УСТРОЙСТВО МНОГОПОТОКОВОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ МУЛЬТИМЕДИЙНЫХ ДАННЫХ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к устройствам для мультиплексирования нескольких видеопотоков и разделения мультиплексированного потока и может быть использована в системах вывода мультимедийных данных при наличии физически или экономически обоснованных ограничений на размер, вес и количество устройств для вывода мультимедийных данных (экранов, дисплеев, мониторов, телевизоров).
Описание предшествующего уровня техники
В настоящее время в современных серийно выпускаемых телевизорах широко применяются технологии «picture-in-picture» (картинка в картинке) и «picture-and-picture» (картинка и картинка). Данные технологии заключаются в визуальном разделении экрана на части, причем в одной части экрана воспроизводится один видеопоток, а на другой части экрана воспроизводится другой видеопоток. Недостатком данных технологий является то, что каждый зритель видит оба транслируемых видеопотока сразу, что не позволяет полностью сосредоточить внимание зрителя на интересном ему видеопотоке. Также при разделении экрана по технологии «picture-and-picture» (картинка в картинке) в связи с несоответствием масштаба экрана масштабу двух широкоэранных (горизонтально-ориентированных) видеопотоков, видеопотоки воспроизводятся или не полностью, обрезаются по горизонтали или вертикали, или воспроизводятся полностью, но при этом часть отображающей поверхности телевизора не задействована в воспроизведении видеопотоков, а размер диагонали видеопотока пропорционально уменьшается.
Из существующего уровня техники известно «Double-vision display and double-vision displaying method» (Дисплей двойного видения и способ отображения двойного видения) заявка на выдачу патента US 15135031 заявл. 21.04.2016, опубл. 18.08.2016. Недостатком данного технического решения является ограничение на два одновременно воспроизводимых потока мультимедийных данных, а также необходимость зрителей располагаться под определенным углом относительно устройства вывода мультимедийных данных.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является «Screen sharing method and apparatus» (Метод и устройство разделения экрана) Патент US №8466954 В2, заявл. 03.04.2007, опубл. 18.06 2013. Недостатком данного технического решения является то, что описанное в данном патенте устройство не позволяет использовать для одновременного просмотра нескольких видеопотоков ранее созданные устройства вывода мультимедийных данных, не содержащих аппаратную часть для реализации данной технологии, без внесения в них технических изменений. По сути, данное устройство является устройством вывода мультимедийных данных со встроенной функцией одновременного просмотра нескольких видеопотоков.
Преимуществом заявляемой полезной модели является то, что заявляемая модель представляет собой самостоятельное от устройства вывода мультимедийных данных устройство и может быть использовано для одновременного просмотра разных потоков мультимедийных данных зрителями на ранее созданных устройствах вывода мультимедийных данных без внесения в них технических изменений.
Задачи, решаемые полезной моделью
В управляемых экипажем мобильных средствах (автотранспортной, водной, воздушной и космической технике), аппаратных системах управления крупными техническими объектами, а также в бытовых условиях, существуют физически и экономически обоснованные ограничения размера, веса и количества устройств для вывода мультимедийных данных (экранов, дисплеев, мониторов, телевизоров).
Проблема заключается в том, что данные ограничения противоречат необходимости одновременного просмотра разных потоков мультимедийных данных (видеоданных, меняющихся слайдов, текстовых данных, в том числе графики, таблицы и прочее) зрителями.
Настоящая полезная модель предназначена для того, чтобы решить вышеуказанную проблему, и, следовательно, техническая задача настоящей полезной модели заключается в обеспечении возможности просмотра по меньшей мере двумя зрителями отдельных потоков мультимедийных данных на одном устройстве для вывода мультимедийных данных одновременно, при этом каждый зритель видит предназначенный для него поток мультимедийных данных и не видит поток мультимедийных данных, предназначенный для другого зрителя, причем для каждого зрителя его поток мультимедийных данных занимает всю отображающую поверхность устройства для вывода мультимедийных данных.
Техническим результатом заявленной полезной модели является визуальное разделение мультиплексированного потока мультимедийных данных на исходные потоки мультимедийных данных.
Технический результат достигается тем, что устройство многопотоковой визуализации мультимедийных данных технически реализовано на печатной плате с ПЛИС (программируемой логической интегральной схеме) и содержит модуль синхронизации (МС) и аппаратно-программный комплекс (АПК), в состав которого входят блок получения входных мультимедийных данных, блок мультиплексирования данных, модуль вывода мультиплексированного видеопотока и модуль передачи звуковых данных.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - структурно-функциональная схема работы устройства многопотоковой визуализации мультимедийных данных;.
