KR100851251B1 - 동영상 시스템에서의 엔코딩 제어 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술 분야
본 발명은 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것임.
2. 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제
본 발명은, 압축 효율을 최대로 하면서 동시에 평균 비트율을 만족하기 위하여 가변 비트율과 미 사용된 비트를 계산하여 다음 GOP 구간에 실시간으로 비트율을 가감하여 압축율을 높이기 위한 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법 및 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공함에 그 목적이 있음.
3. 발명이 해결 방법의 요지
본 발명은, 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법에 있어서, 평균 비트율을 최대로 적용하여 입력되는 비디오 및 오디오 데이터를 엔코딩하여 제 1 GOP(Group Of Picture) 구간을 압축하는 제 1 단계; 상기 제 1 GOP 구간의 압축에 사용된 시간과 생성된 비트수를 참조하여 제 2 GOP 구간에 적용될 평균 비트율을 계산하는 제 2 단계; 및 상기 계산된 평균 비트율을 적용하여 입력되는 비디오 및 오디오 데이터를 엔코딩하여 제 2 GOP 구간을 압축하는 제 3 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 동영상 압축 및 재생 시스템에 이용됨.
동영상, 압축, GOP(Group Of Picture), 평균 비트율, 가변 비트율,

Description

동영상 시스템에서의 엔코딩 제어 방법 및 그 장치{Apparatus and method for controlling of encoding in a moving picture system}
도 1은 일반적인 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 방법에 대한 예시 흐름도.
도 2는 본 발명이 적용되는 동영상 압축 시스템에 대한 구성 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 동영상 시스템에서의 엔코딩 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 4는 도 3에 도시된 다음 GOP 구간의 계산 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200 : A/V 엔코더 모듈 210 : 마이크로 프로세서
220 : 스트림 제어 모듈 230 : 로더 엔진
240 : A/V 디코더 모듈
본 발명은 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법 및 그 장치와 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
일반적으로, 동영상 데이터를 압축하는데는 관리가 편한 CBR(Contant Bit Rate : 이하 "항등 비트율"이라고 칭함)을 사용하여 비트율을 설정하고, 상기 설정된 비트율에 의하여 입력되는 실시간 오디오 및 비디오 데이터의 평균 비트율을 만족하도록 사용하고 있다.
도 1은 일반적인 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 방법에 대한 예시 흐름도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 동영상 압축 시스템은 초기화 상태에서 CBR을 설정하고(S10), 사용자의 키 입력을 통해 엔코딩 명령이 입력되면(S11), 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 항등 비트율의 값에 의해 스트림 형태로 엔코딩하여 압축한다(S12).
이때, 엔코딩되는 스트립 데이터는 GOP(Group Of Picture) 구간 단위로 압축되는데, GOP 구간 단위로 압축이 완료되었는지를 판단한다(S13).
상기 과정(S13)에서 판단한 결과, GOP 구간 단위로 압축이 완료되지 않을 경우에는 계속적으로 압축 완료 상태를 확인하고, GOP 단위로 압축의 완료가 확인되면, 압축 완료된 기록 데이터를 하드디스크 또는 광 스토리지를 포함한 저장 장치 에 저장한다(S14). 그리고, 상기 엔코딩 동작이 사용자의 키 입력 신호에 의해 종료되는지를 판단한다(S15).
상기 과정(S15)에서 판단한 결과, 입력되는 사용자의 키 입력 신호에 의해 종료될 경우에는 본 루프를 종료하고, 입력되는 사용자의 종료 키 입력 신호가 없을 경우에는 과정(12)으로 복귀하여 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 항등 비트율에 의해 데이터를 압축하는 동작을 반복 수행한다.
