СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ ПЕРЕДАЧИ АУДИОДАННЫХ В БЕСПРОВОДНЫХ СЕТЯХ
METHOD AND SYSTEM FOR WIRELESS TRANSMISSION OF AUDIO DATA IN WIRELESS NETWORKS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится в общем к беспроводной связи и, в частности, к передаче аудиоданных в беспроводных сетях.
Уровень техники
Интерфейс для мультимедиа высокой четкости (HDMI) является компактным аудио/видеоинтерфейсом для передачи несжатых цифровых данных. В кадре HDMI аудиоинформация может передаваться в кадровых или строчных интервалах гашения, и положения сегментов аудиоинформации в областях гашения выбираются в соответствии с синхронизацией между аудиосигналом и видеосигналом (Lip-sync). Однако обычно области кадрового или строчного гашения не передаются в беспроводную систему, чтобы уменьшить скорость передачи данных потока информации между передатчиком и приемником.
Раскрытие изобретения
Решение проблемы
Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают способ и систему для передачи аудиосигналов в системе беспроводной связи, которая передает цифровой видеосигнал и цифровой аудиосигнал в формате интерфейса для мультимедиа высокой четкости (HDMI).
Полезные эффекты изобретения
Изобретение обеспечивает снижение скорости передачи данных, избегая передачи информации гашения, при этом добиваясь выполнения синхронизации аудиосигнала/видеосигнала.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 иллюстрирует схему системы для электронной передающей радиостанции для передачи аудиосигналов в системе беспроводной связи, которая передает цифровой видеосигнал и цифровой аудиосигнал в формате интерфейса для мультимедиа высокой четкости (HDMI), в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.2 иллюстрирует схему системы для электронной принимающей радиостанции для передачи аудиосигналов в системе беспроводной связи, которая принимает цифровой видеосигнал и цифровой аудиосигнал в формате HDMI, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.3 показывает пример структуры кадра данных HDMI для цифрового видеосигнала 720p.
Фиг.4 иллюстрирует примерный процесс для преобразования и пакетирования кадра HDMI на передатчике из фиг.1 в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.5 иллюстрирует пример противоположного процесса для депакетирования (разбор пакета) и восстановления кадра HDMI на приемнике из фиг.2 в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.6 показывает формат сгруппированного пакета аудиоданных в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Фиг.7 показывает формат сгруппированного пакета аудиоданных в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Фиг.8 показывает формат сгруппированного пакета аудиоданных в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.
Осуществление изобретения
Один вариант осуществления изобретения содержит процесс передачи аудиоинформации путем получения информации о положении пакетов аудиоданных в кадре интерфейса для мультимедиа высокой четкости (HDMI). Процесс дополнительно включает в себя передачу цифровой аудиоинформации, включающей в себя упомянутую информацию о положении, от устройства-источника данных к устройству-приемнику данных посредством среды беспроводной связи. Для беспроводной передачи синхронизация аудиосигнала и видеосигнала поддерживается путем объединения пакетов аудио- и видеоданных во время передачи.
Процесс может дополнительно включать в себя восстановление кадра HDMI путем вставки принятых пакетов аудиоданных в интервалы кадрового и строчного гашения в кадре HDMI на устройстве-приемнике данных.
Эти и другие признаки, особенности и преимущества настоящего изобретения станут понятными при обращении к нижеследующему описанию, прилагаемой формуле изобретения и прилагаемым чертежам.
Вариант осуществления изобретения
Варианты осуществления настоящего изобретения предусматривают способ и систему для передачи аудиосигналов в системе беспроводной связи, которая передает цифровой видеосигнал и цифровой аудиосигнал в формате интерфейса для мультимедиа высокой четкости (HDMI). Цифровой видеосигнал и аудиосигнал передаются от источника данных в беспроводном передатчике к приемнику данных в беспроводном приемнике посредством среды беспроводной связи (например, радиочастоты (РЧ)).
Один вариант осуществления изобретения содержит систему беспроводной связи, реализующую процесс передачи для передачи цифровой аудиоинформации от источника данных в беспроводном передатчике (например, передающей беспроводной станции) к приемнику данных в беспроводном приемнике (например, принимающей беспроводной станции) в течение периодов гашения, соответствующих кадру HDMI, чтобы поддерживать временную синхронизацию с видеоинформацией (то есть поддержание синхронизации между аудиосигналом и видеосигналом (Lip-sync)). Для беспроводной передачи синхронизация аудиосигнала и видеосигнала поддерживается путем объединения пакетов аудио- и видеоданных во время передачи, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.
