KR101131379B1 - Ｖｂｒ 비디오 전송 시스템, 서버 및 방법 - Google Patents

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KR101131379B1 KR1020090063119A KR20090063119A KR101131379B1 KR 101131379 B1 KR101131379 B1 KR 101131379B1 KR 1020090063119 A KR1020090063119 A KR 1020090063119A KR 20090063119 A KR20090063119 A KR 20090063119A KR 101131379 B1 KR101131379 B1 KR 101131379B1
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Abstract

본 발명에 따른 VBR 비디오 전송 서버는 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 최소 전송률을 산출하는 최소 전송률 산출부, 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 버퍼 크기 산출부, 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함함으로써 신뢰성있는 VBR 비디오 데이터의 실시간 전송이 가능하다.
VBR, 비디오, 전송, 비트레이트, 전송률, 버퍼 크기, 버퍼량, 최소 전송률, 가용 전송률

Description

ＶＢＲ 비디오 전송 시스템, 서버 및 방법{SYSTEM, SERVER AND METHOD FOR TRANSMITTING OF VARIABLE BIT RATE(VBR) VIDEO DATA}
본 발명은 VBR 비디오 전송 시스템, 서버 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 설명하면, 신뢰성 있는 VBR 비디오 데이터의 전송이 가능한 VBR 비디오 전송 시스템, 서버 및 방법에 관한 것이다.
VBR(Variable Bit Rate)은 비디오 압축시 타겟 비트레이트(target bit rate)를 일정(constant)하게 유지하는 CBR(Constant Bit Rate)방법에 반대되는 개념이다. CBR은 비디오의 비트레이트(bit rate)가 항상 일정하므로 비디오를 네트워크를 통해 전송시 일정한 전송율로 전송하면 단말에서 실시간으로 비디오를 재생할 수 있어, 스트리밍(streaming) 비디오는 CBR 비디오를 많이 사용한다.
CBR은 비트레이트를 일정하게 유지하기 위해, 화질이 좋은 영상과 나쁜 영상이 혼재하게 되는 문제가 발생한다. VBR의 경우, 비디오의 화질을 균일하게 유지할 수 있으나, 어떤 영상에서는 비트레이트가 높아지고 또 어떤 영상에서는 비트레이 트가 낮아져서 일정한 전송률로 전송하는 경우, 단말에서 버퍼 언더플로우(buffer underflow)나 오버플로우(overflow)가 발생하여, 재전송을 수행하거나 단말이 재생을 멈추고 버퍼를 채우는 버퍼링(buffering)이 발생하는 문제가 있다. 현재 VBR 비디오를 전송하는 방법에는 피크 비트레이트(peak bit rate)로 전송하는 방법과 버퍼 크기를 매우 크게 하여 초기 버퍼링(buffering)을 길게 한 후 단말에서 재생을 하는 방법이 사용된다. 그러나 피크 레이트로 전송하는 방법은 네트워크에서 요구되는 전송율이 너무 높고 요구되는 단말의 버퍼 크기도 매우 커야한다. 버퍼링 시간을 길게 하는 방법 또한 요구되는 단말의 버퍼 크기가 매우 커야하고, 초기에 사용자가 긴 시간을 기다려야 하는 문제가 발생한다. 따라서 VBR 비디오의 경우, 적당한 버퍼링 시간과 버퍼 크기로 실시간 스트리밍을 수행할 수 있는 전송방법이 요구된다.
본 발명은 신뢰성 있는 VBR 비디오 데이터의 전송이 가능한 VBR 비디오 전송 시스템, 서버 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 VBR 비디오 전송 시스템은 버퍼를 이용하여 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송받아 재생하는 단말기 및 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하여 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 VBR 비디오 전송 서버를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 VBR 비디오 전송 서버는 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이 터를 실시간으로 전송하기 위한 최소 전송률을 산출하는 최소 전송률 산출부, 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 버퍼 크기 산출부, 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 데이터 전송부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정하는 전송률 측정부를 더 포함하고, 상기 버퍼 크기 산출부는 상기 산출된 최소 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하고, 상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 가용 전송률로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 상기 단말기로부터 권장 버퍼 크기를 전송받는 버퍼 크기 수신부 및 상기 산출된 버퍼의 크기가 상기 권장 버퍼 크기보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 권장 버퍼 크기에 근거한 보정 전송률을 산출하는 보정 전송률 산출부를 더 포함하고, 상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼 크기로서 상기 권장 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접 속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 보정 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송할 수 있다. 여기서, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정하는 전송률 측정부를 더 포함하고, 상기 버퍼 크기 산출부는 상기 산출된 보정 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하고, 상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 가용 전송률로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송할 수 있다.
