KR100565710B1 - 서브 픽쳐 디코더 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브 픽쳐 디코딩(Sub Picture Decoding)을 하드웨어(Hardware)로 구현하도록 한 서브 픽쳐 디코더에 관한 것으로서, 트랜스포트 디코더로부터 요소 스트림 데이터, 표시 타임 스탬프, 시스템 타임 클럭과 VDP(video display processor)로부터 프레임 동기신호를 입력을 받아 각 픽셀의 칼라와 콘트라스트를 출력하는 서브 픽쳐 디코더에 있어서, 외부의 신호들을 받아 전체적인 블록을 컨트롤하고 각 블록이 필요로 하는 정보를 세팅하는 메인 컨트롤부와, 상기 메인 컨트롤부에 세팅된 신호를 받아 디코딩하여 픽셀 데이터를 저장하는 픽셀 데이터 신장부와, 그리고 상기 메인 컨트롤부에 저장된 픽셀 데이터를 가져와 디코딩하여 픽셀 어드레스와 테이블 어드레스를 출력하는 VDP 인터페이스부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

서브 픽쳐 디코더{Sub Picture Decoder}

본 발명은 디지탈 다기능 디스크(Digital Versatile Disc ; DVD)에 관한 것으로, 특히 서브 픽쳐(Sub Picture)를 디코딩(Decoding)하여 메인 비디오(Main Video) 화면에 서브 픽쳐를 디스플레이(Display)하도록 한 서브 픽쳐 디코더에 관한 것이다.

최근 들어 정보의 디지탈화가 급속도로 발전하고 있으며, 이에 따라 화상 신장 기술이 매우 중요하게 부각되고 있다.

동화상 전문가 그룹(Moving Pictures Expert Group ; MPEG)은 멀티미디어 환경에 가장 핵심 기술인 디지털 동영상의 신장 부호화를 위한 국제적인 표준안이다.

즉, 신장 알고리즘으로 상기 MPEG 기술을 사용하는 분야는 통신/방송/게임 등 다양하다.

이때, MPEG 비디오 신장 알고리즘은 두 가지 기본 기술을 바탕으로 한다. 즉, 시간 중복성(Temporal Redundancy)을 줄이기 위해서 블록 단위의 움직임 추정 및 보상을 이용하고, 공간 중복성(Spatial Redundancy)을 줄이기 위해서 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform ; DCT)을 이용한다.

상기 DCT된 신호는 데이터들을 제한된 비트 수로 표시하여 데이터 량을 줄이는 양자화 과정, 자주 나오는 값은 적은 수의 비트로, 드물게 나오는 값은 많은 수의 비트로 표시하여 전체 비트 수를 줄이는 가변 길이 부호화(Variable Length Coding ; VLC) 과정을 거쳐 전송된다. 그리고, 움직임 벡터는 16×16 블록 기본으로 구해지고 상기 변환 계수 정보와 함께 전송된다. 상기 움직임 벡터는 최대의 부호화 효율을 얻기 위해서 VLC된다.

이렇게 신장된 음성, 영상의 비트열 및 프로그램에 부가되는 데이터 비트열은 일반적으로 별도 패킷화된 후 하나의 패킷 비트열로 다중화되어 전송된다. 이때, 실시간성을 고려하여 시스템 타임 클럭(System Time Clock ; STC)을 기준으로 표시 및 복호를 위한 시각 정보인 디코딩 타임 스탬프(Decoding Time Stamp ; DTS), 표시 타임 스탬프(Presentation Time Stamp ; PTS)를 발생한 후 전송할 수 있다.

또한, MPEG 스펙에서는 비디오의 부호화 비트열의 송출 순서가 특별하기 때문에 DTS가 마련되어 있다. 즉, I 픽쳐와 P 픽쳐가 B 픽쳐보다 선행해서 부호화 비트열로 송출되기 때문에 복호 순서와 재생 출력 순서가 다르게 되는데, PTS, DTS가 다른 경우에는 둘을 연이어서 보내고 일치하는 경우에는 PTS만을 보낸다. 예컨대, B 픽쳐가 있는 비디오 부호화 비트열에서는 PTS와 DTS가 다르므로 I 픽쳐와 P 픽쳐에서 PTS와 DTS를 연이어서 보내지만, B 픽쳐나 B 픽쳐가 없는 경우의 I 픽쳐와 P 픽쳐에서는 PTS와 DTS가 같으므로 PTS만을 보내게 된다. 이 경우에는 PTS가 동시에 DTS가 되는 것이다.

