KR20010037623A - 엠펙-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법과 이를 지원하는 엠펙-1 디코더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MPEG-1 멀티미디어 스트림에 부가적인 텍스트 자료를 동기화하는 방법과 이를 지원하는 MPEG-1 디코더에 관한 것이다. 본 발명은 텍스트 자료를 동기화의 단위인 슬라이드로 분할하고, 각 슬라이드마다 해당 슬라이드가 재생되어야 할 시간을 나타내는 타임스탬프를 부여한 다음, 각 슬라이드를 정해진 비트양식(슬라이드 프레임)으로 부호화하여 MPEG-1의 텍스트 개별 비트열을 형성한 다음, 슬라이드 비트열을 패킷화하고, 각 패킷을 패킷 내에 포함된 슬라이드의 재생시각 타임스탬프에 따라 기존 MPEG-1 시스템 비트열의 정해진 위치에 삽입하여 텍스트 동기화된 새로운 MPEG-1 시스템 비트열을 생성함으로써 텍스트 자료를 기존의 MPEG-1 멀티미디어 스트림에 동기화 시킨다. 그리고, 텍스트 동기화된 새로운 MPEG-1 시스템 스트림은 텍스트 디코더와 텍스트 버퍼를 포함하여 구성되는 텍스트 동기화를 지원하는 MPEG-1 디코더에 의해 복호화 된다. 본 발명은 이미 오디오, 비디오가 동기된 MPEG-1 멀티미디어 스트림에 텍스트를 다중화함으로써 텍스트 자료의 동기화를 경제적 효과적으로 수행할 수 있다. 또한, 텍스트 자료가 MPEG-1 시스템 스트림에 병합되어 존재하므로 스트림의 유지관리가 용이하다. 아울러 다중화 방식이 MPEG-1 표준을 준수하므로 동기화 텍스트는 제외하고는 기존의 MPEG-1 재생기에 의해서도 완벽하게 재생된다는 장점이 있다.

Description

엠펙-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법과 이를 지원하는 엠펙-1 디코더 {A method and decoder for synchronizing textual data to MPEG-1 multimedia streams}
본 발명은 MPEG-1 멀티미디어 비트열에 부가적인 텍스트 자료를 동기화하는 방법과 이를 지원하는 MPEG-1 디코더에 관한 것이다.
MPEG-1은 디지털 오디오, 비디오 정보의 압축방식과 표현양식의 국제표준으로서, 오디오(ISO/IEC 11172-3)와 비디오(ISO/IEC 11172-2) 개별 스트림(elementary stream)의 부호화 및 복호화를 정의할 뿐만 아니라 개별 스트림을 동기하여 다중화 한 시스템 스트림(ISO/IEC 11172-1)을 정의하고 있다.
MPEG-1 시스템 비트열은 시분할다중방식에서 많이 사용하는 패킷(packet)에 의한 다중화방식을 채택하고 있다. 패킷기반의 다중화방식은 가령 비디오와 오디오를 다중화 하는 경우, 비디오와 오디오 개별 스트림을 각각 패킷이라 불리는 적당한 길이의 비트열(bitstream)로 분할하고, 헤더와 같은 부가정보를 첨부하여 다중화하는 방식이다. 각 패킷의 헤더에는 해당 패킷이 비디오인지 오디오인지를 식별하기 위한 정보가 첨부된다.
특히, MPEG-1에서는 패킷을 팩(pack)이라 불리는 단위로 묶음으로서 비트열의 전송을 효율적으로 한다. 도 1은 MPEG-1(ISO/IEC 11172-1)에 정의된 시스템 비트열의 구조를 나타낸다.
MPEG-1은 개별 스트림간의 동기화를 위하여 타임스탬프(time stamps)를 사용한다. 즉, 개별 스트림의 복호 및 재생의 단위인 접근단위(access unit)마다 언제 복호하고 언제 재생해야 하는지를 나타내는 타임스탬프라 불리는 시각정보가 부가된다.
특히, MPEG 비디오에서는 비트열의 송출 순서가 특별하기 때문에, 재생시각정보인 타임스탬프(presentation time stamps, PTS)와 복호시각정보인 타임스탬프(decoding time stamps, DTS)의 두 종류의 타임스탬프가 사용된다. PTS는 재생출력의 시각관리 정보이고 DTS는 복호시각관리 정보이다. 참고로 비디오의 접근단위는 픽쳐(picture)이고 오디오의 접근단위는 프레임(frame)이다.
타임스탬프의 값은 90kHz의 클록으로 계측한 값을 33 비트 길이로 나타낸다. 타임스탬프는 시스템타임클록(system time clock)이라 불리는 복호기내의 클록에 비교되는데, 이 클록을 인코더측에서 의도한 값으로 설정하기 위하여 시각기준참조치(system clock reference, SCR)를 사용한다. SCR은 시스템 비트열의 팩헤더에 전송되며 타임스탬프와 마찬가지로 90 kHz의 클록으로 주어진다 (도 1 참조).
MPEG-1에는 오디오, 비디오 개별비트열의 동기화 방법과 다중화를 위한 비트열의 양식을 정의하고 있지만 오디오, 비디오에 첨부될 수 있는 텍스트 정보, 예를 들면 강의비디오의 경우 슬라이드와 같은 강의자료, 영화비디오의 경우 대화내용 캡션 표시, 음악비디오의 경우 가사표시에 관한 양식이나 동기방법을 지원하지 않고 있다.
