CN1985521A - 经由两条传输路径传送的两个信号之间的延迟的测量系统 - Google Patents

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Abstract

用于确定第一和第二不同传输路径之间的时间延迟的系统，由此第一传输路径可以是视频信号的路径，而第二传输路径可以是相应的音频信号的路径，该系统包括发送器和接收器，其中，所述发送器包括下列功能性：－传送功能，用于通过第一传输路径传送预定的第一信号，和启动功能，用于在第一时刻与传送功能基本上同时地启动定时器；－等待功能，用于等待由所述接收器接收到所述第一信号的确认，所述确认是沿着与所述时间延迟相比基本上不表现出延迟的返回传输路径发出的；－停止功能，用于在接收到所述确认时将所述定时器停止在第二时刻；－计算功能，用于将所述时间延迟计算为所述第二时刻与所述第一时刻之间的差，－存储功能，用于将所述时间延迟存储在延迟单元中，用以延迟第二信号经由所述第二传输路径的传输，并且所述接收器包括下列功能性：－接收功能，用于接收所述第一信号；－检查功能，用于检查所述第一信号是否等于存储在存储器中的参考信号，并且如果相等，则；－发送功能，用于将所述接收的所述确认沿着所述返回传输路径发送到所述发送器。

Description

经由两条传输路径传送的两个信号之间的延迟的测量系统
技术领域
本发明涉及一种确定至少两条不同传输路径之间的时间延迟的系统，所述系统包括发送器和接收器。而且，本发明涉及确定至少两条不同传输路径之间的时间延迟的方法、计算机程序产品、发送机和接收机。
背景技术
目前，电子行业中的一个公知问题是，不同信号的处理时间可能不同。取决于设备环境，与在装置中处理信号所需的时间以及通过链路传送信号所需的时间相比，处理时间可能比二者都要低。尤其在音视频装置中，音频信号的处理时间不同于视频信号的处理时间。典型地，视频信号的处理时间要比音频信号的处理时间长(得多)。较长的处理时间可能是例如由对视频信号进行压缩和解压缩造成的。音频信号和视频信号之间处理时间的差异可能造成这两种信号之间出现不可接受的同步错失。这可能最终意味着正在观看例如电视上的电影的人已经听到声音，却还没有看到与声音对应的画面。必须要避免这样的情形。
从欧洲专利申请EP1104179中可以获知部分解决这一问题的系统中的一种。这一专利公开文本介绍了测量信号穿过音频处理单元的传输时间和信号穿过视频处理单元的传输时间的装置。根据音频和视频信号的传输时间的差异，相对于视频信号对音频信号进行延迟。穿过视频处理单元的传输时间是以下述方式测量的。将微计算机与视频处理单元和音频处理单元二者连接。这个微计算机向视频处理单元输入一个参考信号并且在t＝t0的时刻启动定时器。该微计算机随后针对参考信号的接收对视频处理单元的输出进行监测。一旦接收到参考信号，微计算机就停止定时器，此时t＝t1。结果得到的时间差Δt＝t1-t0就是穿过视频处理单元的传输时间。以类似的方式确定穿过音频单元的传输时间。由各个视频和音频传输时间，计算各个传输时间之间的差值。使用这个差值对音频信号进行延迟。
不过，EP1104179中的系统是有缺点的。必须要在视频传输和音频传输单元两个单元上进行测量。这很费时间并且使系统复杂。例如，需要从各个单元的输出端到微计算机的额外连接线路。而且，这个系统有这样的局限性：它仅能够确定由处理造成的传输时间差，即，无法确定由传送视频和音频信号过程中使用的物理链路的差异造成的传输时间的差值。这意味着EP1104179中的系统不能修正例如由于视频信号是经由铜制导线传送的而音频信号是经由玻璃光纤传送的这一实际情况造成的同步错误。或者，视频信号是无线传送到安装在天花板上的分束器的，而音频信号是经由铜制导线传送到立体声设备的。而且，EP1104179仅仅涉及特定种类的消费电子产品，即，仅仅涉及电视机。
