KR100290312B1

KR100290312B1 - 부호화된비디오신호의우선순위처리장치

Info

Publication number: KR100290312B1
Application number: KR1019940006471A
Authority: KR
Inventors: 로날드조셉콜크진스키
Original assignee: 락스 죠셉 제이.; 알씨에이 라이센싱 코오포레이숀
Priority date: 1993-04-02
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 2001-09-17
Also published as: CN1104013A; JPH0779432A; KR940025346A; DE69425010T2; SG93759A1; JP3708974B2; EP0618730B1; US5361097A; TW275178B; CN1073327C; DE69425010D1; EP0618730A3; EP0618730A2

Abstract

고선명 텔레비젼 신호를 처리하는 시스템은 MPEG 형 인코더로 부터 발생되는 부호어 데이타스트림에 응답하는 부호어 우선 순위 결정기(30-34, 40-44)를 포함하한다. 우선 순위 결정기는 주어진 이미지 데이타 그룹내의 높은 우선 순위와 표준 우선 순위의 부호어 사이에 중지점을 표시하기 위해 플래그를 발생시킨다. 우선 순위 결정기가 우선 순위 중지점이 형성되는 곳을 결정하기 위해 부호어를 분석하는 기간동안 널 부호어(26)가 부호어 데이타스트림에 삽입된다. 널 부호어는 부호어를 셀에 패킹하는 다음의 전송 처리기(50)에 의해 무시된다.

Description

부호화된 비디오 신호의 우선 순위 처리 장치

제1도는 본 발명에 따른 장치를 구비한 우선 순위 처리기를 포함하고 고화질 텔레비젼(HDTV) 데이타와 같은 비디오 데이타를 처리하기 위한 시스템의 일부를 나타내는 도면.

제2A도 및 제2B도는 부호화된 비디오 신호의 이미지 필드/프레임을 나타내는 도면.

제3도는 본 발명에 따른 장치를 구비한 부호어 우선 순위 처리기를 포함하는 HDTV 부호화 시스템의 블록도.

제4도는 제3도 시스템의 부호화/압축 장치에 의해 발생되는 데이타 블록 생성을 나타내는 도면.

제5도는 제3도 시스템의 부호화 압축 장치에 의해 공급되는 데이타 포맷을 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 데이타 소스 14 : 처리기/압축기

20 : 우선 순위 처리기 22 : 버퍼

24 : 제어 장치 25 : 시스템 클록 발생기

26 : 비교기 및 널 부호어 발생기 28 : 시간 다중화 장치

30 : 레지스터 32 : 비교기 및 플래그 발생기

34 : 지연 회로 36 : 부호어 버퍼

40 : 우선 순위 플래그 발생기 41 : 다중화 장치

42 : 중지점 분석기 44 : RAM

48 : 블록 50, 312 : 전송 처리기

55 : 출력 처리기

본 발명은 부호화된 비디오 신호를 처리하기 위한 장치, 특히 MPEG 표준에 따라 가변 길이 부호화(VLC:Variable Length Coding) 처리된 비디오 신호의 우선 순위를 처리하는 장치에 관한 것이다.

Raychaudhuri 등에게 특허 허여된 미국 특허 제5,122,875호에는 MPEG와 같은 가변 길이 부호화 처리된 고화질 텔레비젼(이하, HDTV라 칭함) 신호를 처리하는 시스템이 개시되어 있다. MPEG는 국제 표준화 기구(ISO)에 의해 확정된 표준화 부호화 포맷이다. 이 포맷은 "국제 표준화 기구"의 문서(1991년 11월 23일 개정 ISO/IEC DIS 11172, 디지탈 저장 매체용의 동화상 및 관련 음성의 부호화(Coding for Moving Pictures and Associated Audio for Digital Storage Media))에 기재되어 있으며, 이 문서는 통상적인 부호 포맷에 대한 설명을 위해 본 명세서에 참조된다. Raychaudhuri의 시스템은 부호어를 높은 우선순위 부호어(codeword) 및 낮은 우선 순위의 부호어 시퀀스로 분리하는 우선 순위 선택기를 포함한다. 높은 우선 순위 및 낮은 우선 순위의 부호어 시퀀스는 이미지 재생시 비교적 더 중요한 압축 비디오 데이타 및 비교적 덜 중요한 압축 비디오 데이타에 대응한다.

우선 순위 선택기는 소정의 이미지 슬라이스(slice)에 대한 높은 우선 순위 및 낮은 우선 순위 세그먼트(segment) 사이의 중지점(breakpoint)을 계산하기 위하여 부호어를 분석한다. 도시되는 바와 같이 "슬라이스"는 MPEG 부호화 신택스의 계층(layer)중 하나의 계층에 대응하는 이미지 세그먼트이다. 부호어 데이타스트림은 전송(transport) 처리기로 전달되는데, 이 전송 처리기는 헤더부와 페이로드(payload)부를 각각 포함하는 전송 셀로 부호어 데이타를 패킹(packing)하며 출력 HP 및 SP 데이타스트림을 공급한다.

예를 들면 단일 클록만을 요구함으로써 시간 요구 조건을 단순화하기 위해, 동기 동작을 나타내는데 데이타 우선 순위 처리 시스템의 우선 순위 선택기 장치가 바람직하다. 또한, 우선 순위 선택기는 우선 순위 처리된 데이타가 수신되어 출력 채널로 전송되기에 앞서 전송 처리기에 의해 패킹되는 경우 부호어데이타 스트림이 표준 데이타 포맷, 예를 들어 MPEG와 호환성이 없게 하지 않고도 부호어 데이타 스트림을 처리하는 데 바람직하다.

