視頻處理系統、機頂盒及處理音/視頻信息的方法
2023-06-15 22:20:16
專利名稱：視頻處理系統、機頂盒及處理音/視頻信息的方法
技術領域：
本發明涉及視頻系統，更具體地說，涉及一種按照專用標準和行業標準產生視頻輸出的視頻處理系統。
背景技術：
視頻系統有很廣的使用範圍。視頻系統包括視頻顯示器和相應的音頻系統。典型的視頻系統包括模擬和數位電視機、計算機、可攜式電視機、行動電話、PDA(個人數字助理)、投影儀、PSP(移動播放站)、數字鐘錶。這些視頻系統使用許多不同行業標準的視頻及音頻格式，如NTSC、PAL、VGA、QVGA、HDTV。有些視頻系統使用獨特的、專有的視頻格式，如PDA視頻系統的屏幕解析度、刷新頻率、幀速率、編碼及壓縮比都與上述行業標準所要求的不同。
上述系統的視頻源包括線纜和衛星機頂盒、DVD播放機、PVR(個人視頻攝錄機)，、計算機、無線廣播電視等，這些視頻源提供大量的直播或預先錄製的節目，這些節目可以通過視頻系統提供給觀眾。
處於不同環境中的各種人都使用視頻系統，如辦公室、學校(教育機構)或家庭。在學校，典型視頻系統環境可能包括不同的學生有其自己的視頻系統並希望按他們方便的形式展示自己的節目。同樣，典型的家庭視頻環境也包括多個不同的家庭成員，希望在他們方便的時間和地點利用所選擇的視頻源按其不同的願望選擇不同的節目。
通過將這些系統與本發明進行比較，現有和傳統方案的局限性和不利因素對於本領域的普通技術人員來說是顯而易見。
發明內容
本發明的設備及其操作方法將在後面的
具體實施方式
及權利要求中進行進一步描述和說明。
依照本發明，提供一種視頻處理系統(VPS)，其可接收具有某些視頻特徵的視頻輸入信號，並產生多個視頻輸出信號，該多個視頻輸出信號具有適於多個視頻設備中每一個裝置的視頻特徵。該VPS包括用於接收視頻輸入信號的視頻輸入電路、用於接收有關連接於該視頻處理系統的多個視頻設備的視頻格式信息的接口控制電路。進一步地，該VPS還包括用於基於所述視頻格式信息對視頻輸入信號進行編碼轉換以產生多個視頻輸出信號的視頻編碼轉換電路，其中，每個視頻輸出信號具有各自的視頻格式並對應於多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及用於將多個視頻輸出信號輸出耦合給多個視頻設備的視頻輸出電路。該VPS的音頻部分包括用於接收與視頻輸入信號相對應的音頻輸入信號的音頻輸入電路，用於基於與多個視頻設備有關的音頻格式信息對音頻輸入信號進行編碼轉換並產生多個音頻輸出信號的音頻編碼轉換電路，其中每個音頻輸出信號具有各自的音頻格式並對應於多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及用於將多個音頻輸出信號輸出耦合到多個視頻設備的音頻輸出電路。該VPS的接口控制電路可以詢問在其作用範圍內的所有視頻設備以獲得該視頻設備的視頻格式信息。
所述視頻格式信息包括屏幕解析度信息和屏幕刷新率信息。該VPS的輸出視頻格式為下述中的一種QVGA(Quadrature視頻圖像陣列)、HDTV(高畫質電視)、3D(3維)標準、模擬標準或任意其它的特定視頻格式。該視頻處理系統也將具有輸入視頻特徵的輸出傳送到外接的存儲裝置。
依照本發明，提供一種機頂盒，其能夠基於視頻輸入信號，對視頻信號進行編碼轉換，產生多個視頻輸出信號。該STB包括用於接收源信號的視頻輸入電路；用於處理源信號以產生具有輸入視頻格式的視頻輸入信號的視頻調諧器；用於接收與該機頂盒相連的多個視頻設備有關的視頻格式信息的接口控制電路；用於基於所述視頻格式信息對視頻輸入信號進行編碼轉換以產生多個視頻輸出信號的視頻編碼轉換電路，其中每個視頻輸出信號具有各自的視頻格式並對應於多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及用於將多個視頻輸出信號輸出耦合到多個視頻設備的視頻輸出電路。
根據本發明的一方面，提供一種視頻處理系統，用於接收帶有輸入視頻特徵的視頻輸入信號並產生多個視頻輸出信號，該視頻處理系統包括視頻輸入電路，用於接收視頻輸入信號；接口控制電路，用於接收視頻格式信息，該視頻格式信息是有關與所述視頻處理系統通訊相連的多個視頻設備的視頻格式的信息；視頻編碼轉換電路，用於基於所述視頻格式信息將視頻輸入信號進行編碼轉換並產生多個視頻輸出信號，其中每個視頻輸出信號具有各自的視頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及視頻輸出電路，用於將所述多個視頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
作為優選，所述視頻處理系統進一步包括音頻輸入電路，用於接收與所述視頻輸入信號相對應的音頻輸入信號；音頻編碼轉換電路，用於基於所述多個視頻設備的音頻格式信息對音頻輸入信號進行編碼轉換並產生多個音頻輸出信號，其中每個音頻輸出信號具有各自的音頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及音頻輸出電路，用於將所述多個音頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
作為優選，所述視頻輸出電路包括數字線纜接口、模擬線纜接口、數字無線接口和模擬無線接口中的至少一種接口。
作為優選，所述視頻輸出電路進一步用於將帶有輸入視頻特徵的視頻輸入信號傳送給其它視頻設備。
作為優選，所述其它視頻設備是視頻存儲設備。
作為優選，所述視頻格式信息包括屏幕解析度信息和屏幕刷新率信息。
作為優選，所述接口控制電路還可詢問在其作用範圍內的所有視頻設備以獲得有關該視頻設備的視頻格式信息。
作為優選，所述視頻編碼轉換電路丟棄一些視頻輸入信號以產生解析度低於視頻輸入信號的視頻輸出信號。
