KR100541933B1 - 트랜스포트 데이터스트림에서 보조 데이터 삽입 방법 및 디바이스 - Google Patents

트랜스포트 데이터스트림에서 보조 데이터 삽입 방법 및 디바이스 Download PDF

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Abstract

디지털 VTR과 같은 디지털 디바이스는 MPEG 호환 데이터스트림(datastream)을 수신하고 녹화한다. 재생 중에, DVTR은 온-스크린-디스플레이(on-screen-display) 정보와 같은 패킷화된 보조 정보를, 텔레비전 수신기와 같은 다른 디지털 디바이스로 전송하기 위해 트랜스포트 데이터스트림(30)에 삽입한다. MPEG 호환 데이터스트림에 있는 타임 스탬프(time stamp)는 보조 정보의 삽입에 의하여 영향을 받지 않는다. DVTR VSB는 데이터스트림에 있는 보조 정보를 위해 충분한 대역폭을 제공하기 위해서 데이터스트림을 변조한다.

Description

트랜스포트 데이터스트림에서 보조 데이터 삽입 방법 및 디바이스{AUXILIARY DATA INSERTION IN A TRANSPORT DATASTREAM}
도 1은 진보된 텔레비전 표준 위원회(Advanced Television Standards Committee)에 의해 정의된 8 VSB 링크의 일부를 도시하는 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하는 도면
도 3은 본 발명의 원리에 따라 재생되는 데이터스트림을 도시하는 도면
도 3a는 트랜스포트 스트림 패킷내에 보조 데이터의 배치를 도시하는 도면
도 4는 보조 패킷을 재생되는 데이터스트림에 삽입하기 위한 디바이스를 도시하는 도면
도 5는 MPEG-2 표준에 따른 패킷을 도시하는 도면
도 6은 본 발명의 원리에 따라 변경된 패킷의 일실시예를 도시하는 도면
도 7은 재생되는 데이터스트림에서 보조 패킷을 제거하기 위한 디바이스의 일실시예를 도시하는 도면
도 8은 재생되는 데이터스트림에 보조 패킷을 삽입하기 위한 디바이스의 일실시예를 도시하는 도면
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10:리드-솔로몬(REED-SOLOMON) 인코더 11:인터리버(INTERLEAVER)
12:트릴리스(TRELLIS) 인코더 13:VSB 변조기
14:채널 15:VSB 복조기
16:트릴리스 디코더 17:디인터리버(DEINTERLEAVER)
18:리드-솔로몬 디코더 30:데이터스트림
31:OSD 패킷 32:보조 데이터 멀티플렉서
본 발명은 디지털 비디오 테이프 레코더 데이터스트림(digital video tape recorder datastream)을 처리하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 재생되는 디지털 데이터스트림에 보조 데이터를 삽입하는 것에 관한 것이다.
고 해상도 텔레비전(HDTV; High definition television) 신호는 통상적으로 NTSC와 같은 현재의 방송 표준과는 호환되지 않는다. HDTV 호환 신호에 대해 사용하기 적합한 바람직한 신호 코딩 표준은, 미국에서 사용하기 위해 그랜드 얼라이언스(Grand Alliance)에 의해 채택된 동영상 전문가 그룹-2(MPEG-2; Motion Picture Experts Group, "정보 기술-동영상과 대응 오디오 정보의 코딩: 비디오," ISO/IEC 13818-2, 1996년 5월 15일)이다. 잘 알려진 표준은 비디오, 오디오, 및 보조 데이터를 코딩하고 압축하기 위한 포맷팅 지침들(formatting guidelines)을 제공한다. 디지털 MPEG-2 호환 텔레비전 신호들은 지상파 방송, 위성 링크 또는 케이블 시스템을 통하여 전송될 수 있다. 전송 모드에 관계없이, 연관된 트랜스포트 데이터 스트림은 아마도 한 유형의 데이터 또는 다른 한 유형의 데이터에 의해 완전히 점유될 것이다.
신호가 소비자에게 도달할 때, 현재의 아날로그 텔레비전/VTR 구성은 소비자가 비디오 테이프 레코더(VTR) 상에 하나의 프로그램을 녹화(record)할 수 있도록 하면서 동시에 다른 프로그램을 시청할 수 있도록 한다. 또한 시청자는 텔레비전 수신기를 조작하지 않고서도 수신된 프로그램을 녹화하기 위해 VTR을 세팅할 수 있다. 어느 상황에서나, 시청자는 녹화된 프로그램을 나중에 재생할 수 있다.
통상적으로 비디오 테이프 레코더들은 VTR의 상태를 시청자에게 나타내기 위해 재생 비디오 스트림에 데이터와 메시지를 삽입한다. 일 예로서, 재생 혹은 빨리 감기(FF; fast forward) 메시지, 혹은 전체적으로 비트-맵화된 디스플레이와 같은 온-스크린 디스플레이(OSD; On screen display) 메시지는, 해당 비디오와 함께 텔레비전 스크린에서 보여지는 이미지 내에 디스플레이된다. 이 메시지는, 시청자가 원격 제어 유닛 혹은 VTR의 전면 패널 상에서 해당 제어 기능을 활성화하였고 이에 따라 VTR이 응답하고 있다는 것을 표시한다.
아날로그 VTR 시스템에서, 재생 중에 OSD 메시지를 비디오 신호에 삽입하는 하나의 방법은 예를 들면, DC 전압 레벨과 같은 OSD 신호를 비디오 신호로 변환(switch)하는 것이다. 변환은 디스플레이하기 원하는 시간 동안을 위한 정확한 라인과 라인 위치에서 발생한다. OSD가 제거되면, 비디오 신호는 이러한 변환에 의해 중단되지 않는다.
