KR102064792B1 - Http 기반의 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 네트워크 대역폭에 적응적인 자동 콘텐츠를 생성하기 위한 방법에 대한 것이다. 실시예에 있어서, 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 .채널의 대역폭 정보를 측정하는 단계; 상기 수신 단말로 전송되는 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계; 상기 생성된 타깃 콘텐츠를 상기 수신 단말로 전송하는 단계; 및 상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하는 단계를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 자동 콘텐츠 생성 방법이 제공될 수 있다.

Description

HTTP 기반의 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR GENERATING BANDWIDTH ADAPTIVE SEGMENT FILE FOR HTTP BASED MULTIMEDIA STREAMING SERVICE}
본 발명의 실시예는 네트워크 대역폭에 적응적인 콘텐츠를 생성하여 수신 단말로 전송하기 위한 방법 및 그 시스템에 대한 것이다.
HTTP를 통한 동적 적응적 스트리밍(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP; DASH) 기술은 동일한 콘텐츠에 대해 미리 다양한 비트율로 인코딩해 둔 여러 개의 콘텐츠 파일 셋(set)을 미리 준비해 두고, 스트리밍 서비스 시 측정한 네트워크 대역폭에 따라 해당하는 비트율의 콘텐츠 파일을 보내는 형태로 전송 채널의 상태에 따라 적응적인 스트리밍을 수행하는 HTTP 프로토콜과 웹 서버 기반의 스트리밍 방식이다.
이러한 DASH 기술을 적용함에 있어서, 미리 파일로 만들어져 있지 않고 실시간으로 생성되는 콘텐츠에 대해서는 네트워크 대역폭에 대응하는 적절한 비트율 범위 내에서 서로 다른 비트율을 가진 여러 개의 콘텐츠 파일을 마련해야 한다.
또한, 미리 다양한 비트율로 콘텐츠 파일을 만들어 둔(인코딩 해 둔) 경우 역시, 미리 준비한 콘텐츠 파일들의 비트율의 범위가 실제 전송채널의 전송 대역폭 범위와 맞지 않는 경우 대역폭에 적응적인 콘텐츠 전송을 수행하기 어려울 수 있다.
예를 들어 동일한 내용의 콘텐츠에 대해 다음과 같이 다섯 개의 비트율의 콘텐츠 파일 셋이 마련되어 있다고 가정하면,
파일1: 500kbps, 파일2: 800kbps, 파일3: 1.5Mbps, 파일4: 2Mbps, 파일5: 5Mbps
이 경우 실제 스트리밍을 수행할 때 전송채널의 대역폭을 측정하여 본 결과 대역폭의 변동폭이 100kbps~300kbps 의 범주에 있다면, 상기 콘텐츠 파일 셋은 네트워크 대역폭에 적응적인 콘텐츠 전송을 수행하기 어렵고, 500kbps 파일을 보내면서 대역폭이 모자랄 때 마다 지연(delay)이 발생할 수 있다. 전송 채널 대역폭의 변동폭이 5Mbps 보다 높은 대역에서 일어나는 경우, 역시 동일한 이유로 대역폭에 적응적인 콘텐츠 전송을 수행하기 어렵게 된다.
또한 대역폭의 변동 범위가 좁은 경우, 대역폭에 적응적인 콘텐츠 전송을 수행할 수 없게 된다. 예를 들어, 대역폭의 변동폭이 900kbps ~ 1.2Mbps 사이에서 변동되는 경우 상기 비트율로 인코딩된 파일에서는 800kbps로 부호화된 파일을 서비스 할 수밖에 없으며 이 경우 역시 대역폭에 적응적인 콘텐츠 전송이 어렵다.
이를 해결하기 위한 가장 이상적인 방법은, 발생할 수 있는 모든 대역폭 변동에 대해 적절한 비트율을 가진 콘텐츠 파일을 미리 준비하여 두는 것이지만, 이는 웹 서버(또는 파일 서버)의 용량의 한계 등으로 현실적이지 못한 해결 방안이다.
본 발명의 실시예는 HTTP 기반의 적응적인 멀티미디어 스트리밍 서비스 (DASH, Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)를 할 때, 이를 단말로 전송하는 매개 네트워크 채널의 대역폭이 시변(time-varying)하는 경우, 여기에 최적인 콘텐츠를 자동으로 생성하여, 네트워크 상황에 통계적으로 가장 최적인 콘텐츠를 제공하기 위한 것이다.
