KR20020006429A - Ｍｐｅｇ 및 다른 데이터 포맷에 적합한 순차적인 비디오시퀀스를 송신하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

비디오 신호를 인코딩 및 디코딩하는데 있어, 초기 프레임 시퀀스 구조에 따라 초기 시간 기준을 각각 갖는 기준 프레임과 비-기준 프레임을 구비하는 순차적인 비디오 비트스트림이 수신된다(201). 기준 프레임만의 시간 기준이 비-기준 프레임을 무시함으로써 리매핑(remapped)된다(202). 기본 및 향상 전송 비트스트림을 제공하기 위해서, 각각, 기준 프레임은 기본 패킷-식별자(PID)와 함께 패킷화되고, 비-기준 프레임은 향상 PID와 함께 패킷화된다(210 내지 213).

Description

ＭＰＥＧ 및 다른 데이터 포맷에 적합한 순차적인 비디오 시퀀스를 송신하기 위한 장치 및 방법{SENDING PROGRESSIVE VIDEO SEQUENCES SUITABLE FOR MPEG AND OTHER DATA FORMATS}
본 발명은 비디오 처리 시스템에 관한 것으로서, 특히, 구형 디코더에 의한 더 낮은 품질의 비디오로의 디코딩에 대해서 하위 호환적이고(backward compatible), 높은 품질의 인코딩과 호환적인 최신형 디코더에 의한 고품질의 순차적인 비디오로 디코딩될 수 있는 비트스트림 내의 비디오 시퀀스를 인코딩하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
데이터 신호에는 종종 데이터 압축 또는 인코딩, 및 데이터 압축해제 또는 디코딩과 같은 컴퓨터 처리 기술이 적용된다. 데이터 신호는 일예로 비디오 신호일 수 있다. 비디오 신호는 통상적으로 움직임 비디오 시퀀스의 비디오 화상(영상)을 나타낸다. 비디오 신호 처리에 있어서, 비디오 신호는 인코딩된 디지털 비트스트림을 형성하기 위해서 특정 코딩 표준에 따라 비디오 신호를 인코딩함으로써 디지털적으로 압축된다. 인코딩된 비디오 신호 비트스트림은 디코딩된 비디오 신호를 제공하기 위해 디코딩될 수 있다.
용어 "프레임"은 일반적으로 비디오 시퀀스의 단위로 사용된다. 프레임은 비디오 신호의 공간 정보를 갖는 라인들을 포함한다. 인코딩 포맷에 따라, 프레임은 하나 이상의 비디오 데이터 필드로 구성될 수 있다. 따라서, 인코딩된 비트스트림의 여러 세그먼트들은 정해진 프레임이나 필드를 나타낸다. 인코딩된 비트스트림은 비디오 디코더에 의한 나중의 검색을 위해 저장될 수 있고, 및/또는, 종합 정보 통신망(ISDN : Integrated Services Digital Network) 및 공중 전화 교환망(PSTN :Public Switched Telephone Network)의 전화 연결, 케이블, 및 직접 위성 시스템(DSS : direct satellite systems)과 같은 송신 채널 또는 시스템을 통해서, 원격 비디오 신호 디코딩 시스템에 송신될 수 있다.
비디오 신호들은 종종 텔레비전(TV) 유형의 시스템에서 사용하기 위해 인코딩, 송신, 및 디코딩된다. 많은 일반적인 TV 시스템들은, 일예로 북미에서, NTSC(미국 텔레비전 시스템 위원회 : National Television Systems Committee) 표준에 따라 동작하고, (30*1000/1001)29.97 프레임/초(fps)로 동작한다. SDTV의 공간 해상도는 때때로 SDTV(표준 선명 TV)로서 언급된다. NTSC는 처음엔 60 사이클 AC 전원 시스템의 주파수에 절반이 되도록 30 fps를 사용하였다. 그것은 고조파 왜곡을 감소시키기 위해서 그것이 전원과 "이위상(out of phase)"이 되도록 하기 위해 29.97 fps로 나중에 변경되었다. PAL(Phase Alternation by Line)과 같은 다른 시스템이 일예로 유럽에서 또한 사용된다.
