TWI254920B - Audio frequency shifting during video trick modes - Google Patents

Description

1254920 ⑴ 玫、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 技術領域 本發明關於改良的技巧播放模式，且更特別關於當快於 或慢於正常速度時，與一視頻段播放相關的音頻内容之技 巧模式播放的改良。 先前技術 DVD技巧模式能包括正常播放的加速或減速，以便尋找 碟片上的特定位置，或詳細觀看通常在規定速度下所錯過 的視頻程序。音頻及視頻技巧模式二者係可行的，且均可 在商業應用的DVD放映器上發現。然而，一般在快速或低 速時音頻的播放方法已證實有些問題存在。現今可應用產 品中所使用的音頻數位信號處理器的優點，為改良音頻技 巧模式，已產生具有更完善的即時處理能力。 使用視頻技巧模式其中的一個問題關於該對應音頻内 容的處理。例如，當使用者想要加速或減速所顯示的視頻 影像時，音頻播放將顯得矯作及扭曲。該音頻規劃在快速 技巧模式使用時，移位至一個較高的頻率，且在慢速技巧 模式使用時，移位至一個較低頻率。與正常播放作個比較 ，快速技巧模式以約1.5至3倍間的因數增加播放速度，如 此將使得人類語言發出較高的音高。此較高音高的音頻播 放會使人困惱以及在許多情形中不會被聽眾理解。相反地 ，慢速技巧模式產生一種低頻擺動的聲音，其可雖可理解 但無法被聽眾接受。 許多商業應用的DVD放映器，現在包括一卡拉OK處理器 1254920 (2) 的積體電路。這些處理器，除了基本的DVD放映器功能之 外，還提供卡拉OK的特性。卡拉OK處理器的基本特性包 括聲調消除、回聲及音調控制。聲調消除過濾出聲調成份 ，容許使用者能單獨演唱。該回聲功能輕微地修正演唱者 的聲調以加強聲音。音調控制調整該音樂的音高，以配合 演唱者的音高。像這樣的處理器仍然能夠在技巧播放模式 操作期間重製音頻時說明一些所遭遇到的問題。然而，到 目前為止，這些電路的處理能力尚未應用來說明與視頻技 巧播放模式相關的音頻問題。 為避免由於DVD技巧播放模式所導致聽覺上怪異的現 象，一般DVD放映器通常在技巧播放模式重新播放時降低 音頻。然而，這不完全是一個滿意的解答，因為該音頻在 像這樣的模式中可能相當重要。因此，一 DVD放映器能克 服先前技藝的限制及提供更有益於聽眾的音頻技巧播放 模式，這將是有利的。 發明内容 本發明關於一種在視頻技巧播放模式時改良音頻内容 播放的方法及裝置。該技巧播放模式的播放速度能快於或 慢於正常播放速度。編碼數位資料包含具有對應音頻内容 的音頻規劃。一解碼器自一部分包含音頻信號之數位資料 中，將其中複數個對應該視頻規劃的選取部份之數位音頻 取樣予以解碼。其次，一個音頻處理器（186)將一個與該音 頻取樣相關的播放音頻音高平移，以補償與該視頻播放技 巧模式相關的變化音高音頻。 (3) 1254920

如 本 發 明 内 容 ，該解碼器以一個約對應 於該 視 頻規 劃 之 選 取 技 巧 模 式 視 頻播放速度的速率，消去 某些 所 選取 的 音 頻 取 樣 〜1固數位對類比轉換器接著產生 一個 僅 對應 一 組 剩 餘 音 頻 取 樣 的 音頻播放信號。該音頻取樣能以每η 選 樣 約 一 次 的 迷 率 消 去，其中η等於該選取技 巧模 式 的播 放 速 度 相 對 於 個 正 常播放速度。為補償消去 的音 頻 丨取樣 音 頻 處 理 器 較 佳 將 該播放音頻音局移位約1 / η的 因 數。 如 變 換 内 容 ，解碼器能以/個速率重 複所 選 取的 選 樣 ’该速率與該視頻規劃之選取技巧模式的 視頻 播 放速 度 成 反 比 〇 這· 產 生 組技巧模式的音頻取樣。 該技 巧 模式 音 頻 取 樣 接 著 提 供 至 該數位至類比轉換器，藉 此產 生 對應 該 組 技 巧 模 式 音 貧 選 樣的音頻播放彳§就。該 音頻 取 樣能 重 複 1/ η次， 其 中 η等於該選取技巧模式的播放 速度 相 對於 一 個 正 常 播 放 速 度 〇 為補償附加的音頻取樣， 該音 頻 處理 器 調 節 移 位 該 播 放 音 頻音高約1 / η的相乘因數 〇 實施方式 本 發 明 的 技 巧 播放模式能在任何適合 數位 資 料儲 存 媒 體 上 實 行 所 記 錄 的任何型式數位視頻。為 簡便 緣 •故， 本 發 明 將 利 用 — 般 MPEG-1或MPEG-2格式，揭露 於一 個 1 DVD 媒 體 的 文 章 中 〇 然 而 ，習於此技者將瞭解本發 明不 限 於這 _ 一 點 亡。該數位資料儲存媒體能包含任何媒體，其能在一段連 寺門#取及播放時儲存實質量的數位資料。如在此所使 /存媒體不限於光學’而能包括磁性及儲存資料的電 、 、一不限於多功能影音光碟（DVD)，另外將包括

