KR20040026082A - 시간분할다중영상을 이용한 다채널ｍｐｅｇ영상압축 장치및 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야

본 발명은 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치 및 방법에 관한 것임.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

본 발명은 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치 및 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있음.

3. 발명의 해결 방법의 요지

본 발명은, 다채널 영상 압축 장치에 있어서, 외부의 영상다중화장치로부터 시간분할 다중화된 영상데이터를 입력받아 전달하고 압축을 위한 프레임을 일시 저장하여 프레임재배치를 하기위한 제 1 저장수단; 상기 제 1 저장수단에 저장된 시간분할 다중화된 영상데이터를 압축하도록 하기 위한 제어 정보를 생성하기 위한 제어정보생성수단; 상기 제어정보생성수단에서 생성된 제어정보에 의해 상기 제 1 저장수단에 저장된 상기 시간분할 다중화된 영상 데이터를 압축처리하여 전달하기 위한 영상압축수단; 상기 외부의 영상다중화장치로부터 채널번호를 입력받아 상기 제어정보수단 및 상기 영상압축수단을 제어하며, 상기 영상압축수단이 압축을 완료하면 그에 따른 정보를 전달하고 외부의 장치가 압축된 영상데이터의 전송을 요청하도록 제어 신호를 발생하기 위한 제어수단; 및 상기 영상압축수단으로부터 압축된 영상 데이터와 상기 제어수단으로부터 상기 영상압축수단에 의한 영상압축에 따른 정보를 전달받아 상기 외부의 장치의 요청에 따라 출력하기 위한 출력수단을 포함함.

4. 발명의 중요한 용도

본 발명은 경비 시스템 등에 이용됨.

Description

시간분할다중영상을 이용한 다채널ＭＰＥＧ영상압축 장치 및 방법{Multi-channel MPEG Video Encoding Algorithm of Time Multiplex Video}

본 발명은 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치 및 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.

최근 다채널용 디지털영상저장장치(DVR, Digital Video Recording)에 대한 수요가 감시 시스템분야를 중심으로 빠르게 증가하고 있다. 감시 시스템의 경우, 여러 곳에 설치된 비디오카메라로부터 들어오는 입력을 동시에 저장해야 하기 때문이다. 그런데, 영상 데이터는 다른 미디어 데이터에 비해 그 크기가 매우 크기 때문에 압축을 한 후에 저장해야 한다. 이를 위해서는 웨이브릿이나 M-JPEG, MPEG등의 기술을 이용하는 영상압축장치가 필요하다. 여러 개의 비디오 채널을 동시에 녹화하는 장치를 구현하는 가장 쉬운 방법은 입력채널의 수 만큼 영상압축장치를 사용하는 방법이지만, 다수의 영상압축장치를 사용함에 따라 비용이 증가하는 문제가 있다. 따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 하나의 영상압축장치를 이용해 여러 개의 채널을 동시에 압축하는 방법들이 제안되었다.

상기의 제안된 하나의 영상압축장치를 이용해 여러 개의 채널을 동시에 압축하는 방법들은 크게 두가지로 나눌수 있다. 즉, 여러 채널의 입력영상을 영상다중화기를 이용해 시간분할 다중화하여 기존의 영상압축장치로 압축하는 방법과 영상분할장치를 이용해 여러 채널의 입력영상을 공간 분할한 후에 기존의 영상압축장치로 압축하는 방법이다.

그 중 하나가 영상분할장치를 이용해 여러 채널의 입력영상을 공간분할 다중화한 후에 기존의 영상압축장치로 압축하는 방법이다. 하지만, 이 방법은 제한된 공간을 입력채널의 수만큼 분할하여 사용하는 것이기 때문에 채널의 수가 많아지면 화면의 공간해상도가 낮아진다. 그리고, 하나의 화면으로 녹화되기 때문에 채널별로 특성에 맞게 설정을 다르게 하기가 어렵다는 문제점이 있다.

한편, 영상다중화기를 이용해 여러 채널의 입력영상을 시간분할 다중화하여 기존의 영상압축장치에 입력하는 방법이 있다. 이와같은 방법은 웨이브릿이나 M-JPEG의 방법을 이용하는 영상압축장치를 상요하게 되는데, 웨이브릿이나 M-JPEG등의 방법은 입력영상의 공간적 상관관계만을 고려하여 압축하기 때문에 이와 같은 방법을 이용할 수 있다.

하지만, MPEG의 경우에는 웨이브릿이나 M-JPEG보다 높은 압축효율을 얻기 위해 시간적 상관관계도 함께 이용하여 압축한다.

여기서, MPEG은 동영상의 압축 표준을 정하는 그룹의 이름으로 JPEG과 같이 그룹이 정한 표준을 의미하기도 한다. MPEG 표준은 현재 MPEG 1과 MPEG 2의 두 가지가 널리 알려져 있다. MPEG 2는 MPEG 1을 발전시킨 것으로 본 발명에서는 MPEG 1의 원리를 이용하여 본 발명에 대해 설명한다.

MPEG 1에서는 JPEG에서 사용한 서브 샘플링과 주파수 변환에 추가하여 동영상에서만 가능한 델타 프레임 기법과 동작 보상 기법을 모두 사용한다. 또한, MPEG 압축을 위해서는 여러 개의 화면을 I(Intra)-화면, P(Predicted)-화면 및 B(Bi-directional)-화면으로 구분된다.

