KR100382690B1 - 경합하는애플리케이션간의통신채널대역폭의동적할당방법 - Google Patents

경합하는애플리케이션간의통신채널대역폭의동적할당방법 Download PDF

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Abstract

통계적 멀티플렉서(300)는 부호화된 데이터의 패킷을 다수의 인코더로부터 통신채널로 선택적으로 통과시켜 부호화된 데이터의 품질을 극대화 한다. 테이블는, 소정의 시간 구간에 통신 채널(330)로 전송될 수 있는 부호화된 데이터의 각 유닛에 대한 엔트리를 가지고 있는 통계적 멀티플렉서(330)의 메모리(313)에 저장된다. 상기 통계적 멀티플렉서(300)는 테이블의 각 엔트리에 상기 통신 채널(330)로 부호화된 데이터의 다음 유닛을 전송할 수 있는 인코더(320)에 대한 포인터, 예를 들어 번지를 얻기 위하여 접근한다. 상기 통계적 멀티플렉서(300)는 각 가변 레이트 애플리케이션에 대한 데이터 압축비를 동적으로 조절하여 모든 부호화된 데이터 스트림의 품질은 윈도를 통해 최적화되며, 상기 조절된 레이트를 반영한 새로운 테이블을 수립한다. 하나의 애플리케이션에서 상기 테이블은 정적 테이블과 동적 테이블로 나누어진다.

Description

경합하는 애플리케이션간의 통신채널 대역폭의 동적 할당 방법
발명의 분야
본 발명은 통신채널로 전송하기 위한 데이터 선택에 관한 것으로서, 특히 통신채널의 대역폭을 복수의 데이터 스트림에 할당하여 전송되는 데이터의 품질을 소정범위로 유지하거나 또는 데이터 스트림에서 데이터의 품질을 최대화하고자 하는 것이다.
발명의 배경
비디오 신호는 전형적으로 프레임 내 각 화소용의 크로미넌스(chrominance) 및 휘도 데이터를 포함한다. 미가공(raw) 디지털 비디오 데이터는 통상의 통신매체로 통신되는 경우 너무 많은 정보를 포함하여 상당한 기억용량을 필요로 한다. 따라서 통신매체의 제한된 대역폭을 이용하거나 기억용량을 효율적으로 이용하기 위해, 일반적으로 코딩기술을 사용하여 미가공 비디오 데이터에 포함된 정보를 압축하였다.
예를 들면, 제 1 도에서 비디오 카메라(101)가 입력 프로세서(102)를 구동하는 아날로그 비디오 신호를 생성한다. 입력 프로세서(102)는 아날로그 비디오 신호를 디지털화하고 필터링하여 생 디지털 비디오 신호를 생성한다. 생 디지털 비디오 신호는 인코드, 즉 인코더(103)에 의해 압축된다.
압축된 디지털 비디오 신호는 통신채널, 예를 들면, 위성링크를 거쳐서 디코더(121)를 포함하는 디코딩 시스템(120), 후처리기 또는 포스트 프로세서(post processor)(122) 및 디스플레이 드라이버(123)로 전송된다. 디코더(121)는 인코드된 비디오 데이터를 압축해제하고 압축해제한 신호를 포스트 프로세서(122)에 공급하며 결과적으로 비디오 신호를 평활화하고 강화한다. 포스트 프로세서(122)에서 출력된 비디오 신호는 디스플레이 유닛(130)을 구동하는 디스플레이 드라이버(123)에 공급된다. 인코딩, 즉 비디오 신호의 저장이나 전송을 위한 압축 및 이후의 디코딩은 잘 알려져 있다.
전형적으로, 복수의 애플리케이션은 예를 들면 제 1 도에 도시된 비디오 카메라(101)와 같은 하나의 애플리케이션에 비해서 통신채널로의 접속을 공유한다. 예를 들면, 제 2 도에서 도면부호 "L" 애플리케이션(201-1 내지 201-L)은 각각 인코더(202-1 내지 202-L)을 사용하여 압축된다. 애플리케이션(201-1 내지 201-L)은 비디오, 오디오등의 여러가지 신호원이 될 수 있다.
각각의 애플리케이션(201-1 내지 201-L)은 각각 인코더(202-1 내지 202-L)을 구동한다. 전형적으로, 비디오 입력신호용으로 인코더(201-1)내 압축루프(204-1)는 주처리 동작으로서 예측 및 정량화를 실행한다. 비디오 신호의 각 화면이 압축루프(204-1)에 의해 압축됨에 따라, 압축된 데이터의 비트는 버퍼(205-1)에 기록된다. 제어기(도시하지 않음)는 압축 레이트(rate)을 제어하여 버퍼(205-1)가 오버플로우 또는 언더플로우되는 것을 방지한다. 비디오 인코더 레이트 제어는 인코더(201-1)가 버퍼(205-1)로부터 인코드된 데이터 비트를 소정시간간격 동안 대략 일정한 레이트로 생성하도록 하여 비디오 시퀀스의 화상 품질을 최대화한다.
애플리케이션(201-1 내지 201-L)은 고정 레이트 또는 가변 레이트 애플리케이션이다. 고정 레이트 애플리케이션(201-i)은 일정한 레이트로 비트를 채널(230)로 보낸다. 가변 레이트 애플리케이션(202-i)은 비트를 채널에 일정하지 않은 레이트로 보내므로 레이트는 시간에 따라 변화한다.
인코더(202-1 내지 202-L) 로부터의 출력데이터는 멀티플렉서(210)로 입력되는 각각의 입력데이터 스트림이다. 멀티플렉서(210)를 통과하는 데이터 스트림은 입력신호를 시스템 제어기(250)로부터 접수하는 멀티플렉서 제어기 회로에 의해 결정된다. 시스템 제어기(250)는 전형적으로 신호를 멀티플렉서 제어 회로로 전달하도록 프로그램되어, 인코드된 데이터가 전송되는 신호 양이나 결과적으로 얻어지는 이미지의 품질에 관계없이 멀티플렉서(210)를 통과하도록 한 컴퓨터이다.
인코더(202-1 내지 202-L)로부터 멀티플렉서(210)로의 정보의 전송 및 이후의 통신채널로의 정보의 전송은 일반적으로 정보가 패킷상태 인채로 실행된다. 멀티플렉서(210)는 데이터 패킷을 애플리케이션(201-1 내지 201-L) 중 어느 하나로부터 그 내부를 통과시켜 동시에 통신채널(220)로 전송한다. 애플리케이션(201-i) 으로부터 통신채널(220)로 전송되는 패킷 수는 일정 시간간격 동안 예를 들면, 초단위로 평균화되며 특정 애플리케이션에 할당되는 레이트와 같다. 정보의 전송이 패킷으로 될 필요는 없음을 알아야 한다.
발명의 요약
본 발명에 의하면, 통계 멀티플렉서가 동적으로 통신채널의 전체 용량을, 통신채널로의 접속을 공유하는 복수의 데이터 스트림 중에 분배한다. 동시에, 통계멀티플렉서는 통신채널이 초과되지 않도록 보증한다. 달리 말하면, 본 발명의 통계 멀티플렉서는 통신채널 용량의 얼마만한 레이트가 어느 시간 간격 동안 특정 데이터 스트림, 즉 애플리케이션에 할당되어야 하는지를 결정하여, 통신채널로 전송되는 모든 애플리케이션 신호의 품질을 최대화한다.
또한, 통계 멀티플렉서는 실제 시간 내에 다양한 데이터 스트림에 할당되는 통신채널용량의 레이트를 변화시켜서 통신채널로 전송되는 모든 데이터 스트림 신호의 품질을 최대화한다. 통계 멀티플렉서는 각각의 데이터 스트림을 통계 멀티플렉서에 제공하는 하드웨어 레이트 제어 메커니즘의 외부 쉘(shell)로 작동한다. 통계 멀티플렉서는 각 통계 멀티플렉싱 기간동안 적어도 한번의 레이트를 생성하여 이들 제어기구에 새로운 레이트를 제공하여 각 애플리케이션용으로 선택된 변수를 미리 설정된 범위내로 유지한다.
본 발명의 한 실시예에서, 통계 멀티플렉서는 통신채널로의 접속을 위해 경합하는 복수의 테이터 스트림용으로 통계 멀티플렉서내에 정적 테이블을 작성하여 상주시키는 통계 멀티플렉싱 과정을 실행한다. 정적 테이블은 미리 설정된 시간에 통신채널로 보내지는 각각의 데이터 유닛용의 엔트리를 구비한다.
주 테이블이라고 불리는 정적 테이블의 모집단내에서, 통계 멀티플렉서는 정적 테이블 내의 각 엔트리를 복수의 데이터 스트림중의 하나에 할당한다. 엔트리가 가변 레이트 데이터 스트림에 할당되면, 통계 멀티플렉서는 널(null) 코드와 같은 미리 설정된 코드를 엔트리 내에 저장한다. 반대로, 엔트리가 고정 레이트 데이터 스트림에 할당되면, 통계 멀티플렉서는 엔트리 내에 고정 레이트 데이터 스트림용의 포인터를 저장한다. 포인터는 고정 레이트 데이터 스트림을 지시하며, 본 발명의 한 실시예애서 고정 레이트 데이터 스트림을 생성하는 하드웨어용 어드레스이다. 정적 테이블 내의 각 엔트리는 고정 레이트 데이터 스트림용 포인터 또는 미리 설정된 코드중의 어느 하나이다.
통계 멀티플렉서는 정적 테이블을 사용하여 통신채널로의 접속을 위해 경합하는 복수의 데이터 스트림에 통신채널 용량을 할당한다. 특히, 통계 멀티플렉서는 통계테이블 내의 엔트리에 접속하여 미리 설정된 시간동안 복수의 데이터 스트림 중에서 다음 데이터유닛을 통신채널로 보낼 데이터 스트림을 결정한다.
정적테이블 이외에, 통계 멀티플렉서는 2차 테이블이라 불리는 동적 테이블을 생성하여 상주시킨다. 동적 테이블을 상주시키므로서, 본 실시예에서 통계 멀티플렉서는 동적 테이블의 각 엔트리를 가변 레이트 데이터 스트림과 데이터의 유휴 유닛중의 하나에 할당한다. 물론 본 실시예에서, 데이터의 유휴 유닛은 통신채널로 유휴 데이터를 전송하는 다른 가변 레이트 데이터 스트림으로 생각될 수 있다. 엔트리가 가변 레이트 데이터 스트림에 할당되면, 통계 멀티플렉서는 엔트리 내에 가변 레이트 데이터 스트림을 지시하는 포인터를 저장한다 포인터는 가변 레이트 데이터 스트림을 지시하며, 한 실시예에서 가변 레이트 데이터 스트림을 생성하는 하드웨어용의 어드레스이다. 동적 테이블 내의 각 엔트리는 가변 레이트 데이터 스트림 또는 데이터의 유휴 유닛중의 어느 하나를 나타내는 포인터이다.
다음 데이터 유닛을 통신채널로 전송하기 위해 접속할 애플리케이션을 결정함에 있어서, 통계 멀티플렉서는 미리 설정된 코드를 포함하는 정적 테이블 내에서엔트리를 검지하면 동적 테이블 내의 엔트리에 접속한다. 접속된 엔트리는 다음 데이터 유닛을 통신채널로 전송할 가변 레이트 데이터 스트림을 복수의 데이터 스트림중에서 결정한다. 통계 멀티플렉서가 정적 및 동적 테이블을 사용하여 통신채널로의 접속을 위해 경합하는 여러가지 데이터 스트림에 통신채널 대역폭을 할당하는 동안에, 통계 멀티플렉서는 또한 통신채널로 전송되기 위해 미리 설정된 범위 밖의 품질 측정 변수를 갖는 각각의 가변 레이트 데이터 스트림 용으로 할당된 데이터 유닛 즉, 패킷의 수를 조정한다. 특히, 통계 멀티플렉서는 선택된 가변 레이트 데이터 스트림용으로 새로운 레이트를 생성한다.
통계 멀티플렉서는 통신채널로 전송되기 위해 할당된 조정된 데이터 유닛수를 사용하는 제 2 동적 테이블을 생성한다. 제 2 동적 테이블을 생성하기 위해 사용된 과정은 새로운 레이트가 필요하여 사용된 경우를 제외하고는 제 1 동적 테이블을 생성하기 위해 사용된 프로세스와 같다.
특히, 본 실시예에서, 통계 멀티플렉서는 제 2 동적 테이블의 각 엔트리를 가변 레이트 데이터 스트림 또는 데이터의 유휴 유닛중 어느 하나에 할당한다. 엔트리가 가변 레이트 데이터 스트림에 할당되면, 통계 멀티플렉서는 가변 레이트 데이터 스트림을 나타내는 포인터를 엔트리 내에 저장한다. 제 2 동적 테이블 내의 각 엔트리는 가변 레이트 데이터 스트림 또는 데이터 유휴 유닛중 어느 하나를 나타내는 포인터이다. 설정된 시간 간격후, 본 실시예에서, 대략 통계 멀티플렉서 사이클의 종료시에 통계 멀티플렉서는 제 1 동적 테이블에서 제 2 동적 테이블로 스위치된다.
동적테이블을 상주시킬때 사용되는 레이트를 어떻게 조정할 것인가를 결정하기 위해, 통계 멀티플렉서는 가변 레이트 데이터 스트림의 품질을 특정하는 각각의 가변 레이트 데이터 스트림용의 데이터를 수집한다. 통계 멀티플렉서는 수집된 데이터를 사용하여 가변 레이트 데이터 스트림의 품질을 특정하는 변수를 생성한다. 한 실시예에서, 변수는 변형의 정도와 변형 임계치 및 제 1 이력상수의 산물인 하한선을 갖는 미리 한정된 범위이다. 미리 한정된 범위의 상한은 제 2 이력 상수 및 변형 임계치의 산물이다.
본 발명에 따른 멀티플렉싱 프로세스는 넓은 범위의 다양한 데이터 스트림에 적용할 수 있다. 본 실시예에서, 복수의 데이터 스트림은 인코드된 비디오 데이터 스트림을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 통신채널로의 접속을 위해 경합하는 복수의 인코드된 데이터 스트림용의 통계 멀티플렉싱 프로세스는,
고정 레이트 및 가변 레이트 인코더를 포함하며, 복수의 인코드된 데이터 스트림중의 하나를 생성하는 각각의 인코더에 레이트를 지정하는 단계;
지정된 레이트를 사용하여 미리 설정된 수의 엔트리를 갖는 주테이블을 상주시키는 단계로써, 상기 주테이블 내 상기 엔트리의 각각은 복수의 인코드된 데이터 스트림중의 하나(i) 및 유휴 패킷(ii )에 할당되며;
주 테이블 내의 각 엔트리를 사용하여 복수의 인코드된 데이터 스트림중에서 다음 패킷을 통신채널로 전송할 인코드된 데이터 스트림을 선택하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 통신채널로의 접속을 위해 경합하는 복수의 인코드된 데이터 스트림용의 통계 멀티플렉싱 프로세스는,
상기 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림을 측정하는 변형 변수를 생성하기 위해, 상기 복수의 인코드된 데이터 스트림내의 가변 레이트 인코더로부터 각각의 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림용의 데이터를 수집하는 단계;
상기 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림의 품질을 특정하는 각각의 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림용의 상기 변형 변수를 생성하는 단계;
상기 변형 변수가 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 선택된 시간내에 상기 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림의 각각에 할당된 패킷의 수를 조정하는 단계;
상기 조정된 수의 패킷을 사용하여 테이블을 상주시키는 단계로서,
여기서 상기 상주시키는 단계는,
i ) 상기 테이블 내의 엔트리를 상기 복수의 인코드된 데이터 스트림내에 포함한 복수의 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림 내의 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림(A:) 및 유휴 패킷(B)중의 어느 하나에 할당하며,
ii ) 상기 엔트리가 상기 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림에 할당되면, 상기 가변 레이트 인코더용 포인터를 상기 엔트리에 저장하며,
iil) 상기 테이블 내의 각 엔트리에 대하여 단계 i ) 에서 ii )를 반복하는 단계를 더 포함하며;
상기 테이블이 통계 멀티플렉서에 의해 이용되어 다음 패킷을 전송채널로 보낼 가변 레이트 인코드된 데이터 스트림을 결정하기 위해 상기 테이블로 스위칭하는 단계를 포함한다.
제 1 도는 종래의 인코딩 및 디코딩 시스템의 블록도;
제 2 도는 종래의 통신채널에 접속하기 위한 멀티플렉서를 이용한 시스템의 블록도;
제 3 도는 본 발명의 통계 멀티플렉서의 블록도;
제 4 도는 본 발명의 통계 멀티플렉서에서 각각의 통계멀티플렉싱 기간 내 레이트 갱신동작용 프로세스 흐름도,
제 5 도는 제 4 도의 스텝(402)에서 애플리케이션을 분류하기 위한 프로세스 흐름도;
제 6 도는 제 4 도의 레이트 수정스텝(403)의 상세한 프로세스 흐름도;
제 7 도는 본 발명의 스텝(403) 내의 레이트 증가스텝(623)의 상세한 프로세스 흐름도;
제 8 도는 본 발명의 스텝(403) 내의 레이트 감소스텝(622)의 상세한 프로세스 흐름도,
제 9 도는 본 발명의 패킷 테이블 작성스텝(404)의 상세한 프로세스 흐름도;
제 10 도는 제 4 도의 한 실시예용의 타임라인을 나타내며;
제 11 도는 제 4 도의 다른 실시예용의 타임라인을 나타내며;
제 12 도는 본 발명의 통계 멀티플렉서내 하드웨어의 상세한 블록도;
제 13 도는 제 1 시간 간격내의 여러 메시지 사이클과 패킷 시간간격 내 에서 애플리케이션 버스상의 두개의 시간 간격을 나타내는 타이밍 차트;
제 14 도는 패킷 시간간격의 제 1 부분동안 애플리케이션 버스로 데이터를 전송하는 시간 관계를 나타내는 통계 멀티플렉서 동작 타이밍 차트;
제 15 도는 데이터가 애플리케이션 버스상에서 구동될 때 애플리케이션 버스상의 신호의 다양한 관계를 나타내는 타이밍챠트;
제 16 도는 바이트가 메시지 사이클동안 기록될 때, 애플리케이션 버스 상의 다양한 신호간의 관계를 나타내는 타이밍 챠트;
제 17 도는 바이트가 메시지 사이클동안 판독될 때, 애플리케이션 버스 상의 다양한 신호간의 관계를 나타내는 타이밍 챠트;
제 18도는 통계 멀티플렉서가 윈도내 각 패킷을 고정 레이트 애플리케이션 또는 가변 레이트 애플리케이션 중의 하나에 할당하는 방법을 나타내는 프로세스 흐름도이다.
본 발명에 의하면, 통계 멀티플렉서(300)는 선택적으로 인코드된 데이터 패킷을 인코더(302-1 내지 302-L) 로부터 통신채널(330)로 보내어 각각의 애플리케이션(301-1 내지 301-L)을 나타내는 인코드된 데이터 스트림의 품질을 최대화한다. 본 발명에서, 패킷 형태의 인코드된 데이터는 통신채널(330)을 통하여 디코딩 시스템(도시 안함)에 전송되어 디코드된다. 더우기, 이하에서 본 발명의 원리를 설명함에 있어서 비디오 신호가 사용되었지만, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 원리가 통신채널로 전송되는 다른 신호원에 대하여도 적용가능함을 알 수 있을 것이다.
여기서, 애플리케이션(301-i)은 인코더(302-i)에 의해 인코드되며, 부호 "i"는 i 에서 L까지의 범위를 나타낸다. 애플리케이션(301-i)에 대한 부호는 입력신호로 애플리케이션(301-i)을 접수하는 인코더(302-i)에 대한 부호를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 문구중에서 가변 레이트가 애플리케이션, 인코더 또는 인코드된 데이터 스트림을 수식하기 위해 사용되었으며, 이는 입력으로 애플리케이션을 접수하여 인코드된 데이터 스트림을 생성하는 인코더가 시간에 대한 데이터 압축 레이트를 변화시킬 수 있음을 의미한다.
반대로 고정 레이트가 사용되어 애플리케이션, 인코더 또는 인코드된 데이터 스트림을 수식하는 경우, 이는 입력으로 애플리케이션을 접수하여 인코드된 데이터 스트림을 생성하는 인코더가 구성(configuration) 시간을 제외하고는 데이터 압축레이트를 변화시키지 않음을 의미한다.
본 발명의 통계 멀티플렉서(300)는 전체 통신채널(303)의 용량을 소정 시간간격동안 모든 애플리케이션(301-1 내지 301-L)용의 복수의 인코드된 데이터 스트림중에 분배하여 애플리케이션(301-1 내지 301-L)의 품질을 최대화 한다. 동시에 통계 멀티플렉서(300)는 통신채널의 용량이 초과되지 않도록 보증한다. 다시말해서, 본 발명의 통계 멀티플렉서(300)는 통신채널의 용량의 얼마만한 양이 애플리케이션(301-i)에 할당되어아만 모든 애플리케이션의 디코드된 신호의 품질이 최대화할 수 있는지 결정한다.
특히, 테이블이 제어기(310)의 메모리(313) 내에 저장된다. 테이블은 미리 설정된 시간, 예를 들면 1초의 시간간격내에 통신채널(330)로 전송될 수 있는 각각의 인코드된 테이타의 유닛용의 엔트리를 구비한다. 테이블 내 각각의 엔트리는, 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 인코더(302-1 내지 302-L) 중의 하나 즉, 인코더(302-i) 로부터 인코드된 데이터 스트림에 할당된다. 그 이상의 엔트리는 낮은 인코딩 레이트를 갖는 인코더(302-j)에 비해 높은 인코딩 레이트를 갖는 인코더(302-i) 용으로 할당된다 따라서, 테이블 내 엔트리는 각각 인코더(302-1 내지 302-L) 용으로 미리 설정된 시간간격내에 통신채널(330)로 전송되는 데이터 유닛의 수를 결정한다.
각각의 미리 설정된 시간간격내에, 제어기(310)는 테이블 내 각 엔트리에 접속하여 포인터, 예를 들면 어드레스, 인코드된 데이터의 다음 유닛을 애플리케이션 제어버스(360)론 통하여 선입선출 메모리(FIFO)(350)로 전송할 수 있는인코더(302-i)를 나타내는 포인터를 얻는다. 인코드된 데이터의 하나의 유닛이 FIEO(350)에 로딩되면, 다른 인코드된 데이터 유닛이 FIFO(350)로부터 통신채널(330)으로 보내진다. 본 실시예에서, 제어기(310)는 메모리(313) 내에 저장된 테이블 내의 엔트리를 순차적으로 이동하여 미리 설.정된 시간간격동안에 통신채널(330) 대역폭을 인코더(302-1 내지 302-L)에 할당한다.
본 발명의 원리에 따르면, 통계 멀티플렉서(300)는 윈도라고 불리는 선택된 시간간격 동안에 각 가변 레이트 애플리케이션(301-i)용의 데이터 압축레이트를 동적으로 조정하여, 인코드된 데이터 스트림의 품질이 선택된 시간간격 동안에 최대가 되도록 한다. 각각의 고정 레이트 애플리케이션(301-i)은 할당된 양의 패킷, 즉 미리 설정된 시간간격 동안 통신채널 대역폭의 레이트를 접수한다.
