KR100337212B1 - 디지탈전송시스템내에서의음성신호및영상신호동기화장치 - Google Patents

디지탈전송시스템내에서의음성신호및영상신호동기화장치 Download PDF

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Abstract

각각의 타임 스탬프 PTS비디오및 PTS오디오를 갖는 데이타의 상호 배타적인 "프레임"에 각각 전송된 연관 압축 비디오 및 오디오 정보 성분을 디코딩 하는 수신기(제 2 도)는 각각의 수신된 타임 스탬프에 응답하여 두 성분들의 대략적인 타임 정렬을 위해, 그 성분중 한 성분 또는 다른 성분의 각 프레임을 지연 또는 스킵핑함으로써 조악한 동기화를 제공하는 제어기(216)을 포함한다. 정교한 동기화는 비디오 프로세서(214)에 독립적인 오디오 신호 프로세서(212)의 처리 또는 클록 주파수(215)를 조정함으로써 제공된다.

Description

디지탈 전송 시스템 내에서의 음성 신호 및 영상 신호 동기화 장치
본 발명은 음성/영상 신호 압축 해제 장치에서 음성 성분 신호 및 영상 성분신호를 동기화 하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
음성 및 영상(A/V)의 전송과 수신에 있어서는 음성 성분과 영상 성분이 적절하게 동기화 되는 것이 필요하다. EIA 표준 RS-250-B에서는 관련 음성 신호와 영상 신호 간의 시간차를 25 ㎳의 리드 타임(lead time) 또는 40 ㎳의 래그 타임(lag time)으로 제한하고 있다. 필름 표준에 따르면, 관련 음성 신호와 영상 신호간 시간차가 20.8 ㎳에 해당하는 ±½ 프레임으로 제한된다. 따라서 시청자의 A/V 동기화를 위한 신호원의 허용되는 목표 시간차는 ±20 ㎳이다.
일반적으로 디지탈 통신 시스템은 관련 신호 성분들을 단일 채널에서 시다중화(time-multiplexing)한다. 이와 같은 다중화는 케이블, 섬유, 지상 및 위성 시스템으로 제안되어 구현된 A/V 전송 시스템에서 통상적으로 행해진다. 신호 성분의 시다중화는 정보의 전송과 표시 간의 고유의 시간 관계를 파괴할 수 있다. 그러므로, 전송된 성분 신호의 시간 임계 성분은 다중화 되기 전의 시간 기준과 연관될 수 있다. 이를 정보의 "스탬핑(stamping)" 이라 부르고 타이밍 샘플들은 타임 스탬프라 부른다. 그러면 수신기에서는 각각의 성분 신호들이 그들 각각의 타임 스탬프에 관련한 시각에서 출력될 수 있다. 그러나 이를 실현하려면 인코더 시간 기준에 동기된 매우 정확한 로컬 시간 기준을 수신기가 유지해야만 한다.
수신기가 송신기의 시간 기준과 밀접하게 결부되어야만 하는 한가지 이유는실시간 데이타의 출력이 수신기의 입력과 확실하게 부합되어야 하기 때문이다. 수신기가 너무 빨리 데이타를 공급(표시)하면 수신기의 버퍼는 언더플로(underflow)되어 출력 신호의 중단을 초래할 수 있다. 수신기가 데이타를 너무 느리게 출력하면, 버퍼가(한정된 속도 버퍼로 가정) 오버플로(overflow)되어 데이타의 손실을 초래할 수 있다.
한가지 제안된 시스템에서는, 수신기가 소정의 전송 정보 패킷에 연관된 보조 타임 스탬프[시스템 클록 기준(SCR)]에 의해 송신기에 동기된다. 타임 스탬프 SCR의 캡처 타이밍(capture timing)은 동일 카운터로부터 얻어진다는 것 이외에는 영상 데이타와 관련된 표시 타임 스탬프(PTS : Presentation Time Stamp)와 전혀 관계가 없다. 상기 SCR 코드는 송신기에서 거의 일정한 주파수 크리스탈 클록을 계수하는 모듈로 2N카운터(N ≥ 32)를 샘플링함으로써 발생된다. 상기 수신기는 송신기의 클록 주파수와 거의 동일한 프리 러닝 주파수(free running frequency)를 갖는 위상 고정 루프를 포함한다. 상기 수신기 클록(로컬 클록)도 모듈로 2N으로 계수되고, SCR 이 수신기에 도달될 때마다 상기 로컬 카운터가 샘플링 되어 로컬 클록 기준 LCR을 제공한다. 상기 LCR을 상기 SCR과 동일하게 만들려고 시도하지 않는다. 오히려 상기 로컬 클록은 타임 스탬프 LCR과 SCR의 차의 변화를 처리하는 것에 따라서 조절된다. 다음식에 따라 에러 신호가 발생된다.
