双重用途视频混合器的交叉点矩阵的制作方法

专利名称：双重用途视频混合器的交叉点矩阵的制作方法
双重用途视频混合器的交叉点矩阵
狀舰
本发明涉及采用具有图像交换和操纵特征的视频混合设备的电视图像 制作领域，并且具体地涉及对这些特征的指派和使用。
背景技术：
制作电视节目的工厂(plant)就大小、设施和设备的复杂度而言差别 很大。然而，无论工厂大小如何，共同的要求是需要在基本上所有的、构 成设施的设备之间提供互连能力。例如，在很普通的配置中，必须经由交 换配置来路由源图像信号以供记录或实时发送。这样的信号路由可以由称 为路由交换机的配置来提供，该路由交换机包括交换交叉点阵列或矩阵。 显然，随着电视工厂视频设施数目的增加，就信号输入和输出而言，路由 交换机的大小也会增加。例如，网络TV电台可能要求能够将400个输入 路由到200个输出。此外，在任何24小时时段期间，随着TV节目被广 播、商业广告被插入等，对这种路由能力的需求可能动态地改变。另外， 例如，对体育节目的广播可能需要对来自多个远程事件位置的内容进行组 合，这可能需要超过了工厂路由矩阵的交换能力的信号路由能力。
图1示出了示例性电视工厂视频设施。电视工厂的各构成部分之间的 信号互连由工厂路由交换机10提供。路由交换机从源接受信号，并且将 所选信号提供给目的地。例如，在TV广播操作中，需要经由路由器10将 来自诸如记录器/播放器或电视电影机(telecine)之类的图像源50的信号 连接到发送设施30。发送设施随后将可能插入了徽标(logo)和旁白的信 号再次经由路由器10提供给块20的信号输出部分，以供通过线缆、光 纤、RF或卫星朝工厂之外发送。
图1的设施块20提供信号接口，用于耦合去向以及来自TV工厂的信 号。信号可以是压縮或未压縮形式的模拟或数字视频表示信号，以及同样是压縮或未压縮的、以模拟或数字形式表示的诸如对话、音乐和效果等之
类的音频信号。另外，信号接口传送通信信息或应答(talkback)并且可能 传送控制信息。这些不同信号经由在TV工厂内以及在TV工厂外使用的 路由器10相耦合。
图像记录和回放块50可以包括诸如图像记录器、图像播放器、电影 再现器或电视电影机之类的设备。这些不同的图像源和目的地提供图像以 及伴随的音频。电子生成的图像或图像组分在图形块60内被生成，并且 通过路由器10可供在整个TV工厂中使用。
电视节目的制作可以发生在结合新闻编辑套件80的新闻工作室70 中，以及制作工作室99中。再次地，所有这些设施依赖于工厂路由交换 机10来提供输入信号并接受输出信号，以供经由块30进行后续的发送或 者在块40中进行后期制作编辑等。
如前面所概述的，工厂路由能力动态地变化，并且可能定期地超过路 由矩阵所提供的信号路由能力。在一种创造性配置中，驻留在视频混合器 (vision mixer)内的、未使用的或不需要的信号交换能力可以被委派 (delegate)来为工厂路由交换机提供补充。在另一创造性配置中，对未使 用的视频混合器交换交叉点的控制可以被提供给使用视频混合器的制作设 施之外的位置。在又一创造性配置中，可以通过多个控制协议中的控制协 议来有选择地控制未使用的或不需要的交叉点。


图1示出了电视制作工厂的示例。
图2A、 2B和2C是包括创造性配置的视频混合器的简化框图。 图3是包括图2A、 2B和2C的创造性配置的工厂路由交换机的简化 框图。
图4是包括了前面附图中的创造性配置的电视设施的简化框图。脉雄讨
图1的制作工作室99包括位于工作室99的工作室层部分的电视摄像 机，以及包括视频混合器的用户界面控制面板的操作控制室。图2A示出 了亦称为制作交换机的示例性视频混合器100。图2所示的视频混合器包 括交叉点的视频交换矩阵101，以及亦称为混合效果单元的两个视频处理 单元ME1、 ME2。交换矩阵101由多条相交线示出，其中，水平线表示输 入信号线，而垂直线表示到矩阵输出电路的信号路径。将会理解，通过用 户激活大概位于垂直和水平线的相交点处的特定交叉点，可以将每条垂直 线或所选输出信号路径耦合到任何水平或输入信号线。在诸如104-1之类 的输出线中，在任何时间仅一个矩阵触点或交叉点可以是活动的 (active)。