전형적으로, 가변 레이트 애플리케이션의 수는 애플리케이션 전체의 수보다 적다. 통계 멀티플렉서(300)는 때때로 변형의 정도를 유지하기 위해 "레이트" 라고 불리는, 이하에서 보다 완전히 정의되는 바와 같이 미리 설정된 한계 이내에서 각 가변 레이트 애플리케이션(301-i)용의 데이터 압축 레이트를 조정한다. 따라서 통계 멀티플렉서(300)는 제어 메커니즘에 대한 레이트를 제공하여 각 가변 레이트 애플리케이션(301-i)용의 선택된 변수를 미리 설정된 범위내로 유지함으로써, 비디오 인코더 레이트 제어 메커니즘에 관한 외부 쉘(shell)로 작동한다.
제어기(310)가 통신채널(330)로의 전송을 위해 인코더(302-1 내지 302-L)로부터 패킷, 즉 인코드된 데이터 유닛을 선택하기 위해 메모리(313)내에 저장된 테이블을 지나가는 동안, 제어기(310)는 또한 각 가변 레이트 인코더(302-i)로부터데이터를 수집하여 메모리(313)내에 저장한다. 제어기(310)는 수집된 데이터를 분석하고 각 가변 레이트 인코더(302-i) 용의 압축 레이트를 조정하여 모든 인코더에 대한 품질을 최대화 한다.
새로운 압축 레이트가 사용되어 다음 윈도에 사용될 새로운 테이블을 작성한다. 윈도는 이하에서 보다 완전하게 정의된다. 따라서 제어기(310)는 통신채널(330)로 전송을 위해 인코더(302-1 내지 302-L) 로부터 패킷을 수집하고, 동시에 새로운 압축 레이트 테이블을 작성한다. 새로운 테이블이 완성되면, 새 압축 레이트은 가변 레이트 애플리케이션을 처리하는 인코더(302-i)로 전송된다. 윈도의 단부 부근에서, 가변 레이트 애플리케이션을 처리하는 인코더(302-i)는 새로운 압축 레이트로 이동하고, 그에 따라 통계 멀티플렉서(300)는 새로운 테이블로 이동한다. 특히, 통계 멀티플렉서(300)는 새로운 테이블로 스위치된다.
이하에서 설명될 한 실시예에서, 윈도를 통하여 통신채널(330)로 전송될 수 있는 각 데이터 유닛을 할당하기 위해 통계 멀티플렉서(300)에 의해 이용되는 테이블은 실제로 두개의 테이블, 즉 정적 테이블과 동적 테이블이다. 정적 테이블은 미리 설정된 시간 간격 내에 통신채널(330)을 통하여 전송되는 인코드된 데이터의 각각의 유닛용의 엔트리를 구비한다.
구성시간 동안에 정적 테이블이 상주된다. 특히, 정적 테이블 엔트리는 고정 레이트 및 가변 레이트 애플리케이션에 할당된다. 즉, 각 엔트리는 복수의 데이터 스트림중의 하나에 할당된다. 고정 레이트 인코더로부터 고정 레이트 데이터 스트림에 할당되는 각 엔트리용으로, 포인터가 고정 레이트 데이터 스트림에 대한 엔트리 내에 저장된다. 가변 레이트 데이터 스트림에 할당되는 각 엔트리용으로 미리 설정된 코드, 즉 널 코드가 엔트리 내에 저장된다.
동적 테이블은 가변 레이트 애플리케이션에 대한 포인터와 함께 상주된다. 특히, 동적 테이블 내 각 엔트리는 가변 레이트 애플리케이션중의 하나 즉, 가변 레이트 애플리케이션으로부터 인코드된 데이터 스트림 또는 유휴 패킷에 할당된다. 가변 레이트 애플리케이션에 할당되는 각 엔트리 내에 상기 가변 레이트 애플리케이션에 대한 포인터가 저장된다. 통계 멀티플렉서(300)가 정적 테이블 내에 미리 설정된 코드에 접속되면, 동적 테이블 내 다음 엔트리가 사용되어 다음 유닛을 통신채널(330)로 전송하는 가변 레이트 인코더를 결정한다.
제 4 도는 통계 멀티플렉서(300)의 프로세스 흐름도이다. 기동시, 즉 초기 구성 및 재구성시 통계 멀티플렉서(300)는 초기화 스텝(401)으로 들어간다. 초기화 스텝(401)에서 시스템 감시 프로그램(340)(제 3 도)은 통계 멀티플렉서(300)의 이후의 동작에 사용될 구성정보를 제공한다. 구성정보는 메모리(313)내에 저장된다. 이하에서 상세히 설명하는 바와 같이, 본 실시예에서 저장된 구성정보는 각 엔트리용의 최소 데이터 레이트(Rmin_i), 최대 데이터 레이트(Rmax_i), 및 보증 데이터 레이트(Rgtd_i), 최대 버퍼사이즈(Bmax_i), 최대 변형계수(Dmax_i), 우선 넘버(P_i), 및 변형이력계수(K1_i)(K2_i)를 포함한다. 시스템 감시 프로그램(340)에 의해 제공된 레이트은 필요한 경우에 통계 멀티플렉서(300)에 적합한 유닛으로 변환된다.
스텝 401에 있어서, 모든 인코더(302-1∼302-L)는 그들의 공칭 레이트로 할당된다. 고정 레이트 애플리케이션의 경우에 있어서, 공칭 레이트는 실제 레이트이다. 통계적으로 멀티플렉싱된 애플리케이션의 경우, 즉 가변 레이트 애플리케이션(301-i)에 있어서, 공칭 레이트은 보증 레이트 또는 최소 레이트와 같은 미리 정의된 값이다. 본 실시예에 있어서, 각 가변 레이트 인코더(302-i)는 애플리케이션(301-i)에 개한 초기 레이트(R_i)로서 보정 데이터 레이트 Rgtd_i로 할당된다. 유사하게, 각 가변 레이트 인코더(302-i)에 대한 왜곡 D_i는 최대왜곡계수 Dmax_i로 세트된다.
초기화 스텝(401)의 완성은 수집 및 분류 스텝 402로 전송하는 처리로 이루어진다. 수집 및 분류 스텝 402는 가끔 통계 멀티플렉스 사이클로 불리는 각 통계 멀티플렉스 기간의 말단에서 입력된다. 각 가변 레이트 애플리케이션(302-i)에 대한 갱신된 왜곡(D_i)를 결정하는데 요구된 데이터는 스텝 402에서 수집된다. 왜곡 D_i는 가변 레이트 인코더(302-i)에 의해 처리되어지는 영상 시퀀스를 특성화하는 다수의 파라미터를 포함한다. 왜곡(D_i)은 그 자체로서 가변 레이트 인코더(302-i)에 의해 통계 멀티플렉서(300)에 제공될 수 있거나 또는 가변 레이트 인코더(302-i)가 통계 멀티플렉서(300)에 파라미터를 제공할 수 있어 통계 멀티플렉서(300)는 가변 레이트 인코더(302-i)에 대한 왜곡 D_i를 결정할 수 있다.
일실시예에 있어서, 통계 멀티플렉서(300)는 라운드 로빈 패션내의 각 가변 레이트 인코더(302-1)를 미리 정의된 시퀀스로 폴링하고 각 가변 레이트 인코더(302-i)로부터 동시에 1 바이트의 정보를 판독한다. 왜곡 D_i는 통계 멀티플렉서(300)에 의해 시퀀스내의 각 화상(picture)에 대하여 한 차례 결정된다. 따라서, 가변 레이트 인코더(302-i)로부터 통계 멀티플렉서(300)로 왜곡 파라미터의 전송회수는 화상당 한 번이다. 따라서, 스텝 402의 수집부는 전진 베이스상의 통계 멀티플렉서(300)에 의해 실행된다.
통계 멀티플렉서(300)는 레이트가 스텝 402에서 변경될 때에 오버플로우 또는 언더플로우 없이 각 가변 레이트 인코더(302-i)의 버퍼 충만의 변화을 트랙한다. 버퍼 충만 정보는 각 가변 레이트 인코더(302-i)에서 사용가능하며, 통계 멀티플렉서(300)로 화상당 한 차례 패스된다.
왜곡 D-i는 가변 레이트 인코더(302-i)로부터 스텝 402의 초기화 전에 얻어진 왜곡 파라미터상에 베이스된 스텝 402내의 각 가변 레이트 애플리케이션(301-i)에 대한 통계 멀티플렉서(300)에 의해 결정된다. 특히, 어떤 새로운 왜곡정보를 수집 및 분류 스텝 402내에 수신하는 동안 스텝 402는 기동하지만, 다음 시간 스텝 402가 기동하기 시작할 때까지 유효하지 않다. 따라서, 통계 멀티플렉서(300)는 스텝 402내에서 이전의 통계 멀티플렉싱 사이클동안 수집된 데이터를 사용한다.
스텝 402에서의 분류 스텝은 다수의 클래스중 하나에 각 가변 레이트 애플리케이션(301-i)를 할당한다. 일실시예에 있어서, 다수의 클래스는 6 클래스를 포함한다. 클래스는 (i)레이트 R_i가 가변 레이트 인코더(302-i)에 대한 보증 레이트 Rgtd_i에 더 작거나 또는 더 크거나 또는 동등하며, (ii)왜곡 D_i과의 관계는 최대왜곡계수 Dmax_i에 기초하여 정의된다.
수정 레이트 스텝 403에 있어서, 적어도 각 비고정 레이트 애플리케이션에 대한 새로운 레이트은 왜곡 D_i를 개선하거나 또는 왜곡 D_i의 증가가 최대 왜곡보다 크지 않는 바람직한 레이트로 변경되는 각 인코더(302-i)에 대해 생성된다. 가변 레이트 애플리케이션을 가지는 인코더는 수용가능한 왜곡을 달성하도록 압축되어지며, 새로운 레이트은 과거의 레이트와 동등하게 설정된다. 새로운 레이트가 각 가변 레이트 인코더(302-i)에 대해 결정된 후, 새로운 레이트은 전체 레이트가 통신채널(330)의 용량을 초과하여 결정되었는지를 검색된다. 새로운 레이트은 가능한 한 통신채널의 용량을 초과하는 일 없이 통신채널의 용량만큼 이용될 수 있도록 조정된다.
수정 레이트 스텝 403의 완성은 수립 테이블(404)이 새로운 테이블을 수립하는 것으로 이루어진다. 일실시예에 있어서, 통신채널(330)을 거쳐 보내어진 인코드된 데이터의 유닛은 패킷으로 언급되며, 수립 테이블(404)은 새로운 패킷 스케줄 테이블을 수립한다. 통계 멀티플렉서(300)에 있어서, 다른 애플리케이션(301-i)의 레이트 요구는 시간과 함께 빠르게 변경되며, 패킷의 몫은 그 결과로서 시간과 함께 변경하는 애플리케이션에 할당된다. 통계 멀티플렉서(300)는 각 애플리케이션(301-i)이 수립 테이블 스텝(404)에서 명확한 윈도 시간을 거쳐 할당된 패킷의 몫으로 준비하는 것을 확실하게 한다.
스텝 404에서 수립된 패킷 스케줄 테이블은 다음의 통계 멀티플렉스, 즉 윈도에 대해 정의 되며, 시간 간격이라는 점에서 각 패킷으로 할당된 애플리케이션에 대한 정보를 포함한다. 패킷의 할당은 어떤 하나의 애플리케이션에 속하는 패킷이 시간 간격을 지나 대략 균일하게 퍼지도록 한다. 이는 디코딩 시스템에 있어서 디멀티플렉스내의 어떤 추가적인 버퍼링을 최소화한다(디멀티플렉스는 디코딩 시스템에 중요한 입력 데이터 스트림의 스트림에서 패킷을 선택한다). 스텝 403에서 각 가변 레이트 인코더(302-i)에 할당된 새로운 레이트에 기초된 패킷 스케줄 테이블 다음 윈도의 시작에 효과를 부여한다.
더 작은 윈도 사이즈는 패킷 스케줄 테이블이 더 자주 수립되어지기 전에 패킷당 더 많은 처리를 행한다. 한편, 큰 윈도 사이즈는 장면 변경이 더 복잡하게되는 영상 시퀀스를 야기하게 되는 왜곡으로 변경하도록 통계 멀티플렉서(300)의 반응을 감소시킨다. 이러한 경우에 있어서, 레이트 R_i가 작으면 장면 변경은 왜곡(D_i)을 크게하기 시작하고, 통계 멀티플렉서(300)는 인코더(302-i)에 더 많은 비트를 할당하여야만 한다. 그러나, 윈도 사이즈가 크면, 통계 멀티플렉서(300)는 윈도우의 단부 가까이에 장면 변경이 불규칙하게 발생함 없이 장면 변경에 즉시 반응되도록 한다. 여기에서, 화상은 인코더의 특성 유닛에 관한 것이다. 최선의 경우에, 화상은 프레임이지만, 본 발명은 프레임에 한장되는 것은 아니며, 일반적인 형태에서는 "화상"로 사용된다. 비영상 데이터의 경우에 있어서, 다른 적당한 유닛, 즉 음성 프레임이 사용될 수 있다.
새로운 패킷 스케줄 테이블이 스텝 404에서 수립될 때, 통계 멀티플렉서(300)는 패스 레이트 스텝 405에서 각 새로운 레이트를 각각의 가변 레이트 인코더(302-i)에 전송한다. 다시, 미리 정의된 오더는 이 목적을 위해 사용될 수 있다. 최종적으로, 전환 레이트 스텝 406의 어떤 순간에서, 가변 레이트 인코더(302-i)는 그들의 내부 레이트 제어를 새로운 레이트로 전환한다. 동시에, 통계 멀티플렉서(300)는 스텝 404에서 수립된 새로운 패킷 스케줄 테이블로 전환한다. 따라서, 통계 멀티플렉서(300)와 애플리케이션(301-1∼301-L)사이의 동시성은 모든 인코더 레이트, 전체 레이트의 합계는 확실하게 유지되며, 통신 채널용량은 항상 동등하다. 이는 통신채널 이용의 효율을 최대화하고, 또한 통신 채널(330)이 지지할 수 있는 것보다 인코더에 더 많은 용량을 할당하는 가능성을 제거한다.
전환 레이트 스텝 406이 완료된 후에 완성 스텝 407 기간으로 전송처리한다. 이 기간이 완성되면 스텝 402∼407은 반복된다. 따라서, 스텝 402∼407에서 동작은 전체 기간에 한 차례 존재한다.
초기화 스텝 401
초기화 스텝 401의 일실시예에 있어서, 시스템 감시 프로그램(340)는 고정 레이트 애플리케이션의 전체 수와 통계 멀티플렉서(300)에 의해 처리된 가변 레이트 애플리케이션의 전체 수를 특성화한다. 또한, 시스템 감시 프로그램(340)은 통계 멀티플렉서(300)에 의해 사용된 가끔 1차 테이블로 불리는 패킷 스케줄 테이블을 특성화하는데 필요한 파라미터를 특성화한다. 1차 패킷 스케줄 테이블 파라미터는 통계 멀티플렉서(300)에 의해 대략 1초, 즉 1차 스케줄 테이블의 사이즈로 통신 채널에 공급된 패킷의 수 N 과 가변 레이트 애플리케이션에 할당되어져야 되는 1차 스케줄 테이블 내의 엔트리의 수 V를 포함한다.
초기화 스텝 401에 있어서, 시스템 감시 프로그램(340)는 각 가변 레이트 애플리케이션(301-i)에 대한 타겟 왜곡으로 가끔 언급되는 왜곡 임계치(Dmax_i)로 불린 파라미터를 세트한다. 이 실시예에 있어서, 왜곡 임계치(Dmax_i)는 왜곡 임계치(Dmax_i)을 초과하는 임계치를 인간의 눈으로 인지할 수 있다고 생각되는 왜곡이다. 왜곡 임계치(Dmax_i)는 음이 아니며 일실시예에 있어서는 2 바이트 정도를 가지는 음이 아닌 실수이다.
또한, 시스템 감시 프로그램(340)는 초기화 스텝 401에서의 각 애플리케이션(301-1∼301-L)에 대한 레이트 바운드, 전형적으로 비트/초를 세트한다. 가변 레이트 애플리케이션에 대하여, 레이트 바운드는 최소 데이터 레이트(Rmin_i), 최대 데이터 레이트(Rmax_i) 및 보증 데이터 레이트(Rgtd_i)에 의해 정의된다. 고정 레이트 애플리케이션에 대하여, 3개의 레이트 바운드는 시스템 감시 프로그램(340)에 의해 동일 값으로 세트된다.
최소 레이트 Rmin_i는 통계 멀티플렉서(300)에 의해 가변 레이트 애플리케이션에 할당된 레이트의 하위 바운드이다. 달리 표현하면, 이 레이트은 애플리케이션의 재구성 품질에 관계없이 확실하게 된다. 최소 레이트 Rmin_i는 음일 수 없다.
최대 레이트 Rmax_i는 통계 멀티플렉서(300)에 의해 가변 레이트 애플리케이션(301-i)에 할당된 레이트의 상위 바운드이다. 이 레이트은 애플리케이션의 재구성 품질에 관계없이 초과되어서는 안된다. 여기에서, 재구성 품질은 이하에서 상세히 설명되는 왜곡 인자 D_i에 의해 측정된다. 최대 레이트 Rmax_i는 최소 레이트 Rmin_i과 같거나 또는 더 크다.
보증 레이트 Rgtd_i는 애플리케이션이 그의 타겟 왜곡을 이루도록 하는 것을 확실하게 하도록 통계 멀티플렉서(300)에 의해 가변 레이트 애플리케이션(301-i)에 보증된 레이트가다. 이 파라미터는 시스템 감시 프로그램(340)에 의해 결정된 특정 애플리케이션에 의해 사용될 수 있거나 또는 사용될 수 없다. 보증 레이트 Rgtd_i가 무시되어지면, 왜곡 임계치 Dmax_i는 구성 시간에서 제로로 세트된다. 달리, 보증 레이트 Rgtd_i는 범위[Rmin_i, Rmax_i]내에 있어야 한다 보증 레이트 Rgtd_i가 스타트 업에서 독립적 또는 비독립적으로 사용되면, 처음에 각 가변 레이트 애플리케이션은 그의 보증 레이트 Rgtd_i로 할당된다. 또한, 가변 레이트 애플리케이션에 대한 모든 보증 레이트 Rgtd_i의 합계와 Rmin_i에 의해 여기에 재현된 모든 고정 레이트 애플리케이션의 실제 레이트은 채널 용량과 동일하여야 한다. 즉,
여기에서, "A"는 지정된 보증 레이트 Rgtd_i를 가지는 모든 애플리케이션(301-i)의 세트이며, "B"는 다른 모든 애플리케이션의 세트이다. 모든 애플리케이션이 통계적으로 멀티플렉싱 되는데 필요한 멀리플렉스(300)에 연결되는 것은 아니다. 즉, 애플리케이션의 약간 또는 전부는 작동의 전체 지속시간에 대해 고정 레이트를 가질 수 있다. 이 실시예에 있어서, 시스템 감시 프로그램(340)의 신뢰도는 상기 관계식이 만족될 때 확실하게 된다.
시스템 감시 프로그램(340)에 의해 지정된 레이트은 보통 비트/초의 형태로 지정된다. 실재에 있어서, 대부분의 시스템은 인코더 버퍼로부터 다수의 비트를 포함하는 패킷인 "패킷"의 형태로 비트를 전송한다. 달리 표현하면, 레이트의 양자화는 비트 레벨에서가 아니라 다수의 비트의 레벨이다. 이러한 시스템에 있어서, 통신 채널용량은 패킷/초의 지정된 수로 변환된다. 이들 패킷은 각 인코더의 레이트 요구가 만족되도록 인코더(302-1∼302-L)에 할당되어져야 한다. 따라서, 비트/초의레이트은 초기화 스텝 401에서 시간 간격당 충당 패킷으로 변환된다.
특히, 각 레이트은 초당 패킷내의 레이트로 변환된다. N이 1차 테이블 내의 엔트리 수이기 때문에, 각 레이트은 초당 비트내의 레이트에 상당하는 1차 패킷 스케줄 테이블에서 패킷의 수로 변환된다.
일실시예에 있어서, 통계 멀티플렉서(300)는 또한 엔트리 S의 고정 수를 가지는 제 2 테이블을 사용한다. 각 가변 레이트 애플리케이션에 대하여, 레이트은 또한 제 2 패킷 스케줄 테이블(S.T당 패킷)내의 패킷의 수로 변환된다. S가 192이면 패킷/S.T의 레이트은
여기에서, "int"는 정수이다. 할당된 레이트의 합계가 이 실시예에서는 보증 레이트가 가변 레이트 인코더(302-i)에 할당된 전체 통신 채널용량과 같아지기 때문에 패킷/S.T내의 할당된 레이트은 192와 같다. 정수에 의해 도입된 절단은 할당된 레이트의 합계는 가변 레이트 애플리케이션(302-i)에 할당된 전체 통신채널 용량보다 더 작도록 한다. 이 경우에 있어서, 어떤 할당되지 않은 패킷은 통계 멀티플렉서(30())에 의해 가변 레이트 인코더에 임의로 할당된다.
패킷/S.T로 레이트의 변환 이후, 통계 멀티플렉서(300)는 비트/초의 형태의 레이트로 재계산되며, 얻어진 보증 레이트 Rgtd_i는 인코더(302-i)로 패스된다. 이 재계산은 정수의 의해 도입된 절단에 의해 필요하게 된다. 재계산을 용이하게 하기 위해, 시스템 감시 프로그램(340)는 통계 멀티플렉서(300)에 아래와 같이 정의되는레이트 측정 상수 Y를 제공한다.
여기에서:
OV는 각 패킷내의 오버헤드 비트의 수이며, 이 실시예에서는 24비트이다;
C는 공칭 전체 통계 멀티플렉스 출력 레이트(비트/초);
TOLM은 통계 멀티플렉스 클릭의 허용 오차(소수로 표시됨);
P는 비트내의 채널 패킷 사이즈(일실시예에서는 1040 비트);
V는 가변 레이트 애플리케이션에 할당된 1차 테이블 내의 엔트리의 전체 수;
N은 1차 테이블 내의 엔트리의 전체 수; 및
TOLv는 인코더의 입력측에서의 데이터 레이트의 허용 오차이다.
레이트 측정상수 Y는 구성 시간에서 각 인코더(302-1∼302-L)에 제공되어 있다. Q 패킷/S.T에 상응하는 비트/초의 레이트 R은 아래와 같다.
R=400 x int (Q x Y)
여기에서, "int"는 정수;
Q는 애플리케이션에 할당된 패킷/S.T의 수; 및
상수 "400"은 400 비트/초의 멀티플스에서 레이트를 카운트한 MPEG 압축 표준에 의해 요구된다.
다른 애플리케이션에 있어서는 레이트상의 뛰어난 해상도가 허용되며, 상기관계식은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 용이하게 변경된다.
