KR20130131553A - 스마트 ｔｖ의 영상품질 측정 시스템 - Google Patents

스마트 ｔｖ의 영상품질 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템에 관한 것으로, 본 시스템은 외부로부터 영상 데이터를 수신하기 위한 수신부, 수신부로부터 전달받은 영상 데이터를 영상 프레임 데이터로 변환하기 위한 디코더부, 디코더부가 변환한 영상 프레임 데이터의 품질을 분석하기 위한 품질 분석부, 및 품질 분석부가 영상 프레임 데이터를 수신하기 전에 영상 프레임 데이터에 노이즈를 삽입하여 품질 분석부의 동작 여부를 확인하기 위한 노이즈 생성부를 포함한다. 따라서 영상품질 측정 시스템은 네트워크 망을 통하여 전송되는 영상의 품질을 측정하는 시스템 내부에 구성된 노이즈 생성부를 통하여, 시스템 자체를 점검하여 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

스마트 ＴＶ의 영상품질 측정 시스템{SYSTEM FOR MEASURING MEDIA-QUALITY OF SMART TV}
본 발명은 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 네트워크 망을 통하여 전송되는 영상의 품질을 분석할 수 있을 뿐만 아니라, 시스템을 자체 검증하기 위한 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템에 관한 것이다.
네트워크 망을 통하여 전송되는 영상을 구현하는 단말의 성능이나 통신 환경 등에 가장 적합한 영상을 제공하기 위하여 영상에 대한 품질을 측정할 필요가 있다.
특히, 최근에 정보 통신 분야의 비약적인 발전에 힘입어 이동통신단말기가 보편화되어 있고, 나아가 방송과 통신이 결합된 새로운 개념의 스마트 디지털 방송(Smart Digital Multimedia Broadcasting)서비스가 활발하게 제공됨에 따라, 단말기 제조사도 스마트 수신 기능을 주 기능으로 한 신 모델을 적극적으로 출시하고 있는 추세이다이에 단말기 제조사의 경우에는 보다 양질의 영상품질을 고객에게 제공하기 위해 자기가 제조한 단말기로 수신되는 실제 영상의 품질을 확인할 필요가 있고, 이동통신사의 경우에도 자기가 운용 및 유지ㅇ보수하는 이동통신망의 성능이나 상태를 체크하여 최적화시키기 위한 용도로 네트워크를 거치는 실제 영상의 품질을 확인할 필요가 있다.
이에 단말기 제조사의 경우에는 보다 양질의 영상품질을 고객에게 제공하기 위해 자기가 제조한 단말기로 수신되는 실제 영상의 품질을 확인할 필요가 있고, 이동통신사의 경우에도 자기가 운용 및 유지ㅇ보수하는 이동통신망의 성능이나 상태를 체크하여 최적화시키기 위한 용도로 네트워크를 거치는 실제 영상의 품질을 확인할 필요가 있다.
또한 방송사에서도 유·무선을 통한 고품질의 영상을 사용자에게 제공하기 위하여 영상의 품질을 주기적으로 측정하여 품질이 현격하게 떨어지는 등의 비정상적인 영상을 사용자에게 제공하는 방송 사고를 사전에 예방하기 위하여 영상의 품질을 측정할 필요가 있다.
