KR100981693B1

KR100981693B1 - 비디오 신호의 타임-베이스를 변경하는 시스템

Info

Publication number: KR100981693B1
Application number: KR1020057010770A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 더블유. 살로몬; 알베르트 엠. 에이. 리카에르트
Original assignee: 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2003-12-15
Publication date: 2010-09-13
Also published as: JP2006510306A; JP4649210B2; TWI350110B; US20060078300A1; EP1576827A1; TW200507655A; KR20050085614A; CN1726720A; CN100438635C; AU2003286336A1; US7899302B2; US20110110642A1; WO2004056126A1

Abstract

저장장치(500)는 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 소정의 비디오 인코딩 표준을 따르는 디지털 비디오 스트림을 수신하는 입력부(405)를 포함한다. 그 디지털 비디오 스트림은 일련의 디지털 비디오 스트림, 일련의 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR), 및 일련의 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 포함한다. 타임-베이스 모디파이어(510)는 연속하는 프리젠테이션 타임 스탬프들 간의 일정한 소정의 프레임-타임에 근거하여 PTS를 각각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하며, 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n(j≥n>0) 간의 기대 시간과 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 실제 시간의 비율에 의존하는 스케일링 계수를 이용하여 PCR을 스케일링함으로써 PCR을 각각 변경된 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(M-PCR)로 교체한다. 여기서, j≥n>0이며, 기대시간은 소정의 프레임 시간의 n배이다.

비디오 신호, 타임-베이스, MPEG

Description

비디오 신호의 타임-베이스를 변경하는 시스템{System for modifying the time-base of a video signal}

본 발명은 디지털 비디오 통신 시스템을 통해 연결된 인코딩 장치 및 저장 장치와 디코더/렌더러(renderer)를 포함하며, 디지털 비디오 스트림의 타임 베이스를 변경하는 시스템에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 저장 장치 및 타임 베이스 모디파이어에 관한 것이다. 또, 본 발명은 디지털 비디오 스트림의 타임-베이스를 변경하는 방법 및 그 방법을 실행하는 소프트웨어에 관한 것이다.

현재까지, 대부분의 비디오 신호는 아날로그 형식으로 테이프에 기록되어 왔었다. DVD 등의 재생을 위한 디지털 비디오의 빠른 업테이크(uptake)는 DVD+RW와 같은 기록 가능한 광 디스크 혹은 기록장치 기반의 하드디스크 등의 디지털 기록매체 상에 비디오 자료를 기록하는 요구를 증가시키는 결과를 낳았다. 보편적으로 사용되는 디지털 인코딩 방식은 MPEG,특히 MPEG2이다. 아날로그 비디오 신호를 기록하기 위하여 사용자는 VCR와 캠코더와 같은 아날로그 재생장치를 사용하여, 아날로그 비디오 신호를 발생하고, (MPEG) 인코더를 이용하여 이 신호를 디지털 형식으로 인코딩하여 디지털 저장 매체 상에 저장한다. MPEG 인코더는 독립형 장치 또는 VCR,텔레비젼 등과 같은 다른 장치에 집적화될 수도 있다. P1394 버스와 같은 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 인코딩된 신호는 다음의 디코더/렌더러의 공급을 위해 디코더/렌더러 혹은 디지털 저장 장치에 공급될 수 있다. 디코딩/렌더링을 가능하게 하기 위해서 부호화된 신호는 MPEG와 같은 인코딩/전송 표준을 따라야 한다. MPEG 비디오 인코딩/전송에 대해서는 International Standard ISO/IEC 13818-2:1995(E) Information Technology; Generic coding of moving pictures and associated information: Video와, International Standard ISO/IEC 13818-1:1996(E) Information Technology; Generic coding of moving pictures and associated information: System에 기술되어 있다. 특히, 디지털 비디오의 스트림의 타이밍은 중요하다. 결론적으로, 디지털 비디오 인코딩/전송 표준은 인코더와 디코더 내의 클럭을 동기화된 방식으로 동작시키는 클럭신호들을 명시한다. 이들 클럭 신호는 프로그램 클럭 레퍼런스 스템프(PCR:Program clock reference stamps)라 불려질 것이다. 부가적으로, 타이밍 신호들은 개개의 프레임에 대하여 공급되어, 렌딩 장치가 정확한 시간에서 프레임을 렌더링할 수 있게 한다. 이들 타이밍 신호는 PTS(presentation time stamps)라 불려질 것이다. 게다가, MPEG 디코딩이 시작할 때 디코더에 표시되는 타이밍 신호들이 존재할 수 있다. 이들 신호들은 디코딩 타임 스탬프(DTS:decoding time stamps)라고 불려질 것이다. 비디오 신호 뿐만 아니라 인코더에 공급된 아날로그 또는 디지털 비디오 신호는 비디오 신호 내의 프레임 경계를 나타내는 프레임 신호(vsync)를 포함한다. 이 프레임 신호는 비디오 프레임과 동기화된다. 인코딩된 스트림 내의 PTS 신호는 vsync 신호의 도달에 동기화하는 인코딩된 비디오 스트림 내에 통상적으로 삽입된다.

DVB(Digital Video Broadcast)에 대하여 명시된 바와 같이 MPEG2 전송을 위하여, PCR과 PTS의 타이밍은 규정된 주파수와 공차(tolerance)를 갖는 동일한 클럭에 근거한다. 예를 들어, MPEG에 의해 규정된 클럭은 27Mhz에서 동작하며, (100만에 대한 일부분) 30ppm보다 적게 일탈해야만 한다. 보편적으로 비디오 신호의 프레임 율은 25Hz 또는 30Hz이며, vsync 펄스는 동일한 주파수를 갖는다. 정확히 25Hz의 프레임 율을 갖는 아날로그 비디오 신호의 직접적인 변환에 의해서 매 40ms마다 한번 존재하는 PTS 값을 갖는 MPEG 스트림이 발생된다. 그러나, 아날로그 재생 장치에 의해 재생된 비디오 신호의 프레임 율의 편차는 100ppm까지이다. 매 프레임 주기마다 한번 PTS를 갖는 디지털 비디오 신호를 얻기 위해서는, MPEG 인코더가 비디오 입력 신호의 vsync에 락킹(locked)될 수 있다. 이와 같이 얻어진 인코딩된 디지털 비디오 신호는 100 ppm을 일탈하는 PCR를 가지므로 MPEG 컴플리언트(compliant)는 아니다. 그러한 인코딩된 비디오 스트림은 네트워크를 통해서 디코더/렌더러에 공급되지 않아야 한다. 왜냐하면, 디코딩 장치는 인코딩된 디지털 비디오 신호를 디코딩할 수 없기 때문이다. 다른 한편, MPEG 클럭을 직접 사용하여 프레임 율의 너무 큰 편차를 무시하면 프레임을 스킵하거나 반복해야 하는 문제점이 발생된다.

