专利名称：分离式图像声音处理系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种分离式图像声音处理系统及方法，特别是有关一种将图像与声音分别处理的系统，用于减轻系统负担，提高图像与声音播放的品质。
图像与声音处理系统已经普遍进入日常生活之中，并已广泛地应用于教学、传播等领域，特别是普遍地应用于视听伴唱系统。以传统的录像带伴唱系统而言，不但声音品质较差，更容易受潮或磨损，在保存与使用上皆相当不理想。而传统的激光影碟视听伴唱机，需以人工操作方法在LD唱盘内做简单的排列组合之外，还有磁片易脏污，播放速度慢，读取头易坏等问题。
一项解决上述缺陷的办法是将图像与声音数据以现有的压缩技术。(如MPEG1、MPEG2等)同时储存在数据储存装置中，如硬盘、VCD、DVD、伺服器等。再利用微处理器依照使用者的需要提供曲目排列，或是选择性播放等弹性化的功能，如此，不但避免了上述现有技术的缺点，同时也增加了使用者的使用弹性。
然而，这样的作法会对数据存储装置造成了庞大的负担。为了储存这些图像数据，必须使用大量的存储器空间，以一首长度为4分钟的歌曲为例，如是以MPEG规格压缩图像声音，大约需要40MB的容量；假如预计的图像声音播放系统的规格为5000首歌曲，那么就需要占用200GB的存储器空间，MPEG2则更为庞大。如此将会造成存储器资源巨大而沉重的负担。结果将使图像声音的视听系统的制造成本大为提高，使得这样的视听播放系统只有在大型的娱乐场合或是传播与教育机构才有可能出现，因此阻碍了图像声音播放系统普及到一般的家庭用户之内。
如
图1所示，另一种改进的方法是将数据量小的声音数据以MIDI的形式单独储存在主机106中。至于数据量更庞大的图像数据，则通过传统的放像机108(如录像带或激光影碟)将信号输入主机106再予以混合后输入出至显示器102，再将储存在主机106中的声音数据，通过取样处理后，由音响104播放。
图3是上述现有技术的系统方块图。使用者通过第一使用者界面201对播放的曲目作选择，接着指令进入指令解码器203中，解码成为数字信号。该数字信号进入MIDI音效产生器204合成所需的声音，再从声音输出装置206中播放出。而位于指令解码器中的数字信号一部分进入文字产生器205中产生配唱音乐时所需的同步歌词字幕信号。此时通过第二使用者界面202，直接驱动位于图像信号产生器207中的录像带或是激光影碟，则会产生图像画面信号。最后，再将这些信号与歌词字幕信号送入图像输出装置208中，用以作为音乐背景。
然而，MIDI的合成音乐是依据所记录的乐器种类、节拍强弱等数据，读取乐器样品播出，虽然所使用的存储器甚小，但其产生的音乐较为死板，缺乏演奏韵味。同时，以独立的放像机作为播放图像的媒体，不但使得操作变得复杂，同时也无法避免上述的读取头老化与保存数据不易等缺点。
本发明的目的是提供一种将声音、图形、图像分离处理的图像声音处理系统及方法。
本发明的另一目的是提供一种整合且具有弹性的图像声音处理系统的使用环境。
本发明的图像声音处理系统是这样实现的该系统至少包含有图像文字处理装置，用于提供数字化解码图形文字信号及同步信号；图像信号处理装置，用于产生一数字化解码图像信号；图像图形重叠装置，用于重叠该数字化解码图形文字信号与该数字化解码图像信号，以产生一数字化重叠信号；以及声音处理装置，适应该同步信号，以产生一解码声音信号。
其中上述的图形文字处理装置包含一个数字图形文字文字数据库，用于提供所需的数字化压缩图形文字数据。
其中上述的图形文字处理装置包含一个图形文字信号解码装置，用于将该数字化压缩图形文字数据解码，以产生数字化解码图形文字信号。
其中上述的图像信号处理装置包含一个数字图像数据库，用于提供所需的数字化压缩图像数据。
其中上述的图像信号处理装置包含一处理器，用于随机读取该数字图像数据库的该数字化压缩图像数据。
其中上述的图像信号处理装置包含一图像信号解码装置，用于将该数字化压缩图像数据解码，以产生数字化解码图像信号。
