KR930003202B1 - Transmitting apparatus of digital picture image signal - Google Patents
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Abstract
Description
제 1 도는 종래의 디지탈 영산신호의 다중화장치 구성도.1 is a block diagram of a conventional multiplexing device for digital production signals.
제 2 도는 제 1 도 다중화장치에 따른 프레임 구조도.2 is a frame structure diagram according to FIG.
제3a도 및 제3b도는 본 발명에 따른 다중화장치 및 역다중화장치의 블럭도.3A and 3B are block diagrams of a multiplexing device and a demultiplexing device according to the present invention.
제 4 도는 본 발명에 따른 전송 프레임의 구조도.4 is a structural diagram of a transmission frame according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
26 : 프레임 배열기 34 : 선착순 처리기26: Frame Arranger 34: First-come-first-served processor
36 : 송신버퍼 38, 50 : FFC36:
40, 48 : HDLC제어기 42, 46 : 채널 접속기40, 48:
52 : 수신버퍼 54 : 프레임 분배기52: receiving buffer 54: frame divider
본 발명은 부호화된 디지탈 영상신호를 전송하는 디지탈 영상신호 전송장치에 관한 것으로, 특히 디지탈 영상신호 및 음성신호와 제어 데이터 및 사용자 데이터를 다중화하여 전송하도록 하는 디지탈 영상신호의 전송을 위한 다중화장치와 역다중화장치 및 프레임 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a digital video signal transmission device for transmitting an encoded digital video signal, and more particularly, to a multiplexing device for transmission of a digital video signal for multiplexing and transmitting a digital video signal, an audio signal, control data, and user data. The present invention relates to a multiplexing device and a frame structure.
현재 디지탈화된 영상신호를 압축하는 영상 부호화기에서 발생하는 음성데이터, 정지영상 데이터, 동영사의 데이터와의 콘트롤 데이터(control data)를 1개의 전송채널를 사용하여 전송할 경우에는 멀티플렉싱(multiplexing)과 디멀티플렉싱(demultiplexing)이 필요하다. 전송된 데이터가 어떤 종류의 정보인가 판별하여 디멀티플렉싱하기 위해서는 프레임(frame)구조가 정의되어야 한다. 또 전송채널 용량을 적절히 나누어야 하며, 제한된 지연시간 이내에 전송하기 위해서는 다중화장치 및 역다중화 기능을 갖는 멀티플렉싱 시스템(multiplexing system)이 설계되어야 한다.Multiplexing and demultiplexing are used to transmit control data from audio coders, still picture data, and motion picture data generated by a video encoder that currently compresses a digitalized video signal using one transport channel. ) Is required. In order to determine and demultiplex what kind of information the transmitted data is, a frame structure must be defined. In addition, the transmission channel capacity must be appropriately divided, and in order to transmit within the limited delay time, a multiplexing system and a multiplexing system having a demultiplexing function must be designed.
제 1 도는 상기와 같은 영상부호화기에서 출력되는 음성데이터, 정지영상 데이터, 동 영상 데이터 및 콘트롤 데이터를 다중화하여 전송 라인으로 전송하며, 전송라인으로 부터 데이터를 수신하여 상기와 같은 데이터로 분리(분배)하기 위한 종래의 다중화 시스템이다.1 is multiplexing the audio data, the still image data, the moving image data and the control data output from the video encoder as described above, and transmitting them to the transmission line, receiving data from the transmission line and separating the data into the same data as above (distribution). A conventional multiplexing system for
상기 제 1 도중 10은 프레임 배열기, 12는 HDLC제어기, 14는 인터페이스, 16은 프레임 분배기, 18은 수신버퍼, 20은 채널 인터페이스, 22는 송신버퍼, 24는 선착순 처리기이다.10 is a frame arranger, 12 is an HDLC controller, 14 is an interface, 16 is a frame divider, 18 is a receiving buffer, 20 is a channel interface, 22 is a transmitting buffer, and 24 is a first-come first-served processor.
제 2 도는 제 1 도의 시스템에 의해 데이터들을 다중화하여 전송하기 위한 프레임 구조를 나타낸 것으로, (a)는 음성신호의 프레임구조도, (b)는 영상신호와 프레임 구조도, (c)는 정지영상 및 데이터 프레임 구조도이다.2 shows a frame structure for multiplexing and transmitting data by the system of FIG. 1, (a) shows a frame structure of an audio signal, (b) shows a video signal and frame structure, and (c) shows a still image. And a data frame structure diagram.
