KR100224813B1 - Image data storaging method - Google Patents
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Abstract
일정의 단위로 구획지워진 복수의 기록영역을 갖는 기록매체에 적어도 하나 이상의 화면을 갖는 화상그룹별로 가변장부호화된 영상데이타를 기록하는 방법이 개시된다.A method of recording variable-length encoded image data for each image group having at least one or more screens on a recording medium having a plurality of recording areas divided by a predetermined unit is disclosed.
본 발명에 따른 기록방법은 영상신호를 적어도 하나 이상의 프레임을 포함하는 화상그룹을 단위로하여 가변장부호화하는 과정;The recording method according to the present invention comprises the steps of: variable length encoding a video signal in units of an image group including at least one frame;
상기 가변장부호화과정의 결과로서 발생된 각 화상그룹의 가변장부호화된 영상데이타들을 발생순서에 따라 차례대로 배열시키는 과정;Arranging the variable length coded image data of each image group generated as a result of the variable length encoding process in order according to the generation order;
상기 배열과정의 결과로서 발생된 비트스트림을 상기 기록영역에 적합한 크기로 절단하여 상기 기록영역에 차례대로 기록시키는 과정을 포함함을 특징으로 한다.And cutting the bit stream generated as a result of the arrangement process into a size suitable for the recording area and sequentially recording the same in the recording area.
본 발명에 따른 압축된 데이타의 기록방법에서는 화상그룹당 섹터의 수를 고정시키지 않음으로써 리던던시를 최대한으로 억제할 수 있다는 효과를 갖는다.The compressed data recording method according to the present invention has the effect of suppressing redundancy to the maximum by not fixing the number of sectors per picture group.
Description
제1도는 MPEG-2 비디오 스트림의 계층구조를 보이는 도면이다.1 shows a hierarchical structure of an MPEG-2 video stream.
제2도는 화상그룹의 일예를 보이는 것이다.2 shows an example of an image group.
제3도는 광디스크 기록/재생장치의 구성을 보이는 블럭도이다.3 is a block diagram showing the configuration of an optical disc recording / reproducing apparatus.
제4도는 제3도에 도시된 장치에 의해 기록매체에 기록되는 과정을 보이는 모식도이다.4 is a schematic diagram showing a process of recording on a recording medium by the apparatus shown in FIG.
제5a도 내지 제5b도는 제3도에 도시된 에러정정 부호화기의 동작을 보이는 도면이다.5A to 5B are diagrams showing the operation of the error correction encoder shown in FIG.
제6도는 본 발명에 따른 기록방법을 보이는 모식도이다.6 is a schematic diagram showing a recording method according to the present invention.
제7a도 내지 제7b도는 기록영역의 데이타구조를 보이는 것이다.7A to 7B show the data structure of the recording area.
본 발명은 광디스크와 같이 일정의 단위로 구획지워진 복수의 기록영역을 갖는 매체에 적어도 하나 이상의 화면을 갖는 화상그룹별로 가변장부호화된 영상데이타를 기록하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of recording variable-length encoded video data for each image group having at least one screen on a medium having a plurality of recording areas partitioned by a predetermined unit such as an optical disc.
종래에는 압축된 영상신호를 CD포맷을 사용하여 기록하기 위해서 영상데이타를 적어도 하나 이상의 화면들을 갖는 화상그룹(Group of Picture; GOP)단위로 압축시키고, 압축된 영상데이타를 화상그룹당 할당된 정수개의 기록영역(SECTOR)에 기록하는 방법이 사용되었다.Conventionally, in order to record a compressed video signal using a CD format, the video data is compressed in units of a group of pictures (GOPs) having at least one screen, and the compressed video data is recorded with an integer number of recordings allocated per picture group. The recording method in the SECTOR was used.
이러한 방법은 플레이어 측에서 볼때 트릭플레이등을 구현하는 것이 쉽다는 장점이 있으나 이를 위한 데이타의 용장도(redundancy)가 너무 크다는 단점이 있다.This method has the advantage that it is easy to implement trick play in the player side, but the redundancy of the data for this is too large.