作為優選，所述視頻編碼轉換電路插入一些視頻輸入信號以產生解析度高於視頻輸入信號的視頻輸出信號。
作為優選，至少有一個視頻輸出信號符合QVGA(Quadrature VideoGraphics Array)標準。
作為優選，所述視頻輸入信號特性符合三維電視標準。
作為優選，所述視頻輸入信號特性符合至少一種版本的高畫質電視標準。
作為優選視頻輸入信號包括數字視頻信號；且視頻輸出信號中至少包括一個數字視頻信號。
作為優選視頻輸入信號包括數字視頻信號；且視頻輸出信號中包括至少一個模擬視頻信號。
作為優選，所述視頻編碼轉換電路包含在至少兩個不同的視頻設備中，至少一個視頻源裝置，和一視頻處理裝置。
作為優選，所述視頻輸出信號包括多個節目頻道。
根據本發明的另一方面，提供一種機頂盒，用於將視頻信號轉換為基於視頻輸入信號的多個視頻輸出信號，其特徵在於，所述機頂盒包括視頻輸入電路，用於接收源信號；視頻調諧器，用於處理源信號，產生帶有輸入視頻格式的視頻輸入信號；接口控制電路，用於接收視頻格式信息，該視頻格式信息是有關與所述機頂盒通訊相連的多個視頻設備的視頻格式的信息；視頻編碼轉換電路，用於基於所述視頻格式信息將視頻輸入信號進行編碼轉換並產生多個視頻輸出信號，其中每個視頻輸出信號具有各自的視頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及視頻輸出電路，用於將所述多個視頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
作為優選，所輸機頂盒進一步包括音頻調諧器，用於接收與所述視頻輸入信號相對應的音頻輸入信號；音頻編碼轉換電路，用於基於所述多個視頻設備的音頻格式信息將音頻輸入信號轉換並產生多個音頻輸出信號，其中每個音頻輸出信號具有各自的音頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及音頻輸出電路，用於將所述多個音頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
作為優選，所述視頻輸出電路包括數字線纜接口、模擬線纜接口、數字無線接口和模擬無線接口中的至少一種接口。
作為優選，所述機頂盒還包括用於存儲視頻輸入信號的存儲接口。
作為優選，所述視頻格式信息包括屏幕解析度信息和屏幕刷新率信息。
作為優選視頻輸入信號包括數字視頻信號；且視頻輸出信號中至少包括一個數字視頻信號。
作為優選視頻輸入信號包括數字視頻信號；且視頻輸出信號中包括至少一個模擬視頻信號。
根據本發明的另一方面，提供一種處理音/視頻信息的方法，其特徵在於，包括如下步驟接收音/視頻信號；將音/視頻信號分離為音頻信號和視頻信號；轉換視頻信號以產生經過轉換的視頻信號；轉換音頻信號以產生經過轉換的音頻信號；以及傳送已轉換的音/視頻信號到接收顯示系統。
作為優選，轉換視頻信號以產生經過轉換的視頻信號包括將視頻信號轉換為適於用戶定義的屏幕解析度、用戶定義的刷新率及幀速率；以及轉換音頻信號以產生經過轉換的音頻輸出信號包括將音頻信號轉換為用戶定義的單聲道、立體聲或環繞立體聲信號。
作為優選，傳送已轉換的音/視頻信號到接收顯示系統包括通過無線方式將已轉換的音/視頻信號傳送到接收系統通過以下的描述和附圖，可以更深入地理解本發明的各種優點、及其實施例的細節。
下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是根據本發明實施例的視頻處理系統(VPS)的框圖，其中，所述VPS嵌入在視頻處理或/和視頻顯示系統中；圖2是根據本發明實施例的視頻處理系統(VPS)的框圖，其中，視頻處理操作在一個以上的視頻處理或/和視頻顯示系統中完成；圖3所示為視頻處理系統(VPS)的視頻處理部分的功能細節框圖；圖4所示為視頻處理系統(VPS)的音頻處理部分的功能細節框圖；圖5所示為包含有視頻處理系統(VPS)的機頂盒(STB)的視頻處理部分的電路框圖；圖6所示為包含有視頻處理系統(VPS)的機頂盒(STB)的音頻處理部分的電路框圖；圖7是根據本發明的視頻處理系統(VPS)接收音/視頻內容、並基於接收顯示系統的特定格式分別對音頻和視頻內容進行編碼轉換的方法的流程圖。
圖8所示為以按次付費的方式下載預先錄製的音/視頻節目的方法的流程圖。
具體實施例方式
本發明涉及視頻系統，以下描述涉及本發明在視頻系統中的應用。儘管下面的描述具體涉及本發明在家用視頻系統中的應用，但是顯而易見地，本發明也可以應用於其它類型的視頻系統及單獨應用於音頻系統，其原理是相同的。
圖1所示為一個示例性的視頻網絡105，其具有根據本發明的視頻處理功能。更具體地說，在視頻網絡105中，多個視頻源中的每個視頻源同時傳送視頻節目到多個具有不同的音頻和視頻信號格式要求的視頻系統。多個視頻源包括視頻播放器129、STB(機頂盒)113、遠程源115、電視機121、個人電腦123和PVR(個人視頻攝錄機)131。所述多個視頻系統，即，PDA(個人數字助理)117、蜂窩電話119、可攜式TV125、腕錶127、個人電腦123、電視機121以及其它獨特的(unique)視頻系統133，都具有顯示屏和喇叭。由於既可以提供源視頻又可以顯示源視頻，電視機121和個人電腦123既是視頻源又是視頻系統。
獨特的(unique)視頻系統133代表具有獨特的(unique)視頻格式的其它類型的視頻系統。例如，獨特的(unique)視頻系統133可能是數字視頻放映機、個人視頻設備或可攜式遊戲機。遠程源115代表多種類型的遠程視頻源，如基於網際網路的視頻伺服器、線纜及衛星服務提供商、電視臺等，其通常位於遠離主要觀看場所(如家中)的地方。
