專利名稱：視頻同步的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻同步。
背景技術(shù)：
已經(jīng)提出在異步交換網(wǎng)上分布視頻數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以分布到許多相互獨立地處理數(shù)據(jù)的接收機。在接收機端的一些處理過程需要兩個視頻流被同步處理，比如，在兩個視頻流間的簡單截割必須精確到一幀的界線。然而，異步網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上并不支持幀同步，并且視頻流經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)而取道的不同路徑可能遭受不同的延遲。
一個在NAB2001會議上被展示說明的現(xiàn)有方案，在網(wǎng)絡(luò)上分布視頻數(shù)據(jù)。鏈接本地時鐘到參考時鐘的定時數(shù)據(jù)在另一個單獨的網(wǎng)絡(luò)上分布。
ITU-TRecH222.0(1995E)公開了在ITU-TRecH222.01ISO/IEC13818-1系統(tǒng)數(shù)據(jù)流(即，MPEG)內(nèi)有被稱作系統(tǒng)時鐘基準(SCR)的時鐘參考時間標記。SCR是對系統(tǒng)時鐘(STC)的采樣。他們具有每27MHz一部分的分辨率，并且在傳送流內(nèi)以高達100毫秒的間隔和程序流內(nèi)以高達700毫秒的間隔發(fā)生。每一個程序流都可以有不同的STC。SCR字段表明了當SCR在相應(yīng)的解碼器被接收時，編碼器的STC的校正值。因為有了相匹配的編碼器和解碼器時鐘頻率，任何校正的SCR值都能被用來設(shè)置解碼器的STC瞬時值。倘若沒有定時中斷，比如程序流的結(jié)束，則情況確實是這樣。實際上，時鐘的自由振蕩頻率將不匹配。這樣，就需要使用鎖相環(huán)(PLL)使解碼器(一個壓控振蕩器)和編碼器的時鐘相匹配或“隨動”。在每一個SCR到達解碼器的時刻，將它與解碼器的STC進行比較。差值(SCR-STC)，是應(yīng)用到低通濾波器和增益級以產(chǎn)生用于解碼器的壓控振蕩器的控制值的誤差。
上面描述的系統(tǒng)使用異步網(wǎng)并且使解碼器時鐘的絕對時間與參考時鐘同步。
本發(fā)明在處理視頻流的目的端提供視頻流的幀同步，該目的端通過異步報文交換網(wǎng)絡(luò)與視頻流源相鏈接，無需網(wǎng)絡(luò)的額外基礎(chǔ)設(shè)施。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種使本地視頻數(shù)據(jù)處理器的本地圖像同步信號發(fā)生器的相位與參考視頻數(shù)據(jù)處理器的參考圖像同步信號發(fā)生器的相位相同步的方法，所述本地視頻數(shù)據(jù)處理器與異步交換報文網(wǎng)進行通信，參考視頻數(shù)據(jù)處理器也連接到該網(wǎng)絡(luò)，本地和參考處理器具有各自的時鐘，參考和本地圖像同步信號發(fā)生器分別產(chǎn)生與參考和本地時鐘同步的周期性圖像同步信號，該方法包括下列步驟頻率同步本地和參考時鐘；參考視頻數(shù)據(jù)處理器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送圖像定時報文到本地數(shù)據(jù)處理器以提供指示定時差值的參考圖像同步數(shù)據(jù)，該定時差值是相對于參考處理器時鐘，在圖像定時報文被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的時間與參考圖像同步信號(比如，一個緊接著的前一個參考圖像同步信號)產(chǎn)生時間之間測量的；和本地視頻數(shù)據(jù)處理器依賴于參考圖像同步數(shù)據(jù)和定時報文到達的時間，控制本地圖像同步信號的產(chǎn)生時間。
可以理解，參考視頻數(shù)據(jù)處理器可以簡單的是一個定時信息源，或也能夠處理要發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的視頻信息。
發(fā)送圖像定時報文允許將本地視頻處理器的圖像(比如，字段或幀或其任一的倍數(shù))同步脈沖定時調(diào)整到參考處理器的圖像同步脈沖定時，并不需要網(wǎng)絡(luò)的額外的基礎(chǔ)設(shè)施。通過使用當報文被發(fā)送時(發(fā)送到網(wǎng)絡(luò))當前的數(shù)據(jù)作為參考時鐘數(shù)據(jù)，任何在源數(shù)據(jù)處理器內(nèi)的處理時延或圖像抖動的影響都能被減少。
該方法假設(shè)，通過網(wǎng)絡(luò)的延遲是零或?qū)τ谕ㄟ^網(wǎng)絡(luò)的所有路徑延遲相等。在很多環(huán)境中，這是一個好的近似值。然而，實際上它可能不是這樣的。為了減輕這個問題，本方法的一個優(yōu)選實施例包括增加延遲到本地圖像同步信號的步驟。
延遲可以是一個預(yù)先確定的延遲，比如，2，4或6個視頻線。延遲最好選擇等于或大于經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的最大延遲。延遲可以被固定。延遲可以由控制器依賴于視頻信號通過網(wǎng)絡(luò)的路徑來選擇。
本方法的一個實施例中，頻率同步本地和參考時鐘的步驟包括步驟從參考數(shù)據(jù)處理器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送時鐘定時報文到本地數(shù)據(jù)處理器，每一個時鐘定時報文包括包含本地處理器目的地址的字段和包含指示時鐘定時報文發(fā)送時間的參考時鐘數(shù)據(jù)的字段；并且依賴于參考時鐘數(shù)據(jù)和時鐘定時報文的到達時間對本地時鐘頻率進行控制。
