KR20050054702A - 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조 - Google Patents

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KR20050054702A
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Abstract

본 발명은 저장공간이 부족한 이동 통신 단말기를 이용하여 동영상 스트리밍 서비스를 받을 경우, 참조영상 없이 현재 영상만을 전송함으로써 무선망의 페이딩에 의한 교착상태에 효과적으로 대처할 수 있도록 하고, 움직임 보상을 수행하지 않도록 함으로써 단말기의 메모리 사용량을 줄이고, 간결한 프로토콜에 의해 빠른 전송 속도를 보장할 수 있도록 하는, 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조에 관한 것으로, 이동 통신 단말기의 무선 동영상 스트리밍 서비스에 적합한 동영상 포맷을 제공함에 있어서, 동영상 데이터에 오디오 데이터를 추가하고, 각 동영상과 오디오에 대한 유료부하 헤더로 이루어진 유료부하(Payload)와; 상기 유료부하를 포함하는 MSW(Multimedia Streaming for Wireless) 파일을 효율적으로 전송하고, 단말기 디코더에서 MSW 파일을 이해하기 위한 다수의 정보 필드로 이루어진 MSW 파일 헤더를 포함하여 구성하고, 상기 유료부하는 전송 시 패킷 손실에 대비하여, 다수의 세그먼트로 구성되고 그 세그먼트의 순서를 확인하기 위한 세그먼트 헤더를 포함하여 구성함으로써 달성할 수 있다.

Description

무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조{VIDEO DATA FORMAT FOR WIRELESS VIDEO STREAMING SERVICE}
본 발명은 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조에 관한 것으로, 특히 저장공간이 부족한 이동 통신 단말기를 이용하여 동영상 스트리밍 서비스를 받을 경우, 참조영상 없이 현재 영상만을 전송함으로써 무선망의 페이딩에 의한 교착상태에 효과적으로 대처할 수 있도록 하고, 움직임 보상을 수행하지 않도록 함으로써 단말기의 메모리 사용량을 줄이고, 간결한 프로토콜에 의해 빠른 전송 속도를 보장할 수 있도록 하는, 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조에 관한 것이다.
일반적으로, 동영상 스트리밍을 구현하기 위한 기술은 크게 영상 압축 알고리즘과 유무선 네트워크 프로토콜로 나뉘어지는데, 영상 압축 알고리즘에는 허프만 무손실 압축, LZ 무손실 압축, DCT 손실 압축, Wavlet 손실 압축, 양자화 매트릭스, YUV 시각특성 손실 압축, 움직임 보상 압축 등이 있으며, 유무선 네트워크 프로토콜은 OSI 7 레이어 분류에 따라, TCP, UDP, HTTP, WAP, WTP 등이 존재한다.
상기와 같은 압축기술들을 적절히 조합한 MPEG, H.26x, H.42x와 같은 동영상 표준이 존재하고, 네트워크 기술들을 적절히 조합한 RTP, RTCP, RTSP 와 같은 기술이 존재한다.
상기와 같은 동영상 압축 기술들의 특징은 크게 DCT 손실 압축과 움직임 보상 알고리즘을 기본 골격으로 하고, 양자화 매트릭스와 허프만/런 랭스(Runlength) 압축 알고리즘을 추가하여 사용한다. 그리고, 각각의 동영상 시스템에 따라 DCT 혹은 Wavlet 손실압축이나 양방향 혹은 단방향 움직임 보상 알고리즘 등으로 변화를 주기도 한다.
또한, 네트워크 프로토콜인 RTP, RTCP, RTSP 는 다자간 실시간 화자회의 시스템을 위한 프로토콜로서, TCP의 신뢰성 있는 전송과 UDP의 빠른 전송의 장점들을 살려 구성한 프로토콜이다. 기본적으로 UDP 기반 위에 유료부하를 감시, 제어할 수 있는 정보를 추가한 형태로 제공된다.
그러나, 유선 인터넷과 PC 환경과는 달리 이동 통신 단말의 환경은 다음과 같은 제한 사항들이 존재한다. 즉, 중앙처리 프로세서의 속도가 20MHz 정도로 낮고, 램(RAM)의 용량이 500Kbyte 이하이고 롬(ROM)의 용량이 1Mbyte 정도로 작고, 메모리 액세스 속도가 90~120 ns 정도로 느릴 뿐 아니라 CDMA-1x 무선망의 전송 속도가 144kbps 수준으로 매우 느리다는 문제점이 있다. 여기에, 페이딩, 다중경로, 핸드오프, 파워 감쇠와 같은 무선망 고유의 제한사항에 의한 문제점이 있다.
