KR100274524B1 - 디지탈 비디오 처리 시스템의 에러 은닉 장치 - Google Patents

Abstract

디지탈 비디오 신호 처리 시스템은 신호 전송중에 분실된 이미지 데이타로 이해 재생된 이미지에 존재할 수도 있는 에러들을 은폐하는 장치를 포함하고 있다. 상기 시스템은 전송된 비디오 데이타를 검추랗여(20-24) 그 수신된 데이타의 세그먼트(전송 블록)에 에러가 존재하면 에러 신호를 발생하고(25) 데이타 스트림으로부터 에러를 갖는 세그먼트를 삭제하는 회로를 구비한다.

상기 수신된 데이타는 소정의 시퀀스에 따라 전송된 비디오 데이타를 디코딩하여 압축 해제하는 디코더/압축 해제기(26,27)에 인가된다. 상기 압축 해제된 비디오 데이타는 다음의 디스플레이, 레코딩 등을 위해 메모리(318)에 인가될 수 있다. 상기 압축 해제기는 에러 신호에 응답하여 소정의 시퀀스를 변경시킨다.

Description

디지털 비디오 처리 시스템의 에러 은닉 장치

제1도는 MPEG형 신호 코딩 체계를 도식적으로 나타낸 도면.

제2도는 MPEG형 신호 포맷을 개략적으로 나타낸 도면.

제3도는 전송 목적으로 배열된 신호의 세그먼트를 나타낸 도면.

제4도는 에러 은닉 장치를 포함하는 HDTV 수신기의 일부 블록도.

제5도는 수신된 전송 블록을 처리하고 에러 신호를 제공하는 장치의 블록도.

제6도는 HP/LP 신호 결합기의 블록도.

제7도는 제4도의 압축 해제 회로(27)를 구현할 수 있는 예시적인 회로의 블록도.

제8도는 결합 신호의 결합기/압축 해제기의 개략도.

제4도를 참조하면, 전송된 신호는 복조기(20)에 결합되고, 이 복조기(20)는 상위 우선 순위(HP) 및 하위 우선 순위(LP) 비디오 데이터에 해당하는 두 개의 신호를 제공한다. 이 두 개의 신호는 각각의 리드 솔로몬 에러 정정 디코더(21,22)에 인가된다. 에러 정정된 신호는 일정한 비율로 데이터를 수신하여 다음의 압축 해제 회로의 요구에 상응하는 가변적인 비율로 데이터를 출력하는 비율 버퍼(rate buffer)(23,24)에 결합된다. 가변율의 HP 및 LP 데이터는 전송 프로세서(25)에 인가되고, 이 전송 프로세서(25)는 추가의 에러 검사를 수행하고 각 유형의 전송된 데이터(보조 데이터, 오디오 및 비디오)를 분리하고 서비스 데이터로부터 각각의 전송 블록 헤더를 분리시킨다. 상기 비디오 서비스 데이터와 해당 에러 데이터 및 전송 헤더 데이터는 우선 순위 해제 처리기(priority deselect processor)(26)에 인가되고, 우선 순위 해제 처리기(26)에서는 HP 데이터 및 LP 데이터를 계층화된 신호로 재포맷하여 이를 압축 해제기(27)에 인가한다. 압축 해제기(27)는 압축된 신호를 디스플레이 또는 저장 장소에 적합한 신호로 변환한다.

제5도는 시스템의 수신부에 포함된 전송 처리기(25)를 도시하고 있다. 이 전송 처리기는 HP 채널과 LP 채널에 각각 하나씩 두 개의 전송 처리기가 필요하다. 오디오 또는 보조 데이터가 항상 특정 채널로부터 제외되면, 이에 해당하는 소자도 상기 채널 전송 처리기로부터 제거될 수 있다.

제5도에 있어서, 비율 버퍼(23, 24)로부터의 데이터는 FCS 에러 검출기(250)와 지연 소자(251)에 인가된다. 지연 소자(251)는 하나의 전송 블록 구간만큼의 지연을 제공하여, 상기 검출기(250)로 하여금 해당 전송 블록에 에러가 존재하는지를 판단하게 한다. 검출기(250)는 리드 솔로몬 디코더(21,22)에 의해 정정할 수 없는 에러들이 발생되었는지를 판단하여 전송 블록의 에러 존재 유무를 나타내는 에러 신호(E)를 발생한다. 상기 에러 신호는 1:3 디멀티플렉서(demultiplexer)(253)의 입력 포트에 인가된다. 지연된 전송 블록 데이터도 멀티플렉서(253)의 또 다른 입력 포트에 인가된다. 또한, 지연된 전송 블록 데이터는 서비스 유형 검출기(ST DETECT)(252)에 제공되고, 이 서비스 유형 검출기(252)는 ST 헤더를 조사하고 이에 응답하여 멀티플렉서(253)를 조절함으로써 전송 블록 데이터 및 해당 에러 신호를 오디오, 보조 또는 비디오 신호 처리 경로 중 적절한 하나의 경로로 전송한다.

상기 비디오 신호 처리 경로에 있어서, 전송 블록 데이터 및 에러 신호는 데이터 스트림으로부터 전송 블록 헤더(ST, TH, RH)와 FCS 코드를 삭제하는 처리소자(256)에 결합된다. 또한, 처리 소자(256)는 에러가 검출된 비디오 데이터의 전체 전송 블록을 삭제하도록 구성된다. 이 처리 소자(256)는 전송 블록 헤더가 삭제된 비디오 데이터, 에러 데이터 및 전송 헤더를 개별적인 버스를 통해 우선 순위 해제 처리기(26)에 제공한다.

FEC 회로(21, 22)는 수신된 데이터를 인코더의 FEC 회로에 제공되는 고정 길이 워드에 해당하는 고정 길이 워드로 제공한다. 이로써, 전송 블록 헤더 데이터는 전송 헤더에 의해 사전 결정되거나(ST, TH, FCS) 식별된(RH) 바이트 경계상에 존재하게 된다. 따라서, 각 전송 블록으로부터 필수 전송 블록 헤더를 식별하여 추출하는 것은 비교적 간단하다.

제6도는 우선 순위 해제 처리기를 에시한 도면이다. 이 우선 순위 해제 처리기는 수신기 전송 처리기로부터 데이터를 수신하여 HP 데이터 및 LP 데이터를 단일 데이터 스트림으로 재구성한다. 이와 같이 하기 위해서는 데이터 스트림의 각 코드워드를 식별해야만 한다(즉, 각 블록의 코드워드의 클래스 또는 코드워드 유형을 검출해야만 함). 상기 데이터가 연쇄적인 가변 길이 코드의 형태이기 때문에, 상기 데이터는 코드워드 경계부와 코드워드 유형을 정하기 위해서 초소한 부분적으로 VLC 디코딩되어야만 한다. 일단 코드워드 경계부와 해당 코드워드 유형이 결정되면, 데이터 우선 순위 브레이크 포인트(PBP)(HP 채널에서임)가 결정될 수 있다. 그 후, 상기 HP 데이터는 각 블록 사이에 할당되어 각각의 병렬 비트 VLC 코드 형태로 파싱될 수 있다. 그 다음 블록에 해당하는 LP 데이터는 EOB 코드에 의해 구별될 수 있다. 그러나, LP 데이터의 VLC 디코딩은 EOB 코드를 인식하여 연쇄적인 데이터를 개별 코드워드로 파싱하는 것이 필요하다. EOB 코드를 검출함으로써 처리기는 상위 우선 순위 채널로 복귀한다. 또한, 존재하는 EOB 코드를 카운팅함으로써, 상기 처리기는 매크로블록, 슬라이스, 프레임 등에 대한 새로운 헤더 데이터가 요구되는 시기를 결정할 수 있다.

