KR100384825B1

KR100384825B1 - 사전기록된디지털비디오를기록하기위한트릭재생스트림의생성방법

Info

Publication number: KR100384825B1
Application number: KR1019970702550A
Authority: KR
Inventors: 라이오넬 맥라렌 데이빗
Original assignee: 톰슨 콘슈머 일렉트로닉스, 인코포레이티드
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 2003-08-14
Also published as: KR100357507B1; EP0787401A1; EP0787401B1; CN1169232A; EP0787402B1; AU3823895A; DE69530406T2; DE69525960T2; PT787409E; WO1996013128A1; KR100384822B1; CA2201710C; WO1996013122A1; GB9421206D0; DE69525960D1; HK1005118A1; EP0787403A4; CA2201710A1; EP0787402A4; BR9509384A

Abstract

본 발명의 소비자용의 디지털 비디오 카세트 기록 장치(210)는 MPEG와 같은 신호 포맷을 갖는 고등 텔레비전 신호(09)를 기록할 수 있다. MPEG와 같은 신호 포맷의 예측 특성은 비표준 속도 재생, 즉 트릭 재생의 재생을 용이하게 하기 위하여 추가적인 I-프레임 데이터 스트림(51, 61, 71)이 통상 재생 속도의 데이터 스트림 (10)과 함께 발생되어 기록되는 것을 필요로 한다. 소정의 속도에서의 재생을 용이하게 하기 위해서, 추가적인 I-프레임 데이터 스트림(51, 61, 71)은 특히 각각의 재생 속도에 대해서 발생되어, 기록 트랙 내에 기록된다. 완전한 해상도 및 감소된해상도의 트릭 재생 데이터 스트림을 유도하기 위한 여러 가지의 방법이 개시되고 있다. 소비자용 장치에 의한 실시간 기록, 및 사전 기록된 디지털 매체와 함께 사용하기 위한 비실시간 통상 재생 및 트릭 재생 데이터 스트림의 발생에 대한 발명의 트릭 재생 데이터 스트림의 발생이 개시되고 있다.

Description

사전 기록된 디지털 비디오를 기록하기 위한 트릭 재생 스트림의 생성 방법{TRICK PLAY STREAM DERIVATION FOR PRE-RECORDED DIGITAL VIDEO RECORDING}

나선형 주사 포맷을 채용한 디지털 비디오 카세트 기록 장치(DVCR)가 표준화 위원회에 의해 제안되어져 왔다. 이 제안된 표준은 예컨대, NTSC 방식 또는 PAL 방식 등의 표준 선명도(SD; Standard Definition) 텔레비전 신호, 및 제안된 그랜드 얼라이언스(Grand Alliance) 방식 신호, 즉 GA 신호와 같은 MPEG 호환형 구성을 갖는 고선명도 텔레비전 신호의 디지털 기록을 규정하고 있다. SD 기록 장치는 적응형 양자화 및 가변 길이 부호화에 의한 인트라 필드/프레임 DCT(이산 코사인 변환)를 사용한 압축 성분 비디오 신호 포맷을 이용한다. 이 표준 선명도(SD)의 디지털 VCR, 즉 DVCR은 NTSC 방식 또는 PAL 방식 중 하나의 텔레비전 신호를 디지털적으로 기록할 수 있으며, 고등 텔레비전(ATV) 신호를 기록하는 데 충분한 데이터 기록 기능을 갖는다.

GA 방식의 신호에 대한 규격은 "제48회 년차 방송 기술 회의 회보의 1994년회의록"(1994 Proceeding of 48th Annual Broadcast Engineering Conference Proceedings)에 간행된 「그랜드 얼라이언스 방식 HDTV 시스템 규격」(Grand Alliance HDTV System Specification)(1994년 3월 20∼24일)이란 명칭의 규격 문서안에 포함되어 있다. 이 GA 방식 신호는 I-프레임이라 칭하는 인트라 프레임 부호화 화면, P 프레임이라 칭하는 전방 예측 프레임 및 B 프레임이라 칭하는 양방향 예측 프레임을 이용하는 MPEG 호환형 부호화 방법을 채용하고 있다. 이들 3 가지 유형의 프레임은 GOP, 즉 화상 그룹(Group Of Pictures)으로서 공지된 그룹 중에서 발생한다. GOP 내에서의 프레임의 수는 사용자가 정의할 수 있는 것이지만, 예컨대 15 개의 프레임으로 구성될 수 있다. 각 GOP에는 1 개의 I-프레임이 포함되어 있는데, 이 I-프레임에 인접해서 2개의 B 프레임이 존재하며, 이 B 프레임 다음에는 P 프레임이 인접해서 배치되어 있다.

소비자용 아날로그 VCR에 있어서, 각 기록 트랙에는 일반적으로 1 개의 텔레비전 필드가 포함되어 있기 때문에, "트릭 재생(Trick Play)" 기능, 즉 TP 기능, 예컨대 순방향(forward) 또는 역방향(reverse)으로 반복(shuttle)하는 화상의 고속 재생(fast motion) 또는 저속 재생(slow motion)이 신속히 실행될 수 있다. 따라서, 표준 속도 이외의 속도로 재생하면, 1 개의 재생 헤드 또는 다수의 재생 헤드가 복수의 트랙을 교차(crossing)해서 인식 가능한 화면 세그먼트가 복원된다. 이 화면 세그먼트는 서로 인접되어 있고, 인식 가능하며 유용한 화상을 제공할 수 있다. 고등 텔레비전(ATV) 신호 또는 MPEG형 신호는 화면 그룹, 즉 GOP(Group Of Pictures)가 포함되어 있다. 이 GOP 는 예컨대 15 프레임을 포함하고 있고, 각 프레임은 테이프 상의 복수의 트랙을 점유하도록 기록된다. 예컨대, 각 프레임에 10 개의 트랙이 할당되면, 15 프레임의 GOP는 150 개의 트랙을 포함하고 있다. 재생 속도의 동작 중에, I-프레임 데이터가 복원되고, 이것에 의해 예측 부호화된 P 프레임 및 B 프레임의 복호화 및 재구성이 가능하게 된다. 그러나, DVCR이 비표준 재생 속도로 동작되면, 재생 헤드는 복수의 트랙 중의 각 섹션 또는 각 세그먼트를 변환 처리한다. 불행하게도, 이들 DVCR의 트랙은 연속하는 화상 필드의 이산 기록을 더이상 나타내지 않고, 이들 세그먼트는 주로 예측 프레임으로부터 발생하는 데이터를 포함한다. 그러나, 예측 P 프레임 및 예측 B 프레임은 복호화를 용이하게 하기 위해 이전 데이터를 필요로 하기 때문에, 재생된 각 부분의 데이터로부터의 사용 가능한 임의의 프레임을 재구성할 수 있는 가능성은 상당히 감소한다. 또한, MPEG 데이터 스트림의 경우, 특히 데이터의 누락(missing)이나 왜곡(garble)은 허용되지 않는다. 따라서, "트릭 재생" 기능 또는 비표준 속도 재생 기능을 제공하기 위해서, TP(Trick paly ; 트릭 재생) 모드에서 재생할 때 인접한 프레임 정보 또는 이전 프레임 정보를 사용함이 없이 화상을 재구성하는 것을 가능하게 하는 특정 데이터를 기록할 필요가 있다. 이 특정 데이터 또는 "트릭 재생"용 데이터는 MPEG 복호화가 가능하게 되도록 의미상으로 정확해야만 한다. 또한, "트릭 재생" 속도의 선택을 행하는 데는 여러가지의 상이한 TP 데이터를 유도할 필요가 있으며, TP 속도로 특정의 기록 트랙 위치가 필요하게 된다.

이전 프레임 데이터를 사용함이 없이 화상을 재구성하기 위해서는, "트릭 재생"의 특정 데이터를 I-프레임으로부터 유도할 필요가 있다. 이 "트릭 재생"의 특정 데이터는 예컨대 GA 방식 또는 MPEG 방식과 호환하는 복호기에 의해 복호화할 수 있도록 문장 구성상 및 의미상으로 정확해야만 한다. 또한, "트릭 재생" 데이터, 즉 TP 데이터는 MPEG형 데이터 스트림에 삽입되어, 통상 재생용 MPEG형 신호와 함께 기록되어야만 한다. 이와 같이, 기록용 채널 데이터 용량을 공유하면, 사용 가능한 트랙 용량의 범위 내에 제공되는 TP 데이터 비트율에 의해 제한될 수 있다. 이 TP 데이터 비트율은 유도되거나 또는 재구성된 TP 화상에서 공간 해상도 및/또는 시간 해상도 사이에서 여러가지 형태로 사용되거나 또는 공용될 수 있다.