상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
P(t)=a''×t+b''
단, P(t): t번째 프레임 동안 전송된 총 비트량
a'': 전송률
b'': 버퍼 크기
t: 전송된 프레임 번호
상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00001
단, C(T): VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량
t: 프레임 번호
T: 최종 프레임 번호
f(t): t번째 프레임의 비트량
상기 최소 전송률은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00002
단, a: 최소 전송률
C(T): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
Figure 112009042175046-pat00003
t: 프레임 번호
T: 최종 프레임 번호
f(t): t번째 프레임의 비트량
상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00004
단, b: 버퍼 크기
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
a: 최소 전송률
t: 프레임 번호
m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00005
단, b: 버퍼 크기
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
A: 가용 전송률
t: 프레임 번호
m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
상기 보정 전송률은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00006
단, a': 보정 전송률
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
B: 권장 버퍼 크기
t: 프레임 번호
한편, 본 발명에 따른 VBR 비디오 전송 방법은 VBR 비디오 전송 서버가 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 최소 전송률을 산출하는 단계, 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정하는 단계, 상기 최소 전송률을 상기 가용 전송률과 비교하는 단계, 상기 비교 결과 최소 전송률이 상기 가용 전송률보다 작은 경우, 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 단계, 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 비교 단계 이후에, 상기 산출된 최소 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 단계, 상기 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 가용 전송률로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 버퍼 크기 산출 단계 이후에, 상기 단말기로부터 권장 버퍼 크기 를 전송받는 단계, 상기 산출된 버퍼 크기를 상기 권장 버퍼 크기와 비교하는 단계, 상기 비교 결과 상기 산출된 버퍼 크기가 상기 권장 버퍼 크기보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 권장 버퍼 크기에 근거한 보정 전송률을 산출하는 단계, 산출된 버퍼 크기로서 상기 권장 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 보정 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 보정 전송률 산출 단계 이후에, 상기 보정 전송률을 상기 가용 전송률과 비교하는 단계, 상기 보정 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 단계, 상기 산출된 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 가용 전송률로 상기VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
P(t)=a''×t+b''
단, P(t): t번째 프레임 동안 전송된 총 비트량
a'': 전송률
b'': 버퍼 크기
t: 프레임 번호
상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00007
단, C(T): VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량
t: 프레임 번호
T: 최종 프레임 번호
f(t): t번째 프레임의 비트량
상기 최소 전송률은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00008
단, a: 최소 전송률
C(T): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
Figure 112009042175046-pat00009
t: 프레임 번호
T: 최종 프레임 번호
f(t): t번째 프레임의 비트량
상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00010
단, b: 버퍼 크기
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
a: 최소 전송률
t: 프레임 번호
m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00011
단, b: 버퍼 크기
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
A: 가용 전송률
t: 프레임 번호
m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
상기 보정 전송률은 다음의 수학식으로 결정될 수 있다.
Figure 112009042175046-pat00012
단, a`: 보정 전송률
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
B: 권장 버퍼 크기
t: 프레임 번호
한편, 이상의 VBR 비디오 전송 방법은 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 프로그램으로 기록될 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이 본 실시예에 따른 VBR 비디오 전송 시스템, 서버 및 방법은 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 버퍼의 크기, 보정 전송률을 산출함으로써 신뢰성 있는 VBR 비디오 데이터의 전송이 가능하다.
본 명세서에서 기술되는 버퍼 크기는 단말기에서 VBR 비디오 데이터를 전송받아 실시간 재생을 하기 위해 요구되는 초기 버퍼링 시간(초기 버퍼링량)에 부합되는 버퍼의 크기를 지칭하는 것으로 한다.
이하, 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 시스템, 서버 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 시스템을 나타낸 블럭도이다.
도 1에 도시된 VBR 비디오 전송 시스템은 버퍼를 이용하여 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송받아 재생하는 단말기(110) 및 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하여 상기 단말기로 전송한 후 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 최소 전송률 이상, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 이하로 전송하는 VBR 비디오 전송 서버(130)를 포함하고 있다. 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 전송률은 필요에 따라 단말기로 알려줄 수 있으며, 이는 이하의 실시예에서도 적용된다.
상기 단말기(110)는 네트워크를 통해 VBR 비디오 데이터를 실시간으로 전송받아 재생하는 요소로, 실시간 재생을 위하여 버퍼링을 수행한다. 버퍼링은 각종 미디어 데이터를 재생하기 전에 여분의 미디어 데이터를 미리 저장해 두는 것으로, 버퍼를 통해여 이루어진다. 버퍼의 크기는 소정 단말기에서 제공되는 버퍼의 실제 크기/용량을 의미하나, 본 발명에서는 앞에서 언급한 바와 같이, 소정 비디오 데이터의 실시간 재생을 위해 수행되는 초기 버퍼링 시간(버퍼링량)에 필요한 크기의 버퍼를 지칭한다. 따라서, 본 발명에서 언급된 버퍼의 크기는 소정 단말기에서 제공하는 버퍼의 실제 크기보다 클수도 있으며, 작을 수도 있다. 다만, 본 발명에서는 상기 버퍼의 크기를 가능한 최소로 하는 방안을 제시할 것이다.
VBR(Variable BitRate)은 오디오나 비디오 인코딩 형식 중 하나이다. 고정 비트레이트(CBR)에 비해 단위 시간당 출력하는 데이터의 양이 계속 변한다. 또한, 비트레이트 할당을 효율적으로 할당이 가능하다. 그래서 고정 비트레이트(CBR)에 비해 더욱 복잡한 연산을 한다. MP3, WMA, Vorbis, AAC 오디오에서 선택적으로 가변 비트레이트로 인코딩할 수 있으며 비디오에서는 MPEG-2 형식에서 사용 가능하다. 가변 비트레이트의 장점은 단위 비트당 할당하는 용량을 효율적으로 조절할 수 있다. 많은 데이터를 요구하는 곳에 더욱 많은 비트를 할당하고, 상대적으로 데이터를 요구하는 곳이 적은 곳에는 비트를 덜 할당하는 체제를 갖추고 있다. 그래서, 가변 비트레이트로 인코딩한 결과물은 고정 비트레이트에서 인코딩한 결과물보다 질이 좋다. 이와 같은 VBR 인코딩된 VBR 비디오 데이터는 CBR 인코된 것에 비하여 원본에 더 근접한 화질을 제공할 수 있으나, 각 프레임의 데이터 비트량이 변하는 관계로 실시간 전송에 어려움이 있다.
