KR20050087837A - 방송 및 스트리밍을 통해 이중 층 ｈｄｔｖ 신호를전달하는 방법 및 시스템 - Google Patents

방송 및 스트리밍을 통해 이중 층 ｈｄｔｖ 신호를전달하는 방법 및 시스템 Download PDF

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베.하.아. (퐁스) 브룰스
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은, 기존의 SDTV 전송을 변함 없이 유지하면서, 상당한 대역폭을 절감할 수 있는 SDTV/HDTV 서비스를 전달하기 위한 방법 및 시스템을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따라, HDTV 신호를 전달하는 시스템이 제공된다. 이 시스템에서, HD 개선 데이터 스트림을 포함하는 HD 개선 층이 획득된다. 이 HD 개선 층은 서버에 전달되어, 가입자로 하여금 이 서버에 액세스하여 셋탑 단말을 통해 네트워크 시스템을 거쳐 이 HD 개선 층을 수신할 수 있게 한다. 본 발명의 다른 실시예에서, SD 데이터 스트림을 포함하는 베이스 층이 또한 셋탑 단말에 전달되어, 이 단말로 하여금 이 HD 개선 층과 베이스 층을 HD TV 출력에 통합할 수 있게 한다.

Description

방송 및 스트리밍을 통해 이중 층 ＨＤＴＶ 신호를 전달하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR DELIVERING DUAL LAYER HDTV SIGNALS THROUGH BROADCASTING AND STREAMING}
본 발명은, 일반적으로 디지털 방송 기술에 관한 것이며, 보다 상세하게는 SDTV(표준 선명 TV)/HDTV(고선명 TV)가 양립가능한 방송 기술에 관한 것이다.
종래, TV 서비스 제공자는, 위성, 케이블, 또는 지상파 전송을 통해, 동일한 프로그램을 모두 포함하는, SDTV(예를 들어, 720x576i, 50Hz) 및 HDTV(예를 들어, 1920x1080i, 50Hz) 신호를 동시에 방송한다. 수 년 내에 SDTV에서부터 HDTV 서비스로의 완전한 이행을 요구하는 법이 다수의 나라에서 통과되었으므로, TV 서비스 제공자는 원활한 전이를 TV 시청자에게 제공하기 위하여 구 버전과 호환가능하도록 몇몇 SDTV 채널을 유지하면서 더 많은 HDTV 채널을 추가하여야 할 것이다. 더 많은 SDTV 및 HDTV 채널을 추가하기 위하여, TV 서비스 제공자는 이용가능한 대역폭을 보다 효과적으로 사용할 필요가 있다.
기존의 MPEG2 HDTV/SDTV 호환가능한 방송 기술에서, 동일한 프로그램을 모두 포함하는, SD 전송 스트림(예를 들어, 4-6Mbps) 및 HD 전송 스트림(예를 들어, 18Mbps)은 하나의 표준 아날로그 채널(6MHz, 24Mbps) 상에서 변조되고 동시에 방송된다. 그러나, 이에 대한 주요 단점은, 이 채널이 하나의 아날로그 채널 내에 대역폭을 상한까지 차지하여 변조 오버헤드를 위한 대역폭이 거의 남아있지 않다는 것이다. 그 때문에, 4Mbps 및 18Mbps가 SD 및 HD 전송 스트림에 각각 할당되어 있으므로, SDTV 및 HDTV 신호에 대해 하한의 품질만을 제공할 수 있다. 따라서, 하나의 아날로그 채널 내에 HDTV 및 SDTV 신호를 모두 전송하는 종래의 방식은 HDTV 및 SDTV 신호를 수신하기 위한 임계값을 더 높이거나 또는 SDTV 신호 품질을 더 저하시켜야 한다. 또한, 이것은 HDTV 및 SDTV 신호를 인코딩하는 2 세트의 인코더를 요구하며 또 콘텐츠의 SD 부분을 중복적으로 전달하여 그 대역폭을 낭비하고 있다.