따라서, 측정된 네트워크 대역폭에 따라 가장 적절한 비트율을 동적으로 선택함으로써 실시간 중계방송 콘텐츠나, 기존의 단일 비트율 콘텐츠 어느 쪽에서도 최적의 비트율로 인코딩된 콘텐츠 셋(Set)을 마련할 수 있도록 하여, 네트워크의 대역폭의 실시간 변동에 적응할 수 있으며, 또한 이를 통해 최적의 콘텐츠 스트리밍을 수행할 수 있도록 한다.
실시예에 있어서, 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 .채널의 대역폭 정보를 측정하는 단계; 상기 수신 단말로 전송되는 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계; 상기 생성된 타깃 콘텐츠를 상기 수신 단말로 전송하는 단계; 및 상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하는 단계를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법이 제공될 수 있다.
일측에 있어서, 상기 DASH MPD 파일을 상기 콘텐츠 서버와 접속된 하나 이상의 수신 단말로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계는, 상기 전송 채널의 상기 대역폭 정보에 따라 상기 타깃 콘텐츠를 생성할 전송 비트율의 증가분(Increment)을 결정하는 단계; 및 상기 증가분에 따라 서로 다른 전송 비트율을 갖는 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 증가분을 결정하는 단계는, 상기 타깃 콘텐츠 간의 화질 차이가 일정하게 유지되도록 상기 증가분을 자동적으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하는 단계는, 상기 전송 채널의 상기 전송 비트율의 증가분이 미리 정해진 기준보다 큰 경우, 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 일정 기준 이상으로 결정하고, 상기 전송 채널의 상기 전송 비트율의 증가분이 미리 정해진 기준보다 작은 경우, 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 일정 기준 이하로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 전송 채널의 대역폭을 측정하는 단계는, 상기 전송 채널의 평균 대역폭 및 상기 대역폭의 분산 값을 일정 시간 단위로 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계는, 상기 전송 채널 내에 일정 수 이상의 상기 대역폭 정보를 획득하기 위한 대역폭 정보 측정지점을 가지는 동일정책구간(CPR) 단위로 동일한 전송 비트율을 유지하는 상기 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 있어서, 상기 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 상기 전송 비트율로 변환하여 상기 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계는, 상기 전송 채널에 대해서 일정 수 이상의 대역폭 측정지점으로 나누는 동일정책구간을 기준으로 각 대역폭 측정지점에서 실시간 대역폭 정보를 측정하는 단계; 상기 동일정책구간 내에서 생성되는 상기 타깃 콘텐츠에 대한 화질 값을 계산하는 단계; 상기 동일정책구간이 바뀔 때, 상기 측정된 타깃 콘텐츠의 화질 값을 이용하여 율-왜곡을 측정하는 단계; 상기 동일정책구간에서 측정한 대역폭 정보의 평균 및 분산을 계산하는 단계; 상기 계산된 평균과 분산을 이용하여 상기 동일정책구간의 동적 대역폭 범위를 계산하는 단계; 상기 동일정책구간에 사용될 상기 타깃 콘텐츠의 개수와 상기 타깃 콘텐츠 각각의 비트율을 계산하는 단계; 및 상기 타깃 콘텐츠 각각의 비트율에 따라 상기 타깃 콘텐츠를 인코딩하여 HTTP 스트리밍 서비스를 수행하는 단계를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법이 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예를 통해서, HTTP 기반의 적응적인 멀티미디어 스트리밍 서비스 (DASH, Dynamic Adaptive Streaming over HTTP)를 할 때, 이를 단말로 전송하는 네트워크의 대역폭이 시변(time-varying)하는 경우, 여기에 최적인 콘텐츠를 자동으로 생성하여 네트워크 상황에 통계적으로 가장 최적인 콘텐츠를 수신 단말로 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 네트워크의 대역폭의 변동 특성이 다른 경우를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 대역폭 측정방법을 실제 스트리밍에서 적용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 네트워크 대역폭 적응적 자동 콘텐츠 생성 방법 및 그 시스템에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명할 수 있다.
