專利名稱：數(shù)字式傳輸系統(tǒng)中的聲頻/視頻同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使聲頻/視頻信號解壓縮裝置中的聲頻與視頻信號分量同步的一種方法和裝置。
聲頻和視頻(A/V)的傳輸和接收需有聲頻和視頻分量的適當(dāng)同步。EIA標(biāo)準(zhǔn)RS-250-B將相關(guān)的聲頻與視頻信號之間的時(shí)差限定為25ms(毫秒)的超前或40ms的滯后。電影膠片的標(biāo)準(zhǔn)則將相關(guān)的聲音與圖像之間的時(shí)差限定為±1/2畫框(視頻框)，這相當(dāng)于20.8ms。因此，對于觀眾來說，一個(gè)可接受的A/V同步標(biāo)準(zhǔn)可定為±20ms的時(shí)差。
在數(shù)字通信系統(tǒng)中，通常將相關(guān)的時(shí)間多路復(fù)用的信號分量放在一個(gè)信道中傳輸。在各A/V傳輸系統(tǒng)之間這種多路傳輸通常是用電纜、光纖、大地和衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)的。信號分量的時(shí)間多路傳輸有可能破壞信息傳輸和顯示之間本來的時(shí)間關(guān)系。因此，所傳輸?shù)姆至啃盘柕呐R界時(shí)間分量在進(jìn)行多路傳輸之前可以與一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)值聯(lián)起不。這稱之為對信息“作標(biāo)記”，而這些定時(shí)的標(biāo)記稱之為時(shí)間標(biāo)記(timestamps)。于是，接收機(jī)可以按各分量與其各自的時(shí)間標(biāo)記相關(guān)的時(shí)間輸出各分量。但是要完成這一點(diǎn)，該接收機(jī)必須非常精確地保留一個(gè)本地的時(shí)間基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)是與編碼器的時(shí)間基準(zhǔn)同步的。
接收機(jī)必須與發(fā)送機(jī)的時(shí)基緊密配合的一個(gè)理由是須要確保實(shí)際的時(shí)間數(shù)據(jù)的輸出與輸入到接收機(jī)中的時(shí)間數(shù)據(jù)相匹配。如果接收機(jī)提供的(顯示的)數(shù)據(jù)太快，則接收機(jī)中的緩沖器可能下溢(under-flow)，造成輸出信號的阻滯;而如果接收機(jī)輸出數(shù)據(jù)太慢，則緩沖器可能過溢(overflow)(假設(shè)為有限級的緩沖器)，造成丟失數(shù)據(jù)。
在一個(gè)推薦的系統(tǒng)中，其接收機(jī)是利用一些與預(yù)定的傳輸信息包相關(guān)的補(bǔ)充時(shí)間標(biāo)記(即系統(tǒng)的時(shí)鐘基準(zhǔn)，稱為SCR)而與發(fā)送機(jī)實(shí)現(xiàn)同步的。獲得時(shí)間標(biāo)記SCR的定時(shí)方式與涉及到視頻數(shù)據(jù)的表示時(shí)間的標(biāo)記(PTS)無關(guān)，除非它們是來自于同一計(jì)算器。SCR碼是通過對一個(gè)模2N計(jì)算器(modulo 2Ncounter)(其中N≥32)作標(biāo)記而產(chǎn)生的，該計(jì)算器計(jì)算出發(fā)送機(jī)的一個(gè)基本上為穩(wěn)頻的晶體時(shí)鐘。接收機(jī)配有一個(gè)鎖相環(huán)，該鎖相環(huán)的頻率能隨意調(diào)整到基本上等于發(fā)送機(jī)的時(shí)鐘的頻率。接收機(jī)的時(shí)鐘(本地時(shí)鐘)也計(jì)算模2N，以及對SCR到達(dá)接收機(jī)處的每一時(shí)間，都對本地計(jì)算器作出標(biāo)記，以提供一個(gè)本地時(shí)鐘基準(zhǔn)或LCR。無須讓LCR等于SCR，寧可在處理LCR與SCR時(shí)間標(biāo)記之間差值變化的基礎(chǔ)上來調(diào)整本地時(shí)鐘。根據(jù)以下關(guān)系式發(fā)出一誤差信號ERR＝|SCRn-SCRn-1|-|LCRn-LCRn-1|，其中ERR用于控制本地時(shí)鐘的頻率。經(jīng)過這樣的處理，就可使LCR任意接近發(fā)射機(jī)的時(shí)鐘頻率。應(yīng)注意到，由于無論是系統(tǒng)還是本地時(shí)鐘都在計(jì)算著模N，因此它們呈周期性的繞回(wrap around)。在出現(xiàn)這些情況時(shí)，各項(xiàng)SCRn-SCRn-1和LCRn-LCRn-1將是負(fù)的，且有誤差。該系統(tǒng)監(jiān)視各差值之正負(fù)，當(dāng)其中差值之一為負(fù)時(shí)，則略去該差值。