NTSC 시스템에서, 각각의 데이터 프레임은 통상적으로 홀수 필드와 인터레이싱되거나(interlaced) 인터리빙되는(interleaved) 짝수 필드로 구성된다. 각각의 필드는 화상 또는 프레임의 교호적인 수평 라인에 있는 픽셀로 구성된다. 따라서, NTSC 카메라는, 29.97 fps로 비디오를 제공하기 위해서, 29.97개의 홀수 필드와 인터레이싱되는 29.97개의 짝수 필드를 포함하는, 초당 29.97 ×2=59.94의 아날로그 비디오 신호 필드를 출력한다. NTSC 영상들은 통상적으로 거의 720(h) ×480(v) 활성 픽셀들의 해상도를 갖는다. 따라서, 각 필드는 720 ×480의 인터레이싱된 프레임을 제공하기 위해서 720 ×240이다. 그러한 명세사항(specification)은 CCIRRec.601에서 제공되는데, 그 CCIR Rec.601에서는 영상 포맷, 획득 시맨틱(acquisition semantic), 및 디지털 "표준" 텔레비전 신호에 대한 코딩 부분을 명시하고 있다("표준" 텔레비전은 PAL, NTSC 및 SECAM의 해상도를 갖는다).
여러 비디오 압축 표준이 디지털 비디오 처리를 위해 사용되고, 그것은 정해진 비디오 코딩 표준으로 코딩된 비트스트림을 명시한다. 그러한 표준은 국제 표준화 기구/국제 전기 표준 회의(ISO/IEC) 11172의 동화상 전문가 그룹-1 국제 표준("디지털 저장 매체에 대한 동화상 및 관련 오디오의 코딩)(MPEG-1)과, ISO/IEC 13818의 국제 표준("동화상 및 관련 오디오 정보의 일반화된 코딩")(MPEG-2)을 포함한다. 다른 비디오 코딩 표준은 국제 전기 통신 연합(ITU : International Telegraph Union)에 의해서 개발된 H.261(Px64)이다. MPEG에서, 용어 "화상"은 하나의 데이터 프레임(즉, 두 필드)이나 단일 데이터 필드 중 어느 하나를 나타낼 수 있는 데이터 비트스트림을 나타낸다. 따라서, MPEG 인코딩 기술은 비디오 데이터 필드나 비디오 데이터 프레임으로부터의 MPEG "화상"을 인코딩하는데 사용된다. MPEG-1은 초당 30 프레임(fps)으로 352 ×240의 표준 영상 포맷(SIF)에 입각하여 도출되었다. MPEG 데이터 전송 속도는, 비록 MPEG-1이 초당 1.2 Mbits, 즉 150 KB/초의 데이터 전송속도로 VHS 비디오 품질을 제공하도록 설계되었지만, 가변적이다. MPEG-1 표준에서, 비디오는 엄격하게 비-인터레이싱된다(즉 순차적이다). 순차적인 비디오를 위해서, 프레임의 라인들은 어느 한 순간부터 시작해서 프레임의 하단까지 연속 라인에 걸쳐 계속되는 샘플을 포함한다.
1994년 봄에 채택된 MPEG-2는 MPEG-1에 대한 호환적인 확장인데, 그것은MPEG-1을 토대로 하고, HDTV(고선명 TV)를 지원하기 위한 특징들을 포함하는 다수의 다른 진보한 특징들과 인터레이싱되는 비디오 포맷을 또한 지원한다. MPEG-2는, 부분적으로는, CCIR Rec.601을 사용하여 NTSC-유형의 방송 TV 샘플 전송 속도와 함께 사용되도록 설계되었다.(29.97 fps에 의해 프레임당 720샘플/라인 ×480라인). MPEG-2에 의해 사용되는 인터레이싱에 있어서, 프레임은 두 필드, 즉 상부 필드와 하부 필드로 분할된다. 그러한 필드들 중 하나는 다른 필드보다 한 필드 기간 늦게 시작된다. 각각의 비디오 필드는 개별적으로 송신되는 화상의 픽셀들의 서브세트이다. MPEG-2는 일예로 그 표준에 따라 인코딩된 비디오를 방송하는데 있어서 사용될 수 있는 비디오 인코딩 표준이다. MPEG 표준은 여러 프레임 전송 속도와 포맷을 지원할 수 있다.
