CN101971613A - 在数字影院环境中振动性运动信号的传输 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种生成计算机文件的方法，该计算机文件用于编入到一个数字影院文件的音频包中，该计算机文件中编码进了一个用于控制运动平台的多通道振动性运动信号，该音频包用于通过数字传输链路在数字影院播放器和运动解码器之间传输，该方法包括：从一个振动性运动信号文件(例如，一个KineLink文件)中获取一系列振动性运动信号抽样块；根据预设的结构，将代表多通道振动性运动信号抽样的二进制数据编码成一系列单声道PCM抽样；使用已编码的二进制数据建立一个计算机文件，该计算机文件用于并入数字影院文件的音频包中，已编码的二进制数据通过数字影院播放器的数字传输链路传输到控制运动平台的运动解码器。本发明还公开了一个对应的编码器、一个对应的解码器和一种对应的解码方法。

Description

在数字影院环境中振动性运动信号的传输
技术领域
本发明涉及数字影院。更进一步的，本发明涉及在数字影院框架中一个振动性运动信号(例如，运动和振动信号)与音、视频信号的存储、传输和同步的问题。
背景技术
在运动控制平台中，音频流和视频流与振动性运动信号流的同步、存储和传输是一个难题。虽然已有解决方案，但它们却不能很好地适合数字影院环境。
本发明的发明目的在于为上述难题提出解决方案。
发明内容
在本发明实施例中，振动性运动信号以400Hz抽样、带宽为0～100Hz，表示了一个位置坐标多通道流。根据一个实施例，在此描述的技术允许多通道信号通过数字影院服务器与音视频内容同步地存储和回放。KineLink是用于从运动解码器传输振动性运动信号到运动平台的专用协议的名称。Motion Code(注册商标)或者Motion FX代表了编码并传输至运动平台的多通道振动性运动信号的内容。
本发明的一个实施例提供了一种生成计算机文件的方法，该计算机文件用于编入到数字影院文件音频包中，该计算机文件中编码进了一个用于控制运动平台的多通道振动性运动信号，该音频包用于通过数字传输链路在数字影院播放器和运动解码器之间传输。此方法包括：从一个振动性运动信号文件中(例如，一个KineLink文件)，获取振动性运动信号抽样块；基于预定的结构，将代表多通道振动性运动信号抽样的二进制数据编码成单声道的PCM(Pulse Code Modulation，脉码调制)抽样序列；并且利用已编码的二进制数据建立一个计算机文件，将该计算机文件合并到数字影院文件的音频包中，已编码的二进制数据通过数字影院播放器的数字传输链路传输到控制运动平台的运动编码器。
本发明的一个实施例提供了一种运动编码器，用于生成计算机文件，该计算机文件用于编入到数字影院文件音频包中。该运动解码器包含输入端，用于从一个振动性运动信号文件中接收振动性运动信号抽样块；处理器，用于基于预设的结构，将代表多通道振动性运动信号抽样的二进制数据编码成单声道的PCM抽样序列；并且利用已编码的二进制数据建立一个计算机文件，已编码的二进制数据通过数字影院播放器的数字传输链路传输到控制运动平台的运动编码器；输出端，用于将计算机文件移到存储设备上。
本发明的一个实施例提供了一种解码方法，用于对编入到数字影院音频流中的一个多通道振动性运动信号进行实时解码。数字影院音频流包含一个PCM通道。振动性运动信号包括振动性运动信号抽样块，振动性运动信号用于控制运动平台；方法包括：监视数字影院音频流的通道，从数字影院音频流中解码出振动性运动信号；并且使用振动性运动信号控制运动平台。
本发明的一个实施例提供了一种运动解码器，用于对编入到数字影院音频流(AES3)中的一个多通道振动性运动信号进行实时解码。数字影院音频流包含一个PCM通道。振动性运动信号包括大量振动性运动信号抽样块，用于控制运动平台；运动解码器包括：接收机，用于接收和监控数字影院音频流；处理器，用于从已编码的数字影院音频流中解码出振动性运动信号；和输出端，用于输出用来控制运动平台的振动性运动信号。
