KR101053629B1 - 영상정보 압축/해제 방법 및 이를 위한 단말기 - Google Patents

영상정보 압축/해제 방법 및 이를 위한 단말기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 압축 영상정보를 해제하는 방법으로서, 외부 단말기로부터 압축 영상정보를 수신하는 단계; 압축 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하는 단계; 그리고 구분된 압축 영상정보에 근거하여 압축 영상정보를 해제하는 단계를 포함한다.

Description

영상정보 압축/해제 방법 및 이를 위한 단말기{METHOD FOR COMPRESSING/DECOMPRESSING IMAGE INFORMATION AND TERMINAL THEREOF}
본 발명은 영상정보를 전송하는 정보 전송 방법에 관한 것이다.
종래의 코덱 기술로는, JPEG, JPEG2000, PNG, GIF 등의 정지화상 코덱과 MPEG4, H.263/264 등의 동영상 코덱이 있다.
본 발명의 목적은 단말기의 사용 습관을 고려하여 최적의 영상정보 압축방법 및 해제방법을 제공하는데 있다.
구체적으로, 본 발명은 단말기 CPU의 낮은 연산 능력에 부담을 주기 않기 위해 압축 과정의 연산량을 최소화한다.
본 발명은 연산량이 낮음에도, 압축률을 높이고 화질 열화도 방지한다.
또한, 본 발명은 영상정보의 압축/해제를 소프트웨어적으로 구현한다.
예를들어, 휴대폰을 이용하여 가상 휴대폰 시스템을 구현할 때, 휴대폰의 영상이 실시간으로 외부 기기로 전송되어야 한다. 이때, 휴대폰의 영상은 WQVGA(240×400)에서 VGA(640×480)까지 다양한 해상도를 가지며, 이들은 영상정보(예를들어, 프레임)당 200KG~600KB의 큰 용량이기 때문에, 휴대폰 영상을 외부 기기로 실시간 전송하려면 영상정보를 압축할 필요가 있다.
휴대폰의 영상은 일반적인 동영상과 달리, 정적이며 부분적인 변화가 주를 이룬다. 또한, 휴대폰의 영상에는 일반적으로 작은 크기의 문자가 포함되어 있어서, 가독성을 위해 세세한 화질의 복원도 필요하다. 이러한 휴대폰 영상의 특성을 고려할 때, 낮은 연산량, 고압축률, 화질 유지가 가능한 휴대폰 영상의 압축/해제 방법이 필요하다.
이러한 필요를 충족하고자 본 발명은 다음과 같이 구성된 휴대폰 영상의 압 축/해제 방법을 제시한다.
먼저, 외부 단말기로 영상정보를 전송할 때 본 발명에 따른 영상정보의 압축방법은, 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보를 추출하는 단계; 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보와 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 비교하여 변화 정도에 따라 현재 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하는 영상정보 분석단계; 그리고 현재 영상정보의 구분에 근거하여 현재 영상정보를 신호 처리하는 단계를 포함하여 구성된다.
저주파 및 중간주파 정보 추출 단계는 정수 가감산 연산만을 수행하거나, 정수 가감산과 논리 연산만을 수행한다.
영상정보 분석 단계에서, 변화 정도는 대응 픽셀 사이의 변화가 소정 임계값 이상인 픽셀의 개수 또는 개수 비율로 결정할 수 있다.
신호 처리 단계에서, 현재 영상정보가 '전체 변화'로 판단된 경우에는 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 각각 양자화하고, 현재 영상정보가 '부분 변화'로 판단된 경우에는 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 각각 양자화한 후 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보와 차정보를 각각 생성하고, 그리고 현재 영상정보가 '무변화'로 판단된 경우에는 현재 영상정보에서 고주파 정보를 추출한 후 고주파 정보를 양자화하는 과정을 포함한다.
신호 처리 단계에서, 현재 영상정보가 '무변화'로 판단된 경우 현재 영상정보의 중간주파 정보를 양자화한 후 현재 영상정보의 중간주파 정보와 '전체 변화' 또는 '부분 변화'의 중간주파 정보와 차정보를 생성하는 과정을 더 포함할 수 있 다. 여기서, '무변화'에서의 중간주파 정보의 양자화가 '전체 변화' 또는 '부분 변화'에서의 중간주파 정보의 양자화보다 높은 해상도를 갖는 것이 바람직하다.
그리고, 신호 처리 단계에서, 현재 영상정보가 '무변화'로 판단된 경우, 현재 영상정보에서 소정 개수의 픽셀을 샘플링하고, 샘플 픽셀들과 이전 영상정보의 대응 픽셀들을 비교하여 대응 픽셀간 차이가 소정 임계값 이상인 픽셀의 수가 소정 개수 또는 소정 비율 이상이면 현재 영상정보를 '부분 변화'로 다시 판단하는 과정을 더 포함할 수 있다.
다음으로, 외부 단말기로부터 압축 영상정보를 수신하여 해제하는 방법은 외부 단말기로부터 압축 영상정보를 수신하는 단계; 압축 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하는 영상정보 분석 단계; 그리고 구분된 압축 영상정보에 근거하여 압축 영상정보를 해제하는 단계를 포함하여 구성된다.
