KR100935493B1 - Apparatus and method for transcoding based on distributed digital signal processing - Google Patents
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Abstract
DSP 기반의 분산 트랜스코딩 장치 및 방법이 개시된다. 복수의 변환부 각각은 입력된 GOP 단위의 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 제2압축 표준으로 인코딩된 비트스트림으로 변환하여 출력한다. 호스트부는 외부로부터 입력된 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림으로부터 GOP 단위의 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 추출하여 복수의 변환부 중에서 선택된 변환부에 제공하고, 각각의 변환부로부터 입력된 제2압축 표준으로 인코딩된 비트스트림들을 시간순서에 맞게 정렬하여 출력한다. 본 발명에 따르면, 임의의 영상 압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 GOP 단위로 분할한 후 다수의 변환장치를 사용하여 트랜스코딩을 수행함으로써, 영상 압축 포맷의 변환에 소요되는 시간을 단축시켜 다양한 기기 및 환경에서 멀티미디어 데이터의 실시간 스트리밍 서비스가 가능하게 된다.
엠펙-2, H.264, 트랜스코딩, 비트스트림, 분산 처리
Disclosed are a DSP-based distributed transcoding apparatus and method. Each of the plurality of converters converts and outputs a bitstream encoded by the first compression standard in the input GOP unit into a bitstream encoded by the second compression standard. The host unit extracts the bitstream encoded by the first compression standard of the GOP unit from the bitstream encoded by the first compression standard input from the outside, and provides the bitstream encoded by the first compression standard to the selected transformer from among the plurality of transformers. The bitstreams encoded by the second compression standard are output in alignment in a time sequence. According to the present invention, by dividing a bitstream encoded by any video compression standard into GOP units and transcoding using a plurality of converters, it is possible to shorten the time required for converting a video compression format to various devices and Real-time streaming of multimedia data is possible in the environment.
MPEG-2, H.264, Transcoding, Bitstream, Distributed Processing
Description
본 발명은 DSP 기반 분산 트랜스코딩 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, MPEG-2 표준으로 인코딩된 영상을 H.264 표준으로 인코딩된 영상으로 변환하는 DSP 기반 분산 트랜스코딩 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a DSP-based distributed transcoding apparatus and method, and more particularly, to a DSP-based distributed transcoding apparatus and method for converting an image encoded in the MPEG-2 standard into an image encoded in the H.264 standard. will be.
영상 압축 표준으로 ITU-T 및 ISO/IEC에서 표준화한 엠펙-x 및 H.26x 계열이 있다. 영상 압축 분야에서 트랜스코딩은 동종(homogeneous) 포맷에서 공간 해상도, 프레임 레이트(frame rate), 비트 레이트(bit rate) 등을 변경하는 경우뿐 아니라, 소정 포맷으로 압축된 영상을 이종(heterogeneous) 포맷으로 변경하는 경우도 포함한다.Image compression standards include the MPEG-x and H.26x families, standardized by ITU-T and ISO / IEC. In the field of video compression, transcoding not only changes the spatial resolution, frame rate, bit rate, etc. from homogeneous format, but also the heterogeneous format of the image compressed in a certain format. This includes changes.
현재 제공되는 스트리밍(streaming) 서비스는 제한된 채널 용량을 가지는 무선랜(wireless local area network) 또는 CDMA(code-division multiple access)망 등에서 모바일 단말을 통해 제한된 공간 해상도 및 프레임 레이트 등으로 재생이 가능하다. 이러한 스트리밍 서비스의 제공을 위해서는 엠펙-x(즉, 엠펙-2 또는 엠펙-4)와 같은 기존의 영상 압축 포맷을 현재 영상 압축 분야에서 압축률이 높은 H.26x(즉, H.263 또는 H.264) 압축 포맷으로 변환시키는 트랜스코딩이 요구된다. 그러나 예를 들어 엠펙-2로 압축된 영상을 복호화한 후 H.264로 재부호화하는 이종 트랜스코딩에서 엠펙-2와 H.264의 구문(syntaxes), 움직임 벡터, 모드 정보 등이 상이하기 때문에, H.264로 재부호화시 복호화된 엠펙-2의 정보를 그대로 이용하기는 어렵다. 따라서 이종 트랜스코딩은 많은 연산량을 요구하며, 이종 트랜스코딩시 요구되는 많은 연산량은 실시간 스트리밍 서비스의 제한요소로 작용한다.Currently provided streaming services can be reproduced with limited spatial resolution and frame rate through a mobile terminal in a wireless local area network (CDMA) or a code-division multiple access (CDMA) network having limited channel capacity. In order to provide such a streaming service, existing video compression formats such as MPEG-x (ie, MPEG-2 or MPEG-4) can be replaced with H.26x (ie, H.263 or H.264) having a high compression rate in the field of current video compression. Transcoding to the compressed format is required. However, since heterogeneous transcoding that decodes MPEG-2 compressed video and then re-encodes H.264, syntaxes, motion vectors, and mode information of MPEG-2 and H.264 are different, When re-encoding with H.264, it is difficult to use the decrypted MPEG-2 information as it is. Therefore, heterogeneous transcoding requires a large amount of computation, and a large amount of computation required for heterogeneous transcoding acts as a limiting factor of the real-time streaming service.