DMB Technologykrnet.or.kr/board/data/dprogram/916/N3-2_%B1%E8%BF%EB%C7... · 2012. 5. 6. · DMB...

1

DMB Technology

서울시립대학교 전자전기컴퓨터공학부

김용한 ([email protected])

KRnet 2004 (2004. 6. 25.)

Terrestrial DMB Technology

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2KRNET 2004

목차

ü 지상파 DMB 서비스소개

ü 지상파 DMB 표준및 시스템개요

ü 지상파 DMB 비디오서비스표준

1다중화표준

1비디오압축표준

1오디오압축표준

ü 연구개발현황

ü 결론및향후전망



3KRNET 2004

지상파 DMB 서비스소개



4KRNET 2004

지상파 DMB 서비스비전 (1)

üWhy another TV-like service?

1mobile reception (TV in my car/pocket/palm)

Digital Multimedia Broadcasting

Terminal



5KRNET 2004


üWhy another mobile-phone-like multimedia service?1free services like conventional TV

1high-bandwidth data box in my pocket for free reception

PDA

high-bandwidth data-boxfor free

receptionGoldStar

P U S H

free TV services



6KRNET 2004


üYes, DMB also provides FM-like services with the following upgrades

1CD-quality Audio Broadcasting beats analog FM

1Audio possibly with slide show



7KRNET 2004

지상파 DMB 요구사항

ü기본오디오

1CD-quality stereoü멀티미디어서비스

1비디오 : VCD-quality1오디오 : max. CD-quality stereo1데이터방송 : text & graphic

ü데이터서비스 : optionally manyüNumber of channels : enough to promote market

penetration1Number of multimedia channels : at least 6



8KRNET 2004

지상파 DMB 채널ü 사용주파수대 : VHF 6MHz TV Channel

1서울및인근지역 : CH 12만사용가능 (최근 CH 8 추가)m지상파아날로그 TV의디지털전환완료시추가채널확보가능

ü DMB 채널수13 * 1.5MHz FDM in the 6 MHz

m 1 ensemble = a multiplexed stream for one of the 1.5 MHz slotsü 멀티미디어프로그램수 (보호율 = ½경우의예시)

11 per ensemble (768 Kbps video) : 1 * 3 * 2 = 6 programs12 per ensemble (384 Kbps video) : 2 * 3 * 2 = 12 programs13 per ensemble (256 Kbps video) : 3 * 3 * 2 = 18 programs1contents-dependent dynamic rate allocation may help.



9KRNET 2004

지상파 DMB 표준및시스템개요



10KRNET 2004

송 신 수 신

고정

휴대

이동

지상파지상파 DMB DMB 시스템시스템

• PAD : Program Associated Data• NPAD : Non-Program Associated Data• OFDM :Orthogonal Frequency Division Multiplex

OFDM변조기

고출력증폭기

앙상블다중화기

MPEG-4방송서버

NPAD다중화기

PAD다중화기

오디오인코더

VHF

데이터방송서버

•송수신 정합 표준• 비디오 송수신 정합 표준• 데이터 송수신 정합표준



11KRNET 2004

Compatibility with DAB (EUREKACompatibility with DAB (EUREKA--147)147)

v지상파 DMB는 DAB와완벽한호환성을가짐



12KRNET 2004

EUREKA-147 송신측블록도FIC DataServices

MultiplexControl data

FastInformation

BlockAssembler

Optional CAScrambler

…

…

ServiceInformation

…

FIDC

MCI

SI

FIBs EnergyDispersalScrambler

Convolutionalencoder

PacketMultiplexassemblerProgram

AssociatedData

24kHz or48kHzPCM

Audio signal

MPEGAudio LayerII

encoder

GeneralData

Services

PacketMux

assembler


EnergyDispersalScrambler








TimeInterleaver

TimeInterleaver

TimeInterleaver

MainService

Multiplexer



TimeInterleaver

TransmissionFrameMux

FICMSCSym.Gen.

Sync.Ch.

Sym.Gen.

