KR20110069006A - 스케일러블 비디오 코딩을 사용한 디지털 선형 ｔｖ 프로그래밍의 송신 방법 - Google Patents

스케일러블 비디오 코딩을 사용한 디지털 선형 ｔｖ 프로그래밍의 송신 방법 Download PDF

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Abstract

선형 TV 프로그램에 대한 송신 배열은 인코딩된 향상 계층의 비디오 데이터가 STB로 미리-다운로드 되고, 인코딩된 기본 계층의 비디오 데이터가 시청 시간에 STB로 실시간으로 방송되는 SVC를 사용한다. 향상된 계층의 데이터를 미리-다운로드하는 것은 오프-피크 시청 주기 동안 네트워크의 대역폭 여유를 이용하여 완료되어, 오직 기본 계층의 데이터만을 방송함으로써 피크 시청 주기 동안 대역폭 요구를 감소시킨다. 향상 계층의 데이터는 수정된 MP4에서 다운로드 되고, 이후에 기본 계층과의 동기화 및 결합을 위해 STB에 저장되어, 실 시간 프로토콜(RTP) 스트림으로 STB에 송신된다. 결합된 기본 및 향상 계층의 데이터는 최종사용자에게 표현을 위해 SVC 디코딩된다. 미리-다운로드 된 향상 비디오 파일은 디지털 저작권 관리(DRM) 보호가 제공될 수 있어서, 향상된 비디오에 조건적 액세스를 제공할 수 있다.

Description

스케일러블 비디오 코딩을 사용한 디지털 선형 ＴＶ 프로그래밍의 송신 방법{METHOD FOR DELIVERY OF DIGITAL LINEAR TV PROGRAMMING USING SCALABLE VIDEO CODING}
본 출원은 2008년 9월 16일에 출원된, 미국 가 출원 번호 61/097,531의 35 U.S.C§119(e)하에 권리를 주장하고, 그 전체 내용은 본 명세서에서 본 출원의 모든 목적을 위하여 참조로 통합된다.
본 발명은 일반적으로 데이터 통신 시스템에 관한 것이고, 더 구체적으로 비디오 데이터의 송신에 관한 것이다.
현존하는 선형 디지털 텔레비전(TV) 송신 시스템에서, 최종-사용자의 단말기에 대해 이용가능한 TV 프로그램의 전체 수를 제한하는 대역폭 제약(constraint)이 존재한다. 고-화질 TV 프로그램이 점점 대중화되기에, 이러한 대역폭 제약은 점점 더 주목할만 해진다. 황금 시간대의 시청자들을 위해 경쟁하는 고-화질(HD: high-definition) 프로그램과 같이, 점점 더 많은 대역폭 집중 콘텐츠로 인해, 피크-시간 동안 이용가능한 대역폭은 병목 현상(bottleneck)이 생길 수 있다.
하루의 진행 동안, 전형적인 TV 방송 서비스는 크게 변화하는 대역폭 요구를 경험한다. 예를 들어, 대역폭 요구는 보통 평일엔 6 PM 내지 11 PM, 주말엔 10 AM 내지 11PM이 피크이다. 피크 시간에, 전부는 아닐지라도 대부분의 사용 가능 대역폭이 사용되고, 심지어 일부 조건하에 불충분할 수 있다. 하지만 다른, 오프(off)-피크 시간에, 대역폭은 전형적으로 풍부하게 이용가능하다.
따라서, 오프-피크 시간에 대역폭이 충분히 이용되지 않을 수 있지만, 표준 화질(SD) 및 고 화질(HD) TV 프로그래밍을 위한 최종-사용자의 요구를 충족시키기 위한, 피크 시간 동안에 이용가능한 대역폭으론 충분하지 않을 수 있다.
본 발명의 원리에 따른 예시적인 실시예에서, 스케일러블(scalable) 비디오 코딩(SVC)을 사용한 송신 방법은 피크-시간 대역폭-집중 비디오의 송신을 오프-피크 시간 윈도우로 변경한다. 이전에 충분히-이용되지 않은 오프-피크 대역폭은 적은 네트워크 업그레이드 비용으로 또는, 어떠한 네트워크 업그레이드 비용도 없이 전체 송신 효율을 향상시키기 위하여 유리하게 사용된다.
특히, SVC 인코더에 의해 생성된 비디오 비트스트림은 하나의 기본 계층과, 하나 이상의 향상 계층을 포함한다. 본 발명의 원리에 따른 예시적인 실시예에서, 보통 낮은 비트율, 낮은 프레임율, 및 낮은 비디오 품질로 인코딩된 기본 계층의 비디오 스트림은 최종-사용자의 단말기로 실시간으로 스트리밍 되거나(live streamed), 방송되는 반면에, 하나 이상의 향상 계층의 비디오 스트림은 오프-피크 시간 동안, 방송 이전에 최종-사용자의 단말기로 점진적으로 다운로드 된다.
본 발명에 따른 송신 방법은 피크 시간 동안 선형 TV 서비스가 대역폭 소비를 감소시키도록 사용될 수 있다. 게다가, 기본 계층의 비디오는 기본 서비스로서 다루어질 수 있는 반면에, 향상 계층의 비디오는 고 품질 비디오를 위한 프리미엄 서비스로서 다루어질 수 있다. 디지털 저작권 관리(DRM: Digital Rights Management) 등은 향상 계층의 비디오에 액세스를 제어하기 위하여 사용될 수 있다.