움직임 보상은 일반적으로 비디오 신호 처리에서 사용된다. 움직임 보상 기술은 연속적인 화상들 사이에 종종 존재하는 시간적인 상관관계를 이용하는데, 여기에는 일부 대상이나 영상 특징이 한 화상으로부터 다른 화상에서 한 위치로부터 다른 위치로 제한된 경계 내에서 움직이는 경향이 있다. MPEG-2와 같은 MPEG 표준에 따라, 압축된 디지털 스트림에는 I 프레임, P 프레임, 및 B 프레임과 같은 각기 다른 프레임 유형이나 화상 유형이 있을 수 있다. I 프레임, 즉 인트라-프레임은 독립적이다, 즉 그것들은 사전에 송신되어 디코딩된 프레임으로부터의 정보에 기초하지 않는다. 움직임 보상 기술을 통해 인코딩된 비디오 프레임은 예측 프레임, 즉 P 프레임으로서 언급되는데, 그 이유는 그것의 컨텐트가 앞선 I 또는 P 프레임의 컨텐트로부터 예측되기 때문이다. P 프레임은 또한 후속하는 P 프레임에 대한 기초로서 사용될 수 있다. I 및 P 프레임은 모두 "앵커(anchor)" 프레임인데, 왜냐하면 그것들은 앵커 프레임에 기초하여 예측되는 P 또는 B 프레임과 같은 다른 프레임에 대해 기초로서 사용될 수 있기 때문이다. "양방향성" 또는 B 프레임은 B 프레임의 송신에 관계있는 가장 최근에 송신된 두 앵커 프레임으로부터 예측된다. H.261과 같은 다른 표준은 I 및 P 프레임만을 사용한다.
대부분의 MPEG 인코딩 구성은 화상 그룹(GOP)으로 지칭되는 12개 내지 15개의 압축된 프레임 시퀀스를 사용한다. 각각의 GOP는 통상적으로 I 프레임으로 시작하고, 선택적으로 다수의 B 및 P 프레임을 포함한다. 파라미터 M은 종종 GOP 내에 있는 P 프레임 사이의 거리를 나타내고, 파라미터 N은 GOP 내에 있는 프레임의 총 수(즉, 연속적인 GOP에서 I 프레임 사이의 거리)를 나타낸다.
MPEG 비트스트림은 통상적으로 하나 이상의 오디오 스트림 및 타이밍 정보와 같은 다른 데이터와 멀티플렉싱되는 하나 이상의 비디오 스트림을 포함한다. MPEG-2에 있어서, 특정 비디오 시퀀스를 나타내는 인코딩된 데이터는 수 개의 네스팅된(nested) 층, 즉 시퀀스 층, GOP 층, 화상 층, 슬라이스 층(Slice layer), 및 매크로블록 층으로 표시된다. 그 정보를 송신하는데 있어 도움을 주기 위해서, 다수의 비디오 시퀀스를 나타내는 디지털 데이터 스트림은 수 개의 더 작은 단위로 분할되고, 그러한 단위 각각은 각각의 패킷화된 기본 스트림(PES : packetized elementary stream) 패킷에 캡슐화된다(encapsulated). 송신을 위해서, 각각의 PES 패킷은, 차례로, 복수의 고정 길이 전송 패킷 사이에 분할된다. 각각의 전송 패킷은 하나의 PES 패킷에만 관련한 데이터를 포함한다. 전송 패킷은 또한 전송 패킷을디코딩하는데 사용될 제어 정보를 가지고 있는 헤더를 포함한다.
따라서, MPEG 스트림의 기본 단위는 패킷이고, 그 패킷은 패킷 헤더와 패킷 데이터를 포함한다. 각각의 패킷은 일예로 데이터 필드를 나타낼 수 있다. 패킷 헤더는 스트림 식별 코드를 포함하고, 하나 이상의 시간-스탬프를 포함할 수 있다. 일예로, 각각의 데이터 패킷은 패킷-식별자(PID) 필드를 포함하는 첫 번째의 두 8비트 바이트를 구비한 채로 100 바이트 이상의 길이를 가질 수 있다. DSS 애플리케이션에서, 일예로, PID는 SCID(서비스 채널 ID) 및 여러 플래그일 수 있다. SCID는 통상적으로 데이터 패킷이 속하는 특정 데이터 스트림을 고유하게 식별하는 고유의 12-비트 번호이다. 따라서, 각각의 압축된 비디오 패킷은 SCID와 같은 PID를 포함한다.
MPEG-2 인코딩된 영상이 비디오 디코딩 시스템에 의해 수신되었을 때, 전송 디코더는 PES 패킷을 리어셈블링하기 위해서 전송 패킷을 디코딩한다. PES 패킷은, 차례로, 영상을 나타내는 MPEG-2 비트스트림을 리어셈블링하기 위해서 디코딩된다. 정해진 전송 데이터 스트림은 일예로 인터리빙된 전송 패킷과 같은 여러 영상 시퀀스들을 동시에 전달할 수 있다.