Одна реализация процесса передачи содержит передачу аудиосигнала HDMI по беспроводному каналу (например, РЧ-каналу), чтобы минимизировать дрожание между цифровой аудио- и видеоинформацией. Информация о положении каждого пакета аудиоданных в кадре HDMI на стороне передатчика включается в пакеты аудиоданных, где сторона приемника восстанавливает кадр HDMI, содержащий видео- и аудиоинформацию, синхронизированные друг с другом. Соответственно, аудиосигнал HDMI достигает синхронизации с видеосигналом путем переноса информации о положении пакетов аудиоданных в кадре HDMI.
Ниже описываются две примерные схемы для формирования информации о положении пакетов аудиоданных в кадре HDMI в соответствии с настоящим изобретением. Первая схема (схема 1) содержит получение точного положения для каждого пакета аудиоданных в кадре HDMI, где информация о положении передается беспроводным способом от передатчика к приемнику. Вторая схема (схема 2) содержит получение информации оценки положения для всех пакетов аудиоданных в сгруппированном пакете аудиоданных, где сгруппированный пакет передается беспроводным способом от передатчика к приемнику.
В каждой схеме приемник восстанавливает кадр HDMI путем вставки пакетов аудиоданных в кадровые и строчные интервалы гашения (H, V). Эти схемы подробнее описываются ниже.
В одной реализации упомянутая схема 1 для формирования информации о положении пакетов аудиоданных в кадре HDMI в соответствии с настоящим изобретением содержит добавление информации о вертикальном и горизонтальном положении в каждый пакет аудиоданных и объединение нескольких пакетов аудиоданных в кадр HDMI, используя процесс пакетирования на стороне передатчика. Цифровые данные затем передаются беспроводным способом от передатчика к приемнику. Из принятых данных приемник восстанавливает кадр HDMI, который является таким же или очень похожим на кадр HDMI в передатчике, путем помещения каждого пакета аудиоданных в указанное вертикальное и горизонтальное положение в областях гашения.
В одной реализации упомянутая схема 2 содержит оценку структуры распределения пакетов аудиоданных, объединение нескольких пакетов аудиоданных и добавление информации о структуре распределения пакетов аудиоданных в сгруппированный пакет аудиоданных при выполнении пакетирования на передатчике. Цифровые данные затем передаются приемнику беспроводным способом.
Из принятых данных приемник восстанавливает кадр HDMI, который аналогичен кадру HDMI на передатчике, путем помещения каждого пакета аудиоданных в предполагаемую вертикальную линию, вычисленную из структуры распределения пакетов аудиоданных. Дрожание между аудиосигналом и видеосигналом ограничивается соответствием требованиям к качеству обслуживания (QoS) путем оценки структуры распределения пакетов аудиоданных.
Фиг.1 иллюстрирует схему системы для беспроводной передающей станции 10 HDMI (TX), реализующей беспроводную передачу аудиосигнала HDMI в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Передатчик 10 содержит источник 11 HDMI (например, устройство формирования цифровой мультимедийной информации) и модуль 12 связи передатчика.
Источник 11 HDMI содержит передатчик 13 HDMI, который предоставляет цифровой аудиосигнал, несжатый видеосигнал и другие вспомогательные данные (например, заголовок пакета) в формате HDMI модулю 12 связи передатчика. Формат включает в себя сигналы дифференциальной передачи сигналов с минимизацией перепадов уровней (TMDS).
Модуль 12 связи включает в себя декодер/анализатор 14, который декодирует сигналы TMDS, удаляя вертикальные и горизонтальные области. Модуль связи 12 дополнительно включает в себя контроллер 15 пакетирования аудиосигнала/видеосигнала (A/V), который пакетирует аудиосигнал, несжатый видеосигнал и другие вспомогательные данные в пакеты для передачи беспроводным способом посредством модуля 16 беспроводной передачи (например, модуля беспроводной передачи на 60 ГГц) по нескольким антеннам в беспроводном канале.