본 발명에서는 측정된 대역폭에 따라 가장 적절한 비트율을 동적으로 선택함으로써, 실시간 중계방송 콘텐츠나, 기존의 단일 비트율로 인코딩된 콘텐츠에 대해서도 최적의 비트율을 갖는 콘텐츠 셋(Set)을 마련할 수 있도록 하여 네트워크의 대역폭의 변동에 적응할 수 있으며, 또한 이를 통해 최적의 콘텐츠를 수신 단말로 스트리밍할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 네트워크 대역폭 적응적 자동 콘텐츠 생성 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 실시예에 따른 방법은, 콘텐츠 서버와 수신 단말 간 통신을 위해서 콘텐츠 서버 내에서 수행될 수 있다.
단계(110)에서, 콘텐츠 서버는 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 채널에 대한 대역폭 정보를 측정할 수 있다. 전송 채널의 대역폭(bandwidth) 정보는 대역폭 크기를 측정하여 일정 시간 단위로 대역폭의 변동 특성을 측정할 수 있도록 한다. 실시예에서, 일정 시간 단위로 대역폭 정보를 측정하고, 이를 통해 전송 채널의 평균 대역폭 및 분산 값 등을 계산할 수 있다.
실시예에서, 대역폭 정보를 측정하는 대역폭 정보 측정지점 사이의 동일정책구간(CPR) 단위로 대역폭 정보를 측정하며, 대역폭의 범위를 측정하기 위한 수학식은 아래와 같이 정의할 수 있다.
Figure 112013115288902-pat00001
여기서,
Figure 112013115288902-pat00002
및
Figure 112013115288902-pat00003
는 j번째 전송되는 동일정책구간에 대한 대역폭의 최소 및 최대 주파수 값이고,
Figure 112013115288902-pat00004
는 j번째 전송되는 동일정책구간에 대한 대역폭의 평균 값이며, A는 미리 정해지는 상수이고,
Figure 112013115288902-pat00005
는 j-1번째 전송되는 동일정책구간에 대한 대역폭의 분산을 의미한다.
Figure 112013115288902-pat00006
및
Figure 112013115288902-pat00007
사이의 구간을 대역폭의 범위로 구할 수 있다. 이중 평균과 분산을 구하는 방법에 대해서는 이후 자세히 설명하도록 한다.
단계(120)에서, 콘텐츠 서버는 수신 단말로 전송하기 위한 소스 콘텐츠를 단계(110)을 통해 구한 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성할 수 있다.
동일정책구간마다 구하는 대역폭 정보의 변동 특성에 따라 실시간으로 대역폭 범위를 커버하기 위한 타깃 콘텐츠를 준비하기 위해서는 대역폭의 변동폭이 더 큰 경우에 대해서 더 다양한 비트율의 타깃 콘텐츠가 필요하다. 실시예에 있어서, 대역폭 정보에 따른 타깃 콘텐츠의 전송 비트율은 미리 정해질 수 있다. 따라서, 같은 평균값을 가지더라도 더 큰 분산 값을 가지는 대역폭 범위에 대해서는 더 많은 수의 타깃 콘텐츠가 필요하다.
전송 채널의 대역폭 정보에 따라 타깃 콘텐츠를 생성할 전송 비트율의 증가분(Increment)을 결정하는 경우, 증가분에 따라 서로 다른 전송 비트율을 갖는 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하는데, 이때 대역폭 측정지점에서 타깃 콘텐츠 간의 화질 차이가 일정하게 유지되도록 증가분이 자동적으로 결정될 수 있다.
실시예에서, 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하는 경우, 전송 채널의 전송 비트율의 증가분이 미리 정해진 기준보다 큰 경우, 타깃 콘텐츠의 개수를 일정 기준 이상으로 결정하고, 그 반대로 전송 채널의 전송 비트율의 증가분이 미리 정해진 기준보다 작은 경우, 타깃 콘텐츠의 개수를 일정 기준 이하로 결정할 수 있다.
이하에서는, 대역폭 정보를 측정하고, 이에 따라 타깃 콘텐츠를 생성하는 방법에 대해서 더욱 자세히 설명하도록 한다.
앞서 설명한 바와 같이, 전송 채널에 대해서 일정 수 이상의 대역폭 측정지점으로 나누는 동일정책구간을 기준으로 각 대역폭 측정지점에서 실시간 대역폭 정보를 측정할 수 있으며, 이때 계산 방법을 이용할 수 있다.