이때, I-화면의 정보는 전체를 독립적으로 사용하여 압축하며 P-화면은 I-화면에서 델타 프레임 또는 동작 보상 기법을 사용하여 구성한다. 그리고, B-화면은 I-화면과 P-화면의 정보의 중간 단계를 추정하여 구성한다. 이렇게 MPEG 압축을 할 경우 I-화면은 많은 정보로 표현되나 P-화면과 B-화면은 이보다 적은 정보로 표현할 수 있어 전체적으로 50:1 ~ 100:1 정도의 압축이 가능하다.

시간분할다중화된 입력영상의 경우 인접한 프레임간의 시간적 상관관계가 낮아지기 때문에, 기존의 단일채널MPEG영상압축장치를 그대로 이용할 경우 그만큼 압축효율이 감소하게 된다. 따라서, 입력영상을 채널별로 구분하여 압축하는다채널MPEG영상압축장치가 필요하게 되었고, 이를 구현하기 위한 입력영상을 채널 별로 압축하는 다채널MPEG영상압축장치 및 방법은 이미 제안되었다. 하지만, 기존의 다채널MPEG영상압축장치 및 방법은 MPEG의 화면모드 중 I-화면 모드와 P-화면 모드만을 지원하도록 되어있는 문제점이 있다.

좀 더 상세히 살펴보면, MPEG에서 I-화면 모드는 공간적상관관계만을 이용해 부호화하는 모드이고, P-화면 모드는 압축하고자 하는 영상과 이전영상과의 시간적상관관계를 이용하여 압축하는 모드이다. 그리고, B-화면 모드는 압축하고자 하는 영상과 이전영상 뿐만 아니라 다음영상과의 시간적상관관계도 함께 이용하여 압축하기 때문에 그만큼 압축효율을 높일 수 있다. 그런데, 기존의 다채널 MPEG 영상압축장치 구현방법은 B-화면 모드를 지원하지 않기 때문에 이와 같은 압축효과를 기대하기 어려워 그에 대한 해결책이 요구되어져 왔다.

본 발명은, 상기와 같은 요구를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치 및 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은, 입력채널의 수만큼 입력영상과 참조영상을 저장하기 위한 프레임메모리를 별도로 두어, 시간분할 다중화된 입력영상을 압축하는 경우에도 MPEG의 시간적 상관관계를 이용한 압축특성을 충분히 활용할 수 있도록 하며, 압축된 데이터를 출력하기 위해 필요한 버퍼메모리는 모든채널이 하나의 버퍼메모리를공유하도록 하여 압축하는 채널의 수가 증가해도 버퍼메모리의 크기가 증가하지 않는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치 및 방법과 상기 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

도 1 은 본 발명에 따른 다채널MPEG영상압축장치를 이용한 영상 압축 시스템의 일실시예 구성도.

도 2 는 본 발명이 적용되는 영상 압축 시스템에서 영상다중화기의 시간 분할된 입력 영상 처리에 대한 일실시예 설명도.

도 3 은 본 발명에 따른 다채널MPEG영상압축장치의 일실시예 구성도.

도 4 는 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법에서 단일채널 입력영상을 B-화면 모드를 이용하여 압축하는 과정에 대한 설명예시도.

도 5 는 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법에서 2채널 입력영상을 B-화면 모드를 이용하여 압축하는 과정에 대한 설명예시도.

도 6 은 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법에서 프레임메모리와 상태레지스터의 동작에 대한 설명예시도.

도 7 은 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치에서 버퍼메모리의 일실시예 구조도.

도 8 은 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법을 위한 일실시예 동작 흐름도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명

301 : MPEG영상압축장치302 : 프로세서

303 : 상태레지스터304 : 버퍼시작주소

305 : 채널시작주소306 : 주소생성장치

307 : 프레임메모리부308 : 출력레지스터

309 : 버퍼메모리310 : MUX(다중화기)

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다채널 영상 압축 장치에 있어서, 외부의 영상다중화장치로부터 시간분할 다중화된 영상데이터를 입력받아 전달하고 압축을 위한 프레임을 일시 저장하여 프레임재배치를 하기위한 제 1 저장수단; 상기 제 1 저장수단에 저장된 시간분할 다중화된 영상데이터를 압축하도록 하기 위한 제어 정보를 생성하기 위한 제어정보생성수단; 상기 제어정보생성수단에서 생성된 제어정보에 의해 상기 제 1 저장수단에 저장된 상기 시간분할 다중화된 영상 데이터를 압축처리하여 전달하기 위한 영상압축수단; 상기 외부의 영상다중화장치로부터 채널번호를 입력받아 상기 제어정보수단 및 상기 영상압축수단을 제어하며, 상기 영상압축수단이 압축을 완료하면 그에 따른 정보를 전달하고 외부의 장치가 압축된 영상데이터의 전송을 요청하도록 제어 신호를 발생하기 위한 제어수단; 및 상기 영상압축수단으로부터 압축된 영상 데이터와 상기 제어수단으로부터 상기 영상압축수단에 의한 영상압축에 따른 정보를 전달받아 상기 외부의 장치의 요청에 따라 출력하기 위한 출력수단을 포함한다.

