KR100895727B1 - 스트림 변환 방법 및 장치, 데이터 기록 방법 및 장치와,데이터 기록매체 - Google Patents

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Abstract

외부로부터의 입력 AV 신호를, MPEG-TS로부터 MPEG-PS로의 신속한 변환을 가능하게 하는 MPEG-TS로 인코딩하기 위하여, 복수의 패킷을 포함하고 또한 MPEG-PS에서의 하나의 팩의 데이터 양에 대응하는 데이터 크기를 갖는 데이터 유닛(다중화 유닛)을 정의하고, 각각의 정의된 데이터 유닛에 대하여 MPEG-TS를 인코딩한다. 또한, MPEG-PS로 변환되는 MPEG-TS의 패킷에 부가된 시각 표시 정보(ATS)와, 변환된 MPEG-PS의 패킷에 부가된 시각 표시 정보(SCR)는 소정의 식에 따라서 상관관계를 갖도록 되어 있다.

Description

스트림 변환 방법 및 장치, 데이터 기록 방법 및 장치와, 데이터 기록매체{A METHOD AND AN APPARATUS FOR STREAM CONVERSION, A METHOD AND AN APPARATUS FOR DATA RECORDING, AND DATA RECORDING MEDIUM}
본 발명은, 동화상(비디오) 데이터, 정지화상 데이터, 및 음성 데이터를 포함하는 멀티미디어 데이터와, 데이터 동보(同報; broadcasting) 통신용 데이터에 대한 포맷팅 데이터를 기록하기 위한, 판독 가능하고, 기록 가능한 데이터 기록매체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 데이터 기록매체에 데이터를 기록하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근까지 재기록 가능 광 디스크에 대한 최대 기억 용량은 4.7GB였지만, 현재 수십 기가바이트의 기억 용량을 갖는 상변화형(相變化型) DVD-RAM 매체를 이용할 수 있다. DVD-RAM 매체는 컴퓨터 분야에서 기억 매체로서 이미 사용되고 있으며, MPEG-1 및 MPEG-2 디지털 AV 데이터 코딩 표준을 실행하는 경제적인 인코더 및 디코더의 개발 결과 AV 분야에서 기록 및 재생 매체로서 곧 사용될 것으로 예상된다.
일본에서는 디지털 방송이 이미 개시되어서, 비디오, 오디오, 및 다수의 프로그램 데이터를 MPEG 트랜스포트 스트림(이하, MPEG-TS)에 다중화할 수 있게 되었 다. 하드디스크 구동부 또는 DVD 구동부를 사용하는 디지털 방송 리코더도 또한 이용 가능하다.
이러한 차세대 디지털 방송 리코더로써, MPEG-TS를 변환하지 않고 방송된 그대로 방송 내용을 기록하는 경우가 있다. 따라서, 상기 리코더는 MPEG-TS 및 MPEG 프로그램 스트림(이하, MPEG-PS) 모두를 내부적으로 처리할 필요가 없으므로, 이러한 리코더는 회선 입력 단말로부터의 외부 아날로그 AV 콘텐츠(즉, 사용자 콘텐츠)라도 기록을 위해서 MPEG-TS로 인코딩할 것으로 생각된다.
현재의 DVD의 이론적인 표준(DVD-Video, DVD-Audio, DVD Video 기록, 및 DVD 스트림 기록 표준 등)은 AV 스트림 기록에 대하여 MPEG-PS를 이용한다. 이것은, 상기의 디지털 방송 리코더에서와 같이, MPEG-TS를 이용하여 기록된 콘텐츠를, 예로서, DVD-Video 포맷으로 변환하기 위해서는, MPEG-TS가 MPEG-PS로 변환되어야 하는 것을 의미한다.
그러나, MPEG-TS 다중화 콘텐츠 스트림을 MPEG-PS로 변환하기 위해서는, 디코더 버퍼 관리를 위한 복잡한 연산을 필요로 한다. 따라서, 변환 처리는 오래 걸리고, 기본 스트림의 리인코딩(re-encoding)을 필요로 하며, 화상 및 음성 품질을 악화시킬 수도 있어서, 일반적으로 실행하기 어렵다.
따라서, 본 발명은 이러한 과제를 해결하고자 하는 것으로서, 본 발명의 목적은 MPEG-TS 포맷으로 기록된 콘텐츠가 MPEG-PS 포맷으로 신속하고 간단하게 변환될 수 있는 MPEG 트랜스포트 스트림에 데이터를 기록하기 위한 데이터 기록매체를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 이러한 데이터 기록매체를 이용하여, 데이터를 기록하고, 변환하고, 재생하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의한 스트림 변환장치는, 특정 포맷으로 다중화된, 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 포함하는 제1스트림을 제2스트림으로 변환하도록 구성되어 있고, 여기서 제1스트림은 구분화(segmented)된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기는 상이하다.
한정된(constrained; 제약 조건이 부여된) 포맷에 의해서, 제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛; multiplexing unit)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이다. 스트림이 변환되는 피변환 제2블록(destination second block; 이하 데스티네이션 제2블록이라고 함)의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은 제1후보 시각(cantidate time) 및 제2후보 시각의 더 나중의 것에 동일하다. 제1후보 시각은, 변환되는 원래의 유닛(source unit; 이하 소스 유닛이라고 함)의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각이다. 제2후보 시각은, 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각이다.
스트림 변환 시스템은 기록매체로부터 제1스트림을 판독할 수 있는 판독부, 판독된 제1스트림을 제2스트림으로 변환할 수 있는 변환부, 및 변환된 제2스트림을 기록매체에 기록할 수 있는 기록부를 포함하고 있다.
변환부는, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시(time stamp) 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정한다.
제1스트림내의 복수의 연속적인 유닛을 제어 블록이 삽입되는 하나의 캡슐로서 관리할 수도 있다. 상기 유닛의 선두에 위치하는 제1블록은 제1기준치에 의한, 시스템 디코더에의 입력 개시 시각을 나타내는 제1시각 표시 정보(ATS[i])를 포함할 수도 있다. 제어 블록은 제1기준치에 의한 제1시각 표시 정보(ATS_tip), 및 제1기준치와는 상이한 제2기준치에 의한 제2시각 표시 정보(PCR_tip)를 포함할 수도 있다. 각각의 유닛의 선두에 위치한 제1블록의 제2시각 표시 정보(calculated_PCR [i]), 및 제1스트림으로부터 변환된 제2스트림내에 포함된 각각의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각(SCR[i])은 이하의 식으로부터 취득할 수 있다.
SCR[1]=calculated_PCR[1]
SCR[i]=max(SCR[i-1]+T, calculated_PCR[i])
calculated_PCR[i]=PCR_tip+(ATS[i]-ATS_tip+C)
여기서, i는 2 이상의 정수(整數)이고, T는 제2블록의 최소 전송 시간이며, C는 ATS[i]의 오버플로(overflow)에 대한 보정계수이다.
본 발명에 의한 기록장치는, 비디오 정보 및 오디오 정보를 다중화하여, 상기 정보를 제1스트림으로부터 제2스트림으로의 변환을 가능하게 하는 포맷으로 기록매체에 기록하도록 구성되어 있고, 여기서 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저 장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기는 상이하다.
포맷에 의해서, 제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이다. 스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은 제1후보 시각 및 제2후보 시각의 더 나중의 것에 동일하다. 제1후보 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각이다. 제2후보 시각은, 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각이다.
제1스트림은, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정함으로써, 제2스트림으로 변환된다.
기록장치는, 포맷에 따라서 제1스트림에 기록되는 비디오 정보 및 오디오 정보를 인코딩할 수 있는 인코딩부, 인코딩된 제1스트림을 기록매체에 기록할 수 있는 기록부, 및 인코딩부와 기록부를 제어할 수 있는 제어부를 포함하고 있다. 제어부는 제1스트림을 인코딩하는 경우 인코딩된 제1스트림으로부터 변환되는 제2스트림을 예상하여, 인코딩된 제1스트림에서도 또한 예상되는 제2스트림에서도 버퍼 언더플로(underflow) 및 버퍼 오버플로 중 최소한 하나가 발생하지 않도록 제1스트림을 인코딩한다.
기록장치에서, 제1스트림내의 복수의 연속적인 유닛을 제어 블록이 삽입되는 하나의 캡슐로서 관리할 수도 있다. 상기 유닛의 선두에 위치하는 제1블록은 제1기준치에 의한, 시스템 디코더에의 입력 개시 시각을 나타내는 제1시각 표시 정보(ATS[i])를 포함할 수도 있다. 제어 블록은 제1기준치에 의한 제1시각 표시 정보(ATS_tip), 및 제1기준치와는 상이한 제2기준치에 의한 제2시각 표시 정보(PCR_tip)를 포함할 수도 있다.
각각의 유닛의 선두에 위치한 제1블록의 제2시각 표시 정보(calculated_PCR [i]), 및 제1스트림으로부터 변환된 제2스트림내에 포함된 각각의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각(SCR[i])은 이하의 식으로부터 취득할 수 있다.
SCR[1]=calculated_PCR[1]
SCR[i]=max(SCR[i-1]+T, calculated_PCR[i])
calculated_PCR[i]=PCR_tip+(ATS[i]-ATS_tip+C)
여기서, i는 2 이상의 정수이고, T는 제2블록의 최소 전송 시간이며, C는 ATS[i]의 오버플로에 대한 보정계수이다.
기록장치에 있어서, 오디오 데이터 및 비디오 데이터에 대하여 허용되는 전송 속도 조건은, 제1스트림과 제2스트림이 상이할 수도 있다. 제어부는, 인코딩된 제1스트림 및 예상되는 제2스트림 모두의 경우에 제1스트림이 이러한 전송 속도 조건을 만족시키도록 인코딩부를 제어할 수도 있다.
이러한 전송 속도 조건에 의하면, 제1스트림에서의 비디오 데이터를 저장하 는 제1블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도는 오디오 데이터를 저장하는 제1블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도보다 크거나 동일할 수도 있다. 제2스트림에서의 비디오 데이터를 저장하는 제2블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도는 오디오 데이터를 저장하는 제2블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도에 동일할 수도 있다.
본 발명에 의한 기록매체는, 제1스트림을 제2스트림으로의 변환을 가능하게 하는 포맷으로 다중화된 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 기록하도록 구성되어 있고, 여기서 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기는 상이하다.
포맷에 의해서, 제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이다. 스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은 제1후보 시각 및 제2후보 시각의 더 나중의 것에 동일하고, 여기서, 제1후보 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각이고, 제2후보 시각은, 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각이다. 제1스트림은, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정함으로써, 제2스트림으로 변환된다.
본 발명에 의한 스트림 변환방법은, 특정 포맷으로 다중화된, 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 포함하는 제1스트림을 제2스트림으로 변환하도록 구성되어 있고, 여기서 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기는 상이하다.
한정된 포맷에 의해서, 제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 다중화 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이다. 스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은 제1후보 시각 및 제2후보 시각의 더 나중의 것에 동일하고, 여기서, 제1후보 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각이고, 제2후보 시각은, 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각이다.
스트림 변환방법은, 기록매체로부터 판독된 제1스트림을 제2스트림으로 변환하기 위하여, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하는 단계, 및 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 기록방법은, 비디오 정보 및 오디오 정보를 다중화하여, 상기 정보를 제1스트림으로부터 제2스트림으로의 변환을 가능하게 하는 포맷으로 기록매체에 기록하도록 구성되어 있고, 여기서, 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기는 상이하다.
포맷에 의해서, 제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이다. 스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은 제1후보 시각 및 제2후보 시각의 더 나중의 것에 동일하다. 제1후보 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각이다. 제2후보 시각은, 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각이다.
제1스트림은, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정함으로써, 제2스트림으로 변환된다.
상기 기록방법은, 제1스트림을 인코딩하는 경우, 인코딩된 제1스트림으로부 터 변환되는 제2스트림을 예상하는 단계, 인코딩된 제1스트림에서도 또한 예상되는 제2스트림에서도 버퍼 언더플로 또는 버퍼 오버플로 중 최소한 하나가 발생하지 않도록 제1스트림을 인코딩하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의한 프로그램에 의하여 컴퓨터로써 본 발명의 스트림 변환방법 또는 기록방법을 실시할 수 있다.
＜발명의 효과＞
본 발명에 의한 데이터 기록 및 재생 장치는, AV 데이터를 MPEG 트랜스포트 스트림으로 자체적으로 인코딩(self-encoding)하는 경우, 디코더 호환성을 유지하면서 외부 입력 AV 데이터를 효율적으로 인코딩하고 디코딩한다. 데이터 기록매체에 기록된 MPEG-TS는 2 KB 이하의 블록 단위로 다중화되어서 호환성, 및 MPEG-PS로의 변환성이 향상된다. MPEG-TS는 MPEG-PS로의 용이한 변환이 가능하도록 다중화되어 있으므로, MPEG-TS는, 버퍼 관리를 고려하지 않고 트랜스포트 스트림 패킷의 순차적인 처리로써 MPEG-PS로 매우 용이하게 변환될 수 있다. 또한, TS 패킷 전송 타이밍 정보(ATS) 및 PS 팩 전송 타이밍 정보(SCR)와의 사이의 관계, 및 헤더와의 상관관계를 정의함으로써, MPEG-TS를, 소정의 디코더 기준 모델에 일치하는 MPEG-PS로 변환할 수 있다.
도 1은 DVD 기록장치와 기타 구성 요소와의 사이의 인터페이스 예의 개략도.
도 2는 DVD 리코더의 구동부의 블록도.
도 3A는 트랙 버퍼에서의 데이터 축적 간의 상관관계를 나타내는 그래프이 고, 도 3B는 디스크상의 연속 영역.
도 4는 반도체 메모리 카드 및 하드디스크 구동부를 구비한 DVD 리코더의 블록도.
도 5A는 통상적인 디스크의 물리적인 구조를 나타내는 도면이고, 도 5B는 통상적인 디스크의 포맷을 나타내는 도면.
도 6A 및 6B는 디스크의 논리적인 데이터 공간을 나타내는 도면.
도 7A는 디스크 디렉토리, 도 7B는 파일 구조를 나타내는 도면.
도 8은 비디오 오브젝트의 구조를 나타내는 도면.
도 9는 MPEG 시스템 스트림을 나타내는 도면.
도 10A 내지 10C는 MPEG 트랜스포트 스트림(MPEG-TS)을 나타내는 도면.
도 11A 내지 11C는 MPEG 프로그램 스트림(MPEG-PS)을 나타내는 도면.
도 12A 내지 12D는 TS 패킷을 나타내는 도면.
도 13A, 13B, 13C1 및 13C2는, PAT 테이블 및 PMAP 테이블의 예.
도 14A 내지 14C는 디스크상의 비디오 오브젝트의 배열을 나타내는 도면.
도 15A 및 15B는 비디오 관리 정보의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 16A 및 16B는 비디오 관리 정보의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 17은 비디오 관리 정보에서의 오브젝트, 오브젝트 정보 및 PGC 정보와의 사이의 관계를 나타내는 도면.
도 18은 재생장치의 기능적인 구성을 나타내는 블록도.
도 19는 기록장치의 기능적인 구성을 나타내는 블록도.
도 20은 MPEG-PS로의 변환이 용이하게 인코딩된 MPEG-TS, 및 변환후의 MPEG-PS와의 상관관계를 나타내는 도면.
도 21은 본 발명에 의한 데이터 기록장치의 인코더의 블록도.
도 22는 시스템 인코딩의 차이에 의한, 자체적으로 인코딩된 MPEG-TS로부터 DVD 포맷으로의 변환 처리의 차이를 나타내는 도면.
도 23은 Tip 패킷의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 24는 Data_ID의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 25는 display_and_copy_info의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 26은 encode_info의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 27은 PES_info의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 28은 MakersPrivateData의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 29A는 Tip 패킷의 PID, 도 29B는 Tip 패킷의 stream_type을 나타내는 도면.
도 30은 한정된 SESF(Constrained SESF) 스트림에서의 PES 패킷 헤더의 필드 값을 나타내는 도면.
도 31은 한정된 SESF 스트림에서의 PES_extention_flag, 및 PES_header_data_length를 나타내는 도면.
도 32는 T_STD 모델에 일치하지 않도록 자체적으로 인코딩된 MPEG-TS의 예를 나타내는 도면.
도 33A 및 33B는 MPEG-PS가 P_STD 모델에 일치하지 않도록 MPEG-TS로부터 변환된 MPEG-PS의 예를 나타내는 도면.
도 34는 SCR 연산을 나타내는 도면.
도 35는 encode_condition="11b"인 경우 한정된 SESF의 기본 스트림 속성을 나타내는 도면.
도 36은 encode_condition="01b"인 경우 한정된 SESF의 기본 스트림 속성을 나타내는 도면.
도 37은 DVD 비디오에서의 표준 스트림 구조를 나타내는 도면.
도 38은 MPEG-2 프로그램 스트림에서의 팩의 팩 헤더 데이터 구조 부분을 나타내는 도면.
도 39는 MPEG-2 프로그램 스트림에서의 패킷 헤더의 데이터 구조 부분을 나타내는 도면.
도 40A 및 40B는 비디오 팩에 대하여 한정된 SESF로부터 MPEG-PS로의 변환을 나타내는 도면.
도 41A 및 41B는 오디오 팩에 대하여 한정된 SESF로부터 MPEG-PS로의 변환을 나타내는 도면.
도 42는 한정된 SESF가 허용하는 오디오 비트 전송 속도, 및 해당 비트 전송 속도에서의 AC-3 및 MPEG-1 오디오에 대한 하나의 오디오 PES 패킷에 저장된 최대 페이로드 길이의 테이블.
도 43은 TS2PS 변환 처리의 전체 플로차트.
도 44는 TS2PS 변환 처리에 있어서의 초기화 처리의 플로차트.
도 45는 TS2PS 변환 처리에 있어서의 캡슐 유닛 처리의 플로차트.
도 46은 팩 유닛 처리의 플로차트.
도 47은 SCR 연산 처리의 플로차트.
도 48은 팩 헤더 처리의 플로차트.
도 49는 패킷 헤더 처리의 플로차트.
도 50은 스트림 ID 처리의 플로차트.
도 51은 start-of-PES 패킷 처리의 플로차트.
도 52는 non-start-of-PES 패킷 처리의 플로차트.
도 53은 페이로드 처리의 플로차트.
도 54는 패딩(padding) 패킷 처리의 플로차트.
도 55는 한정된 SESF 스트림 포맷을 나타내는 도면.
도 56은 MPEG 표준에 의한 PES 패킷의 데이터 구조를 나타내는 도면.
도 57A는 한정되지 않은(unconstrained) MPEG-TS로부터 MPEG-PS로의 변환, 도 57B는 한정된 MPEG-TS로부터 MPEG-PS로의 변환을 나타내는 도면.
도 58A는, 변환되는 MPEG-TS와 이로 인한 MPEG-PS의 비트 전송 속도가 동일한 경우(버퍼 언더플로가 발생할 때), MPEG-TS와 예상되는 MPEG-PS의 버퍼 관리를 나타내는 도면.
도 58B는, 변환되는 MPEG-TS와 이로 인한 MPEG-PS의 비트 전송 속도가 동일한 경우(버퍼 언더플로가 발생하지 않을 때), MPEG-TS와 예상되는 MPEG-PS의 버퍼 관리를 나타내는 도면.
도 59A는, 변환되는 MPEG-TS의 비트 전송 속도가 이로 인한 MPEG-PS의 비트 전송 속도보다 높은 경우(버퍼 언더플로가 MPEG-PS에서만 발생할 때), MPEG-TS와 예상되는 MPEG-PS의 버퍼 관리를 나타내는 도면.
도 59B는, 변환되는 MPEG-TS의 비트 전송 속도가 이로 인한 MPEG-PS의 비트 전송 속도보다 높은 경우(버퍼 언더플로가 발생하지 않을 때), MPEG-TS와 예상되는 MPEG-PS의 버퍼 관리를 나타내는 도면.
