KR100762211B1 - 제 1 디지털 정보신호를 전송매체를 통해 전송하기 위해제 2 디지털 정보신호 내부에 삽입하는 장치 및 방법 - Google Patents

제 1 디지털 정보신호를 전송매체를 통해 전송하기 위해제 2 디지털 정보신호 내부에 삽입하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 전송하는 송신기가 개시되어 있다. 상기 제 1 디지털 정보신호는, 적어도 제 1 동기화 신호와 제 1 프레임들내에 기억된 데이터 부분을 갖는 제 1 프레임들을 포함한다. 송신기는, 제 2 디지털 정보신호를, 그 제 2 디지털 정보신호의 정보를 갖는 블록들을 포함한 연속적인 제 2 프레임으로 처리한다. 복합 프레임은, 제 2 동기화 신호와 적어도 제 1 프레임의 데이터 부분을 매립 데이터 기술을 사용하여 제 2 프레임에 삽입하여서 얻어진다. 적어도 제 1 프레임의 데이터 부분을 제 2 프레임에 삽입하기에 앞서, 제 1 동기화 신호는 제 1 프레임으로부터 제거된다. 복합 프레임의 시퀀스는, 전송매체를 통해 전송된다.
기록매체, 송신기, 수신기, 디지털 정보신호, 동기화 신호, 프레임

Description

제 1 디지털 정보신호를 전송매체를 통해 전송하기 위해 제 2 디지털 정보신호 내부에 삽입하는 장치 및 방법{EMBEDDING A FIRST DIGITAL INFORMATION SIGNAL INTO A SECOND DIGITAL INFORMATION SIGNAL FOR TRANSMISSION VIA A TRANSMISSION MEDIUM}
본 발명은, 전송매체를 통해 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 전송하는 송신기로서, 상기 제 1 디지털 정보신호가 적어도 제 1 동기신호와 데이터 부분이 기억된 제 1 프레임을 가지며, 이 송신기는,
- 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 수신하는 입력수단과,
- 제 2 디지털 정보신호를 그 제 2 디지털 정보신호의 정보 블록을 갖는 제 2 프레임으로 처리하는 처리수단과,
- 복합 프레임을 얻기 위해 제 2 동기신호와 적어도 제 1 프레임의 데이터 부분을 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임에 삽입하는 신호 합성수단과,
전송되어 지는 복합 신호를 얻기 위해 복합 프레임을 출력단자에 공급하는 출력수단을 포함한다.
또한, 본 발명은 전송매체로부터 복합신호를 수신하고 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 발생하는 수신기와, 정보를 기록매체에 기록하기 위한 장치 형태일 경우 송신기에 의해 얻어진 기록매체와, 전송방법에 관한 것이다.
상술한 송신기와 수신기는, 일반적으로 MPEG 인코드 신호를 전송하기 위한 송신기 형태로 알려져 있다. 보통, 전송 시스템은, 다층을 사용한다. 동기화는, 이 층들에 있는 동기 패턴의 사용에 의해서만 가능해진다. 그러나, 다중 동기패턴을 갖는 시스템에서 이 패턴들은, 전송 효율을 감소시킨다. 예를 들면 DVD-비디오에 있어서, 동기 패턴은, 기본 스트림층에서 뿐만 아니라 시스템 스트림층에서도 사용된다. 최상위 시스템층에 있는 동기 패턴만이 시스템 스트림의 동기화를 위해 사용된다. 기본 스트림에 있는 동기 패턴은, 상기 기본 스트림의 디코딩 동안에 동기화를 위해 사용된다. 또한, DAB는, 기본 스트림층 뿐만 아니라 시스템 스트림층에서도 동기 패턴을 사용한다. 그러나, 디코더는, 양쪽 중 하나에서만 사용한다.
본 발명은, 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 전송 및 수신하고, 상기 제 1 디지털 정보신호가 적어도 제 2 동기화 부분을 갖는 제 1 프레임을 포함하는 아주 효율적인 방법을 갖는 송신기 및 수신기를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명에 따른 송신기는, 상기 신호 합성수단이 적어도 제 1 프레임의 데이터 부분을 제 2 프레임에 삽입하기에 앞서 상기 제 1 프레임으로부터 제 1 동기화 신호를 제거하도록 구성되어 있다.
본 발명에 따른 수신기는, 상기 수신기가,
- 제 1 동기화 신호를 발생하는 동기화 신호 발생수단과,
- 제 1 동기화 신호와 적어도 제 1 디지털 정보신호의 데이터 부분을 합성하여 제 1 디지털 정보신호의 제 1 프레임을 얻는 신호 합성수단과,
- 제 1 디지털 정보신호의 제 1 프레임을 제 1 출력단자에 연속적으로 공급 하여 제 1 디지털 정보신호를 얻는 제 2 출력수단을 더 포함한다.