為了支持將視/音頻節目同時傳送到多個視頻系統117、119、121、123、125、127和133，每個視頻源113、115、121、123、129和131都配置有VPS(視頻處理系統)。具體地，VPS 143、145、135、137、141和139分別整合在上述視頻源之中。每個VPS由一個或多個音/視頻格式的節目中產生多種視頻和音頻格式。典型地，每個VPS將讀取第一格式的視頻節目，並且，利用所述第一格式，創建至少一個版本的第二格式的視頻節目。上述創建過程是實時進行的，亦可以是在後臺處理中進行。每個VPS傳送多種格式的視頻節目到多個顯示節目的視頻系統。
VPS 143、145、135、137、141和139也傳送所需的多種格式的其它視頻節目到視頻系統117、119、121、123、125、127和133。例如，PDA 117和電視機121可能都聯繫STB 113以選擇單一格式的第一廣播電視頻道，該頻道是通過屋頂天線111、衛星碟形天線109或有線設施從遠程源115接收來的。同時，可攜式TV 125可能通過相同的路徑請求第二個電視頻道。作為響應，VPS 143並行地進行a)以其原有格式將第一頻道的視頻信號傳送到電視機121；b)將第一頻道的視頻信號轉換為適合於PDA 117的第二格式並傳送到PDA 117；c)將第二頻道的視頻信號轉換成適合於可攜式TV 125的第三種格式並傳送到可攜式TV 125。
在另一種示例性的操作方式中，PVR 131可以使用其它任意視頻源的VPS，而不使用自己的VPS，即VPS 139。例如，PVR 131傳送其存儲的視頻到STB 113。一旦接收到該視頻信號，STB 113使用VPS 143產生想要觀看該視頻內容的多個視頻系統所需要的或請求的幾種格式。當然，PVR 131也可以整合到STB 113中並共享一個VPS。同樣地，當有需要或視頻源內沒有配置VPS時，電視機121、視頻播放器129和個人電腦123也可以使用STB 113的VPS。更普遍地，雖然視頻源自己有VPS可用，但當被用戶選擇或配置時，或當視頻源無VPS而需要的時候，任何視頻源都可以使用其它任一視頻源的VPS。
通訊路徑107支持圖1中的各種設備之間的所有通訊交換。如，遠程源115通過通訊路徑107發送至少一個格式的廣播電視頻道。當遠程源115包括線纜服務提供商時，通訊路徑107包括一個將遠程源115連接到任一個或所有其它視頻源(例如113、121、123、129和131)的同軸電纜設施。同樣地，為支持光纖、衛星或屋頂天線廣播電視，通訊路徑107也包括圖中所示任意兩個設備之間的有線和無線、短距和長距的鏈路和網絡，以及其中的任意組合。
雖然VPS 135、137、139、141、143和145中的每一個經過電路和編程操作可以是全功能的，但全部VPS功能也可以分布在二個或多個組件135、137、139、141和143中。同樣，VPS 135、137、139、141、143和145中的一些或全部可能僅能處理較少種類的視頻格式，並產生一組有限的輸出視頻格式。如果處於這種情況下，當輸入視頻格式或所需的輸出格式得不到支持時，該輸入視頻將被轉送到其它VPS 135、137、139、141、143和145中進行處理。例如，視頻播放器129的VPS 141可以從數字視頻光碟(DVD)接收NTSC格式的視頻，其帶有杜比5.1環繞立體聲格式的音頻。VPS 141將接收到的信號轉換為QVGA視頻格式和MEPG-1音頻格式。雖然當以無線傳輸方式將這些音頻和視頻行業標準格式傳送到PDA 117進行重放時，這些格式可能會被認可，但是，一些視頻系統如行動電話119也可能要求專有格式。在這種情況下，視頻播放器129在最終將該視頻傳送到行動電話119以供消費之前，先傳送QVGA和MPEG-1格式到其它配置來處理這種專有格式的VPS。同樣地，音頻和視頻可以採用不同的格式路逕到達視頻系統。視頻可從第一視頻源傳輸到第二進行第一階段的轉換，然後在將視頻最終傳輸到需消費該視頻的視頻系統之前，傳輸到第二視頻源進行最後的轉換。與此同時，音頻可在第一視頻源進行轉換並直接傳送到消費視頻系統中。作為直接傳輸的一種替代，轉換後的音頻可以與視頻一起通過第二視頻源中繼到消費視頻系統。
雖然圖中沒有示出，分離的VPS設備可以為網絡105提供專用和集中的VPS支持。也就是說，VPS 135、137、139、141和143既可以與視頻系統的其它功能電路一起集成在視頻系統中，又可以獨立地置於視頻系統的輸入電路之前。這樣的設備可包括專用的電腦伺服器，該伺服器可配置在視頻系統附近，也可以遠程配置，例如，在網際網路上。
視頻系統117、119、121、123、125、127和133中的一些可能不具備任何VPS功能，但可接收經STB 113的VPS 143處理過的、適合各視頻系統的視頻。同樣，視頻源131和129可能不具備任何VPS功能，但可以發送標準的視頻節目到STB 113的VPS 143中。總之，視頻處理本身可以只在STB 113的VPS 143中進行，處理後的視頻和音頻格式被傳送到視頻系統113、117、119、121、123、125、127和133。另一種可能是，視頻處理在視頻源115中由VPS 145溯流進行，並以消費視頻系統所要求或選定的格式傳送STB 113。
對於既是視頻源又是視頻系統的設備，例如，電視機121和個人電腦123，接收符合格式或不符合格式的音頻和視頻以在屏幕和喇叭上播放。如果視頻不符合格式，內置的VPS將創建符合格式的文件。另外，這些設備的VPS也可為其它視頻系統提供服務，在需要時為其它消費視頻系統創建合適的視頻和音頻格式。
在一個實施例中，在將當前音頻和視頻格式編碼轉換為消費該視頻(如顯示在屏幕上)和音頻(如在一個或多個喇叭上重放)的視頻系統117、119、121、123、125、127和133中的一個特定系統所要求或所選定的格式之前，VPS135、137、139、141和143所執行的處理包括對視頻和音頻進行任何必要的解密、解壓和數字版權處理(digital rights processing)。在通過通訊路徑107中的有線或無線通訊鏈路將編碼轉換後的音頻和視頻傳送到一個或多個消費視頻系統之前，VPS對其進行任何必要的加密、壓縮和數字版權處理。由任何一個VPS所接收的音頻和/或視頻信號也可以不經過任何處理就直接傳送給任何一個消費視頻系統或其它視頻源。
