CN1121674A - 使用于数字电视系统中提供可闻声指令或状态信息的装置 - Google Patents
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Abstract
一个接收以数字包流和压缩形式所发送的电视信息的数字电视系统。块传送单元根据包中的头信息将数字包送至各自数字视频与音频处理部分。数字处理部分分别对包进行译码与解压缩以形成数字字序列(Y,U,V,L,R)并随之转换成模拟形式。以声音形式提供可闻声的装置包括一个存储器和一个控制器,存储器用于存储以压缩形式表示的可闻声信息的数字表示,控制器用于在需要时选择性地将该数字表示送至包传送单元。
Description
本发明涉及例如以语音或声音形式提供可闻声消息(诸如操作指令与/或状态信息)的装置。本发明尤其可用于数字电视系统中。
在诸如汽车、像机以及个人计算机的消费产品中都包括了向用户提供可闻声消息的装置。这类装置中包括了一个用以存贮可闻声消息的数字化表示的存贮器,以及一个用以将该数字化表示转换成相应的模拟信号的专用译码器。该专用译码器以及将可闻消息的数字化表示送至该译码器的连接结构对于这种消费产品来说增加了成本及复杂性,而这与其所提供的益处相比并不是必需的。在该可闻使用者信息中包括语音指令或状态表示时尤其如此。
在以数字包流形式接收所传输的电视信息的数字电视系统中,可以增加进提供可闻声消息(比如以声音或语音形式)的装置而只增加很少成本或复杂性,本发明这时作为其中的一部分,而其中的数字包以压缩形式表示视频及音频信息。在这样一个系统中,有一个多路分离器(demultiplexer),(有时也称作传送单元),它根据包中的头信息将数字包传送给各自的数字信号处理部分。该数字处理部分对各数字包进行解码及解压缩,从而形成数字字序列,它随后又被转换成模拟形式。在这样一个数字电视系统中,可以通过提供一个存贮器(它存贮与所传输的音频包同样的压缩形式的该可闻消息的数字化表示)和一个控制器(当需要提供可闻声消息时,能有选择地将数字化表示送至包传送单元)而增加提供可闻声消息的装置。该可闻声消息的数字化表示由传送单元自动送至数字音频信号处理部分,由其以处理所传输的音频包同样的方式对该可闻声消息的数字化表示进行译码及解压缩。从而产生了该可闻声消息的模拟形式。最好是这样,控制器包括一个控制电视接收机其它部分的微处理器,而用以存贮可闻声使用者指令的数字化表示的存贮器包括与该微处理器相关的一段只读存贮器(ROM)。
下面将参照附图,描述本发明的这些及其它特点。
本附图只包括一张图,它以模块形式显示了一个数字电视系统,它包括根据提供可闻声消息的本发明所构造的装置。
在附图所示的卫星系统中,与发送天线3相连的发射机1将电视信号(包括视频和声频分量)传送给在地球同步轨道上的同步卫星5。卫星5接受由发射机1发送的信号并将它们重新发向地面。由1个天线组件或“室外单元”7接收由卫星5所传送的电视信号。天线组件7包括一个碟形天线9和一个频率转换器。天线9将由卫星5传送的电视信号传给频率转换器11,该转换器11将所有所接收的电视信号频率转换成各自较低的频率。频率转换器11通常称作“成块转换器(block converter)”,这是因为它以整块的形式对所有所接收的信号的频率波段进行转换。
由“成块转换器”所产生的电视信号通过一个同轴电缆13送至卫星接收机15。该卫星接收机15有时也称作“室内单元”,因为它位于室内。卫星接收机15调谐、解调并进行处理所接收的电视信号(下面将详细描述),以产生NTSC、PAL或SECAM制式的视频和声频信号。使之适合与它们相连的普通电视接收机17,电视接收机17根据该视频信号在显示屏19上产生一个图像,并根据该声频信号通过扬声器21a和21b产生一个可闻声响应。
图中所示的卫星电视系统是一个数字电视卫星系统,其中根据预定的数字压缩标准以压缩形式发送电视信息。例如可以采用MPEG视频和声频压缩标准。MPEG视频和声频压缩标准是由动画专家组(Motion Picture Expert Group)所制定的用于表示音频和视频信息的国际标准。
更具体点,在发射机1中模拟视频信号和模拟声频信号分别被转换成数字信号。这些数字视频和音频信号根据MPEG视频和音频压缩和编码标准进行压缩和编码,以分别形成数字包序列或流。视频和音频包被多路转换以形成用于发送的包流。所发送的每一包包括一个数据或“负荷”(payload)部分和一个头部分,该头部分标识包的数据或负荷部分所表示的信息的类型。对应于控制和其它数据的包也可以加入到该传输流中去。