본 발명의 목적은 저장장치에 기록된 후에 재생될 수 있으며, 품질 열화가 없이 실시간으로 인코딩된 비디오 신호를 사용자에게 제공할 수 있게 하는 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위해서, 디지털 비디오 스트림의 타임-베이스를 변경하는 시스템은, 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 접속된 저장장치 및 인코딩장치와, 디코더/렌더러를 포함하며,

상기 인코딩장치는, 입력 비디오 신호와, 상기 입력 비디오 신호에서의 프레임 영역을 나타내며 이것에 동기하는 입력 프레임 신호를 수신하는 입력부; 상기 입력 비디오 신호와 상기 입력 프레임 신호를 소정의 비디오 인코딩 표준을 따르는 대응하는 디지털 비디오 스트림으로 변환하고, 상기 비디오 인코딩 표준을 따르는 인코더 클럭을 포함하는 인코더; 및 상기 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 상기 디지털 비디오 스트림을 제공하는 출력부를 포함하며, 상기 디지털 비디오 스트림은 수신된 입력 비디오 스트림에 대응하는 일련의 디지털 비디오 스트림; 상기 인코더 클럭의 클럭신호를 표시하는 일련의 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR); 및 각각의 디지털 비디오 프레임과 각각 관련되어 있으며 상기 디지털 비디오 프레임에 대응하는 입력 비디오 프레임을 수신하는 순간에 상기 클럭신호에 의해 구동되는 카운터의 값을 나타내는 일련의 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 포함하고,

상기 저장장치는, 상기 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 상기 디지털 비디오 스트림을 수신하는 입력부; 연속하는 프리젠테이션 타임 스탬프들 간의 일정한 소정의 프레임-타임에 근거하여 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 각각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하며; 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n(j≥n>0) 간의 기대 시간(기대시간은 소정의 프레임 시간의 n배이다)과 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 상기 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 실제 시간의 비율에 근거하는 스케일링 계수를 이용하여 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 스케일링함으로써 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 각각 변경된 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(M-PCR)로 교체하도록 동작하는 타임-베이스 모디파이어; 상기 타임-베이스 변경된 비디오 스트림의 적어도 일부를 저장하는 저장부; 및 상기 저장장치로부터의 비디오 스트림을 상기 디코더/렌더러에 제공하는 출력부를 포함하며, 상기 디코더/렌더러는 상기 저장장치로부터 비디오 스트림을 수신하고, 상기 저장장치로부터 수신된 상기 비디오 스트림을 디코딩하여, 각각 관련된 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프와 동기하여 상기 비디오 스트림 내의 상기 디지털 비디오 프레임들을 렌더링하는 것을 용이하게 하는 입력부를 포함한다.

본 발명에 따른 시스템에 있어서, 인코딩된 비디오 스트림은 PCR과 PTS에 대한 타이밍 요구들에 관한 비디오 인코딩 표준을 따른다. 통신 인터페이스를 통해서 비디오 스트림을 수신하는 표준 디코더/렌더러는 가능한 품질의 손실임에도 불구하고, 실시간으로 비디오 스트림을 디코딩 및 렌더링할 수 있다. 왜냐하면, 디코더는 때때로 (입력 비디오 신호의 실제 프레임율이 최대 허용된 편차보다 높으면) 프레임를 스킵하거나 (입력 비디오 신호의 실제 프레임율이 최대 허용된 편차보다 낮으면) 프레임을 반복할 필요가 있다. 모든 비디오 프레임들은 스트림 내에 존재한다. 저장장치는 스트림의 프레임을 레코딩하기 위해 사용된다. 프레임들은 비디오 인코딩 표준에 의해 규정된 공차 내에 있는 정정된 프레임율로 저장부로부터 공급될 수 있다. 끝으로, 타임 베이스는 기대된 프레임 시간과 실제 프레임 시간을 비교함으로써 스케일링된다. 실제 프레임 시간은 PTS로부터 유도된다. 기대 프레임 시간은 25Hz 시스템에 대하여 연속하는 프레임 간에, 예를 들면 40msecs로 고정되고, 연속적으로 n 프레임 차이인 프레임 j-n과 j 간의 기대 프레임 시간은 그러한 프레임율에 대하여 n×40msecs이다. 이들 프레임 간의 실제 프레임 시간은 PTS[j]-PTS[j-n](클럭 수를 대응하는 기간으로 변환)에 의해 결정된다. 실제 프레임 시간과 기대 프레임 시간을 비교하면 스케일링 계수를 알 수 있다. PCR 값은 이 계수를 이용하여 스케일링될 수 있다. 유사하게, DTS 값은 그들이 존재하면 스케일링되어야 한다. 이 스케일링 후에, 연속하는 PTS 값 간의 오프셋은 고정된 프레임 시간에 대응해야 한다. 매우 동적인 조절을 하면, 2개의 연속하는 PTS 값(이 경우에 n=1)에 대하여 스케일링이 행해질 수도 있다. 또한 시작부터 지금까지 더 큰 시간, 예를 들면 5 프레임 차이(n=5) 또는 모든 프레임에 대하여 스케일링이 행해진다(첫번째 프레임이 0이면 n=j). 저장부는 인코딩 표준의 일정한 소정의 프레임율과 실제 프레임율과의 차이를 보상하기 위한 버퍼로서 작용한다. 그러한 버퍼는 비디오 인코딩 표준에 의해 정의된 것과 같이 지터 보상을 위한 필요한 것보다 실질적으로 더 커야 한다. 본 발명에 따른 타임-페이스 정정은 변경된 PCR 값을 계산하는 디지털 필터를 사용하여 수행될 수 있다.

청구항 2에 따르면, 타임-베이스 모디파이어는 상기 스케일링 계수에 의존하는 에러 신호를 시용하여 상기 수신된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프들(PTS)에 락킹된 클럭 신호를 발생시키도록 동작하는 클럭부를 포함하며, 또한 타임-베이스 모디파이어는 프로그램 클럭 레퍼런스(PCR)를 수신하는 순간에 클럭신호에 의해 구동되는 카운터를 샘플링함으로써 변경된 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(M-PCR)를 획득한다. 클럭을 PTS 신호에 락킹시킴으로써, 클럭신호가 일정한 표준 규정 프레임율에 근거하는 PTS 신호와 비교되는 실제 PTS 신호에 자동적으로 스케일링된다. 이 스케일링된 클럭은 원래의 PCR 신호를 교체하기 위해 사용될 수 있다.

청구항 3에 따르면, 수신된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프들은 로패스 필터링되며, 클럭부는 필터링된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프에 락킹된다. 이처럼, 고 주파수 지터량은 보다 안정적인 타임-베이스를 수정함으로써 제거된다. 청구항 4에 따르면, 타임-베이스 모디파이어는 스케일링 계수를 로패스 필터링하도록 동작한다.

청구항 5에 따르면, 디지털 비디오 스트림은 비디오 신호의 명목상의 프레임율에 대한 정보를 포함하며, 타임-베이스 모디파이어는 디지털 비디오 스트림으로부터 소정의 프레임 타임을 유도한다. MPEG 이송 스트림은 이미 이 정보(소위 시퀀스 헤더 내의 프레임율 코드라고 불려짐)을 포함한다. 이처럼, 타임-베이스 모디파이어는 사용자가 프레임율을 구성해야 하는 일없이 프레임율을 다르게 하기 위해 사용될 수 있다.

청구항 6에 따르면, 인코딩 장치의 입력부는 아날로그 오디오 신호를 수신하며, 인코딩장치는 비디오 입력 신호로부터 유도되며 입력 프레임 신호(vsync)에 락킹되는 샘플링 클럭 신호의 제어 하에 수신된 아날로그 오디오 신호를 샘플링하는 샘플러를 더 포함하며, 인코더는 샘플링된 오디오 신호를 대응하는 오디오 프레임의 타임 시퀀스로 변환하며, 오디오 프레임과 각각의 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(A-PTS)를 디지털 비디오 신호 스트림 내에 삽입한다.이처럼, 오디오 신호는 비디오 신호에 동기하여 샘플링되어, 실시간으로 스트림을 디코딩하는 디코더/렌더러에 의해 동시에 재생성되게 된다.

청구항 7에 따르면, 타임-베이스 모디파이어는 스케일링 계수를 이용하여 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(A-PTS)를 스케일링함으로써 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(A-PTS)를 변경된 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(MA-PTS)로 교체하도록 동작한다.