하나의 화상그룹을 가변장부호화하여 발생된 데이타량이 화상그룹당 할당된 기록영역들에 기록할 수 있는 데이타량보다 작은 경우에는 더미데이타(dunnny data)를 채워넣고, 반대로 발생된 데이타량이 기록할 수 있는 데이타량보다 클 경우에는 양자화스텝을 크게 하거나 화질에 영향이 적은 부분을 버림으로써 강제적으로 맞추어준다.If the amount of data generated by variable length coding of one picture group is smaller than the amount of data that can be recorded in the recording areas allocated per picture group, the dummy data is filled in. On the contrary, the amount of generated data can be recorded. If the amount is larger than the data amount, the quantization step is made larger or forced to be discarded by discarding the part having little effect on the image quality.
가변장부호화방식에 의해 압축된 영상데이타는 화면의 특성에 따라 비트량이 달라진다. 즉, 단순한 화면일 경우에는 데이타의 발생량이 작은 반면에 복잡한 화면일 경우에는 데이타 발생량이 많다.Image data compressed by the variable length encoding scheme varies in bit amount depending on the characteristics of the screen. That is, in the case of a simple screen, the amount of data generation is small, whereas in the case of a complex screen, the amount of data generation is large.
따라서, 종래의 기록방법에 있어서는 단순한 화면일 경우에는 데이타의 용장도가 너무 크다는 결점이 있고, 복잡한 화면일 경우에는 재생화질이 저하한다는 결점이 있었다.Therefore, in the conventional recording method, there is a drawback that the redundancy of the data is too large in the case of a simple screen, and the reproduction quality deteriorates in the case of a complicated screen.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서 데이타의 용장도가 적으면서도 데이타의 액세스를 용이하게 하는 기록방법을 제공함을 그 목적으로 한다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a recording method which is created to solve the above problems and facilitates data access while having a small redundancy of data.
상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 기록방법은 영상신호를 적어도 하나 이상의 프레임을 포함하는 화상그룹을 단위로하여 가변장부호화하는 과정, 상기 가변장부호화과정의 결과로서 발생된 각 화상그룹의 가변장부호화된 영상데이타들을 발생순서에 따라 차례대로 배열시키는 과정, 상기 배열과정의 결과로서 발생된 비트스트림을 상기 기록영역에 적합한 크기로 절단하여 상기 기록영역에 차례대로 기록시키는 과정을 포함함을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.A recording method according to the present invention for achieving the above object is a variable length encoding process of a video signal in units of an image group including at least one frame, the variable of each image group generated as a result of the variable length encoding process Arranging the long-coded image data in order of occurrence, and cutting the bit stream generated as a result of the arrangement into a size suitable for the recording area and sequentially recording the recorded data in the recording area. It is done. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 MPEG-2 비디오 스트림의 계층구조를 보이는 도면이다. 제1도에 도시되는 바와 같이 하나의 프로그램은 복수의 비디오시퀀스와 오디오시퀀스가 인터리빙된 집합체로서 정의된다. 비디오시퀀스는 적어도 하나 이상의 화상그룹으로 구성된다. 화상그룹은 적어도 하나 이상의 픽쳐화상으로 구성된다. 각각의 화상은 적어도 하나 이상의 매크로블럭 슬라이스로 구성되며 각 매크로블럭 슬라이스는 16라인의 폭을 갖는다. 매크로블럭은 색신호의 구성에 맞추어 1개의 휘도신호블럭과 2개의 색차신호블럭을 구비한다. 각 블럭은 8×8크기의 DCT변환블럭이다.1 shows a hierarchical structure of an MPEG-2 video stream. As shown in FIG. 1, one program is defined as an aggregate in which a plurality of video sequences and audio sequences are interleaved. The video sequence is composed of at least one picture group. The picture group is composed of at least one picture picture. Each picture consists of at least one macroblock slice and each macroblock slice has a width of 16 lines. The macro block includes one luminance signal block and two color difference signal blocks according to the configuration of the color signal. Each block is an 8x8 size DCT conversion block.