在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送定時報文，無需網(wǎng)絡(luò)額外的基礎(chǔ)設(shè)施，允許時鐘同步。通過使用當報文被發(fā)送時(發(fā)送到網(wǎng)絡(luò))當前的數(shù)據(jù)作為參考時鐘數(shù)據(jù)，任何在源數(shù)據(jù)處理器內(nèi)的處理時延或圖像抖動的影響都能被減少。比如，時間報文發(fā)生器用一個空的時間數(shù)據(jù)字段產(chǎn)生一個定時報文。在報文被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)時(或之前)，參考時間被采樣并使其進入時間數(shù)據(jù)字段。
本發(fā)明的這些和其它方面在被關(guān)注的權(quán)利要求內(nèi)被列出。
附圖簡介本發(fā)明的上述和其它目的，特征和優(yōu)點從下面與伴隨的附圖相對應(yīng)的說明性的實施例的詳細描述中可清楚的得出，其中

圖1是一個說明根據(jù)本發(fā)明的異步交換網(wǎng)絡(luò)的示意方框圖，該網(wǎng)絡(luò)與發(fā)射機和相應(yīng)的接收機相耦合，其中，發(fā)射機在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)送視頻信號和相關(guān)的時鐘數(shù)據(jù)，以及幀定時數(shù)據(jù)；圖2是一個示意的定時圖，它說明了圖1所示的關(guān)于時鐘定時報文的網(wǎng)絡(luò)的操作；圖3是一個示意圖，說明了幀定時報文的一個例子；圖4是一個示意方框圖，說明了圖1的接收機中使用的鎖頻環(huán)(FLL)；圖5是一個示意方框圖，說明了圖4的鎖頻環(huán)中使用的時鐘差值電路；圖6是一個示意方框圖，說明了圖4的鎖頻環(huán)中使用的累加器；圖7是一個示意圖，說明了視頻報文的一個例子；圖8是一個示意圖，說明了幀定時和視頻報文的一個例子；圖9是一個示意圖，說明了根據(jù)本發(fā)明的幀定時報文的另一個例子；圖10是一個示意定時圖，說明了圖1中關(guān)于幀定時報文的網(wǎng)絡(luò)操作；圖11是一個流程圖，說明了圖1的差值電路的操作模式；圖12說明了圖1的視頻處理器的一個例子；和圖13說明了視頻報文內(nèi)的視頻數(shù)據(jù)格式。
在下面描述的例子中，參考了幀同步信號。能夠理解，字段同步信號，或是出現(xiàn)在多個字段或幀周期的信號，或類似的信號可以代替使用。因此，術(shù)語“幀同步信號”和相關(guān)的術(shù)語被認為包括這些變量。
優(yōu)選實施例描述參照圖1，在這個例子中，視頻被從發(fā)射機2，在異步報文交換網(wǎng)絡(luò)6的一個節(jié)點經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到它的其它節(jié)點的一個或更多接收機4(只示出1個)。發(fā)射機2和接收機4可以是，或包括，或組成網(wǎng)絡(luò)接口卡的一部分。在這個例子中的網(wǎng)絡(luò)是以太網(wǎng)，可以是任何異步交換報文網(wǎng)絡(luò)，比如令牌環(huán)網(wǎng)。
網(wǎng)絡(luò)6包括異步交換機61，它復(fù)制下面描述的由發(fā)射機2發(fā)送的視頻(和定時)報文，并將它們發(fā)布到接收機4。
發(fā)射機在發(fā)射機，視頻由源8與來自參考時鐘10的時鐘脈沖和來自幀同步電路11的幀同步脈沖同步產(chǎn)生。在這個例子中，視頻包括每行1440個視頻采樣和每幀625行的與27MHz采樣時鐘和幀同步脈沖同步產(chǎn)生的SDI幀。(注意為了在接收機4編碼視頻，本地時鐘30需在27MHz(+/-小的容差)操作。這樣本地時鐘30需與參考時鐘10頻率同步。)視頻報文被傳送到接口及把報文傳送到網(wǎng)絡(luò)接口15的多路復(fù)用器16。網(wǎng)絡(luò)接口15以傳統(tǒng)的方式經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送視頻報文。第一計數(shù)器12計數(shù)參考時鐘的時鐘報時信號(周期)。時間報文發(fā)生器14在接口16的控制下操作，在任何時候當網(wǎng)絡(luò)具有備用的能力發(fā)送定時報文，并將它置于在那時經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的定時報文的時間標記數(shù)據(jù)幀(如圖3所示)內(nèi)時，獲得計數(shù)器12的參考計數(shù)。時間標記數(shù)據(jù)是在報文被發(fā)送時由參考時鐘指示的時間。產(chǎn)生定時報文，它包括參考計數(shù)，并在頻繁但潛在的變化的間隔被傳送到接收機4。
幀同步電路11與時鐘10同步操作，并以傳統(tǒng)的方式為源8每視頻幀產(chǎn)生一個幀同步脈沖。參照圖1和10，第二計數(shù)器13為間隔δtf計數(shù)參考時鐘脈沖，并將計數(shù)δtf提供給如圖3所示的，將計數(shù)放置在報文的時間數(shù)據(jù)字段的幀內(nèi)的時間報文發(fā)生器14。間隔δtf在幀同步脈沖產(chǎn)生時開始，并當定時報文被發(fā)送時結(jié)束。每個時間同步脈沖將計數(shù)器13的計數(shù)復(fù)位到零。當從定時報文發(fā)生器中接收到信號，計數(shù)被載入報文時，間隔停止。這樣，在那時的計數(shù)δtf表示在定時報文發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)的時間和最近的前面的同步脈沖之間的時間間隔。
