KR101541219B1 - 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 병렬 코덱 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라로부터 입력되는 고속 프레임을 복수 개의 코덱으로 병렬 압축 처리함으로써 저렴한 가격으로 고속 녹화가 가능한 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법 {High Speed Recorder Performing Parallel Processing And Method Thereof}

본 발명은 병렬 코덱 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 카메라로부터 입력되는 고속 프레임을 복수 개의 코덱으로 병렬 압축 처리함으로써 저렴한 가격으로 고속 녹화가 가능한 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

DVR은 종래의 CCTV를 대체하는 디지털 방식의 영상 감시 장비로서, CCTV에 비해 화질이 뛰어나고, 컴퓨터의 하드 디스크를 저장 매체로 사용하기 때문에 녹화테이프를 교체할 필요가 없고 인터넷을 통한 실시간 영상 전송 및 원격지 감시가 가능하며, 네트워크로 연결되어 확장 가능성이 높은 장점을 가지고 있다.

종래의 DVR은 다채널 카메라로부터 입력되는 영상 데이터의 저장 용량을 최소화하하기 위해 코덱을 통해 실시간 압축하여 인코딩하고 메모리에 저장하게 된다.

그러나, 카메라가 다채널화 되면서 초당 프레임수(fps, frame per second)가 고속으로 증가하고 있으며, 고속 프레임으로 입력되는 영상 데이터를 처리하기 위해서는 고속 프레임의 처리가 가능한 고속 코덱을 사용하여야 한다.

그러나, 고속 코덱의 경우 단가가 지나치게 비싸므로 전체 DVR의 제조 단가가 높아지고, 고속 코덱의 구현의 한계로 인해 고속으로 입력되는 프레임 처리가 불가능한 기술적인 문제가 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 본 발명의 목적은 카메라로부터 고속으로 입력되는 프레임 데이터를 저속의 코덱을 병렬 배치시켜 분산 처리함으로써 고속의 코덱과 동일한 고속 녹화가 가능한 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치는 카메라로부터 입력되는 프레임 데이터를 설정된 프레임 그룹으로 분할하여 임시 저장하는 프레임 버퍼와 상기 프레임 버퍼에 저장되는 각 프레임 그룹의 수를 결정하고, 각 프레임 그룹을 인덱싱하여 시간 동기화를 제어하는 프레임 제어부와 상기 프레임 버퍼에 저장된 각 프레임 그룹을 병렬 분산 처리로 압축 부호화하는 복수 개의 병렬 코덱과 상기 병렬 코덱을 통해 압축 부호화된 프레임 데이터를 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 프레임 제어부는 병렬 코덱 각각이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)를 기준으로 프레임 그룹에 포함되는 프레임 수와 프레임 그룹의 수를 결정하는 프레임 설정 모듈과 상기 프레임 설정 모듈을 통해 설정된 각 프레임 그룹을 인덱싱하여 프레임 버퍼에 저장하는 인덱싱 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 프레임 설정 모듈은 상기 병렬 코덱이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)보다 같거나 작게 프레임 수 및 프레임 그룹의 수를 결정하되, 입력되는 프레임 데이터의 초당 프레임 수(fps)를 병렬 코덱의 수로 나누어서 균등하게 프레임 그룹에 배치하거나, 비 균등하게 프레임 그룹에 배치하는 것을 특징으로 한다.