본 발명은 다음 설명에 의거한다. 예를 들면, PCM 신호에서의 매립(buried) 데이터 채널에 임의의 다른 정보신호가 기억되어도 된다. 상기 매립 데이터 채널로부터 정보신호를 검색할 수 있도록, 그 매립 데이터 채널은, 프레임들을 포함하고 각 프레임은 동기화 신호를 갖는다. 상기 동기화 신호 검출 후, 그 매립 데이터 채널로부터의 프레임은, PCM 신호로부터 검색될 수 있다. 이 매립 데이터 채널에 기억된 정보신호가 예를 들면, 각각 MPEG 인코드 신호와 같은 동기화 신호를 갖는 프레임들로 구성된 시퀀스를 포함한 인코딩된 신호일 경우, 상기 동기화 신호는 수신기에서 프레임으로 구성된 상기 시퀀스가 디코딩될 수 있도록 검색되어야 한다. 그러나, 그 매립 데이터 채널에 있는 각 프레임이 그 인코딩된 신호의 하나의 프레임만을 포함할 경우, 그 인코딩된 신호의 프레임에 있는 상기 동기화 신호는 전송될 필요가 없고, 상기 동기화 신호는 그 매립 데이터 채널에 있는 프레임이 검색될 때마다 수신기에서 발생될 수 있다. 따라서, 그 인코딩된 신호의 프레임을 매립 데이터 채널 내로 삽입하기에 앞서 송신기에서는, 상기 프레임으로부터 동기화 신호를 제거한다. 수신기에서는, 동기화 신호가 발생되어 그 매립 데이터 채널의 프레임으로부터 검색된 데이터와 합성되어 그 인코딩된 신호의 프레임을 얻는다. 이렇게 함으로써, 프레임으로 구성된 시퀀스를 포함하는 추가신호를 전송하는데 필요했던 데이터 용량이 감소한다. 이 감소로 인해 매립 데이터 채널용 PCM 신호에서의 용량이 덜 사용되어도 되어, 고품질의 PCM신호가 된다. 한편, 동기화 신호를 제거하여 얻어진 매립 데이터 채널에 있는 여분의 데이터 용량은, 통상적으로 데이터 신호의 보다 나은 표현인 보다 적게 압축된 데이터 신호를 전송하는데 사용되어도 된다.
본 발명의 이들 내용과 다른 목적은, 아래 도면에 설명된 실시예들로부터 명백해지므로 이 실시예를 참조하여 설명하겠다.
도 1은 본 발명에 따른 송신기의 실시예를 나타내고,
도 2는 본 발명에 따른 수신기의 실시예를 나타내고,
도 3은 헤더를 갖는 매립 데이터 프레임 구조를 나타내며,
도 4는 역 랜덤화 회로를 나타내고,
도 5는 특정 순서에서 역 랜덤화 회로 내에 삽입될 필요가 있는 매립_데이터_프레임에 있는 비트들을 나타내고,
도 6은 CRC-검사도를 나타내고,
도 7은 1152 스테레오 PCM 샘플로 구성된 프레임이 192 F3 프레임에 대응하는 것을 나타내고,
도 8은 헤더 없는 매립 데이터 프레임 구조를 나타내며,
도 9는 매립 데이터 채널과 물리 채널의 암호화된 MPEG2 오디오 데이터의 분포를 나타낸 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 송신기의 실시예를 나타낸다. 이 송신기는, 제 1 디지털 정보신호를 수신하는 제 1 입력단자(4)를 구비한다. 상기 제 1 디지털 정보신호는 제 1 프레임을 포함한다. 이 제 1 프레임은, 적어도 제 1 동기화 신호와 데이 터 부분을 포함한다. 제 1 디지털 정보신호는 MPEG 인코딩된 신호이다. 이 송신기는, 제 2 디지털 정보신호를 수신하는 제 2 입력단자(2)를 구비한다. 제 2 디지털 정보신호는, 예를 들면 정규 CDDA 신호(Compact Disc Digital Audio)이다. 이 제 2 디지털 정보신호는, 처리부(6)에 공급된다. 이 처리부(6)는, 제 2 디지털 정보신호를 연속적인 정보 블록으로 분할한다. 이 연속적인 정보 블록으로부터 처리부(6)는 연속적인 제 2 프레임을 발생한다. 바람직한 실시예에서, 제 2 디지털 정보신호는 PCM 샘플을 갖는 정규 CDDA 신호이다. 바람직하게는, 제 2 프레임은 1152개의 PCM 샘플을 포함한다. 각 프레임은 3개의 PCM 서브프레임으로 구성되고, 각각은 384개의 PCM 샘플을 갖는다. 주목해야하는 것은, 각각이 128개의 PCM 샘플을 갖는 9개의 PCM 서브프레임이 매우 적합하다는 것이다.
또한, 송신기는, 제 2 동기화 신호를 발생하는 동기 발생부(8)를 포함한다. 이 제 2 동기화 신호는, 신호 합성부(10)에 공급된다. 이 신호 합성부(10)는, 매립 데이터 기술을 사용하여 제 2 프레임의 PCM 샘플에 있는 매립 데이터 채널을 결정하는 것이 바람직하다. 이 매립 데이터 기술을 사용하여서, PCM 샘플의 최하위 비트에 있는 매립 데이터 채널을 포함하는 상기 전송된 PCM 신호의 감지된 S/N비는, 대략 최초 PCM 신호의 S/N비와 같다. 신호 합성부(10)는, 매립 데이터 채널에 제 2 동기화 신호를 삽입한다. 동기화 신호는, 그 프레임이 제 1의 6개의 L+R PCM 샘플의 2개의 최하위 비트에 있는 동기 패턴에서 시작하도록 제 2 프레임에 삽입되는 것이 바람직하다. 매립 데이터 채널에 기억하려고 하는 데이터는, 샘플단위 삽입 원리로 PCM L 및 R 채널에 삽입되는 것이 바람직하다. 도 3은 제 2 프레임의 실시예를 나타낸다. 각 제 2 프레임은 헤더 정보에서 시작한다. 각 프레임의 헤더 정보는, 동기화 신호를 포함하고, 3개의 서브 프레임의 비트 할당은 매립 데이터 채널에 속하는 PCM 비트로 정의한다. 더욱이, 이 매립 데이터 프레임 페이로드(payload)는, L+R PCM 샘플의 최하위 비트 LSB의 예이고, 이것은 매립 데이터 채널의 데이터 비트들을 전송하는데 사용되도록 매립 데이터 기술을 사용하여 결정된다. 도 5는 매립 데이터 프레임에 어떻게 비트를 삽입할 수 있는지를 나타낸다. 먼저, 헤더는, 제 1 서브 프레임의 제 1의 4개의 좌 및 우 PCM 샘플의 LSB에 교대로 기억된다. 다음에, 데이터 비트는, 그 할당된 매립 데이터 페이로드에 교대로 삽입된다. 도 5에서, 좌 채널의 PCM 샘플의 3개의 LSB와 우 채널의 2개의 LSB는, 데이터를 기억하도록 할당된다. 그 정사각형 내의 숫자는, 비트가 매립 데이터 페이로드에 기억된 시퀀스를 나타낸다.