본 발명에 의한 장치는 전술된 부호어 관계에 따라 부호어 데이타스트림을 복수의 부호어 시퀀스로 용이하게 분할하는 부호어 우선 순위 처리기에 포함된다. 개시된 바람직한 실시예에서, 부호어 우선 순위 처리기가 높은 우선 순위(HP)와 표준 우선 순위(SP) 부호어 사이의 어느 곳에 중지점을 형성할 것인지를 결정하기 위해 부호어 시퀀스의 분석을 중단하는 그 기간 동안 부호어 우선 순위 처리기는 널(null) 부호어를 부호어 스트림에 삽입한다. 널 부호어는 부호어를 셀에 패킹하는 이하의 전송 처리기에 의해 무시되며 그에 따라 MPEG 방식과의 호환성이 유지된다.

제1도에서, HDTV 소스(10)로부터의 디지탈 비디오 데이타는 처리기 (14)에서 MPEG와 같은 가변 길이 부호화(즉, 데이타 압축) 처리된다. 데이타 소스(10)는 제2B도에 도시된 바와 같은 출력이 나타나도록 원래의 이미지 필드/ 프레임 데이타(제2A도에 도시)의 시퀀스를 재배열한다. 재배열된 순서는 MPEG와 같은 포맷으로 부호화된 프레임의 압축 시퀀스를 발생하는 처리기/압축기(14)로 공급된다. 이 포맷은 계층적이며 제5도에 단축 형태로 도시되어 있다. MPEG 계층 포맷은 각각의 헤더 정보를 갖는 복수의 계층을 포함한다. 각각의 헤더는 명목상 개시 부호, 각 계층에 관련된 데이타 및 헤더 확장을 추가하기 위한 여분을 포함한다. 많은 헤더 정보(상기 참고로 든 MPEG 문서에 개시됨)는 MPEG 시스템 환경에서 동기화시키기 위해 필요하다. 압축 비디오 데이타, 즉 제5도에 표시된 바와 같이 계층적으로 포맷화되어 가변 길이 부호화된(VLG) 병렬 부호어는 처리기(14)에서 처리되어 FIFO 우선 순위 분석 버퍼(22)로 전송되며, 이 버퍼는 우선 순위 처리기(20)의 분석 회로에 의해 분석되기 전에 즉시 부호어를 저장한다.

처리기(14)는 우선 순위 처리기(20)에 의해 요구되는 부호어 유형 데이타를 포함하는 부호어를 발생한다. 특히 처리기(14)는 각각의 병렬 입력 부호어를 7 비트 유형 필드와 15 비트 값 필드를 나타내는 병렬 22 비트 등가 포맷으로 전달하도록 다수의 ROM을 이용한다. 이러한 유형 필드는 MPEG 계층내에서 의미가 상이하고 상대적 우선 순위가 상이한 부호어를, 즉 유형에 기초하여 구별하는 정보를 포함한다. 값(value) 필드는 특정 부호어 유형에 대해 양적 정보를 포함한다. 값 필드의 모든 15 비트가 항상 사용되지는 않는다. 예컨대, 유형 "51"은 모션 벡터(motion vector)이며, 그와 관련한 9-비트값은 벡터의 크기를 표시한다. 처리기(14)는 그 부호어의 길이를 나타내는 각 부호어를 동시에 갖는 길이 단어(length word)를 병렬 비트 포맷으로 개개의 버스들에 공급한다. Raychaudhuri의 미국 특허 제5,122,875호에는 MPEG와 같이 계층적으로 층이 형성된 압축 비디오 데이타를 제공하기 위해 구성 소자(14)에 사용될 수 있는 압축기 장치의 일례가 개시되어 있다.

처리기(14)로부터의 22-비트 부호어는 (유효한) 새로운 부호어가 수신될 준비가 되어 있을 때 버퍼(22)에 알리는 처리기(14)로부터의 WRITE 신호와 함께 우선 순위 처리기(20)로 비동기적으로 공급된다. 버퍼(22)에 기록될 유효 부호어에 대해 기록 인에이블 클록(WRITE EN)이 공급된다. 시스템 클록 발생기(25)에 의해 발생된 23.6 MHz의 READ 신호는 우선 순위 처리기(20)의 모든 구성소자에 의해 사용되는 단일 시스템 클록이다. 버퍼(22)가 처리기(14)로부터 데이타를 수신하고 다른 시간에서는 금지되는 것을 제어 장치(24)가 검출하면 제어 장치(24)에 의해 판독 이에이블 신호(READ EN)가 발생된다. READ EN 신호의 다른 특징을 이하에서 설명하기로 한다.