도 60A는 변환된 MPEG-PS의 팩에 설정되는 시각 표시 정보(SCR)(MPEG-TS와 MPEG-PS의 비트 전송 속도가 동일한 경우)의 결정을 나타내는 도면.
도 60B는 변환된 MPEG-PS의 팩에 설정되는 시각 표시 정보(SCR)(MPEG-TS 전송 속도가 MPEG-PS의 전송 속도보다 높은 경우)의 결정을 나타내는 도면.
도 61은 각각의 TS 패킷에 부가된 상대적인 전송 시간 ATS와, 다중화 유닛의 제1TS 패킷의 전송 시간 calculated_PCR[n]과의 사이의 상관관계를 나타내는 도면.
본 발명에 의한 데이터 기록매체, 기록 시스템 및 재생 시스템의 특정 실시예로서, 첨부 도면을 참조로 하여 DVD 디스크, DVD 리코더, 및 DVD 플레이어를 이하의 순서로 설명한다.
본 발명의 주요 포인트는, 8절의 발명의 개요, 및 9절의 실시예의 상세한 설명에 기재되어 있다. 그러나, 이하의 모든 것은 발명의 실시예일 뿐이고, 여러 형태로 변형될 수도 있는 것을 염두에 두어야 한다.
1. DVD 리코더 시스템의 개요
2. DVD 리코더의 기능적인 개요
3. DVD 디스크의 개요
4. 재생 AV 데이터의 개요
5. AV 데이터 관리 정보 및 재생 제어의 개요
6. 재생 기능의 기본 동작
7. 기록 기능의 기본 동작
8. 발명의 개요
9. 실시예의 상세한 설명
설명을 간략하게 하기 위해서, 이하에서 사용하는 "TS2PS 변환"은 MPEG 트랜스포트 스트림(MPEG-TS)을 MPEG 프로그램 스트림(MPEG-PS)으로 변환하는 것을 의미하고, "DVD 포맷"은 모두 MPEG-PS 포맷인, DVD-Video 표준 포맷과 DVD-Video 기록 표준 포맷 모두를 의미한다.
1. DVD 리코더 시스템의 개요
도 1은 DVD 리코더, 및 DVD 리코더와 기타 기기와의 사이의 인터페이스를 설명하기 위하여 사용되는 개략도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 비디오 데이터를 기록하고 재생하기 위하여 DVD 광 디스크가 DVD 리코더에 장착된다. DVD 리코더는 통상 원격 제어로써 작동된다.
아날로그 방송 등으로부터의 아날로그 신호, 또는 디지털 방송 등으로부터의 디지털 신호를 사용하여 DVD 리코더에 비디오 데이터를 입력할 수 있다. 아날로그 방송은 일반적으로, 예로서, 텔레비전에 내장된 수신기에 의해서 수신되고, 복조되 어서, NTSC 또는 기타 방식의 아날로그 비디오 신호로서 DVD 리코더에 입력된다. 디지털 방송은 통상적으로 세트탑 박스(STB) 수신기에 의해서 수신되고, 디지털 신호로 복조되어서, 기록을 위해서 DVD 리코더에 입력된다.
DVD에 기록된 비디오 데이터는 마찬가지로 DVD 리코더에 의해서 재생되어서 외부에 출력된다. 입력에 대하여, 비디오를 아날로그 신호 또는 디지털 신호로서 출력할 수도 있다. 아날로그 신호 출력은 텔레비전에 직접 출력될 수도 있지만 디지털 신호 출력은 시청을 위해서 텔레비전에 입력되기 전에 아날로그 신호로의 변환을 위해서 STB를 통과한다.
DVD 리코더 이외에, DVD에 비디오 데이터를 기록하고 또한 DVD로부터 비디오 데이터를 재생하기 위하여 DVD 캠코더 및 개인용 컴퓨터를 사용할 수도 있다. DVD 리코더 이외의 장치에 의해서 기록된 비디오 데이터를 포함하는 DVD도 DVD 리코더에 장착하여 재생할 수 있다.
오디오 데이터도 또한 통상적으로 아날로그 및 디지털 방송 모두의 비디오 데이터와 함께 기록되고, 이 오디오 데이터는 마찬가지로 DVD 리코더에 의해서 기록되고 재생될 수 있다.
또한, 비디오 데이터는 통상적으로 동화상 데이터(영화 등)이지만, 정지화상이거나 또는 정지화상을 포함할 수도 있다. 이러한 정지화상은, 예로서, DVD 캠코더의 정지화상 기능을 이용하여 기록할 수 있다.
STB와 DVD 리코더를 접속하는 데에는 IEEE 1394, ATAPI, 및 SCSI를 포함하는 다양한 디지털 인터페이스를 사용할 수 있다.
DVD 리코더와 텔레비전과의 사이를 통과하는 신호로서 NTSC 복합 비디오 신호를 상기에서 나타내었지만, 휘도 신호와 색차 신호가 별개로 전송되는 성분 신호(component signal)를 이용할 수도 있는 것을 또한 염두에 두어야 한다.
AV 장치와 텔레비전과의 사이의 비디오 전송에 사용되는 아날로그 인터페이스를 대체하기 위한 DVI 등 디지털 인터페이스가 개발 진행되고 있으므로, 멀지 않아서 DVD 리코더와 텔레비전이 디지털 인터페이스를 통해서 접속될 것으로 예상된다.
2. DVD 리코더의 기능적인 개요
도 2는 DVD 리코더의 기능을 나타내는 블록도이다. 통상적인 DVD 구동부는 DVD-RAM 디스크(100)로부터 데이터를 판독하는 광 픽업(101), ECC(오류 정정 코드) 처리기(102), 트랙 버퍼(103), 트랙 버퍼(103) 입력과 출력을 변경하는 스위치(104), 인코더(105), 및 디코더(106)를 구비하고 있다.
도면에 나타낸 바와 같이, 데이터는 최소의 기록 단위인 섹터 단위로서 DVD-RAM 디스크(100)에 기록된다. 하나의 섹터는 2 KB의 데이터를 포함한다. 이어서, 섹터는 32 섹터/ECC 블록을 갖는 ECC 블록으로 그룹화된다. ECC 처리기(102)는 ECC 블록 단위에 대하여 오류 정정을 실시한다.
DVD 리코더는 DVD 디스크 이외에 데이터 기억 매체로서 반도체 메모리 카드 또는 하드디스크 구동부를 사용할 수도 있다. 도 4는 DVD 디스크 구동부 이외에 반도체 메모리 카드 및 하드디스크 구동부를 구비한 DVD 리코더의 블록도이다.
1 섹터는 512 바이트, 8 KB, 또는 기타 단위일 수도 있는 것을 염두에 두어 야 한다. 각각의 ECC 블록은 또한 다만 하나의 섹터, 또는 16 섹터, 64 섹터, 또는 다른 수의 섹터를 포함할 수도 있다. 디스크에 저장될 수 있는 데이터의 양이 증가함에 따라서, 각각의 ECC 블록의 섹터 크기 및 섹터 수 모두가 증가할 것으로 예상된다.
트랙 버퍼(103)는 가변 비트 전송 속도(VBR; variable bit rate)로써 AV 데이터를 기록하므로 AV 데이터를 DVD-RAM 디스크(100)에 더욱 효율적으로 기록할 수 있다. DVD-RAM 디스크(100)의 판독/기록 속도(Va)는 고정 속도이지만, AV 데이터의 비트 전송 속도(Vb)는 콘텐츠(비디오의 경우 화상)의 복잡성에 따라서 변화한다. 따라서, 트랙 버퍼(103)는 판독/기록 속도(Va)와 AV 데이터의 비트 전송 속도(Vb)와의 사이의 이러한 차이를 흡수하는 버퍼로서 사용된다.
이러한 트랙 버퍼(103)를 사용함으로써, 도 3A 및 3B를 참조로 하여 이하에 설명하는 바와 같이 더욱 효과적으로 AV 데이터를 디스크(100)에 비연속적으로 기록할 수 있다.
도 3A는 광 디스크의 어드레스 공간을 나타낸다. 연속 영역 [a1, a2], 및 도 3A에 나타내는 바와 같이 [a1, a2]에 비연속인 연속 영역 [a3, a4]에 AV 데이터가 기록되는 경우, 트랙 버퍼(103)에 축적된 데이터를 디코더(106)에 공급함으로써 a2로부터 a3까지 탐색하면서 AV 데이터의 연속적인 재생이 유지될 수 있다. 이것은 도 3B에 도시되어 있다.
어드레스 a1로부터 판독 개시되는 AV 데이터가 시점 t1로부터 트랙 버퍼(103)에 입력되면서 트랙 버퍼(103)로부터의 데이터 출력이 또한 개시된다. 따라서, 데이터는 속도 (Va-Vb), 즉, 트랙 버퍼 입력 속도 Va와 트랙 버퍼 출력 속도 Vb와의 사이의 차이로서 트랙 버퍼(103)에 축적된다. 이것은 위치 a2, 즉, 시점 t2의, 연속 영역 [a1, a2]의 종단까지 계속된다. 이 시간 동안 트랙 버퍼(103)에 축적된 데이터의 양이 B(t2)이면, 트랙 버퍼(103)에 축적된 데이터 B(t2)를 소비함으로써, 시점 t2로부터, 위치 a3으로부터 판독이 개시되는 시점 t3까지의 기간 동안 디코더(106)에 데이터가 공급될 수 있다.
환언하면, 탐색 동작 전에 최소한 소정의 최소의 데이터 양([a1, a2])이 축적되면, 탐색이 실행될 때 디코더에 AV 데이터가 연속적으로 공급될 수 있다.
다수의 ECC 블록 N_ecc로 변환되는 경우 AV 데이터가 디코더에 연속적으로 공급될 수 있게 하는 연속 영역의 크기는 이하의 식으로부터 결정된다.
N_ecc=Vb*Tj/(N_sec*8*S_size)*(1-Vb/Va))
여기서, N_sec는 ECC 블록 당 섹터의 수이고, S_size는 섹터 크기이며, Tj는 탐색 성능(최대 탐색 시간)이다.
연속 영역내에는 또한 결함 섹터가 있을 수도 있다. 이러한 요인을 고려한 연속 영역의 크기는 이하의 식으로부터 결정할 수 있다.
N_ecc=dN_ecc+Vb*(Tj+Ts)/((N_sec*8*S_size)*(1-Vb/Va))
여기서, dN_ecc는 허용되는 결함 섹터 크기이고, Ts는 연속 영역내의 결함 섹터를 스킵(skip)하는 데에 필요한 시간이다. 따라서, 상기 연속 영역의 크기는 또한 ECC 블록의 크기로서 표시된다.
상기에서 DVD-RAM 디스크로부터의 데이터의 판독, 즉 재생을 예로서 이용했 지만, DVD-RAM 디스크에의 데이터의 기록에 동일한 개념이 적용되는 것은 명백하다.
따라서, 소정의 최소의 데이터 양이 디스크에 연속적으로 기록되는 한, 비연속적으로 기록된 AV 데이터가 DVD-RAM 디스크로부터 연속적으로 재생되고 또한 DVD-RAM 디스크에 연속적으로 기록될 수 있는 것은 명백하다. DVD 매체에 대해서는 이 영역을 연속 디스크 영역(CDA; contiguous disc area)이라고 한다.
3. DVD 디스크의 개요
도 5A 및 5B는 기록 가능한 광 디스크의 하나의 방식인 DVD-RAM 디스크의 평면도 및 물리적인 구조이다. DVD-RAM 디스크는, 디스크의 기록면을 보호하기 위하여 통상적으로 DVD 리코더의 디스크 카트리지내에 장착되는 것을 염두에 두어야 한다. 그러나, 기록면이 어느 기타의 수단에 의해서 보호되거나 특정량의 표면 손상이 허용되는 경우, 디스크는 디스크 카트리지를 사용하지 않고 DVD 리코더에 직접 장착될 수 있다.
DVD-RAM 매체는 상변화(相變化) 방식 기록매체이다. 디스크에 기록된 데이터는 섹터 단위로 관리되고, 액세스를 가능하게 하는 어드레스와 함께 기록된다. 상기한 바와 같이, 32 섹터가, 하나의 오류 정정 코드가 부가되는 하나의 오류 정정 단위로서 그룹화되어 있다. 이 단위를 ECC 블록이라고 한다.
도 5A는 기록 가능한 광 디스크의 예로서 DVD-RAM 디스크의 기록 영역을 나타내는 평면도이다. DVD-RAM 디스크는 내주의 중앙에 리드인 영역, 외주에 리드아웃 영역, 및 리드인 영역과 리드아웃 영역의 사이에 데이터 영역을 구비하고 있다. 리드인 영역에는 광 픽업이 디스크에 접근할 때 서보(servo) 안정화를 위한 기준 신호, 및 광 디스크의 타입을 식별 가능하게 하는 매체 식별 신호가 기록되어 있다. 동일한 기준 신호 및 매체 ID 신호가 리드아웃 영역에 또한 기록되어 있다. 데이터 영역은 최소의 액세스 단위인 섹터(각각 2048 바이트를 저장하는)로 구분화되어 있다.
DVD-RAM 디스크의 데이터 영역은 또한 다수의 존(zone)으로 구분화되어서, 기록 및 재생에 Z-CLV(Zone Constant Linear Velocity)라고 하는 회전 제어 방법이 사용될 수 있다.
도 5A는 DVD-RAM 디스크상에 동심적(同心的)으로 형성된 복수의 존을 나타낸다. 본 예에서, DVD-RAM 디스크는 존 0부터 존 23까지 표시된 24 존으로 분할되어 있다. DVD-RAM 디스크의 회전 각속도는 각각의 존에서 상이하게 설정되어서, 내주 근처에서는 증가하고, 광 픽업이 동일한 존의 데이터에 액세스할 때는 일정하다. 이로 인하여 DVD-RAM의 기록 밀도가 증가하고 기록 및 재생시에 회전 제어를 더욱 용이하게 한다.
도 5B는 도 5A의 디스크 반경을 통하는 라인에서 볼 때 동심적으로 배열된 리드인 영역, 리드아웃 영역 및 존 0 내지 존 23을 나타낸다.
리드인 영역과 리드아웃 영역은 각각 결함 관리 영역(DMA;defect management area)을 포함하고 있다. 결함 관리 영역은 결함을 포함하는 섹터의 위치를 나타내는 위치 정보, 및 섹터가 결함 섹터 대신에 대체된 대체 영역이 위치하는 것을 나타내는 대체 섹터 위치 정보를 기록하기 위한 것이다.
각각의 존은 존의 중심에 사용자 영역, 및 존의 경계에 대체 영역과 비사용 영역을 포함한다. 사용자 영역은 파일 시스템에 의해서 기록 영역으로서 사용될 수 있는 영역이다. 대체 영역은 존내에서 결함 섹터를 대신하는 영역이다. 비사용 영역은 데이터 기록용으로 사용되지 않는 영역이고, 폭이 대략 2 트랙이다. 섹터 어드레스는 각각의 존내의 인접 트랙의 동일한 위치에 기록되지만, Z-CLV에서는, 섹터 어드레스가 존 경계에 인접한 트랙의 상이한 위치에 기록된다. 따라서, 이 비사용 영역은 존 경계에 인접한 트랙에서의 섹터 어드레스 검출 오류를 방지하기 위하여 설치되어 있다.
따라서, 존 경계에는 데이터 기록에 사용되지 않는 섹터가 있다. 그러므로, 데이터 기록에 사용되는 섹터만을 내주로부터 순차적으로 연속해서 식별하도록, DVD-RAM 디스크의 사용자 영역내의 각각의 물리적 섹터에 논리적 섹터 번호(LSN; logical sector number)가 할당되어 있다.
도 6A 및 6B는 논리적 섹터를 포함하는 DVD-RAM 디스크의 논리 데이터 공간을 나타낸다. 논리 데이터 공간은 "볼륨 공간"이라고 하며, 사용자 데이터를 기록하는 데에 사용된다.
볼륨 공간에 기록된 데이터는 파일 시스템으로써 관리된다. 더욱 상세하게는, 데이터를 "파일"로서 또한 파일 그룹을 "디렉토리"로서 저장하는 섹터 그룹을 관리하는 볼륨 구조 정보가 볼륨 공간의 선두와 종단에 기록된다. 이러한 본 발명의 실시예는 ISO 13346에 정의된 UDF 파일 시스템을 사용한다.
상기의 섹터 그룹은 볼륨 공간내에 반드시 연속적으로 위치하는 것은 아니 고, 별개 부분으로 분할될 수 있다. 따라서, 각각의 파일을 구성하는 섹터 중에서, 파일 시스템은 볼륨 공간내의 각각의 연속적인 섹터 그룹을 익스텐트(extent)로서 관리하고, 각각의 파일을 관련 익스텐트의 집합으로서 관리한다.
도 7A 및 7B는 DVD-RAM에 기록된 디렉토리와 파일의 구조를 나타낸다. 루트 디렉토리 아래에는 VIDEO_RT 디렉토리가 있고, VIDEO_RT 디렉토리 아래에는 재생 데이터를 포함하는 각종 오브젝트 파일, 및 재생 순서와 각종 속성 등 관리 정보를 포함하는 비디오 매니저 파일이 있다.
오브젝트는 MPEG 표준에 일치하는 데이터 구조를 가지고 있으며, PS_VOB, TS1_VOB, TS2_VOB, AOB, POB, 및 MNF(Manufacturer's Private Data)를 포함한다.
PS_VOB, AOB, 및 POB는 MPEG 프로그램 스트림(PS)이고, TS1_VOB와 TS2_VOB는 MPEG 트랜스포트 스트림(TS)이다. 프로그램 스트림은 AV 데이터를 패키지 매체에 저장하도록 설계된 데이터 구조를 구비하고 있다. 트랜스포트 스트림은 통신 매체용의 데이터 구조를 구비하고 있다.
PS_VOB, TS1_VOB, 및 TS2_VOB는 주로 비디오 데이터이지만 비디오 데이터와 오디오 데이터를 모두 포함하는 오브젝트이다. 원칙적으로, TS1_VOB 오브젝트는 DVD 리코더에 의해서 명시적으로 관리된 내부 화상 구조로써 인코딩된다. TS2_VOB 오브젝트는 DVD 리코더에 대하여 외부로부터 인코딩되고, 내부 화상 구조와 데이터 구조 부분은 알려지지 않는다.
통상적으로, TS1_VOB는, 외부로부터 입력되는 아날로그 비디오 신호를 DVD 리코더로써 트랜스포트 스트림으로 인코딩함으로써 취득되는 오브젝트이고, TS2_VOB는, 외부로부터 입력되는 디지털 비디오 신호를 DVD 리코더로써 추가로 인코딩하지 않고 디스크에 직접 기록함으로써 취득되는 오브젝트이다.
AOB 및 POB는 MPEG 프로그램 스트림이다. AOB 오브젝트는 주로 오디오 데이터를 포함하고, POB 오브젝트는 주로 정지화상을 포함한다.
MNF는 특정 제작자 고유의 정보를 저장하는 데에 사용된다.
상기의 "주로 비디오 데이터" 및 "주로 오디오 데이터"는 높은 비트 전송 속도가 할당되는 것을 의미한다. VOB는 동화상 및 유사 용도에 사용되고, AOB는 음악 용도에 사용된다.
4. 재생 AV 데이터의 개요
도 8은 DVD에 AV 오브젝트로서 기록된 MPEG 데이터의 구조를 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 비디오 스트림과 오디오 스트림은 구분화되어서 다중화된다. MPEG 표준은 다중화된 스트림을 시스템 스트림으로 간주한다. DVD의 경우에, DVD 고유의 정보가 설정된 시스템 스트림을 VOB(비디오 오브젝트)라고 한다. 구분화 단위를 "팩" 또는 "패킷"이라 하고, 크기가 대략 2 KB이다.