그런데, MPEG 기반의 멀티미디어 응용이 늘어나고 그 분야가 광범위 해짐에 따라 오디오, 비디오뿐만 아니라 텍스트 정보의 동기화가 중요시되고 있다.
따라서, MPEG-1에 정의된 다중화 및 동기화 프레임워크를 만족하는 텍스트 자료 동기화 방법이 요구된다.
상술한 요구에 의해 안출된 본 발명의 목적은 MPEG-1에 정의된 다중화 및 동기화 프레임워크를 만족하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 MPEG-1 멀티미디어 스트림에 동기된 텍스트 자료를 디코딩할 수 있는 디코더를 제공하는 데 있다.
도 1은 MPEG-1 시스템 비트열의 구조 및 양식도
도 2는 슬라이드 프레임과 텍스트 비트열의 구조 및 양식도
도 3은 본 발명에 따른 MPEG-1 다중화 과정을 보인 주 흐름도
도 4는 도 3의 다중화 과정에서 MPEG-1 종료코드 처리를 위한 부 흐름도
도 5는 도 3의 다중화 과정에서 팩헤더 처리를 위한 부 흐름도
도 6은 도 3의 다중화 과정에서 시스템헤더 처리를 위한 부 흐름도
도 7은 도 3의 다중화 과정에서 패킷 처리를 위한 부 흐름도
도 8은 도 3의 다중화 과정에서 잔여 MPEG-1 비트열 처리를 위한 부 흐름도
도 9는 본 발명에 따른 MPEG-1 다중화 과정을 설명하기 위한 예시도
도 10은 본 발명에 따른 텍스트 동기화를 지원하는 MPEG-1 디코더의 구성도
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 텍스트 자료 동기화 방법은 MPEG-1 오디오, 비디오 개별 비트열과 텍스트 자료를 다중화하여 MPEG-1 시스템 비트열을 생성하는 것이 아니라 기존의 MPEG-1 시스템 비트열에 비파괴적으로 텍스트 자료를 다중화하여 새로운 MPEG-1 시스템 비트열을 생성하는데 그 특징이 있다. 즉, 본 발명의 텍스트 동기된 MPEG-1 시스템 비트열을 지원하지 않는 기존의 MPEG-1 재생기도 텍스트 자료를 제외하고 재생할 수 있도록 구현된다.
이를 위해 본 발명은 텍스트 자료를 동기화의 단위인 슬라이드로 분할하고, 각 슬라이드마다 해당 슬라이드가 재생되어야 할 시간을 나타내는 타임스탬프를 부여한 다음, 각 슬라이드를 정해진 비트양식(슬라이드 프레임)으로 부호화하여 MPEG-1의 텍스트 개별 비트열을 형성한 다음, 텍스트 자료의 슬라이드 비트열을 패킷화하고, 각 패킷을 패킷내에 포함된 슬라이드의 재생시각정보(PTS)에 따라 기존 MPEG-1 시스템 비트열의 정해진 위치에 삽입하여 텍스트 동기화된 새로운 MPEG-1 시스템 비트열을 생성함으로써 텍스트 자료를 기존의 MPEG-1 멀티미디어 스트림에 동기화 시킨다.
또한 텍스트 동기화를 지원하는 본 발명의 MPEG-1 디코더는 텍스트 디코더와 텍스트 버퍼를 포함하여 구성되어 텍스트 동기된 MPEG-1 시스템 비트열을 복호화 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
MPEG-1 멀티미디어 스트림에 텍스트 자료를 동기화 하기 위해서는 (1) 텍스트 비트열 양식 정의, (2) 텍스트 비트열과 MPEG-1 비트열의 다중화 방법, (3) 텍스트 자료가 동기된 새로운 MPEG-1 비트열의 복호 방법이 정의되어야 한다.
이를 순서대로 설명한다.
본 발명에서 텍스트 동기화는 슬라이드 단위로 이루어진다. 슬라이드는 화면에 텍스트가 뿌려지는 단위로 일반적으로 한 화면에 해당한다. 따라서 슬라이드는 비트열의 접근단위이자 재생단위가 된다. 슬라이드의 크기는 최소 1 바이트에서 최대 213바이트가 될 수 있으며, 동일한 텍스트 비트열 내에 서로 다른 크기의 슬라이드가 존재할 수 있다.
도 2는 슬라이드로 구성되는 텍스트 비트열의 양식을 나타낸 것이다.
도면에서 보듯이, 슬라이드의 주요 구성요소는 슬라이드 개시코드(slide start code prefix), 슬라이드 길이(slide length), 재생시각정보(presentation time stamps, PTS), 슬라이드 자료(slide data) 및 부가자료(ancillary data) 이다.
먼저 슬라이드 개시코드는 슬라이드의 시작을 나타낸다. 텍스트 비트열에서 한 슬라이드의 영역은 개시코드로부터 시작해서 다음 번 개시코드 직전 비트까지이다. 슬라이드 길이는 슬라이드의 크기를 나타내는 필드로, 다음 비트부터 슬라이드 자료까지의 길이를 나타낸다. 슬라이드 길이는 바이트 정열 되어야(byte-aligned) 한다.
