KR101754571B1 - An apparatus for switching/routing image signals through bandwidth splitting and reduction and the method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 대역분리 및 감축을 통한 영상신호의 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SDI를 통해 입력되는 YCbCr 형식의 컬러포맷으로 구성된 영상신호를 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분으로 분리하고, 상기 분리된 각 성분들의 대역폭을 감축하여 복수의 협대역 스위치나 라우터로 광대역의 스위칭이나 라우팅을 수행할 수 있도록 하는 그리드 기반의 네트워킹 개념을 통한 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for switching / routing an image signal through band separation and reduction, and more particularly, to an apparatus and method for switching and routing an image signal composed of a Y component and a C component, A switching / routing device based on a grid-based networking concept that can perform switching or routing of a wide band to a plurality of narrow-band switches or routers by dividing the divided components into bit slice components and reducing the bandwidth of the separated components, and a method thereof .

Description

대역분리 및 감축을 통한 영상신호의 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법{AN APPARATUS FOR SWITCHING/ROUTING IMAGE SIGNALS THROUGH BANDWIDTH SPLITTING AND REDUCTION AND THE METHOD THEREOF}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and method for switching and routing video signals through band separation and reduction,

본 발명은 대역분리 및 감축을 통한 영상신호의 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 SDI(Serial Digital Interface)를 통해 입력되는 YCbCr 형식의 컬러포맷으로 구성된 영상신호를 Y(luminance)성분과 C(chrominance)성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분으로 분리하고, 분리된 각 성분들의 대역폭을 감축하여 각각을 패킷으로 변환한 후 복수의 협대역 스위치나 라우터로 스위칭이나 라우팅을 수행하고, 스위칭이나 라우팅된 패킷에서 상기 감축된 데이터를 복원한 다음 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분을 추출하여 다시 SDI 포맷의 영상신호로 결합하여 출력함으로써, 복수의 협대역 스위치나 라우터로 광대역의 스위칭이나 라우팅을 수행할 수 있도록 하는 그리드 기반의 네트워킹을 통한 영상신호의 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an apparatus and method for switching / routing an image signal through band separation and reduction, and more particularly, to a method and apparatus for switching an image signal composed of a color format of YCbCr inputted through SDI (Serial Digital Interface) ) Component, a C (chrominance) component, or a plurality of bit slice components, reducing the bandwidth of each of the separated components, converting each of the components into packets, performing switching or routing to a plurality of narrow band switches or routers, Or a routed packet, extracts the Y component, the C component, or the plurality of bit slice components after combining the reduced data with the video signal of the SDI format, and outputs the combined video signal to the plurality of narrow band switches or routers, Based video signal switching / routing device through grid-based networking that enables video / It relates to providing a method.

최근 광대역 인터넷, 영상처리 및 디스플레이 기술의 발달로 인하여 집에서 편안하게 방송 프로그램 또는 영화를 감상하는 것은 일반적인 가정의 흔한 모습이 되었다. 디지털TV의 보급이 확산되면서 시장 전반적으로 대형화면에 대한 선호도가 높아지고 있다. 그러나 대형 디스플레이에서 기존의 HD(High Definition)급 해상도로 사람의 얼굴과 같이 특정 부위를 크게 비추면 사각형의 화소가 보이는 등 화질이 매끄럽지 못한 경우가 생긴다. 따라서 기존의 HD급 영상 보다 4배 이상, 16배까지 선명한 초고화질 UHD(Ultra High Definition) 영상 서비스가 차세대 방송기술로 새롭게 주목받고 있다. 초고화질(UHD) 영상은 시청자에게 현장감과 사실감을 제공할 수 있어 방송, 원격 회의, 교육, 의료, 게임 등 다양한 분야에서 광범위하게 활용될 것으로 기대된다. 그러나 초고화질(UHD) 영상 서비스를 위해 해결해야 할 문제점 중 하나는 데이터양의 증가이다. [표 1]은 SD-SDI, HD-SDI 및 UHD-SDI 영상포맷의 전송에 관한 SMPTE 표준에 관한 표이다. 예를 들어 해상도 4K UHD 영상(3840*2160, 60프레임)의 경우 SMPTE ST-2082로 정의되며(이하 12G UHD-SDI), 12Gbit/s의 대역폭을 필요로 한다.Recent developments in broadband Internet, image processing, and display technologies have made viewing a broadcast program or movie at home comfortable, making it commonplace for a common family. As the spread of digital TVs spreads, the preference for large screens is increasing in the market overall. However, in a large-sized display, when a specific area such as a human face is shaded with a conventional HD (high definition) resolution, a quadrangle pixel may be seen and the quality of the image may not be smooth. Therefore, ultra high definition UHD (Ultra High Definition) video service, which is 4 times more than 16 times higher than conventional HD video, is attracting attention as next generation broadcasting technology. Ultra high quality (UHD) video is expected to be widely used in various fields such as broadcasting, teleconference, education, medical, game and so on because it can provide realism and realism to viewers. However, one of the problems to be solved for ultra high definition (UHD) video services is the increase in the amount of data. [Table 1] is a table regarding the SMPTE standard for transmission of SD-SDI, HD-SDI, and UHD-SDI video formats. For example, a resolution of 4K UHD image (3840 * 2160, 60 frames) is defined as SMPTE ST-2082 (below 12G UHD-SDI) and requires a bandwidth of 12Gbit / s.

Figure 112015109096993-pat00001
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따라서 상기 12G UHD-SDI 영상포맷을 가지는 영상을 스위칭 또는 라우팅하기 위해서는 상용 스위치나 라우터를 사용하는 경우 10G 스위치/라우터로는 하나의 채널도 처리하지 못하므로, 40G이상의 스위치/라우터를 사용해야 한다. 이 경우에 40G를 지원하는 스위치/라우터의 인프라에 대한 부족으로 서비스가 원활하지 못할 수 있고, 또한 하나의 광대역 트래픽을 처리해야 하므로 서비스 제공에 대한 비용이 증가하는 문제가 있다.Therefore, when a commercial switch or a router is used to switch or route an image having the 12G UHD-SDI image format, a 10G switch / router can not process one channel. Therefore, a switch / router of 40G or more must be used. In this case, there is a problem that the service is not smooth due to the lack of the infrastructure of the switch / router supporting 40G, and the cost of service provision increases because one broadband traffic must be processed.

이처럼 12G UHD-SDI의 경우, 데이터를 처리할 대역폭이 넓어 10G 라우터를 활용해도 대역폭이 모자라는 문제가 있음에도 불구하고 여전히 12G UHD-SDI 신호를 복수의 1G나 2.5G와 같은 낮은 대역폭의 스위치/라우터로 처리할 수 있는 장치나 방법이 존재하지 않는 실정이다. 즉, 12G와 같은 광대역의 SDI 신호를 복수의 1G 혹은 2.5G와 같은 상대적으로 대역폭이 낮은 신호로 분리하여 처리하는 구조의 스위치/라우터가 아직 개발되어 있지 않은 실정이다.In the case of 12G UHD-SDI, 12G UHD-SDI signals can still be transmitted to multiple switches / routers such as 1G or 2.5G, even though 10G routers have bandwidth problems because of the bandwidth to process data. There is no apparatus or method capable of processing the data. That is, a switch / router having a structure for dividing and processing a broadband SDI signal such as 12G into a relatively low bandwidth signal such as a plurality of 1G or 2.5G has not yet been developed.

또한 대용량의 영상에 대해서 데이터를 압축하여 IP로 변환한 다음 스위칭/라우팅할 경우, JPEG2000 알고리즘을 이용하여 수행하는 것은 종래에 발표되어 있으나, 이는 너무 연산량이 많아 처리 지연이 예상되므로 실시간으로 스위칭/라우팅하는데 속도와 처리지연에 대한 문제가 있다.Also, it has been conventionally reported that JPEG2000 algorithm is used to perform switching / routing after compressing data into a large amount of image by compressing the data into IP, but since the processing delay is expected due to a large amount of computation, There is a problem with speed and processing delay.

이러한 실정에 따라 본 발명은 대역폭이 큰 대용량의 초고화질(UHD) 영상을 효율적으로 스위칭 또는 라우팅하기 위해, SDI로 입력되는 YCbCr 형식(예, 4:2:2 형식)의 컬러포맷으로 구성된 영상신호를 Y성분과 C성분으로 분리하고, 분리된 각 영상신호 성분을 1차원 압축(DCT(Discrete Cosine Transform), DWT(Discrete Wavelet Transform), 양자화, 스캔, RLC(Run-Length Coding), VLC(Variable Length Coding) 등), 컬러포맷 변환이나 비트슬라이스 감축(truncation, 예를 들어 C성분의 LSB 중 일부 비트슬라이스를 잘라내는 방식)등의 방식을 통해 대역폭을 감축하고 각각을 패킷으로 변환한 후 스위칭이나 라우팅하고, 스위칭이나 라우팅된 패킷에서 상기 감축된 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분을 추출한 후 압축된 데이터 성분을 복원(1-D IDCT, 1-D DWT, 역양자화, 역스캔, RLD(Run-Length Decoding), VLD(Variable Length Decoding) 등)하여 Y성분과 C성분으로 복원한 다음 다시 이들을 SDI 포맷의 영상신호로 결합하여 출력하는 영상신호의 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법을 제안하고자 한다.According to the present invention, in order to efficiently switch or route an ultra high image quality (UHD) image having a large bandwidth, a video signal composed of a YCbCr format (e.g., 4: 2: 2 format) And separates each of the separated video signal components into a Y component and a C component and outputs the separated video signal components to one-dimensional compression (DCT (Discrete Cosine Transform), DWT (Discrete Wavelet Transform), quantization, scan, RLC Length Coding), color format conversion and truncation (eg, truncation of some bit slices among the LSBs of C components). (1-D IDCT, 1-D DWT, dequantization, inverse scan, RLD (1-D IDT), inverse quantization, inverse scan, and the like) after extracting the reduced Y component and C component or a plurality of bit slice components in a switched or routed packet, (Run-Length Decoding) VLD (Variable Length Decoding) or the like), restores the Y component and the C component, and then combines them into an SDI format video signal and outputs the video signal.

이러한 기술적 내용과 관련한 기존의 선행기술문헌으로, 한국등록특허 제1415281호(2014,06,27)는 에이치디 씨씨티브이(HD-CCTV) 카메라의 영상전송용 브이디디에스(Virtual Dynamic Dual Streaming) 시스템에 관한 것으로, 다수의 HD CCTV를 통하여 촬영한 Full HD급 영상신호를 DVR에서 로컬 하드 디스크의 저장매체에 녹화하거나(stream1), 멀티플렉서(MUX)를 경유하는 중에 한 화면을 이루는 하나의 Full HD급 영상신호로 변화한 후 영상전송 모듈을 통하여 네트워크 스트림으로 전송하도록 하고(stream2),상기의 네트워크 스트림 스트림을 통해 전송된 Full HD급 영상신호를 스위치를 통하여 전달받은 서버에서는 모니터에 1채널 내지 16채널까지의 여러 채널을 하나의 Full HD급 영상으로 재생하도록 구성됨을 특징으로 한다Korean Patent No. 1415281 (2014, 06, 27) discloses a virtual dynamic dual streaming system for video transmission of an HD-CCTV camera, which is an existing prior art document related to this technical content. (HDTV) video signals captured through a plurality of HD CCTVs are recorded on a storage medium of a local hard disk in the DVR (stream 1), and a single full HD (Stream2). In a server which receives a full HD video signal transmitted through the network stream stream through a switch, the monitor transmits 1 to 16 channels Is reproduced as one Full HD class video

또한 한국공개특허 제2011-0133854호(2011.12.14.)는 SDI를 이용한 압축 영상 전달 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 촬영된 영상 데이터를 기초로 별도의 압축된 영상 데이터를 생성하고, 상기 압축된 영상 데이터를 상기 영상 데이터의 보조 데이터 패킷에 삽입하여 전송하는 적어도 하나의 카메라와 상기 카메라로부터 수신되는 상기 영상 데이터를 토대로 실시간 영상을 표시하고, 상기 영상 데이터에서 상기 압축된 영상 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하며, 영상 압축의 부하를 적어도 하나의 카메라 단으로 분산시켜 디지털 영상 장치의 시스템 복잡도를 간소화 할 수 있는 효과가 있다.Korean Unexamined Patent Publication No. 2011-0133854 (Dec. 14, 2011) relates to a compressed image delivery system and method using SDI, which generates separate compressed image data based on captured image data, And displaying the real-time image on the basis of the at least one camera for inserting and transmitting the image data into the auxiliary data packet of the image data and the image data received from the camera, and extracting the compressed image data from the image data And the system complexity of the digital image device can be simplified by dispersing the load of the image compression on at least one camera stage.

또한 한국등록특허 제1357182호(2014.01.23.)는 고속신호처리 HD SDI 영상 전송장치에 관한 것으로, 특히 영상신호, 오디오신호, 데이터신호 및 이더넷신호를 구별하여 처리하고 그 구별한 각각의 신호를 해당 신호를 처리할 수 있는 장치 내지 기기로 전송 제어할 수 있도록 하고, 또한 광손실이 발생되지 않도록 하기에 적당하도록 한 고속신호처리 HD SDI 영상 전송장치에 관한 것이다.Korean Patent No. 1357182 (Apr. 23, 2014) relates to a high-speed signal processing HD SDI image transmission apparatus, and more particularly to a system and method for separately processing a video signal, an audio signal, a data signal and an Ethernet signal, Speed signal processing HD SDI image transmission apparatus capable of performing transmission control to an apparatus or a device capable of processing the signal and appropriately preventing light loss from occurring.

