KR0182969B1 - 비디오 데이타 복호기 및 복호방법 - Google Patents

비디오 데이타 복호기 및 복호방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구 범위에 기재된 발명이 속한 기술분야:
본 발명은 비디오 데이타 복호기 및 복호 방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제:
본 발명은 MPEG 비디오 복호기가 고속 재생 동작중일 때는 필요없는 데이타를 기록하지 않으므로써, 기록하는 시간과 다시 읽어서 판단하여 버리는 기능을 수행하지 않고 그 시간에 다른 기능을 수행함으로써 복호기의 성능을 향상시키고 보다 자연스러운 고속 재생을 구현할 수 있는 복호기 및 복호 방법을 제공한다.
3. 발명의 해결방법의 요지:
본 발명은 비디오 복호장치가 고속 재생 동작중일 때는 필요없는 데이타를 상기 비디오 복호장치내의 메모리에 저장하지 않고, 상기 비디오 복호장치가 정상 재생동작중에는 상기 메모리에 저장한뒤 복호하여 상기 비디오 복호장치의 출력단자로 출력하는 것을 특징으로 한다.
4. 발명의 중요한 용도:
본 발명은 비디오 데이타 복호기에 적합하게 사용된다.

Description

비디오 데이타 복호기 및 복호 방법
제1도는 종래 기술에 따른 MPEG 비디오 데이타 복호기의 구성블럭도.
제2도는 일반적인 화상 I, B, P의 관계도.
제3는 일반적인 국제 텔레비젼 시스템 위원회 MPEG 데이타의 화상 구성도.
제4도는 본 발명에 따른 MPEG 비디오 데이타 복호기의 구성블럭도.
제5도는 제4도의 데이타 분석부의 구성 블럭도.
제6도는 제5도의 개시 코드 검출부의 상세 흐름도.
제7도는 제5도의 제어부의 제1동작 타이밍도.
제8도는 제5도의 제어부의 제2동작 타이밍도.
본 발명은 디지탈 비디오 데이타의 압축 및 복호에 대한 국제 규격인 MPEG(Moving Picture Experts Group)을 이용하여 부호화된 데이타를 복호하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 광디스크, 광자기 디스크, 디지탈 비디오 카세트 레코오더(Digital Video Cassette Recorder : 이하 DVCR라 칭함) 테이프등을 이용하여 비디오 데이타를 복호하는 장치 또는 비동기식 전송모드(Asychronous Transfer Mode : 이하 ATM이라 칭함), 위성방송과 같은 시스템에서 사용될 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
제1도는 종래 기술에 따른 MPEG 비디오 데이타 복호기의 구성블럭도이다. 제1도를 참조하면, 상기 MPEG 형식으로 압축된 입력 비트스트림(Input bitstream)은 일반적으로 상기 MPEG 비디오 복호기를 제어하는 외부 프로세서(Processor)가 전송하는데, 이를 부호화된 데이타 입력부 10에서 받아서 메모리 인터페이스(Memory Interface)부 40를 통하여 외부 메모리 50의 비트스트림 버퍼영역에 저장하게 된다. 상기에서 메모리 50는 일반적으로 가격이 싼 다이나믹램(Dynamic Random Access Memory : 이하 DRAM이라 칭함)을 이용하게 되어 별도의 DRAM 리프레쉬(Refresh)도 필요하고, 처리속도도 고속 스태틱 램(Static Random Access Memory : 이하 SRAM이라 칭함)에 비하여 늦다. 이렇게 입력된 비트스트림은 외부 메모리 50상의 비트스트림 버퍼에서 읽혀져 데이타 복호기 20에 입력되어 실제적인 MPEG 비디오 복호 동작이 이루어 진다. 이렇게 복호된 디지탈 비디오 데이타는 메모리 인터페이스부 40를 통하여 외부 메모리 50의 프레임 버퍼영역에 기록되게 된다. 상기 MPEG 비디오의 복호 동작에는 데이타의 종류에 따라서 앞에서 복호되어 프레임 버퍼에 기록되어 있는 디지탈 비디오 데이타를 메모리 인터페이스를 통하여 읽어서 참조해야 복호가 가능한 것도 있으므로 실제로는 외부 메모리의 데이타를 많이 읽게 된다. 이러한 동작을 통하여 기록된 프레임 버퍼상의 복호된 디지탈 비디오 데이타는 정해진 시간에 디지탈 비디오 출력부 30에 읽혀져서 외부로 출력되게 된다. 상기에서 데이타 복호부 20의 출력을 외부로 바로 출력하지 않고 외부 메모리 50내의 프레임 버퍼를 이용하는 이유는 MPEG 비디오의 형식상 복호되는 비디오 프레임의 순서와 실제로 표시되는 비디오 프레임의 순서가 다르고, 의하여 복호되는 시간과 실제로 표시되어야할 시간이 다르기 때문에 외부 메모리 50상의 프레임 버퍼를 통하여 이러한 순서 및 시간을 제어하여 디지탈 비디오 출력부 30에서 올바르게 데이타를 출력하는 장치가 필요하기 때문이다. 또한 올바른 데이타의 복호를 위하여는 디지탈 비디오 출력이 된 경우라도 다른 프레임의 복호에 그 데이타가 참조되어 사용되는 데이타인 경우에는 일정 시간동안 디지탈 비디오 데이타를 유지해야 한다. 이와같이 부호화된 데이타 입력부 10, 데이타 복호부 20, 디지탈 비디오 출력부 30이 각각 독립적, 병렬적으로 동시에 동작하면서 하나의 메모리 인터페이스부 40를 통하여 외부 메모리 50를 이용하게 된다.
