KR101254611B1 - 비디오 재생 시스템에 대한 정상 플레이와 트릭 모드플레이에 대한 필름 그레인 시뮬레이션 - Google Patents

비디오 재생 시스템에 대한 정상 플레이와 트릭 모드플레이에 대한 필름 그레인 시뮬레이션 Download PDF

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Abstract

비디오 재생 시스템에 대한 정상적인 플레이와 트릭 모드 플레이에 대한 필름 그레인 시뮬레이션을 위한 방법과 장치가 제공된다. 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 방법은, 디코드 순서로 일련의 디코드된 비디오 화상에 대한 필름 그레인 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

비디오 재생 시스템에 대한 정상 플레이와 트릭 모드 플레이에 대한 필름 그레인 시뮬레이션{FILM GRAIN SIMULATION FOR NORMAL PLAY AND TRICK MODE PLAY FOR VIDEO PLAYBACK SYSTEMS}
본 출원은, 그 전문이 본 명세서에 참조로 통합되어 있고, 2004년 11월 12일 출원된 미국 가 특허 출원 60/627,756호의 이익을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 비디오 인코더와 비디오 디코더에 관한 것으로, 특히 비디오 재생 시스템에 대한 정상 플레이와 트릭 모드 플레이에 대한 필름 그레인(film grain) 시뮬레이션에 관한 것이다.
동화상에서는 필름 그레인이 현상 과정 동안 영상을 형성한다. 필름 그레인은 명확하게 고선명(HD) 영상에서 눈에 띄게 되고, 전체 영상 처리 및 전달 사슬을 거쳐 보존되어야 하는 독특한 영화 특징이 된다. 그렇지만, 필름 그레인 보존은 현재의 인코더에 대해서는 하나의 도전이 되는데, 이는 일시적인 예측에 관련된 압축 이득이 이용될 수 없기 때문이다. 입자의 임의적인 특성으로 인해, 가시적으로 손실이 없는 인코딩이 매우 높은 비트 속도에서만 달성될 수 있다. 손실이 있는 인코더는, 잡음과 미세한 텍스처(texture)와 통상 연관된 높은 주파수를 필터링할 때, 필름 그레인을 억제하는 경향이 있다.
필름 그레인 관리{FGM: Film Grain Management, 또는 본 명세서에서 필름 그레인 기술(technology), 즉 FGT라고 부름}가 병렬 정보로서 송신될 파라미터화된 모델에 의해 동화상 막에서 입자를 인코딩하는 새로운 방식으로서 제시되었다. FGT를 지원하기 위해, ITU-T Rec. H.264|ISO/IEC 14496-10|MPEG-4 AVC|Joint Video Team(JVT) 표준(이후 "H.264 표준"이라고 함)에 대한 충실도 범주 확장(FRExt: Fidelity Range Extension) 수정안(Amendment)이 필름 그레인 특징 보충 향상 정보(SEI: Supplemental Enhancement Information) 메시지를 한정하였다. 이러한 SEI 메시지는 크기와 강도와 같은 속성에 관한 필름 그레인 특징을 설명하고, 비디오 디코더가 디코드된 화상 위로 필름 그레인 모양을 시뮬레이션하는 것을 허용한다. H.264 표준은 어느 파라미터가 필름 그레인 특징 SEI 메시지에 존재하는지, 어떻게 파라미터를 해석하는지 및 SEI 메시지를 2진 포맷으로 인코딩하기 위한 구문론(syntax)을 명시한다. 하지만, H.264 표준은 필름 그레인 특징 SEI 메시지의 수신시 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위해 정확한 절차를 명시하지 않는다. FGT가 임의의 다른 비디오 코딩 방법과 함께 사용될 수 있는데, 이는 FGT가 디코드 과정에 영향을 미치지 않는 인코더로부터 송신된 병렬 정보를 이용하기 때문이라는 점을 알아야 한다.
FGT에서는, 인코더가 비디오 시퀀스의 필름 그레인을 모델링하고, 디코더가 수신된 정보에 따라 필름 그레인을 시뮬레이션한다. 인코더는 필름 그레인을 유지하는데 어려움이 있을 때 압축된 비디오의 품질을 향상시키려고 FGT를 사용할 수 있다. 또한, 인코더는 비트-속도를 감소시키기 위해 인코딩에 앞서 입자를 제거 또 는 가늘게 하는 옵션(option)을 가진다.
필름 그레인 시뮬레이션은 본래의 막 콘텐츠 모양을 시뮬레이션하는 필름 그레인 샘플을 합성하는 것을 목표로 한다. 인코더에서 전적으로 수행되는 필름 그레인 모델링과는 달리, 필름 그레인 시뮬레이션은 디코더에서 수행된다. 필름 그레인 시뮬레이션은 비디오 스트림을 디코드한 후와 디스플레이 전에 이루어진다. 추가된 필름 그레인을 구비한 영상은 디코드 과정 내에서 사용되지 않는다. 후-처리(post-processing) 방법인, 디스플레이 과정을 위해 디코드된 영상 위에 시뮬레이션된 필름 그레인을 합성하는 것은, H.264 표준에 명시되지 않는다. 필름 그레인 시뮬레이션 과정은 H.264 표준의 충실도 범주 확장 수정안에 의해 명시된 것과 같이, 필름 그레인 특징 SEI 메시지에서 송신된 필름 그레인 보충 정보의 디코드를 포함한다.
