KR0181082B1

KR0181082B1 - 엠펙 시스템의 피티에스 부호화장치

Info

Publication number: KR0181082B1
Application number: KR1019960025094A
Authority: KR
Inventors: 김종일
Original assignee: 배순훈; 대우전자주식회사
Priority date: 1996-06-28
Filing date: 1996-06-28
Publication date: 1999-04-01
Also published as: KR980006945A

Abstract

본 발명은 엠펙(MPEG) 시스템에서 정보데이터의 PTS를 효율적으로 부호화하는 장치에 관한 것으로, 이를 해결하기 위하여 엠펙 권고안에 근거하여 오디오/비디오신호를 인코딩하는 엘리멘트리 스트림 인코더와, 상기 인코딩된 출력을 PES 패킷화하는 PES 패킷타이저, 상기 PES 패킷을 전송 패킷화하며, 상기 전송 패킷화된 스트림이 처음 전송버퍼에 기록되는 시점부터 상기 전송버퍼에 처음 수신되는 PCR이 기록되는 시점까지 누적된 데이터 량을 전송율로 나누어 초기 PCR를 구하며, 상기 초기 PCR에 기초하여 상기 전송 패킷내에 디코더 의 재생시간의 기준을 맞추기 위한 PTS를 기록하여 전송채널로 출력하는 장치에 있어서, 상기 엘리멘트리 스트림 인코더의 출력인 엘리멘트리 스트림에서 오디오 및 비디오신호의 시작을 알리는 스타트코드의 검출 결과에 따라 플래그를 제공하거나 디코더의 재생시간인 PTS가 기록되어 전송되는 시점부터 카운트를 행한 카운트 값과 기설정된 값간의 비교에 의거하여 플래그를 제공하는 플래그 발생수단과, 상기 PES 패킷타이저의 출력인 PES 패킷을 전송 패킷화하며, 이 전송 패킷화된 상기 전송패킷에 상기 플래그 발생수단의 플래그를 기록하여 출력하는 전송 패킷타이저와, 상기 초기의 PCR 값과 시스템 클럭에 기초하여 상기 디코더의 재생시간인 PTS를 발생하여 출력하는 인코더 클럭시스템, 상기 인코더 클럭 시스템의 출력인 PTS를 기록하며, 상기 전송 패킷타이저의 전송패킷에서 플래그의 검출 결과에 응답하여 상기 기록된 PTS를 독출하여 상기 전송버퍼로 출력하는 검출 및 기록수단을 구비함으로써 PTS 데이터의 최대 전송시간 제한조건을 만족하면서 재생시간을 단축할 수 있는 효과가 있다.

Description

엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치

제1도는 MPEG-2(ISO/IEC 13818) 시스템에서 전송스트림의 인코더를 개략적으로 도시한 블럭 구성도.

제2도는 엘리멘트리 스트림, 패킷타이저 및 PES 패킷의 관계를 설명한 도면.

제3도 내지 제5도는 패킷구성 및 전송스트림의 구성을 도시한 도면.

제6도는 오디오/비디오 엘리멘트리 스트림을 구성하는 프로그램을 도시한 도면.

제7도는 본 발명에 따른 엠펙(MPEG) 시스템의 퍼터에스(PTS) 부호화 장치도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

510 : 엘리멘트리 스트림 인코더 520 : PES 패킷타이저

530 : 플래그 발생수단 540 : 전송패킷타이져

550 : 인코더 클럭 시스템 560 : 검출 및 기록수단

570 : 전송버퍼

본 발명은 엠펙(MPEG)시스템에 관한 것으로, 특히 정보데이터(비디오,오디오등)의 재생시 간 정보인 PTS(PRESENTATION TIME STAMP)를 효율적으로 부호화하여 기록할 수 있도록된 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치에 관한 것이다.

MPEG-2 전송스트림은 MPEG 시스템 스트림의 일종으로서 MPEG 시스템에 대한 종개의 기술로는 현재 국제 표준으로 정해진 MPEG-2 IS에서 알려진 바와 같이 MPEG-2의 공식명칭은 ITU-T Rec.H.222.0｜ IS0/1EC 13818이다.

MPEG-2 에는 크게 제 1 파트인 시스템과 제 2 파트인 비디오 및 제 3 파트인 오디오로 나누어지며, 상기 제 1 파트는 시스템 레이어 코딩(System Layer Coding)에 관한 전반적인 분야에 대한 권고안이다.

여기서, 시스템 레이어 코딩(이하, 시스템 코딩)이란 MPEG-1나 MPEG-2의 데이터 압축방법으로 압축된 오디오/비디오 스트림뿐만 아니라 필요에 따라 사용자 데이터(user data)등을 멀티플렉싱하여 전송 또는 저장에 적합하도록 포맷팅하는 기술에 관한 것이다.

이와 같이 여러개의 비트 스트림을 입력받아 일련와 스트림으로 포맷팅하는 과정을 시스템 인코딩(System Encoder)이라 하고, 포맷팅한 것을 원래의 입력된 스트림의 형태로 풀어내는 과정을 시스템 디코팅(system decoder)이라 한다.

그리고 포맷팅하는 규칙을 신택스(Syntax)라하며, 이 신택스를 만드는 과정에서 각 부분의 의미를 규정해 둔 것이 시맨틱스(semantics)라 한다.