기존의 SDTV 방송과의 구 버전 호환가능성을 유지하도록 시도하면서 전술된 단점을 처리하기 위한 솔류션이 제안되어 왔다. 이 제안된 솔류션은 방송을 통해 HDTV 이중 층 스트림을 전달하도록 이중 층 HDTV 압축 기술을 사용한다. 그러나, 이 압축 기술은 많은 대역폭 절감을 달성하지 못하며 기존의 SDTV 전송 시스템에 상당한 변경을 요구하기 때문에, TV 서비스 제공자는 이 솔류션을 사용하는데 주저하게 된다. 이들 서비스 제공자는 상당한 잇점을 실현할 수 없어 관련 전송 시스템에 투자하기를 매우 꺼리게 된다.
도 1은 이중 층 SDTV/HDTV 데이터 스트림이 TV 시청자에게 제공되는 본 발명의 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDTV STB의 기능 블록도.
도 3은 이중 층 신호를 생성하는데 사용될 수 있는 이중 층 신호 생성 회로의 기능 블록도.
따라서, 전술된 단점을 극복하며 기존의 SDTV 전송을 변함없이 유지하면서 전통적인 방송 대역폭을 상당히 절감할 수 있는 SDTV/HDTV 서비스를 전달하는 개선된 방법 및 시스템을 제공하고자 하는 요구가 존재한다.
본 발명은, 기존의 방송 기술과 연관된 단점을 극복하며 기존의 SDTV 전송을 변함 없이 유지하면서 상당한 대역폭을 절감할 수 있는 SDTV/HDTV 서비스를 전달하는 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따라, HDTV 신호를 전달하는 시스템이 제공된다. 이 시스템은, HD 개선 데이터 스트림을 포함하는 HD 개선 층을 획득하는 수단과, 시청자가, 셋탑 단말을 통해 서버에 액세스하여 네트워크 시스템을 거쳐 상기 HD 개선 층을 수신할 수 있도록 상기 HD 개선 층을 상기 서버에 전달하는 수단을 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 이 시스템은, SD 데이터 스트림을 포함하는 베이스 층을 셋탑 단말에 전달하는 수단을 더 포함하여, 단말이 상기 HD 개선 층과 상기 베이스 층을 HDTV 출력에 통합할 수 있게 한다.
본 발명의 보다 완전한 이해와 함께 다른 목적과 실시예는 첨부된 도면과 연계하여 이하의 상세한 설명과 청구범위를 참조하여 명확하게 알 수 있을 것이다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 예시를 위하여 설명된다.
도면 전체에 걸쳐, 동일한 참조 번호는 유사하거나 대응하는 부분이나 기능을 나타낸다.
도 1은 이중 층 SDTV/HDTV 데이터 스트림이 TV 시청자에게 제공되는 본 발명의 개략도를 도시한다. 이 이중 층은 SD 데이터 스트림을 포함하는 SD 베이스 층과 HD 개선 데이터 스트림을 포함하는 HD 개선 층을 포함한다. 이 베이스 층은 SDTV 방송 시스템(12)에 의해 직접 그리고 독립적으로 방송되며, 전통적인 매체(16), 예를 들어, 지상파, 케이블, 위성 등을 통해 전송된다. SDTV STB(셋탑 박스)(18)는 SD 데이터 스트림을 수신하고 디코드하며 이 디코드된 신호를 SDTV(20)에 송신한다.
한편, HD 개선 데이터 스트림은, 예를 들어, DVB-IPI(Digital Video Broadcasting Internet Protocol Infrastructure) 프로토콜을 구현하는, 예를 들어, 어드밴스드 광대역 IP 네트워크를 거쳐 인터넷(36)을 통해 TV 시청자에게 전달하기 위해 스트리밍 서버(32)에 제공된다. 어드밴스드 IP 네트워크는 서비스 품질(QoS : quality of Service)을 보장하면서 인터넷을 통해 오디오/비디오(A/V) 데이터를 전달할 수 있다. 이것은 종래의 SDTV 방송과 구 버전 호환가능성을 유지하면서 전통적인 방송 대역폭을 절감한다.