압축 해제기(27)의 구성에 따라, 우선 순위 해제 장치에 의해 제공되는 출력 데이터는 상이한 형태를 취할 것이다. 예컨대, 압축 해제기가 가변 길이 디코딩(VLD) 회로를 포함하는 MPEG형 압축 해제기인 경우, 상기 해제 회로는 출력 데이터를 VCL 형태로 제공하도록 구성된다. 이와 달리, 상기 우선 순위 해제 회로는 압축 해제기(27)에 포함되어 압축 해제기의 VLD 기능을 제공할 수도 있으며, 이경우에 출력 코드워드는 가변 길이 디코딩된 형태가 될 것이다.

제6도는 가변 길이 인코딩된 비디오 출력 데이터 또는 가변 길이 디코딩된 비디오 출력 데이터를 제공하도록 구성될 수 있는 일반화된 우선 순위 해제 장치를 예시한 도면이다. 제6도에서, 전송 처리기(25)에 의해 제공된 HP 데이터 및 LP 데이터는 고정 코드워드 길이로 존재한다고 가정한다. 이 코드워드들은 각각의 바렐쉬프터(barrel shifter)(60,61)에 인가된다. 이 바렐 쉬프터는 고정 길이 코드워드를 연쇄적으로 연결시켜 데이터 비트의 조합을 멀티플렉서(62)를 통해 VLD(64)에 포함된 디코딩 테이블에 인가한다. VLD로부터 출력되는 출력 데이터의 형태는 디코딩 테이블에 의해 결정된다. 이러한 형태의 가변 길이 디코딩은 압축 분야의 당업자에게 공지되어 있으며, 가변 길이 디코딩에 대한 보다 상세한 설명은 레이(Lei) 및 썬(Sun)의 논문 "디지털 HDTV 장치용 엔트로피 코딩 시스템(An Entropy Coding System for Digital HDTV Application)"(IEE TRANSACTIONS ON CIRCUIT AND SYSTEMS FOR VIDEO TECHNOLOGY, VOL. 1, NO.1, March 1991.)에 기재되어 있다.

상기 VLD(64)는 우선 순위 브레이크가 발생할 때까지 멀티플렉서(62)로부터 HP 데이터를 수신하고, 우선 순위 브레이크가 발생한 후 EOB가 발생할 때까지 LP 채널로부터 데이터를 수신하며, EOB가 발생하면 다시 HP 채널로부터 데이터를 수신하도록 프로그래밍된다. 보다 구체적으로, 상기 VLD는 디코딩 시퀀스를 제어하도록 프로그래밍된 상태 머신(state machine)(디코더 상태 시퀀서)을 포함한다. 이 상태 시퀀서는, 예컨대 제2도의 데이터 포맷과 같은 원하는 입력 데이터 시퀀스에 따라 VLD를 제어하도록 프로그래밍된다. 전송 처리기에 의해 제공된 헤더 데이터는 상태 시퀀서에 결합되어 이 장치에서 프로그래밍된 각각의 제어 시퀀스를 초기화한다. 일단 프레임의 시작부 또는 슬라이스의 시작부와 같은 데이터 시퀀스의 특정 포인트와 동기화되면, 상기 시퀀서는 다음에 발생하는 데이터를 디코딩하기 위한 필수 제어 기능을 제공한다. 또한, 각 코드워드가 디코딩 됨에 따라, 상태 시퀀서는 그 다음 발생하는 코드워드의 예상되는 클래스 또는 유형을 나타내는 신호를 출력하도록 프로그래밍된다. 상기 "유형" 신호는 비교기 회로(63)의 하나의 입력단자에 인가된다. 전송 처리기로부터 얻어진 우선 순위 브레이크 포인트(PBP) 코드는 비교기의 또 다른 입력 단자에 인가된다. 상태 시퀀서로부터의 "유형" 신호가 PBP 신호보다 작으면 비교기(63)의 출력으로 멀티플렉서(62)를 조절하여 HP 데이터를 VLD(64)에 전송하고, 그렇지 않으면 LP 신호를 전송한다.

VLD(64)에 의해 제공되는 재결합된 HP 및 LP 비디오 데이터는 에러 표시가 없는 경우에 멀티플렉서(67)에 인가되어 압축 해제기(27)로 출력된다. 에러가 검출된 경우에는 에러 토큰(token) 발생기(65)에 의해 제공되는 대체 비디오 데이터가 멀티플렉서(67)로부터 출력된다.

에러 토큰 발생기(65)는, 예컨대 전송 블록에 포함된 헤더 정보, VLD의 상태 및 에러 표시에 응답하도록 프로그래밍된 마이크로프로세서(microprocessor)이다. 에러 토큰 발생기(65)는 압축 비디오 데이터를 시뮬레이션(simulation)하는 대체 데이터의 테이블을 포함할 수 있다. 상기 데이터는 MPEG형 압축 해제기에 의해 인식 가능한 특정 데이터에 해당한다. 또한, 에러 토큰 발생기에는 삭제된 비디오 데이터 대신에 이용될 수 있는 메모리(66)로부터의 데이터가 제공된다. 특히, 메모리(66)에는 VLD의 상태 시퀀서에 응답하여, 예컨대 이전 데이터 슬라이스 내의 매크로블록의 모션 벡터에 해당하는 모션 벡터가 로딩(loading)된다.

이미지 객체의 모션은 매크로블록 경계부 양단에 걸쳐 발생한다. 또한, 에러는 수평 방향으로 전송되거나 발생된다. 따라서, 수직 방향으로 인접한 블록들로부터의 모션 벡터들이 서로 유사하므로 이 수직 방향의 인접 블록들로부터 모션 벡터를 대체함으로써 허용 가능한 에러를 은닉할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 수직 인접 블록으로부터의 DC DCT 계수도 유사할 것이란 예상을 할 수 있다. 따라서, 수직 인접 블록의 DC DCT 계수도 손실된 DC 계수들을 대체하기 위해 메모리(66)에 저장될 수 있다.

메모리(66)에 데이터를 저장하는 것은 상태 시퀀서에 의해 제어된다. 이 시퀀서는 VLD를 조절하여 소정의 시퀀스에 따른 데이터를 출력하도록 프로그래밍되어, 데이터가 VLD로부터 출력될 때 원하는 유형의 데이터를 패치(fetch)하기에 적절한 신호를 제공할 수 있다. 상기 데이터는 에러 토큰 발생기에 의해 액세스(access)될 수 있는 상기 메모리 내의 소정의 어드레스 위치에 기록될 수 있다.

에러 토큰 발생기는 전송 헤더 데이터 및 에러 신호를 모니터링(monitoring)하여 데이터의 상실 시기 및 상실된 데이터의 종류를 판단하고, 이 상실된 데이터에 응답하여 매크로블록 단위로 데이터를 대체한다. 소정 유형의 데이터 시퀀스는 상실된 데이터 유형 및 프레임 유형에 따라 대체되도록 미리 프로그래밍된다. 예컨대, 매크로블록은 특정 어드레스를 수반하는 소정 시퀀스로 존재한다. 에러 토큰 발생기는 헤더 데이터에 응답하여 정상 시퀀스의 매크로블록에 브레이크가 존재하는지를 판단하여 대체 매크로블록을 상실된 매크로블록에 제공한다.

에러 토큰 발생기(65)에 의해 제공되는 대체 데이터의 특정 실시예를 설명하기에 앞서 MPEG형 압축 해제기를 설명한다. 제7도는 일반적인 MPEG형 압축해제기를 도시하고 있다.

우선 순위 해제 처리기의 멀티플렉서(67)에 의해 제공된 비디오 데이터는 버퍼 메모리(300)에 인가된다. 상기 데이터는 압축 해제 제어기(302)에 의해 액세스되어, 이 데이터를 가변 길이로 디코딩하는 가변 길이 디코더 VLD(303)에 인가된다. 헤더 데이터는 제어기(302)를 프로그래밍 하기 위해 추출된다. DCT 계수에 해당하는 가변 길이 디코딩된 코드워드는 추출되어 디코더(308)에 인가되고 모션 벡터에 해당하는 가변 길이 코드워드는 디코더(306)에 인가된다. 디코더(308)는 제어기(302)의 제어하에 적절히 역 실행 길이 디코딩 및 역 DPCM 코딩을 수행하는 장치를 포함한다. 디코더(308)로부터 디코딩된 데이터는 각 DCT 계수를 역 양자화하고 이를 픽셀 데이터의 행렬로 변환하는 회로를 포함하는 역 DCT 회로(310)에 인가된다. 그 다음, 상기 픽셀 데이터는 가산기(312)의 하나의 입력에 결합되고, 가산기(312)의 출력은 비디오 디스플레이 RAM(318)과 버퍼 메모리(314,316)에 결합된다.