재생시각정보는 슬라이드의 동기정보로 33 비트로 표시되는 90kHz 주파수의 클록이다. 그 구조와 의미는 MPEG-1 시스템 비트열에서와 동일하다(도 1의 ISO/IEC 11172-1 비트열 양식 참조). 즉, 해당 슬라이드가 PTS 시각에 재생되어야 함을 나타낸다. 슬라이드 자료 부분은 MPEG-1 스트림에 첨부되는 텍스트 자료이다. 일반적으로 그 양이 오디오와 비디오에 비교하여 무시될 수 있을 정도이므로 특별한 부호화나 압축되지 않으며, 바이트 정렬되어야 한다.
마지막으로 부가자료(ancillary data)는 슬라이드에 첨부될 수 있는 부가자료이다. 길이에는 제한이 없지만 바이트 정렬되어야 한다. 부가자료는 슬라이드 길이에 포함되지 않는다. 따라서 부가자료의 구간은 슬라이드 길이가 지시하는 다음 비트부터 다음 번 슬라이드 개시코드 직전 비트까지이다. 참고로 부가자료에는 슬라이드에 관한 사항, 예를 들면 제목, 저자 등이 첨부될 수 있다. 또한, 향후 슬라이드 포맷의 확장에도 사용될 수 있다.
MPEG-1 비트열과 텍스트 비트열의 다중화 과정을 설명한다.
MPEG-1 비트열과 텍스트 비트열의 다중화는 개념적으로 (1) 텍스트 비트열의 패킷화, (2) 텍스트와 MPEG-1 패킷의 재순서화, (3) 팩화로 이루어진다.
먼저 텍스트 비트열은 MPEG-1의 다중화 단위인 패킷으로 나뉘어져야 한다. 대상이 되는 응용에 따라서 한 패킷에 하나 혹은 그 이상의 슬라이드가 포함될 수 있다. 또한 슬라이드 경계선이 패킷의 경계선에 일치할 필요도 없다. 하지만 본 실시예에서는 한 패킷에 오직 하나의 슬라이드만 포함되고 그 경계선도 일치한다고 가정한다.
다중화의 정밀도에 따라 재순서화 단계와 팩화 단계의 형태가 결정된다. 예를 들면, 아주 높은 정밀도를 요구하는 경우, 패킷 단위로 재순서화 될 수 있다. 하지만 이 경우, 먼저 MPEG-1 팩을 패킷 단위로 풀고 텍스트 패킷을 고려하여 재순서화하고 이를 다시 팩으로 그룹핑하여야 하는 부담이 있다. 또한 MPEG-1 팩헤더를 새로 생성되는 팩에 맞게 재작성 하여야 하는 단점이 있다.
따라서 본 발명에서는, 주 대상이 되는 교육용 비디오의 슬라이드가 높은 정밀도를 요구하지 않으므로 팩 단위로 다중화한다. 즉, 기존의 MPEG-1 팩과 슬라이드 패킷간에 다중화가 일어난다. 또한 슬라이드는 자주 변하지 않으므로 한 슬라이드 팩에는 오직 하나의 슬라이드 패킷만 포함시킨다.
도 3은 본 발명에 따른 MPEG-1 비트열에 텍스트 자료의 다중화 과정을 보인 주 흐름도이다.
MPEG-1 비트열과 텍스트 비트열의 다중화는 MPEG-1 시스템 비트열(도 1 참조)과 텍스트 비트열(도 2 참조)을 입력으로 받아 텍스트 동기된 새로운 MPEG-1 시스템 비트열을 출력함으로써 이루어진다. 이때 기본적으로 MPEG-1 비트열은 팩 단위로, 텍스트 비트열은 슬라이드 단위로 읽어서 재생시각정보(PTS)를 비교기준으로 삼아 오름차순으로 병합한다. MPEG-1 팩의 PTS는 해당 팩 내에 포함된 패킷 중 PTS를 가지는 첫 번째 패킷의 PTS로 정의된다. 참고로 MPEG-1에서는 PTS가 선택사항이므로 모든 패킷이 PTS를 가지는 것은 아니다.
이와 같은 다중화 과정은 도면에서 보듯이, 텍스트 비트열에서 슬라이드를 입력받아 해당 슬라이드의 PTS를 추출하고 입력된 슬라이드가 마지막 슬라이드인지를 검사하는 단계, 입력된 슬라이드가 마지막이면 잔여 MPEG-1 비트열을 처리하는 단계, 및 입력된 슬라이드가 마지막이 아니면 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하고 검색된 개시코드의 종류에 따라 종료코드 처리, 팩헤더 처리, 시스템헤더 처리 또는 패킷 처리 중 어느 하나를 선택적으로 수행하는 단계로 이루어진다.
이를 상세하게 설명한다.
먼저 텍스트 비트열에서 다음 슬라이드를 읽어 들인다 (단계 10). 이때 슬라이드가 정상적으로 입력되었으면 도 2의 비트열 양식에 따라 해당 슬라이드의 PTS를 추출한다. 다음으로 입력된 슬라이드가 마지막(텍스트 비트열의 끝)인가를 검사한다(단계 20).
만약 입력된 슬라이드가 마지막이면, 단계 90에서 아직 처리되지 않은 잔여 MPEG-1 비트열을 처리하고 다중화를 종료한다. 이에 대해서는 후술하기로 한다.
단계 20에서의 검사결과, 입력된 슬라이드가 마지막이 아니면 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드(start code)까지 검색한다(단계 30). 이때 개시코드까지 검색된 내용은 내부버퍼에 저장된다. 참고로 MPEG-1 비트열에서 팩, 패킷 등과 같은 주요소의 시작은 특정 비트 패턴을 갖는 개시코드로 나타내어진다(도 1 참조).
