專利名稱：基于kvm的計算機雙向模擬音頻傳輸方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種KVM加音頻遠距離傳輸方案，尤其涉及一種KVM加音頻雙向遠距 離傳輸方案。
背景技術：
KVM是鍵盤(KEYBOARD)、鼠標(MOUSE)和計算機視頻(VIDEO)的縮寫。KVM延長 器可以將計算機的視頻信號、鼠標信號、鍵盤信號(后文鼠標和鍵盤統(tǒng)稱為鍵鼠)延長幾百 米，用戶可以在距離計算機主機幾百米外的地方操控計算機主機。 KVM延長器從信號類型上分為兩部分視頻信號部分(模擬信號)和鍵鼠信號部 分(數字信號)。 視頻傳輸為單向傳輸，由計算機主機端發(fā)送給顯示器端。在計算機主機端，使用計 算機模擬視頻編碼模塊將R、G、B、H、V信號編碼成3對模擬視頻差分信號進行遠距離傳輸； 在顯示器端，使用計算機模擬視頻解碼模塊把3對模擬視頻差分信號還原成R、 G、 B、 H、 V。
鍵鼠信號部分為雙向傳輸，采用RS-485接口標準，為半雙工傳輸模式。在計算機 主機端使用單片機模擬鼠標和鍵盤與計算機主機通訊；在設備端，使用單片機模擬計算機 主機與鼠標和鍵盤通訊。兩端單片機通過RS-485接口在設備與主機之間建立雙向通訊機 制。如圖1為KVM信號遠距離傳輸方案。 由于CAT5網線總共4對線纜，分別用于傳輸視頻信號(3對)和鼠標鍵盤信號(1 對)。按照傳統(tǒng)的設計方法若想增加音頻雙向傳輸功能，必須另加2對線纜，如圖2為按傳 統(tǒng)方法解決KVM加音頻雙向遠距離傳輸方案示意圖，而這樣設計會帶來高成本以及通用性 差等缺點。

發(fā)明內容
針對傳統(tǒng)方案中KVM加音頻雙向遠距離傳輸存在的需增加線纜、造成成本高、通 用性差等問題，本發(fā)明提出了一種基于KVM的計算機雙向模擬音頻傳輸方法。依據的技術 原理及方法是 在KVM遠距離傳輸中，只利用CAT5網線的4對線纜，其中3對傳輸視頻信號和1 對傳輸鼠標鍵盤信號，同時進行音頻信號的雙向傳輸。計算機主機主要有兩種音頻接口 音 頻輸出接口和音頻輸入接口 。從計算機主機音頻輸出接口傳送給遠端的音頻信號定義為正 向音頻信號；從遠端傳送給計算機主機音頻輸入接口的音頻信號定義為反向音頻信號。由 于正向音頻信號的傳輸方向與視頻信號同向，因此其傳輸可采用模擬加/解嵌方法，將正 向音頻加在視頻R信號和視頻B信號通道上，從計算機主機端傳送給遠端。而反向音頻信 號的傳輸方向正好與視頻信號相反，因此不能采用正向音頻的傳輸方法，而是采用分時傳 輸方法將其加在G信號通道上，從計算機遠端傳送給主機端。 計算機視頻的行同步脈沖頻率最低為38KHz (僅800*600分辨率下為38KHz，分辨 率大于等于1024*768的行同步脈沖頻率均大于等于48KHz)，可以滿足專業(yè)音頻采樣頻率的要求；計算機視頻的消隱期電平為0V電平；計算機主機端和遠端行同步脈沖始終保持同步，利用計算機視頻的行同步脈沖作為采樣脈沖將音頻信號進行取樣保持后并將其嵌入到計算機視頻的消隱期內，和視頻信號一起被編碼后傳送給遠端接收端；接收端將接收到的視頻信號解碼后，同樣利用計算機視頻的行同步脈沖將音頻信號從視頻信號中提取分離出來，再經過巴特沃茲濾波后輸出立體聲音頻。其中正向音頻信號加在R信號和B信號的消隱期間，反向音頻信號的傳輸同樣利用行同步脈沖信號將反向音頻信號加到G信號的消隱期間，這里的行同步脈沖是從接收到的視頻信號解碼得到的。 本發(fā)明的有益效果在KVM遠距離傳輸過程中，利用CAT5網線，無需增加線纜即可同時實現音頻雙向傳輸，而且成本低、通用性好。


圖1為KVM信號遠距離傳輸方案。 圖2為按傳統(tǒng)方法解決KVM加音頻雙向遠距離傳輸方案示意圖。 圖3為本發(fā)明遠端反向模擬音頻傳輸方案示意圖。 圖4為本發(fā)明遠端各點視音頻信號及控制信號時序示意圖。 圖5為本發(fā)明計算機主機端KVM加/解嵌音頻傳輸方案示意圖。 圖6為本發(fā)明計算機主機端各點視音頻信號及控制信號時序示意圖。