디코더(306)는 제어기(302)의 제어하에서 적절히 모션 벡터의 역 DPCM 코딩을 수행하는 회로를 포함한다. 디코딩된 모션 벡터는 모션 보상된 예측기(304)에 인가된다. 모션 벡터에 응답하여 상기 예측기는 버퍼 메모리(314,316)의 한쪽(전위) 또는 양쪽(전위, 후위)에 저장된 해당 픽셀 블록을 액세스한다. 예측기는 데이터 블록(두 버퍼 메모리 중 하나로부터임) 또느 데이터 보간 블록(두 버퍼 메모리의 각 블록으로부터 도출됨)을 가산기(312)의 제2 입력에 제공한다.

압축 해제기는 다음과 같이 수행된다. 입력 비디오 데이터의 필드/프레임이 프레임내 인코딩되면, 모션 벡터는 존재하지 않으며 디코딩되거나 역 변환된 DCT 계수들은 픽셀값의 블록에 해당하게 된다. 따라서, 프레임내 인코딩된 데이터에 대해 예측기(304)는 가산기(312)에 0 값을 인가하고 역 변환된 DCT 계수는 가산기(312)에 의해 변경됨이 없이 비디오 디스플레이 RAM에 전송되어 정상 래스터 스캐닝(normal raster scanning)에 따라 판독되기 위해 저장된다. 또한, 상기 디코딩된 픽셀값은 모션 보상된 프레임(B 또는 P)을 디코딩하기 위하여 예측된 이미지 값을 형성하는 데 이용되도록 버퍼 메모리(314,316)중 한 곳에 저장된다.

입력 데이터의 필드/프레임이 순방향 모션 보상된 P 필드/프레임에 해당하는 경우에, 상기 역 변환된 계수는 현재 필드/프레임과 마지막으로 발생한 I 프레임 간의 나머지 또는 차에 해당한다. 예측기(304)는 디코딩된 모션 벡터에 응답하여 버퍼 메모리(314,316) 중 어느 하나에 저장된 I 프레임 데이터의 해당 블록을 액세스하고 이 데이터 블록을 가산기에 제공하며, 가산기에서는 상기 역 DCT 회로(310)에 의해 제공된 각각의 나머지 블록들을 예측기(304)에 의해 제공된 픽셀 데이터의 해당 블록에 더한다. 가산기(312)에 의해 발생된 합은 P 필드/프레임의 각 블록에 대한 픽셀값에 해당하고, 이 픽셀값은 디스플레이 RAM에 인가되어 각 저장위치를 갱신한다. 또한, 가산기(312)에 의해 제공된 픽셀값은 두 버퍼 메모리(314,316) 중 하나에 저장되지만, 예측된 픽셀 데이터를 발생하는 데 사용된 I 필드/프레임의 픽셀 데이터는 저장하지 않는다.

양방향으로 인코딩된 B 필드/프레임에 대한 동작은 각각의 모션 벡터가 전방 벡터, 후방 벡터, 또는 양방향 벡터인지에 따라 양 버퍼 메모리(314,316)에 저장된 고정 프레임(I 또는 P)으로부터 예측된 값을 액세스하는 것을 제외하고는 상기의 경우와 유사하다. 발생된 B 필드/프레임 픽셀값은 디스플레이 RAM(318)을 갱신하기 위해 인가되지만, B 필드/프레임 데이터가 화상 데이터의 기타 필드/프레임을 발생하는 데 이용되지 않기 때문에 각각의 버퍼 메모리에는 저장되지 않는다.

MPEG형 신호 포맷에서 첫 번째로 주목할 점은 P 및 B 인코딩된 프레임들에 대해 매크로블록이 스킵될 수도 있다는 것이다. 이러한 점은 에러를 은닉하는 데 있어서 약간의 융통성을 제공한다. 스킵되는 매크로블록에 대해 디코더는 효과적으로 이전 화상에서 현재 화상으로 상기 매크로블록을 카피하거나, 이와 달리 단순히 스킵된 매크로블록에 대한 비디오 디스플레이 RAM(318)의 해당 영역들을 갱신시키지 않는다. 매크로블록을 스킵하는 것은 모션 벡터를 0 값으로 코딩하고 DCT 계수들을 모두 0 값으로 코딩함으로써 수행된다. 한편, I 인코딩된 프레임에서는 매크로블록이 스킵되지 않는다. 즉, 디코더는 I 프레임의 모든 매크로블록에 대한 데이터를 예측한다. 따라서, 상실된 매크로블록은 이전 프레임으로부터의 데이터로 간단히 대체될 수 없다.

두 번째로 주목할 점은, DCT 계수가 인코딩되는 경우에 EOB 코드는 최종 0이 아닌 계수 다음에 위치된다는 것이다. 디코더는 아무리 많은 0 값의 계수들이 각 블록의 최종 0이 아닌 계수와 최종 포텐셜(potential) 계수 사이에 존재하더라도 이를 조절할 수 있도록 프로그래밍 된다.

세 번째로 주목할 점은, 데이터 계층에서 상위 데이터에 해당하는 데이터는 I 프레임 보다 P 프레임 및 B 프레임에 대해 더 많이 LP 채널에 전송될 것이라는 점이다.

이하에서는 에러 토큰 발생기에 의해 제공되는 대체 데이터의 예를 고려해본다. 대체 데이터의 유형은 현재 처리되고 있는 프레임의 유형, 에러가 HP 채널 및 LP 채널 중 어디서 발생하는지 및 에러가 발생하는 데이터 스트림의 위치에 따른다. I 프레임의 LP 채널에 ㅔ러가 발생하고 단지 AC 계수만이 LP 채널에 전송되고 있는 경우(PBP는 5 이상)를 고려해보자. 이 경우에 있어서, EOB 코드로 LP 채널에서 삭제되었던 각 매크로블록 및 매크로블록의 각 블록에 대해 LP 채널에서 예상되었던 AC 계수를 대체할 수 있다. 상기 대체된 데이터로부터의 이미지는 결여된 구성이지만, 적절한 휘도값을 갖는다. 따라서, 대체 비디오 데이터로부터 발생된 픽셀들은 다소 에러가 있을지라도, 특별히 눈에 띄는 이미지 아티팩트(artifact)를 생성하지는 않는다. 이와 달리, PBP가 5 보다 작은 경우에는 DC DCT 계수가 LP 채널에 전송된다. 이 경우에 상실된 LP 데이터를 EOB로 대체하는 것은 압축 해제기가 눈에 띄지 않는(non-objectionable) 아티팩트를 생성하기에는 너무 적은 데이터를 압축 해제기에 제공하는 것이 될 것이다. 이 경우 및 HP 에러의 경우에 있어서, 대체 데이터는 압축 해제기가 매크로블록 단위로 디코딩 기능을 수행하기에 충분한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 압축 해제기가 실행 불가능한 상태가 되지 않도록 압축 해제기에는 충분한 데이터가 제공되지만, 비디오 데이터가 대체되는 영역에 대한 재생된 이미지는 실제 이미지와는 아무런 관계도 없다. 이 대체 데이터는 매크로블록 어드레스, 매크로블록 유형, 매크로블록의 각 블록에 대한 미드그레이(midgray)값에 해당하는 DC DCT 계수 및 매크로블록의 각 블록에 대한 EOB 코드를 포함한다. 아래에 설명될 추가의 처리 과정이 개시되지 않으면 I 프레임의 이러한 에러가 GOF를 통해 전송된다는 것을 유의하기 바란다.

