KR20050023332A - 오디오와 비디오의 동기화 방법 및 수신기 - Google Patents

오디오와 비디오의 동기화 방법 및 수신기 Download PDF

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Abstract

MPEG 암호화된 전송 스트림을 수신하고 오디오 및 비디오 신호를 출력하는 수신기는, 암호화된 전송 스트림을 수신 및 해독하는 해독기(decryptor)와, 해독된 전송 스트림을 오디오 및 비디오 기초 스트림으로 변환하며, 오디오 및 비디오 기초 스트림의 각 패킷의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값 및 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시키는 것에 의해 수신기 레코드 클록의 시간을 일치시키는 디멀티플렉서(de-multiplexer)와, 오디오 및 비디오 기초 스트림을 저장하고, 오디오 및 비디오 기초 스트림의 각 헤더의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값과 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시켜 오디오 및 비디오 기초 스트림이 저장되는 시간량을 보정하는 저장 서브-시스템(storage sub-system)과, 오디오 및 비디오 기초 스트림을 제각기 디코딩하는 오디오 및 비디오 디코더를 포함한다.

Description

오디오와 비디오의 동기화 방법 및 수신기{ROBUST METHOD FOR ACHIEVING AUDIO/VIDEO SYNCHRONIZATION IN MPEG DECODERS IN PERSONAL VIDEO RECORDING APPLICATIONS}
본 발명은 방송 스트림(broadcast streams)의 레코드 및 플레이백(playback)과 관련된 분야에 대한 것으로서, 보다 구체적으로는 비디오 레코드 환경 내에서 방송 스트림으로부터 비디오 및 오디오의 디코딩 및 프리젠테이션을 동기화하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 특허 출원은 "Robust Method For Recovering A Program Time Base In MPEG-2 Transport Streams And Achieving Audio/Video Synchronization"라는 제목을 갖고, 본 발명과 공통된 발명자 및 청구 범위를 갖는 특허 번호 제 S/N 09/967,877 호에 관련되며, 이 특허는 참조를 위해 전체가 본 명세서에 인용되어 있다.
MPEG-2(Moving Picture Experts Group phase 2) 표준은 예를 들면, 디지털 위성 시스템(Digital Satellite System : DSS) 방송 등을 포함하는 다양한 오디오/비디오 분배 시스템에서 사용되는 디지털 오디오/비디오(A/V) 압축 표준이다. MPEG-2 전송 표준인, ISO 13818-1은 방송국이 주기적 간격으로 프로그램 클록 기준(Program clock reference : PCR) 타임 스탬프를 멀티플렉싱된(multiplexed) 오디오 및 비디오 패킷 스트림 내부로 전송하는 것을 필요로 한다. DSS 프로그램 스트림 내에서 시스템 클록 기준(system clock reference : SCR)으로서 지칭되는 이러한 프로그램 클록 기준 타임 스탬프는, 방송 스트림을 생성하는 MPEG-2 인코더(MPEG-2 encoder) 내에서 시스템 타임 클록(들)(system time clock : STC)에 대한 엄격한 관계를 갖고, 따라서 디코딩 장치 내에 인코더의 시스템 타임 클록을 복사하는데 사용될 수 있다. 추가하여, MPEG-2 방송 스트림으로 멀티플렉싱된 각각의 오디오 및 비디오 패킷은 디코딩 타임 스탬프(DTS) 및 프리젠테이션 타임 스탬프(PTS)를 포함하고, 프로그램 클록 기준에 대하여, 패킷이 제각기 디코딩 장치에 의해 디코딩되고 제공되어야 하는 시간을 식별한다.
개인용 비디오 레코드(personal video recording : PVR)의 구현은 저장 매체 상에 방송 프로그램을 저장하고, 다음에 그것을 플레이백(play back)하는 것을 포함한다. 이 프로그램이 온전히 MPEG-2 스트림으로서 저장되고, 원래의 방송국 비트 레이트로 주입(injection)함으로써 플레이백된다면, 타이밍 정보는 보존되어 지연된 프로그램이 라이브 재생(live play)과 동일한 오디오/비디오 동기화 메커니즘을 이용할 수 있게 한다. MPEG-2 스트림을 온전히 저장하는 것은 엄청나게 큰 크기의 저장 공간을 필요로 하지만, MPEG-2 스트림이 삭제 프로그램(discarding programs)에 의해 변경 또는 압축되거나 프로그램이 삭제용 서브-채널(discarding sub-channel)에 의해서 변경 또는 압축된다면, 저장 요구 조건은 감소되지만 PCR의 도착에 있어서 결정적인 타이밍을 놓치게 된다. 오로지 오디오 기초 스트림(audio elementary streams : AES)과 비디오 기초 스트림(video elementary streams : VES)만을 저장하는 것은 또한 저장 요구 조건을 감소시키지만 여기에서도 PCR 도달 타이밍을 놓치는 결과가 초래된다. PCR 도달 타이밍을 놓치게 되면 일련의 오디오/비디오 동기화 문제는 오디오/비디오 프리젠테이션이 플레이백되는 동안에 그 내부에 노이즈(noise), 정지(breaks) 또는 일시정지(pauses) 등과 같은 현상이 발생되게 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수신기의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수신기의 개략도이다.
