DE19525790A1

DE19525790A1 - Anzeige einer digitalen Audio-Wellenform auf einem Anzeigegerät für Video-Wellenformen

Info

Publication number: DE19525790A1
Application number: DE19525790A
Authority: DE
Inventors: Bob Elkind; Gilbert A Hoffman
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1994-07-19
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1996-01-25
Anticipated expiration: 2015-07-15
Also published as: JP2893247B2; GB9514266D0; DE19525790B4; GB2291574B; JPH0863879A; US5485199A; GB2291574A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Anzeige eines digitalen Audiosignals, das in einem digitalen Videosignal enthalten ist, und insbesondere eine digitale Anzeige für Audio-Wellen formen des enthaltenen digitalen Audiosignals auf einem In strument zur Anzeige von Video-Wellenformen unter Verwendung eines bereits in dem Instrument zur Anzeige von Video-Wellen formen enthaltenen Schaltungsaufbaus.

Digitale Audiosignale können in digitalen Videosignalen einge bettet werden, wie es in dem Normenentwurf SMPTE-259M be schrieben ist, und zwar durch Zeitmultiplexierung von Audio- Datenwörtern in verfügbaren Zusatz-Datenraum innerhalb digita ler Videosignal-Datenwörter. Ein Videosignal wird im typischen Fall zu digitalen Wörtern von zehn Bits digitalisiert. Bei zusammengesetzten Videosignalen liefern die digitalen Video wörter, die eine horizontale Synchronimpulsspitze darstellen, verfügbaren Raum zum Einfügen von Zusatzdaten. Im typischen Fall werden vier Datenwörter eines Taktreferenzsignals (TRS) und eine Identifikationsnummer (ID) am Anfang der horizontalen Synchronimpulsspitze anstelle der digitalen Videowörter einge fügt, gefolgt von 55 Zusatzdatenwörtern. Die Audio-Datenwörter werden als die Zusatzdatenwörter für jede aktive horizontale Zeile zur selben Zeit eingefügt, zu der TRS-ID eingefügt wird. Dies ergibt eine etwas eingeschränkte Vier-Kanal-Kapazität, was eine gute Anpassung an aktuelle digitale Videorekorder darstellt, die vier Kanäle digitaler Audiodaten aufzeichnen. Erheblich mehr zusätzlicher Datenraum ist bei Komponentenvideo verfügbar, bei dem nur der aktive Bildanteil des analogen Kom ponentenvideosignals zu digitalen Videodatenwörtern digitali siert wird. Die digitalen Datenwörter, die keine aktiven Vi deobestandteile führen, liefern verfügbaren Raum zum Einfügen von zusätzlichen Daten, d. h. den Raum zwischen dem "Ende des aktiven Video"-Signal (EAV) und dem "Start des aktiven Video"- Signal (SAV) zwischen Videozeilen von Daten. Dies ergibt Raum für 16 Kanäle Audiodaten und mehr Daten anderen Typs.

Es sind zwar Geräte verfügbar zur Anzeige des Inhaltes der Video-Wellenform des digitalen Videosignals, beispielsweise die 1730 D Reihe digitaler Wellenformmonitore, wie sie von Tektronix, Inc., Wilsonville, Oregon, Vereinigte Staaten von Amerika hergestellt werden. Diese Geräte jedoch zeigen nicht den Inhalt der Audio-Wellenform jedweder eingebetteter Audio signale an. Um eine Wellenformanzeige der eingebetteten Audio signale zur Verfügung stellen zu können, wären herkömmlicher weise separate Geräte zum Extrahieren und Dekodieren des digi talen Audiosignals mit einem Schaltungsaufbau zum Dekodieren von Audiosignalen erforderlich, und zum Verwenden dieses Si gnals zur Anzeige mit geeigneter Audio-Rate unter geeigneter Tonfrequenzfilterung.

