專利名稱：使用于數字電視系統中提供可聞聲指令或狀態信息的裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及例如以語音或聲音形式提供可聞聲消息(諸如操作指令與/或狀態信息)的裝置。本發明尤其可用于數字電視系統中。
在諸如汽車、像機以及個人計算機的消費產品中都包括了向用戶提供可聞聲消息的裝置。這類裝置中包括了一個用以存貯可聞聲消息的數字化表示的存貯器，以及一個用以將該數字化表示轉換成相應的模擬信號的專用譯碼器。該專用譯碼器以及將可聞消息的數字化表示送至該譯碼器的連接結構對于這種消費產品來說增加了成本及復雜性，而這與其所提供的益處相比并不是必需的。在該可聞使用者信息中包括語音指令或狀態表示時尤其如此。
在以數字包流形式接收所傳輸的電視信息的數字電視系統中，可以增加進提供可聞聲消息(比如以聲音或語音形式)的裝置而只增加很少成本或復雜性，本發明這時作為其中的一部分，而其中的數字包以壓縮形式表示視頻及音頻信息。在這樣一個系統中，有一個多路分離器(demultiplexer)，(有時也稱作傳送單元)，它根據包中的頭信息將數字包傳送給各自的數字信號處理部分。該數字處理部分對各數字包進行解碼及解壓縮，從而形成數字字序列，它隨后又被轉換成模擬形式。在這樣一個數字電視系統中，可以通過提供一個存貯器(它存貯與所傳輸的音頻包同樣的壓縮形式的該可聞消息的數字化表示)和一個控制器(當需要提供可聞聲消息時，能有選擇地將數字化表示送至包傳送單元)而增加提供可聞聲消息的裝置。該可聞聲消息的數字化表示由傳送單元自動送至數字音頻信號處理部分，由其以處理所傳輸的音頻包同樣的方式對該可聞聲消息的數字化表示進行譯碼及解壓縮。從而產生了該可聞聲消息的模擬形式。最好是這樣，控制器包括一個控制電視接收機其它部分的微處理器，而用以存貯可聞聲使用者指令的數字化表示的存貯器包括與該微處理器相關的一段只讀存貯器(ROM)。
下面將參照附圖
，描述本發明的這些及其它特點。
本附圖只包括一張圖，它以模塊形式顯示了一個數字電視系統，它包括根據提供可聞聲消息的本發明所構造的裝置。
在附圖所示的衛星系統中，與發送天線3相連的發射機1將電視信號(包括視頻和聲頻分量)傳送給在地球同步軌道上的同步衛星5。衛星5接受由發射機1發送的信號并將它們重新發向地面。由1個天線組件或“室外單元”7接收由衛星5所傳送的電視信號。天線組件7包括一個碟形天線9和一個頻率轉換器。天線9將由衛星5傳送的電視信號傳給頻率轉換器11，該轉換器11將所有所接收的電視信號頻率轉換成各自較低的頻率。頻率轉換器11通常稱作“成塊轉換器(block converter)”，這是因為它以整塊的形式對所有所接收的信號的頻率波段進行轉換。
由“成塊轉換器”所產生的電視信號通過一個同軸電纜13送至衛星接收機15。該衛星接收機15有時也稱作“室內單元”，因為它位于室內。衛星接收機15調諧、解調并進行處理所接收的電視信號(下面將詳細描述)，以產生NTSC、PAL或SECAM制式的視頻和聲頻信號。使之適合與它們相連的普通電視接收機17，電視接收機17根據該視頻信號在顯示屏19上產生一個圖像，并根據該聲頻信號通過揚聲器21a和21b產生一個可聞聲響應。
圖中所示的衛星電視系統是一個數字電視衛星系統，其中根據預定的數字壓縮標準以壓縮形式發送電視信息。例如可以采用MPEG視頻和聲頻壓縮標準。MPEG視頻和聲頻壓縮標準是由動畫專家組(Motion Picture Expert Group)所制定的用于表示音頻和視頻信息的國際標準。
