KR20020014959A - 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템 - Google Patents

Abstract

비트스트림이 입력되면 픽쳐 스타팅 코드를 분석됨으로써 픽쳐단위로 픽쳐번호, 픽쳐 코딩 타입, 가상버퍼 주소를 픽쳐정보 레지스터에 저장한 후에 가장 마지막에 기록한 쓰기 주소와 읽기 주소를 비교하여 오버플로가 발생되는 경우에 스킵명령을 발생시키는 오버플로 제어수단과, 픽쳐를 기변길이 티코딩하면서 상기한 오버플로 제어기로부터 스킵명령이 입력되는 경우에 현재 진행되고 있는 디코딩이 이루어진 후에 다음 픽쳐는 스킵시키는 가변길이 디코더와, 상기한 가변길이 디코더의 출력단에 연결되어 있는 역이산변환 및 움직임벡터 디코더와, 상기한 오버플로 제어기와 연결되어 비트 스트림을 일정한 어드레스 공간에 저장하는 가상버퍼와 픽쳐 스킵시에 I 또는 P 픽쳐를 저장하기 위한 프레임 버퍼를 포함하여 이루어지며, 픽쳐 디코딩시에 항상 가상버퍼의 여유공간을 체크하여 오버플로가 발생할 경우에는 비트 스크림을 스킵함으로써 오버플로의 발생을 억제할 수 있는, 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템을 제공한다.

Description

오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템{a video decoding system having function for controlling overflow}

본 발명은 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템(video decoding system)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 말하자면 픽쳐 디코딩시에 항상 가상버퍼의 여유공간을 체크하여 오버플로가 발생할 경우에는 비트 스트림(bit stream)을 스킵(skip)함으로써 오버 플로우(overflow)의 발생을 억제할 수 있는, 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 오디오 신호나 비디오 신호를 디지틀 방식으로 재생할 경우에 애널로그 방식에 비해 재생의 질이 높고 충실하기 때문에 디지틀 방식이 점차로 선호되고 있는 추세이다.

그러나 상기한 디지틀 방식은 애널로그 방식에 비해 전송해야 할 데이터의 양이 많아지기 때문에 전송 데이터 신호를 압축하여 부호화함으로써 전송해야 할 데이터의 양을 줄이는 방법에 대한 연구가 이루어져 왔다.

국제 표준화 기구 및 국제 전기 표준회의 산하에 있는 비디오 신호 부호화 방식의 국제 표준화 전문기관인 JPEG(Joint Photographic Expert Group)와 MPEG(Moving Picture Expert Group)에서는 비디오 신호의 압축 부호화 방법으로서 이산여현변환(Discrete Cosign Transform, DST), 운동보상(Motion Compensation, MC), 양자화(quantization), 연속영의 길이 코딩(Run Length Coding), 가변길이 코딩(Variable Length Coding, VLC) 등을 이용한 표준화 방안을진행하여 왔다.

상기한 가변길이 코딩(허프만 코딩이 대표적이다)은, 빈도수가 많은 문자에 빈도수가 적은 문자보다 상대적으로 더 적은 비트수의 코드워드를 할당하여 가변길이코드를 생성함으로써 데이터의 양을 줄이는 방법이다. 이와 같은 가변길이 코딩과 같은 무손실 부호화 방법을 사용하여 데이터의 평균 전송량을 크게 줄일 수가 있다.

상기한 바와 같이 가변길이코드로 부호화된 비디오 신호는 가변길이 디코더를 포함하고 있는 비디오 디코딩 시스템에 의해서 디코딩되는데, 종래의 비디오 디코딩 시스템은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 비트 스트림 입력단에 연결되어 있는 가변길이 디코더(11)와, 상기한 가변길이 디코더(11)의 출력단에 연결되어 있는 역이산변환 및 움직임벡터 디코더(12)와, 상기한 가변길이 디코더(11)와 연결되어 있는 가상버퍼(13)와, 상기한 역이산변환 및 움직임벡터 디코더(12)와 연결되어 있는 프레임 버퍼(14)로 이루어진다.

