KR100834749B1 - 스케일러블 비디오 스트림 재생장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스케일러블 비디오 스트림 재생장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 화면을 출력하는 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면의 크기를 체크한 후 그에 따라 디코딩 레벨을 결정하고, 결정된 디코딩 레벨에 따라 프리디코딩을 수행하여 디코더의 연산량을 낮출 수 있는 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 재생장치는 디스플레이되는 화면의 모드를 판별하는 화면 모드 판별부와, 상기 모드에 따른 디코딩 레벨을 결정하는 디코딩 레벨 결정부와, 상기 디코딩 레벨에 따라 디코딩 되어야할 신호를 제공하는 프리디코더와, 상기 프리디코더가 제공한 신호를 디코딩하는 디코더 및 상기 디코딩된 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함한다.
Figure R1020040005482
스케일러블, 해상도, 화질, 프레임 레이트

Description

스케일러블 비디오 스트림 재생장치 및 그 방법{Device and method for playing scalable video streams}
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인코더의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 MCTF 방식의 스케일러블 비디오 코딩 및 디코딩 과정에서 시간적 분해과정을 개략적으로 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 입력 이미지 또는 프레임을 웨이블릿 변환에 의하여 서브밴드로 분해하는 과정을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 디코더의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.
도 5는 본 발명에 따른 스케일러블 비디오 스트림 재생장치를 나타낸 블록도.
도 6는 본 발명에 따른 스케일러블 비디오 스트림 재생방법을 개략적으로 나타낸 순서도.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100 : 수신부 200 : 프리디코더
300 : 디코더 400 : 화면 모드 판별부
500 : 디코딩 레벨 결정부 600 : 디스플레이부
700 : 제어부
본 발명은 스케일러블 비디오 스트림 재생장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 화면을 출력하는 디스플레이 장치에서 디스플레이되는 화면의 크기를 체크한 후 그에 따라 디코딩 레벨을 결정하고, 결정된 디코딩 레벨에 따라 프리디코딩을 수행하여 디코더의 연산량을 낮출 수 있는 스케일러블 비디오 스트림 재생장치 및 그 방법에 관한 것이다.
인터넷을 포함한 정보통신 기술이 발달함에 따라 문자, 음성뿐만 아니라 화상통신이 증가하고 있다.
기존의 문자 위주의 통신 방식으로는 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기에는 부족하며, 이에 따라 문자, 영상, 음악 등 다양한 형태의 정보를 수용할 수 있는 멀티미디어 서비스가 증가하고 있다.
멀티미디어 데이터는 그 양이 방대하여 대용량의 저장매체를 필요로하며 전송시에 넓은 대역폭을 필요로 한다 이에, 압축코딩기법을 이용하여 멀티미디어 데이터를 저장하는 것이 필요하다.
상기 압축코딩기법에 있어서, 데이터를 압축하는 기본적인 원리는 데이터의 중복(redundancy)을 없애는 과정이다.
데이터의 중복은 이미지에서 동일한 색이나 객체가 반복되는 것과 같은 공간적 중복이나, 동영상 프레임에서 인접한 프레임간에 거의 변화가 없는 경우나 오디오에서 같은 음이 계속 반복되는 것과 같은 시간적 중복, 또는 인간의 시각 및 지각 능력이 높은 주파수에 둔감한 것을 고려한 심리시각 중복이 대표적으로 정의되어 있다.
이 같은 데이터의 중복을 없앰으로서 데이터를 압축할 수 있는데, 데이터 압축의 방법은 크게 소스 데이터의 손실 여부에 따른 손실/무손실 압축, 각각의 프레임에 대해 독립적으로 압축하는 지 여부에 따른 프레임내/프레임간 압축, 압축과 복원에 필요한 시간이 동일한 지 여부에 따른 대칭/비대칭 압축으로 나누어진다.
이 밖에도 압축 복원 지연 시간이 50ms를 넘지 않는 경우에는 실시간 압축으로 분류하고, 프레임들의 해상도가 다양한 경우는 스케일러블 압축으로 분류한다.
이와 같은 압축의 방법 가운데 무손실 압축은 문자 데이터나 의학용 데이터 등의 데이터를 압축하는데 이용되며, 손실 압축은 멀티미디어 데이터를 압축하는데 주로 이용된다.
한편, 프레임 내 압축은 공간적 중복을 제거하기 위해서 이용되며, 프레임간 압축은 시간적 중복을 제거하기 위해서 이용된다.