按照MPEG標(biāo)準(zhǔn)來編碼的視頻信號包含一些表示時(shí)間的標(biāo)記，即PTSvid，這些標(biāo)記是與輸入的視頻框同步的。各PTSvid表示出將在接收機(jī)上顯示的各畫框的相關(guān)時(shí)間，對于NTSC源，標(biāo)稱值為30Hz。以系統(tǒng)定時(shí)的相同時(shí)基為基礎(chǔ)，也將有關(guān)的聲頻編碼成表示時(shí)間的標(biāo)記PTSaud，這些時(shí)間標(biāo)記歸屬在包含編碼的聲頻數(shù)據(jù)的MPEG系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包層中。一個(gè)聲頻系統(tǒng)的數(shù)據(jù)包層可以包含幾個(gè)聲頻數(shù)據(jù)“框”，在本例中，各框等于24ms范圍的原聲頻數(shù)據(jù)。這些聲頻框大約是一個(gè)傳送包(127字節(jié))期間的六倍。(將待傳輸?shù)男畔?，如聲音、圖象、數(shù)據(jù)等分段成為預(yù)定大小的各個(gè)傳送包，并帶有受控制的各種附加字碼，以提供一個(gè)校正/檢測誤差和使之同步的額外層。)此外，根據(jù)MPEG規(guī)約，每一MPEG系統(tǒng)層的聲頻框之?dāng)?shù)目是可以改變的。因此，相關(guān)的聲音和圖像源的時(shí)間表示標(biāo)記PTSaud和PTSvid之間可以很少相關(guān)或互不相關(guān)，因而要想通過比較PSTaud和PTSvid來使聲頻分量與視頻分量同步將是很困難的。本發(fā)明的目的就是要簡化使相關(guān)的聲頻分量與視頻分量同步的處理過程。
一種用以對分別帶有各自的時(shí)間標(biāo)記PTSvid和PTSaud的相互獨(dú)立的數(shù)據(jù)“框”而以該數(shù)據(jù)“框”傳輸?shù)南嚓P(guān)的視頻和聲頻信息分量進(jìn)行譯碼的接收機(jī)，包括一個(gè)控制器，該控制器響應(yīng)分別收到的時(shí)間標(biāo)記，通過延遲或跳越一個(gè)或另一個(gè)分量各自的一些框而使兩個(gè)分量在時(shí)間上差不多對準(zhǔn)，從而實(shí)現(xiàn)粗略的同步。然后再通過調(diào)整與視頻處理器無關(guān)的聲頻信號處理器的處理或時(shí)鐘頻率來實(shí)現(xiàn)精確的同步。對頻率調(diào)整的控制涉及到聲頻和視頻時(shí)間標(biāo)記之間的差值。


圖1為聲頻/視頻壓縮裝置的方框圖;
圖2為使用本發(fā)明的聲頻/視頻解壓裝置的方框圖;
圖3為時(shí)鐘信號發(fā)生裝置的方框圖，該裝置提供與壓縮裝置和系統(tǒng)時(shí)鐘有大致相同比率的接收機(jī)系統(tǒng)時(shí)鐘信號;
圖4為圖2所示裝置的工作流程圖;
圖5和圖6為可以完成圖2中215元件功能的另一種聲頻處理時(shí)鐘信號發(fā)生器的方框圖。
圖1示出可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的一個(gè)典型系統(tǒng)，該系統(tǒng)為一數(shù)字壓縮式視頻信號傳輸裝置。在該系統(tǒng)中，來自信號源10的視頻信號加到一視頻信號壓縮元件11上，元件11可包括一個(gè)利用離散余弦變換的移動補(bǔ)償預(yù)測編碼器。從元件11輸出的壓縮視頻信號耦合到一個(gè)格式器(formatter)12上。該格式器按照其些信號規(guī)約，例如國標(biāo)準(zhǔn)化組織(OrganisafionInfernationaleDeNormalisation)所制定的一種MPEG標(biāo)準(zhǔn)，整理被壓縮的視頻信號和其他輔助數(shù)據(jù)。將已標(biāo)準(zhǔn)化的信號加到一傳送處理器13上，處理器13將信號分成若干個(gè)數(shù)據(jù)包，并加上一定的額外開銷(overhead)，以防止傳輸過程中的噪聲干擾。這些傳送包通常是以非一致的速率加到速率緩沖器14上的，而由緩沖器輸出的數(shù)據(jù)則有相當(dāng)穩(wěn)定的速率，從而有助于有效地利用相當(dāng)窄頻寬的傳輸信道。緩沖后的數(shù)據(jù)耦合到進(jìn)行信號傳輸?shù)恼{(diào)制解調(diào)器15上。