또한, 본 발명은, 다채널 영상 압축 방법에 있어서, 다채널 영상 압축을 위한 정보를 초기화하고 영상데이터 및 채널번호의 입력을 기다리는 제 1 단계; 상기영상데이터 및 채널번호의 입력에 따라, 입력 영상데이터에 대한 채널에 따른 압축 제어 정보를 설정하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 설정된 압축 제어 정보를 이용하여 프레임재배치를 통한 영상 압축을 실시하고, 그에 따른 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 저장하는 제 3 단계; 상기 제 3 단계에서 저장된 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 외부의 영상 장치의 요청에 따라 다중화하여 출력하는 제 4 단계; 및 상기 제 2 단계 내지 제 4 단계의 과정을 마지막 채널까지 반복하여 수행하는 제 5 단계를 포함한다.

또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 영상 압축 시스템에, 다채널 영상 압축을 위한 정보를 초기화하고 영상데이터 및 채널번호의 입력을 기다리는 제 1 기능; 상기 영상데이터 및 채널번호의 입력에 따라, 입력 영상데이터에 대한 채널에 따른 압축 제어 정보를 설정하는 제 2 기능; 상기 제 2 기능에 의해서 설정된 압축 제어 정보를 이용하여 프레임재배치를 통한 영상 압축을 실시하고, 그에 따른 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 저장하는 제 3 기능; 상기 제 3 기능에 의해서 저장된 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 외부의 영상 장치의 요청에 따라 다중화하여 출력하는 제 4 기능; 및 상기 제 2 기능 내지 제 4 기능에 의한 과정을 마지막 채널까지 반복하여 수행하는 제 5 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에서는 시간분할다중화된 입력영상을 처리하는 다채널MPEG영상압축장치 및 방법을 제안함에 있어서 채널의 수를 4개로 하였으며, 상기 채널의 수는 본 발명의 응용에 따라 달라질 수 있다. 또한, 본 발명에서 제안하는 장치 및 방법은 다양한 압축 기술과 함께 사용될 수 있기 때문에 이하 발명의 상세한 설명에서 개개의 압축 방법을 구체적으로 기술하지는 않는다.

도 1 은 본 발명에 따른 다채널MPEG영상압축장치를 이용한 영상 압축 시스템의 일실시예 구성도이다.

본 발명에 따른 다채널MPEG영상압축장치를 이용한 영상 압축 시스템은 채널당 할당된 영상을 입력받아 디지털 영상으로 전환하여 전달하는 비디오 디코더(11), 다수개의 비디오 디코더(11)의 디지털 영상 정보를 입력받아 하나의 화면으로 공간 분할하여 전송하는 영상 다중화기(12), 영상 다중화기(12)가 전송하는 영상 데이터와 영상 동기 신호를 이용하여 채널당 분리가 가능하도록 영상 압축을 하여 전송하는 다채널MPEG영상압축장치(13) 및 다채널MPEG영상압축장치(13)에서 압축된 영상을 출력하는 호스트(14)를 포함한다.

좀 더 상세히 그 전체 동작을 살펴보면, 카메라를 통해 입력된 아날로그 영상 신호는 4채널의 비디오 디코더(11)를 거쳐 디지털 영상으로 변환되고, 비디오 디코더(11)를 거쳐 변환된 4채널 디지털 영상은 영상 다중화기(12)를 통해 시간분할 다중화된 후에, 채널 번호와 함께 다채널MPEG영상압축장치(13)에 입력된다. 다채널MPEG영상압축장치(13)는 채널 번호를 참조하여 입력된 영상 데이터를 장치내의 프레임메모리에 저장하고, 프레임 재배치규칙에 따라 저장된 영상 데이터를 읽어 압축한다.

그리고, 압축된 데이터를 버퍼메모리에 저장하는 동시에 다음 프레임을 압축할 때 참조하기 위하여 재구성된 영상을 채널 번호를 참조하여 프레임 메모리에 저장한다.

그리고, 매 프레임의 압축이 끝날 때마다 다채널MPEG영상압축장치(13)는 압축된 영상 데이터의 크기와 채널번호를 출력레지스터에 기록하고 인터럽트 신호를 통해 호스트(14)가 그 값을 읽어가도록 한다.

그리고, 호스트(14)는 압축된 영상 데이터의 크기만큼 다채널MPEG영상압축장치(13)로부터 압축된 영상 데이터를 읽어와 채널번호에 따라 처리한다.

도 2 는 본 발명이 적용되는 영상 압축 시스템에서 영상다중화기의 시간 분할된 입력 영상 처리에 대한 일실시예 설명도이다.

영상다중화기는 주어진 순서에 따라 입력되는 채널로부터 영상을 하나씩 선택하여 출력하는 장치이다. 따라서 출력되는 영상의 프레임율은 높아지지 않는다. 도 2과 같이 4개의 입력채널을 시간분할 다중화 할 때, 출력되는 각 채널의 프레임율을 같게 하면, 출력되는 각 채널의 프레임율은 입력되는 프레임율의 1/4이 된다. 그리고, 출력되는 모든 채널의 프레임율을 합하면 입력되는 한 채널의 프레임율과 같게 된다.

도 3 은 본 발명에 따른 다채널MPEG영상압축장치의 일실시예 구성도이다.

