CN101998154A - 传送影像讯号至多台远端操控电脑的多电脑切换器及方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种传送影像讯号至多台远端操控电脑的多电脑切换器及其方法。影像讯号由数个连续影像帧所构成，每一影像帧被划分成多个区块。本发明的影像数据处理元件将连续前后两影像帧做比对，确认该些区块是否产生变化。本发明的影像数据储存区储存产生变化的区块的数据。影像数据处理元件根据该些区块是否产生变化，分别对本发明的第一、第二使用者索引表加注标记后，分别对第一、第二远端操控电脑传送影像讯号。当传送产生变化的区块的数据后，变更对第一、第二使用者索引表所加注的标记。

Description

传送影像讯号至多台远端操控电脑的多电脑切换器及方法

技术领域

本发明有关于一种传送来自电脑的影像讯号至多台远端操控电脑的多电脑切换器，特别是关于一种透过网络传送影像讯号至多台远端操控电脑的多电脑切换器及方法。

背景技术

网络科技的无远弗届，带给人类便利的生活。市面上具备网络介面的多电脑切换器已逐渐成为主要的网管利器之一。并且，越来越多的多电脑切换器使用专用集成电路(ASIC)芯片或可现场编程闸阵列(FPGA)芯片等等，以处理影像讯号的压缩，一方面提升多电脑切换器系统整体效能，一方面更可降低多电脑切换器成本，缩短技术研发的时程。根据VESA标准，影像讯号由连续影像帧(frame)所构成，例如更新频率为60赫兹时影像源每秒钟会产生60个影像帧给屏幕。另一方面，在进行JPEG压缩编码时。每一影像帧系划可分成多个区块(block)，例如16像素乘上16像素为一个区块(block)的方式。而基线(baseline)模式包含了此JPEG标准大部分基本特性应用最为广泛，实际上已成为数字讯号控制器(DSC)系统的业界标准。

简单地说，JPEG基线模式为采用转换编码(transform coding)的架构。进行将RGB转换为YcrCb的色彩空间转换步骤。基本可概略分为三部份：DCT(discretecosine transform)、量化和熵编码。首先使用线性转换(DCT)将空间中的像素转换成转换至频率空间，再将此些空间系数进行量化(quantization)与熵编码(entropycoding)进一步压缩。熵编码(entropy coding)尚包含两个步骤。先将影像成份以Z字型(zigzag)排列的之字形扫瞄以及霍夫曼编码(Huffman coding)。因此，JPEG基线模式即结合DCT、量化(quantization)、Z字形扫瞄(zigzag scan)及霍夫曼编码(Huffman coding)等技术。霍夫曼编码(Huffman coding)为DSC系统中对影像讯号进行JPEG压缩编码的最后一个步骤。而JPEG解码系统则与其编码系统类似，仅为编码流程的反向运算。首先，进行霍夫曼解码(Huffman decoding)，先处理档头，接着完成可变长度解码后(Variable Length Decoding：VLD)，经过反量化(IQ)以及反二维离散余弦转换(IDCT)，最后，再进行YCbCr→RGB的转换即可还原影像讯号。

并且，如影像讯号依前述进行JPEG压缩编码时，压缩后的影像数据一般会以两种方式储存。第一种方式是每一影像变化区块均使用独立的数据存储存彼此间互不影响。第二种方式是所有影像变化区块都按位元(bit)的方式连续储存。前者需要较大的存储器空间，而后者则可更进一步减少存储器的使用。

在多电脑切换系统中，多台远端操控电脑(多用户模式)与多电脑切换间的各别传输速度可能因网络环境不同而异，例如：以光纤、ADSL调制解调器或拨接式调制解调器(Modem)连接网络的远端操控电脑与多电脑切换间的传输速度即有明显的差异。然而以前述连续方式储存影像变化区块，会有位元组(byte)中一部份位元(bit)属于前一变化区块，一部份位元(bit)则属于后一变化区块的情形。因此，依据已知技术，当多电脑切换器透过网络传送一电脑的影像讯号至多台远端操控电脑时，必需等传输速度最慢的远端操控电脑完全接收完一整幅影像帧的影像数据后，才能继续处理下一影像帧。就传输速度较快的远端操控电脑使用者而言，必需等待传输速度较快的远端操控电脑使用者，使用上颇为不便。

本发明即就此已知技术的缺点，提出有效解决的方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传送来自电脑的影像讯号至多台远端操控电脑的多电脑切换器及方法，透过网络传送影像讯号时，能以传输速度较快用户的接收速度为准，无须迁就传输速度较慢的用户，提高使用效率及便利性。