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 엠펙-2로 인코딩된 영상을 H.264로 변환에 소요되는 시간을 단축시켜 실시간 스트리밍 서비스의 제공이 용이한 비디오 시퀀스의 DSP 기반 분산 트랜스코딩 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.The present invention provides a DSP-based distributed transcoding apparatus and method for a video sequence that can easily provide a real-time streaming service by reducing the time required to convert an MPEG-2 encoded image to H.264. There is.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 엠펙-2로 인코딩된 영상을 H.264로 변환에 소요되는 시간을 단축시켜 실시간 스트리밍 서비스의 제공이 용이한 비디오 시퀀스의 DSP 기반 분산 트랜스코딩 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.The technical problem to be achieved by the present invention is to reduce the time required to convert MPEG-2 encoded video to H.264 to execute a DSP-based distributed transcoding method of a video sequence that is easy to provide a real-time streaming service on a computer The present invention provides a computer-readable recording medium having recorded thereon a program.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 분산 트랜스코딩 장치는, 입력된 GOP 단위의 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 제2압축 표준으로 인코딩된 비트스트림으로 변환하여 출력하는 복수의 변환부; 및 외부로부터 입력된 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 상기 GOP 단위의 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림으로 분할하여 상기 복수의 변환부 중에서 선택된 변환부에 제공하고, 각각의 변환부로부터 입력된 제2압축 표준으로 인코딩된 비트스트림들을 시간순서에 맞게 정렬하여 출력하는 호스트부;를 구비한다.A distributed transcoding apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem, a plurality of transformations for converting and outputting a bitstream encoded in the first compression standard of the input GOP unit into a bitstream encoded in the second compression standard part; And dividing the bitstream encoded by the first compression standard input from the outside into a bitstream encoded by the first compression standard of the GOP unit, and providing the converted bitstream to a converter selected from the plurality of converters, and inputting from each converter. And a host unit for sorting and outputting the bitstreams encoded by the second compression standard according to a time sequence.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 분산 트랜스코딩 방법은, (a) 외부로부터 입력된 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림로부터 GOP 단위의 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 추출하는 단계; (b) 복수의 변환 장치 중에서 상기 추출된 GOP 단위의 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 제2압축 표준으로 인코딩된 비트스트림으로 변환할 변환장치를 선택하는 단계; (c) 상기 선택된 변환장치가 상기 GOP 단위의 제1압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 제2압축 표준으로 인코딩된 비트스트림으로 변환하는 단계; 및 (d) 상기 제2압축 표준으로 인코딩된 비트스트림을 시간순서에 맞게 정렬하여 출력하는 단계;를 갖는다.In accordance with another aspect of the present invention, there is provided a distributed transcoding method comprising: (a) extracting a bitstream encoded with a first compression standard in GOP units from a bitstream encoded with a first compression standard input from the outside; Making; (b) selecting a converter to convert, from a plurality of converters, the bitstream encoded with the first compression standard in the extracted GOP unit into the bitstream encoded with the second compression standard; (c) the selected converter converting the bitstream encoded with the first compression standard in the GOP unit into the bitstream encoded with the second compression standard; And (d) sorting and outputting the bitstream encoded by the second compression standard in a time sequence.