在圖1的例子中，視頻數(shù)據(jù)作為報文以傳統(tǒng)的方式經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)6被發(fā)送。如圖3中所示的例子，時間標記和幀定時數(shù)據(jù)報文(下文中提到的定時報文)，也分別從視頻產(chǎn)生，并經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)6發(fā)送。
接收機接收機4包括與接口15對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)接口17，與接口16對應(yīng)的接口18，它將視頻報文發(fā)送給視頻處理器22，并將定時報文供給定時報文選擇器20。
選擇器20從定時報文中摘錄析取定時數(shù)據(jù)，并也提供采樣信號用于指示從選擇器20接收報文的時間。定時數(shù)據(jù)和采樣信號被提供給包括并控制本地時鐘30的鎖頻環(huán)路(FLL)。鎖頻環(huán)路是一個采樣數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)。經(jīng)過FLL采樣的時鐘的零件被省略，因為這樣的細節(jié)與理解本發(fā)明的實施例不相關(guān)，并且在FLL設(shè)計者的一般技術(shù)內(nèi)。
視頻處理器22需要本地時鐘30與參考時鐘10在相同的頻率(27MHz)操作以準確地處理視頻。如圖1和4所示，F(xiàn)LL包括與第一計數(shù)器12相同的計數(shù)器32，它計數(shù)本地時鐘30的周期以產(chǎn)生本地計數(shù)，還包括時鐘差值電路級26。時鐘差值電路26形成第一和第二差值。第一差值是由連續(xù)的定時報文的第一計數(shù)器產(chǎn)生的參考計數(shù)的差值。第二差值是在接收到參考計數(shù)時產(chǎn)生的相應(yīng)的本地計數(shù)的差值。時鐘差值電路參照圖5在下面將做更詳細的描述。
通過解釋，注意力被集中到圖2。參考和本地時鐘在理論上精確在27MHz頻率上操作。然而實際上，一個或兩個操作都有一個(小)的頻率誤差。本地時鐘作為一個參考時鐘，必須在相同的頻率(+/-一個非常小的容差)操作。假設(shè)一個例子，本地時鐘在比參考時鐘稍微高的頻率操作。發(fā)射機在不規(guī)則的間隔發(fā)射定時報文P1到P4。至少一個，最好是一系列的報文在計數(shù)器12的每個環(huán)繞間隔被發(fā)射。比如，一個27MHz的時鐘和一個32bit的計數(shù)器12的環(huán)繞間隔是159秒，并且這么小的一個報文每159秒就被發(fā)送。然而優(yōu)選地，報文比這個更頻繁的發(fā)送，比如每秒10次。定時報文在下面將做更詳細的描述。在圖2的例子中，報文P1和P2間隔參考時鐘10的5個時鐘報時信號，被不時發(fā)送。報文P2和P3間隔8個時鐘報時信號，報文P3和P4間隔6個時鐘報時信號。網(wǎng)絡(luò)延遲之后報文被接收機接收；假設(shè)延遲是常量D。在接收到報文P1到P4時，本地計數(shù)是L1到L4。計數(shù)L1和L2間隔6個本地時鐘報時信號，L2和L3間隔9個，L3和L4間隔7個。這樣，第一差值是5，8和6，第二差值是6，9和7，指示本地時鐘在比參考時鐘高的頻率上操作。第一差值和第二差值是由FLL使用的誤差，用來控制本地時鐘頻率。
從第一和第二差值形成誤差具有下列優(yōu)點。(固定)延遲D對誤差無影響。參考和本地計數(shù)的絕對值是不重要的。進一步，如果定時報文沒有被收到，它沒有什么影響。比如，假設(shè)報文P2沒有被接收到接著計數(shù)L2就不會產(chǎn)生。然而，差值(P3-P1)＝(P2-P1)+(P3-P2)及(L3-L1)＝(L2-L1)+(L3-L2)，以至于在圖2的與所有接收到的報文有相同的累計誤差的例子中(L3-L1)-(P3-P1)＝2。
接下來的討論假設(shè)D是固定的。D是網(wǎng)絡(luò)的處理延遲。以交換機61為例，它的處理延遲依賴于由它交換的報文的平均尺寸。這樣，舉例說，由于定時報文大小的變化，D可以變化，這導(dǎo)致了在網(wǎng)絡(luò)中處理延遲的變化。如果D改變，接著保持在它的新值，當它改變時，變化僅影響第一和第二差值一次。
接下來的討論也忽略網(wǎng)絡(luò)圖像抖動δt，其影響在接收機端的定時報文接收定時，并且這樣影響相應(yīng)的本地計數(shù)L。在解碼器端在報文到達時間內(nèi)，圖像抖動δt在差值中引起變化。圖像抖動δt被認為是噪聲。如圖4所示的FLL包括低通濾波器34，低通濾過濾由時鐘差值電路26產(chǎn)生的誤差以減小圖像抖動。舉例來說，濾波器可以是N抽頭數(shù)字濾波器。
緊隨濾波器34后面的是累加器36。累加器的一個例子在圖6中示出，將在下面被詳細描述。累加器連續(xù)累加低通濾波器的誤差。一旦鎖頻發(fā)生，需要累加器被確認，并且這樣誤差是零，接著本地時鐘即壓控振蕩器30具有一個應(yīng)用于它的穩(wěn)定非零控制值，用于阻止“抖動”。通過解釋，假設(shè)本地時鐘在零控制輸入下，在27MHz+XHertz操作。沒有累加器時，當同步在27MHz處實現(xiàn)時，接著誤差以及控制輸入是零，以至于時鐘朝在27MHz+X的操作趨向偏移。通過提供累加器，累加的誤差信號強迫時鐘在鎖頻處操作，并且當它實現(xiàn)時，在累加器中的誤差變?yōu)榱?，并且這樣累加的值保持在一個不為零的常量。
緊接著累加器的是分頻器38，它減小時鐘對累加器輸出端的小波動(比如，由于噪音)的敏感度。
接著分頻器38的是數(shù)模轉(zhuǎn)換器40，用來為壓控振蕩器30提供模擬控制值。轉(zhuǎn)換器最好是一個被RC電路42跟隨的單比特轉(zhuǎn)換器，用以消除由轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的高階諧波。
