KR100531348B1 - 분산멀티미디어데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조 - Google Patents

분산멀티미디어데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산된 환경에서 스트림 데이터 처리 모듈들이 자유롭게 서로 연결되게 하면서도 분산환경에서도 비디오 및 오디오 처리를 실시간으로 가능케하는 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조를 제공하기 위한 것으로, 응용프로그램과 코바(CORBA)로 작성되고 상기 응용프로그램에게 분산환경으로까지 확대된 스트림 그래프를 형성할 수 있도록 API를 제공하는 아웃-오브-밴드 모듈과, 적어도 비디오 및 오디오의 어느 하나에 대한 스트림 데이터를 생성, 처리, 전송 및 재생과 소멸을 각각 담당하는 서브모듈을 가지는 인-밴드 모듈과, 상기 응용프로그램과 상기 아웃-오브-밴드 모듈간에 데이터를 통신하도록 중개하는 CORBA ORB(Object Request Blocker)와, 상기 아웃-오브-밴드 모듈과 인-밴드 모듈간에 데이터를 통신하도록 중개하는 메시지 패싱 인터페이스를 구비함을 특징으로 한다.

Description

분산멀티미디어데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조{Structure of software framework for processing distributed multi-media data}
본 발명은 분산환경에서 비디오, 오디오와 같은 스트림데이터의 전송 및 처리를 담당하는 멀티미디어 처리 및 전송을 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조에 관한 것이다.
비디오 및 오디오와 같은 스트림 데이터를 처리하기 위하여, MIT(Massachusetts Institute of Technology)의 Christopher J.Lindbled 및 David L. Tennenhouse는 그의 논문 "The Vusystem : A Programming System for Compaute- Intensive Multimedia"라는 소프트 웨어를 연구개발하였다.
즉 Vusystem은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 비디오, 오디오의 스트림 데이터를 재생 또는 녹화(녹음)하는 인-밴드 소오스 서브모듈(11)과 녹화재생 또는 녹화(녹음)된 데이터를 압축등으로 변경하는 인-밴드 필터 서브모듈(12)과, 이들 변경된 데이터들을 출력하여 소멸하는 인-밴드 싱크 서브모듈(13)로 구성하여 스트림 데이터의 처리 및 전송을 담당하는 인-밴드(In-Band)부분(10)과, 응용프로그램에게 API (Application Process Interface)를 제공하는 아웃-오브-밴드(Out-Of-Band)부분(20)으로 구성되어 있다.
이와같은 소프트웨어 구조의 Vusystem에 의하면, 상기 인-밴드 부분(10)은 인-밴드 소오스 서브모듈(11) 등의 각 서브모듈들은 독립적으로 스케쥴링되면서 스트림 데이터를 처리한다.
또한 인-밴드 부분(10)의 서브모듈들(11~13)은 모두 서브모듈간의 데이터 전송규약을 만족시키는 범위내에서 독립적으로 작성될 수 있으며, 따라서 새로운 서브모듈들의 추가 및 삭제가 용이하다.
인-밴드부분(10)의 서브모듈들(11~13)은 스트림 데이터 패스(Path)상에서 서로 동적으로 연결될 수 있으며, 이러한 스트림 데이터 패스상에서 연결된 인-밴드부분(10)내 각 서브모듈(11~13)의 통합된 동작이 결국 스트림 데이터가 어떻게 생성되어 어떠한 변경을 거처 어떻게 소멸되는지를 결정하게 되는 것이다.
Vusystem의 아웃-오브-밴드 부분(20)은 Tcl로 작성된 일종의 Tcl 라이브러리로써 응용프로그램에게 인-밴드부분(10)의 서브모듈(11~13)을 사용할 수 있게하는 일종의 연결코드(Glue Code)역할을 한다.
즉, Vusystem을 사용하여 응용프로그램을 작성하려면 Tcl을 사용하여 스크립(Script)으로 프로그램을 작성하여야하며 또한 응용프로그램은 Vusystem이 제공하는 Tcl 라이브러리를 사용하여 Vusystem 인-밴드 부분의 서브모듈들(11~13)의 연결을 구성함으로써 응용프로그램의 특성에 맞도록 스트림 데이터를 처리할 수도 있다.
그러나 Vusystem은 스트림 데이터를 처리하는 소프트웨어 프레임웍을 제공함에 있어 인-밴드 부분내의 서브모듈들과 아웃-오브-밴드 모듈로 분리하여 동적으로 구성되는 스트림 그래프를 제공하기는 하지만, 응용프로그램을 스크립 언어인 Tcl로 작성하여야 함으로 성능이 떨어지는 단점이 있고 인-밴드 부분의 각 서브모듈들이 구성할 수 있는 스트림 그래프의 범위가 로칼환경으로 제한되어 있어 Vusystem에서는 네트웍상에 분산되어 있는 인-밴드의 각 서브 모듈들을 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
뿐만 아니라 Vusystem에서는 응용프로그램과 스트림 전송 및 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍이 함께 연결되어 수행되기 때문에, Vusystem을 사용하는 응용프로그램의 수가 증가함에 따라 그 만큼 많은 메모리 지원이 필요하게 되고 또한 다양한 응용프로그램이 함께 동작할 때 이들의 요구를 통합할 수 없게되어 최적화된 형태의 서비스를 제공하지 못한다는 문제점이 있었다.
