KR100393666B1 - 동영상 압축 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동영상 압축 기술에 관한 것으로, 특히 150분 분량의 동영상을 씨디(CD) 1장에 저장하고 인터넷 브이오디(VOD; Video On Demand) 용도의 스트림 (stream) 파일 생성 서비스를 제공하는 동영상 압축 기술을 제공한다.
본 발명은 아날로그 동영상 파일을 고화질의 MPEG2 알고리즘으로 영상 및 오디오를 압축한 다음, I 프레임을 B,P 프레임으로부터 분리한 후 분리된 I 프레임을 재압축함으로써 MPEG2 파일을 10:1 크기로 재압축할 수 있다. 그 결과, 150분 분량의 동영상 영화 한 편을 비디오 씨디(VCD) 한 장에 저장하는 것이 가능하며, 인터넷 상에서 브이오디(VOD)용 비트스트림 전송이 가능하다.
Description
본 발명은 동영상 압축 기술에 관한 것으로, 특히 150분 분량의 동영상을 씨디(CD) 1장(650 메가바이트)에 저장하고 인터넷 브이오디(VOD; Video On Demand) 용도의 스트림(stream) 파일 생성 서비스를 제공하는 동영상 압축 기술을 제공한다.
현재, 동영상 비디오는 MPEG(Moving Picture Experts Group) 방식으로 압축되어 사용되고 있다. 그 중에서도 MPEG1은 비디오 검팩트 디스크(VCD; Video Compact Disc)를 위한 포맷으로서, MPEG2는 방송용 및 디지털 비디오 디스크 (DVD; Digital Video Disc) 제작의 표준 포맷으로 사용되고 있다.
참고로 MPEG1은 전송 압축률이 1.15 메가비피에스(MBPS)이고, 분당 압축 크기가 10∼17 MB이며, 오디오 압축은 레이어 2(layer 2)이다. 또한, MPEG2의 경우, 전송 압축률은 2∼15 MBPS, 분당 압축 크기는 20∼30 MB이고, 오디오 압축은 AC 3이다.
한편, MPEG4의 경우에는 전송 압축률에 제한이 없으며, 분당 압축 크기는 10 MB이고 오디오 압축은 MP3이다. 종래 기술에 따른 비디오 컴팩트 디스크(VCD) 제작 기술은 MPEG1 방식에 의거하여, 가로 세로 압축률을 320 × 240의 NTSC 방식을 채용하고 있고, 압축률은 1.15 MBPS를 사용하고 있다.
그 결과, 150분 정도의 동영상 영화 한 편이 씨디(CD) 1장에 기록 재생되는 것이 불가능하므로, 74분 내지 80분을 기준으로 한 씨디(CD) 2장에 영화를 압축하여 저장하는 방식이 통용되고 있다. 따라서, 종래 기술에 따른 비디오씨디의 경우용량 크기와 화면의 퍼짐 현상이 두드러지게 나타나게 되어, 이용자 대부분이 사용을 외면하고 있는 상황이며, 이에 따라 개선된 압축 방식과 개선된 선명한 화질을 재생하는 기술의 출현이 요구되고 있다.
한편, 인터넷(internet) 브이오디(VOD; Video On Demand) 방송은 MPEG4 방식의 화면 캡쳐를 사용하고 있으며, 전송 속도(Bandwidth)에 따라 화면의 열화 및 화면 불연속 현상이 현저하게 나타나는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 제1 목적은 150분 분량의 고화질의 동영상을 650 MB 크기의 비디오 씨디 한장에 저장할 수 있는 동영상 압축 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 제2 목적은 상기 제1 목적에 부가하여, 동영상 압축 파일을 인터넷 브이오디(VOD) 등의 용도로 스트림 파일 생성 서비스를 제공하는 동영상 압축 방법 및 시스템을 제공하는데 있다.
도1은 동영상 전송을 위한 디지털 화상 데이터 구조를 나타낸 도면.
