KR20050006181A - 시청각 데이터 저장을 위한 회로, 장치 및 방법 - Google Patents

시청각 데이터 저장을 위한 회로, 장치 및 방법 Download PDF

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KR20050006181A
KR20050006181A KR10-2004-7017029A KR20047017029A KR20050006181A KR 20050006181 A KR20050006181 A KR 20050006181A KR 20047017029 A KR20047017029 A KR 20047017029A KR 20050006181 A KR20050006181 A KR 20050006181A
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니콜라아스 램버트
레나터스 제이. 반데르블루텐
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

비트-레이트 가변 압축(bit-rate scalable compression)은, 디지털 비디오 레코더의 정지 버퍼(pause buffer) 안에 A/V 정보를 저장하고, "생방송" 프로그램을 시청하는 동안, 최고 품질로 즉 저장될 품질보다 더 높은 품질로, 프로그램을 기록할지의 여부에 관하여 지연된 결정을 취할 것을 생방송의 시청자에게 제공하고, 그럼으로써 단지 "확장 계층들(enhancement layers)" 은 버퍼에 저장될 필요가 있고, 이들 계층들의 비트 레이트는 완전히 압축된 데이터에 대한 비트 레이트보다 상당히 낮으므로, 상기 버퍼의 용량(몇분의 기록 시간)은 상당히 증가된다.

Description

시청각 데이터 저장을 위한 회로, 장치 및 방법{Circuit, apparatus and method for storing audiovisual data}
미리 기록된 프로그램들을 볼 때, 시청자(viewer)는, 이를 테면 "정지( pause)"하고 나중에 프로그램을 보는 것과 같이, 일시적으로 프로그램을 정지시킬 수 있다.
또한, 생방송의 텔레비전 전송들은 일반적으로 레코더 안에 제공되는 버퍼 메모리에 연속적으로 기록될 수 있고 히스토리(history)는 버퍼 메모리(buffer memory)의 크기가 허용하는만큼 유지된다. 일반적으로, 상기 버퍼 메모리는 기록된 데이터 이전에 고정된 "시간 윈도우(time window)"가 메모리 버퍼에 나타내어지도록, 유입되는 데이터를 계속적으로 저장하고, 주 메모리 상에의 후속하는 저장을 위해 가장 오래된 데이터 위에 쓰기를 한다. 기록된 데이터는 또한 버퍼 메모리로부터 연속적으로 읽어들여져 디스플레이 유닛(unit)에 공급될 수 있다. 이것은 US-A-5 371 551에서 예를 들어 설명되었다.
또한, 시청자는 10분 동안 프로그램을 시청한 후, 프로그램을 계속해서 라이브로 시청하는 동안, 그것이 비디오에 기록하고 그 후 비디오 녹화를 거슬러 올라가 시작할지를 결정할 수 있다. 이것은 또한 버퍼 메모리에 의해 제공될 수 있고 EP-A1-0 594 241에 설명되었다.
비디오 기술을 위한 회로들 및 시스템들에 대한 IEEE 트랜잭션(transaction)들에 있어서, 음량 11, 제 3 번, 2001년 3월은, 높은 코딩 효율로 비트-레이트(bit-rate)들의 넓은 범위에 걸쳐 단일 계층 프레임 기반(single-layered frame-based) 비디오를 공급하기 위한 성능이 설명된다.
그러나, 재생 동안, 데이터 일반적으로 (오디오/비디오) A/V 정보의, 품질 열화(degradation) 없이 버퍼 메모리의 데이터 스토리지 용량을 증가시키고, 그리고/또는 다른 비트-레이트들로 스토리지를 향상시키기 위한 요구가 여전히 있다.
본 발명은 시청각 데이터 저장을 위한 회로에 관한 것이다.
본 발명은 또한 시청각 데이터 저장을 위한 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 메모리에 시청각 데이터를 저장하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 도면들과 관련한 본 발명의 바람직한 실시예들의 이하의 설명을 읽음으로써 더 명백하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 버퍼 메모리를 포함하는 회로의 바람직한 실시예의 도시도.