MPEG 시스템 IS 에서는 포맷팅 규칙인 신택스, 시맨틱스를 규정하고 있으므로, 시스템 인코더에서의 인코딩시, 이와 같은 규칙에 따라 비트 스트림을 만들어야 하며, 시스템 디코더는 이 규칙으로 만들어진 스트림을 디코더할 수 있도록 구성되어야 한다.

상기 시스템 인코딩은 단순히 각각의 오디오/비디오 스트림을 묶어 결합시키는 기능 뿐만 아니라 스트림을 디코딩하는 과정에서 시스템 디코더 내부의 버퍼 제어 및 각 디코딩된 스트림 들의 동기를 맞추어 재생하기 위한 몇가지의 파라메타가 삽입되는 과정을 포함한다.

시스템 인코딩 방법에 있어서, 전송스트럼 인코딩과 프로그램 스트림 인코딩의 두가지 형 태가 있는데, 상기 프로그램 스트림은 주로 저장을 위해 사용된다.

제1도는 MPEG-2 시스템에서 전송스트림의 인코더를 개략적으로 도시한 블럭구성도로서 오디오/비디오 스트림으로부터 패킷타이저를 거쳐 전송스트림을 만드는 과정을 보여준다.

제1도를 참조하면, 오디오 및 비디오 인코더(11)(12)는 MPEG-1 또는 MPEG-2로 가정할 수도 있지만 일반적으로 MPEG-2 시스템 인코딩은 MPEG계열이 아닌 다른 인코더로 인코딩된 스트림을 배제하지 않으므로 H.261 비디오 인코더나 CCITT G.721 오디오 인코더, 혹은 특정하게 제한된 유저들만을 위해 사용하는 독톡한 오디오/비디오 인코더가 될 수도 있다.

이들 비디오 및 오디오 인코더(11)(12)에서 인코딩된 데이터를 엘리멘트리 스트림이라 하는데, 이 엘리멘트리 스트림들은 일차적으로 각각의 오디오 및 비디오 패킷타이저(13)(14)를 통하여 패킷타이징된다.

이 과정을 거친 데이터를 패킷화된 엘리멘트리 스트림(Packetized Elementary Stream:PES)이라 하며, 이 PES 패킷을 만드는 패킷타이저를 PES 패킷타이저라 한다.

즉, 오디오 패킷타이저(13)와 비디오 패킷타이저(14)를 통해 만들어진 각각의 오디오 PES 패킷, 비디오 PES 패킷은 전송스트림(또는 프로그램 스트림)은 멀티플렉서(15)에 입력되고, 이 멀티플렉서(15)에서는 프로그램 스트림, 전송스트림을 만들어 출력하게 된다.

시스템 인코딩이란 결국, 엘리멘트리 스트림을 입력받아 PES 패킷타이징, 전송스트림을 만드는 과정에 해당한다. 즉, 크게 나누어 시스템 코딩과정은 두가지의 기능을 수행한다고 볼 수 있는데, PES 패킷과 TS/PS 멀티플렉싱이다.

PES 패킷타이저는 엘리멘트리 스트림들을 PES 패킷으로 만들고, TS/PS 멀티플렉싱 과정은 PES 패킷으로부터 75 패킷을 만드는 과정에 해당한다.

즉, MPEG-2 시스템 권고안은 디코딩을 위하여 구현되는 스펙(spec)은 특별히 인코딩하는 과정을 따로 규정하지 않고 있으며, 때에 따라 발생할 수 있는 응용시스템 에 대한 별도의 규정이 없는 것이다.

따라서, 인코딩 시스템은 출력되는 스트림이 MPEG-2 스트림 IS에서 규정한 디코더 스펙에 맞는 정확한 스트림을 제공해 주면되는 것인데, 이러한 인코딩 과정에서 인코더를 구성하는방법과 효율적인 디코더를 만드는 기술등은 표준화되어 있지 않다.

제2도는 시스템 코딩의 권고안을 참조하여 입력되는 엘리멘트리 스트림 이 PES 패킷화되는 과정을 도시한 것으로서, 시스템 인코더에서 부호화된 모든 정보는 패킷단위로 포맷팅된다. 제3도는 PES 패킷의 구성을 도시한 것으로, PES 패킷은 헤더(Header)와 패이로드(Payload)로 이루어진다.

상기 패이로드(32) 부분은 엘리멘트리 스트림을 일정한 길이로 잘라서 삽입하고, 헤더(31) 부분에 기타의 유용한 정보(예:시간정보, 주소, 꼬리표등)가 삽입하게된다. 여기서, PES 패킷을 만드는 장치를 패킷타이저라하고, 엘리멘트리 스트림을 입력받아 패킷을 만드는 장치를 PES 패킷타이저(제2도의 참조번호 22)라 한다.

본 시스템 인코더에서의 엘리멘트리 스트림이란 패킷타이징(패킷을 만드는 과정)을 수행하기 위한 입력 스트림을 의미하고, 좀더 광범위한 의미로는 어떤 형태로든 부호화된 스트림 이 시스템 인코더로 입력되는 경우의 스트림을 의미한다.

시스템 인코딩 과정은 엘리멘트리 스트림을 입력받아 PES 패킷을 만들고, 다시 PES 패킷을 입력 받아 전송스트림 패킷이나 프로그램 스트림 패킷을 만드는 과정으로 이해할 수 있게 된다.