또한 미국등록특허 제7,756,118호(2010.07.13.)는 우선적 공통 네트워크를 이용하는 영상 스위칭 시스템에 관한 것으로, 다수의 사용자 컨트롤 패널을 통해서 원격으로 라우터 제어 시스템을 제어하여 궁극적으로 라우터 제어 시스템에 연결된 다수의 비디오 오디오 라우팅 스위처와 IP 라우터를 제어하고 네트워크 트래픽의 우선 처리 순서를 변경할 수 있도록 구성된 시스템에 관한 것이다. 중요한 디지털 비디오 데이터 스트림에 우선순위를 부여하여 다른 비우선순위 데이터보다 네트워크 백본 상에서 우선적으로 전송되도록 하는 것을 특징으로 한다.U.S. Patent No. 7,756,118 (July 13, 2010) relates to an image switching system using a priority common network, which can remotely control a router control system through a plurality of user control panels, and ultimately, Video audio routing switchers and IP routers and to change the priority order of network traffic. Priority digital video data streams are prioritized so as to be preferentially transmitted over the network backbone rather than other non-priority data.

상기 선행기술문헌들은 비록 SDI 영상포맷의 영상 전송, 스위칭 또는 라우팅방법이나 장치에 대해서 제시하고 있으나, 그 범위가 HD급 이하의 영상에 한정되어 있고, 그 보다 넓은 대역폭을 필요로 하는 12G UHD-SDI급 영상을 스위칭하거나 라우팅할 수 있는 방법이나 장치에 대해서는 제시하고 있지 않으며, 또한 대용량 영상 데이터를 분리하여 분리된 영상 데이터의 대역폭을 감축하는 방법이나 장치에 대한 제시가 없기 때문에 앞서 살펴본 문제를 해결할 수 없으며, 또한 상기 해결의 동기도 얻지 못하고 있다.Although the above prior art documents disclose a video transmission, switching or routing method or apparatus of the SDI video format, the 12G UHD-SDI Since there is no method or device for switching or routing the video image and there is no way to reduce the bandwidth of the separated video data by separating the large video data, And there is no motivation for solving the above problem.

이에 본 발명은 이상에서 설명한 바와 같이, SDI로 입력되는 YCbCr 형식의 컬러포맷으로 구성된 영상신호를 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분으로 분리하고, 분리된 각 성분들의 대역폭을 감축하여 각각 패킷으로 변환한 후 복수의 협대역 스위치나 라우터로 스위칭이나 라우팅을 수행하고, 스위칭이나 라우팅된 패킷에서 상기 감축된 데이터를 복원한 다음 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분을 추출하여 다시 SDI 포맷의 영상신호로 결합하여 출력함으로써, 복수의 협대역 스위치나 라우터로 광대역의 스위칭이나 라우팅을 수행할 수 있도록 하는 그리드 기반의 네트워킹 개념을 통한 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법을 제시하고자 한다.As described above, the present invention separates an image signal composed of a YCbCr format color format input into SDI into a Y component and a C component or a plurality of bit slice components, reduces the bandwidth of each separated component, Switches and routines to a plurality of narrow-band switches or routers, restores the reduced data in a switched or routed packet, extracts Y component, C component or plural bit slice components, A switching / routing device and a method thereof through a grid-based networking concept that enables switching and routing of a broadband signal to a plurality of narrowband switches or routers by combining them with video signals of a plurality of narrowband switches or routers.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 SDI로 입력되는 YCbCr 형식의 컬러포맷으로 구성된 영상신호를 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분으로 분리하고, 분리된 각 성분들의 대역폭을 감축하여 각각을 패킷으로 변환한 후 복수의 협대역 스위치나 라우터로 스위칭이나 라우팅을 수행하고, 스위칭이나 라우팅된 패킷에서 상기 감축된 데이터를 복원한 다음 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분을 추출하여 다시 SDI 포맷의 영상신호로 결합하여 출력함으로써, 초고화질 비디오(영상) 신호를 효과적으로 스위칭/라우팅할 수 있는 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the problems of the prior art described above by separating an image signal composed of a YCbCr format color format input into SDI into Y component and C component or a plurality of bit slice components, Converts each packet into a packet, and performs switching or routing to a plurality of narrow-band switches or routers, restores the reduced data in a switched or routed packet, extracts a Y component and a C component or a plurality of bit slice components The present invention also provides an apparatus and method for efficiently switching / routing an ultra-high definition video signal by combining and outputting a video signal of SDI format again.

또한 본 발명은 SDI 포맷 영상신호의 압축, 컬러포맷 변환, 비트슬라이스 감축을 통해 대역폭이 큰 대용량의 초고화질 영상의 대역폭을 감축하여 낮은 대역폭의 IP 스위칭/라우팅 장치로 처리할 수 있도록 함으로써, 복수의 협대역 스위치나 라우터로 광대역의 스위칭이나 라우팅을 수행할 수 있도록 하는 그리드 기반의 네트워킹 개념을 통한 영상신호의 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 네트워크상의 스위치나 라우터의 대역폭에 대한 사용률을 향상시키는 방법과 그 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention can reduce the bandwidth of a large-capacity super-high-definition image having a large bandwidth by processing compression of the SDI format video signal, color format conversion, and bit slice reduction so as to be processed by a low-bandwidth IP switching / The present invention relates to an apparatus and method for switching / routing an image signal through a grid-based networking concept that enables wide-band switching or routing to a narrow-band switch or a router. In other words, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for improving the utilization rate of bandwidths of switches and routers on a network.

또한 본 발명은 SDI 포맷 영상신호에 대해서 다양한 1차원 압축 방법을 적용함으로써, 무손실 압축을 수행하거나 최소한의 화질 열화만으로 2차원 압축에 비해서 처리지연을 줄이고 고속으로 처리하는 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, according to the present invention, a switching / routing device for performing lossless compression or reducing the processing delay compared to two-dimensional compression with a minimum deterioration of image quality and processing at a high speed by applying various one- The purpose is to provide.

이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치는, SDI 포맷의 영상신호를 복수의 성분으로 분리하고 데이터를 감축하여 패킷으로 변환하는 대역폭감축 모듈 및 상기 변환한 패킷을 스위칭하거나 라우팅하는 스위칭/라우팅 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a switching / routing apparatus for bandwidth reduction of an SDI format video signal according to an exemplary embodiment of the present invention. The switching / routing apparatus reduces an SDI format video signal into a plurality of components, A bandwidth reduction module and a switching / routing module for switching or routing the converted packet.

또한 상기 스위칭/라우팅 장치는, 상기 스위칭이나 라우팅한 패킷으로부터 상기 감축된 데이터를 추출하고, 상기 감축된 데이터를 복원하여 복수의 영상신호 성분을 추출하며, 상기 복수의 영상 성분을 SDI 포맷의 영상신호로 결합하는 대역폭복원 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the switching / routing apparatus extracts the reduced data from the switched or routed packet, extracts a plurality of video signal components by restoring the reduced data, and converts the plurality of video components into video signals in the SDI format And a bandwidth restoration module for restoring the bandwidth of the mobile terminal.

또한 상기 스위칭/라우팅 장치는, 상기 대역폭감축 모듈, 상기 스위칭/라우팅 모듈 및 상기 대역폭복원 모듈 간의 대역폭 감축, 패킷 처리 및 대역폭 복원을 위한 동기신호 및 제어신호를 생성하는 제어모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The switching / routing apparatus further includes a control module for generating a synchronization signal and a control signal for bandwidth reduction, packet processing, and bandwidth restoration between the bandwidth reduction module, the switching / routing module, and the bandwidth recovery module. .

여기서 상기 분리는, 상기 SDI 포맷의 영상신호를 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분으로 분리하는 것이며, 상기 결합은, 상기 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분을 상기 SDI 포맷의 영상신호로 결합하는 것을 특징으로 한다.The separation may be performed by separating the video signal of the SDI format into a Y component and a C component or a plurality of bit slice components, Signal.

또한 상기 스위칭/라우팅 장치에서, 상기 데이터를 감축하는 것은, 1차원 압축을 통한 데이터의 압축, 컬러포맷 변환, 일부 비트슬라이스의 제거, 또는 이들의 조합을 통해서 수행하는 것이며, 상기 데이터를 복원하는 것은, 상기 1차원 압축을 통한 데이터를 압축으로부터 복원, 컬러포맷의 복원, 일부 비트슬라이스의 복원, 또는 이들의 조합을 통해서 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the switching / routing apparatus, the reduction of the data is performed through compression of data through one-dimensional compression, color format conversion, removal of some bit slices, or a combination thereof, , Restoring data from the one-dimensional compression from compression, restoring a color format, restoring some bit slices, or a combination thereof.

또한 여기서 상기 압축은, 1-D DCT, 1-D DWT, 양자화, 스캔, RLC, VLC 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 데이터를 압축하는 것이며, 상기 압축으로부터 복원하는 것은, 1-D IDCT, 1-D IDWT, 역양자화, 역스캔, RLD, VLD 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 상기 압축에 대한 역과정을 수행하여 상기 압축된 데이터를 복원하는 것을 특징으로 한다.Wherein the compression is to compress data through at least one of 1-D DCT, 1-D DWT, quantization, scan, RLC, VLC or a combination thereof, , 1-D IDWT, inverse quantization, inverse scan, RLD, VLD, or a combination thereof to recover the compressed data.

또한 상기 데이터를 감축하는 것은, 2차원 압축을 포함하며, 상기 2차원 압축에서의 블록크기는 횡축사이즈가 종축사이즈에 비해서 더 큰 것(예: 8x4, 16x4, 16x2, 16x8 등)을 특징으로 한다.The reduction of the data also includes two-dimensional compression, wherein the block size in the two-dimensional compression is characterized by the fact that the transverse axis size is larger (e.g., 8x4, 16x4, 16x2, 16x8, etc.) than the longitudinal axis size .

또한 스위칭/라우팅 장치에서, 상기 스위칭/라우팅 모듈은, 복수의 패킷을 네트워크상에서 적어도 하나 이상의 스위치나 라우터를 통해서 분산 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, in the switching / routing apparatus, the switching / routing module is configured to distribute a plurality of packets over a network through at least one switch or a router.

아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법은, SDI 포맷의 영상신호를 복수의 성분으로 분리하고 데이터를 감축하여 패킷으로 변환하는 대역폭감축 단계 및 상기 변환한 패킷을 스위칭하거나 라우팅하는 스위칭/라우팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a switching / routing method for bandwidth reduction of an SDI format video signal, comprising: dividing an SDI format video signal into a plurality of components, And a switching / routing step of switching or routing the converted packet.

또한 상기 스위칭/라우팅 방법은, 상기 스위칭이나 라우팅한 패킷으로부터 상기 감축된 데이터를 추출하고, 상기 감축된 데이터를 복원하여 복수의 영상신호 성분을 추출하며, 상기 복수의 영상 성분을 SDI 포맷의 영상신호로 결합하는 대역폭복원 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The switching / routing method may further include extracting the reduced data from the switched or routed packet, extracting a plurality of video signal components by restoring the reduced data, and converting the plurality of video components into an SDI format video signal And a bandwidth restoring step of restoring the bandwidth.

또한 상기 스위칭/라우팅 방법은, 상기 대역폭감축 단계, 상기 스위칭/라우팅 단계 및 상기 대역폭복원 단계 간의 대역폭 감축, 패킷 처리 및 대역폭 복원을 위한 동기신호 및 제어신호를 생성하는 제어 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the switching / routing method may further include a control step of generating a synchronization signal and a control signal for bandwidth reduction, packet processing, and bandwidth recovery between the bandwidth reduction step, the switching / routing step, and the bandwidth restoring step .

본 발명은 대역분리 및 감축을 통한 영상신호의 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, SDI를 통해 입력되는 YCbCr 형식의 컬러포맷으로 구성된 영상신호를 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분으로 분리하고, 분리된 각 성분들의 대역폭을 감축하여 각각 패킷으로 변환한 후 복수의 협대역 스위치나 라우터로 스위칭이나 라우팅을 수행하고, 스위칭이나 라우팅된 패킷에서 상기 감축된 데이터를 복원한 다음 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분을 추출하여 다시 SDI 포맷의 영상신호로 결합하여 출력함으로써, 범용적인 저용량의 스위처나 라우터로도 대역폭이 넓은 고용량의 UHD 영상을 스위칭 또는 라우팅할 수 있어 초고화질 UHD 영상처리 및 제공 시스템에 대한 인프라 구축비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to an apparatus and method for switching / routing an image signal through band separation and reduction, and more particularly, to an apparatus and method for switching and routing an image signal through band separation and reduction, in which a video signal composed of a YCbCr format color format input through SDI is divided into a Y component and a C component or a plurality of bit slice components And then the bandwidth of each of the separated components is reduced and converted into packets. Then, switching or routing is performed to a plurality of narrow band switches or routers, the reduced data is restored in a switched or routed packet, It is possible to switch or route a high-capacity UHD image having a wide bandwidth even in general-purpose low-capacity switchers or routers by extracting the C component or a plurality of bit slice components, The cost of constructing the infrastructure for the processing and providing system can be remarkably reduced.

또한 본 발명에 따르면 광대역 초고화질(UHD) 비디오 서비스를 제공함에 있어서, 낮은 대역폭의 처리용량을 가진 네트워크 인프라를 통해서도 광대역의 서비스를 제공할 수 있기 때문에 기존에 구축된 네트워크 인프라에 대한 사용 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, in providing a broadband ultra high definition (UHD) video service, it is possible to provide a broadband service even through a network infrastructure having a low bandwidth processing capacity, thereby maximizing the utilization efficiency of the existing network infrastructure There is an effect that can be done.

따라서 본 발명은 복수의 협대역 IP 스위치나 라우터로 광대역의 스위칭이나 라우팅을 수행할 수 있으므로, 그리드 기반의 네트워킹 개념을 통한 스위칭/라우팅을 수행하여 기존의 인프라를 활용함으로써 네트워크 자원의 활용률을 증대시켜 네트워크 인프라에 대한 투자비를 절감하는 효과가 있다.Accordingly, since the present invention can perform switching or routing of a wide band by a plurality of narrowband IP switches or routers, switching / routing through a grid-based networking concept can be utilized to utilize the existing infrastructure to increase the utilization rate of network resources It has the effect of reducing the investment cost for the network infrastructure.

