KR20040003880A - 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동영상 압축 부호화기가 사용되는 유무선 영상 전화기에서 영상 송수신의 종단간 지연 시간을 줄이는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 입력 영상신호(Vin)를 슬라이스 단위로 처리하기 위한 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)와; 상기 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)를 통해 입력되는 영상신호를 부호화 및 양자화 처리하는 비디오 엔코더(12) 및 양자화기(14)와; 상기 양자화된 영상 데이터가 역양자화 과정에서 복원되는 영상에 반영되도록 하기 위한 매크로블록 단위 램(15)과; 상기 매크로블록 단위 램(15)으로부터의 영상 데이터 발생량을 H.233 멀티플렉싱 과정에서 송신될 때 주어진 채널 레이트에 따라 매크로 블록당 평균적으로 주어지는 송신 비트수(M_bits)를 기준으로 제어하기 위해 상기 양자화기(14)의 출력 데이터 양을 조절하는 양자화 제어기(17)에 의해 달성된다.

Description

비디오 코덱의 지연시간 단축 장치{SHORTENING APPARATUS FOR DELAY TIME VIDEO CODEC}
본 발명은 동영상 압축 부호화기가 사용되는 유무선 영상 전화기에서 영상 송수신의 종단간 지연 시간을 줄이는 기술에 관한 것으로, 특히 비디오 엔코더와 디코더의 각 단에서 누적되어 발생되는 영상 압축 부호화 과정에서의 처리 지연시간을 사용자가 느끼지 못할 정도로 줄일 수 있도록 한 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치에 관한 것이다.
종래의 비디오 코덱(Video Encoder/decoder)에서는 하드웨어, 소프트웨어 방식을 막론하고 카메라를 통해 취득한 영상신호를 압축, 전송하는 과정에서 구조적인 특징으로 인하여 200400ms 정도의 종단간 지연(end-to-end delay) 시간이 발생하였다.
참고로, 국제규격(ITU H.324, 3G-324)에서는 400ms를 허용 가능한 최대 지연시간으로 규정하고 있다.
이와 같이 종래의 비디오 코덱에서는 200400ms 정도의 종단간 지연 시간이 발생되었는데, 음성의 일반적인 지연시간이 3060ms 이하인 점을 감안하면 이 정도의 지연시간은 사용자가 심하게 느낄 수 있는 정도의 지연시간에 해당된다. 이와 같은 경우 음성과 동기를 맞추기 위해 이미 압축된 음성 데이터를 영상 데이터의 처리 시간만큼 저장하였다가 송수신해야 하므로 추가적으로 메모리를 사용해야하는 문제점이 있었다. 또한, 비디오 코덱상에서 지연시간이 과다하게 발생되는 경우 시스템 내부의 메모리 용량을 증가시켜야 하므로 그만큼 비용이 추가되고 공간을 많이 차지하게 되는 등의 문제점이 발생되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 영상 취득부의 데이터 메모리 구성을 프레임 구조에서 화면의 일부 구성 단위로 하고, 압축된 영상 데이터의 송신과정에서 선입선출기(FIFO)를 사용하지 않고 매크로블록 단위의 메모리만을 사용하면서 데이터의 송신량에 따라 영상 데이터의 발생량을 적절히 조절하는 방식으로 종단 지연시간을 줄이는 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명에 의한 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치에서 엔코더의 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치에서 디코더의 블록도.
***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***
11A,11B,26A,26B : 슬라이스 단위 메모리 12 : 비디오 엔코더
13 : 움직임예측용 메모리14 : 양자화기
15,22 : 매크로블록 단위 램16,23 : 역양자화기
17 : 양자화 제어기18:오디오/비디오 멀티플렉서
21 : 오디오/비디오 디멀티플렉서24 : 비디오 디코더
25 : 움직임보상용 메모리
도 1은 본 발명에 의한 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치에서 엔코더의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 영상 부호화기에서 입력 영상신호(Vin)를 슬라이스 단위로 처리하기 위해 입력단에 병렬접속된 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)와; 상기 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)를 통해 입력되는 영상신호를 부호화 처리하는 비디오 엔코더(12)와; 상기 비디오 엔코더(12)에서 부호화 처리된 영상신호를 양자화 처리하는 양자화기(14)와; 상기 양자화된 영상 데이터가 역양자화 과정에서 복원되는 영상에 반영되도록 하기 위한 매크로블록 단위 램(15)과; 상기 매크로블록 단위 램(15)으로부터의 영상 데이터 발생량을 오디오/비디오 멀티플렉서(18)에서의 H.233 멀티플렉싱 과정에서 송신될 때 주어진 채널 레이트에 따라 매크로 블록당 평균적으로 주어지는 송신 비트수(M_bits)를 기준으로 제어하기 위해 상기 양자화기(14)의 출력 데이터 양을 조절하는 양자화 제어기(17)로 구성하였다.
