KR20000074937A

KR20000074937A - 정지 영상 압축 부호화 기능을 가지는 화상 전화기

Info

Publication number: KR20000074937A
Application number: KR1019990019221A
Authority: KR
Inventors: 권오철
Original assignee: 윤종용; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1999-05-27
Filing date: 1999-05-27
Publication date: 2000-12-15
Also published as: KR100544172B1

Abstract

정지 영상 압축 부호화 기능을 가짐으로서 감시시스템을 구현하는 데 적합한 화상 전화기에 관한 것이다.

본 발명에 따른 화상 전화기의 영상부호화/복호화부는 카메라를 통하여 입력된 NTSC/PAL 신호를 H.261의 표준 입력 영상인 CIF(Common Intermediate Format)로 변환하거나 그 역의 동작을 수행하여 모니터에 제공하는 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치; 상기 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치에서 제공되는 CIF/QCIF 영상을 H.261, H.263등의 부호화방식을 통하여 부호화하거나 그 역의 동작을 수행하는 동영상 코덱부; 및 상기 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치에서 제공되는 CIF영상을 JPEG 등의 부호화방식을 통하여 정지 영상 부호화하는 정지 영상 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 영상 전화기는 영상 부호화/복호화부에 정지 영상 부호화부을 추가함으로써 선명한 화면을 전송할 수 있다는 효과를 갖는다.

Description

정지 영상 압축 부호화 기능을 가지는 화상 전화기{Videophone with a function of encoding still picture}

본 발명은 화상 전화기에 관한 것으로서 특히 정지 영상 압축 부호화 기능을 가짐으로서 감시시스템을 구현하는 데 적합한 화상 전화기에 관한 것이다.

화상 전화기는 PSTN, ISDN, LAN 등의 통신망을 지원하는 전화기에 음성 통화기능 및 화상 통화기능을 구비하여 서로 이격된 위치에서 상대방의 모습을 보면서 통화하는 장치이다.

감시시스템은 감시 카메라 또는 다양한 센서를 이용하여 외부의 침입 등으로 발생되는 비상 상황을 중앙 제어부(central station)에 알려주는 기능을 수행하는 시스템이다. 감시시스템에서 사용되는 카메라가 화상전화기에도 내장되어져 있다는 점에 착안하여 화상 전화기를 감시 시스템의 단말로 사용할 수 있는 방법들이 고안되었다.

그러나, 종래의 화상 전화기는 저전송률의 화상압축방식인 H.261, H.263등을 이용하였기 때문에 전송된 화상이 선명하지 못하다는 문제점이 있어서 감시시스템에 널리 사용되지 못하였다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 선명한 화질의 영상을 전송할 수 있는 개선된 화상 전화기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

도 1은 종래의 화상전화기의 구성을 보이는 블록도이다.

도 2는 도 1에 도시된 영상 부호화/복호화부의 상세한 구성을 보이는 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 화상 전화기에 있어서 정지 영상을 부호화할 수 있는 기능을 가지는 영상부호화/복호화부의 상세한 구성을 보이는 블록도이다.

상기의 목적을 달성하는 본 발명에 따른 화상 전화기는 카메라를 통하여 입력된 영상을 부호화하거나 수신된 영상 신호를 복호화하여 모니터에 제공하는 영상 부호화/복호화부, 마이크를 통하여 입력된 음성을 부호화하거나 수신된 음성 신호를 복호화하여 스피커에 제공하는 음성 부호화/복호화부, 상기 영상 부호화/복호화부 및 음성 부호화/복호화부에서 부호화된 결과들을 다중화하거나 수신된 신호에서 영상 신호 및 음성 신호를 역다중화하여 상기 영상 부호화/복호화부 및 음성 부호화/복호화부에 제공하는 멀티플렉서/디멀티플렉서부, 상기 멀티플렉서/디멀티플렉서부에서 다중화된 결과를 외부로 전송하거나 외부로 부터 수신된 신호를 상기 멀티플렉서/디멀티플렉서부에 제공하는 네트웍 접속부를 구비하는 화상 전화기에 있어서, 상기 영상부호화/복호화부는 상기 카메라를 통하여 입력된 NTSC/PAL 신호를 H.261의 표준 입력 영상인 CIF(Common Intermediate Format)로 변환하거나 그 역의 동작을 수행하여 상기 모니터에 제공하는 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치; 상기 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치에서 제공되는 CIF/QCIF 영상을 H.261, H.263등의 부호화방식을 통하여 부호화하거나 그 역의 동작을 수행하는 동영상 코덱부; 및 상기 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치에서 제공되는 CIF영상을 JPEG 등의 부호화방식을 통하여 정지 영상 부호화하는 정지 영상 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 동작을 상세히 설명한다.