그러나, 종래의 오디오 및 비디오 압축에 사용되는 엔코더는 CBR(Constant Bit Rate)을 사용하여 잉여 비트(Redundancy Bit)가 많이 삽입되어, 결과적으로 압축 효율이 떨어짐은 물론 압축된 화질에 영향을 주게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 압축 효율을 최대로 하면서 동시에 평균 비트율을 만족하기 위하여 가변 비트율과 미 사용된 비트를 계산하여 다음 GOP 구간에 실시간으로 비트를 가감하여 압축율을 높이기 위한 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법 및 그 장치와, 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 동영상 압축 시스템에서의 엔 코딩 제어 방법에 있어서, 평균 비트율을 최대로 적용하여 입력되는 비디오 및 오디오 데이터를 엔코딩하여 제 1 GOP(Group Of Picture) 구간을 압축하는 제 1 단계; 상기 제 1 GOP 구간의 압축에 사용된 시간과 생성된 비트수를 참조하여 제 2 GOP 구간에 적용될 평균 비트율을 계산하는 제 2 단계; 및 상기 계산된 평균 비트율을 적용하여 입력되는 비디오 및 오디오 데이터를 엔코딩하여 제 2 GOP 구간을 압축하는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은, 동영상의 엔코딩을 위해, 프로세서를 구비한 동영상 압축 시스템이 읽을 수 있는 기록매체에, 평균 비트율을 최대로 적용하여 입력되는 비디오 및 오디오 데이터를 엔코딩하여 제 1 GOP 구간을 압축하는 제 1 기능; 상기 제 1 GOP 구간의 압축에 사용된 시간(T(k))과 생성된 비트수(GOP(k)를 참조하여 제 2 GOP 구간에 적용될 평균 비트율을 계산하는 제 2 기능; 및 상기 계산된 평균 비트율을 적용하여 입력되는 비디오 및 오디오 데이터를 엔코딩하여 제 2 GOP 구간을 압축하는 제 3 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이하, 본 발명에 따른 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법 및 그 장치에 대한 바람직한 실시예에 대해, 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 동영상 압축 시스템에 대한 구성 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 동영상 압축 시스템은, A/V 엔코더 모듈(200), 마이크로 프로세서(210), 스트림 제어 모듈(220), 로더 엔진(230) 및 A/V 디코더 모듈(240)을 포함한다.
상기 A/V 엔코더 모듈(200)은 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 마이크로 프로세서의 제어에 의해 최대 비트율(Max Bit Rate)로 엔코딩하며, 상기 엔코딩에 의해 MPEG GOP(Group Of Picture)을 생성한다.
상기 마이크로 프로세서(210)는 레코딩 시작 명령에 의해 가변 비트율(VBR : Variable Bit Rate), 평균 비트율(ABR : Average Bit Rate) 및 최대 비트율(MBR : Max Bit Rate)을 설정하고, 미 사용된 총 비트수를 제로로 한다.
이후, 상기 A/V 엔코더 모듈(200)로 실시간으로 입력되는 오디오 및 비디오 데이터의 엔코딩 동작을 설정된 비트율에 따라 제어를 수행하는데, 즉, 최초 사용자가 의도하는 평균 비트율을 최대 비트율로 하여 이를 입력되는 데이터에 적용한다.
그리고, 상기 마이크로 프로세서(210)는 A/V 엔코더 모듈(200)로부터 초기 생성된 GOP에 대한 시간(T(k)) 및 GOP에 대한 바이트 수(GOP(k))를 제공받고, 다음 GOP 구간의 비트율을 계산한다.
따라서, 다음 GOP구간은 최초의 최대 비트율이 아닌 계산된 비트율에 의해 엔코딩이 수행된다.
즉, 먼저, 초기에 의도했던 평균 비트율에 비하여 실제 사용된 비트수(GOP(k))의 양을 확인하여, 현재 구간에서 미 사용된 비트수(Delta(k))를 구한다. 그리고, 상기 구한 미 사용된 비트수를 실제 경과 시간(T(k))으로 나눈 값에 평균 비트율(AVR)을 더하여 최종적으로 다음 GOP 구간의 비트율을 구할 수 있다.
따라서, A/V 엔코더 모듈(200)은 조정된 최대 압축 비트율에 의해 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 엔코딩하여 이를 압축 스트림 1으로 스트림 제어 모듈(220)을 통하여 로더 엔진(230)에 저장된다. 여기서, 상기 로더 엔진(230)은 HDD(Hadr Disk Drive) 및 광 스토리지를 의미하고, 상기 스트림 제어 모듈(220)에 의해 읽기 및 쓰기가 가능하다.
