KR100552169B1 - 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치 - Google Patents

이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치에 관한 것으로, 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 1비트율로 압축하여 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1증대 계층과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 2비트율로 압축하여 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1기본 계층으로 구성되는 제 1엔코더와, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 3비트율로 압축하여 제 3비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2증대 계층과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 4비트율로 압축하여 제 4비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2기본 계층으로 구성된 제 2엔코더를 구비하되, 각 비트율이 다른 증대 계층과 기본 계층을 갖는 엔코더를 복수개 구비한다. 그러므로 본 발명은 증대 계층 및 기본 계층을 갖는 엔코더를 복수개 구비하여 이동통신 서버에서 전송되는 비디오 스트리밍 신호를 4개 이상 발생함으로써 지원가능한 비트율의 조합에 따라 망 상태의 전송 속도에 가장 적합한 비트율을 갖는 비디오 스트리밍 신호를 선택할 수 있다. 따라서 본 발명은 I-프레임 선택부를 구비하지 않고서도 이동통신 단말기에 다양한 전송 속도로 비디오 스트리밍 신호를 전송할 수 있다.

Description

이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치{VIDEO STREAMING SIGNAL COMPRESSION DEVICE OF MOBILE TELECOMMUNICATION SYSTEM}
도 1은 종래 기술에 의한 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치의 엔코더의 일 예를 나타낸 구성도,
도 2는 통상적인 비디오 스트리밍 압축 장치의 상세 구성도,
도 3은 종래 기술에 의한 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치의 엔코더의 다른 예를 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치를 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치를 나타낸 구성도,
삭제
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100, 200 : 제 1엔코더 102, 202 : 제 1증대 계층
104, 204 : 제 1기본 계층 110, 210 : 제 2엔코더
112, 212 : 제 2증대 계층 114, 214 : 제 2기본 계층
삭제
본 발명은 이동통신 시스템에 관한 것으로서, 특히 이동통신 시스템의 MPEG-4(Moving Picture Experts Group 4)로 코딩된 비디오 스트리밍 압축 장치에 관한 것이다.
VOD(Video On Demand)는 사용자가 원하는 멀티미디어 정보를 선택적으로 서버로부터 전송받아 재생하는 서비스이다. 일반적으로 인터넷에 풍부한 콘텐츠(content)를 그대로 사용할 수 있는 MPEG-4로 코딩된 정보를 많이 사용하고 있다.
VOD의 전송 방식은 멀티미디어 정보를 한정적인 전송 대역폭 자원을 통해 전송하기 위해서 크게 다운로드(down load) 방식과 스트리밍(streaming) 방식으로 구분된다. 다운로드 전송 방식은 클립 전체를 내려받은 후 재생하는 방식으로 서버에 저장된 원본과 동일한 멀티미디어를 재생한다. 스트리밍 전송 방법은 전송과 재생을 동시에 수행하는 방식이다.
그런데 다운로드 전송 방식은 멀티 미디어의 재생 구간이 긴 경우 전체 데이터의 크기도 커지게 되므로 이를 모두 다운로드한 후에 재생하려면 사용자가 많은 시간을 기다려야 하고 단말기에는 큰 저장공간이 필요하게 된다. 그러므로 최근 이동통신 단말기에서는 이러한 다운로드 전송 방식보다는 스트리밍 전송 방식으로 서버에서 원하는 멀티미디어를 전송받고 있다.
현재 이동통신 시스템의 VOD 서비스는 멀티미디어 정보를 보내는 서버와 이를 수신하여 재생하는 이동통신 단말기 사이에서 이루어지는데, 종래 기술에 의한 이동통신 시스템에서 MPEG-4 비디오 영상을 압축 코딩하는 엔코더는 다음과 같은 구성을 갖는다.
도 1은 종래 기술에 의한 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치의 엔코더의 일 예를 나타낸 구성도로서, 이를 참조하면 종래 엔코더(10)는 MPEG-4 멀티미디어중에서 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 1비트율로 압축하여 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생하는 증대 계층(enhancement layer)(12)과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 2비트율로 압축하여 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생하는 기본 계층(base layer)(14)으로 구성된다.
