CN102668547B - 用于无线网络中的音频的无线通信的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于以高清晰度多媒体接口(HDMI)格式发送数字视频和数字音频的无线通信系统中的音频传输的方法和系统。获得HDMI帧内的音频包的位置信息。经由无线通信介质将包括所述位置信息的数字音频信息从数据源装置发送到数据宿装置。在数据宿装置，通过将接收的音频包插入HDMI帧的水平和垂直消隐时间段来重构HDMI帧。

Description

用于无线网络中的音频的无线通信的方法和系统
技术领域
本申请总体上涉及无线通信，更具体地，涉及无线网络中的音频传输。
背景技术
高清晰度多媒体接口(HDMI)是用于发送未压缩数字数据的紧凑式音频/视频接口。在HDMI帧中，音频信息可在垂直或水平消隐(blanking)时间段中被发送，并且消隐区域中的音频信息段的位置根据音频与视频之间的同步(对口型(Lip-sync))而被决定。然而，典型的垂直或水平消隐区域不在无线系统中被发送，以减小发送器与接收器之间的通信流的数据率。
发明内容
问题的解决方案
本发明的实施例提供了一种用于在以高清晰度多媒体接口(HDMI)格式发送数字视频和数字音频的无线通信系统中的音频传输的方法和系统。
有益效果
本发明通过在实现音频/视频同步性能的同时避免消隐信息的传输来提供数据率减小。
附图说明
图1示出根据本发明实施例的电子发送无线站装置的系统视图，该电子发送无线站装置用于在以高清晰度多媒体接口(HDMI)格式发送数字视频和数字音频的无线通信系统中的音频传输。
图2示出根据本发明实施例的电子接收无线站装置的系统视图，该电子接收无线站装置用于在以HDMI格式接收数字视频和数字音频的无线通信系统中的音频通信。
图3示出用于720p数字视频的示例HDMI数据帧结构。
图4示出根据本发明实施例的在图1的发送器的用于HDMI帧转换和打包的示例处理。
图5示出根据本发明实施例的在图2的接收器的用于解包和HDMI帧重构的示例逆处理。
图6示出根据本发明实施例的聚合(aggregate)音频包格式。
图7示出根据本发明另一实施例的聚合音频包格式。
图8示出根据本发明另一实施例的聚合音频包格式。
发明的最佳实施方式
本发明的一个实施例包括一种通过获得高清晰度多媒体接口(HDMI)帧内的音频包的位置信息，来对音频信息进行通信的处理。该处理还包括经由无线通信介质将包括所述位置信息的数字音频信息从数据源装置发送到数据宿装置。为了无线传输，通过在传输期间将音频包和视频包聚合到一起来保持音频和视频同步。
该处理还可包括，在数据宿装置，通过将接收的音频包插入HDMI帧的水平和垂直消隐时间段来重构HDMI帧。
通过参照以下描述、权利要求和附图，本发明的这些和其它特点、方面和优点将变得易于理解。
具体实施方式
本发明的实施例提供了一种用于在以高清晰度多媒体接口(HDMI)格式发送数字视频和数字音频的无线通信系统中的音频传输的方法和系统。数字视频和数字音频经由无线通信介质(例如，射频(RF))从无线发送器的数据源被发送到无线接收器的数据宿(sink)。
本发明的一个实施例包括无线通信系统，该无线通信系统实现如下通信处理：在与HDMI帧相应的消隐时间段期间，将数字音频信息从无线发送器(例如，发送无线站)的数据源发送到无线接收器(例如，接收无线站)的数据宿，以保持与视频信息的时间同步(即，保持音频与视频之间的同步(对口型))。根据本发明的实施例，对于无线传输，通过在传输期间将音频和视频包聚合到一起来保持音频和视频同步。
通信处理的一个实现包括经由无线信道(例如，RF信道)的HDMI音频的传输，以最小化数字音频信息与数字视频信息之间的抖动。在发送器侧的HDMI帧中的每个音频包的位置信息包括在音频包中，其中，接收器侧重构包含彼此同步的视频信息和音频信息两者的HDMI帧。因此，HDMI音频通过在HDMI帧中携带音频包的位置信息来实现与视频的同步。