그리고, 이러한 MPEG 기술이 적용되는 디지털 TV는 튜너, 디멀티플렉서, 비디오 디코더, 및 모니터를 포함하여 구성된다. 이와같이 구성된 디지털 TV의 튜너는 안테나를 통해 수신된 다수의 채널들중 한 채널을 선택하여 복조하고, 디멀티플렉서는 한 채널에 포함된 다수의 프로그램들중 원하는 한 프로그램을 선택하여 패킷화되어 있는 오디오와 비디오 비트 스트림으로 분리한다. 여기서, 상기 비디오 비트 스트림은 비디오 요소 스트림(Elementary Stream ; ES)이라 불리기도 한다.

분리된 비디오 비트스트림은 가변 레이트로 코딩되어 있으므로 디코딩을 위해 비디오 버퍼에 일시 저장되었다가 고정 레이트로 비디오 디코더로 출력되고, 상기 비디오 디코더는 입력되는 비디오 비트 스트림에서 오버헤드(각종 헤더 정보, 스타트 코드등)를 제거하고, 순수한 데이터 정보를 가변 길이 디코딩(Variable Length Decoding ; VLD)한 후 역양자화 과정, 역 이산 코사인 변환(IDCT), 움직임 벡터를 이용한 움직임 보상 과정을 거쳐 원래 화면의 픽셀 값을 복원하여 모니터로 출력한다.

이때, 상기 비디오 디코더는 비디오 신호가 내부적으로 딜레이를 갖고 있기 때문에 A/V 립 싱크(Lip-Synchronization)와 정상적인 비디오 디코딩을 위해서는 시스템 타임 클럭(System Time Clock ; STC)을 기준으로 DTS에 맞춰 디코딩해야 한다. 여기서, 상기 STC는 엔코더와 록킹된 전체적인 클럭으로서, 이를 위해 디멀티플렉서는 위상 동기 루프(Phase Locked Loop ; PLL)를 구성하여 엔코더의 시스템 클럭과 주파수가 완전히 일치하는 STC를 얻는다.

한편, 현재 서브 픽쳐 디코딩은 소프트 웨어(Software)로 많이 수행하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술의 서브 픽쳐 디코더에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 서브 픽쳐 디코딩을 소프트웨어로 수행함으로써 CPU의 컴푸팅 파워(Computing Power)를 요구하고 DVD를 플레이어로 만드는데 비싼 CPU를 사용함으로써 코스트가 상승한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 서브 픽쳐 디코딩을 하드웨어(Hardware)로 구현하도록 한 서브 픽쳐 디코더를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 서브 픽쳐 디코더는 트랜스포트 디코더로부터 요소 스트림 데이터, 표시 타임 스탬프, 시스템 타임 클럭과 VDP(video display processor)로부터 프레임 동기신호를 입력을 받아 각 픽셀의 칼라와 콘트라스트를 출력하는 서브 픽쳐 디코더에 있어서, 외부의 신호들을 받아 전체적인 블록을 컨트롤하고 각 블록이 필요로 하는 정보를 세팅하는 메인 컨트롤부와, 상기 메인 컨트롤부에 세팅된 신호를 받아 디코딩하여 픽셀 데이터를 저장하는 픽셀 데이터 신장부와, 그리고 상기 메인 컨트롤부에 저장된 픽셀 데이터를 가져와 디코딩하여 픽셀 어드레스와 테이블 어드레스를 출력하는 VDP 인터페이스부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 서브 픽쳐 디코더를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 서브 픽쳐 디코더를 나타낸 블록도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 트랜스포트 디코더(Transport Decoder)로부터 ES 데이터를 받아 VDP(video display processor, 화상 표시용 프로세서)에 각 픽셀(Pixel)의 칼라(Color)와 콘트라스트(Contrast)를 출력하는 서브 픽쳐 디코더는 메인 컨트롤(Main Controller)부(10), 픽셀 데이터(Pixel Data) 신장(Decompressor)부(20), VDP 인터페이스(Interface)부(30)로 구성된다.

상기와 같이 구성된 서브 픽쳐 디코더의 메인 컨트롤부(10)는 외부의 신호를 받아서 전체 블록을 컨트롤하고, 픽셀 데이터 신장부(20)와 VDP 인터페이스부(30)가 필요로 하는 정보를 레지스터(Register)(도시되지 않음)에 세팅시킨다.

