KR0146127B1 - 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치 - Google Patents

디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치

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KR0146127B1
KR0146127B1 KR1019940031372A KR19940031372A KR0146127B1 KR 0146127 B1 KR0146127 B1 KR 0146127B1 KR 1019940031372 A KR1019940031372 A KR 1019940031372A KR 19940031372 A KR19940031372 A KR 19940031372A KR 0146127 B1 KR0146127 B1 KR 0146127B1
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Abstract

본 발명은 MPEGⅡ를 기준으로 압축된 디지탈 티브이신호를 기록/재생하는 디지탈 브이씨알에 있어서, 변속용 신호를 추출하여 테이프의 특정영역에 기록한 다음 변속 재생시 이 신호들만으로 변속영상을 구성하는 기술에 관한 것으로, 디지탈 영상신호의 변속재생시 좋은 화질을 얻기 위한 수단으로 HDTV신호를 정상 재생모드용 비트열과 변속재생모드용 비트열로 분리하여 테이프상 특정 형식의 위치에 기록하는 기록수단과, 각 재생모드별로 HDTV수신기가 복호화하여 완벽한 영상을 구성할 수 있도록 재생비트열을 처리하는 재생수단과 그 구성에 관한 것이며, 본 발명에서는 몇개의 테이프속도(일예로 2배속, 4배속, 6배속등)에서 가정용 브이씨알에 의해서도 적정 수준의 재생화질을 얻을 수 있는 수단을 제공한다.

Description

디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치
제1도의 (a)는 일반적인 브이씨알에서 정상재생모드의 헤드궤적 설명도.
(b)는 일반적인 브이씨알에서 정상재생모드의 헤드궤적 설명도.
제2도는 일반적인 가정용 디지탈 브이씨알의 기록장치에 대한 블록도.
제3도는 동기블록의 포맷 예시도.
제4도의 (a), (b)는 일반적인가정용 디지탈 브이씨알의 시작기에서 변속재생을 위한 기록형식의 예시도.
제5도는 본 발명 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치에 대한 일실시 예시 블록도
제6도는 가정용 디지탈 브이씨알 시작기의 기본 스펙을 보인 표.
제7도는 본 발명에 적용되는 2×2CH 헤드의 개략도.
제8도의 (a)는 ×2 배속시 재생영역 설명도.
(b)는 ×4 배속시 재생영역 설명도.
(c)는×6 배속시 재생영역 설명도.
(d)는×2, ×4, ×6 배속시 한 트랙에서 항상 재생되는 영역을 보인 설명도.
제9도는 배속시 재생되는 영역을 보인 표.
제10도는 ×2, ×4, ×6배속시 재생되는 동기블록수를 보인 표.
제11도는 트랙킹의 비직선성에 대한 변속용 데이타의 기록위치 설명도.
제12도는 트랙당 트릭영역과 정상영역의 설명도.
제13도는 테이프상의 Ai트릭영역 기록형식 설명도.
제14도는 테이프상의 Ai/Bi트릭영역 기록형식 설명도.
제15도는 시스템 디코더부의 비디오 비트열 분리과정에 대한 신호 흐름도.
제16도는 본 발명의 비디오헤더 디코더부에 적용된 픽쳐코드타입의 예시표.
제17도는 비디오헤더 디코더부의 프레임내 부호화 비트열 분리과정에 대한 신호 흐름도.
제18도는 비디오헤더 디코더부의 프레임내 부호화 비트열 분리과정에 대한 신호 흐름도.
제19도는 바이트 얼라인먼트에 대한 신호 흐름도.
제20도는 변속용 비디오 비트열 형성과정에 대한 신호 흐름도.
제21도는 제5도에서 멀티플렉서의 제어신호 입력을 보인 설명도.
제22도는 (a)는 트랙당 352 동기블록의 패턴도.
(b)는 헤드스위칭 펄스의 파형도.
(c)는 노멀신호의 파형도.
(d)는 트릭A 신호에 대한 파형도.
(e)는 트릭B 신호에 대한 파형도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110:정상재생비트열 처리부 111,151:에러정정 부호화부
112:노멀 인터리버 113,153:동기블록 형성부
114:버퍼1 120:시스템 디코더부
121:트랜스포트 디코더 122:버퍼2
130:비디오 비트열 처리부 131:비디오헤더 디코더
132:버퍼3 133A,154A:A프레임 메모리
133B,154:B프레임 메모리 134:가변길이 디코더
135A:버퍼4 135B:버퍼5
136:(R-L)상 선택부 137:EOB삽입부
138:바이트얼라인먼트부 140:시스템 인코더부
141:트랜스포트 인코더 142:비트레이트 제어부
143:스터핑부 150:기록형식 처리부
152:트릭인터리버 160:트랙기록 형식부
161:멀티플렉서 162:트랙기록 형식부
본 발명은 MPEGⅡ를 기준으로 압축된 디지탈 티브이신호를 기록/재생하는 디지탈 브이씨알에 있어서, 변속용 신호를 추출하여 테이프의 특정영역에 기록한 다음 변속 재생시 이 신호들만으로 변속영상을 구성하는 기술에 관한 것으로, 특히 디지탈 영상신호의 변속재생시 좋은 화질을 얻기 위한 수단으로 HDTV신호를 정상 재생모드용 비트열과 변속재생모드용 비트열로 분리하여 테이프상 특정 형식의 위치에 기록하는 기록수단과, 각 재생모드별로 HDTV수신기가 복호화하여 완벽한 영상을 구성할 수 있도록 재생비트열을 처리하는 재생수단에 적당하도록 한 디지탈 에치디티브이(HDTV)용 브이씨알의 변속재생 장치에 관한 것이다.
