KR100277937B1 - 엠피 3 수신 가능한 디지털 티브이 송/수신 시스템 - Google Patents

엠피 3 수신 가능한 디지털 티브이 송/수신 시스템 Download PDF

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Abstract

MP3 데이터 파일의 수신 및 재생이 가능하도록 한 디지털 TV 송/수신 시스템에 관한 것으로서, 특히 송신기는 비디오 정보, 오디오 정보, 부가 정보, 엠피 3(MP3) 오디오 정보를 다중화한 후 변조하여 전송하고, 수신기는 상기 다중화된 비디오 정보, 오디오 정보, 부가 정보, MP3 오디오 정보를 수신하여 역다중화하고 역다중화된 MP3 오디오 정보는 메모리에 데이터베이스화한 후 시청자가 데이터베이스화된 MP3 오디오 정보를 선택하였을 경우 선택된 MP3 오디오 정보를 MP3 디코딩하여 외부로 출력하도록 함으로써, 디지털 TV에서 MP3 오디오를 감상할 수 있게 된다. 즉, 음악 프로그램을 방송하는 방송업체에서 가요 순위와 같은 음악 프로그램을 방송하면서 동시에 그 프로그램에서 방송되는 음악들을 MP3 오디오 데이터로 전송해 준다면 시청자들은 음악을 수신기에 저장해 두었다가 그 음악 프로그램이 끝난 후에도 듣고 싶은 음악을 다시 고음질로 재생해 들을 수 있는 편리함을 얻게된다.

Description

엠피 3 수신 가능한 디지털 티브이 송/수신 시스템
본 발명은 MP3(MPEG1 Layer 3) 데이터 파일의 수신 및 재생이 가능하도록 한 디지털 티브이(TV) 송/수신 시스템에 관한 것이다.
현재의 디지털 TV 방송으로는 위성을 통한 디지털 위성 방송과 지상파에 의한 지상파 디지털 방송이 있고, 케이블 디지털 방송도 곧 시행될 예정이다. 이 3가지 방송방식에서 전송매체는 위성, 지상파, 케이블로 확연하게 다르지만 영상/음성 압축과 패킷 구성등 나머지 부분은 거의 같다. 따라서, 이들 방송의 수신기 구성도 전송 방식에 관련된 부분만 크게 다르고 나머지 부분은 유사하다.
도 1a 내지 도 1d는 이러한 디지털 TV 방송의 전송 포맷을 나타낸다. 현 디지털 방송에서 기본이 되는 전송 포맷은 국제 규격으로 정해진 엠펙(Moving Piture Experts Group ; MPEG) 2 트랜스포트 스트림(Transport Stream ; TP)이며 이것에 관한 좀더 자세한 내용은 ISO/IEC 13818-1 규격을 참조하면 된다.
즉, 상기 TP는 188 바이트로 구성된 신호이고, 이 신호는 도 1d와 같이 크게 헤더(Header) 부분과 페이로드(Payload) 부분으로 나눌 수 있다. 이때, 헤더 부분에는 신호의 시작을 알려주는 정보와 페이로드 부분에 실려있는 신호가 어떤 신호인지를 나타내주는 PID(Packet Identifier) 번호가 들어있으며, 페이로드 부분에는 도 1a의 패킷화된 비디오 요소 스트림(Video Packetized Elementary Stream ; 비디오 PES), 도 1b의 패킷화된 오디오 요소 스트림(Audio PES), 도 1c의 부가 정보(Program Specific Information ; PSI)가 서로 복잡하게 다중화되어 있다. 즉, 각 비디오 PES, 오디오 PES, PSI에는 도 2a 내지 2c와 같이 각 PID가 부여되어 있다. 여기서, 상기 PID 번호는 시간 다중화된 신호를 역다중화(Demultiplexing)할 수 있는 수단을 제공하는 것으로 이 PID를 보고 현재의 패킷이 비디오 패킷인지 오디오 패킷인지, 부가 정보 패킷인지를 식별할 수 있다. 즉, PID란 이렇게 다중화된 정보들 속에서 서로 다른 각각의 정보들을 구분할 수 있도록 꼬리표의 역할을 한다. 다시 말해, 송신측에서 서로 다른 정보에 서로 다른 PID를 부가하여 전송하면 수신측에서는 원하는 정보가 어떤 PID를 가지고 있는지 알아낸 후 그 PID에 해당하는 패킷만을 찾아 처리함으로써, 원하는 비디오, 오디오, 부가 정보에 대한 모든 것을 알 수 있다.