도 2는 버퍼 메모리를 더 자세하게 그리고 그것의 동작 원리를 도시한 도시도.
본 발명은 첨부된 도면들과 함께 바람직한 실시예에 의해 설명될 것이다.
본 발명의 목적은 다른 비트-레이트들에서 증가된 스토리지 및/또는 향상된 스토리지 용량을 갖는, 버퍼를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 특징에 따라, 상기 목적은 레코더 또는 같은 것에 연결가능한 정지 버퍼(pause buffer)에 A/V 정보를 저장하기 위한 비트-레이트 가변 압축(bit-rate scalable compression)을 사용함에 의해 실현된다.
여기서, 용어 "비트-레이트 가변 압축" 은 비트-레이트가 가변(scalable)임을 의미한다.
본 발명의 제 2 특징에 따라, A/V 정보는 다른 메모리들-그 중 하나는 버퍼인-에 저장되는, 여러 계층들, 일반적으로 확장 계층(enhancement layer)(들)과 기본 계층(basic layer)(들)에 압축된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 시청각 데이터를 저장하는 회로가 제공되고, 상기 회로는 주 메모리에 연결가능하고, 상기 회로는 데이터를 수신하기 위한 입력 및 주 메모리 안에 저장된 데이터를 공급하기 위한 출력을 포함하고, 상기 회로는 하나 이상의 확장 계층을 저장하기 위한 데이터 압축 압축기(compressor)에 연결된 비트-레이트 가변 압축에 의하여 층들에 수신된 데이터를 압축하기 위해 입력에 연결된 데이터 압축 프로세서 보조 메모리를 포함하고, 상기 회로는 또한 주 메모리 안에 하나 이상의 기본 계층들을 저장하도록 적용된다.
바람직하게는, 상기 장치는 넓은 범위의 비트-레이트들과 압축들로 데이터를 압축하기 위해 배열된다.
바람직하게는, 상기 장치는 FIFO 버퍼 또는 가역 큐 메커니즘(reversible queue mechanism)을 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 시청각 데이터를 저장하기 위한 장치가 제공되며, 본 발명에 따른 회로, 이 회로의 입력에 연결된, 데이터를 수신하기 위한 입력 터미널(input terminal), 회로의 출력에 연결된, 데이터의 지연된 버전(delayed version)을 공급하기 위한 출력 터미널, 및 회로의 출력과 장치의 출력 터미널(output terminal)에 연결된 주 메모리를 포함한다.
본 발명의 또 다른 바람직한 실시예에 따라, 시청각 데이터를 저장하기 위한방법이 제공되며, 상기 방법은 데이터를 수신하는 단계, 적어도 하나의 기본 계층과 적어도 하나의 확장 계층에 비트-레이트 가변 압축에 의하여 데이터를 압축하는 단계, 보조 메모리에 확장 계층을, 주 메모리에 기본 계층을 저장하는 단계를 포함한다.
상기 및 다른 특징들 및 본 발명의 실시예는 이하에 설명된 실시예(들)로부터 명백해지고 명료하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회로(100)의 실시예를 도시한다. 하나 이상의 신호들 Qin(이 경우 텔레비전 신호들)은 채널 선택기(channel selector )(1)를 먼저 통과하며, 채널 선택기는 그들의 채널에 따라, 어느 신호들이 저장될지를, 그리고 그들의 채널에 따라, 어느 신호들이 TV 세트 위에 라이브 디스플레이를 위해 요구될지를 선택한다. 저장될 신호들 Qin은, A/D(analogue to digital) 컨버터(converter)(2)에 의해 디지털 데이터로 디지털화된다. 물론, 이 컨버터(2)는 만약 신호가 이미 디지털 신호이면 생략될 수 있다. 