도 3은 수신기의 레코딩 동안에 플레이백 및 레코드 STC와 본 발명에 따라 수정된 PTS의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 4는 수신기의 정규 재생에 대한 트릭 플레이(trick play) 동안에 플레이백 및 레코드 STC와, 원래의 PTS와, 본 발명에 따라 수정된 PTS의 관계를 도시하는 그래프이다.
본 발명의 제 1 측면은 MPEG 암호화된 전송 스트림을 수신하고, 오디오 및 비디오 신호를 출력하는 수신기에 관한 것으로서, 이러한 수신기는 암호화된 전송 스트림을 수신하고, 암호화된 전송 스트림을 해독하며, 해독된 전송 스트림을 출력하는 해독기(decryptor)와, 해독된 전송 스트림을 수신하고, 해독된 전송 스트림을 오디오 기초 스트림(an audio elementary stream) 및 비디오 기초 스트림(an video elementary stream)으로 변환하며, 오디오 기초 스트림과 비디오 기초 스트림의 각각의 패킷의 각각의 헤더의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값 및 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시켜서 수신기 레코드 클록의 시간을 일치시키고, 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림을 출력하는 디멀티플렉서(de-multiplexer)와, 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림을 수신 및 저장하고, 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림의 각 패킷에서 각 헤더의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값 및 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시키는 저장 서브-시스템(storage sub-system)-저장 서브-시스템은 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림이 저장 서브-시스템 내에 저장된 시간량을 보정함-과, 오디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하고, 오디오 신호를 출력하는 오디오 디코더와, 비디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하고, 비디오 신호를 출력하는 비디오 디코더를 포함한다.
본 발명의 제 2 측면은 MPEG 암호화된 전송 스트림을 수신하고 오디오 및 비디오 신호를 출력하는 수신기에 관한 것으로서, 이 수신기는 암호화된 전송 스트림을 수신하고, 암호화된 전송 스트림을 해독하여, 해독된 전송 스트림을 출력하는 해독기와, 해독된 전송 스트림을 수신하고, 하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷을 선택하며, 하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷만을 포함하는 부분 전송 스트림(partial transport stream)을 생성하고, 부분 전송 스트림 내의 각 패킷에 대하여 수신기 레코드 클록에 기초한 타임 스탬프를 추가하고, 부분 전송 스트림을 출력하는 선택기와, 부분 전송 스트림을 수신 및 저장하는 저장 서브-시스템과, 부분 전송 스트림을 수신하고, 부분 전송 스트림을 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림으로 변환하며, 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림의 각 패킷의 각 헤더의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값 및 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시켜서 부분 전송 스트림이 저장 서브-시스템 내에 저장되는 시간량을 보정하는 디멀티플렉서와, 오디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하고 오디오 신호를 출력하는 오디오 디코더와, 비디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하고, 비디오 신호를 출력하는 비디오 디코더를 포함한다.
본 발명의 제 3 측면은 MPEG 디코더 내에서 오디오 및 비디오를 동기화(synchronization)하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 전송 스트림을 해독하는 단계와, 전송 스트림을 디멀티플렉싱하는 단계와, 전송 스트림 내에서 소정 프로그램과 연관된 제 1 패킷의 헤더로부터 제 1 프로그램 클록 기준 필드값을 획득하는 단계와, 전송 스트림을 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림으로 디멀티플렉싱하는 단계와, 현재 시간과, 해독된 전송 스트림 내의 소정 패킷-상기 패킷은 저장된 프로그램과 연관됨-의 헤더 내의 제 1 프로그램 클록 기준 필드값의 차이를 저장될 프로그램과 연관된 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계와, 오디오 및 비디오 기초 스트림을 저장하는 단계와, 오디오 및 비디오 기초 스트림을 판독하면, 오디오 및 비디오 기초 스트림이 저장된 시간과, 오디오 및 비디오 기초 스트림이 저장 장치부터 판독되는 재생 시간 사이의 차이를 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더에 대한 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계와, 오디오 및 비디오 기초 스트림을 디코딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제 4 측면은 MPEG 디코더 내에서 오디오와 비디오를 동기화하는 방법에 관한 것으로서, 이 방법은 전송 스트림을 해독하는 단계와, 하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷을 선택하고, 하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷만을 포함하는 부분 전송 스트림을 생성하는 단계와, 현재 레코드 시간을 기초로 하여 상기 부분 전송 스트림의 각 패킷의 각 헤더에 타임 스탬프를 추가하는 단계와, 부분 전송 스트림을 저장하는 단계와, 부분 전송 스트림을 판독하는 단계와, 부분 전송 스트림을 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림으로 디멀티플렉싱하는 단계와, 해독된 전송 스트림 내의 하나의 패킷-패킷은 저장될 프로그램과 연관됨-의 헤더 내의 제 1 프로그램 클록 기준 필드값과 현재 시간 사이의 차이를 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계와, 오디오 및 비디오 기초 스트림을 디코딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 특징은 첨부된 청구항에 제시되어 있다. 그러나, 본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 예시적인 실시예에 대한 이하의 상세한 설명을 판독함으로써 가장 잘 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 목적을 위해서는, 별도로 언급되어 있지 않다면 전송 스트림(transport stream : TS)이라는 용어는 MPEG TS를 지칭하고, 프로그램 스트림(program stream : PS)이라는 용어는 MPEG PS를 지칭하며, 패킷화된 기초 스트림(Packetized elementary stream : PES)은 MPEG PES를 지칭하는 것으로 이해하여야 한다. MPEG라는 용어는 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, MPEG-7 및 MPEG-2 스트림, 패킷 및 필드 구조와 동일하거나 유사한 스트림, 패킷 및 필드 구조를 갖는 다른 MPEG 표준 포맷을 나타낸다. MPEG라는 용어는 또한 MPEG-2 스트림, 패킷 및 필드 구조와 동일하거나 유사한 스트림, 패킷 및 필드 구조를 갖지만 상이한 네임(names)을 갖는 DDS 스트림을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 수신기에 대한 개략도이다. 도 1에서, 수신기(100)는 해독기(105), 디멀티플렉서(110), 저장 서브-시스템(115), 오디오 디코더 및 프리젠터(120), 비디오 디코더 및 프리젠터(125), 클록 발진 회로(clock oscillator circuit)(130), 레코드 STC(135), 재생 STC(140) 및 주파수 조정 회로(145)를 포함한다. 저장 서브-시스템(115)은 기록 제어기(150), 저장 매체(155) 및 판독 제어기(160)를 포함한다.
