数据流的同步讯息触发及插入同步讯息的方法

摘要

本发明的数据流的同步讯息触发方法是对数据流的数据帧及命令帧进行处理,而在读取数据流后,判断为数据流里的一帧为数据帧时,读取数据帧的数据,而判断数据流里的帧为命令帧时,取得命令帧的一命令辨识码,以执行命令辨识码所对应的程序。另外本发明的数据流插入同步讯息的方法是先播放一数据,在一适当的时间点,插入一命令帧,并于插入命令帧前从数据中分离出一数据帧,最后再组合数据帧与命令帧,以产生一包含数据帧及命令帧的数据流。

说明书

本发明涉及一种数据流的同步讯息触发及插入同步讯息的方法，尤指一种在数据流处理过程中同步执行相关讯息的方法，及在数据流中安排该同步讯息的方法。

在发声产品的应用上，经常会要求做到声音与其它动作之间能够同步。例如一个玩具机器人在说话时，往往需要其四肢、五官能够同时配合做出一些动作。此类产品多半是由微处理器(uP)外加一些周边装置所组成。该微处理器藉由其程序的巧妙安排，一方面合成声音讯号输出至扬声器；另一方面在适当时间控制其特定输出脚的电压电位。若该输出脚外接发光二极管(LED)，则可控制LED的亮灭；若该输出脚接上马达，则可控制马达的激活或停止。

然而，如何配合声音的进行，在’适当时间’改变输出脚的电压，则是一件繁杂的工作。以目前的已知技术，程序设计师必须先测量从声音开始播放到动作开始激活的时间差。再利用一个定时器(Timer)，填入一个代表该时间差的转换值，在声音播放的同一时间开始计时。当定时器发生溢位时(表示计时结束)，则执行一个中断程序改变输出脚的电位。

上述方法虽然可达成微处理器(uP)指令与声音同步的目的，但仍有下列缺点：

一、耗费大量时间：每个需要同步的动作均须测量时间，并反复调整定时器的数值。如此以错误尝试(try-and-error)的方式既不直接也无效率可言。

二、不足以应付复杂的应用：当程序设计越来越复杂时，uP很可能同时处理多项工作，如此可能会使声音的播放速率变得稍慢，但定时器事先所设定的时间却不会变慢，因而造成动作仍无法与声音同步。此外，若声音播放速率允许让使用者任意更改时，则相同的问题也会发生。

本发明的目的即根据上述已知的技术，提出一新的操作方式，配合特殊的数据结构及处理技巧，更有效率地在数据流中安排同步的动作，同时使声音的播放及动作产生的时间点能够完全掌控，不会有动作与声音无法同步的问题。

为达上述目的，本发明的数据流的同步讯息触发方法是在一数据流(datastream)中，区分为一数据帧及一命令帧，在读取该数据流时，若判断为该数据流里的一帧(frame)为该数据帧时，读取该数据帧的数据，而若判断该数据流里的该帧为该命令帧时，取得该命令帧的一命令辨识码，以执行该命令辨识码所对应的一程序。

同时，本发明的数据流插入同步讯息的方法是通过播放一数据的方式，在一适当的时间点，插入一命令帧，并在插入该命令帧前从该数据中分离出一数据帧，最后再组合该数据帧与该命令帧，以产生一包含该数据帧及该命令帧的数据流。

如此一来，数据流里即同时包含了数据帧及命令帧，微处理器在读取数据流时，即可根据数据流，每个帧的属性，来进行相对应的处理，在判定为一般数据时，直接读取该数据，而于判定为一命令时，即可根据该命令去执行一段程序，产生相对应的同步动作，进而达成本发明的目的。

在本发明的数据流的同步讯息触发方法中，该数据流为一数字数据流。该数据帧包含一帧讯息及一声音数据。该帧讯息包含一帧辨识位及一声音数据长度数据，该帧辨识位藉以判断该帧为该数据帧。该命令帧包含一包含该命令辨识码的帧讯息。该帧讯息还包含一帧辨识位，该帧辨识位藉以判断该帧为该命令帧。

在本发明的数据流插入同步讯息的方法中，该数据为一整段声音数据。该数据帧包含一帧讯息及一片段声音数据。该帧讯息包含一帧辨识位及一声音数据长度数据，该帧辨识位藉以判断该帧为该数据帧。该命令帧包含一帧讯息。该帧讯息包含一帧辨识位及一命令辨识码，该帧辨识位藉以判断该帧为该命令帧。该数据流为一数字数据流。该播放的方式将该数据以一声波的形式展现在一屏幕上。该插入该命令帧的方式系在该声波上点选，并于对应的该适当的时间点加入该命令帧。该数据帧分为一完整数据帧及一非完整数据帧。

本发明将藉由下列参照附图的详细说明，以得更深入的了解：

图1(A)为本发明较佳实施例的声音数据中插入命令的示意图。

图1(B)为对应图一的数据流。

图2为本发明较佳实施例的各种帧。

图3为本发明较佳实施例的处理流程图。

请参见图1(A)，在操作方面，本发明提出将同步动作的触发讯息与声音数据紧密结合的观念，以及将声音与同步动作之间的一维时间关系改以二维图像的方式表现，并可允许使用者在该二维图像中设计同步动作的激活时间。