위의 관점에서, 그리고 상세한 서술을 읽음으로써 명백해지는 바와 같이, 다른 실시예 및 특징 또한 본 발명의 원리 내에서 가능할 수 있고, 이에 속하게 된다.
이제부터 본 발명의 실시예에 따라, 장치 및/또는 방법의 일부 실시예는 첨부 도면에 관련하여 오직 예시적인 방식으로 서술된다.
본 발명은 TV 방송 시간의 황금 시간대에 대역폭의 집중 사용에 기인한 문제점을 감소시키는 효과를 갖는다.
도 1은 전형적인 비디오 송신 환경의 블록도.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 비디오 송신 시스템의 블록도.
도 3a, 도 3b, 및 도 3c는 SVC 향상 계층 비디오 정보를 포함하는 미디어 컨테이너(container) 파일의 예시적인 포맷을 도시하는 도면.
도 4는 SVC 기본 계층의 비디오 정보를 전달하는 패킷 스트림의 예시적인 포맷을 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예에서 수신 디바이스의 동작의 예시적인 방법의 흐름도를 도시하는 도면.
도 6은 미리-다운로드된 향상 계층의 데이터와 스트리밍된 기본 계층의 데이터의 동기화를 도시하는 도면.
본 발명의 개념 이외에, 도면에 도시된 요소는 잘 알려져 있기에, 상세히 서술되지는 않을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 개념 이외에, 텔레비전 방송, 수신기 및 비디오 인코딩에 대한 친숙함이 간주 되기에, 본 명세서에서 상세히 서술되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 개념 이외에, NTSC(National Television Systems Committee), PAL(Phase Alternation Lines), SECAM(SEquential Couleur Avec Memoire) 및 ATSC(Advanced Television Systems Committee)(ATSC), 중국 디지털 텔레비전 시스템(GB) 20600-2006 및 DVB-H와 같은 TV 표준에 대한 현재 및 제안된 권고에 친숙함이 간주된다. 마찬가지로, 본 발명의 개념 이외에, 8개의-레벨 잔류 측파대(8-VSB), 직교 진폭 변조(QAM), 무선 주파수(RF) 프론트-엔드(front-end)(저 잡음 블록, 동조기, 다운(down) 컨버터 등과 같은), 복조기, 상관기(correlator), 누설(leak) 적분기 및 제곱기와 같은 다른 송신 개념이 간주된다. 게다가, 본 발명의 개념 이외에, 인터넷 프로토콜(IP), 실-시간 송신 프로토콜(RTP), RTP 제어 프로토콜(RTCP), 사용자 데이터그램(Datagram) 프로토콜(UDP)과 같은 프로토콜에 대한 친숙함이 간주 되기에, 본 명세서에서 서술되지는 않는다. 마찬가지로, 본 발명의 개념 이외에, 동화상 전문가 그룹(MPEG)-2 시스템 표준(ISO/IEC 13818-1), H.264 차세대 비디오 코딩(AVC) 및 스케일러블 비디오 코딩(SVC)과 같은 포맷팅(formatting) 및 인코딩 방법이 간주 되기에, 본 명세서에서 상세히 서술되지 않는다. 또한, 본 발명의 개념이 가령, 본 명세서에서 서술되지 않을 종래의 프로그래밍 기술을 사용하여 구현될 수 있다는 것이 주목되어야 한다. 마지막으로, 도면상에서의 유사한 번호는 유사한 요소를 나타낸다.
대부분의 TV 프로그램은 일반적으로 도 1에 도시된 것과 같은 시스템에서 송신된다. 도시된 시스템(100)에서, 차세대 비디오 코딩(AVC)/MPEG-2 인코더(110)는 예를 들어, TV 프로그램을 나타내는 비디오 신호(101)를 수신하고, STB(150)으로 나타나는 하나 이상의 셋-톱 박스(STB)로 배포를 위해 실시간 방송 신호(125)를 생성한다. 그런 후에, 셋-톱 박스는 수신된 실시간 방송 신호(125)를 디코딩하고, 고-화질(HD), 또는 표준 화질(SD) 비디오와 같은 비디오 신호(165)를, 사용자에게 디스플레이를 위한 TV와 같은 디스플레이 디바이스(170)에 제공한다. 비디오 신호(165)를 생성하기 위하여 STB(150)에 의해 요구되는 모든 정보는 신호(125)를 통하여 실시간으로 방송된다. 신호(125)는 유선 또는 무선 통신 채널을 포함하는 임의의 적합한 수단에 의해 송신될 수 있다.
도 2는 본 발명의 원리에 따른 예시적인 시스템(200)을 도시하는데, 이 도면에서, 인코딩된 비디오는 비디오 서버(210)로부터, 스케일러블 비디오 코딩(SVC)과 같은 차세대 코딩 기술을 사용하는 STB(250)와 같은 최종-사용자의 단말기로 송신된다. 비디오 신호(201)를 기초로, 서버(210)의 SVC 인코더(212)는 적어도 2개의 공간적 스케일러블 비디오 계층 스트림: 낮은 비트율에서 SD 해상도를 갖는 하나의 기본 계층 스트림과, 높은 비트율에서 HD 해상도를 갖는 하나의 향상 계층 스트림을 생성한다. 예를 들어, 비디오 신호(201)는 HD TV 프로그램을 나타낸다. SVC 기본 및 향상 계층은 스트림(224, 226) 각각을 통하여, STB(250)에 송신된다. 공간적 스케일러빌리티(예를 들어, SD vs. HD)에 대해 본 명세서에서 서술되었지만, 본 발명의 원리는 또한, SVC 스케일러빌리티의 시간적 및 품질 모드에 적용될 수 있다.