일예로, MPEG-2 인코딩된 비디오 비트스트림은, DSS 송신이 사용될 때, DSS 패킷을 통해서 전송될 수 있다. 대부분의 DSS 비디오 프로그램은 544 픽셀/라인 및 480 라인/프레임으로 인코딩된다. 29.97 프레임/초의 모든 프레임이 코딩된다. 초당 코딩된 프레임의 정확한 수는 정확한 시퀀스에 따라 좌우된다. DSS 시스템은 사용자로 하여금 DSS 수신기를 통하여 위성으로부터 방송된 많은 TV 채널을 직접 수신하도록 허용한다. 수신기는 통상적으로 케이블을 통해서 통합된 수신기/디코더 유닛(IRD)에 연결되는 소형의 45.72㎝ 위성 접시형 안테나를 구비한다. 위성 접시형 안테나는 위성 방향으로 조준되고, IRD는 종래의 케이블-TV 디코더와 유사한 방식으로 사용자의 텔레비전에 연결된다. IRD에 있어서, 프런트-엔드(front-end) 회로는 위성으로부터 신호를 수신한 후에, 그 수신된 신호를 원래의 디지털 데이터 스트림으로 변환하고, 그 변환된 디지털 스트림은 전송 추출 및 압축 해제를 수행하는 비디오-오디오 디코더 회로에 제공된다. MPEG-2 비디오를 위해서, IRD는 수신된 압축 비디오를 압축해제하는데 사용되는 MPEG-2 디코더를 포함한다.
MPEG-2에 있어서, 4 개의 각기 다른 "프로파일"이 한정되는데, 각각의 프로 파일은 일예로 영상/화상 해상도와 같은 인코딩된 영상의 각기 다른 복잡도 레벨에 대응한다. 각각의 프로파일은 비트스트림의 확장성(scalability) 및 컬러공간 해상도를 한정한다. 각 프로파일에 대해서, 각기 다른 레벨이 한정되는데, 각 레벨은 각기 다른 영상 해상도에 대응한다. 정해진 프로파일에 대한 여러 레벨은 영상 해상도 및 초당 Y(휘도) 샘플에 대한 최대 및 최소치, 확장 프로파일을 위해 지원되는 비디오 및 오디오 층의 수, 및 프로파일 당 최대 비트 전송 속도를 한정한다. 프로파일과 레벨의 결합은 특정 비트스트림을 처리하기 위해서 디코더의 성능을 한정하는 구조를 생성한다.
방송 애플리케이션을 위한 가장 일반적인 프로파일은 메인 프로파일(MP : Main Profile) 포맷이다. 메인{또는 미디엄(Medium)} 레벨의 메인 프로파일(MP@ML)로써 알려져 있는 MPEG-2 "표준들" 중 하나는 현존하는 SD 텔레비전 표준(즉, NTSC및 PAL)을 따르는 비디오 신호를 인코딩하기 위해서 의도된다. 그 표준은 480 개의 활성 라인을 포함하고 있는 비디오 영상을 인코딩하는데 사용될 수 있고, 각 라인은 2:1 인터레이스 스캔되는 720 개의 활성 픽셀을 구비한다. 수평 및 수직 블랭킹 인터벌(blanking interval)이 그러한 신호들에 추가되었을 때, 그 결과 525 라인 × 858 픽셀들이 된다. 그것들이 디코딩되어 13.5 MHz의 디스플레이 클록 신호로 디스플레이될 때, 그러한 신호들은 NTSC-유형 방송 영상에 대응하는 영상을 생성한다. 고레벨의 메인 프로파일(MP@HL)로서 알려져 있는 다른 표준은 HDTV 영상을 인코딩하기 위해 의도된다.