작동 중에, 암호화된 전송 스트림(TS)(165)은 해독기(105)에 의해 수신되고, 해독기(105)는 해독된 전송 스트림(170)을 출력하며, 해독된 전송 스트림(170)은 암호화된 전송 스트림(165)이 방송되는 레이트로 디멀티플렉서(110)에 의해 수신된다. PLL 회로(130)는 고정 주파수 신호(175)를 생성하고, 이 신호(175)는 레코드 STC(135) 및 주파수 조정기(145)로 전달된다. 레코드 STC(135)에 의해 생성된 레코드 클록 신호(180)는 디멀티플렉서(110) 및 기록 제어기(150)에 의해 수신된다. 디멀티플렉서(110)는 해독된 전송 스트림의 제 1 헤더 내의 제 1 PCR 필드값을 획득하고, 인코더의 시스템 타임 클록 주파수(사용된 클록은 프로그램 스트림의 원래 SCR 필드값을 생성하고 전송 스트림의 원래 PCR 필드값을 생성함)와 레코드 STC(135)의 주파수 사이의 X-오프셋을 계산한다. 이러한 연산은 X-오프셋 = 제 1 PCR - REC STC로 표현될 수 있다.
디멀티플렉서(110)는 해독된 전송 스트림(170)을 오디오 기초 스트림(AES)(185) 및 비디오 기초 스트림(VES)(190)으로 변환한다. AES(185) 및 VES(190)는 PES 포맷을 갖는다. 해독된 전송 스트림(170)은 오디오 및 비디오 이외의 다른 스트림, 예를 들면 텔레텍스트(teletext) 등과 같은 스트림으로 분해될 수 있다. 이러한 다른 스트림은 AES(185) 및 VES(190)와 동일하게 취급될 것이다. 디멀티플렉서(110)는 원래의 PTS 필드값(들)인 PTS에 X-오프셋을 추가하여 새로운 값인 PTS1을 생성하고 PTS1을 AES(185) 및 VES(190)의 PTS 필드(들) 내에 기록한다. 디멀티플렉서(110)는 또한 원래의 DTS 필드값(들)인 DTS에 X-오프셋을 추가하여 새로운 값인 DTS1을 생성하고, DTS1을 AES(185) 및 VES(190)의 DTS 필드(들) 내에 기록할 수 있다. 이러한 2개의 연산은 PTS1 = PTS + X-오프셋 및 DTS1 = DTS + X-오프셋으로 표현될 수 있다. AES(185) 및 VES(190)는 레코드 STC 주파수 신호(195)와 함께 저장 서브-시스템(115)의 기록 제어기(150)로 전달된다. 레코드 STC 주파수 신호(195)는 X 오프셋이 계산될 때 레코드 STC(135) 주파수값을 전달한다.
기록 제어기(150)는 단일 세그먼트(segment)로서 동일 시간에 속하는 모든 기초 스트림 정보(AES(185), VES(190), 주파수 신호(195))를 인터리빙(interleaves)하고, 이 세그먼트를 저장 매체(155) 상에 저장한다.
수신기(100)는 2개의 모드, 즉 라이브 재생 모드(live play mode) 또는 지연된 재생 또는 TSR(time shift recording) 모드로 프로그램을 재생할 수 있다. 라이브 재생 모드에서, 프로그램은 저장되지 않는다. 라이브 재생 모드에서, 수신기(100)는 점선으로 도시된 바와 같이 AES(185)를 오디오 디코더 및 프리젠터(120)로 "핫와이어링(hotwires)"하고, VES(190)를 비디오 디코더 및 프리젠터(125)로 "핫와이어링"한다. 비디오 디코더 및 프리젠터(125)는 "마스터(master)"로서 기능하고, 레코드 STC(135)의 시간과, AES(185) 및 VES(190)의 PTS 필드(PST1값 포함) 및 DTS 필드(DTS1값 포함)에 기초하여 디멀티플렉서(110)로부터 세그먼트를 뽑아낸다(pull).
