同步调控装置及方法 本发明有关于一种同步调控装置及方法，以供对数据处理的输出进行同步控制；尤其是针对进行视频(VIDEO)信号及音频(AUDIO)信号解压缩时，个别输出发生不同步时所提出的解决方案。
信号压缩技术为信号处理领域中的重要技术。尤其近年来，随着科技的发展，通过通讯网路的传输，以及高效率储存技术的发展，信号压缩技术的应用与需求，已经成为电子技术重要的一环。例如，在数据系统领域中，为充分发挥储存媒体的效率以及节省传输时所占用的频宽，通过压缩处理进行数据储存已成为电脑数据处理必备的程序。尤其是在数字储存媒体(DSM，DI GI TAL STORAGE MEDI A)，如CD-ROM、DVD等大容量光电性储存媒体的大量应用，逐渐取代磁性储存媒体成为电脑储存媒体的主流，而配合压缩技术的处理，将使得以往所无法实现的数据运用，例如动态影片的播放成为可能。动态影片中大量的视频(VIDEO)以及音频(AUDIO)信号，将可通过压缩技术储存于光盘片中，而于播放时，通过解压缩过程，即可将信号还原而播出。
目前电脑业界所运用的压缩技术标准普遍遵循由ISO组织所规范的MPEG(MOTI ON PI CTURE CODI NG EXPERT GROUP)标准，利用数字压缩技术，将动态影片信号进行压缩而信存于数字储存媒体上。现今MPEG已提出两个世代的标准，分别为MPEG1以及MPEG2。MPEG1的画质解析度可达352×288，足可媲美VHS的播放效果，其应用范围主要为数据储存；而MPGE2的画质解析度更高达1920×1152，其效果可媲美HDTV(HI GH DEFI NI TI ON TV)，其应用范围更扩大于包括：储存、传输、通讯等，并且已成为目前业界应用的主流。
因此，因应于数据压缩技术的应用，在电脑系统中采用解压缩装置即日行普及。目前解压缩装置地实现主要分成音频信号解压缩及视频信号解压缩两个部分，皆可分别运用软件或硬件达成，或者是软件配合硬件来完成。以硬件来实现的厂商有WI NBOND，SGS-THOMSON，C-CUBE等运用解压缩晶片(MPEG DECODER)来完成，而纯粹应用软件来完成的厂商有XING，而应用软硬件混合的方式分别完成音频及视频解压缩的有ALI。但是无论是完全使用软件来完成，或是应用硬件的晶片来完成，或是软硬件混合，因应于音频信号及视频信号的解压缩方式不同，音频信号的解压缩以及视频信号的解压缩皆是分开处理，分别由音频信号解压缩装置及视频信号解压缩装置来从事音频与视频信号解压缩；而同时因为经解压缩后的音频信号及视频信号是由不同通道输出，因此，必需经由额外的机制来完成音频与视频信号输出同步的功能。
在MPEG压缩/解压缩技术中，视频信号及音频信号流(BIT STREAM)的结构请参见图1及图2。在视频信号中，信号流将一个画面(PICTURE)切割成数个画面切割(SLICE)，每个画面切割再切割为数个区块(MACROBLOCK)。而在音频信号流中是将信号切割成各个信号框(FRAME)来传送。在进行压缩的过程中，每个画面切割的信号皆会根据一系统参考时钟信号(SYSTEM CLOCK REFERENCE，SCR)，由压缩装置将对应于该信号播放时刻的SCR值压入信号流中；而音频信号的压缩亦同。这些被压缩进信号流的系统参考时钟信号值称为时间标记(PRESENTATION TI ME STAMP，PTA)，这些时间标记在解压缩之后，即代表该笔解压缩数据的播出时刻。MPEG解压缩系统在解压缩时，会使用一个系统参考时钟信号，根据PTS之值，在相对应时刻将画面或声音播出。
时间标记除了用来标记播放时间外，亦用来作为视频信号与音频信号的同步控制。习知的视频信号与音频信号同步控制请参见图3。图3中，由数据解折装置301将来自系统的信号流300解析成音频信号流302及视频信号流304，以分别供给音频解压缩装置303及视频解压缩装置305。音频信号流302与视频信号流304分别经过解压缩之后，可以解读出信号流中所包含的时间标记313，315，音频解压缩装置303与视频解压缩装置305分别将所解读出的时间标记送至如比较逻辑装置307的同步检知装置处理，比较逻辑装置307将根据分别送来的时间标记值，配合标记计数器(PTS CPUNTER)309判断时间标记值的大小来发出控制信号323，325，做相对应的处理；