영상정보 해제 단계에서, 압축 영상정보가 '전체 변화'인 경우에는 압축 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보를 해제하고, 압축 영상정보가 '부분 변화'인 경우에는 압축 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보의 차정보를 해제하고, 그리고 압축 영상정보가 '무변화'인 경우에는 압축 영상정보에서 고주파 정보를 해제하는 과정이 수행된다. 여기서, 압축 영상정보가 '무변화'인 경우, 압축 영상정보에서 중간주파 정보보다 높은 해상도를 갖는 고해상 중간주파 정보를 해제하는 과정을 더 포함할 수 있다.
그리고, 영상정보 분석 단계에서, 압축 영상정보는 식별인자로 구별될 수 있다.
사용자는 휴대폰 영상이 변하는 상황에서 휴대폰 영상을 자세히 확인하지 않는 경향이 있으며, 이러한 휴대폰의 사용 특성을 반영하여 본 발명은 휴대폰 영상이 변하는 상황에서는 저주파 및 중간주파 정보만을 전송하여 사용자에게 불편을 주지 않으면서 높은 압축률을 달성할 수 있다. 한편, 영상이 변하지 않는 상황에서 고주파 정보를 추가로 전송하여, 글자 판독이 가능할 정도의 해상도를 제공할 수 있다.
본 발명은 저주파 및 중간주파 정보를 추출할 때, 실수 연산이나 곱셈 연산을 사용하지 않고 정수 가감산 연산과 논리 연산만을 사용함으로써 연산량을 줄이고, 그 결과 연산 능력이 떨어지는 CPU의 부담을 덜 수 있다.
또한, 본 발명은 저주파 및 중간주파 정보만으로 영상정보를 비교함으로써 야기될 수 있는 미세 변화의 누락에 대하여, 소정 개수의 픽셀을 샘플링하여 현재 영상정보와 이전 영상정보를 비교하는 과정을 추가함으로써, 영상정보 간의 미세 차이를 발견할 가능성을 높일 수 있다.
그리고, 본 발명은 휴대폰 영상의 압축/해제를 소프트웨어적으로 구현함으로써 가상 휴대폰 시스템의 구현에 최적화된 압축/해제 방법을 제공할 수 있으며, 그 결과 멀티미디어 칩의 사용이 현실적으로 곤란한 휴대폰의 기술적 제한도 극복할 수 있다.
이하, 첨부 도면들을 참조하면서 본 발명을 자세히 설명한다. 이하에서, 영 상정보의 압축과 해제를 휴대폰과 PC 간의 신호 처리를 예로서 설명하지만, 이에 한정되지 않고 휴대폰과 휴대폰 사이, PC와 PC 사이, PC와 PDA 사이 등 다양하게 적용할 수 있다.
먼저, 가상 휴대폰 시스템의 휴대폰 영상 압축 장치 및 해제 장치를 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도1은 가상 휴대폰 시스템의 휴대폰측 구성을 도시하고 있다. 도1에 도시된 바와 같이, 가상 휴대폰 시스템을 구현하기 위한 휴대폰측 구성은 외관 구성(110), 내부 하드웨어(130), 애플리케이션(150), 가상 서버(170), 제어부(미도시) 등으로 구성된다.
휴대폰의 외관 구성(110)은 LCD(111), 스피커(112), 마이크(113), 키패드/터치패드(114), 네트워크 장치(115) 등을 포함한다.
내부 하드웨어(130)는 디스플레이 모듈(131), 비디오 메모리(132), 오디오 모듈(133), 오디오 출력 메모리(134), 오디오 입력 메모리(135), 입력 장치 모듈(136), 유무선 네트워크 모듈(137) 등을 포함한다. 여기서, 비디오 메모리(132)는 휴대폰 영상의 영상정보를 저장하고 출력한다. 유무선 네트워크 모듈(137)은 외부의 네트워크 장치(115)와 연결되어, 압축 및 인코딩된 영상정보를 외부 기기로 전송한다.
애플리케이션(150)은 소프트웨어로 구현되며, OS/디바이스 드라이버(151), 영상 출력부(152), 음성 출력부(153), 음성 입력부(154), 입력 처리부(155) 등을 포함한다.
가상 서버(170)는 소프트웨어로 구현되며, 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171), 서버 음성 캡쳐 및 인코딩부(172), 서버 음성 디코딩부(173), 서버 입력 디바이스 정보부(174), 서버 프로토콜(175) 등을 포함한다.
가상 서버(170)의 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)는 비디오 메모리(132)로부터 휴대폰 영상의 영상정보를 수신하고, 수신 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보를 추출한다. 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)는 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보와 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보만을 각각 비교하여 현재 영상정보의 변화 정도를 판단하고, 그 변화 정도에 따라 현재 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화' 또는 '무변화'로 판단한다. 현재 영상정보를 '전체 변화'로 판단하면, 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보만을 각각 양자화한다. 현재 영상정보를 '부분 변화'로 판단하면, 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보만을 각각 양자화한 후 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보와 차정보를 각각 생성한다. 그리고, 현재 영상정보를 '무변화'로 판단하면, 현재 영상정보에서 고주파 정보를 추출하고 추출된 고주파 정보를 양자화한다. 이후, 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)는 압축된 영상정보를 엔트로피 인코딩한다.
