專利名稱：用于多媒體通信的多媒體輸入和控制設備及方法
技術領域：
本發(fā)明概括地說涉及音頻、視頻和多媒體通信系統(tǒng)，尤其涉及一個用于多媒體通信的多媒體輸入和控制設備及方法。
各種相關申請公開了用于多媒體通信如視頻會議和電話的設備、方法和系統(tǒng)，該多媒體通信通過各種通信信道，如電線、電纜和混合光纖同軸電纜，以及利用各種通信網(wǎng)絡，如綜合服務數(shù)據(jù)網(wǎng)ISDN、公眾交換電話網(wǎng)PSTN和電纜網(wǎng)絡。
對于視頻會議和其它的視頻功能，在相關的申請中說明的不同系統(tǒng)需要視頻攝像輸入能力以便生成一個用于視頻會議或其它活動如家庭或辦公場所的監(jiān)視的視頻圖像。另外，如在相關的申請中所公開的，最好在用戶控制下，來自多個來源的不同視頻圖像也可以進行合成以創(chuàng)建一個復合圖像，或者單獨選定用于傳輸。更好地，這樣一種視頻設備也可以提供給用戶輸入的其它裝置，如用于多媒體傳真的圖像輸入。因此，對用于多媒體通信的多媒體輸入和控制設備及方法的需求一直存在，該多媒體通信包括視頻會議、傳真、數(shù)據(jù)和其它通信。另外，這樣一種多媒體輸入和控制設備及方法也可以為多種應用提供用戶控制功能和多媒體功能。附圖簡述

圖1是一個框圖，該框圖說明了一個根據(jù)本發(fā)明的用于多媒體通信的多媒體訪問設備和系統(tǒng)以及一個視頻攝像設備。
圖2是一個框圖，該框圖說明了一個象視頻輸入設備195那樣的多媒體輸入和控制設備的第一實施方式。
圖3是一個框圖，該框圖說明了一個多媒體輸入和控制設備300的第二和最佳實施方式。
圖4一個詳細的框圖，該框圖說明了一個多媒體輸入和控制設備400的第三和最佳實施方式。
圖5是一個流程圖，該流程圖說明了一種根據(jù)本發(fā)明的用于多媒體輸入和控制的方法。
如上所述，對用于多媒體通信的多媒體輸入和控制設備及方法的需求一直存在，該多媒體通信包括視頻會議、傳真、數(shù)據(jù)和其它通信。另外，這樣一種多媒體輸入和控制設備及方法也提供了用戶控制功能。如下面所詳細的討論，本發(fā)明的多媒體輸入和控制設備及方法提供了這樣的多媒體通信能力，該多媒體通信包括視頻會議、傳真、數(shù)據(jù)和其它通信，以及提供了用戶控制功能。
圖1是一個框圖，該框圖說明了根據(jù)本發(fā)明的用于多媒體通信的一個多媒體(或視頻)訪問設備110和系統(tǒng)100，以及一個多媒體輸入和控制設備200。在相關的申請中詳細公開和討論了構成多媒體(或視頻)訪問設備110的不同組件，并且為了簡便起見，在這里將不作詳細描述。如圖1所述，多媒體訪問設備110被連接到一個或多個網(wǎng)絡，一個第一網(wǎng)絡如電纜網(wǎng)絡230，一個第二網(wǎng)絡如ISDN 210以及一個第三網(wǎng)絡如PSTN 220。多媒體訪問設備110通過一個或多個對應的網(wǎng)絡接口115連接到這些網(wǎng)絡230、210和220，網(wǎng)絡接口115即是電纜網(wǎng)絡(CATV有線電視)射頻(RF)收發(fā)報機(附帶通信專用集成電路ASIC)120、ISDN接口125以及電話(PSTN或POTS(常規(guī)老式電話系統(tǒng)))接口130。網(wǎng)絡接口115連接到一個處理器電路143，該電路在最佳實施方式中由一個微處理器子系統(tǒng)140和一個音頻/視頻壓縮和解壓縮子系統(tǒng)145構成。
繼續(xù)參考圖1，處理器電路143連接到一個第一RF調制器150和一個RF解調器155，分別利用來傳輸和接收通信信道(或線路)172上(通過定向耦合器165)的用于諸如視頻會議的視頻或其它多媒體信號。通信信道172典型地位于用戶辦公場所之內或附近，并且例如，可能是一個有線電視常用的內部75歐姆同軸電纜。視頻和其它多媒體信號作為壓縮信號通過不同的網(wǎng)絡進行傳輸，并且相應的壓縮和解壓縮出現(xiàn)在音頻/視頻壓縮和解壓縮子系統(tǒng)145處，利用視頻調用的協(xié)議，例如ISDN的H.320協(xié)議或者PSTN的H.324協(xié)議。接收到的視頻或其它多媒體信號(從一個遠處終端或遠程方)在音頻/視頻壓縮和解壓縮子系統(tǒng)145處解壓縮，調制到一個可用的RF載波或信道(在第一RF調制器150中)，并在通信信道172上傳輸，以及在任何視頻顯示170如連接的電視上顯示。