도2는 본 발명에 따른 동영상 데이터 압축 장치의 구성을 나타낸 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : I 프레임
105 : B 프레임 및 P 프레임
120 : 화상 블럭
200 : 아날로그 동영상
210 : 제1 부호화 수단
220 : I 프레임 검출부
230 : 제2 부호화 수단
240 : 비디오 씨디(VCD)
250 : 비트스트림 생성 수단
260 : 인터넷 동영상 스트림 전송
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 아날로그 동영상 신호로부터 디지털 신호로 변환된 동영상 데이터를 압축하는 방법에 있어서, (a) 상기 아날로그 동영상 신호를 오디오 및 비디오 신호로 구성되는 MPEG 포맷의 브이오비 파일을 생성하는 단계; (b) 상기 브이오비 파일을 구성하는 각각의 화상 블럭에 대하여, 상기 화상 블럭을 구성하는 I 프레임과 상기 I 프레임에 후속하여 부호화되어 배열된 복수의 B 프레임과 P 프레임에 있어서, 상기 각각의 화상 블럭을 구성하는 I 프레임을 상기 복수의 B 프레임 및 P프레임으로부터 분리하여, 최초 I 프레임 및 최종 I 프레임을 비롯한 그 사이에 존재하는 모든 I 프레임만을 추출하는 단계; 및 (c) 상기 추출된 복수 개의 I 프레임을 압축하는 단계를 포함하는 동영상 데이터 처리 방법을 제공한다.
이하, 첨부 도면 도1 및 도2를 참조하여 본 발명에 따른 동영상 압축 방법 및 장치를 상세히 설명한다.
도1은 동영상 전송을 위한 디지털 화상 데이터 구조를 나타낸 도면이다. 도1을 참조하면, 동영상 데이터 스트림은 복수 개의 화상 블럭(120)으로 구성되고, 각각의 화상 블럭(120)은 I 프레임(100)과 후속하는 B 프레임 및 P 프레임(105)으로 구성된다.
동영상 신호의 프레임 구성은 움직임 보상을 하지 않고 순순히 공간 변환을 통한 영상 압축 데이터를 처리하는 I 프레임(100)과, 포워드 움직임 벡터(forward motion vector)를 이용한 움직임 보상을 통하여 영상 압축을 수행하는 P 프레임 (105), 포워드 움직임 백터와 백워드(backward) 움직임 백터를 선택적으로 이용하여 더욱 효율적인 영상 압축을 수행하는 B 프레임으로 구성될 수 있다.
아날로그 동영상을 4:2:2 표준 포맷으로 MPEG 디지털 신호 변환하는 경우 150분간 상영되는 일반 영화 한편 분량의 동영상 데이터 파일의 크기는 5∼6 GB가된다. 따라서, 5∼6GB 크기의 동영상 데이터는 일반적으로 DVD-R에 저장되고 있다. 본 발명은 5∼6GB 크기의 동영상 MPEG 파일을 10:1 정도의 비율로 2차 압축하여 600∼700 MB의 파일 크기를 갖는 압축 파일을 생성하여 한 장의 비디오 씨디 (VCD)에 저장할 수 있도록 함을 특징으로 한다.
본 발명은 AVI, MPEG, 또는 JPEG 등의 1차 압축된 VOB 파일을 후술하는 방식으로 2차 압축하는 과정을 수행하는 기술이 개시한다. 즉, 본 발명에 따른 동영상 데이터 압축 방법은 동영상 데이터 스트림에서 I 프레임들을 추출하여, I 프레임과 B 프레임 및 P 프레임을 서로 분리하고, 분리된 I 프레임을 압축하는 것을 특징으로 한다.
이 때에, 최초 I 프레임과 최종 I 프레임을 비롯한 각각의 화상 블럭(120)에 전반부에 존재하는 I 프레임을 압축함으로써 압축률을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 양호한 실시예로서, 동영상 크기는 512 × 384 픽셀로 실시될 수 있으며, 150분 분량의 동영상 한편을 600∼700 MB 용량의 비디오 씨디에 1.5 MBPs의 전송 압축률을 사용하여 저장할 수 있다. 본 발명에 따른 또 다른 바람직한 실시예로서, 2차 압축된 동영상 데이터 파일은 인터넷 브이오디(VOD) 등의 용도로 스트림 파일 생성 서비스를 제공할 수 있다.MPEG 파일의 GOP 구조를 예시로 본 발명을 설명하면 다음과 같다. MPEG 파일의 GOP 구조가 만약 IBBPBBPBBPBBPBBPBB 와 같다면, 이 구조는 1개의 I 프레임 사이에 5개의 P 프레임 및 12개의 B 프레임으로 구성되어 있다. 이 GOP 구조를 전 MPEG 파일로 확장하면, … IBBPBBPBBPBBPBBPBB IBBPBBPBBPBBPBBPBB IBBPBBPBBPBBPBBPBB …와 같은 GOP 구조의 반복 패턴으로 볼 수 있는데, 본 발명은 반복되는 GOP 구조 중 I 프레임만을 추출·연결하여 압축하는 것을 요지로 한다.