系統(tǒng)時(shí)鐘22提供時(shí)鐘信號，以操縱至少包括傳送處理器在內(nèi)的大部分裝置。該時(shí)鐘將以固定的頻率(例如27MHz)工作?？傊?，如這里所示的，它是用來產(chǎn)生定時(shí)信息的。該系統(tǒng)時(shí)鐘信號加到計(jì)算器23的時(shí)鐘輸入端，此計(jì)算器可用來例如計(jì)算模230。計(jì)算器輸出的計(jì)算值加到兩個(gè)鎖存器24和25上。受視頻源支配，銷存器24在各畫框間隔出現(xiàn)期間銷存計(jì)算值。這些計(jì)算值被指定為表示時(shí)間的標(biāo)記PTS，并由格式器12將其包容到壓縮的視頻信號流中，于是接收機(jī)利用這些計(jì)算值實(shí)現(xiàn)有關(guān)的音像信息的語言同步。變傳送處理器13(或系統(tǒng)控制器21)支配，鎖存器25按照預(yù)定的計(jì)劃去鎖存計(jì)算值。這些計(jì)算值被指定為系統(tǒng)的時(shí)鐘基準(zhǔn)SCR，并作為輔助數(shù)據(jù)收入各輔助傳送包中。
來自信號源10的與視頻信號相關(guān)的聲頻信號加到聲頻信號壓縮器18。壓縮器18提供框取樣脈沖(與視頻畫框無關(guān))，以控制鎖存器19。按照取樣脈沖，鎖存器獲取由計(jì)算器23提供的計(jì)算值。這些鎖存的值相應(yīng)于表示聲頻的時(shí)間標(biāo)記PTSaud。將PTSaud納入由壓縮器18提供的聲頻壓縮信號中。該聲頻壓縮信號耦合到傳送處理器17中，再由此處理器將信號分成若干數(shù)據(jù)包，并加入一定的額外開銷，以防止傳輸過程中的噪聲干擾。由處理器17提供的聲頻傳送包耦合到多路轉(zhuǎn)接器16上，再由該多路轉(zhuǎn)接器對聲頻和視頻傳送包進(jìn)行多路時(shí)分。在附圖中，聲頻和視頻信號處理信道各有自己的傳送處理器。對于有中等數(shù)據(jù)速率的系統(tǒng)，兩個(gè)傳送處理器及多路轉(zhuǎn)接器16的功能可并入一個(gè)單獨(dú)的傳送處理器中完成。
系統(tǒng)控制器21是一個(gè)設(shè)計(jì)成協(xié)調(diào)各處理元件的可變狀態(tài)的機(jī)器。須注意，只要在處理元件之間提供適當(dāng)?shù)男盘柦粨Q，控制器21、壓縮器11和18、傳送處理器13和17、及速率緩沖器14可以或不必經(jīng)一共用計(jì)時(shí)裝置而同步工作。然而，兩個(gè)壓縮器都從同一個(gè)基準(zhǔn)計(jì)算器23取得PTS值，于是兩個(gè)壓縮信號之間的精確時(shí)序關(guān)系就表現(xiàn)在壓縮的輸出信號中。
圖2示出實(shí)施本發(fā)明的一個(gè)接收機(jī)裝置的典型例子。其中調(diào)制解調(diào)器200執(zhí)行調(diào)制解調(diào)器15的反功能，而速率緩沖器204和206實(shí)際上執(zhí)行速率緩沖器14的反功能。在圖2中，單設(shè)一個(gè)反向傳送處理器202，以提供劃分各傳送包的服務(wù)，從而將各個(gè)數(shù)據(jù)分配到適當(dāng)?shù)奶幚硇诺乐?。如此，就將各傳送包的信號主體部分與輔助數(shù)據(jù)分離開，于是可將各主體部分加到適當(dāng)?shù)男诺郎?，而將輔助數(shù)據(jù)加到系統(tǒng)控制器210上。在一個(gè)替代方案中，可將一個(gè)分開的傳送處理器包括在各處理信道中，該處理器僅用以識別和處理有關(guān)各信道的數(shù)據(jù)。
從反向傳送處理器202輸出的已壓縮的視頻數(shù)據(jù)加到速率緩沖器204上，該緩沖器按照系統(tǒng)的規(guī)程向解壓器214提供壓縮的視頻信號。速率緩沖器204以一分裂的或不一致的速率接受數(shù)據(jù)，并按需要將數(shù)據(jù)提供給解壓器214。依據(jù)視頻壓縮信號，解壓器產(chǎn)生不壓縮的視頻信號，以供在適當(dāng)?shù)娘@示器或存儲裝置(未示出)中進(jìn)行顯示或儲存等。
