KR100548243B1

KR100548243B1 - 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법

Info

Publication number: KR100548243B1
Application number: KR1020030007859A
Authority: KR
Inventors: 윤도현
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2003-02-07
Filing date: 2003-02-07
Publication date: 2006-02-02
Also published as: KR20040071938A

Abstract

본 발명은 휴대단말기의 영상신호 전송에 있어서, 아이 프레임 영상신호를 다수 주파수 대역 신호로 분할하고, 피 프레임에 분배하여 순차 전송하는 것으로, 이동통신 시스템의 휴대단말기에 의한 멀티미디어 영상신호 레이트 제어 방법에 있어서, 멀티미디어 통신하는 휴대단말기에 의하여 아이 프레임 영상신호를 전송하는지 판단하는 시작과정과; 상기 시작과정에서 아이 프레임 신호를 전송하는 경우, 이산시간변환에 의한 다수 주파수 대역으로 분할 구분하고 가장 낮은 주파수 대역부터 순차적으로 피 프레임에 분산하여 전송하는 제1 전송과정과; 상기 제1 전송과정에서 아이 프레임의 분할된 모든 주파수 대역을 전송하였으면, 일반적인 영상 부호화기와 같이 피 프레임의 영상신호를 부호화하여 전송하는 제2 전송과정으로 구성되어 이루어지는 특징에 의하여, 대역폭이 제한된 회선방식 통신채널을 이용하여 데이터 량이 많은 영상신호를 효율적으로 전송하고, 프레임 스킵이 발생하지 않으며, 명료한 화질을 유지하여 신뢰도를 제고하는 효과가 있다.

Description

휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법{A METHOD OF TRANSMITTING ENCODED VIDEO SIGNAL WITH RATE CONTROL FOR MOBILE PHONE}

도1 은 일반적인 이동통신 시스템의 기능 구성도,

도2 는 종래 기술에 의한 압축 영상신호의 전송 순서도,

도3 은 일 예로, QP 13 조건에서 프레임 단위의 데이터 크기 도시도,

도4 는 일 예로, QP 25 조건에서 프레임 단위의 데이터 크기 도시도,

도5 는 일 예로, QP 25 조건에서의 휘도 PSNR 도시도,

도6 은 일 예로, 프레임 스킵조건의 프레임 단위 데이터 크기 도시도,

도7 은 본 발명에 의한 스타트업 시퀀스 운용방식 설명도,

도8 은 이산시간변환에 의하여 주파수 신호로 변환된 영상신호의 대역별 구분 방법 설명도,

도9 는 본 발명에 의하여 부호화 전송된 영상신호의 재생 상태도,

도10 은 본 발명의 레이트 제어에 의한 영상신호 부호화 순서도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 **

10 : 휴대단말기 20 : 기지국

30 : 이동교환국

본 발명은 멀티미디어 휴대단말기의 영상신호 부호화 전송 방법에 관한 것으로, 특히, 아이 프레임의 영상신호를 이산분산변환에 의한 주파수 영역으로 변환하고, 소정 주파수 대역으로 순차 구분하며, 다수 피 프레임에 분배하여 전송하므로, 수신측에서 영상신호의 연속성 및 명료성을 안정적으로 유지하는 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법에 관한 것이다.

이동통신 시스템은, 가입된 휴대단말기를 이용하여 형성된 서비스 영역 안을 자유롭게 이동하면서 언제 어디서나 원하는 상대방과 즉시 무선접속하여 통신하는 것으로, 초기에는 음성(VOICE) 통신을 위주로 하였으나 기술의 발달에 힘입어 문자를 이용하는 데이터(DATA) 통신으로 발전하고, 현재는 영상(IMAGE) 또는 동영상(VIDEO) 통신이 가능하도록 발전되었다.

그러나, 상기와 같은 동영상급 신호는 음성(VOICE)급 신호나 문자급 신호보다 전송할 데이터의 양이 많으므로 넓은 대역폭(BANDWIDTH)과 고속 데이터전송을 필요로 하고, 이동통신 시스템에서는 할당된 무선 주파수 영역 또는 대역폭이 제한되며, 다수의 가입자가 동시 통신을 하여야 하므로, 채널단위로 데이터 전송속도를 계속 높이지 못하고 고정 할당하는 기술적인 문제가 있는 등의 많은 제약이 따른다.

특히, 패킷 방식(PACKET SWITCHED NETWORK)으로 무선 채널을 점유하여 데이터를 전송하는 경우보다도 회선 방식(CIRCUIT SWITCHED NETWORK)으로 무선 채널을 점유하여 데이터를 전송하는 경우에는 각 채널에 할당된 데이터 전송률 이상으로 부호화하여 전송할 수 없으므로, 아이 프레임의 많은 데이터를 전송하는 경우에 문제가 된다.