상기 제 1 도와 같은 종래의 다중화장치 및 제 2 도와 같은 프레임 구조는 일본인인 HIROHISA YMAAGUCHI외 2명에 의해서 1986년 11월에 미합중국에서 발행된 "IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNCATIONS, VOL. SAC-4, NO. 8"에 발표된 것이다.The conventional multiplexing device such as the first diagram and the frame structure such as the second diagram are published in the United States in November 1986 by HIROHISA YMAAGUCHI and two others, "IEEE JOURNAL ON SELECTED AREAS IN COMMUNCATIONS, VOL. SAC-4, No. 8 ".
우선 제 2 도의 프레임 구조에 대하여 살펴보면, 영상부호화기에서 출력되는 디지탈 음성신호는 0.02초 단위로 제 2(a)도와 같은 1개의 음성프레임(Audio frame ; A)으로 구성되어 전송되며, 이는 6.4KHz로 샘플링하는 경우에 320bit에 해당되게 된다.First, referring to the frame structure of FIG. 2, the digital audio signal output from the video encoder is composed of one audio frame (A) as shown in FIG. 2 (a) in 0.02 seconds and transmitted at 6.4KHz. In the case of sampling, it corresponds to 320 bits.
디지탈 영상신호는 화면단위로 제 2(b)도와 같이 프레임 헤더를 붙여 P비트 즉 320bit단위로 균등 분할하여 전송한다. 이때 320bit단위로 전송시 FCS를 붙이고, 320bit가 되지 않은 비디오 프레임(Video frame ; V)은 필러(filler)를 붙혀 320bit로 전송한다. 여기서 필러(filler)은 아무런 의미를 갖지 않은 데이터로서 단지 비디오 프레임의 데이터가 320bit가 되도록 하기 위한 비트 데이터이다.The digital video signal is equally divided into P bits, that is, 320 bits, and transmitted by attaching a frame header as shown in FIG. 2 (b). In this case, FCS is attached when transmitting in 320bit unit, and video frame (V) which is not 320bit is attached with filler and transmitted in 320bit. In this case, the filler is data having no meaning and is only bit data so that the data of the video frame is 320 bits.
데이터 신호(SV)(정지영상 데이터, 사용자데이터, 콘트롤데이터)는 제 2(b)도와는 다르다. 즉, 제2(b)도에 도시된 비디오 프레임과는 달리 HDLC(High level Data Link Control) 헤더를 사용하여 HDLC프로토콜로써 제 2(c)도와 같이 데이터 프레임(Data frame ; D)로 전송한다.The data signal SV (still image data, user data, control data) is different from the second (b). That is, unlike the video frame shown in FIG. 2 (b), a high-level Data Link Control (HDLC) header is used to transmit a data frame (D) as shown in FIG. 2 (c) using the HDLC protocol.
제 2 도의 프레임 구조를 가지고 제 1 도의 다중화장치의 동작을 설명한다.The operation of the multiplexing apparatus of FIG. 1 with the frame structure of FIG. 2 will be described.
지금 영상부호화기(도시하지 않았음)으로 부터 출력되는 비디오 데이터(V)와 콘트롤 데이터(C), 사용자 데이터(SV)가 출력되면 이는 프레임 배열기(10)에 입력되어서 프레임이 배열한다. 상기 프레임 배열기(10)의 출력은 HDLC제어기(12)에 입력되어 제 2(c)도와 같은 프레임으로 변환된 후 인퍼페이스(14)를 통해 선착순 처리기(24)에 입력된다.When video data V, control data C, and user data SV output from an image encoder (not shown) are output, they are input to the frame arranger 10 to arrange the frames. The output of the frame arranger 10 is input to the
영상부호화기에서 출력된 음성데이터(A)와 영상데이터(V)는 직접 인퍼페이스를 통해 제 2(a)도와 (b)와 같은 프레임 구조를 가지고 선착순 처리기(24)에 입력된다. 이때 선착순처리기(24)는 입력되는 각 데이터를 음성데이터, 정지영상 데이터, 영상데이터(동 영상 데이터 ; Moving Image Data)의 순서로 낮아지는 우선 순위에 의하여 각 프레임을 송신버퍼(22)로 전송한다. 상기 송신버퍼(22)는 입력되는 데이터를 저장하여 저장된 데이터를 프레임 단위로 하여 채널 접속 인터페이스(20)를 통해 상대측으로 전송한다.The audio data A and the image data V output from the image encoder are input to the first-come-first-served processor 24 having the frame structure as shown in FIG. 2 (a) and (b) through the direct interface. At this time, the first-come-first-served processor 24 transmits each frame to the
상대측에서는 상기 채널인터페이스(20)를 통해 전송되는 데이터를 프레임 단위로 수신하여 음성코덱, 정지영상코덱, 데이터코덱으로 분배하여 처리한다.The other side receives data transmitted through the
예를들어, 채널 인터페이스(20)로 상기한 바와 같은 데이터가 입력되면, 이는 수신버퍼(18)로 입력된다. 이때 상기 수신버퍼(18)는 이를 수신하여 프레임 분배기(16)로 출력한다. 상기 프레임 분배기(16)는 상기 수신버퍼(18)로 부터 출력된 수신 프레임을 프레임별로 분배하여 인터페이스(14)를 통하여 출력한다.For example, when data as described above is input to the
그러나 상기 제 1 도와 같은 다중화장치는 하기와 같은 문제가 있어 왔다. 전송에러의 검출과 에러의 정정이 각 코덱(codec)에서 이루어지므로 각 코덱이 전송에러의 검출 및 정정 기능을 가져야 한다.However, multiplexing devices such as the first diagram have had the following problems. Since the detection of the transmission error and the correction of the error are performed in each codec, each codec must have a function of detecting and correcting the transmission error.