VPS 135、137、139、141和143中的任一個能同時支持兩個或更多的使用相同或不同的視頻輸入的視頻源系統117、119、121、123、125、127、129和133。例如，VPS 139可能同時a)恢復第一格式(如，第一音頻格式和第一視頻格式)的第一和第二視頻節目；b)轉換第一視頻節目到第二及第三格式；c)轉換第二視頻節目到第四格式；d)傳送第一格式到電視機121；e)傳送第二格式到行動電話119；f)傳送第三格式到PDA 117；g)傳送第四格式到便攜電視125和腕錶127。
VPS 135、137、139、141和143從視頻系統117、119、121、123、125、127、131和133中的每一個接收音頻和視頻格式信息。這些信息包括所有被支持的格式或觀看者/聆聽者的首選或當前要求的格式。VPS 135、137、139、141和143之間互相交換有關自己所具有的轉換能力的信息。每一個VPS還與視頻系統117、119、121、123、125、127、131和133交換有關自己或其它VPS所具有的轉換能力的信息。通過共享這些格式消費能力/需求和格式轉換能力，可自動選定一個或多個適當的VPS並開始傳送。當然，觀看者/聆聽者也可以以手動方式選擇音/視頻節目，隨後選擇一個或多個VPS在選定的格式下處理和傳送音頻和視頻。這樣的手動操作可以在每次節目選定後進行，或者作為設置程序(setup procedure)的一部分。這樣的手動操作通常由觀看者/聆聽者通過視頻系統的用戶界面來完成，來自特定的源的一個或將來的節目將發送到該視頻系統上。這樣的手動操作也可以通過圖中所示的任一設備(any of the illustrated elements)的用戶界面實現。例如，要設置(set up)行動電話119，可以使用行動電話119、個人電腦123或STB 113上的用戶界面。
視頻格式信息包括屏幕解析度、幀和刷新速率信息的說明、可能還有壓縮，數字版權要求和加密方法。音頻格式說明可包括單聲道、立體聲或環繞立體聲其中一種的說明，也可能包括特定的壓縮、數字版權和加密方案。這些格式可以由行業標準或專門標準定義。
在VPS 143接收到的信號中，包括模擬NTSC電視信號、模擬PAL電視信號、下載的MEPG文件、HDTV廣播信號或者任何其它標準的數字廣播信號。在需要的信號解析度比輸入數位訊號的解析度低時，VPS 143丟棄一些視頻輸入信號產生較低解析度的輸出信號。或者，如果VPS 143的一個輸出端需要輸出較高解析度的信號，VPS 143插入視頻輸入信號以產生較高解析度的信號。VPS 143的視頻輸出信號格式包括模擬NTSC電視信號、模擬PAL電視信號、QVGA、HDTV(高畫質電視)和三維視頻標準。不管視頻輸入信號的格式如何，VPS 143也輸出用戶定義的任何其它的視頻格式，這些視頻格式由屏幕解析度、幀速率及刷新頻率定義。VPS 143按如下方式處理任何模擬格式的輸入信號先是將其轉換為數字視頻信號，然後將其編碼轉換為所需的格式。
例如，視頻源115可能是基於網際網路的供應商或基於線纜/衛星的信號提供商。對於基於網際網路的供應商，在以即時付費(pay-per-view)的方式觀看視頻節目或直接購買視頻節目時，會要求進行驗證。這些視頻節目可以是電影、體育節目、基於線纜的教育節目，或電視廣播節目。
STB 113的VPS 143接收到的視頻信號可能是帶有單聲道或立體聲音頻內容的模擬視頻信號，或可能是具有HDTV格式及環繞立體聲音頻格式的數字音/視頻信號。每一個接收設備117、119、121、123、125、127、131和133各自都具有獨特的音頻和視頻格式。當STB 113將接收到的視頻信號進行編碼轉換後，接收設備如HDTV 121從STB113接收視頻信號。例如，視頻系統如可攜式電視125、帶有視頻功能的腕錶127、帶有視頻功能的行動電話119、帶有視頻功能的PDA 117或PSP 113可能具有QVGA顯示系統。QVGA視頻格式的屏幕解析度是320X240，其幀速率為30fps(幀/秒)，並帶有立體聲音頻輸出。VPS 143多個輸出中的某些可通過無線方式提供特定的、與視頻系統125、127、119和117分別相配的音頻和視頻輸出，不消耗任何帶寬。視頻系統125、127、119和117可能不再需要對從VPS 143接收到的視頻信號進行編碼轉換。
在本發明的一個實施例中，VPS 135、137、139、141和143可選擇地接收多個視頻節目或電視頻道，並對其進行處理以產生多個輸出通道。STB 113中的VPS 143有尋址(address)多個輸入、提供多個輸出(每個輸出都帶有獨特的音/視頻格式)、並以無線方式在作用範圍內(例如家庭或辦公室)以任一種輸入-輸出通道組合、以用戶設定的任一種音/視頻輸出格式發送該多個音/視頻輸出的能力。VPS 143的這種能力允許多個用戶在屋子裡內的任意處、使用視頻系統117、119、121、123、125、127或133中的任一個來享受自己渴望的視頻節目。在這種情況下，STB 113有多個遠程控制器(未示出)，以對其輸入-輸出通道組合及其音/視頻輸出格式進行設置。