도2는 본 발명에 따른 동영상 데이터 압축 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도2를 참조하면, 아날로그 동영상(200)의 원시 소스 파일의 선명도를 향상히기 위하여 MPEG2 알고리즘으로 영상 및 오디오를 압축하는 제1 부호화 수단(210)이 도시되어 있다.
즉, 본 발명의 양호한 실시예로서 원본 비디오 테이프에 담긴 아날로그 동영상 신호(200)를 MPEG 인코더를 이용하여 512 ×384 픽셀 크기의 영상으로 부호화할 수 있으며, 영상 및 오디오를 합성하여 단일 파일을 생성할 수 있다. 이 때에, 예를 들어 150분 분량의 동영상 영화 한편을 MPEG 인코딩 수단(210)을 통해 부호화된 경우 5∼6 GB(기가 바이트) 정도의 크기를 갖게 되며, 종래 기술의 경우 DVD-R을 통해 저장되게 된다.
한편, 본 발명은 5∼6GB의 파일을 10:1 정도로 축소하기 위하여 플라스크 툴을 이용하여 10∼15배 압축률의 AVI 또는 MPG 파일을 형성한다. 다시 도1을 참조하면, 제1 부호화 수단(210)이 생성한 1차 압축 파일을 구성하는 일련의 I 프레임, B 프레임 및 P 프레임의 스트림에 대하여, I 프레임 검출부(220)는 I 프레임을 검출한다.
또한, 제2 부호화 수단(230)은 I 프레임 검출부(220)가 검출한 I 프레임과 후속 I 프레임 사이에 코드화되어 있는 B 프레임 및 P 프레임을 상기 I 프레임으로부터 분리하고, 분리된 I 프레임을 압축하여 코드화한다. 그 결과, 512 ×384 크기의 동영상 150분 분량을 한 장의 비디오 씨디(VCD; 240)에 저장하게 된다.
본 발명의 또 다른 실시예로서, 비트스트림 생성 수단(250)은 제2 부호화 수단(230)이 생성한 압축 파일을 VOD용 인터넷 동영상 스트림 전송(260)을 수행할 수 있다. 그 결과, 인터넷 사용자는 고화질의 동영상 스트림을 다운받아 한 장의 비디오 씨디에 담에 보관하는 것이 가능하다.
전술한 내용은 후술할 발명의 특허 청구 범위를 보다 잘 이해할 수 있도록본 발명의 특징과 기술적 장점을 다소 폭넓게 개설하였다. 본 발명의 특허 청구 범위를 구성하는 부가적인 특징과 장점들이 이하에서 상술될 것이다. 개시된 본 발명의 개념과 특정 실시예는 본 발명과 유사 목적을 수행하기 위한 다른 구조의 설계나 수정의 기본으로서 즉시 사용될 수 있음이 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 인식되어야 한다.
또한, 본 발명에서 개시된 발명 개념과 실시예가 본 발명의 동일 목적을 수행하기 위하여 다른 구조로 수정하거나 설계하기 위한 기초로서 당해 기술 분야의 숙련된 사람들에 의해 사용되어질 수 있을 것이다. 또한, 당해 기술 분야의 숙련된 사람에 의한 그와 같은 수정 또는 변경된 등가 구조는 특허 청구 범위에서 기술한 발명의 사상이나 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변화, 치환 및 변경이 가능하다.
이상과 같이, 본 발명은 아날로그 동영상 파일을 고화질의 MPEG2 알고리즘으로 영상 및 오디오를 압축한 다음, I 프레임을 B,P 프레임으로부터 분리한 후 분리된 I 프레임을 재압축함으로써 MPEG2 파일을 10:1 크기로 재압축할 수 있다.
그 결과, 150분 분량의 동영상 영화 한 편을 비디오 씨디(VCD) 한 장에 저장하는 것이 가능하며, 인터넷 상에서 브이오디(VOD)용 비트스트림 전송이 가능하다.