- 보통 데이터신호와 영상신호는 여러개의 프레임으로 구성된다. 따라서, 영상신호나 데이터신호가 일단 전송되기 시작하면 전송이 끝날때까지 음성신호를 전송할 수 없기 때문에 음성과 영상신호의 전송시간의 차이가 매우 클 수 있게 되어진다. 그러므로 사람의 입의 움직임 화상과 스피커의 음성(음성신호를 코덱를 통하여 복원한 신호)가 일치하지 않아 어색하게 된다.-Normally, data signal and video signal are composed of several frames. Therefore, once the video signal or the data signal starts to be transmitted, the audio signal cannot be transmitted until the end of the transmission, so that the difference between the transmission time of the audio and the video signal can be very large. Therefore, the motion image of the human mouth and the voice of the speaker (the signal restored through the codec) do not coincide with each other.
- 프레임 단위로 동기가 이루어져야 하기 때문에 동기를 읽었을때 정보의 손실이 매우 크다.-Since synchronization must be done frame by frame, the loss of information is very high when the synchronization is read.
- 영상신호의 각 프레임 사이와 데이터 신호의 각 프레임간에 각 프레임이 복원되어야 할 순서를 나타내는 정보가 없기 때문에 회선 교환망에서만 사용 가능하고 패킷방식 교환망에서는 사용할 수 없는 문제가 발생된다.-Since there is no information indicating the order in which each frame is to be restored between each frame of the video signal and each frame of the data signal, a problem occurs that can be used only in a circuit-switched network and not in a packet-type switching network.
따라서 본 발명의 목적은 1개의 전송채널로 여러가지의 데이터를 전송시에 전송에러의 검출과 정정을 실행할 수 있도록 하여 채널의 낭비를 최소화하여 효율적으로 영상부호화기의 데이터를 전송토록 하는 다중화장치와 역다중화장치 및 전송을 효율적으로 할 수 있는 프레임 구조를 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to enable multiplexing and demultiplexing to efficiently transmit data of an image encoder by minimizing channel waste by enabling detection and correction of transmission errors when transmitting various data through one transmission channel. An object of the present invention is to provide a frame structure capable of efficiently performing an apparatus and transmission.
이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3a도는 본 발명에 따른 다중화장치의 블럭도로서, 디지탈 음성신호, 디지탈 동 영상신호, 디지탈 동 영상신호, 제어 데이터를 입력하여 각 데이터의 프레임으로 배열하여 출력하는 프레임배열기(Frame Alignmet)(26)와, 상기 프레임 배열기(26)에서 출력되는 프레임 단위의 데이터를 우선 순위대로 출력 처리하여 송신버퍼(36)에 저장하는 선착순 처리기(priority server)(34)와, 상기 선착순 처리기(34)의 출력 데이터를 일시 저장 출력하는 송신버퍼(36)와, 상기 송신 버퍼(36)에서 출력되는 프레임 데이터에 에러 검출 및 에러 정정 기능을 갖도록 하는 여분의 비트 데이터를 삽입하여 전송하는 FEC(Forward Error Correction)(38)과, 상기 FEC(38)의 출력 데이터를 HDLC프로토콜 포맷의 데이터로 변환하여 전송하는 HDLC제어기(40)와, 상기 HDLC제어기(40)의 출력 데이터를 디지탈 망의 전송선로로 전송하는 채널 접속부(42)로 구성되어 있다.FIG. 3A is a block diagram of a multiplexing apparatus according to the present invention, and includes a frame aligner for inputting a digital audio signal, a digital video signal, a digital video signal, and control data to be arranged in a frame of each data. 26), a first-come-first-served
제3b도는 본 발명에 따른 역다중화장치의 블럭도로서, 디지탈 망에 접속되어 상기 디지탈 망으로 부터 데이타를 수신하는 채널 접속기(46)와, ※프레임 분배기(54) 사이중의 어디에 접속되어도 무방하다.3B is a block diagram of the demultiplexer according to the present invention, which may be connected between a
제 4 도는 본 발명에 따른 프레임 구조도로서, (a)는 음성데이터의 프레임 구조로서, 음성신호의 데이터전에 링크 헤더와 프레임 헤더가 삽입되고 상기 각 헤더와는 무관하게 프레임의 처음 혹은 끝 부분임을 나타내는 프레그들이 프레임 전후에 붙여 구성된다.4 is a frame structure diagram according to the present invention, wherein (a) is a frame structure of voice data, in which a link header and a frame header are inserted before the data of the voice signal, indicating that the beginning or end of the frame is independent of each header. Frogs are attached before and after the frame.