具體實施例方式
下面通過

本發(fā)明的實施例。為方便理解，先介紹從計算機遠端反向模擬音頻傳輸方案。在圖3中，3對雙絞線傳輸來的視頻信號經計算機模擬視頻解碼模塊后恢復出行同步信號(H-SYNC)、場同步信號(V-SYNC)以及嵌入正向音頻信號的計算機模擬視頻RGB信號。 利用行同步脈沖產生一個正向箝位脈沖(CLAMP)、一個正向采樣脈沖(SAMPLE)、一個正向的清除脈沖(CLEAR)和一個運放使能脈沖(EN)。箝位脈沖的作用是在取樣正向音頻信號前將視頻信號箝位到0V電平。清除脈沖的作用清除取樣后的視頻信號中殘留的正向音頻信號。 從計算機模擬視頻中分離出正向音頻信號的過程，參考圖4，首先利用CLAMP脈沖將嵌入音頻視頻信號箝位到0V電平，并保持到下一個箝位脈沖出現之前。然后，當SAMPLE脈沖到來的時候正向音頻信號送給音頻濾波電路，完成正向音頻信號的提取工作。當CLEAR脈沖到來的時候輸出顯示器視頻信號短接到0V電平，CLEAR脈沖保證了輸出給顯示器的視頻信號中無殘留音頻信號。利用行同步脈沖產生的CLAMP、 SAMPLE、 CLEAR脈沖信號不僅分離出高保真的正向音頻信號，而且視頻信號不受任何影響。 在VGA視頻信號消隱期內通過EN脈沖控制將從音頻輸入接口端麥克輸入的音頻信號加到G通道上(此時必須保證KVM發(fā)送器的G通道輸出關閉)，并在消隱期結束前通過EN脈沖控制關閉音頻輸出，使運放呈輸出高阻狀態(tài)。 加入到G通道的麥克信號將和正向音頻信號一起在輸出給顯示器之前被CLEAR脈沖清除掉，不會影響視頻顯示效果。 圖5為本發(fā)明計算機主機端KVM加/解嵌音頻傳輸方案示意圖，在圖5中，
首先利用計算機視頻的行同步脈沖產生一個正向箝位脈沖(CLAMP)、一個正向采樣脈沖(SAMPLE)和一個運放使能脈沖(EN)。箝位脈沖的作用是在嵌入音頻信號前將視頻信號箝位到0V電平，作為音視頻信號的基準電平。 將正向音頻信號嵌入到計算機模擬視頻中的過程如圖6所示，首先利用CLAMP脈沖將視頻信號箝位到0V電平，并保持到下一個箝位脈沖出現之前。然后，當SAMPLE脈沖信號為低電平的時候，計算機模擬視頻信號送給編碼模塊進行編碼傳輸，當SAMPLE脈沖信號為高電平的時候，正向音頻信號送給編碼模塊進行編碼傳輸。這樣就把正向音頻信號和視頻信號分時段疊加在一起，完成將音頻嵌入到視頻中。 在VGA視頻信號消隱期內通過EN脈沖控制將G通道由輸出狀態(tài)轉變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，接收來自遠端的反向音頻信號。然后再利用SAMPLE脈沖采樣反向音頻信號，經采樣保持電路、濾波電路處理后輸出給計算機主機。 鍵鼠模塊負責與計算機通訊，同時和鍵鼠數據傳輸模塊進行鍵鼠數據的雙向傳輸。 綜上所述，在計算機主機端和遠端都有一個帶使能的運放，控制運放的使能就可控制反向音頻信號和VGA-G通道視頻信號的分時傳輸。由于反向音頻信號和G信號使用同一個傳輸通道，而且方向相反，所以需要分時使用，當G信號需要傳輸時，使能計算機端的運放，關閉遠端的運放；在沒有G信號傳輸時，也就是在G信號的消隱期間傳輸音頻信號，將計算機端的運放關閉并保持輸出高阻，使能遠端運放傳輸音頻信號。確保兩個運放不能同時使能。 本發(fā)明不局限于本實施例，任何在本發(fā)明披露的技術范圍內的等同構思或者改
權利要求
一種基于KVM的計算機雙向模擬音頻傳輸方法，在KVM遠距離傳輸中，利用CAT5網線的4對線纜，其中3對傳輸視頻信號和1對傳輸鼠標鍵盤信號，其特征在于同時將正向音頻信號采用模擬加/解嵌方法，將正向音頻加在視頻R信號和視頻B信號通道上，從計算機主機端傳送給遠端，而反向音頻信號采用分時傳輸方法將其加在G信號通道上，從計算機遠端傳送給主機端。