还包含一数/模转换器，用于接收该数字化重叠信号，并将该数字化重叠信号转换为模拟重叠信号。
还包含一图像输出装置，用于接收该模似重叠信号并转换为图像画面输出。
其中上述的声音处理装置包含一数字声音数据库，用于提供所需的数字化压缩声音数据。
其中上述的数字化压缩声音数据为脉码调制PCM格式的数字化压缩声音数据。
其中上述的声音处理装置包含一声音信号解码装置，用于将数字化压缩声音数据解码，以产生数字化解码声音信号。
其中上述的声音处理装置包含一数/模转换装置，用于接收数字化解码声音信号，并将该数字化解码声音信号转换成模拟声音信号。
还包括一声音输出装置，用于接收该模拟声音信号并转换成声音输出。
本发明的图像声音处理系统的另一种实现方式是这样的该系统至少包括有一图像文字处理装置，用于提供数字化解码图像文字信号及同步信号；一图像信号处理装置，用于产生一数字化解码图像信号；一图像图形重叠装置，用于重叠该数字化解码图形文字信号与该数字化解码图像信号，以产生一数字化重叠信号；一数/模转换器，用于接收数字化重叠信号，并将数字化重叠信号转换为模拟重叠信号，一声音处理装置，适应该同步信号，以便从一压缩的脉码调制格式的声音数据中产生一解码模拟声音信号。
其中上述的图像信号处理装置包含一数字图像数据库，用于提供所需的数字化压缩图像数据。
其中上述的图像信号处理装置包含一处理器，用于随机读取该数字图像数据库的该数字化压缩图像数据。
还包含一图像输出装置，用于接收该模似图像的图像信号并转换为图像画面输出。
还包括一声音输出装置，用于接收该模拟声音信号并转换成声音输出。
本发明的分离式图像声音处理方法是这样实现的该方法至少包含下列步骤读取压缩数字声音信号；读取压缩数字图像数据；处理该压缩数字声音信号，使得该压缩数字声音信号转换为模拟声音信号；处理该压缩数字图像信号，用以解码该压缩数字图像数据，以产生数字图像信号；输入图形文字信号；混合图像信号及图形文字信号，以产生重叠信号，以及输出该模拟声音信号与该重叠信号。
在上述混合图像信号及图形文字信号步骤之后，还包含一转换步骤，用以将该重叠信号由数字重叠信号转换为模拟重叠信号。
其中上述的模拟重叠信号，用于图像画面的输出。
其中上述的处理压缩数字声音信号，包含对该压缩数字声音信号解压缩的步骤。
其中上述的模拟声音信号是与图形文字信号同步播放。
其中上述的读取压缩数字图像数据，是以随机方式从一数据库中读取。
本发明提供一种全新的方法与装置，将传统图像声音播放系统中的图形、声音等数据予以数字化，再将其压缩后分别储存在不同的数据库中，至于图像部分则以较小的影片数据(如数小时的数据量)加以压缩并储存在另一数据库中。通过一整合性的界面，按照使用者需求将图形数据解码。并重复地随机读取图像数据及加以解码，再将该解码图形信号与解码图像信号予以混合后，从图像输出装置中送出。同时配合解码图形数据及解码声音数据，将解码声音信号通过声音输出装置与解码图像信号同步播出。
由于本发明的声音数据是由PCM格式储存，故可以提供近似于原音的效果，而这样的效果远较MIDI所提供的音质要好。另外，本发明舍弃使用与声音数据具有相同时间的图像数据，而改以随机读取一定长度的数据作为播放音乐时的背景，也避免了图像数据过于庞大的缺点。
图1是现有技术中的图像声音处理系统的实体组成示意图。
图2是本发明分离式图像声音处理系统的实体组成示意图。
图3是现有技术的图像声音播放系统的示意图。
图4是本发明的图像声音播放系统的示意图。
图5是本发明中声音处理装置的系统示意图。
图6是本发明中图形文字处理装置的系统示意图。
图7是本发明中图像信号处理装置的系统示意图。
图8为本发明的流程图，用于说明本系统的操作流程。
图9为本发明的子流程图，用于说明本系统中声音信号的处理流程。
图10为本发明的子流程图，用于说明本系统中图像信号的处理流程。
图11为本发明的子流程图，用于说明本系统中混合图像信号与图形文字信号的流程。
本发明的目的是提供一种分离式图像声音处理系统及方法，在不限制本发明的精神及应用范围下，以一视听伴唱机介绍本发明的实施，而熟悉该项技艺者，可以依照需要选择合适的使用场合作适当的调整，其变化细节则在此不再赘述。
