KR100367192B1 - 저장매체의비트스트림을재생하는방법및장치 - Google Patents

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Abstract

음성 및 영상신호를 압축하는 상기 MPEG 표준은 가변 비트 전송 속도 부호화 방법으로 영상 압축은 가능하게 하며, 고정 비트 전송 속도와 비교를 통해본 결과 그 잇점은 대략 30% 이다. 가변 비트 전송 속도 압축은 광디스크상에 완벽한 영화를 저장할 수 있게 하며, 가변 비트 전송 속도로 비트 스트림을 재생하기 위해 재생 장치는 버퍼(4)를 포함한다. 이 버퍼는 MPEG 디코더(5)에 의해 판독되고, 버스트식으로 새 데이터를 채운다. 가능한 실시예에서, 상기 비트 전송 속도는 비트 스트림에서 의도된다. 상기 재생 장치는, 검출 수단(8)을 포함하며, 비트 전송 속도를 검출하며, 이 비트 전송 속도로 상기 버퍼를 판독한다. 상기 비트 스트림은, 판독된 이후, 표준 MPEG 디코더에 인가될 수 있다.

Description

저장 매체의 비트 스트림을 재생하는 방법 및 장치{Playback device and method of playing back a bit stream of a storage medium}
동영상 신호를 부호화 및 압축하기 위한 MPEG 표준의 발달로 인해, 광 디스크 같은 저장 매체를 통해 동영상을 저장하는 것과 이러한 매체를 통해 배포하는 것이 가능하게 되었다. MPEG1은 대략 1.5 Mbit/sec의 비트 전송 속도를 갖는 비트 스트림으로 영상 신호를 압축할 수 있다. 이 비트 스트림은 공지된 컴팩트 디스크 상에 기록되어, 대략 70분 동안의 재생 가능한 기간을 갖는 영상 프로그램을 포함할 수 있다. 이러한 디스크는 CD-Vidco로서 언급되었다. 상기 비트 스트림의 비트전송 속도는 종래의 오디오 CD 플레이어와 동일하다. 따라서 CD-Video 재생 장치는 종래 구조를 갖는데, 다시 말해, 통상의 회전 속도를 갖으며, 판독 비트 스트림은 MPEG1 디코더에 직접적으로 인가될 수 있다.
최근에, 더 많은 저장 용량을 갖는 광 디스크가 개발중에 있어서, 그 기간이 더욱 향상될 것이며, 완벽한 영화를 완전히 저장할 수가 있다. 또한 부호화 처리가개선된다. 1994년, ISO/IEC DIS 13818-1의 "Information technology- Generic Coding of moving pictures and associated audio information-part 1; System"에서, MPEG2로서 공지된 잠정적인 표준이 개시되어 있다. 소망의 지속시간 및 만족스러운 화질을 얻기 위하여, 가변 비트 전송 속도 부호화가 고려되고 있다. 이 가변의 비트 전송 속도 부호화는 MPEG2표준내에서 가능한데, 이것은 간단한 화상에서가 아닌 보다 복잡한 화상에 높은 비트 전송 속도를 일시적으로 할당되는 것을 의미한다. 가변 비트 전송 속도 부호화는 동일한 인지도의 좌상의 질에서 일정한 비트 전송 속도 부호화에 비해 가능한 더 높은 압축 인자를 갖는 것으로 알려져 있다. 이로 인해 얻어지는 잇점은 30% 정도이나, 광 디스크로부터 가변 비트 전송 속도를 갖는 비트 스트림을 판독하기에는 성가신 일이 된다.
본 발명은 기록된 비트 스트림을 소정의 비트 전송 속도로 판독하는 판독 수단을 포함하며, 저장 매체의 비트 스트림을 재생하는 재생 장치에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 비트 스트림을 재생하는 재생 방법에 관한 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 재생 장치의 실예를 도시하는 도면.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 저장 매체상에 저장된 비트 스트림의 가능한 분할을 도시하는 도면.