当比较逻辑装置307判断视频解压缩装置305所解读出的时间标记315比音频解压缩装置303所解读出的时间标记313慢，表示声音输出快于图像输出，产生了不同步现象。因此，比较逻辑装置307发出控制信号325，控制视频解压缩装置305将一部分的画面切割或画面舍弃播出，以便画面输出能赶上声音输出，达到同步目的；
当比较逻辑装置307判断视频解压缩装置305所解读出的时间标记315比音频解压缩装置303所解读出的时间标记313快，表示声音输出比图像输出慢，产生了不同步现象。因此，比较逻辑装置307发出控制信号325，控制视频解压缩装置305将一部分画面切割或画面重复播放，以便声音输出能赶上画面输出，达到同步目的。
同理，除了藉由控制视频输出之外，亦可以同样方式控制重复一段声音信号或舍弃一段声音信号，以达到图像与声音同步的目的；或者是利用以相反的方式同时控制视频输出与音频输出，藉此，则可达到快速同步的目的。
但是，不论是藉由重复或舍弃图像信号的方式来达到图像与声音的同步，或藉由重复或舍业声音信号来达到图像与声音的同步，明显的，藉由舍弃或重复，皆是一种“数字”方式，这些突然的画面或声音变化，对人类习于连续方式的感觉器官而言，显得异常突然，造成播放效果不佳。
本发明的目的在于提供一种不影响播出质量的解压缩同步方式。
本发明的另一目的在于提供一种藉由平滑变化来完成同步的系统与方法，以去除习知同步技术中，为达到同步所运用的数据重复或舍弃引发的掉张或重复现象。
本发明的再一目的在于提供一种运用动态同步调控机制的同步调控系统。
本发明的一种同步调控装置，包含：一第一数据处理装置，用以供进行数据处理并自一第一数据处理装置输出端输出处理结果；一第二数据处理装置，用以供进行数据处理并自第二数据处理装置输出端输出处理结果；一数据解析装置，因应于一输入数据内容，控制传送该输入数据由该第一数据处理装置及该第二数据处理装置之一进行处理；其中，该第一数据处理装置因应于一参考时钟产生装置所产生的一系统参考时钟信号，控制其将处理数据结果输出至该第一数据处理装置输出端的速度；该第一数据处理装置及该第二数据处理装置并分别因应于其个别处理数据的结果，该第一数据处理装置产生一第一告知信号，该第二数据处理装置产生一第二告知信号；一同步检知装置，因应该第一告知信号及该第二告知信号内容产生一参考时钟调控信号，以控制该参考时钟产生装置所产生的系统参考时钟信号，藉以控制该第一数据处理装置将处理数据的结果输出的速度。
本发明的一种具备同步调控功能的数据处理系统，包含：一中央处理单元，用以供进行数据处理；一系统总线，用以供信号与数据于其上传输；一存储器，该存储器通过该系统总线电连接于该中央处理单元；一第一数据处理装置，用以供进行数据处理，并自一第一数据处理装置输出端输出处理结果；一第二数据处理装置，用以供进行数据处理，并自一第二数据处理装置输出端输出处理结果；一数据解析装置，因应于一输入数据内容，控制传送该输入数据由该第一数据处理装置及该第二数据处理装置之一进行处理；其中，该第一数据处理装置因应于一参考时钟产生装置所产生的一系统参考时钟信号，控制其将处理数据的结果输出至该第一数据处理装置输出端的速度；该第一数据处理装置及该第二数据处理装置并分别因应于其个别处理数据结果，该第一数据处理装置产生一第一告知信号，该第二数据处理装置产生一第二告知信号；一同步检知装置，因应该第一告信号及该第二告知信号的内容产生一参考时钟调控信号，以控制该参考时钟产生装置所产生的系统参考时钟信号，藉以控制该第一数据处理装置将处理数据之结果输出至该第一数据处理装置输出端的速度。
如上所述的装置与系统，其中，第一数据处理装置与第二数据处理装置分别具备处理数据能力，其可分别或同时为处理视频信号或音频信号的解压缩装置或其他需要配合同步的数据处理装置；其中解压缩处理装置可进一步为符合MPEG1或MPEG2解压缩标准的解压缩装置，如硬件结构的解压缩晶片，或软件结构的解压缩软件或解压缩晶片配合解压缩软件等。
