KR100442279B1 - 디지털 영상 저장 재생 장치 - Google Patents

Abstract

디지털 비디오 트랜스포트 스트림과 오디오 트랜스포트 스트림을 저장 매체인 HDD에 저장하고 재생하는 장치에 관한 것으로서, 특히 기본 타임 스탬프에 타임 스탬프 에러 체크 정보를 부가하여 새로운 타임 스탬프를 생성하고, CRC 코드를 생성한 후 저장할 패킷 데이터에 상기 타임 스탬프와 CRC 코드를 삽입하여 저장하고 재생함에 의해 저장 매체의 손상 또는 쓰기, 읽기 과정의 오류에 의한 타임스탬프와 패킷 데이터의 손상을 판별해냄으로써, 트랜스포트 스트림을 재생할 때에 A/V 디코더로 전송이 중단되는 것을 방지할 수 있다. 특히 타임 스탬프에 에러가 있는 트랜스포트 패킷으로 판별되었을 경우 즉시 해당 패킷을 A/V 디코더로 전송함으로써, 트랜스포트 스트림의 전송 중단 현상에 의해 유발될 수 있는 A/V 디코더의 엘리먼트리 스트림 버퍼의 오버플로우나 언더플로우를 방지할 수 있다.

Description

디지털 영상 저장 재생 장치{Record-playback system of digital video and audio image}

본 발명은 디지털 영상 신호의 저장/재생 장치에 관한 것으로, 특히 하드 디스크를 이용한 디지털 영상 데이터의 기록 과정에서 발생할 수 있는 오동작을 방지하는 디지털 영상 저장/재생 장치에 관한 것이다.

일반적으로 디지털 비디오의 압축과 전송 시스템으로 널리 이용되고 있는 MPEG(Moving Picture Experts Group) 시스템 규격의 데이터 포맷은 프로그램 스트림(Program Stream)과 트랜스포트 스트림(Transport Stream)으로 구별되어 진다. 상기 프로그램 스트림은 전송상의 오류가 적은 저장매체 등에 이용되며, 트랜스포트 스트림은 디지털 방송 등에 이용된다. 이때, 정해진 데이터 패킷 길이를 가지지 않는 프로그램 스트림과 달리 트랜스포트 스트림은 188 바이트 크기의 일정한 패킷(Packet) 전송 단위를 가지고 있다.

따라서, 전송 채널 등에 에러(Error)가 발생할 소지가 많은 디지털 방송 시스템에는 에러 검출을 용이하게 하고 에러 확산을 방지하기 위해 일정한 패킷 크기를 가지는 트랜스포트 스트림을 이용하여 비디오, 오디오 데이터와 프로그램 정보 데이터를 전송한다.

최근 들어 이러한 디지털 TV(DTV) 방송이 본격적으로 시작되고 DTV 수신기의 보급이 확산되고 있는 가운데 다양한 시청자의 요구에 부응하여 여러 가지 부가 기능을 가지는 DTV 수신기가 등장하고 있다.

그리고, 주목받고 있는 DTV 부가 기능의 하나인 PVR(Personal Video Recorder) 기능은 대용량의 저장 매체를 이용하여 다양한 재생 기능을 제공한다. 상기 PVR 장치의 저장 매체로는 저렴한 가격에 대용량을 제공하는 하드 디스크(Hard Disk)를 이용한다. 상기 PVR은 단순한 영상 저장과 재생(Record-Play)은 물론 순간 멈춤과 재연(Pause-Resume), 시간 지연 재생(Time-shifting Play), 빠른 재생(Fast Forward), 느린 재생(Slow Forward), 빠른 역 재생(Fast Reverse), 느린 역 재생(Slow Reverse Play), 비선형 재생(Nonlinear Play) 등의 기능을 제공하는 장치이다.

상기 PVR 장치의 기록부는 트랜스포트 스트림으로 전송되는 패킷 중에서 저장할 프로그램에 해당하는 비디오 PID(Program Identification)와 오디오 PID를 가지는 패킷을 필터링하고, 이렇게 필터링된 비디오와 오디오 트랜스포트 패킷에 수신된 시간을 나타내는 타임 스탬프(Time Stamp)를 삽입하여 하드디스크에 기록하게 된다. 또한, 상기 PVR 장치의 재생부는 저장된 타임 스탬프를 참조하여 재생 모드에 따라 저장된 트랜스포트 패킷 데이터를 재생하여 디지털 TV의 A/V 디코더에 전송한다. 이때, 상기 재생부는 트랜스포트 패킷의 타임 스탬프에 의해 정확한 비트 레이트를 유지하면서 A/V 디코더에 패킷을 전송하여야 디코더 버퍼(Buffer)의 오버플로우(Overflow)나 언더플로우(Underflow)에 의한 디코딩 에러를 방지할 수 있다.

일반적인 MPEG 시스템 디코더는 송신측으로부터 전송되어진 PCR(Program Clock Reference)를 복원하여 수신측에서 데이터 디코딩에 이용되는 기준클록(clock)을 나타내는 STC(System Time Clock)를 계산해낸다. 상기 PCR은 27 MHz 클록에 의해 1씩 증가되는 9비트의 PCR extension과 90KHz에 의해 1씩 증가되는 효과를 가지는 33 비트의 PCR base로 구성되며 총 42 비트의 카운트 값으로 표현된다.

그리고, 오디오, 비디오 데이터는 디코딩하는 기준 시간인 DTS(Decoding Time Stamp)와 PTS(Presentation Time Stamp)를 포함하여 인코딩되는데, 복원된 STC는 전송된 데이터의 디코딩 타이밍을 결정하는 기준 클록이 된다. 여러 개의 프로그램이 섞여서 전송되는 경우에는 서로 다른 STC를 가지게 되어 디코더의 STC에 불연속성(Discontinuity)이 나타나게 된다. 이때는 새로운 프로그램에 해당하는 PCR값을 복원하여 STC를 초기화하고 다시 계산하는 과정을 수행해야 한다.