따라서 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 감안하여 발명한 것으로, 본 발명의 목적은 분산된 환경에서 스트림 데이터 처리 모듈들이 자유롭게 서로 연결되게 하면서도 분산환경에서도 비디오 및 오디오 처리를 실시간으로 가능케하는 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 비디오 또는 오디오 등, 임의의 스트림 데이터를 그 데이터 종류에 관계없이 처리할 수 있는 일관성있는 소프트 웨어 프레임웍을 제공하고 이 소프트웨어 프레임웍을 이용하여 응용프로그램이 다양한 종류의 스트림 데이터 처리 서비스를 생성할 수 있도록 한 분산멀티미디어 데이터처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조를 제공하기 위한 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프라임웍의 구조는, 응용프로그램과, 코바(CORBA)로 작성되고 상기 응용프로그램에게 분산 환경으로까지 확대된 스트림그래프를 형성할 수 있도록 API를 제공하는 아웃-오브-밴드모듈과, 적어도 비디오 및 오디오의 어느 하나에 대한 스트림 데이터를 생성, 처리, 전송 및 재생과 소멸을 각각 담당하는 서브 모듈을 가지는 인-밴드 모듈과, 상기 응용프로그램과 상이 아웃-오브-밴드 모듈간에 데이터를 통신하도록 중개하는 CORBA ORB(Object Request Blocker)와, 상기 아웃-오브-밴드 모듈과 인-밴드모듈간에 데이터를 통신하도록 중개하는 메시지 패싱 인터페이스를 구비함을 특징으로 한다.
이와같은 본 발명의 특징에 의하면, CORBA를 사용하면 네트워크 분산 프로그래밍을 쉽게 구현할 수 있으나 오브헤드가 크기 때문에 데이터처리 및 전송 등에 있어서 성능이 떨어지게 되어 멀티미디어의 데이터처리 속도가 떨어지게 되므로 실시간 데이터 전송이 불가능하게 된다.
따라서 본 발명에서는 아웃-오브-밴드 모듈은 코바를 사용하여 네트워크 분산 프로그래밍을 쉽게 구현할 수 있도록 하고, 실제 비디오 또는 오디오의 스트림 데이터를 생성, 처리 및 전송하는 인-밴드 모듈은 스트림 전송시 발생하는 오버헤드를 최소화하기 위해 CORBA를 사용하지 않고 UDP/ID를 이용하여 데이터를 생성, 처리 및 전송하도록 함으로써 분산환경에 적응할 수 있음과 동시에 데이터를 실시간으로 처리하여 전송할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부도면에 근거하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예를 개략적으로 나타낸 블록도로, 본 발명에 따른 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트 웨어 프레임웍의 구조는, 응용프로그램(30)과, 코바(CORBA)로 작성되고 상기 응용프로그램(30)에서 분산환경으로까지 확대된 스트림 그래프를 형성할 수 있도록 API(Application Processing Interface)를 제공하는 아웃-오브-밴드 모듈(Out-of-band Module)(40)과, 비디오 및 오디오 또는 비디오나 오디오의 스트림데이터를 생성, 처리, 전송 및 재생과 소멸을 각각 행하는 서브 모듈로 형성되는 인-밴드 모듈(In-band Module)(50)과, 상기 응용프로그램(30)과 상기 아웃-오브-밴드 모듈(40)간의 데이터를 통신하도록 중개하는 코바 ORB(Object Request Blocker)(60)와, 상기 아웃-오브-밴드 모듈(40)과 인-밴드 모듈(50)간에 데이터를 통신하도록 중개하는 메시지 패싱 인터페이스(Massage Passing Interface)(70)로 구성되어 있다.
상기 아웃-오브-밴드 모듈(40)과 인-밴드 모듈(50)은 쓰레드(Thread A,Thread B)로 구성되어 있고 인-밴드 모듈(5)은 프로세싱 서브 모듈(51)과, 로컬 또는 네트워크간의 전송서브모듈(52)로 구성되어 있다.
그리고 이들 인-밴드(50)내의 서브모듈(51,52)들은 이들 사이에 전달될 데이터 포맷을 공유하는 범위내에서 또다른 인-밴드(12)내의 서브모듈들과 임의로 연결될 수 있고, 이러한 연결은 스트림 데이터의 생성에서 부터 소멸에 이르기까지 이어지게 되어 소위 "스트림 그래프"를 형성하게 된다.
