KR20170083844A - 영상프레임의 손실을 측정하기 위한 iptv 셋탑박스 및 그 동작방법 - Google Patents

영상프레임의 손실을 측정하기 위한 iptv 셋탑박스 및 그 동작방법 Download PDF

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Abstract

영상프레임의 손실을 측정하기 위한 IPTV 셋탑박스 및 그 동작방법을 개시한다.
본 실시예의 일 측면에 의하면, IPTV 시스템에서 고성능의 계측기를 이용하지 않고 셋탑박스에서 직접 성능저하 없이 영상 프레임 단위의 손실을 측정할 수 있는 셋탑박스 및 그 동작방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.

Description

영상프레임의 손실을 측정하기 위한 IPTV 셋탑박스 및 그 동작방법{Set-Top Box for Measuring Frame Loss in a Video Stream and Method for Operating Same}
본 실시예는 IPTV(Internet Protocol Television) 시스템에서 영상의 품질을 측정하기 위한 셋탑박스 및 그 동작방법에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
IPTV(Internet Protocol Television) 시스템은 인터넷 망을 기반으로 디스플레이 장치를 통하여 실시간 방송, VOD 서비스, 및 전자 상거래 콘텐츠 등의 서비스를 복합적으로 제공한다.
IPTV 시스템에서는 컨텐츠 제공장치가 비디오 영상을 압축(부호화: Encoding)하여 IP 망(Internet Protocol Network)으로 전송하고, 셋탑박스(Set-Top Box: STB)는 IP 망으로부터 수신한 압축된 비디오 영상을 복호화(Decoding)하여 디스플레이 장치에 출력한다.
구체적으로 IPTV 시스템에서는 비디오 영상을 부호화하는 데 MPEG-2 표준(ISO/IEC 13818), H.246, 및 HEVC 등을 기반으로 한 코덱(Codec)을 사용한다. 이 경우 비디오 영상은 기본 스트림(Elementary Stream: ES, 이하 'ES'라 칭함)을 발생하기 위해, I, P, B 프레임과 같은 프레임(화상(Picture))을 이용하여 부호화된다. ES에는 해당 영상 정보의 길이, 스트림 타입 등의 정보를 포함하는 헤더(Header)가 삽입되어 패킷화 기본 스트림(Packetized Elementary Stream: PES, 이하 'PES'라 칭함) 패킷(Packet)으로 변환된다. PES 패킷은 통신 네트워크 환경에서 송수신이 용이한 형태인 전송 스트림(Transport Stream: TS, 이하 'TS'라 칭함) 패킷으로 분할되고 분배된다.
IPTV 시스템에서는 원본영상의 전송과정 중 패킷 손실(Packet Loss)이 발생할 수 있는데, 패킷 손실이 I 프레임에서 발생하는 경우 재생 화면의 대부분이 손실되는 경향이 있다. 이런 경우 화면정지 현상까지 발생할 수 있어 I 프레임의 손실은 체감품질(QoE: Quality of Experience)에 큰 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. I 프레임과 인접한 부분에서 패킷 손실이 발생한 경우도 역시 마찬가지이다. 따라서 IPTV의 영상의 품질을 관리하기 위해서 프레임의 손실을 검출하여 영상품질을 측정할 필요가 있다.
종래 IPTV의 영상품질을 측정하는 방법으로 고성능의 계측기를 이용하는 방법이 있다. 이 경우 계측기는 IP 망으로부터 MPEG-2 TS를 수신하여 역다중화(Demuxing)하고 역다중화된 영상신호를 복호화한 뒤, 프레임 단위의 품질을 측정한다. 그러나 고성능의 계측기를 이용하는 방법은 셋탑박스 이외에 별도의 장치를 설치해야 하므로 추가비용이 든다는 단점이 있다. 따라서, 고성능의 계측기없이 셋탑박스에서 프레임의 손실을 측정하는 방법이 필요하다.
일반적으로 셋탑박스에서 프레임의 손실을 측정하기 위해서는 MPEG-2 TS를 역다중화하고, PES 패킷을 조합하여 복호화하는 것이 필요한데 이는 매우 많은 연산양과 메모리를 요구한다. 이러한 많은 연산양은 셋탑박스에서 제공하는 기존 서비스에 영향을 줄 수 있고 셋탑박스의 성능도 저하시킬 수 있다. 따라서 연산양을 최소화하여 셋탑박스 자체에서 성능저하 없이 프레임 손실을 측정하는 방법이 필요하다.