녹화되는 원하는 프로그램을 포함하는 MPEG-2 호환 인입 디지털 데이터스트림에 대해, 데이터스트림은 변조되어 소비자에게 방송되는 것이라고 예견된다. 디지털 VTR(DVTR)은 변조된 신호를 수신하고 수신된 신호를 복조하고 특정 채널에 동조시킨 후, 테이프에 복구된 데이터스트림/채널을 녹화한다. 여러 가지 이유로 인하여, 녹화하기 전이나 재생하는 중에 MPEG-2 호환 인코딩된 데이터스트림을 디코딩하는 것은 바람직하지 않다. 이러한 이유에는, DVTR에 디코딩하고 포맷팅하기 위한 하드웨어를 포함하기 위해 추가적인 비용이 든다는 점과, 또 데이터스트림이 복수의 프로그램을 포함하는 경우 처음에 원하였던 프로그램 이외의 모든 것을 상실할 잠재적인 위험이 있다는 점이 포함된다. MPEG-2 호환 데이터스트림을 전송하기 위해 정확한 타이밍이 요구되기 때문에, 선택된 패킷 내에 데이터를 덮어쓰기함으로써 보조 데이터를 꽉차있는 데이터스트림에 삽입하는 것에는, 인코딩과 디코딩을 위한 하드웨어가 요구되며, 또한 해당 트랜스포트 데이터스트림에 대한 프리젠테이션 및 디스플레이 타임 스탬프(time stamps)의 재계산이 요구된다. 상기와 같은 상황은 관련 비용 때문에 그리고 시청자에게 보여질 수 있는 데이터 손실 때문에 바람직하지 않다. 그러나 통상적으로 디지털 텔레비전 수신기들은 디스플레이하기에 앞서 OSD 정보를 비디오 신호에 혼합하는 능력을 포함한다. 이러한 이유 때문에 그리고 모든 보조 데이터가 전부 OSD 데이터는 아니기 때문에, 비디오 신호에 적절한 데이터를 혼합하려고 시도하기보다는 오히려 기존의 트랜스포트 데이터스트림에 영향을 주지 않고 보조 데이터를 디지털 데이터스트림에 삽입하는 것이 바람직하다.
따라서, OSD 데이터와 같은 보조 데이터를 MPEG-2 호환 데이터스트림에 삽입하기 위한 간단하고 효과적인 수단이 바람직하다. 본 발명은 본 명세서에서 이러한 수단을 제공한다.
디지털 디바이스는, 타임 스탬프를 포함하는 디지털 프로그램 데이터를 수신하고 전송 채널 상에 전송하기 위한 보조 정보를 삽입한다. 전송에 앞서서, 디지털 디바이스는 타임 스탬프를 변경하지 않은 채 프로그램 데이터와 보조 정보를 변조한다.
디지털 VTR(DVTR)이 베이스밴드(baseband)로 복조되어진 트랜스포트 데이터스트림으로부터 복구된 전체 채널을 녹화할 것이라고 기대된다. 트랜스포트 데이터스트림은 압축되어지고 대략 초당 19.4 백만 비트의 데이터 전송율로 꽉차게 채워질 것이라고 기대된다. 이 데이터 전송율은 MPEG 표준에 의해 정의된 오디오, 비디오 및 보조 정보의 다수의 레벨을 포함하는 채널 각각에 대한 것이다. 본 발명의 원리에 따르면, 녹화물(recording)을 재생하기 위하여, 녹화된 데이터스트림은 다시 변조(재변조)되어 동축 케이블을 경유하여 텔레비전 세트의 디스플레이 복조기에 보내진다. 재변조는 적당한 대역폭을 제공함으로써 DVTR에 의해 생성된 보조 정보의 삽입을 허용한다. 변조 기술은 미국에서 그랜드 얼라이언스 방송 고 해상도 텔레비전(HDTV) 시스템에 제안된 잔류측대파(VSB; vestigial sideband) 변조에 기초한 잔류측대파(VSB) 변조를 사용하였다. 만약 녹화된 신호가 베이스밴드가 아니라면, 아래에 기술된 실시예들을 구현하기 전에 재생하는 동안 신호를 베이스밴드로 만들 필요가 있을 것이다.
전송된 신호의 타이밍 특성들은 중요하다. 상기 신호의 복조는 때때로 제한된 동조 범위를 갖는 하나 이상의 전압 제어 수정 발진기(VCXO; voltage controlled crystal oscillator)에 기초를 둔다. 녹화물의 전체 콘텐트가 하나의 변조된 전송 채널에 꼭 맞기 때문에, 전송기의 인코더/변조기를 통한 재생은 텔레비전의 수신 복조기/디코더에서 완벽하게 타이밍이 맞추어진 신호 채널을 얻을 것이다. 그러나 전송 채널이 꽉차게 채워져 있을 것이기 때문에, 예를 들면 OSD 데이터와 같은 보조 정보는 일반적으로 원하는 신호의 일부분을 덮어쓰지 않은 상태로 해당 코딩된 데이터스트림 내에서 다중화될 수 없다. 알려져 있는 방법에 의한 MPEG 호환 데이타의 다중화는, 데이터스트림의 무결성을 손상하지 않으면서 데이터스트림에 보조 데이터를 추가할 위치를 결정하기 위해 인코딩된 신호가 해석되어지거나 적어도 부분적으로 디코딩되어져야할 필요가 있기 때문에, 시스템의 복잡성과 비용을 증가시킨다. 다중화된 데이터는 그것을 다시 인코딩하거나, 또는 그것이 재생 데이터와는 다른 포맷을 갖는 데이터라는 것을 인식하는 하드웨어를 필요로 할 것이다.
