KR20110070481A - 인터넷 텔레비전을 이용한 영상 고속 재생방법 및 그 장치 - Google Patents

인터넷 텔레비전을 이용한 영상 고속 재생방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

인터넷 텔레비전을 이용한 영상 고속 재생방법 및 그 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 고속 재생방법은 관심영역 또는 저주파 영역을 검출하고 이를 저장하여 역방향 영상 고속재생 요청이 있는 경우 저장된 영상을 재생함에 따라 저장공간의 크기를 작게 유지하면서도 사용자에게 QoE(Quality of Experience)를 보장한다. 또한, 순방향 영상 고속재생 요청이 있는 경우 서버에서의 인코딩 방식을 다르게 하여 끊김 없는 배속 재생을 가능하게 함으로써 사용자에게 QoE를 보장할 수 있다.
Figure P1020090127320
인터넷 텔레비전, QoE, 고속 재생

Description

인터넷 텔레비전을 이용한 영상 고속 재생방법 및 그 장치 {Method and apparatus for fast playing in IPTV service}
본 발명의 일 양상은 인터넷 텔레비전에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인터넷 텔레비전을 이용한 영상 고속 재생방법 및 그 장치에 관한 것이다.
본 발명은 지식경제부 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다. [과제관리번호 : 2009-S-018-01, 과제명 : IPTV 융합서비스 및 콘텐츠 공유를 위한 개방형 IPTV 플랫폼 기술개발]
인터넷 텔레비전(IPTV)은 인터넷과 TV 기능을 넘어 다양한 멀티미디어를 제공할 수 있는 확장 가능성이 큰 융합 서비스로 인식되고 있다. 또한, 진보된 응용 서비스와 콘텐츠를 바탕으로 다양한 미래 비즈니스들을 생성할 수 있는 차세대 융합 기술로서 주목받고 있다. 현재 IPTV 서비스는 기존의 통신기술과 방송기술의 융합을 통해 VoD(Video on Demand), 기본적인 양방향 TV 서비스들을 유선 인터넷을 통해 제공하는 사업자 중심의 폐쇄형 서비스 구조에 바탕하고 있으나, 이용자가 방송에 직접적으로 참여할 수 있는 개방형 서비스 구조로 진화할 것으로 예상된다.
차세대 IPTV 서비스에서의 큰 이슈로는, 품질 보장형 4A 네트워킹 기술개발, 융합서비스 제공을 위한 IPTV 플랫폼 기술개발, IPTV 적응형 미디어 기술개발 등이 있다. 그 중, IPTV 적응형 미디어 기술개발에서는 가입자에게 고품질의 콘텐츠/미디어를 제공하기 위해 SVC(Scalable Video Coding) 미디어의 공간적(Spatial), 시간적(Temporal), 품질적(Quality) 적응성(Scalability)를 이용하여 통신환경에 적응적인 미디어 기술을 개발하려고 노력하고 있다. 또한, 가입자가 느끼는 미디어의 체감품질(Quality of Experience:이하 QoE)을 보장하기 위하여, 동적인 네트워크의 QoS 관리 및 제어에 대한 연구가 진행되고 있다.
일 양상에 따라, QoE(Quality of Experience)를 보장하면서 순방향 또는 역방향으로 영상을 고속으로 재생할 수 있는 IPTV 영상 고속 재생방법 및 그 장치를 제안한다.