동일정책구간 내에서 생성되는 타깃 콘텐츠에 대한 화질 값을 계산할 수 있다. 타깃 콘텐츠가 전송되는 비트율이 바뀌더라도 타깃 콘텐츠의 화질 값은 변하지 않고 유지되어야 동일정책구간이 바뀌더라도 수신 단말에서 이질감 없이 타깃 콘텐츠를 감상할 수 있다. 타깃 콘텐츠의 화질 값 PSNR:
Figure 112013115288902-pat00008
에 대해서 계산할 수 있다.
동일정책구간이 바뀔 때마다 대역폭 측정지점에서 실시간의 대역폭 정보를 측정하고, 생성되는 타깃 콘텐츠에 대한 화질 값을 계산하는 동작을 반복적으로 수행할 수 있다.
실시예에서, 동일정책구간이 바뀔 때, 이전 동일정책구간에서 측정된 타깃 콘텐츠의 화질 값을 이용하여 율-왜곡(rate-distortion)을 측정할 수 있다. 타깃 콘텐츠의 영상에 대한 율-왜곡 측정은 하기 수학식을 이용할 수 있다.
Figure 112013115288902-pat00009
여기서, D는 상기 타깃 콘텐츠에 대한 화질 값이며, R(D)는 화질 값 D에 해당하는 대역폭이고, α 및 β를 추정할 수 있다. 상기와 같이 1차원 그래프 추정을 통해 율-왜곡을 측정할 수 있다.
동일정책구간이 바뀌기 이전의 동일정책구간에서 측정한 대역폭 정보의 평균 및 분산을 계산할 수 있다. 이때, 하기의 수학식을 이용할 수 있다.
Figure 112013115288902-pat00010
수학식 3에 의하면,
Figure 112013115288902-pat00011
및
Figure 112013115288902-pat00012
는 j번째 동일정책구간의 평균이고, m은 j번째 동일정책구간 내의 전체 대역폭 측정지점의 수이며,
Figure 112013115288902-pat00013
은 j번째 동일정책구간에서 n번째로 측정된 상기 전송 채널의 대역폭을 의미할 수 있다.
계산된 평균과 분산을 이용하여 동일정책구간의 동적 대역폭 범위를 계산할 수 있다. 이때, 수학식 1을 이용할 수 있다. 실시예에서, 동적 대역폭의 범위는
Figure 112013115288902-pat00014
및
Figure 112013115288902-pat00015
사이에 대한 것이며, 대역폭의 평균 값으로부터 위 아래로 대역폭 분산 값의 일정 범위로 상수 A에 의해서 결정될 수 있다.
대역폭의 범위가 결정되면, 동일정책구간에 사용될, 수신 단말로 전송되기 위한, 타깃 콘텐츠의 개수와 타깃 콘텐츠 각각의 비트율을 계산할 수 있다.
Figure 112013115288902-pat00016
수학식 4에서
Figure 112013115288902-pat00017
는 미리 설정된 타깃 콘텐츠 간의 왜곡 범위이고,
Figure 112013115288902-pat00018
및
Figure 112013115288902-pat00019
는 j번째 전송되는 동일정책구간에 대한 대역폭의 최소 및 최대 주파수 값이며,
Figure 112013115288902-pat00020
는 j-1번째 동일정책구간의 평균이고, α는 율-왜곡을 측정하는 단계를 통해 구한 상수 값을 의미하며, 수학식 4를 통해 타깃 콘텐츠의 개수
Figure 112013115288902-pat00021
와 p번째 타깃 콘텐츠의 비트율
Figure 112013115288902-pat00022
을 구할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 단계(110) 및 단계(120)을 거쳐 생성된 타깃 콘텐츠는 단계(130)에서 콘텐츠 서버에 의해서 수신 단말로 송신될 수 있다. 실시예에서, 계산된 타깃 콘텐츠의 수와 각 타깃 콘텐츠 별 비트율에 따라 동일정책구간 내에서 적응적인 HTTP 스트리밍 서비스를 제공할 수 있다. 이때, 타깃 콘텐츠 각각의 비트율에 따라 타깃 콘텐츠를 인코딩하여 HTTP 스트리밍 서비스를 수행할 수 있다.
단계(140)에서, 콘텐츠 서버는 생성된 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH MPD(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP Media Presentation Description) 파일에 기록할 수 있다. DASH MPD 파일은 콘텐츠 서버가, 콘텐츠 서버와 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하고, 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하며, 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 기록한 것이다.
