CN1873821A - 用于同步回放的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种同步回放装置，用于从重叠的视频和音频数据分别输出视频和音频信号，该装置包括：视频缓冲器，用于临时保持由数据分离单元分离的视频数据；音频缓冲器，用于临时保持由数据分离单元分离的音频数据；视频解码器，用于对临时保持在视频缓冲器中的视频数据进行解码和输出视频信号；音频解码器，用于对临时保持在音频缓冲器中的音频数据进行解码和输出音频信号；视频缓冲器累积量检索单元，用于检索在视频缓冲器中累积的视频数据的量和输出累积量信号；比特率检索单元，用于检索由视频解码器解码的视频数据的比特率和输出比特率信号；和同步控制单元，用于根据累积量信号与比特率信号确定由音频解码器输出的音频信号的定时。

Description

用于同步回放的装置和方法
技术领域
本发明涉及用于对视频和音频数据进行同步回放的装置和方法，尤其涉及对具有多个音频数据的数据进行音频和视频数据的同步回放。
背景技术
作为用于对视频数据和音频数据进行编码并对这些数据进行多路复用的国际标准，MPEG(运动图像专家组)标准是众所周知的。称作PTS(呈现时间标记)的信息包括在根据MPEG标准记录的视频/音频数据中。PTS包含用于同步时间的信息。例如在具有多个与视频数据对应的音频数据的流中，PTS使得能够连续播放视频而只切换音频。
随着用于以MPEG格式记录的视频/音频的回放装置日益增加的应用，使用设备或个人计算机来以MPEG格式记录视频/音频的软件被广泛应用。有一些软件，它们产生不带PTS的MPEG流，因为它们以自己的方式来解释MPEG标准。对于这种不带PTS的MPEG流，在切换音频之前，必须同时停止视频和音频，以便能够同步视频和音频，从而继续播放该MPEG流。
在日本未审专利公开No.6-275053(Yamamoto)中公开了一种用于在这种MPEG流中同步的技术。由Yamamoto公开的该技术假定音频数据总是以恒定间隔插入。在这种假定之下，使用作为记录介质的CD的特性来计算音频数据的虚拟PTS。此外，通过使虚拟PTS和与视频数据相关联的PTS同步来同步视频和音频数据。然而，本发明认识到由Yamamoto公开的技术要求使用记录介质的特性以便获得音频数据的虚拟PTS。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供一种用于从重叠的(superimposed)视频和音频数据分别地输出视频和音频信号的同步回放装置，该装置包括：数据分离单元，用于分离视频和音频数据；视频缓冲器，用于临时保持由数据分离单元分离的视频数据；音频缓冲器，用于临时保持由数据分离单元分离的音频数据；视频解码器，用于对临时保持在视频缓冲器中的视频数据进行解码和输出视频信号；音频解码器，用于对临时保持在音频缓冲器中的音频数据进行解码和输出音频信号；视频缓冲器累积量检索(retrieval)单元，用于检索在视频缓冲器中累积的视频数据的量和输出累积量信号；比特率检索单元，用于检索由视频解码器解码的视频数据的比特率和输出比特率信号；和同步控制单元，用于基于累积量信号与比特率信号确定由音频解码器输出的音频信号的定时(timing)。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于从重叠的视频和音频数据分别地播放视频和音频信号的同步回放方法，该方法包括：分离视频和音频数据；临时保持由数据分离单元分离的视频数据；临时保持由数据分离单元分离的音频数据；检索临时保持的视频数据的量；检索对视频数据解码的比特率；和基于临时保持的视频数据量的量和比特率确定输出音频信号的定时。