비디오 스트림은, MPEG 표준에 따라서 인코딩되지만, 움직임이 많은 화상 등 복합 화상에서 비트 전송 속도가 증가하는 가변 비트 전송 속도로써 압축된다. MPEG 스트림의 화상은 I-화상, B-화상, 또는 P-화상으로서 인코딩된다. I-화상은 공간적으로 압축되어서 각각의 프레임내에 갖추어진다. P-화상과 B-화상은 프레임간 상관관계를 이용하여 시간적으로 압축된다. MPEG에서는 최소한 하나의 I-화상을 포함하는 일련의 화상을 화상 그룹(GOP; Group of Picture)이라고 한다. GOP는 고 속 재생 및 기타의 특수 재생 모드의 경우의 액세스 포인트이고, 이것은 최소한 하나의 프레임내 압축 I-화상의 출현에 의해서 가능하게 된다.
MPEG 오디오를 이용하는 것 이외에, DVD의 오디오 스트림은 AC-3, LPCM 또는 기타의 인코딩 기술을 사용하여 인코딩될 수 있다.
도 8에 또한 나타내는 바와 같이, 비디오 오브젝트 유닛(VOBU)은 GOP의 비디오 데이터를 관련 오디오 데이터와 다중화하는 데이터 유닛이다. VOBU는 자체적으로 이루어진 동화상의 일부를 헤더 정보로서 관리하는 정보를 포함할 수도 있다.
프로그램 스트림(PS)과 트랜스포트 스트림(TS)은 도 8을 참조로 하여 설명한 시스템 스트림에 포함된다. 상기한 바와 같이, 프로그램 스트림은 패키지 매체용 데이터 구조를 구비하고 있고, 트랜스포트 스트림은 통신 매체용의 데이터 구조를 구비하고 있다.
도 9는 프로그램 스트림과 트랜스포트 스트림의 데이터 구조의 개념을 나타낸다.
프로그램 스트림은 데이터 전송 및 다중화를 위한 최소 단위인 고정 길이 팩을 포함한다. 각각의 팩은 하나 이상의 패킷을 포함한다. 팩과 패킷 모두는 헤더부와 데이터부를 구비하고 있다. MPEG에서는 데이터부를 페이로드라고 한다. 섹터 크기에 대한 호환성을 위해서, DVD에서의 팩의 고정 길이는 2 KB이다. 팩은 다수의 패킷을 포함할 수 있지만, DVD 비디오와 오디오를 저장하는 팩은 하나의 패킷만을 포함하므로, 특별한 경우를 제외하고는 1 팩은 1 패킷이다.
트랜스포트 스트림의 데이터 전송 및 다중화 유닛은 고정 길이의 TS 패킷을 포함한다. TS 패킷 크기는, 통신 표준인 ATM 전송과의 호환성을 위해서 188 바이트이다. 하나 이상의 TS 패킷이 PES 패킷을 형성한다.
PES 패킷 개념은 프로그램 스트림과 트랜스포트 스트림 모두에 대하여 공통이고, 데이터 구조는 동일하다. 프로그램 스트림 팩에 저장된 패킷은 직접 PES 패킷을 형성하고, 하나 이상의 트랜스포트 스트림 TS 패킷의 그룹은 PES 패킷을 형성한다.
PES 패킷은 최소 인코딩 단위이고, 공통적으로 인코딩된 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 저장한다. 더욱 상세하게는, 상이한 코딩 방법으로써 인코딩된 비디오 데이터 및 오디오 데이터는 동일한 PES 패킷에 존재하지 않는다. 그러나, 코딩 방법이 동일하면, 화상 경계 및 오디오 프레임 경계를 확실하게 할 필요가 없다. 도 9에 나타내는 바와 같이, 복수의 프레임이 하나의 PES 패킷에 저장될 수도 있다.
도 10A 내지 10C, 및 도 11A 내지 11C는 트랜스포트 스트림과 프로그램 스트림의 데이터 구조를 나타낸다.
도 10A 내지 10C, 및 도 12A 내지 12D에 나타내는 바와 같이, 각각의 TS 패킷은 TS 패킷 헤더, 적응(adaptation) 필드 및 페이로드를 포함한다. TS 패킷 헤더는 TS 패킷이 속하는 비디오, 오디오 또는 기타 스트림을 식별할 수 있는 패킷 식별자(PID; Packet Identifier)를 저장한다.
적응 필드에는 프로그램 클록 기준(PCR; Program Clock Reference)이 저장된다. PCR은 스트림을 디코딩하는 장치의 시스템 타임 클록(STC; System Time Clock) 의 기준치이다. 상기 장치는 통상적으로 PCR 타이밍에 따라서 시스템 스트림을 디멀티플렉싱하고, 이어서 비디오 스트림과 기타 스트림을 재조합한다.
PES 헤더에는 디코딩 시각 표시(DTS; Decoding Time Stamp)와 표시 시각 표시(PTS; Prensentation Time Stamp)가 저장된다. DTS는 PES 패킷에 저장된 화상 또는 오디오 프레임의 디코딩 타이밍을 나타내고, PTS는 비디오 또는 오디오 출력의 표시 타이밍을 나타낸다.
PTS와 DTS는 PES 패킷 헤더마다 기록될 필요가 없는 것을 염두에 두어야 한다. PTS와 DTS가, I-화상의 제1데이터가 저장되어 있는 PES 패킷의 헤더에 기록되어 있는 한, 디코딩 및 출력이 가능하다.
TS 패킷 구조는 도 12A 내지 12D에 상세하게 나와 있다.
도 12B 내지 12D에 나타내는 바와 같이, 적응 필드에는 PCR 및 랜덤 액세스 표시 플래그를 저장한다. 이 플래그는, 비디오 또는 오디오 프레임의 선두에 존재하고 또한 액세스 포인트로서 사용될 수 있는 데이터가 해당 페이로드에 저장되어 있는가를 나타낸다. 상기의 PID 이외에, TS 패킷 헤더에는 또한 PES 패킷의 선두를 나타내는 유닛 시작 표시 플래그, 및 적응 필드가 후속하는 가를 나타내는 적응 필드 제어 데이터를 저장한다.
도 11A 내지 11C는 프로그램 스트림에서의 팩의 구조를 나타낸다. 팩은, 팩 헤더에 SCR, 및 팩에 저장된 패킷의 패킷 헤더에 stream_id를 포함하고 있다. SCR은 트랜스포트 스트림 PCR에, stream_id는 PID에 사실상 동일하다. PES 패킷 데이터 구조는 또한 트랜스포트 스트림에서의 구조에 동일하고, PTS와 DTS는 PES 헤더에 저장된다.
프로그램 스트림과 트랜스포트 스트림과의 사이의 주요한 차이는 트랜스포트 스트림은 다수의 프로그램을 고려하는 것이다. 즉, 프로그램 유닛에 대하여, 프로그램 스트림은 다만 하나의 프로그램만을 전송하지만, 트랜스포트 스트림은 다수의 프로그램을 동시에 전송할 수 있다. 이것은, 재생장치가 트랜스포트 스트림에 포함된 각각의 프로그램을 구성하는 비디오 스트림과 오디오 스트림을 식별할 수 있어야 하는 것을 의미한다.
도 13A 및 13B는 각각의 프로그램의 오디오 스트림과 비디오 스트림에 대한 구조 정보를 전송하는 데에 사용하는 PAT 테이블과 PMAP 테이블을 나타낸다. 도 13A 및 13B에 나타내는 바와 같이, PMAP 테이블에는 각각의 프로그램에 사용되는 비디오 및 오디오 스트림의 조합에 관한 정보를 저장하고, PAT 테이블에는, 프로그램과 PMAP 테이블을 상관시키는 정보를 저장한다. 따라서, 재생장치는 PAT 테이블과 PMAP 테이블을 참조하여 출력해야 하는 프로그램의 비디오 및 오디오 스트림을 검출할 수 있다.
이어서, 상기의 프로그램 스트림 팩과 트랜스포트 스트림 TS 패킷이 디스크상에 어떻게 배열되어 있는가를 도 14A 내지 14C를 참조하여 설명한다.
도 14A에 나타내는 바와 같이, 하나의 ECC 블록내에 32 섹터가 있다.
도 14B에 나타내는 바와 같이, 프로그램 스트림 타입의 비디오 오브젝트(PS_VOB)를 형성하는 팩(PS 팩)이 섹터 경계에 위치되어 있다. 이것은 팩 크기와 섹터 크기가 모두 2 KB이기 때문이다.
그러나, 트랜스포트 스트림 포맷에서의 비디오 오브젝트(TS1_VOB, TS2_VOB)는, 디코더 입력 시각을 나타내는 4 바이트의 도착 시각 표시(ATS; Arrival Time Stamp)와 쌍을 이루는 188 바이트의 패킷을 갖도록 기록된다. 외부로부터 인코딩된 스트림을 기록하는 경우, DVD 리코더에 의해서 ATS가 생성되어 부가되어서, DVD 리코더가 외부 소스로부터 패킷을 수신한 타이밍을 나타낸다.
5. AV 데이터 관리 정보 및 재생 제어의 개요
도 15A와 15B, 및 도 16A와 16B는, 도 7A와 7B에 나타낸 비디오 관리 정보 파일(비디오 매니저)의 데이터 구조를 나타낸다.
비디오 관리 정보는 오브젝트가 디스크상의 어디에 기록되어 있는가 등의 관리 정보를 나타내는 오브젝트 정보, 및 오브젝트의 재생 순서를 나타내는 재생 제어 정보를 포함한다.
도 15는 디스크에 기록된 오브젝트가 PS_VOB#1~PS_VOB#n, TS1-VOB#1~TS1-VOB#n, 및 TS2-VOB#1~TS2-VOB#n을 포함하는 예를 나타낸다.
도 15A와 15B에 나타내는 바와 같이, PS_VOB 정보 테이블, TS1-VOB 정보 테이블, 및 TS2-VOB 정보 테이블은 오브젝트 타입에 따라서 별개로 기록된다. 이러한 각각의 테이블에는 각각의 오브젝트에 대한 VOB 정보를 저장한다.
VOB 정보는 해당 오브젝트에 대한 일반 정보, 오브젝트 속성 데이터, 오브젝트 재생 시간을 디스크 어드레스 값으로 변환하는 액세스 맵, 및 액세스 맵에 대한 관리 정보를 포함한다. 일반 정보는 해당 오브젝트의 식별 정보 및 오브젝트 기록 시간을 포함한다. 속성은, 비디오 스트림 코딩 모드 등의 비디오 스트림 속성(V_ATR), 오디오 스트림(AST_Ns)의 수, 오디오 스트림 코딩 모드 등의 오디오 스트림 속성(A_ATR)을 포함한다.
액세스 맵을 필요로 하는 두 가지 이유가 있다. 첫째는 프로그램 체인 정보(재생 경로를 지정하는 재생 경로 정보)가, 예로서, 섹터 어드레스 값에 따라서 오브젝트 기록 위치를 직접 참조하지 않고, 대신 오브젝트 재생 시간에 따라서 오브젝트 위치를 간접적으로 참조하기 위한 것이다. 오브젝트 기록 위치는, 예로서, 오브젝트 편집 결과, RAM 매체에 따라서 변경된다. 이로 인하여, 프로그램 체인 정보가 섹터 어드레스에 따라서 오브젝트 기록 위치를 직접 참조하는 경우 갱신되어야 하는 프로그램 체인 정보의 양이 증가한다. 그러나, 오브젝트를 재생 시간에 따라서 간접적으로 참조하면, 프로그램 체인 정보를 갱신할 필요가 없고 액세스 맵만을 갱신하는 것이 필요하다.
두 번째 이유는, 오디오 스트림이 통상적으로, 시간 기준과 데이터(비트 스트림) 기준의 두 가지 참조 기준을 갖고 있지만, 그 사이의 상관관계가 완전하지 않은 것이다.
예로서, 비디오 스트림 인코딩의 국제 표준인, MPEG-2 비디오에 대하여 가변 비트 전송 속도(화상의 복잡함에 따라서 비트 전송 속도를 변경하는 방법)를 사용하는 것이 기준으로 되고 있다. 이 경우에, 스트림 시작으로부터의 데이터의 양과 재생 시간과의 사이에 아무런 비례 관계가 없으므로, 시간 기준에 의한 랜덤 액세스가 가능하지 않다. 시간 기준과 데이터(비트 스트림) 기준 간에 변환함으로써 이러한 문제를 해결하기 위하여 액세스 맵을 사용한다.
도 15A에 나타내는 바와 같이, 재생 제어 정보는 사용자 정의 프로그램 체인 정보 테이블, 원시 프로그램 체인 정보 테이블, 및 타이틀 탐색 포인터를 포함한다.
도 16A에 나타내는 바와 같이, 프로그램 체인 정보에는, 오브젝트 기록시 기록된 모든 오브젝트를 나타내는, DVD 리코더에 의해서 자동적으로 생성된 원시 정의 프로그램 체인 정보, 및 특정 재생 순서를 사용자가 자유롭게 정의할 수 있게 하는 사용자 정의 프로그램 체인 정보의 두 종류가 있다. DVD에서 프로그램 체인 정보를 한결같이 PGC 정보라고 하고, 사용자 정의 프로그램 체인 정보를 U_PGC 정보, 원시 프로그램 체인 정보를 O_PGC 정보라고 한다. U_PGC 정보와 O_PGC 정보는 오브젝트 재생 기간의 셀을 나타내는 셀 정보를 기재하는 테이블이다. O_PGC 정보에 의해서 표시된 오브젝트 재생 기간을 원시 셀(original cell)(O_CELL)이라고 하고, U_PGC 정보에 의해서 표시된 오브젝트 재생 기간을 사용자 셀(user cell)(U_CELL)이라고 한다.
셀은 오브젝트 재생 개시 시각과 재생 종료 시각을 이용하여 오브젝트 재생 기간을 나타낸다. 즉, 재생 개시 시각과 재생 종료 시각은 상기의 액세스 맵에 의해서 오브젝트가 디스크상에 기록되는 실제 위치로 변환된다.
도 16B에 나타내는 바와 같이 PGC 정보에 의해서 표시된 셀 그룹은 테이블의 엔트리 순서에 따라서 순차적으로 재생되는 연속 재생 순서를 정의한다.
도 17은 오브젝트, 셀, PGC, 및 액세스 맵과의 사이의 특정 관계를 나타낸다.
도 17에 나타내는 바와 같이, 원시 PGC 정보(50)는 최소한 하나의 셀 정보(60, 61, 62, 63)를 포함한다.
각각의 셀 정보(60, 61, 62, 63)는 재생할 오브젝트와, 오브젝트 타입 및 오브젝트 재생 기간을 정의한다. PGC 정보(50)내의 셀 정보의 순서는 오브젝트가 재생될 때 각각의 셀에 의해서 지정된 오브젝트의 재생 순서를 정의한다.
각각의 셀 정보(예로서, 셀 정보(60))는 특정 오브젝트의 타입을 나타내는 Type(60a), 특정 오브젝트를 식별하는 Object ID(60b), 및 시간 기준에 의한 오브젝트의 개시 표시 시각 Start_PTM(60c)과 종료 표시 시각 End_PTM(60d)을 포함한다.
데이터 재생시, 셀 정보(60)가 PGC 정보(50)로부터 순차적으로 판독되고, 각각의 셀에 의해서 지정된 오브젝트가 셀에 의해서 정의된 재생 기간 동안 재생된다.
액세스 맵(80C)은 셀 정보에 포함된 개시 및 종료 시각 정보를 디스크상의 오브젝트 어드레스로 변환한다.
액세스 맵은 상기의 맵 정보이고, 오브젝트가 기록될 때 생성되어서 기록된다. 맵을 생성하기 위해서는 오브젝트 데이터의 화상 구조가 해석되어야 한다. 더욱 상세하게는, 도 9에 나타낸 I-화상 위치를 검출하는 것이 필요하고, 또한 PTS 및 기타 시각 표시 데이터, 즉, 도 10과 도 11에 나타낸 I-화상 재생 시간을 검출할 필요가 있다.
PS_VOB, TS1_VOB, 및 TS2_VOB 맵 정보를 생성할 때 발생하는 문제를 후속해 서 설명한다.
도 1을 참조로 하여 설명한 바와 같이, PS_VOB와 TS1_VOB는 수신된 아날로그 방송을 MPEG 스트림으로 인코딩하는 DVD 리코더에 의해서 주로 생성된다. 따라서, I-화상과 시각 표시 데이터가 DVD 리코더에 의해서 생성되고, 스트림의 내부 데이터 구조가 DVD 리코더에 통지되어서, 맵 정보가 아무런 문제없이 생성될 수 있다.
또한, 도 1을 참조로 하여 설명한 바와 같이, TS2_VOB는 중간 인코딩을 하지 않고 DVD 리코더에 의해서 디스크에 직접 기록된 수신 디지털 방송이다. 그래서, 리코더는, 시각 표시 정보를 기록하지 않고 또한 PS_VOB를 기록하는 경우, I-화상 위치를 그대로 결정하기 때문에, DVD 리코더는 스트림의 내부 구조를 인식하지 못하고, 따라서, 기록된 디지털 스트림으로부터 이러한 정보를 검출해야 한다.
이것을 실행하기 위하여, DVD 리코더는 외부에서 인코딩된 스트림을 리코더에 기록하는 TS2_VOB의 맵 정보에 대하여 이하에서 설명하는 바와 같이 I-화상과 시각 정보를 검출한다.
우선, 도 12에 나타내는 TS 패킷 적응 필드의 랜덤 액세스 표시 정보(random_access_indicator)를 검출함으로써, 또는 TS 패킷 헤더내의 유닛 개시 표시 정보(payload_unit_start_indicator)를 검출함으로써, I-화상을 검출한다. 시각 표시는 PES 헤더내의 PTS를 검출함으로써, 검출한다. 적응 필드의 PCR 또는 DVD 리코더에의 TS 패킷 도착 시간을 PTS 대신에 시각 표시에 사용할 수 있는 것을 염두에 두어야 한다. 어느 경우에도, DVD 리코더는 하이 레벨 시스템 계층에서의 정보에 따라서 I-화상 위치를 검출하며, MPEG 스트림 비디오 계층의 데이터 구조를 해석할 필요가 없다. 이것은 맵 정보를 생성하기 위하여 비디오 계층을 해석하는 데에 필요한 시스템 오버헤드가 크기 때문이다.
또한, 시스템 계층 검출이 불가능한 경우도 있다. 이러한 경우 맵 정보가 생성될 수 없으므로 아무런 타당한 맵 정보가 존재하지 않는 것을 표시할 필요가 있다. DVD 리코더는 도 15(b)에 나타내는 맵 관리 정보를 이용하여 이러한 것을 표시한다.
도 15(b)에 나타내는 맵 관리 정보는 맵 타당성 정보, 및 자체 인코딩 플래그를 포함한다. 자체 인코딩 플래그는 오브젝트가 DVD 리코더에 의해서 인코딩된 것을 나타내고, 따라서 내부 화상 구조를 인식하고 또한 맵 정보 시각 표시 정보와 I-화상 위치 정보가 정확한 것을 표시한다. 맵 타당성 정보는 타당한 액세스 맵의 유무를 나타낸다.
시스템 계층이 언제 검출될 수 없는가에 관한 예는 적응 필드가 설정되어 있지 않은 경우와 디지털 스트림이 MPEG 트랜스포트 스트림이 아닌 경우이다. 전 세계에는 각종 디지털 방송 표준과 포맷이 사용되어서, DVD 리코더가 맵을 생성할 수 없는 오브젝트를 기록하는 경우가 당연히 있다. 예로서, 일본 시장용으로 설계되어서 일본에서 디지털 방송을 기록하는 DVD 리코더를 미국에서 사용하여 미국의 디지털 방송을 기록하면, DVD 리코더가 기록된 오브젝트에 대한 맵을 생성할 수 없는 경우가 있을 수 있다.