청구항 8에 따르면, 저장장치는 디지털 비디오 스트림의 각 패킷을 패킷 수신 시에 타임 스탬프하며, 대응하는 수신된 패킷과 관련하여 저장부 내에 각각의 타임 스탬프를 저장하고, 소정의 딜레이와 각각의 타임 스탬프들에 따른 저장된 스트림의 패킷들을 출력하도록 동작한다. 각 패킷을 타임 샘플링함으로써, 저장장치는 바람직한 순간에 저장부로부터 패킷들을 배출할 수 있다.

청구항 9에 따르면, 저장장치는 타이밍 신호를 제공하는 클럭을 포함하며, 또한, 저장장치는 스케일링 계수를 이용하여 스케일링된 상기 타이밍 신호를 저장부 내에 저장된 타임 스탬프로서 사용한다. 저장 타임 스탬프들은 비디오 PCR 타임 스탬프들과 같은 방법으로 스케일링된다. 이처럼, PCR값을 갖지 않는 패킷들은 정정된 시간에서 저장부로부터 방출된다.

청구항 10에 따르면, 저장장치는 수신된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)에 락킹된 클럭신호에 의해 구동되는 카운터로부터의 카운터 값을 저장부에 저장된 타임 스탬프로서 사용한다. 이처럼, 이미 스케일링된 PCR 신호는 PCR 값을 갖지 않는 패킷들을 타임 스탬프하여, 저장부로부터 패킷을 방출하기 위한 실제 시간을 제공하기 위해 사용된다.

청구항 11에 따르면, 비디오 인코딩 표준은 MPEG2이다. 이 인코딩/전송 표준은 널게 지원된다.

청구항 12에 따르면, 디지털 비디오 통신 시스템은 디지털 비디오 스트림을 전송하기 위한 등시성 통신 채널을 포함한다. 이것은 비디오 스트림의 신뢰할 수 있는 전송을 제공한다. 바람직하게는 IEEE1394 혹은 USB가 사용된다.

본 발명의 다른 관점들은 후에 기술될 실시예로부터 명확하게 드러날 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 블록도를 나타내며;

도 2는 본 발명에 따른 인코더의 일 실시예를 나타내고;

도 3은 인코더의 또 다른 실시예를 나타내며;

도 4는 개념적인 레코더의 블록도를 나타내고;

도 5는 저장장치의 일 실시예를 나타내며;

도 6은 저장장치의 또 다른 실시예를 나타내고;

도 7 및 도 8은 타임-베이스에 대한 조절을 나타내며;

도 9는 PLL과 vsync와의 락킹을 나타낸다.

도 1은 본 발명에 따른 시스템의 블록도를 나타낸다. 이 시스템은 인코딩 장치(10), 저장장치(10) 및 디코더/렌더러(30)를 포함한다. 인코딩 장치(10)는 적어도 하나의 비디오 신호를 수신하는 입력(12)을 포함한다. 도 1의 예에서, 입력(12)은 비디오 신호 v.s와 오디오 신호 a.s를 수신한다. 또한 인코딩 장치(10)는 AV 신호(들)를 인코딩하여 인코딩된 스트림을 디지털 통신 시스템(40)을 통해서 저장장치(20)에 제공하는 인코더(14)를 포함한다. 인코딩과 전송은 소정의 인코딩 표준에 따른다. 바람직한 실시예에 있어서, 인코딩은 MPEG2를 따른다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 다른 인코딩/전송 형태에 그 원칙을 적용할 수 있을 것이다. 어떤 적당한 통신 시스템이 사용될 수도 있다. 데이터의 스트림 와이즈 푸싱(stream-wise pushing)을 용이하게 하기 위해서, 통신 시스템은 적어도 하나의 등시성(isochronous) 통신 채널을 제공한다. 적절한 통신 시스템은 USB 및 특히 (Firewire 또는 iLink로 알려져 있는)IEEE 1394을 포함하지만, 이것에 제한되지 않는다. 표준화된 인코딩/전송을 이용함으로써, 인코더로부터 저장장치로 전송된 스트림은 실시간 렌더링을 위해 디코더/렌더러(50)에 제공될 수 있다. 디코더/렌더러 (50)는 동일한 채널(40) 또는 추가 채널(미도시)에 접속될 수도 있다. 도 1에서, 디코더/렌더러(30, 50)는 각각 1개의 블록으로서 도시되어 있다. 그러한 기능(functionality)은 분리장치로 동일하게 분리될 수도 있다.

인코딩장치(10)는 독립형 장치이지만, 다른 펑션(function)에 집적화될 수도 있다. 예를 들면 인코딩장치(10)는 텔레비젼의 일부, 셋-톱 박스(set-top box;STB) 또는 퍼스널 컴퓨터(PC)일 수도 있다. 특히 인코딩장치(10)는 VCR 또는 캠코더 등의 AV 신호의 소스장치에 집적화될 수도 있다.

저장장치(20)는 타임 베이스 모디파이어(22) 및 저장부(24)를 포함한다. 저장부(24)는 타임 베이스 변경된 비디오 스트림의 적어도 일부를 저장하기 위해 사용된다. 저장부(24)는 디코딩장치에 입력되며 저장장치로부터 출력되는 비디오 신호의 프레임 율(frame rate)의 차이를 보상하기 위한 버퍼로서 작용한다. 예를 들면, 프레임 율의 0.5% 차이에 의해서, 저장부는 저장부로부터의 비디오 타이틀의 공급이 즉시 개시되는 상황에서 비디오 타이틀의 적어도 0.5%를 최소한도로 저장할 수 있어야 한다. 바람직하게는, 저장부(24)는 사용자가 원하는 시간에 후에 디코딩/렌더링을 용이하게 하기 위해 적어도 하나의 평균 사이즈 비디오 타이틀을 저장할 수 있다. 저장부(24)는 DVD+R, DVD+RW, DVD-RW, DVD-RAM, DVHS, Blu-ray 디스크, 고체상태 메모리 등과 같은 소거가능한 형태의 저장매체일 수도 있다. 바람직하게는, 저장부(24)는 여러 가지의 평균 사이즈 비디오 타이틀을 완전히 저장할 수 있는 하드 디스크와 같은 고용량 저장장치이다.

인코딩 장치

도 2는 인코딩 장치의 블록도를 나타낸다. 이 예에서, 인코딩장치는 입력부(205)를 통해서 수신된 비디오 신호 v.s.를 샘플링하고 그것을 디지탈 신호로 변환하는 A/D 컨버터(210)를 포함한다. 입력되는 비디오 신호는 관련 vclk 클럭신호(전형적으로 27 MHz)를 갖는다. 샘플링은 이 클럭 신호에 라인-락(line-lock)된다. 또한, 입력되는 비디오 신호는 새로운 비디오 프레임의 시작을 표시하는 vsync 펄스(전형적으로 25 Hz 또는 30 Hz)를 포함한다. 디지탈화된 비디오 데이터와 vsync 신호는 A/D 컨버터(210)에 의해 공급된다. 인코딩장치는 인코더(220)와 인코더 클럭(230)을 더 포함한다. 인코더 클럭(230)은 비디오 인코딩/전송 표준의 요구조건에 따라 자유롭게 움직(run)이고 있다. MPEG에 대하여, 인코더(230)는 매우 정확한 27 MHz 신호(MPEG 표준에 따른 27 MHz +/-30 ppm이어야 함)를 전달하는 크리스탈(crystal)로부터 시간을 기록(clock)한다. 클럭 신호는 카운터(245)를 증가시키기 위해 사용된다. PCR 타임 베이스 카운터(프로그램 클럭 레퍼런스)는 메인 인코더 클럭으로부터 직접 유도된다. PCR은 카운터 값이다. 소정의 주파수를 사용하며 카운터 값의 차이는 시간 차이로 표현될 수 있다. 간단한 예, 때때로 PCR들 간의 잔류 차이는 카운터 값의 실제 차이 대신에 알맞은 때에 표현될 것이다. 동일한 것(same)은 PTS와 같은 다른 카운터/타임-스탬프(time-stamp)를 보유한다. 도 2의 실시예에서 새로운 비디오 프레임이 비디오 입력(205)에 도달할 때마다, 타임 스탬프 V-ITS(Video Input Time Stamp)는 클럭 카운터 값을 샘플링함으로써 생성된다. 이들 타임 스탬프의 일부 또는 모두는 PTS-프리젠테이션 타임 스탬프의 형태로 통신 시스템(40)을 통해서 디지털 비디오 스트림에 반영될 것이다. 관련 비디오 프레임이 렌더링을 위해 공급되어야 할 때 PTS가 인코더/렌더러에 표시된다. PTS 값은 전체 처리 체인에서의 딜레이를 표시하는 고정 딜레이를 갖는 V-ITS와 '동일'한 것이다. 통신 시스템을 통해서 통신할 수 있게 하기 위해서 인코딩장치(10)는 통신 인터페이스(280)를 포함한다. 그러한 인터페이스를 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어는 잘 알려져 있으므로 후에 더 설명되지 않을 것이다.