신호 합성부(10)는, 적어도 제 1 프레임의 데이터를 매립 데이터 프레임 페이로드에 삽입하도록 구성된다. 먼저, 제 1 동기화 신호는, 유니트(12)에 의해 제 1 프레임으로부터 제거된다. 또한, 매립 데이터 프레임 페이로드에 제 1 프레임의 데이터 부분을 기록하기에 앞서, 제 1 프레임의 데이터 부분은 랜덤화된다. 이러한 랜덤화에 의해, 매립 데이터 프레임 페이로드에서의 갑작스러운 오류는, 매립 데이터 채널의 데이터에 있는 교정할 수 없는 오류를 발생시키지 않을 것이다. 끝으로, 신호 합성부(10)는, 매립 데이터 프레임 페이로드의 마지막 16비트에 오류 검출 목적용 CRC-16 워드를 기억하도록 구성된다. 따라서, 매립 데이터 채널에 삽입된 데이터 비트는, LFSR(선형 궤환 시프트 레지스터, Linear Feedback Shift Register)을 통해 예를 들면 다항식 0x8005로 공급된다. 이 LFSR의 마지막 상태는, 매립 데이터 CRC-16워드에 기억된다. 이에 따라서 얻어진 복합 프레임은, 출력단자에 공급된다. 매립 데이터 채널의 PCM 샘플에서 용량이 없을 경우, 헤더 정보만이 제 2 프레임에 삽입된다.
송신기의 동작은 다음과 같다. PCM 프레임은, 각각 384개의 PCM 샘플을 갖는 3개의 서브 프레임으로 구성된다. PCM 프레임에 있는 1152개의 PCM 샘플은, MPEG-2 오디오층 II 프레임 길이와 정확히 일치하는 시간 길이를 나타낸다. IEC-61937 포맷팅시에 MPEG 오디오 프레임의 첫 번째 16비트는, CD 서라운드 응용(0xFFFC, 12비트 동기+ID=mpeg-1 + 층=II + 보호=사용됨)에 대해 유일하다. PCM 프레임의 시간 길이가 MPEG 프레임의 시간 길이와 같고, MPEG 프레임의 첫 번째 16비트는 전송될 필요가 없다. 수신기에서, 상기 16비트는, 추출되고 디코딩된 매립 데이터 앞에 위치되어야 한다. 또한, 2개의 동기 워드, 식별 워드 및 페이로드 길이 워드로 구성된 프리앰블(preamble)은, MPEG 오디오 프레임 앞에 설치되어야 하고 끝으로 IEC 프레임은 제로로 채워 넣어져야 한다. 이 송신기는, CDDA PCM 샘플을 수신하여 각각 1152개의 PCM 샘플을 갖는 연속적인 프레임을 발생한다. 매립 데이터 채널용 사용 가능 용량이 결정된다. 또한, 송신기는, MPEG 오디오 프레임을 수신하고 상기 프레임으로부터 첫 번째 비트를 제거한다. 상기 프레임의 나머지 비트는 랜덤화되고 CRC 워드는 그 나머지 비트용으로 결정된다. 복합 신호를 얻기 위해서, 먼저 헤더 정보는 하나의 프레임에 있는 제 1의 PCM 샘플의 LSB에 삽입된다. 다음에, 그 랜덤화된 비트는 매립 데이터 채널 페이로드에 삽입된다. 마지막으로, CRC 워드는, 매립 데이터 프레임 페이로드의 마지막 16비트에 삽입된다. 이에 따라서 얻어진 복합 신호는, 전송 매체를 통해 전송된다.
이 매립 데이터 채널은, 통상의 오디오 CD의 16-비트 오디오 PCM 데이터 내의 여분의 오디오 콘텐츠를 전송하는데 사용되는 것이 바람직하다. 이 여분의 오디오 콘텐츠는, MPEG 오디오 표준에 따라 압축되는 것이 바람직하다. MPEG 오디오 프레임의 첫 번째 16 비트가 CD 서라운드 응용에 유일하므로, 그들은 전송되지 않는다. 아래에 설명될 수신기를 포함하는 CD 서라운드 디코딩 장치에서, 이들 16비트는, PCM 데이터에 기억된 매립 데이터 채널로부터 추출된 비트들의 앞에 설치된다.
도 2는 복합 신호를 수신하고 이로부터 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 발생하는 수신기의 실시예를 나타낸 것이다. 이 복합 신호는 복합 프레임을 포함한다. 복합 프레임은, 제 2 동기화 신호를 갖는다. 수신기는, 그 복합신호를 수신하는 입력단자(20)를 구비한다. 이 복합신호는, 검출부(22)와 유니트(24)에 공급된다. 이 검출부(22)는, 제 2 동기화 신호를 검출하고 그 검출된 제 2 동기화 신호에 따라 검출신호를 발생하도록 구성된다. 이 검출신호는, 유니트(24)의 제어입력에 공급된다. 이 유니트(24)는, 그 검출신호에 따라 복합신호로부터 복합 프레임을 검색하도록 구성된다. 이 복합 프레임은, 제 1 추출부(26)와 제 2 추출부(28)에 공급된다. 이 제 1 추출부(26)는, 복합 프레임으로부터 적어도 제 1 디지털 정보신호의 제 1 프레임의 데이터 부분을 추출하도록 구성된다. 제 1 프레임의 데이터 부분은, 신호 합성부(32)에 공급된다. 제 2 추출부(28)는, 복합 프레임으로부터 제 2 디지털 정보신호의 일부를 적어도 추출하여 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임을 얻 도록 구성된다. 제 2 디지털 정보신호를 형성하는 연속적인 제 2 프레임은, 출력단자(30)에 공급된다.
