KR20120070833A - 영상 품질 모니터링 방법 및 장치 - Google Patents

영상 품질 모니터링 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

영상 품질을 모니터링 하는 방법 및 장치가 제공된다. 영상 품질을 모니터링하는 장치는, 비디오 스트림을 디코딩하여 에러가 발생하는 경우, 상기 에러가 발생한 위치 정보를 추출하는 비디오 디코딩부, 상기 에러가 발생한 위치 정보에 기초하여, 상기 에러가 발생한 위치에서 비주얼 리듬 픽셀을 추출하는 비주얼 리듬 픽셀 추출부 및 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보 및 PTS(Presentation Time Stamp) 정보를 포함하는 비주얼 리듬 정보를 생성하는 비주얼 리듬 정보 생성부를 포함한다.

Description

영상 품질 모니터링 방법 및 장치{VIDEO QUALITY MONITORING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 영상 품질 모니터링 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 재생 영상에 대한 화질 열화를 모니터링하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, IPTV의 상용화로 영상 품질에 대한 관심이 부쩍 높아졌다. 이에, IPTV 사업자의 입장에서는 시청자가 경험하는 화질의 수준을 모니터링하고, 그 결과를 컨텐츠 생성이나 전송 방식에 반영하여 고객의 만족도를 높이려는 다양한 노력들을 시도하고 있는데, 이를 위해서는 IPTV의 화질을 측정하고 평가하는 방법이 필요하다.
이에, 최근 비쥬얼 리듬(Visual Rhythm, 이하 VR이라 칭함) 정보를 이용하여 IPTV와 같은 양방향 통신 채널을 가지고 있는 방송 미디어에서 패킷 손실 등 네트워크 에러에 의한 재생 영상의 화질 열화를 평가하는 방안이 제시되었다.
도 1은 VR의 개념을 도시한 도면이다.
VR은 도면 1과 같이 2차원 비디오 프레임에서 특정한 위치에 있는 픽셀들을 샘플링하여 1차원 정보로 구성한 다음, 시간축으로 연속적인 비디오 프레임들에 대해 동일한 위치에서 픽셀들을 샘플링하여 3차원 비디오를 2차원 이미지로 투영(projection)한 정보이다.
한편, 도 2는 네트워크 에러에 의한 화면 열화를 도시한 도면이다.
패킷 손실에 의한 화면 열화는 도 2의 (a)와 같이, 행간에 걸쳐 발생되는 경우도 있고, 도 2의 (b)와 같이 일부의 영역에서만 화면 열화가 발생하는 경우도 있다.
유선 환경의 경우 패킷의 크기가 커서 대부분은 도 2의 (a)와 같은 패턴의 에러가 발생하지만, 간혹 도 2의 (b)와 같은 패턴이 발생하는 경우도 있는데, 특히 무선 환경의 경우에는 도 2의 (b)와 같은 패턴이 발생할 가능성이 매우 높다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가운데 수직 방향의 픽셀들만 추출하여 VR 정보를 얻는 경우, 도 2의 (b)와 같이, VR 정보가 열화가 발생된 영역 내의 픽셀들을 포함하지 못하기 때문에 화면 열화를 제대로 평가할 수 없는 문제가 있다.
상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 수신측 비디오 디코더가 검출한 에러 위치에서 비쥬얼 리듬(Visual Rhythm, 이하 VR이라 칭함) 픽셀을 추출함으로써 화면 열화를 정확하게 검출할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 수신측 비디오 디코더에서 추출된 VR 정보를 송신측으로 전송하고, 송신측은 수신측이 보내온 VR 정보 내에 들어 있는 에러 위치 정보를 이용하여 실제 에러가 발생된 동일한 위치에서 VR 픽셀을 추출함으로써, 수신측에서 재생된 영상의 화질 열화를 정확하게 평가할 수 있는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 영상 품질을 모니터링하는 장치는 비디오 스트림을 디코딩하여 에러가 발생하는 경우, 상기 에러가 발생한 위치 정보를 추출하는 비디오 디코딩부, 상기 에러가 발생한 위치 정보에 기초하여, 상기 에러가 발생한 위치에서 비주얼 리듬 픽셀을 추출하는 비주얼 리듬 픽셀 추출부 및 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보 및 PTS(Presentation Time Stamp) 정보를 포함하는 비주얼 리듬 정보를 생성하는 비주얼 리듬 정보 생성부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 다른 측면에 따른 인코딩된 원본 영상의 비디오 스트림을 제 1 외부 장치로 전송하는 영상 품질 모니터링 장치는, 상기 비디오 스트림을 디코딩하는 비디오 디코딩부, 상기 제 1 외부 장치로부터 상기 비디오 스트림에 대한 제 1 비주얼 리듬 정보가 수신되면, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보로부터, 열화가 발생한 에러 위치 정보를 추출하는 비주얼 리듬 정보 분석부 및 상기 추출된 에러 위치 정보에 기초하여, 상기 디코딩된 영상으로부터 비주얼 리듬 정보 픽셀을 추출하고, 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보 및 PTS(Presentation