KR20070042984A - 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비디오 스트림 공간 스케일러블 압축의 방법을 제공한다. 비디오 스트림은 특정 해상도보다 고해상도의 스트림이다. 먼저, 비디오 스트림은, 베이스 스트림을 획득하도록, 다운-샘플링 및 인코딩된다. 그 후에, 베이스 스트림은, 재구성 스트림을 획득하도록, 디코딩 및 업-샘플링된다. 재구성 스트림은, 잔여 스트림을 획득하도록 비디오 스트림에서 감산된다. 다음으로, 이득 값은 예상 비트율에 따라 획득된다. 마지막으로, 이득 값은 잔여 스트림과 곱셈되고, 상기 결과는 인핸스먼트 스트림을 획득하도록 인코딩된다. 본 발명은 비디오 스트림 자체에 따라 이득 값을 결정할 수 있을 뿐만 아니라, 외부 애플리케이션 환경들에 따라 동적으로 이득 값을 조정할 수 있으며, 이로써, 인핸스먼트 스트림의 비트율이 실제 요구를 언제나 만족할 수 있게 한다.
비디오 스트림, 베이스 스트림, 인핸스먼트 스트림, 재구성 스트림, 공간 스케일러블 압축

Description

비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법 및 장치{Method and apparatus for spatial scalable compression of a video stream}
본 발명은 비디오 스트림 압축 방법 및 장치에 관한 것이고, 특히 공간 스케일러블 압축 방식을 채택한 비디오 스트림 압축 방법 및 장치에 관한 것이다.
디지털 비디오에 포함된 데이터의 막대한 양 때문에, 고해상도 비디오 신호의 전송은 고해상도 TV 프로그램을 제작함에 있어 큰 문제이다. 게다가, 디지털 화상의 각각의 프레임은 픽셀들의 그룹 형태의 정지 화상이며, 상기 픽셀들의 수는 특정 시스템의 표시장치의 선명도에 의해 결정된다. 따라서, 고해상도 비디오의 원래의 디지털 정보의 양은 막대하다. 전송되는 데이터의 양을 감소시키기 위해 MPEG-2, MPEG-4, H.263 및 다양한 비디오 압축 표준들 또는 절차들을 포함하는 다수의 압축 방식들이 제시되어 왔다.
많은 애플리케이션들에 있어서, 비디오는 한 스트림내에서 다양한 해상도/품질로 이용가능하다. 이러한 기술을 달성하는 방법들은 공간 스케일러블 기술들, 또는 계층 기술들로서 언급된다. 이러한 유형의 기술들에 있어서, 비트스트림(bitstream)은 다른 해상도들을 가진 둘 또는 그 이상의 비트스트림 계층으로 나누어질 수 있으며, 이러한 비트스트림 계층들은 하나의 고해상도 신호로 결합될 수 있다. 예를 들면, 비트스트림은 두개의 비트스트림 계층들, 즉 베이스 계층과 인핸스먼트(enhancement) 계층으로 나누어지고, 상기 베이스 계층은 저품질 및 저해상도를 가진 비디오 신호를 제공할 수 있으며, 한편 인핸스먼트 계층은 베이스 계층 화상을 향상시키도록 부가 정보를 제공할 수 있다.
실제적으로, 스케일러블은 3개의 축에서 수행될 수 있다. 첫 번째는 공간 축이며, 공간 스케일러블이라고 칭해진다. 두 번째는 품질 축이며, SNR 스케일러블 또는 미세 스케일러블이라 칭해진다. 세 번째는 시간 축이며, 시간 스케일러블이라 칭해진다. 비디오 압축 표준들의 대부분은 이러한 스케일러블 기술들, 예를 들면 MPEG-2, MPEG-4, H.263등을 지원한다.
도 1은 공간 스케일러블 압축 방식을 지원하는 공지의 비디오 인코더를 도시한다. 이러한 기술적 해결책은 공개번호 W003/036979A1(국제 출원일: 2002년 10월 16일)라는 국제 출원 문헌에 개시되어 있다. 이 출원에 의해 개시된 내용은 여기에 게재되어 있다.
고해상도 비디오 스트림은 다운-샘플링되도록 저대역 통과 필터(112)로 보내지고, 다운-샘플링된 스트림은 베이스 스트림을 획득하도록 인코더(116)에 의해 인코딩된다.
베이스 스트림은 디코딩되고, 재구성 스트림을 획득하도록 업-샘플링되는 업-샘플링 유니트(122)로 보내진다. 그 후에, 재구성 스트림과 고해상도 비디오 스트림은 함께 감산 유니트(132)를 거치며, 감산 유니트(132)는 잔여 스트림을 획득하도록, 상기 고해상도 비디오 스트림에서 재구성 비디오 스트림을 감산한다.
고해상도 비디오 스트림은, 덜 세분화된 화상 영역들에서는 '0' 값에 도달하고 더 세분화된 화상 영역들에서는 '1' 값에 도달하는, 이득 값을 획득하도록 비디오 스트림 각각의 픽셀을 분석하는 화상 분석기(142)로 보내진다.
