专利名称：影音式网络摄像机的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种影音式网络摄像机(Audio/video IPcamcorder)，且特别是有关于一种能将声音影像数字化并同步(synchronized)通过网络传输的影音式网络摄像机。
近年来，由于国际互联网的蓬勃发展，大幅提升通讯服务，使计算机之间的数据传输不受距离限制。网络上的数据传输，已由早期的文字数据传输发展到目前越来越普遍的多媒体网络传输。而当这些数字电子产品搭配了网络传输的快速便捷，也逐渐使人类所发展的影音声光信息能遍及网络的各个角落。公知的技术包括以国际互联网络的通讯协议，例如HTTP或HTML协议，将数字摄像机所获得的静止或移动影像通过网络的方式传输出去，并通过网络浏览器对摄像机进行控制。
然而，现有摄像机仅具影像输出，不具声音输出，或仅在摄像机加具麦克风，其输出线长仍有一定限制(通常不超过六米)，所以无法对声音影像数字化后，同步以无距离限制的方式进行实时数据传输。
本发明的另一目的是提供一种影音式网络摄像机，具有一数字影像单元产生一数字影像信号；一数字语音单元产生一数字语音信号；一数字影音处理器。通过数字影音处理器与数字影像单元以及数字语音单元的连接，进行影音信号的同步处理，并且实时通过网络传输至监控端，利用数字录像机将声音影像储存或利用网络浏览器将声音影像同步拨放。
本发明的影音式网络摄像机，包括一数字影像单元，以输出一摄像机所摄取的一数字影像信号；一数字语音单元与该数字影像单元连接，以输出该摄像机所录制的一数字语音信号；一系统控制使用者接口，提供使用者一控制指令以控制该摄像机的倾斜、摇镜、以及变焦的操作；以及一数字影音处理器，与该数字影像单元、该数字语音单元、以及该系统控制使用者接口连接。
而该数字影音处理器还包括一压缩模块与该数字影像单元连接，以压缩由该数字影像单元所馈入的该数字影像信号；一发信模块与该系统控制使用者接口连接，以压缩由该系统控制使用者接口所馈入的该控制指令；一实时传输协议与该压缩模块以及该数字语音单元连接，以进行该数字影像信号与该数字语音信号的同步处理，产生一同步数字影音信号；以及一局域网接口与该实时传输协议以及该发信模块连接，使该同步数字影音信号以目前所发展的网络联机方式通过该网络接口输出。
本发明利用数字影音处理器内的实时传输协议以及相关的通讯协议，将摄像机所获取的数字影音信号进行压缩与解压缩，并同步排列处理影音信号。接着，再通过局域网接口将数字影音信号一并输出，并以国际互联网的方式与监控端连结，使网络摄像机所产生的实时影音信号能被储存，或通过网络浏览器的方式播放实时的声音影像。另外，由于本发明的影音式网络摄像机能通过网络进行实时传输，因此也可应用在对讲机或其它需要影音同步传输的装置。
图中标号分别为100摄像机102数字影像单元104数字语音单元106系统控制使用者接口108数字影音处理器110麦克风112语音放大器
114语音译码编译器116语音压缩模块118随机存储器120只读存储器200影像压缩模块202发信模块204实时通讯协议206局域网接口208网络控制协议210阶段控制协议212超文本传输协议300影音式网络摄像机310、410集线器320监控端400室内显示器420影音式网络对讲机其中数字影像单元102还具有一数字信号处理器(digital signalprocessor)(未绘于图中)，将摄像机100所摄取的原始影像信号(raw data)数字化，产生一数字影像信号。因此通过数字影像单元102与数字影音处理器108的连接，将数字影像信号馈入数字影音处理器108，以便随后与馈入的数字语音信号同步进行处理，并通过网络远距离的传输。另外，因为数字影音处理器108在进行信号整理时，可能需要将信号暂作储存并使用特定应用程序进行数据处理，所以数字影音处理器108还包括便于信号存取的随机存储器(RAM)118与只读存储器(ROM)120。
摄像机100所录制的数字语音信号则是利用数字语音单位104所产生的。如
图1所示，数字语音单位104具有加装在摄像机100上的一麦克风(microphone)110、一语音放大器(audio amplifier)112、一语音译码编译器(audio codec)114、以及一语音压缩模块(speech compressionmodule)116。当麦克风110所接收了一声音后，即将此声音转换成一电子信号。此电子信号经由语音放大器112放大后，可通过语音译码编译器114进行译码以及编译。然而，由于此语音数据文件太大，因此必须利用语音压缩模块116压缩信号，例如wav的声音文件，最终产生一数字语音封包(audio packet)。其中，本发明较佳的语音数据压缩方式例如是根据国际电信同盟(international telecommunication union，ITU)所制定的G.723标准(G.723 standard)进行数字语音的编码与译码。因此，在此不对语音信号的实际压缩方式进行详述。
接下来，请参照图2，是图1的影音式网络摄像机数字影音处理器的配置示意图。