본 발명에 따른 시스템에 있어서, 라인-락(27MHz)된 클럭이 라인 기저(프레임 기전에 락킹된)에 의해 라인 상에 많은 지터를 가지며 vsync 신호의 주파수가 기대값(예를 들면 25 Hz 대신에 24.5 Hz)으로부터 상당히 일탈한다는 것을 알았을 때 소스에 디스터번스(disturbance)가 있다고 인정한다. 그러한 상황은 예를 들면 인코딩 장치의 입력신호가 재생 시에 VCR로부터 수신될 때 발생한다(또는 나쁜 경우라도; 트릭모드(trick mode)).

일 실시예에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이 인코딩 장치는 비디오 입력 신호 v.s을 수신하는 입력뿐만 아니라 오디오 신호 a.s을 수신하는 입력부(240)를 갖는다. 이 예에서, 오디오 신호는 여전히 아날로그이다. 인코딩장치는 오디오 신호 a.s를 샘플링하여 그것을 디지탈(오디오 프레임/패킷의 스트림)로 변환하는 A/D 컨버터를 포함한다. 원칙적으로 예를 들면 48 KHz에서 동작하는 자유 동작 샘플링 클럭(free running sampling clock)이 사용될 수 있다. 그러나, 오디오를 비디오에 동기화시키기 위해, 비디오 신호의 타이밍 변동 시에, 그리고 디지털 비디오 스트림의 타임 베이스 정정 후에, 바람직한 실시예에서는 오디오 샘플링 클럭 신호가 비디오 입력 신호로부터 유도되며 입력 프레임 신호(vsync)에 락킹된다. 도 3의 실시예에서, 이것은 vsync에 락킹된 PLL(Phase Locked Loop; 260)을 이용함으로써 달성된다. PLL에 의해 제공되는 클럭은 오디오 샘플링에 필요한 주파수로 분리된다(예를 들면 27 MHz/48 MHz=562.5의 계수에 의해 클럭 주파수를 분리). 오디오 프레임/패킷들은 관련된 A-ITS(Audio Input Time Stamps)를 이용하여 받은 즉시 타임 스탬프된다. 비디오에 대하여 설명되었는 것과 비슷하게, 이들 A-ITS 값의 일부 또는 모두는 디코더/렌더러로부터의 오디오 공급을 조정하기 위해서 각각의 A-PTS(Audio Presentation Time Stamps)의 형태의 비디오 스트림으로 표현될 수도 있다.

1개 이상의 비디오 입력 신호가 있을 수도 있으며 또한 여러 개의 오디오 신호(예를 들렴 스테레오, 멀티-채널, 각기 다른 언어 등)가 있을 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 이들 신호의 각각의 샘플링/타임-스탬핑은 바람직하게는 메인 비디오 신호의 vsync에 동기화한다. 디지털 패킷들의 다양한 스트림들은 인코더(220)에 의해 하나의 이송 스트림으로 멀티플렉싱될 수도 있다. 멀티플렉싱/디멀티플렉싱은 잘 알려져 있으므로 여기서는 더 이상 설명되지 않을 것이다. 인코더(220)(또는 좀더 정확히 인코더의 멀티플렉서)는 PCR 타임-베이스 샘플들을 그 스트림 내에 삽입한다. PCR 값은 고정된 간격, 예를 들면 40msec마다 삽입된다. 실제로, 대부분의 인코딩/전송 표준만이 연속하는 PCR들 간에 허용되는 최대 오프셋을 규정한다. 예를 들면 DVB는 40msec마다 적어도 한번 PCR 값이 삽입되어야 한다는 것을 명기한다. 일반적으로, PCR 값은 규칙적인 간격으로 삽입되지 않는다. 도 1에 도시한 디 코더/렌더러(30, 50)에서는, PCR의 수신된 값이 인코더 PCR 카운터를 재구성하기 위해 사용된다. 이처럼, 디코더 클럭은 인코더 클럭에 동기화하여 동작한다. 결과적으로, 프레임들은 그것의 PTS 값을 이용함으로써 제시간에 공급될 수 있다. 전송 표준은 PCR들을 생성하기 위해 사용된 클럭 신호의 최대 편차를 규정하여, 모든 디코더가 클럭신호를 재구성할 수 있다는 것을 보증한다. MPEG에 따른, 디코더는 PCR 값이 27 MHz +/-30 ppm의 MPEG 스펙을 벗어나면 PCR 카운터를 재구성할 수 없다. 인코딩 장치는 관련된 표준을 완전히 따르기 때문에, 그것은 재구성이 완전하다고 가정할 수 있다. 즉, 디코더 내의 PCR 카운터는 인코더 내의 PCR 카운터의 복제이다.

비디오 vsync가 메인 인코더 클럭에 락킹되지 않는다는 사실 때문에, 2개의 연속 비디오 액세스 유닛(unit)의 PTS들간의 차이는 대부분 기대된 40ms(24.5Hz에서 더 큼)과 정확히 같지 않다. 마찬가지로, 오디오 클럭도 PCR 클럭에 락킹되지 않기 때문에, 2개의 오디오 액세스 유닛들 간의 차이도 기대값과 정확히 같지 않을 것이다. 디코더에 있어서, 스트림으로 코딩되는 PTS들은 재구성된 PCR 카운터의 값에 관하여 액세스 유닛의 프리젠테이션 타임(presentation time)을 결정하기 위해 사용된다. 실제로, 아티팩트(artifacts)는 디코더/렌더러에서 발생할 수도 있다. 예컨대, 종래의 디코더/렌더러는 오디오 및 비디오 디코딩을 위해, 입력되는 PCR에 락킹되는 단 하나의 클럭을 사용한다. 그것은 스트림 내에 있는 정확한 PTS 값에 의존하지 않고, 기대된 장소에서 오디오/비디오 액세스 유닛의 디코딩을 시작할 수도 있다. 예를 들면, PAL에 대하여, 디코더는 PCR 클럭의 매 40ms 후에 새로운 프 레임을 디코딩하는 것을 시작할 수도 있다. 특정 프레임의 디코딩 전에, 디코더는 그것의 PTS가 실제 사용된 디코딩 시간 Tdec(Tdec는 고정 페이스 디코딩에 따른다.)으로부터의 1/2 프레임 주기의 거리 내에 있는지 아닌지를 체크할 것이다. 만약 디코더가 다음의 수정을 표시하면,

IF(T_dec-PTS > 1/2 frame_period) THEN skip_access_unit;

IT(T_dec-PTS < -1/2 frame_period) THEN repeat_access_unit;

이처럼, 디코더는 PTS들에 프리젠테이션 타임을 효율적으로 락킹시키지만, 오디오 및 비디오가 PCR에 락킹되어 있지 않으면 아티팩트가 규치적으로 발생할 것이다. 그럼에도 불구하고, 입력되는 신호는 정확히 재구성되고, 거기에는 모든 오디오/비디오 패킷들이 있다. 그러나, 디코더는 렌더링을 위해 액세스 유닛들을 스킵 및/또는 반복해야 할 것이다. 본 발명에 따른 시스템은 이 문제점을 극복한다.