본 발명에 의해 고려되는 바와 같이, 상이한 SVC 계층은 상이한 시간에 최종-사용자 단말기에 송신된다. 예시적인 실시예에서, SVC 향상 계층 스트림(226)은 오프-피크 시간 동안 STB(250)에 송신되는 반면에, 대응하는 기본 계층의 스트림(224)은 시청 시간, 즉 비디오 신호(265)가 디스플레이 디바이스(270)에 의해 최종 사용자에 대한 디스플레이를 위해 STB(250)에 의해 생성될 때, STB(250)에 송신된다. 시청 시간은 피크 대역폭 요구 시간을 포함하는 하루의 임의의 시간에 발생할 수 있다는 것이 고려된다.
향상 계층의 스트림(226)이 인코딩 시간에 STB(250)에 송신될 수 있는 반면에, 이후에 송신되는 기본 계층의 스트림(224)은 예를 들어 저장소(213)에 저장될 것이고, 시청 시간에 STB(250)로의 송신을 위해 저장소로부터 읽어질 것이다. 대안으로, 비디오 신호(201)는 다시-재생되고, 시청 시간에 다시 인코딩될 수 있고, 기본 계층의 스트림(224)은 인코더(212)에 의해 생성될 때 송신되고, 이로 인해 저장소(213)가 제거된다. 또한, 도시되진 않았지만, 향상 계층의 스트림(226)은 이 스트림이 생성되어 STB(250)에 송신된 시간에 저장소로부터 판독된 이후에 저장될 수 있다. 저장 및 읽기를 위한 임의의 적합한 수단이 스트림(224 및/또는 226)을 위해 사용될 수 있다.
상이한 계층의 비디오 스트림(224, 226)은, STB(250)와 같은 최종-사용자의 단말기가 SVC 디코딩을 위한 상이한 비디오 스트림을 재-동기화하고, 결합할 수 있는 한, 상이한 송신 메카니즘(예를 들어, 파일 다운로딩, 스트리밍 등)을 사용하여 송신될 수 있다. 또한, 별도의 스트림으로 도시되었지만, 스트림(224 및 226)은 동일하거나 상이한 물리적 채널과, 연관된 물리적 계층 디바이스를 사용하여 서버(210)로부터 STB(250)로 송신될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 스트림(224 및 226) 또한, 상이한 서버로부터 송신될 수 있다.
STB(250)는 디코딩을 위한 2개의 스트림을 재-동기화하고 결합하며, 이들로부터 디스플레이 디바이스(270)에 의한 표현을 위한 비디오(265)를 생성한다. 기본 계층의 스트림(224)이 STB(250)에 의해 수신될 때 비디오 신호(265)가 생성된다는 것이 고려된다. 논의된 바와 같이, 향상 계층의 스트림(226)은 기본 계층의 스트림(224) 보다 먼저 수신될 것이고, 이러한 경우에서 향상 계층의 스트림(226)은 이 스트림이 SVC 디코더(259)에 의해 디코딩을 위해 255에서 2개의 스트림을 결합할 때까지, 메모리(257)에 저장될 것이다. 보통, 향상 계층의 스트림(226)은 기본 계층의 스트림(224)의 임의의 데이터가 수신되기 전에 완전히 저장된다.
예시적인 실시예에서, 향상 계층의 스트림(226)은 각 비디오 프레임의 디코딩 타이밍 정보를 보존하는 MP4 파일 등과 같은 매체 컨테이너 파일로 포맷된다. 서버(210)의 파일 라이터(writer) 블록(216)은 SVC 인코더(212)에 의해 생성된 향상 계층의 스트림을 상기 매체 컨테이너 파일로 포맷한다. 이 파일은 STB(250)에 다운로드 되어 256에 저장된다. 디코딩 시간에 ,또는 디코딩 시간 조금 전에, STB(250)의 파일 리더 블록(256)은 향상 계층의 비디오 데이터와, 다운로드 된 매체 컨테이너 파일에 포함된 연관된 타이밍 정보를 추출한다. 파일 라이터(216) 및 파일 리더(256)의 동작은 수정된 MP4 파일 구조를 참조로 아래에 더 상세히 서술된다.
신호(201)에 의해 나타난 TV 프로그램이 방송을 위해 계획될 때, 기본 계층의 비디오 스트림(224)은 실시간 방송, 네트워크 스트리밍 등을 통하여 STB(250)와 같은 다중 수신 디바이스에서 방송된다. 예시적인 실시예에서, 기본 계층의 스트림(224)의 방송은 실-시간 프로토콜(RTP) 스트리밍으로 수행된다. RTP는 전술한 매체 컨테이너 파일에서 향상 계층의 데이터와 기본 계층의 스트림(224)을 동기화하기 위하여 사용될 수 있는 헤더에 시간 정보를 제공한다. 서버(210)에서, 패킷화기(214)는 SVC 기본 계층을, STB(250)에 스트리밍을 위한 RTP 패킷으로 포맷한다. STB(250)에서, 역-패킷화기(254)는 블록(255)을 통해 향상 계층과의 동기화 및 결합을 위한 수신된 기본 계층 RTP 패킷 스트림(224)으로부터 기본 계층 비디오 데이터 및 타이밍 정보를 추출한다. 패키화기(214) 및 역-패킷화기(254)의 동작은 설명의 RTP 패킷 구조를 참조로 아래에 더 상세히 서술된다.