濾波器34和42，累加器36和分頻器38一起定義時間常量和FLL的環(huán)路增益。時間常量定義了FLL所用的時間以實現(xiàn)同步。為了減少這個時間，最好使用已知的改變低通濾波器34和同步分頻器38的技術(shù)，首先實現(xiàn)快但是粗的同步，接著實現(xiàn)細的但是慢的同步。
1Bit數(shù)模轉(zhuǎn)換器40，圖4這可以是單脈沖寬度調(diào)制器或隨機高頻脈沖調(diào)制。當在其范圍中心操作時，隨機高頻脈沖調(diào)制需要較短的RC時間常量(42)。
視頻報文(圖7和圖13)如圖7所示的視頻報文包括以太網(wǎng)幀報頭，IP數(shù)據(jù)報報頭，UDP報頭，視頻數(shù)據(jù)和CRC誤差檢測數(shù)據(jù)。如圖13所示的視頻數(shù)據(jù)報文(在下面被描述)包括RTP報頭，類型字段，視頻數(shù)據(jù)和CRC數(shù)據(jù)。
定時報文.圖3.
圖3的以太網(wǎng)報文包括以太網(wǎng)幀報頭，按順序依次跟隨著IP數(shù)據(jù)報報頭，UDP報頭，上面提到的作為參考計數(shù)的時間標記數(shù)據(jù)，δtf計數(shù)的幀定時數(shù)據(jù)和CRC(循環(huán)冗余碼誤差校驗)。報文包括例如地址數(shù)據(jù)，至少是接收機(們)4的目的地址，它可以是群地址。報文可以包括發(fā)射機2的源地址和發(fā)射機發(fā)射到的接收機的目的地址。報文包括指示它作為定時報文的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以以已知的方式包括在一個或多個報頭中。
地址數(shù)據(jù)的不同類型可以依據(jù)不同的操作模式被提供。
在點到點的操作模式中，一個發(fā)射機發(fā)送數(shù)據(jù)到一個已被選擇的接收機，目的地址是被選擇的接收機的單獨的地址。
在一個或多個的操作模式中，一個發(fā)射機發(fā)送數(shù)據(jù)到一組接收機，所有接收機的目的地址都被包括(或如果它們有一組或多址通信地址，群地址被包括)。
在一個到所有的操作模式中，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)上從發(fā)射機被廣播到所有接收機，地址數(shù)據(jù)是廣播地址，它作為應(yīng)用到所有接收機的地址被識別。
網(wǎng)絡(luò)交換機61解碼地址數(shù)據(jù)。在廣播和群操作模式中，它從接收機接收一個報文，并復(fù)制報文用以發(fā)送到所有被地址數(shù)據(jù)指定的接收機。
時鐘差值電路26，圖5圖5說明的時鐘差值電路包括4個數(shù)據(jù)鎖存器44，46，50和52。從定時報文中取得的參考計數(shù)被發(fā)送到鎖存器48以響應(yīng)指示選擇器20接收到報文的時間的采樣信號。采樣信號也使鎖存器50鎖存FLL的計數(shù)器28的本地計數(shù)。響應(yīng)采樣信號，鎖存器44和50的原先的內(nèi)容被發(fā)送到隨后的鎖存器46和52。這樣，參照圖2，通過例子，鎖存器44可以包含計數(shù)P2，鎖存器46可以包含計數(shù)P1，鎖存器50和52可以分別包含相應(yīng)的計數(shù)L2和L1。減法器48形成鎖存器44和46中的參考計數(shù)的差值(即上文提到的第一差值)，比如P2-P1。減法器54形成鎖存器50和52中的本地計數(shù)的差值(即上文提到的第二差值)，比如L2-L1。減法器56形成第一和第二差值的差值。減法器56的輸出是控制本地時鐘30的誤差。
累加器36，圖6圖6說明的累加器包括加法器58和存儲器60。加法器把當前誤差(被濾波器34處理過的)的值加到存儲器60的內(nèi)容上。存儲器包含如圖2所示的累加誤差。
優(yōu)選的(并且實際上)在累加器36中存儲的最大值是受限的，但是這個限制被置于FLL的正常操作范圍之外。
在目的地端的幀同步回來參照圖1，在目的地4，本地幀同步電路23通過計算上文所描述的與參考時鐘10頻率同步的本地時鐘報時信號來產(chǎn)生本地幀同步脈沖。幀同步發(fā)生器23是一個計數(shù)器，它在每一個與幀同步脈沖發(fā)生器11一樣的幀同步脈沖產(chǎn)生時被復(fù)位到零。差值電路19計算在從圖3，8或9的定時報文的幀定時數(shù)據(jù)得來的計數(shù)δtf，和在接收到如采樣脈沖S所示的定時報文時同步發(fā)生器的計數(shù)之間的差值X。假設(shè)通過網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于定時報文的延遲是零，或穿過這些報文的所有收信者的延遲完全相同，相位調(diào)整器21使用差值X，來同步幀同步發(fā)生器23和幀同步發(fā)生器10。
參照圖10，線A粗略的示出了參考幀同步脈沖發(fā)生器10的計數(shù)和第二計數(shù)器13的計數(shù)。計數(shù)δtf在線B中被示出，它是圖3，8或9中定時報文產(chǎn)生時，計數(shù)器13的計數(shù)。舉例來說，假設(shè)經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)零延遲，如線C中所示的與線A的參考幀同步脈沖異相的本地幀同步脈沖不時產(chǎn)生。當定時報文被接收時，本地幀同步脈沖發(fā)生器23的計數(shù)器23內(nèi)的計數(shù)由線C中“報文定時計數(shù)”示出。幀同步脈沖的校正的參考相位在線D所示之前是δtf。那是一個在本地同步脈沖真正定時之前，X＝δtf-報文定時計數(shù))的計數(shù)。
參照緊接著的前一個本地幀同步脈沖，計數(shù)被示出，但是當然，它可以由相關(guān)的任何本地幀同步脈沖得到。