Es besteht daher Bedarf an einem kostengünstigen Verfahren zum Anzeigen des Wellenforminhaltes digitaler Audiodaten, die in digitalen Videosignalen eingebettet sind, unter Verwendung bestehender Schaltungen zur Anzeige von Video-Wellenformen.

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Anzeige für digitale Audio-Wellenformen auf einem Instrument zur An zeige digitaler Video-Wellenformen unter Verwendung existie render Schaltungen zur Anzeige von Video-Wellenformen zur Ver fügung. Digitale Audiodaten, die in einem digitalen Videosi gnal eingebettet sind, werden intermittierend digitalen Video daten bei deren Empfang entnommen und in einem Pufferspeicher gespeichert. Die digitalen Audiodaten werden kontinuierlich aus dem Pufferspeicher mit einer Videoabtastrate ausgelesen und der bestehenden Schaltung zur Anzeige von Video-Wellenfor men anstelle digitaler Videodaten eingegeben. Das Ausgangssi gnal aus der Schaltung zur Anzeige von Video-Wellenformen ist eine digitale Audio-Wellenformanzeige.

Die Ziele, Vorteile sowie weitere neue Merkmale der vorliegen den Erfindung sind der nachstehenden detaillierten Beschrei bung zu entnehmen, die im Zusammenhang mit den beigefügten Ansprüchen und der zugehörigen Zeichnung zu lesen ist.

Die (einzige) Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Anzeigein strumentes für Video-Wellenformen zur Anzeige eingebetteter digitaler Audio-Wellenformsignale gemäß vorliegender Erfin dung.

Wie der Figur zu entnehmen ist, wird ein serielles digitales Videosignal mit eingebetteten digitalen Audiodaten einem Se riell-Parallel-Umsetzer 12 eingegeben, der das serielle digi tale Signal in parallele digitale Datenwörter umsetzt. Die parallelen digitalen Datenwörter werden einem Decoder 14 ein gegeben und der Decoder extrahiert die digitalen Audiodaten. Die digitalen Audiodaten werden stoßweise mit der Videorate in einem Pufferspeicher 16 gespeichert. Da die Audio-Abtastrate, die im typischen Fall in der Größenordnung von 48 kHz liegt, weitaus geringer als die Video-Abtastrate ist, stehen nur ein paar Audio-Datenwörter als zusätzliche Daten für jede Video zeile zur Verfügung. Eine Zeitschaltung 18, unter der Steue rung eines Mikroprozessors 20, erzeugt ein Ablenksignal für die X-Richtung eines analogen X-Y-Anzeigegerätes 30. Ein Digi tal/Analog-Wandler (DAC) 22 empfängt ein digitales Signal mit der Video-Abtastrate, welche üblicherweise im Bereich von 13- 18 MHz liegt, und wandelt es als Reaktion auf Zeitsignale von der Zeitschaltung 18 in ein analoges Signal um. Das analoge Signal wird einem analogen Videorekonstruktionsfilter 24 ein gegeben, und das rekonstruierte analoge Signal wird auf die Y- Richtung des analogen X-Y-Anzeigegerätes gelegt. Die sich er gebende Anzeige auf dem X-Y-Anzeigegerät ist eine Wellenform für das rekonstruierte analoge Signal.

Ein Schalter SW, der in Form eines Multiplexers vorliegen kann, hat zwei Eingänge, von denen der eine so angeschlossen ist, daß er die parallelen digitalen Datenwörter vom Seriell- Parallel-Umsetzer 12 empfängt, und der andere so geschaltet ist, daß er die digitalen Audio-Datenwörter vom Pufferspeicher 16 empfängt, und einen Ausgang, der mit dem Eingang des DAC 22 verbunden ist. Der Schalter SW wird vom Mikroprozessor 20 so gesteuert, daß er die dem DAC 22 eingegebenen Videodatenwörter durch Audio-Datenwörter zur Anzeige während der aktiven Anzei geperiode einer jeden Videozeile ersetzt, so daß auf der An zeige die Audiodaten als Audio-Wellenformanzeige erscheinen. Die Zeitschaltung 18 liefert die Auslesezeit vom Pufferspei cher 16 mit der Video-Abtastrate. Da die Audiodaten mit der Video-Abtastrate aus dem Pufferspeicher 16 ausgelesen werden, sind der DAC 22 und das Rekonstruktionsfilter 24 richtig auf das Signal abgestimmt, so daß keine besonderen Interpolations filter zur Vermeidung von Bandüberlappungsfehlern erforderlich sind.

