KR20020004689A - 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치 및 그 제어방법 - Google Patents

엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비디오 기초 스트림 내에 존재하는 최소의 정보만으로 비디오 부호화기의 오류 및 GOP(Group of Pictures)의 변화에 능동적으로 대처할 수 있도록 한 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 이러한 본 발명은 입력되는 비디오 기초 스트림신호를 액세스 단위 동기신호로 출력하는 헤더정보추출부와, 기본이 되는 동기 신호인 시스템 시간 클럭을 발생하는 STC발생부와, 상기 헤더정보추출부로부터 출력되는 액세스 단위 동기신호와 STC발생부로부터 출력되는 시스템 시간 클럭을 인가받아 복호화를 위한 시각관리정보와 재생출력의 시각관리 정보를 출력하는 DTS/PTS발생부와, 상기 DTS/PTS발생부로부터 출력되는시각관리 정보와 비디오 기초 스트림신호를 인가받아 패킷화된 기초 스트림을 출력하는 PES다중화부로 구성된다.

Description

엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치 및 그 제어방법{Apparatus and method for controlling time stamp generation in MPEG multiple}
본 발명은 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비디오 기초 스트림 내에 존재하는 최소의 정보만으로 비디오 부호화기의오류 및 GOP(Group of Pictures)의 변화에 능동적으로 대처할 수 있도록 한 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 타임 스탬프는 엠펙(MPEG: Moving Picture Experts Group) 기초 스트림의 액세스 단위마다 붙여지는 일종의 복호 재생처리의 시각관리 태그와 같은 것이다. 상기 엠펙의 부호화 방식에 기인해서, 두 종류의 타임 스탬프가 있는데 하나는 PTS(Presentation Time Stamp)라고 불리는 재생 출력의 시각관리 정보이고, 다른 하나는 DTS(Decoding Time Stamp)라고 불리는 복호화를 위한 시각관리 정보이다.
이러한 타임 스탬프는 엠펙 시스템 내부의 기존이 되는 동기 신호인 STC(System Time Clock)의 값과 연관성을 가지는데 상기 PTS의 경우 STC가 PTS와 일할 때 그 액세스 단위를 재생 출력한다.
또한, 엠펙에서는 비디오의 부호화 비트 열의 전송 순서가 특별하기 때문에 DTS를 사용한다.
즉, 아이-픽쳐(I-Picture)가 비-픽쳐(B-Picture)보다 선행해서 부호화 비트열로 송출되기 때문에 복호 순서와 재생 출력 순서가 다르게 되는데, STC가 DTS와 일치할 때 그 액세스 단위를 복호화하게 된다.
그리고 상기 PTS와 STC에서 발생된 신호는 PES(Packetized Elementary Stream)라 불리는 엠펙 시스템 비트 열에 다중화된다.
상기 DTS를 상세히 살펴보면, 상기 DTS는 복호화를 위한 시각 관리정보로 비디오 기초 스트림 내에 존재하는 vbv_delay필드와 밀접한 연관성을 갖는다. 여기서, vbv_delay는 비디오 기초 스트림 픽쳐 헤더에 들어 있는 정보로 매 픽쳐마다 존재하며, 비디오 복호기에 해당 픽쳐를 복호할 시점을 알려주는 정보이다. 엠펙 다중화기에 입력된 n번째 픽쳐의 픽쳐 헤더에 포함되어 있는 vbv_delay를 vbv_delay_n이라 하고, n번째 픽쳐의 다중화를 시작하는 시점에서의 STC를 STCt라 할때, n번째 픽쳐에 대한 DTS인 DTSn은 수학식 1과 같다.
DTSn = STCt + vbv_delay_n
따라서, 엠펙 다중화기에서는 비디오 기초 스트림의 매 액세스 단위에 대하여 DTS를 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
상기 부호화된 vbv_delay에 오차가 있는 비디오 부호화기로부터 비디오 기초 스트림을 입력 받는 경우, 매 비디오 액세스 단위마다 DTS를 수학식 1과 같이 vbv_delay로부터 계산하면 DTS가 일정한 값으로 증가하지 않고 그 증가되는 값에 변동이 생기게된다.