下面描述根据本发明的用于在HDMI帧中产生音频包的位置信息的两个示例方案。第一方案(方案1)包括获得HDMI帧内的每个音频包的准确位置，其中，位置信息从发送器被无线发送到接收器。第二方案(方案2)包括获得聚合音频包中的所有音频包的位置估计信息，其中，聚合包从发送器被无线发送到接收器。
在每个方案中，接收器通过将音频包插入到水平和垂直(H、V)消隐时间段来重构HDMI帧。下面将对这些方案进行更详细的描述。
在一个实现中，根据本发明的用于在HDMI帧中产生音频包的位置信息的所述方案1包括：在发送器侧，将垂直位置信息和水平位置信息添加到每个音频包，并使用打包处理将多个音频包一起聚合到HDMI帧中。数字数据随后从发送器被无线发送到接收器。从接收的数据，接收器通过将每个音频包放置在消隐区域中的指示的垂直和水平位置来重构与发送器的HDMI帧相同或非常近似的HDMI帧。
在一个实现中，所述方案2包括：当在发送器执行打包时，估计音频帧分布样式，将多个音频包聚合在一起，并将音频包分布样式信息添加到聚合的音频包。数字数据随后被无线发送到接收器。
从接收的数据，接收器通过将每个音频包放置在从音频包分布样式计算的期望的垂直线来重构与发送器的HDMI帧近似的HDMI帧。通过估计音频包分布样式，音频与视频之间的抖动势必符合服务质量(QoS)需求。
图1示出根据本发明实施例的实现HDMI音频的无线通信的无线HDMI发送站10(TX)的系统视图。发送站10包括HDMI源11(例如，数字媒体产生装置)和发送器通信模块12。
HDMI源11包括HDMI发送器13，HDMI发送器13用于以HDMI格式将数字音频、未压缩视频和其它辅助数据(例如，包头)提供给发送器通信模块12。所述格式包括最小化传输差分信令(TMDS)信号。
通信模块12包括解码器/解析器14，解码器/解析器14用于对去除了水平和垂直区域的TMDS信号进行解码。通信模块12还包括音频/视频(A/V)打包控制器15，音频/视频(A/V)打包控制器15用于将音频、未压缩视频和其它辅助数据打包到包中以经由无线信道经多个天线通过无线发送模块16(例如，60GHz无线传输模块)在无线信道上传输。
在一个实现中，发送器通信模块12可包括AV数据处理和通信逻辑12A以及媒体访问(MAC)层12B和物理(PHY)层12C，AV数据处理和通信逻辑12A用于实现模块14和15的功能，媒体访问(MAC)层12B和物理(PHY)层12C用于实现模块16的功能。模块12还包括存储器12D和硬件处理器12E。
图2示出根据本发明实施例的实现HDMI音频的无线通信的无线HDMI接收站20的系统视图。接收站20包括通信模块21和HDMI宿22(例如，数字媒体播放器装置)。
接收器通信模块21包括无线接收模块，无线接收模块用于经由多个天线(例如，经由60GHz无线信道)从发送器10无线接收传输。接收器通信模块21还包括音频视频解包控制器24，音频视频解包控制器24用于对来自从无线信道接收的包的信息进行解包。
接收器通信模块21还包括编码器模块25，编码器模块25用于将解包的信息编码为TMDS格式并重构HDMI帧(添加垂直和水平区域)。编码器模块25随后将TMDS信号传递给HDMI宿22(例如，HDMI宿中的HDMI接收器)以用于消耗。
在一个实现中，接收器通信模块21可包括音频/视频(AV)数据处理和通信逻辑21A以及MAC层21B和PHY层21C，音频/视频(AV)数据处理和通信逻辑21A用于实现模块24和25的功能，MAC层21B和PHY层21C用于实现无线接收模块23的功能。模块21还包括存储器21D和硬件处理器21E。
