CN1404691A - 快速重放具有所选音频的视频的系统和方法 - Google Patents

快速重放具有所选音频的视频的系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种视频重放设备，用于在快进模式中在与该视频重放设备连接的显示屏上重放视频节目。该视频重放设备包括用于在快进模式期间有选择地重放与视频节目相关的音频信号部分的装置。该装置包括：1)音频滤波处理器，它能够识别音频信号中的多个音频子段并确定与多个音频子段中的每个子段相关的重要性因子；以及2)与音频滤波处理器耦合并由其控制的视频处理器，其中，在快进模式期间，该音频滤波处理器把从多个音频子段中选择的一些音频子段发送给视频处理器并让视频处理器同时播放所选的音频子段以及视频节目中的视频信号的相应部分。

Description

快速重放具有所选音频的视频的系统和方法
本发明的技术领域
本发明一般涉及视频重放设备，具体来说，本发明涉及一种以快进模式重放具有音频轨迹的所选部分的视频的系统。
发明背景
目前在市场上可以获得各种各样的视频重放设备。很多人都拥有或者熟悉盒式磁带录像机(VCR)，这种录像机也被称作磁带录像机(VTR)。近来，在市场上已经出现了使用计算机硬磁盘而不是盒式磁带来存储视频节目的录像机。例如ReplayTVTM录像机或TIVOTM录像机，它们利用例如MPEG-2压缩把电视节目以数字形式记录到硬盘驱动器上。另外，一些视频重放设备也可在可读/可写数字多用盘(DVD)而不是磁盘上进行记录。
实际上，能播放视频节目的所有系统均具有快进或倒带的特点。在快进或反倒视频节目时，该视频节目的音频部分通常是静音的。正如在已有技术中所熟知的，无论是倒带还是快进，只要提高视频节目的速度就会引起音频失真。一些方法可用来把语音播放的速度提高50％，并把对质量的影响降到最小。但是，这对于高速播放模式以及音频轨迹的非语音段来说是不够的。
因此，在相关技术中需要一种能够在诸如快进的快速播放模式期间提供具有相应的不失真音频的重放视频信号的系统和方法。
发明概述
为了克服已有技术中的上述缺陷，本发明的首要目的就是要提供一种用在视频重放设备(在快进模式中，该视频重放设备能够在与该视频重放设备连接的显示屏上重放视频节目)中的设备，该设备用于在快进模式期间有选择地重放与视频节目相关的音频信号部分。根据本发明的一个优选实施例，该设备包括：1)音频滤波处理器，它能够识别音频信号中的多个音频子段并确定与多个音频子段中的每个子段相关的重要性因子；以及2)与音频滤波处理器耦合并由其控制的视频处理器，其中，在快进模式期间，该音频滤波处理器把从多个音频子段中选择的一些音频子段发送给视频处理器并让视频处理器同时播放所选的音频子段以及视频节目中的视频信号的相应部分。
根据本发明的一个实施例，音频滤波处理器能够根据在多个音频子段的每个子段期间与音频信号相关的类别来识别多个音频子段。
根据本发明的另一个实施例，该类别至少包括音频信号的无声周期、噪声周期、语音周期及音乐周期之一。
根据本发明的又一个实施例，该类别还包括在语音周期检测到的多个关键字中的至少一个，以及在语音周期检测到的重要程度(levelof stress)。
根据本发明的另一个实施例，音频滤波处理器把该重要性因子确定为该类别的函数。
根据本发明的又一个实施例，该音频滤波处理器在快进模式期间把具有较高重要性因子的所选音频子段发送给视频处理器。
根据本发明的另一个实施例，该音频滤波处理器并不向视频处理器传送在音频信号中至少与无声周期、噪声周期、语音周期及音乐周期之一相关的所选音频子段。
上文非常概括地描述了本发明的特征和技术优势，以使本专业技术人员可以更好地理解本发明以下的详细描述。形成本发明的权利要求主体的本发明的其它特征和优点将会在下文中描述。本专业技术人员应当理解，他们可以很容易地使用所公开的本发明的概念及特定实施例，以作为改进或设计用以执行本发明相同目的的其它结构的基础。本专业技术人员还应当认识到，这类等效结构并不背离本发明在其最广泛形式上的范围和宗旨。