그리고 상기 디지털 데이터는 데이터 압축기(data compressor) (3)에 의해 실시간으로 압축된다. 데이터 압축기(3)에 의해 압축된 후 각 채널의 출력은, 선택된 채널당 적어도 하나씩의 버퍼(4)로 이동된다. 버퍼(4)에 포함된 정보는 마이크로프로세서(microprocessor)(6)의 통제하에 예를 들면 DMA(기억 장치 직접 접근) 콘트롤러(도시되지 않음)에 의해 버퍼 메모리(5)로 이동될 것이다. 버퍼 메모리(5)로부터 상기 정보는, 대역 디스크 장치(band disk arrangement)의 형식인, 강유전성 폴리머 메모리(ferro-electric polymer memory)와 같은 고용량 비휘발성 고체 메모리(high capacity non-volatile solid state memory)또는 하드 디스크일 수 있는, 주 메모리(8)로 이동될 것이다. 주 메모리(8)는 회로(100)에 연결되고 회로(100)에 필수적으로 포함되지 않는다. 상기 주 메모리(8)는 상기 버퍼 메모리(5)로부터의 압축된 비디오의 원하는 부분들을 저장하거나, 버퍼 메모리(5)를 통해 저장된 부분들을 재생하기 위해 사용된다. 상기 주 메모리(8)는 또한 종래 형태의 완전한 디지털 비디오카세트 레코더(VCR)일 수 있다. 상기 마이크로프로세서(6)는 버퍼(4)로부터 버퍼 메모리(5)까지 데이터 전송을 시작하고, 버퍼 메모리(5)에 메모리 배당 및 제어를 수행한다. 본 발명으로부터 벗어남이 없이, 마이크로프로세서 제어 이외의 제어 회로의 다른 형태들이 또한 사용될 수 있으나, 그와 같은 해석들은 당업자에게 명백하기 때문에, 더이상설명하지 않는다. 용량을 확장하고 버퍼 메모리(5)의 성능을 증가시키기 위해서, 버퍼 메모리(5)에 기록되기 전에 데이터, 이 경우 비디오 신호를 압축하기 위해, 압축기(3)가 제공된다. 압축 형식은, 비트-레이트 가변 형태이고, 이것은 도 2를 참조하여 아래에 더 자세하게 설명될 것이다. 버퍼 메모리(5) 내부 또는 버퍼(4)의 뒤쪽에 프로세서(3)를 제공하거나, 또는 하나 이상의 압축기들을, 필요에 따라, 제공하는 것이 또한 가능하다. 상기 버퍼 메모리(5)는 압축된 비디오의 적어도 30분을 포함하는 용량을 바람직하게 가지고 있다. 상기 마이크로프로세서(6)는 소프트웨어에 기초한 ROM(읽기 전용 메모리)(17)을 작동하고 임시 변수들(temporary variables), 버퍼 메모리(5)의 운영, 사용자 명령의 저장 등을 위해 작동하는 RAM(임의 접근 메모리)(9)을 사용한다. 버퍼 메모리(5) 내의 입력 데이터는 마이크로프로세서(6)의 통제 아래에 예를 들면 DMA 콘트롤러(15)에 의해 알맞게 되면 곧 주 메모리(8)로 이동된다.
주 메모리(8)에 저장된 데이터는 마이크로프로세서(6)의 통제 아래에 예를 들면 DMA 콘트롤러(15)에 의해 순서에 따라(in due course) 버퍼 메모리(5)로 이동한다. 텔레비전 데이터는 실제로 TV 세트에 의해 디스플레이될 것이 요청되기 때문에, 일반적으로 DMA 콘트롤러(15)에 의해 마이크로프로세서(6)의 통제 아래에 버퍼(12)로 이동된다. ROM, RAM, 마이크로프로세서(6)로부터 및 ROM, RAM, 마이크로프로세서(6)로의 모든 시그널링( signaling)은 데이터 버스(16)에 의해 취급될 수 있다.
데이터는 버퍼(12)로부터 취해지고, 데이터 압축기(13)에 의해 압축되고,D/A(digital to analogue) 컨버터(14)에 의해 아날로그 신호로 전환된다. 상기 D/A 컨버터(14)의 출력은 TV 세트 또는 아날로그 VCR로 보내질 수 있다.
(버퍼 메모리(5)에 대응하는)데이터를 임시 저장하는 장치를 도시하는, 도 2를 참조하여, 그것의 작동 원리는 더 상세하게 설명될 것이다.
