KR20010104059A

KR20010104059A - 부호화기의 폴트 검출기

Info

Publication number: KR20010104059A
Application number: KR1020000025454A
Authority: KR
Inventors: 박성완
Original assignee: 박종섭; 주식회사 하이닉스반도체
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2000-05-12
Publication date: 2001-11-24

Abstract

본 발명은 HDTV 시스템의 동영상 부호화기의 폴트 검출기를 제공하기 위한 것으로, 이러한 본 발명은 영상의 INACTIVE 구간에 폴트 검출을 위한 임의의 TEST 영상을 삽입하고 부호화한 후 참조 데이터(REFERENCE DATA)로 저장하고, 매 PICTURE마다 부호화한 데이터를 참조 데이터와 비교하여 비교값이 상이하면 폴트가 발생했다고 결정함으로써, 부호화기의 정상 동작에 영상을 주지 않고 실시간으로 폴트 검출이 가능하도록 한다.

Description

부호화기의 폴트 검출기{ Fault detecter in MPEG encoder }

본 발명은 고화질텔레비전(High Density TeleVision; HDTV) 시스템의 동영상 부호화기에 관한 것으로, 특히 동영상 부호화기에서 폴트를 검출하기 위해서 영상의 INACTIVE 구간에 임의의 TEST 영상을 삽입하고 부호화한 후, 참조 데이터(REFERENCE DATA)로 저장하고 매 PICTURE마다 부호화한 데이터를 참조 데이터와 비교하여 비교값이 상이하면 폴트가 발생했다고 결정함으로써, 부호화기의 정상 동작에 영상을 주지 않고 실시간으로 폴트 검출이 가능하도록 한 부호화기의 폴트 검출기에 관한 것이다.

방송국에서 방송 사고를 없애기 위해 여러 개의 동영상 부호화기를 준비해 두고, 현재 동작하는 동영상 부호화기에 에러가 발생하는 경우, 정상적으로 동작하는 동영상 부호화기로 절체를 해야 한다.

그래서 동영상 부호화기에서 에러가 발생하는 경우, 즉시 다른 부호화기로 절체할 수 있게 하기 위해서, 폴트 검출 기능이 필요하다. 그리고 실시간으로 동작하는 시스템에 부담을 많이 주지 않으면서 에러를 검출할 수 있는 기능이 요구된다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 필요에 의해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은

부호화기에서 폴트를 검출하기 위해서 영상의 INACTIVE 구간에 임의의 TEST 영상을 삽입하고 부호화한 후 참조 데이터(REFERENCE DATA)로 저장하고, 매 PICTURE마다 부호화한 데이터를 참조 데이터와 비교하여 비교값이 상이하면 폴트가 발생했다고 결정함으로써, 부호화기의 정상 동작에 영상을 주지 않고 실시간으로 폴트 검출이 가능하도록 한 부호화기의 폴트 검출기를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 부호화기의 폴트 검출기는,

입력되는 영상의 픽처 타입에 따른 픽처데이터를 테스트 데이터로 하여, 상기 입력 영상의 INACTIVE 구간에 삽입하는 테스트 데이터 삽입부와;

움직임보상부의 액티브(ACTIVE) IMAGE에 대해서 정상적으로 움직임 벡터를 전송하고, 폴트 검출 영상에 대해서 움직임 벡터를 0으로 생성하여, 매 GOP마다 동일한 데이터가 코딩될 수 있도록 하는 움직임벡터제어부와;

DCT/양자화부의 ACTIVE IMAGE에 대해서 정상적인 양자화 레벨(quant scale code) 제공을 제어하고 폴트 검출 부분에 대해서 양자화 레벨을 임의의 값으로 고정시켜 양자화가 수행될 수 있도록 하는 양자화 레벨 제어부와;

가변장 부호화부의 폴트 검출 영상에 대해 비트스트림을 생성하여 참조 데이터(REFERENCE DATA)를 만들고 매 GOP마다 발생되는 비트스트림을 참조 데이터와 비교하여 폴트 발생을 결정하는 폴트 검출부로 이루어짐을 그 기술적 구성상의 특징으로 한다.