图3示出根据本发明实施例的用于发送器10与接收器20之间的HDMI通信的720p数字视频的示例HDMI数据帧结构30。如所示出的，存在用于垂直消隐的45条线以及用于在携带活动视频信息的每条垂直线的水平消隐的138个像素。数字音频或其它辅助数据可分别被携带在垂直和水平消隐区域32、33内的数据岛时间段31中。
当HDMI帧被形成在HDMI源11(图1)时，音频/视频同步需要确定消隐区域32、33(图3)中音频包的布置。HDMI帧结构30被设计用于同步传输。然而，由于对于无线传输(诸如，60GHz无线通信)，仅使用基于包的异步传输，故本发明使用HDMI帧转换和打包来解决用于从HDMI源11到HDMI宿22的音频和视频的无线传输的音频与视频之间的同步。
图4示出根据本发明实施例的在无线发送器10(图1)的通信模块12的用于HDMI帧转换和打包的示例处理40。处理40包括用于处理作为在三个TMDS信道从HDMI源11到通信模块12的信号而到达的HDMI帧30的处理方框，其中：
方框41：对3个TMDS信道的表示HDMI帧的信号进行解析。
方框42：HDMI帧包括数据岛？如果包括，则进行到方框43，否则，没有音频在HDMI帧中，进行到方框49。
方框43：记录HDMI帧中的当前数据岛的(H，V)位置。
方框44：对TMDS信道0的数据包头进行解析。
方框45：确定包是否是音频包？如果是，则进行到方框46，否则，进行到方框48。
方框46：确定附加音频包是否将被聚合？如果是，则进行到方框41，否则，进行到方框47。
方框47：从接收的音频包产生聚合的音频包(图6到图7)用于无线传输。结束。
方框48：产生信息数据包用于无线传输(信息数据包通常携带控制消息)。结束。
发送器10记录每个数据岛的开始位置并对来自HDMI源11的TMDS信道0的数据包头进行解析。如果数据包是音频包，则发送器10根据音频/视频抖动需要和聚合的音频包的期望大小来考虑是否等待更多传入的音频包。如果数据包是信息帧包，则发送器10通常不聚合信息帧包。
在一个示例中，在发送器10中，由解码器/解析器14(图1)执行HDMI帧转换，由打包控制器15执行打包。在一个示例中，帧转换包括对TMDS编码的数据信号进行解码并从HDMI帧去除H区域和V区域。在一个示例中，打包包括分离音频、视频和数据信息，并将它们放置到包中。
图5示出根据本发明实施例的在无线接收器20(图2)的通信模块21的用于解包和HDMI帧重构的示例逆处理50。处理50包括用于处理经由无线信道来自发送器10的到达的数据包的处理方框，其中：
方框51：确定到达的包是否是聚合的音频包？如果是，则进行到方框52，否则，进行到方框55。
方框52：通过对聚合的包头和聚合的包头中的每个音频包头进行解析来进行解包。
方框53：获得每个音频包的数据岛的(H，V)位置。
方框54：根据(H，V)位置产生三个TMDS信道的HDMI信号，即，信道0的音频包头和H/V消隐，信道1和2的音频数据。结束。
方框55：获得信息帧包的数据岛的(H，V)位置。进行到方框54。
在该示例中，在接收器20，由解包模块24(图2)执行解包，由TMDS编码器/发送器模块25执行HDMI帧重构。在一个示例中，解包包括以与上述打包相反的方式从包提取信息。
对于根据本发明实施例的在发送器10产生聚合的音频包，用于产生HDMI帧内的音频包的位置信息的所述方案1包括携带HDMI帧内的每个音频包的准确位置。参照图6中的示例聚合的音频包格式60，根据本发明的方案1，垂直和水平位置信息(V/H位置字段)被添加到每个音频包，并且在通过发送器10的打包控制器15的打包期间多个音频包被聚合到一起。
接收器20随后通过将每个音频包放置在重构的HDMI帧的消隐区域内的指示的垂直和水平位置来重构在发送器10的相同的HDMI帧。聚合的包60中的V/H位置字段包含一个音频包的垂直和水平位置信息，诸如n个八位字节(例如，12比特可用于表示每个垂直或水平位置)。包60中的值n是诸如3、4等的整数。聚合的包60中的音频包长度字段以八位字节指示音频包的长度。