초기화 스텝 401에서 시스템 감시 프로그램(340)는 각 가변 레이트 인코더(302-i)에 대하여 그것의 중요성을 표시하도록 우선순위 수 P_i를 할당한다. 가변 레이트 인코더(302-i)의 중요성이 크면 클수록 인코더에 대한 우선순위 수P_i는 더 높아진다. 우선순위 수 P_i는 각 가변 레이트 인코더(302-i)의 왜곡 웨이트에 사용된다. 따라서, 큰 우선순위 수 P_i는 왜곡을 인위적으로 확대하여, 가변 레이트 인코더(302-i)에서 통신채널(330)의 더 많은 비트를 요구한다. 우선순위 수 P_i는 일실시예에서는 음이 아니며, [1, 16] 범위내의 정수이다. 일실시예에 있어서, 통계 멀티플렉서(300)는 모든 우선순위 수의 평균으로 우선순위 수 P_i를 분할하는 것에 의해 각 가변 레이트 인코더(302-i)의 우선순위 수 P_i를 정규화한다. P_i로 표시되고 얻어지는 정규화 우선순위 수는 메모리(313)내에 통계 멀티플렉서(300)에 의해 저장되며, 이하에 기술된 작동에 사용된다.
결합된 각 가변 레이트 애플리케이션(302-i)은 결정 레이트의 처리에서 각 고정 시간 간격을 위해 이력을 도입하기 위해 사용되는 2개의 이력 계수 K1_i 및 K2_i이다. 이 실시예에 있어서, 이력 계수 K1_i 및 K2_i에 대한 디폴트 값은 각각 0.9 및 1.1이다.
각 가변 레이트 인코더(302-i)에 대하여, 시스템 감시 프로그램(340)는 또한 인코더(302-i)에 대해 최대 버퍼 사이즈 Bmax_i를 정의한다. 통계 멀티플렉서(300)는 종단 간 시스템 지연 시간 δ_i, 즉 프레임이 인코딩 시스템에 입력되는 것으로부터 인코딩 시스템에 의해 최후로 표시될 때까지의 초 시간을 결정하도록 각 가변 레이트 인코더(302-i)에 대해 최대 버퍼 사이즈 Bmax_i 및 최대 레이트 Rmax_i를 사용한다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 이해될 수 있는 바와 같이, 종단 간 시스템 지연 시간은 실제 시스템 지연시간 δ_i에 프레임 버퍼링등에 의해 도입된 다른 시간 지연을 더한 것이다. 그러나, 통계 멀티플렉스(330)에 대하여, 가변 레이트 인코더(302-i)에 대한 관련된 정보는 이래와 같이 종단 간 시스템 지연 시간을 정의하는 것에 의해 획득된다.
본 실시예에 있어서, 시스템 지연 시간 δ_i는 다음 재구성 시간까지 인코더-디코더 화상 동시성의 손실없이 변경될 수는 없다. 통계 멀티플렉서(300)는 각 애플리케이션(302-i)에 대한 시스템 지연 시간 δ_i가 변경되지 않고 인코딩 및 디코딩 시스템에서 동시에 버퍼 오버플로우 또는 언더플로우가 없는 것을 보증한다. 또 다른 실시예에 있어서, 시스템 지연 시간 δ_i는 변경되도록 허용되고 프레임드로핑 및/또는 반복은 디스플레이에서 허용된다.
초기화 스텝 401에 있어서, 시스템 감시 프로그램(340)는 각 가변 레이트 애플리케이션(301-i)에 대한 스타팅 왜곡 D_i을 왜곡 임계치 Dmax_i로 세트한다. 표1 은 시스템 감시 프로그램(340)에 의해 각 가변 레이트 애플리케이션(302-i)에 대해 통계 멀티플렉서(300)에 제공된 파라미터의 요약표이다. 또 다른 실시예에 있어서, 표1 의 정보는 가변 및 고정 레이트 인코더의 양쪽에 대해 공급될 수 있다.
표 I
(고 12 비트 예약: 비트 15(MSB)는 고정 레이트에 대해서는 "1"이며, 가변 레이트에 대해서는 "0"이다)
표 I 에 주어진 파라미터의 특정 범위 및 형식은 본 발명의 단지 일실시예를 도시한 것으로서 본 발명은 주어진 특정 정보에 한정되는 것은 아니다.
수집 및 분류 스텝 402
전술한 바와 같이, 스텝 402의 수집부는 각 가변 레이트 인코더(302-i)에 대한 왜곡 D_i와 전진 베이스상의 각 가변 레이트 인코더중에 채워진 버퍼내의 변화를 결정하는데 요구된 데이터를 수집한다. 일실시예에 있어서, 인코더(302-1~302-L)와 통계 멀티플렉서(300)사이의 통신은 "메시지 사이클"을 통하여 실행된다. 통계 멀티플렉서(300)는 각 패킷 시간내의 메시지 사이클동안 어떤인코더(302-1∼302-L)에 1 바이트의 정보를 판독 또는 기록할 수 있다. 가끔 패킷 간격으로 불리는 패킷 시간은 전형적으로 통신 채널(330)을 초과한 130 바이트의 데이터를 전송하는데 요구된 시간 간격이지만, 시간 및/또는 패킷 사이즈는 변화시킬 수 있다. 또한, 통계 멀티플렉서(300)는 메시지 사이클 동안 모든 인코더(302-1∼302-L)에 1 바이트 정보를 동시전송할 수 있다. 인코더(302-i)가 통계 멀티플렉서(300)로 왜곡 D_i를 결정하는데 필요한 파라미터들을 단지 패스한다면, 왜곡 D_i는 인코더에 대해 다수의 패킷 시간을 스팬한다.
통계 멀티플렉서(300)와 인코더(302-1∼302-L)사이에 데이터를 패스하기 위해 사용된 특정 프로세스는 본 발명에 중요하지 않다. 중요한 관점은 통계 멀티플렉서(300)에 의해 요구된 데이터이며, 통계 멀티플렉서(300)가 데이터를 어떻게 처리하느냐는 것이다. 통계 멀티플렉서(300)의 작동의 기술에 있어서, 요구된 데이터는 광범위한 방식으로 패스될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일실시예에 있어서는 통계 멀티플렉서(300)와 인코더(302-1∼302-L)사이의 모든 직접 통신은 통계 멀티플렉서(300)의 메모리(313)에서 범용 통신으로 엔트리를 판독하는 것으로부터 기록하는 것에 의해 실행된다.
특히, 엔트리가 프로세서(312)에 의해 범용 통신 테이블에 기록될 때, 상태 머신(311)은 (a)인코더(302-i)를 내장한 제 1 레지스터 또는 인코더(302-i)를 내장한 제 1 선입선출 메모리(FIFO)에 1 바이트를 기록하며, (b)인코더(302-i)를 내장한 제 2 레지스터 또는 애플리케이션 제어 버스(360)를 초과한 인코더(302-i)를 내장한 제 2 선입선출 메모리(FIFO)로부터 1 바이트를 판독하는 하드웨어를 제어한다. 각 인코더(302-i)를 내장한 제 1 레지스터는 "먹스" 또는 "인코더"로 세트할 수 있는 기록 오너 FIFO 플래그 및 판독 오너 FIFO 플래그를 포함한다. 각 인코더(302-i)를 내장한 제 2 레지스터는 기록 데이터 유효 플래그를 포함한다. 여기서, 제 1 및 제 2 FIFOs 및 레지스터가 사용되었지만, 이는 단지 예를들어 설명한 것이며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자는 인코더(302-1)와 통계 멀티플렉서(300)사이의 통신이 통계 멀티플렉서(300)의 작동에 영향을 미치지 않는 광범위한 방식으로 달성될 수 있다는 것을 인정할 것이다. 전술한 바와 같이, 중요한 관점은 각 인코더가 왜곡 및 데이터가 채워진 버퍼를 수집하고 데이터는 통계 멀티플렉서(300)의 작동에 대해 충당 간격에서 통계 멀티플렉서(300)측으로 통신된다. 또한, 통계 멀티플렉서(300)는 통계 멀티플렉스 사이클당 한 차례 가변 레이트 인코더(302-i)에 새로운 레이트 정보를 전송하여야 한다.
2개의 프로세스는 인코더(302-i)로부터 통계 멀티플렉서(300)로 데이터를 전송하는데 이용된다. 제 1 프로세스에 있어서, 통계 멀티플렉서(300)는 (1)"먹스"에 인코더의 기록 FIFO 오너 플래그를 세트하고, (2)기록 데이터 유효 플래그와 제 1 FIFO로부터 6 바이트를 판독하며, 및 (3)"인코더"에 기록 FIFO 오너 플래그를 세트한다. 이 처리가 인코더(302-i)에 대해 완료되면, 통계 멀티플렉서(300)는 기록 데이터 유효 플래그를 검사하고, 플래그가 유효하지 못하면 6 바이트의 데이터를 버린다. 이 프로세스는 적어도 20 밀리초마다 한 차례 각 인코더에 대해 반복된다.
인코더(302-i)로부터 통계 멀티플렉서(300)로의 데이트 전송에 사용된 제 2 프로세스에 있어서, 인코더(302-i)는 인코더(302-1)가 화상당 한 차례 수집된 왜곡및 데이터가 채워진 버퍼를 가질 때 기록 FIFO 오너 플래그와 제 1 FIFO의 상태를 체크한다. 기록 FIFO 오너 플래그가 "인코더"에 세트되어 있고, 제 1 FIFO가 비워져 있으면 인코더(302-1)는 제 1 FIFO에 수집된 데이터를 기록하고 기록 데이터 유효 플래그의 세트를 완료한다 조건이 참이 아니면 인코더(302-i)는 제 1 FIFO에 기록하기 전에 양 조건이 참이 될 때까지 기다린다. 새로운 데이터가 수집된 데이터가 제 1 FIFO에 기록될 수 있기 전에 사용가능하기 시작되면 수집된 데이터는 버려지고 새로운 데이터로 교체된다.
통계 멀티플렉서(300)로부터 인코더(302-i)로의 데이터 전달, 즉 새로운 데이터의 전송은 3개의 스텝 프로세스를 가진다. 통계 멀티플렉스는 (1)"먹스"에 인코더(302-i)의 판독 FIFO 오너 플래그를 세트하고, (2)제 2 FIPO에 새로운 데이트를 기록하고, 및 (3)"인코더"에 판독 FIFO 오너 플래그를 세트한다. 판독 FIFO 오너 플래그의 기록은 인코더 프로세서에 인터럽트를 생성한다. 인터럽트에 관하여, 인코더 프로세서는 FIFO가 비워질 때까지 제 2 FIFO로부터 데이터를 판독한다.
화상을 위한 매개변수의 각 세트가 방금 기술된 방법을 사용하여 인코더 302-i 로부터 통계 멀티플렉서 (300) 에 의하여 수신되기 때문에, 화상이 매개변수의 세트는 할당된 우선권 (P_i) 와 함께 사용되어 순간적인 왜곡(d_i) 을 생성한다. 순간적인 왜곡 (d_i) 은 다양한 레이트의 인코더 (302-i) 를 위한 왜곡(D_i) 을 업데이트(update) 하기 위해 사용된다.
한가지 구체적인 실시예에서, 각각의 애플리케이션을 위한 왜곡 (D_i) 은 반복적으로 측정된다. 즉, 왜곡 (D_i) 은 앞선 3 개 왜곡 값의 평균이다. 가장 최근에 측정된 값과 반대로, 왜곡 (D_i) 의 작동 평균을 사용하여, 왜곡 (D_i) 에서의 갑작스런 스파이크에 대항하여 보호한다.
또 다른 구체적인 실시예에서, 반복적인 필터가 왜곡 (D_i) 를 업데이트 하기위해 사용된다. 구체적으로는,
반복 필터는 왜곡 (D_i) 에서 갑작스런 스파이크(spikes)에 대항하여 또한 보호하는 댐핑을 도입한다. 상수 β 값은 실험적으로 측정되며 0.8 이라는 값이 하나의 구체적인 실시예에서 사용된다.
데이터 수집 사이클이 닫혀지면, 모든 다양한 레이트의 인코더를 위한 왜곡 D-i( i=1,...,NV ) 및 현 레이트 R_i ( i=1,...,NV)는 항상 공지되어 있다. 그 이유는, 레이트 및 왜곡이 앞서 기술된 것처럼 스텝 401 의 배열시간에 설정되어 있거나 또는 앞의 통계 멀티플렉서 사이클로부터 얻은 레이트 및 왜곡이기 때문이다.
스텝 402 의 분류부는 각 다양한 레이트 애플리케이션 301-i을 현 레이트 및 왜곡을 사용하여 다수의 클래스 중 하나에 할당한다 한가지 구체적인 실시예에서, 6 개의 클래스가 표 II 에 따라 정의된다.
표 II.
새로운 레이트 생성시 클래스 정의
스텝 402 부를 분류하는 목적은 상기 애플리케이션을 위한 현 레이트 (R_i)이 수용가능한 왜곡 (D_i) 를 제공하는지 각 다양한 레이트마다 애플리케이션 301-i 를 규명하고, 레이트 변화 스텝 403 에서 적당한 작용을 위해 애플리케이션 301-i 를 분류하기 위한 것이다. 프로세스 500 은 스텝 402 의 분류 부분의 하나의 가능한 실행이다.
스텝 501 은 다양한 레이트의 애플리케이션 301-i( i=1, ..., NV)의 각각이 처리되는 지를 측정하기 위하여 체크한다. 다양한 레이트의 애플리케이션이 처리되기 위해 남아있다면, 다음의 다양한 레이트의 애플리케이션 301-i 을 위한 왜곡 (D_i) 가 너무 높은 체크 스텝 502 의 왜곡에서 체크된다. 특히, 왜곡 (D_i)는 최대 왜곡 (K2_i)*(Dmax_i)과 비교되며, 이때 최대 왜곡은 제 2 이력 계수와 상기 애플리케이션을 위한 왜곡 임계치 (Dmax_i) 를 곱한 값이다. 즉,
만약 왜곡 (D_i) 가 너무 높다면, 프로세스는 스텝 502 로부터 레이트 체크 스텝 503 으로 이동하며, 너무 낮은 스텝 506 의 왜곡과는 역비례 관계가 된다. 레이트 체크 스텝 503 에서, 레이트 (R_i) 가 애플리케이션 301-i 을 위한 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 작다면, 프로세스는 스텝 504 로, 그렇지않다면, 스텝 505로 이동한다. 스텝 504 에서, 애플리케이션 301-i 는 클래스 3 으로 할당되고, 스텝 505 에서, 애플리케이션 301-i 는 클래스 6 으로 할당된다. 스텝 504 및 505 는 추가의 애플리케이션 스텝 501 로 이동한다.
클래스 3 에서 각각의 애플리케이션 301-i 는 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 작게 할당되어 최대 왜곡보다 더 낮은 품질 수준에서 압축된다. 그 결과, 클래스 3에서 애플리케이션의 레이트은 증가되어야 한다. 클래스 6 에서 각 애플리케이션 301-i 은 적어도 보장 레이트 (Rgtd_i) 에서 할당되고 최대 왜곡 보다 작은 품질 수준에서 압축된다.
클래스 6 에서 애플리케이션 301-i 은 하기에 더욱 완전히 기술된 것처럼, 레이트 증가를 위해 상기 사이에서 경합한다.
너무 낮은 스텝 506 의 왜곡에서, 애플리케이션 301-i 를 위한 왜곡 (D_i)는 최소 왜곡 (K1_i)*((Dmax_i))과 비교되며, 이때 최소 왜곡은 제 1 이력 계수 K1_i 와 애플리케이션 301-i 를 위한 왜곡 임계치 (Dmax_i) 를 곱한 값이다.
즉, (D_i) < (K1_i) * ((Dmax_i))
왜곡 (D_j) 가 너무 낮다면, 프로세싱이 스텝 506 으로부터 레이트 체크 스텝 507 로 이동하고, 레이트 체크 스텝 510 과 역비례 관계에 있게 된다. 레이트 체크 507 에서, 레이트 (R_i) 가 다양한 레이트 애플리케이션 301-i 를 위한 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 작다면, 프로세싱은 스텝 508 로 이동되고, 그렇지 않다면 스텝 509 로 이동된다. 스텝 508 에서, 애플리케이션 301-i 는 클래스 1로 할당되고, 스텝 509 에서, 애플리케이션 301-i 는 클래스 4 로 할당 된다. 스텝 508 및 509 는 추가의 애플리케이션 스텝 501 로 이동한다.
클래스 1 및 4 에서 애플리케이션은 수용가능한 범위의 더 낮은 한계값보다 작은 왜곡 (D_i) 를 가지며, 따라서 최소 왜곡으로 한정된 목표 품질 보다 양호한 품질 수준에서 압축된다. 다른 말로는, 상기 그룹에서 각각의 다양한 레이트 애플리케이션 301-i 를 위한 현 레이트 (R_i) 는 목표 왜곡 수준에서, 즉, 수용가능한왜곡의 범위내에서 작동에 필요한 레이트를 초과한다. 결과적으로, 상기 그룹에서 각각의 애플리케이션을 위한 레이트가 감소될 수 있다,
애플리케이션이 스텝 510 에 도달되면, 왜곡 (D_i) 는 수용가능한 범위내에 존재한다. 특히, 애플리케이션 301-i 의 왜곡 (D_i) 는 최소 왜곡 (K1_i)*((Dmax_i)) 보다 크고, 최대 왜곡 (K2_i)*((Dmax_i)) 보다 작다. 즉,
따라서, 애플리케이션은 정확한 품질 수준에서 압축된다. 그러므로, 다양한 레이트 애플리케이션 301-i 를 위한 현 레이트 (R_i) 에서는 변화가 요구되지 않는다. 현 레이트 (R_i) 가 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 작다면 상기 그룹에서 애플리케이션은 스텝 511 에서 클래스 2 로 할당되고, 그렇지 않다면, 스텝 512 에서 클래스 5 로 할당된다. 스텝 511 및 512 는 추가의 애플리케이션 스텝 501로 이동한다.
따라서, 프로세스 500 은 각각의 다양한 레이트 애플리케이션을 표 II 에서 정의된 6 개의 클래스 중 하나로 할당한다. 클래스 2 에서 애플리케이션을 위한 레이트은 변화되지 않는다. 그러나, 이후에 논의될 것처럼, 레이트 변화 스텝 403은 클래스 1 및 3 내지 6 에서 애플리케이션을 위한 레이트를 변화시킬 수 있다. 스텝 403 으로 도입하기 전에, 이후 정의되는 것처럼 델타 레이트 증가율 △D, △I 및 △C 는 제로가 된다.
레이트 변환 스텝 403
레이트 변화 스텝 403 에서, 클래스 1 및 4 에서 다양한 레이트 애플리케이션을 위한 레이트가 하나의 그룹으로서 처리된다. 클래스 3 에서 다양한 레이트 애플리케이션을 위한 레이트 및 클래스 6 에서 다양한 레이트 애플리케이션을 위한 레이트가 독립적으로 처리된다. 레이트 조절 후, 전달 채널 (330) 의 용량이 완전히 사용되지 않는다면, 클래스 3 및 6 에서 애플리케이션의 레이트가 변경된다. 역으로, 레이트 조절 후, 전달 채널 (330) 의 용량이 초과된다면, 클래스 4 내지 6 에서 애플리케이션의 레이트가 변경된다. 하나의 구체적인 실시예에서, 모든 레이트은 묶음/제 2 테이블의 단위로 측정된다. 레이트를 측정하기 위하여 사용된 단위는 실험적으로 측정된 계수의 선택에 영향을 준다. 그러므로, 레이트 측정의 다른 단위는 실험적으로 측정된 계수에 있어서 다른 값을 요구할 것이다.
더 낮은 레이트 프로세스 600 은 클래스 1 및 4 에서 애플리케이션을 위해, 즉, 너무 낮은 왜곡 (D_i) 를 갖는 애플리케이션을 위해 스텝 403 내에서의 레이트 변경 프로세스를 나타내고 있다. 더 낮은 레이트 처리 600 은 클래스 1 및 4 에서 각각의 애플리케이션 301-i 를 위해 반복적으로 수행된다.
상기 구체적인 실시예에서, 더 낮은 레이트 프로세스 600 은 너무 낮은 왜곡(D_i) 를 갖는 각각의 애플리케이션 301-i 를 위해서 현 레이트 (R_i) 를 감소시키기 위하여 비례적인 피이드백 루프를 사용한다. 비례적인 피이드백 루프를 사용하면 모든 애플리케이션 301-i 의 레이트 (R_i) 및 왜곡 (D_i) 가 서로 역비례한다는 것을 암시한다. 통상, 이러한 암시는 사실이 아니다. 그러나, 본 발명의 원리에 따르면, 레이트 (R_i) 는 이후 기술되는 것처럼, 작은 증가량으로만 변화되므로 실제직인 레이트-왜곡 곡선으로부터 너무 많은 일탈이 존재하지 않는다. 상기 가정은 본 발명의 구체적인 실시예에서 모든 레이트 조절 프로세스에 사용된다. 물론, 다른 구체적인 실시예에서, 레이트와 왜곡 사이에 다른 함수 관계가 사용될 수 있다. 또한, 레이트와 왜곡 사이의 다른 함수 관계는 스텝 403 을 보충하는 다양한 프로세스에서 사용될 수 있었다.
너무 낮은 왜곡 (D_i) 를 갖는 애플리케이션 301-i 를 위한 새로운 레이트(Rnew_i) 이 조절 레이트 스텝 601 에서 측정된다. 조절 레이트 스텝 601 에서, 오래된 레이트 (Rold_i) 는 다양한 레이트 애플리케이션 301-i 을 위한 현 레이트(R_i) 과 동일하게 고정된다. 즉, 현 레이트의 테이블은 오래된 레이트의 테이블로 복사된다. 여기서, 참고 숫자 (Rnew_i) 가 오래된 레이트와 새로운 레이트 사이를 구별하기 위하여 사용된다. 사실, 각각의 새로운 레이트 (Rnew_i)는 현 레이트의 테이블에서 적당한 위치에 저장되어 레이트 변화 스텝 403 의 끝에서, 현 레이트의 테이블은 다음의 통계 멀티플렉서 사이클을 위한 새로운 레이트를 포함하게 된다. 이러한 방식으로, 오직 두개의 구조, 즉 두개의 테이블이 레이트 변화 스텝 403 에서 사용된다. 따라서, 여기서 새로운 레이트의 참고번호는 현 레이트 테이블 내의 레이트가다.
왜곡 임계치 (Dmax_i) 와 왜곡 (D_i) 사이의 표준화된 차이는 상수 c 로 나타내고 오래된 레이트 (Rold_i) 에 첨가되어 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 생긴다. 하나의 구체적인 실시예에서, 상수 c 가 실험적으로 결정되어 값 16 으로 고정되었다. 특히,
여기서, 상수 c 는 모든 클래스에서 모든 애플리케이션에 대해 동일한 값을 갖는다. 그러나, 상수 c 는 애플리케이션 기준에 의한 애플리케이션상에서 또는 교대로 클래스 기준에 의한 클래스상에서 또한 한정될 수 있었다.
