DE102005050326A1 - Verfahren und Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio-und Video-Streams - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio-und Video-Streams Download PDFInfo
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Abstract
Ein Verfahren zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen wird bereitgestellt. Die Video-Signale werden in eine Mehrzahl von Video-Frames gruppiert. Das Verfahren weist die Schritte der Inkrementierung eines Zähler-Werts eines Audio-Zählers (242), wenn ein Audio-Signal empfangen wird, und Aufzeichnung des aktuellen Zähler-Werts des Audio-Zählers (242) auf, wenn ein Video-Frame empfangen wird.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6.
- Verfahren und Systeme zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams sind im Stand der Technik bekannt. Da Audio- und Video-Streams oftmals in unterschiedlichen Raten verarbeitet werden, geschieht es leicht, dass die Audio- und Video-Streams unsynchron werden.
- In der Vergangenheit bedeutete die Synchronisierung der Audio- und Video-Streams, dass Audio-Samples oder Video-Samples entweder gelöscht oder dupliziert werden mussten, um die zwei Streams zu synchronisieren. Jedoch verändert dies die Audio- oder Video-Streams etwas und erhält nicht alle der originalen Audio- und Video-Samples.
- Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein entsprechendes Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um die synchronisierte Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams zu gewährleisten.
- Dies wird durch ein Verfahren zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen gemäß Anspruch 6 erreicht. Die abhängigen Ansprüche betreffen entsprechende weitere Entwicklungen und Verbesserungen.
- Wie aus der detaillierten, nachfolgenden Beschreibung klarer ersichtlich, setzt das beanspruchte Verfahren Zeitstempel bezüglich eines Referenz-Takts, der zur Kodierung von Audio-Signalen verwendet wird, auf Video-Signale. Auf diese Weise können die Video-Signale sauber und exakt mit den Audio- Signalen synchronisiert werden, um eine synchronisierte Aufzeichnung der Audio- und Video-Streams zu erzeugen.
- Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft, mit Bezug auf die anliegende Zeichnung, weiter erläutert.
- Hierbei ist:
-
1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Kodierungssystems. -
2 ein Blockschaltbild eines weiteren Kodierungssystems gemäß dem Stand der Technik; und -
3 ein Funktions-Blockschaltbild eines Kodierungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung. - Verfahren und Systeme zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams sind im Stand der Technik bekannt. Im Allgemeinen besteht der Kodierungsvorgang aus drei Phasen. Die erste Phase ist die Digitalisierung der analogen Audio-Quelle und Video-Quelle. Die Audio-Quelle besteht aus einer Mehrzahl von Audio-Frames und jeder der Audio-Frames weist eine spezifische Anzahl von Audio-Samples auf. Ebenso besteht die Video-Quelle aus einer Mehrzahl von Video-Frames. Die zweite Phase ist eine Komprimierung der digitalen Audio- und Video-Frames, um getrennt voneinander einen Audio-Stream und einen Video-Stream zu erzeugen. Der Audio-Stream besteht aus einer Mehrzahl von komprimierten Audio-Frames. Der Video-Stream besteht aus einer Mehrzahl von komprimierten Video-Frames. Die dritte Phase ist das Multiplexen der Audio-und Video-Streams in einen einzigen Stream. Der Dekodierungsprozess besteht darin, jede dieser drei Phasen umzukehren und sie in der entgegen gesetzten Reihenfolge anzuwenden.