지연된 재생 모드에서, 프로그램은 저장되고 저장 서브-시스템(115)의 제어 하에서 플레이백된다. 지연된 플레이백(playback) 모드에서, 저장 서브-시스템(115)의 판독 제어기(160)는 저장된 주파수 신호(195)를 판독하고 저장된 주파수 신호(195)를 주파수 조정기(145)로 전달하며, 이 주파수 조정기(145)는 고정 주파수 신호(175)를 조정하여 저장된 주파수 신호(195)를 일치시키고, 조정된 고정 주파수 신호(196)를 출력한다. 조정된 고정 주파수 신호(196)는 재생 STC(140)에 의해 수신되고, 재생 STC(140)는 재생 클록 신호(197)를 오디오 디코더 및 프리젠터(120)와, 비디오 디코더 및 프리젠터(125)와, 판독 제어기(160)로 전달한다. 따라서, 재생 STC(140)는 프로그램이 디멀티플렉싱될 때 실행되는 레코드 STC(135)와 동일한 주파수로 실행된다.
지연된 플레이백 모드에서, 판독 제어기(160)는 일시정지 상태에서 재생 STC(140)에 따른 시간(TP)과, 재시동될 때의 재생 STC에 따른 시간(TR)의 차이로서 저장 오프셋(S-오프셋)을 계산한다. 이 연산은 S-오프셋=TR-TP으로 표현될 수 있다. 판독 제어기(160)는 현재 PTS 필드값(들)인 PTS1에 S-오프셋을 추가하여 새로운 값인 PTS2를 생성하고, PTS2를 AES(185) 및 VES(190)의 PTS 필드(들) 내에 기록한다. 판독 제어기(160)는 또한 S-오프셋을 현재 DTS 필드값(들)인 DTS1에 추가하여 새로운 값인 DTS2를 생성하고, DTS2를 AES(185) 및 VES(190)의 DTS 필드(들) 내에 기록한다. 이러한 2개의 연산은 PTS2 = PTS1 + S-오프셋 및 DTS2 = DTS1 + S-오프셋으로 표현될 수 있다. 비디오 디코더 및 프리젠터(125)는 "마스터"로서 기능하고, 저장 서브-시스템에 의해 세그먼트가 제공되는 레이트로 저장 서브-시스템(115)으로부터 세그먼트를 뽑아낸다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 수신기의 개략도이다. 도 2에서, 수신기(200)는 해독기(205)와, 패킷 ID(PID) 기반의 전송 패킷 선택기(210)(이하에서는 선택기(210)로서 지칭됨)와, 저장 서브-시스템(215)과, 디멀티플렉서(217)와, 오디오 디코더 및 프리젠터(220)와, 비디오 디코더 및 프리젠터(225)와, 클록 발진 회로(230)와, 자동 실행 클록(free running clock)(235)과, 재생 STC(240)와, 주파수 조정 회로(245)를 포함한다. 저장 서브-시스템(215)은 기록 제어기(250), 저장 매체(255) 및 판독 제어기(260)를 포함한다. 판독 제어기(260)는 선택적 주입기(optional injector)(262)를 포함한다. 주입기(262)는 하드웨어 또는 소프트웨어 주입기일 수 있다.
작동 중에, 암호화된 전송 스트림(265)은 해독기(205)에 의해 수신되고, 해독기(205)는 해독된 전송 스트림(270)을 출력하며, 해독된 전송 스트림(270)은 암호화된 전송 스트림(265)이 방송되는 레이트로 선택기(210)에 의해 수신된다. PLL 회로(230)는 고정 주파수 신호(275)를 생성하고, 이 고정 주파수 신호(275)는 클록(235) 및 주파수 조정기(245)로 전달된다. 클록(235)에 의해 생성된 클록 신호(280)는 선택기(210) 및 기록 제어기(250)에 의해 수신된다. 선택기(210)는 해독된 전송 스트림(270)으로부터 선택된 프로그램(들)에 기반하여 패킷을 추출한다. 선택은 선택된 프로그램(들)에 대응되는 해독된 전송 스트림 내의 각각의 패킷 헤더의 PID 필드값을 기초로 하여 실행된다. 선택기(210)는 각각의 선택된 패킷의 시작점에 4바이트 타임스탬프를 추가하여 부분 전송 스트림(282)을 생성하고, 이 부분 전송 스트림(282)은 저장 서브-시스템(215)의 기록 제어기(250)에 의해 수신된다. 기록 제어기(250)는 부분 전송 스트림을 저장 매체(255) 내에 위치시킨다.
수신기(200)는 2개의 모드, 즉 라이브 재생 모드 또는 지연된 재생 또는 TSR 모드로 프로그램을 재생할 수 있다. 라이브 재생 모드에서, 프로그램은 저장되지 않고, 수신기(200)는 점선으로 도시된 바와 같이 선택기(210)를 디멀티플렉서(217)로 "핫와이어링"하고, (이하에 설명되는) S-오프셋을 제로(zero)로 설정한다.
지연된 재생 모드에서, 프로그램은 저장 서브-시스템(215) 내에 저장된다. 지연된 재생 모드에서, 디멀티플렉서(217)는 이하에 설명되는 여러 개의 연산을 수행한다. 연산이 설명되는 순서는 반드시 이 연산들이 수행되는 순서를 의미하지는 않는다.