1254920 (4) 磁電光碟、硬式磁碟，或視頻CD等。 一儲存媒體讀取器準備由一數位資料儲存媒體讀取編 碼數位資料。圖1係一本發明實施的示範性DVD視頻放映 器的方塊圖。該裝置100能由該碟片媒體，在此範例中， 由一個可重新寫錄DVD 102讀取。該裝置包含一機構組件 104、一控制段120，及一視頻/音頻輸出處理路徑170。大多 數方塊配置不同段或路徑係不證自明的，然而，一些方塊 的配置係為便利的目的以及不要求暸解該裝置的操作。 機構組件104包含一個旋轉DVD 102的馬達106，及一個適 合在該旋轉盤上方移動的拾取頭組件108。在該拾取頭組 件上的雷射照明已燒製在播放視頻及/或音頻程式材料軌 道上的資料。為瞭解本發明目的，其無關碟片可重錄與否 。該拾取頭及馬達係由一伺服器110控制。該伺服器110亦 可由該碟片102的螺旋執道接收所讀取資料的播放信號， 作為一第一輸入。該播放信號亦可作為一個誤差校正電路 130的輸入，其能視為控制段的一部份或視頻/音頻輸出處 理路徑的一部份。 該控制段120包含一個控制中央處理單元（CPU)122。該伺 服器110亦可視為控制段的一部份。適合的軟體或韌體提 供於記憶體中，用於控制CPU 122實行的一般操作。此外， 先進特性的程序常式136係準備控制如本發明的CPU 122， 其將在下文中詳細說明。 一個可供觀眾致動功能的控制緩衝器132，指示那些現 在可利用的功能，即放映、反轉、快速向前、緩慢放映、

1254920 (5) 暫停/放映及停止。該暫停功能相當於VCR中的暫停操作， 其例如用於手動中斷或一播放或錄影動作的停頓。一個分 離式緩衝器136能被提供來實施其它先進播放功能，包括 控制整個技巧播放模式。像這樣的技巧播放模式，除了標 準的IX播放速度之外，還包括向前及向後播放速度。 該輸出處理路徑Π0包含誤差校正方塊13〇及一執道緩衝 器，或輸出緩衝器Π2，其中由該碟片讀取的資料組成為 進一步處理的包裹。該包裹係由附加存取電路n4處理， 該電路透過解多工器176控制包裹的傳播且進入視頻及音 頻處理的各別路徑。該視頻由解碼器178，例如由 或MPEG-2解碼，且能輸出為視頻信號成份γ、pr、扑或編碼 ，以產生一個組合電視信號，例如NTSC4PAL。該音頻由 解碼器182，例如由MPEG-1或MPEG-2解碼，且藉由音頻數位 至類比（D/A)或（DAC)轉換器184轉換成為類比信號形式。 該放映器100在視頻技巧播放模式期間，基於CPU 實 行音頻頻率移位控制下，較佳亦能包括一個卡拉〇κ處理 器186。卡拉0Κ處理器186由音頻解碼器1〇4接收數位音頻， 其對應於所將選取放映的視頻性能。在標準、非技巧播放 模式中，該卡拉0Κ處理器能保持不動作，且音頻d/a Μ# 能處理由音頻解碼器184接收的數位音頻。當選取一個技 巧播放模式時，然而，該音頻D/A結構能由該卡拉〇κ 器接收特別處理的數位音頻。 卡拉〇κ處理器186能包含設計以實行一般卡拉〇κ功能 的任何商業應用處理器，只要該卡拉〇尺處理器較佳提供 -10- 1254920