发明内容
因此本发明的目的是提供一种以灵活、快捷且有效的方式确定至少两个信号之间的处理时间的差值的装置和方法。
为此，本发明的精力贯注于一种确定发送器和接收器间的第一和第二不同传输路径之间的时间延迟的方法，包括：
a.基本上同时地在第一时刻启动定时器和通过第一传输路径从所述发送器向所述接收器发送预定的第一信号，
b.由所述接收器接收所述第一信号，
c.由所述接收器检查所述第一信号是否等于存储在存储器中的参考信号，并且如果相等，则
d.沿着与所述时间延迟相比基本上不表现出延迟的返回传输路径从所述接收器向所述发送器发出所述接收的确认，
e.在由所述发送器接收到所述确认时，在第二时刻停止所述定时器，
f.将所述时间延迟计算为所述第二时刻与所述第一时刻之间的差，
g.将所述时间延迟存储在延迟单元中，用以延迟第二信号经由所述第二传输路径的传输。
在一种实施方式中，本发明涉及一种用于确定第一和第二不同传输路径之间的时间延迟的系统，该系统包括发送器和接收器，其特征在于，
所述发送器包括下列功能性：
-  传送功能，用于通过第一传输路径传送预定的第一信号；和启动功能，用于在第一时刻与传送功能基本上同时地启动定时器，
-  等待功能，用于等待由所述接收器接收到所述第一信号的确认，所述确认是沿着与所述时间延迟相比基本上不表现出延迟的返回传输路径发出的，
-  停止功能，用于在接收到所述确认时在第二时刻停止所述定时器，
-  计算功能，用于将所述时间延迟计算为所述第二时刻与所述第一时刻之间的差，
-  存储功能，用于将所述时间延迟存储在延迟单元中，用以延迟第二信号经由所述第二传输路径的传输，和
所述接收器包括下列功能性：
-  接收功能，用于接收所述第一信号，
-  检查功能，用于检查所述第一信号是否等于存储在存储器中的参考信号，并且如果相等，则
-  发送功能，用于将所述接收的所述确认沿着所述返回传输路径发送到所述发送器。
这种方法和系统快速且简单。该系统可以用在包括多个不同设备以及音频和视频信号的始发源和最终目的地之间的多条链路的音频/视频链上。本发明基于这样的见解：一般来说，音频与视频信号之间的延迟是由视频信号的处理过程造成的，即，视频信号的延迟远高于音频信号的延迟。本发明也可以用在包括不同传输路径(各个传输路径之间存在行进时间差)的各种系统中。例如一个音频源经由不同路径连接到八个扬声器。
这提供了高度的灵活性，因为可以不再需要为不同类型的传输路径使用不同类型的参考信号。对于视频传输路径，可以采用公知的测试图，而对于音频传输路径，可以使用1kHz的音调。
在另一种实施方式中，本发明的精力贯注于包括下列功能性的发送器：
-  传送功能，用于通过第一传输路径向接收器传送参考信号，
-  等待功能，用于等待预定的时间段，以便使得所述参考信号能够被所述接收器接收和存储，
-  传送功能，用于传送与所述参考信号相等的第一信号；和启动功能，用于在所述预定时间段之后基本上同时地在第一时刻启动定时器，和
-  等待功能，用于等待由所述接收器接收到所述第一信号的确认，所述确认是沿着与所述时间延迟相比基本上不表现出延迟的返回传输路径发出的，
-  停止功能，用于在接收到所述确认的时候在第二时刻停止所述定时器，
-  计算功能，用于将所述时间延迟计算为所述第二时刻与所述第一时刻之间的差，
-  存储功能，用于将所述时间延迟存储在延迟单元中，用以延迟第二信号经由第二传输路径的传输。
在再另一种实施方式中，本发明的精力贯注于包括下列功能性的接收器：