在进行以下的详细描述之前，有必要对在本专利文件的通篇中使用的某些单词或短语的定义进行表述；术语“包括”和“包含”及其派生词意味着包括但不限制；术语“或者”是包括在内的，表示和/或；短语“与...相关”和“与其相关”及其派生词可表示包括、被包括于...中、与...互连、包含、被包含于...中、连接到或与...连接、耦合至或与...耦合、可与...通信、与...共同操作、交错、并列、近似于、联接至或与...联接、具有、具有...的性质，如此等等；并且术语“控制器”表示至少控制一个操作的任意设备、系统或其中的一部分，这种设备可以由硬件、固件或软件、或者是至少在它们中的二者的某种组合中实现。应当指出，与任何特定控制器相关的功能可以是集中式或分布式的，而无论其是本地的还是远程的。特别是，控制器可包括一个或多个数据处理器以及相关的输入/输出设备和存储器，它们执行一个或多个应用程序和/或操作系统程序。在本专利文件的通篇中，某些单词或短语的定义被提供，本专业技术人员应当理解，在许多情况下(即使不是在大多数情况下)，这些定义也可应用到这些定义的单词和短语的以前及将来的使用中。
附图简述
为了更全面地理解本发明及其优点，现在将结合附图进行以下描述，其中，相同的数字表示相同的对象；并且其中：
图1表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备和电视机；
图2详细示出了根据本发明一个实施例的典型视频重放设备；
图3表示根据本发明一个实施例的来自视频缓冲器(或硬盘驱动器)中存储的典型视频节目的视频段和相应的音频段；
图4表示根据本发明一个实施例的典型音频段中的多个音频子段；
图5表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备的操作流程图。
本发明的详细描述
在本专利文件中，下面将要讨论的图1-图5以及用来描述本发明原理的各种实施例只是示例性的，不应把它们看作是对本发明范围的任何形式的限制。本专业技术人员应当理解，本发明的原理可以在适当配置的任何视频重放设备中实施。
图1表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备150和电视机105。视频重放设备150从外部信号源接收输入电视信号，外部信号源可以是有线电视服务提供商(有线公司)、本地天线、互联网或DVD或VHS磁带播放器，视频重放设备150还把观众选择的频道传送给电视机105。在记录模式中，视频重放设备150可解调输入的射频(RF)电视信号，从而产生基带视频信号，该基带视频信号被记录和存储到在视频重放设备150之内或与之连接的存储介质中。在播放模式中，视频重放设备150从存储介质中读出用户选择的所存基带视频信号(即节目)并将其发送给电视机105。
例如，如果视频重放设备150是盒式磁带录像机(VCR)，也称作磁带录像机(VTR)，那么视频重放设备150将把输入电视信号存储到盒式磁带中并从该盒式磁带中检索输入电视信号。如果视频重放设备150是基于磁盘驱动器的设备，如ReplayTVTM录像机或TIVOTM录像机，那么视频重放设备150将利用计算机硬磁盘而不是盒式磁带来存储和检索输入电视信号。在另外一些实施例中，视频重放设备150可利用本地读/写(R/W)数字多用盘(DVD)或R/W CD-ROM进行存储和检索。因此，本地存储介质可以是固定的(即硬盘驱动器)，或是可移动的(即，DVD，CD-ROM)。
视频重放设备150包括红外(IR)传感器160，它接收观众操作的遥控装置的命令(如上翻频道、下翻频道、提高音量、减小音量、记录、播放、快进(FF)、换向等)。电视机105是一种传统的电视，它包括屏幕110、红外(IR)传感器115以及一个或多个人工控制键120(由虚线表示)。IR传感器115还接收观众操作的遥控装置的命令(如提高音量、减小音量、电源开/关)。
应当指出，视频重放设备150并不限于从特定类型的信号源接收特定类型的输入电视信号。正如上面所指出的，外部信号源可以是有线服务提供商、传统RF广播天线、卫星抛物面天线、互联网连接或另一个本地存储设备，如DVD播放器或VHS磁带播放器。在一些实施例中，视频重放设备150甚至不能进行记录，但可被限制用于重放从可移动DVD或CD-ROM检索的电视信号。因此，输入信号可以是数字信号、模拟信号或互联网协议(IP)包。但是，为了简单清晰地解释本发明的原理，下面的描述通常将针对一个实施例，在该实施例中，视频重放设备150接收来自有线服务提供商的输入电视信号(模拟和/或数字)。不过，本专业技术人员可以理解，本发明的原理可以很容易地适用于无线广播电视信号、本地存储系统、包含MPEG数据的IP包的输入数据流等。