제4도는 오디오 PES 스트림과 비디오 PES 스트림 및 전송헤더정보에 기초하여 전송 스트림화한 일예를 도시한 것으로,전송패킷의 길이는 항상 188바이트로 동일하게 짧기 때문에 멀터플렉싱, 리-멀티플렉싱, 디멀티플렉싱, 수신기 제작등에 있어서 용이하고 셀 로스(cell loss)와 같은 전송오차시의 손실이 적다는 장점을 내포하고 있다.

종합적으로 볼 때 전송 패킷으로 구성되는 전송 스트림은 전송오차가 많은 채널을 이용하여 프로그램을 전송하는 방송용으로 적합하다.

이와 같이 전송스트림은 고정된 길이의 짧은 패킷들로 구성되기 때문에 다른 스트림으로의 변환이 용이하고 셀로스와 같은 손실의 영향을 최소화할 수 있다.

제5도는 제3도 내지 제4도에서 상술된 전송패킷과, PES 패킷, 압축된 비디오 및 오디오 스트림의 관계을 개략적으로 것으로, 압축된 비디오 및 오디오 신호에는 스타트코드를 포함하고 있음을 알수 있다.

그리고, 제6도는 제1도에 도시된 인코더외에 시간개념을 도시한 것으로,오디오/비디오 엘리멘트리 스트림으로 구성되는 프로그램을 나타낸 것이다. 오디오신호 및 비디오신호가 인코더(61)(62)에 의해서 부호화된 각 엘리멘트리 스트림은 오디오 및 비디오신호 PES 패킷타이

저(63)(64)로 입력된다.

시스템 클럭단(65)은 시간정보클럭(ESCR/PTS/DTS)를 발생시켜 상기 PES 패킷타이저(63)(64)로 제공하게 되는데, 이 때, PES 패킷타이저(63)(64)는 상기 입력된 시간정보클럭(ESCR/PTS/DTS)를 PES 패킷내의 헤더부분에 삽입함과 아울러 상기 엘리멘트리 스트림 을 패킷타이징하여 TS/PS 패킷타이저(또는 멀티플렉서)(66)로 입력한다 따라서 TS/PS 패킷타이저(66)는 시스템 클럭단(65)로부터의 다른 시간정보클럭(PCR/SCR)을 전송패킷의 헤더부분에 삽입함과 아울러 상기 PES패킷을 패킷타이징하여 TS/PS 스트림으로 출력하게 된다.

여기에서 시스템 클럭은 시스템 인코더를 구성하는 모든 블록에 제공되는 시스템 클럭(System Clock)에 해당되며, 이 시스템 클럭의 주파수는 다음과 같은 제한 조건을 만족한다.

27 MHz-810 Hz ≤ 시스템_클럭_주파수≤ 27MHz+810 Hz

시스템_클럭_주파수의 시간변화율≤75×10^-3Hz/sec --(A)

상기 식(A)의 의미로 보면,시스템 클럭 주파수는 27MHz에서 +,- 810 Hz의 오차를 허용하는데, 이는 27 MHz를 기준으로 +,-0.003% 의 범위에 해당된다. 또한, 이 오차의 범위에서 동작을 한다할지라도 클럭의 변화가 급격하게 생기면 안되는데 이를 다음 식에서 규정하고 있다. 즉, 1 초에 0.075 Hz의 변화까지를 허용하는 것으로서 1 초에 27 MHz의 클럭 주파수로 동작한다면, 360M 클럭에 한 클럭이 어긋남을 의미한다. 종합적으로 정리하면 식(A)의 규정은 시스템 클럭의 동작 주파수 범위와 동작 주파수의 변화율을 규정한 것이다.

또한, MPEG 시스템에서 규정하는 PTS 값은 다음과 같다.

PTS는 엘리멘트리 스트림(부호화된 오디오나 비디오 또는 기타의 부호화된 스트림을 지칭 하는 것로서 일반적으로 시스템 인코더에 입력되는 스트림을 말한다.)에 대하여 디코더가 한 프레임 데이터를 복호화할 시점을 나타내는 값으로서 시스템 클럭 주파수의 1/300단위의 클럭으로 시간을 표현한 것인데 계산방법은 식(2)와 같다.

PTS(j) =(시스템_클럭_주파수 x tPn(j) DIV300)% 2³³--(2)

(tPn(j)는 j째 프레임의 데이터가 디코딩 되어야 하는 시간을 나타내며, DIV 는 정수 나누기의 연산으로 나머지들 0 으로 만드는 트런케이션(truncation) 연산이다. % 는 모듈러(modulo) 연산으로 나머지를 취하는 연산이다.

제3도를 참조하면, PTS는 PES 패킷 헤더부분(참조번호 31)에 기록되어 전송되는데, 헤더부분(참조번호 31)에 있는 PTS 는 그 PES 패킷 페이로드부분(참조번호 32)에 있는 시작, 또는 개시코드로부터 시작되는 한 프레임의 오디오 데이터나 한 프레임의 픽처 데이터를 디코더 시스템에서 재생해야하는 시간을 알려주는 것이다.

상기 시작, 또는 개시코드는 오디오 데이터의 경우에는 오디오 프레임 싱크신호이고, 비디 오데이터의 경우에는 픽처 시작코드에 해당됨을 의미한다.

만일, 한 PES 패이로드(참조번호 32)에 시작코드가 여러개 있는 경우에는 처음으로 나타나는 시작코드를 대상한다.

상기 오디오 데이터나 픽처 데이터는 일반적으로 일정한 크기로 묶어서 인코딩함으로(즉,오디오는 프레임 단위, 비디오는 픽처단위) 각각의 프레임이나 픽처마다 PTS의 값이 필요하기는 하지만, 모든 프레임이나 픽처마다 PTS 데이터를 전송하면, 전송 데이터 양이 많아지는 관계로 매프레임이나 픽처마다 전송하지는 않는다.

