클록 복구와 A/V 동기화

클록 복구와 A/V 동기화

방송사가 비디오와 오디오 프로그램을 인코딩하거나 압축할 때에 MPEG-2 인코더의 27MHz 기준 클록 시간-기수(Time-Base)가 주기적으로 샘플된다. 이런 PCR 데이터 샘플은 MPEG-2 멀티플렉스나 전송 스트림과 결합되어 방송된다. 방송 STB 수신기에서는 위상고정 루프(PLL-Phase Locked Loop) 클록 발생기에 의해 27MHz MPEG-2 기준 클록이 생성되고, 클록은 다시 STC 카운터의 클록으로 작동한다. STB 전송 스트림 디멀티플렉서가 수신되는 PCR 값을 추출하면 그것은 바로 도착 당시의 STC 카운터와 비교된다. 이 두 시간-기수 값의 차이를 나타내는 단순 에러 값이 IIR 필터에 의해 처리된 결과로 출력되는 필터링된 에러 값을 이용해 기준 27MHz PLL을 변조함으로써 셋톱박스의 시간-기수를 MPEG-2 인코더의 시간-기수에 고정시키기 위한 피드백 루프를 제공한다. 방송사의 네트워크에 따라 수신되는 PCR의 지터(Jitter) 특성이 상당히 많이 다를 수 있기 때문에 클록 복구 루프에 프로그램이 가능한 필터를 구현하는 것이 매우 중요하다. 메인 시스템 CPU 상에 소프트웨어 필터를 구현한다면 별도의 하드웨어 없이 잘 작동하고, 시스템 CPU에 대한 추가 부하도 적은 필터를 만들 수 있다.

오디오/비디오 동기화, 즉 ‘입을 맞추는’ 것은 오디오와 비디오를 각각 STC에 동기화 함으로써 이루어진다. 각각의 PES 헤더에 들어 있는 비디오와 오디오 스트림의 PTS 값은 해당하는 ‘액세스 유닛(Access-Unit)’이 시작되어야 하는 시간을 나타낸다. 오디오에 대한 액세스-유닛은 프레임이고, 비디오를 위한 액세스 유닛은 그림, 즉 비디오 기초 스트림에 정해진 그림 구조에 따른 하나의 프레임이다. ‘해당하는 액세스 유닛’은 그 PES 패킷에서 최초의 것이다. 영상이나 오디오 프레임의 재생은 외부 참조에 기반한 고정 절차에 따라 이루어지는데, 외부 참조란 비디오를 위한 수직 동기화와 특수 오디오 프레임 속도 클록이다. 따라서 동기화 작업은 액세스 유닛이 재생되는 시간을 ‘프레임 시간(오디오 프레임 또는 그림)’의 배수가 되도록 조정하는 일이며, 이것은 액세스 유닛을 순서대로 재생하거나 정상적인 경우 하나의 액세스 유닛을 건너뛰어 그 다음의 액세스 유닛을 재생하거나 다음의 액세스 유닛으로 가지 않고 바로 전의 액세스 유닛을 반복하는 것이다. 이런 방법을 이용하여 원하는 PTS 값에 가장 근접하는 시간에 프레임 재생이 시작될 수 있도록 조정한다.