상기 이득 값들과 잔여 스트림은 함께 곱셈기(152)로 보내지고, 각각 곱셈된 후에, 덜 세분화된 화상 영역의 픽셀의 값은 더 작아진다. 그래서, 상기 픽셀 값을 나타내는 이진 비트들의 길이는 짧아지고, 상기 곱셈의 결과는 원래의 잔여 스트림보다 적은 양의 데이터를 포함한다. 상기 두 값의 곱셈의 결과는 인코딩되도록 인코더(156)로 보내지고, 이에 따라 인핸스먼트 스트림을 획득한다.
현존하는 SNR(신호 대 잡음비) 스케일러블 압축 방식은 유사한 방법을 사용하는데, 이는 이득 값이 각각의 픽셀을 화상 분석하여 획득되고, 그 후에, 이러한 이득 값들은 잔여 스트림의 비트율을 조정하는데 사용되며, 이에 따라 인핸스먼트 스트림을 획득한다.
그러나, 현존하는 공간 압축 방식들에 있어서, 잔여 스트림 비트율의 이득 값 조정은, 예를 들면 전송 네트워크의 서비스 품질 및 저장 공간과 같은, 압축 비트스트림의 정해진 특정 애플리케이션 환경의 제한적 조건을 고려함이 없이, 비디오 그 자체의 내용에 의해서만 결정된다. 그러므로, 외부 네트워크의 조건 또는 저장 공간에 일부 변화가 있을 때, 현존하는 압축 방식들은 적시에 조정될 수 없어서, 실제의 요구를 만족할 수 없는 출력 비트율을 만든다. 그러므로, 압축 비트스트림의 애플리케이션 환경들의 변화에 따라 적시에 조정될 수 있고, 그러므로 압축 비트율을 외부 변화에 적응시키는, 새로운 비디오 공간 스케일러블 압축 방식이 필 요하다.
본 발명은 상기 기술적 해결책의 개선책이다. 이는 원하는 압축 효과를 달성하도록, 압축 비디오 스트림의 애플리케이션 환경들을 분석함으로써, 압축 처리를 적시에 조정한다.
본 발명은 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법을 제공한다. 상기 비디오 스트림은 특정 해상도보다 고해상도를 가진 스트림이다. 먼저, 베이스 스트림을 획득하도록 비디오 스트림을 다운로드-샘플링 및 비디오 스트림을 인코딩하고; 그 후에, 재구성 스트림을 획득하도록, 베이스 스트림을 디코딩 및 베이스 스트림을 업-샘플링하고; 잔여 스트림을 획득하도록, 비디오 스트림에서 재구성 스트림을 감산하고; 그리고 다음에, 예상 비트율에 따라 이득 값을 획득하고; 마지막으로, 이득 값과 잔여 스트림을 곱셈 및 이에 따라 획득된 결과를 인코딩하여 상기 비트율을 가지는 인핸스먼트 스트림을 획득한다.
본 발명의 한 실시예는 전송 네트워크의 서비스 품질에 따라 예상 비트율을 획득하는 것이다. 전송 네트워크는 상기 공간 스케일러블 압축 비디오 스트림을 전송한다. 이 경우에, 압축 비디오 스트림의 비트율은, 네트워크 서비스 품질의 변화에 따라 동적으로 조정될 것이며, 이에 따라 대량의 패킷 손실 없이, 수신단에서 가능한 한 양호한 비디오 스트림을 수신할 수 있도록 보장한다.
본 발명의 다른 실시예는 예상 저장 공간에 따라 예상 비트율을 획득하는 것이다. 이 경우에, 사용자들은 원하는 대로, 적정한 저장 공간 내에 비디오 스트림을 저장할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 제 2 이득 값을 획득하도록, 특정 해상도보다 고해상도의 스트림의 화상 분석 처리, 및 상기 잔여 스트림을 처리하도록 제 1 이득 값 및 상기 제 2 이득 값을 이용하는 것이며, 이것으로 상기 비트율을 갖는 인핸스먼트 스트림을 획득한다. 이 경우에, 비디오 스트림의 실제의 애플리케이션의 분석을 통해, 인핸스먼트 스트림의 비트율은, 비디오 스트림의 내적 조건뿐만 아니라 외부 애플리케이션 환경에도 기초하여 실시간으로 동적으로 조정될 수 있으며, 이를 통해, 인핸스먼트 스트림의 비트율은 실제 요구를 동적으로 만족시킬 수 있다.
본 발명은 또한, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치를 제공한다. 비디오 스트림은 특정 해상도보다 고해상도를 가진 스트림이다. 상기 장치는, 재구성 스트림을 획득하도록 비디오 스트림을 처리하는 재구성 스트림 발생 수단으로서, 상기 재구성 스트림은 특정 해상도보다 고해상도를 가진 스트림인, 상기 재구성 스트림 발생 수단; 잔여 스트림을 획득하도록 비디오 스트림과 재구성 스트림을 비교하는 잔여 스트림 획득 수단으로서, 상기 잔여 스트림은 특정 해상도보다 고해상도를 가진 스트림인, 상기 잔여 스트림 획득 수단; 예상 비트율에 따라 이득 값을 획득하는 비트율 이득 값 획득 수단; 및 상기 비트율을 갖는 인핸스먼트 스트림을 획득하도록 이득 값으로 잔여 스트림을 처리하는 인핸스먼트 스트림 발생 수단을 포함한다. 여기서, 예상 비트율은 전송 네트워크의 서비스 품질에 따라 획득된다. 전송 네트워크는 공간 스케일러블 압축 비디오 스트림을 전송한다. 게다가, 예상 비트율은 예상 저장 공간에 의해 결정될 수도 있다.
