KR20050093438A - Frame rate control method according to packet loss rate - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법은, 부호화기(decoder)에서 비디오 스트림 생성 시, 패킷 손실률(PLR) 정보를 참조하여 상기 비디오 스트림의 프레임 전송률을 적응적으로 조절하는 것으로, 여기서, 상기 패킷 손실률 정보는 네트워크 상의 에러 상황에 대한 정보이며, 이는 실시간 전송 제어 프로토콜(RTCP : Real-time Transport Control Protocol)에 의해 상기 부호화기로 피드백(feedback) 되고, 상기 프레임 전송률을 적응적으로 조절하는 것은, 상기 패킷 손실률(PLR)이 높으면 프레임 전송률을 적절하게 낮추고, 반대로 상기 패킷 손실률(PLR)이 낮으면 프레임 전송률을 적절하게 높이는 것임을 특징으로 한다.In the frame rate adjusting method according to the packet loss rate according to the present invention, when generating a video stream in an encoder, the frame rate of the video stream is adaptively adjusted with reference to packet loss rate (PLR) information. The packet loss rate information is information about an error condition on a network, which is fed back to the encoder by a real-time transport control protocol (RTCP), and adaptively adjusting the frame rate is If the packet loss rate (PLR) is high, the frame rate is appropriately lowered. On the contrary, if the packet loss rate (PLR) is low, the frame rate is appropriately increased.

Description

패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법{frame rate control method according to Packet Loss Rate}Frame Rate Control Method According to Packet Loss Rate {frame rate control method according to Packet Loss Rate}

본 발명은 패킷 손실률(PLR : Packet Loss Rate)에 따른 프레임 전송률 조절 방법에 관한 것으로, 특히 무선 인터넷을 이용한 VOD(Video On Demand) 서비스 시 PLR에 따른 프레임 전송률 조절 기법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for adjusting a frame rate according to a packet loss rate (PLR), and more particularly, to a frame rate adjusting method for a PLR in a video on demand (VOD) service using wireless Internet.

도 1은 종래의 무선 인터넷을 이용한 VOD 서비스 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면이고, 도 2는 VOD 서비스를 위한 VOD 프로토콜 구성을 나타내는 도면이다. 1 is a view showing a schematic configuration of a conventional VOD service system using a wireless Internet, Figure 2 is a view showing a VOD protocol configuration for a VOD service.

먼저 상기 VOD 서비스란 Video On Demand의 약어로 서비스 이용자의 요구에 따라 영화나 뉴스 등의 영상 기반 서비스를 전화선이나 케이블을 통해 제공하는 새로운 개념의 영상 서비스 사업을 말한다. 상기 VOD 서비스는 비디오 프로그램을 디지털로 압축하여 비디오 서버에 저장하고, 가입자가 원하는 프로그램을 고속 통신망을 이용하여 제공하는 서비스로서 이용자는 프로그램의 선택, 재생, 제어, 색인검색, 질의 등을 할 수가 있다. First, the VOD service is an abbreviation of Video On Demand and refers to a new concept video service business that provides a video-based service such as a movie or news through a telephone line or a cable according to a request of a service user. The VOD service is a service that digitally compresses a video program, stores it in a video server, and provides a program desired by a subscriber using a high-speed communication network. The user can select, play, control, index, and query a program. .

또한, 최근 들어서는 상기 VOD 서비스를 CDMA1x 및 EVDO(Evolution Data Only) 등과 같은 무선 인터넷을 통해 실시간으로 제공하고 있다.In recent years, the VOD service is provided in real time through the wireless Internet such as CDMA1x and EVDO (Evolution Data Only).

도 1을 참조하면, 종래의 무선 인터넷을 이용한 VOD 서비스 시스템은 VOD 서비스를 제공하는 VOD 서버(100)와, 상기 VOD 서비스를 제공받기 위해 무선 인터넷망(120)에 가입된 다수의 단말기(140)로 구성된다.Referring to FIG. 1, the conventional VOD service system using the wireless Internet includes a VOD server 100 providing a VOD service and a plurality of terminals 140 subscribed to the wireless Internet network 120 to receive the VOD service. It consists of.

