WO2016129899A1 - 3dtv 방송 송수신 장치 - Google Patents

3dtv 방송 송수신 장치 Download PDF

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WO2016129899A1
WO2016129899A1 PCT/KR2016/001319 KR2016001319W WO2016129899A1 WO 2016129899 A1 WO2016129899 A1 WO 2016129899A1 KR 2016001319 W KR2016001319 W KR 2016001319W WO 2016129899 A1 WO2016129899 A1 WO 2016129899A1
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image
layer data
base layer
additional
enhancement layer
Prior art date
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PCT/KR2016/001319
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English (en)
French (fr)
Inventor
김성훈
김휘용
이주영
최진수
강동욱
정경훈
Original Assignee
한국전자통신연구원
국민대학교 산학협력단
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    • H04N13/00—Stereoscopic video systems; Multi-view video systems; Details thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/132—Sampling, masking or truncation of coding units, e.g. adaptive resampling, frame skipping, frame interpolation or high-frequency transform coefficient masking
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/597—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding specially adapted for multi-view video sequence encoding

Definitions

  • the present invention relates to a 3DTV broadcast transmission and reception apparatus, and in particular, in an in-band mobile broadcasting system using a hierarchical video coder, while maintaining compatibility with a hierarchical video decoder of an existing receiver, a 3DTV service is provided without additional data for additional video. It relates to a 3DTV broadcast transmitting and receiving device that can be.
  • Hierarchical video encoding is an encoding scheme developed to provide multimedia contents for various networks and user environments.
  • Hierarchical video encoding encodes video information in a hierarchical manner in order to support various resolutions, image quality, frame rate, etc. in one bitstream, and a receiving terminal selectively extracts part or all of the bitstream according to a reception condition. Only image information suitable for a user environment can be decoded and used.
  • in-band mobile broadcasting system transmits reference video and additional video to fixed and mobile broadcasting channels, respectively, and simultaneously supports 3DTV service while satisfying backward compatibility with existing 2D broadcasting service without additional bandwidth allocation. Can provide.
  • the existing fixed and mobile broadcasting converged 3DTV schemes can be used only in the simulcast broadcasting system in which both the reference video and the additional video corresponding to a different point of view are transmitted. Therefore, in a hierarchical video encoding-based in-band mobile broadcasting service environment, it is impossible to provide a 3DTV service without transmitting additional data for an additional video corresponding to a viewpoint different from the reference video.
  • the hierarchical video coding method that transmits the same view data hierarchically is efficient to provide 2D service in broadcasting and communication video service environment, but converged 3DTV which requires images from different viewpoints such as reference video and additional video. Service provision is not possible.
  • the problem to be solved by the present invention is to maintain the compatibility with the hierarchical decoder of the receiving device in the in-band mobile broadcast system using a hierarchical encoder, while the amount of the same as the fused 3DTV without additional data (or reference video) It is to provide an apparatus and method for transmitting and receiving 3DTV broadcasting that can provide a stable 3DTV service.
  • a broadcast transmission method of a 3DTV broadcast transmission device may include generating base layer data by encoding an additional image, generating enhancement layer data by encoding a correlation image between a base image and a video decoded from the base layer stream, and the base layer data and the Transmitting enhancement layer data.
  • the generating of the base layer data may include down-sampling the additional video and then encoding the base layer data.
  • the generating of the enhancement layer data may include up-sampling the decoded image from the base layer stream and then extract the correlated image. It may comprise the step of generating.
  • the transmitting may include converting the base layer data and the enhancement layer data into at least a transport stream, and transmitting the at least one transport stream.
  • the transmitting of the at least one transport stream may include transmitting a transport stream corresponding to the base layer data to a mobile TV channel of a mobile network, and transmitting a transport stream corresponding to the enhancement layer data to a fixed TV channel of a broadcast network. It may include a step.
  • Transmitting the at least one transport stream may comprise modulating the at least one transport stream with a set modulation scheme.
  • the 3DTV broadcasting transmission method may further include selecting one image among the left image and the right image having different viewpoints as the reference image, and selecting the other image as the additional image.
  • a broadcast receiving method of a 3DTV broadcast receiving apparatus includes receiving base layer data encoded with an additional video, receiving enhancement layer data encoded with a correlated image between a base video and a video decoded from the base layer data, and decoding the base layer data. Acquiring the additional image; obtaining the correlation image by decoding the enhancement layer data; acquiring the reference image using the additional image and the correlation image; and among the additional image and the reference image Providing a broadcast service using at least one.
  • Receiving the encoded base layer data includes receiving the encoded base layer data through a first transport channel, and receiving the encoded enhancement layer data comprises encoding a second transport channel. Receiving enhancement layer data.
  • the providing may include synthesizing the additional image and the reference image to provide a 3D image.
  • the providing may include providing a 2D image using the additional image or the reference image.
  • One image among the left image and the right image having different viewpoints may be the reference image, and the other image may be the additional image.
  • an apparatus for transmitting 3DTV broadcasting includes a hierarchical encoder and a transmitter.
  • the hierarchical encoder generates base layer data by encoding an additional image, and generates enhancement layer data by encoding a correlation image between a base image and an image decoded from the base layer stream.
  • the transmitter converts and transmits the base layer data and the enhancement layer data into at least one transport stream.