제2도는 MPEG에서 정의한 I, P, B 화상에 대한 개념을 보여주는 도면이다. 제2도를 참조하면, I 화상의 경우는 화상 자체내의 정보만을 이용하여 부호화하기 때문에 복호화된 다른 화상의 참조 없이도 복호될 수 있으며, P 화상은 앞단의 I 또는 P 화상의 정보를 순방향 예측하여 최적의 화질이 나오도록 부호화한 것이므로 순방향 예측에 사용한 화상 데이타가 있어야 복호가 가능하다. 또, B 화상은 과거와 미래의 화상(I 또는 P) 정보를 양방향 예측하여 부호화한 것이기 때문에, 복호시에는 양방향 예측에서 사용한 두개의 화상 데이타가 있어야 복호가 된다. 이러한 이유로 상기 제1도의 프레임 버퍼에는 3개 프레임분의 디지탈 데이타를 보관하고 있으며, 데이타 출력뿐만 아니라 복호시에도 프레임 버퍼는 계속적으로 이용된다.
제3도는 일반적인 국제 텔레비젼 시스템 위원회(National Television System Committee : 이하 NTSC라 칭함)의 MPEG 데이타의 화상 구성도이다. 제3도를 참조하면, 여기서의 NTSC 방식의 경우 일반적인 MPEG 데이타의 1초간 분량에 대하여 I, B, P 화상으로 구분하여 나타낸 도면으로, 1초에 30프레임을 표시하는데 이것이 일반적으로 1초가 화상 I는 2 프레임, 화상 P는 8 프레임, 화상 B는 20 프레임으로 구성되게 된다. 그러므로 데이타의 복호에 두개의 프레임분이 필요한 화상 B가 제일 많기 때문에 메모리 인터페이스를 통하여 외부 메모리의 프레임 버퍼에 대한 읽기, 쓰기 동작이 빈번하게 된다. 이러한 종류의 화상을 이용하여 비디오 카세트 레코오더(Video Cassette Recorder : 이하 VCR이라 칭함)에서와 같은 고속 전진 재생(Fast Forward Play), 고속 후진 재생(Fast Reverse Play)를 구현하고자 할 때는 일반적으로 화상 I를 랜덤 억세스 단위(Random Access Unit)로 하여 화상 I만을 표시하여 구현하게 된다. 이는 화상 I가 화상 자체내의 정보만으로 복호화가 가능하도록 독립적으로 부호화되어 있으므로 다른 화상이 복호화되어 있지 않더라도 복호가 가능하기 때문이다. 또한 데이타의 처리속도가 향상되면서 화상 I 뿐만아니라 화상 P도 이용하여 보다 세밀한 빠른 플레이시에 이용하는 것도 가능하다. 이는 하나의 참조 프레임만이 복호화되어 있으면 가능하기 때문이다.
