KR100238261B1 - 가변 비트율 복호화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가변 비트율 복호화장치에 관한 것으로서, MPEG 시스템 계층 비트 스트림을 일시적으로 저장하는 입력버퍼와, 입력버퍼로 부터 출력되는 비트 스트림을 비디오 비트 스트림과 오디오 비트 스트림으로 구분하여 출력하는 시스템 계층 디코더와, 시스템 계층 디코더로 부터 출력되는 비디오 및 오디오 비트 스트림을 일시적으로 저장한 후 소정의 전송속도로 전송하는 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼와, 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼로 부터 출력되는 비트 스트림을 복호화하여 디지탈 비디오 및 오디오 신호로 각각 출력하는 오디오 디코더 및 비디오 디코더와, 입력버퍼의 상태 점검 및 전송단으로의 데이타 요구신호 발생, 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼의 전송속도 결정 등의 기능을 행하는 버퍼제어부로 구성된다. 따라서, 주기적인 입력버퍼 점검과 비트율에 따른 전송률의 변경을 통하여 가변 비트율 복호화 시스템에서의 오보플로우 및 언더 플로우 현상을 방지할 수 있어 안정적인 시스템 동작이 보장된다.

Description

가변 비트율 복호화장치
제1도는 종래 고정 비트율 복호화장치의 구성을 나타낸 블럭도.
제2도는 본 발명에 의한 가변 비트율 복호화장치의 구성을 나타낸 블럭도.
제3도는 제2도에 도시된 버퍼 제어부의 구성도.
제4도는 가변 비트율 복호화장치에 입력된는 ISO 11172 비트 스트림의 구성도.
본 발명은 압축 처리된 디지탈 비디오 및 오디오 등의 멀티 소스 데이타를 하나의 비트 스트림으로 다중 처리하는 국제 규격중의 하나인 MPEG(Moving Picture Expert Group) 시스템 계층(layer; DIS1-11172, CD1-13818) 형태로 전송되는 부호화된 비트 스트림을 디코딩해내는 복호화장치에 관한 것으로, 특히 가변 비트율 부호화방식으로 부호화된 비트 스트림을 오버플로우(overflow)나 언더플로우 (underflow) 형상없이 디코딩하기 위한 가변 비트율 복호화장치에 관한 것이다.
디지탈 신호 처리 기술이 발전됨에 따라 비디오신호 및 음성신호에 대한 압축, 복원에 관한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 압축 알고리즘에 의해 압축된 디지탈 비디오 및 오디오 데이타의 전송시 전송채널의 효율적인 이용을 위해 단일 채널로 다중 처리하는 기술 또한 활발히 연구되고 있다.
특히, 통신망의 광역대화와 다양한 전송특징을 갖는 통신서비스의 제공으로 요약할 수 있는 통신환경의 변화는 새로운 비디오부호와 방법의 필요성을 증대시키고 있다. 즉, 기존의 부호화가 고정전송률 채널을 위한 비트율제어 중심의 부호화였다면, 새로운 환경과 사용자의 요구는 품질위주의 제어 그리고 다양한 전송특징을 고려한 영상부호화방법을 필요로 한다. 이는 기존의 고정비트율/고정해상도 영상부호화에 대하여 가변비트율/다중해상도 영상부호화의 필요성이 증대되고 있음을 의미한다.
가변 비트율 부호화 방식이란 기존의 고정 비트율 부호화방식이 영상의 복잡도에 따라 영상간의 화질 차이가 심하다는 단점을 개선하기 위한 방식으로, 영상의 특성에 따라 비트율을 다르게 함으로써 비교적 균일한 화질을 얻을 수 있다는 장점이 있어 최근 관심이 고조되고 있다.
제1도는 종래 고정 비트율 복호화장치의 구성을 나타낸 블럭도이다.
제1도에서 나타낸 바와 같이 종래의 고정 비트율 복호화장치에서는 저장매체 혹은 통신선로상에서 전송된 시스템의 비트 스프림이 입력 버퍼(1)를 거쳐 시스템 계층 디코더(2)로 입력되면 이 비트 스트림을 비디오 비트 스트림과 오디오 비트 스트림으로 구분하여 비디오 디코더(5)와 오디오 디코더(6)로 전송하는 형태를 취하고 있다.
