KR20010022752A

KR20010022752A - 디지털 비디오 레코더용 트릭 플레이 신호 발생

Info

Publication number: KR20010022752A
Application number: KR1020007001351A
Authority: KR
Inventors: 온노 에에렌베르그; 알베르트엠.에이. 리익카에르트; 빌헬무스에치.에이. 브륄스
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1999-06-03
Publication date: 2001-03-26
Also published as: EP1034656A2; AU3842999A; US6621979B1; CN1311958A; BR9906523A; JP2002518898A; WO1999065239A3; WO1999065239A2; US20030231863A1

Abstract

본 발명은 정규 플레이 정보 스트림으로부터 트릭 플레이 정보 스트림을 발생하여 이들이 기록 캐리어에 복합정보로서 함께 기록될 수 있게 함으로써, 트릭 플레이 재생모드에서 재생시, 예를 들면 시각성에 관하여 충분한 질의 정보신호가 얻어질 수 있도록 하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 한 면은 원래의 정규 플레이 정보 스트림으로부터 불러들인 I-프레임, 및 하나 이상의 소위 "공백 P 프레임"을 각각이 포함하는 GOP 생성에 있다. 본 발명의 또 다른 면은 GOP당 일정한 비트코스트를 갖는 트릭 플레이 정보 스트림을 위한 GOP 생성 요건이다. 본 발명의 또 다른 면은 정규 플레이 정보로부터 트릭 플레이 정보 스트림을 위한 I-프레임을 블러들이는 것에 있다. 구체적으로, I-프레임은 정규 플레이 정보 내에 포함된 I-프레임으로부터, I-프레임의 DC계수 및 그 I-프레임으로부터 다수의 AC 계수를 불러들여, 이로부터 트릭 플레이 정보 스트림을 위한 I-프레임을 생성한다. 구체적으로, 트릭 플레이 정보신호의 I-프레임에 대한 AC 계수의 수는 트릭 플레이 정보신호에 대해 생성될 I-프레임 및 바로 전에 생성된 I-프레임이 도출된 정규 플레이 정보 내의 두개의 연속한 I-프레임의 DC 계수들간 차에 의존한다.

Description

디지털 비디오 레코더용 트릭 플레이 신호 발생{Trick play signal generation for a digital video recorder}

서두부에 정의된 장치는 US-A 5,751,889에 대응하는 공개된 국제특허출원 WO95/28061(PHN 148322)로부터 공지되어 있다.

디지털 텔레비젼 신호의 비트율 감소는 30년 이상동안 관심있는 영역이었다. 이것은 비디오 및 관련된 오디오 데이터의 부호화 표현에 대한 ISO 기준으로 귀착되었다. 이 시스템은 비트율을 1.5Mbits/s로 감소시키도록 설계되었다. 비디오 품질을 증가시키면서도 낮은 비트율을 사용하기 위해서 MPEG-2가 개발되었다. 이 기술은 디지털 비디오 방송(DVB)에서 사용되도록 선택되었다. DVB는 수락할 수 있는 낮은 비트율을 갖는 스튜디오 품질의 비디오를 송신할 수 있는 능력을 갖고 있다. 이에 따라 고객은 자신이 있는 곳에서 스튜디오 품질을 수신할 수 있다. 고객이 스튜디오 품질로 DVB 프로그램을 저장할 수 있게 하기 위해서는 디지털 비디오 레코더가 필요하다. 2년 이후에 디지털 비디오(DV) 레코더 및 디지털 캠코더를 시장에서 구할 수 있다. 이들 시스템은 MPEG-2에서 사용되는 압축기술에 호환되지 않는 전용 비디오 비트율 감소 기술을 이용한다. 선택된 DVB 프로그램을 저장하고 고품질을 유지하기 위해서는 비전용의 레코더가 필요하다. MPEG를 DV 레코더에 저장하는 기준이 정해져 있지만, 지금까지는 이러한 기준을 지원하는 장비는 전혀 제공되지 않았다. 보급된 소비자 시청각 저장장치는 VHS 기반 비디오 레코더이다. 이 시스템은 아날로그 시청각 프로그램을 저장하고 불러낼 수 있다. 디지털 텔레비전 프로그램을 저장할 수 있기 위해서 소비자가 DVB 프로그램을 저장 및 불러낼 수 있게 하는 디지털 확장이 현재 개발되어 있다. 현재 개발된 기준은 이 시스템의 기록 및 재생 면을 기술하고 있다. 이 기준에는 트릭 플레이(trick play)를 수행하는 방법은 아직 포함되어 있지 않다. D-VHS MPEG-2 모드 포맷용 트랙 선택 시스템에 기초한 트릭 플레이를 여기서 기술한다.

1996년 6월 이후, D-VHS MEPG-2 STD 모드 포맷의 새로운 기준이 발표되었다. VHS 레코더 패밀리의 이 디지털 판은 13.8Mbits/s까지의 DVB신호를 기록할 수 있다. 현재 사용되고 있는 이 기준은 기록 및 재생 처리만을 기술하고 있다. 트릭 플레이로서 더 잘 알고 있는 시각적인 조사는 아직 정해지지 않았다.

본 발명은 명목상의 플레이 재생속도로 기록 캐리어로부터의 재생을 의미하는 디지털 비디오 정보신호와, 상기 명목상의 재생속도의 1보다 큰 정수 m배의 트릭 플레이 속도로 상기 기록 캐리어로부터의 재생을 의미하는 대응하는 트릭 플레이 신호를 기록 캐리어에 기록하는 장치, 이러한 트릭 플레이 신호기록방법 및 기록 캐리어에 관한 것이다.

도 1a는 두개의 헤드 A 및 B를 갖는 회전 스캐너의 상면도.

도 1b는 상이한 방위각를 갖는 테이프 상의 트랙을 도시한 도면.

도 2a 및 도 2b는 재생시 헤드의 스캔경로를 도시한 것으로서, 도 2a는 정규 플레이시 스캔경로를 도시한 것이며, 도 2b는 4배의 정규 플레이의 속도로 트릭 플레이를 위한 스캔경로를 도시한 도면.

도 3은 2개의 연속한 동기블록의 내용을 도시한 도면.

도 4는 PAT와 PMT 패킷 간의 관계를 도시한 도면.

도 5a 내지 도 5c는 PCM 비디오 시퀀스의 시간적인 서브샘플링을 도시한 것으로, 도 5a는 PCM 포맷으로 정규 플레이 비디오를 형성하는 화상을 도시한 것이며, 도 5b는 PCM 화상에 관한 +4의 속도로 트릭 플레이를 도시한 것이며, 도 5c는 정규 플레이 속도의 +4배의 트릭 플레이 속도로 비디오 트릭 플레이를 형성하는 화상을 도시한 도면.

도 6a 내지 도 6c는 GOP 길이 N=12 및 M=4의 MPEG 부호화된 비디오 시퀀스의 시간적인 서브샘플링을 도시한 것으로, 도 6a는 MPEG 포맷의 정규 플레이 비디오를 도시한 것이며, 도 6b는 MPEG 화상에 대해 +4의 속도를 갖는 트릭 플레이를 도시한 것이며, 도 6c는 정규 플레이 속도의 +4배의 트릭 플레이를 갖는 비디오 트릭 플레이를 도시한 도면.

도 7a 내지 도 7c는 GOP 길이 N=12 및 M=3의 MPEG 부호화된 비디오 시퀀스의 시간적인 서브샘플링을 도시한 것으로, 도 7a는 MPEG 포맷의 정규 플레이 비디오를 도시한 것이며, 도 7b는 MPEG 화상에 대한 트릭 플레이를 도시한 것이며, 도 7c는 정규 플레이 속도의 +4배의 트릭 플레이를 갖는 트릭 플레이 비디오를 도시한 도면.

도 8은 슬라이스 내의 DCT 블록의 스캔 패턴을 도시한 도면.

도 9는 트랜스코더 I-프레임 버퍼의 채워지는 정도를 도시한 도면.

도 10은 I-프레임 트랜스코딩 버퍼 규제를 위한 흐름도를 도시한 도면.

도 11은 상이한 트릭 플레이 테이프 속도에 있어서 화상들간 관계를 나타낸 도면.

도 12는 +4배의 트릭 플레이 속도에 있어서 트릭 플레이 신호로부터 보다 높은 비디오 트릭 플레이 속도에 대한 트릭 플레이 정보 추출을 도시한 도면.

도 13은 순방향 트릭 플레이 속도의 GOP를 교환함으로써 역방향 트릭 플레이 속도에 대한 트릭 플레이 정보의 생성을 도시한 도면.

도 14는 전송 스트림 레벨에서의 GOP 배치를 도시한 도면.

도 15는 트릭 플레이 신호처리의 블록도를 도시한 도면.

도 16은 시스템 시간축에 관한 25Hz 프레임율에 대한 복호화 및 프리젠테이션 시간 스탬프를 도시한 도면.

도 17a는 PCR 패킷에 관해 지터가 없는 전송 스트림을 도시한 도면.

도 17b는 PCR 패킷에 대해 지터를 갖는 전송 스트림을 도시한 도면.

도 18은 다음 전송 스트림 패킷의 거리의 조작을 도시한 도면.

도 19는 본 발명에 따른 기록 장치를 도시한 도면.

일반적으로 트릭 플레이를 실현하는, 보다 구체적으로는 D-VHS MPEG2 STD 모드 포맷에 대한 트릭 플레이를 실현하는 제안이 본 발명의 주제이다.

본 발명에 따라서, 기록 캐리어에 디지털 비디오 정보신호를 기록하는 장치는

상기 디지털 비디오 정보신호를 수신하는 입력수단,

명목상의 재생속도의 1보다 큰 정수 m배의 속도로 트릭 플레이 재생을 할 수 있도록, 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 트릭 플레이 신호를 생성하는 트릭 플레이 신호 생성수단,

상기 디지털 비디오 정보신호와 상기 트릭 플레이 신호를 복합 정보신호로 결합하는 결합수단,

상기 기록 캐리어 상의 트랙에 상기 복합 정보신호를 기입하는 기입수단을 포함하며,

상기 트릭 플레이 신호 생성수단은,

(a) 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 내(intra) 부호화된 화상을 불러들이고,

(b) 상호간(inter) 부호화된 화상을 생성하고,

(c) 내 부호화된 화상과 이에 이어 0보다 큰 정수 n개의 상기 생성된 상호간 부호화된 화상을 포함하는 화상그룹을 연이어 포함하는 트릭 플레이 신호를 얻기 위해서, 상기 내 부호화된 화상 및 상호간 부호화된 화상을 결합하도록 된 것이며, 상기 생성된 상호간 부호화된 화상은 상기 트릭 플레이 속도로 재생시 내 부호화된 화상 다음에 오는 상호간 부호화된 화상이 복호시에는 상기 내 부호화된 화상을 복호하여 얻어진 화상이 반복하여 나타나도록 하는 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치이다.

내 부호화된 화상은 프레임내 부호화된 화상 형태일 수도 있을 것이며 필드내 부호화된 화상 형태일 수도 있을 것이다. 더욱이, 상호간 부호화된 화상은 프레임간 부호화된 화상형태일 수도 있을 것이며, 필드간 부호화된 화상 형태일 수도 있을 것이다. 다음 설명에서, 내 부호화된 화상은 프레임내 부호화된 화상형태인 것으로 가정하며 상호간 부호화된 화상은 프레임간 부호화된 화상형태인 것으로 가정한다.

본 발명은 다음의 인식에 기초한다. 트릭 플레이 정보 신호의 생성은 정규 플레이 정보신호로부터, MPEG 포맷에 따른 I화상과 같은 프레임내 부호화된 화상을 불러들이는 것에 기초한다. 간단히, 수락할 수 있는 리프레시율의 프레임내 부호화된 화상(I-화상)을 트릭 플레이 정보 신호에서 사용하는 것은 트릭 플레이 정보 신호 내에 이들 프레임내 부호화된 화상의 전송에 사용할 수 있는 대역폭이 너무 작기 때문에 가능하지 않다. 이를 극복하기 위해서, 소위 "공백" 프레임간 부호화된 화상으로서, 이를테면 "공백" P-화상, 및/또는 "공백" B화상을 생성하고 프레임내 부호화된 화상(I화상) 및 하나 이상의 이들 "공백 프레임간 부호화된 화상"(예를 들면 공백 P-화상)을 각각이 포함하는 GOP로부터 트릭 플레이 정보신호의 데이터스트림이 구축된다. 이러한 "공백" 프레임간 부호화된 화상은 복호될 때, 하나 이상의 "공백" 프레임간 부호화된 화상에 선행하는 프레임내 부호화된 화상이 반복하여 나타나게 된다. '공백' 프레임간 부호화된 화상은 비교적 낮은 비트 내용을 필요로하기 때문에, 트릭 플레이 재생모드에서 재생 및 연이은 복호시 충분한 프레임율을 갖는 화상을 갖는 재생된 비디오 신호로 실현하는 트릭 플레이 정보신호를 실현하는 것이 가능하게 되었다. 더욱이, 이러한 GOP 구조(예로서 IPP...GOP 구조)로 충분한 리프레시율이 얻어질 수 있다.

본 발명의 또 다른 면은 일정한 비트코스트를 갖는 트릭 플레이 정보신호를 위해 GOP가 생성된다는 것이다. 이것은 보다 높은 트릭 플레이 비디오 속도에 트릭 플레이 GOP가 재사용될 수 있다는 이점을 갖는다.

본 발명의 또 다른 면은 정규 플레이 정보신호에 포함된 정보로부터 트릭 플레이 정보신호에 대한 프레임내 부호화된 화상의 생성에 있다. 구체적으로, 프레임내 부호화된 화상은 DC 계수 및 다수의 AC 계수를 포함한다. 정규 플레이 정보신호 내의 프레임내 부호화된 화상의 서브화상의 DC계수는 그로부터 불러들여져 상기 트릭 플레이 정보신호 내의 프레임내 부호화된 화상의 대응하는 서브화상의 DC계수로서 트릭 플레이 정보신호에서 사용된다. 더욱이, 정규 플레이 정보신호의 동일한 프레임내 부호화된 화상의 서브화상으로부터, 제약된 수의 AC 계수를 불러들여 생성될 트릭 플레이 정보신호 내의 프레임내 부호화된 화상의 대응하는 서브화상에 대한 AC 계수를 형성한다. 이에 따라 정규 플레이 정보신호의 프레임내 부호화된 화상에 비해, 생성된 프레임내 부호화된 화상 내의 비트수가 감소하게 된다. 트릭 플레이 신호의 특정 프레임내 부호화된 화상의 서브화상에 대해 선택된 AC 계수의 수는 2개의 DC 계수간 차이에 의존하는데, 이들 DC 계수는 상기 서브화상 및 트릭 플레이 신호 내의 특정 프레임내 부호화된 화상의 이전 서브화상의 DC 계수이다.

저급 트릭 플레이의 신호처리에 대해 기술될 것이다. 저급 트릭 플레이는 비디오 트릭 플레이를 생성하기 위해, 사전 부호화된 MPEG 비디오 소재를 재사용하는 트릭 플레이 신호 처리 알고리즘을 의미한다.

