KR0134299B1 - 가변장디코딩장치의 동기 복원방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가변장디코딩장치(VLD)에 관한 것으로, 특히 가변장부호화장치(VLC)에서 부호화된 디지탈데이타에 전송에러가 발생하는 경우, 가변장디코딩장치에서 그 에러를 검출하고 그 검출된 에러를 이용하여 소정 기간 후에 디코딩이 가능하도록 하는 동기화방법 및 장치에 관한 것으로, 메모리부와 가변장디코딩수단 사이에 접속되어 상기 메모리부와 상기 가변장디코딩수단과 명령데이타 및 비디오데이타를 주고 받는 인터페이스부, 상기 가변장디코딩수단으로부터 디코딩되는 EOB의 갯수를 계수하여 정확한 시간에 디코딩이 되지 않을 때의 EOB갯수가 어느 한계치 이상일 때 상기 인터페이스부에 에러신호를 발생하는 EOB 에러디텍터 및 상기 인터페이스부에 초기화신호 및 시작신호를 보내고 상기 EOB 에러디텍터로부터 에러신호를 받아 상기 가변장디코딩수단에 제어신호를 보내어 이 기간에 상기 가변장디코딩수단에 제어신호를 보내어 이 기간에 상기 가변장디코딩수단으로 하여금 데이타를 디코딩하지 않게 하며 다음 데이타디코딩기간에 동기화하도록 하는 제어부를 포함하고 있다. 이에 따라서, 디코딩되는 EOB의 갯수를 계수하여 정확한 시간에 디코딩이 되지 않을 때의 EOB갯수가 어느 한계치 이상일 때 에러신호를 발생하며, 상기 에러신호에 따라서 MMB 데이타디코딩기간동안 상기 메모리부에 저장된 가변장부호화 데이타를 리드하라는 리드신호를 발생하고, 상기 에러신호를 받아 상기 MMB데이타디코딩기간동안에는 디코딩을 수행하지 않도록 하며 MSC를 검출하여 다음 MMB데이타디코딩기간에 동기화되도록 하는 제어신호를 발생한다. 이로써 한범의 에러발생에도 계속적으로 디코딩이 되지 않는 경우를 방지할 뿐만 아니라 정확한 동기복원을 이룰 수 있다.

Description

가변장디코딩장치의 동기 복원방법 및 장치

제1도는 일반적인 디지탈시스템의 부호 및 복호장치의 개략블록도.

제2도는 일반적인 디지탈데이타의 윈도우별 데이타처리 포맷을 설명하기 위한 도.

제3도는 본 발명에 의한 동기복원장치의 개략적인 블록도.

제4도는 본 발명의 동기복원장치의 디지탈데이타의 전송시 에러가 발생하는 경우의 동작을 설명하기 위한 타이밍도.

제5도는 제3도의 VLD 인터페이스부의 상세회로도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

100 : FIFO200 : VLD 인터페이스부

300 : VLD400 : EOB 에러디텍터

500 : 제어부

본 발명은 가변장디코딩장치(variable length decoder:VLD)에 관한 것으로, 특히 가변장부호장치(variable length coder:VLC)에서 부호화된 디지탈데이타에 전송에러가 발생하는 경우, 가변장디코딩장치에서 그 에러를 검출하고 그 검출된 에러를 이용하여 소정 기간후에 디코딩이 가능하도록 하는 동기 복원방법 및 장치에 관한 것이다.

일반적으로 가변장부호화(VLC)방식은 무손실부호화(lossless coding) 방법의 대표적인 것으로, 영상신호부호화와 관련하여 DCT(discrete cosine transform) 또는 DPCM(differential pulse code modulation)을 사용하는 부호화와 결합하여 널리 사용되고 있다.

VLC는 발생빈도가 많은 심볼에 대해서는 짧은 코드워드를 할당하고, 발생빈도가 적은 심볼에 대해서는 보다 긴 코드워드를 할당하여 전체적인 전송률이 적어지도록 하는 방법이다. 이러한 방법은 현재 ISO/CCITT에서 표준화를 추진중인 MPEG(moving picture expert group)나, 미국에서 개발된 HDTV 방식등의 영상부호화방법에 일반적으로 사용되고 있다.

일반적인 VLC 부호화 및 디코딩 방법에 대해서는 다음과 같은 논문들에 개시되어 있다.

1. Shaw-Min Lei Ming-Ting Sun. An Entropy Coding System for Digital HDTV Application IEEE Trans. On circuits systems for Video Technology, Vol. No. 1, March 1991.