TV 시스템과 같은 일부 시스템의 품질이 향상됨에 따라, 비디오 송신을 위해 HD-호환성의 인코딩된 비디오 신호를 제공하는 것이 바람직하다. 그러나, SD 및 HD 수신기가 모두 존재할 수 있고, SD 수신기 및 시스템은 개선된 송신/인코딩 표준과 호환적이지 않을 수 있다, 즉 개선된 표준이 "하위 호환(backward compatible)"적이지 않을 수 있다. 일예로, 종래의 SD DSS IRD는 MP@ML 포맷 보다 더 나은 임의의 포맷을 디코딩할 수 없다. 따라서, 일부 DSS 시스템은 HD 데이터 채널뿐만 아니라 HD 채널의 SD 버전을 반드시 송신함으로써, DSS SD 수신기는 그 송신을 수신하여 디코딩할 수 있다. 이것은 매우 비용이 많이 드는 솔루션인데, 그 이유는 그것이 HD 채널 대역 폭 외에도 완전한 SD 채널 대역폭을 취하기 때문이다. 대역폭은 중복된 정보가 송신되기 때문에 허비된다. 그러므로, 중복 또는 여분의 데이터 채널을 송신하여야 하는 것을 회피하기 위해서, 기존 표준과도 또한 하위 호환적인 개선되거나 향상된 신호들을 인코딩하여 송신하기 위한 기술이 요구된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서, 비디오 영상 신호를 인코딩, 송신, 및 디코딩하기 위한 디지털 비디오 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 도 1의 비디오 시스템에 있는 비디오 인코더에 의해서 수행되는 인코딩을 예시하고 있는 흐름도.
도 3은 도 1의 비디오 인코더에 있는 DSS 전송 패킷화기에 의해 수행되는 비트스트림 패킷화를 예시하는 도면.
도 4는 도 2의 시스템과 같은 시스템의 표준 DSS 비디오 디코더에 의해 수행되는 기본 스트림만의 디코딩 동작을 예시하는 도면.
도 5는 도 2의 시스템과 같은 시스템의 변경된 DSS 비디오 디코더에 의해 수행되는 순차적인 비디오 디코딩 동작을 예시하는 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 디지털 비디오 시스템 110 : 비디오 인코더
120 : DSS 채널 130 : 비디오 디코더
본 발명에서는, 비디오 신호를 인코딩 및 디코딩하기 위한 방법과 장치가 제공된다. 초기 프레임 시퀀스 구조에 따라 초기 시간적인 기준을 각각 구비하는 기준 프레임과 비-기준 프레임을 갖는 순차적인 비디오 비트스트림이 수신되는데, 기준 프레임만의 시간적인 기준이 비-기준 프레임을 무시함으로써 리매핑된다(remapped). 기본 및 향상(enhancement) 전송 비트스트림을 제공하기 위해서, 각각, 기준 프레임은 기본 패킷-식별자(PID)와 함께 패킷화되고, 비-기준 프레임은 향상된 PID와 함께 패킷화된다.
본 발명에서, MPEG-2 유형의 인코딩 처리는, 현존하는 MPEG-2 DSS SD IRD와 하위-호환적(backward-compatible)인 인코딩된 비트스트림을 제공하도록 변경되고, 그것은 더 고품질의 비디오를 제공하기 위해서 적절하게 변경된 디코더에 추가 정보를 제공한다.
(실시예)
이제 도 1을 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 비디오 영상 신호를 인코딩, 송신, 및 디코딩하기 위한 디지털 비디오 시스템(100)이 도시되어 있다. 비디오 인코더(110)는 비디오 카메라와 같은 비디오 데이터 소스로부터 비디오 스트림을 수신한다. 상기 비디오 스트림은 고품질의 59.94 Hz(fps) 입력 비디오 데이터 스트림일 수 있다. 도 2와 관련하여 아래에서 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 비디오 인코더는 순차적인 비디오 비트스트림을 생성하기 위해서 MPEG-2 인코더와 같은 인코더를 통해 그 데이터를 인코딩한다. 그것은 일예로 59.94 Hz(fps)의 순차적인 비트스트림일 수 있다. 다음으로, 그 비트스트림은 전송 인코더(전송 IC)와 같은 인코더(110)의 다른 기능 구성성분들에 의해서 두 개의 스트림, 즉 기본 스트림과 향상 스트림으로 분할되고, DSS 채널(120)과 같은 통신 매체를 통해 전송 비트스트림으로써 송신된다.
전송 IC는, 실시예에서, DSS SD IRD와 같은 현존하는 디코더와 하위 호환적이고, MPEG-2 MP@ML 신택스(syntax)와 호환적인 기본 스트림을 생성한다. 따라서, 표준의 비-변경된 DSS SD IRD는 압축된 순차적인 비디오의 기본 스트림 부분을 수신할 수 있다. 따라서 향상된 비디오 송신은 업그레이드되지 않은 SD 수신기 및 디코더에 대해서 명확하다. 즉, 향상된 비디오 송신은 이전의 현존하는 SD 포맷과 하위-호환적이다. 적절하게 변경된 MP@HL 유형의 비디오 디코더와 전송 디코더는 고품질의 순차적인 비디오를 제공하기 위해서 기본 및 향상 스트림을 디코딩하는데 사용될 수 있다. HDTV 또는 EDTV(향상 화질 텔레비전) 디코딩 시스템은 일예로 그러한 목적을 위해 사용될 수 있다.