그러므로, 필름 그레인 시뮬레이션은 컴퓨터 생성된 자료상의 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위해 후-제작시(post-production)뿐만 아니라 오래된 쌓여진 막의 복구 동안 사용된 상대적으로 새로운 기술이라는 점을 알아야 한다. 이러한 유형의 적용에 있어서는, 뉴욕, 로체스터 소재의 Eastman Kodak사의 Cineon
Figure 112007032452513-pct00001
과 Visual Infinity사의 Grain SurgeryTM과 같은 상용 소프트웨어가 시장에 존재한다. 이들 도구는 일반적으로 사용자 상호작용에 기초하여 동작하고, 구현하기가 복잡하여 그것들을 실시간 비디오 코딩 적용에 부적합하게 만든다. 또한, 이들 도구 중 어느 것도 H.264 표준에 의해 명시된 것과 같은 필름 그레인 특징 SEI를 해석하는 능력을 가지고 있지 않다.
전술한 보충 향상 정보(SEI) 메시지에 기초하여, 여러 종래 기술의 접근 방식이 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 명세에 관련하여 개발되었다. 이들 종래 기술의 접근 방식은 고품질의 적용을 목표로 하고, 계산상 비용 증가가 작으면서 휘도(luma) 및 색도(chroma) 성분 모두에 대한 상이한 필름 그레인 패턴의 시뮬레이션에 있어서 큰 융통성을 제공한다. 하지만 빠른 순방향 또는 점프와 같이, 트릭 모드 플레이 동안에는 이들 종래 기술의 접근 방식은 바람직하지 않게 복잡도를 더하고 일관되지 않은 필름 그레인 시뮬레이션을 초래하는 몇몇 특별한 경우를 고려한다.
따라서, 관련된 종래 기술의 접근 방식과 달리 일관된 필름 그레인 시뮬레이션을 유지하면서, 관련된 종래 기술의 접근 방식보다 구현하는 데 있어 더 효율적인 표준 선명(SD) 및 고선명(HD) DVD 시스템에 대한 정상적인 플레이 및 트릭 모드에 대한 비트 정확도의 필름 그레인 시뮬레이션을 위한 방법 및 장치를 가지는 것이 바람직하고 크게 유리하게 된다.
종래 기술의 이들 및 다른 결점 및 단점은 본 발명에 의해 다루어지고, 이러한 본 발명은 비디오 재생 시스템에 대한 정상적인 플레이 및 트릭 모드에 대한 비트 정확도의 필름 그레인 시뮬레이션에 관계된다.
본 발명의 일 양상에 따르면, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 디코드 순서로 디코드된 비디오 화상의 시퀀스에 대한 필름 그레인 시뮬레이션을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 의사 난수 발생기(PRNG)를 관리하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 DVD 재생 메커니즘 리셋 상태에서 PRNG의 적어도 하나의 디폴트 값을 리셋하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 의사 난수 발생기(PRNG)를 사용하여 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 디코드된 프레임의 시퀀스에서 주어진 프레임의 시작시 PRNG 시드를 얻고, 일시 중단시 시퀀스에서 동일하게 주어진 프레임에 동일한 PRNG 시드를 적용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 디코드 순서로 디코드된 화상의 시퀀스에 대해 필름 그레인 시뮬레이션을 수행하기 위한 필름 그레인 시뮬레이션기(simulator)를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 의사 난수 발생기(PRNG)를 관리하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 DVD 재생 메커니즘 리셋 상태에서 PRNG의 적어도 하나의 디폴트 값을 리셋하기 위한 필름 그레인 시뮬레이션기를 포함한다.
본 발명의 추가 양상에 따르면, 의사 난수 발생기(PRNG)를 사용하여 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치가 제공된다. 이 장치는 디코드된 프레임의 시퀀스에서 주어진 프레임의 시작시 PRNG 시드를 얻고, 일시 중단시 시퀀스에서 동일하게 주어진 프레임에 대해 동일한 PRNG 시드를 적용하기 위한 필름 그레인 시뮬레이션기를 포함한다.
본 발명의 이들 및 다른 양상, 특징 및 장점은 첨부 도면과 관련하여 읽혀질 예시적인 실시예의 다음 상세한 설명으로부터 분명해진다.
본 발명은 다음 예시적인 도면에 따라 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있는 필름 그레인 기술(FGT: Film Grain Technology) 처리 사슬을 예시하는 블록도.
도 2의 (a)는 본 발명의 원리에 따른 표준 선명(SD: Standard Definition) 또는 고선명(HD: High Definition) 비디오 재생 시스템에 대한 정상적인 플레이 모드와 트릭 모드 플레이에 대해서 디코드 순서로 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 방법을 예시하는 흐름도.
도 2의 (b)는 본 발명의 원리에 따라 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위해 사용된 의사 난수 발생기(PRNG)를 관리하는 방법을 예시하는 흐름도.