도 1은 미국의 ATSC(Advanced Television Standards Committee)에 의해 정의된 바와 같은 지상 8 VSB 링크의 일부분을 도시한다. 리드/솔로몬 인코더(10)는 20 개의 패리티 바이트를 각 패킷에 더한다. 각 패킷들은 MPEG 동기 바이트를 포함하는 188 바이트이다. 상기 동기 바이트는 전송기에서 리드 솔로몬 인코더(10) 전에 제거되고 수신기에서 리드 솔로몬 디코더(18) 후에 재삽입된다. MPEG 동기 바이트는 전송 부분이 아니다. 인터리버(11)는 버스트 에러들에 저항성을 증가시키기 위하여 바이트들을 스크램블한다. 트릴리스 인코더(12)는 인터리버(11)로부터 직렬화된 바이트들을 수신하고, 매 2 개의 입력 비트마다 3-비트 심벌들을 생성한다. VSB 변조기(13)는 8 VSB 변조를 제공하고 초당 약 10.76 백만 심벌을 출력한다.
8 VSB 변조 신호는 채널(14)을 경유하여 전달되고 예로써 텔레비전 수신기에 있는 VSB 복조기(15)에 의해 수신된다. 트릴리스 디코더(16)는 요소(12)에 의해 삽입된 부가 비트들을 제거하고, 디인터리버(17)는 데이터스트림을 언스크램블한다. 끝으로, 리드-솔로몬 디코더(18)는 전송기에서 요소(10)에 의해 처리하기 이전의 상태로 데이터스트림을 디코딩한다. 녹화된 디지털 데이터스트림은 이제 수신기의 MPEG-2 호환 디코더에 의해 수신될 준비가 되어 있다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한다. 도 2는 동일한 참조 번호로 식별되어 있는 도 1에 도시된 대부분의 동일한 구성 요소들을 포함한다. 위에서 기술된 8 VSB 링크는 지상파 방송 채널을 포함하는 반면에, 도 2에 의해 도시된 구성은 이 예에서 DVTR의 재생 헤드와 텔레비전 수신기의 MPEG 디코더 사이에 있다.
도 1 및 2 사이의 차이는 트릴리스 인코더(12)와 트릴리스 디코더(16)가 각각 인코딩/변조 체인 및 디코딩/복조 체인으로부터 제거되어 있다는 것이다. 8 VSB 시스템에서 트릴리스 인코더(12)와 트릴리스 디코더(16)를 제거함으로써, 데이터스트림에서 매 3비트 당 하나의 비트는 예를 들면, 보조 정보와 같은 다른 용도를 위해 사용할 수 있게 된다. 데이터 무결성과 적절한 타이밍을 유지하기 위하여, 비워진 공간은 보조 정보 혹은 널 데이터(null data)로 채워져야만 한다. MPEG-2 호환 데이터스트림의 경우에, 부가된 정보 및 널 데이터는 MPEG-2 표준과 호환하는 포맷으로 패킷화된다.
인코더/변조로부터 디코더/복조 처리까지 트릴리스 인코더/디코더를 제거하는 것은 에러 정정 능력을 감소시킨다. 그러나, 채널(14)은 DVTR과 텔레비전 수신기 사이에서 RF 동축 케이블인 것이 바람직하다. 채널(14)은, 약간 혹은 아예 간섭이 없는 제어된 환경에서 짧은 차폐 케이블에 의해 구성되기 때문에, 데이터스트림을 전송하기 위한 매우 양호한 환경이다. 채널(14)은 양호한 신호 대 잡음 비를 가지며, 사실상 고스트(ghost)가 없고, 또한 최소한의 무선 주파수 간섭을 갖는다. 채널(14)에 연관된 케이블의 길이가 짧을수록, 이들 특성들은 더 좋아진다. 그러나, 예로써, 집, 사무실 빌딩 혹은 사무실 단지를 가로지르는 상당히 긴 길이의 케이블일지라도, 본 구성에 대해 일반적으로 에러 정정이 요구되지 않는다.
도 3은 8 VSB 시스템에 대한 MPEG-2 호환 패킷화된 데이터스트림 및 OSD 데이터와 같은 보조 정보의 패킷을 도시한다. 데이터스트림(30)은 DVTR에서 재생되고 있는 녹화된 데이터스트림을 표현한다. 데이터스트림(31)은 데이터스트림(30)에 삽입되는 보조 데이터스트림을 표현한다. 데이터스트림(30 및 31)은 둘 다 패킷화되어 있다. 데이터스트림(30)은 패킷화되는 방식으로 녹화되었고 재생되었으며, 이런 면에서 시청자가 재생할 때까지의 시간 지연(time delay)을 제외하고 DVTR 데이터 처리에 있어서 실제로 변경되지 않는다. 보조 데이터 멀티플렉서(32)는 데이터스트림(31, 32)을 수신하고 도 1의 리드-솔로몬 인코더(10)에 데이터스트림(33)을 출력한다. OSD 패킷 및/또는 보조 데이터 패킷은 DVTR의 마이크로프로세서에 의해 생성될 수 있다.
도 3에서 보여진 바와 같이, 데이터스트림(33-8)은 예를 들면 매 두 개의 녹화된 패킷에 대해서 OSD 정보를 포함하는 하나의 보조 패킷을 포함한다. DVTR로부터 재생되는 데이터스트림(30)에 삽입하기 위해 어떤 보조 데이터도 존재하지 않을 때는, 전송 채널 내에서 타이밍을 유지하기 위하여 데이터스트림(33)에 널 패킷이 삽입된다.
