KR101336553B1 - 계층적 부호화 장치 및 방법 - Google Patents

계층적 부호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비디오 및 오디오 신호를 입력하여 부호화하는데 있어서, 비디오 신호를 계층적으로 부호화하여 수신기가 그 성능에 따라 선택적으로 계층별 비디오 부호화 데이터를 수신할 수 있도록 부호화 데이터를 생성할 수 있는 장치에 관한 것이다.
본 발명의 장치는 비디오 신호를 입력하고 MPEG-4 SVC 부호화 방식으로 계층적 비디오 부호화를 수행하여 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 향상 계층 비디오 부호화 데이터를 출력하는 비디오 부호화부, 오디오 신호를 입력하고 MPEG-4 오디오 부호화 방식으로 오디오 부호화를 수행하여 기본 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하고 선택적으로 향상 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하는 오디오 부호화부, 상기 기본 계층 부호화 데이터에 대하여 SL(Sync Layer) 패킷화, PES(Packetized Elementary Stream) 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 기본 계층 다중화부, 그리고 상기 향상 계층 부호화 데이터에 대하여 SL 패킷화, PES 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 향상 계층 다중화부로 구성된다.
계층적 부호화, 지상파 DMB

Description

계층적 부호화 장치 및 방법{Scalable coding apparatus and method}
도 1 은 본 발명에 따른 계층적 부호화 장치의 구성도
도 2 는 본 발명의 기본 계층 다중화부의 내부 구성도
도 3 은 본 발명의 향상 계층 다중화부의 내부 구성도
도 4 는 본 발명에 따른 계층적 부호화 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>
10 비디오 부호화부 20 오디오 부호화부
30 기본 계층 다중화부 40 향상 계층 다중화부
31 기본 계층 SL 패킷타이저부 32 기본 계층 PES 패킷타이저부
33 기본 계층 섹션 발생부 34 기본 계층 TS 다중화부
41 향상 계층 SL 패킷타이저부 42 향상 계층 PES 패킷타이저부
43 향상 계층 섹션 발생부 44 향상 계층 TS 다중화부
본 발명은 비디오 및 오디오 신호를 입력하여 부호화하는데 있어서, 비디오 신호를 계층적으로 부호화하여 수신기가 그 성능에 따라 선택적으로 계층별 비디오 부호화 데이터를 수신할 수 있도록 부호화 데이터를 생성할 수 있는 장치에 관한 것이다.
현재 상용 서비스되고 있는 지상파 DMB의 경우 320(가로)x240(세로)의 해상도를 갖는 비디오 부호화 데이터와 CD 음질의 오디오 부호화 데이터가 방송국에서 만들어져서 공중파를 이용하여 수신기에 전달되고 있다.
지상파 DMB에서의 비디오 및 오디오 부호화는 공지의 MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding) 베이스라인 프로파일 방식과 MPEG-4 BSAC 혹은 MPEG-4 HE-AAC 방식이 사용되고 있다.
최근 DMB에서 컨텐츠의 고급화에 대한 요구가 생기면서, 비디오의 해상도를 높여서 화질을 개선시키려는 필요성이 크게 늘어나고 있다. 이런 요구에 대응하기 위해서는 무엇보다도 기존 지상파 DMB 부호화 방식과의 호환성을 유지하면서 비디오 해상도를 높일 수 있는 방법이 필요하다.
이를 만족시키기 위한 비디오 부호화 방식으로 MPEG-4 SVC(Scalable Video Coding) 부호화 방식이 적합한데, 이는 MPEG-4 SVC 부호화 방식이 계층적으로 부호화하는데 있어서 기본 계층으로 MPEG-4 AVC 부호화 방식을 사용하기 때문이다. 즉, MPEG-4 SVC 부호화 데이터가 기본 계층 데이터와 향상 계층 데이터를 생성하게 되면, 기존 지상파 DMB 수신기는 기본 계층 데이터인 MPEG-4 AVC 부호화 데이터만 이용하여 복호화 함으로써 320(가로)x240(세로)의 해상도를 갖는 비디오 신호를 복원하는 것이 가능하고, 신규 지상파 DMB 수신기는 기본 계층 데이터와 향상 계층 데이터를 모두 이용하여 복호화 함으로써 640(가로)x480(세로)의 고해상도의 비디오 신호를 복원하는 것이 가능하게 된다.
또한 이를 만족시키기 위해서는 비디오 부호화 방식 뿐만 아니라 다중화 방식도 기존 지상파 DMB의 다중화 방식과 달라져야 한다. 기존 지상파 DMB의 다중화 방식은 모든 비디오 부호화 데이터, 오디오 부호화 데이터, 기타 관련 데이터를 한 개의 TS(Transport Stream)로 다중화하여 동일한 전송 채널로 전송한다. 하지만 계층별로 생성된 비디오 부호화 데이터를 다중화할 경우에 한 개의 TS로 다중화하여 동일한 전송 채널로 전송할 수도 있지만, 계층별 데이터를 채널 특성이 서로 다른 전송 채널을 통하여 차별적으로 전송하는 것에 대비하여 계층별로 별도의 TS를 생성하는 것이 필요하다.
