CN1138800A - 用于分配数字音频图象数据的方法及系统 - Google Patents

Abstract

这里公开了一种分配数字音频图象数据的方法，及使用该方法的数据分配系统。数据分配单元包括：单个或多个具有存储在其中的数字压缩音频及图象数据的信息存储介质；信息读出控制器，用于从每个信息存储介质中读数字压缩音频图象数据并时分地使读出的数字压缩音频图象数据多路组合，及用于在视频信号中每个水平扫描周期的视频间隔上周期性地时分多路组合多个时分多路压缩数字音频图象数据及由它传输时分多路数据的装置。

Description

用于分配数字音频图象 数据的方法及系统

本发明涉及一种数字音频图象数据分配系统，其中来自存储装置侧的多个数字压缩音频图象信号被时分多路组合及分配，以便增加通信通路上的传输频道数目，在重播装置侧上对专门的音频图象信号进行选择、扩展及重播。

作为传统的音频图象分配系统的一个例子，如在日本专利申请公开文件平4-505081(1992)中公开了一种视频选择/分配系统。

这种类型的视频选择/分配系统是使用在旅馆、医院等内的给定范围中的小型视频选择/分配系统，它如图9所示。标号900表示操作控制装置，用于对每个VTR装置进行控制及根据用户需要对输出频道之间的转换进行控制。标号901表示控制数据接收器，用于向操作控制装置900分别发送各个用户发来的请求。标号902分别表示多个产生模拟量输出的VTR装置。标号903表示开关电路，用于将由一个VTR装置902产生的模拟视频信号发送到专门的频道上。标号904分别表示多个模拟量调制器。标号905分别表示多个RF转换器，用于将各个转换数据转换到它们相应的频道上。标号906表示频率多路器。标号907表示传输电缆。标号908分别表示多个用户房间，用于对每个用户提供视频分配服务。标号909表示设在每个用户房间908中的视频信号接收单元。标号910，911及912分别表示构成视频信号接收单元的调谐器、解调器及视频信号处理电路。标号913表示用于显示视频信号的电视机。标号914表示控制器，用于由每个用户进行频道之间的转换。标号915表示控制数据发送器，用于将由控制器输出的信号发送到它相应的控制数据接收器901上。

当用房间908中的用户利用图9中系统内的控制器914通过频道选择出一个用户想看的节目时，从控制器914发出的控制信号从控制数据发送器915经过传输电缆907被发送到控制数据接收器901，接着输入到操作控制装置900。

一个使用在此时传输电缆中的频带的例子表示在图10中。在一个电缆控制下来自于每个用户房间的上频带使用10MHz至50MHz的范围，而用于传输及分配视频信号的下频带使用70MHz到450MHz的范围。

操作控制装置900响应传输控制数据启动相应于用户选择节目的VTR装置902，并控制开关电路903，以便使由VTR装置902发送来的视频信号分配到与用户使用的房间相关的频道上。从开关电路903输出的视频信号被送到它相应的调制器904上，并然后被相应的RF转换器905转换成相应于预定频道的信号。被转换的信号由频率多路器906与另外的节目信号一起被频率多路组合。频率多路视频信号被输入到用户使用的用户房间908的视频信号接收单元909，仅是与预定频道有关的视频信号被调谐器910选择及被解调器911解调，接着被视频信号处理电路912转换成电视信号，由此使被用户要求的节目播放在电视机913上。

由于这样一种系统结构，该系统会带来这样的特点，即用户能通过在自己房间里简便的操作一个控制器、如遥控器等即可选择及欣赏到适合用户的视频节目，而无需走出用户房间或让别人将录象带送到用户房间来。

上述的现有技术没有考虑到这样的事实，即由于录象带的重复播放使图象质量下降，并且由可得到的频带产生了频道数目的限制。

考虑到上述问题，本发明的目的是使信号分配频道数目增加，而不使图象质量下降，甚至一次次重复播放时也是如此，也不需要用另外的电缆来置换在已有的模拟量信号分配系统中使用的信号分配电缆。

根据本发明的一个方面，为了实现上述目的，提供了一种数字音频图象数据分配系统，它包括：单个或多个具有存储在其中的数字压缩音频及图象数据的信息存储介质；信息读出控制器，用于从每个信息存储介质中读数字压缩音频图象数据；用于在视频信号中每个水平扫描周期的视频间隔上周期性地时分多路组合多个读出的压缩数字音频图象数据及由它传输时分多路数据的装置；PLL电路，用于重形成与从接收信号中分离出的压缩数字音频图象数据同步的数据分离时钟；压缩数字音频图象数据选择电路，用于使用分离时钟的周期性时分多路组合的压缩数字音频图象数据中分离及仅取出专门的数字压缩音频图象数据；及数字图象及音频处理电路，用于扩展被取出的专门数字压缩音频图象数据并使它转换成视频信号。

在根据本发明的数字音频图象数据分配系统中的发送侧上，相应于多个节目的数据被从单个或多个在其中记录有压缩数字音频图象数据的信息存储介质被读入到信息读出控制器中。读出的数据作为原本的数字信号被叠加在水平扫描周期的视频信号时间间隔上。在此时，相当于一个节目的压缩数字音频图象数据在每个水平扫描周期上被叠加在视频信号上。此外，相当于另外节目的数据被叠加(隔行交错地)在每个水平扫描周期的它们相应的视频信号时间间隔上，并且被叠加的数据作为常规模拟量频道的视频信号被传输。