향상 계층의 파일은 디지털 저작권 관리(DRM) 보호를 가질 수 있다. 향상 계층의 비디오에 대한 조건적 액세스를 사용하는 것은 기본 계층의 비디오에 대한 프리미엄 부가 서비스로서 향상된 비디오를 제공하는 것을 가능하게 한다. 예를 들어, HD 프로그래밍은 향상 계층에 조건적 액세스를 통하여 제공될 수 있는 반면에, SD 프로그래밍은 기본 계층에 액세스를 통하여 모든 가입자에 제공될 수 있다. HD 프로그래밍으로의 이들 가입에 대하여, 하나 이상의 향상 계층의 파일은 이후에 시청 될 하나 이상의 HD 프로그램의 모두 또는 일 부분을 위해 이들 STB로 미리-다운로드될 것이다. 각 향상 계층의 파일은 하나 이상의 HD 프로그램 또는, HD 프로그램의 일부에 대한 데이터를 포함할 수 있다. HD 프로그래밍에 가입하지 않은 사용자는 향상 계층의 데이터 파일을 수신할 수도, 또는 수신하지 않을 수 있거나, 또는 지시자 등을 기초로 파일을 저장하거나 암호 해독할 수는 없지만, 이 파일을 수신할 수 있다. 지시자는 예를 들어, 다른 가능성 중, 패스워드 또는 액세스 코드를 성공적으로 입력하거나, 스마트 카드를 STB에 삽입한 사용자와 같은, 사용자와의 인터페이스를 기초로 설정될 수 있다. 향상 계층의 파일이 DRM 보호를 갖고, STB(250)가 이 파일을 암호 해독하는 것이 가능하다면, 이러한 암호 해독은 258에서 발생하고, 그런 후에, 암호 해독된 향상 계층의 데이터는 파일 리더(256)에 제공된다. 대안으로, 암호 해독은 파일 리더(256)에 의해 수행될 수 있다. 파일 리더(256)는 시청 시간에 STB(250)에 스트리밍되는 기본 계층의 데이터와 동기화 및 결합을 위한 블록(255)에, 암호 해독된 향상 계층의 데이터를 제공한다. 그런 후에, 결합된 데이터는 비디오 신호(265)의 디코딩 및 생성을 위해 SVC 디코더(259)에 송신된다. MP4 파일에서의 SVC 향상 계층을 RTP 스트림에서의 대응하는 SVC 기본 계층과 동기화 및 결합하는 예시적인 방법은 아래에 서술된다.
또한, 예시적인 실시예에서, 향상 계층 특징에 조건적 액세스는 동기화 및 결합 블록(255)에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 향상 계층의 매체 컨테이너 파일에서의 디지털 보안 특징이 STB(250)가 향상 계층의 데이터를 사용하기 위한 권리를 갖는다고 나타내면, 블록(255)은 향상 및 기본 계층의 데이터의 동기화 및 결합을 수행할 것이고, 만일 그렇지 않다면, 블록(255)은 동기화 및 결합을 스킵하고, 오직 기본 계층의 데이터만을 SVC 디코더(259)에 송신할 것이다. 또한, 보안 특징은 향상 계층이 디코딩되는 횟수를 나타내는 지시자를 포함할 수 있다. 향상 계층이 디코딩될 때마다, 횟수는 향상 계층의 어떠한 추가적 디코딩도 허용되지 않을 때까지 감소된다.
위에 서술된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에서, 인코딩된 SVC 스트림의 기본 및 향상 계층은 미리-다운로드할 수 있는 MP4 파일과 실시간 방송을 위한 RTP 패킷 스트림으로 각각 분리된다. ISO 표준 주요부가 인코딩된 AVC 콘텐츠(ISO/IEC 14496-15:2004 Information technology -- Coding of audio-visual objects -- Part 15: Advanced Video Coding (AVC) file format)를 포함하는 MP4 파일 포맷을 한정하였지만, MP4 파일 포맷은 SVC로 인코딩된 콘텐츠에 대해 손쉽게 확장될 수 있다. 도 3a 내지 도 3c는 수정된 MP4 파일에서 인코딩된 SVC 향상 계층의 콘텐츠의 예시적인 레이아웃을 도시한다.
도 3a 및 도 3c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에서 사용되는 수정된 MP4 파일(300)은 메타데이터 아톰{(atom)(301)}, 및 매체 데이터 아톰(302)을 포함한다. 메타데이터 아톰(301)은 편집-리스트(320)를 포함하는 SVC 추적 아톰(310)을 포함한다. 편집-리스트(320)에서 각 편집은 매체 시간과 지속 기간을 포함한다. 종단간에 있는 편집은 추적 타임라인(timeline)을 형성한다. 또한, SVC 추적 아톰(310)은 샘플 테이블(340)을 포함하는 매체 정보 아톰(330)을 포함한다. 샘플 테이블(340)은 샘플 설명 아톰(350), 시간-대-샘플 테이블(360), 및 스케일러빌리티 레벨 서술자 아톰(370)을 포함한다. 시간-대-샘플 테이블 아톰(360)은 매체에 대한 타이밍 및 구조 데이터를 포함한다. 아톰(360)의 더 상세한 도면은 도 3b에 도시된다. 도 3b에 도시되는 바와 같이, 아톰(360)에서의 각 엔트리는 향상 계층의 코딩된 비디오 샘플에 대한 포인터와, 비디오 샘플의 대응하는 지속 기간(dT)를 포함한다. 샘플은 디코딩 순서로 저장된다. 샘플의 디코딩 타임 스탬프는 편집-리스트에서 모든 선행하는 샘플의 지속 기간을 추가함으로써 결정될 수 있다. 시간-대-샘플 테이블은 도 3b에 도시되는 바와 같이 이들 지속 기간을 제공한다.
