无音频的音调失真地可变速重放预先记录 的视频的视频重放设备 本发明一般涉及视频重放设备，具体来说，本发明涉及一种在快进模式和慢速模式下无音频轨迹的音调失真地重放视频的系统。
在市场上可以获得各种各样的视频重放设备。很多人都拥有或者熟悉盒式磁带录像机(VCR)，这种录像机也被称作磁带录像机(VTR)。近来，在市场上已经出现了使用计算机硬磁盘而不是盒式磁带来存储视频节目的录像机。例如ReplayTV录像机或TiVO录像机，它们利用例如MPEG-2压缩把电视节目以数字形式记录到硬盘驱动器上。另外，一些视频重放设备也可在可读/可写数字多用盘(DVD)而不是磁盘上进行记录。
实际上，能播放视频节目的所有系统均具有快进或倒带的特点，其中的一些系统具有可变化的快进和倒带速度。在视频节目的快进期间，视频节目的音频部分通常是静音的。正如在已有技术中所熟知的，无论是倒带还是快进，提高或降低视频节目的速度都会引起音频失真。这是由于音频不能被很容易地二次取样而造成的。一些方法可用来把语音播放地速度提高50％，并把对质量的影响降到最小。但是，这对于高速播放模式以及音频轨迹的非语音段来说是不够的。
因此，在该技术中，需要一种在快进模式和慢速模式期间具有最小音调失真地重放与视频节目相关的音频轨迹的装置。
为了克服已有技术中的上述缺陷，本发明的首要目的就是要提供一种用在视频重放设备(在快进模式和慢速中，该视频重放设备能够在与该视频重放设备连接的电视机上重放视频节目)中的装置，该装置用于在快进模式和慢速模式期间重放与视频节目相关的音频轨迹。根据本发明的一个优选实施例，该装置包括：1)视频重放控制器，它能够在快进模式期间接收指示该视频节目加速的相对量的用户输入命令；2)音频处理器，它能够接收音频轨迹并以最小音调失真来压缩音频轨迹的持续时间，其中该压缩与视频节目加速的相对量成正比；以及3)与音频处理器连接的视频处理器，它能够接收已压缩的音频轨迹并能够在快进模式期间接收与视频节目相关的加速视频信号，其中该视频处理器把已压缩的音频轨迹和加速的视频信号同步传送给电视机。
根据本发明的一个实施例，视频重放控制器能够在慢速模式期间接收指示视频节目减速的相对量的用户输入命令，并且音频处理器能够以最小音调失真来扩展音频轨迹的持续时间，其中该扩展与视频节目减速的相对量成正比。
根据本发明的另一个实施例，视频处理器能够在慢速模式期间接收扩展的音频轨迹和与视频节目相关的减速视频信号，其中该视频处理器把扩展的音频轨迹和减速的视频信号同步传送给电视机。
根据本发明的又一个实施例，该装置还包括与音频处理器连接的存储器，它能够存储与至少一种压缩算法相关的可执行指令。
根据本发明的另一个实施例，该存储器能够存储与至少一种扩展算法相关的可执行指令。
上文非常概括地描述了本发明的特征和技术优势，以使本专业技术人员可以更好地理解本发明以下的详细描述。形成本发明的权利要求主体的本发明的其它特征和优点将会在下文中描述。本专业技术人员应当理解，他们可以很容易地使用所公开的本发明的概念及特定实施例，以作为改进或设计用以执行本发明相同目的的其它结构的基础。本专业技术人员还应当认识到，这类等效结构并不背离本发明在其最广泛形式上的范围和宗旨。
在进行以下的详细描述之前，有必要对在本专利文件的通篇中使用的某些单词或短语的定义进行表述；术语“包括”和“包含”及其派生词意味着包括但不限制；术语“或者”是包括在内的，表示和/或；短语“与…相关”和“与其相关”及其派生词可表示包括、被包括于…中、与…互连、包含、被包含于…中、连接到或与…连接、耦合至或与…耦合、可与…通信、与…共同操作、交错、并列、近似于、联接至或与…联接、具有、具有…的性质，如此等等；并且术语“控制器”表示控制至少一个操作的任意设备、系统或其中的一部分，这种设备可以由硬件、固件或软件、或者是至少在它们中的二者的某种组合来实现。应当指出，与任何特定控制器相关的功能可以是集中式或分布式的，而无论其是本地的还是远程的。特别是，控制器可包括一个或多个数据处理器以及相关的输入/输出设备和存储器，它们执行一个或多个应用程序和/或操作系统程序。在本专利文件的通篇中，某些单词或短语的定义被提供，本专业技术人员应当理解，在许多情况下(即使不是在大多数情况下)，这些定义也可应用到这些被定义的单词和短语的以前及将来的使用中。
为了更全面地理解本发明及其优点，现在将参考结合了附图的以下描述，其中，相同的数字表示相同的对象；并且其中：
图1表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备和电视机；
图2详细示出了根据本发明一个实施例的典型视频重放设备；并且