Der Pufferspeicher 16 wird ständig mit der relativ niedrigen effektiven Audio-Abtastrate, die typischerweise bei 48 kHz liegt, gefüllt und aktualisiert. Ein erstes Verfahren zum Aus lesen der Audiodaten aus dem Pufferspeicher 16 mit der hohen Video-Abtastrate besteht darin, N Audio-Abtastwerte aus dem Pufferspeicher für den aktiven Anzeigeabschnitt einer jeden Videozeile auszulesen, um entsprechende N Video-Abtastwerte zu ersetzen. Die Audio-Abtastwerte X bis X+(N-1) werden für jede Videozeile ausgelesen, bis die Audio-Abtastwerte X+N bis X+(2_*N-1) in den Pufferspeicher 16 gefüllt sind. Dann werden die Abtastwerte X+N bis X+(2_*N-1) für jede Videozeile ausgele sen, während die nächsten N Audio-Abtastwerte in den Puffer speicher 16 gefüllt werden. Der Pufferspeicher 16 kann ein Umlaufspeicher sein, so daß bei gefülltem Speicher die älte sten Abtastwerte mit neuen Audiodaten überschrieben werden.

Ein zweites Verfahren zum Auslesen der Audiodaten aus dem Puf ferspeicher 16, bei dem weniger Flimmern entsteht, erhöht die Rate, mit der die Position des Teils des Pufferspeichers, der für jede Videozeile ausgelesen wird, eingestellt wird. Diese Einstellung kann einmal pro Videozeile stattfinden, und ergibt eine Anzeige, die einer Oszilloskopanzeige der Audio-Wellen form sehr ähnlich ist, die mit der Videozeilenrate getriggert wird. Wenn durchschnittlich L Audio-Abtastwerte während jeder Videozeile in den Pufferspeicher 16 gefüllt werden, und wäh rend der ersten einer Sequenz von Videozeilen die Audio-Ab tastwerte X bis X+(N-1) ausgelesen werden, dann werden während der nächsten folgenden Videozeile die Audio-Abtastwerte X+L bis X+(N-1)+L zur Anzeige ausgelesen. Für jede aufeinanderfol gende Videozeile werden im Durchschnitt L Audio-Abtastwerte aus den gerade angezeigten Audiodaten verworfen und eine glei che Anzahl neuer Audio-Abtastwerte werden der gerade angezeig ten Sequenz Audiodaten hinzugefügt.

Ein drittes Verfahren zum Auslesen der Audiodaten mit der Vi deo-Abtastrate besteht darin, eine Liste von Audiodaten-Ab tastwerten aufzuzeichnen, die wichtige Ereignisse in den Au diodaten, wie Maxima, Minima oder Nulldurchgänge (positiv oder negativ) darstellen. Bei der Einstellung der Position der ge rade aus dem Pufferspeicher 16 ausgelesenen Audiodaten während jeder Videozeile, wie es voranstehend bezüglich des zweiten Verfahrens angegeben wurde, wird die Position des ausgelesenen Abschnittes weiter eingestellt, so daß sie mit der Position eines in der Nähe befindlichen Audio-Abtastwertes aus der Li ste übereinstimmt, wodurch die Wirkung eines pegelempfindli chen Ablenktriggers auf einem herkömmlichen Oszilloskop simu liert wird. Dieses Verfahren kommt einer Simulation der Oszil loskopanzeige der Audio-Wellenform, die von der Audio-Wellen form selbst getriggert wird, sehr nahe.