그리고 본 발명의 소프트웨어 프레임웍은 상기 스트림 그래프가 한 컴퓨터 내부에만 국한되지 않고 다른 컴퓨터에 까지 확장될 수 있도록 코바(CORBA)로 작성되어 있다.
이와같이 구성된 본 발명의 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트 웨어 프레임웍의 구조에 따르면, 아웃-오브-밴드 모듈(40)은 응용프로그램(30)에 API를 제공하며 응용프로그램(30)은 이 API를 사용하여 아웃-오브-밴드 모듈(40)에게 서비스를 요청하게 된다.
응용프로그램(30) 요청하게 되는 서비스는 결국 상술한 스트림 그래프를 생성하는 것인데, 이 스트림 그래프는 인-밴드 모듈(50)내의 서브 모듈들(51,52)의 연결을 의미하는 것으로, 결국 아웃-오브-밴드 모듈(40)은 이러한 응용프로그램(30)의 요청을 인-밴드 모듈(50)의 각 서브모듈(51,52)로 내려보내야하는데, 이를위해 아웃-오브-밴드 모듈(40)은 인-밴드 모듈(50)에게 메시지를 전달하며 이 메시지를 받은 인-밴드 모듈(50)내의 메시지 핸들러(도시않됨)가 이 메시지를 해석하여 필요한 동작 즉, 스트림 그래프 생성을 수행하게 된다.
아웃-오브-모듈(40)은 코바(CORBA)로 작성되었기 때문에 이 소프트웨어 프레임웍을 사용하는 응용프로그램들은 이 소프트웨어 프레임웍이 설치되어 있는 모든 컴퓨터의 인-밴드 모듈들을 마치 로컬에 있는 모듈들처럼 사용할 수 있게 된다.
인-밴드 모듈(50)의 역할은 스트림 데이터를 중단없이 처리하여 전송하는 것이므로, 아웃-오브-밴드 모듈(40)에게 응용프로그램(30)이 어떤 서비스요청을 한다하더라도 인-밴드 모듈(50)은 계속하여 스트림 데이터를 처리, 전송해야한다.
아웃-오브-밴드 모듈(40)과 인-밴드 모듈(50)은 서로 다른 쓰레드(Thread)로 작성되어 있어 서로 다른 문맥을 가지고 동작을 하게 되며, 인-밴드 모듈(50)은 코바(CORBA)로 작성된 아웃-오브-밴드 모듈(40)과는 달리 코바사용 대신에 UDP/IP를 이용하여 데이터를 전송하게 되므로, 인-밴드 모듈에서 스트림 전송시 발생하는 오버헤드를 최소화하게 된다.
인-밴드 모듈(50)은 코바(CORBA)로 작성된 아웃-오브-밴드 모듈(40)과는 달리 코바를 사용하지 않고 UDP/IP를 이용하여 데이터 처리를 위한 채널과 스트림 데이터 전송을 위한 채널이 2개로 분리되게 소프트웨어 프레임웍을 구성하여 데이터를 전송하도록 구성되어 있고, 인-밴드 모듈(50)내의 서브모듈(51,52)은 메시지 패싱을 통하여 데이터들을 다른 서브 모듈로 전달하도록 되어 있을 뿐만 아니라, 도 2에서 도시된 바와 같이, 응용 프로그램(30)과 소프트웨어 프레임웍인 아웃-오브-밴드 모듈(40)과 인-밴드 모듈(50)이 다른 프로세스로 분리되어 하나의 소프트웨어 프레임웍이 여러개의 응용프로그램을 동시에 서비스할 수 있기 때문에 소프트웨어 프레임웍은 여러개의 응용프로그램이 동시에 요청한 서비스 요청을 통합하여 최적화된 형태의 서비스 응답을 할 수 있다.
또한 인-밴드 모듈(50)은 메시지 패싱(Message Passing 또는 Event driven)방식으로 스트림 데이터를 스트림 그래프상의 다른 모듈에게 전달하며, 메시지 패싱에 대한 인-밴드 모듈(50)내의 서브 모듈(51,52)들의 데이터 전송방법은 공유하는 데이터 구조가 필요하지 않기 때문에 동기화 메카니즘을 사용하는 것에 비해 프로그래밍이 용이하고, 또 서브 모듈간의 메시지 종류와 메시지 인자만을 정의하면 각 서브모듈들이 독립적으로 작성될 수 있기 때무에 향후 새로운 인-밴드 모듈내의 서브모듈을 삽입 또는 삭제하기가 용이하게 된다.