본 발명의 실시예들은, IPTV 시스템에서 고성능의 계측기를 이용하지 않고 성능저하 없이 영상 프레임 단위의 손실을 측정할 수 있는 셋탑박스 및 그 동작방법을 제공하는데 주된 목적이 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 컨텐츠 제공장치로부터 전송스트림(Transport Stream: 이하, 'TS'라 칭함) 패킷을 수신하고 네트워크 관리장치로 영상품질정보를 송신하는 송수신부, TS패킷의 헤더를 파싱하여 TS패킷의 손실을 검출하고 TS패킷 손실정보를 생성하는 TS패킷 손실측정부, TS패킷의 페이로드를 파싱하여 NAL(Network Adaptation Layer) 유닛을 검출하고 검출한 NAL 유닛을 이용하여 영상의 프레임 인덱스를 결정하는 프레임 인덱스 계산부, 및 TS패킷 손실정보 및 프레임 인덱스를 기반으로 프레임 손실을 검출하여 영상품질정보를 생성하는 프레임 손실검출부를 포함하는 IPTV 셋탑박스를 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, IPTV 셋탑박스가 프레임 손실을 측정을 위한 동작방법에 있어서, 컨텐츠 제공장치로부터 전송스트림 패킷을 수신하는 과정, TS패킷의 헤더를 파싱하여 TS패킷의 손실을 검출하고 TS패킷 손실정보를 생성하는 과정, TS패킷의 페이로드를 파싱하여 NAL 유닛을 검출하고 검출한 NAL 유닛을 이용하여 영상의 프레임 인덱스를 결정하는 과정, TS패킷 손실정보 및 프레임 인덱스를 기반으로 프레임 손실을 검출하여 영상품질정보를 생성하는 과정 및 영상품질정보를 네트워크 관리장치로 송신하는 과정을 포함하는 IPTV 셋탑박스의 동작방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, IPTV 시스템에 있어서 고성능 계측기를 이용하지 않고 셋탑박스 자체에서 성능저하 없이 영상 프레임 단위의 손실을 측정하는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 셋탑박스 이외에 별도의 장치로서 IPTV 서비스의 품질을 측정하기 위한 계측기가 없이도 셋탑박스에서 직접 프레임의 손실을 측정할 수 있기 때문에 계측기 설치를 위한 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 최소한의 연산으로 셋탑박스에서 영상품질을 측정할 수 있으므로 효율적으로 IPTV 서비스 가입자의 영상품질을 모니터링할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 시스템을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스의 프레임 인덱스 계산부의 동작을 설명하기 위한 TS 패킷의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스의 보다 상세한 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상품질정보를 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다.
명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 시스템을 나타내는 개념도이다.
이하, 도 1을 참조하여 IPTV 시스템에 대하여 간략히 설명한다.
IPTV(Internet Protocol Television) 시스템은 컨텐츠 제공장치(100) 및 IPTV 셋탑박스(Set-Top Box, 200)를 포함한다.
컨텐츠 제공장치(100)는 IP 망을 기반으로 실시간 영상 서비스를 제공한다. 구체적으로, 무압축 비디오 영상을 압축 (부호화: Encoding)하여 전송스트림 (Transport Stream: TS, 이하 'TS'라 칭함) 패킷(Packet)으로 변환한 뒤, IP 망을 통하여 이를 전송한다. 여기서 무압축 비디오 영상은 복수의 화상(Picture)으로 구성될 수 있고 복수의 화상은 압축(부호화) 과정을 통해 I 프레임, B 프레임 및 P 프레임으로 변환된다. TS 패킷은 영상 신호, 음향 신호, 데이터 신호가 다중화(Muxing)된 신호일 수 있다. 예를 들어, MPEG-2 규격의 영상 신호, 돌비 AC-3 규격 음향 신호 등이 다중화된 MPEG-2 TS가 될 수 있다. 도 1에 도시된 화상 및 프레임의 크기는 예시에 불과할 뿐 이에 한정되지 않는다. 컨텐츠 제공장치(100)는 IPTV 헤드엔드(Headend) 장치를 의미할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따른 컨텐츠 제공장치(100)는 MPEG-2 표준(ISO/IEC 13818) 및 H.246 기반의 코덱(Codec)을 이용하여 비디오 영상을 부호화할 수 있다. 구체적으로, 컨텐츠 제공장치(100)는 우선 비디오 영상을 I 프레임, B 프레임, 및 P 프레임으로 구성된 기본 스트림(Elementary Stream: ES, 이하 'ES'라 칭함)으로 변환한다. ES는 복수의 프레임으로 구성된 GOP(Group of Pictures) 단위로 구분될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 GOP는 15개의 프레임으로 구성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
컨텐츠 제공장치(100)는 ES에 헤더(Header)를 추가하여 패킷화된 기본 스트림(Packetized Elementary Stream: PES, 이하 'PES'라 칭함)를 생성할 수 있다. PES 패킷은 PES 헤더와 PES 페이로드(Payload)로 구성될 수 있다. 여기서 PES 헤더는 비디오 영상 패킷에 관한 정보(예컨대, 영상 패킷 시작 지시자, 패킷 길이, 스트림 타입 등)를 포함할 수 있다. PES 페이로드는 영상을 구성하는 프레임과 연관된 영상 정보(예컨대, 화면 정보 또는 오디오 정보 등)를 포함할 수 있다.
