CN101204081A - 自动音频和视频同步 - Google Patents

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Abstract

一种通过基于产生视频显示信号的信号处理程序计算视频延迟时间周期并自动设置与视频延迟时间周期近似的音频延迟以提供自动音频和视频同步的设备和方法。另外，必要时本方法可以包括从多个有主控能力的装置中确定主装置。主装置是包括能够为展示视频信号做出配置决定和指定数据流的一个或多个处理器的处理装置。有主控能力的设备是有能力作为主装置的任何合适的处理装置。本发明还可以包括使用主装置确定产生视频显示信号的信号处理程序。信号处理程序包括对不同阶段的视频信号展示，从一个处理元件到下一个元件到下一个处理元件等指定数据流。

Description

自动音频和视频同步
技术领域
本发明总体涉及对音频和视频的同步，并且更具体地涉及在多组件多媒体处理系统中自动同步音频和视频输出。
背景技术
在现有音频和视频多媒体系统中，分立音频和视频处理组件的增长得到了提高。在这些典型系统中，可以使用第一组处理组件以产生音频信号，并且可以使用第二组处理组件产生视频信号。例如，在平板电视显示器中，平板显示器不必包括扬声器。因此，必须使用分立音频子系统，例如集成到诸如起居室的现有可视区域内的环绕声系统。
图1示出现有技术的音频和视频处理系统100的示图。该系统包括源装置102，例如用于产生输入信号的任何合适的源。在一个示例性实施例中，源可以是数字多功能光盘(DVD)播放机，数字视频记录装置，或者能够从存储介质读取音频和视频信息的任何其它合适的装置。在系统100中，还可以使用例如卫星接收机104或有线接收机106的其它输入源以接收输入音频和视频信号。
在系统100中，视频接收机108是用以接收来自例如视频源102、卫星接收机104或有线接收机106的示例性的源的多个源的至少之一的视频信号110。视频接收机108可以执行图像处理操作，以产生提供给例如标准电视的视频显示器114的输出视频信号112。
系统100还包括音频接收机116，其用以接收来自例如视频源102、卫星接收机104和有线接收机106的不同源的至少之一的音频信号118。音频接收机116可以是能够接收输入音频信号并执行信号处理以产生输出音频信号120到音频输出装置、或例如为扬声器的装置122的任何合适的音频接收装置。
在系统100中，用于将分别到视频显示器114和相应音频输出设备122的视频信号112和音频信号120进行同步的现有技术方法是手动配置。典型地，在安装例如视频接收机108和音频接收机116的信号处理组件时，技术人员手动地使用测试装置124。测试装置可以是能够接收视频信号112和音频信号120的任何合适的处理装置。测试装置124用以确定特定帧视频数据112与相应音频部分120之间的延迟间隔。基于该计算出的延迟，测试装置然后产生提供给显示器以使得可以进行手动调整128的的延迟信号126。
图1示出用于手动调整的功能块128，但是如本领域技术人员所知，功能块128表示由技术人员执行的物理行为，其用于手动调节音频接收机116中对应的偏移量130。因此，由于技术人员的使用和基于来自测试设备124的检测到的偏移126对偏移量130的手动调整128，可以调整音频接收机116使音频输出与视频输出一致。
用于同步音频和视频输出的当前方法需要与视频接收机108内的延迟对应的音频接收机116的手动调节128。这种方法不但需要技术人员或高级技术用户手动调整音频接收机116，而且该方法只可以用于视频接收机108的配置。
随着网络容量和跨多个网络通信中可用的多个处理机的成长，存在通过使用可用的渲染(rendering)资源改进视频渲染的能力。如果调整选择资源的组合超出视频接收机108内的配置，当前方法需要进一步的手动调整128以同步音频和视频输出。此外，手动调整仅对现存的解决方案有益，并且如果有了任何其它可用的配置，将再次需要进一步调整音频和视频输出的时序。
例如，如果在家用计算机网络上，电视机顶盒与第一家用计算机和第二家用计算机通信，在不同的计算机和该机顶盒之间可以使用不同的处理资源以允许最大化可用的处理资源并且产生可能的最佳视频输出。然而，在该系统中将需要基于必须相应地提供给例如音频接收机116的音频接收机的视频信号处理的固有延迟。当前的技术不允许自动调整用于同步音频和视频输出的时序。因此，需要在网络环境中改进音频和视频输出信号的同步。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于自动音频和视频输出同步的方法，所述方法包括：