Time Stamp)를 포함하는 제 2 비주얼 리듬 정보를 생성하는 비주얼 리듬 정보 생성부를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따른 영상 품질을 모니터링하는 방법은 (a) 셋탑 박스가, 미디어 서버로부터 비디오 스트림을 수신하고, 상기 수신된 비디오 스트림을 디코딩하여 에러가 발생하는 경우, 상기 에러가 발생한 위치에서 비주얼 리듬 픽셀을 추출하는 단계, (b) 상기 셋탑 박스가, 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보와 PTS(Presentation Time Stamp) 정보를 포함하는 제 1 비주얼 리듬 정보를 생성하고, 상기 생성된 제 1 비주얼 리듬 정보를 상기 미디어 서버로 전송하는 단계, (c) 상기 미디어 서버가, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보를 수신하고, 상기 수신된 제 1 비주얼 리듬 정보로부터 상기 에러가 발생한 위치 정보를 추출하는 단계, (d) 상기 미디어 서버가, 상기 추출된 에러 위치 정보에 기초하여, 비디오 스트림을 디코딩한 영상으로부터 비주얼 리듬 정보 픽셀을 추출하고, 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보와 PTS(Presentation Time Stamp)를 포함하는 제 2 비주얼 리듬 정보를 생성하는 단계 및 (e) 상기 미디어 서버가, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 제 2 비주얼 리듬 정보를 영상 품질 모니터링 서버로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 사항들은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술된 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
전술한 본 발명의 영상 품질 모니터링 방법 및 장치의 과제 해결 수단 중 하나에 의하면, 실제 에러가 발생한 위치에서 특징 정보(VR 정보)를 추출할 수 있으므로, 재생 영상에 대한 정확한 열화 평가가 가능하다.
또한, 실제 에러가 발생한 위치에서 특징 정보(VR 정보)를 추출할 수 있으므로 정확한 객관적 열화량 및 주관적 열화량을 측정할 수 있다.
도 1은 VR의 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 네트워크 에러에 의한 화면 열화를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 품질 모니터링 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미디어 서버의 구성을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셋탑 박스의 구성을 도시한 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미디어 서버의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셋탑 박스의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 정보의 포맷을 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명하도록 한다.
그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
참고로, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 구성도 또는 처리 흐름도를 참고하여, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 품질 모니터링 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 품질 모니터링 시스템은 송신측인 미디어 서버(110), 수신측인 셋탑 박스(120) 및 재생 화질을 평가하는 영상 품질 모니터링 서버(130)를 포함한다.
각 구성 요소를 설명하면, 미디어 서버(110)는 원본 영상을 인코딩하여 저장하고, 저장된 원본 영상이 사용자의 요청에 의해 선택되면, 선택된 원본 영상의 비디오 스트림을 셋탑 박스(120)로 전송한다.
또한, 미디어 서버(110)는 셋탑 박스(120)로부터 VR 정보를 수신하고, 수신된 VR 정보를 분석한다.
이때, 미디어 서버(110)는 VR 정보 분석을 통해서 에러(열화 등)가 발생한 VR의 위치 정보(픽셀 위치)를 추출할 수 있다.
이후, 미디어 서버(110)는 저장된 비디오 스트림을 디코딩하면서, 에러(열화 등)가 발생한 VR의 위치 정보(픽셀 위치)에 기초하여 VR 픽셀을 추출하고, 추출된 VR 픽셀의 위치 정보를 포함하는 VR 정보를 생성한다.
즉, 미디어 서버(110)와 셋탑 박스(120)는 동일한 프레임에 대하여 동일한 위치에서 VR 정보를 각각 추출할 수 있다.
이후, 미디어 서버(110)는 미디어 서버(110)에서 생성된 VR 정보와 셋탑 박스(120)로부터 수신된 VR 정보를 영상 품질 모니터링 서버(130)로 전송하여, 각 VR 정보가 재생 화질 평가에 사용될 수 있도록 한다.
이하에서는, 미디어 서버(110)에서 추출된 VR 정보를 ‘제 1 VR 정보’로, 셋탑 박스(120)에서 추출된 VR 정보를 ‘제 2 VR 정보’라 칭하도록 한다.