한편, 상기 PTS를 상세히 살펴보면, PTS는 재생 출력을 위한 시각 관리정보로 비디오 기초 스트림의 GOP구조와 밀접한 연관성을 갖는다.
예를 들어 피-픽쳐(P-Picture)와 피-픽쳐(P-Picture) 사이에 2개의 비-픽쳐(B-Picture)가 부호화되는 GOP구조의 경우에 부호화기의 입력 순서와 부호화된 후의 전송순서, 이때의 DTS와 PTS는 표1과 같다.
부호화기입력순서 B0 B1 I2 B3 B4 P5
전송순서 I2 B0 B1 P5 B3 B4
DTS 0 3000 6000 9000 12000 15000
PTS 9000 3000 6000 18000 12000 15000
재생출력순서 B0 B1 I2 B3 B4 P5
여기서, 프레임_레이트(Frame_rete)는 30Hz일 경우이다.
그리고, 상기 비-픽쳐에서의 PTS는 DTS와 같고, 아이-픽쳐 및 피-픽쳐의 PTS는 DTS보다 큰 값을 가지게 되는데 그 값은 GOP구조에 따라 다르다.
표1에서는 아이-픽쳐 사이의 비-픽쳐의 수가 2이고, 프레임 율이 30Hz이므로 수학식 2와 같다.
PTSn = DTSn + (M * 90,000/프레임 율)
이때, M은 아이-픽쳐 사이의 비-픽쳐의 수에 1을 더한 값이다.
상기 수학식 2에 따라 PTS를 구하여도 되지만, GOP구조가 변할 때에는 M값을 구하여야 하는데 M값은 비디오 기초 스트림에 포함된 정보가 아니므로, GOP구조가 고정되어 있는 경우에만 이 방법이 사용될 수 있다.
따라서, 종래의 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치중 DTS는 부호화된 vbv_delay에 오차가 있는 비디오 부호화기로부터 비디오 기초 스트림을 입력 받는 경우, 매 비디오 액세스 단위마다 DTS를 vbv_delay로부터 계산하면 DTS가 일정한 값으로 증가하지 않고 그 증가되는 값에 변동이 생기는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치중 PTS는 GOP구조가 변할 때에는 M값을 구하여야 하는데 M값은 비디오 기초 스트림에 포함된 정보가 아니므로, GOP구조가 고정되어 있는 경우에만 이 방법이 사용되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 본 발명의 목적은, 비디오 부호화기의 오류 및 GOP구조의 변화에 능동적으로 대처할 수 있으므로 안정성 있고 고가치의 엠펙 다중화기를 구현 할 수 있도록 한 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치 및 그 제어방법을 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 특징은, 입력되는 비디오 기초 스트림신호를 액세스 단위 동기신호로 출력하는 헤더정보추출부와, 기본이 되는 동기 신호인 시스템 시간 클럭을 발생하는 STC발생부와, 상기 헤더정보추출부로부터 출력되는 액세스 단위 동기신호와 STC발생부로부터 출력되는 시스템 시간 클럭을 인가받아 복호화를 위한 시각관리정보와 재생출력의 시각관리 정보를 출력하는 DTS/PTS발생부와, 상기 DTS/PTS발생부로부터 출력되는시각관리 정보와 비디오 기초 스트림신호를 인가받아 패킷화된 기초 스트림을 출력하는 PES다중화부로 구성된다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 제어방법의 특징은, 헤더정보추출부로부터 액세스 단위 동기신호가 존재하는지를 판단하고 그 판단결과 액세스 단위 동기신호를가 존재하면 헤더정보추출부로부터 프레임 율 코드와 픽쳐구조 신호를 입력받아 DTS증가분을 구하는 단계와, 상기 DTS증가분으로부터 바로 전 액세스 단위에서 사용한 DTS 즉 DTSn-1과DTS 증가분을 더하여 DTS_An을 구하고, STC발생부에서 입력받는 STCn과 헤더정보추출부에서 입력받는 vbv_delay_n을 더하여 DTS_Bn을 구하는 단계와, 상기 구한 두개의 DTS 즉 DTS_An과 DTS_Bn의 차이를 구하고 임계치이상인지를 판단하는 단계와, 상기 판단결과 임계치 이내일 때에는 DTS증가분을 사용하여 구한 DTS_An을 n번째 액세스 단위에 대한 DTS로 사용하고, 적당한 임계치보다 클 경우에는 비디오 부호화기에 불연속적인 동작이 발생한 경우이므로 vbv_delay를 이용한 새로운 DTS 즉 DTS_Bn을 n번째 액세스 단위에 대한 DTS로 사용하는 단계와, 상기 구한 DTSn은 PES 다중화부로 전송되어 PES헤더에 다중화되고, 또한 DTS 발생부내에 저장하였다가 다음 액세스 단위에 대한 DTS를 구할 때 사용하는 단계를 포함하여 이루어진다.