图2详细示出了根据本发明一个实施例的典型视频重放设备150。视频重放设备150包括IR传感器160、视频处理器210、MPEG2编码器220、硬盘驱动器230、MPEG2解码器/NTSC编码器240和录像机(VR)控制器250。视频重放设备150还包括视频缓冲器260、音频滤波处理器270和滤波算法280，该算法可体现为把音频滤波算法存储为由音频滤波处理器270执行的一系列程序指令的一个存储器。VR控制器250指示视频重放设备150的整个操作，其中包括了观看模式、记录模式、播放模式、快进(FF)模式、换向模式。
在观看模式中，VR控制器250使来自有线服务提供商的输入电视信号由视频处理器210解调和处理并发送给电视机105，而并不存储到硬盘驱动器230中亦不从中进行检索。视频处理器210可以是TriMedia(TM)1100介质处理器，它包括射频(RF)前端电路，用于接收来自有线服务提供商的输入电视信号；调谐至用户所选频道并把所选RF信号转换为适于在电视机105上显示的基带电视信号(如超视频信号)。视频处理器210还能在播放模式期间从MPEG2解码器/NTSC编码器240接收传统的NTSC信号并发送基带电视信号(如超视频信号)给电视机105。
在记录模式中，VR控制器250使输入电视信号存储到硬盘驱动器230中。在VR控制器250的控制下，MPEG2编码器220接收来自有线服务提供商的输入电视信号并把接收的RF信号转换为MPEG格式以存储在硬盘驱动器230中。在播放模式中，VR控制器250指示硬盘驱动器230流式传输存储的电视信号(即节目)给MPEG2解码器/NTSC编码器240，以把来自硬盘驱动器230的MPEG2数据转换为例如：超视频(S-Video)信号，该信号在视频处理器210将其发送至电视机105之前在视频缓冲器260中缓冲。
应当指出，为MPEG2编码器220和MPEG2解码器/NTSC编码器240选择MPEG2标准只是出于举例说明的目的。在本发明的其它一些实施例中，MPEG编码器和解码器可以遵循MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7标准中的一个或多个标准。
为了本申请以及下述权利要求的目的，硬盘驱动器230被定义为包括既可读又可写的任何海量存储设备，它包括传统的磁盘驱动器和用于读/写数字多用盘(DVD-RW)、可再写CD-ROM的光盘驱动器、VCR磁带等。实际上，硬盘驱动器230不必是传统意义上被固定的，即不必永久地嵌入视频重放设备150中。相反，硬盘驱动器230包括专用于视频重放设备150用来存储记录的视频节目的任何海量存储设备。因此，硬盘驱动器230可包括附加的外围设备或可移动磁盘驱动器(无论是嵌入的还是附加的)，如保存了读/写DVD或可重写CD-ROM的自动点唱设备。而且，在本发明的一个优选实施例中，硬盘驱动器230可包括视频重放设备150可通过网络连接(如互联网协议(IP)连接)存取和控制的外部海量存储设备，举例来说，它包括在用户家的个人电脑(PC)中的磁盘驱动器或者在用户的互联网服务提供商(ISP)的服务器上的磁盘驱动器。
在播放模式中，VR控制器250可通过IR传感器160接收用户的快进(FF)命令。在FF模式中，通过使用视频缓冲器260、音频滤波处理器270和滤波算法280，视频重放设备150能以最小的音调失真来播放音频信号的所选部分。当接收到FF命令时，VR控制器250使硬盘驱动器230和MPEG2解码器/NTSC编码器240以较快的前进速度播放视频。但是，VR控制器250还指示视频处理器210停止接收作为音频信号源的MPEG2解码器/NTSC编码器240的音频输出。相反，视频处理器210被切换至接收作为音频信号源的音频滤波处理器270的输出的音频信号。