图3所示的一图像声音处理系统(视听伴唱机)，使用者通过一整合的使用者界面301将所欲播放的曲目输入系统之中，经由指令解码装置302将使用者的选择转换成数字信号分别送入图像信号处理装置305、图形文字处理装置304与声音处理装置303之中。图像处理装置305会从一定长度的图像数据中，随机选出已压缩(如MPEG1、MPEG2等压缩规格)的数字图像数据，并将该数字化的压缩图像数据解码后送入图像重叠装置307中。图形文字处理装置则依照使用者的指令信号，将所需的图片与文字(一般为字幕或提示图形)由压缩的形式解码，产生一数字化的解码图形文字信号，与一记录文字态样的同步信号306，其中同步信号用于协调声音与图像画面作同步的播放。接着将数字化的解码图形文字信号送入图像重叠装置307中，与数字化的解码图像信号重叠。再通过数/模转换器309，将重叠信号转换成模拟信号从图像输出装置形成画面输出。
而声音处理装置303则根据来自于指令解码装置302的信号以及同步信号306，选取合适的压缩音乐数据，并进一步地将其解码以产生一模拟声音信号，最后藉由声音输出装置308输出，其中由于同步信号306的缘故，所送出的音乐会与文字同步播放，而上述装置可以整合于一个类似图2的主机103、显示器101与音响105的实体系统中。
参见图5，上述的声音处理装置303包含处理器401用于接收同步信号与来自于指令解码装置的指令信号，并藉由这些信号向数字声音数据库402提取适当的压缩数字声音数据，其中数据库402将大量的声音数据以PCM音源(与CD相同的取样频率)的方式，压缩并储存于载体(如硬盘、VCD、DVD、SERVER等)之中，接着将数字化的压缩声音数据送入声音信号解码装置403中，用于将压缩声音数据解码为一数字化的声音信号，并将该数字声音信号送入数/模转换装置404中，以产生一模拟声音信号，最后再将该模似声音信号传送至声音输出装置308中。
参见图6，上述的图形文字装置304包含处理器501用于接收同步信号与来自于指令解码装置的指令信号，并藉由这些信号向数字图形文字数据库502提取适当的压缩图形文字数据，其中数据库502将大量的图形文字5压缩并储存在载体之中，接着将数字化的图形文字数据送入图形文字解码装置503中，用于将图形文字数据解码为一数字化的图形文字，最后再将该解码图形文字信号传送至图像图形重叠装置309中。
参阅图7，上述的图像处理装置305包含处理器601用于接收来自于指令解码装置的指令信号，并藉由这些信号向数字图像数据库602随机提取适当的压缩图像数据，数据库602将一定量的图形文字数据(一般而言约为数小时)，压缩并储存于载体(储存装置)之中，并藉由重复的从有限的图像数据中提供背景画面，进入大量节约用于储存数据的存储空间。接着将压缩图像数据送入图像数据解码装置603中，用于将压缩图像数据解码为一数字的图像信号，最后，再将解码图像信号传送至图像图形重叠装置309中。
参阅图8所示的本发明的操作流程。首先开始于步骤701，再显示本图像声音处理系统(视听伴唱机)的片头数据(步骤702)，其中包括有选项说明与系统介绍等内容。接着进入主选单功能，进行曲目的安排与选择(步骤703)。然后，对使用者的选择进行判断(步骤704)，若选择不合于系统的设定或规则，则进入选取背景音乐播放功能的选单(步骤705)，若此时的选择仍然无效，则退回主选单的程序(步骤703)，若此时的选择有效，则进行处理背景音乐与背景图像数据的程序(步骤707)。回到步骤704，若选择合乎系统的设定或规则，则进入处理声音数据与随机读取图像数据的程序(步骤706)，用于根据由主选单所输入的信号读取适当的声音与图像数据。接着进行解码并处理声音信号的程序(步骤708)，其中包含有播出声音的程序。之后再进行解码并处理图像信号的程序(步骤709)。最后进行重叠图形与图像信号的程序(步骤710)，用以将图形与图像信号重叠并加以播出。而在图像声音播放中，可以通过一中断信号的控制(步骤711)，将系统的流程跳回步骤704。
