KR20060105890A - 디지털 방송 수신 장치 및 그 장치에서의 동기화 처리 방법 - Google Patents

디지털 방송 수신 장치 및 그 장치에서의 동기화 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 디지털 방송 수신 장치는 디지털 방송에 따른 비디오 프레임을 제공받으면 비디오 디코딩하여 출력하는 비디오 디코더와, 상기 비디오 프레임의 디코딩이 지연되는 경우 일정한 간격으로 비디오 프레임을 드롭시키는 동기화 처리부를 포함한다.
DMB, 디지털 방송 수신 장치

Description

디지털 방송 수신 장치 및 그 장치에서의 동기화 처리 방법{Digital broadcasting reception apparatus and method therefor}
도 1은 일반적인 디지털 방송 수신 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 방송 수신 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면,
도 3은 DMB에서의 비디오 프레임의 구성을 나타낸 도면,
도 4는 도 2의 동기화 처리부의 동작을 흐름도로 나타낸 도면.
본 발명은 디지털 방송 수신 장치에서 오디오 프레임과 비디오 프레임간 동기화 방법 및 그 디지털 방송 수신 장치에 관한 것이다.
디지털 방송 기술 및 이동통신기술이 발달함에 따라 이동 중에도 디지털 방송을 시청할 수 있도록 하기 위한 디지털 방송 서비스에 대한 관심이 높아지고 있다. 여기에서 디지털-멀티미디어-방송(Digital Multimedia Broadcasting 이하 'DMB' 라 함)이란 개인 휴대용 수신기 또는 차량용 수신기를 통해 이동 중에도 다양한 멀티미디어 방송을 다채널로 시청할 수 있도록 하는 방송서비스를 말한다. 한편, DMB를 수신하는 휴대용 수신기 또는 차량용 수신기 등을 디지털 방송 수신 장치라고 한다.
도 1은 일반적인 디지털 방송 수신 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면 디지털 방송 수신 장치(100)는 전송 스트림(TS) 패킷을 제공받아 오디오 프레임과 비디오 프레임으로 구성하는 디멀티플렉싱부(120), 디멀티플렉싱부(120)로부터 오디오 프레임을 제공받아 오디오 디코딩하여 유저 인터페이스(150)에 출력하는 오디오 디코더(130) 및 디멀티플렉싱부(120)로부터 비디오 프레임을 제공받아 비디오 디코딩하여 유저 인터페이스(150)에 출력하는 비디오 디코더(140)를 포함한다.
그런데, 비디오 프레임의 데이터량이 오디오 프레임의 데이터량보다 훨씬 크기 때문에 비디오 디코더(140)은 오디오 디코더(130)보다 그 처리량이 크다. 그에 따라 비디오 디코더(140)가 물리적으로 많은 자원에 의해 구성되었어도 디코딩 처리를 원활하게 하지 못할 수 있다. 예컨대, 지상파 DMB는 초당 1장의 I-frame과 29장의 P 프레임이 전송되는데,(SBS, KBS 기준) 재생된 비디오 프레임을 전체 화면으로 보고자 할 경우에는 각 frame마다 전체화면으로 re-size해야 한다. 이 경우 오디오 디코더(130)의 처리량에는 영향이 없지만 비디오 디코더(140)는 부하가 걸 리게 된다. 만약 re-size 처리 시간이 프레임당 5msec인 경우 비디오 프레임의 디코딩 처리 시간은 5msec가 더 걸리며, 그에 따라 초당 5msec x 30 = 150msec의 시간이 누적되게 된다. 이러한 경우 디코딩 처리 시각이 해당 프레임을 표시(display)해야 할 시각보다 늦어질 수 있으며, 그에 따라 비디오 프레임의 디코딩시의 지연 시간이 누적되어 비디오 프레임들이 늦게 재생되는 문제가 발생한다. 이런 누적 시간이 100~300msec 이상 누적되게 되면 오디오 출력과 비디오 출력 간의 어긋남이 사용자에 의해 인지되어 사용자는 거부감을 느끼게 된다.