또한 본 발명은 네트워크 인프라를 확충되지 않은 상태에서도 초고화질 비디오 서비스를 조기에 실현할 수 있는 효과가 있다.Also, the present invention has an effect of early realizing an ultra-high-definition video service even when the network infrastructure is not expanded.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 통한 영상신호의 스위칭/라우팅 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 통한 IP 스위칭/라우팅 장치의 세부적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 위한 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 별도의 동기화 및 데이터 감축/복원에 대한 제어가 필요없이 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 통한 패킷 스위칭/라우팅 장치의 세부적인 구성을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치에서 대역폭 감축의 개념을 도식적으로 설명한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치의 각 모듈이 유무선 네트워크를 통해 분산 처리되고 다시 SDI 포맷으로 결합되어 출력되는 형태를 나타내는 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치에 대한 동작 과정을 나타내는 흐름도이다.1 is a conceptual view for explaining an operation of an apparatus for switching / routing an image signal through bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a detailed configuration for bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a packet switching / routing apparatus for bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal without requiring separate synchronization and data reduction / restoration control according to an embodiment of the present invention. to be.
5 is a conceptual diagram schematically illustrating a concept of bandwidth reduction in a grid-based IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction of an SDI format video signal according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram illustrating that each module of a grid-based IP switching / routing device through bandwidth reduction of an SDI format video signal according to an exemplary embodiment of the present invention is distributed and processed in a wired / wireless network, Fig.
FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation procedure for a grid-based IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction of an SDI format video signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements. Furthermore, specific structural and functional descriptions for embodiments of the present invention are presented for the purpose of describing an embodiment of the present invention only, and, unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms Have the same meaning as commonly understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the contextual meaning of the related art and are to be interpreted as ideal or overly formal in the sense of the art unless explicitly defined herein .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 통한 IP 스위칭/라우팅 장치의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual view for explaining an operation of an IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 통한 그리드 기반 IP 스위칭/라우팅 장치의 동작은, 먼저 영상 카메라, 방송 송신기, 방송서버, 디지털 멀티미디어 편집장치나 비디오 녹화장치 등의 영상 소스장치(200)로부터 (초)고화질 디지털 비디오 영상이 SDI를 통해 본 발명에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 IP 스위칭/라우팅 장치(100)에 입력되면, 대역폭감축 모듈(110)은 YCbCr 형식의 컬러포맷(예, 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 포맷 등)으로 구성된 영상신호를 Y성분과 C성분으로 분리하고, 분리된 각 영상신호 성분을 압축하거나, 컬러포맷 변환이나 비트슬라이스 감축 등의 방식을 통해 대역폭을 감축시키고 각각을 IP패킷으로 변환한다. 이 과정을 통해서 대역폭이 넓은 대용량 영상의 트래픽을 반 혹은 그 보다 더 낮은 대역폭을 가진 복수의 영상으로 변환하여 처리할 트래픽을 줄이고, 그리드의 개념에 기반하여 상기 줄어든 트래픽을 여러 개의 스위치나 라우터를 통해서 분산 처리하여 이를 다시 SDI 포맷으로 통합하여 출력하고자 한다.As shown in FIG. 1, the operation of the grid-based IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction and restoration of video signals in the SDI format is performed by a video camera, a broadcast transmitter, a broadcast server, a digital multimedia editor, When a (high) quality digital video image is input from the video source apparatus 200 to the IP switching / routing apparatus 100 through bandwidth reduction of the SDI format video signal according to the present invention through the SDI, Separates an image signal composed of a YCbCr format color format (e.g., 4: 2: 0, 4: 2: 2, 4: 4: 4 format, etc.) into Y component and C component, Compresses, or reduces bandwidth through a method such as color format conversion or bit slice reduction, and converts each into an IP packet. Through this process, it is possible to reduce the traffic to be processed by converting the traffic of a large bandwidth image having a large bandwidth into a plurality of images having a half or lower bandwidth, and to reduce the traffic through the switches or routers based on the concept of the grid Distributed processing, and then integrated into SDI format for output.

예를 들어 12G UHD-SDI의 경우 스위칭이나 라우팅을 위해서는 최소한 초당 12Gbit의 데이터 처리가 필요한데, 상기 12G UHD-SDI 영상신호의 컬러포맷을 구성하는 Y:Cb:Cr의 데이터 구성이 4:2:2로 이루어짐에 따라 이를 Y성분과 C성분으로 분리하면 각각 6Gbit/s의 Y성분과 C성분의 데이터로 분리된다. 더 나아가 C성분을 Cb성분과 Cr성분으로 더 분리하면 각각 3Gbit/s의 Cb성분과 Cr성분으로 분리할 수 있다. 또한 12G UHD-SDI의 6G-Y성분인 10-bit Y-픽셀을 2-bit씩 5개의 비트슬라이스(bit-slice)로 나누어, 각각의 비트슬라이스에 1.2G의 트래픽을 할당하여 처리하도록 구성하는 것이 가능하다. 물론 1-bit 씩 10개의 비트슬라이스로 나누어도 무방하다. 또한 6G의 Y성분을 1G씩 6개의 비트슬라이스로 나누는 것이 부자연스럽기 때문에, 기존의 네트워크 인프라를 사용하기에 적당하도록 12개의 0.5G 트래픽을 생성하여 처리하는 것이 바람직할 수도 있다.For example, in the case of 12G UHD-SDI, at least 12Gbit / sec data processing is required for switching or routing. The data structure of Y: Cb: Cr constituting the color format of the 12G UHD- The Y component and the C component are separated into the Y component and the C component data of 6 Gbit / s, respectively. Further, if the C component is further separated into the Cb component and the Cr component, the Cb component and the Cr component of 3Gbit / s can be separated, respectively. In addition, a 10-bit Y-pixel of 6G-Y component of 12G UHD-SDI is divided into 5 bit slices by 2-bit, and 1.2G traffic is allocated to each bit slice and processed It is possible. Of course, it can be divided into 10 bit slices by 1 bit. In addition, since it is unnatural to divide the 6G Y component into 6 bit slices by 1G, it may be desirable to generate and process twelve 0.5G traffic suitable for using the existing network infrastructure.

이렇게 분리한 데이터를 DCT(Discrete Cosine Transform)를 통해 데이터를 더욱 더 줄이거나, Y:Cb:Cr이 4:2:2인 컬러포맷을 4:2:0로 변환하여 12Gbit/s의 대역폭을 10Gbit/s 이하로 줄이거나, C성분의 LSB부분을 1~2bit 정도 잘라내는 비트슬라이스 감축(truncation)으로 대역폭을 10Gbit/s이하로 줄이는 등 대용량의 초고화질 영상의 대역폭을 감축시킬 수 있다. 이후 분리되고 감축된 각 영상 성분의 데이터를 IP패킷으로 변환하여 스위칭 또는 라우팅하면 스위처나 라우터에서 처리하여야 할 처리용량을 그 만큼 낮출 수 있다. 즉, 복수의 낮은 처리용량의 라우터나 스위처로 높은 처리용량의 데이터를 문제없이 처리할 수 있다.The data thus separated is further reduced by DCT (Discrete Cosine Transform), or the color format of Y: Cb: Cr 4: 2: 2 is converted into 4: 2: / s or truncation of bit slice which cuts the LSB part of C component by 1 or 2 bits, the bandwidth can be reduced to 10 Gbit / s or less, thereby reducing the bandwidth of a large-capacity super-high-resolution image. After the data of each image component separated and reduced is converted into an IP packet and then switched or routed, the processing capacity to be processed by the switcher or the router can be reduced by that much. That is, data of a high processing capacity can be processed without problems with a plurality of routers or switches having a low processing capacity.

상기 대역폭감축 모듈(110)에 의해 Y성분과 C성분으로 분리되고 대역폭이 감축되어 IP패킷으로 변환된 데이터는 IP 스위칭/라우팅 모듈(120)에 의해 스위칭 또는 라우팅된다. 예컨대 12G UHD-SDI는 각각 6G-Y성분, 3G-Cb성분, 3G-Cr성분으로 분리될 수 있으므로, 압축, 컬러포맷 변환, 비트슬라이스 감축을 통해 대역폭이 5G이하의 Y성분, 2.5G이하의 Cb성분, 2.5G이하의 Cr성분으로 대역폭이 감소되어 각각 5G 용량의 IP 스위처 또는 라우터를 통해 10G가 넘는 고용량 데이터의 영상을 효율적으로 처리하는 것이 가능하다. 만약 상기 대역폭 분리와 감축 과정을 거치지 않는다면, 12G UHD-SDI의 영상 데이터를 스위칭 또는 라우팅하기 위해서는 40G 이상의 SDI 전용 스위치/라우터가 필요한데 이는 인프라의 구축비용이 크게 증가시키는 요인이 된다.The bandwidth reduction module 110 separates the Y component and the C component, reduces bandwidth, and converts the data into IP packets, which are switched or routed by the IP switching / routing module 120. For example, 12G UHD-SDI can be separated into 6G-Y component, 3G-Cb component and 3G-Cr component, respectively, so that the bandwidth can be reduced to 5G or less through compression, color format conversion, Cb component and Cr component of 2.5G or less, it is possible to efficiently process images of high-capacity data exceeding 10G through an IP switcher or a router having a capacity of 5G, respectively. If switching and routing of 12G UHD-SDI video data is not performed, the SDI-dedicated switch / router of 40G or more is required, which increases the construction cost of the infrastructure.

IP 스위칭/라우팅 모듈(120)은 스위칭과 라우팅을 위한 스위치 패브릭을 구비하고 있으면서, 스위칭이나 라우팅을 제어하는 스위칭 혹은 라우팅 테이블에 따라 출발지와 도착지 어드레스를 매핑하여 스위칭하는 역할을 수행하게 된다. 스위칭이나 라우팅 자체에 대한 하드웨어 및 소프트웨어의 기능은 기존의 스위치 및 라우터에서 제공하는 기능을 사용하여도 무방하다.The IP switching / routing module 120 has a switch fabric for switching and routing, and performs switching by mapping a source address and a destination address according to a switching or routing table for controlling switching or routing. The functions of the hardware and software for switching or routing itself can be performed using functions provided by existing switches and routers.

또한 상기 IP 스위칭/라우팅 모듈(120)에 의해 스위칭 또는 라우팅된 IP패킷은 다시 대역폭복원 모듈(130)에 의해 상기 대역폭감축 모듈(110)에 의해 압축되었던 데이터가 복원되고, 해당 복원된 데이터는 다시 Y, Cb, Cr 영상신호 성분으로 추출되어 다시 SDI 영상 포맷으로 재결합되어 상기 모니터나, TV, 프로젝터, 영상재편집장비, 디스플레이 또는 방송수신기 등의 영상 출력장치(300)로 전송된다.In addition, the IP packet switched or routed by the IP switching / routing module 120 is restored by the bandwidth restoration module 130 to the data that was compressed by the bandwidth reduction module 110, Y, Cb, and Cr image signals, and is then reassembled into an SDI image format and transmitted to a video output device 300 such as a monitor, a TV, a projector, a video editing device, a display, or a broadcast receiver.

또한 대역폭감축 모듈(110)과 대역폭복원 모듈(130)에서 SDI 영상신호를 Y, Cb, Cr 영상신호 성분으로 분리하고 대역폭을 감축하거나, 그 역으로 복원하고 결합하는 과정에는 각 영상신호의 동기화가 필수적으로 수행되어야 한다.In the process of separating the SDI video signal into the Y, Cb, and Cr video signal components in the bandwidth reduction module 110 and the bandwidth restoration module 130 and reducing the bandwidth and vice versa, It must be performed as required.

즉, 제어모듈(140)은 대역폭감축 모듈(110)에 의한 Y성분과 C성분의 분리, 데이터 감축, IP패킷 변환, IP 스위칭/라우팅 모듈(120)에 의한 스위칭 또는 라우팅, 대역폭 감축된 YC데이터 추출, 데이터 복원을 통한 Y성분 및 C성분의 추출, 상기 추출된 Y성분과 C 성분을 다시 SDI로 결합하는 과정에서 필요한 동기신호와 데이터 감축과 복원을 제어하는 제어신호를 제공하여, 전 시스템에서 영상이 심리스하게 분리, 감축, 변환되고 스위칭 또는 라우팅되며, 다시 감축된 데이터를 추출, 복원 및 다시 SDI 신호로 결합하여 출력할 수 있도록 한다.In other words, the control module 140 performs a process of separating the Y component and the C component by the bandwidth reduction module 110, data reduction, IP packet conversion, switching or routing by the IP switching / routing module 120, Extracting the Y component and the C component by extracting and restoring the data and providing the control signal for controlling the synchronization signal and the data reduction and restoration required in the process of combining the Y component and the C component again with the SDI, The images are seamlessly separated, reduced, transformed, switched or routed, and the reduced data is extracted, restored, and combined into an SDI signal for output.

또한 본 발명은 SDI 영상신호를 분리하고 감축한 다음 다시 하나로 통합한 다음 패킷으로 변환하여 패킷 네트워크로 전송하면, 원하는 목적지에서 해당 패킷으로부터 상기 감축 및 분리한 정보를 추출하고, 다시 복원 및 통합하여 출력함으로써, 별도의 제어신호나 동기신호를 필요로 하지 않는 구조를 가질 수도 있다. In addition, the present invention separates and reduces SDI video signals and then integrates them into one, converts them into packets, and transmits the packets to the packet network, extracts the reduced and separated information from the corresponding packets at a desired destination, So that a separate control signal or a synchronization signal is not required.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 통한 IP 스위칭/라우팅 장치의 세부적인 구성을 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram illustrating a detailed configuration of an IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리도 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치는 대역폭감축 모듈(110), IP스위칭/라우팅 모듈(120), 대역폭복원 모듈(130), 제어모듈(140)을 포함하여 구성되며, 상기 대역폭감축 모듈(110)은 SDI신호 분리부(111), 데이터 감축부(112)와 IP 변환부(113)를 포함하여 구성되며, 상기 대역폭복원 모듈(130)은 감축데이터 추출부(131), 데이터 복원부(132)와 SDI신호 결합부(133)를 포함하여 구성되며, 제어모듈(140)은 동기화부(141)와 데이터 감축/복원 제어부(142)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 2, a frame-based IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction of an SDI format video signal includes a bandwidth reduction module 110, an IP switching / routing module 120, a bandwidth restoration module 130, And a control module 140. The bandwidth reduction module 110 includes an SDI signal separation unit 111, a data reduction unit 112 and an IP conversion unit 113, The control module 140 includes a synchronization unit 141 and a data reduction / restoration control unit 130. The control unit 140 includes a reduction data extracting unit 131, a data restoring unit 132, and an SDI signal combining unit 133. [ 142).