상기 MPEG 비디오 복호기의 성능은 얼마나 초당 전송 데이타양(bit per second)이 높은 비트스트림을 복호할 수 있는가, 또한 얼마나 빨리 입력 데이타를 받아들일 수 있는 가에 따라 크게 좌우된다. 그런데, 상기 제1도에서와 같은 구조에서는 독립적으로 동시에 동작하는 부호화된 데이타 입력부 10, 데이타 복호부 20, 디지탈 비디오 출력부 30가 같은 메모리 인터페이스부 40를 통하여 하나의 외부 메모리를 이용하기 때문에 MPEG 비디오 복호기의 성능은 메모리 40를 얼마나 효율적으로 이용하는가가 중요한 요소가 된다. 즉, 외부 메모리 40로의 접근이 많을수록 전체 복호기의 성능은 그만큼 떨어지게 되는 것이다. 그런데, 전술한 바와같이 고속 재생시에는 입력되는 모든 데이타를 복호하는 것이 아니라 화상 I만을 복호하여 표시하던가, 화상 I와 P만을 복호하여 표시하는 방법을 이용하는데, 종래와 같은 장치에서는 필요로 하지 않는 데이타(화상 B 또는 P)도 외부 메모리 50상의 비트스트림 버퍼에 기록한 후, 데이타 복호부 20에서 데이타 복호를 수행하면서 필요없는 데이타라고 판단되는 데이타를 일일이 읽어서 버리는 방식을 사용하기 때문에 복호기에서 복호하는데 더 많은 시간이 필요하고, 메모리 인터페이스부를 통한 필요없는 데이타의 기록 및 읽기에 따른 부하가 크고 이에 따라 복호기에서 받아들이는 데이타 입력속도에도 한계가 있어서 고속 재생시 보다 자연스러운 표시를 어렵게 하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 MPEG 비디오 복호기가 고속 재생 동작중일 때는 필요없는 데이타를 기록하지 않으므로써, 기록하는 시간과 다시 읽어서 판단하여 버리는 기능을 수행하지 않고 그 시간에 다른 기능을 수행함으로써 복호기의 성능을 향상시키고 보다 자연스러운 고속 재생을 구현할 수 있는 복호기 및 복호 방법을 제공함에 있다.
상기한 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상에 따르면, 본 발명은 비디오 복호장치가 고속 재생 동작중일 때는 필요없는 데이타를 상기 비디오 복호장치내의 메모리에 저장하지 않고, 상기 비디오 복호장치가 정상 재생동작중에는 상기 메모리에 저장한뒤 복호하여 상기 비디오 복호장치의 출력단자로 출력하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명된다.
도면들중 동일한 구성요소 및 부분들은 가능한한 어느곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음을 유의하여야 한다.
제4도는 본 발명에 따른 MPEG 비디오 데이타 복호기의 구성 블럭도이다. 제4도를 참조하면, 복호하고자 하는 MPEG 비디오 데이타 입력 비트스트림은 부호화된 데이타 입력부 100에 입력되어 데이타 분석부 200을 통하여 메모리 인터페이스를 통하여 외부 메모리 600의 비트스트림 버퍼에 기록한다. 상기 데이타 분석부 200에서는 MPEG 비디오 복호기 800가 정상 재생중일 때는 입력되는 데이타를 모두 상기 비트스트림 버퍼에 기록하도록 하지만, 고속 재생모드로 동작중일때에는 복호하지 않는 필요없는 데이타는 걸러서 상기 비트스트림 버퍼에 기록되지 않도록 하는 역할을 한다. 전술한 바와 같이 입력된 비트스트림은 외부 메모리 600상의 비트스트림 버퍼에서 읽혀져 상기 제1도의 데이타 복호기에 입력되어 실제적인 MPEG 비디오 복호 동작이 이루어진다. 이렇게 복호된 디지탈 비디오 데이타는 메모리 인터페이스부 300를 통하여 외부 메모리 600의 프레임 버퍼 영역에 기록되게 된다. 상기 MPEG 비디오의 복호 동작은 화상종류에 따라 앞에서 복호되어 프레임 버퍼에 기록되어 있는 참조프레임들을 메모리인터페이스부 300를 통하여 읽어서 복호를 수행하기도 한다. 이러한 동작을 통하여 기록된 프레임 버퍼상의 복호된 디지탈 비디오 데이타는 MPEG 방식에서 정해진 일정한 시간에 디지탈 비디오 출력부 500에 의하여 읽혀져 외부로 출력되게 된다.