根据一个实施例，提供了一种解码方法，用于对编入到数字影院音频流(AES3)中的多通道振动性运动信号进行实时解码。数字影院音频流包含两个(PCM)通道。振动性运动信号用于控制运动平台。该方法包括：监控数字影院音频流的两个通道；从数字影院音频流中选择包含已编码的振动性运动信号的通道；将振动性运动信号从数字影院音频流中解码出来；并且使用振动性运动信号控制运动平台。
根据一个实施例，提供了一种运动解码器，用于对编入到数字影院音频流(AES3)中的一个多通道振动性运动信号进行实时解码。数字影院音频流包含两个(PCM)通道。振动性运动信号用于控制运动平台。运动解码器包括：接收机，用于接收和监控数字影院音频流；处理器，用于从数字影院音频流中选择出包含已编码振动性运动信号的通道；并且从已编码数字影院音频流中解码出振动性运动信号；和输出端，用于输出用于控制运动平台的振动性运动信号。
附图说明
图1是本发明实施例提供的包含运动解码器的数字影院系统的一部分的模块框架图；
图2是本发明实施例提供的数字影院文件音频包的原理示意图；
图3是本发明实施例提供的生成计算机文件的方法的流程图，该计算机文件用于编入到数字影院文件音频包中；
图4是本发明实施例提供的构建如图3描述的一个KineLink突发数据的方法流程图；
图5是本发明实施例提供的对数字影院音频流中的多通道振动性运动信号实时解码的方法流程图；
图6是本发明实施例提供的将数字影院音频流中的多通道振动性运动信号实时解码的运动解码器的模块框架图。
具体实施方式
参考图1，图1所示为一个数字影院系统100的一部分。数字影院系统100包含一个数字影院播放器102(数字影院D-Cinema在本发明中还包含电子影院E-Cinema)，数字影院播放器102通过4个AES3连接104与一个音频系统106和一个运动解码器108相连接。运动解码器108进一步通过双向KineLink连接112与多个运动平台110相连接。
在数字影院中，音频通过4个或者8个AES3链路104(8或者16通道)传输，通常为线性PCM音频。本发明提供了一种对组成Motion Code(注册商标)的多通道振动性运动信号进行编码的方法，使得它可以通过数字影院播放器的其中一个AES3通道进行传输。
通过一个AES3链路的一个通道传输振动性运动信号具有稳定性，可以与音频精确同步。它是一种稳定快速、可信赖的传输，实现起来相对便宜。AES3通道的其中一个通道上可利用的带宽比传输振动性运动信号所需最低带宽高30个系数。
在一个建议配置中，其中一个可用的AES3链路会把振动性运动信号当作一个线性PCM单声道流。运动解码器108与数字影院播放器102的相应AES3链路相连接。运动解码器108会在AES3链路的双通道的其中一个通道上识别、解码振动性运动信号，将它传送到下行的运动平台110或者KineLink中继器(KineHubs)(图中未示)。在本发明实施例中，一个运动平台包括四个制动器。
一个线性PCM信号是以两路音频通过AES3传输，通常的抽样率为48kHz。下面描述的“KineLink通过AES3”(KineLink-over-AES3)编码方案使用了一种类似于IEC61937的格式，在一个AES3连接的两个PCM通道中的一个通道上对振动性运动信号进行编码。
在本发明实施例中，没有使用IEC61937协议编码振动性运动信号的原因如下：a)它使用AES3流的双通道。在本发明实施例提供的方法中，双通道的其中一个通道对于其他应用来说是自由的(评论，听觉修复等)；b)IEC61937协议没有一个可以用于传输类似MotionCode(注册商标)信号的多通道信号的正式架构(目前还没有)；c)用于为AES3连接上的线性PCM回放创建一个文件的软件工具较简单，而且其操作也直接。