根据本发明实施例的用于产生HDMI帧内的音频包的位置信息的所述方案2包括在聚合的音频包中携带所有音频包的位置估计信息。参照图7中的示例聚合音频包格式70，根据本发明的方案2，表示V/H位置和线距离的4个八位字节被引入在每个音频包的头中。
为了减小头开销，音频包分布样式被估计。例如，如果在垂直线10、12、13、16、18的音频包需要被聚合，则可估计两个相邻的包之间的线距离是2，并且在图7中，第一音频包的V/H位置字段被设置为10，并且两个相邻的音频包的线距离字段被设置为2。多个音频包在聚合的包70中被聚合到一起，其中，音频包分布样式信息(即，两个相邻的音频包的线距离)在发送器10的打包期间被打包控制器15添加到聚合的音频包70。
接收器20通过将每个音频包放置在从音频包分布样式计算的期望的垂直线来重构与在发送器10的HDMI帧类似的HDMI帧。通过估计音频包分布样式，音频与视频之间的抖动势必符合QoS需要。聚合的包70中的两个相邻的音频包的线距离字段指示两个音频包之间的线的平均数量。例如，接收器侧可重构在垂直线10、12、14、16、18的音频包的垂直线数量，并且不需要与发送器侧的相同(由于线14偏差)，由于与在垂直线10、12、13、16、18的原始位置的较小差别。
根据本发明的用于音频/视频同步的可选实施例包括基于垂直线的方法，该方法在发送器10的打包期间混合音频和视频信息，如图8中的示例聚合的包80所示。如果聚合的包80中的第一垂直线携带活动数据，则聚合的包80中的线类型字段被设置为“1”，如果第一垂直线是垂直消隐线，则聚合的包80中的线类型字段被设置为“0”。V位置字段指示聚合的包中的第一垂直线的垂直线索引。线的数量字段指示当前包80中的垂直线的数量。
如果聚合的包80中的第一垂直线携带活动数据，则线类型字段被设置为“1”，如果第一垂直线是垂直消隐线，则线类型字段被设置为“0”。信息帧存在字段指示信息帧数据是否被携带在当前包80中。音频数据存在字段指示音频数据是否被携带在当前包80中。视频数据存在字段指示视频数据是否被携带在当前包80中。
本发明在实现音频/视频同步性能的同时通过避免消隐信息的传输来提供数据率减小。在实现音频/视频同步的同时，接收器通过将音频包插入垂直和水平消隐时间段来重构HDMI帧。即使音频和视频使用不同的时钟，本发明也直接使用位置信息以避免在发送器侧和接收器侧两者进行转换。
如本领域技术人员所知，上面所述的根据本发明的前述示例构架可被以许多方式实现，诸如，用于由处理器执行的程序指令、软件模块、微代码、计算机可读介质上的计算机程序产品、逻辑电路、专用集成电路、固件、消费电子装置、无线发送器、无线接收器等。此外，本发明的实施例可采用全部硬件实施例、全部软件实施例或者包含硬件元件和软件元件的实施例的形式。

Claims (22)

1.一种对音频信息进行通信的方法，包括：
获得高清晰度多媒体接口(HDMI)帧内的音频包的垂直和水平位置信息；以及
经由无线通信介质将包括所述位置信息的数字音频信息从数据源装置发送到数据宿装置，
其中，发送音频信息的步骤还包括：
将垂直和水平位置信息添加到每个音频包；
使用打包处理将多个音频包聚合到一起；以及
经由无线通信介质将聚合的音频包从数据源装置发送到数据宿装置。
2.如权利要求1所述的方法，其中，获得音频包的位置信息的步骤包括：
在HDMI帧中的垂直和水平消隐区域内，确定包括音频的当前数据岛的水平和垂直位置。
3.如权利要求2所述的方法，其中，发送音频信息的步骤还包括：
在每个音频包中携带从数据源装置无线发送到数据宿装置的音频包的准确位置。
4.如权利要求2所述的方法，其中：