상기 대역폭감축 모듈(110)의 SDI신호 분리부(111)는 적어도 하나 이상(n개)의 영상 소스장치(200)로부터 SDI 포맷의 초고화질 디지털 영상을 입력 받는다. 입력받은 SDI 신호는 4:2:0, 4:2:2, 4:4:4 컬러포맷으로 구성될 수 있다. 상기 SDI신호 분리부(111)는 SDI 영상신호에서 Y성분과 C성분으로 분리한다. 만약 상기 SDI 입력신호가 12G UHD-SDI(4:2:2)인 경우 6G-Y성분, 3G-Cb성분, 3G-Cr성분으로 각각 분리하게 된다. 이 과정에서 Y와 Cb, Cr 성분의 분리는 SDI 포맷으로 인코딩되어 입력되는 12G SDI 영상신호를 디코딩함으로써 수행되고, 이 과정에서 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)는 동기신호를 추출하고, SDI신호 분리부, 데이터 감축부, IP변환부, 감축데이터 추출부, 데이터 복원부, SDI신호 결합부에서 상기 추출한 동기신호에 따라 각 기능을 수행한다.The SDI signal demultiplexing unit 111 of the bandwidth reduction module 110 receives an SDI format super high resolution digital image from at least one (n) video source devices 200. The input SDI signal can be composed of 4: 2: 0, 4: 2: 2, and 4: 4: 4 color formats. The SDI signal separator 111 separates the Y component and the C component from the SDI video signal. If the SDI input signal is 12G UHD-SDI (4: 2: 2), it is separated into a 6G-Y component, a 3G-Cb component and a 3G-Cr component. In this process, the separation of Y, Cb, and Cr components is performed by decoding a 12G SDI video signal encoded and input in the SDI format. In this process, the synchronization unit 141 of the control module 140 extracts a synchronization signal , An SDI signal separation unit, a data reduction unit, an IP conversion unit, a reduction data extraction unit, a data restoration unit, and an SDI signal combination unit perform respective functions according to the extracted synchronization signal.

또한 상기 대역폭감축 모듈(110)에서 SDI신호 분리부(111)는 입력되는 SDI 영상신호를 비트슬라이스로 나누어서 처리하는 기능을 더 포함할 수 있다. 이 경우에는 상기 제어모듈(140)의 데이터 감축/복원 제어부(142)에서 SDI 영상신호를 몇 개의 비트슬라이스로 나눌지 결정하고, 이는 Y성분과 C성분에 대해서 각각 다르게 적용하여 나눌 수 있으며, 또한 Y성분과 C성분의 구분 없이 바로 비트슬라이스로 나눌 수도 있다. 이러한 분리 정보에 대해서 IP패킷의 헤더 부분에 기록하여 전송하는 것도 가능하다.In addition, the SDI signal separation unit 111 in the bandwidth reduction module 110 may further include a function of dividing the input SDI video signal into bit slices and processing the SDI video signals. In this case, the data reduction / restoration controller 142 of the control module 140 determines how many bit slices the SDI video signal is divided into, which can be divided and applied differently to the Y component and the C component, It can be divided into bit slices without distinguishing between the Y component and the C component. It is also possible to record this separation information in the header part of the IP packet and transmit it.

상기 데이터 감축부(112)는 상기 SDI신호 분리부(111)에 의해 분리된 Y성분과 C성분 또는 각 비트슬라이스에 대해서 적어도 하나 이상의 1-D DCT, 양자화(Quantization), 스캔(scan), RLC(Run Length Coding), VLC(Variable Length Coding)등을 통해 압축 및 인코딩을 수행하거나, 4:2:2인 컬러포맷을 4:2:0로 변환하거나, C성분의 LSB부분을 1bit 내지 2bit 정도 잘라내는 비트슬라이스 감축을 통해 대역폭이 큰 대용량의 초고화질 영상의 데이터를 감축하게 된다. 상기 압축과정, 컬러포맷 변환과정, 비트슬라이스 감축 과정은 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)에 의해 제공되는 동기신호에 따라 상기 데이터 감축/복원 제어부(142)에서 제공되는 제어신호에 기반하여 해당 압축정도, 포맷변환 및 비트슬라이스 감축의 과정이 이루어진다. 즉, 압축과정을 수행하여 데이터를 감축할 것인지, 컬러포맷을 변환하여 데이터를 감축할 것이지 또는 비트슬라이스 감축을 통해 데이터를 감축할 것인지 여부는 입력되는 초고화질 영상의 데이터 크기와 상기 IP스위칭/라우팅 모듈(120)의 스위칭/라우팅 허용용량을 고려하여 상기 제어모듈(140)의 데이터 감축/복원 제어부(142)에서 결정한다. 또한 상기 압축과정 중에서도 1-D DCT만 수행할지, 양자화까지 수행할지, 스캔 후 RLC를 더 수행할지, VLC를 더 수행할지에 대해서 상기 데이터 감축/복원 제어부(142)에서 결정하게 되며, 이 선택에 따라서 상기 동기화부(141)의 동기신호가 달라진다. 또한 상기 압축, 컬러포맷 변환, 비트슬라이스 감축은 Y성분과 C성분 또는 비트슬라이스에 대해서 각각 다르게 적용된다.The data reduction unit 112 performs at least one 1-D DCT, quantization, scan, and RLC for the Y component, the C component, or each bit slice separated by the SDI signal separation unit 111. [ 2: 0, or the LSB part of the C component is converted into a 4: 2: 0 color space by 1 bit to 2 bits The cut-off bit slice reduction reduces the data of large-capacity super-high-resolution images with large bandwidth. The compression process, the color format conversion process, and the bit slice reduction process are based on the control signal provided from the data reduction / restoration control unit 142 according to the synchronization signal provided by the synchronization unit 141 of the control module 140 The compression degree, the format conversion, and the bit slice reduction process are performed. That is, whether data is reduced by performing a compression process, data is reduced by converting a color format, or data is reduced through bit slice reduction is determined by the data size of an input super-high- The data reduction / restoration controller 142 of the control module 140 determines the switching / routing allowable capacity of the module 120. In addition, the data reduction / restoration controller 142 determines whether to perform 1-D DCT, quantization, more RLC, or VLC in the compression process. Therefore, the synchronization signal of the synchronization unit 141 is changed. In addition, the compression, color format conversion, and bit slice reduction are differently applied to the Y component and the C component or bit slice, respectively.

상기 DCT는 일반적으로 가로방향으로 DCT를 수행하고, 그렇게 해서 나온 값들을 다시 한 번 세로 방향으로 DCT를 수행하는 과정을 통해 이루어지는 2차원 DCT과정을 통해서 이루어지는데, MPEG 시리즈와 H.262, H.263까지는 8x8 DCT를 하고 H.264는 4x4 DCT도 지원한다. 이와 같은 기존의 방식을 그대로 사용할 경우 8x8 혹은 4x4 블록으로 묶어져서 변환되기 때문에 압축효율은 증가하지만 레이턴시가 같이 증가하는 문제가 있다.The DCT is generally performed by performing a DCT in a horizontal direction, and then performing a DCT in a vertical direction again. Up to 263 supports 8x8 DCT and H.264 supports 4x4 DCT. When the conventional method is used as it is, the compression efficiency is increased because it is converted into 8x8 or 4x4 blocks and thus the latency is increased.

따라서 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자, 상기 데이터 감축부(112)는 DCT를 1차원 DCT만 수행하여 전송함으로써 데이터에 대한 압축효율은 2차원 DCT보다 떨어지지만 대신에 레이턴시를 감소시킬 수 있도록 구성한다. 또한 1차원 DCT의 사이즈를 크게(16, 32, 등) 정할 수 있으며, 1차원 웨이블릿 변환을 수행하는 것도 포함한다. 만약에 사용자의 필요에 따라 2-D DCT를 적용한다면 16x4나 16x2와 같은 블록 사이즈로 DCT를 수행하면 레이턴시(latency)를 줄이면서도 압축효율을 늘릴 수 있어 이러한 구조를 사용하는 것이 바람직하다. 또한 웨이블릿 변환에 대해서도 1차원 웨이블릿 변환을 수행하는 것이 바람직하나, 2차원 웨이블릿 변환을 적용할 경우 블록 사이즈를 가로 방향으로 작게 결정하여 레이턴시를 줄이는 쪽으로 구성하는 것이 바람직하다.Accordingly, in order to solve this problem, the data reduction unit 112 constructs the data reduction unit 112 to reduce the latency even though the DCT is performed by only one-dimensional DCT, . In addition, the size of the one-dimensional DCT can be largely determined (16, 32, etc.) and also includes performing one-dimensional wavelet transform. If a 2-D DCT is applied according to the user's need, it is preferable to use DCT with a block size such as 16x4 or 16x2 to increase the compression efficiency while reducing the latency. Also, it is preferable to perform one-dimensional wavelet transform on wavelet transform. However, when two-dimensional wavelet transform is applied, it is preferable that the block size is determined to be small in the horizontal direction and the latency is reduced.

또한 상기 데이터 감축부(112)에서, DCT를 수행하여 출력되는 계수 데이터는 낮은 주파수일수록 그 크기가 크게 된다(즉, 저주파 쪽으로 에너지가 집중됨). 이어서 양자화 과정을 수행하며 MPEG-1이나 MPEG-2와 같은 종래에 개발된 양자화 스탭 사이즈를 적용하여 구현할 수 있다. 이렇게 양자화된 데이터는 스캔(zigzag 혹은 alternate scanning)을 거쳐 RLC(DCT와 양자화를 수행하고 스캔을 하면, 계수에 연속되는 O이 많이 포함되게 되는데, 이 0을 하나하나 보내는 것은 효율적이지 않기 때문에, 0이 나오는 길이를 체크하여 그 길이와 0이 아닌 데이터를 보내는 무손실 코딩 방식)와 VLC(영상신호에 DCT를 수행하면 데이터의 편중이 심하게 발생하므로, 발생확률이 높은 데이터에 대해서는 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생확률이 낮은 데이터에는 길이가 긴 부호를 할당하도록 하는 무손실 코딩 방식)등을 추가로 적용하여 압축률을 더욱 높일 수 있다. 여기서 영상 데이터 압축을 위한 DCT, 양자화, 스캔, RLC, VLC는 각 과정의 일부만 수행되거나 복합적으로 선택되어 수행될 수도 있으며, Y성분과 C성분에 대해서 각각 다르게 적용될 수 있다. 어떤 성분에 대해서 어떤 과정을 수행할지 여부는, 사용자가 임의로 선택하거나 입력되는 영상의 데이터 크기와 상기 IP스위칭/라우팅 모듈(120)의 스위칭/라우팅 허용 용량을 고려하여 상기 제어모듈(140)의 데이터 감축/복원 제어부(142)에서 자동으로 결정하여 제어할 수 있다.Further, in the data reduction unit 112, the coefficient data outputted by performing the DCT becomes larger in size at a lower frequency (that is, energy is concentrated toward the lower frequency side). The quantization step size can be implemented by applying a quantization step size conventionally developed such as MPEG-1 or MPEG-2. Since the quantized data is scanned (zigzag or alternate scanning) and RLC (DCT and quantization are performed and scanned, the number of consecutive O is included in the coefficient. (A lossless coding method in which a length of the data is checked and a non-zero data is sent) and a VLC (a DCT is performed on a video signal, A lossless coding scheme in which a code having a long length is assigned to data having a low probability of occurrence), and the like, to further enhance the compression rate. Here, DCT, quantization, scan, RLC, and VLC for image data compression may be performed only partially or in combination, and may be applied to Y component and C component, respectively. Whether or not to perform the process for a certain component can be determined based on data of the control module 140 considering the data size of the image arbitrarily selected or input by the user and the switching / routing allowable capacity of the IP switching / The reduction / restoration control section 142 may automatically determine and control the reduction / restoration control section 142.

또한 상기 데이터의 감축에 대한 정보는 IP헤더에 부가되어 상기 IP 스위칭이나 라우팅이 수행된 다음에 복원하고자 할 경우에 상기 IP헤더를 참조하여 활용하는 것이 가능하다.In addition, the information on the reduction of the data may be added to the IP header and utilized when referring to the IP header when restoration is performed after the IP switching or routing is performed.

물론 상기 데이터 감축/복원 제어부(142)에서 해당하는 데이터 감축 조건과 복원 조건을 지정하여 제어하는 것도 가능하다.Of course, it is also possible that the data reduction / restoration control unit 142 designates and controls corresponding data reduction conditions and restoration conditions.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 위한 세부 구성을 나타낸 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a detailed configuration for bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal according to an embodiment of the present invention.

도 3에 나타나 있듯이, 본 발명의 데이터 감축부(112)와 데이터 복원부(132)에 대해서 구체적으로 설명하고자 한다.As shown in FIG. 3, the data reduction unit 112 and the data recovery unit 132 of the present invention will be described in detail.