在接收侧上，首先由调谐器选择出包括被用户指定的节目的模拟量频道。用于在水平扫描期间从隔行扫描信号中重形成数字信号的时钟然后被PLL电路分离出来。利用基于分离出的时钟采样水平扫描周期的模拟量信号使模拟量信号恢复成原始数字信号。由于这样处理的数字信号是通过隔行交错地在每个水平扫描周期上组合多个节目获得的，仅是与由用户指定的节目相对应的压缩数字音频图象数据被压缩数字音频图象数据选择电路选择及取出并被送到数字音频及图象处理电路。该数字音频及图象处理电路执行压缩音频及图象数据之间的分离并在它们扩展后将它们转换成模拟量视频信号。该视频信号被输入到电视机，在该电视机上将播放出由用户选出的节目。

在模拟量视频信号的情况下，仅一个节目能被传输到一个模拟量频道。在上述的本系统中，多个节目可被传送到一个模拟量频道上。此外，由于在发送侧上音频及图象信号已被数字地压缩并记录在它们相应的信息记录介质上，并且当信息记录介质为光盘时信息读出机构将不必与光盘接触。甚至当该盘重复播放后，图象质量不会下降。另外，如果信息记录介质是硬盘时，也不会出现如模拟量视频磁带等重复播放后产生的图象质量逐渐下降的问题。

从以下结合附图的描述及附设权利要求书中，将会使本发明的上述及另外目的、特征及优点更加阐明，在附图中利用图示例的方式表示出本发明的一个优选实施例。

以下将参照下列附图来描述本发明：

图1是用于描述使用在根据本发明的视频数据分配系统中的数据分配格式概念的示意图；

图2是描述CD-ROM记录格式的图；

图3是用于描述对三个CO-ROM格式的MPEG1数据操作的时分多路组合的图，该格式是用于图1所示的视频数据分配系统中的。

图4是用于描述利用对图1所示视频数据分配系统中三个CD-ROM格式的MPEG1数据时分地多路组合并然后将形成的时分多路信号叠加在视频信号上而获得的信号格式的图；

图5是图1中所示的视频数据分配系统的系统电路框图；

图6是说明用于图1中所示视频数据分配系统中的数字音频图象数据发送器的操作的电路框图；

图7是描述用于图1中所示的视频数据分配系统中的接收单元的操作的电路框图；

图8是说明用于图1中所示视频数据分配系统中的接收单元之间的时钟关系的电路框图；

图9是描述传统的模拟量视频信号分配系统的电路框图；

图10是描述用于图9中所示传统模拟量视频信号分配系统中可获得的频率的图。

以下将参照附图来描述本发明的一个实施例。

图1表示应用在本发明中的视频信号格式，其中被压缩的多个节目中的数字声音或音频图象数据被叠加在视频信号中，并且叠加结果的信号被发送出去。本实施例描述的情况是三个节目被时分地多路组合并被传输。

标号100表示一个视频信号中的水平同步信号。标号101表示彩色同步信号。标号102A、102B及102C分别表示作为各个节目中被压缩的数字音频图象数据一部分的数据源。常规的视频信号包括水平同步信号100，在一个水平扫描周期(以下简称为“1H”)中的彩色同步信号101及视频信号区域。但在本实施例中，有叠加在相应视频信号上的数字源数据来取代每个视频信号区域中的模拟量视频信号。

如果在三个节目中的压缩数字音频图象数据被分别看作为数字源A、数字源B及数字源C，然后它们如图1所示地在每个1H上以数字源A、数字源B及数字源C的次序隔行地被扫描，并叠加在它们相应的视频信号上。因此，如果譬如将注意力放在数字源A上，则在同一节目中的压缩数字音频图象数据被叠加在它们相应的每3H的视频信号上。在此情况下，必须使每个节目的数字数据的传输率与压缩数字音频图象数据被扩展及显示时的转换率相适配。

利用对多个节目中的压缩数字音频图象数据以视频信号的每个H进行隔行描述并使它们叠加在视频信号上，就可以通过一个公用电缆来传输多个节目。

现在将对使用相应于视频CD(高密度盘)标准的数据作为压缩数字数据图象数据的情况作出描述。

视频CD标准提供了对于编码及压缩数据以及基于MPEG1(活动图象专家组1)标准在CD-ROM上进行数据的记录的详细说明。

作为用于CD-ROM的数据记录格式，可以被描述为方式1，方式2/形式1，方式2/形式2的格式。在该视频CD标准中，用于视频CD的控制信息以方式2/形式1(mode2/form1)的格式被记录在盘上，及压缩音频图象数据以方式2/形式2的格式被记录在盘上。

如图2中所示，一个区段是由2352字节组成的。如果使用正常重播速度，则在一秒钟期间传送的数据相应于75个区段。区段的细节如下：12字节的CD-ROM同步信号，4字节的信息首部及8字节的副首部在方式2/形式1及方式2/形式2之间被共用。除去上述共用的部分外，区段还包括2048字节的用户数据(其中用于视频CD的控制数据)，4字节的检错码(EDC(其为Error Detecting Code  的缩写)及276字节的纠错码(ECC(Error Correcting Code)，它们是以方式2/形式1的格式；而在方式2/形式2的情况下，区段包括2324字节的用户数据(其中以MPEG1压缩的声音或音频图象数据)及4字节的备用(或EDC)，它们跟随在共用的副首部后面。

这些数据的传输率为1.5Mbps。每个区段的数据被传送到一个MPEG1解码器，在解码器上数据被扩展，由此重播出连续的声音及活动图象。

现在考虑CD格式的MPEG1数据被叠加在譬如视频信号的一种NTSC信号上的情况。因为NTSC信号具有4.2MHz的视频信号带宽，在以二进制形式表示的数字信号的情况下，其数据可以用约6MHz的传输率传输。因此，由6MHz除以1.5Mbps得到的四个数据可作为CD格式的MPEG1数据被传输。但是，如果考虑到在数字信号传输时使用的管理数据，如同步信号，纠错码等时，则大约三个MPEG1的数据可以被叠加在相应的NTSC信号上。以下将描述三个MPEG1数据叠加在NTSC信号上的情况。

