KR100388502B1 - 복수 채널의 동영상 전송이 가능한 인터넷 방송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다수의 사용자에게 복수 채널의 동영상 데이터를 빠른 속도로 전송할 수 있는 인터넷 방송 시스템 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 본 발명의 인터넷 방송 시스템은, 입력받은 2개 이상의 복수 채널 동영상 신호에 대하여 각각 그 헤더에 채널 정보를 포함하는 디지털 신호로 변환하는 동영상 신호 입력부; 상기 2개 이상의 복수 채널 디지털 동영상 신호 각각에 대응하는 복수개의 메모리를 포함하고, 상기 복수개의 메모리는 상기 각 헤더에 포함된 채널 정보를 기준으로 대응하는 채널의 디지털 동영상 신호를 저장하며, 각 메모리에 저장된 디지털 동영상 신호와 새로 입력된 해당 채널의 디지털 동영상 신호의 차이점을 압축 및 부호화하는 동영상 신호 부호화부; 및 상기 압축 및 부호화된 상기 2개 이상의 복수 채널 디지털 동영상 신호를 UDP/IP 전송 규약에 따라 온라인상에 전송하는 스트리밍 서버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복수 채널 동영상 전송 장치; 상기 디지털 동영상 신호를 요청하기 위해 접속한 클라이언트 시스템에 웹 페이지를 전송하고, 상기 스트리밍 서버의 주소를 알려주어 상기 클라이언트 시스템과 스트리밍 서버를 인터페이싱 하는 웹서버; 및 상기 스트리밍 서버로부터 출력된 상기 디지털 동영상 신호를 입력받아 복수개의 클라이언트 시스템에게 중계, 전송하는 미디어 서버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

복수 채널의 동영상 전송이 가능한 인터넷 방송 시스템{Internet broadcasting system which can transmits multi-channel moving pictures}

본 발명은 인터넷 방송 시스템에 관한 것으로, 특히 복수 채널의 동영상 전송이 가능한 인터넷 방송 시스템에 관한 것이다.

최근 복수 개의 동영상을 동시에 시청해야 할 필요성이 늘고 있다. 가령 공장의 비젼 시스템의 경우, 공장 곳곳에 여러 개의 카메라를 설치하고 여기서 전송되는 복수 개의 동영상을 인터넷등을 통해 원격지에서 전송받아 감시한다든지, 복수 개의 인터넷 동영상 컨텐츠를 많은 수의 시청자에게 동시에 전송하는 것 등이다. 이것은 기본적으로 동영상 데이터를 전송하는 것이므로 데이터 부호화, 압축 및 전송과 재생에 있어서 기존의 정지 영상 전송과 다른 점이 많으며, 특히 복수 개의 동영상을 동시에 전송해야 하므로 단일 영상이 전송되는 단일 채널 시스템과도 많이 다르다.

종래의 동영상 전송 기술은 크게 두 가지로 대별된다. 즉, JPEG(Joint Photographic Coding Experts group) 등의 정지 영상을 압축하여 일정한 시간 간격을 두고 재전송하며, 수신측에서는 이를 다시 복호화하여 웹 브라우져를 통해 정지 영상의 연속 화상을 볼 수 있게 하는 기술과, 스트리밍 방식의 인터넷 방송 기술로나눌 수 있다.

JPEG기술은 입력되어 들어오는 동영상 데이터를 정지 영상 압축 표준인 JPEG으로 압축하여 일정한 시간 간격을 두고 정해진 이름의 파일로 갱신하여 저장한다. 이렇게 저장된 파일은 웹 서버의 파일 전송 기능을 이용하여 전송된다. 클라이언트 쪽에는 웹 브라우져를 사용하여 전송되어 오는 파일을 웹 브라우져에 내장된 JPEG 디코더를 이용하여 복원한다. 이러한 구성은 정지영상을 위한 전송 기술을 동영상에 이용한 것으로서, 프레임 레이트(frame rate)가 현저하게 떨어지므로 화질은 우수하나 전송 속도면에서 불리하며, 특히 다수의 사용자에게 똑같은 영상을 전송할 때 더욱 문제가 된다.