更具體點，在發射機1中模擬視頻信號和模擬聲頻信號分別被轉換成數字信號。這些數字視頻和音頻信號根據MPEG視頻和音頻壓縮和編碼標準進行壓縮和編碼，以分別形成數字包序列或流。視頻和音頻包被多路轉換以形成用于發送的包流。所發送的每一包包括一個數據或“負荷”(payload)部分和一個頭部分，該頭部分標識包的數據或負荷部分所表示的信息的類型。對應于控制和其它數據的包也可以加入到該傳輸流中去。
由于在傳輸路徑中可能存在著噪音，為了進行錯誤糾正，在包中加入前向糾錯(Forward error correction-FEC)數據。可以使用著名的Viterbi和Reed一Solomen前向糾錯編碼。采用在數字傳送領域中眾所周知的QPSK(Quaternary Phase Shift Keying)調制方式將由壓縮、編碼和糾錯操作所產生的數字信息調制到一載波上。
衛星接收機15包括一個帶有本地振蕩器和一個混頻器(未示出)的調諧器1501，該調諧器用于將從天線組件7所接收的多個信號中選擇出適當的載波信號并將所選擇的載波的頻率轉換成較低的頻率以產生中頻(IF)信號。該IF信號由一個QPSK解調器1503解調以產生一個經過解調的數字信號。一個FEC譯碼器1505對包含在解調后的數字信號中的糾錯數據進行譯碼，并且基于該糾錯數據對表示視頻、音頻和其它信息的解調后的包進行糾錯。例如，當在發射機1中采用Viterbi和Reed-Soloman糾錯編碼時，FEC解碼器1505可以根據Viterbi和Reed-Soloman糾錯算法運行。調諧器1501、QPSK解調器1503和FEC譯碼器1505可以包括在一個單元里，該單元可以由Hughes Network System(位于Maryland的Germantown)或Comstream Gorp.(位于California的San Diego)處獲得。
傳送部件1507與一個隨機存取存貯器(RAM)形式的緩沖存貯器協同工作，它根據包中的頭消息通過一條數據總線將該經過糾錯的流的視頻包的負荷部分送至一個視頻譯碼器1511以及將該音頻包的負荷部分送至聲頻譯碼器1513。RAM 1509根據信息包所代表的信息類型在其不同位置用于暫時存貯所發送信號數據流的信息包。傳送部件1507是緩沖器RAM的存貯管理器，它對經過糾錯的流數據包進行多路分離，并根據各信息包的頭部分將信息包的負荷部分送至各自的存貯器位置。根據來自音頻及視頻譯碼器的要求，讀出RAM1509的音頻及視頻部分的內容，并分別傳送到視頻譯碼器1511和音頻譯碼器1513。在當前發明中未要求傳送部件1507和緩沖器RAM 1513構造的具體細節，但其內容可在美國專利申請序列號為232789的申請(其名稱為“A Packet Vide Signal InverseTransport System”，由M.S.Deiss在1994年4月22日申請)中找到。
視頻譯碼器1511配合動態隨機存取存貯器(DRAM)1515對視頻信息包的負荷部分進行譯碼及解壓縮從而形成以分量形式表示視頻信息的數字字流或序列。例如，這些分量可以對應亮度(Y)分量和顏色差(U與V)分量。從市場上可購得視頻譯碼及解壓縮集成電路(IC)。例如，從法國的SGS Thomson可購得MPEG譯碼及解壓縮IC，其部件號為ST3240。分量表示數字字序列被送至電視譯碼器1517，該譯碼器根據常用的電視標準行和場光柵掃描制式(如NSTC、PAL或SECAM)將分量表示數字字轉換成代表亮度(Y)信息的數字字序列和代表彩色信號信息的數字字序列。由數-模轉換器(DAC)1519的不同部分分別將表示亮度和顏色的數字字轉換成模擬的亮度和顏色信號。