傳送的視頻和其它多媒體信號(從近處終端(本地方)發(fā)送到遠處終端或遠程方)通過多媒體輸入和控制設備200被產生和調制到一個RF載波，在RF解調器155處解調，并且在音頻/視頻壓縮和解壓縮子系統(tǒng)145處壓縮。微處理器子系統(tǒng)140和不同的接口115接著處理和格式化用于傳輸?shù)骄W(wǎng)絡230、210或220之一的視頻或其它多媒體信號。來自電纜網(wǎng)絡230如有線電視的視頻信號，經過濾波器160和定向耦合器165，并且也能在不同的視頻顯示170上觀看。處理器電路143也連接到一個用戶接口如用戶/音頻接口135，提供該接口用于音頻的輸入和輸出(通過電話185)，以及提供該接口用作各種控制信號的接收或入口，這將在下面更為詳細地討論，該控制信號可能包括來自電話185輸入的控制信號，如掛機、摘機、掛斷(flash)、不同DTMF話音或者其它已編程的或可編程的控制信號，如來自個人計算機(PC)190輸入的控制信號。
如在相關申請中所公開的那樣，多媒體輸入和控制設備200可能具有一個如圖2所示的視頻輸入設備195的第一實施方式，其包括一個帶有攝像接口175(在下面討論)的視頻攝像機180，用來生成一個音頻和視頻會議的呼叫或會議的輸出視頻部分(輸出意味著從多媒體訪問設備110處傳送到其它位置)，同時也包括一個麥克風用于生成一個音頻和視頻會議的呼叫或會議的輸出音頻部分。如在相關申請中所公開的那樣，攝像接口175用于調制來自視頻攝像機180的視頻輸出信號以便在通信信道172上將之傳送到多媒體訪問設備110。尤其是，來源于用戶辦公室并需通過多媒體訪問設備110和網(wǎng)絡230、210或220之一傳送到另一地點，如第二個用戶辦公室(或其它地點)的視頻信號來源于視頻攝像機180，該攝像機產生一個諸如NTSC/PAL復合視頻信號，該信號最好以第一頻率如在信道3或4(61.25或67.25MHz)上調制。來自視頻攝像機180的該RF視頻信號連接到一個攝像接口175，該接口利用一個偏置混頻器來頻移該RF視頻信號(典型地以61.25或67.25MHz載波)到一個第二頻率，亦即，達到一個高于典型CATV頻率的頻譜，如1.2Ghz或900Ghz頻段，而不用視頻信號的解調和調制。如圖2所示，通過使用一個偏置混頻器176、固定基準振蕩器177和帶通濾波器178，來自視頻攝像機180的輸入視頻信號被混頻到需要的輸出頻率(RF)。來自攝像接口175的已頻移視頻信號，作為一個射頻輸入視頻信號，接著被接入到同樣的通信信道172(該信道也連接到視頻顯示170)，該信道將此射頻輸入視頻信號傳送到多媒體訪問設備110。多媒體訪問設備110從定向耦合器165處(以1.2Ghz或900Ghz)接收該射頻輸入視頻信號，并且使用RF解調器155將該信號解調為基帶，以形成一個基帶輸入視頻信號。此基帶輸入視頻信號接著被轉換為數(shù)字形式，經壓縮和調制后在網(wǎng)絡230、220或210之一中傳送。在最佳實施方式中，例如通過使用1.2Ghz或900Ghz的空閑信道，CATV服務的下行流和上行流之間的干擾就可能避免。1.2Ghz或900Ghz信號通過一個低通濾波器160在饋電電纜外濾波，使得信號在離開多媒體訪問設備110之前被高度削弱。
雖然多媒體訪問設備110和系統(tǒng)100的主要功能是提供全雙工的視頻通信，但是在最佳實施方式中還是提供了其它輔助功能。例如一個這樣的輔助功能是“環(huán)回功能”，該功能允許用戶在視頻顯示170(如電視機)的屏幕上觀看來自多媒體輸入和控制設備200的錄象，使得RF輸入視頻信號被解調(從1.2Ghz或900Ghz)，再調制到一個視頻RF載波，并且用作到視頻顯示170的一個RF輸出視頻信號。這樣一種環(huán)回特征對于用于諸如家庭安全或嬰兒監(jiān)護的監(jiān)視是特別有價值的。同樣，畫中畫(或多窗口)功能也可能提供，這樣用戶可以觀看來自多媒體輸入和控制設備200的錄象小窗口，同時接收來自另一地點的視頻，例如，在一個小窗口中提供嬰兒監(jiān)護同時觀看從CATV網(wǎng)絡接收來的電影或錄象。
圖3是一個框圖，該框圖說明了一個多媒體輸入和控制部件300的第二和最佳實施方式。除了提供視頻(或音頻)輸入，多媒體輸入和控制設備300也提供控制功能和其它多媒體輸入和輸出形式。例如，如將在下面更為詳細描述的那樣，多媒體輸入和控制設備300可以通過多媒體訪問設備110和通信信道172接收用戶命令，并且也可以通過數(shù)據(jù)/控制輸入330接收用戶命令和其它多媒體輸入。同樣，如將在下面更為詳細描述的那樣，多媒體輸入和控制設備300提供的控制功能包括頻率控制、功率電平控制、音頻/視頻輸出控制、音頻/視頻輸入選擇和多路控制以及用于各種其它電話、通信和多媒體應用及功能的控制。另外，多媒體輸入和控制設備300(也包括400)提供的控制功能支持分布的輸入/輸出(I/O)功能，如分布遍及用戶辦公室的I/O功能(通過通信信道172)。