본 발명에 따른 비디오 트릭 플레이 신호 처리로 하드웨어 복잡성이 낮아진다. 비디오 트릭 플레이 신호 처리에 있어서 다양한 구조를 적용할 수 있다. 모든 이들 구조에 있어서 2개의 주요 파라미터를 사용하여 최종의 질을 조절할 수 있다. 제1 파라미터는 MPEG 부호화된 화상의 공간적인 해상도이다. 제2 파라미터는 시청자가 복호된 화상을 인지하는 시간적인 리프레시율이다. 저급 비디오 트릭 플레이 신호 처리 알고리즘은 DVB 방송의 경우 사용할 수 있는 것과 같은, 사전에 부호화된 MPEG 비디오 정보에 기초할 것이다. 다양한 트릭 플레이 신호 처리 알고리즘 외에도, 트릭 플레이를 구현하는데 사용되는 시스템에 어떤 변화가 있다. 여기서 사용되는 트릭 플레이 시스템은 트랙 선택에 기초한다.

다음 도면 설명에서, 프레임내 부호화된 화상이 MPEG 부호화 기준에 따라 부호화된 I 화상 형태에 있고 프레임간 부호화된 화상은 MPEG 부호화 기준에 따라 부호화된 P화상 형태로 있는 예의 형태로 본 발명을 기술한다.

트랙 선택 트릭 플레이의 일반적인 원리를 먼저 기술한다. D-VHS는 이의 아날로그 대응부분과 같이 나선형 스캔 레코더이다. 이것은 테이프의 길이방향에 관하여 어떤 각도로 배치된 스캐너에 의해 테이프에 정보가 기입됨을 의미한다. MPEG-2 STD 모드에 사용되는 D-VHS 스캐너는 상이한 방위각을 갖는 2개의 헤드 A 및 B를 갖는다. 도 1a는 회전 스캐너 상에 배치된 2개의 헤드 A 및 B의 위치를 나타내며 도 1b는 이러한 헤드 구성을 사용하여 기록할 동안 얻어지는 것으로서 테이프 상의 상이한 방위각을 갖는 트랙을 도시한 것이다.

정규 플레이 재생시, 이들 2개의 헤드는 기록시 헤드 A에 의해 기입된 트랙을 헤드 A가 읽도록 하여 테이프로부터 정보를 읽는다. 동일한 과정이 헤드 B에 대해서도 유효한다. 트릭 플레이 재생시, 헤드 A 및 B는 정규 플레이 상황에 관하여 다른 스캔 경로를 갖는다. 결국, 헤드 A 및 헤드 B는 다른 방위각으로 기입된 트랙과 헤드 자신들의 방위각과 비교해볼 때 우측 방위각으로 기입된 트랙을 가로질러간다. 도 2는 상기 기술한 현상을 도시한 것으로, 도 2a는 정규 플레이시 스캔 경로를 도시한 것이며, 도 2b는 정규 플레이의 4배의 속도의 트릭 플레이에 있어서의 스캔 경로를 도시한 것이다.

트랙 선택 트릭 플레이는 헤드 A 및 B가 소정의 트랙을 가로질러간다는 사실에 기초한다. 이러한 시스템이 실현될 때, 트릭 플레이시 데이터를 볼 수 있게 되되도록, 테이프에 정보를 기입하는 것이 가능하다. 이러한 시스템의 결과는 하나의 트릭 플레이 테이프 속도에서만 이러한 데이터를 사용할 수 있다는 것이다. 이러한 이유로 상이한 트릭 플레이 속도를 위한 특정 트릭 플레이 영역을 정한다. 정규 플레이 속도의 +/-4, +/-12 및 +/-24배의 트릭 플레이 속도를 구현하기 위해서 정해진 트릭 플레이 영역을 포함하는 테이프 포맷에 대해 앞서 출원한 본 출원인의 특허출원, 예를 들면 국제특허출원 IB98/00088에 대응하는 US 출원번호 09/13547(PHN 16211) 및 국제특허출원 IB98/00131(PHN 16614)에 기술되어 있다. 상기 정해진 트릭 플레이 속도에 의해서, 청구범위에 정한 m, p, q 값은 본 예에서 4, 3, 2와 같다고 할 수 있다.

트릭 플레이 영역의 연속한 길이는 이들 영역 내에 저장할 수 있는 데이터량을 결정한다. 앞에서 언급한 특허출원에 기술된 테이프 포맷은 스캐너의 1회전 동안 읽혀지는 데이터량이 트릭 플레이 속도마다 동일함을 나타낸다. 스캐너의 1회전동안 테이프로부터 불러들일 데이터량은 IB98/00131에 기술된 바와 같이 112동기블록이다. 10개의 동기블록은 제2 에러정정층의 외 패리티를 포함할 것이므로 102개의 동기블록이 페이로드를 갖게 된다. 하나의 전송 스트림 패킷을 저장하는데 2개의 연속한 동기블록이 사용될 것이며, 따라서 회전당 51개의 전송 스트림 패킷이 저장된다. 112바이트는 페이로드를 저장하는데에만 사용되며, 일부 바이트는 시스템 정보를 포함하며 다른 바이트는 기록시 생성되며 에러가 난 동기블록을 정정하기 위해 재생시 사용될 수 있는 내 패리티 바이트를 포함한다. 시스템 정보의 일부는 정규 플레이 동기블록, 더미 동기블록(스터핑)과 트릭 플레이 동기블록을 서로 구별하는데 필요하며 이에 의해서 상이한 트릭 플레이 속도도 구별된다. 각각의 동기블록마다, 이 정보는 주 헤더에 기입된다. 제1 동기블록은 전송 스트림 패킷의 제1 부분 이외에도 타임스탬프값, 패킷 헤더를 포함한다. 이것은 연속한 전송 스트림 패킷의 원래의 타이밍을 재구성하기 위해서 시스템의 재생측이 필요로 하는 정보가 저장되는 4바이트의 필드이다. 도 3은 하나의 전송 스트림 패킷을 갖는 2개의 연속한 동기블록을 도시한 것이다.

회전당 읽혀지는 페이로드 동기블록량으로부터, 채널 비트율이 계산될 수 있다. D-VHS MPEG-2 STD 모드는 2개의 스캐너 회전을 지원한다. 제1 스캐너 회전은 30Hz이며, 제2 스캐너 회전은 30*(1000/1001)=29,97Hz이다. 이들 상황에 대해서, 채널 비트율이 계산되었으며 표1에 있다.

스캐너 회전	트릭 플레이 비트율(bits/s)
30Hz	2301120
29,97Hz	2298821.17

표1: 30Hz 및 29,97Hz 드럼 주파수에 있어서의 채널 비트율

표1로부터 비트율은 전송 스트림 레벨에서 비디오 트릭 플레이 스트림을 발생하는데 사용될 수 있는 최대 비트율이다.

MPEG 압축된 비디오 트릭 플레이 정보는 상기 계산된 트릭 플레이 대역폭에 맞아야 하는 전송 스트림 내에 삽입될 것이다. 정규 플레이 비디오 정보에 기초하여 비디오 트릭 플레이를 생성하기 위해서, 정규 플레이 비디오 스트림에서 화상들을 추출해야 한다. 이하 설명에서는 수신된 DVB 스트림으로부터 트릭 플레이를 생생하는데 필요한 상이한 처리단계를 다룰 것이다. 2개의 주 처리단계는,

■전송 스트림 디멀티플렉싱

■비디오 기본 스트림 처리

비디오 기본 스트림을 다시 전송 스트림으로 변환하는 멀티플렉스 동작에 대해서는 3장에서 다루도록 하겠다. 그 이유는 전송층은 비트율의 일부만을 소비하며 비디오 질에 어느 것도 더하지 않기 때문이다. 이 장에서는 공간적인 회전 및 시간적인 리프레시율에 관한 최상의 수행을 얻는 방법에 대해서 주안점을 두도록 하겠다.

DVB에 의해 방송되는 시청각 정보는 전송 스트림층을 이용한다. 이 층은 188바이트로 길이가 고정된 패킷이 시청각 정보외에, 공급자로부터 사용자로의 비디오텍스트 및 프로그램 상세 정보(PSI)를 전달하도록 구성된다. 송신에 대해 3가지 기준이 정해져 있다.

■DVB-S

■DVB-C

■DVB-T

연장부 S, C, T는 위성, 케이블 지상을 각각 나타낸다. 각각의 송신층은 자신의 채널에 따르도록 최적화된다. 복호기측에서, 채널 복호기의 출력은 전송 스트림이다. 통상 이 전송 스트림은 N개의 프로그램을 전한다. 프로그램 선택은 채널율이 전송 스트림의 전송채널율보다 낮기 때문에 필요한 데, 이러한 프로그램을 하나 이상 선택한 후에, 기록 동작이 가능하다. 기록된 프로그램에 기초하여 비디오 트릭 플레이를 생성하기 위해서, 특별한 신호 처리가 필요하다. 이 제1 단계는 전송 스트림 멀티플렉스로부터 비디오 기본 스트림을 추출하는 것이다. 이 동작은 디멀티플렉서에 의해 행해진다.

전송 스트림에 전송되는 비디오 데이터는 오디오, 비디오텍스트 및 PSI와 같은 다른 정보와 함께 멀티플렉스된다. 수신기측에서, 프로그램은 비디오, 오디오 등과 같은 동일 유형의 모든 데이터가 멀티플렉스된 스트림에서 분리되게 디멀티플렉스된다. 프로그램 정보를 디멀티플렉스하는 방법은 전송 스트림에 포함되어 있다. 프로그램 관계 테이블(PAT) 및 프로그램 맵 테이블(PMT)인 두 개의 테이블은 전송 스트림 복호기가 멀티플렉스된 전송 스트림으로부터 한 프로그램에 대한 모든 정보를 불러들일 수 있게 하는 정보를 갖고 있다. 이 처리는 ISO/IEC 13818-1에 상세히 기술되어 있다. 멀티플렉스된 전송 스트림으로부터 비디오 데이터를 불러들인 후에, 추출된 비디오 기본 스트림에 대해 기본 스트림 처리가 수행될 수 있다. 도 4는 PAT와 PMT패킷간 관계를 도시한 것이다. PAT 패킷은 멀티플렉스된 전송 스트림 내의 사용할 수 있는 모든 프로그램을 포함한다. 각각의 프로그램은 관련된 프로그램 맵 PID를 갖는다. 이 프로그램 맵 PID는 하나의 프로그램을 구축하는 모든 PID 값들을 포함하는 PMT 패킷을 참조한다. 이 PMT 테이블은 어느 패킷이 비디오 정보를 포함하는지를 나타낸다. 이것은 스트림 유형 식별자 및 대응하는 기본 PID값에 의해 행해진다.

저급의 비디오 트릭 플레이는 사전에 부호화된 비디오 소재의 재사용에 기초한다. DVB 프로그램의 경우, 이것은 사전에 부호화된 MPEG 비디오를 의미한다. 비디오 트릭 플레이는 정규 플레이 비디오 신호, 즉 시간방향으로 서브샘플된 것으로서 취급될 수 있다. 실제로 이것은 시간방향으로 단지 일부 화상만이 중요함을 의미한다. 서브샘플 처리의 조야성, 즉 스킵되는 화상량은 트릭 플레이 속도에 의존한다. 비디오 시퀀스를 PCM 도메인에서 사용할 수 있다면 다음과 같이 그래픽적으로 표현할 수 있다. 도 5는 3개의 스케치를 포함한다. 도 5a는 시간축으로 정규 플레이 스트림의 화상들을 나타낸다. 도 5b는 도 5a와 같이 동일한 시간축을 도시한 것으로 이에 의해서 정규 플레이 속도의 4배인 트릭 플레이 비디오 시퀀스의 비디오 내용물을 형성하는 화상은 색이 어둡고 스킵되는 화상은 투명하다. 마지막으로, 도 5c는 정규 플레이 속도의 4배에 상응하는 트릭 플레이 시퀀스를 형성하는 정규 플레이 시퀀스로부터의 화상들을 포함한다.

도 5에 도시한 처리는 사전 부호화된 MPEG 비디오에 대해 수행될 수도 있다. 도 6은 이 처리를 나타낸 것이다. 도 6a는 N=12 및 M=4인 MPEG 부호화된 정규 플레이 비디오 시퀀스를 도시한 것이다. 이로써 GOP의 길이는 N이고 P-프레임 거리는 M이다. 도 6b는 N=12 및 M=4인 GOP구조에 대한 서브샘플 처리를 나타낸 것이다. 도 6b로부터 색이 어두운 화상을 선택하여 비디오 트릭 플레이 시퀀스를 형성한다. 투명한 화상은 스킵된다. 필터처리된 화상은 비디오 트릭 플레이 시퀀스를 형성하며 도 6c를 참조한다. 이 비디오 시퀀스는 트릭 플레이 속도에 상응하는 화상을 포함할 뿐만아니라, 이들은 부호화기측에서 행해진 움직임 추정이 선택된 화상을 이용한다는 사실에 기인하여 유효한 MPEG 스트림도 형성한다. 이것은 복호기가 부호화된 움직임 보상된 화상을 정확하게 재구성할 수 있게 한다. 이 마지막 점은 이것이 통상적인 경우가 아닐 것이기 때문에 중요하다.

도 7은 GOP가 상이한 구조의 N=12 및 M=3을 갖는다는 것을 제외하곤 동일한 처리를 나타낸다. 이 GOP구조로부터 비디오 트릭 플레이 스트림이 추출되어 이에 의해 필터처리된 화상이 정규 플레이 속도의 4배의 비디오 트릭 플레이 시퀀스를 구축하는 것들에 대응할 때, 시간적인 MPEG 기준은 와해된다.

앞의 두 예로부터 프레임간 부호화된 화상만이 트릭 플레이에 재사용될 수 있다고 할 수 있다. 그 이유는 2가지이다. 먼저, 이들 프레임은 독자적으로 복호될 수 있고, 미래 혹은 과거 화상은 필요하지 않다. 두 번째, 화상은 인터레이스 효과외에 시간적인 정보는 포함하지 않는다. 인터레이스 효과는 원래의 장면이 인터레이스될 때만 발생한다. 원래의 비디오 장면이 예를 들면 영화소재에 대해 순차적이면, I-프레임이 반복될 때 인터레이스 효과는 없다.

기본 스트림 비디오 처리는 태스크(task)로서, MPEG 전송 스트림에 멀티플렉스될 수 있는 유효 비디오 MPEG 기본 스트림을 생성해야 한다. 비디오 기본 스트림은 특정요건을 만족해야 하는 2개의 주요 파라미터를 갖는다. 제1 파라미터는 트릭 플레이 비디오 기본 스트림에 사용될 전체 비트율이다. 제2 파라미터는 비디오 기본 스트림의 프레임율이다. 이 바로전의 파라미터는 트릭 플레이 스트림이 생성되는 영역에 의존한다. 25Hz 프레임율을 지원하는 영역과 29,29Hz 혹은 30Hz 프레임율을 사용하는 것들간을 구별할 수 있다.