도1은 본 발명에 의한 부호화기의 폴트 검출기 블럭 구성도,

도2는 한 픽처에 대해 테스트 데이터가 추가되는 구조를 나타낸 도면,

도3은 본 발명에 의한 테스트 데이터 삽입부 내부 블럭 구성도,

도4는 각 픽처 데이터에 대한 도3의 각 참조롬의 어드레스 맵(Map)을 보인 도면,

도5는 도3의 어드레스제어부 내부 블럭 구성도,

도6은 도3의 제1 내지 제4 데이터버퍼(램)에 기록된 데이터를 어드레스 제어부에서 리드(read)하는 방법을 보인 도면,

도7은 도1의 폴트 검출부 내부 블럭 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 비디오 입력부 20: 움직임 추정부

30: 움직임 보상부 40: DCT/양자화부

50: 가변장부호화부 100: 테스트 데이터 삽입부

200: 움직임 벡터 제어부 300: 양자화 레벨 제어부

400: 폴트 검출부

이하, 상기와 같은 본 발명에 의한 부호화기의 폴트 검출기를 첨부된 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명에 의한 부호화기의 폴트 검출기 블럭 구성도이다.

입력되는 영상과 부호화하는 영상의 순서를 맞추고, 고주파 에러를 제거하며, 부호화 동기를 위한 동기 신호를 발생하는 비디오 입력부(10)와; 상기 비디오 입력부(10)에서 출력된 영상과 그 전 픽처에서 입력된 참조 영상과 비교하여 가장 근접한 데이터 블럭을 찾아 그 부분의 움직임 벡터(Motion Vector; MV)를 결정하는 움직임 추정부(Motion Estimation; ME)(20)와; 상기 움직임 추정부(20)에서 출력되는 움직임 벡터 중에서 에러가 가장 작은 모드를 결정하여 그 때의 움직임 벡터와 영상 데이터를 출력하는 움직임 보상부(Motion Compensation; MC)(30)와; 상기 움직임 보상부(30)에서 출력된 영상 데이터에 대해 양자화 레벨을 이용해 양자화를 수행하고 이 값에 대해 DCT(Discrete Cosine Transform; DCT)를 수행하는 이산여현변환/양자화부(40)와; DCT수행 후의 차데이터(Differential data)에 대해 가변 부호화를 수행하여 비디오 비트스트림을 출력하는 가변장부호화부(Variable Length Coder; VLC)(50)와; 상기 비디오 입력부(10)로 입력되는 영상의 픽처 타입에 따른 픽처데이터를 테스트 데이터로 하여, 상기 입력 영상의 INACTIVE 구간에 삽입하는 테스트 데이터 삽입부(100)와; 상기 움직임 보상부(30)의 액티브(ACTIVE) IMAGE에 대해서 정상적으로 움직임 벡터를 전송하고, 폴트 검출 영상에 대해서 움직임 벡터를 0으로 생성하여, 매 GOP마다 동일한 데이터가 코딩될 수 있도록 하는 움직임벡터제어부(200)와; 상기 DCT/양자화부(40)의 ACTIVE IMAGE에 대해서 정상적인 양자화 레벨(quant scale code) 제공을 제어하고 폴트 검출 부분에 대해서 양자화 레벨을 임의의 값으로 고정시켜 양자화가 수행될 수 있도록 하는 양자화 레벨 제어부(300)와; 상기 가변장 부호화부(50)의 폴트 검출 영상에 대해 비트스트림을 생성하여 참조 데이터(REFERENCE DATA)를 만들고 매 GOP마다 발생되는 비트스트림을 참조 데이터와 비교하여 폴트 발생을 결정하는 폴트 검출부(400)로 구성된다.

상기 테스트 데이터 삽입부(100)는 도3에 도시된 바와 같이, 테스트데이터로 참조하기 위한 매크로블럭 색차신호와 휘도신호를 각각 저장하는 제1 내지 제4 참조롬(121-124)과; 시스템 초기 단계나 파라미터가 수정된 경우 상기 제1 내지 제4 참조롬(121-124)으로부터 데이터를 읽어 제1 내지 제4 데이터버퍼(131-134)로 이동시키고, 매 동기 신호마다 INACTIVE 구간에 상기 제1 내지 제4 데이터버퍼(131-134)로부터의 데이터를 테스트데이터로 하여 삽입하는 어드레스 제어부(110)와; 상기 어드레스 제어부(110)의 제어에 따라 테스트 데이터를 각각 저장하고 있는 제1 내지 제4 데이터버퍼(131-134)로 구성된다.