상기한 구성에 의한 종래의 비디오 디코딩 시스템의 동작은 다음과 같이 이루어진다.

압축된 비트 스트림이 가변길이 디코더(11)에 입력되면 상기한 비트 스트림은 가상버퍼(13)에 일단 저장이 된 후, 시스템 타임 클록과 디코딩 타임 스탬프에 맞추어 차례대로 디코딩이 이루어진다. 따라서 상기한 비트 스트림은 가변길이 디코더(11)에 전송되어지는 순간과 가변길이 디코더(11)에 의해 실제로 디코딩이 이루어지는 시간의 사이에 가상버퍼(13)에 머무르게 된다.

상기한 가상버퍼(13)는 도 2에 도시되어 있는 바와 같이 하드웨어적으로 일정한 어드레스 공간(0 ~ N-1)이 고정되어 있는 상태로 읽기 어드레스 포인터와 쓰기 어드레스 포인터에 의해서 읽기/쓰기 과정이 이루어진다. 도 2는 가상버퍼(13)를 설명하기 위한 것으로 주소 영역이 0~N-1 일 때 순차적으로 쓰기를 한 후에 읽기를 해가는 것으로 주소 N-1이 진행되고 나면 다시 주소 0으로 가서 반복이 이루어지게 된다. 도면에서 빗금친 부분은 앞으로 디코딩이 이루어져야 할 부분을 나타낸다.

이때 시스템 내부의 동기과정에 따라 디코딩이 지연되는 경우에, 즉 쓰기 어드레스 포인터의 주소값이 읽기 어드레스 포인터의 주소값을 추월하게 되는 경우에 가상버퍼(13)내의 저장영역이 줄어들어면서 최후에는 겹치게 된다. 이에따라 비트 스트림이 손실됨으로써 디코딩이 정상적으로 이루어지지 않게 되면서 오버플로가 발생하게 된다.

종래의 비디오 디코딩 시스템은 이와 같은 오버플로가 발생되는 경우에 모든 가상버퍼(13)내의 비트 스트림을 제거하여 비우는 동작을 수행하기 위해서 비디오 디코딩 시스템을 리세트한 후에 새롭게 디코딩을 시작하게 된다.

그러나, 이와 같은 종래의 비디오 디코딩 시스템의 리세트 과정은 비트 스트림의 큰 손실을 가져오게 되면서 순간적인 멈춤 또는 반복재생을 통해 처리하게 됨으로써 결과적으로 영상을 훼손시키게 되는 문제점이 있다. 일반적으로 오버플로의 발생에 따라 가상버퍼의 내용을 모두 제거하게 되면, MPEG-2 표준에 따라 대략 압축율을 1/50 정도로 잡으면 이때 가상버퍼로부터 제거되어 손실된 영상은 약 20장정도의 그림에 해당된다.

이와 같은 오버플로의 발생을 최소로 하기 위한 방법으로서 가상버퍼의 용량을 크게 하는 것이 손쉽게 고려될 수 있으나, 이 방법은 추가적인 하드웨어 메모리 용량을 필요로 하기 때문에 제작비용이 늘어나게 되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 픽쳐 디코딩시에 항상 가상버퍼의 여유공간을 체크하여 오버플로가 발생할 경우에는 비트 스트림이 스킵되도록 함으로써 오버 플로우의 발생을 방지할 수 있는, 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템을 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 비디오 디코딩 시스템의 구성도이다.

도 2는 종래의 비디오 디코딩 시스템의 가상버퍼의 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템의 구성도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템의 오버플로 제어기내의 픽쳐정보 레지스터의 쓰기시 구성도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템의 오버플로 제어기내의 픽쳐정보 레지스터의 읽기시 구성도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템의 오버플로 제어기내의 경보발생기의 구성도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

21 : 가변길이 디코더 22 : 역이산변환 및 움직임벡터 디코더

23 : 가상버퍼 24 : 프레임버퍼

25 : 오버플로 제어기

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 본 발명의 구성은,

비트스트림이 입력되면 픽쳐 스타팅 코드를 분석됨으로써 픽쳐단위로 픽쳐번호, 픽쳐 코딩 타입, 가상버퍼 주소를 픽쳐정보 레지스터에 저장한 후에 가장 마지막에 기록한 쓰기 주소와 읽기 주소를 비교하여 오버플로가 발생되는 경우에 스킵명령을 발생시키는 오버플로 제어수단과,