제2도는 화상그룹의 일예를 보이는 것이다. MPEG-2에서는 임의의 픽쳐에서도 화상의 복원이 가능하도록 기준프레임을 자주 삽입한다. 이 기준프레임을 인트라픽쳐(Intra picture)라고 하며 이 인트라픽쳐는 인트라코딩(Intra coding) 즉 정지영상의 JPEG고 유사한 방법으로 부호화된다.2 shows an example of an image group. In MPEG-2, a reference frame is frequently inserted so that an image can be restored even in any picture. This reference frame is called an intra picture, and the intra picture is encoded in a manner similar to intra coding, that is, JPEG of still images.
인트라픽쳐와 그 다음의 인트라픽쳐사이에 여러개의 전위예측픽쳐(forward predicted picture)와 양방향예측픽쳐(bidirectional predicted picture)가 들어가게 되는 데 전위예측픽쳐는 인트라픽쳐로부터 운동벡터와 같은 정보를 이용하여 예측하는 픽쳐를 말한다.A number of forward predicted and bidirectional predicted pictures are inserted between the intra picture and the next intra picture. The forward predicted picture is predicted by using information such as a motion vector from the intra picture. Say a picture.
양방향예측픽쳐는 전위예측픽쳐와는 달리 이전의 인트라 혹은 전위예측픽쳐와 뒤에오는 전위예측픽쳐와 보간에 의해 예측프레임을 만든 후 그 프레인과 DPCM하여 남은 차이를 DCT부호화하는 방법에 의해 생성된 픽쳐이다.Unlike a predictive prediction picture, a bidirectional predictive picture is a picture produced by a method of DCT encoding a residual difference by making a prediction frame by interpolation with a previous intra or a predictive picture and a preceding predictive picture and interpolation, and then DPCM the frame. .
보간할 때도 단순히 보간하는 것이 아니라 움직임을 찾아 보상한 후에 보간한다. 또한 항상 보간하는 것이 아니라 16×16블럭단의로 블럭내부, 전우방예측, 그리고 양방향보간등을 모두 해보아 제일 오차가 적은 방법을 적용한다.When interpolating, do not simply interpolate, but interpolate after finding and compensating for the movement. Also, instead of always interpolating, the method with the smallest error is applied by performing all of block inside, front right prediction, and bidirectional interpolation with 16 × 16 blocks.
제3도는 광디스크 기록/재생장치를 보이는 블럭도이다. 제3도에 도시된 장치는 제1아날로그/디지탈 변환기(10), 변환부호화, 양자화 및 가변부호화를 통하여 디지탈 변환된 영상데이타를 압축하는 비디오압축부(12), 제2아날로그/디지탈 변환기(l4), PCM코딩을 통하여 디지탈 변환된 오디오데이타를 압축하는 오디오압축부(16), 비디오압축부(12) 및 오디오압축부(16)를 통하여 압축된 영상 및 음성데이타를 인터리빙하고 제1도에 도시된 계층구조로 엔코딩하는 시스템레이어 엔코더(18), 시스템레이어 엔코더(18)에서 출력되는 데이타에 에러정정코드를 부가하여 출력하는 에러정정 부호화기(20), 기록부(22)를 구비한다.3 is a block diagram showing an optical disc recording / reproducing apparatus. The apparatus shown in FIG. 3 includes a first analog / digital converter 10, a video compression unit 12 for compressing digitally converted image data through transform encoding, quantization, and variable encoding, and a second analog / digital converter l4. And interleaving the compressed video and audio data through the audio compression unit 16, the video compression unit 12, and the audio compression unit 16, which compress the digitally converted audio data through PCM coding. A system layer encoder 18 for encoding in a hierarchical structure, an error correction encoder 20 for adding an error correction code to the data output from the system layer encoder 18, and a recording unit 22.