OFDMSignal

Generator

Packet modeData

Stream modeData

Transmission

CIFs



13KRNET 2004

지상파 DMB Service Structure

“DMB ENSEMBLE ONE”

“ALPHA 1RADIO”

“BETARADIO”

“ALPHA 2RADIO”

Audio ALPHA-TMC

ALPHA-SI DMB-1 2nd-ry

Audio DMB-2

Sub CHa

Sub CHb

Sub CHc

Sub CHd

Sub CH63FIDC

Ensemble

Services

Service components

Fast Information Channel Main Service Channel

MCI SI



14KRNET 2004

지상파 DMB 표준체계도

초단파디지털라디오방송송수신정합표준

초단파디지털라디오방송비디오송수신정합표준(안)

방송표준방식및방송업무용무선설비의기술기준

초단파디지털라디오방송데이터송수신정합표준(안)

초단파디지털라디오방송 MOT 슬라이드쇼송수신정합표준(안)

초단파디지털라디오방송방송웹사이트송수신정합표준(안)

초단파디지털라디오방송 XML기반전자프로그램안내송수신정합표준(안)

초단파디지털라디오방송음성기반전자프로그램안내송수신정합표준(안)

초단파디지털라디오방송양방향서비스송수신정합표준(안)



15KRNET 2004

차세대디지털방송표준포럼(2004)

DMB 분과 IPMP분과 TV Anytime분과

미들웨어Ad-hoc Group

제한수신Ad-hoc Group

3D TV 분과

2004년말완료예정

2004년말완료예정

2005년중반완료예정

교통정보Ad-hoc Group

v위피를포함하여여러가지고려중

v TPEG 기반예상



16KRNET 2004

DMB데이터송수신정합표준

지상파 DMB 관련규격의표준화과정

DMB비디오송수신정합표준

DMB송수신정합표준

무선설비기술기준

초안작성완료(2003년 9월)

단체표준확정예정 (2004년 6월)

단체표준확정

2003년 10월고시공표

2003년 6월진행상태

Eureka-147서비스기술위

MPEG-4 멀티미디어서비스

기술위



초안

작업반

TTA단체표준TTA단체표준TTA단체표준정보통신부

장관고시

표준

성격



17KRNET 2004

표준화기본방향및방법

ü 기술기준1“초단파” à VHF 대역으로 제한

ü 송수신정합표준 : 기본오디오, 다중화, 채널부호화, 모뎀1EUREKA-147 (ETSI EN 300 401)과거의동일

m한글코드추가

mMPEG-4 멀티미디어서비스를위한데이터타입코드추가m전송모드 I만사용

ü 비디오송수신정합표준 : 비디오부호화, 오디오부호화, 부가데이터(Optional), AV 다중화, 추가채널부호화1가능한한다채널수용

m비디오압축알고리듬비교평가실시

m오디오압축알고리듬비교평가실시

ü 데이터송수신정합표준1유럽 DAB 표준또는국내자체개발규격중국내에서필요하다고인정되는데이터서비스규격을단계적으로표준화(all optional)



18KRNET 2004

무선설비기술기준

q 제1장총칙 / 제3조용어정의(新設)초단파디지털라디오방송

오디오서비스, 비디오서비스, 데이터서비스등q 제2장 / 제9조초단파디지털라디오방송용무선설비(新設)

방송신호의구성

오디오서비스신호의형식

비디오서비스신호의형식

데이터서비스신호의형식

다중화조건 / 제한수신기능 / 변조및송신조건편파면(수직편파) / 실효복사전력 / 공중선지향특성



19KRNET 2004

지상파 DMB 송수신정합표준(TTAS.KO-07.0024)q 제1장총칙q 제2장시스템요구사항q 제3장 DMB 송수신기정합표준

q 시스템개요 / 전송메커니즘q 다중화구성정보 (비디오서비스를위한데이터타입추가)q 오디오부호화 / 데이터기능q 제한수신 / 에너지분산q 길쌈부호화 /시간인터리브q 공통인터리브프레임

q 디지털라디오방송전송신호

q 라디오주파수특성 (EUREKA-147의전송모드 1만사용)q DMB에적용되는기본문자(DTV와동일한한글완성형및

유니코드추가)



20KRNET 2004

지상파 DMB 데이터송수신정합표준(안)

q Multimedia Object Transfer (MOT) Protocolq IP Tunnelingq Transparent Data Channel (TDC)

(아래는항목별별도문서인용)

q Interactive Service (Network-Independent/dependent protocols) : CDMA, IMT-2000 included

q Broadcast Web Site (BWS) : NEW baseline Profileq JPEG Slide Showq Electronic Program Guide (EPG) using XMLq Voice EPG



21KRNET 2004

Layered Concept of T-DMB

T-DMB

Audio PAD NPAD MPEG4 LIVE TVBlock Code

DAB (Eureka-147)

FIC MSC

AudioService Data Service Video ServiceFIDC

2Ch

MultiCh.