從反向傳送處理器202輸出的已壓縮的聲頻數(shù)據(jù)加到速率緩沖器206上，該緩沖器按照系統(tǒng)的規(guī)程向聲頻解壓器212提供壓縮的聲頻信號。依據(jù)聲頻壓縮信號，解壓器212產(chǎn)生不壓縮的聲頻信號，以供通過適當(dāng)?shù)膿P(yáng)聲器放音，或在適當(dāng)?shù)拇鎯ρb置中儲存，等等(未示出)。
反向處理器202還將取自輔助傳送數(shù)據(jù)的SCR以及控制信號提供給系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器208。依據(jù)這些信號，時(shí)鐘發(fā)生器發(fā)出至少與傳送處理器工作同步的系統(tǒng)時(shí)鐘信號。將這一系統(tǒng)時(shí)鐘信號加到接收機(jī)的系統(tǒng)控制器210上，以控制有關(guān)的處理元件的時(shí)序。
圖3示出一個(gè)典型的時(shí)鐘發(fā)生器208的細(xì)節(jié)。來自接收機(jī)的調(diào)制解調(diào)器200的數(shù)據(jù)加到反向傳送處理器202′上。該處理器包含一個(gè)輔助數(shù)據(jù)包檢測器31。反向傳送處理器202′從各傳送包的主體部分中分離出傳送標(biāo)題數(shù)據(jù)。依據(jù)傳送標(biāo)題數(shù)據(jù)，處理器202′將聲頻和視頻信號的主體部分施加到例如各解壓裝置(未示出)上，而將輔助數(shù)據(jù)(稱為AUX)加到適當(dāng)?shù)妮o助數(shù)據(jù)處理元件(未示出)上。處于輔助數(shù)據(jù)內(nèi)的SCR被輸送和儲存到一個(gè)存儲元件34中。
輔助數(shù)據(jù)包檢測器31可以是一個(gè)用以識別指明含有一SCR的輔助傳送包的碼字的匹配過濾器，從而在出現(xiàn)含這類數(shù)據(jù)的傳送包時(shí)產(chǎn)生一個(gè)控制脈沖。該控制脈沖被用來獲取在精確相應(yīng)于檢測時(shí)間的一個(gè)時(shí)間由本地計(jì)算器36當(dāng)時(shí)表示的計(jì)算值1，并將其儲存到鎖存器35中。本地計(jì)算器36設(shè)置成可計(jì)算由一電壓控制振蕩器37(VCXO)37提供的脈沖。計(jì)算器36設(shè)置成可計(jì)算模M，它可以(并非必須)與編碼器中的其配對計(jì)算器(計(jì)算器23)有相同之?dāng)?shù)值。若M與N不同，其差異可在誤差公式中加以調(diào)節(jié)。
電壓控制振蕩器37由時(shí)鐘控制器39提供的經(jīng)低通濾波器(LPF)38濾波的誤差信號控制。該誤差信號是以下述方式產(chǎn)生的。設(shè)時(shí)間n時(shí)到達(dá)的SCR為SCRn，在鎖存器35中同時(shí)獲得的本地計(jì)算值為LCRn。由時(shí)鐘控制器讀出相繼的SCR和LCR值，并形成與差值成比例的誤差信號E
E→|SCRn-SCRn-1|-|LCRn-LCRn-1|用此誤差信號去調(diào)節(jié)電壓控制振蕩器37，使頻率趨向于補(bǔ)償這類差值。如前面所指出的，表現(xiàn)出負(fù)的差值是由于模計(jì)算器的繞回，因此可以忽略。由時(shí)鐘控制器39產(chǎn)生的誤差信號可以是脈沖寬度調(diào)制形式的信號，該信號可由以模擬元件制成的低通濾波器38變?yōu)橐荒M誤差信號。
此系統(tǒng)的限制在于該系統(tǒng)兩端的計(jì)算器計(jì)算的是相同的頻率抑或其倍數(shù)。這需要電壓控制振蕩器的標(biāo)稱頻率相當(dāng)接近編碼器處的系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率。
上述方法提供了相當(dāng)快捷的同步，但可能引起一長期誤差。長期誤差LTE與差值成比例LTE→|LCRn-LCRo|-|SCRn-SCRo|，式中SCRo和LCRo例如是第一次出現(xiàn)的SCR和接收機(jī)計(jì)算器的相應(yīng)鎖存的值。名義上誤差信號E和LTE在分立的步驟中將會改變。如此一來，一旦系統(tǒng)被“同步”，誤差信號將對零點(diǎn)抖動一單位。較佳的同步方法是在誤差信號E發(fā)生一個(gè)單位抖動前，利用誤差信號E開始控制電壓控制振蕩器，然后轉(zhuǎn)而利用長期誤差信號LTE去控制該電壓控制振蕩器。