사전 부호화된 MPEG 프로그램으로부터 비디오 추출에 기초한 비디오 트릭 플레이에 있어서 단지 프레임내 부호화된 화상만이 사용될 수 있다는 것을 앞에서 언급하였다. 프레임내 부호화된 화상의 비트 코스트는 화상의 크기 외에, 정규 플레이 비디오 기본 스트림 시퀀스를 부호화하는데 사용되었던 전체 비트율에 상당히 의존한다. 비디오 기본 스트림 비트율에 대해서 간단한 표현을 사용할 수 있는데, 이것은 비디오 기본 스트림 비트율과 화상당 비트 코스트간 관계를 정한다. 화상당 일정한 비트 코스트인 경우 전체 비트율은 식(1)과 같게 될 것이다.

비디오 비트율- 프레임율 = 프레임 비트코스트 (1)

MPEG 부호화된 비디오 시퀀스는 통상은 화상당 일정한 비트 코스트를 갖지 않을 것이다. 프레임내 부호화된 화상은 P- 및 B화상과 같은 움직임 보상된 화상에 사용되는 비트 코스트보다 큰 비트 코스트를 가질 것이다. 일반적으로 MPEG 프레임내 부호화된 화상은 하나의 디스플레이 프레임 주기보다 큰 전송시간을 필요로 한다. 전형적인 I-프레임 비트 코스트 값에 대해서는 표2를 참조하고, 필요한 전송시간에 대해서는 표3을 참조한다. 부호화 파라미터에 대해서는 표4를 참조한다.

정규 플레이 비디오 시퀀스	평균 I-프레임 비트 코스트. (Bits)	최소 I-프레임비트 코스트 (Bits)	최대 I-프레임비트 코스트 (Bits)
할리	770.084	430.896	1
바브와이어	281.126	45.984	564.568
네덜란드-2	417.819	68.344	640.244
걸스	578.032	451.616	909.848

표2:정규플레이 비디오시퀀스에서 발견된 전형적인 I-프레임 비트코스트값

이들 값들은 다음에 상당히 의존한다.

■사용된 MPEG 부호화기

■사용된 GOP 구조

■사용된 화상의 크기

정규 플레이 비디오 시퀀스	평균 I-프레임전송시간 (ms)	최소 I-프레임전송시간 (ms)	최대 I-프레임전송시간 (ms)
할리	81.9	45.8	116.9
바브와이어	82.6	13.5	166.0
네덜란드-2	83.5	13.6	128.0
걸스	72.2	56.4	113.7

표3: 전형적인 정규 플레이 I-프레임 전송시간

비디오 시퀀스	정규 플레이 비디오 시퀀스 부호화 파라미터
	GOP 파라미터	비트율Mbits/s	라인당 펠의량	프레임당 라인의 양
	M	비트율Mbits/s	라인당 펠의량	프레임당 라인의 양	N
할리	3	12	9.4	720	576
바브와이어	3	12	3.4	528	576
네덜란드-2	1	12	5.0	544	576
걸스	3	12	8.0	720	576

표4 : 비디오 시퀀스, 할리, 바브와이어, 네덜란드-2 및 걸스에 대한 부호화파라미터

표2로부터의 값들의 도움으로, GOP 구조 N=1에 대해 I-프레임당 평균 비트율에 대해 개략적인 계산을 수행할 수 있다. 표5는 표2로부터 I-프레임에 대한 전송 비트율을 포함한다. 도 5에 나타낸 값들로부터, 단지 선택된 I-프레임만을 포함하는 GOP로 비디오 트릭 플레이 시퀀스를 생성하고 25Hz의 프레임율을 유지하는 것은 트릭 플레이 채널 비트율이 높아야 한다는 것이 명백할 것이다. 프레임내 부호화된 화상이 정규 플레이 비디오 시퀀스로부터 선택된다는 사실에 기인하여, 피크 비트율은 바브와이어 비디오 시퀀스를 제외하곤 큰 채널 비트율값을 필요로 할 것이며, 경우에 따라서는 필요한 대역폭은 MPEG 응용에서 허용하는 최대 비트율보다도 높다. 이러한 이유로 I-프레임 추출에 기초한 비디오 트릭 플레이는 별도의 신호처리없이는 가능하지 않을 것이다. 대역폭 문제를 감소시키면서도 프레임율 제약에 준수하는데 사용될 수 있는 몇몇 방법이 있다.

비교적 저렴하게 구현되는 방법은 소위 공백 P-프레임을 삽입하는 것이다. 공백 P-프레임은 이전에 복호된 화상의 정학한 복제를 복호기가 디스플레이하게 하는 화상이다. 복호기는 별도의 정보를 필요로 하지 않기 때문에, P-프레임은 최대 MPEG 요건을 전송해야 하는데, 이것은 슬라이스의 제1 및 마지막 매크로 블록만이 전송될 것을 필요로 함을 의미한다. 결국, 공백 P-프레임 비트 코스트는 매우 작다. 이 신호처리 단계는 인지되는 리프레시율을 낮추지만, 상대적으로 큰 I-프레임을 위한 전송시간을 야기한다. 이 방법의 문제는 화상 리프레시율이 감소될 것이고 이에 의해서 화상 리프레시율이 초당 하나의 화상까지 감소될 수는 있으나, 공간 해상도는 원래의 I-프레임의 공간 해상도와 동일하다는 것이다. 보다 낳은 방법은 각각의 프레임내 부호화된 화상의 해상도를 감소시키는 것이다. 이 방법은 화상 리프레시율을 증가시킬 것이나, 동시에 공간 화상질을 감소시킬 것이다. 낮은 공간 해상도외에 별도의 하드웨어 복잡성이 비디오 트릭 플레이 신호 처리 시스템에 부가된다.

정규 플레이 비디오 시퀀스	25Hz 프레임율에 대한 프레임당 평균 비디오 비트율 (bits/s)	25Hz 프레임율에 대한 프레임당 최소 비디오 비트율(Bits/s)	25Hz 프레임율에 대한 프레임당 최대 비디오 비트율(Bits/s)
할리	19.252.100	10.772.400	27.492.400
바브웨이	7.028.150	1.149.600	14.114.200
네덜란드-2	10.445.475	1.708.600	16.006.100
걸스	14.450.800	11.290.400	22.746.200

표5: N=1 GOP 길이에 대해서, 정규 플레이 비디오 시퀀스로부터 I-프레임 선택에 기초한, 비디오 기본 스트림 트릭 플레잉 비트율.

정규 플레이 I-프레임 선택에 기초한 트릭 플레이에 있어서, 하드웨어 구현에 관하여 몇몇 특장을 정할 수 있다. 먼저, 한 속도 트릭 플레이 생성을 위한 정규 플레이 비디오 시퀀스로부터 I-프레임 선택의 일부 특장 파라미터가 주어질 것이다.

이들은,

■I-프레임은 비디오 기본 스트림을 바이트 단위로 분할함으로써 선택될 수 있다.

정규 플레이 스트림으로부터 I-프레임 화상을 추출하는데 필요한 파서(parser)는 화상 레벨의 스트림이 바이트에 기초하고 있다는 사실로부터 낮은 복잡도를 갖는다.

■원래의 I-프레임 해상도와 동일한, 높은 공간적인 질

선택된 I-프레임은 트랜스코딩(transcode)되지 않기 때문에, 원래의 공간 해상도가 유지된다.

다음으로, 하나의 속도 트릭 플레이 발생을 위한 정규 플레이 I-프레임 선택의 몇몇 결점 파라미터들이 제공된다.

■낮은 화상 리프레시율

큰 I-프레임 비트 코스트와 낮은 비트율의 트릭 플레이 채널에 기인하여, 한 압축된 프레임내 부호화된 화상의 전송에 있어서는 한 프레임 디스플레이 기간 이상을 필요로 한다. 이 때문에, 화상 리프레시율은 프레임율보다 낮다.

■MPEG 압축된 I-프레임을 저장하는데 필요한 큰 화상 버퍼 크기. 적어도 각각의 속도에 하나.

추출된 I-프레임을 전송하기 위해서는 몇몇 디스플레이 프레임 주기가 필요하다는 사실에 기인하여, 추출된 I-프레임을 저장하기 위해 버퍼가 필요하다.

■인지되는 트릭 플레이 속도는 GOP 길이에 따른다.

선택될 수 있는 I-프레임량은 정규 플레이 비디오 스트림의 GOP 길이 N에 따른다. I-프레임 리프레시 시간이 트릭 플레이 I-프레임 전송시간보다 크다면, 트릭 플레이 화상 리프레시는 정규 플레이 GOP 길이 N에 의해 결정된다. 최악의 경우 N은 1023과 같다.

다음에, I-프레임 해상도를 낮춤으로써 비트율이 감소되는 것에 대해 기술한다. MPEG 부호화된 비디오 기본 스트림으로부터 I-프레임 선택에 기초한 비디오 트릭 플레이는 I-프레임을 사용하여 새로운 MPEG 비디오 시퀀스를 형성할 때 원래의 비디오 기본 스트림의 비트율보다 크게 되고 이에 의해서 GOP 길이 N은 1과 같으며, 이것은 I-프레임 하나를 의미한다. 이러한 신호의 비트율은 화상마다 변하며, 일부 MPEG 응용에서 정해진 최대 허용 비트율보다 클 수도 있다. 상기 설명에서, 필요한 채널 비트율을 낮추기 위해서 비디오 트릭 플레이 스트림에 소위 공백 P-프레임 삽입에 기초한 해결책이 제공되었다. 이러한 처리는 매우 잘 되나 특히 정규 플레이 비디오 스트림이 최대 수평- 및 수직크기를 의미하는, 6Mbits/s보다 큰 비트율을 가지며 최대 해상도를 가질 때, 화상 리프레시율을 상당히 낮출 수 있다.

비디오 트릭 플레이 생성에 있어서, 5개의 파라미터가 중요하다.

■프레임율

■화상 비트 코스트

■화상 리프레시율

■공간 해상도

제1 파라미터는 준수해야 하는 제약이며, 기록이 수행되는 영역에 의해 정해진다. 제2 파라미터는 트릭 플레이 채널 비트율로부터 전송 스트림 오버헤드를 제거함으로써 계산될 수 있다. 제3 파라미터만이 수정될 수 있는데, 이것은 바로전의 두개의 파라미터에 직접 영향을 미칠 것이다. 화상 리프레시율 및 공간 해상도는 객관적으로 만이 아니라 주관적으로도 다루어질 수 있다. I-프레임 트랜스코딩에 기인하여, 화상 내용물의 대부분이 제거된다. 이러한 이유로 객관적인 판정은 적합하지 않을 것이다. 보다 낳은 방법은 주관적인 기준에 따른 판정이다.

화상 리프레시율을 구현하는 유일한 방법은 I-프레임 비트 코스트를 낮추는 것으로, 이것은 프레임내 부호화된 화상 전송에 필요한 시간을 감소시킬 것이다. I-프레임 비트 코스트 감소에 의한 문제는 I-프레임이 무한히 감소될 수 없다는 사실이다. 사실, 가장 작은 비트 코스트는 각각의 DCT 블록의 DC값만을 전송시킬 수 있게 하는 공간 해상도를 만드는데 필요한 비트 코스트에 기초한다. 실제적으로 이것은 모든 기본 스트림 시스템 오버헤드와 각각의 DCT 블록에 대한 DC값을 표현하는데 필요한 비트를 합하여 최종의 비트 코스트가 결정된다는 것을 의미한다. 기본 스트림 오버헤드 정보는 화상 크기에 강하게 의존한다. 표6은 DC 해상도만을 갖는 프레임내 트랜스코딩된 화상을 포함한다. 이들 값의 도움으로, 구해야 하는 최소 가용 I-프레임 비트 코스트를 계산할 수 있다. 이 계산은 표1 및 표6에 나타낸 값들을 이용한다. 단지 DC만에 의해 얻어진 비디오의 질은 가장 낮은 가능한 질을 이룬다. 저질은 이러한 비디오 질에 상응하는 주관적인 표시이다. 표1로부터 트릭 플레이 채널 비트율을 사용하여 비디오 전송 스트림을 송신한다. 비디오 트릭 플레이 전송 스트림은 PSI정보외에 비디오 정보만을 포함하기 때문에, 전송 스트림 오버헤드는 총 트릭 플레이 채널 비트율의 5%로 감소될 수 있다. 표7은 사용할 수 있는 기본 스트림 비디오 비트율을 포함한다.

정규 플레이 비디오 시퀀스	평균 비디오 비트코스트(Bits)	최소 비디오 비트코스트(Bits)	최대 비디오 비트 코스트(Bits)
할리	108326	83600	122488
바브와이어	77329	53944	97200
네덜란드-2	55012	48032	60176
걸스	78915	75336	81840

표6: DC 해상도를 포함하는 프레임내 트랜스코딩된 화상

스캐너 해상도	트릭 플레이 비디오 비트율(bit/s)
30Hz	2186064
29,97Hz	2183880.11

표7: 30Hz 및 29,97Hz 드럼 주파수에 대한 기본 비디오 비트율

표7에서 얻을 수 있는 비디오 기본 스트림 비트율은 25Hz, 29,97Hz 혹은 30Hz 비디오를 전송하는데 사용될 것이다. 표8은 화상당 일정한 비트 코스트의 경우 각각의 프레임율에 대한 비트 코스트를 포함한다.

프레임율	화상 비트코스트(bits)
30Hz	72868
29,97Hz	72868
25Hz	87442

표8: 25Hz, 29,97Hz 및 30Hz 프레임율에 대한 I-프레임 비트 코스트

표8에 나타낸 화상당 비트 코스트는 트릭 플레이하는데 재사용하기 위해, 선택된 MPEG-2 부호화된 I-프레임을 트랜스코딩하기에는 충분하지 않다. 그 원인은 필요한 화상 비트 코스트값이 표6의 최대값 미만이기 때문이다. 저급의 트릭 플레이 시스템이 작동되게 하는 유일한 방법은 화상 리프레시율을 감소시키는 것이다.

최소 필요 화상 리프레시율에 관해 주관적으로 판정한 시뮬레이션은 화상은 최대 3번 반복되어야 함을 보였다. 25Hz 프레임율 환경에 있어서 이것은 실제 화상 리프레시율이 8.3Hz임을 의미한다. 30Hz 및 29,97hz 프레임율 상황에 있어서는 이것은 10Hz 화상 리프레스율로 된다.

화상 리프레시율을 감소시킴으로써, 최소한으로 필요한 시간적인 리프레시율에 따를 수 있다. 화상 리프레시가 3배 감소되기 때문에, I-프레임 비트 코스트는 크기가 거의 3배가 된다. I-프레임 비트 코스트의 작은 부분만을 공백 P-프레임에 사용해야 한다. 30Hz 및 29,97Hz 프레임율의 시스템에 대해서 최대 공백 P-프레임 크기는 2800비트이며, 이에 의해서 25Hz 프레임율 시스템의 최대 공백 P-프레임 비트 코스트는 3328비트가 된다.

프레임율	I-프레임 비트 코스트(bits)
30Hz	218604-5600=213004
29,97Hz	218604-5600=213004
25Hz	262326-6656=255670

표9: 화상 리프레시가 3배 감소된, 25Hz, 29,97Hz 및 30Hz 프레임율에 대한 I-프레임 비트 코스트.