聲頻譯碼器1513配合動態隨機存取存貯器(DRAM)1521對音頻信息包的負荷部分進行譯碼和解壓縮以產生表示“左”(L)和“右”(R)音頻信息的數字字序列。音頻譯碼與解壓縮集成電路可從市場上購得。比如MPEG音頻譯碼和解壓縮集成電路可由美國Texas的Texas lnstrument購得，其部件號為TM320AV110。代表音頻的數字字序列由DAC 1523的不同部分分別被轉換成基帶模擬左及右音頻信號。雖然在圖中只示出了兩個音頻信道，但應理解，在實際上可提供例如一個或多個附加音頻信道以再生“環繞聲”。
基帶模擬視頻及音頻信號通過各自的基帶連接送至電視接收機17。基帶模擬視頻及音頻信號也送至調制器1525，該調制器1525根據常用的電視標準(如NTSC、PAL及SECAM)將該模擬信號調制至一射頻(RF)載波以送至不帶基帶輸入的電視接收機的天線輸入。
微處理器1527向調諧器1501提供頻率選擇控制數據以控制調諧器調諧到用戶所選頻道。微處理器1527也與傳送單元1507交互操作以影響信息包的負荷部分的傳送。另外，微處理器1527也通過控制總線向視頻譯碼器1511和音頻譯碼器1513提供控制數據。微處理器1527根據存貯在“只讀”存貯器(ROM)1529中的控制程序而工作。
當前系統中包括了例如以聲音或語音形式提供可聞聲消息的裝置，該裝置復用了已存在的用于其它目的結構。下面將要描述的提供可聞聲消息的裝置避免了對增加衛星接收機15的復雜性和成本的專用裝置的需要。
可以用多種方式使用可聞聲消息。以最簡單形式，可以產生聲音、聲音系列或聲音脈沖串(“嘟嘟”)以指示用戶正確或非正確的動作，比如幫助對準天線組件7。以較復雜些的形式，比如可通過語音提供信息，以就衛星接收機15的特殊的操作指示用戶或者提供比如時間或頻道號的狀態信息。
下面將描述以可聞聲幫助對準天線組件7對準的方式。
定位天線組件7接受由衛星5所傳送的電視信號以提供最佳的圖像及可聞聲響應。定位操作包括精確地將碟形天線9的中心軸線9A對準指向衛星5。為此目的需要“仰角”調整與“方位”調整。天線組件7的仰角是軸線9A在垂直平面上相對于水平面的角度。方位角是軸線9A在水平面上相對于正北方的角度。為了天線組件的對準，固定裝置(未示出)可相對于固定桿(末示出)在仰角及方位上調整。
在安裝天線組件時，根據接收位置的緯度采用固定裝置的分度儀部分通過設定仰角從而足夠精確地調整仰角。一旦仰角調整畢，可以根據接收位置的經度通過將接收天線大體指向衛星5而粗略設定方位。可以在隨衛星接收機15的用戶手冊中包括相應于不同經、緯度的仰角及方位角表。由于固定桿可以使用水準儀或鉛垂線而方便地設置成與水平面垂直，因此可使用分度儀相對精確地對準仰角。然而由于不太容易確定正北方向，較難精確對準方位。
衛星接收機15包括可聞聲天線對準裝置，以幫助用戶對準天線組件7的方位裝置。例如可以在衛星接收機17的屏幕上顯示的菜單中選擇操作天線對準模式而激活可聞聲對準裝置。當方位位置處于對應于最佳接收的精確方位位置的有限范圍(例如5度)內時，可聞聲對準裝置將通過揚聲器21a與21b而產生固定頻率與幅度的連續可聞聲。而當方位位置不在該有限范圍內時，就不再產生連續音(即被消音了)。每次對于一個所選頻道(在該頻道，可能進行接收信號數字編碼信息的誤碼糾正)衛星接收機15完成一次調諧器搜索算法而末找到一個調諧頻率時，可聞聲對準裝置也將產生聲脈沖串或嘟嘟聲。雖然對于每一頻道來說載波頻率已知，但由于成塊轉換器11總有引入頻率誤差(例如以幾MHz量級)的趨勢，因而需要該搜索算法。