图3表示根据本发明一个实施例的在视频缓冲器260(或硬盘驱动器230)中存储的典型视频节目的N个视频段和N个相应的音频段。N个视频段包括典型视频段(VS)301-305，它们分别被标记为VS1，VS2，VS3，VS4和VSn。音频段包括相应的典型音频段311-315，它们分别被标记为AS1，AS2，AS3，AS4和ASn。
在第一模式中，音频轨迹已被分段并存储到硬盘驱动器230。音频轨迹上的片段包括了较长周期的记录声音。在具有语音、多段音乐、带有随机噪声的时间周期等的音频轨迹中，这些周期的记录声音可包括完整的句子或短语。音频滤波处理器270直接从硬盘驱动器230中读出音频轨迹并把所选的片段传送给视频处理器210。每一段指定了一个“重要性因子”(IF)，它将用于选择将在快速模式中重放的片段。在快速播放模式中，滤波算法用于拾取在视频被显示时相关联并被播放的音频段。
快进可以在重放速度方面进行变化，相应地，该算法可调节其标准。通常，在较低的速度下，可以无失真地重放片段，但更有可能的是，字或段中的较小“子段”可以无失真地快速重放。子段是音频轨迹中的部分，它在段中具有开始和结束部分。例如，在语音轨迹中，一个子段应当包括一个字或字间的停顿。在段模式中，子段可被选择并传送给视频处理器210。
在第二模式中，音频滤波处理器270从视频缓冲器260中读出音频轨迹。如上所述，音频滤波处理器270检测在段或段中的子段，随后进行分类并把重要性因子(IF)与这些段相关联(“飞行式”)。当音频处理在进行中时，视频轨迹由视频缓冲器260延迟一个时间周期，并在随后与音频轨迹相配以用于重放。
图4表示根据本发明一个实施例而用于典型音频段311的多个音频和相应的重要性因子(IF)。该音频子段包括典型的音频子段401-409，它们分别被标记为AS1-SS1，AS1-SS2，AS1-SS3，AS1-SS4，AS1-SS5，AS1-SS6，AS1-SS7，AS1-SS8和AS1-SS9。音频子段还包括典型的重要性因子411-419，它们分别被标记为IF1，IF2，IF3，IF4，IF5，IF6，IF7，IF8和IF9。
在第一模式中，音频轨迹已被进一步分段并存储到硬盘驱动器230中。音频滤波处理器270直接从硬盘驱动器230中读出音频轨迹并把所选的子段传送给视频处理器210。在快速播放模式中，滤波算法用于拾取在显示视频时播放的音频子段。
快进可以在重放速度方面进行变化，并且该算法可以相应地调节其标准。通常，在较低的速度下，这些段可以无失真地重放，但更有可能的是，字或一段中的较小“子段”可以没有失真地快速播放。与上述段模式中所述的情况一样，子段可被选择并传送给视频处理器210。
在第二模式中，音频滤波处理器270从视频缓冲器260中读出音频轨迹。如上所述，音频滤波处理器270检测段中的子段(无声或暂停，以及声音)，随后进行分类并把重要性因子(IF)与这些子段相关联(“飞行式”)。当音频处理在进行中时，视频轨迹由视频缓冲器260延迟一个时间周期，并在随后与音频轨迹相匹配。关键字定位和重要程度的检测技术被用来构建更精细的粒度IF计算。
图5所示为流程图500，它表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备150的操作。一个快进命令被描述为由VR控制器250从用户的遥控器接收(处理步骤505)。VR控制器250所示用于确定FF速度并在随后把确定结果发送给音频滤波处理器270。重放视频的所选部分随后在视频缓冲器260中缓冲(处理步骤510)。
音频滤波处理器270所示用于从视频缓冲器260中读出原始音频轨迹，分析音频段并在随后根据类别(即，无声、音乐、语音、噪声等)产生子段(处理步骤515)。音频滤波处理器270对语音子段执行关键字定位和重要程度检测。音频滤波处理器270随后把重要性因子指定给所有的子段(“飞行式”)(处理步骤520)。
滤波算法280由音频滤波处理器270用来安排所选音频子段向视频处理器210的传输。算法280根据指定的重要性因子把适当的音频子段与相应的视频段相匹配(处理步骤525)。视频处理器210随后把快进视频段和所选的音频子段传送给电视105(处理步骤530)。