DC 해상도로 트랜스코딩된 I-프레임에 대한 최소 비트 코스트 크기를 결정하는 계산은 비가공 비디오의 통계적인 행동에 강하게 기초한다. 비디오 기본 스트림 오버헤드외에 DCT 행렬의 DC값을 표현하는데 필요한 비트 코스트에 의해 강하게 결정된다.

시뮬레이션에 사용되는 비디오 시퀀스는 광범하게 가능한 비트율을 포괄한다. 비트율도 중요한 파라미터이며, 사용되는 비디오 시퀀스의 화상 포맷, 수평 및 수직 크기도 중요하다. 이러한 이유로, 상이한 화상 크기들이 정규 플레이 비디오 분석의 일부를 이루도록 비디오 시퀀스를 선택하였다.

I-프레임을 트랜스코딩하기 위해서, 2가지 가능한 트랜스코딩 동작이 적용될 수 있을 것이다.

■DCT 레벨까지 완전히 MPEG 복호하고, 원하는 낮은 비트율로 완전히 재복호화함.

■렁렌스_레벨로 부호화된 DCT 계수 선택.

첫번째 방법은 하드웨어 복잡도가 크지만 양호한 화질에 이르러서는 수락할 수 있게 될 것이다. 두번째 방법은 하드웨어 복잡도는 적당하나 저급의 비디오 트릭 플레이인 경우에만 수락할 수 있다.

다음에, 렁렌스-레벨로 부호화된 DCT AC 계수 선택에 의한 비트 코스트 감소에 대해 기술한다.

전술한 바와 같이, I-프레임 비트 코스트를 감소시키는 저급의 방법은 렁렌스 레벨 부호화된 AC 계수 선택에 의한 것이다. MPEG는 시각적으로 가중치를 갖고 양자화되기 전에 공간적인 상호관계를 제거하여 화상 내에 덜 중요한 정보를 무시하는 DCT 변환을 이용한다. 양자화 후에 DCT 계수는 지그재그로 스캔되거나 아니면 대안이 되는 스캔 방법으로 스캔되고 렁렌스-레벨로 부호화된다. 렝렌스-레벨 부호화된 DCT 계수에 이르기 위해서, 비디오 기본 스트림은 화상헤더에서 시작하여 밑으로 계속하여 블록층으로 분할되어야 한다. 일부 이 분할처리는 바이트 단위로 행해질 수 있으며, 슬라이스 헤더 후에 이 처리는 가변길이 복호화에 의해 수행되어야하며, ISO/IEC 13818-2를 참조한다.

DCT 변환은 8-펠(pel) 대 8-라인의 블록을 구축하는 중요 에너지가 DCT 행렬의 상측 좌측 모서리에 있게 되는 이점이 있다. 이것은 예를 들면 제1 20 AC 계수의 도움으로, DCT 행렬당 최대 AC 계수량은 63이며 8-펠 대 8-라인의 데이터 블록의 가장 관계된 부분을 재구성할 수 있다는 것을 의미한다. 화상의 주관적인 양호한 공간 질은 이들 20개의 AC 계수를 전송함으로써 유지될 수 있다. 대량의 AC 계수가 제거될 때, 공간의 주관적인 질은 더 이상 유지될 수 없고 눈에 보이는 아티팩트가 야기된다. 이것은 각각의 렁렌스-레벨 부호화된 DCT 블록에 대해 단지 제1 2 혹은 3 AC 계수만을 선택하여 전송했을 때의 경우가 될 것이다. I-프레임 DCT 블록에서 얻을 수 있는 AC 계수의 량은 원래의 비디오 시퀀스가 부호화된 비트율에 강하게 의존할뿐만 아니라 8-펠 대 8-라인의 데이터 블록의 내용물에 의존한다.

실험에 의해서 일정수의 낮은 AC 계수를 선택한 결과를 조사하였다. 이 실험의 목표는 결과적인 비디오 기본 스트림 비트율이 D-VHS 트릭 플레이 채널에 들어맞아야 한다는 것이었다. 화상 리프레시율은 8.3Hz로 하였으며 프레임율은 25Hz과 같다. 표10, 11, 12, 13은 이 연구의 결과를 포함한다.

성분유형당 AC 계수 수	정규 플레이 비디오 시퀀스: 할리
Y	U	V	평균 비트 코스트	최소 비트 코스트	최대 비트 코스트	평균비트율 GOP=IPPMbits/s
2	2	2	202015	120392	243144	1.751592
3	2	2	219484	130216	267824	1.897179
4	2	2	245087	138264	305064	2.111010
5	2	2	271733	152944	341760	2.333940

표10: 시퀀스 할리에 대해서, I-프레임 비트 코스트와 평균 비트율에 대한 AC 선택.

성분유형당 AC 계수 수	정규 플레이 비디오 시퀀스: 바브와이어
Y	U	V	평균 비트 코스트	최소 비트 코스트	최대 비트 코스트	평균비트율 GOP=IPPMbits/s
15	10	10	200232	63448	496664	1.735113
18	12	12	208029	65032	550376	1.796715
20	15	15	214816	67424	579280	1.858316

표11: 시퀀스 바브와이어에 대해서, I-프레임 비트 코스트와 평균 비트율에 대한 AC 선택.

성분유형당 AC 계수 수	정규 플레이 비디오 시퀀스: 네덜란드-2
Y	U	V	평균 비트 코스트	최소 비트 코스트	최대 비트 코스트	평균비트율 GOP=IPPMbits/s
10	10	10	237826	131856	237826	2.058140
12	10	10	253752	140688	318552	2.186047
15	10	10	339672	150784	270292	2.325582

표12: 시퀀스 네덜란드-2에 대해서, I-프레임 비트 코스트와 평균 비트율에 대한 AC 선택.

성분유형당 AC 계수 수	정규 플레이 비디오 시퀀스: 걸스
Y	U	V	평균 비트 코스트	최소 비트 코스트	최대 비트 코스트	평균비트율 GOP=IPPMbits/s
5	2	2	251761	226728	291288	2.200000
8	5	5	301307	264992	363648	2.600000
10	8	8	334409	294664	412272	3.000000

표13: 시퀀스 걸스에 대해서, I-프레임 비트 코스트와 평균 비트율에 대한 AC 선택.

N=12을 갖는 정규 플레이 스트림으로부터 생성되는 비디오 트릭 플레이 시퀀스는 트릭 플레이 속도에 대응한다. 즉 정규 플레이 속도의 4배와 같다. 트랜스코딩한 I-프레임을 전송하기 위해서는 3배의 시간적인 화상 리프레시 감소가 필요하다는 사실에 기인하여, 모든 정규 플레이 비디오 GOP 구조는 N=12이 되어 동일한 트릭 플레이 비디오 시퀀스로 될 것이다. GOP 길이 N을 작게 하거나 12와 같게 하는 모든 정규 플레이 비디오 시퀀스에 대해서, 생성된 트릭 플레이 시퀀스는 정규 플레이 비디오 시퀀스에 관하여 정확한 관계를 갖는다. 이 정확한 관계는 정규 플레이 비디오 시퀀스가 12보다 큰 GOP 길이를 가질 때는 유지되지 않을 것이다.

비디오 트릭 플레이 질은 정규 플레이 비디오 비트율만이아니라, 화상의 크기에 강하게 의존한다. I-프레임 트랜스코딩에 있어서, 사람의 시각 시스템을 고려하였다. 이러한 이유로 색차 신호를 휘도신호보다는 덜 렝렌스-레벨 부호화된 AC 계수로 트랜스코딩하였다.

바브와이어 및 네덜란드-2와 같은 작은 수평크기를 가지며 수락할 수 있는 비트율을 갖는 정규 플레이 비디오 시퀀스에 대해서, 달성된 주관적인 비디오 질은 양호한 것으로 받아들 수 있는 것으로 평가되었다. 이러한 주관적인 낮은 비디오 질에 대한 이유는 2가지이다. 첫째로는 정규 플레이 비트율은 높으며, 두번째로는 수평 화상크기는 일부 MPEG 응용에 허용되는 최대값을 갖는다.

주관적인 질은 눈에 보이는 아티팩트양에 의해 강하게 영향을 받는다. 2가지 유형의 주 아티팩트가 구별될 수 있다. 첫째, 미세한 상세를 이루는 정보를 제거함에 기인한 아티팩트와 두번째 공간 영역 내에서 에지와 같은 불연속을 이루는 정보를 제거함에 기인한 아티팩트이다. 이 바로전의 아티팩트는 비디오 트릭 플레이 시퀀스의 주관적인 판정에 강하게 영향을 미친다.

I-프레임 트랜스코딩 결과로부터, 다음과 같이 결론을 내릴 수 있다.

■6Mbit/s보다 높은 비트율를 갖는 정규 플레이 MPEG 부호호된 비디오 시퀀스, 특히 라인당 720 펠 및 프레임당 576 라인을 갖는 시퀀스에 있어서는 가용 비트 코스트 내에 있도록 하기 위해서 단지 몇개의 렁렌스-레벨 부호화된 AC 계수만이 선택될 수 있기 때문에 강한 아티팩트가 야기된다.

■6Mbit/s 미만의 비트율을 갖는 정규 플레이 MPEG 부호화된 비디오 시퀀스에 있어서, 명확하게 눈에 보이는 아티팩트량을 상당히 감소시키는, 보다 많은 렁렌스 레벨 부호화된 AC 계수를 선택할 수 있다.

불연속이 공간 영역에서 일어나는 상황에 있어서 명확하게 눈에 보이는 아티팩트량을 감소시키기 위해서, DCT 블록당 렝렌스 레벨 부호화된 AC 계수를 효과적으로 할당해야 한다. 덜 중요한 정보를 포함하는 DCT 블록은 적은 수의 AC 계수를 필요로 한다. 불연속을 재구성하는데 필요한 정보를 포함하는 DCT 블록들은 많은 수의 AC 계수를 필요로 한다. 이것은 불연속을 포함하는 DCT 블록과 상세함이 없는 평탄한 영역과 같은 덜 중요한 정보를 포함하는 DCT 블록을 구별하기 위해서 8-펠 대 8-라인의 데이터 블록의 화상 내용에 대해 알아야 한다.

다음에, 렝렌스 레벨 부호화된 DCT AC 계수의 차분(differential)-dc 제어된 선택에 대해 설명한다.

각각의 프레임내 부호화된 DCT 블록에 대해 렝렌스 레벨 부호화된 AC 계수를 균일하게 할당함으로서 MPEG-2 부호화된 비디오 시퀀스의 비트율이 6Mbits/s보다 클 때 저질에서 수락할 수 있는 질까지의 범위에 걸쳐 놓인 주관적인 비디오 질로 된다. 다음 설명은 사전에 부호화된 MPEG-2 비디오 시퀀스로부터 I-프레임 추출에 기초한 비디오 트릭 플레이에 대한 주관적인 공간 화질을 향상시키는데 사용될 수 있는 비트코스트 감소방법을 다룰 것이다.

미가공 비디오는 시간적 및 공간적인 상호관계를 갖는다. MPEG 비디오 압축은 주관적인 양질의 화상을 유지하면서 비디오 비트율을 감소시키기 위해 이러한 상호관계를 이용한다. 프레임내 부호화된 화상에 있어서, 소정 블록 내의 DCT 계수는 거의 완전하게 상호관계가 없다. 그러나, 소정 블록 내의 계수와 이웃한 블록의 계수간에 어떤 상호관계가 여전히 있다. 이것은 DC 계수로 나타낸 블록 평균의 경우 특히 그러하다. 이러한 이유로, DC 계수는 예측 DPCM 기술에 의해 AC로부터 따로따로 부호화된다. 식(2)에 나타낸 바와 같이, 지금 부호화된 이웃한 블록(동일 성분으로부터)의 DC값, P는 현재의 블록 내의 DC값에 대한 예측이다. 그 차이 ΔDC는 보통 제로에 가깝다.

ΔDC=DC-P

예측은 매크로블록 내의 블록의 부호화 순서에 의해 결정된다. 도 8은 부호화 및 예측 시퀀스의 스케치를 제공한다. ΔDC의 부호화는 정밀한 크기와 부호를 명시하는 크기 범주 및 부가비트를 부호화함으로써 행해진다. 크기 범주는 DC 차를 완전하게 명시하는데 필요한 부가비트 수를 결정한다.

예를 들면 에지와 같이, 8-펠 대 8-라인 데이터 블록에 현저한 변화가 있는 상황에 있어서는 2개의 연속한 DCT DC 값간에 차가 있을 것이며 제로에 가깝지는 않다. 화상 부호화 연장부에 비트량을 표시한다. 어떤 MPEG 응용에 있어서 차분 DC로서 또한 알려진, DC 크기를 나타내는데 사용되는 최대 비트량은 휘도 및 색차 DC에 대해 10비트이며 ISO/IEC 13818-2 테이블 8.5를 참조한다. DC 크기값에 대해 할당될 수 있는 최대 비트량은 휘도에 대해서는 9비트이고 색차에 대해서는 10비트이다.

이 10비트 차분 DC값의 도움으로, 테이블은 크기 DC의 범위로 정해질 수 있으며 표19를 참조한다. 차분 DC값은 AC 계수 할당처리를 제어하는데 사용될 수 있다.

차분 DC값의 통계적인 행동을 조사하였다. 이 목적을 위해서 차분 DC값의 통계적인 특성을 결정하기 위해 4개의 클래스를 정하였다. 표14는 정의된 클래스를 포함한다.

클래스 1	클래스 2	클래스 3	클래스 4
차분 DC 값은 0임	0＜차분 DC값＜5	5＜=차분 DC값＜15	차분 DC값＞=15

표14: 차분 DC값의 통계적인 분석을 위한 클래스 정의

수집한 얻어진 측정결과에 대해 통계적인 분석을 수행하기 위해서, 클래스를 정한다. 클래스폭은 통상 모든 클래스에 대해 같다. 차분 DC의 분석을 위해서, 다른 방법이 행해졌다. 정규 비디오 시퀀스의 경우 공간 및 시간적인 상호관계가 있음을 앞에서 언급하였다. 본 분석에 있어서는 단지 공간적인 상호관계만이 중요하다. 이러한 상호관계에 기인하여, 차분 DC는 작을 것이며, 아마도 제로일 것이다. 이러한 이유로, 클래스 정의를 표14에 따라 행하였다. 차분 DC값의 범위가 수집한 정수들에 속할지라도, 통계적인 분석은 제로값을 포함하여 음이아닌 정수에 기초한다. 이것은 범위가 대칭이기 때문에 유효하며, 표19와 ISO/IEC 13818-2, par. 7.2.1를 참조한다. 4개의 MPEG-2 부호화된 비디오 시퀀스에 대해서, 차분 DC값의 통계적인 분석이 수행되었다. 이러한 분석을 위해서 3개의 비디오 성분, Y, U, V를 구별하였다. 이들 특정결과를 표15, 16, 17, 18에서 얻을 수 있다.