-  接收功能，用于接收来自发送器的参考信号，
-  存储功能，用于将所述参考信号存储在存储器中，
-  接收功能，用于接收来自所述发送器的第一信号，
-  检查功能，用于检查所述第一信号是否等于存储在所述存储器中的所述参考信号，并且如果相等，则
-  发送功能，用于沿着返回传输路径向所述接收器发出所述第一信号的所述接收的确认。
在另一种实施方式中，本发明的特征在于，所述参考信号在所述动作a-g之前已经存在于所述存储器中。这具有容易得到预定的“标准”信号的优点。
在另一种实施方式中，本发明的特征在于，所述动作a-g是在规定的时间段期间进行的。这提供了可以修正时间延迟随时间发生的任何变化的优点。
本发明还涉及一种包括用于执行上面介绍的方法的数据和指令的计算机程序产品。
附图说明
现在将参照附图对本发明进行介绍，其中
附图1表示按照本发明的装置的框图，
附图2表示由附图1中所示的装置进行的动作的流程图，和
附图3表示微处理器的实现形式。
在附图中，相同的附图标记指的是相同的部分。
具体实施方式
实施方式1
将结合附图1解释说明本发明的第一实施方式。在附图1中，示出了使两种不同信号同步的系统19。系统19包括标有“发送器”的发送部分和标有“接收器”的接收部分。系统19此外还包括输入端1，经由该输入端1接收同步信号。经由输入端1，可以将多个同步信号输入到系统19中。在下面的解释说明中，将针对视频信号Vin和音频信号Ain进行说明。除此之外的视频信号称为Vin(i)。显然，本发明决不仅限于仅仅两个信号的同步，也不局限于仅仅音频或视频信号。在这种实施方式中选择视频信号是因为视频信号尤其通常会经受大量的处理(例如，压缩/解压缩)。将视频信号Vin输入到微处理器5。定时器3和延迟单元7与微处理器5相连。而且，链路15的一端与微处理器5相连并且另一端与另一个下游微处理器11相连。这个微处理器11与存储器9相连。微处理器11将视频信号Vout(或者简写为信号Vout)输出到输出端13。微处理器5、链路15和微处理器11的组合构成了通信路径或传输路径14。将音频信号Ain提供到延迟单元7并且将其作为信号Aout从延迟单元7中输出。延迟单元7可以是缓冲存储器，用于在对临时存储在其中的信号进行进一步传送之前，缓存该信号一段时间。虽然将延迟单元7表示为单独的单元，但是将会意识到，延迟单元7可以是微处理器5的一部分。信号Aout在通信路径16上进行传送。将信号Aout和信号Vout提供到相同的输出端13。
微处理器5和微处理器11都包括以执行各自功能(下面将做详细介绍)的硬件或软件部件形式实现的功能性。本领域技术人员将会意识到，本发明的功能性也可以由硬件和软件部件的组合来实现。如本领域技术人员所知，硬件部件，不管是模拟的还是数字的，可以存在于微处理器5、11中，或者可以以与微处理器5、11进行交互的独立电路的形式存在。此外，本领域技术人员将会意识到，软件部件可以存在于微处理器5、11的存储器区域中。
附图3表示可以用于实现微处理器5、11二者的微处理器的例子。附图3表示具有与存储器20相连的处理器18的微处理器。
存储器20可以包括多个存储器部件，包括硬盘，只读存储器(ROM)、电可擦可程控只读存储器(EEPROM)和随机存取存储器(RAM)。不一定必须提供所有这些存储器类型。而且，这些存储器部件不一定需要在物理上位于接近处理器18的位置上，而是也可以位于远离处理器18的位置上。
处理器18也可以与用于由用户输入指令、数据等的装置相连，象键盘和鼠标。也可以配备本领域技术人员公知的其它输入装置，比如触摸屏、轨迹球和/或语音转换器。