멀티미디어 데이터를 전송하는데 있어서, 전송 속도는 전송매체 등의 전송 환경에 따라 그 성능이 다르게 나타난다.
현재 사용되는 전송매체는 초당 수십 메가비트의 데이터를 전송할 수 있는 초고속통신망부터 초당 384 키로비트의 전송속도를 갖는 이동통신망 등과 같이 다 양한 전송속도를 갖는다.
MPEG-1, MPEG-2, H.263 또는 H.264와 같은 기존의 비디오 코딩 방법은 모션 보상 예측 코딩법에 기초하여 시간적 중복은 모션 보상으로 제거하고 공간적 중복은 변환 코딩으로 제거한다.
이러한 기존의 비디오 코딩 방법들은 좋은 압축률을 갖고 있지만 주 알고리즘에서 재귀적 접근법을 사용하고 있어 트루 스케일러블 비트스트림(true scalable bitstream)을 위한 유연성을 갖지 못한다.
이에 따라 최근에는 웨이브렛 기반의 스케일러블 비디오 코딩에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 스케일러블 비디오 코딩은 스케일러빌리티를 갖는 비디오 코딩을 의미한다. 스케일러빌리티란, 압축된 하나의 비트스트림으로부터 부분 디코딩, 즉 다양한 비디오 재생이 가능하도록 하는 특성을 의미한다.
스케일러빌리티는 비디오의 해상도를 조절할 수 있는 성질을 의미하는 공간적 스케일러빌리티와 비디오의 화질을 조절할 수 있는 성질을 의미하는 SNR(Signal t Noise Ratio) 스케일러빌리티와, 프레임 레이트를 조절할 수 있는 시간적 스케일러빌리티와, 이들 각각을 조합한 것을 포함하는 개념이다.
즉, 현재 스케일러블 비디오 코덱 기술에 의하면 디코더단에서는 입력된 신호에 대하여 원하는 화질이나 해상도, 프레임 레이트로의 디코딩이 가능하며, 이의 조합도 가능하다. 이러한 스케이러블 비디오 코딩기술을 이용하여 TV나 기타 디스플레이 장치에서 화면의 크기가 변하는 경우에 디코딩 레벨을 조절하여 시스템의 파워를 절감하고 효율적으로 자원을 활용할 수 있게 될 것이다.
한편, 종래의 다수의 화면을 출력하는 디스플레이 장치(예를 들어, PIP 기능)에서는, 전체 신호를 디코딩하고 이를 스케일링하여 디스플레이 하는데, 이때 전체 화면 또는 부화면에 비디오 신호를 디스플레이 할 경우 인코딩된 신호를 모두 디코딩하여 화면에 제공한다.
그러나, 부화면의 경우 전체 비디오 신호를 디코딩하지 않고, 부화면 크기 및 디스플레이 장치의 환경에 맞추어 특정 비트스트림만을 디코딩하는 것이 효율적이나 아직까지 화면에 크기에 따라 해상도를 조절하는 방법에 관한 연구가 없거나, 충분하지 못하다.
따라서, 공간적 스케일러빌리티를 지원하는 비디오 디코딩 방식에 있어서 비트스트림를 재생하기 위한 화면의 크기에 따라 해상도를 변화시키는 방법을 창안할 필요가 있다.