도 1은 종래의 화상전화기의 구성을 보이는 블록도이다. 도 1에 도시된 장치는 카메라(10)를 통하여 입력된 영상을 영상 부호화부/복호화(12)를 통하여 부호화하고, 마이크(14)를 통하여 입력된 음성을 음성 부호화/복호화부(16)를 통하여 부호화한다. 영상 부호화/복호화부(12) 및 음성 부호화/복호화부(16)에서 부호화된 결과들은 멀티플렉서/디멀티플렉서부(18)에서 다중화되고, 네트워크 접속부(20)를 통하여 PSTN(Public Switched Telephone Network), ISDN(Integrated Services Digital Network), LAN(Local Area Network) 등으로 전송된다.

한편, 외부로부터 입력되는 영상/음성이 다중화된 신호는 멀티플렉서/디멀티플렉서부(18)에서 영상 신호 및 음성 신호로 분리된다. 분리된 영상 신호는 영상 부호화/복호화부(12)를 통하여 복원되고, 모니터(22)를 통하여 디스플레이된다. 한편, 분리된 음성 신호는 음성 부호화/복호화부(16)를 통하여 복원되고, 스피커(24)를 통하여 출력된다.

데이터 포트(26)는 팩스, 텔레라이팅(telewriting) 등에서 입력되는 화상 데이터를 입력하여 멀티플렉서/디멀티플렉서(18)에 제공하거나 그 역의 동작을 수행한다.

시스템 제어부(28)는 멀티프렉서/디멀티플렉서(18) 및 네트워크 접속부(20)를 제어한다.

도 2는 도 1에 도시된 영상 부호화/복호화부의 상세한 구성을 보이는 블록도이다. 도 2에 도시된 장치는 A/D변환기(30), NTSC/PAL <-> CIF 상호변환장치(32), 프리필터(34), 화상부호화/복호화부(36), 다중부호화/복호화부(38), 그리고 송수신 버퍼(40, 42)를 포함한다. 도 2에 도시된 장치의 부호화 동작은 다음과 같다.

전처리부(30)는

카메라(10)에서 입력된 영상은 A/D변환기(30)를 통하여 디지털화하고, NTSC/PAL <-> CIF 상호변환장치(32)를 통하여 H.261의 표준 입력 영상인 CIF(Common Intermediate Format) 또는 QCIF(Quarter CIF)로 변환되고, 프리필터(34)를 통하여 잡음이 제거된다.

화상 부호화/복호화부(36)는 시간적 중복성과 공간적 중복성을 부호화 알고리즘으로 최소화하여 CIF영상을 압축한다. 화상 부호화 알고리즘은 운동보상 프레임간 예측(Motion Compensation, MC)과 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT)의 조합으로 되어있는 하이브리드(Hybrid) 방식이다.

다중 부호화/복호화부(38)는 화상 부호화/복호화부(32)에서 출력되는 화상 부호화 출력(양자화기의 출력인 주정보, 움직임 벡터 정보, 프레임 정보등의 부가 정보)의 통계적인 성질을 이용한 가변길이 부호화(Variable Run Length Coder, VLC)에 의해 더욱 압축한 후 정해진 데이터 구조에 따라 하나의 비트열로 다중화한다.

p × 64KBits/s의 화상전화/화상회의 방식에 있어서, 영상, 음성 그리고 데이터를 합한 비트열의 전송속도가 p값에 따라 일정하게 유지되어야 한다. 그러므로 입력화상 신호의 움직임 정도에 따라 변동하는 정보량을 일정하게 유지하기 위하여 전처리부(30)에서 프레임의 수를 조절하고, 화상부호화/복호화부(32)에서 양자화 스텝의 크기를 조절한다.