일 양상에 따른 영상 고속 재생방법은, 영상을 수신하여 이를 재생하는 단계, 수신된 영상에 대해 관심영역(Region of Interest: ROI) 또는 저주파 영역을 검출하여 검출 영상을 저장하는 단계, 고속 재생 요청신호를 입력받는 단계, 입력받은 고속 재생 요청신호가 역방향 고속 재생 요청신호인 경우 역방향 고속 재생 요청신호 입력시점에 해당되는 검출 영상부터 역방향으로 재생하고, 순방향 고속 재생 요청신호인 경우 서버에 요청속도 정보를 전송하는 단계 및 요청속도 정보를 수신한 서버가 재생할 영상에 대해 관심영역 또는 저주파 영역을 검출하여 인코딩하면, 서버로부터 순방향 고속 재생 요청신호 입력시점에 해당되는 인코딩 영상을 수신하여 수신된 인코딩 영상부터 순방향으로 재생하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 역방향 영상 고속재생 요청이 있는 경우 임시 저장 공간의 크기를 작게 유지하면서도 사용자에게 QoE를 보장할 수 있다. 또한, 순방향 영상 고속재생 요청이 있는 경우 서버에서의 인코딩 방식을 다르게 하여 끊김 없는 배속 재생을 가능하게 함으로써 사용자에게 QoE를 보장할 수 있다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 IPTV 시스템(1)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, IPTV 시스템(1)은 IP 망(10)을 통해 방송 서비스를 제공하는 IPTV 서버(20)와 IP 망(10)을 통해 IPTV 서버(20)로부터 제공되는 영상 데이터를 수신하여 재생 출력하는 IPTV 단말(30)을 포함한다.
일 실시예에 따르면, IPTV 시스템(1)은 양방향 서비스 특성을 갖는다. 따라서, IPTV 시스템(1)에서는 이용자가 다운로드 앤 플레이(D&P) 방식 또는 실시간 VoD 서비스(이하 VoD서비스) 도중 영상의 지나간 부분을 고속으로 다시 돌려보내는 역방향 스캔(Rewind) 서비스가 가능하다. 또는 영상의 뒷부분을 고속으로 미리 시청할 수 있는 순방향 스캔(Forward) 서비스를 제공할 수 있다.
한편, 영상을 재생하는데 있어서 실제로 중요한 것으로 떠오르고 있는 것은 객관적 수치로 표현되는 PSNR 등의 화질 측정 기준이라기보다는 주관적으로 사용자가 느끼는 화질이 고려된 측정 기준인 체감품질(Quality of Experience:이하 QoE) 이라고 할 수 있다. 즉, 동일한 데이터율로 구성된 영상이라고 해도 사용자가 느끼는 주관적인 화질인 QoE는 다를 수 있다. 또한, 고속 영상 재생이라는 특성을 고려할 때, 화질의 열화가 조금 발생하더라도 끊기지 않는 영상 서비스가 제공되는 것이 사용자 입장의 QoE에서는 더욱 중요한 요소이다. 전술한 점에 착안하여, 본 발명에 따른 IPTV 시스템(1)은 사용자의 입장에서 QoE를 보장하면서 고속 역방향 또는 순방향 영상 재생을 지원할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 서버(20)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, IPTV 서버(20)는 영상 DB(210), 순방향 스캔 배속 컨트롤러(220), 일반모드 인코딩부(230), 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240), 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250) 및 송신부(260)를 포함한다.
순방향 스캔 배속 컨트롤러(220)는 사용자로부터 순방향 요청 배속 정보를 수신한다. 이때, 순방향 스캔 배속 컨트롤러(220)는 네트워크 상태정보 및 순방향 요청 배속 정보를 기초로 하여, 일반모드 인코딩부(230), 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240) 및 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250) 중 가장 적합한 인코딩부를 선택한다.
일 실시예에 따르면, 순방향 스캔 배속 컨트롤러(220)는 할당된 대역폭에 여유가 있는 경우에는 일반모드 인코딩부(230)를 사용하여 요청된 순방향 배속으로 영상을 IPTV 단말(30)에 제공한다. 이에 비해 할당된 대역폭에 여유가 없는 경우에는 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240) 또는 순방향 배속모드 저대역 필터 인코 딩부(250)를 사용하여 요청된 순방향 배속으로 영상을 IPTV 단말(30)에 제공한다.