한편, 미국특허 US6,169,843 호에는 멀티미디어 저장 재생 장치가 개시되어 있는데, 이 특허에서 멀티미디어를 저장-재생하는데 기준 시간으로 이용하는 타임스탬프는 STC 값을 이용하여 만들어진다. 즉, 상기 STC에 의해 재구성된 42비트의 PCR값을 트랜스포트 패킷에 추가하여 저장하기 위해 6바이트의 타임 스탬프를 삽입하였다. 또한 재생 장치에 타임스탬프의 불연속성을 알리기 위해 타임스탬프 6 바이트 중에서 42비트 PCR이외에 남는 비트를 특정 값으로 설정하거나 6바이트 전체를 0xFFFFFFFFFFFF 값으로 설정된 타임스탬프를 삽입하는 방법이 제안되었다. 그러나, 상기된 특허에 의하면 저장 매체의 손상으로 인해 저장된 데이터에 에러가 존재할 경우에 대한 대비가 되어 있지 않다. 특히 타임스탬프에 해당하는 데이터 영역이 손상되었을 경우에는 재생장치가 제대로 동작하지 못하는 심각한 문제가 발생한다.

한편, 한국특허 등록번호 10-0235615호에는 타임스탬프에 에러가 존재할 경우를 대비하기 위한 기술이 제안되었다. 이 특허를 보면, 저장된 트랜스포트 스트림의 타임스탬프는 일정한 비트 레이트를 유지하기 위해 일정한 시간 간격을 가진다는 전제에 의해 성립한다. 연속적으로 이어지는 트랜스포트 패킷(A1, A2, A3, A4) 각각에는 그 패킷의 입력 시간을 나타내는 4 바이트로 구성된 타임스탬프(T1, T2, T3, T4)가 삽입되어 있다. 재생 장치는 자체의 기준 타임스탬프 카운터(Counter)를 가지고 있으며, 입력 트랜스포트 패킷의 타임스탬프를 비교하여 그 패킷의 전송 시점을 제어하게 된다. 저장된 데이터가 에러가 없는 일반적인 경우의 타임스탬프 값은 T1 < T2 < T3 < T4 의 대소 관계를 가지게 된다. 기준 타임스탬프 보다 현재 패킷의 타임스탬프 값이 작게 되면 해당 패킷을 즉시 전송하게 되며, 기준 타임스탬프보다 현재 패킷의 타임스탬프 값이 크면 기준 타임스탬프 카운터가 증가하여 현재 패킷의 타임스탬프 값이 될 때까지 기다렸다가 전송을 시작한다.

그러나, 상기된 특허에서 제안한 방법에 따르면, 타임스탬프에 에러가 발생하게 되면 이어지는 타임 스탬프가 T1 < T2 < T3 < T4 의 대소 관계를 가지지 않게 된다. 예를 들어, 트랜스포트 패킷 A3에 에러가 발생하게 되면 타임스탬프 T3의 값은 T2보다 작을 수도 있으며 T4보다 클 수도 있게 된다. 이를 해결하기 위해 연속되는 트랜스포트 패킷에 삽입된 타임스탬프의 시간 차이를 미리 계산하였다가 이를 이용하여 손상된 타임스탬프를 가지는 패킷의 전송을 제어한다.

구체적으로 T2와 T1의 차이를 계산하여 기준 시간차(tp)로 설정한다. 기준 시간차 tp는 연속적으로 이어지는 패킷의 시간을 나타내는 것으로 새로운 패킷의 타임스탬프가 입력될 때마다 매번 업데이트 할 수 있다. 에러가 발생하였다고 추정되는 트랜스포트 패킷 A3의 전송 시점이 되었을 때, 재생 장치는 우선 타임스탬프 T3값과 기준 타임스탬프 카운터 값의 차이(dT)를 계산한다. T3 값의 손상에 의해 dT의 값은 tp의 값과 큰 차이가 발생하게 된다. 이러한 트랜스포트 패킷은 기준 시간차인 tp 만큼의 시간을 기다린 후 전송한다.

이와 같이, 상기된 종래 기술은 연속되는 트랜스포트 패킷의 타임스탬프 값이 일정한 시간 간격을 가지는 경우에는 타임스탬프 손상에 의한 재생 장치의 오동작을 방지하는 기능을 할 수 있다. 그러나 저장할 트랜스포트 패킷은 종종 일정한 시간 간격을 유지하지 않는 경우가 발생한다. 예를 들어 송신 측에서 고정된 전송 레이트(rate)를 유지하기 위해 무의미한 트랜스포트 패킷을 삽입하는 경우가 이에 해당한다.

이렇게 일정한 간격을 가지지 않는 트랜스포트 스트림을 저장하였다가 재생할 경우, 종래 기술에 의하면 트랜스포트 패킷을 저장 시점의 입력 비트 레이트와 다르게 전송함으로써, A/V 디코더의 오디오 또는 비디오 엘리먼트리 스트림(Elementary Stream) 버퍼에 오버플로우가 발생하게 되어 제대로 된 영상과 음성을 재현할 수가 없는 문제가 발생하게 된다.