따라서 본 발명은 디지털 방송 수신시 비디오 프레임과 오디오 프레임을 동기화시키는 디지털 방송 수신 장치 및 그 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 디지털 방송 수신시 비디오의 재생에 영향을 최소화하도록 비디오 프레임과 오디오 프레임을 동기화시키는 디지털 방송 수신 장치 및 그 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 디지털 방송 수신 장치는 디지털 방송에 따른 비디오 프레임을 제공받으면 비디오 디코딩하여 출력하는 비디오 디코더와, 상기 비디오 프레임의 디코딩이 지연되는 경우 일정한 간격으로 비디오 프레임을 드롭시키는 동기화 처리부를 포함한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이 때, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대 한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 방송 수신 장치는 DMB 방송 수신시 비디오 프레임의 디코딩이 지연되는 경우 일정한 간격으로 비디오 프레임을 드롭하도록 구성된다. 구체적으로 본 발명은 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하고 누적 지연 시간이 소정 임계값 이상이 되면, 다음 I 프레임 직전에 배치된 소정 개수의 P 프레임을 드롭한다. 이 때, 다음 I 프레임 직전에 배치된 P 프레임들을 드롭하는 것은 비디오 영상에 가장 영향을 적게 미치기 때문이다. 왜냐하면, 비디오 프레임은 초당 1장의 I-frame과 29장의 P-frame들을 포함하는데, 이들 프레임들 중 I 프레임은 비디오의 대부분의 영상을 구성하는데 사용되고, P 프레임들은 I 프레임과 자신의 이전에 위치한 P 프레임을 기반으로 비디오의 모션 부분의 영상을 구성하는데 사용된다. 따라서, 여러 P 프레임들 중 중간에 위치한 P 프레임을 드롭시킬 경우 이에 연속하는 P 프레임은 제대로 구성될 수 없다. 따라서, 이전 프레임에 영향을 받지 않는 I 프레임 직전의 P프레임을 드롭시키면 다른 프레임에 영향을 미치지 않으므로 가장 비디오 영상의 재생에 영향을 최소로 미칠 수 있다.
다르게는, 본 발명에 따른 디지털 방송 수신 장치는 다음 I 프레임 직전에 배치된 소정 개수의 P 프레임에 도달했을 때, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간에 따라 정해진 개수의 P 프레임을 드롭시킬 수 있다. 예컨대, 프레임의 타임 스탬프간 간격이 33 msec인 경우 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제1 임계값(예컨대, 67msec) 이상이 되면 디지털 방송 수신 장치는 29번째 P-frame을 drop한다. 그리고, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간 이 제2 임계값(예컨대, 100 msec) 이상이 되면 디지털 방송 수신 장치는 28번째 P-frame과 29번째 P 프레임을 drop한다. 구현시에 본 발명은 각 임계값에 따라 드롭되는 P프레임의 위치를 결정하도록 할 수 있다. 이때, 각 임계값간의 간격은 프레임의 타임 스탬프간 간격으로 한다. 이를 다시 설명하면, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제2 임계값 이상이 되면 28번째 P-frame이 드롭되고 드롭된 P 프레임에 따라 얻어진 시간을 뺀 누적 지연 시간은 제1 임계값 이상이 되므로 29번째 P-frame이 드롭된다.
이와 같은 본 발명에 따른 디지털 방송 수신 장치의 구성 및 동작을 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 일반적인 디지털 방송 수신 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면이다. 도 1을 참조하면 디지털 방송 수신 장치(200)는 전송 스트림(TS) 패킷을 제공받아 오디오 프레임과 비디오 프레임으로 구성하는 디멀티플렉싱부(220), 디멀티플렉싱부(220)로부터 오디오 프레임을 제공받아 오디오 디코딩하여 유저 인터페이스(250)에 출력하는 오디오 디코더(230) 및 디멀티플렉싱부(120)로부터 비디오 프레임을 제공받아 비디오 디코딩하여 유저 인터페이스(150)에 출력하는 비디오 디코더(240)를 포함한다. 유저 인터페이스(150)는 사용자로부터 키입력을 받기 위한 키패드, 디코딩된 오디오 데이터를 사용자가 인식할 수 있는 음향 신호로 출력하는 스피커, 디코딩된 비디오 데이터를 사용자가 인식할 수 있는 영상으로 디스플레이하는 표시부를 포함할 수 있다.
