KR20190059465A - 대용량의 uhd 트랜스코딩을 위한 스마트 작업 스케일링 및 분산 트랜스코딩 클라우드 서비스 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IT시스템의 고성능화로 전문 영상 제작 분야에서 일반인에 이르기까지 고품질, 고화질 영상의 수요가 늘어가고 있다. 이러한 영상들이 다양한 분야(지상파방송, 케이블 방송, IPTV방송, OTT서비스, 비디오 포털 등)에서 소비되고 있어 각각의 서비스에 맞는 영상 포맷 변환이 필요하다. IT시스템의 성능이 고성능화되고 있지만, FHD/UHD등의 고화질 영상을 트랜스코딩하는데는 많은 시간과 시스템 비용이 필요하다. 클라우드 시스템의 장점인 VM(가상 컴퓨터)을 활용하여 트랜스코딩 팜(Farm)을 구성하고 여기에 요청되는 많은 트랜스코딩 작업을 효율적으로 각 트랜스코딩 노드 (VM)에 분배하고 단위 작업을 여러개의 트랜스코딩 노드(VM)에 분산 병렬 처리에 관한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
이를 위해 요청된 작업량, 처리중인 트랜스코딩 노드의 부하량, 요청된 영상의 처리 예상 시간 등을 고려하여 할당할 트랜스코딩 노드와 노드 수를 결정하여 보다 강력하고 많은 트랜스코딩 처리가 가능한 스마트 작업 스케일링 및 작업 큐 관리를 위한 시스템을 고안하고 인터넷을 통해 사용자가 트랜스코딩 작업을 요청하고 요청된 작업은 클라우드 트랜스코딩 팜시스템에서 처리하고 처리된 결과를 사용자가 원하는 곳으로 전송해주도록 한다.
이에 따라 본 발명은 고성능 트랜스코딩 기능을 사용자에게 제공하여 원하는 영상 포맷을 신속하게 처리하여 원하는 곳으로 보낼수 있으므로 사용자들은 영상 포맷 변환을 위한 별도의 시스템을 구비하지 않아도 고성능의 트랜스코딩 시스템을 사용할 수 있게 된다.

Description

대용량의 UHD 트랜스코딩을 위한 스마트 작업 스케일링 및 분산 트랜스코딩 클라우드 서비스 방법 및 이를 위한 장치 {Method for smart job scaling and distributed transcoding and cloud transcoding farm system}
본 발명은 지상파 방송, 케이블 방송, IPTV 방송, OTT서비스, 비디오 포털 등 다양한 비디오 서비스를 위해서는 보유한 많은 영상 파일을 타겟 서비스에 맞도록 신속하게 트랜스코딩하기 위해 많은 컴퓨터 자원을 사용하고 있다. 이러한 트랜스코딩 수요가 급증함에 따라 컴퓨팅 자원을 구매하여 시스템을 확장하는 것은 매우 비효율적인 시스템 운용이다. 트랜스코딩 시스템을 팜으로 구성하고 여기에 요청되는 많은 트랜스코딩 작업을 각각의 작업 노드에 분배하고 단위 작업을 효율적인으로 스케일링 분산할 때, 분산되는 양을 노드의 부하량에 따라 조절하는 스마트 스케일링 분배에 관한 방법 및 이를 위한 장치에 관한 것이다.
미디어 소비환경은 OTT, 포탈, SNS, IPTV 등 다양한 형식의 미디어 포맷을 요구하고 있다. 이러한 니즈(Needs)에 능동적으로 대응하기 위해 트랜스코딩 작업 노드를 가상화하고 요청되는 트랜스코딩 작업을 효율적으로 스케일링하여 작업을 각 트랜스코딩 작업 노드에 분배함으로서 보다 많은 작업과 부하량이 큰 작업을 분산하여 클라우드 서비스할 수 있도록 한다.
최근에는 미디어 포맷이 FHD(Full HD)를 넘어서 4K, 8K 영상등이 나오면서 이것들을 트랜스코딩하기 위해서는 더 많은 컴퓨팅 자원들이 필요로하게 되었다. 또한 콘텐츠 소유자들은 영화 필름 화질에 가까운 원본을 보관하면서 수많은 미디어 소비 환경에 대응하려고 하고 있다.