따라서, 상기 스트림 제어 모듈(220)은 재생시에는 로더 엔진(230)에 최대 압축율로 기록된 스트림을 읽어내어 A/V 디코더 모듈(240)을 통하여 디코딩하여 출력한다.
도 3은 본 발명에 따른 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 동영상 압축 및 재생 시스템에서는 먼저 가변 비트율(VBR), 평균 비트율(ABR) 및 최대 비트율(MBR)의 설정과 함께 미 사용된 총 비트수를 제로로 초기화 한다(S30). 여기서, 상기 평균 비트율을 최대 비트율로 한다.
그리고, 사용자의 엔코딩 명령에 의해 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 평균 비트율(최대 비트율)로 엔코딩을 수행하여 GOP를 생성한다(S31,S32).
이때, GOP의 압축이 완료되었는지를 판단하여(S33), 상기 과정(S33)에서 판단한 결과, 최초 설정된 평균 비트율에 의해 GOP가 압축되었을 경우에는 압축 완료된 데이터를 스트림 제어 모듈을 통해 저장 수단에 저장한다(S34).
이후, 평균 비트율을 만족하기 위한 가변 비트율과 미 사용된 비트를 계산하 여 다음 구간의 비트율을 가감 적용하여 다음 GOP 구간에 적용하고(S36), 엔코딩 종료를 수행하는지를 판단한다(S37).
여기서, 상기 가감된 다음 GOP 구간의 비트율은 최초 주어진 최대 비트율과의 비교를 통해 정해지고, 이때 정해진 비트율이 다음 GOP 구간에 적용되는 평균 비트율이 된다.
따라서, 상기 과정(S37)에서 판단한 결과, 엔코딩이 종료되지 않을 경우에는 과정(S32)으로 복귀하여 다음 GOP 구간에 적용되는 평균 비트율에 의해 스트림 형태로 데이터를 엔코딩하며 루프를 반복 수행한다.
도 4는 도 3에 도시된 다음 GOP 구간의 계산 과정에 대한 일실시예 상세 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 다음 구간의 비트율을 계산하기 앞서 변수를 설정한다.
즉, GOP 실제 사용 비트를 GOP(k)로, K 번째 GOP 구간의 사용 시간을 T(k), K 구간에 적용되는 비트율을 TVR(k), K 구간의 미사용 된 비트수를 Delta(k)로, 미 사용된 총 비트수를 T_delta로 정의한다(S41).
그리고, 상기 정의된 변수에 의해 K 구간의 미 사용된 비트수(Delta(k))를 먼저 구한다. 이때, K 구간의 미 사용된 비트수(Delta(k))는 평균 비트율(AVR)과 K 번째의 GOP 구간의 사용시간(T(k))을 곱하여, 상기 곱한 결과값에 GOP 실제 사용 비트수를 빼어서 구한다(S42).
그리고, 미 사용된 총 비트수(Delta(k))를 구하고자 현재 미 사용된 총 비트 수에 K구간의 미 사용된 비트수를 구한다(S43). 이때, 최초 미 사용된 총 비트수는 제로이므로, 결국 K구간의 미 사용된 비트수와 미 사용된 총 비트수는 동일하게 된다.
그리고, 상기 과정(S43)에서 구한 미 사용된 총 비트수를 k번째 GOP 구간의 사용 시간으로 나누고, 상기 나누어 발생된 결과값에 평균 비트율을 더하여 임시 버퍼에 그 값을 저장한다(S44).
이때, 상기 임시 버퍼에 저장된 값이 최대 비트율보다 큰지를 판단하는데(S45), 상기 과정(S45)에서 판단한 결과, 임시 버퍼에 저장된 값이 최대 비트율보다 클 경우에는 다음 GOP 구간의 비트율을 최초 설정한 최대 비트율로 적용하고(S46), 엔코딩 종료 여부를 판단하는 과정(S37)으로 진행한다.