그리고, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 제어방법의 특징은, 헤더정보추출부로부터 액세스 단위 동기신호를 기다리다가 액세스 단위 동기신호가 존재하는지 여부를 판단하고 그 판단결과 동기신호가 존재하면, 상기 헤더정보추출부로부터 temporal_reference 신호를 입력 받고, DTS발생부로부터 DTS증가분과 DTSn을 받는 단계와, 상기 temporal_reference가 0이면 카운터를 0으로 만들고 0이 아니면 1을 증가시키는 단계와, 상기 구하여진 카운터 값, temporal_reference, DTSn, DTS증가분 등으로부터 PTSn을 구하여 PES다중화부로 전송하는 단계를 포함하여 이루어진다.
도 1은 본 발명에 따른 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 구성블록도,
도 2는 도 1의 DTS발생부의 동작을 나타낸 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 DTS증가분을 나타낸 테이블,
도 4는 도 1의 PTS발생부의 동작을 나타낸 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 헤더정보추출부, 20 : PES다중화부,
30 : DTS/PTS발생부, 40 : STC발생부.
이하, 본 발명에 따른 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치 및 그 제어방법의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 구성블록도이다.
입력되는 비디오 기초 스트림신호를 액세스 단위 동기신호로 출력하는 헤더정보추출부(10)와, 기본이 되는 동기 신호인 시스템 시간 클럭을 발생하는 STC발생부(40)와, 상기 헤더정보추출부(10)로부터 출력되는 액세스 단위 동기신호와 STC발생부(40)로부터 출력되는 시스템 시간 클럭을 인가받아 복호화를 위한 시각관리정보와 재생출력의 시각관리 정보를 출력하는 DTS/PTS발생부(30)와, 상기 DTS/PTS발생부(30)로부터 출력되는시각관리 정보와 비디오 기초 스트림신호를 인가받아 패킷화된 기초 스트림을 출력하는 PES다중화부(20)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.
부호화된 vbv_delay에 오차가 있는 비디오 부호화기로부터 비디오 기초 스트림을 입력 받는 경우, 상기 헤더정보추출부(10)에서는 비디오 액세스 단위의 동기신호, vbv_delay, 프레임 율 부호(frame_rate_code), 픽쳐 구조(picture_structure), 비디오 시각정보(temporal_reference)등을 추출한다.
상기 헤더정보추출부(10)에서 추출한 정보는 DTS발생부(30)로 전송되는데, 상기 DTS발생부(30)에서는 처음 시작할 때 vbv_delay로부터 DTS를 구하고, 그 이후에는 프레임 율 부호 및 픽쳐구조로부터 DTS 증가분을 구하여 매 픽쳐마다 DTS증가분을 더한다.
이렇게 구하여진 DTS는 매 픽쳐마다 vbv_delay로부터 구할 수 있는 DTS와 비교하여 두개의 값이 적당한 오차 이내일 경우에는 DTS증가분을 더한 DTS를 PES 다중화부로 보내고, 오차가 클 경우에는 다시 vbv_delay로부터 구한 DTS를 PES 다중화부로 보낸다.
도 2는 본 발명에 따른 DTS발생부의 동작을 나타낸 흐름도이다.