서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)가 현재 영상정보를 '무변화'로 판단한 경우, 현재 영상정보의 중간주파 정보를 양자화하고 '전체 변화' 또는 '부분 변화'에서의 중간주파 정보와 차정보를 생성한다. 여기서, '무변화'에서의 중간주파 정보의 양자화는 '전체 변화' 또는 '부분 변화'에서의 중간주파 정보의 양자화보다 높은 해상도를 갖는다.
현재 영상정보의 변화 정도를 판단할 때, 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)는 대응 픽셀 사이의 변화가 소정 임계값 이상인 픽셀의 수가 몇 개인가, 또는 그 개수의 비율이 얼마인가를 계산한다.
서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)가 현재 영상정보를 '무변화'로 판단한 경우, 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)는 현재 영상정보에서 소정 개수의 픽셀을 샘플링하는 과정을 더 수행할 수 있다. 샘플된 픽셀들과 이전 영상정보의 대응 픽셀들이 비교된다. 대응 픽셀간 차이가 소정 임계값 이상인 픽셀의 수가 소정 개수 이상이거나 그 개수 비율이 소정 비율 이상이면 현재 영상정보를 '부분 변화'로 다시 판단하고, '부분 변화'에 해당하는 과정을 수행한다.
제어부(미도시)는 애플리케이션(150)의 영상 출력부(152)와 가상 서버(170)의 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)를 제어하여, 휴대폰 영상의 영상정보를 압축, 인코딩 및 출력한다. 출력되는 압축 영상정보에는 '전체 변화', '부분 변화' 또는 '무변화'에 각각 해당하는 식별인자가 부가된다. 예를들어, 식별인자는 0,1,2일 수 있다.
가상 휴대폰 시스템을 구현하기 위한 휴대폰측 구성에서, 외관 구성(110)은 내부 하드웨어(130)의 각 대응 구성요소와 연결된다. 내부 하드웨어(130)의 각 구성요소는 애플리케이션(150)에 의해 제어되며, 가상 서버(170)는 애플리케이션(150) 및 하드웨어(130)에 연결되어 데이터나 명령들이 송수신된다.
도2는 가상 휴대폰 시스템의 PC측 구성을 도시하고 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 가상 클라이언트(250)는 유무선 네트워크 장 치(215)를 통해 휴대폰으로부터 전송되는 휴대폰 영상을 그대로 PC에 표시하는 구성요소들, 즉 클라이언트 프로토콜(259), 클라이언트 비디오 디코딩부(255), 클라이언트 음성 디코딩부(256), 클라이언트 음성 캡쳐 및 인코딩부(257), 클라이언트 입력 디바이스 정보부(258) 등을 포함하고, 각각은 클라이언트 영상 출력부(251), 클라이언트 음성 출력부(252), 클라이언트 음성 입력부(253), 클라이언트 입력 처리부(254) 등을 경유해서 PC의 OS 및 하드웨어와 연결된다. 가상 클라이언트(250)는 OS/디바이스 드라이버(230)을 통해 PC의 영상 출력 장치(211), 음성 출력 장치(212), 음성 입력 장치(213), 키보드/마우스(214) 등과 연결된다.
도2의 클라이언트 비디오 디코딩부(255)는 도1의 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)에서 압축 및 인코딩된 영상정보를 디코딩 및 해제한다. 압축 영상정보의 해제는 영상정보 압축의 역 과정이다.
클라이언트 비디오 디코딩부(255)는 수신한 압축 영상정보를 엔트로피 디코딩하고, 식별인자로 영상정보가 고유 영상정보인지, 차등 영상정보인지, 또는 화질복원 영상정보인지를 판단한다.
수신된 영상정보를 고유 영상정보로 판단한 경우, 클라이언트 비디오 디코딩부(255)는 고유 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 역양자화한 후, 역양자화된 저주파 및 중간주파 정보를 합성한다. 합성 영상은 고주파 정보를 포함하고 있지 않으며, 따라서 매끄러운 복원 영상정보를 출력하기 위해서 보간을 수행할 수 있다.
수신된 영상정보를 차등 영상정보로 판단한 경우, 클라이언트 비디오 디코딩 부(255)는 저주파 및 중간주파 정보의 차정보와 이전 영상정보를 더하여 양자화된 저주파 및 중간주파 정보를 생성하고, 이후 저주파 및 중간주파 정보를 역양자화한다. 역양자화된 저주파 및 중간주파 정보는 합성된다. 차등 영상정보의 경우, 합성 영상에 고주파 정보가 포함되어 있지 않으므로, 보간을 수행하는 것이 바람직하다.
