KR20030014706A - 비디오 및 오디오 패킷을 비디오 전송 스트림에 삽입하는시스템 및 방법 - Google Patents

비디오 및 오디오 패킷을 비디오 전송 스트림에 삽입하는시스템 및 방법 Download PDF

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데바라카비타브이.
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

다수의 원 데이터 패킷들을 포함하는 인입 디지털 비디오 전송 스트림에 새로운 데이터 패킷들을 삽입하기 위한 장치가 개시된다. 이 장치는, 1) 인입 디지털 비디오 스트림의 원 데이터 패킷들을 저장하기 위한 입력 버퍼, 및 2) 입력 버퍼로부터 저장된 원 데이터 패킷들을 검색하여, 원 데이터 패킷들로부터, 다수의 원 데이터 패킷들 중 N개의 가장 최근에 수신된 패킷들과 연관된 N개의 데이터 빈도를 결정하는 비디오 처리기를 포함한다. 비디오 처리기는 N개의 데이터 빈도로부터 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들의 추정 데이터 빈도를 추정하고, 새로운 데이터 패킷들이 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입될 수 있는 삽입 레이트를 결정하기 위해 추정된 데이터 빈도를 사용한다.

Description

비디오 및 오디오 패킷을 비디오 전송 스트림에 삽입하는 시스템 및 방법{System and method for inserting video and audio packets into a video transport stream}
무선 시스템 및 케이블 시스템 모두를 포함하는 종래의 텔레비전 방송 시스템들은 점점 방송 시스템들에 의해 전송되는 기본 텔레비전 프로그램들 이외의 데이터 스트림들을 송신하기 위해 사용되고 있다. 예를 들어, 케이블 텔레비전 시스템들은 이제 케이블 가입자들에게 인터넷 액세스 서비스들을 제공한다. 인터넷 데이터는 양방향 인터넷 프로토콜(IP) 트래픽을 위해 준비된 전용 채널들로 전송된다. 방송 시스템들은 또한 프로그램 제목, 방송 시간, 할당된 채널, 내용 요약 등과 관련된 정보를 포함하는 전자 프로그램 가이드(EPG) 데이터 스트림들을 송신한다. 텔레비전 세트 또는 셋-톱 박스(STB)는 텔레비전 시청자로 하여금 원격 제어기 상의 메뉴(MENU) 또는 프로그램(PROGRAM) 옵션을 선택함으로써 선택된 채널에 대한 EPG 데이터를 검토할 수 있도록 한다.
디지털 방송 전송 스트림은 비디오, 오디오 및 데이터 패킷들을 포함한다. 일반적으로, 부가 데이터 패킷들이 삽입될 수도 있는 공간들 또는 널 패킷들(spaces or null packets)이 전송 스트림에 존재한다. 이러한 부가 데이터 패킷들은 비디오 클립, 오디오 트랙, 응용 프로그램, 텍스트 파일 등을 포함할 수도 있다. 또한, 전송 스트림 내의 기존의 데이터 패킷들 중 일부를 대체함으로써 부가 데이터를 삽입하는 것이 가능하다. 예를 들어, 케이블 회사는 광고 방송용 데이터 패킷들, 텍스트 및 EPG 정보를 포함하는 전송 스트림을 네트워크 비디오 소스로부터 수신할 수도 있다. 케이블 시스템은 기존의 광고 방송 및 EPG 데이터를 대체 광고 방송 및 지역에 대한 새로운 EPG 데이터로 대체할 수 있다. 전송 스트림 내의 갭들 및 전송 스트림 내의 대체 가능한 데이터 패킷들은 새로운 데이터 패킷들을 삽입하기 위한 이용 가능한 데이터 대역폭을 구성한다.
삽입은 배급망(delivery chain)의 다양한 지점들, 예를 들어, 네트워크의 지역적 단체들에서 행해질 수 있다. 삽입된 데이터 패킷들은 지역 광고, 웹 페이지들(가능하게는 원 비디오 스트림에 결합됨), 지역 날씨 보고 등을 포함 할 수 있다. 삽입된 데이터 포맷들은 IP 패킷들, MPEG 패킷들을 포함한다. 방송 스트림에 데이터를 삽입하는 이러한 능력은 서비스 제공자들이 소비자들에게 새로운 서비스들을 제공하는 기회를 제공한다.
방송 스트림에 데이터를 삽입하기 위한 이용 가능한 데이터 대역폭은 시간에 따라 변한다. 이용 가능한 대역폭을 효율적으로 사용하기 위해 가까운 미래(예를 들어, 다음 몇 초 내지 30분)에 이용 가능한 데이터 대역폭을 예측하기 위한 메커니즘이 필요하다. 예를 들어, 데이터가 구성 가능한 레이트(configurable rate)로 주식 시세 웹사이트로부터 스트리밍된다고 가정하자. 웹사이트에서의 스트리밍 처리기가 이용 가능한 데이터 대역폭이 수용할 수 있는 것보다 높은 레이트로 데이터를 전송하면, 주식 시세 웹사이트로부터의 일부 데이터는 누락(drop)될 것이다. 방송 전송 스트림에서의 이용 가능한 데이터 대역폭을 추정함으로써, 데이터 삽입 장치는 원하는 스트리밍 데이터 레이트를 스트리머(streamer)에게 통지할 수 있다.