재생된 "트릭 재생" 화상의 품질은 TP 데이터 유도의 복잡도에 의해 결정될 수 있다. 예컨대, 소비자용 DVCR에서는 기록 동작 중에 기본적으로 실시간에서 TP데이터를 유도해야만 하고, DVCR의 비용에 상승되는 추가의 데이터 처리 비용이 명목상인 것으로 할 필요가 있다. 따라서, 실시간형의 소비자용 DVCR의 "트릭 재생" 화상의 품질은 고도의 디지털 화상 처리를 이용한 비실시간 화상 처리에 의해 유도되는 TP 화상 데이터에 비해 열화되어 나타날 수 있다. 한편, 비실시간의 TP 화상 처리에서는, 예컨대 프로그램의 편집 처리가 행해지고, 경우에 따라서는 각 장면 (scene)마다의 처리가 행해지며, 또한 비실시간의 재생 속도로 처리가 행해져서, 고도의 디지털 화상 처리 기술을 사용하는 것이 가능하게 된다. 이러한 비실시간 처리는 근본적으로 실시간 처리에 의해 획득될 수 있는 "트릭 재생" 화상과 비교해서 고품질의 "트릭 재생" 화상을 얻을 수 있다.

발명의 개요

본 발명에 따르면, 1배속 이상의 속도에서의 재생을 용이하게 하는 MPEG 호환 디지털 화상 표시 신호를 생성하여 기록하는 방법에 있어서, 디지털 화상을 표시하는 신호를 수신하는 단계와, 상기 디지털 화상을 표시하는 신호를 시간적으로 처리하여 순차 주사 디지털 화상을 표시하는 신호를 생성하는 단계와, 상기 순차 주사 디지털 화상을 표시하는 신호를 공간적으로 처리하여 감소된 해상도의 디지털 화상을 표시하는 신호를 생성하는 단계와, 상기 감소된 해상도의 디지털 화상을 표시하는 신호에 대하여 시간적으로 서브샘플링을 행하여 트릭 재생 속도로 특정된 신호를 형성하는 단계와, 상기 트릭 재생 속도로 특정된 신호를 부호화하여 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호를 생성하는 단계와, 상기 디지털 화상을 표시 하는 신호를 부호화하여 통상 재생 MPEG 호환 신호를 생성하는 단계와, 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호 및 상기 통상 재생 MPEG 호환 신호간의 선택을 행하여, 기록 포맷화된 MPEG 비트 스트림을 형성하는 단계와, 상기 기록 포맷화된 MPEG 비트 스트림을 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 디지털 비디오 기록 분야에 관한 것으로서, 더 상세하게는 비표준속도의 MPEG형 고등 텔레비전{ATV(Advanced Television; 차세대 텔레비젼)} 신호의 유도(derivation), 기록 및 재생에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 저해상도를 갖는 "트릭 재생" 데이터 스트림을 실시간으로 발생하는 시스템의 간략화된 블록도를 나타낸다.

도 2는 본 발명에 따른 최고 해상도를 갖는 "트릭 재생" 데이터 스트림을 실시간으로 발생하는 또다른 시스템의 간략화된 블록도를 나타낸다.

도 3은 본 발명에 따른 사전 기록된 디지털 기록에 포함시켜서 기록하는 저해상도의 "트릭 재생" 데이터 스프림을 발생시키는 방법을 나타내는 간략화된 블록도.

도 4는 본 발명에 따른 사전 기록된 디지털 기록에 포함하기 위해 사용되는 "트릭 재생" 데이터 스프림을 발생시키는 다른 방법을 나타내는 간략화된 블록도이다.

도 5는 예측 매크로블록 DC 계수의 유도법을 예시하는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 사전 기록된 기록을 비실시간으로 발생하는 다른 방법을 나타내는 간략화된 부분 블록도이다.

도 7은 본 발명에 따른 사전 기록된 기록을 비실시간으로 발생하는 또 다른 방법을 나타내는 간략화된 부분 블록도이다.

소비자용의 디지털 비디오 카세트 기록 장치에 있어서, 트릭 재생의 데이터 스트림을 실시간으로 발생하기 위해서는 주요하게 고려되는 것은, 필요한 처리의 복잡도 및 비용을 고려하고, 그 비용을 적정한 수준으로 유지하도록 고려할 필요가 있다. 이러한 이유로, 실시간형의 트릭 재생 데이터 스트림의 발생에 있어서 이용되는 처리는 존재하는 비트 스트림의 각 부분을 추출하여, 비트 스트림 파라미터에 최소의 변경을 실행하는 것으로 제한된다.

"트릭 재생" 데이터 스트림은 본래의 데이터 스트림 중에서 독립적인 인트라 정보의 각 부분을 추출함으로써 실시간으로 발생되어야 한다. 이 인트라 정보는 인트라 프레임, 인트라 슬라이스, 및/또는 인트라 매크로블록으로부터 얻을 수 있다. I-프레임 데이터의 생성에 사용하기 위해 선택된 소스(공급원)는 본래의 스트림에 사용되는 인트라 리프레시(refresh)의 형태에 따라 선택되고, 이 리프레시 방법의 예로서, 인트라 프레임 또는 인트라 슬라이스의 리프레시 방법이 사용되는 것으로 가정한다.

본 발명에 따른 실시간 발생의 제1 방법에 있어서, 저 공간 해상도의 "트릭 재생" 데이터 스트림이 유도된다. 이 저 공간 해상도의 트릭 재생 데이터 스트림은본래의 HDTV 데이터 스트림의 해상도와는 상관없이 예컨대, CCIR 601 표준(720 ×480 화소)에 따른 해상도를 가질 수 있다. 트릭 재생 데이터 스트림에 이용 가능한 실효 비트율은 공칭적으로 2M 비트/초로 제한되기 때문에, 이와 같은 방식의 저 공간 해상도를 채용하면, 프레임당 사용되는 비트수가 적게 되고, 그에 따라 시간 해상도가 상대적으로 높게 된다. 그러나, 이 저 공간 해상도 방식은 고등 텔레비전(ATV) 복호기 및 표시 장치에서 그와 같은 해상도가 형성 가능한 경우에만 실제로 실현 가능한 것이다.

본 발명에 따른 실시간 발생의 제2 방법에 있어서는, 본래의 HDTV의 데이터성분과 동일한 해상도 또는 화소 카운트를 갖는 트릭 재생 데이터 스트림이 생성된다. 그러나, 사용 가능한 트릭 재생 비트율은 공칭적인 2M 비트/초의 기록 채널 용량에 의해 제한되기 때문에, 공간 해상도와 시간 해상도의 사이에서 양자의 관계를 고려하여 적정한 비트율 배분을 행한다. 따라서, 최고 공간 해상도 또는 완전 공간 해상도의 "트릭 재생" 모드를 실현하기 위해서는 시간 해상도를 TP 데이터 채널 용량과의 정합 관계를 유지하도록 실효적으로 저하시킬 필요가 있다.

도 1에는 본발명에 다른 저 공간 해상도의 "트릭 재생" 데이터를 실시간으로 발생하기 위한 제1 방법이 도시되어 있다. 이 예시적인 블록도에서, 5x, 18x 및35x의 트릭 재생 속도가 발생된다. 각각의 TP 속도에 대해서, 저해상도의 내부 부호화된 프레임은 수신된 MPEG형 전송 스트림으로 조립 구성된다. 전송 스트림 중의 MPEG 헤더 정보를 검출하여 하위의 슬라이스 레벨을 검출함으로써 인트라 슬라이스를 추출하고, 처리하여, 그것을 사용해서 메모리(110)에 단일의 I-프레임이 형성된다. 이 추출 및 처리단(100)은 TP I-프레임을 형성하기 위한 매크로블록을 추출하고, 필요에 따라 DPCM 부호화법을 이용한 DC 변환 계수의 재부호화하며, 필요에 따라 불필요한 AC 변환 계수를 폐기하는 3가지 작업 처리를 수행한다. 저해상도의 TP I-프레임을 구성하여 메모리(110)에 기억시킨 후, 그 저해상도의 TP I-프레임은 각 트릭 재생 속도에 대해서 그 속도에 특정의 데이터 스트림을 생성하는 데에 이용된다.

수신기(05)는 MPEG 호환형 신호에 응답하여 변조된 무선 주파수 반송파를 수신한다. 이 변조된 반송파는 도시되지 않은 안테나 또는 케이블 중 어느 하나의 소스(공급원)로부터 공급된다. 수신기(05)는 수신된 반송파를 복조 처리하여, MPEG 호환의 고등 텔레비전 전송 스트림(09)을 생성한다.