수신된 영상정보가 화질복원 영상정보로 판단된 경우, 클라이언트 비디오 디코딩부(255)는 고주파 정보를 역양자화한 후 역양자화된 고주파 정보와 이미 복원한 저주파 및 중간주파 정보를 합성한다. 이와 같이, 화질복원 영상정보의 복원 과정에서 합성 영상에는 저주파, 중간주파, 고주파 정보가 모두 포함되어 있기 때문에, 보간을 수행할 필요는 없다.
해제된 영상정보는 비디오 출력부(251)로 보내져, PC의 영상 출력 장치(211)에 디스플레이된다.
클라이언트 비디오 디코딩부(255)는 압축 과정에서 생성된 고해상 중간주파 차정보로부터 고해상 중간주파 정보를 복원한다. 고해상 중간주파 정보의 복원은 식 Q4(M)=Q4(Q2-1(Q2(M)))+X(M)으로 표현된다. 여기서, Q2-1(Q2(M))은 고유 영상정보 또는 차등 영상정보의 처리 결과를 이용함을 의미한다. 복원된 고해상 중간주파 정보는 복원된 고주파 정보 등과 합성된다.
도1,2에 도시된 바와 같이, 가상 휴대폰 시스템은 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현되는데, 특히 휴대폰에 탑재되는 가상 서버(170)와 PC에 탑재되는 가상 클라이언트(250)에 의해 실현된다. 가상 서버(170)와 가상 클라이언트(250)는 휴대폰측 네트워크 장치(115) 및 PC측 유무선 네트워크 장치(215)에 의해 유무선으로 연결되는데, 이러한 연결에 의해 가상 서버(170)는 휴대폰의 영상정보를 압축하여 가상 클라이언트(250)로 전송하며, 가상 클라이언트(250)는 전송된 휴대폰 영상을 실시간으로 PC의 영상 출력 장치(211)로 보낸다.
이하에서는 가상 휴대폰 시스템에서 휴대폰 영상의 영상정보를 압축하는 방법과 압축된 영상정보를 해제하는 방법을 첨부도면을 참조하여 설명한다.
도3a는 가상 서버(170)의 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)에서 수행되는 휴대폰 영상 압축의 제1 실시예를 도시하고 있다. 도3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 휴대폰 영상 압축의 제1 실시예는 저주파 및 중간주파 정보를 추출하는 단계, 추출된 저주파 및 중간주파 정보를 기초로 이전 영상정보와 현재 영상정보를 비교하여 현재 영상정보의 변화 정도를 판단하는 영상정보 변화 분석 단계, 그리고 현재 영상정보의 변화 정도에 따라 양자화 대상과 차정보 생성 유무를 다르게 하여 고유 영상정보, 차등 영상정보 또는 화질복원 영상정보를 생성하는 단계, 그리고 생성된 각 영상정보를 인코딩하는 단계를 포함한다. 이하, 도3a를 참조하여 휴대폰 영상 압축의 제1 실시예를 상세히 설명한다.
단계(S310)은 영상정보로부터 저주파 및 중간주파 정보를 추출하는 단계이다. 휴대폰 영상은 연속적인 영상정보(예를들어, 프레임)로서 입력된다. 입력되는 영상정보를 먼저 저주파(L) 및 중간주파(M) 정보로 분해하여 추출한다. 영상정보를 저주파 정보와 중간주파 정보로 분해할 때 웨이브릿(Wavelet) 변환을 사용하고, 낮 은 연산량을 위해서는 Haar 웨이브릿(Haar Wavelet)을 사용하는 것이 바람직하다. 이 단계에서, 고주파(H) 정보를 해당 영상정보로부터 추출할 필요는 없다. 왜냐하면, 휴대폰 사용자는 보통 애니메이션/스크롤 등의 영상 변화가 심할 때는 글자 판독을 하지 않을 가능성이 높기 때문이다.
단계(S310)에서 저주파 및 중간주파 정보는 비교적 낮은 공간 해상도를 가지므로 고유 영상정보는 축소되는 결과가 되고, 또한 영상정보로부터 저주파 및 중간주파 정보만을 추출하므로 압축률도 높다.
단계(S310)는 정수 가감산 연산만을 수행하거나, 정수 가감산과 논리 연산만을 수행한다. 이 단계에서, 저주파 및 중간주파 정보만을 추출하므로 정수 가감산 연산이나 이에 논리 연산을 추가하는 정도로도 저주파 및 중간주파 정보 추출이 효율적/효과적으로 이루어질 수 있다. 이 단계에서 실수 연산이나 정수 곱셈 등의 연산은 수행되지 않기 때문에, 휴대폰 CPU의 연산 부담을 크게 덜어 준다.
단계(S320)은 이전 영상정보와 비교한 현재 영상정보의 변화 정도를 분석하는 단계이다. 이 단계에서, 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보와 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 각각 비교한다.