  • the apparatus for transmitting 3DTV broadcasting may further include a multiplexer for multiplexing the base layer data and the enhancement layer data and transmitting the multiplexer to the transmitter.
  • the apparatus for transmitting 3DTV broadcasting may further include a down-sampling converter which down-samples the additional video and transmits the down-sampled image to the hierarchical encoder. An image can be generated.
  • the transmitter may convert the base layer data and the enhancement layer data into different transport streams.
  • the transmitter may transmit a transport stream corresponding to the base layer data to a mobile TV channel of a mobile network, and transmit a transport stream corresponding to the enhancement layer data to a fixed TV channel of a broadcast network.
  • the apparatus for transmitting 3DTV broadcasts may further include an image selector configured to select one image from among left and right images having different viewpoints as the reference image, and select the other image as the additional image.
  • a 3DTV broadcast receiving apparatus includes a receiver, a hierarchical decoder, and a playback unit.
  • the receiver receives base layer data encoding an additional image and enhancement layer data encoding a correlation image between a base image and an image decoded from the base layer data.
  • the hierarchical decoder decodes at least one of the base layer data and the enhancement layer data.
  • the playback unit provides a broadcast service using at least one image obtained through the hierarchical decoder.
  • the hierarchical decoder may obtain the additional image by decoding the base layer data, obtain the correlation image by decoding the enhancement layer data, and obtain a reference image by using the additional image and the correlation image.
  • the playback unit may provide a 3D image by synthesizing the additional image and the reference image, or provide a 2D image using the additional image or the reference image.
  • the 3D content required for the converged 3DTV service can be efficiently generated and transmitted in a broadcast service environment applied to a hierarchical encoder, a wider broadcast than the conventional method, which was only capable of transmitting 2D services. Service can be provided.
  • the 3D service can be supported by various combinations of resolutions according to the broadcaster's service model.
  • the 3D image synthesis method according to an embodiment of the present invention is not only a converged 3DTV broadcasting environment but also a service environment through all broadcast / communication media, video storage media such as DVD / Blu-ray Disc, and files. It is applicable to all fields to which hierarchical video encoding / decoding methods are applied.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting 3DTV broadcasting according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing a 3DTV broadcast transmission method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an apparatus for receiving 3DTV broadcasts according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a view showing a 3DTV broadcast receiving method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the concept of a 3DTV broadcasting service according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an apparatus for transmitting 3DTV broadcasting according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for transmitting 3DTV broadcasting according to an embodiment of the present invention.
  • Content transmitted by the 3DTV broadcasting transmission apparatus 100 shown in FIG. 1 may be an image, a video, a text, and the like.
  • a three-dimensional (3D) image among the images may be a left image and a right image having different viewpoints. It may include an image.
  • One of the left image and the right image may be used as a base image, and the other may be used as an additional image.
  • the additional image may mean an image used to form one 3D image by pairing with a reference image.
  • the 3DTV broadcasting transmission apparatus 100 includes an image selecting unit 110, a down-sampling converter 120, a hierarchical coder 130, and a multiplexer 140. And a transmission unit 150.
  • the image selector 110 selects an additional image and a reference image (S210).
  • the image selecting unit 110 selects one image of the left image and the right image as an additional image, and transfers the additional image to the down sampling converter 120, selects another image as the reference image, and layeres the reference image. It passes to the enemy encoder 130.
  • the left image may be selected as the reference image
  • the right image may be selected as the additional image
  • the left image may be selected as the additional image.
  • the down sampling converter 120 down-samples the additional video and transmits it to the hierarchical encoder 130 (S220).
  • the left image and the right image may be an image having ultra high definition (UHD) resolution, and the additional image may be down sampled at an HD resolution.
  • UHD ultra high definition
  • the hierarchical encoder 130 encodes the down-sampled additional picture and the reference picture by using a modified hierarchical coding method to generate base layer data and enhancement layer data.
  • the modified hierarchical coding scheme may mean a modified scheme of scalable high efficiency video coding (SHVC). That is, the hierarchical encoder 130 generates base layer data by encoding down-sampled additional images (S230), and encodes a correlation image between a decoded image (that is, an additional image) and a reference image from the base layer data and enhances the enhancement layer.
  • SHVC modified scheme of scalable high efficiency video coding
  • the hierarchical encoder 130 generates base layer data by encoding down-sampled additional images (S230), and encodes a correlation image between a decoded image (that is, an additional image) and a reference image from the base layer data and enhances the enhancement layer.
  • Generate data S240
  • the correlation image refers to an image generated by using a decodable image (ie, an additional
  • the correlation image may be a difference image corresponding to different information between an image that can be decoded from base layer data (ie, an additional image) and a reference image.
  • base layer data ie, an additional image
  • the hierarchical encoder 130 up-samples the decodable image from the base layer data and compresses the difference image between the up-sampled image and the reference image to correct the difference in resolution between the base image and the down-sampled additional image.
  • Generate enhancement layer data may be a difference image corresponding to different information between an image that can be decoded from base layer data (ie, an additional image) and a reference image.
  • the SHVC method generates base layer data and enhancement layer data using one image (2D image).
  • the modified hierarchical coding scheme according to an embodiment of the present invention generates base layer data and enhancement layer data by using different images, that is, additional video and reference video.