由于在传输路径中可能存在着噪音,为了进行错误纠正,在包中加入前向纠错(Forward error correction-FEC)数据。可以使用著名的Viterbi和Reed一Solomen前向纠错编码。采用在数字传送领域中众所周知的QPSK(Quaternary Phase Shift Keying)调制方式将由压缩、编码和纠错操作所产生的数字信息调制到一载波上。
卫星接收机15包括一个带有本地振荡器和一个混频器(未示出)的调谐器1501,该调谐器用于将从天线组件7所接收的多个信号中选择出适当的载波信号并将所选择的载波的频率转换成较低的频率以产生中频(IF)信号。该IF信号由一个QPSK解调器1503解调以产生一个经过解调的数字信号。一个FEC译码器1505对包含在解调后的数字信号中的纠错数据进行译码,并且基于该纠错数据对表示视频、音频和其它信息的解调后的包进行纠错。例如,当在发射机1中采用Viterbi和Reed-Soloman纠错编码时,FEC解码器1505可以根据Viterbi和Reed-Soloman纠错算法运行。调谐器1501、QPSK解调器1503和FEC译码器1505可以包括在一个单元里,该单元可以由Hughes Network System(位于Maryland的Germantown)或Comstream Gorp.(位于California的San Diego)处获得。
传送部件1507与一个随机存取存贮器(RAM)形式的缓冲存贮器协同工作,它根据包中的头消息通过一条数据总线将该经过纠错的流的视频包的负荷部分送至一个视频译码器1511以及将该音频包的负荷部分送至声频译码器1513。RAM 1509根据信息包所代表的信息类型在其不同位置用于暂时存贮所发送信号数据流的信息包。传送部件1507是缓冲器RAM的存贮管理器,它对经过纠错的流数据包进行多路分离,并根据各信息包的头部分将信息包的负荷部分送至各自的存贮器位置。根据来自音频及视频译码器的要求,读出RAM1509的音频及视频部分的内容,并分别传送到视频译码器1511和音频译码器1513。在当前发明中未要求传送部件1507和缓冲器RAM 1513构造的具体细节,但其内容可在美国专利申请序列号为232789的申请(其名称为“A Packet Vide Signal InverseTransport System”,由M.S.Deiss在1994年4月22日申请)中找到。
视频译码器1511配合动态随机存取存贮器(DRAM)1515对视频信息包的负荷部分进行译码及解压缩从而形成以分量形式表示视频信息的数字字流或序列。例如,这些分量可以对应亮度(Y)分量和颜色差(U与V)分量。从市场上可购得视频译码及解压缩集成电路(IC)。例如,从法国的SGS Thomson可购得MPEG译码及解压缩IC,其部件号为ST3240。分量表示数字字序列被送至电视译码器1517,该译码器根据常用的电视标准行和场光栅扫描制式(如NSTC、PAL或SECAM)将分量表示数字字转换成代表亮度(Y)信息的数字字序列和代表彩色信号信息的数字字序列。由数-模转换器(DAC)1519的不同部分分别将表示亮度和颜色的数字字转换成模拟的亮度和颜色信号。
声频译码器1513配合动态随机存取存贮器(DRAM)1521对音频信息包的负荷部分进行译码和解压缩以产生表示“左”(L)和“右”(R)音频信息的数字字序列。音频译码与解压缩集成电路可从市场上购得。比如MPEG音频译码和解压缩集成电路可由美国Texas的Texas lnstrument购得,其部件号为TM320AV110。代表音频的数字字序列由DAC 1523的不同部分分别被转换成基带模拟左及右音频信号。虽然在图中只示出了两个音频信道,但应理解,在实际上可提供例如一个或多个附加音频信道以再生“环绕声”。
基带模拟视频及音频信号通过各自的基带连接送至电视接收机17。基带模拟视频及音频信号也送至调制器1525,该调制器1525根据常用的电视标准(如NTSC、PAL及SECAM)将该模拟信号调制至一射频(RF)载波以送至不带基带输入的电视接收机的天线输入。