상기 VBR 비디오 전송 서버(130)는 네트워크를 통해 VBR 비디오 데이터를 실시간으로 상기 단말기로 전송하는 요소이다. 기존에는 VBR 비디오 데이터를 피크 비트레이트로 전송하고 있는데, 이에 따르면 단말기가 접속된 네트워크에서 지원되 는 가용 전송률이 상기 피크 비트레이트를 만족할만큼 커야 한다. 그러나, 네트워크의 가용 전송률이 제한되어 있는 현실에서는 만족할만한 대안이 되지 못하고 있다.
이와는 달리 단말기의 초기 버퍼링 시간을 길게 설정함으로써 VBR 비디오 데이터를 실시간 전송할 수도 있다. 그러나, 이 경우에는 사용자가 대기하는 시간이 너무 길어질 수 있으므로, 이 또한 만족할만한 대안은 되지 못하고 있다. 또한, 양자 모두 버퍼의 크기를 어느 정도 설정해야 하는지에 대하여 신뢰성 있는 방안을 제시하지 못하고 있다.
이에 따라, 현재 VBR 비디오 데이터를 실시간으로 전송하여 재생할 경우, 비디오 재생이 끊기거나, 재생 중에 버퍼링을 수행하는 현상이 나타나고 있다.
본 실시예에서 상기 VBR 비디오 전송 서버(130)는 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하여 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 최소 전송률 이상, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 이하로 전송하고 있다.
단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하는 것의 의미, 최소 전송률, 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기에 대해서는 후술하도록 한다.
도 2는 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 서버를 나타낸 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 VBR 비디오 전송 서버는 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 최소 전송률을 산출하는 최소 전송률 산출부(210), 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 버퍼 크기 산출부(230), 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 최소 전송률 이상, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 이하로 전송하는 데이터 전송부(250)를 포함하고 있다.
상기 최소 전송률 산출부(210)는 비디오 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 최소 전송률을 산출한다. 최소 전송률은 다음의 수학식 1에 의하여 결정됨으로써 산출된다.
Figure 112009042175046-pat00013
단, a: 최소 전송률
C(T): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
Figure 112009042175046-pat00014
t: 프레임 번호
T: 최종 프레임 번호
f(t): t번째 프레임의 비트량
살펴보면, 최소 전송률 a는 VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량 C(T)를 최종 프레임 번호로 나눈 것으로 평균 전송률의 의미가 된다. 따라서, 최소 전송률 a를 산출하기 위해서는 먼저 전송하고자 하는 VBR 비디오 데이터를 분석하여 상기 VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량을 측정하여야 한다. 이러한 총 누적 프레임 비트량의 측정은 상기 최소 전송률 산출부에서 수행될 수 있다.
단말기에서는 전송된 VBR 비디오 데이터를 이용하여 실시간으로 재생해야 하는데, 이를 위해 비디오의 프레임 t에서 다음의 수학식을 만족해야 한다.
P(t)≥C(t)
단, t: 프레임 번호
만약, 수학식 2를 만족하지 못할 경우, 재생이 끊기거나 버퍼링을 수행하는 현상이 나타나게 된다.
상기 P(t)는 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량으로서 다음의 수학식 3으로 결정된다.
P(t)=a''×t+b''
단, P(t): t번째 프레임 동안 전송된 총 비트량
a'': 전송률
b'': 버퍼 크기
t: 전송된 프레임 번호
상기 C(t)는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량으로서 다음의 수학식 4로 결정된다.
Figure 112009042175046-pat00015
단, C(T): VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량
t: 프레임 번호
T: 최종 프레임 번호
f(t): t번째 프레임의 비트량
수학식 2를 설명하기 위한 도 9에서, 상기 최소 전송률 산출부에서 산출된 최소 전송률 a만을 이용하여 VBR 비디오 데이터를 전송하면(도 9의 P(t)=a×t 그래프), 수학식 2를 만족하지 못한다. 즉, 전송된 총 비트량이 누적 프레임 비트량보다 작은 ⓐ와 같은 구간이 발생되는데, 이 구간에서는 원래 화질을 재생하기 위한 누적 프레임 비트량을 전송된 총 비트량이 만족시키지 못함으로써, 재생이 끊기거나 버퍼링 수행과 같은 현상이 발생한다. 따라서, 수학식 2를 만족하기 위해서는 도 9의 Y절편에 해당하는 버퍼 크기를 증가시키는 방안을 이용할 수 있다. 다만 이때의 버퍼 크기는 b'와 같이 너무 클 경우, 수학식 2를 만족하기는 하나, 초기 버퍼링 시간이 길어질 수 있으므로, 전송된 총 비트량을 나타내는 P(t) 직선(P(T)=a×t+b 그래프)이 누적 프레임 비트량을 나타내는 C(t) 곡선에 접하는 버퍼 크기로 설정하는 바람직하다.
이와 같은 과정은 상기 버퍼 크기 산출부(230)에서 수행된다. 상기 버퍼 크기 산출부(230)는 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출한다.
전송된 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하는 것은 앞의 수학식 2를 만족함과 동시에 누적 비트량-시간 그래프에서 전송된 VBR 비디오 데이터의 총 비트량 P(t) 직선이 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량 C(t) 곡선에 접해야 함을 의미한다. 수학식 4에서 C(t) 값을 알고 있고, 수학식 3에서 전송률을 최소 전송률로 한 경우이므로, 상기 버퍼 크기 산출부는 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기 b를 산출할 수 있는데, 구체적으로 다음의 수학식 5에 의해서 버퍼 크기를 결정 및 산출한다.