矩阵101可以被认为是视频交换机，然而，术语"视频"可以包括各 种视频表示信号。例如，视频信号可以是模拟或数字形式的，并且如果是 数字形式的则可以被线性地编码，或者可以是压縮形式的。此外，这种视 频交换矩阵还可以运送同样以数字形式表示的诸如对话、音乐和效果等之 类的音频信号。通常，视频交换矩阵可以被耦合或连结(tie)到其它交换 矩阵，其它交换矩阵这样传送模拟音频和/或通信信息、应答以及控制信 息即使得这些其它矩阵遵循矩阵101内的操作者选择。
图1的制作工作室99包括与工作室99的工作室层部分相关联的或者 位于工作室99的工作室层部分的电视摄像机。来自这些摄像机的信号 (cl， c2等)作为主要输入信号被应用于图2A的构成制作工作室99的一 部分的、示例性简化视频混合器100。在图2A中，摄像机信号cl被提供 给视频混合器交换矩阵101的示例性输入301。响应于用户选择，对与输 入301相关联的 线上由X表示的特定交叉点通电。该选择使得摄像机信号 cl被耦合到矩阵输出，矩阵输出接着将输入1提供给视频处理单元ME1 。 视频处理单元通常是混合/效果处理器(M/E)，然而，也可以是数字视频 效果(DVE)或者数字影像操纵器(DPM)、视频存储装置或静止图像存 储装置。在一些视频混合器或制作交换机中，直接从处理单元得到主耍输 出。然而，如果来自处理单元的输出被作为输入返回或者重新进入到交换矩阵，同时在示例性矩阵输出104处取得主要输出，则往往可以提供更大 的操作效用。在图2A中，来自视频处理单元ME1的输出重新进入矩阵， 同时由用户给重新进入线上用X表示的特定交叉点通电。这种交叉点选择 在矩阵输出104-2处产生主要输出信号。
返回视频混合器矩阵的主要输入，第二电视摄像机信号c2被提供给交 换矩阵101的输入302。与输入302相关联的线上由X表示的特定交叉点 被用户通电。这种称为切换(cut)的用户选择产生了作为主要输出信号出 现在矩阵输出104-1处的信号c2。
图2A示出了多个示例性矩阵输出，即102、 103、 104和105。如先前 所述的，来自视频混合器100的主要输出产生在矩阵输出104处。供给 ME1和ME2的矩阵输出105以及输出102和103通常被称为辅助输出或 辅助总线输出(Aux Bus Output)，其中ME1和ME2的输出信号用于重 新进入矩阵101。这种辅助输出用在工作室制作领域或环境中，例如用来 提供清晰的馈入，用来使得声音操作者能够避免隆隆的麦克风混响 (shadow)，用来提供工程监视，并且用来进行舞台或观众观看。
视频混合器内的交换矩阵的大小最初是由所需输入数目加上混合/效果 处理器数目以及相关联的影像处理和重新进入要求来确定的。虽然可以得 出这种规划出的初始矩阵大小要求，然而，制造经济通常规定使用标准化 的矩阵大小，其在某种程度上与要包括在混合器中的混合/效果处理器数目 无关。通常，视频混合器包括大的交换矩阵，例如具有144个输入乘以 144个输出(144x144)的矩阵。然而，尽管存在对辅助输出的许多使用和 用户，但是可用矩阵输出的数目通常超过视频混合器的用于主要和辅助总 线输出的制作要求。
针对交换矩阵容量的清楚的制作要求随制作性质的变化而变化，例 如，体育赛事通常需要比传声头像访谈节目(talking heads interview show)所需的输入源选择能力更强的输入源选择能力。然而，剩余的交换 矩阵容量可能存在于视频混合器中，并且根据创造性配置，这种剩余的容
量可以被委派用于实际制作工作室范围之外来扩大工厂，或者用于移动制 作车信号路由系统。在第一创造性配置中，如将描述的，矩阵101中未使用的或剩余的交 换容量被选择，并且在图2A的输出102处可用。这种经路由的输出特征 可以是专用的、硬连线的并且基本上永久的配置，或者可以是用户可选且 可配置的。另外，这种经路由的输出提供与辅助输出相同的效用，原因在 于经路由的输出信号可以是主要输入或重新进入的M/E输出信号中的任何 一种。这种有利的经路由的输出与辅助总线输出的区别在于控制点。对于 辅助总线输出，控制点是交换机控制面板、专用辅助总线控制面板或者软 件应用，所有这些都在工作室范围或制作环境范围内并且在视频混合器控 制系统的控制下。对于经路由的输出，将控制委派给例如工厂路由交换机 控制系统、相关联的控制面板和图形用户界面或GUI,它们都与工作室制 作范围不相关联并且可以远离工作室位置。