데이터는 버퍼 메모리(5) 안에 저장하기 위해 버퍼 메모리(5)의 입력에 도달한다. 주 메모리(8)가 데이터를 수신하는 것이 가능해지자마자, 버퍼 메모리의 입력 버퍼(5a)안에 먼저 저장된 상기 데이터는, 버퍼 메모리(5)의 출력 버퍼(5b)에 공급되고 저장을 위해 주 메모리(8)에 적용된다. 상기 입력(5a) 및 출력 버퍼(5b)들은 버퍼 메모리(5)의 입력 및 출력이 포함될 수 있고, 그러므로 입력(5a)과 출력(5b)은 대응하는 버퍼들과 같은 참조 번호를 갖게 될 것이다. 일반적으로, 버퍼 메모리(5)는 먼저 기록된 데이터의 고정된 지속 기간이 버퍼 메모리(5)로부터 계속해서 읽어들여지도록, 유입하는 데이터를 저장한다.
데이터는 또한 TV 세트에 의해 디스플레이되거나 아날로그 VCR 등에 의해 기록되도록 규칙적으로 주 메모리(8)로부터 요청될 것이다. 주 메모리(8)가 데이터를 공급할 수 있게되자마자, 주 메모리(8) 안에 저장된 데이터는, 버퍼 메모리의 출력 버퍼(5b) 안에 저장하기 버퍼 메모리(5)에 공급된다. 버퍼 메모리(5)의 출력 버퍼(5b)를 사용함이 없이 주 메모리(8)로부터 직접 데이터를 공급하는 것이 또한 가능하다.
바람직하게는, 입력 버퍼(5a)와 출력 버퍼(5b)는 하나의 공유 버퍼 메모리(shared buffer memory)(5)에 결합되거나, 선택적으로 상기 버퍼 메모리(5)는 입력버퍼(5a) 및 출력 버퍼(5b)들을 포함하지 않는다. 버퍼 메모리 안의 입력 버퍼 부분 및 출력 버퍼 부분은 예를 들면 FIFO 또는 선택적으로 가역 큐 메커니즘을 사용하여 실현될 수 있다.
버퍼 메모리(5)의 기본 운영은 3개의 FIFO 큐들, 즉 버퍼 메모리(5)내의 자유 메모리 블록들(5c)에 대해 하나의 FIFO 큐, 버퍼 메모리(5)에서 입력 버퍼 메모리 부분(5a)에 대해 하나의 FIFO 및 버퍼 메모리(5)의 출력 버퍼 메모리 부분(5b)에 대해 하나의 FIFO를 이용하는 것이 가능하다.
제어 블록과 같은, FIFO 큐 제어 블록들(FIFO queue control blocks)은 램(RAM)(5) 또는 버퍼 메모리(5)를 작동하는 고정된 장소들에 위치할 수 있다.
바람직하게 버퍼 메모리(5)는 비트-레이트 가변 압축을 위한 수단으로 제공되는 시간 이동 버퍼(time shift buffer)이고, 여기서 데이터는 일반적으로 계층들,일반적으로 기본 계층과 확장 계층(들)으로 압축된다. 선택적으로, 상기 데이터는 버퍼 메모리(5)로 보내지기 전에 데이터 압축기(4)(도 1)에서 계층들로 이미 압축된다. 상기 비트-레이트는 가변적이고, 데이터, 예를 들면 비디오 데이터는 압축된다. 상기 버퍼 메모리는, 압축량 및/또는 버퍼 메모리의 작동을 향상시키기 위해 바람직하게는 넓은 범위의 비트-레이트들로 제공하기 위해 배열된다. 이것은 비트-레이트 가변 압축 방법이 본 발명에 따라 사용되기 때문에 제공될 수 있고, 그럼으로써 데이터(일반적으로 비트-스트림)는 하부 계층 또는 하부 계층들의 적어도 두 개의 계층들을 포함하거나, 필요시 하부 계층들은 높은 계층들없이 디코드될 수 있다. 이것은 후에 설명될, 몇가지 이점들을 가지고 있다.
본 발명의 이 실시예에서, 압축 수단은 버퍼에 의해 구성된다. 또 다른 실시예에서, 상기 가변 압축은 별도의 압축 프로세서에 의해 수행된다.