ERR = │SCRn- SCRn-1│- │LCRn- LCRn-1│
상기 신호 ERR은 로컬 클록 주파수를 제어하는 데 이용된다. 이와 같이 처리함으로써 LCR은 송신기 클록 주파수에 임의적으로 근접될 수 있다. 상기 시스템 클록과 로컬 클록은 모두 모듈로 N으로 계수되기 때문에 이들은 주기적으로 순환(wrap around)될 수 있다는 점을 주목하자. 이와 같은 상황이 발생하면, 각각의 항 즉, SCRn-SCRn-1과 LCRn-LCRn-1은 "음"의 값이 되어 오류로 된다. 상기 시스템은 각각의 차의 극성을 감시하여 그 차 중 하나가 "음"이면 이 차를 무시한다.
MPEG 표준에 따라 코딩된 영상 신호는 입력 영상 프레임과 동기된 표시 타임스탬프 PTSvid를 포함하고 있다, 각각의 PTSvid은 각각의 프레임들이 수신기에서 표시되어야 할 상대적인 시간을 의미하는데, NTSC 소재에 있어서는 공칭 30 Hz 이다. 관련된 음성 신호도 시스템 타임과 동일한 타임 기준에 의거한 표시 타임 스탬프 PTSaud에 의해 인코딩되는데, 이와 같은 타임 스탬프는 인코딩된 음성 데이타를 포함하는 MPEG 시스템 패킷층에 배치된다. 음성 시스템 패킷층은 음성 데이터로 이루어진 여러 개의 "프레임"을 포함할 수 있고, 이 경우 각각의 프레임은 원래 음성 데이타의 24 ㎳와 같다. 음성 프레임은 (127 바이트) 전송 패킷의 지속 구간의 6 배정도이다(음성, 영상, 데이타 등 전송되는 정보는 미리 정해진 크기의 해당 전송 패킷으로 분할되며 다양한 제어 워드가 부가되어 에러 보정/검출 및 동기화에 관련된 부가적인 층을 제공한다). 또한, MPEG 프로토콜에 따르면, MPEG 시스템층 당 음성 프레임의 수는 가변적이다. 따라서, 관련된 음성 소재와 영상 소재에 대해서 영상과 음성의 표시 타임 스탬프(PTSvid와 PTSaud) 간에는 거의 상관 관계가 없다. 따라서, PTSvid와 PTSaud을 비교하여 음성 성분과 영상 성분을 동기화하는 것은 어렵다. 본 발명의 목적은 관련된 음성 성분과 영상 성분을 간단하게 동기화 하는 것이다.
각각의 타임 스탬프 PTSvid및 PTSaud을 갖는 상호 배타적인 데이터 "프레임"으로 전송된 관련 영상 정보 성분과 음성 정보 성분을 디코딩하는 수신기는 제어기를 포함하고 있는데, 이 제어기는 수신된 각각의 타임 스탬프에 응답하여 상기 성분들 중 어느 하나 또는 다른 프레임 각각을 지연시키거나 스킵(skip)시켜서 성긴(coarse) 동기화를 제공하고 상기 2가지 성분을 시간적으로 거의 일치시킨다. 영상처리기와 독립적으로 음성 신호 처리기의 클록 주파수 또는 처리 과정을 조절함으로써 정교한 동기화가 이루어진다. 주파수를 조절하기 위한 제어는 음성 타임 스탬프와 영상 타임 스탬프 간의 차와 관련된다.
제1도는 본 발명이 구현된 전형적인 시스템을 나타내는 것으로서, 이 시스템은 압축된 디지털 영상 신호의 전송 장치이다. 상기 시스템에서, 신호원(10)으로부터의 영상 신호는 영상 신호 압축 장치(11)에 공급되는데, 이 압축 장치(11)는 이산(discrete) 코사인 변환을 이용하는 움직임 보정 예측 인코더(motion compensated predictive encoder)를 포함할 수 있다. 상기 장치(11)로부터 나온 압축된 영상 신호는 포맷(format) 장치(12)에 결합된다. 상기 포맷 장치는 국제 표준화 기구가 개발한 규격인 MPEG과 같은 어떤 신호 프로토콜에 따라서 상기 압축된 영상 신호 및 그 밖의 보조 데이터를 배열시킨다. 상기 표준화된 신호는 전송 처리기(13)에 공급되는데, 이 전송·처리기(13)는 상기 신호를 데이터의 패킷으로 분할하고 어느 징도의 오버헤드(overhead)를 부가해서 전송의 목적을 위한 어느 정도의 잡음 배제 기능(noise immunity)을 제공한다. 일반적으로 전송 패킷은 일정하지 않은 비율로 발생되어 전송속도(rate) 버퍼(14)에 공급되는데, 이 전송속도 버퍼(14)는 비교적 좁은 대역폭의 전송 채널을 효율적으로 사용하는 데에 기여하는 비교적 일정한 비율로 출력 데이터를 공급한다. 상기 버퍼링된 데이타는 신호를 송신하는 모뎀 (15)에 결합된다.