우선 순위 처리기(20)는 한번에 부호어 데이타스트림 슬라이스중 하나를 분석하고 우선 순위 처리기가 중지점의 값을 계산하는 각 슬라이스를 HP 및 SP 세그먼트로 우선 순위를 처리하는 분석 기간동안 슬라이스들 사이에 널 부호어(지정된 길이의 제로(0)를 갖는 부호어)를 삽입한다. 결과적으로 이들 세그먼트는 전송 처리기(50)에 의해 HP 또는 SP 셀로 패킹된다. 하나의 슬라이스는 제4도 및 제5도와 과련하여 도시되고 기술된 바와 같은 전술한 MPEG 이미지 세그먼트이다. 관련된 부호어의 비트 길이를 나타내는 병렬 길이어는 널 부호어를 포함하는 각각 의 부호어와 연관된다. 널 부호어는 처리기(14)에 의해 어떠한 부호어도 발생되지 않는 기간동안(즉, 모션 또는 이미지의 세부를 거의 또는 전혀 포함하지 않는 이미지 간격동안) 삽입된다. 널 부호어는 처리기(20)의 동기 동작을 용이하게 하고 단일 시스템 클록(READ)의 사용을 허용한다. 각각의 널 부호어와 관련된 길이어(length word)가 제로 값으로 할당되기 때문에 데이타 패킹 동작동안 전송 처리기(50)는 널 부호어를 무시한다.

버퍼(22)는 종래의 것이어도 좋다. 예컨대, 버퍼(22)는 각 부분에 15 비트 값의 부호어를 수신하기 위한 한 쌍의 병렬식 8-비트폭 버퍼와 7 비트 유형의 부호어를 수신하기 위한 8-비트폭 버퍼를 포함한다. 인티그레이티드 디바이스 테크놀러지사(Integrated Device Technology)에 의해 제조된 버퍼 유형 IDT 72241은 이 목적에 적합한 8 비트폭 장치이다. 이들 8 비트 장치로부터의 버퍼링된 출력은 각각의 D 플립-플롭을 통해 버퍼(22)의 값 및 유형 부호어 출력부로 전달되며, 이 D 플립-플롭은 READ 신호에 의해 클록되며 각각의 8-비터 버퍼의 출력으로부터 입력되는 "D" 데이타를 수신한다. READ-EN 신호는 8 비트 버퍼로부터 출력 D 플립-플롭으로의 데이타의 흐름을 허용하거나 금지하는 게이트를 제어하기 위해 사용된다.

부호어는 READ 클록에 응답하여 한번에 하나의 부호어가 버퍼(22)로부터 동기적으로 판독되고 슬라이스들 사이에서 판독을 중단시키지 않는다. 시간 다중화 장치(28)는 버퍼(22)가 비어 있는 동안과, 우선 순위 중지점이 소정의 슬라이스에 대하여 계산되고 있는 분석 기간 동안에 버퍼가 판독하지 않는 기간 동안 버퍼(22)로부터의 데이타 스트림에 널 부호어를 삽입한다. 널 부호어 및 관련(제로) 길이어는 비교기 및 널 부호어 발생기(26)에 의해 발생된다. 상기 장치(26)의 비교기 부분은 버퍼(22)의 출력을 모니터링하고 화상 개시 부호어(각 화상 프레임 전에 즉시 발생)와 슬라이스 개시 부호어(각 이미지 슬라이스 전에 즉시 발생)의 발생을 감지하도록 프래그래밍된다. 예컨대, 슬라이스 개시 부호어의 출현은 소정의 슬라이스(N)가 버퍼(22)로부터 판독되고 다음 슬라이스(N+1)가 버퍼(22)에 기록될 예정이하는 것을 나타낸다. 중지점 분석기(42)에 의한 슬라이스 데이타의 분석 동안에 소정수의 클록 사이클을 소모하는데, 그 종료시에 버퍼는 READ EN 신호에 응답하여 다시 판독 가능하도록 되고 널 단어(null word) 발생이 중단된다. 널 부호어와 그 관련 병렬 길이어는 시간 다중화 장치(MUX)(28)의 한쪽 입력부에 공급되고, 다른쪽 입력부는 버퍼(22)로부터 출력되는 데이타 값 및 유형을 수신한다.

READ 시스템 클록으로 클록킹되는 레지스터(30)는 다중화 장치(28)가 클록킹되는 장치가 아니고 시간 지연의 원인이 될 수도 있다는 사실 때문에 발생할 수 도 있는 타이밍 불일치를 설명하기 위하여 데이타스트림을 재조정한다. 레지스터(30)의 동기 부호어 출력은 비교기 및 플래그 발생기(32)를 통해서는 부호어 버퍼(36)의 한쪽 입력부에, 그리고 3 클록주기의 지연망(34)을 통해서는 부호어 버퍼(36)의 다른쪽 입력부에 공급된다. 비교기 및 플래그 발생기(32)의 비교기 부분은 4 개의 관련 지시기, 즉 플래그를 발생시키기 위하여 4 개의 부호어 유형을 검출하도록 프로그래밍되므로 이들 부호어 유형은 전송 처리기(50)에 의해 수신되는 경우 적절하게 표시된다. 전송 처리기에 의해 요구되는 4 개의 플래그는 그룹 개시 플러그, 화상 개시 플러그, 레코드 헤더 플래그 및 매크로블록 어드레스 증분 플래그이다. 플래그는 부호어 스트림과 평행하게 전달된다.