Für Stereo-Audio-Fälle, bei denen zwei separate Audiosignale, links und rechts, im digitalen Videosignal eingebettet sind, läßt sich der Pufferspeicher 16 in zwei Puffer unterteilen, einen für jedes Audiosignal. Der Mikroprozessor 20 steuert das Einschreiben der digitalen Audio-Datenwörter vom Decoder 14 in den Pufferspeicher 16 durch Hin- und Herwechseln zwischen den beiden Puffern bei konsekutiven Datenwörtern. Bei zwei Puffern läßt sich eine gleichzeitige Anzeige von zwei Audio-Wellenfor men erzielen. Bei vielen Anzeigeinstrumenten für zusammenge setzte Video-Wellenformen steht normalerweise als Anzeigemodus eine Anzeige für zwei Videozeilen zur Verfügung. Durch Hin- und Herwechseln zwischen den beiden Audiodatenpuffern im Puf ferspeicher 16 beim Auslesen konsekutiver Videozeilen zeigt die zweizeilige Videoanzeige gleichzeitig und getrennt die Inhalte beider Audio-Abtast-Puffer an. Bei Komponentenmonito ren, die drei Videodaten-Kanäle haben, d. h. Y, R-Y und B-Y, können die Ausgangssignale der beiden Audio-Abtastpuffer gleichzeitig auf den beiden Farbdifferenzkanälen angezeigt werden. In diesem Fall muß nicht zwischen den beiden Audio- Abtastpuffern auf konsekutiven Videozeilen hin- und hergewech selt werden.

Somit stellt die vorliegende Erfindung eine digitale Audio- Wellenformanzeige auf einem Anzeigeinstrument für Video-Wel lenformen zur Verfügung, unter Verwendung von Videoanzeige schaltungen des Instruments, indem die Audiodaten aus dem ein gegebenen Videosignal intermittierend bei Empfang in einen Pufferspeicher eingelesen werden, und das Videosignal zur An zeige durch die Audiodaten aus dem Pufferspeicher ersetzt wird, die mit einer Video-Abtastrate ausgelesen werden.

Claims

1. Verfahren zum Anzeigen digitaler Audiodaten, die in einem digitalen Videosignal eingebettet sind, auf einem Anzeig einstrument (30) für Video-Wellenformen, folgende Schrit te umfassend:
Extrahieren der digitalen Audiodaten aus dem digi talen Videosignal;
Speichern der extrahierten digitalen Audiodaten im empfangenen Zustand in einem Pufferspeicher (16); und
Ersetzen eines Videoanzeigeabschnittes einer jeden Videozeile des digitalen Videosignals durch die extra hierten digitalen Audiodaten, die aus dem Pufferspeicher mit einer Video-Abtastrate ausgelesen wurden, so daß die extrahierten digitalen Audiodaten als Audio-Wellenform auf dem Anzeigeinstrument für Video-Wellenformen ange zeigt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erset zens folgende Schritte umfaßt:
Auslesen eines ersten Satzes von N Audio-Abtastwer ten aus den extrahierten digitalen Audiodaten im Puffer speicher mit der Video-Abtastrate, um N Video-Abtastwerte für den Videoabzeigeabschnitt einer jeden Videozeile zu ersetzen;
Füllen des Pufferspeichers mit einem zweiten Satz von N Audio-Abtastwerten aus den extrahierten digitalen Audiodaten; und
Wiederholen des Ausleseschrittes für den zweiten Satz von N Audio-Abtastwerten.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erset zens folgende Schritte umfaßt:
Auslesen eines Satzes von N Audio-Abtastwerten aus den extrahierten digitalen Audiodaten im Pufferspeicher mit der Video-Abtastrate, um N Video-Abtastwerte für den Videoanzeigeabschnitt einer jeden Videozeile zu ersetzen;
Füllen des Pufferspeichers mit L Audio-Abtastwerten aus den extrahierten digitalen Audiodaten während eines vorbestimmten Intervalles;
Ersetzen von L Audio-Abtastwerten aus dem Satz von N Audio-Abtastwerten durch die L Audio-Abtastwerte aus dem Pufferspeicher; und
Wiederholen der Schritte des Auslesens, Füllens und Ersetzens.