도 3c에 도시된 매체 데이터 아톰(302)은 아톰(360)에서 포인터에 의해 참조되는 향상 계층의 코딩된 비디오 샘플을 포함한다. 매체 데이터 아톰(302)에서 각 샘플은 액세스 유닛 및 대응하는 길이를 포함한다. 액세스 유닛은 연속적인 네트워크 추상 계층(NAL) 유닛의 세트이고, 이 유닛의 디코딩은 하나의 디코딩된 픽쳐를 초래한다.
도 3a 내지 도 3c에 도시된 예시적인 파일 포맷이 오직 SVC 향상 계층의 데이터만을 포함하는 것을 주목하라. SVC 기본 및 향상 계층 데이터 모두를 포함하는 파일 포맷은 향상 계층의 샘플과 인터리브되는(interleaved) 기본 계층의 샘플을 포함할 수 있다.
도 2의 예시적인 시스템(200)을 참조로, 도 3a 내지 도 3c에 도시된 파일과 같이 수정된 MP4 파일을 생성할 때, 서버(210)에서의 파일 라이터(216)는 SVC 인코더(212)로부터 타이밍 정보를 갖는 향상 계층의 NALU를 MP4 파일의 매체 데이터 아톰 구조로 복사한다. 위에서 논의된 바와 같이, 수정된 MP4 파일은 파일이 속하는 프로그램의 실시간 방송에 앞서서 STB(250)로 미리-다운로드 된다.
STB(250)에서 파일 리더(256)는 서버(210)에서의 파일 라이터(216)의 역기능을 수행한다. 파일 리더(256)는 257에 저장된 미리-다운로드 된 매체 컨테이너 파일을 읽고, "ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 CODING OF MOVING PICTURES AND AUDIO (ISO/IEC 14496- 15 Amendment 2 - Information technology - Coding of audio-visual objects -- File format support for Scalable Video Coding)"에 한정된 바와 같이, 아톰{(360)(도 3a, 도 3b)}에서의 타이밍 정보와, 아톰(370)에서의 스케일러빌리티 레벨 서술기를 갖는 향상 계층의 NALU를 추출한다.
RTP를 통한 SVC의 인코딩된 스트림의 패킷화 및 송신은 IETF{예를 들어, RTP Payload Format for SVC Video(IETF, 2009, 3월 6일)를 참조}에 규정된다. 기본 및 향상 계층의 NALU는 별도의 RTP 패킷으로 패킷화될 수 있다. 도 4는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라, SVC 기본 계층만을 전달하는 RTP 패킷 스트림을 도시한다. 각 패킷의 RTP 타임스탬프는 콘텐츠의 샘플링 타임스탬프로 설정된다.
도 2의 예시적인 시스템(200)을 참조로, 서버(210)의 패킷화기(214)는 RTP 헤더 타임스탬프 필드에 복사된 타이밍 정보를 갖는 RTP 프로토콜에 따라 SVC 기본 계층 NALU를 패킷화한다. 역-패킷화기(254)는 STB의 네트워크 버퍼(미도시)로부터 STB(250)에 의해 수신된 패킷을 읽어들이고, 연관된 타이밍 정보를 갖는 기본 계층 NALU를 추출한다.
추출된 타이밍 정보를 기초로, STB(250)에서 동기화 및 결합 모듈(255)은 역-패킷화기(254) 및 파일 리더(256)로부터 기본 및 향상 계층 NALU를 동기화하고 결합한다. 동기화 이후에, 실시간 RTP 스트림으로부터 역-패킷화된 각 기본 계층 NALU와, 미리-다운로드 된 MP4 파일로부터 추출된 대응하는 향상 NALU가 결합된다. 예시적인 실시예에서, 기본 및 향상 계층 NALU를 결합하는 것은 디코더(259)에 대해 올바른 디코딩 순서로 NALU를 나타내는 단계를 포함할 수 있다. 그런 후에, 결합된 NALU는 적합한 SVC 디코딩을 위한 디코더(259)에 송신된다.
본 발명에 원리에 따라 STB(250)와 같이, 수신 디바이스의 동작의 예시적인 방법의 흐름도가 도 5에 도시된다. 505에서, STB는 예를 들어 서버(210)로부터, 프로그램이 나중에 시청 되도록 향상 계층 비디오(ELV) 파일(507)을 수신하고 저장한다. 510에서, 전술한 프로그램의 시청 시간 이전에, STB(250)는 예를 들어, 프로그램에 대하여, RFC 2327에 서술된 세션 서술 프로토콜(SDP: Session Description Protocol)에 따라, 서버(210)로부터 세션 서술 파일을 수신한다. 또한, SDP 파일은 하나 이상의 연관된 향상 계층과, 이 계층의 암호화 정보의 존재를 규정할 수 있다. 515에서, 위에 논의된 바와 같이, ELV 파일이 프리미엄 서비스 가입에 관련된 DRM에 의해 보호되는 경우처럼, STB는 이 STB가 프로그램에 대해 연관된 ELV 파일을 갖는지, 그리고 이 파일을 암호 해독하고, 읽을 수 있는지를 결정한다. 만일 그렇다면, ELV 파일 리더의 처리는 위에서 논의된 파일 리더의 기능(256)과 같이, 520에서 시작된다.