본 발명은 다수의 화면을 출력하는 디스플레이 장치에서 디스플레이 되는 화면의 크기를 기초로 디코딩 레벨을 결정하고, 결정된 디코딩 레벨에 따라 프리디코딩을 수행하여 디코더의 연산량을 낮출 수 있어, 낮은 네트워크 대역폭에서도 비디오 스트리밍 서비스를 안정적으로 수행할 수 있도록 함을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 재생장치는 디스플레이되는 화면의 모드를 판별하는 화면 모드 판별부와, 상기 모드에 따른 디코딩 레벨을 결정하는 디코딩 레벨 결정부와, 상기 디코딩 레벨에 따라 디코딩 되어야할 신호를 제공하는 프리디코더와, 상기 프리디코더가 제공한 신호를 디코딩하는 디코더 및 상기 디코딩된 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 화면 모드 판별부는 PIP(Picture in Picture)의 주화면 또는 부화면을 체크 및 디스플레이될 화면의 크기를 체크하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디코딩 레벨 결정부는 상기 디스플레이되는 화면의 화질을 사용자의 주관적 화질에 적합하도록 상기 디코딩 레벨을 결정하며, 상기 디스플레이되는 화면의 해상도를 고려하여 디코딩 레벨을 결정하며, 상기 디스플레이되는 화면의 재생 속도를 고려하여 상기 디코딩 레벨을 결정는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로 스케일러블 비디오 스트림 재생방법은 디스플레이 되는 화면의 모드를 판별하는 모드 판별단계와, 상기 모드에 적합한 디코딩 레벨을 결정하는 디코딩 레벨 결정단계와, 상기 디코딩 레벨에 따라 디코딩될 신호를 제공하는 프리디코딩 단계와, 상기 프리디코더가 제공한 신호를 디코딩하는 디코딩 단계 및 상기 디코딩된 신호를 디스플레이하는 재생 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디코딩 레벨은 디스플레이되는 화면의 화질이 사용자의 주관적 화질에 적합한지를 고려하여 결정되며, 디스플레이되는 화면의 해상도를 고려하여 결정되며, 디스플레이되는 화면의 재생 속도를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 디코딩된 신호를 디스플레이하는 재생 단계는, 상기 추출된 비트스트림에 대한 정보를 역양자화하여 변환계수들을 얻는 단계 및
상기 변환계수들을 역공간적 변환한 후 역시간적 변환하는 단계 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 인코더의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 인코더(100)는 조각화부(110), 모션 추정부(120), 시간적 변환부(130), 공간적 변환부(140), 임베디드 양자화부(150) 및 비트스트림 결합부(160)를 포함하여 구성될 수 있다.
조각화부(110)는 입력 비디오를 엔코딩의 기본 단위인 GOP(group of pictures)로 나눈다.
모션 추정부(120)는 모션 추정 과정이 수행중인 현재 프레임의 각 매크로블록과 이에 대응되는 참조 프레임들의 각 메크로블록을 비교하여 최적의 모션 벡터(motion vector)를 구한다. 여기서, 모션 벡터를 구하는 방법으로서, 계층적 가변 사이즈 블록 매칭법(Hierarchical Variable Size Block Matching; HVSBM)에 의한 계층적인 방법을 사용할 수 있다.
시간적 변환부(130)는 모션 추정부(120)에 의하여 구해진 모션 벡터를 이용해 시간축 방향으로 프레임들을 저주파와 고주파 프레임으로 분해함으로써 시간적 중복성을 제거한다.
예를 들어, 프레임의 평균을 저주파 성분으로 하고 두 프레임의 차이의 반을 고주파 성분으로 할 수 있다. 여기서, 프레임들을 분해할 때는 GOP 별로 분해하며, 모션 벡터를 이용하지 않고 단순히 프레임 간의 같은 위치에 존재하는 픽셀들을 비교함으로써 고주파 성분의 프레임과 저주파 성분의 프레임으로 분해할 수 있으나, 이는 모션 벡터를 이용하는 경우에 비하여 상기 시간적 중복성을 제거하는 데 있어 덜 효율적이다.
즉, 제1 프레임과 제2 프레임을 비교할 때 제1 프레임의 일정 영역이 제2 프 레임에서 이동한 경우에 이동의 정도는 모션 벡터로 대표될 수 있고, 양자를 비교할 때 제1 프레임의 일정 영역과 제2 프레임의 동일 위치가 모션 벡터에 해당하는 크기만큼 이동한 영역을 비교하여 즉, 시간적 이동 부분만큼을 보상한 후에 제1 및 제2 프레임을 저주파와 고주파 프레임으로 분해한다.
시간적 필터링 방법으로는, 예컨대 MCTF(Motion Compensated Temporal Filtering), UMCTF 등을 사용할 수 있다.
공간적 변환부(140)는 시간적 변환부(130)에 의하여 시간적 중복성이 제거된 프레임에 대하여, 공간적 중복성을 제거하고 변환계수(transform coefficient)를 생성한다.
본 발명에서는 공간적 변환 방법으로 웨이블릿 변환(wavelet transform)을 사용한다. 여기서, 웨이블릿 변환을 사용함으로써, 하나의 프레임을 분해하여 저주파수 서브밴드(sub-band)와 고주파수 서브밴드로 구분하고, 각각에 대한 변환 계수(transform coefficient), 즉 웨이블릿 계수(wavelet coefficient)를 구할 수 있다.
즉, 하나의 프레임을 4등분하고, 전체 이미지와 거의 유사한 1/4 면적을 갖는 축소된 이미지(L 이미지)를 상기 프레임의 한쪽 사분면에 대체하고 나머지 3개의 사분면에는 L 이미지를 통해 전체 이미지를 복원할 수 있도록 하는 정보(H 이미지)로 대체한다.