먼저, 저주파 정보를 비교한다. 이전 영상정보의 저주파 정보와 현재 영상정보의 저주파 정보의, 대응하는 픽셀 사이의 변화 정도를 평가하는 변화 임계값을 먼저 결정한다. 변화 임계값은 변화가 있다고 인정할 만한 정도를 의미하며, 10%, 20%, 30%, 50% 등으로 다양하게 선택할 수 있다. 이후, 대응 픽셀 사이에 변화 임계값 이상의 변화가 있는 픽셀의 수를 계산한다.
다음으로, 중간주파 정보를 비교한다. 이전 영상정보의 중간주파 정보와 현재 영상정보의 중간주파 정보의, 대응하는 픽셀 사이의 변화 정도가 변화 임계값을 벗어나는 픽셀의 수를 계산한다. 여기서, 변화 임계값은 저주파 정보의 변화 임계값을 적용할 수 있으며, 또한 중간주파 정보의 특성을 고려해서 변화 임계값을 달리 설정할 수 있다.
저주파 정보에 대해 계산된 변화 픽셀의 수와 중간주파 정보에 대해 계산된 변화 픽셀의 수를 합한다. 변화 픽셀의 수가 전체 픽셀 수에서 어느 정도 비율을 차지하는가에 따라 현재 영상정보를 '전체 변화', '중간 변화' 또는 '무변화'로 판단한다. 예를들어, 변화가 있다고 인정할 만한 픽셀의 수 비율이 50% 이상이면, 현재 영상정보는 이전 영상정보와 비교하여 상당한 영상 변화가 일어난 것으로 판단하고, 현재 영상정보의 변화 정도를 "전체 변화'로 결정한다. 변화가 있다고 인정할 만한 픽셀의 개수 비율이 5~50%이면, 현재 영상정보는 부분적으로 장면 변화가 발생한 것으로 판단하고, 현재 영상정보의 변화 정도를 '부분 변화"로 결정한다. 그리고, 변화가 있다고 인정할 만한 픽셀의 개수 비율이 5% 이하이면, 현재 영상정보는 이전 영상정보와 비교하여 변화가 없다고 판단하고, 현재 영상정보의 변화 정도를 '무변화'로 결정한다. 여기서, 개수 비율의 판단 기준을 50%, 5%로 하였으나, 개수 비율의 판단 기준을 70%와 10%, 또는 50%와 0% 등 다양하게 선택할 수 있다. 또한, 개수 비율이 아닌 변화 픽셀의 수, 즉 10개, 20개, 30개 등의 개수를 판단 기준으로 사용할 수 있다.
저주파 정보와 중간주파 정보의 변화 픽셀의 수를 합산하여 영상정보의 변화 정도를 결정하였으나, 저주파 정보만의 변화 픽셀의 수로 또는 중간주파 정보만의 변화 픽셀의 수로 영상정보의 변화 정도를 판단하는 것도 가능하다.
단계(S331)은 현재 영상정보가 '전체 변화'로 판단된 경우에 저주파 정보와 중간주파 정보를 각각 양자화하여 고유 영상정보를 생성하는 단계이다. 여기서, 고유 영상정보란 원 영상정보를 그대로 담고 있는 영상정보를 의미하나, 엄밀하게는 원 영상정보에서 고주파 정보가 제외된 영상정보이다. 저주파 정보는 가장 중요한 정보를 포함하므로 저주파 정보에 대한 양자화는 가장 높은 해상도를 갖는다. 중간주파 정보에 대한 양자화는 저주파 정보보다 낮은 해상도를 갖는다.
단계(S333,S341)는 현재 영상정보가 '부분 변화'로 판단된 경우에 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 각각 양자화한 후(Q1(L),Q2(M)) 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보의 각 양자화 결과와 비교하여 차등 영상정보를 생성하는 단계이다. 여기서, 차등 영상정보란 저주파 정보와 중간주파 정보의 각각에 대하여 현재 영상정보와 이전 영상정보 사이에 나타난 차정보에 대하여 생성된 영상정보이다.
단계(S341)에서 알 수 있듯이, 저주파 및 중간주파 차정보는 D(L)=Q1(L)-Q1(L') 및 D(M)=Q2(M)-Q2(M')로 표현된다. 여기서, D(L)은 저주파 정보에 대한 차정보이고, D(M)은 중간주파 정보에 대한 차정보이다. 그리고, Q1(L),Q2(M)은 각각 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 양자화한 결과이고, Q1(L'),Q2(M')은 각각 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 양자화한 결과이다. 이 단계에서 저주파 및 중간주파 정보의 양자화 해상도는 '전체 변화'로 판단된 경우의 저주파 및 중간주파 정보의 양자화 해상도와 동일하게 유지된다.
단계(S333,S341)에서 차정보를 구함으로써, 변화가 있는 부분만 의미있는 값으로 남게 되고, 그 결과 인코딩 과정에서 많은 양의 데이터(변화가 없는 부분)가 압축된다.
단계(S337,S339)는 현재 영상정보가 '무변화'로 판단된 경우에 현재 영상정보에서 고주파 정보를 추가로 추출하고 추출된 고주파 정보를 양자화하여(Q3(H)) 화질복원 영상정보를 생성하는 단계이다. 화질복원 영상정보는 이전 단계에서 저주파 및 중간주파 정보가 전달되었기 때문에, 오로지 화질복원을 위한 추가 정보만을 담고 있다. 화질복원 영상정보에 의해 작은 글자를 식별할 수 있을 정도로 화질이 개선된다.