또한, 종래 기술은 타임스탬프의 손상 여부를 기준 시간 간격을 설정하고 그범위를 벗어나는 것에 의해 판단하게 되는데, 이는 타임 스탬프의 손상 여부를 정확히 검출해내지 못함으로써 재생 장치의 오동작을 유발할 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 저장 매체의 손상 또는 기록, 재생 과정의 오류에 의해 트랜스포트 데이터가 손상된 경우에 발생할 수 있는 오동작을 방지하는 디지털 영상 저장 재생 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 따른 디지털 영상 저장 재생 장치의 전체 블록도

도 2는 본 발명에 따른 타임 스탬프의 포맷도

도 3은 본 발명에 따른 데이터 CRC 발생부의 구성 블록도

도 4는 본 발명에 따른 저장할 트랜스포트 패킷 데이터의 포맷도

도 5는 본 발명에 따른 저장부의 동작 흐름도

도 6은 본 발명에 따른 재생부의 동작 흐름도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : STC 102 : 저장부

102a : 다운로드 RTC 102b : 타임스탬프 발생부

102c : PID 필터 102d : 데이터 CRC 발생부

102e : 패킷 포맷 발생부 102f : 다운로드 FIFO부

103 : 재생부 103a : 업로드 FIFO부

103b : 타임스탬프 에러 검사부 103c : 데이터 CRC 검사부

103d : 업로드 RTC 103e : 업로드 비트레이트 제어부

104 : 메모리 105 : PCI 인터페이스

106 : HDD

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 디지털 영상 저장 재생 장치는, 시스템의 STC를 카운트하여 시스템 클록을 발생시키는 STC 카운터와, 상기 STC 카운터를 이용하여 생성된 타임 스탬프에 타임 스탬프 에러 체크 정보를 부가하여 새로운 타임 스탬프를 생성하고, 패킷 데이터의 에러 체크를 위한 CRC 코드를 생성한 후 저장할 패킷 데이터에 상기 새로운 타임 스탬프와 CRC 코드를 삽입하는 저장부와, 상기 저장부를 통해 출력되는 패킷 데이터를 저장하는 저장 매체인 HDD와, 상기 저장 매체를 통해 재생되는 패킷 데이터로부터 타임 스탬프 에러와 패킷 데이터 에러를 검사하고 타임 스탬프에 에러가 발생한 경우에도 상기 패킷 데이터가 중단없이 A/V 디코더로 전송되도록 제어하는 재생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 저장 및 재생부와 저장 매체 사이에는 메모리와 PCI 인터페이스가 더 구비되며, 상기 메모리는 상기 PCI 인터페이스를 통해 DMA를 하기 위한 임시 버퍼의 역할을 하는데, 이때 저장용 다운로드 버퍼와 재생용 업로드 버퍼로 분리하여이용하는 것을 특징으로 한다.

상기 STC 카운터는 트랜스포트 스트림에 인코딩되어 전달되는 PCR 값을 복원해서 시스템의 STC 값과 비교하고, 비교한 결과에 차이가 발생하게 되면 상기 시스템 클록을 보정하는 것을 특징으로 한다.

상기 저장부는 상기 STC 카운터에서 출력되는 시스템 클록을 순차적으로 카운트하는 다운로드 RTC와, 상기 다운로드 RTC에서 출력되는 기준 타임 스탬프 카운터 값에 타임 스탬프 에러 체크 정보를 삽입하여 새로운 타임 스탬프를 생성하는 타임 스탬프 발생부와, 입력되는 트랜스포트 스트림으로부터 저장할 비디오 트랜스포트 스트림과 오디오 트랜스포트 스트림을 필터링하여 저장할 패킷 데이터를 출력하는 PID 필터와, 상기 패킷 데이터의 손상 여부를 판별하기 위해 패킷 데이터 영역의 CRC 코드를 생성하는 패킷 데이터 CRC 발생부와, 상기 타임 스탬프 발생부에서 생성한 타임 스탬프와 상기 패킷 데이터 CRC 발생부에서 생성한 CRC 코드를 상기 패킷 데이터의 지정된 위치에 삽입하여 새로운 패킷 포맷을 생성하는 패킷 포맷 발생부와, 상기 패킷 포맷 발생부에서 출력되는 패킷 데이터를 일시 저장한 후 상기 저장 매체에 저장하기 위해 메모리로 출력하는 다운로드 FIFO부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 재생부는 상기 저장 매체에 저장된 패킷 데이터를 메모리를 통해 입력받아 일시 저장하는 업로드 FIFO부와, 상기 업로드 FIFO부에 저장된 패킷 데이터의 타임 스탬프에 삽입된 타임 스탬프 에러 체크 정보와 기 정해진 값의 일치 여부를 검사하여 상기 타임 스탬프의 손상 여부를 판별하는 타임 스탬프 검사부와, 상기메모리에서 읽어 온 트랜스포트 패킷의 데이터 영역에 대해 CRC를 검사하여 패킷 데이터의 손상 여부를 판별하는 데이터 CRC 검사부와, 상기 STC 카운터에서 출력되는 시스템 클록을 순차적으로 카운트하는 업로드 RTC와, 상기 업로드 RTC의 값과 현재 트랜스포트 패킷의 타임스탬프를 비교하여 A/V 디코더로 전송할 패킷 데이터의 비트 레이트를 조절하며, 상기 타임 스탬프 검사부에서 타임 스탬프에 에러가 발생하였다고 판별되면 상기 업로드 RTC를 제어하여 타임 스탬프에 에러가 발생하여도 중단없이 상기 업로드 FIFO부에 저장된 패킷 데이터를 A/V 디코더로 출력하는 업로드 비트 레이트 제어부로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 업로드 RTC는 재생할 트랜스포트 패킷의 첫번째 타임스탬프를 로딩하여 초기값으로 이용하며, 재생할 트랜스포트 스트림의 첫 번째 패킷의 타임스탬프에 손상된 부분이 있을 경우 에러가 없는 타임스탬프를 가지는 패킷이 입력될 때까지 초기화를 재시도하는 것을 특징으로 한다.

상기 타임 스탬프 에러 검사부에서 업로드 FIFO부에 저장된 트랜스포트 패킷의 타임스탬프에 에러가 있다고 판별되면, 상기 업로드 비트 레이트 제어부는 현재의 업로드 RTC 값을 타임 스탬프로 간주하여 상기 손상된 타임스탬프를 가지는 패킷 데이터를 A/V 디코더로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 타임 스탬프 에러 검사부에서 업로드 FIFO부에 저장된 트랜스포트 패킷의 타임스탬프에 에러가 있다고 판별되면, 상기 업로드 비트 레이트 제어부는 다음 패킷의 타임스탬프를 업로드 RTC의 초기화 값으로 로딩시키는 것을 특징으로 한다.