參考圖3，多媒體輸入和控制設備300包括視頻輸入310(如視頻攝像機)，用于產生一個輸入視頻信號；音頻輸入320(如麥克風)，用于產生一個輸入音頻信號；數(shù)據(jù)/控制輸入330，可以是有線的、無線的、紅外的或光學的，用于提供輸入數(shù)據(jù)、控制信號和其它多媒體輸入，如鍵盤輸入或無線紅外輸入；以及數(shù)據(jù)/控制輸出340，也可以是有線的、無線的、紅外的或光學的，用于提供輸出數(shù)據(jù)、控制信號和其它多媒體輸出，如無線紅外輸出。另外，依賴于所期望的實現(xiàn)，多媒體輸入和控制設備300可能包括多個數(shù)據(jù)/控制輸入和輸出(或輸入/輸出(I/O)端口)，就象同時具有紅外數(shù)據(jù)/控制輸入和輸出以及RF無線數(shù)據(jù)/控制輸入和輸出。來自視頻輸入310的輸入視頻信號以及來自音頻輸入320的輸入音頻信號在RF調制器(或混頻器)350中均被調制(或者偏置混頻)到一個RF載波，如上面所討論的，用于在通信信道172上傳送。如將在下面更為詳細討論的那樣，在最佳的實施方式中，多媒體輸入和控制設備300在用戶控制下是頻率捷變的，附帶多個可用的用于輸入音頻/視頻信號傳輸?shù)腞F載波。另外，視頻輸入310、音頻輸入320、數(shù)據(jù)/控制輸入330、數(shù)據(jù)/控制輸出340以及RF調制器350均連接到一個處理器電路360，如在涉及申請和下面更為詳細的解釋中，該電路可能包括一個單集成電路IC，或者包括多個集成電路或其它連接或分組在一起的部件，如微處理器、數(shù)字信號處理器、ASIC、相關內存(如RAM或ROM)以及其它IC和部件。因此，如在此所使用的，術語處理器電路應被理解為等價于意味著和包括一個單個處理器或控制器，或者執(zhí)行在下面更為詳細討論的功能的處理器、微處理器、控制器或一些其它的集成電路組的電路。另外，如在下面更為詳細討論的那樣，本發(fā)明的方法以及其它控制和命令操作可以在處理器電路360(或微控制器425，處理器電路485的一部分)和其(或它們)相關內存和其它等價部件中，作為一組用于連續(xù)執(zhí)行的程序指令進行編程和儲存。因此，當處理器電路360進行切實可行的連接時，即多媒體輸入和控制設備300接通電源并且最好連接到通信信道172，處理器電路通過一組程序指令負責執(zhí)行下面將更為詳細討論的不同功能。
繼續(xù)參考圖3，處理器電路360被用于接收來自數(shù)據(jù)/控制輸入330以及送往或來自多媒體訪問設備110的控制或命令信號，并且被用于控制和配置視頻輸入310、音頻輸入320、數(shù)據(jù)/控制輸入330、數(shù)據(jù)/控制輸出340以及RF調制器350，以及用于解釋任何接收到的來自這些部件的信息和執(zhí)行對應的功能。例如，處理器電路360可以接收來自多媒體訪問設備110的FSK(頻移鍵控)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)包括不同命令或控制信號，如放大、搖動或傾斜視頻輸入310。同樣，當處理器電路360接收到一個多路傳輸命令(來自多媒體訪問設備110或數(shù)據(jù)/控制輸入330)時，其可能接著指示RF調制器350以特定的RF載波頻率調制音頻和視頻信號并且調整傳輸功率電平(既為了避免與通信信道172上的其它音頻/視頻信號的干擾，該信道被多媒體訪問設備110連續(xù)用于多路傳輸，也為了轉移到具有更小噪音、更小干擾和整體高質量的頻率或信道)。另外，處理器電路360可以接收一個發(fā)送或接收傳真命令(來自多媒體訪問設備110或數(shù)據(jù)/控制輸入330)，用于一個通過數(shù)據(jù)/控制輸入330或視頻輸入310的輸入傳真，或者用于一個通過數(shù)據(jù)/控制輸出340或視頻顯示170的輸出傳真。其它由處理器電路360執(zhí)行的功能例如也包括允許和禁止不同的輸入，如屏蔽音頻輸入320或視頻輸入310，允許和禁止不同的輸出，如視頻顯示170的加電、不同的輸入和輸出的功率電平控制以及控制到多媒體訪問設備110的命令和控制信號的傳輸。更為一般的，處理器電路360及多媒體輸入和控制設備300的其它功能在下面參考圖4進行討論。