视频记录器/重放装置在快进和倒带模式中将产生音频失真。该失真是一种并不希望出现的特征，设备制造商通常设计在快进或倒带期间静音的重放装置。在本发明中，与适当的视频帧相对应的所选音频段或子段可在正常速度下与视频段一起播放，或者在速度快50％的情况下，通过使用压缩音频的已知算法与视频段一起进行无音调失真的播放。当使用子段模式时，子段的大小随着快进或倒带速度的增加而减小。在一个速度下，一个子段可包括两个或三个字，而在较高的速度下，一个子段可包括一个字。在快速播放模式下，所选音频段与相一致的视频一起重放将会提高观看视频记录的质量。
尽管已对本发明进行了详细的描述，但本专业技术人员应当理解，在不背离本发明最广泛形式的宗旨和范围的情况下，他们可以进行各种变化，替换或改动。

Claims (15)

1.一种用在视频重放设备(150)中的装置，其中视频重放设备(150)在快进模式中能够在与所述视频重放设备(150)耦合的显示屏上重放视频节目，所述装置用于在所述快进模式期间有选择地重放与所述视频节目相关的音频信号部分，所述装置包括：
音频滤波处理器(270)，它能够识别所述音频信号中的多个音频子段并确定与所述多个音频子段中的每个子段相关的重要性因子；以及
与所述音频滤波处理器(270)耦合并由其控制的视频处理器(210)，其中，在所述快进模式期间，所述音频滤波处理器(270)把从所述多个音频子段中选择的一些音频子段发送给所述视频处理器(210)并让所述视频处理器(210)同时播放所述选择的音频子段以及所述视频节目中的视频信号的相应部分。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述音频滤波处理器(270)能够根据在所述多个音频子段的每个子段期间与所述音频信号相关的类别来识别所述多个音频子段。
3.如权利要求2所述的装置，其中所述类别至少包括所述音频信号的无声周期、噪声周期、语音周期及音乐周期之一。
4.如权利要求3所述的装置，其中所述类别还包括在所述语音周期检测到的多个关键字中的至少一个，以及在所述语音周期检测到的重要程度。
5.如权利要求4所述的装置，其中所述音频滤波处理器(270)把所述重要性因子确定为所述类别的函数。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述音频滤波处理器(270)在所述快进模式期间把具有比较重要性因子的所选音频子段发送给所述视频处理器(210)。
7.如权利要求6所述的装置，其中所述音频滤波处理器(270)并不向所述视频处理器(210)传送至少与所述音频信号中的所述无声周期、所述噪声周期和所述音乐周期之一相关的所选音频子段。
8.一种视频重放设备包括：
存储设备，它能够在其中存储多个视频信号；
视频重放电路，它能够检索存储在所述存储设备上的被第一选择的视频信号并通过其产生能够在与所述视频重放设备耦合的显示屏上显示的重放视频信号；
所述视频重放设备还包括在权利要求1中所述的装置。
9.一种用在视频重放设备(150)中的方法，其中视频重放设备(150)在快进模式中能够在与所述视频重放设备(150)耦合的显示屏上重放视频节目，该方法用于在快进模式期间有选择地重放与视频节目相关的音频信号部分，该方法包括以下步骤：
识别音频信号中的多个音频子段；
确定与多个音频子段中的每个子段相关的重要性因子；以及
在快进模式期间，同时播放从多个音频子段中选择的一些子段以及视频节目中的视频信号的相应部分。
10.如权利要求9所述的方法，其中识别步骤包括的子步骤是：根据在多个音频子段的每个子段期间与音频信号相关的类别来识别多个音频子段。
11.如权利要求10所述的方法，其中该类别至少包括在音频信号中的无声周期、噪声周期、语音周期及音乐周期之一。
12.如权利要求11所述的方法，其中该类别还包括在语音周期期间检测到的多个关键字中的至少一个，以及在语音周期期间检测到的重要程度。
13.如权利要求12所述的方法，其中该确定步骤包括确定重要性因子作为类别的函数的子步骤。
14.如权利要求13所述的方法，其中播放所选音频子段的步骤包括在快进模式期间播放具有比较重要性因子的所选音频子段的子步骤。
15.如权利要求14所述的方法，其中播放所选音频子段的步骤包括丢弃至少与音频信号中的无声周期、噪声周期及音乐周期之一相关的所选音频子段的子步骤。
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