따라서, 이 기술분야에서는 새로운 데이터 패킷들을 디지털 전송 스트림에 삽입할 수 있는, 다운스트림 위치에 배치된 개선된 방송 시스템들에 대한 필요성이 존재한다. 특히, 새로운 데이터 패킷들을 디지털 비디오 전송 스트림의 다음 N초에 삽입하기 위한 이용 가능한 대역폭을 더 정확히 추정할 수 있는 비디오 처리 시스템들에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 일반적으로 비디오 방송 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는, 데이터 패킷들을 비디오 전송 스트림의 이용 가능한 공간들에 삽입하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 텔레비전 방송 시스템을 도시하는 도면.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 지역 방송 설비에서 수신된 예시적인 인입 디지털 데이터 전송 스트림을 도시하는 도면.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 지역 방송 설비로부터 송신된 예시적인 송출 디지털 데이터 전송 스트림을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 방송 설비의 더 상세히 선택된 부분들을 도시하는 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 방송 설비 내의 비디오 처리기에 의해 수행되는 데이터 빈도 추정 알고리즘을 도시하는 흐름도.
종래 기술의 상술된 결점들을 처리하기 위해서, 본 발명의 주목적은, 다수의 원 데이터 패킷들을 포함하는 인입 디지털 비디오 전송 스트림에 새로운 데이터 패킷들을 삽입하기 위한 장치를 제공하는 것이고, 이 장치는, 예를 들어, 방송 설비에 사용된다. 본 발명의 유익한 실시예에 따르면, 장치는, 1) 인입 디지털 비디오 스트림의 원 데이터 패킷들을 저장할 수 있는 입력 버퍼, 및 2) 저장된 원 데이터 패킷들을 입력 버퍼로부터 검색할 수 있고, 다수의 원 데이터 패킷들 중 가장 최근에 수신된 N개의 패킷들과 연관된 N개의 데이터 빈도를 원 데이터 패킷들로부터 결정할 수 있는 비디오 처리기를 포함하며, 비디오 처리기는 N개의 데이터 빈도로부터 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들의 추정 데이터 빈도를 추정하고, 새로운 데이터 패킷들이 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입될 수 있는 삽입 레이트를 결정하기 위해 추정 데이터 빈도를 사용한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, 비디오 처리기는 또한, 저장된 원 데이터 패킷들에서, 인입 디지털 비디오 전송 스트림으로 전송되는 프로그램을 포함하는 적어도 하나의 기초 데이터 스트림과 연관되지 않은 대체 가능한 데이터 패킷들을 식별할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 비디오 처리기는 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서 적어도 하나의 대체 가능한 데이터 패킷을 대체함으로써 새로운 데이터 패킷들을 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 비디오 처리기는 또한 원 데이터 패킷들에서 널 데이터 패킷들을 식별할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 비디오 처리기는 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서의 적어도 하나의 널 데이터 패킷을 대체함으로써 새로운 데이터 패킷들을 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 비디오 처리기는 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들의 합(summation)의 함수로써 삽입 레이트를 추정한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 합에서의 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들 각각은 가중 인자(a(k))에 의해 스케일링(scale)된다.
상기 설명은 이 기술 분야에 숙련된 사람들이 이어지는 본 발명의 상세한 설명을 더 잘 이해할 수 있도록 본 발명의 특징들 및 기술적 이점들을 보다 광범위하게 개괄한 것이다. 본 발명의 부가적인 특징들 및 이점들은 본 발명의 청구범위의 청구대상을 형성하는 이하 상세한 설명에서 설명될 것이다. 이 기술분야에 숙련된 사람들은, 본 발명의 동일한 목적들을 수행하기 위한 다른 구성들을 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 개시된 특정 실시예 및 개념을 쉽게 사용할 수 있음이 명백하다. 이 기술분야에 숙련된 사람은 또한 그 동등한 구성이 광범위한 형태로 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 행해진다는 것을 이해해야 한다.