상기 외부의 신호는 트랜스포트(도시되지 않음)의 요소 스트림(Elementary Stream : ES) 데이터 및 표시 타임 스탬프(Presentation Time Stamp : PTS), 시스템 타임 클럭(System Time Clock : STC)과 VDP의 프레임 동기(Frame Sync) 신호 이다.

한편, 메인 컨트롤부(10)는 8 바이트(Byte)의 입력 버퍼(Input Buffer)부(11) 및 픽셀 데이터 버퍼부(12)를 가지고 있고 픽셀 데이터 신장부(20)를 탑 필드 픽셀 데이터 스타트 어드레스(Top Field 픽셀 데이터 Start Address)와 보텀(Bottom) 필드 픽셀 데이터 앤드(End) 어드레스를 저장하는 레지스터(도시되지 않음)를 구성하고 있다.

한편, 상기 메인 컨트롤부(10)내에는 PTC 및 STC 그리고 프레임 동기 신호를 각각 입력으로 받고 명령 버퍼부(11)의 명령에 의해 신장 스타트(Decompress Start) 신호와 픽셀 데이터 랭귀지(Range) 및 스크린 사이즈(Screen Size) 신호를 픽셀 데이터 신장부(20)로 출력하고, 출력 스타트(Output Start) 신호를 VDP 인터페이스부(30)로 출력하는 명령 데이터 디코더부(13)이 구성되어 있다.

또한, 메인 컨트롤부(10)는 디스플레이(Display)상의 스타트 라인(Start Line)과 앤드 라인(End Line), 스타트 픽셀(Start Pixel)과 앤드 픽셀(End Pixel)을 저장하는 레지스터(도시되지 않음)를 구성하고 있다.

그리고 메인 컨트롤부(10)는 디스플레이를 위하여 백그라운드(Background), 패턴(Pattern), 엠퍼시스 2(Emphasis 2), 엠퍼시스 1(Emphasis 1) 각각에 대해 칼러 어드레스(Color Address)와 콘트라스트(Contrast) 값을 저장하는 레지스터(14)를 구성하고 있다.

이어, 픽셀 데이터 신장부(20)는 상기 메인 컨트롤부(10)의 명령 데이터 디코더부(13)의 신장 스타트 신호와 픽셀 데이터 랭귀지 및 스크린 사이즈를 받아 픽셀 데이터 버퍼(52KB)부(12)에 저장된 런 랜스 코드(Run Length Code)를 가져와서 디코딩하여 프레임 버퍼(Frame Buffer)부(15)에 저장한다.

그리고 VDP 인터페이스부(30)는 상기 메인 컨트롤부(10)의 명령 데이터 디코더부(13)의 출력 스타트 신호를 받아 프레임 버퍼 어드레스(Frame Buffer Address)를 출력하여 프레임 버퍼부(15)에 저장된 픽셀 데이터를 가져와 디코딩하여 테이블 어드레스(Table Address) 및 픽셀 어드레스(Pixel Address)를 출력한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 서브 픽쳐 디코더의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 메인 컨트롤부(10)는 트랜스포트 디코더(Transport Decoder)로부터 ES 데이터 및 PTS, STC를 받고, VDP로부터 프레임 동기 신호를 각각 받아서 전체 블록을 컨트롤한다.

즉, 트랜스포트 디코더의 ES 데이터를 ES 명령 버퍼(Command Buffer)(8 Byte)에 넣고, 이를 명령 데이터 디코더부(13)가 받아서 지시하는 명령을 페이징(Parsing)하고, 상기 명령 데이터 디코더부(13)에서 명령 페이징하는 도중에 나오는 데이터를 레지스터에 저장한다.

여기서 명령 데이터 디코더부(13)가 페이징하는 명령은 디스플레이 스타트(Display Start), 디스플레이 스톱(Display Stop), 칼라 어드레스 세팅(Color Address Setting), 콘트라스트 값 세팅(Contrast Value Setting), 픽셀 데이터 스타트 어드레스 세팅, 디스플레이 사이즈 세팅이다.

상기와 같이 명령 데이터 디코더부(13)는 여섯 가지 명령을 페이징하여 칼러 어드레스와 콘트라스트, 탑 픽셀 데이터 스타트 어드레스, 보텀 픽셀 데이터 스톱 어드레스, 디스플레이 스톱 라인, 디스 플레이 스타트 픽셀, 디스플레이 스톱 픽셀의 값을 레지스터에 저장한다.