단계 40에서는 검색된 개시코드의 종류에 따라, 종료코드 처리(단계 50), 팩헤더 처리(단계 60), 시스템헤더 처리(단계 70), 패킷 처리(단계 80)가 수행되어 다중화를 위한 세부작업이 이루어진다.
개시코드의 종류에 따라 선택적으로 수행되는 종료코드 처리(단계 50), 팩헤더 처리(단계 60), 시스템헤더 처리(단계 70), 패킷 처리(단계 80)의 상세한 것은 도 4 내지 도 8에 나타내었다.
도 4는 도 3의 종료코드 처리(단계 50)를 구체화한 것이다.
MPEG-1에서는 시스템 비트열의 끝을 나타내기 위하여 특정 비트 패턴을 가지는 종료코드가 사용된다. 종료코드가 검색되었다는 것은 MPEG-1 비트열이 모두 다중화되었다는 뜻이다.
따라서 먼저 단계 510에서 현재 슬라이드를 패킷화 한 다음 팩화하여 출력한다. 앞에서 언급한 것처럼 본 발명에서 각 슬라이드는 독립된 팩을 이룬다. 다음에는 텍스트 비트열에서 처리되지 않은 모든 잔여 슬라이드를 재귀적으로 다중화 한다. 즉, 단계 520에서 다음 슬라이드를 읽어 들이고, 단계 530에서 마지막인가를 검사한다. 만약 마지막이라면 단계 540에서 MPEG-1 비트열 종료코드를 출력함으로써 다중화를 완료한다. 만약 그렇지 않다면 단계 510으로 돌아가 잔여 슬라이드의 다중화를 계속한다.
도 5는 도 3의 팩헤더 처리(단계 60)를 구체화 한 것이다.
먼저 아직 출력되지 않은 이전 팩의 내용을 저장하고 있는 내부버퍼를 출력하고 초기화한다(단계 610). 다음으로 팩헤더 개시코드를 내부버퍼에 저장하고(단계 620), MPEG-1 비트열로부터 시스템헤더에 포함된 내용, 즉 SCR를 정의된 양식에 따라 읽어서 내부버퍼에 저장한다(단계 630). 마지막으로 compared와 merge와 같은 패킷의 다중화에 사용되는 내부변수를 초기화한다(단계 640).
내부변수 compared는 현재 처리되고 있는 팩의 PTS가 현재 슬라이드의 PTS와 비교되었는지를 나타낸다. 만약 compared가 참(TRUE)이라면 현재 처리되고 있는 패킷이 PTS를 가지고 있더라도 이를 슬라이드의 그것과 비교할 필요가 없다 (후술하는 도 7의 패킷 처리에 대한 설명 참조).
또한 변수 merge는 현재 팩의 PTS와 현재 슬라이드의 PTS가 비교되었을 경우 현재 처리되고 있는 팩과 현재 슬라이드 중에서 어느 것을 먼저 다중화하여야 하는지를 나타낸다. 만약 merge가 참(TRUE)이라면 현재 처리되고 있는 팩의 PTS가 현재 슬라이드 PTS 보다 선행하므로 현재의 패킷을 슬라이드에 앞서 다중화되어야 한다는 뜻이다 (후술하는 도 7의 패킷 처리에 대한 설명 참조).
그런데, 팩헤더 개시코드를 검색했다는 것은 새로운 팩이 시작되었다는 것을 의미하므로 변수 compared와 merge는 모두 거짓(FALSE)으로 설정된다.
도 6은 도 3의 시스템헤더 처리(단계 70)를 구체화 한 것이다. MPEG-1 비트열에서 시스템헤더는 팩 내에 포함될 수 있는 선택사항이다. 시스템헤더에는 비트열 전체에 관한 정보가 포함된다. 특히, 시스템 비트열에 포함된 모든 개별 비트열에 대한 정보, 예를 들면, 비트열 식별자, 표준버퍼크기 한계치 등이 제공된다 (도 1의 시스템 비트열 양식 참조).
따라서 만약 MPEG-1 비트열의 특정 팩에 시스템헤더가 존재한다면 다중화되는 텍스트 비트열에 대한 이러한 정보를 추가되어야 한다. 도 6은 이러한 작업을 포함한 시스템헤더를 처리를 나타낸다.
먼저 단계 710에서 이미 읽어 들인 시스템헤더 개시코드를 내부버퍼에 저장한다. 단계 720에서는 기존 시스템헤더를 읽어서 저장한다. 구체적으로 설명하면 먼저 2 바이트의 시스템길이를 읽어서 3을 더한 값을 내부버퍼에 저장한다. 나중에 텍스트 비트열 정보를 추가하는데 3 바이트가 필요하므로 헤더길이가 3 바이트만큼 늘어난 것이다. 다음으로 원래 헤더길이 만큼의 바이트, 즉 기존 시스템 헤더정보를 읽어 들어 내부버퍼에 저장한다. 이와 같이 기존 시스템헤더의 처리가 완료되면, 마지막으로 단계 730에서 3 바이트 길이의 텍스트 비트열 정보를 추가한다. 첫 번째 바이트는 추가되는 텍스트 비트열의 식별자를 나타내고 나머지 두 바이트는 표준버퍼크기 한계치를 나타내는데 사용된다.