먼저 데이터 감축부(112)는 비트슬라이스 감축부(112a), 컬러포맷 변환부(112b), 1차원 압축부(112c)를 포함하여 구성된다. 여기서 1차원 압축부는 1-D DCT 혹은 DWT을 이용할 수 있으며, 또한 여기에 양자화, 스캔, RLC, VLC 또는 이들의 조합을 더 포함하여 구성할 수 있다. 물론 RLC나 VLC만을 사용할 수도 있을 것이다. 본 발명에서 중요한 기술적 특징으로 제시하고 있는 것은 어떠한 압축 알고리즘을 사용하여도 무방하나, 단지 1차원 압축 알고리즘을 사용하는 것을 바람직하다. 또한 2차원 압축 알고리즘을 사용하더라도 그 처리하는 블록사이즈가 가로 방향으로 길게, 세로 방향으로는 짧게 잡는 것이 바람직하다. 또한 압축 성능이나 지연시간은 네트워크 장비의 상황을 고려한 사용자의 선택에 따라 혹은 본 발명에 의한 IP 스위칭/라우팅 장치(100)의 설정에 따라 상기 구비된 구성이 선택적으로 수행되도록 하는 것이 바람직하다.First, the data reduction unit 112 includes a bit slice reduction unit 112a, a color format conversion unit 112b, and a one-dimensional compression unit 112c. Here, the one-dimensional compression unit may use 1-D DCT or DWT, and may further include quantization, scan, RLC, VLC, or a combination thereof. Of course, only RLC or VLC can be used. Any compression algorithm may be used as an important technical feature in the present invention, but it is preferable to use only a one-dimensional compression algorithm. In addition, even if a two-dimensional compression algorithm is used, it is desirable that the block size to be processed is long in the horizontal direction and short in the vertical direction. In addition, it is desirable that the compression performance and the delay time are selectively performed according to the selection of the user considering the situation of the network equipment or according to the setting of the IP switching / routing apparatus 100 according to the present invention.

상기 비트슬라이스 감축부(112a)는 Cb 혹은 Cr과 같은 컬러값에 대해서 LSB 중에서 일부를 제거한 다음 전송하게 되면 낮은 대역폭을 가진 스위치 혹은 라우터로도 광대역의 영상신호를 보낼 수 있기 때문에 이러한 경우에 활용할 수 있는 기능이다.Since the bit slice reduction unit 112a can transmit a wideband video signal to a switch or a router having a low bandwidth by removing a part of the LSB for a color value such as Cb or Cr and then transmitting it, Function.

또한 상기 컬러포맷 변환부(112b)는 SDI 입력의 컬러포맷이 4:4;4 이거나 4:2:2 인 경우에 이보다 데이터가 줄어든 4:2:0와 같은 컬러 포맷으로 변환하여 전송함으로써, 보다 낮은 대역폭을 점유하면서도 광대역의 입력 영상신호를 처리할 수 있게 된다. 이 경우에는 일정 부분의 화질에 대한 열화는 감수하여야 한다.If the color format of the SDI input is 4: 4 or 4: 2: 2, the color format conversion unit 112b converts the color format into a color format such as 4: 2: It is possible to process a wideband input video signal while occupying a low bandwidth. In this case, deterioration of the image quality of a certain portion should be tolerated.

또한 상기 1차원 압축부(112c)는 1-D DCT, 1-D DWT, 양자화, 스캔, RLC, 또는 VLC를 통해서 수행할 수 있다. 1-D DCT나 DWT만 수행할 수도 있고, 여기에 양자화를 추가로 실행하도록 구성하거나 스캔, RLC, VLC 등에 대해서도 선택적으로 추가하여 수행하도록 구성하는 것이 가능하다. 여기서 2-D DCT의 경우 두 번의 1-D DCT와 그 사이에 전치(transposition)를 수행하도록 하여 구현하나, 2차원 DCT의 경우 횡방향의 블록사이즈가 종방향의 블록사이즈에 비해서 더 길게 설정하는 것이 바람직하다. 이는 처리지연 즉 레이턴시를 줄이기 위한 것이다.The one-dimensional compression unit 112c may perform the 1-D DCT, the 1-D DWT, the quantization, the scan, the RLC, or the VLC. It is possible to perform only 1-D DCT or DWT, to perform quantization additionally, or to selectively perform addition to scan, RLC, VLC, and the like. In the case of 2-D DCT, two 1-D DCTs and a transposition are performed. However, in the case of 2-dimensional DCT, the lateral block size is set longer than the vertical block size . This is to reduce processing latency or latency.

아울러 데이터 복원부(132)는 비트슬라이스 복원부(132a), 컬러포맷 복원부(132b), 1차원 복원부(132c)(VLD, RLD, 역스캔, 역양자화, 1-D IDCT, 1-D IDWT)를 포함하여 구성할 수 있다. 본 데이터 복원부(132)의 동작은 데이터 감축부(112)의 역과정이기 때문에 본 발명에 의한 IP 스위칭/라우팅 장치(100)의 데이터 감축/복원 제어부(142)의 명령에 따라 혹은 IP패킷의 헤더에 부가된 파라미터를 해석하여 상기 복원을 수행하도록 하는 것이 바람직하다.The data restoring unit 132 includes a bit slice restoring unit 132a, a color format restoring unit 132b, a one-dimensional restoring unit 132c (VLD, RLD, inverse scan, dequantization, 1-D IDCT, IDWT). Since the operation of the data restoring unit 132 is an inverse process of the data reduction unit 112, the data reduction / restoration control unit 142 of the IP switching / It is preferable to analyze the parameters added to the header to perform the restoration.

상기 비트슬라이스 복원부(132a)는 Cb 혹은 Cr과 같은 컬러값에 대해서 LSB 중에서 일부를 제거된 것에서 새롭게 0를 스터핑하는 과정이나, 삭제되지 않은 비트들로부터 삭제된 비트를 인터폴레이션하여 복구하는 것이 가능하다. 또한 이 경우에는 비트 에러에 대한 복원방법을 사용하여 복구하는 것도 가능하다. 삭제된 비트슬라이스를 에러라고 가정하고 해당 비트에 대해서 복구하는 알고리즘을 적용할 수 있다.The bit slice reconstructing unit 132a may perform a process of stuffing a new 0 from the LSB of a color value such as Cb or Cr, or recovering a bit deleted from the deleted bits by interpolating . In this case, it is also possible to recover using a bit error recovery method. It is possible to apply an algorithm for recovering the corresponding bit assuming that the erased bit slice is an error.

또한 상기 컬러포맷 복원부(132b)는 4:2:0 포맷이나 4:2:2 포맷의 영상을 원래의 SDI 입력에 대한 컬러포맷인 4:4;4나 4:2:2 영상포맷으로 복원하는 과정을 말한다. 물론 필요에 따라서는 본 복원 과정을 수행하지 않고 출력하는 것도 가능하다. 이 경우에는 수신측에서 해당 포맷의 컬러 영상신호를 수신하고 인식할 수 있어야 한다.The color format restoring unit 132b restores the 4: 2: 0 format or the 4: 2: 2 format image in the 4: 4: 4 or 4: 2: 2 image format, which is a color format for the original SDI input. . Of course, if necessary, it is also possible to output without performing this restoration process. In this case, the receiver must be able to receive and recognize the color video signal of the format.

또한 상기 VLD, RLD, 역스캔, 역양자화, 1-D IDCT, 1-D IDWT는 데이터 감축부(112)에서 어느 정도로 압축이 수행되었느냐에 따라 선택적으로 해당 압축행위에 대한 역과정을 수행하도록 제어함으로써 압축된 데이터의 복원이 가능하게 된다.The IDCT 1-D IDCT and the 1-D IDWT are selectively controlled according to the degree of compression performed by the data reduction unit 112 so as to perform the inverse process of the corresponding compression action, such as VLD, RLD, inverse scan, inverse quantization, So that the compressed data can be restored.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 별도의 동기화 및 데이터 감축/복원에 대한 제어가 필요없이 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축 및 복원을 통한 패킷 스위칭/라우팅 장치의 세부적인 구성을 나타내는 블록도이다.FIG. 4 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a packet switching / routing apparatus for bandwidth reduction and restoration of an SDI format video signal without requiring separate synchronization and data reduction / restoration control according to an embodiment of the present invention. to be.

도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명에서는 별도의 동기화 및 데이터 감축/복원에 대한 제어를 위한 수단을 제거하고, 패킷에 해당 정보를 포함시켜 목적지로 스위칭 혹은 라우팅하면, 목적지에서 패킷에 포함되어 있는 정보를 통해서 다시 원 정보를 복구하여 사용하도록 하고자 한다.As can be seen from FIG. 4, in the present invention, when the means for controlling synchronization and data reduction / restoration are eliminated and the information is included in the packet and the packet is switched or routed to the destination, And to restore the original information through the use of the original information.

먼저 도 2의 대역폭감축 모듈(110)과 차이가 나는 것은 SDI신호 분리부(111)에서 분리되고 및 데이터 감축부(112)에서 감축된 데이터를 패킷변환부(113)에서 그대로 패킷으로 개별적으로 변환하여 출력하는 것이 아니라 상기 분리 및 감축된 데이터를 다시 하나로 결합하여 이를 패킷으로 변환하여 출력하는 것을 포함한다. 이 과정에서 데이터 감축부(112)에서 데이터를 감축할 때 적용한 감축제어정보를 패킷 변환부(113)에서 패킷의 헤더나 특정 데이터 필드에 추가하여 전송하는 것이 가능하도록 한다.The difference from the bandwidth reduction module 110 of FIG. 2 is that the data separated by the SDI signal separation unit 111 and reduced by the data reduction unit 112 are individually converted into packets in the packet conversion unit 113 But also to combine the separated and reduced data into one again and convert it into a packet and output it. In this process, the reduction control information applied when the data reduction unit 112 reduces data can be added to the header of the packet or the specific data field in the packet conversion unit 113 and transmitted.

다음으로 상기 패킷을 네트워크를 통해서 수신한 수신측에서 단말 어댑터(130)를 통해서 SDI 신호를 제공받게 된다. 상기 단말 어댑터(130)는 대역폭복원 모듈(130)이라고도 하며, 구체적으로는 데이터 감축의 역과정을 수행하게 된다.Next, the receiver receiving the packet through the network receives the SDI signal through the terminal adapter 130. The terminal adapter 130 is also referred to as a bandwidth restoration module 130, and specifically performs a reverse process of data reduction.

다만, 대역폭복원 모듈(130)은 수신한 패킷을 역변환하여 복원제어정보를 추출하고, 해당 정보를 이용하여 데이터 복원을 수행하며, 복원된 Y. Cb, Cr을 다시 SDI 신호로 결합하여 출력한다. 이러한 과정을 처리하는 단말 어댑터를 구비하여 영상신호의 수신측에서 활용할 수 있다.However, the bandwidth restoration module 130 extracts the restoration control information by inversely transforming the received packet, performs data restoration using the corresponding information, and combines the restored Y. Cb and Cr into an SDI signal. A terminal adapter for processing such a process is provided and can be utilized on the receiving side of a video signal.

또한 본 발명에서는 이전의 기재나 이후의 기재를 통해서 IP 스위칭/라우팅에 대해서 설명하고 있으나, 이는 반드시 설명의 편의를 위해서 일 실시예로써 IP패킷을 설명한 것일 뿐이고, 이를 한정한 것이 아니라, ATM이나 데이터 프래임 구조의 트래픽도 포함하는 개념이다.In the present invention, IP switching / routing is described with reference to the previous description and the following description. However, for the sake of convenience of explanation, the IP packet is described as an embodiment only. It also includes traffic of frame structure.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치에서 대역폭 감축의 개념을 도식적으로 설명한 개념도이다.5 is a conceptual diagram schematically illustrating a concept of bandwidth reduction in a grid-based IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction of an SDI format video signal according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 데이터 감축부(112)는 앞서 살펴본 압축과정 뿐만 아니라 컬러포맷 변환과 비트슬라이스 감축을 통해 고용량 영상의 데이터를 상대적으로 저용량의 영상 데이터로 감축할 수 있다. 예를 들어 상기 SDI신호 분리부(111)에 의해 분리된 Y:Cb:Cr이 4:2:2인 컬러포맷으로 구성된 12G UHD-SDI의 6G-Y성분은 그대로 두고 6G-C성분만을 4:2:0 컬러포맷으로 변환하면 3Gbit/s의 대역폭을 감축할 수 있고, 이는 10Gbit/s 이하의 IP 스위치 또는 라우터를 통해서 10G가 넘는 고용량 데이터의 영상을 효율적으로 처리하는 것을 가능하게 한다.As shown in FIG. 5, the data reduction unit 112 can reduce the high-capacity image data to relatively low-capacity image data through the color format conversion and the bit slice reduction as well as the compression process. For example, only the 6G-C component of the 12G UHD-SDI composed of the color format of Y: Cb: Cr 4: 2: 2 separated by the SDI signal separator 111 is left as it is, Converting to 2: 0 color format can reduce 3Gbit / s bandwidth, which makes it possible to efficiently process images of high-capacity data over 10G through an IP switch or router of less than 10Gbit / s.

또한 Y성분은 그냥 두고 C성분의 LSB(Least Significant Bit)에 해당되는 2-bit를 잘라내는 비트슬라이스 감축을 통해 8-bit만 보내면 전체적으로 4-bit가 절약가능하고, 이는 C성분이 1.2Gbit/s 줄어들어 4.8Gbit/s로 Cb와 Cr성분으로 나누면 각 2.4Gbit/s로 허용용량이 2.5Gbit/s인 IP 스위치 또는 라우터를 2개 사용하여 스위칭 또는 라우팅이 가능하게 된다.In addition, if the Y component is left alone and the 2-bit corresponding to the LSB (Least Significant Bit) of the C component is cut, the 4-bit can be saved as a whole by sending only the 8-bit through the bit slice reduction. s at 4.8 Gbit / s, it can be switched or routed using two IP switches or routers with a capacity of 2.5 Gbit / s at each 2.4 Gbit / s.