본 발명은 또한 디지털 레코더를 제공하며, 이는 특정 해상도보다 고해상도의 비디오 스트림을 수신하는 수신기; 저장 매체에 압축 비디오 스트림을 저장하는 저장 유니트; 저장 매체에서 비디오 스트림을 검색하는 검색 유니트; 예상 비트율을 갖는 베이스 스트림 및 인핸스먼트 스트림을 획득하도록 비디오 스트림을 공간 스케일러블 압축하는, 상술된 것과 같은 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치를 포함한다.
본 발명의 다른 목적과 이점은 명백하고, 첨부 도면과 함께 청구의 범위와 후술하는 설명을 통해, 더욱 더 완벽하게 이해될 수 있다.
본 발명은 첨부 도면을 참조하여, 실시예에 의해, 상세하게 설명된다.
모든 도면에서, 동일한 도면 부호들은 유사하거나 동일한 특징들 및 기능들을 나타낸다.
도 1은 공간 스케일러블 압축 방식을 채택한 현존하는 비디오 인코더를 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 기초하여 예상 비트율에 따라 공간 스케일러블 압축을 실시하는 인코딩 시스템의 개략도.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 기초하여 예상 비트율에 따른 공간 스케일러블 압축의 흐름도.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 기초하여 예상 비트율에 따른 이득 값 조정의 흐름도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 기초하여 예상 비트율에 따른 이득 값 조정의 흐름도.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디지털 레코더의 도면.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 기초하여 예상 비트율에 따라 공간 스케일러블 압축을 실시하는 시스템의 개략도이다. 인코딩 시스템(200)은 저해상도의 베이스 스트림을 획득하도록 고해상도 비디오 스트림을 다운-샘플링하고, 이를 인코딩하는 베이스 스트림 발생 수단(110); 고해상도의 재구성 스트림을 획득하도록 베이스 스트림을 디코딩 및 업-샘플링하는 재구성 스트림 획득 수단(122); 고해상도의 잔여 스트림을 획득하도록 상기 비디오 스트림과 재구성 스트림을 비교하는 잔여 스트림 획득 수단(132); 예상 비트율에 따라 이득 값 α2를 획득하는 비트율 이득 값 획득 수단(146); 인핸스먼트 스트림을 획득하도록, 이득 값과 상기 잔여 스트림을 곱셈하고, 그 결과를 인코딩하는 인핸스먼트 스트림 발생 수단(150)을 포함한다.
베이스 스트림 발생 수단(110)은 저대역 통과 필터(112) 및 인코더(116)를 포함한다. 저대역 통과 필터(112)는 해상도를 낮추도록 비디오 스트림을 다운-샘플링한다. 인코더(116)는 베이스 스트림을 획득하도록 다운-샘플링된 스트림을 인코딩한다. 저대역 통과 필터(112) 및 인코더(116)는 도 1의 동일한 도면 부호들이 나 타내는 수단과 동일하거나 유사한 특징들 및 기능들을 가진다.
재구성 스트림 획득 수단(122)은, 베이스 스트림을 디코딩하는 디코더(도면에 미기재)가 있는 업-샘플링 유니트(122)이다. 이 디코딩 처리는, 인코딩하는 동안 인코더(116)에 의해 실시될 수도 있고(로컬 디코딩이라 칭함), 또는 개별적 디코더의 의해 실시될 수 있다(도면에 미기재). 베이스 스트림 발생 수단(110) 및 재구성 스트림 획득 수단(122)은 재구성 스트림 발생 수단과 결합될 수 있다.
인핸스먼트 스트림 발생 수단(150)은 곱셈기(152) 및 인코더(156)를 포함한다. 곱셈기(152)는 상기 이득 값을 갖는 잔여 스트림을 처리한다. 인코더(156)는 인핸스먼트 스트림을 획득하도록, 곱셈기의 출력 결과를 인코딩한다. 곱셈기(152) 및 인코더(156)는 도 1의 동일 도면 부호들이 가리키는 수단과 동일하거나 유사한 특징들 및 기능들을 가진다.