여기서, 상기 VOD 서버(100)를 통해 무선 인터넷을 이용한 VOD 서비스를 제공하기 위해서는, 상기 서버(100)에서 제작된 영상 또는 동영상 즉, 스트리밍(streaming)용 컨텐츠를 MPEG-4 부호화기를 통해 인코딩 후, 이에 압축된 비트 스트림을 실시간 전송 프로토콜(RTP : Real-time Transport Protocol)를 이용한 패킷화 과정을 수행 후, UDP(User Datagram Protocol), IP(Internet Protocol)를 이용하여 전송한다. Here, in order to provide a VOD service using the wireless Internet through the VOD server 100, after encoding the video or video produced by the server 100, that is, the content for streaming (streaming) through the MPEG-4 encoder, The compressed bit stream is packetized using a real-time transport protocol (RTP) and then transmitted using UDP (User Datagram Protocol) and IP (Internet Protocol).

이 때, 최종 패킷망 전송 전에 총 40 바이트(byte)(IP 헤더(20 byte)+UDP 헤더(8 byte)+RTP 헤더(12 byte))의 헤더 정보를 추가한 후 상기 패킷망에 전송되며, 이에 대해 상기 수신 단말 측에서는 이의 역순으로 IP, UDP, RTP 헤더를 떼어 내고, 디패킷화 및 MPEG-4 복호화를 수행하여 이를 출력한다. At this time, the header information of a total of 40 bytes (IP header (20 byte) + UDP header (8 byte) + RTP header (12 byte)) is added to the packet network before the final packet network transmission. The receiving terminal side removes the IP, UDP, and RTP headers in the reverse order, depackets, and performs MPEG-4 decoding to output the packet.

또한, RTSP(Real-time Streaming Protocol)는 이러한 컨텐츠의 선택, 재생, 정지, 녹화와 같은 제어를 위해 TCP(Transmission Control Protocol), IP를 통하여 단말기와 통신 한다.In addition, RTSP (Real-time Streaming Protocol) communicates with the terminal through Transmission Control Protocol (TCP) and IP to control such selection, playback, stop, and recording.

도 3은 MPEG-4 패킷의 구조의 일 실시예를 나타내는 도면으로서, 일반적인 MPEG-4 패킷의 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 RTP 헤더와, MPEG-4 스트림 헤더(VOS/ VO/ VOL/ VOP) 및 MPEG-4 스트림으로 구성된다.3 is a diagram illustrating an embodiment of a structure of an MPEG-4 packet, and a structure of a general MPEG-4 packet includes an RTP header and an MPEG-4 stream header (VOS / VO / VOL / VOP) as shown in FIG. ) And MPEG-4 streams.

여기서, 상기 MPEG-4 스트림 헤더에 포함된 VOP(Video Object Plane)는 하나의 프레임을 나타내기 위한 모든 정보를 의미하는 것으로, 이는 VOP 헤더와 VOP 데이터로 구성된다.Here, the VOP (Video Object Plane) included in the MPEG-4 stream header means all information for representing one frame, and is composed of a VOP header and VOP data.

또한, 서버측에서는 네트워크상에서 실기간 전송 제어 프로토콜(RTCP : Real-time Transport Control Protocol)를 통해 현재 네트워크상에서 패킷 손실이 얼마나 발생하는지를 보여주는 패킷 손실률(PLR : Packet Loss Rate) 정보를 주기적으로 받는다. In addition, the server periodically receives packet loss rate (PLR) information indicating how much packet loss occurs in the current network through a real-time transport control protocol (RTCP) on the network.

즉, 상기 RTCP는 네트워크 에러 상황 즉, 패킷 손실률(PLR)에 대한 정보를 피드백(feedback) 한다. That is, the RTCP feeds back information about a network error situation, that is, a packet loss rate (PLR).