다음으로, 조절 레이트 스텝 601 은 새로운 레이트 (Rnew_i) 를 체크해서 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 소정의 범위내에 있도록 한다. 즉, 레이트내의 변화가 작은 감소이다. 하나의 구체적인 실시예에서, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 더 낮은 레이트 바운드 및 더 높은 레이트 바운드 범위내에 있어야 한다. 즉,
상기 구체적인 실시예에서, 상수 s 의 값은 0.9 로서 실험적으로 선택되었다. 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 더 낮은 레이트 바운드 s*(Rold_i) 보다 더 작다면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 더 낮은 레이트 바운드 s*(Rold_i) 와 동일하게 고정된다.
레이트의 변화가 작은 감소로 한정되는지를 결정하기 위해 새로운 레이트(Rnew_i) 가 테스트된 후, 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 애플리케이션 301-i를 위한 최소 레이트 (Rmin_) 보다 작은지를 결정하기 위해 새로운 레이트(Rnew_i) 가 테스트된다. 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 애플리케이션 301-i 를 위한 최소 레이트 (Rmin_) 보다 작다면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 최소 레이트 (Rmin_) 과 동일하도록 고정된다. 조절 레이트 스텝 601 을 완성시, 프로세스는 조절 버퍼 크기 스텝 602 로 이동한다.
시스템에 걸쳐서 일정한 지연 시간을 유지하기 위해서, 애플리케이션 301-i의 레이트 (R_i) 의 감소가 인코더 (302-1) 의 효과적인 버퍼 크기의 비례적인 감소와 동반된다. 따라서, 조절 버퍼 크기 스텝 602 는 새로운 효과적인 버퍼 크기를 결정한다. 상기 구체적인 실시예에서, 새로운 효과적인 버퍼 크기 "buf_sz_i"는 새로운 레이트 (Rnew_i) 와 시스템 지연 시간 간격 (δ_i) 을 곱한 것과 동일하다. 특히,
그러나, 버퍼 크기는 마음대로 감소될 수 없다. 분명하게는, 새로운 버퍼 크기 buf_sz_i 는 현 버퍼 채움 보다 크다는 것에 주의해야 한다. 실제로, 더욱 엄한 요구가 존재한다. 새로운 버퍼 크기 buf_sz_i 는 현 타임을 선행하는 시스템 지연 시간 간격 (δ_i) 와 동일한 시간동안 측정된 인코더의 순간적인 채움보다 커야한다. 그러므로, 상기에 기술된 것처럼, 통계 멀티플렉서 (300) 은 현 타임을 선행하는 시간 (δ_i) 의 기간동안, 최대 버퍼 채움 임계치 max_buffe(R_i) 로서 메모리 313 내에 애플리케이션 301-i 를 위해 각 상의 끝에서 버퍼 채움 값을 수득하며, 가장 큰 버퍼 채움 값을 저장한다.
디코더 버퍼가 최소 레이트 (Rmin_) 에 대한 최대 레이트 Rmax_i 의 비만큼 곱해진 인코더 버퍼 만큼 크다면, 버퍼 채움에 대한 고려없이 레이트 (R_i)를 감소시키는 것이 가능하다. 그러나, 이는 통상 디코더 버퍼에 대해 큰 크기를 요구한다. 인코더 및 디코더가 동일한 크기의 버퍼를 갖는다면, 레이트를 감소시키기 전에 버퍼 채움이 고려되어야 한다.
레이트가 감소될 때면 언제나, 레이트 변화가 시간 (δ_i) 의 디코더로 이동되기 전에 인코더 버퍼내로 이미 삽입되는 모든 비트를 시간 (δ_i) 까지 올리는 것이 중요하다. 전달될 비트에서 새로운 레이트은 생성된 오래된 비트보다 낮기 때문에 상기가 중요한 문제가 된다. 따라서, 레이트 변화가 생기기 전에 시간 (δ_i)과 동일한 시간 간격을 넘어 버퍼 채움이 새로운 버퍼 크기를 초과하지 않는다면, 레이트은 감소될 수 있다.
그러므로, 임계치 max_buffe(R_i) 는 새로운 버퍼 크기 buf_sz_i 와 비교된다. 새로운 버퍼 크기 buf_sz_i 가 최대 버퍼 채움 임계치 max_buffe(R_i) 보다 작다면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 오래된 레이트 (Rold_i)와 동일하게 고정된다. 그렇지않으면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 보유되고 조절 버퍼 크기 스텝 602 에서의 작동이 완성되며, 프로세스는 축적 레이트 변화 스텝 603 으로 이동된다.
축적 레이트 변화 스텝 603 에서, 애플리케이션 301-i 를 위한 레이트의 변화, 즉, 새로운 레이트 (Rnew_i) 와 오래된 레이트 (Rold_i) 사이의 차이가 측정되고 델타 레이트 감소 △D 로 추가된다. 특히, 델타 레이트 감소 △D 는 너무 낮은 왜곡을 갖는 애플리케이션 301-i 를 위한 새로운 레이트 (Rnew_i) 와 오래된 레이트 (Rold_i) 사이의 축적값이다. 상기 델타 레이트 감소 △D 는 0으로 준비되었고 각각의 통계 멀티플렉서 사이클의 출발지점에서 0 으로 재조정된다.
델타 레이트 감소 △D 는 네가티브이다. 축적 레이트 변화 스텝 603 를 완성할때, 프로세스를 위해서 클래스 1 및 4 에서의 추가의 애플리케이션이 존재하는지를 체크하는 스텝 604 로 프로세스가 이동된다. 클래스 1 및 4 에서 모든 애플리케이션이 처리되었다면, 스텝 604 는 프로세스 완성 스텝 630 으로, 그렇지않으면 스텝 601 로 이동된다.
클래스 3 및 6 에서의 애플리케이션은 너무 높은 왜곡 (D_i) 를 갖는다. 클래스 3 에서의 애플리케이션은 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 작은 현 레이트(R_i) 를 갖는다. 이러한 애플리케이션의 각각은 레이트 변화 스텝 403 내에서 레이트 증가 프로세스 605 로 처리된다.
레이트 증가 프로세스 605 에서 처리된 애플리케이션은 보장 레이트보다 더 적게 일반적으로 할당되지만, 상기 애플리케이션은 최대 왜곡(K2_i)*((Dmax_i))에 의해 한정되는 목표 품질보다 더 낮은 품질 수준에서 압축된다. 결과적으로, 수용 가능한 왜곡 범위 내에서 애플리케이션 (301-i) 가 왜곡(D_i) 를 가질 때까지 또는 상기 애플리케이션이, 첫번째 오는 보장 레이트(Rgtd_i) 를 할당할 때까지 각각의 상기 애플리케이션을 위한 레이트 (R_i) 는 증가한다.
상기 구체적인 실시예에서, 증가 레이트 프로세스 605 는 비례적인 피이드백 루프를 사용하여 클래스 3 에서 각 애플리케이션 (301-i) 을 위해 현 레이트(R_i) 를 증가시킨다. 비례적인 피이드백 루프를 사용하면 클래스 3 에서 모든 애플리케이션 (301_i) 의 레이트 (R_i) 및 왜곡 (D_i)는 서로 역비례한다는 것을 가정할 수 있다. 통상, 이러한 가정은 사실이 아니다. 그러나, 본 발명의 원리에 따르면, 레이트 (R_i) 은 이후 기술될 것처럼, 작은 증가값으로만 변화되고 따라서 실제적인 레이트-왜곡 곡선으로부터 너무 많은 일탈은 존재하지 않는다.
클래스 3 에서 애플리케이션 (301-i) 를 위한 새로운 레이트 (Rnew_i) 이 조절 레이트 스텝 606 에서 결정된다. 조절 레이트 스텝 606 에서, 오래된 레이트 (Rold_i) 는 애플리케이션 301-i 을 위한 현 레이트 (R_i) 과 동일하게 고정된다. 왜곡 임계치 (Dmax_i) 와 왜곡 (D_i) 사이의 표준화된 차이는 상수 c로 나타내고 오래된 레이트 (Rold_i) 에 첨가되어 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 생성된다. 특히,
구체적인 하나의 실시예에서, 상수 c 는 실험적으로 측정되었고, 16 으로 고정되었다.
다음, 조절 레이트 스텝 606 은 레이트 변화가 작은 증가임을 확인하기 위해서 새로운 레이트 (Rnew_i) 를 체크한다. 하나의 구체적인 실시예에서, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 더 낮은 레이트 바운드 및 더 높은 레이트 바운드에 의하여 한정된 범위내에 놓여져야 한다. 즉,
상기 구체적인 실시예에서, 상수 t 는 실험적으로 1.1 로 선택되었다. 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 더 높은 레이트 바운드 (t*Rold_i) 보다 크다면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 더 높은 레이트 바운드 (t*Rold_i) 와 동일하게 고정된다. 레이트의 변화가 작은 증가로 한정되는 것을 측정하기 위하여 새로운 레이트(Rnew_i) 가 테스트 된 후, 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 애플리케이션 301-i을 위한 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 더 큰지를 결정하기 위하여 새로운 레이트(Rnew_i) 가 테스트된다. 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 애플리케이션 301-i 을 위한 보장 레이트(Rgtd_i) 보다 더 크다면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 보장 레이트 (Rgtd_i) 와 동일하게 고정된다.
조절 레이트 스텝 606 의 완성시, 레이트의 증가가 효과적인 버퍼 크기의 증가를 동반하기 때문에 상기 기술된 것과 같이, 버퍼 채움의 확인은 필요하지 않다. 따라서, 프로세스는 조절 레이트 스텝 606 으로부터 축적 레이트 변화 스텝 607 로 이동한다.
축적 레이트 변화 스텝 607 에서, 애플리케이션 (301-i) 를 위한 레이트의 변화, 즉, 새로운 레이트 (Rnew_i) 와 오래된 레이트 (Rold_i) 사이의 차이가 측정되며, 델타 레이트 증가 △I 에 첨가되며, 이는 메모리 313 에 저장된다. 상기 델타 레이트 증가 △I 는 0 으로 시작되며 각 통계 멀티플렉서 사이클의 출발시 0 으로 재고정된다. 특히,
델타 레이트 증가 △I 는 포지티브이다. 축적 레이트 변화 스텝 607 의 완성시, 프로세스를 위해서 클래스 3 에서 추가의 애플리케이션이 있는지를 체크하는 스텝 608 로 프로세스가 이동된다. 클래스 3 에서 모든 애플리케이션이 처리되면, 스텝 607 은 프로세스 완성 스텝 630 으로 이동하며, 그렇지않으면 스텝 606 으로 이동된다. 따라서, 프로세스 605 는 클래스 3 에서 각각의 다양한 레이트 애플리케이션 (301-i) 를 위해 연속적으로 수행된다.
클래스 6 에서의 애플리케이션은 최대 왜곡 (K2_i*Dmax_i) 보다 더 큰 왜곡 (D_i) 를 가지며, 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 크거나 동일한 레이트 (R_i)를 갖는다. 애플리케이션은 적어도 보장 레이트로 할당된다는 사실에도 불구하고, 클래스 6 에서 애플리케이션은 목표 품질을 초과하는 왜곡 값에서 압축된다. 상기 애플리케이션은 왜곡과 동일하게 하기 위하여 경합적인 증가 레이트 프로세스 610 으로 경합한다.
특히, 평균 왜곡 스텝 611 에서, 클래스 6 내에서 모든 애플리케이션의 평균 왜곡 Davg 가 측정된다. 특히,
식에서, H 는 클래스 6 의 애플리케이션의 총 수 이다. 평균 왜곡 스텝 611의 완성시, 스텝 612 내지 616 은 클래스 6 에서 각각의 다양한 레이트 애플리케이션 301-i 을 위해 수행된다. 프로세스는 평균 왜곡 스텝 611 으로부터 조절 레이트 스텝 612 로 이동한다.
조절 레이트 612 스텝에서, 오래된 레이트 (Rold_i) 는 애플리케이션 301-i를 위해 현 레이트 (R_i) 과 동일하게 고정된다. 평균 왜곡(Davg) 과 왜곡(D_i) 사이의 표준화된 차이는 상수 c 에 의하여 나타내며 오래된 레이트(Rold_i) 로 추가되어 새로운 레이트 (Rnew_i) 를 생성한다. 하나의 구체적인 실시예에서, 상수 c 는 실험적으로 측정되었으며 16 으로 고정된다. 특히, 새로운 레이트 (Rnew_i) 은 :
다음 조절 레이트 스텝 612 가, 레이트의 변화가 작은지를 확인하기 위해 새로운 레이트 (Rnew_i) 를 체크한다. 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 증가하면, 새로운레이트 (Rnew_i) 는 더 낮은 레이트 바운드와 더 높은 레이트 바운드에 의하여 한정된 범위내에 존재해야 한다. 즉 :
하나의 구체적인 실시예에서, 상수 t 는 1.1 로 실험적으로 선택되었다. 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 더 높은 레이트 바운드 t*(Rold_i) 보다 크다면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 더 높은 레이트 바운드 t*(Rold_i) 와 동일하게 고정된다.
역으로, 만약 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 감소한다면, 새로운 레이트(Rnew_i) 는 더 낮은 레이트 바운드와 더 높은 레이트 바운드의 범위내에 있어야 한다. 즉,
하나의 구체적인 실시예에서, 상수 s 의 값은 0.9 로 실험적으로 선택되었다. 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 더 낮은 레이트 바운드 s*(Rold_i) 보다 작으면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 더 낮은 바운드 레이트 s*(Rold_i) 과 동일하게 고정된다.
새로운 레이트 (Rnew_i) 의 변화가 작다는 것을 측정하기 위하여 상기 레이트가 테스트된 후, 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 최대 레이트 Rmax_i 에 대한 보장 레이트 (Rgtd_i) 의 범위내에 존재하는지를 결정하기 위해 새로운 레이트(Rnew_i) 가 테스트된다. 만약 새로운 레이트 (Rnew_i) 가 애플리케이션 301-i 에 대한 보장 레이트 (Rgtd_i) 보다 작다면, 새로운 레이트 (Rnew_i)는 보장 ,레이트 (Rgtd_i) 와 동일하게 고정된다. 만약 새로운 레이트 (Rnew_i)가 애플리케이션 (302-i) 를위한 최대 레이트 Rmax_i 보다 더 크다면, 새로운 레이트 (Rnew_i) 는 최대 레이트 Rmax_i 과 동일하게 고정된다.
조절 레이트 스텝 612 의 완성시, 프로세스는 레이트 감소 체크 스텝 613 으로 이동된다. 레이트의 조절로 레이트가 감소되면, 프로세스는 레이트 감소 체크 스텝 613 으로부터 조절 버퍼 스텝 614 로 이동하고, 그렇지않다면, 축적 레이트 변화 스텝 615 로 이동한다.
조절 버퍼 614 스텝은 상기 기술된 조절 버퍼 스텝 602 와 동일하고, 이것이 참조로 여기 언급된다. 조절 버퍼 스텝 614 의 완성시, 프로세스는 축적 레이트 변화 스텝 615 로 이동한다.
상기 기술된 다른 축적 레이트 변화 스텝 603 및 607 에서처럼, 축적 레이트 변화 스텝 615 는 클래스 6 에서 모든 다양한 레이트 애플리케이션을 위한 새로운 및 오래된 레이트 사이에서 차이를 축적한다. 특히,
여기서, △C 는 포지티브 또는 네가티브 일 수 있으며 각각의 통계 멀티플렉서 사이클의 출발시 0 으로 맞추어진다. 축적 레이트 변화 스텝 615 의 완성시, 프로세스를 위해 클래스 6 에서 추가의 애플리케이션이 존재하는지를 체크하는 스텝 616 으로 프로세스가 이동한다, 클래스 6 에서 모든 애플리케이션이 처리된다면, 스텝 616 은 처리 완료 스텝 630 으로 이동하고 그렇지 않다면 스텝 612로 이동한다. 따라서, 프로세스 610 의 스텝 612 내지 616 은 클래스 6 에서 각각의 애플리케이션을 위해 반복적으로 수행된다.
스텝 403 내에서, 프로세스 600, 605 및 610 은 연속적으로 또는 평행하게 수행될 수 있다. 클래스 1,3,4 및 6 에서 모든 애플리케이션이 프로세스될때, 처리 완료 체크 630 은 축적 레이트 변화 스텝 620 으로의 프로세스를 통과시킨다. 축적 레이트 변화 스텝 620 은 새로운 레이트와 오래된 레이트 사이의 총 차이를 결정해서 전달 채널 (330) 의 용량이 완전하게 사용될 수 있도록 하지만, 초과로 적재하지는 않는다. 스텝 620 에서, 순(net) 레이트 변화 △는 △D, △I 및 △C 를 합함으로써 측정된다. 특히,
만약 순 레이트 변화(net rate change) △ 가 0 이하라면, 레이트 수정 스텝 403 에서 지금까지 수행된 작동으로 인하여 할당된 레이트의 순 감소를 가져온다. 역으로, 순 레이트 변화 △ 가 0 이상이라면, 레이트 수정 스텝 403 에서 지금까지 수행된 작동으로, 할당된 레이트의 순 증가를 가져온다. 순 레이트 변화 △ 가 0 이라면, 레이트 수정 스텝 403 에서 지금까지 수행된 작동으로, 할당된 레이트에서 순 변화가 생기지 않는다. 채널 용량 체크 621 은 상기 선택사항 중 어느 것이 발생하는지를 결정한다.
할당율에서 순 감소가 있다면, 체크(621)는 다음과 같이 상기 채널의 대역폭 사용을 최대화하기위해 클래스 3 및 6에서의 애플리케이션 중에서 유용한 비트를 번갈아 분배하는 레이트 증가 스텝623의 과정을 통과한다. 할당된 레이트에서 순증가가 있다면, 체크(621)는 통신 채널(330)의 수용성 안에서 작동하기 위해 몇가지 애플리케이션 레이트를 번갈아 감소시키는 레이트 감소 스텝622의 과정을 통과한다. 할당된 레이트에서 순 변화가 없다면, 체크(621)는 패킷 테이블 스텝(404)를 직접적으로 만드는 과정으로 전달된다. 유사하게 완성하자마자, 스텝(623)은 스텝(404)로 전달된다. 스텝(622)는 상기 레이트가 연속적으로 감소되면 스텝(404)으로 전달되고, 그렇지 않으면 스텝(407)으로 전달된다.
레이트 증가 스텝(623)의 과정은 제 7 도에서 더 상세히 보여준다. 예를 들면 클래스 3 및 6의 애플리케이션에서 최대 왜곡(K2_i) * (Dmax_i) )보다 큰 왜곡 (D_i)를 갖는 애플리케이션은 레이트 증가에 대한 후보로서 간주된다. 스텝 (623) 안에서 클래스 3의 애플리케이션은 초기에 클래스 6의 애플리케이션으로부터 분리된다.
클래스 3 애플리케이션에 대한 첫번째 과잉 변수화 스텝(701)에서, 변수 (excess_i)는 보증율(Rgtd_i)에서 새로운 레이트(Rnew_i_를 뺀다. 변수(excess_i)가 후속 사용동안 저장된다. 클래스 6 애플리케이션에 대한 두번째 변수 과잉 스텝(704)에서, 변수 (excess_i)는 최대 레이트 (Rmax_i)에서 새로운 레이트 (Rnew_i)를 뺀다. 스텝(704)에서 만들어진 변수 과잉(_i)는 또한 후속 애플리케이션에 대해 저장된다.
과잉 변수화 스텝(701)은 부가된 애플리케이션 스텝(703)의 과정으로 전달되고, 부가된 클래스 3 애플리케이션이 과정에 남으면 스텝(701)으로 되돌아가고, 만약 그렇지 않으면 스텝(705)으로 간다. 유사하게, 과잉 변수화 스텝(704)은 부가된 애플리케이션 스텝(706)의 과정으로 전달되고, 부가된 클래스 6 애플리케이션이 과정에 남아 있으면 스텝(704)의 과정으로 되돌아가고, 그렇지 않으면 스텝(705)으로간다.
클래스 3 및 클래스 6에서 모든 애플리케이션이 스텝(701 내지 703 및 704 내지 706)의 과정에 있을 때, 각각 과잉 축적 스텝(705)은 과정이 시작된다. 초기에 과잉 축적 스텝(705)에서 변수(sum_excess)는 0으로 저장된다. 과잉 축적 스텝705는 기억장치(313)로부터 변수 (sum_excess)를 검색하고 변수(sum_excess)의 현재값을 받아 각 변수 (excess_i)을 더한다. 변수(sum_excess)의 최종값은 기억장치(313)에 저장된다.
레이트조정 스텝(707)에서, 수정된 새로운 레이트 (Rrnew_i)은 상기 애플리케이션에 기여하는 애플리케이션할 수 있는 채널 수용량의 분율에 의한 레이트 증가 (Rnew_i)에 의해 만들어진다. 상기에 기술된 재현 능력도에서 두개의 구조가 애플리케이션된다. 이점에서, 상기 첫번째 구조는 클래스 2 및 5에서 애플리케이션 301-i에 대한 원래 레이트 및 클래스 1, 3, 4 및 6에서 애플리케이션 301-i에 대한 새로운 레이트를 갖는다. 상기 두번째 구조는 클래스 1, 3, 4 및 6에서 애플리케이션 301-i에 대한 원래 레이트를 갖는다. 레이트조정 스텝(707)에서 오직 첫번째 구조가 이용된다. 여기서 새로운 레이트 (Rnew_i)는 스텝(707)의 시작에서 첫번째 구조에 레이트로 언급된다. 새로운 레이트 (Rnew_i)은 수정된 새로운 레이트 (Rrnew_i)을 만드는 과정이며, 첫번째 구조에 저장된다. 특히,
다음 레이트조정 스텝(707)은 수정된 새로운 레이트 (Rrnew_i)을 체크하여 레이트에서 변화가 조금 증가된 것을 확인한다. 수정된 새로운 레이트(Rrnew_i)는 예를 들면 하한율 및 상한율에 의해 정의되는 범위안에 있다.
한개의 실시예에서, 상수 t는 1.1로 실험적으로 선택된다. 수정된 새로운 레이트 (Rnew_i)는 상한율 t* Rold_i보다 크다면, 수정된 새로운 레이트(Rnew_i)는 상한율 t* Rold_i와 같게 설정된다.
스텝(707)을 완성하자마자, 스텝(708)은 스텝(707) 과정에 있지 않는 클래스 3 및 6에서 특정 남아있는 애플리케이션인지를 체크한다. 남아 있는 애플리케이션이면, 스텝(707)로 과정을 되돌린다. 클래스 3 및 6에서 각 애플리케이션이 스텝(707)에서 처리된 후, 할당되지 않고 남아 있는 특정 채널 패킷은 빈 패킷으로 전달된다.
레이트 감소 스텝(266)의 한 실시예는 제 8 도에서 더 상세히 보여준다. 보증율 (Rgtd_i) 보다 크거나 동일한 애플리케이션 (301_i)으로 예를 들면 클래스 4 내지 6에서 애플리케이션 (301_i)는 스텝622에서 상기 레이트의 감소에 대한 후보로 간주된다. 그러나 종래 레이트 감소 (Rnew_i)의 과정이 클래스 4에서 특정 애플리케이션 (301-i)에 대한 보증율 (Rgtd_i)보다 낮으면, 상기 애플리케이션은 레이트 감소 스텝 622에서 처리되지 않는다.