또한, 재생부(24), 기록 및 재생시 발생되는 렌덤에러 및 버스트에러를 에러정정부호에 의해 정정하는 에러정정 복호화기(26), 에러정정된 데이타로부터 계층구조를 복원하는 시스템레이어 디코더(28), 원래의 비디오데이타를 복원하는 비디오복원부(30), 제1디지탈/아날로그 변환기(32), 원래의 오디오데이타를 복원하는 오디오복원부(34), 제2디지탈 아날로그 변환기(36)를 구비한다.In addition, the reproduction unit 24, an error correction decoder 26 for correcting random errors and burst errors generated during recording and reproduction by an error correcting code, and a system layer decoder 28 for restoring the hierarchical structure from the error corrected data ), A video restoring unit 30 restoring the original video data, a first digital to analog converter 32, an audio restoring unit 34 restoring the original audio data, and a second digital analog converter 36. do.
제4도는 제3도에 도시된 장치에 의해 기록매체에 기록되는 과정을 보이는 모식도이다. 제2도에 도시되는 화상그룹단위를 GOP1, GOP2, ---라 하고, 이에 상응하는 압축부호화된 데이타를 각각 DATA1, DATA2, ---라 한다.4 is a schematic diagram showing a process of recording on a recording medium by the apparatus shown in FIG. The picture group units shown in FIG. 2 are called GOP1, GOP2 and ---, and the corresponding compressed coded data are called DATA1, DATA2 and ---, respectively.
GOP1은 비교적 단순한 화면을 갖는 화상그룹이고, GOP2는 보다 복잡한 화면을 갖는 화상그룹이다. GOP1과 GOP2를 압축부호화함에 의해 발생되는 데이타량은 화면이 복잡할 수록 증가한다.(DATA1 DATA2)GOP1 is a picture group having a relatively simple screen, and GOP2 is a picture group having a more complicated screen. The amount of data generated by compression encoding GOP1 and GOP2 increases as the screen becomes more complex (DATA1 DATA2).
종래의 기록방법에 있어서는 화상그룹당 데이타를 기록할 수 있는 기록영역이 고정되어져 있다. 이 고정된 기록영역의 갯수를 N이라 할 때, DATA1은 N개의 기록영역에 기록시킬 수 있는 크기보다 작고, DATA2는 크다.In the conventional recording method, a recording area capable of recording data per picture group is fixed. When the number of the fixed recording areas is N, DATA1 is smaller than the size that can be recorded in the N recording areas, and DATA2 is large.
DATA1의 경우에는 일단 모든 데이타를 기록영역에 순서대로 기록시키고 난 후에 남는 영역을 더미데이타로 채워넣어 필요조건을 충족시킨다.In the case of DATA1, after all data is recorded in the recording area in order, the remaining area is filled with dummy data to satisfy the requirement.
반대로 DATA2의 경우에는 먼저 재생화질이 크게 저하되지 않는 한도내에서 양자화스텝을 크게 하여 데이타량을 줄이고, 그래도 남는 데이타는 고주파영역의 계수부터 버림으로써 비트량을 맞추어 준다.On the contrary, in the case of DATA2, the amount of data is reduced by increasing the quantization step as long as the reproduction quality does not deteriorate first. Still, the remaining data is adjusted by discarding the coefficients in the high frequency region.
그 결과 화상그룹의 내용이 단순할 수록 데이타의 용장도가 증가하게 되고, 반대로 복잡할 수록 재생화질이 저하된다.As a result, the simpler the content of the image group, the higher the redundancy of the data. Conversely, the more complex the image, the lower the reproduction quality.
제5a도 내지 제5b도는 제3도에 도시된 에러정정 부호화기의 동작을 보이는 도면이다. 시스템레이어 엔코더(18)에서 제공되는 데이타는 제5a도에 도시되는 바와 같이 세로방향으로 C1 엔코딩되고, 다음 제5b도에 도시되는 바와 같이 가로방향으로 C2 엔코딩되어 한 섹터에 기록되는 데이타를 구성하게 된다. 에러정정코드는 리드솔로몬 코드(Reed-solomon code)를 사용한다.5A to 5B are diagrams showing the operation of the error correction encoder shown in FIG. The data provided by the system layer encoder 18 is encoded C1 in the longitudinal direction as shown in FIG. 5A and C2 encoded in the horizontal direction as shown in FIG. 5B to form data recorded in one sector. do. The error correction code uses Reed-solomon code.