  • the 3DTV broadcast receiving apparatus can obtain the reference image using the base layer data and the enhancement layer data. have.
  • the hierarchical encoder 130 is the same as the SHVC method except that the reference image is used to generate the enhancement layer data, the detailed hardware structure of the hierarchical encoder 130 will be omitted.
  • the multiplexer 140 multiplexes the base layer data and the enhancement layer data (S250).
  • the transmitter 150 transmits the multiplexed base layer data and enhancement layer data (S260).
  • the transmitter 150 converts the base layer data and the enhancement layer data into at least one transport stream and transmits the converted at least one transport stream.
  • the transport stream may be referred to as a physical layer pipe (PLP) stream, or may be used in other terms according to the type of network to be transmitted.
  • PLP physical layer pipe
  • the transport stream corresponding to the base layer data may be transmitted to the mobile TV channel of the mobile network, and the transport stream corresponding to the enhancement layer data may be transmitted to the broadcasting network. Can be transmitted to a fixed TV channel.
  • the base layer data and the enhancement layer data when converted into one transport stream, they may be transmitted through the same network.
  • the transmitter 150 may modulate and transmit the converted at least one transport stream using a predetermined modulation scheme.
  • the transmitter 150 may modulate each transport stream in a different modulation scheme. For example, a transport stream corresponding to base layer data may be modulated by a relatively high reception performance QPSK or 16-QAM method, and a transport stream corresponding to enhancement layer data is modulated by a 256-QAM method having high transmission efficiency. Can be.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a 3DTV broadcast receiving apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a 3DTV broadcast receiving method according to an embodiment of the present invention.
  • the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 includes a receiver 310, a demultiplexer 320, a hierarchical decoder 330, and a playback unit 340.
  • the receiver 310 receives at least one transport stream transmitted from the 3DTV broadcast transmission device 100 in operation S410, demodulates the received at least one transport stream, and transmits the demodulated signal to the demultiplexer 320. .
  • the demultiplexer 320 demultiplexes the base layer data and the enhancement layer data multiplexed by the 3DTV broadcasting transmission apparatus 100 and separates the base layer data and the enhancement layer data into operation S420.
  • the hierarchical decoder 330 decodes the base layer data to obtain only an additional image, or hierarchically decodes the base layer data and the enhancement layer data to obtain a reference image (S430).
  • the hierarchical decoder 330 may decode the base layer data and the enhancement layer data by hierarchical decoding to obtain an additional image and a correlation image, and generate a reference image using the obtained additional image and the correlation image. .
  • the correlation image the difference image described above may be used.
  • the hierarchical decoding method may include an SHVC decoding method or an HEVC decoding method.
  • the hierarchical decoder 330 using the HEVC decoding method may decode only base layer data.
  • the playback unit 340 may output the 2D image using only the acquired additional image or output the 3D image using the obtained additional image and the obtained reference image (S440).
  • the mobile receiver may acquire an additional video from base layer data transmitted through a mobile TV channel of the mobile network and provide a mobile 2D service from the additional video.
  • the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 is a mobile receiver, since only base layer data needs to be received and decoded, another decoder capable of decoding the base layer data may be used instead of the hierarchical decoder 330. .
  • the fixed receiver acquires an additional image from base layer data transmitted through a mobile TV channel of a mobile network, and improves layer data transmitted through a fixed TV channel of a fixed network. After obtaining the correlation image by using the obtained image and the reference image by using the correlation image.
  • the fixed receiver may provide a 3D service by synthesizing the additional view video with the reference view video.
  • signaling information including a playback time of the reference video, a playback time of the additional video, and error information between the playback time of the reference video and the additional video may be separately transmitted for synchronization thereof. Can be.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the concept of a 3DTV broadcasting service according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • the base layer data of the additional video is generated by the 3DTV broadcasting transmission apparatus 100, and the enhancement layer data corresponding to the correlation image between the additional video and the reference video is generated.
  • Base layer data and enhancement layer data are transmitted to the mobile TV channel of the mobile network and the fixed TV channel of the fixed network, respectively.
  • the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 since the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 corresponding to the mobile receiver can receive only base layer data, the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 provides a mobile HD 2D image by acquiring an additional image from the base layer data.
  • the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 corresponding to the fixed receiver may receive both base layer data and enhancement layer data. Therefore, the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 corresponding to the fixed receiver may acquire an additional image from the base layer data, obtain a correlation image from the enhancement layer data, and then obtain the reference image using the additional image and the correlation image. . In this case, the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 may provide a UHD 2D image using only a reference image according to a user's selection, and may provide a UHD 3D image using both an additional image and a reference image.
  • the 3DTV broadcast receiving apparatus 300 may provide a 3D service without directly transmitting a reference image from the 3DTV broadcast transmitting apparatus 100.
  • An embodiment of the present invention is not implemented only through the above-described apparatus and / or method, but may be implemented through a program that realizes a function corresponding to the configuration of the embodiment of the present invention or a recording medium on which the program is recorded. Implementation can be easily implemented by those skilled in the art from the description of the above-described embodiments.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)

Abstract

3DTV 방송 송신 장치는 부가영상을 부호화하여 기본계층 데이터를 생성하고, 기준영상과 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상간의 상관영상을 부호화하여 향상계층 데이터를 생성하며, 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 전송한다.