그러나, DVD 리코더는 맵 정보가 생성되어 있지 않은 오브젝트를 선두로부터 순차적으로 재생할 수 있다. 이 경우에, 기록된 디지털 스트림으로부터의 비디오를, 디지털 인터페이스를 통하여 상기 스트림에 적합한 STB에 출력함으로써 재생할 수 있다.
6. 재생 기능의 기본 동작
이어서, 도 18을 참조하여 상기와 같이 광 디스크에 기록된 콘텐츠를 재생하는 DVD 리코더/플레이어의 재생 동작을 이하에 설명한다.
도 18에 나타내는 바와 같이, DVD 플레이어는 광 디스크(100)로부터 데이터를 판독하는 광 픽업(201), 판독된 데이터의 오류를 정정 처리하는 ECC 처리기(202), 오류 정정후의 판독 데이터를 일시적으로 저장하는 트랙 버퍼(203), 비디오 오브젝트(PS_VOB)와 기타 프로그램 스트림을 재생하는 PS 디코더(205), 디지털 방송 오브젝트(TS2_VOB)와 기타 트랜스포트 스트림을 재생하는 TS 디코더(206), 오디오 오브젝트(AOB)를 재생하는 오디오 디코더(207), 정지화상 오브젝트(POB)를 디코딩하는 정지화상 디코더(208), 디코더(205 내지 208)에의 데이터 입력을 절환하는 절환수단(210), 및 플레이어의 각 부분을 제어하는 제어기(211)를 구비하고 있다.
광 디스크(100)에 기록된 데이터는 광 픽업(201)에 의해서 판독되어서, ECC 처리기(202)를 통과하여 트랙 버퍼(203)에 저장된다. 이어서, 트랙 버퍼(203)에 저장된 데이터는, PS 디코더(205), TS 디코더(206), 오디오 디코더(207), 또는 정지화상 디코더(208)에 입력되어서 디코딩되어 출력된다.
제어기(211)는 도 16A와 16B에 나타낸 프로그램 체인 정보(PGC)에 의해서 정의된 재생 순서에 따라서 판독할 데이터를 결정한다. 따라서, 도 16A와 16B의 예를 이용하면, 제어기(211)는 우선 VOB#1 부분(CELL#1), 이어서 VOB#3 부분(CELL#2), 및 최종적으로 VOB#2 부분(CELL#3)을 재생한다.
도 17에 나타낸 프로그램 체인 정보(PGC)의 셀 정보를 이용하여, 제어기(211)는 또한 재생된 셀의 타입, 대응하는 오브젝트, 및 오브젝트의 재생 개시 시각과 종료 시간을 파악할 수 있다. 제어기(211)는 셀 정보로부터 식별된 오브젝트 기간에 관한 데이터를 적절한 디코더에 입력한다.
제어기(211)는 또한 셀 정보의 오브젝트 ID에 따라서 재생할 오브젝트를 식별한다. 제어기(211)는 또한 대응하는 VOB 정보의 액세스 맵을 참조하여 셀 정보의 Start_PTM과 End_PTM을 디스크 어드레스 값으로 변환함으로써, 식별된 오브젝트의 재생 기간인 셀을 식별한다.
본 발명의 이러한 실시예에 의한 플레이어는 또한 AV 스트림을 외부 장치에 공급하는 디지털 인터페이스(204)를 구비하고 있다. 따라서, IEEE 1394, IEC 958, 또는 기타 통신 수단을 통하여 외부 장치에 AV 스트림을 공급할 수 있다. 이것은, 예로서, 플레이어가 리코더/플레이어에 의해서 인코딩되지 않은 TS2_VOB를 디코딩하는 내부 디코더를 구비하고 있지 않은 경우, TS2_VOB를, STB를 통하여 디코딩해서 표시하기 위하여, 디코딩하지 않고 디지털 인터페이스(204)를 통하여 외부 STB에 직접 출력할 수 있도록 하기 위한 것이다.
디지털 데이터가 외부 장치에 직접 출력되는 경우, 제어기(211)는 도 15B에 나타낸 맵 정보에 따라서 랜덤 액세스 재생의 가능 여부를 판단한다. 액세스 포인트 데이터 플래그(랜덤 액세스 표시 플래그)가 타당한 경우, 액세스 맵은 I-화상 위치 정보를 포함한다. 이 경우에 제어기(211)는, 외부 장치로부터의 고속 재생 및 기타 요구에 응답하여, I-화상을 포함하는 디지털 데이터에 액세스하여 디지털 인터페이스를 통해서 외부 장치에 출력할 수 있다. 또한, 시간 액세스 정보 플래그가 타당하면 시간-기준 액세스도 또한 가능하다. 이 경우에 제어기(211)는, 외부 장치로부터의 시간-기준 액세스 요구에 응답하여, 지정된 재생 시각에서의 화상 데이터를 포함하는 디지털 데이터에 액세스하여 디지털 인터페이스를 통해서 외부 장치에 출력할 수 있다.
7. 기록 기능의 기본 동작
이어서, 도 19를 참조하여 상기한 바와 같이 광 디스크에 기록하고 광 디스크로부터 재생하는, 본 발명에 의한 DVD 리코더의 구성 및 동작을 이하에 설명한다.
도 19에 나타내는 바와 같이, DVD 리코더는 사용자 요구를 수신하여 정보를 표시하고 사용자에게 통지하는 사용자 인터페이스(222), DVD 리코더의 전체적인 관리 및 제어를 실행하는 시스템 제어기(212), VHF 및 UHF 방송을 수신하는 아날로그 방송 튜너(213), 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 또한 디지털 신호를 MPEG 프로그램 스트림으로 인코딩하는 인코더(214), 디지털 위성 방송을 수신하는 디지털 방송 튜너(215), 디지털 위성으로부터 송신된 MPEG 트랜스포트 스트림을 해석하는 해석기(analyzer)(216), 텔레비전과 스피커 등 표시 장치(217), 및 AV 스트림을 디코딩하는 디코더(218)를 구비하고 있다. 디코더(218)는, 예로서, 도 18에 나타내는 바와 같이, 제1 및 제2디코더를 구비하고 있다. DVD 리코더는, 또한, 디지털 인터페이스(219), 기록 데이터를 일시적으로 저장하는 트랙 버퍼(220), 데이터를 디스크에 기록하는 구동부(221), 및 변환기(223)를 구비하고 있다. 디지털 인터페이스(219)는 데이터를 외부 장치에 출력하는 IEEE 1394 또는 기타의 통신 인터페이스이다. 변환기(223)는 도 37에 나타내고 이하에 추가로 설명하는 플로차트에 따라서 트랜스포트 스트림을 프로그램 스트림으로 변환한다.
이렇게 구성된 DVD 리코더에 있어서, 사용자 인터페이스(222)는 우선 사용자로부터의 요구를 수신한다. 이어서, 사용자 인터페이스(222)는 시스템 제어기(212)에 상기 요구를 보내고, 시스템 제어기(212)는 사용자 요구를 해석하여 적절한 처리를 실행하도록 각종 모듈에 지시한다.
기록에는, DVD 리코더가 입력 디지털 데이터를 인코딩하는 자체-인코딩, 및 이미 인코딩된 디지털 데이터를 추가로 인코딩하지 않고 기록하는 외부 인코딩이 있다.
7.1 자체-인코딩에 의한 기록
우선, 아날로그 방송을 인코딩하여 PS_VOB 스트림으로 기록하는 것을 예로 하여 자체-인코딩에 의한 기록을 이하에 설명한다.
시스템 제어기(212)는 아날로그 방송 튜너(213)에 수신 명령을, 또한 인코더(214)에 인코딩 명령을 보낸다.
이어서, 인코더(214)는 아날로그 방송 튜너(213)로부터의 AV 데이터를 비디오 인코딩하고, 오디오 인코딩하고, 또한 시스템 인코딩하여, 인코딩된 데이터를 트랙 버퍼(220)에 보낸다.
인코딩 개시 직후에, 인코더(214)는, 인코딩되는 MPEG 프로그램 스트림의 선두에서의 시각 표시 데이터를 재생 개시 시각(PS_VOB_V_S_PTM)으로서 시스템 제어기(212)에 보내고, 또한 인코딩 처리에 병행하여 액세스 맵을 생성하는 데에 필요한 데이터를 시스템 제어기(212)에 보낸다. 이 값이 도 17에 나타내고 또한 이후에 생성되는, 셀 정보의 Start_PTM으로서 설정된다. 상기의 시각 표시 정보는 통상적으로 PTS이지만, 대신에 SCR을 사용할 수도 있다.
이어서, 시스템 제어기(212)는 구동부(221)에 기록 명령을 보내고, 이에 따라서 구동부(221)는 트랙 버퍼(220)에 축적된 데이터를 추출하여 DVD-RAM 디스크(100)에 기록한다. 디스크의 기록 가능 영역에 상기한 바와 같은 연속 데이터 영역(CDA; continuous data area)이 또한 배치되고 배치된 연속 데이터 영역에 데이터가 기록된다.
기록은 통상적으로 사용자가 기록 정지 명령을 입력하면 종료된다. 사용자로부터의 기록 정지 명령은 사용자 인터페이스(222)를 통하여 시스템 제어기(212)에 입력되고, 이어서 시스템 제어기(212)는 아날로그 방송 튜너(213)와 인코더(214)에 정지 명령을 보낸다.
인코더(214)는, 시스템 제어기(212)로부터 인코딩 정지 명령을 수신하면 인코딩을 정지하고, 최종 인코딩된 MPEG 프로그램 스트림에서의 최종 데이터의 시각 표시 데이터를 재생 종료 시각(PS_VOB_V_E_PTM)으로서 시스템 제어기(212)에 보낸다. 이 값이 도 17에 나타내는 셀 정보의 End_PTM으로서 설정된다. 시각 표시 정보로서 통상적으로 PTS가 사용되지만, 대신에 SCR을 사용할 수도 있다.
인코딩 처리 종료후에, 시스템 제어기(212)는 재생 제어 정보와 도 15에 나 타내는 PS_VOB에 대한 VOB 정보(PS_VOBI)를 생성한다.
여기서 생성된 VOB 정보는 오브젝트 타입에 적절한 맵 관리 정보와 액세스 맵을 포함한다. 시스템 제어기(212)는 맵 관리 정보의 맵 타당성 정보를 "타당"에 설정하고 자체-인코딩 플래그를 ON에 설정한다.
기록되어야 하는 오브젝트가 재생 오브젝트 중의 하나인 원시 재생 정보(O_PGC 정보, 도 16A 및 16B 참조)는 재생 제어 정보로서 생성된다. 이 O_PGC 정보는 원시 프로그램 체인 정보 테이블에 부가된다. 원시 프로그램 체인 정보(O_PGC 정보)는 셀 정보를 포함한다. 셀 정보 타입은 PS_VOB에 설정된다.
이어서, 시스템 제어기(212)는 트랙 버퍼(220)에 축적된 데이터의 기록을 정지하고 또한 PS_VOB에 대한 VOB 정보(PS_VOBI)와 재생 제어 정보를 기록할 것을 구동부(221)에 명령한다. 따라서, 구동부(221)는 이 정보와 트랙 버퍼(220)내의 잔류 데이터를 광 디스크(100)에 기록하고, 기록 처리를 종료한다.
아날로그 방송이 TS1_VOB로 인코딩될 수 있는 것은 명백하다. 이 경우에, 인코더(214)는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 또한 디지털 신호를 MPEG 트랜스포트 스트림으로 인코딩하는 인코더이어야 하며, 셀 정보내의 타입 정보는 TS1_VOB에 설정된다. Start_PTM 및 End_PTM으로서 PTS 또는 PCR을 사용할 수도 있다.
7.2 외부 인코딩에 의한 기록
이어서, 디지털 방송을 기록하는 것을 참조로 하여 외부 인코딩에 의한 기록을 이하에 설명한다. 이 경우에 기록되는 오브젝트 타입은 TS2_VOB이다.
사용자로부터의 디지털 방송 기록 요구를 사용자 인터페이스(222)로부터 시스템 제어기(212)에 보낸다. 이어서, 시스템 제어기(212)는 디지털 방송 튜너(215)에 수신할 것을 명령하고 해석기(216)에 수신 데이터를 해석할 것을 명령한다.
디지털 방송 튜너(215)로부터 전송된 MPEG 트랜스포트 스트림은 해석기(216)를 통하여 트랙 버퍼(220)에 인가된다.
디지털 방송으로서 수신된, 인코딩된 MPEG 트랜스포트 스트림(TS2_VOB)의 VOB 정보(TS2_VOBI)를 생성하기 위하여, 해석기(216)는 우선 트랜스포트 스트림의 선두에서의 시각 표시 데이터를 개시 시각 정보(TS2_VOB_V_S_PTM)로서 추출하여 이것을 시스템 제어기(212)에 보낸다. 이 개시 시각 값이 도 17에 나타내고 또한 이후에 생성되는, 셀 정보의 Start_PTM으로서 설정된다. 상기의 시각 표시 정보는 PCR 또는 PTS이다. 또 다른 방법으로서, 오브젝트가 DVD 리코더에 전송되는 시각을 사용할 수도 있다.
이어서, 해석기(216)는 MPEG 트랜스포트 스트림의 시스템 계층을 해석하여 액세스 맵 생성에 필요한 정보를 검출한다. 오브젝트내의 I-화상 위치는 상기와 같이 TS 패킷 헤더의 적응 필드내의 랜덤 액세스 인디케이터(random_access_indicator), 또는 TS 패킷 헤더내의 유닛 개시 표시 정보(payload_unit_start_indicator)에 따라서 검출된다.
이어서, 시스템 제어기(212)는 구동부(221)에 기록 명령을 출력하고, 이에 따라서 구동부(221)는 트랙 버퍼(220)에 축적된 데이터를 추출하여 DVD-RAM 디스크(100)에 기록한다. 시스템 제어기(212)는 또한 파일 시스템 할당 데이터에 따라서 디스크상의 기록 장소를 구동부(221)에 지시한다. 디스크의 기록 가능 영역에 상기한 바와 같은 연속 데이터 영역(CDA)이 또한 배치되고 배치된 연속 데이터 영역에 데이터가 기록된다.
기록은 통상적으로 사용자가 기록 정지 명령을 입력하면 종료된다. 사용자로부터의 기록 정지 명령은 사용자 인터페이스(222)를 통하여 시스템 제어기(212)에 입력되고, 이어서 시스템 제어기(212)는 디지털 방송 튜너(215)와 해석기(216)에 정지 명령을 보낸다.
시스템 제어기(212)로부터 수신한 정지 명령에 따라서, 해석기(216)는 수신 데이터의 해석을 정지하고, 최종 해석된 MPEG-TS의 종단에서의 시각 표시 데이터를 재생 종료 시각(TS2_VOB_V_E_PTM)으로서 시스템 제어기(212)에 보낸다. 이 값이 도 17에 나타내는 셀 정보의 End_PTM으로서 설정된다. 시각 표시 정보로서 PCR 또는 PTS가 사용되지만, 대신에 오브젝트가 DVD 리코더에 전송된 시각을 사용할 수도 있다.
디지털 방송 수신 처리 종료후에, 시스템 제어기(212)는 해석기(216)로부터 수신한 정보에 따라서 재생 제어 정보와 도 15에 나타내는 바와 같이 TS2_VOB에 대한 VOB 정보(TS2_VOBI)를 생성한다.
여기서 생성된 VOB 정보는 오브젝트 타입에 적절한 맵 관리 정보와 액세스 맵을 포함한다. 시스템 제어기(212)는, 오브젝트내의 I-화상 위치가 검출되고 액세스 맵이 생성될 수 있는 경우, 맵 관리 정보의 맵 타당성 정보를 "타당"에 설정하고, 자체-인코딩 플래그를 OFF에 설정한다. 타당한 액세스 맵이 생성될 수 없는 경 우, 맵 타당성 정보는 "타당하지 않음" 상태에 설정된다. 타당한 액세스 맵이 생성될 수 없는 경우의 예는, 해당하는 디지털 방송이 수신되지 않는 경우와, 적응 필드에 아무런 액세스 정보가 설정되지 않은 경우이다. 신호가 디지털 인터페이스를 통하여 직접 입력될 때 신호는 또한 MPEG 트랜스포트 스트림이 아닐 수도 있고, 이 경우에도, 맵 타당성 플래그는 "타당하지 않음"에 설정된다.
재생 오브젝트 중의 하나로서 기록된 오브젝트에 대한, 도 16A 및 16B에 나타내는 바와 같은 원시 재생 정보(O_PGC 정보)는 재생 제어 정보로서 생성된다. 이 O_PGC 정보는 원시 프로그램 체인 정보 테이블에 부가된다. 원시 프로그램 체인 정보(O_PGC 정보)는 타입 정보가 "TS2_VOB"에 설정되는 셀 정보를 포함한다.
이어서, 시스템 제어기(212)는 트랙 버퍼(220)에 축적된 데이터의 기록을 정지하고 또한 TS2_VOB에 대한 VOB 정보(TS2_VOBI)와 재생 제어 정보를 기록할 것을 구동부(221)에 명령한다. 따라서, 구동부(221)는 이 정보와 트랙 버퍼(220)내의 잔류 데이터를 광 디스크(100)에 기록하고, 기록 처리를 종료한다.
상기의 기록 동작을 사용자에 의한 기록 개시 및 종료 명령 입력을 참조로 하여 설명했지만, 실질적으로 동일한 동작이, 예로서 VCR에서 사용되는 타이머 기록에 적용된다. 이 경우에, 시스템 제어기는 기록 개시 및 종료 명령을 사용자 대신에 자동적으로 출력하고, DVD 리코더 동작에 있어서 아무런 실질적인 변화가 없다.
8. 발명의 주요 개념
본 발명에 의한 데이터 기록매체는, 아날로그 방송 또는 디지털 방송 콘텐 츠, 및 아날로그/디지털 인터페이스를 통한 여러가지 타입의 데이터 입력을 포함하는, 각종 상이한 포맷의 데이터를 기록하기 위한 매체이다. 본 발명에 의한 데이터 기록장치는, AV 데이터를 상기 데이터 기록매체에 기록하기 위한 장치이다.
더욱 상세하게는, 외부로부터의 입력 AV 데이터는 MPEG-TS로서 기록되고, 각각의 MPEG-TS 패킷에, 각각의 MPEG-TS 패킷에 대한 디코더 입력 시각 정보(시각 표시 정보)를 부가하는 스트림이 본 발명의 데이터 기록매체에 기록된다. MPEG-TS 패킷에 부가된 시각 표시 정보와, 변환후 MPEG-PS 팩에 부가된 시각 표시 정보는 소정 관계에 따라서 상관관계를 갖는다.
도 20은 MPEG 트랜스포트 스트림(MPEG-TS), 및 MPEG-TS의 MPEG 프로그램 스트림으로의 변환을 나타낸다. 이 도면에 나타내는 바와 같이, MPEG-TS는 MPEG-TS 제어 정보를 포함하는 PSI(Program Specific information; 프로그램 고유 정보) 패킷을 포함하고, 개인용 스트림(Tip 패킷)내에 리코더-고유 및 콘텐츠-고유 정보가 배치되어 있으며, 축적에 적합한 포맷으로 각각의 패킷에 대한 디코더 입력 시각(ATS)이 기록된다.
다중화 MPEG-TS로부터 MPEG-PS로의 용이한 변환을 위해서, 소정 수(하나 이상)의 MPEG-TS 패킷을 다중화를 위한 하나의 연속 유닛(다중화 유닛)으로 시스템-인코딩하여 MPEG-TS로서 기록한다. 하나의 다중화 유닛은, 하나의 다중화 유닛의 데이터 양이 MPEG-PS 데이터 팩의 데이터 양에 해당하도록 결정된다. 다중화 유닛 개념을 도입하여, 다중화 유닛내의 MPEG-TS 패킷을 MPEG-PS 비디오 팩 또는 오디오 팩으로 간단하게 변환함으로써, MPEG-TS로부터 MPEG-PS로의 변환을 간단하게 하고, 따라서, MPEG-TS가 용이하게 MPEG-PS로 변환될 수 있다.