상기와 같은 제약 또는 제한조건 속에서 동영상 통신을 가능하도록 하는 IMT-2000 이동통신 시스템에서는, 초 단위로 10 프레임(FRAME) 또는 15 프레임의 영상신호를 전송하며, 일반 TV에서는 초 단위로 30 프레임의 영상신호를 전송하는 차이가 있다.

상기와 같은 동영상의 멀티미디어 통신이 가능한 휴대단말기는 관련기술의 점진적 발달에 힘입어, 상기 휴대단말기에 연동되어 동작하는 다양한 형태의 가정용 전화기 및 인터넷폰 등으로 발전되고 있다.

상기 멀티미디어 이동통신 시스템에서 사용되고 적용되는 기술은, 국제적인 H.261 또는 H.263 표준규격이며, 상기 표준규격에 의한 기술은, 일 예로, 초당 10 프레임의 영상(IMAGE) 신호를 전송하는 경우, 첫째 프레임은 전체 프레임의 영상신호를 전송하는 I 프레임이고, 나머지 9 프레임은 움직임 벡터(MOTION VECTOR) 값만을 전송하는 P 프레임이며, 수신측에서 I 프레임과 P 프레임을 이용하여 10 프레임의 영상신호로 복원 및 표시하는 것이고, B 프레임도 있으나 잘 사용하지 않으며, MPEG4 VISUAL SIMPLE PROFILE 규격도 사용된다.

상기 각 영상(IMAGE) 프레임(FRAME)을 다시 설명하면, 아이 프레임(I-FRAME)은 임시 예측(TEMPORAL PREDICTION) 기법을 전혀 사용하지 않고, 다른 영상(IMAGE) 정보와 관계없이 자신의 데이터를 이용하여, 독립적인 한 장의 영상신호를 암호화 및 복호화하는 것이므로, 압축한 상태에서도 비트(BIT) 크기, 즉, 전송할 데이터(DATA) 량이 크다.

상기 피 프레임(P-FRAME)은 시간적으로 이전에 위치한 영상 또는 화상신호로부터 예측된 화상과의 움직임 벡터 또는 오류(ERROR) 값을 부호화하여 전송하므로, 독립적으로 복호화할 수 없고, 이전 시간 프레임의 영상데이터가 정상적으로 복원되는 경우에만 복호화될 수 있으나, 하나의 영상 프레임을 암호화 또는 부호화하는데 필요한 비트 량 또는 데이터 량은 상기 아이 프레임에 비하여 매우 크게 줄어든다.

상기 비 프레임(B-FRAME)은, 시간적으로 이전 프레임의 영상과 다음 프레임의 영상을 이용하여 예측을 하는 기법으로, 상기 아이 프레임이나 피 프레임에 비해서 더욱 효율적으로 데이터를 압축할 수 있는 경우가 많지만, 알고리즘(ALGORITHM)의 복잡성(COMPLEXITY)과 지연(TEMPORAL LATENCY)에 의하여 거의 사용되지 않고 있다.

그러므로, 상기와 같이 멀티미디어 이동통신 시스템의 회선방식 채널할당에서 데이터 량이 많은 영상신호를 전송하는 경우, 데이터 전송량을 분산 제어하는 레이트 제어(RATE CONTROL) 방법을 사용할 필요가 있다.

이하, 종래 기술에 의한 영상신호 부호화 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

종래 기술을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도1 은 일반적인 이동통신 시스템의 기능 구성도 이고, 도2 는 종래 기술에 의한 압축 영상신호의 전송 순서도 이며, 도3 은 일 예로, QP 13 조건에서 프레임 단위의 데이터 크기 도시도 이고, 도4 는 일 예로, QP 25 조건에서 프레임 단위의 데이터 크기 도시도 이며, 도5 는 일 예로, QP 25 조건에서의 휘도 PSNR 도시도 이고, 도6 은 일 예로, 프레임 스킵조건에서 프레임 단위의 데이터 크기 도시도 이다.

상기 도1을 참조하면, 일반적인 멀티미디어 이동통신 시스템은, 서비스 영역 안을 자유롭게 이동하면서 언제 어디서나 상대방을 호출하여 음성신호를 포함하는 멀티미디어 영상신호로 통신하는 휴대단말기(UE: USER EQUIPMENT)(10)와; 상기 휴대단말기(10)와 일정한 서비스 영역 안에서 무선접속하고 음성신호를 포함하는 멀티미디어 영상신호를 무선통신에 의하여 송수신하는 기지국(BS: BASE STATION)(20)과; 상기 기지국(20)과 접속하고 스위칭에 의하여 발신측과 수신측 휴대단말기의 멀티미디어 통신경로를 연결 설정하는 이동교환국(MSC)(30)으로 구성된다.