컨텐츠 제공장치(100)는 PES 패킷에 TS 패킷 헤더를 삽입하여 TS 패킷으로 변환할 수 있다. TS 패킷은 통신 네트워크 환경에서 비디오 영상을 송수신이 용이한 형태로 변환한 패킷으로 컨텐츠 제공장치(100)로부터 IPTV 셋탑박스(200)로 전송된다. IPTV 셋탑박스(200)는 수신한 TS 패킷을 역다중화(Demuxing) 및 복호화(Decoding)하여 디스플레이 장치(미도시)로 비디오 영상을 출력한다.
TS 패킷의 전송과정에서 TS 패킷이 손실되는 경우, 디스플레이 장치에서 재생되는 비디오 영상의 품질이 저하되어 열등한 IPTV 서비스 품질을 야기할 수 있다. 특히 I 프레임이 손실되는 경우, 서비스 품질저하가 크게 발생하게 된다. 왜냐하면 I 프레임은 P 프레임 및 B 프레임과는 달리 완전한 프레임을 복원하기 위해 요구되는 모든 데이터를 포함하고 다른 프레임들을 참조하지 않기 때문이다. 따라서, 셋탑박스에서 비디오 영상에 대한 사용자의 체감품질을 관리하기 위해서는 프레임의 유형을 인지할 필요가 있다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스에 대하여 설명한다. 설명을 명확히 하기 위하여 본 실시예는 MPEG-2 표준(ISO/IEC 13818) 및 H.246 기반의 코덱의 사용을 전제로 하지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 코덱에 기반한 IPTV 시스템에도 적용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스의 프레임 인덱스 계산부의 동작을 설명하기 위한 TS 패킷의 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스(200)는 영상품질을 측정할 수 있다. 이를 위하여 본 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스(200)는 송수신부(210), TS 패킷손실 측정부(220), 프레임 인덱스 계산부(230), 및 프레임손실 검출부(240)를 포함한다. 또한, 도 2에서는 도시하고 있지 않지만, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 도 2에 도시된 영상품질 측정을 위한 구성요소 외에 IPTV 셋탑박스 본연의 기능을 수행하는 데 필요한 구성요소들을 더 포함할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
송수신부(210)는 컨텐츠 제공장치(100)로부터 TS 패킷을 수신하고 네트워크 관리장치(미도시)로 영상품질정보를 송신한다. 송수신부(210)는 IP와 함께 TCP(Transmitting Control Protocol) 및 UDP(User Datagram Protocol)을 사용할 수 있다.
TS 패킷 손실측정부(220)는 TS패킷의 헤더(이하, 'TS 헤더'라 칭함)를 파싱하여 TS 패킷의 손실을 검출하고 TS 패킷 손실정보를 생성한다. 구체적으로, 파싱된 TS 헤더로부터 연속 카운터(Continuity Counter) 필드를 추출하고, 추출된 연속 카운터 필드와 이전에 수신한 TS 헤더로부터 추출된 연속 카운터 필드를 비교하여 TS 패킷 손실을 검출할 수 있다.