상기 인덱싱 모듈은 분할된 각 프레임 그룹에 프레임의 순서 정보로서 프레임 그룹을 식별하면서 입력되는 프레임 데이터의 시간 순서와 동기화하는 정보인 인덱스를 삽입하여 프레임 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 메모리는 상기 병렬 코덱으로부터 압축 부호화된 프레임 그룹을 저장하되, 상기 프레임 그룹의 인덱스 정보에 따라 정렬하여 저장하는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 방법은 카메라로부터 입력되는 프레임 데이터를 설정된 프레임 그룹으로 분할하고, 상기 프레임 그룹을 인덱싱하여 프레임 버퍼에 임시 저장하는 단계와 상기 프레임 버퍼에 저장된 각 프레임 그룹을 복수 개의 병렬 코덱에 의해 병렬 분산 처리로 압축 부호화하는 단계와 상기 병렬 코덱을 통해 압축 부호화된 프레임 그룹을 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 프레임 버퍼에 임시 저장하는 단계는 병렬 코덱 각각이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)를 기준으로 프레임 그룹에 포함되는 프레임 수와 프레임 그룹의 수를 결정하고, 상기 각 프레임 그룹에 프레임의 순서 정보로서 프레임 그룹을 식별하면서 입력되는 프레임 데이터의 시간 순서와 동기화하는 정보인 인덱스를 삽입하여 프레임 버퍼에 저장하는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 프레임 그룹을 메모리에 저장하는 단계는 상기 병렬 코덱으로부터 압축 부호화된 프레임 그룹을 저장하되, 상기 프레임 그룹의 인덱스 정보에 따라 정렬하여 저장하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치 및 그 방법은 카메라로부터 고속으로 입력되는 프레임 데이터를 저속의 코덱을 병렬 배치시켜 분산 처리함으로써 고속의 코덱과 동일한 고속 녹화가 가능하고, 제조 단가를 절감할 수 있는 탁월한 효과가 발생한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 프레임 데이터가 프레임 그룹으로 분할되어 프레임 버퍼에 저장되는 것을 도시한 것이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치를 개략적으로 도시한 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치는 다채널 카메라로부터 입력되는 고속의 프레임 데이터를 설정된 프레임 그룹으로 분할하여 임시 저장하는 프레임 버퍼(10)와 상기 프레임 버퍼에 저장되는 각 프레임 그룹의 수를 결정하고, 각 프레임 그룹을 인덱싱하여 시간 동기화를 제어하는 프레임 제어부(20)와 상기 프레임 버퍼에 저장된 각 프레임 그룹을 압축 부호화하는 복수 개의 병렬 코덱(30)과 상기 병렬 코덱을 통해 압축 부호화된 프레임 데이터를 저장하는 메모리(40)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 다채널 카메라로부터 입력되는 고속 프레임 데이터가 아날로그 데이터인 경우 A/D 변환부(미도기)의 구성이 더 포함될 수 있다.

또한, 복수 개의 카메라를 통해 다채널로 입력되는 프레임 데이터를 디코딩하기 위해 채널 디코더(50)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상기 프레임 버퍼(10)는 각각의 병렬 코덱이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)에 해당하는 프레임의 개수로 결정된 복수 개의 프레임 그룹을 구분하여 임시 저장하는 역할을 담당한다.

상기 프레임 제어부(20)는 상기 각각의 병렬 코덱이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)를 기준으로 프레임 그룹의 프레임 수를 결정하고, 상기 프레임 그룹이 구분되어 프레임 버퍼에 저장될 수 있도록 제어한다.

이를 위해, 상기 프레임 제어부(20)는 프레임 그룹에 포함될 프레임 수와 프레임 그룹의 수를 결정하는 프레임 설정 모듈(210)과 상기 프레임 설정 모듈을 통해 설정된 프레임 그룹을 인덱싱하여 프레임 버퍼에 저장하는 인덱싱 모듈(220)을 포함하여 구성될 수 있다.

예를 들어, 입력되는 프레임 데이터가 120fps이고 30fps를 처리할 수 있는 병렬 코덱이 4개로 구성된 경우 프레임 동기화부의 프레임 설정 모듈은 30개의 프레임을 프레임 그룹으로 설정할 수 있으며, 4개의 프레임 그룹으로 구분하여 프레임 버퍼에 저장되도록 제어할 수 있다.

상기 병렬 코덱은(30) MPEG 4기반의 코덱으로 구성할 수 있으며, 압축 부호화가 가능한 영상 처리 코덱은 무엇이나 가능하다.

본 발명은 복수 개의 저속 코덱을 병렬로 분산처리하여 고속 프레임을 압축 처리하는 것에 특징이 있으며, 상기 코덱의 기능인 I-프레임, P-프레임, B-프레임으로 구성되는 GOP(Group Of Pictures)를 통한 압축 부호화 처리는 본 발명의 기술 분야에서 자명한 사항이며 발명의 특징에서 벗어나는 부분이므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 프레임 동기화부의 인덱싱 모듈(220)은 상기 입력되는 프레임 데이터가 프레임 그룹으로 분할되어 프레임 버퍼에 저장될 때 각 프레임 그룹의 시간 순서를 지정하는 인덱스를 삽입하여 상기 프레임 버퍼에 저장할 수 있다.

상기 분할되는 프레임 그룹은 병렬 코덱을 통해 병렬 분산 처리하기 위해 임시적으로 분할되는 것이며, 영상 출력을 위해서는 상기 프레임 그룹은 원 프레임 데이터의 시간 순서와 동기화되도록 합체되어야 한다.

따라서, 각 프레임 그룹은 시간 순서를 원 프레임 데이터와 동기화하기 위한 인덱스 정보가 설정되어야만 저장된 영상을 출력하는 경우 순서대로 디코딩하여 재생이 가능하므로 인덱싱 처리가 매우 중요하다.