- Es wird auf
1 Bezug genommen.1 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Kodierungssystems10 . Das Kodierungssystem10 umfasst einen Audio-Kodierer20 , einen Video-Kodierer30 und einen Multiplexer40 . Der Audio-Kodierer20 umfasst einen Audio-Analog/Digital-Konverter (A/D)22 und einen Audio-Compressor24 . Der Video-Kodierer30 umfasst einen Video-A/D32 und einen Video-Compressor34 . Der Audio-Compressor24 ist an den Audio-A/D22 und den Multiplexer40 angeschlossen. Der Video-Compressor34 ist an den Video-A/D32 und an den Multiplexer40 angeschlossen. Ein A/D-Konverter ist auch als Digitalisierer bekannt. - Wenn die vom Audio-Kodierer
20 ausgegebenen Audio-Signale und die vom Video-Kodierer30 ausgegebenen Video-Signale30 den Multiplexer40 erreichen, besteht unglücklicherweise keine Möglichkeit, zu wissen, wann genau die Audio- und Video-Signale digitalisiert werden. Insbesondere sollte es so sein, dass Audio-Signale, die zu einem bestimmten Zeitpunkt digitalisiert wurden, mit Video-Signalen assoziiert werden sollten, die zum gleichen Zeitpunkt digitalisiert wurden. Da der Audio-Kompressor24 und der Video-Kompressor34 Signale nicht immer mit der gleichen Rate komprimieren, kann es sein, dass der komprimierte Audio-Frame und sein entsprechender komprimierter Video-Frame den Multiplexer40 nicht zum gleichen Zeitpunkt erreichen. Zusätzlich gehen die Zeitsteuerungs-Informationen der Digitalisierung der analogen Audio-Quelle und Video-Quelle im Audio-A/D-Konverter22 und Video-A/D-Konverter32 verloren, während die Video- und Audio-Streams in den Multiplexer40 eingegeben werden und daher werden die Video- und Audio-Streams unsynchronisiert. - Um dieses Problem zu lösen, schlägt Sackstein, et al. im US-Patent Nr. 6,744,815, die hier durch Bezugnahme aufgenommen ist, ein Kodierungssystem vor. Es wird auf
2 Bezug genommen, die ein Blockschaltbild eines Kodierungssystems100 gemäß des Standes der Technik ist. - Das Kodierungssystem
100 umfasst einen Audio-Kodierer110 , einen Video-Kodierer130 , einen Audio-Pufferspeicher140 , einen Video-Pufferspeicher144 , eine Steuerungs-/Regelungseinheit142 und einen Multiplexer150 . - Der Audio-Kodierer
110 umfasst einen Audio-A/D-Konverter114 , einen Audio-Compressor120 und einen Audio-Taktgeber112 , der mit dem Audio-A/D-Konverter114 und mit einer Audio-Quelle verbunden ist. Der Video-Kodierer130 umfasst einen Video-A/D-Konverter134 , einen Video-Compressor136 und einen Video-Taktgeber132 , der mit dem Video-A/D-Konverter134 und mit einer Video-Quelle verbunden ist. - Der Audio-Pufferspeicher
140 ist mit dem Audio-Compressor120 , der Steuerungs-/Regelungseinheit142 und dem Multiplexer150 verbunden. Der Video-Pufferspeicher144 ist mit dem Video-Compressor136 , der Steuerungs-/Regelungseinheit142 und dem Multiplexer150 verbunden. Der Audio-Compressor120 umfasst einen Eingabe-Pufferspeicher122 zur zeitweisen Speicherung von Audio-Samples und eine dazwischen angeschlossene CPU124 . Die Steuerungs-/Regelungseinheit142 ist darüber hinaus mit dem Eingabe-Pufferspeicher122 verbunden. - Der Audio-A/D-Konverter
114 stellt dem Kompressor120 digitale Audio-Samples mit einer Rate bereit, die von seinem die Abtastung vorgebenden Audio-Taktgeber112 vorgeschrieben wurde. Der Compressor120 besitzt keine Kenntnis des Zeitverlaufs, außer durch die Samples, die an seinem Eingang ankommen. - Wie oben erwähnt, komprimieren der Audio-Compressor
24 und der Video-Compressor34 Signale nicht immer in derselben Rate, und um die Kodierungsraten-Differenz zwischen dem Audio-Compressor24 und dem Video-Compressor34 zu erhalten, speichert die CPU124 die komprimierten Audio-Frames (Audio-Samples) im Audio-Pufferspeicher140 und der Video-Compressor136 speichert die komprimierten Video-Frames im Video-Pufferspeicher144 ; daher kann die Steuerungs-/Regelungseinheit142 die Kodierungsraten-Differenz zwischen dem Audio-Compressor24 und dem Video-Compressor34 durch Analyse der Anzahl von Audio-Samples im Audio-Pufferspeicher140 und der Anzahl der Video-Frames im Video-Pufferspeicher144 durch Erhöhung oder Erniedrigung der Anzahl der Audio-Samples im Eingabe-Pufferspeicher122 erkennen, wobei die Audio- und Video-Streams im Multiplexer150 zusammen synchronisiert und gemultiplext werden können. - Nach Analyse der Inhalte des Audio-Pufferspeichers