나아가, 영상 품질을 측정하고 이를 통하여 영상의 품질을 관리하는 시스템을 구축하였다고 하여도, 시스템 자체를 검증하여 영상의 품질을 지속적으로 측정 및 관리할 필요가 있음에도 불구하고, 현재까지 이에 대한 개발이 전혀 이루어져 있지 않은 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명은 영상의 품질을 분석하는 기능에 더하여 노이즈 생성을 통하여 시스템 자체의 동작을 검증하고 입력되는 영상의 정보에 기반하여 노이즈 생성 정도를 제어하여 전력 소비를 감소시킬 수 있는 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템은 네트워크 망을 통하여 전송되는 영상의 품질을 측정하기 위한 것으로, 외부로부터 영상 데이터를 수신하기 위한 수신부, 상기 수신부로부터 전달받은 영상 데이터를 영상 프레임 데이터로 변환하기 위한 디코더부, 상기 디코더부가 변환한 상기 영상 프레임 데이터의 품질값을 사전에 설정된 품질값과 비교하여 상기 영상 데이터의 품질을 분석하기 위한 품질 분석부, 및 상기 품질 분석부가 상기 영상 프레임 데이터를 수신하기 전에 상기 영상 프레임 데이터에 노이즈를 삽입하여 상기 품질 분석부의 동작 여부를 확인하기 위한 노이즈 생성부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 노이즈 생성부는 상기 영상 프레임 데이터에 상기 노이즈를 주기적으로 삽입할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 상기 노이즈 생성부는 상기 수신부가 영상 데이터를 수신하기 전에 상기 영상 데이터의 패킷에 특정 값을 추가하여 상기 영상 데이터의 패킷 에러를 유도하기 위한 제1 노이즈 생성부, 상기 디코더부가 변환한 상기 영상 프레임 데이터에 가우시안(Gaussian) 분포를 갖는 백색잡음을 추가하기 위한 제2 노이즈 생성부, 및 상기 디코더부가 변환한 상기 영상 프레임 데이터에 블러링(blurring)효과를 도출하기 위하여 저역 통과(low-pass) 필터로 이루어진 제3 노이즈 생성부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 본 시스템은 상기 수신부가 수신하는 영상 데이터에 저장된 화소 개수, 중요도 중 적어도 하나를 기반으로 상기 영상 데이터의 품질 정보를 판단하기 위한 판단부를 더 포함할 수 있다.
이 때, 상기 제1 노이즈 생성부 내지 제3 노이즈 생성부는 상기 판단부가 판단한 상기 영상 데이터의 품질 정보에 기반하여 적어도 하나가 선택적으로 동작 가능하도록 제어될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 본 시스템은 상기 품질 분석부가 분석한 상기 영상 데이터의 품질을 사용자에게 제공하기 위한 인터페이스부 및 상기 품질 분석부가 분석한 상기 영상 데이터의 품질을 저장하기 위한 저장부를 더 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 네트워크 망을 통하여 전송되는 영상의 품질을 측정하여 사용자 및 관리자에게 제공함으로써, 영상의 품질 정보를 공급자와 사용자가 공유할 수 있을 뿐 아니라 관리자가 영상의 품질을 관리함으로써 영상의 품질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
둘째, 노이즈 생성부를 통하여 영상품질 측정 시스템이 정상적으로 동작하고 있는지를 검증함으로써, 시스템 자체의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
셋째, 영상품질 측정 시스템에 입력되는 영상의 정보에 기반하여 노이즈 생성 정도를 제어함으로써, 시스템 자체의 검증 수준을 더 향상시킬 수 있다.
넷째, 영상품질 측정 시스템의 사양 또는 사용자의 입력에 따라 노이즈 생성부의 일부 구성요소를 선택적으로 동작시킴으로써, 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템을 설명하기 위한 개념도
도 2는 도 1에 도시된 영상품질 측정 시스템을 구체적으로 설명하기 위한 구성도
첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 이해하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다.
또한, 제1 및 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템을 설명하기 위한 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 영상품질 측정 시스템을 구체적으로 설명하기 위한 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템(20, 이하 '본 시스템'이라 함)은 네트워크 망(10)을 통하여 전송되는 영상을 입력받아 품질을 측정하고, 측정한 영상의 품질 정보를 영상품질 관리 시스템(30)에 전달한다.
한편, 본 시스템의 명칭에는 스마트 TV라는 용어로 한정되어 있으나, 영상의 품질을 측정할 필요가 있는 인터넷 프로토콜 텔레비전(IPTV, Internet Protocol Television)용 영상, 방송국에서 전송하는 일반 영상 또는 개인, 기업들 간에 유무선을 통하여 주고받는 영상의 품질을 측정할 필요가 있는 모든 환경에 적용될 수 있는 시스템으로 해석되어야 할 것이다.