525에서, STB는 예를 들어, RTP 스트리밍를 통해 SVC 기본 계층의 패킷(들)의 프레임을 수신한다. 각 기본 계층 프레임은 도 4에 도시된 패킷과 같이, 하나 이상의 패킷에 의해 나타날 수 있다. 530에서, 기본 계층 프레임은 추가의 처리를 위해 역-패킷화된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 각 기본 계층 RTP 패킷은 RTP 헤더와 SVC 기본 계층 NALU를 포함한다. 만일 535에서 결정되는 것처럼, 연관된 ELV 파일이 존재하고, STB가 이 파일을 읽을 수 있다면, 동작은 동기화 정보가 역-패킷화된 기본 계층 프레임으로부터 추출되는 540로 진행된다. 이러한 동기화 정보는 예를 들어, 프레임의 기본 계층 패킷(들)의 헤더에서 RTP 타임스탬프를 포함할 수 있다. 545에서, 기본 계층의 프레임의 정보와 매칭하는 타이밍 정보를 갖는 향상 계층의 액세스 유닛의 NALU는 ELV 파일(507)로부터 읽어진다. 타이밍 정보를 기초로 대응하는 향상 계층 NALU를 식별하는 예시적인 방법은 아래에 서술된다. 기본 계층 NALU(들) 및 매칭하는 향상 계층 NALU(들)는 550에서 결합되고, 즉, 이 계층들의 NALU의 타이밍 정보를 기초로 올바르게 시퀀스되고, 이 결합은 디스플레이를 위해 555에서 디코딩된다.
535에서, 기본 계층이 STB로 스트리밍되는 프로그램에 연관된 어떠한 ELV 파일도 존재하지 않거나, STB가 ELV 파일을 읽어들이지 못한다면, 동작은 기본 계층 프레임 홀로 시청을 위해 디코딩되는 555로 진행된다.
560에서, 프로그램이 종료되는 지에 대한 결정이 이루어진다. 프로그램은 프로그램에 대한 기본 계층의 패킷이 더 이상 수신되지 않을 때, 종료된다. 만일 그렇지 않다면, 동작은 다음 기본 계층의 프레임을 수신하기 위하여 다시 525로 순환되고, 상기-서술된 절차가 반복되는데, 만일 그렇지 않다면, 도 5의 처리는 종료된다. 만일 ELV 파일(507)이 프로그램의 종료 이전에 완전히 읽혀진다면, 다른 ELV 파일이 읽혀지거나, 가능하다면 동작은 향상 계층을 제외하고, 기본 계층만을 디코딩하기 위하여 진행될 수 있다.
위의 예시가 MP4 및 RTP를 사용하여 제공되지만, 동기화 메카니즘은, 예를 들어, 다른 표준 포맷 중 MP4 및 MPEG2-TS에 적용될 수 있다.
다중 향상 계층을 사용하는 응용에 대하여, 기본 계층은 스트리밍 되고, 모든 향상 계층은 하나 이상의 파일에서 미리-다운로드 될 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 향상 계층은 미리-다운로드 될 수 있고, 하나 이상의 향상 계층은 기본 계층과 함께 스트리밍 된다.
도 6은 위에 서술된 수정 MP4 파일과 같이 RTP 스트림에 수신된 기본 계층의 데이터에 대응하는, 미리-다운로드 된 매체 컨테이너 파일에서 향상 계층의 데이터를 식별하는 예시적인 방법을 도시한다. 기본 계층의 RTP 패킷(Bn)이 서버로부터 스트리밍되기에, STB는 스트림의 시작 이후에, 일부 시간(605)에서 스트림에 동조된다. 각 기본 계층의 RTP 패킷(Bn)은 스트림(B1)(예를 들어, t1 = 0)에서 제 1 패킷의 타임스탬프를 참조하는 RTP 타임스탬프(tn)를 갖는다.