상기 프레임 동기화부의 인덱싱 모듈(220)은 입력되는 프레임 데이터를 프레임 그룹을 구성하는 프레임 수로 나누어 분할하고, 각 프레임 그룹에 인덱스를 삽입하여 프레임 버퍼에 임시 저장한다.

여기서, 상기 인덱스는 프레임의 순서 정보로서 프레임 그룹을 식별하면서 입력되는 프레임 데이터의 시간 순서와 동기화하는 역할을 담당한다.

예를 들어, 입력되는 프레임 데이터가 120fps이고, 프레임 그룹이 30 프레임으로 설정된 경우 제 1 사이클의 1-30프레임은 제 1 프레임 그룹으로 G01로 인덱싱되고, 31-60프레임은 제 2 프레임 그룹으로 G02으로 인덱싱되고, 61-90프레임은 제 3 프레임 그룹으로 G03으로 인덱싱되고, 91-120프레임은 제 4 프레임 그룹으로 G04로 인덱싱될 수 있다.

여기서, 상기 사이클은 fps가 초당 프레임 수를 의미하므로, 1초로 정의된다.

상기와 같이 120 프레임이 입력된 후 제 2 사이클의 120 프레임은 30프레임 단위로 프레임 그룹이 G11, G12, G13, G14로 인덱싱되어 동일 사이클 내의 프레임은 물론 다른 사이클의 프레임 데이터를 구분하여 인덱싱할 수 있다.

따라서, G01,G02,G03,G04가 순서대로 제 1 사이클로 입력되는 프레임 데이터가 되고, G11,G12,G13,G14가 제 2 사이클로 입력되는 프레임 데이터가 된다.

이하, 본 발명에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 방법에 대해 살펴보기로 한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.

도 2를 참조하면, 다채널 카메라로부터 프레임 데이터가 입력되면 채널 디코더를 통해 다채널 카메라로부터 촬상되는 프레임 데이터를 디코딩한다.

이어서, 프레임 데이터를 프레임 그룹으로 분할하여 프레임 버퍼(10)에 저장한다.

보다 구체적으로, 프레임 동기화부의 프레임 설정 모듈(210)은 입력되는 L개의 프레임 데이터를 병렬 코덱(30)이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(M)를 기준으로 N개의 프레임 그룹으로 분할하여 프레임 버퍼(10)에 임시 저장한다.

여기서, L은 입력되는 프레임 데이터의 초당 프레임 수이고, N은 병렬 코덱의 수이다.

원칙적으로 프레임 그룹과 코덱의 수는 동일하게 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 프레임 데이터가 프레임 그룹으로 분할되어 프레임 버퍼에 저장되는 것을 도시한 것이다.

도 3을 참조하면, 프레임 데이터가 120fps 속도로 입력된다면, 초당 120장의 프레임이 입력되고, 병렬 코덱이 30fps 속도로 처리가 가능하고, 4개의 병렬 코덱으로 구성될 경우 프레임 동기화부의 프레임 설정 모듈은 30개의 프레임을 프레임 그룹으로 설정하고, 인덱싱 모듈이 30개 프레임 마다 인덱스를 부여한 프레임 그룹을 설정하여 프레임 버퍼에 임시 저장하게 된다.

예를 들어, 제 1 사이클의 제 1 프레임 그룹은 G01로 인덱싱되고, 제 2 프레임 그룹은 G02로 인덱싱되고, 제 3 프레임 그룹은 G03으로 인덱싱되고, 제 4 프레임 그룹은 G04로 인덱싱될 수 있다.

병렬 코덱의 처리 가능한 초당 프레임 수 범위 내에서 프레임 조절이 가능하기 때문에 상기 프레임 설정 모듈은 입력되는 프레임 데이터의 속도에 따라 프레임 그룹에 포함되는 프레임의 수를 다르게 설정할 수 있다.

예를 들어, 프레임 데이터가 100fps 속도로 입력되고, 병렬 코덱이 처리 속도가 30fps인 4개의 코덱으로 구성된 경우 100개의 프레임을 4개로 분할한 25개 프레임을 프레임 그룹으로 설정할 수 있지만, 30개 프레임으로 구성된 3개의 프레임 그룹과 10개의 프레임으로 구성된 1개의 프레임 그룹으로 설정하여 프레임 그룹 내의 프레임 수를 다르게 설정할 수 있다.