본 발명에 따른 DSP 기반 분산 트랜스코딩 장치 및 방법에 의하면, 엠펙-2 비트스트림을 GOP(Group of Picture) 단위로 분할하여 엠펙-2 영상 압축 표준으로 인코딩된 영상을 엠펙-2 영상 압축 표준에 비해 50% 이상의 압축 성능을 가지는 H.264 영상 압축 표준으로 변환하는 복수의 변환장치에 할당하고, 각각의 변환장치가 변환을 수행하는 구성을 취함으로써, 영상 압축 포맷의 변환에 소요되는 시간을 단축시켜 다양한 기기 및 환경에서 멀티미디어 데이터의 실시간 스트리밍 서비스가 가능하게 된다. According to the DSP-based distributed transcoding apparatus and method according to the present invention, an MPEG-2 image compression standard is divided into MPEG-2 bitstreams by Group of Picture (GOP) to compare an MPEG-2 image compression standard to an MPEG-2 image compression standard. By assigning to a plurality of converters for converting to the H.264 video compression standard having a compression performance of 50% or more, and taking the configuration that each converter performs the conversion, it is possible to shorten the time required to convert the video compression format Real-time streaming of multimedia data is possible in various devices and environments.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 DSP 기반 분산 트랜스코딩 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of a DSP-based distributed transcoding apparatus and method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 DSP 기반 분산 트랜스코딩 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면이다.1 is a diagram showing the configuration of a preferred embodiment for a DSP-based distributed transcoding device according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 DSP 기반 분산 트랜스코딩 장치(100)는 호 스트부(110) 및 복수의 변환부(150-1 내지 150-n)로 구성된다. 호스트(110)부와 복수의 변환부(150-1 내지 150-1) 사이에는 유선 또는 무선 전송로를 통해 제어신호와 비트스트림이 입출력되며, 바람직하게는 PCI 버스가 호스트(110)부와 복수의 변환부(150-1 내지 150-1) 사이의 전송경로로 채용된다.Referring to FIG. 1, the DSP-based distributed
호스트부(110)는 입력된 엠펙-2 비트스트림을 GOP 단위로 분할하여 각각의 변환부(150-1 내지 150-n)에 제공하고, 각각의 변환부(150-1 내지 150-n)로부터 입력된 H.264 영상 스트림을 시간순서에 맞게 정렬하여 출력한다. 이러한 호스트부(110)는 입력 버퍼(115), GOP 추출부(120), 역다중화부(125), 다중화부(130), 출력 버퍼(135) 및 제어부(140)로 구성된다.The
입력 버퍼(115)에는 외부로부터 입력되는 엠펙-2 영상 압축 표준으로 인코딩된 비트스트림이 저장된다. The
GOP 추출부(120)는 입력 버퍼(115)에 저장되어 있는 엠펙-2 비트스트림의 헤더 정보를 파싱하여 비트스트림을 GOP 단위로 순차적으로 추출하여 역다중화부(125)로 출력한다. 엠펙-2 동영상은 복수의 GOP로 이루어지며, GOP는 엠펙으로 부호화된 영상 스트림 내의 연속적인 이미지의 그룹이다. 이러한 GOP는 I-프레임(Intra coded picture), P-프레임(Predictive coded picture) 및 B-프레임(Bidirectionally predictive coded picture)으로 이루어진다. I-프레임은 고정된 이미지에 대응하는 참조 이미지로 다른 형태의 프레임에 대해 독립적인 프레임이며, 각각의 GOP는 I-프레임으로 시작된다. P-프레임은 시간적으로 이전의 I-프레임 또는 P-프레임으로부터 얻어진 차분 정보를 포함하는 프레임이며, B-프레임은 시간적으로 이전 또는 이후의 I-프레임 또는 P-프레임으로부터 얻어진 차분 정보를 포함하는 프레임이다. 따라서 GOP 추출부(120)는 비트스트림에 포함되어 있는 I-프레임을 검출하여 각각의 GOP를 구성하는 프레임들을 역다중화부(125)로 출력한다. 역다중화부(125)는 GOP 추출부(120)로부터 입력된 각각의 GOP를 복수의 변환부(150-1 내지 150-n) 중에서 제어부(140)에 의해 선택된 변환부에 제공한다. The GOP
다중화부(130)는 각각의 변환부(150-1 내지 150-n)로부터 H.264 비트스트림을 입력받아 제어부(140)의 제어에 의해 시간순서에 따라 출력 버퍼(135)로 출력한다. 출력 버퍼(135)에는 시간순서에 따라 정렬된 H.264 비트스트림을 저장장치(미도시)에 저장하거나 유선 또는 무선 통신망을 통해 전송한다.The
제어부(140)는 역다중화부(125)에 의한 변환부(150-1 내지 150-n)로의 GOP 단위의 엠펙-2 비트스트림의 제공동작을 제어한다. 이를 위해 제어부(140)는 각각의 변환부(150-1 내지 150-n)의 변환동작 수행상황을 관리하며, GOP 추출부(120)에 의해 추출되어 역다중화부(125)로 입력된 GOP 단위의 비트스트림의 식별정보 및 해당 GOP 단위의 비트스트림이 제공된 변환부(150-1 내지 150-n)의 식별정보를 관리한다. 또한 제어부(140)는 다중화부(130)로 입력된 H.264 비트스트림을 제공한 변환부 및 다중화부(130)로 입력된 H.264 비트스트림에 대응하는 GOP의 식별정보를 기초로 다중화부(130)가 복수의 변환부(150-1 내지 150-n)로부터 제공받은 H.264 비트스트림을 시간순서에 의해 출력 버퍼(135)로 출력하도록 제어한다. 이러한 제어부(140)의 제어동작에 의해 GOP 단위의 엠펙-2 비트스트림을 H.264 비트스트림으로 변환하는 변환부(150-1 내지 150-n)를 최대한 효율적으로 활용할 수 있으며, 변 환된 비트스트림이 시간순서에 의해 정렬될 수 있다.The
