CN1390032A - 视频显示、音频混频、视频音频输出设备及同步方法 - Google Patents

视频显示、音频混频、视频音频输出设备及同步方法 Download PDF

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Abstract

在用于使分别由监视器300和放大器400再现的视频和音频同步的视频－音频同步方法中,监视器300和放大器400被连接到串行总线100上,来自DVD播放器200的视频和与该视频有关的音频被提供给串行总线100,监视器300通过串行总线100向放大器400发出作为控制命令的由于视频显示的固有延迟因素所引起的延迟时间信息,并且根据该控制命令,放大器400按照使视频和音频之间同步所需要的时间,将该音频延迟并且输出该音频。

Description

视频显示、音频混频、视频音频 输出设备及同步方法  
                            技术领域
本发明涉及视频显示设备、音频混频设备、视频-音频输出设备以及视频-音频同步方法，用于通过数字接口在网络上发送视频信息和音频信息，并且使连接到网络上的视频显示设备的视频显示与音频混频设备的音频输出之间的时间延迟相匹配。
                            背景技术
近年来预期，将来安装了以IEEE1394作为典型代表的数字接口的电子设备的迅速增加将使所有的电子设备与网络连接。例如，在AV设备中，将用于再现视频和音频的DVD播放器、用于显示视频的监视器以及用于接收音频的放大器通过网络相互连接。
图14示出了与网络连接的AV设备的示意图，通过IEEE1394标准的串行总线150将DVD播放器250、监视器350以及放大器450连接。在DVD标准中提出了DVD视频标准和DVD音频标准。在利用IEEE1394发送视频和音频数据的情况下，将利用标准确定其符合MPEG-TS方式。顺便说明，MPEG-TS是将被压缩的移动图像数据通过打包来进行多路复用并且将该数据作为传输流进行发送的方式。此外，根据A&M方式，利用IEEE1394可以随意地发送未压缩的音频数据。
另一方面，在接收侧，监视器350接收MPEG-TS方式的视频-音频数据，放大器450接收A&M方式的音频数据。监视器350将被压缩的视频数据解码，并且将其中进行了像素数转换的数据提供给用于图像显示的显示驱动电路(没有示出)。放大器450将被发送的音频数据放大，然后将该数据提供给用于再现音频的扬声器(没有示出)。作为如此处理的结果，能够实现在监视器350再现视频的同时，放大器450再现高质量的声音。
但是，在具体将PDP(plasma display panel，等离子显示板)用作监视器350的情况下，与使用常规阴极射线管的电视不同，在显示驱动电路中出现了大约30至60毫秒的延迟时间。这样，通过PDP的视频显示和放大器450的音频输出之间的时间延迟问题(所谓唇同步(lip synchronization))就不能被忽略。
发明内容
鉴于这种情况，已经提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种视频显示设备、一种音频混频设备和视频-音频输出设备，以及一种视频-音频同步方法，能够在网络上通过数字接口发送视频信息和音频信息，并且使视频显示设备的视频显示与连接网络的音频混频设备的音频输出之间的时间延迟相匹配。
按照本发明，提供了一种视频显示设备(监视器300)，用于与被提供了视频信息和与该视频信息有关的音频信息的网络(串行总线100)相连接，并且显示从该网络上获得的视频信息，其中提供了用于发出与视频显示有关的延迟时间信息的部件。
按照本发明，提供了一种音频混频设备(放大器400)，用于连接到连接了视频显示设备的网络(串行总线100)上，并且将从该网络上获得的音频信息混频并输出，其中提供了用于根据延迟时间信息，将从网络上获得音频信息延迟的部件(延迟缓冲器402)。
按照本发明，提供了一种视频-音频输出设备(DVD播放器200)，用于与连接了音频混频设备的网络(串行总线100)连接，并且向网络提供视频信息和音频信息，其特征在于提供了用于从视频显示设备(监视器300)获得延迟时间的部件，以及用于向音频混频设备(放大器400)发出所获得的延迟时间信息的部件。