따라서 본 발명의 장치는 수신기가 그 성능에 따라 선택적으로 계층별 비디오 부호화 데이터를 수신할 수 있도록 하기 위하여, MPEG-4 SVC 부호화 방식을 이용하여 비디오 신호를 계층적으로 부호화하고 각 계층별 비디오 부호화 데이터에 대해서는 별개의 계층별 TS 데이터를 생성하게 함으로써, 기존의 지상파 DMB 부호화 장치와는 다른 새로운 방식으로 비디오 및 오디오 신호를 부호화하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 수신기가 그 성능에 따라 선택적으로 계층별 비디오 부호화 데이터를 수신할 수 있도록 하기 위하여, MPEG-4 SVC 부호화 방식을 이용하여 비디오 신호를 계층적으로 부호화하는 비디오 부호화부와 각 계층별 비디오 부호화 데이터에 대해서 별개의 계층별 TS 데이터를 생성하도록 구성함으로써, 기존의 지상파 DMB 부호화 방식과 호환되면서도 비디오 해상도를 4배로 높인 화면을 제공할 수 있는 새로운 부호화 장치와 방법을 제공한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 계층적 부호화 장치의 구성도 이다.
본 발명의 장치는 비디오 신호를 입력하고 MPEG-4 SVC 부호화 방식으로 계층적 비디오 부호화를 수행하여 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 향상 계층 비디오 부호 화 데이터를 출력하는 비디오 부호화부(10), 오디오 신호를 입력하고 MPEG-4 오디오 부호화 방식으로 오디오 부호화를 수행하여 기본 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하고 선택적으로 향상 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하는 오디오 부호화부(20), 상기 기본 계층 부호화 데이터에 대하여 SL(Sync Layer) 패킷화, PES(Packetized Elementary Stream) 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 기본 계층 다중화부(30), 그리고 상기 향상 계층 부호화 데이터에 대하여 SL 패킷화, PES 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 향상 계층 다중화부(40)로 구성된다.
비디오 부호화부(10)는 비디오 신호를 입력하여 공지의 국제 표준인 MPEG-4 SVC 부호화 방식을 이용하여 압축 부호화하고, 그 결과 데이터로 기본 계층 비디오 부호화 데이터인 기본 계층 비디오 ES(Elementry Stream)와 향상 계층 비디오 부호화 데이터인 향상 계층 비디오 ES를 출력한다. 수신기에서 기본 계층 비디오 ES를 이용하면 320(가로)x240(세로) 해상도의 화면을 표현할 수 있고, 향상 계층 비디오 ES를 기본 계층 비디오 ES와 함께 이용하면 640(가로)x480(세로)의 고해상도의 화면을 표현할 수 있다. 수신기에서 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 향상 계층 비디오 부호화 데이터를 별도로 복호화하고 서로 조합하여 고해상도 화면을 정확히 표현하기 위해서는 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 향상 계층 비디오 부호화 데이터가 각 화면에 대하여 시간적으로 동기화 되도록 부호화되어야 한다.
오디오 부호화부(20)는 오디오 신호를 입력하여 공지의 국제 표준인 MPEG-4 BSAC 부호화 방식을 이용하여 압축 부호화하고, 그 결과 데이터로 오디오 부호화 데이터인 오디오 ES를 출력한다. 오디오 신호의 경우에도 입체 음향을 표현하는 멀티 채널 오디오 신호에 대하여 공지의 MPEG-4 멀티채널 오디오 부호화 방식을 이용하여 계층적으로 부호화할 수 있으며, 이럴 경우에 기본 계층 오디오 부호화 데이터는 스테레오 오디오 채널의 부호화 데이터가 되고, 향상 계층 부호화 데이터는 서라운드 오디오 채널의 부호화 데이터가 되며, 기본 계층 오디오 ES와 향상 계층 오디오 ES 형태로 출력된다. 수신기에서 기본 계층 오디오 부호화 데이터(즉, 스테레오 오디오 채널의 부호화 데이터)와 향상 계층 오디오 부호화 데이터(즉, 서라운드 오디오 채널의 부호화 데이터)를 별도로 복호화하고 서로 조합하여 입체 음향을 정확히 표현하기 위해서는 기본 계층 오디오 부호화 데이터와 향상 계층 오디오 부호화 데이터가 각 오디오 구간에 대하여 시간적으로 동기화 되도록 부호화되어야 한다. 향상 계층 오디오 ES는 오디오 부호화 방식과 응용 분야에 따라 선택적으로 출력된다.