이와 같이, 영상 변화가 없을 때에만 고주파 정보를 전송하는 방식을 취한 이유는, 휴대폰 사용자가 영상 변화가 멈추었을 때 글자 판독을 해도 불편함을 느끼지 않기 때문이다. 즉, 사용자의 휴대폰 사용 습관을 반영한 결과이다. 여기서, 고주파 정보는 높은 공간 해상도를 갖지만, 거의 값이 0이므로 엔트로피 인코딩 과정에서 많은 압축이 일어난다. 또한, 고주파 정보는 눈에 둔감한 영역이므로 가장 낮은 해상도의 양자화 과정을 거친다.
위의 각 경우에서 생성된 고유 영상정보, 차등 영상정보 또는 화질복원 영상정보는 단계(S350)에서 엔트로피 인코딩된다. 각 영상정보에는 예를들어 0,1,2 등과 같은 식별인자가 부가된다. 식별인자는 각 영상정보와 함께 PC측의 가상 클라이언트(250)로 전송되며, 압축된 각 영상정보가 PC측의 가상 클라이언트(250)에서 해 제될 때, 부가된 식별인자에 의해 전송된 영상정보의 종류가 구별된다.
도3b는 휴대폰 영상 압축의 제2 실시예를 도시하고 있다. 도3b에 도시된 같이, 가상 서버(170)의 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)에서 수행되는 휴대폰 영상 압축의 제2 실시예는, 제1 압축 실시예에서 현재 영상정보가 '무변화'로 판단된 경우에 단계(S335)와 단계(S343)를 추가한 것이다. 제1 압축 실시예와 비교되는 제2 압축 실시예의 특징만을 설명하면 다음과 같다.
단계(S335)는 중간주파 정보를 '전체 변화' 또는 '부분 변화'의 중간주파 정보의 양자화 해상도보다 높은 양자화 해상도로 중간주파 정보를 양자화하는(Q4(M)) 단계이다. 이 단계(S335)는 중간주파 정보의 화질을 더 개선한다.
단계(S335)의 양자화 결과는 '전체 변화' 또는 '부분 변화'에서의 중간주파 정보의 양자화 결과와 차정보를 생성한 후 인코딩 단계로 보내진다. 단계(S343)의 식, X(M)=Q4(M)-Q4(Q2-1(Q2(M)))에서 알 수 있듯이, 고해상 중간주파 차정보는 높은 해상도로 중간주파 정보를 양자화한 결과와, '전체 변화' 또는 '부분 변화'의 중간주파 정보의 양자화를 역양자화하고 이를 다시 고해상도로 양자화한 결과의 차분에 의해 생성된다. 단계(S343)은 단계(S335)에서 양자화된 결과를 더 압축하기 위한 과정이다.
도3c는 휴대폰 영상 압축의 제3 실시예를 도시하고 있다. 도3c에 도시된 바와 같이, 가상 서버(170)의 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부(171)에서 수행되는 휴대폰 영상 압축의 제3 실시예는 제1 압축 실시예 또는 제2 압축 실시예에서 현재 영 상정보가 '무변화'로 판단된 경우 단계(S361), 단계(S362), 단계(S363)를 추가한 것이다. 제1 압축 실시예 또는 제2 압축 실시예와 비교되는, 제3 압축 실시예의 특징만을 설명하면 다음과 같다.
도3c에 도시된 바와 같이, 제3 압축 실시예는 현재 영상정보가 '무변화'로 판단된 경우 현재 영상정보가 '부분 변화'로 판단될 여지가 있는지를 한번 더 판단한다.
단계(S361)에서, 현재 영상정보와 이전 영상정보의 픽셀들 중 소정 개수의 대응 픽셀들을 샘플링한다. 여기서, 샘플링되는 픽셀의 수는 휴대폰 CPU의 연산 능력을 고려하여 결정되며, 예를들어 각 영상정보에서 9개, 12개, 15개, 16개, 20개 등 다양하게 결정할 수 있다.
단계(S362)에서, 현재 영상정보와 이전 영상정보에서 각각 샘플링된 대응 픽셀들을 비교한다. 대응 픽셀 사이의 차이가 소정 임계값 이상인 픽셀의 수가 소정 개수 또는 소정 비율 이상이면 현재 영상정보를 '부분 변화'로 다시 판단한다. 여기서, 비교 기준인 소정 개수는 1개일 수도 있다. 그리고, 소정 비율은 3%, 5%, 10% 등 다양하게 선택될 수 있다. 이 단계에서 '부분 변화'로 판단되면 단계(S333)가 수행되고, 여전히 '무변화'로 판단되면 단계(S337) 또는 단계(S337,S335)가 수행된다.