이하, 상기 도1을 참조하여 영상신호의 통신이 가능한 멀티미디어 이동통신 시스템을 상세히 설명하면, 휴대단말기(10)는 기지국(20)과 서비스 영역 안에서 무선접속하고 통신 상대방을 호출하는 호접속 요청신호를 전송하며, 상기 호출신호를 수신한 기지국(20)은 이동교환국(30)에 전송한다.

상기 이동교환국(30)은 입력된 호접속 요청신호를 분석 및 처리하여 확인된 통신경로를 스위칭 설정하므로, 상기 휴대단말기(10)는 호출한 상대방과 멀티미디어 통신한다.

상기 휴대단말기(10)와 기지국(20) 사이에 통신을 위한 채널 할당 방식은 회선방식(CIRCUIT SWITCHED NETWORK)을 사용하고, 상기 할당된 무선채널은 디지털 데이터 신호를 전송할 수 있는 대역폭이 제한된다.

상기와 같이 채널당 제한된 데이터 전송속도를 이용하여 각종 제어신호, 음성신호를 포함하는 영상신호를 전송하기 위하여서는 데이터를 압축하여야 하며, 상기 이동통신 시스템에서는, 일 예로, H.263 표준에 의한 압축프로그램을 사용하여 부호화 또는 암호화 된 I 프레임과 P 프레임 신호를 전송한다.

상기 도2를 참조하여, 종래 기술에 의한 압축 영상신호의 전송 방식을 설명하면, 프레임 단위의 전체 영상 데이터 신호로 이루어지는 아이 프레임(I-FRAME) 영상신호를 먼저 전송하고, 다음 순서의 프레임부터는 움직임 벡터(MOTION VECTOR) 값 영상신호를 전송하는 피 프레임(P-FRAME)을 연속하여 전송하며, 갱신요청(FAST UPDATE REQUEST)이 있거나 데이터 오류(ERROR)가 검출되는 경우, 아이 프레임(I-FRAME)의 전체 영상신호를 다시 전송하고, 그 다음 순서부터는 다시 움직임 벡터(MOTION VECTOR) 값 영상신호를 전송하는 피 프레임(P-FRAME)을 연속하여 전송하는 과정이 반복된다.

이하, 상기 종래 기술에 의한 압축 영상신호 전송순서를 도2를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 이동통신 시스템에서 영상(IMAGE) 신호를 전송하는 경우, 해당 부호화기(ENCODER)는, 처음 입력되는 동영상 신호를 아이(I) 프레임 신호로 부호화(ENCODING) 하고, 데이터 오류와 같은 문제가 발생 또는 검출되지 않는 경우, 계속하여 P 프레임 신호로 부호화하므로, 데이터 압축효율을 높인다.

일 예로, 상기 부호화된 영상신호(ENCODED VIDEO STREAM)가 전송되는 과정에서 오류(ERROR)의 발생 또는 검출되지 않는다면, 계속 상기 피 프레임(P-FRAME) 신호를 부호화 또는 암호화(ENCODING)하여 전송하여도 수신측에서 동영상신호를 복호화(DECODING) 하는데 문제가 없으나. 실제 이동통신 무선환경에서는 다양한 원인에 의하여 데이터 전송 중에 오류가 발생하고, 특히, IMT-2000에 의한 무선환경에서는 데이터 전송 오류 발생 확률이 높다.

상기와 같이 데이터 전송 오류가 발생 및 검출되는 경우, 송신측과 수신측에서는 각각 오류를 정정하기 위한 다수의 ERROR RESILIENCE 및 CONCEALMENT TOOL 들이 구비되어 정정 및 복구하고 있으나, 오류가 많이 발생하는 경우, 오류 전달(ERROR PROPAGATION)에 의하여 화질이 크게 저하되므로, 상기 피 프레임(P-FRAME)으로 부호화된 신호를 계속 전송할 수 없다.

상기와 같이 오류가 발생한 피(P) 프레임 신호를 수신하는 경우, 상기 수신측은, 영상신호를 부호화 또는 암호화(ENCODER)하여 전송하는 송신측에, 프레임 단위의 전체 영상신호인 아이(I) 프레임 신호를 전송(REFRESH) 요청하고 수신하여 복호화하므로, 상기 발생 및 검출된 데이터 전송 오류의 영향을 제거한다.

상기와 같이 수신측에 의한 아이 프레임 전송 요청을 갱신요청(FAST UPDATE REQUEST)이라고 하며, 송신측에서는 해당 시점의 새로운 아이 프레임 영상신호를 부호화 또는 암호화(ENCODING)하여 전송하는 과정이 반복된다.

상기와 같은 방식으로 전송되는 아이 프레임과 피 프레임의 데이터 량을, 일 예에 의하여 도시한 것이 도3 이다.