最好是当如上述地数字数据叠加在NTSC信号上，数据传输时钟被设定在NTSC信号的彩色同步信号频率Fsc(3.579545MHz)的整数倍上，以便避免对另外频道的视频信号的差拍干扰影响。在本实施例中，将在以下使用设定的频率Fsc两倍频率的时钟(7.15909MHz：以下写为2Fsc)。

因为1H表示为63.5μS，及在NTSC信号制中其视频周期表示为52μS，在视频周期中可叠加的数字数据变为372位(整数值)，它相当于将52μS除以2Fsc的一个周期或一个循环所获得数值。如果372位用字节形式表示时，则获得的最大值为46字节。

此外，传输三个MPEG1数据的数据传输率由下式给出：

2352(字节)×75(区段/秒)×3(频道)

＝529200(字节/秒)    …(1)

另一方面，如果NTSC信号的帧频率被视为30帧/秒时，则1帧是由525H(所有的H可以在不使用垂直同步信号的状态下使用)组成的。因此，在一秒钟期间可被传输的H数是由下式给出的：

30(帧)×525(H)＝15750(H/S)    …(2)因此，在1H期间可被传输的数据数由下式给出：

529200(字节/S)÷15750(H/S)＝33.6(字节)

                                 …(3)其整数值应被设成此情况下的字节数。因而，如果以5H为单元处理数据时，则在此时间期间可传输168字节。

但是，因为在每个H中数据不能以上述的字节形式均匀地分配，故应对每H的数据分配作出考虑。如果作为一个例子，32字节被分配给5H中的1H，而34字节被分配给其余的4H，则确定了下式：

32+34×4＝168(相应于5H的数据)

                              …(4)

这个值作为分配值是适合的。不会出现问题，因为它比上述确定的数据数或46字节相应地小很多，以上数据均是包含在1H中的。其余的几十个字节的数据可被用途管理数据，例如控制数据或类似数据。

现在将参见图3描述在上述数据分配下的三个MPEG1数据的时分多路格式。

参见图3，这三个CD-ROM格式的MPEG1数据被分别称为频道数据，它们分别被表示为Ch.0，Ch.1及Ch.2。图3描述了相应于每频道CD-ROM一个区段的2352字节的数据。

三个CD-ROM型MPEG1数据中的每一个被重复地全部分成5个组，其中包括具有32字节的一个组及每个具有34字节的4个组。将三个频道数据Ch.0、Ch.1及Ch.2中Ch.0内设置的32字节组、Ch.1内设置的32字节组及Ch.2内设置的32字节组分离出来并按此顺序将分离出的三个组排列成PD中的帧0，如图3中所示。因而，用于帧0的数据数是由96个字节组成的，它相当于32字节的三倍(相应于三个组)。然后，将Ch.0内设置的随后34字节组、Ch.1内设置的随后34字节组及Ch.2内设置的随后34字节组分离出来并按此次序将分离出的这三个组排列成图3中所示的PD中的帧1。接着各个帧以与上述相同的方式由后面被分离出的组组成。在此时，帧1及帧4之间各帧数据数由102字节组成，它相当于34字节的三倍(相当于三个组)。

以上述方式布置的帧0至帧4被集合成一个，以下它被称为“包”。这个包是通过延伸在如上述的各个频道Ch.0、Ch.1及Ch.2的MPEG1数据中的5个组上的168字节数据的交错排列获得的。因为它是由如从一个MPEG1数据中见到的168字节组成的，则相应于每频道CD-ROM一个区段的2352字节的数据由从包0至包13的14个包组成。该数据可方便地利用上述数据分配来分离。

因此，如图3中所示的由PD行表示的分离数据作为每32字节或34字节组的数字信号被叠加在NTSC信号中它们视频信号区域的相应部分上。作为在此时一个水平扫描周期上数据结构的例子，将参照图4进行描述。

参照图4，对于1H上数据的上级结构作为一个例子来表示，其中相对于帧0中一个组的32字节数据被叠加在相应视频信号区域部分上。如图4中所示，1H是主要由水平同步信号100，彩色同步信号101及数字数据部分402组成的。其中数字数据部分402包括：一个前序403，用于再生成重形成与数据同步的时钟，一个同步信号404，用于确定叠加在NTSC信号上位串行数字数据的起始及数据分离起始；一个帧序号405(如果帧序号是0，则MPEG1数据可被识别为32字节，否则就被识别为34字节)，用于识别随后的CD-ROM形式的EPEG1数据是32字节还是34字节；一个频道序号406，用于识别三个MPEG1数据中的任一个；辅助数据407，用于传输控制数据；32字节CD-ROM型MPEG1数据408；及一个检错/纠错码409，用于对被待传输的数据中的错误进行检测及纠正。

如果如上述地为数字数据部分被看作46个字节，则帧0中数据的结构作为例子如下地构成。对于前序403，同步信号404，帧序号405，频道序号406，辅助数据407，CD-ROM型MPEG1数据408及检错/纠错码409分别地分配于2字节、2字节、一字节、一字节、4字节、32字节及4字节。因为这个数据的分配根据制式而变化，它并不一定取上述的数据分配。