영상품질 관리 시스템(30)은 본 시스템(20)에서 측정한 영상의 품질 결과를 주기적으로 또는 간헐적으로 전달받아 저장하고 관리한다. 예를 들어, 영상품질 관리 시스템(30)은 영상품질에 대한 측정 결과값을 내부적으로 갱신하거나 별도의 관리 시스템으로 재전송할 수 있으며, 사용자 또는 관리자에게 영상의 품질을 직접 제공할 수 있다. 또한, 영상품질 관리 시스템(30)은 전달받은 영상의 품질 결과값과 내부에 저장되어 갱신되는 영상의 품질 결과값에 기반하여 네트워크 망에 존재하는 각 단말들 또는 시스템을 제어하는 역할을 수행할 수도 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 본 시스템(20)은 영상의 품질을 측정하기 위하여 수신부(100), 디코더부(200), 품질 분석부(300) 및 노이즈 생성부(400)를 포함한다.
수신부(100)는 외부로부터 영상 데이터를 수신한다. 예를 들어, 수신부(100)는 네트워크 망(10)을 구성하는 헤드엔드 스위치(Head-end Switch), 스위치, 셋탑(Set top) 박스 중 어느 하나로부터 영상 데이터를 입력받아 이를 디코더부(200)에 전달한다.
디코더부(200)는 수신부(100)로부터 전달받은 영상 데이터를 영상 프레임 데이터로 변환한다.
품질 분석부(300)는 디코더부(200)가 변환한 영상 프레임 데이터의 품질값을 사전에 설정된 품질값과 비교하여 네트워크 망(10)을 통하여 전송되는 영상 데이터의 품질을 분석한다. 예를 들어, 품질 분석부(300)는 영상 프레임 데이터의 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)값, Blur 값, Blocking 현상을 측정한 값, Jerky 값 중 적어도 하나의 품질값을 통하여 영상 데이터의 품질을 분석할 수 있다. 또한, 품질 분석부(300)는 상기 품질값들을 취합한 VMOS 값을 통하여 최종적으로 영상 데이터의 품질을 분석할 수도 있다.
품질 분석부(300)는 분석한 영상 데이터의 품질에 대한 정보를 사용자에게 제공하거나 내부에 저장할 수 있으며, 영상품질 관리 시스템(30)에 영상 데이터의 품질에 대한 정보를 제공할 수도 있다.
노이즈 생성부(400)는 품질 분석부(300)가 영상 프레임 데이터를 수신하기 전에 영상 데이터 또는 영상 프레임 데이터에 노이즈를 삽입한다. 이 때, 노이즈 생성부(400)는 노이즈를 주기적으로 삽입하거나 사용자의 입력에 의하여 노이즈를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 있어서, 노이즈 생성부(400)는 제1 노이즈 생성부(701), 제2 노이즈 생성부(702), 제3 노이즈 생성부(703)를 포함한다.
제1 노이즈 생성부(701)는 수신부(200)가 영상 데이터를 수신하기 전에 상기 영상 데이터의 패킷에 특정 값을 추가하여 영상 데이터의 패킷 에러를 유도한다. 즉, 제1 노이즈 생성부(701)는 수신부(200)로 입력되는 영상 데이터의 패킷을 깨트림으로써, 영상이 깨지거나 재생 속도가 일정하지 않도록 유도하여 영상의 품질을 저하시키는 문제점을 발생시킨다. 이 경우에는 품질 분석부(300)가 영상품질과 관련된 Jerky 값이 변하는 것으로 분석할 것이다.
제2 노이즈 생성부(702)는 디코더부(200)가 변환한 영상 프레임 데이터에 가우시안(Gaussian) 분포를 갖는 백색잡음을 추가한다. 이 경우에는 품질 분석부(300)가 영상품질과 관련된 Block 값이 변하는 것으로 분석할 것이다.
