CN1160948C - 用于对视频图像的同步提供音频延迟的装置和方法 - Google Patents

用于对视频图像的同步提供音频延迟的装置和方法 Download PDF

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Abstract

一种能够接收标准清晰度电视信号(SDTV)和打包数字信号的数字接收机，包括用于处理SDTV信号以便产生数字音频和视频信号的模拟信号处理器和模数变换器，用于处理打包数字信号的视频分量和数字视频信号的视频解码器，用于处理打包数字信号的音频分量和数字音频信号的音频解码器，以及用于选择性地延迟数字化音频信号的处理以使音频信号与视频信号同步的脉冲代码调制电路和延迟装置。

Description

用于对视频图像的同步提供音频延迟的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于提供标准清晰度电视(“SDTV”)(例如NTSC，PAL或SECAM)音频信号延迟以保持视频图像和音频输出适当同步的装置。本发明特别适合用于高清晰度电视(“HDTV”系统)。
背景技术
一般消费电子产品，诸如电视和VCR公知构造为接收标准清晰度信号(例如NTSC，PAL或SECAM)。但是，应认识到，正出现的数字消费电子产品一定要构造成接收数字流和标准晰度信号两者。数字接收器被设计成接收数字包流形式的电视信息，该数字包流表示根据预定数字压缩标准压缩的呈压缩形式的视频和音频信息。例如，可以采用MPEG视频和音频信息。例如，可以采用MPEG视频和音频压缩标准。MPEG视频和音频压缩标准是由移动图像专家组制定的用于音频信息代码表示的国际标准。
EP-A-0 766 462公开了具有模拟服务模式和数字视频模式的接收机。当模拟视频模式根据表示电视频道是用于模拟视频模式或数字视频模式的模式选择信号选择时，用于数字视频解码的大容量存储器也用作为Y/C分离和后处理的帧存储器，用来增强图象质量，改善存储器效率和降低系统成本。
发明内容
本发明部分地属于这种认识：即构造成接收SDTV信号的高清晰度数字接收机(例如HDTV)要显示与可听输出不同步的视频图像，以及部分地属于保持同步的装置。
根据本发明的一方面，提供一种接收机，包括：用于接收打包输入数据流的第一调谐器和第二调谐器，该打包输入数据流包括被多路复用和压缩的包，所述包的每一个至少具有消息头和有效负载数据，该第二调谐器还用于接收模拟信号；用于分割打包输入数据流以产生视频分量和音频分量的存储器管理器；用于处理模拟信号以产生数字化音频信号和数字化视频信号的模拟信号处理器和模数变换器；视频解码器，用于数字信号处理和解压打包输入数据流之视频分量，和用于数字信号处理数字化视频信号以产生视频输出信号；音频处理器和控制器，用于数字信号处理和解压打包输入数据流的所述音频分量，和用于数字信号处理数字化音频信号以产生音频输出信号；用于有选择地延迟数字化音频信号的处理以使可听音频信号与可显示视频信号同步的脉冲代码调制电路和延迟装置；和用于将视频输出信号转换成可显示视频信号的视频数模变换器和视频处理单元和将音频输出信号转换成可听输出信号的音频数模变换器和音频处理单元。
根据本发明上述的接收机，其中的延迟装置可包括可调节存储装置。
根据本发明上述的接收机，其中的延迟装置被连接到音频处理器和控制器。
根据本发明上述的接收机，其中的延迟装置可包括存储器管理器。
根据本发明上述的接收机，其中的音频处理器和控制器还包括用于处理音频输出信号的第二音频处理单元。其中的第二音频处理单元可以包括用于环绕声处理的装置。
根据本发明上述的接收机，其中视频解码器可包括用于将具有隔行视频格式的数字化视频信号变换成具有逐行扫描格式的数字化视频信号的装置。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于处理具有视频分量和音频分量的输入信号的方法，该方法包括：接收打包输入数据流之一；接收由数字化视频信号和数字化音频信号构成的数字化信号；分离打包输入数据流之一以产生视频分量和音频分量；处理数字化视频信号和数字化音频信号；处理和解压打包输入数据流的视频分量，并处理数字化视频信号以产生视频输出信号；处理和解压打包输入数据流的音频分量，并处理数字化音频信号以产生音频输出信号；延迟数字化音频信号的处理以使可听音频信号与可显示视频信号同步；将视频输出信号变换到可显示视频信号以及将音频输出信号变换到可听输出信号。