Figure 112009042175046-pat00016
단, b: 버퍼 크기
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
a: 최소 전송률
t: 프레임 번호
m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
상기 마진 m은 네트워크에서 제공되는 전송률이 일정치 못한 것을 고려한 여분의 값으로, 네트워크 환경, VBR 비디오 전송 서버 및 단말기의 상황을 고려하여 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에서 산출된 최소 전송률 이상으로 비디오 데이터를 전송할 것이지만, 네트워크 문제 등으로 인하여 전송률이 상기 최소 전송률보다 낮아질 경우를 고려한 값이 된다.
이와 같이 상기 버퍼 크기 산출부에서 산출된 버퍼 크기는 단말기에서 사용할 값이므로, 이를 단말기로 전송할 필요가 있다.
상기 데이터 전송부(250)는 상기 버퍼 크기 산출부에서 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송함으로써 상기 단말기가 적정 버퍼 크기를 설정할 수 있게 한다. 아울러, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하게 된다.
이에 따르면, VBR 비디오 데이터 전송시 상기 버퍼 크기 산출부에서 산출된 버퍼 크기로 단말기가 버퍼를 설정해 놓은 상태가 된다. 따라서 상기 최소 전송률로 전송을 하여도 수학식 2를 만족함으로써 재생이 끊기거나, 재생 도중에 버퍼링 되는 현상이 발생되지 않고 원활한 실시간 비디오 재생이 이루어진다.
도 2의 실시예에서 만약, 최소 전송률이 네트워크에서 지원하는 가용 전송률보다 높은 경우가 있을 수 있다. 가용 전송률은 VBR 비디오 전송 서버와 단말기의 입장에서는 손을 쓸 수가 없는 대상이다. 이에 대한 방안을 도 3에 나타내었다.
도 3은 본 발명과 관련된 다른 실시예에 따른 VBR 비디오 전송 서버를 나타 낸 블럭도이다.
도 3에 도시된 VBR 비디오 전송 서버는 최소 전송률 산출부(210), 버퍼 크기 산출부(230), 데이터 전송부(250) 및 전송률 측정부(270)를 포함하고 있다.
상기 전송률 측정부(270)는 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정한다.
상기 버퍼 크기 산출부는 도 2의 실시예에서 산출된 최소 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출한다.
상기 가용 전송률은 앞에서 언급했듯이 VBR 비디오 전송 서버가 어떻게 할 수 있는 대상이 아니므로, 전송률을 가용 전송률로 설정하고 상기 가용 전송률에 근거하여 버퍼 크기를 산출하여야 한다. 이와 같은 경우는 도 9의 누적 비트량-시간 그래프에서 P(t) 그래프의 기울기가 a보다 작게 되는 것으로(미도시), 이 상태에서 수학식 2를 만족시키기 위해서는 버퍼 크기가 일반적으로 커져야 할 것이다.
구체적으로 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식 6으로 결정 및 산출된다.
Figure 112009042175046-pat00017
단, b: 버퍼 크기
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
A: 가용 전송률
t: 프레임 번호
m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
본 실시예에서 가용 전송률 A가 최소 전송률 a보다 작으므로, 버퍼 크기 b는 수학식 5에서보다 커지게 될 것이다. 상기 버퍼 크기가 단말기에서 권장하는 버퍼 크기보다 클 수도 있는데, 그렇다 하더라도, 네트워크에서 지원되는 가용 전송률 A보다 전송률을 높일 수는 없으므로, 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기로 단말기의 버퍼 크기를 설정한다. 만약, 단말기의 자원 부족으로 인하여 버퍼가 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기를 만족시키지 못할 경우, 끊김이 없고 재생 중 버퍼링을 수행하지 않는 실시간 재생은 불가능할 것이다.
상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 가용 전송률로 전송하게 된다.
참고로, 상기 마진 m은 네트워크에서 지원되는 최대 전송률인 가용 전송률로 전송이 이루어지고 있는 점을 감안하여 수학식 5의 마진 m보다 클 수 있다.
상기 최소 전송률 산출부는 앞에서 설명한 바와 동일하므로 설명을 생략한다.
도 3에서는 상기 최소 전송률 산출부에서 산출된 최소 전송률이 가용 전송률보다 큰 경우를 나타내었는데, 최소 전송률이 가용 전송률 이하인 경우에는 수학식 5에서와 같이 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기가 산출된다. 이렇게 산출된 버퍼 크 기가 단말기의 권장 버퍼 크기보다 클 수가 있는데, 도 4를 통하여 살펴본다.
도 4는 본 발명과 관련된 또다른 실시예에 따른 VBR 비디오 전송 서버를 나타낸 블럭도이다.
본 실시예에 따른 VBR 비디오 전송 서버는 최소 전송률 산출부(210), 버퍼 크기 산출부(230), 데이터 전송부(250), 보정 전송률 산출부(240) 및 버퍼 크기 수신부(290)를 포함하고 있다.