상기 도3을 참조하여 설명하면, 일 실험 예로, 시험(TEST)을 위한 포먼 시퀀스(FOREMAN SEQUENCE)로써, 화소(PIXEL) 크기가 176 x 144인 QCIF(QUARTER COMMON INTERFACE FORMAT)를 레이트 제어(RATE CONTROL)하지 않고 QP(QUANTIZATION PARAMETER) 13 기준으로 고정하여 부호화 또는 암호화하는 경우의 처음 11 프레임에 의한 각 데이터 전송량을 그래프로 도시한 것이다.

상기 도3에서 첫 번째 프레임의 영상신호는, 상기와 같은 조건에 의한 것으로, 데이터 량이 18,232 비트(BIT)인 아이 프레임(I-FRAME)이고, 이어지는 10 프레임은 움직임 벡터에 의한 영상신호로 구성되는 피 프레임(P-FRAME)이다.

일반적인 동영상 신호는, 통신이 처음 시작되는 경우와 갱신요청(FAST UPDATE REQUEST)이 있는 경우가 아니면, 피(P) 프레임으로 부호화된 영상신호를 전송하며, 상기 도3에서 확인하듯이 아이(I) 프레임과 피(P) 프레임의 데이터 크기는 QP 및 다른 조건을 동일하게 하는 경우, 아주 큰 차이가 있음을 보여준다.

상기 QP 방식의 조건은, 1 내지 31 범위의 값을 갖는 것으로, 큰 값이면 압축률이 높으나 화질이 나쁘고, 낮은 값이면 압축률이 낮으나 화질이 좋다.

이동통신에서 멀티미디어 영상통신을 위하여 회선방식(CIRCUIT SWITCHED NETWORK)으로 채널이 할당되고, 상기 채널은 대역폭(BANDWIDTH)이 고정된 것으로 전송할 수 있는 데이터 량이 일정하므로, 데이터 량이 많은 아이 프레임(I-FRAME) 신호 전송에 어려움이 많은 문제가 있다.

상기 아이 프레임의 데이터를 전송하기 위한 것으로, 종래에 사용되는 방법 중 하나를, 상기 첨부된 도4 및 도5를 참조하여 설명한다.

상기 도4 는, QP 방식 조건을 25로 하는 경우, 각 프레임의 데이터 전송량을 그래프로 도시한 것이고, 도5 는 상기 QP 25 조건에서의 휘도(LUMINANCE) 피에스엔알(PSNR: PEAKED SIGNAL TO NOISE RATIO) 상태를 그래프로 도시한 것이다.

상기 도4를 참조하면, QP 조건을 25로 하는 레이트 제어(RATE CONTROL) 경우, 아이(I) 프레임으로 전송되는 데이터 량이 11,056 비트(BIT)로, QP 13일 경우의 18,232 비트(BIT) 보다 많이 줄었음을 알 수 있으나, 상기 도5에서 확인하듯이 최대신호대잡음비(PSNR: PEAKED SIGNAL TO NOISE RATIO)가 나쁘게 되어 복원되는 영상신호의 화질이 나쁘게 되는 문제가 있다.

또한, 상기 할당된 대역폭에 의하여 데이터 전송량이 제한된 채널로 아이 프레임(I FRAME)의 영상신호를 전송하는 다른 방법은, 프레임 스킵(FRAME SKIP) 방법이며, 상기 첨부된 도6을 참조하여 설명한다.

상기 도6의 프레임 스킵(FRAME SKIP) 방법은, 낮은 QP 값으로 레이트 제어(RATE CONTROL) 하므로써, 아이 프레임(I-FRAME) 영상신호의 화질을 좋게 유지하고, 상기 좋은 화질에 의하여 데이터 량이 많은 아이 프레임(I-FRAME)의 영상신호가 전송완료 될 때까지, 다음 순서에 의한 피 프레임 신호를 부호화(ENCODING) 하지 않으므로 전송하지 않고 건너뛰는(SKIP) 방식이다.

즉, 해당 채널의 데이터 전송량에 의하여 아이 프레임의 데이터를 모두 전송할 때까지 피 프레임에 의한 데이터를 부호화(ENCODING)하지 않는 동시에 전송하지 않는 방식이므로, 아이 프레임은 좋은 화질을 유지하지만, 프레임 스킵(FRAME SKIP)에 의하여 연속된 연결이 부자연스러운 동영상이 되는 문제가 있다.

상기 도6은, 초당 전송 프레임(FPS: FRAME PER SECOND)에 의하여 입력되는 프레임의 시퀀스(INPUT SEQUENCE)가 30 FPS 인 경우에 15 FPS를 출력하고, 레이트 제어(RATE CONTROL)를 64 Kbps로 하는 상태에서 부호화(ENCODING)된 처음 10 프레임의 각 데이터 량을 도시한 것이다.