Description

3DTV 방송 송수신 장치
본 발명은 3DTV 방송 송수신 장치에 관한 것으로, 특히 계층적 비디오 부호화기를 사용하는 인-밴드 이동 방송 시스템에서 기존 수신단의 계층적 비디오 복호화기와 호환성을 유지함과 동시에 부가영상에 대한 추가 데이터 없이 3DTV 서비스를 제공할 수 있는 3DTV 방송 송수신 장치에 관한 것이다.
계층적 영상 부호화는 다양한 네트워크 및 사용자 환경에 맞게 멀티미디어 콘텐츠를 제공하기 위해 개발된 부호화 방식이다. 계층적 영상 부호화는 하나의 비트스트림으로 다양한 해상도, 화질 및 프레임율 등을 지원하기 위해 영상 정보를 계층적인 방식으로 부호화하고, 수신 단말에서는 수신조건에 따라 비트스트림의 일부 또는 전부를 선택적으로 추출하여 사용자 환경에 맞는 영상 정보만을 복호화하여 이용할 수 있다.
이와 같은 계층적 영상 부호화 방식을 방송/통신서비스에 적용 시, 계층적 2D 서비스를 제공하기 위해 저해상도 및 고해상도의 동일시점 영상 데이터를 기본계층(Base Layer)과 향상계층(Enhancement Layer)으로 분리하고, 이 두 계층 데이터를 방송망 또는 통신망을 통해 전송하여 수신환경에 따라 시청자에게 계층적 영상 화질기반 방송 및 통신 영상서비스를 제공하는 것이 일반적이다.
한편, 기존 고정 및 이동방송 융합형 3DTV 방식은 기준영상과 부가영상을 각각 독립적으로 부호화하여 동시에 방송하는 사이멀캐스트(simulcast) 기반 방송 환경에서 보다 효율적인 방식이다. 이 방식은 인-밴드(in-band) 이동 방송 시스템에서 고정 및 이동방송채널에 각각 기준영상과 부가영상을 전송함으로써 추가적인 대역폭 할당 없이 기존의 2D 방송 서비스와의 역호환성을 만족하면서 3DTV 서비스를 동시에 제공할 수 있다.
그러나 기존 고정 및 이동방송 융합형 3DTV 방식은 기준영상과 다른 시점(point of view)에 해당하는 부가영상이 모두 전송되는 사이멀캐스트 방송 시스템에서만 이용 가능하다. 따라서 계층적 영상 부호화 기반 인-밴드 이동 방송 서비스 환경에서는 기준영상과 다른 시점에 해당하는 부가영상에 대한 추가데이터 전송 없이 3DTV 서비스 제공이 불가능하다. 즉 동일시점 데이터를 계층적으로 전송하는 계층적 영상 부호화 방식은 방송 및 통신 영상 서비스 환경에서 2D 서비스를 제공하는 데에는 효율적이나, 기준영상과 부가영상과 같이 서로 다른 시점의 영상이 요구되는 융합형 3DTV 서비스 제공은 불가능하다.
본 발명이 해결하려는 과제는 계층적 부호화기를 사용하는 인-밴드 이동 방송 시스템에서 수신 장치의 계층적 복호화기와 호환성을 유지함과 동시에 부가영상(또는 기준영상)에 대한 추가 데이터 없이 융합형 3DTV와 같은 양안식 3DTV 서비스를 제공할 수 있는 3DTV 방송 송수신 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 3DTV 방송 송신 장치의 방송 송신 방법이 제공된다. 3DTV 방송 송신 방법은 부가영상을 부호화하여 기본계층 데이터를 생성하는 단계, 기준영상과 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상간의 상관영상을 부호화하여 향상계층 데이터를 생성하는 단계, 그리고 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 기본계층 데이터를 생성하는 단계는 상기 부가영상을 다운 샘플링한 후 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 향상계층 데이터를 생성하는 단계는 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상을 업 샘플링한 후 상기 상관영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송하는 단계는 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 적어도 전송 스트림으로 변환하는 단계, 그리고 상기 적어도 하나의 전송 스트림을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 전송 스트림을 전송하는 단계는 상기 기본계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 이동망의 이동 TV 채널로 전송하는 단계, 그리고 상기 향상계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 방송망의 고정 TV 채널로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 적어도 하나의 전송 스트림을 전송하는 단계는 상기 적어도 하나의 전송 스트림을 설정된 변조방식으로 변조하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 3DTV 방송 송신 방법은 시점이 서로 다른 좌영상과 우영상 중에서 하나의 영상을 상기 기준영상으로 선정하고, 다른 하나의 영상을 상기 부가영상으로 선정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 3DTV 방송 수신 장치의 방송 수신 방법이 제공된다. 3DTV 방송 수신 방법은 부가영상이 부호화된 기본계층 데이터를 수신하는 단계, 기준영상과 상기 기본계층 데이터로부터 복호된 영상간 상관영상이 부호화된 향상계층 데이터를 수신하는 단계, 상기 기본계층 데이터를 복호화하여 상기 부가영상을 획득하는 단계, 상기 향상계층 데이터를 복호화하여 상기 상관영상을 획득하는 단계, 상기 부가영상과 상기 상관영상을 이용하여 상기 기준영상을 획득하는 단계, 그리고 상기 부가영상 및 상기 기준영상 중 적어도 하나를 이용하여 방송 서비스를 제공하는 단계를 포함한다.