상기와 같이 프레임 버퍼에 인덱싱된 프레임 그룹들이 저장되면, 각 프레임 그룹이 병렬 코덱에 입력되어 압축 부호화 처리가 수행된다.

도 3의 경우 제 1 프레임 그룹(G01)은 제 1 병렬 코덱에 입력되고, 제 2 프레임 그룹(G02)는 제 2 병렬 코덱에 입력되고, 제 3 프레임 그룹(G03)은 제 3 병렬 코덱에 입력되고, 제 4 프레임 그룹(G04)은 제 4 병렬 코덱에 입력되어 각각 압축 부호화 처리가 수행된다.

상기와 같이 병렬 코덱을 통해 각 프레임 그룹이 압축 부호화되면, 압축부호화된 프레임 그룹이 인덱스 순서대로 메모리에 저장된다.

상기와 같이 본 발명은 고속으로 입력된 프레임 데이터를 다수 개의 저속의 코덱을 병렬로 분산 처리함으로써 고가인 고속의 코덱으로 압축 부호화한 것과 동일한 고속 녹화가 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명의 보호범위는 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며, 해당 기술분야의 통상의 지식을 갖는 자라면 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10 : 프레임 버퍼 20 : 프레임 제어부
30 : 병렬 코덱 40 : 메모리

Claims (8)

1. 카메라로부터 입력되는 프레임 데이터를 설정된 프레임 그룹으로 분할하여 임시 저장하는 프레임 버퍼와;
   상기 프레임 버퍼에 저장되는 각 프레임 그룹의 수를 결정하고, 각 프레임 그룹을 인덱싱하여 시간 동기화를 제어하되; 병렬 코덱 각각이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)를 기준으로 프레임 그룹에 포함되는 프레임 수와 프레임 그룹의 수를 결정하는 프레임 설정 모듈과, 분할된 각 프레임 그룹에 프레임의 순서 정보로서 프레임 그룹을 식별하면서 입력되는 프레임 데이터의 시간 순서와 동기화하는 정보인 인덱스를 삽입하여 프레임 버퍼에 저장함으로써 상기 프레임 설정 모듈을 통해 설정된 각 프레임 그룹을 인덱싱하여 프레임 버퍼에 저장하는 인덱싱 모듈을 포함는 프레임 제어부와;
   상기 프레임 버퍼에 저장된 각 프레임 그룹을 병렬 분산 처리로 압축 부호화하는 복수 개의 병렬 코덱과;
   상기 병렬 코덱을 통해 압축 부호화된 프레임 데이터를 저장하는 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치.
   
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,
   상기 프레임 설정 모듈은
   상기 병렬 코덱이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)보다 같거나 작게 프레임 수 및 프레임 그룹의 수를 결정하되, 입력되는 프레임 데이터의 초당 프레임 수(fps)를 병렬 코덱의 수로 나누어서 균등하게 프레임 그룹에 배치하거나, 비 균등하게 프레임 그룹에 배치하는 것을 특징으로 하는 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치.
   
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 메모리는
   상기 병렬 코덱으로부터 압축 부호화된 프레임 그룹을 저장하되;
   상기 프레임 그룹의 인덱스 정보에 따라 정렬하여 저장하는 것을 특징으로 하는 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 장치.
   
6. 병렬 코덱 각각이 처리할 수 있는 초당 프레임 수(fps)를 기준으로 프레임 그룹에 포함되는 프레임 수와 프레임 그룹의 수를 결정하고; 상기 각 프레임 그룹에 프레임의 순서 정보로서 프레임 그룹을 식별하면서 입력되는 프레임 데이터의 시간 순서와 동기화하는 정보인 인덱스를 삽입하여 프레임 버퍼에 저장함으로써 카메라로부터 입력되는 프레임 데이터를 설정된 프레임 그룹으로 분할하고, 상기 프레임 그룹을 인덱싱하여 프레임 버퍼에 임시 저장하는 단계와;
   상기 프레임 버퍼에 저장된 각 프레임 그룹을 복수 개의 병렬 코덱에 의해 병렬 분산 처리로 압축 부호화하는 단계와;
   상기 병렬 코덱을 통해 압축 부호화된 프레임 그룹을 메모리에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 방법.
   
7. 삭제
8. 제 6항에 있어서,
   프레임 그룹을 메모리에 저장하는 단계는
   상기 병렬 코덱으로부터 압축 부호화된 프레임 그룹을 저장하되;
   상기 프레임 그룹의 인덱스 정보에 따라 정렬하여 저장하는 것을 특징으로 하는 병렬 분산 처리를 통한 고속 녹화 방법.

Images