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DE102005050326B4 - Verfahren und Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio-und Video-Streams - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio-und Video-Streams Download PDF

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Abstract

Verfahren zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen, wobei die Video-Signale in eine Mehrzahl von Video-Frames gruppiert sind, mit den Schritten: empfangen der Audio-Signale, wenn Taktsignale erzeugt werden, inkrementieren eines Zählerwerts eines Audio-Zählers (242), wenn ein Audio-Signal empfangen wird wobei der Schritt des Inkrementierens des Zählerwerts des Audio-Zählers (242) durchgeführt wird, wenn die Taktsignale erzeugt werden; empfangen der Video-Frames, aufzeichnen des aktuellen Zählerwerts des Audio-Zählers (242), wenn ein Video-Frame empfangen wird wobei die mit den Video-Frames assoziierten Zählerwerte des Audio-Zählers (242) Zeitstempel sind und in einem Zeitstempel-Pufferspeicher (244) gespeichert werden; digitalisieren der Audio-Signale und der Video-Frames; und komprimieren der Audio-Signale und Video-Frames, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Speicherns der komprimierten Audio-Signale in einem Audio-Pufferspeicher (240), und des Speicherns der komprimierten Video-Frames in einem Video-Pufferspeicher (246) aufweist, und wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweist, die komprimierten Video-Frames, die im Video-Pufferspeicher...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 3.
  • Verfahren und Systeme zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams sind im Stand der Technik bekannt. Da Audio- und Video-Streams oftmals in unterschiedlichen Raten verarbeitet werden, geschieht es leicht, dass die Audio- und Video-Streams unsynchron werden.
  • In der Vergangenheit bedeutete die Synchronisierung der Audio- und Video-Streams, dass Audio-Samples oder Video-Samples entweder gelöscht oder dupliziert werden mussten, um die zwei Streams zu synchronisieren. Jedoch verändert dies die Audio- oder Video-Streams etwas und erhält nicht alle der originalen Audio- und Video-Samples.
  • Verfahren und Systeme zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams sind im Stand der Technik bekannt. Im Allgemeinen besteht der Kodierungsvorgang aus drei Phasen. Die erste Phase ist die Digitalisierung der analogen Audio-Quelle und Video-Quelle. Die Audio-Quelle besteht aus einer Mehrzahl von Audio-Frames und jeder der Audio-Frames weist eine spezifische Anzahl von Audio-Samples auf. Ebenso besteht die Video-Quelle aus einer Mehrzahl von Video-Frames. Die zweite Phase ist eine Komprimierung der digitalen Audio- und Video-Frames, um getrennt voneinander einen Audio-Stream und einen Video-Stream zu erzeugen. Der Audio-Stream besteht aus einer Mehrzahl von komprimierten Audio-Frames. Der Video-Stream besteht aus einer Mehrzahl von komprimierten Video-Frames. Die dritte Phase ist das Multiplexen der Audio- und Video-Streams in einen einzigen Stream. Der Dekodierungsprozess besteht darin, jede dieser drei Phasen umzukehren und sie in der entgegen gesetzten Reihenfolge anzuwenden.
  • Es wird auf 1 Bezug genommen. 1 ist ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Kodierungssystems 10. Das Kodierungssystem 10 umfasst einen Audio-Kodierer 20, einen Video-Kodierer 30 und einen Multiplexer 40. Der Audio-Kodierer 20 umfasst einen Audio-Analog/Digital-Konverter (A/D) 22 und einen Audio-Compressor 24. Der Video-Kodierer 30 umfasst einen Video-A/D 32 und einen Video-Compressor 34. Der Audio-Compressor 24 ist an den Audio-A/D 22 und den Multiplexer 40 angeschlossen. Der Video-Compressor 34 ist an den Video-A/D 32 und an den Multiplexer 40 angeschlossen. Ein A/D-Konverter ist auch als Digitalisierer bekannt.