실시예에서, 기본 스트림은 29.97 Hz(fps)의 프레임 전송 속도, 즉 SDTV 전송 속도를 갖는다. 기본 스트림과 결합된 향상 스트림은, 일예로, EDTV 시스템을 위한 59.94 Hz의 순차적인 비트스트림을 제공하기 위해서 EDTV 디코더에 의해 디코딩될 수 있다. 따라서, 인코더(110)는 기본 및 향상 스트림을 갖는 결합된 스트림을 제공한다. 그것들은 함께 향상된 송신을 형성하며, 향상된 송신은 순차적인 비디오(일예로, 59.94 Hz)를 제공하기 위해서 HDTV나 EDTV와 같이 향상된 수신기 및디코더에 의해 수신 및 디코딩될 수 있다. 기본 스트림은, 29.97 Hz(fps)의 MP@ML 비디오 정보만을 검색하기 위해서, SDTV와 같이, MP@ML 유형의 시스템에 의해서 단독으로 사용될 수 있다.
따라서, 비디오 디코더(130)는 전송 비트스트림을 수신하고, 일예로 모니터(미도시) 상의 디스플레이와 같은 일부 유용한 출력을 제공하기 위해서 복조 및 디코딩을 제공한다. 일실시예에서, 비디오 디코더(130)는 종래의 DSS IRD이고, 그것은 기본 스트림을 추출하고, SDTV의 29.97의 fps 인터레이싱된 비디오를 제공하기 위해서 추출된 기본 스트림을 디코딩한다. 다른 실시예에서, 디코더(130)는 본 발명에 따른 HDTV 디코더나 EDTV 디코더이고, 그것은 EDTV 애플리케이션을 위한 59.94 fps의 순차적인 비디오를 제공하기 위해서 기본 및 향상 스트림 모두를 추출하여 디코딩한다.
다음의 논의에서, 비록 일반적으로는 PID가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이지만, SCID를 사용하는 DSS 실시예가 사용되고, 따라서 SCID에 대한 기준이 사용된다. 실시예에서, 기본이 되는 기본 스트림은 IO P1 P2...P14의 인코딩 순서를 갖는 GOP 비트스트림 구조를 구비한 MPEG-2 MP@ML 비디오 비트스트림이다. 그 GOP에서, M=1, N=15 이고, 시간에 있어서의 GOP 비트스트림 길이는 15프레임/29.97fps=0.5초이다. 디스플레이되는 두 프레임 사이의 시간 간격은 1/29.97초이고, 그것은 NTSC 비디오에 대한 것과 동일한 인터벌이다. 실시예에서, 그러한 기본 스트림은 하나의 SCID(SCID ｉ)를 갖는 DSS 전송 스트림에 패킷화된다.
향상 스트림은 MPEG-2 호환성 비디오 비트스트림이 아니다. 실시예에서, 그것은 B 프레임들만으로 구성되고, B0 B1 B2...B14의 구조를 갖는다. 향상 비트스트림에 대해서, 기본 비트스트림에 관한 한, N=15이다. 디스플레이되는 두 프레임 사이의 시간 간격은 1/29.97초이다. 향상 비트스트림은 기본 비트스트림의 SCID(즉, SCID j)와 다른 SCID를 갖는 DSS 전송 스트림에 패킷화된다.
이제 도 2를 참조하면, 비디오 시스템(100)의 비디오 인코더(110)에 의해 수행되는 인코딩을 예시하는 흐름도(200)가 도시되어 있고, 그것은 DSS 채널(120)을 통해 송신되는 비디오 전송 비트스트림을 생성한다. 실시예에서, 비디오 인코더(110)는 MPEG-2 인코더를 포함하고, 그 MPEG-2 인코더는 59.94 Hz의 순차적인 비디오 비트스트림을 제공한다(단계 201). 그 순차적인 비디오 비트스트림은 다음과 같은 일반적인 GOP 구조 순서를 갖는 M=2, N=30의 GOP 구조를 갖는다:
B0 I1 B2 P3 B4 P5 B6 P7 B8 P9 B10 P11 B12 P13 B14 P15 B16 P17 B18
P19 B20 P21 B22 P23 B24 P25 B26 P27 B28 P29
인코더(110)는 다음과 같이 기본 스트림 내의 기준(I 및 P) 프레임의 시간 기준을 리매핑한다(단계 202):
I1 ⇒ I0
Pn ⇒ P(n-1)/2
기준 프레임의 리매핑 목적은, 그러한 기준 프레임들로만 구성될 기본 스트림이 연속적인 시간 기준을 갖고 MP@ML 디코더의 관점에서 독립적인, 즉 향상 스트림의 존재에도 불구하고 MP@ML 디코더와 하위 호환적이도록 하는 것이다.