DLS

MOT IPTunneling TDC MPEG4

A/VMPEG4Data

MCI&SI

TDCTDC

EWS

Broadcast Web SiteInteractive Service

JPEG Slide Show TPEG, DGPS etc



22KRNET 2004

지상파 DMB 비디오서비스표준



23KRNET 2004

비디오 형식

화소수를 기준으로 최대 352x288@30fps 형태의비디오 서비스를 제공할 수 있어야 한다

비디오 화질

7인치급 LCD표시장치에서VCD급 화질을 제공할 수 있어야 한다

랜덤 억세스

2초 단위의 랜덤 억세스가 가능하여야 한다

비디오서비스 요구사항



24KRNET 2004

지상파 DMB 비디오송수신정합표준(안)

q 압축부호화q비디오 : H.264 | MPEG-4 Part 10 AVC (Advance Video

Coding ) Baseline Profileq오디오 : MPEG-4 Part 3 AAC-BSAC (Bit Sliced Arithmetic

Coding)q부가데이터 : MPEG-4 BIFS Core2D Profile

q 다중화 : M4onM2 qMPEG-4 SLqMPEG-2 TS (PES)

q 채널부호화q Reed-Solomon Coding (204,188)q Convolutional Interleavingq요구 BER 성능 : 10-8이하

q 전송모드 : EUREKA-147 Stream Mode



25KRNET 2004

T-DMB Video Components

EU-147 Stream ModeEU-147 Stream Mode

MPEG-2 TS MultiplexingMPEG-2 TS Multiplexing

MPEG-4 SLEncapsulation






MPEG-4 AVCVideo

MPEG-4 AVCVideo

MPEG-4BSACAudio

MPEG-4BSACAudio

MPEG-4 BIFSInteractiveContents

MPEG-4 BIFSInteractiveContents

Forward Error CorrectionForward Error Correction



26KRNET 2004

Video service -High level architecture

Stream Mode of TTAS.KO-07.0024

Composition and Rendering

Display andUser Interaction

CompressionLayer

DeliveryLayer

Interactive Audiovisual Scene

MPEG-2 TS (PES)

Sync Layer

ObjectDescriptor

SceneDescriptionInformation

AV ObjectsData

UpstreamInformation

SL SL SL SL SL SL

…

Outer Coder (RS + Interleaver)



27KRNET 2004

지상파 DMB 다중화 표준



28KRNET 2004

비디오다중화개념블록도

IODGenerator

OD/BIFSGenerator

AVCVideo

Encoder

BSACAudio

Encoder

AUXData

SL

Packetizer

OD/BIFSStream

VideoES

AudioES

AUX DataES

IOD Data

Section

Generator

OD/BIFSSL Packet

PE

SPacketizer

VideoSL Packet

AudioSL Packet

AUX dataSL Packet

TSM

ultiplexer

PSI Section14496 Section

PESPacket

Outer

Encoder

RS(204,188)

MPEG-2TS

Outer

ConvolutionalInterleaver

SL

Packetizer

SL

Packetizer

SL

Packetizer

PE

SP

acketizerP

ES

Packetizer



29KRNET 2004

M4onM2

Scene Descriptor

Object Descriptor stream

Video Stream

Audio Stream

MovieTextureAudioSource

TS

PMTPMT

PATPAT

Initial Object DescriptorInitial Object Descriptor

ES_DescriptorES_Descriptor


Object DescriptorObject Descriptor


Object DescriptorObject Descriptor


PID

Sl_Descriptor{ ES_ID;}

Object Descriptor ID

BIFS

ES_ID

ES_ID

ES_ID ES_ID

PID

PID

PIDPID

PID



30KRNET 2004

MSC

CIF( 55296 bits) CIF( 55296 bits) CIF( 55296 bits)

CU (64 bits) CU (64 bits) CU (64 bits) CU (64 bits) CU (64 bits) CU (64 bits) CU (64 bits)CU (64 bits)

Sub-Channel Sub-Channel

0 Address 1 Address 863 Address

HDR Byte Interleaved Data HDR Byte Interleaved Data

HDR TS Payload HDR TS PayloadRS 16byte RS 16byte

HDR TS Payload HDR TS Payload

1 CIF = 24ms

DMB = 2.4Mbps = FIC(96kbps) + MSC(2.304Mbps)FIC = 32kbps(1/3 Code rate)