상기 데이터 CRC 검사부에서 업로드 FIFO부에 저장된 트랜스포트 패킷에 에러가 발생하였다고 판별되면, 상기 업로드 비트 레이트 제어부는 상기 트랜스포트 패킷의 헤더 부분의 에러를 나타내는 플래그를 셋트시킨 후 해당 트랜스포트 패킷 데이터를 A/V 디코더로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 업로드 비트 레이트 제어부는 상기 타임 스탬프에 에러가 발생하지 않은 경우 상기 타임스탬프가 업로드 RTC 값을 초과할 때까지 기다렸다가 트랜스포트 패킷 데이터의 전송을 시작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적, 특징 및 잇점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.

본 발명에 따른 디지털 영상 저장 재생 장치는 사용자가 선택한 프로그램에 해당하는 비디오 패킷과 오디오 패킷에 타임 스탬프의 에러 체크를 위한 정보가 삽입된 타임 스탬프와 패킷 데이터의 에러 체크를 위한 CRC 바이트를 삽입하여 저장 매체인 하드 디스크에 저장하였다가 재생 명령에 의해 저장된 데이터를 재생시, 타임 스탬프와 패킷 데이터의 에러를 체크하고, 저장될 때의 비트 레이트를 유지하면서 A/V 디코더로 트랜스포트 패킷을 전송하는 동작을 수행한다.

도 1은 이러한 본 발명에 따른 디지털 영상 저장 재생 장치의 구성 블록도이다.

도 1을 보면, 시스템 클록을 발생시키는 시스템 타임 클록(System Time Clock ; STC) 카운터(101), 상기 STC 카운터(101)에서 생성된 시스템 클록에 따라 트랜스포트 스트림을 저장 매체인 HDD(106)에 저장하기 위한 저장부(102), 상기 STC 카운터(101)에서 생성된 시스템 클록에 따라 HDD(106)에 저장된 트랜스포트 스트림을 재생하기 위한 재생부(103), 상기 저장/재생부(102,103)와 HDD(106) 사이에 구비되는 메모리(104), 및 상기 메모리(104)와 HDD(106)를 인터페이스시키는 PCI 인터페이스(105)로 구성된다.

상기 저장부(102)는 상기 STC 카운터(101)에서 출력되는 시스템 클록을 카운트하는 다운로드 RTC(102a), 타임스탬프 영역의 손상 여부를 판별하기 위해 상기 다운로드 RTC(102a)의 기준 타임스탬프 카운터 값을 나타내는 4바이트와 에러 판별을 위해 정해진 값으로 설정된 1바이트로 구성된 총 5바이트의 타임스탬프를 생성하는 타임 스탬프 발생부(102b), 입력되는 트랜스포트 스트림으로부터 저장할 비디오 트랜스포트 스트림과 오디오 트랜스포트 스트림을 필터링하여 패킷 데이터를 출력하는 PID 필터(102c), 트랜스포트 스트림의 패킷 데이터의 손상 여부를 판별하기 위해 패킷 데이터 영역의 CRC(Cyclic Redundancy Check) 바이트를 생성하는 패킷 데이터 CRC 발생부(102d), 상기 타임 스탬프 발생부(102b)에서 생성한 타임 스탬프와 상기 패킷 데이터 CRC 발생부(102d)에서 생성한 CRC 코드를 상기 패킷 데이터에 추가하는 패킷 포맷 발생부(102e), 상기 패킷 포맷 발생부(102e)의 출력 데이터를 일시 저장한 후 HDD(106)에 저장하기 위해 메모리(104)로 출력하는 다운로드 FIFO(First Input First Output)부(102f)로 구성된다.

즉, 상기 저장부(102)는 저장할 프로그램에 해당하는 트랜스포트 스트림에 타임스탬프와 데이터의 에러 체크를 위한 CRC 바이트를 삽입하여 새로운 포맷을 만들고 이를 다운로드 FIFO를 통해 메모리에 임시 저장한다.

상기 재생부(103)는 상기 HDD(106)에서 재생되는 패킷 데이터를 메모리(104)를 통해 입력받아 일시 저장하는 업로드 FIFO부(103a), 상기 업로드 FIFO부(103a)에 저장된 패킷 데이터의 타임 스탬프를 읽어 와, 상기 타임 스탬프에 에러 판별을 위해 추가된 8비트의 값과 기 정해진 값이 일치하는 지를 검사하여 타임스탬프의 손상 여부를 판별하는 타임 스탬프 검사부(103b), 상기 메모리(104)에서 읽어 온 트랜스포트 패킷의 데이터 영역에 대해 CRC를 계산하고 검사하여 패킷 데이터의 손상 여부를 판별하는 데이터 CRC 검사부(103c), 상기 STC 카운터(101)에서 출력되는 시스템 클록을 카운트하는 업로드 RTC(103d), 상기 타임 스탬프 검사부(103b)와 데이터 CRC 검사부(103c)에서 출력되는 에러 정보와 상기 업로드 RTC부(103d)의 값에 따라 상기 업로드 FIFO부(103a)에서 출력되는 트랜스포트 패킷을 전송을 제어하는 업로드 레이트 제어부(103e)로 구성된다.

즉, 상기 재생부(103)는 메모리(104)로부터 하나의 트랜스포트 패킷을 리드하여 업로드 FIFO부(103a)를 통해 업로드 레이트 제어부(103e)로 전달한다. 상기 업로드 레이트 제어부(103e)로 입력된 패킷은 타임스탬프에 맞추어 저장할 당시의 비트 레이트를 유지하면서 A/V 디코더로 전송된다. 이때, 타임 스탬프 에러 검사부(103b)와 데이터 CRC 검사부(103c)를 이용하여 재생되는 타임스탬프와 트랜스포트 패킷의 손상 여부를 판별하고, 이상이 있을 경우에는 전송이 중단되는 것을방지하는 일련의 동작을 수행한다.