그리고 디지털 방송 수신 장치(200)는 오디오 디코더(230)와 비디오 디코더 (240)를 제어하여 오디오 프레임과 비디오 프레임을 동기화시키는 동기화 처리부(260)를 포함한다. 동기화 처리부(260)는 DMB 방송 수신시 비디오 프레임의 디코딩이 지연되는 경우 일정한 간격으로 비디오 프레임을 드롭하도록 구성된다.
이하 동기화 처리부(260)의 동작을 도 3에 도시된 비디오 프레임을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 도 3에 도시된 비디오 프레임에 한정되어 적용되지 않으며, 어떠한 구성의 비디오 프레임에도 적용될 수 있음은 당업자에게 명백하다.
도 3에 도시된 바와 같이, 비디오 프레임(300)은 초당 1장의 I 프레임(302)과 29장의 P 프레임(303-1-303-9)을 포함한다. 이들 각 프레임은 오디오 프레임과의 동기를 위한 타임 스탬프(time stamp) 정보를 포함하고 있다. 각 프레임의 타임 스탬프 간 간격은 예컨대, 공중파 DMB인 경우 33msec로 일정하다. 따라서, 각 프레임은 33msec 내에 디코딩되어 출력되어야 후속하는 프레임의 디코딩 처리 시간에 영향을 주지 않게 되어 오디오 프레임과의 동기화가 원활하게 수행될 수 있다.
그런데, 예컨대, 프레임의 re-size와 같은 디코딩 지연 조건으로 인해 각 프레임의 출력 시간이 지연되게 되면 그 지연 시간은 누적되고, 그에 따라 각 오디오 프레임과의 동기는 누적 지연시간만큼 어긋나게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해 동기화 처리부(260)는 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정한다. 그리고 동기화 처리부(260)는 누적 지연 시간이 소정 임계값 이상이 되면, 비디오의 영상에 가장 영향이 적은 비디오 프레임을 드롭한다. 그에 따라 드롭된 비디오 프레임의 디코딩 처리 시간은 누적 지연 시간을 보상하게 되어 후속하는 비디오 프레임과 그의 오디오 프레임의 동기화가 원활하게 이루어질 수 있게 된다.
동기화 처리부(260)는 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하고 누적 지연 시간이 소정 임계값 이상이 되면, 다음 I 프레임 직전에 배치된 29번째 P 프레임을 드롭한다. 이 때, 다음 I 프레임 직전에 배치된 P 프레임들을 드롭하는 것은 전술한 바와 같이, 여러 P 프레임들 중 중간에 위치한 P 프레임을 드롭시킬 경우 이에 연속하는 P 프레임은 제대로 구성될 수 없으므로, 이전 프레임에 영향을 받지 않는 I 프레임 직전의 P프레임을 드롭시키면 다른 프레임에 영향을 미치지 않으므로 가장 비디오 영상의 재생에 영향을 최소로 미칠 수 있다.
다르게는, 본 발명에 따른 동기화 처리부(260)는 다음 I 프레임 직전에 배치된 소정 개수의 P 프레임에 도달했을 때, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간에 따라 정해진 개수의 P 프레임을 드롭시킨다. 즉, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제1 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 29번째 P 프레임을 드롭하고, 누적 지연 시간이 제2 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 28번째 P 프레임 및 29번째 P 프레임을 드롭한다. 예컨대, 비디오 프레임들의 타임 스탬프간 간격이 33 msec인 경우 본 발명의 실시예에 따라 제1 임계값은 67msec인 것이 바람직하고 , 제2 임계값은 100 msec인 것이 바람직하다.
