KR100258956B1 - 다수 채널신호를 동시에 수신하기 위한 디지털 수신기와 그 처리방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에는 다수 채널신호를 동시에 수신하기 위한 디지털 수신기와 그 처리방법이 개시되어 있다. 디지털 수신기는 동시에 수신되는 적어도 2 채널 이상의 전송스트림으로부터 선택된 2 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 추출하는 전송스트림 처리기, 2 채널의 어느 한 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제1 채널의 음성 및 영상 신호를 공급하는 제1 복호화기, 2 채널의 다른 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제2 채널의 음성 및 영상 신호를 신호를 공급하는 제2 복호화기 및 제1 및 제2 채널의 영상신호를 합성하여 합성된 신호를 공급하는 영상 합성기를 포함하여 PIP, 더블 윈도우 등과 같은 화면을 지원하기 위해서 필요한 2개의 복호화기 중 부채널을 위한 제2 복호화기를 제1 복호화기보다 간단하게 구현함으로써 전체 시스템 가격을 절감시킨다.

Description

다수 채널신호를 동시에 수신하기 위한 디지털 수신기와 그 처리방법

본 발명은 다수 채널신호를 동시에 수신하기 위한 디지털 수신기와 그 처리 방법에 관한 것으로, 특히 MPEG(Moving Picture Experts Group) 복호화기를 갖는 디지털 수신기에 있어서 동시에 수신된 2 채널을 PIP, 더블 윈도우 등의 화면으로 표시할 때 어느 한 채널의 MPEG 복호화기의 복잡도를 간단히 하는 디지털 TV 수신기와 그 처리 방법에 관한 것이다.

기존에 2 채널신호를 수신하여 PIP(Picture in Picture)나 더블 윈도우(Double Window) 등의 기능을 지원하는 아날로그 텔레비젼 수신기에서는 아날로그로 전송되는 2 채널신호를 각각 처리하는 구성도가 똑같은 신호처리회로가 1쌍이 존재하여 PIP나 더블 윈도우 기능을 위한 신호처리가 수행되었다.

여기서, PIP 기능은 주화면의 일부 영역에 부화면이 할당되어 서로 다른 두 채널의 신호를 동시에 볼수 있는 기능을 말하며, 더블 윈도우 기능은 한 화면을 같은 크기의 두 화면으로 분할하여 서로 다른 두 채널의 신호를 동시에 볼 수 있는 기능을 말한다.

그러나, 곧 상용화될 MPEG과 같은 고효율 영상/음성 압축 부호화 체계에 의해 생성된 비트열을 수신하는 디지털 수신기에서는 PIP, 더블 윈도우와 같은 화면을 처리하기 위한 회로는 구체적으로 제안되지 않고 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 MPEG 압축부호화 체계에 의해 생성된 2 채널 이상의 비트열을 동시에 수신해서 PIP 및 더블 윈도우 등의 화면을 지원하기 위하여 부화면을 위한 채널의 복호화기의 복잡도를 간단히 하는 디지털 수신기를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 MPEG 압축부호화 체계에 의해 생성된 2 채널 이상의 비트열을 동시에 수신해서 PIP 및 더블 윈도우 등의 화면을 지원하기 위하여 부화면을 위한 채널에 대해서는 수신되는 비트열중 일부 픽쳐의 비트열만을 추출해서 복호화하는 방법을 제공하는 데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 디지털 수신기는 동시에 수신되는 적어도 2 채널 이상의 전송스트림으로부터 선택된 2 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 추출하는 전송스트림 처리기, 2 채널의 어느 한 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제1 채널의 음성 및 영상 신호를 공급하는 제1 복호화기, 2 채널의 다른 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제2 채널의 음성 및 영상 신호를 신호를 공급하고, 제1 복호화기보다는 간단하게 구성되는 제2 복호화기 및 제1 및 제2 채널의 영상신호를 합성하여 합성된 신호를 공급하는 영상 합성기를 포함함을 특징으로 한다.

상기의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 다수 채널신호 처리 방법은 동시에 수신되는 적어도 2 채널 이상의 전송스트림으로부터 선택한 2 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 추출하는 단계, 2 채널의 어느 한 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제1 채널의 음성 및 영상 신호를 공급하는 단계, 2 채널의 다른 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제2 채널의 음성 및 영상신호를 신호를 공급하는 단계 및 제1 및 제2 채널의 영상신호를 합성하여 합성된 영상신호를 발생하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에 의한 디지털 수신기의 구조를 보인 블록도이다.