고등 텔레비전 전송 스트림(09)은 블록(20)에서 역다중화(demultiplex)되어,고등 텔레비전 비디오 정보에 대응하는 패킷화된 기본 스트림(Packetized Elemental Stream), 즉 PES 스트림만을 얻게 된다. PES 스트림은 블록(30)에서 복호화되어 패킷으로부터 MPEG 부호화된 비디오 스트림 페이로드(payload)가 추출된다. MPEG 부호화 스트림을 추출한 다음, 필요한 내부 부호화된 정보가 검출되어 추출될 수 있다. 시퀀스 검출 블록(40)은 비트 스트림을 검사하여 개시 코드(startcode)의 출현을 검출한다. 이 개시 코드는 25개의 0을 가지며, 그 다음에 1, 그 다음에 MPEG 비디오 헤더를 지시하는 8 비트의 어드레스가 연속되는 특징을 갖는다. 블록(50)에서 화상 검출이 수행되며, 블록(60)애서 슬라이스 층이 검출된다. 내부 부호화된 "트릭 재생"용의 I-프레임이 형성되기 때문에, 인트라 슬라이스만이 추출된다. 인트라 슬라이스는 내부 부호화된 매크로블록만을 포함하며, 슬라이스 헤더중의 1 비트의 인트라_슬라이스_플래그에 의해 판별된다. 따라서, 인트라_슬라이스_플래그가 1로 설정되면, 1 개의 슬라이스 전체가 "데이터 추출 및 처리" 단(100)으로 전송된다. 블록(70)의 인트라 검출 처리에 있어서, 인트라 프레임 또는 인트라 슬라이스 중의 하나의 리프레시 기술이 사용되고, 또한 슬라이스 헤더 중에 인트라_슬라이스_플래그가 적절히 설정되어 있는 것으로 가정한다. 만일 인트라_슬라이스_플래그가 설정되지 않거나 또는 인트라 매크로블록 리프레시가 사용되고 있는 경우에는, 하위의 매크로블록의 레벨까지를 검출하는 다른 레벨이 필요하다.

데이터 추출 및 처리단(100)은 블록(70)에서 추출된 내부 부호화된 매크로블록 중에서 여러 가지의 트릭 재생 데이터 스트림을 형성하는데 이용되는 인트라 정보만을 선택한다. 또한, 블록(100)은 얻게되는 재구성된 TP I-프레임의 MPEG 호환성을 확보하기 위해 문장상의 정확성 및 의미적인 정확성을 확실하게 하기 위해 필요한 임의의 처리를 실행한다. 재구성된 TP I-프레임이 본래의 MPEG 스트림에 비해서 낮은 공간 해상도를 갖기 때문에, 검출된 인트라 매크로블록의 부분 집합(sub-set: 일부)만이 필요로 된다. 어느 매크로블록, 즉 MB를 유지시키고 어느 매크로블록을 폐기시킬 것인지의 여부를 결정하기 위해서, 수학적 함수 또는 미리 정의된 룩업 테이블(look-up table)이 사용된다. 얻어진 저 공간 해상도 프레임은 선택된 매크로블록의 패치워크(patchwork)로부터 얻게된다. 제어기단(90)은 처리단(100)에 접속되어 있으며, 수학적 함수에 의해 요구되는 계산을 수행할지 또는 매크로블록의 선택을 결정하기 위한 룩업 테이블을 제공한다.

새로운 저해상도 I-프레임에서의 MB 위치{단, mb(i,j), i=0, 1, 2 ... n-1, j=0, 1, 2, ... m-1이고, m과 n은 각각 새로운 I-프레임의 MB 단위의 폭과 높이이며, i와 j는 MB의 행과 열을 나타낸다}와 본래의 최고 해상도 프레임{단, MB(I,J), I=0, 1, 2 ... N-1, J=0, 1, 2 ... M-1이고, M과 N은 각각 원래의 프레임의 폭과 높이이며, I와 J는 MB의 행과 열을 나타낸다}과의 관계는 다음의 관계식에 의해 주어 진다.

i(저해상도 행) = [I·(n-1)/(N-1)]

j(저해상도 열) = [J·(m-1)/(M-1)]

여기에서, 꺽쇠 괄호 [x]의 연산 결과는 x에 가장 근접한 정수값을 나타낸다.

저해상도의 TP·I-프레임은 본래의 프레임 중의 매크로블록의 부분 집합 (subset)을 이용하고, 나머지 비선택된 MB는 폐기된다. 도 5는 일례로서 4:2:0으로 샘플링된 신호를 나타내고 있고, 이 샘플링 신호는 3 개의 내부 부호화된 매크로블록 MB1, MB2 및 MB3를 포함하고 있고, 이 각각의 블록은 블록 0, 1, 2, 3, 4 및 5 를 포함하고 있다. 해상도가 낮은 TP·I-프레임을 구성할 때에 사용되지 않는 매크로블록 2에는 x표가 그어져 있다. 도 5에서, 휘도 및 색도의 각 블록의 DC 계수는 검은 스트라이프로 나타내고 있다. DC 계수는 각 매크로블록의 범위로부터 예측되며, MB의 제1 블록의 DC 계수는 그 슬라이스의 바로 이전의 MB의 최종 DC 계수로부터 예측된다. 도 5 중의 화살표는 예측 시퀀스를 나타내고 있다. 따라서, 이전의 MB, 예컨대 도 5의 MB2가 선택되지 않는 경우에는, 도 5에 화살표 NEW로 표시될 수 있도록 새로운 인접한 매크로블록으로부터 어떤 DC 계수를 재계산해서, DPCM을 사용하여 재부호화되어야만 한다. 이 재부호화 처리는 매크로블록을 I-프레임 메모리 (110)에 기록할 때에 실행된다.

HDTV 비디오 시퀀스가 비월 주사형의 소스(interlaced scanning source)로부터 공급된 경우에는, 움직임을 포함하고 있는 비월 주사형 필드의 동결 또는 고정화(freeze)에 의해 발생되는 비월 주사형 "플리커(flicker)"를 제거하기 위한 처리단을 선택적으로 포함시킬 수 있다. 재구성된 트릭 재생 스트림의 시간 해상도가 동일한 프레임(2개의 필드)이 1 프레임 주기보다 긴 기간에 걸쳐서 표시되고 있는 경우에는, 그와 같은 비월 주사형의 "플리커"는 매우 현저할 수 있다. 필드 부호화된 매크로블록에서는, 이 "플리커"의 아티팩트가 매크로블록의 상부 2개의 블록, 즉 블록 0 및 1을, 하부 2개의 블록, 즉 블록 2 및 3에 카피함으로써 제거될 수 있다. 이 매크로블록 내의 카피에 의해서, 2개의 필드를 효과적으로 동일하게 함으로써, 그 프레임으로부터 필드대 필드간의 움직을 제거할 수 있다. 이 재부호화 처리는 매크로블록을 I-프레임 메모리(110)에 기록할 때에 실행된다.

또한, 처리단(100)에 의해 실행되는 추가의 기능으로서, 트릭 재생 스트림을위해 사용가능한 비트율이 작기 때문에, 새롭게 형성된 TP I-프레임 내에 수용될 수 없는 AC 계수를 각 매크로블록으로부터 제거하는 기능이다. 이 기능을 달성하기 위해서, 먼저 블록의 나머지가 0으로 패드(pad)되고 블록의 최종 계수를 나타내는 위치까지 각 블록이 가변 길이 복호화된다. 각 블록의 비트 수는 버퍼에 기억되고 누적된다. 이 비트 수는 계수되고, 전체 계수값이 소정의 수를 초과할 때에 나머지의 AC 계수는 사용되지 않거나 또는 제거된다. TP의 MB당 비트 수는 각 트릭 재생데이터 스트림에 대해 허용되는 전체 비트율에 따라서, 또한 시간 해상도 또는 매초당 프레임 갱신수에 따라서 결정된다.

도 1의 블록도는 동일하게 할당된 비트율을 가진 트릭 재생 데이터 스트림의 형성 방법을 예시하고 있다. 한편, 비트율이 각 TP 속도 사이에서 상당히 상이하게 되고, 예컨대 각각의 속도에서 상이한 해상도를 형성하는 경우, I-프레임 메모리 (110)에 유지되는 AC 계수의 수도 각각의 속도마다 상이하게 된다. 그러므로 I-프레임 메모리(110)를 공유할 수 없으며,각각의 TP 속도 또는 각 비트율에 대하여 각각의 I-프레임 메모리가 필요하게 된다.

본 발명에 따른 I-프레임 메모리(110)에 있어서 조립된 저해상도 TP I-프레임은 3 개의 트릭 재생 스트림 생성단, 즉 5 배의 블록(145), 18 배의 블록(160) 및 35 배의 블록(170)에 결합된다. 도 1의 예에 있어서, 바람직한 구성으로서, 각각의 트릭 재생 스트림에는 동일한 비트율 및 동일한 시간 해상도가 할당된다. 그러나, 반드시 재구성된 모든 TP I-프레임이 각각의 TP 속도에 대하여 사용되는 것은 아니다. 예컨대, 본래의 스트림에서의 I-프레임의 리프레시율 15개의 프레임마다 1회(M=15)이고, 각각의 트릭 재생 스트림에서 사용되는 시간 해상도는 2으로, 즉 프레임 갱신과 다음 프레임 갱신 사이에서의 프레임 반복 횟수가 3으로 선택되는 경우에는 5 배의 속도에 대하여,

(5x 속도)·(3 프레임 반복)/(15 프레임 리프레시) = 1.0 이 되고,

따라서 모든 TP I-프레임이 사용된다. 이와 유사하게, 18x 및 35x 속도에 대해서는 다음과 같이 된다.

