KR20050058924A - Ｍｐｅｇ-2 시스템에서 ａ/ｖ 동기 오류 탐지 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 MPEG-2 시스템을 사용하는 방식에서 타임 스탬프 오류에 의해 발생되는 A/V 동기 오류를 효과적으로 탐지하는 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, MPEG-2 규격에 따라 전송된 패킷 중 PCR 값을 포함하는 패킷 M으로부터 PCR(M) 값과 그때의 패킷 카운터 M 값을 저장하는 단계와, 상기 패킷 중 PTS 값을 포함하는 패킷 N으로부터 PTS(N) 값과, 그때의 패킷 카운터 N 값을 저장하는 단계와, 상기 PCR(M)값으로부터 패킷 N에서의 PCR 값인 PCR(N) 값을 구하는 단계와, 상기 구한 PTS(N) 값과 PCR(N) 값의 차를 통해 A/V 동기 오류를 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐으로써, MPEG-2 시스템을 사용하는 제품 등에서 발생 가능한 타임 스탬프 오류에 의한 A/V 동기 오류를 판단하는 보다 정확한 판단 근거를 제시함으로써 정확한 디코딩을 수행하는 효과가 있다.

Description

ＭＰＥＧ-2 시스템에서 Ａ/Ｖ 동기 오류 탐지 방법{Method of detecting A/V synchronous error in MPEG-2 system}

본 발명은 A/V 동기 오류 탐지에 관한 것으로, 특히 MPEG-2 시스템을 사용하는 방식에서 타임 스탬프 오류에 의해 발생되는 A/V 동기 오류를 효과적으로 탐지하는 방법에 관한 것이다.

현재 전 세계적으로 MPEG-2 시스템을 사용하는 제품들에서 A/V 동기가 가끔 안맞는 경우가 발생한다. 이러한 동기 오류의 발생 원인은 인코더 장비의 오류나 엔지니어의 세팅 실수 등에 기인한다. 이러한 오류는 특히 방송의 경우, 치명적인 문제를 야기할 수 있다.

이처럼 A/V 동기가 안맞는 경우를 대비하여 디코딩을 담당하는 제품들은 여러 가지 방법을 동원하여 해결하고 있다. 하지만, 대부분의 경우, 시스템 디코딩으로부터 얻어진 결과를 가지고 A/V 단이나 이를 관장하는 컨트롤러 단에서 행해지고 있어 일부의 수동적인 동작만을 취할 수밖에 없다.

일반적으로, A/V 동기는 비디오, 오디오의 엑세스(Access) 단위라 불리는 디코딩 단위마다 언제 재생해야 하는지를 나타내는 타임 스탬프(Time Stamp)라는 시간 정보에 의해 이루어진다. 상기 오디오의 경우는 PTS(Presentation Time Stamp), 비디오의 경우는 PTS, DTS(Decoding Time Stamp)를 각각 가지고 있다.

이러한 타임 스탬프는 디코더의 시각 기준이 되는 STC(System Time Clock)와 비교하여 재생 여부를 판단함으로써 A/V 동기를 맞추게 된다. 이를 첨부한 도 1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 종래 기술에 따른 일반적인 A/V 동기 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면이다.

도 1과 같이, 시스템 디코더(1)에서 오디오 및 비디오 패킷(PES : Packetized Elementary Stream)을 분리하여 출력하고, 상기 패킷들은 각각 비디오 디코더(2) 및 오디오 디코더(3)에서 디코딩되어 비디오 및 오디오 신호로 출력된다.

이때, 상기 비디오 디코더(2) 및 오디오 디코더(3)에서 디코딩되어 재생될 때, 상기 시스템 디코딩 결과를 통해 얻어진 STC와, A/V PES 디코딩 결과를 통해 얻어진 PTS와 비교함으로써, 이론적으로는 상기 STC와 PTS의 값이 동일할 때 A/V 데이터를 출력함으로써 동기를 맞추게 된다.

하지만, 실제 적용에 있어서는 시간적인 차이가 존재하므로, 상기 PTS와 STC가 기설정된 범위(range)를 만족하면 A/V 데이터를 출력한다.