도 2는 MPEG 영상 화면의 종류를 보인 도면이다.

도 3은 도 1에 도시된 제2 MPEG 오디오/비디오(A/V) 복호화기의 일 실시예에 따른 상세 블록도이다.

도 4는 도 1에 도시된 제2 MPEG A/V 복호화기의 다른 실시예에 따른 상세 블록도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 다수 채널신호를 동시에 수신하기 위한 디지털 수신기와 그 처리 방법의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.

본 발명에 의한 디지털 수신기의 블록도인 도 1에 있어서, 케이블, 전화선, 위성, 무선 등의 다양한 전송방식을 통해서 MPEG으로 압축된 디지털 정보를 수신하기 위해서 여러개의 NIM(Network Interface Module)이 존재할 수 있다. 즉, 다양한 전송방식으로 전송되는 영상 압축된 비트열을 수신한다.

위성신호에 대응하는 NIM의 예를 들면, 안테나, LNB(Low Noise Block Down Converter), 튜너, QPSK(Quadrature Phase Shift Keying) 복조기 및 오류정정 복호화기등으로 구성되어 있다. 따라서, 다양한 전송방식에 대응하여 각 방식에 맞는 NIM이 존재한다. 여기서, NIM은 채널 복조기로 지칭될 수 있다.

예를 들어, PIP, 더블 윈도우 기능을 지원하기 위해서는 2 채널의 비트열을 동시에 수신하여 영상 복호화한 후 2 채널의 복원된 영상을 합성해서 합성된 영상 신호를 출력한다.

즉, 예를 들어 위성 신호로서 전송되는 방송신호는 제1 및 제2 NIM(110,120)을 통하여 비트열로 입력되는 데 이는 압축부호화된 비트열이다. 그 형태는 전송스트림(transport stream:TS) 비트열 형태로 되어 있다.

TS 처리기(130)는 채널선택 키데이터에 따른 선택 채널의 오디오/비디오 PID가 마이크로 프로세서(170)로부터 공급되면 선택된 2 채널에 해당하는 PID를 갖는 2 채널의 TS를 선택하여 선택된 2채널의 TS로부터 각 채널의 오디오/비디오 비트열을 추출하여 제1 MPEG A/V 복호화기(140)와 제2 MPEG A/V 복호화기(150)에 전송한다.

제1 MPEG A/V 복호화기(140)는 제1 채널의 오디오/비디오 비트열을 복호화하여 복원된 제1 채널의 아날로그 음성신호는 스피커와 같은 음성출력장치에 인가하고, 복원된 제1 채널의 아날로그 영상신호는 영상 합성기(160)에 인가한다.

제2 MPEG A/V 복호화기(150)는 제2 채널의 오디오/비디오 비트열을 복호화하여 복원된 제2 채널의 아날로그 음성신호는 음성출력장치에 인가하고, 복원된 제2 채널의 아날로그 영상신호는 영상 합성기(160)에 인가한다. 영상 합성기(160)는 마이크로 프로세서(170)에서 인가되는 PIP 또는 더블 윈도우 모드에 대한 제어 신호에 따라 제1 채널의 아날로그 영상신호와 제2 채널의 영상신호를 합성하여 PIP 화면으로 표시하거나 더블 윈도우 화면으로 표시한다.

여기서, 마이크로 프로세서(170)는 TS 처리기(130)로부터 각 채널의 PID와 같은 상태 정보를 전송받고, 이 상태정보에 대한 적절한 제어신호를 TS 처리기(130)에 전송하고, 제1 및 제2 MPEG A/V 복호화기(140,150)로부터 디코딩에 관련된 상태정보를 전송받고, 이 상태정보에 대한 적절한 제어신호를 제1 및 제2 MPEG A/V 복호화기(140,150)에 전송한다.

여기서, MPEG 부호화 체계에 의해 압축 부호화된 영상 화면의 종류는 도 2에 도시된 바와 같다.

도 2에 있어서, 첫 번째 화면의 경우는 현재 화면만의 정보를 가지고 압축하며, 이를 인트라(intra:I) 픽쳐라고 한다. 4번째 화면의 경우 첫 번째 화면으로부터 움직임 보상을 수행하여 압축부호화한 화면으로 프리딕티드(predicted:P) 픽쳐라 하며 이는 시간적으로 앞서는 화면으로부터 움직임 보상을 수행해서 얻어진다. 7번째 화면도 역시 4번째 P픽쳐로부터 움직임 보상을 수행해서 얻어지는 P 픽쳐이다.

