KR0147941B1 - 고속재생을 위한 부호화시스템 - Google Patents

고속재생을 위한 부호화시스템

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KR0147941B1 KR1019940021672A KR19940021672A KR0147941B1 KR 0147941 B1 KR0147941 B1 KR 0147941B1 KR 1019940021672 A KR1019940021672 A KR 1019940021672A KR 19940021672 A KR19940021672 A KR 19940021672A KR 0147941 B1 KR0147941 B1 KR 0147941B1
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Abstract

본 발명은 고속재생을 위한 부호화시스템에 관한 것으로, 이를 위하여, 비디오신호의 공간적, 시간적인 중복성을 이용하여 부호화하는 비디오 부호기는 부호화된 각 GOP의 시작 어드레스와 고속재생에서 필요로 하는 화상에 대한 시작 어드레스 정보를 산출하여 메모리에 저장하는 수단 및 메모리에 저장된 고속재생용 정보를 하나의 패킷으로 부호화하여 상기 시스템 부호기에 제공하는 PSA 부호화수단을 포함하며, 부호화된 오디오신호와 비디오신호를 매칭시키기 위한 시스템 부호기는 PSA 부호화수단으로부터 제공되는 고속재생용 정보에 대한 패킷을 시스템 비트스트림에 삽입하여 전송함으로써, 수신측의 재생시스템에서 추가적인 연산(종래 장치는 고속재생시에 모든 GOP층을 파징함)장치 없이도 이어지는 다음 GOP로의 직접 억세스가 가능하게 하여 재생시스템에서의 효율적이고 적응적인 고속재생이 수행될 수 있도록 한 것이다.

Description

고속재생을 위한 부호화시스템
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고속재생을 위한 부호화 시스템에 대한 개략적인 블록구성도.
제2도는 본 발명에 따라 제1도에 도시된 PSA 연산부에서 고속 재생을 위한 정보의 부호화 수행과정을 보여주는 플로우챠트.
제3도는 본 발명에 따라 제1도에 도시된 PSA 부호화부에서 고속 재생을 위한 정보의 코드 부호화 수행과정을 보여주는 플로우챠트.
제4도는 전형적인 종래의 부호화시스템에 대한 블록구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 오디오 부호기 20 : 비디오 부호기
21 : 비디오 부호화부 22 : D화상 양자화부
23 : PSA 연산부 24 : 메모리
25 : PSA 부호화부 30 : 시스템 부호기
본 발명은 MPEG-1 비트스트림 부호화시스템에 관한 것으로, 특히 재생시스템에서 고속재생이 원활하게 수행될 수 있도록 부호화 시에 고속재생에 필요한 화상의 형태와 시작위치 정보를 시스템 비트스트림에 삽입할 수 있는 고속재생을 위한 부호화시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 영상전화기, HDTV 등과 같이 비디오신호와 오디오신호를 디지털신호로 전송하고자 하는 경우, 이에 수반되는 방대한 데이터량을 감소시키기 위하여 고율의 데이터 압축방법을 이용하여 전송되는 디지털 데이터를 압축 부호화 하여 전송하게 된다. 이 때, 비디오신호와 오디오신호는 그들 신호의 특성상 각각 다른 부호화장치를 통해 각각 부호화되며, 이러한 부호화에 있어서 오디오신호에 비해 보다 많은 양의 데이타가 발생하게되는 비디오신호의 압축 부호화는 특히 중요한 부분을 차지한다.
다시 말해, 이러한 비디오신호의 부호화에서 실질적으로 가장 중요한 것은 전송하고자 하는 데이터를 압축하여 부호화 함으로써 데이터 량을 줄이는데 있다고 볼 수 있다. 따라서, 송신측에서는 비디오신호를 전송할 때 비디오신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 부호화한 다음 전송채널을 통해 수신측으로 전송하게 된다.
보다 상세하게, 송신측의 부호화시스템에서는 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : 이하 DCT라 약칭함)등의 변환부호화를 이용하여 비디오신호의 공간적인 중복성을 제거하고, 또한 움직임 추정, 예측등을 통한 차분부호화를 이용하여 비디오신호의 시간적인 중복성을 제거함으로서, 비디오신호를 효율적으로 압축하게 된다.
따라서, 상기한 바와 같이 압축 부호화된 비디오신호와 오디오신호는 시스템 부호화기를 통해 매칭된 다음 플렉시블한 전송을 위해 디지털 저장매체에 저장된다.