상기 도6에서 첫 번째 프레임인 아이 프레임(I-FRAME)이 상대적으로 큰 데이터 량이므로, 계속해서 이어지는 7개의 피 프레임을 부호화(ENCODING) 하지 못하는 동시에 영상신호를 전송하지 못하고 스킵(SKIP)하고 있음을 보여준다.

상기와 같은 일 예의 경우, 아이 프레임(I-FRAME)은 높은 최대신호대잡음비(PSNR)가 유지되지만, 프레임 스킵(FRAME SKIP)이 크게되어 동영상 화면의 연속되는 연결이 부자연스럽게 된다.

일 예로, 상기 영상신호를 15 FPS로 출력하는 경우, 7 프레임은 약 0.5초에 해당하며, 상기의 0.5초 동안 화면이 연결되지 않고 하나의 영상신호로 고정되어 동영상에 부자연스러움이 발생되는 문제가 있다.

또한, 상기 아이 프레임(I-FRAME) 영상신호의 많은 데이터 량을 대역폭이 한정된 회선방식(CIRCUIT SWITCHED NETWORK) 채널을 통하여 전송하기에는, 시스템의 데이터 전송처리 부담이 가중되는 문제가 있다.

따라서, 상기와 같은 구성의 종래 기술에 의한 레이트 제어(RATE CONTROL)로 멀티미디어 영상신호를 전송하는 경우, 영상전화가 시작될 때마다 화질이 저하되거나 또는, 프레임 스킵의 불연속성에 의하여 동영상 통신의 화질이 저하되는 문제가 있다.

본 발명은, 이동통신 휴대단말기로부터 출력되는 멀티미디어 동영상의 아이 프레임 신호를 일정한 주파수 대역으로 분할하고, 여러 개 피 프레임에 분산하여 단계적으로 출력되도록 레이트 제어하므로, 데이터 전송 대역폭이 고정된 채널에 의하여 프레임 스킵이 발생하지 않는 동시에 화질저하를 발생하지 않는 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법을 제공하는 것이 그 목적이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 이동통신 시스템의 휴대단말기에 의한 멀티미디어 영상신호 레이트 제어 방법에 있어서, 멀티미디어 통신하는 휴대단말기에 의하여 아이 프레임 영상신호를 전송하는지 판단하는 시작과정과; 상기 시작과정에서 아이 프레임 신호를 전송하는 경우, 이산시간변환에 의한 다수 주파수 대역으로 분할 구분하고 가장 낮은 주파수 대역부터 순차적으로 피 프레임에 분산하여 전송하는 제1 전송과정과; 상기 제1 전송과정에서 아이 프레임의 분할된 모든 주파수 대역을 전송하였으면, 일반적인 영상 부호화기와 같이 피 프레임의 영상신호를 부호화하여 전송하는 제2 전송과정으로 구성되어 이루어지는 특징이 있다.

이하, 본 발명의 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명을 설명하기 위하여 첨부된 것으로, 도7 은 본 발명에 의한 스타트업 시퀀스 운용방식 설명도 이고, 도8 은 이산시간변환에 의하여 주파수 신호로 변환된 영상신호의 대역별 구분 방법 설명도 이며, 도9 는 본 발명에 의하여 부호화 전송된 영상신호의 재생 상태도 이고, 도10 은 본 발명의 레이트 제어에 의한 영상신호 부호화 순서도 이다.

상기 도7을 참조하여, 본 발명에 의한 스타트업 시퀀스 운용방식을 설명하면, 영상신호를 레이트 제어에 의하여 전송하는 경우, 첫 번째로 아이 프레임(I-FRAME)의 신호를 전송하고, 다음 순서는 움직임 벡터값이 기록되는 피 프레임이 반복되어 연속 전송되는 상태를 보여준다.

상기 도7을 참조하여, 본 발명에 의한 스타트업 시퀀스 운용방식을 상세하게 다시 설명하면, 상기 스타트업 시퀀스(START-UP SEQUENCE)는 박스(BOX)가 그려진 부분을 표시하는 것이고, 상기 스타트업 시퀀스에 포함되는 아이(I) 프레임과 피(P) 프레임의 숫자는 단계적 구분되는 주파수 대역에 의하여 결정된다.

상기 스타트업 시퀀스는, 아이 프레임(I-FRAME)의 영상신호가 이산시간변환(DCT: DISCREET COSINE TRANSFORM)에 의하여 주파수 영역의 영상신호로 변환된 것을 다시 주파수의 각 대역폭(BAND WIDTH)별로 분할 구분하고, 상기 구분된 각 주파수 대역의 신호를 피(P) 프레임 영상신호와 함께 암호화 또는 부호화(ENCODING) 하여 전송하는 범위를 표시한다.

상기 아이(I) 프레임의 영상신호는, 프레임 단위의 완전한 영상신호 정보를 포함하므로, 데이터 량이 많고, 피(P) 프레임 영상신호는, 움직임 벡터에 의한 영상신호로 구성되므로 데이터 량이 적으며, 회선방식(CIRCUIT SWITCHED NETWORK)으로 할당된 채널은, 데이터 전송 대역폭이 고정되어 동시에 전송할 수 있는 데이터의 량이 한정된다.