фиг. 2 - схема работы блока мультиплексирования данных. Раскрытие полезной модели
Далее, для того чтобы подробнее пояснить сущность полезной модели, осуществление модели описывается со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Устройство многопотоковой визуализации мультимедийных данных технически реализовано на печатной плате с ПЛИС (программируемой логической интегральной схемой) и содержит модуль синхронизации (МС) 6 (фиг. 1) и аппаратно-программный комплекс (АПК), в состав которого входят блок получения входных мультимедийных данных 1 (фиг. 1), блок мультиплексирования данных 2 (фиг. 1), модуль передачи звуковых данных 3 (фиг. 1) и модуль вывода мультиплексированного видеопотока 4 (фиг. 1). Данный аппаратно-программный комплекс по сути является электронной вычислительной машиной (ЭВМ), вычислительные мощности которой обеспечивают работу специального программного обеспечения (СПО). АПК предназначен для получения входных мультимедийных данных, установки метки на каждый кадр входных мультимедийных данных, формирование мультиплексированного видеопотока и передачу мультиплексированного видеопотока на устройство или устройства вывода мультимедийных данных, а также выделение из входных мультимедийных данных звуковых данных и передачу звуковых данных на устройства воспроизведения звуковых данных.
Устройство многопотоковой визуализации мультимедийных данных работает следующим образом.
Блок получения входных мультимедийных данных 1 (фиг. 1) имеет по меньшей мере два входных порта, которые могут быть цифровыми и/или аналоговыми, и используются для получения входных мультимедийных данных. Блок получения входных мультимедийных данных передает полученные входные мультимедийные данные блоку мультиплексирования данных 2 (фиг. 1).
Блок мультиплексирования данных 2 (фиг. 1) осуществляет выделение звуковых данных в случае их наличия из входных мультимедийных данных и передает их на модуль передачи звуковых данных 3 (фиг. 1). Модуль передачи звуковых данных 3 осуществляет передачу звуковых данных на устройства воспроизведения звуковых данных зрителей, причем на устройство воспроизведения звуковых данных зрителя передаются только звуковые данные из видеопотока, просматриваемого зрителем. Передача звуковых данных от модуля передачи звуковых данных к устройствам вывода звуковых данных может осуществляться как проводным, так и беспроводным способом.
Затем блок мультиплексирования данных 2 (фиг. 1) производит разбиение входных мультимедийных данных на отдельные кадры. Далее блок мультиплексирования данных устанавливает метки на каждый кадр. Метка кадра несет информацию о том, к какому исходному потоку входных мультимедийных данных принадлежит кадр. Данная метка в дальнейшем обеспечивает идентификацию кадра для снятия метки модулем синхронизации 6 (фиг. 1) с устройства вывода мультимедийных данных 5 (фиг. 1).
Затем блок мультиплексирования данных осуществляет формирование мультиплексированного видеопотока, который состоит из поочередных кадров каждого входного потока мультимедийных данных, порядок формирования мультиплексированного видеопотока раскрыт на (фиг. 2). Данный порядок формирования мультиплексированного видеопотока также позволяет воспроизводить стереоскопический видеопоток для каждого зрителя, принцип создания стереоскопического видеопотока не отличается от порядка работы, описанного на фиг. 2.
Мультиплексированный видеопоток с метками на каждом кадре, передается блоком мультиплексирования данных на модуль вывода мультиплексированного видеопотока 4 (фиг. 1). Модуль вывода мультиплексированного видеопотока содержит по меньшей мере один выходной порт, причем выходные порты могут быть цифровыми и/или аналоговыми.
Модуль вывода мультиплексированного видеопотока передает мультиплексированный видеопоток на устройство или устройства вывода мультимедийных данных 5 (фиг. 1). Устройство вывода мультимедийных данных 5 (фиг. 1) может представлять собой дисплей, экран, монитор, телевизор, проектор. Устройство вывода мультимедийных данных не является составной частью устройства многопотоковой визуализации мультимедийных данных, используется для визуального отображения мультиплексированного видеопотока.
Блок мультиплексирования данных 2 (фиг. 1) передает данные о метках кадров входных мультимейдийных данных на модуль синхронизации 6 (фиг. 1). Модуль синхронизации 6 (фиг. 1) - устройство, выполненное в едином корпусе и содержащее микроплату, оснащенную входным приемником для детектирования метки с устройства вывода мультимедийных данных и выходным передатчиком для отправки синхронизирующего пакета данных на очки с активной поляризацией 6 (фиг. 1). Приемник и передатчик модуля синхронизации могут являться как одним датчиком, так и являться отдельными датчиками для приема и передачи информации. Виды датчиков, которые могут использоваться: оптические, звуковые, ультразвуковые, радиочастотные. По принципу передачи данных могут являться как проводными, так и беспроводными. Модуль синхронизации обеспечивает синхронизацию кадров входных мультимедийных данных, переданных в составе мультиплексированного видеопотока на устройство или устройства вывода мультимедийных данных, и состояния затворных линз (открытое и закрытое) активных поляризационных очков зрителей.
