KR102128904B1 - HEVC 트랜스코더 기술을 이용하여 Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 동시 적용이 가능한 변환시스템 및 방법 - Google Patents

HEVC 트랜스코더 기술을 이용하여 Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 동시 적용이 가능한 변환시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 동시 적용이 가능한 변환시스템은, 방송촬영용 카메라로부터 입력된 비디오 및 오디오 신호를 인코딩하는 오디오 인코더(111)와 H.264 비디오인코더(112)에 전송되어 영상신호를 저지연으로 실시간 압축하는 인코더(120); 압축된 영상의 NAL(network abstraction layer) 데이터와 오디오 데이터를 Wi-Fi 무선 전송을 위해 RTP(real-time transport protocol)로 패킷화하여 전송하는 Wi-Fi 송신기(113); 송신된 Wi-Fi 신호를 수신하여 오디오 데이터와 비디오 데이터를 오디오 디코더(162)와 비디오 디코더(163)에 각각 전달하는 Wi-Fi 수신기(161); 수신된 오디오와 비디오 데이터를 디코딩하여 오디오 및 비디오 신호를 복원하는 디코더(160); Wi-Fi 송신기로부터 H.264 압축 영상데이터를 수신하여 H.265 트랜스코더로 디코딩하고 다시 인코딩한 스마트폰의 트랜스코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

HEVC 트랜스코더 기술을 이용하여 Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 동시 적용이 가능한 변환시스템 및 방법{Wireless converting system for Wi-Fi video transmitter and LTE/5G public transmitter utilizing an H.264 to an HEVC/H.265 transcoder technology}
본 발명은 Wi-Fi 무선 영상 송수신기를 LTE/5G 공중 무선망 시스템으로 활용할 수 있도록 변환하는 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 대역폭을 많이 사용하는 무선 Wi-Fi 영상 송수신기를 HEVC 트랜스코더 기술을 활용하여 필요 대역폭을 줄인 후 LTE/5G 등의 공중무선망으로 송신할 수 있는 변환시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적인 무선 송신시스템은 H.264 인코딩 기술을 기반으로 Wi-Fi 기술 또는 LTE/5G 등의 공중 무선망을 통해 영상정보를 송수신한다. 그런데 높은 전송율과 저지연의 특징을 갖는 Wi-Fi 영상 송수신기는 송수신 범위가 가시거리 1.5km 이내로 한정되고 가시거리 1.5km 이내에 장애물이 있을 경우 송수신 거리가 급격하게 줄어들게 된다.
한편, LTE/5G 등의 공중무선망을 통해 송수신하는 장치는 무선통달 거리가 제한이 없지만 LTE/5G 모뎀에서 기지국까지 8Mbps 이상의 넓은 전송 대역폭을 항상 유지해야 하는 어려움이 있다. 또한 공중무선망을 통해 전송하기 때문에 송신에서 수신까지 지연시간이 상대적으로 많이 발생한다.
일반적으로 HD 영상신호를 30~80ms의 저지연 특성을 가지면서 Wi-Fi 무선망 또는 비교적 많은 지연특성을 가지면서 LTE/5G 공중망으로 송수신할 수 있는 장치들이 있지만 동시에 송수신할 수 있는 시스템은 드물다. 특히, Wi-Fi 무선망으로 송수신하면서, 동시에 모뎀 본딩을 필요로 하지 않는 낮은 대역으로 송수신할 수 있는 HEVC 인코더를 장착한 장비는 거의 없다. 이는 저지연 HEVC 인코더의 개발이 어렵고, 인코딩 지연시간이 매우 크며, 또한 그 개발비용 및 최종 개발 제품의 가격이 비싸기 때문이다.
또한, 스마트폰 카메라를 이용하여 영상을 인코딩한 후, LTE/5G 공중무선망으로 송신할 수 있는 장치는 있지만, 이는 H.264 기반의 인코딩 기술을 이용한 것이고, Wi-Fi 망으로 동시에 송신할 수 있는 장치는 없다. 그리고, 스마트폰 카메라의 열악한 특성 때문에 전문가용 카메라 또는 다른 비디오 소스를 사용하려는 사용자는 별도의 HEVC 인코더와 Wi-Fi 송신기 또는 LTE/5G 송신기를 사용해야만 한다.
1. 한국등록특허 제1692430호(2016.12.28.) 2. 한국공개특허 제2013-0038318호(2013.04.17.)