수신기는, 동기화 신호 발생부(34)를 더 포함한다. 이 동기화 신호 발생부(34)는, 제 1 동기화 신호를 발생하도록 구성된다. 제 1 동기화 신호는, 신호 합성부(32)에 공급된다. 이 신호 합성부(32)는, 제 1 동기화 신호와 적어도 제 1 프레임의 데이터 부분을 합성하여 제 1 디지털 정보신호의 제 1 프레임을 얻도록 구성된다. 연속적인 제 1 프레임은, 출력단자(36)에 공급된다. 이 연속적인 제 1 프레임은 제 1 디지털 정보신호를 형성한다.
상술한 수신기는 다음과 같이 동작한다. 복합신호는, 입력단자(20)에서 수신된다. 상술한 것과 같은 송신기는, 복합신호를 발생한다. 복합신호는, 좌우 PCM 샘플을 갖는 CDDA 신호이다. 이 CDDA 신호는, 도 3에 도시된 것과 같은 프레임을 포함한다. CDDA 신호는, 매립 데이터 채널을 포함한다. CDDA 신호로부터 매립 데이터를 검색할 수 있도록, 각 프레임은 헤더 정보를 포함한다. 이 헤더 정보는, 제 2 동기화 신호를 포함한다. 이 실시예에서, 제 2 동기화 신호는, 각 프레임의 제 1의 6개의 L+R PCM 샘플의 2개의 최하위 비트에 있다. 그러나, 제 2 동기화 신호를 삽입하는 다른 방법은, 예를 들면 제 1의 12개의 L+R PCM 샘플의 최하위 비트에서 가능하다. 동기화 신호 검출부(22)는, 제 2 동기화 신호를 검출하여 그에 따른 검출신호를 발생한다. 유니트(24)는, 검출신호의 제어하에 CDDA 신호로부터 복합 프레임을 검색한다. 프레임의 실시예가 도 3에 도시되어 있다. 제 2 추출부(28)는, 제 2 프레임을 수신하여 제 2 디지털 정보신호를 발생한다. 이 실시예에서 매립 데이 터 채널이 사용되므로, 제 2 프레임의 PCM 샘플로부터 변형되지 않은 최초 신호의 비트를 추출할 필요가 없다. 각 PCM 샘플의 n개의 LSB가 제 1 디지털 정보신호를 전송하는데 사용될 경우, 이들 비트는, 청취 가능한 잡음을 도입할 것이다. 청취 가능한 잡음을 감소시키기 위해 PCM 샘플의 MSB를 제 2 프레임으로부터 추출해야 한다.
동기화 신호 발생부(34)는, 제 1 동기화 신호를 발생한다. 제 1 디지털 정보신호가 MPEG-2 오디오 층 II 신호인 경우, 각 프레임의 첫 번째 16비트는, CD 서라운드 응용(0xFFFC, 12비트 동기 + ID=mpeg-1 + 층=II+ 보호=사용됨)에 대해 유일하다. 또한, 프리앰블은, 2개의 동기 워드, 식별 워드로 구성된다. 제 1 동기화 신호는, 적어도 이 정보를 포함한다. 제 1 추출부(26)는, 제 2 프레임으로부터 헤더 정보를 추출한다. 이 헤더 정보는, 동기 신호 정보 다음에 서브 프레임의 비트 할당을 포함한다. 그 비트 할당은, 매립 데이터 채널에 속하는 PCM 샘플의 비트, 그에 따른 매립 데이터 프레임 페이로드를 정의한다. 다음으로, 유니트(26)는, 제 2 프레임으로부터 매립 데이터를 추출한다. 바람직하게는, 그 매립 데이터 비트는, 매립 데이터 채널에 기록되어 랜덤화된다. 도 4는, 매립 데이터 비트를 역 랜덤화시킨 실시예를 나타낸다. 회로는, 지연 및 배타적인 OR의 배열을 포함한다. 이 지연으로 1비트 지연 기능을 수행한다. 참조부호 tn은, 입력된 매립 데이터 비트 n을 나타내고, Sn은 출력된 역 랜덤화시킨 비트 n을 나타낸다. 도 4에 도시된 회로는, 다음 동작을 수행한다: 출력=z[16]^z[14]^z[3]^z[1]^z[0], 이때 "^"는 논리적 배타적-논리합 연산자이고, z[n]은 n비트 뒤에서 추출된 비트이다. 새로운 프레임의 시작에서 상태 z는 모두 0으로 초기화되어야 한다. 역 랜덤화된 프레임의 데이터는, 합성부(32)에 공급된다. 제 1 추출부는, CRC 검사 회로를 포함하는 것이 바람직하다. 상기 회로도는, 도 6에 도시되어 있다. 매립 데이터의 마지막 16비트는, 오류 검출 목적용 CRC-16 워드를 포함한다. 마지막 16비트를 제외하고는 각각 역 랜덤화된 매립 데이터 비트는, LFSR(선형 궤환 시프트 레지스터)을 통해 도 6에 도시된 것처럼 다항식 0x8005로 공급된다. LFSR의 마지막 상태는, 매립 데이터 CRC-16 워드와 비교되어야 한다. 이들 2개의 워드는, 동일하지 않고, 전송 오류가 일어났다.