В одной реализации модуль 12 связи передатчика может содержать логическую схему 12A обработки и передачи AV-данных, реализующую функции модулей 14 и 15, и уровень 12B управления доступом к среде передачи (MAC) и физический уровень 12C (PHY), реализующие функции модуля 16. Модуль 12 дополнительно содержит запоминающее устройство 12D и аппаратный процессор 12E.
Фиг.2 иллюстрирует схему системы для беспроводной принимающей станции 20 HDMI, реализующей беспроводную передачу аудиосигнала HDMI в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Приемник 20 содержит модуль 21 связи и получатель 22 HDMI (например, цифровой мультимедийный проигрыватель).
Модуль 21 связи приемника включает в себя модуль беспроводного приема для приема беспроводным способом передачи от передатчика 10 по нескольким антеннам (например, по беспроводному каналу 60 ГГц). Модуль 21 связи приемника дополнительно включает в себя контроллер 24 депакетирования аудиосигнала/видеосигнала, который депакетирует информацию из пакетов, принятых из беспроводного канала.
Модуль 21 связи приемника дополнительно включает в себя модуль 25 кодера, который кодирует разобранную информацию в формат TMDS и восстанавливает кадры HDMI (добавляя вертикальные и горизонтальные области). Модуль 25 кодера затем передает сигналы TMDS получателю 22 HDMI для потребления (например, приемнику HDMI в получателе HDMI).
В одной реализации модуль 21 связи приемника может содержать логическую схему 21A обработки и передачи аудио/видеоданных (AV), реализующую функции модулей 24 и 25, и уровень 21B MAC и физический уровень 21C, реализующие функции модуля 23 беспроводного приема. Модуль 21 дополнительно содержит запоминающее устройство 21D и аппаратный процессор 21E.
Фиг.3 показывает пример структуры 30 кадра данных HDMI для цифрового видеосигнала 720p, используемого для передачи HDMI между передатчиком 10 и приемником 20 в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Как проиллюстрировано, имеется 45 линий для кадрового гашения и 138 пикселей для строчного гашения в каждой вертикальной линии, которая несет активную видеоинформацию. Цифровой аудиосигнал или другие вспомогательные данные могут переноситься в периодах 31 участков данных в областях 32, 33 кадрового и строчного гашения соответственно.
Когда кадр HDMI формируется в источнике 11 HDMI (фиг.1), требования к синхронизации аудиосигнала/видеосигнала определяют размещение пакетов аудиоданных в областях 32, 33 гашения (фиг.3). Структура 30 кадра HDMI предназначена для синхронной передачи. Однако поскольку для беспроводной передачи (например, беспроводной связи 60 ГГц) используется только пакетная асинхронная передача, настоящее изобретение учитывает синхронизацию между аудиосигналом и видеосигналом для беспроводной передачи аудиосигнала и видеосигнала от источника 11 HDMI к получателю 22 HDMI с использованием преобразования и пакетирования кадра HDMI.
Фиг.4 иллюстрирует примерный процесс 40 для преобразования и пакетирования кадра HDMI в модуле 12 связи беспроводного передатчика 10 (фиг.1) в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Процесс 40 содержит этапы процесса для обработки кадра 30 HDMI, поступающего в виде сигналов из источника 11 HDMI в модуль 12 связи по трем каналам TMDS, где:
Этап 41: Проанализировать сигналы в 3 каналах TMDS, представляющие кадр HDMI.
Этап 42: Кадр HDMI включают в себя участок данных? Если да, то перейти к этапу 43, иначе в кадре HDMI отсутствует аудиосигнал, перейти к этапу 49.
Этап 43: Записать положение (H, V) текущего участка данных в кадре HDMI.
Этап 44: Проанализировать заголовок пакета данных в канале 0 TMDS.
Этап 45: Определить, является ли пакет пакетом аудиоданных. Если да, то перейти к этапу 46, иначе перейти к этапу 48.
Этап 46: Определить, нужно ли сгруппировать дополнительные пакеты аудиоданных. Если да, то перейти к этапу 41, иначе перейти к этапу 47.
Этап 47: Сформировать сгруппированный пакет аудиоданных (фиг.6-7) из принятых пакетов аудиоданных для беспроводной передачи. Конец.