거치용 디지탈 브이씨알은 전송된 아날로그 티브이신호를 자체 부호화기로 압축한 후 기록/재생하는 방식과 전송된 디지탈 티브이신호를 그대로 기록/재생하는 방식이 있다.
완전 디지탈방식의 고선명티브이(이하 , HDTV로 칭함)신호(예, 미국의 HDTV방식인 GA(Grand Alliance)형식)를 기록할 경우 후자의 방식이 사용되는데, 이 경우 자체 부호화기가 요구되지 않고 단지 인터페이스 회로만이 부가되며, 부호화에 의한 왜곡이 없으므로 전송화질이 그대로 유지된다. 그러나, 이러한 트랜스 페어런트 기록방식(Transparent Recording Method)의 경우 현행 브이씨알에서 중요한 기능인 변속재생 특히, 전진/후진 재생에서 화질열화가 심각하게 발생된다.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로서, HDTV 비트열을 트랜스 페어런트 기록하는 디지탈 브이씨알에 있어서, 입력되는 비트열을 기록하기 위해 요구되는 데이타 레이트(Data Rate)와 실제 테이프에 기록 가능한 기록 레이트와의 차이를 변속용 비트열의 기록을 위한 영역으로 이용함으로써 변속재생을 수행하려는 방법이 모색되고 있다.
즉, 이 방법은 입력되는 HDTV 비트열로 부터 변속용 비트열을 추출하여 변속용 영역에 기록한 후 변속재생시 이 데이타만으로 변속영상을 구성하는 방법이다. 따라서, 기록 트랙은 입력되는 비트열을 그대로 기록하는 정상 재생영역(이하, 노멀영역이라 칭함)과 추출된 변속용 비트열을 기록하는 변속재생영역(이하, 트릭영역이라 침함)으로 기록형식이 구성되어 있다.
제1도는 일반적인 아지무스 기록방식의 브이씨알에 있어서, 정상재생모드와 변속재생모드시의 헤드궤적을 보인 것으로, 정상재생시 헤드는 기록시와 같은 테이프 이송속도로 트랙킹하므로 (a)와 같이 동일 트랙을 따라 궤적을 형성한다. 그러나, 변속재생시 헤드는 기록시와 다른 테이프 이송속도로 트랙킹하므로 (b)와 같이 몇개의 트랙을 가로질러 궤적을 형성한다.
따라서, 변속재생시 동일 아지무스의 각 트랙에서 부분적인 데이타만이 추출되고, 재생된다. 또한, 디지탈 HDTV 비트열은 압축된 비트열이며, 단지 프레임내 부호화(Intraframe Coding)된 비트열만이 독립적으로 디코딩이 가능하다. 이에 따라 HDTV 비트열을 순차적으로 기록하는 브이씨알에서 변속재생시 재생되는 데이타는 버스트성(즉, 각 트랙에서 일부분씩)으로 재생되고, 이들 데이타 중에서도 단지 프레임내 부호화된 비트열만이 변속영상을 구성할 수 있다. 그러므로 재생되는 변속영상은 전 화면이 갱신되지 않고 부분적으로 복원되는 모자이크 영상이 되기 때문에 좋은 화질의 변속영상의 재생이 어렵게 된다.
제2도는 이상의 변속재생과정을 고려한 가정용 디지탈 브이씨알의 기록장치 중 정상 재생비트열과 입력되는 HDTV 비트열에서 변속용 비트열을 추출한 후 적절한 테이프 기록형식으로 멀티플렉싱하여 에러정정부호화부로 출력시키는 일반적인 가정용 디지탈 브이씨알의 기록장치에 대한 블록도로서 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.
입력되는 HDTV비트열은 동기블록부(1)에 공급되어 제3도에서와 같이 브이씨알의 기록, 재생의 기본 단위인 동기블록(Syncblock) 형태로 변환된 후 버퍼1(2)에 입력되어 멀티플렉서(11)에서 변속 재생비트열과 적절히 멀티플렉싱되도록 저장된다. 그리고, 입력되는 HDTV비트열이 다른 한편으로는 트랜스포트 디코더(3), 비디오헤더 디코더(4), 가변길이 디코더(5), 변속데이타 추출부(6), 트랜스포트 인코더(7), 동기 블록부(8), 버퍼2(9)를 통해 변속재생용 비트열을 형성한다.
변속용 데이타를 추출하기 위해, 우선 비디오 비트열, 오디오 비트열, 부가 데이타 비트열이 멀티플렉싱된 HDTV비트열의 전송단위인 트랜스포트 팻킷(Transport packet)을 트랜스포트 디코더(3)에서 디코딩하여 비디오 비트열만 분리한 다음 이를 비디오헤더 디코더(4)로 입력하고, 그 비디오헤더 디코더(4)는 입력되는 비디오 비트열 중에서 독립적으로 디코딩 가능한 프레임내 부호화된 비트열을 분리하여 가변길이 디코더(VLC)(5)로 입력한다.
HDTV비트열은 높은 압축율을 얻기 위해 가변길이 부호화되어 있으므로 비트열중 각 부호(Codeword)를 인식하기 위해서는 가변길이 디코딩을 수행하여야 한다. 이를 위해 변속데이타 추출부(Data Extractor)(6)는 입력된 인트라프레임 부호화된 화면의 각 부호들 중에서 중요 데이타인 DC 및 저주파성분만을 분리한다. 즉, 테이프상에서 변속영역을 할당하는데 크기의 제한을 받게 되므로 변속영상을 구성하는데 기여도가 큰 성분만을 추출하게 되고, 이로인하여 재생된 변속영상은 화질의 해상도(Resolution)가 정상 재생시의 해상도보다 저하된다.