상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명은 Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 모두 적용하기 위해 Wi-Fi 전송도 가능하면서 동시에 HEVC 트랜스코더 압축방식을 사용하여 낮은 대역폭으로 LTE/5G 무선망에 스트리밍 할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
또한, Wi-Fi 송신기로부터의 H.264 비디오데이터와 오디오데이터를 Wi-Fi 또는 USB를 통해 수신한 후, 이를 디코딩하여 원본 영상을 확보한 후, 특정 해상도, 특정 프레임레이트, 특정 인코딩 레이트 값을 설정하여 H.265 압축방식으로 인코딩하는 트랜스코딩 기술을 적용하여, 동일 화질 대비 인코딩 비트레이트를 낮추어 LTE/5G 공중무선망으로 송신하는 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 동시 적용이 가능한 변환시스템은, 방송촬영용 카메라로부터 입력된 비디오 및 오디오 신호를 인코딩하는 오디오 인코더(111)와 H.264 비디오인코더(112)에 전송되어 영상신호를 저지연으로 실시간 압축하는 인코더(120); 압축된 영상의 NAL(network abstraction layer) 데이터와 오디오 데이터를 Wi-Fi 무선 전송을 위해 RTP(real-time transport protocol)로 패킷화하여 전송하는 Wi-Fi 송신기(113); 송신된 Wi-Fi 신호를 수신하여 오디오 데이터와 비디오 데이터를 오디오 디코더(162)와 비디오 디코더(163)에 각각 전달하는 Wi-Fi 수신기(161); 수신된 오디오와 비디오 데이터를 디코딩하여 오디오 및 비디오 신호를 복원하는 디코더(160); Wi-Fi 송신기로부터 H.264 압축 영상데이터를 수신하여 H.265 트랜스코더로 디코딩하고 다시 인코딩한 스마트폰의 트랜스코더를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예로서, Wi-Fi 무선망을 통해 비디오신호와 오디오신호를 송수신하면서 동시에 LTE/5G 모뎀본딩없이 LTE/5G 공중무선망을 통해서 장거리 동영상 전송을 가능하게 하는 방법은, Wi-Fi 무선망으로 비디오신호와 오디오신호를 수신하면서 현장에서 카메라를 실시간 제어하는 단계; 촬영되는 동영상을 인터넷에 연결된 특정 또는 불특정 다수로의 실시간 스트리밍을 위한 LTE/5G 공중무선망을 사용하는 단계; 무선공중망으로의 원할한 송신을 위해 동일 화질 대비 낮은 대역폭 사용을 위한 방법으로 H.264 신호를 H.265 신호로 변환해주는 트랜스코더 장치를 활용하는 단계; 수신된 영상의 해상도, 프레임레이트 그리고 H.265 인코딩레이트를 제어하는 단계; 저가격의 트랜스코더 기능 구현을 위해 안드로이드폰 및 아이폰을 활용하는 단계; 무선공중망과 인터넷을 통해 수신되는 H.265 압축 신호를 디코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Wi-Fi 또는 USB 케이블로 H.264 압축신호인 RTSP 스트리밍 영상신호를 디코딩하여 화면에 보여주고, 수신된 영상을 특정 해상도, 특정 프레임레이트, 또는 특정 H.265 인코딩 레이트로 설정하는 스마트폰 앱을 포함하는 것을 특징으로 한다.
H.264로 디코딩된 영상을 H.265 신호로 압축하기 위해 프레임레이트와 H.265 인코딩레이트를 수동으로 각각 설정하지 않고, 복수개의 프로파일 형태로 저장하여 특정 프로파일을 불러와서 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 기존의 H.264로 압축된 영상을 WI-Fi로 송신하면서 휴대폰을 사용하여 동시에 LTE/5G 공중무선망으로 전송할 수 있는 기술로서 큰 비용을 들이지 않고, 여러 개의 LTE 모뎀을 본딩하지 않고, 특히, 공중무선망 사용비용을 줄이면서 공중무선망으로도 끊김 없이 HD 동영상을 송신할 수 있다.
본 발명에 따르면 안드로이드 휴대폰과 애플 아이폰 안에 내장된 H.264/H.265 트랜스코더 기능을 소프트웨어로 제어할 수 있도록 개발하여 저속 및 저지연의 HD 동영상 지구상 임의의 곳으로 송수신하는 것이 가능하다.
또한, 점점 고성능화되고 있는 기존 사용자의 휴대폰을 활용하고 3Mbps 정도의 안정적인 대역폭 확보가 용이해진 LTE/5G 망을 감안할 때, 많은 비용을 들이지 않고도 일인방송이나 유투버들이 활용하기 좋은 실시간 라이브방송 솔루션이 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전체 송수신 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 H.264 to H.265 트랜스코더의 처리 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 Wi-Fi망과 무선공중망 장치를 도시한 것이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전체 송수신 시스템을 도시한 블록도로서, 카메라 촬영 영상을 Wi-Fi 무선망(130)과 스마트폰(120)을 이용한 LTE/5G 공중망(150)으로 동시에 송수신할 수 있다.