由VCXO37提供的系統(tǒng)時(shí)鐘信號用來至少操作傳送處理器和速率緩沖器。由于至少使頻率與編碼器的系統(tǒng)時(shí)鐘同步，因此因時(shí)鐘定時(shí)誤差造成速率緩沖器過溢或下溢的可能性基本上不存在。
再參看圖2，以便解釋聲頻/視頻的同步?；貞浺幌卤硎緯r(shí)間標(biāo)記的PTSvid，該標(biāo)記是包括在與預(yù)先確定的視頻數(shù)據(jù)相關(guān)的視頻壓縮信號中的。PTSvid表示有關(guān)圖象將被顯示的相對時(shí)間。同樣，聲頻壓縮信號包含有表示時(shí)間標(biāo)記的PTSaud，該標(biāo)記涉及到與各PTSaud有關(guān)的放音時(shí)間。在接收機(jī)中，因各標(biāo)記可能是在不同的時(shí)刻加以確定，因此無法通過直接比較PTSaud和PTSvid來使A/V同步。各PTS值是與一個(gè)連續(xù)的時(shí)基進(jìn)行比較的，該時(shí)基是由VCXO 37提供的接收機(jī)的時(shí)鐘?？赏ㄟ^對計(jì)算值LCR的本地時(shí)間標(biāo)記進(jìn)行取樣而完成這一比較工作。
當(dāng)與有關(guān)的PTS相聯(lián)系的數(shù)據(jù)出現(xiàn)時(shí)，對LCR進(jìn)行取樣。例如，當(dāng)輸出各聲頻框以便放音時(shí)，聲頻解壓器212就發(fā)出一個(gè)PTSaud。在這些時(shí)間，以一控制信號調(diào)整鎖存器220對LCR取樣，其值標(biāo)為LAS，作為本地聲頻標(biāo)記。類似地，當(dāng)視頻解壓器提供一視頻框以便顯示時(shí)，它給出一PTSvid和一控制脈沖，以調(diào)整鎖存器222去儲存當(dāng)時(shí)的LCR值。這些LCR值標(biāo)為LVS，作為本地視頻標(biāo)記。
將LAS和相應(yīng)的PTSaud耦合到一減法器218的相應(yīng)輸入端，于是按照下列關(guān)系式求得信號△A-PTS△A-PTS＝PTSaud-LAS。
將LVS和相應(yīng)的PTSvid耦合到減法器217的相應(yīng)輸入端，于是按照下列關(guān)系式求得信號△V-PTS△V-PTS＝PTSvid-LVS。
再將信號△V-PTS和△A-PTS耦合到另一個(gè)減法器219的相應(yīng)輸入端，于是可按照下列關(guān)系式求得A/V同步誤差信號ERRPTSERRPTS＝△V-PTS-△A-PTS。
聲頻和視頻的同步須要將A/V同步誤差變到零。這就表示，當(dāng)相應(yīng)的聲頻和視頻的PTS之差值等于相應(yīng)的PTS出現(xiàn)之間的時(shí)間(以本地基準(zhǔn)為單位)時(shí)，聲頻和視頻將會同步。
根據(jù)誤差信號ERRPTS，有兩種方式可用來調(diào)整A/V的同步使數(shù)據(jù)段跳越和重復(fù)，及轉(zhuǎn)換時(shí)鐘偏差。使聲頻跳越若干固定的聲頻間隔(即聲頻“框”)，從而使聲頻數(shù)據(jù)流相對于視頻信號超前一段固定的間隔。重復(fù)(即無數(shù)據(jù)損失的聲音抑制)可使聲頻數(shù)據(jù)流相對于視頻信號延遲一段固定的時(shí)間間隔。在很多情況下，跳越或重復(fù)的聲頻框是可以聽見的，因此只能用來對同步進(jìn)行粗調(diào)。雖然如此，對于可察覺的聲頻/視頻同步誤差，這種簡單的跳越或重復(fù)方式可能仍是適宜的。如果聲頻框小于40毫秒，則用跳越/重復(fù)方式可使同步誤差縮到±20毫秒之內(nèi)，于是使A/V的同步落在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。但是，如果聲頻轉(zhuǎn)換時(shí)基與信號源的時(shí)基不匹配，這種同步情況將會變差。一旦進(jìn)行了同步的粗調(diào)后，接著就可用改變聲頻轉(zhuǎn)換時(shí)鐘頻率的方式進(jìn)一步細(xì)調(diào)A/V的同步。
將誤差信號ERRPTS加到一個(gè)濾波器和處理元件216上。其中的濾波功能是為了使信號ERRPTS平滑，以降低可能由信號噪聲引起的異常效應(yīng)。然后，利用元件216的處理功能去檢查已平滑的誤差信號，并確定是否要用聲頻的跳越/重復(fù)方式去粗調(diào)聲頻和視頻信號的同步，和/或是否要用對聲頻處理頻率進(jìn)行調(diào)整的方式去細(xì)調(diào)同步。如果決定須要對同步進(jìn)行相調(diào)，則用處理器216去提供一個(gè)控制信號給聲頻解壓器212，以調(diào)節(jié)該解壓器使當(dāng)時(shí)的已解除壓縮的聲頻框跳越或重復(fù)。另外，除了粗調(diào)之處，如果決定需要細(xì)調(diào)，則由處理器216向聲頻時(shí)基215發(fā)出一個(gè)控制信號，以調(diào)整聲頻處理時(shí)鐘信號的頻率。