상기한 바와 같이, 송신측에서 데이터의 압축전송을 위해 비디오신호와 오디오신호를 부호화하는 전형적인 종래의 부호화 시스템으로서는 제4도에 도시된 바와같은 형태의 것이 있다.
동도면에 도시된 바와 같이, 전형적인 종래의 부호화 시스템은 오디오신호를 소정단위로 압축 부호화 하는 오디오 부호기(10), 비디오신호를 설정된 포맷에 따라 소정단위로 압축 부호화 하는 비디오 부호기(20) 및 이들 부호화된 비디오 및 오디오신호를 상호간에 매칭시켜 패킷화하는 시스템 부호기(30)로 구성되며, 또한 비디오 부호기(20)는 비디오 부호화부(21), D 화상 양자화부(22) 및 PSA(picture start address; 이하 PAS라 함) 부호화부(25)를 포함한다.
한편, 상기한 비디오 부호기(20)내의 비디오 부호화부(21)는 동도면에서 그 상세한 도시는 생략되었으나 비디오신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 압축 부호화를 수행한다. 즉, 비디오 부호화부(21)는 DCT, 양자화 및 가변장 부호화와 움직임 추정, 예측등을 통한 차분부호화를 통해 비디오신호의 공간적인 중복성과 시간적인 중복성을 제거함으로서 비디오신호를 효율적으로 압축한다.
또한, 비디오 부호기(20)내의 D 화상 양자화부(22)는 비디오 부호화부(21)내의 도시 생략된 DCT부로부터 출력되는 매크로블럭에 대한 변환계수에서 직류 성분 즉, DC 성분의 변환계수를 양자화한다.
그리고, 비디오 부호기(20)내의 PSA 부호화부(25)는 상기한 비디오 부호화부(21)내의 도시 생략된 멀티플렉서로부터 입력되는 각 영상의 I 및 D 화상에 대한 화상형태와 그의 시작 어드레스를 부호화한 다음 멀티플랙서(30)에 제공하며, 이러한 PSA신호는 소정영역, 예를 들면 확장영역, 즉, 확장 데이터(extension_data)영역에 삽입된다. 여기에서 I 화상은 인트라(intra)모드시의 인트라 프레임을 의미하고, D 화상은 DCT된 변환계수에서 DC 성분만을 부호화한 화상을 의미한다.
다른한편, 시스템 부호기(30)는 오디오 부호기(10)로부터 입력되는 부호화된 오디오신호와 비디오 부호기(20)로부터 입력되는 부호화된 비디오신호를 매칭시켜 소정단위로 각 패킷상에 배열하는데, 이는 수신측으로의 전송시에 전송채널을 통한 패킷전송을 위해서이다.
상기한 시스템 부호기(30)에서의 패킷화에 있어서, 각 패킷에는 비디오신호를 배열하기 위한 비디오대역과 오디오신호를 배열하기 위한 오디오대역이 할당되어 있으며, 또한 비디오대역에 배열되는 비디오층은 시작코드, 시이퀀스 헤더(화상율, 비트율, 버퍼사이즈, 사용자 데이터 등), GOP(group of picture) 및 종료코드 등의 순서로 데이터가 배열된다.
따라서, 상술한 바와같은 구성을 갖는 종래 부호화시스템에 의해 압축 부호화된 비디오 및 오디오신호를 팩내의 각 패킷에 넣은 다음 전송채널을 통해 수신측의 복호화시스템으로 전송하면 수신측의 복호화시스템에서는 비디오신호의 재생시에 부호화되어 소정단위 (프레임 또는 GOP)로 패킷화된 비트스트림 형태의 비디오신호를 부호화되기 이전의 원래의 신호로 복원하여 디스플레이측에 제공한다.
한편, 수신 측의 재생시스템에서 정상적인 플레이, 즉 정상재생시에는 상술한 바와 같이 부호화된 모든 화상을 복호화하여 사용하지만, 고속재생시에는 통상적으로 인트라(intra)모드시의 인트라 프레임을 나타내는 I 화상 및 DCT된 변환계수에서 DC 성분만을 부호화한 화상을 나타내는 D 화상만을 복원하여 사용하고 있다.