도 2는 본 발명에 의한 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치에서 디코더의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 영상 복호기에 입력되는 오디오/비디오 트랜스포트 스트림 데이터(Rx)를 멀티플렉싱하는 오디오/비디오 디멀티플렉서(21)와; 상기 멀티플렉싱된 데이터 중에서 오디오와 콜 콘트롤 정보를 제외한 부호화된 비디오 데이터를 저장하기 위한 매크로블록 단위 램(22)과; 상기 매크로블록 단위 램(22)에서 출력되는 비디오 데이터를 역양자화 처리하는 역양자화기(23)와; 상기 역양자화 처리된 비디오 데이터를 복호화 처리하는 비디오 디코더(24)와; 상기 복호화 처리된 영상신호의 표시과정에서 픽쳐 프레임 단위의 시간 지연을 갖도록 하기 위한 슬라이스 단위 메모리(26A),(26B)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 1을 참조하여 본 발명에 의한 영상신호의 부호화 처리과정을 설명하면 다음과 같다.
카메라를 통해 취득한 영상신호(Vin)를 선입선출기(FIFO)를 사용하여 픽쳐 프레임 단위로 저장하는 것이 아니라, 병렬접속된 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)를 사용하여 슬라이스 단위로 처리하여 비디오 엔코더(12)에 전달한다.
상기 비디오 엔코더(12)는 상기 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)를 통해 입력되는 영상신호를 부호화 처리하게 되는데, 이때 움직임예측용 메모리(13)를 이용한 움직임 예측(Motion estimator), DCT 변환, 역디씨티(Inverse DCT), 인트라/인터 결정(Intra/Inter Decision) 등의 기술이 적용된다.
상기 비디오 엔코더(12)에서 부호화 처리된 영상신호가 양자화기(14)에 의해 양자화 처리된 후 곧바로 역양자화기(16)로 전달되는 것이 아니라, 매크로블록 단위 램(15)을 통해 전달되는데, 여기서 매크로블록 단위의 예로써 23개를 들 수 있다. 이와 같이 하는 이유는 매크로블록 단위 램(15)을 통과한 후 버려지는 영상 데이터가 있을 수 있으므로 역양자화 과정에서 복원되는 영상에 반영되도록 하기 위함이다.
상기 매크로블록 단위 램(15)으로 부터의 영상 데이터 발생량은 오디오/비디오 멀티플렉서(18)에서의 H.233 멀티플렉싱 과정에서 송신될 때 주어진 채널 레이트(channel rate)에 따라 매크로 블록당 평균적으로 주어지는 송신 비트수(M_bits)를 기준으로 제어된다.
이를 위해, 양자화 제어기(17)가 매크로블록 데이터 레이트를 모니터링하여 그 결과 상기 송신 비트수(M_bits)보다 많이 송신되는 것으로 판명되면 상기 양자화기(14)의 출력 데이터 양이 줄어들도록 제어하고, 반대의 경우에는 데이터 양이 증가되도록 제어한다.
만일, 정지 영상과 같이 송신될 데이터의 양이 극히 적은 경우에는 스터핑 비트(stuffing bits)를 삽입하여 출력한다.
여기서, 영상 데이터를 송신하기 위해 마스터 역할을 수행하는 타임 레퍼런스는 채널 클럭신호(Channel clock)로서 이 클럭신호를 기준으로 영상 데이터를 읽게 된다.
한편, 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 영상신호의 복호화 처리과정을 설명하면 다음과 같다.
영상 복호기에 입력되는 오디오/비디오 트랜스포트 스트림 데이터(Rx)가 오디오/비디오 디멀티플렉서(21)에서 멀티플렉싱되는데, 이의 출력 데이터 중에서 오디오와 콜(Call) 콘트롤 정보인 H.245를 제외한 부호화된 비디오 데이터를 매크로블록 단위 램(22)에 일시 저장되는데, 여기서 매크로블록 단위의 예로써 23개를 들 수 있다.