基于产生视频显示信号的信号处理程序计算视频延迟时间周期；以及
自动设置音频延迟近似为视频延迟时间周期。
根据本发明的第二方面，用于自动音频和视频输出同步的设备包括：
用于存储多个可执行指令的存储装置；以及
可操作地耦合到该存储装置的至少一个处理装置，以便该至少一个处理装置可用于响应可执行指令基于产生视频显示信号的信号处理程序计算视频延迟时间周期；以及
自动设置音频延迟近似为视频延迟时间周期。
根据本发明的第三方面，用于自动音频和视频输出的同步系统包括：
多个可操作地耦合的从装置；
可操作地耦合到多个从装置的主装置，该主装置用于基于多个从装置中的至少一个确定信号处理程序并且该主装置用于基于信号处理程序计算视频延迟时间周期；
多个从装置的一个用于接收视频输入信号且多个从装置中的至少一个用于产生视频输出信号；以及
音频接收机可操作地耦合用于接收音频输入信号并产生经过近似为视频延迟周期的时段的延迟的音频输出信号。
附图说明
图1示出现有技术音频和视频同步系统的框图；
图2示出根据本发明的一个实施例的用于音频和视频同步的系统的示意性框图；
图3示出用于音频和视频同步的系统的一个实施例的示意性框图；
图4示出根据本发明的一个实施例的用于音频和视频同步的方法的流程图；以及
图5示出根据本发明的一个实施例的用于产生主装置和处理装置配置程序的方法的流程图。
具体实施方式
简而言之，通过基于信号处理程序计算视频延迟时间周期以产生视频显示信号，并且将音频延迟自动设置为近似于视频延迟时间周期，本发明提供自动的音频和视频同步。此外，如果需要，本方法可以包括从多个有主控能力(master capable)的装置中确定主装置。主装置是包括能够为渲染视频信号做出配置决定和指定数据流的一个或多个处理器的处理装置。有主控能力的装置是有能力作为主装置的任何合适的处理装置。本发明还包括使用主装置来确定信号处理程序以产生视频显示信号。对于不同阶段的视频信号渲染，信号处理程序包括从一个处理元件到下一个处理元件再到下一个处理元件等的指定数据流。
可以基于提供给所有不同处理装置直到产生后续的视频输出信号的输入视频信号的延迟计算视频延迟时间周期。此外，本发明包括使用主装置在音频处理装置中自动地设置音频延迟为近似于视频延迟时间周期。音频处理装置可以是能够接收输入音频信号并从而为例如为多个扬声器的音频播放器产生相应的音频输出信号的任何合适的音频处理器。
因此，本发明允许自动调整音频和视频同步。从多个有主控能力的装置中确定主装置以便主装置确定系统处理程序。在网络系统中，可以基于可用资源使用多个信号处理程序。使用多种技术，可以确定有不同延迟的最优化的信号处理程序。本发明不仅允许产生特定处理程序，而且还允许确定相应的延迟和相对于该延迟的自动音频偏移量，从而在两个不同输出设备上无缝隙地给终端用户提供同步的音频和视频输出。
图2示出自动音频和视频输出同步系统200的示意性框图的图示。系统200包括跨过网络连接204耦合的多个视频处理装置202。网络204可以是任何合适的网络，例如内部网、因特网、无线网、有线网或者允许交互通信通过的其它任何合适连接的编译。在图2中示出一个示例性实施例，系统200包括接收机206、存储装置208、第一解交错式扫描仪210、第二解交错式扫描仪212、第一转换器214及第二转换器216。接收机206可以是任何合适的接收装置，例如有线接收机、因特网视频广播接收机、电信(telco)接收机、卫星接收机，而且还包括视频源产生器，例如DVD播放器、个人视频记录设备、存储音频视频于其中的存储模块或如本领域技术人员所知道的任何其它合适类型的接收机或存储装置。
第一解交错式扫描仪210和第二解交错扫描仪212可以是能够执行解交错操作的任何合适的处理设备。例如，第一解交错式扫描仪210可以设置在可经由家庭网耦合的计算装置上，而第二解交错式扫描仪212可以设置在跨英特网连接的处理装置内。如本领域技术人员所知的，第一解交错式扫描仪210和第二解交错式扫描仪212可以设置在任何位置以便它们与网络204通信以经经过网络接收或传送数据。