한편, 셋탑 박스(120)는 미디어 서버(110)로부터 수신된 비디오 스트림을 분석하여 에러가 검출되면, 에러(열화 등)가 발생한 위치에서 VR 픽셀을 추출한다.
더 상세히 설명하면, 셋탑 박스(120)는 수신된 비디오 스트림을 디코딩하고, 디코딩 중 에러가 발생하면 재생 영상이 열화되기 시작하기 때문에, 열화가 시작되는 첫번째 매크로 블록 위치에서 VR 픽셀을 추출한다.
이때, 셋탑 박스(120)는 VR 픽셀을 추출한 PTS(Presentation Time Stamp) 시간 정보와 추출된 VR 픽셀의 위치 정보를 포함하여 제 2 VR 정보를 생성하고, 생성된 제 2 VR 정보를 실시간 또는 비실시간으로 미디어 서버(110)로 전송한다.
참고로, 셋탑 박스(120)는 디코딩된 재생 영상으로부터 VR 픽셀을 추출하되 한 프레임의 디코딩이 끝날 때까지 디코딩 에러가 없으면 이전 프레임과 동일한 위치에서 VR 픽셀을 추출할 수 있다.
다시 설명하면, 재생 영상에서 패킷 손실에 의해 화면 열화가 발생하는 영역은 사전에 예측할 수 없으며, 이는, 셋탑 박스(120)가 비트 스트림을 디코딩하는 과정에서만 알 수 있기 때문에, 정확한 에러 발생 위치는 셋탑 박스(120)만이 알 수 있다.
따라서, 셋탑 박스(120)는, 디코딩하는 과정에서 에러가 발생하기 시작한 매크로 블록의 위치 정보를 이용하여 VR 픽셀들을 추출할 위치를 결정하고, 이 위치를 제 2 VR 정보에 기록하여 미디어 서버(110)로 전송한다.
이후, 미디어 서버(110)는 미디어 서버(110)에 저장된 원본 영상으로부터 VR 픽셀을 추출할 때, 셋탑 박스(120)로부터 수신된 제 2 VR 정보에 기초하여 동일한 위치에서 VR 픽셀들을 추출하고, 추출된 VR 픽셀의 위치 정보를 포함하는 제 1 VR 정보를 생성한다.
한편, 영상 품질 모니터링 서버(130)는 미디어 서버(110)로부터 제 1 VR 정보 및 제 2 VR 정보를 수신한다.
이후, 영상 품질 모니터링 서버(130)는 미디어 서버(110)로부터 수신된 제 1 VR 정보 및 제 2 VR 정보의 차이를 이용하여 VR 차이를 산출하고, 산출된 VR 차이에 기초하여 VR 차이 영상(이하, VR_Diff 이미지라 칭함)을 생성한다.
이를 위해, 영상 품질 모니터링 서버(130)는 시간 정보인 PTS(Presentation Time Stamp) 정보에 기초하여, 제 1 VR 정보 및 제 2 VR 정보를 동기화한다.
여기에서 VR_Diff 이미지는, 시청자가 시청하는 영상 품질에 관련된 정보로서, 제 1 VR 정보와 제 2 VR 정보의 차이를 계산하면 쉽게 생성할 수 있으며, 이에 소요되는 계산량은 매우 적다.
또한, VR_Diff 이미지는 패킷 손실에 의해 열화된 구간에서만 값이 차이가 날 뿐, 열화가 없는 나머지 구간에서는 그 값이‘0’이므로 데이터 량이 크지 않으며, VR_Diff 이미지를 무손실 압축 방법 등과 같은 다양한 압축 방법을 사용하여 압축하는 경우에는 데이터 량을 더욱 감소시킬 수 있다.
영상 품질 모니터링 서버(130)는 VR_Diff 이미지를 이용하여 셋탑 박스(120)에서 재생되는 영상에 대한 화질 열화를 측정할 수 있다.
이하에서는, 영상 품질 모니터링 서버(130)의 화질 열화 측정에 대하여 설명하도록 한다.
미디어 서버(110)에 저장된 비디오 스트림의 재생 영상과, 셋탑 박스(120)의 재생 영상 간의 열화량은 다음과 같이 표현할 수 있다.
Figure pat00001
여기에서,
Figure pat00002
는 미디어 서버(110)에서 인코딩 후 재생 영상 프레임 내의 픽셀값을 나타내는 확률 변수이며,
Figure pat00003
는 셋탑 박스 재생 영상의 픽셀값을 나타내는 확률 변수이다.