도 2의 (c)는 본 발명의 원리에 따른 표준 선명(SD) 또는 고선명(HD) 비디오 재생 시스템에 대한 정상적인 플레이 모드와 트릭 모드에 대해서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 비트 정확도 방법을 예시하는 흐름도.
도 3은 본 발명의 원리에 따라 디코드 순서로 보충 향상 정보(SEI)를 사용하는 정상적인 재생에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 일 예를 예시하는 도면.
도 4는 본 발명의 원리에 따라 트릭 모드 플레이에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 일 예를 예시하는 도면.
도 5는 본 발명의 원리에 따라 정상적인 재생에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 일 예를 예시하는 도면.
도 6은 본 발명의 원리에 따라 빠른 순방향 트릭 모드에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 일 예를 예시하는 도면.
본 발명은 비디오 재생 시스템에 대한 정상적인 플레이와 트릭 모드에 대한 비트 정확도의 필름 그레인 시뮬레이션에 관한 것이다. 유리하게, 본 발명은 특히, 고속 순방향 또는 점프와 같은 트릭 모드 동안, 종래 기술보다 더 효율적인 필름 그레인 처리의 구현을 제공한다.
본 명세서에 제공된 본 발명의 주어진 가르침으로, 본 발명은 밴드 내(in-band) 또는 밴드 외(out of band)의 필름 그레인 파라미터의 요구된 세트를 운반하는 능력을 가지는 임의의 다른 비디오 코딩 표준과 함께 적용될 수 있다는 점을 알아야 한다.
본 발명은 디지털 비디오 디스크(DVD) 시스템, 개인용 비디오 녹화기(PVR) 등을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 많은 유형의 비디오 재생 시스템에 이용될 수 있음을 또한 알아야 한다. 더욱이, 본 발명은 표준 선명(SD) 및 고선명(HD) 재생 시스템에서 이용될 수 있다. 또한 위에서 주목된 것처럼 본 발명은 정상적인 플레이와 트릭 모드 플레이의 구현 모두에서 이용될 수 있다. 트릭 모드 플레이는 빠른 순방향/역방향, 느린 순방향/역방향, 단계적인 순방향/역방향, 검색 시간 도약(search time leap), 줌과 팬(zoom and pan) 및 각도 제어를 포함하나 이들에 제한되지는 않는다.
필름 그레인 특징화는 모델링 과정을 통해 일어날 수 있다. 이러한 모델링 과정은 필름 그레인 패턴과 강도의 컴팩트한 표현을 제공함으로써 송신될 필름 그레인 특징화 정보의 양을 줄이려고 노력한다. 그러한 접근은 본래의 필름 그레인의 평가를 제공하고, 이는 선택된 모델링 과정에 의존하는 실제 막과는 상이할 수 있다. 인코더에서 필름 그레인을 모델링하는 시스템이 인입 영상의 필름 그레인을 특징화하기 위해 2가지 이상의 모델링 방법 중에서 선택될 수 있을 때, 디코더가 선택된 모델링 방법을 식별하는 적어도 일부 정보를 수신해야 한다. 특별한 실시예에서, 그러한 모델링 과정은 비-파라미터(non-parametric) 모델에 따라 필름 그레인의 컴팩트한 표현을 제공할 수 있다. 또 다른 실시예에서는, 그러한 모델링 과정이 미리 한정된 수학적인 모델에 따른 파라미터화 과정에 있다. 이러한 마지막 실시예를 예시하기 위해, 표 1은 필름 그레인을 설명하기 위해 사용될 수 있는 몇 가지의 상이한 수학적 모델의 일 예를 제공한다.
Figure 112007032452513-pct00002
파라미터 모델의 사용은 평가된 파라미터의 세트의 송신을 요구한다. 파라미터는 표 1에 명시된 것과 같은 모델의 유형에 의존하거나, 가장 간단한 경우에서는, 막의 유형으로부터 연역적으로 알려진 고유한 필름 그레인 모델에 대응하게 된다. 주어진 필름 그레인 모델의 파라미터는 필름 그레인의 크기, 그것의 강도, 그것의 공간 상관, 그것의 컬러 상관 등의 조정을 허용해야 한다. 일 예로서, 영상에서 필름 그레인을 모델링하는 역할을 하는 다음 공식을 가정한다. 즉,
f(x,y,c) = a*[f(x-1,y,c)+f(x,y-1,c)]+b*f(x,y,c-1)+d*n이고,
여기서 f(x,y,c)는 컬러 성분(c)에 대한 좌표(x,y)에서의 픽셀의 필름 그레인을 나타내고, n은 제로(0)인 평균과 1인 분산을 가진 가우시안(Gaussian) 잡음을 나타낸다. 이 모델에 따라, 인코더는 디코더가 본래의 필름 그레인을 시뮬레이션하는 것을 허용하도록 파라미터 'a', 'b' 및 'd'를 송신해야 한다. 이러한 모델의 파라미터는 신호 강도, 컬러 성분 등과 같은 다른 인자에 의존할 수 있음을 주목하라. 따라서, 필름 그레인 모델 파라미터의 송신은 실제로 각각의 상이한 경우에 대한 모델 파라미터세트의 송신을 수반한다는 점을 주목하라.