도 6의 도면에 도시되는 바와 같이, STB는 기본 계층 패킷(B2)의 스트리밍 중에 동조된다. 하지만, 스트림을 올바르게 디코딩하기 위하여, STB는 패킷(B3)이 수신될 때 발생하는 액세스 포인트를 수신해야 한다. 패킷(B3)의 타임스탬프는 매체 컨테이너 파일에서 대응하는 향상 계층의 데이터(E3)를 찾기 위하여 사용된다. 즉, 매체 컨테이너 파일에서 추적 타임 라인의 시작으로부터 tn 내지 t1인 향상 계층의 데이터 샘플은 기본 계층의 패킷(Bn)에 대응할 것이다. 위에 서술된, 수정된 MP4 포맷의 경우와 같이, 데이터 샘플이 이 샘플에 대응하는 지속기간으로 열거되는, 선행하는 샘플의 지속기간은 추적 타임라인의 시작으로부터 데이터 샘플의 시간적 변위 -- 즉, RTP 타임스탬프의 데이터 샘플의 등가물을 결정하기 위하여 합쳐진다. 따라서, 도 6에 도시되는 바와 같이, E3는 E1 및 E2의 지속기간의 합(dT1 + dT2)이 기본 계층의 RTP 스트림의 시작으로부터 B3의 시간적 변위(t3 - t1)와 동일하기에 B3에 대응한다고 결정된다. 가령, STB의 동기화 및 조합 모듈(255)은 실시간 스트리밍 방송으로부터 제 1 액세스 포인트 패킷(Bn)의 RTP 타임 스탬프를, RTP 스트림의 시작으로부터 패킷의 시간적 변위(즉, tn - t1)를 결정하기 위한 기준 프레임으로 사용한다. 그런 후에, 동기화 및 조합 모듈은 미리-다운로드된 향상 계층의 매체 컨테이너 파일의 시간-대-샘플 테이블(360)을 검사하고, 추적 타임라인의 시작으로부터 실질적으로 동일한 시간적 변위를 갖는 향상 계층의 샘플을 검색한다. 도 6의 도면에서, B3 및 E3는 SVC 디코딩을 위해 함께 동기화되고 제공될 제 1 기본 및 향상 계층의 데이터를 나타낸다.
위의 관점에서, 전술한 것은 오로지 본 발명의 원리를 설명하고, 따라서 당업자라면, 본 명세서에서 명시적으로 서술하지 않더라도, 본 발명의 원리를 구현하고, 본 발명의 사상 및 범주 내에 있는 수많은 대안적 방식을 안출할 수 있음이 인식된다. 예를 들어, 별도의 기능적 요소의 배경으로 설명되진 않았지만, 이들 기능 요소는 하나 이상의 집적 회로(IC)로 구현될 수 있다. 마찬가지로, 별도의 요소로 도시되었지만, 요소의 일부 또는 전체는 본 발명의 개념은 저장된-프로그램으로-제어된 처리기 예를 들어, 디지털 신호 처리기 또는 범용 처리기로 구현될 수 있으며, 이 처리기는 예를 들어, 하나 이상의 단계에 대응하는 연관된 소프트웨어를 실행하고, 소프트웨어는 임의의 다양한 적합한 저장 매체에 구현될 수 있다. 게다가, 본 발명의 원리는 다양한 타입의 유선 및 무선 통신 시스템, 예를 들어, 지상파 방송, 위성, Wi-Fi(Wireless Fidelity), 셀룰러 등에 적용될 수 있다. 게다가, 본 발명의 원리는 고정 수신기 또는 모바일 수신기에도 또한 적용될 수 있다. 그러므로, 다수의 변형이 예시적인 실시예로 이루어질 수 있고, 다른 배열이 본 발명의 사상 및 범주로부터의 이탈 없이도 안출될 수 있음이 이해될 것이다.
210 : 서버 212 : SVC 인코더
213, 257 : 저장소 216 : 파일 라이터
214 : 패킷화기 256 : 파일 리더
250 : STB 254 : 역-패킷화기
259 : SVC 디코더 270 : 디스플레이 디바이스

Claims (30)

  1. 제 1 및 제 2 계층으로 송신된 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법에 있어서, 상기 제 2 계층은 상기 제 1 계층의 해상도, 프레임율 및 품질 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 방법은
    상기 제 2 계층의 데이터 유닛을 수신하는 단계(505),
    상기 제 2 계층의 상기 수신된 데이터 유닛을 저장하는 단계(505),
    상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛에 대응하는 상기 제 1 계층의 데이터 유닛을 수신하는 단계(525),
    상기 제 1 계층의 추가 데이터 유닛을 수신하는 동안, 상기 제 1 계층의 상기 데이터 유닛과 상기 제 2 계층의 대응하는 데이터 유닛을 결합하는 단계(550)로서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 상기 제 1 계층의 임의의 대응하는 데이터 유닛이 수신되기 이전에 수신되고 저장되는, 결합 단계(550), 및
    상기 결합된 데이터 유닛을 디코딩(555)함으로써 출력 비디오 프레임을 생성하는 단계를
    포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은, 지시자가 상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩이 허용된다고 나타내면, 저장되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩을 허용하거나 또는 상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩을 허용하지 않는 것 중 하나로 상기 지시자를 설정하기 위한 사용자 입력을 수신하는 단계를
    더 포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 계층의 데이터 유닛을 수신하는 것에 응답하는 상기 제 2 계층의 상기 저장된 데이터 유닛을 포함하는 파일(507)을 식별하는 단계(515), 및
    상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛을 검색하기 위해 상기 파일을 액세스하는 단계(520)를
    더 포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 디지털 샘플을 포함하고, 상기 결합 단계는
    상기 제 1 계층에서의 디지털 샘플과, 매칭하는 동기화 정보를 갖는 상기 제 2 계층에서의 디지털 샘플을 식별하는 단계(545)를
    포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 상기 매체 컨테이너 파일(507)에 포함되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 매체 컨테이터 파일은 MP4 파일인, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 제 1 계층의 상기 데이터 유닛은 실-시간 프로토콜(RTP)에 따라 패킷의 스트림(224)으로 송신되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 디지털 비디오 신호는 스케일러블 비디오 코딩(SVC)에 따라 인코딩되고, 상기 제 1 계층은 기본 계층이며, 상기 제 2 계층은 향상 계층인, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 기본 계층은 표준 화질(SD) 비디오를 전달하고, 상기 향상 계층은 고 화질(HD) 비디오를 전달하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 방법.