이하, 도4a, 4b를 참조하여, 압축 영상정보를 PC측의 가상 클라이언트에서 해제하는 과정을 설명한다. 도4a,4b의 제1,2 해제 실시예는 도3a,3b의 압축 과정의 역으로서, 압축 과정을 이해하는 당업자라면 자세한 설명이 없어도 도4a,4b의 해제 과정을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 이하에서는, 제1,2 해제 실시예를 간략히 설명한다.
도4a는 도3a의 압축 영상을 해제하는 제1 해제 실시예를 도시하고 있다. 제1 해제 실시예는 PC측의 가상 클라이언트(250)의 클라이언트 비디오 디코딩부(255)에서 수행된다. 도4a에 도시된 바와 같이, 제1 해제 실시예는 엔트로피 디코딩 단계(S410), 영상정보 종류 판단(S420), 저주파/중간주파 정보 양자화 복원(S431), 역양자화(S441, S443, S447), 저주파/중간주파 정보 합성(S451, S453), 저주파/중간주파/고주파 정보 합성(S455), 보간(S461, S463), 복원 영상정보 출력(S470) 등을 포함한다.
도4a를 보면, 압축 데이터를 단계(S410)에서 엔트로피 디코딩한다. 이후, 단계(S420)에서, 수신된 영상정보가 고유 영상정보, 차등 영상정보, 또는 화질복원 영상정보인지를 식별인자로 판단한다.
먼저, 단계(S420)에서 수신 영상정보가 고유 영상정보로 판단된 경우, 단계(S441)에서 고유 영상정보의 양자화된 저주파 및 중간주파 정보를 역양자화한다. 이후, 단계(S451)에서, 역양자화된 저주파 및 중간주파 정보를 합성한다. 합성된 영상은 고주파 정보를 포함하고 있지 않으므로, 단계(S461)와 같이 보간을 수행할 수 있으며, 그 결과 보다 매끄러운 복원 영상정보를 출력할 수 있다.
단계(S420)에서 수신 영상정보이 차등 영상정보로 판단된 경우, 단계(S431)에서 저주파 및 중간주파 정보의 차분을 이전 영상정보에 더하여, 양자화된 저주파 및 중간주파 정보를 생성한다. 그리고, 단계(S443)에서 저주파 및 중간주파 정보를 역양자화한다. 이후, 단계(S453)에서, 역양자화된 저주파 및 중간주파 정보를 합성한다. 차등 영상정보의 경우도 합성 영상에는 고주파 정보이 포함되어 있지 않으므로, 단계(S463)와 같이 보간을 수행할 수 있다.
단계(S420)에서 수신 영상정보가 화질복원 영상정보로 판단된 경우, 단계(S447)에서 양자화 고주파 정보를 역양자화한다. 이후, 단계(S455)에서, 역양자화된 고주파 정보와 이미 복원한 저주파 및 중간주파 정보를 합성한다. 이와 같이, 화질복원 영상정보의 복원 과정은 합성 영상에 저주파, 중간주파, 고주파 정보가 모두 포함되어 있기 때문에, 보간을 수행할 필요는 없다.
위의 각 경우에서 처리된 복원 영상정보는 단계(S470)에서 비디오 출력부(251)로 보내진다.
도4b는 도3b의 압축 영상을 해제하는 제2 해제 실시예를 도시하고 있다. 도4b에 도시된 바와 같이, 제2 해제 실시예는 도3b의 압축 과정에서 생성한 고해상 중간주파 차정보에서 고해상 중간주파 정보를 복원하는 과정을 더 포함한다. 도4b에 도시된 바와 같이, 단계(S433)의 식, Q4(M)=Q4(Q2-1(Q2(M)))+X(M) 에 의해 고해상 중간주파의 양자화 결과가 복원된다. 여기서, Q2-1(Q2(M))은 고유 영상정보 또는 차등 영상정보의 처리 결과를 이용한다. 이후, 고해상 중간주파 양자화 결과는 단계(S4454)에서 역양자화되어, 고해상 중간주파 정보가 복원된다.
각 실시예의 압축 과정에서, 단계(S331)와 단계(S333)가 분리되어 있으나, 단계(S331)과 단계(S333)은 하나의 단계로 통합될 수 있다. 해제 과정의 단계(S441)와 단계(S453)도 통합될 수 있다.
이상의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시에 불과하며, 따라서 본 발명의 권리범위가 위 실시예들에 한정되어 해석되지는 않는다. 당업자라면, 각 실시예를 다양한 방법으로 변형하거나 수정하여, 본 발명의 효과를 달성할 수 있을 것이며, 따라서 그러한 변형/수정 범위의 모든 실시예는 본 발명의 개시범위에 포함되거나 적어도 동등한 것으로 해석되어야 한다.
도1은 가상 휴대폰 시스템의 휴대폰측 구성을 도시하고 있다.
도2는 가상 휴대폰 시스템의 PC측 구성을 도시하고 있다.
도3a는 휴대폰 영상 압축의 제1 실시예를 도시하고 있다.
도3b는 휴대폰 영상 압축의 제2 실시예를 도시하고 있다.