저장-서브-시스템(215)으로부터 디멀티플렉서(217)로 부분 전송 스트림(282)을 전달하는 데 있어서는 2개의 옵션이 존재한다. 제 1 또는 "푸시(push)" 옵션에서, 주입기(262)는 4바이트 타임 스탬프를 판독하고 적절한 시간에 각각의 패킷을 디멀티플렉서(217) 내에 주입한다. 푸시 옵션에서, 디멀티플렉서(217)는 패킷이 수신될 때 각 패킷으로부터 4바이트 타임 스탬프를 제거한다. 제 2 또는 "풀(pull)" 옵션에서, 주입기(262)는 이용되지 않고(또는 존재하지 않고), 디멀티플렉서(217)는 각각의 패킷이 수신될 때 각 패킷으로부터 4바이트 타임 스탬프를 판독하고 제거한다. VES를 소모하는 것을 기초로 하여 비디오 디코더 및 프리젠터(225)에 의해 비디오를 "뽑아낸다". 비디오 디코더 및 프리젠터(225)의 버퍼(도시하지 않음) 내의 VES 데이터량이 임계값 미만이 되면, 비디오 디코더 및 프리젠터는 디멀티플렉서(217)로부터 더 많은 데이터를 "뽑아낸다".
디멀티플렉서(217)는 부분 전송 스트림(282)의 제 1 헤더 내의 제 1 PCR 필드값과 현재 재생 STC(240) 시간 사이의 시간차로서 저장 오프셋(S-오프셋)을 계산한다. 이러한 연산은 S-오프셋 = 제 1 PCR - 재생 STC로 표현될 수 있다.
디멀티플렉서(217)는 해독된 부분 전송 스트림(282)을 AES 스트림 및 VES 스트림으로 변환한다. AES 및 VES 스트림은 PES 포맷을 갖는다. 해독된 부분 전송 스트림(282)은 오디오 및 비디오 이외의 다른 스트림, 예를 들면 텔레텍스트 등과 같은 다른 스트림으로 분해될 수 있다.
AES 및 VES 내의 각 PES를 위한 디멀티플렉서(217)는 S-오프셋을 현재 PTS 필드(들)값인 PTS에 추가하여 새로운 값인 PTS3을 생성하고, PTS3을 AES 및 VES의 PTS 필드(들) 내에 기록한다. AES 및 VES 내의 각 PES를 위한 디멀티플렉서(217)는 S-오프셋을 현재 DTS 필드(들)값인 DTS에 추가하여 새로운 DTS 값인 DTS3을 생성하고, DTS3을 AES 및 VES의 DTS 필드(들) 내에 기록한다. 이러한 2개의 연산은 PTS3 = PTS + S-오프셋 및 DTS3 = DTS + S-오프셋으로 표현될 수 있다.
디멀티플렉서(217)는 고정 주파수 신호(275)를 조정된 고정 주파수 신호(296)로 조정하는 주파수 조정기(245)를 경유하여 재생 STC(240)의 주파수를 계산하고 설정하기 위해서 부분 전송 스트림(282)을 갖는 PCR 및 도달하는 전송 패킷의 4바이트 타임 스탬프를 이용한다. 조정된 고정 주파수 신호(296)는 재생 STC(240)에 의해 수신되고, 재생 STC(240)는 재생 클록 신호(297)를 디멀티플렉서(217)와, 오디오 디코더 및 프리젠터(220)와, 비디오 디코더 및 프리젠터(225)에 전달한다. 이 연산은 상술된 관련 출원인 "Robust Method For Recovering A Program Time Base In MPEG-2 Transport Streams And Achieving Audio/Video Synchronization"이라는 제목의 특허 출원 제 S/N 09/967,877 호에 전부 개시되어 있다. 따라서, 재생 STC(240)는 프로그램 스트림이 생성될 때의 프로그램 클록과 동일한 주파수로 실행된다.
비디오 디코더 및 프리젠터(225)는 "마스터"로서 기능하고, 디멀티플렉서에 의해 세그먼트가 제공되는 레이트로 저장 디멀티플렉서(217)로부터 세그먼트를 뽑아낸다(pull).
본 발명의 사용자가 수신기(100) 또는 수신기(200)를 트릭 플레이 모드(즉, 빨리 감기(fast forward), 빨리 되감기(fast reverse), 느리게 감기(slow forward), 느리게 되감기(slow reverse) 또는 일시정지)가 되게 하면, 저장 매체(155) 또는 저장 매체(255)에 저장된 비디오는 사용자에 의해 선택된 레이트로 상영되고, 오디오가 존재하지 않거나 오디오가 비디오와 동기화되어야할 필요가 없다. 이 경우에, 본 발명의 2개의 실시예 모두에서, 저장-오프셋(storage-offset)은 제로(zero)로 설정되고 STC(140) 또는 재생 STC(240)가 최종 설정 주파수로 실행되게 한다.
트릭 플레이 모드 이후에, 본 발명의 사용자가 수신기(100) 또는 수신기(200)를 정규 재생 모드(실시간 재생(real-time play) 및 시간 지연 재생(delayed time play)은 정규 모드임)로 복원하면, 결과적인 상황은 시간을 기반으로 할 때 불연속적인 것으로 고려될 수 있다. 이 경우에, 2개의 실시예에 있어서 각각의 PES 패킷의 PTS 필드 내의 현재 PTS값은 새로운 오프셋을 기초로 하여 조정된다. 새로운 오프셋은 PTS 필드값 및 재생 STC(140) 또는 재생 STC(240)의 현재값의 함수이다. 이는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 PTS4 = PTS1 + 신규 오프셋으로 표현될 수 있고, 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 PTS5 = PTS + 신규 오프셋으로 표현될 수 있다. 신규 오프셋의 결정은 상술된 관련 출원인 "Robust Method For Recovering A Program Time Base In MPEG-2 Transport Streams And Achieving Audio/Video Synchronization"이라는 제목의 특허 출원 제 S/N 09/967,877 호에 전부 개시되어 있다.