本发明的一较佳实施例的系统与装置，其中该第一告知信号及该第二告知信号分别为代表该第一数据处理装置及该第二数据处理装置所处理的数据结果的时间标记值，用以表示数据的时间值。本发明的同步检知装置可为一比较器，根据该第一告知信号与该第二告知信号之差值产生参考时钟调控信号；而第一数据处理装置输出端与第二数据处理装置输出端则分别提供第一数据处理装置与第二数据处理装置输出数据的功能。
附图说明：
图1为MPEG标准中视频信号流的层级结构示意图。
图2为MPEG标准中音频信号流的层级结构示意图。
图3为应用传统同步方式的MPEG解压缩系统方块图。
图4为本发明的MPEG解压缩系统方块图。
图5为本发明的同步调控机制流程图。
图6为本发明的一实施例中的第一预设标准与第二预设标准的示意图。
图7为本发明的一实施例中的系统参考时钟信号产生机制的示意图。
图8为本发明的一实施例的方块示意图。
结合附图及实施例对本发明的系统装置说明如下：
根据本发明的较佳实施例的同步调控装置方块示意图，请参见图4。本发明的同步调控装置可与如ISA、PCI等电脑系统总线连接；图中，输入控制装置401是用以自系统总线输入数据；第一数据处理装置为视频信号解压缩装置413，第二数据处理装置为音频信号解压缩装置409，用以将符合如MPEG1或MPEG2等特定压缩标准的信号解压缩；解析装置403用以解析输入数据451，输入数据451具备如图1及图2中的信号流表头(HEADER)，信号流表头主要内容包括信号标记(FRAME OR SLICEHEADER)、错误更正编码(ERROR CHECK)、解码方式(DECODING PROCESS)、时间标记(PTS)等，解析装置403根据信号流表头内容解码并根据其内容所示分别将属于视频信号453与音频信号455的部分分开，分别送至视频信号解压缩装置413以及音频信号解压缩装置409；视频信号解压缩装置413以及音频信号解压缩装置409分别将视频信号453及音频信号455解压缩之后，分别通过视频信号解压缩装置输出端以及音频信号解压缩装置输出端送至音频播放装置411及视频播放装置415；同时因应于解压缩所得内容，同步检知装置405将分别获得代表所播放音频信号的时间标记值的第二告知信号443以及代表视频信号的时间标记值的第一告知信号441，同时，同步检知装置405根据代表所播放音频信号的时间标记值的第二告知信号443以及代表视频信号的时间标记的第一告知信号441间的差值，产生一参考时钟调控信号470送至参考时钟产生装置407。
本发明构想的参考时钟产生装置407，根据由外界所供应的时钟信号(图中未表示)为基准，用以产生系统参考时钟信号472，以供应视频信号解压缩装置413作为系统参考时钟信号(SYSTEM CLCOK REFERENCE，SCR)使用。在符合MPEG1标准的系统，使用频率为90KHz累加计数的计数值做为解压缩系统参考时钟信号(SCR)。参考时钟产生装置407为一可调整输出计数频率装置，例如一以90KHz累加计数器，其自外界输入一时钟信号藉以作为产生系统参考时钟信号的参考值，其产生系统参考时钟信号的方式是藉由将外界所供应的时钟信号频率，除以一调整值(SCR DIVISOR)，调整值本身为一由可程序暂存器(PROGRAMMABLEREGISTER)所产生之值，系统参考时钟信号频率的产生方式如下所示：
系统参考时钟信号频率＝外界时钟信号频率/调整值
例如：当外界时钟信号的频率为一50MHz，将调整值设为556，如此，则可得到一以89.9KHz计数系统参考时钟信号频率。由此可知，藉由改变调整值即可改变系统参考时钟信号频率。
因此，本发明的较佳实施例如图4所示，当系统欲进行压缩数据播放时，系统自光盘或硬盘内取得数字压缩数据并将其送至系统总线，输入控制装置401自系统总线上取得数据并控制将其送至解析装置403，由解析装置403根据信号流表头内容，将其分成对应的视频信号453及音频信号455，并控制分别送至音频信号解压缩装置409及视频信号解压缩装置413。压缩数据经音频信号解压缩装置409及视频信号解压缩装置413分别解压缩之后，分别将音频解压缩数据459及视频解压缩数据457经由输出端送至音频播放装置411及视频播放装置415播出。