读取单元可以与处理器18相连。这些读取单元设置为用于从象软盘或CDROM这样的数据载体上可能有的写入数据中读取数据。其它的数据载体可以是磁带、DVD、记忆棒等，这对于本领域技术人员来说是公知的。处理器18还可以与用于在纸张上打印输出数据的打印机相连接以及与显示器相连接，例如CRT(阴极射线管)监视器或LCD(液晶显示)屏，或者本领域技术人员公知的任何其它类型的显示器。
本领域技术人员将会意识到，微处理器18可以是或者可以包括数字信号处理器。
系统19以下述方式运行。微处理器5使用发送功能将视频信号经由链路15发送到微处理器11。这个视频信号与存在于处理器11的存储器9中的某种类型的预定参考信号相等。在由微处理器5发送视频信号的同时，微处理器5通过启动功能启动定时器3。经由链路1 5发送信号的发送功能的功能性由微处理器5中的模块区域5a示意性地表示，启动定时器3的启动功能由箭头ST表示。在由微处理器11使用接收功能(由微处理器11中的模块区域11a表示)接收到完整的参考视频信号(微处理器11通过将存储在存储器9中的预定参考信号与所接收到的参考信号进行比较来执行这一监测处理)之后，微处理器11使用发送功能向处理器5发送确认信号。比较功能或比较器由模块区域11b示意性地表示。发送确认信号的发送功能由模块11c示意性表示。这个确认信号是几乎基本上立即由微处理器5接收到的短小且简单的信号。接收确认信号的接收功能由微处理器5中的模块5b示意性表示。与从微处理器5发送到微处理器11的参考信号相比，从微处理器11发送到微处理器5的确认信号是基本上无延迟地由微处理器5接收到的。典型地，确认信号用1μsec就从微处理器11发送到了微处理器5，而参考信号从微处理器5发送到微处理器11要用500μsec。不过，这些时间可以有比较大的变化，并且发送确认信号的速度可以比参考信号快高达106倍。在接收到确认信号时，微处理器5停止定时器3，这个停止功能由模块5c表示。该确认信号可以经由链路15发送到微处理器5，或者按照另外一种可选方案经由不同的和/或独立的返回传输路径发送到微处理器5。随后，微处理器5将定时器3寄存的时间量(Tdelay)供应到延迟单元7。将由定时器3寄存的时间量(Tdelay)供应到延迟单元7的功能由箭头TD表示。
经由输入端1输入的任何信号都会分成音频信号Ain和视频信号Vin。相对于视频信号Vin，对音频信号Ain延迟Tdelay，不过这将意味着，在输出端13，这两个信号将会再次得到同步。本发明的目的是，计算视频信号在通过路径14进行传输的时候经历的延迟的总量，并且按照预定的时间量对通过路径16传输的音频信号进行延迟。参考信号由微处理器11存储(存储功能由模块11d示意性表示)在存储器9中。这里，参考信号是视频画面。该参考信号将会由微处理器5处理、通过链路15传送并由微处理器11处理。这将会造成该参考信号相对于例如通过路径16传送的音频信号发生延迟。
实施方式2
将预定的参考信号传递到存储器9的一种方式可以是如下所述的方式。在系统19按照前面结合实施方式1介绍的那样真正进行操作之前，由微处理器5将预定的参考信号(可以是相当任意的参考信号或测试信号)通过传输路径14传送到存储器9。将由微处理器11使用接收功能11a接收该信号并且使用存储功能11d将其存储在存储器9中。然后，微处理器5使用等待功能(由模块5d表示)等待预定的时间段，该预定的时间段选择得足够长，以致使得完整的参考信号能够由微处理器11接收。这个预定时间段称为时间段Twait。时间Twait必须选择得足够成长，以使得完整的参考信号能够由微处理器11使用存储功能11d存储在存储器9中。典型地，Twait是0.5秒。不过，原则上，直到可以启动定时器3之前，没有必要等待时间段Twait。微处理器11将参考信号存储在存储器中的处理与参考信号的第二次传输可以部分地或完全地同时进行。