도 4 및 5는 도 2에 도시된 비트 전송 속도 검출기의 가능한 실시예를 도시하는 도면.
본 발명의 목적은 이런 단점을 극복하는 재생 장치를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 재생 장치는 소정의 비트 전송 속도로 판독된 비트 스트림을 버퍼링하는 버퍼, 비트 스트림에 수용된 동기화 파라미터들에 따라 버퍼링된 비트 스트림을 판독하는 수단, 버퍼의 소정 용량이 충진되었을 때, 버퍼의 충진 상태를 측정하여 판독 신호를 생성하는 측정수단을 포함하는 재생 장치로서, 판독수단은 판독신호에 응답하여 비트 스트림의 연속되는 부분을 판독하는 재생 장치이다. 그에 따라, 상기 버퍼는 상기 목적을 위해 요구되는 디코더의 구체적인 동작없이 상기 비트 스트림으로 버스트식으로 채워진다. 단지 디코더는 주어진 디스플레이 주기동안 요구되는 비트의 양을 재생 장치로부터 판독하는 것이 필요하다.이 자발적인 처리는 표준 디코더에 의해 실행된다. 그러므로, 재생 장치는 분리된 외부 디코더와 결합하는데 적합하다.
유럽 특허 출원 EP 0 429 139에서 공지된 재생 장치에서, 저장 매체는 기록시 비트 스트림의 비트 전송 속도 보다 높은 비트 전송 속도로 버스트식으로 판독된다. 그러나, 이 재생 장치에서 비트 스트림의 비트 전송 속도는 사전에 공지되어야 하며, 더욱이 상기 비트 스트림의 비트 전송 속도는 일정하고, 저장 매체의 판독시 비트 전송 속도 보다 낮다. 본 발명에 따른 재생 장치에서는 기록된 비트스트림의 비트 전송 속도는 적어도 일시적으로는 더 높아질 수 있다.
양호한 실시예에서, 상기 재생 장치는 저장된 비트 스트림의 비트 전송 속도를 전송된 동기화 파라미터들로부터 검출하여, 이 검출된 비트 전송 속도로 버퍼를 판독하는 검출 수단을 포함하며, 그에 따라, 엔코더에 의해 최초 생성된 것과 동일한 비트 전송속도로 비트 스트림을 공급할 수 있다. 출력 신호는 종래의 MPEG 디코더에 현재는 직접적으로 인가될 수 있다.
비트 전송 속도는 예를 들면 MPEG2의 파라미터 프로그램 다중 전송 속도(program-mux-rate)의 형태로 저장된 비트 스트림내에 수용될 수 있다. 이 파라미터들은 상기 언급한 ISO/IES DIS 13818-1 공보의 50 내지 51 페이지상에 기재되어 있다. 상기 비트 전송 속도는 다른 MPEG 파라미터들, 예를 들면 파라미터 디코딩 타임 스탬프(decoding-time-stamp)로부터 유도될 수도 있다. 이 파라미터들은 ISO/IES DIS 13818-1의 27 내지 33 페이지에 기재되어 있다.
가변 비트 전송 속도를 기록하며 검출하는 방법은 미국 특허 US 4,985,784에서 공지되었으며, 여기서 비트 스트림은 기록시 버퍼에 인가된다. 이 버퍼의 최대 용량까지 도달했을때, 상기 비트 스트림은 저장 매체상에 소정의 비트 전송속도로 기록된다. 계속하여 상기 버퍼가 최소 충진 용량에 도달한 경우, 비트 스트림의 기록은 적당한 시간 간격을 두고 교대로 기록되어 더 낮은 비트 전송 속도로 효과적으로 기록된다. 따라서 얻어진 저 비트 전송 속도는 저장 매체상에 기록된다. 기록된 비트 전송 속도는 상기 재생 장치에서 검출되어, 상기 비트 스트립의 재생시에 상기 적합한 시간 간격을 재구성한다. 상기 비트 스트림은 또한, 버퍼에 저장되어, 상기 영상 디코더에서 화상단위로 판독된다. 그러나 상기 기록된 비트 전송 속도는 완전히 다른 성질을 지니고 있다. 사실상, 비트 전송 속도는 엔코더에 의해 정해지는 것이 아니라 기록 장치에 의해 정해진다. 상기 엔코더가 화상에 대해 적은 수의 비트(저 비트 전송 속도)를 산출하고 상기 버퍼의 내용이 그 순간에 아주 높은 비트 전송 속도로 기록되는 경우, 이와 관련된 비트 스트림은 디스플레이시 가장 높은 비트 전송 속도로 재생된다. 이 비트 스트림이 MPEG 디코더에 직접 인가된다면, 그 입력버퍼는 신속히 오버플로우된다.
