KR100690710B1 - Method for transmitting moving picture - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동영상 전송방법에 관한 것으로, 특히 다 계층 동영상 부호화 기법을 이용하기 위해 프레임들을 시축 계층 구조로 배열하고 이 계층 구조상에서 새로운 움직임 예측을 수행하는 계층형 부호화 방법을 이용하여 수신자의 요구에 따라 부호화된 다계층 동영상을 전송하는 것을 특징으로 하는 동영상 전송방법에 관한 것이다. 이를 위하여 본 발명은 소정개의 계층(Layer) 및 소정 프레임(Frame)을 동일한 간격으로 반복되게 시축 계층 구조로 배열하고 새로운 움직임 예측을 수행하는 다계층 동영상 부호화 기법을 이용하여 다계층으로 부호화된 비트스트림을 각각의 계층별로 네트워크에 전달하는 다계층형 동영상 부호화 방식을 이용함으로써, 고화질의 동영상을 시청할 수 있고, 동영상 전송시 시간지연을 줄일수 있으며 뿐만 아니라 수신자의 단말의 네트워크 속도를 고려한 요구에 따라 고화질 또는 그 고화질보다 다소 화질이 떨어지는 동영상을 선택 제공받을수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a video transmission method. In particular, in order to use a multi-layer video encoding technique, frames are arranged in a time-base hierarchical structure and a hierarchical coding method of performing new motion prediction on the hierarchical structure according to a receiver's request. The present invention relates to a video transmission method comprising transmitting an encoded multi-layer video. To this end, the present invention arranges a predetermined layer and a predetermined frame in a time-base hierarchical structure repeatedly at equal intervals and uses a multi-layer video encoding technique that performs new motion prediction. By using the multi-layered video encoding method that delivers the data to the network for each layer, it is possible to watch high-definition video, to reduce the time delay during video transmission, and to meet the needs of the receiver's terminal network speed. Alternatively, the video quality may be somewhat lower than that of the selected video.

Description

동영상 전송방법{METHOD FOR TRANSMITTING MOVING PICTURE}How to transfer video {METHOD FOR TRANSMITTING MOVING PICTURE}

도 1은 본 발명 동영상 전송방법을 보인 흐름도.1 is a flow chart showing a video transmission method of the present invention.

도 2는 도 1에 있어 동영상 부호화방법을 보인 예시도.FIG. 2 is a diagram illustrating a video encoding method of FIG. 1. FIG.

본 발명은 동영상 전송방법에 관한 것으로, 특히 다 계층 동영상 부호화 기법을 이용하기 위해 프레임들을 시축 계층 구조로 배열하고 이 계층 구조상에서 새로운 움직임 예측을 수행하는 계층형 부호화 방법을 이용하여 수신자의 요구에 따라 부호화된 다계층 동영상을 전송하는 것을 특징으로 하는 동영상 전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to a video transmission method. In particular, in order to use a multi-layer video encoding technique, frames are arranged in a time-base hierarchical structure and a hierarchical coding method of performing new motion prediction on the hierarchical structure according to a receiver's request. The present invention relates to a video transmission method comprising transmitting an encoded multi-layer video.

최근 MPEG-1, MPEG-2, H.263과 같은 계층형 동영상 부호화 기법은 동영상 정보를 전송하기 위해 널리 사용되고 있다. 이러한 동영상 부호화 기법은 동영상에 내재하는 중복적인 정보를 제거해 줌으로써 좋은 압축 효율을 얻게 된다.Recently, hierarchical video encoding techniques such as MPEG-1, MPEG-2, and H.263 have been widely used to transmit video information. This video encoding technique can obtain good compression efficiency by removing redundant information inherent in video.