도 3은 수신기의 레코딩 동안에, 플레이백 및 레코드 STC와 본 발명에 따라 수정된 PTS의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 3에서, 수직축은 오디오 및 비디오 디코더 및 프리젠터(120, 125)(도 1 참조) 또는 오디오 및 비디오 디코더 및 프리젠터(220, 225)(도 2 참조)에 의해 확인된 시간이고, 수평축은 실시간이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 재생 STC 및 레코드 STC 커브(300)의 값은 고정된 레이트로 선형적으로 증가된다. PTS 커브(305)는 제공되는 프로그램 내에서 비디오 또는 오디오의 불연속성을 회피하기 위해서 AES 및 VES 내에서 PTS값의 요구되는 증가를 나타낸다. PTS 커브(305)의 기울기는 균일해야 하지만, 재생 STC 및 레코드 STC 커브(300)로부터 디코더 시간만큼 오프셋될 수 있다. PTS 커브(310)는 레코딩된 AES 및 VES의 PTS값(또는 제 2 실시예의 경우에, 저장된 부분 전송 스트림으로부터 도출되는 AES 및 VES의 PTS값)을 나타낸다. PTS 커브(310)의 제 1 섹션(315)에서, PTS 커브(310)는 PTS 커브(305)와 중첩되고 제공된 오디오 및 비디오는 정확한 타이밍을 갖는다. 섹션(315)은 라이브 재생(live play)이다. PTS 커브(310)의 제 2 섹션(320)에서, 프로그램은 일시정지 상태가 되고, 불연속 상태가 발생된 것처럼 취급된다. 프로그램이 일시정지 상태가 되어 있는 한, 섹션(320) 내의 PTS 값은 증가하지 않는다. PTS 커브(310)의 제 3 섹션(325)에서와 같이 재생이 재시동될 때, PTS 커브(305)와 PTS 커브(310) 사이에는 오프셋(330)이 존재한다. PTS 커브(305)의 기울기는 재생 STC 및 레코드 STC 커브(300)와 동일하지만, 디코더 시간만큼의 오프셋을 갖는다. 오프셋(330)은 일시정지(저장) 상태에서 경과된 시간에 기인한 것이고, 상술된 바와 같이 PTS값을 조정하여 저장 시간을 보상함으로써 본 발명에 의해 보정될 수 있다. DTS값은 제각기 PTS값과 동일한 그래프로 도시될 수 있을 것이다.
도 4는 수신기의 정규 재생에 대한 트릭 플레이 동안에, 플레이백 및 레코드 STC와, 원래의 PTS와, 본 발명에 따라서 수정된 PTS 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4에서, 수직축은 오디오 및 비디오 디코더 및 프리젠터(120, 125)(도 1 참조) 또는 오디오 및 비디오 디코더 및 프리젠터(220, 225)(도 2 참조)에 의해 확인된 시간이고, 수평축은 실시간이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 재생 STC 및 레코드 STC 커브(400)값은 고정된 레이트로 선형적으로 증가한다. PTS 커브(405)는 제공되는 프로그램 내에서 비디오 또는 오디오의 불연속성을 회피하기 위해서 AES 및 VES 내에서 PTS값의 요구되는 증가를 나타낸다. PTS 커브(405)의 기울기는 균일해야 하지만, 재생 STC 및 레코드 STC 커브(400)로부터 디코더 시간만큼 오프셋될 수도 있다. PTS 커브(410)는 레코딩된 AES 및 VES의 PTS값(또는 제 2 실시예의 경우에, 저장된 부분 전송 스트림으로부터 도출되는 AES 및 VES의 PTS값)을 나타낸다. PTS 커브(410)의 제 1 섹션(415)에서, PTS 커브(410)는 PTS 커브(405)와 중첩되고 제공된 오디오 및 비디오는 정확한 타이밍을 갖는다. 섹션(415)은 라이브 재생이다. PTS 커브(410)의 제 2 섹션(420)에서, 프로그램은 일시정지 상태가 되고, 불연속 상태가 발생된 것처럼 취급된다. 프로그램이 일시정지 상태가 되어 있는 한, 섹션(420) 내의 PTS 값은 증가하지 않는다. PTS 커브(410)의 제 3 섹션(425)에서와 같이 재생이 재시동될 때, PTS 커브(405)와 PTS 커브(410) 사이에는 오프셋(430)이 존재한다. PTS 커브(405)의 기울기는 재생 STC 및 레코드 STC 커브(400)과 동일하지만, 디코더 시간만큼의 오프셋을 갖는다. 오프셋(430)은 일시정지(저장) 상태에서 경과된 시간에 기인한 것이고, 상술된 바와 같이 PTS값을 조정하여 저장 시간을 보상함으로써 본 발명에 의해 보정될 수 있다. PTS 커브(410)의 제 4 섹션(435)에서, 트릭 플레이가 수행되는데, 본 실시예에서는 빨리 감기가 수행되고, 이는 불연속 상태로 취급된다. PTS 커브(410)의 제 4 섹션(435)에서, 트릭 플레이 왜곡 타이밍(trick play distorting timing) 자체의 성질에 기인하여 타이밍의 유지는 불필요하다. 그러나, PTS 커브(410)의 제 5 섹션(445)에서와 같은 기존의 트릭 플레이 모드 이후에는, PTS 커브(405)와 PTS 커브(410) 사이에는 오프셋(440)이 존재한다. PTS 커브(405)와 PTS 커브(410)의 기울기는 동일하지만, 디코더 시간만큼 오프셋되어 있다. 오프셋(440)은 트릭 플레이에 의해 발생된 것으로서, 상술된 바와 같이 PTS값을 조정하여 저장 시간을 보상함으로써 본 발명에 의해 보정될 수 있다. DTS값은 제각기 PTS값과 동일한 그래프로 도시될 수 있을 것이다.