(데이터)압축의 출력/결과는 일반적으로 비트 스트림이나, 어떤 형태의 데이터도 가능하기 때문에, 이것은 요구조건이 아니다.
버퍼 메모리(5) 안의 데이터는 가변으로 저장된다. 예를 들면, 주 메모리(8)에 저장된, 기본 계층은 예를 들면 데이터를 나타내는 이산 코사인 변환(discrete cosine transform : DCT) 계수들을 위한 최상위 비트들을 포함할 수 있다. 이때 나머지 비트들은 버퍼 메모리(5)의 확장 계층들 안에 저장된다. 그리고 가장 높은 확장 계층은 최하위 비트들을 포함한다.
버퍼 메모리(5)안에 저장되는 데이터에 적용되는 압축량은 이용가능한 메모리 공간 내에 더 긴 프로그램이 기록되는 것을(감소된 품질로) 허용하기 위해 사용자에 의해 변경될 수 있다.
프로그램을 볼 때, 시청자는 완전한 품질로, 즉 그것이 저장될 품질보다 더 높은 품질로, "라이브(live)" 프로그램을 보는 동안 상기 프로그램을 기록할 것인지 말것인지에 관하여 지연된 결정을 취할 수 있다. 예를 들어, 만약 버퍼 메모리가 가장 높은 비트 레이트/품질에서 비디오의 20분의 용량을 가진다면, 사용자는 과거 20분까지 되돌아가서 프로그램을 기록하는 것을 결정할 수 있다. 만약 사용자가 프로그램을 저장하기로 결정했다면, 이전의 20분은 즉시 낮은 품질로 저장 매체에 저장된다(모든 품질이 시청 품질과 같은 등급을 하는 것이 가능하기 때문에, 사용자는 원하는 기록 품질에 대해 지연된 결정을 또한 취할 수 있다.). 버퍼 메모리 안에 비트 레이트는 저장을 위해 요구되는 비트 레이트보다 높기 때문에, 가변 압축 없이, 그와 같은 지연된 레코딩 결정은 둘다 가능하지 않거나, 또는 처음 20분은 (비록 이 20분 동안의 비트 레이트가 오프-라인 비트 레이트 변환 코딩(transcoding)에 의해 다시 낮아질 수 있지만) 프로그램의 나머지보다 더 높은 품질로 저장될 것이기 때문에 비트의 낭비를 일으킨다. 가변 압축 없이 지연된 기록 결정을 효과적으로 가능하게 하기 위해, 비디오 데이터는 그것이 기록될 수 있는 같은 비트 레이트로 정지 버퍼 안에 저장되어야 한다. 그러나, 그 경우, "생방송" 프로그램의 품질은 저장되는 품질로 또한 낮추고, 따라서 시청 경험을 바람직하지 않게 줄인다(비효율적 대안은 높고 낮은 품질/비트 레이트 모두로 압축된 데이터를 저장할 수 있으나, 이것은 버퍼 메모리 용량을 상당히 감소시킨다.).
시청자가 더 낮은 품질로 동시에 기록되는 프로그램을 시청할 때, 단지 "확장 계층들"은 시간-이동 버퍼에서 저장될 필요가 있다. 이들 계층들의 비트 레이트가 완전히 압축된 데이터에 대한 비트 레이트보다 상당히 낮기 때문에, 버퍼의 용량(몇분의 기록 시간)은 이 경우 상당히 증가된다.
도 1에 나타낸 것과 같은 회로(100)는 도 3에 도시된 것과 같은 DVD+RW 레코더(300)과 같은 메모리에 시-청각 데이터를 저장하기 위한 소비 장치에 포함될 수 있다. 선택적으로, 상기 회로(100)는 하드디스크 레코더 안에 포함될 수 있다.
본 발명은 전화를 받는 동안 비디오 프로그램을 멈추기 위해 사용될 수 있다. 본 발명은 재생하는 동안 데이터의 품질의 열화 없이 압축에 의해 정지 버퍼의 증가된 용량을 제공한다. 버퍼의 콘텐트는 레코딩의 지연된 결정의 경우 콘텐트의 지연된 레코딩을 위해 사용될 수 있다.