按照本发明，提供了一种视频-音频输出设备(DVD播放器200)，用于连接到连接了视频显示设备的网络(串行总线100)上，并且向网络提供视频信息和音频信息，其中提供了根据延迟时间信息，将提供给网络的音频信息延迟的部件(延迟缓冲器204)。
按照本发明，提供了一种视频-音频同步方法，用于使连接到网络(串行总线100)上视频显示设备(监视器300)的视频显示与连接到所述网络上的音频混频设备(放大器400)的音频输出之间的时间延迟相匹配，该网络被提供了视频信息和与该视频信息有关的音频信息，其中根据与视频显示设备所具有的视频显示有关的延迟时间信息，将向网络提供的音频信息或者从网络获得的音频信息延迟。
                       附图说明
图1为示出了按照本发明的设备的网络结构的示意图；
图2为示出了按照本发明的视频-音频输出设备，即DVD播放器的结构的示意图；
图3为示出了按照本发明的视频显示设备，即监视器的结构的示意图；
图4为示出了按照本发明的音频混频设备，即放大器的结构的示意图；
图5为示出了按照本发明第一实施例的控制命令流程的示意图；
图6为示出了在本发明第一实施例中的串行总线上的发送形式的示意图；
图7为示出了在同步周期(isochronous cycle)中的数据结构的示意图；
图8为示出了按照本发明第二实施例的控制命令流程的示意图；
图9为示出了在本发明第二实施例中的串行总线上的发送形式的示意图；
图10为示出了按照本发明第三实施例的控制命令流程的示意图；
图11为示出了在本发明第三实施例中的串行总线上的发送形式的示意图；
图12为示出了按照本发明第四实施例的控制命令流程的示意图；
图13为示出了在本发明第四实施例中的串行总线上的发送形式的示意图；以及
图14为示出了按照常规例子的设备的网络结构的示意图。
                   具体实施方式
以下将参照附图描述本发明的实施例。图1示出了连接到串行总线上的设备(节点)的网络结构。如图1所示，起视频-音频输出设备作用的DVD播放器200、起视频显示设备作用的监视器300以及起音频混频设备作用的放大器400被连接到与数字接口，即与IEEE1394标准相兼容的串行总线100上。
以下将参照图2至图4描述每个设备的结构。
图2示出了DVD播放器200，即视频-音频输出设备的结构，DVD播放器200包括DVD再现部件201、编码部件202、多路复用器(MUX)203、延迟缓冲器204、接口(I/F)部件205以及CPU206，其中：DVD再现部件201用于再现视频数据和音频数据；编码部件202用于按照MPEG方法对视频数据进行编码；多路复用器(MUX)203用于对来自DVD再现部件201的，通过打包分组被编码的视频数据和音频数据进行多路复用，并且获得流数据(MPEG-TS)；延迟缓冲器204用于将音频数据延迟到由PTS、DST指定的时间，并且获得与从MUX203输出的流数据同步的数据(A&M)；接口(I/F)部件205用于向IEEE1394标准，即数字接口，的串行总线进行发送；CPU206用于进行DVD播放器200的集中控制(例如，设置关于以下描述的延迟缓冲器204的延迟时间)。
图3示出了监视器300，即视频显示设备，监视器300包括：I/F部件301、多路分解器(demultiplexer，DEMUX)302、解码部件303、驱动电路304、显示板部件305以及CPU306，其中：I/F部件301用于接收由MPEG-TS方式通过IEEE1394方法，即数字接口，的串行总线发送的数据；多路分解器302用于从视频流和音频流中提取视频流；解码部件303用于对用MPEG方法编码的视频流进行解码并且生成视频数据；驱动电路304用于根据视频数据对显示所需要的像素数进行转换；显示板部件305由驱动电路304驱动；CPU306用于执行监视器300的集中控制。
图4示出了放大器400，即音频混频设备，放大器400包括：I/F部件401、延迟缓冲器402、数字-模拟转换器(DAC)403、音频控制部件404以及CPU405，其中：I/F部件401用于接收按照A&M方式通过IEEE1394方法的串行总线被发送的数据；延迟缓冲器402用于将音频数据延迟；数字-模拟转换器(DAC)403用于将音频数据转换为模拟音频信号；音频控制部件404用于控制音频信号的成分；CPU405用于执行放大器400的集中控制(例如，设置关于以下描述的延迟缓冲器402的延迟时间)。