DTS발생부(30)에서는 먼저, 헤더정보추출부로부터 액세스 단위 동기신호가 존재하는지를 판단하고(S101) 그 판단결과 액세스 단위 동기신호가 존재하면 헤더정보추출부(10)로부터 프레임 율 코드(frame_rate_code)와 픽쳐구조(picture_structure) 신호를 입력받아 DTS증가분을 구한다(S103).
상기 DTS증가분은 도 3에 나타낸 바와 같이 DTS발생부(30) 내의 롬(ROM) 테이블을 사용한 것과 같다.
다음으로 두가지의 DTS를 계산하는데 첫번째는 바로 전 액세스 단위에서 사용한 DTS 즉 DTSn-1과 DTS 증가분을 더하여 DTS_An을 구하고, 두번째는 STC발생부에서 입력받는 STCn과 헤더정보추출부에서 입력받는 vbv_delay_n을 더하여 DTS_Bn을 구한다(S105).
이렇게 구한 두개의 DTS 즉 DTS_An과 DTS_Bn의 차이를 구하고 임계치이상인지를 판단하고(S107) 그 판단결과 임계치 이내일 때에는 DTS증가분을 사용하여 구한 DTS_An을 n번째 액세스 단위에 대한 DTS로 사용하고, 적당한 임계치보다 클 경우에는 비디오 부호화기에 불연속적인 동작이 발생한 경우이므로 vbv_delay를 이용한 새로운 DTS 즉 DTS_Bn을 n번째 액세스 단위에 대한 DTS로 사용한다.
이렇게 구한 DTSn은 PES 다중화부로 전송되어 PES헤더에 다중화되고, 또한 DTS 발생부내에 저장하였다가 다음 액세스 단위에 대한 DTS를 구할 때 사용한다(S109).
상기 DTS는 반드시 정수이어야 하는데, 도 3의 DTS증가분 표에 있어서 1501.5이나 750.75와 같이 정수가 아닌 DTS증가분이 발생할 경우에는 정수로 증가시키되 누적 오차가 발생하지 않도록 다음과 같이 증가시킨다.
DTS증가분이 1505.5인 경우 짝수번째에서는 1501을, 홀수번째에서는 1502를 증가시킨다.
또한, DTS 증가분이 750.75인 경우에도 마찬가지로 세 번은 751을 한번은 750을 DTS 증가분으로 사용한다.
한편, GOP구조에 대한 정보, 즉 아이-픽쳐 사이의 비-픽쳐의 수에 대한 정보없이, 또한 GOP구조가 동적으로 변하는 비디오 부호화기에 적용할 수 있는 PTS발생장치의 동작을 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서, 엠펙에서는 비디오의 부호화 비트 열의 전송 순서가 특별하기 때문에 복호 순서와 재생 출력 순서가 다르고 이를 위해 DTS 및 PTS를 사용한다.
따라서, 복호 순서와 재생 출력 순서와의 관계를 이용하여 DTS로부터 PTS를 얻는 방법을 제안한다.
엠펙 다중화기에 입력되는 비디오 비트 열은 전송순서로 입력되고, 입력되는 비디오 비트 열 내에는 원래의 재생 출력 순서를 알 수 있는 필드가 있다.
이 필드가 비디오 시각정보(temporal_reference)인데, 일련으 픽쳐들의 묶음인 GOP 단위로 0에서부터 재생 출력 순서로 1씩 증가하는 필드이다.
비디오 시각정보를 이용하여 수학식 3과 같이 PTS를 구할 수 있다.
PTSn = DTSn + {(temporal_reference + 1 - 카운터)*DTS증가분}
표2는 수학식 3을 이용하여 PTS를 계산한 예이다.
전송순서 I B B P B B
temporal_ref. 2 0 1 5 3 4
카운터 0 1 2 3 4 5
DTS 0 3000 6000 9000 12000 15000
PTS 9000 3000 6000 18000 12000 15000
*frame_rate가 30Hz일 경우임.
도 1에서와 같이, PTS발생부(30)는 DTS발생부와 연동하여 DTS/PTS발생부로 포함될 수 있으며, 상기 PTS발생부(30)의 동작은 도 4와 같다.