비트율 이득 값 획득 수단(146)은, 압축 스트림의 애플리케이션 환경들에 따라 예상 비트율을 획득하는 예상 비트율 획득 수단(1460), 여기서 예상 비트율은 압축 비디오 스트림에 의해 달성 가능하고 애플리케이션 환경들에서 허용가능한 최대 비트율이며 상기 애플리케이션 환경 정보는 예상 저장 공간 또는 전송 네트워크의 서비스 품질을 포함한다; 인코더(156)의 매개변수들에 의존하여 실제 평균 비트율을 획득하는 실제 평균 비트율 획득 수단(1462); 상기 이득 값이 변경될 필요 여부를 결정하도록, 인핸스먼트 계층의 실제 평균 비트율이 현재 허용 비트율보다 큰지 결정하는, 조정 수단(1466)을 포함한다. 그리고 만일 실제 평균 비트율이 상기 허용 비트율보다 크다면, 인핸스먼트 계층의 비트율을 상기 허용 비트율보다 작게 만들도록, 이득 값은 축소된다. 만일 실제 평균 비트율이 허용 비트율보다 작다면, 인핸스먼트 계층의 비트율을 크게 만들도록 이득 값은 증가된다.
또한 인코딩 시스템(200)은, 고해상도 스트림의 각각의 픽셀의 이득 값 α1을 획득하도록, 고해상도 스트림의 픽셀을 분석하는 화상 분석기(142)를 선택적으로 포함할 수 있다. 이 경우에, 인핸스먼트 스트림 발생 수단(150)은, 합성 이득 값 α를 획득하도록 α1과 α2를 처리하는 합성 이득 값 획득 수단(148)을 포함하고, 인핸스먼트 스트림 발생 수단(150)은 상기 합성 이득 값과 상기 잔여 스트림을 곱셈하고, 그 후에 인핸스먼트 스트림을 획득하도록 그 결과를 인코딩한다.
장치(200)의 기능들 또는 이것의 수단의 일부는 소프트웨어를 통해 실시될 수 있다. 당업자들에게는, 장치(200)에 포함된 상기 수단은, 본 발명의 상기 기능들을 달성하도록, 단순히 다양한 현존 수단들을 결합하는 것에 의해 실현될 수 있다.
장치(200)의 동작 흐름은 이하 도 3에 도시되어 있고, 비트율 이득 값 획득 수단(146)의 동작 흐름은 도 4 및 도 5에 도시되어 있다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 기초한 예상 비트율에 따른 공간 스케일러블 압축의 흐름도이다.
먼저, 1920×1080i의 해상도를 가진 비디오 스트림과 같이, 특정 해상도보다 고해상도의, 특정 고해상도 비디오 스트림(S310)이 수신되고, 상기 고해상도 비디오 스트림은 다운-샘플링된다(S324). 비디오 스트림의 다운-샘플링의 목적은, 예를 들면 720×480i와 같이, 해상도를 낮추는 것이다. 그 후에, 다운-샘플링된 스트림은 베이스 스트림을 획득하도록 인코딩 되며(S328), 상기 인코딩은 MPEG-2 표준에 따라 실시될 수 있다. 베이스 스트림은, 예를 들면 720×480i와 같은, 저해상도 스트림이다.
두 번째로, 디코딩된 베이스 스트림은 재구성 스트림을 획득하도록 업-샘플링된다(S330). 재구성 스트림은, 예를 들면 1920×1080i와 같은, 고해상도 비디오 스트림이 수신된 것과 같은 실질적으로 동일한 해상도 형식을 갖는다. 그 후에, 재구성 스트림은 잔여 스트림을 획득하도록, 수신된 고해상도 비디오 스트림에서 감산된다(S340). 잔여 스트림은, 예를 들면 1920×1080i와 같은, 고해상도 비디오 스트림이 수신된 것과 같은 실질적으로 동일한 형식을 갖는다.
다음으로, 고해상도 비디오 스트림의 각각의 픽셀에 대응하는 이득 값 α1이 화상 분석 방법(S352)를 통해 획득된다. 이 단계는 공지의 방법을 이용할 수 있다. 물론, 상기 재구성 스트림 또는 잔여 스트림의 화상 분석은 대응하는 이득 값 α1을 획득하도록 만들어 질 수도 있다.
그 후에, 이득 값 α2는 예상 비트율에 기초하여 획득된다(S355). 예상 비트율은, 예를 들면 비디오 스트림을 전송하는 전송 네트워크의 서비스 품질 또는 비디오 스트림을 저장하는 저장공간과 같은, 압축 비디오 스트림의 애플리케이션 환경들에 의해 결정된다. α2의 획득을 위한 실행의 세부 사항들은 이하 도 4 및 도 5에 제시되어 있다.
상기 화상 분석에 의해 결정되는 이득 값 α1 및 예상 비트율에 의해 결정되는 이득 값 α2에 따라, 합성 이득 값 α가 획득된다(S358). 예를 들면, λ 및 μ는 부가인자일 때, λ=1-μ, 0≤λ, μ≤1라면, α=λ×α1+μ×α2와 같이, 부가인자들은 시스템의 요구사항들에 의해 결정될 수 있다.
마지막으로, 잔여 스트림의 각각의 픽셀은, 인핸스먼트 스트림을 획득하도록, 대응하는 이득 값과 곱셈이 되고, 그 후에 그 결과는 인코딩된다(S370).