휘도성분 Y	색채 성분 U	색채 성분 V
클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)
10	25	12	19	4	7	4	2	4	7	3	2

표15: 비디오 시퀀스 할리에 대해 선택된 클래스 정의에 따른 차분 DC값의 분할

휘도성분 Y	색채 성분 U	색채 성분 V
클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)
11	32	16	8	4	9	3	1	5	9	2	0

표16: 비디오 시퀀스 걸즈에 대해 선택된 클래스 정의에 따른 차분 DC값의 분할

휘도성분 Y	색채 성분 U	색채 성분 V
클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)
10	28	14	14	4	10	2	1	5	10	1	1

표17: 비디오 시퀀스 네덜란드-2에 대해 선택된 클래스 정의에 따른 차분 DC값의 분할.

휘도성분 Y	색채 성분 U	색채 성분 V
클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)	클래스1(%)	클래스2(%)	클래스3(%)	클래스4(%)
15	28	11	13	4	8	3	2	4	9	2	1

표18: 비디오 시퀀스 바브와이어에 대해 선택된 클래스 정의에 따른 차분 DC값의 분할.

차분 DC값과 이의 통계적인 발생을 고려하여, 렝렌스 레벨 부호화된 AC 계수를 DCT 블록당 할당할 수 있는 방법을 정하는 알고리즘을 개발할 수 있다. 할당 알고리즘 외에, 트랜스코딩 처리 동안 I-프레임 화상 버퍼 오버플로를 방지하기 위해서 버퍼 규제 알고리즘이 필요하다.

차분 DC의 범위	크기
-2047 내지 -1024	11
-1023 내지 -512	10
-511 내지 -256	9
-255 내지 -128	8
-127 내지 -64	7
-63 내지 -32	6
-31 내지 -16	5
-15 내지 -8	4
-7 내지 -4	3
-3 내지 -2	2
-1	1
0	0
1	1
2 내지 3	2
4 내지 7	3
8 내지 15	4
16 내지 31	5
32 내지 63	6
64 내지 127	7

128 내지 255	8
256 내지 511	9
512 내지 1023	10
1024 내지 2048	11

표19: 차분 DC값에 대한 가변길이 부호

다음에, AC 계수 할당에 대해 설명한다. 트랜스코딩된 I-프레임의 공간 해상도는 DCT 블록당 렝렌스 레벨 부호화된 AC 계수의 수에 의해 결정된다. 프레임내 부호화된 화상을 트랜스코딩하는데 사용될 수 있는 비트 코스트를 표9에 나타내었다. 최적 공간 해상도는 이 비트 코스트가 트랜스코딩 처리에 의해 완전하게 사용될 때 얻어질 수 있다. 이것은 최대 비트 코스트의 크기가 제한되어 있기 때문에, I-프레임당 일정한 비트 코스트로 되게 할 것이다. 화상당 일정한 비트 코스트를 또한 갖는 공백 P-프레임과 함께 일정한 비트 코스트 I-프레임으로 GOP당 일정한 비트 코스트로 된다. I-프레임 트랜스코딩 처리가 최적으로 수행되지 않았을 때, 최대 I-프레임 비트 코스트에 도달하기 위해서 스터핑이 수행될 수 있다.

트랜스코딩 알고리즘의 주된 태스크는 2가지가 될 것이다. 첫째, 전체 스크린에 걸쳐 다소 일정한 공간 해상도를 발생하는 것이며, 두번째는 전체 화상의 최종 비트 코스트가 표9에 나타낸 최대값 이하가 되게 전체 화상을 트랜스코딩해야 하는 것이다. 전체 스크린에 걸쳐 동일한 공간 해상도를 얻기 위해서, 트랜스코딩 알고리즘은 슬라이스당 비트 코스트가 일정한 것을 처리해야 한다. 트랜스코딩 처리 시작에서 목표 슬라이스 비트 코스트를 정하도록 계산을 행할 수 있다. 이 계산에 있어서는 기본 스트림 오버헤드를 알 필요가 있다. 이 오버헤드는 부호화기측에서 비디오 기본 스트림에 별도의 정보가 삽입된다는 사실에 기인하여 크기가 변할 수 있다. 다른측의 복호기는 이 정보를 전부 필요로 하지 않는다. 복호기 처리를 정확하게 수행하기 위해서, 기본 스트림 비디오 복호기는 다음 헤더 및 이의 대응하는 연장부만을 필요로 한다.

■시퀀스 헤더

■시퀀스 연장부

■GOP 헤더

■화상 헤더

■화상 부호화 연장부

■양자화 행렬 연장부

ISO/IEC 13818-2 기준에 정해져 있는 보다 많은 헤더 및 연장부가 있어도, 이들 헤더 및 연장부는 D-VHS MPEG-2 STD 모드 포맷에 의해 기록될 가장 높은 프로파일 및 레벨인 MPEG 부호화된 비디오를 복호하는데 필요한 최소한 요구되는 정보를 형성한다.

트랜스코딩 처리 중에, 최소한으로 필요한 수신된 오버헤드는 최대 가용 비트 코스트로부터 감해질 것이다. 감산 후에, 최종의 비트 코스트는 트랜스코딩 처리에 사용될 수 있는 상태에 있게 된다. DCT 블록에 할당될 AC 계수 양에 대한 한번의 초기화는 트랜스코딩된 I-프레임의 비트 코스트가 표9의 최대 비트 코스트 이하임을 보장하지 않기 때문에, 버퍼 규제가 필요하다. 트랜스코딩 처리에 있어서 두개의 파라미터가 버퍼 규제에 사용된다.

■러닝(running) 슬라이스 비트 코스트

■러닝 프레임 비트 코스트

러닝 슬라이스 비트 코스트는 현재의 트랜스코딩되는 I-프레임 슬라이스에 사용되는 비트량을 계속 추적한다. 러닝 프레임 비트 코스트는 트랜스코딩된 슬라이스까지 소비되는 비트 총량을 계속 추적한다. I-프레임 트랜스코딩 처리의 버퍼 채움을 도식적으로 나타낼 수 있는데, 도 9를 참조한다.

DCT 블록당 AC 계수의 할당은 차분 DC 값의 함수이며, 다음에 의존한다.

■정규 플레이 비트율

■정규 플레이 화상의 크기

■러닝 슬라이스 비트 코스트 카운터

■러닝 프레임 비트 코스트 카운터

■프레임 비트 코스트 차

첫번째 2개의 파라미터는 I-프레임 트랜스코더의 초기화를 위한 것이다. 이들 파라미터의 도움으로 클래스당 DCT 블록에 할당될 AC 계수의 수가 정해진다. 가능한 할당에 대해서는 표10, 11, 12, 13을 참조한다.

한번의 초기화로는 충분하지 않을 것이다. 슬라이스당 할당되는 비트수를 사전에 알지 못한다. 이것은 후에 초기화할 때 행해졌던 가정이 정확하였는지 여부를 알기 위해서 체크해야 함을 의미한다. 도 10은 가능한 트랜스코딩 버퍼 규제 처리의 전체 흐름도를 나타낸 것이다.

흐름도는 함수와 괄호 내에 이의 대응하는 독립변수를 포함한다. 대응하는 소프트웨어 모델은 버퍼 규제에 대한 정밀한 기술내용을 포함한다. 버퍼 규제에 의해 제어되는 주요 파라미터는 통계적인 분석을 위해 정해졌던 클래스의 경계와 DCT 블록당 할당될 AC 계수의 개수이다. 이 과정은 흐름도의 마지막의 'modify_l_h_boarder(....)'와 'modify_no_ar_coef(....)' 블록에서 각각 취해진다.

트릭 플레이 신호에서 정보의 데이터 압축하는 다른 방법은 매크로블록 절삭(truncation)에 의한 것이다. 매크로블록 절삭은 화상의 각각의 슬라이스 내의 하나 이상의 매크로블록, 보다 구체적으로는 화상의 우측으로부터 카운트하여 삭제되는 것을 의미한다. 수신된 DVB 프로그램은 미지의 비트율 및 미지의 화상크기를 갖는다. 모든 가능한 신호 상황에 대해서, 트랜스코딩 처리는 적합하게 작용해야 한다. 매크로블록 절삭은 데이터 감축 방법으로서 결정적인 상황에서 적용되수 있으며 또한 보다 낳은 주관적인 화질이 되게 하는데 사용될 수 있는 가능한 단계이다.

트랜스코딩 처리의 주요 태스크는 유효 MPEG 비디오 기본 스트림을 생성하는 것이다. 특정한 응용에서, 매크로블록당 최대 비트수는 4608비트이다. 이러한 스트림이 트랜스코딩 시스템에 입력되면, 트랜스코딩된 화상이 목표 비트코스트에 들어맞을 공산은 작다. 이러한 상황에 대해서, 매크로블록 절삭은 입력되는 프레임내 부호화된 화상의 비트코스트를 강력하게 감축시킬 가능성을 제공한다. 슬라이스당 한 매크로블록의 화상은 유효한 화상이기 때문에, 트랜스코더는 모든 상황에서 유효한 비디오 스트림을 생성될 수 있다는 보장을 줄 수 있다.

매크로블록 절삭은 또한 주관적인 비디오 질을 향상시키는데 사용될 수 있다. 이것은 모든 슬라이스의 마지막 5 혹은 10개의 매크로블록 혹은 그 이상을 삭제함으로써 행해진다. 화상의 삭제된 우측부분을 트랜스코딩하는데 사용되는 비트코스트는 화상의 나머지 부분에 사용될 수 있다. 복호기가 수평방향으로 업샘플링을 수행한다는 사실에 기인하여, 시청자는 여전히 전 스크린 비디오를 가질 것이다. 수평방향으로 업샘플링은 복호기에 의해 수행되기 때문에, 공간적인 영역 내의 물체의 형태는 수평으로 늘어나게 된다. 이것은 너무 많은 매크로블록이 삭제될 경우 성가시게 할 수 있다.

다음에, 6개의 트릭 플레이 비디오 신호의 생성에 대해 기술한다.

전술한 트랙 선택 트릭 플레이 시스템의 예는 6개의 상이한 트릭 플레이 속도, +/4, +/-12 및 +/-24를 지원한다. 이들 모든 트릭 플레이 속도는 테이프에 이들 자신의 트릭 플레이 영역을 갖는데, 이들은 기록중에 비디오 트릭 플레이 전송 스트림으로 채워질 가상 채널을 형성한다. 6개의 상이한 I-프레임 트랜스코더의 구현을 방지하기 위해서, 트릭 플레이 비디오의 재사용성이 수행될 것이다. 재사용성은 GOP당 일정한 비트 코스트가 사용되는다는 사실에 의해 가능하게 된다. 지원되는 트릭 플레이 속도는 공통의 피제수를 갖는다. 속도 +/-12 및 +/-24에 대응하는 비디오 트릭 플레이는 이들 모두 +/-4 속도로부터 나올 수 있다. 도 11은 상이한 트릭 플레이 테이프 속도에 대한 화상들간 관계를 도시한 것이다.

이를테면 +/-12 및 +/-24와 같은 보다 높은 속도를 위해 비디오 트릭 플레이를 생성하기 위해서 +/-4배의 비디오 트릭 플레이 속도로부터 비디오 트릭 플레이 정보가 추출될 때, 비디오 기본 스트림 버퍼 오버플로를 방지하도록 주의해야 한다. 이 비트 버퍼는 절대 오버플로하지 않아야 한다. 이것이 MPEG 부호화기가 해야할 것이다. 비디오 트릭 플레이 트랜스코더는 MPEG 부호화기의 기능을 가지며, 이러한 이유로 비디오 비트 버퍼 오버플로를 야기하지 않도록 할 책임을 갖고 있다. 이러한 점이 매우 중요하긴 하나 어떤 특별한 주의를 요하지는 않는다. 비디오 트랜스코더에 의해 실제 생성되는 스트림만이 4배의 정규 플레이 속도에 대응하는 비디오 트릭 플레이 스트림이다. 이 비디오 기본 스트림은 MPEG 제약에 따른다. GOP당 일정한 비트 코스트가 사용된다는 사실에 기인하여, 이 비디오 스트림으로부터 추출되는 비디오 트릭 플레이 스트림은 MPEG 제약을 자동적으로 이행하며 버퍼 오버플로가 방지된다. 도 12는 압축 도메인에서 4배의 비디오 트릭 플레이 속도로부터 더 높은 비디오 트릭 플레이 속도의 추출을 도시한 것이다. 더 높은 비디오 트릭 플레이 속도를 위한 트릭 플레이 정보신호는 보다 낮은 비디오 트릭 플레이 속도를 위한 트릭 플레이 정보를 서브샘플링함으로써 얻어질 수 있다.

다음에, 역방향 비디오 트릭 플레이를 위한 트릭 플레이 정보신호 생성에 대해서 기술한다. 얻어진 순방향 비디오 트릭 플레이 스트림도 역방향 비디오 트릭 플레이를 생성하는데 사용될 수 있다. 역방향 비디오 트릭 플레이를 생성하기 위해서 GOP 기반 비디오를 교환(swap)할 필요가 있다. 도 13은 이 처리를 나타낸 것이다.

다음에, 저급 비디오 트릭 플레이의 실제적인 구현이 주어질 것이다. 상술한 설명에서, 비디오 기본 스트림 처리는 최상의 공간 해상도 및 시간적인 화상 리프레시율을 얻기 위해서 설명되었다. 다음의 설명은 전술한 설명으로부터의결과에 기초한 실제적인 구현을 제공할 것이다.

전송 스트림에서 비디오 트릭 플레이에 대해 사용할 수 있는 트릭 플레이 채널 대역폭을 표1에 나타내었다. 앞의 설명에서, 전송 스트림 오버헤드는 총 비트율의 5%라고 가정했었다. 다음 설명에서, 전송 스트림 오버헤드를 정확하게 계산할 것이다.

전송 스트림 오버헤드를 계산하기 위해서 지원되는 프레임율들간을 구별할 수 있다. D-VHS MPEG-2 STD 모드 포맷에 있어서는 3개의 상이한 프레임율인 30Hz, 29.97Hz 및 25Hz가 지원된다. 두개의 스캐너 해상도, 30Hz 및 29.97Hz가 지원되는다는 사실에 기인하여, 지원되는 프레임율은 지원되는 스캐너율로 묘사될 수 있다. 표20은 지원되는 기록모드를 나타낸 것이다.

프레임율	기록 및 재생 스캐너율
25Hz	30Hz
30Hz	30Hz
29.97Hz	29.97Hz

표20: 지원되는 기록 및 재생 스캐너율 모드

표20은 30Hz 프레임율 상황과 29.97Hz 프레임율 상황에 대해 완벽하게 맞는 것이 있음을 나타낸 것이다. 스캐너의 각각의 회전은 하나의 디스플레이 주기와 같다. 비디오 트릭 플레이 기본 스트림에 사용되는 GOP 길이 N은 3과 같다. 이것은 30Hz 프레임율 및 29.97Hz 프레임율에 있어서 신호는 3개의 프레임 주기로 주기적이라는 것, 즉 드럼의 3회전을 의미한다. 이러한 주기성의 결과와 51개의 전송 스트림 패킷이 회전당 기록된다는 사실로서, 상기 정의된 비디오 트릭 플레이 GOP는 153개의 전송 스트림 패킷으로 묘사될 수 있다. 이러한 상황때문에, 정확한 I-프레임 비트 코스트를 계산할 수 있다. I-프레임 비트 코스트를 계산하기 위해서 하나의 GOP를 송신하는데 필요한 모든 패킷을 도 14에 도시하였다. 표21은 각각의 패킷 유형의 발생을 나타낸 것이다. 25Hz 프레임율을 기록하는 가장 작은 주기의 간격은 17회전에 대응한다. 이러한 주기 내에 15개의 프레임이 저장되는데, 이것은 5개의 GOP와 같다.