도 3은 일반적인 디지털 TV 수신기의 구성을 나타낸 것으로서, MPEG 규격에 준한 수신기로서, 전송 방식에 관련된 부분은 튜너(311)와 링크(313)이다. 위성, 지상파, 케이블 방송의 주파수 스펙트럼에 맞는 튜너가 사용된다.
즉, 튜너(311)는 위성 안테나 신호를 선국하고 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 신호의 동위상 신호(I)와 직교 위상 신호(Q)를 아날로그/디지털(Analod/Digital ; A/D) 변환기(312)로 출력한다.
상기 A/D 변환기(312)와 링크부(313)는 상기 튜너(311)에서 출력되는 QPSK 신호를 복조하고 오류를 정정하여 트랜스포트 스트림(TP)을 출력한다. 여기서, 상기 링크(313)는 디지털 통신의 복조와 오류 정정 부분을 합친 것을 일컫는 말로서, 링크의 오류 정정 부분들은 방송 전송 매체마다 대체로 유사하고, 복조 부분은 방송 전송 매체에 따라 다르다.
그리고, 마이콤(322), 플래시 메모리(Flash Memory)(323), 디램(DRAM)(324), 마이콤 인터페이스(321)로 구성된 부분이 시스템 전체를 제어한다.
상기 마이콤(322)은 중앙 처리 장치(Central Process Unit ; CPU)와 I/O 장치로 이루어지며, 역다중화기, 통신 포트등을 내장하고 있다. 이때, 마이콤(322)의 CPU는 플래시 메모리(323)에 저장되어 있는 프로그램을 수행한다. 그래픽 사용자 인터페이스(Graphic User Interface ; GUI) 프로그램과 그래픽 데이터도 상기 플래시 메모리(323)에 저장되어 있다. 상기 마이콤(322)의 역다중화기는 시간 다중화된 트랜스포트 스트림(TP)을 링크부(313)를 통해 입력받아 역다중화를 수행한다. 여기서, 역다중화란 PID 번호를 확인하여 영상 신호열, 음성 신호열, 부가 정보 신호열로 분리하는 것을 말한다. 분리된 영상 신호열과 음성 신호열은 MPEG A/V 디코더(332)로 출력되고, 부가 정보 신호열은 또 한 번의 필터(Section Filter)를 거쳐서 GUI에 의해 표시될 정보로 데이터베이스화된다. 그리고, 마이콤 인터페이스(321)은 사용자의 명령을 마이콤(322)에 전달한다.
상기 DRAM(324)은 프로그램 수행 과정에서 데이터 저장용으로 사용된다. MPEG A/V 디코더(332)는 상기 마이콤(322) 내부에 있는 역다중화기 또는 별도의 역다중화기로부터 MPEG 압축된 영상 신호열과 음성 신호열을 입력받아 디코딩에 의해 원래 신호로 복원하는 역할을 하며, 동기식 DRAM(SDRAM)(331)은 압축된 A/V 데이터를 MPEG A/V 디코더(332)에서 디코딩하는데 필요한 버퍼 메모리이다.
NTSC 엔코더(333)는 상기 MPEG A/V 디코더(332)에서 MPEG 알고리즘으로 디코딩된 디지털 영상 신호를 NTSC 신호로 엔코딩하여 일반 TV나 모니터로 디스플레이할 수 있도록 휘도 신호(Y)와 색신호(C)를 출력한다. 이때, 상기 NTSC 엔코더(333)와 마이콤(322)은 버스(Bus)를 통해서 연결되어 있으므로 MPEG 압축 영상/음성 스트림을 전송하는 것도 가능하고 사용자 명령 수행 결과를 나타내는 그래픽 정보를 전송할 수도 있다. 즉, 복원된 방송 영상 신호와 마이콤(322)에서 만들어진 그래픽 영상 신호가 MPEG A/V 디코더(332)에서 합성되어 NTSC 엔코더(333)로 출력된다.출력된 이 신호는 NTSC 엔코더(333)에서 아날로그 신호로 바뀜과 동시에 NTSC(Y : 휘도 신호, C : 색 신호, CVBS : 합성 영상 신호)로 만들어진다. 이때, 상기 NTSC 엔코더(333)는 방송 지역에 따라 팔(PAL), 또는 세캄(SECAL) 엔코더로 교체될 수도 있다.