다음으로, 비디오 인코더(110)의 전송 IC는 기본 및 향상 비트스트림을 위해서 B 프레임으로부터 I, P 프레임을 각각 분리하고(단계 210), 특정 프레임의 각 패킷에 SCID ｉ나 SCID j 중 어느 하나를 각각 할당한다(단계 211, 212). 다음으로, 비디오 인코더(110)의 DSS 전송 패킷화기는 도 3에 예시된 바와 같이 비트스트림을 패킷화한다(단계 213). 도 3에 도시된 바와 같이, 일예로, 프레임 I0의 여러 패킷들에는(도 3에서는 단지 두 개만이 예시되어 있음) SCID ｉ가 할당된다.
다음으로, 기본 비트스트림 내의 전송 스트림 파라미터들 중 일부가 기본 스트림이 DSS 전송 규격과 호환을 이루도록 리매핑된다(단계 220). 다음으로, 고유의 각 SCID ｉ, j를 포함하는 기본 및 향상 비트스트림은 DSS 채널(120)을 통해 전송되고, 여기서 패킷들은, DSS 채널(120)을 통해서 DSS 신호를 수신하기 위해 위성 접시형 안테나를 포함하거나 또는 거기에 연결되고 IRD를 포함하는 비디오 디코더(130)에 의해 수신된다. IRD 자체는 전송 추출 및 압축해제를 수행하는 비디오/오디오 디코더 회로, 즉 전송 디코더와 MPEG 비디오 디코더를 포함한다.
만약 비디오 디코더(130)가 표준 MPEG-2 DSS 호환성(MP@ML) 디코더라면, 그것은 순차적인 비디오를 제공하기 위해서 완전한 2-부분의 비트스트림을 디코딩할 수 없다. 그러나, 향상된 비트스트림은 현존하는 MPEG-2 DSS 유형의 MP@ML 디코더와 하위 호환적이기 때문에, 디코더(130)는 기본 스트림을 디코딩할 수 있다. 기본 스트림은 MP@ML 스트림이기 때문에, DSS 비디오 디코더(130)는 기본 스트림을 59.94 Hz의 인터레이싱된 비디오 시퀀스로서 디스플레이하기 위해서 그 기본 스트림을 디코딩할 수 있다. 그러한 기본 스트림의 디코딩 동작은 도 4에 예시되어 있는데, 여기서 SCID ｉ로 표기된 패킷은 기본 스트림 패킷이고, SCID j로 표기된 패킷은 향상 스트림 패킷이다. 도시된 바와 같이, SCID ｉ를 포함하는 I 및 P 프레임-패킷들은 디코더(130)의 전송 디코더 회로(IC)에 의해서 추출된 후, 디코더(130)의 MP@ML 호환성 MPEG-2 디코더 유닛에 의해 디코딩된다. 일예로, 프레임 I0을 위해 예시되고 기본 스트림의 부분인 두 개의 SCID ｉ 패킷뿐만 아니라 프레임 P1을 위해 예시된 두 개의 SCID ｉ 패킷이 전송 디코더 IC에 의해 추출된 후, SDTV 품질 비디오를 제공하기 위해서 MP@ML 비디오 디코더에 의해 디코딩된다.
대안적으로, 비디오 디코더(130)는, 순차적인 비디오를 제공하기 위해서, 완전한 2-부분의 비트스트림을 충분히 이용할 수 있는 전송 추출 및 디코딩 유닛을 구비하는 변경된 MP@HL-1440 DSS 디코더일 수 있다. 따라서, 만약 비디오 디코더(130)가 59.94 Hz의 순차적인 비디오 시퀀스를 디코딩할 수 있다면, 그것은 기본 및 향상 스트림 모두를 추출하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 59.94 Hz의 순차적인 비디오를 제공하기 위해서 그것들을 디코딩한다.