이와 같은 과정을 통해 획득된 변속용 비디오 비트열은 정상재생용 비트열과 같은 형식으로 하기 위해 다시 트랜스포트 인코더(7)에서 트랜스포트 팻킷화 하여 HDTV 비트열의 신택스(Syntax:비트열의 구조에 관한 규격)에 맞는 비트열로 형성된 후 다시 동기블록부(8)에 공급되어 이 비트열이 동기블록들로 재구성된 다음 버퍼2(9)에 저장된다.
이상의 과정을 통해 획득된 정상재생용 비트열과 변속재생용 비트열은 트랙기록 형식부(10)에서 출력되는 기록 타이밍신호에 따라 멀티플렉서(11)에서 멀티플렉싱된 후 에러정정 부호화부로 출력되는데, 그 트랙기록 형식부(10)는 테이프의 각 기록 트랙상에서 노멀영역과 트릭영역을 변속 구현 수단에 따라 적합한 특정 기록형식으로 구분하여 기록시 그 구분된 기록형식에 적당한 기록 타이밍신호를 발생한다.
테이프상의 노멀영역과 트릭영역의 특정 기록형식은 각 브이씨알의 기록 가능한 기록 레이트에 의해 트릭영역의 양이 결정되고, 그 트랙상의 위치는 각각의 변속구현 알고리즘에 의해 결정된다. 이러한 트릭영역의 양과 위치는 변속재생되는 영상의 화질에 직접 관련이 있고, 다수의 배속재생기능 및 헤드의 트랙킹 수단에 영향을 준다.
제4도는 일반적인 가정용 디지탈 브이씨알의 시작기에서 트릭영역의 설정예를 보인 것으로, (a)는 각 배속수에 따라 헤드가 재생하는 궤적을 따라서 트릭영역을 할당하는 방식이고, (b)는 배속수와는 상관없이 각 트랙의 시작, 중간, 끝의 일부분을 트릭영역으로 할당하여 인접한 몇개의 트랙 단위로 같은 비트열을 중복 기록하는 방식이다.
일반적으로 가정용 디지탈 브이씨알에서 2~3가지의 변속재생을 수행하게 되는 데, 상기 제4도의 (a) 및 (b)는 각각 ×3,×9,×27배속을 고려하고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 변속재생의 방식에 있어서는, 변속용 데이타를 트랙상에 위치시킬때 특정 위치에서 헤드가 트랙킹을 시작해야만 변속영상을 구성할 수 있다면, 이에 대한 트랙킹 알고리즘(서보 콘트롤)이 부가적으로 요구되는 결함이 있다.
그리고, 각 배속수에 따라 헤드가 재생하는 궤적을 따라서 트릭영역을 할당하는 트릭 플레이 트랙 방식의 경우, 각 배속수에 해당되는 변속용 데이타를 헤드의 트랙킹 시작위치를 제한해서 배치하고 있기 때문에 재생시 그 배속수에 맞는 트랙킹 시작위치를 찾은 후 배속용 데이타를 재생하여야 하므로 변속을 위한 부가적인 트랙킹 알고리즘이 요구되는 단점이 있고, 또한, 각 배속수에 적합한 기록위치를 할당하므로 복잡한 포맷팅 알고리즘과 메모리등 하드웨어의 복잡도가 증가된다.
이와 같이 배속시 헤드의 트랙킹 시작 위치가 항상 특정 위치어야 하는 제한조건을 없애기 위해 배속화질의 손실을 감수하면서 즉, 배속영상 한 화면당 할당되는 비트수를 감소시키거나 배속영상의 프레임 레이트(초당 재생되는 화면수)의 저감을 감수하면서 배속수와는 상관없이 각 트랙의 시작, 중간, 끝의 일부분을 트릭영역으로 할당하여 인접한 몇개의 트랙 단위로 같은 비트열을 중복 기록하는 방식의 경우, 미리 정의된 최대 배속수의 경우에 한 트랙에서 재생될 수 있는 데이타의 양(일예로, ×17배속시 트랙당 32동기블록정도)을 일정주기(일예로, 17트랙정도)동안 매 트랙마다 반복하여 기록을 수행함으로써 임의의 위치에서 변속을 시작하여도 배속영상을 구성할 수 있도록 하고 있으나, 이 방법에서는 변속용 데이타가 중복기록되어 할당된 변속영역을 비효율적으로 사용하게 되고, 또한 최대 배속수에 의해서 결정된 화질이 재배속시에도 계속 적용되므로 화질 향상을 기대할 수 없는 단점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 변속재생시 임의의 위치에서 트랙킹을 시작할 수 있도록 하기 위하여 변속재생 영역을 중복기록하고, 저배속에서 화질향상을 보장할 수 있도록 중복되는 데이타를 동일 프레임의 데이타가 아닌 멀티프레임 데이타로 기록하고 이를 재생하는 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치를 제공함에 있다.
제5도는 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치에 대한 일실시 예시 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이, 입력되는 HDTV비트열을 브이씨알의 기록단위 형식으로 변환하여 이를 정상재생용 비트열로 공급하는 정상재생비트열 처리부(110)와, 변속용 비트열을 추출하고 기록하는 과정에서 비디오, 오디오, 부가데이타와 멀티플렉싱된 HDTV 비트열의 전송 레이어에서 비디오 비트열만을 분리하는 시스템 디코더부(120)와, 상기 시스템 디코더부(120)에 의해 분리된 비디오 비트열 중에서 변속용 데이타인 프레임내 부호화된 비트열의 중요 데이타(DC, 저주파성분, 헤더정보)를 추출하고, 다시 비디오 신택스에 맞게 처리하는 비디오 비트열 처리부(130)와, 상기 시스템 디코더부(120) 및 비디오 비트열 처리부(130)의 출력을 공급받아 기록시 전송 규격인 트랜스포트 패킷으로 재구성하는 시스템 인코더부(140)와, 상기 시스템 인코더부(140)에서 출력되는 변속용 비트열을 브이씨알의 기록형식으로 변환한 후 해당 프레임버퍼에 각기 저장하는 기록형식 처리부(150)와, 상기 정상재생비트열 처리부(110)에서 출력되는 정상재생용 데이타와 상기 기록형식 처리부(150)에서 출력되는 변속용 데이타를 테이프에 기록하는 적절한 타이밍에 멀티플렉싱하는 트랙기록 형식부(160)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제6도 내지 제21도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 임의의 위치에서 트랙킹을 시작할 수 있도록 하기 위하여 중복기록을 수행함에 있어서, 중복기록 알고리즘은 저배속시 화질 향상을 위해서 중복되는 데이타를 동일 프레임의 데이타가 아닌 멀티프레임(2프레임 이상)의 데이타로 하여 저배속시 재생 프레임 레이트가 증가되도록 하였다. 또한, 중복데이타를 각 배속시 재생되는 영역 중 안정한 영역에 배치시킴으로써 헤드 트랙킹시 비직선성 등에도 로버스트(Robust)하게 기록하는 중복 기록형식을 취한다.