Figure pat00004
는 셋탑 박스(120)에서 알 수 없는 값이고,
Figure pat00005
는 미디어 서버(110)에서 알 수 없는 값이기 때문에, 실제 환경에서는 이 값을 가지고 화질을 평가할 수 없으며, 이들을 대표하는 특징 정보를 통해 다음과 같이 근사화한다.
Figure pat00006
여기에서
Figure pat00007
는 미디어 서버(110)에서 추출한 VR 정보, 즉, 제 1 VR 정보이고,
Figure pat00008
은 셋탑 박스(120)에서 추출한 VR 정보, 즉, 제 2 VR 정보이다.
이 값들을 가지고 다음과 같이 객관적 화질을 평가할 수 있는 척도를 정의할 수 있다.
Figure pat00009
여기서 상수 c=0.65025 로서 NPSNR 값의 상한을 50 dB로 제한한다.
또한, 재생 영상에서 화질 열화가 발생한 구간을 다음과 같이 정의한다.
* 객관적 열화구간 :
Figure pat00010
발생된 열화를 객관적으로 평가하기 위한 열화 구간은 다음과 같이 정의된다.
Figure pat00011
여기에서,
Figure pat00012
는 k번째 열화가 시작된 프레임 시간,
Figure pat00013
는 k번째 열화가 종료된 시간이다.
따라서
Figure pat00014
는 k번째 열화가 지속된 시간을 나타내며, 열화의 시작과 끝은 NPSNR이 최대치(즉 50 dB)가 아닌 시점을 찾으면 된다.
상기한 열화 구간을 이용하여, 셋탑 박스(120) 재생 화질의 열화를 객관적인 양으로 정량화하기 위해 다음과 같은 객관적 열화 척도를 제안한다.
* 열화 횟수
Figure pat00015
중에서 가장 큰 k 값.
열화율 :
Figure pat00016
여기서
Figure pat00017
는 전체 비디오 시퀀스 시간이다.
* 열화구간별 평균 열화량 :
Figure pat00018
* 평균 열화량 :
Figure pat00019
* 주관적 임계 열화 구간 :
Figure pat00020
주관적 임계 열화 구간은 열화 구간
Figure pat00021
중 사람의 눈에 거슬리는 열화가 발생한 구간으로 정의된다.
같은 양의 열화가 발생해도 열화가 발생된 프레임의 위치나 특성, 열화지속 시간 등에 따라 사람에게 인식되는 정도가 다르다.
예를 들어, 한 프레임에서만 열화가 발생되고 전후 프레임들에서는 열화가 없는 경우에는 열화를 거의 인식하지 못한다.
또한 움직임이 매우 격렬한 경우나 영상이 공간적으로 매우 복잡한 경우, 또는 적은 양의 열화가 발생한 경우에도 사람의 눈은 열화를 잘 인식하지 못하는 경향이 있다.
만일, 열화를 인식하더라도 객관적 열화량 대비 주관적 열화량은 크게 달라질 수 있다.
주관적 임계 열화구간은 아래 식 (11)로 정의되는 NMOS(Networked Mean Opinion Score) 값인 NMOS가 3.5 이하이거나, 시청자들의 주관적 화질평가 값인 MOS가 3.5 이하를 나타내는 구간으로 정의된다.
주관적 열화 척도는 위의 주관적 임계 열화 구간을 이용하여 다음과 같이 제안한다.
* 열화 구간별 주관적 임계 열화량 :
Figure pat00022
여기서
Figure pat00023
은 k번째 주관적 임계 열화 구간의 평균
Figure pat00024
이며,
Figure pat00025
는 감쇄 상수,
Figure pat00026
는 k번째 열화가 지속된 프레임 시간,
Figure pat00027
는 k번째 열화 구간의 영상의 복잡도를 반영하는 변수로서, 다음과 같은
Figure pat00028
정보의 분산인
Figure pat00029
과 평균 제곱차이 값 (Mean Squared Difference)인
Figure pat00030
의 함수이다.
Figure pat00031
여기서
Figure pat00032
은 n번째 프레임의 VR 정보의 분산으로서, n번째 프레임의 공간 방향의 복잡도를 반영하며,
Figure pat00033
은 n번째 프레임과 n-1번째 프레임의 VR 정보의 평균 제곱 차이 값으로서 시간 방향의 복잡도를 반영한다.
식 (8)의 괄호 안의 두 번째 지수항은 열화가 지속되는 시간이 길수록 주관적 화질이 떨어지는 현상을 반영하며, 세번째 항은 영상의 시간적, 공간적 복잡도에 따라 인식되는 화질이 차이가 나는 현상을 반영하기 위한 가중치이다.