P 프렝임 및 B 프레임에 제공되는 대체 데이터는 유사한 형태일 수 있다. 에컨대, 단지 AC DCT 계수에 해당하는 데이터만이 LP 채널에서 상실된다고 가정하자. I 프레임에서와 같이 EOB로 상기 상실 데이터를 대체할 수 있다. 이와 달리, 모션 벡터 및 계층적으로 하위 중요도의 데이터가 LP 채널, HP 채널, 또는 LP 채널 및 HP 채널에서 상실된다고 가정하자. 이 경우에는 최소한 두 개의 대체 데이터의 형태가 이용될 수 있다. 첫 번째 경우는 대체용 압축된 매크로블록에 0값의 모션 벡터가 제공되고 삭제된 매크로블록에 0 값의 DCT 계수가 제공된 형태를 취한다. 이는 상실 매크로 블록을 이전 프레임으로부터의 픽셀 데이터로 효과적으로 대체시킨다. 상기 대체된 매크로블록에 해당하는 재생된 이미지 부분은 고해상도의 데이터를 포함하지만, 데이터의 나머지 부분이 데이터가 대체된 영역에 대해 이동할 수 있기 때문에 모션 변형이 발생될 수 있다. 두 번재 형태는 수직으로 인접한 블록으로부터 선택된 모션 벡터를 갖는 대체 매크로블록과 모든 나머지 값들이 0 값을 갖는다는 것을 의미하는 것인 현재 매크로블록이 코딩되지 않았다는 표시를 제공한다. 이 경우에 있어서, 고려중인 이미지 영역은 이미지의 나머지 부분과 동기하여 이동되지만, 이 영역의 실제 화상을 자세히 보면 약간의 에러가 존재할 수 있다. 이는 여러 형태의 상실 데이터에 이용될 특정 대체 신호를 선택할 때에 시스템 설계자가 고려해야할 취사 선택이다. 수직으로 인접한 매크로블록으로부터의 모션 벡터는 메모리(66)에 주기적으로 저장되어 이로부터 획득된다는 것을 유의하기 바란다.

또한, DC DCT 계수들이 매크로블록마다 차분 인코딩되는 경우(DPCM)를 생각해 보자. 이 경우에 있어서, 대체 매크로블록의 시퀀스 중 최종 매크로블록은 최초로 대체되지 않은 매크로블록에 대해 정확한 DC DCT 값을 갖지 않는다. 그러므로, 상기 에러 토큰 발생기는 이러한 최종 대체 매크로블록의 DC DCT 계수를 수직으로 인접한 매크로블록[메모리(66)로부터 취해진 것님] 또는 시간적으로 떨어져 배치된 매크로블록[예컨대, 전체 프레임에 대해 선택 압축된 데이터를 저장하도록 배열된 확장된 메모리(66)로부터 취해진 것임]으로 대체한다.

다시 제7도를 참조한다. 제7도는 I 프레임 및 특정 형태의 상실 데이터에 대해, 발생중인 디코딩된 화상 데이터를 수용할 수 없더라도 대체 데이터가 단지 압축 해제기의 동작을 지속시키기 위해 조절되도록 제공된 것으로 상술되었다. 상기 데이터는 에러 토큰 발생기에 의해 제공된 에러 맵에 의해 디스플레이 RAM(318)에 기록되는 것을 금지시킨다. I 프레임의 처리 도중에, 에러 토큰 발생기는 잠재적으로 허용할 수 없는 이미지를 생성하는 것으로 간주되는 모든 대체 데이터의 에러 맵을 발생한다. 상기 에러 맵은 특정 대체 데이터로부터 발생된 픽셀 및 그렇지 않은 픽셀(또는 블록, 또는 매크로블록)에 해당하는 2 진수 1 및 0의 패턴으로 구성될 수 있다. 상기 에러 패턴은 비디오 디스플레이 RAM(VDR)에서 연관된 픽셀의 어드레스 위치에 해당하는 메모리 장치(313)의 어드레스 위치에 로딩된다. 기록 어드레스가 디스플레이 RAM에 인가될 때, 이 어드레스 값은 메모리 장치(313)에 인가되어 에러 패턴을 어드레싱한다. 특정 어드레스 위치가 에러 표시를 포함하면, 새로운 데이터가 디스플레이 RAM의 해당 메모리 위치에 기록되는 것을 막기 위한 신호가 메모리 장치에 의해 생성된다.

제8도는 우선 순위 해제 장치와 압축 해제기가 가변 길이 디코더를 공유하는 또 다른 실시예를 도시하고 있다. 이 실시예는 상기 시스템에 필요한 두 개의 VLD의 필요성을 없앨 뿐만 아니라, 제7도의 메모리 장치(313)도 필요 없게 한다. 제6도 및 제7도와 동일한 소자는 동일한 도면 부호로 표시한 제8도의 회로 소자는 제6도 및 제7도의 회로와 동일한 기능을 수행한다. 그러나, 제8도의 회로에 있어서, VLD에 의해 제공된 출력 워드는 가변 길이 디코딩된 형태이고 에러 토큰 발생기에 포함된 대체 데이터 테이블은 I 프레임에 대해 스킵된 매크로블록 같은 것을 포함하도록 변경된다. 상기 장치의 압축 해제 알고리즘은 MPEG 압축 해제 알고리즘과 거의 동일하지만, 한가지 예외적인 장점을 갖는다. 이 예외적인 장점은 I 프레임에서의 스킵된 매크로블록을 허용한다는 것이다. 디코더로 하여금 I 프레임에 대해 스킵된 매크로블록을 인식하게 하는 것은 스킵된 매크로블록에 해당하는 영역에 대한 디코딩 버퍼 메모리(314,316) 또는 디스플레이 RAM에서 I 프레임 데이터가 갱신되지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 특징은 제7도의 메모리 장치(313) 및 에러 토큰 발생기의 에러 맵 발생 기능을 필요없게 한다. 따라서, 상기 제7도의 장치에서는 대체 데이터가 각 매크로블록에 대해 제공되어야 하는 요구 조건을 충족시키도록 I 프레임 데이터가 구성되는 반면, 제8도의 장치에서는 에러 토큰 발생기가 스킵 된 매크로블록을 나타내는 대체 데이터를 제공하고, 상실 데이터는 시간적으로 분리 배치된 데이터르 효과적으로 대체된다. 스킵된 매크로블록의 표시는 단순히 데이터 스트림에서 그 다음 검출되는 유효 슬라이스 헤더를 포함하는 형태를 취할 수 있다.

제8도의 회로는 시스템 제어기(370)와 압축 해제 제어기(360)를 포함한다. 시스템 제어기(370)는 전체 수신 시스템을 제어하고, 사용자의 입력에 응답한다. 이 제어기는 VLD, 상태 시퀀서, 에러 토큰 발생기 및 압축 해제 제어기를 조절하여, 시스템 시동을 초기화하고 특별한 효과를 제공하기 위해 특정 디코딩 시퀀스를 오버라이딩(overriding)하고 채널 변경 등을 제어한다. 압축 해제 제어기(360)는 압축 해제 회로와 디스플레이 RAM을 제어한다. VLD로부터의 비디오 데이터는 다양한 MPEG 헤더 데이터를 인식하여 이에 응답하고 적절한 디코딩 기능을 통해 적절한 데이터를 시퀀싱하도록 프로그래밍된 제어기(360)에 인가된다. 매크로블록 어드레스에 응답하여, 상기 제어기는 디스플레이 RAM을 조절하여 해당 디코딩된 픽셀값을 적절한 래스터 영역에 기록하도록 한다. 스킵된 매크로블록에 의해 표현된 래스터 영역에 해당하는 디스플레이 RAM 메모리 셀은 제어기(360)에 의해 주기적으로 리프레싱(refreshing)되어, 그 영역 내에 시간적 재배치를 유효하게 한다.