본 발명에 따른 다채널MPEG영상압축장치는, 채널을 구분하지 않고 입력된 영상 데이터를 압축하여 출력하는 일반적인 MPEG영상압축장치(301), 영상다중화기(12)를 통해 시간분할 다중화된 영상 데이터를 입력받아 전달하고 프레임재배치를 수행하기 위해 독자적 저장공간인 소정의 수만큼의 프레임메모리를 포함하는 프레임메모리부(307), 프레임재배치와 관련된 값을 저장하고 이를 프로세서(302)에 전달하는 상태레지스터(303), 프레임메모리부(307)에 포함된 채널 수 만큼의 프레임메모리 중에서 입력되는 영상 데이터의 현재 채널이 사용할 프레임메모리의 시작주소를 나타내는 채널시작주소(305), 단일 채널 MPEG영상압축장치(301)가 만들어내는 압축된 영상 데이터의 저장영역의 크기에 채널시작주소(305)에 저장되어있는 입력되는 영상 데이터의 현재 채널의 프레임메모리 시작주소 값을 더하여 새로운 주소를 생성하는 주소 생성 장치(306), 입력되는 영상 데이터의 현재 채널에 해당하는 상태 값을 상태레지스터(303)로부터 읽어 프레임 재배치 방법에 따라 그 값을 갱신하고, 그 결과를 MPEG영상압축장치(301)에 전달하고, 입력 영상 데이터와 함께 입력되는 채널번호를 이용해 현재 입력된 채널이 사용할 프레임메모리의 시작주소를 계산하여 채널시작주소(305)에 전달하는 프로세서(302), MPEG영상압축장치(301)에서 입력된 영상 데이터에 대한 압축이 끝나면 압축된 데이터를 저장하기 위한 버퍼 메모리(309), 버퍼메모리(309)에서 저장될 현재 압축중인 영상 데이터의 버퍼메모리(309)에서의 시작위치를 나타내는 버퍼 시작 주소(304), 압축이 끝나면 프로세서(302)로부터 압축된 데이터의 크기 및 채널 번호를 입력받아 저장하기 위한 출력레지스터(308) 및 외부 호스트(14)로부터의 정보에 따라 버퍼메모리(309)에 저장된 압축 데이터 또는 출력레지스터(308)에 저장된 정부 중 하나를 출력하기 위한 다중화기(MUX)(310)을 포함한다.

그 동작을 좀 더 상세히 살펴보면, MPEG영상압축장치(301)는 채널을 구분하지 않고 입력영상을 압축하여 출력하는 일반적인 MPEG영상압축장치다.

그리고, 프로세서(302)는 입력화면과 함께 입력되는 채널번호를 이용해 프레임메모리부(307)에 포함된 채널 수 만큼의 프레임메모리 중에서 현재 입력된 채널이 사용할 프레임메모리의 시작주소를 계산하여 채널시작주소(305)에 기록한다.

그리고, 채널시작주소(305)는 프레임메모리부(307)에 포함된 채널 수 만큼의 프레임메모리 중에서 현재 입력채널이 사용할 프레임메모리의 시작주소를 나타낸다. 즉, 입력되는 채널번호에 따라 사용할 프레임메모리를 선택하기 위한 용도로 사용된다.

그리고, 프레임메모리부(307)는 입력되는 채널의 수 만큼의 프레임메모리를 중복하여 가지며, 각각의 프레임메모리는 채널번호로부터 계산되는 채널시작주소(305)에 의해 선택될 수 있다.

그리고, 프로세서(302)는 입력되는 채널에 해당하는 상태 값을 상태레지스터(303)로부터 읽어 프레임 재배치 방법에 따라 그 값을 갱신하고, 그 결과를 MPEG영상압축장치(301)에 전달한다. 본 발명에서는 다채널MPEG영상압축을 위해 별도의 프레임 재배치 방법을 사용하지는 않으며, 기존의 단일채널MPEG영상압축장치에서 사용하는 프레임 재배치 방법을 그대로 사용할 수 있다.

그리고, 상태레지스터(303)도 채널의 수 만큼 중복하여 존재하며, 각각의 상태레지스터(303)는 입력영상을 저장해야 할 위치, 압축할 영상을 읽어올 위치, 순방향 및 역방향 참조영상을 읽어올 위치, 압축 후 복원된 영상을 저장할 위치 등에 대한 가장 최근의 값을 채널별로 기억한다.

그리고, 주소생성장치(306)는 단일채널에 대한 압축시 MPEG영상압축장치(301)가 입력영상을 압축하기 위해 생성하는 주소에 채널시작주소(305)에 저장되어 있는 입력 영상 데이터의 현재 채널 프레임메모리 시작주소 값을 더하여 새로운 주소를 생성한다.

그리고, 입력된 영상의 압축이 끝나면 압축된 데이터는 버퍼메모리(309)에 저장되며, 프로세서(302)는 압축된 데이터의 크기를 계산하여 채널번호와 함께 출력레지스터(308)에 기록한 후 인터럽트를 발생하여 호스트(14)로 하여금 데이터를 읽어가도록 한다. 인터럽트가 발생하면 외부 호스트(14)는 출력레지스터(308)로부터 데이터크기와 채널번호를 읽고, 버퍼메모리(309)로부터 데이터 크기 만큼의 압축데이터를 읽어 채널번호에 따라 알맞게 처리한다.