상기 부호화된 기본계층 데이터를 수신하는 단계는 제1 전송 채널을 통해 상기 부호화된 기본계층 데이터를 수신하는 단계를 포함하고, 상기 부호화된 향상계층 데이터를 수신하는 단계는 제2 전송 채널을 상기 부호화된 향상계층 데이터를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제공하는 단계는 상기 부가영상 및 상기 기준영상을 합성하여 3D 영상을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제공하는 단계는 상기 부가영상 또는 상기 기준영상을 이용하여 2D 영상을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
시점이 서로 다른 좌영상과 우영상 중에서 하나의 영상이 상기 기준영상이고, 다른 하나의 영상이 상기 부가영상일 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 3DTV 방송 송신 장치가 제공된다. 3DTV 방송 송신 장치는 계층적 부호화기, 그리고 전송부를 포함한다. 상기 계층적 부호화기는 부가영상을 부호화하여 기본계층 데이터를 생성하고, 기준영상과 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상간의 상관영상을 부호화하여 향상계층 데이터를 생성한다. 그리고 상기 전송부는 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 적어도 하나의 전송 스트림으로 변환하여 전송한다.
상기 3DTV 방송 송신 장치는 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 다중화하여 상기 전송부로 전달하는 다중화기를 더 포함할 수 있다.
상기 3DTV 방송 송신 장치는 상기 부가영상을 다운 샘플링하여 상기 계층적 부호화기로 전달하는 다운 샘플링 변환부를 더 포함할 수 있으며, 상기 계층적 부호화기는 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상을 업 샘플링한 후 상기 상관영상을 생성할 수 있다.
상기 전송부는 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 각기 다른 전송 스트림으로 변환할 수 있다.
상기 전송부는 상기 기본계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 이동망의 이동 TV 채널로 전송하고, 상기 향상계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 방송망의 고정 TV 채널로 전송할 수 있다.
상기 3DTV 방송 송신 장치는 상기 시점이 서로 다른 좌영상과 우영상 중에서 하나의 영상을 상기 기준영상으로 선정하고, 상기 다른 하나의 영상을 상기 부가영상으로 선정하는 영상 선정부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 실시 예에 따르면, 3DTV 방송 수신 장치가 제공된다. 3DTV 방송 수신 장치는 수신부, 계층적 복호화기, 그리고 재생부를 포함한다. 상기 수신부는 부가영상을 부호화한 기본계층 데이터와, 기준영상과 상기 기본계층 데이터로부터 복호된 영상간 상관영상을 부호화한 향상계층 데이터를 수신한다. 상기 계층적 복호화기는 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터 중 적어도 하나를 복호화한다. 그리고 상기 재생부는 상기 계층적 복호화기를 통해 획득된 적어도 하나의 영상을 이용하여 방송 서비스를 제공한다.
상기 계층적 복호화기는 상기 기본계층 데이터를 복호화하여 상기 부가영상을 획득하고, 상기 향상계층 데이터를 복호화하여 상기 상관영상을 획득하며, 상기 부가영상과 상기 상관영상을 이용하여 기준영상을 획득할 수 있다.
상기 재생부는 상기 부가영상 및 상기 기준영상을 합성하여 3D 영상을 제공하거나, 상기 부가영상 또는 상기 기준영상을 이용하여 2D 영상을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 계층적 부호화기에 적용된 방송 서비스 환경에서 융합형 3DTV 서비스에 필요한 3D 콘텐츠를 효율적으로 생성 및 전송할 수 있으므로, 2D 서비스의 전송만이 가능했던 기존의 방식보다 더 폭넓은 방송 서비스 제공할 수 있다. 또한 방송사의 서비스 모델에 따라 다양한 해상도의 조합으로 3D 서비스를 지원할 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 따른 3D 영상 합성 방식은 단순히 융합형 3DTV 방송환경뿐만 아니라 모든 방송/통신 매체, DVD/블루레이 디스크(Blu-ray Disc)와 같은 영상 저장매체 및 파일을 통한 서비스 환경 등 계층적 비디오 부호화/복호화 방식이 적용되는 모든 분야에 응용 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 송신 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 송신 방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 수신 장치를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 수신 방법을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 서비스의 개념을 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 방송 송수신 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 송신 장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 송신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 1에 도시된 3DTV 방송 송신 장치(100)에 의해 송신되는 콘텐츠는 영상, 동영상, 텍스트 등이 될 수 있고, 특히 영상 중에서 3차원(three-dimensional, 3D) 영상은 시점이 다른 좌영상 및 우영상을 포함할 수 있다. 좌영상과 우영상 중 하나는 기준(base) 영상으로 사용될 수 있고 다른 하나는 부가(additional) 영상으로 사용될 수 있다. 부가영상은 기준영상과 쌍을 이루어 하나의 3D 영상을 구성하기 위해 사용되는 영상을 의미할 수 있다.
도 1을 참고하면, 3DTV 방송 송신 장치(100)는 영상 선정부(110), 다운 샘플링(down-sampling) 변환부(120), 계층적 부호화기(scalable coder)(130), 다중화기(140) 및 전송부(150)를 포함한다.