시스템 클록(22)은 적어도 전송 처리 장치를 포함하여 많은 장치들을 동작시키도록 클록 신호를 제공한다. 상기 클록은, 예를 들면, 27 ㎒와 같은 고정 주파수에서 동작한다. 그러나 여기에 나타난 바와 같이 상기 시스템 클록은 타이밍 정보를 발생시키는 데에 이용된다. 상기 시스템 클록은 카운터(23)의 클록 입력에 결합되는데, 상기 카운터(23)는 예컨대, 모듈로 230으로 계수하도록 구성된다. 상기 카운터로부터 출력된 계수 값은 2 개의 래치(24,25)에 입력된다. 상기 래치(24)는 각 프레임 구간이 나타날 때에 계수 값을 래치하도록 상기 영상 신호원에 의해 조절된다. 이와 같은 계수 값들은 표시 타임 스탬프 PTS로 표기되고, 상기 포맷 장치(12)에 의해 압축 영상 신호 스트림에 포함되며, 수신기에 의해 관련 음성 정보와 영상 정보의 립-동기화(lip-synchronization)를 제공하는 데에 사용되어 진다. 상기 래치(25)는 예정된 스케줄에 따라 계수 값을 래치하도록 상기 전송 처리기(13) 또는 시스템 제어기(21)에 의하여 조절된다. 상기 계수 값들은 시스템 클록 기준 SCR으로 표기되어 각각의 보조 전송 패킷 내에 보조 데이타로서 삽입된다.
신호원(10)으로부터 나온 상기 영상 신호와 관련된 음성 신호가 음성 신호압축기(18)에 입력된다. 상기 압축기(18)는 래치(19)를 제어하기 위해서 영상 프레임과는 무관하게 프레임 샘플링 펄스를 제공한다. 상기 래치(19)는 상기 샘플링 펄스에 응답하여 카운터(23)에 의해 제공된 계수 값을 검색한다. 이와 같이 래치된 값들은 음성 표시 타임 스탬프 PTSaud에 대응된다. 상기 PTSaud은 상기 압축기(18)에의해 제공된 압축 음성 신호에 포함된다. 상기 압축된 음성 신호는 전송 처리기(17)에 결합되는데, 이 전송 처리기(17)는 상기 신호를 데이터 패킷으로 분할하고 오버헤드를 부가하여 전송의 목적을 위해 잡음 배제 기능을 제공한다. 상기 처리기(17)에 의해 제공된 음성 전송 패킷은 멀티플렉서(16)에 결합되는데, 이 멀티플렉서(16)에서는 상기 음성 전송 패킷과 영상 전송 패킷이 시분할 다중화된다. 도면에서는 음성 신호 처리 채널과 영상 신호 처리 채널에 대해 별도의 전송 처리기가 도시되어 있다. 데이터 전송 속도가 중간 정도인 시스템에서는, 2 개의 전송 처리기와 멀티플렉서(16)의 기능이 1개의 전송 처리기에 포함될 수 있다.
시스템 제어기(21)는 다양한 처리 요소들을 조정하도록 프로그래밍된 가변상태 기기이다. 상기 제어기(21), 압축기(11,18), 전송 처리기(13,17) 및 전송속도 버퍼(14)는 처리 소자들 사이에 적절한 핸드셰이킹(handshaking)이 제공되는 한 공통의 클록 장치를 통해 동기적으로 동작할 수도 있거나 동작하지 않을 수도 있다.
그러나, 상기 2 개의 압축기들은 모두 동일한 기준 카운터(23)로부터 PTS 값을 유도하기 때문에 상기 압축된 출력 신호에는 2 개의 압축 신호간의 정확한 타이밍 관계가 성립한다.
제2도는 본 발명을 구체화시킨 예시적인 수신기를 나타내는 도면으로서, 여기서 모뎀(200)은 모뎀(15)의 반대 기능을 수행하고 전송속도 버퍼(204,206)는 실제로 전송속도버퍼(14)의 반대 기능을 수행한다. 제2도에는 하나의 역전송 처리기(202) 가 나타나 있는데, 이 처리기(202)는 각각의 전송 패킷을 서비스(service)에 의해 분할하고 상기 각 데이터를 적당한 처리 채널에 할당한다. 이때, 각각의 전송패킷 신호 페이로드(payload)는 상기 보조 데이타로부터 분리되는데, 상기 각각의 페이로드는 적절한 처리 채널에 인가되고 상기 보조 데이타는 시스템 제어기(210)에 인가된다. 이와 대체적인 구성에서는 개별적인 전송 처리기가 각 처리 채널에 포함되고 각 채널에 관련된 데이타만을 인식하여 처리하도록 구성될 수 있다.