따라서, 본 발명에 있어서, 본 발명의 인코딩은, 기본 스트림이 단지 개별적인 SD 스트림처럼 여겨져서, SD IRD가 그것들을 디코딩할 수 있도록 하는 반면에, 특별히 변경된 HD IRD는 순차적인 비디오를 제공하기 위해서 기본 및 향상 스트림 모두를 디코딩할 수 있도록 하는 것을 보장한다. 따라서, 본 발명은 "확장성"을 지원하기 위해 특별한 신택스를 필요로 하지 않고도 "확장가능한" 송신을 지원하기 위해서 비-확장가능한 MPEG 신택스를 사용하는 방법을 제공한다(그렇지 않다면 특별한 신택스는 비-변경된 SD IRD가 송신된 비트스트림으로부터의 데이터를 디코딩할 수 없도록 할 것이다).
상술한 바와 같이, 본 발명은 높은 품질의 인코딩과 호환적인 최신의 디코더에 의한 고품질의 순차적인 비디오로 디코딩될 수 있는 비트스트림 내의 비디오 시퀀스를 인코딩할 수 있는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. (a) 초기 프레임 시퀀스 구조에 따라 초기 시간 기준(initial temporal reference)을 각각 갖는 기준 프레임과 비-기준 프레임을 포함하는 순차적인 비디오 비트스트림을 수신하는 단계와;
    (b) 상기 비-기준 프레임을 무시함으로써 상기 기준 프레임의 상기 시간 기준을 리매핑(remapping)하는 단계와;
    (c) 기본 및 향상 전송 비트스트림(base and enhancement transport bitstreams)을 제공하기 위해서, 각각, 상기 기준 프레임을 기본 패킷-식별자(PID) 과 함께 패킷화하고, 상기 비-기준 프레임을 향상 PID와 함께 패킷화하는 단계를
    특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, MP@ML 디코딩된 비디오 비트스트림을 제공하기 위해서, 상기 기본 PID를 갖는 패킷만을 MP@ML 디코더를 통해 추출하여 디코딩하는 단계를 또한 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 기본 및 향상 비트스트림을 제공하기 위해서, 상기 기본 PID 및 상기 향상 PID 모두를 갖는 패킷을, MP@ML 디코더를 통해 추출하여 디코딩하고, MP@HL 디코딩된 비디오 비트스트림을 제공하기 위해서 상기 비트스트림을 결합하는 단계를 또한 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 기준 프레임은 I 및 P 프레임을 포함하고, 상기 비-기준 프레임은 B 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 단계(b)는 상기 기준 프레임이 연속적으로 번호가 매겨지도록 하기 위해서 상기 기준 프레임의 상기 시간 기준을 리매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서, 각각의 PID는 서비스 채널 식별자(SCID)인 것을 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  7. 비디오 신호를 인코딩하기 위한 장치(110)로서,
    (a) 초기 프레임 시퀀스 구조에 따라 초기 시간 기준을 각각 갖는 기준 프레임과 비-기준 프레임을 포함하는 순차적인 비디오 비트스트림을 수신하고, 상기 비-기준 프레임을 무시함으로써 상기 기준 프레임만의 상기 시간 기준을 리매핑하기 위한 리매퍼(remapper)(202)와;
    (b) 기본 및 향상 전송 비트스트림을 제공하기 위해서, 각각, 상기 기준 프레임을 기본 패킷-식별자(PID)와 함께 패킷화하고, 상기 비-기준 프레임을 향상 PID과 함께 패킷화하기 위한 전송 패킷화기(210 내지 213)를
    특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하기 위한 장치.
  8. 제 7항에 있어서, MP@ML 디코딩된 비디오 비트스트림을 제공하기 위해서, 상기 기본 PID를 갖는 패킷만을 추출하여 디코딩하기 위한 MP@ML 디코더를 또한 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하기 위한 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 기본 및 향상 비트스트림을 제공하기 위해서, 상기 기본 PID 및 상기 향상 PID 모두를 갖는 패킷을, MP@ML 디코더를 통해 추출하여 디코딩하고, MP@HL 디코딩된 비디오 비트스트림을 제공하기 위해서 상기 비트스트림을 결합하기 위한 MP@HL 디코더를 또한 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하기 위한 장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 기준 프레임은 I 및 P 프레임을 포함하고, 상기 비-기준 프레임은 B 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하기 위한 장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 리매퍼는 상기 기준 프레임이 연속적으로 번호가 매겨지도록 하기 위해서 상기 기준 프레임의 상기 시간 기준을 리매핑하는 것을 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하기 위한 장치.
  12. 제 7항에 있어서, 각각의 PID는 서비스 채널 식별자(SCID)인 것을 특징으로 하는, 비디오 신호를 인코딩하기 위한 장치.
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