도 2를 보면, 영상 선정부(110)는 부가영상과 기준영상을 선정한다(S210). 영상 선정부(110)는 좌영상과 우영상 중 하나의 영상을 부가영상으로 선정하고 부가영상을 다운 샘플링 변환부(120)로 전달하며, 다른 하나의 영상을 기준영상으로 선정하고 기준영상을 계층적 부호화기(130)로 전달한다. 예를 들어, 좌영상이 기준영상으로 선정될 수 있고, 우영상이 부가영상으로 선정될 수 있다. 이와 달리, 우영상이 기준영상으로 선정될 수 있고, 좌영상이 부가영상으로 선정될 수 있다
다운 샘플링 변환부(120)는 부가영상을 다운 샘플링하여 계층적 부호화기(130)로 전달한다(S220). 좌영상과 우영상은 UHD(Ultra High-definition) 해상도의 영상일 수 있으며, 부가영상은 HD 해상도로 다운 샘플링될 수 있다.
계층적 부호화기(130)는 다운 샘플링된 부가영상과 기준영상을 변형된 계층적 부호화 방식으로 부호화하여 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 생성한다. 여기서, 변형된 계층적 부호화 방식은 SHVC(Scalable High Efficiency Video Coding)의 변형된 방식을 의미할 수 있다. 즉 계층적 부호화기(130)는 다운 샘플링된 부가영상을 부호화하여 기본계층 데이터를 생성하고(S230), 기본계층 데이터로부터 복호 가능한 영상(즉, 부가영상)과 기준영상간의 상관영상을 부호화하여 향상계층 데이터를 생성한다(S240). 여기서, 상관영상은 기본계층 데이터로부터 복호 가능한 영상(즉, 부가영상)과 기준영상을 이용하여 생성되는 영상을 의미한다. 예를 들어, 상관영상은 기본계층 데이터로부터 복호 가능한 영상(즉, 부가영상)과 기준영상간의 상이한 정보에 해당하는 차분영상일 수 있다. 이때 부가영상은 다운 샘플링 변환부(120)에 의해 다운 샘플링되어 계층적 부호화기(130)로 입력되므로, 기준영상과 다운 샘플링된 부가영상간 해상도 차이가 발생한다. 따라서 계층적 부호화기(130)는 기준영상과 다운 샘플링된 부가영상간 해상도 차이를 보정하기 위해, 기본계층 데이터로부터 복호 가능한 영상을 다시 업 샘플링한 후 업 샘플링한 영상과 기준영상간의 차분영상을 압축하여 향상계층 데이터를 생성한다.
일반적으로 SHVC 방식은 하나의 영상(2D 영상)을 이용하여 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 생성한다. 반면, 본 발명의 실시 예에 따른 변형된 계층적 부호화 방식은 서로 다른 영상 즉, 부가영상과 기준영상을 이용하여 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 생성한다.
이와 같이, 변형된 계층적 부호화 방식을 이용함으로써, 3DTV 방송 송신 장치(100)에서 기준영상을 직접 전송하지 않아도, 3DTV 방송 수신 장치에서 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 이용하여 기준영상을 획득할 수가 있다.
이러한 계층적 부호화기(130)는 향상계층 데이터를 생성하기 위해 기준영상을 이용한다는 점을 제외하고는 SHVC 방식과 동일하므로, 계층적 부호화기(130)의 세부적인 하드웨어 구조에 대한 설명은 생략한다.
다중화기(140)는 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 다중화한다(S250).
전송부(150)는 다중화된 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 전송한다(S260). 전송부(150)는 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 적어도 하나의 전송 스트림으로 변환하고, 변환된 적어도 하나의 전송 스트림을 전송한다. 여기서, 전송 스트림은 물리계층 파이프(physical layer pipe, PLP) 스트림으로 불릴 수도 있고, 전송되는 망의 종류에 따라서 이와 다른 용어로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 기본계층 데이터와 향상계층 데이터가 각각 다른 전송 스트림으로 변환된 경우, 기본계층 데이터에 해당하는 전송 스트림은 이동망의 이동 TV 채널로 전송될 수 있고 향상계층 데이터에 해당하는 전송 스트림은 방송망의 고정 TV 채널로 전송될 수 있다. 이와 달리 기본계층 데이터와 향상계층 데이터가 하나의 전송 스트림으로 변환된 경우 동일한 망으로 전송될 수 있다. 전송부(150)는 변환된 적어도 하나의 전송 스트림을 정해진 변조 방식으로 변조하여 전송할 수 있다. 전송부(150)는 기본계층 데이터와 향상계층 데이터가 각각 다른 전송 스트림으로 변환된 경우, 각 전송 스트림을 서로 다른 변조 방식으로 변조할 수 있다. 예를 들면, 기본계층 데이터에 해당하는 전송 스트림은 상대적으로 수신성능이 우수한 QPSK 또는 16-QAM 방식으로 변조될 수 있으며, 향상계층 데이터에 해당하는 전송 스트림은 전송효율이 높은 256-QAM 방식으로 변조될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 수신 장치를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 수신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 3DTV 방송 수신 장치(300)는 수신부(310), 역다중화기(320), 계층적 복호화기(330) 및 재생부(340)를 포함한다.
도 4를 보면, 수신부(310)는 3DTV 방송 송신 장치(100)로부터 전송된 적어도 하나의 전송 스트림을 수신하고(S410), 수신한 적어도 하나의 전송 스트림을 복조하여 역다중화기(320)로 전달한다.