상세한 설명을 시작하기 전에, 본 특허 명세서 전반에 사용되는 특정 단어들과 구들의 정의들을 설명하는 것이 바람직할 수 있다. 단어 "포함하다" 및 그 활용은 제한없는 포함을 의미하고, 단어 "또는"은 "및/또는"의 의미를 포함하고, 구 "~와 관련된" 및 "~ 그와 관련된" 및 그 활용은 ~내에 포함된, ~와 상호 접속하는, 포함하는, ~ 내에 포함되는, ~와 또는 ~에 접속되는, ~와 또는 ~에 연결되는, ~와 통신할 수 있는, ~와 협동하는, 인터리브하는, 병렬하는, ~에 근사하는, ~와 또는 ~에 경계되는, 갖는, ~의 속성을 갖는 등을 포함하는 것을 의미할 수 있고, 단어 "제어기"는 임의의 장치, 적어도 하나의 동작을 제어하는 시스템 또는 그 부품을 의미하고, 이러한 장치는 하드웨어, 펌웨어나 소프트웨어 또는 이들 중 적어도 2개의 일부 조합으로 구현될 수 있다. 임의의 특정 제어기와 연관된 기능은 중앙화되거나, 국부적으로 또는 원격으로 분산될 수 있다는 것을 유념해야 한다. 특히, 제어기는 하나 이상의 데이터 처리기들 및 관련된 입력/출력 장치들과 메모리를 포함하고, 하나 이상의 응용 프로그램들 및/또는 운영 체제 프로그램을 실행한다. 특정단어들과 구들에 대한 정의들은 본 특허 명세서 전반에 걸쳐 제공되며, 이 기술분야에 숙련된 사람들은, 이러한 정의된 단어들 및 구들의 과거 및 미래의 사용에 적용하는 이러한 정의들을, 대부분의 경우가 아니라 하더라도, 많은 경우에 이해해야 한다.
본 발명 및 그 이점들의 더 완벽한 이해를 위해서, 첨부 도면과 함께 이루어지는 다음 상세한 설명을 참조하며, 동일한 참조부호들은 동일한 대상들을 나타낸다.
이하 설명되는 도 1 내지 도 4, 및 본 특허 명세서에서 본 발명의 원리들을설명하는데 사용되는 다양한 실시예들은 본 발명의 범위를 제안하려는 것으로 해석되어서는 안되며 단시 예시적인 것이다. 이 기술분야에 숙련된 사람들은 본 발명의 원리들이 임의의 적절히 구성된 디지털 방송 시스템에서 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적인 텔레비전 방송 시스템(100)을 도시한다. 텔레비전 방송 시스템(100)은 네트워크 비디오 소스들(121 내지 123) 각각으로부터 하나 이상의 디지털 비디오 전송 스트림들을 수신하는 지역 방송 설비(110)를 포함한다. 지역 방송 설비(110)는 유선 통신 링크들이나 무선 통신 링크들로부터 이 디지털 비디오 전송 스트림들을 수신할 수 있다. 예를 들어, 지역 방송 설비(110)는 유선 통신 링크(131)를 통해 네트워크 비디오 소스(121)로부터 하나 이상의 디지털 비디오 전송 스트림들을 수신하고, 유선 통신 링크(132)를 통해 네트워크 비디오 소스(122)로부터 하나 이상의 디지털 비디오 전송 스트림들을 수신한다.
지역 방송 설비(110)는 또한 네트워크 비디오 소스(123)로부터 하나 이상의 디지털 비디오 전송 스트림들을 지역 방송 설비(110)에 무선으로 송신하는 베이스트랜시버 스테이션들(134, 135)을 포함한다. 예시적인 실시예에서, 네트워크 비디오 소스(123)는 통신 라인(133)을 통해 디지털 비디오 전송 스트림들을 로컬 멀티포인트 분산 시스템(LMDS, local multipoint distribution system) 네트워크의 일부인 베이스 트랜시버 스테이션(134)에 송신할 수 있다. LMDS 네트워크에서, 베이스 트랜시버 스테이션(134)으로부터 베이스 트랜시버 스테이션(135)으로 디지털 비디오 전송 스트림을 송신하기 위해 마이크로파 링크가 사용된다.
지역 방송 설비(110)는 개인 주소들과 사무실 위치들 모두를 포함 할 수 있는 가입자 위치들(141 내지 143)에 디지털 비디오 전송 스트림들을 송신한다. 지역 방송 설비(110)가 케이블 텔레비전 시스템의 일부이면, 지역 방송 설비(110)는 통선 유선(151)을 통해 하나 이상의 시외로의 디지털 비디오 전송 스트림들을 가입자 위치들(141, 142)에 송신할 수 있다. 통신 유선(152)은 지역 방송 설비(110)로부터 하나 이상의 시외로의 디지털 비디오 전송 스트림들을 송신기(143)에 전송하는데, 이는 시외로의 디지털 비디오 전송 스트림들을 가입자 위치(143)로 무선으로 송신한다.
지역 방송 설비에 의해 수신되고 송신된 디지털 비디오 전송 스트림들 각각은 6㎒ 방송 채널로 전송된다. 전송 스트림은 일반적으로 여러 개의 가상 채널들을 포함하며, 이 가상 채널들 각각은 프로그램을 포함한다. 가상 채널에서 전송되는 프로그램은 신호 텔레비전 채널 상에서 시청자가 보고 있는 것(영화, 뉴스 방송 및 날씨 채널과 같은 것)이다. 일반적으로, 각 가상 채널에는 3Mbps와 같은 고정 대역폭이 할당된다.