Claims (6)
- 아날로그 동영상 신호로부터 디지털 신호로 변환된 동영상 데이터를 압축하는 방법에 있어서,(a) 상기 아날로그 동영상 신호를 오디오 및 비디오 신호로 구성되는 MPEG 포맷의 브이오비 파일을 생성하는 단계;(b) 상기 브이오비 파일을 구성하는 각각의 화상 블럭에 대하여, 상기 화상 블럭을 구성하는 I 프레임과 상기 I 프레임에 후속하여 부호화되어 배열된 복수의 B 프레임과 P 프레임에 있어서, 상기 각각의 화상 블럭을 구성하는 I 프레임을 상기 복수의 B 프레임 및 P 프레임으로부터 분리하여, 최초 I 프레임 및 최종 I 프레임을 비롯한 그 사이에 존재하는 모든 I 프레임만을 추출하는 단계; 및(c) 상기 추출된 복수 개의 I 프레임을 압축하여, 상기 동영상의 상영 시간에 따라 압축 전송률을 변화시켜 700 MB의 비디오 씨디 한장에 상기 동영상 데이터를 모두 저장할 수 있도록 상기 동영상 데이터를 압축하는 단계를 포함하는 동영상 데이터 처리 방법.
- 삭제
- 아날로그 동영상 신호로부터 디지털 신호로 변환된 동영상 데이터를 압축하여 인터넷을 통해 비트스트림 전송하는 방법에 있어서,(a) 상기 아날로그 동영상 신호를 오디오 및 비디오 신호로 구성되는 MPEG 포맷의 브이오비 파일을 생성하는 단계;(b) 상기 브이오비 파일을 구성하는 각각의 화상 블럭에 대하여, 상기 화상 블럭을 구성하는 I 프레임과 상기 I 프레임에 후속하여 부호화되어 배열된 복수의 B 프레임과 P 프레임에 있어서, 상기 각각의 화상 블럭을 구성하는 I 프레임을 상기 복수의 B 프레임 및 P 프레임으로부터 분리하여, 최초 I 프레임 및 최종 I 프레임을 비롯한 그 사이에 존재하는 모든 I 프레임만을 추출하는 단계; 및(c) 상기 추출된 복수 개의 I 프레임을 압축하는 단계;(d) 상기 단계 (c)에서 압축된 파일로부터 인터넷을 위한 비트스트림 파일을 생성하는 단계를 포함하는 동영상 데이터 처리 방법.
- 아날로그 동영상을 디지털 데이터로 변환하여 압축 저장하는 동영상 부호화 장치에 있어서,상기 아날로그 동영상으로부터 오디오나 비디오 데이터로 구성된 MPEG 포맷의 브이오비(VOB) 파일을 생성하는 제1 부호화 수단;상기 제1 부호화 수단이 생성한 1차 압축 파일에 대하여 동화상 블럭을 구성하는 I 프레임 데이터를 검출하는 검출부;상기 검출부가 검출한 I 프레임과 후속 I 프레임 사이에 코드화된 B 프레임 및 P 프레임을 상기 I 프레임으로부터 분리하고, 상기 분리된 I 프레임을 압축하여 코드화하여 상기 제1 부호화 수단이 생성한 AVI 파일을 10:1 비율로 압축함으로써, 150분 분량의 동영상 파일을 한 장의 비디오 씨디에 저장할 수 있도록 압축하는 제2 부호화 수단을 포함하는 동영상 처리 장치.
- 삭제
- 아날로그 동영상을 디지털 데이터로 변환하여 인터넷을 통해 비트스트림 전송하는 장치에 있어서,상기 아날로그 동영상으로부터 오디오나 비디오 데이터로 구성된 MPEG 포맷의 브이오비(VOB) 파일을 생성하는 제1 부호화 수단;상기 제1 부호화 수단이 생성한 1차 압축 파일에 대하여 동화상 블럭을 구성하는 I 프레임 데이터를 검출하는 검출부;상기 검출부가 검출한 I 프레임과 후속 I 프레임 사이에 코드화된 B 프레임 및 P 프레임을 상기 I 프레임으로부터 분리하고, 상기 분리된 I 프레임을 압축하여 코드화하는 제2 부호화 수단;상기 제2 부호화 수단이 생성한 동영상 압축 파일을 인터넷 브이오디(VOD) 스트림 파일로 생성하여 전송하는 비트스트림 생성 수단을 포함하는 동영상 처리 장치.
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