일부 경우에, 필름 그레인 특징화는 본래의 파일 포맷에 따른 컬러 변환 및/또는 픽셀 샘플 보간을 수반할 수 있다. 고품질의 적용에서, 필름 그레인 모델링은 RGB 컬러 공간에서 발생하고, 이는 막 현상의 물리적인 과정의 층 구성에 더 양호하게 가까워진다. 가장 간단한 파라미터 모델은 영상 신호와 상관되지 않은 제로 평균의 가우시안 잡음으로 필름 그레인을 가정할 수 있다. 이러한 경우, 가우시안 함수의 표준 편차의 송신만이 요구된다. 더 복잡한 모델은 각각의 컬러 성분 및/또는 상이한 그레이 레벨 세트에 대한 상이한 파라미터의 송신을 요구할 수 있다. 모델의 선택은 디코더 측에서 줄 수 있는 복잡도, SEI 메시지를 인코딩하기 위해 이용 가능한 비트의 개수 및 주로 디스플레이 상의 원하는 품질에 크게 관련될 수 있다.
논의된 것처럼, 필름 그레인 시뮬레이션은 특정 유형의 막의 필름 그레인을 재생하는 미리 한정된 모델에 의존할 수 있거나, 수학적 모델을 사용하여 파라미터화함으로써 발생할 수 있다. 필름 그레인 회복은 디스플레이 전에 일어난다. 추가된 필름 그레인을 구비한 영상은 결코 디코드 과정 내에서 사용되지 않지만, 원인이 되는 모델에 관해서는 일부 병렬화(parallelization)가 가능할 수 있다.
필름 그레인 시뮬레이션은 비디오 비트 스트림의 디코드 후와 픽셀 디스플레이 전에 수행된다. 필름 그레인 시뮬레이션 과정은, 예컨대 H.264 표준에 대한 FRExt 수정안에 의해 명시된 것처럼 필름 그레인 특징 SEI 메시지에서 송신된 필름 그레인 보충 정보의 디코드를 수반할 수 있다. 그러한 경우, 본 발명은 수반된 디바이스가 품질과 복잡도의 면에서 표준 선명도와 고선명 시스템의 요구 사항을 충족시키는 것을 보장하도록 필름 그레인 특징 SEI 메시지에 관련된 명세(specification)를 유리하게 제공한다.
이러한 설명은 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자라면 비록 본 명세서에 명백히 설명되거나 도시되지 않더라도, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 취지와 범주 내에 포함되는 다양한 장치를 생각할 수 있을 것이라는 것을 알게 된다.
본 명세서에 인용된 모든 예와 조건부 언어는, 본 발명의 원리와, 그러한 본 발명 기술 분야의 기술을 촉진하는 것에 본 발명의 발명자가 기여한 개념을 독자가 이해하는 것에 도움을 주는 교육적인 목적을 위해 의도되고, 그러한 특별히 인용된 예와 상태에 대한 제한이 없는 것으로 해석되어야 한다.
더욱이, 본 명세서에서 본 발명의 원리, 양상 및 실시예를 인용하는 모든 문장들은 그것들의 구조상 및 기능상 등가물을 모두 포함하는 것으로 의도된다. 또한, 그러한 등가물은 현재 알려진 등가물과 함께 앞으로 개발될 등가물 모두, 즉 구조와 관계없이 동일한 기능을 수행하는 개발된 임의의 요소를 포함하는 것으로 의도된다.
그러므로, 본 명세서에 나타난 블록도는, 예컨대 본 발명의 원리를 구현하는 예시적인 회로의 개념도를 나타낸다. 유사하게, 임의의 흐름도(flow chart), 흐름 도표(flow diagram), 상태 전이도, 의사코드(pseudocode) 등은 컴퓨터 판독 가능한 매체에서 실질적으로 나타낼 수 있고, 컴퓨터나 프로세서에 의해 실행될 수 있는 다양한 과정들을 나타낸다는 것을 알게 되고, 이러한 컴퓨터나 프로세서는 명백히 도시되거나 그렇지 않을 수 있다.
도면에서 도시된 다양한 요소의 기능은, 적절한 소프트웨어와 관련되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어와 함께 전용 하드웨어를 사용함으로써 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 그러한 기능들은 단일 전용 프로세서, 하나의 공유된 프로세서에 의해 또는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 그러한 복수의 개별 프로세서 중 일부는 공유될 수 있다. 더욱이, "프로세서"나 "제어기"라는 용어의 명백한 사용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 가리키는 것으로 해석되어서는 안 되고, 함축적으로 제한 없이, 디지털 신호 처리기("DSP") 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 읽기 전용 메모리("ROM"), 랜덤 액세스 메모리("RAM") 및 비휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다.
종래의 및/또는 주문형 다른 하드웨어가 또한 포함될 수 있다. 유사하게, 도면에 도시된 임의의 스위치는 오직 개념적이다. 그것들의 기능은 프로그램 로직의 동작을 통해, 전용 로직을 통해, 프로그램 제어와 전용 로직의 상호작용을 통해 또는 심지어 수동으로 본 상황으로부터 더 특별하게 이해될 때 구현자에 의해 선택 가능할 수 있는 그 특별한 기술을 통해 수행될 수 있다.