합성부(32)는, 역 랜덤화된 데이터를 수신하고 제 1 디지털 신호의 MPEG-오디오 프레임으로부터 첫 번째에 있는 역 랜덤화된 데이터의 페이로드를 계산한다. 이 합성부(32)는, 유니트(34)에 의해 발생된 제 1 동기화 신호와 그 계산된 페이로드를 합성하여 MPEG 오디오 프레임의 프리앰블을 얻는다. 역 랜덤화된 데이터는, 프리앰블 뒤에 위치한다. 프리앰블과 그 역 랜덤화된 데이터의 비트 길이가 MPEG 오디오 프레임의 길이에 따른 것이 아닐 경우, 프레임은 0으로 채워 넣어져서 정확한 프레임 길이를 얻는다. 이에 따라서 얻어진 프레임은, 출력단자(36)에 공급되어 수신기의 출력에서 제 1 디지털 정보신호를 제공한다.
상술한 것처럼, PCM 프레임의 첫 번째 6개의 PCM 샘플은, 동기 패턴인 매립 데이터 프레임의 첫 번째 24비트들을 포함한다. 이들 24 비트들은, 코드, 즉 0xF87E1F(1111 1000 0111 1110 1111)를 포함하는 것이 바람직하다.
매립 데이터 프레임의 비트 수는 항상 8의 배수이고, 역 랜덤화는 8비트마다 매우 효율적으로 할 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, CRC-16 계산은, 이 사실을 이용할 수 있다. 또한, 상술한 포맷에서 2개의 비트는, 매립된 헤더에 남겨져 있다. 이들 비트는, 물리 채널 및/또는 복제 방지 모드에서 앞으로 가능한 확장을 위해 사용될 수도 있다.
본 발명에 의하면 하나의 동기 패턴만이 전송되고, MPEG 오디오 프레임의 나머지 동기 및 유일 패턴은 수신기에서 재발생된다.
이하, 수신기에 의해 수행된 1152개의 스테레오 PCM 샘플을 갖는 유일하게 디코딩 가능한 매립 데이터 프레임에 포함된 매립 데이터 페이로드의 추출을 더욱 상세히 설명하겠다. 매립 데이터 프레임은, 각각 384개의 샘플을 갖는 3개의 매립 데이터 서브프레임으로 분할된다. 각 채널에 대한 각 서브프레임은, alloc[ch][sub_frame]으로 나타낸 개별 할당을 갖는다. 해당 채널 "ch" 및 서브프레임 "sub_frame"에 대해, 이 할당은, 매립 데이터 프레임을 전송하는데 사용되는 PCM 샘플의 LSB의 수를 나타낸다. 헤더 정보는, 항상 PCM 샘플의 LSB에 포함된다. 그 제공된 프레임 구조는 도 1에 도시되어 있다. 이 실시예에서, 매립 데이터 서브프레임의 할당은 표 1에 제공된 것과 같다.
[표 1]
서브프레임 할당
Figure 112001020697054-pct00001

매립 데이터 페이로드를 보유하는데 사용된 LSB의 정확한 수를 추출하기 위해서, 헤더는 먼저 판독되어 해석될 필요가 있다. 헤더내의 할당 정보에 의존하여, 헤더를 포함하는 PCM 샘플의 나머지 LSB는, 매립 데이터 페이로드를 보유하게 된다.
헤더 정보와 매립 데이터 페이로드의 감지 제어에 대해, 동기 워드를 제외하고는 매립_데이터_프레임에 포함된 모든 LSB는, 해석되기에 앞서 역 랜덤화 회로를 통해 1비트씩 통과해야 한다. 이때의 역 랜덤화 회로는, 도 4에 도시되어 있다. 다음의 다항식이 적용된다.
Figure 112001020697054-pct00002
매 프레임의 시작에서 모든 상태 Ti는, 2진값 1로 초기화된다.
도 4는 역 랜덤화 회로를 나타낸다. 블록 T는, 시프트 레지스터를 나타낸다. 가산은 "배타적 논리합 게이트"를 나타낸다. 매 프레임의 시작에서 시프터 레지스터는 2진값 1로 초기화된다. 새로 삽입된 입력 비트 tn마다, 새로운 출력 sn이 발생된다.
도 5에 도시된 특정 순서로 역 랜덤화 회로 내에 비트가 삽입되어야 한다.
도 5는 특정 순서로 역 랜덤화 회로 내에 삽입될 필요가 있는 매립_데이터_프레임에 있는 비트를 나타낸 것이다. 이 도면에서, 이는 간단한 헤더와 매립 데이터 페이로드에 의해 설명된다. 동기워드는 2개의 2비트일 뿐이고 나머지 헤더는 6비트라고 하자. 도면에 도시된 것처럼, 제 1 서브프레임의 할당은, 좌 채널일 경우 3개의 LSB이고 우 채널일 경우 2비트이다. "1"과 "2"로 라벨을 붙인 동기화 비트는, 먼저 판독되어 랜덤화 회로를 통과하지 않는다. 나머지 비트는 표시된 순서로 판독된다. 이 순서는, 좌우 채널이 교대로 판독될 경우 "헤더 퍼스트"이다. 그 후, MSB가 먼저 판독된다. "3..."으로 라벨을 붙인 모든 비트는, 해석되기에 앞서 랜덤화 회로를 통과해야 한다.
수신기에서 수행된 첫 번째 동작은, CD-DA PCM 샘플로의 디코더의 동기화이다. 동기워드는, 좌우 채널을 나타내는 PCM 샘플을 갖는 LSB에 포함된다. 2개의 연속적인 동기워드 사이의 거리는, 2*1152개의 모노 PCM 샘플 또는 1152개의 스테레오 PCM 샘플의 양이다. 그 동기워드를 검색하기 위해서, 비트 스트림은, 좌 채널에 대응한 PCM 샘플의 LSB와 우 채널에 대응한 PCM 샘플의 LSB를 연속적으로 연결시켜서 발생된다. 이 비트 스트림의 마지막 16비트는, 계속적으로 동기워드와 비교된다. 모든 16비트에 대해 일치할 경우, 그 때만 동기화가 이루어진다.