상기 엔코더(10)에서 기본 계층(14)의 비디오 스트리밍 신호는 압축을 해제하는 디코더 장치(미도시됨)에서 독립적으로 디코딩되도록 압축되는 비디오 영상 데이터인 반면에, 증대 계층(12)의 비디오 스트리밍 신호는 디코더 장치에서 해당 기본 계층(14)의 비디오 스트리밍 신호와 함께 디코딩되도록 압축되는 비디오 영상 데이터이다.
이러한 종래 엔코더(10)는 증대 계층(12)과 기본 계층(14)을 통해 이동통신망 상태에 따라 두 가지 전송 속도로 비트 스트리밍 신호를 발생한다. 예를 들어, 증대 계층(12)을 통해 초당 10프레임(10 frame/sec), 즉 초당 40k 비트(40k bits/sec), 고속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 1비디오 스트리밍 신호를 발 생한다. 그리고 기본 계층(14)을 통해 초당 5프레임(5 frame/sec), 약 초당 20k 비트(20k bits/sec), 저속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생한다.
또한 종래 기술에 의한 비디오 스트리밍 압축 장치의 엔코더(10)는 내부의 증대 계층(12) 및 기본 계층(14)의 각 비디오 스트리밍 신호를 합쳐서 소정의 비트율(제 3비트율)로 압축된 새로운 비디오 스트리밍 신호(제 3비디오 스트리밍)를 발생할 수 있다. 예를 들어, 증대 계층(12)을 통해 초당 10프레임으로 압축한 비디오 스트리밍 신호와 기본 계층(14)을 통해 초당 5프레임으로 압축한 비디오 스트리밍 신호를 합쳐 초당 15프레임(15frame/sec), 즉 초당 60k 비트(60k bits/sec)의 중간 속도로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 3비디오 스트리밍 신호를 발생한다.
도 3은 통상적인 비디오 스트리밍 압축 장치의 상세 구성도이다. 도 3을 참조하면 도 2에 도시된 증대 계층(12) 및 기본 계층(14)의 압축 장치(40)는 각각 DCT(Discrete Cosine Transform)(41), 양자화부(Q)(42), 역양자화부(Q-1)(43), DCT-1(44), 스위치(45), 적어도 1이상의 예측부(prediction)(pred1, pred2, pred3)(46), 프레임 저장부(47), 움직임 추정부(motion etsimation)(48), 상태 코딩부(49), 움직임 구성 코딩부(50), 비디오 멀티플렉스(51) 등으로 구성된다. 이상의 구성 부분은 당업자라면 충분히 알 수 있는 내용이므로 상세한 설명은 생략하고자 한다.
MPEG-4로 비디오 영상 데이터를 압축 코딩하기 위해서는 기본적인 전송 단위인 프레임을 8×8 픽셀(block) 단위로 코딩을 한다. 블록 단위로 코딩은 DCT(41) 에서 수행하는데, DCT(41)는 2차원 비디오 영상을 주파수별로 구분하여 이산 코사인 변환된다. 대개 영상 데이터는 저주파 성분이 고주파 성분에 비해 상대적으로 압축 데이터의 많은 부분을 차지한다. 그러므로 증대 계층(12) 및 기본 계층(14)의 압축 장치(40)에서 DCT(41)는 전송량을 줄이기 위하여 저주파 성분을 보다 많은 정보량을 사용하여 보내게 된다.
양자화부(Q)(42)는 이산 코사인 변환된 계수를 양자화한다. 그리고 움직임 구성 코딩부(50)는 양자화된 신호를 움직임 벡터(Motion Vector)와 함께 압축 코딩시켜 출력한다.
양자화된 신호는 다시 역양자화부(Q-1)(43)와 DCT-1(44)를 거쳐서 복원된다. 그리고 복원된 신호는 예측부(46)의 신호와 함께 프레임 저장부(47)에 저장된다.