본 발명에 대한 이해를 돕기 위해 본 발명의 실시예에 대한 설명을 제시하였다. 본 발명은 본 명세서에 설명된 특정한 실시예로 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않으면서 당업자들이라면 명확히 인식 가능한 여러 수정, 재구성 및 치환이 실행될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이하의 청구항은 이러한 모든 수정 및 변경을 본 발명의 정신 및 범주 내에 속하는 것으로 포괄하도록 의도된 것이다.

Claims (20)

  1. MPEG 암호화된 전송 스트림을 수신하고, 오디오 및 비디오 신호를 출력하는 수신기로서,
    상기 암호화된 전송 스트림을 수신하고, 상기 암호화된 전송 스트림을 해독하여, 상기 해독된 전송 스트림을 출력하는 해독기(decryptor)와,
    상기 해독된 전송 스트림을 수신하고, 상기 해독된 전송 스트림을 오디오 기초 스트림(an audio elementary stream) 및 비디오 기초 스트림(an video elementary stream)으로 변환하며, 상기 오디오 기초 스트림과 상기 비디오 기초 스트림의 각 패킷의 각 헤더의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값 및 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시켜서 수신기 레코드 클록의 시간을 일치시키고, 상기 오디오 기초 스트림 및 상기 비디오 기초 스트림을 출력하는 디멀티플렉서(de-multiplexer)와,
    상기 오디오 기초 스트림 및 상기 비디오 기초 스트림을 수신 및 저장하고, 상기 오디오 기초 스트림 및 상기 비디오 기초 스트림의 각 패킷에서 각 헤더의 상기 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값 및 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시키는 저장 서브-시스템(storage sub-system)-상기 저장 서브-시스템은 상기 오디오 기초 스트림과 상기 비디오 기초 스트림이 상기 저장 서브-시스템 내에 저장된 시간량을 보정함-과,
    상기 오디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하여, 오디오 신호를 출력하는 오디오 디코더와,
    상기 비디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하여, 비디오 신호를 출력하는 비디오 디코더
    를 포함하는 수신기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    수신기 재생 클록(receiver play clock)의 주파수를 조정하여 상기 수신기 레코드 클록의 주파수를 일치시키는 주파수 조정 수단(frequency adjusting means)을 더 포함하는 수신기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저장 서브-시스템은 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림이 상기 저장 서브-시스템 내에 저장될 때의 상기 수신기 재생 클록 상의 저장 시간과, 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림이 상기 저장 서브-시스템으로부터 판독될 때의 상기 수신기 재생 클록 상의 재생 시간 사이의 차이를 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더에 대한 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 수신기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 디멀티플렉서는 상기 해독된 전송 스트림 내의 패킷의 상기 헤더 내의 제 1 프로그램 클록 기준 필드값과, 저장될 프로그램과 연관된 상기 패킷과, 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 대한 상기 수신기 레코드 클록의 현재 시간에 상기 차이를 가산하는 수신기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디멀티플렉서는 상기 오디오 기초 스트림을 상기 오디오 디코더에 직접 입력하고, 상기 비디오 기초 스트림을 상기 비디오 디코더에 직접 입력하는 수신기.
  6. MPEG 암호화된 전송 스트림을 수신하고 오디오 및 비디오 신호를 출력하는 수신기로서,
    상기 암호화된 전송 스트림을 수신하고, 상기 암호화된 전송 스트림을 해독하여, 해독된 전송 스트림을 출력하는 해독기와,
    상기 해독된 전송 스트림을 수신하고, 하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷을 선택하며, 상기 하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷만을 포함하는 부분 전송 스트림(partial transport stream)을 생성하고, 상기 부분 전송 스트림 내의 각 패킷에 대하여 수신기 레코드 클록에 기초한 타임 스탬프를 추가하고, 상기 부분 전송 스트림을 출력하는 선택기와,
    상기 부분 전송 스트림을 수신 및 저장하는 저장 서브-시스템과,
    상기 부분 전송 스트림을 수신하고, 상기 부분 전송 스트림을 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림으로 변환하며, 상기 오디오 기초 스트림 및 상기 비디오 기초 스트림의 각 패킷의 각 헤더의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값 및 디코딩 타임 스탬프 필드값을 변경시켜서 상기 부분 전송 스트림이 상기 저장 서브-시스템 내에 저장되는 시간량을 보정하는 디멀티플렉서와,
    상기 오디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하여 오디오 신호를 출력하는 오디오 디코더와,
    상기 비디오 기초 스트림을 수신 및 디코딩하여, 비디오 신호를 출력하는 비디오 디코더
    를 포함하는 수신기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    수신기 재생 클록의 주파수를 조정하여 상기 수신기 레코드 클록의 주파수를 일치시키는 주파수 조정 수단을 더 포함하는 수신기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주파수 조정 수단은 상기 부분 전송 스트림 내의 각 패킷의 상기 헤더의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값과 상기 수신기 재생 클록의 현재 값에 기초하여 상기 수신기 재생 클록의 주파수를 조정하는 수신기.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 디멀티플렉서는 상기 해독된 전송 스트림 내의 패킷의 헤더 내의 제 1 프로그램 클록 기준 필드값과, 저장될 프로그램과 연관된 상기 패킷과, 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 대한 상기 수신기 레코드 클록의 현재 시간에 상기 차이를 가산하는 수신기.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 선택기는 상기 디멀티플렉서에 상기 부분 전송 스트림을 직접 입력하는 수신기.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 저장 서브-시스템은 상기 부분 전송 스트림의 각 패킷에 추가된 상기 타임 스탬프를 기초로 하여 패킷을 주입하는 수신기.