当帧序数为1至4时，1H由水平同步信号100，彩色同步信号101，及与帧0中结构相同结构的数字数据部分402组成，它被表示为图4中所示的1H的下级结构。其次，对于帧序号1至4的数字数据部分402，从前序403到频道序号406的结构与帧序号0中的结构相同，它们以图4中所示下级结构中的水平扫描周期来指示。因为在辅助数据410后面的CD-ROM型MPEG1数据411为34字节，它与帧0相比较增加2字节，故用于传输接着的控制数据的辅助数据410被减少2字节，以便使上、下级1H之间的数据数目相适配。接下来，CD-ROM格式的34字节MPEG1数据411如上所述地继续地跟在辅助数据410的后面。随后，以与帧0中相同的方式跟随着在待被传输数据中用以检错及纠错的检错/纠错码409。用于帧1至4的数字数据部分402是以与帧0相同的方式由46字节组成的，并且上、下级1H之间的数据数目的适配是如上所述地由辅助数据及CD-ROM型MPEG1数据的全部数目来取得的。

因此，三个CD-ROM型MPEG1数据中的每个在数据发送侧被时间分割地多路组合并被叠加在NTSC信号中的视频信号区域上，接着将传输该被叠加的数据。

在以上述方式传输数据的接收侧上，将基于利用前序403再生或重产生出时钟使NTSC信号上叠加的数字数据被分离出来。然后提供同步信号404用于分离数据的同步，并由此使以位为单位表示的串行数据被转换成以字节为单位表示的数据。此外，三个时分多路CD-ROM型MPEG1数据中的一个是基于频道序号406选择的。在此时它是基于帧序号即待读出的数据是32字节还是34字节来进行选择的。读出的数据被送到MPEG1解码器，在该解码器上音频或声音及活动图象被扩展及重形成。

接着，将参照图5、6及7来描述数字音频图象数据传输及接收系统的操作，该系统用于执行编码程序，例如三个CD-ROM格式的MPEG1数据的时分多路化，然后将数据叠加在视频信号上，传送被叠加数据，从接收的传输信号中以此方式分离出一个MPEG1数据，及如上所述地对分离数据进行解码及重放。

图5表示用于传输及接收三个CD-ROM格式的MPEG1数据的一个系统。这种类型的系统是一个适用于旅馆，医院等的小型视频分配系统。本发明将作为应用在旅馆中的小型视频分离系统描述于下。

标号500表示一个广播接收器，用于接收传统的模拟量TV信号或类似信号。标号501，502，503，504，505及506分别表示调制器，RF转换器，频率多路器，用于控制系统布置或分配视频信号的中心控制计算机，模拟量系统源输出单元，如VTR(磁带式录象机)或LD(激光盘)、用于从其中输出不同于广播系统所使用的模拟量系统视频信号，及数字音频图象数据发送器。用于输出数字系统音频图象源的视频信号。标号507及508表示数字音频图象操作器及一个时分多路器，用于构成数字音频图象数据发送器506。各种视频信号将使用这些装置被传输或分配到设在旅馆或类似机构中的各个房间。标号509表示将视频信号分配到各个房间的视频信号传输通路。标号510相应表示设在每个房间中的接收单元，用于接收及重播被传输或分配的视频信号。

此外，标511，512，513，514，515，516及517分别表示TV调谐器，解调器，模拟量多路器，TV监视器，时钟重形成或再生器，数字数据处理器及数字音频图象压缩数据还原电路。这些部件构成了每个接收单元510。

在本实施例中，公用的TV信号被广播接收器500接收，并然后由调制器501调制。该调制信号被RF转换器502转换成预定的频道，它接着由频率多路器503与另外频道的信号一起多路传输。

多路传输的TV信号通过视频信号传输通路509传输，以便送到设在旅馆中每个客房内的接收单元上。在各个房间中的每个客户选择TV监视器514上的频道，以便接收具有由TV调谐器511选择的频道频率的RF信号。被接收的RF信号被解调器512解调，以便使其转换成原始TV信号。被转换的TV信号被送到模拟量多路器513。当用户此时选择了广播系统中的视频频道时，模拟量多路器513则被转换，以使得由解调器512传送来的TV信号在TV监视器的道选择电路(未示出)的控制下允许通过。从此途径通过模拟量多路器513传输的TV信号进入TV监视器514，从该监视器将输出由用户选择的TV信号的图象或视频信号及声音。

可能具有这样的情况，即没有在TV或类似系统中广播的视频节目，例如最新的电影等将在旅馆中作为对每个用户的特别服务进行广播。在此情况下，中心控制计算机504执行控制，例如在用作重播广播视频节目装置的VTR及LD上进行回绕磁带，盘的重播等。在从设有VTR及LD的模拟量系统源输出单元以上述方式输出的视频信号被调制器501以与对TV信号相似的方式进行调制。调制信号被RF转换器502转换成与VTR或LD相关的预定频道。接着，被转换信号被频率多路器503与另外频道的信号一起在频率上进行多路传输。

当用户在此时选择了与VTR或LD有关的预定频道时，接收单元510接收具有由TV调谐器511选择的频道频率的RF信号。由用户选择的视频信号的图象或视频信号及声音以与重播信号相似的方式被传输出到TV监视器514。

以上描述了使用在旅馆或类似机构中的传统视频分配系统。以下将描述根据本发明的数字音频图象数据分配系统。

以数字形式压缩的音频或声音图象数据被存储在数字音频图象数据发送器506的数字音频图象操作器507中。在本实施例中，在信号格式音节中所述的MPEG1将用于图象压缩系统中。三个CD-ROM格式的MPEG1数据在中心控制计算机504的控制下从数字音频图象操作器507同时地输出，并然后输入到时分多路器508。在输入的三个MPEG1数据被如图3所示地由时分多路器508时分多路操作后，每个多路组合数据被如图4所示地叠加在视频信号上。顺便说一下，关于数字音频图象数据发送器506的操作将在后面描述。