140 und des Video-Pufferspeichers144 stellt die Steuerungs-/Regelungseinheit142 dem Eingabe-Pufferspeicher122 ein Feedback bereit, um die im Eingabe-Pufferspeicher122 enthaltenen Audio-Samples zu ersetzen. Zum Beispiel verringert eine Dekrementierung des Schreib-Adressenverweises im Eingabe-Pufferspeicher122 die Anzahl der Audio-Samples darin, während eine Duplizierung eines Audio-Samples in den Eingabe-Pufferspeicher122 die Anzahl der Audio-Samples darin erhöht. - Dementsprechend ist das herkömmliche Kodierungssystem
100 nur im Stande, eine synchronisierte Aufzeichnung der Audio- und Video-Streams zu erreichen, indem im Eingabe-Pufferspeicher122 gespeicherte Audio-Samples entfernt oder hinzugefügt werden, solange der Fehler der Audio-/Video-Synchronisation auftritt. - Es wird auf
3 Bezug genommen.3 ist ein Funktions-Blockschaltbild eines Kodierungssystems200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie das Kodierungssystem100 umfasst das Kodierungssystem200 einen Audio-Kodierer210 , einen Video-Kodierer230 , einen Audio-Pufferspeicher240 , einen Video-Pufferspeicher246 und einen Multiplexer250 . Zusätzlich enthält das Kodierungssystem200 der vorliegenden Erfindung, wie nachfolgend erläutert, auch einen Audio-Zähler242 und einen Zeitstempel-Pufferspeicher244 . - Der Audio-Kodierer
210 umfasst einen Audio-A/D-Konverter214 , einen Audio-Compressor220 und einen Audio-Taktgeber212 , der mit dem Audio-A/D-Konverter214 und einer Audio-Quelle verbunden ist. Der Video-Kodierer230 umfasst einen Video-A/D-Konverter234 , einen Video-Compressor236 und einen Video-Taktgeber232 , der mit dem Video A/D-Konverter234 und einer Video-Quelle verbunden ist. - Der Audio-Pufferspeicher
240 ist mit dem Audio-Compressor220 und dem Multiplexer250 verbunden und der Video-Pufferspeicher246 ist mit dem Video-Compressor236 und dem Multiplexer250 verbunden. Der Audio-Compressor220 umfasst einen Eingabe-Pufferspeicher222 für eine zeitweise Speicherung von Audio-Samples und eine dazwischen angeschlossene CPU224 . - Der Audio-A/D-Konverter
214 stellt dem Compressor220 digitale Audio-Samples in einer Rate bereit, die von seinem die Abtastung bestimmenden Audio-Taktgeber212 vorgegeben wurde. Der Compressor220 hat keine Kenntnis des Zeitverlaufs, außer durch die Samples, die an seinem Eingang ankommen. - Während der Audio-A/D-Konverter
214 die Audio-Samples der Reihe nach von der Audio-Quelle empfängt, läuft der Audio- Taktgeber212 ständig und der Audio-Zähler242 inkrementiert seinen Zählerwert mit dem Empfang von Taktsignalen vom Audio-Taktgeber212 . Mit dem Empfang eines Video-Frames von der Video-Quelle durch den Video-A/D-Konverter234 gibt der Video-A/D-Konverter234 ein Signal an den Zeitstempel-Pufferspeicher244 aus, um den Empfang eines Video-Frame anzuzeigen. Der Zeitstempel-Pufferspeicher244 lädt dann den augenblicklichen Wert des Audio-Zählers242 in den Zeitstempel-Pufferspeicher244 , um den Zeitpunkt bezüglich des Audio-Zählers242 aufzuzeichnen, bei dem der Video-Frame im Video-A/D-Konverter234 eingeht. Daher werden die kodierten Audio-Frames im Audio-Pufferspeicher240 gespeichert, die kodierten Video-Frames im Video-Pufferspeicher246 gespeichert und die zu den kodierten Video-Frames korrespondierenden Zeitstempel werden im Zeitstempel-Pufferspeicher244 gespeichert. Wenn die Audio- und Video-Streams im Multiplexer250 gemultiplext werden, werden die im Video-Pufferspeicher246 gespeicherten Video-Frames, die im Audio-Pufferspeicher240 gespeicherten Audio-Frames und die Zeitstempel, die zu den im Zeitstempel-Pufferspeicher244 gespeicherten Video-Frames korrespondieren, alle zusammen gemultiplext. - Da die bezüglich des Audio-Zählers
242 erzeugten Zeitstempel den entsprechenden Video-Frames zugewiesen werden, um eine synchronisierte Aufzeichnung des Video-Streams mit dem Audio-Stream zu erhalten, können die mit Zeitstempeln versehenen Video-Frames mit den entsprechenden Audio-Signalen richtig synchronisiert werden, ohne auf irgendwelche Fehler der Audio-/Video-Synchronisation zu stoßen. -
- 10
- Kodierungssystem
- 20
- Audio-Kodierer
- 22
- Audio-A/D-Konverter
- 24
- Audio-Compressor
- 30
- Video-Kodierer
- 32
- Video-A/D-Konverter
- 34
- Video-Compressor
- 40
- Multiplexer
- 100
- Kodierungssystem
- 110
- Audio-Kodierer
- 112
- Audio-Taktgeber
- 114
- Audio-A/D-Konverter
- 120
- Audio-Compressor
- 122
- Eingabe-Pufferspeicher
- 124
- CPU
- 130
- Video-Kodierer
- 132
- Video-Taktgeber
- 134
- Video-A/D-Konverter
- 136
- Video-Compressor
- 140