由图2所示，数字影音处理器108还包括一影像压缩模块(videocompression module)200、一发信模块(signaling module)202、一实时传输协议(real-time transport protocol，RTP)204、以及一局域网接口(localarea network(LAN)interface)206。其中，数字影像单元102与影像压缩模块200连接，使数字影像信号能馈入影像压缩模块200进行影像压缩。虽然数字影像单元102所馈入的数字影像能以国际电信同盟所制定的任何影像压缩标准对数字影像进行压缩，但较佳的影像压缩方式是以国际电信同盟所制定H.263标准(H.263 standard)进行数字影像的编码与译码，产生一数字影像封包(video packet)。因此，在此也不对影像信号的实际压缩方式进行详述。另外，在本实施例中，虽然影像压缩模块200是在数字影音处理器108内，但其位置却不受本发明的叙述而受限制，影像压缩模块200也可内建(built-in)在数字影像单元102内。
由于实时传输协议(RTP)204提供了端与端之间(end-to-end)的网络传输功能，适用于以网络传播服务传输实时数据，包括语音、影像、以及仿真信号。因此，通过实时传输协议204与数字语音单位104以及影像压缩模块200的连接，经过压缩后的数字影像信号封包，将与压缩后的数字语音信号封包一起馈入实时传输协议204并进行同步处理，对不同的信号封包进行排列(sequencing)，以产生实时的影音信号。此外，实时传输协议204还具有一实时传送控制协议(real-time controlprotocol，RTCP)，通过回馈信号分布的品质来增进信号的传输，并能控管多端的数据传输以及提供最低控制与认证(identification)功能。虽然本发明是以实时传输协议进行数字影像与数字语音的同步处理，任何能对数字影像信号以及数字语音信号进行同步处理的相关通讯协议也将在本发明所保护的范围内。
本发明的发信模块202为国际电信同盟所制定的发信协议(signaling protocol)，包括网络控制协议(network control protocol)208，例如RAS(registration，admission，status)具有登录、进入、状态的控管功能，亦称之为网关器(gatekeeper)，通过提供传输上述信息(message)的信道(channel)而对数据传输作妥善管理；以及Q.931管理通讯设定与结束。另外，发信模块202还包括阶段控制协议(session controlprotocol)210，例如H.245，其协调传输信道的使用，控制信号流量与一般指令的发信，并以非电话信号的方式进行联机传输；以及超文本传输协议(hyper-text transfer protocol，HTTP)212，提供国际互联网浏览器(World Wide Web(WWW)browser)与国际互联网服务器(WWWserver)之间的信号与指令传输。然而，本发明并不受以上所述的通讯协议所限制，任何能管理数字影像信号以及数字语音信号进行实时传输的相关通讯协议也在本发明所保护的范围内。
所以，当系统控制使用者接口106针对特定摄像机功能提供一指令并传送到发信模块202时，能经由上述的网络控制协议208、阶段控制协议210、以及超文本传输协议212，通过网络对摄像机100进行监控(monitoring)。并且与实时传输协议204结合，控制数字影音信号的传输，达到数据传输不受距离限制的目的。接着，通过局域网接口(local area network interface，LAN interface)206，经过同步处理的数字影音信号将能以国际互联网络的方式传输出去。
本实施例是通过综合业务数字网(integrated services digital network，ISDN)、T1专线(T1 carrier line)、一般调制解调器(modem)进行数字影音信号的传输。另外，也可以通过一般电话线进行影音数据传输，形成所谓的电话影像(phone video)。本发明还可应用其它的网络联机方式进行数据传输，例如近年来所发展的非对称数字式用户环线(asymmetrical digital subscribe line，ADSL)或宽带网络(cable modem)传输，以达到相同的目的。
由于本发明的影音式网络摄像机能通过网络实时传输数字影音信号，因此也可延伸至不同的网络应用。图3是影音式网络摄像机的网络应用配置示意图；图4是影音式网络对讲机(IP intercom)的网络应用配置示意图。
请参照图3，是本发明所描述的复数个独立式网络摄像机300连接至集线器(hub)310，因此网络摄像机能根据架设位置的不同，产生不同的实时声音影像信号，经过集线器310以及路由器(router)(未绘于图中)与网络上的其它监控端(monitoring terminal)320连接。使不同监控端的使用者也能同时对声音影像进行各种应用。例如，当监控端320是一独立式数字录像机(standalone digital video recorder，S-DVR)，使用者可将实时的声音影像信号储存。然而，当监控端320是一具有网络浏览器(web browser)功能的计算机终端机时，使用者则可将声音影像通过网络浏览器进行同步播放，使浏览网络的使用者能实时观赏到网络摄像机所捕捉的声音影像。