第一和第二转换器214和216分别是能够接收输入数据信号并从而进行转换以得到转换的输出信号的任何合适类型的转换器。如本领域技术人员所知的，随着改进质量的视频显示装置的发展，例如显示器218，就要求将具有现有帧率的输入信号转换为例如显示器218的特定显示器所需的相应帧率的一种转换技术。还应当注意，转换器一214和转换器二216也可以置于任何合适的位置，以便它们与网络204通信。
系统200还包括可以是能够执行处理操作的一个或多个处理装置的处理单元220。在一个实施例中，CPU 220还包括能够存储可执行指令的存储器222，以便CPU 220响应于相应的可执行操作来执行特定的操作。
在一个实施例中，系统200还可以包括可与CPU 220通信的因特网服务供应商(ISP)224，例如跨网络连接226。ISP 224可以是任何合适的外部连接，例如第三方软件或其它可用资源，用于给CPU 220提供外部处理指令或可执行指令。
本发明提供产生信号的处理程序。在一个实施例中，如上所述，由主装置产生信号处理程序，主装置是能够控制和产生相应处理程序的任何处理装置。在一个示例性实施例中，CPU 220可以是基于所包括的处理器的主装置。尽管如此，应该注意，可连接到网络204的任何其它合适的的装置可以是合适的主装置，以上称有主控能力的装置。同样也应注意，系统200示出单个CPU 220，但在网络计算环境中，可以将任何合适数量的CPU或其它处理装置都连接到网络204。
在CPU 220作为主装置的示例性实施例中，主装置基于可用的资源确定信号处理程序。例如，主装置可以基于不同元件的可用性和品质确定信号处理程序。例如，系统可以有两个解交错式扫描仪，例如能够提供解交错的解交错式扫描仪一210和解交错式扫描仪二212。作为主装置的CPU 220可以确定第一解交错式扫描仪210当前正被不同的处理元件使用并且因此不可用，或者在另一个示例性实施例中，第二解交错式扫描仪212可以具有比第一解交错式扫描仪210低的品质级别。如本领域技术人员所知的，当网络环境中存在多个可用元件时，可以使用任何合适的的标准来确定使用哪一个元件。
在一个实施例中，接收机206可以接收例如NTSC信号的输入信号230。接收机206允许将信号从NTSC格式转换成480i格式。因此，第二个解交错式扫描仪212可以是允许将480i信号转换成480p信号的解交错式扫描仪。第二转换器216允许将信号从60Hz转换到85Hz，而第一转换器214可以允许将480p数据信号转换成1080p数据信号。在示例性实施例中，显示器也可以包括需要85Hz信号和1080p数据信号。在此示例性实施例中，存储装置208可以包括用于具有1080i数据的信号的调谐器，且第一解交错式扫描仪210可以包括在频率60Hz处从1080i到1080p进行解交错。因此，为产生适当的的显示信号，作为主装置的CPU 220可以产生包括由接收机206到第二解交错式扫描仪212到第二转换器216到第一转换器214及随后到显示器218的处理程序。在此实施例中，不能访问存储装置208和第一解交错式扫描仪210。
因此，主装置220确定处理视频信号中的延迟时间，以在显示器218上产生视频显示。这个延迟时间被计算为视频延迟时间周期并且基于产生视频显示信号的信号处理程序。在一个实施例中，ISP 226可以提供非现场的配置服务。例如，ISP 226可以包括使用可用的ISP226算法和处理资源确定可用的配置并确定信号处理程序的系统
图3示出本发明的另一个实施例。当CPU 220作为主装置时，CPU220响应于可执行指令222，从而确定视频延迟时间周期。系统202接收也提供给音频接收机250的输入信号230。如本领域技术人员所知的，音频接收机250可以是任何合适类型的音频接收装置。音频接收机250耦合到音频展示装置252，音频展示装置252可以是展示音频输出的任何合适类型的装置，例如扬声器系统中的一个扬声器或多个扬声器。CPU 220给音频接收机250提供视频延迟时间周期254。音频接收机250响应于视频延迟时间周期254从而设置近似于视频延迟时间周期的音频延迟。音频接收机250根据标准音频接收机技术操作以设定包括以特定时间周期缓冲特定量音频输出的内部延迟。因此，音频接收机250产生音频输出256，以便音频展示装置252和视频显示器218彼此同步地提供音频和视频输出。