저장장치

도 4는 레코드로서 작용하는 저장장치(400; 도 1의 저장장치 20와 같음)를 이용한 개념적인 해결방법을 나타낸다. 이것을 설명하기 위해서, 저장장치가 (예컨대 MPEG) 디코더(410)와 추가 인코더(420)를 포함하는 것으로 간주한다. 통신 인터페이스(405)를 통해서 통신 시스템을 경유하여 수신된 인코딩된 입력 스트림은 상술한 바와 같이 인코딩/전송 표준을 완전히 따른다. 오디오 및 비디오 PTS들은 ITS들에 일정 딜레이를 추가함으로써 다시 유도된다. ITS들은 PCR 타임-베이스의 예들이므로, ITS들도 예를 들면 27MHz에서 정확한 클럭으로부터 유도된다.

저장장치에 있어서, 수신된 신호는 (개념적인) 디코더(410)에 의해 디코딩된다. 컴플리언트(compliant) 입력 스트림 때문에, 디코더(410)는 수신된 신호를 정확히 재구성할 수 있다. 왜냐하면, 수신된 신호가 본래의 인코딩장치의 인코더(예를 들면 도 1의 참조번호 10)로 입력되기 때문이다. 이것은, PTS들에 근거한 디코더에 의해 생성되는 vsync들이 vsync의 복제라는 것을 의미한다. 왜냐하면, vsync가 본래의 인코더로 입력되기 때문이다. 저장장치 대신에, 현재는 디코딩된 신호를 다시 인코딩하는 제2 (개념적인) 인코더(420)가 있는데, 그것에 의해서 그것의 타임-베이스를 입력되는 vsync들에 락킹시킨다. 도 4의 실시예에서, 이러한 락킹은 PLL 및 VCO(Voltage Controlled Oscillator)를 이용하여 달성된다. VCO는 인코더(420)가 사용하는 변경된 PCR 카운터를 구동시킨다. 이 인코더(420)에서 벗어나 있는 스트림은 모든 A/V 데이터를 포함하지만, 그것의 타임-베이스는 변경된다. 저장부(430)에 그것을 저장하고 그것을 변경된 타임-베이스에서 저장부로부터 재생시킴으로써 새로운 타임-베이스에 의해서 완전한 컴플리언트 신호가 달성된다.

실질적으로, 가득 찬 디코더(410)와 인코더(420)를 저장장치(400) 내에 사용할 필요가 없다. 실제 A/V 패킷들은 전혀 변경되지 않기 때문에, 디코딩 및 재인코딩될 필요가 없다. 단지, PCR들에 의해 규정된 메인 타임 베이스는 변경되며 모든 스트림 필드들은 그것에 의존한다. 실질적으로, PTS(Presentation Time Stamps)와 존재한다면 DTS(Decoding Time Stamps). 따라서, 입력되는 PTS와 PCR 타임스탬프들에 대한 어떤 추가적인 처리를 이용함으로써 동일한 것이 달성될 수도 있다. 이 처리는 마이크로컨트롤러 또는 디지털 신호 프로세서와 같은 프로세서에 대하여 실행 되는 소프트웨어만을 이용함으로써 행해질 수도 있다. 그러한 처리는 실시간 또는 오프라인으로 행해질 수도 있다. 소프트웨어 기반의 처리를 완전히 행하기 위한 선택할 수 있는 대안으로서, 부분적인 하드웨어 서포트가 사용될 수도 있데, 이것에 대해서는 후에 좀더 상세히 설명될 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 저장장치(400) 내의 타임-베이스 모디파이어(510)를 나타낸다. 저장장치(400) 내의 타임-베이스 모디파이어(510)가 타임-베이스(즉, PCR들)을 스케일링함으로써, 변경된 PCR들은 연속 프레임들 간의 일정한 소정의 프레임-타임을 반영하는 값을 갖는다. 도 5에서, 도 4에 사용된 것과 동일한 참조번호는 동일한 특징을 언급한다. 25 Hz 시스템에 대하여는, 소정의 프레임-타임이 40msecs이다. 모든 프레임들이 PTS를 가질 필요가 없다는 것에 주의한다. 그래서, 연속하는 PTS들은 다수의 프레임-타임을 반영하는 값을 가질 수도 있다. 아래의 예에서, 각 프레임은 각각의 PTS와 관련되어 있어 그 설명은 간략히 할 것이다. 이와 같이, 타임-베이스 모디파이어는 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를, 연속하는 프리젠테이션 타임 스탬프들 간의 일정한 소정의 프레임-타임에 근거한 각각의 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체한다. 예를 들면, 인덱스 j를 이용하는 연속하는 PTS들에 번호를 매긴다.

M-PTS[j+1]=M-PTS[j] + frame-time, 또는

M-PTS[j]=PTS[0] + j × frame-time

타임-베이스 모디파이어는 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 기대된 타임 딜레이와 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 실제 타임(여기서, j≥n>0)의 비율에 의존하는 스케일링 계수를 이용하여 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 스케일링함으로써 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 각각의 변경된 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(M-PCR)로 교체한다. 여기서, 기대 타임은 소정의 프레임-타임의 n배이다. n에 의해서 반영된, 스케일링이 확장되는 기간(period)이 선택될 수도 있다. 극단적으로는 n=j. 그러한 경우에, PTS[j]의 타임에서의 스케일링 계수는 다음과 같다.

(n × frame-time)/(PTS[j]-PTS[0])

여기서, PTS[j]는 그것의 카운터 값에 근거한 j번째 PTS의 타임을 나타낸다. 더 많은 PTS들이 수신됨에 따라 그 간격은 증가하고 스케일링 계수는 더 안정화될 것이다. 극단적으로, 2개의 연속적인 PTS들(n=1) 간의 실제 타임에 근거한 스케일링 계수는 매우 동적이다. 이런 경우에는, PTS[j]의 시간에서의 스케일 계수는 다음과 같이 주어진다.

frame-time/(PTS[j]-PTS[j-1]).

또한, n에 대한 다른 선택이 이루어질 수도 있다(예컨대, n=5 PTS 주기). 한 예로서 n=j로 주어질 것이다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 n의 다른 값에 대하여 동일 기술을 적용할 수 있을 것이다.

각각 수신된 PTS(브래킷[] 간의 인덱스에 의해 recPTS로 표시)에 대하여, 기대된 PTS(expPTS로 표시)는 수신된 값과 비교되어 결정된다. 초기에, 첫번째의 기대된 PTS가 첫번째의 수신된 PTS와 동일하게 설정된다.

expPTS[0]=recPTS[0]

모든 다음 expected_PTS들은 일정한 프레임-타임을 이전 expected_PTS에 추가함으로써 계산된다.

expPTS[j+1]=expPTS[j]+frame-time, j>0

예로, PAL 비디오 시스템에서, 새로운 expPTS는 항상 그것의 프리디세서(predecessor)보다 큰 40ms로 설정된다.

이송 스트림 내의 각 수신된 PCR 값 PCR[k]에 대하여, 타겟 T[k]은 다음과 같이 유도된다.

T[k]=(PCR[k]-PCR[0]) × scalingfactor + PCR[0] (1)

여기서, k는 수신된 PCR의 인덱스를 나타내고, j는 PCR 값 전에 수신된 PTS 값의 수를 나타낸다. j의 값은 알고리즘이 동작을 시작할 수 있기 전에 0보다 커야 한다. MPCR로 표시된 타겟 T[k]는 변경된 PCR로서 사용될 수 있다.