以上述方式叠加在视频信号上的信号被调制器501以与对TV信号或类似信号相似的方式进行调制。然后，该调制信号被RF转换器转换成预定的频道，然后它被频率多路器503与另外频道的信号一起多路地传输。

当用户在此时选择了与数字音频图象数据相对应的预定频道时，接收单元510接收具有由TV调谐器511选择的频道频率的RF信号。接收到的RF信号被解调器512解调，接着被转换成在其上叠加有数字数据的原始视频信号。以上述方式被转换的原始视频信号被输入到时钟再生器515及数字数据处理器516。时钟再生器515再产生出时钟信号，该时钟信号的频率为N的倍数(其中N为整数)，并且它与叠加在视频信号上的数字数据同步，将它输入到数字数据处理器516及音频图象压缩数据还原电路517。数字数据处理器516响应器时钟再生器515送来的时钟信号分离出叠加在视频信号上的数字信号，并然后从时分多路数字数据中选择地分离出与由用户选择的频道有关的数字信号。接着，数字数据处理器516仅将对于扩展音频图象数据所需的数字数据传送给音频图象压缩数据还原电路517。音频图象压缩数据还原电路517扩展输入数字数据，并将该数据转换成模拟量音频/图象信号。然后，音频图象压缩数据还原电路517将模拟量音频/图象信号转换成模拟量视频信号，并将它输送到模拟量多路器513。如果在此时用户选择了数字视频频道，则模拟量多路器513被转换，以致使由音频图象压缩数据还原电路517传来的视频信号通过该多路器。以此路径通过模拟量多路器513传输的视频信号被输入到TV监视器514，由该监视器输出由用户选择的数字源视频信号的图象及声音。顺便说一下，关于每个接收单元510的操作细节将描述于后。

现在参照图6来描述数字音频图象数据发送器506的操作细节。在图6中，与图5中相同的结构部件器相同的标号表示，并且对它们的描述将被省略。

在图6中，标号600表示用于控制数据输出的CPU。标号601a、601b及601c分别表示在其中根据MPEG1存储压缩的数字数据的存储装置。标号602表示用于传输数字数据及控制数据的数据总线。这些部件构成了数字音频图象操作器507。

此外，标号603a、603b及603c分别表示用于暂存由存储装置601a、601b及601c发送来的数字数据的FIFO存储器，以便使数字数据时分地多路操作。标号604表示FIFO控制电路，用于控制数据写入到它们的相应FIFO存储器603a、603b及603c。标号605表示三输入多路器，用于由开关时分地多路组合由FIFO存储器603a、603b及603c输出的数字数据。标号606表示时分多路控制电路，用于执行时分多路控制，如从FIFO存储器603a、603b及603c读数据，选择三输入多路器605等。标号607表示时钟发生电路，用于产生当传输每个数字数据时必要的基础或基准时钟。标号608表示ECC(纠错码)编码器，用于产生或发生奇偶数据，以便纠正在传输期间产生的数据错误。标号609表示模式发生器，用于产生前序及数字同步信号。标号610表示三输入多路器。标号611表示并行数据/串行数据(P/S)转换器。标号612表示数/模(D/A)转换器。标号613表示视频同步信号发生电路。标号614表示模拟量加法器，及标号615表示用于模拟量加法器614的输出端子，它与调制器501的一个输入端子(图5中未示出)形成电连接。时分多路器508由上述的部件构成。

参见图6，数字音频图象操作器507进行操作， 以使得将存储的三个CD-ROM格式的MPEG1数据传送到时分多路器508。该MPEG1数据将被存储在它们的相应存储装置601a、601b及601c中。或是将硬盘(HDD)用作计算机的外存装置或是将CD-ROM播放器用作这些存储装置601a、601b及601c中的每一个。用于还原及输出这些数据的控制是通过FIFO控制电路604并使用编程在CPU600中的规则使CPU600读状态信息来进行的，该状态信息例如是指示由FIFO存储器603a、603b及603c输送的数据还有多少保留在FIFO中。在此时，当从存储装置601a、601b及601c输出的数据被传送到它们相应的FIFO存储器603a、603b及603c及CPU600执行CPU600及FIFO控制电路604之间的数据传输时，使用了数据总线602。

对于这种情况：譬如使用CD-ROM播放操作为存储装置601a，并通过该CD-ROM播放器播放一个视频CD盘，及将从盘上重播的数字数据写入到128K字节的FIFO存储器603a中，将作出描述。

当起动操作时，没有数据存储在FIFO存储器603a中。因此，指示缺少数据的空特征位的状态信号从FIFO存储器603a传输到FIFO控制电路604。CPU600通过数据母线602读空特征位的状态信号。因此，当CPU600识别出FIFO603a中无数据时，CPU600输出控制信号到FIFO存储器603a，以指令存储装置601a重发数据并使数据通过数据总线602传送到FIFO存储器603a。接着，CPU600也发出控制信号给FIFO控制电路604用于将数据写入到FIFO存储器603a中。在此时，数据传输是以2352字节为单位进行的，每个单位相当于图2中所示的CD-ROM区段单位。

