KR100348262B1 - 디지털 방송의 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법 - Google Patents

디지털 방송의 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 TS를 저장하거나, 선택적으로 재전송할 경우, 타임 스탬프(time stamp)를 사용하여 PCR값의 간격을 일정하게 유지하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 외부에서 전송된 방송 신호를 튜닝하는 튜너와, 상기 튜너에서 튜닝된 TS 신호를 복조하는 디모듈레이터와, 상기 디모듈레이터에서 출력된 TS 신호 중 선택적으로 검출하고 소정의 클럭값을 갖는 헤더를 결합시키는 TS 처리부와, 상기 TS 처리부에서 출력된 TS 신호를 저장하는 저장부와, 상기 저장부의 입력 및 출력을 관리하는 저장 제어부와, 상기 TS 처리부에서 출력된 TS 신호를 디코딩하는 디코더부를 포함하여 구성됨으로써, 널 패킷을 만드는 부가적인 하드웨어 로직이 필요 없고, 디코더의 부하를 줄일 수 있다.

Description

디지털 방송의 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법{apparatus and method for storing/decoding of digital broadcasting data}
본 발명은 디지털 방송에 관한 것으로, 특히 디지털 방송을 PCR(Program Clock Reference) 지터(jitter) 없이 저장하고, 저장된 데이터를 정확히 디코딩하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 미국의 티보(Tivo), 리플레이(Replay) 티브이 등에 의하여 소개된 '퍼스널 비디오 레코더(Personal Video Recorder : PVR)'는 하드디스크를 TV, STB에 응용하여 최대 30시간까지 동시에 다른 방송국에서 각각 방송되는 프로그램들까지 녹화 가능하도록 설계함으로써 시청자로 하여금 '골라보는 재미'를 가질 수 있게 하였다.
올해 초 상기 PVR과 관련한 보고서를 냈던 미디어 분석가 조쉬 버노프에 의해 "10년내에 80% 이상의 가정에서 PVR을 보게 될 것"이라는 조사 결과가 나와 업계에서는 타임 시프트 기능의 필요성이 부각되고 있다.
상기 타임 시프트는 관련된 종래 기술이 특허화 된 것이 거의 없으며, 티보(Tivo), 리플레이(Replay) 티브이 등에서 타임 시프트 관련 특허가 출원 중에 있는 것으로 알려져 있다.
그러나 아직 정확히 어떤 종류의 것인지는 밝혀지지 않고 있다.
단지, 1999년 NAB인 회보(proceedings) 논문집에서 "디지털 HDTV 방송에서의 텔레비전 홈 서비스(television home server for digital HDTV broadcasting)"에 디지털 방송 신호(TS라 칭함) 저장 방법에 관한 내용이 발표되었다.
위의 논문 내용을 살펴보면 TS(Transport Stream)의 저장 및 저장된 TS의 플레이(play)시 각각 입력 및 출력의 TS 처리(processing) 과정을 거쳐 디스크의 저장용량을 향상시키는 부분에 대해 설명하고 있다.
즉, 입력 TP 처리(processing) 과정에서 입력되는 TS(Transport Stream)의전단계 처리로 PID(Protocol IDentifier)를 바탕으로 원하는 스트림 선택과정을 통하여 일부분의(partial) TS 신호를 생성해내도록 하고 있다.
이와 같이 생성된 TS 신호가 정확하게 디코딩되기 위해서는 인코더의 비율과 디코더의 비율이 같아야 하는데, 이를 위해 인코더와 디코더사이에 시간관련 정보를 주고받으며 서로가 동기를 맞추어 주어야 한다.
그 방법으로 MPEG에서 제안된 방법이 시스템 타임 클럭(STC)을 이용하는 방법이다.
즉, 오디오, 비디오의 올바른 표시(presentation)와 디코딩 시간을 위하여 상기 시스템 타임 클럭(STC)을 기반으로 타임 스트림을 생성한다.
이때 생성되는 타임 스트림은 오디오, 비디오의 표시 시간을 지정하는 PTS(presentation time stamps)와 디코딩 시간을 지정하는 DTS(Decoding Time Stamps)가 있다.
그리고 상기 PTS와 DTS를 이용하여 인코더 측에서 인코딩된 오디오, 비디오의 시간 간격과 디코딩되는 오디오, 비디오의 시간 간격을 동일하게 하여 올바른 디코딩이 될 수 있게 한다.