MPCR[k]=T[k]

마찬가지로, MPTS로 표시된 변경된 PTS는 완전히 정정되어, 다음과 같이 주어진다.

MPTS[j]=expPTS[j]

일반적으로, 스트림 내의 PTS 샘플보다 더 많은 PCR 샘플이 있을 것이다. 이것은 j(PTS에 대한 인덱스)가 인덱스 k로 표시된 PCR를 변경하기 위해 어떻게 사용되어야 하는가에 대한 의문을 남긴다. 특히, 이러한 변경이 실시간으로 이루어지면, PCR의 스케일링이 발생할 수 있기 전에 스케일링 계수가 알려져야 한다. 최선적으로 최근의 변화를 반영하기 위해서, 바람직하게는 주어진 PCR이 적어도 바로 직전 PTS로부터 유도된 스케일링 계수에 근거하여 변경된다. PTS 샘플보다 더 많은 PCR 샘플이 있기 때문에, 동일한 스케일링 계수에 의해 변경되는 몇 개의 PCR 샘플들이 있을 수도 있다. 오프라인 정정을 위해, 동일한 원칙이 적용될 수 있다. 그러나, 그러한 경우에, PTS[j]와 PTS[j-n]에 근거하여 결정된 스케일링 계수가 이 간격 내에 위치하는 PCR 샘플들을 정정하기 위해 사용될 수 있다.

상기의 알고리즘은 변경된 클럭 베이스가 오프라인(즉, 실시간이 아님) 또는 실시간으로 타임 신호를 실제로 재구성하지 않고 계산될 수 있다는 것을 나타낸다.

또 다른 실시예에 있어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 타임-베이스 모디파이어(610)는 PLL를 사용하여 스케일링된 타임 신호를 재구성한다. 도 4 및 도 5에 사용된 것과 같은 참조번호는 동일한 기능을 언급한다. PLL을 조정하기 위해서는, 에러 신호 E가 다음과 같이 유도된다.

E[k]=time-base[k]-T[k]

여기서, time-base[k]는 PCR 패킷 k를 수신할 때 획득되었던 타임-베이스 카운터의 샘플이다. 시작(start-up)으로서, 다음에 언급된 것이 사용될 수 있다.

time-base[0]=PCR[0]

스케일링 계수 내의 배분을 포함하는 모든 계산은 매우 정확하지 않아도 된다. 그 이유는 그 결과가 PLL를 조정하기 위해서만 사용되기 때문이다. 본질적으로 방정식 (1)은 PLL을 평균 프레임-타임(프레임 0부터 프레임 j까지의 러닝 평균)에 락킹시키는 것을 목적으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 로패스 필터링된 프레임-타임은 PLL를 락킹하기 위해 사용된다. 이것은 어떤 적합한 방법으로 행해질 수도 있다. 예를 들렴, 타임-베이스 모디파이어가 수신된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프를 로패스 필터링할 수도 있고, 클럭 유닛이 필터링된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프에 락킹된다. 또 다른 방법으로, 타임-베이스 모디파이어는 방정식 (2)의 스케일링 계수를 로패스 필터링한다.

에러 신호 E는 메인 인코더 클럭(예를 들면 27 MHz 클럭)의 주파수를 변경하기 위해 PLL에 의해 사용된다. E>0이면 주파수가 감소되고, E<0이면 주파수가 증가된다. PLL의 목적은 에러 신호를 0으로 제어하기 위한 것이다.

PLL의 개시를 나타낸 예를 사용하면, 상기 언급된 접근이 vsync에 대한 락킹을 인도한다는 것을 이해할 수 있다. 도 7에서, 21.7 Hz(=1/0.046)에서 인코더로 입력되는 비디오 프레임들을 포함하는 수신된 이송 스트림의 타이밍이 도시되어 있다. 이것은 그 개념을 나타내기 위해 사용된 예외적으로 낮은 주파수라는 것에 주의해야 한다. x-축은 실제 시간을 나타내고, 그 예로 그것은 인코더 내의 정확한 27MHz 타임-베이스에 따른 시간에 대응하는 것으로 간주하다. 그 예에서, PCR 값은 매 40ms마다 한번 규칙적인 간격으로 존재한다. 실제로, 이것은 그 경우가 아닐 수도 있다. 첫 번째의 PCR 값은 210ms의 시간에 대응하고, 인코더는 완전한 타임-베이스를 사용하는 것으로 간주되기 때문에, PCR 패킷 내의 값은 그들이 수신되는 시간과 같다. 몇몇(예를 들면 5 또는 12) PTS 값은 MPEG GOP(Group Of Picture)마다 스트림 내에 존재할 수도 있다. 그러나, 이들 PTS 값이 어떤 시간에 수신되는지는 GOP 내의 특정 프레임의 사이즈에 의존한다. 예를 들면, 첫 번째의 프레임(=I-frame)은 통상적으로 가장 크기 때문에, 스트림 내의 제1 및 제2 PTS 간의 수신 시간 차는 통상적으로 비교적 큰 편이다. PTS 타임스탬프들의 값은 대응하는 프레임이 인코더의 입력에 수신되었던 시간에 의존한다. 그 예에서, 각 연속하는 PTS는 그것의 프리디세서(predecessor)보다 늦은 46 msecs에 대응하는 값을 갖는다. 첫 번째 PTS의 값은 소망의 vbv_delay에 따른 인코더에서 선택된다.

도 8에서, 상술한 알고리즘에 따라 변경되는 타임스탬프들은 박스로 표시되어 있다. 더 나아가서, PLL 에러 신호 E[j]의 값이 도시되어 있다. 도면에서 볼 수 있듯이, 모든 PTS들은 그들의 기대값(프레임마다 증가하는 고정된 프레임-타임, 예를 들면 40ms)으로 오버 기록되어 있다. PLL 에러 신호는 2개의 PTS 값이 수신된 후(j=1)에만 계산될 수 있다. 그때까지 에러 신호는 0이며 VCO는 정정되지 않은 27MHz에서 동작한다. 0가 아닌 첫 번째 에러 신호는 t=290ms에서 계산된다. 그 시간 전에, PCR은 프리 러닝 타임-베이스(이 타임-베이스는 정확히 27 MHz에서 동작한다고 가정)로 오버 기록되므로, PCR은 변경되지 않는다. 이 예에서, 계산은 실제 시간에 있는 것이지 대응하는 클럭 값에 있는 것이 아니다. t=290에서의 PCR[2]에 대한 타겟 T[2]는 다음과 같다.

T[2]=(PCR[2]-PCR[0])× scalingfactor + PCR[0]=(290-210)×0.87+210=279.6msec

MPTS[j]=360+j×40, j>0

락킹된 PLL를 이용하면, 에러 신호는 다음과 같다.

E=290-279.6=10.4ms

이 양의 값을 갖는 에러 신호 때문에, PLL은 클럭의 속도를 떨어뜨릴 것이다. 다음의 PCR 패킷에 대하여, 이것은 에러를 감소시킬 것이다. 예를 들면, PLL은 어느 정도 제어될 수도 있다. 여기서, 그것의 주파수 f는 다음과 같다.

대응하는 타겟은 다음과 같다.

T[4]=(PCR[4]-PCR[0])×scalingfactor+PCR[0]

=(370-210)×(480-360)/(498-360)+210=349.1 (1)

에러는 다음과 같다.

E[4]=time-base[4]-T[4]=354.3-349.1=5.2

이 상대적인 배열을 이용했을 때, f=40/46×f₀이면 최종 에러가 도달된다. 이 경우에는 다음과 같다.