微处理器1527向调谐器1501提供频率选择控制数据以控制调谐器调谐到用户所选频道。微处理器1527也与传送单元1507交互操作以影响信息包的负荷部分的传送。另外,微处理器1527也通过控制总线向视频译码器1511和音频译码器1513提供控制数据。微处理器1527根据存贮在“只读”存贮器(ROM)1529中的控制程序而工作。
当前系统中包括了例如以声音或语音形式提供可闻声消息的装置,该装置复用了已存在的用于其它目的结构。下面将要描述的提供可闻声消息的装置避免了对增加卫星接收机15的复杂性和成本的专用装置的需要。
可以用多种方式使用可闻声消息。以最简单形式,可以产生声音、声音系列或声音脉冲串(“嘟嘟”)以指示用户正确或非正确的动作,比如帮助对准天线组件7。以较复杂些的形式,比如可通过语音提供信息,以就卫星接收机15的特殊的操作指示用户或者提供比如时间或频道号的状态信息。
下面将描述以可闻声帮助对准天线组件7对准的方式。
定位天线组件7接受由卫星5所传送的电视信号以提供最佳的图像及可闻声响应。定位操作包括精确地将碟形天线9的中心轴线9A对准指向卫星5。为此目的需要“仰角”调整与“方位”调整。天线组件7的仰角是轴线9A在垂直平面上相对于水平面的角度。方位角是轴线9A在水平面上相对于正北方的角度。为了天线组件的对准,固定装置(未示出)可相对于固定杆(末示出)在仰角及方位上调整。
在安装天线组件时,根据接收位置的纬度采用固定装置的分度仪部分通过设定仰角从而足够精确地调整仰角。一旦仰角调整毕,可以根据接收位置的经度通过将接收天线大体指向卫星5而粗略设定方位。可以在随卫星接收机15的用户手册中包括相应于不同经、纬度的仰角及方位角表。由于固定杆可以使用水准仪或铅垂线而方便地设置成与水平面垂直,因此可使用分度仪相对精确地对准仰角。然而由于不太容易确定正北方向,较难精确对准方位。
卫星接收机15包括可闻声天线对准装置,以帮助用户对准天线组件7的方位装置。例如可以在卫星接收机17的屏幕上显示的菜单中选择操作天线对准模式而激活可闻声对准装置。当方位位置处于对应于最佳接收的精确方位位置的有限范围(例如5度)内时,可闻声对准装置将通过扬声器21a与21b而产生固定频率与幅度的连续可闻声。而当方位位置不在该有限范围内时,就不再产生连续音(即被消音了)。每次对于一个所选频道(在该频道,可能进行接收信号数字编码信息的误码纠正)卫星接收机15完成一次调谐器搜索算法而末找到一个调谐频率时,可闻声对准装置也将产生声脉冲串或嘟嘟声。虽然对于每一频道来说载波频率已知,但由于成块转换器11总有引入频率误差(例如以几MHz量级)的趋势,因而需要该搜索算法。
一旦天线对准操作被启动,微处理器1527就控制调谐器1501搜索适应于调谐一特定频道的本地振荡器频率。在该搜索算法期间,试着在该选定频道的标定频率周围的多个频率上调谐。当由解调器1503产生一个“解调器锁定”信号时就指示了一个正确的调谐。若调谐是正确的,就可通过检查由FEC单元1505所产生的误码表示的“FEC锁定”信号而检查包含在接收信号中的数字编码信息的误码状况。如果在某一特定搜索频率不可能进行正确调谐或误码纠正,就在下一搜索频率上检查调谐及误码纠正情况。继续这一过程直至计算了所有搜索频率。这时,若在任一搜索频率上不可能进行正确的调谐或误码纠正,就产生声脉冲串或嘟嘟声以指示用户天线组件7尚未处在正确接收所需的有限方位范围内。另一方面,若在任一接收频率均达到正确的调谐及有可能进行误差纠正,调准装置就产生连续音以指示用户天线位于正确接收所需的有限方位范围内。
在随卫星接收机15的用户手册中指示用户在出现嘟嘟声时以小的增量,例如3度围绕固定立柱转动天线组件7。最好是指示用户每隔一次嘟嘟声转动天线组件。这就使得在再次转动天组组件7之前完成调谐算法。(举例说明,搜索所有搜索频率的调谐算法的完成可能需要3至5秒钟)。指示用户以小的增量(3度)每隔一次嘟嘟声重复转动天线组件直至产生连续音。
指示用户,一旦产生了连续音,就继续转动天线组件7直至不再产生连续音(也就是直至消音),然后标记该天线方位位置作为第一边界位置。然后指示用户反方向旋转并在新方向上越过第一边界。这就使得再次产生连续音。指示用户继续转动天线组件7直至连续音再次被消音,然后标记该天线位置为第二边界位置。指示用户,一旦确定了两个边界位置,就旋转天线组件7直至它位于两个边界位置的中间,从而设定最佳或接近最佳接收的方位角。寻找中心的过程是为了提供十分满意的接收。然后,例如通过作一个菜单选择终止该天线对准模式操作。