实施方式3
替代前面介绍的实施方式2的另一种可用的方案是，预定的参考信号可以是已经预先存储在存储器9中的信号。这样，参考信号可以例如是在制造接收器期间存储在存储器9中的信号。这样做的优点是容易得到“标准”信号。
实施方式4
在本发明的另一种实施方式中，系统19设置为用于仅仅在系统19操作过程中的特定周期期间确定时间Tdelay。例如，系统19在系统19启动时或者此外和另外地按照规律的时间间隔使用计算功能来确定音频和视频信号之间传输时间的差。这是一个优点，因为一般来说，传输路径14可能要求在系统19操作期间改变时间Tdelay。
实施方式5
传输路径14可以部分地包括无线的路径。例如，卫星链路。其它链路也认为是处于本发明的范围之内的。
实施方式6
前面介绍的系统可以用在附图2中进一步详细介绍的处理中。附图2是使信号同步的方法的流程图。下面，将参照各个动作21到61介绍该方法。该方法开始于动作21。在动作25中，选择参考信号(的类型)。这可以例如由微处理器5来完成。具体的参考信号类型适合于具体的传输路径类型。对于视频传输路径，可以采用公知的测试图(test chart)作为参考，而对于音频传输路径，可以使用1kHz的音调作为参考。在动作23中，选择具体的路径类型。同样，这个动作可以由微处理器5进行。不过，这个动作是根据需要进行的并且仅应用于具有数个传输路径的系统1。动作23和动作25可以是相继进行或基本上同时进行的。由微处理器5进行的参考信号的处理发生在动作27中。然后在动作29中，由微处理器5使用传输功能5a经由链路15将预定的参考信号传送到微处理器11，并且在动作49中由微处理器11使用接收功能11a接收该预定参考信号。在动作51中再次对该信号进行处理，这次的处理是由微处理器11进行的，并且在动作53中使用存储功能11d将其存储在存储器9中。其间，微处理器5等待一个时间段，该时间段至少长得足以使动作49、51和53能够得以由微处理器11完成。然后，在动作33中，再次由微处理器5使用发送功能5a经由链路15发出相同的参考信号，并且基本上同时地在动作35中启动定时器3，如ST所表示的。再一次地，在动作37中对参考信号进行处理并且在动作39中经由链路15发送该参考信号，以便在动作55中由微处理器11使用接收功能11d接收该参考信号，并且在动作57中对参考信号进行处理。动作55和57是由微处理器11进行的。在动作57完成时，由微处理器11向微处理器5发送确认信号。注意，前面的说明是以可工作的、无错误的通信路径14为前提的。不过，将本发明扩展到通信路径14不完全起作用的情况是显而易见的事情。在后一种情况下，将不会无错误地接收到参考信号(将不会存在测试信号之间的一对一匹配)并且必须抛弃这样的参考信号。然后在能够开始重新计算时间Tdelay之前，必须对路径进行修理。在接收到5b确认信号时，停止定时器3(动作41)。在动作43中，将定时器所记录的时间(由TD表示)供应给延迟单元7。如果需要使其它的路径同步，则该流程可以继续进行动作23。不过，后一动作45是根据需要选用的。该方法由分别处于系统19的微处理器5和微处理器11中的动作47和61结束。
当预定参考信号已经存在于处理器9的存储器中时(见实施方式3)，可以省略动作23到31(和49到53)。而且，对动作21到61进行编号是为了说明简便，并不是为了描述具体的时间顺序。

Claims (10)

1.一种确定发送器和接收器间的第一和第二不同传输路径之间的时间延迟的方法，包括：
a.基本上同时地在第一时刻启动定时器和通过第一传输路径从所述发送器向所述接收器发送预定的第一信号，