따라서, 현재 무선 단말 환경에서는 MPEG, RTP와 같은 기술들을 그대로 적용하기에는, DSP(Digital Signal Processor)와 같은 고사양/고가격의 단말기 환경이 필요하므로 현재 국내에서는 일부계층에서만 사용되고, 그것마저도 활성화되지 못하는 실정이다.
또한, 무선망 고유의 제한사항으로 인해 스트리밍 서비스 도중 영상이 끊기는 경우가 빈번하여, 사실상 국내 및 해외에서 이러한 무선 동영상 서비스가 거의 실시되지 않고 있는 상황이다.
다시 말해, 상기 종래의 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 기술은, 무선 네트워크에서 전송 시 교착상태(Deadlock)가 발생할 경우, 움직임 보상 알고리즘의 특성상 참조 프레임까지 같이 전송해야 하므로 스트리밍 서비스에 어려움이 있고, RTP와 같은 네트워크 프로토콜은 실시간 스트리밍을 위해 구현된 프로토콜이긴 하나 '多:多' 의 멀티캐스트 환경을 고려하여 만들어진 프로토콜이므로 '1:多'의 브로드캐스트 서비스를 원할 경우, 사용자가 잉여 패킷(Redundancy packet)까지 수신해야 하는 불편한 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 저장공간이 부족한 이동 통신 단말기를 이용하여 동영상 스트리밍 서비스를 받을 경우, 참조영상 없이 현재 영상만을 전송함으로써 무선망의 페이딩에 의한 교착상태에 효과적으로 대처할 수 있도록 하고, 움직임 보상을 수행하지 않도록 함으로써 단말기의 메모리 사용량을 줄이고, 간결한 프로토콜에 의해 빠른 전송 속도를 보장할 수 있도록 하는, 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조를 제공함에 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이동 통신 단말기의 무선 동영상 스트리밍 서비스에 적합한 동영상 포맷을 제공함에 있어서, 동영상 데이터에 오디오 데이터를 추가하고, 각 동영상과 오디오에 대한 유료부하 헤더로 이루어진 유료부하(Payload)와; 상기 유료부하를 포함하는 MSW(Multimedia Streaming for Wireless) 파일을 효율적으로 전송하고, 단말기 디코더에서 MSW 파일을 이해하기 위한 다수의 정보 필드로 이루어진 MSW 파일 헤더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명은 MJPEG 기반의 동영상 포맷에 오디오 유료부하를 추가하여 확장함으로써, 이동 통신 단말기의 무선 동영상 스트리밍 서비스에 적합한 간결한 동영상 포맷(MSW : Multimedia Streaming for Wireless)의 제공을 요지로 하는 것으로, 동영상 스트리밍을 제어 관리하고 효율적인 동영상 스트리밍 서비스를 구현하기 위한 여러 가지 필드 데이터들을 제공하는 유료부하 헤더를 추가하고, 패킷 손실을 대비하여 유료부하를 다수의 세그먼트로 나누고, 전송 시 그 세그먼트의 순서를 확인하기 위한 세그먼트 헤더를 포함하여 구성하고, 빠른 망 속도를 제공하기 위해 UDP에 기반한 프로토콜 방식으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도1은 본 발명에 따른 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 기본적인 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 다수의 동영상(V)과 오디오(A)로 구성된 유료부하(Payload)(100)와, 상기 유료부하를 포함하는 MSW 파일을 효율적으로 전송하고 단말기 디코더에서 MSW 파일을 이해하기 위한 다수의 정보 필드로 구성된 MSW 파일 헤더(200)를 포함하여 구성한다.
이때, 상기 MSW 파일 헤더(200)에는 다음과 같이 디코딩에 필요한 최소한의 정보들을 포함한다.
1) 파일의 총 길이(201) : File Length(32bits),
2) 유료 부하의 총 개수(202) : Number of Payload(24bits),
3) 콘텐츠의 가로크기(203) : Content Width(12bits),
4) 콘텐츠의 세로크기(204) : Content Height(12bits),
5) 콘텐츠의 재생시간(밀리 세컨드 단위)(205) : Total Play Time(32bits),
6) 콘텐츠에서 인코딩된 영상 코덱의 종류(206) : Video Payload Type(8bits),
7) 콘텐츠에서 인코딩된 음성 코덱의 종류(207) : Audio Payload Type(8bits),
8) 콘텐츠를 제공하는 CP의 정보(208) : CP Information(길이는 가변적임).