즉, 인코딩내의 시스템 타임 클럭(STC)과 디코더내의 시스템 타임 클럭(STC)이 서로 동기화될 수 있도록 프로그램 스트림의 경우 SCR(System Clock Reference), 트랜스포트 스트림의 경우 PCR(Program Clock Reference)를 사용하여 일정한 주기로 인코더의 시스템 타임 클럭(STC)값을 SCR이나 PCR에 실어 디코더의 시스템 타임 클럭(STC)값을 세팅시킨다.
따라서 인코더에서 의도한 시간에 오디오, 비디오를 PTS, DTS에 바탕으로 하여 디코딩한다.
이와 같이, 인코더 측에서 시스템 타임 클럭(STC)을 바탕으로 생성된 PTS, DTS를 올바르게 디코딩하기 위해서는 디코더의 시스템 타임 클럭(STC)을 인코더 측의 시스템 타임 클럭(STC)과 동일하게 하였을 때 PTS, DTS를 바탕으로 인코딩된 비디오, 오디오가 정확하게 디코딩된다.
이렇게 인코더와 디코더의 시스템 타임 클럭(STC) 주기를 동기화 시키기 위해 사용되는 것이 위에서 설명한 SCR(프로그램 스트림의 경우)이나 PCR(트랜스포트 스트림의 경우)이다.
그리고 TS에서의 PCR값은 트랜스포트 인코더에서 자신의 시스템 타임 클럭에 의해 계산되는 시스템 시간 값을 일정한 주기로 샘플링하여 트랜스포트 스트림과 결합되어 전송된다.
그러면 트랜스포트 디코더는 이 PCR값이 수신되는 순간에 이 값을 통해 디코더의 시스템 클럭을 복원하여 디코더의 시스템 클럭으로 사용한다.
이와 같이 클럭 회복(recovery)을 정확히 수행하여야 디코더 내부의 버퍼의 언더플로우(underflow)/오버플로우(overflow)를 방지하고, 또한 오디오/비디오의 립(lip) 동기를 맞추며 정확하게 디코딩할 수 있다.
일반적으로 채널 인코더와 채널 디코더를 거치는 시간은 일정한 상수배의 차이로 동일하다고 보기 때문에 일정(constant) 지연 모듈이라 부르기도 한다.
그러나 저장장치인 하드(HDD)에 TS를 선택적으로 저장하는 경우에는 이와 같은 상수배의 지연이 불규칙하게 변화하게되어 선택적으로 저장된 TS를 바로 디코딩한다면 PCR값의 동기화에 심각한 문제가 발생하게 된다.
다시 말하면, 일반적으로 ATSC에서의 PCR값은 비디오 트랜스포트 스트림 PID의 적응(adaptation) 필드에 결합되어 있는데, 이때 SD의 경우 4개의 가상 채널 중 하나의 가상 채널을 선택적으로 저장할 때, 원래 스트림 내의 PCR값 주기와 PID에 의해 선택적으로 저장된 스트림 정보인 제 2 신호가 디코더로 전송되어 디코딩하게 되면, PCR값의 주기가 일정하게 결합되어 있지 않을 수 있어 정상적인 디코딩이 이루어질 수 없다.
따라서 상기 제 2 신호에 생성된 헤더에 상기 PCR 값 주기와 동일하도록 상기 제 2 신호 사이사이에 NULL 패킷을 소정값만큼 추가하여 디코딩함으로써 정상적인 디코딩이 이루어진다.
그 실예로써 현재 개발 중인 디지털 방송에서 하나의 물리적(physical) 채널에 최대 4개의 SD 스트림이 서로 다른 대역폭(bandwidth)을 가지고 수신될 수 있는데, 이때 하나의 SD 스트림만을 선택적으로 수신하는 경우를 생각해 보자.
도 1은 디지털 방송에서 하나의 채널에 2개의 SD 스트림이 전송되는 경우를 실시예로 나타내고 있다.
도 1을 참조하여 SD1만을 선택적으로 저장한다고 가정하여 설명하면 다음과 같다.
먼저 입력 TS 처리부(1)에서 전단에서 전송된 제 1 신호(5)에서 일부분의(partial) TS를 선택하여(6) SD1 스트림으로만 이루어진 제 2 신호(7)구조를 갖는 스트림을 생성한다.
이때, 올바른 디코딩을 위해서는 송신측에서의 스트림 전송률과 동일하게 디코더에 전송하여야 한다.
따라서 상기 제 2 신호(7)는 향후 재생을 위해 상기 제 1 신호(5)에서 검출되지 않고 생략된 신호를 NULL 패킷으로 간주한다.
그리고 상기 NULL 패킷의 숫자를 카운트하여 헤더를 생성한다.