2번째 화면은 첫 번째 화면과 4번째 화면으로부터 움직임 보상을 이용하여 압축부호화하는 화면으로 이를 양방향 프릭딕티드(Bi-directional predicted:B) 픽쳐라 한다. 3번째, 5번째, 6번째, 8번째, 9번째 화면도 B 픽쳐이다.

영상 복호화기의 복잡도는 화면을 복호화할 수 있는 능력에 의존하며 I 픽쳐만 복호화하는 수신기의 경우에는 복호화기가 간단하데 반해, I 픽쳐 뿐만 아니라 P 픽쳐도 함께 복호화할 수 있는 복호화기는 조금 더 복잡하고 I 픽쳐, P 픽쳐, B 픽쳐 모두를 복호화할 수 있는 영상 복호화기는 훨씬 복잡하다.

I 픽쳐만을 이용해서 복호화하는 제2 MPEG A/V 복호화기(150)의 상세 블록도는 도 3에 도시된 바와 같다.

도 3에 있어서, I 픽쳐 추출기(151)는 도 1에 도시된 TS 처리기(130)에서 인가되는 비디오 비트열로부터 I 픽쳐에 해당하는 비트열만 추출한다.

버퍼(152)는 추출된 I 픽쳐 비트열을 일시 저장한다. 가변장 복호화기(VLD로 표기되어 있음:153)는 I 픽쳐 비트열로부터 양자화 간격 정보와 비디오 데이터를 역다중화하고, 역다중화된 비디오 데이터를 가변장 복호화한다.

역양자화기(IQ로 표기되어 있음:154)는 VLD(153)에서 가변장 복호화된 데이터를 양자화 간격에 따라 역양자화하고, 역이산변환 처리기(IDCT로 표기되어 있음:155)는 IQ(154)에서 역양자화된 데이터를 역이산변환한다. 여기서, I 픽쳐 추출기(151) 내지 IDCT 처리기(155)는 영상 복호화기로 지칭될 수 있다.

한편, MPEG/돌비 음성 복호화기(156)는 도 1에 도시된 TS 처리기(130)로부터 추출된 오디오 비트열에 포함된 부가정보에 따라 오디오 비트열을 MPEG으로 복호화하거나 또는 돌비사에서 제안한 AC(Audio Coding)-3 복호화해서 복원된 음성신호를 데이터를 복원한다.

따라서, 도 3에 도시된 영상 복호화기는 도 1에 도시된 마이크로 프로세서(170)의 제어하에 비디오 비트열에서 추출된 I 픽쳐만 복호화하여 다음 I 픽쳐가 복호화되기까지 이미 복호화한 I 픽쳐를 반복적으로 화면 표시하고, 음성 복호화기(156)에서는 정상적인 음성 복호화가 수행된다.

I 픽쳐 뿐만 아니라 P 픽쳐를 이용하는 제2 MPEG A/V 복호화기의 상세 블록도는 도 4에 도시된 바와 같다.

도 4에 있어서, I,P 픽쳐 추출기(251)는 도 1에 도시된 TS 처리기(130)로부터 전송되는 비디오 비트열로부터 I 픽쳐와 P 픽쳐에 해당하는 비디오 비트열만 추출한다.

버퍼(252)는 추출된 I 픽쳐와 P 픽쳐의 비트열을 일시 저장한다. VLD(253)는 버퍼(252)에 저장된 비트열로부터 양자화 간격 정보, 움직임 벡터(MV) 정보와 비디오 데이터를 역다중화하고, 역다중화된 비디오 데이터를 가변장 복호화한다.

IQ(254)는 가변장 복호화된 데이터를 양자화 간격에 따라 역양자화하고, IDCT(255)는 역양자화된 데이터를 역이산변환한다.

가산기(256)는 역이산변환된 데이터가 I 픽쳐이면 그대로 복원된 영상신호로서 출력됨과 동시에 움직임 보상을 위해 프레임 메모리(257)에 일시 저장된다.

역이산변환된 데이터가 P 픽쳐이면, 가산기(256)는 역이산변환된 데이터와 움직임 보상기(258)에서 움직임 보상된 데이터를 가산해서 복원된 P 픽쳐 영상신호를 도 1에 도시된 영상 합성기(160)에 인가함과 동시에 프레임 메모리(257)에 저장한다.