일반적으로, 종래의 동영상 부호화기법은 두개의 계층(layer)만을 지원하는 형태가 대부분으로서, 다수의 계층을 지원하기 위해 조건갱신(CR: Conditional Replenishment)방식이 계층형 동영상 부호화를 위하여 제안되었다. 여기에서는 동 영상 프레임을 블럭으로 분할하고 각각을 이전 프레임(prior frame)과 현재 프레임(present frame)을 비교하여 물체의 움직임에 관한 정보(예컨대, 벡터와 모드등)를 추출해내고 이 정보를 이용하여 현재 프레임을 예측하여 영상 부호화하면 예측 에러가 보다 감소하여 결국 데이터 압축 효과가 이루어진다.In general, the conventional video encoding method is mostly a type that supports only two layers, and a conditional replenishment (CR) method has been proposed for hierarchical video encoding to support a plurality of layers. Here, the video frame is divided into blocks, and each is compared with a previous frame and a present frame to extract information about an object's movement (for example, a vector and a mode). If the current frame is predicted and image encoded, the prediction error is further reduced, resulting in data compression.

즉, 상기 이전 프레임의 해당블록과 현재 프레임의 비교결과, 일정 기준치 이상으로 변화가 발생한 블럭에 대해서만 인트라(INTRA) 부호화하는 방법을 사용한다.That is, a method of performing intra coding on only a block having a change over a predetermined reference value as a result of comparing the corresponding block of the previous frame with the current frame is used.

여기서, 인트라 모드란 이전 프레임에 무관하게 매크로블록(macroblock)을 독립적으로 부호화 하는 방법으로서, 가령, 동영상에 움직임이 많을 경우에는 프레임간의 차이가 크기 때문에, 이전 프레임으로부터의 예측 성능이 저하되어 인트라 모드로 부호화를 수행하게 되는데, 특히 장면 전환이나 급격한 움직임이 있는 경우에는 한 프레임 전체에 걸쳐서 많은 블록이 인트라 모드로 결정되게 한다.In this case, the intra mode is a method of independently encoding a macroblock regardless of a previous frame. For example, when there is a lot of motion in a video, a difference between frames is large, so that prediction performance from a previous frame is degraded. In the case of scene change or sudden movement, many blocks are determined to be intra mode over one frame.

상술한 계층형 부호화 방식을 통해 코딩된 데이터는 적응기법들을 통해 전송되어진다.Data coded through the above-described hierarchical coding scheme is transmitted through adaptive techniques.

이러한, 적응기법의 기본 개념은 네트웍 또는 시스템 용량에서의 과부하가 발생하였을 경우, 수신단에서의 복구 품질을 순화적으로 열화시킴으로써 데이터율을 현재 이용가능한 자원들의 상태에 맞춰 전송하는 것으로, 스케일링 기법과 필터링 기법이 있다.The basic concept of this adaptive technique is to send data rates according to the status of currently available resources by gradual degradation of the recovery quality at the receiving end in case of overload in the network or system capacity. There is a technique.

여기서, 상기 스케일링 기법이란 현재 이용 가능한 자원들의 조건 상태에 맞도록 생성 데이터율을 조절하거나, 원래의 비트열에서 원하는 임의의 해상도 혹은 데이터율을 얻어내는 기술이며, 상기 필터링 기법이란 통신망이 전체 전송 데이터를 수용하기 어려울때에 네트웍 상의 주요한 중간 노드에서 송신단에서 보내진 전체 정보중 주요한 일부분만을 추출하여 하위노드로 전달하고 나머지 부분을 잘라 내는 것이다.Here, the scaling technique is a technique for adjusting the generated data rate to match the condition of the currently available resources, or to obtain a desired resolution or data rate from the original bit string. When it is difficult to accept, the main intermediate node on the network extracts only the major part of the entire information sent from the sender to the lower node and cuts out the remaining part.

그러나, 종래 계층형 부호화 방식을 통해 코딩된 영상 데이터는 통신망 혹은 수신단에서 생성되는 궤환(feedback)정보를 이용하여 수신단의 네트워크 속도에 맞춰 다시 부호화하여 재전송하거나, 보내진 전체 영상 데이터정보중 원하는 부분을 추출하여 얻게 됨으로써, 저화질의 영상 데이터와 그 영상 데이터를 전송하는데 시간적인 지연이 발생하는 문제점이 있었다.However, the image data coded through the conventional hierarchical coding scheme is re-transcoded and retransmitted according to the network speed of the receiver by using feedback information generated by the communication network or the receiver, or extracts a desired portion of the entire image data information sent. In this case, there is a problem that a time delay occurs in transmitting the video data having low quality and the video data.