TS Payload

Audio PES Video PES

SL Hdr | Audio ES SL Hdr | Video ES

Convolutional DeInterleaver

Reed-Solomon Code

MPEG-2 TS

MPEG-4 SL

DMB Packet Structure



31KRNET 2004

Elementary Stream (ES): Access Unit

Packetized ES:PES Packet

Transport Stream:TS Packet

variableAdaptation fieldStuffing byte

188 bytes Fixed 188 bytes Fixed 188 bytes Fixed

IDR Picture Non IDR Picture

IDR Picture Data Non IDR Picture Data PESHeader

PES Header

TSHeader

PES Packet data

TSHeader

PES Packet data

TSHeader

PES Packet data

variable variable

variable

MPEG-2 Transport Stream



32KRNET 2004

지상파 DMB 비디오 규격



33KRNET 2004

ITU-T Rec. H.264 / ISO/IEC 14496-10 AVCBaseline ProfileLevel 1.3 With some restrictions in Parameter Sets and level

DMB – 비디오 규격



34KRNET 2004

1990 1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004

H.264/MPEG-4 AVC

H.263v2

MPEG-2/H.262

H.261

작성

H.263 H.263v3

MPEG-1 MPEG-4v1 MPEG-4v3MPEG-4v2

Chronology of Video Coding Standards



35KRNET 2004

Layers in the MPEG-4 AVCü NAL (Network Abstraction Layer)1gives VCL network independent interface

ü VCL (Video Coding Layer)

VCL

NAL

Broadcast

Mobile Communication

StorageStreaming

Content Server

InternetLink

Mpeg-2 systems

RTP payload

ISO media file format

encapsulation

H.320, H.324/M



36KRNET 2004

엔트로피코딩

역양자화/역변환

움직임보상

제어데이터

양자화된변환 계수

움직임데이터

인트라/인터

복호기 블록

움직임예측

변환/양자화-

입력비디오신호

인트라 프레임예측

디블로킹필터

출력비디오신호

16x16 픽셀매크로 블록단위로 쪼갬 부호기

버퍼

TM-5 모델

mquant값 밝기

블록데이터

가상버퍼점유도

부호기제어

H.264/AVC H.264/AVC 블록도블록도 (CBR (CBR 버전버전))



37KRNET 2004

• CABAC

Main Profile• B slice types• Weighted prediction• Support for Interlace Video

Extended Profile

Baseline Profile

• Flexible macroblock ordering• Arbitrary slice ordering• Redundant slices

• Data partitioning• SP/SI switching slice

Level 1 : QVGA(320x240) Level 4 : 1080i(1920x1080i)Level 2 : 625 SD(720x576) Level 5 : 16VGA(2560x1920)Level 3 : SXGA(1280x1024)

• I and P slice types (not B)• Deblocking filter• No Interlace support• 1/4-sample motion compensation• Tree-structured motion

segmentation down to 4x4 block size

• VLC-based entropy coding



38KRNET 2004

162[-512,+511.75]240 000240 00069 120.036 864983 0405.1

162[-512,+511.75]135 000135 00040 680.021 696552 9605

162[-512,+511.75]62 50050 00012 288.08 192245 7604.1

164[-512,+511.75]25 00020 00012 288.08 192245 7604

322[-256,+255.75]10 00010 0003 037.51 62040 5003

-2[-128,+127.75]2 0002 000891.039611 8802

-2[-128,+127.75]2 000768891.039611 8801.3

-2[-128,+127.75]1 000384891.03966 0001.2

-2[-128,+127.75]500192337.53963 0001.1

-2[-64,+63.75]17564148.5991 4851

Max number of MVs per two consecutive

MBs

Min Compress

ratio MinCR

Vertical MV Range (full samples)

MaxCPB Size

(1000 bits)

Max Video

Bit Rate (1000

bits/sec)

Decoded picture buffer

memory MaxKByte

(1024 bytes)

Max Frame Size

MaxFS(MBs)

Max Sample Processing Rate

MaxMBPS(MB/s)Level #

Levels



39KRNET 2004

지상파 DMB 오디오 규격



40KRNET 2004

1-2 History of MPEG Audio

q 1991 : MPEG-1 Standard (ISO/IEC 11172-3)

§ CD quality : stereo

§ Application : VCD

§ Layer II : DAB (MUSICAM)

§ Layer III : mp3, Divx

q 1993 : MPEG-2 Standard (ISO/IEC 13818-3)

§ Multichannel(5.1 channel) Audio

§ Backward Compatibility

§ Application : DVD



41KRNET 2004

1-2 History of MPEG Audio-계속

q 1995 : MPEG-2 part 7 (ISO/IEC 13818-7)

§ Multichannel Audio

§ Non-Backward Compatiblity

§ High Coding Efficiency

§ Application : BS Digital Broadcasting

q 1999 : MPEG-4 Audio (ISO/IEC 14496-3/Amd/Ext)

§ Multi-functional Audio

§ Multimedia Coding

§ Application : DMB, XM-Radio, etc.