변환부(150-1 내지 150-n)는 GOP 단위의 엠펙-2 비트스트림을 H.264 비트스트림으로 변환한다. 각각의 변환부(150-1 내지 150-n)는 모두 동일한 구성을 가지며, 디코딩 버퍼(155), 엠펙-2 디코더(160), H.264 인코더(165) 및 스트림 버퍼(170)로 구성된다. 이러한 변환부(150-1 내지 150-n)는 별도의 칩으로 제조되거나, 범용컴퓨터, 이동통신단말장치, PDA 등과 같은 단말장치에 구비된 DSP(Digital signal processing) 칩에 포팅되는 소프트웨어로 제작될 수 있다.The converters 150-1 to 150-n convert the MPEG-2 bitstream in a GOP unit into an H.264 bitstream. Each of the conversion units 150-1 to 150-n has the same configuration and is composed of a
디코딩 버퍼(155)에는 호스트부(110)로부터 입력된 GOP 단위의 엠펙-2 비트스트림이 저장된다. 엠펙-2 디코더(160)는 GOP 단위의 엠펙-2 비트스트림을 복호하여 원영상을 복원한다. H.264 인코더(165)는 엠펙-2 디코더(160)에 의해 복원된 원영상을 H.264로 부호화한다. 스트림 버퍼(170)는 H.264로 부호화된 비트스트림을 호스트부(110)에 제공한다. 이러한 변환부(150-1 내지 150-n)의 구성요소 중에서 엠펙-2 디코더(160) 및 H.264 인코더(165)의 상세한 구성 및 기능은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상을 지식을 가진 자라면 익히 알 수 있는 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.The
도 2는 본 발명에 따른 DSP 기반 분산 트랜스코딩 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the DSP-based distributed transcoding method according to the present invention.
도 2를 참조하면, GOP 추출부(120)는 입력 버퍼(115)에 저장되어 있는 엠펙-2 비트스트림의 헤더 정보를 파싱하여 비트스트림을 GOP 단위로 순차적으로 추출하여 역다중화부(125)로 출력한다(S200). 역다중화부(125)는 GOP 추출부(120)로부 터 입력된 각각의 GOP를 PCI 버스를 통해 복수의 변환부(150-1 내지 150-n) 중에서 제어부(140)의 제어신호에 의해 변환 동작을 완료한 변환부에 제공한다(S210). 엠펙-2 디코더(160)는 디코딩 버퍼(155)에 저장되어 있는 GOP 단위의 엠펙-2 비트스트림을 복호하여 원영상을 복원한다(S220). H.264 인코더(165)는 엠펙-2 디코더(160)에 의해 복원된 원영상을 H.264로 부호화한다(S230). 스트림 버퍼(170)는 PCI 버스를 통해 H.264로 부호화된 비트스트림을 다중화부(130)에 제공한다(S240). 다중화부(130)는 제어부(140)의 제어에 의해 각각의 변환부(150-1 내지 150-n)로부터 제공된 H.264 비트스트림을 시간순서에 따라 출력 버퍼(135)로 출력한다(S250). 출력 버퍼(135)는 시간순서에 따라 정렬된 H.264 비트스트림을 저장장치(미도시)에 저장하거나 유선 또는 무선 통신망을 통해 전송한다(S260).Referring to FIG. 2, the GOP
이상의 설명에서 엠펙-2 영상 압축 표준에 의해 인코딩된 비트스트림을 H.264 영상 압축 표준의 비트스트림으로 변환하는 예에 대해 설명하였으나, 본 발명은 엠펙-2 영상 압축에 의해 인코딩된 비트스트림을 H.264외에 다른 영상 압축 표준의 비트스트림으로 변환하는 경우에도 적용될 수 있다. 이 경우 변환부의 H.264 인코더가 다른 영상 압축 표준으로 부호화하는 인코더로 대체된다.In the above description, an example of converting a bitstream encoded by the MPEG-2 video compression standard into a bitstream of the H.264 video compression standard has been described. In addition to .264, it may be applied to converting into a bitstream of other video compression standards. In this case, the H.264 encoder of the converter is replaced by an encoder encoding with another video compression standard.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like, and may also be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission over the Internet). Include. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
도 1은 본 발명에 따른 DSP 기반의 분산 트랜스코딩 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 도면, 그리고,1 is a diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a DSP-based distributed transcoding device according to the present invention, and
도 2는 본 발명에 따른 DSP 기반의 분산 트랜스코딩 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.2 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the DSP-based distributed transcoding method according to the present invention.
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