当数据以此方式被持续地存储在FIFO存储器603a中，从FIFO存储器603a输出一个半满特征位的状态信号，它表示超过相当于128K字节一半即64K字节的数据已被存入，并经由FIFO控制电路604将其读入到CPU600中。在此时，相当于第28个区段的数据已被写入到FIFO存储器603a中(2352字节的28倍即为65856字节)。当CPU60接收到半满特征位的状态信号时，CPU600就指令存储装置601a，在完成相当于第28个区段的数据的传输后停止重发及传输数据。此外，CPU600也指令FIFO控制电路604停止将数据写入到FIFO存储器603a中的控制信号的传输，由此停止写操作。当随后数据从FIFO存储器603a中读出并且半满特征位的状态信号未从FIFO存储器603a中输出时，CPU600重新开始从存储装置601a向FIFO存储器603a写数据。因此，以64K字节(28个区段)左右表示的数据被设定，以致在所有时间上在FIFO存储器603a中总存储数据。其理由如下：即，因为从存储装置601a中读数据停止时，在CD-ROM播放器中产生了读随后持续数据的等候时间，而数据则被存储到FIFO存储器603a中。在CD-ROM播放器的情况下，如果相当于约20区段的数据被存储在FIFO存储器603a中时，不会出现问题。顺便说一下，存储装置601b与FIFO存储器603b之间和存储装置601c与FIFO存储器603c之间的操作以与存储装置601a与FIFO存储器603a之间的操作相似的方式进行。因此上述的三组可同时地操作。

现在将描述三个数据被时分多路操作的情况。

时分多路器508的全部控制是通过时分多路控制电路606来执行的。作为其操作基准的主时钟是由时钟产生电路607提供的。

首先在时分多路控制电路606的控制下从模式发生器609中读出如图4中所示的前序403及同步信号404的固定模式，然后经由三输入多路器610输入到P/S数据转换器611，在这里并行数据被转换成串行数据。在此时，三输入多路器610的转换及P/S数据转换器611的控制均是由时分多路控制电路606执行的。此后，在时分多路控制电路606的控制下使帧序号405，频道序号406及辅助数据407或410被输出并经由三输入多路器610输入到P/S数据转换器611，在这里它们的并行数据以与来自模式发生器609的数据相似的方式被转换成串行数据。在此以后，在时分多路控制电路606的控制下从任一个FIFO存储器603a、603b及603c中读出作为32字节或34字节的CD-ROM类型的MPEG1数据。在此时，MPEG1是否从任一FIFO存储器603a、603b及603c中读出是由时分多路控制电路606管理的。在每个水平扫描周期上，响应频道序号406的值譬如以FIFO存储器603a、603b及603c的次序读出MPEG1数据。这个过程是由时分多路控制电路606在对从任一FIFO存储器603a，603b及603c中读数据的控制下及对三输入多路器610的转换的控制下，对三输入多路器605进行的。

此外，时分多路控制电路606也管理待读的32字节及34字节之间的分配。如果时分多路操作的数据如图3所示地构成，当帧序号405的值为0时读32字节，而当该帧序号405的值相当于1至4中任一个时，则读34字节。以此方式读出的数据进入ECC编码器608，在这里产生用于检错/纠错的奇偶性并加到数据上。然后，被这样处理的数据经由三输入多路器610被输入到P/S数据转换器611，在这里它的并行数据被转换成串行数据，其方式与对于来自模式发生器609的数据相类似。在数字数据区段402以此方式构成时，它被D/A转换器612转换成具有给定电平的模拟量信号。这样形成的模拟量信号被输入到模拟量加法器614，以使其被加到水平同步信号上，该水平同步信号是响应由时分多路控制电路606产生的控制信号由视频同步信号发生电路613输出的，其结果是加得的信号变成视频信号，在其中叠加有如图4中所示的这些数据。该信号通过模拟量加法器614及用于该模拟加法器的输出端子615被送到调制器501。CD-ROM格式的三个MPEG1数据就以此方式被时分地多路组合并叠加在视频信号上。

现在将利用图7来描述每个接收单元510的操作细节。在图7中，与图5中相同的结构元件用相同的标号表示并省略了对它们的说明。

在图7中，标号700表示视频水平同步信号分离电路，用于从在其上叠加有数字数据的视频信号中分离出水平同步信号。标号701表示彩色同步信号分离电路，用于从其上叠加有数字数据的视频信号中分离出彩色同步信号。标号702表示时钟再生或重形成电路，用于产生出从其上叠加有数字数据的视频信号中分离出数字数据用的时钟。标号703表示一个PLL电路；用于响应从时钟再生电路702输出的时钟产生出还原音频图象数据的时钟。标号704表示数据限幅电路，用于从其上叠加有数字数据的视频信号中分离出数字数据。标号705表示串行/并行(S/P)转换电路，用于将数字化串行信号转换成并行数据。标号706表示数字同步检测电路，用于从数字化串行信号中检测数字同步信号404。标号707表示帧序号读电路，用于从由S/P电路705传来的数字信号中读帧序号405。标号708表示频道序号读电路，用于从传送的数字信号中读频道序号406。标号709表示FIFO存储器，用于在其中暂存读数需要的数据。标号710表示数字处理控制电路，用于执行数字数据处理器516的整个控制。标号711表示数据读电路，用于控制从FIFO存储器709读数据。标号712表示ECC解码器，用于对在数据传输期间产生的数据进行检错及纠错。标号713表示音频图象压缩数据的扩展电路，用于扩展基于MPEG1压缩的音频图象数据。标号714表示音频图象模拟量转换电路，用于将扩展数字数据转换成模拟量数据。

参见图7，TV调谐器511从频率多路信号中选择由用户选出的频道信号。然后，解调器512将选择信号解调成基常视频信号。顺便说一下，常规TV及视频信号被从解调器512直接地传输到模拟量多路器513，并然后输入到视频监视器514，从该监视器再输出图象及声音信号。