도3c는 휴대폰 영상 압축의 제3 실시예를 도시하고 있다.
도4a는 도3a의 압축 영상을 해제하는 제1 해제 실시예를 도시하고 있다.
도4b는 도3b의 압축 영상을 해제하는 제2 해제 실시예를 도시하고 있다.
- 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 -
115 : 네트워크 장치 137: 유무선 네트워크 모듈
170 : 가상 서버 171 : 서버 비디오 캡쳐 및 인코딩부
250 : 가상 클라이언트 255 : 클라이언트 비디오 디코딩부
215 : 유무선 네트워크 장치

Claims (14)

  1. 외부 단말기로 전송할 단말기의 영상정보를 압축하는 방법에 있어서,
    전송할 현재 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보를 추출하는 단계;
    상기 추출된 저주파 및 중간주파 정보와 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 비교하여 변화 정도에 따라 상기 현재 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하는 단계; 그리고
    상기 판단 결과에 근거하여, 상기 현재 영상정보를 신호 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 신호 처리 단계는,
    상기 현재 영상정보가 '전체 변화'로 판단되면, 상기 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 각각 양자화하는 단계; 그리고
    상기 현재 영상정보가 '부분 변화'로 판단되면, 상기 현재 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보를 각각 양자화한 후 상기 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보와의 차정보를 각각 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 현재 영상정보가 '무변화'로 판단되면, 상기 '무변화'일 때의 현재 영상정보의 중간주파 정보를 상기 '전체 변화' 및 '부분 변화'일 때의 중간주파 정보 보다 높은 해상도로 양자화하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 현재 영상정보가 '무변화'로 판단되면, 상기 현재 영상정보에서 고주파 정보를 추출한 후 상기 고주파 정보를 양자화하는 단계;를 더 포함하여 이루어지는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 현재 영상정보가 '무변화'로 판단되면, 상기 현재 영상정보에서 특정 개수의 픽셀을 샘플링하는 단계;
    상기 샘플링된 픽셀들과 이전 영상정보의 대응 픽셀들을 비교하는 단계; 그리고
    상기 비교 결과, 상기 대응 픽셀간 차이가 기 설정된 임계값 이상이면, 상기 현재 영상정보를 '부분 변화'로 다시 판단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 추출 단계는, 정수 가감산 연산만을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 추출 단계는, 정수 가감산과 논리 연산만을 수행하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 변화 정도는, 대응 픽셀 사이의 변화가 소정 임계값 이상인 픽셀의 개수 또는 개수 비율로 결정하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 압축 방법.
  9. 외부 단말기로부터 압축된 영상정보를 수신하여 해제하는 단말기의 영상정보 해제 방법에 있어서,
    상기 외부 단말기로부터 상기 압축된 영상정보를 수신하는 단계;
    상기 압축된 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하는 단계; 그리고
    상기 판단 결과에 근거하여, 상기 압축된 영상정보를 해제하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 해제 방법.
  10. 제9 항에 있어서, 상기 영상정보 해제 단계는,
    상기 판단 결과, 상기 압축된 영상정보가 '전체 변화'이면, 상기 압축된 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보를 해제하는 단계;
    상기 판단 결과, 상기 압축된 영상정보가 '부분 변화'이면, 상기 압축된 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보의 차정보를 해제하는 단계; 그리고
    상기 판단 결과, 상기 압축된 영상정보가 '무변화'이면, 상기 압축된 영상정보에서 고주파 정보를 해제하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 해제 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 압축된 영상정보가 '무변화'이면, 상기 압축된 영상정보에서 상기 중간주파 정보보다 높은 해상도를 갖는 고해상 중간주파 정보를 해제하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 해제 방법.
  12. 제9 항에 있어서,
    상기 판단 단계는, 상기 압축된 영상정보 내에 포함된 식별인자를 이용하여 상기 압축된 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하는 것을 특징으로 하는 단말기의 영상정보 해제 방법.
  13. 외부 단말기로 영상정보를 압축하여 전송하는 단말기에 있어서,
    전송할 현재 영상정보의 압축과 관련된 동작을 수행하는 가상 서버;
    상기 가상 서버를 제어하여, 상기 현재 영상정보에서 저주파 및 중간주파 정보를 추출하고, 상기 추출된 저주파 및 중간주파 정보와 이전 영상정보의 저주파 및 중간주파 정보의 변화 정도에 따라 상기 현재 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하고, 상기 판단 결과에 따라 상기 현재 영상정보를 압축하는 제어부; 그리고,
    상기 압축된 현재 영상정보를 상기 외부 단말기로 전송하는 유무선 네트워크 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기.
  14. 외부 단말기로부터 압축된 영상정보를 수신하여 해제하는 단말기에 있어서,
    상기 외부 단말기로부터 상기 압축된 영상정보를 수신하는 유무선 네트워크 모듈; 및
    상기 압축된 영상정보를 '전체 변화', '부분 변화', 또는 '무변화'로 판단하고, 상기 판단 결과에 따라, 상기 압축된 영상정보를 해제하는 가상 클라이언트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말기.
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