  • Wenn die vom Audio-Kodierer 20 ausgegebenen Audio-Signale und die vom Video-Kodierer 30 ausgegebenen Video-Signale 30 den Multiplexer 40 erreichen, besteht unglücklicherweise keine Möglichkeit, zu wissen, wann genau die Audio- und Video-Signale digitalisiert werden. Insbesondere sollte es so sein, dass Audio-Signale, die zu einem bestimmten Zeitpunkt digitalisiert wurden, mit Video-Signalen assoziiert werden sollten, die zum gleichen Zeitpunkt digitalisiert wurden. Da der Audio-Kompressor 24 und der Video-Kompressor 34 Signale nicht immer mit der gleichen Rate komprimieren, kann es sein, dass der komprimierte Audio-Frame und sein entsprechender komprimierter Video-Frame den Multiplexer 40 nicht zum gleichen Zeitpunkt erreichen. Zusätzlich gehen die Zeitsteuerungs-Informationen der Digitalisierung der analogen Audio-Quelle und Video-Quelle im Audio-A/D-Konverter 22 und Video-A/D-Konverter 32 verloren, während die Video- und Audio-Streams in den Multiplexer 40 eingegeben werden und daher werden die Video- und Audio-Streams unsynchronisiert.
  • Um dieses Problem zu lösen, schlägt Sackstein, et al. im US-Patent Nr. 6,744,915 ein Kodierungssystem vor. Es wird auf 2 Bezug genommen, die ein Blockschaltbild eines Kodierungssystems 100 gemäß des Standes der Technik ist.
  • Das Kodierungssystem 100 umfasst einen Audio-Kodierer 110, einen Video-Kodierer 130, einen Audio-Pufferspeicher 140, einen Video-Pufferspeicher 144, eine Steuerungs-/Regelungseinheit 142 und einen Multiplexer 150.
  • Der Audio-Kodierer 110 umfasst einen Audio-A/D-Konverter 114, einen Audio-Compressor 120 und einen Audio-Taktgeber 112, der mit dem Audio-A/D-Konverter 114 und mit einer Audio-Quelle verbunden ist. Der Video-Kodierer 130 umfasst einen Video-A/D-Konverter 134, einen Video-Compressor 136 und einen Video-Taktgeber 132, der mit dem Video-A/D-Konverter 134 und mit einer Video-Quelle verbunden ist.
  • Der Audio-Pufferspeicher 140 ist mit dem Audio-Compressor 120, der Steuerungs-/Regelungseinheit 142 und dem Multiplexer 150 verbunden. Der Video-Pufferspeicher 144 ist mit dem Video-Compressor 136, der Steuerungs-/Regelungseinheit 142 und dem Multiplexer 150 verbunden. Der Audio-Compressor 120 umfasst einen Eingabe-Pufferspeicher 122 zur zeitweisen Speicherung von, Audio-Samples und eine dazwischen angeschlossene CPU 124. Die Steuerungs-/Regelungseinheit 142 ist darüber hinaus mit dem Eingabe-Pufferspeicher 122 verbunden.
  • Der Audio-A/D-Konverter 114 stellt dem Kompressor 120 digitale Audio-Samples mit einer Rate bereit, die von seinem die Abtastung vorgebenden Audio-Taktgeber 112 vorgeschrieben wurde. Der Compressor 120 besitzt keine Kenntnis des Zeitverlaufs, außer durch die Samples, die an seinem Eingang ankommen.
  • Wie oben erwähnt, komprimieren der Audio-Compressor 24 und der Video-Compressor 34 Signale nicht immer in derselben Rate, und um die Kodierungsraten-Differenz zwischen dem Audio-Compressor 24 und dem Video-Compressor 34 zu erhalten, speichert die CPU 124 die komprimierten Audio-Frames (Audio-Samples) im Audio-Pufferspeicher 140 und der Video-Compressor 136 speichert die komprimierten Video-Frames im Video-Pufferspeicher 144; daher kann die Steuerungs-/Regelungseinheit 142 die Kodierungsraten-Differenz zwischen dem Audio-Compressor 24 und dem Video-Compressor 34 durch Analyse der Anzahl von Audio-Samples im Audio-Pufferspeicher 140 und der Anzahl der Video-Frames im Video-Pufferspeicher 144 durch Erhöhung oder Erniedrigung der Anzahl der Audio-Samples im Eingabe-Pufferspeicher 122 erkennen, wobei die Audio- und Video-Streams im Multiplexer 150 zusammen synchronisiert und gemultiplext werden können.