그러나, 상기한 점에 비추어 볼 때 상술한 바와같은 종래 기술에 따라 부호화되어 수신된 비디오신호를 수신측의 재생시스템에서 특수재생, 즉 고속재생하고자 하는 경우, 비디오신호에 관한 정보(I,D 화상의 형태와 시작 어드레스)가 비디오 비트스트림 부분에 삽입되어 있기 때문에 복호화부에서 각 GOP의 시작위치를 미리 알지 못함으로 인해 하나의 GOP층에 있는 I,D 화상을 복원한 후에 이어지는 다음 GOP층의 시작위치를 찾기 위하여 연속적으로 파징(parsing)을 수행함으로서 이로 인해 불필요하게 많은 시간이 소모되어 고속재생의 저해요인이 될 뿐만 아니라 고속재생의 속도를 필요에 따라 적응적으로 조절하는 것이 불가능하다는 문제가 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 고속재생을 위한 비디오신호의 복원이 고속으로 수행될 수 있도록 부호화시에 고속재생에 필요한 화상의 시작위치에 관한 정보를 시스템 비트스트림 부분에 삽입함으로서 재생시스템에서의 고속재생시에 시스템 비트스트림 부분에 삽입된 정보에 의거하여 효율적이고 적응적으로 고속재생을 수행할 수 있도록 한 고속재생을 위한 부호화시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 오디오 부호기와 비디오 부호기를 통해 압축 부호화되어 제공되는 비트스트림의 형태의 신호를 시스템 부호기를 통해 패킷화하여 전송하는 부호화 시스템에 있어서, 상기 비디오 부호기는 부호화된 각 GOP(Group of Picture)의 시작 어드레스와 고속재생에서 필요로 하는 화상에 대한 시작 어드레스 정보를 산출하여 메모리에 저장하는 수단과, 상기 메모리에 저장된 고속재생용 정보를 하나의 패킷으로 부호화하여 상기 시스템 부호기에 제공하는 PSA(Picture Start Address)부호화수단을 포함하며, 상기 시스템 부호기는 상기 PSA(Picture Start Address)부호화수단으로부터 제공되는 상기 고속재생용 정보에 대한 패킷을 시스템 비트스트림에 삽입하여 전송하는 것을 특징으로 하는 고속재생을 위한 부호화시스템을 제공한다.
또한, 상기한 본 발명에서 이용되는 고속재생용 화상정보는 각 GOP의 시작 어드레스와 I,D 화상의 형태 및 시작 어드레스이며, 이러한 화상정보는 시스템계층의 각 팩의 첫 번째 패킷에 삽입된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 고속재생을 위한 부호화시스템에 대한 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 부호화시스템은 오디오 부호기(10), 비디오 부호기(20) 및 시스템 부호기(30)를 포함한다.
동도면과 종래 장치를 도시한 제4도의 비교를 통해 명백하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 부호화시스템은, 전송을 위해 비디오신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 비디오신호를 압축 부호화하는 비디오 부호기(20)의 구성이 종래시스템과는 다르다.
즉, 본 발명에 채용되는 비디오 부호기(20)는 비디오 부호화부(21), D 화상 양자화부(22), PSA 연산부(23), 메모리(24) 및 PSA 부호화부(25)로 구성되며, 이러한 구성에 의해 본 발명이 목적으로 하는 바가 달성된다. 따라서, 이들 구성소자들을 제외한 나머지 구성소자들은 실질적으로 종래장치에서와 같이 동일한 기능을 수행하는 동일소자들을 나타내므로 이해를 쉽게 하기 위하여 동도면에서 제4도와 동일한 참조번호로서 도시하였다.
따라서, 하기에서는 기타 구성소자들의 기능에 대해서는 이미 앞에서 상세하게 설명하였으므로 비디오신호가 갖는 공간적, 시간적인 상관성을 이용하여 비디오신호를 압축 부호화 하는 비디오 부호기(20)의 동작을 중심으로 하여 설명한다.
제1도에 있어서, 비디오 부호기(20)내의 비디오 부호화부(21)는 실질적으로 전술한 종래 시스템에 채용되는 것과 동일한 기능을 수행하는 구성소자로서, 동도면에서의 상세한 도시는 생략되었으나 DCT, 양자화 및 가변장 부호화와 움직임 추정, 예측 등을 통한 차분부호화를 통해 비디오신호의 공간적인 중복성과 시간적인 중복성을 제거함으로서 비디오신호를 효율적으로 압축하여 비트스트림 형태로 출력한다.
또한, 비디오 부호기(20)내의 D 화상 양자화부(22)는 비디오 부호화부(21)내의 도시 생략된 DCT부로부터 출력되는 매크로블럭에 대한 변환계수에서 DC 성분의 변환계수를 양자화하여 다시 비디오 부호화부(21)에 제공한다.