식 (8)의 NMOS는 일반적인 실사 영상에서 NPSNR이나 PSNR 등과 같이 영상을 신호 파형적(signal waveform) 관점에서 바라보는 객관적 척도가 주관적 화질을 거의 대부분 좌우하지만, 영상의 특성이나 조건에 따라 NPSNR양과는 주관적으로 다르게 인식될 수 있다는 관찰로부터 정의된 식이다.
실제로 같은 평균 NPSNR(또는 PSNR) 값을 가지는 열화 구간에서 화면이 복잡하거나 움직임이 빠른 경우에 열화가 덜 인식된다는 것은 인간의 시각인지 특성으로서 널리 알려져 있는 사실이기도 하다.
여러 차례의 반복 실험을 통해 식 (8)의 감쇄상수
Figure pat00034
값은 0.05, 영상의 복잡도 변수
Figure pat00035
값은 다음과 같은 기준으로 설정하였다.
다음의 식 (10)은 시퀀스 전체 프레임의 평균대비 열화구간의
Figure pat00036
나
Figure pat00037
의 크기에 따라 가중치
Figure pat00038
를 다르게 하여 영상의 복잡도에 따른 시각인지 특성을 고려한 것이다.
Figure pat00039
여기서
Figure pat00040
는 전체 프레임에 대한
Figure pat00041
의 평균 값이며,
Figure pat00042
는 k 번째 열화 구간에 속한 각 프레임의 VR 분산 값의 평균 값이다.
Figure pat00043
과
Figure pat00044
도 평균 제곱 차이 값이라는 것을 제외하고는 이와 동일한 관계이다.
* 임계 열화 횟수
Figure pat00045
중에서 가장 큰 k 값.
* 임계 열화율 :
Figure pat00046
* 평균 주관적 임계 열화량 :
Figure pat00047
영상 품질 모니터링 서버(130)는 상기한 바와 같은 수식 및 다음과 같은 VR 정보 차이를 이용하여 객관적 열화 척도와 주관적 열화 척도를 통해 재생 영상의 화질 열화를 평가할 수 있다.
Figure pat00048
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미디어 서버(110)의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미디어 서버(110)는 비디오 인코딩부(111), 비디오 스트림 저장부(112), TS 역다중화부(113), 비디오 디코딩부(114), VR 정보 분석부(115), VR 정보 생성부(116) 및 VR 정보 전송부(117)를 포함한다.
각 구성 요소를 설명하면, 비디오 인코딩부(111)는 원본 영상을 인코딩하여 비디오 스트림 저장부(112)에 저장한다.
미디어 서버(110)는 비디오 스트림 저장부(112)에 저장된 비디오 스트림을 네트워크를 통해 셋탑 박스(120)로 전송할 수 있다.
한편, TS 역다중화부(113)는 비디오 스트림 저장부(112)에 저장된 비디오 스트림을 비디오, 오디오 및 데이터로 분리하고, 비디오 정보를 비디오 디코딩부(114)로 전송한다.
한편, 비디오 디코딩부(114)는 TS 역다중화부(113)로부터 비디오 정보를 수신하고, 이를 디코딩한다.
한편, VR 정보 분석부(115)는 셋탑 박스(120)로부터 제 2 VR 정보를 수신하고, 수신된 제 2 VR 정보를 분석하여 열화가 발생한 에러 위치 정보를 추출한다.
이후, VR 정보 분석부(115)는 추출된 에러 위치 정보를 VR 정보 생성부(116)로 전송한다.
한편, VR 정보 생성부(116)는 VR 정보 분석부(115)로부터 에러 위치 정보를 수신하고, 수신된 에러 위치 정보에 기초하여, 비디오 디코딩부(114)에서 디코딩된 영상으로부터 VR 픽셀을 추출한다.
이후, VR 정보 생성부(116)는 추출된 VR 픽셀의 위치 정보와 시간 정보인 PTS(Presentation Time Stamp)를 포함하는 제 1 VR 정보를 생성한다.
한편, VR 정보 전송부(117)는 VR 정보 생성부(116)에서 생성된 제 1 VR 정보 및 VR 정보 분석부(115)에서 수신된 제 2 VR 정보를 영상 품질 모니터링 서버(130)로 전송하여, 영상 품질 모니터링 서버(130)에서 제 1 VR 정보 및 제 2 VR 정보를 재생 화질 평가에 이용할 수 있도록 한다.