실시예에서, 이렇게 생성된 MPD 파일과 미리 만들어진 다양한 비트율의 콘텐츠 파일은 콘텐츠 서버에 저장되며, 수신 단말에서는 MPD 파일을 수신하여 자체적으로 전송 채널의 대역폭을 측정한 후 MPD 파일에 기술된 다양한 종류의 후보 타깃 콘텐츠 중 전송 채널의 대역폭과 가장 맞는 적절한 타깃 콘텐츠를 다운로드 받는 방식으로 대역폭 적응적 콘텐츠 스트리밍을 수행할 수도 있다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 네트워크의 대역폭의 변동 특성이 다른 경우를 도시한 도면이다.
도 2와 도 3의 대역폭 변동 특성을 살펴보면, 평균 대역폭은 양쪽이 동일하나 시간에 따른 대역폭의 변동폭이 다름을 볼 수 있다. 실시예에서, 대역폭의 변동폭은 도 2의 경우 도 3에 비해서 훨씬 크게 나타나며, 이에 따라 대역폭의 평균을 중심으로 분산의 A배만큼의 대역폭 범위를 커버할 수 있는 타깃 콘텐츠가 필요하게 된다.
분산이 큰 대역폭 범위를 커버할 수 있는 타깃 콘텐츠를 생성할 경우, 도 2에서와 같이 대역폭의 변동폭이 큰 경우에 대해서는 도 3의 경우보다 상대적으로 더 많은 타깃 콘텐츠를 다양한 비트율로 준비할 필요가 있다.
실시예에서, 도 2는 동일정책구간 내에 7개의 타깃 콘텐츠로 구성되어 있는 예제이며, 도 3은 3개의 타깃 콘텐츠로 구성되어 있는 예제이다. 따라서, 도 2의 경우가 도 3보다 훨씬 많은 수의 타깃 콘텐츠가 마련되어야 하며, 훨씬 넓은 범위로 대역폭이 변하더라도 실시간 대역폭에 최적인 타깃 콘텐츠로 스트리밍 서비스를 제공할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 대역폭 측정방법을 실제 스트리밍에서 적용하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 본 발명의 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법을 적용하기 위한 시간 단위의 진행 도표를 도시하고 있다.
도 4에서의 스트리밍 시구간은 가장 큰 단위인 CPR(Constant Policy Region, 동일정책구간)들로 나뉘어 질 수 있다. 동일정책구간은 동일한 서비스 정책(동일한 타깃 콘텐츠의 세트)이 유지되는 구간을 의미한다. 본 발명에서 제안하는 알고리즘은 동일정책구간 단위로 새로운 타깃 콘텐츠 셋을 계산하여 생성하며, 동일한 동일정책구간 내에서는 동일정책구간이 시작하는 지점에서 마련된 타깃 콘텐츠 셋을 이용하여 실시간으로 변동되는 대역폭에 적응적인 DASH 스트리밍을 수행할 수 있다.
동일정책구간은 다시 BEP(Bandwidth Estimation Point, 대역폭 측정지점)들로 나뉘어진다. 동일정책구간은 어느 정도 대역폭의 변동 내용이 평균값으로 수렴될 수 있는 상대적으로 긴 시간구간이며, 대역폭 측정지점은 실제로 급격하게 대역폭이 움직일 수 있는 단위 지점으로, 동일정책구간 내에서 대역폭을 측정하는 시간 지점을 나타낸다.
동일정책구간 내에는 이와는 별도로 각각의 DASH 동영상 파일의 단위인 타깃 콘텐츠가 존재한다. 표준상 타깃 콘텐츠의 길이는 임의의 길이로 자유롭게 구성할 수 있으나 일반적으로 특별한 이유가 없는 이상 콘텐츠 서버 이용의 편의를 위해 동일한 길이로 타깃 콘텐츠를 구성하는 것이 일반적이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 시스템(500)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 기존의 DASH 기반의 스트리밍 시스템에서 본 발명이 적용되는 부분을 도시한 것이다.
소스 콘텐츠 입력부(510)에서는 소스 콘텐츠를 입력 받을 수 있다. 입력 받은 소스 콘텐츠를 기반으로 타깃 콘텐츠를 생성할 수 있다.
대역폭 측정부(520)는 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정할 수 있다. 기존의 DASH 서버 측에 현재 서비스 중인 단말들에 대해 통계적으로 대역폭 정보를 측정할 수 있다.