这种方法的主要缺点有：a)振动性运动信号在系统中表现为一个PCM音频流。无法保护该系统不受到在声音系统上播放此信号带来的侵害。b)数字影院KineLink传输规范的实施依赖于AES3连接呈现的数据信号是存储在数字影院服务器中的数据的精确比特(bit-exact)版本。任何修改，即使再轻微，都会某种程度上损坏数据流，使得它不能被运动解码器识别。尤其是数字影院播放器把振动性运动信号看做PCM音频。它或许会随意处理振动性运动信号，比如缩放，添加滤波或均衡等效果，或者添加水印。任何这样的修改都会损坏振动性运动信号，使得它不能被运动解码器所识别；c)振动性运动信号可以出现在AES3线性PCM流的左通道或右通道。运动解码器必须监控这两个通道，并且识别每个通道上的振动性运动信号。
为了减轻前面的段落中描述的缺点b)，建议采用调制和/或压缩(或者压缩调制)技术，使得线性PCM流中的振动性运动信号遇到各种改动和处理效果时更健壮，举例如下：
-改变标记
-改变幅度
-μ律/A律压缩/解压缩
-线性滤波效果，比如均衡、房内音效等。
-增加一个音频水印
这样的调制技术利用了适用于传输线性PCM流的大带宽，损失了带宽增加了对上述的效果的健壮性。
AES3流配置。把AES3流配置成一个线性PCM立体声流(音频)。这样一个通道用于传输振动性运动信号；另一个通道还可以用于其他目的，比如评论。
将振动性运动信号映射到IEC60958协议上。该信号通过IEC60958子帧的基本16比特数据区域传输(时间槽12至27)的基本16位区域传输。除了只使用了2个子帧中的一个以外均与IEC61937编码类似。
因为IEC60958传输提供的带宽比传输振动性运动信号要求的带宽要大的多，所以振动性运动信号被打包成数据突发。每个数据突发代表了一个KineLink帧或块(一组4个KineLink坐标)。这样突发数据的重复率在48kHz时为120个IEC60958帧，或者2.5ms。这与KineLink的抽样率是相同的。
突发数据通常用零来填补，即使运动解码器108不需要读取填补区域。
连接到AES3连接的运动解码器108必须监控、解析AES3流的两个通道，识别AES流每个通道中KineLink突发数据的出现，并锁定到它们上。
一个KineLink数据突发的构建。数据突发是由7个连续的16比特字构成的。
Figure BPA00001205790800061
前导或前缀。前导A与前导B的组合使得解码器精确地识别到KineLink数据突发的开始。另外前导B用于指示KineLink流是激活还是处于备用，当KineLink流处于激活状态时多通道振动性运动信号是否已经用1g预加重编码过。
预加重。1g预加重即是在频率范围6Hz～100Hz内的振动性运动信号代表一个加速度而非位置。
这样做有两个原因：1-振动性运动信号的整个16比特动态范围可以用在整个频率范围上，没有加速时制动器饱和的危险。2-震动信号的“力量”效果更加的与加速度相关而不是位置。所以不管它们的频率大小，只要加速度信号的幅度相同，就能感知到相同的力量。另一方面，位置信号的感知到的强度随着频率的增加而增加。
当振动性运动信号使用1g预加重编码时，无论是运动解码器还是制动器本身都必须使用一个去加重过滤器。
校验和。校验和的计算是通过：a)使用16位环绕算法把出现在校验码之前的6个单词相加在一起；b)取得这两者完成的结果。这种方式下，用环绕算法得出的校验码和前面的6个单词的和应该是零。因为KineLink的突发的尺寸是固定的，大量的校验码并不适用。这个校验码可以很轻松实现并且对许多典型的传输错误仍然提供了很好的保护。
KineLink文件(KLK文件)的处理顺序如下所示：
a)打开KLK文件并且将每个连续的KineLink块抽取出来。
b)KineLink数据突发的构建步骤如下：添加前导A和B，四个振动性运动信号抽样及校验和。备用的前导绝对不用于KineLink文件的构建，这毫无效果。备用的前导通常由运动解码器的电影播放器上行流动态地使用。
c)在数据突发上添加113个零。