역다중화기(320)는 3DTV 방송 송신 장치(100)에 의해 다중화된 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 역다중화하여 기본계층 데이터와 향상계층 데이터로 분리한다(S420).
계층적 복호화기(330)는 기본계층 데이터를 복호화하여 부가영상만을 획득하거나, 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 계층적 복호화하여 기준영상을 획득한다(S430). 계층적 복호화기(330)는 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 계층적 복호화 방식으로 복호화하여 부가영상과 상관영상을 각각 획득하고, 획득된 부가영상과 상관영상을 이용하여 기준영상을 생성할 수 있다. 상관영상으로는 앞에서 설명한 차분영상이 사용될 수 있다. 계층적 복호화 방식은 SHVC 복호화 방식이나 HEVC 복호화 방식을 포함할 수 있다. HEVC 복호화 방식을 사용하는 계층적 복호화기(330)는 기본계층 데이터만을 복호화할 수 있다.
재생부(340)는 획득된 부가영상만을 이용하여 2D 영상을 출력하거나, 획득된 부가영상과 획득된 기준영상을 이용하여 3D 영상을 출력할 수 있다(S440).
예를 들어, 3DTV 방송 수신 장치(300)가 이동 수신기인 경우에, 이동 수신기는 이동망의 이동 TV 채널로 전송된 기본계층 데이터로부터 부가영상을 획득하고, 부가영상으로부터 이동 2D 서비스를 제공할 수 있다. 이와 같이, 3DTV 방송 수신 장치(300)가 이동 수신기인 경우에, 기본계층 데이터만 수신하여 복호화하면 되므로, 계층적 복호화기(330) 대신에 기본계층 데이터를 복호화할 수 있는 다른 복호화기가 사용될 수도 있다.
이와 달리, 3DTV 방송 수신 장치(300)가 고정 수신기인 경우에, 고정 수신기는 이동망의 이동 TV 채널로 전송된 기본계층 데이터로부터 부가영상을 획득하고, 고정망의 고정 TV 채널로 전송된 향상계층 데이터를 이용하여 상관영상을 획득한 후, 획득된 부가영상과 상관영상을 이용하여 기준영상을 획득한다. 그리고 고정 수신기는 부가영상과 기준영상을 합성하여 3D 서비스를 제공할 수 있다.
이때 부가영상과 기준영상 합성 시, 이들의 동기화를 위해 기준영상의 재생 시간, 부가영상의 재생 시간 및 기준영상의 재생 시간과 부가영상의 재생 시간 사이의 오차 정보를 포함하는 시그널링 정보가 별도로 전송될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 3DTV 방송 서비스의 개념을 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 3DTV 방송 송신 장치(100)에 의해 부가영상의 기본계층 데이터가 생성되고, 부가영상과 기준영상간 상관영상에 해당하는 향상계층 데이터가 생성된다. 기본계층 데이터와 향상계층 데이터가 각각 이동망의 이동 TV 채널과 고정망의 고정 TV 채널로 전송된다.
그러면, 이동 수신기에 해당하는 3DTV 방송 수신 장치(300)는 기본계층 데이터만 수신할 수 있으므로, 기본계층 데이터로부터 부가영상을 획득하여 이동 HD 2D 영상을 제공한다.
한편, 고정 수신기에 해당하는 3DTV 방송 수신 장치(300)는 기본계층 데이터와 향상계층 데이터를 모두 수신할 수 있다. 따라서 고정 수신기에 해당하는 3DTV 방송 수신 장치(300)는 기본계층 데이터로부터 부가영상을 획득하고, 향상계층 데이터로부터 상관영상을 획득한 후, 부가영상과 상관영상을 이용하여 기준영상을 획득할 수 있다. 이때 3DTV 방송 수신 장치(300)는 사용자의 선택에 따라서 기준영상만을 이용하여 UHD 2D 영상을 제공할 수 있으며, 부가영상과 기준영상을 모두 이용하여 UHD 3D 영상을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 3DTV 방송 송신 장치(100)에서 기준영상을 직접 전송하지 않아도, 3DTV 방송 수신 장치(300)에서 3D 서비스의 제공이 가능해진다.
발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (20)

  1. 3DTV 방송 송신 장치의 방송 송신 방법으로서,
    부가영상을 부호화하여 기본계층 데이터를 생성하는 단계,
    기준영상과 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상간의 상관영상을 부호화하여 향상계층 데이터를 생성하는 단계, 그리고
    상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 전송하는 단계
    를 포함하는 3DTV 방송 송신 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 기본계층 데이터를 생성하는 단계는 상기 부가영상을 다운 샘플링한 후 부호화하는 단계를 포함하고,
    상기 향상계층 데이터를 생성하는 단계는 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상을 업 샘플링한 후 상기 상관영상을 생성하는 단계를 포함하는 3DTV 방송 송신 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 전송하는 단계는
    상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 적어도 전송 스트림으로 변환하는 단계, 그리고
    상기 적어도 하나의 전송 스트림을 전송하는 단계를 포함하는 3DTV 방송 송신 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 적어도 하나의 전송 스트림을 전송하는 단계는
    상기 기본계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 이동망의 이동 TV 채널로 전송하는 단계, 그리고
    상기 향상계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 방송망의 고정 TV 채널로 전송하는 단계를 포함하는 3DTV 방송 송신 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 적어도 하나의 전송 스트림을 전송하는 단계는 상기 적어도 하나의 전송 스트림을 설정된 변조방식으로 변조하는 단계를 포함하는 3DTV 방송 송신 방법.