청구항에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 임의의 요소는, 예컨대 a) 그러한 기능을 수행하는 회로 요소의 결합체 또는 b) 그러한 기능을 수행하도록 소프트웨어를 실행하기 위한 적절한 회로와 결합된 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함하는 임의의 형태로 된 소프트웨어를 포함하는 상기 기능을 수행하는 임의의 방식을 포함하도록 의도된다. 그러한 청구항에 의해 정의된 것과 같은 본 발명은, 다양한 인용된 수단에 의해 제공된 기능성이 청구항이 요구하는 방식으로 결합된다는 사실을 그 특성으로 한다. 그러므로, 이들 기능성을 제공할 수 있는 임의의 수단은 본 명세서에 도시된 것과 등가라고 간주된다.
위에서 주목된 바와 같이, 본 발명은 표준 선명(SD)과 고선명(HD) DVD 시스템에 대한 정상적인 플레이와 트릭 모드 플레이에 대한 비트 정확도의 필름 그레인 시뮬레이션에 관한 것이다. 본 발명은 H.264 표준에 의해 설명된 것처럼, 필름 그레인 특징 SEI 메시지에의 추가 사항으로서 고려될 수 있다.
도 1로 돌아가서, 본 발명의 적용될 수 있는 필름 그레인 기술(FGT) 처리 사슬은, 일반적으로 참조 번호(100)에 의해 표시된다. FGT 처리 사슬은 송신기(110)와 수신기(150)를 포함한다. 송신기는 필름 그레인 제거기(112), 비디오 인코더(114) 및 필름 그레인 모델링기(116)를 포함할 수 있다. 수신기는 비디오 디코더(152), 필름 그레인 시뮬레이션기(154) 및 결합기(156)(도시된 덧셈 노드와 같은)를 포함한다.
송신기(110)로의 입력이 신호 통신에서 필름 그레인 제거기(112)의 입력과, 필름 그레인 모델링기(116)의 제 1 입력과 연결된다. 필름 그레인 제거기(112)의 출력은, 신호 통신시 비디오 인코더(114)의 입력과 필름 그레인 모델링기(116)의 제 2 입력에 연결된다. 필름 그레인 제어기(112)가 존재하지 않으면, 송신기(110)는 신호 통신시 비디오 인코더(114)의 입력에 연결된다. 비디오 인코더(114)의 출력은 송신기(110)의 제 1 출력으로서 이용 가능하다. 필름 그레인 모델링기(116)의 출력은 송신기(110)의 제 2 출력으로서 이용 가능하다. 송신기(110)의 제 1 출력은 신호 통신시 수신기(150)의 제 1 입력과 연결된다. 송신기(110)의 제 2 출력은 신호 통신시 수신기(150)의 제 2 입력과 연결된다. 수신기(150)의 제 1 입력은 신호 통신시 비디오 디코더(152)의 입력과 연결된다. 수신기(150)의 제 2 입력은 신호 통신시 필름 그레인 시뮬레이션기(154)의 제 1 입력과 연결된다. 비디오 디코더(152)의 제 1 출력은, 신호 통신시 필름 그레인 시뮬레이션기(154)의 제 2 입력과 연결된다. 비디오 디코더(152)의 제 2 출력은 신호 통신시 결합기(156)의 제 1 입력에 연결된다. 필름 그레인 시뮬레이션기의 출력은 신호 통신시 결합기(156)의 제 2 입력과 연결된다. 결합기(156)의 출력은 수신기(150)의 출력으로서 이용 가능하다.
트릭 모드는, 예컨대 순방향 또는 역방향 순서대로 프레임을 점프(jump)하고 스킵(skip)하는 것을 포함하도록 한정된다. 본 발명에 따른 다음 명세가 표준 선명(SD)이나 고선명(HD) 재생 시스템에서의 트릭 모드(및 정상적인 플레이)에 관해 제안된다. 즉 (1) 필름 그레인 특징 SEI 메시지는 디코드 순서대로 적용된다. (2) 의사 난수 발생기(PRNG)가 파워 오프(power off)를 포함하나 그러한 파워 오프에 제한되지 않는 임의의 재생 메커니즘 리셋 상태에서 디폴트 값으로 리셋된다. (3) PRNG의 시드(seed)는 정상적인 플레이에서의 동일한 프레임의 시작시 사용된 것과 같은 일시 중지 동안 그 프레임(디코드된 프레임의 시퀀스에서의)의 시작시 동일한 시작 값을 가진다. 디코드 순서로 필름 그레인 특징 SEI 메시지를 인가하는 것은, 정상적인 플레이와 트릭 모드 플레이 동안, 필름 그레인 시뮬레이션에 대한 일정한 선명도를 허용한다는 점을 알아야 한다.
도 2의 (a)로 가면, 표준 선명(SD) 또는 고선명(HD) 비디오 재생 시스템에 대한 정상적인 플레이 및 트릭 모드 플레이에 대해서 디코드 순서로 필름 그레인을 시뮬레이션하는 비트 정확도 방법이, 일반적으로 참조 번호(210)로 표시된다. 도 2의 (a)의 방법(210)은 정상적인 플레이 및 트릭 모드 플레이 동안 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 일정한 선명도를 제공한다는 점을 알아야 한다.