例如，利用VPS 143，使得幾個家庭成員能夠在家中任何地方、在各自方便的時候觀看他們自己喜愛的節目。用戶可以使用多個遠程控制器中的一個來控制STB 113，獲得任何輸入-輸出的組合和分別與視頻設備117、119、121、123、125、127或133相配的輸出格式。例如，一個用戶可能希望使用STB 113的輸入通道1接收來自網際網路供應商的視頻節目並設置輸出通道2用所希望的音/視頻格式以無線廣播的形式將節目送到其作用範圍，在後院用帶有視頻功能的PDA 117觀看節目。另一用戶可能希望在廚房用電視機121觀看喜愛的電視節目，使用STB 113的輸入通道4，設置STB 113用輸出通道1無線地傳送模擬視頻信號到電視機121。在這些情況下，無線適配器(圖1中未示出)必須附加到接收設備的音/視頻輸入插頭上以接收由STB 113無線傳送的音/視頻信號，並且接收設備也必須位於STB 113的作用範圍內。每個用戶可以在任何時間，或者用遠端控制器或者用STB 113自身的控制器，改變STB 113的任何一個輸入通道的源。
圖2是根據本發明實施例的視頻處理系統(VPS)的框圖，其中，視頻處理操作在一個以上的視頻處理或/和視頻顯示系統中完成。如圖2所示，VPS223和另外一個VPS 217(圖1中的135)共同完成STB(機頂盒)207接收的視頻信號的處理。在考慮HDTV作為一個例子時，該系統包括STB 207，其提供經部分處理的視頻信號到HDTV 221(圖1中的121)。STB 207傳送經過VPS223處理過的視頻信息，該視頻信息經由WLAN、LAN、有線電視網絡213、碟形天線211和其它天線209中的一個或多個接收而來。HDTV 221的輸入部分(圖2中示出)包括調諧器215、VPS(音/視頻編碼轉換器)217，音/視頻解碼器219在HDTV通常包含的其它功能模塊(未示出)之中。STB 207通過線纜225或通過無線連接(未示出)與HDTV 221相耦合。
到達VPS 223的視頻輸入是接收自STB 207、影碟播放機(未示出)、PVR(圖1中的131)和其它本地和遠程源的。遠程源包括基於網際網路的供應商、有線節目提供商或基於衛星的電視信號提供商。VPS 223的視頻輸入信號可能是模擬NTSC電視信號、模擬PAL電視信號、下載的MEPG文件，HDTV廣播信號或其它任何標準的數字廣播信號。
在本發明的一個實施例中，VPS 223將輸入的模擬信號轉換為數位訊號並將其編碼轉換(transcode)為數字標準格式。經過編碼轉換的數位訊號被調製在載波上(例如，在廣播頻道3上)經過線纜225耦合到HDTV。
當HDTV 221的調諧器215被調諧到各自的頻道，VPS 217接收編碼轉換後的數位訊號。HDTV 221的VPS 217將接收到的數位訊號編碼轉換為HDTV視頻格式。接著，VPS 217將接收到的音頻信號轉換為與HDTV格式相兼容的環繞立體聲信號。來自VPS 217的HDTV格式的視頻信號被耦合到音/視頻解碼器219中，該解碼器219是典型的HDTV的標準模塊。隨後，音/視頻解碼模塊219與HDTV 221的其它功能模塊一起對從VPS 217送來HDTV信號進行處理，視頻輸出通過視頻顯示器(未示出)顯示出來。
圖3所示為視頻處理系統(VPS)的視頻處理部分的功能細節框圖305。VPS 305(示出了圖1中每一個VPS 135、137、139、141和143中的一些或全部組件)包括視頻輸入電路309、視頻編碼轉換電路311、接口控制電路307、視頻輸出電路313、視頻輸出315和視頻存儲接口317。
視頻輸入電路309從STB 113、PVR 131、電視機121、計算機123、外接視頻源115和其它本地和遠程源接收視頻輸入信號。如果視頻輸入電路309接收的視頻輸入是模擬形式，視頻輸入電路309中內置的模/數(A/D)轉換器(未示出)將該視頻輸入信號轉換為數字格式。無論視頻源115或者其它任何本地或遠程源所做的編碼轉換是否是溯流(upstream)進行的，在視頻輸出315上，在輸出端可以按所接收的格式獲得該視頻輸入，作為VPS 305輸出之一。另外，為長期保存的目的，可將不經任何處理的接收輸入信號輸出到存儲設備。將所接收的輸入信號輸出到存儲設備是經由視頻存儲接口317實現的。
視頻編碼轉換電路311是能夠對來自視頻輸入電路309的入站(incoming)視頻信號進行解碼的處理電路。一旦視頻信息被解碼，視頻編碼轉換電路311即對視頻信號進行處理，將其再次編碼為標準視頻格式或用戶定義的視頻格式。此外，視頻編碼轉換電路311也可以將已解碼的視頻信號編碼為用戶定義的多個視頻格式。實際上，視頻編碼轉換電路同時將視頻輸入信號轉換為多個視頻格式，這些視頻格式每一個均有不同的屏幕解析度、幀速率和刷新速率。當需要產生較低解析度的視頻輸出信號時，視頻編碼轉換電路311丟棄一些視頻輸入信號。當要求輸出解析度高於視頻輸入信號的視頻輸出信號時，視頻編碼轉換電路311插入視頻輸入信號。
接口控制電路307的作用是作為VPS 135、137、139、141和143(圖1中的)與用戶之間，特別是視頻編碼轉換電路311與用戶之間的接口。用戶可以通過提供有關視頻設備117、119、121、123、125、127或133(見圖1)的屏幕解析度、幀和刷新速率信息及其它信息，來設定(program)視頻編碼轉換電路311的每一個編碼轉換頻道。作為替代，接口控制電路307能夠詢問其作用範圍內的所有視頻設備並得到關於這些視頻設備的視頻格式信息。為使用接口控制電路307的這種功能，視頻設備117、119、121、123、125、127或133(見圖1)需要與接口控制電路307通訊連接，並且能夠提供視頻格式信息。
視頻輸出電路313將來自視頻編碼轉換電路311的視頻信號分割為多個並行的、有各自屏幕解析度、幀和刷新速率的視頻信號。如果要求模擬視頻信號輸出，視頻輸出電路313將數字視頻信號適當地轉換為所要求格式的模擬視頻信號。輸出信號通過在視頻輸出315上的輸出插座提供給用戶。或者，視頻輸出電路313將視頻輸出調製到RF(射頻)上，通過無線方式傳輸所有的視頻輸出信號到其作用範圍內的視頻設備上。用戶也可以使用接口控制電路307設定視頻輸出電路313的每個視頻輸出信號傳輸到相應的視頻設備的方式。