  11. 제 1 및 제 2 계층에 송신된, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치에 있어서, 상기 제 2 계층은 상기 제 1 계층의 해상도, 프레임율 및 품질 중 적어도 하나를 향상시키는 정보를 포함하고, 상기 장치는
    상기 제 1 및 제 2 계층의 데이터 유닛을 수신하는 수신기(250),
    상기 제 2 계층의 상기 수신된 데이터 유닛을 저장하는 메모리(257),
    상기 제 1 계층의 추가의 데이터 유닛을 수신하면서, 상기 제 1 계층의 데이터 유닛과 상기 제 2 계층의 대응하는 데이터 유닛을 결합하는 결합기(255)로서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 상기 제 1 계층의 임의의 대응하는 데이터 유닛이 수신되기 전에 수신되고 저장되는, 결합기(255), 및
    상기 결합된 데이터 유닛을 디코딩함으로써, 출력 비디오 프레임을 생성하는 디코더(259)를
    포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 상기 지시자가, 상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩이 허용된다고 나타내면 저장되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩을 허용하거나, 상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩을 허용하지 않는 것 중 하나로 상기 지시자를 설정하기 위한 사용자 입력을 수신하는 인터페이스를
    더 포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 계층의 데이터 유닛의 수신에 응답하는 상기 제 2 계층의 상기 저장된 데이터 유닛을 포함하는 파일을 식별하고, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛을 검색하기 위해 상기 파일을 액세스하는 파일 리더(256)를
    더 포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 디지털 샘플을 포함하고, 상기 장치는
    상기 제 1 계층에서의 디지털 샘플과, 매칭 동기화 정보를 갖는 상기 제 2 계층에서의 디지털 샘플을 식별하는, 동기화 장치(255)를
    포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 매체 컨테이너 파일에 포함되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 매체 컨테이너 파일은 MP4 파일인, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 제 1 계층의 상기 데이터 유닛은 실-시간 프로토콜(RTP)에 따라 패킷의 스트림(224)에서의 수신기에 송신되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 디지털 비디오 신호는 스케일러블 비디오 코딩(SVC)에 따라 인코딩되고(212), 상기 제 1 계층은 기본 계층이고, 상기 제 2 계층은 향상 계층인, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 기본 계층은 표준 화질(SD) 비디오를 전달하고, 상기 향상 계층은 고 화질(HD) 비디오를 전달하는, 상기 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  21. 제 1 및 제 2 계층으로 송신된, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치에 있어서, 상기 제 2 계층은 상기 제 1 계층의 해상도, 프레임율 및 품질 중 적어도 하나를 향상시키는 정보를 포함하고, 상기 장치는
    상기 제 2 계층의 데이터 유닛을 수신하는 수단(250),
    상기 제 2 계층의 상기 수신된 데이터 유닛을 저장하는 수단(257),
    상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛에 대응하는 상기 제 1 계층의 데이터 유닛을 수신하는 수단(250),
    상기 제 1 계층의 추가 데이터 유닛을 수신하면서, 상기 제 1 계층의 데이터 유닛과 상기 제 2 계층의 대응하는 데이터 유닛을 결합하는 수단(255)으로서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 상기 제 1 계층의 임의의 대응하는 데이터 유닛이 수신되기 전에 수신되고 저장되는, 결합 수단(255), 및
    상기 결합된 데이터 유닛을 디코딩함으로써, 출력 비디오 프레임을 생성하는 디코딩 수단(259)을
    포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  22. 제 21항에 있어서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은, 지시자가 상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩이 허용된다고 나타내면, 저장되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩을 허용하는 것 또는 상기 결합된 데이터 유닛의 디코딩을 허용하지 않는 것 중 하나로 상기 지시자를 설정하기 위하여 상기 사용자 입력을 수신하는 수단을 더 포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  24. 제 21항에 있어서,
    상기 제 1 계층의 데이터 유닛의 수신에 응답하는 상기 제 2 계층의 상기 저장된 데이터 유닛을 포함하는 파일을 식별하고, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛을 검색하기 위해 파일을 액세스하는 수단(256)을 더 포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  25. 제 21항에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 디지털 샘플을 포함하고, 상기 장치는
    상기 제 1 계층에서의 디지털 샘플과, 매칭하는 동기화 정보를 갖는 상기 제 2 계층에서의 디지털 샘플을 식별하는 수단(255)을
    포함하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  26. 제 21항에 있어서, 상기 제 2 계층의 상기 데이터 유닛은 매체 컨테이너 파일에 포함되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  27. 제 26항에 있어서, 상기 매체 컨테이너 파일은 MP4 파일(300)인, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  28. 제 21항에 있어서, 상기 제 1 계층의 상기 데이터 유닛은 실-시간 프로토콜(RTP)에 따라 패킷의 스트림(224)에 송신되는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  29. 제 21항에 있어서, 상기 디지털 비디오 신호는 스케일러블 비디오 코딩(SVC)에 따라 인코딩되고(212), 상기 제 1 계층은 기본 계층이고, 상기 제 2 계층은 향상 계층인, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 기본 계층은 표준 화질(SD) 비디오를 전달하고, 상기 향상 계층은 고 화질(HD) 비디오를 전달하는, 인코딩된 디지털 비디오 신호를 재생하는 장치.
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