일반적으로는 PTS의 값이 최대 0.7초 이내에 전송되는 것으로 규정하고 있다.

참고적으로 PTS 데이터 포맷은 다음과 같다.

MPEG에서 규정된 PTS는 33 비트의 길이를 이루어지며, 이 PTS는 3 개의 marker_비트를 포함하는데 그 구성은 아래와 같다.

PTS[32..30] 3 bits

marker_비트 1 bit

PTS[29..15] 15 bits

marker_비트 1 bit

PTS[14..0] 15 bits

marker_비트 1 bit

상기에서 33 비트의 PTS 는 상위 비트의 데이터로부터 전송되는데, 32 번째내지 30번째에 실제적인 PTS가 기록된다. 그리고, marker_비트는 PTS를 분리하기 위하여 의미없는 데이터를 삽입하는 것으로서 이 값은 1 로서 세팅한다.

시스템 디코더는 marker_비트의 값은 무시되고 PTS[32..30], PTS[14..0]의 값만을 이용하게 된다.

상술된 바를 참조하여 PTS의 전송시기를 설명한다. MPEG에서 권고한 바에 따르면 PTS 데이터는 0.7초 이내에 재전송해야 한다.

그러나, 재전송하는 시점은 0.7초이내의 임의의 시점에서 설정하면, 전체적인 스트림의 구성 에 있어서, 재생 시간이 길어지게 된다.

이는 복호화기에서 복호화 동작을 시작과정에 있어,디코더 시스템 클럭의 세팅(setting)을 수신되는 PCR 값을 이용하게 되며, PCR 값을 이용하여 디코더 시스템의 모든 클럭을 안정화한 후 비로서 엘리멘트리 스트림을 디코딩하는 것이다.

그런데, 엘리멘트리 스트림 디코더는 비록 스트림이 전송버퍼에 있다고 하더라도 PTS(PRESENTATION TIME STAMP) 값이 수신되지 않으면, 수신된 데이터를 재생할 수 없게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 엘리멘트리 스트림이 시작되는 시점을 기준으로하여 엘리멘트리 스트림의 시작점 이전에 PTS를 부호화하여 기록할수 있는 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 엠펙 권고안에 근거하여 오디오/비디오신호를 인코딩하는 엘리멘트리 스트림 인코더와, 상기 인코딩된 출력을 PES 패킷화하는 PES 패킷타이저, 상기 PES 패킷을 전송 패킷화하며,상기 전송 패킷화된 스트림이 처음 전송버 퍼에 기록되는 시점부터 상기 전송버퍼에 처음 수신되는 PCR이 기록되는 시점까지 누적 된 데이터량을 전송율로 나누어 초기 PCR를 구하며, 상기 초기 PCR에 기초하여 상기 전송 패킷내에 디코더의 재생시간의 기준을 맞추기 위한 PTS를 기록하여 전송채널로 출력하는 장치에 있어서,

상기 엘리멘트리 스트림 인코더(510)의 출력인 엘리멘트리 스트림에서 오디오 및 비디오신호의 시작을 알리는 스타트코드의 검출 결과에 따라 플래그를 제공하거나 디코더의 재생시간인 PTS가 기록되어 전송되는 시점부터 카운트를 행한 카운트 값과 기설정된 값간의 비교에 의거하여 플래그를 제공하는 플래그 발생수단(530)과; 상기 PES 패킷타이저(520)의 출력인 PES 패킷을 전송 패킷화하며, 이 전송 패킷화된 상기 전송패킷에 상기 플래그 발생수단(530)의 플래그를 기록하여 출력하는 전송 패킷타이저(540)와; 상기 초기의 PCR 값과 시스템 클럭에 기초하여 상기 디코더의 재생시간인 PTS를 발생하여 출력하는 인코더 클럭 시스템(550)과; 상기 인코더 클럭 시스템(550)의 출력인 PTS를 기록하며, 상기 전송 패킷타이저(540)의 전송패킷에서 플래그의 검출 결과에 응답하여 상기 기록된 PTS를 독출하여 상기 전송버퍼(570)로 출력하는 검출 및 기록수단(560)을 구비함을 특징으로 한다.

이하, 예시된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

제7도는 본 발명에 따른 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화 장치도이다.

제7도를 참조하면, 본 발명의 MPEG 시스템의 PTS 부호화 치는, 엘리멘트리 스트림 인코더(510)와, PES 패킷타이저(520), 플래그 발생 수단(530), 전송 패킷타이저(540), 인코더 클럭 시스템(550), 검출 및 기록수단(560), 전송버퍼(570)를 포함한다.

엘리멘트리 스트림 인코더(510)는 비디오 및 오디오신호가 MPEG 표준안을 근거로하여 인코딩되며, 인코딩된 신호를 엘리멘트리 스트림(Elementary Stream) 형태화하여 후술하는 PES 패킷타이저(520)와 스타트코드 검출부(531)로 제공하도록 구성된다.

PES 패킷타이저(520)는 엘리멘트리 스트림 인코더(510)로부터의 엘리멘트리 스트림을 PES화하여 후술하는 전송 패킷타이저(540)로 제공하도록 구성된다.

플래그 발생수단(520)은 스타트코드 검출부(531), 시간경과 조사부(532), 플래그 처리부(533)로 구성된다.