과잉 변수화 스텝(801)에서 변수 (exccss_i)는 새로운 레이트 (Rnew_i)로부터 보증율 (Rgtd_i)를 빼서 만들어진다. 변수 (excess_i)은 기억장치에 저장된다.과잉 변수화 스텝(801)은 부가된 애플리케이션 스텝(802)로 전달되고, 보증율 (gtd_i) 다 더 크거나 동일한 새로운 레이트 (mew_i) 갖는 부가적 애플리케이션이 과정에 남으면 스텝(801)로 되돌아가고 그렇지 않으면 스텝(803)으로 간다. 이와 같이 스텝(801)이 완성되자마자 변수 (excess_i)는 보증율 (Rgtd_i)보다 크거나 같은 새로운 레이트 (Rnew_i)를 갖는 각 애플리케이션에 대해 기억장치에 저장된다.
초기에, 과잉 축적 스텝(803)서, 변수 (sum_excess)는 0으로 저장된다. 과잉 축적 스텝(803)은 기억장치(313)로부터 변수 (sum_excess)을 검색하고 연속적으로 저장된 각 변수 (excess_i)을 검색하고 변수 (sum_excess)의 현값에 검색된 변수 (excess_i)을 더한다. 그리고 변수 (sum_excess)의 생성값이 기억장치(3113)에 저장된다. 완성되자마자, 과잉 축적 스텝803은 레이트를 조정하기 위한 스텝(804)로 전달된다.
상기에 기술된 재현능력도에서, 두개의 구조가 애플리케이션된다. 이점에서, 상기 첫번째 구조는 클래스 2 및 5에서 애플리케이션(301-i)에 대한 구 레이트 및 클래스 1, 3, 4 및 6에서 애플리케이션(301-i)에 대한 새로운 레이트를 갖는다. 상기 두번째 구조는 클래스 1, 3, 4 및 6에서 애플리케이션(301-i)에 대한 구 레이트를 갖는다. 레이트 조정 스텝(804)에서, 오직 첫번째 구조가 이용된다. 여기서 새로운 레이트(Rnew_i)는 스텝(804)의 시작에서 첫번째 구조에서 레이트로 언급된다. 새로운 레이트(Rnew_i)가 첫번째 구조에 저장된 수정된 새로운 레이트(Rrnew_i)를 만들기 위해 처리된다.
애플리케이션(301-i)에 대한 수정된 새로운 레이트(Rrnew_i)가애플리케이션(301_i)에 기여할 수 있는 상기 사용 가능한 채널 응량의 분율에 의한 새로운 레이트(Rnew_i)의 감소에 의해 만들어진다. 특히,
상기 레이트를 조정한 후에, 레이트 조정 스텝(804)은 스텝(805) 범위에서 레이트로 전달된다. 수정된 새로운 레이트 (Rrnew_i)가 예측할 수 있는 범위안에 있으며 예를 들면 상기 레이트의 변화율이 조금 감소된 것을 확인하기 위해 스텝(805)는 수정된 새로운 레이트(Rrnew_i)를 체크한다. 상기 실시예에서, 수정된 새로운 레이트(Rrnew_i)는 하한율 및 상한율의 범위에 있다. 예를 들면,
다시, 상수 s의 값은 0.9로 실험적으로 선택된다. 수정된 새로운 레이트(Rrnew_i)가 한정된 범위 안에 있지 않다면, 스텝(805)는 스텝(407)로 전달되고, 반대로 버퍼 크기(806)를 조정하기위해 전달된다.
상기에서 설명된, 시스템을 통한 일정 지연시간을 유지하기 위해, 애플리케이션(303-i)의 상기 레이트에서 감소는 컴퓨터(302-i)의 효율적 버퍼 크기에서 비례적 감소에 따른다. 이와 같이, 버퍼 크기 조정 스텝(806)은 새로운 효율적 버퍼크기를 측정한다. 새로운 효율적 버퍼 크기 "buf__sz_i" 는 수정된 새로운레이트(Rrncw_i)의 제품과 동일하고 시스템 지연 시간 간격은 δ_i이다. 특히,
그러나 다시 상기 버퍼 크기는 임의로 감소될 수 없다 그러므로 한계(max_buffer_i)가 새로운 버퍼 크기 (buf_sz_i)와 비교되고 스텝(806)에서 스텝(807)로 전달된다.
스텝(807) 범위의 버퍼에서, 새로운 버퍼 크기 (buf_sz_i)가 최대 버퍼 종합 한계 (max_buffer_i)보다 적으면, 스텝407로 전달되고, 그렇지 않으면 스텝(809)로 전달된다. 시험 스텝(809)에서, 보증율(Rgtd_i)보다 크거나 동일한 새로운 레이트(Rnew_i)를 갖는 부가된 애플리케이션이 처리되어진 것이 남으면 스텝(804)으로 되돌아가고 그렇지 않으면 패킷 테이블 스텝(404)를 만들기 위해 전달된다.
상기 스텝(622)의 실시예에서, 보증율 (Rgtd_i)보다 크거나 동일한 레이트(R_i)를 갖는 모든 애플리케이션은 처리된다. 상기 실시예가 애플리케이션의 특정한 설정에 대해 본 발명을 설명하고 한정하는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 되풀이된 과정이 이용된다. 초기에 오직 클래스 4의 애플리케이션이 스텝(622)에 대해 상기에 기술된 것과 같이 처리되고 채널 용량에 감소가 스텝(621)에서 검출된 과잉 용량과 비교된다. 용량에서 상기 감소가 과잉 용량보다 크면, 스텝(622)는 완성된다. 역으로, 용량에서 감소가 과잉 용량보다 작으면, 클래스 4 및 5에서 애플리케이션이 처리되고, 용량에서 감소는 측정된다. 클래스 4 및 5에서 애플리케이션에 대한 용량에서 상기 감소가 과잉 용량보다 더 크면, 스텝(622)은 완성된다. 반대로 스텝(622)는 제 8 도에 대해 상기에 기술된 것과 같이 정확하게 실행된다. 상기 방법은 많은 시간을 요구하지만, 클래스 6에서 애플리케이션에 대해 상기 레이트를 감소시키는 것이 불필요하다면, 또한 전체 실행을 향상시킬 것이다.
일 실시예에서, 상기에 기술된 것과 같이 변형율 스텝(403)이 몇 가지 수행효율의 비용에서 과정의 복잡성을 감소하기 위해 변형된다. 특히, 상기 조정 버퍼 크기 스텝이 제거된다. 상기 버퍼 크기의 조정은 모든 상기 레이트 측정이 완성된 후에 행한다. 그리고, 새로운 레이트가 모든 애플리케이션에서 사용되었을 때, 통계적 멀티플렉서(300)는 구 레이트보다 작은 새로운 레이트를 갖는 모든 상기 애플리케이션에 대해 버퍼 크기 체크로 예를 들면 상기 버퍼 종합 체크를 실시한다. 상기 애플리케이션은 상기 버퍼 종합 조건을 만족지 못하면, 모든 상기 애플리케이션에 대한 상기 새로운 레이트가 떨어지고, 모든 애플리케이션은 다음 시간에 대한 상기 구 레이트에 할당된다.
레이트를 변형시키기 위한 실시예에서 상기에 나타낸 레이트 스텝403는 한정된 보증율 (Rgtd_i)을 갖는 모든 애플리케이션 (301-i)을 확인하고 표적 왜곡을 얻기위해 초당 비트의 보증수를 받아, 상기 애플리케이션은 바람직하게 클래스 2 및 5안에 있다. 더우기, 상기 애플리케이션은 보증율보다 작거나 동일한 표적 왜곡을 얻고 상기 레이트은 다른 애플리케이션의 실행에 대해 변경되지 않는다. 상기는 표적 뒤틀린 수준 및 보증율이 적절히 선택된다면, 통계적 멀티플렉서(300)는 요구된 왜곡 수준에서 실행을 확인하는 것을 의미한다. 상기는 개개의 애플리케이션 기준에서 실행의 조절이 허용되고, 프리미엄 및 페이-퍼-뷰 애플리케이션의 경우에 필수적이다.
개개의 애플리케이션 기준에서 실행 조절이 필수적이지 않다면, 변형율 스텝403는 세계적 기준에서 필적하는 애플리케이션을 위해 단순화될 수 있다. 상기는 0과 동일한 모든 애플리케이션의 표적 왜곡을 설정함에 의해 실행될 수 있다. 상기 방법에서, 과정의 오직 일부로 예를 들면 과정610이 실행되고, 모든 애플리케이션의 왜곡값에서 대략 동일한 시스템의 구동에 영향을 준다. 스텝403 끝에 사용된 과정에 독립적으로 다음 통계적 멀티플렉서 순환에 대한 각 가변율 애플리케이션에 대해상기 레이트를 포함하는 테이블이 만들어진다. 선택적으로, 상기 테이블은 다음의 통계적 멀티플렉서 순환에 대한 고정율 및 가변율을 포함한다.
패킷 테이블 스텝404 수립
상기 실시예에서 패킷 테이블 스텝(404) 수립에서, 특별한 과정이 상기 패킷 스케줄 테이블을 조직하기위해 애플리케이션된다. 여기에 상기 과정은 대개 먼저 고려되고, 상기 과정의 특정 애플리케이션이 고려된다. 상기 과정은 패킷 스케줄 테이블을 조직하는 한가지 방법을 설명하는 것으로 본 발명의 상기 특정 과정을 한정하는 것은 아니다.
테이블 스텝(404) 수립에 사용된 과정에서, 패킷의 정수 E를 포함하는 예를 들면 윈도에서 시간의 선택된 간격이 고려되고, 예를 들면 E는 선택된 시간 간격에서 통신 채널(330)에 전달될 수 있는 패킷의 전체수이다. 통계적 멀티플렉서(300)는 L개의 애플리케이션 301-1 내지 301-L까지 핸들링하고, 특정 애플리케이션 301-i에 대해 상기 윈도에 할당된 패킷의 수는 m_i이다. 스텝404 초기에, 선택된 시간 간격에서 각 애플리케이션에 대해 요구된 상기 패킷의 수 m_i가 공지되어 있다. 명백한 억제는 애플리케이션 301-1 내지 301-L에 의해 요구된 패킷의 전체 수가 전체 사용가능한 패킷을 초과하지 않는 것으로, 예를 들면
본 발명의 과정은 각 패킷을 시간에서 가장 가치있는 애플리케이션에 할당한다. 가장 가치있는 애플리케이션의 측정은 윈도에서 애플리케이션에서 포인트(실제 배치)까지 할당된 패킷의 수 및 윈도에서 애플리케이션이 포인트(표적 배치)까지 할당되어 있는 애플리케이션의 패킷의 수를 기본으로 한다. 패킷이 전체 윈도상에서 균일하게 분배되어 있기때문에, 패킷 시간 n까지 애플리케이션 (301-i)에 대한 표적 배치는 다음과 같다:
즉, 애플리케이션(301-i)이 n번째 패킷에 의해 받는 패킷의 수이다. 분명히,
패킷의 실제수가 r_i(n)으로 나타낸 n번째 패킷을 포함하지 않는 애플리케이션 301-i까지 할당되었다. 최소감도 ζ_i(n)은 애플리케이션은 다음 패킷의 최대의 가치가 있는 것을 측정하는데 사용된다. 상기 실시예에서, 최소감도 ζ_i(n)은 다음에 의해 정의된다.
즉, 최소감도 (ζ_i(n))가 각 L개의 애플리케이션에 대해 측정되고, n번째 패킷은 가장 큰 최소감도 (ζ_i(n))를 갖는 애플리케이션에 할당된다. 특정 남아있는 패킷은 영 패킷으로 삽입된다. 각 패킷에 대해 상기 작동의 반복에 의해서 패킷은 알맞은 단일 방식으로 예를 들면 패킷 스케줄 테이블이 만들어진 모든 L개의 애플리케이션에 분배된다.
일 실시예에서, 최소감도 (ζ_i(n))은 하드웨어에서 실행되었을 때 느린 나누기와 곱하기를 요구하기때문에 애플리케이션될 수 없다. 오히려 나누기를 요구하지 않는 동등한 최소감도가 애플리케이션되며, 패킷 스케줄 테이블은 하드웨어에서 매우 빠르게 만들어질 수 있다.
분명히, 새로운 최소감도 (η_i(n))는 윈도에서 패킷의 수 E에 의해 최소감도 (ζ_i(n))를 곱하여 얻는다. 예를 들면
상기 패킷 스케줄 테이블은 제 9 도에서 설명된 과정의 실행에 의해 만들어진다. 초기 스텝901에서, 최소감도 (η_i(n))은 각 애플리케이션에 대해 0에 설정된다:
η_i(n) = 0 여기서 i = 1, ..., L
선택적으로 최소감도 (η_i(n))는 각 애플리케이션에 대해 m-i로 설정된다. 또한 현 패킷수에 대한 인덱스 n은 현 애플리케이션에 대한 인덱스 i와 같이 0에 설정된다. 초기 스텝901를 완성하자마자, 과정은 부가적 패킷 체크 스텝902로 전달된다.
부가적 패킷 체크 스텝902는 현 패킷 인덱스 n을 증가하고, 인텍스 n은 인덱스 n이 패킷의 전체수 E보다 더 큰지를 측정하기위해 인덱스 n을 체크한다. 인덱스 n이 패킷의 전체수보다 작거나 같으면 과정은 부가적 애플리케이션 체크 스텝903로 전달되고 그렇지 않으면 스텝404에서 끝난다.
부가적 애플리케이션 체크 스텝904가 현 애플리케이션 인덱스(i)를 증가하고 인덱스 (i)가 애플리케이션의 전체수 L보다 큰지를 측정하기위해 인덱스 (i)를 체크한다. 인덱스 (i)가 애플리케이션의 전체수 L보다 적거나 또는 동일하다면, 과정은 최신의 최소감도 스텝905로 전달되고, 그렇지 않으면 패킷 스텝906를 할당하기위해 전달된다.
최신의 최소감도 스텝905에서, 최소감도 (η_i(n))이 먼저 만들어진다. 다음 패킷의 수 (m_i)는 상기 윈도상에 할당되고, 애플리케이션 (301-i)은 최소감도 (η_i(n))에 첨가되고 과정은 부가적 애플리케이션 스텝904로 되돌아간다. 상기 반복된 첨가는 효율적으로 최소감도 (η_i(n))에서 생성물 n * (m_i)를 형성하는 것을 알았다.
최소감도 (η_i(n))가 모든 L개의 애플리케이션에 대해 새롭게 되었을 때, 과정은 부가적 애플리케이션 스텝904에서 패킷 스텝906를 할당하기위해 전달된다. 배치된 패킷 스텝906에서, 큰 양성의 최소감도 (η_i(n))을 갖는 애플리케이션은 패킷 n을 배치하며, 예를 들면 패킷 n을 배치한 애플리케이션에 대해 포인터에서 기록기로 로케이션 n에서 상기 패킷 스케줄 테이블에 넣는다. 상기 포인터는 상기 기록기와 동일한 번지를 갖는다.
상기가 동일(tie)하다면 예를 들면 두개 이상의 애플리케이션이 더 큰 양성 최소감도 η_i(n)을 갖는다면, 상기 윈도 위에 배치된 많은 패킷수 (m_i)를 갖는 상기 애플리케이션이 패킷 n을 배치시킨다. 물론 다른 동점시 처리(tie-breaking) 규칙도 애플리케이션될 수 있다. 최소감도 (η_i(n))가 영보다 크지않다. 상기 패킷은 영 패킷으로 표시된다. 패킷 n이 배치된 후, 패킷 E의 전체수는 패킷 n을 배치한 애플리케이션에 대해 최소감도 (η_i(n))으로부터 감한다.
배치된 패킷의 합이 윈도에서 전달된 패킷의 수 E와 같다면, 영 패킷은 없다. 그러나, 영 패킷이 바람직하거나 또는 배치된 패킷의 합보다 패킷 스케줄 테이블에서 더 많이 들어간다면, 영 신호원은 패킷의 배치 m_j를 한정할 수 있고, 각 윈도 m_j 패킷은 영 패킷으로서 전달된다.
배치 패킷 스텝906이 완성되자마자 과정은 부가된 패킷 체크 스텝902로 되돌아가고, 패킷 E의 각 전체 수가 애플리케이션 이나 영 패킷에 배치될 때까지 상기의 과정을 반복한다. 모든 E 패킷이 배치되었을 때, 패킷 테이블 스텝404가 완성된다.
패킷 테이블 스텝404를 만드는 상기 기술은 각 윈도에 대해 완전한 새로운 패킷 스케줄 테이블을 만든다 통계적 멀티플렉서(300)는 가변율 및 고정율 양쪽과 작동하는 애플리케이션에 대해 스케줄 패킷을 갖는다. 비록 가변율 애플리케이션이 모든 윈도의 새로운 패킷 스케줄 테이블을 요구할지라도, 통계적 멀티플렉서(300)는 고정율 애플리케이션이 또한 패킷의 요구된 몫을 얻도록 보장한다.
특정 가변율 애플리케이션 (301-i)에 대해, 윈도에 배치된 패킷의 수는 m_i이고, 여기서 특별한 가변율 애플리케이션 (301-i)에 대해 배치된 많은 패킷은 초당 윈도의 크기에 의해 스텝403에서 만들어진 테이블로부터 애플리케이션(301-i)에 대한 초당 패킷의 레이트를 곱하고 상기 생성물보다 적은 가장 큰 정수값을 버리는 것에 의해 정의된다. 유사하게, 각 고정율 애플리케이션 (300-j)에 대해, 윈도 상에 배치된 많은 패킷은 m_j이고, 여기서 특별한 고정율 애플리케이션 (301-i)에 대해 배치된 많은 패킷은 몇 초 안에 윈도의 크기에 의해 스텝401에서 시스템 감시 프로그램(340)에 의해 제공된 애플리케이션 (301-j)에 대해 초당 패킷에서 레이트를 곱하고 상기 생성물보다 적은 가장 큰 정수 값을 생성물에서 버리는 것에 의해 정의된다. 선택적으로 상기 단절 오차를 제거하기위해, 가변율 애플리케이션 (301-i)에 대한 윈도 상에 배치된 많은 패킷 m-i는 스텝403에서 직접 결정되고 고정을 애플리케이션 301-j에 대해 윈도 상에 배치된 많은 패킷 m_j는 직접적으로 시스템 감시 프로그램(340)에 의해 제공된다. 윈도에서 각 고정율 애플리케이션에 대해 요구된 많은 패킷은 가변율 애플리케이션 에 대해 요구된 많은 패킷과 결합하고 실시예에서 다음 윈도에 대한 패킷 스케줄 테이블을 만드는데 애플리케이션된다. 각 윈도동안 실시된다. 다른 말로, 상기 패킷 스케줄 테이블은 각 윈도에서 모든 애플리케이션 어플래쉬에 대해 만들어진다.
예를 들면 5이하의 몇 개의 가변율 애플리케이션이 통계적 멀티플렉서(300)에 의해 다룬다면 상기 접근은 바람직하다. 그러나 "몇 개의 고정율 애플리케이션" 으로 정의된 상기 수는 통계적 멀티플렉서(300)에서 사용된 프로세서에 의존한다. 프로세서의 힘이 커지면, 몇 개의 고정율 애플리케이션으로 고려된 많은 고정율 애플리케이션이 더 커진다.
그러나 전형적인 단일 통계적 멀티플렉서(300)에 연결된 많은 애플리케이션은 꽤 크고-- 전형적으로 수십개이다. 대부분의 상기 애플리케이션은 고정율 애플리케이션이다. 상기 상황에서, 예를 들면 패킷 스케줄 테이블에서 상기 패킷 스케줄이 빈번하게 최신화되는 것은 크게 불충분하다. 애플리케이션의 대부분은 고정율이라는 사실에서 몇 개의 고정율 애플리케이션은 매우 낮은 레이트로 작동하여 상기 애플리케이션은 모든 윈도에서 패킷을 필요로 하지 않는다. 예를 들면 일초안에 여섯개 통계적 멀티플렉서 및 초당 두개의 패킷을 필요로 하는 고정율 애플리케이션이 있다면, 통계적 멀티플렉서는 상기 애플리케이션에 대해 패킷을 전송하는 여섯개의 윈도 트랙을 유지해야 한다. 상기는 전체 복잡성을 더한다.
그러므로, 한 실시예에서, 예를 들면 정류 패킷 테이블로 때때로 정류 테이블, 일차 패킷 테이블 및 일차 테이블로 불리는 두개 패킷 스케줄 테이블 및 때때로 동력 테이블, 이차 패킷 테이블 및 이차 테이블로 불리는 동력 패킷 테이블이 애플리케이션된타. 스텝401에서 배치시간동안 상기 정류 패킷 테이블이 일단 만들어지고, 예를 들면 약 1초의 상대적으로 큰 시간 간격을 둔다. 그러므로 상기 실시예에서 제 9 도에서 설명되고 상기에 기술된 과정404은 초기 스텝(401) 안에서 정류 테이블을 만드는데 애플리케이션된다. 상기 고정율 애플리케이션에 대한 특정 레이트 및 상기 가변율 애플리케이션에 대한 초기 레이트가 각 애플리케이션(301-i)에 대한 간격위에 배치된 많은 패킷 m_i를 만드는 과정에서 애플리케이션된다.
패킷 n이 과정에서 고정율 애플리케이션에 배치된다면, 상기 애플리케이션의포인터는 정류 패킷 테이블에서 패킷수 n에 대항하여 삽입된다. 그러나 패킷 n이 과정에서 가변율 애플리케이션에 배치된다면, "널(null)" 이라고 불리는 예측된 코드가 정류 패킷 테이블에서 패킷수 n에 대항하여 삽입된다. 일단 초기 스텝401에서 만들어지면, 정류 패킷 테이블은 다음의 재배치시간부터 바뀐다.
정류 테이블안에 패킷을 배치하는 특별한 방법은 본 발명의 분야에서 중요하지 않다. 많은 방법이 사용된다. 실시예에서, 모든 가변율 애플리케이션은 의사-애플리케이션으로 생각될 수 있다. 의사-애플리케이션에 대한 전체 배치는 모든 가변율 애플리케이션에 대한 애플리케이션의 합이다. 상기 패킷 스케줄은 F+1 애플리케이션에 대해 실시되고, 여기서 F는 고정율 애플리케이션의 수이고 하나는 의사-애플리케이션이다. 상기 실시예에서, 의사-애플리케이션에 배치된 정류 테이블에서 위치는 다른 포지션이 삽입된 고정율 애플리케이션에 대한 포인터를 갖는 동안 삽입된 영 코드를 갖는다.