  6. 제1항에서,
    시점이 서로 다른 좌영상과 우영상 중에서 하나의 영상을 상기 기준영상으로 선정하고, 다른 하나의 영상을 상기 부가영상으로 선정하는 단계
    를 더 포함하는 3DTV 방송 송신 방법.
  7. 3DTV 방송 수신 장치의 방송 수신 방법으로서,
    부가영상이 부호화된 기본계층 데이터를 수신하는 단계,
    기준영상과 상기 기본계층 데이터로부터 복호된 영상간 상관영상이 부호화된 향상계층 데이터를 수신하는 단계,
    상기 기본계층 데이터를 복호화하여 상기 부가영상을 획득하는 단계,
    상기 향상계층 데이터를 복호화하여 상기 상관영상을 획득하는 단계,
    상기 부가영상과 상기 상관영상을 이용하여 상기 기준영상을 획득하는 단계, 그리고
    상기 부가영상 및 상기 기준영상 중 적어도 하나를 이용하여 방송 서비스를 제공하는 단계
    를 포함하는 3DTV 방송 수신 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 부호화된 기본계층 데이터를 수신하는 단계는 제1 전송 채널을 통해 상기 부호화된 기본계층 데이터를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 부호화된 향상계층 데이터를 수신하는 단계는 제2 전송 채널을 상기 부호화된 향상계층 데이터를 수신하는 단계를 포함하는 3DTV 방송 수신 방법.
  9. 제7항에서,
    상기 제공하는 단계는 상기 부가영상 및 상기 기준영상을 합성하여 3D 영상을 제공하는 단계를 포함하는 3DTV 방송 수신 방법.
  10. 제7항에서,
    상기 제공하는 단계는 상기 부가영상 또는 상기 기준영상을 이용하여 2D 영상을 제공하는 단계를 포함하는 3DTV 방송 수신 방법.
  11. 제7항에서,
    시점이 서로 다른 좌영상과 우영상 중에서 하나의 영상이 상기 기준영상이고, 다른 하나의 영상이 상기 부가영상인 3DTV 방송 수신 방법.
  12. 3DTV 방송 송신 장치로서,
    부가영상을 부호화하여 기본계층 데이터를 생성하고, 기준영상과 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상간의 상관영상을 부호화하여 향상계층 데이터를 생성하는 계층적 부호화기, 그리고
    상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 적어도 하나의 전송 스트림으로 변환하여 전송하는 전송부
    를 포함하는 3DTV 방송 송신 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 다중화하여 상기 전송부로 전달하는 다중화기
    를 더 포함하는 3DTV 방송 송신 장치.
  14. 제12항에서,
    상기 부가영상을 다운 샘플링하여 상기 계층적 부호화기로 전달하는 다운 샘플링 변환부
    를 더 포함하고,
    상기 계층적 부호화기는 상기 기본계층 스트림으로부터 복호된 영상을 업 샘플링한 후 상기 상관영상을 생성하는 3DTV 방송 송신 장치.
  15. 제12항에서,
    상기 전송부는 상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터를 각기 다른 전송 스트림으로 변환하는 3DTV 방송 송신 장치.
  16. 제15항에서,
    상기 전송부는 상기 기본계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 이동망의 이동 TV 채널로 전송하고, 상기 향상계층 데이터에 해당하는 전송 스트림을 방송망의 고정 TV 채널로 전송하는 3DTV 방송 송신 장치.
  17. 제15항에서,
    상기 시점이 서로 다른 좌영상과 우영상 중에서 하나의 영상을 상기 기준영상으로 선정하고, 상기 다른 하나의 영상을 상기 부가영상으로 선정하는 영상 선정부
    를 더 포함하는 3DTV 방송 송신 장치.
  18. 3DTV 방송 수신 장치로서,
    부가영상을 부호화한 기본계층 데이터와, 기준영상과 상기 기본계층 데이터로부터 복호된 영상간 상관영상을 부호화한 향상계층 데이터를 수신하는 수신부,
    상기 기본계층 데이터와 상기 향상계층 데이터 중 적어도 하나를 복호화하는 계층적 복호화기, 그리고
    상기 계층적 복호화기를 통해 획득된 적어도 하나의 영상을 이용하여 방송 서비스를 제공하는 재생부
    를 포함하는 3DTV 방송 수신 장치.
  19. 제18항에서,
    상기 계층적 복호화기는 상기 기본계층 데이터를 복호화하여 상기 부가영상을 획득하고, 상기 향상계층 데이터를 복호화하여 상기 상관영상을 획득하며, 상기 부가영상과 상기 상관영상을 이용하여 기준영상을 획득하는 3DTV 방송 수신 장치.
  20. 제19항에서,
    상기 재생부는 상기 부가영상 및 상기 기준영상을 합성하여 3D 영상을 제공하거나, 상기 부가영상 또는 상기 기준영상을 이용하여 2D 영상을 제공하는 3DTV 방송 수신 장치.
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