一種可視電話機的製作方法

2023-06-29 11:32:21 2

專利名稱：一種可視電話機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種可視通信終端設備，特別涉及一種可視電話機。
背景技術：
現有的可視電話機包括模擬信號處理部分、數模轉換部分、編/解碼部分、主控制系統以及外圍接口部分，經可視電話機處理後的音頻和視頻數據均承載在同一種通信網絡上。如最早期的基於電信運營商PSTN網絡的可視電話機，音頻和視頻信號經壓縮後通過PSTN網絡進行傳輸，由於PSTN網絡的傳輸帶寬限制，這種可視電話機呈現的圖像和話音均不理想；後來，出現了N-ISDN綜合業務數字網，數據傳輸速率可達128K，基於N-ISDN網絡的第二代可視電話機，音頻和視頻數據經過壓縮後統一承載在N-ISDN的網絡上，由於N-ISDN網絡相對PSTN網絡數據傳輸帶寬高，並且可以多條N-ISDN線路捆綁在一起，提高傳輸帶寬，所以這種可視電話機呈現的圖像和話音質量有所提高，但由於N-ISDN網絡的覆蓋面有一定的限制，同時，基於單條N-ISDN線路傳送音頻和視頻數據，效果不太理想，如果採用多條N-ISDN線路捆綁在一起，以提高傳輸帶寬，又會導致使用成本的成倍提高，故該種可視電話機未能普及；由於寬帶網際網路的快速發展，ADSL、LAN、光纖等接入方式的迅速普及，並且使用成本大幅下降，出現了第三代基於IP寬帶網際網路的可視電話機，這種可視電話機將音頻和視頻數據壓縮後通過IP寬帶網際網路Internet傳輸到對方，由於IP寬帶網際網路是一個開放的網絡，數據在該網絡內傳輸沒有一個質量保障機制，即QoS，數據在該網絡傳輸時出現延時、丟包、擁塞等現象，直接影響了視頻和音頻數據的接收質量，特別是造成話音的停頓、雜音、延時、斷續等情況，大大影響通信雙方的意思表達，同時，此可視電話機需要電信運營商重新分配一個新的IP電話號碼，因轉換電話號碼，帶給客戶很多不便。

發明內容
本實用新型的目的就是克服現有技術的不足，針對基於PSTN的可視電話機存在視頻質量低，圖像小的問題；基於ISDN的可視電話機存在投資成本和使用成本高的問題；基於IP的可視電話機存在話音傳送不連續，質量不穩定，需要改號的問題；提出一種既能保證話音質量，又能充分利用IP寬帶網際網路大容量數據傳輸的優勢，同時不需要更換電話號碼的可視電話機。
為實現上述目的，本實用新型一種可視電話機，包括模擬信號處理部分、數模轉換部分、編/解碼部分、主控制系統以及外圍接口部分；視頻輸入信號經模擬信號處理部分預處理後，輸入數模轉換部分將模擬信號轉換為數位訊號，該數位訊號輸入編/解碼部分進行數據壓縮，再輸入主控制系統，主控制系統根據業務邏輯程序按需通過外圍接口部分中的區域網接口向IP寬帶網際網路傳送視頻壓縮數據；通信另一方的視頻壓縮數據通過IP寬帶網際網路經外圍接口部分中的區域網接口接收後，送往主控制系統進行業務邏輯判定，對符合設定呼叫流程的視頻壓縮數據送往編/解碼部分進行視頻壓縮數據解碼，解碼後的視頻數位訊號經數模轉換部分將視頻數位訊號轉換為視頻模擬信號，再送往模擬信號處理部分進行視頻輸出；關鍵在於還包括一個PSTN話機部分，以及PSTN線路狀態及撥號信號監測部分；上述PSTN話機部分處理PSTN網絡下的話音撥號和傳輸，包括PSTN線路接口、DTMF撥號控制器、對方線路來話、本端線路去話和話音通信控制器，對方線路來話和本端線路去話分別連接話音通信控制器，話音通信控制器分別連接PSTN線路接口和DTMF撥號控制器；上述PSTN線路狀態及撥號信號監測部分接收和控制PSTN線路中的各種狀態信號和DTMF撥號信號，分別與PSTN話機部分中的PSTN線路接口和DTMF撥號控制器連接，並且和主控制系統連接。
本實用新型在基於IP網絡的可視電話機的標準處理單元中，標準處理單元包括模擬信號處理部分、數模轉換部分、編/解碼部分、主控制系統以及外圍接口部分，增加一個PSTN話機部分和PSTN線路狀態及撥號信號監測部分。其中PSTN線路狀態及撥號信號監測部分負責監測PSTN線路上的各種狀態和信息，如摘掛機狀態，DTMF撥號、撥號音、回鈴音、忙音、催掛音、來電顯示等信息，這些信息被傳送到主控制系統，主控制系統根據PSTN線路上的不同狀態信息，按業務邏輯程序控制視頻處理部分，即模擬信號處理部分、數模轉換部分、編/解碼部分的相應動作。實現PSTN網絡的電話撥通後，通信雙方經IP寬帶網際網路傳輸的圖像馬上接通；PSTN網絡的電話掛斷時，通信雙方經IP寬帶網際網路傳輸的圖像馬上中斷。
