用于切换经压缩的视频流的切换装置、具有切换装置的会议系统以及用于切换经压缩的 ...的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]本发明涉及用于切换经压缩的视频流的切换装置。更具体地，本发明涉及用于切换经压缩的视频流的切换装置，其中切换装置包括至少两个输入端，每一输入端可操作以从照相机接收输入视频流；用于将输出视频流输出的输出端，其中输入视频流是经压缩的视频流，其中每一经压缩的视频流由一系列的帧组表示，其中每一组帧包括关键帧和至少一个帧间帧(inter frame);以及切换模块，其可操作以接收切换请求并在输出视频流中切换输入视频流，使得停止输入视频流的第一视频流并且启动输入视频流的第二视频流。本发明还涉及具有切换装置的会议系统并涉及用于切换经压缩的视频流的过程。
[0002]会议系统用于支持会议室或会议大厅中的讨论，其中会议系统通常包括用于讨论的参与者的多个代表单元。每一代表单元包括麦克风，使得参与者可以对着麦克风讲话，其中作为音频信号的语音信号由会议系统放大并由扬声器或耳机发射，使得其他的参与者可以听该语音信号。
[0003]例如，在文献EP 1686835 Al中公开了具有多个代表单元的会议系统。会议系统的代表单元由音频通信网络连接。
[0004]进一步已知的，会议系统包括用于在会议中显示活动扬声器的显示器。尤其在具有多个参与者的大型会议中，使用超过一个照相机以观看要在显示器上显示的不同的活动扬声器。
【发明内容】
[0005]本发明涉及具有权利要求1的特征的切换装置、具有权利要求13的特征的会议系统以及具有权利要求15的特征的过程。本发明的优选实施例由如所附的从属权利要求、说明书和附图所公开。
[0006]根据本发明，公开了一种切换装置，其可操作以和/或适配于在输出视频流中切换经压缩的视频流，尤其是经压缩的输入视频流。切换装置可以被实现成电子组件，被实现成像计算机一样的数据处理组件，或被实现成电子数据处理组件。
[0007]切换装置包括至少两个输入端。优选地，输入端被实现成信号接口。每一输入端可操作以、尤其适配于从照相机接收输入视频流。照相机可以被实现成黑白照相机或彩色照相机或3D照相机。照相机尤其被实现成提供数字视频流的数字照相机。可能的是，在提供了更多照相机的情况下，切换装置包括超过两个输入端。
[0008]此外，切换装置提供了用于将输出视频流输出的输出端。优选地，输出端被实现成信号接口。优选地，切换装置仅提供了一个用于将输出视频流输出的单个输出端。例如，输入端和/或输出端可以被实现成用于接收电缆束线的插头或插座。替代地，输入端和/或输出端可以被实现成用于接收无线线路的无线接口。
[0009]输入视频流是经压缩的视频流。尤其地，它们是时间上经压缩的视频流。每一经压缩的视频流由一系列的帧组(也被称为图像组(GoP))表示。每一组帧包括关键帧和至少一个帧间帧。换句话说，帧是按组分类的，其中每一组以关键帧开始，其后跟着至少一个帧间帧。优选地，关键帧是时间上未压缩的帧且至少一个帧间帧是依赖于关键帧的时间上经压缩的帧。通过解码经压缩的视频流，至少一个帧间帧需要来自关键帧的数据以被正确地解码。
[0010]切换装置包括切换模块，其可操作以尤其适配于接收切换请求，其中切换模块可操作以/适配于响应于切换请求而在输出视频流中切换输入视频流。在输出视频流中切换输入视频流是通过停止传输输入视频流的第一视频流并且通过开始将输入视频流的第二视频流传输到输出流中来实现的。在切换请求之前，将第一视频流被传输到输出流。在切换请求之后，第二视频流被传输到输出视频流。
[0011 ] 根据本发明，所提出的是，输出视频流也是经压缩的视频流，尤其是如上文所定义的经压缩的视频流。从而，在不解码的情况下实现了在输出视频流中对输入视频流的切换，即利用将输入视频流的经编码的帧插入输出视频流。总结一下，本发明公开了一种切换装置，其可操作以在时间上的经压缩的视频流之间进行切换，其中输入视频流在输出视频流中被切换且其中输出视频流仍然是经压缩的。
[0012]本发明的一个想法是，改变输入视频流不仅是针对观看所记录的视频的问题，而且也是针对实时应用的问题。尤其在实时应用的领域中，输入视频流的切换是耗时的且不是时间确定的。参考一涉及PC的示例，该PC可以从第一源捕获并解码视频流。当请求切换时，PC可以停止对第一源解码，建立来自第二源的流并开始对该来自第二源的视频流进行解码。在停止和发起以及开始第二视频流的视频流之间的时间是不确定的。确定但消耗资源的解决方案将是PC同时从这两个源获得经压缩的视频流并且同时解码这两个视频流。当请求切换时，PC仅开始从新的源显示视频。将不存在切换延迟和视频卡顿(frozen)的时间。但是PC同时解码两个视频流的需求是消耗资源的且其可能导致较高的处理负载。