在一個例子中，包括幀定時數(shù)據(jù)δtf的僅僅一個定時報文在本地時鐘30與參考時鐘同步之后產(chǎn)生。本地幀同步發(fā)生器23的相位調(diào)整僅發(fā)生一次；它保持它的相位，因為本地時鐘是被校正的同步的頻率。注意，本地時鐘30和本地幀同步23一般是與參考時鐘10和參考幀同步11相位不同步的。當然，在其它例子中，這樣的定時報文被重復(fù)發(fā)送。
如討論的那樣，假設(shè)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)的延遲是零。實際上，網(wǎng)絡(luò)在視頻報文上強加一個延遲，并且延遲對于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)的不同路經(jīng)可以是不同的。應(yīng)用到定時報文的延遲可以與應(yīng)用到視頻報文的延遲不同。為了補償那個延遲，一個等待時間延遲被加到延遲電路25中的幀同步脈沖上。等待延遲可以是預(yù)定的，固定的延遲。這樣延遲的一個例子是l視頻線，其中l(wèi)可以是2，4或6。在另一個例子中，等待時間延遲Dlst是可變的并且被經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，由包括具有標準網(wǎng)絡(luò)接口卡的個人計算機的網(wǎng)絡(luò)控制器NC發(fā)出的信息定義，可以產(chǎn)生定義延遲Dlst的信息。
如圖1所示，視頻處理器22從兩個源2和202接收兩個視頻流，視頻1和視頻2。源202具有本地時鐘，它與描述的目的地4的參考時鐘同步。
視頻處理器22從多路選擇器18接收兩個視頻流。與幀同步相一致的兩個視頻流的幀定位發(fā)生在多路選擇器18內(nèi)，將在下面討論?？蛇x擇的，兩個視頻流的幀定位可發(fā)生在視頻處理器內(nèi)。
幀定位，圖12和13參照圖12，網(wǎng)絡(luò)接口17傳送兩個視頻流的視頻報文到多路選擇器18的多路選擇電路180。電路180把第一視頻流的視頻數(shù)據(jù)提交給包括幀存儲器184的第一信道，并把第二視頻流的視頻數(shù)據(jù)提交給包括幀存儲器185的第二信道。視頻報文在圖7中示出。IP數(shù)據(jù)報報頭與UDP報頭和RTP報頭一起定義報文被提交的信道。電路180讀IP報頭和UDP報頭并清除這些報頭。
假設(shè)圖7的報文的視頻數(shù)據(jù)與圖13中示意性示出的視頻數(shù)據(jù)相應(yīng)并包括RTP報頭和類型字段。類型字段指示視頻數(shù)據(jù)的類型，比如PAL和其它細節(jié)。RTP報頭包括一個序列號，它允許報文序列依正確的次序被聚集，優(yōu)選地，還包括每一個報文的掃描線數(shù)(見參考1)。RTP報頭允許視頻數(shù)據(jù)在寫/讀控制器186的控制下，在正確的序列內(nèi)被寫在幀存儲器184或185中，以從報文序列重建視頻幀。這樣，報文解碼器182解碼報頭，并將它從視頻數(shù)據(jù)清除，把視頻數(shù)據(jù)傳送給幀存儲器184并且提供控制器186數(shù)據(jù)，比如掃描線數(shù)，需要在幀存儲中在合適的地址內(nèi)寫入視頻數(shù)據(jù)。
控制器186開始從幀存儲器184和185中讀出與本地幀同步同步的視頻幀，如果需要，可以進一步延遲。
RTP解碼器和幀存儲器作為多路選擇器的一部分被示出。代替的，它們可以是視頻處理器22的一部分。
視頻報文在第一個例子中，視頻報文經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)6與定時報文分開被傳送。如圖7所示，視頻報文與定時報文有相同的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。報文包括指示它作為視頻報文的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)可以以已知的方式被包括在一個或更多的報頭中。
與視頻報文分開發(fā)送的定時報文允許定時報文被廣播以至于在網(wǎng)絡(luò)上的所有視頻處理器具有與參考時鐘同步的本地時鐘頻率，并且具有與參考幀同步頻率同步的幀同步，而且還允許在點到點的基線上被發(fā)送。
視頻處理器22，圖1視頻處理器22可以是任何視頻處理器，包括比如，監(jiān)視器，編輯器，特殊效果的機器和/或VTR。
第二個例子與第一個例子相反，在第二個例子中，時間標記數(shù)據(jù)和幀定時數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)可以與公共(廣播)的地址數(shù)據(jù)混合在一個報文中。
這樣的報文在圖8中示出。報文包括參照圖3或7所描述的報頭。報文包括指示它作為混合的時間的數(shù)據(jù)和視頻報文。數(shù)據(jù)可以以已知的方式被包括在一個或更多的報頭中。包含少量的數(shù)據(jù)的時間標記數(shù)據(jù)字段在包含更多數(shù)據(jù)的視頻數(shù)據(jù)字段之前。視頻序列使用許多報文被發(fā)送。時間數(shù)據(jù)可以被包括在僅僅一些，并不是所有的報文中。如上面所描述當網(wǎng)絡(luò)有備用的能力時，在頻繁的但是變化的時間間隙上，時間數(shù)據(jù)被包括在混合的視頻報文中。
參照圖1，混合的視頻和定時報文在源8中產(chǎn)生，但是時間標記數(shù)據(jù)字段和幀定時數(shù)據(jù)字段在這個階段是空的。報文經(jīng)由虛線所示的連接E2發(fā)送給時間報文發(fā)生器14。當混合報文在多路復(fù)用器16的控制下被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)時，定時報文發(fā)生器用時間標記數(shù)據(jù)來填充時間標記數(shù)據(jù)字段，用幀定時數(shù)據(jù)來填充幀定時數(shù)據(jù)字段。