상기 버퍼 크기 수신부(290)는 단말기로부터 권장 버퍼 크기를 전송받는 요소이다. 단말기는 자신의 버퍼 자원, 즉 하드웨어적으로 지원 가능한 버퍼의 크기가 존재한다. 따라서, 무한대의 버퍼 크기를 설정할 수도 없으며, 또한 가능하다고 하더라도 바람직하지 못하다. 버퍼 크기가 크다는 것은 초기 버퍼링 시간이 늘어남을 의미하기 때문에, 버퍼 크기가 커지면 사용자가 초기에 대기하는 시간이 길어짐으로써 실시간 재생에 대한 신뢰성이 떨어지게 된다. 따라서, 사용자가 예상 또는 기대할 수 있는 시간 범위 내에서 초기 버퍼링이 이루어지도록 해야 할 것이다. 따라서, 단말기는 VBR 비디오 재생시 사용자가 기대하는 버퍼링 시간 범위 내에서 권장 버퍼 크기를 설정할 수 있다. 상기 권장 버퍼 크기는 하드웨어적 버퍼 크기보다 작은 것이 일반적이나, 하드웨어적 버퍼 크기가 작은 경우, 상기 하드웨어적 버퍼 크기를 의미할 수도 있다.
상기 권장 버퍼 크기를 VBR 비디오 전송 서버에서 사용하기 위해서는 상기 단말기로부터 상기 권장 버퍼 크기를 전송받아야 하는데, 상기 버퍼 크기 수신부를 통하여 수행된다. 물론, 이를 위해서 상기 단말기 또한 권장 버퍼 크기를 생성하고 이를 전송하여야 할 것이다.
상기 보정 전송률 산출부(240)는 상기 버퍼 크기 산출부에서 산출된 버퍼의 크기가 상기 권장 버퍼 크기보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 권장 버퍼 크기에 근거한 보정 전송률을 산출한다. 즉, 상기 보정 전송률 산출부는 권장 버퍼 크기를 만족하도록 전송률을 보정하는 요소로, 상기 보정 전송률 산출부에서 산출되는 보정 전송률은 다음의 수학식 7에 의하여 결정 및 산출된다.
Figure 112009042175046-pat00018
단, a': 보정 전송률
C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
B: 권장 버퍼 크기
t: 프레임 번호
이렇게 하여 산출된 보정 전송률이 적용된 예가 도 9의 P(t)=a'×t+B 그래프이다.
상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼 크기로서 상기 권장 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 보정 전송률 이상, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 이하로 전송하게 된다. 보정 전송률 이상으로 전송하면 되지만, 가용 전송률보다 높은 전송률은 불가능하므로, 위 범위가 정해진다. 이는 앞에서 살펴본 최소 전송률 이상으로 전송하는 경우에도 적용된다.
이에 따르면, 단말기의 권장 버퍼 크기를 만족할 수 있게 되는데, 전송률이 변경된 관계로, 가용 전송률이 상기 보정 전송률을 허용하는지 여부를 다시 살펴보아야 한다. 가용 전송률은 앞에서 언급했듯이 VBR 비디오 전송 서버에서 어떻게 할 수 있는 방안이 없으므로, 만약 상기 보정 전송률이 가용 전송률보다 크다면, 권장 버퍼 크기를 무시하고, 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기를 산출하여 단말기로 전송하여야 할 것이다. 이와 같은 처리를 도 5에 나타내었다.
도 5를 살펴보면, VBR 비디오 전송 서버는 최소 전송률 산출부(210), 버퍼 크기 산출부(230), 보정 전송률 산출부(240), 데이터 전송부(250), 버퍼 크기 수신부(290) 및 전송률 측정부(270)를 포함하고 있다.
상기 전송률 측정부는 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정하는 요소로, 도 3의 전송률 측정부와 같은 기능을 수행한다.
상기 버퍼 크기 산출부는 상기 산출된 보정 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출한다. 이때 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 앞에서 살펴본 수학식 6에 의하여 결정 및 산출된다. 이에 따르면, 상기 버퍼 크기 산출부는 버퍼 크기를 두번 산출하게 된다. 처음은 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기가 되고, 두번째는 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기가 된다. 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기 산출은 상기 보정 전송률 산출부에서 산출된 보정 전송률과 전송률 측정부에서 측정된 가용 전송율의 비교 결과에 따라 이루어지게 되며, 도면상으로는 피드백의 모습을 띄고 있다. 그러나, 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기가 산출된 경우는 상기 버퍼 크기가 상기 보정 전송률 산출부에 영향을 미치는 것이 아니라 단순히 바이패스되어 데이터 전송부로 전송됨을 환기한다.
상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 가용 전송률로 전송한다.
이상에서 살펴본 내용들을 정리하면, 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기를 산출하는 방안, 최소 전송률이 가용 전송률보다 큰 경우 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기를 산출하는 방안, 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기가 권장 버퍼 크기보다 큰 경우 보정 전송률을 산출하는 방안, 보정 전송률이 가용 전송률보다 큰 경우 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기를 산출하는 방안이 된다. 이상의 내용은 개별로 이루어질 수도 있으며, 병합하여 이루어질 수도 있다.
이에 따르면, 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하게 됨으로써, VBR 비디오 데이터를 재생 끊김이나 재생 중 버퍼링 현상없이 재생할 수 있으며, VBR 비디오 데이터가 제공하는 화질을 그대로 재생할 수 있게 된다.
물론, 이를 위해서는 적어도 상기 VBR 비디오 전송 서버로부터 전송된 버퍼 크기를 자신의 버퍼 크기로 설정하고, 필요에 따라 권장 버퍼 크기를 상기 VBR 비디오 전송 서버로 전송하는 단말기가 요구된다.
도 6은 본 발명과 관련된 단말기를 나타낸 블럭도이다.