本发明的目的在于提供一种传送电脑影像讯号至多台远端操控电脑的多电脑切换器及其方法，透过网络传送影像讯号时，以快速Huffman解码的方式对影像讯号的区块数据进行解码，提高影像讯号的传输速度。

本发明的多电脑切换器耦接至少一被控电脑，透过网络将来自被控电脑的影像讯号分别传送至第一远端操控电脑及第二远端操控电脑，影像讯号由连续影像帧所构成，每一影像帧系被划分成多个个区块。本发明的多电脑切换器至少包括影像数据处理元件、第一使用者索引表以及第二使用者索引表。影像数据处理元件将先前影像帧与目前影像帧做比对，确认该些区块各别是否产生变化。第一使用者索引表对应于第一远端操控电脑及该些区块。第二使用者索引表则对应于第二远端操控电脑及该些区块。影像数据处理元件根据该些区块是否产生变化，分别对第一使用者索引表及第二使用者索引表加注多个标记。本发明的多电脑切换器还包括影像数据储存区，储存以该些区块中产生变化的区块的数据。

接着，分别对第一远端操控电脑及对第二远端操控电脑，同时传送影像讯号。当传送该些产生变化的区块的数据后，影像数据处理元件变更对第一使用者索引表及第二使用者索引表所加注的该些标记。影像数据处理元件于比对先前影像帧与目前影像帧前，先以完整的JPEG编码/压缩过程对先前影像帧与目前影像帧进行处理，然后再以快速Huffman解码的方式，对该些区块的数据进行解码。并且，在以JPEG编码/压缩的过程中，在进行将RGB转换为YcrCb的色彩空间转换步骤之后，可以减少Cr/Cb成分(downsampling)以减少数据量(例如以4∶1∶1方式取样)。其中Y成分表示一个像素的亮度，Cr/Cb成分共同表示一个像素的色调与饱和度。本发明的多电脑切换器亦可根据特定远端操控电脑使用者的指令，影像数据处理元件于进行解码时，可处理该些区块的Y成分，仅对该特定远端操控电脑传送影像讯号的灰阶数据。

附图说明

图1是依据本发明连接多个电脑的多电脑切换器透过网络与多台远端操控电脑连接的简单示意图。

图2是说明本发明的影像数据处理元件比对影像讯号的连续影像帧后，为多台远端操控电脑产生各别对应索引表的步骤示意图。

图3是依据本发明各别对应索引表中，有关记录划分区块变动与否及标记内容的说明图。

图4是本发明一索引表对应影像数据储存区的说明图。

图5是本发明传送影像讯号至多台远端操控电脑的方法流程图。

主要元件符号说明

10    多电脑切换器

20    影像数据处理元件

30            影像数据储存区

40            本地端操控电脑

50            网络

110、120、130 远端操控电脑

111、131      ADSL调制解调器

121           拨接式调制解调器

210、220、230、240    被控电脑

500、510、520、530    步骤

具体实施方式

请参考图1，是依据本发明连接一或多台被控电脑的多电脑切换器透过网络与多台远端操控电脑连接的简单示意图。本发明的多电脑切换器10具有一影像数据处理元件20、一网络介面25、一电脑介面26及一影像数据储存区30，可连接一本地端操控装置40。数台远端操控电脑110、120、130可透过网络50连接此多电脑切换器10。例如：使用者A、B、C分别操作远端操控电脑110、120、130。其中远端操控电脑110、130分别透过ADSL调制解调器111、131连接网络50，远端操控电脑120则透过拨接式调制解调器(Modem)连接网络50。因此使用者B或是远端操控电脑120为影像接收速度(下载速度)较慢的使用者。

本发明的多电脑切换器10同时经由电脑介面26连接至被控电脑210、220、230、240。此电脑介面可包含影像连接埠(例如一DB15连接器)以及键盘/鼠标连接埠(例如各为一PS/2或USB连接器)。透过多电脑切换器10的中央处理器27及切换单元28间的路径安排，被控电脑210、220、230、240可为本地端操控电脑40或远端操控电脑110、120、130所控制。多电脑切换器10透过一网络介面25及网络50传送影像讯号至远端操控电脑110、120、130。此网络介面可能包含一网络介面芯片(Network Interface Chip)以及一RJ-45连接器。当使用者A、B、C均同时连接被控电脑210时(多用户模式下的同一影像来源)，多电脑切换器10可同时传送电脑210的影像讯号至多台远端操控电脑110、120、130。另一方面，远端操控电脑110、120、130的键盘/鼠标讯号亦可经由网络50及多电脑切换器10传送至被控电脑210、220、230、240以使远端操控电脑110、120、130可分别控制被控电脑210、220、230、240。