본 발명에서는 종래의 기록방법의 전제조건인 화상그룹당 기록영역의 갯수를 고정시켜야 한다는 제약을 벗어나 발생된 데이타를 차례로 기록영역에 기록되게 하여 재생화질이 보장될 수 있도록 함을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the reproduction quality is ensured by allowing the generated data to be recorded in the recording area one after another, without limiting the number of recording areas per picture group, which is a prerequisite of the conventional recording method.
여기서, 두개이상의 화상그룹에 연관된 데이타들이 동일의 기록영역(SECTOR)내에 기록되는 경우에는 해당 기록영역에 특별한 표식을 부가시켜 복호화시에 참조토록 한다.Here, when data associated with two or more image groups is recorded in the same recording area SECTOR, a special mark is added to the recording area for reference during decoding.
또한, 화상그룹당 발생되는 데이타를 소정치로 한정시키지 않게 됨에 따라 트릭플레이등에서 데이타액세스가 장애받지 않도록 하기 위하여 화상그룹를 기록하는 기록영역들의 번호를 다운카운팅(down counting)하게 함으로써 임의의 점에서 다음의 화상그룹의 선두위치를 용이하게 탐색할 수 있도록 한다.In addition, since the data generated per image group is not limited to a predetermined value, the number of recording areas for recording the image group is down counted so as not to impede data access in trick play or the like. The head position of the picture group can be easily searched.
제6도는 본 발명에 따른 기록방법을 보이는 모식도이다. 제4도에 관련된 설명부분에서 기술한 바와 같이 화상그룹단위를 GOP1, GOP2, ---라 하고, 이에 상응하는 압축부호화된 데이타를 각각 DATA1, DATA2, ---라 한다. 여기서, DATA1의 부호량은 DATA2의 부호량보다 작다.6 is a schematic diagram showing a recording method according to the present invention. As described in the description of FIG. 4, the image group units are called GOP1, GOP2, ---, and the corresponding compressed coded data are called DATA1, DATA2, ---, respectively. Here, the code amount of DATA1 is smaller than the code amount of DATA2.
본 발명에 따른 기록방법에 의하면 화상그룹별로 발생된 압축된 영상데이타는 발생순서에 따라 순서대로 배열된다. 이후 기록영역에 적합한 크기로 절단되어 차례대로 기록영역에 기록된다.According to the recording method according to the present invention, the compressed video data generated for each image group is arranged in order according to the generation order. After that, it is cut into a size suitable for the recording area and sequentially recorded in the recording area.
각각의 기록영역은 화상그룹내에서의 순서를 나타내는 번호를 부여받는다. 이 순서번호가 기록의 진행과 함께 진행하면 복호시 다음 화상그룹을 알기위해 모든 기록영역을 탐색하여야 하게 되므로 이를 피하기 위하여 순서번호가 기록의 진행과 더불어 감소되도록 부여한다.Each recording area is given a number indicating the order in the picture group. If this sequence number progresses with the recording progress, all the recording areas must be searched to know the next group of pictures during decoding, so that the sequence number decreases with the progress of recording in order to avoid this.
예를 들면, 어떤 화상그룹을 압축부호화한 결과 M개의 기록영역에 기록될 수 있는 데이타량이 발생한 경우에는 최초의 기록영역으로부터 0, M-1, M-2, ---의 순서로 기록영역마다 순서번호를 부여한다.For example, if a data group that can be recorded in M recording areas occurs as a result of compression coding an image group, each recording area in the order of 0, M-1, M-2, --- from the first recording area. Give the sequence number.
이렇게 다운카운팅되는 순서번호를 부여함에 의해 얻어지는 효과는 다음과 같다. 복호화시 임의의 기록영역을 탐색하여 그 기록영역에 부여된 순서번호 X를 검출하면 그로부터 X-1후의 기록영역부터 다음의 화상그룹이 시작됨을 쉽게 알 수 있게 되므로 고속탐색시 유리하게 된다.The effect obtained by assigning the sequence number thus down-counted is as follows. Searching an arbitrary recording area during decoding and detecting the sequence number X assigned to the recording area makes it easy to know that the next picture group starts from the recording area after X-1, which is advantageous for high-speed search.