(18)·(3)/(15) = 3.6

(35)·(3)/(15) = 7.0

따라서, 18x 속도에서는 약 3번째 및 4번째마다의 I-프레임이 사용되며, 35x

속도에서는 7번째마다의 I-프레임이 사용된다. 만일 고등 텔레비전 스트림에서의 인트라 리프레시 주기가 0.5초(30 fps의 소스에 대해 M=15)로 가정된 경우에는, 5x속도에 대해 3-프레임의 유지 시간이 실현 가능한 최초의 TP 시간 해상도이다. 시스템을 간단화해서 통일화시키기 위해서는, 나머지 TP 속도에 대하여 3 개의 프레임의 유지 시간을 사용할 수 있다. 그러나, 높은 속도에 있어서 시간 해상도를 낮게하면, 실제의 트릭 재생 속도보다 느린 불량한 감도를 제공할 수 있기 때문에, 높은 TP 속도에 대해서는 프레임의 유지 시간을 2-프레임 유지 시간 또는 I-프레임유지 시간으로 하는 높은 시간 해상도를 사용할 수도 있다. 단지, 실효 트릭 재생 비트율이 일정하다고 가정하면, 높은 시간 해상도를 형성하는 데애 결과적으로 공간 해상도 품질을 낮게할 필요가 있다.

재구성된 TP I-프레임은 메모리(110)로부터 판독되어, TP 속도에 따라서 블록 145, 160 및 170에 의해 패키지화 되고, 또 그 각 블록에 의해 적절한 MPEG 픽쳐 헤더 및 PES층이 부가된다. 또한, 고등 텔레비전 전송 스트림(09)은 버퍼(15)에 의해 버퍼링되는데, 이 버퍼(15)는 신호(10)의 통상 재생 속도 처리용의 전송 스트림을 공급한다. 통상 재생 전송 스트림(10)은 멀티플렉서(MUX; 다중화기)(150)에 결한된다. 멀티플렉서(MUX)(150)는 기록 장치(210)의 서보 신호에 응답하여 제어되어, 기록될 때 소정의 트랙 포맷을 형성하는 시퀀스를 갖는 출력 비트 스트림을 생성한다. 이 기록된 트랙 포맷은 소망의 기록 TP 비트율을 제공하고 특정 기록 트랙 내에서 속도 특정 TP I-프레임 패킷의 특정의 물리적 위치가 용이하게 설정될 수 있도록 선택된다. 따라서, 기록된 트랙 포맷에 따라서 통상 속도 및 소정의 트릭 재생 속도에서의 재생이 용이하게 된다. TP I-프레임 패킷인 5x 신호(121), 18x 신호(131) 및 35x 신호(141)는 멀티플렉서(MUX)(150)에 결합되고, 이 멀티플렉서 (150)는 통상 재생 전송 스트림에 각 TP 속도용의 I-프레임 패킷을 삽입한다. 따라서, 유효한 MPEG형 전송 스트림은 기록 장치(210)에 의해 기록 처리를 행하여 테이프(20) 상으로 기록하기 위한 형태로 포맷화된다.

TP 비트율을 최소화하기 위한 방법으로서, 반복된 TP I-프레임, 프레임 반복 또는 프레임 유지 시간의 대신에 비디오 스트림 중의 I-프레임 사이에 빈 P 프레임을 기록함으로써 실행될 수 있다. 빈 P 프레임을 사용하면, 복호기는 이전 프레임,즉 TP I-프레임으로부터 예측을 행하게 된다. 별법으로서, 프레임 반복을 행하기 위해서, PES층에 DSM_트릭_모드_플래그를 설정하고, 프리젠테이션 시간 스탬프 (Presentation Time Stamp) 및 복호 시간 스탬프(Decode Time Stamp)의 PTS/DTS 값을 계산해서, 각각의 TP I-프레임이 필요한 프레임 반복 수만큼 발생하도록 해도 좋다. 어떤 프레임 반복 방법으로도 동일한 결과를 얻을 수 있다. 그러나, 이 후자의 제2 방법으로는 재생에 있어서 TP 스트림을 여분으로 처리할 필요가 없고, 따라서, 유닛에 대해 추가 비용이 들지 않는다. 그러나, 이 제2 방법에서는 고등 텔레비전 복호기에 있어서 선택적으로 DSM_트릭_모드_플래그가 지원될 필요가 있다. 이 제2 방법에서는 고등 텔레비전 복호기에서 그 만큼 별도의 처리가 실행된다. 어떤 프레임 반복 방법에 대해서도 블록 145, 160 및 170에서 속도 특정 스트림 발생 중에 그 처리가 실행된다.

전술한 본 발명에 따른 트릭 재생 스트림 발생 기술은 720 ×480 화소 공간의 공간 해상도 및 2.0 Mbps의 유효 트릭 재생 데이터율로 5x, 18x 및 35x의 트릭 재생 속도를 형성한다. 다양한 트릭 재생 속도를 평가한 결과는 다음과 같이 요약될 수 있다.

각각의 트릭 재생 속도용의 데이터는 서로 독립된 저해상도(720 ×480 화소)의 MPEG 호환 전송 스트림을 나타내는 데이터가 생성된다.

각각의 TP 스트림은 내부 부호화된 프레임만을 포함함으로써, 동일한 트릭 재생 스트림을 고속 순방향 TP 모드와 고속 역방향 TP 모드의 양 모드에 대해 사용될 수 있다.

16:9 종횡비를 유지하기 위해서, 실제의 공간적 화상 사이즈는 720 ×384 화소가 되도록 샘플링이 행해지고, TP 화상의 상하의 나머지 영역은 블랙이 된다.

시간 해상도는 일정한 3 프레임 유지 시간을 사용해서 초당 10 프레임의 유출 비트율을 얻을 수 있도록 한다.

트릭 재생 스트림의 각각의 I-프레임은 본래의 스트림으로부터 선택된 샘플링된 매크로블록을 포함하고 있다. 2.0 M비트/초 및 3 프레임 유지 시간의 설정에는 전형적인 테스트 데이터에 대하여, 선택된 매크로블록 내에 대부분의 AC 계수를 잔류시킬 수 있다.

소스 데이터 성분에 있어서 움직임 량 및 화상의 복잡도에 따라 서로 상이할수 있지만, 전체적인 주관적 공간 해상도는 적정한 레벨이다. 10 fps의 픽쳐율에 있어서의 시간 해상도는 양호한 레벨이다. 트릭 재생 데이터 스트림은 복호화되어인식 가능한 트릭 재생 비디오 화상을 발생시킬 수 있으며, 그에 따라 테이프 서치용도로 사용할 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 저해상도 실시간 트릭 재생 모드에 있어서는 인식 가능한 공간적 화상이 상대적으로 높은 시간 해상도로 생성된다. 그러나, 전술한 바와 같이, 이 재생 모드는 개선된 텔레비전 수신기/복호기 유닛이 저해상도에서 동작 가능한 경우에, 예컨대 CCIR 권고 601에 의해 형성된 저해상도에서 동작 가능한 경우에 사용될 수 있다. 그러나, 만일 저해상도에서의 동작이 행해지지 않는 경우에는, 원래의 소스와 공칭적으로 동일한 공간 해상도를 갖는, 즉 본래의 소스와 동일한 화소 총수를 갖는 트릭 재생 데이터가 생성되게 된다. 도 2는 본 발명에 따른 최고 해상도의 실시간 트릭 재생 스트림을 생성하는 전형적인 시스템을 예시하고 있다. 3 개의 트릭 재생 속도, 5 배, 18 배 및 35 배가 도시되어 있다. 도 2의 최고 해상도 방식과 도 1에 도시된 저해상도 방식에서는 데이터 추출 및 처리 블록(105)과, 스트림 생성 블록(155, 165 및 175)이 상이하다.

블록(20, 30, 40, 50, 60 및 70)에 도시되어 있는 전송 스트림 복호화와 인트라 검출 수단은 도 1의 저해상도 TP 시스템에 대하여 설명된 것과 동일하게 동작하고 기능한다. 저해상도 TP 시스템에 대해 설명된 바와 같이, 데이터 추출 및 처리단인 블록(105)은 트릭 재생 스트림의 형성에 필요한 인트라 정보만을 추출하며,그 결과 얻어지는 TP I-프레임의 문장상의 정확도 및 의미상의 정확성을 보장하기 위해 필요한 모든 처리를 실행하기 위한 것이다. 블록(105)의 기능은, 재생된 I-프레임이 원래의 데이터 스트림과 동일한 해상도 또는 화소 총수를 갖는 점에서 블록 (100)의 기능과는 상이하다. 따라서, 모든 인트라 매크로블록을 사용해서 새로운 TP I-프레임이 재구성된다. MB가 제거되지 않기 때문에, DC 변환 계수를 재부호화 할 필요는 없다.