由於本實用新型在現有基於IP網絡的可視電話機的標準處理單元中，增加一個PSTN話機部分和PSTN線路狀態及撥號信號監測部分，所以，實現可視通信雙方的語音和圖像分通道傳輸，語音通過PSTN網絡傳輸，圖像通過IP寬帶網際網路傳輸。充分利用IP寬帶網際網路Internet的帶寬優勢和低廉的使用成本，利用此網絡來承載數據流量較大的視頻數據，利用目前成熟穩定的PSTN電話網絡傳送音頻數據，保障話音通信質量，同時不需要對本實用新型重新分配電話號碼，保持與原PSTN線路一致的電話號碼，減輕使用者重新記憶號碼的困難。本實用新型將傳統PSTN網絡和IP寬帶網際網路各自的優勢組合，降低通信成本，提高通信質量，實現質高價廉的可視通信效果。


圖1是本實用新型實施例的電路結構圖；圖2是本實用新型的組網結構示意圖；具體實施方式
如圖1所示，本實用新型實施例包括PSTN話機部分101、PSTN線路狀態及撥號信號監測部分102、模擬信號處理部分103、數模轉換部分104、編/解碼部分105、主控制系統106和外圍接口部分107。
PSTN話機部分101，處理PSTN網絡下的話音撥號和傳輸，包括PSTN線路接口、DTMF撥號控制器、對方線路來話、本端線路去話和話音通信控制器，對方線路來話和本端線路去話分別連接話音通信控制器，話音通信控制器分別連接PSTN線路接口和DTMF撥號控制器。
PSTN線路狀態及撥號信號監測部分102分別與PSTN話機部分101中的PSTN線路接口和DTMF撥號控制器連接，同時通過通信總線和主控制系統106的CPU中央處理器連接。PSTN線路狀態及撥號信號監測部分102接收和控制PSTN線路中的各種狀態信號和DTMF撥號信號，並實時傳送到主控制系統106的CPU中央處理器。
本實用新型實施例能夠將對方線路的來話錄音，PSTN話機部分101中的對方線路來話音頻模擬信號依次經模擬信號處理部分103的濾波放大預處理、數模轉換部分104的音頻A/D轉換將音頻模擬信號轉換為音頻數位訊號、編/解碼部分105的音頻編/解碼將音頻數位訊號進行數據壓縮，再通過通信總線輸入主控制系統106的CPU中央處理器，CPU中央處理器將來話音頻壓縮數據存入外圍接口部分107的外部存儲器，從而，將對方線路的來話錄音；本實用新型實施例也能夠將錄製的對方線路來話播放出來，CPU中央處理器從外圍接口部分107的外部存儲器提取來話音頻壓縮數據，依次經編/解碼部分105的音頻編/解碼進行音頻壓縮數據解碼、數模轉換部分104的音頻D/A轉換將音頻數位訊號轉換為音頻模擬信號、模擬信號處理部分103的濾波放大處理後，送到揚聲器SPK播放。
本實用新型實施例還能夠將本端麥克風MIC的話音錄音，來自麥克風MIC的音頻模擬信號經模擬信號處理部分103的濾波放大預處理後，依次經數模轉換部分104的音頻A/D轉換將音頻模擬信號轉換為音頻數位訊號、編/解碼部分105的音頻編/解碼將音頻數位訊號進行數據壓縮，通過通信總線輸入主控制系統106的CPU中央處理器，CPU中央處理器將麥克風MIC的音頻壓縮數據存入外圍接口部分107的外部存儲器，從而，錄製麥克風MIC的話音；本實用新型實施例也能夠將錄製的麥克風MIC話音回放，主控制系統106的CPU中央處理器從外圍接口部分107的外部存儲器提取麥克風MIC的音頻壓縮數據，依次經編/解碼部分105的音頻編/解碼進行音頻壓縮數據解碼，數模轉換部分104的音頻D/A轉換將音頻數位訊號轉換為音頻模擬信號，模擬信號處理部分103濾波放大處理後，送到PSTN話機部分101中的本端線路去話回放。