그리고 상기 일부분의(partial) TS 신호 사이사이에 상기 생성된 헤더를 삽입시켜 저장장치에 저장한다.
이와 같이 헤더가 삽입된 스트림은 제 2 신호(7)와 같다.
이어 상기 저장된 TS를 디코딩할 때, 원래신호인 제 1 신호(5)와 동일한 대역폭으로 출력 TS 처리부(3)는 상기 제 2 신호(7)를 헤더의 NULL 패킷 카운터만큼 실제 NULL 패킷을 생성하며 디코더에 전송하고 헤더를 제거한다.
이때 전송되는 신호가 제 3 신호(8)이다.
그러나 이상에서 설명한 종래 기술에 따른 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법은 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 출력 TS 처리부에서 처리할 때 NULL 패킷을 발생시키는 별도의 로직부가 필요한 문제가 있다.
둘째, 선택된 하나의 SD를 디코딩할 때 다수개의 SD를 갖는 원래의 방송신호와 동일한 대역폭 크기가 형성되므로 대역폭의 낭비를 초래하고 그에 따라 디코더에 부하가 커지는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, TS를 저장하거나, 선택적으로 재전송할 경우, 타임 스탬프(time stamp)를 사용하여 PCR값의 간격을 일정하게 유지하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1 은 종래 기술에 따른 타임 시프트 구조를 나타낸 구성도
도 2 는 본 발명에 따른 타임 시프트 구조를 나타낸 구성도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 튜너 20 : 디모듈레이터
30 : TS 처리부 31 : PID 필터부
32 : 타임 스탬프부 33 : 먹스부
40 : 저장 제어부 50 : 저장부
60 : 디코더부 70 : 제 1 신호
80 : 제 2 신호 90 : 제 3 신호
100 : 제 4 신호
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치의 특징은 외부에서 전송된 방송 신호를 튜닝하는 튜너와, 상기 튜너에서 튜닝된 TS 신호를 복조하는 디모듈레이터와, 상기 디모듈레이터에서 출력된 TS 신호 중 선택적으로 검출하고 소정의 클럭값을 갖는 헤더를 결합시키는 TS 처리부와, 상기 TS 처리부에서 출력된 TS 신호를 저장하는 저장부와, 상기 저장부의 입력 및 출력을 관리하는 저장 제어부와, 상기 TS 처리부에서 출력된 TS 신호를 디코딩하는 디코더부를 포함하여 구성되는데 있다.
본 발명에 따른 다른 특징은 다수개의 방송신호를 수신하여 복조하는 단계와, 상기 복조된 다수개의 방송신호 중 저장하고자 하는 방송신호를 선택적으로 검출하는 단계와, 시스템 내부의 클럭을 이용하여 상기 검출된 방송신호 사이사이에 소정의 클럭값을 갖는 헤더를 결합하여 저장하는 단계와, 상기 저장된 방송신호를 상기 헤더의 클럭을 이용하여 디코딩하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2 는 본 발명에 따른 타임 스탬프를 이용한 타임 시프트의 구조를 나타낸 구성도이다.
도 2를 보면 외부에서 전송된 방송 신호를 튜닝하는 튜너(10)와, 상기 튜너(10)에서 튜닝된 TS 신호를 복조하는 디모듈레이터(20)와, 상기 디모듈레이터(20)에서 출력된 TS 신호를 필터링하여 일부 TS 신호를 검출하는 PID 필터부(31)와, 상기 PID 필터부(31)에서 검출된 TS 신호에 시스템 내부의 클럭을 이용하여 소정의 클럭값을 갖는 헤더를 결합하는 타임 스탬프(32)와, 상기 타임 스탬프(32)에서 출력된 TS 신호를 저장하는 저장부(50)와, 상기 저장부(50)의 입력 및 출력을 관리하는 저장 제어부(40)와, 상기 디모듈레이터(20)에서 출력된 TS 신호나 또는 상기 타임 스탬프(32)에서 출력된 TS 신호를 디코딩하는 디코더부(60)로 구성된다.
이와 같이 구성된 타임 시프트기능을 도 2를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
상기 튜너(10)와 디모듈레이터(20)에서 각각 튜닝 및 복조를 거쳐 출력된 제 1 신호(70)의 라이브 스트림을 PID 필터부(31)에서 필터링하여 선택적으로 저장할 TS의 스트림만을 검출한다.
이때 검출된 스트림은 제 2 신호(80)의 스트림과 같이 나타나며, 상기 제 1 신호(70)에 결합된 PCR값이 제 2 신호(80)로 변화되면서 바뀌게 된다.