한편, 상기 과정(S45)에서 판단한 결과, 임시 버퍼에 저장된 값이 최대 비트율보다 크지 않을 경우에는 현재 임시 버퍼에 저장된 값을 다음 GOP 구간의 비트율로 적용하고(S47), 엔코딩 종료 여부를 판단하는 과정(S37)으로 진행한다.
여기서, 상기 동작에서는 GOP 구간 단위로 비트율을 계산하고 있으나, 보다 바람직하게는 N(N은 자연수)개의 GOP 구간(GOP(k), GOP(k+1),....GOP(k+10))단위로도 계산할 수 있도록 함이 바람직하다.
상기와 같이 이루어지는 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법 및 그 장치는, GOP 단위로 체크를 하여 GOP당 사용된 시간과 비트수를 계산하여 다음 GOP 구간에서 사용 가능한 최대 비트율을 산출함으로서, 압축 효율을 상승시킬 수 있는 유용한 발명이다.

Claims (6)

  1. 실시간 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를, 사용자의 요청에 따라 설정된 평균 비트율로 엔코딩하여, 제1 GOP(Group Of Picture) 구간을 압축하는 1단계;
    상기 제1 GOP 구간의 압축 소요 시간과, 상기 제1 GOP 구간의 데이터 비트 수를 참조하여, 상기 평균 비트율을 선택적으로 정정하는 2단계; 및
    상기 선택적으로 정정되는 평균 비트율로, 이후 실시간 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 엔코딩하여, 제2 GOP 구간을 압축하는 3단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 2단계는,
    상기 사용자의 요청에 따라 설정된 평균 비트율에, 상기 제1 GOP 구간의 압축 소요 시간을 곱한 후, 상기 제1 GOP 구간의 데이터 비트 수를 감산하여, 상기 제1 GOP 구간에서 미 사용된 총 데이터 비트 수를 계산하는 하위 1단계;
    상기 미 사용된 총 데이터 비트 수를, 상기 제1 GOP 구간의 압축 소요 시간으로 나눈 후, 상기 평균 비트율과 합산하여, 그 값을 임시 저장하는 하위 2단계; 및
    상기 임시 저장된 값과, 상기 사용자의 요청에 따라 설정된 평균 비트율을 비교하여, 상기 임시 저장된 값이 더 크면, 상기 평균 비트율을 정정하지 않고, 상기 임시 저장된 값이 더 작으면, 그 값을 평균 비트율로 정정하는 하위 3단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 실시간 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를, 사용자의 요청에 따라 설정된 평균 비트율로 엔코딩하여, 제1 GOP(Group Of Picture) 구간을 압축하는 엔코딩 수단; 및
    상기 제1 GOP 구간의 압축 소요 시간과, 상기 제1 GOP 구간의 데이터 비트 수를 참조하여, 상기 평균 비트율을 선택적으로 정정하는 제어수단을 포함하여 구성되되,
    상기 제어수단은, 상기 선택적으로 정정되는 평균 비트율로, 이후 실시간 입력되는 오디오 및 비디오 데이터를 엔코딩하여, 제2 GOP 구간을 압축하도록, 상기 엔코딩 수단을 동작 제어하는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어수단은,
    상기 사용자의 요청에 따라 설정된 평균 비트율에, 상기 제1 GOP 구간의 압축 소요 시간을 곱한 후, 상기 제1 GOP 구간의 데이터 비트 수를 감산하여, 상기 제1 GOP 구간에서 미 사용된 총 데이터 비트 수를 계산하고,
    상기 미 사용된 총 데이터 비트 수를, 상기 제1 GOP 구간의 압축 소요 시간으로 나눈 후, 상기 평균 비트율과 합산하여, 그 값을 임시 저장하고,
    상기 임시 저장된 값과, 상기 사용자의 요청에 따라 설정된 평균 비트율을 비교하여, 상기 임시 저장된 값이 더 크면, 상기 평균 비트율을 정정하지 않고, 상기 임시 저장된 값이 더 작으면, 그 값을 평균 비트율로 정정하는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 시스템에서의 엔코딩 제어 장치.
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