而在，播放的过程中，压缩数据在经音频信号解压缩装置409或视频信号解压缩装置413解压缩后，将可获得其分别播出时的播放时间，包括代表音频解压缩数据459的播放时间的第二告知信号443，及代表视频解压缩数据457播放时间的第一告知信号441，此可藉由取得播放数据的时间标记值或是藉由询问播放系统或作业系统(OPERATING SYSTEM)所获得的播放时间(PLAY TIME)而得。而由其他方式，亦可获得播放时间，例如：藉由已播放的数据量除以单位时间播出的数据量即可获得播出时间。当然，其他获得音频信号播放时间或视频信号播放时间的方法，为此技术领域的人士所熟知，在此不予赘述。藉由分别获得分别代表播放时间的第一告知信号441及第二告知信号443的值是否相同，同步检知装置405可判断音频信号解压缩装置409及视频信号解压缩装置413的播出是否同步。
本发明的一较佳实施例中，同步检知装置405在比较第一告知信号441及第二告知信号443时，所进行同步调控的流程参见图5：
步骤501：比较第一告知信号441与第二告知信号443；步骤503：判断代表调控进行中的旗标是否树立？
当代表调控进行中的旗标树立时，进行步骤505；
当代表调控进行中的旗标未树立时，进行步骤507；步骤505：判断第一告知信号441与第二告知信号443差值的绝对值
是否大于同步检知装置405预设的第一预设标准？
当第一告知信号441与第二告知信号443差值的绝对值大
于同步检知装置405预设的第一预设标准，进行步骤511
的动作；当第一告知信号441与第二告知信号443差值的
绝对值小于同步检知装置405预设的第一预设标准，回复进
行步骤501。步骤511：根据代表视频信号播放时间的第一告知信号441晚于代表音
频信号播放的第二告知信号443，表示视频信号播放速度太
慢，同步检知装置405产生一参考时钟调控信号470，用
以控制提高参考时钟产生装置407所产生系统参考时钟信号
472的频率，亦即将视频信号播放所使用的系统参考时钟信
号频率提高。如此，因应于系统参考时钟信号频率的提高，即
SCR的频率提高，视频信号的画面播放将加速：
根据代表视频信号播放时间的第一告知信号441早于代
表音频信号播放的第二告知信号443，表示视频信号播放速
度太快，同步检知装置405产生参考时钟调控信号470，
用以控制降低参考时钟产生装置407所产生系统参考时钟信
号472之频率，亦即将视频信号播放使用的时钟信号频率降
低，视频信号的背面播放将减慢；
树立代表调控进行中的旗标；
再次执行步骤501。步骤507：判断第一告知信号441与第二告知信号443差值的绝对值
是否小于同步检知装置405预设的第二预设标准？
当第一告知信号441与第二告知信号443差值的绝对
值小于同步检知装置405预设的第二预设标准，进行步骤5
13的动作。
当第一告知信号441与第二告知信号443差值的绝对
值大于同步检知装置405预设的第二预设标准，进行步骤5
11步骤513：将系统参考时钟信号472频率恢复至原来标准；
并将代表调控进行中的旗标清除；
执行步骤501。
根据上述同步调控流程可知：藉由分别取得视频解压缩信号与音频解压缩信号的播放时间，据以判断是否进行同步调控，并随时检视同步调控结果。当经同步调控后，视频解压缩信号与音频解压信号已符合同步标准，即停止同步调控功能，并将代表调控进行中的旗标清除。
根据本发明的同步调控程序，将可对解压缩播出的信号进行同步动态(DYNAMI CALLY)控制。而因应于本发明采用控制参考时钟频率的方式，来控制调整输出的速度。藉此，以获得连续性的调控结果，输出不致发生突变，造成输出效果不佳。
如图6所示，在图6A中，同步检知装置405设有一第一预设标准与第二预设标准，同时第一预设标准大于第二预设标准，其目的在于：当输出已失去同步且时间差距的绝对值超过第一预设标准，同步调控机制即起动；而在同步调控过程中，保持对同步状态进行检视，当时间差距的绝对值已小于第二预设标准，表示已恢复同步，即控制停止同步调控动作，恢复原来的播放速率。如此，提供系统一稳定的同步调控机制，而不会不停的变动。然而，在图6B中，根据本发明构想之另一实施例，亦可仅设定一个点标准来控制同步调控的启动与否。