또한 상기 4:2:0의 컬러포맷으로 변환하는 과정과 2-bit를 잘라내는 비트슬라이스 감축을 통해 C성분은 2.4Gbit/s로 허용용량이 2.5Gbit/s인 IP 스위치 또는 라우터 1개만으로도 스위칭 또는 라우팅이 가능하게 된다.In addition, through the conversion of the 4: 2: 0 color format and the reduction of the bit slice that cuts out 2-bit, the C component is switched to 2.4 Gbit / s with only one IP switch or router having 2.5 Gbit / Or routing is enabled.

이하에서 도 2의 나머지 부분에 대해서 계속하여 설명하도록 한다.The remainder of FIG. 2 will be described below.

상기 대역폭감축 모듈(110)의 IP 변환부(113)는 상기 SDI신호 분리부(111)와 데이터 감축부(112)에 의해 각각 SDI 데이터가 분리되고 상기 분리된 SDI 데이터가 감축된 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스 성분을 각각 IP패킷으로 변환한다. IP패킷으로 변환된 이후 각각 감축된 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스 성분에 해당하는 IP패킷별로 스위칭되거나 라우팅되었다가 다시 감축데이터추출부(131)에서 상기 IP패킷으로부터 상기 감축된 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스 성분이 추출되며, 다시 추출된 상기 감축된 데이터가 다시 데이터 복원부(132)에 의해서 Y, Cb, Cr 성분으로 복원되어, 이로부터 SDI 신호 결합부(133)에 의해서 SDI 영상신호 포맷으로 결합되어 출력된다. 이러한 과정은 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)와 데이터 감축/복원 제어부(142)에 의해서 제어된다. 또한 영상을 제공하는 영상 소스장치(200)와 영상의 목적지인 영상 출력장치(300)에 대한 고유정보를 IP패킷에 추가로 삽입하도록 하여 변환할 수도 있다.The IP conversion unit 113 of the bandwidth reduction module 110 receives the SDI data separated by the SDI signal separation unit 111 and the data reduction unit 112 and converts the separated SDI data into Y, Cr, or bit slice components into IP packets, respectively. Cb, Cr, or bit slice components, respectively, after being converted into IP packets, and then the reduced data extracting unit 131 extracts the reduced Y, Cb, Cr Or the bit slice component is extracted and the reduced data again is restored to the Y, Cb, and Cr components by the data restoring unit 132, and the SDI signal combining unit 133 converts the SDI video signal format And output. This process is controlled by the synchronization unit 141 and the data reduction / restoration control unit 142 of the control module 140. In addition, unique information about the video source apparatus 200 that provides video and the video output apparatus 300 that is the destination of the video may be inserted into the IP packet to be converted.

예를 들어, 12G UHD-SDI는 각각 6G-Y성분과 6G-C 성분으로 분리되고, 6G-C 성분은 다시 3G-Cb성분과 3G-Cr성분으로 나누어져 각각 10G IP 스위칭 또는 라우팅 모듈을 통해 스위칭 또는 라우팅이 가능하다. 물론 각 비트슬라이스별로 나누어져서 각각 10G IP 스위칭 또는 라우팅 모듈을 통해 스위칭 또는 라우팅되는 것도 가능하다. 각각의 분리된 IP패킷별로 스위칭 또는 라우팅되지만 하나의 출력 포트를 통해 영상이 출력되어야 하기 때문에 스위칭이나 라우팅된 IP패킷은 감축데이터 추출부(131)와 데이터 복원부(132)와 SDI신호 결합부(133)를 통해서 통합된 다음 외부로 출력된다.For example, 12G UHD-SDI is separated into 6G-Y and 6G-C components, and 6G-C components are divided into 3G-Cb and 3G-Cr components, respectively, through a 10G IP switching or routing module Switching or routing is possible. Of course, it is also possible to split each bit slice and switch or route through a 10G IP switching or routing module, respectively. The switched or routed IP packet is transmitted to the reduction data extracting unit 131, the data decompressing unit 132, and the SDI signal combining unit 132 133) and then output to the outside.

상기 대역폭복원 모듈(130)의 감축데이터 추출부(131)는 상기 IP 스위칭/라우팅 모듈(120)에 의해 스위칭 또는 라우팅된 IP패킷에서 다시 감축된 데이터를 추출하는 역할을 한다. 물론 여기서 상기 감축데이터는 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스 성분에 대해서 압축, 칼라변환 또는 비트슬라이스 감축을 수행한 결과이다.The reduction data extracting unit 131 of the bandwidth restoring module 130 extracts the reduced data from the IP packet switched or routed by the IP switching / routing module 120. Here, the reduction data is the result of performing compression, color conversion or bit slice reduction on Y, Cb, Cr or bit slice components.

상기 데이터 복원부(132)는 상기 데이터 감축부(112)에 의해 1-D DCT, 1-D DWT, 양자화, RLC, VLC 등을 통해 압축되어 있는 경우, 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)의 동기신호에 맞추어지고, 데이터 감축/복원 제어부(142)에 의한 제어신호에 대응하고, 또는 IP 패킷 헤더에 부가된 압축정보를 바탕으로 원래의 데이터로 복원한다.When the data restoring unit 132 is compressed by the data reducing unit 112 through 1-D DCT, 1-D DWT, quantization, RLC, VLC, etc., 141, and restores the original data on the basis of the compression information added to the IP packet header, in response to the control signal from the data reduction / restoration control section 142.

상기 압축정보에는 상기 데이터 감축부(112)에 의해 DCT, 양자화, RLC, VLC의 각 과정이 일부만 수행되거나 복합적으로 선택되어 수행되었는지 여부, Y성분과 C성분 또는 비트슬라이스 성분에 대해서 각각 어떻게 적용 되었는지 여부 등에 대한 정보를 포함한다.The compression information includes information on whether the DCT, quantization, RLC, and VLC processes are performed partially or complexly by the data reduction unit 112, and how the Y, C, or bit slice components are respectively applied And the like.

만약 상기 데이터 감축부(112)에 의해 Y성분은 압축과정을 거치지 않고 C성분만 1-D DCT, 1-D DWT, 양자화, RLC, VLC 중 적어도 하나가 수행되었다면, 상기 데이터 복원부(132)는 C성분에 대해서만 각각 1-D IDCT(Inverse Discrete Cosine Transform), 1-D IDWT(Inverse Discrete Wavelet Transform), 역양자화(Inverse Quantization), RLD(Run Length Decoding), VLD(Variable Length Decoding) 중 적어도 하나를 수행하여 원래의 영상 데이터를 복원하게 된다.If at least one of the 1-D DCT, the 1-D DWT, the quantization, the RLC, and the VLC is performed on only the C component without performing the compression process on the Y component by the data reduction unit 112, At least one of the inverse discrete cosine transform (IDCT), 1-D IDWT (inverse discrete wavelet transform), inverse quantization, RLD (run length decoding) and VLD (variable length decoding) So that the original image data is restored.

마찬가지로 상기 데이터 감축부(112)에서 컬러포맷을 변환하였다면, 이에 대한 정보를 IP패킷의 헤더 또는 상기 데이터 감축/복원 제어부(142)로부터의 제어신호에 따라 획득하고, 감축된 데이터를 복원한다. 또한 소정의 비트슬라이스가 제거되었다면, 이에 대해서 0를 스터핑(stuffing)하거나 에러교정 기능을 수행하여 그 결과를 추가함으로써, 감축된 데이터의 복원을 수행한다.Similarly, if the data reduction unit 112 converts the color format, information on the color format is obtained according to a header of an IP packet or a control signal from the data reduction / restoration control unit 142, and the reduced data is restored. Also, if a predetermined bit slice is removed, stuffing of 0 or performing an error correction function on the bit slice is performed to restore the reduced data.

상기 SDI신호 결합부(133)는 상기 데이터 복원부(132)에 의해 복원된 각각의 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스의 영상신호 성분을 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)로부터 입력되는 동기신호에 따라 하나의 SDI 영상신호 포맷으로 결합하여 SDI 인터페이스 포트를 통해 외부의 영상 출력장치(300)로 출력하게 된다.The SDI signal combining unit 133 receives the Y, Cb, Cr, or bit slice image signal components reconstructed by the data reconstructing unit 132 from the synchronization unit 141 of the control module 140 And combines them into one SDI video signal format according to the synchronization signal, and outputs them to the external video output device 300 through the SDI interface port.

본 발명에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치에서는 SDI 포맷의 영상신호를 분리하여 대역폭을 감축하고 이를 IP 패킷으로 처리한 다음 대역폭을 복원한 다음 다시 SDI 포맷의 영상신호로 결합하여 출력하여야 하므로, 각 단계마다 해당 신호가 동기화된 상태에서 처리되어야 한다. 그렇지 않으면, 최종 스위칭/라우팅된 SDI 영상신호를 디스플레이나 출력장치에서 표시할 수 없게 된다.In the grid-based IP switching / routing device according to the present invention, bandwidth reduction of a video signal of the SDI format according to the present invention is performed, the video signal of the SDI format is separated, bandwidth is reduced, The signal should be processed in a synchronized state at each step. Otherwise, the final switched / routed SDI video signal can not be displayed on the display or output device.

상기 제어모듈(140)은 본 발명에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 IP 스위칭/라우팅 장치 내에 구비될 수도 있으며, 네트워크상의 독립적인 노드로써 구비될 수도 있다. 어느 경우이든 간에 제어모듈(140)의 동기화부(141)는 입력되는 SDI 영상신호로부터 동기신호(Vsync, Hsync, Framesync 등)를 추출할 수 있으며, 해당 영상신호의 컬러 포맷이나 인코딩 표준에 대해서도 파악할 수 있는 것이 바람직하다. 상기 동기신호에 따라서 SDI 영상신호를 분리하거나 결합하여야 원래 입력되었던 SDI 영상신호를 그대로 동일성을 유지하면서 결합하여 출력할 수 있기 때문이다.The control module 140 may be provided in the IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction of the SDI format video signal according to the present invention, or may be provided as an independent node on the network. In any case, the synchronization unit 141 of the control module 140 can extract the synchronization signal (Vsync, Hsync, Framesync, etc.) from the input SDI video signal and also recognize the color format or encoding standard of the video signal . The SDI video signal that has been originally input can be combined and output while maintaining the same identity as the SDI video signal according to the synchronization signal.

또한 상기 제어모듈(140)의 데이터 감축/복원 제어부(142)는 영상의 데이터 크기와 상기 IP스위칭/라우팅 모듈(120)의 스위칭/라우팅 허용용량을 고려하여 영상 데이터의 압축을 위해 DCT, 양자화, RLC, VLC의 각 과정 일부만 수행되거나 복합적으로 선택되어 수행될 수 있도록 결정한다. 또한 Y성분과 C성분에 대해서 각각 다르게 적용될 수 있도록 상기 데이터 감축부(112)를 제어한다.In addition, the data reduction / restoration controller 142 of the control module 140 performs DCT, quantization, and filtering for compressing image data in consideration of the data size of the image and the switching / routing allowable capacity of the IP switching / RLC, and VLC, or can be selected and executed in a complex manner. And controls the data reduction unit 112 so that it can be applied to the Y component and the C component, respectively.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치의 각 모듈이 유무선 네트워크를 통해 분산 처리되고 다시 SDI 포맷으로 결합되어 출력되는 형태를 나타내는 구성도이다.FIG. 6 is a diagram illustrating that each module of a grid-based IP switching / routing device through bandwidth reduction of an SDI format video signal according to an exemplary embodiment of the present invention is distributed and processed in a wired / wireless network, Fig.

SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치의 각 모듈은 상기 도 2에서 살펴본 바와 같이 하나의 장치로 결합되어 스위칭 또는 라우팅될 수 있지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 대역폭감축 모듈(110), IP스위칭/라우팅 모듈(120), 대역폭복원 모듈(130), 제어모듈(140)이 유무선 네트워크를 통해 분산되어 스위칭 또는 라우팅되도록 구성하는 것이 가능하다. 또한 도 4에 기재된 바와 같이 SDI 신호를 분리하고 데이터를 감축한 후 이를 다시 하나의 영상 신호로 결합한 다음 패킷으로 변환하여 네트워크를 통해서 전송하는 경우도 포함한다. 이때는 별도의 제어모듈이 필요치 않다.Each module of the grid-based IP switching / routing device through the bandwidth reduction of the SDI format video signal can be switched or routed by one device as shown in FIG. 2, but as shown in FIG. 6, It is possible to configure the bandwidth reduction module 110, the IP switching / routing module 120, the bandwidth restoration module 130, and the control module 140 to be distributed or routed through the wired / wireless network. In addition, as shown in FIG. 4, the present invention also includes a case of separating SDI signals, reducing data, combining them into one video signal, converting them into packets, and transmitting them through a network. At this time, no separate control module is required.

예를 들어, 대역폭감축 모듈(120)은 영상 소스장치 중 하나인 UHD 방송서버(200)에 연결되어 UHD 방송서버(200)에서 출력되는 SDI 영상신호를 구성하는 YCbCr 영상정보를 Y성분과 C성분 혹은 복수의 비트슬라이스로 분리하고, 데이터를 압축하여 각각 IP패킷으로 변환하는 대역폭 감축 과정을 수행하고, 상기 대역폭이 감축된 데이터는 유무선 네트워크를 통해 IP스위칭/라우팅 모듈(120)로 전송된다. 이에 따라 하나의 광대역 신호가 복수의 상대적으로 좁은 대역의 신호로 분산 처리되어 대역폭복원 모듈(130)로 전송된다. 영상신호의 분리, 데이터 감축과 변환은 유무선 네트워크를 통해 상기 제어모듈(140)로부터 동기신호와 제어신호를 입력받아 이루어진다.For example, the bandwidth reduction module 120 is connected to the UHD broadcast server 200, which is one of the image source devices, and outputs YCbCr image information constituting the SDI video signal output from the UHD broadcast server 200 to the Y component and the C component Or a plurality of bit slices, compresses the data and converts the data into IP packets, and the bandwidth-reduced data is transmitted to the IP switching / routing module 120 through the wired / wireless network. Accordingly, one wide band signal is distributed to a plurality of relatively narrow band signals and transmitted to the bandwidth restoration module 130. Separation, data reduction and conversion of video signals are performed by receiving a synchronization signal and a control signal from the control module 140 through a wire / wireless network.