본 발명에서는 텍스트 비트열의 식별자로 MPEG-1 표준에 사립 비트열(private bitstream)로 정의된 1011 1101을 사용한다. 사립 비트열은 MPEG-1 시스템 비트열에 본 발명의 텍스트 비트열과 같이 표준에 정의되지 않은 비트열을 추가할 수 있도록 한다. 사립 비트열을 사용함으로써 텍스트 동기화된 MPEG-1 비트열도 기준의 MPEG-1 재생기에 의해서도 재생될 수 있다. 단 동기화 부분은 무시된다.
도 7은 본 발명에서의 다중화 과정의 핵심부분으로 도 3의 패킷 처리(단계 80)를 구체화 한 것이다.
패킷 처리는 기본적으로 다음 패킷을 읽어 들여 PTS를 추출하고, 현재 슬라이드의 PTS와 비교하여 어떤 것을 먼저 다중화, 즉 출력할 것인가를 결정하여 출력한다. 앞서 설명한 바와 같이 본 발명에서는 팩 단위로 다중화가 일어나기 때문에 위 결정은 해당 패킷이 속하는 팩 내의 모든 패킷에 영향을 미친다.
세부적으로는 도면에서 보듯이, 검색된 개시코드가 패킷헤더인 경우에 수행되는 패킷처리는 패킷헤더 개시코드와 패킷을 읽어 들여 내부버퍼에 저장하는 단계와; 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS와 슬라이드의 PTS와의 비교 여부를 나타내는 변수(compared)의 값을 검사하는 단계와; 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS와 슬라이드의 PTS와의 비교가 이미 완료되었으면(compared=TRUE), 현재 패킷의 다중화 순서가 현재 슬라이드 보다 앞서는 경우(merge=TRUE)에만 현재 패킷을 출력하고 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계로 이행하는 단계; 및 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS 비교결정이 완료되지 않았으면(compared=FALSE), 현재 패킷과 현재 슬라이드의 다중화 순서를 결정하고 다중화하는 단계로 이루어진다.
먼저 단계 810에서는 패킷헤더 개시코드를 내부버퍼에 저장하고, 비트열 양식(도 1참조)에 따라 패킷을 읽어 들여 내부버퍼에 저장한다.
그런 다음 변수 compared의 값을 검사한다(단계 811).
만약, 변수 compared의 값이 참(TRUE)이라면, 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS 비교결정이 이미 완료되었다는 이야기다. 따라서 단계 820의 변수 merge의 값에 따라 현재 패킷이 내부버퍼에 저장 혹은 출력된다. 만약 merge 값이 참(TRUE)이라면 앞서의 PTS 비교에서 현재 팩이 현재 슬라이드 보다 먼저 다중화되어야 한다고 결정되었다는 뜻이다.
따라서 단계 821에서 내부버퍼에 저장된 패킷을 출력하고 다음 패킷 혹은 팩의 처리를 위하여 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계 30(도 3의 접합점 J1)으로 되돌아 간다. 단계 820에서 merge 값이 거짓(FALSE)인 경우에는 내부버퍼의 출력 없이 곧바로 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계 30(도 3의 접합점 J1)으로 되돌아간다
만약 단계 811의 조건에서 compared 값이 거짓(FALSE)이라면, 이는 아직 다중화 순서가 결정되지 않았으므로 현재 혹은 앞으로 입력되는 패킷의 PTS와 슬라이드의 PTS가 비교되어야 한다는 뜻이다.
따라서 먼저 단계 830에서 현재 패킷에 PTS가 포함되었는지 검사한다. 참고로 MPEG-1에서 PTS는 패킷의 선택사항이다. 따라서 모든 패킷이 PTS 정보를 가질 필요는 없다.
만약 PTS 정보가 포함되지 않았다면, PTS 비교는 다음 패킷 혹은 경우에 따라서 다음 팩에서 이루어져야 한다. 따라서 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계 30(도 3의 접합점 J1)으로 되돌아간다
그러나 만약 현재의 패킷이 PTS을 포함하고 있다면, 이미 읽혀 들여 내부버퍼에 저장된 패킷헤더로부터 PTS 정보를 추출하고 (단계 831), compared 변수를 참값으로 설정한다 (단계 832).
그런 다음 단계 833에서는 현재 슬라이드의 PTS와 현재 패킷의 PTS를 비교한다. 만약 패킷의 PTS가 슬라이드의 PTS 보다 작으면, 이는 현재 패킷이 속하는 팩은 현재 슬라이드 보다 출력되는 새로운 MPEG-1 비트열에서 선행되어야 한다는 뜻이다. 따라서 먼저 단계 840에서 merge를 참값으로 설정한 후, 내부버퍼를 출력하고 (단계 821), 다음 패킷의 처리를 위하여 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계 30(도 3의 접합점 J1)으로 되돌아간다
단계 840에서 변수 merge의 값을 참으로 설정하는 것은 현재 팩에 포함된 이후 모든 패킷도 현재 슬라이드보다 선행되어야 함을 나타낸다.