동적 패킷 테이블은 가변 레이트 애플리케이션에 대하여 새로운 레이트를 사용하는 패킷 테이블 설치 스텝 404의 모든 윈도에 만들어진다. 그러나, 동적 패킷 테이블의 패킷수는 전체 패킷수(N)라기 보다는 오히려 통계적 멀티플렉서 주기에 모든 가변 레이트 애플리케이션에 할당된 전체 패킷수이다. 제 9 도에 도시된 바와 같이, 처리(404)는 전체 패킷수(N)를 대신하여 윈도에서 이용할 수 있는 재정의된 전체 패킷수를 사용하는 동적 패킷 테이블을 발생하는데 이용된다. 다시 말하면, 정적 및 동적 테이블 내에 패킷을 할당하는데 사용된 특별한 패킷 스케줄링 방법은 본 발명의 중요한 사항은 아니다. 한가지 중요한 점은 정적 테이블은 가변 레이트애플리케이션에 대하여 삽입된 널 코드로 구성시간에 1회 구성되고, 동적 테이블은 윈도마다 1회씩 가변 레이트 애플리케이션에 대하여 갱신, 즉 내장된다. 동적 및 정적 테이블의 사용에 대한 설명은 제 18 도를 사용하여 아래 서술된다.
통계적 멀티플렉싱 주기의 크기, 즉 윈도는 고정되지 않고, 시간에 따라 변화할 수 있다. 결과적으로 스텝 404의 동적 테이블에 존재하는 항들의 수는 고정되지 않고, 윈도에 따라 변화할 수 있다. 본 실시예에 있어서, 윈도는 지정된 수의 왜곡값, 예를 들면 3이 통계적 멀티플렉서(300)에 의해 윈도내에 가변 레이트 인코더로부터 수집되기 충분한 크기를 가져야 한다는 크기의 제한을 가진다. 부가적으로 수집된 지정된 수의 왜곡값은 윈도에 따라 변화할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 구성에 있어서 동적 테이블은 기껏해야 192개의 항들을 가지도록 제한된다. 통상적으로 한 윈도의 모든 가변 레이트 애플리케이션에 할당된 전체 패킷수는 192보다 훨씬 크다. 따라서, 동적 테이블의 모든 항들이 액세스될 때, 통계적 멀티플렉서(300)는 최종 항으로부터 최초 항으로 되풀이되고, 순차적으로 다시 항들에 액세스하기 시작한다. 따라서, 192개의 항을 가지는 동적 테이블은 윈도가 종료할 때까지 반복적으로 사용된다.
아래에 보다 자세히 서술되는 한 동적 테이블로부터 다른 동적 테이블로의 변환은 통계적 멀티플렉서(300)이 그 테이블의 최종 항에 액세스하고, 최초 항으로 되풀이될 때 이루어지고, 변환후에 통계적 멀티플렉서(300)는 다른 동적 테이블의 최초 항에 액세스한다.
레이트 전송 스텝 405
레이트 전송 스텝 405에서, 통계적 멀티플렉서(300)는 스텝 404에서 새로운 동적 테이블을 발생하는데 사용된 새로운 레이트를 가변 레이트 애플리케이션(301-i)를 처리하고 있는 인코더(302-i)로 전송한다. 각각의 인코더(302-i)에 대한 새로운 가변 레이트은 범용 통신 테이블에 기록되고, 전술한 처리를 사용하는 인코더에 전송된다. 모든 레이트 감소가 먼저 전송되고, 타이머가 동작된다. 본 실시예에 있어서, 타이머는 34ms 타이머이다. 이 타이머는 레이트 감소의 전송완료 후에 하나의 화상 주기의 완료를 결정하는데 사용된다. 이 주기은 레이트 감소가 레이트 증가에 앞서 인코더에 의해 구현되도록 하기 위해 선택된다. 타이머가 정지할 때, 레이트 증가는 적당한 인코더(302-i)로 전송된다.
새로운 동적 테이블을 발생하는데 사용된 새로운 레이트의 전송이 끝나면, 스텝 405로부터 레이트 변환 스텝 406으로 처리가 넘어간다.
레이트 변환 스텝 406
레이트 변환 스텝 406은 인코더(302-i)의 하드웨어에 의해 제어된다. 통상적으로 일단 인코더(302-i)가 화상을 인코딩하기 시작하면 인코더(302-i)의 내부 레이트 제어를 변경할 수 없다. 그러므로, 레이트 변환 스텝(306)에 대한 다음과 같은 논의는, 인코더(302-i)에서의 레이트 변환은 인코더(302-i)에 의한 새로운 레이트의 수령에 이어서 최초 화상 경계에서 발생한다고 가정한 것이다. 인코더(302-i)가 최초 화상 경계보다 많은 시간을 필요로 하면, 다음 논의에서 시간은 적당히 연장되어야 한다. 이와 마찬가지로, 인코더(302-i)가 한 화상내에 새로운 레이트를 구현할 수 있으면, 다음 논의에서 시간은 짧아질 수 있다. 본 명세서의 관점에서본다면, 인코더(302-i)의 성능에 기초를 두는 필요에 따른 수정은 당업자에게는 자명할 것이다. 물론, 인코더가 프레임 경계에 한정되는 것이 아니라 어느 때라도 레이트를 변경할 수 있으면, 후술되는 바와 같이 변환 주기는 0로 감소될 수 있다.
그러므로, 본 실시예에 있어서 레이트 변경은 다만 화상 사이, 즉 화상의 시작에서만 허용된다. 게다가 통계적으로 멀티플렉싱된 애플리케이션(302-i)의 화상 경계는 동시에 발생하도록 되지 않는다. 이러한 두 개의 조건은 연속적으조 동작한다. 한 화상내의 애플리케이션(301-i)의 레이트은 변경될 수 없기 때문에, 애플리케이션(301-i)에 대한 다음 화상 경계까지 구현될 수 없다. 그러나, 애플리케이션(301-i)이 화상 경계에 도달할 때, 다른 몇 개의 애플리케이션(301-j)은 화상 경계에 있을 수 없다. 그러므로, 새로운 애플리케이션(301-j)에 대한 새로운 레이트 R-j는 애플리케이션(301-i)에 대한 화상 경계에서 구현될 수 없다. 다시 말하면, 모든 애플리케이션의 레이트를 변경할 수 없고, 동일한 시점에 멀티플렉서 패킷 스케줄을 변경할 수 없다.
이러한 문제에 대한 해결책은 모든 애플리케이션(301-i)의 새로운 레이트 및 새로운 패킷 스케줄의 변경을 동시에 실행하는 것이 아니라 변환 주기(1020)(제 10 도)으로 표시된 비영 시간(non-zero) 구간에 대한 변환을 실행하는 것이다. 변환 주기(1020)는 모든 애플리케이션(301-i)이 변환 주기(1020)내에 적어도 하나의 화상 경계를 가지도록 선택된다. 제 10 도에서, 틱(tick) 마크(1001-1010)는 NTSC 입력의 경우에 30Hz(실제로는 29.97Hz)의 주파수를 가지는 프레임 경계를 나타낸다. 윈도(1050)는 화살표(1051)에서 시작되고, 화살표(1052)에서 종료한다. 레이트 수정 스텝 403은 시간(1060)을 넘어 종료된다. 패킷 테이블 설치 스텝 404는 시간(1070)을 지나서 종료하고, 레이트 전송 스텝 405는 시간(1080)을 지나서 종료한다. 이 경우에 변환 주기(1020)의 길이는 2/29.97초이다.
최초 화상 경계에서 애플리케이션 변환 레이트은 변환 주기(1020)내에 출회된다. 특히, 새로운 레이트가 이전의 레이트보다 낮은 모든 애플리케이션은 최초 반주기(1020-1)을 지나서 레이트 변환을 실행한다. 다음에 변환 주기의 중심에서 통계적 멀티플렉서(300)는 새로운 패킷 스케줄을 변환한다. 최종적으로 새로운 레이트가 이전의 레이트보다 높은 모든 애플리케이션은 두 번째 반주기(1020-2)에서 변환을 실행한다.
이러한 처리는 모든 애플리케이션 레이트의 합이 통신채널(330)의 용량보다 큰 시점은 없다는 것을 보장한다. 그러나, 몇몇 애플리케이션은 통계적 멀티플렉서(300)에 의해 제공되는 레이트보다 낮은 레이트로 동작할 수 있기 때문에 최초 반주기(1020-1) 동안에는 채널 이용에 있어서 약간의 저하가 존재한다. 특히, 최초 반주기(1020-1)에 있어서 몇몇 애플리케이션에 대한 레이트은 감소, 즉 이러한 애플리케이션에 대한 인코더들이 이전의 레이트보다 낮은 레이트로 압축을 개시한다. 그러나, 통계적 멀티플렉서(300)가 새로운 패킷 스케줄 테이블을 구현할 때까지 통계적 멀티플렉서(300)는 이전의 높은 레이트보다 낮은 레이트를 가진 애플리케이션을 계속 제공한다. 이러한 결과는 어느 정도의 통신 채널(330)을 미사용하고 있기 때문이다.
제 10 도에서, 틱 마크는 인용을 목적으로 통계적 멀티플렉서(300)에 의해사용되고, 그 자체로는 어떤 애플리케이션에도 로크(lock)되지 않는다. 게다가 모든 애플리케이션은 두 개의 근접한 틱, 즉 1/29.97초에 의해 한정된 주기로 각 프레임을 코딩하는 것을 완료한다고 가정된다. 어떤 애플리케이션의 프레임 레이트가 29.97Hz보다 작으면, 예를 들면 23.97Hz의 필름이라면 인코더가 각 프레임을 29.97초로 압축하고 입력 데이터 레이트와 동기하도록 어느 정도의 시간을 유휴상태로 한다.
통계적 멀티플렉서(300)는 연속적으로 반복되는 주기(1050)내의 사상을 가지고 주기적인 방식으로 동작한다. 제 10 도에 도시된 바와 같이, 주기의 길이는 실시간 성능의 지표는 아니다. 사실, 타이밍에 관하여 상기 도면(및 다음 도면)으로부터 이끌어 낼 수 있는 유일한 결론은 통계적 멀티플렉서 주기 동안 많은 시간이 패킷 스케줄 테이블을 형성하는데 소용되고, 본 발명의 다른 태양이 비교적 짧은 시간에 실행된다는 것이다. 본 발명에 따른 처리를 실행하는데 필요한 실제 시간은 통계적 멀티플렉서(300)에서 이용가능한 컴퓨터 성능에 의존한다. 그러나, 주기는 적어도 2/29.97초의 변환 주기(1020)를 포함해야 하기 때문에 주기가 감소될 수 없는 최소값이 존재한다.
제 11 도는 대안적으로 보다 짧은 주기(1150)로 구현한 실시예를 보여준다. 이 실시예에 있어서, 인코더와 디코더 버퍼 크기는 변환 주기가 각 애플리케이션의 화상 경계를 정확히 포함할 만큼 "충분히 크다". 애플리케이션은 자체적으로 화상 경계에 도달하고 변환 주기(1160)의 중심에서 새로운 패킷 스케줄로 변환할 때 보다 높은 또는 낮은 레이트로 변환을 실행한다. 이 경우에 있어서, 몇몇 애플리케이션은 버퍼 충만을 약간 증가시키는 새로운 패킷 스케줄이 변환되기 전에 보다 높은 레이트로 변환할 수 있다. 그러나 버퍼 크기가 충분히 크면, 버퍼 상태에 대한 적절한 트래킹을 보장하도록 세심한 주의를 요하지만 문제가 되지 않는다.
전술한 바와 같이, 모든 가변 레이트 애플리케이션(301-i) 중의 레이트의 분배는 각각의 왜곡(301-i)에 기초를 두고 있다. 앞서의 논의에 있어서, 왜곡 D-i는 주지된 것으로 가정된다. 사실, 왜곡 D-i가 먼저 정의되어야 하고, 다음으로 각 애플리케이션에 대하여 정의된 바와 같이 왜곡 D-i를 결정하기 위해 발생된 데이터가 정의되어야 한다.
왜곡 D-i는 인간 시각 시스템(HVS)의 특성을 결합하는 것이 이상적이다. 넓게 말하면, HVS는 낮은 공간 및 일시적 액티비티의 영역에서 왜곡으로 인한 결과에 보다 더 민감하다. 낮은 공간 액티비티는 프레임에서 비교적 편형한 영역을 의미한다. 낮은 일시적 액티비티는 비교적 적은 프레임간 이동을 의미한다. 다시 말하면, 동일한 "양"의 왜곡으로 인한 결과는 왜곡이 이미지의 높은 공간 세부내용의 영역 또는 비디오 시퀀스의 많은 이동 동안 발생되는 것보다는 이미지의 비교적 편평한 영역 또는 비디오 시퀀스의 비교적 움직이지 않는 부분에서 발생된다면 인간의 눈으로 보다 쉽게 인식가능하다. 용어 "양"은 재구성된 비디오 프레임과 원래의 비디오 프레임 사이의 몇몇 오류의 절대값, 예를 들면 제곱 평균 오류값에 관한 것이다. 따라서, 왜곡 D-i는 비디오 시퀀스의 공간 및 일시적 특정을 고려하는 것이 바람직하다.
일반적으로 HVS 기준 왜곡 매트릭스는 실시간 하드웨어를 계산하기 위해 복잡하게 된다. 따라서 실용적이고 본 발명의 하드웨어로 구현되는 단순화된 왜곡 D 에 대한 정의는
으로 정의되고, 여기서
mse = 제곱 평균 오류,
IF = 비월계수,
SA = 프레임 공간 액티비티,
TA = 일시적 액티비티 및
P = 우선순위 번호이다.
우선순위 번호 P는 앞에서 정의되었고, 여기서 그 정의는 인용부호에 의해 구체화된다. 비월계수, 프레임 공간 액티비티 및 일시적 액티비티를 결정하는데 사용된 방법과 왜곡에 대한 표현식은 본 발명에서는 그리 중요하지 않다. 균일한 방법론이 왜곡 D-i 또는 인코딩된 데이터의 품질을 나타내는 다른 변수를 결정하는데 사용되었다는 것이 중요하다. 본 발명의 원리는 압축 기술에 적용될 수 있고, 품질을 측정하는데 사용된 특정 변수는 기술에 따라 다르며, 심지어는 주어진 기술내에서도 차이가 있다. 그러므로, 제곱 평균 오류, 비월계수, 프레임 공간 액티비티 및 일시적 액티비티에 대한 다음 예들은 설명을 위한 것이고, 본 발명을 특정 예들로 한정하기 위한 것은 아니다.
제곱 평균 오류 mse는 원래의 프레임과 인코딩후 재구성된 프레임 사이의 픽셀간 차이의 제곱을 합산하고, 그 프레임의 전체 픽셀수로 정규화함으로써 발생된다. 즉,
이고, 여기서 x_i와 y_i는 원래의 프레임 및 재구성된 프레임의 픽셀이고, n은 그 프레임의 전체 픽셀수이다. 제곱 평균 오류 mse는 입력 시퀀스의 특성과는 완전히 독립적이다. 이 실시예에서 각각의 인코더(302-i)는 프레임당 하나의 제곱 평균 오류 mse를 발생하고, 그 값은 통계적 멀티플렉서(300)로 전송된다. 다른 실시예에서, 제곱 평균 오류는 사용되지 않지만, 캐나다의 C-Cube Microsysterms 사에 의해 제공되는 인코더에 의해 발생된 제곱 평균 오류의 추정이 사용된다.
왜곡 D에서 비월계수 IF는 비디오 시퀀스에서 비월주사하는 효과를 정규화하기 위해 사용된다. 통상적인 비디오 인코더는 시퀀스의 필드/프레임 구조와는 관계없이 화상의 시퀀스를 압축한다. 그러나, 비디오 카메라로부터 발생하는 프레임(통상 50 또는 60개 필드/초)의 특성은 필름 소스로부터 발생하는 것과는 상이하며, (3:2 풀다운 동작이 역전된다고 가정하면) 디지털 형태로 변환된다. 전자는 주로 "비월주사 결과"로 불리는 것을 가지고, 후자는 그렇지 않다. 비월주사 결과는 필름 시퀀스로부터 도입된 프레임의 두 필드가 동시에 수집되기 때문에 단지 두 필드 사이의 이동에 지나지 않는다. 이러한 이유 때문에 통상적인 비디오 프레임은 통상적인, 영화 프레임보다는 압축하기 어렵다.
전술한 바와 같이, 통계적 멀티플렉서(300)는 레이트를 재분배하기 위해 여러가지 애플리케이션의 상대적인 왜곡값을 사용한다. 이러한 처리를 보다 효율적으로 하기 위하여 왜곡 D를 결정하는데 사용된 방법은 균등해야 한다. 그러나, 비디오 인코더는 통상적으로 프레임 격자위에서 동작하기 때문에 한 애플리케이션을 위해 계산된 공간 액티비티는 그 애플리케이션이 비월주사된 비디오 시퀀스이면 다소 증가한다. 이것은 왜곡에 대한 정상값보다 낮기 때문이다. 이러한 편향성은 비월계수 IF에 의해 측정된 공간 액티비티를 다시 스케일링(scaling)함으로써 차단될 수 있다. 특정 프레임이 필드 모드로 인코딩된 것이 미리 알려지면, 그 화상에 대한 비월계수 IF는 1로 전송될 수 있다.
이 실시예에서 비월계수 IF는 두 개의 통계치, 즉 "차 액티비티" DA와 "내부 액티비티"를 사용하여 발생된다. 차 액티비티는 한 프레임에 속하는 두 필드의 픽셀간 차의 평균 절대값으로 정의된다. 즉,
이고, 여기서 nf는 한 필드의 픽셀수이고, (u_i)와 (v_i)는 그 프레임의 기수 필드 및 우수 필드의 대응 픽셀이다.
한 실시예에서 차 누산기는 서로 다른 패리티를 가지는 두 개의 연속적인 필드 사이의 차 액티비티 DA를 발생한다. 특히, 차동 누산기는 현재 필드, 예를 들면 필드 a1의 픽셀 사이의 차의 절대값과 여러 가지 패리티를 가지는 다음 필드, 예를 들면 필드 a2의 동일한 픽셀을 합산한다. 한 프레임에 대한 모든 데이터가 처리되면, 인코더(302-i)는 통계적 멀티플렉서(300)에 프레임당 하나씩 차 액티비티를 제공한다.
내부 액티비티 IA는 한 필드에 속하는 라인들의 기수-우수 쌍 사이의 픽셀간 차의 평균 절대값이고, 프레임의 양 필드에 대하여 평균을 낸다. 즉,
이고, 여기서 pij와 qij는 필드 j(j=기수, 우수)의 근접한 우수-기수 라인들로부터의 대응 픽셀이다.
한 실시예에서 차 누산기는 동일한 필드에 속하는 모든 근접한 기수-우수 라인 쌍 사이의 차 값을 발생한다. 특히, 차 값 "내부 액티비티 IA"는 동일한 필드로부터의 우수 및 기수 라인에 속하는 픽셀 쌍 사이의 차의 절대값을 합산함으로써 얻어진다. 픽셀 차는 다음 라인 쌍 (0, 1), (2, 3), (4, 5), … 사이에서 얻어진다. 우수 라인에 대한 픽셀값들은 지연라인으로 전송된 다음에 차동 누산기로 전송되긴, 반면에 기수 라인에 대한 픽셀값들은 차동 누산기로 직접 전송된다. 한 프레임에 대한 모든 데이터가 처리되면, 내부 액티비티 IA는 인코더(303)에 의해 통계적 멀티플렉서(300)로 프레임당 하나씩 전송된다.
일단 차 액티비티 DA와 내부 액티비티 IA를 이용가능하게 되면, 비월계수 IF는
로 정의된다.
차 액티비티(difference activity) DA와 내부 액티비티(intra activity) IA는 모두 하드웨어에서 발생된다. 두 통계치의 비가 사용되기 때문에 하드웨어는 픽셀수 nf를 사용할 필요는 없다. 그러므로, 통계치들은 전술한 바와 같이 차동 누산기를 사용하여 구현된다.
왜곡 D에서 프레임 공간 액티비티 SA는 프레임의 공간 액티비티의 값이다. 이러한 값의 예로서 근접한 수직 및 수평 픽셀 사이의 차의 평균 절대값을 들 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 프레임 공간 액티비티 SA의 하드웨어 구현에 대한 한 실시예는 캐나다의 C-Cube Microsystems사로부터 이용할 수 있다.
프레임 공간 액티비티 SA를 발생하기 위해 하드웨어를 선택하는데 있어서 중요시해야 할 점은 공간 액티비티가 프레임 격자상에서 (다시 말하면, 프레임의 근접한 라인 사이의 픽셀 차가 고려되는) 측정되는 한, 프레임 공간 액티비티 SA는 비월계수 IF에 의해 조정되어야 한다.
왜곡 D에서 일시적 액티비티 TA는 비디오 시퀀스에서의 프레임간 차를 나타낸다. 먼저 두 개의 근접한 프레임의 대응 픽셀 사이의 차의 절대값이 측정된다. 즉,
이고, 여기서 n은 한 프레임의 전체 픽셀수이고, xi와 yi는 두 개의 근접한 프레임의 대응 픽셀이다. V'는 변수 V를
와 같이 반복적으로 갱신하기 위하여 사용된다. 한 실시예에서 상수 α는0.9이고, 변수 V는 처음에는 40으로 설정된다.
이 실시예에서는 최종적으로 일시적 액티비티 TA가 식
에 의해 V로부터 얻어진다. 또한 이 함수가 프레임간 픽셀 차에 기초를 두고 있는 한 다른 함수가 사용될 수도 있다 현재 구현에 있어서, V와 V'는 인코더에서 계산되어 프레임당 하나씩 통계적 멀티플렉서(300)로 전송된다.
통계적 멀티플렉서(300)의 한 실시예에 대한 보다 상세한 블럭도가 제 12 도에 제시되어 있다. 통계적 멀티플렉서(300)는 인코더(302-1 내지 302-L)와 통신하고, 애플리케이션 제어 버스(360)를 사용하여 통신채널(330)로의 전송을 위해 압축된 애플리케이션 데이터를 수집한다. 본 실시예에 있어서, 메모리(313)(제 3 도)는 복수의 메모리(1201-1203, 1205-1207)를 포함하고, 이들 각 메모리들에 대해서는 아래에 보다 상세히 서술한다.
한 실시예에 있어서, 통계적 멀티플렉서(300)는 애플리케이션 제어 버스 인터페이스 회로(1210)를 통하여 4개의 애플리케이션 제어 버스를 지원한다. 다중 애플리케이션 제어 버스를 이용하여 여분의 애플리케이션(301-i)은 여분의 애플리케이션 제어 버스(360)를 통하여 통계적 멀티플렉서(300)에 연결된다. 여분의 애플리케이션중 하나가 자신의 애플리케이션 제어 버스에 장애를 유발하는 모드로 떨어지면, 다른 여분의 애플리케이션이 다른 3개의 애플리케이션 제어 버스중 하나를 통하여 계속 통계적 멀티플렉서(300)로 데이터를 전송할 수 있다.
자체 드라이버 세트를 가지는 4개의 애플리케이션 제어 버스는 병렬로 구동된다. 4개의 애플리케이션 제어 버스로부터 수신된 신호들은 인터페이스 회로(1210)에서 함께 논리적으로 "OR"된다. 애플리케이션 제어 버스와 문제가 발생하면 애플리케이션 제어 버스는 디스에이블될 수 있다.