- Audio-Pufferspeicher
- 142
- Steuerungs-/Regelungseinheit
- 144
- Video-Pufferspeicher
- 150
- Multiplexer
- 200
- Kodierungssystem
- 210
- Audio-Kodierer
- 212
- Audio-Taktgeber
- 214
- Audio-A/D-Konverter
- 220
- Audio-Compressor
- 222
- Eingabe-Pufferspeicher
- 224
- CPU
- 230
- Video-Kodierer
- 232
- Video-Taktgeber
- 234
- Video-A/D-Konverter
- 236
- Video-Compressor
- 240
- Audio-Pufferspeicher
- 242
- Audio-Zähler
- 244
- Zeitstempel-Pufferspeicher
- 246
- Video-Pufferspeicher
- 250
- Multiplexer
Claims (10)
- Verfahren zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen, wobei die Video-Signale in eine Mehrzahl von Video-Frames gruppiert sind, mit den Schritten: inkrementieren eines Zählerwerts eines Audio-Zählers (
242 ), wenn ein Audio-Signal empfangen wird; und gekennzeichnet durch Aufzeichnung des aktuellen Zählerwerts des Audio-Zählers (242 ), wenn ein Video-Frame empfangen wird. - Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner aufweist: empfangen der Audio-Signale, wenn Taktsignale erzeugt werden, wobei der Schritt des Inkrementierens des Zählerwerts des Audio-Zählers (
242 ) durchgeführt wird, wenn die Taktsignale erzeugt werden; empfangen der Video-Frames, wobei die mit den Video-Frames assoziierten Zählerwerte des Audio-Zählers (242 ) Zeitstempel sind und in einem Zeitstempel-Pufferspeicher (244 ) gespeichert werden; digitalisieren der Audio-Signale und der Video-Frames; und komprimieren der Audio-Signale und Video-Frames. - Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt des Speicherns der komprimierten Audio-Signale in einem Audio-Pufferspeicher (
240 ), und des Speicherns der komprimierten Video-Frames in einem Video-Pufferspeicher (246 ) aufweist. - Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner den Schritt aufweist, die komprimierten Video-Frames, die im Video-Pufferspeicher (
246 ) gespeichert sind, die komprimierten Audio-Signale, die im Audio-Pufferspeicher (240 ) gespeichert sind, und die zu den Video-Frames korrespondierenden Zeitstempel, die im Zeitstempel-Pufferspeicher (244 ) gespeichert sind, zu multiplexen. - Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Video-Frames mit Zeitstempeln versehen werden, wenn die Video-Frames zur Digitalisierung empfangen werden.
- Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen, wobei die Video-Signale in eine Mehrzahl von Video-Frames gruppiert sind, und die Vorrichtung aufweist: einen Audio-Zähler (
242 ) zur Inkrementierung eines Zählerwerts, wenn ein Audio-Signal empfangen wird; und gekennzeichnet durch einen Zeitstempel-Pufferspeicher (244 ) zur Aufzeichnung des aktuellen Zählerwerts des Audio-Zählers (242 ), wenn ein Video-Frame empfangen wird. - Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist: einen Audio-A/D-Konverter (
214 ) zum Empfangen der Audio-Signale, wenn ein Audio-Taktgeber (212 ) Taktsignale erzeugt, und Digitalisieren der Audio-Signale, wobei der Audio-Zähler (242 ) den Zählerwert erhöht, wenn die Taktsignale erzeugt werden; einen Video-A/D-Konverter (234 ) zum empfangen der Video-Frames und digitalisieren der Video-Frames; einen Audio-Compressor (220 ), um die Audio-Signale zu komprimieren; einen Video-Compressor (236 ), um die Video-Frames zu komprimieren; und einen Zeitstempel-Pufferspeicher (244 ), um die mit den Video-Frames assoziierten Zählerwerte des Audio-Zählers (242 ) zu speichern; wobei die mit den Video-Frames assoziierten Zählerwerte des Audio-Zählers (242 ) Zeitstempel für die Video-Frames sind. - Vorrichtung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist: einen Audio-Pufferspeicher (
240 ), um die komprimierten Audio-Signale zu speichern; und einen Video-Pufferspeicher (246 ), um die komprimierten Video-Frames zu speichern. - Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner aufweist: einen Multiplexer (
250 ), um die im Video-Pufferspeicher (246 ) gespeicherten komprimierten Video-Frames, die im Audio-Pufferspeicher (240 ) gespeicherten komprimierten Audio-Signale und die Zeitstempel, die zu den Video-Frames korrespondieren, die im Zeitstempel-Pufferspeicher (244 ) gespeichert sind, zu multiplexen. - Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Video-Frames mit Zeitstempeln versehen werden, wenn die Video-Frames zur Digitalisierung empfangen werden.
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2005
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