가상 채널 내의 프로그램은 비디오 스트림, 오디오 스트림 및 데이터 스트림을 포함하는 여러 개의 기초 스트림들을 포함할 수 있다. 이 기초 스트림들은 디지털적으로 압축된다. 가상 채널에서 전송되는 디지털적으로 압축된 기초 스트림들이 할당된 대역폭 전부를 사용하지 않을 때, 안정된 전체 데이터 처리량을 유지하기 위해서 나머지 대역폭이 널 패킷들로 채워질 수 있다. 그러나, 지역 방송 설비(110)와 같은 배급망에 따른 일부 지점들에서는, 이러한 널 패킷들을 대신하여 유용한 데이터가 가상 채널에 삽입될 수 있다. 부가적으로, 가상 채널 내의 기존의 대체 가능한 기초 스트림에 속하는 기존의 데이터 패킷들을 대체하기 위해 새로운 데이터 패킷들이 삽입될 수도 있다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 방송 설비(110)에서 수신된 예시적인 인입 디지털 데이터 전송 스트림(200)을 도시한다. 인입 디지털 데이터 전송 스트림(200)은 다수의 대체 불가능한 패킷들, 대체 가능한 패킷들, 널 패킷들을 포함한다. 예로서, 대체 불가능한 패킷(NRP)은 케이블 가입자에 의해 시청되고 있는 텔레비전 프로그램의 기본 스트림(예를 들어, 오디오 또는 비디오)의 일부인 데이터 패킷일 수 있다. 일부 대체 불가능한 패킷들(NRP)은 전자 프로그램 가이드(EPG) 데이터 패킷들을 포함할 수도 있다. 대체 가능한 패킷(RP)은, 케이블 가입자에 의해 시청되고 있는 텔레비전 프로그램의 일부가 아니고 다른 네트워크 설비의 부가 업스트림에서의 디지털 비디오 전송 스트림에 이미 삽입된 부가적인 오디오, 비디오 또는 텍스트 데이터 패킷일 수도 있다.
예시적인 실시예에서, 예를 들어, 100msec의 구간을 갖는 인입 디지털 데이터 전송 스트림(200)의 기초 시간 프레임(T)이 도시되어 있다. 인입 디지털 데이터 전송 스트림(200)의 시간 프레임(T)은 대체 불가능한 패킷들(201 내지 203, 207 내지 209), 대체 가능한 패킷들(204 내지 206), 및 널 패킷들(210, 211)을 포함한다. 패킷들은 일정한 속도로 방송 체인에서 이동한다고 가정한다. 도 2a에 도시된 바와 같이, 널 패킷 클러스터들은 약 19%(11개의 패킷들 중 2개)의 빈도와 2 패킷의 크기를 갖고, 대체 가능한 패킷 클러스터들은 27%(11개의 패킷들 중 3개)의 빈도와 3 패킷의 크기를 갖고, 대체 불가능한 패킷 클러스터들은 27%(11개의 패킷들 중 3개)의 빈도와 3 패킷의 크기를 갖는다.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 방송 설비(110)로부터 송신된 예시적인 송출 디지털 데이터 전송 스트림(250)을 도시한다. 송출 디지털 데이터 전송 스트림(250)은 지역 방송 설비(110)에 의해 인입 디지털 데이터 전송 스트림(200) 내의 일부 데이터 패킷들의 대체로 인해 발생한다. 송출 디지털 데이터 전송 스트림(250)의 예시적인 시간 프레임(T)은 대체 불가능한 패킷들(201 내지 203, 207 내지 209), 삽입된 패킷들(IP)(251 내지 254), 및 널 패킷(211)을 포함한다. 삽입된 패킷들(251, 252, 253, 254)은 각각 대체 가능한 패킷들(204, 205, 206)과 널 패킷(210)이 대체된 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예에서, 인입 디지털 데이터 전송 스트림(200) 및 송출 디지털 데이터 전송 스트림(250)은 MPEG 데이터 전송 스트림들일 수 있고, 대체 불가능한 패킷들 및 대체 가능한 패킷들은 기본 MPEG 데이터 블록들이다.