第三個例子參照圖9，幀定時數(shù)據(jù)可以被置于僅僅包含以太網(wǎng)幀報頭的報文中，依次跟隨著IP數(shù)據(jù)報頭，UDP報頭，計數(shù)δtf的幀定時數(shù)據(jù)和CRC。時間標記數(shù)據(jù)即上面提到的參考計數(shù)，在一個包括以太網(wǎng)幀報頭的單獨的報文(未示出)中被發(fā)送，后面依次跟隨著IP數(shù)據(jù)報報頭，UDP報頭，時間標記數(shù)據(jù)和CRC。
改進在上面描述的例子中，產(chǎn)生了一個定時報文，它包括值δtf的單獨的測量，用于控制本地幀同步信號發(fā)生器23。
參照圖11，在一個改進中，值δtf的幾個測量的平均值被用于控制本地發(fā)生器23。如上面所描述的，第二計數(shù)器13在報文發(fā)送時間，操作以產(chǎn)生δtf的第一值。一個或更多的δtf的序列值在序列報文的發(fā)送時間被測量。圖1的差值電路19包括一個處理器，它按如圖11所示的流程圖操作。
這樣在步驟S1，累加器的值被置為零，并且值δtf的數(shù)量的計數(shù)也置為零。在步驟S3，接收δtf的第一值，計數(shù)加1(在步驟S5)。在步驟S7，累加器的內(nèi)容增加δtf。步驟S9確定是否計數(shù)已增加到閾值n。如果沒有，在步驟S3和步驟S5，S7和S9重復(fù)接收下一個δtf，直到計數(shù)等于n。接著，步驟S11計算δtf的平均值。
圖1的發(fā)射機2包括參考時鐘10，參考幀同步發(fā)生器11，和視頻報文8的源。在另一個例子中，發(fā)射機不需要包括視頻信號源。這樣，參考時鐘和參考幀同步與任何數(shù)據(jù)源相獨立的操作。接著，數(shù)據(jù)源需要一個經(jīng)由本地直接連接，與參考時鐘頻率同步的，或在此討論的并且與參考幀同步幀同步的本地時鐘。
可是下面描述的例子與以太網(wǎng)相關(guān)，技術(shù)可以被用在任何異步交換網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)6可以是有線或無線網(wǎng)或是有線無線的混合網(wǎng)。
差值視頻時鐘在上面描述的系統(tǒng)的操作中，可能有兩個或多個視頻時鐘。在定時報文與視頻數(shù)據(jù)分開廣播的例子中，接收機將選擇那些與特殊時鐘信號相關(guān)的定時報文。其中定時信息在視頻報文內(nèi)混合，接收機可以定位到與接收的視頻饋送相關(guān)定時信息。
發(fā)射機2和接收機4可以用硬件實現(xiàn)。也可以在合適的數(shù)據(jù)處理器內(nèi)替代的用軟件實施，或用軟件和硬件的混合來實施。一個優(yōu)選的實施是使用可編程的門陣列?？梢钥吹剑景l(fā)明包括一個計算機程序，它當涉及合適的數(shù)據(jù)處理器執(zhí)行上述實施例的至少一些方面時，計算機程序通過(比如)存儲介質(zhì)，例如光盤，或發(fā)送介質(zhì)，比如網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)際連接被提供。
盡管參照伴隨的附圖，本發(fā)明說明性的實施例都在這里被詳細描述，但容易理解，本發(fā)明并不局限于這些精確的實施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不偏離通過隨后的權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在那里實現(xiàn)各種變化和修改。
參考文獻1.用于BT.656視頻編碼的RTP有用負荷格式，D Tynan(Claddagh films)1998年10月REC2431。
權(quán)利要求
1.一種使本地視頻數(shù)據(jù)處理器的本地圖像同步信號發(fā)生器的相位與參考視頻數(shù)據(jù)處理器的參考圖像同步信號發(fā)生器的相位相同步的方法，所述本地視頻數(shù)據(jù)處理器與異步交換報文網(wǎng)進行通信，參考視頻數(shù)據(jù)處理器也連接到該網(wǎng)絡(luò)，所述本地和參考處理器具有各自的時鐘，所述參考和本地圖像同步信號發(fā)生器產(chǎn)生分別與參考和本地時鐘同步的周期性圖像同步信號，該方法包括下列步驟(i)頻率同步所述本地和參考時鐘；(ii)所述參考視頻數(shù)據(jù)處理器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，向所述本地數(shù)據(jù)處理器發(fā)送圖像定時報文，提供指示定時差值的參考圖像同步數(shù)據(jù)，該定時差值是相對于所述參考處理器時鐘，在所述圖像定時報文被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的時間與參考圖像同步信號產(chǎn)生時間之間測量的；和(iii)所述本地視頻數(shù)據(jù)處理器依賴于所述參考圖像同步數(shù)據(jù)和所述定時報文到達的時間，控制本地圖像同步信號的產(chǎn)生時間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的控制步驟包括通過從以下兩者之間差值導(dǎo)出的校正量調(diào)整所述的本地圖像同步信號的所述產(chǎn)生時間(i)所述參考圖像同步數(shù)據(jù)；和(ii)相對于所述本地處理器的時鐘和所述本地圖像同步信號，測量的所述定時報文的到達時間。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，包括步驟(i)所述參考處理器發(fā)送多個所述定時報文到所述本地處理器；和(ii)所述本地處理器依賴于在下面兩者之間的所述差值的函數(shù)，控制所述本地圖像同步信號的所述產(chǎn)生過程的所述定時(iii)在所述定時報文中的參考圖像同步數(shù)據(jù)；和在所述本地處理器端的所述定時報文的各自到達時間。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述函數(shù)是所述差值的平均值。