圖4是一個詳細的框圖，該框圖說明了一個多媒體輸入和控制設備400的第三和最佳實施方式。多媒體輸入和控制設備400包括一個視頻輸入405、一個用于音頻輸入的麥克風410、一個用于數(shù)據(jù)和控制信號輸入的紅外接收器415、一個用于數(shù)據(jù)和控制信號輸出的紅外發(fā)射機420、一個處理器電路485(具有一個微控制器425、FSK編碼器440和FSK接收器445，用于不同輸入和輸出的控制，以及提供頻率捷變的頻率合成器455)、混頻器450和460以及不同的濾波器465、470和475。多媒體輸入和控制設備400通過定向耦合器480可連接到通信信道172。多媒體輸入和控制設備400可以直接從通信信道172處接收DC電源，或者可以包括一個可選的電源490，用于在用戶辦公室內連接到AC電源線。
如上所述，多媒體輸入和控制設備400的輸入視頻功能在其它功能中是唯一的，這樣來自視頻輸入的基帶視頻被RF調制到一個超出典型CATV下行流服務的載波頻率，以允許頻譜在同樣的通信信道172如同軸電纜中共享電視信號。所以，發(fā)送電視服務的同樣的電纜可以用于負載返回到多媒體訪問設備110的輸入視頻信號。一個RF調制器430配合一個頻率偏置混頻(頻率合成器455和混頻器450)以產生輸入視頻傳輸載波?；鶐б曨l和音頻信號兩者都應用于RF調制器430，結果產生一個NTSC/PAL復合視頻和音頻信號。對該NTSC/PAL信號不應采用一個固定輸出頻率，而應使用一個可編程的頻率合成器455來提供頻率捷變。這一特征滿足了來自多個多媒體輸入和控制設備400或其它攝像設備的輸入視頻信號的頻率復用，其中每個多媒體輸入和控制設備400編程用于一個唯一的載波頻率。如在涉及申請中公開的那樣，在多媒體訪問設備110中使用多個接收器，多個并行的視頻信號被編碼，提供了來自多個地點的視頻會議以及也提供了視頻信號的本地會議。
同樣在這一最佳的多媒體輸入和控制設備400的實施方式中，提供一個紅外接收器415來接收來自一個紅外遠程控制或紅外無線鍵盤(沒有說明)的命令信號。接收到的IR數(shù)據(jù)接著被微控制器425使用以控制多媒體輸入和控制設備400或者被FSK調制器調制并作為NTSC/PAL輸入視頻信號(用于返回到多媒體訪問設備110的路徑)的音頻部分。這一特征提供了一個獨立于視頻信號的數(shù)據(jù)返回路徑，該視頻信號可能用于多媒體訪問設備110及多媒體輸入和控制設備400的操作的控制功能，并且/或者用于在其它多媒體應用中使用的無線計算機鍵盤的設備。當在最佳實施方式中利用FSK調制時，那些熟練的技術人員認識到無數(shù)其它的等價的調制或編碼方法可以利用，如差分正交相移鍵控、正交相移鍵控、相移鍵控、正交頻分多路復用和正交調幅。
同樣在這一最佳實施方式中，也提供一個獨立的RF接收信道(通過濾波器475和465、混頻器460和FSK接收器445)用于視頻攝像控制功能，如搖動、傾斜和放大；同樣提供一個通信路徑用于輸入NTSC/PAL視頻信號的傳輸載波頻率的控制。也可對這一接收信道進行編程以便以一個唯一的載波頻率操作來滿足多個攝像裝置以及為該數(shù)據(jù)傳輸使用FSK調制。
還提供了一個連接到接收數(shù)據(jù)信道(經過IR接收器415或FSK接收器445，通過微控制器425)的紅外發(fā)射機420，用于用戶辦公室或其它攝像環(huán)境中紅外設備的控制，以允許用戶或多媒體訪問裝置110經過多媒體輸入和控制設備400發(fā)送紅外命令到其它的設備。例如，當用戶使用多媒體輸入和控制設備400(通過IR接收器415)或者使用任何電話機185初始化一個視頻呼叫時，多媒體訪問設備110會發(fā)出一系列的IR命令來打開一個連接著的電視機，其它的視頻顯示170或VCR，并且切換到特定的接收頻道，而不用用戶做任何額外的工作。當呼叫結束時，多媒體訪問設備110會發(fā)出一個“取消”命令將電視機返回到其最后的具有節(jié)目的頻道，如果有的話，否則發(fā)送一個“關閉”命令將電視機返回到關閉電源狀態(tài)。再例如，當用戶接收到一個視頻呼叫時，多媒體輸入和控制設備400也會利用IR接收器415來摘機并回答呼叫，并且再次打開任何所需設備的電源(通過IR發(fā)射機420)，如一個視頻顯示170或VCR(作為一個視頻應答機器)。