상기 역 전송 처리기(202)로부터의 압축 영상 데이타는 상기 전송속도 버퍼(204)에 공급되는데, 이 전송속도 버퍼(204)는 시스템 프로토콜에 따라 압축 영상신호를 상기 압축 해제 장치(214)에 제공한다. 상기 전송속도 버퍼(204)는 일시에 많은 량의 데이터를 받아들이거나 또는 일정하지 않은 비율로 데이터를 받아 들였다가, 요구가 있으면 상기 압축 해제 장치(214)로 데이터를 보낸다. 상기 압축 해제 장치는 압축된 영상 신호에 응답하여 적절한 디스플레이 장치 또는 저장 장치(도시하지 않음)에 디스플레이 하거나 저장 등을 하기 위해서 압축되지 않은 영상신호를 발생시킨다.
상기 역전송 처리기(202)로부터의 압축된 음성 데이타는 상기 전승속도 버퍼(206)에 공급되는데, 이 전송속도 버퍼(206)는 시스템 프로토콜에 따라 압축된 음성 신호를 음성 압축 해제 장치(212)에 제공한다. 상기 압축 해제 장치(212)는 압축된 음성 신호에 응답하여 적절한 스피커 또는 저장 장치(도시생략)에 재생 또는 저장 등을 위해 압축되지 않은 음성 신호를 발생한다.
상기 역전송 처리기(202)도 상기 보조 전송 데이타로부터의 SCR과 제어 신호를 로컬 클록 발생기(208)에 제공한다. 이와 같은 신호들에 응답하여 상기 클록 발생기는 적어도 상기 전송 처리기의 동작과 동기된 로컬 클록 신호를 발생한다. 상기 로컬 클록 신호는 수신기 시스템 제어기(210)에 인가되어 적절한 처리 소자의 타이밍을 조절한다.
제3도는 로컬 클록 발생기(208)를 상세히 예시하고 있다. 수신기 모뎀(200)으로부터의 데이타는 보조 패킷 검출기(31)를 포함하는 역 전송 처리기(202')에 입 력된다. 상기 역 전송 처리기(202')는 각각의 전송 패킷 페이로드(payload)로부터 전송 헤더 데이타를 분리시킨다. 상기 전송 헤더 데이타에 응답하여, 상기 처리기(202')는 음성 신호 페리로드 및 영상 신호 페이로드를, 예컨대, 각각의 압축 해제 장치(도시생략)에 인가하고, '보조신호'로 표시된 보조 데이타를 적절한 보조 데이타 처리 소자(도시생략)에 인가한다. 상기 보조 데이타에 존재하는 SCR 들은 해당 경로를 통하여 메모리 소자(34)에 저장된다.
상기 보조 패킷 검출기(31)는 SCR이 포함된 보조 전송 패킷을 나타내는 코드 워드(codeward)를 인식하도록 구성되는 정합 필터일 수 있는 것으로서, 이검출기(31)는 SCR과 같은 데이터를 포함하고 있는 전송 패킷의 발생과 동시에 제어 펄스를 생성한다. 상기 제어 펄스는 검출 시각과 정확히 관련된 시각에 로컬 카운터(36)에 의해 나타나는 현재의 계수 값을 캡처하여 래치(35)내에 저장하는 데에 이용된다. 상기 로컬 카운터(36)는 전압 제어 발진기(37)에 의해 제공된 펄스를 계수 한다. 상기 카운터(36)는 M 모듈로(modulo)의 계수기로서 이 M은 상기 계수(36)에 대응하는 인코더 내의 카운터(23)의 것과 동일한 수일 수도 있으나 그것이 필수적인 것은 아니다. 만일 M과 N이 다르면 그 차는 에러 방정식으로 조정될 수 있다.
상기 전압 제어 발진기(37)는 클록 제어기(39)에 의해 공급된 에러 신호를 저역 통과 필터링함으로써 제어된다. 상기 에러 신호는 다음과 같은 형태로 발생된다. 시각 n에서 도달된 SCR을 SCRn, 래치(35)에 현재 캡처되어 있는 로컬 계수 값을 LCRn으로 지정한다. 상기 클록 제어기는 SCR 및 LCR 들의 연속적인 값들을 판독하여 이들의 차에 비례하는 에러 신호 E를 형성한다.
E ⇒ │SCRn- SCRn-1│- │LCRn- LCRn-1│
에러 신호 E는 상기 차를 등가화하는 주파수로 전압 제어 발진기(37)를 조절하는 데 이용된다. 상술된 바와 같이, 모듈로 카운터의 순환(wrap around)에 의해 나타나는 음의 차(negative difference)는 무시될 수 있다. 상기 클륵 제어기(39)에 의해 생성된 에러 신호는 펄스폭 변조 신호의 형태로 존재할 수 있는데, 이 신호는 그의 아날로그 성분을 저역 통과 필터링(38)함으로써 아날로그 에러 신호로 될 수 있다.
상기 시스템의 한계점은 시스템의 양단부에서 카운터가 동일 주파수 또는 그의 배수를 계수한다는 것이다. 이는 전압 제어 발진기의 공칭 주파수가 인코더 내의 시스템 클록 주파수에 꽤 근접해야 하는 것을 요구한다.