그리고 도 2에 도시된 바와같이 인-밴드 모듈(50)의 서브모듈 중 네트워크 전송모듈(52)은 네트웍상에 분산된 인-밴드 모듈의 서브모듈간의 데이터 전송을 담당하게 되며, 아웃-오브-밴드 모듈(40)들이 코바(CORBA)로 만들어져 있어 응용프로그램(30)이 네트웍상에 분산된 아웃-오브-밴드 모듈을 접근할수 있는 점과, 아웃-오브-모듈(40)을 통해 인-밴드 모듈(50)에 스트림 그래프를 구성하라는 명령을 줄 수 있는점과, 그리고 인-밴드 모듈의 네트워크전송 서브모듈(52)이 네트웍을 통해 스트림 데이터를 리모트호스트에 존재하는 인-밴드 모듈에 전달할 수 있는점 등의 특징을 통합하면 네트웍상에 분산된 인-밴드 모듈의 서브모듈들을 이용하여 스트림 그래프를 구성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조는 분산된 환경에서의 스트림 데이터의 전송 및 처리 아키텍쳐가 응용프로그램으로 하여금 분산된 스트림 프로세싱 모듈들은 로컬 환경에서 처럼 사용하여 다양한 형태의 스트림 그래프를 생성할 수 있게하고, 인-밴드 모듈과 아웃-오브-밴드 모듈사이의 통신 메커니즘을 통해 사용자의 명령이 스트림 프로세싱 모듈에게 전달될 수 있으며, 인-밴드와 아웃-오브-밴드가 다른 쓰레드로 동작하게 되어 사용자 명령을 처리하는 동안에도 스트림 프로세싱이 중단되지 않을 뿐만 아니라, 인-밴드 모듈내의 서브모듈 사이의 메시지 패싱을 통한 데이터의 전송방법이 동기화 메카니즘을 사용하지 않아 구조가 명확하고, 인-밴드 모듈의 각 서브 모듈 사이에 정의된 메시지 종류와 인자를 만족시키는 임의의 인-밴드 모듈의 서브 모듈이 새롭게 삽입될 수 있기 때문에 시스템 확장성이 뛰어나며, 스트림 데이터 제어에 관한 명령은 아웃-오브-밴드 모듈이 코바(CORBA)를 이용한 API를 통해 응용프로그램에 제공되고 스트림 데이터의 전송 및 처리는 인-밴드 모듈이 코바와 상관없이 독립적이며 연속적으로 처리함으로 일단 생성된 스트림 그래프상에서 스트림 데이터 전송 및 처리가 최소한의 오버헤드를 가지고 최적화된 형태로 수행되며, 이것에 의해 본 발명의 소프트웨어 프레임웍은 다양한 형태의 스트림데이터를 빠른 시간에 전송하고 처리할 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 종래의 비디오 및 오디오의 스트림 데이터를 처리하기위한 소프트웨어 프레임웍의 구조
도 2는 본 발명에 따른 분산멀티미디어데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조를 나타낸 도면이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 인-밴드부분 11~13 : 서브모듈
20 : 아웃-오브-밴드 부분 30 : 응용프로그램
40 : 아웃-오브-밴드 모듈 50 : 인-밴드 모듈
51 : 처리서브모듈 52 : 전송서브모듈
60 : 코바ORB 70 : 메시지-패싱인터페이스

Claims (4)

  1. 응용프로그램과 코바(CORBA)로 작성되고 상기 응용프로그램에게 분산환경으로까지 확대된 스트림 그래프를 형성할 수 있도록 API를 제공하는 아웃-오브-밴드 모듈과,
    적어도 비디오 및 오디오의 어느 하나에 대한 스트림 데이터를 생성, 처리, 전송 및 재생과 소멸을 각각 담당하는 서브모듈을 가지는 인-밴드 모듈과,
    상기 응용프로그램과 상기 아웃-오브-밴드 모듈간에 데이터를 통신하도록 중개하는 CORBA ORB(Object Request Blocker)와,
    상기 아웃-오브-밴드 모듈과 인-밴드 모듈간에 데이터를 통신하도록 중개하는 메시지 패싱 인터페이스를 구비함을 특징으로 하는 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 인-밴드의 서브모듈은 메시지 패싱 인터페이스를 통하여 메시지를 송수신하도록 함을 특징으로 하는 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프로엠웍의 구조.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 아웃-오브-밴드 모듈과 인-밴드 모듈은 서로 다른 쓰레드(Thread)문맥에서 동작하도록 함을 특징으로 하는 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 인-밴드의 서브모듈들은 이들 모듈사이에 전달될 데이터 포맷을 공유하는 범위내에서 또다른 인-밴드 서브모듈들과 스트림데이터의 생성에서 소멸까지 임의로 연결되도록 함을 특징으로 하는 분산 멀티미디어 데이터 처리를 위한 소프트웨어 프레임웍의 구조.
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