d)生成的突发数据构成了数据流。这种数据流被构建为48kHz的单声道广播波形文件。这就是传到处理实验室的文件，该文件将编入.mxf音频文件，是电影文件包的一部分。
操作过程是由应用软件实现的，该应用软件可以将KLK文件转换成一个包含振动性运动信号的BWF文件(比如，一个广播波形文件)。
现在参考图2，图2为本发明实施例提供的数字影院文件音频包的原理示意图，依照下面图3进一步讨论的方法产生。数字影院文件的音频包201包括一套单声道信号(201a，201b，201c)。其中一个单声道信号(200a)传输一系列的KineLink数据突发204及填充206(例如，填充KineLink数据突发202a、202b、202c、202n)。KineLink突发数据204包括一个前导208，一个KineLink抽样块210和一个校验和212。
现在参考图3，图3所示为本发明实施例提供的生成计算机文件的方法300，该计算机文件用于编入到数字影院文件音频包中，该计算机文件中编码进了一个用于控制运动平台的多通道振动性运动信号，该方法包括：从一个KineLink文件中(或者振动性运动信号文件或者KLK文件)获取一系列振动性运动信号抽样块(步骤302)。该方法还包括构建一个KineLink数据突发(步骤304)。该方法进一步包括填充KineLink数据突发(步骤306)；从LineLink数据突发序列中建立一个计算机文件(步骤308)。该计算机文件将并入数字影院文件的音频包中。在本发明实施例中，该计算机文件将存储到可以用数字影院播放器读取的存储介质中。这个存储介质，或者是存储设备，包括但是不限于数字视频硬盘、磁带或者其他磁性存储介质，及各种半导体存储等。存储介质可以位于数字影院播放器本身或者外置。信号可以通过外网来接收，比如互联网。
现在参考图4，更详细地显示了构建一个KineLink数据突发(步骤304)的步骤。构建过程包括：获取振动性运动信号取样块(步骤402)；为每个振动性运动信号抽样块添加一个前导(步骤404)，前导可用于识别KineLink数据突发的开始，并指示操作模式；为每个振动性运动信号抽样块添加一个校验和(步骤406)。
现在参考图5，图5所示为用于对编入到数字影院音频流(AES3)中的多通道振动性运动信号进行实时解码的解码方法500，该多通道振动性运动信号编码在数字影院音频流(AES3)中，每个数字影院音频流包括2个(PCM)通道。多通道振动性运动信号用于控制运动平台。本方法包括：监控AES3音频流的两个通道(步骤502)；从AES3音频流中选择一个包含已知前导的通道(步骤504)；侦测被选择通道上的KineLink数据突发(步骤506)；从KineLink数据突发中解码出振动性运动信号(步骤508)；使用振动性运动信号控制运动平台(步骤510)。
现在参考图6，显示了一个运动解码器600的模块框架图，运动解码器用于实时解码包含在数字影院音频流(AES3)中的多通道振动性运动信号。每个数字影院音频流包括2个(PCM)通道。多通道振动性运动信号用于控制一个运动平台。运动解码器包含：接收机602，用于接收和监控AES3音频流；处理器604，用于从AES3音频流中选择出包含一个已知前导的通道；从被选择的通道上检测KineLink数据突发；输出端606，输出用来控制运动平台的振动性运动信号。

Claims (20)

1.一种生成计算机文件的方法，该计算机文件用于编入到一个数字影院文件的音频包中，该计算机文件中编码进了一个用于控制运动平台的多通道振动性运动信号，该音频包用于通过数字传输链路在数字影院播放器和运动解码器之间传输，该方法包括：
从一个振动性运动信号文件中获取一系列振动性运动信号抽样块；
根据预设的结构，将代表多通道振动性运动信号抽样的二进制数据编码成单声道PCM抽样序列；