도 1은 종래의 JPEG 기술을 사용하는 웹 카메라 서버 장치의 하드웨어 구성을 보인 것으로, 웹 카메라 서버 장치는 인터넷으로 클라이언트 PC 와 연결되어 동영상 데이터를 전송하는 장치이다. 도 2는 상기 구성을 기능 블록으로 다시 나타낸 것으로서 클라이언트 PC에서는 웹 브라우져가 작동하여 HTTP 프로토콜이라는 전송 규약으로 웹 카메라 서버 장치에 내장된 웹 서버에 접속한다. 웹 서버는 미리 지정된 웹 페이지를 클라이언트 PC의 웹 브라우져로 전송한다. 이 웹 페이지는 HTML 형식으로 만들어진 것으로 이 안에 특정한 이름의 JPEG 파일이 연결되어 있다. 상기 웹 서버는 웹 페이지와 함께 이 JPEG 파일도 웹 브라우져로 전송한다. 클라이언트 PC의 웹 브라우져에서는 자체로 내장된 JPEG 디코더를 구동하여 이 파일을 복호하여 영상을 출력한다. 여기까지는 일반적인 정지 영상을 전송하는 것과 동일하다. 웹 카메라 서버는 여기에 JPEG 인코더 기능을 추가하여 입력되는 동영상 신호를JPEG으로 부호화한 뒤, 상기 JPEG 파일을 정기적으로 갱신하고 이 JPEG 파일을 갱신때마다 전송한다. 웹 브라우져는 이렇게 보내진 갱신된 파일을 복호하여 영상을 출력하므로, 결국 정지 영상의 연속적인 프레임에 의해 동영상이 만들어지는 것이다. 그러나 이러한 파일 전송 방식은, 전술한 바와 같이 통신 대역폭의 한계상 기본적으로 갱신되는 프레임 레이트에 제한이 있다. 또한 HTTP 전송 규약은 인터넷 프로토콜 중 TCP/IP 라는 전송 규약을 사용하는데, 이 전송 규약은 파일 전송의 에러를 항상 체크하고 에러가 있으면 다시 전송하는 방식이다. 구체적으로는 도 3에 나타낸 바와 같이, 전송해야 하는 데이터를 패킷으로 나누고 하나의 패킷을 전송한 다음, 클라이언트로부터 패킷을 성공적으로 받았다는 신호를 받아야만 다음 패킷을 전송하며, 그렇지 않으면 해당 패킷을 재전송한다. 이러한 전송 방식은 속도의 저하뿐만 아니라 복수의 클라이언트에 전송할 경우, 이 중 하나의 클라이언트만이라도 수신 실패가 일어날 경우에도 그 패킷을 다시 재전송해야 하므로 다른 클라이언트들도 수신에 지연이 발생한다. 이러한 문제점으로 인해 종래의 웹 카메라 서버 장치들은 원활한 전송 기능을 수행하기 위해서 동시 접속자 수를 제한하므로, 다수 사용자에게 사용하기에는 적당하지 않다. 더구나, 전술한 바와 같이 프레임 레이트도 뒤떨어지는 단점을 안고 있다.

프레임 레이트를 향상시킨 동영상 전송 기술로는 인터넷 방송 기술이 있는데, 이는 인코딩 장치에서 동영상 데이터를 파일로 저장하지 않고 스트리밍 기법을 이용하여 클라이언트 시스템에 바로 전송하는 기술이다. 클라이언트 시스템에서는 전송되어 오는 동영상 데이터를 버퍼 메모리 등에 임시 저장하였다가, 액티브엑스나 플러그 인 형태의 디코딩 프로그램을 구동시켜 복호한 다음 동영상을 출력한다. 특히, 이 방법에서는 전술한 JPEG 방식을 사용하지 않고 MPEG(Moving Pictures Expert Group) 방식을 채용하여 동영상을 전송할 수 있는데, 이는 JPEG 방식처럼 화상 프레임 전체를 한 컷씩 압축하여 전송하는 것이 아니라, 선행 화상과 후행 화상을 대비하여 차이가 크게 나는 화상 부분만 전송하는 방식으로, 데이터 전송량을 획기적으로 줄일 수 있는 방법이다.

도 4는 복수의 클라이언트에 대한 전송을 위해 전술한 MPEG방식을 채용한 인터넷 방송 시스템을 도시한 것이다. 이 시스템에서는 동영상의 부호화를 주로 담당하는 인코딩 서버와, 인코딩 서버로부터 데이터를 받아 복수의 클라이언트에게 중계하는 미디어 서버가 구분된다. 이 미디어 서버는 복수의 클라이언트에게 똑같은 데이터를 전송하기 위해 이용되는 것이다. 또 웹 페이지를 전송하는 웹 서버도 분리되는 것이 일반적이다. 도 5는 상기 구성의 기능별 블록도를 보인 것이다. 클라이언트 PC에서 웹 브라우져가 작동하여 웹 서버로부터 웹 페이지를 전송받고 이것에서 동영상 전송을 위한 미디어 서버 혹은 인코딩 서버의 인터넷 주소를 얻어 이곳으로 접속을 한다. 인코딩 서버에는 간단한 스트리밍 서버가 구동되는데, 접속된 클라이언트 시스템의 수가 많지 않을 때는 이 스트리밍 서버가 직접 클라이언트쪽으로 데이터를 전송할 수도 있지만, 접속 수가 많아지면 그 중간의 미디어 서버로 보내 이 미디어 서버가 중계를 담당하게 할 수도 있다. 즉, 인코딩 서버는 동영상의 부호화에 시스템 자원을 많이 사용하기 때문에 제한된 수의 클라이언트만을 연결할 수 있으므로 복수의 클라이언트를 연결시키기 위해서는 중간의 미디어 서버를 두어 이곳에서 복수의 클라이언트로 중계를 담당하게 한다.