그리고, HDTV 비트열을 트랜스페어런트 기록하는 가정용 디지탈 브이씨알에 있어서, 입력되는 데이타를 기록하기 위해서 요구되는 양과 실제 테이프에 기록 가능한 데이타 양과의 차이영역을 변속용 데이타가 기록될 영역으로 이용함으로써 변속을 구현하는 방식이다.
GA방식의 HDTV 비트열의 경우, 총 데이타 레이트는 약 21.5Mbps이고, 이 중 실제 기록할 데이타는 약 19.3Mbps이다. 제6도는 본 발명에서 고려되고 있는 가정용 디지탈 브이씨알 시작기의 기본 스펙을 보인 것이다. 입력되는 HDTV 비트열 중 데이타(19.3Mbps)에 동기부호, 식별코드(ID), 에러정정비트를 부가하여 브이씨알기록 형식으로 변환하면, 이의 데이타 레이트는 약 26.2Mbps이므로 기록 레이트는 30.8Mbps에서 약 4.6Mbps를 변속용 데이타가 기록될 영역으로 할당할 수 있다.
본 시작기에서는 각 트랙당 352 동기블록(이하, SB) 중에서 48개의 SB를 트릭영역으로 할당하여 변속용 데이타는 약 3.93Mbps 정도를 이용한다. 제7도는 본 발명에 적용되는 2×2CH 헤드를 보인 것으로, 여기서, A와 A', B와 B'는 각각 동일 아지무스의 헤드이다.
제8도의 (a), (b), (c)는 각각 ×2배속, ×4배속,×6배속시 헤드의 궤적을 각각 나타낸 것으로, 여기서, 빗금친 영역은 각 배속시 재생될 수 있는 영역에 해당된다. 단, 데이타를 검출할 수 있는 최대 유효 트랙편차는 트랙 피치의 50%라고 가정한다.
본 발명은 아지무스 기록방식에 제한받지 않고 다른 기록 형식에도 동일하게 적용가능하나 설명의 편의상 아지무스 기록방식을 예로하여 설명한다.
N배속시 각 트랙에서 재생될 수 있는 최소 재생영역은 다음과 같이 주어진다.
제9도는 트랙당 동기블록이 352개 이고, 2×2CH 헤드인 시스템에서 각 배속시 트랙당 재생되는 동기블록수를 나타낸 것이다. 트랙상에서 트릭영역을 위치시키는 방법은 다음과 같다. 단, 설명의 편의상 ×2배속, ×4배속,×6배속에 대해서만 고려하며, 2×2CH헤드, 트랙당 352 SBS라고 가정한다.
×2배속, ×4배속,×6배속시 테이프의 이송속도는 기록시의 정수배이고, 헤드구동용 클럭은 위상보정(Phase locking)으로 제어되므로 헤드의 트랙킹은 항상 같은 아지무스로 동기화된다. 따라서, 재생되는 데이타의 위치는 각 배속수에 따라 고정되어 있다.
그러므로 이들 위치에 기록되어진 데이타들은 그 배속수에 대해서는 재생되는 것이 보장된다. 이들 위치를 트릭영역으로 할당한다면, 한 배속수에 대해서는 그 배속의 변속용 데이타가 검출 재생된다. 그러나, 다른 배속수에서는 헤드가 이 영역을 반드시 지나기지 않으므로 기록된 데이타의 검출이 보장되지 않기 때문에 트릭영역은 다수의 배속에도 항상 재생 가능한 영역이 선택되어야 한다.
제8도의 (d)는 ×2배속, ×4배속,×6배속시 임의의 시작위치에서 트랙킹을 할때 항상 재생될 수 있는 트랙상의 위치를 보인 것이며, 제10도는 ×2배속, ×4배속,×6배속시 트랙에서 각각 재생 가능한 동기블록의 위치를 보인 것이다.
만일, 상기 3가지 배속에 대해 각각의 재생 영역중 중복되는 영역을 트릭영역으로 할당한다면 위 배속에 대해서는 항상 변속용 데이타가 검출된다. 따라서, 최대 배속수를 6배속으로 가정한 경우 최소 재생영역(이하, MRA:Minimun Recovery Area)은 약 18SB이고, 임의의 위치에서 트랙킹을 시작하였을때 한 트랙을 가로지르는 MRA는 6군데이다.
예를 들어 제8도의 (c)와 같이 6배속시 MRA1은 2-1위치에서 A헤드가 트랙킹을 시작할때 기준트랙에서 재생되는 영역이고, MRA2는 1-11위치에서 A헤드가 트랙킹을 시작할때 기준트랙에서 재생되는 영역이고, 이와 같이 MRA3, MRA4, MRA5, MRA6 은 각각 1-9, 1-7, 1-5, 1-3위치에서 A헤드가 트랙킹을 시작할때 기준 트랙에서 재생되는 영역이다.