圖4的流程圖詳細(xì)示出處理過程的演算方法。系統(tǒng)起動(400)以后，該系統(tǒng)就檢測(401)聲頻解壓器，看是否出現(xiàn)PTSaud，如果檢測出PTSaud，就讀出它(403)，同時(shí)獲得本地時(shí)鐘基準(zhǔn)LAS，并將其儲存起來。如果PTSaud不出現(xiàn)，該系統(tǒng)就檢測(402)視頻解壓器，看是否出現(xiàn)PTSvid，如果出現(xiàn)PTSvid，就讀出PTSvid，同時(shí)獲得本地時(shí)鐘基準(zhǔn)LVS，并將其儲存起來(404)。當(dāng)PTSaud和PTSvid均已讀出，則按以下等式計(jì)算ERRPTS(405)ERRPTS＝△V-PTS-△A-PTS。
檢查誤差信號的大小(406)，以判定其是否大于聲頻框間隔的一半。如果大于聲頻框間隔的一半，則檢查誤差信號的正負(fù)(407)。當(dāng)其為正時(shí)，則重復(fù)當(dāng)時(shí)的聲頻框(409);當(dāng)其為負(fù)時(shí)，跳越當(dāng)時(shí)的聲頻框(408)。跳越或重復(fù)一框后，系統(tǒng)返回到原來的開始位置，以等待下一次出現(xiàn)PTS。
在步驟406中，如果誤差信號的數(shù)值小于聲頻框間隔的一半，則檢查該誤差，以確定它是否大于零(410)。若誤差大于零，則檢查該誤差(412)，以確定它是否小于原先的誤差信號。當(dāng)其小于原先的誤差信號，就表示系統(tǒng)趨向于同步，因而同步控制參數(shù)不用改變，于是系統(tǒng)返回到開始位置，以等待下一個(gè)PTS。反之，當(dāng)該誤差增加到超過原先的誤差信號時(shí)，則應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)的聲頻處理時(shí)鐘，以減小其頻率(414)。
在步驟410中，若誤差小于零(負(fù)值)，則檢查該誤差(411)，以確定它是否大于原先的誤差信號。當(dāng)其大于原先的誤差信號，就也表示系統(tǒng)趨向于同步，因而同步控制參數(shù)不用改變。反之，如果當(dāng)時(shí)的誤差信號小于原先的誤差信號，則表示系統(tǒng)進(jìn)一步離開了同步，因而應(yīng)增加聲頻處理時(shí)鐘的頻率(413)。在處理步驟413和414完成之后，系統(tǒng)返回原處，以等待下一次PTS的出現(xiàn)。在這一例子中應(yīng)注意的是，系統(tǒng)僅僅是通過跳越或重復(fù)聲頻框而完成了粗調(diào)，即A/V同步誤差減小到小于半個(gè)聲頻框間隔之前的粗調(diào)。
在另一個(gè)替換實(shí)施例中，將已濾波的誤差信號同一預(yù)先確定的與各聲頻框大小有關(guān)的閾值進(jìn)行比較。如果誤差信號小于該閾值，就表示聲頻-視頻時(shí)序誤差小于一個(gè)聲頻框，這時(shí)將誤差信號耦合到聲頻時(shí)基電路215上，在電路215中，該誤差信號被用于調(diào)整聲頻信號處理(解壓縮)時(shí)鐘的頻率。反應(yīng)，如果誤差信號大于該閾值，則可以用聲頻框間隔除該誤差信號，以確定聲頻和視頻信號未對正的聲頻框的數(shù)目。其商的整數(shù)部分加到聲頻解壓器上，以調(diào)節(jié)聲頻解壓器去跳越或重復(fù)該數(shù)目的聲頻框。誤差信號的正負(fù)決定了是否應(yīng)該跳越或重復(fù)若干聲頻框。名義上已解壓縮的數(shù)據(jù)在輸出之前應(yīng)安放在一緩沖存儲器中，因此，跳越或重復(fù)聲頻框是可控制地從存儲器中讀出/寫入指令的一種簡單方式。
商的小數(shù)部分加到聲頻時(shí)基電路215上，在該電路中，用該部分來調(diào)整聲頻處理時(shí)鐘，以精細(xì)調(diào)整A/V的同步。
聲頻PTS的產(chǎn)生速率正比于聲頻解壓器的處理速度。聲頻解壓器的處理速度又正比于用于操作聲頻解壓器的時(shí)鐘信號的頻率。如果聲頻解壓器的時(shí)鐘頻率與用于操作視頻解壓器的時(shí)鐘無關(guān)，且為可細(xì)調(diào)的，則聲頻和視頻PTS出現(xiàn)的相對速率能加以調(diào)整，于是A/V可達(dá)到精細(xì)的同步。