상술한 방식은 꽤 신속한 동기화를 제공하지만 장기 에러(long term error)를 제공할 수도 있다. 장기 에러 LTE는 다음의 차에 비례한다.
LTE ⇒ │LCRn- LCR0│ - │SCRn- SCR0│
여기서 SCR0및 LCR0는, 예를 들어, 최초에 발생한 SCR 및 이에 대응하는 수신기 카운터에 래치된 값이다. 통상 에러 신호 E와 LTE는 각각의 단계에서 변할 수 있다. 이로써, 시스템이 일단 "동기화" 되면, 상기 에러 신호는 영값(null point)주변에서 한 단위를 진동(dithering)하게 된다. 더 나은 동기화 방법은 에러 신호 E에서 한 단위의 디더링이 발생될 때까지 에러 신호 E를 이용하여 전압 제어 발진기의 제어를 개시한 다음 장기 에러 신호 LTE의 이용으로 전환함으로써 전압 제어 발진기를 제어하는 것이다.
상기 전압 제어 발진기(37)에 의해 제공된 로컬 클록 신호는 적어도 전송 처리기와 전송속도 버퍼를 동작시키는 데 이용될 수 있다. 상기 신호가 적어도 인코더 시스템 클록의 주파수로 동기화 되기 때문에, 클록 타이밍 에러에 기인한 전송 속도 버퍼의 오버플로 또는 언더플로 가능성은 거의 존재하지 않는다.
다시 제2도를 참조하여, 음성/영상 동기화에 대해 설명한다. 표시 타임 스탬프 PTSvid가 미리 정해진 영상 데이터에 관련된 압축 영상 신호에 포함된다는 것을상기하자. 상기 PTSvid은 상기 관련 영상이 디스플레이될 상대적인 시각을 나타낸다. 마찬가지로, 상기 압축 음성 신호는 각각의 PTSaud에 관련된 시각에 재생될 음성 신호와 연관된 표시 타임 스탬프 PTSaud을 포함한다. 수신기에서, PTSaud및 PTSvid는 A/V 동기화를 제공할 목적으로 직접 비교되지 않는데, 이는 각 샘플들이 다른 순간에 결정되기 때문이다. 각각의 PTS 값은 전압 제어 발진기(37)에 의해 제공된 수신기 클록인 연속 타임 기준에 비교된다. 이는 계수 값 LCR의 로컬 타임 스탬프를 샘플링함으로써 수행된다.
연관 PTS와 관련된 데이타가 나타나면, LCR은 샘플링된다. 예컨대, 각각의 음성 프레임이 재생을 위하여 출력되면 상기 음성 압축 해제 장치(212)는 PTSaud를 제공한다. 이때, 제어 신호는 래치(220)를 제어하여 LCR을 샘플링하고 그 샘플링 값은 로컬 음성 스탬프인 LAS(Local Audio Stamp)로 표시된다. 마찬가지로, 영상 압축 해제 장치가 디스플레이 용도로 영상 프레임을 제공할 때, 이 영상 압축 해제 장치는 PTSvid와 제어 펄스를 발생시킴으로써 상기 LCR의 현재치를 저장하도록 래치(222)를 조정한다. 상기 LCR 값들은 로컬 영상 스탬프인 LVS(Local Video Stamp)로 표시된다.
상기 LAS와 그에 대응하는 PTSaud는 감산기(218)의 각 입력단자에 결합되는데, 이 감산기(218)는 다음 관계식에 따라 신호 △A-PTS를 발생한다.
△A-PTS= PTSaud- LAS
상기 LVS와 그에 대응하는 PTSvid은 감산기(217)의 각 입력 단자에 결합되며, 이 감산기(217)는 다음식에 따라 신호 △V-PTS를 발생한다.
△V-PTS= PTSvid- LVS
상기 신호 △V-PTS와 △A-PTS는 또 다른 감산기(219)의 각 입력 단자에 결합되며, 이 감산기(219)는 다음식에 따라 A/V 동기화 에러 신호 ERRPTS를 발생한다.
ERRPTS= △V-PTS- △A-PTS
음성 신호와 영상 신호를 동기화하는 데는 A/V 동기화 에러가 제로가 되게 하는 것이 필요하다. 이는 대응하는 음성 PTS와 영상 PTS의 값의 차가, 로컬 기준의 단위로 보았을 때, 대응 PTS 들이 발생하는 시간차와 동일한 경우에 음성 신호와 영상 신호가 동기화 된다는 것을 의미한다.