接着，当在其上叠加有被数字音频图象数据发送器506时分多路操作的数字数据的视频信号被解调后，具有图4中所示结构或格式的信号被从解调器512输入到视频水平同步信号分离电路700，彩色同步信号分离电路701及数据限幅电路704。在此时，模拟量多路器513被转换，以使得由音频图象压缩数据还原电路517传来的数据能通过它。

视频水平同步信号分离电路700从视频信号中分离出水平同步信号，并将它传送到时钟再生电路702。彩色同步信号分离电路701从视频信号中分离出彩色同步信号401，并以与上述相同的方式将其传送到时钟再生电路702。时钟再生电路702根据来自于视频水平同步信号分离电路700及彩色同步信号分离电路701的信号产生每个时钟信号，每个时钟信号具有传输数字信号传输率的N倍(其中N为整数)的频率，并且它们的相位彼此相同。时钟被传送到数据限幅电路704、PLL电路703、数据同步检测电路706及数字处理控制电路710中的每个上。数据限幅电路704仅使叠加在视频信号中视频信号区域上的数字数据部分响应由时钟再生电路702产生的时钟信号转换成串行数字数据。该串行数字数据被输入到数字同步检测电路706及S/P电路705。当数字同步信号404被数字同步检测电路706检测到时，S/P电路705便响应检测出的定时信号将串行信号转换成并行数据。这样被并行转换的数字数据输入到帧序数读电路707，频道序号读电路708及FIFO存储器709中的每个上。帧序号读电路707从并行数字串读出帧序号405并将它传送到数字处理控制电路710。这被使用来判断或确定包含在并行的转换数据中的音频图象数据数目是32字节还是34字节。即，如果读出的帧序号405为0，则数字处理控制电路710执行控制，用于将MPEG1数据写入到它相应的32字节FIFO存储器709中。如果读出的帧序号405相应于1至4中的任一个，则数字处理控制电路710执行控制，用于将MPEG1数字写入到它相应的34字节FIFO存储器709中。

接着，频道序号读电路708从并行数据串读出频道序号406并将它传送到数字处理控制电路710。这被使用来从三个MPEG1数据中分离出由用户选出的MPEG1数据。即，当读出的频道序号406与由用户指定的序号相适配时，数据被写入到FIFO存储器709中。如果它们彼此不相适配，则数据不被写入到FIFO存储器709中。

数字处理控制电路710执行控制，用于基于如上述从并行数字数据中读出的帧序号405从频道序号406将数据写入到FIFO存储器709中。

随后，写入在FIFO存储器709中的数据在数据读电路711的控制下与由PLL电路703产生的读时钟同步地被读出。从FIFO存储器709这样读出的数据被输入到ECC解码器712，在这里在数据传输期间产生的数据误差被检测及纠正，并从数据串中删除EEC奇偶性。从EEC解码器712输出的数据进入了音频图象压缩数据扩展电路713，在这里音频及图象数据分别地被扩展，此后，被扩展的数据由音频图象模拟量转换电路714转换成模拟量视频信号。该视频信号经由模拟量多路器513被输入到视频监视器，由该视频监视器输出图象及声音数据。

对于在每个接收单元510中使用的时钟再生或重形成系统将参照图8作进一步描述。在图8中，与图7中相同的结构部件用相同的标号表示并因此省略了对它们的说明。

在图8中，标号800，801，802，803，804，805及806分别地表示视频信号输入端子，分频电路1，相位比较电路，压控振荡器，控制时钟输出端子，分频电路2及音频信号采用时钟输出端子。

在其上叠加了时分多路MPEG1数字数据的视频信号从解调器512(在图8中未示出)输入到参考信号输入端子800，并且从时钟再生电路702重产生出每个时钟信号，每个时钟信号具有叠加在视频信号上数字数据N倍的频率并且它们的相位彼此同步。在以上对系统的描述中，作为一种视频信号的NTSC信号的帧频率被计为30Hz，以供易于理解。但是帧频率原来为29.97Hz，因而减小了0.1％。即叠加在视频信号上数字数据的传输率也减小了0.1％。在此时譬如当数字数据传输时钟频率4倍的频率被产生出来时，频率为14.31818MHz(4Fsc)的时钟信号将从时钟再生电路702输出。

于是，由于传输数字数据的传输率减小了0.1％，数据变得不够了，除非数据在一种状态下被扩展，在该状态中数字数据扩展的速率也减小0.1％，由此导致系统的故障。因而，必须使传输或分配数据的传输率和数据扩展率之间相适配，及使成为它们源的时钟相位同步。

现在考虑在数据扩展侧譬如在CD-ROM播放器中使用具有16.9344MHz(Fcd)的时钟信号源作为时钟。在此情况下，实践中需要具有约16.9174MHz(Fcd′)的时钟信号，它是由16.9344MHz减小0.1％获得的。因此，为了产生Fcd′的时钟信号，利用相位比较器802对时钟信号Fcd′与时钟信号4Fsc之间相位在相对于最大公约数的频率下作出比较。然后，将比较的结果反馈到压控振荡器803。在本发明中，最大公约数频率约为44.056KHz。接着，4Fsc的时钟可被1/325来分频，而时钟Fcd′可被1/384分频。在图8中，由时钟再生电路702输出的4Fsc时钟信号被分频电路1 801用1/325进行分频，接着被输入到相位比较器802。此外，由压控振荡器803产生的Fcd′时钟信号也被分频电路2 805用1/384进行分频，接着以与上述相同的方式输入到相位比较器802。利用相位比较器802对两分频信号之间的相位作出比较并将比较结果反馈到压控振荡器803，以便对时钟Fcd′产生影响。经相位比较的时钟Fcd′从控制时钟输出端子804输出，作为MPEG1数据扩展侧的时钟。另外，由Fcd′被1/384分频获得的约44.056KHz的信号从音频信号采样时钟输出端子806输出。