적분기를 이용함으로써, 본 발명이 속하는 기술분에서 공지된 바와 같이, 얼마 후에 PLL은 0에 매우 가까운 에러에 의해 안정된 상황에 도달할 것이다. 이것은 도 9에 도시되어 있다. 실선은 실시간의 기능으로서 타임-베이스 카운터의 값을 나타낸다. t=290ms 전에, 타임-베이스는 27 MHz에서 자유롭게 동작한다. 그 후에, PLL은 클럭의 속도를 떨어뜨리고, 타임-베이스는 이상적인 vsync 락킹된 타임-베이스(점선)에 접근한다. 이 이상적인 타임-베이스는 시작부터 27MHz의 40/46에서 동작했다. 이상적인 곡선에서의 십자표시는 recPTS[0]의 값에 정규화된 수신된 PTS 값을 나타낸다. 일단 PLL이 락킹되면, 재생 시에 vsync가 정확히 25Hz인 타임-베이스 정정된 출력 신호가 있는 상황에 도달된다.

저장 타임 스탬프들

스트림 내의 모든 패킷들이 PTS 값과 관련이 있어야 할 필요가 없기 때문에, 그리고 패킷들이 저장되기 전에 패킷들의 시간 차를 반영하는 정확한 시간 차이로 저장부로부터 패킷들을 해제시키는 것이 바람직한 어떤 어플리케이션에서는, 종종 모든 패킷들이 저장장치에 의해 타임 스탬프된다. 이처럼, 이송 스트림 TS는 타임-스탬프된 이송 스트림 TTS로 전송된다. 또한, 타임 스탬핑은 PCR들에 근거한 클럭을 사용한다. 실제로, 저장장치에서, 재구성된 PCR 값은 샘플링될 수 있고, 수신된 패킷을 타임 스탬핑하기 위해 사용된다. PCR의 포맷은 저장 목적을 위해서는 이상적이지 않기 때문에, 통상 부가적인 TS 카운터가 사용된다. PCR 타임 베이스의 변경은 TS 타임 베이스에 적용되어야 한다. PLL이 사용되는 실시예에서, 이것은 간단하다. PLL 클럭은 TS 카운터를 조종하며, 이 카운터는 샘플링되어 저장장치에 의해 수신된 패킷에 부가된다. 저장장치 내의 모든 처리는 PCR-락킹된 메인 클럭을 사용함으로써 조정될 수 있다. 레코더로 입력되는 모든 TS 패킷은 TS->TTS 블록 내의 TS 타임-베이스로부터 타임-스탬프된다. TTS(Time-stamped Transport Stream)이라고 불려지는 스트림은 패킷마다 4바이트의 타임스탬프 데이터와 188바이트의 비디오 데이터를 포함한다. 재생시에, 레코더는 MPEG의 30ppm 범위 내에서 매우 정확한 27MHz 클럭을 사용한다. 각 TS 패킷에 대하여, 기록 시에 추가되었던 타임-스탬프가 TTS->TS 블록 내에 전달되어야 하는 시간을 결정하기 위해 사용된다. 이것은 27MHz 클럭으로 맞춰지는 카운터와 타임-스탬프를 비교함으로써 행해진다. TTS->TS 블록은 아직 출력되지 않아도 되는 데이터를 보유하기 위해 충분한 양의 버퍼 메모리를 포함한다.

또 다른 실시예에 있어서, PLL이 없는 시스템에서, 동일한 방정식 (1)과 (2)은 PCR[k] 대신에 TS[k]에 대하여 적용될 수 있다. 스트림 내에는 PCR들에 연결된 TS가 이미 존재한다. 이것은 다음의 방법으로 행해질 수 있다. 종래의 디코더/저장 장치에서와 같이, 입력되는 PCR 값에 락킹되는 클럭이 사용되어, 인코더 클럭을 재구성한다. 패킷은 이 클럭에 의해 구동되는 카운터를 사용하여 타임-스탬프된다. 그러한 실시예에서, 입력되는 스트림은 등시성 통신 채널을 이용하면 대시간이 없는 실시간이어야 한다. 그 후에 타임 스탬프들은 상술한 바와 같이 변경된다. 이 타임 베이스 변경은 오프라인으로 행해질 수 있으며 실시간으로 행해질 필요가 없다.

일 실시예에 있어서, 어떠한 입력 타임 스탬프들도 패킷에 대하여 사용되지 않는다. 대신에, 기록 타임 스탬프가 추정된다. 이것은 저장부로부터 기록 또는 재생 시에 행해질 수 있다. 저장부는 이미 변경된 PCR 값을 가지고 있다. 이들 PCR들 간에 있는 패킷들은 이들 변경된 PCR들에 근거하여 값을 할당한다. 시간을 할당하는 간단한 방법은 시간 간격에 대하여 비례적인 분배를 이용하는 것이다. 그래서, 2개의 연속하는 PCR들 간에 4개의 패킷이 있으면, PCR들 간의 시간은 5주기로 분할된다. 첫 번째의 PCR에서 시작하면, 그 주기가 경과했을 때마다 다음 패킷이 저장부로부터 해제된다.

본 발명은 컴퓨터 프로그램, 특히 캐리어 위 또는 내에 있는 컴퓨터 프로그램으로 확장할 수 있다. 그 프로그램은 소스 코드, 목적 코드, 코드 중간 소스 및 부분적으로 형성된 형태 등의 목적 코드의 형태일 수도 있고, 본 발명에 따른 방법을 구현하는데 적합한 어떤 다른 형태일 수도 있다. 여기서, 기록매체(carrier)는 프로그램을 실행할 수 있는 어떤 실체(entity) 또는 장치이다. 예를 들면 기록매체(carrier)는 ROM과 같은 저장매체, 예를 들면 CD ROM 또는 반도체 ROM 또는 자기 기록매체, 예를 들면, 플로피 디스크 또는 하드 디스크를 포함할 수도 있다. 또한, 기록매체(carrier)는 전기적 또는 광 케이블을 통해서 또는 라디오 또는 다른 수단에 의해서 전달될 수도 있는 전기적 또는 광 신호와 같은 전송 가능한 기록매체(캐리어)일 수도 있다. 프로그램이 그러한 신호로 실행될 때, 기록매체(캐리어)는 그러한 케이블 또는 다른 장치 또는 수단으로 구성될 수도 있다. 또한, 기록매체(캐리어)는 프로그램이 실행되는 집적회로일 수도 있으며, 집적회로는 관련된 방법을 수행하기 위해 채택되거나 관련 방법의 실행에 이용하기 위해 채택된다.

본 명세서에서는, '포함하는' 단어는 열거된 것 이외의 다른 구성요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않고, 일 구성요소 앞에 있는 단어 'a' 또는 'an'은 복수의 이러한 구성요소의 존재를 배제하지 않으며, 어떠한 참조부호도 청구범위를 한정하지 않고, 본 발명은 하드웨어 및 소프트웨어 모두에 의해 구현되어도 되고, 일부의 '수단'은 하드웨어의 동일한 항목으로 나타내기도 한다. 또한, 본 발명의 범위는 상기 실시예들로 한정되지 않고, 본 발명은 각 신규한 특징 또는 상술한 특징의 조합을 포함한다.