본 발명은 통계학 및 전자 프로그램 가이드(EPG) 정보를 사용하여 이용 가능한 데이터 대역폭을 추정하는 간단한 방법을 도입한다. 이용 가능한 데이터 대역폭(즉, 널 패킷들 + 대체 가능한 데이터 패킷들)을 예측하기 위해서, 본 발명은 가상 채널 내의 기초 스트림의 데이터 패킷들의 빈도를 예측한다. 기초 스트림의 데이터 빈도(즉, 1초의 기간에 걸친 빈도)는 통계치 관점에서의 랜덤한 숫자이다. 그러나, 프로그램의 장면들과 인코딩 알고리즘들의 상관으로 인해, 한 짧은 기간에걸친 인코딩된 프로그램의 데이터 빈도는 다음의 짧은 기간에 걸친 데이터 빈도에 상관될 수도 있다. 이 의존도는, 현재의 데이터 빈도와 과거의 데이터 빈도 모두 또는 그 중 하나에 기초하여 가까운 미래의 데이터 빈도를 예측하는 것을 가능하게 한다.
한 프로그램의 통계학은 다른 프로그램의 통계학과는 다를 수도 있다. 전송 스트림의 EPG 정보는 전송 스트림의 가상 채널들의 프로그램 구성(program line-up)을 기술한다. 이것은 앞으로의 프로그램의 스케줄, 프로그램 종류, 및 간단한 설명을 제공한다. 프로그램 종류 및 프로그램의 간단한 설명(예를 들어, 야구 경기, 뉴스 프로그램, 액션 영화)은 얼마나 많은 데이터 처리량이 프로그램에 대해 요구되는지를 추정하기 위해 본 발명에 의해 사용될 수 있다. 예를 들어, 액션 영화는 일반적으로 뉴스 방송 프로그램보다 큰 데이터 대역폭을 필요로 한다. 결과적으로, 전송 스트림의 EPG 정보를 분석함으로써, 본 발명은 다음과 같은 데이터 스트림 이벤트들이나 파라미터들을 추정 또는 검출할 수 있다.
1) 가상 채널의 데이터 빈도가 뚜렷한 변화를 겪을 수 있을 때, 일반적으로 프로그램의 시작과 끝 및 광고 방송의 시작과 끝에서 뚜렷한 변화들이 발생한다.
2) 프로그램의 전형적인(즉, 평균) 이용 가능한 데이터 빈도.
데이터 빈도의 상관과 EPG 정보의 분석에 기초한 통계 방법 조합하면, 본 발명은 데이터 빈도 추정 장치 및 시간 시리즈에 기초한 방법 및 필터링 방법들을 포함한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지역 방송 설비(110)의 선택된 부분들을더 상세히 도시한다. 지역 방송 설비(110)는 입력 버퍼(310), 비디오 처리기(320), 출력 버퍼(330), 메모리(340) 및 대체 데이터 패킷 소스(350)를 포함한다. 메모리(340)는 비디오 처리기(320)에 의해 실행되는 패킷 대체 프로그램(341)을 저장한다. 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 다른 것들 중에서 패킷 대체 프로그램(341)은, 인입 디지털 비디오 전송 스트림들의 이용 가능한 대역폭에 새로운 데이터 패킷들을 삽입하기 위해 사용되는 데이터 빈도 추정 알고리즘들에 대한 코드를 포함한다. 본 발명의 유익한 실시예에 따라, 메모리(340)는 CD-ROM 드라이브와 같은 제거 가능한 미디어 드라이브를 포함할 수 있고, 패킷 대체 프로그램(341)은 데이터 빈도 추정 알고리즘들에 대한 코드를 포함하는 제거 가능한 미디어 디스크일 수도 있다.
입력 버퍼(310)는 예시적인 인입 디지털 비디오 전송 스트림(200)과 같은 인입 디지털 비디오 전송 스트림들을 수신하고, 입력 비디오 스트림 블록(311)에 인입 디지털 비디오 전송 스트림을 저장한다. 패킷 대체 프로그램(341)의 제어 하에서의 동작에 의해, 비디오 처리기(320)는 인입 비디오 스트림 블록(311)에서 각 데이터 패킷을 검색하여, 각 데이터 패킷이 대체 불가능한 패킷(NRP)인지, 대체 가능한 패킷(RP)인지 아니면 널 패킷(NP)인지의 여부를 결정한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 비디오 처리기(320)는 각 데이터 패킷과 연관된 MPEG 헤더 정보를 사용하여 각 데이터 패킷의 패킷 종류를 식별할 수도 있다.