상기 실시예에서, 합성 이득 값은 α1과 α2에 기초하여 획득되며, 잔여 스트림은 합성 이득 값에 기초하여 조정된다. 분명히, 당업자에게 이 절차는, 예를 들면 비디오 스트림이 주로 네트워크 서비스품질과 같은 외부 환경에 의해 영향을 받을 때, 네트워크 서비스 품질에 걸맞는 인핸스먼트 스트림 비트율을 획득하도록 α2만으로 잔여 스트림을 직접 조정하는 단계(S352)를 생략할 수 있다는 것을 잘 알 수 있다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 기초한 예상 비트율에 따라 이득 값을 조정하는 흐름도이다. 상기 실시예의 예상 비트율은 압축 비디오 스트림의 전송 네트워크에 의해 결정된다. 일반적으로, 전송 네트워크의 서비스 품질은 동적으로 변동하며, 따라서 전송 네트워크의 허용 비트율 또한 변동한다. 이러한 이유로, 일정한 비트율을 갖는 비디오 스트림의 전송 품질을 확보하기는 어렵다.
먼저, 스트림 세션이 시작되기 전에, 상호 관련있는 매개변수들은 가용 자원 들(S410)에 따라 설정된다. 예를 들면, 최초 허용 네트워크 대역폭이 B0=20Mbps라면, 베이스 계층의 비트율은 5Mbps로 설정될 수 있고, 인핸스먼트 계층의 대역폭은 15Mbps로 설정될 수 있다. 비트율 설정이 도 2의 인코더(115 및 116)의 설정에 의해 단 한번만 달성될 수 있는 동안, 허용 네트워크 대역폭은 탐지를 통해 얻을 수 있다. 이득 값들 α1 및 α2의 동적 범위들(αmin,αmax)은, α1=0.5, α2=0.5일때, 각각 (0, 0.5)이다. α2의 조정 범위는 △α=(αmin-αmax)/10=0.05로 설정될 수 있다. 분명히, 이것은 환경에 따라 더욱 정밀하게 설정될 수 있다.
두 번째로, 예상 비트율은 네트워크 서비스 품질에 따라 획득된다(S412). 네트워크 서비스 품질은, 비디오 스트림의 전송시간 동안 네트워크 대역폭 및 네트워크의 처리 용량과 같은, 네트워크 조건들을 탐지하여 획득되며, 이는 현재 네트워크 서비스 품질에 대응하고 네트워크가 수신을 허용하는 비트율, 즉 예를 들면 15Mbps와 같은, 예상 비트율을 획득하기 위함이다. 예상 비트율은 현재 네트워크 서비스 품질이 최초 네트워크 서비스 품질보다 열악하다는 것을 가리킨다. 베이스 계층의 비트율은 일정하게 5Mbps이기 때문에, 인핸스먼트 계층의 허용 비트율은 10Mbps로 축소된다. 네트워크 조건들의 탐지는 원하는 대로 특정 주파수에서 수행될 수 있다.
동시에, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율이 획득된다(S416). 예를 들면 인핸스먼트 계층의 현재 실제 비트율이 12Mbps인 것 같이, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 인코더(156)의 매개변수들을 통해 획득될 수 있다.
다음으로, 인핸스먼트 계층의 허용 비트율은 실제 비트율과 비교된다(S422). 상기 설명한 바와 같이, 현재 인핸스먼트 계층의 허용 비트율은 10Mbps, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 12Mbps이다. 그러므로, 인핸스먼트 계층의 현재 실제 비트율은 허용 비트율을 초과한다. 만일 인핸스먼트 계층이 현재 전송 네트워크에서 이 비트율로 계속하여 압축 및 전송을 한다면, 네트워크 혼잡 및 전송 품질의 저하와 같은 문제들이 반드시 발생한다. 그러므로, 인핸스먼트 계층의 출력 비트율이 허용비트율보다 작아질 때까지 축소하도록, α2는 조정이 필요하다.
마지막으로, 이득 값 α2는 상기 비교 결과에 의해 조정 및 획득된다(S424). 여기 α2의 조정 절차는 연속하는 비교들 및 미세한 조정들이 있는 순환처리이며, 상기 세부사항들은 후술 되어 있다.
제 1 절차 동안에, 인핸스먼트 계층의 현재 실제 비트율은 허용 비트율을 초과한다. 조정 범위 △α=0.05에 기초하여, α2'=α2-△α=0.5-0.05=0.45를 만들고, 그 후에 α=α1+α2'=0.5+0.45=0.95를 통해 잔여 스트림을 처리하며, 인코더(156)의 매개변수에 기초하여 더 작은 인핸스먼트 계층의 실제 비트율을 획득한다.
제 2 절차 동안에, 상기 획득된 더 작은 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 허용 비트율과 비교된다. 만일 이러한 인핸스먼트 계층의 비트율이 여전히 허용 비트율보다 크다면, α2''=α2'-△α=0.45-0.05=0.4를 만들고, α=α1+α2''=0.5+0.4=0.9를 통해 잔여 스트림을 처리하며, 인코더(156)의 매개변수들에 기초 하여 더욱 더 작은 인핸스먼트 계층의 실제 비트율을 획득한다.