도 3a는 어떻게 보조 데이터가 형성되어지며 어떻게 트랜스포트 스트림 패킷에 최종적으로 배치되는지를 도시한다. 이 예에서, 보조 데이터는 OSD 정보이다. OSD 정보는 DVTR에 의해 생성되고 헤더와 함께 부착된다. 헤더와 OSD 정보는 프로그램 요소 스트림(PES; program elemental stream) 패킷 내에 배치된다. 만약 헤더와 OSD 정보가 하나의 PES 패킷보다 길다면, 헤더와 정보는 다수의 PES 패킷들 내에 배치된다. 그후 이 PES 패킷들은 트랜스포트 스트림 패킷으로 분리되어 트랜스포트 데이터스트림 내에 배치된다. 만약 임의의 패킷이 정보에 의해 꽉차 있지 않다면, 그 패킷은 타이밍을 유지하기 위해 패딩(padding)된다.
도 4는 보조 데이터 멀티플렉서(32)의 가능한 일실시예를 도시한다. 데이터스트림(30)은 녹화된 패킷 버퍼(40)에 의해 수신되고, 하나의 보조 또는 널 패킷이 매 두 개의 녹화된 패킷 후마다 삽입되는 동안 패킷 버퍼는 패킷의 흐름을 유지시키기에 충분하게 크다. 데이터스트림(31)은 DVTR 내의 마이크로프로세서에 의해 생성되고, 재생 데이터와 함께 전송하기 위한 보조 데이터를 포함하는 패킷들을 포함한다. 보조 패킷 버퍼(41)는 데이터스트림(31)을 수신하고 출력 데이터스트림(33)로의 삽입을 위한 적당한 시간까지 보조 패킷을 버퍼링(buffer)한다. 널 생성기(42)는 삽입하기 위한 보조 패킷이 없을 때 널 패킷을 출력한다. 보조 패킷 버퍼(41) 및 널 생성기(42) 둘 다는 그들 각각의 출력 패킷을 멀티플렉서(43)에 제공한다. 멀티플렉서(43)는 보조 패킷이 보조 패킷 버퍼(41)에서 이용될 수 있을 때마다 보조 패킷 유효 신호를 수신한다. 매 3번째 패킷마다, 멀티플렉서(43)는 보조 패킷 유효 신호의 상태에 따라 멀티플렉서(44)에 보조 패킷 또는 널 패킷 중 하나를 출력한다.
멀티플렉서(44)는 멀티플렉서(43)에 수신된 하나의 패킷마다 녹화된 패킷 버퍼(40)로부터 두 개의 녹화된 패킷을 수신한다. 모듈로 카운터(45)는 패킷 타임 베이스 클럭(packet time base clock)을 통해 상기 녹화된 데이터스트림으로 보조 또는 널 패킷이 멀티플렉서(44)에 의하여 삽입되는 것을 제어한다. 패킷 타임 베이스 클럭이 0 또는 2일 때, 도 4에서 보여진 바와 같이 예를 들면, 데이터스트림(30)으로부터의 하나의 패킷이 출력 데이터스트림(33)에 삽입된다. 패킷 타임 베이스 클럭이 1일 때, 보조 또는 널 패킷이 출력 데이터스트림(33)에 삽입된다. 출력 데이터스트림(33)은 도 1의 리드-솔로몬 인코더(10)에 입력된다.
도 5는 MPEG-2 표준의 2.4.3 섹션에서 정의된 널 패킷을 보여준다. 이 널 패킷은 도 6에서 보여진 변경된 널 패킷 포맷 사이의 차이점을 명백하게 나타내기 위해서 여기에 도시되어 있다. 변경된 널 패킷은 재생되는 데이터스트림에의 보조 데이터 및 널 데이터 삽입에 사용된다.
데이터스트림에 변경된 널 패킷을 삽입하는 것은 트랜스포트 레벨 기능 중 하나이다. 물리 계층은 변경된 널 패킷으로 재변조에 의해 생성되는 부가적인 대역폭을 채우기 위하여 트랜스포트 레벨에서 다중화된다. 보조 데이터 또는 널 데이터 중 하나를 포함하는 상기 변경된 널 패킷은, 보통의 MPEG 트랜스포트 디멀티플렉서에 의해 평범한 널 패킷으로서 해석될 수 있다. 그러나, 변경된 트랜스포트 디멀티플렉서는, 설명되는 바와 같이 유용한 정보를 포함하는 널 패킷을 식별하고 파싱(parse)할 수 있다.
도 6은 도 4의 널 패킷 생성기(42)에 의해 생성된 가능한 하나의 널 패킷 포맷을 나타낸다. 두 패킷 모두(도 5 및 6에서)는 1504 비트의 길이이며, 각 패킷의 처음 32 개의 비트는 MPEG-2 표준에 의해 정의된다. 도 6의 패킷은 비트 32 내지 비트 55가 페이로드 데이터 이외의 정보를 포함한다는 점에서 다르다. 비트 32 내지 비트 39는 널 트랜스포트 패킷 동기화 데이터를 제공한다. 비트 40 내지 비트 47은 널 트랜스포트 패킷 식별(PID; packet identification)을 제공한다. 비트 48 내지 비트 55는 예를 들면 순환 중복 검사(CRC; cyclic redundancy check) 데이터와 같은 다른 널 패킷 트랜스포트 정보를 제공한다. 페이로드 데이터(보조 데이터 또는 널 데이터)는 비트 56에서 시작한다. 그러나, 비트 48에서 시작하는 부가적인 정보 비트는 페이로드 데이터와 함께 전송되는 정보에 의존하여 서술되어진 것 이상 또는 이하일 수 있다.