Этап 48: Сформировать пакет информационных данных для беспроводной передачи (пакет информационных данных обычно переносит управляющие сообщения). Конец.
Передатчик 10 записывает начальное положение каждого участка данных и анализирует заголовок пакета данных в канале 0 TMDS из источника 11 HDMI. Если пакет данных является пакетом аудиоданных, то передатчик 10 рассматривает, ожидать ли еще входящие пакеты аудиоданных в соответствии с требованием к дрожанию аудиосигнала/видеосигнала и предполагаемого размера сгруппированного пакета аудиоданных. Если пакет данных является пакетом Infoframe, то обычно передатчик 10 не группирует пакеты Infoframe.
В одном примере преобразование кадра HDMI выполняется декодером/анализатором 14 (фиг.1), а пакетирование выполняется контроллером 15 пакетирования на передатчике 10. В одном примере преобразование кадра включает в себя декодирование кодированных сигналов данных TMDS и удаление областей H и V из кадра HDMI. В одном примере пакетирование включает в себя разделение аудиосигнала, видеосигнала и фактической информации и помещение их в пакеты.
Фиг.5 иллюстрирует пример противоположного процесса 50 для депакетирования и восстановления кадра HDMI в модуле 21 связи беспроводного приемника 20 (фиг.2) в соответствии с вариантом осуществления изобретения. Процесс 50 содержит этапы процесса для обработки поступающего пакета данных от передатчика 10 по беспроводному каналу, где:
Этап 51: Определить, является ли поступающий пакет сгруппированным пакетом аудиоданных. Если да, то перейти к этапу 52, иначе перейти к этапу 55.
Этап 52: Депакетировать путем анализа заголовка сгруппированного пакета и заголовка каждого пакета аудиоданных в заголовке сгруппированного пакета.
Этап 53: Получить положение (H, V) участков данных для каждого пакета аудиоданных.
Этап 54: Сформировать сигналы HDMI в трех каналах TMDS в соответствии с положениями (H, V), с заголовком пакета аудиоданных и гашением V/H в канале 0 и аудиоданными в каналах 1 и 2. Конец.
Этап 55: Получить положение (H, V) участка данных для пакета Infoframe. Перейти к этапу 54.
В этом примере депакетирование выполняется модулем 24 депакетирования (фиг.2), а восстановление кадра HDMI выполняется модулем 25 кодера/передатчика TMDS в приемнике 20. В одном примере депакетирование включает в себя извлечение информации из пакетов противоположным способом к пакетированию, описанному выше.
Для формирования сгруппированных пакетов аудиоданных на передатчике 10 в соответствии с вариантами осуществления изобретения упомянутая схема 1 для формирования информации о положении пакетов аудиоданных в кадре HDMI включает в себя сообщение точного положения для каждого пакета аудиоданных в кадре HDMI. Ссылаясь на формат примерного сгруппированного пакета 60 аудиоданных на фиг.6, в соответствии со схемой 1 из настоящего изобретения информация о вертикальном и горизонтальном положении (поле положения V/H) добавляется в каждый пакет аудиоданных, и несколько пакетов аудиоданных группируются во время пакетирования с помощью контроллера 15 пакетирования на передатчике 10.
Приемник 20 затем восстанавливает такой же кадр HDMI на передатчике 10 путем помещения каждого пакета аудиоданных в указанное вертикальное и горизонтальное положение в областях гашения восстановленного кадра HDMI. Поле положения V/H в сгруппированном пакете 60 содержит информацию о вертикальном и горизонтальном положении одного пакета аудиоданных, например n октетов (например, 12 разрядов могут использоваться для представления каждого вертикального или горизонтального положения). Значение n в пакете 60 является целым числом, например 3, 4 и т.д. Поле длины пакета аудиоданных в сгруппированном пакете 60 указывает длину пакета аудиоданных в октетах.
Упомянутая схема 2 для формирования информации о положении пакетов аудиоданных в кадре HDMI в соответствии с вариантом осуществления изобретения включает в себя сообщение информации оценки положения для всех пакетов аудиоданных в сгруппированном пакете аудиоданных. Ссылаясь на формат примерного сгруппированного пакета 70 аудиоданных на фиг.7, в соответствии со схемой 2 из настоящего изобретения 4 октета, представляющих положение V/H и линейное расстояние, вводятся в заголовок для каждого пакета аудиоданных.