비교기 및 플래그 발생기(32)는 "I" 플레임(제4도 및 5 도와 관련하여 도시되고 설명됨)에 대한 화상 개시 부호어 앞에 그룹 개시 플래그 1 부호어를 발생시키므로 2 클록 지연된채 부호어 버퍼(36)를 통과한다. 그룹 개시 플래그는 화상개시 부호어 앞의 1 부호어인 널 부호어와 일치한다. 화상개시 플래그는 각 프레임(제4도의 I.P.B프레임)의 화상개시 부호어와 일치하여 발생된다. 화상개시 플래그는 화상개시 부호어 유형을 검출하고 그 플래그를 3클록 주기 지연되게 부호어 버퍼(36)에 통과시킴으로써 발생되므로 화상 개시 부호어와 시간이 맞춰진다. 레코드 헤더 플래그는 슬라이스 개시 부호어전의 1 부호어인 모든 슬라이스의 초기에 발생하며, MUX(41)의 동작에 의해 우선 순위 중지점 값으로 후에 대체되는 널 부호어와 일치된다. 레코드 헤더 부호어는 관련 슬라이스에 대해 우선 순위 중지점을 표시하는 값을 포함한다. 비교기 및 플래그 발생기(32)의 비교기 부분은 슬라이스 개시 유형 부호어를 검출하여 슬라이스 개시 플래그를 2 클록 지연되게 부호어 버퍼(36)로 출력한다. 레코드 헤더 부호어가 소정수의 사이클 후에 부호어 버퍼(36)로부터 출력되는 경우 현재의 슬라이스에 대한 우선 순위 중지점 값을 분석기(42)로부터 얻을 수 있고 그 값은 다중화 장치(41)에 의해 레코드 헤더와 일치하는 널 부호어의 값 필드에 삽입된다. 버퍼(36)의 FLAG 출력 라인은 레코드 헤더 플래그가 버퍼(36)의 FLAG 출력 라인에서 나타날 때 우선 순위 중지점 값이 그 레코드 헤더와 일치하는 널 단어의 값 필드에 삽입되도록 다중화 장치(41)의 제어 입력부에 공급된다. 중지점 값은 전송 처리기(50)가 레코드 헤더 자체를 형성할 때 이용가능한 상기 값을 가지도록 레코드 헤더 플래그와 관련된 널 단어의 값 필드에 삽입된다. 매크로블록 어드레스 증분 지시기 플래그는 매크로블록의 개시를 나타내며 매크로블록 어드레스 증분 부호어 유형이 감지되면 매크로블록 어드레스 증분 부호어와 일치하여 발생된다.

부호어 버퍼(36)는 이 실시예에서는 길이가 8192 클록주기인 고정된 수의 클록주기이다. 부호어가 지연회로(34)로부터 버퍼(36)로 입력될 때 비교기 및 플래그 발생기(32)에 의해 발생된 플래그는 그들 각각의 부호어와 시간이 맞추어지고 버퍼(36)를 통해 그들과 함께 전송된다. 버퍼(36)에 의해 발생되는 고정된 길이의 긴 지연 시간은 중지점 분석기(42)와 그 관련 회로가 1 슬라이스내의 부호어에 대한 통계를 처리하고 우선 순위 중지점 값을 발생시키게 하여 그들이 버퍼(36)로부터 출력될 때 부호어의 우선 순위를 처리하는 데 충분하다.

버퍼(36)로부터의 적절히 시간이 정해진 부호어 및 플래그는 중지점 분석기(42)로부터의 우선 순위 중지점 값을 수신하는 우선 순위 플래그 발생기 (40)의 각 입력부에 병렬로 전달된다. 우선 순위 플래그 발생기(40)로부터의 출력 부호어는 역처리기(48)에 의해 처리기(14)의 입력부에서의 부호어 포맷과는 반대로 번역되며, 전송 처리기(50)에 의해서는 헤더와 데이타(페이로드)부를 구비하는 HP 및 SP 셀 또는 전송 패킷에 배열된다. 전송 처리기(50)로부터의 HP 및 SP 패킷은 데이타 채널을 통해 전송되기 전에 출력 처리기(55)에 의해 처리된다. 3도 및 Raychaudhuri 등의 미국 특허 제5,122,875호에 기술된 바와 같이 출력 처리기(55)는 레이트 버퍼(rate buffer), 오류 보정 및 모뎀 네트워크를 포함할 수 있다. Raychaudhuri 의 특허는 또한 후술하는 바와같이 MPEG 와 같은 계층적 부호와, 우선 순위 처리의 목적을 위한 부호어 분석 및 전송 처리에 사용될 수 있는 네트워크에 대해 기술하고 있다.

슬라이스 우선 순위 중지점과 후속의 우선 순위 처리된 HP 및 SP 비트 스트림을 설정하기 위하여 우선 순위 처리 회로는 다음의 슬라이스 시간 간격동안 우선 순위 처리기에 입력되는 새로운 부호어에 의해 야기될 수도 있는 변경에 의해 영향을 받지 않는 그 슬라이스에 대한 데이타 통계를 필요로 한다. 이러한 문제점을 처리하기 위한 하나의 구성은 "핑퐁(ping-pong)" 식으로 동작하는 두개의 우선 순위 분석 입력 버퍼의 사용을 포함하는데, 그렇게함으로써 현재의 슬라이스에 대한 부호어는 하나의 버퍼에 기록되는 반면 이전 슬라이스에 대한 부호어는 다른 버퍼로부터 판독된다. 이러한 종류의 2 중 버퍼 장치는 전술한 Raychaudhuri 특허에 기술된 시스템에서 사용된다. 비록 2 중 버퍼 기술을 적절하게 적용하더라도 두개의 버퍼가 요구되기 때문에 하드웨어의 비용이 증가한다. 또 시간 제어 신호를 발생시키는 신호는 가변 길이 부호화된 슬라이스 부호어가 통상적으로 상이한 길이를 나타내기 때문에 복잡하다. 제1도의 우선 순위 처리기는 입력 버퍼(22)의 형태로 단 하나의 입력 버퍼만을 사용하는 보다 간단하고 값싼 구성을 제공하며 부호화기(12)가 데이타를 송신하지 않는 시간 간격의 이점을 갖는다.