만약 단계 833에서 현재 패킷의 PTS가 현재 슬라이드의 PTS 보다 크다면, 이는 현재 슬라이드가 현재 패킷이 속하는 팩보다 출력되는 새로운 MPEG-1 비트열에서 선행되어야 한다는 뜻이다. 따라서 단계 850에서 현재 슬라이드를 패킷 및 팩화하여 출력한다. 그리고 단계 851에서 다음 슬라이드를 읽어 들인 후, 단계 852에서 슬라이드 비트열의 마지막에 도달했는지 여부를 검사한다. 만약 마지막 슬라이드까지 처리가 완료되었다면, MPEG-1 비트열을 처리하는 단계 90(도 3의 접합점 J2)으로 분기하여 아직 남아 있는 MPEG-1 비트열을 다중화 한다. 만약 그렇지 않다면, 단계 833으로 분기함으로써 새롭게 읽어 들인 슬라이드를 사용하여 다중화를 계속한다.
도 8은 도 3의 MPEG-1 비트열 처리(단계 90)를 구체화 한 것으로, 텍스트 비트열의 모든 슬라이드가 다중화 된 후 아직 처리되지 않은 MPEG-1 비트열의 팩을 다중화 하기 위한 흐름도이다.
기본적으로 MPEG-1 비트열의 모든 비트를 읽어서 출력한다.
단 시스템헤더인 경우는 앞서 설명한 시스템헤더 처리와 같이 추가되는 텍스트 비트열에 대한 정보가 첨부된다.
먼저 단계 910에서 아직 출력되지 않은 내부버퍼가 있다면 이를 출력한다. 다음으로 단계 920에서는 다음 개시코드까지 검색한다. 이 때 검색된 비트들은 내부버퍼에 저장되는 것이 아니라 바로 출력된다.
단계 930 내지 950에서는 검색된 개시코드가 시스템헤더 개시코드이면 도 6에서와 동일한 방법으로 시스템헤더에 다중화되는 텍스트 비트열의 정보가 추가되어 출력된다.
만약 시스템헤더 개시코드가 아니면 단계 960에서 MPEG-1 종료코드인지를 검사한다. 단계 960에서의 검사결과, 개시코드가 MPEG-1 종료코드이면 모든 다중화가 완료된 것이다. 그러나 검색된 개시코드가 MPEG-1 종료코드가 아니면, 단계 920의 비트열 출력 및 개시코드 검색으로 분기함으로써 계속하여 나머지 MPEG-1 팩들을 처리한다.
도 9는 상술한 본 발명의 다중화 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
입력 텍스트 비트열에서 슬라이드 Si의 i는 해당 슬라이드의 PTS를 나타낸다. 예를 들면, 처음 4개의 슬라이드는 각각 1, 4, 5, 7 초에 재생되어야 한다는 의미이다. 입력 MPEG-1 비트열에서 V와 A는 각각 비디오와 오디오 패킷을 나타낸다. 텍스트 비트열에서 영문자 뒤의 숫자는 PTS를 나타낸다. 예시한 바와 같이 PTS를 가지지 않는 패킷도 있다. 3 번째 팩에서와 같이 경우에 따라서는 팩 내의 모든 패킷이 PTS를 가지지 않을 수도 있다.
다중화 알고리즘에 의해 첫번째 팩의 첫번째 패킷(V1)의 PTS가 슬라이드 S1과 비교되는데, 1 ≤ 1이므로 첫번째 팩이 먼저 다중화 된다. 다음에는 슬라이드 S1과 두 번째 팩의 두 번째 패킷(V3)과 비교되어 S1이 다중화된다. 다음 슬라이드인 S4는 패킷 V3 보다 PTS가 크므로 패킷 V3이 포함된 두 번째 팩이 다중화된다.
세 번째 팩은 PTS를 포함하지 않으므로 비교되지 않고 네 번째 팩의 오디오 패킷 A5와 슬라이드 S4가 비교된다. 이 경우 슬라이드 S4가 작으므로 먼저 다중화된다. 마지막으로 패킷 A5와 슬라이드 S5가 비교되어 세 번째 네 번째 팩이 다중화됨으로써 MPEG-1 비트열은 모두 처리되고 남아 있는 텍스트 비트열의 슬라이드 S5와 S7이 출력되어 다중화가 모두 완료된다.
도 10은 본 발명에 의한 텍스트 동기화를 지원하는 MPEG-1 디코더이다.
입력 시스템 스트림에는 비디오, 오디오, 텍스트 등의 개별 비트열이 다중화되어 존재한다. 따라서 MPEG-1 디코더는 먼저 수신된 다중 비트열을 비디오, 오디오, 텍스트 등의 개별 비트열로 분리하고 개별 비트열 단위로 복호해서 해당 출력장치에 출력한다. 본 발명에서 기존의 MPEG-1 디코더에 비해 추가된 부분은 텍스트 비트열의 재생을 위한 텍스트 디코더 및 텍스트 버퍼이다.
즉, 본 발명의 MPEG-1 디코더는 수신된 다중 비트열을 저장하는 입력 버퍼, 상기 입력 버퍼를 통해 수신된 다중 비트열을 개별 비트열로 분리한 후 각각의 개별 디코더에 전송하는 시스템 디코더, 상기 시스템 디코더에 의해 분리된 MPEG-1 오디오 비트열을 복호화하여 출력하는 오디오 디코더, 상기 오디오 디코더의 출력을 저장하는 오디오 버퍼, 상기 시스템 디코더에 의해 분리된 MPEG-1 비디오 비트열을 복호화하여 출력하는 비디오 디코더, 상기 비디오 디코더의 출력을 저장하는 비디오 버퍼 및 상기 오디오/비디오 디코더의 클록을 제어하는 클록제어기를 포함하는 MPEG-1 디코더에 있어서, 상기 시스템 디코더에 의해 분리된 텍스트 비트열을 복호화하여 출력하는 텍스트 디코더와 상기 텍스트 디코더의 출력을 저장하는 텍스트 버퍼를 포함하여 구성된다.