예측부(46)는 비디오 및 오디오 코딩에서 바로 전 상태가 현 상태와 거의 유사하기 때문에 이전 프레임을 참조하여 다음 프레임을 예측한다. 이때 스위치(45)는 여러 가지 예측부(46)중 어느 하나를 선택하는 것이다.
움직임 추정부(48)는 영상 데이터와 저장된 영상 데이터를 비교하여 움직임을 추정하고 이를 보상한다. 상태 코딩부(49)는 움직임 추정 및 보상된 영상 데이터를 압축 코딩시켜 출력한다.
또한 비디오 멀티플렉서(51)는 움직임 구성 코딩부(50)와 상태 코딩부(49)의 신호를 멀티플렉스하여 MPEG-4로 압축된 비디오 스트리밍 신호를 출력한다.
그런데, 이와 같은 비디오 스트리밍 압축 장치를 채택한 이동통신 시스템의 서버는 이동통신망의 상태에 따라 크게는 2가지 전송속도로 이동통신 단말기에 비트 스트리밍 신호를 전송하였다.
그래서 이러한 점을 보완하기 위하기 위하여 도 2의 엔코더가 등장하였다. 도 2는 종래 기술에 의한 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치의 엔코더의 다른 예를 나타낸 구성도이다.
도 2에 도시된 종래 기술에 의한 엔코더의 다른 예(20)는 MPEG-4 멀티미디어중에서 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 1비트율로 압축하여 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생하는 증대 계층(22)과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 2비트율로 압축하여 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생하는 기본 계층(24)과, 기본 계층(24)의 I-프레임만을 선택하여 제 4비트율로 압축하여 제 4비디오 스트리밍 신호를 발생하는 I-프레임 선택부(30)된다. 이때도 엔코더의 증대 계층(22) 및 기본 계층(24)의 각 비디오 스트리밍 신호는 합쳐져 제 3비트율로 압축된 제 3비디오 스트리밍 신호가 발생될 수 있다.
예를 들어, 증대 계층(22)에서는 초당 10프레임(10 frame/sec), 즉 초당 40k 비트(40k bits/sec), 고속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 그리고 기본 계층(24)에서는 초당 5프레임(5 frame/sec), 약 초당 20k 비트(20k bits/sec), 저속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 또한 증대 계층(22)을 통해 초당 10프레임으로 압축한 비디오 스트리밍 신호와 기본 계층(24)을 통해 초당 5프레임으로 압축한 비디오 스트리밍 신호는 합쳐져 초당 15프레임(15frame/sec), 즉 초당 60k 비트(60k bits/sec)의 중간 속도로 비디오 영상 데이터가 압축되어 제 3비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 또한 추가된 I-프레임 선택부(30)에 의해 기본 계층(24)의 I-프레임만이 선택되고 초당 0.3프레임(0.3/sec), 약 초당 5k 비트(5k bits/sec), 더 낮은 저속으로 비디오 영상 신호를 압축한 제 4비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 이때 제 1비디오 스트리밍 신호는 제 2비디오 스트리밍 신호와 함께 복호화되어야 한다.
따라서 도 2의 엔코더(20)는 도 1에 도시된 엔코더(10)에 비해 1개 추가된 총 3개의 서로 다른 전송속도의 비디오 스트리밍 신호를 지원할 수 있다.
하지만 이와 같은 엔코더(20)의 경우에도 압축 효율을 위해 I-프레임을 듬성듬성 삽입하는 것이 일반적이기 때문에 I-프레임 선택부(30)에 의해 압축된 비디오 스트리밍 신호는 다른 계층에 의해 생성된 신호에 비해 화질이 떨어지는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 엔코더를 복수개 구비하여 이동통신 서버에서 전송되는 비디오 스트리밍 신호를 4개 이상 생성함으로써 망 상태에 따라 전송 속도가 다른 비디오 스트리밍 신호를 효율적으로 선택해서 제공할 수 있는 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 증대 계층 및 기본 계층을 갖는 이동통신 시스템의 비디오 스크리밍 데이터 압축 장치에 있어서, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 1비트율로 압축하여 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1증대 계층과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 2비트율로 압축하여 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1기본 계층으로 구성되는 제 1엔코더와, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 3비트율로 압축하여 제 3비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2증대 계층과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 4비트율로 압축하여 제 4비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2기본 계층으로 구성된 제 2엔코더를 구비하되, 각 비트율이 다른 증대 계층과 기본 계층을 갖는 엔코더를 복수개 구비한 것을 특징으로 한다.