도 4 는 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법에서 단일채널 입력영상을 B-화면 모드를 이용하여 압축하는 과정에 대한 설명예시도이다.

도 4 에 도시된 바와 같이, 2번 입력영상을 B-화면 모드로 압축하기 위해서는 1번 I-화면 모드 영상과 3번 P-화면 모드 영상을 참조하여야 하며, 1번 및 3번 참조 영상은 압축과 복원을 거친 영상이어야 한다. 여기서, 1번 영상을 순방향 참조영상이라고 하며 3번 영상을 역방향 참조영상이라고 한다. 여기서, 순방향이 항상 I이고 역방향이 항상 P인 것은 아니며 순방향 역방향 모두 I또는 P가 될 수 있다. 다만 참조하는 영상보다 시간적으로 빠르면 순방향이고, 늦으면 역방향이다.

그리고, 1번 및 3번 영상을 압축 및 복원한 후에 2번 영상을 압축해야 하기때문에, 2번과 3번영상의 순서가 바뀌어야 하며 이러한 영상 순서가 바뀌는 과정을 프레임재배치라고 한다.

이와 같은 프레임재배치를 위해(즉, 2번 영상과 3번 영상의 순서를 바꾸기 위해서는), 2번 영상을 지연시켜야 하며, 이를 위해서는 별도의 프레임메모리가 필요하다. 즉, 지연시간동안 2번 영상을 보유하고 있을 프레임메모리가 필요하다.

상기의 프레임재배치를 위해 필요한 프레임메모리의 수는 연속된 B-화면 모드 프레임의 수에 따라 달라진다.

또한, 복원된 1, 3번 프레임을 저장할 프레임메모리도 추가로 필요하다.

도 5 는 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법에서 2채널 입력영상을 B-화면 모드를 이용하여 압축하는 과정에 대한 설명예시도이다.

도 5 에 도시된 바와 같이, 0번 채널은 GOP의 N값이 4이고 M값이 2인 경우이며, 1번 채널은 GOP의 N값이 9이고, M값이 3인 경우이다. 여기서, GOP란 I-화면 모드 픽처로부터 다음 I-화면 모드 이전 픽처까지의 집합을 의미하며, N은 GOP내에 포함된 픽처의 수를 의미하고, M은 GOP내에서 I 또는 P-화면 모드 픽처로부터 다음 I 또는 P-화면 모드의 이전 픽처까지 포함된 픽처의 수를 의미한다.

0번 채널인 4번 입력영상을 B-화면 모드로 압축하기 위해서는 2번과 6번영상을 참조영상으로 사용한다. 따라서, 4번 영상을 프레임메모리에 저장하여 지연시켰다가 2번과 6번영상을 압축 및 복원한 후에 읽어 압축해야 한다.

1번 채널인 7번과 9번 입력영상을 B-화면 모드로 압축하기 위해서는 5번과11번영상을 참조영상으로 사용한다. 따라서, 7번과 9번 영상을 프레임메모리에 저장하여 지연시켰다가 5번과 11번영상을 압축 및 복원한 후에 읽어 압축해야 한다. 따라서, 0번 채널의 경우에는 4번 입력영상과 2, 6번 참조 영상을 저장할 프레임메모리를 필요로 하여, 1번 채널의 경우에는 7, 9번 입력영상과 5, 11번 참조영상을 저장할 프레임메모리를 필요로 한다.

이와 같은 과정을 채널별로 따로 분리하여 생각하면 각각의 채널은 단일채널MPEG압축의 경우와 같아진다. 즉, 프레임메모리를 채널의 수만큼 중복하여 사용하고, 프레임재배치와 관련된 상태 값을 채널별로 다르게 제어할 수 있게 한다면, 단일채널MPEG압축장치를 쉽게 다채널MPEG압축장치로 확장할 수 있다.

도 6 은 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법에서 프레임메모리와 상태레지스터의 동작에 대한 설명예시도이다.

도 6 에 도시된 바와 같이, 프레임메모리부(61)는 입력되는 채널의 수만큼의 프레임메모리(62)를 중복하여 가지며, 각각의 프레임메모리(62)는 몇 장의 입력영상프레임메모리(I0, I1, I2, I3)와 2장의 참조영상프레임메모리(R1, R2)로 구성된다. 이때, 입력영상프레임메모리의 수는 연속하여 사용하는 B-화면 모드의 수에 따라 달라질 수 있다. 채널마다 서로 다른 프레임메모리를 사용하며, 어떤 프레임메모리를 사용할지는 입력영상과 함께 영상다중화기로부터 입력되는 채널번호(66)에 의해 결정된다.

좀 더 상세히 보면, 프로세서가 채널번호(66)에 채널 당 필요한 프레임메모리의 크기를 곱해서 채널시작주소(65)를 계산하고, 주소생성장치가 MPEG영상압축장치가 발생한 주소에 채널시작주소(65)를 더해서 채널번호(66)에 해당하는 프레임메모리(62)에 접근한다. 이때, 채널 당 필요한 프레임메모리의 크기는 입력영상의 크기와 채널 당 필요한 프레임 메모리의 수에 따라 달라지며, 한 프레임을 저장할 수 있는 프레임메모리의 크기에 채널 당 필요한 프레임메모리의 수를 곱하여 얻는다. 따라서, 채널당 필요한 프레임 메모리의 수는 참조영상프레임메모리의 수(62)에 입력영상프레임메모리의 수를 더하여 결정된다.