图3表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备的操作流程图。
在本专利文件中，下面将要讨论的图1-3以及用来描述本发明原理的各种实施例只是示例性的，不应把它们看作是对本发明范围的任何形式的限制。本专业技术人员应当理解，本发明的原理可以在适当配置的任何视频重放设备中实施。
图1表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备150和电视机105。视频重放设备150从外部信号源接收输入电视信号，外部信号源可以是有线电视服务提供商(有线公司)或电话公司的机顶盒、本地天线、互联网或附设的DVD或VHS磁带播放器，视频重放设备150还把观众选择的频道传送给电视机105。在记录模式中，视频重放设备150可解调输入的射频(RF)电视信号，从而产生基带视频信号，该基带视频信号被记录和存储到视频重放设备150之内或与之连接的存储介质中。在播放模式中，视频重放设备150从存储介质中读出由用户选择的所存基带视频信号(即节目)并将其发送给电视机105。
例如，如果视频重放设备150是盒式磁带录像机(VCR)，也称作磁带录像机(VTR)，那么视频重放设备150将把输入电视信号存储到盒式磁带中并从该盒式磁带中检索输入电视信号。如果视频重放设备150是基于磁盘驱动器的设备，如ReplayTV录像机或TiVO录像机，那么视频重放设备150将利用计算机硬磁盘而不是盒式磁带来存储和检索输入电视信号。在另外一些实施例中，视频重放设备150可利用本地读/写(R/W)数字多用盘(DVD)或R/W CD-ROM进行存储和检索。因此，本地存储介质可以是固定的(即硬盘驱动器)，或是可移动的(即，DVD，CD-ROM、VCR磁带)。
视频重放设备150包括红外(IR)传感器160，它接收观众操作的遥控装置的命令(如上翻频道、下翻频道、提高音量、减小音量、记录、播放、快进(FF)、换向等)。电视机105是一种传统的电视，它包括屏幕110、红外(IR)传感器115以及一个或多个人工控制键120(由虚线表示)。IR传感器115还接收观众操作的遥控装置的命令(如提高音量、减小音量、电源开/关)。
应当指出，视频重放设备150并不限于从特定类型的信号源接收特定类型的输入电视信号。正如上面所指出的，外部信号源可以是有线服务提供商、传统RF广播天线、卫星抛物面天线、互联网连接或另一个本地存储设备，如DVD播放器或VHS磁带播放器。在一些实施例中，视频重放设备150甚至不能进行记录，但可被限制用于重放从可移动DVD或CD-ROM检索的电视信号。因此，输入信号可以是数字信号、模拟信号或其它任意通信协议的互联网协议(IP)包。但是，为了简单清晰地解释本发明的原理，下面的描述通常将针对一个实施例，在该实施例中，视频重放设备150接收来自有线服务提供商的输入电视信号(模拟和/或数字)。不过，本专业技术人员可以理解，本发明的原理可以很容易地适用于无线广播电视信号、本地存储系统、包含MPEG数据的IP包的输入数据流等。
图2详细示出了根据本发明一个实施例的典型视频重放设备150。视频重放设备150包括IR传感器160、视频处理器210、MPEG2编码器220、硬盘驱动器230、MPEG2解码器/NTSC编码器240和录像机(VR)控制器250。视频重放设备150还包括视频缓冲器260、音频压缩/扩展处理器270和压缩/扩展算法280，该算法可体现为把一些熟知的音频压缩和音频扩展算法中的一种或多种算法作为由音频压缩/扩展处理器270执行的一系列程序指令进行存储的存储器。
音频压缩和扩展技术可被用于以低音调失真或最小音调失真来重放音频信号。在较快或较慢速重放时，用于压缩或扩展音频信号的装置和方法在以下一些专利中公开：授予Degen等人的美国专利No.5,386,493，题为“在较快或较慢速率下无音调失真地重放音频的装置和方法”；授予Vogten等人的美国专利No.5,479,564，题为“用于操纵信号的音调和/或持续时间的方法和装置”；以及授予Shlomot等人的美国专利No.5,694,521，题为“可变速重放系统”。美国专利No.5,386,493、5,479,564、5,694,521作为参考与本公开结合在一起，就如同是在本文中表述一样。在本发明的一个优选实施例中，在美国专利No.5,386,493、5,479,564、5,694,521中公开的一种或多种压缩/扩展算法可被存储在压缩/扩展算法280中并由音频压缩/扩展处理器270执行。