一旦天線對準操作被啟動，微處理器1527就控制調諧器1501搜索適應于調諧一特定頻道的本地振蕩器頻率。在該搜索算法期間，試著在該選定頻道的標定頻率周圍的多個頻率上調諧。當由解調器1503產生一個“解調器鎖定”信號時就指示了一個正確的調諧。若調諧是正確的，就可通過檢查由FEC單元1505所產生的誤碼表示的“FEC鎖定”信號而檢查包含在接收信號中的數字編碼信息的誤碼狀況。如果在某一特定搜索頻率不可能進行正確調諧或誤碼糾正，就在下一搜索頻率上檢查調諧及誤碼糾正情況。繼續這一過程直至計算了所有搜索頻率。這時，若在任一搜索頻率上不可能進行正確的調諧或誤碼糾正，就產生聲脈沖串或嘟嘟聲以指示用戶天線組件7尚未處在正確接收所需的有限方位范圍內。另一方面，若在任一接收頻率均達到正確的調諧及有可能進行誤差糾正，調準裝置就產生連續音以指示用戶天線位于正確接收所需的有限方位范圍內。
在隨衛星接收機15的用戶手冊中指示用戶在出現嘟嘟聲時以小的增量，例如3度圍繞固定立柱轉動天線組件7。最好是指示用戶每隔一次嘟嘟聲轉動天線組件。這就使得在再次轉動天組組件7之前完成調諧算法。(舉例說明，搜索所有搜索頻率的調諧算法的完成可能需要3至5秒鐘)。指示用戶以小的增量(3度)每隔一次嘟嘟聲重復轉動天線組件直至產生連續音。
指示用戶，一旦產生了連續音，就繼續轉動天線組件7直至不再產生連續音(也就是直至消音)，然后標記該天線方位位置作為第一邊界位置。然后指示用戶反方向旋轉并在新方向上越過第一邊界。這就使得再次產生連續音。指示用戶繼續轉動天線組件7直至連續音再次被消音，然后標記該天線位置為第二邊界位置。指示用戶，一旦確定了兩個邊界位置，就旋轉天線組件7直至它位于兩個邊界位置的中間，從而設定最佳或接近最佳接收的方位角。尋找中心的過程是為了提供十分滿意的接收。然后，例如通過作一個菜單選擇終止該天線對準模式操作。
下面將描述產生連續音和聲脈沖串(嘟嘟聲)的方式。
ROM 1529在一特定存儲位置存放代表可聞音的編碼數字數據。聲音數據是以與傳輸的聲音包的負荷部分或數據部分同樣的壓縮形式存儲的，例如根據MPEG聲頻標準。聲音數據存儲為不帶頭信息的數據包。為了產生連續可聞聲，微處理器1527從ROM 1529聲音數據存儲位置讀出聲音數據，并將之傳輸到與傳送單元1507有關的緩沖器RAM 1509的音頻數據存儲位置。聲音數據所存儲的傳送單元RAM 1509的聲頻存儲位置與發送的聲頻包的數據部分所存儲的存儲位置相同，在這一過程中，通過不將發送的信息包的音頻數據部分送至RAM 1509的音頻存儲位置從而將之拋棄。
存儲在RAM 1509中的聲音數據是以與發送的音頻包的數據部分同樣的方式通過數據總線傳送至音頻譯碼器1513。該聲音數據以發送的音頻包的數據部分同樣的方式由音頻譯碼器1513解壓縮。最后經過解壓縮的數字音頻信號由DAC 1523轉換成模擬信號。該模擬信號被送至揚聲器21a與21b，由之產生連續可聞音。
為產生聲脈沖串或嘟嘟聲，微處理器1527使得聲音數據以與上述同樣的方式被傳輸至音頻譯碼器1513，除了一個很短時間以外，通過控制總線將消音控制信號送至音頻譯碼器1513而使音頻響應被消聲。
上述的產生可聞音與聲脈沖串的過程可在開始天線對準操作時被啟動。在這種情況下，微處理器1527產生一個連續消音控制信號，直至需要產生連續音或聲脈沖串。
聲脈沖串和連續音也可以下列方式產生。為了產生聲脈沖串，微處理器1527使得由ROM 1529的聲音數據存儲位置讀出聲音數據，并以上述的方式通過傳送單元1507傳輸至音頻譯碼器1513。為了產生連續音，微處理器1527使得周期性地由ROM 1529的聲音數據存儲位置讀出聲音數據并將之傳送至音頻譯碼器1513。在實質上，這產生幾乎連續的緊密間隔的聲脈沖系列。