따라서, 각 트랙의 MRAi(i=1,2....,6) 위치에 변속용 데이타를 중복기록함으로써 임의 시작위치에서 배속을 시작하여도 변속용 데이타를 재생할 수 있다. 또한, 이 MRAi는 ×2, ×4,×6배속 전부에 대해 재생 가능한 영역이므로 다수의 배속재생이 가능하게 된다.
트랙당 변속용 영역은 48SB이므로 각각의 MRAi에 8SB씩 변속용 데이타를 기록할 영역으로 할당하고, 이 영역에 변속용 데이타를 중복기록한다. 이때, MRAi내의 8SB의 위치를 비교적 안정된 트랙킹 영역에 배치함으로써 배속시 헤드 트랙킹의 비직선성에 대해서도 로버스트하게 대처할 수 있도록 한다.
제11도는 트랙킹의 비직선성에 대한 변속용 데이타 기록 위치를 나타낸 일예이다. 본 예에서는 각 변속용 데이타 8SB를 MBAi(i=1,2...,6)의 중앙에 위치시킨다. 제12도는 각 트랙당 상기의 조건을 고려한 트릭영역의 일예를 보인 것이다.
제13도는 이상의 과정으로 트릭영역을 테이프상에 위치시킨 기록패턴이다. 일예로, ×6배속시 1-1위치에서 트랙킹을 시작하는 경우와 1-5위치에서 트랙킹을 시작하는 경우 헤드가 한번 회전한 것에 대해서 『A1-A2-A3 ...A16』이 모두 재생되므로 임의의 위치에서 배속이 시작되어도 트릭영역을 모두 재생할 수 있게 됨을 알 수 있다.
그런데, ×4배속, ×2배속시에 각 트랙에서 재생된 Ai중에서 같은 트랙에서 재생된 Ai들에 대해서는 중복기록된 같은 데이타들이므로 검출된 Ai중에서 하나의 Ai만을 사용하게 된다.
따라서, ×6배속, ×4배속, ×2배속에 대해 똑같이 『A1-A2-A3-A4 ...』로 배속영상을 구성함으로써 저배속시에 화질이 향상되지 않는다. 이러한 문제를 해결하기 위해 인트라 프레임 부호화된 비트열을 저장하는 2개의 메모리와 적절한 멀티플렉싱 타이밍을 사용한다.
제14도는 저배속시 화질향상을 고려한 각 트랙에 중복기록하는 변속용 데이타를 나타낸 것이다. Ai(i=1,2,...N) MRA는 A프레임의 변속데이타를 중복 기록한 영역이고, Bi(i=1,2,...N) MRA는 B프레임의 변속데이타를 중복 기록한 영역이다,. 즉, 각 트랙의 MRA에 기록되는 변속데이타는 A프레임과 B프레임 각각의 변속데이타가 교번하면서 중복기록된다.
따라서, ×6배속시 변속을 시작하는 위치에 따라 『A1-A2-A3-...-AN』이 연속적으로 재생되어 A프레임의 변속영상을 구성하거나 『B1-B2-B3-...-BN』이 연속적으로 재생되어 B프레임에 대한 변속영상을 구성하게 된다. 그런데, 2배속에서는 트랙당 재생할 수 있는 영역이 크므로 『A1-B1-A2-B2A3-B3 ...-AN-BN』과 같이 A프레임의 변속용 데이타, B프레임의 변속용 데이타가동시에 검출되어, A, B프레임의 변속영상을 구성할 수 있다.
따라서, 저배속시 제13도의 방식보다는 재생되는 변속영상의 수가 증가하므로 시간축상의 해상도가 향상되어 저배속시 화질 향상을 도모할 수 있게 된다.
변속시 변속영상 한 프레임을 구성하기 위해 사용되는 비트수를 576kbps라고 가정하면 트랙당 8SB씩 변속용 데이타가 기록되면 약 120트랙에 프레임내 부호화된 비트열에서 추출된 변속용 데이타(즉, 576kbps=DCS+2~3개의 저주파수 계수들+헤더정보 등이 포함된다.)가 기록된다.
따라서, ×6배속시 헤드의 1회전시 재생되는 SB수는 192SB(8SB×6×2×2)이고, 따라서, 초당 검출되는 SB수는 5760SB(30×192)이다. 그러므로 한 프레임당 변속용 데이타는 960SB(약 576kbps) 정도이므로 초당 6프레임의 변속영상이 요구된다. 또한, ×4배속시에는 초당 4프레임, ×2배속시에는 초당 2프레임의 변속영상이 요구되므로 저배속일수록 높은 화질의 변속영상을 얻을 수 있다.
한편, 입력된 HDTV 비트열을 정상재생용 비트열, 변속재생용 비트열로 분할한 후 이를 각 트랙상에 정상영역과 상기 제14도와 같은 트릭영역으로 각각 기록하는 과정을 제5도, 제15도 내지 제21도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
에러정정 부호화부(111)는 기록/재생과정에서 발생되는 에러에 대한 대책으로 입력되는 HDTV 비트열에 리던던시 비트를 부가하여 출력하고, 노멀 인터리버(112)는 헤드/테이프 메카니즘에 의해 발생하는 버스트성 에러에 대한 대책으로 인터리빙을 수행하며, 이는 다시 동기블록 형성부(113)에서 동기신호(Sync), 식별신호(ID)가 부가되어 동기블록이 형성되고, 이렇게 형성된 동기블록은 적절한 타이밍에 테이프에 기록되도록 정상 재생용 비트열을 저장하는 버퍼(114)에 저장된다. 이때, 노멀 인터리버(112)의 인터리빙 데이타는 정상 재생용 비트열에 대한 데이타이고, 그 인터리빙 형식도 변속재생 비트열 형식과는 다른 형태이다.