도시된 단말기는 상기 VBR 비디오 전송 서버로 권장 버퍼 크기를 전송하고, 상기 VBR 비디오 전송 서버에서 산출된 버퍼 크기를 전송받는 버퍼 크기 송수신부(310) 및 상기 전송받은 버퍼 크기에 따라 버퍼의 크기를 설정하는 버퍼 크기 설정부(330)를 포함하고 있다. 아울러, VBR 비디오 전송 서버로부터 VBR 비디오 데이터를 전송받아 실시간으로 재생하는 비디오 재생부와 같은 요소도 구비되어야 할 것이다.
도 7은 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 서버와 단말기를 함께 나타낸 블럭도이다.
VBR 비디오 전송서버는 버퍼 크기 수신부(410), 누적 프레임 비트량 측정부(420), 전송률 측정부(430), 전송 조절부(440), 데이터 전송부(450)를 포함하고 있으며, 단말기는 데이터 수신부(460), 비디오 재생부(470) 및 버퍼 크기 송수신부(480)를 포함하고 있다.
상기 버퍼 크기 수신부(410)는 단말기의 버퍼 크기 송수신부로부터 권장 버퍼 크기를 받는 요소로, 상기 권장 버퍼 크기는 상기 VBR 비디오 전송 서버에서 산출되는 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기와의 비교 요소가 된다.
상기 누적 프레임 비트량 측정부(420)는 최소 전송률을 산출하기 위해 전송하고자 하는 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 측정하는 요소이다. 앞에서 설명한 바와 같이 최소 전송률 산출부에 포함될 수 있다.
상기 전송률 측정부는 상기 단말기가 접속한 네트워크의 가용 전송률을 측정 하는 요소로, 상기 가용 전송률은 최소 전송률 및 보정 전송률과의 비교 대상이 된다.
상기 전송 조절부(440)는 앞에서 살펴본 버퍼 크기 산출부, 보정 전송률 산출부와 같이 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함할 수 있도록 버퍼 크기 또는 보정 전송률을 산출하는 요소이며, 최소 전송률 산출부도 포함한다.
상기 데이터 전송부(450)는 상기 전송 조절부에서 산출된 버퍼 크기를 단말기, 구체적으로 버퍼 크기 송수신부(480)로 전송함으로써, 상기 단말기로 하여금 버퍼 크기를 마련하도록 하고, 실질적인 VBR 비디오 데이터의 전송을 수행한다.
상기 데이터 수신부(460)는 상기 데이터 전송부로부터 전송된 VBR 비디오 데이터를 수신받아 비디오 재생부로 전송한다.
상기 버퍼 크기 송수신부(480)는 권장 버퍼 크기를 상기 VBR 비디오 전송 서버의 버퍼 크기 수신부로 전송하고, 상기 데이터 전송부로부터 버퍼 크기를 전송받는 요소이다. 이렇게 수신된 버퍼 크기를 상기 비디오 재생부로 전송함으로써 버퍼 크기를 설정하도록 한다.
도 8은 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
VBR 비디오 전송 방법은 VBR 비디오 전송 서버에서 수행되는 과정에 해당할 수 있음을 언급한다.
먼저, VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 최 소 전송률을 산출한다(S 510). 최소 전송률의 산출은 앞에서 설명된 최소 전송률 산출부에 의해 수행될 수 있으며, 구체적으로 수학식 1을 통하여 결정된다.
다음으로 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정한다(S 510) 상기 최소 전송률의 산출과 가용 전송률의 측정은 선후 관계를 따질 필요가 없으며, 동시에 진행될 수도, 어느 하나가 먼저 진행될 수도 있다. 아울러 이하에서 등장할 권장 버퍼 크기 수신 단계도 가용 전송률 측정과 최소 전송률 산출과 같은 단계에서 이루어질 수도 있다.
산출된 최소 전송률과 측정된 가용 전송률을 비교하여 상기 비교 결과 최소 전송률이 상기 가용 전송률 이하인 경우(S 520), 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출한다(S 540). 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 버퍼 크기 산출부에서 수행될 수 있으며, 구체적으로 수학식 5를 통하여 결정된다.
산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 최소 전송률 이상, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 이하로 전송한다(S 590).
만약, 최소 전송률과 가용 전송률을 비교하여 상기 비교 결과 최소 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우(S 520), 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출한 다(S 530). 가용 전송률은 VBR 비디오 전송 서버나 단말기에서 제공되는 자원이 아니므로 상기 가용 전송률 이상의 전송률을 획득하기는 어렵다. 따라서 최소 전송률이 가용 전송률보다 큰 경우에는 전송률을 가용 전송률로 설정하고, 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기를 산출할 수 밖에 없는 것이다. 구체적으로는 수학식 6에 의하여 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기가 산출된다.
물론, 이 경우 상기 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 가용 전송률로 전송하여야 할 것이다(S 590).
한편, 최소 전송률이 가용 전송률 이하이면서 권장 버퍼 크기가 존재하는 경우라면 상기 권장 버퍼 크기에 대한 고려도 해야 한다.
최소 전송률이 가용 전송률 이하인 경우에는 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기가 산출되는데, 이를 권장 버퍼 크기와 비교하기 위해서는 먼저 권장 버퍼 크기를 단말기로부터 전송받아야 한다(S 550). 앞에서 언급했듯이 상기 권장 버퍼 크기의 수신은 최소 전송률 산출 또는 가용 전송률 측정과 같은 단계에서 이루어질 수도 있다. 적어도 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기가 산출된 직후에 이루어져야 할 것이다.