스타트코드 검출부(531)는 엘리멘트리 스트림 인코더(510)로부터 출력되는 엘리멘트리 스트림에서 스타트코드(시작코드,개시코드)의 검출 결과에 응답하여 플래그 요구신호를 후술하는 플래그 처리부(533)로 제공되도록 구성된다.

시간경과 조사부(532)는 후술될 PTS가 기록되어 전송되는 시점부터 카운트되어진 값이 기설정된 값(0.7초에 해당되는 카운트값)과 일치되는 시점에 플래그 요구신호를 후술하는 플래그 처리부(533)로 제공되도록 구성된다.

플래그 처리부(533)는 스타트코드 검출부(531)의 플래그 요구신호에 응답하는 플래그를 후술하는 전송 패킷타이저(540)로 제공하며, 또한, 시간경과 조사부(532)의 플래그 요구신호에 응답하는 플래그를 후술하는 전송 패킷타이저(540)로 제공하도록 구성된다.

전송 패킷타이저(540)는 PES 패킷타이저(520)로부터 출력되는 PES 패킷의 헤더부분에 상기 플래그 처리부(533)의 플래그가 기록된 PES을 전송 스트림화하여 후술하는 검출 및 기록수단(560)과 전송버퍼(570)를 제공되도록 구성된다.

인코더 클럭 시스템(550)은 초기 PCR 검출부(551)와, 시스템 클럭부(552), 제 1 카운터(553), 비교기(554), 제 2 카운터(555), 조합 처리부(556)로 구성된다.

초기 PCR 검출부(551)는 전송 패킷타이저(540)로부터 출력되는 전송패킷 스트림이 처음 전송버퍼(570)에 기록되는 시점부터 상기 전송버퍼(570)에 처음 수신되는 PCR이 기록하는 시 점까지 상기 누적된 데이터량을 전송율로 나누어 얻어지는 초기의 PCR값을 검출하고, 이 초기 PCR을 후술하는 제 1,2 카운터(553)(555)로 제공하도록 구성된다.

시스템 클럭부(552)는 시스템 클럭을 발생시켜 후술하는 제 1 카운터(553)등으로 제공하도록 구성되며, 상기 클럭은 27 MHz-810 Hz ≤ 시스템_클럭_주파수≤ 27MHz + 810 Hz ; 시스템_클럭_주파수의 시간변화율≤ 75×10^-3Hz/sec 조건을 만족하고 있다.

제 1 카운터(553)는 초기 PCR 검출부(551)에 의해서 검출되는 초기 PCR에 기초하여 초기값을 0으로 리셋시킬 수도 있고.또한, 0이 아닌 다른 기준치를 제공받을 수 있도록 구성되며,상기 제 1 카운터(553)는 시스템 클럭부(552)의 한 클럭마다 9비트 카운터가 1 씩 증가되고, 이 값은 시스템 클럭마다 비교기(554)로 제공되며, 상기 제 1 카운터(553)는 모듈 300 9 비트 카운터로 이루어진다. 여기서, 모듈 300 9 비트 카운트란 0에서 299값이 되면, 다음 클럭에 다시 0으로 세트하여 주기가 300임을 의미한다.

비교기(554)는 제 1 카운터(553)에 의해서 카운트된 값과 기준값(299의 9비트 2진수값)과의 비교 결과, 일치되는 시점에 캐리를 발생시켜 후술하는 제 2 카운터(555)로 출력되도록 구성 된다.

제 2 카운터(555)는 비교기(554)로부터 제공되는 캐리를 카운트하고, 이 카운트된 값을 후술하는 조합 처리부(556)로 제공되도록 구성되며, 상기 제 2 카운터(555)는 33 비트 카운터로 이루어진다. 여기에서, 33비트 카운터는 시스템 클럭의 매 300클럭마다 한 번씩 증가하게 연산하게 된다.

조합 처리부(556)는 3비트단위의 추가비트를 구비하며, 상기 제 2 카운터(555)로부터 제공되는 카운트된 값(33 비트로 표현된 PTS)와 상기 추가비트(reserved bits, 3 비트로 표현된 값) 조합하여 PTS를 후술하는 검출 및 기록수단(560)로 제공되도록 구성된다.

검출 및 기록수단(560)은 플래그 검출부(561)와, PTS 메모리(562)로 구성된다.

플래그 검출부(561)는 전송 패킷타이저(540)로부터 출력되는 전송스트림에서 플래그의 존재 여부를 검출하여 그에 따른 독출신호를 제공하는 후술하는 PTS 메모리(562)로 제공하도록 구성된다.

PTS 메모리(562)는 후술되는 인코더 클럭 시스템(550)로부터 제공되는 PTS를 저장하고 있다가 상기 플래그 검출부(561)의 플래그 검출에 응답하여 상기 저장되어 있던 PTS를 독출하여 전송버퍼(570)로 출력하도록 구성되며, 상기 PTS가 기록되어 전송됨을 알려는 신호를 상기 시간경과 조사부(532)로 제공되도록 구성된다.

전송버퍼(570)는 검출 및 기록수단(560)의 PTS를 전송 패킷타이저(540)의 출력인 전송패킷 스트림내에 기록하여 전송채널로 출력하도록 구성된다.

특히, 전송버퍼(570)는 상기 전송 패킷화된 스트림이 처음 전송버퍼에 기록되는 시점부터 상기 전송버퍼에 처음 수신되는 PCR이 기록되는 시점까지 누적된데 이 량을 전송율로 나누어 초기 PCR를 구하고, 이를 전송패킷과 함께 전송채널로 출력하게된다.