이와 같은 방식으로 A/V 동기를 맞추어 출력하는 방식은 근본적으로 STC와 PTS가 오류가 없다는 가정하에 이루어지기 때문에, 엔코더 장비나 엔지니어의 세팅 오류에 의해 상기 타임 스탬프 값에 오류가 발생하게 되면, 각각의 디코더(1,2,3)에서 이를 판단하여 처리하는 것이 쉽지 않다. 또한, STC 자체가 PCR(Program Clock Reference)로부터 구해지기 때문에 여기에서 일부 오차가 발생될 수 있는 한계가 있다.(ISO/IEC 138180-1 2^nd edition page.10)

즉, 이러한 타임 스탬프 오류가 발생했을 경우, 종래 비교하던 PTS-STC 값의 차가 너무 크게 되는 경우가 발생하고, 이를 어느 정도 범위내에서 인정할지의 문제가 발생하는 것이다. 또한, 상기 값의 차가 기 설정된 범위의 경계치에 있을 경우에는 PTS-STC의 차 값이 바뀜에 따라 재생 판단이 매번 바뀌게 되어 화면이 끊기는 등의 재생에 문제가 나타나게 된다.

이러한 경우, 보통 타임 스탬프에 의존하지 않는 자유 재생(Free Running)을 시키게 되는데, 이는 극단적인 경우이기 때문에 타임 스탬프 오류에 대한 판단 자체가 중요하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 시스템 디코딩 결과가 아닌 A/V 디코딩 과정에서 동기 오류를 판단하는 방법을 적용함으로써 보다 정확하게 A/V 동기 오류를 발견하도록 하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 MPEG-2 시스템에서 A/V 동기 오류 탐지 방법은, MPEG-2 규격에 따라 전송된 패킷을 디코딩하는 시스템에 있어서, 상기 패킷 중 PCR 값을 포함하는 패킷 M으로부터 PCR(M) 값과 그때의 패킷 카운터 M 값을 저장하는 단계와, 상기 패킷 중 PTS 값을 포함하는 패킷 N으로부터 PTS(N) 값과, 그때의 패킷 카운터 N 값을 저장하는 단계와, 상기 PCR(M)값으로부터 패킷 N에서의 PCR 값인 PCR(N) 값을 구하는 단계와, 상기 구한 PTS(N) 값과 PCR(N) 값의 차를 통해 A/V 동기 오류를 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 PCR(N) 값을 구하는 단계는, 상기 패킷 카운터 N값과 M값의 차에 기 설정되어 입력된 패킷 하나당 전송 시간을 곱하는 단계와, 상기 곱한 값과, 상기 PCR(M) 값을 더함으로써 PCR(N) 값을 구하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.

상기 PTS(N) 값에서 PCR(N) 값을 뺀 결과가 음수인 경우, MPEG-2 시스템의 타임 스탬프에 의한 A/V 동기 오류라 판단하는 것을 특징으로 한다.

이하 발명의 바람직한 실시예에 따른 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 A/V 동기 오류 탐지 방법을 설명하기 위해 시스템 디코더 내부 패킷의 구조를 나타낸 도면이다.

도 2와 같이, 시스템 디코더(1) 내부 패킷들은 비디오 패킷과 오디오 패킷(구분하지 않았음)이 섞인 형태로 다수개 존재한다.

이때, 본 발명에 따르면, 상기 패킷에 포함된 정보인 PCR(Program Clock Reference)값 및 PTS(Presentation Time Stamp)값을 이용하여 A/V 동기 오류를 판단하게 되는데, 이는 STC(System Time Clock)값이 구해지는 기준인 PCR 값을 이용함으로써 보다 정확한 A/V 동기 오류를 검출하기 위함이다.

상기 PCR 값은 모든 패킷에 존재하지 않고, 어댑테이션 필드(Adaptation Field)가 있고, 상기 필드 내의 PCR_flag가 1인 패킷에만 존재한다.

따라서, 도 2에서는, 상기 PCR 값이 존재하는 패킷으로 패킷 M을 예로 들었으며, 상기 패킷 M에 존재하는 PCR 값을 PCR(M)으로 표기하였다.

또한, 상기 PTS(Presentation Time Stamp)는 PES(Packetized Elementary Stream) 패킷이 페이 로드(payload)에 존재할 경우에 얻을 수 있다. 도 2에서는 상기 PTS 값이 존재하는 패킷으로 패킷 N을 예로 들었다.