根据本发明上述处理输入信号的方法，延迟数字化音频信号的处理以使可听音频信号与可显示视频信号同步的步骤可包括将可听音频信号提供给可调节存储装置的步骤。并且，可以还包括将音频输出信号提供给二次音频处理器的步骤。
附图简述
本发明的上述和其它方面将参考附图说明。
图1是包括根据本发明实施例构造装置的数字接收器的简化的示意框图；和
图2是图1的音频MPEG/AC-3解码器的简化的示意框图。
优选实施例详述
数字接收器15调谐、解调并再处理所接收的电视信号，如下面的详细说明，以响应所接收的电视信息产生在传统显示装置可显示的视频图像和在传统扬声器上可听的信号。
图1所示装置是例如可以在高清晰度电视(“HDTV”)中采用的数字接收器15。特别是，电视信息是以(1)根据预定数字压缩标准(例如MPEG视频和声频压缩标准)的压缩形式，或者(2)SDTV模拟信号(例如NTSC，PAL或SECAM)接收的。MPEG视频和声频压缩标准是由移动图像专家组开发的声频信息之代码表示的国际标准。
数字视频和声频信号是根据MPEG视频和声频压缩和编码标准压缩和编码的，用以形成数据包的各个序列或流。视频和声频包被多路复用形成用于传输的包流。每个包的传输流包括数据或“有效负载”部分以及识别由包的有效负载部分所代表信息的消息头部分。对应于控制和其它数据的包也可以加到传输流。
前向纠错(FEC)数据加到包中以便进行纠正传输路径中因噪声可能产生的错误。公知的Viterbi和Reed-Solomon型前向纠错编码的采用是有利的。因压缩、编码和纠错操作产生的数字信息以在数字传输领域公知为QPSK(正交相移键控)调制被调制在载波上。
数字接收器15包括HD/NTSC调谐器1500和DSS调谐器1501，两者具有本机振荡器和混频器(未示出)，用于选择形成该多个接收信号的适当载波信号和用于将所选择载体频率交换到较低频率以生成中频(IF)信号。HD/NTSC调谐器1500和DSS调谐器1501还解调该IF信号。
DSS调谐器1501可以包括未示出的用以产生解调数字信号的QPSK解调器和未示出的用以解码包含在解调数字信号中的纠错数据的FEC解码器，并且以纠错数据为基础，校正代表视频、声频和其它信息的解调数据包以产生提供给链接电路1505的已纠错数据包流。来自HD/NTSC调谐器1500的SDTV解调信号还以常规方式通过NTSC处理电路1540进行处理。(NTSC处理电路1540的细节对完全理解本发明是不要求的)。因此，HD解调数据流提供给链接电路1505。
传输单元1507与随机存取存储器(RAM)1509形式的缓冲存储器结合，经过数据总线或者分立线，根据包含在包中的消息头信息，将纠错流视频包的有效负载部分传送到视频MPEG解码器1511和将声频包的有效负载部分传送到声频MPEG/AC-3解码器1513。根据它们代表的信息类型，RAM1509用于在各个存储器位置上暂时存储传输信号之数据流包。传输单元1507是用于缓存器RAM1509的存储器处理器，其多路分用纠错流的数据包，和根据各个包之消息头部分来将包的有效负载部分送到各个存储位置。响应来自这些单元的请求，一经要求，就读出RAM1509视频和声频段的内容，并且将其分别传递到视频MPEG解码器1511和声频MPEG/AC-3解码器1513。传输单元1507和缓冲RAM1509之结构的细节对理解本发明是不要求的，但它可以在1994年4月22日由M.S.Deiss申请的名称为“A Packet Video SignalInverse Transport System”的美国专利US 232,789中找到。
视频MPEG解码器1511与动态随机存取存储器(DRAM)1515联系用以解码和解压视频包的有效负载部分，其形成以分量形式表示视频信息的数字化的流或序列。例如该分量可以对应于亮度(Y)分量和二个色差(Cr和Cb)分量。而且，视频MPEG解码器1511具有从模数变换器(“A/D”)1550接收数字化SDTV视频信号的分离输入。(视频MPEG解码器结构的细节对理解本发明是不要求的)。视频解码和解压集成电路(IC)在商业上是可获得的。例如部件号ST3240识别的MPEG解码和解压IC可从法国SGS Thomson购得。