도 1은 본 발명에 따른 재생 장치의 제 1 실시예를 도시한다. 이 재생 장치는 예를 들면 광디스크인 저장 매체(1), 판독헤드(2), 위치 지정 회로(3), 버퍼(4), 디코더(5) 및 측정 회로(6)를 포함한다.
압축 영상 신호는 디스크(1)의 연속적인 섹터 상에 비트 스트림의 형태로 기록된다. 디스크는 소정의 회전속도를 가지며, 상기 기록헤드(2)에 의해 스캐닝된다. 판독 헤드의 위치는 위치 지정 회로(3)에 의해 정해지며, 수신된 판독 신호(R)에 응하여, 상기 디스크의 섹터 번호에 상응하는 기록헤드를 위치지정회로가 소정주기 동안 구동시킨다. 섹터를 판독하는 경우, 상기 비트 스트립은 버퍼(4), 즉, FIFO(first-in first-out) 방식의 메모리에 기록 클럭 신호(fw)와 함께 인가된다. 이 기록 클럭 신호는 저장 밀도와 디스크의 회전 속도에 따라서 소정 주파수를 갖는다. 버퍼(4)는 디코더(5), 예를 들면 상술한 바 있는 ISO/IES DIS 13818-1에 설명된 MPEG 디코더와 결합된다. 입력 버퍼는, 종래 MPEG 디코더의 부분을 형성하며, 본 실시예에서 상기 버퍼(4)의 일부에 의해 구성된다. 디코더(5)는 더욱이 공지된 방법, 예를 들면 각 화상주기로 주기적으로 판독하며, 비트량은 버퍼(4)에서 이러한 주기에 대해 요구된다. 버퍼에서 클럭신호(fr)는, 종래 MPEG 디코더가 그것의 입력 버퍼를 판독하는 경우와 동일 클럭 신호이다. 이러한 클럭신호를 발생시키는 방법은 통상 공지되었으며, 따라서 더 이상의 설명은 하지 않는다.
디코더(5)가 버퍼(4)를 판독하는 동안, 버퍼내 데이터량은 감소된다. 측정회로(6)는, 상기 버퍼의 용량을 측정하며, 버퍼(4)와 결합된다. 소정의 최소치(버퍼 용량)에 이르는 경우, 상기 측정회로는 판독 신호(R)를 발생시키며, 위치지정회로(3)에 인가한다. 이 판독 신호에 응하여, 버퍼(4)는 디스크의 소정 섹터 번호를 상기 판독헤드로부터 수신받는다. 위치지정회로는 판독된 마지막 섹터의 위치를 유지하여, 다음 판독해야 할 섹터의 위치를 정할 수 있도록 한다. 이에 응하여, 용량을 측정하며 버스트식으로 디스크를 판독하는 방법은 상술한 유럽 특허 출원 EP 0 429 139에 상세히 설명된다.
도 2는 본 발명에 따른 재생 장치의 제 2 실시예를 도시한다. 본 도면은 도 1에서와 마찬가지로 동일 요소에 대해 동일 참조번호를 사용한다. 본 실시예는 종전 실시예와는 달리 버퍼(4)를 두 상이한 버퍼(41,42)로 분할함으로써 구별된다. 버퍼(42)는 종래 MPEG 디코더의 공지된 입력 버퍼를 구성한다. 즉, 버퍼(42)와 디코더(5)는 서로 함께, ISO/IES DIS 13818-1에 설명된 바와 같은, 종래 MPEG 디코더를 구성한다.