처리 블록(105)의 주요 기능은 트릭 재생 비트율의 제약에 의해 새로운 TP I-프레임에 수용될 수 없는 AC 계수를 각각의 매크로블록으로부터 제거하는 것이다. 이 낮은 TP 채널 비트율, 공칭적으로 2M 비트/초의 제약상 사용되는 AC 계수의수, 즉 공간 해상도와, 시간 해상도 또는 트릭 재생 스트림의 프레임 갱신율의 배분 조정을 이루게 한다. 이 공간 해상도와 시간 해상도 사이의 배분 조정은 또한 저해상도 스트림의 생성에 있어서도 필요하다. 그러나, 최고 해상도 프레임, 즉 원래의 소스와 동일한 화소 총수에 있어서는 그 DC 계수의 모든 비트수 만으로도 저해상도의 TP 프레임에서 어셈블리된 AC 계수와 DC 계수의 모두 비트수 보다도 많게 된다. 따라서, 최고 해상도의 매크로블록에 몇개의 AC 계수만을 포함시키도록 하는제한을 행하는 것만으로는 시간 해상도가 문제가 되는 상당한 감소를 발생시키는데, 즉 프레임 갱신 시간이 길게 되고, 프레임 반복수가 많게 된다. 따라서, 최고해상도의 트릭 재생 스트림에 있어서 일정한 시간 해상도의 형성을 용이하게 하기 위해서는, 시스템이 각 매크로블록의 DC 계수만을 사용해서 모든 AC 계수를 폐기시키도록 하면 좋다. 또한, AC 계수를 폐기시킴으로써, DC 계수만의 DPCM 값을 가변길이 복호화하면 되기 때문에, 처리의 복잡도가 저하된다. 도 2는 각 트릭 재생 속도가 동일한 비트율을 가지며, 그에 따라, 3개의 TP 속도에 대하여 동일한 I-프레임 메모리를 공유할 수 있는 시스템의 일예를 도시하고 있다.

전술한 바와 같이, 원래의 HDTV 비디오 화상이 비월 주사에 의해 생성되는 경우에는, 움직임을 포함하고 있는 필드의 고정화에 의해 나타나는 비월 주사에 의한 "플리커(flicker)"를 제거하기 위한 처리 단계를 선택적으로 포함시켜도 좋다.이 1가지 방법은 이미 설명하였다. 그러나, 이 일예의 고해상도 TP 시스템은 DC 변환 계수만을 사용하기 때문에, 화상_부호화_확장부 중의 프레임_예측_프레임_dct 플래그를 "1"로 설정하면, 보다 간단하고 보다 효율적인 방법이 실현될 수 있다. 이 플래그는 모든 MB가 프레임 부호화되고, 그에 따라 '플리커'를 발생시킬 수 있는 이전 필드 부호화 블록이 프레임 부호화 블록으로서 복호화되는 것을 나타내고 있다. 그 결과, 각 필드가 1 개의 블록의 상부 또는 하부의 어느 부분에 위치되어, "플리커"가 제거된다. 또한, 프레임_예측_프레임_dct_플레그가 '1'로 설정되면, dct_타입 플레그는 더 이상 존재하지 않기 때문에, 이 플리커 제거 방법에서도 매크로블록_모드부 중에서 사용되는 비트 수를 감소시킬 수 있다.

재구성된 TP I-프레임은 메모리(115) 중에서 어셈블되고, 3개의 트릭 재생 스트림 생성단, 즉 블록(155) 내에 도시된 5 배속, 블록(165) 내의 18 배속 및 블록(175) 내의 35 배속의 각 단에 결합된다. 도 2의 예시적인 시스템에서는, 각 트릭 재생 스트림이 동일한 유효 비트율을 가지며, 그에 따라 근사적으로 동일한 시간 해상도를 갖는 것으로 가정하고 있다. 전술한 바와 같이, 모든 재구성 TP I-프레임이 각 속도에 대하여 사용되지는 않는다. 그러나, TP I-프레임의 사용은 다음이유에 의해 추가로 제한될 수 있다. 각가의 TP I-프레임은 동일한 개수의 계수, 예컨대 DC 계수만을 가지고 있지만, DC 계수는 가변 길이 부호화되어 있기 때문에,각각의 TP I-프레임은 동일한 비트 수를 갖는 것으로 제한되지 않는다. 따라서, 각각의 트릭 재생 스트림에 대하여 시간 해상도 또는 유지 시간을 일정하게 고정할 수는 없다. 그대신, 프레임 유지 시간은 각각의 TP I-프레임을 부호화하거나 또는 형성하는데 필요로 되는 비트 수의 경우보다 시간이 다소 길게되도록 변화한다. 각각의 트릭 재생 속도에 대하여, 각각의 "스트림 생성"단(15, 165 및 175)는 TP I-프레임을 부호화하는 데에 충분한 비트가 버퍼(105)에 누적될때까지 대기한다. 그때 버퍼에 누적된 TP I-프레임이 새로운 TP I-프레임, 즉 특정 트릭 재생 속도용으로 아직 부호화되지 않은 TP I-프레임인 경우에는, 그 TP I-프레임은 부호화되며, 사용된 비트 수를 사용 가능한 비트수로부터 감산된다. 만일 각 I-프레임이 동일한 크기이고 각각의 트릭 재생 속도에 대하여 동일한 유효 비트율이 할당되면, 이 방식은 저해상도의 시스템에 대해 전술한 방식과 동일할 것이 되며, 프레임 리프레시주기는 모든 속도에 대해 일정하게 된다. 재구성된 TP I-프레임은 메모리(115)로부터 판독되며, 스트림 생성기(155, 165 및 175)에 의해 패키지화되며, 저해상도의 시스템에 대하여 상세히 설명된 것과 모두 동일한 형태이고, MPEG 호환 전송 스트림이 생성된다.

전술한 본 발명에 따른 최고 공간 해상도의 트릭 재생 스트림 생성 기술은 5x, 18x 및 35x의 트릭 재생 속도에 대해서 2.0 Mbps의 유효 트릭 재생 데이터율로평가되었다. 이 성능은 다음과 같이 요약할 수 있다.

각각의 트릭 재생 속도에 대하여, 서로 독립된 각각의 TP I-프레임만의 MPEG호환 전송 스트림이 기록된다.

시간 해상도는 장면의 복잡도에 따라 변화하며, 전술한 저공간 해상도 트릭 재생 시스템에 있어서의 시간 해상도보다 낮고, 그 프레임 유지 시간은 보다 길다.전형적인 소스 데이터 성분에 대하여 경험된 유지 시간 사이에서의 평균값 및 시간 변동은 이하의 표에 나타내고 있다.

주 : 모든 속도에 대해 동일한 유효 트릭 재생 비트율이 사용되기 때문에, 각 속도에 대해 시간 해상도는 항상 유사한 것으로(동일하지 않은 것으로) 된다.

각 TP I-프레임은 DC 계수만을 이용한다.

공간 해상도의 전체적인 품질은 DC 계수만이 사용되기 때문에, 양호하지 않은 레벨에 불과하다. 시간 해상도의 품질은 TP 부호화된 데이터 성분 내의 복잡도의 레벨에 따라 양호와 불량 사이의 범위에서 변화한다. 그러나, 그 결과 얻어지는 트릭 재생 화상은 인식 가능하며, 테이프 서치 용도로서 허용 가능한 레벨이 된다.

실시간 트릭 재생 데이터 스트림의 생성과 사건 기록된 트릭 재생 데이터 스트림의 생성 사이의 주요한 차이점은 소비자용 기록 장치/재생 장치에 대하여 부과된 비용면 및 복잡도의 배제에 의한 제약으로부터 발생된다. 즉, 소비자용 유닛은 통상 재생 데이터를 기록하고 있는 동안에 트릭 재생 데이터 스트림을 생성하여 기록하고, 즉 트릭 재생 데이터 스트림을 실시간으로 생성해야만 한다. 한편, 사전 기록된 데이터 성분에 있어서 트릭 재생 데이터 스트림은 압축된 MPEG 부호화 스트림으로부터는 아니며, 본래의 화상 소스로부터 직접 생성될 수 있다. 속도의 특정된 TP 데이터 스트림은 서로 독립된 관계로 실제의 기록 이벤트로부터도 독립적으로 생성할 수 있다. 따라서, 사전 기록된 트릭 재생 데이터는 비실시간에서 생성되고, 경우에 따라서는 비표준 비율 또는 낮은 프레임 반복율로서 생성될 수 있다. 사전 기록된 데이터 성분에 따라서 달성되는 트릭 재생의 재생 화상 품질은 소비자용의 실시간 방법에 있어서의 제약을 받지 않기 때문에, 상당히 높게 된다.

본 발명의 사전 기록된 TP 데이터를 생성하는 제1 방법에서는 본래의 HDTV 스트림의 해상도와 상관없이, 예컨대 720 × 480 화소의 해상도를 갖는 CCIR 권고 601의 공간 해상도를 얻게 된다. 또한, 본 발명에 따른 제2 방법에서는 본래의 HDTV 데이터 성분과 동일한 해상도, 즉 동일한 화소 총수의 트릭 재생 스트림을 생성한다.