현재 사용되는 보안 시스템의 대부분은 사용자가 출입문을 열고 들어가서 제한된 시간 이내에 비밀 번호를 입력하여 보안 시스템을 해제하는 방식으로 되어 있다. 이러한 보안 시스템은 주로 출입문과 창문등에 감지기가 연결되어 있어서, 감지후 제한 시간내에 사용자가 보안장치를 해제하지 않을 경우에 중앙처리장치에 정보를 보낸다. 또한, 카메라를 이용하는 시스템은 카메라와 연결된 녹화기기 일정 간격으로 또는 연속적으로 영상을 녹화하여 보관한다.

최근 보급되기 시작한 화상 전화기를 이용한 감시시스템은 경보를 보내는 방식이 아니라 자동 응답 기능을 내장하여 사용자가 원격으로 화상 전화가 설치된 장소로 전화를 걸어서 화면과 음성으로 현장의 상황을 파악하는 기능을 갖추고 있다.

이러한 화상 전화를 이용하는 감시시스템은 화상 전화기의 기본적 기능을 이용하는 것이나 화상 전화기가 저전송률의 압축규격인 H.261, H.263 등을 이용하여 초당 5-15화면을 송신하기 때문에 선명한 화면을 송신할 수 없다는 문제점이 있다.

이를 해결하기 위하여 본 발명의 화상 전화기는 정지영상을 부호화할 수 있는 기능을 부가하여 선명한 정지 영상을 전송할 수 있게하는 것을 특징으로 한다. 즉, 도 2에 도시된 영상 부호화/복호화부에 정지 영상을 부호화할 수 있는 정지영상 부호화부를 추가하고, 수 프레임당 하나의 프레임을 정지영상으로 전송하는 것을 특징으로 한다. 감시 시스템에서는 정지 영상을 전송받기 때문에 동영상을 압축부호화한 것에 비해 훨씬 선명하게 현장의 상황을 보이는 영상을 얻을 수 있게 된다.

도 3에 도시된 장치는 도 2에 도시된 장치와 비교할 때, 비디오 스케일러(44), 그리고 정지영상 부호화부(46)을 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 도 2에 도시된 장치와 동일한 부재에는 동일한 참조부호를 부가하고, 일부 부재를 생략하여 설명하기로 한다.

NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치(36)는 카메라(10)를 통하여 입력된 NTSC/PAL 신호를 H.261의 표준 입력 영상인 CIF(Common Intermediate Format) 또는 QCIF(Quarter CIF)로 변환하거나 또는 그 역의 동작을 수행하여 모니터(22)에 제공한다.

화상 부호화/복호화부(36)는 시간적 중복성과 공간적 중복성을 부호화 알고리즘으로 최소화하여 CIF영상을 압축하거나 그 역의 동작을 수행한다.

다중 부호화/복호화부(38)는 화상 부호화/복호화부(32)에서 출력되는 화상 부호화 출력을 통계적인 성질을 이용한 가변길이 부호화(Variable Run Length Coder, VLC)에 의해 압축한 후 정해진 데이터 구조에 따라 하나의 비트열로 다중화하거나 그 역의 동작을 수행한다.

화상 부호화/복호화부(36) 및 다중 부호화/복호화부(38)는 총체적으로 동역상 코덱부(48)를 구성한다.

비디오 스케일러(44)는 카메라(10)를 통하여 입력되는 영상을 소정의 크기를 가지는 정지 영상으로 변환한다. 구체적으로 몇개의 프레임마다 하나의 프레임을 샘플링하여 정지 영상을 얻는다. 또한, 출력되는 정지 영상이 정해진 화면비 및 화소수를 갖는다. 주지하는 바와 같이 화소수는 샘플링 클럭을 조절함에 의해 조절될 수 있다.

정지영상 부호화부(46)는 비디오 스케일러(44)에서 제공되는 정지 영상을 JPEG과 같은 정지영상 부호화 방식에 의해 부호화한다.