상기 PTS발생부(30)에서는 먼저 헤더 정보 추출부로부터 액세스 단위 동기신호를 기다리다가 액세스 단위 동기신호가 존재하는지 여부를 판단하고(S201), 그 판단결과 동기신호가 존재하면, 상기 헤더정보추출부(10)로부터 temporal_reference 신호를 입력 받고, DTS발생부로부터 DTS증가분과 DTSn을 받는다(S203).
상기 temporal_reference가 0이면 카운터를 0으로 만들고 0이 아니면 1을 증가시킨다(S205).
상기 구하여진 카운터 값, temporal_reference, DTSn, DTS증가분 등으로부터 PTSn을 구하여 PES다중화부(20)로 전송한다(S207).
이상에서 상기한 바와 같이 본 발명은 엠펙 비디오 기초 스트림의 다중화에 있어서의 타임 스탬프 발생장치는 비디오 기초 스트림 내에 존재하는 최소의 정보만을 가지고 타임 스탬프를 발생시키는 장치로써, 비디오 부호화기의 오류 및 GOP구조의 변화에 능동적으로 대처할 수 있으므로 안정성 있고 고가치의 엠펙 다중화기를 구현할 수 있다.

Claims (3)

  1. 입력되는 비디오 기초 스트림신호를 액세스 단위 동기신호로 출력하는 헤더정보추출부와;
    기본이 되는 동기 신호인 시스템 시간 클럭을 발생하는 STC발생부와;
    상기 헤더정보추출부로부터 출력되는 액세스 단위 동기신호와 STC발생부로부터 출력되는 시스템 시간 클럭을 인가받아 복호화를 위한 시각관리정보와 재생출력의 시각관리 정보를 출력하는 DTS/PTS발생부와;
    상기 DTS/PTS발생부로부터 출력되는시각관리 정보와 비디오 기초 스트림신호를 인가받아 패킷화된 기초 스트림을 출력하는 PES다중화부로 구성된 것을 특징으로 하는 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치.
  2. 헤더정보추출부로부터 액세스 단위 동기신호가 존재하는지를 판단하고 그 판단결과 액세스 단위 동기신호를가 존재하면 헤더정보추출부로부터 프레임 율 코드와 픽쳐구조 신호를 입력받아 DTS증가분을 구하는 단계와;
    상기 DTS증가분으로부터 바로 전 액세스 단위에서 사용한 DTS 즉 DTSn-1과 DTS 증가분을 더하여 DTS_An을 구하고, STC발생부에서 입력받는 STCn과 헤더정보추출부에서 입력받는 vbv_delay_n을 더하여 DTS_Bn을 구하는 단계와;
    상기 구한 두개의 DTS 즉 DTS_An과 DTS_Bn의 차이를 구하고 임계치이상인지를 판단하는 단계와;
    상기 판단결과 임계치 이내일 때에는 DTS증가분을 사용하여 구한 DTS_An을 n번째 액세스 단위에 대한 DTS로 사용하고, 적당한 임계치보다 클 경우에는 비디오 부호화기에 불연속적인 동작이 발생한 경우이므로 vbv_delay를 이용한 새로운 DTS 즉 DTS_Bn을 n번째 액세스 단위에 대한 DTS로 사용하는 단계와;
    상기 구한 DTSn은 PES 다중화부로 전송되어 PES헤더에 다중화되고, 또한 DTS 발생부내에 저장하였다가 다음 액세스 단위에 대한 DTS를 구할 때 사용하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 제어방법.
  3. 헤더정보추출부로부터 액세스 단위 동기신호를 기다리다가 액세스 단위 동기신호가 존재하는지 여부를 판단하고 그 판단결과 동기신호가 존재하면, 상기 헤더정보추출부로부터 temporal_reference 신호를 입력 받고, DTS발생부로부터 DTS증가분과 DTSn을 받는 단계와;
    상기 temporal_reference가 0이면 카운터를 0으로 만들고 0이 아니면 1을 증가시키는 단계와;
    상기 구하여진 카운터 값, temporal_reference, DTSn, DTS증가분 등으로부터 PTSn을 구하여 PES다중화부로 전송하는 단계를 포함하여 이루어지는 엠펙 다중화에서의 타임 스탬프 발생장치의 제어방법.
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