这些有利的经路由的视频混合器输出被委派为完全由工厂路由系统控 制，并且由此变成工厂视频信号路由系统的延伸。在具有包括256X256 或512X512矩阵的工厂路由器的系统中，示例性视频混合器具有144X 144个交叉点的矩阵，该矩阵具有被指派为将被路由的32个输出。因此， 对于工厂路由控制系统，就好像具有在其控制下的144X32的另一矩阵。 因此，必须利用144个输入源以及具有各自的目的地名称的32个经委派 输出的名称来重新配置工厂路由交换机。这种创造性配置通过利用视频混 合器100的未使用或不需要的容量，以可忽略的成本提供了显著增加的 144X32的工厂路由容量。
应当记住，矩阵101的剩余的交换容量不仅与剩下的或未使用的矩阵 输出102有关而且与未使用的矩阵输入容量有关。每个经路由或被委派的 输出可以提供是去往混合器100的交换矩阵101的主要输入或是重新进入 的输入的任何信号。因此，矩阵101输入(301-307)中的某些可以被耦合 到对工厂路由交换机10进行供应的输入源，由此使得经路由的输出102 能够接入工厂路由器可用的许多信号，而非通常与工作室制作有关的或工 作室制作所需的许多信号。工厂路由交换机输入信号到视频混合器矩阵的
这种耦合可以通过利用常称为连结线路的手动连接或临时连接来提供，这 种连结线路在图3中被示出为作为输入305、 306、 307被耦合。对视频混合器交换矩阵的这种有利的委派要求矩阵控制系统或其一部 分必须能够对工厂路由交换机控制系统的控制作出响应。通常，制造商的 路由或制作交换机系统是指在控制本地矩阵时来控制其产品，而由另一厂
商设计和制造的交换机系统常称为相异矩阵(alien matrix)。可以理解， 本地矩阵具有专有的命令语言或协议，而相异矩阵通常通过开放控制协议 来辅助控制。
图2B是示出了图2A的视频混合器100的一部分的框图，其中，阴影 区域101a和101b覆盖矩阵101。这些阴影区域表示矩阵101的各部分以 及其各自的交叉点交换控制协议。矩阵部分101a由视频混合器100的控制 协议(VM一CTRL)控制，该控制协议是在示出为块200的视频混合器控 制逻辑内生成的。在示例性视频混合器IOO中，经由具有控制面板和/或键 盘(如元件210所示)的图形用户界面或GUI显示画面来辅助设置(set up)和工程控制。这种GUI控制面板辅助用户来委派矩阵101以供独立的 且可能相异的工厂路由交换机协议控制。矩阵部分101b被示出为山示例 性相异路由交换机的控制协议(RS_CTRL)控制。图2B以简化的形式示 出了用于委派对视频混合器交叉点和相关输出的各部分的控制的开关 (SW205)。然而，可利用许多不同的电子结构和/或软件来实现开关 SW205，所有的电子结构和/或软件都构成了视频混合器控制逻辑块200的 一部分。
除了委派对某些矩阵输出的路由器控制之外，控制面板210还准许受 路由器控制的矩阵部分内的特定交叉点不受控制委派，由此防止路由交换 机接入可能出现在矩阵101上的某些信号。例如，可以防止工作室输出信 号被接入并被耦合到工作室范围之外的目的地。总之，控制面板210可以 委派对提供特定矩阵输出的交叉点的控制，并且另外，可以准许对馈送输 出的特定交叉点的映射，以阻止对控制的委派并且由此维护视频混合器的 控制。在另一有利配置中，可选择的交叉点控制映射使得矩阵输出能够响 应于视频混合器和路由交换机两者的控制来接收信号。因此，除了通过不 同控制协议来提供独立的或经分割的交叉点控制之外，这种可选择的交叉 点控制映射可以辅助进行双重控制，其中，每个控制源，例如混合器和路由交换机能够选择用于特定矩阵输出的信号。