至少一音調控制功能。在有關卡拉OK的敘述中，此特性 通常用於調整音樂音高（或音頻頻率），使其更密切配合演 唱者的音局’而不會改變此音樂的節奏。實行音調控制功 能的積體電路處理器係習知的。例如，像M65840FP數位音 調控制器及M65840SP數位音調控制器裝置可取自美國加 州94085，太陽城阿奎斯東街1050號，電子裝置集團的美國 三菱電氣電子公司。音調控制處理器能操作於類比或數位 領域，且任何一種方式能使用於本發明。像這樣的處理器 通常使用各種演算法及方式來完成音調控制。然而，本發 明不限於此一方面。 圖3係一有利於瞭解卡拉〇κ處理器ι86音調控制方塊3〇〇 操作的示範方塊圖。如圖3所示，輸入音頻能區分成高及 低處理通路，其係由高通濾波器3〇2及低通濾波器3〇4所構 成。該高通路徑處理節奏/拍打資訊，而該低通路徑處理 音頻聲調及伴奏資訊。低通路徑係由以一時脈速率F a行 進的A/D轉換器306取樣。時脈速率匕較佳至少1〇χ該最高 期望的輸入音頻頻率。所取樣的低通頻率組件接著配置於 諸如RAM 308記憶儲存體中。數位對類比轉換器31〇以所須 輸出速率FB由RAM 308讀取資料，其中： 音調移位=LOG2 (Fb / Fa) 例如，如果Fb = Fa，則音高升高j /8。一個低通濾波器3i2 亦可提供來移除時脈雜音及諧波。一個增益調整單元亦能 提供以產生所須的音頻輸出位準。最後，該高及低通音頻 k號加總於方塊316中以提供輸出。此方式已發現相當有 -11 - 2〇 ⑺ 用，其由—r 〜T该FA&FB遠大於ιοχ該音頻頻寬。 習於 ;此技者將瞭解該卡拉〇Κ處理器能設計用於在數位 或类負μ 、 匕領域中的操作。如果卡拉OK處理器係類比型式， 其結；I# "攝能接收來自D/A轉換器184的類比信號輸出作為其 輸入。 在此情形中，卡拉OK處理器將處理類比形式的輸 ΰ观’且將充擔來自該DVD放映器100輸出音頻的最後級 ° 然 '''而’為本發明說明的目的，放映器1〇〇較佳如圖1所示 綠構 ’使卡拉OK處理器186在數位領域中操作，藉此由音 ^ 馬器182接收解碼的數位音頻。該數位處理的音頻亦 月匕接著連繫至D/A 184，為轉換成類比規袼之用。 圖2係一易於瞭解本發明在示範媒體放映器，諸如裝置 100所實施配置的流程圖。因為在相反技巧模式中的音頻 播放大致不被明瞭或需要，圖2中的程序僅相對於一快速 向前播放來說明。然而，其必須瞭解本發明不會因此受到 限制。本發明在此所揭示的配置利用圖2所說明的相同技 術，應用於反轉播放技巧模式。 當該單元在一播放模式中操作時，該程序在步驟200開 始。在步驟202中，控制CPU 122監視使用者由該先進特性 的缓衝器136輸入。在步驟204中，該控制CPU 122檢查決定 是否該技巧模式的最快向前播放速度被選取。如果如此， 則一技巧模式快速向前播放已由該使用者選取，及該控制 CPU能繼續步驟2〇6至212，並進行技巧模式播放。 在步驟206中’该控制CPU 122重新結構包裹視頻解碼器 178以便在速度nX時實行技巧模式視頻播放，其中η等於該

1254920 ⑻ 選取的技巧模式播放速度相對於一正常播放速度。例如， 對於一個播放速度二倍快於正常速度時，則n = 2。包裹 視頻解碼器178能結構各種方式，以快於正常的速度提供 視頻播放。例如，最簡單的方式將是使得該包裹視頻解碼 器W早消去特定解碼晝面。例如’每隔一個所將顯示的書 面能就2 X播放的情形消去。然而，其將暸解其它的方法 同樣能用以改變該視頻播放速度，且本發明不限於任何特 別方法來實施快於正常視頻的播放。

在步驟208中，該控制CPU 122能結構音頻解碼器182，使 其以每η選樣的速率消去音頻取樣。以此方式消去音頻取 樣具有加速該音頻以配合視頻速度的有利效果。然而，如 果剩餘音頻取樣簡單通過該音頻D/A 184供後續轉換至参 比格式之用，則该結果將會在音頻中音調移位一個因數 。此音調移位將導致聲調升高且難以理解。因此，由音多 解碼器182輸出的數位音頻能在卡拉〇κ處理器186中預^ 處理。因此’在步驟21G中’該控制CPU有利選取該卡拉〇 處理器186作為音頻D/A 184的輸入。哕士知士