상기와 같은 동영상 부호화기의 부호화 과정만을 설명하면 다음과 같다.

비디오 입력부(10)에서는 입력되는 영상과 부호화하는 영상의 순서가 다르기 때문에 영상의 reordering 작업을 수행하고 입력데이터의 고주파 에러를 없애기 위해 LPF(Low Pass Filter)를 사용하여 고주파 에러를 없애며, 부호화에서 필요한 동기 신호를 발생시킨다. 움직임 추정부(20)에 입력된 영상과 그 전 픽처에서 입력된 참조 영상과 비교하여 가장 근접한 데이터 블럭을 찾아 그 부분의 움직임 벡터(Motion Vector; MV)를 결정한다.

그러면 움직임 보상부(30)는 움직임 추정부(20)에서 출력되는 움직임 벡터 중에서 에러가 가장 작은 모드를 결정하여 그 때의 움직임 벡터와 영상 데이터를 보낸다. 그리고 이산여현변환/양자화부(40)에서는 입력된 영상 데이터에 대해 가변장부호화부(50)에서 보낸 양자화 레벨(quant scale code)을 이용해 양자화를 수행하고, 이 값에 대해 DCT를 수행해 VLC부(50)로 전송한다.

그러면 가변장부호화부(Variable Length Coder; VLC)(50)는 DCT수행 후의 차데이터(Differential data)에 대해 가변 부호화를 수행하여 비디오 비트스트림을 생성하게 된다. 그래서 동영상에 대해 부호화를 수행하게 된다.

이러한 동영상 부호화기의 폴트 검출을 위해, 본 발명은 테스트 데이터를 원래의 영상에 추가한다. 테스트 데이터는 픽처 당 1 슬라이스 데이터(slice data)를 추가한다.

도2는 1920*1080 영상의 경우, 한 픽처에 대한 테스트 데이터를 추가하는 구조를 나타낸다. 한 픽처에 대한 총 라인(total line) 수는 2200*1125이고, 실제 MPEG2에서 쓰이는 최대 이미지 크기는 1920*1080이고, 여분의 시간에 테스트 데이터를 삽입하는 구조를 취한다. 1920*1080 영상인 경우에는 68개의 슬라이스로 구성되며 여기에 테스트 데이터로 한 슬라이스를 추가하는 구조로 구성된다.

먼저, 테스트 데이터 삽입부(100)의 동작을 설명하면, 도3에 도시된 바와 같이, 테스트 데이터는 픽처 타입이 I, P, B 인 경우, 픽처 구조(picture structure)가 프레임 픽처인가 필드 픽처인가, 영상이 progressive인가 interlace인가, 또 영상의 GOP 구조에 따라 구성이 달라진다.

한 GOP에서 픽처의 수는 15장으로 제한하여, 최대 저장하는 데이터는 15장 분의 픽처 데이터를 테스트 데이터로 저장한다. 이 테스트 데이터는 도3의 제1 내지 제4 참조롬(121-124)에 저장한다.

참조롬을 4개로 나눈 이유는, 전체 시스템에서 데이터를 처리하는 버스 구조가 한 MB(Macro Block)의 데이터에 대해 휘도신호 Y1,Y3 블럭 데이터를 한 버스에, 휘도신호 Y2,Y4 블럭 데이터를 한 버스에, 색차신호 Cb1,Cb2 블럭 데이터를 한 버스에, 색차신호 Cr1, Cr2 데이터를 한 버스에 이렇게 모두 4개의 버스에서 동시에 처리하기 때문에, 동시 처리를 위해 4개의 롬이 필요하다. 각 롬의 크기는 최대 영상 데이터 1920*1080 인 경우 [식1]과 같다.

[식 1]

120(한 슬라이스당 MB수) * 2(버스당 처리 블럭 수) * 64(블럭당 픽셀수) * 15(GOP당 픽처수) = 230,400 바이트

그리고 어드레스 제어부(110)는 시스템 초기 단계나 파라미터(parameter)가 수정된 경우, 제1 내지 제4 참조롬으로부터 데이터를 읽어 제1 내지 제4 데이터버퍼(램(RAM)으로 구성)로 데이터를 이동시킨다. 매 동기마다 inactive 구간에 램 데이터를 읽어 다음단으로 전송한다.