제어 장치(24)로부터 버퍼(22)로 공급된 판독 가능 신호(READ EN)는 단일 버퍼(22)를 포함하는 입력 버퍼 구성을 용이하게 해준다. 전술한 바와같이 READ EN 신호는 버퍼(22)로부터 어떠한 부호어도 판독되지 않고 버퍼(22)가 비어있을 때 존재하지 않는다. 이 때 널 부호어는 부호어 데이타스트림이 동기를 유지하도록 다중화 장치(28)를 통해 데이타스트림에 삽입된다. 버퍼(22)는 READ EN 신호가 중지점 분석 기간의 종료시에 나타나면 데이타 판독을 개시하고, READ EN 신호가 금지되고 널 부호어가 장치(26, 28)를 통해 데이타스트림에 삽입되는 경우에는 정상적으로는 버퍼(22)내의 부호어 재고가 고갈되도록 입력 부호어 스트림의 중단이 나타나지 않으면(즉, 세부(detail)가 거의 없거나 전혀 없는 이미지에 응답하여) 계속해서 판독할 것이다. READ EN 신호는 또한 제어장치(24)가 버퍼(22)의 출력에서 화상 개시 부호어 유형 또는 슬라이스 개시 부호어 유형을(예컨대, 비교기에 의해) 감지하면 또한 금지된다. 이 조건은 버퍼 판독 동작전에 즉시 버퍼(22)로부터 판독된 데이타가 이전 이전 슬라이스(N)에 속하는 모든 것을 중단시키고 새로운 슬라이스(N+1)가 막 개시하려고함을 나타낸다.

부호어 자체가 버퍼(22)로부터 외부로 클록되기 전에 이들 부호어 유형의 감지가 나타나면 부호어는 버퍼(22)의 출력 레지스터에 남게되지만 READ EN 신호는 금지된다. 이 동작은 슬라이스의 종료를 검출하고 다음 슬라이스 개시 부호어 또는 화상 개시 부호어를 관찰해야 할 필요가 있기 때문에 필수적이다. 그러므로 검출될 특정 부호어는 비록 그것이 현재의 슬라이스 간격의 종료를 검출하는데 사용되더라도 다음 슬라이스 간격까지 버퍼(22)에 유지될 것이다. READ EN 신호가 디스에이블되면 우선 순위 처리기는 분석 모드에 존재하며 입력 부호어는 장치(14)에 더이상의 데이타가 허용될 수 없다는 것을 나타내는 전송 준비 제어 신호가 금지되는 시간에서 그 입력부호어가 소정용량에 달할 때까지 버퍼(22)내에 백업된다.

슬라이스 우선 순위 중지점의 결정은 중지점 분석기(42)와 2-포트 RAM(44) 사이의 상호작용을 포함하는데, 이것은 슬라이스 분석 기간에 걸쳐 동작하며 각각의 슬라이스 분석 기간후에 클리어된다. 슬라이스 데이타 누산 방식에서는 입력 버퍼(22)가 데이타를 판독해내는 동안 RAM(44)은 제1 어드레스 포트에서 슬라이스 부호어 유형 데이타를 수신한다. 분석 기간까지의 상기 부호어 유형의 이전의 모든 발생에 대해 누산된 관련 길이어는 RAM(44)의 제1 데이타 포트를 통해 누산기로 송신된다. 길이어는 각각 관련된 부호어의 비트 길이를 나타내는 가변 길이 부호어의 발생과 동시에 처리기(14)에 의해 발생되어 누산기의 다른 입력노드로 송신된다. 누산기의 출력은 분석 기간의 지점에서 특정 부호어 형태에 대한 갱신된 총 부호어 비트를 포함하며, 제2 데이타 포트에 의해 RAM(44)에서 재기록된다. 데이타 분석 모드동안 RAM(44)에 대한 소스인 데이타 및 어드레스의 소스가 변경된다. 최우선 순위의 부호어 유형을 나타내는 어드레스 0 으로부터 최하위 우선 순위 부호어 유형을 나타내는 최상위 부호어 유형값까지 계수하는 증분기 출력은 RAM(44)의 제1 어드레스 포트로 전송된다. 그러므로 제1 데이타포트는 각각의 연속적인 하위 우선 순위 부호어 유형에 대해 누산된 비트 길이를 누산기의 한쪽 입력 노드에 송신할 것이다. 누산기의 다른쪽 입력은 누산기가 모든 부호어 유형의 총 비트 길이를 중요도가 낮은 순서로 효과적으로 합산할 수 있도록 그 자신의 출력으로부터 피드백된다. 총계가 신호 HP FRAC BITS(후술됨)의 값에 도달하는 시점에서, 총계가 HP FRAC BITS 값에 도달하게 하는 총 비트길이를 갖는 부호어 유형은 그 분석 기간의 우선 순위 중지점에 사용될 것이다. RAM(44)의 제2 어드레스 포트는 증분기 계수의 지연된 버전을 수신하고 제2 데이타 포트는 위치를 클리닝하도록 제로의 값을 송신하며 다음 분석 기간의 누산 모드를 위한 RAM 을 준비한다.