本端攝像頭的視頻輸入信號經模擬信號處理部分103的彩色編碼預處理後，輸入數模轉換部分104的視頻A/D轉換將視頻模擬信號轉換為視頻數位訊號，該視頻數位訊號輸入編/解碼部分105的視頻編/解碼進行數據壓縮，再通過通信總線輸入主控制系統106的CPU中央處理器，CPU中央處理器根據業務邏輯程序按需通過外圍接口部分107中的以太區域網接口向IP寬帶網際網路傳送視頻壓縮數據；通信另一方的視頻壓縮數據通過IP寬帶網際網路經外圍接口部分107中的以太區域網接口接收後，通過通信總線送往主控制系統106的CPU中央處理器，CPU中央處理器根據業務邏輯程序進行業務邏輯判定，對符合設定呼叫流程的視頻壓縮數據送往編/解碼部分105的視頻編/解碼進行視頻壓縮數據解碼，解碼後的視頻數位訊號經數模轉換部分104的視頻D/A轉換將視頻數位訊號轉換為視頻模擬信號，該視頻模擬信號送往模擬信號處理部分103的彩色編碼處理，處理後的視頻輸出信號送到顯示器進行圖像輸出。
本實用新型不需要對話音信號進行額外處理，話音信號統一由PSTN話機部分101處理。PSTN話機部分101中的對方線路來話、本端線路去話和模擬信號處理部分103連接，只是為了本實用新型能夠提供錄音、回放的功能，對可視通信中的話音通信並不起作用。本實用新型還可設計成能實現額外的話音處理功能，如通話過程中的變聲功能、插播背景聲音功能等，這只需要通過修改存儲器的程序即可實現。主控制系統106的CPU中央處理器通過通信總線與PSTN線路狀態及撥號信號監測部分102、編/解碼部分105、外圍接口部分107連接，CPU中央處理器根據存放在FLASH存儲器的程序協調各部分工作，實現正常可視通信。
本實用新型實施例的外圍接口部分107包括以太區域網接口、SDRAM、FLASH存儲器、鍵盤和外部存儲器接口，但並不局限於這些，外圍接口部分的鍵盤操作輸入器可以用滑鼠或觸控螢幕代替，外部存儲器接口可以是多功能記憶卡插槽或USB接口。
如圖2所示，本實用新型實施例實現雙方可視通信，組網結構簡述如下可視電話機A和可視電話機B分別通過其內置的PSTN線路接口和乙太網接口連接到PSTN網絡和IP網絡，同時，為控制通信雙方的視頻接續，在IP寬帶網際網路設置視頻交換伺服器C。可視電話機的電話號碼為該可視電話機接入PSTN網絡時分配的固定電話號碼。當可視電話機A撥打可視電話機B時，可視電話機A摘機聽到撥號音，然後，在撥號鍵盤上按可視電話機B的號碼，當可視電話機B振鈴後摘機，即實現話音和視頻的通信；當可視電話機A或可視電話機B任一方掛機，即中止話音和視頻的通信。
可視通信呼叫控制是由視頻交換伺服器C及可視電話機A、B共同配合完成的，按設定在視頻交換伺服器C和可視電話機A、B裡的程序，按呼叫流程共同完成可視通信，實現當PSTN網絡呼叫接通時，IP網絡側的視頻呼叫隨即接通，當PSTN網絡呼叫中止時，IP網絡側的視頻呼叫隨即中止。
本實用新型將音頻數據承載於PSTN網絡上，將視頻數據承載於IP網絡上，通過偵測PSTN網絡上話音通信的狀態來觸發通信雙方視頻數據的通信，實現語音和視頻的可視通話。通過對本實用新型的主控制系統106和視頻交換伺服器C編制話音視頻異質網絡同步處理程序，採取主叫方時間為共同時間軸參照物，同步處理程序根據PSTN網絡話音接通後，自動確定圖像傳送的起始時間，通知視頻編/解碼部分根據該起始時間對外圍接口部分傳送視頻數據，同時，同步處理程序根據IP網絡的延時情況實時調整視頻編/解碼部分的速率，達到視頻與話音同步到達對方的目的。同步處理程序將主叫方的時間作為參照物，解決視頻與話音的同步問題，避免視頻延時過大影響通信質量。
本實用新型的話音信號通過PSTN網絡傳輸，大大保證了通信時的話音質量，同時不需要向可視電話機重新分配號碼，節約了號碼資源和減輕使用者記憶新號碼的困難；圖像信號通過IP網絡傳輸，利用日益成熟的IP寬帶網際網路Internet承載大容量的視頻數據，提高圖像質量。本實用新型使話音質量、圖像質量、使用成本三者實現最佳平衡點，達到降低通信成本，提高通信質量的目的。