스트리밍 전송에는 RTP(real time protocol)전송 규약에 따라 데이터를 전송하는데, 이것은 인터넷 프로토콜 중 UDP(User datagram protocol)/IP 전송 규약에 기반하고 있다. UDP/IP 전송 규약은 도 6에 나타낸 바와 같이 전송할 데이터를 패킷으로 구분하여 클라이언트 쪽에 전송하지만, TCP/IP 전송과는 달리 클라이언트 시스템으로부터의 수신 성공 여부를 체크하지는 않는다. 따라서 아무리 많은 수의 클라이언트 시스템이 연결된다해도 수신 실패로 인한 재전송은 하지 않는다. 클라이언트 시스템에서는 도 5에 나타낸 바와 같이 전송된 데이터를 별도의 디코더 프로그램으로 복호한 다음 영상을 출력한다. 이때 전송된 데이터는 클라이언트 PC의 버퍼에 저장되어 일정한 양이 모인 다음에 복호를 시작하게 되는데, 이것을 버퍼링이라고 하며 전송된 데이터가 정확하게 재생되기 위해서는 이 버퍼에 데이터의 언더 플로우나 오버 플로우를 발생하지 않아야 한다. 이러한 버퍼 상태는 별도의 RTCP(real-time transport control protocol) 전송 규약에 의해 인코딩 서버나 미디어 서버 단으로 피드백 된다. 이 전송 규약은 간략화를 위해 도면에 표시하지는 않았다.

상기와 같은 종래의 동영상 전송 기술은 기본적으로 단일 채널 동영상 전송을 전제로 하고 있으므로, 복수 개의 동영상을 동시에 전송하는 복수 채널 동영상 전송을 위해서는 새로운 방식의 동영상 압축 및 전송이 필요하다. 즉, 단일 채널의 경우 데이터 복호화 및 압축 전송에 쓰이는 부호화기 및 복호화기 등이 단일 채널에 적합토록 구성되어 있으므로, 둘 이상의 복수 채널 동영상이 순차적으로 입력될경우, 전후 데이터가 서로 다른 채널의 전혀 다른 영상 신호이므로, 기존 JPEG 방식이나 기존 MPEG 데이터 방식으로는 이러한 복수 채널의 데이터를 처리할 수 없게 된다. 따라서 이러한 데이터를 처리하기 위해서는 기존의 단일 채널의 그것과는 다른 복수 채널용 코덱(부호화기, 복호화기)의 구성이 요구된다.

본 발명은 다수의 사용자에게 복수 채널의 동영상 데이터를 빠른 속도로 전송할 수 있는 방송 시스템 구성을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 다수의 전송 장치에서 다수의 사용자에게 효과적이면서 빠른 속도로 복수 채널의 동영상 데이터를 전송할 수 있는 방송 시스템 구성을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