이러한 순환은 인코더(156)에서 획득된 인핸스먼트 계층의 실제 비트율이 허용 비트율보다 작아질 때까지 계속된다. 예를 들면, α2가 0.1로 축소되었을 때, 즉 합성 이득 α가 0.6이면, 잔여 스트림은 상기 α에 의해 처리되고, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 인코더(156)의 매개변수에 따라서 획득되어 9Mbps가 되고, 따라서, 네트워크의 실제 조건들에 부합하는 인핸스먼트 계층의 현재 출력 비트율을 만든다.
상기 언급된 미세 조정은 매우 짧은 시간에 이루어지므로, 상기 실시예에서, α1은 일정하다고 추정된다. 실제 압축 절차에서, α1은 화상의 조건에 따라 변경될 것이다. 그러므로, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율의 평균 값이 인핸스먼트 계층의 허용 비트율 이하가 될 때까지 조정될 것이다.
상술한 바와 같이, 만일 네트워크 대역폭이 보다 넓고, 네트워크에 혼잡이 없다고 탐지되면, α2 는 인핸스먼트 계층이 더 많은 정보를 유지하게 만들도록 더 큰 값이 될 것이다. 만일 네트워크가 상당히 혼잡하다고 탐지되면, α2는 인핸스먼트 계층의 비트율을 더 작게 만들도록 더 작은 값이 될 것이며, 전송되는 정보는 적어지고, 이에 따라 이 계층의 정보는 부분적으로 폐기된다.
단계(S412, S416, S422, S424)는 비디오 스트림 전송이 완료될 때까지 반복적으로 수행될 수 있으며, 네트워크의 변화에 적응하도록 모든 전송 절차 동안에 비디오 스트림을 동적으로 압축한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 기초한 예상 비트율에 따라 이득 값을 조정하는 흐름도이다. 상기 실시예에서, 예상 비트율은 비디오 스트림의 저장 조건에 기초하여 획득된다. 예를 들면, 이 저장 조건은 비디오 스트림의 저장 매체의 잔여 저장 공간이 될 수 있다. 비디오 스트림의 저장 절차 동안에 잔여 저장 공간이 항상 변하기 때문에, 잔여 공간 및 저장 시간에 의해 결정되는 압축 비디오 스트림의 허용 비트율은 계속하여 변한다. 그러므로, 만일 비디오 스트림이 일정한 비트율로 저장된다면, 저장 공간은 부족해질 것이고, 저장에 실패할 것이다. 본 절차는 상기 기술적 문제를 해결할 수 있다.
먼저, 관련된 매개변수들은 비디오 스트림의 저장 조건에 따라 설정된다(S510). 예를 들면, 시청각 프로그램은 DVD+RW 광디스크의 한 면의 두 계층에 저장된다. 상기 광디스크의 용량은 9.5GB(즉, 68000Mbits)이며, 한 트랙만 저장하며, 비트율은 384kbps이고, SD 베이스 계층의 비트율은 4.5Mbps이며, 최대 저장 시간 T는 90분이고, 이득 값들 α1, α2의 동적 범위들(αmin,αmax)은 각각 (0, 0.5)이다. 여기서 α1=0.5, α2=0.5이다. α2의 조정 범위는 △α=(αmin-αmax)/10=0.05로 설정될 수 있다. 분명히, 이는 환경에 따라 더욱 정밀하게 설절될 수 있다.
두 번째로, 예상 비트율이 현재 잔여 저장 공간에 기초하여 획득된다(S512). 인핸스먼트 계층의 현재 허용 비트율, 즉 예상 비트율은 DVD 광디스크의 현재 잔여 공간에 따라 획득될 수 있다. 비디오 스트림의 저장 절차 동안의 시간 t에서, 인핸스먼트 계층의 허용 비트율은 다음과 같다.
Figure 112007007952677-PCT00001
여기서, benh는 인핸스먼트 계층의 허용 비트율이며, t는 저장 시간이다.
상기 공식에 따라, t=75분일때, 즉 저장 절차의 75번째 분 일때, 인핸스먼트 계층의 허용 비트율은 약 10Mbps이다. 이러한 획득 절차는 원하는 특정 주파수로 진행할 수 있다.
그 후에, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율이 획득된다(S516). 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 인코더(156)의 매개변수에 기초하여 획득될 수 있으며, 예를 들면 현재 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 12Mbps이다.
다음으로, 인핸스먼트 계층의 허용 비트율은 실제 비트율과 비교된다(S522). 상기 절차에서 획득한 바와 같이, 인핸스먼트 계층의 현재 허용 비트율은 10Mbps이며, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 12Mbps이다. 그러므로, 인핸스먼트 계층의 현재 실제 비트율은 허용 비트율을 초과한다. 만일 인핸스먼트 계층이 이러한 비트율로 계속하여 압축 및 저장을 한다면, 현재 저장 공간은 특정 시간(90분)안에 모든 비디오를 저장할 수 없다. 그러므로 α2는 인핸스먼트 계층의 출력 비트율이 허용 비트율 이하가 될 때까지 축소 되도록 조정이 필요하다.
마지막으로, 이득 값 α2는 상기 비교 결과에 따라 조정 및 획득된다(S524). 여기 α2를 조정하는 과정은 연속적인 비교들과 미세 조정들이 있는 순환과정이며, 자세한 내용은 후술되어 있다.