도 7은 예를 들면, MPEG-2 호환 디코더가 장착된 텔레비전 수신기 또는 개인용 컴퓨터와 같은, 트랜스포트 스트림을 수신하는 디바이스에 내장되는 예시적인 트랜스포트 데이터스트림 디멀티플렉서를 도시한다. 트랜스포트 데이터스트림 디멀티플렉서는 도 2의 구성 요소들(14, 15)로부터 다운스트림에 위치된다.
변조된 데이터스트림은 디지털 텔레비전과 같은 디지털 디바이스에 의해 수신되고, 도 1 및 2에서 보여주는 바와 같이 VSB 복조되어, 패킷화된 데이터스트림을 재생성한다. 패킷화된 데이터는 디멀티플렉서(70)에 입력된다. 데이터 유형 선택 신호는 디멀티플렉서(70)에 의해서 수신된 패킷의 유형을 식별한다. 예를 들면, 패킷은 데이터스트림(30)이 녹화되기에 앞서 도 3의 데이터스트림(30)에 삽입된 오디오 데이터, 비디오 데이터, 혹은 보조 데이터를 포함할 수 있고, 또는 레코더에 의해 삽입된 널 데이터 또는 보조 데이터 중 하나를 포함하는 패킷을 포함할 수 있다. 녹화된 패킷들은 패킷의 유형에 따라서 적당한 처리 채널들로 출력된다. DTVR 삽입 패킷들은 디멀티플렉서(70)에서 출력되고 디멀티플렉서(71)에 입력된다. 디멀티플렉서(71)는 삽입 패킷이 보조 데이터 혹은 널 데이터를 포함하는지를 식별한다. 만약 패킷이 널 데이터를 포함한다면, 해당 데이터는 버려진다. 만약 패킷이 OSD 데이터와 같은 보조 데이터를 포함한다면, 패킷은 디멀티플렉서(71)에서 OSD 데이터 프로세서와 같은 보조 프로세서에 출력된다. 트랜스포트 데이터스트림 디멀티플렉서의 하드웨어 구현예의 대안으로서, 보조 또는 널 데이터를 포함하는 패킷을 식별하고 데이터를 적절하게 처리 그리고/또는 라우트(route)하여 주는 소프트웨어 구현예가 있다.
본 발명의 다른 실시예는 위의 도면들에 의해 마찬가지로 설명된다. 도 2는 또한 ATSC에 의해 정의된 바와 같은 16 VSB 방송 링크 부분도 도시한다. 8 VSB 및 16 VSB 사이의 하나의 차이점은 트릴리스 코딩과 트릴리스 디코딩이 16 VSB 시스템에서 사용되지 않는다는 것이다. 또 다른 차이점은, 8 VSB에 있어서 하나의 비트가 도 1의 트릴리스 인코더(12)에 의해 데이터스트림 내의 매 2개의 원래 비트에 더해진다는 점이다. 16 VSB에 있어서, 2 개의 비트가 구성 요소(13) 내에서의 VSB 변조 동안에 데이터스트림내 의 매 2 개의 원래 비트에 더해진다. 대응하는 VSB 복조는 도 2의 VSB 복조기(15)에서 발생한다.
도 3은 16 VSB 변조 후의 출력 데이터스트림(33-16)을 나타낸다. 데이터스트림(33-16)은 녹화된 재생 데이터와 DTVR 삽입 데이터가 번갈아 나타나는 패킷들을 포함한다. 패킷(1 내지 6)은 데이터스트림(30)에 의해 구성 요소(32)에 입력된 대응하는 데이터 패킷을 나타낸다. 삽입된 데이터는 OSD 패킷, 다른 보조 데이터 패킷 및 널 패킷을 나타낸다. 이들 각각의 삽입 패킷 유형의 배열과 발생 횟수는 예시적이다. 실제 발생은 데이터스트림(33-16)에 삽입되는 데이터에 의존할 것이다. 일단 수신되면, 데이터스트림은 도 7과 관련하여 위에서 서술된 바와 같이 처리된다.
보조 데이터 멀티플렉서(32)의 대안적인 실시예가 도 8에 도시된다. 이 실시예는 삽입된 데이터의 보다 높은 전송율 때문에 16 VSB 변조에 있어서 더욱 효율적일 수 있다. 도 8 및 도 4 사이의 차이는 멀티플렉서(84) 내로의 보조 및 널 데이터의 다중화에 있다. 이 실시예에서, 보조 데이터 버퍼(80)와 널 데이터 버퍼(82)는 멀티플렉서(84)로 데이터를 제공한다. 보조 패킷 신호의 상태에 따라, 이러한 2 개의 데이터 스트링(data string) 중 하나가 널 패킷 생성기(86)로 출력된다. 생성기(86)는 그 선택된 데이터스트림을 수신하고 하나의 패킷을 생성한다. 그후 이 패킷은 멀티플렉서(88)에 제공되고, 위에서 설명된 바와 같이 데이터스트림(33)에 삽입된다.
보조 데이터 버퍼(80)는 OSD 데이터를 포함하여 모든 유형의 보조 데이터를 수신한다. 만약 보조 데이터가 하나의 패킷보다 길다면, 삽입된 보조 데이터 패킷의 다음 시퀀스(sequence)는 이 정보를 포함할 것이고 어떤 널 패킷도 생성되지 않을 것이다. 만약 보조 데이터가 하나의 패킷보다 짧거나, 또는 만약 임의의 시퀀스로부터의 보조 데이터의 최종 패킷이 하나의 패킷보다 짧다면, 버퍼(82)가 남아있는 비트를 널 데이터로 패딩하거나 또는 패킷 생성기(86)가 남아있는 비트를 널 데이터로 패딩할 것이다. 도 4와 8의 녹화된 패킷 버퍼(40 및 83), 멀티플렉서(44 및 88), 및 모듈로 카운터(45 및 89)는 각각 실질적으로 동일한 기능을 제공한다.