Claims

디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 접속된 저장장치 및 인코딩장치와, 디코더/렌더러를 포함하며, 디지털 비디오 스트림의 타임-베이스를 변경하기 위한 시스템에 있어서,

상기 인코딩장치는, 입력 비디오 신호와, 상기 입력 비디오 신호에서의 프레임 영역을 나타내며 이것에 동기화하는 입력 프레임 신호를 수신하는 입력부;

상기 입력 비디오 신호와 상기 입력 프레임 신호를 소정의 비디오 인코딩 표준을 따르는 대응하는 디지털 비디오 스트림으로 변환하고, 상기 비디오 인코딩 표준을 따르는 인코더 클럭을 포함하는 인코더; 및

상기 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 상기 디지털 비디오 스트림을 제공하는 출력부를 포함하며,

상기 디지털 비디오 스트림은 수신된 입력 비디오 스트림에 대응하는 일련의 디지털 비디오 스트림; 상기 인코더 클럭의 클럭신호를 표시하는 일련의 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR); 및 각각의 디지털 비디오 프레임과 각각 관련되어 있으며 상기 디지털 비디오 프레임에 대응하는 입력 비디오 프레임을 수신하는 순간에 상기 클럭신호에 의해 구동되는 카운터의 값을 나타내는 일련의 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 포함하고,

상기 저장장치는, 상기 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 상기 디지털 비디오 스트림을 수신하는 입력부;

연속하는 프리젠테이션 타임 스탬프들 간의 일정한 소정의 프레임-타임에 근거하여 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 각각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하며; 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n(j≥n>0) 간의 기대 시간(기대시간은 소정의 프레임 시간의 n배이다)과 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 상기 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 실제 시간의 비율에 근거하는 스케일링 계수를 이용하여 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 스케일링함으로써 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 각각 변경된 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(M-PCR)로 교체하도록 동작하는 타임-베이스 모디파이어;

상기 타임-베이스 변경된 비디오 스트림의 적어도 일부를 저장하는 저장부; 및

상기 저장장치로부터의 비디오 스트림을 상기 디코더/렌더러에 제공하는 출력부를 포함하며,

상기 디코더/렌더러는 상기 저장장치로부터 비디오 스트림을 수신하고, 상기 저장장치로부터 수신된 상기 비디오 스트림을 디코딩하여, 각각 관련된 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프와 동기화하는 상기 비디오 스트림 내의 상기 디지털 비디오 프레임들을 렌더링하는 것을 용이하게 하는 입력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 타임-베이스 모디파이어는 상기 스케일링 계수에 의존하는 에러 신호를 시용하여 상기 수신된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프들(PTS)에 락킹된 클럭 신호를 발생시키도록 동작하는 클럭부를 포함하며, 상기 프로그램 클럭 레퍼런스(PCR)을 수신하는 순간에 상기 클럭신호에 의해 구동되는 카운터를 샘플링함으로써 상기 변경된 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(M-PCR)를 획득하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 타임-베이스 모디파이어는 상기 수신된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프들을 로패스 필터링하며, 상기 클럭부는 상기 필터링된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프에 락킹되는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 타임-베이스 모디파이어는 상기 스케일링 계수를 로패스 필터링하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털 비디오 스트림은 상기 비디오 신호의 명목상의 프레임율에 대한 정보를 포함하여, 상기 디지털 비디오 스트림으로부터 소정의 프레임 타임을 유도하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 인코딩 장치의 입력부는 아날로그 오디오 신호를 수신하며, 상기 인코딩장치는 상기 비디오 입력 신호로부터 유도되며 상기 입력 프레임 신호(vsync)에 락킹되는 샘플링 클럭 신호의 제어 하에 상기 수신된 아날로그 오디오 신호를 샘플링하는 샘플러를 더 포함하며, 상기 인코더는 상기 샘플링된 오디오 신호를 대응하는 오디오 프레임의 타임 시퀀스로 변환하며, 상기 오디오 프레임과 각각의 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(A-PTS)를 상기 디지털 비디오 신호 스트림 내에 삽입하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 6 항에 있어서,

상기 타임-베이스 모디파이어는 상기 스케일링 계수를 이용하여 상기 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(A-PTS)를 스케일링함으로써 상기 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(A-PTS)를 변경된 오디오 프리젠테이션 타임 스탬프(MA-PTS)로 교체하 도록 동작하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 저장장치는 상기 디지털 비디오 스트림의 각 패킷을 상기 패킷 수신 시에 타임 스탬프하며, 상기 대응하는 수신된 패킷과 관련하여 상기 저장부 내에 각각의 타임 스탬프를 저장하고, 소정의 딜레이와 상기 각각의 타임 스탬프들에 따른 상기 저장된 스트림의 패킷들을 출력하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 8 항에 있어서,

상기 저장장치는 타이밍 신호를 제공하는 클럭을 포함하며, 상기 스케일링 계수를 이용하여 스케일링된 상기 타이밍 신호를 상기 저장부 내에 저장된 상기 타임 스탬프로서 사용하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 2 항 또는 제 9 항에 있어서,

상기 저장장치는 상기 수신된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)에 락킹된 상기 클럭신호에 의해 구동되는 카운터로부터의 카운터 값을 상기 저장부에 저장된 상기 타임 스탬프로서 사용하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 비디오 인코딩 표준은 MPEG2인 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 디지털 비디오 통신 시스템은 상기 디지털 비디오 스트림을 전송하기 위한 등시성 통신 채널을 포함하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 변경 시스템.
제 1 항에 기재된 시스템에 사용되는 저장장치에 있어서,

디지털 비디오 스트림이 일련의 디지털 비디오 스트림, 인코더 클럭의 클럭신호를 표시하는 일련의 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR), 및 각 디지털 비디오 프레임과 각각 관련되어 있는 일련의 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 포함하며, 소정의 비디오 인코딩 표준을 따르는 상기 디지털 비디오 스트림을 디지털 비디오 통신 시스템을 통해서 수신하는 입력부;

연속하는 프리젠테이션 타임 스탬프들 간의 일정한 소정의 프레임-타임에 근거하여 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하며; 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n(j≥n>0) 간의 기대 시간(기대시간은 소정의 프레임 시간의 n배이다)과 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 상기 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 실제 시간의 비율에 근거하는 스케일링 계수를 이용하여 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 스케일링함으로써 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하는 타임-베이스 모디파이어;

상기 타임-베이스 변경된 비디오 스트림의 적어도 일부를 저장하는 저장부; 및

상기 저장장치로부터 비디오 스트림을 제공하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장장치.
제 13 항에 기재된 저장장치에 사용되는 타임-베이스 모디파이어에 있어서,

상기 타임-베이스 모디파이어는 일련의 디지털 비디오 스트림, 인코더 클럭의 클럭신호를 표시하는 일련의 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR), 및 각 디지털 비디오 프레임과 각각 관련되어 있는 일련의 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 포함하는 디지털 비디오 스트림에서, 연속하는 프리젠테이션 타임 스탬프 들 간의 일정한 소정의 프레임-타임에 근거하여 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)을 각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하며; 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n(j≥n>0) 간의 기대 시간(기대시간은 소정의 프레임 시간의 n배이다)과 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 상기 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 실제 시간의 비율에 근거하는 스케일링 계수를 이용하여 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 스케일링함으로써 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 타임-베이스 모디파이어.
일련의 디지털 비디오 스트림, 인코더 클럭의 클럭신호를 표시하는 일련의 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR), 및 각 디지털 비디오 프레임과 각각 관련되어 있는 일련의 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 포함하며, 소정의 비디오 인코딩 표준을 따르는 디지털 비디오 스트림의 타임-베이스를 변경하는 방법에 있어서,

연속하는 프리젠테이션 타임 스탬프들 간의 일정한 소정의 프레임-타임에 근거하여 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하는 단계; 및

비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬 프 j-n(j≥n>0) 간의 기대 시간(기대시간은 소정의 프레임 시간의 n배이다)과 상기 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j와 상기 이전 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프 j-n 간의 실제 시간의 비율에 근거하는 스케일링 계수를 이용하여 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 스케일링함으로써 상기 프로그램 클럭 레퍼런스 스탬프(PCR)를 각 변경된 비디오 프리젠테이션 타임 스탬프(M-PTS)로 교체하는 것을 특징으로 타임-베이스 변경방법.
프로세서가 청구항15에 기재된 상기 타임-베이스 변경방법을 수행하도록 동작시키는 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.