  • Nach Analyse der Inhalte des Audio-Pufferspeichers 140 und des Video-Pufferspeichers 144 stellt die Steuerungs-/Regelungseinheit 142 dem Eingabe-Pufferspeicher 122 ein Feedback bereit, um die im Eingabe-Pufferspeicher 122 enthaltenen Audio-Samples zu ersetzen. Zum Beispiel verringert eine Dekrementierung des Schreib-Adressenverweises im Eingabe-Pufferspeicher 122 die Anzahl der Audio-Samples darin, während eine Duplizierung eines Audio-Samples in den Eingabe-Pufferspeicher 122 die Anzahl der Audio-Samples darin erhöht.
  • Dementsprechend ist das herkömmliche Kodierungssystem 100 nur im Stande, eine synchronisierte Aufzeichnung der Audio- und Video-Streams zu erreichen, indem im Eingabe-Pufferspeicher 122 gespeicherte Audio-Samples entfernt oder hinzugefügt werden, solange der Fehler der Audio-/Video-Synchronisation auftritt.
  • Vor diesem Hintergrund zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, ein entsprechendes Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, um die synchronisierte Aufzeichnung von Audio- und Video-Streams zu gewährleisten.
  • Dies wird durch ein Verfahren zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen gemäß Anspruch 3 erreicht. Die abhängigen Ansprüche betreffen entsprechende weitere Entwicklungen und Verbesserungen.
  • Wie aus der detaillierten, nachfolgenden Beschreibung klarer ersichtlich, setzt das beanspruchte Verfahren Zeitstempel bezüglich eines Referenz-Takts, der zur Kodierung von Audio-Signalen verwendet wird, auf Video-Signale. Auf diese Weise können die Video-Signale sauber und exakt mit den Audio-Signalen synchronisiert werden, um eine synchronisierte Aufzeichnung der Audio- und Video-Streams zu erzeugen.
  • Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft, mit Bezug auf die anliegende Zeichnung, weiter erläutert. Hierbei ist:
  • 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen Kodierungssystems.
  • 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Kodierungssystems gemäß dem Stand der Technik; und
  • 3 ein Funktions-Blockschaltbild eines Kodierungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Es wird auf 3 Bezug genommen. 3 ist ein Funktions-Blockschaltbild eines Kodierungssystems 200 gemäß der vorliegenden Erfindung. Wie das Kodierungssystem 100 umfasst das Kodierungssystem 200 einen Audio-Kodierer 210, einen Video-Kodierer 230, einen Audio-Pufferspeicher 240, einen Video-Pufferspeicher 246 und einen Multiplexer 250. Zusätzlich enthält das Kodierungssystem 200 der vorliegenden Erfindung, wie nachfolgend erläutert, auch einen Audio-Zähler 242 und einen Zeitstempel-Pufferspeicher 244.
  • Der Audio-Kodierer 210 umfasst einen Audio-A/D-Konverter 214, einen Audio-Compressor 220 und einen Audio-Taktgeber 212, der mit dem Audio-A/D-Konverter 214 und einer Audio-Quelle verbunden ist. Der Video-Kodierer 230 umfasst einen Video-A/D-Konverter 234, einen Video-Compressor 236 und einen Video-Taktgeber 232, der mit dem Video A/D-Konverter 234 und einer Video-Quelle verbunden ist.
  • Der Audio-Pufferspeicher 240 ist mit dem Audio-Compressor 220 und dem Multiplexer 250 verbunden und der Video-Pufferspeicher 246 ist mit dem Video-Compressor 236 und dem Multiplexer 250 verbunden. Der Audio-Compressor 220 umfasst einen Eingabe-Pufferspeicher 222 für eine zeitweise Speicherung von Audio-Samples und eine dazwischen angeschlossene CPU 224.