따라서, 영상 데이터를 적응기법을 이용할수 있는 특별한 계층형 동영상 부호화기법으로 적응기법의 장점을 이용하기 위해서는 특별한 계층형 동영상 부호화기법이 필요하다.Therefore, in order to use the advantages of the adaptive technique as a special hierarchical video encoding technique that can use the image data adaptive technique, a special hierarchical video encoding technique is required.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 필요성을 감안하여 창안한 것으로, 소정개의 계층(Layer) 및 소정 프레임(Frame)을 동일한 간격으로 반복되게 시축 계층 구조로 배열하고 새로운 움직임 예측을 수행하는 다계층 동영상 부호화 기법을 이용하여 다계층으로 부호화된 비트스트림을 각각의 계층별로 네트워크에 전달하는 다계층형 동영상 부호화 방식을 이용함으로써, 통신망 혹은 수신단에서 생성되는 궤환(feedback)정보를 이용하여 다시 부호화하여 전송할 필요없이 수신자의 요구에 따라 제1, 제2 계층의 부호화된 동영상을 수신 및 디코딩하여 고화질의 동영상을 제공받을 수 있도록 한 동영상 전송방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was conceived in view of the above necessity, and multi-layer video encoding for arranging a predetermined layer and a predetermined frame in a time-axis hierarchical structure to be repeated at the same interval and performing new motion prediction. By using a multi-layer video encoding method that transmits a bitstream encoded in a multi-layer using a scheme to each network to each layer, there is no need to recode and transmit it using feedback information generated by a communication network or a receiver. An object of the present invention is to provide a video transmission method for receiving a high quality video by receiving and decoding encoded video of first and second layers according to a request of a receiver.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 소정 계층형 및 소정 프레임 주기로 반복되게 프레임을 위치시켜 하위 계층 프레임중 시간적으로 현재 프레임에 가장 가까운 프레임과 비교하고, 그 비교결과에 따라 물체의 움직임에 관한 정보를 추출하고, 현재 프레임의 움직임 벡터를 추정하여 비트 스트림으로 압축코딩하는 제1 단계와; 상기 압축코딩된 비트 스트림을 각각의 계층별로 네트워크에 전송하는 제2 단계를 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is to position the frame repeatedly in a predetermined hierarchical and predetermined frame period to compare with the frame closest to the current frame in the lower hierarchical frame in time, and according to the comparison result Extracting information about the data and estimating a motion vector of the current frame and compressing the information into a bit stream; And performing a second step of transmitting the compressed coded bit stream to the network for each layer.

이하, 본 발명의 동영상 전송방법에 대한 작용 및 효과를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the operation and effects of the video transmission method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 동영상 전송방법을 보인 흐름도로서, 이에 도시된 바와 같이 소정 계층형 및 소정 프레임 주기로 반복되게 프레임을 위치시켜 하위 계층 프레임중 시간적으로 현재 프레임에 가장 가까운 프레임과 비교하고, 그 비교결과에 따라 물체의 움직임에 관한 정보를 추출하고, 현재 프레임의 움직임 벡터를 추정하여 비트 스트림으로 압축코딩하는 제1 단계와; 상기 압축코딩된 비트 스트림을 각각의 계층별로 네트워크에 전송하는 제2 단계를 수행하도록 이루어진 것으로, 이와 같이 구성된 본 발명의 동작 및 작용은 첨부한 도 2를 참조하여 설명한다.1 is a flowchart illustrating a method for transmitting a video of the present invention. As shown in FIG. 1, a frame is repeatedly positioned at a predetermined hierarchical type and at a predetermined frame period, and compared with a frame closest to a current frame in a lower layer frame in time, and a comparison result thereof. Extracting information about a motion of an object according to the first step, and estimating and compressing the motion vector of the current frame into a bit stream; A second step of transmitting the compressed coded bit stream to each network for each layer is performed. The operation and operation of the present invention configured as described above will be described with reference to FIG. 2.