제 1 절차 동안에, 인핸스먼트 계층의 현재 실제 비트율은 허용 비트율을 초과한다. 조정 범위 △α=0.05에 기초하여, α2'=α2-△α=0.5-0.05=0.45를 만들고, α=α1+α2'=0.5+0.45=0.95를 통해 잔여 스트림을 처리하며, 인코더(156)의 매개변수에 기초하여 더 작은 인핸스먼트 계층의 실제 비트율을 획득한다.
제 2 절차 동안에, 상기 획득된 더 작은 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 허용 비트율과 비교된다. 만일 인핸스먼트 계층의 비트율이 여전히 허용 비트율보다 크다면, α2''=α2'-△α=0.45-0.05=0.4를 만들고, α=α1+α2''=0.5+0.4=0.9를 통해 잔여 스트림을 처리하며, 인코더(156)의 매개변수들에 기초하여 더욱 더 작은 인핸스먼트 계층의 실제 비트율을 획득한다.
이러한 순환은 인코더(156)에서 획득된 인핸스먼트 계층의 실제 비트율이 허용 비트율보다 작아질 때까지 계속된다. 예를 들면, α2가 0.1로 축소되었을 때, 즉 합성이득 α가 0. 6이면, 잔여 스트림은 상기 α에 의해 처리되고, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율은 인코더(156)의 매개변수에 따라서 획득되며 9Mbps가 되고, 따라서, 네트워크의 실제 조건들에 부합하는 인핸스먼트 계층의 현재 출력 비트율을 만든다.
상기 언급된 미세 조정은 매우 짧은 시간에 이루어지므로, 상기 실시예에서, α1은 일정하다고 추정된다. 실제 압축 절차에서, α1은 화상의 조건에 따라 변경될 것이다. 그러므로, 인핸스먼트 계층의 실제 비트율의 평균 값이 인핸스먼트 계층의 허용 비트율 이하가 될 때까지 조정될 것이다.
상술한 바와 같이, DVD 광디스크의 잔여 저장공간의 동적 모니터링에 의해, 한번 인핸스먼트 계층의 실제 비트율이 허용 평균 비트율을 초과하면, α2는 인핸스먼트 계층의 비트율을 작게 만들도록 축소되며, 모든 저장되는 비디오 스트림은 DVD 광디스크에 저장될 수 있고, 저장 공간은 부족하지 않을 것이다.
단계(S512, S516, S524)는 비디오 스트림의 저장이 종료될 때까지 반복적으로 수행될 수 있으며, 이에 따라, 잔여 저장 공간의 변화들에 적응하도록 모든 저장 과정 동안에 비디오 스트림을 동적으로 압축한다.
분명히, 저장 매체는 상기 설명된 DVD+RW 광 디스크외에도, HD 등과 같은, 유사한 저장 매체가 될 수도 있다. 게다가, 예상 저장 공간은 사용자들의 뜻에 따라 설정될 수 있다. 예를 들면, 만일 사용자들이 30Mbits의 시청각 프로그램을 저장하기 원한다면, 저장 기능이 있는, 디지털 레코더 또는 다른 장치들은 사용자들에게 저장이 시작되기 전에 시청각 프로그램을 저장하는 예상 공간을 선택하도록 허락할 수 있다. 예를 들면, 18M-30M의 선택범위가 제공될 수 있다. 만일 사용자가 20Mbits를 선택한다면, 상기 프로그램은, 상술한 바와 유사한 절차들의 제어 아래에, 20Mbits의 프로그램으로써 압축 및 저장될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 디지털 레코더를 제시한다. 디지털 레코더(600)는, 예를 들면 1920×1080i의 해상도를 갖는 비디오 스트림과 같이, 고해상도 비디오 스트림을 수신하는 수신기(610)를 포함한다. 디지털 레코더(600)는, 저장 매체(630)에 인코딩 및 압축된 비디오 스트림을 저장하는 저장 유니트(620)를 포함한다. 저장 매체(630)는 하드 디스크 뿐만 아니라, 예를 들면 DVD+RW 등과 같은, 다른 적절한 장치가 될 수도 있다. 디지털 레코더(600)는 저장 매체(630)로부터 비디오 스트림을 검색하는 검색 유니트(640)도 포함한다. 검색 유니트(640)는 레코더 또는 저장 유니트(620)에 의해 저장된 프로그램들을 재생한다.
디지털 레코더(600)는 도 2에 표시된 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축하는 장치들(200)도 포함한다. 비디오 스트림 공간 스케일러블 압축 장치들은 수신기(610)로부터 원형의 비디오 스트림과 같은 고해상도 비디오 스트림을 수신하고, 그것에 공간 스케일러블 압축을 수행하며, 이를 통해 인코딩 및 압축된 베이스 스트림 및 인핸스먼트 스트림을 획득한다. 그 후에, 인코딩 및 압축된 비디오 스트림은 저장 유니트(620)에 의해 저장 매체(630)에 저장된다. 비디오 스트림 공간 스케일러블 압축 장치(200)는 예상 저장 공간에 관한 이득 값 α2를 도입하여, 이득 값 α2는 저장 공간의 변화에 기초하여 실시간으로 조정될 수 있으며, 잔여 스트림은 상기 이득 값에 의해 처리된다. 그러므로, 비디오 스트림 공간 스케일러블 압축 장치(200)로부터 인해스먼트 스트림 비트율 출력은 항상 디지털 레코더(600)에 의해 제공되는 저장 공간을 만족한다.