상태레지스터(64)도 채널의 수만큼 중복하여 존재하며, 채널번호(66)에 따라 구분하여 사용된다. 각각의 상태레지스터(63)는 구현하는 방법에 따라 채널별로 저장해야 할 레지스터의 구성이 달라질 수 있지만, 저장된 레지스터의 값을 이용해 입력영상을 저장해야 할 위치, 압축할 영상을 읽어올 위치, 순방향 및 역방향 참조영상을 읽어올 위치, 압축 후 복원된 영상을 저장할 위치 등에 대한 정보를 계산할 수 있어야 한다. 각각의 레지스터는 입력영상프레임메모리(I0, I1, I2, I3)와 참조영상프레임메모리(R0, R1)를 구분하기 위한 인덱스만을 저장한다. 한 장의 프레임을 저장하기 위해 필요한 프레임메모리의 크기를 알면 인덱스 값을 쉽게 주소 값으로 변환할 수 있다. 이렇게 변환된 주소에 채널시작주소(65)를 더하면 실제 접근하고자 하는 프레임메모리의 시작주소를 알 수 있다.

그리고, 프로세서는 채널번호에 해당하는 상태레지스터(63)의 값을 읽어 프레임재배치를 수행한다. 계산된 결과를 상태레지스터(63)에 저장함과 동시에 MPEG영상압축장치에 전달하여 원하는 위치로부터 필요한 영상데이터를 읽거나 쓰게 한다.

도 7 은 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치에서 버퍼메모리의 일실시예 구조도이다.

본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법에서 버퍼메모리는 채널별로 구분되어있지 않고, 모든 채널이 하나의 버퍼메모리를 공유하여 사용한다.

도 7에서 ES(n, N)은 압축된 한 프레임의 데이터를 의미한다. 이때, n은 압축된 프레임의 순서를 의미하며, N은 채널번호를 의미한다. 즉, 채널번호에 관계없이 압축되는 순서대로 버퍼메모리에 쌓이게 된다.

버퍼쓰기주소(71)와 버퍼읽기주소(73)는 압축된 데이터를 읽거나 쓸 때 자동으로 증가하는 값이다. 그리고, 버퍼시작주소(72)는 버퍼메모리에서 현재 압축중인 프레임 데이터의 시작위치를 나타내며, 압축된 데이터의 크기를 계산할 때 사용한다. 압축된 데이터의 크기는 압축이 완료된 후 버퍼쓰기주소(71)에서 버퍼시작주소(72)의 값을 빼면 얻을 수 있다.

압축이 완료된 후, 프로세서가 압축된 데이터의 크기와 채널번호를 출력레지스터에 저장하고 호스트에 인터럽트 신호를 주면, 호스트는 먼저 출력레지스터로부터 데이터크기와 채널번호를 읽고, 버퍼메모리로부터 데이터크기 만큼의 압축데이터를 읽어 채널번호에 따라 파일로 출력하거나 또는 다른 장치에 전달한다.

도 8 은 본 발명에 따른 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법을 위한 일실시예 동작 흐름도이다.

우선, 버퍼시작주소를 "0"으로 초기화한다(801). 영상다중화기로부터 입력되는 입력된 영상데이터의 채널번호를 읽는다(802).

그리고, 입력된 영상데이터의 채널번호에 해당하는 프레임메모리의 시작주소를 계산하여 채널시작주소를 설정한다(803).

그리고, 상태레지스터의 값을 이용해서 프레임 재배치를 수행한다(804). 이를 좀 더 상세히 보면, 상태레지스터로부터 채널번호에 해당하는 값을 읽는다. 이때, 상태레지스터는 각 채널의 프레임재배치와 관련된 상태값을 저장하고 있다. 여기서 상태값이라 하면, 입력영상을 저장해야 할 위치, 압축할 영상을 읽어올 위치, 순방향 및 역방향 참조영상을 읽어올 위치, 압축 후 복원된 영상을 저장할 위치 등에 대한 정보를 포함한다. 또한, 상태레지스터는 구현하는 방법에 따라 채널별로 저장해야 할 레지스터의 구성이 달라질 수 있으며, 저장된 레지스터의 값을 이용해 다음 채널의 입력영상을 저장해야 할 위치, 압축할 영상을 읽어올 위치, 순방향 및 역방향 참조영상을 읽어올 위치, 압축 후 복원된 영상을 저장할 위치 등에 대한 정보를 계산할 수 있어야 한다.

한편, 상태레지스터로부터 읽은 값을 이용해 프레임재배치를 실시하는데, 본 발명을 위한 다채널MPEG압축을 위한 별도의 프레임재배치방법을 필요로 하지 않으며, 기존의 단일채널MPEG압축을 위한 프레임재배치방법을 그대로 사용한다.

그리고, 상태레지스터의 값을 갱신한다(805).