또, 전술한 바와 같이, 동기화 처리부(260)는 각 임계값에 따라 드롭되는 P프레임의 위치를 결정하도록 구성될 수 있다. 이때, 각 임계값간의 간격은 프레임의 타임 스탬프간 간격으로 한다.
구체적으로 제1 임계값에 따라 29번째 P 프레임이 드롭하고 제2 임계값에 따 라 28번째 P프레임이 드롭하며 제1 임계값이 제2 임계값보다 작다고 가정하면 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제2 임계값 이상이 되면 28번째 P-frame이 드롭하는데, 또 드롭된 P 프레임의 프레임 디코딩 처리 시간을 뺀 누적 지연 시간이 제1 임계값 이상이 되므로 29번째 P-frame이 드롭한다.
정리하면, 비디오 프레임들의 타임 스탬프간 간격이 33 msec인 경우 동기화 처리부(260)는 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제1 임계값(예컨대, 67msec) 이상이 되면 29번째 P-frame을 drop한다. 그리고, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제2 임계값(예컨대, 100 msec) 이상이 되면 28번째 P-frame과 29번째 P 프레임을 drop한다. 그에 따라 적어도 하나의 드롭된 비디오 프레임의 디코딩 처리 시간은 누적 지연 시간을 보상하게 되어 후속하는 비디오 프레임과 그의 오디오 프레임의 동기화가 원활하게 이루어질 수 있게 된다. 이하 본 발명의 일실시예에 따른 동기화 처리부의 동작을 흐름도를 참조하여 설명한다.
도 4를 참조하면, 동기화 처리부(260)는 단계 410에서 비디오 디코더(240)에서 비디오 프레임 디코딩이 행해지는 지를 체크한다. 비디오 프레임 디코딩이 행해지면, 동기화 처리부(240)는 단계 420으로 진행하여 해당 비디오 프레임의 타임 스탬프에 기초하여 해당 비디오 프레임의 출력 지연이 발생하였는 지를 판단한다. 즉, 동기화 처리부(240)는 해당 프레임의 디코딩 처리 시간이 미리 정한 디코딩 처리 시간 예컨대, 각 프레임의 타임 스탬프 간 간격에 따른 시간을 초과하는 지를 판단한다. 예컨대, 각 프레임의 타임 스탬프 간 간격은 예컨대, 공중파 DMB인 경우 33msec로 일정하다. 따라서, 각 프레임은 33msec 내에 디코딩되어 출력되어야 후속 하는 프레임의 디코딩 처리 시간에 영향을 주지 않게 되어 오디오 프레임과의 동기화가 원활하게 수행될 수 있다. 따라서, 각 프레임에 대해 미리 정한 디코딩 처리 시간은 33msec일 수 있다.
이어서 동기화 처리부(260)는 해당 프레임의 출력 지연의 유뮤 판단 결과에 따라 단계 430에서 해당 프레임의 디코딩 처리 시간에 지연이 발생하였는 지를 결정한다. 만약 미리 정한 디코딩 처리 시간이 33 msec 이면, 해당 프레임의 디코딩 처리 시간이 40msec이면 비디오 프레임의 출력 지연 시간은 7msec가 된다. 동기화 처리부(260)는 해당 프레임의 디코딩 처리 시간에 지연이 발생하지 않았으면, 단계 470으로 진행한다.
그리고, 동기화 처리부(260)는 해당 프레임의 디코딩 처리 시간에 지연이 발생하였으면, 단계 440으로 진행하여 해당 프레임에 대해 지연된 만큼의 디코딩 처리 시간을 누적한다. 이어서, 동기화 처리부(260)는 누적된 지연 시간이 소정 임계치를 초과하는 지를 판단한다. 만약 누적 지연 시간이 소정 임계치를 초과하였으면 단계 460으로 진행하여 I 프레임 이전의 소정 개수의 P프레임을 드롭한다.