无论记录介质的类型为何，前述的用于回放的装置和方法允许即使在PTS不包括在音频数据中的MPEG流中，同步视频和音频来播放该流。
附图说明
从以下结合附图的说明，本发明的上述及其他目的、优点和特征将更加明显，其中：
图1是示出根据本发明的实施例的同步回放装置的框图；
图2是示出根据本发明的实施例的操作的流程图；
图3A至3C是分别示出根据本发明的实施例的输入流、输出音频信号和输出信号的图；
图4A至4C是分别示出根据本发明的实施例的输入流、输出音频信号和输出信号的图。
具体实施方式
在此结合示出的实施例来描述本发明。本领域技术人员会认识到，利用本发明的教导能够实现许多替代实施例，并且本发明不限于为了说明目的所示出的实施例。
图1是示出根据本发明实施例的同步回放装置的框图。本实施例的同步回放装置接收符合诸如MPEG2标准的流，并同步视频信号和音频信号，以播放该流。
图1所示的同步回放装置包括多路分离器10、视频缓冲器11、视频解码器12、音频缓冲器13、音频解码器14和系统解码器15，作为回放装置的基本构造。本实施例的同步回放装置还包括视频缓冲器累积量检索(retrieval)单元21、比特率检索单元22、PTS检测单元23、同步控制单元24和输出延迟控制单元25。
多路分离器10是分离装置，该装置用于分离输入的MPEG流，以及输出视频数据、音频数据和回放信息。
视频缓冲器11临时保持从多路分离器输出的视频数据。在本实施例中，视频缓冲器11是FIFO(先进先出)。
视频解码器12对从视频缓冲器11输出的视频数据进行解码并输出视频信号。
音频缓冲器13临时保持从多路分离器输出的音频数据。在本实施例中，音频缓冲器13是FIFO(先进先出)。
音频解码器14对从音频缓冲器13输出的音频数据进行解码并输出音频信号。
在系统解码器15中，用于控制定时的STC(系统时钟)从自多路分离器10输出的回放信息产生。STC控制输出视频和音频数据的定时。
视频缓冲器累积量检索单元21检索在视频缓冲器11中的视频数据的累积量，并输出与累积量对应的累积量信号S1。
比特率检索单元22获得视频解码器12输出视频信号的比特率，并输出比特率信号S2。
PTS检测单元23判别是否能够从通过音频缓冲器13输入到音频解码器14的音频数据检测到PTS，并且输出PTS检测信号S3。
同步控制单元24基于累积量信号S1、比特率信号S2和PTS检测信号S3确定输出音频信号的定时，以便同步音频信号和视频信号。
输出延迟控制单元25根据由同步控制单元24确定的音频信号的输出定时来控制由音频解码器14输出的音频信号的延迟。
具有以上所述构造的同步回放装置的操作将在下文中详细描述。在多个音频数据(如两种语言的音频)输入的情况下，切换音频的情况作为例子被描述。例如，图2是在音频数据A和音频数据B被输入的情况中，这种音频切换的流程图。
在步骤S201中，当指示切换音频时，音频数据的输入停止并且基于音频数据A的音频输出停止。然后，在步骤S202中，音频缓冲器13被初始化。此时，保持在音频缓冲器13中的音频数据A被丢弃。
在步骤S203中，要输入的音频数据被切换到音频数据B并且音频数据B在所述音频缓冲器13中进行累积。在步骤S204中，音频解码器14开始对音频缓冲器13中累积的音频数据B进行解码。
在步骤S205中，已解码的音频数据被判别是否包括PTS。该判别由PTS检测单元23进行。如果PTS包括在音频数据中，则由PTS检测单元23输出的PTS检测信号S3显示包括PTS。如果PTS检测信号S3显示包括PTS，则同步回放装置如下操作。
在步骤S206中，音频解码器14检索包括在音频数据B中的PTS。音频解码器14从系统解码器15检索STC(步骤S207)。音频解码器14将从音频数据B检索的PTS与从系统解码器15检索的STC进行比较(步骤S208)，并且与音频数据的输出定时一致开始输出音频数据。