  • Der Audio-A/D-Konverter 214 stellt dem Compressor 220 digitale Audio-Samples in einer Rate bereit, die von seinem die Abtastung bestimmenden Audio-Taktgeber 212 vorgegeben wurde. Der Compressor 220 hat keine Kenntnis des Zeitverlaufs, außer durch die Samples, die an seinem Eingang ankommen.
  • Während der Audio-A/D-Konverter 214 die Audio-Samples der Reihe nach von der Audio-Quelle empfängt, läuft der Audio-Taktgeber 212 ständig und der Audio-Zähler 242 inkrementiert seinen Zählerwert mit dem Empfang von Taktsignalen vom Audio-Taktgeber 212. Mit dem Empfang eines Video-Frames von der Video-Quelle durch den Video-A/D-Konverter 234 gibt der Video-A/D-Konverter 234 ein Signal an den Zeitstempel-Pufferspeicher 244 aus, um den Empfang eines Video-Frame anzuzeigen. Der Zeitstempel-Pufferspeicher 244 lädt dann den augenblicklichen Wert des Audio-Zählers 242 in den Zeitstempel-Pufferspeicher 244, um den Zeitpunkt bezüglich des Audio-Zählers 242 aufzuzeichnen, bei dem der Video-Frame im Video-A/D-Konverter 234 eingeht. Daher werden die kodierten Audio-Frames im Audio-Pufferspeicher 240 gespeichert, die kodierten Video-Frames im Video-Pufferspeicher 246 gespeichert und die zu den kodierten Video-Frames korrespondierenden Zeitstempel werden im Zeitstempel-Pufferspeicher 244 gespeichert. Wenn die Audio- und Video-Streams im Multiplexer 250 gemultiplext werden, werden die im Video-Pufferspeicher 246 gespeicherten Video-Frames, die im Audio-Pufferspeicher 240 gespeicherten Audio-Frames und die Zeitstempel, die zu den im Zeitstempel-Pufferspeicher 244 gespeicherten Video-Frames korrespondieren, alle zusammen gemultiplext.
  • Da die bezüglich des Audio-Zählers 242 erzeugten Zeitstempel den entsprechenden Video-Frames zugewiesen werden, um eine synchronisierte Aufzeichnung des Video-Streams mit dem Audio-Stream zu erhalten, können die mit Zeitstempeln versehenen Video-Frames mit den entsprechenden Audio-Signalen richtig synchronisiert werden, ohne auf irgendwelche Fehler der Audio-/Video-Synchronisation zu stoßen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Kodierungssystem
    20
    Audio-Kodierer
    22
    Audio-A/D-Konverter
    24
    Audio-Compressor
    30
    Video-Kodierer
    32
    Video-A/D-Konverter
    34
    Video-Compressor
    40
    Multiplexer
    100
    Kodierungssystem
    110
    Audio-Kodierer
    112
    Audio-Taktgeber
    114
    Audio-A/D-Konverter
    120
    Audio-Compressor
    122
    Eingabe-Pufferspeicher
    124
    CPU
    130
    Video-Kodierer
    132
    Video-Taktgeber
    134
    Video-A/D-Konverter
    136
    Video-Compressor
    140
    Audio-Pufferspeicher
    142
    Steuerungs-/Regelungseinheit
    144
    Video-Pufferspeicher
    150
    Multiplexer
    200
    Kodierungssystem
    210
    Audio-Kodierer
    212
    Audio-Taktgeber
    214
    Audio-A/D-Konverter
    220
    Audio-Compressor
    222
    Eingabe-Pufferspeicher
    224
    CPU
    230
    Video-Kodierer
    232
    Video-Taktgeber
    234
    Video-A/D-Konverter
    236
    Video-Compressor
    240
    Audio-Pufferspeicher
    242
    Audio-Zähler
    244
    Zeitstempel-Pufferspeicher
    246
    Video-Pufferspeicher
    250
    Multiplexer

Claims (4)