즉, 움직임 보상기(258)는 프레임 메모리(257)에 저장된 I 픽쳐 데이터를 입력하여 VLD(253)로부터 인가되는 움직임 벡터(MV)를 이용하여 움직임 보상된 데이터를 가산기(256)에 인가한다. 가산기(256)는 역이산변환된 P 픽쳐 데이터와 움직임 보상된 데이터를 가산해서 P 픽쳐의 완전한 한 화면의 복원된 영상신호를 출력한다.

따라서, 도 3에 도시된 I 픽쳐만을 복호화하는 영상 복호화기는 복잡한 움직임 보상기와 프레임 메모리가 필요 없으므로 회로가 간단하고, 도 4에 도시된 I 픽쳐와 P 픽쳐를 복호화하는 영상 복호화기도 I 픽쳐, P 픽쳐, B 픽쳐를 모두 복호화하는 영상 복호화기보다는 회로가 간단하다. 왜냐하면, B 픽쳐를 복호화하기 위해서는 이전의 I 픽쳐와 P 픽쳐 및 이후의 I 픽쳐와 P 픽쳐를 모두 이용해서 움직임 보상해야 하므로 움직임 보상기의 복잡도가 높아지고, 전송 속도도 빨라져야 한다. 또한, 프레임 메모리는 I픽쳐, P픽쳐, B픽쳐를 저장해야 하므로 메모리 용량도 커야 한다.

한편, MPEG/돌비 음성 복호화기(259)는 도 1에 도시된 TS 처리기(130)로부터 추출된 오디오 비트열에 포함된 부가정보에 따라 오디오 비트열을 MPEG으로 복호화하거나 또는 돌비사에서 제안한 AC(Audio Coding)-3 복호화해서 복원된 음성신호를 데이터를 복원한다.

부가적으로 도 1에 도시된 제1 MPEG A/V 복호화기(140)의 구성은 도 4에 도시된 버퍼 내지 MPEG/돌비 음성 복호화기(252-259)로 구성될 수 있으며, I,P,B 모든 픽쳐에 대해서 복호화하는 구성으로 되어 있다.

또한, 본 발명은 2채널 신호를 수신하여 PIP 나 더블 윈도우 화면으로 표시하는 실시예로 설명되어 있으나, 다수 채널을 수신하여 다수 화면으로 표시하는 경우에는 주화면 채널을 제외한 다른 채널들의 신호를 복호화하는 복호화기들의 복잡도를 낮추어 구성하는 응용예가 더 있을 수 있다.

따라서, 본 발명은 DBS(Digital Broadcasting System), HDTV, 케이블 TV 등의 여러 방송 수신기에서 2개 이상의 채널을 동시에 수신하고자 할 경우에 적용될 수 있다. 특히 2 채널을 수신하기 위해 2개의 동일한 시스템을 구축하는 것이 가격적으로 많은 부담이 예상되고 있는 HDTV 경우에는 특히 그 적용가능성이 매우 높다.

본 발명은 다수채널을 동시에 수신할 수 있는 디지털 수신기에 있어서, PIP, 더블 윈도우 등과 같은 화면을 지원하기 위해서 필요한 2개의 복호화기중 어느 한 채널의 복호화기는 보다 간단하게 구현함으로써 전체 시스템 가격을 낮추는 효과가 있다.

Claims (8)

1. 동시에 수신되는 적어도 2 채널 이상의 전송스트림으로부터 선택된 2 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 추출하는 전송스트림 처리기;

   2 채널의 어느 한 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제1 채널의 음성 및 영상 신호를 공급하는 제1 복호화기;

   2 채널의 다른 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제2 채널의 음성 및 영상 신호를 신호를 공급하고, 상기 제1 복호화기보다는 간단하게 구성되는 제2 복호화기; 및

   상기 제1 및 제2 채널의 영상신호를 합성하여 합성된 신호를 공급하는 영상 합성기를 포함함을 특징으로 하는 디지털 수신기.
2. 제1항에 있어서, 상기 합성된 신호는 PIP(Picture in Picture) 및 더블 윈도우 화면으로 표시되고, 상기 PIP와 더블 윈도우 화면을 위한 부채널의 신호는 상기 제2 복호화기에 의해 복호화됨을 특징으로 하는 디지털 수신기.
3. 제1항에 있어서, 상기 제2 복호화기는,