D/A 변환기(334)는 디코딩된 디지털 음성 신호(R : 우측 음성 신호, L : 좌측 음성 신호)를 아날로그 음성 신호로 바꾸어 스피커등으로 출력한다.
이때, 상기된 종래의 디지털 TV 수신기는 방송국에서 음악 방송을 하고 있을 때 반복해서 듣기를 원하는 곡이 있더라도 그 방송이 끝나면 더 이상 듣지 못하는 문제점이 있다.
한편, MPEG 1 레이어 3(MP3)는 MPEG 기술의 오디오 부분 가운데 하나로서, 지난 95년 새로운 컴퓨터 영상압축 표준인 MPEG 기술 가운데 오디오 부분이 따로 떨어지면서 등장했다. 즉, MP3는 오디오 데이터 코딩 기술을 이용해 만들어진 오디오 파일 포맷으로 기존 데이터를 음질 저하없이 12분의 1 정도로 압축할 수 있는 특징이 있으므로 제한된 전송 선로를 사용해서 오디오 파일을 주고 받는데 효과적이다. 그런 만큼 요즘 음악을 사랑하는 네티즌을 중심으로 그 인기가 크게 증가하고 있다.
이와 같이 MP3는 뛰어난 성능의 표준화된 오디오 데이터 압축 기술로서 이를 응용한 제품이나 서비스가 크게 증가할 전망이며 앞으로 다가올 디지털 방송 시대에 그 역할이 더욱 중요해질 것이다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, MP3 데이터에 관한 정보를 전송하는 패킷을 만들어 기존의 비디오, 오디오, PSI와 다중화시켜 전송하는 MP3 수신가능한 디지털 TV의 송신 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 다중화되어 전송되는 TP로부터 MP3 오디오 데이터를 역다중화하여 데이터베이스화하는 MP3 수신가능한 디지털 TV의 수신 시스템을 제공함에 있다.
도 1a 내지 도 1d는 디지털 TV 방송의 전송 포맷을 나타낸 도면
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 비디오 PES, 오디오 PES, 부가 정보에 PID가 부가되는 예를 보인 도면
도 3은 일반적인 디지털 TV 수신기의 구성 블록도
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 비디오 PES, 오디오 PES, MP3 오디오 패킷, 부가 정보에 PID가 부가되는 예를 보인 도면
도 5는 본 발명에 따른 디지털 TV 송신기의 다중화 과정을 보인 구성 블록도
도 6은 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 역다중화 과정을 보인 구성 블록도
도 7은 본 발명에 의해 데이터베이스화된 MP3 오디오 데이터를 GUI 화면으로 디스플레이한 예를 보인 도면
도 8은 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
311,811 : 튜너 312,812 : 링크
313,813 : 링크 321,821 : 마이콤 인터페이스
322,822 : 마이콤 323,823 : 플래시 메모리
324,824 : DRAM 331,831 : SDRAM
332,832 : MPEG A/V 디코더 333,833 : NTSC 엔코더
334,834 : D/A 변환기 835 : MP3 디코더
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MP3 수신가능한 디지털 TV 송신 시스템은, 비디오 정보, 오디오 정보, 부가 정보, MP3 오디오 정보를 다중화한 후 변조하여 전송하며, 상기 MP3 오디오 정보는 MP3 압축 알고리즘으로 압축된 데이터인 것을 특징으로 한다.