2. Ming-Tig Sun, VLSI Architecture Implementation of a Circuits Systems, Singapore, pp. 220-203, May, 1991.

일반적으로 영상신호의 부호화는 영상신호를 연속한 0의 갯수와 0이 아닌 진폭값으로 런-레벨(run-level)의 쌍을 만들어, 이에 해당하는 VLC 코드를 발생시키고 이것을 각종 헤더 및 기타 데이타의 코드와 연속적인 비트열(bit stream)로 연결시켜 준다. 이 런-레벨쌍은 다시 일정한 크기(예를 들면 24비트)로 구분되어(segmentation) FIFO메모리에 라이트(write)된다. 이렇게 FIFO메모리에 기입된 비트열을 VLD는 FIFO메모리에서 읽어내면서 디코딩을 한다. 이 경우, 각 순간마다 디코딩되는 양은 가변적이므로 필요할 때마다 데이타를 읽어내도록 하는 기능이 필요한데, 이것이 피드백루우프이다. 즉, 이러한 피드백루우프기능이 필요한 것은 디코딩시 심볼들간의 경계를 알 수 없으므로 이전 심볼이 디코딩되기 전까지는 현재 심볼의 길이나 코드를 알 수 없기 때문이다. 또한, 런렝쓰디코더(rnlength decoder)에서 런렝쓰디코딩을 할 때 연속된 0의 갯수가 발생될때까지 VLD의 기능은 정지하여야 한다.

상술한 종래 기술의 문제점은 부호화된 디지탈데이타의 전송중에 발생된 에러의 체크 및 그와 관련된 동작에서 발생한다. VLC된 비트열은 가변적인 길이의 코드들이 연속적으로 연결되어 있으므로 에러가 발생한 경우, 에러발생부분 이후부터는 VLD는 연속적으로 에러가 포함된 데이타를 디코딩하게 된다. 이 경우, 피드백루우프에 의한 FIFO 메모리의 독출동작에 이상을 일으키게 되어 이후의 동기화는 되지 않게 된다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 단점을 해결하기 위하여 VLC된 디지탈데이타에 전송에러가 발생되어 정상적인 디코딩이 불가능하게 됨으로써 정상복원이 안되는 경우, 그 에러를 검출하고 그 에러신호를 이용하여 소정 기간후에는 정상적인 디코딩이 가능하게 하는 동기 복원방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상술한 목적을 달성하기 위하여, 가변장부호화된 데이타를 저장하는 메모리부와 그 메모리부로부터 가변장부호화된 데이타를 읽어내어 가변장디코딩하는 가변장디코딩수단을 갖는 가변장디코딩장치에 있어서, 상기 메모리부와 상기 가변장디코딩수단 사이에 접속되어 상기 메모리부와 상기 가변장디코딩수단과 명령데이타 및 비디오데이타를 주고 받은 인터페이스부, 상기 가변장디코딩수단으로부터 디코딩되는 EOB의 갯수를 계수하여 정확한 시간에 디코딩이 되지 않을 때의 EOB 갯수가 어느 한계치 이상일 때 상기 인터페이스부에 에러신호를 발생하는 EOB에러디텍터 및 상기 인터페이스부에 초기화 신호 및 시작신호를 보내고 상기 EOB에러디텍터로부터 에러신호를 받아 상기 가변장디코딩수단에 제어신호를 보내어 이 기간에 상기 가변장디코딩수단으로 하여금 데이타를 디코딩하지 않게 하며 다음 가변장디코딩기간에 동기화하도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장디코딩장치의 동기복원장치를 제공하는 것이다.

바람직하게는 상기 인터페이스부는 상기 EOB 에러디텍터로 부터의 에러검출신호와 상기 제어부로부터의 스타트신호를 받아 논리합하여 에러인식신호를 발생하는 오아게이트 및 상기 에러인식신호를 받아 상기 가변저장디코딩수단으로부터 데이타리퀘스트신호가 있으면 상기 메모리부의 리드신호를 발생하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 바람직하기로는 상기 인터페이스부는 에러신호가 발생하는 경우 상기 메모리부의 리드신호를 MMB 데이타디코딩기간에만 수해하게 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 가변장부호화된 데이타를 저장하는 메모리부로부터 가변장부호화된 데이타를 읽어내어 가변장디코딩하는 가변장디코딩방법에 있어서, 디코딩되는 EOB의 갯수를 계수하여 정확한 시간에 디코딩이 되지 않을 때의 EOB 갯수가 어느 한계치 이상일 때 에러신호를 발생하는 단계, 상기 에러신호에 따라서 MMB 데이타디코딩기간 동안만 상기 메모리부에 저장된 가변장부호화 데이타를 리드하라는 리드신호를 발생하는 단계 및 상기 에러신호를 받아 상기 MMB 데이타디코딩기간동안에는 디코딩을 수행하지 않도록 하며 MSC를 검출하여 다음 MMB 데이타디코딩기간에 동기화되도록 하는 제어신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장디코딩장치의 동기복원방법을 제공함으로써 달성된다.