请参考图2，说明本发明的影像数据处理元件比对影像讯号的连续影像帧后，图1的多电脑切换器10为多台远端操控电脑110、120及130产生各别对应使用者索引表A、B及C的步骤示意图(换句话说，索引表的数目与使用者的数目相同)。如前所述，例如来自电脑210的影像讯号系如图2中，依时间轴方向所示连续的影像帧(第一、第二、第三影像帧…等)所构成。在影像讯号转换成数字数据后，可使用整合式影像处理芯片，例如：专用集成电路(ASIC)芯片或可现场编程闸阵列(FPGA)芯片处理影像数据的压缩、解码、编码以及解压缩，以提升系统的性能，降低系统的成本，例如可以JPEG编码/压缩方式。且使用快速HUFFMAN解码的方式来解码压缩过的影像数据。此处在传送端(亦即多电脑切换器10)进行快速HUFFMAN解码的原因是因为原本的影像帧在经过JPEG编码/压缩(其中HUFFMAN编码为最后一步骤)之后其可能会产生一些空的位元(亦即每一区块的总位元数目会变少或是不同)，加上传送端系以连续位元的方式储存及传送，为使接收端(亦即操控端电脑)能正确且快速地接收影像数据，所以先以快速HUFFMAN解码来还原成完整的位元数目，这样接收端才能正确地判断所接收到的影像数据是属于哪一个区块。

如图2中所示，在步骤500中，第一、第二、第三影像帧均被划分成多个个区块(block)。以解析度为1024x768的影像讯号而言，一个区块可为16x16点阵，一影像帧即被划分成3072个区块。一般而言，所有影像变化区块可按位元(bit)的方式连续储存，以进一步减少影像数据处理所需影像数据储存区30的空间。于步骤510中，影像数据处理元件20会将第一时间所得到的先前(第一)影像帧与第二时间所得到的目前(第二)影像帧进行比对，确认每一区块各别是否产生变化。于步骤520中，如图中所示标示黑点的区块即表示其有影像变化产生，则于影像数据储存区30储存该些产生变化的区块的数据(其经过JPEG缩缩编码)后，于步骤530中，如前述图1的多电脑切换器10分别为连接至电脑210，且正接收电脑210影像数据的远端操控电脑110、120、130准备使用者索引表A、B、C并加注对应产生变化区块的标记。值得注意的是，本发明在传送端使用快速HUFFMAN解码的方式对影像数据进行解码压缩。因此所储存的该些产生变化的区块的数据均为未完全解码的数据。接着，传送影像讯号后，会更新使用者索引表A、B、C。

请参考图3，其依据本发明个别对应远端操控电脑110、120、130的使用者索引表A、B、C中，有关记录划分区块变化与否及标记内容的说明图。使用者索引表A、B、C分别对应前述被划分的3072个区块，分别具有对应的3072个栏位，用以当该些区块影像变化产生时，予以加注标记。如图中所示，以1代表区块变化所加注标记。请一并参考图1、图2、图3及图4。图4是本发明使用者索引表A对应影像数据储存区30的说明图。影像数据储存区30储存3072个区块中产生变化的区块的数据。影像数据处理元件20即依此对使用者索引表A(亦会对使用者索引表B、C)加注标记。在一较佳实施例中，索引表中的1代表前后连续两影像帧的某些区块数据有变化，0代表区块数据没有变化或者是区块数据已经传送出去。

当步骤510中，影像帧中有区块产生变化时，步骤520中影像数据储存区30即储存该些产生变化的区块的数据。影像数据处理元件20即依此对使用者索引表A、B、C加注对应产生变化区块的标记。接着，分别对远端操控电脑110、120、130，同时传送影像讯号(即影像帧中产生变化的区块数据)。当传送该些产生变化的区块的数据后，步骤530中，影像数据处理元件20即变更对使用者索引表A、B、C所加注之该些标记，由1变为0。