상기 MP3 오디오 정보는 상기 비디오 정보, 오디오 정보, 부가 정보와 구별될 수 있는 PID가 부여되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 MP 3 수신 가능한 디지털 티브이의 수신 시스템은, 각 정보에 포함되는 PID와 부가 정보를 이용하여 역다중화한 후 역다중화된 MP3 오디오 정보는 메모리에 데이터베이스화하며, MP3 디코더가 구비되어 시청자가 데이터베이스화된 MP3 오디오 정보를 선택하였을 경우 선택된 MP3 오디오 정보를 디코딩하여 외부로 출력하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터베이스화한 MP3 오디오 정보를 GUI화한 후 메뉴 형태로 그래픽 화면에 디스플레이하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 디지털 TV 방송에서 PID 부여 방식의 실시예를 나타낸 것으로, 도 4a 내지 도 4c와 같이 비디오 PES, 오디오 PES, 부가 정보에 부여되는 PID는 종래와 동일하고 단지, 도 4d와 같이 MP3 오디오 패킷에 부여되는 PID는 기존에 사용되고 있지 않은 값으로 특정한 PID를 부여하여 기존의 PID와 서로 구별될 수 있도록 한다.
도 5는 송신측에서 신호들을 다중화하는 과정을 나타낸 것으로서, 다중화부(504)는 비디오 압축부(501)에서 MPEG 2 방식으로 압축된 비디오 신호와 오디오 압축부(502)에서 MPEG 2 방식으로 압축된 오디오 신호와 부가 정보 그리고, MP3 압축부(503)에서 MP3로 전송하고자 하는 오디오 신호에 대해 MP3 압축 알고리즘으로 압축한 MP3 오디오 신호를 다중화하여 TS를 구성한 후 변조부(505)를 거쳐 송신한다. 이때, PSI 패킷을 해석함으로써 MP3 오디오 패킷의 PID 값 및 MP3 오디오 패킷에 대한 여러 부가 정보도 함께 알 수 있도록 하기 위해 PSI 패킷에 기존의 디지털 방송에 관련된 정보들뿐만 아니라 MP3 오디오 데이터에 관한 정보를 함께 전송할 수 있다.
한편, 상기 변조부(505)를 통해 전송되는 TS가 디지털 방송 수신기의 역다중화기(601)에서 도 6과 같이 역다중화 과정을 거치게 되면 압축된 비디오, 압축된 오디오, 압축된 MP3 오디오, 그리고 PSI 정보로 분리된다. 여기서, 상기 역다중화기(601)는 상기 마이콤(322) 내부에 있는 역다중화기 또는 별도의 역다중화기를 이용할 수 있다.
즉, 도 8은 본 발명에 따른 디지털 TV 수신기의 구성 블록도로서, MP3 디코더(835)가 더 구비되며, 나머지는 도 3의 구성과 동일하다.
따라서, 상기 역다중화기(601)에서 분리된 각 신호중 MP3 오디오 신호는 마이콤(822)의 제어에 의해 플래시 메모리(823)에서 데이터베이스(database)화된다. 그리고, 시청자가 데이터베이스화된 특정 오디오를 선택하였을 경우 플래시 메모리(823)에 저장되었던 MP3 오디오 데이터는 MP3 디코더(835)로 출력되어 MP3 알고리즘으로 디코딩된 후 D/A 변환기(834)를 거쳐 외부로 출력된다.
이때, 상기 역다중화기(601)에서 MP3 오디오 데이터를 역다중화하여 데이터베이스화하기 위해서는 부가정보(PSI)가 아주 중요한 역할을 한다. 일반적으로 PSI에 담겨있는 부가 정보에는 시청자들에게 편의를 제공하는 여러 가지 정보들이 많이 들어있지만 특별히 수신기 측면에서 PSI 내의 정보가 중요한 것은 여러 방송국들이 방송하는 비디오와 오디오의 PID 값들이 그 속에 포함되어 있기 때문이다. 따라서, 시청자가 특정 방송국의 방송을 시청하려고 할 경우 수신기에서는 PSI를 참조하여 선택된 방송에 해당하는 오디오, 비디오 PID 값을 찾아내고 역다중화기(601)에서는 이 특정 PID를 가진 비디오, 오디오 신호만을 추출함으로써 원하는 비디오, 오디오를 시청할 수 있게된다. 그러므로, 본 발명의 송신기에서는 상기된 기존 PSI 역할 이외에도 MP3 오디오 패킷의 PID를 PSI 속에 담아 전송하고, 수신기에서는 이를 기준으로 MP3 오디오를 역다중화하여 플래시 메모리(823)에 데이터베이스화한다.