제3 노이즈 생성부(703)는 디코더부(200)가 변환한 영상 프레임 데이터에 블러링(blurring)효과를 도출하기 위하여 저역 통과(low-pass) 필터로 이루어질 수 있다. 이 경우에는 품질 분석부(300)가 영상품질과 관련된 Blur 값이 변하는 것으로 분석할 것이다.
즉, 제1 노이즈 생성부(701) 내지 제3 노이즈 생성부(703)들 중 적어도 하나가 노이즈를 제공할 경우, 품질 분석부(300)는 Jerky 값, Block 값, Blur 값의 변화를 통하여 영상 데이터의 품질을 분석 및 판단할 수 있다.
노이즈 생성부(400)가 영상 프레임 데이터에 노이즈를 삽입한 경우에는, 품질 분석부(300)가 영상 데이터의 품질이 저하되었다는 분석 결과 또는 영상 데이터가 비정상적이라는 분석 결과를 도출할 수 있다. 만일, 품질 분석부(300)가 노이즈가 삽입된 영상 프레임 데이터를 분석하였음에도 불구하고 영상 데이터의 품질이 정상적이라고 분석한 경우에는, 품질 분석부(300)가 정상적으로 동작하지 않은 경우에 해당할 것이다. 이와 같이, 노이즈 생성부(400)가 입력되는 영상 데이터 또는 시스테 내부에서 전달되는 영상 프레임 데이터에 노이즈를 추가함으로써, 영상품질 측정 시스템(20)이 제대로 동작하는지 여부를 자체적으로 검증할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 본 시스템(20)은 수신부(100)로 입력되는 영상 데이터의 품질 정보를 판단하기 위한 판단부(500)를 더 포함한다.
판단부(500)는 수신부(100)로 입력되는 영상 데이터의 화소 개수, 중요도 중 적어도 하나를 기반으로 영상 데이터의 품질 정보를 판단한다. 예를 들어, 고품질의 영화, 드라마 등과 같은 영상 데이터가 전달되는 경우에는, 판단부(500)가 영상 데이터의 품질 정보를 상대적으로 높게 평가할 수 있다.
이 때, 제1 노이즈 생성부(401) 내지 제3 노이즈 생성부(403)는 판단부(500)가 판단한 영상 데이터의 품질 정보에 기반하여 선택적으로 동작할 수 있다. 예를 들어, 고품질의 영상이 요구되는 경우, 즉 노이즈가 거의 없는 영상이 필요한 경우에는 본 시스템(20), 즉 품질 분석부(300)의 동작 여부 자체를 확인할 필요성이 더 높아진다. 따라서 제1 노이즈 생성부(401) 내지 제3 노이즈 생성부(403)들이 동시에 노이즈를 생성함으로써, 품질 분석부(300)가 상대적으로 노이즈가 많이 삽입된 영상 프레임 데이터를 분석, 판단할 수 있도록 유도한다.
이와 달리, 노이즈가 어느 정도 포함되어도 상관없는 영상이 전송되는 경우에는 본 시스템(20), 즉 품질 분석부(300)의 동작 여부를 확인할 필요성이 상대적으로 낮아진다. 따라서 제1 노이즈 생성부(401) 내지 제3 노이즈 생성부(403)들 중에서 하나의 노이즈 생성부만이 노이즈를 영상 프레임 데이터에 삽입하여 품질 분석부(300)가 상대적으로 노이즈가 적게 삽입된 영상 프레임 데이터를 분석, 판단하도록 유도할 수 있다.
또한 품질 분석부(300)의 성능을 검증하여야 하는 경우에는 위의 경우와는 반대로 노이즈를 생성시킬 수 있다. 예를 들어, 품질 분석부(300)의 성능이 상대적으로 높아야 하는 경우에는 하나의 노이즈만을 삽입하여 제공하여, 품질 분석부(300)가 이를 정확하게 분석할 수 있는지 여부를 검증하는 것이다.