代表数字字的亮度和色度通过数/模变换器(DAC)1519的各个部分被变换成模拟亮度和色度信号。这些模拟亮度和色度信号被耦合到“2H”视频处理电路1529，其将代表数字字的分量变换到三个独立的视频信号R，G和B。这些视频信号被提供给显示装置1531。(公知“2H”视频处理电路和显示装置之结构的细节对理解本发明是不要求的)。
声频MPEG/AC-3解码器1513与动态随机存取存储器(DRAM)1521接口以解码和解压声频数据包的有效负载部分，用来产生代表“左”(L)和“右”(R)声频信息的序列数字字。正如在本领域所知，存储器1521可以选择地与声频MPEG/AC-3解码器1513集成。而且，解码器1513具有分离输入以接收数字化标准分辨率声频信号(下面结合图2a详细解释)。声频解码和解压IC是可商用的。例如，部件号DSP56011的MPEG声频解码和解压IC可从Motorola获得。代表数字字的声频序列通过DAC1523的对应部分和声频处理电路1525被变换成基带模拟左和右声频信号。尽管图中只示出了二个声频频道，但可以理解，在实际上，可以提供例如用于“环绕声”再现的一个或多个附加声频频道。
基带模拟视频和声频信号被耦合到扬声器1527，其可以经过各个基带连接与显示装置1531成为一体。基带模拟视频和声频信号也可以被耦合到调制器(未示出)，根据诸如NTSC，PAL或者SECAM的传统电视标准，其将模拟信号调制在射频(RF)载波上，用于在没有基带输入的情况下耦合到显示装置的天线输入端。
微处理器1537给HD/NTSC调谐器1500和DSS调谐器1501提供频率选择控制数据，用于控制调谐器的工作以调谐由用户选择的频道。微处理器1537还与传输单元1507相互作用地工作以进行包的有效负载部分选择路由。微处理器1537经过控制总线给视频MPEG解码器1511和声频解码器1513附加地提供控制数据。微处理器1537响应存储在“只读”存储器(ROM)1539中的控制程序工作。
构成视频MPEG解码器1515和声频MPEG/AC-3解码器1513以分别接收SDTV模拟输入信号的数字化视频和声频分量。数字化视频和声频分量是通过将由NTSC处理电路产生的解调和处理的模拟视频和声频分量传过模数变换器1550和1560提供的。工作中，数字化视频分量是通过视频MPEG解码器和上变换器1511处理的，数字化声频分量是通过声频MPEG/AC-3解码器1513处理的。处理数字化视频分量的时间要大于处理数字化声频分量所必须的时间，由此在声频输出和显示图像之间产生了延迟。
图2所示的装置是上述声频MPEG/AC-3解码器1513的简化示意方框图。正如上述，响应由A/D1560产生的数字化SDTV声频信号或者从MPEG传输单元1507路由的和RAM1509产生的输入流的声频部分，解码器1513产生代表声频信息的数字字。根据其功能操作和信号流路径来讨论声频MPEG/AC-3解码器1513的细节。输入MPEG流的声频部分通过平行输入/输出1603被提供给解码器1513。输入流提供给FIFO存储装置1601，用于初始处理和格式化。声频MPEG/AC-3处理电路1613处理输入流，以产生代表声频信息的数字字序列。诸如环绕声处理的附加声频处理可以通过随后的声频处理装置1609进行，以产生进一步处理的声频信息。控制信号(未示出)提供给多路复用器(“MUX”)1611，用以在由处理和控制电路1613产生的声频信息和由随后声频处理装置1609产生的进一步处理声频信息之间进行选择。
响应来自上述A/D1560接收的数字化SDTV声频输入信号，声频MPEG/AC-3解码器1513产生声频信息。在提供给脉冲码调制电路1605之前，FIFO存储装置1601格式化数字声频输入信号。正如上述，处理数字化SDTV声频输入信号的时间小于处理对应数字化视频信号必须的时间，由此迫使声频处理中插入的延迟在这二个信号之间保持同步。PCM处理声频输入信号提供给延迟装置1607。延迟装置1607可以是与声频MPEG/AC-3解码器1513相关的通用存储器1521的一部分。延迟声频输入信号提供给声频MPEG/AC-3处理电路1613的控制部分，并且可以在提供给D/A1523之前按上述直接提供给MUX1611或者随后的声频处理装置1609。
因此，为了延迟处理，PCM处理声频信号可以通过并行I/O1603提供给传输单元1507和RAM1509。具体地说，RAM1509将用于实现由上述延迟装置1607完成的延迟。
尽管本发明已经根据特定实施例进行了说明，但应当理解，可以进行修改。上述和其它修改将可以在下面权利要求限定的本发明的范围内进行。