실시예에서, 수학식 4 및 수학식 1을 이용하여 각 동일정책지점에 대해서 측정 대역폭의 평균과 분산을 구할 수 있으며, 평균과 분산을 이용하여 동적 대역폭의 범위를 구할 수 있다.
콘텐츠 생성부(530)는 측정된 대역폭 정보와 소스 콘텐츠를 이용하여 수신 단말로 전송될 타깃 콘텐츠를 생성할 수 있다. 대역폭 측정부(520)를 통해 측정된 통계적인 대역폭 정보를 이용하여 서비스 되기 위한 다양한 종류의 비트율을 가지는 콘텐츠 파일을 실시간으로 동적으로 생성할 수 있다.
이를 위해서, 콘텐츠 생성부(530)는 전송 채널 내에 일정 수 이상의 대역폭 정보를 획득하기 위한 대역폭 정보 측정지점을 가지는 동일정책구간(CPR) 단위로 동일한 전송 비트율을 유지하는 타깃 콘텐츠을 생성할 수 있다.
실시예에서, 동적으로 타깃 콘텐츠를 생성하는 경우, 서로 다른 비트율을 가진 타깃 콘텐츠 셋을 생성함에 있어 각각 비트율을 증가시켜가면서 생성되는 타깃 콘텐츠 간의 화질 차이가 일정하게 유지되도록 두 파일 사이의 비트율 증가분이 자동적으로 결정될 수 있다. 이때, 측정된 대역폭의 변동폭을 동시에 고려하여 얼마나 많은 개수의 서로 다른 비트율을 가지는 타깃 콘텐츠를 생성할지에 대해서 결정할 수 있으며, 동일정책구간마다 타깃 콘텐츠의 수는 달라질 수 있다.
또한, DASH MPD 생성부(550)는 이렇게 새로운 비트율을 가진 타깃 콘텐츠 셋을 생성할 때마다 해당하는 내용이 반영된 DASH MPD 파일을 새로이 갱신하여 수신 단말(600) 측에서 해당 정보를 이용하여 단순히 기존의 프로토콜 방식을 유지하면서도 자체적인 대역폭 적응적 콘텐츠 스트리밍을 수행할 수 있도록 할 수 있다.
이렇게 생성된 DASH MPD 파일과 미리 만들어진 다양한 비트율의 타깃 콘텐츠는 수신 단말(600)로 전달되어, 수신 단말(600)은 자체적으로 전송 채널의 대역폭을 측정한 후, DASH MPD 파일에 기술된 다양한 종류의 타깃 콘텐츠 중 전송 채널의 대역폭에 가장 적절한 콘텐츠 파일을 요청하고, 이를 콘텐츠 서버로부터 수신하는 방식의 적응적 스트리밍을 수행할 수도 있다.
콘텐츠 전송부(540)는 앞서 콘텐츠 생성부(530)에서 실시간 대역폭 정보에 따라서 생성된 타깃 콘텐츠를 수신 단말(600)로 전송하고, 더불어 DASH MPD 파일도 수신 단말(600)측에서 참조할 수 있도록 송신하는 역할을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예를 통해서, 실시간으로 측정된 대역폭에 따라 가장 적절한 비트율을 동적으로 선택하고, 최적의 비트율 개수까지 자동적으로 선정함으로써 실시간 중계방송 콘텐츠나, 기존의 단일 비트율 콘텐츠 어느 쪽에서도 최적의 비트율 콘텐츠 셋을 마련할 수 있도록 하여, 언제나 네트워크의 대역폭의 변동에 적응할 수 있으며, 또한 이를 통해 최적의 콘텐츠 스트리밍을 수행할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등한 것들에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
500: 네트워크 대역폭 적응적 자동 콘텐츠 생성 시스템
510: 소스 콘텐츠 입력부
520: 대역폭 측정부
530: 콘텐츠 생성부
540: DASH MPD 생성부
550: 콘텐츠 전송부

Claims (17)

  1. 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하는 단계;
    상기 수신 단말로 전송되는 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계;
    상기 생성된 타깃 콘텐츠를 상기 수신 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하는 단계
    를 포함하고,
    상기 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계는,
    상기 전송 채널의 상기 대역폭 정보에 따라 상기 타깃 콘텐츠를 생성할 전송 비트율의 증가분(Increment)을 결정하는 단계; 및
    상기 증가분에 따라 서로 다른 전송 비트율을 갖는 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하는 단계
    를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 DASH MPD 파일을 상기 콘텐츠 서버와 접속된 하나 이상의 수신 단말로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 증가분을 결정하는 단계는,
    상기 타깃 콘텐츠 간의 화질 차이가 일정하게 유지되도록 상기 증가분을 자동적으로 결정하는 단계
    를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하는 단계는,
    상기 전송 채널의 상기 전송 비트율의 증가분이 미리 정해진 기준보다 큰 경우, 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 일정 기준 이상으로 결정하고,