나아가, 판단부(500)는 본 시스템(20)이 적용되는 기기의 사양(spec) 정보를 판단하는 기능이 더 구비될 수도 있다. 이에 기기의 사양이 낮은 것으로 판단한 경우에는, 판단부(500)가 제1 노이즈 생성부(401) 내지 제3 노이즈 생성부(403)들 중에서 하나의 노이즈 생성부만이 동작하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, 기기의 사양에 따라 노이즈 생성부의 동작이 부하(load)를 발생시키는 경우이거나 저전력으로 동작할 필요가 있는 경우에, 판단부(500)의 판단 및 제어에 기반하여 제1 노이즈 생성부(401) 내지 제3 노이즈 생성부(403)들은 선택적으로 동작할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 본 시스템(20)은 품질 분석부(300)가 분석한 영상 데이터의 품질을 사용자에게 제공하기 위한 인터페이스부(600) 및 품질 분석부(300)가 분석한 영상 데이터의 품질을 저장하기 위한 저장부(700)를 더 포함한다. 이 때, 저장부(700)는 저장한 영상 데이터의 품질 정보를 갱신하여 영상품질 관리 시스템(30)에 주기적으로 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 시스템(20)은 노이즈 생성부(400)가 노이즈를 영상 데이터 또는 영상 프레임 데이터에 삽입함으로써 품질 분석부(300)의 동작 여부, 나아가서는 본 시스템(20) 전체의 동작 여부를 자체적으로 검증할 수 있다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술 분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 네트워크 망 20 : 영상품질 측정 시스템
30 : 영상품질 관리 시스템 100 : 수신부
200 : 디코더부 300 : 품질 분석부
400 : 노이즈 생성부 500 : 판단부
600 : 인터페이스부 700 : 저장부

Claims (6)

  1. 네트워크 망을 통하여 전송되는 영상의 품질을 측정하기 위한 영상품질 측정 시스템에 있어서,
    외부로부터 영상 데이터를 수신하기 위한 수신부;
    상기 수신부로부터 전달받은 영상 데이터를 영상 프레임 데이터로 변환하기 위한 디코더부;
    상기 디코더부가 변환한 상기 영상 프레임 데이터의 품질값을 사전에 설정된 품질값과 비교하여 상기 영상 데이터의 품질을 분석하기 위한 품질 분석부; 및
    상기 품질 분석부가 상기 영상 프레임 데이터를 수신하기 전에 상기 영상 프레임 데이터에 노이즈를 삽입하여 상기 품질 분석부의 동작 여부를 확인하기 위한 노이즈 생성부를 포함하는 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노이즈 생성부는 상기 영상 프레임 데이터에 상기 노이즈를 주기적으로 삽입하는 것을 특징으로 하는 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 노이즈 생성부는
    상기 수신부가 영상 데이터를 수신하기 전에 상기 영상 데이터의 패킷에 특정 값을 추가하여 상기 영상 데이터의 패킷 에러를 유도하기 위한 제1 노이즈 생성부;
    상기 디코더부가 변환한 상기 영상 프레임 데이터에 가우시안(Gaussian) 분포를 갖는 백색잡음을 추가하기 위한 제2 노이즈 생성부; 및
    상기 디코더부가 변환한 상기 영상 프레임 데이터에 블러링(blurring)효과를 도출하기 위하여 저역 통과(low-pass) 필터로 이루어진 제3 노이즈 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 수신부가 수신하는 영상 데이터에 저장된 화소 개수, 중요도 중 적어도 하나를 기반으로 상기 영상 데이터의 품질 정보를 판단하기 위한 판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 판단부가 판단한 상기 영상 데이터의 품질 정보에 기반하여, 상기 제1 노이즈 생성부 내지 제3 노이즈 생성부는 적어도 하나가 선택적으로 동작 가능하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 품질 분석부가 분석한 상기 영상 데이터의 품질을 사용자에게 제공하기 위한 인터페이스부; 및
    상기 품질 분석부가 분석한 상기 영상 데이터의 품질을 저장하기 위한 저장부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 TV의 영상품질 측정 시스템.
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