그런데, 상기 도 1의 영상 부호화기에서 매크로블록 단위 램(15)을 통과하는 데이터량을 이미 조정하였으므로, 수신부에서도 이와 동일한 구조와 크기의 매크로블록 단위 램(22)을 사용하면 별다른 조치를 취하지 않아도 수신 데이터 량이 정상적으로 조절된다.
상기 매크로블록 단위 램(22)에서 출력되는 비디오 데이터가 역양자화기(23)를 통해 역양자화 처리된 후 비디오 디코더(24)를 통해 복호화 처리되는데, 이때, 움직임 보상(Motion compensation) 및 역디씨디(Inverse DCT) 기술이 적용된다.
또한, 복호화 처리된 영상신호의 표시과정에서도 부호화기의 영상 취득부에서와 같이 슬라이스 단위 메모리(26A),(26B)를 사용하게 되므로 영상 표시과정에서 일반적으로 소요되는 픽쳐 프레임 단위의 시간 지연을 1020ms 수준으로 감축할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 영상 부호화/복호화 과정의 총 지연시간을 사용자가 전혀 인식하지 못하는 수준(2030ms)으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 영상 취득부에서 영상 데이터를 처리할 때 픽쳐 프레임 단위로 처리하는 것이 아니라 슬라이스 등 작은 단위로 처리하여 시스템 메모리 용량을 절약할 수 있는 효과가 있다. 또한, 압축된 영상신호의 송수신 과정에서 선입선출기를 대체하는 제어부를 사용하여 시스템 메모리 용량을 절약할 수 있는 효과가 있다. 또한, 영상처리 지연시간이 대폭 감축되어 음성/음향과 비슷한 정도의 지연시간만 발생하므로 오디오/비디오 동기화를 위한 별도의 음성지연용 메모리를 사용하지 않아도 되는 이점이 있다.

Claims (4)

  1. 입력 영상신호(Vin)를 슬라이스 단위로 처리하기 위한 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)와; 상기 슬라이스 단위 메모리(11A),(11B)를 통해 입력되는 영상신호를 부호화 및 양자화 처리하는 비디오 엔코더(12) 및 양자화기(14)와; 상기 양자화된 영상 데이터가 역양자화 과정에서 복원되는 영상에 반영되도록 하기 위한 매크로블록 단위 램(15)과; 상기 매크로블록 단위 램(15)으로부터의 영상 데이터 발생량을 H.233 멀티플렉싱 과정에서 송신될 때 주어진 채널 레이트에 따라 매크로 블록당 평균적으로 주어지는 송신 비트수(M_bits)를 기준으로 제어하기 위해 상기 양자화기(14)의 출력 데이터 양을 조절하는 양자화 제어기(17)로 비디오 엔코더를 구성한 것을 특징으로 하는 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치.
  2. 제1항에 있어서, 매크로블록 단위 램(15)의 매크로블록 단위 개수는 23개인 것을 특징으로 하는 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치.
  3. 제1항에 있어서, 양자화 제어기(17)는 단위 램(15)으로부터의 영상 데이터 발생량이 상기 송신 비트수(M_bits)보다 많을 때 상기 양자화기(14)의 출력 데이터 양이 줄어들도록 제어하고, 반대의 경우에는 데이터 양이 증가되도록 제어하며, 송신될 데이터의 양이 극히 적은 경우에는 스터핑 비트를 삽입하도록 구성된 것을 특징으로 하는 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치.
  4. 영상 복호기에 입력되는 오디오/비디오 트랜스포트 스트림 데이터를 멀티플렉싱하는 오디오/비디오 디멀티플렉서(21)와; 상기 멀티플렉싱된 데이터 중에서 오디오와 콜 콘트롤 정보를 제외한 부호화된 비디오 데이터를 저장하기 위한 매크로블록 단위 램(22)과; 상기 매크로블록 단위 램(22)에서 출력되는 비디오 데이터를 역양자화 및 복호화 처리하는 역양자화기(23) 및 비디오 디코더(24)와; 상기 복호화 처리된 영상신호의 표시과정에서 픽쳐 프레임 단위의 시간 지연을 갖도록 하기 위한 슬라이스 단위 메모리(26A),(26B)로 비디오 디코더를 구성한 것을 특징으로 하는 비디오 코덱의 지연시간 단축 장치.
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