한편, 상기 메모리(104)는 PCI 인터페이스(105)를 통해 DMA(Direct Memory Access)를 하기 위한 임시 버퍼의 역할을 하는데 저장용 다운로드 버퍼와 재생용 업로드 버퍼로 분리하여 이용한다. 이때, 하드 디스크(106)에 트랜스포트 스트림을 라이트(write)하거나 리드(read)할 경우 원하는 성능을 유지하기 위해 PCI 인터페이스를 사용한다.

이와 같이 구성된 본 발명에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 시스템의 기준 클록으로 동작하는 시스템 클록(즉, 27 MHz)은 트랜스포트 스트림에 인코딩되어 전달되는 PCR(Program Clock Reference)을 이용하여 보정하게 된다.

즉, 내부의 시스템 클록 카운터(101)는 STC(System Time Clock)으로 표현되며, STC를 카운트하여 시스템 클록을 생성하게 된다. PCR 값이 인코딩된 트랜스포트 패킷이 입력될 때마다 상기 인코딩된 PCR 값을 복원해서 시스템의 STC 값과 비교한다. 비교한 결과에 차이가 발생하게 되면 시스템 클록을 보정하여 이용한다. 따라서, 상기 STC 카운터(101)에서 출력되는 시스템 클록은 STC에 의해 보상된 시스템 클록이다.

그리고, 상기 저장부(102)의 타임스탬프에 이용할 다운로드 RTC(Reference Timestamp Counter)(102a)와 재생부(103)의 비트 레이트 제어에 이용할 업로드 RTC(103d)는 시스템 클록에 의해 증가하는 카운터이다.

상기 다운로드 RTC(102a)는 시스템의 동작이 시작된 후부터 상기 STC카운터(101)에서 출력되는 시스템 클록에 따라 순차적으로 증가하는 4바이트의 카운터이며, 27MHz 시스템 클록에 의해 1씩 증가할 경우 159초의 주기를 가지게 된다.

그리고, HDD(106)에 저장할 트랜스포트 스트림이 PID 필터(102c)와 데이터 CRC 발생부(102d)를 통해 패킷 포맷 발생부(102e)에 입력되었을 때 타임 스탬프 발생부(102b)는 다운로드 RTC(102a)의 카운트 값에 타임 스탬프 에러 체크를 위한 정보를 부가하여 해당 트랜스포트 패킷의 타임스탬프로 패킷 포맷 발생부(102e)로 출력하고, 상기 패킷 포맷 발생부(102e)는 상기 트랜스포트 스트림에 상기 CRC 정보와 상기 타임 스탬프를 삽입한다.

즉, 순차적으로 증가하는 다운로드 RTC(102a)를 이용하여 저장할 트랜스포트 스트림에 타임스탬프를 삽입하게 되면, 저장되는 프로그램의 트랜스포트 스트림에는 불연속이 존재하지 않게 되므로 PCR를 이용하여 타임스탬프를 삽입할 경우에 발생할 수 있는 STC의 불연속에 대한 대비가 필요하지 않게 된다.

상기 타임 스탬프 발생부(102b)에서 발생되는 타임스탬프는 도 2와 같은 포맷을 가지고 있다. 즉, 총 5바이트의 크기를 가지며 다운로드 RTC(102a)의 카운트 값을 나타내는 타임스탬프 4 바이트와 타임 스탬프의 에러 체크를 위해 추가된 1 바이트로 구성된다. 이때, 에러 체크를 위해 추가된 1 바이트는 도 2와 같이 타임스탬프의 각 바이트의 시작과 끝에 고르게 분포하며 지정된 값을 가지게 된다. 고르게 분포된 에러 체크 비트들은 타임스탬프를 구성하는 각 바이트의 손상 여부를 검사하여 전체 5 바이트 중에 1 바이트라도 손상이 있으면 이를 판별할 수 있다.

즉, 저장 매체인 하드 디스크(106)의 손상, 메모리(104)의 손상, PCI 인터페이스(105)의 오동작에 의해 트랜스포트 패킷의 타임스탬프가 손상될 수 있다. 그리고, HDD(106)로부터 읽어낸 타임 스탬프에 에러 체크를 위해 추가된 8개의 비트가 기 지정된 값과 다를 경우 타임스탬프 자체에 에러가 존재한다는 것을 의미한다.

한편, 저장할 프로그램에 해당하는 비디오 PID와 오디오 PID를 가지는 트랜스포트 스트림은 PID 필터(104)에 의해 순수한 비디오 트랜스포트 스트림과 오디오 트랜스포트 스트림의 패킷 데이터로 필터링된 후 데이터 CRC 발생부(102d)로 출력된다. 상기 데이터 CRC 발생부(102d)는 트랜스포트 스트림의 패킷 데이터의 손상 여부를 판별할 수 있는 CRC 코드를 생성하여 상기 패킷 데이터와 함께 패킷 포맷 발생부(102e)로 출력한다.

도 3은 상기 데이터 CRC 발생부(102d)의 내부 구조로서, 공지된 일반 기술을 적용할 수 있다.

즉, 트랜스포트 패킷의 입력 단위인 8비트 데이터가 D0~D7에 연결되며 패킷의 크기인 188 바이트의 입력이 완료되면 누적된 시그너처(signature)가 C0~C7에 나타난다. 이 시그너처가 해당 패킷 데이터의 CRC 코드가 되며 도 4와 같이 패킷 데이터의 끝에 추가된다.

그러면, 상기 패킷 포맷 발생부(102e)는 타임 스탬프 발생부(102b)와 패킷 데이터 CRC 발생부(102d)에서 각각 만들어진 타임스탬프와 CRC 코드를 이용하여 도 4와 같이 저장할 패킷 포맷을 만들어낸다. 도 4는 상기 패킷 포맷을 나타내며 타임스탬프와 CRC 코드가 삽입된 트랜스포트 패킷 데이터를 조합하여 다운로드FIFO(102f)에 저장한다.