以下将参照第一至第四实施例，描述为了实现视频和音频之间的同步而进行的对于每个连接到网络上的设备之间的控制。
图5示出了第一实施例，从监视器向放大器发出延迟时间设置请求，根据这个请求，放大器在延迟缓冲器中设置延迟时间并且向监视器应答一个表示设置完成的消息。由于由固有延迟因素，如在监视器当中进行的像素转换，所引起的视频和音频之间的时间延迟，通过按照由于这种延迟因素引起的延迟时间，将音频信号延迟，能够使视频与音频同步。
接下来将参照图6所示的串行总线的发送形式，描述监视器和放大器之间的控制命令流程。对于每个从DVD播放器发出的关于A&M方式的音频数据的信息，将以下各项插入串行总线上的同步周期中并且将它们发送，所述各项包括：从监视器发出的表明延迟时间设置请求的控制命令；从放大器发出的表明延迟时间设置完成的控制命令，该命令作为对表明延迟时间设置请求的控制命令的应答；以及从DVD播放器发出的MPEG方法的视频数据，同步周期为具有125微秒长度的串行总线上的同步单位。
如图7所示，在同步周期中的数据结构包括：周期开始分组(packet)CSP、同步发送区域ICT以及异步发送区域ACT，其中：周期开始数据分组CSP被插入用于匹配所有节点参考时间的同步周期IC前端；同步发送区域ICT由多信道同步分组IP(A&M方式的音频数据和MPEG方法的视频数据)以及由包含对应于在各个同步分组IP中的每个信道的数据所形成；异步发送区域ACT包含关于图6所示的控制命令等等的异步信息。
副动作间隔SG是表明一个同步发送区域ICT结束或者表明一个副动作SA结束的时间间隔，副动作间隔SG被插入每个同步发送区域ICT的末尾以及每个异步发送区域ACT的末尾。此外，同步间隔IG是表明各个分组结束的时间间隔，同步间隔IG被插入每个同步分组IP之间以及周期开始分组CSP与引导同步分组IP之间。
同步分组IP包括IP(同步分组)的头部IPH、CIP(公共同步分组)的头部CIPH以及数据区域DF，其中：IPH包含表明在每个同步分组IP当中的数据量的信息或者表明信道的信息，该信道用于发送在每个同步分组IP当中的信息；DF包含实际的视频信息或者音频信息。
异步发送区域ACT包括多个异步副动作，每个异步副动作包括一个数据分组DP和一个确认分组(acknowledgement packet，ACP)，其中：DP包含异步发送的控制信息数据；ACP包含用作来自发送目的地节点的应答的数据。此外，确认间隔AG是表明一个数据分组结束的时间间隔，AG被插入在数据分组DP和确认分组ACP之间。
数据分组DP包括异步分组头部APH和数据区域ADF，其中：APH包含表明每个数据分组DP的目的地的信息；ADF包含控制信号。
图8示出了第二实施例，从DVD播放器向监视器发出延迟时间获得请求，根据这个请求，监视器向DVD播放器应答由于固有延迟因素引起的延迟时间信息。接下来，DVD播放器向放大器发出延迟时间设置请求，根据这个请求，放大器在延迟缓冲器中设置延迟时间，并且向DVD播放器应答表示该设置完成的消息。在这种方式中，DVD播放器获得由监视器当中产生的固有延迟因素所引起的延迟时间信息，并且放大器按照从DVD播放器发出的延迟时间，将音频信号的输出延迟，由此，可以使视频与音频同步。
接下来，将参照图9示出的在串行总线上的发送形式，描述DVD播放器与监视器之间的控制命令的流程以及DVD播放器与放大器之间的控制命令的流程。对于每个从DVD播放器发出的，关于A&M方式的音频数据的信息，将以下各项插入串行总线上的同步周期中并且将它们发送，所述各项包括：从监视器发出的表明延迟时间信息的控制命令；从放大器发出的表明延迟时间设置完成的控制命令；从DVD播放器发出的MPEG方法的视频数据以及从DVD播放器发出的每个表明延迟时间获得请求的控制命令和延迟时间设置请求的控制命令。这里，从监视器发出的表明延迟时间信息的控制命令是对从DVD播放器发出的表明延迟时间获得请求的控制命令的应答，从放大器发出的表明延迟时间设置完成的控制命令是对从DVD播放器发出的表明延迟时间设置请求的控制命令的应答。每个命令被插入到数据区域ADF中，数据区域ADF形成了在图7中示出的同步周期当中的数据结构中的数据分组DP。