이와 같은 고정 비트율 부호화/복호화 방식에서는 전송되는 비트율이 일정하므로 비트율이 일단 결정되면 복호화장치에서는 해당 비트율로 비트 스트림을 받아들여 복호화 처리를 행하면 된다. 그러나 가변 비트율 부호화/복호화 방식에서는 전송 비트율이 시간에 따라 변화하므로 기존의 복호화장치를 그대로 사용할 경우 오버 플로우나 언더플로우 현상이 발생한다. 따라서 이와같은 현상을 방지하기 위한 별도의 버퍼 제어회로가 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 가변 비트율 부호화방식으로 부호화된 비트 스트림을 오버플로우나 언더플로우를 발생시키지 않고 디코딩하기 위한 가변 비트율 복호화장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 가변 비트율 복호화장치는
MPEG 시스템 계층 비트 스트림을 일시적으로 저장하기 위한 입력버퍼 ;
상기 입력버퍼로 부터 출력되는 비트 스트림을 비디오 비트 스트림과 오디오 비트 스트림으로 구분하여 출력하기 위한 시스템 계층 디코더 ;
상기 시스템 계층 디코더로 부터 출력되는 비디오 및 오디오 비트 스트림을 일시적으로 저장한 후 소정의 전송속도로 전송하는 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼 ;
상기 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼로 부터 출력되는 비트 스트림을 복호화하여 디지탈 비디오 및 오디오 신호로 각각 출력하는 오디오 디코더 및 비디오 디코더 ; 및
상기 입력버퍼의 상태 점검 및 전송단으로의 데이타 요구신호 발생, 상기 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼의 전송속도 결정 등의 기능을 행하는 버퍼제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명에 의한 가변 비트율 복호화장치의 구성을 나타낸 블럭도로서, MPEG 시스템 계층 비트 스트림을 받아들여 임시로 저장하는 기능을 하는 입력버퍼(21)와, 입력버퍼(21)로 부터 출력되는 비트 스트림을 받아들여 비디오 비트 스트림과 오디오 비트 스트림으로 구분한 후 오디오버퍼(3)와 비디오 버퍼(4)로 출력하는 시스템 계층 디코더(22)와, 시스템 계층 디코더(22)로 부터 출력된 각 비트 스트림을 임시저장한 후 알맞은 전송속도로 오디오 디코더(25) 및 비디오 디코더(26)로 각각 전송하는 오디오버퍼(23) 및 비디오버퍼(24)와, 입력된 비트 스트림을 복호화하여 디지탈 비디오 및 오디오 신호로 각각 출력하는 오디오 디코더(25) 및 비디오 디코더(26), 입력버퍼(21)의 상태 점검 및 전송단으로의 데이타 요구신호 발생, 오디오 버퍼 및 비디오 버퍼의 전송속도 결정 등의 기능을 하는 버퍼제어부(27)로 구성된다.
제3도는 제2도에 도시된 버퍼 제어부(27)의 상세구성도로서, 입력버퍼(21)의 채워짐 상태 점검 및 전송단으로의 데이타 요구신호를 발생하는 입력버퍼제어부(31)와, 시스템 계층 디코더(22)로부터 비디오 비트 스트림을 받아들여 시퀀스 헤더를 검출한 후 비트율 정보를 추출하여 전송클럭 발생부(33)로 출력하는 비트율 검출부(32)와, 입력된 비트율값을 사용하여 적당한 비디오 버퍼(24)의 전송클럭 주파수를 생성해내는 전송클럭발생부(33)로 구성된다.
제4도는 가변 비트율 복호화장치에 입력되는 ISO 11172 비트 스트림을 나타낸 것으로서, 여러 개의 팩으로 구성되어 있으며 각 팩은 팩 계층 헤더, 시스템 헤더와 여러 개의 패킷 등으로 구성된다. 또한 각 패킷은 비디오 패킷과 오디오 패킷으로 구분되며 비디오 패킷은 시퀀스 계층, 픽쳐 계층의 그룹, 픽쳐 계층 및 하위 계층 등으로 구성된다.
그러면, 제2도 내지 제4도를 참조하여 본 발명의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
제4도와 같은 MPEG 시스템 계층 비트 스트림이 입력되면 제2도의 입력버퍼(21)에 일시적으로 저장된다. 시스템 계층 디코더(22)는 입력버퍼(21)로부터 시스템 계층 비트 스트림을 가져다가 비디오 패킷과 오디오 패킷으로 구분하여 각각을 비디오 버퍼(24)와 오디오 버퍼(23)로 전송한다. 또한 비디오 패킷은 버퍼 제어부(27)로도 출력된다.