마찬가지 방식으로 L 프레임은 또 1/4 면적을 갖는 LL 이미지와 L 이미지를 복원하기 위한 정보들로 대체될 수 있다.
이러한 웨이블릿 방식을 사용하는 이미지 압축법은 JPEG2000이라는 압축방식에 적용되고 있다.
또한, 웨이블릿 변환은 프레임들의 공간적 중복을 제거할 수 있으며, DCT 변환과는 달리 원래의 이미지 정보가 변환된 이미지에 축소된 형태로 저정되어 있으므로 축소된 이미지를 이용하여 공간적 스케일러빌리티를 갖는 비디오 코딩을 가능하게 한다.
임베디드 양자화부(150)는 공간적 변환부(140)를 통해 얻어지는 웨이블릿 계수를 각각의 웨이블릿 블록별로 임베디드 양자화하며, 중요도에 따라 재배열한다. 여기서, 중요도란 공간적 변환부(140)에 의하여 웨이블릿 변환 후 구한 웨이블릿 계수의 크기를 의미한다. 따라서, 작은 계수보다는 큰 계수가 중요도가 높다.
또한, 엠베디드 양자화부(150)는 상기 웨이블릿 계수를 살펴보고 그 크기에 따라 상기 웨이블릿 계수를 재배열한다. 그리고, 가장 큰 크기의 웨이블릿 계수를 가장 먼저 보낸다.
상기와 같은, 웨이블릿 블록별로 웨이블릿 계수를 임베디드 양자화하는 알고리즘으로는 EZW(Embedded Zerotrees Wavelet Algorithm), SPIHT(Set Partitioning in Hierarchical Trees), EZBC(Embedded ZeroBlock Coding) 등을 사용할 수 있다.
상기와 같은 양자화 알고리즘은 계층적인 시공간적 트리(hierarchical spatiotemporal trees)를 따라서 존재하는 의존성을 이용함으로써 보다 나은 압축 효율을 얻을 수 있게 한다.
이 방법들은 본 발명에서 이용한 웨이블릿 도메인에서의 픽셀간 공간적 관계 를 잘 활용할 수 있어서, 본 발명에서의 임베디드 양자화 과정에 사용하기에 적합하다.
이러한 방법들은 픽셀간 공간적 관계를 트리(tree) 형태로 나타나는데, 트리의 루트(root)가 0인 경우 그 자식(children)도 0의 값을 가질 확률이 높다는 것을 이용함으로써 효과적으로 부호화를 수행할 수 있다. 이러한 알고리즘들은 내부적으로 L밴드의 픽셀 1개에 대해 서로 관련된 픽셀들을 스캔하면서 처리를 수행하게 된다.
엔트로피 인코더(160)는 임베디드 양자화부(150)에 의하여 양자화된 웨이블릿 계수 및 모션 추정부(120)에서 생성된 모션 벡터 정보 및 헤더 정보를 전송 또는 저장에 적합하도록 압축된 비트스트림으로 변환한다. 이러한 엔트로피 엔코딩 방법으로는 예측 코딩(predictive coding) 방법, 가변 길이 코딩(variable-length coding) 방법(Huffman 코딩이 대표적임), 산술 코딩(arithmetic coding) 방법 등을 이용할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 동영상(비디오) 뿐만 아니라, 정지 영상(이미지)에 대해서도 적용될 수 있다. 입력 이미지는 공간적 변환부(140), 임베디드 양자화부(150), 및 엔트로피 엔코딩부(160)에서 동영상의 경우와 마찬가지의 과정을 거쳐서 비트 스트림으로 생성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 MCTF 방식의 스케일러블 비디오 코딩 및 디코딩 과정에서 시간적 분해과정을 개략적으로 보여주는 도면으로서, MCTF 방식에서 L 프레임은 저주파 혹은 평균 프레임을 의미하고, H 프레임은 고주파 혹은 차이 프레임을 의미한다.
먼저, 코딩 과정을 설명하면 낮은 시간적 레벨에 있는 프레임쌍들을 시간적으로 필터링하여 높은 시간적 레벨의 L 프레임들과 H 프레임들로 전환시키고, 전환된 L 프레임 쌍들을 다시 시간적으로 필터링하여 더 높은 시간적 레벨의 프레임들로 전환시킨다. 인코더는 가장 높은 시간적 레벨의 L 프레임 하나와 H 프레임들을 웨이브렛 변환시켜 비트스트림을 생성한다. 도면에서 진한색이 표시된 프레임들이 웨이브렛 변환의 대상이 되는 프레임이다.