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，包括對所述本地圖像同步信號增加延遲的步驟。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述延遲是一個預(yù)定的延遲。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考數(shù)據(jù)處理器包括與所述參考處理器的時鐘同步產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)源，所述方法包括(i)所述參考處理器經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送包含所述視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)報文到所述本地數(shù)據(jù)處理器，獨立于所述數(shù)據(jù)報文發(fā)送所述圖像定時報文。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考數(shù)據(jù)處理器包括與所述參考處理器的時鐘同步產(chǎn)生的視頻數(shù)據(jù)源，所述方法包括(i)所述參考處理器經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送包含所述視頻數(shù)據(jù)的圖像定時報文到所述本地數(shù)據(jù)處理器，并且也提供所述參考圖像同步數(shù)據(jù)。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，包括步驟(i)所述參考處理器什么時候所述的網(wǎng)絡(luò)有能力傳送圖像定時報文；和(ii)當這樣的網(wǎng)絡(luò)能力存在時，所述參考處理器發(fā)送圖像定時報文。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述頻率同步所述本地和參考時鐘的步驟包括步驟(i)所述參考處理器經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)，發(fā)送每一個提供所述本地處理器的目的地址的時鐘定時報文和指示所述時鐘定時報文被發(fā)送的時間的參考時鐘數(shù)據(jù)到所述本地數(shù)據(jù)處理器；和(ii)所述本地處理器獨立于所述本地處理器時鐘的所述頻率和所述時鐘定時分組到達時間，控制所述參考時鐘數(shù)據(jù)。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，包括步驟(i)所述參考處理器對所述參考處理器的時鐘周期計數(shù)；和(ii)所述參考處理器依賴于所述包含參考時鐘數(shù)據(jù)的時鐘定時分組被發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的時間，將所述參考時鐘數(shù)據(jù)設(shè)置為所述參考處理器時鐘的周期的所述計數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，包括步驟(i)所述本地處理器對所述本地處理器的時鐘周期計數(shù)；和(ii)當接受到包含參考時鐘數(shù)據(jù)的時鐘定時分組時，所述本地處理器產(chǎn)生本地時鐘數(shù)據(jù)作為所述本地處理器的時鐘的周期的計數(shù)；和(iii)所述本地處理器依賴于一個誤差信號控制所述本地處理器的時鐘，該誤差信號依賴于連續(xù)接收到的定時分組中的所述參考時鐘數(shù)據(jù)之間的差值和本地時鐘數(shù)據(jù)之間的差值，該本地時鐘數(shù)據(jù)指示在接收到所述定時分組時的所述本地時鐘時間。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，包括低通濾波所述誤差信號以產(chǎn)生經(jīng)低通濾波的誤差信號的步驟。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，包括步驟(i)所述本地處理器累加所述低通濾波的誤差信號；和(ii)所述本地處理器依賴于所述累加的誤差信號控制所述本地處理器時鐘。
15.如權(quán)利要求10所述的方法，其中包括所述參考圖像同步數(shù)據(jù)的所述時鐘定時分組獨立于所述時鐘定時分組。
16.如權(quán)利要求10所述的方法，其中包括所述參考圖像同步數(shù)據(jù)的所述定時分組也包括所述參考時鐘數(shù)據(jù)。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，包括步驟所述本地處理器用所述本地圖像同步信號定位視頻信號的圖像。
18.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述圖像同步信號是字段或幀同步信號。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述參考圖像同步數(shù)據(jù)指示關(guān)于所述參考處理器的時鐘測量的，在所述圖像定時報文被發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的時間和緊挨著的前一個參考圖像同步信號的產(chǎn)生的時間之間的定時的差值。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其中攜帶關(guān)于至少兩個圖像同步信號的定時報文被發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)。
21.計算機軟件，包含執(zhí)行如權(quán)利要求1所述的方法的程序代碼。