Активные поляризационные очки 7 (фиг. 1). Для достижения технического результата используются активные поляризационные очки, оснащенные приемником синхронизирующего пакета данных и программным обеспечением, поддерживающим получение и обработку синхронизирующего пакета данных от модуля синхронизации. Активные поляризационные очки 7 (фиг. 1) способны менять состояние затворных линз между открытым и закрытым в соответствии с кадром входных мультимедийных данных, отображающимся на устройстве вывода мультимедийных данных в составе мультиплексированного видеопотока. Такие очки обычно используются для просмотра стереоскопического изображения на экране телевизоров, поддерживающих функцию вывода стереоскопического изображения. Активные поляризационные очки 7 (фиг. 1) могут быть соединены с модулем синхронизации как проводным, гак и беспроводным способом
Активные поляризационные очки 7 (фиг. 1) получают синхронизирующий пакет данных от модуля синхронизации 6 (фиг. 1). На основе полученного синхронизирующего пакета данных от модуля синхронизации, электрическая плата активных поляризационных очков обеспечивает изменение состояния затворных линз очков (открытое и закрытое) в зависимости от отображаемого кадра мультиплексированного видеопотока на устройстве вывода мультимедийных данных. Для зрителя затворные линзы очков открываются в момент отображения на устройстве вывода мультимедийных данных кадра входных мультимедийных данных, предназначенных для этого зрителя, и закрываются в момент отображения на устройстве вывода мультимедийных данных кадра входных мультимедийных данных, предназначенных для другого зрителя. Таким образом достигается технический результат и выполняется техническая задача полезной модели - каждый зритель видит предназначенный для него поток мультимедийных данных и не видит поток мультимедийных данных, предназначенный для другого зрителя, причем для каждого зрителя его поток мультимедийных данных занимает всю отображающую поверхность устройства для вывода мультимедийных данных.
Для восприятия зрителем двумерного изображения на устройстве вывода мультимедийных данных открытие и закрытие обеих линз активных поляризационных очков зрителя осуществляется одновременно. Для создания стереоскопического эффекта открытие и закрытие линз активных поляризационных очков зрителя осуществляется поочередно.
Заявляемое устройство было опробовано на практике. В бытовых условиях заявляемое устройство было использованы для того, чтобы одновременно на одном телевизоре родители смотрели телеканал, а ребенок смотрел мультфильм, при этом родители не видели кадры мультфильма ребенка и не слышали звука мультфильма, а ребенок не видел кадры телеканала и не слышал звук телеканала. При этом в качестве устройства вывода данных использовался обычный телевизор, очки ребенка были настроены на отображение видеопотока мультфильма, а очки родителей были настроены на отображение видеопотока телеканала. Звук с телеканала выводился для родителей на внешние колонки, а звук мультфильма выводился на беспроводные наушники ребенка. Практика подтвердила возможность применения заявляемого устройств, технический результат был достигнут.
Практика показала, что применение заявленного устройства является наиболее удобным способом одновременного просмотра зрителями разных видеопотоков на одном устройстве вывода мультимедийных данных. Также за счет того, что заявленное устройство является не встроенным в устройство вывода мультимедийных данных техническим решением, данное устройство может быть использовано с любым устройством вывода мультимедийных данных.
Единственной технической характеристикой устройства вывода мультимедийных данных, влияющей на работу устройства многопотоковой визуализации мультимедийных данных, является частота кадров в секунду, воспроизводимых устройством вывода мультимедийных данных. Так, на устройствах вывода мультимедийных данных с низким показателем количества кадров в секунду можно просматривать одновременно 2-3 видеопотока без потери плавности воспроизведения видеопотока. На устройствах вывода мультимедийных данных с высоким показателем количества кадров в секунду можно просматривать одновременно 5 и более видеопотоков без потери плавности воспроизведения видеопотока. В том случае, если в качестве входных мультимедийных данных используются не видеопотоки, а слайдшоу, графики, статистика, меняющийся текст и любые другие мультимедийные данные, не требующие плавности воспроизведения, критерий воспроизводимого устройством вывода мультимедийных данных количества кадров в секунду не влияет на количество разных видеопотоков, доступных для одновременного просмотра зрителями.
Заявляемое техническое решение может найти широкое практическое применение не только в бытовой технике, но и в управляемых экипажем мобильных средствах (автотранспортной, водной, воздушной и космической технике), а также аппаратных системах управления крупными техническими объектами.