픽쳐를 기변길이 티코딩하면서 상기한 오버플로 제어기로부터 스킵명령이 입력되는 경우에 현재 진행되고 있는 디코딩이 이루어진 후에 다음 픽쳐는 스킵시키는 가변길이 디코더와,

상기한 가변길이 디코더의 출력단에 연결되어 있는 역이산변환 및 움직임벡터 디코더와,

상기한 오버플로 제어기와 연결되어 비트 스트림을 일정한 어드레스 공간에 저장하는 가상버퍼와,

픽쳐 스킵시에 I 또는 P 픽쳐를 저장하기 위한 프레임 버퍼를 포함하여 이루어진다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 본 발명의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템의 구성도이다. 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템의 구성은, 비트 스트림 입력단에 연결되어 있는 오버플로 제어기(25)와, 상기한 오버플로 제어기(25)의 출력단에 연결되어 있는 가변길이 디코더(21)와, 상기한 가변길이 디코더(21)의 출력단에 연결되어 있는 역이산변환 및 움직임벡터 디코더(22)와, 상기한 오버플로 제어기(25)와 연결되어 있는 가상버퍼(23)와, 상기한 역이산변환 및 움직임벡터 디코더(22)와 연결되어 있는 프레임 버퍼(24)를 포함하여 이루어진다.

도 1에 도시되어 있는 종래의 비디오 디코딩 시스템과 비교하여 볼 때, 도 3에 도시되어 있는 본 발명의 비디오 디코딩 시스템은 가변길이 디코더(21)의 전단에 오버플로 제어기(25)가 설치된다는 점이 중요한 특징점으로서 설명될 수 있다.

상기한 구성에 의한, 본 발명의 실시예에 따른 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템의 작용은 다음과 같다.

외부에서 수신된 비디오 비트 스트림이 오버플로제어기(25)로 입력되면 가상버퍼(23)에 기록되기 전에, 도 4에 도시되어 있는 바와 같이 오버플로제어기(25)에 의해 픽쳐 스타팅 코드가 분석됨으로써 픽쳐단위로 픽쳐번호(27:22), 픽쳐 코딩 타입(21:20), 가상버퍼 주소(19:0)가 K개의 픽쳐정보 레지스터(Reg 0 ~ Reg K-1)에 저장된다.

다음에, 상기한 비트 스트림은 가상버퍼(23)에 저장이 된 후 가변길이 디코더(21)로 전송됨으로써 시스템 타임 클록과 디코딩 타임 스탬프(decoding time stamp)에 맞추어 차례대로 디코딩이 이루어진다.

이 경우에 실질적인 디코딩이 이루어지도록 하기 위해서 비트 스트림을 가상버퍼(23)로부터 읽기를 할 때, 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 오버플로 제어기(25)는 현재 읽고 있는 픽쳐의 가상버퍼 주소를 픽쳐정보 레지스터에 저장한다.

오버플로 제어기(25)는 가상버퍼(23)에 쓰고자 하는 주소가 읽기를 시작하는 곳보다 클 경우에 곧 오버플로가 발생될 수 있는 것으로 판단하여, 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 가장 마지막에 기록한 쓰기 주소와 읽기 주소를 비교기를 이용하여 비교함으로써 오버플로 경보 발생신호가 생성되도록 한다.

상기한 오버플로 경보 발생신호가 생성되면, 오버플로 제어기(25)는 스킵명령을 가변길이 디코더(1)로 출력함으로써 현재 진행되고 있는 디코딩이 이루어진 후에 다음 픽쳐는 스킵할 수 있도록 한다. 이와 같이 픽쳐를 디코딩없이 스킵하게 되면 가상버퍼(23)를 빨리 비울 수가 있게 됨으로써 오버플로 발생의 위험에서 벗어나는 것이 가능하게 된다.