42KRNET 2004

2-1 History of AAC

q 1991 : MPEG-1 Audio (ISO/IEC 11172-3)

§ mp3 : ASPEC + MUSICAM <- hybrid coding


§ Multichannel mp3

q 1995 : MPEG-2 part 7 (ISO/IEC 13818-7)

§ NBC à MPEG-2 AAC : 1995. 12


§ MPEG-4 AAC



43KRNET 2004

MPEG-4 Audio ER-BSAC



44KRNET 2004

ü 양자화된주파수데이터를비트단위로분리

X[i]

X[i+1]

X[i+2]

X[i+3]

…

0 1 1 0 1 13

0 0 1 0 0 4

1 0 0 0 0 16

0 0 0 0 0 0

. . . . .

양자화된주파수데이터

1 0 0 0 . . . (Least Significant Bits)

0 0 0 0 . . . (3rd Significant Bits)

1 1 0 0 . . .(2nd Significant Bits)

1 0 0 0 . . . (1st Significant Bits)

0 0 1 0 . . . (Most Significant Bits)

AAC 처리단위(Huffman Coding)

(Arithmetic Coding) BSAC 처리단위

3-4 BSAC 기본개념 - Bit Slicing



45KRNET 2004

ü 계층적 BSAC bitstream개념도

3-6 BSAC Bitstream 구성



46KRNET 2004

지상파 DMB 비디오데이터 방송 지원 규격

(BIFS)



47KRNET 2004

Core2D Scene Description Profileü basic 2D compositionü 2D texturingü local interactionü local animationü BIFS updatesü quantizationü access to web links and sub-scenesü back channel (ServerCommand) ü VoD features (MediaControl, MediaSensor)



48KRNET 2004

Core2D Graphics Profileü Appearanceü Background2Dü Bitmapü Circleü Colorü Coordinate2Dü FontStyleü IndexedFaceSet2Dü Material2Dü PixelTextureü Rectangleü Shapeü Text



49KRNET 2004

q 서울시립대

q ETRIq KETIq KBSq MBCq SBSq EBSq 삼성전자

q LG전자q ㈜픽스트리

q ㈜온타임텍

연구 개발 현황



50KRNET 2004

PC PC 기반기반 지상파지상파 DMB DMB 백엔드백엔드 시스템시스템 구조구조((서울시립대학교서울시립대학교 버전버전))

PresenterBIFSDecoder

TS입력

(USB)

TS

DEM

UX

PES/SLparser

PES/SLparser

VideoDecoder

AudioDecoder

VisualRenderer

AudioRenderer

MediaStream

System controller

MediaStream

MediaStream

MediaStream

MediaStream

Application

PES/SLparser

MediaStream

MediaStream

MediaStream



51KRNET 2004



52KRNET 2004



53KRNET 2004



54KRNET 2004



55KRNET 2004



56KRNET 2004



57KRNET 2004



58KRNET 2004



59KRNET 2004



60KRNET 2004



61KRNET 2004



62KRNET 2004



63KRNET 2004



64KRNET 2004



65KRNET 2004



66KRNET 2004



67KRNET 2004



68KRNET 2004



69KRNET 2004



70KRNET 2004



71KRNET 2004



72KRNET 2004

결론 및 향후 전망



73KRNET 2004

지상파 DMB 서비스의의의

ü Probably Korea might be1the first country that provides terrestrial DMB

services

üTerrestrial DMB standard is1the first domestic broadcasting standard of our

own design!! (only parts are all international standards.)

üNo international standard exists for DMB.



74KRNET 2004

지상파 DMB 표준화 : 남은과제

ü DMB 실험방송1실제비디오송수신에의한수신영역측정

mDMB실험방송전담반

ü 국제표준화단체대응1 ITU-R SG6 WP 6M : Interactive and multimedia

broadcasting1 ETSI: WorldDAB (www.worlddab.org) 공조


http://www.worlddab.org


75KRNET 2004

지상파 DMB 도입일정 (예상)ü 기술기준, 정합표준등국내표준화

12003년상반기완료1데이터서비스표준은계속업그레이드예상

ü DMB 실험방송 : 2003년하반기, 2004년 3사분기1기본오디오방송에대한 DAB실험방송은 2002년이미수행

ü 기본오디오방송

12003년말ü 멀티미디어방송

12004년하반기또는 2005년상반기ü 데이터방송

12005년하반기(??)



76

Thank you !!And

Acknowledgementto

All the DMB Committee Members



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