例如，輸入到視頻輸入電路309的視頻可能是下列信號中的一種模擬NTSC電視信號、模擬PAL電視信號、HDTV廣播信號或任何其它標準的數字廣播信號。視頻編碼轉換電路311所編碼的多種輸出視頻格式中，包括模擬NTSC格式、模擬PAL格式、HDTV格式、QVGA格式、3D(三維)視頻格式和/或用戶定義的任何其它格式。如果接收設備是使用QVGA視頻格式的PSP(可攜式遊戲機)，於是視頻輸出電路313的輸出中的一個可能被設定為以無線方式發送QVGA格式的視頻信號。
圖4所示為根據本發明的視頻處理系統(VPS)的音頻處理部分的功能細節框圖405。整個VPS 135、137、139、141和143(見圖1)電路包括圖3所示的視頻組件電路305及圖4所示的音頻組件電路405。VPS的音頻組件電路包括音頻輸入電路409、音頻解碼轉換電路411、音頻輸出電路413、接口控制電路407、音頻存儲接口417和音頻輸出415。
音頻輸入電路409從STB 113、PVR 131、電視機121、計算機123、外接音頻源115和其它本地和遠程源接收音頻信號。例如從STB 113來的音/視頻信號的音頻部分被單獨饋送到音頻輸入電路409作進一步處理。音頻輸入電路409使用內置的模/數(A/D)轉換器(未示出)將輸入的模擬音頻信號(例如從NTSC電視信號)轉換為數字音頻信號。如果是任意格式的數字音頻輸入，音頻輸入電路409允許其不作任何處理直接通過。
無論音頻輸入信號的格式如何，在音頻輸出415上，在輸出端可以獲得具有所接收的音頻輸入特性的音頻，作為VPS 405的輸出之一。此外，為達到長期保存的目的，可將接收到的音頻信號不經任何處理地輸出到存儲設備。接收到的音頻信號可通過音頻存儲接口417輸出到存儲設備。
音頻編碼轉換電路411從音頻輸入電路409接收數字音頻信號，將其解碼並去掉任何音頻壓縮。然後，音頻編碼轉換電路411將音頻信號編碼為多種格式之一，如單聲道，立體聲或多路環繞立體聲音頻信號。音頻編碼轉換電路411的每個輸出頻道的格式與視頻編碼轉換電路311(見圖3)的對應視頻頻道的格式一致。接口控制電路407(類似圖3中的接口控制電路307)提供控制輸入到音頻編碼轉換電路411，該控制輸入決定了音頻輸出的格式。
音頻編碼轉換電路411的數字音頻輸出被音頻輸出電路413分離為多個頻道，每個頻道有由接口控制電路407決定的特性。這些多個輸出被音頻輸出電路413可通過無線方式發送到作用範圍內。作為選擇，音頻信號也可通過音頻輸出415上的音頻插座輸出。
圖5所示為根據本發明、包含有視頻處理系統(VPS)的機頂盒(STB)的視頻處理部分的電路框圖505。機頂盒113(見圖1)可以從各種源接收多個輸入並根據視頻輸入信號產生多個視頻輸出信號，以適應各個不同的接收視頻系統，圖5所示為包含在STB 113(見圖1)中的視頻處理部分的電路505。電路505示出了僅包含STB 113(見圖1)的多個輸入之一的電路。STB 113(見圖1)中視頻處理部分的電路505包括視頻調諧器507、視頻輸入電路509、視頻編碼轉換電路511、接口控制電路517、視頻存儲接口515、視頻輸出519和視頻輸出電路513。
視頻調諧器507在STB 113(見圖1)的輸入端從模擬或數位電視射頻(RF)頻譜中接收視頻輸入信號，並從用戶指定的電視頻道中提取視頻信號。該視頻信號被饋送到視頻輸入電路509。作為選擇，視頻輸入電路509也可從PVR131、視頻播放器129、電視機121、計算機123、外接視頻源115(見圖1)和其它本地源或遠程源中接收信號。在模擬信號被饋送到視頻輸入電路509的情況下，內置於視頻輸入電路509的模數(A/D)轉換器(未示出)將模擬視頻轉換為數字格式。無論視頻源115或者其它任何本地或遠程源所做的編碼轉換是否是溯流(upstream)進行的，在視頻輸出519上，在輸出端可以按所接收的格式獲得該視頻輸入，作為STB 505輸出之一。另外，為長期保存的目的，可將不經任何處理的接收輸入信號輸出到存儲設備。將所接收的輸入信號輸出到存儲設備是經由視頻存儲接口515實現的。
典型地，視頻信息被壓縮、編碼後傳送，以節省帶寬。視頻編碼轉換電路511是一個能夠對接收自視頻輸入電路509的入站視頻信號進行解碼、解壓縮處理的電路。視頻編碼轉換電路511對解壓縮後的視頻信號進行逐幀處理。一旦逐幀的視頻信息被讀出，視頻編碼轉換電路511使用數位訊號處理算法處理視頻信號，將其再次編碼為標準的視頻格式或用戶定義的視頻格式。之後，視頻編碼轉換電路511將被解碼視頻信號編碼為用戶定義的多個視頻格式。實質上，視頻編碼轉換電路並行地將視頻輸入信號轉換為各自有不同的屏幕解析度、幀和刷新速率的多個視頻格式。當需要產生解析度較低的視頻輸出信號時，視頻編碼轉換電路511丟棄一些視頻輸入信號，同樣，當需要產生解析度較高的視頻輸出信號時，視頻編碼轉換電路511插入一些視頻輸入信號。
接口控制電路517提供用戶輸入到視頻編碼轉換器511。或者，接口控制電路517詢問在其作用範圍內的視頻設備，並決定多個輸出中每個要求的視頻格式。視頻編碼轉換電路511和視頻輸出電路513使用來自接口控制電路517的控制輸入，並相應地格式化視頻輸出。
視頻輸出電路513接收來自視頻編碼轉換電路511的輸入，將視頻輸出分割為多個頻道，並以來自接口控制電路517的用戶輸入為基礎，以無線方式在其作用範圍內發送或以線纜傳送它們。當以來自接口控制電路517的控制輸入為基礎，要求模擬輸出時，視頻輸出電路513將數字視頻信號轉換為模擬格式。視頻輸出電路513還包括數字線纜接口、模擬線纜接口、數字無線接口和模擬無線接口。數字線纜接口和數字無線接口允許被分割(segregated)的數字視頻輸出通過有線或無線方式傳播。同樣地，模擬線纜接口和模擬無線接口允許模擬視頻輸出通過有線或無線的方式傳送給模擬接收視頻系統。所有的模擬和數字視頻輸出頻道，都可以通過複合插座在視頻輸出519獲得。