설명된 실시예는 유입되는 콘텐트가 압축되지 않았다고 가정한다. 유입되는 콘텐트가 이미 압축되었을 때, 상기 유입되는 콘텐트는 비트-레이트 가변 압축 형식으로 변환 코드되어야 할 것이다.
본 발명은 본 발명의 다양한 특징들과 다양한 관점과 결합한, 그것의 다수의 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었다. 이들 특징들과 관점들은 다른 방법들로 결합될 수 있고 본 발명의 다양한 실시예는 본 발명의 하나 이상의 관점들을 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다.
디지털 비디오 레코더의 정지 버퍼안에 A/V 정보를 저장하기 위해 비트-레이트 가변 압축을 제공하는 것이 본 발명의 주요한 관점이다.
후속하는 청구항들에서 사용된, 용어 "포함하는(comprise)" 은 포함함을 뜻하나, 반드시 그 의미로 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 다음과 같이 요약될 수 있다;
디지털 비디오 레코더의 정지 버퍼 안에 A/V 정보를 저장하기 위한 비트-레이트 가변 압축은, "생방송" 프로그램을 시청하는 동안, 최고 품질(full quality) 로, 즉 저장될 품질보다 더 높은 품질로, 프로그램을 기록하거나 기록하지 않을지에 관하여 지연된 결정을 취하는 것을 생방송의 시청자에게 제공하고, 그럼으로써 단지 "확장 계층들" 은 버퍼에 저장될 필요가 있고, 이들 계층들의 비트 레이트는 완전히 압축된 데이터에 대한 비트 레이트보다 상당히 낮으므로, 상기 버퍼의 용량(몇분의 기록 시간)은 상당히 증가된다.

Claims (6)

  1. 시청각 데이터(audiovisual data)를 저장하기 위한 회로에 있어서,
    상기 회로는:
    주 메모리에 연결가능하고,
    데이터를 수신하기 위한 입력; 및
    주 메모리 안에 저장된 데이터를 분배하기 위한 출력을 포함하고,
    상기 회로는:
    입력에 연결되어 비트-레이트 가변 압축(bit-rate scalable compression)에 의하여 계층들로 수신된 데이터를 압축하기 위한 데이터 압축 프로세서(data compression processor)와;
    상기 데이터 압축 압축기에 연결되어 하나 이상의 확장 계층(enhancement layer)을 저장하기 위한, 보조 메모리; 및
    상기 회로는 또한 주 메모리 안에 하나 이상의 기본 계층(basic layer)들을 저장하기 위해 적용되는, 시청각 데이터를 저장하기 위한 회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 보조 메모리는 FIFO 버퍼를 포함하는, 시청각 데이터를 저장하기 위한 회로.
  3. 제 1 항에 있어서, 가역 큐 메커니즘(reversible queue mechanism)을 포함하는, 시청각 데이터를 저장하기 위한 회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 회로는 바람직하게는 넓은 범위의 비트-레이트들 및/또는 압축들로, 압축량을 변경하기 위해서 배열되는, 시청각 데이터를 저장하기 위한 회로.
  5. 시청각 데이터를 저장하기 위한 장치에 있어서,
    제 1 항에 따른 회로,
    회로의 입력에 연결된, 상기 데이터를 수신하기 위한 입력 터미널,
    회로의 출력에 연결된, 상기 데이터의 지연된 버전을 공급하기 위한 출력 터미널, 및
    회로의 출력 및 상기 장치의 출력 터미널에 연결된 주 메모리를 포함하는, 시청각 데이터를 저장하기 위한 장치.
  6. 메모리 안에 시청각 데이터를 저장하기 위한 방법에 있어서,
    데이터를 수신하는 단계와,
    적어도 하나의 기본 계층 및 적어도 하나의 확장 계층에 대해 비트-레이트 가변 압축에 의해 상기 데이터를 압축하는 단계, 및
    보조 메모리 내에 상기 확장 계층, 및 주 메모리 내에 상기 기본 계층을 저장하는 단계를 포함하는, 메모리 안에 시청각 데이터를 저장하기 위한 방법.
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