2. 如權利要求1所述的一種基于KVM的計算機雙向模擬音頻傳輸方法，其特征在于 所述正反向音頻信號傳輸具體方法是，利用計算機視頻的行同步脈沖作為采樣脈沖將音頻 信號進行取樣保持后并將其嵌入到計算機視頻的消隱期內，和視頻信號一起被編碼后傳送 給遠端接收端；接收端將接收到的視頻信號解碼后，同樣利用計算機視頻的行同步脈沖將 音頻信號從視頻信號中提取分離出來，再經過巴特沃茲濾波后輸出立體聲音頻；其中正向 音頻信號加在R信號和B信號的消隱期間，反向音頻信號的傳輸同樣利用行同步脈沖信號 將反向音頻信號加到G信號的消隱期間，這里的行同步脈沖是從接收到的視頻信號解碼得 到的。
3. 如權利要求1或2所述的一種基于KVM的計算機雙向模擬音頻傳輸方法，其特征在 于計算機遠端反向模擬音頻傳輸時，3對線纜傳輸來的視頻信號經計算機模擬視頻解碼 模塊后恢復出行同步信號(H-SYNC)、場同步信號(V-SYNC)以及嵌入正向音頻信號的計算 機模擬視頻RGB信號；利用行同步脈沖產生一個正向箝位脈沖(CLAMP)、一個正向采樣脈沖(SAMPLE)、一個 正向的清除脈沖(CLEAR)和一個運放使能脈沖(EN);箝位脈沖的作用是在取樣正向音頻信 號前將視頻信號箝位到OV電平；清除脈沖的作用清除取樣后的視頻信號中殘留的正向音 頻信號；從計算機模擬視頻中分離出正向音頻信號的過程中，首先利用CLAMP脈沖將嵌入音頻 視頻信號箝位到0V電平，并保持到下一個箝位脈沖出現之前；然后，當SAMPLE脈沖到來的 時候正向音頻信號送給音頻濾波電路，完成正向音頻信號的提取工作；當CLEAR脈沖到來 的時候輸出顯示器視頻信號短接到0V電平，CLEAR脈沖保證了輸出給顯示器的視頻信號中 無殘留音頻信號；利用行同步脈沖產生的CLAMP、 SAMPLE、 CLEAR脈沖信號不僅分離出高保 真的正向音頻信號，而且視頻信號不受任何影響；在VGA視頻信號消隱期內通過EN脈沖控制將從音頻輸入接口端麥克輸入的音頻信號 加到G通道上，此時KVM發(fā)送器的G通道輸出關閉，并在消隱期結束前通過EN脈沖控制關閉音頻輸出，使運放呈輸出高阻狀態(tài)；加入到G通道的麥克信號將和正向音頻信號一起在輸出給顯示器之前被CLEAR脈沖清除掉，不會影響視頻顯示效果；計算機主機端KVM加/解嵌音頻傳輸時，首先利用計算機視頻的行同步脈沖產生一個正向箝位脈沖(CLAMP)、一個正向采樣脈 沖(SAMPLE)和一個運放使能脈沖(EN);箝位脈沖的作用是在嵌入音頻信號前將視頻信號 箝位到0V電平，作為音視頻信號的基準電平；在正向音頻信號嵌入到計算機模擬視頻中，首先利用CLAMP脈沖將視頻信號箝位到0V 電平，并保持到下一個箝位脈沖出現之前；然后，當SAMPLE脈沖信號為低電平的時候，計算 機模擬視頻信號送給編碼模塊進行編碼傳輸，當SAMPLE脈沖信號為高電平的時候，正向音頻信號送給編碼模塊進行編碼傳輸；這樣就把正向音頻信號和視頻信號分時段疊加在一 起，完成將音頻嵌入到視頻中；在VGA視頻信號消隱期內通過EN脈沖控制將G通道由輸出狀態(tài)轉變?yōu)楦咦锠顟B(tài)，接收 來自遠端的反向音頻信號；然后再利用SAMPLE脈沖采樣反向音頻信號，經采樣保持電路、 濾波電路處理后輸出給計算機主機。
全文摘要
一種基于KVM的計算機雙向模擬音頻傳輸方法。在KVM遠距離傳輸中，只利用CAT5網線的4對線纜，其中3對傳輸視頻信號和1對傳輸鼠標鍵盤信號，同時進行音頻信號的雙向傳輸。由于正向音頻信號的傳輸方向與視頻信號同向，因此其傳輸可采用模擬加/解嵌方法，將正向音頻加在視頻R信號和視頻B信號通道上，從計算機主機端傳送給遠端。而反向音頻信號的傳輸方向正好與視頻信號相反，因此不能采用正向音頻的傳輸方法，而是采用分時傳輸方法將其加在G信號通道上，從計算機遠端傳送給主機端。本發(fā)明利用CAT5網線，無需增加線纜即可同時實現音頻雙向傳輸，而且成本低、通用性好。
文檔編號H04N5/08GK101710259SQ20091018800
公開日2010年5月19日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2009年10月20日
發(fā)明者姚景國, 程鵬 申請人:大連捷成實業(yè)發(fā)展有限公司