   상기 다른 채널의 비디오 비트열중 I 픽쳐 비트열을 복호화해서 복원된 영상신호를 출력하는 영상 복호화기; 및

   상기 다른 채널의 오디오 비트열을 복호화해서 복원된 음성신호를 출력하는 음성 복호화기를 포함하고,

   상기 영상 복호화기는,

   상기 다른 채널의 비디오 비트열로부터 I 픽쳐 비트열만 추출하는 추출기;

   추출된 I 픽쳐 비트열을 일시 저장하는 버퍼;

   상기 I 픽쳐 비트열로부터 양자화 간격 정보와 비디오 데이터를 역다중화하고, 상기 비디오 데이터를 가변장 복호화해서 가변장 복호화된 데이터를 공급하는 가변장 복호화기;

   상기 가변장 복호화된 데이터를 상기 양자화 간격에 따라 역양자화해서 역양자화된 데이터를 공급하는 역양자화기; 및

   상기 역양자화된 데이터를 역이산변환하는 역이산변환 처리기를 포함함을 특징으로 하는 디지털 수신기.
4. 제1항에 있어서, 상기 제2 복호화기는,

   상기 다른 채널의 비디오 비트열로부터 I 픽쳐 및 P 픽쳐에 해당하는 비트열을 복호화해서 복원된 영상신호를 출력하는 영상 복호화기; 및

   상기 다른 채널의 오디오 비트열을 복호화해서 복원된 음성신호를 출력하는 음성 복호화기를 포함하고,

   상기 영상 복호화기는,

   상기 다른 채널의 비디오 비트열에 대해 I 픽쳐와 P 픽쳐의 비트열만을 추출하는 추출기;

   추출된 I 픽쳐와 P 픽쳐의 비트열을 일시 저장하는 버퍼;

   상기 버퍼에 저장된 비트열로부터 양자화 간격 정보, 움직임 벡터 정보와 비디오 데이터를 역다중화하고, 상기 비디오 데이터를 가변장 복호화해서 가변장 복호화된 데이터를 공급하는 가변장 복호화기;

   상기 가변장 복호화된 데이터를 상기 양자화 간격에 따라 역양자화해서 역양자화된 데이터를 공급하는 역양자화기;

   상기 역양자화된 데이터를 역이산변환해서 역이산변환된 데이터를 공급하는 역이산변환 처리기;

   상기 역이산변환된 데이터가 I 픽쳐이면 그대로 출력하고, P 픽쳐이면 역이산 변환된 데이터와 움직임 보상 데이터를 가산하는 가산기;

   상기 가산기의 출력을 일시 저장하는 프레임 메모리; 및

   상기 역이산 변환된 데이터가 P 픽쳐이면, 상기 프레임 메모리에 저장된 픽쳐 데이터를 입력하여 상기 움직임 벡터를 이용하여 상기 움직임 보상된 데이터를 발생하는 움직임 보상기를 포함함을 특징으로 하는 디지털 수신기.
5. (a) 동시에 수신되는 적어도 2 채널 이상의 전송스트림으로부터 선택한 2 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 추출하는 단계;

   (b) 2 채널의 어느 한 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제1 채널의 음성 및 영상 신호를 공급하는 단계;

   (c) 2 채널의 다른 채널의 오디오 및 비디오 비트열을 복호화해서 복원된 제2 채널의 음성 및 영상신호를 신호를 공급하는 단계; 및

   (d) 상기 제1 및 제2 채널의 영상신호를 합성하여 합성된 영상신호를 발생하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다수 채널신호 처리 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 (c)단계는,

   (c1) 상기 다른 채널의 비디오 비트열중 I 픽쳐 비트열을 복호화해서 복원된 영상신호를 공급하는 단계; 및

   (c2) 상기 다른 채널의 오디오 비트열을 복호화해서 복원된 음성신호를 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다수 채널신호 처리 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 (c)단계는,

   (c11) 상기 다른 채널의 비디오 비트열로부터 I 픽쳐 및 P 픽쳐에 해당하는 비트열을 복호화해서 복원된 영상신호를 공급하는 단계; 및

   (c12) 상기 다른 채널의 오디오 비트열을 복호화해서 복원된 음성신호를 공급하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 다수 채널신호 처리 방법.
8. 제5항에 있어서, 상기 합성된 신호는 PIP(Picture in Picture) 및 더블 윈도우 화면으로 표시되고, 상기 PIP와 더블 윈도우 화면을 위한 부채널의 신호가 상기 다른 채널의 신호인 것을 특징으로 하는 다수 채널신호 처리 방법.

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