한편, 본 발명에 따라 포함되는 PSA 연산부(23)는 수신측의 재생시스템에서의 고속재생시에 필요로 하는 화상정보, 즉 GOP의 시작 어드레스와 I,D 화상의 형태 및 시작 어드레스 정보를 부호화하여 메모리(24)에 저장한다.
다른 한편, 비디오 부호기(20)내의 PSA 부호화부(25)는 상기한 바와 같이 메모리(24)에 저장된 고속재생용 화상정보인 GOP의 시작 어드레스와 I,D 화상의 형태 및 시작 어드레스신호를 읽어 들여 각각 코드 부호화한 다음 하나의 독립된 패킷으로 만들어 시스템 부호기(30)에 제공한다.
그러므로, 시스템 부호기(30)는 오디오 부호기(10)와 비디오 부호기(20)로부터 입력되는 압축 부호화된 오디오 및 비디오신호를 소정길이의 패킷으로 만들 때 상기한 PSA 부호화부(25)를 통해 메모리(24)로부터 제공되는 고속재생용 정보에 대한 패킷을 각 팩의 첫 번째 패킷으로 삽입한다.
다음에, 상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 부호화시스템에 있어서, 고속재생용 화상정보를 부호화 하여 시스템계층에 삽입하는 과정에 대하여 설명한다.
먼저, 비디오 부호화부(21)에서 비디오신호가 공간 및 시간적인 중복성을 이용한 부호화를 통해 압축 부호화된 다음 도시 생략된 멀티플렉서를 통해 시스템 부호기(30)로 전송될 때, 멀티플렉서에서 출력되며 수신측의 재생시스템에서의 고속재생시에 필요로 하는 화상정보인 GOP의 시작 어드레스와 I,D 화상의 형태 및 시작 어드레스 정보가 PSA 연산부(23)를 통해 부호화되어 메모리(24)에 저장된다. 이러한 일련의 과정은 아래와 같다.
즉, 제2도로부터 알 수 있는 바와같이, 전술한 비디오 부호화부(21)로부터의 데이터신호가 입력되면 PSA 연산부(23)는 GOP 시작 어드레스신호에 의거하여 새로운 GOP 인지의 여부를 판단한다(단계200). 이 단계(200)에서의 판단결과 입력 데이터신호가 새로운 GOP 이면 이 GOP의 시작 어드레스를 메모리(24)에 저장한 다음(220), 새로운 GOP의 시작 어드레스를 0으로 하고 처리는 상기 단계(200)로 되돌아간다.
한편, 상기 단계(210)에서의 판단결과 입력 데이터신호가 새로운 GOP가 아니면 I 또는 D 화상의 입력여부를 체크한다(단계230). 이 단계(230)에서의 체크결과 I 또는 D 화상의 입력이 없으면 시작 어드레스를 화상사이즈 만큼 증가시킨 다음(단계240), 처리는 단계(210)로 되돌아가 이후의 과정을 반복 실행하고, 상기 단계(230)에서의 체크결과 I 또는 D 화상의 입력이 있으면 해당 화상의 형태 및 시작 어드레스 정보를 메모리(24)에 저장한 다음(단계250), 처리는 상기한 단계(240)로 되돌아가 그 이후의 과정을 반복 실행하게 된다.
따라서, 본 발명에 따라 상기한 바와같은 과정을 통해 고속재생에 필요한 화상정보인 GOP의 시작 어드레스와 I,D 화상의 형태 및 시작 어드레스 정보가 메모리(24)에 저장된다.
그런 다음, 상기한 바와 같이 메모리(24)에 저장된 고속재생용 화상정보인 PSA 부호화부(25)를 통해 하나의 독립된 패킷으로 만들어져 시스템 부호기(30)에서의 시스템계층 부호화시에 시스템 부호기(30)에 제공되며, 이러한 과정은 다음과 같다.
즉, 제3도로부터 알 수 있는 바와 같이, 먼저, 패킷 시작코드를 프리픽스(Prefix)한 다음(단계310), 스트림 고유번호(id)를 'BF'로 할당한다(단계320).
그런 다음, 패킷길이를 '07FA'로 할당한 다음(단계330), 입력데이타가 새로운 GOP 인지의 여부를 체크한다(단계340). 이 단계(340)에서의 체크결과 입력 데이터신호가 새로운 GOP 이면 이 새로운 GOP의 시작 어드레스를 부호화한 다음(단계350), 다시 화상이 더 있는지의 여부를 체크하고, 단계(340)에서의 체크결과 입력 데이터신호가 새로운 GOP가 아니면 바로 화상이 더 있는지의 여부를 체크한다(단계360).