以與產生聲音和聲脈沖串的同樣方式產生用戶語音消息。表示語音消息的數據以與發送的音頻包的數據部分同樣的壓縮形式存放在ROM 1529，例如根據MPEG音頻壓縮格式。在微處理器1527的控制下，新近發送的音頻包的數據部分在緩沖器RAM的音頻部分的存儲被中斷，RAM 1509的音頻部分的當前內容被丟棄了，由ROM 1529讀出壓縮的語音數據，并將之傳輸至RAM 1509的音頻部分。然后，通過傳送單元1507和數據總線傳送語音數據至音頻譯碼器進行解壓縮。所得到的數字字序列由DAC 1523被轉換成模擬形式。在完成語音信息后，重新啟動正常的所發送音頻包的處理。
語音數據以數據包(不帶信息頭的包)形式存儲在ROM 1529。若語音消息短，就一次將語音數據的所有包由ROM 1529傳送至RAM 1509的音頻部分。對于較長的語音消息，語音數據的包分段傳送。
最好是采用單聲(而非立體聲形式)的語音消息以減少存儲在ROM 1509中的數據總量。根據MPEG標準，每秒256 Kbits(每字節8位，共32K字節)提供CD(密致盤)立體聲質量的聲音。對于單聲語音消息，提供 秒至1秒的語音消息每秒可低于4K字節。
語音消息可以用在提供指令或狀態信息的多種環境內。比如語音信息可用于便利天線組件7的對準。語音消息可用于根據調諧器1501或解調器1503產生的信號強度表示信號指示用戶“移動”或“停止移動”天線組件。用戶語音消息也可用于指示用戶造成的系統操作錯誤(“請再試一次”)、操作指示(“選擇頻道”)或系統狀態(“等待輸入”)。
雖然以特定實施例描述了本發明，但也要理解對之可以進行修改。比如，盡管本發明是相對于衛星電視系統描述的，但它也可用于接收壓縮形式聲頻信息的其它類型系統中。另外，盡管本發明是相對于接收以MPEG音頻標準壓縮和編碼的音頻信息的系統而描述的，但它也適用于接收以其它標準(如NICAM、DolbyTMAC-3或MUSICAM)壓縮和編碼的音頻信息的系統。NICAM是一個用于歐洲的大陸電視傳輸的音頻壓縮與編碼標準。提出DolbyTMAC-3壓縮標準是用于美國的大陸高清晰度電視(HDTV)。MUSICAM是一個基于MPEG的壓縮標準，它與市場上可購的CDQ2000譯碼器/編碼器在Corporate Computer System，INC(位于美國的New Jersey)1992年出版的“CDQ 2000 Reference Manual”出版物中作了描述。而且，也可對其實施例的結構特點進行修改以適應特定場合。比如，根據數據速率，聲頻DRAM 1521可以省略或組合進音頻譯碼器和解壓縮單元1513。在后附權利要求所定義的本發明范圍內可以考慮這些以及其它修改。
權利要求
1.在一個處理所接收的代表視頻及音頻信號的數字信號的電視系統(15)中，其中視頻與聲頻信息已經過壓縮用于傳輸，所述數字信號組織或多路復用包流，每個所述包包括表示特定信息類型的負荷數據、標示由負荷數據表示的特定信息類型的頭數據以及糾錯數據，該裝置其特征在于根據各自的糾錯數據響應在所述包中用于糾錯的所述接收的數字信號流，以產生一個經過糾錯的多路復用的數據包流的裝置(1505)；一個緩沖存儲器(1509)，它包括一個用于存儲表示傳送的視頻消息的負荷數據的存儲器位置和一個用于存儲表示傳送的音頻信息的存儲器位置；一個傳送單元(1507)，它根據包含在所述包中的各自的頭數據，響應所述經過糾錯的包流將所述包的負荷部分導送至所述存儲器部分(1509)的所述存儲位置之中；一個譯碼器(1511)，它對表示視頻信息的負荷數據進行解壓縮以產生表示經過解壓縮的視頻信息(Y，U，V)的數字信號；將一個信號送至一個圖像再生裝置(19)的裝置，該信號響應于表示所述經過解壓縮的視