2개의 층으로부터 오는 데이터 스트림은 HDTV STB(38)에 의해 수신된다. HDTV STB(38)는 수신된 신호를 디코드하며, 이 디코드된 신호를 HDTV 출력에 통합(integrate)하며 이후 이 HDTV 출력을 HDTV(40)에 송신한다.
이 방식으로, TV 서비스 제공자는, SDTV 가입자에게 변함 없이 SDTV 방송 서비스를 유지하면서, 더 나은 A/V 품질을 위해 더 높은 요금을 지불할 수 있는 다른 가입자 그룹에게 방송 및 네트워크 스트리밍 경로를 통해 HDTV 서비스를 제공할 수 있다. 한편, 인터넷을 통해 개선 층만이 획득되는 경우에는 의미있는 출력이 생성되지 않게 된다.
이 신호들의 2개의 층은 콘텐츠에 더 우수한 보안을 제공하는 여러 방식으로 보호될 수 있다. 예를 들어, 베이스 층은 기존의 SDTV 방송에 사용된 것과 동일한 방식으로 보호될 수 있다. 시청을 위한 사용자의 식별 사용은 별도로 하고, 개선 층에 대한 복제 방지는 IP 네트워크를 통해 콘텐츠 스트리밍에 이용가능한 기술을 사용하여 달성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 HDTV STB(38)의 기능 블록도이다. HDTV STB(38)는, 이더넷 카드(42)와, 하드 디스크(44)와, HD 디코더(46)와, 튜너(52)와, SD 디코더(56)와, 업스케일링 회로(58)와, 가산기(66)를 포함한다. HD 디코더(46)는 이더넷 카드(42)를 통해 개선 층(enhancement layer)을 수신하며, 이 개선 층에 있는 데이터 스트림을 디코드한다. 이것은, IP 네트워크의 대역폭이 충분한 경우 TV 시청자가 프로그램을 시청하면서, HDTV STB(38)에 이 개선 층을 스트리밍함으로써 수행해질 수 있다. 그렇지 않고, 이 개선 층은 미리 다운로드된 후 TV 시청자가 추후 시청을 하기 위해 하드 디스크(44)에 저장될 수 있다. 이 다운로드된 콘텐츠는 서비스 제공자에 의해 이후 삭제될 수 있다.
SD 디코더(56)는 튜너(52)를 통해 베이스 층(base layer)을 수신하며 이 베이스 층에 있는 데이터 스트림을 디코드한다. SD 디코더(56)의 출력은 업스케일링 회로(58)에 제공되며 이 업스케일링 회로(58)에 의해 HD 포맷 신호로 업그레이드된다. HD 디코더(46) 및 업스케일링 회로(58)로부터 나오는 출력은 가산기(66)에서 통합되어 HDTV(40)에 전달하기 위한 HDTV 출력을 생성한다.
도 3은 베이스 층과 개선 층을 생성하는데 사용될 수 있는 이중 층 신호 생성 회로(70)의 기능 블록도이다. 이 회로(70)는, 다운스케일링 회로(76)와, SD 인코더(82)와, 업스케일링 회로(86)와, 가산기(92)와, HD 인코더(96)를 포함한다. 이 회로(70)에서, 원래의 HD 신호는 다운스케일링 회로(76)에 의해 SD 포맷 신호로 다운그레이드되며, 이 SD 포맷 신호는 이후 SD 인코더(82)에 의해 인코드된 다음에 SDTV 가입자에게 방송하기 위한 베이스 층을 생성한다. 인코드된 SD 신호는 또한 업스케일링 회로(96)에 의해 HD 포맷 신호로 업그레이드된다. 이 업그레이드된 신호와 HD 신호는 가산기(92)에서 통합되며, 이 통합된 신호는 인코더(96)에 의해 인코드되어, 개선 층을 생성한다.