[0013]本发明的一个优点是切换装置允许在经压缩的输出流中切换经压缩的输入视频流。从解码装置的角度来看(例如接收器)，仅接收经压缩的输出视频流，使得解码不是资源消耗的且新视频流的非确定性的发起不是必要的。
[0014]根据本发明的优选实施例，所提出的是，切换模块可操作以，尤其地，适配于从关键帧开始在输出视频流中传输第二视频流。换句话说，从第二视频流向输出视频流传输的第一帧不是帧间帧中的一个而是关键帧中的一个。在使用第二输入视频流的帧间帧的情况下，该帧间帧将依靠从第一视频输入流接收的最后帧进行解码，这将导致无意义的经解码的帧。
[0015]进一步优选地，切换模块可以操作以在将(该组帧中的)一帧完全转移至输出视频流之后并且在开始传输第一输入视频流的下一帧之前，停止传输第一输入视频流。替代地或另外优选地，传输第二输入视频流开始于帧组的完整的或整个的帧。该优选的实施例考虑到仅在输出视频流中用第二输入视频流代替第一输入视频流可能导致无效的经压缩的输出视频流。可发生的可能的错误是第一输入视频流在将帧传输到半路时停止，和/或在将帧传输到半路时第二输入视频流开始传输。利用对以完整的帧来开始或停止的限制，避免了这样的错误。因此，优选地，切换装置，尤其是切换模块可操作以、尤其适配于通过输入端接收数据，直到已经接收到第一输入视频流的一帧的所有分组为止以及向输出视频流传输完整的帧作为最后帧。
[0016]在优选的实施例中，关键帧是所谓的I帧或帧内帧(intra frame)且帧间帧是P帧或B帧和/或视频流是根据MPEG标准，尤其是H.264、H.265、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-2、MPEG-3、或MPEG-4等压缩的。
[0017]在本发明的第一个可能的实现中，切换装置可操作以同时连接到第一视频流和第二视频流的输入，而在输出视频流中停止第一视频流而同时在输出视频流中开始第二视频流。在该实施例中，切换装置总是从所有输入接收视频流。
[0018]替代地，可能地，切换装置可操作以当在输出视频流中一旦停止第一视频流时就断开第一视频流的输入，以及当在输出视频流中一旦要开始第二视频流时就连接第二视频流的输入。在该实现中，仅输入中的一个接收视频流数据，其中其他的输入被禁用(de-activated)。如上文所指示的，这些可能的实现具有这样的优点:使得对输入视频流的实时切换是可能的。在另一方面，两种实现都具有缺点:输出视频流在停止第一输入视频流和开始第二视频输入流之间具有间隙，这是因为一旦在接收切换请求之后的最后帧被完整地转移到输出视频流时，第一视频输入流就被优选地停止，并且切换模块不得不等待直到第二输入视频流的关键帧到达为止。因此，这两种实现导致了来自第一视频输入流的静止图像直到接收到来自第二输入视频流的关键帧为止。
[0019]为了克服该缺点，优选地，切换装置包括用于缓存第二视频流的高速缓存模块。优选地，高速缓存模块以FIFO结构(先进先出)来组织。根据正确的顺序布置，切换模块可操作以来自高速缓存模块的所缓存的关键帧为开始，在输出流中传输第二视频流，之后是第二视频输入流的其他帧。利用该实现，避免了来自第一视频输入流的静止图像。
[0020]该实现的一可能的缺点在于，对于对输入视频流的每一切换过程，由切换装置产生了不利的时间延迟，而不是第一输入视频流的最后帧与第二输入视频流的第一关键帧之间的时间间隙。在仅执行一些切换过程的情况下，该不利时间延迟是可接受的。但是，由于在每一切换过程，时间延迟可能增加，所以切换过程可能导致不满足实时需求的情形。
[0021]为了控制输出视频流的实时需求，优选的是，切换装置包括时间戳模块，其可操作以适配时间戳到第二视频流上，使得所适配的时间戳在时间上与输出视频流中的第一视频流的时间戳相对应。因此，一旦向输出流传输第二输入视频流，其时间戳被打上且从而被与第一输入视频流的时间戳相对应的适配的时间戳代替。利用该实现，可以确保的是，经压缩帧的时间戳连续地到达接收器，即使第一输入视频流和第二输入视频流的时间戳是不相关的。在该连接中，应该强调的是，每一照相机上的帧捕获时间可以是独立的。尽管每一照相机将(可能)以相同的速率进行捕获，但是可能存在相位差