본 발명의 원리들에 따른 개시된 시스템은 종래의 케이블 헤드-엔드 처리와 비교된 작동 상의 장점들을 제공한다. 특히, 개시된 시스템은 타임 스탬프 정보 또는 타임 스탬프 정보의 타이밍을 변경할 필요 없이 트랜스포트 데이터스트림에 정보를 삽입한다. 반대로, 종래의 케이블 헤드-앤드 처리는 별도의 2 개(또는 그 이상)의 소스(즉, 별도의 2 개의 비디오 테이프 디바이스)로부터의 프로그램 데이터스트림을 다중화하고 타이밍 무결성을 유지한다는 의미에서 2 개의 데이터스트림으로부터 타임 스탬프 정보를 결합하는 보다 복잡한 작동을 포함한다. 종래의 케이블 헤드-앤드 처리는 또한 두 개의 데이터스트림에 대해 일관성 있는 PID 정보도 유지해야만 한다. 이러한 요구조건은 시스템의 복잡성을 증가시킨다. 종래의 처리는, 별개의 프로그램들이 트랜스포트 스트림 내에서 식별될 수 있다는 것을 보증한다. 개시된 시스템은 트랜스포트 스트림(타임 스탬프)의 타이밍을 방해하지 않기 때문에, 개시된 시스템은 이와 같은 복잡성을 나타내지 않는다.
위에서 서술된 8 VSB 또는 16 VSB의 실시예 양쪽에 대해, 널 및 보조 패킷의 식별을 용이하게 하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. 제 1 방법은 보조 정보에 특정되는 또는 OSD나 기타 정보에 특정되는 표준 패킷 인식자(PID; packet identifier)의 정의를 수반한다. 이 경우 트랜스포트 스트림은, PID를 제외하고 트랜스포트 스트림을 분석하지 않고서 변경될 수 있다. 정의된 PID는, DVTR로 하여금 보조 정보 패킷을 8 또는 16 VSB 변조된 데이터스트림 내에 쉽게 삽입할 수 있게 허용하고, 또한 수신 시스템으로 하여금 상기 삽입된 보조 정보를 쉽게 식별하도록 허용한다.
대안적으로, DVTR에 의해 녹화된 트랜스포트 데이터스트림이 약간의 널 패킷과 중요하지 않은 다른 데이터 패킷을 이미 포함하고 있기 때문에, 상기 정의된 PID는 트릴리스 코딩(8 VSB-t)을 갖는 8 VSB 변조를 사용하여 재생하는 동안에 이러한 패킷들을 덮어쓰기하거나 교환함으로써 보조 데이터가 삽입되는 것을 허용할 수 있다. 이 경우 삽입된 패킷은 예를 들면 OSD 정보, 및 상기 정보가 시청자에게 디스플레이되는 동안의 지속기간을 포함할 수 있다. 지속기간 정보는 메시지가 원하는 지속기간 동안에 반복되어 전송되는 것이 아니라 한번만 전송되도록 허용할 것이다. 트랜스포트 데이터스트림에 이미 존재하는 널 패킷을 덮어쓰기하는 것과 관련된 잠재적인 문제들에는, DVTR에서 보조 데이터를 전송할 필요가 있을 때 하나 이상의 널 패킷이 사용가능할 것인가에 대한 불확실성, 그리고 또한 충분한 널 패킷이 사용가능한가에 대한 불확실성이 포함되어 있다. 그러나, 몇몇의 전송 채널은 DVTR에 의한 보조 정보 삽입을 용이하도록 하기 위한 충분한 널 패킷들이 포함되어 있을 것이 기대된다.
이 대안적인 실시예는, 패킷이 DVTR로부터 보조 데이터를 전송하기 위해 사용될 수 있는지를 결정하기 위해 트랜스포트 데이터스트림을 분석하는 것을 수반한다. 이것은 사용되지 않은 PID를 식별하기 위해 데이터스트림 내에서 프로그램 연관 테이블(PAT; program association tables)과 프로그램 맵 테이블(PMT; program map tables)의 해석을 요구한다. 만약 PID 및 연관된 패킷이 DVTR 데이터를 트랜스포트하기 위해 사용된다면, 상기 연관된 PAT 및 PMT는 이 사용상태를 나타내기 위해 갱신되어야만 한다. 이것은 연관된 하드웨어가 트랜스포트 데이터스트림을 해석하고 변경하기 위하여 DVTR에 포함되어야만 하므로 복잡한 접근 방식이다. 또한, 만약 보조 데이터가 인코딩된다면 인코딩 하드웨어도 역시 DVTR 내에 포함되어야만 한다.
유효한 지속기간 및 보조 정보를 한번 전송하는 것이 바람직한 데 반해서, 이것은 항상 효과적이지만은 않다. 예를 들면, 메시지가 DVTR에 의해 보내질 때 수신 디바이스가 꺼져 있거나 DVTR에 연결되어 있지 않을 수도 있다. 만약 수신 디바이스가 보조 정보의 유효한 지속기간 동안에 활성화되면, 정보는 수신 디바이스에 맞추어 실행하기 위해 수신 디바이스로 재전송되어야만 한다. 이것의 이유는 RF 전송 채널이 단방향 데이터 전송 채널이라는 데 있다.
유효한 지속기간과 함께 보조 정보를 한번 전송하는 것에 대한 대안은, 하나는 유효한 지속기간 동안 원하는 횟수로 보조 정보를 반복적으로 전송하는 것이다. 예를 들면, 만약 하나의 OSD 메시지가 5초 동안 디스플레이된다면, 보조 정보는 5초동안 상기 OSD 메시지를 1초에 한 차례씩 전송한다. 지속기간 정보는 갱신되어 보조 정보와 함께 전송될 수 있거나, 또는 모두 지워질 수 있다.