发送音频信息的步骤还包括在从源装置无线发送到宿装置的聚合的音频包中携带所有音频包的位置估计信息。
5.如权利要求1所述的方法，还包括：
估计音频包分布样式；以及
在聚合的包中携带估计的音频包分布。
6.如权利要求5所述的方法，其中，估计的音频包分布样式包括HDMI帧内的两个相邻的音频包的线距离。
7.如权利要求2所述的方法，还包括：
在数据宿装置，通过将接收的音频包插入HDMI帧的水平和垂直消隐时间段来重构HDMI帧。
8.如权利要求7所述的方法，其中，重构HDMI帧的步骤还包括：
根据水平和垂直位置产生三个最小化传输差分信令(TMDS)信道的HDMI信号，即，信道0的音频包头以及水平和垂直消隐，信道1和2的音频数据。
9.一种用于音频信息的无线通信的系统，包括：
无线音频源装置，包括：
解析器模块，被配置用于获得高清晰度多媒体接口(HDMI)帧内的音频包的垂直和水平位置信息；以及
控制模块，被配置用于经由无线通信介质将包括所述位置信息的数字音频信息发送到数据宿装置，
其中，控制模块还被配置用于将垂直和水平位置信息添加到每个音频包并使用打包处理将多个音频包聚合到一起，以及经由无线通信介质将聚合的音频包从数据源装置发送到数据宿装置。
10.如权利要求9所述的系统，其中，解析器模块还被配置用于在HDMI帧中的垂直和水平消隐区域内，通过确定包括音频的当前数据岛的水平和垂直位置来获得音频包的位置信息。
11.如权利要求10所述的系统，其中，控制模块还被配置用于在每个包中包括从数据源装置无线发送到数据宿装置的音频包的准确位置。
12.如权利要求10所述的系统，其中，控制模块还被配置用于在从源装置无线发送到宿装置的聚合的音频包中包括所有音频包的位置估计信息。
13.如权利要求9所述的系统，其中，控制模块还被配置用于估计音频包分布样式，并在聚合的包中包括估计的音频包分布。
14.如权利要求13所述的系统，其中，估计的音频包分布样式包括HDMI帧内的两个相邻的音频包的线距离。
15.如权利要求9所述的系统，还包括：
包括重构模块的数据宿装置，重构模块被配置用于通过将接收的音频包插入HDMI帧的水平和垂直消隐时间段来重构HDMI帧。
16.如权利要求15所述的系统，其中，数据宿装置还被配置用于通过根据水平和垂直位置产生三个最小化传输差分信令(TMDS)信道的HDMI信号来重构HDMI帧，即，信道0的音频包头以及水平和垂直消隐，信道1和2的音频数据。
17.一种用于音频信息的无线通信的无线音频源装置，包括：
解析器模块，被配置用于获得高清晰度多媒体接口(HDMI)帧内的音频包的垂直和水平位置信息；以及
控制模块，被配置用于经由无线通信介质将包括所述位置信息的数字音频信息发送到数据宿装置，
其中，控制模块还被配置用于将垂直和水平位置信息添加到每个音频包并使用打包处理将多个音频包聚合到一起，以及经由无线通信介质将聚合的音频包从数据源装置发送到数据宿装置。
18.如权利要求17所述的无线音频源装置，其中，解析器模块还被配置用于在HDMI帧中的垂直和水平消隐区域内，通过确定包括音频的当前数据岛的水平和垂直位置来获得音频包的位置信息。
19.如权利要求18所述的无线音频源装置，其中，控制模块还被配置用于在每个包中包括从数据源装置无线发送到数据宿装置的音频包的准确位置。
20.如权利要求18所述的无线音频源装置，其中，控制模块还被配置用于在从源装置无线发送到宿装置的聚合的音频包中包括所有音频包的位置估计信息。
21.如权利要求17所述的无线音频源装置，其中，控制模块还被配置用于估计音频包分布样式，并在聚合的包中包括估计的音频包分布。
22.如权利要求21所述的无线音频源装置，其中，估计的音频包分布样式包括HDMI帧内的两个相邻的音频包的线距离。
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