정리하면 코딩하는 시간적 레벨 순서는 낮은 레벨의 프레임들부터 높은 레벨의 프레임들을 연산하며, 디코더는 웨이브렛 역변환을 거친 후에 얻어진 진한색의 프레임들을 높은 레벨부터 낮은 레벨의 순으로 연산하여 복원시킨다.
즉, 시간적 레벨 3의 L 프레임과 H 프레임을 이용하여 시간적 레벨 2의 L프레임 2개를 복원하고, 시간적 레벨의 L 프레임 2개와 H 프레임 2개를 이용하여 시간적 레벨 1의 L 프레임 4개를 복원한다.
최종적으로 시간적 레벨 1의 L 프레임 4개와 H 프레임 4개를 이용하여 프레임 8개를 복원한다.
예를 들어, 본 발명에서는 소정 크기의 화면에 설정된 재생 속도에 적합하도록 시간적 레벨을 조절하여 스케일러블 비디오 스트림이 일부분만을 디코딩되도록 하여 재생 속도를 변화시킬 수 있다. 즉, 설정된 화면의 재생 속도가 4배속이라고 가정한 경우, 상기 MCTF 방식을 코딩된 스케일러블 비디오 스트림에서 4배속에 대응되는 시간적 레벨 2의 프레임들을 선택하여 전송할 수 있다.
상기 실시예에서 시간적 스케일러빌리티를 갖는 MCTF 비디오 코딩 방식을 통해 구현되는 것으로 설명하고 있으나, 이 또한 예시적인 것에 불과하며, MCTF 및 UMCTF뿐만 아니라 시간적 스케일러빌리티를 지원하는 비디오 코딩 방식에 따른 스케일러블 비디오 스트림을 설정된 화면의 크기에 적합한 재생 속도에 따라 시간적 레벨을 조절하여 일부분만을 디코딩하도록 하여 재생 속도를 변화시키는 모듈로의 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다.
즉, 시간적 스케일러빌리티를 최대한 유지하면서 지연시간을 제어할 수 있도록 하기 위하여 한정된 시간적 레벨 순서로 시간적 변환을 하는 계승적 시간적 근사 및 참조(Successive Temporal Approcimation and Referencing, STAR)에 의한 방법도 상기 실시예의 시간적 스케일러빌리티를 갖는 비트스트림의 코딩 방식으로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 입력 이미지 또는 프레임을 웨이블릿 변환에 의하여 서브밴드로 분해하는 과정을 나타낸 것이다.
예를 들어, 입력 이미지 또는 프레임을 2단계로 웨이블릿 변환하는 경우, 여기에는 세가지의 고주파수 서브밴드, 즉 수평, 수직, 및 대각 위치의 서브밴드가 있다.
저주파수 서브밴드, 즉 수평 및 수직 방향 모두에 대하여 저주파수인 서브밴드는 ＇LL＇이라고 표기한다.
상기 고주파수 서브밴드는 ＇LH＇, ＇HL＇, ＇HH＇로 표기하는데, 이는 각각 수평방향 고주파수, 수직방향 고주파수, 그리고 수평 및 수직방향 고주파수 서브밴드를 의미한다.
그리고, 저주파수 서브밴드는 반복적으로 더 분해될 수 있다. 괄호 안의 숫자는 웨이블릿 변환 레벨을 나타낸 것이다.
예를 들어, 본 발명에서는 디스플레이 되는 화면의 크기가 전체화면의 4분의 1에 해당할 경우, LL(1)의 서브밴드외의 정보를 비트스트림에서 삭제한 후 디코딩 되도록 하여 낮은 해상도를 유지하도록 할 수 있다.
마지막으로 SNR(Signal to Noise Ratio) 스케일러빌리티(scalability)를 갖도록 코딩된 비트스트림에서 화질을 조절하기 위해서 스케일러블 비트스트림을 가공하는 방법을 설명한다.
SNR 스케일러빌리티는 소정의 문턱값(threshold)을 정해놓고 상기 문턱값보다 큰 값을 갖는 픽셀들만 엔코딩을 하고, 모든 픽셀에 대한 처리가 끝나면 문턱값을 낮추고 다시 반복하는 과정을 통하여 엠베디드 양자화를 수행하는 방식이다. 따라서, 문턱값을 통해 일정 수준의 화질을 결정할 수 있다.