예컨대, 동기화 처리부(260)는 누적 지연 시간이 소정 임계값 이상이 되면, 다음 I 프레임 직전에 배치된 29번째 P 프레임을 드롭한다. 이 때, 다음 I 프레임 직전에 배치된 P 프레임들을 드롭하는 것은 전술한 바와 같이, 비디오 영상에 가장 영향을 적게 미치기 때문이다.
다르게는, 본 발명에 따른 동기화 처리부(260)는 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제1 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 29번째 P 프레임을 드롭하고, 누적 지연 시간이 제2 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 28번째 P 프레임 및 29번째 P 프레임을 드롭한다. 예컨대, 비디오 프레임들의 타임 스탬프간 간격이 33 msec인 경우 본 발명의 실시예에 따라 제1 임계값은 67msec인 것이 바람직하고 , 제2 임계값은 100 msec인 것이 바람직하다.
이어서 동기화 처리부(260)는 단계 470으로 진행하여 비디오 프레임의 디코딩이 종료하였는 지를 판단한다. 비디오 프레임의 디코딩이 종료하지 않았으면 동기화 처리부(260)는 단계 410으로 되돌아 간다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 예컨대, 전술한 실시예에서는 초당 30프레임을 가지는 비디오 프레임에 한정하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 제한받지 않으며 당업자라면 본 발명을 초당 어떠한 개수의 프레임을 가지는 경우에도 적용할 수 있음은 명백하다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
본 발명의 실시예에 따른 디지털 방송 수신 장치는 DMB 방송 수신시 비디오 프레임의 디코딩이 지연되는 경우 일정한 간격으로 비디오 프레임을 드롭하도록 구성되므로, 비디오 프레임의 디코딩 처리시의 그 지연 시간이 누적되어 비디오 프 레임들이 늦게 재생되는 문제를 해결한다.

Claims (8)

  1. 디지털 방송 수신 장치에 있어서,
    디지털 방송에 따른 비디오 프레임을 제공받으면 비디오 디코딩하여 출력하는 비디오 디코더와,
    상기 비디오 프레임의 디코딩이 지연되는 경우 일정한 간격으로 비디오 프레임을 드롭시키는 동기화 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동기화 처리부는 상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하고 누적 지연 시간이 소정 임계값 이상이 되면, 다음 I 프레임 직전에 배치된 P 프레임을 드롭하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 동기화 처리부는 상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하고 다음 I 프레임 직전에 배치된 소정 개수의 P 프레임에 도달했을 때, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간에 따라 정해진 개수의 P 프레임을 드롭하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 동기화 처리부는 상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하고 상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제1 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 P 프레임을 드롭하고, 누적 지연 시간이 제2 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 2개의 P 프레임을 드롭하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 디지털 방송 수신 장치에서 동기화 처리 방법에 있어서,
    디지털 방송에 따른 비디오 프레임을 제공받으면 비디오 디코딩하여 출력하는 단계와
    상기 비디오 프레임의 디코딩이 지연되는 경우 일정한 간격으로 비디오 프레임을 드롭시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 드롭 단계는 상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하는 단계와,
    상기 누적 지연 시간이 소정 임계값 이상이 되면, 다음 I 프레임 직전에 배치된 P 프레임을 드롭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 드롭 단계는 상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하는 단계와,
    다음 I 프레임 직전에 배치된 소정 개수의 P 프레임에 도달했을 때, 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간에 따라 정해진 개수의 P 프레임을 드롭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 드롭 단계는
    상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간을 측정하는 단계와,
    상기 비디오 프레임의 디코딩에 따른 누적 지연 시간이 제1 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 P 프레임을 드롭하고, 누적 지연 시간이 제2 임계값 이상인 경우에는 다음 I 프레임 직전에 배치된 2개의 P 프레임을 드롭하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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