비디오 처리기(320)가 인입 비디오 스트림 블록(311) 내의 데이터 패킷들이 대체 가능한 패킷들이나 또는 널 패킷들이라고 식별한 후에, 비디오 처리기(320)는원 대체 가능한 패킷들 또는 널 패킷들 중 적어도 일부를 대체 데이터 패킷 소스(350)로부터 검색된 삽입 패킷들(IP)로 대체하여, 송출 디지털 비디오 전송 스트림을 형성한다. 대체 데이터 패킷 소스(350)는 CD-ROM 드라이브 및 DVD 드라이브, VCR 테이프(또는 다른 인입 디지털 데이터 전송 스트림을 수신하는 네트워크 공급기)를 포함하는 임의의 공지된 저장 장치를 포함할 수도 있다. 비디오 처리기(320)는 출력 버퍼(330) 내의 출력 비디오 스트림 블록(331)에 새로운 송출 디지털 비디오 전송 스트림을 저장한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 처리기(320)에 의해 수행되는 데이터 빈도 추정 알고리즘을 도시하는 흐름도(400)이다. 비디오 처리기(320)는 S초(예를 들어, 100msec 또는 0.1sec)의 다음 주기에 걸친 기초 스트림의 데이터 빈도를 추정(또는 예측)하기 위해 빈도 추정 알고리즘을 사용한다. 먼저, 비디오 처리기(320)는, 예를 들어, 프로그램의 EPG 정보를 사용하여 프로그램 시작 시간(t0)과 종료 시간(t1)을 결정한다. 비디오 처리기(320)는 또한 k=0,1,...,m인 a(k) 값들을 결정(또는 제공)한다(여기서, k는 N초의 과거 기간의 인덱스이고, a(k)는 k번째 기간과 연관된 파라미터(또는 가중 인자)이고, m은 예측을 위해 사용되는 과거 및 현재 기간들의 수이다). 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, k, m 및 a(k)는 EPG 정보로부터 결정된 프로그램 종류(예를 들어, 스포츠 프로그램, 뉴스 방송, 액션 영화)에 기초하여 선택될 수 있다.
패킷 대체 프로그램(341)의 제어 하에서, 비디오 처리기(320)는 (k+1) 기간에서의 데이터 빈도를 추정하기 위해 다음과 같은 예측 모델 알고리즘을 실행한다.
f'(k+1) = a(m)f(k)+a(m-1)f(k-1)+...+a(0)f(k-m)
여기서, k = N, N+1, N+2, ...
항 f(k)는 k번째 시간 기간 동안의 프로그램 내의 대체 가능한 패킷들 및 널 패킷들의 데이터 빈도이다. 예를 들어, 선택된 첫 번째 시간 기간 동안 100개의 총 데이터 패킷들이 수신되고, 그들 중에서 널 패킷들이 10개이고 대체 가능한 패킷들이 15개이면, 선택된 첫 번째 기간에 대해 f(k)=25/100=0.25이다.
k번째 시간 기간은 널 패킷들과 대체 가능한 패킷들의 데이터 빈도가 측정되거나 예측되는 동안의 n msec(예를 들어, 100msec)의 기간이다. 여기서, 상수 n은 데이터 삽입 시스템에 의해 선택된다. 초기에, f(k), f(k-1), f(k-2), ..., f(k-m)는 0으로 설정될 수 있다. 예측 모델은 미래의 데이터 빈도가 과거 및 현재 데이터 빈도와 상관된다는 기정에 기초한다. f'(k+1)는 예측 모델을 사용하는 f(k+1)의 추정치이고, 이전의 데이터 빈도는 f(k), f(k-1), f(k-2) 등이라는 것을 유념해야 한다. j=0, 1, 2, ...에 대한 항 a(j)는 예시적인 예측 모델의 파라미터들이다. 식의 우변에 있어서의 k=N, N+1, ...에 대한 f(k)는 예측치가 아닌 실제 측정치라는 것을 유념해야 한다.
다음 알고리즘은 예측 모델을 갱신하고 f=(k+1)를 추정하기 위한 기준 알고리즘이다. 예측 모델을 갱신하고 f=(k+1)를 계산하기 위한 다른 알고리즘들을 이용할 수도 있다.
f(k) 및 a(k) 초기화(처리 단계 405):
- 비디오 처리기(320)는 프로그램의 시작인 시간 t0에서 시작하는 실제 데이터에 기초하여 제 1 N f(k) 빈도를 측정한다. 비디오 처리기(320)는 제 1 N 시간 기간들에서 총 패킷들에 대한 대체 가능한 패킷들과 널 패킷들의 수를 조사한다. N은 충분히 큰(일반적으로 m보다 큼) 수로, 예측 모델에서의 파라미터들의 수이다. 비디오 처리기(320)는 또한 a(j)(j=0, 1, 2, ..., m)를 초기화한다. 이것은 주어진 종류의 프로그램에 대한 통상적인 파라미터들이다. 프로그램 종류를 결정하기 위해 EPG 정보가 사용될 수 있다.