상기 대역폭감축 모듈(110)에 의해 대역폭이 감축된 IP패킷은 유무선 네트워크를 통해 서로 연결된 적어도 하나 이상의 IP 스위치와 라우터로 구성된 IP 스위칭/라우팅 모듈(120)을 통해 트래픽이 분산되어 스위칭 또는 라우팅된다. The IP packets whose bandwidth is reduced by the bandwidth reduction module 110 are switched or routed through the IP switching / routing module 120, which is composed of at least one IP switch and a router connected to each other through a wired / wireless network.

예를 들어 UHD 방송서버(200)에서 출력되는 SDI 영상신호가 12G UHD-SDI인 경우 대역폭감축 모듈(120)에 의해 6G의 Y성분, 3G의 Cb성분, 3G의 Cr성분으로 각각 분리되거나 복수의 비트슬라이스로 분리되고, 각 성분별로 DCT, DWT, 양자화, RLC, VLC 또는 이들의 조합에 의해 대역폭이 5G이하의 Y성분, 2.5G이하의 Cb성분, 2.5G이하의 Cr성분으로 대역폭이 감소될 수 있으며, 또한 Y:Cb:Cr이 4:2:2인 컬러포맷으로 구성된 12G UHD-SDI의 6G-Y성분은 그대로 두고 6G-C성분만을 4:2:0 컬러포맷으로 변환하여 3Gbit/s의 대역폭을 감축할 수 있고, C성분에 대한 비트슬라이스 감축을 통해 각 2.4Gbit/s의 Cb와 Cr성분으로 대역폭을 감축할 수 있다. 더 나아가 컬러포맷으로 변환 과정과 비트슬라이스 감축을 통해 Cb와 Cr 성분은 각각 2.4Gbit/s로 대역폭이 감축될 수 있다.For example, when the SDI video signal output from the UHD broadcasting server 200 is 12G UHD-SDI, the bandwidth reduction module 120 separates the 6G Y component, the 3G Cb component, and the 3G Cr component, respectively, And the bandwidth is reduced by a Y component having a bandwidth of 5G or less, a Cb component of 2.5G or less, and a Cr component of 2.5G or less by DCT, DWT, quantization, RLC, VLC or a combination thereof by each component And the 6G-Y component of 12G UHD-SDI, which is composed of a color format of Y: Cb: Cr of 4: 2: 2, is converted to a 4: 2: Bandwidth can be reduced and the bandwidth can be reduced with each Cb and Cr component of 2.4 Gbit / s through bit slice reduction for C component. Furthermore, the Cb and Cr components can be reduced to 2.4 Gbit / s bandwidth by converting to color format and reducing bit slice.

이후 각각이 IP패킷으로 변환되어 유무선 네트워크를 통해 IP 스위칭/라우팅 모듈(120)의 군집(매쉬망)으로 전송되면, IP 스위칭/라우팅 모듈(120)을 구성하는 각각의 IP 스위처/라우터는 스위칭/라우팅 대역폭과 상태에 따라 IP패킷이 분배되어 스위칭 또는 라우팅된다. 예를 들어 IP 스위처/라우터1의 스위칭/라우팅 대역폭이 5G, IP 스위처/라우터2와 IP 스위처/라우터3의 대역폭이 2.5G인 경우 상기 Y 성분에 해당되는 IP패킷은 IP 스위처/라우터1에 의해 스위칭 또는 라우팅되고, Cb성분과 Cr성분에 해당하는 IP패킷은 위에서 살펴본 압축과정, 컬러포맷 변환, 비트슬라이스 감축의 정도에 따라 각각 보다 협대역의 IP 스위처/라우터들에 의해 각각 스위칭 또는 라우팅될 수 있다. 이러한 복수의 병렬 스위칭 또는 라우팅은 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)에 의해 제공되는 동기신호에 의해 동기화되어 처리된다.Each of the IP switchers / routers constituting the IP switching / routing module 120 is connected to the switching / routing module 120 through the switching / routing module 120, IP packets are distributed and routed or routed according to routing bandwidth and state. For example, if the switching / routing bandwidth of IP switcher / router 1 is 5G, and the bandwidth of IP switcher / router 2 and IP switcher / router 3 is 2.5G, the IP packet corresponding to Y component is transmitted by IP switcher / router 1 IP packets corresponding to the Cb and Cr components can be switched or routed by narrower IP switchers / routers, respectively, depending on the compression process, color format conversion, and bit slice reduction discussed above have. The plurality of parallel switching or routing is synchronized and processed by the synchronization signal provided by the synchronization unit 141 of the control module 140. [

스위칭 또는 라우팅된 IP패킷은 상기 대역폭복원 모듈(130)에 의해 상기 제어모듈(140)로부터 입력되는 동기신호와 제어신호에 따라, 압축된 경우에는 IDCT, 역양자화, RLD, VLD 과정을 통해 데이터가 복원되고, 다음으로 상기 복원된 영상 데이터로부터 Y. Cb, Cr 성분을 추출하고 이를 SDI 영상신호 포맷으로 결합되어 출력된다. 여기서 상기 제어모듈(140)은 SDI 영상신호가 입력될 당시에 추출한 동기신호와 압축정보, 컬러포맷 및 비트슬라이스 감축에 대한 정보를 토대로 복원한 다음 복원된 Y, Cb, Cr 신호를 SDI 영상신호 포맷으로 결합한 다음 SDI 포트를 통해 스마트폰과 같은 휴대단말기, 프로젝터, 모니터(디스플레이) 등의 영상 출력장치(300)로 출력하게 된다.The switched or routed IP packet is subjected to IDCT, dequantization, RLD and VLD processes in the case where it is compressed according to a synchronization signal and a control signal input from the control module 140 by the bandwidth restoration module 130 And then extracts Y, Cb and Cr components from the reconstructed image data, and outputs the Y, Cb and Cr components in an SDI video signal format. The control module 140 reconstructs the restored Y, Cb, and Cr signals based on information on the synchronization signal, compression information, color format, and bit slice reduction extracted at the time of inputting the SDI video signal into the SDI video signal format And then output to a video output device 300 such as a portable terminal such as a smart phone, a projector, or a monitor (display) through an SDI port.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드 기반의 IP 스위칭/라우팅 장치에 대한 동작 과정을 나타내는 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating an operation procedure for a grid-based IP switching / routing apparatus through bandwidth reduction of an SDI format video signal according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 1 내지 도 7을 참조하여 설명하면, 먼저 영상 카메라, 방송 송신기, 방송서버나 디지털 멀티미디어 편집장치 등 영상 소스장치(200)로부터 초고화질 디지털 영상이 SDI 인터페이스를 통해 상기 대역폭감축 모듈(110)로 입력되면(S110), 상기 대역폭감축 모듈(110)의 SDI신호 분리부(111)는 SDI 영상신호의 YCbCr신호를 각각 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스로 분리하게 된다(S120).1 to 7, an ultrasound image from an image source device 200 such as a video camera, a broadcast transmitter, a broadcast server, or a digital multimedia editing device is transmitted to the bandwidth reduction module 110 through an SDI interface If it is inputted (S110), the SDI signal separator 111 of the bandwidth reduction module 110 separates the YCbCr signal of the SDI video signal into a Y component and a C component or a plurality of bit slices, respectively (S120).

상기 S120단계에서 분리된 Y성분과 C성분에 각각에 대해서 1-D DCT, 양자화, RLC, VLC 등을 통해 압축을 수행하거나, Y:Cb:Cr이 4:2:2인 컬러포맷을 4:2:0로 변환하거나, C성분의 LSB부분을 1~2bit정도 잘라내는 비트슬라이스 감축을 통해 고용량 영상의 데이터를 상대적으로 적은 량의 영상 데이터로 감축하게 된다(S130). 상기 압축과정, 컬러포맷 변환과정, 비트슬라이스 감축 과정은 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)에 의해 제공되는 동기신호에 의해 동기화되어 이루어지며, 이 과정에서 압축과정을 수행하여 데이터를 감축할 것인지, 컬러포맷을 변환하여 데이터를 감축할 것이지 또는 비트슬라이스 감축을 통해 데이터를 감축할 것인지 여부는 입력되는 영상의 데이터 크기와 상기 IP스위칭/라우팅 모듈(120)의 스위칭/라우팅 허용용량을 고려하여 상기 제어모듈(140)의 데이터 감축/복원 제어부(142)에서 결정하고, 이에 따라 처리된다. 또한 상기 압축과정, 컬러포맷 변환과정, 비트슬라이스 감축 과정은 Y성분과 C성분에 대해서 각각 다르게 적용되는 것이 바람직하다.The Y component and the C component separated in step S120 are subjected to compression through 1-D DCT, quantization, RLC, VLC or the like, or a color format in which Y: Cb: Cr is 4: 2: 2: 0, or by cutting the LSB portion of the C component by 1 to 2 bits, the data of the high capacity image is reduced to a relatively small amount of image data (S130). The compression process, the color format conversion process, and the bit slice reduction process are synchronized by a synchronization signal provided by the synchronization unit 141 of the control module 140. In this process, a compression process is performed to reduce data Whether or not to reduce the data by converting the color format or reducing the data through the bit slice reduction is determined by considering the data size of the input image and the switching / routing allowable capacity of the IP switching / routing module 120 Is determined by the data reduction / restoration control unit 142 of the control module 140, and is processed accordingly. The compression process, the color format conversion process, and the bit slice reduction process are preferably applied to the Y component and the C component, respectively.

상기 대역폭감축 모듈(110)의 IP 변환부(113)는 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스로 분리된 데이터를 감축하고 상기 감축된 데이터를 각각 IP패킷으로 변환한다. IP패킷으로 변환된 이후 각각 IP패킷별로 스위칭되거나 라우팅되었다가 다시 상기 감축된 데이터로부터 데이터를 복원하고 상기 복원된 데이터에서 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스의 영상신호를 추출되고, 상기 추출한 Y, Cb, Cr 성분으로 SDI 영상신호를 결합하여 출력한다. 이때 상기 제어모듈(140)로부터 입력되는 동기제어신호에 따라 SDI 영상신호가 결합되고 출력된다. 또한 상기 변환과정에서 IP패킷에 영상을 제공하는 영상 소스장치(200)와 영상의 목적지인 영상 출력장치(300)에 대한 고유정보를 IP패킷에 추가하여 전송하는 것이 가능하다(S140).The IP conversion unit 113 of the bandwidth reduction module 110 reduces data separated into Y, Cb, Cr, or bit slices, and converts the reduced data into IP packets. Cb, Cr, or bit slice from the restored data, and extracts the Y, Cb, and Cr slice image signals from the restored data. , And combines and outputs the SDI video signal with the Cr component. At this time, an SDI video signal is combined and output according to a synchronization control signal input from the control module 140. In addition, it is possible to add unique information about the video source device 200 that provides video to the IP packet and the video output device 300 that is the destination of the video to the IP packet in the conversion process (S140).

다음으로 상기 대역폭감축 모듈(110)에 의해 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스 성분으로 분리되고 데이터가 감축되어 IP패킷으로 변환된 데이터는 IP스위칭/라우팅 모듈(120)에 의해 각각 IP패킷별로 스위칭 또는 라우팅된다(S150). 각각의 IP패킷을 그리드 개념의 협대역 스위치 또는 라우터를 통해서 스위칭 또는 라우팅을 수행한다.Next, data separated into Y, Cb, Cr, or bit slice components by the bandwidth reduction module 110 and reduced in data and converted into IP packets is subjected to switching or IP packet switching by IP switching / routing module 120 (S150). Each IP packet is switched or routed through a narrow-band switch or router of the grid concept.

이후 상기 대역폭복원 모듈(130)의 감축데이터 추출부(131)는 상기 IP스위칭/라우팅 모듈(120)에 의해 스위칭 또는 라우팅된 IP패킷으로부터 감축된 영상 데이터를 추출한다(S160).The reduction data extracting unit 131 of the bandwidth restoring module 130 extracts the reduced image data from the IP packet switched or routed by the IP switching / routing module 120 at step S160.

상기 감축데이터 추출부(131)에 의해 추출된 각 감축된 영상 데이터로부터 영상 데이터 복원 수행한다(S170). 여기서 상기 제어모듈(140)로부터 입력되는 동기신호와 제어신호에 의해 압축된 데이터는 IDCT, 역양자화, RLD, VLD 또는 이들의 조합을 통해서 복원된다(S170). 또한 컬러포맷이 변환된 경우에는 원래의 컬러포맷으로 복원되고, 비트슬라이스가 삭제된 영상 데이터는 이를 채워 넣는 방식으로 복원하게 된다.The image data is restored from the reduced image data extracted by the reduction data extracting unit 131 (S170). Here, the synchronization signal input from the control module 140 and the data compressed by the control signal are restored through IDCT, dequantization, RLD, VLD, or a combination thereof (S170). In addition, when the color format is converted, the original color format is restored, and the image data in which the bit slice is deleted is restored by filling it in.

각각의 분리된 IP패킷별로 스위칭 또는 라우팅되지만 하나의 출력 포트를 통해 영상신호가 출력되어야 하기 때문에 상기 IP패킷의 목적지에 따라 해당하는 SDI 영상신호를 결합하여 출력하여야 한다.It is necessary to output and output the corresponding SDI video signal according to the destination of the IP packet since the video signal should be outputted through one output port though it is switched or routed according to each separated IP packet.