이하, 본 발명의 바람직한 일실시예에 대해서 첨부된 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

일반적인 영상부호화에는 신호원부호화(source coding) 및 엔트로피부호화(entropy coding)의 방법이 있다. 신호원부호화는 영상신호에 내재하는 중복성(redundancy)을 이용하여 영상데이타를 압축하며 DCT, 서브밴드 DPCM, 양자화등의 방법이 사용된다. 엔트로피부호화하는 신호원부호화에 의해 압축된 데이타를 통계적인 발생확률에 따라 더욱 압축하는 방법으로 VLC가 이러한 무손실부호화의 대표적인 방법이라함은 앞에서 설명한 바 있다.

디지탈 ATV(advanced TV)시스템은 이러한 2가지 부호화방법을 이용하고 있으며, 데이타처리의 방대함으로 인하여 화면을 여러개의 윈도우로 나누어 처리하게 된다. 이러한 일예가 제1~2도에 도시되어 있다.

제1도는 일반적인 디지탈데이타의 부호화장치 및 디코딩장치를 갖는 디지탈시스템의 블록도이다. 제1도에서, 디지탈영상입력은 인코더부의 파티션부(10)에서 구분되어 각 소스코더들(20)로 입력되고 이들은 다시 각 VLC(30)로 입력되고 멀티플렉서(40)에서 선택되어 브로화된 비트열로 디코더부로 전송된다. 이렇게 전송된 비트열은 디멀티플렉서(50)에서 구분되어 각 VLD(60)로 입력되고 이 VLD에서 디코딩된 신호는 소스디코더(70)에서 다시 디코딩된 후 멀티플렉서(80)에서 선택되어 디코딩된 영상으로 출력된다.

제1도에 도시한 바와 같이, 부호화된 각 윈도우의 데이타는 전송을 위하여 하나의 채널로 합쳐져 결과적으로 하나의 비트열로 전송되어야 하고 이는 디코딩시 다시 비트열을 4개의 윈도우로 분배하여 처리한다. 그러나, 각 윈도우에서 발생되는 비트들은 시각적으로 변하므로 복원시 각 윈도우간의 경계를 나타내는 것이 필요하다. 이렇게 함으로써 개별윈도우의 처리속도를 낮추어 줄 수 있다.

제2도에는 이러한 윈도우처리방법의 한 예가 도시되어 있다. 제2도에서, 각 윈도우는 여러개의 슬라이스가 하나로된 형태의 처리단위들을 포함하고 이는 MMB(mass of macroblock)라 부른다. 이 윈도우는 이 MMB단위로 처리하여 처리된 결과도 또한 MMB단위로 멀티플렉싱하여 전송한다. 이때 첫번째 윈도우는 1, 5, 9, 13,…의 MMB들로 구성되며, 두번째 윈도우는 2, 6, 10, 14,…의 MMB들로 구성되며, 나머지 윈도우들에 대해서도 이러한 구분이 되어 있다.

제2도에서, 전송을 위하여 멀티플렉싱될 때에는 처음 윈도우부터 마지막 윈도우까지 수평 및 수직방향으로, 즉 MMB 1~60의 순서로 멀티플렉싱된다. 디코딩시에는 위의 역순으로 각 윈도우별로 복원된다.

한편, 각 윈도우별로 데이타발생량이 일정하지 않으므로 FIFO에 라이트될 때 각 MMB단위로 FIFO에 라이트되는 비트수의 배수(예를 들면 24의 배수)가 되도록 MMB의 끝부분에서 비트스퍼핑(bit stuffing)이 이루어진다. 또한, 데이타발생량이 적어 언더플로우가 되는 것을 방지하기 위하여, 일정한 데이타를 추가하는 비트스터핑도 있다. 본 실시예에서는 MMB의 끝부분에 일정 갯수의 0비트를 삽입하는 경우를 채용한다.

이러한 비트스퍼핑의 VLC포맷은 당업자가 용이하게 설계할 수 있는 공지된 기술이므로, 본 실시예에서는 단지 그를 이용하는데 필요한 사항만 기술하기로 한다.