도 4를 보면, 트랜스포트 패킷의 맨 처음 부분에 5바이트의 타임 스탬프가 삽입되고, 그 다음에 188바이트로 구성된 동기 바이트(0x47), 패킷 프리픽스(packet prefix), 적응 필드(adaptation field), 페이로드(payload) 부분으로 구성되며, 마지막 1 바이트에 CRC 코드가 삽입된다. 여기서, 상기 페이로드 부분은 실제 저장하고자 하는 비디오, 오디오 패킷 데이터가 실려 있다. 즉, 저장할 트랜스포트 패킷의 포맷은 5 바이트의 타임스탬프, 188 바이트의 패킷 데이터, 1 바이트의 CRC 코드를 포함한 총 194 바이트의 크기를 가진다.

상기 다운로드 FIFO(102f)는 저장 트랜스포트 패킷의 크기인 194 바이트의 크기를 가지는데 트랜스포트 스트림의 입력이 이 크기만큼 입력되면 메모리(104)에 상기 패킷 데이터를 라이트 한다.

상기 메모리(104)는 저장용 다운로드 버퍼와 재생용 업로드 버퍼로 구분하여 사용한다. 메모리(104)에서 하드 디스크(106)로의 데이터 전송은 PCI 인터페이스를 이용한다. 상기 PCI 인터페이스를 통한 DMA는 하드 디스크의 효율적인 성능을 위해 일정 크기 이상이 되어야 한다.

상기 DMA 크기를 194KB로 할 경우, 다운로드 FIFO(102f)를 통해 194 바이트 크기를 가지는 패킷 단위로 1024 패킷을 메모리(104)에 라이트 한 후 PCI 인터페이스를 통한 하드 디스크(106)로의 전송 DMA를 시작한다.

도 5는 상기된 저장부(102)의 동작 과정을 흐름도로 나타낸 것으로서, 다운로드 FIFO부(102f)의 상태를 검사하여(단계 501), 풀(full)이 아니면 즉, 저장 가능하면 PID 필터(102c)를 이용하여, 트랜스포트 패킷의 동기를 검사하여 유효 패킷을 구분해 내고(단계 502), 저장할 프로그램의 PID를 가지는 패킷을 걸러낸다(단계 503). 그리고, 다운로드 RTC 값과 에러 체크 비트를 포함하는 타임스탬프를 생성하여(단계 504) 상기 단계 503에서 필터링된 패킷에 삽입한다(단계 505). 동시에 패킷 데이터의 CRC 코드를 계산하여(단계 506) 패킷 데이터의 끝에 삽입한다(단계 507). 마지막으로 타임 스탬프와 CRC 코드를 포함하는 패킷 데이터를 다운로드 FIFO부(102f)에 저장한다(단계 508).

한편, 상기 재생부(103)는 하드 디스크(106)에 저장된 패킷 데이터를 PCI 인터페이스(105)를 통한 DMA를 이용해 메모리(104)의 재생용 업로드 버퍼에 전송한다.

상기 업로드 DMA 크기는 재생 모드에 따라 변경될 수 있으며 하드 디스크(106)의 효율을 고려해 일정 크기 이상이 되어야 하는데 일반 재생의 경우는 다운로드 DMA와 같은 크기를 이용하면 된다.

그리고, 상기 메모리(104)의 업로드 버퍼로부터 1패킷 단위로 패킷 데이터를 업로드 FIFO부(103a)에 라이트 한 후 업로드 제어를 시작한다. 상기 업로드 FIFO부(103a)는 저장할 때의 트랜스포트 패킷의 단위인 194 바이트의 크기를 가진다.

업로드 비트 레이트 제어부(103e)는 타임스탬프 에러 검사부(103b)의 결과, 데이터 CRC 검사부(103c)의 결과, 그리고 업로드 RTC(103d)의 값과 타임스탬프를 이용하여 전송되는 비트 레이트를 제어한다.

도 6은 상기 업로드 제어에 의한 재생부(103)의 데이터 흐름도이다

즉, 상기 재생부(103)의 업로드 RTC(103d)는 재생할 트랜스포트 패킷의 첫번째 타임스탬프를 로딩(loading)하여 이용한다. 상기 업로드 RTC(103d)는 다운로드 RTC(102a)와 마찬가지로 STC(101)에 의해 보상되는 시스템 클록(예, 27 MHz)에 의해 순차적으로 증가하는 카운터인데, 상기 업로드 RTC(103d)의 값은 이후부터 연속되는 트랜스포트 패킷의 타임스탬프를 비교하여 비트 레이트 제어를 위한 기준 카운터 값으로 이용한다.

만약 재생할 트랜스포트 스트림의 첫 번째 패킷의 타임스탬프에 손상된 부분이 있을 경우 제대로 된 타임스탬프를 가지는 패킷이 입력될 때까지 업로드 RTC(103d)의 초기화를 재시도하게 된다.

즉, 상기 타임 스탬프의 에러를 판별하기 위해 먼저, 업로드 FIFO부(103a)가 비어 있는지를 검사하여 비어 있지 않다면 즉, 업로드할 패킷이 FIFO에 준비되어 있으면(단계 601), 첫 번째 패킷 또는 이전 타임 스탬프에 에러가 있었는지를 검사한다(단계 602). 이때, 타임 스탬프에서 읽어 낸 에러 체크 비트들과 도 2와 같이 저장할 때에 정해진 값들을 검사하여 일치하지 않을 경우 타임 스탬프에 에러가 있다고 판단한다. 만일 단계 602에서 에러가 없다고 판별되면 단계 606으로 진행하고 에러가 있다고 판별되면 업로드 RTC(103d)의 초기화를 위해 상기 업로드 FIFO부(103a)에 저장된 패킷의 타임 스탬프를 리드하여(단계 603), 상기된 방법으로 타임 스탬프의 에러를 검사하다(단계 604). 상기 단계604에서 타임 스탬프에 에러가 있다고 판별되면 단계 601로 되돌아가고, 에러가 없다고 판별되면 상기 타임스탬프를 업로드 RTC(103d) 값으로 로딩한 후(단계 605), 단계606으로 진행한다.