따라서, 사용자가 SNR 스케일러빌리티를 갖도록 코딩된 비트스트림에서 일정 화질의 비트스트림을 가공하기 위해서는 일정한 문턱값을 넘는 픽셀 정보를 포함한 비트스트림을 추출하면 된다.
예를들어, 본 발명에서는 설정된 화면의 크기에 적합한 저화질의 비디오에서 필요한 문턱값을 설정하고, 설정된 문턱값 이상의 픽셀 정보를 포함한 불필요한 비트스트림을 제거한 후 디코딩할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디코더의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
디코더(300)는 엔트로피 디코딩부(310)와, 역 임베디드 양자화부(320)와, 역 공간적 변환부(330)와, 역 시간적 변환부(340)를 포함하여 구성될 수 있다.
디코더(300)에서의 동작은 대체적으로 인코더(100)에서의 동작의 역순으로 수행된다.
다만, 모션 벡터를 구하는 모션 추정 과정은 인코더(100)의 모션 추정부(120)에서만 이루어지고 디코더(300)에서는 상기 모션 벡터를 전달받아 이를 이용하면 되므로, 모션 추정 과정의 역순에 해당하는 과정은 존재하지 않는다.
엔트로피 디코딩부(310)는 수신되는 비트 스트림을 각각의 웨이블릿 블록별로 분해한다.
역 임베디드 양자화부(320)는 인코더(300)에서의 엠베디드 양자화부(306)에서의 동작을 역순으로 수행한다.
즉, 상기 분해된 각각 비트 스트림으로부터, 웨이블릿 블록별로 재배열된 웨이블릿 계수를 구한다.
역 공간적 변환부(330)는 상기 재배열된 웨이블릿 계수를 변환하여 공간적 도메인에서의 이미지를 복원한다.
이 과정에서 각각의 GOP에 상응하는 웨이블릿 계수는 역 웨이블릿 변환에 따라서 변환되어, 시간적 필터링이 되어 있는 프레임이 생성된다.
역 시간적 변환부(340)는 상기 생성된 프레임과 인코더(100)에서 생성된 모 션 벡터를 이용하여 상기 시간적 필터링 과정을 역으로 수행함으로써 최종 출력 비디오를 생성한다.
인코더(100)에서 살펴본 바와 마찬가지로, 본 발명은 이와 같은 비디오 뿐만이 아니라, 이미지에 대해서도 적용될 수 있다. 인코더(100)로부터 수신되는 비트 스트림은 엔트로피 디코딩(310), 역 임베디드 양자화부(320), 역 공간적 변환부(330), 및 역 시간적 변환부(340)에서 비디오의 경우와 마찬가지의 과정을 거쳐서 출력 이미지로 생성될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 스케일러블 비디오 스트림 재생장치를 나타낸 블록도로서, 수신부(100), 프리디코더(Predecoder)(200), 디코더(300), 화면 모드 판별부(400), 디코딩 레벨 결정부(500), 디스플레이부(600) 및 제어부(700)를 포함하여 구성된다.
수신부(100)는 방송신호 및 영상신호를 수신하는 것으로서, 다수의 튜너 및 다수의 복조화부(demodulator)를 포함한다.
화면 모드 판별부(400)는 디스플레이되는 화면의 모드를 판별하는 것으로, 즉 PIP(Picture in Picture) 기능을 갖는 TV 또는 기타 디스플레이 장치에서 디코딩된 신호가 디스플레이될 모드(즉, 주화면 또는 부화면)의 크기를 체크한다.
디코딩 레벨 결정부(500)는 화면 모드 판별부(400)에서 체크한 화면의 모드에 따른 디코딩 레벨을 결정하는 것으로, 여기서 디코딩 레벨은 디스플레이되는 화면의 해상도, 화질 및 프레임 레이트를 고려하여 결정된다. 즉, TV 또는 기타 디스플레이 장치의 제조 과정에서 고정적으로 설정되어 있거나 사용자의 임의 설정에 따라 결정된 모드(즉, 주화면 및 부화면)의 크기에 따라 디스플레이되는 화면의 화질을 사용자의 주관적 화질에 적합한 수준에서 디코딩 레벨을 결정한다.