도 1은 종래의 웹 카메라 서버 장치의 하드웨어 시스템 구성도

도 2은 종래의 웹 카메라 서버 장치의 기능 블럭도

도 3은 종래의 웹 카메라 서버 장치의 전송규약(프로토콜) 개념도

도 4는 종래의 인터넷 방송 장치의 하드웨어 구성도

도 5는 종래의 인터넷 방송 장치의 기능 블럭도

도 6은 종래의 인터넷 방송 장치의 전송 규약 개념도

도 7은 본 발명의 동영상 전송 장치의 하드웨어 구성도

도 8은 본 발명의 동영상 전송 장치의 기능 블록도

도 9는 본 발명 전송 장치의 단일 부호화기의 구성도

도 10은 본 발명 전송 장치의 병렬 복수 부호화기의 구성도

도 11은 본 발명 전송 장치의 복수 채널 부호화기의 구성도

도 12는 본 발명 전송 장치의 복수 채널 복호화기의 구성도

도 13은 복수의 클라이언트를 대상으로 하는 본 발명에서의 인터넷 방송 구성도 일례

도 14는 복수의 동영상 전송 장치 및 복수의 클라이언트로 구성된 인터넷 방송 시스템의 구성도 일례

도 15는 본 발명의 리다이렉션 기능의 구성도

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 복수 채널 동영상 전송 장치는, 입력받은 2개 이상의 복수 채널 동영상 신호를 헤더에 채널 정보를 포함하는 디지털 신호로 변환하는 동영상 신호 입력부와, 상기 동영상 신호 입력부로부터 인가받은 상기 2개 이상의 복수 채널 디지털 동영상 신호를 압축 및 부호화하는 동영상 신호 부호화와, 상기 동영상 부호화부로부터 인가받은 압축 및 부호화된 상기 2개 이상의 복수 채널 디지털 동영상 신호를 UDP/IP 전송 규약에 따라 온라인상에서 전송하기 위한 스트리밍 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 상기 동영상 신호 부호화부는 상기 2개 이상의 복수 채널 동영상 신호 각각에 대응하는 복수 개의 부호화기를 포함하고, 상기 복수 개의 부호화기는 대응하는 채널의 동영상 신호를 압축 및 부호화하거나, 상기 2개 이상의 복수 채널 동영상 신호 각각에 대응하는 복수 개의 메모리를 포함하면서 상기 복수 개의 메모리가 상기 헤더에 포함된 채널 정보를 기준으로 대응하는 채널의 동영상 신호를 저장하고 이로부터 전송데이터들을 채널별로 구분하여 비교하여 압축, 전송하도록 할 수도 있다. 상기 동영상 신호 입력부는 복수개의 채널을 처리하도록 병렬로 구성되며 부호화 부는 병렬로 구성하거나 시간적으로 나누어 각 채널을 돌아가면서 처리한다. 또한 상기 스트리밍 서버에 더하여 동영상 신호를 요청하기 위해 접속한 클라이언트 시스템에 웹 페이지를 전송하고, 상기 스트리밍 서버의 주소를 알려주어 상기 클라이언트 시스템과 스트리밍 서버를 인터페이싱시키는 웹 서버를 추가로 포함시킨 방송 시스템을 구성할 수 있다. 또한, 이에 더하여 상기 복수 채널 동영상 전송 장치의 전원 상태, 동영상 채널 수, 식별 정보 중 하나 이상의 정보를 상기 웹 서버에 전송하여 상기 웹 서버가 추가로 상기 전송 장치의 상황을 상기 클라이언트 시스템에 전송하도록 하기 위한 시그널링 서버를 포함시켜 전송 장치의 상태를 항상 업데이트 시킴으로써 전송 에러를 줄이도록 할 수 있다. 만약, 전송 장치가 두 개 이상의 다수 개가 사용된다면, 시그널링 서버는 대응하는 복수 채널 동영상 전송 장치의 전원 상태, 동영상 채널 수, 식별 정보 중 하나 이상의 정보를 전송하고, 상기 다수 개의 시그널링 서버로부터전송받은 정보를 바탕으로 각 전송 장치들의 상황을 데이터베이스화하고, 이 데이터베이스의 정보를 상기 웹 서버에 전송하여 상기 웹 서버가 상기 전송 장치들의 상황을 추가로 상기 클라이언트 시스템에 전송하도록 하기 위한 디렉토리 서버를 더 포함시킨 방송 시스템을 구성할 수 있다.

또한 다수의 클라이언트 시스템에 향상된 속도로 데이터를 전송하기 위해서, 상기 스트리밍 서버로부터 출력된 상기 디지털 동영상 신호를 입력받아 복수의 클라이언트에게 중계, 전송하기 위한 미디어 서버를 추가로 포함할 수 있으며, 이 미디어 서버와 전송 장치간의 로드 분담을 위해서, 소정의 클라이언트 접속 수 및 소정의 전송 데이터 대역폭 중 어느 하나 이상을 초과하기 전에는 상기 복수 채널 동영상 전송 장치에서 상기 클라이언트 시스템으로 직접 상기 동영상 신호를 전송하고, 상기 소정의 클라이언트 접속 수 및 소정의 전송 데이터 대역폭 중 어느 하나 이상을 초과하면 상기 미디어 서버에서 상기 클라이언트 시스템으로 상기 동영상 신호를 전송하도록 하는 리다이렉션 기능을 추가로 포함할 수 있다. 상기 동영상 신호 부호화는 MPEG4 규격을 바탕으로 부호화할 수 있다.