상기 단계 606에서 타임 스탬프 에러 검사부(103b)는 업로드 FIFO부(103a)에 저장된 트랜스포트 패킷의 타임스탬프를 리드(read)하여 손상 여부를 판단한다(단계 607).

즉, 상기 타임 스탬프에서 읽어 낸 에러 체크 비트들과 도 2와 같이 저장할 때에 정해진 값들을 검사하여 일치하지 않을 경우 타임 스탬프에 에러가 있다고 판단한다. 이때에는 상기 업로드 FIFO부(103a)에 있는 트랜스포트 패킷의 타임스탬프는 무효가 된다. 그리고, 손상된 타임스탬프를 가지는 패킷은 현재의 업로드 RTC(103d) 값을 타임 스탬프로 간주하여 바로 패킷 전송을 시작한다(단계 608). 즉, 타임 스탬프에 에러가 있는 트랜스포트 패킷으로 판별되었을 경우, 타임스탬프를 비교하여 전송 시간을 기다리는 동작을 생략하고 즉시 해당 패킷을 A/V 디코더로 전송한다. 이렇게 하면, A/V 디코더로의 트랜스포트 스트림 전송이 중단되어 발생되는 엘리먼트리 스트림 버퍼의 오버플로우나 언더플로우를 방지할 수 있다.

또한, 타임스탬프의 손상은 현재의 업로드 RTC 값의 정확성에 문제가 발생할 수 있으므로 다음 패킷의 타임스탬프를 업로드 RTC(103d)의 초기화 값으로 다시 로딩하도록 한다.

한편, 패킷 데이터 CRC 검사부(103c)는 업로드 FIFO부(103a)에서 패킷 데이터를 8비트 단위로 입력받아(단계 609), 패킷 데이터의 손상 여부를 판별한다(단계 610). 도 3과 같이 저장할 때의 CRC 코드 발생부와 같은 장치가 업로드 데이터 CRC 검사부(103c)에 있으며, 1 패킷의 데이터가 모두 입력된 후 그 패킷의 시그너처가발생한다.

이 시그너처는 도 4의 저장 트랜스포트 스트림의 마지막 바이트에 포함된 CRC 코드와 비교하게 된다. 결과가 일치하지 않는 경우 패킷 데이터에 손상이 있다고 판단하게 되며, 트랜스포트 패킷의 헤더부분의 에러 플래그인 transport_error_indicator 비트를 1로 설정한다(단계 611). 그리고, 설정된 에러 플래그에 의해 A/V 디코더는 해당 트랜스포트 패킷에 에러가 발생한 것을 확인하게 되며 적절한 대응을 하게 된다.

예를 들어, 에러 패킷이 PCR 값을 포함하고 있을 경우, 전송된 PCR 값은 에러를 포함하고 있을 확률이 많으므로 이를 STC 값으로 복원하게 되면 A/V 디코더에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 PCR을 포함한 에러 패킷은 디코딩 하지 않고 버리는 것이 바람직하다.

한편, 상기 업로드 비트 레이트 제어부(103e)는 업로드 RTC(103d)의 값과 현재 트랜스포트 패킷의 타임스탬프를 비교하여 비트 레이트 조절을 수행한다(단계 612). 즉, 타임스탬프가 손상된 경우는 업로드 RTC 값(103d)을 타임스탬프로 간주하여 바로 전송을 시작하고 그렇지 않은 경우는 타임스탬프가 업로드 RTC 값을 초과할 때까지 기다렸다가 트랜스포트 패킷의 전송을 시작한다(단계 613).

상기된 과정을 통해 하나의 패킷에 대한 전송이 완료되면 업로드 FIFO부(103a) 검사를 시작으로 다음 트랜스포트 패킷의 전송을 수행하여 일련의 트랜스포트 스트림의 전송이 중단되는 일 없이 원할하게 이루어지도록 한다.

따라서, 상기 저장부(103)는 저장할 때의 비트 레이트를 유지하면서 A/V 디코더로 트랜스포트 스트림을 전송하여 디코더의 오동작을 방지할 수가 있다.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 디지털 영상 저장 재생 장치에 의하면, 저장 매체의 손상 또는 쓰기, 읽기 과정의 오류에 의한 타임스탬프와 패킷 데이터의 손상을 판별해냄으로써, 트랜스포트 스트림을 재생할 때에 A/V 디코더로 전송이 중단되는 것을 방지하는 효과가 있다.

또한, 저장할 패킷 데이터에 타임스탬프를 삽입하는데 기준 클록으로 이용되는 RTC는 STC를 참조하여 보상되는 시스템 클록에 의해 순차적으로 증가하는 자체 카운터를 이용함으로써, 저장할 프로그램의 기준 클록인 STC의 불연속성에 의해 재생 과정에서 야기될 수 있는 트랜스포트 패킷 데이터의 전송 중단 현상을 방지하는 효과가 있다.

그리고, 타임 스탬프에 에러가 있는 트랜스포트 패킷으로 판별되었을 경우, 타임스탬프를 비교하여 전송 시간을 기다리는 동작을 생략하고 즉시 해당 패킷을 A/V 디코더로 전송함으로써, 트랜스포트 스트림의 전송 중단 현상에 의해 유발될 수 있는 A/V 디코더의 엘리먼트리 스트림 버퍼의 오버플로우나 언더플로우를 방지하여 끊김 없는 비디오와 오디오를 재현하는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.