한편, 트랜스포트 디코더(121)는 상기 입력되는 HDTV 비트열을 공급받아 트랜스포트 팻킷 형식에서 링크레이어의 PID정보를 인식하여 비디오 비트열을 분리한 후, 제15도에서와 같이 PID(Packet Identification Data)를 확인하여 인코딩시 필요한 헤더정보(PSI, PES)를 버퍼2(122)에 저장하고, 그 분리된 비디오 비트열을 비디오헤더 디코더(23)측으로 출력한다.
상기 트랜스포트 디코더(121)에 의해 분리된 비디오 비트열 중에서 실제 테이프에 기록될 변속 재생용 비트열을 추출하고, 기록 비디오형식으로 재구성하는 비디오 비트열 처리부(130)의 작용을 설명하면 하기와 같다.
비디오헤더 디코더(131)는 상기 트랜스포트 디코더(121)에서 입력된 비디오비트열 중에서 인트라프레임내 부호화된 비트열을 추출하고, 비디오 신택스를 분석하여 프레임내 부호화된 데이타를 추출하는 수단으로서 GOP(Group Of Picture)가 가변적인 비트열에 대해서는 제16도와 같은 픽쳐헤더의 PCT(Picture-Coding-Type)정보를 통해 분리하게 된다.
제17도는 GOP가 가변적인 경우 비디오헤더 디코더(131)의 프레임내 부호화 비트열 분리과정을 보인 것으로, 시퀀스 시작코드가 픽쳐스타트코드가 아니면 버퍼3(132)에 저장하고, 그의 픽쳐코딩타입이 1이면 A프레임 메모리(133A)나 B프레임 메모리(133B)에 저장하게 된다.
그러나, GOP가 N으로 고정적인 비트열에 대해서는 프레임내 부호화된 프레임은 주기적(일예로 GOP=15인 경우, 15프레임마다)이므로 단지 픽쳐스타트코드를 인식한 후 단순한 카운트로 프레임내 부호화된 비트열을 구분할 수 있다.
제18도는 이러한 처리과정에 대한 흐름도로서, 비디오 비트열에서 시퀀스 시작코드가 검출되고, 그 검출된 시퀀스 시작코드가 픽쳐스타트코드가 아니면 트랜스포트 엔코더단에서 사용하기 위해 버퍼3(132)에 저장하고 N으로 고정적인 비트열에 대해서는 인트라 프레임만 A프레임 메모리(133A) 또는 B플임 메모리(133B)에 저장한다. 즉, 비디오 비트열 중에서 시퀀스, GOP헤더정보는 버퍼3(132)에 저장되어 변속용 비디오 비트열 형성시 변속용 비디오비트열 형성부(139)로 입력된다.
상기 A,B프레임 메모리(133A), (133B)는 프레임내 부호화될 때 발생하는 데이타가 오버 플로우되는 것을 방지하기 위해 사용된 것으로, 비디오헤더 디코더(131)에서 A프레임 메모리(133A)로 비디오 비트열을 입력할 때, B프레임 메모리(133B)에서 가변길이 디코더(134)로 비디오 비트열을 입력시켜 프레임내 부호화된 데이타의 발생 비트량과 그 타이밍이 가변적인 것에 대응할 수 있게 하였다.
HDTV비트열은 높은 압축율을 얻기 위해 가변길이 부호화 되어 있으므로 비트열 중 각 부호(Codeword)를 인식하기 위하여 가변길이 디코더(134)를 통해 그 A프레임 메모리(133A) 또는 B프레임 메모리(133B)에서 입력되는 프레임내 부호화된 비트열에 대해 가변길이 디코딩(VLD)을 수행한다.
그리고, 상기 가변길이 디코더(134)의 출력정보 중 프레임내 부호화된 비트열에서 픽쳐헤더 정보는 버퍼4(135A)에 저장되고, 슬라이스(Slice), 매크로블록의 부호화 정보는 버퍼5(135B)에 저장되어 적절한 타이밍 동안에 변속용 비디오비트열 형성부(139)로 입력된다.
테이프상에 트릭영역의 크기는 제한되어 있으므로 각 프레임내 블록의 DCT계수들 중 변속영상을 구성하는데 기여도가 큰 성분 즉, 각 블록들의 부호(Codeword)중 중요데이타(DC 및 저주파성분)만을 (R-L)쌍 선택부(136)를 이용하여 변속용 데이타로 추출하게 된다. 그런데, 일반적으로 HDTV 비트열은 가변길이 부호화 처리 되어 실제 몇개의 DCT계수를 정확히 추출할 수 없고 몇개의 (R-L)부호를 추출하게 된다.
또한, 추출된 데이타의 비트량을 결정하는 것은 DCT계수의 갯수가 아니고, (R-L)부호의 갯수이다. 이때, 각 블록에서 DC를 포함한 추출된 (R-L)부호의 갯수는 비트레이트 제어부(142)에서 비트량 제어를 위해 입력된 (R-L)부호수(Number of)(R-L)Codeword)에 의해 결정되도록 하였다.
EOB(End Of Block) 삽입부(137)는 각 블록에 대해 비디오 신택스를 맞추기 위해 DC, 추출된 (R-L)부호 뒤에 EOB부호(일예로 부호 10 또는 부호 0110)를 첨가한다.
바이트 얼라인먼트(Byte Alignment)는 HDTV 비트열의 비디오 신택스 상에서 각 스타트 코드가 바이트 경계(Byteboundary)에 그 시작위치가 놓여져야 한다는 제한조건이다. 입력되는 HDTV비트열은 바이트 얼라인먼트가 되어 있지만 변속용 데이타로 추출된 비트열의 경우 입력 비트열과 그 구성이 다르게 되었으므로 새로운 바이트얼라인먼트가 요구된다.