삭제
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치를 나타낸 구성도로서, 도 4를 참조하면 본 발명에 따른 비디오 스트리밍 압축 장치의 엔코더의 일 예는 다음과 같이 서로 다른 비트율로 압축된 엔코더를 복수개(100, 110, …, n)로 구성하는 것이다. 이때 엔코더의 개수는 이동통신 서버에서 지원해야할 비디오 스트리밍 신호의 전송 속도에 따라 변경이 가능하지만 최소 2개 이상으로 설계한다.
즉, 제 1엔코더(100)는 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 1비트율로 압축하여 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1증대 계층(102)과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 2비트율로 압축하여 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1기본 계층(104)으로 구성된다.
그리고 제 2엔코더(110) 역시 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 3비트율로 압축하여 제 3비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2증대 계층(112)과, 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 4비트율로 압축하여 제 4비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2기본 계층(204)으로 구성된다.
단, 각 엔코더(100, 110)의 기본 계층(104, 114)의 비디오 스트리밍 신호는 압축을 해제하는 디코더 장치(미도시됨)에서 독립적으로 디코딩되도록 압축되는 비디오 영상 데이터인 반면에, 증대 계층(102, 112)의 비디오 스트리밍 신호는 디코더 장치에서 해당 기본 계층(104)의 비디오 스트리밍 신호와 함께 디코딩되도록 압축되는 비디오 영상 데이터이다.
또한 각 제 1엔코더(100) 및 제 2엔코더(110)는 내부의 증대 계층(102, 112) 및 기본 계층(104, 114)의 각 비디오 스트리밍 신호를 합쳐서 제 5/제 6 비트율로 압축된 새로운 제 5 및 제 6비디오 스트리밍 신호를 발생한다.
예를 들어, 제 1엔코더(100)는 증대 계층(102)을 통해 초당 10프레임(10 frame/sec), 즉 초당 40k 비트(40k bits/sec), 최고 고속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 그리고 제 1엔코더(100)는 기본 계층(104)을 통해 초당 5프레임(5 frame/sec), 약 초당 20k 비트(20k bits/sec), 고속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 또한 이들 증대 계층(102)과 기본 계층(104)을 통해 압축된 비디오 스트리밍 신호를 합쳐 초당 15프레임(15frame/sec), 즉 초당 60k 비트(60k bits/sec)의 중간 고속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 5비디오 스트리밍 신호를 발생한다.
제 2엔코더(110)는 증대 계층(112)을 통해 초당 2프레임(2 frame/sec), 즉 초당 10k 비트(10k bits/sec), 저속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 3비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 그리고 제 2엔코더(110)는 기본 계층(114)을 통해 초당 1프레임(1 frame/sec), 약 초당 5k 비트(5k bits/sec), 최저속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 4비디오 스트리밍 신호를 발생한다. 또한 이들 증대 계층(112)과 기본 계층(114)을 통해 압축된 비디오 스트리밍 신호를 합쳐 초당 3프레임(3frame/sec), 즉 초당 15k 비트(15k bits/sec)의 중간 고속으로 비디오 영상 데이터를 압축한 제 6비디오 스트리밍 신호를 발생한다.