이러한 방법은 제어를 기능 블록(214)에 넘기는 시작 블록(212)을 포함한다. 이러한 기능 블록(214)은 필름 그레인 특징 보충 향상 정보(SEI) 메시지가 디코드 순서로 인가되고 제어를 끝 블록(216)에 넘기는 것을 명시하고 있다.
도 2의 (b)로 가면, 필름 그레인 시뮬레이션에 사용된 의사 난수 발생기(PRNG) 시드를 관리하는 비트 정확도 방법이, 일반적으로 참조 번호(220)에 의해 표시된다. 도 2의 (b)의 방법(220)은 플레이 모드에 관계없이 일정한 필름 그레인 시뮬레이션(즉, 정상적인 플레이와 트릭 모드 플레이 모두에 관해 일정한 필름 그레인 시뮬레이션)을 제공한다는 것을 알아야 한다.
이 방법은 제어를 기능 블록(224)에 넘기는 시작 블록(222)을 포함한다. 이러한 기능 블록(224)은 의사 난수 발생기(PRNG)(필름 그레인 시뮬레이션을 위해 사용된)의 디폴트 값이, 새로운 디스크의 삽입 또는 파워 오프를 포함하나 이러한 파워 오프에 제한되지 않는 다른 재생 메커니즘 리셋 상태시 리셋되는 것을 명시하고, 제어를 끝 블록(226)에 넘긴다.
도 2의 (c)로 가면, 표준 선명(SD) 또는 고선명(HD) 비디오 재생 시스템에 대한 정상적인 플레이 및 트릭 모드에 대해 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 비트 정확도의 방법이, 일반적으로 참조 번호(230)로 표시된다. 이 방법(230)은 의사 난수 발생기(PRNG)를 사용하여 필름 그레인을 시뮬레이션하는 것으로 가정된다. 도 2의 (c)의 방법(230)은 플레이 모드에 관계없이 일정한 필름 그레인 시뮬레이션을 제공(즉, 정상 플레이 및 트릭 모드 플레이 모두에 대해 일정한 필름 그레인 시뮬레이션)한다는 것을 알아야 한다.
이러한 방법은, 기능 블록(234)에 제어를 넘기는 시작 블록(232)을 포함한다. 이러한 기능 블록(234)은, PRNG의 시드가 디코드된 프레임의 시퀀스에서의 각 프레임의 시작시 얻어진다는 것을 명시하고, 제어를 기능 블록(236)에 넘긴다. 기능 블록(236)은 PRNG의 시드가 정상적인 플레이에서 동일한 프레임의 시작시 사용되는 것과 같이, 일시 중단시 그 한 프레임의 시작시 동일한 시작 값을 가진다는 것을 명시한다{기능 블록(234)에 의해 참조된}. 일시 중지가 끝나게 되면, 제어는 끝 블록(238)으로 넘어간다.
도 3으로 가면, 디코드 순서로 보충 향상 정보(SEI)를 사용하는 정상적인 재생에서의 필름 그레인 시뮬레이션의 일 예가, 일반적으로 참조 번호(300)로 표시된다. 특히, 도 3은 HD DVD 포맷에서 통상적인 것으로 예상된 폐쇄된 화상의 그룹(GOP; Group of Pictures)예를 예시한다. 상부 행은 디코드 순서(310)로 좌측에서 우측으로 프레임을 열거하고, 하부 행은 디스플레이 순서(320)로 좌측에서 우측으로 이들 프레임을 열거한다.
이들 예에서, 필름 그레인 SEI 메시지는 각 도면의 상부 라인에 예시된 것처럼, 각 화상과 함께 보내진다. 화상 둘레의 두꺼운 상자는 도 3에서는 디코드 순서인 SEI 메시지의 지속성(persistence)을 나타내고, 화상(I2)과 함께 보내진 필름 그레인 SEI 메시지(FG1)는 화상(B10)이 도착될 때까지{화상(B10)도 포함} 모든 다음 화상에서 사용된다. 화상 아래(디스플레이 순서)의 수평 라인은 이들 화상과 함께 사용된 필름 그레인 파라미터(FGn)를 표시하는데, 예컨대 도 3에서는 제 1 B0 화상으로부터 P11 화상까지(P11도 포함) 필름 그레인 파라미터(FG1)가 사용된다. 이는 다시 말해 SEI 메시지가 다음 I 화상이 도착될 때까지 디코드 순서대로 I 화상 다음에 오는 모든 프레임에 인가된다는 뜻이다.
정상적인 재생 동안, B0 프레임은 장면 변경 포인트에 적합하게 되는데, 이는 SEI 메시지 파라미터가 이러한 경계상에서 바뀔 수 있기 때문이다. 이는 정상적으로 장면 변경을 위해 B0를 사용하는 것과 일치한다.