추가로 상기 전송 장치들은 동영상 부호화로부터 인가받은 압축 및 부호화된 동영상 신호를 인터넷으로 송출하는 네트워크 인터페이스부 및 상기 각 기능 블록을 제어하여 압축 및 전송 기능을 수행하는 제어부를 구비하여, 전술한 기능들을 효과적으로 수행토록 할 수 있다. 또한 이로한 서버 시스템들은 하드웨어적인 구성 뿐 아니라 소프트웨어적인 구성으로도 가능함은 물론이다.

이하에서 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동영상전송 장치 및 인터넷 방송 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명이 미디어 서버가 없는 스탠드 얼론 형태로 이용될 때의 하드웨어 구성도를 보인 것이며, 도 8은 도 7의 기능들을 블록도로 나타낸 것이다. 도 8에서 클라이언트 쪽의 웹 브라우져는 본 발명의 장치에 내장된 웹 서버에 접속하여 웹 페이지를 전송 받는다. 이때는 통상의 HTTP 전송 규약이 사용된다. 이후 동영상 데이터의 전송에는 웹 카메라 서버 등에서와는 다르게 스트리밍 서버가 동작하여 RTP 전송 규약에 따라 동영상 데이터를 전송한다. 이 때의 데이터는 각 채널별로 별도의 식별 정보가 부가되어 클라이언트 쪽의 디코더는 원하는 채널 혹은 전 채널을 구분하여 복호한 뒤 출력한다.

본 발명의 장치는 기본적으로 두 개 이상의 동영상을 받아 처리할 수 있는 시스템으로, 하나의 장치로 복수의 채널을 처리할 수 있게 되어 있다. 2개 이상의 복수 채널을 부호화(인코딩) 혹은 복호화(디코딩) 하기 위해서는 전술한 바와 같이 이를 처리할 수 있는 부호화기 및 복호화기가 필요하다. 이를 위한 구성예는 다양하지만, 크게는 부호화 방법을 정지 영상용 부호화 방식을 사용하느냐와 동영상용 부호화 방식을 사용하느냐로 구분된다.

정지 영상용 부호화 방식을 사용할 경우는 단일 채널용 부호화기 하나를 사용하는 방법도 가능하다. 먼저 이것에 대해 설명하면, 정지 영상용 부호화 방식은 입력되는 영상 하나 하나를 정지 영상으로 간주하여 부호화 하는 방식으로, 이는 현재 부호화하는 영상 자체만을 처리하는 것이므로 단일 영상용 부호화기에 복수 채널의 영상을 순차적으로 입력해서 부호화 한 다음, 다시 복호화하여 각 채널별로영상을 표시하면 된다. 이러한 정지 영상 부호화 방법으로는 JPEG이 대표적이다. JPEG 부호화 방식은 영상을 매크로 블록이라는 16x16 화소의 블록으로 잘게 나누고 이것을 다시 4개의 8x8 블록으로 나눈 다음, 각각 DCT(Discrete Cosine Transformation) 변환을 수행하여 주파수 영역에서의 에너지 집중을 이루게 하고, 이를 양자화 하여 고주파 성분의 데이터를 제거하는 방법으로 압축을 수행한다. 이 때 각 채널의 부호화 데이터에는 각 채널을 식별할 수 있는 정보가 헤더 정보에 포함되며, 복호기에서는 이 헤더 정보를 분석하여 채널 번호를 판별한 다음 복호해서 해당 채널을 표시하는 영역에 영상을 출력한다.

도 9는 이러한 단일 채널 영상용 부호화기를 사용하여 복수 채널의 영상을 처리하는 방법을 모식적으로 나타낸 것이다. 먼저 복수 개의 카메라로부터 입력되는 영상 데이터는 헤더 정보에 채널을 식별할 수 있는 데이터가 포함된다. 이 데이터들은 각각 단일 부호화기로 입력되고, 여기서 부호화되어 전송되게 된다.

하지만 이렇게 단일 채널의 부호화기를 사용하는 경우는 부호화하는 영상의 처리 속도가 단일 채널 부호화기가 처리할 수 있는 속도와 같다. 예를 들어 초당 30 프레임을 처리할 수 있는 단일 채널 부호화기를 사용한 경우, 4 채널 입력 영상을 부호화 할때는 각 채널당 7.5 프레임만을 처리할 수 있다. 그러므로 각 채널별로 보다 자연스러운 영상을 얻기 위한 초당 30프레임 이상의 데이터를 원한다면 현재의 단일 부호화기로는 이를 전부 처리할 수는 없게 된다.