이때, VR 정보 전송부(117)는 제 1 VR 정보 및 제 2 VR 정보를 시간적 서브 샘플링에 의한 감축 방법, 공간적 서브 샘플링에 의한 감축 방법, 무손실 압축 방법에 의한 감축 방법, RTP(Realtime Transport Protocol) 패킷 손실 검출에 의한 추출 방법 및 비트 스트림 에러 검출에 의한 추출 방법 중 하나를 사용하여 압축 후 전송할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 셋탑 박스(120)의 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 셋탑 박스(120)는 TS 역다중화부(121), 비디오 디코딩부(122), VR 픽셀 추출부(123), VR 정보 생성부(124) 및 VR 정보 전송부(125)를 포함한다.
각 구성 요소를 설명하면, TS 역다중화부(121)는 미디어 서버(110)로부터 수신된 비디오 스트림을 비디오, 오디오 및 데이터로 분리하고, 비디오 정보를 비디오 디코딩부(114)로 전송한다.
또한, TS 역다중화부(121)는 시간 정보인 PTS(Presentation Time Stamp)를 VR 정보 생성부(124)로 전송할 수 있다.
한편, 비디오 디코딩부(114)는 TS 역다중화부(113)로부터 비디오 정보를 수신하고, 이를 디코딩한다.
이때, 비디오 디코딩부(114)는 디코딩 중 에러가 발생하면 열화가 시작되는 첫번째 매크로 블록의 위치 정보를 VR 픽셀 추출부(123)로 전송한다.
참고로, 열화가 시작되는 첫번째 매크로 블록의 위치 정보를 전송하는 이유는, 디코딩 중 에러가 발생하면 재생 영상이 열화되기 시작하기 때문이다.
한편, VR 픽셀 추출부(123)는 비디오 디코딩부(114)로부터 열화가 시작되는 첫번째 매크로 블록의 위치 정보를 수신하여, 해당 위치에서 VR 픽셀을 추출하고, VR 픽셀의 위치 정보를 VR 정보 생성부(124)로 전송한다.
한편, VR 정보 생성부(124)는 시간 정보인 PTS(Presentation Time Stamp)를 TS 역다중화부(121)로부터 수신하고, 추출된 VR 픽셀의 위치 정보를 VR 픽셀 추출부(123)로부터 수신한다.
이후, VR 정보 생성부(124)는 상기한 PTS 정보, 추출된 VR 픽셀의 위치 정보를 포함하는 제 2 VR 정보를 생성한다.
한편, VR 정보 전송부(125)는 VR 정보 생성부(124)에서 생성된 제 2 VR 정보를 미디어 서버(110)로 전송한다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 4 및 도 5에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 구성 요소를 의미하며, 소정의 역할들을 수행한다.
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 미디어 서버(110)의 동작을 도시한 흐름도이다.
미디어 서버(110)는 원본 영상을 인코딩하여 저장하고, 저장된 비디오 스트림을 셋탑 박스(120)로 전송한다(S601).
단계 S601 후, 미디어 서버(110)는 셋탑 박스(120)로부터 제 1 VR 정보를 수신한다(S602).
여기에서 제 1 VR 정보는 셋탑 박스(120)에서 비디오 스트림을 디코딩 시 에러가 발생한 위치 정보를 포함한다.
단계 S602 후, 미디어 서버(110)는 제 1 VR 정보를 분석하여 열화가 발생한 에러 위치 정보를 추출한다(S603).
단계 S603 후, 미디어 서버(110)는 추출된 에러 위치 정보에 기초하여, 원본 영상에 대한 VR 픽셀을 추출한다(S604).
참고로, 단계 S601에서 인코딩되어 저장된 원본 영상에 대한 디코딩이 선행될 수 있으며, 미디어 서버(110)는 디코딩된 원본 영상에 대한 VR 픽셀을 추출할 수 있다.
단계 S604 후, 미디어 서버(110)는 추출된 VR 픽셀의 위치 정보와 시간 정보인 PTS(Presentation Time Stamp)를 포함하는 제 2 VR 정보를 생성한다(S605).
단계 S605 후, 미디어 서버(110)는 제 1 VR 정보 및 제 2 VR 정보를 영상 품질 모니터링 서버(130)로 전송하여, 영상 품질 모니터링 서버(130)에서 제 1 VR 정보 및 제 2 VR 정보를 재생 화질 평가에 이용할 수 있도록 한다(S606).
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 셋탑 박스(120)의 동작을 도시한 흐름도이다.
셋탑 박스(120)는 미디어 서버(110)로부터 수신된 비디오 스트림을 디코딩한다(S701).
단계 S701 후, 셋탑 박스(120)는 디코딩 중 에러의 발생 여부를 체크하고(S702), 에러가 발생한 경우, 에러가 발생된 위치에서 VR 픽셀을 추출한다(S703).