그러므로 본 발명의 일 실시예는 이렇게 서로 다른 압축율을 갖는 증대 계층과 기본 계층을 갖는 엔코더(100, 110, …, n)를 복수개 구비하고 제 1엔코더(100)에서는 고속, 제 2엔코더(110)는 저속으로 비디오 스트리밍 신호를 생성할 수 있기 때문에 화질의 열화가 발생하는 도 2의 I-프레임 선택부를 구비하지 않고서도 서로 다른 전송 속도로 이동통신 단말기에 제공되는 최소 6개의 비디오 스트리밍 신호를 발생할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치를 나타낸 구성도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예의 압축 장치는 도 4의 엔코더 구성에 키 프레임 동기화부(220)를 추가한 것이다.
즉, 본 발명의 다른 실시예는 제 1증대 계층(202)과 제 1기본 계층(204)으로 구성된 제 1엔코더(200)와, 제 2증대 계층(212)과 제 2기본 계층(214)으로 구성된 제 2엔코더(210)와, 제 n(n>3)증대 계층과 제 n기본 계층으로 구성된 제 n엔코더에 있어서, 이들 엔코더 사이에 각 비디오 스트리밍 신호의 동기를 맞추는 키 프레임 동기화부(220)를 더 구비한다.
예를 들어, 이동통신 서버에서 이동통신 단말기에 고속인 비디오 스트리밍 신호를 전송하다가 저속의 비디오 스트리밍 신호로 전송하거나 또는 그 반대의 경우 이들 비디오 스트리밍 신호의 동기를 맞추는 것이 중요하다. 그러므로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 엔코더는 키 프레임 동기화부(220)를 통해서 각기 다른 전송 속도를 제공하는 비디오 스트리밍 신호의 동기를 맞추기 때문에 망의 상태가 변경되어 다른 전송 속도를 갖는 비디오 스트리밍 신호를 선택해서 이동통신 단말기에 전송하더라도 이전 신호와 동기가 맞추어 전송되기 때문에 스트리밍 신호가 끊어지지 않게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예의 엔코더는 이동통신 서버에서 요구되는 전송 속도 개수에 따라 증대 계층을 삭제하거나 임의로 추가할 수 있다.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 증대 계층 및 기본 계층을 갖는 엔코더를 복수개 구비하여 이동통신 서버에서 전송되는 비디오 스트리밍 신호를 4개 이상 발생함으로써 지원가능한 비트율의 조합에 따라 망 상태의 전송 속도에 가장 적합한 비트율을 갖는 비디오 스트리밍 신호를 선택할 수 있다. 따라서 본 발명은 I-프레임 선택부를 구비하지 않고서도 이동통신 단말기에 다양한 전송 속도로 비디오 스트리밍 신호를 전송할 수 있다.
한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims (6)

  1. 증대 계층 및 기본 계층을 갖는 이동통신 시스템의 비디오 스크리밍 데이터 압축 장치에 있어서,
    비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 1비트율로 압축하여 제 1비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1증대 계층과, 상기 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 2비트율로 압축하여 제 2비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 1기본 계층으로 구성되는 제 1엔코더; 및
    상기 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 3비트율로 압축하여 제 3비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2증대 계층과, 상기 비디오 영상 데이터를 입력받아 이를 제 4비트율로 압축하여 제 4비디오 스트리밍 신호를 발생하는 제 2기본 계층으로 구성된 제 2엔코더를 구비하되,
    상기 각 비트율이 다른 증대 계층과 기본 계층을 갖는 엔코더를 복수개 구비한 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 각 엔코더에서 발생된 비디오 스트리밍 신호의 동기 를 맞추는 키 프레임 동기화부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 각 엔코더의 증대 계층은 증가 또는 삭제가 가능한 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 엔코더는 내부의 각 증대 계층 및 기본 계층의 비디오 스트리밍 신호를 합쳐서 소정의 비트율로 압축된 새로운 비디오 스트리밍 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 각 증대 계층의 비디오 스트리밍 신호는 압축을 해제하는 디코더 장치에서 해당 기본 계층의 비디오 스트리밍 신호와 함께 디코딩되도록 압축된 것을 특징으로 하는 이동통신 시스템의 비디오 스트리밍 압축 장치.
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