버퍼제어부(27)로 입력된 비디오 패킷은 제3도의 비트율 검출부(32)로 전달되고, 비트율 검출부(32)는 이 영상패킷을 검색하여 시퀀스 계층 헤더를 검출한 후, 비트 스트림에 포함된 비트율정보를 추출한다. 추출된 비트율정보는 전송클럭 발생부(33)로 입력되고, 전송클럭 발생부(33)는 이 정보에 따라 올바른 전송클럭을 생성하여 비디오 버퍼(24)로 출력한다.
비디오 버퍼(24)는 이 전송클럭에 동기를 맞추어 비디오 비트 스트림을 비디오 디코더(26)로 전송하게 된다. 따라서 비디오 비트 스트림은 항상 부호화된 비트율에 따라 적응적으로 전송되므로 오버 플로우 및 언더플로우 현상을 방지할 수 있다.
한편 오디오 비트스트림에서는 고정 비트율 부호와 기법을 사용하므로 항상 고정된 클럭을 오디오 버퍼(23)로 전송하며 오디오 버퍼(23)는 이 클럭에 동기를 맞추어 오디오 디코더(25)로 오디오 비트 스트림을 전송한다.
비디오 디코더(26)와 오디오 디코더(25)는 각 버퍼(23,24)로부터 전송된 각각의 비트 스트림을 입력으로 하여 복호화 과정을 거친후 디지탈 비디오 및 오디오 신호를 출력한다.
한편, 제3도에서 입력버퍼 제어부(31)는 입력버퍼(21)에 저장되어 있는 데이타량을 항상 점검하여 현재의 데이타량이 하위 임계값 이하로 되었을 경우는 데이타 요구신호를 저장매체쪽으로 전송함으로써 새로운 데이타가 입력되도록 한다. 또한 현재의 데이타량이 상위 임계값 이상으로 저장되었을 경우는 데이타 요구신호를 해제함으로서 입력버퍼(21)의 오버플로우를 막는다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 가변 비트율 복호화장치에서는 주기적인 입력버퍼 점검과 비트율에 따른 전송률의 변경을 통하여 가변 비트율 복호화 시스템에서의 오버플로우 및 언더플로우 현상을 방지할 수 있어 안정적인 시스템 동작이 보장되며, 추가된 버퍼제어부에서 대부분의 제어를 담당하여 해당 목적을 달성하므로, 이 부분의 추가 및 단순한 인터페이스에 의해 상용의 비디오 디코더칩을 사용할 경우에도 적용이 용이하다는 장점이 있다.

Claims (2)

  1. MPEG 시스템 계층 비트 스트림을 일시적으로 저장하기 위한 입력버퍼;
    상기 입력버퍼로 부터 출력되는 비트 스트림을 비디오 비트 스트림과 오디오 비트 스트림으로 구분하여 출력하기 위한 시스템 계층 디코더;
    상기 시스템 계층 디코더로 부터 출력되는 비디오 및 오디오 비트 스트림을 일시적으로 저장한 후 소정의 전송속도로 전송하는 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼;
    상기 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼로 부터 출력되는 비트 스트림을 복호화하여 디지탈 비디오 및 오디오 신호로 각각 출력하는 오디오 디코더 및 비디오 디코더; 및
    상기 입력버퍼의 채워짐 상태를 점검하고, 점검결과에 따라서 전송단으로의 데이타 요구신호를 발생하는 입력버퍼 제어부와 상기 시스템 계층 디코더로 부터 출력되는 비디오 비트 스트림으로 부터 시퀀스 헤더를 검출한 후 비트율 정보를 추출하기 위한 비트율 검출부 및 상기 비트율 검출부에서 출력된 비트율값을 사용하여 상기 비디오 버퍼의 전송클럭 주파수를 생성하기 위한 전송클럭 발생부를 구비하여 상기 입력버퍼의 상태 점검 및 전송단으로의 데이타 요구신호 발생, 상기 비디오 버퍼 및 오디오 버퍼의 전송속도 결정 등의 기능을 행하는 버퍼제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 비트율 복호화장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 입력버퍼 제어부는 상기 입력버퍼에 저장되어 있는 데이타량을 점검하여 현재의 데이타량이 하위 임계값 이하로 되었을 경우는 데이타 요구신호를 저장매체로 전송하고, 현재의 데이타량이 상위 임계값 이상으로 저장되었을 경우는 데이타 요구신호를 해제하는 것을 특징으로 하는 가변 비트율 복호화장치.
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