본 실시예에 적용되는 비트스터핑의 VLC포맷에서, FIFO에 라이트 또는 리드되는 단위는 24비트이며, 이때 MMB의 끝부분에서 24비트의 배수가 되지 않는 경우의 비트스터핑은 1 내지 23개의 0으로 한다.

본 발명은 VLC에서 발생된 비트열을 디코딩할 때 에러가 발생하여 정상적인 디코딩이 안되는 경우에 대비하여 창안된 것으로, 디코딩중에 VLD에서 발생된 에러를 검출하고, 그 에러를 이용하여 정상적인 MMB 디코딩을 가능하게 하는 디코딩 복원장치를 제공하는 것으로 제3-5도를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

제3도에서, 우선 디코딩기간을 FSC(frame start code), MSC(MMB start code)의 디코딩기간과 MMB 데이타디코딩기간의 2가지로 구분한다. FSC 및 MSC 디코딩기간이란 상기 FSC와 MSC를 검출하는 기간이며, MMB 데이타디코딩기간이란 MMB내의 다른 여러 헤더데이타 및 비디오데이타를 디코딩하는 기간이다. 정상적인 디코딩기간에는 제3도의 타이밍 및 콘트롤부(500)의 초기신호(INIT)와 스타트(STRT) 신호에 의해서 제어되고 제4도의 타이밍도의 정상시에 도시된 바와 같다.

제4도의 MMB 데이타디코딩기간에서는 제3도의 VLD부(300)는 정해진 알고리즘에 따라 VLD 인터페이스(200)로 데이타리퀘스트신호를 내보내어 VLD 인터페이스부(200)로 하여금 FIFO(100)로부터 데이타를 리드하도록 하여 정상적인 데이타디코딩을 수행한다. 이 경우, FIFO(100)로부터 읽혀진 데이타는 VLD 인터페이스부(200)로 공급되고 다시 VLD부(300)의 데이타리퀘스트신호에 의해 VLD부(300)로 보내진다. 이로써, VLD부(300)는 비디오데이타의 런렝쓰디코딩과 기타 헤더데이타를 디코딩하며 디코딩에 필요한 데이타가 필요한 때에만 VLD부(300)는 VLD인터페이스부(200)로 데이타리퀘스트신호를 보낸다. VLD부(300)가 가지고 있는 데이타를 디코딩에 모두 사용하지 않는 경우에는 데이타리퀘스트신호를 송출하지 않으며, 경우에 따라서는 예를들어 연속적인 0을 포함한 런(run)이 있는 경우에는 VLD부(300)는 자체적으로 동작을 정지한다.

FSC, MSC의 디코딩기간에는 제5도에서 스타트신호(STRT)에 의해 SR플립플롭(210)이 셋트되고, 이에 따라 다른 조건과는 관계없이 VLD부(300)로부터 데이타리퀘스트신호(RQST)가 있으면 제1출력부(220)를 통해 FIFO(100)에 리드신호를 발생시켜 출력한다. 이에 따라서 FIFO(100)로부터 데이타는 리드된다. 리드된 데이타는 D플립플롭들(230,240)에 의해 FSC인지 MSC인지의 여부가 검출된다. 즉 000000000000000000000001이 나타난 후 바로 다음의 데이타가 0인지 아닌지에 따라 FSC와 MSC를 구분한다. FSC와 MSC가 검출되면, 프레임번호출력부(250)와 MMB 어드레스출력부(260)에서는 각각 프레임번호와 MMB 어드레스를 래칭하여 출력하며, SR 플립플롭(210)을 리셋트시켜 FIFO 리드동작이 정지되도록 한다. 따라서, 이때에는 VLD부(300)에서 데이타리퀘스트신호가 있는 경우에는 내부 D 플립플롭의 데이타를 내보내 주지만 다음 MMB시 작전까지는 다음 MMB데이타를 리드하지 않음으로써 MMB의 마지막에 채워져 있는 비트스터핑을 자동적으로 제거하는 역할을 한다. 그러나, 전송도중에 에러가 발생하여 비정상적인 디코딩이 행하여질 때에는 디코딩 동기화를 다음과 같이 수행한다.