b.由所述接收器接收所述第一信号，
c.由所述接收器检查所述第一信号是否等于存储在存储器中的参考信号，并且如果相等，则
d.沿着与所述时间延迟相比基本上不表现出延迟的返回传输路径从所述接收器向所述发送器发出所述接收的确认，
e.在由所述发送器接收到所述确认时，在第二时刻停止所述定时器，
f.将所述时间延迟计算为所述第二时刻与所述第一时刻之间的差，
g.将所述时间延迟存储在延迟单元中，用以延迟第二信号经由所述第二传输路径的传输。
2.按照权利要求1所述的方法，其中在所述动作a-g之前进行下列动作：
-  通过所述第一传输路径从所述发送器向所述接收器发送参考信号，
-  等待预定的时间段，以使得所述参考信号能够被所述接收器接收和存储，和
-  在所述预定时间段之后启动所述定时器。
3.按照权利要求1所述的方法，其中所述参考信号在所述动作a-g之前已经存在于所述存储器内。
4.按照权利要求1所述的方法，其中所述动作a-g是在规定的时间段期间进行的。
5.按照权利要求1所述的方法，其中所述第一传输路径包括无线链路。
6.按照权利要求1所述的方法，其中所述第一信号是视频信号，所述第二信号是音频信号。
7.用于确定第一和第二不同传输路径之间的时间延迟的系统，该系统包括发送器和接收器，其特征在于，所述发送器包括下列功能性：
-  传送功能，用于通过第一传输路径传送预定的第一信号；和启动功能，用于在第一时刻与传送功能基本上同时地启动定时器，
-  等待功能，用于等待由所述接收器接收到所述第一信号的确认，所述确认是沿着与所述时间延迟相比基本上不表现出延迟的返回传输路径发出的，
-  停止功能，用于在接收到所述确认时在第二时刻停止所述定时器，
-  计算功能，用于将所述时间延迟计算为所述第二时刻与所述第一时刻之间的差，
-  存储功能，用于将所述时间延迟存储在延迟单元中，用以延迟第二信号经由所述第二传输路径的传输，和
所述接收器包括下列功能性：
-  接收功能，用于接收所述第一信号，
-  检查功能，用于检查所述第一信号是否等于存储在存储器中的参考信号，并且如果相等，则
-  发送功能，用于将所述接收的所述确认沿着所述返回传输路径发送到所述发送器。
8.包括下列功能性的发送器：
-  传送功能，用于通过第一传输路径向接收器传送参考信号，
-  等待功能，用于等待预定的时间段，以便使得所述参考信号能够被所述接收器接收和存储，
-  传送功能，用于传送与所述参考信号相等的第一信号；和启动功能，用于在所述预定时间段之后基本上同时地在第一时刻启动定时器，和
-  等待功能，用于等待由所述接收器接收到所述第一信号的确认，所述确认是沿着与所述时间延迟相比基本上表现不出延迟的返回传输路径发出的，
-  停止功能，用于在接收到所述确认的时候在第二时刻停止所述定时器，
-  计算功能，用于将所述时间延迟计算为所述第二时刻与所述第一时刻之间的差，
-  存储功能，用于将所述时间延迟存储在延迟单元中，用以延迟第二信号经由第二传输路径的传输。
9.包括下列功能性的接收器：
-  接收功能，用于接收来自发送器的参考信号，
-  存储功能，用于将所述参考信号存储在存储器中，
-  接收功能，用于接收来自所述发送器的第一信号，
-  检查功能，用于检查所述第一信号是否等于存储在所述存储器中的所述参考信号，并且如果相等，则
-  发送功能，用于沿着返回传输路径向所述接收器发出所述第一信号的所述接收的确认。
10.一种计算机程序产品，包括用于执行按照权利要求1的方法的数据和指令。
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