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt des Erset zens folgende Schritte umfaßt:
Auslesen eines Satzes von N Audio-Abtastwerten aus den extrahierten digitalen Audiodaten im Pufferspeicher mit der Video-Abtastrate, um N Video-Abtastwerte für den Videoanzeigeabschnitt einer jeden Videozeile zu ersetzen;

Füllen des Pufferspeichers mit L Audio-Abtastwerten aus den extrahierten digitalen Audiodaten während eines vorbestimmten Intervalles;
Auflisten derjenigen Audio-Abtastwerte, die eine ge wünschte charakteristische Eigenschaft haben; Ersetzen von bis zu L der Audio-Abtastwerte im Satz von N Audio-Abtastwerten, so daß der erste Audio-Ab tastwert im Satz von N Audio-Abtastwerten ein Audio-Ab tastwert ist, der im Schritt des Auflistens identifiziert wurde;
Wiederholen der Schritte des Auslesens, Füllens, Auflistens und Ersetzens.

5. Vorrichtung zum Anzeigen einer digitalen Audio-Wellenform auf einem digitalen Anzeigeinstrument für Video-Wellen formen (30), mit
einer Vorrichtung (14) zum Extrahieren von Audioda ten, die die digitale Audio-Wellenform darstellen, aus digitalen Videodaten, die eine Video-Wellenform darstel len, wobei die digitalen Audiodaten in den digitalen Vi deodaten eingebettet sind;
einer Vorrichtung (16) zum Speichern der digitalen Audiodaten aus der Extrahiervorrichtung;
einer Vorrichtung (18, 20) zum Auslesen der digita len Audiodaten aus der Speichervorrichtung mit einer Vi deo-Abtastrate;
einer Vorrichtung (22, 24, 30) zum Anzeigen der di gitalen Audiodaten aus der Speichervorrichtung, die von der Auslesevorrichtung als digitale Audiowellenform be reitgestellt wurden, unter Verwendung der Anzeigeschal tung zur Anzeige der digitalen Video-Wellenform.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Auslesevorrich tung folgendes umfaßt:
eine Zeitschaltung (18) zum Erzeugen der Video-Ab tastrate;
einen Prozessor (20) zum Zugreifen auf die Speicher vorrichtung mit der Video-Abtastrate, um die digitalen Audiodaten aus der Speichervorrichtung auszulesen, und zum Erzeugen eines Auswahlsignals; und
eine Vorrichtung (SW) zum Ersetzen, als Reaktion auf das Auswahlsignal, von digitalen Videodaten durch die digitalen Audiodaten aus der Speichervorrichtung zur Ein gabe an die Anzeigevorrichtung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der die Anzeigevorrich tung folgendes umfaßt:
eine Vorrichtung (22) zum Umwandeln digitaler Daten in ein analoges Signal;
eine Vorrichtung (24) zum rekonstruktiven Filtern des analogen Signals aus der Umwandlungsvorrichtung; und
eine Vorrichtung (SWEEP) zum Aktivieren einer Anzei gevorrichtung, damit das analoge Signal von der rekon struktiven Filtervorrichtung als Wellenformanzeige ange zeigt wird, wobei die Wellenformanzeige die digitale Au dio-Wellenform ist, wenn die digitalen Daten die digita len Audiodaten von der Speichervorrichtung sind.