由于影像数据处理元件20是以影像数据区块为单位处理影像数据的发送，因此在如图1所示的情形中，虽然远端操控电脑110、130分别透过ADSL调制解调器111、131连接网络50，接收速度较快，远端操控电脑120则透过拨接式调制解调器(Modem)连接网络50，接收速度较慢。但根据本发明，不会因远端操控电脑120接收速度较慢，而导致如已知技术般须配合接收速度较慢的远端操控电脑120(使用者B)，在远端操控电脑120接收到一影像帧的全部数据后，多电脑切换器方能传送次一影像帧的数据，而致使收速度较快的端操控电脑110、130(使用者A、C)需配合接收速度较慢的远端操控电脑120。本发明的多电脑切换器10中，由于个别地为远端操控电脑110、120、130提供使用者索引表A、B、C，当影像数据处理元件20根据使用者索引表A、C，发送影像数据给远端操控电脑110、130后，影像数据储存区30及使用者索引表A、B、C均会被更新。另一方面，接收速度快的远端电脑(例如远端操控电脑110)在接收完有变化的所有区块数据之后，虽然接收速度慢的远端电脑(例如远端操控电脑120)尚未完全接收到所有有变化的区块数据，远端操控电脑110仍会通知影像数据处理元件20继续进行数字采样以得到下一个影像帧。影像数据处理元件20便会重复进行采样、比较、(编码)压缩、标记区块、解码及传送等步骤(将更详细地说明于后)。因此，本发明的多电脑切换器10即能以接收速度较快的远端操控电脑110、130为主，提高系统整体效能。

值得注意的是，影像数据储存区30以压缩(例如：JPEG编码压缩方式)且连续存放的之形式储存该些产生变化的影像区块的数据。并且，影像区块的数据包括起始位元、区块数据长度以及明度(Y)数据长度等。在以JPEG编码/压缩过程中，在进行将RGB转换为YcrCb的色彩空间转换步骤之后，可以减少Cr/Cb成分(downsampling)以减少数据量。其中Y成分表示一个像素的亮度，Cr/Cb成分共同表示一个像素的色调与饱和度。而根据前述使用快速HUFFMAN解码的方式解码压缩影像数据的过程中，本发明可仅处理该些区块的Y成分，例如：当接收速度较慢的远端操控电脑120发出仅需传送影像讯号的灰阶数据(即需要黑白影像即可时)，影像数据处理元件20便根据使用者索引表B，对远端操控电脑120仅传送Y成分。

请参考图5，是本发明传送影像讯号至多台远端操控电脑的方法流程图。本发明传送影像讯号至多台远端操控电脑的方法包括下列步骤：

步骤510，对多个区块之数据进行解码，将第一时间所得到的先前(第一)影像帧与第二时间所得到的目前(第二)影像帧做比对，确认该些区块各别是否产生变化；

步骤520，储存该些区块中产生变化的区块的数据；

步骤530，根据该些区块是否产生变化分别对该些使用者索引表加注多个标记；

步骤540，向对应的该些远端操控电脑传送该些产生变化的区块的数据；以及

步骤550，变更对该些使用者索引表所加注的该些标记。

所以，依据本发明，透过网络传送影像讯号时，能以传输速度较快用户的接收速度为准，无须迁就传输速度较慢的用户，提高使用效率及便利性。

虽然本发明已就较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的变更和润饰。因此，本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的为准。

Claims (10)

1.一种多电脑切换器，耦接至少一被控电脑，透过网络将来自该被控电脑的影像讯号传送至多台远端操控电脑，该影像讯号由连续影像帧所构成，每一影像帧划分成多个区块，该多电脑切换器至少包括：

影像数据处理元件，将先前影像帧与目前影像帧做比对，确认该些区块各别是否产生变化；以及

多个个使用者索引表，分别对应该些远端操控电脑及每一该些区块；

其中该影像数据处理元件根据该些区块是否产生变化，分别对该些使用者索引表加注多个标记，当传送该些产生变化的区块的数据后，该影像数据处理元件变更对该些使用者索引表所加注的该些标记。

2.如权利要求1所述的多电脑切换器，其特征在于，该影像数据处理元件于比对该先前影像帧与该目前影像帧前，是以Huffman解码的方式对该些区块的数据进行解码。

3.如权利要求1所述的多电脑切换器，其特征在于，该些区块的数据系以连续存放的形式储存。

4.一种多电脑切换器，耦接一被控电脑，透过网络传送来自该被控电脑的影像讯号至第一远端操控电脑及第二远端操控电脑，该影像讯号由多个连续影像帧所构成，每一影像帧被划分成多个区块，该多电脑切换器至少包括：