  12. MPEG 디코더 내에서 오디오 및 비디오를 동기화(synchronization)하는 방법으로서,
    전송 스트림을 해독하는 단계와,
    상기 전송 스트림을 디멀티플렉싱하는 단계와,
    상기 전송 스트림 내에서 소정 프로그램과 연관된 제 1 패킷의 헤더로부터 제 1 프로그램 클록 기준 필드값을 획득하는 단계와,
    상기 전송 스트림을 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림으로 디멀티플렉싱하는 단계와,
    현재 시간과, 상기 해독된 전송 스트림 내의 소정 패킷-상기 패킷은 저장된 프로그램과 연관됨-의 상기 헤더 내의 제 1 프로그램 클록 기준 필드값의 차이를 저장될 상기 프로그램과 연관된 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계와,
    상기 오디오 및 비디오 기초 스트림을 저장하는 단계와,
    상기 오디오 및 비디오 기초 스트림을 판독하면, 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림이 저장된 시간과, 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림이 저장 장치로부터 판독되는 재생 시간 사이의 차이를 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더에 대한 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계와,
    상기 오디오 및 비디오 기초 스트림을 디코딩하는 단계
    를 포함하는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 재생 시간의 주파수를 조정하여 상기 레코드 시간의 주파수를 일치시키는 단계를 더 포함하는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 오디오 및 비디오 기초 스트림의 정규 판독 레이트가 변경된 후 상기 정규 판독 레이트가 재개(resume)되면, 상기 오디오 기초 스트림 패킷의 헤더 및 상기 비디오 기초 스트림 패킷의 헤더의 상기 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값과 상기 현재 재생 시간에 기초한 오프셋을, 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계를 더 포함하는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  15. MPEG 디코더 내에서 오디오와 비디오를 동기화하는 방법으로서,
    전송 스트림을 해독하는 단계와,
    하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷을 선택하고, 상기 하나 이상의 프로그램과 연관된 패킷만을 포함하는 부분 전송 스트림을 생성하는 단계와,
    현재 기록 시간을 기초로 하여 상기 부분 전송 스트림의 상기 각 패킷의 각 헤더에 타임 스탬프를 추가하는 단계와,
    상기 부분 전송 스트림을 저장하는 단계와,
    상기 부분 전송 스트림을 판독하는 단계와,
    상기 부분 전송 스트림을 오디오 기초 스트림 및 비디오 기초 스트림으로 디멀티플렉싱하는 단계와,
    상기 해독된 전송 스트림 내의 하나의 패킷-상기 패킷은 저장될 프로그램과 연관됨-의 헤더 내의 제 1 프로그램 클록 기준 필드값과, 현재 시간 사이의 차이를 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계와,
    상기 오디오 및 비디오 기초 스트림을 디코딩하는 단계
    를 포함하는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    주파수 상기 재생 시간을 조정하여 상기 레코드 시간의 주파수를 일치시키는 단계를 더 포함하는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 주파수는 상기 부분 전송 스트림 내의 각 패킷의 상기 헤더의 상기 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값과 상기 현재 재생 시간을 기초로 하여 조정되는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 오디오 및 비디오 기초 스트림의 정규 판독 레이트가 변경된 후 상기 정규 판독 레이트가 재개되면, 상기 오디오 기초 스트림 패킷의 헤더 및 상기 비디오 기초 스트림 패킷의 헤더의 상기 프리젠테이션 타임 스탬프 필드값과 상기 현재 재생 시간에 기초한 오프셋을, 상기 오디오 및 비디오 기초 스트림 내의 각 패킷의 각 헤더의 각각의 프리젠테이션 타임 스탬프 필드 및 각각의 디코딩 타임 스탬프 필드에 추가하는 단계를 더 포함하는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 선택 단계는 상기 전송 스트림 내의 패킷의 헤더의 프로그램 ID 필드값을 기초로 하는 오디오와 비디오의 동기화 방법.
  20. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,
    상기 오디오 및 비디오 기초 스트림의 판독 레이트는 상기 부분 전송 스트림의 각 패킷의 상기 헤더에 가산된 상기 타임 스탬프를 기초로 하는 수신기.
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