    상기 전송 채널의 상기 전송 비트율의 증가분이 미리 정해진 기준보다 작은 경우, 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 일정 기준 이하로 결정하는 단계
    를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전송 채널의 대역폭을 측정하는 단계는,
    상기 전송 채널의 평균 대역폭 및 상기 대역폭의 분산 값을 일정 시간 단위로 계산하는 단계
    를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  7. 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하는 단계;
    상기 수신 단말로 전송되는 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계;
    상기 생성된 타깃 콘텐츠를 상기 수신 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하는 단계
    를 포함하고,
    상기 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계는,
    상기 전송 채널 내에 일정 수 이상의 상기 대역폭 정보를 획득하기 위한 대역폭 정보 측정지점을 가지는 동일정책구간(CPR) 단위로 동일한 전송 비트율을 유지하는 상기 타깃 콘텐츠을 생성하는 단계
    를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하는 단계는,
    Figure 112013115288902-pat00023

    을 통해서 상기 대역폭의 범위를 측정하는 단계를 포함하고,
    Figure 112013115288902-pat00024
    및
    Figure 112013115288902-pat00025
    는 j번째 전송되는 상기 동일정책구간에 대한 상기 대역폭의 최소 및 최대 주파수 값이고,
    Figure 112013115288902-pat00026
    는 j번째 전송되는 상기 동일정책구간에 대한 상기 대역폭의 평균 값이며, 상기 A는 상수이고,
    Figure 112013115288902-pat00027
    는 j-1번째 전송되는 동일정책구간에 대한 상기 대역폭의 분산인,
    네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  9. 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하는 단계;
    상기 수신 단말로 전송되는 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계;
    상기 생성된 타깃 콘텐츠를 상기 수신 단말로 전송하는 단계; 및
    상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하는 단계
    를 포함하고,
    상기 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 상기 전송 비트율로 변환하여 상기 타깃 콘텐츠를 생성하는 단계는,
    상기 전송 채널에 대해서 일정 수 이상의 대역폭 측정지점으로 나누는 동일정책구간을 기준으로 각 대역폭 측정지점에서 실시간 대역폭 정보를 측정하는 단계;
    상기 동일정책구간 내에서 생성되는 상기 타깃 콘텐츠에 대한 화질 값을 계산하는 단계;
    상기 동일정책구간이 바뀔 때, 상기 측정된 타깃 콘텐츠의 화질 값을 이용하여 율-왜곡을 측정하는 단계;
    상기 동일정책구간에서 측정한 대역폭 정보의 평균 및 분산을 계산하는 단계;
    상기 계산된 평균과 분산을 이용하여 상기 동일정책구간의 동적 대역폭 범위를 계산하는 단계;
    상기 동일정책구간에 사용될 상기 타깃 콘텐츠의 개수와 상기 타깃 콘텐츠 각각의 비트율을 계산하는 단계; 및
    상기 타깃 콘텐츠 각각의 비트율에 따라 상기 타깃 콘텐츠를 인코딩하여 HTTP 스트리밍 서비스를 수행하는 단계
    를 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 동일정책구간이 바뀌는 지점에 대해서,
    전송 채널에 대해서 일정 수 이상의 대역폭 측정지점으로 나누는 동일정책구간을 기준으로 각 대역폭 측정지점에서 실시간 대역폭 정보를 측정하는 단계; 및
    상기 동일정책구간 내에서 생성되는 타깃 콘텐츠에 대한 화질 값을 계산하는 단계
    를 반복적으로 수행하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 율-왜곡을 측정하는 단계는,
    Figure 112013115288902-pat00028
    와 같은 1차원 그래프 추정 방법을 통해 상기 율-왜곡을 측정하는 단계를 포함하고,
    D는 상기 타깃 콘텐츠에 대한 화질 값이며, R(D)는 화질 값 D에 해당하는 대역폭이고, α 및 β를 추정하는
    네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 평균 및 분산을 계산하는 단계는,