图4示出用于自动音频和视频输出同步的方法的一个实施例的步骤示范流程图。如果需要，方法开始于从多个有主控能力的装置中确定主装置，即步骤300。如上所述，主装置可以是能够执行和处理如上所述操作的任何合适的装置。如果需要，下一步骤302使用主装置确定产生视频显示信号的信号处理程序。如上所述，程序可以包括跨网络或在单个处理环境内选择一个或多个处理元件以产生视频显示信号。步骤304基于产生视频显示信号的信号处理程序计算视频延迟时间周期。因此，步骤306是使用主装置自动设置近似于视频延迟的音频延迟。从而，在本发明的一个实施例中，方法结束。
该方法还可以包括使用信号处理程序产生视频显示信号，以便视频显示器218提供视频输出。方法还包括经过视频延迟时间周期间隔之后产生音频展示信号。与音频接收机无关，比如图3的音频接收机250，音频展示信号可以先产生接着缓存特定时间间隔，或者可以先缓存然后产生，以提供音频输出信号256的延迟输出。
本发明还包括确定多个从装置。如关于图2所讨论的，从装置被定义为能够作为主装置的任何装置和被认为不是特定主装置的所有有主控能力的装置。因此，以上关于图2讨论的示例性实施例中，确定CPU 220为主装置，因此接收机206、存储装置208、第一解交错式扫描仪210、第二解交错式扫描仪212、第一转换器214及第二转换器216将是从装置。因此，信号处理程序基于多个从装置而进行。
图5示出本发明的另一个实施例的流程图，其包括在音频和视频同步过程中确定处理元件的状态。方法开始于确定处理环境是否包括通信信道，即步骤400。如果不存在通信信道，记录错误从而本发明不能确定信号处理程序并因此不能提供同步的音频和视频输出。在存在通信信道的情况下，步骤404将确定是否存在其它主装置。如果存在其它主装置，步骤406判断哪个可用的有主控能力的装置将被指定为主装置。
如果确定了特定的有主控能力的装置是决定哪个装置是主装置的装置，则方法继续到步骤408以便决定哪个有主控能力的装置为主装置。例如，可以通过确定哪个有主控能力的装置具有最可用的处理资源、哪个装置与外部服务提供者通信、哪个装置最适合执行例如使用评定等级系统(ratings system)的功能，或者决定哪个处理装置是主装置的任何其它合适的技术执行步骤408的决定。
在步骤406中，如果特定处理装置不是确定哪个有主控能力的装置是主装置的处理装置，方法继续到步骤410以便有有主控能力的装置听从主装置决定。因此，一旦决定有主控能力的装置中的一个成为主装置，主决定信号送达所有有主控能力的装置以指示哪个处理装置成为主装置的决定。因此，步骤412是为每一个有主控能力的装置确定是否其处理单元将成为主装置。
如果步骤412确定有主控能力的装置不是主装置，于是处理装置自动地成为从装置414。虽然，如果步骤412的决定是肯定的，处理装置将成为主装置，于是主装置就广播主装置决定给所有有主控能力的装置，即步骤416。为此，返回到步骤410，如果处理装置不能确定谁是主装置，处理装置执行步骤410以听从主装置决定并且一旦接到主装置决定，处理装置就能够决定是否事实上那个装置已成为主装置或者将成为从装置。另外返回参考步骤404，在仅有一个有主控能力的装置的情况下，默认该装置成为主装置以便方法继续到步骤416。
在步骤416之后，方法包括找到所有从装置的步骤418。如以上关于图2所讨论的，当CPU 220被指定为主装置时，从装置包括设置于处理系统202内的元件。步骤420询问从装置以确定每一个从装置的处理容量和能力。步骤422做出配置决定。配置决定可以基于如上所述的任何合适的因素，或者在另一个实施例中可以基于例如图2的ISP 224的跨因特网服务提供商的第三方提供的配置。在一个实施例中，可用单独配置服务以便主装置可以将从装置信息提供给配置处理装置，配置处理装置接着产生最优配置并提供配置决定返回给主装置。
不管怎样，做出配置决定并给从装置发送配置模式，即步骤424。在一个实施例中，配置信息包括指示特定从装置在何处接收输入视频信号及从装置可以给哪个装置提供进一步的信号。同样地，主装置使用从装置通过特定路径传送视频信息。例如，可以指示图2的接收机206直接给第一解交错式扫描仪210提供信息而第一解交错式扫描仪210可以从而直接给第二转换器216提供信息。如本领域技术人员所知的，可以与任何合适数量的从装置、特定的视频处理装置或提供配置和后续视频输出显示的其它合适的处理元件一起使用任何合适的配置。