일반모드 인코딩부(230)는 DCT부(231), 양자화부(232) 및 가변장 부호화부(233)로 구성된다. DCT부(231)는 영상을 고주파 성분과 저주파 성분으로 분리하고, 양자화부(232)는 분리된 영상에 양자화를 수행하여 각 매크로 블록별로 변환계수를 할당한다. 그리고, 가변장 부호화부(233)는 양자화 처리된 영상에 변환계수를 이용하여 공간적 중복성을 제거하는 인코딩 과정을 수행한다.
한편, 순방향 배속 요청신호가 입력되면, 단위시간당 비트 전송량(bit/sec)이 요청 배속에 비례하여 증가하기 때문에, 할당된 네트워크 대역폭 이내에서의 원활한 영상 서비스를 지원하기 위해서 영상의 비트량을 요청배속의 역수로 축소시켜야 한다. 이를 위해서 전술한 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240) 또는 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250)가 사용될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 대역폭에 적응적인 영상을 만들기 위해서는 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240)를 통해 관심영역(Region of interest)과 비 관심영역(Region of non-interest)에 각각 할당되는 비트량을 조절할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250)를 통해 저대역 통과 필터의 주파수 대역을 조절함으로써 네트워크 대역폭에 전송 가능한 비트량을 갖는 영상으로 인코딩할 수 있다.
순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240)는 영상을 관심영역과 비 관심영역으로 분리한다. 그리고, 관심영역에 비 관심영역보다 더 많은 비트를 할당하여 사용자의 QoE(Quality of Experience)를 향상시킨다.
구체적으로, 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240)는 DCT부(241), ROI 검출부(242), ROI 양자화부(243) 및 가변장 부호화부(244)를 포함한다. DCT부(241)는 영상을 고주파 성분 및 저주파 성분으로 분리하고, ROI 검출부(242)는 영상의 관심영역 및 비 관심영역을 구분한다. ROI 양자화부(243)는 관심영역에 비관심 영역보다 높은 비트량을 할당하고, 가변장 부호화부(244)는 양자화 처리된 영상에 변환계수를 이용하여 공간적 중복성을 제거하는 인코딩 과정을 수행한다.
전술한 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240)의 인코딩 과정에 따르면, ROI 검출부(242) 및 ROI 양자화부(243)를 사용하여 관심영역에 비관심영역보다 높은 비트량을 할당할 수 있다. 이에 따라, 일반모드 인코딩부(230)를 사용한 인코딩 과정을 거쳤을 때보다 영상의 비트량을 줄일 수 있으므로, 정해진 대역폭을 사용하면서도 순방향 배속모드에서 사용자 QoE를 보장할 수 있다.
한편, 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250)는 DCT부(251), 저대역 통과 필터부(252), 양자화부(253) 및 가변장 부호화부(254)를 포함한다. DCT부(251)는 영상을 고주파 성분과 저주파 성분으로 분리하며, 저대역 통과 필터부(252)는 저주파 성분만을 검출하고, 양자화부(253)는 각 매크로 블록별로 변환계수를 할당하며, 가변장 부호화부(254)는 양자화 처리된 영상에 변환계수를 이용하여 공간적 중복성을 제거하는 인코딩 과정을 수행한다.
전술한 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250)의 인코딩 과정에 따르면, 매우 적은 비트 량으로 사용자의 시각적 특성에 보다 민감한 저주파 성분으로만 구성된 영상 정보만을 전송할 수 있다. 이에 따라, 순방향 배속 재생시 QoE를 만족시킴과 동시에 정해진 대역폭만을 사용할 수 있다.
전술한 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240) 및 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250)를 사용하는 인코딩 방식은 영상의 비트 량을 줄일 수 있어서 순방향 배속 재생이 가능하다. 또한, 배속 재생 모드의 특성상 각 영상 프레임의 열화가 발생하는 경우라도 끊김 없는 서비스가 가능하므로, 사용자에게 높은 수준의 QoE를 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 단말(30)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, IPTV 단말(30)은 수신부(310), 버퍼(320), 디코딩부(330), 에러 은닉부(340), 영상 디스플레이부(350), 영상 처리부(360), 저장부(370), 통신부(380), 요청배속 입력부(390) 및 역방향 스캔 배속 컨트롤러(395)를 포함한다.