도 4로 가면, 트릭 모드 플레이에서의 필름 그레인 시뮬레이션의 일 예는, 일반적으로 참조 번호(400)로 표시된다. 특히, 도 4는 화상(B0)으로의 점프를 예시한다. 윗줄은 디코드 순서가 좌측으로부터 우측으로인 프레임을 열거하고(410), 아랫줄은 디스플레이 순서가 좌측으로부터 우측으로인 이들 프레임을 열거한다(420). 필름 그레인 특징 SEI 메시지의 디코드 순서 적용은, 정상적인 플레이에 비해 일관된 필름 그레인 기술의 적용을 초래한다.
도 5와 도 6으로 가면, 정상적인 재생과 빠른 순방향 트릭 모드에서의 필름 그레인 시뮬레이션의 예가, 일반적으로 각각 참조 번호(500, 600)에 의해 나타난다. 특히, 도 5와 도 6 모두 3개의 B 프레임을 구비한 화상 그룹(GOP) 구조를 예시하고, 도 6은 2배의 빠른 순방향 트릭 모드를 예시한다. 윗줄은 디코드 순서(510, 610)가 좌측에서 우측으로인 프레임을 열거하고, 아랫줄은 디스플레이 순서(520, 620)가 좌측에서 우측으로인 이들 프레임을 열거한다. 필름 그레인 특징 SEI 메시지의 디코드 순서 적용은, 정상적인 플레이(도 5)에 비해 이러한 트릭 모드 예(도 6) 동안, 일관된 필름 그레인 기술의 적용을 초래한다.
내부 프레임만의 트릭 모드에 대해, 본 발명의 원리에 따라 본 명세서에서 설명된 명세는 필름 그레인 특징 SEI 메시지의 일관된 적용을 지원한다. 의사 난수 발생기가, 일부 실시예에서는 HD DVD 플레이어 디바이스 리셋 상태 동안 오직 초기화될 수 있기 때문에, 시뮬레이션된 필름 그레인 패턴은 여전히 임의적이고 일관된다는 점이 주목되어야 한다.
일시 중단시, 화상은 고정된 채로 유지되어야 한다(필름 그레인 시뮬레이션은 일관되게 유지되어야 한다). 그러므로, PRNG의 시드는 일시 중단시 정상적인 플레이에서 동일한 프레임의 시작시 사용된 것과 그 프레임의 시작시 동일한 시작 값을 가지게 된다. 예시적인 일 실시예에서, 주어진 프레임의 시작시 의사 난수 발생기(PRNG) 시드는 PRNG 시드가 일시 중단에 대해 적용되어야 하는 경우 저장된다. 따라서, 32비트 레지스터가 그러한 하드웨어 구현시 이용될 수 있다.
그러므로, 본 명세서에서 제공된 예시적인 예는 HD DVD 시스템에서 설명된 GOP 구조와 대응하는 용법을 이용한다는 점이 주목되어야 한다. 하지만, 본 명세서에서 제공된 본 발명의 주어진 가르침에 따라 이들 및 다른 구조와 대응하는 용법이 또한 본 발명의 취지를 유지하면서 본 발명의 원리에 따라 이용될 수 있다는 점을 알아야 한다. 유리하게, 본 명세서에서 설명된 명세는 정상적인 플레이와 트릭 모드 플레이에 대한 필름 그레인 특징 보충 향상 정보(SEI) 메시지를 적용하기 위한 일관된 규칙을 지원한다. 본 발명의 원리에 따른 FGT의 구현예는 소비자에 의해 적용된 임의의 트릭 모드에 독립적인 일관된 시청 경험을 유리하게 제공한다.
본 발명의 이들 및 다른 특징과 장점은, 본 명세서에서의 가르침에 기초한 관련 분야에서 당업자에 의해 쉽게 확인될 수 있다. 본 발명의 가르침은 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특별한 목적의 프로세서 또는 이들의 결합체로 구현될 수 있다는 점이 이해되어야 한다.
가장 바람직하게는, 본 발명의 가르침이 하드웨어와 소프트웨어의 결합체로서 구현된다. 더욱이, 이러한 소프트웨어는 프로그램 저장 유닛에 명백히 구현된 응용 프로그램으로서 바람직하게 구현된다. 이러한 응용 프로그램은 임의의 적합한 아키텍처를 포함하는 기계에 업로드되고 이러한 기계에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게, 이러한 기계는 하나 이상의 중앙 처리 유닛("CPU"), 랜덤 액세스 메모리("RAM") 및 입출력("I/O") 인터페이스와 같은 하드웨어를 가지는 컴퓨터 플랫폼 상에서 구현된다. 이러한 컴퓨터 플랫폼은 또한 운영 체제와 마이크로인스트럭션 코드를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 다양한 과정과 기능은, 마이크로인스트럭션 코드의 부분이거나 애플리케이션 프로그램의 부분일 수 있거나 또는 CPU에 의해 실행될 수 있는 이들의 임의의 결합체일 수 있다. 또한, 다양한 다른 주변 유닛이 추가적인 데이터 저장 유닛과 인쇄 유닛과 같은 컴퓨터 플랫폼에 연결될 수 있다.
첨부 도면에 도시된 일부 구성 시스템 성분과 방법이 바람직하게는 소프트웨어로 구현되기 때문에, 시스템 성분 또는 프로세스 기능 블록 사이의 실제 연결은 본 발명이 프로그래밍되는 방식에 따라 달라질 수 있다는 점이 또한 이해되어야 한다. 본 명세서에서 주어진 가르침에 따라, 관련 분야에서 당업자가 본 발명의 이들 및 유사한 구현예 또는 구성예를 생각할 수 있다.