제5도는 제4도의 데이타 분석부의 상세한 구성 블럭도이다. 제5도를 참조하면, 입력되는 비트스트림은 데이타 지연부 110을 통과하여 출력된다. 여기서 지연되는 시간은 실제로 개시 코드(Start Code) 검출부 120에서 개시 코드를 검출하여 제어부 140에서 제어신호를 만들어내는데 걸리는 시간만큼 지연시키게 된다. 상기 개시 코드 검출부 120에서는 입력되는 데이타로부터 I, P, B 화상 개시 코드를 검출하는 역할을 한다. MPEG 데이타의 경우 모든 데이타가 최종적으로는 가변장 길이의 부호화 방식을 이용하여 부호화되기 때문에 부호화된 화상의 크기는 화상의 복잡도, 밝기, 전후 화상과의 상관관계 등에 따라서 매우 가면적이고, 그 데이타의 위치와 의미는 가변장 길이 복호(VLD)를 수행하기 전에는 알 수 없다. 그러나, MPEG에서 사용하는 모든 개시 코드는 바이트(Byte) 단위로 그 경계가 맞추어져 있으므로 이를 이용하여 바이트 단위로 데이타를 판단하면 개시 코드를 검출할 수가 있다. 또한 모드 선택부 130에서는 입력되는 모드신호로부터 데이타 분석부의 동작 모드를 선택해주는 역할을 한다. 일반적인 재생일 경우에는 노멀(Normal) 신호를, 고속 재생시에는 화상 I만을 재생하는 BP_Skip 모드신호를, 좀더 세밀한 고속 재생을 하는 경우에는 화상 I와 화상 P만을 재생하는 B_Skip 모드신호를 발생시키는 역할을 한다. 또한 제어부 140에서는 상기 개시 코드 검출부 120에서 발생된 I 개시 코드, P 개시 코드, B 개시 코드 신호와 상기 모드 선택부 130에서 발생된 노멀신호, BP_Skip 모드신호, B_Skip 모드신호를 이용하여 메모리에 기록할 것인가를 나타내는 라이트 인에이블(Write Enable) 신호를 발생시킨다. 모드 선택부 130의 출력이 노멀일 경우에는 입력되는 모든 데이타를 기록해야 하므로 모든 데이타에 대해서 메모리 기록신호가 발생하도록 라이트 인에이블 신호를 활성화(Active) 시킨다. 또, 이외에 상기 BP_Skip 모드신호, B_Skip 모드신호로 동작중일 경우에는 해당되는 화상만 메모리에 기록되도록 알맞은 라이트 인에이블 신호를 발생시킨다.
제6도는 제5도의 개시 코드 검출부의 상세 흐름도이다. 제6도를 참조하면, MPEG에서의 화상 개시 코드는 헥사(Hexa : 이하 H라 칭함)로 00 00 01 00으로 정해져 있다. 즉, 바이트 단위로 그 경계가 맞추어져 있으므로 바이트 단위로 읽으면서 H 00 00 01 00이 순차적으로 입력되는가를 우선 판단(201)~(204)해야 한다. 상기 개시 코드 앞에는 무한개의 H 0이 삽입될 수 있으므로 H 1을 검출할 위치에서 H 1이 입력되지 않으면 H 0이 추가적으로 삽입되었는가를 점검(205)하는 부분이 추가되어 있다. 이와같은 방식으로 화상 개시 코드가 검출(206)되면, 그 화상의 종류는 다음 11번째 비트에서 13번째 비트의 3비트로 그 화상의 종류를 표시한다. 즉, B(비트 표시)1이면 화상 I(208,209), B 10이면 화상 P(210,211), B 11이면 화상 B(212,213)를 나타낸다. 화상개시 코드가 검출된 이후 다음 1바이트를 읽어내는데, 이는 단순히 읽어 버리는 데이타이다. 다음으로 새로운 다음 바이트를 읽어서 B 0011 1000으로 비트 앤드(Bit AND)동작을 수행하여 임의의 레지스터(Register) A에 저장하여 둔다. 이러한 동작은 상기 화상 개시 코드 후의 11번째에서 13번째의 비트만을 추출하기 위한 동작이다. 다음으로 이렇게 추출된 데이타인 레지스터 A의 내용이 H 8인 경우에는 이 화상의 종류가 화상 I이므로 I 화상 개시 코드를 검출했다는 I 개시 코드 신호를 발생시키고, 상기 레지스터 A의 내용이 H 10인 경우에는 이 화상의 종류가 화상 P이므로 P 화상 개시 코드를 검출했다는 P 개시 코드 신호를 발생시키고, 상기 레지스터 A의 내용이 H 18인 경우에는 이 화상의 종류가 화상 B이므로 B 화상 개시 코드를 검출했다는 B 개시 코드 신호를 발생시킨다. 이후 MPEG 비디오 복호기가 계속 동작중(214)이라면 상기와 같은 동작을 계속하고 더이상 복호를 수행하지 않으면 상기와 같은 동작을 끝낸다.