도 14에 도시한 전송 스트림 레벨에서 GOP 배치의 도움으로, 전송 스트림 오버헤드의 총량을 계산할 수 있다. 표21에 3개의 프레임율 상황에 대해 전송 스트림 오버헤드량을 나타내었다. 표21에서 문자 a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k는 표14에서 사용되는 문자에 상응한다.

패킷유형	회전량=3	회전량=18
패킷유형	스캐너율/프레임율 30Hz	TS 오버헤드(바이트)	스캐너율/프레임율30*1000/1001Hz	TS 오버헤드(바이트)	스캐너율=30Hz프레임율=25Hz	TS 오버헤드(바이트)
a	1	188	1	188	5	940
b	1	188	1	188	5	940
c	1	27	1	27	5	135
d	72	288	72	288	430	1720
e	1	12	1	12	5	60
f	71	284	71	284	435	1740
g	1	27	1	12	5	135
h	2	8	2	284	10	40
i	1	27	1	27	5	135
j	2	8	2	8	10	40
k	0	-	0	-	3	564

표21: 3개의 상이한 기록모드에 대한 전송 스트림 오버헤드

표21은 가장 작은 주기의 시간간격에서 사용된 전송 스트림 패킷의 분할을 나타낸 것이다. 프레임율이 스캐너율과 같은 상황에 있어서, 주기성에 관하여 전송 스트림 패킷의 완벽한 들어맞음에 이를 수 있다. 프레임율이 스캐너율에 정확하게 맞게 하는 상황에서는 주기성을 얻기 위해서 스터핑이 수행된다. 그 이유는 비디오 기본 스트림을 구축하는 GOP 구조는 일정량의 전송 스트림 패킷에 들어맞을 것이라는 사실에 있다. 도 14로부터 패킷 a, b, c, d, f, g, h, i는 전송 스트림 레벨의 기본 GOP 구조를 형성한다. 패킷 k는 매 5번째 기본 GOP 구조 다음에서만 얻을 수 있다. 전송 스트림 레벨의 기본 GOP 구조의 도움으로 사용할 수 있는 비디오 기본 스트림 대역폭이 계산될 수 있다. 비디오 기본 스트림 대역폭을 계산하기 위해서, 전송 스트림 오버헤드를 조사할 수 있다.

다음에, 비디오 기본 스트림의 대역폭에 대해 논한다.

전송 스트림은 188 바이트의 일정한 패킷길이를 갖는 패킷들로 구성된다. 비디오 정보를 포함하는 패킷과 비디오 정보 및 PES 정보를 포함하는 패킷과, 디멀티플렉스 정보, 프로그램 상세 정보(PSI)를 포함하는 패킷을 서로 구별할 수 있다. 도 14에 도시한 패킷은 PSI 혹은 비디오 정보, 또는 비디오- 및 PEG 정보를 포함한다. 특별한 패킷은 채널 스터핑하는데 사용되는 눌 패킷이다. 비디오 기본 스트림 대역폭은 가용 채널 비트율로부터 논(non) 비디오 기본 스트림 비트율을 추출함으로써 계산될 수 있다. 논 비디오 기본 스트림은 다음의 패킷 및 특정 필드에 의해 정해진다.

■PAT 패킷

■PMT 패킷

■주 ts 헤더

■적응 필드

■PES 헤더

전송 스트림 오버헤드는 앞에서 가정한 5%보다 약간 낮다. 이 때문에 I-프레임 비트 코스트는 표9로부터의 값들보다 약간 높다.

먼저, 30Hz 스캐너 및 30Hz 프레임을 갖는 실시예에 대해 논한다. 채널율은 회전당 저장될 수 있는 전송 스트림 패킷량 51에 GOP 주기당 회전량인 3을 곱함으로써 정할 수 있다. 이에 따라 3 회전당 153개의 전송 스트림 패킷으로 된다. 153 전송 스트림 패킷에서 모든 논 기본 스트림 데이터을 감하면 2131920bits/s의 비디오 기본 스트림 비트율로 된다. P 프레임이 350바이트의 일정한 비트코스트를 갖게 하는 IPP의 GOP 구조에 의해서, 슬라이스당 11바이트에 30 슬라이스를 곱한 것에 화상헤더 및 화상 헤더 연장부용 20바이트를 더하여 화상당 207592비트의 I-프레임 비트코스트가 된다.

다음에, 29.97Hz 스캐너 및 29.97Hz 프레임율을 갖는 실시예에 대해 기술한다. 비트율 계산은 30Hz 스캐너 및 30Hz 프레임율 상황의 비트율과 거의 같다. 비디오 기본 스트림 비트율은 2129790.209bits/s이다. I-프레임 비트코스트는 0.1% 변화에 의해 영향을 받지 않으며, P프레임이 350 바이트의 일정한 비트코스트를 갖게 하는 GOP 구조에 의해서, 슬라이스당 11바이트와 30슬라이스를 곱한 것에 화상헤더 및 화상 헤더 연장부용 20바이트를 합함으로써 화상당 207592 비트의 I-프레임 비트코스트가 된다.

마지막으로, 30Hz 스캐너와 25Hz 프레임율의 실시예를 논한다.

이러한 상황에 있어서 계산은 앞의 2가지 상황에 관하여 약간 다르다. 다시 채널률은 회전당 저장될 수 있는 전송스트림 패킷양인 51에 GOP 주기당 회전당인 18을 곱합으로써 정할 수 있다. 이에 따라 18회전당 918 전송스트림 패킷이 된다. 153 전송스트림 패킷에서 모든 논 기본 시트림 데이터를 감함으로써 2198266.66bits/s의 비디오 기본 스트림 비트율이 된다. P-프레임이 416바이트의 일정한 비트코스트를 갖게 하는 IPP의 GOP 구조에 의해서, 36 슬라이스에 슬라이스당 11바이트를 곱한 것에 화상헤드 및 화상 헤더 연장부용 20바이트를 합하여 화상당 257136비트의 I-프레임 비트코스트가 된다.

다음에, 정규 플레이 전송 스트림 성분과 트릭 플레이 전송 스트림 성분을 포함하는 기록을 위한 유효 MPEG 전송 스트림을 생성하는 신호처리에 대해 이하 기술한다.

도 15는 필요한 신호처리 블록의 블록도를 도시한 것이다. 도 15에서 제1 신호처리 블록은 전송 스트림 디멀티플렉서이다. 이 블록은 멀티플렉스된 전송 스트림에서 비디오 기본 스트림을 추출한다. 이 동작을 수행하는데 필요한 정보는 비디오 기본 스트림의 비디오 PID이다. 이 정보는 PSI를 분해하여 얻을 수도 있고 기록 시스템의 다른 부분에 의해 전달될 수도 있다. PSI를 사용하는 경우, 특별한 패킷을 분할하여 필요한 비디오 PID를 얻는다. 분할되는 제1 패킷은 PID='0'을 갖는 PAT 패킷이다. 이 패킷은 PMT PID를 포함한다. 고객이 정하는 값인 이 PMT PID는 역시 고객이 정하는 값인 비디오 PID를 포함한다. 상세한 정보에 대해서는 도 4와 ISP/IEC 13818-1을 참조한다. 사용할 수 있는 단지 하나의 프로그램만이 있는 경우 비디오 트릭 플레이의 생성은 모호하다. 예를 들면 멀티 카메라와 같은 보다 많은 프로그램이 있을 때는 프로그램 트릭 플레이가 수행되는 배열을 정해야 한다. 가능한 해결책은 PAT 테이블에 첫번째 혹은 마지막 프로그램에 대한 트릭 플레이를 생성하는 것이 될 수 있다.

멀티플렉스된 전송 스트림으로부터 비디오 기본 스트림을 추출한 후에, I-프레임 추출을 수행한다. 비디오 복호기는 MPEG-1인 경우 시퀀스 헤더, 혹은 MPEG-2인 경우 시퀀스 헤더 및 시퀀스 연장부를 수신하였을 때 복호를 시작할 수 있을 뿐이다. 이 때문에, 시퀀스 헤더 및 시퀀스 연장부는 메모리에 저장된다. 새로운 GOP가 시퀀스 헤더 및 시퀀스 연장부에 연속하지 않는 상황에 있어서, 메모리 내 저장된 시퀀스 헤더 및 시퀀스 연장부를 삽입한 후에 GOP 헤더를 보낸다. 이와 같이 삽입하는 목적은 정규 플레이에서 트릭 플레이로 전환한 후에 가능한 한 빨리 비디오 복호처리를 시작할 수 있게 하는 것이다. 저장된 시퀀스 헤더 및 시퀀스 연장부 헤더는 시퀀스 헤더 및 시퀀스 연장부 헤더가 수신될 때마다 갱신된다. 이것은 양자화기 필드가 변경되었기 때문에 중요하다. 시퀀스 헤더 내의 다른 필드는 전체 비디오 시퀀스에 대해 동일한 값으로 있어야 한다. 시퀀스 층에 이어지는 다음 헤더는 GOP 헤더이다. 시퀀스 연장부에 이어지는 모든 연장부 시작 부호는 무시된다. 이것은 비디오 복호처리가 이들을 필요로 하지 않고 트랜스코딩 처리에 필요한 비트만을 소비하기 때문에 행해진다. GOP 헤더 다음에, 화상 헤더를 수신할 것이다. 화상 부호화 연장부 및 양자화 행렬 연장부 외에 이 헤더에 이어지는 연장부는 무시될 것이다. 지금까지, 모든 필터링은 바이트 단위로 행해질 수 있다. 지금까지 다음 헤더가 분할되고 트랜스코딩된 I-프레임에 필요하다.

■시퀀스 헤더

■시퀀스 연장부

■GOP 헤더

■화상헤더

■화상 부호화 연장부

■양자화 행렬 연장부

사용할 수 있다면 양자화 행렬 연장부 다음에, 그렇지 않다면 화상 부호화 연장부 다음에, 슬라이스가 수신된다. 이들 유닛은 압축된 비디오 데이터를 포함한다. 슬라이스는 바이트 단위로 비디오 기본 스트림을 분할함으로써 검출될 수 있다. 지금부터 가변길이 복호화가 일어날 것이며, 5장에 기술된 트랜스코딩 처리가 수행된다.

선택된 I-프레임이 감소되었을 때, 유효한 기본 스트림이 얻어져야 한다. 이러한 이유로, 정확한 프레임율을 갖기 위해서 소위 공백 P-프레임이 감소된 I-프레임에 부가된다. P-프레임의 수평크기는 원래의 I-프레임 크기의 수평크기에 의존한다. 어떤 MPEG 응용에서 최대 720 펠인 최대 수평크기 때문에 변화량은 제한된다. 공백 P-프레임은 항상 슬라이스의 첫번째 및 마지막 매크로블록을 포함해야 하며, 이것은 MPEG에 의해 요구된다. 첫번째와 마지막 매크로블록 사이에 있는 매크로블록들은 스킵된다. 이것이 이러한 프레임을 공백 P-프레임이라고 부르는 점이다.

비디오 기본 스트림이 188바이트의 길이를 갖는 전송 스트림 패킷으로 변환되기 전에, 패킷 헤더는 비디오 기본 스트림을 구축하는 개개의 화상에 부가된다. 패킷화된 기본 스트림(PES)은 비디오 기본 스트림을 구축하는 개개의 화상들로 구성된다. 유일한 차이는 복호화 시간 스탬프(DTS), 프리젠테이션 시간 스탬프(PTS), DSM_trick_mode_flag 등과 같은 정보를 갖는 각각의 압축된 화상에 헤더가 첨부된 것이다. 보다 상세한 것에 대해서는 ISO/IEC 13818-1를 참조한다. DTS는 비디오 복호화 처리를 제어하며 PTS는 비디오 프리젠테이션 처리를 제어한다. 첫번째 방법은 기본 스트림 화상 헤더에서 얻을 수 있는 VBV_delay를 사용하는 것이다. 복호화 처리에 사용되는 시간 베이스인 프로그램 클럭 기준(PCR)은 전송 스트림에 의해 송신된다. DTS 및 PTS는 PCR 시간축에 관하여 유일한 점들이다. 예에 대해서는 도 16을 참조한다.

DTS 및 PTS의 생성은 DTS 및 PTS값을 한 프레임 주기만큼 증가시킴으로써 행해질 수 있다. 이하 주어진 예는 이러한 한 프레임 주기값의 계산을 기술한 것이다.

예:

프레임 주기 = 40ms, (25Hz프레임율)

시스템 클럭=27MHz

Amount_of_27MHz_cycles_per_frame_period=(프레임 주기 * 시스템 클럭)

1080000 = 30e-3 * 27e6

DTS 및 PTS는 90Khz 클럭에 기초한 해상도를 갖는다. 이러한 이유로, Amount_of_27MHz_cycles_per_frame_period를 300으로 나누어야 한다. 이 나누기에 의해서 프레임 주기값이 3600이 된다.

그러므로 하나의 I-프레임 및 2개의 공백 P-프레임을 전송하는데 3개의 프레임 주기가 필요할 때, DTS 및 PTS에 대한 초기화 값은,

DTS =3*2600 = 10800

PTS = 4* 3600 = 14400

이 된다.

이들 값은 PES 헤더 내의 33 비트 폭의 필드로 묘사된다.

초기화 값은 제1 화상을 복호기에 전송하는데 필요한 시간량에 의존한다. 이것은 멀티플렉스 처리에 의해서 VBV_delay 및 소비되는 시간, 별도의 지연에 의존한다.

전송 스트림 멀티플렉스 동작은 패킷화된 비디오 기본 스트림과 필요한 프로그램 상세 정보(PSI)를 멀티플렉스한다. 이를 위해서 패킷화된 비디오 기본 스트림은 K개의 전송 스트림 패킷으로 나눈다. 이에 의해서 하나의 패킷화된 비디오 기본 스트림 화상을 전송하는데 필요한 패킷수는 K이다. 표21의 도움으로, 3개의 지원되는 기록상황에 대해 K값이 계산될 수 있다.

전송 스트림층은 몇가지 시스템 특징을 맡는다. 전송 스트림 복호기가 복호할 수 있는 전송 스트림을 생성하는데 최소한 다음의 시스템 특징이 필요하다.