도 3은 본 발명에 따른 저해상도의 사전 기록된 트릭 재생 데이터 스트림을 생성하는 방법을 나타내는 일예의 블록도를 나타내고 있다. 시간적 처리 블록(30)은 본래의 HDTV 비디오 데이터 성분(09)의 포맷에 관계없이, 30 Hz의 순차 신호 (31)를 발생시키는 시간적 서브샘플링을 실행한다. 이 단의 동작은 본래의 소스 데이터 성분이 59.94/60 Hz 프레임율로 순차 주사되거나 또는 29.97/30 Hz 프레임율로 비월 주사되는지의 여부에 따라서 서로 상이하게 된다. 순차 주사된 소스 데이터 성분을 이용하는 경우에는, 프레임율은 시퀀스로부터 각 제2 프레임을 하강시킴으로써 감소될 수 있다. 프레임을 하나씩 걸러 하강시킴으로써, 본래의 소스 데이터 성분의 시간 해상도의 절반의 시간 해상를 갖는 순차 시퀀스를 얻게 된다. 한편, 비월 주사형 소스 데이터 성분을 이용하는 경우, 프레임율은 본래의 것과 동일하지만, 각 프레임 중의 하나의 필드만이 사용된다. 이 처리로 인해, 절반의 수직 해상도 및 동일한 프레임율을 갖는 순차 시퀀스를 가지게 된다.

순차 주사된 프레임, 신호(31)는 블록(40)에 결합되며, 이 블록은 예컨대 CCIR 권고 601에 의해 규정된 해상도를 가진 저해상도 신호를 발생시킨다. 각각의 순차 주사된 프레임은 16:9의 종횡비를 유지하기 위해 720 ×384 화소로 재샘플링되며, 상부 및 하부의 블랙 틀로 패드되어, 720 × 480 화소의 "레터-박스(letter- box)" 포맷이 생성된다.

이와 같이 해서, HDTV 신호는 30 Hz의 프레임율로 순차 주사된 낮은 공간 해상도 720 ×480 화소를 갖는 신호(41)에 의해 표시된다. 이 신호(41)는 속도에 따른 시간 서브샘플링을 행하는 블록(50, 60, 70)에 결합된다. 각각의 트릭 재생 스트림은 동일한 시간 해상도 또는 2 프레임의 프레임 유지 시간을 갖도록 구성되는데, 즉 각 프레임은 1 회 반복되도록 구성된다, 따라서, N 배의 트릭 재생 속도에 있어서, 프레임율은 30 Hz에서 30/2N Hz로 감소된다. 따라서, 그 결과 얻어지는 기록 프레임율은 5x 에서는 30/10 Hz가 되며, 18x는 30/36 Hz가 되며, 35x는 30/70 Hz가 된다. 각각의 프레임이 2 회 발생하고, 또한, 표시율이 30 Hz이기 때문에, 장면 내용의 유효 속도는 각각의 TP 속도에 있어서 정확하게 유지된다.

시간적 서브샘플링 블록(50, 60, 70)은 각각 출력 비트 스트림(51, 61, 71)을 생성하며, 그 각 출력 비트 스트림(51, 61, 71)은 각각의 MPEG 부호화기(120, 130, 140)에 결합되어, MPEG 호환 비트 스트림이 포맷화된다. MPEG 호환 부호화법은 각각의 속도에 대해 동일하기 때문에, 사전 기록 환경에서 실시간 처리가 필요하지 않기 때문에, 동일한 MPEG 부호화 하드웨어를 사용해서 통상 재생 스트림 및 각각의 트릭 재생 스트림을 부호화하는데 사용될 수 있다. 이러한 공통 사용 부분은 MPEG 부호화기 블록(100, 120, 130, 140)을 에워싼 점선에 의해 나타내고 있다.시간적으로 서브샘플링된 비트 스트림(51, 61, 71)은 I-프레임으로서 MPEG 부호화된다. 각각의 I-프레임은 전술한 바와 같이 PES층 내에 위치하는 DSM_트릭_재생_플래그를 사용하여 1 회 반복된다. 그 결과 얻어지는 통상 재생 속도 NP의 스트림 (101)와, 5x 트릭 재생 속도의 스트림(121), 18x의 스트림(131), 및 35x의 스트림 (141)을 나타내는 각 MPEG 호환 스트림은 멀티플렉서(150)에 의해 기록 포맷화되도록 결합된다. 멀티플렉서(150)는 다양한 MPEG 스트림 중에서 효과적으로 선택하여,기록 재생 시스템(210)에 의해 기록 처리 및 테이프(220)로 기록하는데 적합한 동기 블록 포맷 신호(200)을 생성한다. 전술한 바와 같이, 소정의 각 TP 속도을 실현하기 위해서, 속도로 특정한 TP 데이터를 기록 트랙 내의 특정 동기 블록 위치에 위치시켜서 기록한다. 따라서 멀티플렉서(150)는 기록 트랙 내의 특정 동기 블록 위치에 기록된 속도로 특정된 TP I-프레임 데이터의 위치를 구하기 위한 동기 블록 신호(200)을 포맷화한다. 이들 특정 위치를 사용함으로써, 다양한 특정 TP 속도에서의 재생이 용이하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 도 3의 비실시간 "트릭 재생" 장치의 다른 구성을 예시하는 부분 블록도이다. 특정 속도로 처리를 실시한 TP 신호(51, 61, 71)는 각각 5배속, 18배속 및 35배속 처리된 디지털 화상 신호를 기억하는 메모리(520, 530, 540)에 결합된다. 또한, 본래의 HDTV 신호(09)는 메모리(500)에 기억된다. 사전 기록된 매체 또는 테이프의 형성은 다양한 기억 디지털 신호원 사이에서 순차적인 선택에 의해 용이하게 되어, 부호화기(100)에 의해 MPEG 부호화되고, 그 매체 상에 기록되는 출력 신호가 형성된다. 멀티플렉서(150)는 다양한 디지털 신호원 사이에서 선택되도록 제어되어, MPEG 부호화용의 출력 신호를 형성한다. MPEG 부호화 신호(200)는 1 개의 기록 내용이 통상 재생 속도 및 트릭 재생 속도로 재생될 수 있도록 구성 또는 배치된 신호 성분을 갖는다. 따라서, 본 발명에 따른 도 6의 구성에 의해서, 비실시간에서 통상 재생 및 트릭 재생의 양 디지털 신호원을 서로 독립적으로 생성하여, MPEG 호환 비트 스트림으로서 부호화할 수 있다.

본 발명에 따른 추가의 구성이 블록(600)으로 예시되어 있고, 이 블록(600)은 MUX(150)에 의해 생성되는 멀티플렉스된 통상 재생 및 트릭 재생의 MPEG 부호화 데이터 스트림에 대해 사용되는 다른 구성이다. 블록(600)의 다른 시스템은 MPEG 부호화 데이터 스트림(200), 기록 장치(210), 포맷 제어 신호(FMT CTL), 복호기 (07) 및 표시 수단(300)으로 대체하는 것이다. 블록(600)에 있어서, MPEG 부호화 데이터 스트림(202)은 송신기(400)로 전송되고, 복호기(07) 및 표시 수단(300)에 결합된다. 사용자 관찰용 표시 수단(300)은 관찰 중의 데이터 성분을 개선하기 위해 멀티플렉서(150)로 전송되는 원격 제어 명령(REM CTRL)을 선택하여, 그 명령을 기동시킬 수 있다. 멀티플렉서(150)는 사용자의 원격 제어 명령에 응답하고, 예컨대 5 배속 비트 스트림(521)을 선택하여, 이것을 MPEG 부호화와 그 후의 전송, 복호화 및 표시를 행하도록 결합시킨다. 이와 유사하게, 사용자는 예컨대 5 배속으로 역방향으로 관찰하도록 선택할 수 있다. 이 선택은 5배속 재생 속도 메모리(520)를 역방향으로 판독함으로써 용이하게 수행된다. 따라서, 블록(600)의 구성에서는 사용자의 제어에 의해 통상 재생 및 트릭 재생의 각 MPEG 부호화 데이터 스트림간의 선택이 행해진다.

도 7은 본 발명에 따른 도 3의 비실시간 "트릭 재생" 장치의 다른 구성예를 도시하는 부분 블록도이다. 도 7에서, 통상 재생 및 트릭 재생 처리된 디지털 신호 (09, 51, 61, 71)는 부호화기(100)에 의해 MPEG 호환 비트 스트림의 형태로 부호화하도록 결합된다. 각각의 부호화된 MPEG 비트 스트림(101, 121, 131, 141)은 각각 통상 재생, 5x, 18x 및 35x 의 각 비트 스트림용의 메모리(550, 560, 570, 580)에 기억된다. 기억 메모리(550, 560, 570, 580)는 고체, 디스크 또는 자기 매체로 형성되고, 멀티플렉서(150)에 결합되는 출력 신호(501, 521, 531, 541)를 공급한다.멀티플렉서(150)는 기록 장치(210)에 응답하여 제어되고, 통상 재생 속도와 소정의 "트릭 재생" 속도로 재생을 행하도록 포맷화된 MPEG 호환 기록 비트 스트림을 생성한다.