본 발명이 실시예들의 결합으로 설명되었지만, 전술한 내용에 따라 다양한 대안, 변형 및 변화가 행해질 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 있어서 자명하다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위의 사상 및 범주에 속하 는 본 발명의 대안, 변형 및 변화를 포함한다.

Claims (11)

  1. 특정 해상도보다 고해상도인, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법에 있어서,
    a. 재구성 스트림을 획득하도록 상기 비디오 스트림을 처리하는 단계로서, 상기 재구성 스트림은 특정 해상도보다 고해상도의 스트림인, 상기 비디오 스트림 처리 단계,
    b. 잔여 스트림을 획득하도록 상기 비디오 스트림과 상기 재구성 스트림을 비교하는 단계로서, 상기 잔여 스트림은 특정 해상도보다 고해상도의 스트림인, 상기 비교 단계,
    c. 예상 비트율에 따라 이득 값을 획득하는 단계, 및
    d. 상기 비트율을 갖는 인핸스먼트 스트림을 획득하도록 상기 이득 값으로 상기 잔여 스트림을 처리하는 단계를 포함하는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 단계 a 는,
    베이스 스트림을 획득하도록, 상기 비디오 스트림을 다운-샘플링하고, 그 후에 상기 샘플링을 인코딩하는 단계,
    상기 재구성 스트림을 획득하도록, 상기 베이스 스트림을 디코딩하고, 상기 베이스 스트림을 업-샘플링하는 단계를 포함하는, 비디오 스트림의 공간 스케일러 블 압축 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    전송 네트워크의 서비스 품질에 기초하여 상기 예상 비트율을 획득하는 단계를 포함하고, 상기 전송 네트워크는 공간 스케일러블 압축 비디오 스트림을 전송하는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전송 네트워크의 서비스 품질은 상기 전송 네트워크의 이용가능한 네트워크 대역폭에 의해 결정되는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 예상 비트율이 예상 저장 공간에 의해 결정되는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제 2 이득 값을 획득하도록, 특정 해상도보다 고해상도의, 상기 스트림의 화상 분석을 만드는 단계를 더 포함하며,
    상기 잔여 스트림 처리 단계는,
    상기 잔여 스트림을 처리하도록, 제 1 이득 값 및 상기 제 2 이득 값을 사용 하는 단계를 포함하여, 상기 비트율을 갖는 인핸스먼트 스트림을 획득하는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 방법.
  7. 특정 해상도보다 고해상도의, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치에 있어서,
    재구성 스트림을 획득하도록 비디오 스트림을 처리하는, 재구성 스트림 발생 수단으로서, 상기 재구성 스트림은 특정 해상도보다 고해상도의 스트림인, 상기 재구성 스트림 발생 수단,
    잔여 스트림을 획득하도록 상기 비디오 스트림과 상기 재구성 스트림을 비교하는, 잔여 스트림 획득 수단으로서, 상기 잔여 스트림은 특정 해상도보다 고해상도의 스트림인, 상기 잔여 스트림 획득 수단,
    예상 비트율에 따라 이득 값을 획득하는, 비트율 이득 값 획득 수단, 및
    상기 비트율을 가진 인핸스먼트 스트림을 획득하도록, 상기 이득 값으로 상기 잔여 스트림을 처리하는 인핸스먼트 스트림 발생 수단을 포함하는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    전송 네트워크의 서비스 품질에 기초하여 상기 예상 비트율이 획득되고, 상기 전송 네트워크는 상기 공간 스케일러블 압축 비디오 스트림을 전송하는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 예상 비트율은 예상 저장 공간에 의해 결정되는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치.
  10. 제 7 항에 있어서,
    제 2 이득 값을 획득하도록, 특정 해상도보다 고해상도의 상기 스트림의 화상 분석을 만드는, 화상 분석기를 더 포함하고,
    상기 인핸스먼트 스트림 발생 수단은,
    상기 잔여 스트림을 처리하도록 제 1 이득 값 및 상기 제 2 이득 값을 이용하여 예상 비트율을 갖는 인핸스먼트 스트림을 획득하는, 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치.
  11. 디지털 레코더로서,
    예상 해상도보다 고해상도의 비디오 스트림을 수신하는 수신기,
    저장 매체에 압축 비디오 스트림을 저장하는, 저장 유니트,
    상기 저장 매체로부터 상기 비디오 스트림을 검색하는, 검색 유니트, 및
    베이스 스트림 및 예상 비트율을 갖는 인핸스먼트 스트림을 획득하도록 상기 비디오 스트림을 공간 스케일러블 압축하는, 제 7 항에 기재된 바와 같은 비디오 스트림의 공간 스케일러블 압축 장치를 포함하는, 디지털 레코더.
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