下面将描述产生连续音和声脉冲串(嘟嘟声)的方式。
ROM 1529在一特定存储位置存放代表可闻音的编码数字数据。声音数据是以与传输的声音包的负荷部分或数据部分同样的压缩形式存储的,例如根据MPEG声频标准。声音数据存储为不带头信息的数据包。为了产生连续可闻声,微处理器1527从ROM 1529声音数据存储位置读出声音数据,并将之传输到与传送单元1507有关的缓冲器RAM 1509的音频数据存储位置。声音数据所存储的传送单元RAM 1509的声频存储位置与发送的声频包的数据部分所存储的存储位置相同,在这一过程中,通过不将发送的信息包的音频数据部分送至RAM 1509的音频存储位置从而将之抛弃。
存储在RAM 1509中的声音数据是以与发送的音频包的数据部分同样的方式通过数据总线传送至音频译码器1513。该声音数据以发送的音频包的数据部分同样的方式由音频译码器1513解压缩。最后经过解压缩的数字音频信号由DAC 1523转换成模拟信号。该模拟信号被送至扬声器21a与21b,由之产生连续可闻音。
为产生声脉冲串或嘟嘟声,微处理器1527使得声音数据以与上述同样的方式被传输至音频译码器1513,除了一个很短时间以外,通过控制总线将消音控制信号送至音频译码器1513而使音频响应被消声。
上述的产生可闻音与声脉冲串的过程可在开始天线对准操作时被启动。在这种情况下,微处理器1527产生一个连续消音控制信号,直至需要产生连续音或声脉冲串。
声脉冲串和连续音也可以下列方式产生。为了产生声脉冲串,微处理器1527使得由ROM 1529的声音数据存储位置读出声音数据,并以上述的方式通过传送单元1507传输至音频译码器1513。为了产生连续音,微处理器1527使得周期性地由ROM 1529的声音数据存储位置读出声音数据并将之传送至音频译码器1513。在实质上,这产生几乎连续的紧密间隔的声脉冲系列。
以与产生声音和声脉冲串的同样方式产生用户语音消息。表示语音消息的数据以与发送的音频包的数据部分同样的压缩形式存放在ROM 1529,例如根据MPEG音频压缩格式。在微处理器1527的控制下,新近发送的音频包的数据部分在缓冲器RAM的音频部分的存储被中断,RAM 1509的音频部分的当前内容被丢弃了,由ROM 1529读出压缩的语音数据,并将之传输至RAM 1509的音频部分。然后,通过传送单元1507和数据总线传送语音数据至音频译码器进行解压缩。所得到的数字字序列由DAC 1523被转换成模拟形式。在完成语音信息后,重新启动正常的所发送音频包的处理。
语音数据以数据包(不带信息头的包)形式存储在ROM 1529。若语音消息短,就一次将语音数据的所有包由ROM 1529传送至RAM 1509的音频部分。对于较长的语音消息,语音数据的包分段传送。
最好是采用单声(而非立体声形式)的语音消息以减少存储在ROM 1509中的数据总量。根据MPEG标准,每秒256 Kbits(每字节8位,共32K字节)提供CD(密致盘)立体声质量的声音。对于单声语音消息,提供
秒至1秒的语音消息每秒可低于4K字节。
语音消息可以用在提供指令或状态信息的多种环境内。比如语音信息可用于便利天线组件7的对准。语音消息可用于根据调谐器1501或解调器1503产生的信号强度表示信号指示用户“移动”或“停止移动”天线组件。用户语音消息也可用于指示用户造成的系统操作错误(“请再试一次”)、操作指示(“选择频道”)或系统状态(“等待输入”)。
虽然以特定实施例描述了本发明,但也要理解对之可以进行修改。比如,尽管本发明是相对于卫星电视系统描述的,但它也可用于接收压缩形式声频信息的其它类型系统中。另外,尽管本发明是相对于接收以MPEG音频标准压缩和编码的音频信息的系统而描述的,但它也适用于接收以其它标准(如NICAM、DolbyTMAC-3或MUSICAM)压缩和编码的音频信息的系统。NICAM是一个用于欧洲的大陆电视传输的音频压缩与编码标准。提出DolbyTMAC-3压缩标准是用于美国的大陆高清晰度电视(HDTV)。MUSICAM是一个基于MPEG的压缩标准,它与市场上可购的CDQ2000译码器/编码器在Corporate Computer System,INC(位于美国的New Jersey)1992年出版的“CDQ 2000 Reference Manual”出版物中作了描述。而且,也可对其实施例的结构特点进行修改以适应特定场合。比如,根据数据速率,声频DRAM 1521可以省略或组合进音频译码器和解压缩单元1513。在后附权利要求所定义的本发明范围内可以考虑这些以及其它修改。