따라서, 바이트얼라인먼트부(138)는 각 슬라이스내 변속용 데이타를 추출한 후 슬라이스 스타트코드가 바이트 경계에 위치하도록 0bit를 첨가시킨다. 제15도는 바이트 얼라인먼트시키는 과정을 보인 것이다.
상기 버퍼3(132), 버퍼4(135A), 버퍼5(135B), (R-L)쌍 선택부(136)EOB삽입부(137), 바이트 얼라인먼트부(138)에서 출력되는 변속재생용 비디오 비트열은 변속용 비디오 비트열 형성부(139)에 의해서 HDTV비디오 비트열 신택스에 적합하도록 재구성된다.
이때, 버퍼3(132)으로 부터 입력되는 시퀀스, GOP헤더 정보는 매 변속용 프레임마다 앞부분에 위치시킨다. 즉, 입력되는 HDTV비트열에는 시퀀스, GOP헤더정보가 간헐적으로 존재하지만 출력되는 변속 재생용 비트열에는 매 프레임마다 삽입하게 된다.
왜냐하면, 변속재생은 사용자가 어느 시점에서나 시작이 가능하므로 그 당시까지의 시퀀스헤더와 재생된 변속용 데이타와 상관관계가 존재하지 않기 때문이다. 또한, 일반적으로 HDTV 비디오 디코더는 변속용 비트열이 입력되면 그 당시 버퍼 및 레지스터의 내용을 리세트하므로 매 프레임마다 시퀀스헤더가 존재하여 디코딩변수(Parameter)를 초기화하는 것이 바람직하다. 제20도는 상기 변속용 비디오비트열 형성부(139)의 처리과정을 보인 것이다.
트랜스포트 인코더부(141)는 상기 변속용 비디오비트열 형성부(139)를 통해 추출된 변속용 비디오 비트열을 전송규격인 트랜스포트 팻킷으로 재구성하기 위해 사용된 것으로, 이때, 상기 버퍼2(122)에서 입력되는 PSI, PES헤더정보를 이용하게 되며, DSM트릭모드 플래그(HDTV 디코더로 입력되는 비트열이 변속재생 비트열임을 나타내는 플래그)를 1로 세팅한다.
변속영상 한 프레임에 할당된 트릭영역이 고정되어 있으므로(예, 약 576kbps) 추출되는 변속재생용 비트열의 양도 이 범위내에 있어야 한다. 따라서, 비트레이트 제어부(142)에 의해서 각 블록당 선택되는 (R-L)부호수를 조정하여 발생비트량을 제어하게 된다. M개의 슬라이스가 존재하는 프레임과 N개의 슬라이스당 레이트 제어를 수행한다고 가정할 때 한 프레임당 할당 트랙영역이 L인 경우, N개의 슬라이스당 평균적으로 (L×N/M)의 bit수가 추출되는 것이 요망된다.
따라서, 매 N개의 슬라이스마다 발생비트량이 평균 비트량보다 크면 (R-L)부호수를 감소시키고, 평균비트량보다 작으면 (R-L)부호수를 증가시킨다. 만일 언더플로우가 발생하면 스터핑부(143)에서 널 팻킷(Null Packet)을 이용해서 비트량을 맞춘다. 또한, 오버플로우시 발생비트량만큼 전송을 하지 않는다.
변속용 비트열을 브이씨알의 기록형식으로 변환한 후 버퍼에 저장하는 기록형식처리부(150)는 상기 트랜스포트 인코더(141)에서 전송규격인 트랜스포트 팻킷으로 재구성된 비디오비트열을 공급받아 에러정정 부호화부(151)를 통해 에러정정 및 부호화 처리하고, 트릭 인터리버(152)를 통해서는 버스트성 에러에 대한 대책으로 인터리빙 처리하며, 동기블록 형성부(153)를 통해 동기블록화 한 후 스위치(154)를 통해 정상재생용 비트열과 적절한 타이밍으로 멀티플렉싱되도록 두 프레임의 변속영상을 A프레임 버퍼(154A)와 B프레임 버퍼(154B)에 저장한다.
멀티플렉서(161)는 제21도에서와 같이 트랙기록 형식부(162)로 부터 입력되는 멀티플렉싱 타이밍신호에 따라 상기 정상재생비트열처리부(110)에서 출력되는 정상재생용 비트열, 기록형식 처리부(150)에서 출력되는 변속A프레임 비트열과 변속B프레임 비트열을 멀티플렉싱하여 이를 변조부로 출력한다.
트랙기록 형식부(162)는 기록모드에서 헤드스위칭 펄스(HSP)를 기준으로 변속용 데이타와 정상용 데이타를 멀티플렉싱하기 위한 타이밍신호를 발생시킨다. 헤드스위칭펄스(HSP)가 매 트랙마다 발생하므로 제12도와 같이 매 트랙당 트릭영역과 정상영역이 할당되는 경우 멀티플렉싱 타이밍은 제22도와 같다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 MPEGⅡ를 기준으로 압축된 디지탈 TV신호를 기록, 재생하는 디지탈 브이씨알에 있어서, 고속 전진/후진 재생이 가능하게 하는 테이프 위의 기록형식과 기록장치에 관한 것으로, 사용자가 임의의 시점에서도 변속시작이 가능하며, 부가적인 트랙킹 알고리즘이 요구되지 않고 다수의 배속에 대해 변속영상을 구성할 수 있으며, 특히 저배속시 화질 향상을 얻을 수 있다. 또한, 헤드/테이프 메카니즘에 발생하는 비직선성에 대해서도 안정한 변속데이타 검출이 가능하다.