상기 에러 신호 ERRPTS기초하여 A/V 동기화를 조절하는 데에는 2가지 방법이 이용될 수 있는데, 데이터 부분의 스킵(skip)과 반복, 그리고 변환 클록을 편이(deviation)시키는 것이 그것이다. 일정한 기간 즉, "몇 프레임" 의 음성을 스킵하게 되면 음성 데이터 스트림은 상기 영상 신호에 대해서 일정한 기간만큼 앞선다. 반복[데이터를 소모함이 없이 소음(muting)시키는 것]에 의하면 음성 데이터 스트림이 상기 영상 신호에 비해 일정 구간만큼 지연된다. 음성 프레임을 스킵핑 및 반복하는 것은 여러 조건하에서도 청취 가능하므로 단지 동기화의 성긴 조절에 만 이용된다. 그렇다 하더라도 간단한 스킵 및 반복은 식별 가능한 음성/영상 동기에러보다 더 바람직하다. 만일 음성 프레임이 40 msec 미만이면, 스킵핑/반복에 의한 성긴 조절로 동기화 에러는 ± 20 msec 이내에 있게 되는데, 이는 A/V 동기화에 대한 산업 표준 내의 값이다. 그러나, 상기 음성 변환 시간 기준이 신호원의 시간 기준과 일치하지 않으면 동기화의 질은 떨어질 것이다. 일단 동기화가 성기게 조절 되면, 음성 변환 클록 주파수는 상기 A/V 동기화를 보다 정교하게 하도록 변화된다.
에러 신호 ERRPTS는 필터와 처리 소자(216)에 입력된다. 여기서 필터 기능은 신호 ERRPTS를 평탄하게 하여 신호 잡음에 의해 발생될 수도 있는 이상 작용을 최소화하는 것이다. 상기 소자(216)의 처리 기능은 평탄화된 에러 신호를 조사하고, 음성의 스킵/반복 동작이 음성 신호와 영상 신호의 성긴 동기화를 만드는 데에 이용되어야 하는지 및/또는 음성 처리 주파수의 조절이 정교한 동기화를 만드는 데에 이용되어야 하는지를 결정하는 것이다. 성긴 동기화 조절이 필요하다고 결정되면, 상기 처리기(216)는 음성 압축 해제 장치(212)에 제어 신호를 제공하여 현재의 압축 해제된 음성 프레임을 스킵 또는 반복하도록 압축 해제 장치를 조절한다. 또한, 상기 성긴 조절에 부가하여, 정교한 조절이 필요하다고 결정되면, 상기 처리기(216)는 음성 시간 축(215)에 제어 신호를 제공하여 음성 처리 클록 신호의 주파수를 조절한다.
이에 대한 처리 알고리즘이 제4도의 흐름도에 상세히 예시되어 있다. 개시(START)로 표시된 시스템의 초기설정(400) 이후에 상기 시스템은 음성 압축 해제장치를 감시(401)해서 PTSaud의 발생을 조사하고 PTSvid가 검출되면 이를 판독하고(403) 로컬 클록 기준 LAS가 캡처되어 저장된다. PTSaud가 발생하지 않으면, 단계(402)에서 상기 시스템은 PTSaud의 발생 여부에 대해 영상 압축 장치를 감시한다. PTSvid가 존재하면, 단계(404)에서 PTSaud을 판독하여 로컬 클록 기준 LVS를 캡처 및 저장한다. PTSaud과 PTSvid가 모두 판독되면 단계(405)에서 ERRPTS는 다음 식에 따라 산출된다 ;
ERRPTS= △V-PTS- △A-PTS
단계(406)에서 상기 에러 신호의 크기를 조사 검사해서 그 신호의 크기가 음성 프레임 구간의 ½ 보다 큰지를 결정한다. 상기 신호의 크기가 음성 프레임 구간의 1/2보다 큰 경우 상기 에러 신호의 극성이 검사된다. 상기 극성이 "양" 이면, 단계(409)에서 현재 음성 프레임이 반복된다. 상기 극성이 만일 "음" 이면, 단계(408)에서 현재 음성 프레임은 스킵된다. 프레임을 스킵핑 또는 반복한 후에, 상기 시스템은 개시 위치로 돌아와서 다음 PTS의 발생을 기다린다.
단계(406)에서, 상기 에러 신호의 크기가 음성 프레임 구간의 ½ 보다 작으면, 그 에러가 검토되어 그 에러 값이 "0" 보다 큰지를 확인한다(410). 상기 에러 신호가 "0"보다 크면, 그 에러가 확인되어(412) 그것이 그 이전의 에러 신호보다 작은지를 판단한다. 상기 에러가 이전의 에러 신호보다 작으면, 이는 시스템이 동기되는 쪽으로 전환되고 있음을 나타내고, 동기화 제어 파라미터는 변경되지 않는다. 상기 시스템은 개시위치로 돌아와서 다음 PTS를 기다린다. 반대로, 상기 에러가 이전 에러 신호를 초과한 경우, 단계(414)에서 상기 음성 시스템 처리 클록은 그의 주파수가 작아지도록 조절된다.