제8도의 시스템은 I, P 및 B 프레임의 스킵된 매크로블록을 처리하도록(더욱 정확하게는 처리하지 않음) 배열되어 있기 때문에, 특정 특별한 효과가 에러 토큰 발생기를 통해 제공될 수 있다. 프리즈 프레임 기능(freeze frame function)은 사용자에 의해, 단지 에러 토큰 발생기를 오버라이딩하도록 시스템 제어기를을 배열하고 시스템이 모든 프레임의 모든 매크로블록에 대한 스킵된 매크로블록에 대응하는 비디오 데이터를 대체하도록 하거나, 또는 압축 해제 제어기를 오버라이딩하여 매크로블록이 스킵되는 것처럼 모든 매크로블록을 처리하도록 압축 해제 제어기를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 스트로보스코픽(stroboscopic) 효과는, 예컨대 모든 P 및 B 프레임을 스킵된 매크로블록으로 오버라이딩함으로써 제공될 수 있다. 부분적인 스트로보스코픽 효과는 대체 슬라이스 세트에서 스킵된 매크로블록에 해당하는 데이터를 제공하기 위해 에러 토큰 발생기를 조절하도록 제어기(370)를 프로그래밍함으로써 이루어질 수 있다.

에러 토큰 발생기는 에러의 은닉에 관련없는 특징 대체 비디오 데이터를 제공하도록 배열될 수 있다. 대체 데이터 테이블은 특정 상태하의 특정 이미지를 제공하기 위해 대체 데이터를 포함할 수 있다. 수신기가 특정 방송 채널과 동기화고 어떤 인식 가능한 헤더 데이터도 전송 처리기로부터 이용될 수 없는 동안에, 에러 토큰 발생기는, 예컨대 청색 스크린 또는 체커보드 패턴(checker board) 등에 해당하는 대체 데이터를 생성할 수 있다. 이와 달리, 채널 변경이 유도되면, 토큰 발생기는 시스템이 새로운 채널과 재동기화할 때까지 시청되고 있던 이전 채널의 최종프레임을 프리징하도록 조절될 수 있다.

본 발명은 2 층 또는 채널 시스템을 토대로 설명되었다. 그러나, 비디오 신호 압축 분야의 당업자는 본 발명이 단일 채널 시스템 및 상이한 압축 신호 포맷에서도 실행될 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다. 첨부된 청구 범위는 이와 같은 관점에서 고려되어야 한다.

본 발명은 신호 전송 중에 상실된 이미지 데이터를 은닉(concealment)시키는 장치에 관한 것이다.

국제 표준화 기구에서는 현재 1.5 Mbits/sec이 연속 데이터 전송율을 지원하는 디지털 저장 매체에 대한 비디오 코드 표시를 지정하는 표준을 개발하고 있으며, 이 표준에 대해서는 "동영상 및 관련 음성의 코딩(CODING OF MOVING PICTURES AND ASSOCIATED AUDIO)"(ISO-IEC JTC1/SC2/WG11;MPEG 90/176 Rev. 2, 1990. 12. 18)에 기재되어 있다. 이러한 포맷(format)은 MPEG으로서 알려지고 있다. 이 포맷에 따르면, 프레임(frame)의 시퀀스(sequence)는 그룹(group)으로 나뉘고 각 그룹 내의 각 프레임은 복수 개의 코딩 모드 중 하나의 모드에 따라 인코딩(encoding)된다. 통상적으로, 코딩 모드에는 프레임내 코딩(intraframe coding)(I 프레임) 및 두 가지 형태의 프레임간 에측 코딩(interframe predictive coding)(P 프레임, B 프레임)이 포함된다. 모든 모드에 있어서, 홀수 필드만이 인코딩되고 짝수 필드는 버려진다.

미국 ATRC(Advanced Television Research Consortium)에서는 고선명 텔레비전(HDTV) 신호를 디지털 형태로 전송하기 위해 MPEG 포맷을 변경해오고 있다. 통상적으로, HDTV 신호의 초기 신호 코딩은 픽셀 해상도 및 데이터율이 증가된다는 것과 각 필드의 홀수 및 짝수 프레임 모두가 코딩된다는 것을 제외하고는 MPEG과 유사하다. HDTV 시스템에 있어서 코딩된 신호는 전송용 상위 및 하위 우선 순위 채널 중에서 우선 순위가 결정된다. 화상 재생에 있어 중요도가 높은 코딩된 데이터는 소정의 파워 레벨(power level)로 전송되고 중요도가 낮은 코딩된 데이터는 보다 낮은 파워 레벨로 전송되어 공동 채널 간섭 현상(cochannel interference)이 최소화된다.

제1도는 우선 순위화 전의 코딩 포맷을 도시하고있다. 단지 프레임 시퀀스만이 도시도어 있다. 각 프레임 위의 문자 I, P 및 B는 각 프레임에 대한 코딩 모드를 표시한다. 프레임 시퀀스는 동일한 코딩 시퀀스로 구성된 프레임 그룹(GOF)으로 분할된다. 코딩된 데이터의 각 프레임은, 예컨대 16 이미지 라인(image line)을 나타내는 슬라이스(slice)로 분할된다. 각각의 슬라이스는, 에컨대 16×16픽셀의 행렬을 나타내는 매크로블록(macroblock)으로 분할된다. 각 매크로블록은 4 개의 휘도 신호 관련 정보의 블록 및 2 개의 색도 신호 관련 정보의 블록으로 구성된 6 개의 블록으로 분할된다. 휘도 정보 및 색도 정보는 개별적으로 코딩된 후 결합되어 전송된다. 휘도 블록은 각각 8×8 픽셀의 행렬에 관한 데이터를 포함한다. 각 색도 블록은 매크로블록으로 표현된 전체 16×16 픽셀의 행렬에 관한 8×8 데이터의 행렬을 포함한다.

프레임내 코딩에 따라 인코딩된 데이터 블록은 이산 코사인 계수의 행렬로 구성된다. 즉, 각 8×8 픽셀의 블록은 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform: DCT)되어 코딩된 신호를 제공한다. 상기 계수들은 적절하게 양자화되고, 우선 순위 처리기에 인가되기 전에 실행 길이 및 가변 길이로 인코딩된다. 따라서, 각 전송 데이터 블록은 8×8 코드워드(codeword)의 행렬보다 적은 코드워드를 포함할 수 있다. 프레임내 코딩된 데이터의 매크로블록은 DCT 계수에 부가하여, DCT에 사용된 양자화 레벨, 매크로블록 어드레스 또는 위치 표시기 및 매크로 블록 유형 등과 같은 정보를 포함할 수 있다.

또한, P 또는 B 프레임간 코딩에 따라 인코딩된 데이터 블록들도 이산 코사인 계수의 행렬로 구성된다. 그러나, 그 계수는 예측된 8×8 픽셀의 행렬과 실제 8×8 행렬간의 차 또는 나머지를 나타낸다. 이러한 게수는 양자화되어 실행 길이 및 가변 길이로 코딩된다. 상기 프레임 시퀀스에서 I 및 P 프레임은 고정 프레임으로 표시된다. 각 P 프레임은 최종 발생 고정 프레임으로부터 예측된다. 각 B 프레임은 상기 고정 프레임 중 하나 또는 둘 모두로부터 예측되며, 이들 사이에 배치된다. 예측 코딩 프로세스는 어느 고정 프레임의 블록이 현재 코딩중인 예측 프레임의 블록과 가장 가까이 일치하는지를 표시하는 변위 벡터의 발생을 포함한다. 인코딩 중인 프레임의 블록으로부터 고정 프레임의 상기 일치된 블록의 픽셀 데이터를 픽셀 단위로 감산하여 나머지를 얻는다. 변환된 나머지와 상기 벡터는 예측 프레임에 대한 코딩된 데이터를 포함한다. 프레임내 코딩된 프레임에서 매크로블록은 양자화, 어드레스 및 유형 정보를 포함한다. 어떤 프레임이 에측 인코딩된다 할지라도 적당하게 일치하는 블록이 발견되지 않으면, 그 에측 프레임의 특정 블록 또는 매크로블록은 프레임내 코딩될 수 있다. 또한, 어떤 하나의 매크로블록은 인코딩되지 않을 수도 있다. 이 매크로블록은 그 다음 코딩되는 매크로블록의 어드레스로 어드레스를 증가시킴으로써 스킵(skip)된다.