3卡拉OK處理器接$ 來自該音頻解碼器182的數位化音镅日止走 9頸且先處理像這樣更i 自然的聲音音頻。 在步驟212中，控制CPU 122能選

^ 釋11結構卡拉OK處理I 186的曰調控制功能，以1/n因數

Μ ^ 位该曰頻音調或頻率C 特別地，利用該卡拉ΟΚ處理器 化立将Μ立> S调控制功能，該數仅 曰頻的音调或音高能向下移位一 立相加 個1 /η因數，以補償名 曰頻解碼器182中每η個音頻取樣 7遠擇4去法。再者，g -13 > (9) 1254920

為該卡拉OK處理器較佳移位該音頻音高，而不改變音頻 即奏或速率’由於音頻取樣的選擇消去法，所談話内容與 視頻表示法將更迅速播放，但具有相當正常的音高。 在步驟214中’該技巧模式播放在所結構的放映器100實 行’接著在步驟215利用解碼的處理音頻資料說明，且在 步驟217轉換至一類比信號。在步驟216，該控制cpu m週 期性檢差先進特性處理器136，決定是否快速向前播放模 式已結束。如果不是，則該控制CPU 100回到步驟214且繼 續技巧播放模式。如果使用者指示該技巧播放模式中斷，馨 則程序回到202。 在步驟204中，如控制122決定技巧模式快速向前播放速 度未被選取，則其進行至步驟218。在步驟218中，控制CPU 檢查看看是否一個緩慢向前播放速度被選取。如果如此， 則在步驟220中，控制CPU結構配置包裹視頻解碼器178以一 ‘ 速度nX作技巧模式播放。注意在此情形，η將為一個分數 值，例如1 / 2，指示播放將以一半的正常速度前進。在步 驟222中，音頻解碼器182結構配置以重複各音頻取樣1/η φ 次。就η為1 /2的情形而言，各音頻取樣將重複二次。該程 序接著繼續執行至步驟210，如上面所作說明。 要注意的是，本發明能在硬體、軟體或一個硬體及軟體 組合中實現。如本發明的機器可讀記憶體能以一集中方式 實現於單一的電腦系統，例如該控制CPU 122，或以一種分 佈方式實現，其中不同的元件散佈於數個互聯的電腦系統 。適合在此揭露方法所完成的任何種類電腦系統或其它裝 -14-

1254920 (10) 置均可接受。 特別地，雖本發明如在此所揭露者著重於圖1的控制CPU 122，一種硬體及軟體的典型組合能為一具有電腦程式的 通用電腦系統’當載入及執行時’該電腦程式能控制電腦 系統及相同於圖1所示的DVD放映系統，使其完成在此所 揭露的方法。本發明亦能内藏於一個電腦程式的產品中， 其包含致使在此揭露方法實施的所有特性，且其當載入一 電腦系統時能完成這些方法。

在本文中的電腦系統能意謂著一組指令在任何語言中 的任何表示法、代碼或標識，能使得具有一個資訊處理能 力的系統，直接或在下列任何一種或二者方式：（a)轉換 至另一語言、代螞或標識；及（b)以一種不同材料形式重 製之後，實行一個特定的功能。 本發明如在此所揭露者能為一種電腦程式中的内藏方 法，其能藉電腦並利用商業應用發展的工具來實施，用以 操作與上述控制CPU 122相容的操作系統。

簡單圖式說明 圖1係一如本發明配置能提供一個或多個先進操作特性 的DVD裝置的方塊圖。 圖2係一有助於瞭解音調移位技巧模式音頻方法的流程 圖 圖3係一有助於瞭解音調移位裝置操作的方塊圖。 圖式代表符號說明 100 多功能影音光碟放映器 -15 - 1254920 ⑼ 102 儲 存 媒 體 104 機 械 組 件 106 馬 達 108 儲 存 媒 體 讀 取 器 110 祠 服 器 120 控 制 段 122 控 制 中 央 處 理 路徑 130 誤 差 校 正 電 路 132 控 制 緩 衝 器 136 先 進 特 性 的 程 序常式 170 視 頻 /音頻輜 處理路徑 172 出 緩 衝 器 174 條 件 存 取 電 路 176 解 多 工 器 178、 .182 解 碼 器 184 音 頻 數 位 至 類 比（D/A)轉換器 186 音 頻 處 理 器 200、 .202、 •204、 •206 、步 驟 208、 .210、 ‘212、 •214 、 215、 > 216、 .217、 •218 、 220、 •222 300 音 調 控 制 方 塊 302 南 通 濾 波 器 304， 、312 低 通 濾 波 器