본 발명에서는 상기의 단점을 해결하기 위해서 단일 채널 부호화기를 병렬로 이용하는 시스템 구성 및 방법을 제시한다. 도 10은 병렬로 연결된 복수 개의 단일채널 부호화기를 사용한 실시예를 보여주고 있다. 즉, 복수 개의 영상 신호 각각에 대응하는 복수 개의 부호화기가 구비되고, 각각은 단일의 영상 신호 및 단일의 부호화기처럼 작동하며 부호화된 각 신호는 채널 식별자를 가진 상태로 시스템 부호화 단계를 거쳐 전송되게 된다. 이 경우, 데이터 흐름의 병목이었던 부호화기가 채널별로 각각 존재하므로 초당 30 프레임을 처리할 수 있어 전술한 문제점을 해결할 수 있게 된다.

또 다른 구성은 동영상 부호화기를 사용하는 것이다. 동영상 부호화기는 정지 영상 부호화기와는 달리, 복수 채널에 현재 사용되는 단일 채널용 부호화기를 사용할 수 없다. 동영상에서의 주 압축방법은 현재 영상과 바로 이전, 혹은 이후 영상과의 연관성을 제거하는 방법으로 수행된다. 구체적으로는 현재 영상을 16x16 의 매크로 블록으로 잘게 나누고 이 매크로 블록이 이전 혹은 이후 영상에서 한정된 범위내의 구역과 같은 데이터인지 아닌지를 판별하여 그 같은 정도에 따라 압축을 수행한다. 즉, 완전히 같은 경우에는 그 매크로 블록에 대해서는 전혀 부호화를 수행하지 않고, 비슷한 경우는 그 차이만을 부호화 하고, 완전히 다른 경우에 한해서 전체 매크로 블록을 부호화한다. 부호화 하는 방법은 정지 영상에서 행하는 DCT 변환 및 양자화 기법을 이용한다. 이 동영상 부호화 방법의 대표적인 방식이 MPEG1, MPEG2 그리고 MPEG4 이다. 이러한 동영상 부호화 방식은 현재 영상의 부호화가 끝나면 그 영상을 임시 버퍼에 저장하여 놓은 다음, 이후 영상의 부호화시에 비교 영상으로 사용한다. 따라서 단일 채널용 부호화기에 복수 채널의 데이터를 순차적으로 입력하면 앞뒤 영상들 간의 연관성이 없기 때문에 매번 모든 블록을 부호화하므로 동영상 부호화의 이점을 살리지 못하고 정지 영상 부호화 방식을 채택한 경우와 비슷하게 된다.

따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 도 11 내지 도 12와 같은 복수 채널용 부호화/복호화기를 개발하였다. 도 11의 부호화기는 단일 채널 부호화기와는 달리, 현재 영상을 저장할 수 있는 버퍼 메모리를 각 채널별로 구비한 것을 특징으로 한다. 즉, 제1 채널의 제1 영상(P1)은 B1 메모리에, 제2 채널의 제 1영상(P2)은 B2 메모리에 보관하는 방식으로 각 채널별 데이터를 버퍼 메모리에 보관한 다음, 제1 채널의 제2 영상 데이터가 입력되면 이것을 B1 메모리에 보관된 제1 영상 데이터와 비교하여 연관성를 살핀 후, 차이점만을 부호화하여 전송하고, 제2 채널의 제2 영상 데이터가 입력되면 B2 메모리에 입력된 데이터를 비교하는 방식으로 작동함으로써, 복수 채널 데이터를 전송함에도 하나의 동영상 부호화기를 이용할 수 있도록 하는 것이다. 도 12의 복호화기 역시 복수 개의 버퍼 메모리를 가지고, 동일한 방식으로 영상 데이터를 복호화한다. 이러한 구성을 가진 부호화기/복호화기를 본 발명자들은 복수 채널용 부호화기/복호화기라 칭한다.

이하에서는 본 발명자들이 발명한 상기 복수 채널용 부호화기/복호화기를 채용한 멀티 채널 동영상 전송 장치를 사용한 방송 시스템의 구체적 실시예를 설명토록 한다.

도 13은 복수의 클라이언트 접속을 위해 웹 서버와 미디어 서버가 별도의 장치로 분리되어 동작할 경우에 있어서 본 발명의 장치를 이용하는 시스템의 구성도이다. 여기서는 시그널링 서버가 동작하여 웹 서버에게 대응하는 전송 장치의 전원상태, 연결 가능 여부, 본 발명 장치의 식별 번호, 데이터 입력 유무 등을 BMSP (Brans Media Service Protocol) 전송 규약에 따라 웹 서버로 전송한다. 여기서 "BMSP 전송 규약"이란 본 발명자들이 개발한 고유한 방식의 프로토콜로서, 시그널링 서버의 작동 규약을 OSI(Open System International) 7계층의 상위 계층에 포함한 것이다. 이 BMSP는 TCP/IP 기반하에 만들어진다.