애플리케이션 제어 버스 상태 머신(311)은 애플리케이션 제어 버스 인터페이스 회로(1210)와 마이크로프로세서(312) 사이에 위치하게 된다. 한 실시예에 있어서, 애플리케이션 제어 버스 상태 머신(311)에 대해 아래에 기술된 함수는 프로그램가능 게이트 어레이로 구현된다. 애플리케이션 제어 버스 상태 머신(311)(ACB 상태 머신)는 인터페이스 회로(1210)를 통하여 애플리케이션 제어 버스(360)를 제어하고, 모토롤라사의 68302 마이크로프로세서와 같은 마이크로프로세서(312)에 미치는 버스 동작의 영향을 최소화한다.
ACB 상태 머신(311)은 메모리(1201-1203, 1207)와 상태 머신(311)의 레지스터에 저장된 테이블에 의해 제어되고, 이들 양자는 마이크로프로세서(312)에 의해 구성된다. 한 실시예에 있어서 ACB 상태 머신(311)을 제어하는데 사용된 테이블은 스크래치 DRAM(1207)에 저장된 정적 레이트 테이블, 듀얼 포트 메모리(1202)에 저장된 동적 레이트 테이블 및 듀얼 포트 메모리(1204)에 저장된 범용 통신 테이블을 포함하고, 이들 각각은 아래에 보다 상세히 서술된다. ACB 상태 머신(311)은 번지발생회로(1222, 1223)를 사용하여 메모리(1202, 1203)에 번지를 할당한다. 물론, 번지발생회로(1222, 1223)는 상태 머신(311)내에 포함될 수 있다.
마이크로프로세서(312)에 의해 기록되는 ACB 상태 머신 레지스터는 레지스터 ACBSMCtr, ACBSMMask 및 ACBSMClr이다. 이들은 8비트이고, 레지스터 ACBSMCtr과 ACBSMMask에 대한 비트 정의는 표 III과 IV에 지정되어 있다. 인터럽트가 마스크될 지라도 레지스터 ACBSMCLr로의 기록은 미결 인터럽트를 클리어한다.
표 III
비트 Reset가 낮은 값일 때, ACB 상태 머신(311)은 리세트된다. ACB 상태 머신(311)은 비트 Reset가 낮은 값일 때 동작할 수 없다. 마이크로프로세서(312)는 비트 Reset를 0으로 세트한 다음에 ACB 상태 머신(311)의 리세트를 작동하기 위해 1로 세트해야 한다.
비트 StComm은 마이크로프로세서(312)가 범용 통신 테이블중 프로그램된 것을 가지고, ACB 상태 머신(311)에 대하여 전송 준비가 되어 있을 때 마이크로프로세서(312)에 의해 세트된다. 비트 StComm은 ACB 상태 머신(311)이 OFF인 범용 통신 테이블의 항에 도달할 때 클리어된다.
비트 StFIFO는 새로운 1차 테이블이 발생될 때 마이크로프로세서(312)에 의해 세트되고, 이 테이블의 FIFO(1201)로의 DMA 전송이 시작된다. 비트 StFIFO가 낮은 값일 때, ACB 상태 머신(311)은 후술되는 기본 상태 메시지 사이클을 실행할 수 없지만, ACB 상태 머신(311)은 후술되는 다른 애플리케이션 버스 메시지 사이클을 실행할 수 있다.
비트 reserved는 항상 낮은 값으로 세트되어야 한다.
비트 NeedSel은 후술되는 바와 같이 메모리의 두 개의 2차 테이블중 어느것이 사용할 것인지를 정의한다. 비트 NeedSel이 낮은 값으로 세트될 때, ACB 상태 머신(311) 비트는 2차 테이블 1을 사용한다.
비트 SecSel은 사용되지 않는다.
비트 ComSel은 사용중인 메모리(1204)의 범용 통신 테이블을 정의한다. ComSel이 낮은 값으로 세트될 때, ACB 상태 머신(311)은 범용 비트 통신 테이블 1을 사용한다.
표 IV
비트 CommMask를 클리어하는 것은 ACB 상태 머신(311)이 범용 통신 테이블의 데이터 종단에 도달할 때 정상적으로 발생된 인터럽트를 디스에이블한다.
비트 VarMask를 클리어하는 것은 ACB 상태 머신(311)이 2차 테이블의 종단에 도달할 때 정상적으로 발생된 인터럽트를 디스에이블한다.
비트 EmtyFIFOMask를 클리어하는 것은 FIFO(1201)이 비워질 때 정상적으로 발생된 인터럽트를 디스에이블한다.
비트 ACBTimeMask를 클리어하는 것은 ACB 타임 카운터(1242)가 중지할 때 발생된 인터럽트를 디스에이블한다. 이 실시예에 있어서, 이 인터럽트는 사용되지 않고, 따라서 이 비트는 낮은 값으로 세트된다.
비트 AppBus는 애플리케이션 버스 4:1을 인에이블한다. 특정 비트가 세트되면, 대응하는 버스가 인에이블된다.
애플리케이션 제어 버스(360)는 8비트 병렬 번지/데이터 버스 ADDR/DATA, 번지 스트로브 라인 AS, 데이터 스트로브 라인 DS, 클록 라인 CLOCK, 데이터 클록 또는 복귀 클록 라인 DTACLK 및 인에이블 신호 라인 ENABLF를 포함한다. 이 실시예에 있어서 이러한 라인들에 대한 신호들은 차동 TTL 신호 레벨들이다. 게다가, 편의상 라인과 그 라인에 대한 신호에 동일한 인용부호가 사용된다. 애플리케이션 제어 버스(360)는 또한 이 실시예에 있어서 차동 ECL 레벨 신호들을 전송하는 기준 카운트 라인과 기준 클록을 포함한다.
애플리케이션 제어 버스(360)는 통계적 멀티플렉서(300)와 인코더(302-1 내지 302-L) 사이의 유일한 통신경로이다. 애플리케이션 제어 버스(360)에 대한 정보의 전송은 패킷 시간으로 분할되고, 여기서 패킷 시간은 통신채널(330)을 통하여 하나의 데이터 패킷을 전송하는데 필요한 시간으로 정의된다. 패킷 스트로브 라인 PS에 대한 두 개의 연속적인 펄스(1301, 1302)의 상승 에지 사이의 시간, 즉 패킷 스트로브는 패킷 시간을 정의한다. 이 실시예에 있어서 통신채널(330)은 외부 클록신호 EXCLK를 제공한다. 외부 클록 신호 EXCLK는 라인 PS에 대한 패킷 스트로브를 발생하기 위해 통계적 멀티플렉서(300)에 의해 분리된다. 그러므로, 패킷 스트로브는 한 패킷의 비트수에 의해 외부 클록 라인 EXCLK에 대한 클록 틱들을 분할함으로써 발생된다. 패킷 스트로브는 매우 정확하고 규칙적인 펄스이다.
본 실시예에서는, 통계 멀티플렉서(300)에는 서로 동기되는 두 부분이 있다. 애플리케이션 제어버스(360)는 10MHz 에서 동작한다. 상기 통계 멀티플렉서는 통신 채널(330)로 출력하고 채널을 구동하는 모뎀 같은 통신 채널(330)로부터 수신된 외부 클록신호(EXCLK)로 동시에 동작한다. 이러한 주파수들은 통계 멀티플렉서(300)의 각 부분이 최적으로 동작하게 한다. 이것은 애플리케이션 제어 버스(360)가 상기 외부 클록신호(EXCLK)의 주파수가 변화하는 것처럼 변동 주파수로 동작하는데서 발생할 문제들을 제거해 준다.
한 실시예에서, 모든 패킷 시간간격은 메시지 사이클 간격(ACB) 이상으로 나누어지고(제 13 도) 애플리케이션 버스(360)상의 데이터 전송간격(ADB) 이상으로 나누어진다. 데이터 전송사이클 간격(ADB)은 통신채널로의 전송을 위해 압축된 애플리케이션 데이터를 모을 때 통계 멀티플렉서(300)에서 사용된다. 메시지 사이클 간격(ACB)은 인코더(302-1∼302-L)가 정보를 모으고 통계 멀티플렉서(300)가 가변 레이트 애플리케이션을 처리하는 인코더(302-i) 각 각에 새로운 레이트를 분배하는데 사용된다.
ACB 및 ADB 내부의 제어 및 데이터 전송 사이클은 애플리케이션 제어버스(360) 내의 데이터 버스(DATA/ADR)에서 시간 다중화(time-multiplexed)된다. 한 실시예에서, ACB 내에 발생한 다수의 메시지 사이클은 ADB 내의 한 데이터 패킷 전송 사이클 다음에 온다.
제 13 도에 설명된 것처럼, 메시지 사이클 시간간격(ACB)은 3개의 메시지 사이클로 부분 분할되는데, 주상태(primary status), 할당버스(allocate bus) 및 일반통신(general communication) 사이클로 나뉜다. 이 3개의 사이클 중 어느 것 또는 3개 사이클 모두 항상 이 순서로 발생한다. 하나 또는 둘 이상의 메시지 사이클이 삭제되면 메시지 사이클 시간간격(ACB)에 일부 사용되지 않는 부분이 있기도 한다. 상기 3개의 메시지 사이클 및 그들의 기능에 대해서는 아래에 더 설명하도록 한다.
적어도 하나의 메시지 사이클은 상기 데이터 전송이 가능하도록 각 각의 데이터 전송사이클보다 앞서야 한다. 전송 사이클사이에 발생하는 다수의 메시지 사이클은 도구되는 데이터 전송 레이트로 인해 제한을 받는다. 데이터 전송간의 4개의 메시지 사이클은 약 12.5MHz 의 클록 레이트를 사용하는데, 애플리케이션 제어버스상의 애플리케이션 패킷 데이터의 최대 전송레이트는 60Mbit/sec 이다.
메시지 사이클 시간 간격(ACB)는 ACB 시간 카운터(1242)에 의해 계산된다(제 12 도). ACB 시간 카운터(1242)는 선로(PS)상의 패킷 스트로브에 응답하여 동작을 시작한다. 따라서 ACB 시간 카운터는 미리 계산된 애플리케이션 제어버스 클록수, 예를들어 40버스 클록수를 계산하고, 출력신호를 발생시킨다.
ACB 시간 카운터(1242)의 상기 출력신호에 응답하여, ACB 상태머신(311)은 데이터 스트로브 신호를 낮게 구동시키고, 적어도 tDSE 시간 후에 동작하도록신호(ENABLE)를 세트한다(제 14 도 및 표V). (제 13 도에서 신호(ENABLE)는 확장되고, 신호(ENABLE)의 상승 및 하강 에지(edge)가 상기 애플리케이션 버스상의 시간간격(ADB)에 관련되도록 선로가 사용됨을 유의하라). 그러므로, 데이터 전송 프로토콜은 적절한 메시지 사이클과 신호(ENABLE)에 의해 제어된다. 데이터 전송 사이클은 선택 애플리케이션이 메시지 사이클을 통해 패킷 데이터를 제공하기 위해 다음 애플리케이션으로 이미 태스크(task)되는 것을 요구한다. 메시지 사이클 동안, 통계 멀티플렉서(300)는 애플리케이션(301-i)이 데이터 버스(DATA/ADR)를 구동시켜, 다음의 시간 신호(ENABLE)가 가정된다.
애플리케이션 버스클록(CLOCK)(제 14 도)은 계속 동작한다. ACB 상태머신(311)은 신호(ENABLE)(제 13 및 14 도)를 애플리케이션 버스클록(CLOCK)과 동기화 되기도 하고 또는 되지 않기도 한다.
신호(ENABLE)는 다수의 애플리케이션 버스클록수가 데이터 패킷내의 바이트 수와 일치하도록 계속 동작한다. 본 실시예에서는, ADB 시간 카운터(1241)는 동작하고 있는 신호(ENABLE)상에 상기 애플리케이션 버스클록수를 셈하기 위해 동작을 시작한다. ADB 시간 카운터(1241)가 필요한 클록 수를 계산하였으면, ACB 상태머신(311)으로 신호가 발생하고, 동작하지 않는 신호(ENABLE)로 바뀌어 동작한다.
사용가능하게 된 애플리케이션은 신호(ENABLE)가 가정되는 클록 사이클의 수를 위해 버스(DATA/ADR)상의 데이터를 구동시킨다. 이 방법에서 통계 멀티플렉서(300)는 바이트 수를 제어하고, 애플리케이션(301-i)은 어느 하나의 데이터 전송내의 애플리케이션 제어버스(360)상으로 보낸다.
애플리케이션(301-1)은 버스(DATA/ADR)상의 데이터와 선로(DTACLK)상의 클록신호를 동시에 구동시킨다(제 14 도). 선로(DTACLK)상의 상기 신호는 신호(CLOCK)과 같은 위상일 필요는 없으나, 주파수는 같아야 한다. 상기 시간에는 약간의 지연시간이 있을 수 있어서, 애플리케이션(301-i)이 상기 데이터 클록신호(DTACLK)를 구동시킬 때 까지 신호(ENABLE)를 수신한다.
표 V를 보자. 본 실시예에서는, 애플리케이션(301-i)은 일단 사용가능하게 되면 신호(ENABLE)가 동작하는 상기 클록의 제1 포지티브 에지(positive edge)의 두 클록 사이클내의 버스(360)상의 DATA 와 DTACLK 를 가정해야 한다.
애플리케이션(301-i)은 상기 시간간격 신호(ENABLE)의 동작에 의한 계산으로 버스(DATA/ADR)상의 다수의 바이트를 구동시켜야 한다. 이것은 상기 가능한 지연시간과 억제된 지연시간이 어느 애플리케이션에서도 동일해야 함을 의미하지만, 상기 지연시간은 한 애플리케이션에서 다음 애플리케이션으로 변동되기는 한다. ADB 시간 카운터(1241)가 따라오는 데이터 전송계산을 잠시 중단하면, ACB 상태머신(311)은 선로상의 상기 신호(ENABLE)를 수동이 되게 구동시키고 통계 멀티플렉서(300)는 적절한 메시지 사이클로 다음 데이터 전송이 될 수 있도록 한다. 특히, 통계 멀티플렉서(300)는 어드레스 스트로브 신호(AS)가 가정되기 전에 최소시간(tEAS)을 기다린다.
선로상의 상기 신호(CLOCK,ENABLE,DTACLK)와 버스(DATA/ADR)간의 타이밍 관계에 대한 한 실시예를 제 15 도에 나타내었다. 표V 는 셋업시간(tSU),유지시간(tH) 및 종료시간(tOFF)을 설명하고 있다. 시간(tDSE)(제 14 도)은 최소 시간이고, 통계 멀티플렉서(300)는 데이터 스트로브 신호(DS)가 수동으로 동작한 후까지 기다린다.
표 V
통계 멀티플렉서(300)는 바이트 수를 계산하고 ADB 바이트 카운터(1240)가 있는 응용 제어버스(360)로 보낸다. 본 실시예에서는, ADB 바이트 카운터(1240)는 만일 바이트의 올바른 수가 수신되는 때에는 ACB 상태머신(311)으로 신호를 발생시키는 다운 카운터(down counter)가 된다.
애플리케이션(301-i)이 구동하는 선로(DTACLK)가 아니면, 이 선로용 드라이버는 인코더(301-i)에 의해 높은 임피던스 상태로 세트된다. 선로(DTACLK)상의 순간적인 전기적 이상을 피하기 위해서, 인코더(302-i)는 상기 드라이버를 억제 또는 가능하게 하기 전에 최소한 tOFF 시간동안 상기 드라이버를 0 로직으로 한다. 상기 드라이버를 억제하기 위해서, 우선 인코더(302-i)가 선로(DTACLK)에 0 로직을 놓으면 상기 드라이버는 억제된다.
즉, 상기 드라이버는 높은 임피던스 상태로 세트된다. 버스 종단은 0 로직 상태로 버스(360)를 유지한다. 다음의 애플리케이션(301-j)이 그의 드라이버를 가능하게 하면, 상기 드라이버가 0 로직 상태로 가능하게 되기 때문에 버스(360)상에서 전이(transition)는 없게된다.
앞서 언급한 바와 같이, ACB 상태머신(311)은 메모리(311)내의 테이블에 기억된 정보를 사용하여 애플리케이션 제어버스(360)를 제어한다. ACB 상태머신(311)은 적절한 어드레스 발생기(1222∼1223)가 애플리케이션 제어버스(360)의 동작을 제어하는 또는 주 FIFO(1201)에서 버스(360) 까지의 정보의 전달이 가능하게 하는 정보를 포함하고 있는 적절한 테이블 내의 엔트리를 어드레스 하게 한다. 상기 테이블에 기억된 각 각의 엔트리들은 제 13 도에 보인 상기 메시지 사이클의 하나를 제어한다. 상기 테이블 각 각은 엔트리용의 동일한 형식을 취하고 있다. 제1 바이트는 ACB 상태머신(311)이 사용하는 제어 바이트이다. 표VI는 상기 제어바이트의 한 예를 나타낸다.
표 VI
상기 테이블 엔트리가 사용되지 않으면 비트 off 가 세트된다.
비트 CF 는 본 발명과는 무관하다.
필드 타입에 있을 수 있는 가능한 값들은 :
00 - 널 패킷 삽입됨;
01 - 사용되지 않음;
10 - 애플리케이션 제어버스로 기록; 및
11 - 애플리케이션 제어버스로부터 판독.
비트 TF 가 세트되면, 테스트 FIFO 로부터 패킷이 판독된다. 이 특성을 이용하기 위해 비트 타입은 "01" 로 세트되어야 한다. 이 특성은 통계 멀티플렉서(300)의 동작에는 필요없다.
일반 통신이 진행되는 동안의 상기 애플리케이션 버스의 하나의 모든 인코더들로의 방송을 위해서 비트 BC 가 세트된다. 상기 일반 통신 테이블에 있는 상기 데이터 바이트의 최하위 2개 비트는 상기 데이터 바이트를 방송하기 위해 애플리케이션 버스, 0,1,2 또는 3을 나타낸다. 데이터 버스(DATA/ADR)상의 상기 최하위 2 비트는 0 로직으로 동작된다.
예비 비트들은 항상 0 로직으로 세트된다.
인코더(302-i) 각 각은 애플리케이션 어드레스에 의해 어드레스되고, 때때로 서비스 채널 식별(SCID)로 언급되어 진다. 애플리케이션 제어버스(360)상의 어드레스는 먼저 최상위 바이트를 갖고 각 테이블 엔트리 내의 제2 및 제3 바이트로 주어진다. 16개의 비트 어드레스 내에서, 12개의 최상위 비트들(15-4비트)은인코더(302-i)용 어드레스이다. 다른 실시예에서는 인코더(302-i)를 어드레스 하기위해 다른 비트수를 사용하기도 한다. 다음의 3 비트(3-1비트)는 인코더(302-i)내의 특정 레지스터용 어드레스이다. 상기 최하위 비트인 마지막 비트는 판독 또는 기록을 표시한다. 각 테이블의 4번째 바이트는 데이터 바이트이다. 메시지 사이클이 진행되는 동안 하나의 바이트가 애플리케이션(301-i)으로 기록되면, 상기 엔트리 테이블의 상기 4번째 바이트내에 포함된 정보가 애플리케이션(301-i)으로 제공된다. 만일 인코더(302-i)로부터 하나의 바이트가 판독되면, 상기 바이트는 이 위치를 기록하는 인코더(302-i)에 의해 마이크로프로세서(312)로 보내진다.
테이블의 상기 어드레스 바이트들은 애플리케이션 제어버스의 어드레스 스트로브 선로(AS)상의 연속 펄스가 있는 애플리케이션 제어버스(360)의 버스(DATA/ADR) 전체로 보내진다.(제 14,16 및 17 도). 인코더(302-1∼302-L)는 어드레스 스트로브 선로(AS)상의 상기 펄스의 하강구간상의 상기 어드레스 바이트를 래치(latch)한다.
테이블 내의 상기 4번째 바이트로 메시지 사이클이 진행되는 동안 버스(DATA/ADR) 전체의 판독 및 기록은 애플리케이션 제어버스(360)의 데이터 스트로브 선로(DS)상의 펄스에 의해 가능하게 된다.(제 16 및 17 도). 전송을 기록하는 동안, 데이터 스트로브 선로(DS)상의 펄스의 상기 하강구간상의 어드레스된 인코더(302-i)에 의해 데이터가 래치된다. 전송이 판독되는 동안, ACB 상태머신은 데이터 스트로브 선로(DS)상의 펄스의 상기 하강구간상의 데이터를 래치한다. 판독이 되면, 상기 판독 데이터가 유효하게 됨을 표시하는 핸드셰이크(handshake)는 없게된다. 이것은 가정되는 데이터 스트로브 선로(DS)상의 상기 신호의 특정 시간내에서 데이터가 애플리케이션 제어버스(360)에 놓여야 함을 의미한다. 제 15 및 17 도에 도시한 바와 같이, 선로(AS,DS)상의 신호와 버스(DATA/ADR)간의 여러 타이밍 특성들을 표VII 에 나타내었다.
표 VII
앞서 설명한 바와 같이, 상기 주테이블은 구성시간에서 정의되고 메모리(1207)에 기억되며, 미리 계산된 시간간격을 패킷시간으로 나눈다. 상기 미리 계산된 시간간격내의 각 각의 패킷시간은 상기 주테이블로의 엔트리에 할당된다. 상기 주테이블 내의 각 엔트리는 애플리케이션(301-i)이 이 패킷시간에 할당되는 것을 특정하는 어드레스이다. 상기 주테이블이 초당 하나의 패킷으로 해상도가 떨어지는 대역폭을 할당하므로, 한 실시예에서, 상기 주테이블은 39Mbit/sec 를 가지며, 상기 통계 멀티플렉서 출력 레이트는 1/1024 패킷/비트 즉, 29297 엔트리가 된다.
앞서 언급한 바와 같이, 통계 멀티플렉서(300)는 시스템 감시 프로그램(340)와 함께 상기 주테이블을 이루기위한 공동 책임을 수행한다. 셋업이 이루어진 후, 포인터는 상기 주테이블 내의 제1 엔트리로 세트된다. 통계 멀티플렉서(300)는 하나의 주테이블 엔트리와 모든 패킷 시간을 사용하여 주테이블로의 상기 포인터가 모든 패킷 주기를 위한 색인이 된다. 따라서, 상기 주테이블 내의 정보에 따라 애플리케이션(301-1∼301-L)으로 통신 채널(330)전체로의 패킷 시간 간격이 제공된다. 통계 멀티플렉서(300)는 2개의 주테이블을 위해 실질적으로 제공된다. 이것은 앞서 언급한 바와 같이, 통계 멀티플렉서(300)가 "다음" 주테이블을 이룰수 있게 하여 상기 다음 주테이블로 스위치되도록 한다.
앞서 언급한 바와 같이, 상기 주테이블은 DRAM(1207)에 유지된다. 적절한 시간에서, DMA 전송이 사용되어 상기 주테이블의 어드레스된 엔트리를 메모리(1207)에서 주 FIFO(1201)로 이동시킨다. 상기 주테이블의 마지막 엔트리가 주 FIFO(1201)로 전송되고 난 후, 상기 DMA 제어기가 상기 주테이블의 제1 엔트리로 재접근한다. 이 사이클은 DRAM 의 다른 부분에서 새로운 주테이블이 이루어질 때 까지 계속된다. 상기 DMA 제어기는 원하는 때에 이 새로운 주테이블로 접근된다.