도 2는 도 1에 있어 동영상 부호화방법을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 다계층형 동영상 부호화를 위해 움직임 추정과 보상에 기반하여 시축 계층화를 하는 구조를 제안한다. 이 구조에서는 부표본화된 프레임들이 어떠한 계층들 의 조합에도 각 프레임 사이에 일정한 시간 간격을 유지하도록 하기 위해 도 2와 같이 배열된다.FIG. 2 is an exemplary diagram illustrating a video encoding method in FIG. 1, and as shown therein, a structure for temporal layering based on motion estimation and compensation for multi-layer video encoding is proposed. In this structure, subsampled frames are arranged as shown in FIG. 2 to maintain a constant time interval between each frame in any combination of layers.

이러한, 시축 계층화 기법에서 움직임 벡터는 기존의 예측 기반 부호화에서와 같이 바로 이전 프레임에서 추정될 수 가 없다. 이는 바로 이전 프레임이 디코더에서 이용하지 않는 상위의 계층을 통하여 부호화 될 수 있기 때문이다.In this temporal layering technique, the motion vector cannot be estimated in the immediately previous frame as in the conventional prediction-based coding. This is because the previous frame can be encoded through an upper layer not used by the decoder.

따라서, 프레임 N의 움직임 추정 기준 프레임은 이전 프레임이 아닌 그 보다 하위의 계층에 존재하는 프레임들 중 시간적으로 프레임 N에 가장 가까운 프레임으로 결정된다.Accordingly, the motion estimation reference frame of frame N is determined to be the frame closest to frame N in time among frames existing in a lower layer than the previous frame.

가령, 예를 들면 6번째 프레임의 경우 4번째 프레임으로 결정하여 그 결정된 4번째 프레임을 기준으로 움직임 추정과 보상을 이용하여 현재 프레임을 압축 코딩을 한다.For example, in the case of the sixth frame, the fourth frame is determined, and the current frame is compressed by using motion estimation and compensation based on the determined fourth frame.

이렇게, 압축 코딩된 비트 스트림은 망에 전달되어, 기존의 적응기법의 필터링 기법에 의해 수신자에게 전송된다.In this way, the compression-coded bit stream is delivered to the network and transmitted to the receiver by conventional adaptive filtering techniques.

즉, 고속의 망에 접속이 되어 있는 단말은 모든 계층(Layer1~Layer4)의 압축된 비트 스트림을 받아서 고화질의 영상을 복원하여 제공하고, 반면에 저속의 망에 접속이 되어 있는 단말은 제3, 제4 계층(Layer3, Layer4)의 압축된 비트 스트림을 필터링하여 일부 계층(Layer 1, Layer 2)의 비트스트림을 수신한다.That is, a terminal connected to a high speed network receives compressed bit streams of all layers (Layer 1 to Layer 4) and restores and provides a high quality image, whereas a terminal connected to a low speed network is connected to a third, The compressed bit streams of the fourth layers Layer 3 and Layer 4 are filtered to receive the bit streams of some layers Layer 1 and Layer 2.

이에, 4계층(Layer1~Layer4)을 이용하여 영상을 디코딩하여 고화질의 영상을 제공받거나, 2계층(Layer 1, Layer 2)을 이용하여 영상을 디코딩하여 4계층(Layer1~Layer4)보다는 다소 떨어지는 영상을 제공받는다.Therefore, the image is decoded using four layers (Layer 1 to Layer 4) to provide a high quality image, or the image is somewhat lower than the four layers (Layer 1 to Layer 4) by decoding the image using the two layers (Layer 1 and Layer 2). To be provided.