비록 예시적인 실시예가 첨부 도면을 참조하여 본 명세서에서 설명되었지만, 본 발명은 이들 정확한 실시예에 제한되지 않고, 관련 분야의 당업자에 의해, 본 발명의 범주 또는 취지로부터 벗어나지 않으면서 다양한 변경 및 수정이 이루어질 수 있음을 이해해야 한다. 모든 그러한 변경 및 수정은 첨부된 청구항에서 보여지는 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 의도된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 비디오 인코더와 비디오 디코더, 특히 비디오 재생 시스템에 대한 정상 플레이와 트릭 모드 플레이에 대한 필름 그레인 시뮬레이션에 이용 가능하다.

Claims (42)

  1. 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법으로서,
    디코더로부터 디코드된 비디오 화상과 모델링기로부터 필름 그레인 모델을 수신하는 단계; 및
    디코드 순서로 디코드된 비디오 화상의 시퀀스에 대해 필름 그레인의 시뮬레이션을 수행하는 단계(214)를 포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 수행 단계는 필름 그레인 보충 정보에 응답하여 수행되는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 수행 단계는 필름 그레인 특징 보충 향상 정보(SEI: Supplemental Enhancement Information) 메시지에 포함된 정보에 응답하여 수행되는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 비트 정확도(bit accurate)인, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 플레이 모드에 관계없이 일정한, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 플레이 모드는 트릭 플레이(trick play)인, 비디오에서 필 름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법은 재생 메커니즘 리셋 상태에서 필름 그레인의 시뮬레이션에 사용되는 의사 난수 생성기(PRNG)의 적어도 하나의 디폴트 값(default value)을 리셋하는 단계(224)를 더 포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 플레이 모드에 관계없이 일정한, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 플레이 모드는 트릭 플레이인, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 재생 메커니즘 리셋 상태는 디스크의 삽입을 포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  12. 제 1항에 있어서, 의사 난수 생성기(PRNG)는 필름 그레인의 시뮬레이션을 수행하는 단계(214)를 수행하기 위해 사용되고, 상기 필름 그레인의 시뮬레이션을 수행하는 단계(214)는,
    디코드된 비디오 화상에서 주어진 프레임의 시작시 의사 난수 생성기(PRNG) 시드(seed)를 얻는 단계(234); 및
    일시 중단시 상기 디코드된 비디오 화상에서 동일한 주어진 프레임에 동일한 PRNG 시드를 적용하는 단계(236)를
    포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 플레이 모드에 관계없이 일정한, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 플레이 모드는 트릭 플레이인, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하는 방법.
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  29. 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치로서,
    디코더로부터 디코드된 비디오 화상과 모델링기로부터 필름 그레인 모델을 수신하는 수단 및
    디코드 순서로 디코드된 비디오 화상의 시퀀스에 대해 필름 그레인의 시뮬레이션을 수행하기 위한 수단(154)을 포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 필름 그레인의 시뮬레이션은 필름 그레인 보충 정보에 응답하여 수행되는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  31. 제 29항에 있어서, 상기 필름 그레인의 시뮬레이션은 필름 그레인 특징 보충 향상 정보(SEI) 메시지에 포함된 정보에 응답하여 수행되는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  32. 제 29항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 비트 정확도인, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  33. 제 29항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 플레이 모드에 관계없이 일정한, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  34. 제 33항에 있어서, 상기 플레이 모드는 트릭 플레이 모드인, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  35. 제 29항에 있어서, 상기 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치는 DVD 재생 메커니즘 리셋 상태에서 필름 그레인의 시뮬레이션에 사용되는 의사 난수 발생기(PRNG)의 적어도 하나의 디폴트 값을 리셋하기 위한 수단(154)을 더 포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
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  37. 제 35항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 플레이 모드에 관계없이 일정한, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  38. 제 37항에 있어서, 상기 플레이 모드는 트릭 플레이 모드인, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  39. 제 35항에 있어서, 상기 DVD 재생 메커니즘 리셋 상태는 디스크의 삽입을 포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  40. 제 29항에 있어서, 상기 필름 그레인의 시뮬레이션을 수행하는 수단은 의사 난수 발생기(PRNG)를 사용하여 필름 그레인의 시뮬레이션을 수행하도록 구성되고, 상기 필름 그레인의 시뮬레이션을 수행하는 수단은,
    디코드된 프레임의 시퀀스에서 주어진 프레임의 시작시 의사 난수 발생기(PRNG) 시드를 얻기 위한 수단(154); 및
    일시 중단시 상기 시퀀스에서 동일한 주어진 프레임에 대해 동일한 의사 난수 발생기(PRNG) 시드를 적용하기 위한 수단(154)을
    포함하는, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  41. 제 40항에 있어서, 필름 그레인의 시뮬레이션은 플레이 모드에 관계없이 일정한, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
  42. 제 41항에 있어서, 상기 플레이 모드는 트릭 플레이 모드인, 비디오에서 필름 그레인을 시뮬레이션하기 위한 장치.
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