图9为解码并处理声音信号的程序(步骤708)的子流程图。首先读取声音数据(步骤801)，其中该声音数据为压缩的数字数据，再解码上述的声音数据，以产生数字化的解码声音信号(步骤802)。然后进行输出程序(步骤803)，之后转换该数字化的解码声音信号为模拟声音信号(步骤804)。最后，再将声音输出(步骤806)。另外，在上述步骤中，如是启动一中断信号(步骤805)，则会跳离此解码并处理声音信号的程序(步骤708)。
图1 0为解码并处理图像信号的程序(步骤709)的子流程图。首先重复随机地读取图像数据(步骤901)，其中该图像数据为一固定长度的压缩数字数据(一般为数小时)，再解码上述的图像数据，以产生数字化的解码图像信号(步骤902)。然后输出含有Y/U/V参数(亮度/色度/饱和度)的图像信号(步骤903)至A处。另外，在上述步骤中，如是启动一中断信号(步骤904)，则会跳离此解码并处理图像信号的程序(步骤905)。
图11为重叠图形与图像信号的程序(步骤710)的子流程图。首先读取并输入图形文字信号(步骤110)，再将上述的图形文字信号与由A处所输的含有Y/U/V参数的数字化解码图像信号相混合(步骤120)。接着输出混合的图形文字信号与图像Y/U/V信号(步骤130)，再将数字化的混合信号转换成模拟信号(步骤140)。最后，再将图像画面输出(步骤160)。另外，在上述步骤中，如是启动一中断信号(步骤150)，则会跳离此重叠图形与图像信号的程序(步骤905)。
权利要求
1.一种分离式图像声音处理系统，其特征在于该系统至少包含有图像文字处理装置，用于提供数字化解码图形文字信号及同步信号；图像信号处理装置，用于产生一数字化解码图像信号；图像图形重叠装置，用于重叠该数字化解码图形文字信号与该数字化解码图像信号，以产生一数字化重叠信号；以及声音处理装置，适应该同步信号，以产生一解码声音信号。
2.如权利要求1所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的图形文字处理装置包含一个数字图形文字文字数据库，用于提供所需的数字化压缩图形文字数据。
3.如权利要求2所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的图形文字处理装置包含一个图形文字信号解码装置，用于将该数字化压缩图形文字数据解码，以产生数字化解码图形文字信号。
4.如权利要求1所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的图像信号处理装置包含一个数字图像数据库，用于提供所需的数字化压缩图像数据。
5.如权利要求4所述的分离式图像声音处理系统及方法，其特征在于其中上述的图像信号处理装置包含一处理器，用于随机读取该数字图像数据库的该数字化压缩图像数据。
6.如权利要求5所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的图像信号处理装置包含一图像信号解码装置，用于将该数字化压缩图像数据解码，以产生数字化解码图像信号。
7.如权利要求1所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于还包含一数/模转换器，用于接收该数字化重叠信号，并将该数字化重叠信号转换为模拟重叠信号。
8.如权利要求7所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于还包含一图像输出装置，用于接收该模似重叠信号并转换为图像画面输出。
9.如权利要求1所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的图像信号处理装置包含一数字图像数据库，用于提供所需的数字化压缩图像数据。
10.如权利要求9所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的数字化压缩声音数据为脉码调制PCM格式的数字化压缩声音数据。