■복호기 시간 베이스를 부호화기 시간 베이스에 동기화함

■에러가 난 데이터를 처리하는 메카니즘을 포함

■시간 베이스 불연속을 처리하는 메카니즘을 포함

■무작위 액세스 지점을 지시

트릭 플레이 속도에 관계없이 비디오 트릭 플레이는 유한한 기간을 갖는 비디오 시퀀스로 볼 수 있다. 이러한 비디오 시퀀스는 규칙적인 시간간격, 통상 프레임 주기로 화상이 복호되어 디스플레이에 나타나는 시간 베이스, 시간적인 방향을 가지며, 도 16을 참조한다. 복호기측의 시간 베이스는 시청각 정보의 드리프트를 방지하기 위해서 부호화기의 시간 베이스에 고정되어야 한다. 비디오 트릭 플레이에 있어서는 비디오 복호기 및 표현 처리에서 드리프트만이 일어날 수 있다. 복호기 시간 베이스를 부호화기 시간 베이스에 고정시키기 위해서 프로그램 클럭 기준(PCR)이 규칙적인 시간 간격으로 보내진다. MPEG 및 DVB에서는 이 파라미터에 제약을 두었다. 아래의 표22는 몇가지 전송 스트림 파라미터에 대한 권고되는 리프레시값을 포함한다.

파라미터명	ETS 290에 따름
파라미터명	최소	최대
PAT	25ms	0.5s
PMT	25ms	0.5s
PCR	0ms	0.04s

표22: PAT, PMT 및 PCR 패킷에 대한 패킷 거리

전송 에러에 기인하여 에러가 난 전송 스트림은 복호처리를 교란시킬 수 있다. 이들은 예를 들면 비디오 기본 스트림 복호기에 파이프라인 에러를 야기할 수 있다. D-VHS 시스템용으로 독출처리 동안 일어나는 대부분의 에러를 정정할 수 있는 에러 정정 시스템을 얻을 수 있다. 에러가 나 에러정정 시스템으로 정정할 수 없는 패킷은 transport_error_indicator에 의해 플래그 표시될 수 있으며, 혹은 멀티플렉스로부터 제거될 수 있다. 전송 스트림 복호기는 transport_error_indicator 플래그가 유효한 패킷을 무시할 수 있으며, 이것은 복호기 시스템의 강건성을 증가시킬 것이다. 잃어버린 비디오 데이터는 이전의 복호된 화상으로부터의 데이터로 대치된다. 이러한 처리는 은닉으로서 알려져 있다.

정규 플레이와 트릭 플레이간 전환이 있는 상황에서, 시간 베이스는 도약할 것이다. 전송 스트림 복호기는 새로운 전송 스트림의 PCR값에 의해 야기된 상기 복호기의 시스템 클럭을 수정함으로써 도약에 상호작용할 것이다. 이것은 전송 스트림 복호기에서 정해지지 않은 상황에 이르게 할 것이다. 이것은 복호기가 이러한 시간 베이스 불연속으로부터 회복하여 다시 적합하게 동작하기 전에 어떤 시간을 필요로 한다. 이러한 회복은 복호기에 의해 개시되어야 한다. 이것은 복호기가 이러한 상황을 검출하는 행동을 감시해야 함을 의미한다. 이러한 불연속을 방지하기 위해서, 정규 플레이와 트릭 플레이 혹은 트릭 플레이와 정규 플레이간 전환이 행해질때마다 불연속 플래그를 유효하게 할 수 있다. 불연속 플래그를 유효하게 하는 것 외에 이전 시간 베이스를 참조하는 데이터는 복호기의 입력에 도달하지 말아야 하며 복호기 입력에 도달하는 첫번째 새로운 데이터는 random_access_indicator를 포함하여야 하며 이에 대한 상세한 정보에 대해서는 ISO/IEC 13818-1을 참조한다.

전송 스트림은 매체(예를 들면 기록 캐리어)로 전송될 것이다. 이 매체의 지연은 전송 스트림 패킷마다 동일해야 한다. 그렇지 않으면 복호 시간 베이스를 와해할 수 있다. 이것은 PCR값을 포함하는 일부 전송 스트림 패킷이 전송 스트림 복호기 입력에 도달하는데 더 많은 시간이 걸릴 것이라는 사실에 의해 야기된다. 부호화기에서 취해진 시간 샘플인 PCR 값은 지역 복호기 시간 베이스를 동기화하기 위해서 복호기에서 사용될 것이다. 별도의 송신지연은 27MHz의 복호기 클럭에 지터를 야기할 것이다. 허용되는 최대 지터는 ISO/IEC 13818-1, 2.4.2.1.에 의해 정해져 있다. 도 17은 이러한 처리를 도시한 것이다.

PCR값을 포함하는 2개의 연속한 전송 스트림 패킷간 시간거리는 고정되어야 한다. 이것은 2개의 PCR 패킷 내의 PCR값이 도움으로 계산될 수 있는 시간, 및 송신에 의해 경과되는 시간이 동일해야 함을 의미한다. 도 17a에 도시한 바와 같은 상황에서, 경과된 시간은 40ms가 될 것이다. 도 17b의 상황은 시간이 충분히 크고 허용된 지터 범위 밖에 있다면 문제를 야기할 수 있다.

저장장치는 송신채널로서 취급될 수 있다. 단지 기록만이 수행된다면, 지연은 무한하다. 이것은 통상은 그러한 경우가 아닐 것이다. 재생에서, 연속한 전송 스트림 패킷간 타이밍은 연속한 전송 스트림 패킷이 기록 중에 저장장치의 입력에 도착하였을 때 이들 패킷간 타이밍과 같게 되도록 재구성되게 하는 것이어야 한다. 이러한 목적을 위해서 시간 스탬핑이라고 하는 처리가 수행된다.

D-VHS에서 정규 플레이 시간 스탬핑은 입력되는 전송 스트림에 고정되는 27MHz 클럭에 기초한 시간 레이블을 각각의 입력되는 전송 스트림 패킷에 첨부하는 메카니즘이다. 시간 레이블은 트릭 플레이 경우에는 드럼의 한 회전의 시간 기간으로 참조되고, 정규 플레이의 경우인 3회전의 시간 기간으로 참조된다. 재생시 연속한 전송 스트림 패킷간 타이밍은 이러한 시간 레이블의 도움으로 재구성될 수 있다. 일단 시간 레이블이 전송 스트림 패킷에 첨부되면, 이 패킷은 여러 가지 방법으로 조작될 수 있다. 이러한 조작의 한 중요한 특징은 전송 스트림 패킷의 위치가 변경될 수도 있다는 것이다. 도 18은 이러한 조작을 나타낸 것이다. 위치를 변경하는 것은 복호기 입력에 도달할 순서를 의미하지 않는다. 도 18에 도시한 바와 같은 조작은 예를 들면, 입력되는 전송 스트림이 일시적으로 D-VHS 채널 비트율보다 높은 비트율을 가질 때 일어난다. 패킷은 이들을 테이프에 저장하기 위해서 시간적으로 스무드하게 될 것이다. 또 다른 상황은 트릭 플레이가 테이프 포맷에 부가될 때 일어난다. 트릭 플레이가 없을 때, 정규 플레이 전송 스트림 패킷은 계산된 위치에 대응하는 트랙들 내의 위치에 저장될 것이다. 이 계산은 첨부된 시간 스탬프의 도움으로 행해지며, 상세한 것에 대해서는 D-VHS 시스템 기준 파라그래프 2.4.2.1 및 2.4.3를 참조한다. 이러한 계산된 위치가 비어있지 않을 때 즉 트릭 플레이 데이터가 점유하고 있을 때, 정규 플레이 전송 스트림 패킷은 제1 자유 동기블록 영역으로 시프트된다.

첨부된 시간 스탬프값에 기인하여, 전송 스트림의 원래의 타이밍이 재생시 얻어질 수 있다.

트릭 플레이에 대해 시간 스탬프 메카니즘도 있다. 메카니즘은 정규플레이와 같이 동일하게 정확히 작용한다. 이에 대해 상세한 것에 대해서는 앞서 출원한 국제특허출원 IB98/00131(PHN 16614)를 참조한다. 트릭 플레이 전송 스트림과 정규 플레이 전송 스트림간 차이는 정규 플레이 스트림은 일정한 비트율 스트림일 수 있고 트릭 플레이 스트림은 전술한 방식으로 생성되었을 때 일정한 비트율 스트림이라는 것이다. 일정한 비트율은 전송 스트림으로서 정해지며 이에 의해서 전송 스트림 패킷은 시간축에 관하여 등거리를 갖는다. 가변 비트율 전송 스트림에서, 다음의 전송 스트림은 시간축에 관하여 등거리를 갖지 않는다. 트릭 플레이동안 스캐너의 1회전 동안 읽혀지는 551개의 전송 스트림 패킷이 있기 때문에, 시간 스탬핑은 간단한 처리가 된다. 실시간 처리가 아닌, 소프트웨어로 생성되는 트릭 플레이 전송 스트림에 있어서, 시간 스탬프은 선형보간에 의해 계산될 수 있다. 실시간 27MHz 부호화기 클럭의 샘플을 포함하는 전송 스트림에서 PCR값은 트릭 플레이 전송 스트림 기록에 필요한 시간 스탬프를 생성하는데 사용될 수 있다. 선형보간은 PCR 필드를 포함하는 이들 전송 스트림 패킷에 대한 정확한 시간 스탬프값을 전달할 뿐만아니라 2개의 PCR 패킷 사이에 놓인 전송 스트림 패킷에 대해서도 전달한다. 이 바로전의 현상은 전송 스트림 패킷이 등거리를 갖게 하는 일정한 비트율을 전송 스트림을 갖는다는 사실에 의해 야기된다.

다음과 같이 결론을 내릴 수 있다. 트랙 선택 시스템에 기초한 저급 비디오 트릭 플레이는 수락할 수 있을 정도부터 양호한 것까지 위치할 수 있는 주관적인 비디오 질을 제공하는 능력을 갖는다. 트릭 플레이 신호 처리 알고리즘은 선택된 정규 플레이 프레임내 MPEG 부호화된 화상으로부터 렁렌스 레벨 부호화된 AC 계수를 선택하는 것에 기초한 트랜스코딩 알고리즘이다. DCT 블록당 단지 적은 수의 AC 계수만이 선택될 때 일어나는 명백하게 눈에 보이는 아티팩트의 양을 억제하기 위해서, AC 계수 선택처리는 그 DCT 블록의 차분 DC의 값에 의존한다. 이 방법은 에지에서 일어나는 눈에 보이는 아티팩트의 양을 감소시킬 것이다.

수신기측에 송신될 수 있는 프레임내 부호화된 화상의 양이 지원되는 프레임율보다 작더라도 정규 전송 스트림 복호기는 복호된 비디오 트릭 플레이 스트림을 디스플레이하는데 사용될 수 있다. 이에 의해 주요 인자는 소위 공백 P-프레임이다. 이러한 화상의 도움으로, 유효한 MPEG 비디오 기본 스트림(프레임율에 관하여, 유효한)이 생성될 수 있다. 이것은 비디오 복호기 제어를 넘겨받기 위해 사용할 수 있는 모든 제공은 제조자의 선택사항이기 때문에 중요하다. 이것은 복호기 제어가 실현될 수 있다는 보장이 없다는 것을 의미한다. 프레임내 화상의 반복에 기초한 트릭 플레이는 인터레이스 교란에 이르게 할 수 있다. 이러한 상황은 원래의 비디오가 순차적으로 스캔되지 않을 때 일어날 것이다. 전송 스트림층 내의 플래그의 도움으로, 비디오 복호기를 필드 반복 모드로 되게 할 수 있다. 그러나 이것 역시 제조자의 선택사항이다. I-프레임 선택에 기초한 트릭 플레이는 인터레이스 정보 외에 비디오 정보에 시간적인 정보가 없다는 사실에 기인하여, 생성된 비디오 트릭 플레이 스트림을 역방향 트릭 플레이에도 사용할 수 있다는 이점을 제공한다. MPEG 압축된 도메인에서 시간적인 서브샘플링에 의해서, 높은 비디오 트릭 플레이 스트림이 생성될 수 있다. 트랜스코딩된 비디오 트릭 플레이 데이터의 재사용성에 기인하여 모든 필요한 비디오 기본트릭 플레이 스트림을 생성하는 하나의 비디오 트랜스코더만이 있을 것이다.

정규 플레이 채널 스터핑은 더미 동기블록의 삽입에 기초한다. 동기블록 스터핑에 기초한 트릭 플레이 채널 스터핑은 역방향 속도를 위한 트릭 플레이 생성을 불필요하게 복잡하게 만든다. 이러한 이유로 더미 동기블록에 기초한 트릭 플레이 채널 스터핑을 포기하고 전송 스트림 스터핑을 도입한다. 전송 스트림 스터핑이 2개의 동기블록을 필요로 할지라도, 트릭 플레이 시스템 복잡성은 상당히 감소된다. 3개의 지원되는 프레임율중 2개가 스캐너율로 매핑될 수 있다는 사실에 기인하여, 25Hz 프레임율에 대해서만 채널 스터핑이 일어난다.

일정한 트릭 플레이 전송 스트림 매핑에 기인하여, 시간 스탬핑은 복잡성이 덜한 신호 처리 단계가 된다.

다음에, 길이방향 기록 캐리어에 트릭 플레이 정보를 기록하기 위한 나선형 스캔형 장치를 기술한다. 도 19는 비디오 신호 및 대응하는 오디오 신호를 수신하는 입력단자(111)를 포함하는 기록장치를 도시한 것이다. 비디오 신호 및 대응하는 오디오 신호는 이 분야에 공지된, MPEG 직렬 데이터스트림에 포함된 전송 패킷으로 부호화되었다. 입력단자(111)는 '정규 플레이' 처리부(114)의 입력(112)에 결합된다. 더욱이, 입력단자(111)에 결합되는 입력(117)을 갖는 '트릭 플레이' 처리부(116)가 설치된다. '정규 플레이' 처리부(114) 및 '트릭 플레이' 처리부(116)의 출력(119, 120)은 멀티플렉서(122)의 대응하는 입력에 결합된다. '정규 플레이' 정보 및 '트릭 플레이' 정보는 기록 캐리어(14) 상의 트랙에 기록될 것이다.

'정규 플레이' 처리부(114) 및 '트릭 플레이' 처리부(116)의 대한 것에 대해서는 EP-A 702,877(PHN 14,818)을 참조한다.

서브코드 신호 발생기(1124)는 기록 캐리어 상의 트랙 내의 서브코드 신호 기록부에 저장하기 위한 서브코드 신호 정보를 공급하기 위해 있는 것이다. 멀티플렉서(122) 및 발생기(124)의 출력들은 에러정정 부호화부(126)의 대응하는 입력들에 결합된다. 에러정정 부호화부(126)는 패리티 정보를 얻기 위해서, '정규 플레이'(비디오 및 오디오) 정보 및 트릭 플레이 정보에 대한 에러정정 부호화 단계를 수행할 수 있다.

기록장치는 동기 및 ID 정보를 부가하기 위한 발생기(130)를 더 포함한다. 결합부(130)에서 신호들을 결합한 후에, 이 결합된 신호는 복합 신호에 대해 채널 부호화가 수행되는 채널 부호화부(134)에 인가된다. 채널 부호화부(134)에서 수행되는 채널 부호화는 이 분야에 공지된 것이다. 이러한 채널 부호화에 대한 예로서, 이에 대해 US-A 5,142,421(PHN 13,537)를 참조한다.