위에서 논의된 삽입된 데이터는 보조 데이터로서 기술되었다. 그러나, 다운스트림 하드웨어가 응답할 수 있는 명령과 같은 다른 유형의 정보도 역시 삽입될 수 있다. 삽입된 데이터는, 원하는 시간동안 활성 비디오를 전체적 혹은 부분적으로 대체하는 완전한 비트맵 이미지이거나 또는 그 비트맵 이미지의 업데이트일 수 있다. 위에서 논의된 삽입된 데이터는 재생 데이터스트림내에 데이터를 삽입하기 위한 능력을 포함하고, 그 재생 데이터스트림에서 그 데이터는 DVTR에 의해 송신되는 임의의 데이터 유형을 나타낼 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 시스템은 3개의 변조 포맷과 함께 임의의 3개의 데이터 삽입 방법을 사용하여, 즉 9개의 변형예를 사용하여 구현될 수 있다. 특히, 본 시스템은 트릴리스 코드를 갖는 8-VSB-t(>19 Mb/s), 트릴리스 코드가 없는 8-VSB(>29 Mb/s) 및 16 VSB(>38 Mb/s)를 포함하는 3 개의 표준 변조 모드로 작동할 수 있다. 이러한 변조 포맷에 다른 포맷들이 배제되는 것은 아니다. 본 시스템은 다음 3 개의 데이터 삽입 방법 중 어느 것으로 작동할 수 있다 :
·새로운 프로토콜(protocol)을 사용하여 데이터가 널 패킷으로 전달되는 널 트랜스포트;
·MPEG 트랜스포트 계층에서 미리 정의된 특정 PID가 보조 데이터 패킷으로 사용되어지는 보조 데이터 PID; 및
·현재의 스트림에서 사용되지 않는 PID를 보조 데이터로 사용하기 위해 찾는 것과 보조 데이터 PID를 식별하기 위해 PAT 및 PMT를 변경하는 것을 포함하는 방법.
이러한 데이터 삽입 방법들에 다른 방법들이 배제되는 것은 아니다.
재변조된 정보를 위한 물리적인 RF 채널과 관련하여, 텔레비전 수신기는 수신기가 모니터 모드에서 동작할 때 재변조 신호가 미리결정된 채널(예를 들면, 채널 3 또는 4)상에 있도록 설계될 수 있다. 이 모니터 모드에서 수신기는 VSB 동조 스트림내에 있는 물리적인 동조 정보(예를 들면, "채널 22로 동조"할 것을 지시하는 명령)를 무시한다. 수신기는 사용자가 조작하는 원격 제어 디바이스를 통해 모니터 모드로 배치될 수 있고, 이 모드에서 수신기는 미리결정된 재변조 채널 상에서 재변조 데이터를 찾는다.
삽입 패킷을 정의하는 하나의 장점은, 동기를 잃었을 때 데이터스트림의 재-동기 효율이 증가한다는 것이다. 패킷은 유일하며 또한 유일한 PID를 구비할 수 있기 때문에, 이 패킷은 수신 디바이스에 의해 쉽게 식별된다. 일단 널 패킷이 식별되면, 이 널 패킷의 헤더가 판독될 수 있다. 헤더는, 명백한 표현에 의해 또는 현재 데이터 포인터로부터의 계산에 의해 알 수 있는, 현재 패킷 내 데이터의 길이와 그 다음 패킷의 개시 위치와 같은 정보를 포함할 수 있다. 이러한 정보, 삽입 패킷의 식별, 또는 이러한 정보와 삽입 패킷 식별의 조합은, 수신 디바이스로 하여금 다음 패킷의 처음 이전에 상기 기초적인 데이터스트림에 자신을 동기화시키는 것을 허용한다. 일찍 그리고 효과적으로 이루어지는 동기화는, 동기를 잃은 후 첫번째 삽입 패킷이 나타났을 때 데이터스트림에 수신기를 동기화함으로써, 동기의 손실 또는 결핍에 의해 야기되는 에러 데이터를 크게 감소시킨다.
본 발명은 DVTR을 사용하여 보조 정보를 삽입하는 데에만 제한되지 않는다. 많은 다른 디바이스들이 위에서 논의된 원리들을 구현하여 이익을 얻을 수 있다. 예를 들면, 위성 또는 케이블 시스템을 위한 셋탑박스, 캠코더, 디지털 비디오 디스크 플레이어(digital video disk players) 및 게임기들도 또한 보조 데이터를 디지털 데이터스트림 또는 제한된 대역폭의 MPEG 포맷된 데이터스트림에 삽입한다. 위에서 논의된 실시예가 효과적이고 복잡하지 않기 때문에, 상기 실시예들은 디지털 데이터스트림에 부가적인 정보를 삽입하기를 요구하는 어떠한 디바이스에서도 구현될 수 있다.
마찬가지로, 수신 디바이스는 반드시 디지털 텔레비전 수신기일 필요는 없다. 수신 디바이스는 예를 들면, 다른 DVTR 또는 다른 녹화 매체, 또는 셋탑박스일 수 있다. 이러한 디바이스들은 자신에게 보내지는 정보를 수신하고 사용하기 위하여 본 발명의 원리들을 사용할 수 있고, 그후 데이터스트림을 버리거나 또는 다른 디바이스로 보낼 수 있다. 이러한 디바이스들은 또한 보조 정보를 해석할 수 있고, 본 발명의 원리에 따라 요구된 바와 같은 디바이스 자신의 보조 정보를 부가할 수 있다. 이것이 수반할 수 있는 것은, VSB 변조된 신호를 복조하는 것과, 부가적인 보조 정보를 파싱 및/또는 삽입하는 것, 그리고 전송을 위해 신호를 다시 변조하는 것이다. 다른 대안으로는, 신호를 복조하지 않고 널 패킷을 식별하는 것과 이들 널 패킷 대신에 원하는 보조 정보를 삽입하는 것이다.