도 3에서, MPEG2 압축 기술이 SD 인코더(82)와 HD 인코더(96)에 사용될 수 있으며, 이로 종래의 SD 및 HD 인코더가 사용될 수 있다. 대안적으로, MPEG2 압축 기술은 SD 인코더(82)에만 사용될 수 있는 반면, ITU H.264 압축 기술은 HD 인코더(96)에 사용되어 훨씬 높은 압축 비를 얻을 수 있다. 부가적으로, 기존의 국제 표준과 양립 가능성이 필수적이지 않는 경우에는, ITU H.264 압축 기술이나 다른 압축 기술이 SD 및 HD 인코더 모두에 사용되어 훨씬 더 높은 코딩 효율로 이중 층 신호를 생성할 수 있다.
본 발명이 특정 실시예와 연계하여 설명되었지만, 이 기술 분야에 숙련된 자라면 전술된 설명으로부터 여러 대안, 변형, 및 변경을 할 수 있을 것이라는 것은 분명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 사상과 범위 내에 있는 모든 그러한 대안, 변형, 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.
전술된 바와 같이, 본 발명은 고선명 TV를 전달하는 등에 이용가능하다.

Claims (25)

  1. 고선명 (HD) TV 신호를 전달하는 시스템에 있어서,
    HD 개선 데이터 스트림을 포함하는 HD 개선 층을 획득하는 수단과,
    시청자가 셋탑 단말을 통해 서버에 액세스하여 네트워크 시스템을 거쳐 상기 HD 개선 층을 수신할 수 있도록 상기 HD 개선 층을 상기 서버에 전달하는 수단
    을 포함하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 표준 선명 (SD) 데이터 스트림을 포함하는 베이스 층을 상기 셋탑 단말에 전달하는 수단을 더 포함하여, 상기 단말이 상기 HD 개선 층과 상기 베이스 층을 HDTV 출력에 통합할 수 있도록 하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 획득 수단은,
    상기 베이스 층을 생성하는 수단과;
    상기 베이스 층을 업스케일하여 HD 포맷 신호를 생성하도록 구성된 업스케일링 회로와;
    상기 업스케일링 회로에 연결되며, 원래의 HD 신호로부터 상기 HD 포맷 신호를 차감하여 개선된 신호를 생성하도록 구성된, 가산기와;
    상기 가산기에 연결되며, 상기 개선된 신호를 인코딩하여 상기 HD 개선 층을 생성하도록 구성된, HD 인코더
    를 포함하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 베이스 층을 생성하는 수단은,
    HD 신호를 다운스케일링하여 SD 포맷 신호를 생성하도록 구성된 다운스케일링 회로와;
    상기 다운스케일링 회로에 연결되며, 상기 SD 포맷 신호를 인코딩하여 상기 베이스 층을 생성하도록 구성된 SD 인코더
    를 포함하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 HD 인코더는 ITU H.264 압축 기술을 사용하여 상기 개선된 신호를 인코딩하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 SD 인코더는 MPEG2 압축 기술을 사용하여 상기 SD 포맷 신호를 인코딩하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 SD 인코더는 ITU H.264 압축 기술을 사용하여 상기 SD 포맷 신호를 인코딩하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 시스템.