Claims (10)

1. 시스템의 STC를 카운트하여 시스템 클록을 발생시키는 시스템 타임 클록(STC) 카운터;

   상기 STC 카운터를 이용하여 생성된 타임 스탬프에 타임 스탬프 에러 체크 정보를 부가하여 새로운 타임 스탬프를 생성하고, 패킷 데이터의 에러 체크를 위한 CRC 코드를 생성한 후 저장할 패킷 데이터에 상기 새로운 타임 스탬프와 CRC 코드를 삽입하는 저장부;

   상기 저장부를 통해 출력되는 패킷 데이터를 저장하는 저장 매체; 그리고

   상기 저장 매체를 통해 재생되는 패킷 데이터로부터 타임 스탬프 에러와 패킷 데이터 에러를 검사하고 타임 스탬프에 에러가 발생한 경우에도 상기 패킷 데이터가 중단없이 A/V 디코더로 전송되도록 제어하는 재생부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 저장 및 재생부와 저장 매체 사이에는 메모리와 PCI 인터페이스가 더 구비되며,

   상기 메모리는 상기 PCI 인터페이스를 통해 DMA를 하기 위한 임시 버퍼의 역할을 하며, 이때 저장용 다운로드 버퍼와 재생용 업로드 버퍼로 분리하여 이용하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 STC 카운터는

   트랜스포트 스트림에 인코딩되어 전달되는 PCR 값을 복원해서 시스템의 STC 값과 비교하고, 비교한 결과에 차이가 발생하게 되면 상기 시스템 클록을 보정하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 저장부는

   상기 STC 카운터에서 출력되는 시스템 클록을 순차적으로 카운트하는 다운로드 RTC;

   상기 다운로드 RTC에서 출력되는 기준 타임 스탬프 카운터 값에 타임 스탬프 에러 체크 정보를 삽입하여 새로운 타임 스탬프를 생성하는 타임 스탬프 발생부;

   입력되는 트랜스포트 스트림으로부터 저장할 비디오 트랜스포트 스트림과 오디오 트랜스포트 스트림을 필터링하여 저장할 패킷 데이터를 출력하는 PID 필터;

   상기 패킷 데이터의 손상 여부를 판별하기 위해 패킷 데이터 영역의 CRC 코드를 생성하는 패킷 데이터 CRC 발생부;

   상기 타임 스탬프 발생부에서 생성한 타임 스탬프와 상기 패킷 데이터 CRC 발생부에서 생성한 CRC 코드를 상기 패킷 데이터의 지정된 위치에 삽입하여 새로운 패킷 포맷을 생성하는 패킷 포맷 발생부; 그리고

   상기 패킷 포맷 발생부에서 출력되는 패킷 데이터를 일시 저장한 후 상기 저장 매체에 저장하기 위해 메모리로 출력하는 다운로드 FIFO부로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 다운로드 RTC에서 출력되는 4바이트의 기준 타임 스탬프 값에 부가되는 타임 스탬프 에러 체크 정보는 1바이트로 구성되고, 상기 4바이트의 기준 타임 스탬프의 지정된 각 위치에 지정된 값으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 재생부는

   상기 저장 매체에 저장된 패킷 데이터를 메모리를 통해 입력받아 일시 저장하는 업로드 FIFO부;

   상기 업로드 FIFO부에 저장된 패킷 데이터의 타임 스탬프에 삽입된 타임 스탬프 에러 체크 정보와 기 정해진 값의 일치 여부를 검사하여 상기 타임 스탬프의 손상 여부를 판별하는 타임 스탬프 검사부;

   상기 메모리에서 읽어 온 트랜스포트 패킷의 데이터 영역에 대해 CRC를 검사하여 패킷 데이터의 손상 여부를 판별하는 데이터 CRC 검사부;

   상기 STC 카운터에서 출력되는 시스템 클록을 순차적으로 카운트하는 업로드 RTC; 그리고

   상기 업로드 RTC의 값과 현재 트랜스포트 패킷의 타임스탬프를 비교하여 A/V 디코더로 전송할 패킷 데이터의 비트 레이트를 조절하며, 상기 타임 스탬프 검사부에서 타임 스탬프에 에러가 발생하였다고 판별되면 상기 업로드 RTC를 제어하여 타임 스탬프에 에러가 발생하여도 중단없이 상기 업로드 FIFO부에 저장된 패킷 데이터를 A/V 디코더로 출력하는 업로드 비트 레이트 제어부로 구성되는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 업로드 RTC는

   재생할 트랜스포트 패킷의 첫번째 타임스탬프를 로딩하여 초기값으로 이용하며, 재생할 트랜스포트 스트림의 첫 번째 패킷의 타임스탬프에 손상된 부분이 있을 경우 에러가 없는 타임스탬프를 가지는 패킷이 입력될 때까지 초기화를 재시도하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
8. 제 6 항에 있어서,

   상기 타임 스탬프 에러 검사부에서 업로드 FIFO부에 저장된 트랜스포트 패킷의 타임스탬프에 에러가 있다고 판별되면,

   상기 업로드 비트 레이트 제어부는 현재의 업로드 RTC 값을 타임 스탬프로 간주하여 상기 손상된 타임스탬프를 가지는 패킷 데이터를 A/V 디코더로 전송하는 한편, 다음 패킷의 타임 스탬프를 업로드 RTC의 초기화 값으로 로딩시키는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
9. 제 6 항에 있어서,

   상기 데이터 CRC 검사부에서 업로드 FIFO부에 저장된 트랜스포트 패킷에 에러가 발생하였다고 판별되면,

   상기 업로드 비트 레이트 제어부는 상기 트랜스포트 패킷의 헤더 부분의 에러를 나타내는 플래그를 셋트시킨 후 해당 트랜스포트 패킷 데이터를 A/V 디코더로 전송하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 업로드 비트 레이트 제어부는

    상기 타임 스탬프에 에러가 발생하지 않은 경우 상기 타임스탬프가 업로드 RTC 값을 초과할 때까지 기다렸다가 트랜스포트 패킷 데이터의 전송을 시작하는 것을 특징으로 하는 디지털 영상 저장 재생 장치.