그러나, 이와 같은 종래의 구조에 있어서, 상기 VOD 서버(100)는 네트워크 상에서 패킷의 손실이 일정 이상 발생할 경우, 네트워크의 세션(session)을 끊거나 또는 비트 레이트(bit rate) 율을 감소시키는데, 상기 비트 레이트 율을 감소시키면 각 프레임에 할당된 데이터가 적어지기 때문에 현격한 영상품질의 저하가 초래되는 단점이 있다. However, in such a conventional structure, the VOD server 100 terminates the network session or reduces the bit rate when the packet loss occurs more than a certain amount on the network. Reducing the bit rate reduces the amount of data allocated to each frame, resulting in a significant degradation in image quality.

본 발명은 무선인터넷을 이용한 VOD 서비스 시, 네트워크 에러 상황인 패킷 손실률(PLR : Packet Loss Rate) 정보를 이용하여, 패킷 손실률에 따라 프레임 전송률을 적응적을 조절함으로써, 네트워크 에러에 따른 영상품질의 저하를 줄일 수 있는 패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법을 제공함에 그 목적이 있다.According to the present invention, by using the packet loss rate (PLR: Packet Loss Rate) information, which is a network error situation, in the VOD service using the wireless Internet, by adaptively adjusting the frame rate according to the packet loss rate, the degradation of the image quality due to the network error is reduced. An object of the present invention is to provide a method for adjusting a frame rate according to a packet loss rate, which can be reduced.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법은, 부호화기(decoder)에서 비디오 스트림 생성 시, 패킷 손실률(PLR) 정보를 참조하여 상기 비디오 스트림의 프레임 전송률을 적응적으로 조절하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 상기 패킷 손실률 정보는 네트워크 상의 에러 상황에 대한 정보이며, 이는 실시간 전송 제어 프로토콜(RTCP : Real-time Transport Control Protocol)에 의해 상기 부호화기로 피드백(feedback) 됨을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the frame rate adjustment method according to the packet loss rate according to the present invention, when generating a video stream in an encoder, adaptively adjusts the frame rate of the video stream with reference to packet loss rate (PLR) information. Characterized in that. Here, the packet loss rate information is information on an error condition on a network, which is characterized by being fed back to the encoder by a real-time transport control protocol (RTCP).

또한, 상기 프레임 전송률을 적응적으로 조절하는 것은, 상기 패킷 손실률(PLR)이 높으면 프레임 전송률을 적절하게 낮추고, 반대로 상기 패킷 손실률(PLR)이 낮으면 프레임 전송률을 적절하게 높이는 것임을 특징으로 한다.In addition, adaptively adjusting the frame rate is characterized in that if the packet loss rate (PLR) is high, the frame rate is appropriately lowered. On the contrary, if the packet loss rate (PLR) is low, the frame rate is appropriately increased.

여기서, 상기 패킷 손실률(PLR)이 높으면 상기 프레임 전송률을 낮추는 것은, 이에 의해 프레임 간의 시간적 상관성이 배제되어 인트라(intra) 매크로 블록(macro block)이 나타날 확률이 높아지고, 상기 인트라 매크로 블록의 발생 빈도 수가 높아짐으로써 에러의 전파가 차단되기 때문이다. In this case, when the packet loss rate (PLR) is high, lowering the frame rate increases the probability that an intra macro block appears due to the temporal correlation between frames, thereby increasing the frequency of occurrence of the intra macro block. This is because the propagation of errors is blocked by the increase.

본 발명은 RTCP(Real-time Transport Control Protocol)를 통하여 피드백(feedback) 되는 네크워크 상의 에러 상황에 대한 정보인 패킷 손실률(PLR : Packet Loss Rate)을 이용하여, 부호화기(decoder)에서 비디오 스트림 생성 시 비디오 스트림의 프레임 전송률을 상기 PLR 정보에 따라 적응적으로 조절함으로써, 수신측의 영상 품질을 향상 시킴을 그 핵심으로 한다. The present invention uses a packet loss rate (PLR), which is information on an error condition on a network fed back through a Real-time Transport Control Protocol (RTCP), to generate a video stream in a decoder. The key point is to improve the video quality of the receiver by adaptively adjusting the frame rate of the stream according to the PLR information.