11.如权利要求10所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的声音处理装置包含一声音信号解码装置，用于将数字化压缩声音数据解码，以产生数字化解码声音信号。
12.如权利要求11所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的声音处理装置包含一数/模转换装置，用于接收数字化解码声音信号，并将该数字化解码声音信号转换成模拟声音信号。
13.如权利要求12所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于还包括一声音输出装置，用于接收该模拟声音信号并转换成声音输出。
14.一种分离式图像声音处理系统，其特征在于该系统至少包含有一图像文字处理装置，用于提供数字化解码图像文字信号及同步信号；一图像信号处理装置，用于产生一数字化解码图像信号；一图像图形重叠装置，用于重叠该数字化解码图形文字信号与该数字化解码图像信号，以产生一数字化重叠信号；一数/模转换器，用于接收数字化重叠信号，并将数字化重叠信号转换为模拟重叠信号，一声音处理装置，适应该同步信号，以从一压缩的脉码调制格式的声音数据中产生一解码模拟声音信号。
15.如权利要求14所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的图像信号处理装置包含一数字图像数据库，用于提供所需的数字化压缩图像数据。
16.如权利要求15所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于其中上述的图像信号处理装置包含一处理器，用于随机读取该数字图像数据库的该数字化压缩图像数据。
17.如权利要求14所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于还包含一图像输出装置，用于接收该模似重叠信号并转换为图像画面输出。
18.如权利要求14所述的分离式图像声音处理系统，其特征在于还包括一声音输出装置，用于接收该模拟声音信号并转换成声音输出。
19.一种分离式图像声音处理系统的处理方法，其特征在于该方法至少包含下列步骤读取压缩数字声音信号；读取压缩数字图像数据；处理该压缩数字声音信号，使得该压缩数字声音信号转换为模拟声音信号；处理该压缩数字图像信号，用以解码该压缩数字图像数据，以产生数字图像信号；输入图形文字信号；混合图像信号及图形文字信号，以产生重叠信号，以及输出该模拟声音信号与该重叠信号。
20.如权利要求19所述的分离式图像声音处理系统的处理方法，其特征在于在上述混合图像信号及图形文字信号步骤之后，还包含一转换步骤，用以将该重叠信号由数字重叠信号转换为模拟重叠信号。
21.如权利要求20所述的分离式图像声音处理系统的处理方法，其特征在于其中上述的模拟重叠信号，用于图像画面的输出。
22.如权利要求19所述的分离式图像声音处理系统的处理方法，其特征在于其中上述的处理压缩数字声音信号，包含对该压缩数字声音信号解压缩的步骤。
23.如权利要求19所述的分离式图像声音处理系统的处理方法，其特征在于其中上述的模拟声音信号是与图形文字信号同步播放。
24.如权利要求19所述的分离式图像声音处理系统的处理方法，其特征在于其中上述的读取压缩数字图像数据，是以随机方式从一数据库中读取。
全文摘要
一种分离式图像声音处理系统及方法,是将多媒体中的动态图像、波形声音、文字图形分别压缩后储存在存储装置中,随机读取一定长度的图像数据片段,经解压后再与文字图形信号通过重叠装置予以混合,以产生各种不同变化组合的图像画面,并同步控制声音信号,经解压处理后同步播出图像声音信号。
文档编号G11B20/10GK1236949SQ9910295
公开日1999年12月1日 申请日期1999年3月12日 优先权日1999年3月12日
发明者施新村, 王泽龙 申请人:美华影视股份有限公司