TS 헤더 영역은 연속 카운터 필드를 포함하는데, 이는 컨텐츠 제공장치(100)에서 부여된 연속된 숫자(0부터 14)를 나타낸다. 따라서, 전송 과정에서 손실된 TS 패킷이 있는 경우에는 손실된 TS 패킷의 앞뒤 패킷들의 연속 카운터가 불연속으로 나타나게 되므로 TS 패킷의 손실을 검출할 수 있다.
프레임 인덱스 계산부(230)는 TS 패킷의 페이로드(이하, 'TS 페이로드'라 칭함)를 파싱하여 TS 패킷의 프레임 인덱스를 결정한다.
도 3을 참조하면, TS 패킷은 TS 헤더와 TS 페이로드(PES 헤더, SPS NAL, PPS NAL, IDR NAL 등 포함)로 구성된다. TS 페이로드는 연속하는 NAL(Network Adaptation Layer) 유닛들로 구성된다. 여기서 NAL 유닛은 전송 또는 저장 등을 위한 시스템의 비트 스트림에 비디오 영상 데이터 또는 헤더 정보를 맵핑시키기 위한 단위를 의미한다. 따라서, 각 NAL 단위는 비디오 영상 데이터 또는 헤더 정보를 포함할 수 있다.
NAL 유닛은 SPS(Sequence Parameter Set) NAL, PPS(Picture Parameter Set) NAL, 및 IDR(Instantaneous Decoding Refresh) NAL을 포함할 수 있다. 여기서 SPS NAL은 SPS가 포함된 NAL 유닛, PPS NAL은 PPS가 포함된 NAL 유닛을 의미한다.
PPS는 적어도 하나의 화상의 부호화 데이터를 복호화하기 위해 공통적으로 사용되는 파라미터 정보를 포함할 수 있고, SPS는 PPS를 참조하여 복호화를 수행하는 화상들의 부호화 데이터를 복호화하기 위해 공통적으로 사용되는 파라미터 정보를 포함할 수 있다. IDR은 I 프레임의 세그먼트를 포함한다.
PPS NAL 다음에는 반드시 IDR NAL이 존재하므로, PPS NAL의 존재 여부를 확인함으로써 I 프레임을 인지할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따라 H.264를 이용하는 경우에는 하나의 GOP 내에서 I 프레임이 발견된 다음에 이어지는 프레임은 P 프레임에 해당한다.
구체적으로, 프레임 인덱스 계산부(230)는 파싱된 TS 패킷의 페이로드로부터 NAL 유닛을 검출하여 PPS의 포함여부를 확인하고, PPS의 포함여부에 따라 수신한 TS 패킷의 프레임 인덱스를 결정할 수 있다. 즉, 프레임 인덱스 계산부(230)는 NAL 유닛에 PPS가 포함된 것을 확인하면 프레임 인덱스를 I 프레임을 나타내는 값으로 결정하고, NAL 유닛에 PPS가 포함되지 않은 것을 확인하면 프레임 인덱스를 P 프레임을 나타내는 값으로 결정할 수 있다. H.264의 경우, 기본적으로 I 프레임과 P 프레임만을 사용하므로 I 프레임이 아니라면 P 프레임을 의미한다.
P 프레임이 확인되는 경우, 프레임 인덱스 계산부(230)는 하나의 GOP 내에 속하는 기 확인된 P 프레임 정보를 활용하여 현재 프레임이 몇 번째 P 프레임인지를 결정할 수 있다.
I 프레임을 검색하기 위하여 PPS NAL 및 SPS NAL을 찾는 방법은 다음과 같다. PPS NAL 및 SPS NAL은 NAL 개시부호(NAL Start Prefix), NAL 유닛, 및 페이로드로 구성된다. PPS NAL과 SPS NAL의 NAL 개시부호는 [표 1]과 같을 수 있다.
Figure pat00001
본 발명의 실시예에 따라 프레임 인덱스 계산부(230)는 [표 1]에 예시된 것 과 같은 NAL 개시부호를 확인하여 PPS NAL과 SPS NAL의 포함여부를 확인할 수 있다.
전술한 방법에 따라 프레임 인덱스 계산부(230)는 수신한 TS 패킷을 복호화할 필요없이 TS 패킷에 포함된 PES 정보를 이용하여 PPS 포함여부를 확인하는 것으로 프레임 인덱스를 계산할 수 있다. 본 실시예는 프레임 인덱스 계산부(230)가 수행하는 연산양이 복호화를 위해 수행해야 하는 연산양에 비하여 크게 적으므로 상대적으로 간단하게 프레임 인덱스를 결정할 수 있는 장점이 있다.