(b)도는 디지탈 동 영상 데이터 프레임 구조도로서, 영상 데이터신호 전단에 순서번호, 프레임 헤더, 링크 헤더가 붙여지고 프레임 전후에 플레그가 삽입된다.(b) is a digital video data frame structure diagram in which sequence numbers, frame headers, and link headers are attached to the front of the video data signal, and flags are inserted before and after the frame.
예를들어 영상 부호화기로 부터 출력되어 프레임 배열기(26)로 입력되는 디지탈 신호는 화면 단위로 프레임 형태로 구성되는데, 화면 단위의 비트수가 최대허용 프레임의 이상이면 제 4(b)도와 같이 여러개의 프레임으로 나누어 진다. 이때 상기 영상 데이터 신호의 프레임들은 동일한 화면의 정보를 포함하므로, 같은 링크 헤더를 가지게 된다.For example, the digital signal output from the image encoder and input to the
(c)도는 디지탈 정지영상 데이터를 혹은 디지탈 제어데이터의 프레임구조로서, 동 영상데이터와 동일한 프레임 구조를 갖는다.(c) shows a frame structure of digital still image data or digital control data, and has the same frame structure as that of the moving image data.
상기 제 4(a)(b)도 와 (c)에서 순서번호는 여러개로 나누어진 프레임의 순서의 번호를 나타내는 것이고, 프레임 헤더는 데이터의 발생 시간에 관한 정보를 포함한다. 그리고 링크 헤더라 함은 프레임의 종류에 관한 정보를 포함한다.In the fourth (a) (b) and (c), the sequence number indicates the sequence number of the divided frames, and the frame header includes information on the generation time of the data. The link header includes information about the type of frame.
이하 본 발명에 따른 제3a도 및 제3b도의 동작을 제 4 도를 참조하여 설명한다.Hereinafter, operations of FIGS. 3A and 3B according to the present invention will be described with reference to FIG.
지금 영상부호화기(도시하지 않음)의 디지탈 음성코덱(Digital Voice Codec)으로부터 출력되는 디지탈 음성데이터, 디지탈 동 영상코덱(Video Codec)의 출력인 디지탈 동 영상신호, 모사전송기 또는 컴퓨터로 부터 출력되는 디지탈 데이터 및 디지탈 영상전화기의 제어데이터가 제3a도의 단자(28)(30)(32)로 각각 입력되면, 프레임 배열기(구성기)(26)는 입력된 각각의 데이터를 제 4(a)(b)(c)도와 같은 프레임의 형태로 각각 배열하여 선착순처리기(priority server)(34)로 출력한다.Digital voice data output from the digital voice codec of a video encoder (not shown), digital video signal output from the digital video codec, a digital transmitter, or digital data output from a computer. And when the control data of the digital video telephone is inputted to the
이때 프레임 배열기(26)로부터 출력되는 데이터는 프레임 단위로 출력되며, 선착순처리기(34)는 데이터의 우선 순서대로 송신버퍼(36)에 저장한다. 즉, 디지탈 음성신호가 최우선단위로, 디지탈 동 영상신호가 그다음 우선 순위로, 디지탈 데이터가 제일 낮은 우선 순위를 갖고 선착순 처리하여 출력한다.At this time, the data output from the
상기 송신버퍼(36)에 저장된 데이터는 FEC(38) 회로에 입력되는데, 상기 FEC(38) 회로는 수신단의 시스템에서 에러검출 및 에러정정 기능을 갖도록 여분(에러 정정데이터)의 데이터를 추가하여 HDLC 제어기(40)로 출력한다. 이때 여분의 데이터라함은 각 프레임에서 플레그들을 제외한 나머지 영역의 비트들(이하 사용자 정보라 한다)에 대해 상기 FEC(38)가 오류 정정용 패리티 비트를 추가하여 삽입하여 출력함을 의미한다. 상기와 같이 오류 정정용 패리티 비트들이 삽입된 사용자 정보는 HDLC 제어기(40)에 입력된다.The data stored in the
상기 HDLC 제어기(40)는 FEC(38)에서 에러정정 데이터가 추가된 프레임 구조의 데이터를 HDLC 데이터 포맷으로 변환하여 채널접속부(42)에 접속된 라인(44)를 통해 디지탈 망으로 전송한다. 이때 상기 HDLC 제어기(40)는 CCITT 권고안 I .441에 명시된 바와 같이 수신측의 HDLC 제어기(48)에서 전송과정의 오류를 검출할 수 있도록 별도의 FCS(Frame check sequence)비트를 추가하여 전송한다.The
상기 제3a도의 다중화장치에 의해 전송된 프레임 단위의 부호화 데이터는 수신측의 역다중화하여 수신하게 되는데 이를 제3b도를 참조 설명하면 하기와 같다.The encoded data in units of frames transmitted by the multiplexing apparatus of FIG. 3a are received by demultiplexing on the receiving side. Referring to FIG.