使用綜合紅外接收器415，用戶也可以將多媒體輸入和控制設備400編程用于響應規(guī)定的命令集，該命令集對于切換到觀看的頻道而不用輸入任何唯一的制造碼是需要的(就象使用先前技術的“通用”遠程產品是當前需要的)。當用戶按IR遠程控制上的對應按鍵時，多媒體輸入和控制設備400通過微控制器425“學習”規(guī)定的IR命令集。多媒體訪問設備110也顯示提示信息(在視頻顯示170上)來輔助用戶通過編制的序列。因此，使用這一紅外接口，實現(xiàn)了多媒體輸入和控制設備400及多媒體訪問設備110的整個自動操作。這樣的整個自動操作也可能擴展到控制其它潛在的IR可控設備，如立體聲系統(tǒng)、其它多媒體裝置、照明設備、安全設施和HVAC，以便來自多媒體訪問設備110的一個命令或控制信號可以通過這樣一個IR接口廣播到這樣的設備。
參考圖4，多媒體輸入和控制設備400的視頻輸入405(如飛利浦VCM41)包括用于視頻獲取和光學空間減薄(optical spatial reduction)的透鏡406，以便在一個CCD(電荷耦合器件)407上聚焦圖像；CCD407，執(zhí)行光電轉換和將光學圖像轉換為一個象素陣列；以及一個數(shù)字信號處理器(DSP)408(包括模數(shù)A/D和數(shù)模D/A轉換功能)，其中來自CCD 407的模擬信息被轉換為一個數(shù)字YUV格式的視頻信號(其中Y是一個亮度分量而U和V是色度分量)，接著被D/A轉換以形成一個基帶NTSC/PAL復合(模擬)視頻信號。用戶能夠預置或調整所有輸入視頻功能(通過微處理器425)，包括電子膜片、透鏡膜片、白平衡(whitebalance)、V形相位(V-phase)、行鎖定、AGC、輪廓和色彩(僅限NTSC)。
來自視頻輸入405的基帶NTSC/PAL復合視頻信號傳遞到RF調制器430，如摩托羅拉MC1374，其中視頻信號可以與來自麥克風410的音頻信號合成，或者與來自FSK編碼器440的數(shù)據(jù)合成。RF調制器430典型的包括一個RF音頻調制器、聲音載波振蕩器和RF振蕩器，并且被設計為根據(jù)音頻和視頻輸入產生一個TV信號。視頻輸入來自視頻輸入405，而音頻輸入來自兩個來源之一，即麥克風410或FSK編碼器440(使用FSK數(shù)據(jù)調制)，使用一個數(shù)據(jù)/音頻開關(在微控制器425之內或受其控制)來選擇音頻調制源。RF調制器430的RF輸出可能被設計用于一個選定的RF載波上的操作，如信道3(61.25MHz)附帶用于音頻的合適的偏置載波頻率(4.5MHz)。
RF調制器430的輸出應用于一個混頻電路(混頻器450和頻率合成器455)，該電路提供一個頻率頻移操作以達到最終的傳輸載波頻率。輸出頻率由本機振蕩器或頻率合成器455控制，當應用于混頻器450時，導致輸出載波的和積和差積。通過傳遞混頻輸出經過一個帶通濾波器470來保持和積(同時消除差積)，該濾波器具有足以支持所需NTSC/PAL頻道(每個6MHz帶寬)數(shù)目的帶寬。合成器頻率由微控制器425控制。例如，一個用于過濾器470的1.1GHz的中心標稱頻率高于任何CATV信號，該信號可能駐留在同樣的配線電纜中，如通信信道172。最終的RF輸入視頻信號(被輸入到多媒體訪問設備110)應用于一個定向耦合器480，該耦合器發(fā)送該信號到通信信道172。
繼續(xù)參考圖4，微控制器425最好包含一個附帶外部振蕩器的單片微控制器，如摩托羅拉MC6805族。微控制器425提供的功能包括FSK計時恢復和數(shù)據(jù)幀解碼、FSK幀生成和FSK音頻發(fā)生、輸入視頻(攝像)控制功能、頻率合成器455控制功能以及用于學習接收的IR命令的IF接收器模板記錄。
如上所述，輸入到RF調制器430的音頻輸入可以來自兩個來源之一，即麥克風410或FSK編碼器440。寬帶FM用在NTSC/PAL信號的音頻子載波上，允許達到25KHz的頻移。在最佳實施方式中，F(xiàn)SK編碼器440選擇的二進制FSK波特率在此范圍內以16K波特率操作。例如，來自微控制器425輸入的數(shù)據(jù)經過一個無線鍵盤或通過IR接收器415的IR遠程控制，提供了一個到多媒體訪問設備110的達到16kps的逆向數(shù)據(jù)率。FSK調制器出現(xiàn)在微控制器425和FSK編碼器440中，其產生二進制FSK生成所需的兩個音頻。FSK數(shù)據(jù)來源于紅外接收器415，同時為了在RF調制器430中進行連續(xù)的RF調制將該數(shù)據(jù)應用于數(shù)據(jù)/控制開關435。