다음, 도2는 본 발명에 따른 동영상 데이터에 유료부하 헤더를 추가한 구성을 보인 예시도로서, 이에 도시된 바와 같이 다수의 동영상(V)과 오디오(A)로 구성된 유료부하(Payload)에는 각기 유료부하 헤더(110)가 부가되며, 상기 유료부하 헤더는 다음과 같이 RTP 프로토콜에서 제공하는 필드 정보와 유사하나 보다 간결하면서도 필요한 정보를 보충한 정보들을 포함한다.
1) 현재 유료부하가 재생되어야 할 시간 정보(111)(Payload Play Time Stamp(32bit)) 및 'Frame Play Time Stamp' 정보를 이용하여 영상과 음성간의 동기를 맞춘다.
2) 현재 전송되고 있는 유료부하의 인덱스 정보(112) : Payload Sequence Number(24bit),
3) 현재 전송되고 있는 유료부하의 종류(영상 혹은 음성) 정보(113) : Payload Type(1bit),
4) 현재 전송되는 유료부하의 총 세그먼트 개수 정보(114) : Number of Sequence of Payload(23bit),
5) 현재 전송되고 있는 유료부하의 무결성을 검사하기 위한 오류제어 데이터 정보(115) : CRC Check Data(16bit),
다음, 도3은 본 발명에 따른 UDP 망에서 유료부하 전송을 위한 세그먼트 구성을 보인 예시도로서, UDP에 기반한 프로토콜 방식의 경우 빠른 망 속도를 제공하지만 패킷 손실이 발생할 수 있기 때문에, 본 발명에서는 패킷 손실에 대비하여 유료부하를 다수의 세그먼트로 나누고, 그 세그먼트의 전송 순서를 확인하기 위한 세그먼트 헤더를 포함하여 구성하며, 상기 세그먼트 헤더는 다음과 같이 간결하면서도 필요한 정보만을 포함한다.
1) 현재 전송되는 세그먼트가 속한 유료부하의 인덱스(121) : Payload Sequence Number(24bit),
2) 현재 전송되는 세그먼트의 인덱스(122) : Segment Sequence Number(16bit), 이때, 상기 'Payload Sequence Number'와 'Segment Sequence Number'는 UDP의 특성상 전송순서가 뒤바뀌는 경우도 발생할 수 있으므로, 세그먼트 전송 시 지속적으로 같이 전송해야 한다.
3) 현재 전송되는 세그먼트가 유료부하의 마지막 세그먼트인지를 확인하기 위한 데이터(123) : Last segment Flag(1bit), 이 값이 0 이면 마지막 세그먼트가 아님을 의미하며, 1이면 마지막 세그먼트임을 의미한다.
4) 마지막 세그먼트의 데이터 크기(124) : Last Segment Data Size, 만약, 전송하는 세그먼트가 마지막 세그먼트가 아닐 경우, 'Last Segment Data Size'는 의미가 없으므로 모두 0으로 채워지며, 이때 세그먼트의 크기는 512Bytes로 고정적이다.
상기와 같이 본 발명은 동영상과 정지영상의 중간단계인 MJPEG(Motion JPEG)을 무선 동영상 스트리밍 서비스에 적합한 형태로 개선하고 확장한 구조로서 오디오 유료부하를 추가로 포함하고 각 유료부하에 대하여 스트리밍 서비스 구현을 위해 유료부하 헤더를 추가한다.
또한, 본 발명의 MSW 파일을 UDP 프로토콜을 사용하여 무선망에서 전송하는데, UDP는 TCP에 비해 안정적이지 못하고 신뢰성이 떨어지기 때문에, 유료부하 전송 시 세그먼트를 잘게 나누어 전송함으로써 패킷 손실에 대비할 수 있도록 한다.
도4는 본 발명을 적용한 무선 동영상 스트리밍 서비스의 흐름을 보인 예시도로서, MSW 콘텐츠 서버(400)에는 MSW 엔코더(401)와 저작 수단(402)을 이용해 생성한 동영상 콘텐츠를 저장해두고, 사용자가 단말기(403)를 통해 동영상 스트리밍 서비스를 요청하는 경우, 해당 콘텐츠를 WAP 서버(404)를 통해 무선 전송한다.
이에 따라, 단말기(403)에서는 상기 무선 전송되는 콘텐츠를 수신하여, 단말기에 내장된 MSW 디코더(405)를 통해 디코딩 함으로써 동영상을 재생하게 된다.