수신부(310)를 통해 수신된 영상 신호는 버퍼(320)를 거쳐 디코딩부(330)로 전송된다. 이 후, 영상 신호는 디코딩부(330)의 가변장 복호화부(331), 역 양자화부(332) 및 역 DCT부(333)를 거쳐 디코딩된 후, 에러 은닉부(340)를 통한 에러 은닉이 수행되고, 영상 디스플레이부(350)를 통해서 사용자에게 재생된다.
구체적으로, 수신부(310)는 IP 망(10)으로부터 영상신호를 수신하여 버퍼(320)에 이를 저장한다. 버퍼(320)에 저장된 영상 신호는 영상 처리부(360)의 가변장 복호화기(361) 및 역 양자화부(362)를 통해 복호화 및 역 양자화가 수행된다.
한편, IPTV 단말(30)은 버퍼(320)에 저장된 영상 신호 중에서 ROI 검출 부(363)를 통해 관심영역(Region of Interest: ROI)을 검출하거나 저대역 통과 필터부(364)를 통해 저주파 영역을 검출하여 영상을 축소한다. 이어서, 축소된 영상 정보를 ROI 양자화부(365) 또는 양자화부(366)를 거쳐 양자화한 후, 최소한의 영상 정보만을 저장부(370)에 저장한다. IPTV 단말(30)에서의 영상 처리부(360)에서 처리된 영상 신호는 데이터의 크기는 작지만, 배속 재생시 사용자의 QoE를 만족시킬 수 있는 최소한의 영상으로 구성된다. 따라서, 최소한의 영상 정보만을 저장부(370)에 저장함으로써 저장부(370)의 크기를 현저히 줄일 수 있다.
한편, 요청 배속 입력부(390)를 통해 사용자로부터 요청 배속신호가 입력되면, 요청 배속신호가 순방향 요청 배속인 경우 IPTV 단말(30)은 통신부(390)를 통해 IP 망(10)을 거쳐 IPTV 서버(20)에 배속 요청 정보를 전송한다. 또한, IPTV 단말(30)은 통신부(390)를 통해 재생할 영상의 참조 위치정보를 IPTV 서버(20)에 동시에 전송한다.
이어서, IPTV 서버(20)는 도 2에서 전술한 순방향 배속모드 ROI 인코딩부(240) 또는 순방향 배속모드 저대역 필터 인코딩부(250)를 통해 관심영역 또는 저주파 영역 영상을 인코딩한 후 이를 IPTV 단말(30)에 제공한다.
이에 비하여 요청 배속신호가 역방향 요청 배속인 경우, 입력된 배속 정보는 역방향 스캔 배속 컨트롤러(395)로 전송된다. 또한, 재생할 영상의 참조 위치정보가 역방향 스캔 배속 컨트롤러(395)로 전송된다. 그러면, 역방향 스캔 배속 컨트롤러(395)는 저장부(370)의 역방향 고속 영상재생 요청 시점에 해당되는 관심영역 또는 저주파 영역 영상에 접근한다. 이때 역방향 고속 영상재생 요청 시점에 해당 되는 영상부터 디코딩부(330)의 역 양자화부(332)를 통해 역 양자화하고, 에러 은닉부(340)를 통해 에러 은닉 과정을 수행한 후 영상 디스플레이부(350)를 통해 역방향 배속 재생을 수행한다.