또한, 플래시 메모리(823)에 데이터베이스화한 MP3 오디오 데이터를 사용자가 사용하기 편리하도록 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface ; GUI)화한다. 즉, MP3 오디오 데이터에 관한 정보를 메뉴화하여 그래픽 화면, 즉 TV 온 스크린 디스플레이(On Screen Display ; OSD)로 보여주고 시청자는 이 메뉴를 선택함으로써 원하는 MP3 오디오를 감상할 수 있도록 한다. 상기 수신기에서는 전송되는 PSI 내의 정보를 이용하여 방송과 관련된 여러 가지 정보를 알 수 있으므로, 디지털 TV는 이러한 방송정보들을 시청자에게 전달하는데 있어 시청자의 편의를 위해 그래픽 OSD를 이용하는 GUI를 사용할 수 있다.
이러한 GUI OSD에 관한 실시예를 도 7에 나타내고 있다. 즉, 시청자들에게 전달되는 그래픽 OSD는 도 7과 같이 화면(701) 위에 메뉴 형태를 띄도록 하고(702) 시청자가 MP3 데이터를 선택하였을 경우(703)는 현재에 저장되어 있는 MP3 오디오 데이터의 리스트(list)가 보여지도록 한다(704). 이때, 시청자는 그 리스트내에서 자신이 듣고자 하는 곡을 선택하면 선택된 곡의 MP3 오디오가 MP3 디코더(835), D/A 변환기(834)를 순차적으로 거쳐 외부(예컨대, 스피커)로 출력되므로, 시청자는 자신이 듣고자 하는 MP3 오디오를 디지털 TV에서 감상할 수 있게 된다.
이상에서와 같이 본 발명에 따른 MP3 수신가능한 디지털 TV 송/수신 시스템은 MP3 오디오를 일반 방송과 함께 송신하고 수신기에서는 이를 수신하여 시청자가 원하는 시간에 들을 수 있도록 하며, 특히 이러한 송/수신이 가능한 MP3 오디오는 다음과 같이 여러 분야에 응용할 수 있다.
즉, 음악 프로그램을 방송하는 방송업체에서 가요 순위와 같은 음악 프로그램을 방송하면서 동시에 그 프로그램에서 방송되는 음악들을 MP3 오디오 데이터로 전송해 준다면 시청자들은 음악을 수신기에 저장해 두었다가 그 음악 프로그램이 끝난 후에도 듣고 싶은 음악을 다시 고음질로 재생해 들을 수 있는 편리함을 얻게된다.
또한, PC와 인터페이스하여 시청자는 자신이 좋아하는 음악을 MP3 파일로 자기만의 앨범을 만들고 MP3 파일을 연주할 수 있는 프로그램을 이용해서 자신의 TV나 PC를 오디오 시스템으로 활용할 수 있다.
그리고, 홈쇼핑과 전자 상거래의 급속한 확산에 의해 집에서도 TV를 통해 어제 발표된 신곡이나 강의 자료, 외국어 회화 파일 등을 구입할 수 있다.

Claims (4)

  1. 비디오 정보, 오디오 정보, 부가 정보, 엠피 3(MP3) 오디오 정보를 다중화한 후 변조하여 전송하며, 상기 MP3 오디오 정보는 MP3 압축 알고리즘으로 압축된 데이터인 것을 특징으로 하는 엠피 3 수신 가능한 디지털 티브이의 송신 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 MP3 오디오 정보는 상기 비디오 정보, 오디오 정보, 부가 정보와 구별될 수 있는 패킷 인식 번호(PID)가 부여되는 것을 특징으로 하는 엠피 3 수신 가능한 디지털 티브이의 송신 시스템.
  3. 각 정보에 포함되는 패킷 인식 번호(PID)와 부가 정보를 이용하여 역다중화한 후 역다중화된 MP3 오디오 정보는 메모리에 데이터베이스화하며, MP3 디코더가 구비되어 시청자가 데이터베이스화된 MP3 오디오 정보를 선택하였을 경우 선택된 MP3 오디오 정보를 디코딩하여 외부로 출력하는 것을 특징으로 하는 엠피 3 수신 가능한 디지털 티브이의 수신 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 데이터베이스화한 MP3 오디오 정보를 그래픽 유저 인터페이스(GUI)화한 후 메뉴 형태로 그래픽 화면에 디스플레이하는 것을 특징으로 하는 엠피 3 수신 가능한 디지털 티브이의 수신 시스템.
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