首先，藉由个人计算机(PC)程序工具的辅助，在屏幕21上显示声音的波形，即声波22，并且藉由PC的音效装置，让使用者可以反复听取该声音波形。其次，根据将同步动作的触发讯息与声音数据紧密结合的观念，使用者在听取该声音之后，可藉由PC程序工具的辅助，将多个同步动作的触发讯息直接插入该声音波形的适当位置，例如在时间T1插入命令00，时间T2插入命令01，而时间T3插入命令02。最后，由PC程序工具将原声音数据与新插入的同步触发讯息以本发明提出的数据结构方式产生本发明的数据流，可存成一新的档案，其对应的数据流如图1(B)所示。在图1(B)中，数据帧有四个，每个里面可能包含多个完整数据帧及一个非完整数据帧(通常为最后一个)。

请参见图2，本发明所提出的数据结构将数据分成三种编码型态。所有声音数据与插入的同步激活讯息相结合后所产生的档案，均由此三种编码型态所组成。此三种型态分别为完整数据帧31(complete data frame)，非完整数据帧32(incomplete data frame)及命令帧33(command frame)。在每个帧之中，有二个固定位置的位用来辨视该帧的型态。各种帧的详述如下：

i)完整数据帧31：本帧的内容主要为某特定长度(例如256个取样点)的声音数据。此外，在整个帧的某固定位置(通常在最前端)，有一些记录该帧特殊讯息的位，包含二位的帧型态辨识码，称为’帧讯息(frame information)’。

ii)非完整数据帧32：本帧的内容为非固定而且小于完整数据帧的声音长度的声音数据以及该帧的’帧讯息’。非完整数据帧的’帧讯息’必须比完整数据帧的’帧讯息’多一些位数，用以记录该帧内的声音数据长度。

iii)命令帧33：本帧的内容可以只包含’帧讯息’，但可以是’帧讯息’与声音数据的组合。在命令帧的帧讯息中含有命令辨识码以表示不同的命令。不同的命令则代表不同的同步动作触发讯息，并且对应到不同的微处理器程序。

另外，在帧的产生方式中，使用者可将多个命令旗标插入声音波形中，并可随意调整每个旗标的位置。由PC程序工具将声音数据与命令数据重新组合编码，产生一个新的混合数据文件。其组合逻辑如下：

i)假设一个完整数据帧的声音数据长度定为256个取样点。从声音的第一个取样点开始至第256个取样点之间，若无命令旗标出现，则可径将此256个取样点编成一个完整数据帧，并在该帧的最前面加上数个位的帧讯息，其中包含二个位的帧辨识码。下次自第257个取样点开始，依据相同原则往下编码。

ii)声音的第一个取样点至第256个取样点之间，若出现命令旗标，则将第一个取样点至命令旗标所在位置的前一个取样点，编成一个非完整数据帧，并在该帧的最前面加上数个位的帧讯息，其中包含二个位的帧辨识码及8个位的声音数据长度。将命令旗标及其所在位置的取样点编成一个命令帧，并在该帧的最前面加上数个位的帧讯息，其中包含二个位的帧辨识码。下次自该命令旗标所在位置的下一个取样点开始，依据上述原则往下编码。

请参见图3。本发明处理数据流的流程如下：

S1：首先读取数据流中的帧讯息，由帧讯息里的数据，可判断该帧属于数据帧或命令帧。其中数据帧又可分为完整数据帧及非完整数据帧。

S2：若为完整数据帧，代表该帧里的声音数据为完整的256点，可将数据全数输出。若为非完整数据帧，代表该帧里的声音数据不足256点，此时必须从帧讯息中再读取声音数据长度，以该长度决定输出声音数据的点数。最后，若从帧讯息中判断出即不是完整数据帧，也不是非完整数据帧，则该帧为命令帧，于是可从命令帧33中的帧讯息读取命令辨识码，并执行对应的程序。

S3：若该命令帧包含有声音数据，则将其声音数据输出。当然，从完整数据帧或非完整数据帧中取得的声音数据，也是在此步骤中输出声音。

S4：判断声音数据转换完成后，或者该命令帧里无任何声音数据时，即完成一帧的动作，此时可回到步骤S1读取下一帧，重复同样的步骤，直到整个数据流处理完成为止。

综上所述，本发明之数据流中，在适当的时间点，可插入代表一动作的命令旗标，在数据流的读取过程中，微处理器可以根据各种帧的形态，来处理相对应的动作。若读取到的是一个数据帧，则根据该帧里的数据，将声音数据输出，而若读取到的是一个命令帧，则可根据该帧里的命令，执行一相对应的程序。该程序则可去驱动一灯光，或一语音，或者一个机械动作，这应用在玩具上，可使玩具的动作与语音完全同步，不会有动作与声音之间的时间落差的问题。另外，本发明的数据帧系分为完整及非完整二者，而在实作上，也可以只采用非完整的数据帧，完整的数据帧事实上为非完整数据帧的一个特例。当然，本发明除了可应用在声音数据流上之外，也可应用在其它方面，例如影像数据流，同理，可在播放影像时，插入一些命令，以产生相对应的同步动作。

本发明可熟悉本技术领域的人员进行各种变化，但这些变化都应包含在所附权利要求的范围内。