또한, 명령 데이터 디코더부(13)는 픽셀 데이터 신장부(20)와 VDP 인터페이스부(30)의 구동을 지시한다.

이어, 상기 픽셀 데이터 신장부(30)는 픽셀 데이터 버퍼부(12)에 저장된 런 랜스 코드를 탑 픽셀 데이터 스타트 어드레스와 보텀 픽셀 데이터 스톱 어드레스에 따라 가져와서 디코딩하여 디스플레이 사이즈(Display Size)에 맞추어 프레임 버퍼부(15)에 저장한다.

여기서 상기 런 랜드 코드는 동일한 픽셀 데이터가 연달아 있을 때 이를 픽셀 데이터와 그 갯수로 나타내는 방법이다.

그리고 VDP 인버페이스부(30)는 프레임 버퍼부(15)에 저장된 픽셀 데이터를 가져와 디코딩하여 픽셀 어드레스 및 테이블 어드레스를 출력하여 칼라 테이블(Color Table)(16)을 선택한다.

여기서 상기 칼라 테이블(16)은 백그라운드, 패턴, 엠퍼시스 2, 엠퍼시스 1의 4가지가 있고, 하나의 칼라 테이블(16)상의 칼라 어드레스는 상기 VDP 인터페이스부(30)에서 픽셀 데이터를 받아 명령 데이터 디코더부(13)가 세팅해 놓은 칼라 어드레스로부터 가져온다.

상기와 같은 동작에 의해 본 발명에 의한 서브 픽쳐 디코더는 트랜스포트(Transport)로부터 ES 데이터를 받아 VDP에 각 픽셀의 칼라(Color)와 콘트라스트(Contrast)를 보내게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 서브 픽쳐 디코더는 서브 픽쳐 디코딩을 하드웨어로 수행함으로써 CPU의 컴퓨팅 파워를 요구하지 않고 DVD를 플레이어로 만드는데 값싼 CPU를 사용할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 서브 픽쳐 디코더를 나타낸 블록도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 메인 컨트롤부 20 : 픽셀 데이터 신장부

30 : VDP 인터페이스부

Claims (4)

1. 트랜스포트 디코더로부터 요소 스트림 데이터, 표시 타임 스탬프, 시스템 타임 클럭과 VDP(video display processor)로부터 프레임 동기신호를 입력을 받아 각 픽셀의 칼라와 콘트라스트를 출력하는 서브 픽쳐 디코더에 있어서,

   트랜스포트의 요소 스트림 데이터와 표시 타임 스탬프와 시스템 타임 클럭 및 VDP의 프레임 동기 신호를 받아 전체적인 블록을 컨트롤하고 각 블록이 필요로 하는 정보를 세팅하는 메인 컨트롤부와,

   상기 메인 컨트롤부에 세팅된 신호를 받아 디코딩하여 픽셀 데이터를 저장하는 픽셀 데이터 신장부와,

   상기 메인 컨트롤부에 저장된 픽셀 데이터를 가져와 디코딩하여 픽셀 어드레스와 테이블 어드레스를 출력하는 VDP 인터페이스부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 서브 픽쳐 디코더.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 메인 컨트롤부는 8바이트의 입력버퍼부와, 상기 픽셀 데이터 신장부를 위한 탑 필드 픽셀 데이터 어드레스와 보텀 필드 픽셀 데이터 어드레스를 저장하는 제 1 레지스터, 디스플레이상의 스타트라인과 앤드라인 및 스타트 픽셀과 앤드 픽셀을 저장하는 제 2 레지스터, 디스플레이를 위하야 백그라운드, 패턴, 엠퍼시스 1, 엠퍼시스 2의 각각에 대해 칼라 어드레스와 콘트라스트를 저장하는 제 3 레지스터를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 서브 픽쳐 디코더.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 픽셀 데이터 신장부는 상기 메인 컨트롤부의 픽셀 데이터 버퍼부에 저장된 런 렌스 코드를 가져와서 디코딩하는 것을 특징으로 하는 서브 픽쳐 디코더.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 픽셀 데이터 신장부는 상기 메인 컨트롤부에서 세팅된 신호를 받아 디코딩된 픽셀 데이터를 프레임 버퍼부에 저장하는 것을 특징으로 하는 서브 픽쳐 디코더.