该44.056KHz的时钟信号是由44.1KHz减小0.1％获得的信号。44.1KHz的时钟信号是当音频信号数—模转换时原来使用的，其方式与对于音频CD(高密度盘)的方式相似。虽然音频信号的音调下降了0.1％，这代表很小的问题，因为这不能被人耳识别出来。在视频信号中以与上述相同的方式也不会出现问题。

根据本发明的用于传输或分配数字音频图象数据的一种方法及系统，对应于多个频道(在上述实施例中为三个频道)的数字音频图象数据可以被分配或传送到一个模拟量的频常上，而不用改变现有的模拟量信号的分配电缆。

此外，音频图象数据可用数字形式被存储在数据传输或分配侧上。由于，如果用于存储音频图象数据的存储装置如为CD-ROM播放器时，可用非接触的激光束读出视频CD盘，因此图象等的质量不会降低，甚至当一次再一次地读CD盘时也是如此。此外，由于使用了盘，便能快速地读CD盘并且任何人均能方便地用另一盘取代这一盘，由此就可以对待分配的视频广播节目用另外节目来提供方便的替换。

另外，因为数据是在无接触操作下读出的，甚至当作用硬盘时也是类似的，所以图象等的质量不会降低，甚至当硬盘被重复取数时也是如此。

现在已充分地描述了本发明，但显然，对于本领域的熟练技术人员在不偏离这里提出的本发明之精神或范围的情况下还可作出许多变化及修改。

Claims (10)

1.一种分配数字音频图象数据的方法，所述方法适用于视频分配系统中，该系统具有：一个信号分配单元，用于将视频信号分别分配到多个频道上；至少一个接收单元，用于接收分配的视频信号并复原图象信号及音频信号，并在其中所述分配单元及所述接收单元之间使用了一个模拟量传输通路，所述方法包括下列步骤：

分别对于多个频道的数字压缩音频图象数据进行时分；及

对于每个水平扫描周期将时分音频图象数据隔行交错地安排在频道单元中每个视频信号的视频信号区域中，并将它们叠加在该视频信号区域上，及传输该叠加数据。

2.根据权利要求1所述的分配数字音频图象数据的方法，其中数字压缩音频图象数据以视频、CD标准格式表示。

3.根据权利要求1所述的分配数字音频图象数据的方法，其中叠加在每个视频信号的视频信号区域上的数字压缩音频图象数据的传输率是视频信号中彩色同步信号的整数倍。

4.根据权利要求1所述的分配数字音频图象数据的方法，其中音频图象数据在所述每个视频信号的垂直同步信号上被多路组合。

5.根据权利要求1至4中任一项的分配数字音频图象数据的方法，其中叠加在5个水平扫描周期上并以视频CD信号格式表示的每通道数据的数字压缩音频图象数据的数目为168字节。

6.在一种视频分配系统中具有：一个信号分配单元，用于将视频信号分别分配到多个频道上；至少一个接收单元，用于接收分配的视频信号并复原图象信号及音频信号，并在其中所述分配单元及所述接收单元之间使用了一个模拟量传输通路，一种改进的数字音频图象分配系统包括：

数字数据重播装置，用于输出相应于多个频道的数字压缩音频图象信号，视频信号被所述分配单元分配到这多个频道上；

存储装置，用于暂存由所述数字数据重播装置输出的数据，以便时分该数据；及

加法装置，用于与所述每个视频信号中的彩色同步信号同步地读来自所述存储装置的数字数据，并将读出的数字数据叠加在视频信号中的视频信号区域上；

由此使数字数据以视频信号的格式被分配。

7.根据权利要求6所述的数字音频图象数据分配系统，其中所述数字数据重播装置是多个CD-ROM播放器。

8.根据权利要求6所述的数字音频图象数据分配系统，其中所述数字数据重播装置是一个硬盘装置，在其中存储了多个所述数字压缩音频图象数据，并在分时基础上重播多个数字压缩音频图象数据。

9.在一种视频分配系统中具有：一个信号分配单元，用于将视频信号分别分配到多个频道上；至少一个接收单元，用于接收分配的视频信号并复原图象信号及音频信号，并在其中所述分配单元及所述接收单元之间使用了一个模拟量传输通路，一种改进的数字音频图象分配系统包括：

视频同步信号分离装置，用于从接收的视频信号中分离出水平同步信号及彩色同步信号；

时钟再生装置，用于重形成与由所述视频同步信号分离装置分离出的彩色同步信号的相位同步的第一时钟；

数字数据分离装置，用于分离出叠加在接收的视频信号的视频信号区域上的音频图象压缩数字数据；

PLL装置，用于从所述时钟再生装置输出的信号中重形成第二时钟；及

存储装置，用于使由所述数字数据分离装置提供的音频图象压缩数字数据从第一时钟速率转换成第二时钟速率。

所述用于恢复以视频信号形式传输的音频图象压缩数字数据的接收单元，具有：数据选择分离电路，用于从恢复的音频图象压缩数字数据中仅选择分离出必须的数据，及图象扩展装置，用于使由所述数据选择分离电路分离出音频图象压缩数字数据恢复到原来的信号；

由此使原始音频图象信号被重播出来。

10.根据权利要求9所述的数字音频图象数据分配系统，其中音频图象压缩数字数据是以第二时钟速率被扩展的。

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