9. 실시예의 상세한 설명
9.1 인코더 구성
이어서, AV 입력을 MPEG-TS 패킷으로 자체-인코딩하는 예를 이용하여 본 발명에 의한 데이터 기록장치의 인코더를 이하에 설명한다.
본 발명에 의한 데이터 기록장치에서의 인코더의 구성을 도 21에 나타낸다. 인코더는 비디오, 오디오, 수직 귀선 소거 기간(VBI; vertical blanking interval) 신호를 수신하여 트랜스포트 스트림으로 인코딩한다.
인코더 동작 모드는 DVD-Video 호환성 모드, DVD Video 기록 호환성 모드, 및 통상 모드가 있다. 인코더는, DVD-Video 호환성 모드일 때 이하에 추가로 설명하는 방법에 의해서 DVD-Video 표준으로 용이하게 변환될 수 있는 MPEG-TS를 생성하고, DVD Video 기록 호환성 모드일 때 이하에 추가로 설명하는 방법에 의해서 DVD-Video 기록(이하, "DVD VR"이라고 함) 표준으로 용이하게 변환될 수 있는 MPEG-TS를 생성하며, 또한 통상 모드일 때 고유의 속성을 갖는 MPEG-TS를 생성한다. 통상 모드에서 기록하는 경우, DVD 표준에 의해서 정의된 방법 이외의 오디오 코딩 방법을 사용할 수 있고, 또한 비디오 코딩 방법에서의 허용치(GOP 길이 등)가 DVD 표준에 의해서 정의된 값의 범위를 벗어날 수도 있다.
9.2 자체-인코딩된 MPEG-TS
이하, 본 발명에 의한 데이터 기록장치에 의해서 자체-인코딩된 MPEG-TS 포맷의 바람직한 실시예를 설명하고, 특히 통상의 MPEG-TS(이하, "SESF")와, MPEG-PS로 용이하게 변환될 수 있는 MPEG-TS(이하, "한정된 SESF(Constrained SESF)"라고 함)와의 사이의 차이를 설명한다.
이하에 설명하는 예에서, 각각의 MPEG-TS 스트림은, 속성 정보를 저장하는 VOBI에 스트림에 대한 인코딩 조건을 설명하는 정보를 저장한다. 따라서 인코딩 조건을 설명하는 정보를 관리 정보내에, 즉, 스트림 외부에 저장함으로써, 스트림을 해석하지 않고 스트림이 DVD-Video 또는 DVD VR 포맷으로 용이하게 변환될 수 있는가의 여부를 신속하게 판단할 수 있다. 이러한 스트림 인코딩 조건에 관한 정보를 Tip 패킷(이하에 설명)에 저장할 수 있다.
이러한 스트림 인코딩 조건은 2 비트의 "encode_condition" 플래그에 저장된다. 이 플래그의 값은 이하에 정의되어 있다.
00b: 통상의 MPEG-TS(SESF)
01b: DVD VR 포맷의 스트림으로 용이하게 변환될 수 있는 MPEG-TS(한정된 SESF)
10b: 예비
11b: DVD-Video 포맷의 스트림으로 용이하게 변환될 수 있는 MPEG-TS(한정된 SESF)
따라서, 상기한 바와 같이 VOBI 세트의 encode_condition 필드를 판독함으로써 스트림이 DVD-Video 또는 DVD VR 스트림 포맷으로 용이하게 변환될 수 있는가를 용이하게 판단할 수 있다. 여기서 사용한 용어 "용이하게 변환되는"은 이하에 기재한 방법으로써 변환할 수 있는 것을 의미하는 것을 염두에 두어야 한다.
9.3 한정된 SESF 스트림 포맷
한정된 SESF 트랜스포트 스트림의 스트림 포맷을 도 55에 나타낸다. 한정된 SESF는 복수의 SESF 캡슐을 포함한다. SESF 캡슐은 Tip 패킷(이하에 상세하게 설명)이 선두로 되어 있고 소정 수의 다중화 유닛을 포함한다. 각각의 SESF 캡슐의 표시 시각 표시(PTS)와 Tip 패킷 어드레스 정보는 어드레스 맵에 의해서 상관관계를 갖게 된다. 이하에서 명백한 바와 같이, TS2PS 변환에 있어서, 변환 처리는 각각의 SESF 캡슐에 대하여 실행된다.
도 20은 하나의 SESF 캡슐내의 각각의 패킷과 MPEG-PS 팩과의 사이의 상관관계를 나타낸다. 도 20에 나타내는 바와 같이, 스트림에 관한 고유 정보를 저장하는 TS 패킷(이하, Tip 패킷이라고 함)이, 한정된 SESF에 삽입되어 있다. 이하에, 한정된 SESF에 매입(埋入)된 Tip 패킷을, 도 23 내지 도 29A 및 29B를 참조하여 설명한다.
＜Tip 패킷＞
도 23은 Tip 패킷의 완전한 구조를 나타낸다. 여기서 나타내는 바와 같이, 각각의 Tip 패킷에는 패킷을 식별하는 Tip 패킷으로서 Data_ID, DVD VR의 DCI_CCI 필드에 대응하고 또한 디스플레이 제어 및 복사 제어 정보를 포함하는 display_and_copy_info, 스트림 인코딩 정보를 저장하는 encode_info, 및 제작자가 부가하는 제작자 고유의 데이터를 저장하는 MakersPrivateData를 저장한다.
도 23 및 도 24에 나타내는 바와 같이, Tip 패킷의 적응 필드에는 이하에 추가로 설명하는 SCR 연산에 필요한 PCR 값이 기록되어 있다. 이 적응 필드의 길이는 고정 바이트 길이이므로, 고정 어드레스를 사용하여 Tip 패킷의 각종 정보에 액세스 가능하다.
도 25는 Data_ID 필드의 구조를 나타낸다. Data_ID 필드는 패킷을 식별하는 Tip 패킷으로서 Data_Identifier를 포함한다. 이 Data_Identifier는 ASCII 코드에서 "TIP"을 나타내는 값 "0x544950"을 저장하는 3 바이트 필드이다. 재생 구동부의 디코더는 이 필드의 값을 판독함으로써 Tip 패킷을 판독할 수 있다.
도 26은 display_and_copy_info의 구조를 나타낸다. DVD VR 표준에서의 RDI 유닛의 DCI_CCI 필드와 동일한 구조 및 정보를, 이 display_and_copy_info에 기록함으로써, 한정된 SESF를 DVD VR 포맷으로 변환하는 경우 RDI 팩의 생성이 용이하게 된다.(DVD VR 표준의 DCI_CCI 필드에 관한 상세는 "DVD Specifications for Rewritable/Re-recordable Disc, Part 3, Video Recording," 및 일본국 특허 제3162044호에 기재되어 있는 것을 유념해야 한다. 이 문헌에서 몇몇 필드의 명칭이 상이할 수도 있지만 필드의 정의는 동일하므로 DVD VR 포맷으로의 직접 변환이 가능하다.)
도 27은 encode_info 필드의 구조를 나타낸다. video_resolution 필드에는 Tip 패킷에 후속하는 비디오 스트림의 해상도를 저장한다. 이 encode_info 필드의 값은 이하에 정의되어 있다.
0000b: 720×480(NTSC), 720×576(PAL)
0001b: 704×480(NTSC), 704×576(PAL)
0010b: 352×480(NTSC), 352×576(PAL)
0011b: 352×240(NTSC), 352×288(PAL)
0100b: 544×480(NTSC), 544×576(PAL)
0101b: 480×480(NTSC), 480×576(PAL)
기타: 예비
DVD VR 포맷은 단일 연속 기록시에 해상도의 변경이 가능하다. 상이한 해상도의 스트림이 별개의 VOB로 관리되고, 리코더로써 재생시에 스트림의 이음매없는 연속적인 연결이 보장된다. 한정된 SESF 기록시에 해상도가 변화할 때, DVD VR 포맷으로의 변환시에 VOB가 변경되어야 하는 위치를 식별하는 데에 이 video_resolution 필드가 사용된다.
DVD-Video 포맷(encode_condition=11b)으로의 변환을 용이하게 하도록 기록된 한정된 SESF에 있어서 스트림내에서의 해상도의 변경은 허용되지 않는다.
encode_condition 필드에는 VOBI에 저장된 동일한 정보가 저장된다. 이 정보가 스트림 관리 정보에 저장될 뿐만 아니라 스트림내에 매입되는 이유는, 스트림이 IEEE 1394 등 디지털 인터페이스를 통하여 복사되는 경우에도 상기 스트림을 수신하는 리코더가 Tip 패킷내의 이 encode_condition 필드의 값을 간단히 확인함으로써 스트림이 용이하게 DVD 포맷으로 용이하게 변환될 수 있는가를 용이하게 판단할 수 있게 하기 위한 것이다. 리코더는 수신된 스트림에서의 하나의 Tip 패킷과 후속 Tip 패킷(즉, SESF 캡슐)과의 사이에서 최소한 기본 스트림의 인코딩 조건을 결정할 수 있다.
FVFPST 필드에는 DVD VR 표준으로부터의 VOBU_S_PTM이 기록된다. 이로 인하 여, 한정된 SESF를 DVD-Video 또는 DVD VR 포맷으로 변환시에 처음 표시된 비디오 필드의 재생 시간을 연산하기 위하여 Tip 패킷에 후속하는 인코딩된 비디오 스트림을 해석할 필요성이 제거된다.
FVFPST 필드는 90 ㎑ 정밀도의 비디오 필드 표시 시각을 나타내는 32 비트 필드, 및 32 비트 필드로 표시될 수 없는 27 ㎒ 정밀도의 표시 시각을 나타내는 16 비트 필드를 포함한다.
도 28은 MakersPrivateData를 나타낸다. 도 28에 나타내는 바와 같이, MakersPrivateData는 한정된 SESF를 생성한 제작자를 식별하는 maker_ID 필드, 및 제작자가 부가한 기타 고유 정보를 포함하는 maker_private_data 필드를 포함한다.
도 29A 및 29B는 Tip 패킷 PID와 스트림 타입을 나타내는 stream_type 값의 예를 나타낸다. PID와 stream_type 값 모두는 MPEG 및 기타 표준에 의해서 지정되어 있으므로, 사용되는 값은 이 지정된 값과 충돌하지 않도록 또한 MPEG 표준 이외의 개인 데이터를 나타내도록 선택된다.
따라서, 각종 스트림 속성이 추출되어서, 한정된 SESF에 저장된 Tip 패킷에 저장되는 것은 명백하다. DVD 포맷으로의 변환시에 상기 필드가 사용되는 방법을 이하에 더욱 상세하게 설명한다.
9.4 시스템-인코딩 조건
이어서, 한정된 SESF에 대한 시스템-인코딩 조건을 상세하게 설명한다. 이하의 시스템-인코딩 조건은, encode_condition 필드가 "01b" 또는 "11b"에 설정되지 않은 SESF, 즉, 한정된 SESF가 아닌 SESF에는 적용되지 않는 것을 유념해야 한다.
＜다중화 유닛＞
한정된 SESF의 기본 스트림을 저장하는 각각의 TS 패킷은 DVD 포맷에 의한 2 KB 팩에 저장된 데이터의 다중화를 위한 유닛(다중화 유닛)을 가지고 있다.
이러한 다중화 유닛 개념을 도입한 이유를 도 57A 및 57B를 참조하여 설명한다. 도 57A는 한정되지 않은 포맷의 MPEG-TS를 MPEG-PS로 변환하는 것을 나타낸다. MPEG-TS를 MPEG-PS로 변환하기 위해서는, MPEG-TS의 다중화 유닛인 TS 패킷(비디오 패킷 및 오디오 패킷)의 다중화 순서는, MPEG-PS의 각각의 팩이 하나의 데이터 방식만을 포함하도록 변경되어야 한다. 이것은, MPEG-TS 다중화 유닛인 TS 패킷(188 바이트)이 MPEG-PS 다중화 유닛인 패킷(2 KB)보다 작기 때문이다. 더욱 상세하게는, MPEG-TS로부터 비디오 패킷만을 수집하여 MPEG-PS 비디오 팩(V_PCK)에 채워넣고, 또한 MPEG-TS로부터 오디오 패킷만을 수집하여 MPEG-PS 오디오 팩(A_PCK)에 채워넣는 것이 필요하다. 도 57A에 나타내는 바와 같이, MPEG-TS에서의 오디오 데이터를 저장하는 오디오 패킷(A 패킷)의 다중화 순서는 변환된 MPEG-PS에서 변경되어서 스트림의 종단의 오디오 팩 A_PCK#1에 저장된다.
도 57B는 한정된 포맷의 MPEG-TS를 MPEG-PS로 변환하는 것을 나타낸다. 이 한정된 포맷에서 11개의 연속적인 TS 패킷이 하나의 다중화 유닛으로서 관리된다. 하나의 다중화 유닛에 저장된 데이터의 총량은 하나의 팩에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 결정된다. 여기서 의미하는 데이터의 양(또는 데이터 크기)은 팩 또는 패킷 헤더 정보를 포함하지 않고 또한 비디오 또는 오디오 데이터만을 의미하는 것을 유념해야 한다. 또한, 하나의 다중화 유닛으로서 관리되는 11개의 연속적인 TS 패킷 모두에는 동일한 타입의 데이터인, 비디오 또는 오디오를 저장한다.
따라서, 상기한 바와 같이 다중화 유닛을 도입함으로써 한정된 포맷의 MPEG-TS를 MPEG-PS로 변환할 때 MPEG-TS 다중화 유닛인 TS 패킷의 다중화 순서를 변경할 필요가 없는 것이 명백하다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 하나의 다중화 유닛에 저장된 모든 TS 패킷에는 하나의 타입의 기본 스트림만을 저장하고, 단일 다중화 유닛에는 상이한 타입의 기본 스트림을 저장하는 TS 패킷이 저장되지 않는다. 다중화 유닛(스트림의 최종 부분을 저장하는 다중화 유닛 등)에 있어서 널(null) 패킷을 또한 저장하는 것이 필요할 수도 있고, 따라서 널 패킷의 다중화 유닛으로의 혼합이 금지되지 않는 것을 또한 염두에 두어야 한다. 다중화 유닛과 팩과의 사이의 관계를 명확하게 하기 위해서 널 패킷을 포함하는 것이 또한 필요하다.
따라서, 하나의 다중화 유닛은 11개의 연속적인 TS 패킷을 포함하고, 각각의 다중화 유닛내의 기본 스트림(페이로드 데이터)이 하나의 대응하는 팩에 완전하게 저장된다. 이로 인하여 마찬가지로 팩 관계를 제약한다.
PES 패킷 헤더를 저장하는 TS 패킷은 다중화 유닛에서의 선두 TS 패킷이다. 이것은 팩의 패킷 헤더(MPEG-TS에서 PES 패킷 헤더라고 함)를 한정된 SESF에서의 PES 패킷 헤더와 상관관계를 갖게 하며, 연속적인 TS 패킷을 순서대로 용이하게 변환될 수 있게 한다.
비디오 스트림을 저장하는 PES 패킷이 다수의 다중화 유닛으로 분할되는 경우, PES 패킷의 최종 바이트를 포함하는 다중화 유닛 이외의 모든 다중화 유닛에는 2024 바이트(=184×11)의 TS 패킷 페이로드 데이터를 저장한다. 이로 인하여 가장 효율적인 스트림 전송이 가능하게 되고 TS2PS 변환시에 TS 패킷 유닛에 의한 순서적인 처리가 더욱 용이하게 된다. 최종 다중화 유닛 이외의 다중화 유닛이 2024 바이트 이하를 포함하는 것이 허용되면, TS2PS 변환시에 다중화 유닛의 선두 TS 패킷을 변환할 때 각각의 MPEG-PS 팩의 패킷 헤더에 쉴 사이 없이 저장된 PES_packet_length 필드의 값을 판정할 수 없게 된다.
오디오 스트림을 저장하는 PES 패킷은 하나의 다중화 유닛의 선두 TS 패킷에서 시작하여 그 다중화 유닛내에서 종료한다. 이것은 오디오 스트림을 저장하는 PES 패킷을 다수의 다중화 유닛에 저장하는 것을 고려하면 이해하기 쉽다. 패킷 헤더를 생성하기 위해서 PTS를 결정하거나 또는 하나의 팩내의 오디오 프레임의 수를 결정할 필요가 있으므로, 하나의 오디오 PES 패킷이 다수의 다중화 유닛에 분할되면, 제2 및 이후의 다중화 유닛을 MPEG-PS 팩으로 변환시에 오디오 스트림의 내부 구조를 해석할 필요가 있다.
따라서 다중화 유닛은 상기한 바와 같이 정의된다. 한정된 SESF를 생성하는 인코더는 상기의 다중화 유닛의 제약 조건으로써 시스템-인코딩을 실행한다.
9.5 한정된 SESF에서의 PES 패킷 헤더에 대한 제약 조건
이어서, 한정된 SESF에서의 PES 패킷 헤더의 필드 값에 대한 몇몇 제약 조건을 설명한다.
도 30에 나타내는 바와 같이, 몇몇 PES 패킷 헤더 필드는 고정치만을 허용한다. 이것은 DVD 포맷으로의 변환시에 불필요한 처리에 대한 필요성을 방지하기 위 한 것이다. 여기서 사용한 "불필요한 처리"는 DVD 포맷에 의해서 정의된 값과는 상이한 값이 부가되거나 또는 제거된 필드를 처리하는 것을 의미한다. 환언하면, PES 패킷 헤더에 대한 이러한 제약 조건의 목적은 TS2PS 변환시에 헤더에 부가되거나 또는 헤더로부터 제거되는 필드를 최소화하는 것이다.
MPEG-TS 비디오를 저장하는 PES 패킷에 있어서 PES_packet_length 필드는 0에 설정될 수 있는 것을 염두에 두어야 한다. 따라서, TS2PS 변환시에 팩에 저장된 패킷 헤더 길이 및 페이로드 데이터의 바이트 길이로부터 PES_packet_length 필드에 저장된 값을 연산하여야 한다.
PTS_DTS_flags 필드는 PTS 또는 DTS가 정의되어 있는가를 나타낸다. 한정된 SESF에서의 PTS_DTS_flags 필드 값은 이하의 규칙에 따라서 설정된다.
PES 패킷에 비디오 스트림을 저장하는 경우, PTS_DTS_flags는 이하의 조건하에서 11b에 설정된다.
1) PES 패킷에 프레임-인코딩된 I-화상이 저장되거나,
2) PES 패킷에 프레임-인코딩된 P-화상이 저장되거나,
3) PES 패킷에 1 쌍의 필드-인코딩된 I-화상이 저장되거나,
4) PES 패킷에 1 쌍의 필드-인코딩된 P-화상이 저장되거나, 또는
5) PES 패킷에 필드-인코딩된 I-화상에 이어서 필드-인코딩된 P-화상이 후속한다.
PES 패킷에 오디오 스트림을 저장하는 경우, PES 패킷의 선두에는 항상 하나 이상의 오디오 프레임이 있고, PTS_DTS_flags가 10b에 설정되어 있다(DTS가 정의되어 있는 경우 11b).
TS2PS 변환시에 TS 패킷 유닛에 의한 순서적인 처리를 가능하게 하기 위하여 PES_extention_flag 및 PES_header_data_length 필드에도 제약 조건이 적용된다. 이러한 제약 조건을 도 31에 나타낸다.
도 31에 나타내는 바와 같이, 필드 값은 기본 스트림의 종류, PES 패킷 위치, 및 encode_condition 값에 따라서 정의된다.