패킷 시간의 상기 주상태 메시지 사이클 동안, ACB 상태머신(311)은 상기 주테이블 포인터가 지정한 상기 주테이블 엔트리의 제어워드, 예를들어 제1 바이트를 판독한다. 만일 비트 off 가 세트되면, 상기 제어워드의 나머지는 무시되고 주테이블 엔트리의 나머지가 판독되고 파괴되며, 제2 테이블의 엔트리가 후술된 방법으로 조사된다.
이 패킷이 정상적인 데이터 패킷인지 또는 시스템 클록 패킷인지를 정의하기 위해 주테이블, 엔트리에서 필드 "타입" 이 사용된다. 만일 필드 타입이 이 패킷이 시스템 클록 패킷이라고 지정하면, 상기 주 상태 메시지 사이클은 삭제되고 ACB 상태머신(311)은 상기 할당 버스 메시지 사이클로 이동하며 이 패킷의 대역폭도 취하는 앞선 패킷간격을 수신하는 애플리케이션(301-i)에게 알려준다.
만일 비트 off 가 능동이 아니고 필드 타입이 정상적인 데이터 패킷으로 정의되면, ACB 상태머신(311)은 주 상태 메시지 사이클을 수행한다. ACB 상태머신(311)은 엔트리의 다음 2 바이트에 특정된 인코더의 어드레스에서 판독을 실시한다. 이 어드레스에서의 상기 데이터 판독은 상기 어드레스된 인코더가 이 패킷의 대역폭을 원하는가를 통계 멀티플렉서(300)에게 알려주는 상태가 된다. 만일 상기 어드레스된 인코더가 이 패킷의 대역폭을 거절하면, 상기 주테이블 엔트리의 데이터 바이트는 판독되고 지워진다.
만일 상기 어드레스된 인코더가 이 패킷의 대역폭을 원하는 상태로 되돌아오면, 상기 할당 버스 메시지 사이클이 상기 어드레스된 인코더로 방향을 제공하며 상기 인코더가 이 패킷의 대역폭을 사용할 수 있도록 한다.
상기 제2 테이블은 상기 주테이블이 할당하지 못한 패킷을 할당하는데 사용된다. 위에서 언급한 것처럼, 한 실시예에서, 상기 주테이블에는 오직 고정된 레이트의 애플리케이션만이 할당되고, 가변 레이트의 애플리케이션은 제2 테이블 내에할당된다. 그러므로, 상기 주테이블의 제어워드에 비트 off 가 세트되면, 제2 테이블은 억세스 된다.
이 경우에, ACB 상태머신(311)은 제2 테이블의 상기 어드레스된 엔트리 내의 제어 바이트를 판독한다. 초기화에서, 상기 제2 테이블 내의 제1 엔트리에 포인터가 위치하고, 엔트리가 사용된 후에 상기 포인터는 ACB 상태머신(311)에 의해 증가하게 된다. 특히, ACB 상태머신(311)은 상기 제2 테이블의 엔트리를 순환적으로 액세스 한다. ACB 상태머신(311)은 카운터를 사용하여 상기 엔트리 전체의 사이클에 포인터를 발생시킨다.
만일 제2 테이블의 어드레스된 엔트리에 비트 eff 가 세트되면, 패킷 어셈블리 상태머신은 이 패킷의 대역폭 내에 유휴패킷(idle packet)을 삽입하고, 상기 할당 버스 메시지 사이클은 삭제된다. 만일 비트 off 비트가 세트되지 않는다면, ACB 상태머신(311)은 이 패킷의 대역폭을 제2 테이블 내의 이 엔트리의 다음 2 바이트에 기입된 상기 애플리케이션에 할당한다.
그러므로, 상기 주테이블 및 제2 테이블을 사용한 패킷의 할당은 이제 2단계로 접근되었다. 이 처리과정의 흐름을 제 18 도에 설명하였다. ACB 상태머신(311)은 (1802)단계에서 우선 주FIFO 내의 엔트리를 조사한다. 현재의 패킷이 고정 레이트의 애플리케이션으로 할당되어 있다면, 상기 패킷은 그 애플리케이션에 제공되고, 상기 주테이블을 위한 포인터는 한단계 앞선다(엔트리의 총 수를 모듈로(modulo)함). 그러나, 만일 상기 주테이블 내의 널코드에 의해 표시되는 것처럼 가변 레이트의 애플리케이션에 패킷이 할당되면, 널코드 검사(1803)는 1805단계로의 제어를 지나가고 ACB 상태머신(311)은 상기 제2 테이블을 검사하여 상기 전류패킷에 할당된 가변 레이트의 애플리케이션을 찾는다. 상기 패킷에 상기 가변 레이트의 애플리케이션을 제공하고 나서, 상기 주테이블 및 제2 테이블을 위한 포인터는 한 단계 앞선다(엔트리 각 각의 총 수를 모듈로함).
공유메모리(1202)에는 2개의 제2 테이블이 상주해 있다. 이것은 마이크로프로세서(312)가 동작하는 동안 ACB 상태머신(311)이 하나의 테이블을 사용할 수 있게한다. 앞에서 설명한 바와 같이, 상기 ACB 상태머신 제어 레지스터내의 비트는 마이크로프로세서(312)에 의해 제어되고, 제2 테이블 ACB 상태머신(311)의 액세스를 제어한다.
패킷 시간의 메시지 사이클 간격 ACB 내의 마지막 메시지 사이클은 일반 통신에서는 통계 멀티플렉서(300)와 애플리케이션(302-1∼302-L)사이에서 일어난다. 이 테이블은 마이크로프로세서(312)에 의해 만들어지고 공유메모리(1203)에 유지된다.
ACB 상태머신(311)은 카운터를 사용하여 상기 일반 통신 테이블 내의 엔트리들을 순환적으로 액세스하여 상기 엔트리 전체의 사이클에 포인터를 발생시킨다. ACB 상태머신(311)은 엔트리가 비트 off 세트될 때마다 일반 통신메시지 사이클을 삭제한다. 상기 일반 통신테이블 엔트리 포인터는 마이크로프로세서(312)가 ACB 상태머신 제어 레지스터를 기록하여 그 이상의 일반 통신 바이트를 전송할 때 까지 이 엔트리에 유지된다. 상기 ACB 상태머신은 비트 off 세트가 된 일반 통신테이블 엔트리에 접근하면 인터럽트를 발생한다. 상기 일반 통신 메시지 사이클에서는,ACB 상태머신(311)은 상기 어드레스된 애플리케이션에서 바이트를 판독하고 그 바이트를 상기 일반 통신테이블 엔트리의 데이터 바이트 필드에 넣거나, 또는 상기 일반 통신테이블 엔트리 데이터 바이트 필드를 판독하고 이 바이트를 상기 애플리케이션에 기록한다. 상기 데이터 진행은 엔트리의 필드 타입에 의해 제어된다.
공유메모리(1204)에는 2개의 일반 통신테이블이 상주하고 있다. 이것은 마이크로프로세서(312)가 동작하는 동안 ACB 상태머신(311)이 하나의 테이블을 사용할 수 있게한다. 상기 ACB 상태머신 제어 레지스터내의 비트는 마이크로프로세서(312)에 의해 제어되고, ACB 상태머신(311)을 액세스하는 테이블을 제어한다.
상기 일반 통신 메시지 사이클에서의 데이터가 진행되는 동안, 데이터 스크로브 신호(DS)는 다중시간으로 가정된다. 이것은 하나의 8비트 바이트 이상을 갖는 레지스터로부터 판독 및 기록을 하게한다. 다중-바이트 레지스터는 상기 레지스터의 계속되는 바이트를 위해 이어지는 다음의 데이티 스트로브를 사용하고, 최하위 바이트로 시작한다. 따라서, 16비트 레지스터에 기록을 하기위해서는, 버스 마스터(bus master)는 데이터 스트로브 신호(DS)를 두번 가정하는데, 먼저 데이터의 최하위 바이트로, 그다음엔 데이터의 최상위 바이트로 가정한다. 상기 레지스터의 핀독도 같은 방법으로 이루어진다. 레지스터는 상기 버스 마스터가 단지 최하위 바이트만을 선택적으로 판독하거나 기록하도록 조직된다. 레지스터가 가질 수 있는 바이트의 수는 기술적으로 제한이 없다. 그러므로, 메모리는 레지스터로 취급되고 다중 바이트를 판독 또는 기록한다.
통계 멀티플렉서(300)내의 마이크로프로세서(312)는 시스템 감시 버스전체의시스템 감시 프로그램(340)와 통신한다. 앞서 (401)단계에서 설명한 바와 같이, 통계 멀티플렉서(300)는 시스템 감시 프로그램(340)에 의해 구성되고 제어된다. 정보는 고급 데이터연결 통신 프로토콜을 사용하여 통계 멀티플렉서(300)와 시스템 감시 프로그램(340) 사이를 지나간다. 통계 멀티플렉서(300)와 시스템 감시 프로그램(340)간의 통신 경로를 형성하기 위해 사용되는 상기 특정 버스구조는 본 발명의 부분이 아니다. 중요한 것은 시스템 감시 프로그램(340)가 통계 멀티플렉서(300)에 상기 정보를 공급한다는 것이다. 통계 멀티플렉서(300)로 상기 정보를 전송하기 위해 사용되는 특정 모드는 상기 시스템 감시 프로그램(340)의 구성으로 정의되고 상기 통계 멀티플렉서가 특정 시스템 감시 프로그램과 함께 구성되면 알려지게 된다.
(401)단계에서 표시된 것과 같이, 통계 멀티플렉서(300) 시스템 감시 프로그램은 어느 애플리케이션(301-i∼301-L)이 시스템내에 있는가와 애플리케이션(301-2∼301-L)이 어떻게 구성되는가를 통계 멀티플렉서(300)에게 알려준다. 시스템 감시 프로그램(340)는 또한 통계 멀티플렉서 소프트웨어를 업데이트하는 방법도 제공한다. 본 실시예에서는, 통계 멀티플렉서(300) 소프트웨어 수정은 시스템 감시 프로그램 버스 전체에 다운로드(download)되고, 비소멸성 플래시 메모리(1206)에 기억된다.
상기 설명된 하드웨어는 본 발명의 한 실시예로서 설명된다. 본 명세서를 보면, 인코더, 통신채널, 및 시스템 감시 프로그램과의 통신뿐만 아니라 통계 멀티플렉서에의해 사용되는 상기 테이블과 데이터는 매우 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 덧붙이면, 앞서 언급한 바와 같이, 압축된 화상데이터용 통계 멀티플렉서의 사용만이 설명된다. 본 명세서에서 보인 본 발명의 상기 통계 멀티플렉서 원리는 본 기술분야의 당업자에 의해 다양한 데이터 스트림의 변화를 통해 사용될 수 있다.

Claims (31)

  1. 통신 채널에 접속하기 위하여 경합하는 다수의 데이터 스트림 처리용 통계적 다중화 처리방법에 있어서,
    a) 소정 시간 간격으로 상기 통신 채널을 통하여 송신될 수 있는 각 데이터 유닛에 대한 엔트리를 구비하는 정적 테이블을 통계적 멀티플렉서의 메모리 내에 내장하는 단계-여기서, 상기 정적 테이블 내장 단계는
    i ) 상기 정적 테이블 내의 엔트리를 상기 다수의 데이터 스트림 중의 하나에 할당하는 단계;
    ii) 상기 엔트리가 가변 레이트를 갖는 데이터 스트림에 할당되면,
    상기 엔트리에 소정의 코드를 저장하는 단계;
    iii) 상기 엔트리가 고정 레이트를 갖는 데이터 스트림에 할당되면,
    상기 엔트리에 고정 레이트 데이터 스트림을 식별하는 포인터를 저장하는 단계;
    iv ) 상기 정적 테이블 내의 각 엔트리에 대해 상기 i ) 내지 iii ) 단계를 반복하는 단계를 포함함-, 및
    b) 상기 다수의 데이터 스트림 가운데 데이터의 다음 유닛을 통신 채널로 보낼 데이터 스트림 선택시에 상기 정적 테이블의 각 테이블 엔트리를 사용하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    동적 테이블 내장 단계를 더 포함하며,
    상기 동적 테이블 내장 단계는
    i ) 동적 테이블의 엔트리를 A) 상기 다수의 데이터 스트림 가운데 다수의 가변 레이트 데이터 스트림의 중의 하나와 B) 데이터의 유휴 유닛의 가변 레이트 데이터 스트림 가운데 어느 하나에 할당하는 단계와,
    ii ) 상기 엔트리를 상기 가변 레이트 데이터 스트림에 할당하는 즉시 상기 가변 레이트 데이터에 대한 포인터를 상기 엔트리에 저장하는 단계와,
    iii ) 상기 동적 테이블의 상기 엔트리 마다 상기 i ) 내지 ii ) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 정적 테이블의 각 엔트리를 사용하는 단계는,
    상기 정적 테이블에서 상기 소정의 코드를 가지는 엔트리를 검출하는 즉시 가변 레이트 데이터 스트림을 선택하기 위하여 상기 동적 테이블의 엔트리에 접근하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    소정 범위에서 벗어난 품질 측정 파라미터를 갖는 각각의 상기 가변 레이트데이터에 대하여 상기 통신 채널을 통한 전송용으로 할당된 데이터 유닛의 수를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 총계적 다증화 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 통신 채널을 통한 전송용으로 할당된 상기 조절된 수의 데이터 유닛을 사용하는 제 2 동적 테이블을 내장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 2 동적 테이블 내장 단계는
    i ) 상기 제 2 동적 테이블의 엔트리를 A)상기 다수의 데이터 스트림 가운데 상기 가변 레이트 데이터 스트림 중의 하나와 B)유휴 데이터 유닛의 가변 레이트 데이터 스트림 가운데 어느 하나에 할당하는 단계와,
    ii ) 상기 엔트리가 상기 가변 레이트 데이터 스트림에 할당되는 즉시 상기 변 레이트 데이터 스트림에 대한 포인터를 상기 엔트리에 저장하는 단계와,
    iii ) 상기 제 2 동적 테이블의 각 엔트리 마다 i ) 내지 ii ) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 동적 테이블로부터 상기 제 2 동적 테이블로 전환하여 상기 제 2 동적 테이블이, 상기 동적 테이블이 사용된 시간 윈도에 후속하는 다른 소정의 시간 윈도에 사용할 수 있게 되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 동적 테이블을 내장하는 단계는 소정 시간 윈도당 한번 행해지는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 가변 레이트 데이터 스트림을 특징짓는 파라미터를 생성하기 위하여, 각각의 가변 레이트 데이터 스트림에 대한 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 가변 레이트 데이터 스트림에 대해 상기 가변 레이트 데이터 스트림을 특징짓는 상기 파라미터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 파라미터는 왜곡 측도를 포함하는 ·것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    소정의 범위를 벗어난 상기 파라미터를 갖는 상기 가변 레이트 데이터 스트림 각각에 대해, 상기 통신 채널을 통한 전송용으로 할당된 데이터 유닛의 수를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 소정의 범위의 하한은 제 1 이력 계수 및 왜곡 파라미터의 산물인 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 소정의 범위의 상한은 제 2 이력 계수 및 왜곡 파라미터의 산물인 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 가변 레이트 데이터 스트림 각각에 대해 상기 통신 채널을 통한 전송용으로 할당된 상기 조절된 수의 데이터 유닛을 사용하는 제 2 동적 테이블을 내장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 2 동적 테이블 내장 단계는,
    i ) 상기 제 2 동적 테이블에 있는 엔트리를 A)상기 다수의 데이터 스트림 가운데 상기 다수의 가변 레이트 데이터 중의 하나와 B)데이터의 유휴 유닛의 가변 레이트 데이터 스트림 가운데 어느 하나에 할당하는 단계와,
    ii ) 상기 엔트리가 상기 가변 레이트 데이터 스트림에 할당되는 즉시 상기 가변 레이트 데이터 스트림에 대한 포인터를 상기 엔트리에 저장하는 단계와,
    iii ) 상기 제 2 동적 테이블에 있는 각각의 엔트리에 대해 i ) 내지 ii ) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 동적 테이블을 상기 제 2 동적 테이블로 전환하여 상기 제 2 동적 테이블이, 상기 동적 테이블이 사용된 시간 윈도에 후속하는 다른 소정의 시간 윈도에 사용할 수 있게 되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  16. 제 3 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 스트립은 부호화된 비디오 데이터 스트림을 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  17. 통신 채널 접속을 공유하는 다수의 부호화된 데이터 스트림에 대한 통계적 다중화 처리 방법에 있어서,
    상기 다수의 부호화된 데이터 스트림 중의 하나를 생성하는 가변 레이트 인코더 각각에 레이트를 할당하고, 상기 다수의 부호화된 데이터 스트림 중의 하나를 생성하는 고정 레이트 인코더 각각에 레이트를 할당하는 단계와,
    상기 할당된 레이트를 사용하여 소정 수의 엔트리를 갖는 테이블 - 여기서,
    상기 테이블 내의 각 엔트리는 ( i )상기 다수의 부호화된 데이터 스트림중의 하나와 (ii )유휴 패킷의 가변 레이트 데이터 스트림 가운데 어느 하나에 할당될 - 을 내장하는 단계와,
    상기 다수의 부호화된 데이터 스트림 중에서 다음 패킷을 통신 채널로 보낼 부호화된 데이터 스트림을 선택하기 위하여 상기 테이블의 각각의 테이블 엔트리를 사용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 레이트 할당 단계는 초기화 단계에서 수행되고, 각각의 고정 레이트 인코더는 실제 레이트로 할당되며, 각각의 가변 레이트 인코더는 보증된 레이트로 할당되는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 초기화 단계에서, 각각의 가변 레이트 인코더는 왜곡 임계치로 할당되는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 테이블 내장 단계는,
    i ) 상기 엔트리가 가변 레이트를 갖는 부호화된 데이터 스트림에 할당되면,상기 엔트리에 소정의 코드를 저장하는 단계와,
    ii ) 상기 엔트리가 고정 레이트를 갖는 부호화된 데이터 스트림에 할당되면, 상기 엔트리에 포인터를 저장하는 단계와,
    iii) 상기 테이블의 각 엔트리 마다 i ) 내지 ii )단계를 반복하는 단계를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    제 2 테이블 내장 단계를 더 포함하며,
    상기 제 2 테이블 내장 단계는
    i ) 상기 제 2 테이블의 엔트리를 A)상기 다수의 부호화된 데이터 스트림 가운데 상기 다수의 가변 레이트 부호화된 데이터 중의 하나와 B) 유휴 패킷의 가변 레이트 데이터 스트림 가운데 어느 하나에 할당하는 단계와,
    ii ) 상기 엔트리가 상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림에 할당되는 즉시 상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림에 대한 포인터를 상기 엔트리에 저장하는 단계와,
    iii ) 상기 제 2 테이블의 각 엔트리마다 i ) 내지 ii ) 단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 첫번째 언급한 테이블의 엔트리를 사용하는 단계는,
    상기 첫번째 언급한 테이블의 엔트리가 상기 소정의 코드를 내포하고 있음을 검출하는 즉시, 다음 패킷을 통신 채널로 보낼 가변 레이트 데이터 스트림을 선택하기 위하여, 상기 제 2 테이블의 엔트리에 접근하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  23. 제 21 항에 있어서,
    상기 가변 레이트 인코더로부터의 상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림을 특징짓는 왜곡 파라미터를 생성하기 위하여, 가변 레이트 인코더로부터 각 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림에 대한 데이터를 수집하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림의 품질을 특징짓는 왜곡 파라미터를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 왜곡 파리미터가 소정의 범위를 벗어나면, 상기 왜곡 파라미터를 사용하는 상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림 각각에 할당된 패킷의 수를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 소정의 범위의 하한은 제 1 이력 계수 및 왜곡 임계치의 산물인 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 소정의 범위의 상한은 제 2 이력 계수와 왜곡 임계치의 산물인 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  28. 제 25 항에 있어서,
    상기 통신 채널을 통한 전송용으로 할당된 상기 조절된 수의 패킷을 사용하는 제 3 테이블을 내장하는 단계를 더 포함하며,
    상기 제 3 테이블 내장 단계는
    i ) 상기 제 3 테이블의 엔트리를 A)상기 다수의 부호화된 데이터 스트림 가운데 상기 다수의 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림 중의 하나와 B)유휴 패킷의 가변 레이트 데이터 스트림 가운데 어느 하나에 할당하는 단계와,
    ii ) 상기 엔트리가 상기 가변 레이트 데이터 스트림에 할당되는 즉시 상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림에 대한 포인터를 상기 엔트리에 저장하는 단계와,
    iii) 상기 제 3 테이블의 엔트리 마다 i ) 내지 ii )단계를 반복하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  29. 제 28 항에 있어서,
    상기 제 2 테이블을 상기 제 3 테이블로 전환하여 상기 제 3 동적 테이블이, 상기 제 2 동적 테이블이 사용된 시간 윈도에 후속하는 다른 소정의 시간 윈도에 사용할 수 있게 되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  30. 제 21 항에 있어서,
    상기 다수의 데이터 스트림은 부호화된 비디오 데이터 스트림을 포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
  31. 통신 채널을 공유하는 다수의 부호화된 데이터에 대한 통계적 다중화 처리 방법에 있어서,
    가변 레이트 데이터 스트림을 특징짓는 왜곡 파라미터를 생성하기 위하여, 부호화된 다수의 데이터 스트림에서 가변 레이트 인코더로부터 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림 각각에 관한 데이터를 수집하는 단계와,
    각 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림 마다 상기 가변 레이트 데이터 스트림의 품질을 특징짓는 왜곡 파라미터를 생성하는 단계와,
    상기 왜곡 파라미터가 소정의 범위를 벗어나면, 소정의 선택된 시간 주기로 각각의 상기 가변 레이트 부호화된 데이터에 할당되는 패킷의 수를 조절하는 단계와,
    상기 조절된 수의 할당 패킷을 사용하는 테이블을 내장하는 단계 - 여기서, 상기 테이블 내장 단계는
    i ) 상기 테이블의 엔트리를 A)상기 다수의 부호화된 데이터 스트림에 포함된 다수의 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림중의 하나와 B) 유휴 패킷의 가변 부호화된 데이터 스트림 가운데 어느 하나에 할당하는 단계와,
    ii ) 상기 엔트리가 상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림에 할당되는 즉시 상기 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림에 대한 포인터를 상기 엔트리에 저장하는 단계와,
    iii ) 상기 테이블의 각 엔트리 마다 i ) 내지 ii ) 단계를 반복하는 단계를 포함함 - 와,
    상기 테이블을 전환하여 상기 테이블이 통계적 멀티플렉서에 의하여 상기 통신 채널로 다음 패킷을 보낼 가변 레이트 부호화된 데이터 스트림을 결정하는데 사용되도록 하는 단계를
    포함하는 것을 특징으로 하는 통계적 다중화 처리 방법.
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