图7为本发明的一实施例的系统参考时钟信号产生机制示意图。在调整值暂存器为一可程序暂存器，存有预设的调整值，其可藉由参考时钟调控信号来改变暂存器所调整值的内容。图中的计数器因应于外界的时钟信号进行累加，同时，该计数器并受一重置信号控制，当重置信号致能时，该计数器将重置。图中的系统参考时钟计数器，其输出即为系统参考时钟信号。
系统启动后，计数器即重置，并因应于外界时钟信号的输入而进行计数，同时随时将计数器的计数与调整值暂存器所存的调整值进行比较。当计数器的计数值与调整值不同时，控制该计数器继续进行计数；当计数器的计数值与调整值相同时，即将重置信号致能，以将计数器重置，同时并发出信号控制系统参考时钟计数器的值累加，作为系统参考时钟信号的输出。如前所述，当外界时钟信号为一50MHz的频率，而调整值设为556，此时，当系统启动，计数器开始记数，当计数器数至556，即产生信号控制系统参考时钟计数器累加，并将计数器重置。因此，由此机制，在50MHz的外界时钟信号驱动下，系统参考时钟计数器每556个时钟脉冲会累加1，此输出即为一89.9KHz累加的输出，作为提供解压缩装置使用。
在图8中，为例示本发明的电脑系统。图中的视频信号解压缩装置与音频信号解压缩装置分别于PCI与ISA系统总线之下。但任何相关的变化，是一般技术人士所知，例如，将两者皆组合于同一系统总线之下，或是分别运用软件来实施，在此不予赘述。
本发明也可应用为同步调控方法，用以使用在其他需要进行同步调控的装置或系统。设定区间标准的方法可包括下列步骤：
(1)检测同步状态是否满足一第一预设标准。
(2)因为于同步状态未满足该第一预高标准，执行步骤(3)；因应于同步状态满足该第一预设标准，执行步骤(1)；
(3)调整处理数据所使用的系统参考时钟信号频率；
(4)检测同步状态是否满足一第二预设标准；
(5)因应于同步状态满足该第二预设标准，执行步骤(6)；因应于同步状态未满足该第二预设标准，执行步骤(3)；
(6)恢复处理数据所使用的系统参考时钟信号频率；
(7)执行步骤(1)。
而设定点标准的方法可包含下列步骤：
(1)检测同步状态是否满足一第一预设标准。
(2)因应于同步状态未满足该第一预设标准，执行步骤(3)；因应于同步状态满足该第一预设标准，执行步骤(1)；
(3)调整处理数据所使用的参考的钟频率；
(4)检测同步状态是否满足该第一预设标准；
(5)因应于同步状态满足该第一预设标准，执行步骤(6)；因应于同步状态未满足该第一预设标准，执行步骤(3)；
(6)恢复解压缩所使用的参考时钟频率。
(7)执行步骤(1)。
以上所实施例，仅为本发明的实施方式之例示，其他不脱离本发明的变化，例如，本发明所使用的解析装置除了用硬件实现外，亦可使用软件来完成；而例示中所进行的同步调控，是针对视频输出所使用的系统参考时钟信号进行调控，控制视频信号输出的速度，以达到同步调控的目的，而相同的方法，亦可相对的运用于音频输出使用系统参考时钟信号，来控制音频输出的速度，以达到同步控制的目的。而为了更加速同步的实现，更可以相反的方式进行同步调控。例如：平常音频信号与视频信号使用同一外界供应的时钟信号以及相同的调整值，以便获得同样的系统参考时钟信号频率；当视频输出快于音频输出时，藉由提供不同的调整值，使得音频输出使用较快的系统参考时钟信号，而视频输出使用较慢的系统参考时钟信号，如此，即可迅速达到同步，待达到同步之后，再恢复使用相同的系统参考时钟信号；而当音频输出快于视频输出时，以相反的方式运用相同的原理即可完成。另一种调控方式则是运用本发明相同的原理，针对音频输出所使用的系统参考时钟信号进行调控，即可到成同步。而上述相异调整值的提供，可藉由设置两个独立可程序暂存器(PROGRAMMABLE REGISTER)，以储存不同的调整值，当同步检知装置检出不同步状况时，分别发出第一参考时钟调控信号及第二参考钟派调控信号，以分别改变两个暂存器的调整值，而获得不同频率的第一系统参考时钟信号及第二系统参考时钟信号，藉以分别控制音频输出与视频输出信号的速度，而获得快速同步效果。
本发明的构造及特征，经上述实例及图示详细说明，将更为明白。但应予说明的是，该实施例仅作为例示说明本发明较佳操作状态的实施，而非欲对发明范围造成限制。任何不脱离本发明精神下所为的变更及改良，皆属本发明所保护的范围。