紅外接收器415，如摩托羅拉MC3373，是一個IR遠程控制放大器/檢波器電路，提供了高放大率和脈沖成形將信號從一個IR接收器二極管連接到微控制器425。一個包絡檢波器功能檢測在二極管處接收到的IR能量并且應用一個巨大的增益量來產生一個數(shù)字輸出信號。微控制器425接收該輸出信號，并建立計時和執(zhí)行FSK調制(使用FSK編碼器440)。結果，接收到的IR信號產生應用于RF調制器430的FSK調制數(shù)據(jù)。
通過連接到通信信道172的定向耦合器408，也可以接收一個來自多媒體訪問設備110的FSK已調制載波。RF載波頻率最好定位超出CATV頻帶并且RF輸入視頻信號如上述討論的那樣如以1.3GHz被調制(通過調制器430)。信號在濾波器475中被帶通濾波以濾去通信信道172中出現(xiàn)的噪音和其它信號，并且應用于一個混頻電路(混頻器460和頻率合成器455)，該電路將載波頻率向下頻移到中頻(IF)，如10.7MHz。一個本機振蕩器或頻率合成器455與混頻器460共同使用以產生被接收載波的和積和差積。通過IF帶通濾波器465(例如，以10.7MHz中心頻率)保留差積(消除和積)，并且接著將導出信號應用于FSK接收器445。
FSK接收器445如摩托羅拉MC3356是一個寬帶FSK接收器，包括一個振蕩器(IF)、混頻器、有限IF放大器、正交檢波器、音頻緩沖、靜噪和數(shù)據(jù)成形比較器以及調節(jié)數(shù)據(jù)速率直到500kbps。該FSK接收器445的輸出是二進制數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)接著應用于微控制器425。
微控制器425為接收的數(shù)據(jù)建立計時以及將該數(shù)據(jù)解碼為命令/數(shù)據(jù)幀。命令/數(shù)據(jù)幀接著被用于多媒體輸入和控制設備400中的不同功能。例如，一個典型的命令/數(shù)據(jù)幀可以為輸入視頻信號編制發(fā)送頻率、訪問頻率合成器455并且該數(shù)據(jù)可能包含所需要的頻率編制信息。另一個命令/數(shù)據(jù)幀被用于編制視頻輸入405中的特征，如搖動、傾斜和放大。另外，命令/數(shù)據(jù)幀能夠應用于IR發(fā)射機420以發(fā)送一個出自多媒體輸入和控制設備400的紅外信號到視頻顯示170等。IR發(fā)射機420如摩托羅拉MC44107將一個來自微控制器的輸入信號轉換為一個脈沖碼調制信號，該信號適合于到合適接收器(如用戶電視機)的紅外傳輸。在最佳實施方式中， IR發(fā)射機420接收一個來自微控制器425的9位二進制編碼的PCM數(shù)據(jù)字，提供最多512種可能命令。
相應地，多媒體訪問設備110也包括用于NTSC/PAL復合視頻信號的推薦音頻部分中的FSK檢波和FSK傳輸?shù)难b置。更好地，對于到多媒體輸入和控制設備400的命令和其它控制信號的FSK傳輸，多媒體訪問設備110的RF調制器150也包括一個FSK編碼器，該編碼器可能以一個電壓受控合成器的形式從處理器電路143提供的二進制數(shù)據(jù)中產生一個FSK調制的IF信號。反過來，F(xiàn)SK已編碼信號應用于一個混頻器(并且可能與一個輸出視頻信號合成)以產生一個射頻輸出視頻信號(在音頻部分中包含F(xiàn)SK已調制數(shù)據(jù))，如一個1.3GHz輸出視頻信號。相應地，對于來自多媒體輸入和控制設備400的FSK數(shù)據(jù)的接收，多媒體訪問設備110的RF解調器155也包括一個FSK檢波器，該檢波器將輸入視頻信號的FSK已調制音頻部分解碼并且為處理器電路143提供二進制數(shù)據(jù)。