그리고, 갱신된 상태레지스터의 값을 이용해 입력된 영상데이터를 압축한다(806). 좀 더 상세히 살펴 보면, 갱신된 상태레지스터의 값을 압축장치에 전달하고 이를 이용하여 MPEG영상압축장치가 압축을 실시한다. 또한, 압축을 수행하는 과정에서 주소생성장치는 MPEG영상압축장치가 생성하는 주소에 채널시작주소를 더해서 MPEG영상압축장치가 채널번호에 해당하는 프레임메모리에 접근할 수 있도록 한다.

그리고, 입력된 영상데이터에 대한 압축이 완료된 후, 압축된 영상데이터에 대한 정보를 저장한다(807). 여기서, 압축된 영상데이터에 대한 정보라 함은 압축된 영상데이터의 크기 정보와 그 채널번호를 의미한다.

압축된 영상데이터의 크기 정보를 계산하기 위해, 버퍼쓰기주소에서 버퍼시작주소를 빼서 압축된 영상데이터의 크기를 구하고, 버퍼시작주소를 버퍼쓰기주소의 값으로 갱신한다. 그리고, 계산된 압축된 영상데이터의 크기 정보와 채널번호를 출력레지스터에 저장한다(807).

그리고, 프로세서는 인터럽트를 발생하여 호스트로부터 출력레지스터에 저장된 압축된 영상데이터의 크기 및 채널번호를 호출하도록 하고 그에 따른 압축된 영상데이터를 출력한다(808).

그리고, 상기의 802 과정으로 돌아가 다음에 입력되는 채널에 대한 과정을 반복함으로써 마지막 입력 영상데이터까지 압축을 진행한다(809).

상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

상기와 같은 본 발명은, 입력채널의 수만큼 입력영상과 참조영상을 저장하기 위한 프레임메모리를 별도로 두어, 시간분할 다중화된 입력영상을 압축하는 경우에도 MPEG의 시간적 상관관계를 이용한 압축특성을 충분히 활용할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은, 압축된 데이터를 출력하기 위해 필요한 버퍼메모리는 모든 채널이 하나의 버퍼메모리를 공유하기 때문에 압축하는 채널의 수가 증가해도 버퍼메모리의 크기가 증가하지 않는 효과가 있다.

Claims (17)

1. 다채널 영상 압축 장치에 있어서,

   외부의 영상다중화장치로부터 시간분할 다중화된 영상데이터를 입력받아 전달하고 압축을 위한 프레임을 일시 저장하여 프레임재배치를 하기위한 제 1 저장수단;

   상기 제 1 저장수단에 저장된 시간분할 다중화된 영상데이터를 압축하도록 하기 위한 제어 정보를 생성하기 위한 제어정보생성수단;

   상기 제어정보생성수단에서 생성된 제어정보에 의해 상기 제 1 저장수단에 저장된 상기 시간분할 다중화된 영상 데이터를 압축처리하여 전달하기 위한 영상압축수단;

   상기 외부의 영상다중화장치로부터 채널번호를 입력받아 상기 제어정보수단 및 상기 영상압축수단을 제어하며, 상기 영상압축수단이 압축을 완료하면 그에 따른 정보를 전달하고 외부의 장치가 압축된 영상데이터의 전송을 요청하도록 제어 신호를 발생하기 위한 제어수단; 및

   상기 영상압축수단으로부터 압축된 영상 데이터와 상기 제어수단으로부터 상기 영상압축수단에 의한 영상압축에 따른 정보를 전달받아 상기 외부의 장치의 요청에 따라 출력하기 위한 출력수단

   을 포함하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG(Motion Picture Expert Group)영상압축 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 저장수단은,

   제 1 소정의 수만큼의 저장부를 중복하여 가지며, 각각의 저장부는 제 2 소정의 수를 가지는 입력영상저장소와 2개의 참조영상저장소를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제 1 소정의 수는 입력되는 채널의 수로 하고, 상기 제 2 소정의 수는 MPEG 영상 데이터의 연속하여 사용하는 B(Bi-directional)-화면 모드의 수에 따르는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 2개의 참조영상저장소는 순방향 참조 영상인 I(Intra)-화면 영상 및 역방향 참조 영상인 P(Predicted)-화면 영상을 저장하는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제어정보생성수단은,

   프레임재배치와 관련된 값을 저장하고 이를 상기 제어수단에 전달하기 위한 상태저장수단;

   현재 압축중인 영상데이터에 대한 상기 출력수단의 저장할 위치를 나타내는 버퍼시작위치수단;

   입력되는 영상 데이터의 현재 채널이 사용할 상기 제 1 저장수단의 시작주소를 나타내어 입력되는 채널번호에 따라 사용할 상기 제 1 저장수단의 위치를 나타내기 위한 채널시작주소 수단; 및

   상기 영상압축 수단이 생성하는 주소에 상기 채널시작주소 수단에 저장되어있는 입력되는 영상 데이터의 현재 채널의 상기 제 1 저장수단의 시작주소 값을 더하여 새로운 주소를 생성하기 위한 주소 생성 수단;

   을 포함하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 상태저장수단은,

   채널의 수 만큼 중복하여 존재하며, 하나의 상태저장수단은 입력영상을 저장해야 할 위치, 압축할 영상을 읽어올 위치, 순방향 및 역방향 참조영상을 읽어올위치, 압축 후 복원된 영상을 저장할 위치 등에 대한 가장 최근의 값을 채널당 기억하는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 출력수단은,