상기 단계(360)에서의 체크결과 화상이 더 있으면 해당 화상의 형태를 부호화하고(단계370), 또한 I,D 화상의 시작 어드레스를 부호화한 다음(단계380), 처리는 상기한 단계(340)로 되돌아가 그 이후의 과정을 반복 실행하게 된다. 따라서, 상술한 바와 같은 과정을 통해 메모리(24)에 저장된 고속재생용 화상정보는 소정길이의 바이트로 부호화되어 메모리(24)에 다시 저장된다.
한편 상기한 단계(360)에서의 체크결과 화상이 더 없다고 판단되면 처리루틴은 종료되고 제어는 시스템 부호기(30)로 리턴된다(단계390).
또한, 상술한 본 발명의 일 실시 예에서는 스트림 고유번호(id)로서 MPEG에서 규정한 프라이비트(private) 스트림_2인 'BF'를 사용하는 것으로 하여 설명하였으나, 본 발명은 'BF' 대신에 프라이비트 스트림_1인 'BE'를 사용할 수도 있다.
더욱이, 본 발명에 따른 부호화시스템은 화상형태 및 I,D 화상의 시작 어드레스의 부호화를 PSA 부호화부(25)에서 실행하는 것으로 하여 설명하였으나, 반드시 이에 국한되는 것은 아니고 PSA 연산부(23)에서 이러한 기능을 수행하더라도 실질적으로 동일한 결과를 얻을 수가 있다.
따라서, 시스템 부호기(30)에서의 시스템계층 부호화시에 상술한 바와같이 PSA 부호화부(25)를 통해 소정의 코드로 부호화되어 메모리(24)에 저장되어 있던 고속재생용 화상정보는PSA 부호화부(25)에 의해 하나의 독립된 패킷으로 만들어져 시스템 부호기(30)에 제공되며, 시스템 부호기(30)는 고속재생용 화상정보가 배열되는 독립된 패킷을 각 팩의 첫 번째 패킷으로 넣어 수신시스템에 전송하게 되다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명에 따라 오디오 및 비디오신호의 부호화시에 시스템 비트스트림에 고속재생에 필요로 하는 화상정보를 삽입하여 전송함으로서, 수신측의 재생시스템에서의 고속재생시에, GOP층 전체를 모두 파징(parsing)하지 않고 시스템 비트스트림에 삽입되어 전송되어 온 고속재생용 화상정보인 GOP 시작 어드레스와 I,D 화상의 형태와 시작 어드레스 정보에 의거하여 적응적으로 고속재생을 수행함으로, 종래장치에서와 같이 추가적인 연산(종래장치는 고속재생시에 모든 GOP층을 파징함)장치 없이도 이어지는 다음 GOP로의 직접 억세스가 가능하게 되어 재생시스템에서의 효율적이고 적응적인 고속재생이 가능하게 되는 효과를 갖는다.

Claims (3)

  1. 오디오 부호기와 비디오 부호기를 통해 압축 부호화되어 제공되는 비트스트림의 형태의 신호를 시스템 부호기를 통해 패킷화하여 전송하는 부호화 시스템에 있어서, 상기 비디오 부호기는, 부호화된 각 GOP(Group of Picture)의 시작 어드레스와 고속재생에서 필요로 하는 화상에 대한 시작 어드레스 정보를 산출하여 메모리에 저장하는 수단과, 상기 메모리에 저장된 고속재생용 정보를 하나의 패킷으로 부호화하여 상기 시스템 부호기에 제공하는 PSA(Picture Start Address)부호화수단을 포함하며, 상기 시스템 부호기는 상기 PSA(Picture Start Address)부호화수단으로부터 제공되는 상기 고속재생용 정보에 대한 패킷을 시스템 비트스트림에 삽입하여 전송하는 것을 특징으로 하는 고속재생을 위한 부호화시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고속재생용 화상정보는 각 GOP(Group of Picture)의 시작 어드레스와 인트라(intra)모드시의 인트라 프레임을 나타내는 I 화상과 DCT(Discrete Cosine Transform)된 변환계수에서 DC 성분만을 부호화한 D 화상의 형태 및 시작 어드레스신호인 것을 특징으로 하는 고속재생을 위한 부호화시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 고속재생용 화상정보는 시스템계층의 각 팩의 첫 번째 패킷에 삽입되는 것을 특징으로 하는 고속재생을 위한 부호화시스템.
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