프레임 손실검출부(240)는 TS 패킷 손실측정부(220)가 생성한 TS 패킷 손실정보 및 프레임 인덱스 계산부(230)가 계산한 프레임 인덱스를 기반으로 프레임 손실을 검출하여 영상품질정보를 생성한다.
구체적으로, 프레임 손실검출부(240)는 TS 패킷의 손실이 발생하였다는 TS 패킷 손실정보를 수신하고, 현재 TS 패킷의 프레임 인덱스를 확인하여 프레임 별로 손실을 검출할 수 있다. 예컨대, I 프레임의 손실이 발생하였는지, P 프레임의 손실이 발생하였는지, P 프레임의 손실이 발생하였다면 GOP 내 몇 번째 P 프레임에서 손실이 발생하였는지를 검출할 수 있다.
영상품질정보는 프레임 손실에 의한 영상의 품질을 나타내는 정보로서, 단위시간 내에 생성된 영상품질정보는 주기적으로 네트워크 관리장치(미도시)로 전송된다.
영상품질정보는 GOP 단위 별로 GOP 내에 포함되는 프레임 중 손실이 발생한 프레임을 시각적으로 나타내기 위한 시각정보를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 영상품질정보를 설명하기 위한 예시도이다.
네트워크 관리장치는 영상품질정보에 포함된 시각정보를 활용하여 영상품질 측정결과를 GOP 단위로 시각화하여 직관적으로 영상품질을 인지할 수 있도록 도 6과 같은 화면을 별도의 디스플레이 장치로 제공할 수 있다.
예를 들어, 하나의 GOP에 포함되는 15개의 프레임을 표시하고(610), I 프레임과 인접한 프레임의 손실이 발생한 경우에는 경계경보를 발하며(620), I 프레임과 멀리 떨어진 프레임의 손실이 발생한 경우에는 주의경보를 발할 수 있을 것이다(630).
종래 IPTV 셋탑박스에 연결된 별도의 계측기를 이용하여 영상품질을 측정하는 경우에는 영상품질저하 시 그 원인이 네트워크에 있는지 아니면 IPTV 셋탑박스에 있는지 확인하는 것이 어려웠다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면, IPTV 셋탑박스(200)에서 영상프레임의 손실을 바로 확인할 수 있기 때문에 네트워크 문제로 인한 영상품질저하를 용이하게 검출할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스(200)의 동작방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스(200)의 동작방법을 나타내는 흐름도이다.
IPTV 셋탑박스(200)는 컨텐츠 제공장치(100)로부터 TS 패킷을 수신한다(S410). IPTV 셋탑박스(200)는 TS패킷의 헤더(이하, 'TS 헤더'라 칭함)를 파싱하여 TS 패킷의 손실을 검출하고 TS 패킷 손실정보를 생성한다(S420).
구체적으로, 파싱된 TS 헤더로부터 연속 카운터(Continuity Counter) 필드를 추출하고, 추출된 연속 카운터 필드와 이전에 수신한 TS 헤더로부터 추출된 연속 카운터 필드를 비교하여 TS 패킷 손실을 검출할 수 있다.
TS 헤더 영역은 연속 카운터 필드를 포함하는데, 이는 컨텐츠 제공장치(100)에서 부여된 연속된 숫자(0부터 14)를 나타낸다. 따라서, 전송 과정에서 손실된 TS 패킷이 있는 경우에는 손실된 TS 패킷의 앞뒤 패킷들의 연속 카운터가 불연속으로 나타나게 되므로 TS 패킷의 손실을 검출할 수 있다.
IPTV 셋탑박스(200)는 TS 패킷의 페이로드(이하, 'TS 페이로드'라 칭함)를 파싱하여 TS 패킷의 프레임 인덱스를 결정한다(S430). 프레임 인덱스를 결정하는 방법은 도 3을 참조하여 전술한 바와 같으므로 생략한다.
과정 S420 및 과정 S430 이후, IPTV 셋탑박스(200)는 TS 패킷 손실정보 및 프레임 인덱스를 기반으로 프레임 손실을 검출하여 영상품질정보를 생성한다(S440).