즉, 상기 PLR이 높으면 네트워크 상황이 좋지 않은 상태이므로, 프레임 전송률을 적절하게 낮추고, 반대로 상기 PLR이 낮으면 프레임 전송률을 적절하게 높이는 방법이다.In other words, if the PLR is high, the network situation is not good. Therefore, if the PLR is low, the frame rate is appropriately increased.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 의해 패킷 손실률을 고려한 프레임 전송률 조절을 설명하는 도면이다. 4 is a diagram illustrating frame rate adjustment in consideration of the packet loss rate according to the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, RTCP(Real-time Transport Control Protocol)는 네크워크 상의 에러 상황에 대한 정보를 패킷 손실률(PLR : Packet Loss Rate)로 피드백(feedback)해 주며, 상기 정보를 이용하여 부호화기(decoder)에서 비디오 스트림 생성 시 비디오 스트림의 프레임 전송률을 상기 PLR 정보에 따라 적응적으로 조절할 수 있는 것이다. As shown in FIG. 4, the Real-time Transport Control Protocol (RTCP) feeds back information on an error condition on a network at a packet loss rate (PLR), and uses an encoder to When the video stream is generated by the decoder, the frame rate of the video stream can be adaptively adjusted according to the PLR information.

도 4의 그래프는 실험적으로 구한 PLR 값에 따른 프레임 전송률을 나타내고 있다. The graph of FIG. 4 shows frame rates according to experimentally obtained PLR values.

도시된 바와 같이 상기 PLR 값이 높으면 프레임 전송률을 적절하게 낮추고, 반대로 상기 PLR이 낮으면 프레임 전송률을 적절하게 높이고 있는데, 그 이유를 설명하면 다음과 같다.As shown, when the PLR value is high, the frame rate is appropriately lowered. On the contrary, when the PLR is low, the frame rate is appropriately increased.

이는 상기 PLR 값이 높은 경우, 수신측 즉, 단말기에서의 에러가 매우 높은 상태이고, 따라서 영상의 품질 또한 낮아진다. 이 때, 상기 프레임 전송률을 낮추면 프레임 간의 시간적 상관성을 배제 시킴으로써, 인트라(intra) 매크로 블록(macro block)이 나타날 확률이 높아진다.This means that when the PLR value is high, the error at the receiver, i.e., the terminal, is very high, and thus the quality of the image is also lowered. At this time, by lowering the frame rate, the possibility of an intra macro block is increased by excluding temporal correlation between frames.

이에 따라 에러의 전파 시, 인트라 매크로 블록의 발생 빈도 수를 높임으로써, 에러의 전파를 근본적으로 차단시키는 역할을 수행할 수 있게 되는 것이다.Accordingly, when the error propagates, the frequency of occurrence of the intra macro block is increased to fundamentally block the propagation of the error.

반면에 상기 PLR 값이 점차로 낮아지는 경우, 즉, 에러의 발생(패킷 손실률)이 적어지는 경우는 점차로 프레임 전송률을 증가시켜, 최대로 보낼 수 있는 프레임 전송률까지 전송한다.On the other hand, when the PLR value gradually decreases, that is, when the occurrence of errors (packet loss rate) decreases, the frame rate is gradually increased to transmit the maximum frame rate.

도 4의 그래프에서 나타난 바와 같이 패킷 손실률이 53% 일 경우 프레임 전송률은 7.5(Hz) 이나, 패킷 손실률이 21%로 낮아지면 프레임 전송률을 15(Hz)로 높아지고, 패킷 손실률이 0 인 경우는 최대의 프레임 전송률인 30(Hz)이 되는 것을 알 수 있다. As shown in the graph of FIG. 4, when the packet loss rate is 53%, the frame rate is 7.5 (Hz), but when the packet loss rate is lowered to 21%, the frame rate is increased to 15 (Hz) and the maximum when the packet loss rate is 0. It can be seen that the frame rate is 30 (Hz).