웹 서버는 이러한 정보에 따라 최적화된 웹 페이지를 만들고 이를 클라이언트가 접속될 때마다 전송한다. 클라이언트에서는 상기 웹 페이지에서 미디어 서버의 인터넷 주소를 얻어 접속을 하면 미디어 서버는 본 발명의 전송 장치에서 전송되어온 동영상 데이터를 받아 이를 복수의 클라이언트들에게 중계한다. 본 발명의 전송 장치에서는 미디어 서버로만 전송을 하면 되므로 복수의 클라이언트 연결에 따른 부하는 걸리지 않는다.

도 14는 본 발명의 전송 장치를 복수개로 하고 클라이언트 또한 수백 혹은 수천을 가정하는 분산된 환경에서의 동영상 방송 시스템에 대한 구성도이다. 예를 들어 하나의 도시 혹은 전국에 산재한 유치원들에 본 발명의 장치를 설치하고 중앙의 IDC(Internet Data Center) 등에 디렉토리 서버, 웹 서버 그리고 미디어 서버를 설치하여 운영하는 것이나, 큰 규모의 공장 곳곳에 본 발명의 동영상 전송 장치를 설치하고 이를 인터넷 상에서 복수의 외부인이 연결하여 볼 수 있는 등의 응용이 가능하다. 이러한 구조에서는 우선 각 전송 장치의 시그널링 서버들이 각 장치들의 전원 상태, 동작 여부, 각 장치들의 식별 정보 등을 중앙의 디렉토리 서버에 전달하여 이를 데이터베이스화 한다. 웹 서버는 이러한 데이터베이스에서 필요한 정보를 얻어 적절한 웹 페이지를 구성한다. 상기 시그널링 서버들은 자신이 속한 전송 장치들의 상태를 데이터베이스에 계속적으로 업데이트하며, 이것이 업데이트 되지 않아서 전송 장치의 스트리밍 서버를 찾지 못하거나 기타 현재 상황을 반영하지 못하는 경우가 적절치 못한 웹 페이지를 구성한 상황이 된다.

복수의 클라이언트들은 이 웹 페이지에 접속하여 자신이 원하는 곳의 미디어 서버 인터넷 주소와 필요한 정보를 얻어 미디어 서버에 연결한다. 미디어 서버에서는 이러한 정보를 바탕으로 해당하는 전송 장치의 동영상 데이터를 중계한다. 이러한 과정을 통하여 복수의 전송 장치와 복수의 클라이언트가 연결되어 하나의 인터넷 방송 시스템을 구성한다.

도 15는 본 발명 인터넷 방송 시스템에 리다이렉션(re-direction) 기능을 구현한 것이다. 인터넷 방송 시스템에서는 복수의 전송 장치와 복수의 클라이언트가 모두 중앙의 미디어 서버를 통하여 연결된다. 따라서 이 미디어 서버에 걸리는 부하가 막대해지고 이를 해결하기 위한 방법으로 로드 밸런싱 기술이 사용된다. 이 기술은 여러 대의 미디어 서버를 준비해 두고 하나의 서버에 걸리는 부하가 일정 정도를 넘어가면 다른 여분의 미디어 서버가 동작하여 부하를 나누어 분담하는 것이다. 이러한 방법은 종래의 인터넷 방송 시스템에서 많이 사용한다. 본 발명의 동영상 전송 장치를 이용한 인터넷 방송 시스템도 이러한 방법을 사용할 수 있다. 본 발명에서의 리다이렉션 기능은 복수의 전송 장치라는 특수한 상황을 고려한 것이다. 즉, 종래의 인터넷 방송은 하나의 전송 장치에 복수의 사용자가 접속하는 형태였다. 그러나 본 발명이 대상으로 하는 것은 이러한 형태에 더하여 복수의 전송 장치에 복수의 사용자가 접속하는 형태도 포함한다. 이 경우는 개개의 전송 장치 입장에서 보면 소수의 클라이언트가 접속하는 경우가 월등히 많다. 리다이렉션 기능은 각각의 전송 장치에서 일정 조건까지는 직접 클라이언트로 데이터를 전송하고 그 이상의 경우에만 중앙의 미디어 서버의 중계를 활용하는 것이다. 여기서 일정한 조건의 한 예는 전송 장치가 활용가능한 대역 폭 이하까지는 클라이언트쪽으로 직접 전송하고, 점차 연결 수가 늘어나 이 대역폭을 상회할 만큼의 수가 접속이 되는 경우부터는 중앙의 미디어 서버로 중계를 하는 것이다. 또 하나의 바람직한 실시예는 정해진 수의 클라이언트까지는 직접 전송하고 그 수를 넘어가는 것부터 미디어 서버의 중계를 이용하는 것이다. 이 때 본 발명의 동영상 전송 장치와 미디어 서버 사이에도 BMSP 전송 규약이 사용된다. 이 기능을 사용하면 상당수의 전송 장치가 클라이언트를 직접 처리하게 되어 중앙의 미디어 서버에 걸리는 부하가 감소하게 된다. 이 리다이렉션 기능과 상기 로드 밸런싱 기술을 복합적으로 사용하면 최적의 인터넷 방송 시스템을 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 웹 서버가 내장된 동영상 전송 장치를 사용하면 인터넷을 통해 복수 개의 동영상을 간단하고 신속하게 전송할 수 있고, 시스템도 저렴하게 구축할 수 있다. 또 중앙의 미디어 서버 기능을 이용하면 복수의 클라이언트를 연결할 수 있게 되어 응용 범위가 홍보 및 방송으로 확대된다. 여기에 더하여 복수의 전송 장치를 연결하고 디렉토리 서버를 연결하면 복수의 동영상 생성원을 가지는 인터넷 방송 시스템의 구축이 가능하다. 이 경우 리다이렉션기능을 사용하면 중앙의 미디어 서버에 걸리는 부하를 현저하게 감소시킬 수 있어서 비용 절감이 가능하고 보다 적은 수의 서버로 로드 밸런싱 기능을 구현할 수 있다.