각각의 부호어 유형에 대해 RAM(44)에 의해 누산 및 기억된 길이 값은 RAM(44)의 제2 데이타 포트를 통해 분석기(42)로 전달된다. 데이타 질의 신호 INTERR 은 분석기(42)로부터 RAM(44)의 제2 어드레스 포트로 전달된다. RAM(44)은 질의 신호에 의해 부호어 유형과 길이 데이타를 누산하는 과정에서 다음 메모리 어드레스로 증분되므로 다음 어드레스로부터의 데이타는 분석을 위해 장치(42)로 송신된다. 최상위 우선 순위 데이타에 대응하는 최상위 어드레스를 개시하면 RAM(44)은 입력 신호 HP FRAC BITS 에 의해 지정된 어드레스가 도달될때까지 각 부호어 유형에 대한 부호어 길이 값을 중요도가 낮아지는 순서로 누산하여 누산 부호어 길이값을 분석기(42)에 출력한다.

분석기(42)는 누산된 부호어 길이 값과 입력 신호 HP FRAC BITS 값의 함수로서 우선 순위 중지점을 결정한다. 이 신호는 분석되는 슬라이스에 대한 높은 우선 순위의 채널에 전달되도록 된 목표 비트수를 장치(42)내의 중지점 결정 회로에 표시한다. 신호 HP FRAC BITS 는 현재 분석되는 슬라이스내의 비트수와 높은 우선 순위-대-총비트 레이트의 백분율을 나타내는 알고리즘적으로 결정된 파라미터 HP FRAC 의 곱이다. 기본적으로 HP FRAC 는 예컨대 부호화 레이트 버퍼로부터 수신된 버퍼 점유 정보와 비트 할당 정보의 함수로서 프레임 간격에 대하여 동적으로 계산된 데이타-스프릿(data-split) 파라미터이다. 분석되는 슬라이스 비트의 수는 마이크로프로세서(도시 생략)에 의해 계산되고 파라미터 HP FRAC 는 Joseph 의 미국 특허 제5,144,425 호에 기술된 바와같이 계산된다. Joseph의 특허는 또한 길이 및 유형 부호어에 그리고 HP FRAC 파라미터에 대응하는 값에 응답하는 중지점 분석기 및 누산기를 포함하는 장치에 대해 개시하고 있다.

슬라이스(N)의 부호어가 장치(42)에 의해 분석되는 동안(이때 널 단어는 데이타스트림에 삽입됨), 후속 슬라이스의 부호어는 그들이 장치(14)에 의해 송신될 때 장치(22)내에서 버퍼링된다. READ EN 신호가 분석 기간 동안에는 금지되기 때문에 다음 슬라이스에 대해 버퍼(22)에 의해 기억된 부호어의 양은 계속 증가한다. 그러나, 이것은 비록 장치(14)가 상당량의 데이타를 버퍼(22)에 송신할 수 있더라도 처리되는 이미지가 세부 또는 모션 정보를 거의 또는 전혀 갖지 않는 경우처럼 비교적 긴 시간동안 데이타가 없는 것으로 관찰될 수 있기 때문에 문제가 발생하지는 않는다. 이들 유휴 기간을 이용함으로써 버퍼(22)는 포착될 수 있고 다음 데이타 버스트가 장치(14)로부터 갑자기 수신되기 전에 판독 출력 처리에 의해 궁극적으로 비어 있는 상태로 된다.

버퍼(22)는 장치(14)가 다음 부호어 버스트를 버퍼(22)에 송신할 준비가 되면 완전히 또는 거의 채워 질 수 있다. 이 경우 장치(14)와 관련된 출력 버퍼에 데이타를 송신하지 못하도록 명령하는 버퍼(22)으로부터의 TRANSPORT READY 신호가 금지되며, 이것에 의해 장치(14)의 출력 버퍼는 판독 출력하기 보다는 계속해서 충전한다. 이 작용은 안전한 메카니즘을 제공하여 장치(14)와 우선 순위 처리기 (20) 사이에서 데이타가 손실되는 것을 방지해준다. 만약 버퍼(22)의 용량이 충분히 크면 TRANSPORT READY 신호는 거의 사용되지 않을 것이다.

지금까지 설명한 시스템에서는 비동기 입력 부호어가 널 단어 삽입에 의해 동기 부호어 데이타스트림으로 변환되므로 그 뒤의 하드웨어가 공통 클록에 응답하여 동작할 수 있다. 하드웨어 요구조건은 단일 입력 FIFO 버퍼, 2 중 포트 RAM 및 분석기만을 필요로 하고 있기 때문에 단순화되고 한편, 시간을 최소화하는 동안 인코더로부터의 데이타스트림이 중단되어야 하는 회수를 최소화시킨다.