상기 산출된 버퍼 크기를 단말기로부터 전송된 권장 버퍼 크기와 비교하게 되는데, 상기 비교 결과 상기 산출된 버퍼 크기가 상기 권장 버퍼 크기 이하인 경우에는 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 최소 전송률 이상, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 이하로 전송한다(S 590).
상기 비교 결과 상기 산출된 버퍼 크기가 상기 권장 버퍼 크기보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 권장 버퍼 크기에 근거한 보정 전송률을 산출한다(S 570). 상기 보정 전송률의 산출은 보정 전송률 산출부에서 수행되며, 구체적으로 수학식 7에 의하여 보정 전송률이 산출 및 결정된다.
산출된 버퍼 크기로서 상기 권장 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후, 상기 VBR 비디오 데이터를 상기 보정 전송률 이상, 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 이하로 전송한다(S 590). 상기 단말기로 전송되는 버퍼 크기는 결국 권장 버퍼 크기가 된다. 권장 버퍼 크기는 상기 단말기에서도 알고 있는 값이기는 하나 단말기로 이를 알림으로써 버퍼의 크기를 준비하도록 할 수 있다.
상기 보정 전송률은 최소 전송률이 가용 전송률 이하이면서, 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기가 권장 버퍼 크기보다 큰 경우에 산출된다. 그러나, 가용 전송률 이하의 크기를 갖는 최소 전송률과는 다른 전송률로서, 가용 전송률보다 클 수가 있다. 가용 전송률보다 큰 전송률은 불가하므로 이에 대한 대책이 요구된다.
따라서, 상기 보정 전송률을 가용 전송률과 비교하여 상기 보정 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우(S 580), 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록, 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출한다(S 530).
상기 산출된 버퍼 크기(가용 전송률에 근거한 버퍼 크기)를 상기 단말기로 전송한 후, 상기VBR 비디오 데이터를 상기 가용 전송률로 전송한다(S 590). 단말기는 전송된 버퍼 크기가 권장 버퍼 크기보다 크더라도, VBR 비디오 전송 서버에서 전송된 버퍼 크기로 버퍼를 설정해야 할 것이다.
한편, 앞에서 언급된 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총 비트량은 수학식 3에 의해서 얻을 수 있으며, 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량은 수학식 4에 의해서 얻을 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 VBR 비디오 전송 방법은 프로그램으로 읽을 수 있는 컴퓨터 판독가능 기록 매체에 프로그램으로서 기록될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
VBR 비디오 데이터의 전송과 재생 시스템에 적용이 가능하다.
도 1은 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 시스템을 나타낸 블럭도.
도 2는 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 서버를 나타낸 블럭도.
도 3은 본 발명과 관련된 다른 실시예에 따른 VBR 비디오 전송 서버를 나타낸 블럭도.
도 4 및 5는 본 발명과 관련된 또다른 실시예에 따른 VBR 비디오 전송 서버를 나타낸 블럭도.
도 6은 본 발명과 관련된 단말기를 나타낸 블럭도.
도 7은 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 서버와 단말기를 함께 나타낸 블럭도.
도 8은 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 방법을 나타낸 흐름도.
도 9는 본 발명과 관련된 VBR 비디오 전송 방법을 설명하기 위한 누적된 비트량-시간 그래프.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
210...최소 전송률 산출부 230...버퍼 크기 산출부
250...데이터 전송부

Claims (22)

  1. 버퍼를 이용하여 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송받아 재생하는 단말기; 및
    상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하여 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 VBR 비디오 전송 서버;
    를 포함하는 VBR 비디오 전송 시스템.
  2. VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 최소 전송률을 산출하는 최소 전송률 산출부;
    단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 버퍼 크기 산출부;
    산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 데이터 전송부;
    를 포함하는 VBR 비디오 전송 서버.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정하는 전송률 측정부를 더 포함하고,
    상기 버퍼 크기 산출부는 상기 산출된 최소 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하고,
    상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 가용 전송률로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 VBR 비디오 전송 서버.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 단말기로부터 권장 버퍼 크기를 전송받는 버퍼 크기 수신부; 및
    상기 산출된 버퍼의 크기가 상기 권장 버퍼 크기보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 권장 버퍼 크기에 근거한 보정 전송률을 산출하는 보정 전송률 산출부를 더 포함하고,
    상기 데이터 전송부는 산출된 버퍼 크기로서 상기 권장 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 보정 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 VBR 비디오 전송 서버.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정하는 전송률 측정부를 더 포함하고,
    상기 버퍼 크기 산출부는 상기 산출된 보정 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하고,
    상기 데이터 전송부는 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 가용 전송률로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 VBR 비디오 전송 서버.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 어느 한 항에 있어서,
    상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 서버.
    P(t)=a''×t+b''
    단, P(t): t번째 프레임 동안 전송된 총 비트량
    a'': 전송률
    b'': 버퍼 크기
    t: 전송된 프레임 번호
  7. 제 2 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 서버.
    Figure 112009042175046-pat00019
    단, C(T): VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량
    t: 프레임 번호
    T: 최종 프레임 번호
    f(t): t번째 프레임의 비트량
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 최소 전송률은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 서버.
    Figure 112009042175046-pat00020
    단, a: 최소 전송률
    C(T): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    Figure 112009042175046-pat00021
    t: 프레임 번호
    T: 최종 프레임 번호
    f(t): t번째 프레임의 비트량
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 서버.