Claims (5)

  1. 입력되는 HDTV비트열을 브이씨알의 기록단위 형식으로 변환하여 이를 정상재생용 비트열로 공급하는 정상재생비트열 처리부(110)와, 변속용 비트열을 추출하고 기록하는 과정에서 비디오, 오디오, 부가데이타와 멀티플렉싱된 HDTV 비트열의 전송 레이어에서 비디오 비트열만을 분리하는 시스템 디코더부(120)와, 상기 시스템 디코더부(120)에 의해 분리된 비디오 비트열 중에서 변속용 데이타인 프레임내 부호화된 비트열의 중요 데이타(DC, 저주파성분, 헤더정보)를 추출하고, 다시 비디오 신택스에 맞게 처리하는 비디오 비트열 처리부(130)와, 상기 시스템 디코더부(120) 및 비디오 비트열 처리부(130)의 출력을 공급받아 기록시 전송 규격인 트랜스포트 패킷으로 재구성하는 시스템 인코더부(140)와, 상기 시스템 인코더부(140)에서 출력되는 변속용 비트열을 브이씨알의 기록형식으로 변환한 후 해당 프레임버퍼에 각기 저장하는 기록형식 처리부(150)와, 상기 정상재생비트열 처리부(110)에서 출력되는 정상재생용 데이타와 상기 기록형식 처리부(150)에서 출력되는 변속용 데이타를 테이프에 기록하는 적절한 타이밍에 멀티플렉싱하는 트랙기록 형식부(160)로 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치.
  2. 제1항에 있어서, 정상재생비트열 처리부(110)는 기록/재생과정에서 발생되는 에러를 제거하기 위하여 HDTV 비트열에 리던던시 비트를 부가하는 에러정정부호화부(111)와, 헤드/테이프 메카니즘에 의해 발생하는 버스트성 에러를 제거하기 위해 인터리빙을 수행하는 노멀 인터리버(112)와, 상기 인터리빙된 비트열에 동기신호(Sync)를 부가하여 동기블록을 형성하는 동기블록 형성부(113)와, 상기 동기블록 형성부(113)에서 출력되는 정상재생용 비트열을 저장하는 버퍼1(114)로 구성한 것을 특징으로 하는 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치.
  3. 제1항에 있어서, 비디오 비트열 처리부(130)는 상기 트랜스포트 디코더(121)에서 입력된 비디오비트열 중에서 인트라프레임내 부호화된 비트열을 추출하고, 비디오 신택스를 분석하여 프레임내 부호화된 데이타를 추출하는 비디오헤더 디코더(131)와, 상기 비디오헤더 디코더(131)에서 출력되는 비디오 비트열 중에서 시퀀스, GOP헤더정보를 저장하는 버퍼3(132)와, 상기 비디오헤더 디코더(131)의 출력 비디오 비트열 중 N으로 고정적인 비트열의 인트라 프레임을 저장하는 A프레임 메모리(133A) 및 B프레임 메모리(133B)와, 상기 A프레임 메모리(133A) 또는 B프레임 메모리(133B)에서 입력되는 프레임내 부호화된 비트열을 가변길이 디코딩하는 가변길이 디코더(134)와, 상기 가변길이 디코더(134)의 출력정보 중 프레임내 부호화된 비트열에서 픽쳐헤더 정보를 저장하는 버퍼4(135A) 및 슬라이스, 매크로블록의 부호화 정보를 저장하는 버퍼5(135B)와, 각 프레임내 블록의 DCT계수들 중 변속영상을 구성하는데 기여도가 큰 성분을 추출하는 (R-L)쌍 선택부(136)와, 각 블록에 대해 비디오 신택스를 맞추기 위해 DC, 추출된 (R-L)부호 뒤에 EOB부호를 첨가하는 EOB 삽입부(137)의 각 슬라이스내 변속용 데이타를 추출한 후 슬라이스 스타트코드가 바이트 경계에 위치하도록 0bit를 첨가하는 바이트얼라인먼트부(138)와, 상기 버퍼3(132), 버퍼4(135A), 버퍼5(135B), (R-L)쌍 선택부(135), EOB삽입부(137), 바이트 얼라인먼트부(138)에서 출력되는 변속재생용 비디오 비트열을 HDTV비디오 비트열 신택스에 적합하도록 재구성하는 변속용 비디오비트열 형성부(139)로 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치.
  4. 제1항에 있어서, 시스템 인코더부(140)는 상기 비디오 비트열 처리부(130)의 변속용 비디오비트열 형성부(139)를 통해 추출된 변속용 비디오 비트열을 전송규격인 트랜스포트 팻킷으로 재구성하는 트랜스포트 인코더부(141)와, 트랜스포트 인코더부(141)의 출력 비트열을 공급받아 각 블록당 선택되는 (R-L)부호수를 조정하여 발생비트량을 제어하는 비트레이트 제어부(142)와, 상기 비트레이트 제어부(142)의 출력을 근거로 언더플로우가 발생하면 널 팻킷을 이용해서 비트량을 맞추고, 오버플로우시 발생비트량만큼 전송을 중단하는 스터핑부(143)로 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치.
  5. 제1항에 있어서, 기록형식 처리부(150)는 상기 시스템 인코더부(140)에 의해 전송규격인 트랜스포트 팻킷으로 재구성된 비디오비트열을 공급받아 에러정정 및 부호화 처리하는 에러정정 부호화부(151)와, 상기 에러정정 부호화부(151)의 출력을 공급받아 버스트성 에러에 대한 대책으로 인터리빙을 수행하는 트릭 인터리버(152)와, 상기 트릭 인터리버(152)의 출력을 동기블록화 하는 동기블록 형성부(153)와, 상기 동기블록 형성부(153)의 출력을 공급받아 정상재생용 비트열과 적절한 타이밍으로 멀티플렉싱되도록 두 프레임의 변속영상을 A프레임 버퍼(154A)와 B프레임 버퍼(154B)에 분리저장하는 스위치(154)로 구성한 것을 특징으로 하는 디지탈 에치디티브이용 브이씨알의 변속재생 장치.
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