이때, 상기 MSW 디코더는 기존의 MPEG 등의 동영상 디코더와 비교할 때, 참조영상을 저장하기 위한 프레임 메모리를 필요로 하지 않으며, 순수한 독립 영상을 수신하여 재생하기 때문에 참조영상에 의한 움직임 보상을 수행하지 않으므로 디코더의 구성이 매우 간단해진다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조는, 저장공간이 부족한 이동 통신 단말기를 이용하여 동영상 스트리밍 서비스를 받을 경우, MPEG이나 H.26x와 달리 움직임 보상 같은 GOP 단위의 파일 엑세스가 없으므로 이동 통신 단말의 메모리 사용량을 절약할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 MPEG이나 H.26x와 달리 현재 영상을 플레이하기 위해 이전 혹은 이후 영상을 참조하지 않으므로, 무선망에서 페이딩에 의한 교착상태(Deadlock)가 발생할 경우, 현재 프레임만 받으면 되므로 교착상태를 효과적으로 처리할 수 있도록 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 '1:多' 브로드캐스트 환경에 최적화 됨으로써, '多:多'와 같은 멀티캐스트 환경에서 필요한 동기화 발신 식별자, 기여발신 식별자와 같은 필드가 존재하지 않으므로, 유선 방식에서 주로 사용하는 RTP 프로토콜에 비해 상당히 간결하여 빠른 전송속도를 보장할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 기본적인 구성을 보인 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 동영상 데이터에 유료부하 헤더를 추가한 구성을 보인 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 UDP 망에서 유료부하 전송을 위한 세그먼트 구성을 보인 예시도.
도 4는 본 발명을 적용한 무선 동영상 스트리밍 서비스의 흐름을 보인 예시도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 : 유료부하 200 : MSW 파일 헤더
400 : 콘텐츠 서버 401 : MSW 엔코더
402 : MSW 저작 도구 403 : 이동 통신 단말기
404 : WAP 서버 405 : MSW 디코더

Claims (6)

  1. 이동 통신 단말기의 무선 동영상 스트리밍 서비스에 적합한 동영상 포맷을 제공함에 있어서,
    동영상 데이터에 오디오 데이터를 추가하고, 각 동영상과 오디오에 대한 유료부하 헤더로 이루어진 유료부하(Payload)와;
    상기 유료부하를 포함하는 MSW(Multimedia Streaming for Wireless) 파일을 효율적으로 전송하고, 단말기 디코더에서 MSW 파일을 이해하기 위한 다수의 정보 필드로 이루어진 MSW 파일 헤더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유료부하의 동영상 데이터는 참조 영상을 포함하지 않는 독립적인 영상 데이터인 것을 특징으로 하는 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조.
  3. 제1항에 있어서, 상기 MSW 파일 헤더는 파일의 총 길이 정보, 유료 부하의 총 개수 정보, 콘텐츠의 가로크기 정보, 콘텐츠의 세로크기 정보, 콘텐츠의 재생시간 정보, 콘텐츠에서 인코딩된 영상 코덱의 종류 정보, 콘텐츠에서 인코딩된 음성 코덱의 종류 정보, 콘텐츠를 제공하는 CP(Contents Provider)의 정보가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조.
  4. 제1항에 있어서, 상기 유료부하는 전송 시 패킷 손실에 대비하여, 다수의 세그먼트로 구성되고 그 세그먼트의 순서를 확인하기 위한 세그먼트 헤더를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조.
  5. 제1항에 있어서, 상기 유료부하 헤더는, 현재 유료부하가 재생되어야 할 시간 정보 및 영상과 음성간의 동기를 맞추기 위한 정보, 현재 전송되고 있는 유료부하의 인덱스 정보, 현재 전송되고 있는 유료부하의 종류(영상 혹은 음성) 정보, 현재 전송되는 유료부하의 총 세그먼트 개수 정보, 현재 전송되고 있는 유료부하의 무결성을 검사하기 위한 오류제어 데이터 정보가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조.
  6. 제4항에 있어서, 상기 세그먼트 헤더는, 현재 전송되는 세그먼트가 속한 유료부하의 인덱스 정보, 현재 전송되는 세그먼트의 인덱스 정보, 현재 전송되는 세그먼트가 유료부하의 마지막 세그먼트인지를 확인하기 위한 데이터 정보, 마지막 세그먼트의 데이터 크기 정보가 포함되어 구성된 것을 특징으로 하는 무선 동영상 스트리밍 서비스를 위한 동영상 데이터의 구조.
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