수신기의 또 다른 실시예에서는, 2개의 CRC 검사가 수행된다. 사용된 오류 검출방법은, 발생 다항식이 아래와 같은 "CRC-4"와 "CRC-16"이다.
G(X)=X4 + X1 + 1 (CRC-4)
G(X)=X16 + X15 + X2 + 1 (CRC-16)
그 CRC_4 검사에 포함된 비트는, 헤더 정보에 있는 동기_워드 후의 비트이다. CRC_16 검사에 포함된 비트는, CRC_16 검사의 위치에 대한 헤더 정보에 있는 동기_워드 후의 첫 번째 비트이다. CRC 방법은, 도 6에 주어진 CRC 검사도에 도시되어 있다. CRC_4일 경우, 시프트 레지스터의 초기 상태는 $F이다. CRC_16일 경우, 시프트 레지스터의 초기 상태는 $FFFF이다. CRC 검사에 포함된 모든 비트는, 도 6에 도시된 회로에 입력된다. 각 비트가 입력된 후, 시프트 레지스터는, 1비트씩 이동된다. 마지막 시프트 동작 후, 출력 bn...b0는 스트림의 CRC_검사 워드와 비교하려고 하는 워드를 구성한다. 그 워드는 동일하지 않을 경우, 전송 오류는, CRC_4가 적용된 분야에서 일어났다. 불필요한 왜곡을 방지하기 위해, 실제 프레임의 뮤팅(muting) 또는 이전 프레임의 반복과 같은 은폐 기술의 적용이 권장된다. 도 6은 CRC_검사도를 나타낸 것이다. 가산 블록은 "배타적 논리합" 게이트를 나타낸다.
페이로드를 CD 포맷에 삽입하는 다음의 옵션이 유용하다. 먼저, 매립 데이터 채널만을 사용하고, 물리 채널은 사용하지 않는다. 동기화 및 할당 정보와 같은 매립 데이터 페이로드를 추출하는 모든 헤더 정보는, 매립 데이터에 통합된다. 페이로드는, MPEG-2 기본과 확장 프레임을 나타낸다.
둘째로, 매립 데이터 채널과 물리 채널의 사용에 의해서. 헤더 정보는, 물리 채널에 포함되는 것이 바람직하다. 이 정보는, 물리 채널의 페이로드에 병합된다. 물리 채널의 페이로드는, MPEG-2 기본 프레임을 나타낸다. 이 매립 데이터 페이로드는, MPEG-2 확장 프레임을 나타낸다.
셋째로, 물리 채널의 사용에 의해서만. 이 제어 정보는, 물리 채널에 포함된다. 이 정보는, 물리 채널의 페이로드에 병합된다. 페이로드는 MPEG-2 기본프레임과 확장 프레임을 나타낸다.
물리적 제한 멀티 레벨 LML(limited multi level) 채널이 존재할 경우, 그것은 항상 헤더를 포함한다. 제 2 채널이 콘텐츠_설명자에 의해 신호가 보내진 것처럼 사용되는지 아닌지에 의존하여, LML 채널은 MPEG-2 기본 프레임 하나만 또는 추가로 MPEG-2 확장 프레임을 포함할 것이다. 매립 데이터 채널이 사용될 경우, 이 프레임의 시작은, LML 채널로부터 그 추출된 페이로드에 의해 동기화된다.
또한, 물리 채널이 매립 데이터 채널과 합성하거나 또는 자기 혼자서 사용될 경우, MPEG-2 페이로드의 프레이밍 구조는, 1152개의 PCM 스테레오 샘플을 갖는 프레임에 의거한다. 1152개의 PCM 오디오 샘플을 갖는 프레임은 192-F3 프레임에 대응한다. F3-프레임은, 24개의 (사용자) 바이트로 구성된다. 디스크를 포맷을 하는 동안, 1152개의 스테레오 PCM 샘플을 갖는 프레임의 시작은, 오류 교정으로서 LML 데이터의 디코딩 지연의 결합 후, 두 채널로부터의 데이터가 동일 프레임이 되도록 F3-프레임과 정렬되었다. 이는 도 7에 도시되어 있다.
도 7은 1152개의 스테레오 PCM 샘플을 갖는 프레임이 192개의 F3 프레임에 대응하는 것을 나타낸다. 동기화 펄스가 "동기화 지점"에서 검출되는 순간에, "프레임 시작점"의 데이터는 물리 채널로부터 이용 가능해진다. 특정 프레임의 경우, PCM 데이터는 "동기화 지점"에서 판독되기 시작한다.
임의의 동기화 지점에서, 적어도 111개의 F3-프레임은 전진하는 지점으로부 터 적절한 물리적 데이터 양이 이용 가능하도록 버퍼에서 사용 가능할 필요가 있다. 이것이 그 경우가 아니라면 디코딩은 다음 동기화 지점에서만 시작할 수 있다.
물리적 페이로드의 실제 추출은, 매립 데이터 채널에 관련된 처리와 관계없다. 1152개의 CD-DA PCM 샘플을 갖는 프레임마다, 290kbyte의 물리적 페이로드의 고정양은, 이용 가능해진다. 물리적 데이터는, 바이트 단위로 이용가능해지고, 먼저 MSB가 해석된다. 헤더 정보가 판독된 후, MPEG 암호 MPEG-2 기본(+확장) 프레임을 나타내는 데이터가 판독된다.