도4는 각 픽처 데이터에 대한 각 참조롬(121-124)의 어드레스 맵(Map)을 보여준다. 각 픽처 당 최대 크기는 400H로 할당된다.

도5는 어드레스제어부(110)의 내부 블럭 구성을 보인다.

제1 내지 제4 참조롬(121-124)에서 데이터를 읽을 때의 어드레스를 발생시키는 동작은 아래와 같다.

if ( /reset or parmupdate )

counter = 0 ;

counter_initial = 0 ;

counter_offset = 0 ;

elsif ( counter = ( (N-1)*400h + image_size) )

counter = counter ;

ROM read ;

stop ;

elsif ( pict_struct= frame picture ) and ( counter_offset = image_size)

counter +=400h ;

counter_initial += 400h ;

counter_offset = 0 ;

elsif ( pict_struct != frame picture) and (counter_offset = image_size)

counter += 200 ;

if ( first field )

counter_initial = counter_initial ;

else

counter_initial += 400h ;

counter_offset = 0 ;

elsif ( pict_struct = frame picture )

counter += 1 ;

counter_initial = counter_initial ;

counter_offset += 1 ;

elsif ( pict_struct != frame picture )

counter += 1 ;

counter_initial = counter_initial ;

counter_offset += 2 ;

else

counter = counter ;

counter_initial = counter_initial ;

counter_offset = counter_offset ;

도6은 제1 내지 제4 데이터버퍼(램)(131-134)에 기록된 데이터를 어드레스 제어부(110)에서 리드(read)하는 방법을 보인다.

동기신호(SYNC)는 4개의 신호로 구성되는데, GOP START, PICTURE START,SLICE START, MB START로 구성된다. 이 동기 신호를 이용해 SLICECOUNT(슬라이스 카운팅값)와 MBCOUNT(매크로블럭 카운팅값)를 계산하여 SLICECOUNT가 VSIZE(Vertical size)와 동일하고 MBCOUNT가 HSIZE(Horizental size)와 동일하면 즉 ACTIVE IMAGE에 대한 처리가 끝나면, 폴트 검출을 위한 테스트 데이터를 READ하기 시작한다.

READ COUNT가 한 HSIZE와 동일하면 즉 한 슬라이스 데이터를 모두 READ하면 READ를 중지하고 다음 PICTURE에서 동일한 동작을 반복한다. 제1 내지 제4 참조롬(121-124)에서 데이터를 읽는 방법은 입력되는 PARAMETER에 따라 가변적으로 어드레스가 제어되지만, 제1 내지 제4 램(데이터버퍼)(131-134)에서 읽는 데이터는 차례로 픽처 당 한 슬라이스의 데이터만큼 읽게 된다.

한편 움직임 벡터 제어부(200)는 폴트 검출을 위해서 움직임 보상부(30)에서 움직임 벡터를 제어하는 부분으로, 액티브(ACTIVE) IMAGE에 대해서는 정상적으로 움직임 벡터를 전송하고 폴트 검출 영상에 대해서는 움직임 벡터를 모두 0으로 만든다. 이것은 매 GOP마다 동일한 데이터가 코딩되게 하기 위함이다.

그리고 양자화 레벨 제어부(300)는 DCT/양자화부(40)에서 폴트 검출을 위해서 제어하는 부분으로, 양자화 레벨을 임의의 값으로 고정시킨다. ACTIVE IMAGE에 대해서는 정상적으로 양자화 레벨(quant scale code)을 이용하여 양자화를 수행하도록 하고, 폴트 검출 부분에 대해서는 임의의 값으로 고정시켜 양자화가 수행되도록 한다. 이것도 매 GOP마다 동일한 값이 발생되도록 하기 위함이다.

또한 폴트 검출부(400)는 폴트 검출 영상에 대해 비트스트림을 만들어 참조데이터(REFERENCE DATA)를 만들고 매 GOP마다 발생되는 비트스트림을 참조 데이터와 비교하여 폴트 발생을 결정한다.

도7은 폴트 검출부의 내부 블럭 구성을 보인다.