구체적으로, TS 패킷의 손실이 발생하였다는 TS 패킷 손실정보를 수신하고, 현재 TS 패킷의 프레임 인덱스를 확인하여 프레임 별로 손실을 검출할 수 있다. 예컨대, I 프레임의 손실이 발생하였는지, P 프레임의 손실이 발생하였는지, P 프레임의 손실이 발생하였다면 GOP 내 몇 번째 P 프레임에서 손실이 발생하였는지를 검출할 수 있다.
본 발명의 실시예는 단순한 패킷 손실이 아닌 어떤 프레임에서 손실이 발생했는지를 검출하기 때문에 손실된 프레임의 유형에 따라 체감품질에 미치는 영향이 달라지는 점을 반영하여 영상품질정보를 생성할 수 있다.
상상품질정보는 프레임 손실에 의한 영상의 품질을 나타내는 정보로서, 단위시간 내에 생성된 영상품질정보는 주기적으로 네트워크 관리장치(미도시)로 전송된다.
영상품질정보는 GOP 단위 별로 GOP 내에 포함되는 프레임 중 손실이 발생한 프레임을 시각적으로 나타내기 위한 시각정보를 더 포함할 수 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 도 6을 참조하여 전술한 바와 동일하므로 생략한다.
종래 IPTV 셋탑박스에 연결된 별도의 계측기를 이용하여 영상품질을 측정하는 방법은 영상품질저하 시 그 원인이 네트워크에 있는지 아니면 IPTV 셋탑박스에 있는지 확인하는 것이 어려웠다. 그러나 본 발명의 실시예에 따르면, IPTV 셋탑박스(200)에서 영상프레임의 손실을 바로 확인할 수 있기 때문에 네트워크 문제로 인한 영상품질저하를 용이하게 검출할 수 있다.
이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 IPTV 셋탑박스(200)의 구체적인 동작방법을 설명한다.
IPTV 셋탑박스(200)는 컨텐츠 제공장치(100)로 채널참여메시지(Internet Group Management Protocol Join: IGMP Join)를 전송하여 TS 패킷을 수신한다(S510). 이후, TS 헤더를 파싱하여 연속 카운터를 추출한다(S520).
IPTV 셋탑박스(200)는 과정 S520에서 추출한 연속 카운터가 이전에 수신한 TS 패킷의 연속 카운터보다 하나 증가한 값인지 확인할 수 있다(S530). 예를 들어, 이전에 수신한 TS 패킷의 연속 카운터 값이 2였던 경우, 현재 처리중인 TS 패킷으로부터 추출한 연속 카운터 값이 3인지 확인할 수 있다.
확인 결과, 과정 S530에서 추출한 연속 카운터가 이전에 수신한 TS 패킷의 연속 카운터보다 하나 증가한 값이 아닌 경우, IPTV 셋탑박스(200)는 TS 패킷의 손실을 검출할 수 있다(S540). 이와 달리 과정 S530에서 추출한 연속 카운터가 이전에 수신한 TS 패킷의 연속 카운터보다 하나 증가한 값인 경우, IPTV 셋탑박스(200)는 TS 페이로드를 파싱한다(S550).
IPTV 셋탑박스(200)는 TS 페이로드를 파싱하여 PES 헤더의 존재 여부를 확인하고(S560) 확인 결과, PES 헤더가 존재하지 않는 경우에는 다시 과정 S520을 수행한다. PES 헤더가 존재하는 경우에는 PPS NAL이 존재하는지 확인하게 된다(S570).
과정 S570의 확인 결과, PPS NAL이 존재하면 IPTV 셋탑박스(200)는 프레임 인덱스를 I 프레임을 나타내는 값으로 결정하고(S590), PPS NAL이 존재하지 않다면 프레임 인덱스를 P 프레임을 나타내는 값으로 결정한다(S580). 과정 S580은 하나의 GOP 내에 속하는 기 확인된 P 프레임 정보를 활용하여 현재 프레임이 몇 번째 P 프레임인지를 결정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
도 4 및 도 5에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 4 및 도 5에 기재된 과정을 변경하여 실행하거나 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 4 및 도 5는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
한편, 도 4 및 도 5에 도시된 흐름도의 각 단계는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 즉, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예는 IPTV 시스템에서 영상의 품질을 측정하는 기술분야에 적용되어, 고성능의 계측기를 이용하지 않고 셋탑박스에서 직접 성능저하 없이 영상 프레임 단위의 손실을 측정함으로써 비용을 절감할 수 있는 유용한 발명이다.