在步骤S205中，如果PTS不包括在输入的MPEG流的音频数据中，PTS检测单元23检测到不包括PTS并且输出显示不包括PTS的PTS检测信号S3。本实施例的同步回放装置根据PTS检测信号S3如下进行操作。
在步骤S210中，视频缓冲器累积量检索单元21检索在视频缓冲器11中累积的视频数据的数量。比特率检索单元22检索由视频解码器12输出的视频信号的比特率(步骤S221)。
在步骤S212中，在视频缓冲器11中累积的数据的回放时间由下面的公式来计算。
在视频缓冲器11中累积的数据的量(比特)/比特率(比特/秒)
在视频缓冲器11中累积的视频数据的回放时间能够由上述的公式来计算。
在步骤S213中，对切换的音频数据B的延迟时间由上述的公式确定。所述延迟时间是延迟对音频数据B解码，以便匹配应该与MPEG流中的视频数据同时输出的音频数据的定时的时间。具体而言，如果在将音频数据从音频数据A切换到音频数据B的瞬间开始基于音频数据B对音频进行解码和输出，则在视频缓冲器中累积未播放的视频数据的情况中，视频和音频的输出定时可能彼此不一致。因此，本实施例能够计算延迟对音频数据B解码的时间，从而用于输出视频的时间和音频输出能够匹配。基于视频的回放时间，同步控制单元24指定从中止的音频数据A停止回放的点到开始播放随后的音频数据的点的延迟时间。输出延迟控制单元25输出具有由同步控制单元24指定的延迟时间的音频信号，并且完成音频切换。
本实施例的操作将在下文中参考图3A到4C详细描述。图3A到3C是示出当PTS包括在音频数据中时的同步回放的模式图。图3A示出输入的MPEG流。图3B示出在视频缓冲器11和音频缓冲器13中累积的数据。图3C示出输出的视频和音频信号。
参照图3C，在t1时刻，假定在视频缓冲器11和音频缓冲器13中视频数据(VD)和音频数据A(AD(A))已经累积到PTS3所示的部分。如果在此点指示对音频进行切换，音频数据从与PTS4对应的部分累积。在视频缓冲器11中的视频数据不特别受影响并且作为视频信号连续地输出。随着音频的切换，将不再需要PTS2和PTS3的音频数据A。因此，PTS2和PTS3的音频数据A将不作为音频输出。在STC与PTS4对应的时刻，与PTS4对应的视频数据和与PTS4对应的音频数据被分别地作为视频和音频信号输出。因此，所述视频和音频被同步播放并且完成音频切换。
图4A到4C是说明当PTS不包括在音频数据中时音频切换的图。图4A示出输入的MPEG流。图4B示出在视频缓冲器11和音频缓冲器13中累积的数据。图4C示出输出的视频和音频信号。在本实施例中，将音频信号切换到与音频数据B对应的信号以及确定用于输出该信号的定时的方法不同于包括PTS时的情况。
参照图4C，在t2时刻，假定在视频缓冲器11和音频缓冲器13中，视频数据(VD)和音频数据A(AD(A))已经累积到PTS3所示的部分。
如果在t2时刻指示对音频进行切换，在FIFO类型的音频缓冲器13中，在音频数据A被累积到那一时刻之后，与音频数据B对应的数据被累积。然而，在PTS不包括的情况中，输出与音频数据B对应的音频的定时是未知的，因此，进行以下控制。
如果音频切换信号从外部输入，则在那一点将不再需要在音频缓冲器13中累积的数据，因此，在音频切换信号被输入的瞬间之前的数据不作为音频输出。