상기와 같이 구성된 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명한다.

참조적으로, MPEG 권고안에 제시된 PTS 데이터 구성을 보면, PES 패킷 헤더에 있는 PTS는 이 PES 패이로드에서 처음으로 나타난다.

그리고, 엘리멘트리 스트림의 시작코드(비디오신호의 경우에는 픽처 시작코드에 해당하며, 오디오신호의 경우에는 프레임 싱크코드에 해당함)는 첫번째 바이트(j-th)를 시작으로 해당하는 프레임 데이터를 엘리멘트리 스트림 디코더에서 재생해야 하는 시점을 의미한다.

상기 PTS를 이용하여 디코더에서 엘리멘트리 스트림을 디코딩하는 스타트신호를 만들게 된다. 식(2)에서 PTS(j)는 엘리멘트리스트림을 재생해야 할 시간인 tPk(j)를 시스템_클럭_주파수/300의 주파수로 나타낸 것인데, 이는 300/시스템_클럭_주파수의 시간간격을 갖으며, 33 비트의 이진숫자로 표현한 것이다. 따라서, 시스템 디코더 에서 PTS(j)의 값을 시스템_클럭_주파수/300으로 나누면, 재생해야하는 시간을 알 수 있다.

여기서 의미하는 시간인 PCR을 기준으로 표현된 상대적인 시간으로서 PTS(j) 값은 PCR을 기준으로 해석해야 하는 것이다.

MPEG에서 규정하는 PCR 값의 정의에 따르면, PCR은 곧 시스템 클럭으로 구동되는 카운터의 값인데, 이 값중 PTS_base인 하위 33 비트에 해당하는 것이 PTS에서와 같이 클럭주파수를 갖는다. PTS의 값은 각각의 엘리멘트리 시스템마다 전송되는데 이 전송되는 값은 최대 0.7초 이내이다.

이와 같이 PTS 데이터는 상술된 바와 같이 인코더 시스템 클럭을 이용하여 만들게되고 이 데이터를 적절한 포맷팅 과정으로 데이터를 구성한 후 전송 스트림 헤더부분에 기록하여 전송을 하게 된다.

이 과정에서 PTS 데이터 값이 갖는 의미는, PTS 데이터가 시스템 타컷 디코더(시스템 타컷 디코더는 이상적인 디코더 모델로서 실제의 디코더와는 다르다. 이 디코더는 MPEG에서 기준이 되는 모델을 설정함으로서 이를 기준으로 표준안을 만들기 위한 것이다.

따라서, 이와 같은 디코더는 실제의 디코더 시스템 에서는 존재할 수 없다. 그러므로 시스템 설계자는 자기가 설계하고자 하는 시스템과 시스템 타컷 디코더의 차이를 분명히 인식하고 MPEG에서 규정하는 값을 보정하여야 한다)에 입력되어 엘리멘트리 스트림 디코더로 디코딩된 후 이 데이터를 디코딩하는 시점을 의미함으로, 부호화기에서는 이와 같은 의미하는 바를 맞추어 PTS 데이터를 만들어야 한다.

또한, 초기 PCR 데이터에 의해서 제 1,2 카운터(553)(555)를 초기화하는 동작을 수행한다.

즉,엘리멘트리 스트림 인코더(510)는 비디오 및 오디오신호등을 MPEG 권고안을 근거로하여 인코딩하여 엘리멘트리 스트림 형태로 변환하고, 이를 스타트코드 검출부(531)와 PES 패킷타이저(520)로 제공하게 된다.

PES 패킷타이저(520)는 엘리멘트리 스트림 인코더(510)로부터 제공되는 엘리멘트리 스트림을 PES화(제3도 참조)한 후 전송패킷 타이저(540)로 제공하게 된다.

전송 패킷타이저(540)는 PES 패킷타이저(520)로부터 출력되는 PES를 전송 스트림화(제4도참조)한 후 전송버퍼(570)을 거쳐 채널로 전송하게 된다.

참고적으로, PTS 데이터를 기록하는데 있어서, 전송 패킷 구조는 다음과 같다.

전송_패킷(Transport_Packet) {전송패킷 헤더()

전송패킷 패이로드()}

상기에서 전송패킷 헤더의 데이터에는 전송패킷 싱크 데이터와 기타의 시스템에서 필요한 정보를 기록한다. 전송패킷 패이로드 부분에는 PES 패킷 데이터가 기록되며, 전송패킷 패이 로드의 구성은 아래와 같다

전송패킷 패이로드() {PES 패킷 헤더()

PES 패킷 패이로드()}

상기에서 PES 패킷은 PES 패킷 헤더와 PES 패킷 패이로드 부분으로 구성되는데, 이 PTS는 PES 패킷 헤더부분에 기록된다. 이 과정은 몇 단계의 과정을 더 거쳐서 기록되는데 이 과정을 기술하면 다음과 같다.

PES 패킷 헤더()

{ ... PTS_DTS_플래그 2 비트

... if ( PTS_DTS_플래그 = 10) {..

PTS 데이터 33 비트

... if ( PTS_DTS_플래그 = 11) {..

PTS 데이터 33비트

DTS 데이터 33비트} }

상기에서 PES 패킷 헤더부분에 있는 PTS_D.75_플래그의 값이 10 이면, 현재의 PES 헤더부분에 PTS 데이터가 있음을 의미하며, PTS_DTS_플래그의 값이 11 이면, 현재의 PES 헤 더부분에 PTS 데이터와 DTS 데이터가 있음을 의미한다.