따라서, 본 발명의 동영상 전송방법은 다계층 부호화방법을 사용하면 계층형 소스 코딩과 함께 스케일링, 필터링과 같은 적응 기법을 사용하여 수신자에게 동영상을 전송함으로써, 연속 미디어들은 QoS(Quality of Service)를 보장하지 못하는 네트워크상에서도 효율적으로 전송 및 복원이 될 수 있고, 그리하여 궁극적으로는 네트워크의 이용도를 증가시킬 수 있다. 따라서, 제안하는 방식은 인터넷이나 ATM, 무선망과 같이 상호 확장성을 필요로 하는 이종 환경에서 멀티미디어 응용들을 위하여 매우 효과적으로 사용될 수 있을 것이다.Accordingly, the video transmission method of the present invention transmits a video to the receiver by using an adaptive technique such as scaling and filtering together with hierarchical source coding, so that continuous media can guarantee quality of service (QoS). It can be efficiently transmitted and restored even on a network that is not available, and ultimately increase the utilization of the network. Therefore, the proposed method can be used very effectively for multimedia applications in heterogeneous environments that require mutual scalability such as Internet, ATM, and wireless network.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 소정개의 계층(Layer) 및 소정 프레임(Frame)을 동일한 간격으로 반복되게 시축 계층 구조로 배열하고 새로운 움직임 예측을 수행하는 다계층 동영상 부호화 기법을 이용하여 다계층으로 부호화된 비트스트림을 각각의 계층별로 네트워크에 전달하는 다계층형 동영상 부호화 방식을 이용함으로써, 고화질의 동영상을 시청할 수 있고, 동영상 전송시 시간지연을 줄일수 있으며 뿐만 아니라 수신자의 단말의 네트워크 속도를 고려한 요구에 따라 고화질 또는 그 고화질보다 다소 화질이 떨어지는 동영상을 선택 제공받을수 있는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention uses a multi-layer video encoding technique for arranging a predetermined layer and a predetermined frame in a time-base hierarchical structure to be repeated at the same interval and performing new motion prediction. By using the multi-layer video encoding method that delivers the coded bitstreams to the network for each layer, it is possible to watch a high quality video, to reduce the time delay during video transmission, and to consider the network speed of the receiver's terminal. According to the demand, there is an effect that a user can be provided with a video having a lower quality than a high quality or a somewhat higher quality.

Claims (3)

소정 계층형 및 소정 프레임 주기로 반복되게 프레임을 위치시켜 하위 계층 프레임중 시간적으로 현재 프레임에 가장 가까운 프레임과 비교하고, 그 비교결과에 따라 물체의 움직임에 관한 정보를 추출하고, 현재 프레임의 움직임 벡터를 추정하여 비트 스트림으로 압축코딩하는 제1 단계와;Position the frame repeatedly in a predetermined hierarchical and predetermined frame period to compare it with the frame closest to the current frame temporally among the lower hierarchical frames, extract information on the motion of the object according to the comparison result, and determine the motion vector of the current frame. A first step of estimating and compression coding the bit stream; 상기 압축코딩된 비트 스트림을 각각의 계층별로 네트워크에 전송하는 제2 단계를 수행하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 전송방법.And transmitting the compressed coded bit stream to a network for each layer. 제1 항에 있어서, 상기 제2 단계는 수신자의 네트워크의 성능에 따라 그 수신자가 선택한 전송요구에 따라 필터링하여 제1 또는 제2 소정 계층형으로 이루어진 압축된 영상을 전송하고, 그 제1 또는 제2 소정 계층형으로 이루어진 압축된 영상을 디코딩하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 전송방법.The method of claim 1, wherein the second step transmits a compressed image of a first or second predetermined hierarchical layer by filtering according to a transmission request selected by the receiver according to the performance of the receiver's network. 2. The method of claim 1, further comprising decoding a compressed image having a predetermined layer type. 제2 항에 있어서, 상기 제1 소정 계층형으로 이루어진 압축된 영상은 고화질 영상이고, 제2 소정 계층형으로 이루어진 압축된 영상은 제1 소정 계층형으로 이루어진 압축된 영상보다 다소 화질이 떨어지는 것을 특징으로 하는 동영상 전송방법.The compressed image of the first predetermined hierarchical type is a high quality image, and the compressed image of the second predetermined hierarchical type is somewhat lower in quality than the compressed image of the first predetermined hierarchical type. How to send a video.
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