1254920(12) 306 類比至數位轉換 器 308 隨機存取記憶體 310 數位至類比轉換 器 316 方塊 Y、Pr、Pb 視頻信號 Fa 時脈速率 Fb 輸出速率

-17-

Claims (1)

1254920 拾、申請專利範圍 1。一種在視頻技巧播放模式時播放音頻内容的方法，包含： 讀取（214)—個來自儲存媒體的編碼數位資料，該編碼 數位資料包含一個視頻規劃及對應的音頻規劃； 解碼（215)自該數位資料的一部份，該數位資料包含該 音頻規劃，其中複數個數位音頻取樣對應至該視頻規劃 的選取部份；及

調節移位（212)—個與該音頻取樣相關的播放音頻音 高，以補償該技巧模式播放。 2.如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含在一個約對 應該視頻規劃的選取模式視頻播放速度的速率，消去該 音頻取樣的所選取者（208);及 產生（217)—個僅對應至該音頻取樣剩餘部份的音頻 播放信號。 3 .如申請專利範圍第2項的方法，其中該音頻取樣以每η

選樣的速率消去，其中η等於該選取技巧模式播放速度 相對於一個正常播放速度。 4 .如申請專利範圍第3項的方法，其中該調節移位步驟（212) 進一步包含移位該播放音頻音高約一個1 /η的因數。 5 .如申請專利範圍第1項的方法，進一步包含以一個音頻 規劃所選取技巧模式的視頻播放速度成反比的速率，重 複該音頻取樣所選取者（222)，以產生音頻取樣的技巧模 式部份；及 產生一個對應該音頻取樣的該技巧模式部份的音頻

1254920 播放信號（217)。 6 .如申請專利範圍第5項的方法，其中該音頻取樣重複1 /η 次，其中η等於該選取技巧模式播放速度相對於一個正 常播放速度。 7 .如申請專利範圍第6項的方法，其中該音調移位步驟進 一步包含移位該播放音頻音高一個約1 /η的乘數因數。 8 .如申請專利範圍第1項的方法，其中該儲存媒體（102)係

由一個由DVD、硬式磁碟、磁電光碟及視頻CD所組成的 群組中選取。 9. 如申請專利範圍第1項的方法，其中該編碼數位資料係 一種MPEG模式，且該讀取步驟進一步包含解碼（215)—組 MPEG位元流以得到該音頻取樣。 10. —種在快速向前播放視頻技巧模式時播放頻信號的裝 置，包含：

一儲存媒體讀取器（108)，其用於讀取一組來自儲存媒 體（102)的編碼數位資料，該編碼數位資料包含一個視頻 信號及一對應的音頻信號； 一解碼器（182)，其用於解碼自該數位資料的一部份， 該數位資料包含該音頻規劃，其中複數個數位音頻取樣 對應至該視頻規劃的選取部份；及 一音頻處理器（186)，其用於音調移位一個音頻取樣有 關的播放音頻音高，以補償該快速向前的播放模式。 11. 如申請專利範圍第10項的裝置，其中該解碼器（182)以一 個約對應該視頻信號所選取技巧模式視頻播放速度的 速率，消去該音頻取樣的所選取者；及

1254920 一數位至類比轉換器（184)，產生一個僅對應該音頻取 樣剩餘部份的音頻播放信號。 12. 如申請專利範圍第11項的裝置，其中該音頻取樣以一個 每η選樣的速率消去，其中η等於該選取技巧模式播放速 度相對於一個正常播放速度。 13. 如申請專利範圍第12項的裝置，其中該音頻處理器（186) 移位該播放音頻音高一個約1 / η的因數。

14. 如申請專利範圍第10項的裝置，其中該解碼器（182)以一 個與該視頻顯示所選取的技巧模式視頻播放速度成反 比的速率，重複該音頻取樣所選取者，以產生音頻取樣 的技巧模式部份；及 一數位至類比轉換器，產生一個對應該音頻取樣的該 技巧模式部份的音頻播放信號。 15. 如申請專利範圍第14項的裝置，其中該音頻取樣重複 1 /η次，其中η等於該選取技巧模式播放速度相對於一個 正常播放速度。

16. 如申請專利範圍第15項的裝置，其中該音頻處理器（186) 移位該播放音頻音高一個約1 /η的乘數因數。 17. 如申請專利範圍第10項的裝置，其中該儲存媒體（102)係 由一個由DVD、硬式磁碟、磁電光碟及視頻C D所組成的 群組中選取。 18. 如申請專利範圍第10項的裝置，其中該編碼數位資料配 置於一種MPEG格式，且該儲存媒體讀取器解碼一組位 .元流，以得到該音頻取樣。