图10示出了第三实施例，从放大器向监视器发出延迟时间获得请求，根据这个请求，监视器向放大器发出由固有延迟因素如在监视器中进行像素转换所引起的延迟时间信息，放大器在延迟缓冲器中设置延迟时间。在这种方式中，放大器获得由在监视器当中产生的固有延迟因素所引起的延迟时间信息，放大器按照从监视器发出的延迟时间，使音频信号的输出延迟，由此，能够使视频与音频同步。
接下来，将参照图11示出的在串行总线上的发送形式，描述放大器与监视器之间的控制命令的流程。对于每个从DVD播放器发出的，关于A&M方式的音频数据的信息，将以下各项插入串行总线上的同步周期中并且将它们发送，所述各项包括：从监视器发出的表明延迟时间信息的控制命令；从放大器发出的表明延迟时间获得请求的控制命令以及从DVD播放器发出的MPEG方法的视频数据。这里，从监视器发出的表明延迟时间信息的控制命令是对从放大器发出的表明延迟时间获得请求的控制命令的应答。每个控制命令都被插入到数据区域ADF中，数据区域ADF形成了在图7中示出的同步周期当中的数据结构中的数据分组DP。
图12示出了第四实施例，从DVD播放器向监视器发出延迟时间获得请求，根据这个请求，监视器向DVD播放器发出由固有延迟因素如在监视器中进行像素转换所引起的延迟时间信息，DVD播放器在延迟缓冲器中设置延迟时间。在这种方式中，DVD播放器获得由在监视器当中产生的固有延迟因素所引起的延迟时间信息，DVD播放器按照从监视器发出的延迟时间，使音频信号的输出延迟，由此，能够使视频与音频同步。在本实施例中，利用在DVD播放器中配备的延迟缓冲器，可以将音频信号的输出延迟，因此，即使当网络是由不配备延迟缓冲器的普通放大器构成时，也能够使视频与音频同步。
接下来，将参照图13示出的在串行总线上的发送形式，描述放大器与监视器之间的控制命令的流程。对于每个从DVD播放器发出的，关于A&M方式的音频数据的信息，将以下各项插入串行总线上的同步周期中并且将它们发送，所述各项中包括：从监视器发出的表明延迟时间信息的控制命令；从DVD播放器发出的MPEG方法的视频数据以及从DVD播放器发出的表明延迟时间获得请求的控制命令。每个命令都被插入到数据区域ADF中，数据区域ADF形成了在图7中示出的同步周期当中的数据结构中的数据分组DP。
在第一至第四实施例中，从监视器发出的由固有延迟因素所引起的延迟时间信息主要是对于像素转换所需要的时间信息。因此，与监视器的像素数有关的像素转换所需时间可以预先存储在监视器当中的存储器中，作为延迟时间信息。根据这个延迟时间信息，放大器或DVD播放器在内部的延迟缓冲器中设置延迟量，由此，可以使由分别连接到网络上的监视器显示的视频与连接到网络上的放大器再现的音频同步。顺便说明，可以考虑除监视器的固有延迟因素之外的其它延迟因素(例如，网络的发送延迟)来设置延迟缓冲器的延迟量，并且延迟量是按照如上述的由监视器的固有延迟因素所引起的延迟时间设置。在这种情况下，由于延迟量不能被唯一识别，因此要手动调节缓冲器，按照同步的需要设置延迟量。在手动的情况下，从DVD播放器发送起参考信息作用的时间信号视频，从监视器和放大器分别再现视频和音频，并且在检验被再现的视频和音频的同时，调节延迟缓冲器的延迟量。
作为自动设置延迟量的定时，通过获得每次设备运行启动时的延迟时间信息或者获得设备在连续运行期间的每个固定周期的延迟时间信息，来调节延迟缓冲器的延迟量，并且，该延迟量是通过在设备被连接到网络上的时候获得延迟时间信息来在延迟缓冲器中设置的。
此外，在第一至第四实施例中，已经描述了在输出阶段使来自DVD播放器的视频与音频同步的情况，但是，即使在来自DVD播放器的输出阶段的视频和音频不同步的时候，也可以在最后输出阶段，通过调节放大器或DVD播放器的延迟缓冲器的延迟量，来使由监视器显示的视频与来自放大器的音频同步。因此，当调节放大器的延迟缓冲器中的延迟量的时候，可以省略DVD播放器的延迟缓冲器，并且可以简化电路结构。另外，当调节DVD播放器的延迟缓冲器中的延迟量的时候，可以省略放大器的延迟缓冲器并且可以简化电路结构。
如上所述，按照本发明，可以通过数字接口在网络上发送视频信息和音频信息，从而使连接到网络上的视频显示设备的视频显示与音频混频设备的音频输出之间的时间延迟相匹配。

Claims (7)

1.一种视频显示设备，该设备包括：