除此之外，请参照图4，是一影音式网络对讲机420，一集线器410、以及复数个室内显示器400，其中影音式网络对讲机420通过网络接到复数个室内显示器400。由于本发明的影音式网络摄像机能通过网络联机，提供使用者所需的监控功能，因此也能适用在不同区域的影音式对讲机上。例如，当经由触碰激活了对讲机420内的影音式网络摄像机，便能实时捕捉摄像镜头内的影像与声音，经由网络实时呈现在室内显示器400。所以此一应用对于区域安全管理上也有其一定的功用。
综上所述，本发明利用数字影音处理器内的实时传输协议以及相关的通讯协议，将摄像机所获取的数字影音信号进行压缩与解压缩，并同步排列处理影音信号。接着，再通过局域网接口将数字影音信号一并输出，并以国际互联网络的方式与监控端连结，使网络摄像机所产生的实时影音信号能被储存，或通过网络浏览器的方式播放实时的声音影像。另外，由于本发明的影音式网络摄像机能通过网络进行实时传输，因此也可应用在对讲机或其它，例如远程需要影音同步传输的装置。此外，本发明的影音式网络摄像机也能有更广的应用，发展成具有双向(bi-directional)影音数据传输，使网络上的各端都能同时并相互接收到对方的影像与声音。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉该项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作更动与润饰，均属于本发明的保护范围，而本发明的保护范围应当以权利要求书所限定的为准。
权利要求
1.一种影音式网络摄像机，其特征在于包括一数字影像单元，以输出一摄像机所摄取的一数字影像信号；一数字语音单元与该数字影像单元连接，以输出该摄像机所录制的一数字语音信号；一系统控制使用者接口，提供使用者至少一控制指令以控制该摄像机的倾斜、摇镜、以及变焦的操作；一数字影音处理器，与该数字影像单元、该数字语音单元、以及该系统控制使用者接口连接，其中该数字影音处理器进一步包括一压缩模块，与该数字影像单元连接，以压缩由该数字影像单元所馈入的数字影像信号；一发信模块，与该系统控制使用者接口连接，以压缩由该系统控制使用者接口所馈入的该控制指令；一实时传输协议与该压缩模块以及该数字语音单元连接，以进行该数字影像信号与该数字语音信号的同步处理，产生一同步数字影音信号。
2.根据权利要求1所述的影音式网络摄像机，其特征在于该数字影音处理器还包括一局域网接口与该实时传输协议以及该发信模块连接，使该同步数字影音信号通过该网络接口进行传输。
3.根据权利要求2所述的影音式网络摄像机，其特征在于该局域网接口与一数字影音录像机连接，以将该同步数字影音信号通过网络储存于该数字影音录像机。
4.根据权利要求1所述的影音式网络摄像机，其特征在于该数字语音单元还包括一麦克风、一语音放大器、一语音译码编译器、以及一语音压缩模块。
5.根据权利要求1所述的影音式网络摄像机，其特征在于该数字影像单元还包括一数字信号处理器。
6.根据权利要求1所述的影音式网络摄像机，其特征在于该影音式网络摄像机还包括一影音式网络对讲机，该影音式网络对讲机能通过一网络连接端口与一室内显示器连接。
7.一种影音式网络摄像机，其特征在于包括一数字影像单元，输出一数字影像信号；一数字语音单元，输出一数字语音信号；一系统控制使用者接口，输出一控制指令；一数字影音处理器，包括一实时传输协议接收该数字影像信号、该数字语音信号及一局域网接口。
8.根据权利要求7所述的影音式网络摄像机，其特征在于该局域网接口与一数字影音录像机连接，以将该同步数字影音信号通过网络储存于该数字影音录像机。
9.根据权利要求7所述的影音式网络摄像机，其特征在于该数字语音单元进一步包括一麦克风、一语音放大器、一语音译码编译器、以及一语音压缩模块。
10.根据权利要求7所述的影音式网络摄像机，其特征在于该数字影像单元进一步包括一数字信号处理器以及一影像压缩模块。
11.根据权利要求7所述的影音式网络摄像机，其特征在于该影音式网络摄像机还包括一影音式网络对讲机，该影音式网络对讲机能通过一集线器与一室内显示器连接。
12.一种影音式网络摄像方法，其特征在于包括馈入一影像信号以及一语音信号至一传输协议，使该传输协议对该影像信号以及该语音信号进行一同步处理，产生一实时影音信号；传送该实时影音信号至一局域网接口，使该实时影音信号能通过该局域网接口输出。
13.根据权利要求12所述的影音式网络摄像方法，其特征在于该传输协议包括一实时传输协议。
全文摘要
一种影音式网络摄像机，具有一数字影像单元产生一数字影像信号；一数字语音单元产生一数字语音信号；一系统控制使用者接口控制摄像机的操作；以及一数字影音处理器。通过数字影音处理器与数字影像单元、数字语音单元、系统控制使用者接口的连接，进行影音信号的同步处理以及实时通过网络传输至监控端，利用数字录像机将声音影像储存或利用网络浏览器将声音影像同步播放。
文档编号H04L29/06GK1406055SQ01124129
公开日2003年3月26日 申请日期2001年8月15日 优先权日2001年8月15日
发明者卢昆山 申请人:丽台科技股份有限公司