도 2에 도시된 재생 장치는 또한 비트 전송 속도 검출기(8)를 제공하며, 이 검출기는, 버퍼(41)로부터 판독된 비트 스트림(MP)를 수신하고, 원래 엔코더에서 산출되고, 비트 스트림에서 도모된 비트 스트림의 비트 전송 속도를 검출한다. 검출된 비트 전송 속도는 판독 클럭 신호(fd)의 형태로 버퍼(41)에 인가된다. 이 버퍼(41)가 이에 응답하여 판독되는 동안, 버퍼내 데이터량은 감소된다. 상기 측정회로(6)는 버퍼(41)의 용량을 측정하고, 상술한 방식으로 버퍼에 새로운 데이터를공급한다. 따라서, 재생되어진 상기 비트 스트림(MP)은, 원래 엔코더에 의해 산출된 비트 스트림의 비트 전송 속도와 동일한 비트 전송 속도로 출력(7)에 송신된다. 이 비트 스트림은 출력(7)를 통해 입력버퍼(42)의 오버플로우나 언더플로우가 발생할 우려없이 종래 MPEG 디코더로 인가될 수 있다. MPEG 디코더가 분리된 장치로서, 따로 이 분리될 수 있으므로 해서, 본 실시예는 산업상 매우 이용효과가 크다.
도 3은 본 발명을 이해하는 매우 중요한 MPEG2 비트 스트림의 분할을 도시한다. 시청각 프로그램의 기본 비트 스트림(음성, 영상, 가능한 그외 데이터)은 각기 PES 패킷(31)으로 분할된다. 일련의 PES 패킷은 규칙적으로 팩 헤더(pack-hcader;30)에 의해 인터럽트된다. 이것은 유일한 비트 패턴, 팩 시작 부호(pack-start-code(PSC);300)의 존재에 의해 인식될 수 있다. 상기 팩 헤더는, 특히 시스템-클럭-참조(system-clock- reference (SCR);301) 파라미터들을 포함하며, 상기 시청각 프로그램의 기본 신호(음성, 영상)에 대한 시간 단위로 구성된 동기화 신호이다. 팩 헤더는 프로그램 다중 전송 속도(program-mux-rate(PMR);302) 파라미터들을 더 포함한다.
각 PES 패킷은 유일한 비트 패턴, 패킷 시작 부호 프리픽스(packet-start-code-prefix(PSCP);310)와 함께 시작된다. 상기 패킷은 소정 비트 위치에서 스트림 이드 파라미터들(stream-id(SI);310)와 다수의 플래그(312)를 더 포함하며, 상기 스트림 이드 파라미터들은 패킷의 형태(음성, 영상)를 나타낸다. 상기 플래그는 상기 패킷의 그외 동기화 신호의 존재를 나타내며, 특히, 상기 플래그의 하나는 디코딩 타임 스탬프(dccoding-time-stamp(DTS);313)가 상기 패킷에서 도모된 것인가를나타낸다. 암호화 신호는 상기 PES 패킷의 잔여 데이터 필드(314)에서 도모된다. 영상 PES 패킷은 하나이상의 암호화 화상, 즉 단지 화상의 한 부분을 포함할 수 있다. DTS(313)는, 만약 존재한다면, 상기 영상 패킷에서 시간 단위의 제 1 화상의 어느 순간에 복호화되어야만 하는지를 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 비트 전송 속도 검출기(8)의 제 1 실시예를 도시한다. 비트 스트림(MP)은 PSC 검출기(800)와 시프트 레지스터(802)에 인가되고, 검출기(800)는 PSC(도 3 의 300)를 인식하기에 적합하다. PSC 검출시, 검출기(800)는 시작 신호(STRT)를 통해 카운터(801)를 구동시키며, 이에 응하여, 카운터(801)는 소경 비트수를 카운트 다운하며, 시프트 레지스터(802)에 정지 신호(STP)를 인가한다. 소정 비트수는 정지 신호의 발생시, PMR 파라미터들(도 3 의 302)가 상기 쉬프트 레지스터(802)에 존재하게 한다. 이 파라미터들(PMR)는 상기 MPEG 비트 스트림의 순간 비트 전송 속도를 나타내며, 따라서 보존되어 프로그램 포함가능한 발진기(803)에 인가된다. 이에 응하여, 발진기는 관련 비트 전송 속도로 클럭 신호(fd)를 발생시키고, PSC 가 수신되는 시기가 언제이든지, 상기 클럭 신호(fd)는 기록된 PMR 파라미터들의 현값에 따라서 초래된다.