  1. Verfahren zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen, wobei die Video-Signale in eine Mehrzahl von Video-Frames gruppiert sind, mit den Schritten: empfangen der Audio-Signale, wenn Taktsignale erzeugt werden, inkrementieren eines Zählerwerts eines Audio-Zählers (242), wenn ein Audio-Signal empfangen wird wobei der Schritt des Inkrementierens des Zählerwerts des Audio-Zählers (242) durchgeführt wird, wenn die Taktsignale erzeugt werden; empfangen der Video-Frames, aufzeichnen des aktuellen Zählerwerts des Audio-Zählers (242), wenn ein Video-Frame empfangen wird wobei die mit den Video-Frames assoziierten Zählerwerte des Audio-Zählers (242) Zeitstempel sind und in einem Zeitstempel-Pufferspeicher (244) gespeichert werden; digitalisieren der Audio-Signale und der Video-Frames; und komprimieren der Audio-Signale und Video-Frames, wobei das Verfahren ferner den Schritt des Speicherns der komprimierten Audio-Signale in einem Audio-Pufferspeicher (240), und des Speicherns der komprimierten Video-Frames in einem Video-Pufferspeicher (246) aufweist, und wobei das Verfahren ferner den Schritt aufweist, die komprimierten Video-Frames, die im Video-Pufferspeicher (246) gespeichert sind, die komprimierten Audio-Signale, die im Audio-Pufferspeicher (240) gespeichert sind, und die zu den Video-Frames korrespondierenden Zeitstempel, die im Zeitstempel-Pufferspeicher (244) gespeichert sind, zu multiplexen.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Video-Frames mit Zeitstempeln versehen werden, wenn die Video-Frames zur Digitalisierung empfangen werden.
  3. Vorrichtung zur synchronisierten Aufzeichnung von Audio- und Video-Signalen, wobei die Video-Signale in eine Mehrzahl von Video-Frames gruppiert sind, und die Vorrichtung aufweist: einen Audio-Zähler (242) zur Inkrementierung eines Zählerwerts, wenn ein Audio-Signal empfangen wird; und einen Zeitstempel-Pufferspeicher (244) zur Aufzeichnung des aktuellen Zählerwerts des Audio-Zählers (242), wenn ein Video-Frame empfangen wird, einen Audio-A/D-Konverter (214) zum Empfangen der Audio-Signale, wenn ein Audio-Taktgeber (212) Taktsignale erzeugt, und Digitalisieren der Audio-Signale, wobei der Audio-Zähler (242) den Zählerwert erhöht, wenn die Taktsignale erzeugt werden; einen Video-A/D-Konverter (234) zum empfangen der Video-Frames und digitalisieren der Video-Frames; einen Audio-Compressor (220), um die Audio-Signale zu komprimieren; einen Video-Compressor (236), um die Video-Frames zu komprimieren; und einen Zeitstempel-Pufferspeicher (244), um die mit den Video-Frames assoziierten Zählerwerte des Audio-Zählers (242) zu speichern; wobei die mit den Video-Frames assoziierten Zählerwerte des Audio-Zählers (242) Zeitstempel für die Video-Frames sind, einen Audio-Pufferspeicher (240), um die komprimierten Audio-Signale zu speichern; und einen Video-Pufferspeicher (246), um die komprimierten Video-Frames zu speichern, und einen Multiplexer (250), um die im Video-Pufferspeicher (246) gespeicherten komprimierten Video-Frames, die im Audio-Pufferspeicher (240) gespeicherten komprimierten Audio-Signale und die zu den Video-Frames korrespondierenden Zeitstempel, die im Zeitstempel-Pufferspeicher (244) gespeichert sind, zu multiplexen.
  4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Video-Frames mit Zeitstempeln versehen werden, wenn die Video-Frames zur Digitalisierung empfangen werden.
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