그러므로, 상기 아이(I) 프레임의 영상신호 데이터를 주파수 대역에 의한 다수로 구분 분할하고, 다음 순서로 이어지는 피(P) 프레임 영상신호에 순차 분산시키므로, 멀티미디어 영상신호의 부호화 및 데이터 전송률을 일정하게 유지하는 레이트 제어(RATE CONTROL) 방법이 본 발명의 기술요지이며 프로그레시브 스타트업(PROGRESSIVE START-UP) 방식으로 표현하기도 한다.

상기 프로그레시브 스타트업 방식이 적용되는 경우, 스타트업 시퀀스에 속하는 것으로, 첫 번째 전송되는 아이(I) 프레임 영상신호의 부호화되어 전송되는 데이터 량을 줄이기 위하여, 구분된 다수 주파수 대역 중에서, 가장 낮은 주파수 대역 성분 또는 직류(DC) 주파수 대역 성분만을 부호화(ENCODING) 하여 전송하고, 그 이외의 높은 주파수 성분은 부호화 및 전송에서 제외한다.

상기 스타트업 시퀀스 범위에 속하는 것으로, 다음 순서로 계속 이어지는 피(P) 프레임 들은, 상기 아이(I) 프레임 영상신호의 구분 분할된 다수 주파수 대역 중에서, 다음 순서로 높은 주파수 대역 신호를 포함하여 함께 부호화하고 전송하는 과정을 반복하며, 상기 스타트업 시퀀스가 끝난 이후의 피(P) 프레임(FRAME) 들은 일반적인 부호화와 동일하게 진행된다.

그러므로, 상기 부호화되어 전송되는 멀티미디어 영상신호를 수신하고 복호화(DECODER)하는 수신측 휴대단말기에서는, 처음에 다수 주파수 대역으로 구분 분할된 영상신호 중에서, 저주파(LOW FREQUENCY) 대역 성분의 영상신호에 의하여 흐릿한 영상신호를 표시하고, 순차 인가되는 단계별 높은 주파수 대역 영상신호에 의하여 점차로 선명한 영상신호를 표시한다.

상기와 같이 스타트업 시퀀스에 의한 프로그레시브 스타트업(PROGRESSIVE STARTUP)이 적용되는 레이트 제어(RATE CONTROL) 방법은, 아이(I) 프레임 영상신호에 포함되는 많은 데이터 량을 다수의 피(P) 프레임 영상신호에 분배 또는 분산하여 부호화 및 전송하므로, 통신 채널의 물리적인 대역폭 제한 상태에서도, 프레임 스킵 및 화질저하 없이 데이터를 일정한 속도(RATE)로 전송한다.

상기 첨부된 도8 은, 8 x 8 이산시간변환(DCT)에 의하여 주파수 신호로 변환된 아이 프레임 영상신호의 계수(COEFFICIENT)번호 들로써, 하나는 상기 계수를 지그재그(ZIGZAG) 방식으로 스캔(SCAN)하여 주파수 대역을 구분하는 방식이고, 다른 하나는 상기 계수를 수직주파수 성분과 수평주파수성분으로 주파수 대역을 구분하는 방식이며, 상기 두 가지 주파수 구분 방식 중에서 어느 것을 사용하여도 된다.

상기 첨부된 도9 는, 본 발명의 프로그레시브 스타트업에 의한 레이트 제어에 의하여 아이(I) 프레임 영상신호를 부호화하고 낮은 주파수 대역부터 순차 전송한 결과에 의하여 복원되는 시험목적 순서(FOREMAN SEQUENCE) 도시도 이다.

상기에서 첫 번째 수신되는 가장 낮은 주파수 대역 신호에 의한 아이(I) 프레임의 흐릿한 영상신호로부터 다음 순서에 의한 피(P) 프레임에 포함되는 것으로 단계별 높아지는 주파수 대역 영상신호에 의하여 출력되는 영상이 점차로 선명해지고 있음을 확인한다.

상기 아이(I) 프레임의 가장 낮은 주파수 대역과, 상기 도8의 8 x 8 이산시간변환(DCT)에 의한 레이트 제어가 완료된 9 번째 프레임부터는, 일반적인 피(P) 프레임 방식 부호화 전송이 이루어지므로, 수신측에서는 계속 선명한 영상신호를 확인하게 된다.