우선 순위 플래그 발생기(40)는 우선 순위 중지점에 의해 결정된 바와 같은 높은 우선 순위 및 표준 우선 순위의 부호어 시퀀스가 존재함을 각각 나타내는 높은 우선 순위 및 표준 우선 순위 플래그를 발생시킨다. 이것 때문에 플래그 발생기(40)는 분석기(42)로부터의 우선 순위 중지점 값에 응답하는 비교기 네트워크를 포함한다. 플래그 발생기(40)는 버퍼(36), 유형 및 값 부호어(CW)로부터 버퍼(36) 및 다중화 장치(41)를 통해 전술한 바와같이 레코드 헤더 플래그와 다른 플래그를 수신한다. 이들 부호어는 부호어 버퍼(36)로부터 레코드 헤더 플래그의 출현에 응답하여 다중화 장치(41)에 의해 삽입될 때 각 슬라이스의 레코드 헤더 널 부호어 값 필드에 우선 순위 중지점 값을 포함한다. 각 슬라이스 레코드 헤더내의 우선 순위 중지점 값은 HP/SP 우선 순위 중단이 발생할 곳(즉, 슬라이스내의 부호어 유형이 있는 곳)을 나타냄으로써 수신기에서의 복호화를 용이하게 해준다. 전송 처리기(50)는 그 입력 부호어 데이타 스트림을 출력 HP 및 SP 데이타스트림으로 분할하기 위해 우선 순위 플래그 장치(40)에 의해 발생된 HP 및 SP 플래그를 이용한다. HP 플래그 다음의 부호어는 출력 HP 데이타 경로로 전송되며 SP 플래그 다음의 부호어는 출력 SP 데이타 경로로 전송된다. 우선 순위 플래그 장치(40)로부터의 병렬 출력 데이타는 다중화 장치(41)로부터의 부호어와 버퍼(36)로 부터의 수 개의 플래그를 포함하는데, 이 플래그들은 우선 순위 플래그 장치(40)에 의해 실질적으로 변경되지 않으며 우선 순위 플래그 장치(40)에 의해 발생된 적절히 시간 정렬된 HP 및 SP 플래그이다.

전송 처리기(50)에 인가되기 전에 우선 순위 플래그 장치(40)로부터의 출력 부호어 데이타스트림은 처리기(14)에 의해 공급되는 부호어의 역처리를 제공하는 블록(48)에 의해 처리된다. 장치(48)는 플래그와 같은 변경되지 않은 임의의 데이타 스트림 성분을 통과시킨다. 유형 및 값 부호 데이타는 블록(48)내의 각 ROM에 의해 최대 32 비트 길이의 가변 길이 부호어로 변환된다. 우선 순위 처리기(20)에 의해 전송 처리기(50)로 공급되는 병렬 데이타는 부호어, 길이어, 비교기 및 플래그 발생기(32)에 의해 발생되는 것들과 우선 순위 플래그 발생기(40)에 의해 발생된 HP, SP 플래그를 포함하는 플래그를 포함한다. 전송 처리기(50)는 HP 및 SP 플래그에 응답하여 우선 순위 처리기(20)로부터의 부호어 데이타스트림을 페이로드 및 헤더부를 포함하는 데이타 패킷의 HP 및 SP 스트림으로 분할하는데, 이들은 제3도와 관련하여 도시된 바와같이 출력 처리기(55)에 의해 처리된다. 전송처리기(50)가 우선 순위 처리된 출력 HP 및 SP 데이타스트림을 발생시키는 방식에 관한 추가의 정보는 A.A.Acampora의 미국 특허 제5,231,486 호에 이미 개시되어 있다.

제3도는 본 발명에 의한 HDTV 부호화 시스템 구현 장치를 도시한 것이다. 제3도는 단일 비디오 입력 신호를 처리하는 시스템을 도시하고 있지만, 휘도 및 색도 성분이 따로따로 처리되고 휘도 모션 벡터가 압축 색도 성분을 발생시키기 위해 사용되는 것으로 이해된다. 압축된 휘도 및 색도 성분은 부호어 우선 순위를 이해하기 전에 매크로블록을 형성하도록 인터리빙된다.

제2A도에 도시된 이미지 필드/프레임의 시퀀스는 제2B도에 따라 필드/프레임을 재정리하는 회로(305)에 공급된다. 재정리된 시퀀스는 MPEG 와 같은 포맷에 따라 부호화된 압축 프레임의 순서를 발생시키는 압축기(310)에 공급된다. 이 포맷은 계층적이며 제5도에 단축 형태로 도시되어 있다. MPEG 계층형 포맷은 헤더 정보를 각각 갖는 다수의 계층을 포함한다. 명목상 각 헤더는 개시 코드, 각 계층에 관련된 데이타, 헤더 확장부를 추가하기 위한 여분을 포함한다.

시스템에 의해 발생된 MPEG 방식의 신호를 참조하면 (a) 비디오 신호의 연속적인 화상 필드/프레임이 I,P,B 부호화 시퀀스에 따라 부호화되며, (b) 화상 레벨로 부호화된 데이타는 필드/프레임 당 슬라이스 수가 상이하고 슬라이스당 매크로 블록의 수가 상이한 블록의 그룹 또는 MPEG 방식의 슬라이스로 부호화된다. I 로 부호화된 프레임은 압축된 I 프레임 데이타만이 이미지를 재생하는데 요구되도록 압축된 인트라프레임이다. P 로 부호화된 프레임은 P 프레임 부호화된 데이타가 현재의 프레임전에 발생하는 현재의 프레임과 I 또는 P 프레임으로부터 발생되는 경우에 전진 모션 보상 예측법에 따라 부호화된다. B 로 부호화된 프레임은 양 방향 모션 보상 예측법에 따라 부호화된다. B 로 부호화된 프레임 데이타는 현재의 프레임과 현재의 프레임 전후에 발생하는 I 및 P 프레임으로부터 발생된다.