圖6所示為包含有視頻處理系統(VPS)的機頂盒(STB)的音頻處理部分的電路框圖605。根據本發明，圖5所示的視頻部分電路和圖6所示的音頻部分電路構成STB 113的電路。STB 113的音頻部分605包括音頻調諧器607、音頻輸入電路609、音頻編碼轉換電路611、接口控制電路615、音頻存儲界面617、音頻輸出電路613和音頻輸出619。
STB 113收到的射頻(RF)廣播音頻信號被饋送到音頻調諧器607，音頻調諧器607的輸出被送到音頻輸入電路609。音頻輸入電路609也可以從其它的各種源接收音頻輸入，如PVR 131、電視機121、計算機123、外接視頻源115(見圖1)和其它的本地或遠程源。如果接收的音頻輸入是模擬形式的，模數(A/D)轉換器(未示出)將音頻信號轉換為數字形式。
在音頻輸出619上，來自視頻源115(見圖1)或任何其它本地和遠程源的音頻輸入可以作為輸出提供，該輸出帶有所接收時的特性。此外，接收到的音頻輸入可通過音頻存儲接口617提供給外接的存儲設備。
音頻編碼轉換電路611從音頻輸入電路609接收數字音頻信號，並對其進行解碼以去掉任何音頻壓縮。進一步，基於來自接口控制電路615(類似圖5功能塊517)的控制信號，音頻編碼轉換電路611將音頻信號編碼為多種格式之一，如單聲道，立體聲或環繞立體聲音頻信號。音頻解碼轉換電路611的每個輸出頻道的格式和視頻解碼轉換電路511(見圖5)的每個視頻輸出頻道的格式相配合作為音/視頻輸出提供給相應的接收視頻系統。
音頻編碼轉換電路611的數字音頻輸出被音頻輸出電路613分割為多個頻道，每一個頻道都有被接口控制電路615定義的特性。音頻輸出電路還包括數字有線接口、數字無線接口、模擬有線接口和模擬無線接口。數字和模擬無線接口將音頻輸出信號無線發送到相應的視頻接收系統。或者，音頻輸出電路613的數字和模擬有線接口通過音頻輸出619上的插座提供音頻輸出信號。
圖7是根據本發明，視頻處理系統(VPS)接收音/視頻內容，基於接收顯示系統規定的格式分別編碼轉換音頻和視頻內容的方法流程圖705。視頻處理系統(VPS)將音/視頻輸入編碼轉換為不同的音/視頻格式的方法開始於步驟707。在步驟709，VPS從本地或遠程源接收數字音/視頻信號。
隨後，在下一步驟711，VPS將音/視頻信號分開為音頻流和視頻流，以分別處理。然後，在下一個步驟713，VPS基於視頻格式信息編碼轉換視頻信號。該視頻格式信息可從用戶處獲得，其可能包括視頻信號的屏幕解析度、幀和刷新速率。視頻格式信號可以遵從任何視頻標準格式(如HDTV格式或QVGA格式)或者可能是對特定接收設備是唯一的。在下一個步驟715，VPS基於音頻格式信息編碼轉換音頻信號，同樣，相應一個特定的視頻系統的音頻格式可從用戶處獲得，其可能包括單聲道、立體聲、環繞立體聲音頻格式中的一個。或者，VPS可以詢問接收視頻系統，並獲得音頻和視頻格式信息。
隨後，在步驟717，編碼轉換後的視頻信號被傳送到接收設備。在步驟719，相應的編碼轉換後的音頻信號被傳送到接收設備。典型的接收設備是視頻系統。傳送可以使用有線方式(例如本地區域網-LAN)或無線方式。無線傳送方式可以採用標準的射頻(RF)例如藍牙(2.4GHz)。無線通訊的範圍(VPS的作用範圍)大約可以是100米。如果接收設備沒有配備無線通訊設施，可能需要一個無線適配器(dongle)，也就是將小型的無線接收器連接到音/視頻輸入插座上。
隨後，在下一個判斷步驟721，驗證用戶定義的音/視頻格式是否有變化，如果有，重複步驟713、715、717和719。如果沒有，解碼轉換程序在步驟723終止。當由多個視頻輸入產生多個輸出視頻格式時，重複全部處理步驟705。
圖8所示為以按次付費的方式下載預先錄製的音/視頻節目的方法的流程圖805。流程圖805舉例示出了從網際網路下載預先錄製的音/視頻節目，並將其處理(編碼轉換)為多種輸出音/視頻格式的過程。
獲得被許可的預先錄製的音/視頻節目的過程開始於步驟807。之後，在下一個步驟809，用戶請求預先錄製的視頻節目。為此，用戶使用WEB瀏覽器登錄到網際網路上的選擇網站，在預先錄製音/視頻節目供應商所提供的清單中選擇需要的節目。之後，用戶通過用滑鼠點擊相應按鈕來請求下載這些節目。
之後，在下一個判斷步驟811，網站確定所選擇的節目是否需要許可認證。如果是，在下一個步驟813，用戶通過網頁向預先錄製音/視頻節目提供商提供所有的證明和帳單信息，如姓名、地址和付款方式。為實現用戶允許的對視頻節目的支付，用戶需要通過預先錄製音/視頻節目提供商的網頁提供所有必要的信息。如果在步驟811，網站確定對於所選擇的節目，將預先錄製的音/視頻節目進行編碼轉換、並伴有本地產生的音頻內容是不需要許可認證，則流程跳到下一個步驟817。
之後，下一判斷步驟815，判斷用戶是否獲得許可，如果用戶沒有給出必需的所有帳單信息或沒有支付，流程跳到步驟819，結束下載。
如果在判斷步驟815，用戶提供了所有必需的信息並且已支付，用戶將被允許下載預先錄製的音/視頻節目，之後，在步驟819下載程序結束。
本領域一般技術人員知悉，此處使用的術語「通訊連接」，包括無線和有線，直接連接和通過其它的元件、組件、電路或模塊的間接連接。本領域一般技術人員也知悉，推斷連接(inferred coupling，例如，一個元件被推斷連接到另一個元件)包括與「通訊連接」一樣的方式在兩個元件中的有線和無線，直接與間接連接。
以上藉助於說明指定的功能和關係的方法步驟對本發明進行了描述。為了描述的方便，這些功能組成模塊和方法步驟的界限和順序在此處被專門定義。然而，只要給定的功能和關係能夠適當地實現，界限和順序的變化是允許的。任何上述變化的界限或順序應被視為在權利要求保護的範圍內。