상기와 같은 방식의, 본 발명에 의한 것으로, 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법을, 첨부된 도 10을 참조하여 설명하면, 이동통신 시스템의 휴대단말기에 의한 멀티미디어 영상신호 레이트 제어 방법에 있어서, 멀티미디어 통신하는 휴대단말기에 의하여 아이 프레임(I-FRAME) 영상신호를 전송하는지 판단하는 시작과정(S10)과,

상기 시작과정(S10)에서 아이 프레임(I-FRAME) 신호를 전송하는 경우, 이산시간변환에 의한 다수 주파수 대역으로 분할 구분하고 가장 낮은 주파수 대역부터 순차적으로 피 프레임에 분산하여 전송하는 것으로, 상기 아이 프레임 영상신호를 이산시간변환에 의한 주파수 영역 영상신호로 변환하고, 수평주파수 성분과 수직주파수 성분으로 분석 고려하여 낮은 주파수 대역부터 지그재그 스캔된 계수에 의하여 단계적 순서로 순차 정렬하므로, 다수 주파수 대역으로 구분 분할하여 순차정렬하는 대역분할 과정(S20); 상기 과정(S20)에서 분할되고 순차정렬 구분된 아이 프레임의 다수 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역의 영상신호를 부호화하여 전송하는 초기전송 과정(S30); 상기 과정(S30)에서 정렬된 다음 순서의 주파수 대역 신호를 부호화하는 동시에 순서별 전송되는 피 프레임 신호와 함께 부호화하여 전송하는 분산전송 과정(S40); 상기 과정(S40)에서 아이 프레임(I-FRAME)의 분할 구분된 주파수 대역별 신호를 모두 부호화하여 전송하였는지 판단하고 모두 전송되지 않은 경우는 상기 분산전송 과정으로 궤환하는 반복과정(S50)으로 이루어지는 제1 전송과정과,

상기 제1 전송과정에서 아이 프레임의 분할된 모든 주파수 대역을 전송하였으면, 일반적인 영상 부호화기와 같이 피 프레임(P-FRAME)의 영상신호를 부호화하여 전송하는 제2 전송과정(S60)으로 이루어진다.

또한, 상기 아이 프레임을 분할 구분된 다수 주파수 대역으로 구분하는 대역분할 과정은, 이산시간변환(DCT)에 의하여 주파수 영역으로 변환된 영상신호의 각 계수를 지그재그(ZIGZAG) 스캔(SCAN)하여 낮은 주파수 대역부터 단계적으로 순차 정렬하여 구분한다.

또한, 상기 아이 프레임을 다수 주파수 대역으로 구분하는 대역분할 과정은, 이산시간변환(DCT)에 의하여 주파수 영역으로 변환된 영상신호의 각 계수를 수평주파수 성분(HORIZONTAL SPECTRUM)과 수직주파수(VERTICAL SPECTRUM) 성분으로 분석 고려하여 낮은 주파수 대역부터 순차 정렬하여 구분한다.

이하, 상기와 같은 구성을 하는, 본 발명의 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법을 상기 첨부된 도10을 참조하여 상세히 설명한다.

이동통신 시스템의 휴대단말기에 의하여 멀티미디어 영상통신을 시작하는 경우, 영상신호를 송신하는 휴대단말기 측에서는, 아이 프레임(I-FRAME) 신호가 입력되어 전송되는지를 판단하고(S10), 상기 판단(S10)에서 아이 프레임의 영상신호를 전송하여야 하는 경우, 상기 입력된 아이 프레임 영상신호를 이산시간변환(DCT)에 의하여 주파수 영역의 영상신호로 변환하고, 지그재그(ZIGZAG) 또는 수직과 수평 주파수 성분으로 분석 고려하여 분류 또는 구분된 계수(COEFFICIENT)를 이용하여 주파수 대역폭(BANDWIDTH)이 상이한 다수 주파수 대역으로 분류 구분한다(S20).

상기 과정(S20)에서 다수 주파수 대역으로 분류 구분된 아이 프레임(I-FRAME ) 영상신호 중에서, 가장 낮은 주파수 대역의 영상신호를 암호화 또는 부호화(ENCODING)하여 전송하고(S30), 상기 과정(S30)의 다음 순서에 의한 피(P) 프레임의 영상신호와 상기 아이 프레임의 구분된 주파수 대역 중에서 다음 순서에 의한 높은 주파수 대역의 영상신호를 분산시켜 함께 부호화하여 전송한다(S40).

상기 과정(S40)에서 아이 프레임(I-FRAME)의 분할 구분된 다수 주파수 대역 영상신호를 모두 분산시켜 부호화하여 피 프레임(P-FRAME) 영상신호에 포함 전송하였는지 판단하고(S50), 상기 판단(S50)에서 부호화 및 분산전송이 완료되지 않은 경우는, 상기 분산전송 과정(S40)으로 궤환(FEEDBACK)하며, 상기 반복과정(S50)에서 분할 구분된 다수 주파수 대역 영상신호를 모두 분산시키고 해당 피 프레임과 함께 부호화하여 전송 완료한 것으로 판단하는 경우는, 나머지 모든 피(P) 프레임(FRAME)의 영상신호를 해당 순서에 의하여 피 프레임 부호화 방식으로 정상 부호화하고 전송한다(S60).