전술한 역방향 배속 재생 방식을 사용하게 되면, IPTV 단말(30)은 최소한의 저장공간을 갖는 저장부(370)를 이용하여 사용자의 QoE를 만족시킬 수 있는 끊김 없는 역방향 배속 재생을 제공할 수 있다. 나아가, IPTV 단말(30)은 IPTV 서버(20)에 영상 재전송을 별도로 요청할 필요가 없다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 단말(30)의 고속 재생 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, IPTV 단말(30)은 IP 망(10)을 통해서 IPTV 서버(20)로부터 영상을 수신하여 이를 버퍼에 저장한다(401). 이어서, IPTV 단말(30)은 수신된 영상이 ROI 또는 저주파 영상인지를 판단(402)하여, ROI 또는 저주파 영상이면 이를 인코딩 후 임시 저장공간에 저장한다(403). 이에 비하여 ROI 또는 저주파 영상이 아닌 일반영상인 경우, IPTV 단말(30)은 수신된 영상을 디코딩(404)하고, 에러 은닉 과정(405)을 수행한 후 영상을 재생한다(406).
한편, 영상 재생 중에 고속 배속 요청신호 및 재생할 영상의 참조 위치정보를 수신(407)하면, IPTV 단말(30)은 고속 배속 요청신호가 순방향인지 역방향인지를 판단한다. 판단 결과 역방향 고속 배속 요청신호이면 임시 저장공간에 저장된 ROI 또는 저주파 영상에 접근한다(410). 이때, IPTV 단말(30)은 역방향 고속 재생 요청신호 입력시점에 해당되는 ROI 또는 저주파 영상을 검색한다. 이어서, IPTV 단말(30)은 검색된 영상에 대해 영상 디코딩 및 에러 은닉 과정을 반복한 후 영상을 역방향으로 고속 재생한다(412). 이에 비하여, 순방향 고속 배속 요청신호인 경우, IPTV 단말(30)은 IPTV 서버(20)에 속도정보를 전송한다(409).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 서버(20)의 고속 재생 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 고속 배속 요청신호가 순방향 배속 요청인 경우, IPTV 서버(20)는 IPTV 단말(30)로부터 속도 정보를 수신한다(500). 이어서, IPTV 서버(20)는 네트워크 용량을 기초로 하여 순방향 배속 재생이 가능한지 여부를 판단한다(510).
판단 결과, 대역폭이 충분하여 순방향 배속 재생이 가능하다면 IPTV 서버(20)는 영상을 인코딩(540)하고 인코딩된 영상을 IPTV 단말(30)에 제공한다(550). 이에 비하여, 판단 결과 대역폭이 충분하지 않아 순방향 배속 재생이 불가능한 경우, IPTV 서버(20)는 영상에 대한 ROI 또는 저주파 성분을 검출한다(530). 그리고, 순방향 고속 재생 요청신호 입력시점에 해당되는 검출 영상을 인코딩(540)하여 인코딩된 영상부터 순방향으로 IPTV 단말(30)에 제공한다(550). 이 경우, IPTV 단말(30)은 제공받은 영상을 화면에 순방향 고속 재생할 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것 이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 IPTV 시스템의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 서버의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 단말의 구성을 도시한 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 단말의 고속 재생 방법을 도시한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 IPTV 서버의 고속 재생 방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : IPTV 시스템 10 : IP 망
20 : IPTV 서버 30 : IPTV 단말

Claims (1)

  1. 영상을 수신하여 이를 재생하는 단계;
    상기 수신된 영상에 대해 관심영역(Region of Interest: ROI) 또는 저주파 영역을 검출하여 검출 영상을 저장하는 단계;
    고속 재생 요청신호를 입력받는 단계;
    상기 입력받은 고속 재생 요청신호가 역방향 고속 재생 요청신호인 경우 상기 역방향 고속 재생 요청신호 입력시점에 해당되는 검출 영상부터 역방향으로 재생하고, 순방향 고속 재생 요청신호인 경우 서버에 요청속도 정보를 전송하는 단계; 및
    상기 요청속도 정보를 수신한 서버가 재생할 영상에 대해 관심영역 또는 저주파 영역을 검출하여 인코딩하면, 상기 서버로부터 순방향 고속 재생 요청신호 입력시점에 해당되는 인코딩 영상을 수신하여 상기 수신된 인코딩 영상부터 순방향으로 재생하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 텔레비전을 이용한 영상 고속 재생방법.
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