Чтобы уменьшить служебную нагрузку заголовка, оценивается структура распределения пакетов аудиоданных. Например, если нужно сгруппировать пакеты аудиоданных на вертикальных линиях 10, 12, 13, 16, 18, то можно оценить, что линейное расстояние между двумя пакетами равно 2, и на фиг.7 поле положения V/H у первого пакета аудиоданных устанавливается в 10, а поле линейного расстояния у двух соседних пакетов аудиоданных устанавливается в 2. Несколько пакетов аудиоданных группируются в сгруппированный пакет 70, где информация о структуре распределения пакетов аудиоданных (то есть линейное расстояние двух соседних пакетов аудиоданных) добавляется контроллером 15 пакетирования в сгруппированный пакет 70 аудиоданных во время пакетирования на передатчике 10.
Приемник 20 восстанавливает кадр HDMI, аналогичный кадру HDMI на передатчике 10, путем помещения каждого пакета аудиоданных в предполагаемую вертикальную линию, вычисленную из структуры распределения пакетов аудиоданных. Дрожание между аудиосигналом и видеосигналом ограничивается соответствием требованию к QoS путем оценки структуры распределения пакетов аудиоданных. Поле линейного расстояния у двух соседних пакетов аудиоданных в сгруппированном пакете 70 указывает среднее количество линий между двумя пакетами аудиоданных. Например, сторона приемника может восстановить номера вертикальных линий у пакетов аудиоданных на вертикальных линиях 10, 12, 14, 16, 18, и это не должно быть таким же, как на стороне передатчика (так как линия 14 отклоняется), с незначительными отличиями от исходных положений на вертикальных линиях 10, 12, 13, 16, 18.
Альтернативный вариант осуществления для синхронизации аудиосигнала/видеосигнала в соответствии с настоящим изобретением содержит подход на основе вертикальных линий, который смешивает аудио- и видеоинформацию, как показано с помощью примерного сгруппированного пакета 80 на фиг.8, во время пакетирования на передатчике 10. Поле типа линии в сгруппированном пакете 80 устанавливается в «1», если первая вертикальная линия в сгруппированном пакете 80 несет активные данные, и устанавливается в «0», если первая вертикальная линия является вертикальной линией гашения. Поле положения V указывает индекс вертикальной линии у первой вертикальной линии в сгруппированных пакетах. Поле количества линий указывает количество вертикальных линий в текущем пакете 80.
Поле типа линии устанавливается в «1», если первая вертикальная линия в сгруппированном пакете 80 несет активные данные, и устанавливается в «0», если первая вертикальная линия является вертикальной линией гашения. Поле «Infoframe существует» указывает, переносятся ли данные Infoframe в текущем пакете 80. Поле «аудиоданные существуют» указывает, передаются ли аудиоданные в текущем пакете 80. Поле «видеоданные существуют» указывает, переносятся ли видеоданные в текущем пакете 80.
Изобретение обеспечивает снижение скорости передачи данных, избегая передачи информации гашения, при этом добиваясь выполнения синхронизации аудиосигнала/видеосигнала. Приемник восстанавливает кадр HDMI путем вставки пакетов аудиоданных в кадровых и строчных интервалах гашения, добиваясь при этом синхронизации аудиосигнала/видеосигнала. Даже если аудиосигнал и видеосигнал используют разные задающие генераторы, изобретение напрямую использует информацию о положении, чтобы избежать преобразования как на стороне передатчика, так и на стороне приемника.
Как известно специалистам в данной области техники, упомянутые примерные архитектуры, описанные выше, в соответствии с настоящим изобретением могут быть реализованы множеством способов, например, командами программы, исполняемой процессором, в виде программных модулей, микрокода, в виде компьютерного программного продукта на машиночитаемых носителях, в виде логических схем, в виде специализированных интегральных схем, в виде микропрограммного обеспечения, в виде бытовой электроники, в виде беспроводных передатчиков, в виде беспроводного приемника и т.д. Кроме того, варианты осуществления изобретения могут принимать вид полностью аппаратного варианта осуществления, полностью программного варианта осуществления или варианта осуществления, содержащего аппаратные и программные элементы.