以上還藉助於說明某些重要功能的功能模塊對本發明進行了描述。為了描述的方便，這些功能組成模塊的界限在此處被專門定義。當這些重要的功能被適當地實現時，變化其界限是允許的。類似地，流程圖模塊也在此處被專門定義來說明某些重要的功能，為廣泛應用，流程圖模塊的界限和順序可以被另外定義，只要仍能實現這些重要功能。上述功能模塊、流程圖功能模塊的界限及順序的變化仍應被視為在權利要求保護範圍內。
本領域技術人員也知悉此處所述的功能模塊，和其它的說明性模塊、模組和組件，可以如示例或由分立元件、特殊功能的集成電路、帶有適當軟體的處理器及類似的裝置組合而成。
此外，雖然描述細節的目的是清楚和明白上述實施例，本發明並不限於這些實施例。任何本領域技術人員知悉的、對這些特徵和實施例進行各種改變或等效替換而得的技術方案，都屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種視頻處理系統，用於接收帶有輸入視頻特徵的視頻輸入信號並產生多個視頻輸出信號，該視頻處理系統包括視頻輸入電路，用於接收視頻輸入信號；接口控制電路，用於接收視頻格式信息，該視頻格式信息是有關與所述視頻處理系統通訊相連的多個視頻設備的視頻格式的信息；視頻編碼轉換電路，用於基於所述視頻格式信息將視頻輸入信號進行編碼轉換並產生多個視頻輸出信號，其中每個視頻輸出信號具有各自的視頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及視頻輸出電路，用於將所述多個視頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
2.根據權利要求1所述的視頻處理系統，其特徵在於，所述視頻處理系統進一步包括音頻輸入電路，用於接收與所述視頻輸入信號相對應的音頻輸入信號；音頻編碼轉換電路，用於基於所述多個視頻設備的音頻格式信息對音頻輸入信號進行編碼轉換並產生多個音頻輸出信號，其中每個音頻輸出信號具有各自的音頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及音頻輸出電路，用於將所述多個音頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
3.根據權利要求1所述的視頻處理系統，其特徵在於，所述視頻輸出電路包括數字線纜接口、模擬線纜接口、數字無線接口和模擬無線接口中的至少一種接口。
4.根據權利要求1所述的視頻處理系統，其特徵在於，所述視頻輸出電路進一步用於將帶有輸入視頻特徵的視頻輸入信號傳送給其它視頻設備。
5.一種機頂盒，用於將視頻信號轉換為基於視頻輸入信號的多個視頻輸出信號，其特徵在於，所述機頂盒包括視頻輸入電路，用於接收源信號；視頻調諧器，用於處理源信號，產生帶有輸入視頻格式的視頻輸入信號；接口控制電路，用於接收視頻格式信息，該視頻格式信息是有關與所述機頂盒通訊相連的多個視頻設備的視頻格式的信息；視頻編碼轉換電路，用於基於所述視頻格式信息將視頻輸入信號進行編碼轉換並產生多個視頻輸出信號，其中每個視頻輸出信號具有各自的視頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及視頻輸出電路，用於將所述多個視頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
6.根據權利要求5所述的機頂盒，其特徵在於，所輸機頂盒進一步包括音頻調諧器，用於接收與所述視頻輸入信號相對應的音頻輸入信號；音頻編碼轉換電路，用於基於所述多個視頻設備的音頻格式信息將音頻輸入信號轉換並產生多個音頻輸出信號，其中每個音頻輸出信號具有各自的音頻格式，並對應於所述多個視頻設備中的至少一個相應的視頻設備；以及音頻輸出電路，用於將所述多個音頻輸出信號輸出耦合給所述多個視頻設備。
7.根據權利要求5所述的機頂盒，其特徵在於，所述視頻輸出電路包括數字線纜接口、模擬線纜接口、數字無線接口和模擬無線接口中的至少一種接口。
8.一種處理音/視頻信息的方法，其特徵在於，包括如下步驟接收音/視頻信號；將音/視頻信號分離為音頻信號和視頻信號；轉換視頻信號以產生經過轉換的視頻信號；轉換音頻信號以產生經過轉換的音頻信號；以及傳送已轉換的音/視頻信號到接收顯示系統。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，其中轉換視頻信號以產生經過轉換的視頻信號包括將視頻信號轉換為適於用戶定義的屏幕解析度、用戶定義的刷新率及幀速率；以及轉換音頻信號以產生經過轉換的音頻輸出信號包括將音頻信號轉換為用戶定義的單聲道、立體聲或環繞立體聲信號。
10.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於，其中傳送已轉換的音/視頻信號到接收顯示系統包括通過無線方式將已轉換的音/視頻信號傳送到接收系統。
全文摘要
本發明涉及一種視頻處理系統，該系統可接受多個視頻輸入並且分別對這些視頻輸入進行處理使其符合多個視頻接收設備的音/視頻格式要求。該視頻處理系統可應用於機頂盒、個人攝錄機、視頻播放器、電視機或視頻設備中。機頂盒中該視頻處理系統容許多個用戶分別以符合其接收設備所要求的音/視頻格式接收視頻節目和電視廣播。該視頻處理系統容許用戶定義接收設備的音/視頻格式。或者，該視頻處理系統詢問接收設備從而獲知其所要求的音/視頻格式。該視頻處理系統通過無線或有線方式向多個音頻設備提供基於用戶的輸入對多個音/視頻源進行格式轉換後的多個音/視頻輸出。所述處理涉及將模擬或數字輸入信號轉換並產生所需的模擬和數字輸出視頻格式。
文檔編號H04N5/44GK1949839SQ200610139519
公開日2007年4月18日 申請日期2006年9月19日 優先權日2005年10月11日
發明者詹姆士·D·貝內特, 吉漢·卡若古 申請人:美國博通公司