예를 들어, 디코딩된 신호를 재생하기 위한 화면의 크기가 전체 화면에 4분의 1의 크기인 경우, 디코딩 레벨을 공간적 스케일러빌리티를 통해 생성된 웨이블릿 변환 레벨의 제1 레벨로 결정하고, 만일 비트스트림 재생을 위한 화면의 크기가 전체 화면에 16분의 1의 크기인 경우, 디코딩 레벨을 공간적 스케일러빌리티를 통해 생성된 웨이블릿 변환 레벨의 제2 레벨로 결정한다. 여기서, 디코딩 레벨 결정부(500)는 공간적 스케일러빌리티를 통해 해상도만을 고려한 디코딩 레벨을 결정할 수도 있으며, 공간적 스케일러빌리티를 통한 해상도 뿐만 아니라 SNR 스케일러빌리티 및 시간적 스케일러빌리티를 통해 화질 및 프레임 레이트를 고려한 디코딩 레벨을 결정할 수도 있다.
프리디코더(200)는 디코딩 레벨 결정부(500)가 결정한 디코딩 레벨에 따라 디코딩 되어야할 신호를 제공하는 것으로, 디코딩 레벨에 따라 수신된 신호 중 일부를 잘라냄으로써 해상도, 화질 및 프레임 레이트가 조절된 신호를 디코더(300)에게 전달한다.
예를 들어, 프리디코더(200)는 디코딩 레벨 결정부(500)로부터 결정된 디코딩 레벨에 설정된 해상도를 만족시키도록 신호의 일부를 제거함으로써, 복원되는 영상 화면이 낮은 해상도를 유지하도록 할 수 있다. 이에 낮은 해상도로 신호가 복원될 수 있도록 함으로써, 디코더의 연산량을 낮출 수 있다.
디코더(300)는 프리디코더(200)가 제공한 신호를 디코딩하는 것으로, 이때 디코딩 순서는 인코더(100)에서 방송 신호가 인코딩된 순서의 역순으로 진행된다.
디스플레이부(600)는 디코더(300)가 디코딩한 신호를 디스플레이하는 것으로, 즉 사용자가 임의로 설정한 크기 또는 고정된 소정 크기의 화면에 디코딩된 신호를 디스플레이 한다.
제어부(700)는 디코딩 레벨 결정부(500)가 결정한 디코딩 레벨을 프리디코더(200)에게 전송하고, 디코더(300)에서 디코딩한 신호를 디스플레이부(600)를 통해 소정 크기로 설정된 화면에 디스플레이 시키는 것으로, 즉 디스플레이되는 화면의 모드 크기가 설정되면, 디코딩 레벨 결정부(500)는 해상도, 화질 및 프레임 레이트를 고려하여 디코딩 레벨을 결정하고, 이에 제어부(700)는 결정된 디코딩 레벨을 프리디코더(200)로 전송하고, 이 후 디코더(300)를 통해 디코딩된 신호를 디스플레이부(600)에 전송하여 소정 크기의 화면에 디스플레이 되도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 스케일러블 비디오 스트림 재생방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
방송 신호가 입력되면 제어부(700)는 입력되는 신호가 주화면(전체화면)에 디스플레이 되는 신호인지 부화면(소정 크기의 화면)에 디스플레이 되는 신호인지를 체크한다.
그 다음, 화면 모드 판별부(400)는 디스플레이될 화면(즉, 주화면 또는 부화면)의 크기를 체크한다(S100). 여기서, 디스플레이될 화면의 크기는 TV 또는 기타 디스플레이 장치의 제조 과정에서 고정적으로 설정되어 있거나 사용자의 임의 설정 에 따라 결정되어 있다.
그 다음, 입력된 신호가 주화면에 디스플레이 되는 신호인 경우, 제어부(700)는 수신된 신호를 모두 디코딩하여 주화면에 디스플레이 한다.
한편, 입력된 신호가 부화면에 디스플레이 되는 신호인 경우, 제어부(700)는 상기 화면 모드 판별부(400)가 체크한 부화면의 크기를 디코딩 레벨 결정부에게 전달한다.
그 다음, 디코딩 레벨 결정부(500)는 상기 전달받은 부화면의 크기를 기초로 디코딩 레벨을 결정한다(S110). 여기서, 디코딩 레벨은 디스플레이되는 화면의 해상도, 화질 및 프레임 레이트를 고려하여 결정된다. 즉, 디스플레이되는 화면의 화질은 설정된 화면의 크기 및 사용자의 주관적 화질에 적합하게 결정된다.