이를 위하여 기록하기 전에 화상그룹당 소요되는 기록영역의 갯수를 미리 계수하여 둘 필요가 있다.For this purpose, it is necessary to count in advance the number of recording areas required per picture group before recording.
그리고, 화상그룹의 선두기록영역의 순서번호는 0으로 고정된다. 이는 화상그룹의 선두를 검사하는 데 용이하게 하기 위함이다.Then, the sequence number of the head recording area of the image group is fixed to zero. This is to facilitate checking of the head of the image group.
기록하는 도중에 두개의 화상그룹에 연관된 데이타가 동일의 기록영역에 기록되는 경우가 발생하게 된다. 이러한 기록영역에도 화상그룹의 선두기록영역의 순번을 나타내는 0의 순서번호를 부여한다.During recording, there is a case where data associated with two picture groups is recorded in the same recording area. This recording area is also assigned a sequence number of 0 indicating the order of the head recording area of the image group.
이러한 경우 복화시는 0의 순서번호가 부여된 기록영역은 이전과 이후의 화상그룹에서 참조하게 한다.In this case, during the duplication, the recording area assigned with the 0 sequence number is referred to in the previous and subsequent picture groups.
화상그룹당 소요되는 기록영역의 갯수는 화면내용에 의해 한정적이 되어 통계적으로 최대치가 결정될 수 있으므로 최대치보다 큰 임의의 선두기록영역의 순번으로 사용하는 것도 고려될 수 있다.Since the number of recording areas required per picture group is limited by the screen content and the maximum value can be determined statistically, it may be considered to use the order of any leading recording area larger than the maximum value.
제7a도 내지 제7b도는 기록영역의 데이타구조를 보이는 것이다. 제7a도에 도시되는 바와 같이 기록영역은 프리포맷부와 유저데이타 기록영역으로 구분된다. 제7b도는 제7a도에 도시된 프리포맷부의 데이타구조를 보이는 것이다. 프리포맷부는 GOP번호와 섹터번호와 에러검출코드(CRC)를 포함한다.7A to 7B show the data structure of the recording area. As shown in Fig. 7A, the recording area is divided into a preformat part and a user data recording area. FIG. 7B shows the data structure of the preformat part shown in FIG. 7A. The preformat section includes a GOP number, a sector number, and an error detection code (CRC).
본 발명에 의해 구성된 기록영역(SECTOR)들이 디스크 트랙상에 기록되어 있을 때 특정한 화상그룹(GOP)을 읽어내기 위해서는 우선 픽업을 움직여 화상그룹 번호단위로 탐색하고, 그 GOP의 섹터들을 순차적으로 재생하여 다음의 0번 섹터까지 재생하면 한 화상그룹의 데이타를 모두 재생하게 된다.In order to read out a specific group of pictures (GOP) when the recording areas SECTOR constructed by the present invention are recorded on a disc track, first, the pickup is moved to search by picture group number unit, and the sectors of the GOP are sequentially reproduced. When the next sector 0 is played back, all data in one picture group is played.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 압축된 기록방법에서는 화상그룹당 섹터의 수를 고정시키지 않음으로써 리던던시를 최대한으로 억제할 수 있다는 효과를 갖는다.As described above, the compressed recording method according to the present invention has the effect that the redundancy can be suppressed to the maximum by not fixing the number of sectors per picture group.
또한, 각 화상그룹에 속하는 기록영역에 다운카운팅되는 순서번호를 부여함으로써 트릭플레이시 용이하게 다음 화상그룹을 탐색할 수 있다.Further, by assigning a down counting sequence number to a recording area belonging to each picture group, the next picture group can be searched easily at the time of trick play.
또한, 두개이상의 화상그룹에 연관된 데이타가 기록되는 기록영역에는 별도의 특별한 표식을 부가함으로써 복호화시 참조할 수 있게 한다.In addition, a separate special mark is added to a recording area in which data associated with two or more image groups is recorded so that it can be referred to when decoding.
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