22.一種提供介質(zhì)，通過該介質(zhì)提供根據(jù)權(quán)利要求21的軟件。
23.如權(quán)利要求22所述的介質(zhì)，所述介質(zhì)是存儲介質(zhì)。
24.如權(quán)利要求22的介質(zhì)，所述的介質(zhì)是傳輸介質(zhì)。
25.視頻網(wǎng)絡(luò)，包括；(i)一個參考視頻數(shù)據(jù)處理器，具有一個參考圖像同步信號發(fā)生器和一個參考時鐘發(fā)生器，所述參考同步信號發(fā)生器產(chǎn)生與所述參考時鐘同步的周期性圖像同步信號；(ii)一個本地視頻數(shù)據(jù)處理器，具有一個本地圖像同步信號發(fā)生器和一個頻率鎖定在所述參考時鐘發(fā)生器的本地時鐘發(fā)生器，所述本地同步信號發(fā)生器產(chǎn)生與所述本地時鐘同步的周期性圖像同步信號；(iii)一個異步的基于報文的網(wǎng)絡(luò)，將所述本地處理器和所述參考處理器相鏈接；(iv)所述參考視頻數(shù)據(jù)處理器包括發(fā)送裝置，用于經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，向所述本地數(shù)據(jù)處理器發(fā)送圖像定時報文，提供指示定時差值的參考圖像同步數(shù)據(jù)，該定時差值是相對于所述參考處理器時鐘，在所述圖像定時報文被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的時間與參考圖像同步信號產(chǎn)生時間之間測量的；和(v)所述本地處理器包括用于依賴于所述參考圖像同步數(shù)據(jù)和所述定時報文到達時間控制所述本地圖像同步信號的產(chǎn)生時間的裝置。
26.一種本地視頻數(shù)據(jù)處理器，具有本地圖像同步信號發(fā)生器和可鎖頻到參考時鐘發(fā)生器的本地時鐘發(fā)生器，該參考時鐘發(fā)生器位于可經(jīng)由異步的基于報文的網(wǎng)絡(luò)連接到所述本地處理器的參考視頻數(shù)據(jù)處理器端，所述本地同步信號發(fā)生器產(chǎn)生與所述本地時鐘同步的周期性的圖像同步信號；(i)所述本地處理器包括用于依賴于由來自所述參考時鐘發(fā)生器的定時報文提供的參考圖像同步數(shù)據(jù)和這樣的定時報文到達的時間，控制所述本地圖像同步信號的產(chǎn)生時間的裝置。
27.一個參考視頻數(shù)據(jù)處理器，具有參考圖像同步信號發(fā)生器和參考時鐘發(fā)生器，所述參考同步信號發(fā)生器產(chǎn)生與所述參考時鐘同步的周期性圖像同步信號；所述參考處理器可經(jīng)由異步的基于報文的網(wǎng)絡(luò)連接到本地視頻數(shù)據(jù)處理器，該本地視頻數(shù)據(jù)處理器具有本地圖像同步信號發(fā)生器和頻率可鎖定在所述參考時鐘發(fā)生器的本地時鐘發(fā)生器，所述本地同步信號發(fā)生器產(chǎn)生與所述本地時鐘同步的周期性圖像同步信號；(i)所述參考視頻數(shù)據(jù)處理器包括發(fā)送裝置，用于經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)，向所述本地數(shù)據(jù)處理器發(fā)送圖像定時報文，提供指示定時差值的參考圖像同步數(shù)據(jù)，該定時差值是相對于所述參考處理器的時鐘，在圖像定時報文被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的時間與參考圖像同步信號產(chǎn)生時間之間測量的。
28.一種包括多個節(jié)點的異步交換網(wǎng)絡(luò)，至少一個所述節(jié)點被耦合到根據(jù)權(quán)利要求21的數(shù)據(jù)處理器，并且至少有另一個所述節(jié)點被耦合到根據(jù)權(quán)利要求22的數(shù)據(jù)處理器。
29.一種在異步交換報文網(wǎng)絡(luò)中使用的參考定時報文，其中視頻數(shù)據(jù)報文被從源發(fā)送到目的地，所述報文提供處理器的目的地址和參考圖像同步信號，該參考圖像同步信號指示定時的差值，該差值是相對于所述參考處理器的時鐘，在所述圖像定時報文被發(fā)送到所述網(wǎng)絡(luò)的時間和參考圖像同步信號產(chǎn)生的時間之間測量的。
全文摘要
一種使與異步交換報文網(wǎng)進行通信的本地視頻數(shù)據(jù)處理器的本地圖像同步信號發(fā)生器的相位與同樣連接到該網(wǎng)絡(luò)的參考視頻數(shù)據(jù)處理器的參考圖像同步信號發(fā)生器的相位相同步的方法，本地和參考處理器具有各自的時鐘，且兩種信號發(fā)生器產(chǎn)生分別與參考和本地時鐘同步的周期性圖像同步信號，方法包括頻率同步本地和參考時鐘；參考視頻數(shù)據(jù)處理器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)，向本地數(shù)據(jù)處理器發(fā)送圖像定時報文，提供指示定時差值的參考圖像同步數(shù)據(jù)，該定時差值是相對于參考處理器時鐘，在圖像定時報文被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上的時間與參考圖像同步信號產(chǎn)生時間之間測量的；和本地視頻數(shù)據(jù)處理器依賴于參考圖像同步數(shù)據(jù)和定時報文到達的時間，控制本地圖像同步信號的產(chǎn)生時間。
文檔編號H04L7/00GK1543193SQ200410043068
公開日2004年11月3日 申請日期2004年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
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