따라서, 상기와 같은 구성의 본 발명을 사용하면, 상기 첨부된 도9에 도시된 것과 같이 부호화하는 처음 아이 프레임 영상신호는 아주 낮은 주파수 대역, 일 실시 예로, 직류(DC) 성분의 영상신호를 부호화하여 전송하므로, 수신 휴대단말기 측에서의 처음 영상화면은, 구분이 명확하지 못하여 흐릿하게 보이고, 그 이후로 전송되는 피 프레임에서는 전송을 제한시킨 주파수 대역을 점차적으로 늘려 나가면서 부호화 및 전송하므로 영상화면이 점진적으로 명료하며 자연스럽게 보인다.

또한, 처음의 아이 프레임에 의한 많은 데이터 량을 다수로 분할하고, 상기 분할된 영상신호 데이터를 프로그레시브(PROGRESSIVE)하게 순차 전송하여 스타트업(STARTUP)하는 레이트 제어에 의하여 대역폭이 제한된 통신채널로 데이터 량이 많은 아이 프레임 영상신호를 전송할 수 있다.

상기와 같은 구성의 본 발명은, 멀티미디어 이동통신 휴대단말기에 의하여 아이 프레임 영상신호를 이산시간변환하고, 소정 구분에 의한 낮은 주파수 대역부터 높은 주파수 대역으로 분할하며, 피 프레임에 순차 분산하여 부호화하고 전송하므로, 할당받은 대역폭이 제한된 채널로, 데이터 량이 많은 아이 프레임 영상신호를 효율적으로 분산 전송하는 산업적 이용효과가 있다.

또한, 레이트 제어에 의하여 각 프레임 단위로 일정한 량의 데이터를 전송하므로, 대역폭이 제한된 회선방식 통신채널을 이용하여 데이터 량이 많은 아이 프레임의 영상신호를 효율적으로 전송하는 사용상 편리한 효과가 있다.

또한, 레이트 제어에 의하여 프레임 스킵이 발생하지 않으므로 영상신호의 연속성이 보장되고, 명료한 화질을 유지하여 영상신호를 이용한 통신의 신뢰도와 선호도가 높아지는 사용상 편리한 효과가 있다.

Claims

이동통신 시스템의 휴대단말기에 의한 멀티미디어 영상신호 레이트 제어 방법에 있어서,

멀티미디어 통신하는 휴대단말기에 의하여 아이 프레임 영상신호를 전송하는지 판단하는 시작과정과,

상기 시작과정에서 아이 프레임 신호를 전송하는 경우, 이산시간변환에 의한 다수 주파수 대역으로 분할 구분하고 가장 낮은 주파수 대역부터 순차적으로 피 프레임에 분산하여 전송하는 제1 전송과정과,

상기 제1 전송과정에서 아이 프레임의 분할된 모든 주파수 대역을 전송하였으면, 일반적인 영상 부호화기와 같이 피 프레임의 영상신호를 부호화하여 전송하는 제2 전송과정으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법.
제1 항에 있어서, 상기 제1 전송과정은,

상기 아이 프레임 영상신호를 이산시간변환에 의한 주파수 영역 영상신호로 변환하고 다수 주파수 대역으로 구분 분할하여 순차정렬하는 대역분할 과정과,

상기 대역분할 과정에서 분할되고 순차정렬 구분된 아이 프레임의 다수 주파수 대역 중에서 가장 낮은 주파수 대역의 영상신호를 부호화하여 전송하는 초기전송 과정과,

상기 초기전송 과정에서 정렬된 다음 순서의 주파수 대역 신호를 부호화하는 동시에 순서별 전송되는 피 프레임 신호와 함께 부호화하여 전송하는 분산전송 과정과,

상기 분산전송 과정에서 아이 프레임의 분할 구분된 주파수 대역별 신호를 모두 부호화하여 전송하였는지 판단하고 모두 전송되지 않은 경우는 상기 분산전송 과정으로 궤환하는 반복과정으로 구성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법.
제2 항에 있어서, 상기 대역분할 과정은,

상기 시작과정에 의한 아이 프레임 영상신호의 분할 구분된 주파수 대역을 낮은 주파수 대역부터 지그재그 스캔된 계수에 의하여 단계적 순서로 순차 정렬하는 과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법.
제3 항에 있어서, 상기 대역분할 과정은,

상기 시작과정에 의한 아이 프레임 신호의 분할 구분된 주파수 대역을 수평주파수 성분과 수직주파수 성분으로 분석 고려하여 낮은 주파수 대역부터 순차정렬하는 것을 특징으로 하는 휴대단말기의 영상신호 레이트 제어 전송 방법.