기본 계층 다중화부(30)는 상기 기본 계층 비디오 ES와 상기 기본 계층 오디오 ES를 입력하여 지상파 DMB에서 사용하는 다중화 방식과 동일한 공지의 MPEG-4/MPEG-2 다중화 처리를 수행하고, 그 결과 데이터로 기본 계층 TS를 생성한다.
향상 계층 다중화부(40)는 상기 향상 계층 비디오 ES와 상기 향상 계층 오디오 ES 를 입력하여 지상파 DMB에서 사용하는 다중화 방식과 동일한 공지의 MPEG-4/MPEG-2 다중화 처리를 수행하고, 그 결과 데이터로 향상 계층 TS를 생성한다.
도 2 는 본 발명의 기본 계층 다중화부의 내부 구성도이다.
기본 계층 다중화부(30)는 기본 계층 SL 패킷타이저부(31), 기본 계층 PES 패킷타이저부(32), 기본 계층 섹션 발생부(33), 그리고 기본 계층 TS 다중화부(34)로 구성된다.
기본 계층 SL 패킷타이저부(31)는 기본 계층 비디오 ES와 기본 계층 오디오 ES, 그리고 기본 계층 OD(Object Descriptor)/BIFS(Binary Format for Scene) 스트림을 입력하여 각각에 대한 기본 계층 SL 패킷으로 변환 및 출력하며, 기본 계층 PES 패킷타이저부(32)는 이들 기본 계층 SL 패킷을 기본 계층 PES 패킷으로 변환 및 출력하며, 기본 계층 섹션 발생부(33)는 기본 계층 OD/BIFS SL 패킷을 기본 계층 14496 섹션으로 패킷화하는 것과 함께 기본 계층 IOD(Initial Object Descriptor 데이터를 이용하여 PAT(Program Association Table) 정보와 PMT(Program Map table) 정보를 포함하는 기본 계층 PSI(Program Specific Information) 섹션으로 패킷화하여 출력하며, 기본 계층 TS 다중화부(34)는 이들 기본 계층 PES 패킷과 기본 계층 14496 섹션 및 PSI 섹션을 기본 계층 TS로 패킷화하고 다중화하여 기본 계층 MPEG-2 TS를 출력한다.
여기에서 MPEG-4 IOD, OD, BIFS 스트림은 공지의 국제 표준인 ISO/IEC 14496-1 표준에 따라 생성되고, PAT, PMT 정보를 포함한 TS 데이터는 공지의 국제 표준인 ISO/IEC 13818-1 표준에 따라 생성된다.
도 3 은 본 발명의 향상 계층 다중화부의 내부 구성도이다.
향상 계층 다중화부(40)는 향상 계층 SL 패킷타이저부(41), 향상 계층 PES 패킷타이저부(42), 향상 계층 섹션 발생부(43), 그리고 향상 계층 TS 다중화부(44)로 구성된다.
향상 계층 SL 패킷타이저부(41)는 향상 계층 비디오 ES와 향상 계층 오디오 ES, 그리고 향상 계층 OD/BIFS 스트림을 입력하여 각각에 대한 향상 계층 SL 패킷으로 변환 및 출력하며, 향상 계층 PES 패킷타이저부(42)는 이들 향상 계층 SL 패킷을 향상 계층 PES 패킷으로 변환 및 출력하며, 향상 계층 섹션 발생부(43)는 향상 계층 OD/BIFS SL 패킷을 향상 계층 14496 섹션으로 패킷화하는 것과 함께 향상 계층 IOD 데이터를 이용하여 PAT 정보와 PMT 정보를 포함하는 향상 계층 PSI 섹션으로 패킷화하여 출력하며, 향상 계층 TS 다중화부(44)는 이들 향상 계층 PES 패킷과 향상 계층 14496 섹션 및 PSI 섹션을 향상 계층 TS로 패킷화하고 다중화하여 향상 계층 MPEG-2 TS를 출력한다.
마찬가지로 MPEG-4 IOD, OD, BIFS 스트림은 공지의 국제 표준인 ISO/IEC 14496-1 표준에 따라 생성되고, PAT, PMT 정보를 포함한 TS 데이터는 공지의 국제 표준인 ISO/IEC 13818-1 표준에 따라 생성된다.
도 4 는 본 발명에 따른 계층적 부호화 동작을 설명하기 위한 동작 흐름도이다.
우선, 비디오 및 오디오 신호를 입력하여 각 신호에 대하여 계층별 부호화를 수행(110)하고,
상기 비디오 및 오디오 부호화의 결과로 생성된 기본 계층 부호화 데이터와 향상 계층 부호화 데이터에 대하여 계층별 다중화(120)를 수행하고,
이후, 상기 과정을 부호화가 끝날 때까지 반복적으로 수행한다.