頻信息(Y，U，V)的所述數字信號；一個譯碼器(1513)，該譯碼器對表示音頻信息的負荷數據進行解壓縮，而產生表示經過解壓縮音頻信息(L，R)的數字信號；將一個信號送至一個聲音再生設備(21a，21b)的裝置，該信號響應于表示所述經過解壓縮音頻信息(L，R)的所述數字信號；一條數據總線(DATA)，它將存儲在所述緩沖存儲器(1509)的所述存儲位置的負荷數據送至各自的譯碼器(1511，1513)；一個存儲表示可聞聲消息信息的數據的控制存儲器(1529)，該可用聲消息信息已以與所發送的音頻信息同樣的方式進行了壓縮；一個控制器(1527)，用于選擇性地將所述可聞聲信息數據從所述控制存儲器(1529)送至所述緩沖存儲器(1509)的所述存儲位置，從而將所述可聞聲消息數據送至所述音頻譯碼器(1513)，所述緩沖存儲器用于暫時存儲表示所傳送的音頻信息的所述負荷數據。
2.權利要求1所述之裝置，其特征在于將所述信號—該信號響應于表示所述經過解壓縮的視頻信息(Y，U，V)的所述信號，送至所述圖像再生設備(19)的所述裝置包括一個數—模轉換器(1519)，該轉換器將表示所述經過解壓縮的視頻信息(Y，U，V)的所述數字信號轉換成一個模擬視頻信號；以及將所述信號—該信號響應于表示所述經過解壓縮的音頻信息(L，R)的所述信號，送至所述聲音再生設備(21a，21b)的所述裝置包括一個數—模轉換器(1523)，該轉換器將表示所述經過解壓縮的音頻信息(L，R)轉換成一個模擬音頻信號。
3.權利要求1所述之裝置，其進一步特征在于所述可聞聲消息數據對應于一個語音消息。
4.權利要求1所述之裝置，其進一步特征在于所述可聞聲消息數據對應于一個聲音消息。
5.權利要求4所述之裝置，其進一步特征在于所述聲音消息是一個連續音。
6.權利要求4所述之裝置，其進一步特征在于所述聲音消息是一個間歇音。
7.權利要求1所述之裝置，其進一步特征在于所述控制存儲器(1529)存儲表示聲音信息的數據，該聲音信息已以與所傳送的音頻信息同樣的方式進行了壓縮；以及所述控制器(1527)選擇性地將所述聲音數據由所述控制存儲器(1529)送至所述緩沖存儲器(1509)的所述存儲位置，使得所述聲音信息隨后送至所述音頻譯碼器(1513)，所述緩沖存儲器(1509)暫時存儲表示所傳送的音頻信息的所述負載數據。
8.權利要求7所述之裝置，其進一步特征在于在所述控制器(1527)已將所述聲音數據由所述控制存儲器(1529)送至所述緩沖存儲器(1509)的所述存儲器位置—該緩沖存儲器(1509)暫時存放表示所傳送的音頻信息的所述負荷數據之后，所述控制器(1527)周期地產生一個信號(CONTROL)，該信號(CONTROL)使得所述裝置周期地中斷所述信號—該信號響應于表示所述經過解壓縮的音頻信息的所述數字信號，該裝置將一個信號—該信號響應于表示所述經過解壓縮的音頻信息(L，R)的所述數字信號送至一個聲音再生設備。
全文摘要
一個接收以數字包流和壓縮形式所發送的電視信息的數字電視系統。塊傳送單元根據包中的頭信息將數字包送至各自數字視頻與音頻處理部分。數字處理部分分別對包進行譯碼與解壓縮以形成數字字序列(Y，U，V，L，R)并隨之轉換成模擬形式。以聲音形式提供可聞聲的裝置包括一個存儲器和一個控制器，存儲器用于存儲以壓縮形式表示的可聞聲信息的數字表示，控制器用于在需要時選擇性地將該數字表示送至包傳送單元。
文檔編號H04N7/20GK1121674SQ95107328
公開日1996年5月1日 申請日期1995年6月9日 優先權日1994年6月9日
發明者小·J·E·海利, D·E·維拉格 申請人:湯姆森消費電子有限公司