제어 정보가 매립 데이터 채널에 포함되어 있지 않은 경우, 페이로드의 추출은, 좌 채널의 첫 번째 PCM 샘플에서 시작할 수 있다. 동기화 및 헤더 정보는, 물리 채널에 포함된다. "할당(alloc)" 정보는, 매립 데이터 서브 프레임 당 삽입 비트의 양을 나타낸다. 도 8에 일 예가 있다. 페이로드 데이터와는 별도로, 매립 데이터 채널에 포함된 풀(full) 페이로드에 관해 동작하는 CRC-16을 위한 공간이 남겨져 있다. 매립 데이터 페이로드가 제로인 경우, CRC-16은 기록되지 않는다.
존재할 경우, 매립 데이터 페이로드와 아울러, 1152개의 CD-DA PCM 샘플을 갖는 하나의 프레임 내의 물리적 페이로드는 1152개의 다중 채널 오디오 PCM샘플을 포함하는 하나의 암호화된 MPEG-2 오디오 비트스트림을 나타낸다. 물리 채널이 사용되지 않을 경우, 매립 데이터 페이로드는 완전한 암호화된 MPEG-2 오디오 스트림(베이스 플러스 확장)을 나타낸다. 물리 채널이 사용될 경우, 매립 데이터 페이로드는 MPEG-2 확장 스트림을 나타내고 물리적 페이로드는 암호화된 MPEG-2 기본 프레임 스트림을 나타낸다. 암호화된 MPEG-2 기본 프레임에 포함된 비트 수는, LML 채널에서 사용 가능한 용량을 초과하지 않는다. 그 암호화된 MPEG-2 확장 프레임에 포함된 비트 수는, 가변적이고 8비트의 배수이다. 상술한 분할은 도 9에 도시되어 있다.
물리 채널이 사용될 경우, 대응한 프레임에 대한 그 암호화된 MPEG-2 기본 프레임 비트가 추출되어 매립_데이터_비트의 앞에 놓인다. 주목해야 하는 것은, 물리 채널을 갖는 기록매체가 USP 5,210,738 및 USP 5,724,327(PHN 13.992)에 기재되어 있다는 것이다.
완전 비트-스트림(기본+확장)이 암호 해독되어 MPEG2 디코딩되어, 1152개의 다중 채널 PCM 오디오 샘플이 생긴다.
MPEG2 오디오 데이터 기준의 디코딩에 대해서는 ISO/IEC 138183에 제안되어 있다.
이상의 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 이들 예로 제한하는 것은 아니라는 것을 알 수 있다. 따라서, 청구범위에 기재된 것처럼 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형을 할 수 있다는 것이 당업자에게 있어서는 명백하다.
단어 '포함하는'은, 청구범위에 열거된 것들 이외의 다른 구성요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다. 어떠한 참조부호도 청구항의 범위를 제한하지 않는다. 하드웨어 및 소프트웨어 수단에 의해 본 발명을 구현할 수 있다. 일부 "수단"을 하드웨어의 동일 항목으로 나타낼 수도 있다. 또한, 본 발명은 신규한 특징 또는 그 특징의 합성을 각각 및 모두 포괄한다.

Claims (26)

  1. 전송매체를 통해 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 전송하는 송신기로서, 상기 제 1 디지털 정보신호가 적어도 제 1 동기신호와 데이터 부분이 기억된 제 1 프레임을 가지며, 상기 송신기는
    - 상기 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 수신하는 입력수단과,
    - 상기 제 2 디지털 정보신호를 그 제 2 디지털 정보신호의 정보 블록을 갖는 제 2 프레임으로 처리하는 처리수단과,
    - 복합 프레임을 얻기 위해 상기 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임에 제 2 동기신호와 적어도 상기 제 1 프레임의 상기 데이터 부분을 삽입하는 신호 합성수단과,
    - 전송되어 지는 복합 신호를 얻기 위해 상기 복합 프레임을 출력단자에 공급하는 출력수단을 포함하고,
    상기 신호 합성수단은 적어도 상기 제 1 프레임의 상기 데이터 부분을 상기 제 2 프레임에 삽입하기 전에, 상기 제 1 프레임으로부터 제 1 동기화 신호를 제거하도록 구성된 것을 특징으로 하는 송신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 합성수단은, 매립 데이터 기술을 사용하여 제 1 프레임의 상기 데이터 부분을 상기 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임에 삽입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 송신기.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제 2 프레임은 미리 정해진 지속기간의 상기 제 2 디지털 정보신호의 부분을 나타내고, 제 1 프레임은 같은 지속기간의 상기 제 1 디지털 정보신호의 부분을 나타내는 것을 특징으로 하는 송신기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 정보신호는, 데이터 압축에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 송신기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 정보신호는, MPEG 인코딩된 신호의 형태인 것을 특징으로 하는 송신기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 송신기는, 제 1 프레임에 삽입하기 위해 제 2 프레임에 이용 가능한 용량을 검출하고, 상기 데이터 압축을 제어하는 제어신호를 발생하는 수단을 더 포함하고,
    상기 제어신호는 상기 제 2 프레임에 이용 가능한 용량을 나타내는 것을 특징으로 하는 송신기.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 디지털 정보신호는, 적어도 하나의 PCM 신호를 포함하는 것을 특징으로 하는 송신기.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 송신기는, 기록매체에 디지털 정보신호를 기록하기 위한 장치의 형태인 것을 특징으로 하는 송신기.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 송신기는, 전송하기에 앞서 전송신호를 채널 인코딩하는 채널 인코딩 수단을 더 포함한 것을 특징으로 하는 송신기.