Claims (10)

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7. 입력받은 2개 이상의 복수 채널 동영상 신호에 대하여 각각 그 헤더에 채널 정보를 포함하는 디지털 신호로 변환하는 동영상 신호 입력부;

   상기 2개 이상의 복수 채널 디지털 동영상 신호 각각에 대응하는 복수개의 메모리를 포함하고, 상기 복수개의 메모리는 상기 각 헤더에 포함된 채널 정보를 기준으로 대응하는 채널의 디지털 동영상 신호를 저장하며, 각 메모리에 저장된 디지털 동영상 신호와 새로 입력된 해당 채널의 디지털 동영상 신호의 차이점을 압축 및 부호화하는 동영상 신호 부호화부; 및

   상기 압축 및 부호화된 상기 2개 이상의 복수 채널 디지털 동영상 신호를 UDP/IP 전송 규약에 따라 온라인상에 전송하는 스트리밍 서버;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 복수 채널 동영상 전송 장치;

   상기 디지털 동영상 신호를 요청하기 위해 접속한 클라이언트 시스템에 웹 페이지를 전송하고, 상기 스트리밍 서버의 주소를 알려주어 상기 클라이언트 시스템과 스트리밍 서버를 인터페이싱 하는 웹서버; 및

   상기 스트리밍 서버로부터 출력된 상기 디지털 동영상 신호를 입력받아 복수개의 클라이언트 시스템에게 중계, 전송하는 미디어 서버;

   를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인터넷 방송 시스템.
8. 청구항 7에 있어서,

   복수개의 상기 복수 채널 동영상 전송 장치를 더 포함하고,

   대응하는 복수 채널 동영상 전송 장치의 전원 상태, 동영상 채널 수, 식별정보 중 하나 이상의 정보를 전송하는 복수개의 시그널링 서버; 및

   상기 복수개의 시그널링 서버로부터 상기 정보를 전송 받고,

   상기 정보를 바탕으로 하여 각 복수 채널 동영상 전송 장치의 상황을 데이터베이스화 하며, 이 데이터베이스의 정보를 상기 웹 서버에 전송하여,

   상기 웹 서버가 상기 복수채널 동영상 전송 장치들의 상황을 추가로 상기 클라이언트 시스템에 전송하도록 하는 디렉토리 서버;

   를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인터넷 방송 시스템.
9. 청구항 8에 있어서,

   소정의 클라이언트 시스템의 접속 수 및 소정의 전송 데이터 대역폭 중 어느 하나 이상을 초과하기 전에는 상기 복수 채널 동영상 전송 장치에서 상기 클라이언트 시스템으로 직접 상기 동영상 신호를 전송하고, 상기 소정의 클라이언트 시스템의 접속 수 및 소정의 전송 데이터 대역폭 중 어느 하나 이상을 초과하면 상기 미디어 서버에서 상기 클라이언트 시스템으로 상기 동영상 신호를 전송하도록 하는 리다이렉션 기능을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 방송 시스템.
10. 청구항 9에 있어서,

    상기 동영상 신호 부호화는,

    MPEG4 규격을 바탕으로 부호화하는 것을 특징으로 하는 인터넷 방송 시스템.