만일, 단계 S702에서, 한 프레임의 디코딩이 끝날 때까지 디코딩 에러가 없으면 이전 프레임과 동일한 위치에서 VR 픽셀을 추출한다(S704).
단계 S703 또는 S704 후, 셋탑 박스(120)는 추출된 VR 픽셀의 위치 정보와 시간 정보인 PTS를 포함하는 제 1 VR 정보를 생성한다(S705).
이때, 프로그램의 ID 정보를 더 포함하여 제 1 VR 정보를 생성할 수도 있다.
단계 S705 후, 셋탑 박스(120)는 생성된 제 1 VR 정보를 미디어 서버(110)로 전송한다(S706).
이때, 셋탑 박스(120)는 제 1 VR 정보를 압축하여 미디어 서버(110)로 전송함으로써 대역폭을 절감할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 VR 정보의 포맷을 도시한 도면이다.
셋탑 박스(120)에서 추출된 픽셀들은 시간 정보인 PTS와 추출된 VR의 위치 정보인 라인 번호 즉, 에러 위치 정보와 함께 도면 8에 도시된 바와 같은 형태의 VR 정보로 포장된다.
셋탑 박스(120)는 도 8에 도시된 바와 같은 VR 정보를 미디어 서버(110)로 전송하며, 필요 시 압축을 하여 대역폭을 절감할 수 있다.
참고로, VR chunk 는 VR 정보의 묶음으로 저장/송신 단위이고, program ID는 해당 비디오 콘텐츠의 식별 번호이다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
110 : 미디어 서버
111 : 비디오 인코딩부
112 : 비디오 스트림 저장부
113 : TS 역다중화부
114 : 비디오 디코딩부
115 : VR 정보 분석부
116 : VR 정보 생성부
117 : VR 정보 전송부
120 : 셋탑 박스
121 : TS 역다중화부
122 : 비디오 디코딩부
123 : VR 픽셀 추출부
124 : VR 정보 생성부
125 : VR 정보 전송부
130 : 영상 품질 모니터링 서버

Claims (13)

  1. 영상 품질을 모니터링하는 장치에 있어서,
    비디오 스트림을 디코딩하여 에러가 발생하는 경우, 상기 에러가 발생한 위치 정보를 추출하는 비디오 디코딩부,
    상기 에러가 발생한 위치 정보에 기초하여, 상기 에러가 발생한 위치에서 비주얼 리듬 픽셀을 추출하는 비주얼 리듬 픽셀 추출부 및
    상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보 및 PTS(Presentation Time Stamp) 정보를 포함하는 비주얼 리듬 정보를 생성하는 비주얼 리듬 정보 생성부
    를 포함하는, 영상 품질 모니터링 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 비디오 디코딩부는 상기 발생된 에러로 인하여 열화가 시작되는 첫 번째 매크로 블록의 위치 정보를 추출하는, 영상 품질 모니터링 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비디오 스트림을 비디오 및 오디오 데이터로 분리하고, 상기 분리된 비디오 데이터를 상기 비디오 디코딩부로 전송하며, 상기 비디오 데이터에 대한 PTS 정보를 상기 비주얼 리듬 정보 생성부로 전송하는 TS(Transprot Stream) 역다중화부
    를 더 포함하는, 영상 품질 모니터링 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성된 비주얼 리듬 정보를 외부 서버로 전송하는 비주얼 리듬 정보 전송부
    를 더 포함하되,
    상기 비주얼 리듬 정보 전송부는 시간적 서브 샘플링에 의한 감축 방법, 공간적 서브 샘플링에 의한 감축 방법, 무손실 압축 방법에 의한 감축 방법, RTP(Realtime Transport Protocol) 패킷 손실 검출에 의한 추출 방법 및 비트 스트림 에러 검출에 의한 추출 방법 중 하나를 사용하여 상기 생성된 비주얼 리듬 정보를 압축하여 전송하는, 영상 품질 모니터링 장치.