도 31에서 V1은 PES 패킷내의 PTS 필드와 DTS 필드의 바이트 길이의 합이다. 즉,
PTS_DTS_flags=00b이면, V1=0,
PTS_DTS_flags=10b이면, V1=4,
PTS_DTS_flags=11b이면, V1=10이다.
이 제약 조건은 DVD-Video 또는 DVD VR로의 변환시에, 상기한 바와 같이, 각각의 팩의 페이로드 길이를 결정한 후에 팩을 컴파일(compile)하는 대신에 TS 패킷에 의한 순서적인 처리를 가능하게 하는 데에 필요하다.
따라서, PES 패킷 헤더는 상기와 같이 정의된다. 한정된 SESF를 생성하는 인코더는 상기의 제약 조건으로써 시스템-인코딩을 실행한다.
9.6 Tip 패킷 삽입 간격에 대한 제약 조건
이어서, 한정된 SESF에 삽입된 Tip 패킷의 삽입 간격에 대한 제약 조건을 설명한다.
Tip 패킷 ATS(ATS1)로서 표시된 디코더 입력 시각, 및 Tip 패킷 다음에 디코더에의 비디오 또는 오디오 스트림의 최초 입력을 저장하는 Tip 패킷의 ATS(ATS2)로서 표시된 디코더 입력 시각은 이하와 같은 관계를 가져야 한다.
ATS1+T＜＝ATS2
여기서, T는 PS 팩의 최소 전송 시간이고, 이 최소 전송 시간 T는 디코더에의 PS 팩 입력의 개시로부터 종료까지의 최단 시간이다. 환언하면, 상기 식은, 각각의 TS 패킷의 ATS 간격이, 적어도 변환된 PS 팩이 시스템 디코더에 입력될 수 있게 하는 간격보다 커야 하는 것을 나타낸다. T는 이하의 식으로부터 구한다.
T=(PS_pack_size*8*system_clock_frequency)/PSrate
PS_pack_size는 TS2PS 변환에 의해서 생성된 하나의 MPEG-PS 팩의 바이트 길이이고, system_clock_frequency는 MPEG-PS 디코더 기준 클록의 주파수, PSrate는 TS2PS 변환에 의해서 생성된 MPEG-PS의 다중화율(multiplex rate)이다.
PS_pack_size, system_clock_frequency, 및 PSrate는 또한 DVD 포맷에 의해서 이하와 같이 정의된다. 즉,
PS_pack_size=2048 바이트
system_clock_frequency=27,000,000 Hz
PSrate=10,080,000 비트/초
따라서, ATS1과 ATS2와의 사이의 관계는,
ATS1+43885.714...＜＝ATS2이므로, ATS1+43886＝ATS2가 ATS2의 최소치이다.
더욱 상세하게는, 이하에 설명하는 TS2PS 변환에서는 Tip 패킷을 2 KB NV_PCK(DVD-Video로 변환될 때) 또는 RDI_PCK(DVD VR로 변환될 때)로 변환하고, 상기 식이 만족되지 않으면, 다음의 기본 스트림의 전송은 더 일찍 개시되고 또한 10.08 Mbps의 DVD 시스템 전송 속도를 초과한다.
각각의 Tip 패킷 전후의 AV 데이터 전송 간의 상기 간격을 보장함으로써 동일한 효과를 달성할 수 있고, 또한 본 발명은 AV 데이터가 전송되지 않는 기간을 Tip 패킷 전송후에만 삽입하는 것에 한정되지 않는 것을 유념해야 한다.
2개의 연속적인 Tip 패킷 사이에(즉, 하나의 SESF 캡슐에) 정수(整數) 개의 GOP가 배치된다. 이것은 하나의 Tip 패킷으로부터 다음 Tip 패킷 바로 전의 TS 패킷(즉, SESF 캡슐)까지의 데이터가 DVD 포맷의 VOBU에 대응하도록 하기 위한 것이고 따라서 한정된 SESF에서 DVD 포맷의 VOBU 개념이 실현된다. DVD 포맷(DVD VR 등)의 VOBU는 정수(整數) 개의 GOP를 포함해야 한다.
하나의 Tip 패킷으로부터 다음 Tip 패킷까지의 재생 시간 기준에 따른 시간은 0.4 초 이상 1.0 초 이하이어야 한다. 최종 Tip 패킷에 후속하는 재생 데이터에 대한 재생 시간은, encode_condition=11b(DVD-Video 또는 DVD VR 모드)인 경우 0.4 초 이상 1.2 초 이하이고, encode_condition=01b(DVD VR 모드)인 경우 1.0 초 이하이어야 한다. 이것은 Tip 패킷이 VOBU의 선두를 의미하고 각각의 DVD 포맷에 일치시키기 위한 것이다.
시간-어드레스 변환에 대한 액세스 맵은 각각의 Tip 패킷을 유일하게(1:1) 가리킨다. 이것은 TS2PS 변환시에 DVD 포맷의 VOBU 단위에 의해서 변환을 즉시 개시할 수 있게 하기 위한 것이다.
액세스 맵이 모든 Tip 패킷을 가리킬 필요는 없는 것을 염두에 두어야 한다. 예로서, 한정된 SESF에 있어서 최종 Tip 패킷에 후속하는 AV 데이터는, 예로서, 상이한 재생 시간, 다음 Tip 패킷이 후속하지 않는 등, 기타 Tip 패킷과 상이하므로, 기타 Tip 패킷과 상이하게 취급된다. 따라서, 액세스 맵에 최종 Tip 패킷을 등록하지 않음으로써 재생 또는 변환에 아무런 문제도 발생하지 않으므로, 리코더의 하드웨어 구성을 고려하여 예외로서 취급할 수 있다. 또한, 액세스 맵의 크기에 대한 제한 등 외부 요인으로 인하여 액세스 맵이 각각의 Tip 패킷을 가리키지 않게 할 수 있다.
따라서, Tip 패킷 삽입 간격에 대한 제약 조건이 상기와 같이 정의된다. 한정된 SESF를 생성하는 인코더는 상기의 제약 조건내에서 시스템-인코딩을 실행한다.
9.7 디코더 제어에 관한 제약 조건
이어서, 한정된 SESF 디코더 제어에 관한 제약 조건, 상세하게는, 버퍼 관리를 이하에 설명한다.
한정된 SESF는 MPEG-TS에서의 표준 디코더 모델 T_STD에 의해서 정의된 표준을 만족시키도록 생성되어야 한다. 이로 인하여, 스트림 타입이 적절한 한, 예로서, T_STD에 일치하는 디코더를 구비한 STB가 한정된 SESF를 디코딩할 수 있게 된다.
MPEG-TS 표준 디코더 모델 T_STD 및 MPEG-PS 표준 디코더 모델 P_STD는 동작 및 처리 능력에 있어서 대체로 동등하지만, 디코더에의 오디오 입력 속도에 있어서 상이하다. 더욱 상세하게는, 도 18을 참조하면, AAC(Advanced Audio Coding; 고급 오디오 코딩)를 제외하고는, T_STD에 있어서, 오디오 디코더 전의 전송 버퍼로부터 오디오 버퍼로의 전송 속도는 고정적인 2 Mbps이다. 그러나, P_STD의 경우는 각각의 스트림을 시스템 속도로서 디코더에 입력할 수 있으며, 이 속도는 DVD로써는 10.08 Mbps이다.
이것은 한정된 SESF 및 DVD 포맷에 대하여 동일한 버퍼 관리를 적용할 수 없는 것을 의미한다.
따라서, 한정된 SESF 및 DVD 포맷에 대하여 통상적으로 동일한 버퍼 관리를 적용할 수 없지만, 한정된 SESF를 DVD 포맷으로 변환할 때, 각각의 TS 패킷에 할당된 ATS를 이용하여, 변환된 팩의 디코더 입력 개시 시각을 나타내는 SCR(System Clock Reference)을 연산할 수 있는 경우 시스템 인코딩 처리를 반복하지 않고, 극히 신속하고, 간단한 변환이 실현될 수 있다. 이하에, ATS를 이용한 SCR의 연산을 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명에 의한 한정된 SESF는, T_STD에 일치하고 또한 이하에 설명하는 변환 처리에 의해서 생성된 MPEG-PS가 P_STD에 일치하도록 프리인코딩되어야 한다.
환언하면, 한정된 SESF는 이하에 설명하는 처리에 의해서 MPEG-PS로 변환되었을 때 P_STD에 일치하도록, MPEG_TS로 인코딩된 스트림이다.
한정된 SESF에 대한 버퍼 관리에 관한 제약 조건은 상기에 기재되어 있다. SESF는 상기 제약 조건을 의식하지 않고 T_STD에 일치하도록 단순히 인코딩되어 있는 것을 염두에 두어야 한다.
이하에, T_STD 및 P_STD 모델에 일치하지 않는 MPEG_TS 및 MPEG-PS의 예를 설명한다.
우선, 도 32를 참조로 하여, MPEG-PS로의 변환이 가능하도록 자체-인코딩되 었지만 T_STD 모델에 일치하지 않는 MPEG-TS를 설명한다.
스트림 TS1은 T_STD 모델에 따라서 시스템-인코딩된 MPEG 트랜스포트 스트림이다. 스트림 TS2는 T_STD 모델에 일치하지 않는 MPEG 트랜스포트 스트림이다.
더욱 상세하게는, 스트림 TS2의 ATS[47] 내지 ATS[57]의 값은 MPEG-TS의 허용 가능한 오디오 데이터 전송 속도를 초과하도록 설정되어 있다. 이로 인하여 오디오 전송 버퍼(도 18 참조)에 오버플로가 발생하고, 따라서 T_STD 모델의 필요 조건을 만족시키지 않는다. 그러나, 스트림 TS1의 ATS[47] 내지 ATS[57]의 값은 MPEG-TS에서 허용되는 오디오 데이터 전송 속도에 설정되어 있다. 따라서, 이 스트림은, 이하에 기재된 SCR 변환식에 의해서, P_STD 모델에 일치하는 MPEG 프로그램 스트림 PS1로 정확하게 변환될 수 있다. 또한 스트림 TS2는 T_STD에 일치하지 않지만, 이하에 기재된 SCR 변환식을 이용하여 PS1로 변환될 수 있다. 스트림 TS2를 T_STD에 일치하는 MPEG-TS로 변환하기 위해서는, ATS[47] 내지 ATS[57]로서 지정된 오디오 패킷의 전송 시간 간격이, 전송 버퍼 오버플로가 발생하지 않도록 분산되어야 한다.
이어서, 도 33A 및 33B를 참조로 하여, MPEG-TS가 T_STD 모델에 일치하지만 MPEG-TS로부터 변환된 MPEG-PS가 P_STD 모델에 일치하지 않는 예를 설명한다. 스트림 TS3은 MPEG 트랜스포트 스트림이고, 스트림 PS3은 MPEG 트랜스포트 스트림 TS3으로부터 변환된 MPEG 프로그램 스트림이다. 도 33B는 각각 디코딩할 때의 비디오 데이터 버퍼 상태의 변화를 나타낸다. PES #1 화상 디코딩 시각은 SCR[2]이고, PES #2 화상 디코딩 시각은 SCR[4]와 SCR[5]의 사이에 있다.
도 33B에 나타내는 바와 같이, 트랜스포트 스트림 TS3에서, PES #1 및 PES #2의 화상 데이터의 디코딩을 개시할 때까지, PES #1 및 PES #2의 데이터 전송을 완료한다. 그러나, 프로그램 스트림 PS3에서, PES #1에 대해서는 V_PCK #1 데이터가 디코더에 성공적으로 전송되지만, PES #2를 디코딩할 때에는 V_PCK #4 데이터가 적정한 시간에 전송되지 않고 데이터 전송이 완료되기 전에 디코딩이 개시되므로 버퍼 언더플로가 발생한다. 따라서, 상기 프로그램 스트림은 P_STD 모델에 일치하지 않는다. 이러한 문제를 제거하고 또한 PES #2 전송이 적정한 시간에 완료되는 것을 보장하기 위하여, V_PCK #2 내지 V_PCK #4로 변환되는, MPEG-TS의 각각의 TS 패킷의 ATS(ATS[14], ATS[25], ATS[36])를, PES #2 화상 데이터가 디코딩되기 전의 시각으로 이동시킬 수 있다.
따라서, 인코딩된 MPEG-TS 및 이것으로부터 변환된 MPEG-PS 모두에 대하여 버퍼 언더플로 및 오버플로 상태를 방지하는 버퍼 관리가 필요하므로, MPEG-TS를 인코딩할 때 인코딩된 MPEG-TS 및 이것으로부터 변환된 MPEG-PS 모두를 예상하는 것이 필요하다.
도 58A 및 58B는 변환전의 MPEG-TS 및 변환후의 MPEG-PS가 동일한 비트 전송 속도를 갖는 경우 MPEG-TS 및 예상되는 MPEG-PS에 대한 버퍼 관리를 설명한다. 본 실시예에서, 예상되는 MPEG-PS의 버퍼 관리는 인코딩된 MPEG-TS의 버퍼 관리와 동일한 것으로 간주할 수 있다. 이것은 MPEG-PS로 변환된 MPEG-TS의 다중화 유닛에 설정된 시각 표시 정보(calculated_PCR)와, 변환후의 MPEG-PS 팩에 설정된 시각 표시 정보가 동일하기 때문이다.
도 58A는 버퍼 언더플로가 발생하는 예를 나타낸다. 인코딩된 MPEG-TS의 데이터 전송은 목표 시각 K1, 즉, DTS 타이밍까지 완료되어 있지 않다. 따라서, 변환된 MPEG-PS의 데이터 전송도 또한 적정한 시간내에 완료되지 않을 것으로 예상된다.
이러한 버퍼 언더플로 상태를 회피하기 위하여, 도 58B에 나타내는 바와 같이, 시각 K1, 즉, DTS 타이밍까지 데이터 전송이 완료되도록, MPEG-TS 시각 표시 정보를 설정해야 한다. 따라서, 변환된 MPEG-PS에서도 버퍼 언더플로가 발생하지 않을 것으로 예상할 수 있다.
도 59A 및 59B는 변환되는 MPEG-TS의 비트 전송 속도가 변환후의 MPEG-PS의 비트 전송 속도보다 높은 경우 MPEG-TS 및 예상되는 MPEG-PS에 대한 버퍼 관리를 설명한다. 이 경우에는, 예상되는 MPEG-PS의 버퍼 관리는 인코딩된 MPEG-TS의 버퍼 관리와 동일한 것으로 간주할 수 없다. 따라서, MPEG-PS에 대하여 별도의 버퍼 관리를 필요로 한다.
도 59A에 나타낸 경우에는 MPEG-PS에서만 버퍼 언더플로가 발생한다. 인코딩된 MPEG-TS에서는 목표 시각 K1(DTS 타이밍)까지 데이터 전송이 완료되고, 버퍼 언더플로는 발생하지 않는다. 그러나, 변환된 MPEG-PS에서는 목표 시각 K1(DTS 타이밍)까지 데이터 전송이 완료되지 않고, 버퍼 언더플로가 발생한다. 따라서, MPEG-PS에서 버퍼 언더플로를 피하기 위해서는, 또한 시각 K1(DTS 타이밍)까지 데이터 전송을 종료해야 한다. 변환된 MPEG-PS가 DVD 표준에서 사용되는 MPEG-PS인 경우, 시스템 전송 속도는 증가될 수 없다. 따라서, 데이터가 적정한 시간내에 디코더에 완전히 전송되는 것을 보장하기 위해서는 도 59B에 나타내는 바와 같이 영상 레이트(rate)를 감소시키거나, 그렇지 않으면 전송 데이터의 총량을 감소시키는 것이 필요하다.
＜ATS-SCR 변환＞
이어서, 한정된 SESF 스트림을 프로그램 스트림으로 변환하는 경우 PS 팩의 SCR을 결정하는 방법을 설명한다. 새로운 팩이 생성될 때 SCR이 연산되므로, SCR은 다중화 유닛의 선두 TS 패킷을 변환할 때에만 연산되어야 하는 것을 유념해야 한다.
우선, SCR을 결정하는 기본 개념을 설명한다. 변환후의 MPEG-PS 팩에 설정된 시각 표시 정보(SCR)를 상이한 두 가지 경우에 대하여 도 60A 및 60B에 나타낸다.
도 60A는 비트 전송 속도가 MPEG-TS 및 MPEG-PS에서 동일한 경우를 나타낸다. 이 경우에는 MPEG-TS의 대응하는 다중화 유닛에 설정된 시각 표시 정보(calculated_PCR)와 동일한 값이 MPEG-PS 팩의 시각 표시 정보(SCR)에 설정된다.
도 60B는 MPEG-TS 전송 속도가 MPEG-PS 전송 속도보다 높은 경우를 나타낸다. 이 경우에, 바로 앞에 선행하는 팩의 버퍼 입력 완료 시각(SCR[i-1]+T)은 변환후의 프로그램 스트림의 각각의 팩(V_PCK)의 SCR[i]에 설정된다. 이하에, SCR이 이와 같이 설정되는 이유를 설명한다.
SCR[i]에 대응하는 다중화 유닛의 calculated_PCR[i]가 도 60A에 나타낸 경우에서와 같이 설정되면, 바로 앞에 선행하는 팩의 버퍼 입력 완료 시각(SCR[i-1]+T)보다 빠른 시각이 SCR에 설정된다. SCR이 이러한 타이밍에 설정되면 스트림을 현재의 DVD 리코더로써 재생할 수 없게 되므로 이것을 피해야 한다. 오디오에 대한 최대 전송 속도가 비디오에 대한 최대 전송 속도보다 늦으므로, MPEG-TS 비트 전송 속도가 MPEG-PS에서의 비트 전송 속도보다 더 높게 설정되는 것을 유념해야 한다.
이하에, SCR의 결정 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
한정된 SESF 스트림에 있어서, 도 55에 나타내는 바와 같이, SESF 캡슐은 Tip 패킷과, 다중화 유닛을 구성하는 소정 개수의 TS 패킷을 포함한다. 디코더 기준 시간 STC(System Time Clock)에 동기화되어서 전송되므로, 스트림은 STC를 재설정하는 PCR 패킷을 포함한다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 각각의 TS 패킷에는 디코더에의 전송 시간을 나타내는 제1시각 표시 정보(ATS)가 부가되어 있다. 이 제1시각 표시 정보(ATS)의 기준 시간은 디코더 기준 시간과는 상이하다.
따라서, Tip 패킷은 디코더 기준 시간에 의한 제2시각 표시 정보(PCR_tip), 및 TS 패킷과 동일한 기준 시간에 의한 제1시각 표시 정보(ATS_tip)를 포함한다. Tip 패킷을 참조함으로써, 디코더는 각각의 TS 패킷의 제1시각 정보(ATS)로부터 제2시각 표시 정보(PCR)를 연산할 수 있다.
도 61에 나타내는 바와 같이, 다중화 유닛의 선두에 위치한 각각의 TS 패킷의 제1시각 표시 정보(ATS[i])로부터 연산된 제2시각 표시 정보가 각각의 다중화 유닛의 제2시간 맵 정보(이하, "calculated PCR[i]"라고 함)로 된다.
예로서, 하나의 TS 패킷의 PCR 값(PCR[i])은, SESF 캡슐내의 제1Tip 패킷의 PCR(PCR_tip)과 ATS 값(ATS_tip), 및 ATS 값의 자리 올림(carry(column overflow))을 고려하지 않는 경우 다음 TS 패킷의 ATS 값(ATS[i])을 이용하여 이하의 식으로 부터 산출한다.
PCR[i]=PCR_tip+(ATS[i]-ATS_tip)
예로서, 도 61의 경우에 제1다중화 유닛의 디코더 입력 시각을 나타내는 calculated_PCR[1]을 연산하는 데에는 이하의 식을 사용할 수 있다.
calculated_PCR[1]=PCR[2]
=PCR_tip+(ATS[2]-ATS_tip)
각각의 다중화 유닛에 대한 calculated_PCR은 ATS 칼럼(column) 오버플로를 고려하여 마찬가지로 연산된다.