상기 비디오 부호화 및 오디오 부호화는 비디오 부호화부(10)와 오디오 부호화부(20)에서 각각 수행되며, 상기 계층별 다중화는 기본 계층 다중화부(30)와 향상 계층 다중화부(40)에서 각각 수행된다.
이상에서 본 발명을 특정의 바람직한 실시예로서 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다 양한 변형이 가능할 것이다.
본 발명은 MPEG-4 SVC 방식을 이용하여 비디오 신호를 기본 계층과 향상 계층으로 구분하여 부호화하고, 각 계층의 부호화 데이터에 대해서는 계층별로 다중화할 수 있는 장치에 관한 것으로서, 수신기가 그 성능에 따라 선택적으로 계층별 비디오 부호화 데이터를 수신할 수 있도록 하는데 효과적으로 사용될 수 있다.
따라서 본 발명을 사용하여 지상파 DMB 신호를 생성하게 되면, 기존 지상파 DMB 수신기는 기본 계층 데이터만 이용하여 복호화 함으로써 320(가로)x240(세로)의 해상도를 갖는 비디오 신호를 복원하는 것이 가능하고, 신규 지상파 DMB 수신기는 기본 계층 데이터와 향상 계층 데이터를 모두 이용하여 복호화 함으로써 640(가로)x480(세로)의 고해상도의 비디오 신호를 복원하는 것이 가능하게 된다.

Claims (6)

  1. 입력된 비디오 및 오디오 신호를부호화하는 계층적 부호화 장치에 있어서,
    상기 입력된 비디오 신호를 MPEG-4 SVC(Scalable Video Coding) 부호화 방식으로 계층적 비디오 부호화를 수행하여 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 향상 계층 비디오 부호화 데이터를 출력하는 비디오 부호화부;
    상기 입력된 오디오 신호를 MPEG-4 오디오 부호화 방식으로 오디오 부호화를 수행하여 기본 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하고 선택적으로 향상 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하는 오디오 부호화부;
    상기 기본 계층 부호화 데이터에 대하여 SL(Sync Layer) 패킷화, PES(Packetized Elementary Stream) 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 기본 계층 다중화부; 및
    상기 향상 계층 부호화 데이터에 대하여 SL 패킷화, PES 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 향상 계층 다중화부;
    를 포함하고,
    상기 비디오 부호화부는 상기 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 상기 향상 계층 비디오 부호화 데이터를 각 화면에 대하여 시간적으로 동기화 되도록 부호화 하고,
    상기 오디오 부호화부는 상기 기본 계층 오디오 부호화 데이터와 상기 향상 계층 오디오 부호화 데이터를 각 오디오 구간에 대하여 시간적으로 동기화 되도록 부호화 하는 것
    을 특징으로 하는 계층적 부호화 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 기본 계층 다중화부는 기본 계층 SL 패킷타이저부, 기본 계층 PES 패킷타이저부, 기본 계층 섹션 발생부, 그리고 기본 계층 TS 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 부호화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 향상 계층 다중화부는 향상 계층 SL 패킷타이저부, 향상 계층 PES 패킷타이저부, 향상 계층 섹션 발생부, 그리고 향상 계층 TS 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 계층적 부호화 장치.
  6. 입력된 비디오 신호 및 오디오 신호를 부호화하는 방법에 있어서,
    계층적 부호화 장치가 상기 입력된 비디오 신호를 MPEG-4 SVC(Scalable Video Coding) 부호화 방식으로 계층적 비디오 부호화를 수행하여 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 향상 계층 비디오 부호화 데이터를 출력하는 단계;
    상기 계층적 부호화 장치가 상기 입력된 오디오 신호를 MPEG-4 오디오 부호화 방식으로 오디오 부호화를 수행하여 기본 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하고 선택적으로 향상 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하는 단계;
    상기 계층적 부호화 장치가 상기 기본 계층 부호화 데이터에 대하여 SL(Sync Layer) 패킷화, PES(Packetized Elementary Stream) 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 단계; 및
    상기 계층적 부호화 장치가 상기 향상 계층 부호화 데이터에 대하여 SL 패킷화, PES 패킷화, 섹션 발생 및 TS 다중화를 수행하는 단계
    를 포함하고
    상기 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 향상 계층 비디오 부호화 데이터를 출력하는 단계는 상기 기본 계층 비디오 부호화 데이터와 상기 향상 계층 비디오 부호화 데이터를 각 화면에 대하여 시간적으로 동기화 되도록 부호화 하고,
    상기 기본 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하고 선택적으로 향상 계층 오디오 부호화 데이터를 출력하는 단계는 상기 기본 계층 오디오 부호화 데이터와 상기 향상 계층 오디오 부호화 데이터를 각 오디오 구간에 대하여 시간적으로 동기화 되도록 부호화 하는 것
    을 특징으로 하는 계층적 부호화 방법.
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