예측(처리 단계 410):
- 기간(K)의 끝에서, 비디오 처리기(320)는 f(k)(k= K, K-1, K-2, ..., 여기서, K는 N보다 크거나 같음)를 측정한다. 이어서, 비디오 처리기(320)는 f'(K+1)를 예측하기 위해 예측 모델을 사용하고, 다음 시간 기간 동안의 데이터 빈도는 다음 식에 따른 f(k)(f=K, K-1, K-2, ...)의 측정된 값들에 기초한다.
f'(K+1) = a(m)f(K)+a(m-1)f(K-1)+...+a(0)f(K-m)
a(k) 갱신(처리 단계 415):
- 시간이 진행함에 따라, 비디오 처리기(320)는 시간 기간 K+1의 끝에 도달한다. 그때, 비디오 처리기(320)는 f(K+1)의 실제 값을 측정한다. 실제 f(K+1)와 예측된 f'(K+1)간의 차이는 예측 모델이 얼마나 정확한지의 양호한 척도이다. 비디오 처리기(320)는 더 정확한 예측을 행하기 위해 예측 모델을 조정하는데 이 차이를 사용할 수 있다. 다음 모델이 예측 모델을 조정하기 위해 사용된다.
[f(k+1)-f'(k+1)] = a(m)f(k)+a(m-1)f(k-1)+...+a(0)f(k-m)
여기서, k = K, K-1, K-2, ..., a(j) = a_update(j)-a(j)
비디오 처리기(320)는 a(j)(j=0, 1, 2, ..., m)에 대해 상기 식을 푼다. 그후, 비디오 처리기(320)는 a(j) = a_update(j) = a(j)+a(j)를 사용하여 예측 모델을 갱신한다.
루프(처리 단계 420):
- 그후, 비디오 처리기(320)는 프로그램의 끝이 시간 t1에 도달할 때까지 처리 단계 410 및 415를 반복함으로써 다음 시간 기간들(K+2, K+3, ...)에 대해 데이터 빈도를 예측한다.
갑작스러운 장면 전환들로부터 일반적으로 발생하는 스파이크들(spikes)을 검출하기 위해 필터링 알고리즘이 사용될 수도 있다. 이러한 갑작스러운 장면 전환들은 프로그램 또는 광고 방송 중단의 일부일 수 있다. 추정들이 정확하도록 스파크들의 영향을 완화하기 위해 다양한 통계학 기술들이 사용될 수 있다. a(j), I=0, ..., m의 초기 값들에 대해, 이 값들이 동일한 종류의 다른 프로그램들에 대한 이전 추정들로부터 알려진다면, 본 발명은 이들을 사용할 수 있다. 그렇지 않으면, 이들은 초기에 0으로 가정될 수도 있다.
본 발명이 상세하게 설명되었지만, 이 기술분야에 숙련된 사람들은, 광범위한 형태로 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 여기서 다양한 변경들, 대체들 및 대안들이 행해질 수 있다는 것을 알아야 한다.

Claims (21)

  1. 다수의 원 데이터 패킷들을 포함하는 인입 디지털 비디오 전송 스트림에 새로운 데이터 패킷들을 삽입하는 장치에 있어서:
    - 상기 인입 디지털 비디오 전송 스트림의 상기 원 데이터 패킷들을 저장할 수 있는 입력 버퍼(310); 및
    - 상기 입력 버퍼(310)로부터 상기 저장된 원 데이터 패킷들을 검색하여, 상기 원 데이터 패킷들로부터, 상기 다수의 원 데이터 패킷들 중 N개의 가장 최근에 수신된 패킷들과 연관된 N개의 데이터 빈도(data frequencies)를 결정할 수 있는 비디오 처리기(320)로서, 상기 N개의 데이터 빈도로부터 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들의 추정 데이터 빈도를 추정하고, 상기 새로운 데이터 패킷들이 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입될 수 있는 삽입 레이트를 결정하기 위해 상기 추정된 데이터 빈도를 사용하도록 구성되는, 상기 비디오 처리기(320)를 포함하는, 데이터 패킷 삽입 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 또한, 상기 저장된 원 데이터 패킷들에서, 상기 인입 디지털 비디오 전송 스트림으로 전송되는 프로그램을 포함하는 적어도 하나의 기초 데이터 스트림(elementary data stream)과 연관되지 않은 대체 가능한 데이터 패킷들을 식별할 수 있는, 데이터 패킷 삽입 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서 적어도 하나의 대체 가능한 데이터 패킷을 대체함으로써 상기 새로운 데이터 패킷들을 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입하도록 구성되는, 데이터 패킷 삽입 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 또한 상기 원 데이터 패킷들에서 널 데이터 패킷들을 식별할 수 있는, 데이터 패킷 삽입 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서 적어도 하나의 널 데이터 패킷을 대체함으로써 상기 새로운 데이터 패킷들을 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입하도록 구성되는, 데이터 패킷 삽입 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들의 합(summation)의 함수로써 상기 삽입 레이트를 추정하도록 구성되는, 데이터 패킷 삽입 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 합에서의 상기 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들 각각은 가중 인자(a(k))에 의해 스케일링할 수 있는, 데이터 패킷 삽입 장치.