도 5 는 비트 전송 속도 검출기(8)의 실시예 2 를 도시한다. 상기 비트 스트림(MP)은 PSCP 검출기(810)와 시프트레지스터(812)에 인가되고, 검출기(810)는 PES 패킷에서 PSCP(도 3 의 310)를 인식하기에 적합하며, 부호 검출시, 검출기(810)는 시작 신호 STRT 를 통해 카운터(811)를 구동시키며, 이에 응하여 카운터(811)는 소정 비트수를 카운트 다운하고, 정지 신호(STP)를 쉬프트 레지스터(812)에 인가한다. 소정 비트수는 상기 정지 신호의 발생시, DTS(도 3 DML 313)를 시프트 레지스터(812)에 존재하게 한다. 도면에서 DTS(i)에 의해 바로 수신된 타임 스탬프가 지시된다.
상기 정지 신호(STP)는 비트 스트림에서 DTS 의 존재를 인식하며, 비트 카운터(813)에 인가되어 이 카운터를 리셋시킨다. 따라서 비트 카운터는 비트 스트림(MP)에서 비트수를 카운트한다. 또한 상기 정지신호는 두 레지스터(814, 815)에 인가되고, 앞전의 타임 스탬프는 레지스터(814)에 DTS 의 수신에 따라 보존된다. 상기 타임 스탬프는 도면에서 PTS(i-1)에 의해 표시된다. 비트수 N 는, 현 타임 스탬프(DTS(i))와 앞전의 타임 스탬프(DTS(i-1)) 사이에서 비트 카운터(814)에 의해 카운트되며, 레지스터(815)에 저장된다.
상기 타임 스탬프 DTS(i) 및 DTS(i-1)는 감산 회로(816)에 인가되고, 두 타임 스탬프간의 차는 영상신호의 시간 주기 T, 통상 하나 이상의 화상 주기 40mses 를 나타내며, 명확하게는 많은 비트가 상기 비트 카운터(813)에 의해 카운트 된만큼 시간 주기 T 동안 상기 엔코더에 의해 발생된다. 상기 비트수는 N 이고 레지스터(816)에 저장된다. N 과 T 의 나눗셈 몫인 N/T 는 계산회로(817)에서 계산되고, 프로그램 포함가능한 발진기(818)에 인가된다. 이에 응하여, 이 발진기는 관련 비트 전송 속도로 클럭 신호(fd)를 발생시키며, DTS 가 어느 시기에 수신되든지, 상기 비트 전송 속도는 이 방식으로 다시 계산된다.
본 발명은 순환 광저장-매체를 참조로 본 명세서에서 설명되었지만, 또한 다른 저장 매체, 자기테이트를 포함하는 저장매체에도 응용 가능하다.
본 발명의 요지는 다음과 같다. 음성 및 영상신호를 압축하는 상기 MPEG 표준은 가변 비트 전송 속도 부호화로 영상 압축을 가능하게 한다 일정한 비트 전송 속도에 비교해 볼때 그 잇점은 대략 30% 이다. 가변 비트 전송 속도 압축은 광디스크상에 완벽한 영화를 저장할 수 있게 한다. 가변 비트 전송 속도로 비트 스트림을 재생하기 위해, 재생 장치는 버퍼(4)를 포함한다. 이 버퍼는 MPEG 디코더(5)에 의해 판독되고, 버스트식으로 새 데이터를 충만시킨다. 가능한 실시예에서, 비트 전송 속도는 비트 스트림내에서 조절된다. 재생 장치는 비트 전송 속도를 검출하기 위한 검출 수단(8)을 포함하며, 이 비트 전송 속도로 버퍼를 판독한다. 판독되어진 비트 스트림은 표준 MPEG 디코더에 인가될 수 있다.