상술한 바와 같이, 제3도에서 VLD부(300)는 디코딩을 하고, 에러디텍터(400)에서는 디코딩되는 EOB(end of block)의 갯수를 계수한다. 여기서, EOB란 매 블록의 비디오데이타 코드워드 뒤에 붙이는 EOB코드를 말하는 것으로, 한 개의 MMB내 하나의 슬라이스에는 110개의 EOB가 있다. 상기 EOB에러디텍터(400)는 EOB디코딩시간에 EOB코드의 정확한 디코딩이 이루어졌는지를 판정하고, 정확한 시간에 디코딩이 이루어지지 않았을 경우 디코딩이 이루어지지 않은 블록의 갯수를 계수한다. 상기 계수된 블록의 갯수가 어떤 한계치 이상일 때 EOB 에러디텍터(400)는 에러신호를 발생하여 VLD 인터페이스부(200) 및 타이밍 및 콘트롤부(500)로 보낸다. 이 에러신호는 제4도의 에러발생시의 에러신호(ERROR')이고, 제5도에서 오아게이트(280)에서 스타트신호(STRT)와 오아링되어 SR플립플롭(210)을 셋트시킨다. 이로써, FIFO리드동작은 MMB 데이타디코딩기간동안 하게 되고, 이 기간에 데이타를 디코딩하지 않고 MSC를 검출하여 다음 MMB 데이타디코딩기간을 동기화한다. 이로써, 본 발명의 동기 복원장치는 한번 에러가 발생되어 계속적으로 디코딩 되지 못하는 경우를 방지한다.

이상으로 상술한 바와 같이, 본 발명의 동기복원장치는 디코딩시 에러신호가 발생되면, 그 에러신호를 검출하고 그 검출된 에러신호를 이용하여 MMB 데이타디코딩기간동안 FIFO로부터 데이타를 읽어내라는 신호를 보내고 정상적인 디코딩이 되지 않는 데이타를 다 읽어버려 다음 MSC의 경우 헤더데이타를 바로 찾게 함으로써, 하나의 에러가 발생되더라도 계속적으로 디코딩이 되지 않는 경우를 방지할 수 있다.

Claims (4)

1. 가변장부호화된 데이타를 저장하는 메모리부와 그 메모리부로부터 가변장부호화된 데이타를 읽어내어 가변장디코딩하는 가변장디코딩수단을 갖는 가변장디코딩장치에 있어서, 상기 메모리부와 상기 가변장디코딩수단 사이에 접속되어 상기 메모리부와 상기 가변장디코딩수단과 명령데이타 및 비디오데이타를 주고 받는 인터페이스부, 상기 가변장디코딩수단으로부터 디코딩되는 EOB의 갯수를 계수하여 정확한 시간에 디코딩이 되지 않을 때의 EOB갯수가 어느 한계치 이상일 때 상기 인터페이스부에 에러신호를 발생하는 EOB 에러디텍터 및 상기 인터페이스부에 초기화신호 및 시작신호를 보내고 상기 EOB에 러디텍터로부터 에러시노를 받아 상기 가변장디코딩수단에 제어신호를 보내어 이 기간에 상기 가변장디코딩수단으로 하여금 데이타를 디코딩하지 않게 하며 다음 데이타디코딩기간에 동기화하도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장디코딩장치의 동기복원장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 인터페이스부는 상기 EOB 에러디텍터로부터의 에러검출신호와 상기 제어부로부터의 스타트신호를 받아 논리합하여 에러인식신호를 발생하는 오아게이트 및 상기 에러인식신호를 받아 상기 가변장디코딩수단으로부터 데이타리퀘스트신호가 있으면 상기 메모리부의 리드신호를 발생하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장디코딩장치의 동기 복원장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 인터페이스부는 에러신호가 발생하는 경우 상기 메모리부의 리드신호를 MMB 데이타디코딩기간에만 수행하게 하는 것을 특징으로 하는 가변장디코딩장치의 동기복원장치.
4. 가변장부호화된 데이타를 저장하는 메모리부로부터 가변장부호화된 데이타를 읽어내어 가변장디코딩하는 가변장디코딩방법에 있어서, 디코딩되는 EOB의 갯수를 계수하여 정확한 시간에 디코딩이 되지 않을 때의 EOB 갯수가 어느 한계치 이상일 때 에러신호를 발생하는 단계, 상기 에러신호에 따라서 MMB 데이타디코딩기간동안만 상기 메모리부에 저장된 가변장부호화 데이타를 리드하라는 리드신호를 발생하는 단계 및 상기 에러신호를 받아 상기 MMB 데이타디코딩기간동안에는 디코딩을 수행하지 않도록 하며 MSC를 검출하여 다음 MMB 데이타디코딩기간에 동기화되도록 하는 제어신호를 발생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변장디코딩장치의 동기복원방법.