之后，根据音频切换信号，与音频数据B对应的数据输入到音频缓冲器13。当与音频数据B对应的数据输入到音频缓冲器13时，到与音频数据B对应的数据被输入时为止在视频缓冲器11中的累积量和比特率通过上面提及的视频缓冲器累积量检索单元21和比特率检索单元22输入到同步控制单元24。在此，视频缓冲器11中的累积量是指到音频数据A的输出停止并且切换到音频数据B时为止在视频缓冲器中累积并且尚未输出的视频信号的量。具体而言，在图4中，它等于通过计算VD(PTS2)+VD(PTS3)所得到的量。此时，同步控制单元24利用累积量信号S1和比特率信号S2从上述的公式计算用于音频输出的延迟量。输出延迟控制单元25根据由同步控制单元24确定的延迟时间开始对与音频数据B对应的数据进行解码和输出音频。
上述的控制使得能够同步视频信号和音频信号。此外，无论记录MPEG流的介质的类型为何，视频和音频都能够被同步，这是因为，同步是根据到音频切换时为止在视频缓冲器中的累积量和解码定时进行的，而不用分配依靠记录介质的虚拟PTS。
尽管作为实例详细描述的是音频切换，但本发明能够应用到包括回放速度切换的情况中。
显而易见，本发明不限于上述的实施例，并且可以修改和变型而不脱离本发明的范围和要旨。

Claims (11)

1.一种同步回放装置，用于从重叠的视频和音频数据分别地输出视频和音频信号，其包括：
数据分离单元，用于分离视频数据和音频数据；
视频缓冲器，用于临时保持由所述数据分离单元分离的视频数据；
音频缓冲器，用于临时保持由所述数据分离单元分离的音频数据；
视频解码器，用于对临时保持在所述视频缓冲器中的视频数据进行解码和输出视频信号；
音频解码器，用于对临时保持在所述音频缓冲器中的音频数据进行解码和输出音频信号；
视频缓冲器累积量检索单元，用于检索在所述视频缓冲器中累积的视频数据的量和输出累积量信号；
比特率检索单元，用于检索由所述视频解码器解码的视频数据的比特率和输出比特率信号；和
同步控制单元，用于根据所述累积量信号与比特率信号确定由所述音频解码器输出的音频信号的定时。
2.根据权利要求1所述的同步回放装置，其中，所述同步控制单元根据在所述视频缓冲器中累积的视频数据的量和比特率计算所述音频信号的延迟量。
3.根据权利要求2所述的同步回放装置，还包括输出延迟控制单元，用于根据由所述同步控制单元计算的延迟量来延迟所述音频信号的输出。
4.根据权利要求2所述的同步回放装置，其中，所述延迟量通过将所述视频缓冲器中累积的视频数据的量除以由所述视频解码器解码的视频数据的比特率来确定。
5.根据权利要求1所述的同步回放装置，其中，所述同步控制单元确定对由所述音频解码器输出的音频信号进行再同步的定时。
6.根据权利要求2所述的同步回放装置，其中，所述同步控制单元确定对由所述音频解码器输出的音频信号进行再同步的定时。
7.根据权利要求1所述的同步回放装置，其中，所述同步控制单元暂停基于由所述音频解码器输出的第一音频数据的音频信号的输出，并确定输出基于第二音频数据的音频信号的定时。
8.根据权利要求2所述的同步回放装置，其中，所述同步控制单元中断基于由所述音频解码器输出的第一音频数据的音频信号的输出，并确定输出基于第二音频数据的音频信号的定时。
9.一种同步回放方法，用于从重叠的视频和音频数据分别地播放视频和音频信号，其包括：
分离视频和音频数据；
临时保持分离的视频数据；
临时保持分离的音频数据；
检索临时保持的视频数据的量；
检索对视频数据解码的比特率；和
根据所述临时保持的视频数据的量和比特率，确定通过对音频数据进行解码来解码和输出音频信号的定时。
10.根据权利要求9所述的同步回放方法，其中，所述输出音频信号的定时是根据所述临时保持的视频数据的量和比特率利用输出音频信号的延迟时间来计算的。
11.根据权利要求10所述的同步回放方法，其中，所述计算通过将所述临时保持的视频数据的量除以所述比特率来进行。
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