단계(410)에서, 상기 에러가 "0" 보다 작으면("음"), 단계(411)에서 그 에러가 검사되어(411) 그것이 그 이전의 에러 신호보다 큰지를 판단한다. 상기 에러 신호가 그 이전 에러 신호보다 크면, 이것도 시스템이 동기되고 있음을 나타내는 것이고 동기화 제어 파라미터가 변경되지 않는다. 또한, 현재 에러 신호가 이전 에러 신호보다 작으면, 시스템은 동기화로부터 벗어나 동작하고 음성 처리 클록 주파수는 증가한다(413). 처리 단계(412,413)후에 , 시스템은 복귀되어 다음 PTS를 기다린다. 이와 같은 예에서 상기 시스템은 A/V 동기화 에러가 음성 프레임 구간의 ½ 보다 작게되도록 감소될때까지 음성 프레임을 스킵핑 또는 반복하는 것에 의해 단지 성긴 조절만을 수행한다는 것을 주복하여야 한다.
다른 실시예에서는 상기 필터링된 에러 신호가 각 음성 프레임의 크기에 관련된 예정 임계치와 비교된다. 상기 에러 신호가 임계치 보다 작으면, 이는 음성-영상 타이밍 에러가 음성 프레임 보다 작다는 것을 의미하고, 상기 에러 신호는 음성 신호 처리(압축 해제) 클록의 주파수를 조절하는데 이용되는 음성 시간 축(215)에 결합된다. 또한 상기 에러신호가 상기 임계치보다 크면, 이 에러 신호를 음성프레임 기간으로 분할해서 음성 신호와 영상 신호가 정합되지 않은 음성 프레임의 수를 결정한다. 이와같이 얻어진 몫의 정수 부분은 음성 압축 해제 장치에 공급되어 상기 음성 프레임수를 스킵핑 또는 반복하도록 음성 압축 해제 장치를 조절한다.상기 에러 신호의 극성은 음성 프레임이 스킵핑되어야 하는지 또는 반복되어야 하는지를 결정한다. 통상, 압축 해제된 데이터는 출력되기 전에 버퍼 메모리에 저장되기 때문에, 음성 프레임을 스킵핑 또는 반복하는 것은 메모리의 판독/기록 명령을 제어 가능하게 인에이블링 하는 간단한 작업이 된다.
상기 몫의 소수부는 상기 음성 시간축 회로(215)에 결합되는데, 이 회로(215)는 상기 A/V 동기화를 미세 조정하기 위해서 상기 음성 처리 클록을 조정한다.
음성 PTS의 생성율은 상기 음성 압축 해제 장치의 처리 속도에 비례한다. 상기 음성 압축 해제 장치의 처리 속도는 음성 압축 해제 장치를 동작시키는 데 이용되는 클록 신호의 주파수에 직접 비례한다. 상기 음성 압축 해제 장치의 클록 주파수가 상기 영상 압축 해제 장치를 동작시키는데 이용되는 클록에 무관하고 미세하게 조절될 수 있으면, 음성 PTS와 영상 PTS의 상대적인 발생율이 조절될 수 있고 A/V는 정교하게 동기화될 수 있다.
제5도는 조절 가능한 음성 처리 클록 신호를 발생시키는 회로도이다. 제5도에서 전압 제어 발진기(503)는 소자(500,501)를 포함하는 위상 고정 루프에 접속된다. 상기 발진기의 출력은 위상 검출기(500)의 한 입력단에 결합된다. 로컬 클록은 2 진율 곱셈기(505)를 통해 위상 검출기(500)의 제2 입력단에 결합된다. 위상 검출기에 의해 발생된 위상 에러 신호는 필터(501)에서 저역 통과 필터링된다. 이와 같이 평탄화된 위상 에러 신호는 상기 발진기의 제어 입력 단자에 결합되어 2 진율곱셈기의 출력과 동일한 주파수와 위상으로 발진하도륵 상기 발진기를 조절한다. 이와 같은 예에서, 클륵 주파수는 대략 27 ㎒ 신호이고 소망하는 음성 처리 클록 주파수는 27 ㎒ 신호의 약 1/380 이다. 상기 처리 소자(216)로부터의 제어 신호는 2진율 곱셈기의 제어 입력 포트에 결합되어 그의 출력 주파수를 제어한다. 이와 같은 제어 신호는 1/380의 공식 분할비를 나타내도록 선택되지만, 2진율 곱셈기의 출력을 조절하여 순간적인 소망 음성 처리율과 동일한 출력 주파수를 생성하도록 상기 값에 대해 변조된다.
제6도는 조절 가능한 음성 처리 클록을 발생시키는 제2 실시예이다. 이 실시예에서, 로컬 클록 발생기(208) 또는 다른 안정한 발진기로부터의 일정한 클록 주파수는 2 진율 곱셈기(600)의 한 입력에 인가된다. 상기 2진율 곱셈기는 처리 소자(216)로부터의 제어 신호에 의해 제어되어 통상의 소망하는 음성 처리 클록 주파수를 발생한다. 상기 A/V 에러 신호에 응답하여 상기 처리 소자(215)는 이 제어 신호를 변경시켜서 공식 음성 처리 클륵 주파수를 증가 또는 감소시키도록 상기 2진율 곱셈기를 조정한다.