전술한 도 3에 도시된 실시예의 저 공간 해상도 TP 시스템에 의하면, 실시간으로 생성된 트릭 재생 스트림으로부터 얻어지는 품질과 비교해서 상당히 높은 트릭 재생 품질을 생성한다. 이 결과는 다음과 같이 요약될 수 있다.

기록 동작 증에, 각각의 트릭 재생 속도에 대하여 서로 독립하여 I-프레임만의 저해상도(720 ×480 화소) MPEG 호환 스트림이 테이프에 기록된다.

실제의 공간 화상 크기는 "레터 박스" 포맷에 있어서 16:9의 종횡비를 유지하기 위한 720 × 384 화소이다.

시간 해상도는 각각의 트릭 재생 속도에 대해서 유효하게 15 프레임/초이며,

양호한 품질을 형성하며, 그 품질은 각각의 속도에 대해 일정하게 유지된다.

2.0 Mbps 데이터율 및 720 ×480 화소의 해상도에 의해 형성되는 공간 해상도는소스 데이터 성분의 복잡도에 따라서 매우 양호해질 수 있다.

전체적으로, 이러한 방식으로 얻게 되는 트릭 재생 화상 품질은 매우 높다.

전술한 도 3에 도시된 저해상도의 사전 기록된 트릭 재생 시스템은 양호한 품질의 공간 화상을 비교적 높은 시간 해상도에서 생성한다. 그러나, 그와 같은 저해상도 방법은 고등 텔레비전 복호기/수신기 유닛이 저해상도 표시 포맷을 지원할수 있는 경우에만 사용될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 트릭 재생 속도를 5x, 18x 및 35x로 한 경우의 최고해상도의 사전 기록된 트릭 재생 스트림을 생성하는 시스템의 실시예의 블록도이다. 전술한 바와 같이, 사전 기록된 트릭 재생 데이터 스트림은 본래의 압축되지 않은 소스 데이터 성분로부터 발생될 수 있다. 도 4는 통상 재생 및 트릭 재생의 비트 스트림의 발생을 도시하고 있지만, 이들은 서로 독립적으로 HDTV 소스 데이터성분으로부터 직접 발생될 수도 있다. 이 시스템은 최고 해상도를 제공하기 때문에, 공간적 서브샘플링은 필요하지 않으며, 그에 따라 필요한 처리는 도 3에 도시된 처리보다 적게된다. 본래의 압축되지 않은 소스 데이터 성분을 사용하면, 부호화된 스트림 중의 I-프레임을 선택하는 일이 없이 내부 부호화되어야 하는 프레임을 트릭 재생 속도로 확실하게 적합하도록 선택할 수 있다. 또한, 사용자를 더욱 만족시킬 수 있는 일정한 시간적 리프레시율을 유지할 수 있다.

도시된 바와 같이, 본래의 HDTV 비디오 신호(09)는 MPEG 부호화기(100)에 결합되는데, 이 MPEG 부호화기(100)는 통상 재생 속도 처리용의 MPEG 스트림(101)을 생성한다. 또한, 신호(09)는 각각 블록(55, 65, 75)에 있어서 시간적 서브샘플링을행하도록 결합될 수도 있다. N 배의 트릭 재생 속도에 대하여, 부호화에 이용되는 N 번째의 소스 프레임만이 사용될 수 있다. 그러나, 허용 가능만 공간 해상도를 형성하기 위해서는 공간 해상도와 시간 해상도 사이의 소망의 적정한 비율 배분의 방법에 따라 부호화에 사용되는 실제의 프레임은 대략 5번째 또는 8번째 프레임에 근접할 수 있다. 따라서, 프레임 유지 시간 또는 시간 해상도는 전술한 실시간 형태의 최고 해상도 시스템의 프레임 유지 시간 또는 시간 해상도와 유사하게 된다.

프레임 유지 시간 또는 갱신 시간을 N 배의 트릭 재생 속도의 각각에 대하여, 예컨대 5번째 마다의 프레임으로 선택하여, 각각의 TP 속도에 대한 HDTV 스트림의 신호(09)의 시간적 서브샘플링을 행한다. 5 배속 TP 스트림은 블록(55)에서 생성되고, 이 블록(55)은 1/5N 또는 1/25의 비율 또는 계수로 시간적 서브샘플링을 행하는데, 즉 25 플레임 중 1 프레임을 선택해서, 출력 신호(56)를 생성한다. 이와유사하게, 18 배속 TP 스트림은 블록(65)에서 생성되고, 이 블록(65)은 1/5N 또는 1/90의 비율로 시간적 서브샘플링을 행하며, 출력 신호(66)를 생성한다. 또한, 35 배속 TP 스트림은 블록(75)에서 생성되고, 이 블록(75)은 1/5N 또는 1/175의 비율로 시간적 서브샘플링을 행하며, 출력 신호(76)를 생성한다. 이 3 개의 서브샘플링된 TP 비트 스트림 신호(55, 66, 76)는 각각 부호화 블록(120, 130, 140)에서 MPEG

부호화되도록 결합된다.

MPEG 호환 부호화는 각각의 속도에 대해 동일하고, 또한 사전 기록 환경에서 실시간 처리가 불필요하기 때문에, 동일한 MPEG 부호화 하드웨어를 사용해서 통상 재생 스트림 및 각각의 트릭 재생 스트림을 부호화할 수 있다. 이러한 공통 사용 부분은 MPEG 부호화기 블록(100, 120, 130, 140)을 에워싼 점선에 의해 나타내고 있다. 시간적으로 서브샘플링된 비트 스트림(56, 66, 76)은 I-프레임의 형태로 MPEG 부호화된다. 프레임 갱신 시간은 각 트릭 재생 스트림에 대해서 일정하기 때문에, 각각의 I-프레임에 대해서 할당되는 비트수도 일정하게 된다. 그 프레임 유지 시간 도는 I-프레임 반복은 전술한 바와 같은 DSM_트릭_재생_플래그를 사용해서 실현된다. 이 결과 얻어지는 통상 재생 속도 NP의 스트림(101), 트릭 재생 속도 5x의 스트림(121), 18x의 스트림(131) 및 35x의 스트림(141)을 나타내는 각각의 MPEG전송 스트림은 멀티플렉서(150)에 의해 기록 포맷화되도록 결합된다. 멀티플렉서 (150)는 다양한 MPEG 스트림 간의 선택을 효과적으로 행하여 기록 재생 시스템 (210)에 의한 기록 처리 및 테이프(220)로의 기록에 적합한 동기 블록 포맷 신호 (200)를 생성한다. 전술한 바와 같이, 소정의 각 TP 속도를 실현하기 위해서, 특정속도의 TP 데이터를 기록 트랙 내의 특정 위치에 위치시켜서 기록한다. 따라서, 멀티플렉서(150)는 특정의 동기 블록 위치에 기록된 특정 속도의 TP I-프레임 데이터의 위치를 구하기 위한 동기 블록 신호(200)를 포맷화한다. 이 특정의 위치를 이용함으로써 여러 가지의 특정 TP 속도에서의 재생이 용이하게 된다.

또한, 본 발명에 따른 도 6 및 도 7의 구성은 도 4의 비실시간 "트릭 재생"의 생성의 구성에 적용할 수 있다. 전술한 바와 같이, 도 6 및 도 7의 구성에 의해서, 통상 재생 및 트릭 재생의 디지털 신호를 비실시간에서 서로 독립적으로 생성하고, MPEG 호환 비트 스트림으로의 부호화를 행하는 것이 용이하게 된다.

도 7의 기억 및 검색용 메모리(550, 560, 570, 580)는 도시된 바와 같이 MPEG 호환 출력 신호(501, 521, 531, 541)를 생성하고, 이 신호가 멀티플렉서 (MUX)(150)를 통해 결합된다. 본 발명에 따른 다른 실시예에 있어서는, MUX(150)에 의해 생성된 출력 스트림(200)은 사용자의 표시 수단으로의 분배용의 전송 시스템에 결합된다. 멀티플렉서(150)는 사용자의 요구에 응답하여 메모리에 생성되는 각 MPEG 호환 출력 신호간의 선택을 행하도록 제어된다. 예컨대, 통상 속도로 프로그램을 관찰하도록 하는 사용자는 비트 스트림 번호(501)를 수신하여 복호화하도록 한다. 사용자는 예컨대 5 배속의 MPEG 비트 스트림의 관찰을 원격적으로 선택하여 프로그램을 진행시키거나 빠르게 진행되도록 할 수 있다. 사용자가 5x 재생용의 원격 명령을 제공하면 멀티플렉서(150)가 MPEG 비트 스트림(521)을 선택하여, 그것이 사용자에 대하여 출력된다.

최고 공간 해상도 및 시간 해상도를 유지하는 제약이 있기 때문에, 그 트릭재생 품질은 최고 해상도의 실시간 방법에 의해 달성되는 트릭 재생 품질에 매우 유사하게 된다. 그러나, 이 사전 기록 방법은 프레임 유지 시간이 일정하다는 장점을 갖는다. 전술한 트릭 재생 스트림 생성 기술에 의해서, 최고 해상도 및 2.0 Mbps의 유효 트릭 재생 비트율로 트릭 재생 속도 5x, 18x 및 35x 가 형성된다. 그 성능은 다음과 같이 요약될 수 있다.