각각의 기능과 동작은 다음과 같다. 먼저, 시스템 디코더(2)는 입력 버퍼(1)로부터 입력되는 수신된 다중 비트열을 비디오, 오디오, 텍스트 등의 개별 비트열로 분리한 후 각각의 개별 디코더(4, 6, 8)에 전송한다. 또한 개별 비트열의 복호화 및 재생시각의 동기화를 위하여 시스템타임클록(STC, system time clock)을 관리한다.
오디오 디코더(4)는 분리된 MPEG-1 오디오 비트열을 복호하여 오디오 버퍼(5)에 출력한다. 오디오 버퍼(5)의 내용은 이후 해당 출력장치(예: 스피커)에 출력된다. 복호된 오디오 신호 출력의 동기화를 위하여 타임스탬프가 참조된다.
비디오 디코더(6)는 시스템 디코더(2)에 의해 분리된 MPEG-1 비디오 비트열을 복호화하여 비디오 버퍼(6)에 출력한다. 비디오 버퍼(7)의 내용은 이후 출력장치(예: 화면)에 출력된다. 비디오 디코더(6)는 시간적 동기화를 위하여 STC와 비트열에 포함되어 있는 타임스탬프를 참조한다. 즉, 각각의 비디오 픽쳐에 대해 DTS 시점에 복호하고 PTS 시점에 출력한다.
마지막으로 텍스트 디코더(8)는 MPEG-1 비디오와 오디오에 추가된 부가적인 텍스트 자료가 있을 경우, 이를 필요하다면 복호하고 텍스트 버퍼(9)에 출력한다. 텍스트 버퍼(9)의 내용은 이후 해당 출력장치(예: 화면)에 출력한다. 부가된 텍스트 자료의 재생시 비디오 및 오디오 신호와의 동기화를 위하여 STC와 텍스트비트열에 포함된 타임스탬프를 참조한다.
상술한 바와 같이 본 발명은 국제표준으로 제정된 MPEG-1 멀티미디어 스트림에 오디오, 비디오뿐만 아니라 이에 동기된 텍스트 자료를 추가할 수 있도록 한다.
그리고, 본 발명에서 텍스트는 슬라이드라 불리는 가변길이의 단위로 동기되므로 응용분야와 목적에 따라 다양한 형태와 정밀도로 동기될 수 있으며, 이미 오디오, 비디오가 동기된 MPEG-1 시스템 스트림에 텍스트를 다중화함으로써 기존 MPEG-1 스트림을 재생성하지 않고 그대로 사용할 수 있으므로 텍스트정보의 동기화를 경제적이고도 효과적으로 수행할 수 있다.
또한, 텍스트정보가 별도로 존재하지 않고 MPEG-1 시스템 스트림에 병합되어 존재하므로 스트림의 유지관리가 용이할 뿐만 아니라 다중화 방식이 MPEG-1 표준을 준수하므로 텍스트 다중화된 MPEG-1 스트림은 기존의 MPEG-1 재생기에 의해서도(동기화 텍스트는 제외하고) 완벽하게 재생된다는 장점이 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (10)

  1. MPEG-1 멀티미디어 스트림에 텍스트 자료를 동기화하는 방법에 있어서,
    텍스트 자료를 동기화의 단위인 슬라이드로 분할하고, 각 슬라이드마다 해당 슬라이드가 재생되어야 할 시간을 나타내는 타임스탬프를 부여한 다음, 각 슬라이드를 정해진 비트양식(슬라이드 프레임)으로 부호화하여 텍스트 비트열을 형성하는 과정과;
    텍스트 비트열의 슬라이드 비트열을 패킷화하고, 각 패킷을 패킷내에 포함된 슬라이드의 재생시각 타임스탬프에 따라 MPEG-1 시스템 비트열의 정해진 위치에 삽입하여 텍스트 동기화된 MPEG-1 시스템 비트열을 생성하는 다중화 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 텍스트 비트열을 형성하는 슬라이드 프레임은 슬라이드 개시코드, 슬라이드 길이, 재생시각정보, 슬라이드 자료 및 부가자료 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다중화 과정은 텍스트 비트열에서 슬라이드를 입력받아 해당 슬라이드의 PTS를 추출하고 입력된 슬라이드가 마지막 슬라이드인지를 검사하는 단계와; 입력된 슬라이드가 마지막이면 잔여 MPEG-1 비트열을 처리하는 단계; 및 입력된 슬라이드가 마지막이 아니면 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하고 검색된 개시코드의 종류에 따라 종료코드 처리, 팩헤더 처리, 시스템헤더 처리 또는 패킷 처리 중 어느 하나를 선택적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    종료코드 처리는 현재 슬라이드를 패킷화한 다음 팩화하여 출력하고, 텍스트 비트열에서 처리되지 않은 모든 잔여 슬라이드를 재귀적으로 다중화하는 다음, MPEG-1 비트열 종료코드를 출력하는 것을 특징으로 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    팩헤더 처리는 아직 출력되지 않은 이전 팩의 내용을 저장하고 있는 내부버퍼를 출력하고 초기화한 다음, 팩헤더 개시코드를 내부버퍼에 저장하고, MPEG-1 비트열로부터 시스템헤더에 포함된 내용을 내부버퍼에 저장한 후, compared와 merge와 같은 패킷의 다중화에 사용되는 내부변수를 초기화하는 것을 특징으로 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    시스템헤더 처리는 읽어 들인 시스템헤더 개시코드를 내부버퍼에 저장한 다음, 기존 