影像数据处理元件，将先前影像帧与目前影像帧做比对，确认该些区块各别是否产生变化；

第一使用者索引表，对应于该第一远端操控电脑及该些区块；以及

第二使用者索引表，对应于该第二远端操控电脑及该些区块；

其中该影像数据处理元件根据该些区块是否产生变化，分别对该第一使用者索引表及该第二使用者索引表加注多个标记，当传送该些产生变化的区块的数据后，该第一使用者索引表或该第二使用者索引表所加注的该些标记会被变更。

5.一种多电脑切换器，透过网络将来自一被控电脑的影像讯号传送至第一远端操控电脑及第二远端操控电脑，该影像讯号由多个个连续影像帧所构成，每一影像帧被划分成多个区块，且该第一远端操控电脑对于该影像讯号的接收速度高于该第二远端操控电脑，该多电脑切换器并将该第一远端操控电脑或该第二远端操控电脑的键盘/鼠标讯号传送至该被控电脑，该多电脑切换器至少包括：

一电脑介面，耦接该被控电脑；

一网络介面，透过网络将来自该被控电脑的影像讯号传送至该第一远端操控电脑及该第二远端操控电脑；

一影像数据处理元件，用以处理及压缩该影像讯号；

一影像数据储存区，储存该些区块中产生变化的区块的数据；

一中央处理器，耦接该电脑介面、该网络介面、该影像数据储存区，并控制该影像数据处理元件；

其中该影像数据处理元件，将第一时间所得到的第一影像帧与第二时间所得到的第二影像帧做比对，确认该些区块各别是否产生变化；

第一使用者索引表，对应于该第一远端操控电脑及该些区块；以及

第二使用者索引表，对应于该第二远端操控电脑及该些区块；

其中该影像数据处理元件根据该些区块是否产生变化，分别对该第一使用者索引表及该第二使用者索引表加注多个个标记；

其中该中央处理器可依据该些标记判断该些区块的数据是否产生变化或已经传送给该第一远端操控电脑或该第二远端操控电脑；

其中当该些产生变化的区块的数据完全传送给该第一远端操控电脑之后，即使该些产生变化的区块的数据尚未完全传送给该第二远端操控电脑，仍进行第三影像帧与该第二影像帧的比对，并将有变化的区块的区块数据存入该影像数据储存区。

6.如权利要求5所述的多电脑切换器，其特征在于，当该些产生变化的区块的数据传送给该第一远端操控电脑之后，该第一使用者索引表或该第二使用者索引表所加注的该些标记会被变更。

7.如权利要求6所述的多电脑切换器，其特征在于，该影像数据处理元件进行解码处理该些区块的Y成分，以对该些远端操控电脑传送该影像讯号的灰阶数据。

8.一种多电脑切换器透过网络传送来自一被控电脑的影像讯号至多台远端操控电脑的方法，该影像讯号由多个连续影像帧所构成，每一影像帧划分成多个区块，该方法至少包括下列步骤：

将先前影像帧与目前影像帧做比对，确认该些区块各别是否产生变化；

储存该些区块中产生变化的区块的数据；以及

根据该些区块是否产生变化分别对应该些远端操控电脑及该些区块的多个使用者索引表加注多个标记。

9.一种多电脑切换器透过网络将来自一被控电脑的影像讯号传送至第一远端操控电脑及第二远端操控电脑的方法，该第一远端操控电脑对于该影像讯号的接收速度高于该第二远端操控电脑，该影像讯号由多个连续影像帧所构成，每一影像帧划分成多个区块，该方法至少包括下列步骤：

(a)提供第一使用者索引表及第二使用者索引表，该第一使用者索引对应该第一远端操控电脑及该些区块，该第二使用者索引对应该第二远端操控电脑及该些区块；

(b)将第一时间所得到的第一影像帧与第二时间所得到的第二影像帧做比对，确认该些区块各别是否产生变化；

(c)在该第一使用者索引表及该第二使用者索引表中对该些区块中产生变化的区块加注标记；

(d)储存该些区块中产生变化的区块的数据；

(e)分别向该第一远端操控电脑及该第二远端操控电脑传送该些产生变化的区块的数据；以及

(f)在步骤(e)之后，若该些产生变化的区块的数据已完全传送至该第一远端操控电脑，重复步骤(b)至步骤(e)。

10.如权利要求9所述的传送影像讯号的方法，其特征在于，在步骤(e)之后还包含一步骤：

(g)，变更该第一使用者索引表及该第二使用者索引表所加注的该些标记。

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