또 다른 음성 신호 처리율 변경 장치(도시생략)는 공식 최대 음성 처리 클록주파수를 제공하는 발진기와 게이팅 회로를 포함할 수도 있다. 상기 발진기는 상기 게이팅 회로를 통해 음성 처리 회로에 결합된다. 상기 게이팅 회로는 처리 소자(216)에 의해 제어되어 평균적으로 소망하는 음성 처리 클록 주파수를 제공하도록 발진기 출력 펄스중 하나를 적출한다.
제2도에 점선 화살표로 표시된 동기화 장치의 또 다른 실시예는 영상 프레임을 스킵핑 또는 반복하도록 구성되어 동기화를 수행한다. 또한, 영상 프레임보다앞서고 있는(또는 뒤지고 있는) 음성 프레임에 대해서는 영상 프레임이 스킵되고, 영상 프레임보다 뒤지고 있는(또는 앞서고 있는) 음성 프레임에 대해서는 음성 프레임이 스킵된다. 그러나 바람직한 실시예에서 영상 프레임보다 뒤지고 있는 (lagging) 음성 프레임에 대해서는 상기 음성 프레임이 스킵되고, 영상 프레임보다 앞서고 있는(leading) 음성 프레임에 대해서는 상기 음성 프레임이 반복된다.
제1도는 음성/영상 신호 압축 장치의 블록도.
제2도는 본 발명을 구체화하는 음성/영상 신호 압축 해제 장치의 블록도.
제3도는 압축 장치의 시스템 클록과 거의 동일한 속도(rate)를 갖는 수신기로컬 클록 신호를 제공하는 장치의 블록도.
제4도는 제2도의 장치의 동작 흐름도.
제5도 및 제6도는 제2도의 소자(215)에 대해서 실시될 수 있는 대체적인 음성 처리 클록 신호의 발생에 대한 블록도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
200 : 모뎀
202 : 역 전송 처리기
204,206 : 속도 버퍼
210 : 시스템 제어기
212 : 음성 압축 해제 장치
214 : 영상 압축 해제 장치
220,222 : 래치

Claims (4)

  1. 복원된 압축 음성 신호와 영상 신호로부터 동기된 음성 신호와 영상 신호를 재생하는 동기화 장치로서, 당해 음성 신호와 영상 신호가 각각 예정된 간격으로 결정되고 인코더 시스템 클록과 관련된 타임 스탬프 PTSaud및 PTSvid를 포함하며, 상기 장치는
    상기 복원된 압축 음성 신호와 영상 신호의 신호원(200) 및 로컬 클록 신호의 신호원(208, 37)과;
    상기 로컬 클록 신호에 응답하여 모듈로 N값의 시퀀스(여기서, N은 정수)를 제공하는 카운터(208,36)와;
    상기 복원된 압축 영상 신호에 응답하여, 압축 해제된 영상 신호와 상기 타임 스탬프 PTSvid를 제공하는 영상 신호 압축 해제 장치(214)와;
    상기 복원된 압축 음성 신호에 응답하여, 압축 해제된 음성 신호와 상기 타임 스탬프 PTSaud를 제공하는 음성 신호 압축 해제 장치(212)와;
    상기 타임 스탬프 PTSvid의 수신과 관련된 에정된 시간에 상기 시퀀스 중 LVS값을 캡쳐하고, 이 LVS 값과 대응되는 타임 스탬프 PTSvid사이의 차(△V-PTS)를 생성하는 수단(222, 217); 및 상기 타임 스탬프 PTSaud의 수신과 관련된 예정된 시간에 상기 시퀀스 중 LAS 값을 캡쳐하고, 이 LAS 값과 대응되는 타임 스탬프 PTSaud사이의 차(△A-PTS)를 생성하는 수단(220,218)과,
    상기 차(△V-PTS)와 상기 차(△A-PTS)에 응답하여 상기 압축 해제된 음성 신호와 영상 신호를 동기화하는 수단(219, 216, 215)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압축 해제된 음성 및 영상 신호를 동기화하는 상기 수단은 예정된 값을 초과하는 △V-PTS와 △A-PTS사이의 차에 응답하여 예정된 간격의 압축 해제된 음성 신호를 스킵핑/반복하는 수단(216, 212)을 포함하는 것인 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압축 해제된 음정 및 영상 신호를 동기화하는 상기 수단은 예정된 값을 초과하는 △V-PTS와 △A-PTS사이의 차에 응답하여 예정된 간격의 압축 해제된 영상 신호를 스킵핑/반복하는 수단(216, 214)을 포함하는 것인 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 음성 신호 압축 해제 수단(212)은 상기 복원된 압축 음성 신호에 응답하여 프로세싱 클록 신호에 의해 결정된 속도로 압축 해제된 음성 신호을 제공하고, 상기 압축 해제된 영상 및 음성 신호를 동기화하는 상기 수단은 (△V-PTS) - (△A-PTS)에 의해 정의되는 차에 응답하여 상기 프로세싱 클록 신호의 속도를 가변 조정하는 수단을 더 포함하는 것인 장치.
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