비디오 데이터가 코딩된 후에, 비디오 데이터는 MPEG과 같은 프로토콜에 따라 배열된다. MPEG 계층적 포맷은 제2도에 도시된 바와 같이 각각 개별적인 헤더(header) 정보를 포함하는 복수 개의 게층으로 구성된다. 명목상 각각의 헤더는 시작 코드부, 각 계층과 관련된 데이터부 및 헤더 확장 부가 규정부를 포함한다. MPEG 시스템 환경에서는 동기화를 위한 많은 헤더 정보(상기 참조된 MPEG 문헌에서 지적한 바와 같음)가 요구된다. 디지털 HDTV 동시 방송 시스템에 압축 비디오 신호를 제공하기 위해서는 단지 설명 헤더 정보만이 필요한데, 즉 시작 코드부 및 선택 확장부가 제외될 수 있다.

본 발명의 시스템에 의해 생성된 MPEG형 신호에 따르면, a) 비디오 신호의 연속 필드/프레임은 I, P 및 B 코딩 시퀀스에 따라 인코딩되고, b) 상기 화상 레벨로 코딩된 데이터는 필드/프레임 당 슬라이스수가 상이하고 슬라이스마다 매크로블록 수가 상이하더라도 블록들의 그룹 또는 MPEG형 슬라이스로 인코딩된다.

본 시스템의 코딩된 출력 신호는 행박스 L1(제2도)으로 도시된 필드/프레임의 그룹(GOF)으로 분할된다. 각 GOF(L2)는 분할된 화상 데이터가 뒤따르는 헤더를 포함한다. GOF 헤더는 수평 및 수직 화상 크기, 종횡비, 필드/프레임율, 비트율 등에 관한 데이터를 포함한다.

각 필드/프레임에 해당하는 화상 데이터(L3)는 슬라이스 데이터(L4)가 뒤따르는 헤더를 포함한다. 화상 헤더는 필드/프레임 수 및 화상 코드 유형을 포함한다. 각 슬라이스(L4)는 복수 개의 데이터 블록(MBi)이 뒤따르는 헤더를 포함한다. 슬라이스 헤더는 그룹수 및 양자화 파라미터를 포함한다.

각 블록(MBi)(L5)은 매크로블록을 나타내고 모션 벡터 및 코딩된 계수가 뒤따르는 헤더를 포함한다. MBi 헤더는 매크로블록 어드레스, 매크로블록 유형 및 양자화 파라미터를 포함한다. 코딩된 게수는 L6 계층에 도시되어 있다. 각 매크로블록은 4 개의 휘도 블록, 하나의 U 색도 블록 및 하나의 V 색도 블록으로 된 6 개의 블록으로 구성된다.

블록 계수는 DCT에 의해 동시에 한 블록에 제공되는데, DC 계수가 맨 처음에 발생하고 상대적인 중요도의 순서에 따라 각각의 DCT AC 계수들이 뒤따른다. 블록 종료 코드(EOB)는 각각 연속적으로 발생하는 데이터 블록의 마지막에 부가된다.

제2도에 도시된 바와 같이 게층적으로 포맷된 압축된 비디오 데이터는 우선 순위 처리기에 인가되는데, 여기서 코딩된 데이터는 상위 우선 순위 채널(HP)과 하위 우선 순위 채널(LP) 중 어느 하나로 파싱(parsing)된다. 상위 우선 순위 정보는 그 정보가 훼손 또는 상실되는 경우에 재생되는 이미지에 가장 큰 감쇠를 가져오는 정보이다. 역으로 말하면, 상위 우선 순위 정보는 완벽한 이미지는 아니더라도, 특정 이미지를 재생하는데 필요한 최소한의 데이터이다. 하위 우선 순위 정보는 그 나머지 정보이다. 상위 우선 순위 정보는 실질적으로 상이한 계층 레벨에 포함된 모든 헤더 정보와 각 블록의 DC 계수 및 각 블록의 AC 계수(제2도의 레벨 6)를 포함한다.

우선 순위 처리에 있어서, 각 유형의 인코딩된 데이터에는 우선 순위 클래스(class) 또는 유형이 지정된다. 예컨대, 슬라이스 헤더 정보(슬라이스 식별자, 슬라이스 양자화 파라미터 등 포함)보다 우선 순위가 높은 모든 정보는 우선 순위 유형"0"으로 지정된다. 매크로블록 헤더 데이터는 우선 순위 유형 "1"로 지정된다. 모션 벡터는 우선 순위 유형 "2"로 지정된다. 우선 순위 유형 "3"은 유보될 수 있다. 코딩된 블록 유형은 우선 순위 유형 "4"로 지정된다. DC DCT 계수들은 우선 순위 유형 "5"로 지정되고, 고차의 DCT 계수를 나타내는 연속 코드워드에는 우선 순위 유형 "6" 에서 "68" 까지 지정된다. 우선 순위 처리기는 상위 및 하위 우선 순위 데이터의 상대적 양에 따라 상위 및 하위 우선 순위 채널에 할당될 우선 순위 유형을 결정한다. 우선 순위 분류는 가장 중요한 우선 순위 유형 "0"을 갖는 특정 유형의 데이터에 대한 상대적인 중요도를 표시하는 것이다. 실제로, 상기 처리기는 우선 순위 브레이크 포인트(PBP)를 결정하는데, 우선 순위 브레이크 포인트는 그 값 이상의 우선 순위를 갖는 모든 데이터가 하위 우선 순위 채널로 지정되는 클래스 또는 유형 번호에 해당한다. 그 이외의 데이터는 상위 우선 순위 채널로 할당된다. 제2도를 참조하여 특정 매크로블록에 대해 PBP가 "5"로 결정된다고 가정하면, DC 계수 및 모든 계층적으로 상위의 데이터는 HP 채널에 할당되고, 모든 AC 계수 및 EOB 코드는 LP 채널에 할당된다. 전송 목적으로, 모든 HP 코드워드는 각 블록들에 의해 데이터가 구분됨이 없이 일련의 비트 형태로 연결된다. 또한, 상기 코드워드는 가변 길이 인코딩되어 코드워드들 사이에는 경계가 없다(제한된 대역폭의 채널에서 최대 유효 대역폭을 실현하기 위함). 해당 매크로블록에 대한 PBP는 수신기가 각 블록들 중에서 HP 데이터를 분리하는데 필요한 정보를 갖도록 전송된다. LP 채널에서, 각 블록들로부터의 데이터는 EOB 코드에 의해 분리된다.

HP 및 LP 압축 비디오 데이터는 a) HP 및 LP 데이터 스트림(stream)을 각각의 HP 및 LP 전송 블록으로 분할하고, b) 각각의 전송 블록 상에서 패리티 검사(parity check) 또는 CRC(cyclic redundancy check)를 수행하고, c) HP 또는 LP 비디오 데이터로 보조 데이터를 다중 송신하는 전송 처리기에 인가된다. 수신기는 동기화 헤더 정보와 함께 패리티 검사 비트를 이용하여 에러(error)를 분리시키고, 수신된 데이터에 정정할 수 없는 비트 에러가 있을 때 그 에러를 은닉시킨다.