시스템헤더 정보에서 헤더길이를 읽어, 텍스트 비트열 정보를 추가하는데 요구되는 바이트 수만큼 늘이는 변경을 수행한 후 시스템헤더 정보를 내부버퍼에 저장하고, 텍스트 비트열 정보(텍스트 비트열의 식별자와 표준버퍼크기 한계치 등)를 추가하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    패킷처리는 패킷헤더 개시코드와 패킷을 읽어 들여 내부버퍼에 저장하고, 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS와 슬라이드의 PTS와의 비교 여부를 나타내는 변수(compared)의 값을 검사하는 단계와; 상기에서 변수(compared) 값의 검사 결과, 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS와 슬라이드의 PTS와의 비교가 이미 완료되었으면(compared=TRUE), 현재 패킷의 다중화 순서가 현재 슬라이드 보다 앞서는 경우(merge=TRUE)에만 현재 패킷을 출력하고 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계로 이행하는 단계; 및 상기에서 변수(compared) 값의 검사 결과, 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS 비교가 완료되지 않았으면(compared=FALSE), 현재 패킷과 현재 슬라이드의 다중화 순서를 결정하고 다중화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현재 패킷과 현재 슬라이드의 다중화 순서 결정 및 다중화 단계는 현재 패킷이 PTS를 포함하지 않으면 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계로 분기하는 부단계와; 현재 패킷이 PTS를 포함하고 있으면 이를 추출하고, 현재 패킷이 속하는 팩의 PTS와 슬라이드의 PTS와의 비교 여부를 나타내는 변수값을 변경(compared=TRUE)하며, 추출된 현재 패킷의 PTS와 현재 슬라이드 PTS를 비교하는 부단계와; PTS 비교 결과, 현재 패킷의 PTS가 슬라이드 PTS와 같거나 작으면 현재 패킷 및 현재 패킷을 포함하는 팩의 모든 패킷이 현재 슬라이드 보다 먼저 다중화 되어야 하므로 패킷의 다중화 순서를 나타내는 변수값을 변경(merge=TRUE)하고, 현재 패킷을 다중화한 다음 MPEG-1 비트열에서 다음 개시코드를 검색하는 단계로 분기하는 부단계; 및 PTS 비교결과, 현재 패킷의 PTS가 슬라이드 PTS 보다 크면 현재 슬라이드가 현재 패킷보다 먼저 다중화 되어야 하므로 현재 슬라이드를 패킷화한 후 팩화하여 출력하고, 다음 슬라이드를 읽어 마지막 슬라이드인가를 검사하여 마지막 슬라이드가 아니면 추출된 현재 패킷의 PTS와 현재 슬라이드 PTS를 비교하는 부단계로 분기하고, 그렇지 않으면 MPEG-1 비트열 처리를 위한 단계로 분기하는 부단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  9. 제3항에 있어서,
    잔여 MPEG-1 비트열 처리 단계는 아직 출력되지 않은 내부버퍼의 비트열을 출력하는 단계와; 비트열을 출력하면서 개시코드를 검색하는 단계와; 검색된 개시코드가 시스템헤더 개시코드이면 시스템헤더에 다중화되는 텍스트 비트열의 정보를 추가하여 출력한 다음 비트열 출력 및 개시코드 검색 단계로 분기하는 단계와; 검색된 개시코드가 시스템헤더 개시코드가 아니면 MPEG-1 종료코드인지 검사하여 MPEG-1 종료코드이면 다중화를 종료하고, 그렇지 않으면 비트열 출력 및 개시코드 검색 단계로 분기함으로써 계속하여 나머지 MPEG-1 비트열을 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 멀티미디어 스트림에의 텍스트 자료 동기화 방법.
  10. 수신된 다중 비트열을 저장하는 입력 버퍼(1), 상기 입력 버퍼를 통해 수신된 다중 비트열을 개별 비트열로 분리한 후 각각의 개별 디코더에 전송하는 시스템 디코더(2), 상기 시스템 디코더(2)에 의해 분리된 MPEG-1 오디오 비트열을 복호화하여 출력하는 오디오 디코더(4), 상기 오디오 디코더(4)의 출력을 저장하는 오디오 버퍼(5), 상기 시스템 디코더(2)에 의해 분리된 MPEG-1 비디오 비트열을 복호화하여 출력하는 비디오 디코더(6), 상기 비디오 디코더(6)의 출력을 저장하는 비디오 버퍼(6) 및 상기 오디오/비디오 디코더(4, 6)의 클록을 제어하는 클록제어기(3)를 포함하는 MPEG-1 디코더에 있어서,
    상기 클록제어기(3)에 의해 클록이 제어되며 시스템 디코더(2)에 의해 분리된 텍스트 비트열을 복호화하여 출력하는 텍스트 디코더(8)와, 상기 텍스트 디코더(8)의 출력을 저장하는 텍스트 버퍼(9)를 포함하여 구성되어, 텍스트 동기된 MPEG-1 시스템 비트열을 복호화 하는 것을 특징으로 하는 MPEG-1 디코더.
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