본 발명에 따르면, 상기 패킷 M에서 구한 PCR(M)값을 통해 패킷 N에서 PCR(N)값을 구하고, 상기 PCR(N)값과 패킷 M에서의 PTS값과의 차를 통해 A/V 동기 오류를 탐지하게 된다. 이를 첨부한 도 3을 통해 좀 더 자세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명에 따른 타임 스탬프에 의한 A/V 동기 오류 탐지 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 3과 같이, 최초, 패킷의 헤더(Header)부분부터 순차적으로 디코딩해 나간다.(S10)

즉, 패킷의 최초 구성 요소인 동기 바이트(Sync_byte)(8비트), 트랜스포트_에러_지시자(transport_error_indicator)(1비트),페이로드_유닛_개시_지시자(payload_unit_start_indicator)(1비트), 트랜스포트 우선도 (transport_priority)(1비트),PID(패킷식별자)(13비트),트랜스포트_스크램블링_제어(transport_scrambling_control)(2비트) 순으로 디코딩하는 것이다.

상기 각 비트들의 역할은 MPEG-2 시스템의 규격에 따라 정의된 내용이므로, 자세한 설명은 생략한다.

상기 나열된 순서대로 디코딩해 나가다가, 2비트의 어뎁테이션_필드_제어(Adaptation_field_control) 비트를 디코딩하게 되는데(S20), 상기 비트에 따라 디코딩 순서가 변경된다.

즉, 상기 어뎁테이션_필드_제어 비트가 0(00)인 경우엔 디코딩이 종료되고, 1(01)인 경우엔 데이터 바이트 디코딩 단계(S50)로 간다. 상기 비트가 2(10) 혹은 3(11)인 경우에는 어뎁테이션 필드 디코딩을 수행한다.(S30)

상기 어댑테이션 필드를 디코딩하면 PCR값을 얻을 수 있으므로 패킷 M에 포함되어 있는 PCR(M) 값을 구하여 저장하고, 상기 패킷 카운터 값인 'M'을 저장하게 된다.(S40)

이때, 어뎁테이션_필드_제어 비트를 디코딩한 결과가 2이면, 데이터 바이트를 포함하고 있지 않으므로 디코딩이 종료되고, 어뎁테이션_필드_제어 비트를 디코딩한 결과가 3이면 데이터 바이트 디코딩 단계를 수행한다.(S50)

상기 데이터 바이트 디코딩 단계(S50)는, 상기 어뎁테이션 필드_제어 비트를 디코딩한 결과가 1이거나, 3인 경우 수행된다. 즉, 모든 패킷에 어뎁테이션_필드와 같은 추가적인 정보를 포함하고 있지 않기 때문에, 이와 같이 구분하여 디코딩하는 것이다.

상기 데이터 바이트 내부엔, 1비트의 페이로드_유닛_개시_지시자 (payload_unit_start_indicator) 비트를 포함하고 있는데, 상기 비트는 패킷내에 페이로드(유료 부하)를 포함하고 있는지를 안내하는 비트로서, 상기 비트에 따라 디코딩 순서가 달라진다.(S60)

즉, 상기 비트가 0인 경우엔 디코딩이 종료되고, 상기 비트가 1인 경우에는 방송사의 서비스 운영에 관련된 특정 프로그램 정보인 PSI(Program Specific Information) 데이터가 포함되어 있을 수 있으므로, 이를 상기 패킷의 헤더 부분에 포함된 PID 값을 확인하여, 원하는 PID 값을 갖는 정확한 PES 패킷을 구한 후에 상기 PES 패킷을 디코딩하게 된다.

이때, PES 헤더 디코딩으로 PTS(N) 값을 구하게 되는데, 이때에도 PCR(M)을 구할때와 마찬가지로 패킷 카운터 값인 'N'을 저장한다.(S70)

이후, 상기 PTS(N)을 구할때의 패킷 N에서의 PCR(N) 값을 계산하게 된다.(S80) 상기 PCR(N)은 실제 패킷안에 존재하지 않지만, 앞서 구한 PCR(M)으로부터 PCR(N)을 구할 수 있고 계산 과정은 다음과 같다.

먼저, 미국의 디지털 TV 방송 방식인 ATSC(Advanced Television System Committee)의 경우 하나의 패킷은 188바이트로 구성되고, 전송 레이트(TS rate)가 19.392658Mbps(Mega bit per second) = 2.42408225MBps(Mega Byte per second)이므로, 하나의 패킷의 전송 시간은 188B/2.42408225MBps = 77.5551242s * 10^-6 이다.

그런데, ATSC의 경우, PTS 값이 90kHz 클럭의 정밀도를 갖고 있기 때문에, 이를 고려하여 계산하면 하나의 패킷의 전송 시간은 77.5551242s * 10^-6 * 90 kHz = 6979.961178 * 10^-3 ≒ 6.98s가 된다.