라인(44)에 접속된 채널접속기(46)는 상기 라인(44)로부터 데이타를 수신하여 HDLC 제어기(48)에 입력시킨다.
이때 상기 HDLC 제어기(48)은 HDLC 데이터 포맷으로 수신된 데이터에 포함된 HDLC 데이터의 에러를 검출하여 수신데이터와 함께 FEC(50)에 입력시킨다. 즉 상기 HDLC 제어기(48)은 전송로를 통해 수신된 HDLC 데이터 포맷의 에러를 검출하고, HDLC 데이터 포맷의 전송 상태에 에러가 있는 경우 이를 정정하여 FEC(50)로 출력한다.At this time, the
상기 FEC(50)는 송신측의 FEC(38)에서 에러 검출 및 에러정정 기능을 갖도록 추가된 에러정정 비트를 사용하여 수신된 프레임 데이터의 에러를 검출하고 에러 정정하여 수신버퍼(52)에 저장시킨다. 이때 수신버퍼(52)는 수신된 데이터를 프레임 분배회로(54)에 입력시킨다. 상기 수신버퍼(52)에서 출력되는 데이터를 수신한 프레임 분배회로(54)는 수신데이터의 링크 헤더를 분석하여 프레임 종류를 판별하고, 판별된 프레임에 따라 이를 수신측의 코덱으로 출력한다.The
예를들어 판별된 프레임이 디지탈 음성신호라면, 수신측의 디지탈 음성코덱에 접속된 라인(56)으로 디지탈 음성데이터를 출력하고, 디지탈 동 영상신호라면 수신측의 디지탈 동 영상코덱과 접속된 라인(48)로 디지탈 동 영상데이터를 출력한다.For example, if the determined frame is a digital audio signal, the digital audio data is output to the
만약 수신된 데이터 프레임이 디지탈 데이터이면 프레임 분배기(54)는 디지탈 데이터를 디지탈 영상전화기의 제어회로에 접속된 라인(60)으로 수신데이터를 출력한다.If the received data frame is digital data, the
따라서 본 발명은 프레임 데이터를 정송시 에러정정용의 데이터를 삽입 전송하고, 수신시에 상기 데이터로써 에러 정정을 실행함으로 송수신측의 부호화, 복호화 시스템을 간소화하게 할 수 있고, 디지탈 동 영상신호나 디지탈 데이터보다 높은 우선 순위를 가지고 디지탈 음성데이터가 전송되기 때문에 디지탈 동 영상데이터와 디지탈 데이터가 전송되는 도중에도 디지탈 음성데이터를 전송할 수 있어 디지탈 음성신호의 지연시간과 분산이 매우 적어 디지탈 전화기에서 데이터를 수신시 동작(영상)과 음성이 시간적으로 일치되어 어색함이 없는 통신을 할 수 있는 이점이 있다.Therefore, the present invention can simplify the encoding and decoding system on the transmission and reception side by inserting and transmitting error correction data when transmitting frame data and performing error correction upon receiving the data. Since digital voice data is transmitted with higher priority, digital voice data can be transmitted even while digital video data and digital data are being transmitted, so the delay time and dispersion of the digital voice signal are very low. The operation (video) and the voice is time-matched, there is an advantage that can communicate without awkwardness.
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