權利要求1.一種可視電話機，包括模擬信號處理部分(103)、數模轉換部分(104)、編/解碼部分(105)、主控制系統(106)以及外圍接口部分(107)；視頻輸入信號經模擬信號處理部分(103)預處理後，輸入數模轉換部分(104)將模擬信號轉換為數位訊號，該數位訊號輸入編/解碼部分(105)進行數據壓縮，再輸入主控制系統(106)，主控制系統(106)根據業務邏輯程序按需通過外圍接口部分(107)中的區域網接口向IP寬帶網際網路傳送視頻壓縮數據；通信另一方的視頻壓縮數據通過IP寬帶網際網路經外圍接口部分(107)中的區域網接口接收後，送往主控制系統(106)進行業務邏輯判定，對符合設定呼叫流程的視頻壓縮數據送往編/解碼部分(105)進行視頻壓縮數據解碼，解碼後的視頻數位訊號經數模轉換部分(104)將視頻數位訊號轉換為視頻模擬信號，再送往模擬信號處理部分(103)進行視頻輸出；其特徵在於還包括一個處理PSTN網絡下的話音撥號和傳輸的PSTN話機部分(101)，以及接收和控制PSTN線路中的各種狀態信號和DTMF撥號信號的PSTN線路狀態及撥號信號監測部分(102)；PSTN話機部分(101)，包括PSTN線路接口、DTMF撥號控制器、對方線路來話、本端線路去話和話音通信控制器，對方線路來話和本端線路去話分別連接話音通信控制器，話音通信控制器分別連接PSTN線路接口和DTMF撥號控制器；PSTN線路狀態及撥號信號監測部分(102)，分別與PSTN話機部分(101)中的PSTN線路接口和DTMF撥號控制器連接，並且和主控制系統(106)連接。
2.根據權利要求1所述的可視電話機，其特徵在於所述PSTN話機部分(101)中的對方線路來話音頻模擬信號依次經模擬信號處理部分(103)預處理、數模轉換部分(104)將模擬信號轉換為數位訊號、編/解碼部分(105)將數位訊號進行數據壓縮，再輸入主控制系統(106)，主控制系統(106)將來話音頻壓縮數據存入外圍接口部分(107)的外部存儲器；主控制系統(106)從外圍接口部分(107)的外部存儲器提取來話音頻壓縮數據，依次經編/解碼部分(105)進行音頻壓縮數據解碼、數模轉換部分(104)將音頻數位訊號轉換為音頻模擬信號、模擬信號處理部分(103)處理後，送到聲音播放器。
3.根據權利要求2所述的可視電話機，其特徵在於所述聲音播放器為揚聲器(SPK)。
4.根據權利要求1所述的可視電話機，其特徵在於來自聲音傳送器的音頻模擬信號經模擬信號處理部分(103)預處理後，依次經數模轉換部分(104)將模擬信號轉換為數位訊號、編/解碼部分(105)進行數據壓縮，輸入主控制系統(106)，主控制系統(106)將聲音傳送器的音頻壓縮數據存入外圍接口部分(107)的外部存儲器；主控制系統(106)從外圍接口部分(107)的外部存儲器提取聲音傳送器的音頻壓縮數據，依次經編/解碼部分(105)進行音頻壓縮數據解碼、數模轉換部分(104)將音頻數位訊號轉換為音頻模擬信號、模擬信號處理部分(103)處理後，送到PSTN話機部分(101)中的本端線路去話。
5.根據權利要求4所述的可視電話機，其特徵在於所述聲音傳送器為麥克風(MIC)。
6.根據權利要求1至5任一項所述的可視電話機，其特徵在於所述主控制系統(106)包括CPU中央處理器，該CPU中央處理器通過通信總線與PSTN線路狀態及撥號信號監測部分(102)、編/解碼部分(105)、外圍接口部分(107)連接。
7.根據權利要求1至5任一項所述的可視電話機，其特徵在於所述外圍接口部分(107)，其操作輸入器為鍵盤或滑鼠或觸控螢幕。
8.根據權利要求1至5任一項所述的可視電話機，其特徵在於所述外圍接口部分(107)，其外部存儲器接口是多功能記憶卡插槽或USB接口。
專利摘要一種可視電話機，包括模擬信號處理部分、數模轉換部分、編/解碼部分、主控制系統以及外圍接口部分；視頻信號經模擬信號處理部分、數模轉換部分、編/解碼部分連接主控制系統，主控制系統通過外圍接口部分向IP寬帶網際網路傳送和接受視頻壓縮數據；還包括PSTN話機部分和PSTN線路狀態及撥號信號監測部分；PSTN話機部分處理PSTN網絡下的話音傳輸，PSTN線路狀態及撥號信號監測部分接收和控制PSTN線路的狀態信號，並和主控制系統連接。本實用新型的語音通過PSTN網絡傳輸，圖像通過IP寬帶網際網路傳輸，將傳統PSTN網絡和IP網絡各自的優勢組合，降低通信成本，提高通信質量，實現質高價廉的可視通信效果。
文檔編號H04N7/14GK2899345SQ20062005736
公開日2007年5月9日 申請日期2006年4月4日 優先權日2006年4月4日
發明者鍾志華 申請人:鍾志華, 陳建國