PTS 데이터 포맷은 상술한 바와 같다. PTS 데이터만이 PES 패킷 헤더에 있는 경우만을 가정하면, 전송 패캣은 다음과 같다.

전송_패킷(Transport_Packet)( 전송패킷 헤더()

전송패킷 패이로드() }

... PTS_DTS_플래그 2 비트

... if( PTS_DTS_플래그 = 10) {..

PTS 데이터 33 비트 }

PES 패킷 패이로드()}

예컨데, 스타트 검출부(531)는 엘리멘트리 스트림 인코더(510)로부터 출력되는 엘리멘트리 스트림에서 스타트코드가 검출되면, 플래그 요구신호를 플래그 처리부(533)로 제공하게된다.

따라서, 플래그 처리부(533)는 플래그를 전송 패킷타이저(540)로 제공함과 더불어 전송 패킷타이저(540)는 PES 패킷타이저(520)로부터 출력되는 PES의 헤더에 상기 플래그 처리부(533)로부터 제공되는 플래그를 기록한다.

보다 상세히 설명하면, 프로그램에는 PCR와 같은 프로그램에 대한 시간이 있는가 하면, 엘 리 멘트리 스트림의 재생 시간을 알려 주는 PTS가 있다.

이와 같이 PTS값은 PES 패킷헤더부분에 기록되어 전송되는데, 디코더단에는 이 값을 복호화한후 PCR 데이터인 프로그램 기준 시간 정보와 비교하여 값이 같아지는 시점에서 재생 동작을 행하게 된다.

상기 플래그 세팅신호에 의해서 다음과 같은 기록된다.

전송_패킷() {

기록하는 정보 기록하는 값

전송패킷 헤더() ...

전송패킷 패이로드() {

PTS DTS 플래그 10

PTS 데이터 000...000

PES 패킷 패이로드() }}

상기 전송 패킷타이저(540)는 MPEG 권고안을 근거로하여 상기 PES 스트림을 전송 패킷으로 변환시킨 다음 이 전송 패킷을 전송버퍼(570)와 플래그 검출부(561)로 제공한다.

이에 앞서, PTS 메모리(562)에는 인코더 클럭 시스템(550)로부터 제공되는 PTS 데이터를 저장하고 있다.

따라서, 플래그 검출부(561)는 전송 패킷타이저(540)로부터 제공되는 전송패킷의 PES 헤더내에 플래그(PTS_DTS_플래그 데이터 10또는 11)가 존재하는 것으로 판정되면, 이에 따른 독출신호를 PTS 데이터가 저장되어 있는 PTS 메모리(562)로 제공하게 된다.

예를들면, 전송_패킷() {

기록하는 정보 기록하는 값

전송패킷 헤더() ...

전송패킷 패이로드() {

PTS DTS 플래그 10

PTS 데이터

PTS 데이터 1010...10011

PES 패킷 패이로드() } }

즉, 상기 밑줄친 부분이 실제의 PTS 데이터를 만드는 부분에 데이터를 받아 기록(저장)하게 된다. 이어서,플래그가 기록된 PES를 전송 스트림화한다. 이는 전송패킷 헤더부분과 전송패킷 패이로드부분으로 구성된 전송스트림의 전송패킷 패이로드부분에 플래그가 기록되는 것을 의미한다.

이 경우에는 플래그만을 기록할 뿐 재생 시간정보(예:PTS)는 기록되지 않고,이후에 기록될 자리만을 확보한다는 것을 말한다.

이와 같이 플래그가 기록되고 전송패킷화된 전송스트림은 전송버퍼(570)와 플래그 검출부(561)로 제공된다.

플래그 검출부(561)는 전송패킷타이저(540)로부터 제공되는 전송스트림에 플래그가 기록되었는지를 검사하게 된다. 검사결과 플래그가 검출되면, PTS 메모리(562)에 기록되어 있던 재생 시간정보(예 :PTS)를 독출하고, 이 독출된 재생 시간정보인 PTS를 상술된 바 있는 상태로서 전송버퍼(570)로 제공하게 된다.

따라서, 전송버퍼(570)는 전송패킷타이저(540)로부터 제공되는 전송스트림의 전송패킷 패이로드부분에 재생 시간정보인 PTS를 기록한 다음 이를 미도시된 더코더로 출력하게 되는 것이다.

이와 동시에, 시간경과 조사부(532)는 재생 시간정보인 PTS가 기록되어 전송되는 시점에 초기화한 후, 이로부터 카운트를 행하게 된다.

그리고 기설정된 카운트값(예:0.7초)과 카운트 되어지는 값을 비교하여 일치되는 시점에 플래그 요구신호를 플래그 처리부(533)로 제공하게 된다.

따라서, 플래그 처리부(533)는 플래그를 전송 패킷타이저(540)로 제공함과 더불어 PES 패킷타이저(520)로부터 출력되는 PES의 헤더 부분에 플래그를 기록한 다음 상술된 바와 같이 전송 패킷타이저(540) 및 전송버퍼(570)을 통해 채널로 출력하게 된다.

즉, 이와 같은 동작을 반복하여 PTS값을 정보데이터와 함께 기록하게 되는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 MPEG시스템에서 규정하는 PTS 데이터의 최대 전송시간 제한조건을 만족하면서 재생시간을 단축할 수 있고, 시스템 초기 동작시의 PES 스트림의 시작과 시스템 클럭과 동기를 맞추어 PTS를 기록할 수 있는 효과가 있다.