본 발명의 원리는 다른 채널 포맷들에서도 또한 구현될 수 있다. 예를 들면, IEEE 1394 등시성 전송 채널도 마찬가지로 본 발명으로부터 이익을 얻을 수 있다. 위에서 논의된 메커니즘은 녹화된 데이터스트림의 대역폭보다 더 큰 대역폭을 갖는 채널을 요구함으로써 구현될 수 있다. 예를 들면, 19.1 Mbps MPEG-2 호환 신호를 전달하기를 원하는 경우, 전송 디바이스(DVTR, DVD 플레이어, 등)는 38.2 Mbps 채널을 요구하고 위에서 설명된 16 VSB 변조를 구현할 것이다. 몇몇의 경우에서, 이것은 사용되지 않는 채널 대역폭을 널 패킷으로 채워질 것을 요구하지 않는다는 추가적인 장점을 가진다. 이것은 정보로 채워진 부가된 패킷과 대역폭을 채우기 위해 삽입된 부가된 널 패킷을 구별하지 않아도 되기 때문에, 수신 복조기를 보다 더 단순화시킨다. 이러한 구현예는 연결된 디바이스들이 기존의 IEEE 1394 인터페이스를 이미 구비할 때, 매력적이다.
본 명세서가 DVTR에 의해 수신되고 녹화된 MPEG-2 호환 데이터를 다루는 있으나, 위에서 논의된 실시예들은 예를 들면, MPEG-1 또는 유사하게 압축되고 패킷화된 디지털 데이터스트림과 같은 다른 MPEG 포맷들에서도 역시 적용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 전송 채널을 경유하여 전송하기 위한 프로그램 정보 및 보조 정보를 포함하는 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은 :
    상기 프로그램 데이터스트림에, 연관된 타임 스탬프(associated time stamp)를 제공하는 단계와;
    상기 보조 정보를 생성하는 단계와;
    출력 데이터스트림을 제공하기 위한 상기 프로그램 데이터스트림에 상기 보조 정보를 삽입하는 단계와;
    변조된 데이터스트림을 제공하기 위한 상기 출력 데이터스트림을 변조하는 단계; 및
    상기 전송 채널에 상기 변조된 데이터스트림을 전달하는 단계를
    포함하며;
    여기서 상기 삽입하는 단계는 상기 타임 스탬프를 변경하지 않은 채 상기 출력 데이터스트림을 제공하는
    것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변조하는 단계는 (a) 16 VSB 변조, (b) 트릴리스(trellis) 코딩이 없는 8 VSB 변조 및 (c) 8 VSB 변조 중 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 정보는 (a) 수신 디지털 디바이스에 의해 사용가능한 정보와 (b) 널 정보(null information) 중 하나인 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림 생성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 정보와 상기 프로그램 데이터스트림은 상기 전달하는 단계에 의하여 패킷 단위로 전달되는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림 생성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 제공하는 단계는 저장 매체로부터 상기 프로그램 데이터스트림을 제공하는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림 생성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 삽입하는 단계는:
    상기 프로그램 데이터스트림내에 있는 널 데이터를 식별하는 단계; 및
    상기 널 데이터를 상기 보조 정보로 대체하는 단계를
    더 포함하는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림 생성 방법.
  7. 전송 채널을 경유하여 전송하기 위해 프로그램 정보 및 보조 정보를 포함하는 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스에 있어서, 상기 디지털 디바이스는:
    상기 프로그램 데이터스트림에, 연관된 타임 스탬프를 제공하기 위한 수단과;
    상기 보조 정보를 생성하기 위한 수단과;
    출력 데이터스트림을 생성하기 위해 상기 보조 정보와 상기 프로그램 데이터스트림을 다중화하기 위한 멀티플렉서와;
    변조된 데이터스트림을 생성하기 위해 상기 출력 데이터스트림을 변조하기 위한 변조기; 및
    상기 전송 채널에 상기 변조된 데이터스트림을 전달하기 위한 출력단을
    포함하며;
    여기서 상기 멀티플렉서는 상기 타임 스탬프를 변경하기 않은 채 상기 출력 데이터스트림을 생성하는
    것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 변조기는 (a) 16 VSB 변조, (b) 트릴리스 코딩이 없는 8 VSB 변조 및 (c) 8 VSB 변조 중 하나를 수행하는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 변조된 데이터스트림은 실질적으로 꽉차게 채워져 있는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 보조 정보는 (a) 제 2 디지털 디바이스에 유용한 정보와 (b) 널 정보 중 하나인 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 보조 정보 및 상기 프로그램 데이터스트림은 패킷 단위로 전달되는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 출력 데이터스트림은 MPEG 호환 데이터스트림인 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 디지털 프로그램 데이터스트림은 저장 매체로부터 검색되는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  14. 제 9 항에 있어서, 상기 디지털 프로그램 데이터스트림에서 널 데이터를 식별하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 멀티플렉서는 상기 널 데이터를 상기 보조 정보로 대체하는 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  15. 제 7 항에 있어서, 상기 보조 정보는 온-스크린-디스플레이 (OSD; on-screen-display) 데이터인 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
  16. 제 7 항에 있어서, 상기 전송 채널은 RF 동축 케이블인 것을 특징으로 하는, 디지털 데이터스트림을 생성하기 위한 디지털 디바이스.
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  18. 삭제
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