채널 부호화부(134)의 출력은 기입부(136)의 입력에 결합되며, 이 기입부에서 채널 부호화부(134)에 의해 얻어진 데이터스트림은 회전헤드 드럼(146) 상에 배치된 적어도 두개의 기입 헤드(142, 144)에 의해 기록 캐리어 상의 경사진 트랙에 기록된다. 기입헤드(142, 144)는 상호 상이한 방위각을 갖는 헤드갭을 갖는다. 더욱이, 정규 플레이 처리부(114) 및 트릭 플레이 처리부(116)를 위한 시간 스탬프를 발생하는 시간 스탬프 발생기(147)를 사용할 수 있다.

마이크로프로세서부(148)는 다음과 같은 여러 가지 블록의 기능을 제어하기 위해 있는 것이다.

-제어접속(150)을 통한 정규 플레이 신호 처리부(114)의 제어,

-제어접속(152)을 통한 트릭 플레이 신호 처리부(116)의 제어,

-제어접속(154)을 통한 서브코드 신호 발생기 블록(124)의 제어,

-제어접속(156)을 통한 에러정정 부호화 블록(126)의 제어,

-제어접속(158)을 통한 동기신호 및 ID 신호 발생기 블록(130)의 제어,

-제어접속(160)을 통한 채널 부호화 블록(134)의 제어,

-제어접속(150)을 통해, 기록 캐리어(140)의 전송속도 및 헤드드럼(146)의 회전의 제어, 및

-제어접속(164)을 통한 시간 스탬프 발생기(147)의 제어

트릭 플레이 처리(116)는 전술한 방법으로, 제1 정보 신호로부터 I-프레임 정보를 블러들이도록 된 것이다. 특정 트릭 플레이 속도를 위해 얻어진 트릭 플레이 신호는 기록 캐리어에 기록하기 위해서 트릭 플레이 동기블록 내에 수용된다.

더욱이, 각각의 트릭 플레이 동기블록에 대해, 트릭 플레이 속도 식별자 및 방향 식별자가 생성되어 트릭 플레이 동기 블록 내에 저장되며 시간 스탬프는 여러 가지 트릭 플레이 정보 신호 내의 각각의 패킷에 부가되는 것에서, 각각의 트릭 플레이 정보 신호에 대해, 트릭 플레이 동기블록이 생성된다.

다음에, 정규 플레이 신호 처리부(114)에 의해 생성되는, 트릭 플레이 동기블록 및 '정규 플레이' 동기 블록은 멀티플렉서부(122)에서 결합된다. 서브코드 데이터가 부가되며 에러정정 부호화가 상기 결합된 정규 플레이 데이터 및 트릭 플레이 데이터에 대해 수행됨으로써 패리티 정보를 얻는다. 더욱이, 동기워드 및 식별정보가 부가된다. 다음에, 트랙 내에 정보를 기록하기에 앞서 채널 부호화 단계가 정보에 대해 수행된다.

본 발명의 바람직한 실시예에 관련하여 본 발명을 기술하였으나, 이들은 한정적인 예가 아님을 알아야 한다. 따라서, 청구범위에 의해 정해진 바대로 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 여러 가지 수정이 이 분야에 숙련된 자들에게 명백할 것이다.

더욱이, 본 발명은 각각 및 모든 신규한 특징 혹은 특징들의 결합에 놓여있다.

Claims

기록 캐리어에 디지털 비디오 정보신호를 기록하는 장치에 있어서,

상기 장치는

상기 디지털 비디오 정보신호를 수신하는 입력수단,

명목상의 재생속도의 1보다 큰 정수 m배의 속도로 트릭 플레이 재생을 할 수 있도록, 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 트릭 플레이 신호를 생성하는 트릭 플레이 신호 생성수단,

상기 디지털 비디오 정보신호와 상기 트릭 플레이 신호를 복합 정보신호로 결합하는 결합수단,

상기 기록 캐리어 상의 트랙에 상기 복합 정보신호를 기입하는 기입수단을 포함하며,

상기 트릭 플레이 신호 생성수단은,

(a) 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 내(intra) 부호화된 화상을 불러들이고,

(b) 상호간(inter) 부호화된 화상을 생성하고,

(c) 내 부호화된 화상과 이에 이어 0보다 큰 정수 n개의 상기 생성된 상호간 부호화된 화상을 포함하는 화상그룹을 연이어 포함하는 트릭 플레이 신호를 얻기 위해서, 상기 내 부호화된 화상 및 상호간 부호화된 화상을 결합하도록 된 것이며, 상기 생성된 상호간 부호화된 화상은 상기 트릭 플레이 속도로 재생시 내 부호화된 화상 다음에 오는 상호간 부호화된 화상이 복호시에는 상기 내 부호화된 화상을 복호하여 얻어진 화상이 반복하여 나타나도록 하는 것에 적합한 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제1항에 있어서, 상기 화상그룹 내의 상호간 부호화된 화상은 상기 화상그룹 내의 내 부화된 화상으로 되게 한 상기 화상그룹 내의 이전의 화상의 복제인 화상을 부호화하는 것과 동등한 부호화 단계에 의해 얻어진 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 상기 기록 캐리어에 제2 트릭 플레이 신호를 기록하도록 된 것이며, 상기 제2 트릭 플레이 신호는 상기 명목상의 재생속도의 pㆍm배인 제2 트릭속도로 상기 기록 캐리어로부터의 재생을 의미하며, p는 1보다 큰 상수이며, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 제1 트릭 플레이 신호로부터 각각 p번째 화상그룹을 선택함으로써 상기 비디오 정보신호로부터 상기 제2 트릭 플레이 신호를 생성하도록 된 것이며, 상기 결합수단은 상기 제2 트릭 플레이 신호를 상기 복합 신호로 결합하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제3항에 있어서, 상기 장치는 상기 기록 캐리어에 제3 트릭 플레이 신호를 기록하도록 된 것이며, 상기 제3 트릭 플레이 신호는 상기 명목상의 재생속도의 pㆍmㆍq배인 제3 트릭 플레이 속도로 상기 기록 캐리어로부터의 재생을 의미하며, q는 1보다 큰 상수이며, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 제2 트릭 플레이 신호로부터 각각 q번째 화상그룹을 선택함으로써 상기 비디오 정보신호로부터 상기 제3 트릭 플레이 신호를 생성하도록 된 것이며, 상기 결합수단은 상기 제3 트릭 플레이 신호를 상기 복합 신호로 결합하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 장치는 상기 기록 캐리어에 제2 트릭 플레이 신호를 기록하도록 된 것이며, 상기 제2 트릭 플레이 신호는 상기 명목상의 재생속도의 m배의 제2 트릭 플레이 속도로 상기 기록 캐리어로부터의 재생을 의미하며, 상기 트릭 플레이 신호는 상기 제1 트릭 플레이 신호 내의 각각의 화상그룹 내의 화상 시퀀스를 역으로 함으로써 상기 비디오 정보신호로부터 상기 제2 트릭 플레이 신호를 생성하도록 된 것이며, 상기 결합수단은 상기 제2 트릭 플레이 신호를 상기 복합 신호로 결합하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호 내의 화상그룹이 모두 일정한 비트 코스트를 갖도록 상기 화상그룹을 생성하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 내의 상기 내 부호화된 화상은 상기 디지털 비디오 정보신호 내에 포함된 내 부호화된 화상을 데이터 압축한 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제7항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 상기 내 부호화된 화상을 얻기 위해서 상기 내 부호화된 화상의 해상도를 낮춤으로서 상기 디지털 비디오 정보신호 내에 포함된 내 부호화된 화상을 데이터 압축하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제7항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 상기 내 부호화된 화상을 얻기 위해서 상기 내 부호화된 화상의 제약된 수의 AC 계수를 선택함으로써 상기 디지털 비디오 정보신호 내에 포함된 내 부호화된 화상을 데이터 압축하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제9항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 후속되는 내 부화화된 화상에 대해 변할 수 있는 다수의 AC 계수를 선택하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제10항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 내 부호화된 화상의 생성을 위해서, 상기 내 부호화된 화상의 현재의 서브화상에 대해, 상기 디지털 비디오 정보신호의 상기 내 부호화된 화상의 대응하는 서브화상으로부터 다수의 AC 계수를 선택하도록 된 것이며, 상기 수는 상기 트릭 플레이 신호의 현재의 내 부호화된 화상이 도출될 상기 디지털 정보신호의 상기 내 부호화된 화상의 현재의 서브화상의 DC 계수와 상기 비디오 정보신호의 상기 내 부호화된 화상의 이전 서브화상의 DC계수간 차와 관계를 갖는 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제11항에 있어서, 상기 수는 증가는 차에 대해 증가하는 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제1항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은

(a) 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 I화상을 불러들이고,

(b) P화상을 생성하고,

(c) n개 P화상이 이어지는 I화상을 포함하는 화상그룹을 포함하는 상기 트릭 플레이 신호를 얻기 위해서 상기 I화상 및 상기 P화상을 결합하도록 된 것이며, 상기 생성된 P화상은 상기 트릭 플레이 속도로 재생시, I화상 다음에 오는 P화상이 복호시 상기 I화상을 복호하여 얻어진 화상이 반복하여 나타나도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제7항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 화상의 우측에서 시작하여 좌측으로 상기 화상의 서브화상을 삭제함으로써 상기 디지털 비디오 정보신호 내에 포함된 내 부호화된 화상을 데이터 압축하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
기록 캐리어에 디지털 비디오 정보신호를 기록하는 장치에 있어서,

상기 디지털 비디오 정보신호를 수신하는 입력수단,

명목상의 재생속도의 1보다 큰 정수 m배의 속도로 트릭 플레이 재생을 할 수 있도록, 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 트릭 플레이 신호를 생성하는 트릭 플레이 신호 생성수단,

상기 디지털 비디오 정보신호와 상기 트릭 플레이 신호를 복합 정보신호로 결합하는 결합수단,

상기 기록 캐리어 상의 트랙에 상기 복합 정보신호를 기입하는 기입수단을 포함하며,

상기 트릭 플레이 신호 생성수단은, 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 내 부호화된 화상을 불러들이도록 되어 있고, 상기 트릭 플레이 신호 내의 데이터 압축된 내 부호화된 화상을 얻기 위해서 상기 블러들인 내 부호화된 화상에 대해 데이터 압축단계를 수행하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제15항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 상기 데이터 압축된 내 부호화된 화상을 얻기 위해서 상기 내 부호화된 화상의 해상도를 낮춤으로서 상기 디지털 비디오 정보신호 내에 포함된 내 부호화된 화상을 데이터 압축하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제15항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 상기 데이터 압축된 화상을 얻기 위해서 상기 내 부호화된 화상의 제약된 수의 AC 계수를 선택함으로써 상기 디지털 비디오 정보신호 내에 포함된 내 부호화된 화상을 데이터 압축하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제17항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 후속되는 데이터 압축된 내 부호화된 화상에 대해 변할 수 있는 다수의 AC 계수를 선택하도록 된 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제18항에 있어서, 상기 트릭 플레이 신호 생성수단은 상기 트릭 플레이 신호의 데이터 압축된 내 부호화된 화상의 생성을 위해서, 상기 데이터 압축된 내 부호화된 화상의 현재의 서브화상에 대해, 상기 디지털 비디오 정보신호의 상기 내 부호화된 화상의 대응하는 서브화상으로부터 다수의 AC 계수를 선택하도록 된 것이며, 상기 수는 상기 트릭 플레이 신호의 현재의 데이터 압축된 내 부호화된 화상이 도출될 상기 디지털 정보신호의 상기 내 부호화된 화상의 현재의 서브화상의 DC 계수와 상기 비디오 정보신호의 상기 내 부호화된 화상의 이전 서브화상의 DC계수간 차와 관계를 갖는 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
제19에 있어서, 상기 수는 증가는 차에 대해 증가하는 것인 디지털 비디오 정보신호 기록장치.
기록 캐리어에 디지털 비디오 정보신호를 기록하는 방법에 있어서,

상기 디지털 비디오 정보신호를 수신하는 단계,

명목상의 재생속도의 1보다 큰 정수 m배의 속도로 트릭 플레이 재생을 할 수 있도록, 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 트릭 플레이 신호를 생성하는 단계,

상기 디지털 비디오 정보신호와 상기 트릭 플레이 신호를 복합 정보신호로 결합하는 단계,

상기 기록 캐리어 상의 트랙에 상기 복합 정보신호를 기입하는 단계,

상기 트릭 플레이 신호 생성단계는,

(a) 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 내 부호화된 화상을 불러들이는 서브단계,

(b) 상호간 부호화된 화상을 생성하는 서브단계,

(c) 내 부호화된 화상과 이에 이어 0보다 큰 정수 n개의 상기 생성된 상호간 부호화된 화상을 포함하는 화상그룹을 연이어 포함하는 트릭 플레이 신호를 얻기 위해서, 상기 내 부호화된 화상 및 상호간 부호화된 화상을 결합하는 서브단계를 포함하며, 상기 생성된 상호간 부호화된 화상은 상기 트릭 플레이 속도로 재생시 내 부호화된 화상 다음에 오는 상호간 부호화된 화상이 복호시에는 상기 내 부호화된 화상을 복호하여 얻어진 화상이 반복하여 나타나도록 하는 것인 디지털 비디오 정보신호 기록방법.
기록 캐리어에 디지털 비디오 정보신호를 기록하는 방법에 있어서,

상기 디지털 비디오 정보신호를 수신하는 단계,

명목상의 재생속도의 1보다 큰 정수 m배의 속도로 트릭 플레이 재생을 할 수 있도록, 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 트릭 플레이 신호를 생성하는 단계,

상기 디지털 비디오 정보신호와 상기 트릭 플레이 신호를 복합 정보신호로 결합하는 단계,

상기 기록 캐리어 상의 트랙에 상기 복합 정보신호를 기입하는 단계를 포함하며,

상기 트릭 플레이 신호 생성단계는,

(a) 상기 디지털 비디오 정보신호로부터 내 부호화된 화상을 불러들이는 서브단계, 및

(b) 상기 트릭 플레이 신호 내의 데이터 압축된 내 부호화된 화상을 얻기 위해서 상기 블러들인 내 부호화된 화상에 대해 데이터 압축을 수행하는 서브단계를 포함하는 디지털 비디오 정보신호 기록방법.
디지털 비디오 정보신호 및 트릭 플레이 신호가 기록된 것으로서, 상기 디지털 비디오 정보신호는 명목상의 플레이 재생속도로 상기 기록 캐리어로부터의 재생을 의미하며, 상기 트릭 플레이 신호는 상기 명목상의 재생속도의 1보다 큰 정소 m배의 트릭 플레이 속도로 상기 기록 캐리어로부터의 재생을 의미하며, 상기 트릭 플레이 신호는 0보다 큰 정수 n개의 상호간 부호화된 화상이 이어지는 내 부호화된 화상을 포함하는 화상그룹을 연이어 포하하는 것인 기록 캐리어.