  8. 다수의 원 데이터 패킷들을 포함하는 인입 디지털 비디오 전송 스트림에 새로운 데이터 패킷들을 삽입하는 방법에 있어서:
    - 상기 인입 디지털 비디오 스트림의 원 데이터 패킷들을 저장하는 단계;
    - 입력 버퍼(310)로부터 상기 저장된 원 데이터 패킷들을 검색하는 단계;
    - 상기 원 데이터 패킷들로부터, 상기 다수의 원 데이터 패킷들 중 N개의 가장 최근에 수신된 패킷들과 연관된 N개의 데이터 빈도를 결정하는 단계;
    - 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들의 추정 데이터 빈도를 상기 N개의 데이터 빈도로부터 추정하는 단계; 및
    - 상기 새로운 데이터 패킷들이 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입될 수 있는 삽입 레이트를 결정하기 위해 상기 추정된 데이터 빈도를 사용하는 단계를 포함하는, 데이터 패킷 삽입 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 저장된 원 데이터 패킷들에서, 상기 인입 디지털 비디오 전송 스트림으로 전송되는 프로그램을 포함하는 적어도 하나의 기초 데이터 스트림과 연관되지않은 대체 가능한 데이터 패킷들을 식별하는 단계를 더 포함하는, 데이터 패킷 삽입 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서 적어도 하나의 대체 가능한 데이터 패킷을 대체함으로써 상기 새로운 데이터 패킷들을 상기 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입하는 단계를 더 포함하는, 데이터 패킷 삽입 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 원 데이터 패킷들에서 널 데이터 패킷들을 식별하는 단계를 더 포함하는, 데이터 패킷 삽입 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서 적어도 하나의 널 데이터 패킷을 대체함으로써 상기 새로운 패킷들을 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입하는 단계를 더 포함하는, 데이터 패킷 삽입 방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 삽입 레이트를 결정하기 위해 상기 추정된 데이터 빈도를 사용하는 단계는 상기 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들의 합의 함수로써 상기 삽입레이트를 추정하는 서브-단계를 포함하는, 데이터 패킷 삽입 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    가중 인자(a(k))에 의해 상기 합에서 상기 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들 각각을 스케일링하는 서브-단계를 더 포함하는, 데이터 패킷 삽입 방법.
  15. 텔레비전 방송 시스템(100)에 있어서:
    - 각각, 상기 텔레비전 방송 시스템(100)에서 적어도 하나의 디지털 비디오 전송 스트림을 다른 설비(110)에 송신할 수 있는 다수의 네트워크 비디오 소스들(121, 122, 123); 및
    - 각각, 다수의 원 데이터 패킷들을 포함하는 상기 적어도 하나의 디지털 전송 스트림 중 수신된 하나에 새로운 데이터 패킷들을 삽입하기 위한 장치를 포함하는 다수의 방송 설비들(110)을 포함하고,
    상기 장치는,
    - 상기 수신된 디지털 비디오 전송 스트림의 상기 원 데이터 패킷들을 저장할 수 있는 입력 버퍼(310); 및
    - 상기 입력 버퍼(310)로부터 상기 저장된 원 데이터 패킷들을 검색하여, 상기 원 데이터 패킷들로부터, 상기 다수의 원 데이터 패킷들 중 N개의 가장 최근에 수신된 패킷들과 연관된 N개의 데이터 빈도를 결정할 수 있는 비디오 처리기(320)로서, 상기 N개의 데이터 빈도로부터 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들의 추정 데이터 빈도를 추정하고, 상기 새로운 데이터 패킷들이 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입될 수 있는 삽입 레이트를 결정하기 위해 상기 추정된 데이터 빈도를 사용하도록 구성되는, 상기 비디오 처리기(320)를 포함하는, 텔레비전 방송 시스템(100).
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 또한, 상기 저장된 원 데이터 패킷들에서, 상기 수신된 디지털 비디오 전송 스트림으로 전송되는 프로그램을 포함하는 적어도 하나의 기초 데이터 스트림과 연관되지 않은 대체 가능한 데이터 패킷들을 식별할 수 있는, 텔레비전 방송 시스템(100).
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서 적어도 하나의 대체 가능한 데이터 패킷을 대체함으로써 상기 새로운 데이터 패킷들을 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입하도록 구성되는, 텔레비전 방송 시스템(100).
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 또한 상기 원 데이터 패킷들에서 널 데이터 패킷들을 식별할 수 있는, 텔레비전 방송 시스템(100).
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에서 적어도 하나의 널 데이터 패킷을 대체함으로써 상기 새로운 데이터 패킷들을 상기 다수의 다음 인입 원 데이터 패킷들에 삽입하도록 구성되는, 텔레비전 방송 시스템(100).
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 비디오 처리기(320)는 상기 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들의 합의 함수로써 상기 삽입 레이트를 추정하도록 구성되는, 텔레비전 방송 시스템(100).
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 합에서의 상기 M개의 가장 최근에 수신된 원 데이터 패킷들 각각은 가중 인자(a(k))에 의해 스케일링할 수 있는, 텔레비전 방송 시스템(100).
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