상기 SDI신호 결합부(133)는 상기 데이터 복원부(132)에 의해 복원된 각각의 Y, Cb, Cr 또는 비트슬라이스의 영상신호 성분을 상기 제어모듈(140)의 동기화부(141)로부터 입력되는 동기신호에 따라 하나의 SDI 영상신호 포맷으로 결합하여, 영상 출력장치(300)의 SDI포트를 통해 출력하게 된다(S180).The SDI signal combining unit 133 receives the Y, Cb, Cr, or bit slice image signal components reconstructed by the data reconstructing unit 132 from the synchronization unit 141 of the control module 140 And combines them into one SDI video signal format according to the synchronization signal, and outputs the combined signal through the SDI port of the video output device 300 (S180).

이상에서 본 발명의 일 실시예에 따른 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 IP 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법에 관해서 상세히 설명하였다.The IP switching / routing apparatus and method thereof according to the embodiment of the present invention has been described in detail.

앞서 살펴본 바와 같이 본 발명은 SDI 포맷의 영상신호의 대역폭 감축을 통한 그리드에 기반한 IP 스위칭/라우팅 장치 및 그 방법에 관한 것으로, SDI를 통해 입력되는 YCbCr 형식의 컬러포맷으로 구성된 영상신호를 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분으로 분리하고, 분리된 각 성분들의 대역폭을 감축하여 각각 IP패킷으로 변환한 후 복수의 협대역 스위치나 라우터로 스위칭이나 라우팅을 수행하고, 스위칭이나 라우팅된 IP패킷에서 상기 감축된 데이터를 복원한 다음 Y성분과 C성분 또는 복수의 비트슬라이스 성분을 추출하여 다시 SDI 포맷의 영상신호로 결합하여 출력함으로써, 범용적인 저용량의 IP 스위처나 라우터로도 대역폭이 넓은 고용량의 UHD 영상을 스위칭 또는 라우팅할 수 있어 초고화질 UHD 영상처리 및 제공 시스템에 대한 인프라 구축비용을 현저히 절감할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention relates to a grid-based IP switching / routing apparatus and a method thereof for reducing a bandwidth of an SDI format video signal, and more particularly, C component or a plurality of bit slice components, reducing the bandwidth of each of the separated components, converting them into IP packets, switching / routing them to a plurality of narrow band switches or routers, The reduced data is restored, and then the Y component, the C component, or the plurality of bit slice components are extracted, and combined with the video signal of the SDI format, and then outputted. Thus, a high capacity UHD It is possible to switch or route the image so that the infrastructure for ultra-high-quality UHD image processing and provisioning system There is an effect that can significantly reduce costs.

또한 본 발명에 따르면 광대역 초고화질(UHD) 비디오 서비스를 제공함에 있어서, 낮은 대역폭의 처리용량을 가진 네트워크 인프라를 통해서도 광대역의 서비스를 제공할 수 있기 때문에 기존에 구축된 네트워크 인프라에 대한 사용 효율을 극대화할 수 있는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, in providing a broadband ultra high definition (UHD) video service, it is possible to provide a broadband service even through a network infrastructure having a low bandwidth processing capacity, thereby maximizing the utilization efficiency of the existing network infrastructure There is an effect that can be done.

따라서 본 발명은 복수의 협대역 IP 스위치나 라우터로 광대역의 스위칭이나 라우팅을 수행할 수 있으므로, 그리드 기반의 네트워킹 개념을 통한 IP 스위칭/라우팅을 수행하여 기존의 인프라를 활용할 수 있는 장점이 있다.Therefore, since the present invention can perform switching or routing of a wide band using a plurality of narrowband IP switches or routers, it is possible to utilize the existing infrastructure by performing IP switching / routing through the grid-based networking concept.

이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, I will understand the point. Accordingly, the technical scope of the present invention should be determined by the following claims.

100 : 스위칭/라우팅 장치 110 : 대역폭감축 모듈
111 : SDI신호 분리부 112 : 데이터 감축부
113 : IP 변환부 120 : IP 스위칭/라우팅 모듈
130 : 대역폭복원 모듈/단말 어댑터 131 : 감축데이터 추출부
132 : 데이터 복원부 133 : SDI신호 결합부
140 : 제어모듈 141 : 동기화부
142 : 데이터 감축/복원 제어부 200 : 영상 소스장치
300 : 영상 출력장치100: Switching / routing device 110: Bandwidth reduction module
111: SDI signal separation unit 112: Data reduction unit
113: IP conversion unit 120: IP switching / routing module
130: bandwidth restoration module / terminal adapter 131: reduction data extraction unit
132: data restoring unit 133: SDI signal combining unit
140: Control module 141:
142: data reduction / restoration control unit 200: video source device
300: Video output device

Claims (16)

SDI 포맷의 영상신호로부터 Y성분과 C성분, 비트슬라이스 성분 또는 이들의 조합에 따라 영상신호 성분을 분리하고, 상기 분리된 각 성분들 중 적어도 하나 이상을 1차원 압축하거나, 상기 분리된 C성분에 대해서 컬러포맷을 변환하거나, 상기 비트슬라이스 성분에 대해서 일부 비트슬라이스를 감축하거나 또는 이들의 조합을 수행하여 영상 데이터를 감축하고, 상기 감축한 영상 데이터의 각 성분에 대해서 각각을 패킷으로 변환하는 대역폭감축 모듈; 및
상기 변환한 각각의 패킷을 스위칭하거나 라우팅하는 스위칭/라우팅 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.Separates an image signal component according to a Y component, a C component, a bit slice component, or a combination thereof from an image signal in SDI format, compresses at least one of the separated components one-dimensionally, A bit slice component, a bit slice component, or a combination thereof to reduce image data, and to convert each component of the reduced image data into a packet, module; And
And a switching / routing module for switching or routing each of the converted packets. The switching / routing device according to claim 1, 청구항 1에 있어서,
상기 스위칭/라우팅 장치는,
상기 스위칭하거나 라우팅한 패킷으로부터 상기 감축된 데이터를 추출하고, 상기 감축된 데이터를 복원하여 복수의 영상신호 성분을 추출하며, 상기 복수의 영상 성분을 SDI 포맷의 영상신호로 결합하는 대역폭복원 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.The method according to claim 1,
The switching / routing apparatus includes:
A bandwidth restoration module for extracting the reduced data from the switched or routed packet, restoring the reduced data to extract a plurality of video signal components, and combining the plurality of video components into an SDI format video signal; Wherein the bandwidth of the SDI format video signal is reduced. 청구항 2에 있어서,
상기 스위칭/라우팅 장치는,
상기 대역폭감축 모듈, 상기 스위칭/라우팅 모듈 및 상기 대역폭복원 모듈 간의 대역폭 감축, 패킷 처리 및 대역폭 복원을 위한 동기신호 및 제어신호를 생성하는 제어모듈;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.The method of claim 2,
The switching / routing apparatus includes:
Further comprising a control module for generating a synchronization signal and a control signal for bandwidth reduction, packet processing, and bandwidth restoration between the bandwidth reduction module, the switching / routing module, and the bandwidth restoration module. Switching / routing device through bandwidth reduction. 청구항 2에 있어서,
상기 결합은,
Y성분과 C성분, 비트슬라이스 성분 또는 이들의 조합에 의한 성분을 상기 SDI 포맷의 영상신호로 결합하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.The method of claim 2,
The bond
And combining a Y component, a C component, a bit slice component, or a combination thereof into a video signal of the SDI format. 청구항 2에 있어서,
상기 데이터를 복원하는 것은,
상기 1차원 압축을 통한 데이터의 압축으로부터 복원하거나, 변환된 컬러포맷의 복원, 일부 감축된 비트슬라이스의 복원, 또는 이들의 조합을 통해서 수행하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.The method of claim 2,
Restoring the data may include:
And performing a restoration of the converted color format, restoration of a partially reduced bit slice, or a combination of the restored color format, the switching through the bandwidth reduction of the SDI format video signal / Routing device. 청구항 5에 있어서,
상기 압축은,
1-D DCT, 1-D DWT, 양자화, 스캔, RLC, VLC 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 데이터를 압축하는 것이며,
상기 압축으로부터 복원은,
1-D IDCT, 1-D IDWT, 역양자화, 역스캔, RLD, VLD 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 상기 압축에 대한 역과정을 수행하여 상기 압축된 데이터를 복원하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.The method of claim 5,
Preferably,
1-D DCT, 1-D DWT, quantization, scan, RLC, VLC, or a combination thereof,
The decompression from the compression may be performed by,
Wherein the compressed data is restored by performing an inverse process on the compression through at least one of 1-D IDCT, 1-D IDWT, inverse quantization, inverse scan, RLD, VLD or a combination thereof. Switching / routing device through bandwidth reduction of format video signal. 청구항 1에 있어서,
상기 데이터를 감축하는 것은,
2차원 압축을 포함하며, 상기 2차원 압축에서의 블록크기는 횡축사이즈가 종축사이즈에 비해서 더 큰 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.The method according to claim 1,
To reduce the data,
Dimensional compression, wherein the block size in the two-dimensional compression is larger in the horizontal axis size than in the vertical axis size. 청구항 1에 있어서,
상기 스위칭/라우팅 모듈은,
복수의 패킷을 네트워크상에서 적어도 하나 이상의 스위치나 라우터를 통해서 분산 처리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 장치.The method according to claim 1,
The switching / routing module includes:
Wherein the plurality of packets are distributed on the network through at least one switch or router. SDI 포맷의 영상신호로부터 Y성분과 C성분, 비트슬라이스 성분 또는 이들의 조합에 따라 영상신호 성분을 분리하고, 상기 분리된 각 성분들 중 적어도 하나 이상을 1차원 압축하거나, 상기 분리된 C성분에 대해서 컬러포맷을 변환하거나, 상기 비트슬라이스 성분에 대해서 일부 비트슬라이스를 감축하거나 또는 이들의 조합을 수행하여 영상 데이터를 감축하고, 상기 감축한 영상 데이터의 각 성분에 대해서 각각을 패킷으로 변환하는 대역폭감축 단계; 및
상기 변환한 각각의 패킷을 스위칭하거나 라우팅하는 스위칭/라우팅 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.Separates an image signal component according to a Y component, a C component, a bit slice component, or a combination thereof from an image signal in SDI format, compresses at least one of the separated components one-dimensionally, A bit slice component, a bit slice component, or a combination thereof to reduce image data, and to convert each component of the reduced image data into a packet, step; And
And a switching / routing step of switching or routing each of the converted packets. The method of switching / routing through bandwidth reduction of an SDI format video signal. 청구항 9에 있어서,
상기 스위칭/라우팅 방법은,
상기 스위칭하거나 라우팅한 패킷으로부터 상기 감축된 데이터를 추출하고, 상기 감축된 데이터를 복원하여 복수의 영상신호 성분을 추출하며, 상기 복수의 영상 성분을 SDI 포맷의 영상신호로 결합하는 대역폭복원 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.The method of claim 9,
The switching / routing method includes:
A bandwidth restoring step of extracting the reduced data from the switched or routed packets, restoring the reduced data to extract a plurality of video signal components, and combining the plurality of video components into an SDI format video signal; Wherein the SDI format video signal is a video signal. 청구항 10에 있어서,
상기 스위칭/라우팅 방법은,
상기 대역폭감축 단계, 상기 스위칭/라우팅 단계 및 상기 대역폭복원 단계 간의 대역폭 감축, 패킷 처리 및 대역폭 복원을 위한 동기신호 및 제어신호를 생성하는 제어 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.The method of claim 10,
The switching / routing method includes:
Further comprising a control step of generating a synchronization signal and a control signal for bandwidth reduction, packet processing, and bandwidth restoration between the bandwidth reduction step, the switching / routing step, and the bandwidth restoring step. Switching / routing method through bandwidth reduction. 청구항 10에 있어서,
상기 결합은,
Y성분과 C성분, 비트슬라이스 성분 또는 이들의 조합에 의한 성분을 상기 SDI 포맷의 영상신호로 결합하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.The method of claim 10,
The bond
And combining the Y component, the C component, the bit slice component, or a combination thereof into the video signal of the SDI format. 청구항 10에 있어서,
상기 데이터를 복원하는 것은,
상기 1차원 압축을 통한 데이터의 압축으로부터 복원하거나, 변환된 컬러포맷의 복원, 일부 감축된 비트슬라이스의 복원, 또는 이들의 조합을 통해서 수행하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.The method of claim 10,
Restoring the data may include:
And performing a restoration of the converted color format, restoration of a partially reduced bit slice, or a combination of the restored color format, the switching through the bandwidth reduction of the SDI format video signal / Routing method. 청구항 13에 있어서,
상기 압축은,
1-D DCT, 1-D DWT, 양자화, 스캔, RLC, VLC 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 데이터를 압축하는 것이며,
상기 압축으로부터 복원은,
1-D IDCT, 1-D IDWT, 역양자화, 역스캔, RLD, VLD 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 상기 압축에 대한 역과정을 수행하여 상기 압축된 데이터를 복원하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.14. The method of claim 13,
Preferably,
1-D DCT, 1-D DWT, quantization, scan, RLC, VLC, or a combination thereof,
The decompression from the compression may be performed by,
Wherein the compressed data is restored by performing an inverse process on the compression through at least one of 1-D IDCT, 1-D IDWT, inverse quantization, inverse scan, RLD, VLD or a combination thereof. A switching / routing method through bandwidth reduction of a formatted video signal. 청구항 9에 있어서,
상기 스위칭/라우팅 단계는,
복수의 패킷을 네트워크상에서 적어도 하나 이상의 스위치나 라우터를 통해서 분산 처리하는 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.The method of claim 9,
Wherein the switching /
A method for switching / routing through bandwidth reduction of an SDI format video signal, comprising: distributing a plurality of packets over a network through at least one switch or router. 청구항 9에 있어서,
상기 데이터를 감축하는 것은,
2차원 압축을 포함하며, 상기 2차원 압축에서의 블록크기는 횡축사이즈가 종축사이즈에 비해서 더 큰 것을 특징으로 하는 SDI 포맷 영상신호의 대역폭 감축을 통한 스위칭/라우팅 방법.The method of claim 9,
To reduce the data,
Dimensional compression, wherein the block size in the two-dimensional compression is larger in transverse axis size than in the vertical axis size.
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