一个与网络连接的接口，该接口用于接收视频信息和与视频信息有关的音频信息；以及
一个显示器，用于显示视频信息，
其中，所述接口发出与显示视频信息有关的延迟时间信息。
2.一种音频混频设备，该设备被连接到连接了视频显示设备的网络上，该视频显示设备包含一个与网络连接的接口和一个显示器，该接口用于接收视频信息和与该视频信息有关的音频信息，而显示器用于显示视频信息，其中，所述接口发出与显示该视频信息有关的延迟时间信息，所述音频混频设备包括：
一个与网络连接的接口，该接口用于接收来自网络的音频信息和延迟时间信息；
一个混频器，用于将视频信息混频；以及
一个延迟部件，用于根据延迟时间信息将音频信息延迟。
3.一种视频-音频输出设备，该设备被连接到连接了视频显示设备和音频混频设备的网络上，所述视频显示设备包含一个与网络连接的接口和一个显示器，该接口用于接收视频信息和与该视频信息有关的音频信息，而显示器用于显示视频信息，其中，所述接口发出与显示该视频信息有关的延迟时间信息，所述音频混频设备包含一个与所述网络连接的接口、一个混频器和一个延迟部件，其中：接口用于接收来自网络的音频信息和延迟时间信息；混频器用于将音频信息混频；延迟部件用于根据延迟时间信息将音频信息延迟，所述视频-音频输出设备包括：
一个再现单元，用于再现视频信息和音频信息；
一个与网络连接的接口，该接口用于通过网络接收来自视频显示设备的延迟时间信息并且向网络输出视频信息和音频信息；以及
一个存储器，用于存储延迟时间信息，
其中，将延迟时间信息输出到音频混频设备。
4.一种视频-音频输出设备，该设备被连接到连接了视频显示设备的网络上，该视频显示设备包含一个与网络连接的接口和一个显示器，该接口用于接收视频信息和与该视频信息有关的音频信息，显示器用于显示视频信息，其中，所述接口发出关于显示视频信息的延迟时间信息，所述视频-音频输出设备包括：
一个再现单元，用于再现视频信息和音频信息；
一个与网络连接的接口，该接口用于通过网络接收来自视频显示设备的延迟时间信息；
一个接口，与网络连接，该接口用于通过网络接收来自视频显示设备的延迟时间信息；以及
一个延迟部件，用于根据延迟时间信息将音频信息延迟，
其中，向网络输出被延迟的音频信息。
5.一种视频-音频同步方法，该方法使得连接到网络上的视频显示设备的视频显示与连接到该网络上的音频混频设备的音频输出之间的时间延迟相匹配，在该网络上提供了视频信息和与该视频信息有关的音频信息，该方法包括：
通过网络获得来自视频显示设备的与视频显示有关的延迟时间信息；并且
根据这个延迟时间信息，将提供给网络的或者从网络获得的音频信息延迟。
6.一种网络系统，该系统包括：
(a)一个视频显示设备，该设备包括：
一个与网络连接的第一接口，该第一接口用于接收视频信息和与视频信息有关的音频信息；以及
一个显示器，用于显示视频信息，
其中，所述接口发出与显示视频信息有关的延迟时间信息；以及
(b)一个视频-音频输出设备，该设备包括：
一个再现单元，用于再现视频信息和音频信息；
一个与网络连接的接口，该接口用于通过网络接收来自视频显示设备的延迟时间信息；
一个与网络连接的第二接口，该第二接口用于通过网络接收来自视频显示设备的延迟时间信息；以及
一个延迟部件，用于根据延迟时间信息将音频信息延迟，
其中，通过网络将被延迟的音频信息输出到视频显示设备。
7.一种网络系统，该网络系统包括：
(a)一个视频显示设备，该设备包括：
一个与网络连接的第一接口，该第一接口用于接收视频信息和与视频信息有关的音频信息；以及
一个显示器，用于显示视频信息，
其中，所述接口发出与显示视频信息有关的延迟时间信息；
(b)一个音频混频设备，该设备包括：
一个与网络连接的第二接口，该第二接口用于通过接收来自网络的延迟时间信息；
一个混频器，用于将音频信息混频；以及
一个延迟部件，用于根据延迟时间信息将音频信息延迟；以及
(c)一个视频-音频输出设备，该设备包括：
一个再现单元，用于再现视频信息和音频信息；
一个与网络连接的第三接口，该第三接口用于通过网络接收来自视频显示设备的延迟时间信息并且向网络输出视频信息和音频信息；以及
一个存储器，用于存储延迟时间信息，
其中，第三接口向音频混频设备输出延迟时间信息。
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