  5. 인코딩된 원본 영상의 비디오 스트림을 제 1 외부 장치로 전송하는 영상 품질 모니터링 장치에 있어서,
    상기 비디오 스트림을 디코딩하는 비디오 디코딩부,
    상기 제 1 외부 장치로부터 상기 비디오 스트림에 대한 제 1 비주얼 리듬 정보가 수신되면, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보로부터, 열화가 발생한 에러 위치 정보를 추출하는 비주얼 리듬 정보 분석부 및
    상기 추출된 에러 위치 정보에 기초하여, 상기 디코딩된 영상으로부터 비주얼 리듬 정보 픽셀을 추출하고, 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보 및 PTS(Presentation Time Stamp)를 포함하는 제 2 비주얼 리듬 정보를 생성하는 비주얼 리듬 정보 생성부
    를 포함하는, 영상 품질 모니터링 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 제 2 비주얼 리듬 정보를 제 2 외부 장치로 전송하는 비주얼 리듬 정보 전송부
    를 더 포함하되,
    상기 비주얼 리듬 정보 전송부는 시간적 서브 샘플링에 의한 감축 방법, 공간적 서브 샘플링에 의한 감축 방법, 무손실 압축 방법에 의한 감축 방법, RTP(Realtime Transport Protocol) 패킷 손실 검출에 의한 추출 방법 및 비트 스트림 에러 검출에 의한 추출 방법 중 하나를 사용하여 상기 생성된 비주얼 리듬 정보를 압축하여 전송하는, 영상 품질 모니터링 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 외부 장치는 상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 제 2 비주얼 리듬 정보에 기초하여 비주얼 리듬 차이를 산출하고, 상기 비주얼 리듬 차이를 이용하여 재생 영상에 대한 화질 열화를 측정하는, 영상 품질 모니터링 장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 에러 위치 정보는 상기 제 1 외부 장치에서 상기 비디오 스트림을 디코딩한 결과로서, 상기 에러로 인하여 열화가 발생하기 시작하는 매크로 블록의 위치에 기초하여 추출된 비주얼 리듬의 픽셀 위치를 포함하는 것인, 영상 품질 모니터링 장치.
  9. 영상 품질을 모니터링하는 방법에 있어서,
    (a) 셋탑 박스가, 미디어 서버로부터 비디오 스트림을 수신하고, 상기 수신된 비디오 스트림을 디코딩하여 에러가 발생하는 경우, 상기 에러가 발생한 위치에서 비주얼 리듬 픽셀을 추출하는 단계,
    (b) 상기 셋탑 박스가, 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보와 PTS(Presentation Time Stamp) 정보를 포함하는 제 1 비주얼 리듬 정보를 생성하고, 상기 생성된 제 1 비주얼 리듬 정보를 상기 미디어 서버로 전송하는 단계,
    (c) 상기 미디어 서버가, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보를 수신하고, 상기 수신된 제 1 비주얼 리듬 정보로부터 상기 에러가 발생한 위치 정보를 추출하는 단계,
    (d) 상기 미디어 서버가, 상기 추출된 에러 위치 정보에 기초하여, 비디오 스트림을 디코딩한 영상으로부터 비주얼 리듬 정보 픽셀을 추출하고, 상기 추출된 비주얼 리듬 픽셀의 위치 정보와 PTS(Presentation Time Stamp)를 포함하는 제 2 비주얼 리듬 정보를 생성하는 단계 및
    (e) 상기 미디어 서버가, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 제 2 비주얼 리듬 정보를 영상 품질 모니터링 서버로 전송하는 단계
    를 포함하는, 영상 품질 모니터링 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    (f) 상기 영상 품질 모니터링 서버가, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 제 2 비주얼 리듬 정보에 기초하여 비주얼 리듬 차이를 산출하는 단계 및
    (g) 상기 영상 품질 모니터링 서버가 상기 비주얼 리듬 차이를 이용하여 재생 영상에 대한 화질 열화를 측정하는 단계
    를 더 포함하는, 영상 품질 모니터링 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 (f) 단계는, 상기 영상 품질 모니터링 서버가, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 상기 제 2 비주얼 리듬 정보에 포함된 시간 정보인 PTS(Presentation Time Stamp) 값 및 프로그램을 식별하는 식별자인 프로그램 아이디에 기초하여, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 상기 제 2 비주얼 리듬 정보를 동기화하고, 상기 제 1 비주얼 리듬 정보 및 상기 제 2 비주얼 리듬 정보의 차를 이용하여 상기 비주얼 리듬 차이를 산출하는, 영상 품질 모니터링 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 (g) 단계는, 상기 영상 품질 모니터링 서버가, 상기 비주얼 리듬 차이를 이용하여 상기 비디오 스트림의 재생 화질 추정 값을 계산하고, 상기 재생 영상의 열화 횟수, 임계 열화 회수, 임계 열화율, 평균 임계 열화량 및 평균 열화량 중 적어도 하나를 포함하는 화질 열화 척도를 계산하는, 영상 품질 모니터링 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 에러 위치 정보는 상기 셋탑 박스에서 상기 비디오 스트림을 디코딩한 결과로서, 상기 에러로 인하여 열화가 발생하기 시작하는 매크로 블록의 위치에 기초하여 추출된 비주얼 리듬의 픽셀 위치를 포함하는 것인, 영상 품질 모니터링 방법.
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