  8. 셋탑 단말에 있어서,
    HD 개선된 데이터 스트림을 포함하는 고선명(HD) 개선 층을 디코딩하는 수단과;
    표준 선명(SD) 데이터 스트림을 포함하는 베이스 층을 디코딩하는 수단과;
    상기 베이스 층을 디코딩하는 수단에 연결되며, 상기 디코딩된 베이스 층을 HD 포맷 신호로 업스케일링하도록 구성된 업스케일링 회로와;
    상기 디코딩된 HD 개선 층과 상기 HD 포맷 신호를 HDTV 출력에 통합하는 수단
    을 포함하는, 셋탑 단말.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 HD 개선 층을 디코딩하는 수단은 상기 HD 개선 층을 디코딩하도록 구성된 HD 디코더를 포함하는, 셋탑 단말.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 베이스 층을 디코딩하는 수단은,
    수신되는 상기 베이스 층에 동조하는 튜너와;
    상기 튜너에 연결되며 상기 베이스 층을 디코딩하도록 구성된 SD 디코더
    를 포함하는, 셋탑 단말.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 통합 수단은, 상기 HD 인코더와 상기 업스케일링 회로에 연결되며 상기 디코딩된 HD 개선 층과 HD 포맷 신호를 상기 HDTV 출력에 결합하도록 구성된 가산기를 포함하는, 셋탑 단말.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 HD 개선 층을 저장하는 수단을 더 포함하는, 셋탑 단말.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 저장하는 수단은 하드 디스크를 포함하는, 셋탑 단말.
  14. 고선명 (HD) TV 신호를 전달하는 방법에 있어서,
    HD 개선 데이터 스트림을 포함하는 HD 개선 층을 획득하는 단계와;
    가입자가 셋탑 단말을 통해 서버에 액세스하여 네트워크 시스템을 거쳐 상기 HD 개선 층을 수신할 수 있도록 상기 HD 개선 층을 상기 서버에 전달하는 단계
    를 포함하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 표준 선명 (SD) 데이터 스트림을 포함하는 베이스 층을 상기 셋탑 단말에 전달하는 단계를 더 포함하여, 상기 단말이 상기 HD 개선 층과 상기 베이스 층을 HDTV 출력에 통합할 수 있도록 하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 획득하는 단계는,
    상기 베이스 층을 생성하는 단계와;
    HD 포맷 신호를 생성하도록 상기 베이스 층을 업스케일링하는 단계와;
    개선된 신호를 생성하도록 원래 HD 신호로부터 상기 HD 포맷 신호를 차감하는 단계와;
    상기 HD 개선 층을 생성하도록 상기 개선된 신호를 인코딩하는 단계
    를 포함하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 베이스 층을 생성하는 단계는,
    SD 포맷 신호를 생성하도록 HD 신호를 다운스케일링하는 단계와,
    상기 베이스 층을 생성하도록 상기 SD 포맷 신호를 인코딩하는 단계
    를 포함하는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 개선된 신호는 ITU H.264 압축 기술을 사용하여 인코딩되는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 SD 포맷 신호는 MPEG2 압축 기술을 사용하여 인코딩되는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 SD 포맷 신호는 ITU H.264 압축 기술을 사용하여 인코딩되는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 베이스 층은 방송을 통해 전달되는, 고선명 TV 신호를 전달하는 방법.
  22. 고선명 (HD) TV 출력을 제공하는 방법에 있어서,
    HD 개선된 데이터 스트림을 포함하는 고선명 (HD) 개선 층을 디코딩하는 단계와;
    표준 선명 (SD) 데이터 스트림을 포함하는 베이스 층을 디코딩하는 단계와;
    상기 디코딩된 베이스 층을 HD 포맷 신호로 업스케일링하는 단계와;
    상기 디코딩된 HD 개선 층과 상기 HD 포맷 신호를 HDTV 출력으로 통합하는 단계
    를 포함하는, 고선명 TV 출력을 제공하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 베이스 층을 디코딩하는 단계는,
    수신되는 상기 베이스 층에 동조하는 단계와;
    상기 베이스 층을 디코딩하는 단계
    를 포함하는, 고선명 TV 출력을 전달하는 방법.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 HD 개선 층을 저장하는 단계를 더 포함하는, 고선명 TV 출력을 전달하는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 개선 층이 시청자에 의해 액세스된 후 상기 저장된 HD 개선 층을 삭제하는 수단을 더 포함하는, 고선명 TV 출력을 전달하는 방법.
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