이와 같은 방법으로 각 방송 방식에 따라 하나의 패킷의 전송 단위 시간 계산 결과를 다음 표에 정리하였다.

구분	ATSC	64QAM	256QAM
1패킷 전송단위(△)	6.98	5.02	3.49

상기 표 1에 나타난 하나의 패킷당 전송 단위 값을 이용하여 PCR(N)값은 다음의 식을 통해 구할 수 있다.

PCR(N) = PCR(M) + (N-M) * △

N,M : 패킷 카운터 값

△ : 1 패킷당 전송 단위 크기

즉, 패킷 카운터 값인 N값과 M값의 차에, 하나의 패킷당 전송 시간을 곱하고, 그 값과 PCR(M) 값을 더함으로써 PCR(N) 값을 구하게 되는 것이다.(S80)

이와 같은 방법을 통해 PCR(N)값을 구한 연후에, 다음과 같이, PTS(N)값과 PCR(N)값의 차를 구하여 A/V 동기 오류를 판단하게 된다.

D(N) = PTS(N) - PCR(N)

즉, PTS 값을 가지고 있는 패킷 N에서의 PCR(N) 값을 구하고, 상기 PTS(N)과 PCR(N)의 차인 D(N) 값을 통해 A/V 동기 오류를 판단하게 되는 것이다.(S90)

상기 D(N) 값이 양수가 아닌 음수의 값을 갖게되면 이는 명백한 타임 스탬프 오류로 판단하게 되는데, 이는 인코딩 단계에서 시스템의 디코딩과 버퍼 등의 지연시간이 고려가 되어 인코딩이 되므로, 실제 시스템 디코딩시 재생 시간인 PTS(N)이 기준 시간인 PCR(N)보다 작을 수 없기 때문이다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 MPEG-2 시스템에서 A/V 동기 오류 판단 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, MPEG-2 시스템을 사용하는 제품 등에서 발생 가능한 타임 스탬프 오류에 의한 A/V 동기 오류를 판단하는 보다 정확한 판단 근거를 제시함으로써 정확한 디코딩을 수행하는 효과가 있다.

둘째, A/V 단이나 컨트롤러 단에서 특별한 연산 단계가 필요 없이, 시스템 디코딩 단계에서 간단한 모듈 추가로 일반적인 A/V 립싱크 과정을 통해 A/V 동기 오류를 판단하므로, 이러한 예외 상황에 대한 구성을 단순화하는 효과가 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정하는 것이 아니라 특허 청구 범위에 의해서 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 A/V 동기 방식을 설명하기 위해 나타낸 도면

도 2는 본 발명에 따른 A/V 동기 오류 탐지 방법을 설명하기 위해 시스템 디코더 내부 패킷 구조를 나타낸 도면

도 3은 본 발명에 따른 A/V 동기 오류 탐지 방법을 나타낸 플로우 차트

- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -

1 : 시스템 디코더 2 : 비디오 디코더

3 : 오디오 디코더

Claims (3)

1. MPEG-2 규격에 따라 전송된 패킷을 디코딩하는 시스템에 있어서,

   상기 패킷 중 PCR 값을 포함하는 패킷 M으로부터 PCR(M) 값과 그때의 패킷 카운터 M 값을 저장하는 단계와,

   상기 패킷 중 PTS 값을 포함하는 패킷 N으로부터 PTS(N) 값과, 그때의 패킷 카운터 N 값을 저장하는 단계와,

   상기 PCR(M)값으로부터 패킷 N에서의 PCR 값인 PCR(N) 값을 구하는 단계와,

   상기 구한 PTS(N) 값과 PCR(N) 값의 차를 통해 A/V 동기 오류를 판단하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 MPEG-2 시스템에서 A/V 동기 오류 탐지 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 PCR(N) 값을 구하는 단계는,

   상기 패킷 카운터 N값과 M값의 차에 기 설정되어 입력된 패킷 하나당 전송 시간을 곱하는 단계와,

   상기 곱한 값과, 상기 PCR(M) 값을 더함으로써 PCR(N) 값을 구하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 MPEG-2 시스템에서 A/V 동기 오류 탐지 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 PTS(N) 값에서 PCR(N) 값을 뺀 결과가 음수인 경우, MPEG-2 시스템의 타임 스탬프에 의한 A/V 동기 오류라 판단하는 것을 특징으로 하는 MPEG-2 시스템에서 A/V 동기 오류 탐지 방법.