Claims (8)
1.在一个处理所接收的代表视频及音频信号的数字信号的电视系统(15)中,其中视频与声频信息已经过压缩用于传输,所述数字信号组织或多路复用包流,每个所述包包括表示特定信息类型的负荷数据、标示由负荷数据表示的特定信息类型的头数据以及纠错数据,该装置其特征在于:
根据各自的纠错数据响应在所述包中用于纠错的所述接收的数字信号流,以产生一个经过纠错的多路复用的数据包流的装置(1505);
一个缓冲存储器(1509),它包括一个用于存储表示传送的视频消息的负荷数据的存储器位置和一个用于存储表示传送的音频信息的存储器位置;
一个传送单元(1507),它根据包含在所述包中的各自的头数据,响应所述经过纠错的包流将所述包的负荷部分导送至所述存储器部分(1509)的所述存储位置之中;
一个译码器(1511),它对表示视频信息的负荷数据进行解压缩以产生表示经过解压缩的视频信息(Y,U,V)的数字信号;
将一个信号送至一个图像再生装置(19)的装置,该信号响应于表示所述经过解压缩的视频信息(Y,U,V)的所述数字信号;
一个译码器(1513),该译码器对表示音频信息的负荷数据进行解压缩,而产生表示经过解压缩音频信息(L,R)的数字信号;
将一个信号送至一个声音再生设备(21a,21b)的装置,该信号响应于表示所述经过解压缩音频信息(L,R)的所述数字信号;
一条数据总线(DATA),它将存储在所述缓冲存储器(1509)的所述存储位置的负荷数据送至各自的译码器(1511,1513);
一个存储表示可闻声消息信息的数据的控制存储器(1529),该可用声消息信息已以与所发送的音频信息同样的方式进行了压缩;
一个控制器(1527),用于选择性地将所述可闻声信息数据从所述控制存储器(1529)送至所述缓冲存储器(1509)的所述存储位置,从而将所述可闻声消息数据送至所述音频译码器(1513),所述缓冲存储器用于暂时存储表示所传送的音频信息的所述负荷数据。
2.权利要求1所述之装置,其特征在于:
将所述信号—该信号响应于表示所述经过解压缩的视频信息(Y,U,V)的所述信号,送至所述图像再生设备(19)的所述装置包括一个数—模转换器(1519),该转换器将表示所述经过解压缩的视频信息(Y,U,V)的所述数字信号转换成一个模拟视频信号;以及
将所述信号—该信号响应于表示所述经过解压缩的音频信息(L,R)的所述信号,送至所述声音再生设备(21a,21b)的所述装置包括一个数—模转换器(1523),该转换器将表示所述经过解压缩的音频信息(L,R)转换成一个模拟音频信号。
3.权利要求1所述之装置,其进一步特征在于:
所述可闻声消息数据对应于一个语音消息。
4.权利要求1所述之装置,其进一步特征在于:
所述可闻声消息数据对应于一个声音消息。
5.权利要求4所述之装置,其进一步特征在于:
所述声音消息是一个连续音。
6.权利要求4所述之装置,其进一步特征在于:
所述声音消息是一个间歇音。
7.权利要求1所述之装置,其进一步特征在于:
所述控制存储器(1529)存储表示声音信息的数据,该声音信息已以与所传送的音频信息同样的方式进行了压缩;以及
所述控制器(1527)选择性地将所述声音数据由所述控制存储器(1529)送至所述缓冲存储器(1509)的所述存储位置,使得所述声音信息随后送至所述音频译码器(1513),所述缓冲存储器(1509)暂时存储表示所传送的音频信息的所述负载数据。
8.权利要求7所述之装置,其进一步特征在于:
在所述控制器(1527)已将所述声音数据由所述控制存储器(1529)送至所述缓冲存储器(1509)的所述存储器位置—该缓冲存储器(1509)暂时存放表示所传送的音频信息的所述负荷数据之后,所述控制器(1527)周期地产生一个信号(CONTROL),该信号(CONTROL)使得所述装置周期地中断所述信号—该信号响应于表示所述经过解压缩的音频信息的所述数字信号,该装置将一个信号—该信号响应于表示所述经过解压缩的音频信息(L,R)的所述数字信号送至一个声音再生设备。
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