Claims

엠펙 권고안에 근거하여 오디오/비디오신호를 인코딩하는 엘리멘트리 스트림 인코더와, 상기 인코딩된 출력을 PES 패킷화하는 PES 패킷타이저, 상기 PES 패킷을 전송 패킷화하며,상기 전송 패킷화된 스트림이 처음 전송버퍼에 기록되는 시점부터 상기 전송버퍼에 처음 수신되는 PCR이 기록되는 시점까지 누적된 데이터량을 전송율로 나누어 초기 PCR를 구하며,상기 초기 PCR에 기초하여 상기 전송 패킷내에 디코더의 재생시간의 기준을 맞추기 위한 PTS를 기록하여 전송채널로 출력하는 장치에 있어서, 상기 엘리멘트리 스트림 인코더(510)의 출력인 엘리멘트리 스트림에서 오디오 및 비디오신호의 시작을 알리는 스타트코드의 검출 결과에 따라 플래그를 제공하거나 디코더의 재생시간인 PTS가 기록되어 전송되는 시점부터 카운트를 행한 카운트 값과 기설정된 값간의 비교에 의거하여 플래그를 제공하는 플래그 발생수단(530)과; 상기 PES 패킷타이저(520)의 출력인 PES 패킷을 전송 패킷화하며, 이 전송 패킷화된 상기 전송패킷에 상기 플래그 발생수단(530)의 플래그를 기록하여 출력하는 전송 패킷타이저(540)와; 상기 초기의 PCR 값과 시스템 클럭에 기초하여 상기 디코더의 재생시간인 PTS를 발생하여 출력하는 인코더 클럭 시스템(550)과; 상기 인코더 클럭 시스템(550)의 출력인 PTS를 기록하며, 상기 전송 패킷타이저(540)의 전송패킷에서 플래그의 검출 결과에 응답하여 상기 기록된 PTS를 독출하여 상기 전송버퍼(570)로 출력하는 검출 및 기 록수단(560)을 구비함을 특징으로 하는 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치.
제1항에 있어서, 상기 플래그 발생수단(530)은, 상기 엘리멘트리 스트림 인코더(510)의 엘 리멘트리 스트림에서 스타트코드의 검출 결과에 응답하여 플래그 요구신호를 제공하는 스타트코드 검출부(531)와: 상기 PTS가 기록되어 전송되는 시점부터 카운트되어진 값과 기설정된 카운트 값간의 비교 결과에 의거하여 플래그 요구신호를 제공하는 시간경과 조사부(532)와; 상기 스타트코드 검출부(531)의 플래그 요구신호에 응답하여 플래그를 상기 전송 패킷타이저(540)로 제공하거나, 상기 시간경과 조사부(532)의 플래그 요구신호에 응답하여 플래그를 상기 전송 패킷타이저(540)로 제공하는 플래그 처리부(533)를 구비함을 특징으로 하는 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치.
제1항에 있어서, 상기 검출 및 기록수단(560)은, 상기 전송 패킷타이저(540)로부터 출력 되는 전송스트림에서 플래그의 존재 여부를 검출하여 그에 따른 독출신호를 제공하는 플래그 검출부(561)와; 상기 인코더 클럭 시스템(550)로부터 제공되는 PTS를 저장하고 있다가 상기 플래그 검출부(561)의 플래그 검출에 응답하여 상기 저장되어 있던 PTS를 독출하여 상기 전송버퍼(570)로 출력하는 PTS 메모리(562)로 구성됨을 특징으로 하는 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치.
제3항에 있어서, 상기 플래그는 PES 패킷의 헤더 부분에 기록됨을 특징으로 하는 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치.
제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 인코더 클럭 시스템(550)은, 상기 전송 버퍼(570)로부터의 초기 PCR을 검출하며,이 검출결과로서, 리셋신호 또는 기설정 기준값을 출력하는 초기 PCR 검출부(551)와; 시스템 인코더의 온 동작에 따라서 초기화되며, 「27 MHz-810 Hz ≤ 시스템_클럭_주파수≤ 27MHz + 810 Hz, 시스템_클럭_주파수의 시간변화율 ≤ 75 × 10^-3Hz/sec」조건을 만족하는 시스템 클럭을 출력하는 시스템 클럭부(552)와; 상기 초기 PCR 검출부(551)의 리셋신호 또는 기준값에 의거하여 초기화되며, 상기 시스템 클럭부(552)의 한 클럭마다 9비트 카운트가 1씩 증가되면서 카운트된 값을 출력하는 제 1 카운터(553)와, 상기 제 1 카운터(553)에 의해서 카운트된 값과 기설정된 기준값과의 비교 결과, 일치되는 시점에 캐리를 발생하는 비교기(554)와; 상기 초기 PCR검출부(551)의 리셋신호 또는 기준값에 의거하여 초기화되며, 상기 비교기(554)의 캐리를 카운트하여 출력하는 제 2 카운터(555)와; 상기 제 2 카운터(555)로부터 출력되는 카운트된 값과 추가비트(6비트)을 논리 조합하여 발생되는 33 비트단위의 PTS를 상기 PTS 메모리(562)로 제공하는 조합 처리부(556)를 구비함을 특징으로 하는 엠펙(MPEG) 시스템의 피티에스(PTS) 부호화장치.