圖5是一個流程圖，該流程圖說明了一種根據(jù)本發(fā)明的多媒體輸入和控制方法。從啟動步驟500開始，在步驟505中接收一個輸入視頻信號，如通過視頻輸入310或視頻輸入405接收。下一步，該方法在步驟510中判斷是否接收到一個輸入數(shù)據(jù)信號，如通過數(shù)據(jù)/控制輸入330或IR接收器510是否接收到一個命令或其它數(shù)據(jù)信號。當在步驟510中沒有接收到一個輸入數(shù)據(jù)信號，接著可能在步驟515中接收一個輸入音頻信號。下一步，在步驟520中，該輸入音頻信號與輸入視頻信號合成，例如，在RF調制器350或430中，以形成一個復合音頻/視頻信號，如一個NTSC/PAL復合音頻/視頻信號。相反地，當在步驟510中接收到一個輸入數(shù)據(jù)信號時，接著該輸入數(shù)據(jù)信號在步驟525中被調制，如利用FSK編碼器440進行FSK調制。作為步驟525的部分，依賴于實現(xiàn)，輸入音頻也可能被屏蔽，如通過數(shù)據(jù)/音頻開關435。該已調制輸入數(shù)據(jù)信號接著在步驟530中與輸入視頻信號合成(將已調制的數(shù)據(jù)信號插入到復合視頻信號的為音頻保留的部分或帶寬)以形成一個復合視頻/音頻信號。接著，緊接步驟530或步驟520，在步驟535中，復合信號被傳輸，如傳輸復合音頻/視頻信號或復合音頻/數(shù)據(jù)信號，并且該方法在返回步驟540處結束。不在圖5中單獨說明，這一過程可以重復。另外，數(shù)據(jù)和音頻路徑可能被更換，導致復合信號中的聲音和數(shù)據(jù)的動態(tài)交錯。
總之，圖3-圖5公開了一種多媒體輸入和控制設備(300，400)，其中該設備包括第一，一個視頻輸入設備310用于產生一個輸入視頻信號；第二，一個音頻輸入設備320用于產生一個輸入音頻信號；第三，一個射頻調制器350連接到視頻輸入310和音頻輸入320；第四，一個數(shù)據(jù)/控制輸入330用于產生一個輸入數(shù)據(jù)信號；以及第五，一個處理器電路360連接到視頻輸入310、連接到音頻輸入320、連接到射頻調制器350以及連接到數(shù)據(jù)/控制輸入330。如上所述，當進行切實可行的連接時，通過一組程序指令，處理器電路360負責產生一個第一處理器信號(如一個控制數(shù)據(jù)/音頻開關435的開關信號)到射頻調制器350以合成輸入視頻信號和輸入音頻信號而形成一個復合音頻/視頻信號，并且處理器電路還負責調制該輸入數(shù)據(jù)信號以形成一個已調制的輸入數(shù)據(jù)信號以及產生一個第二處理器信號到射頻調制器以合成該輸入視頻信號和已調制的輸入數(shù)據(jù)信號而形成一個復合視頻/數(shù)據(jù)信號。不同的第一和第二處理器信號可能是開關信號(如一個控制數(shù)據(jù)/音頻開關435的開關信號)，靜音信號(如屏蔽音頻輸入)或者路由選擇信號(如路由選擇FSK已調制數(shù)據(jù)而不是輸入音頻到RF調制器)。另外，設備300也包括一個連接到處理器電路的數(shù)據(jù)/控制輸出，該數(shù)據(jù)/控制輸出產生一個輸出數(shù)據(jù)信號，如視頻顯示供電信號，一個視頻顯示頻道選擇信號或者一個視頻顯示容量控制信號。
再總之，設備300包括命令和控制功能，如頻率捷變，其中處理器電路360負責調整一個射頻調制器的發(fā)送頻率以響應多個控制信號的一個第一控制信號；對于功率電平調整，其中處理器電路360負責調整一個射頻調制器的發(fā)送功率電平以響應多個控制信號的一個第二控制信號；以及對于信號，如其中處理器電路負責產生一個摘機信號以響應多個控制信號的一個第三控制信號。
從上述討論來看，本發(fā)明的設備和方法明顯提供了顯著的優(yōu)點。第一，為雙向控制提供了多媒體輸入和控制設備300和400的不同實施方案，并且多媒體輸入和控制設備能夠接收來自多媒體訪問設備110(并且也通過數(shù)據(jù)/控制輸入330和IR接收器)的命令和控制信號，以及能夠發(fā)送命令和控制信號到多媒體訪問設備110。
本發(fā)明的另一顯著特征是一個NTSC/PALF復合音頻/視頻信號的音頻子載波信號的獨特使用。其不僅用于視頻會議呼叫的普通音頻部分，也用于在同樣的另外為音頻保留的帶寬內輸入數(shù)據(jù)的傳送。這不僅用于可用帶寬的有效使用(和重新使用)，也允許用于在設備實施方案中一個單RF調制器的使用。
利用本發(fā)明的控制或命令信號方法，本發(fā)明的其它顯著優(yōu)點還是頻率捷變和動態(tài)可變發(fā)送功率電平。這樣的捷變通過避免與通信信道上的其它音頻/視頻信號發(fā)生干擾而增強了整體性能，該通信信道隨后被多媒體訪問設備復用，并且也允許移動到具有較小噪聲、干擾和整體具有較高信道質量的頻率或信道。
最后，本發(fā)明的再一顯著移動優(yōu)點是由不同設備實施方案提供的分布的輸入-輸出功能。這一分布的I/O功能也啟用其它的顯著特征，如視頻會議呼叫的自動應答(通過經過數(shù)據(jù)/控制輸出如一個IR發(fā)射機的控制信號)，包括自動摘機、應答呼叫、調節(jié)視頻顯示到正確的接收頻道并且調整音量。