방송촬영용 카메라로부터(101) 입력된 HDMI/SDI 비디오 및 오디오 신호는 오디오 인코더(111)와 H.264 비디오인코더(112)에 전송되어 영상신호를 저지연으로 실시간 압축한다. 압축된 영상의 NAL(network abstraction layer) 데이터와 오디오 데이터는 Wi-Fi 무선 전송을 위해 RTP(real-time transport protocol)로 패킷화되어 Wi-Fi 송신기(113)에서 전송된다.
Wi-Fi 수신기(161)는 송신된 Wi-Fi 신호를 수신하여 오디오 데이터와 비디오 데이터를 오디오 디코더(162)와 비디오 디코더(163)에 각각 전달한다. 오디오 디코더와 비디오 디코더는 수신된 오디오와 비디오를 디코딩하여 오디오 및 비디오 신호를 복원하여 디스플레이 장치에 표시한다.
스마트폰(120)의 트랜스코더(121) 변환장치는 Wi-Fi 송신기로부터 H.264 압축 영상데이터를 수신하여 H.265 트랜스코더로 디코딩하고 다시 인코딩한다.
도 2는 H.264 to H.265 트랜스코더의 처리 순서도로서 트랜스 코딩과 패킷 처리기능을 수행한 후, LTE/5G 모뎀(122)을 통해 공중 무선망으로 (150) 송신한다.
공중무선망 또는 인터넷망을 거쳐서 LAN 인터페이스(171)를 통해 수신된 H.265 비디오/오디오 신호는 오디오 디코더(172)와 H.265 비디오 디코더(173)로 전달되며, 오디오 디코더와 H.265 비디오 디코더에서는 수신된 데이터를 복원하여 원래의 오디오신호와 비디오신호를 디스플레이 장치(190)에 각각 전달한다.
Wi-Fi 또는 USB 연결케이블로 수신된 데이터는 H.264 입력신호 패킷 수신처리 소프트웨어에 의해 비디오데이터와 오디오데이터가 분리되어 처리된다. H.264 NAL 데이터 형식의 비디오데이터는 H.264 비디오 디코딩기능을 통해 원래의 비디오신호로 복원되며, 오디오신호 역시 복원된다.
복원된 비디오신호는 사용자에 의해 송신 비디오 해상도, 송신 비디오 프레임레이트, 그리고 송신비디오의 H.265 인코딩 레이트를 설정해야 한다. 미리 프로파일을 지정한 경우는 해당 프로파일을 가져온다.
해상도, 프레임레이트 및 인코딩 레이트 설정으로 설정된 파라미터값들을 기반으로 H.265 압축방식으로 인코딩한 후 압축된 H.265 NAL 비디오데이터와 오디오데이터는 LTE/5G 공중무선망과 인터넷망으로 전송하기 위해 패킷처리 기능을 수행한다.
패킷화된 비디오/오디오 데이터는 LTE/5G 모뎀 송신기에 의해 공중무선망으로 송신된다.
본 실시예와 균등한 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
110: 인코더 120: 스마트폰
130: Wi-Fi 무선망 150: LTE/5G 공중망

Claims (4)

  1. 방송촬영용 카메라로부터 입력된 비디오 및 오디오 신호를 인코딩하는 오디오 인코더(111)와 H.264 비디오인코더(112)에 전송되어 영상신호를 저지연으로 실시간 압축하는 인코더(110);
    압축된 영상의 NAL(network abstraction layer) 데이터와 오디오 데이터를 Wi-Fi 무선 전송을 위해 RTP(real-time transport protocol)로 패킷화하여 전송하는 Wi-Fi 송신기(113);
    송신된 Wi-Fi 신호를 수신하여 오디오 데이터와 비디오 데이터를 오디오 디코더(162)와 비디오 디코더(163)에 각각 전달하는 Wi-Fi 수신기(161);
    수신된 오디오와 비디오 데이터를 디코딩하여 오디오 및 비디오 신호를 복원하는 디코더(160);
    Wi-Fi 송신기로부터 H.264 압축 영상데이터를 수신하여 H.265 트랜스코더로 디코딩하고 다시 인코딩한 스마트폰의 트랜스코더(121)를 포함하되,
    스마트폰에서 H.264 압축신호인 RTSP 스트리밍 영상신호를 디코딩하여 화면에 보여주고, 수신된 영상을 특정 해상도, 특정 프레임레이트, 또는 특정 H.265 인코딩 레이트로 설정하는 스마트폰 앱을 포함하여,
    Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 동시 적용이 가능한 것을 특징으로 하는 변환시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    H.264로 디코딩된 영상을 H.265 신호로 압축하기 위해 프레임레이트와 H.265 인코딩레이트를 복수개의 프로파일 형태로 저장하여 특정 프로파일을 불러와서 설정하는 것을 특징으로 하는 Wi-Fi 무선망과 LTE/5G 공중무선망에 동시 적용이 가능한 것을 특징으로 하는 변환시스템.
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