제3도는 전송 처리기에 의해 제공되는 신호의 포맷을 도시하고 있다. 각각의 전송 블록은 하나의 데이터 슬라이스 보다 많거나 적은 데이터를 포함할 수 있다. 따라서, 특정 전송 블록은 하나의 슬라이스의 종료부로부터의 데이터 및 그 다음 슬라이스의 시작부로부터의 데이터를 포함할 수 있다. 비디오 데이터를 포함하는 전송 블록은, 예컨대 오디오 데이터와 같은 기타 데이터를 포함하는 전송 블록과 인터리빙(interleaving)될 수 있다. 각 전송 블록은 각 전송 블록에 포함된 정보의 유형을 표시하는 서비스 유형 헤더(ST)를 포함한다. 상기 예에서, ST 헤더는 데이터가 HP 또는 LP 인지, 정보가 오디오, 비디오 또는 보조 데이터인지를 표시하는 8 비트 워드이다.

각 전송 블록은 ST 헤더 바로 뒤에 이어지는 전송 헤더(TH)를 포함한다. LP 채널에서, 전송 헤더는 7비트 매크로블록 포인터, 18 비트 식별자 및 7 비트 레코드 헤더(RH) 포인터를 포함한다. HP 채널의 전송 헤더는 단지 8 비트 레코드 헤더(RH) 포인터만을 포함한다. 매크로블록 포인터는 분할된 매크로블록 또는 레코드 헤더 성분에 대해 사용되어, 그 다음 디코딩 가능한 성분의 시작부를 가리킨다. 예컨대, 특정 전송 블록이 슬라이스 n의 종료부와 슬라이스 n+1의 시작부에 관련된 매크로블록 데이터를 포함하는 경우, 슬라이스 n으로부터의 데이터는 전송 헤더에 인접하여 배치되고, 포인터는 그 다음 디코딩 가능한 데이터가 전송 헤더(TH)에 인접하여 있다는 것을 가리킨다. 역으로, 레코드 헤더(RH)가 TH에 인접하면, 제1 포인터는 레코드 헤더(RH)를 뒤따르는 바이트 위치를 가리킨다. 0 값의 매크로블록 포인터는 전송 블록이 매크로블록 엔트리 포인트를 전혀 갖고 있지 않다는 것을 나타낸다.

전송 블록은 레코드 헤더를 전혀 포함하지 않거나 하나 이상의 레코드 헤더를 포함할 수도 있다. 레코드 헤더는 HP 및 LP 채널에서 각 슬라이스의 매크로블록 데이터의 시작부에 존재한다. 단지 비디오 데이터 헤더 정보만을 포함하는 전송 블록에는 레코드 헤더가 포함되지 않는다. 레코드 헤더(RH) 포인터는 전송 블록에서 제1 레코드 헤더의 시작부를 포함하는 바이트 위치를 가리킨다. 0 값의 RH 포인터는 전송 블록에 레코드 헤더가 없다는 것을 나타낸다. 레코드 헤더 포인터와 매크로블록 포인터가 모두 0 값인 경우에는 전송 블록이 단지 비디오 데이터 헤더 정보만을 포함한다는 것을 나타낸다.

LP 전송 헤더의 18 비트 식별자는 현재 프레임의 유형, 프레임 번호[모듈로(modulo) 32], 현재 슬라이스의 번호 및 전송 블록에 포함된 제1 매크로블록을 표시한다. 전송 헤더 다음에는 레코드 헤더(RH) 또는 데이터 중 하나가 뒤따른다. 제3도에 표시된 바와 같이, HP 채널의 비디오 데이터에 대한 레코드 헤더는 다음의 정보, 즉 헤더 확장부(ENTEND)가 있는 경우를 나타내는 1 비트 FLAG, 상기 FLAG에 뒤이은 a) 필드/프레임 유형 I, B 또는 P, b) 필드/프레임 번호(모듈로 32) FRAME ID, 및 c) 슬라이스 번호(모듈로 64)(SLICE IDENTITY)를 나타내는 식별자(IDENTITY), 이 식별자에 뒤이은 매크로블록 우선 순위 브레이크 포인트 지시자(PBP)(PBP는 우선 순위 셀렉터의 분석기(152)에 의해 제공된 코드워드 클래스를 나타내며, HP와 LP 채널간에 코드워드를 분할함), 및 HP 레코드 헤더에 포함될 수 있는 선택적인 헤더 확장부를 포함한다.

LP 채널에 포함된 레코드 헤더는 HP 채널에서 구현된 식별자와 유사한 식별자(IDENTITY)만을 포함한다.

각 전송 블록은 전송 블록의 모든 비트에 대해 연산된 16 비트 프레임 검사 시퀀스(FCS)에 의해 종료된다. FCS는 CRC를 이용하여 발생될 수 있다.

정보의 전송 블록은 a) 각 데이터 스트림과 독립적으로 리드 솔로몬(REED SOLOMON) 순방향 에러 정정 인코딩을 수행하고, b) 에러 버스트(error burst)로 인해 재생되는 이미지의 커다란 연속되는 영역이 훼손되는 것을 미리 방지하기 위하여 데이터 블록을 인터리빙하며, c) 수신기에서 데이터 스트림을 동기화하기 위하여 데이터에 바커(Backer) 코드 등을 부가하는 개별적인 순방향 에러 인코딩 소자에 인가된다.

전술한 바와 같이 포맷된 전송 신호에 응답하는 수신기는 역 우선 순위화 및 역 코딩을 수행하는 장치를 포함한다. HP 및 LP의 재결합 또는 역 우선 순위화는 디코더가 소정 포맷(제2도와 유사한 포맷)의 데이터를 원하기 때문에, 디코딩이 수행되기 전에 수행되어야만 한다. 적어도 수신된 신호의 일부가 전송 처리에 의해 훼손될 것이라는 것은 쉽게 알 수 있다. HP 전송 블록의 PBP 코드가 상실된 경우를 고려해보자. 이 PBP 코드가 없다면, 매크로블록의 각 블록에 해당하는 정보는 분리될 수 없다. 그 결과, HP 전송 블록에 포함된 정보의 많은 부분이 쓸모 없게 될 수 있다. 또한, HP 전송 블록에 포함된 블록에 해당하는 LP 전송 블록의 정보도 이용 불가능하게 된다. 실제로, HP 전송 블록에 포함된 단일 PBP 코드워드의 상실은 전체 슬라이스에 대한 기타 유효한 데이터를 쓸모 없게 만들 수 있다. 두 번재 예로서, 프레임 코딩 유형을 나타내는 화상 헤드의 코드워드가 상실된 경우를 고려해보자. 이 코드워드가 없다면, 전체 프레임의 코드워드 데이터는 이용 불가능하게 되거나 최소한 신뢰할 수 없게 된다.

본 발명은 신호 전송 도중에 이미지 데이터가 상실됨으로써 재생된 이미지에 발생할 수 있는 에러를 은닉하기 위한 디지털 비디오 신호 처리 시스템 내의 장치에 구현된다. 이 시스템은 전송된 비디오 데이터를 검출하고, 수신된 데이터의 세그먼트(segment)(전송 블록)에 에러가 존재하는 경우에 에러 신호를 발생시키고, 데이터 스트림으로부터 에러가 있는 세그먼트를 삭제하는 장치들을 포함한다. 상기 수신된 데이터는 소정 시퀀스에 따라 전송된 비디오 데이터를 디코딩하여 압축 해제하는 디코더/압축 해제기에 인가된다. 상기 압축 해제된 데이터는 후속 디스플레이, 레코딩 등의 동작을 위한 메모리에 인가된다. 상기 디코더/압축 해제기는 에러 신호에 응답하여 에러가 존재하는 데이터 블록을 대체 데이터로 대체한다. 이 대체 데이터는 특정 실시예에서는 압축된 데이터로 구성되고, 기타 실시예에서는 압축된 데이터 및 디코딩된 시간/공간적으로(spato-temporally) 연관된 데이터 양자로 구성된다.