H.231, H.236과 같은 압축 방식은 손실부호화 방식이기 때문에 복원된 영상이 선명하기 목하며, 이전 영상과의 차이를 보내는 보내는 방식이기 때문에 한 화면만 저장하기가 어렵다.

정지 영상 압축 방식은 기본적으로 무손실 부호화 방식이기 때문에 복원된 영상이 선명하며, 이전의 화면이 현재의 화면과 관련성이 없으므로 필요한 경우 한장씩 저장할 수 있다. 또한, PSTN, ISDN, LAN, 또는 화상 통신이 가능한 이동전화기(Mobile Phone)을 사용할 있는 곳이면 거리에 상관없이 감시시스템을 갖출 수 있게 된다.

정지 영상 부호화부(46)에서 압축부호화된 결과는 도 1에 도시된 멀티플렉서/디멀티플렉서(18)에 제공된다. 도 1의 시스템 제어부(28)는 정지영상 부호화부(46) 및 멀티플렉서/디멀티플렉서(18)를 통하여 정지 영상의 전송 여부를 제어한다.

여기서, 도 1에 도시된 바와 같은 시스템 제어부는 정지영상 부호화부(46)에서의 해상도를 조절함에 의해 더욱 선명한 화상을 전송할 수 있게 한다.

정지 영상 부호화부(46)에 입력되는 영상의 크기를 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치(42)에서 출력되는 CIF와 동일하게 할 경우에는 비디오 스케일러(44)를 생략할 수도 있다.

이 경우 정지 영상 부호화부(46)는 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치(40)에서 출력되는 CIF 화면을 부호화하도록 설계될 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 영상 전화기는 영상 부호화/복호화부에 정지 영상 부호화부를 추가함으로써 선명한 화면을 전송할 수 있다는 효과를 갖는다.

따라서, 이를 사용하는 감시 시스템은 선명한 현장 화면을 전송할 수 있는 이점을 갖게 된다.

Claims

카메라를 통하여 입력된 영상을 부호화하거나 수신된 영상 신호를 복호화하여 모니터에 제공하는 영상 부호화/복호화부, 마이크를 통하여 입력된 음성을 부호화하거나 수신된 음성 신호를 복호화하여 스피커에 제공하는 음성 부호화/복호화부, 상기 영상 부호화/복호화부 및 음성 부호화/복호화부에서 부호화된 결과들을 다중화하거나 수신된 신호에서 영상 신호 및 음성 신호를 역다중화하여 상기 영상 부호화/복호화부 및 음성 부호화/복호화부에 제공하는 멀티플렉서/디멀티플렉서부, 상기 멀티플렉서/디멀티플렉서부에서 다중화된 결과를 외부로 전송하거나 외부로 부터 수신된 신호를 상기 멀티플렉서/디멀티플렉서부에 제공하는 네트웍 접속부를 구비하는 화상 전화기에 있어서, 상기 영상부호화/복호화부는

상기 카메라를 통하여 입력된 NTSC/PAL 신호를 H.261의 표준 입력 영상인 CIF(Common Intermediate Format)로 변환하거나 그 역의 동작을 수행하여 상기 모니터에 제공하는 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치;

상기 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치에서 제공되는 CIF/QCIF 영상을 H.261, H.263등의 부호화방식을 통하여 부호화하거나 그 역의 동작을 수행하는 동영상 코덱부; 및

상기 NTSC/PAL<->CIF 상호 변환장치에서 제공되는 CIF영상을 JPEG 등의 부호화방식을 통하여 정지 영상 부호화하는 정지 영상 부호화부를 포함하는 화상 전화기.
제1항에 있어서, 상기 영상부호화/복호화부는

상기 카메라를 통하여 입력되는 영상을 소정의 크기를 가지는 정지 영상으로 변환하는 비디오 스케일러를 더 구비하고,

상기 정지 영상 코덱부는 상기 비디오 스케일러에서 제공되는 정지 영상을 부호화하는 것을 특징으로 하는 화상전화기.
제2항에 있어서, 상기 비디오 스케일러는 상기 카메라에서 제공되는 영상 신호로부터 수 프레임당 하나의 프레임을 샘플링함을 특징으로 하는 화상전화기.