어드레스 제어부(410)의 동작을 설명하면, 리셋신호(/reset)나 파라미터갱신신호(parmupdate)가 발생되면, 다음 GOP 시작부터 1 GOP동안 발생되는 데이터를 8개의 참조 버퍼(421-428)에 저장한다. 그 다음 3 GOP 동안 에러가 발생되지 않으면 이 데이터를 참조 데이터로 간주하고 폴트 검출을 위한 데이터 비교를 비교기(430)에서 수행한다. 발생되는 데이터의 비트 수는 64비트로 발생되기 때문에 실시간 비교를 위해 8개의 참조버퍼(421-428)를 사용한다.

매 GOP 당 END 어드레스를 기억을 하고 있다가, 매 GOP마다 END 어드레스에 이르면 어드레스 제어부(410)는 비교기(430)를 활성화시키고, 다음 GOP 시작에서 실제 데이터가 발생되면 참조 버퍼(421-428)에서 참조 데이터를 읽어, 비교를 수행한다. 그 결과 폴트가 발생되면, 폴트 검출부(400)는 이 신호를 시스템 제어단으로 전송하고, 이 폴트 신호를 1 GOP 동안 유지하고 다시 정상 상태로 비교를 시작한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명 부호화기의 폴트 검출기는, 영상의 INACTIVE 구간에 임의의 TEST 영상을 삽입하고 부호화한 후 참조 데이터(REFERENCE DATA)로 저장하고, 매 PICTURE마다 부호화한 데이터를 참조 데이터와 비교하여 비교값이 상이하면 폴트가 발생했다고 결정함으로써, 부호화기의 정상 동작에 영상을 주지 않고 실시간으로 폴트 검출이 가능하게 되는 효과가 있다.

그리고 참조 데이터를 입력단에서 입력받는 것이 아니라 자체로 발생시키므로, 부호화 모드가 변하더라도 다시 참조 데이터를 다운 로드하는 번거로움이 없고, 자체에서 참조 데이터를 발생시키므로 여러가지 부호화 모드에서도 능동적으로 동작이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims

비디오 입력부, 움직임 추정부(ME), 움직임 보상부(MC), 이산여현변환/양자화부, 가변장부호화부(VLC)를 구비한 동영상 부호화기에 있어서,

상기 비디오 입력부로 입력되는 영상의 픽처 타입에 따른 픽처데이터를 테스트 데이터로 하여, 상기 입력 영상의 INACTIVE 구간에 삽입하는 테스트 데이터 삽입부와;

상기 움직임 보상부의 액티브(ACTIVE) IMAGE에 대해서 정상적으로 움직임 벡터를 전송하고, 폴트 검출 영상에 대해서 움직임 벡터를 0으로 생성하여, 매 GOP마다 동일한 데이터가 코딩될 수 있도록 하는 움직임벡터제어부와;

상기 DCT/양자화부의 ACTIVE IMAGE에 대해서 정상적인 양자화 레벨(quant scale code) 제공을 제어하고 폴트 검출 부분에 대해서 양자화 레벨을 임의의 값으로 고정시켜 양자화가 수행될 수 있도록 하는 양자화 레벨 제어부와;

상기 가변장 부호화부의 폴트 검출 영상에 대해 비트스트림을 생성하여 참조 데이터(REFERENCE DATA)를 만들고 매 GOP마다 발생되는 비트스트림을 참조 데이터와 비교하여 폴트 발생을 결정하는 폴트 검출부로 구성된 것을 특징으로 하는 부호화기의 폴트 검출기.
제 1 항에 있어서, 상기 테스트 데이터 삽입부는,

테스트데이터로 참조하기 위한 매크로블럭 색차신호와 휘도신호를 각각 저장하는 제1 내지 제4 참조롬과; 시스템 초기 단계나 파라미터가 수정된 경우 상기 제1 내지 제4 참조롬으로부터 데이터를 읽어 제1 내지 제4 데이터버퍼로 이동시키고, 매 동기 신호마다 INACTIVE 구간에 상기 제1 내지 제4 데이터버퍼로부터의 데이터를 테스트데이터로 하여 삽입하는 어드레스 제어부와; 상기 어드레스 제어부의 제어에 따라 테스트 데이터를 각각 저장하고 있는 제1 내지 제4 데이터버퍼로 구성된 것을 특징으로 하는 부호화기의 폴트 검출기.