특정 실시예에서, 상기 수신된 데이터는 가변 길이 코드워드를 갖는 두 개의 데이터 스트림(코드워드 경계부 없음)에 제공되는데, 이 데이터 스트림은 특정 계층에 따른 단일 데이터 스트림으로부터 도출되고, 제1 및 제2 수신된 데이터 스트림 각각은 상위 중요도 및 하위 중요도의 데이터를 포함한다. 상기 각 두 개의 데어터 스트림의 데이터는 개별적인 세그먼트로 존재하고 에러에 대해 독립적으로 검사되어 에러가 존재하는 경우에는 삭제된다. 상기 두 개의 데이터 스트림은 가변 길이 디코더에 인가되어 코드워드 경계를 결정하고, 두 개의 데이터 스트림을 단일 데이터 스트림으로 재결합시킨다. 하위 중요도의 데이터의 세그먼트가 삭제되었다는 것을 나타내는 에러 신호에 응답하여, 가변 길이 디코더는 데이터 스트림의 재결합된 데이터 내의 삭제된 데이터를 소정값에 해당하는 데이터로 대체한다.

Claims (11)

1. 복수 개의 데이터 블록을 각각 포함하는 복수 개의 매크로블록(macroblock)을 포함하고 에러에 쉽게 영향을 받으며 전송 블록에서의 에러 여부를 판단하기 위한 코드워드(codeword)를 포함하는 전송 블록에서 발생하는 압축 비디오 데이터의 압축 해제기 내의 에러 은닉(error concealment) 장치에 있어서, 전송되는 상기 압축 비디오 데이터의 소스(source)(20)와, 상기 코드워드에 응답하여, 검출된 전송 블록에서의 에러의 발생 여부를 검출하는 검출기(21,25,250)를 포함하는 것으로서, 메모리를 구비하고, 전송 블록에서 에러 ㅂ라생 여부의 검출에 응답하여 에러가 발생된 전송 블록에 포함된 복수 개의 매크로블록을 제거하고 제거된 매크로블록을 압축된 포맷의 복수 개의 데이터 시퀀스(sequence)-여기서, 복수 개의 데이터 시퀀스는 상기 메모리로부터 액세스(access)되고, 각 시퀀스는 각 매크로블록을 나타내는 압축 비디오 데이터의 최소한 일부를 에뮬레이팅(emulating)함-로 대체시키는 회로(256, 65, 67, 360, 370)와, 상기 회로에 결합되는 입력 포트 및 이미지를 나타내는 압축 해제된 데이터를 제공하는 출력 포트를 갖는 압축 해제기(27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 에러 은닉 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 회로는 에러의 검출에 응답하여 에러 토큰(token)을 발생하고, 상기 압축 해제기(27)는 상기 에러 토큰에 응답하여 상기 압축된 포맷의 복수 개의 데이터 시퀀스에 대응하는 압축 해제된 비디오 신호에 대한 대체 압축 해제된 비디오 신호 정보를 제공하는 것인 에러 은닉 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 회로는 상기 데이터 시퀀스 내에서 인접한 매크로블록으로부터 유도되는 모션 벡터(motion vector)를 포함하는 수단(66)을 더 포함하는 것인 에러 은닉 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 압축 해제 수단으로부터 압축 해제된 비디오 신호를 수신하여 저장하도록 결합된 메모리(318)와, 상기 대체된 매크로블록 각각에 대응하는 이미지 영역을 나타내는 에러 맵(error map)을 발생하는 에러 맵 발생 회로(시스템 제어기)와, 상기 에러 맵에 응답하여, 상기 메모리가 압축 해제된 데이터를 상기 대체된 매크로블록 각각에 해당하는 메모리 위치에 기록하는 것을 금지하는 메모리 제어 회로(313)를 더 포함하는 것인 에러 은닉 장치.
5. 제1항 내지 제4항중 어느 한 항에 있어서, 상기 회로는 특별한 효과를 제공하기 위해서, 사용자의 입력에 응답하여 압축 비디오 데이터의 전체 프레임을 대체 압축 비디오 데이터로 대체하는 수단(360, 370)을 포함하는 것인 에러 은닉 장치.
6. 제2항에 있어서, 상기 압축 해제기(27)는 상기 에러 토큰에 응답하여, 에러가 발생된 압축 데이터의 각 매크로블록에 대응하는 압축 해제된 비디오 데이터를 시간적으로 변위되고 공간적으로 배열된 압축 해제된 비디오 데이터로 대체하는 수단(313, 318)을 포함하는 것인 에러 은닉 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 압축 비디오 데이터는 각각 복수 개의 데이터 블록을 포함하는 매크로블록으로 형성되며, 각 매크로블록 및 각 블록 내의 데이터는 각 매크로블록에 대해 계층 레벨 K(변수)까지의 데이터가 상위 우선 순위 전송 블록의 상기 매크로블록의 부분 블록에 포함되고, 상기 각 매크로블록 내의 계층 레벨 K 이상의 그 나머지 데이터가 하위 우선 순위 전송 블록의 해당 매크로블록의 부분 블록에 포함되어 계층적으로 구분되고, 하위 우선 순위 데이터의 각 부분 블록에는 블록 종료 코드(EOB)가 있고, 각 블록의 모든 데이터가 상위 우선 순위 블록에 포함되는 경우를 제외하고는 상위 우선 순위 데이터의 각 부분 블록에는 블록 종료 코드(EOB)가 없는 것으로서, 상기 에러 은닉 장치는, 상기 상위 및 하위 우선 순위 전송 블록의 압축 비디오 데이터에 응답하여 에러의 발생 여부를 검출하고 에러를 포함하는 정보의 전송 블록을 삭제하는 수단(25, 250)과, 상위 및 하위 우선 순위 정보의 대응하는 부분 블록을 결합하는 수단(26)과, 결합된 블록의 정보를 압축 해제하여 압축 해제 비디오 신호를 생성하는 수단(27)을 더 포함하며, 상기 회로는 하위 우선 순위 정보의 전송 블록이 삭제될 때 이 삭제된 하위 우선 순위 정보의 블록을 블록 종료 코드(EOB)로 대체시키는 것인 에러 은닉 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 결합 수단은 상위 우선 순위 정보의 삭제된 부분 블록에 대응하는 하위 우선 순위 정보의 부분 블록을 삭제하는 수단(65, 67)을 포함하는 것인 에러 은닉 장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 결합 수단은, 압축 데이터 시퀀스를 압축 비디오 포맷으로 저장하는 저장 수단(66)과, 삭제된 상위 우선 순위 매크로블록에 대응하는 삭제된 하위 우선 순위 매크로블록을 소정 시퀀스의 압축 데이터의 매크로블록으로 대체하는 수단(65, 67)을 더 포함하는 것인 에러 은닉 장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 압축 해제 수단에 결합되어 압축 해제된 비디오 신호를 래스터 스캔(raster scan) 포맷으로 저장하며, 상기 압축 해제 수단으로부터의 압축 해제된 데이터로 규칙적으로 갱신되는 메모리 수단(318)과, 상기 검출 수단과 연관되어 삭제된 전송 블록 각각의 압축 비디오 데이터에 의해 표시된 이미지 영역을 나타내는 에러 맵을 발생하는 수단(65)과, 상기 에러 맵에 응답하여, 삭제된 전송 블록 중 각각의 압축 비디오 데이터에 의해 표시된 이미지 영역에 대응하는 상기 메모리 수단 내의 데이터를 상기 메모리 수단이 갱신하는 것을 금지시키는 수단(360)을 더 포함하는 것인 에러 은닉 장치.
11. 제7항에 있어서, 상기 상위 우선 순위 전송 블록으로부터의 압축 비디오 데이터 부분을 저장하는 수단(66)과, 압축 비디오 데이터를 에뮬레이팅하는 압축 데이터 시퀀스를 저장하는 저장수단(65)을 더 포함하고, 상기 결합 수단은 삭제된 상위 우선 순위 매크로블록 및 대응하는 하위 우선 순위 매크로블록을 상기 압축 비디오 데이터를 저장하는 수단으로부터의 압축 비디오 데이터로 증대된 압축 데이터 시퀀스의 매크로블록으로 대체하는 수단(67)을 포함하는 것인 에러 은닉 장치.