    Figure 112009042175046-pat00022
    단, b: 버퍼 크기
    C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    a: 최소 전송률
    t: 프레임 번호
    m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
  10. 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 서버.
    Figure 112009042175046-pat00023
    단, b: 버퍼 크기
    C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    A: 가용 전송률
    t: 프레임 번호
    m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
  11. 제 4 항에 있어서,
    상기 보정 전송률은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 서버.
    Figure 112009042175046-pat00024
    단, a': 보정 전송률
    C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    B: 권장 버퍼 크기
    t: 프레임 번호
  12. VBR 비디오 전송 서버로부터 VBR 비디오 데이터를 전송받아 실시간으로 재생하는 단말기에 있어서,
    상기 VBR 비디오 전송 서버로 권장 버퍼 크기를 전송하고, 상기 VBR 비디오 전송 서버에서 산출된 버퍼 크기를 전송받는 버퍼 크기 송수신부; 및
    상기 전송받은 버퍼 크기에 따라 버퍼의 크기를 설정하는 버퍼 크기 설정부;를 포함하고,
    상기 VBR 비디오 전송 서버에서 산출된 버퍼 크기는,
    최소 전송률이 네트워크의 가용 전송률 이하인 경우 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 최소 전송률에 근거하여 산출되고, 상기 최소 전송률이 상기 가용 전송률을 초과한 경우 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 가용 전송률에 근거하여 산출되되,
    상기 산출된 최소 전송률에 근거한 버퍼 크기 또는 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기가 상기 권장 버퍼 크기를 초과한 경우, 보정 전송률을 산출하고, 상기 산출된 보정 전송률이 상기 가용 전송률 이하인 경우 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 보정 전송률에 근거하여 버퍼 크기가 산출되고, 상기 보정 전송률이 상기 가용 전송률을 초과한 경우 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 가용 전송률에 근거하여 버퍼 크기가 산출되며,
    상기 버퍼 크기 송수신부는 상기 VBR 비디오 전송 서버에서 산출된 버퍼 크기를 전송받는 단말기.
  13. VBR 비디오 전송 서버가 VBR(Variable BitRate) 비디오 데이터를 실시간으로 전송하기 위한 최소 전송률을 산출하는 단계;
    단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률을 측정하는 단계;
    상기 최소 전송률을 상기 가용 전송률과 비교하는 단계;
    상기 비교 결과 최소 전송률이 상기 가용 전송률 이하인 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 최소 전송률에 근 거한 버퍼의 크기를 산출하는 단계;
    산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 최소 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계;
    를 포함하는 VBR 비디오 전송 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 비교 단계 이후에,
    상기 산출된 최소 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 단계;
    상기 산출된 버퍼의 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 가용 전송률로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 VBR 비디오 전송 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 버퍼 크기 산출 단계 이후에,
    상기 단말기로부터 권장 버퍼 크기를 전송받는 단계;
    상기 산출된 버퍼 크기를 상기 권장 버퍼 크기와 비교하는 단계;
    상기 비교 결과 상기 산출된 버퍼 크기가 상기 권장 버퍼 크기보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 권장 버퍼 크기에 근거한 보정 전송률을 산출하는 단계;
    산출된 버퍼 크기로서 상기 권장 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 단말기가 접속된 네트워크의 가용 전송률 범위 내에서 상기 보정 전송률 이상으로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 VBR 비디오 전송 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 보정 전송률 산출 단계 이후에,
    상기 보정 전송률을 상기 가용 전송률과 비교하는 단계;
    상기 보정 전송률이 상기 가용 전송률보다 큰 경우, 상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량이 전송하고자 하는 상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량을 최소한으로 포함하도록 상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기를 산출하는 단계;
    상기 가용 전송률에 근거한 버퍼 크기를 상기 단말기로 전송한 후 상기 가용 전송률로 상기 VBR 비디오 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하는 VBR 비디오 전송 방법.
  17. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단말기로 전송된 상기 VBR 비디오 데이터의 총 비트량은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 방법.
    P(t)=a''×t+b''
    단, P(t): t번째 프레임 동안 전송된 총 비트량
    a'': 전송률
    b'': 버퍼 크기
    t: 프레임 번호
  18. 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 방법.
    Figure 112009042175046-pat00025
    단, C(T): VBR 비디오 데이터의 누적 프레임 비트량
    t: 프레임 번호
    T: 최종 프레임 번호
    f(t): t번째 프레임의 비트량
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 최소 전송률은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 방법.
    Figure 112009042175046-pat00026
    단, a: 최소 전송률
    C(T): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    Figure 112009042175046-pat00027
    t: 프레임 번호
    T: 최종 프레임 번호
    f(t): t번째 프레임의 비트량
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 최소 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 방법.
    Figure 112009042175046-pat00028
    단, b: 버퍼 크기
    C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    a: 최소 전송률
    t: 프레임 번호
    m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
  21. 제 14 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 가용 전송률에 근거한 버퍼의 크기는 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 방법.
    Figure 112009042175046-pat00029
    단, b: 버퍼 크기
    C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    A: 가용 전송률
    t: 프레임 번호
    m: 네트워크의 실제 전송률 변동을 고려한 마진(margin)
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 보정 전송률은 다음의 수학식으로 결정되는 VBR 비디오 전송 방법.
    Figure 112009042175046-pat00030
    단, a`: 보정 전송률
    C(t): VBR 비디오 데이터의 총 누적 프레임 비트량
    B: 권장 버퍼 크기
    t: 프레임 번호
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