  10. 전송매체를 통해 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 전송하는 전송방법으로서, 상기 제 1 디지털 정보신호가 적어도 제 1 동기신호와 기억된 데이터 부분을 갖는 제 1 프레임을 포함하고, 상기 전송방법은
    - 상기 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 수신하는 단계와,
    - 상기 제 2 디지털 정보신호를 그 제 2 디지털 정보신호의 정보 블록을 갖는 제 2 프레임으로 처리하는 단계와,
    - 복합 프레임을 얻기 위해 제 2 동기신호와 적어도 제 1 프레임의 데이터 부분을 상기 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임에 삽입하는 단계와,
    - 전송되어 지는 복합 신호를 얻기 위해 복합 프레임을 출력단자에 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 전송방법은 적어도 상기 제 1 프레임의 상기 데이터 부분을 상기 제 2 프레임에 삽입하기에 앞서 상기 제 1 프레임으로부터 제 1 동기화 신호를 제거하는 단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 전송방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    매립 데이터 기술을 사용하는 것에 의해, 적어도 제 1 프레임의 상기 데이터 부분이 상기 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임에 삽입되는 것을 특징으로 하는 전송방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    제 2 프레임은 미리 정해진 지속기간의 제 2 디지털 정보신호의 부분을 나타내고, 제 1 프레임은 같은 지속기간의 제 1 디지털 정보신호의 부분을 나타내는 것을 특징으로 하는 전송방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 정보신호는, 데이터 압축에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 전송방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 정보신호는, MPEG 인코딩된 신호의 형태인 것을 특징으로 하는 전송방법.
  15. 제 1 및 제 2 디지털 정보신호의 부분을 포함하는 복합신호를 전송하는 기록매체의 형태인 전송매체로서, 상기 복합신호가 복합 프레임의 시퀀스이고, 그 복합 프레임은 제 2 동기화 신호와 제 1 디지털 정보신호의 제 1 프레임의 데이터 부분을 포함하고, 상기 제 1 프레임은 제 1 동기화 신호와 데이터 부분을 포함하고, 상기 복합 프레임은 제 2 동기화 패턴과 적어도 상기 제 1 디지털 정보신호의 상기 데이터 부분을 상기 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임에 삽입하여 얻어지고, 이 제 2 프레임은 상기 제 2 디지털 정보신호를 제 2 프레임으로 처리하여 얻어지고, 상기 제 2 프레임은 제 2 디지털 정보신호의 정보 블록을 포함하는 전송매체에 있어서,
    적어도 제 1 프레임의 상기 데이터 부분을 삽입하기에 앞서 제 1 동기화 신호가 상기 제 1 프레임으로부터 제거된 것을 특징으로 하는 전송매체.
  16. 제 15 항에 있어서,
    매립 데이터 기술을 사용하여 적어도 제 1 프레임의 상기 데이터 부분은 제 2 프레임에 삽입된 것을 특징으로 하는 전송매체.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    제 2 프레임은 미리 정해진 지속기간의 상기 제 2 디지털 정보신호의 부분을 나타내고, 제 1 프레임은 같은 지속기간의 상기 제 1 디지털 정보신호의 부분을 나타내는 것을 특징으로 하는 전송매체.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 정보신호는, 데이터 압축에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 전송매체.
  19. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 기록매체는, 광학 또는 자기 기록형인 것을 특징으로 하는 전송매체.
  20. 복합신호를 수신하고 제 1 및 제 2 디지털 정보신호를 발생하는 수신기로서,
    - 상기 복합신호를 수신하는 수신수단과,
    - 검출신호를 얻기 위해 제 2 동기화 신호를 검출하는 제 1 검출수단과,
    - 상기 검출신호에 응답하여 상기 복합신호로부터 복합 프레임을 검색하는 검색수단과,
    - 상기 복합 프레임으로부터 적어도 제 1 디지털 정보신호의 제 1 프레임의 데이터 부분을 추출하는 제 1 추출수단과,
    - 상기 제 2 디지털 정보신호의 제 2 프레임을 얻기 위해 상기 복합 프레임으로부터 적어도 상기 제 2 디지털 정보신호의 부분을 추출하는 제 2 추출수단과,
    - 상기 제 2 디지털 정보신호를 얻기 위해 상기 제 2 프레임을 제 2 출력단자에 공급하는 제 1 출력수단을 구비하는 수신기에 있어서,
    상기 수신기는,
    - 제 1 동기화 신호를 발생하는 동기화 신호 발생수단과,
    - 상기 제 1 디지털 정보신호의 제 1 프레임을 얻기 위해 상기 제 1 동기화 신호와 적어도 상기 제 1 디지털 정보신호의 상기 데이터 부분을 합성하는 신호 합성수단과,
    - 상기 제 1 디지털 정보신호를 얻기 위해 상기 제 1 디지털 정보신호의 상기 제 1 프레임을 제 1 출력단자에 공급하는 제 2 출력수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수신기.
  21. 제 20 항에 있어서,
    제 2 프레임은 미리 정의된 지속기간의 제 2 디지털 정보신호의 부분을 나타내고, 제 1 프레임은 같은 지속기간의 제 1 디지털 정보신호의 부분을 나타내는 것을 특징으로 하는 수신기.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 정보신호는, 데이터 압축에 의해 얻어진 것을 특징으로 하는 수신기.
  23. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 제 1 디지털 정보신호는, MPEG 인코딩된 신호의 형태인 것을 특징으로 하는 수신기.
  24. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 복합신호는 PCM 신호이고, 상기 제 2 디지털 정보신호는 복합신호인 것을 특징으로 하는 수신기.
  25. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 수신기는, 기록매체에 기록된 복합신호를 재생하는 장치의 형태인 것을 특징으로 하는 수신기.
  26. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 수신기는, 수신수단 바로 뒤에 채널 디코딩 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 수신기.
KR1020017010548A 1999-12-21 2000-12-19 제 1 디지털 정보신호를 전송매체를 통해 전송하기 위해제 2 디지털 정보신호 내부에 삽입하는 장치 및 방법 KR100762211B1 (ko)

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