使用已编码的二进制数据建立一个计算机文件，将该计算机文件合并到数字影院文件的音频包中，已编码的二进制数据通过数字影院播放器的数字传输链路传输到控制运动平台的运动解码器。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包括将计算机文件存储在一个存储介质上。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括将该计算机文件并入到数字影院文件的音频包中。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括将数字影院文件存储在一个存储介质上。
5.如权利要求1所述的方法，进一步包括：对于将要作为PCM信号通过数字传输链路传输的已编码二进制数据，至少使用调制和压缩中的一种技术处理，以便使得它在面对线性PCM流的传输中可能发生的各种改变和音效处理效果时更健壮，所述各种改变和处理效果至少包括以下的一种：改变标记；改变幅度；A律/μ律压缩/解压缩；线性滤波效果，比如均衡、房内音效；增加一个音频水印。
6.如权利要求1所述的方法，进一步包括为每个振动性运动信号抽样块添加一个前导。
7.如权利要求5所述的方法，进一步包括为每个已添加前导的振动性运动信号抽样块，添加一个校验和。
8.如权利要求6所述的方法，进一步包括为已添加前导和校验和的振动性运动信号抽样块，填补多个零。
9.如权利要求1所述的方法，所述建立一个计算机文件包括了建立一个AES3格式的计算机文件。
10.一种运动编码器，用于生成计算机文件，该计算机文件用于编入数字影院文件的音频包中，该运动编码器包括：
一个输入端，用于接收来自于振动性运动信号文件的一系列的振动性运动信号抽样块；
一个处理器，用于根据预设的结构，将代表多通道振动性运动信号抽样的二进制数据编码成单声道PCM抽样序列；使用已编码的二进制数据建立一个计算机文件，该计算机文件用于编入到数字影院文件的音频包中，已编码的二进制数据从数字影院播放器的数字传输链路传输到控制运动平台的运动解码器；
一个输出端，用于将计算机文件移到一个存储设备上。
11.一种解码方法，用于对编入到数字影院音频流中的一个多通道振动性运动信号进行实时解码，数字影院音频流包括一个PCM通道，振动性运动信号包括振动性运动信号抽样块，振动性运动信号用于控制运动平台，该方法包括：
监控数字影院音频流的通道；
从数字影院音频流中解码出振动性运动信号；
使用振动性运动信号控制运动平台。
12.如权利要求11所述的方法，所述解码包括侦测每个振动性运动信号抽样块中的前导。
13.如权利要求12所述的方法，进一步包括在每个振动性运动信号抽样块上执行一个校验和操作。
14.如权利要求11所述的方法，所述数字影院音频流中包括AES3格式和两个PCM通道。
15.如权利要求14所述的方法，所述监控包括监控数字影院音频流的两个通道。
16.一种运动解码器，用于对编入到数字影院音频流AES3中的一个多通道振动性运动信号进行实时解码，该数字影院音频流包括一个PCM通道，振动性运动信号包含振动性运动信号抽样块，用于控制运动平台，该运动解码器包括：
一个接收机，用于接收和监控数字影院音频流；
一个处理器，用于从已编码数字影院音频流中解码出振动性运动信号；
一个输出端，用于输出用于控制运动平台的振动性运动信号。
17.如权利要求16所述的解码器，所述解码包括对每个振动性运动信号抽样块进行前导侦测。
18.如权利要求17所述的解码器，所述处理器进一步用于在每个振动性运动信号抽样块上执行检验和操作。
19.如权利要求16所述的解码器，所述数字影院音频流包括AES3格式和两个PCM通道。
20.如权利要求19所述的解码器，所述监控包括监控数字影院音频流的两个通道。
CN2009801057771A 2008-02-20 2009-02-19 在数字影院环境中振动性运动信号的编解码方法 Active CN101971613B (zh)

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