因此，从系统的观点出发，从装置等待改变数据，即步骤426。除非另有指令，基于随后的改变数据，从装置将维持由从装置到从装置或其它的称作从处理元件到处理元件的数据流的现有方向关系。于是，在本发明的一个实施例中，方法结束。
因此，如以上关于图1所述，通过不仅为视频呈现而且为延迟时间的确定和音频处理的随后偏移配置处理元件，本发明改进了现有技术。本发明允许用户在网络环境中无缝地使用多处理元件以产生视频呈现。本发明还确定由网络呈现环境产生的延迟并自动地偏移相应的音频输出，以便终端用户在分离的输出系统上的同时接收视频和音频。
本发明不局限于这里所描述的具体实施例，应该理解本发明多方面的其它变化和改进的实施对本领域技术人员是显而易见的。例如，基于以确定的时间间隔缓冲视频内容，本发明还能够其后延迟视频输出相应的延迟因子，其中，本发明基于闲置存储器和音频和视频数据比较的缓冲要求，以延迟量对于音频信息进行缓存。因此，本发明涵盖在本发明在此公开的和要求的基本原理范围内的各种改进、变化或等价物。

Claims (18)

1.一种用于自动音频和视频输出同步的方法，所述方法包括：
基于产生视频显示信号的信号处理程序计算视频延迟时间周期；以及
自动地设置与所述视频延迟时间周期近似的音频延迟。
2.如权利要求1所述的方法，还包括使用所述信号处理程序产生所述视频显示信号。
3.如权利要求1或2所述的方法，还包括在所述视频延迟时间周期的时间间隔之后产生音频展示信号。
4.如权利要求3所述的方法，还包括给音频展示装置提供所述音频展示信号，其中所述音频展示装置是多个扬声器。
5.如前面任意一个权利要求所述的方法，还包括：
给视频显示装置提供所述视频显示信号。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述视频显示装置是数字电视。
7.如前面任意一个权利要求所述的方法，还包括：
确定多个从装置；以及
基于多个从装置确定所述信号处理程序。
8.如权利要求7所述的方法，还包括使用所述多个从装置通过特定的路径传送视频信息。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中所述从装置的至少一个也是有主控能力的装置。
10.如权利要求7至9中的任一项所述的方法，其中所述主装置和所述多个从装置可经过网络进行通信。
11.如前面任意一个权利要求所述的方法，包括从多个有主控能力的装置中确定主装置；以及
使用所述主装置，确定产生视频显示信号的信号处理程序。
12.一种用于自动音频和视频输出同步的设备，所述设备包括：
用于存储多个可执行指令的存储装置；以及
至少一个可耦合到所述存储装置的处理装置，使得所述至少一个处理装置可响应于所述可执行指令：
基于产生视频显示信号的信号处理程序计算视频延迟时间周期；以及
自动设置与所述视频延迟时间周期近似的音频延迟。
13.一种用于自动音频和视频输出同步的系统，所述系统包括：
多个可耦合的从装置；
可耦合到所述多个从装置的主装置，所述主装置用于基于所述多个从装置中的至少一个确定信号处理程序，且所述主装置用于基于所述信号处理程序计算视频延迟时间周期；
所述多个从装置的一个用于接收视频输入信号且所述多个从装置中的至少一个用于产生视频输出信号；以及
音频接收机，其可以耦合以接收音频输入信号，并经过与所述视频延迟周期近似的时间周期的延迟后产生音频输出信号。
14.如权利要求12或13所述的设备或系统，其中所述处理装置可经过网络耦合到主装置和多个从装置。
15.如权利要求12至14的任何一项所述的设备或系统，其中所述至少一个处理装置设置在计算系统内且主装置设置在所述计算系统内。
16.如权利要求11至15的任何一项所述的设备或系统，其中所述从装置是视频处理装置。
17.如权利要求11至16的任何一项所述的设备或系统，其中可将所述至少一个处理装置耦合到音频处理装置，使得可以在所述音频处理装置中对所述音频延迟进行编程。
18.如权利要求11至17的任何一项所述的设备或系统，其中所述至少一个处理装置用于响应于所述可执行指令、从多个有主控能力的装置中确定主装置；以及使用所述主装置，确定使用多个从装置产生视频显示信号的信号处理程序。
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