이렇게 함으로써, 단말 측에서는 네트워크 에러 상황에 관계 없이 일정 영상 품질에 대한 보장을 상기 서버측에서 보장하게 해주는 것이다.By doing so, the terminal side ensures that the server side guarantees a certain video quality regardless of a network error situation.

이와 같은 본 발명에 의하면, 패킷 손실률에 따라 프레임 전송률을 적응적으로 조절함으로써, 서버측의 부호화기에서 비교적 간단하게 적용할 수 있고, 네트웍 에러에 따른 영상품질의 저하를 줄일 수 있으며, 이에 따라 단말기에서의 일정 수준의 영상 품질을 보장할 수 있게 되는 장점이 있다. According to the present invention, by adaptively adjusting the frame rate in accordance with the packet loss rate, it is relatively simple to apply in the encoder on the server side, it is possible to reduce the deterioration of the video quality due to network error, and thus in the terminal The advantage of being able to guarantee a certain level of image quality.

도 1은 종래의 무선 인터넷을 이용한 VOD 서비스 시스템의 개략적인 구성을 나타내는 도면.1 is a view showing a schematic configuration of a conventional VOD service system using the wireless Internet.

도 2는 VOD 서비스를 위한 VOD 프로토콜 구성을 나타내는 도면.2 is a diagram illustrating a VOD protocol configuration for a VOD service.

도 3은 MPEG-4 패킷의 구조의 일 실시예를 나타내는 도면.3 illustrates an embodiment of the structure of an MPEG-4 packet.

도 4는 본 발명에 의해 패킷 손실률을 고려한 프레임 전송률 조절을 설명하는 도면.4 is a diagram illustrating frame rate adjustment in consideration of the packet loss rate according to the present invention.

Claims (4)

부호화기(decoder)에서 비디오 스트림 생성 시, 패킷 손실률(PLR) 정보를 참조하여 상기 비디오 스트림의 프레임 전송률을 적응적으로 조절하는 것을 특징으로 하는 패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법.The frame rate control method according to the packet loss rate, characterized in that the frame rate of the video stream is adaptively adjusted by referring to the packet loss rate (PLR) information when generating a video stream in a decoder. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 패킷 손실률 정보는 네트워크 상의 에러 상황에 대한 정보이며, 이는 실시간 전송 제어 프로토콜(RTCP : Real-time Transport Control Protocol)에 의해 상기 부호화기로 피드백(feedback) 됨을 특징으로 하는 패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법.The packet loss rate information is information on an error condition on a network, and the packet loss rate information is fed back to the encoder by a Real-time Transport Control Protocol (RTCP). . 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 프레임 전송률을 적응적으로 조절하는 것은, 상기 패킷 손실률(PLR)이 높으면 프레임 전송률을 적절하게 낮추고, 반대로 상기 패킷 손실률(PLR)이 낮으면 프레임 전송률을 적절하게 높이는 것임을 특징으로 하는 패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법.Adaptively adjusting the frame rate means that if the packet loss rate (PLR) is high, the frame rate is appropriately lowered. On the contrary, if the packet loss rate (PLR) is low, the frame rate is appropriately increased. How to adjust frame rate. 제 3항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 패킷 손실률(PLR)이 높으면 상기 프레임 전송률을 낮추는 것은, 이에 의해 프레임 간의 시간적 상관성이 배제되어 인트라(intra) 매크로 블록(macro block)이 나타날 확률이 높아지고, 상기 인트라 매크로 블록의 발생 빈도 수가 높아짐으로써 에러의 전파가 차단됨에 의함을 특징으로 하는 패킷 손실률에 따른 프레임 전송률 조절 방법.If the packet loss rate (PLR) is high, lowering the frame rate may eliminate the temporal correlation between frames, thereby increasing the probability of an intra macro block, and increasing the frequency of occurrence of the intra macro block. Frame rate adjustment method according to the packet loss rate characterized in that the propagation of error is blocked.
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