본 시스템의 부호화된 출력 신호는 박스 L1(제5도 참조)의 행으로 도시된 화상 그룹(GOP) 또는 필드/프레임의 그룹으로 분할된다. 각 GOP(L2)는 화상 데이타의 분할에 의해 수반되는 헤더를 포함한다. GOP 헤더는 수평 및 수직 화상크기, 종횡비, 필드/프레임 비, 비트 속도 등과 관련된 데이타를 포함한다.

각 화상 필드/프레임에 대응하는 화상 데이타(L3)는 슬라이스 데이타(L4)에 의해 수반되는 화상 헤더를 포함한다. 화상 헤더는 필드/프레임 수와 화상 부호 유형을 포함한다. 각 슬라이스(L4)는 다수의 데이타 블록(MBi)에 의해 수반되는 슬라이스 헤더를 포함한다. 그 슬라이스 헤더는 그룹수와 양자화 파라미터를 포함한다.

각 블록 MBi(L5)는 매크로블록을 나타내며 모션 벡터와 부호화 계수에 의해 수반되는 헤더를 포함한다. MBi 헤더는 매크로블록 어드레스, 매크로블록 유형 및 양자화 파라미터를 포함한다. 부호화 계수는 계층(L6)에 도시되어 있다. 각 매크로블록은 6 개의 블록, 즉 4 개의 휘도 블록, 1개 U 색도 블록 및 1개 V 색도 블록을 포함한다. 제4도를 참조하면 블록은 화소의 매트릭스를 나타내는데, 예를 들면 이산 코사인 변환(DCT)이 수행되는 것 이상의 8×8 매트릭스를 나타낸다. 4 개의 휘도 블록은, 예컨대 16×16 화소 매트릭스를 나타내는 인접 휘도 블록의 2×2 매트릭스이다. 색도(U 및 V) 블록은 4 개의 휘도 블록과 동일한 총면적을 나타낸다. 즉, 압축전에 휘도 신호는 휘도에 대하여 수평 및 수직 방향의 두 요인에 의해 부표본화된다. 데이타의 슬라이스는 인접 매크로블록 그룹에 의해 나타나는 영역에 대응하는 이미지의 직각 부분을 나타내는 데이타에 대응한다. 프레임은 수직 60 슬라이스에 수평 6 슬라이스를 곱한 360 슬라이스의 라스터 스캔을 포함한다.

블록 계수는 DCT 에 의해 한번에 한 블록이 공급된다. 먼저 DC 계수가 각각의 DCT AC 계수에 의해 수반되어 그들의 상대적 중요도의 순서로 발생한다. 블록의 종료 부호(EOB)는 연속적으로 발생하는 데이타 블록의 종료시에 부속된다.

압축기(310)로부터의 데이타는 데를 높은 우선 순위(HP)와 표준 우선 순위(SP) 성분으로 분할하는 전송 처리기(312)로 공급되기 전에 우선 순위 처리기(311)에 의해 처리된다. 이들 성분은 레이트 버퍼(313, 314)에 의해 각각의 전진 오류 부호화(FEC:Forward Error Coding) 장치(315, 316)에 결합된다. 레이트 제어기(318)는 버퍼(313, 314)와 상호 작용하여 압축기(310)에 의해 제공되는 평균 데이타 속도를 조정한다. 그다음에 신호는 전송 모뎀(317)으로 송신되며, 이 모뎀에서는 HP 및 SP 데이타를 표준 6 MHz의 NTSC 텔레비젼 채널내에서 각 반송파를 직교 진폭 변조한다.

Claims

비디오 신호 처리 시스템에서 부호어 데이타스트림을 제1 및 제2의 우선 순위 처리된 부호어 시퀀스로 용이하게 분할하는 장치에 있어서,

일련의 데이타 그룹을 포함하는 비디오 신호 부호어 데이타스트림을 공급하는 수단(14)과;

상기 부호어 데이타스트림에 응답하여 분석 기간 동안 동작하며 하나의 데이타 그룹내의 부호어들 사이에서 우선 순위 중지점을 결정하는 분석 수단(42)을 포함하는 부호어 처리 수단(30∼36, 40∼44)과;

상기 분석 기간동안 널 부호어를 발생하는 수단(26)과;

상기 널 부호어를 포함하고 상기 부호어 처리기 수단으로부터 출력되는 부호어 데이타스트림을 수신하여, 제1 및 제2 우선 순위 처리된 데이타 채널을 통해 전송하기 위해 상기 데이타 스트림을 상기 제1 및 제2의 우선 순위 처리된 부호어 시퀀스로 포맷화하는 전송 처리기 수단(50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 비디오 신호 부호어 데이타스트림 공급 수단에 의해 공급되는 상기 부호어 데이타스트림은 MPEG와 같은 포맷을 나타내고;

상기 전송 처리기 수다은 부호어를 전송하기 위해 데이타 셀로 패킹하는 과정에서 상기 널 부호어를 무시하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 비디오 신호는 다수의 이미지 슬라이스로 각각 구성되는 다수의 이미지 프레임에 의해 구성되는 이미지 정보를 포함하는 텔레비젼 신호이며;

상기 분석 기간은 이미지 슬라이스 분석 기간을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제1항에 있어서, 상기 부호어 처리 수단에 번역된 형태의 MPEG 부호화된 비디오 신호를 공급하는 번역 수단과;

상기 전송 처리기에 MPEG 부호화된 비디오 신호를 공급하는 번역 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.