圖5是用以產(chǎn)生一個(gè)可調(diào)節(jié)的聲頻處理時(shí)鐘信號的電路的第一個(gè)實(shí)施例。圖5中，一電壓控制振蕩器503連接在包含元件500和501的一個(gè)鎖相環(huán)中。該振蕩器的輸出耦合到相位檢測器500的一個(gè)輸入端上。系統(tǒng)的時(shí)鐘經(jīng)過二進(jìn)制比率倍增器505耦合到相位檢測器500的第二輸入端上。由該相位檢測器產(chǎn)生的相位誤差信號在濾波器501中進(jìn)行低通濾波。由其平滑后的相位誤差信號耦合到振蕩器的控制輸入端，用以調(diào)節(jié)該振蕩器，使之以與二進(jìn)制比率倍增器的輸出相同的頻率和相位振蕩。在這一例子中，系統(tǒng)時(shí)鐘的頻率大約是27MHz，而所需要的聲頻處理時(shí)鐘頻率大約為27MHz信號的1/380。來自處理元件216的控制信號耦合到二進(jìn)制比率倍增器的控制輸入端上，以控制其輸出頻率。選擇這一控制信號以表示1/380的公稱劃分比，但要對這一值加以調(diào)制，以便調(diào)節(jié)二進(jìn)制比率倍增器的輸出，使之產(chǎn)生與瞬間必要的聲頻處理速率相稱的輸出頻率。
圖6示出可調(diào)節(jié)的聲頻處理時(shí)鐘發(fā)出裝置的第二個(gè)實(shí)施例。在該例中，來自系統(tǒng)時(shí)鐘發(fā)生器208或某個(gè)其他穩(wěn)定振蕩器的恒定時(shí)鐘頻率信號加到二進(jìn)制比率倍增器600的一個(gè)輸入端上。該二進(jìn)制比率倍增器是由來自處理元件216的一控制信號控制的，以產(chǎn)生一個(gè)所需的標(biāo)稱聲頻處理時(shí)鐘頻率。依據(jù)A/V誤差信號，處理元件216改變這一控制信號，去調(diào)節(jié)二進(jìn)制比率倍增強(qiáng)，以增加或降低該標(biāo)稱聲頻處理時(shí)鐘頻率。
另一種可替換的改變聲頻信號處理速率的裝置(未示出)可包括一個(gè)產(chǎn)生最大標(biāo)稱聲頻處理時(shí)鐘頻率的振蕩器和一個(gè)門電路。振蕩器經(jīng)門電路耦合到聲頻處理電路上。門電路受處理元件216的控制，以消去一些振蕩器輸出脈沖，從而平均地提供必需的聲頻處理時(shí)鐘頻率。
圖2虛線箭頭所指的一個(gè)同步裝置的可替換的實(shí)施例亦可用于跳越和重復(fù)一些視頻框從而影響同步。此外，亦可交替地使用跳越視頻框以實(shí)現(xiàn)使聲頻超前于(或滯后于)視頻和使用跳越聲頻框以實(shí)現(xiàn)使聲頻框滯后于(或超前于)視頻。然而，在較佳實(shí)施例中，用的是跳越/重復(fù)聲頻框的方法使聲頻分別滯后和超前于視頻。
權(quán)利要求
1.一種用以提供同步的重現(xiàn)聲頻和視頻信號的裝置，其中所述聲頻和視頻信號是來自復(fù)原的壓縮聲頻和視頻信號，該聲頻和視頻信號包含各自的時(shí)間標(biāo)記PTSaud和PTSvid，它們在預(yù)定的間隔處被確定，并涉及到一個(gè)編碼器系統(tǒng)的時(shí)鐘，其特征在于該裝置包括一個(gè)所述復(fù)原的壓縮聲頻和視頻信號源(200)，和一個(gè)本地時(shí)鐘信號源(208)；解壓裝置(214)，它依據(jù)所述復(fù)原的壓縮視頻信號而提供解壓縮的視頻信號和所述的時(shí)間標(biāo)記PSTvid；解壓裝置(212)，它依據(jù)所述復(fù)原的壓縮聲頻信號而提供解壓縮的聲頻信號和所述的時(shí)間標(biāo)記PTSaud；時(shí)間確定裝置(217，218，220，222)，用以在所述本地時(shí)鐘信號的各循環(huán)過程中，確定出現(xiàn)相應(yīng)時(shí)間標(biāo)記PTSaud與PTSvid之間的時(shí)間T；同步誤差信號產(chǎn)生裝置(219)，用于計(jì)算相應(yīng)時(shí)間標(biāo)記PTSaud與PTSvid值之間的差值，并將其與所述時(shí)間T進(jìn)行比較，以產(chǎn)生一個(gè)A/V同步誤差信號；和同步裝置(215，216)，依據(jù)所述A/V同步誤差信號，使解壓縮后的聲頻和視頻信號同步。