100: 컨텐츠 제공장치 200: IPTV 셋탑박스
210: 송수신부 220: TS 패킷손실 측정부
230: 프레임 인덱스 계산부 240: 프레임손실 검출부

Claims (10)

  1. 컨텐츠 제공장치로부터 전송스트림(Transport Stream: 이하, 'TS'라 칭함) 패킷을 수신하고 네트워크 관리장치로 영상품질정보를 송신하는 송수신부;
    상기 TS패킷의 헤더를 파싱(parsing)하여 상기 TS패킷의 손실을 검출하고 TS패킷 손실정보를 생성하는 TS패킷 손실측정부;
    상기 TS패킷의 페이로드를 파싱하여 NAL(Network Adaptation Layer) 유닛을 검출하고 상기 NAL 유닛을 이용하여 영상의 프레임 인덱스를 결정하는 프레임 인덱스 계산부; 및
    상기 TS패킷 손실정보 및 상기 프레임 인덱스를 기반으로 프레임 손실을 검출하여 상기 영상품질정보를 생성하는 프레임 손실검출부
    를 포함하는 IPTV 셋탑박스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임 인덱스 계산부는,
    상기 NAL 유닛에 PPS(Picture Parameter Set)가 포함되어 있는지를 확인하고, 상기 PPS의 포함 여부에 따라 상기 프레임 인덱스를 결정하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임 인덱스 계산부는,
    상기 NAL 유닛에 상기 PPS가 포함된 것을 확인하면 상기 프레임 인덱스를 I 프레임을 나타내는 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 프레임 인덱스 계산부는,
    상기 NAL 유닛에 상기 PPS가 포함되지 않은 것을 확인하면 상기 프레임 인덱스를 P 프레임을 나타내는 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 TS패킷 손실측정부는,
    상기 파싱된 TS 패킷의 헤더로부터 연속 카운터(Continuity Counter) 필드를 추출하고, 상기 추출된 연속 카운터 필드와 이전에 수신한 TS 패킷의 헤더로부터 추출된 연속 카운터 필드를 비교하여 TS패킷 손실을 검출하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 영상품질정보는,
    GOP(Group of Pictures) 단위 별로 상기 GOP 내에 포함되는 프레임 중 손실이 발생한 프레임을 시각적으로 나타내기 위한 시각정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스.
  7. IPTV(Internet Protocol Television) 셋탑박스(Set-Top Box)가 프레임 손실을 측정을 위한 동작방법에 있어서,
    컨텐츠 제공장치로부터 전송스트림(Transport Stream: 이하, 'TS'라 칭함) 패킷을 수신하는 과정;
    TS패킷의 헤더를 파싱(parsing)하여 상기 TS패킷의 손실을 검출하고 TS패킷 손실정보를 생성하는 과정;
    상기 TS패킷의 페이로드를 파싱하여 NAL(Network Adaptation Layer) 유닛을 검출하고 상기 NAL 유닛을 이용하여 영상의 프레임 인덱스를 결정하는 과정;
    상기 TS패킷 손실정보 및 상기 프레임 인덱스를 기반으로 프레임 손실을 검출하여 영상품질정보를 생성하는 과정; 및
    상기 영상품질정보를 네트워크 관리장치로 송신하는 과정
    을 포함하는 IPTV 셋탑박스의 동작방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 프레임 인덱스를 결정하는 과정은,
    상기 NAL(Network Adaptation Layer) 유닛에 PPS(Picture Parameter Set)가 포함되어 있는지를 확인하고, 상기 PPS의 포함여부에 따라 상기 프레임 인덱스를 결정하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스의 동작방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프레임 인덱스를 결정하는 과정은,
    상기 NAL 유닛에 상기 PPS가 포함된 것을 확인하면 상기 프레임 인덱스를 I 프레임을 나타내는 값으로 결정하고, 상기 NAL 유닛에 상기 PPS가 포함되지 않은 것을 확인하면 상기 프레임 인덱스를 P 프레임을 나타내는 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스의 동작방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 TS패킷 손실정보를 생성하는 과정은,
    상기 파싱된 TS 패킷의 헤더로부터 연속 카운터(Continuity Counter) 필드를 추출하고, 상기 추출된 연속 카운터 필드와 이전에 수신한 TS 패킷의 헤더로부터 추출된 연속 카운터 필드를 비교하여 TS패킷 손실을 검출하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 IPTV 셋탑박스의 동작방법.
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