   상기 영상압축수단로부터 압축된 영상데이터를 저장하기 위한 제 2 저장수단;

   상기 제어수단으로부터 상기 영상압축수단에 의한 영상압축에 따른 정보를 전달받아 저장하기 위한 제 3 저장수단; 및

   외부의 영상장치의 요청에 따라 상기 제 2 저장수단에 저장된 영상데이터 내지 상기 제 3 저장수단에 저장된 데이터 정보 중 어느 하나를 출력하기 위한 다중화수단

   을 포함하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 영상압축에 따른 정보는 하나의 채널에 해당하는 영상에 대한 압축이 끝날 때마다 생성된 압축된 영상데이터의 크기와 해당 채널번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 제 2 저장수단은,

   채널별로 구분하지 않고 모든 영상 채널이 공유하여 사용하며, 상기 영상압축수단을 통해 압축된 순서대로 저장되는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 장치.
10. 다채널 영상 압축 방법에 있어서,

    다채널 영상 압축을 위한 정보를 초기화하고 영상데이터 및 채널번호의 입력을 기다리는 제 1 단계;

    상기 영상데이터 및 채널번호의 입력에 따라, 입력 영상데이터에 대한 채널에 따른 압축 제어 정보를 설정하는 제 2 단계;

    상기 제 2 단계에서 설정된 압축 제어 정보를 이용하여 프레임재배치를 통한 영상 압축을 실시하고, 그에 따른 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 저장하는 제 3 단계;

    상기 제 3 단계에서 저장된 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 외부의 영상 장치의 요청에 따라 다중화하여 출력하는 제 4 단계; 및

    상기 제 2 단계 내지 제 4 단계의 과정을 마지막 채널까지 반복하여 수행하는 제 5 단계

    를 포함하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 제 2 단계는,

    프레임재배치와 관련된 제어값을 저장하고 이를 전달하는 제 6 단계;

    현재 압축중인 영상데이터에 대한 압축후 출력시까지 임시로 저장할 위치를 설정하여 전달하는 제 7 단계;

    입력되는 영상 데이터의 현재 채널이 저장될 저장부의 위치인 시작주소를 설정하여 전달하는 제 8 단계 ; 및

    상기 제 3 단계에서의 영상 압축에 의해 생성되는 주소에 상기 제 8 단계에서 설정한 시작주소 값을 더하여 새로운 주소를 생성하는 제 9 단계

    를 포함하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 제 4 단계는,

    상기 제 3 단계에서 저장된 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 외부의 영상 장치에게 출력하기 위하여 영상 압축 완료 시에 인터럽트 신호를 발생시키는 제 10 단계; 및

    상기 제 10 단계의 인터럽트 신호를 수신한 상기의 외부 영상 장치로부터의 제어신호에 따라 상기 제 3 단계에서 저장된 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 다중화하여 출력하는 제 11 단계

    를 포함하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법.
13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,

    상기 제 4 단계의 영상 압축에 따른 정보 데이터는,

    상기 압축된 영상 데이터의 크기 정보 및 채널 번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법.
14. 제 11 항에 있어서,

    상기 제 6 단계의 프레임재배치와 관련된 제어값은,

    채널의 수 만큼 중복하여 존재하며, 하나의 상태저장수단는 입력영상을 저장해야 할 위치, 압축할 영상을 읽어올 위치, 순방향 및 역방향 참조영상을 읽어올 위치, 압축 후 복원된 영상을 저장할 위치 등에 대한 가장 최근의 값인것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법.
15. 제 10 항에 있어서,

    입력된 영상 데이터에 대한 압축을 위해 입력되는 영상데이터의 채널의 수에 따른 저장부를 구비하여, MPEG영상의 압축을 위한 프레임재배치시의 프레임간 지연 저장을 지원하는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 저장부는

    입력되는 채널 수만큼의 저장부를 중복하여 가지며, 각각의 저장부는 MPEG 영상 데이터의 연속하여 사용하는 B(Bi-directional)-화면 모드의 수를 가지는 입력영상저장소와 순방향 참조 영상과 역방향 참조 영상을 저장하는 2개의 참조영상저장소를 포함하여 B-화면에 대한 압축이 가능하도록 하는 것을 특징으로 하는 시간분할다중영상을 이용한 다채널MPEG영상압축 방법.
17. 프로세서를 구비한 영상 압축 시스템에,

    다채널 영상 압축을 위한 정보를 초기화하고 영상데이터 및 채널번호의 입력을 기다리는 제 1 기능;

    상기 영상데이터 및 채널번호의 입력에 따라, 입력 영상데이터에 대한 채널에 따른 압축 제어 정보를 설정하는 제 2 기능;

    상기 제 2 기능에 의해서 설정된 압축 제어 정보를 이용하여 프레임재배치를 통한 영상 압축을 실시하고, 그에 따른 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 저장하는 제 3 기능;

    상기 제 3 기능에 의해서 저장된 영상 압축 데이터와 영상 압축에 따른 정보 데이터를 외부의 영상 장치의 요청에 따라 다중화하여 출력하는 제 4 기능; 및

    상기 제 2 기능 내지 제 4 기능에 의한 과정을 마지막 채널까지 반복하여 수행하는 제 5 기능

    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.