图2C的框图更详细示出了示例性矩阵输出102，并且包括矩阵101的其它创造性方面。如前面针对图2B所述的，覆盖矩阵101的阴影区域101a和101b示出了在视频混合器100和路由交换机IO之间这样委派的交叉点控制由矩阵100或交换机10排他地控制耦合到矩阵输出的源。图2C示出了馈送矩阵输出(例如102-2)的交叉点可以个别地被委派用于控制。在图2C中，用实的黑圆圈示出矩阵100的排他的控制，用X示出交换机10的排它的控制，并且用实的黑方块示出创造性的、矩阵100和交换机10两者的控制。用空的菱形示出可被禁止以防止被任何控制系统激活的示例性输入303上的交叉点。
返回图2B，在第一开关位置(SW205a)中，矩阵部分101b对视频混合器协议(VM一CTRL)进行响应，并且因此，视频混合器矩阵整体由视频混合器100控制。在第二开关位置(205b)中，矩阵部分101b由来自路由交换机(10)的控制协议(RS一CTRL)控制。路由交换机控制信号被示出为经由块215耦合，块215提供任何所需要的交换协议代码转换。例如，Thomson Grass Valley (汤姆逊草谷公司)路由交换机协议SMS 7000需要在块215内进行转换，以辅助对示例性视频混合器矩阵部分的控制，并且其可以被实现为物理上独立的、采用软件和/或査找表的电子设备，或者可以驻留在视频混合器100的控制系统200内。
在图2B中，矩阵区域101b被示出为馈送四个示例性输出102的四个矩阵列。然而，如己经讨论过的，被委派的矩阵部分的大小可以是固定的，或者可以是用户确定的并且从而是可调节的，因此，交叉点的列和各个输出的数目可以比图2B所示的数目更多或更少。此外，将会理解，下面的交换协议代码转换控制器200不仅可以辅助对全部矩阵输出的交叉点控制映射，而且可以辅助对耦合到如图2C所示的输出的个别交叉点的交叉点控制映射。另外，控制器200提供仲裁(arbitration)以准许对个别交叉点进行双重控制。然而，可以施加某些操作约束以防止输出源选择被第二用户中断。这种保护可由如下的警告画面来提供，其被提供到第二控制位置并告知可能是不希望的输出源改变。这种保护可能还要求一旦从任一控制位置选择了交叉点，则防止对该选择进行解除选择(de-selection)，除非由作出选择的位置进行了授权。总之，有利的双重控制准许任何控制位置选择源交叉点，然而， 一旦进行了选择，则仅准许作出选择的位置改变该选择。
图3是示出耦合到工厂路由交换机10的具有创造性交叉点委派的视频混合器100的示例性框图。在图3中，为了简化绘制，路由交换机10被示出为16X16的矩阵，然而，如前所述，这种路由交换机通常可以具有256X256或512X512个交叉点的矩阵。同样，为了简化绘制，视频混合器矩阵101仅示出了 7条输入线(301-307)。这些输入包括输入301、302上的来自两个示例性工作室摄像机的信号。这些摄像机信号可以经由路由交换机10被提供给工作室矩阵，但是更经常地是如图所示那样直接连接到混合器矩阵。两个另外的示例性输入(303-304)经由工厂路由交换机10将诸如图像记录之类的信号和/或重放设备耦合到混合器交换矩阵101。余下的三个示例性输入305、 306、 307称为连结线路输入，并且它们向混合器交换矩阵提供在工作室制作期间通常不需要的输入信^ 。这些连结线输入信号允许经委派的交叉点提供基本上与实际路由交换机交叉点相同的效用。
对混合器矩阵控制的创造性委派不仅辅助了对通常与制作工作室不相关联的输入信号的选择和输出，而且还可以提供使用视频混合器处理设备的能力。例如，图像转换设备可以提供向上或向下的转换，以辅助实现从SD图像信号输入到高清晰HD信号的需求或相反的需求。另外，这种混合器处理设备例如可以提供图像纵横比转换或颜色校正。有利的混合器处理设备的一个示例被示出为图3中的高清晰HD信号转换块UP 310，其在输出102-4处提供经适当处理的输出信号。
图4示出了包括前面讨论的各种创造性配置的电视设施的简化框图。工厂路由交换机10被示出为具有可从各自的视频混合器委派的矩阵部分41b和101b。示例性后期制作设施40包括视频混合器41，其准许针对工作室99的混合器100来委派对如前所述的矩阵41b的控制。在图4中，虽然混合器41和100以及各自被委派的矩阵部分41b和101b被示出为单独的元件，然而，这些元件的结构共性由围起各个元件的虚线框示出。