도 34는, 한정된 SESF로부터 MPEG-PS로 변환시에 calculated_PCR과 SCR과의 사이의 관계를 나타내고, 또한 도 55에 나타낸 캡슐의 첫 번째 부분을 나타낸다. 도 34에서, 스트림의 시작으로부터 각각의 다중화 유닛의 선두의 TS 패킷으로 올림 차순으로 할당된 ATS는 ATS[k]로서 표시되어 있다. calculated_PCR과 SCR에 대해서도 동일한 방식으로 표시되어 있다. 각각의 다중화 유닛내의 첫 번째 TS 패킷에 대하여 출현 순서로 연산된 PCR 값이 calculated_PCR[i](여기서, i=1, 2, ...)로서 표시되어 있다. 변환된 팩의 SCR도 마찬가지로 SCR[i]로 표시되어 있다.
상기한 바와 같이, T_STD 모델에 의해서 허용되는 최대 비디오 스트림 전송 속도는 15 Mbps(MP@ML의 경우 다중화 버퍼로부터 비디오 버퍼로의 전송 속도는 15 Mbps를 초과할 수 없다)이고, 오디오 스트림 입력 속도는 비디오보다 낮은 속도로 한정되어 있다(AAC를 제외하고는 전송 버퍼로부터 오디오 버퍼로의 전송 속도는 2 Mbps를 초과하지 않는다). 따라서, 비디오 데이터를 저장하는 다중화 유닛과는 상이하게, 오디오 데이터를 저장하는 다중화 유닛은 저속으로 전송된다. 그러므로, 비디오 데이터 전송 속도가 DVD 포맷의 최대 전송 속도인 9.8 Mbps 근처까지 높아지면, 전송 속도가 더 낮고 더 오래 걸리는, 오디오 데이터에 대한 충분한 전송 시간을 보장하기 위해서, 비디오 데이터 TS 패킷이 DVD 전송 속도(10.08 Mbps)보다 더 높은 속도로 전송되어야 한다.
도 34로부터 알 수 있는 바와 같이, 한정된 SESF와 DVD 포맷의 전송 시간은 상이하다.
다중화 유닛의 첫 번째 TS 패킷의 디코더 도착 시각 calculated_PCR과 이것으로부터 변환된 팩의 SCR과의 사이에는 이하의 관계가 성립한다.
SCR[1]=calculated_PCR[1]
SCR[i]=max(SCR[i-1]+T, calculated_PCR[i])(i=2, 3, ...)
calculated_PCR[i]=PCR_tip+(ATS[i]-ATS_tip+WA*BS)
T=PS_pack_size*8*system_clock_frequency/PSrate
여기서, PCR_tip 및 ATS_tip은 변환되는 다중화 유닛의 바로 앞의 Tip 패킷의 PCR 값, 및 이 Tip 패킷의 ATS 값이고, WA는 ATS_tip과, i번 째 다중화 유닛에서의 첫 번째 TS 패킷에 할당된 ATS(ATS[i])와의 사이의 ATS에서 발생한 오버플로의 횟수를 나타낸다. 더욱 상세하게는, ATS 값은 한정된 비트 카운트로서 표시되어서, 표시할 수 있는 수에 한계가 있으며, 또한 오버플로가 발생할 수도 있다. 이러한 오버플로가 발생하는 횟수를 WA로써 표시한다. BS는 하나의 ATS 오버플로에 대응하는 데이터 크기이다. 함수 max(a, b)는 a와 b중 더 큰것을 선택하는 함수이다.
또한, SCR[i](i=2, 3, ...) 관계식에서의 PS_pack_size는, 상기한 바와 같이, TS2PS 변환 처리에 의한 MPEG-PS 출력에서의 하나의 팩의 바이트 길이이고, system_clock_frequency는 MPEG-PS 디코더 기준 시간의 주파수이며, PSrate는 TS2PS 변환에 의해서 생성된 MPEG-PS의 다중화율이다. 더욱 상세하게는,
PS_pack_size=2048 바이트
system_clock_frequency=27,000,000 Hz
PSrate=10,080,000 비트/초
첫 번째 팩 이후의 팩을 출력하는 데에는, 선행하는 팩의 출력 시각으로부터, 전송 속도에 의해서 결정되는 최소 전송 시간을 대기한 후에 팩을 출력하는 것과, 팩의 첫 번째 TS 패킷의 디코더 입력 시각에 출력하는 것의, 두 가지 패턴이 있다. 비디오 데이터를 DVD 포맷으로 변환하기 전에 팩이 출력되는 경우, 팩 출력 전에 최소 전송 시간을 남겨 두는 전자의 방법이 선택된다. 예로서, 비디오 데이터가 DVD 포맷으로 변환되기 전의 시각에 팩이 출력되는 경우, 선행하는 팩의 출력 시각으로부터, 전송 속도에 의해서 결정되는 최소 전송 시간을 대기한 후에 전송하는 전자의 방법이 선택된다.
TS2PS 변환에 의해서 취득되는 프로그램 스트림은 상기한 바와 같이 P_STD 모델에 일치해야 하므로, SCR은 소정 범위내의 값으로 한정된다. 따라서, 한정된 SESF의 각각의 패킷에 할당된 ATS 값은 상기의 ATS-SCR 관계식에 따라서 설정되어야 한다.
9.8 기본 스트림에 관한 제약 조건
이어서, 한정된 SESF의 기본 스트림에 관한 제약 조건을 설명한다.
기본 스트림의 리인코딩은 매우 과도한 처리이므로, 비디오 데이터에 대해서는 MPEG-2 비디오만이 허용되고, 오디오 데이터에 대해서는 AC-3, MPEG-1 오디오, 및 LPCM이 허용된다.
한정된 SESF에서는 LPCM을 제외하므로 기본 스트림의 리인코딩이 필요하지 않고 버퍼 관리가 더 용이하게 될 수 있다. 따라서 한정된 SESF에 대하여 허용되는 스트림은 비디오 데이터에 대해서는 MPEG-2 비디오만으로 한정되고, 오디오 데이터에 대해서는 AC-3 및 MPEG-1 오디오만으로 한정된다.
encode_condition="11b"인 경우의 기본 스트림 속성을 도 35에 나타낸다.
도면에 나타낸 속성은 기본 스트림 레벨에서의 호환성을 유지하도록 DVD-Video 또는 DVD VR에 설정되어 있으므로, 이러한 속성에 설정된 한정된 SESF(encode_condition=11b)는 DVD-Video 또는 DVD VR 포맷으로의 변환을 위하여 기본 스트림의 리인코딩을 필요로 하지 않음에 따라서 고속 변환이 가능하다.
도 36은 encode_condition="01b"인 경우의 기본 스트림 속성을 나타낸다.
도면에 나타낸 속성은 기본 스트림 레벨에서의 호환성을 유지하도록 DVD VR에 설정되어 있으므로, 이러한 속성에 설정된 한정된 SESF(encode_condition=01b)는 DVD VR로의 변환을 위하여 기본 스트림의 리인코딩을 필요로 하지 않음에 따라서 고속 변환이 가능하다.
이어서, 도 35 및 도 36에서의 주(註) 1 내지 주 4를 설명한다.
주 1: 이 속성은 동일 VOB내에서 변경할 수 없다.
주 2: 이 속성은 Tip 패킷에 후속하는 첫 번째 기본 스트림을 저장하는 TS 패킷에서 변경할 수 있다. 환언하면 SESF 캡슐의 첫 번째 비디오 또는 오디오 TS 패킷에서만 변경할 수 있다.
주 3: horizontal_size, vertical_size, 및 aspect_ratio_information이 동일한 sequence_header 사이에는 sequence_end_code가 삽입될 수 없다.
주 4: 이 속성은 동일 VOB내에서 변경할 수 있다.
한정된 SESF의 기본 스트림에 관한 제약 조건이 상기와 같이 정의되어 있다.
상기의 인코딩 조건을 사용함으로써 DVD 포맷으로의 신속하고, 간단한 변환이 가능한 한정된 SESF를 생성할 수 있는 것을 유념해야 한다.
도 37은 AV 데이터를 저장하는 TS 패킷(다중화 유닛)으로부터 프로그램 스트림 팩을 생성하는 처리의 플로차트이다.
도면에 나타내는 바와 같이, AV 데이터를 저장하는 한정된 SESF의 TS 패킷이, 처리 단위로서 하나의 다중화 유닛을 사용하여, AV 데이터를 저장하는 2 KB의 MPEG-PS 팩으로 변환된다. 이하에 이 처리를 단계별로 설명한다.
(단계 S4200) 한정된 SESF 스트림의 변환 개시 위치로부터 하나의 TS 패킷을 판독한다.
(단계 S4201) 판독된 TS 패킷이 AV 데이터를 포함하는가 또한 다중화 유닛에 첫 번째 TS 패킷이 있는가를 판단한다.
PMT에 의해서 AV 데이터를 저장하고 있는 것으로 표시되는 TS 패킷의 PID 값을 참조함으로써 AV 데이터가 포함되어 있는가를 판단한다.
선행하는 TS 패킷이 Tip 패킷, PSI/SI 패킷, 또는 PCR 패킷이면, AV 데이터를 포함하는 이후의 TS 패킷은 다중화 유닛에서의 첫 번째 TS 패킷인 것으로 인식된다. 변환 개시 위치가 Tip 패킷인 것으로 간주하고 있으므로, TS 패킷을 순차적으로 판독함으로써 다중화 유닛의 선두를 검출할 수 있다(환언하면, Tip 패킷의 바로 다음에 있고, 또한 AV 데이터를 포함하는 첫 번째 TS 패킷이 항상 다중화 유닛의 선두이다).
TS 패킷이 다중화 유닛의 선두가 아닌 것으로 판단되거나, 또는 변환이 Tip 패킷으로부터 개시되지 않아서 다중화 유닛의 선두를 식별할 수 없는 경우, 제어는 단계 S4200으로 복귀되어서 다음의 TS 패킷을 판독한다.
다중화 유닛의 선두가 검출되면, 제어는 다음 단계로 진행된다.
본 플로차트에는 도시되어 있지 않지만, Tip 패킷이 사전에 배치되어 있지 않으나 Tip 패킷 대신에 PCR 패킷을 이용하여 변환을 진행할 수 있는 경우, 다중화 유닛의 선두의 TS 패킷에 대해서도 상기의 SCR 변환 방법을 사용하는 변환을 적용할 수 없는 것을 유념해야 한다.
(단계 S4202) 다중화 유닛의 첫 번째 TS 패킷에 할당된 ATS를 사용하여, 이 TS 패킷으로부터 변환된 MPEG-PS 팩의 디코더 입력 시각(SCR)을 연산한다. 이 SCR은 상기한 바와 같이 연산된다. SCR이 결정되면 도 38에 나타낸 팩 헤더가 완성된다. 이것은 팩 헤더내에 SCR 이외에 고정적인 값만이 허용되기 때문이다.
(단계 S4203) 이어서 패킷 헤더가 생성된다.
패킷 헤더는 한정된 SESF의 PES 패킷 헤더에 따라서 생성된다. 생성되는 패 킷 헤더는 도 39에 나타내는 필드 값으로써 포맷팅되어야 한다. 이것은 헤더 길이 또는 기타 필드 값이 일정하지 않으면 한정된 SESF로부터의 변환이 일정하지 않게 되어서 버퍼 관리가 영향을 받기 때문이다. 여기에 도시하지 않은 필드는 일정치를 저장하고 따라서 여기서 생략되어 있는 것을 염두에 두어야 한다.
한정된 SESF에 있어서 PES 패킷 헤더(MPEG-TS)로부터 MPEG-PS 패킷 헤더로의 변환에 필요한 처리를 최소화하기 위하여 PES 패킷 헤더의 필드 값이 상세하게 정의되어 있다.
하나의 PES 패킷의 크기가 하나의 팩의 크기에 비하여 크면, 하나의 PES 패킷은 다수의 팩으로 변환된다. 이 경우에, 제2 및 이후의 팩의 패킷 헤더에 대한 이하의 것이 변경된다. 즉, PES 패킷으로부터 생성된 제1패킷 헤더의 PTS_DTS_flags가 00b로 설정되고, PES_extention_flag가 0b에 설정되고, stuffing_byte 길이가 조정되고, 또한 PES_header_data_length가 정정된다.
따라서, PES 패킷 헤더로부터 제1패킷 헤더를 부분적으로 변경하고, 또한 제1패킷 헤더로부터 제2 및 이후의 패킷 헤더를 부분적으로 변경함으로써 패킷 헤더가 생성된다.
(단계 S4204) 이어서, TS 패킷의 페이로드 부분을 PS 팩에서의 페이로드의 선두로부터 순차적으로 간단하게 복사한다.
(단계 S4205 내지 단계 S4207) 다중화 유닛이 완성될 때까지(즉, 11개의 TS 패킷에 대하여) 이 단계를 단순히 반복한다. 널(null) 패킷이 삽입될 수 있으므로, 널 패킷의 PID(0x1FFF)를 확인하고 TS 패킷 페이로드 데이터를 복사한다.
하나의 PES 패킷내의 최종 데이터를 저장하는 TS 패킷만이 적응 필드를 갖는 것으로 한정하는 것이 바람직하다. 결과적으로, 하나의 PES 패킷내의 최종 데이터를 저장하는 TS 패킷을 제외한 모든 TS 패킷은 184 바이트를 포함하는 고정 길이의 페이로드를 저장하고, 따라서 페이로드 데이터의 판독이 더욱 용이하다.
(단계 S4208) 이어서 다중화 유닛 페이로드 데이터의 종단까지의 복사가 완료되면 생성되는 프로그램 스트림 팩의 바이트 길이를 연산한다. 팩 길이가 2048 바이트이면 팩이 완성된 것이다. 바이트 길이가 2048 바이트가 아니면, 제어는 단계 S4209로 진행된다.
(단계 S4209) 팩이 2048 바이트 이하이면, 팩 길이가 2048 바이트가 되도록 페이로드의 종단에 패딩(padding) 패킷을 부가한다.
AV 데이터를 저장하는 다중화 유닛으로부터의 변환은 상기한 바와 같다. 이 처리는 단순히, 한정된 SESF의 변환을 위하여 지정된 부분의 처리가 종료될 때까지 다중화 유닛이 검출되는 때에만 반복된다.
상기의 변환 처리를, 상이한 타입의 팩의 처리를 위하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.
＜비디오 팩(V_PCK)으로의 변환＞
도 40A 및 40B는 한정된 SESF로부터 MPEG-PS로의 변환을 나타낸다. 도 40A에 나타내는 바와 같이, 하나의 비디오 PES 패킷은 통상적으로 2 KB 이상이고, 따라서, 한정된 SESF로의 다중화를 위해서 통상적으로 다수의 다중화 유닛으로 분할된다.
하나의 비디오 PES 패킷내의 최종 다중화 유닛을 제외하고, 한정된 SESF는, 가능한 한 많은 PES 패킷 데이터가 각각의 다중화 유닛에 채워 넣어지도록 구성되어 있다. 따라서, 최종 다중화 유닛을 제외하고, 모든 다중화 유닛은 2024 바이트(=184×11 바이트)의 데이터를 저장한다.
한정된 SESF를 이와 같이 정의함으로써, TS2PS 변환시에 PES_packet_length 및 stuffing_byte 필드를 사전 정의할 수 있다.
하나의 비디오 PES 패킷에 대한 데이터를 저장하는 최종 다중화 유닛의 나머지 영역에는 적응 필드와 널 패킷을 삽입하여 하나의 완전한 다중화 유닛을 형성한다.
도 40A 및 40B에 나타내는 바와 같이, 하나의 비디오 PES 패킷내의 다중화 유닛은 이하의 3가지 타입이 있다.
즉, PES 패킷내의 제1데이터를 저장하는 제1다중화 유닛(도면에서 MU #1), PES 패킷의 중간으로부터의 데이터를 저장하는 다중화 유닛(도면에서 MU #n, 여기서 n=2, 3, ..., N-1), 및 PES 패킷으로부터의 최종 데이터를 저장하는 다중화 유닛(MU #N)이 있다.
TS2PS 변환된 MPEG-PS의 생성된 팩은 도 40B에 나타내는 바와 같이 이러한 다중화 유닛의 타입에 따라서 나타낸 것이다.
MU #1로부터 변환된 팩은 항상 최소한 10 바이트의 공백 스페이스를 구비하도록 생성되고, 이에 따라서 종단에 패딩 패킷이 부가된다.
DVD 포맷의 팩에서 7 바이트 이하의 스페이스가 남으면 스터핑(stuffing) 바이트(패킷 헤더에서의 최종 필드)가 부가되어서 총 2048 바이트가 된다. 8 바이트 이상이 공백이면, 패딩 패킷이 부가된다.
MU #n으로부터 변환된 팩은 하나의 스터핑 바이트가 부가되어서 팩이 완성된다. MU #N으로부터 변환된 팩은, 팩이 컴파일(compile)되면 최소한 8 바이트가 통상적으로 공백이므로 패딩 패킷이 부가된다.
＜오디오 팩(A_PCK)으로의 변환＞
도 41A 및 41B는 한정된 SESF의 MPEG-PS로의 변환을 나타낸다. 도면에 나타내는 바와 같이, (하나 이상의 오디오 프레임을 저장하는) 하나의 오디오 PES 패킷은 하나의 다중화 유닛보다 작다.
하나의 오디오 PES 패킷이 하나의 다중화 유닛내에 맞추어 배치되므로, 비디오 PES 패킷 변환에 사용되는 것과 같은 복잡한 변환이 필요하지 않다. 즉, 도 41B에 나타내는 바와 같이, 생성된 팩에 패딩 패킷이 항상 삽입된다.
또한, TS2PS 변환시에 PES_packet_length가 변화하지 않으므로, MPEG-1 오디오 변환시에 변환에 필요한 유일한 연산은 stream_id를 적절하게 설정하는 것이다.
도 42는 한정된 SESF에서의 허용 가능한 오디오 비트 전송 속도, 및 AC-3과 MPEG-1 오디오가 저장되는 경우의 하나의 오디오 PES 패킷에 저장되는 최대 페이로드를 나타낸다. 하나의 오디오 PES 패킷에 여기서 나타낸 최대 바이트 길이를 초과하는 오디오 데이터는 저장되지 않으므로 패딩 패킷이 항상 삽입된다.
＜TS2PS 변환 처리＞
TS2PS 변환 처리를 도 43 내지 도 54의 플로차트를 참조로 하여 상세하게 설명한다.
도 43은 TS2PS 변환의 주요한 처리의 플로차트이다. 이 처리는 사용자로부터의 TS2PS 변환 요구에 따라서 개시된다. 제1단계는 변환이 개시되는 첫 번째 SESF 캡슐을 탐색하는 것이다(S11). 이어서 처리할 SESF 캡슐이 검출되었는가를 판단한다(S12). 검출되지 않으면, 처리를 종료한다. 검출되면 초기화 처리(S13) 및 캡슐 유닛 처리(S14)를 실행한다.
도 44는 초기화 처리(S13)의 플로차트이다. 이 처리는 후속 처리에서 사용되는 변수를 설정하여 초기화하고, Tip 패킷이 판독되었는가를 판단함으로써(S21) 개시된다. Tip 패킷이 판독되지 않은 경우, Tip 패킷을 판독한다(S22). 이어서, 변수 ATSTip에 Tip 패킷의 ATS 값을 기록하고(S23), 변수 PCRTip에 Tip 패킷의 PCR 값을 기록하고(S24), 처리되는 다중화 유닛의 수를 정의하는 변수 MU_num을 0에 초기화하고(S25), 또한 ATS 오버플로의 횟수를 표시하는 변수 WA를 0에 초기화한다(S26).