기록 동작 중에, 각각의 트릭 재생 속도에 대해서, 서로 독립된 I-프레임만의 MPEG 스프림이 테이프에 기록된다.

공간 해상도는 소스 데이터 성분에서의 공간 해상도와 동일하다.

시간 해상도는 5 프레임 유지 시간으로 고정된다.

각각의 I-프레임은 모든 DC 계수와 몇개의 AC 계수가 사용된다.

전체적인 공간적 품질은 양호한 레벨이다. 복원된 트릭 재생 화상은 인식 가능한 것이며, 테이프 서치 용도로 사용될 수 있다.

다음의 표는 전술한 여러 가지의 실시예에 따른 방법에 의해 달성되는 트릭재생 품질을 요약한 것이다.

전술한 제약을 고려하여, 저해상도 트릭 재생 데이터를 사용함으로써 실시간 및 사전 기록된 데이터 성분의 양쪽에 있어서, 최고의 트릭 재생 품질이 달성될 수 있다. 그러나, 그 고등 텔레비전 수신기/복호기는 반드시 저해상도 모드의 사용을 지원해야만 한다. 최고 해상도의 트릭 재생 모드를 사용하는 경우에는, 다양한 파라미터를 조작함으로써, 얻어지는 품질을 개선할 수 있다. 예컨대, 각각의 트릭 재생 속도에 대해서 사용 가능한 유효 비트율을 상승시킴으로써 해상도를 상승시킬 수 있다. 그러나, 대략 2.0 Mbps의 최저 비트율이 요구된다. 만일 설정되는 "트릭 재생" 속도의 수를 감소시키고, 예컨대 정방향 및 역방향의 각 방향으로 각각 2 개의 속도로 하면, 나머지의 각 속도에 대한 유효 비트율을 증가될 수 있다. 유효 시간 해상도 또는 프레임 반복의 수는 시간 해상도와 공간 해상도의 사이의 배분 조정의 결과에 따라서 결정된다. 따라서, 소정의 적용예에 따라서 어느 하나의 파라미터를 최적화하면 좋다.

Claims

1 배속 이상의 속도에서 재생을 용이하게 하는 MPEG 호환 디지털 화상 표시신호를 생성 및 기록하는 방법에 있어서,

a) 디지털 화상 표시 신호(09)를 수신하는 단계와;

b) 순차 주사 디지털 화상 표시 신호(31)를 생성하기 위하여, 상기 디지털 화상 표시 신호를 시간적으로 처리하는 단계(30)와;

c) 감소된 해상도의 디지털 화상 표시 신호(41)를 생성하기 위하여, 상기 순차 주사 디지털 화상 표시 신호(31)를 공간적으로 처리하는 단계(40)와;

d) 트릭 재생 속도로 특정된 신호(51, 61, 71)를 형성하기 위하여, 상기 감소된 해상도의 디지털 화상 표시 신호(41)를 시간적으로 서브샘플링하는 단계(50, 60, 70)와;

e) 상기 트릭 재생 속도로 특정된 신호를 부호화하여, 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(121, 131, 141)를 생성하는 단계(120, 130, 140)와;

f) 상기 디지털 화상 표시 신호(09)를 부호화하여, 통상의 재생 MPEG 호환 신호(101)를 생성하는 단계(100)와;

g) 기록 포맷화된 MPEG 비트 스트림(200)을 형성하기 위하여, 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(121, 131, 141)와 상기 통상의 재생 MPEG 호환 신호(101) 중에서 선택하는 단계와;

h) 상기 기록 포맷화된 MPEG 비트 스트림(200)을 기록하는 단계(210)를 포함하는 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(121, 131, 141)는 I-프레임을 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(121, 131, 141)가 상기 기록 포맷화된 MPEG 비트 스트림(200)의 형태로 발생하도록 제어(FMT CTRL)되어, 기록될(210) 때에 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호가 상기 트릭 재생 속도로 재생되는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 디지털 화상 표시 신호가 60Hz의 프레임율로 순차 주사될 때 프레임을 하나씩 걸러 삭제하는 단계를 더 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 디지털 화상 표시 신호가 60Hz의 필드율로 비월 주사될 때 필드를 하나씩 걸러 삭제하는 단계를 더 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 디지털 화상 표시 신호를 시간적으로 처리하는 단계 (30)는 30Hz의 프레임율로 순차 주사된 디지털 화상 표시 신호(31)를 생성하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 감소된 해상도의 디지털 화상 표시 신호(41)는 720 x 480 화소를 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제2항에 있어서, 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(121, 131, 141)의 패킷화된 기본 스트림 층 내에 DSM_트릭_재생_플래그를 설정하여, 상기 I-프레임을 반복하는 단계를 더 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 시간적으로 서브샘플링하는 속도는 상기 트릭 재생 속도에 응답하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

제1항에 있어서, 상기 선택 단계는 트릭 재생 속도 데이터 및 기록 장치 서보 데이터를 포함하는 포맷 제어 신호(FMT CTRL)에 응답하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.

1 배속 이상의 속도에서 재생이 용이하도록 기록 포맷화를 행하기 위하여 MPEG 호환 디지털 화상 표시 신호를 생성하는 방법에 있어서,

a) 디지털 화상 표시 신호(09)를 수신하는 단계와;

b) 감소된 해상도의 순차 주사 디지털 화상 표시 신호(41)를 형성하기 위하여, 상기 디지털 화상 표시 신호(09)를 처리하는 단계(30, 40)와;

c) 트릭 재생 속도로 특정된 신호(51, 61, 71)를 형성하기 위하여, 상기 감소된 해상도의 순차 주사 디지털 화상 표시 신호(41)를 시간적으로 서브샘플링하는 단계(50, 60, 70)와;

d) 상기 트릭 재생 속도로 특정된 신호(51, 61, 71)를 MPEG 부호화(100)하고 기억(560, 570, 580)하여, 트릭 재생 속도로 특징된 MPEG 호환 신호(521, 531, 541)를 생성하는 단계와;

e) 상기 디지털 화상 표시 신호(09)를 부호화(100)하고 기억(550)하여, 통상의 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(501)를 생성하는 단계와;

f) 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(521, 531, 541)를 기억 수단으로부터 판독하는 단계와;

g) 상기 통상의 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(501)를 기억 수단으로부터 판독하는 단계와;

h) 상기 통상의 재생 속도 및 상기 트릭 재생 속도로 재생을 용이하게 하는 포맷화된 비트 스트림(200)을 생성하기 위하여, 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(521, 531, 541)와 상기 통상의 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호 (501) 중에서 선택하는 단계와;

j) 상기 포맷화된 비트 스트림(200)을 기록(210)하는 단계를 포함하는 디지털 화상 표시 신호의 생성 방법.

제11항에 있어서, 상기 디지털 화상 표시 신호(09)를 처리하는 단계는 시간적 처리(30)에 의해 순차 주사 디지털 화상 표시 신호(31)를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 방법.

제11항에 있어서, 상기 디지털 화상 표시 신호(09)를 처리하는 단계(30, 40)는 공간적 처리(40)에 의해 감소된 해상도의 디지털 화상 표시 신호(41)를 생성하는 단계를 더 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 방법.

제11항에 있어서, 상기 순차 주사 디지털 화상 표시 신호는 30Hz의 프레임율을 갖는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 방법.

제13항에 있어서, 상기 감소된 해상도의 디지털 화상 표시 신호는 720 × 480 화소를 포함하는 것인 디지털 화상 표시 신호의 생성 방법.

1 배속 이상의 속도에서 재생을 용이하게 하도록 MPEG 호환 디지털 화상 표시 신호를 생성 및 기록하는 방법에 있어서,

a) 디지털 화상 표시 신호(09)를 수신하는 단계와;

b) 감소된 해상도의 순차 주사 디지털 화상 표시 신호(41)를 생성하기 위하여, 상기 디지털 화상 표시 신호를 처리하는 단계(30)와;

c) 트릭 재생 속도로 특정된 신호(51, 61, 71)를 생성하기 위하여, 상기 감소된 해상도의 순차 주사 디지털 화상 표시 신호(41)를 시간적으로 서브샘플링하는 단계(40)와;

d) 상기 트릭 재생 속도로 특정된 신호(51, 61, 71)를 MPEG 부호화(100)하고기억(560, 570, 580)하여, 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(521, 531, 541)를 생성하는 단계와;

h) 사용자 제어 명령(REM CTRL)에 응답하여 상기 트릭 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호(521, 531, 541)와 상기 통상의 재생 속도로 특정된 MPEG 호환 신호 (501) 중에서 선택하여, 상기 통상의 재생 속도 및 상기 트릭 재생 속도에서의 상기 디지털 화상 표시 신호(202)의 관찰을 용이하게 하도록 복호화하기 위하여 MPEG 호환 신호(202)를 출력하는 단계를 포함하는 디지털 화상 표시 신호의 생성 및 기록 방법.