제7도는 제5도의 제어부의 제1 동작 타이밍도이다. 제7도를 참조하면, 제1 동작 타이밍은 노멀 모드가 아닌 화상 I만을 복호하여 표시하는 BP_Skip 모드로 동작중일 때를 나타내는 동작 타이밍을 말하고, 따라서 입력되는 비트스트림인 입력 비트스트림으로부터 상기 개시 코드 검출부에서 각종 개시 코드를 검출하는 각각의 화상이 시작된 후 일정시간이 지나야 된다. 그러므로 상기 개시 코드를 검출하기 위한 시간만큼 입력 비트스트림을 지연하여 출력 비트스트림을 출력하게 된다. 그리고, 이에 맞추어 I 개시 코드가 검출되면 메모리로의 라이트 인에이블 신호를 활성화시켜 기록하게 하고, P 개시 코드나 B 개시 코드가 발생할 경우에는 메모리로의 라이트 인에이블 신호를 디세이블(Disable)시키고 메모리로 기록되지 않게 한다.
제8도는 제5도의 제어부의 제2동작 타이밍도이다. 제8도를 참조하면, 제2동작 타이밍은 노멀모드가 아닌 화상 I와 화상 P만을 복호하여 표시하는 B_Skip 모드로 동작중일 때를 나타내는 동작 타이밍을 말한다. 입력되는 비트스트림인 입력 비트스트림으로부터 상기 개시 코드 검출부에서 각종 개시 코드를 검출하기 위해서는 각각의 화상이 시작된 후 일정시간이 지나야 된다. 그러므로 상기 개시 코드를 검출하는데 걸리는 시간만큼 입력 비트스트림을 지연하여 출력 비트스트림을 출력하게 된다. 그리고, 이에 맞추어 I 개시 코드나 P 개시 코드가 검출되면 메모리로의 라이트 인에이블 신호를 활성화시켜 기록을 시작하게 하고, B 개시 코드가 발생할 경우에는 메모리로의 라이트 인에이블 신호를 디세이블시키고 메모리로 기록을 멈추게 한다.
상기한 본 발명에 따르면, MPEG 비디오 복호기가 고속 재생 모드로 동작중일 때, 복호하지 않는 데이타는 복호기의 메모리에 기록하지 않으므로써, 필요없는 데이타를 메모리에 기록하고 필요없는 데이타를 메모리에서 읽어내어 필요없다는 것을 판단하는 시간적인 낭비를 제거하여 그 시간에 복호기가 다른 일을 할 수가 있어, 복호기의 성능을 개선하는 것이 가능한 효과가 있다. 이러한 개선 효과는 특히 고속 재생시 복호기의 부하를 많이 제거해 줌으로써 보다 많은 데이타를 처리할 수 있고 이에 따라 보다 자연스러운 고속 재생을 구현할 수 있는 효과가 있다.
상기한 본 발명은 도면을 중심으로 예를들어 한정되었지만, 그 동일한 것은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러가지 변화와 변형이 가능함이 본 분야의 숙련된 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (3)

  1. 동화상 전문가 그룹 비디오 데이타를 복호하여 재생하는 장치에 있어서; 상기 동화상 전문가 그룹 비디오 데이타를 입력으로 하여 데이타신호를 출력하는 부호화된 데이타 입력부와, 상기 데이타신호를 입력으로 하여 복호할 필요가 있는 데이타인가를 판단하는 데이타 분석부와, 상기 데이타 분석부의 출력신호에 응답하여 제어신호를 출력하는 메모리 인터페이스부와, 상기 제어신호에 응답하여 동화상 전문가 그룹 비디오 데이타를 저장하는 외부 메모리부와, 상기 외부 메로리부에 저장된 동화상 전문가 그룹 비디오 데이타를 읽어서 복호를 수행한 후 다시 상기 외부 메모리부에 저장하는 데이타 복호부와, 상기 메모리부에 복호된 데이타를 읽어서 미리 설정된 시간에 출력하는는 디지탈 비디오 출력부로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이타 분석부는 상기 미리 설정된 시간동안 데이타를 지연시키는 데이타 지연부와, 상기 동화상 전문가 그룹 비디오 데이타를 입력으로 하여 각종 화상 개시코드를 검출하는 개시코드 검출기와, 외부로 부터 입력되는 모드신호로 부터 동작모드를 설정하는 모드 선택부와, 상기 각종 화상 개시코드와 상기 설정된 동작모드에 응답하여 필요한 데이타일 경우만 상기 외부 메모리부에 라이트 인에이블신호를 출력하는 제어부로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
  3. 동화상 전문가 그룹 비디오 데이타를 복호하여 재생하는 비디오 복호장치의 비디오 데이타 복호방법에 있어서 : 상기 비디오 복호장치가 고속 재생 동작중일 때는 필요없는 데이타를 상기 비디오 복호장치내의 메모리에 저장하지 않고, 상기 비디오 복호장치가 정상 재생동작중에는 상기 메모리에 저장한뒤 복호하여 상기 비디오 복호장치의 출력단자로 출력하는 것을 특징으로 하는 방법.
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