도 45는 캡슐 유닛 처리(S14)의 플로차트이다. 이 처리는 마찬가지로 하나의 TS 패킷을 판독함으로써 개시된다(S31). 이어서 판독한 TS 패킷이 Tip 패킷인가를 검출한다(S32). 판독한 TS 패킷이 Tip 패킷이면 처리를 종료한다. Tip 패킷이 아니면 판독한 TS 패킷이 오디오 패킷 또는 비디오 패킷을 포함하는가를 검출한다(S33). TS 패킷이 오디오 패킷 또는 비디오 패킷을 포함하지 않으면, 제어는 단계 S31로 복귀되고, 오디오 또는 비디오 패킷을 포함하는 TS 패킷이 검출될 때까지 TS 패킷을 순차적으로 판독한다(S31 내지 S33). TS 패킷이 오디오 또는 비디오 패킷을 포함하면, 다음의 10개의 TS 패킷을 또한 판독한다(S34). 이어서 MU_num이 증가된다(S35). 이어서, 다중화 유닛의 첫 번째 TS 패킷으로부터의 ATS 값을 변수 ATS[MU_num]에 기록한다(S36). 다중화 유닛의 PES 패킷내의 페이로드 데이터의 바이트 길이를 payload_len에 설정한다(S37). 이어서 팩 유닛 처리를 실행한다(S38).
도 46은 팩 유닛 처리(S38)의 플로차트이다. 이 팩 유닛 처리는 5개의 서브루틴, 즉, SCR 연산(S41), 팩 헤더 처리(S42), 패킷 헤더 처리(S43), 페이로드 처리(S44), 및 패딩 패킷 처리(S45)를 포함한다. 이하에, 이 서브루틴의 각각을 설명한다.
SCR 연산 처리를 도 47에 나타낸다. 이 처리는 팩 SCR 값을 결정하는 것이다.
우선, 변수 MU_num을 참조하여 캡슐내의 첫 번째 다중화 유닛을 검출한다. 첫 번째 다중화 유닛이 존재하면 ATSTip의 값이 변수 ATS[0]에 기록되고, PCRTip이 변수 SCR[0]에 기록된다(단계 S51 내지 S53).
이어서, ATS[MU_num]과 ATS[MU_num-1]을 비교한다(S55). 다중화 유닛의 첫 번째 패킷으로부터의 ATS 값을 ATS[i]에 저장한다. ATS 값은 소정의 패킷을 기준으로 한 상대적인 전송 타이밍을 나타낸다. 따라서, 더 나중의 패킷의 ATS 값은 선행하는 패킷의 ATS 값보다 통상적으로 더 크다. 그러나, ATS는 30 비트내에서 구성할 수 있는 한정된 값이므로, 자리 올림(칼럼 오버플로)이 발생한다. 이 경우에 더 나중의 패킷의 ATS 값이 선행하는 패킷의 ATS 값보다 더 작을 수도 있다. 단계 S54는 이러한 ATS 값의 역전(逆轉)을 모니터함으로써 자리 올림(칼럼 오버플로)의 발생 여부를 판단한다. ATS[MU_num]이 ATS[MU_num-1]보다 더 작거나 동일하면, 즉, 오버플로가 검출되면, 변수 WA가 증가된다(S55).
이어서, SCR[MU_num-1]+T와 (PCRTip+ATS[MU_num]-ATSTip+WA×BS 중에서 더 큰 것이 SCR[MU_num] 대신에 대체된다(S56).
후속해서 도 48을 참조하여 팩 헤더 처리를 설명한다.
이 처리는 팩 헤더 데이터를 도 38에 나타낸 데이터 구조로 편집하는 것이다. SCR을 300으로 나눈 나머지가 SCR_extention에 기록되고(S61), 그 몫이 SCR_base에 기록되고(S62), "0x6270"이 program_mux_rate에 기록되고(S63), 또한 "000b"가 pack_stuffing_length에 기록된다(S64). 이어서, 기타 필드 값이 적절하게 편집되어서 팩 헤더 데이터가 완성된다(S65).
도 49를 참조하여 패킷 헤더 처리를 설명한다.
이 처리는 스트림 ID를 설정하는 스트림 ID 루틴으로부터 개시된다(S71). 이어서 다중화 유닛의 첫 번째 TS 패킷이 PES 패킷 헤더를 포함하는 가를 검출한다(S72). 다중화 유닛의 첫 번째 TS 패킷이 PES 패킷 헤더를 포함하면, start-of-PES 패킷 처리가 실행되고(S73), 그렇지 않은 경우, non-start-of-PES 패킷 처리가 실행된다(S74). 다중화 유닛의 첫 번째 TS 패킷이 PES 패킷 헤더를 포함하는가는 TS 패킷 헤더내의 payload_unit_start_indicator를 참조하거나 또는 PES 패킷 헤더 시작 코드가 저장되어 있는 가를 직접 검출함으로써 판단할 수 있다.
이어서, 도 50을 참조하여 스트림 ID 처리를 설명한다.
이 처리는 stream_ID 필드 값을 설정하는 것이다. 처리되는 스트림의 타입이 "MPEG-2 비디오"이면, stream_ID를 "0xE0"에 설정한다(S81, S82). 스트림 타입이 "AC3-오디오"이면, stream_ID를 "0xBD"에 설정한다(S83, S84). 스트림 타입이 "MPEG-1 오디오"이고 또한 "1차 오디오"이면, stream_ID를 "0xC0"에 설정한다(S85, S86, S87). 스트림 타입이 "MPEG-1 오디오"이고 또한 "2차 오디오"이면, stream_ID를 "0xC1"에 설정한다(S85, S88, S89).
이어서, 도 51을 참조하여 start-of-PES 패킷 처리를 설명한다.
도 56은 MPEG 표준의 PES 패킷 구조를 상세하게 나타낸다. 이 start-of-PES 패킷 처리는 도 56에 나타내는 구조에 따라서 필드 값을 편집하는 것이다.
우선, 스트림 타입이 "MPEG-2 비디오"인 것이 검출되면(S91), 이하의 식으로부터 연산된 값이 PES_packet_length에 기록된다(S92).
PES_packet_length=(3+PES_header_data_length)+payload_len
변환전의 TS 패킷의 각각의 필드의 "10"으로부터 PES_header_data_length까지의 3 바이트(도 56 참조)가 변환된 MPEG-PS 팩의 패킷 헤더의 대응하는 필드에 직접 복사된다(S93). 변환전의 TS 패킷내의 PTS_DTD_flags를 참조하여 PTS가 존재하는가를 검출한다(S94). PTS가 존재하면, PTS가, 변환된 MPEG-PS 팩의 패킷 헤더의 대응하는 필드에 직접 복사된다(S95). 마찬가지로, PTS_DTD_flags를 참조하여 DTS가 존재하는가를 검출한다(S96). DTS가 존재하면, DTS가, 변환된 MPEG-PS 팩의 패킷 헤더의 대응하는 필드에 직접 복사된다(S97). PES_extention_flag가 "1"에 설정되면(S98), 단계 S99가 실행된다.
단계 S99에서, 스트림 타입을 다시 검출하고, PES_private_data_flag로부터 P_STD_buffer_flag까지의 3 바이트를 검출된 스트림 타입에 따라서 고쳐쓴다. 즉, 스트림 타입이 "MPEG-2 비디오"이면(S99), PES_private_data_flag로부터 P_STD_buffer_flag까지의 3 바이트를 "0x1E60E8"로 고쳐쓴다(S100). 스트림 타입이 "AC3-오디오"이면(S101), "0x1E603A"를 기록한다(S102). 스트림 타입이 "MPEG-1 오디오"이면(S103), "0x1E4020"을 기록한다(S104).
이어서, 도 52를 참조하여 non-start-of-PES 패킷 처리를 설명한다.
PES 패킷내의 "10"으로부터 PES_extention_flag까지의 2 바이트를 "0x8000"에 설정하고(S111), payload_len이 2018보다 작은가를 검출한다(S112). payload_len은 하나의 다중화 유닛내의 PES 패킷의 데이터 길이이고, 최대 184×11=2024 바이트이다. payload_len이 2018보다 작으면, PES_header_data_length를 0에 설정한다(S113). payload_len이 2018보다 크거나 동일하면, PES_header_data_length를 (2025-payload_len)에 설정하고(S114), PES 패킷에 PES_header_data_length의 바이트 길이를 채워넣는다(S115). 이하의 식으로부터 연산된 값을 PES_packet_length에 설정한다(S116).
PES_packet_length=(3+PES_header_data_length)+payload_len
이어서 도 53을 참조로 하여 페이로드 처리를 설명한다.
우선, 변수 i를 1로 초기화한다(S121). 이어서 i 번째의 TS 패킷에 저장된 PES 패킷의 페이로드 데이터를 판독하여(S122), 팩의 페이로드 데이터에 부가한다(S123). 이어서, 변수 i를 증가시킨다(S124). i=12가 될 때까지, 즉, 하나의 다중화 유닛내의 모든 TS 패킷이 처리될 때까지 단계 S122 내지 S125를 반복한다(S125).
이어서 도 54를 참조로 하여 패딩 패킷 처리를 설명한다.
우선, PES_packet_length가 2028인가를 검출한다(S131). PES_packet_length가 2028이 아니면, 패딩 패킷의 PES_packet_length를 {(2028-PES_packet_length)- 6}에 설정하고(S132), 패딩 패킷을 페이로드에 부가한다(S133).
본 발명을 첨부 도면을 참조로 하여 바람직한 실시예와 함께 설명했지만, 당업자에게는 여러가지 변경 및 변형이 있을 수 있는 것이 명백한 것을 염두에 두어야 한다. 이러한 변경 및 변형은 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 한, 첨부된 청구범위에 의해서 정의된 바와 같이 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 이해하여야 한다.

Claims (11)

  1. 특정 포맷으로 다중화된, 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 포함하는 제1스트림을 제2스트림으로 변환하는 스트림 변환장치로서, 제1스트림은 구분화된(segmented) 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기가 상이한 스트림 변환장치에 있어서,
    한정된 포맷(constrained format)에 의해서,
    제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록이 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이며,
    스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록(destination second block)의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은, 변환되는 소스 유닛(source unit)의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각인 제1후보 시각 및 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각인 제2후보 시각 중의 더 나중의 것에 동일하고,
    스트림 변환 시스템은,
    기록매체로부터 제1스트림을 판독할 수 있는 판독부,
    판독된 제1스트림을 제2스트림으로 변환할 수 있는 변환부, 및
    변환된 제2스트림을 기록매체에 기록할 수 있는 기록부를 포함하고, 또한
    상기 변환부는, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각 중의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시(time stamp) 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정하는 것을 특징으로 하는 스트림 변환장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1스트림내의 복수의 연속적인 유닛을 제어 블록이 삽입되는 하나의 캡슐로서 관리하고,
    상기 유닛의 선두에 위치하는 제1블록은 제1기준치에 의한, 시스템 디코더에의 입력 개시 시각을 나타내는 제1시각 표시 정보(ATS[i])를 포함하고,
    제어 블록은 제1기준치에 의한 제1시각 표시 정보(ATS_tip), 및 제1기준치와는 상이한 제2기준치에 의한 제2시각 표시 정보(PCR_tip)를 포함하고, 또한
    각각의 유닛의 선두에 위치한 제1블록의 제2시각 표시 정보(calculated_PCR [i]), 및 제1스트림으로부터 변환된 제2스트림내에 포함된 각각의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각(SCR[i])은 이하의 식으로부터 취득되는 것을 특징으로 하는 스트림 변환장치.
    SCR[1]=calculated_PCR[1]
    SCR[i]=max(SCR[i-1]+T, calculated_PCR[i])
    calculated_PCR[i]=PCR_tip+(ATS[i]-ATS_tip+C)
    (여기서, i는 2 이상의 정수(整數)이고, T는 제2블록의 최소 전송 시간이며, C는 ATS[i]의 오버플로(overflow)에 대한 보정계수이다.)
  3. 비디오 정보 및 오디오 정보를 다중화하여, 그 정보를 제1스트림으로부터 제2스트림으로의 변환을 가능하게 하는 포맷으로 기록매체에 기록하는 기록장치로서, 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기가 상이한 기록장치에 있어서,
    상기 포맷에 의해서,
    제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이며,
    스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각인 제1후보 시각 및 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각인 제2후보 시각 중의 더 나중의 것에 동일하고,
    제1스트림은, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정함으로써, 제2스트림으로 변환되고,
    상기 기록장치는,
    포맷에 따라서 제1스트림에 기록되는 비디오 정보 및 오디오 정보를 인코딩할 수 있는 인코딩부,
    인코딩된 제1스트림을 기록매체에 기록할 수 있는 기록부, 및
    인코딩부와 기록부를 제어할 수 있는 제어부를 포함하고,
    제어부는 제1스트림을 인코딩하는 경우 인코딩된 제1스트림으로부터 변환되는 제2스트림을 예상하여, 인코딩된 제1스트림에서도 또한 예상되는 제2스트림에서도 버퍼 언더플로(underflow) 및 버퍼 오버플로 중 최소한 하나가 발생하지 않도록 제1스트림을 인코딩하는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  4. 제3항에 있어서,
    제1스트림내의 복수의 연속적인 유닛을 제어 블록이 삽입되는 하나의 캡슐로서 관리하고,
    상기 유닛의 선두에 위치하는 제1블록은 제1기준치에 의한, 시스템 디코더에의 입력 개시 시각을 나타내는 제1시각 표시 정보(ATS[i])를 포함하고,
    제어 블록은 제1기준치에 의한 제1시각 표시 정보(ATS_tip), 및 제1기준치와는 상이한 제2기준치에 의한 제2시각 표시 정보(PCR_tip)를 포함하고, 또한
    각각의 유닛의 선두에 위치한 제1블록의 제2시각 표시 정보(calculated_PCR [i]), 및 제1스트림으로부터 변환된 제2스트림내에 포함된 각각의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각(SCR[i])은 이하의 식으로부터 취득되는 것을 특징으로 하는 기록장치.
    SCR[1]=calculated_PCR[1]
    SCR[i]=max(SCR[i-1]+T, calculated_PCR[i])
    calculated_PCR[i]=PCR_tip+(ATS[i]-ATS_tip+C)
    (여기서, i는 2 이상의 정수(整數)이고, T는 제2블록의 최소 전송 시간이며, C는 ATS[i]의 오버플로(overflow)에 대한 보정계수이다.)
  5. 제3항에 있어서, 오디오 데이터 및 비디오 데이터에 대하여 허용되는 전송 속도 조건은, 제1스트림과 제2스트림이 상이하고, 또한
    제어부는, 인코딩된 제1스트림 및 예상되는 제2스트림 모두의 경우에 제1스트림이 이러한 전송 속도 조건을 만족시키도록 인코딩부를 제어하는 것을 특징으로 하는 기록장치.
  6. 제5항에 있어서, 이러한 전송 속도 조건에 의하면,
    제1스트림에서의 비디오 데이터를 저장하는 제1블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도는 오디오 데이터를 저장하는 제1블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도보다 크거나 동일하고, 또한
    제2스트림에서의 비디오 데이터를 저장하는 제2블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도는 오디오 데이터를 저장하는 제2블록에 대하여 허용되는 최대 전송 속도에 동일한 것을 특징으로 하는 기록장치.
  7. 제1스트림을 제2스트림으로의 변환을 가능하게 하는 포맷으로 다중화된 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 기록하는 기록매체로서, 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기가 상이한 기록매체에 있어서,
    상기 포맷에 의해서,
    제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이며,
    스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각인 제1후보 시각 및 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각인 제2후보 시각 중의 더 나중의 것에 동일하고,
    제1스트림은, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정함으로써, 제2스트림으로 변환되는 것을 특징으로 하는 기록매체.
  8. 제7항에 있어서,
    제1스트림내의 복수의 연속적인 유닛을 제어 블록이 삽입되는 하나의 캡슐로서 관리하고,
    상기 유닛의 선두에 위치하는 제1블록은 제1기준치에 의한, 시스템 디코더에의 입력 개시 시각을 나타내는 제1시각 표시 정보(ATS[i])를 포함하고,
    제어 블록은 제1기준치에 의한 제1시각 표시 정보(ATS_tip), 및 제1기준치와는 상이한 제2기준치에 의한 제2시각 표시 정보(PCR_tip)를 포함하고, 또한
    각각의 유닛의 선두에 위치한 제1블록의 제2시각 표시 정보(calculated_PCR [i]), 및 제1스트림으로부터 변환된 제2스트림내에 포함된 각각의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각(SCR[i])은 이하의 식으로부터 취득되는 것을 특징으로 하는 기록매체.
    SCR[1]=calculated_PCR[1]
    SCR[i]=max(SCR[i-1]+T, calculated_PCR[i])
    calculated_PCR[i]=PCR_tip+(ATS[i]-ATS_tip+C)
    (여기서, i는 2 이상의 정수(整數)이고, T는 제2블록의 최소 전송 시간이며, C는 ATS[i]의 오버플로(overflow)에 대한 보정계수이다.)
  9. 특정 포맷으로 다중화된, 비디오 데이터 및 오디오 데이터를 포함하는 제1스트림을 제2스트림으로 변환하는 스트림 변환방법으로서, 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기가 상이한 스트림 변환방법에 있어서,
    한정된 포맷에 의해서,
    제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록이 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 다중화 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이며,
    스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각인 제1후보 시각 및 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각인 제2후보 시각 중의 더 나중의 것에 동일하고,
    상기 스트림 변환방법은, 기록매체로부터 판독된 제1스트림을 제2스트림으로 변환하기 위하여,
    유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하는 단계, 및
    제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스트림 변환방법.
  10. 비디오 정보 및 오디오 정보를 다중화하여, 그 정보를 제1스트림으로부터 제2스트림으로의 변환을 가능하게 하는 포맷으로 기록매체에 기록하는 기록방법으로서, 제1스트림은 구분화된 데이터를 제1블록에 저장하는 구조를 가지고 있고, 제2스트림은 구분화된 데이터를 제2블록에 저장하는 구조를 가지고 있으며, 제1 및 제2블록의 최대 데이터 크기가 상이한 기록방법에 있어서,
    상기 포맷에 의해서,
    제1스트림내의 소정 수의 연속적인 제1블록은 하나의 유닛(다중화 유닛)으로서 관리되고, 상기 소정 수는 상기 유닛에 저장된 데이터의 총량이 하나의 제2블록에 저장된 데이터의 양을 초과하지 않도록 설정되고, 또한 동일한 유닛에 저장된 모든 데이터가 동일한 비디오 스트림 또는 동일한 오디오 스트림이며,
    스트림이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각은, 변환되는 소스 유닛의 시스템 디코더에의 입력 개시 시각인 제1후보 시각 및 소스 유닛이 변환되는 데스티네이션 제2블록의 바로 이전의 제2블록의 시스템 디코더에의 입력이 종료되는 시각인 제2후보 시각 중의 더 나중의 것에 동일하고,
    제1스트림은, 유닛을 구성하는 제1블록을, 제1블록의 다중화 순서를 변경하지 않고 유닛마다 하나의 제2블록으로 변환하고, 또한 제1 및 제2후보 시각의 더 나중의 것을 변환된 제2블록의 시각 표시 정보로서 선택하여 제2블록의 디코더 입력 개시 시각을 설정함으로써, 제2스트림으로 변환되고,
    상기 기록방법은, 제1스트림을 인코딩하는 경우, 인코딩된 제1스트림으로부터 변환되는 제2스트림을 예상하는 단계, 인코딩된 제1스트림에서도 또한 예상되는 제2스트림에서도 버퍼 언더플로 또는 버퍼 오버플로 중 최소한 하나가 발생하지 않도록 제1스트림을 인코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 기재된 방법을 컴퓨터상에서 실행하는 컴퓨터-판독 가능한 프로그램.
KR20037013242A 2001-11-30 2002-11-28 스트림 변환 방법 및 장치, 데이터 기록 방법 및 장치와,데이터 기록매체 KR100895727B1 (ko)

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