图4示出了由位置b处所示的交换协议开关SW45控制的矩阵41的经委派矩阵部分，该交换协议开关SW45指示矩阵部分的经委派部分41b受路由交换机10的控制。类似地，用虚线示出的混合器的经委派部分101b由位置a处所示的交换协议开关SW205控制，该交换协议开关SW205指示矩阵部分101b维护视频混合器100的控制。显然，可将这种有利的视频混合器交叉点委派应用于具有未使用的交换容量的任何视频混合器矩阵，以扩大路由交换机容量而无需大量成本。
权利要求
1.一种视频混合器，包括视频处理器；以及交换矩阵，具有用于所述视频处理器的第一矩阵部分选择信号，以及用于除所述视频处理器和所述视频混合器之外的输出目的地的第二矩阵部分选择信号。
2. 如权利要求1所述的视频混合器，其中，所述第一矩阵部分是根据 所述视频混合器的交换协议来控制的。
3. 如权利要求1所述的视频混合器，其中，所述第二矩阵部分是根据 与所述视频混合器的交换协议不同的交换协议来控制的。
4. 如权利要求1所述的视频混合器，其中，所述第二矩阵部分包括至 少一个交叉点。
5. 如权利要求1所述的视频混合器，其中，第二矩阵部分的大小是预 先确定的。
6. 如权利要求1所述的视频混合器，其中，第二矩阵部分的大小可由 用户选择。
7. —种视频信号交换装置，包括交换矩阵，该交换矩阵具有去往和 来自视频混合器的第一矩阵部分选择信号；并且具有用于耦合到除所述视 频混合器之外的目的地的第二矩阵部分选择输出信号。
8. 如权利要求7所述的视频信号交换装置，其中，所述第一矩阵部分 是根据所述视频混合器的交换协议来控制的，并且所述第二矩阵部分是根 据路由交换机的交换协议来控制的。
9. 如权利要求8所述的视频信号交换装置，包括转换器，该转换器 转换所述路由交换机的所述交换协议以辅助对所述第二矩阵部分的控制。
10. 如权利要求7所述的视频信号交换装置，其中，所述第二矩阵部 分的大小是固定的。
11. 如权利要求7所述的视频信号交换装置，其中，所述第二矩阵部 分的大小可由用户选择。
12. —种用于控制视频混合器的方法，包括以下步骤 使用视频混合器矩阵内的多个信号路由路径； 根据视频混合器协议控制所述信号路由路径中的路径，根据路由交换机协议，委派对所述信号路由路径中的用于路由所述视 频混合器之外的信号的其他路径的控制。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，所述委派步骤包括 根据所述路由交换机协议，选择所述信号路由路径中的用于所委派的控制的所述其他路径。
14. 如权利要求12所述的方法，其中，所述委派步骤包括 根据所述路由交换机协议来控制所述信号路由路径中的所述其它路径。
15. 如权利要求12所述的方法，包括转换所述路由交换机的所述交换协议以辅助对所述第二矩阵部分的控制。
16. —种方法，包括以下步骤-根据视频混合控制协议来控制矩阵的第一部分的视频信号路径； 根据路由交换机控制协议来控制所述矩阵的第二部分的视频信号路 径，以及确定所述矩阵的所述第二部分的大小。
17. 如权利要求16所述的方法，包括如下步骤转换所述路由交换机控制协议以控制所述矩阵的所述第二部分。
18. 如权利要求16所述的方法，其中，所述大小确定步骤是用户确定的。
19. 如权利要求16所述的方法，其中，所述大小确定步骤是至少--个 交叉点。
20. 如权利要求16所述的方法，包括如下步骤仲裁对所述矩阵的所述第一部分和所述第二部分的所述控制，以控制 一个交叉点。
全文摘要
一种视频混合器包括视频处理器和交换矩阵。交换矩阵具有选择用于视频处理器的信号的第一矩阵部分，并且具有选择用于除视频处理器之外并且除视频混合器之外的目的地的输出信号的第二矩阵部分。
文档编号H04N5/268GK101690175SQ200780053546
公开日2010年3月31日 申请日期2007年6月28日 优先权日2007年6月28日
发明者大卫·艾伦·凯斯帕尔, 杰伊·B·施恩, 马克·艾伦·纳弗森 申请人:汤姆逊许可证公司