如前述，應該看到各種變化和修改均可實施，只要不偏離本發(fā)明原理的原則和范圍。應該理解的是關于此處說明的特定方法和設備沒有意指或可推斷為任何限制。當然，通過附加的權利說明書打算覆蓋所有的在本權利要求書之內的這類修改。
權利要求
1.一種用于多媒體輸入和控制的設備，該設備包括一視頻輸入，用于產生一個輸入視頻信號；一音頻輸入，用于產生一個輸入音頻信號；一射頻調制器，連接到該視頻輸入和該音頻輸入；一數(shù)據(jù)/控制輸入，用于產生一個輸入數(shù)據(jù)信號；以及一處理器電路，連接到該視頻輸入、該音頻輸入、該射頻調制器以及該數(shù)據(jù)/控制輸入，當切實連接好后，通過一組程序指令，該處理器電路負責產生一個第一處理器信號到射頻調制器以合成輸入視頻信號和輸入音頻信號而形成一個復合音頻/視頻信號，處理器電路還負責調制輸入數(shù)據(jù)信號形成一個已調制輸入數(shù)據(jù)信號和產生一個第二處理器信號到射頻調制器以合成輸入視頻信號與已調制輸入數(shù)據(jù)信號而形成一個復合視頻/數(shù)據(jù)信號。
2.權利要求1的設備，還包括一個連接到處理器電路的數(shù)據(jù)/控制輸出，該數(shù)據(jù)/控制輸出產生一個輸出數(shù)據(jù)信號。
3.權利要求2的設備，其中數(shù)據(jù)/控制輸出是一個紅外發(fā)射機。
4.一種用于多媒體輸入和控制的方法，該方法包括(a)接收一個輸入視頻信號；(b)接收一個輸入音頻信號；(c)當接收到一個輸入數(shù)據(jù)信號時，調制該輸入數(shù)據(jù)信號以形成一個已調制的輸入數(shù)據(jù)信號以及合成該已調制的輸入數(shù)據(jù)信號與輸入視頻信號以形成一個復合視頻/數(shù)據(jù)信號；以及(d)當沒有接收到一個輸入數(shù)據(jù)信號時，合成輸入音頻信號和輸入視頻信號以形成一個復合音頻/視頻信號。
5.權利要求4的方法，還包括調整一個傳送頻率以響應多個控制信號的一個第一控制信號。
6.權利要求4的方法，進一步包括調整一個傳送功率電平以響應多個控制信號的第二控制信號。
7.權利要求4的方法，其中輸入數(shù)據(jù)信號是FSK調制的。
8.權利要求4的方法，其中步驟(c)進一步包括插入已調制的數(shù)據(jù)輸入信號到輸入視頻信號的一個音頻子載波部分以形成復合視頻/音頻信號。
9.一種用于多媒體輸入和控制的設備，該設備包括一視頻攝像機，用于產生一個輸入視頻信號；一麥克風，用于產生一個輸入音頻信號；一連接到視頻攝像機和麥克風的射頻調制器；一紅外接收器，用于產生一個輸入數(shù)據(jù)信號；一紅外發(fā)射機，用于產生一個輸出數(shù)據(jù)信號；以及一處理器電路，連接到視頻攝像機、麥克風、射頻調制器、紅外接收器和紅外發(fā)射機，當切實連接好后，通過一組程序指令，該處理器電路負責產生一個第一處理器信號到射頻調制器以合成輸入視頻信號和輸入音頻信號而形成一個復合音頻/視頻信號，并且該處理器電路還負責FSK調制輸入數(shù)據(jù)信號形成一個已FSK調制的輸入數(shù)據(jù)信號及產生一個第二處理器信號到射頻調制器以插入該已FSK調制的輸入數(shù)據(jù)信號到該輸入視頻信號的一個音頻子載波部分以形成一個復合視頻/數(shù)據(jù)信號。
10.權利要求9的設備，其中處理器電路為響應多個控制信號中的第一控制信號而負責調整射頻調制器的發(fā)送頻率。
全文摘要
一種用于多媒體通信的設備和方法。包括一個視頻輸入,用于產生一個輸入視頻信號;一個音頻輸入,用于產生一個輸入音頻信號;一個射頻調制器;一個數(shù)據(jù)/控制輸入;以及一個處理器電路,用于產生一個第一處理器信號到射頻調制器以合成輸入視頻信號和輸入音頻信號而形成一個復合音頻/視頻信號,并且還用于調制輸入數(shù)據(jù)信號及產生一個第二處理器信號到射頻調制器以合成輸入視頻信號與已調制輸入數(shù)據(jù)信號而形成一個復合視頻/數(shù)據(jù)信號。
文檔編號H04N7/173GK1193868SQ98104290
公開日1998年9月23日 申請日期1998年1月22日 優(yōu)先權日1997年1月30日
發(fā)明者道格拉斯J·紐林, 蒂莫西M·伯克 申請人:摩托羅拉公司