VR控制器250引导视频重放设备150的整个操作，其中包括了观看模式、记录模式、播放模式、快进(FF)模式、换向模式。在观看模式中，VR控制器250使来自有线服务提供商的输入电视信号由视频处理器210解调和处理并发送给电视机105，而并不存储到硬盘驱动器230中亦不从中进行检索。视频处理器210可以是例如TriMedia(TM)1100介质处理器，它包括射频(RF)前端电路，用于接收来自有线服务提供商的输入电视信号；调谐至用户所选频道并把所选RF信号转换为适于在电视机105上显示的基带电视信号(如超视频信号)。视频处理器210还能在播放模式期间从MPEG2解码器/NTSC编码器240接收传统的NTSC、PAL或SECAM信号(在视频缓冲器260缓冲之后)，并发送基带电视信号(如超视频信号)给电视机105。
在记录模式中，VR控制器250使输入电视信号存储到硬盘驱动器230中。在VR控制器250的控制下，MPEG2编码器220接收来自有线服务提供商的输入电视信号并把接收的RF信号转换为MPEG格式以存储在硬盘驱动器230中。在播放模式中，VR控制器250指示硬盘驱动器230流式传输已存储的电视信号(即节目)给MPEG2解码器/NTSC编码器240，以把来自硬盘驱动器230的MPEG2数据转换为例如超视频(S-Video)信号，该信号在视频处理器210将其发送至电视机105之前在视频缓冲器260中缓冲。
应当指出，为MPEG2编码器220和MPEG2解码器/NTSC编码器240选择MPEG2标准只是出于举例说明的目的。在本发明的其它一些实施例中，MPEG编码器和解码器可以遵循MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和MPEG-7标准中的一个或多个标准。
为了本申请以及下述权利要求的目的，硬盘驱动器230被定义为包括既可读又可写的任何海量存储设备，它包括传统的磁盘驱动器、盒式磁带录像机(VCR)或磁带录像机(VTR)的磁带、以及用于读/写数字多用盘(DVD-RW)、可重写CD-ROM的光盘驱动器等。实际上，硬盘驱动器230不必是传统意义上被固定的，即不必永久地嵌入视频重放设备150中。相反，硬盘驱动器230包括用于视频重放设备150用来存储记录的视频和音频节目的任何海量存储设备。因此，硬盘驱动器230可包括附加的外围设备或可移动磁盘驱动器(无论是嵌入的还是附加的)，例如保存了读/写DVD或可重写CD-ROM的自动点唱设备。而且，在本发明的一个优选实施例中，硬盘驱动器230可包括视频重放设备150可通过网络连接(如互联网协议(IP)连接)存取和控制的外部海量存储设备，举例来说，它包括在用户家用个人电脑(PC)中的磁盘驱动器或者在用户的互联网服务提供商(ISP)的服务器上的磁盘驱动器。
在播放模式中，VR控制器250可通过IR传感器160接收用户的快进(FF)命令。在FF模式中，通过使用视频缓冲器260、音频压缩/扩展处理器270和压缩扩展算法280，视频重放设备150能以最小的音调失真来播放音频信号的所选部分。当接收到FF命令时，VR控制器250使硬盘驱动器230和MPEG2解码器/NTSC编码器240以较快的前进速度播放视频。但是，VR控制器250还指示视频处理器210停止接收作为音频信号源的MPEG2解码器/NTSC编码器240的音频输出。相反，视频处理器210被切换至接收作为音频信号源的音频压缩/扩展处理器270的输出的音频信号。
图3所示为流程图300，它表示根据本发明一个实施例的典型视频重放设备150的操作。一个快进或慢速模式输入命令在播放模式期间由VR控制器250接收。VR控制器250根据用户输入来确定提高或降低的速率(处理步骤305)。按照重放速度的增加或降低，音频轨迹的持续时间以最小音调失真进行压缩。相应的视频在视频缓冲器260中缓冲。该压缩与视频节目的加速或减速的相对量成正比(处理步骤310)。
该处理继续执行，其中来自重放视频的音频轨迹由音频压缩/扩展处理器270接收。在慢速播放时，音频被扩展，而在快进模式中，音频被压缩。扩展或压缩与用户所选的降低或增加的速率成正比(处理步骤315)。压缩或扩展的音频与来自视频缓冲器260的快进或慢速播放的视频的相应部分一起同步传送给了电视机(处理步骤320)。
音频压缩/扩展算法被用于根据重放速率调节音频信号。当重放速率增加时，音频压缩也随之增加。当重放速率降低时，该算法使压缩速率也降低。当重放速率降低至正常值以下时，音频扩展速率将增加。音频压缩和扩展的速率与重放速率成正比。
尽管已对本发明进行了详细的描述，但本专业技术人员应当理解，在不背离本发明最广泛形式的宗旨和范围的情况下，他们可以进行各种变化，替换或改动。