따라서 상기 검출된 TS신호중 일부를 선택하여 시스템 내부, 혹은 시스템의 클럭을 이용하여 현재의 클럭값을 갖는 헤더를 형성하고, 이를 각각의 데이터 패킷에 결합하여 저장/디코딩한다.
이때 헤더가 결합된 스트림은 제 3 신호(90)의 스트림과 같이 나타낸다.
그리고 상기 저장된 데이터를 플레이하기 위해서는 저장된 별도의 클럭을 두거나, 시스템 클럭을 응용하여 카운터값을 저장된 데이터의 헤더와 비교하여 디코딩을 위해 대기중인 데이터를 디코더로 보낼지 보내지 않을지를 결정한다.
이렇게 하면 별도의 클럭 없이도 시스템 전체의 클럭을 이용하여 저장과 동시에 플레이를 할 수 있다.
그리고 시스템 클럭에 해당하는 데이터가 없을 경우 단순히 0 신호를 보내거나 신호를 보내지 않음으로써 디코더가 이를 생략할 수 있도록 설계한다.
이렇게 함으로써 TS 신호를 선택적으로 저장할 때 저장장치의 효율과, 저장장치와 제어기 간의 버스를 효율적으로 이용할 수 있으며, PCR의 주기를 일정하게 할 수 있어 정확한 디코딩이 가능하며 널 패킷을 발생할 필요가 없게된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치 및 방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 독립된 클럭 없이 시스템 클럭을 이용하여 저장 및 재생에 필요한 타임 스탬프 기능을 추가할 수 있어 정확한 데이터 처리를 기대할 수 있다.
둘째, 널 패킷을 만들 필요가 없이 부가적인 하드웨어 로직이 필요 없다.
셋째, 버스의 대역폭을 효과적으로 사용할 수 있다.
넷째, 디코더의 부하를 줄일 수 있다.
다섯째, TS의 선택적 저장 및 재생시 저장장치의 효율성을 기대할 수 있다.
여섯째, PID 필터링과 타임 스탬프 기능을 하나의 칩을 만들어 기존의 아날로그나 타임 스탬프를 생각하지 않은 디지털 티브이, STB에 간단히 타임시프트를 적용할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 이탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (6)

  1. 외부에서 전송된 방송 신호를 튜닝하는 튜너와, 상기 튜너에서 튜닝된 TS 신호를 복조하는 디모듈레이터와,
    상기 디모듈레이터에서 출력된 TS 신호 중 선택적으로 검출하고 시스템 내부의 클럭을 이용하여 생성한 헤더를 결합시키는 TS 처리부와,
    상기 TS 처리부에서 출력된 TS 신호를 저장하는 저장부와,
    상기 저장부의 입력 및 출력을 관리하는 저장 제어부와,
    상기 TS 처리부에서 출력된 TS 신호를 디코딩하는 디코더부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 TS 처리부는
    상기 디모듈레이터에서 출력된 TS 신호를 필터링하여 일부 TS 신호를 검출하는 PID 필터부과,
    상기 PID 필터부에서 검출된 TS 신호에 시스템 내부의 클럭을 이용하여 소정의 클럭값을 갖는 헤더를 결합하는 타임 스탬프와,
    상기 디모듈레이터에서 출력된 TS 신호나 또는 상기 타임 스탬프에서 출력된 TS 신호 중 어느 하나를 선택하여 출력하는 먹스부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 장치.
  3. 다수개의 방송신호를 수신하여 복조하는 단계와,
    상기 복조된 다수개의 방송신호 중 저장하고자 하는 방송신호를 선택적으로 검출하는 단계와,
    시스템 내부의 클럭을 이용하여 상기 검출된 방송신호 사이사이에 시스템 내부의 클럭을 이용하여 생성한 소정의 클럭값을 갖는 헤더를 결합하여 저장하는 단계와,
    상기 저장된 방송신호를 상기 헤더값에 상응하는 시스템 내부 클럭을 이용하여 디코딩하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 저장 단계는
    현재의 클럭값을 헤더의 형식으로 저장함을 특징으로 하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 디코딩 단계는
    시스템 클럭을 이용하여 카운터 값을 상기 저장된 데이터의 헤더와 비교하여 대기중인 데이터를 디코딩 할 것인지 여부를 결정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    시스템 클럭에 해당하는 데이터가 없을 경우는 제로 신호를 보내거나 신호를보내지 않아 디코더가 이를 생략할 수 있도록 함을 특징으로 하는 디지털 방송 데이터 저장/디코딩 방법.
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