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述確定時(shí)間T的裝置包括一個(gè)含計(jì)算器的裝置，用以計(jì)算所述本地時(shí)鐘信號的循環(huán)，以提供一個(gè)表示所述時(shí)間T的值，該值等于出現(xiàn)在所述相應(yīng)的時(shí)間標(biāo)記PTSaud與PTSvid的出現(xiàn)時(shí)間之間的所述時(shí)鐘信號的循環(huán)數(shù)目。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，所述含計(jì)算器的裝置包括一計(jì)算器，該計(jì)算器依據(jù)所述本地時(shí)鐘信號而提供一系列計(jì)算值模N，其中N為一整數(shù);獲取裝置，該裝置依據(jù)所述時(shí)間標(biāo)記PTSaud的出現(xiàn)，獲取一個(gè)第一計(jì)算值，并依據(jù)一相應(yīng)時(shí)間標(biāo)記PTSvid的出現(xiàn)，獲取一個(gè)第二計(jì)算值;和一減法器，用以確定所述第一和第二計(jì)算值之間的差值。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述復(fù)原的壓縮聲頻和視頻信號包含一些系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)(SCR)，并且該裝置還包括響應(yīng)所述系統(tǒng)時(shí)鐘基準(zhǔn)以產(chǎn)生與所述編碼器系統(tǒng)時(shí)鐘同步的所述本地時(shí)鐘信號的裝置。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述各解壓裝置在一些預(yù)定間隔內(nèi)提供解壓縮的視頻信號，而在另一些預(yù)定間隔內(nèi)提供解壓縮的聲頻信號，以及所述同步裝置包括響應(yīng)所述A/V同步誤差信號以跳越或重復(fù)若干個(gè)預(yù)定的所述已解壓縮的聲頻信號間隔的裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述提供已解壓縮的聲頻信號的解壓裝置包括一個(gè)處理時(shí)鐘信號源，用以操作所述解壓裝置，而所述同步裝置還包括響應(yīng)所述A/V同步誤差信號以改變所述處理時(shí)鐘信號頻率的裝置。
7.如權(quán)利要求6所述裝置，其特征在于，所述改變處理時(shí)鐘信號頻率的裝置包括一個(gè)二進(jìn)制比率倍增器。
8.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述各解壓裝置在一些預(yù)定間隔內(nèi)提供解壓縮的視頻信號，而在另一些預(yù)定間隔內(nèi)提供解壓縮的聲頻信號，以及所述同步裝置包括響應(yīng)所述A/V同步誤差信號以跳越或重復(fù)若干個(gè)預(yù)定的所述已解壓縮的聲頻信號間隔的裝置。
9.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述提供已解壓縮的聲頻信號的解壓裝置包括一個(gè)處理時(shí)鐘信號源，用以操作所述解壓裝置，而所述同步裝置還包括響應(yīng)所述A/V同步誤差信號以改變所述處理時(shí)鐘信號頻率的裝置。
全文摘要
一種接收機(jī)，對有關(guān)的壓縮視頻和聲頻信息分量進(jìn)行譯碼，兩分量以獨(dú)立的數(shù)據(jù)“框”傳輸，且?guī)в懈髯缘臅r(shí)間標(biāo)記PTSvid和PTSaud。該接收機(jī)包括一控制器(216)，以響應(yīng)收到的各時(shí)間標(biāo)記并通過延遲或跳越一個(gè)或另一個(gè)分量各自的一些“框”而使兩分量基本上達(dá)到時(shí)間對準(zhǔn)的同步粗調(diào)。通過調(diào)節(jié)與視頻處理器(214)無關(guān)的聲頻信號處理器(212)的處理或時(shí)鐘頻率(215)進(jìn)行同步細(xì)調(diào)。對頻率調(diào)整的控制要用到聲頻與視頻時(shí)間標(biāo)記之間的差值。
文檔編號H04N5/44GK1110854SQ9411677
公開日1995年10月25日 申請日期1994年9月29日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月30日
發(fā)明者D·E·蘭克福特, M·S·代斯 申請人:湯姆森消費(fèi)電子有限公司