Claims (10)

  1. 기록된 비트 스트림을 소정의 비트 전송 속도(fw)로 판독하는 판독수단(2,3)을 포함하며, 저장매체(1)의 비트 스트림을 재생하는 재생 장치에 있어서,
    상기 소정의 비트 전송 속도(fw)로 상기 판독된 비트 스트림을 버퍼링하는 버피(4;41,42),
    상기 비트 스트림내에 수용된 동기화 파라미터들에 따라 버퍼링된 비트 스트림을 판독하는 수단(5,8), 및
    상기 버퍼의 충진(fullness)을 측정하고, 상기 버퍼의 소정의 충진이 성취될 때 판독 신호(R)를 발생하도록 적응된 측정 수단(6)을 더 포함하며,
    상기 판독 수단(2,3)은 상기 판독 신호에 응답하여 상기 비트 스트림의 연속적인 부분을 판독하도록 적응된 것을 특징으로 하는 재생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    저장된 비트 스트림내에 수용된 동기화 파라미터들로부터 상기 저장된 비트 스트림의 비트 전송 속도(fd)를 검출하여, 이 검출된 비트 전송 속도로 상기 버퍼(41)를 판독하는 검출 수단(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 재생 장치.
  3. 제 1 항 또는 2 항에 있어서,
    상기 기록된 비트 스트림은 MPEG 비트 스트림인 것을 특징으로 하는 재생 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 동기화 파라미터들은 상기 MPEG 비트 스트림의 파라미터 프로그램 다중 전송 속도(parameter program_mux_rate)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 재생 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 동기화 파라미터들은 상기 MPEG 비트 스트림의 파라미터 디코딩 타임 스탬프(parameter decoding_time_stamp)에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 재생 장치.
  6. 기록된 비트 스트림을 소정의 비트 전송 속도로 판독하는 판독 수단에 의해 저장매체의 비트 스트림을 재생하는 재생 방법에 있어서,
    재생 장치는, 상기 소정의 비트 전송 속도로 판독된 비트 스트림을 버퍼링하고,
    상기 비트 스트림에 수용된 동기화 파라미터들에 따라 상기 버퍼링된 비트 스트림을 판독하며,
    상기 버퍼의 충진을 측정하고, 상기 버퍼의 소정의 충진이 성취되었을때, 상기 버퍼의 충진 상태를 측정하여 판독 신호를 발생하도록 적응되며,
    상기 비트 스트림의 연속되는 부분은 상기 판독 신호에 응답하여 판독되는 것을 특징으로 하는 비트 스트림 재생 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    저장된 비트 스트림의 비트 전송 속도는 상기 저장된 비트 스트림에 수용된 동기화 파라미터들로부터 검출되며, 상기 버퍼는 상기 검출된 비트 전송 속도로 판독되는 것을 특징으로 하는 비트 스트림 재생 방법.
  8. 제 6 항 또는 7 항에 있어서,
    상기 기록된 비트 스트림은 MPEG 비트 스트림인 것을 특징으로 하는 비트 스트림 재생 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 동기화 파라미터들은 상기 MPEG 비트 스트림의 파라미터 프로그램 다중 전송 속도에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 비트 스트림 재생 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 동기화 파라미터들은 상기 MPEG 비트 스트림의 파라미터 디코딩 타임 스탬프에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 비트 스트림 재생 방법.
KR1019960704086A 1994-11-29 1995-11-16 저장매체의비트스트림을재생하는방법및장치 KR100367192B1 (ko)

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