Claims (10)

1.一种接收机，包括：
(a)用于接收打包输入数据流的第一调谐器和第二调谐器，该打包输入数据流包括被多路复用和压缩的包，所述包的每一个至少具有消息头和有效负载数据，所述第二调谐器还用于接收模拟信号；
(b)用于分割所述打包输入数据流以产生视频分量和音频分量的存储器管理器；
(c)用于处理所述模拟信号以产生数字化音频信号和数字化视频信号的模拟信号处理器和模数变换器；
(d)视频解码器，用于数字信号处理和解压所述打包输入数据流之所述视频分量，和用于数字信号处理所述数字化视频信号以产生视频输出信号；
(e)音频处理器和控制器，用于数字信号处理和解压所述打包输入数据流的所述音频分量，和用于数字信号处理所述数字化音频信号以产生音频输出信号；
(f)用于有选择地延迟数字化音频信号的处理以使可听音频信号与可显示视频信号同步的脉冲代码调制电路和延迟装置；和
(g)用于将所述视频输出信号转换成可显示视频信号的视频数模变换器和视频处理单元和将所述音频输出信号转换成可听输出信号的音频数模变换器和音频处理单元。
2.根据权利要求1的接收机，其中所述延迟装置包括可调节存储装置。
3.根据权利要求2的接收机，其中所述延迟装置被连接到所述音频处理器和控制器。
4.根据权利要求1的接收机，其中所述延迟装置包括所述存储器管理器。
5.根据权利要求1的接收机，其中所述音频处理器和控制器还包括用于处理所述音频输出信号的第二音频处理单元。
6.根据权利要求5的接收机，其中所述第二音频处理单元包括用于环绕声处理的装置。
7.根据权利要求1或6的接收机，其中所述视频解码器包括用于将具有隔行视频格式的所述数字化视频信号变换成具有逐行扫描格式的数字化视频信号的装置。
8.一种用于处理具有视频分量和音频分量的输入信号的方法，所述方法包括：
(a)接收打包输入数据流之一；
(b)接收由数字化视频信号和数字化音频信号构成的数字化信号；
(c)分离所述打包输入数据流之一以产生视频分量和音频分量；
(d)处理所述数字化视频信号和所述数字化音频信号；
(e)处理和解压所述打包输入数据流的所述视频分量，并处理所述数字化视频信号以产生视频输出信号；
(f)处理和解压所述打包输入数据流的所述音频分量，并处理所述数字化音频信号以产生音频输出信号；和
(g)延迟数字化音频信号的处理以使可听音频信号与可显示视频信号同步；
(h)将所述视频输出信号变换到可显示视频信号以及将所述音频输出信号变换到可听输出信号。
9.权利要求8的方法，其中步骤(g)包括将所述可听音频信号提供给可调节存储装置的步骤。
10.权利要求9的方法，还包括将所述音频输出信号提供给二次音频处理器的步骤。
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