    Figure 112013115288902-pat00029
    를 통해 상기 평균 및 분산을 계산하는 단계
    를 포함하고,
    Figure 112013115288902-pat00030
    및
    Figure 112013115288902-pat00031
    는 j번째 동일정책구간의 평균이고, m은 동일정책구간 내의 전체 대역폭 측정지점의 수이며,
    Figure 112013115288902-pat00032
    은 j번째 동일정책구간에서 n번째로 측정된 상기 전송 채널의 대역폭인
    네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 타깃 콘텐츠의 개수와 상기 타깃 콘텐츠 각각의 비트율을 계산하는 단계는,
    Figure 112013115288902-pat00033
    을 통해 상기 타깃 콘텐츠의 개수 및 상기 타깃 콘텐츠 각각의 비트율을 계산하는 단계
    를 포함하고,
    Figure 112013115288902-pat00034
    는 미리 설정된 타깃 콘텐츠 간의 왜곡 범위이고,
    Figure 112013115288902-pat00035
    및
    Figure 112013115288902-pat00036
    는 j번째 전송되는 상기 동일정책구간에 대한 상기 대역폭의 최소 및 최대 주파수 값이며,
    Figure 112013115288902-pat00037
    는 j-1번째 동일정책구간의 평균이고, α는 상기 율-왜곡을 측정하는 단계를 통해 구한 상수 값인
    네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 방법.
  14. 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하는 대역폭 측정부;
    상기 수신 단말로 전송되는 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하는 콘텐츠 생성부;
    상기 생성된 타깃 콘텐츠를 상기 수신 단말로 전송하는 콘텐츠 전송부; 및
    상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하는 DASH MPD 생성부
    를 포함하고,
    상기 콘텐츠 생성부는,
    상기 전송 채널 내에 일정 수 이상의 상기 대역폭 정보를 획득하기 위한 대역폭 정보 측정지점을 가지는 동일정책구간(CPR) 단위로 동일한 전송 비트율을 유지하는 상기 타깃 콘텐츠을 생성하는
    네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 시스템.
  15. 삭제
  16. 콘텐츠 서버와 수신 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하는 대역폭 측정부;
    상기 수신 단말로 전송되는 소스 콘텐츠를, 상기 대역폭 정보에 따라 결정된 전송 비트율로 변환하여 타깃 콘텐츠를 생성하는 콘텐츠 생성부;
    상기 생성된 타깃 콘텐츠를 상기 수신 단말로 전송하는 콘텐츠 전송부; 및
    상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하는 DASH MPD 생성부
    를 포함하고,
    상기 콘텐츠 생성부는,
    상기 전송 채널의 상기 대역폭 정보에 따라 상기 타깃 콘텐츠를 생성할 전송 비트율의 증가분(Increment)을 상기 타깃 콘텐츠 간의 화질 차이가 일정하게 유지되도록 결정하여,
    상기 증가분에 따라 서로 다른 전송 비트율을 갖는 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하는
    네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠 생성 시스템.
  17. 콘텐츠 서버로부터 DASH MPD 파일을 수신하는 단계;
    상기 DASH MPD 파일을 참조하여, 상기 콘텐츠 서버로부터 타깃 콘텐츠를 전송받는 전송 채널의 대역폭 정보에 따른 타깃 콘텐츠를 상기 콘텐츠 서버로 요청하는 단계; 및
    상기 콘텐츠 서버로부터 상기 타깃 콘텐츠를 수신하는 단계
    를 포함하고,
    상기 DASH MPD 파일은,
    상기 콘텐츠 서버가, 상기 콘텐츠 서버와 단말 사이의 전송 채널의 대역폭 정보를 측정하고, 상기 대역폭 정보에 따라 상기 타깃 콘텐츠를 생성할 전송 비트율의 증가분을 결정하고, 상기 증가분에 따라 서로 다른 전송 비트율을 갖는 상기 타깃 콘텐츠의 개수를 결정하여 결정된 전송 비트율로 변환하여 상기 타깃 콘텐츠를 생성하며, 상기 타깃 콘텐츠에 대한 정보를 DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) MPD(Media Presentation Description) 파일에 기록하여 생성된 것인,
    네트워크 대역폭 적응적 콘텐츠를 수신하는 방법.
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