예를 들어, 디코딩 레벨을 해상도를 고려하여 결정한다고 가정하고, 상기 설정된 부화면의 크기가 주화면의 4분의 1의 크기라고 하면 디코딩 레벨 결정부(500)는 디코딩 레벨을 웨이블릿 변환 레벨의 제1 레벨로 결정한다.
그 다음, 제어부(700)는 디코딩 레벨 결정부(500)가 결정한 디코딩 레벨을 프리디코더(200)로 전송하고, 이에 프리디코더(200)는 수신된 신호 중 디코딩될 신호를 제공한다(S120). 여기서, 프리디코더(200)는 디코딩 레벨 결정부(500)가 결정한 디코딩 레벨을 만족시키도록 스케일러블 비디오 코딩기술에 의해 코딩된 신호 중 일부를 잘라냄으로써 사용자의 주관적 화질에 적합한 화질의 신호를 제공한다.
즉, 프리디코더(200)가 부화면의 크기에 맞도록 수신된 신호의 일부를 제거함으로써, 복원되는 영상 화면이 낮은 해상도를 유지하면서 화질과 프레임 레이트 는 최대인 화면을 제공할 수 있다.
그 다음, 제어부(700)는 프리디코더(200)가 제공한 디코딩될 신호를 디코더(300)로 전송하고(S130), 이에 디코더(300)는 상기 제공받은 신호에 대한 정보를 역양자화하여 변환 계수들을 얻고, 상기 얻어진 변환 계수들을 역공간적 변환 및 역시간적 변환을 수행함으로써 디코딩을 한다(S140).
그 다음, 제어부(700)는 디스플레이부(600)를 통해 상기 디코더(300)가 디코딩한 신호를 부화면에 디스플레이 한다(S150).
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다
상기한 바와 같은 본 발명의 스케일러블 비디오 스트림 재생장치 및 그 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 디스플레이 되는 화면의 크기에 따라 디코딩 레벨을 결정하고, 결정된 디코딩 레벨에 따라 프리디코딩을 수행함으로써 디코더의 연산량을 낮출 수 있는 장점이 있다.
둘째, 디스플레이되는 화면의 크기에 따라 추출된 비트스트림만을 디코딩함으로써, 다운로드 시간을 감소시키거나 낮은 네트워크 대역폭에서도 비디오 스트리 밍 서비스를 안정적으로 수행할 수 있는 장점도 있다.
셋째, 해상도가 낮은 별도의 비디오 시퀀스를 손쉽게 추출할 수 있으므로 다수의 화면을 동시에 구현하는데 어려움이 없다.

Claims (11)

  1. 디스플레이되는 화면의 모드를 판별하는 화면 모드 판별부;
    상기 모드에 따른 디코딩 레벨을 결정하는 디코딩 레벨 결정부;
    상기 디코딩 레벨에 따라 디코딩 되어야할 신호를 제공하는 프리디코더;
    상기 프리디코더가 제공한 신호를 디코딩하는 디코더; 및
    상기 디코딩된 신호를 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 화면 모드 판별부는 PIP(Picture in Picture)의 주화면 또는 부화면을 체크하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 화면 모드 판별부는 디스플레이될 화면의 크기를 체크하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 디코딩 레벨 결정부는 상기 디스플레이되는 화면의 화질을 고려하여 상기 디코딩 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 디코딩 레벨 결정부는 상기 디스플레이되는 화면의 해상도를 고려하여 상기 디코딩 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 디코딩 레벨 결정부는 상기 디스플레이되는 화면의 재생 속도를 고려하여 상기 디코딩 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생장치.
  7. 디스플레이 되는 화면의 모드를 판별하는 모드 판별단계;
    상기 모드에 적합한 디코딩 레벨을 결정하는 디코딩 레벨 결정단계;
    상기 디코딩 레벨에 따라 디코딩될 신호를 제공하는 프리디코딩 단계;
    상기 프리디코더가 제공한 신호를 디코딩하는 디코딩 단계; 및
    상기 디코딩된 신호를 디스플레이하는 재생 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 디코딩 레벨은 디스플레이되는 화면의 화질을 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 디코딩 레벨은 디스플레이되는 화면의 해상도를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 디코딩 레벨은 디스플레이되는 화면의 재생 속도를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 디코딩된 신호를 디스플레이하는 재생 단계는,
    상기 추출된 비트스트림에 대한 정보를 역양자화하여 변환계수들을 얻는 단계; 및
    상기 변환계수들을 역공간적 변환한 후 역시간적 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 재생방법.
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