상기한 바와 같은 픽쳐 스킵시에 I 또는 P 픽쳐의 경우는 프레임 버퍼(24)에서 사용될 수 있는 경우가 있으므로, 현재 디코딩되는 비트 스트림의 성격에 따라 스킵 유무가 결정될 수 있도록 오버플로 제어기(25)는 픽쳐정보 레지스터에 저장되어 있는 픽쳐 코딩 타입(21:20)을 참고하게 된다.

한편, 가상버퍼 제어를 위해서 본 발명에서와 같이 읽기시에 스킵을 하는 것이 아니라 쓰기시에 스킵을 하도록 구현할 수는 있으나, 이 경우에 외부로부터 들어오는 비트 스트림의 경우에 입력속도가 일정하게 유지되므로 제어하기가 어려울 뿐더러, 자칫하여 헤더를 놓쳐버리게 되면 오버플로가 발생하는 것과 똑같은 효과를 유발시킴으로써 영상 손실을 일으킬 수가 있는 문제점이 있다. 또한, 쓰기시에 스킵을 하도록 구현하는 경우에, 추가적인 하드웨어 로직을 필요로 함으로써 제작이 복잡해지는 문제점도 있다. 본 발명은 쓰기시가 아닌 읽기시에 스킵을 하도록 함으로써 오버플로를 방지함으로써 화면 끊김 현상을 방지하게 된다.

일반적으로 오버플로의 발생에 따라 가상버퍼(23)의 내용을 모두 제거하게 되면 이때 제거된 영상은 MPEG-2 표준에 따라 대략 압축율을 1/50 정도로 잡는 경우에 약 20장 정도의 그림을 손실하게 되는데, 종래에는 이와같은 영상 손실을 순간적인 멈춤 또는 이미 디코딩된 영상의 반복재생으로 해결하여 왔지만, 본 발명에 의하면 오버플로의 발생을 방지함과 동시에, 오버플로의 발생 현상도 대폭적으로 줄일 수 있다.

또한, 본 발명은 시스템 개발시에 불필요한 오버플로 발생을 방지할 뿐아니라 제어가 가능하게 됨으로써 시스템이 다운되는 것을 방지하여 시스템 개발시의 디버깅을 효율적으로 진행할 수 있도록 한다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명의 실시예에서, 픽쳐 디코딩시에 항상 가상버퍼의 여유공간을 체크하여 오버플로가 발생할 경우에는 비트 스트림을 스킵함으로써 오버 플로우의 발생을 억제할 수 있는 효과를 가진 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템을 제공할 수가 있다. 본 발명의 이와 같은 효과는 비디오 디코딩 시스템 분야에서 본 발명의 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 응용되어 이용될 수가 있다.

Claims (2)

1. 비트스트림이 입력되면 픽쳐 스타팅 코드를 분석됨으로써 픽쳐단위로 픽쳐번호, 픽쳐 코딩 타입, 가상버퍼 주소를 픽쳐정보 레지스터에 저장한 후에 가장 마지막에 기록한 쓰기 주소와 읽기 주소를 비교하여 오버플로가 발생되는 경우에 스킵명령을 발생시키는 오버플로 제어수단;

   픽쳐를 기변길이 티코딩하면서 상기한 오버플로 제어기로부터 스킵명령이 입력되는 경우에 현재 진행되고 있는 디코딩이 이루어진 후에 다음 픽쳐는 스킵시키는 가변길이 디코더;

   상기한 가변길이 디코더의 출력단에 연결되어 있는 역이산변환 및 움직임벡터 디코더;

   상기한 오버플로 제어기와 연결되어 비트 스트림을 일정한 어드레스 공간에 저장하는 가상버퍼; 및

   픽쳐 스킵시에 I 또는 P 픽쳐를 저장하기 위한 프레임 버퍼를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기한 오버플로 제어수단은 상기한 가상버퍼에 쓰고자 하는 주소가 읽기를 시작하는 곳보다 클 경우에 곧 오버플로가 발생될 수 있는 것으로 판단하여 오버플로 경보 발생신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 오버플로 제어기능을 갖는 비디오 디코딩 시스템.