이러한 대규모의 컴퓨팅 자원들을 요구하는 분야는 이전에는 주로 3D 컴퓨터 그래픽 및 영상 제작 분야에서 렌더링을 위해 필요로 하였다. 대부분의 렌더링 서비스는 컴퓨팅 자원을 클라우드로 서비스하여 다량의 가상 머신에서 네트워크 렌더링 기법을 활용하여 각 렌더링 노드에 작업을 할당하는 방식이었다. 본 발명은 렌더팜 시스템을 기본으로 보다 더 효율적인 작업 분배 및 분산을 위함이다.
본 발명의 주요 핵심 기술은 MPEG2, MPEG4, MOV, WMV, AVI, H.264, H.265 등 다양한 형식의 트랜스코딩이 가능한 트랜스코딩 기술이 필요하다. UHD의 경우에는 XAVC-I를 원본으로 사용할 경우, 트랜스코딩에 필요한 시간은 원본 영상 런타임 대비 5배에서 10배까지 느려진다. 또한 많은 편집시스템, 비디오영상 시스템, 재생 및방송 편성 등의 방송 시스템으로부터 영상 동시 다발적으로 요청이 있을 경우와 같이 다양한 영상 요청 상황에 효과적으로 대응하기 힘들다. 이는 UHD와 같은 영상 에센스의 용량 크기가 더 크면, 클수록 트랜스코딩 시스템이 요청된 변환 작업을 효율적으로 처리하기가 어렵다. 또한 XAVC-I, HEVC/H.265, MPEG2 50Mbps 등의 영상포맷와 같이 대용량이 필요한 경우에는 포맷 변환에 더 많은 컴퓨팅 자원들이 (CPU, Memory, Storage) 필요하다.
그러므로 효율적인 작업 관리를 위한 스마트 트랜스코딩 작업큐 알고리즘 그리고 분산 단위 작업량을 조절하기 위한 실시간 가변 트랜스코딩 작업 스케일링 기술을 발명하고자 한다.
또한, 클라우드 서비스를 위해서는 사용자들이 손쉽게 접근할 수 있는 웹서비스 기반의 Open API 기술이 필요하다. 이러한 웹서비스 API를 통해 본 발명의 서비스를 간편하게 웹 브라우저에서 별도의 SW 설치없이 간편하게 이용할 수 있을 것이다.
본 발명은 FHD/UHD 등의 영상 콘텐츠 소비가 늘어나고 다양한 온라인 영상 서비스가 일반화되어 가면서 사용자들은 고해상도, 고품질의 영상 콘텐츠에 대한 요구가 늘어가고 있다. 그러므로 트랜스코딩에 필요한 절대적인 시간이 늘어나고 있다. 현재 온라인 영상 서비스에서 가장 많이 사용하고 있는 압축 코덱 표준은 H.264/AVC이다. 4K 영상인 UHD는 영상 데이터가 훨씬 더 많은 정보량을 필요로로 하기 때문에 압축 효율 성능이 더 좋아야 한다. H.264/AVC보다 2배 압축 성능을 가진 HEVC(High Efficiency Video Coding)가 UHD 영상에 압축 코덱으로 활용되고 있다. HEVC 코덱은 높은 압축 성능을 가지고 있지만 트랜스코딩 계산 복잡도의 증가로 실시간 트랜스코딩이 어렵다.
이러한 한계를 극복하기 위해서 하나의 시스템에서 패러렐 프로세싱을 통해 성능을 높이려고 하고 있다.
본 발명은 네트워크를 이용하여 트랜스코딩을 위한 절대적인 비용과 시간을 줄이기 위해 트랜스코딩의 작업 분산이 필수적이다. 그러므로 단순 작업 분산에서 효율성을 높이기 위한 보다 더 스마트한 작업 큐 관리 기술과 클라우드 시스템에서 연결된 작업 노드 및 작업량을 감안한 단일 작업의 스케일링을 수시로 조절할 수 있는 고속 처리가 가능한 트랜스코딩 방안을 제안함에 있다.
또한 모바일 동영상 촬영을 하는 일반인들이 늘어나면서 수요가 드라마틱하게 늘어나고 있다. 그러므로 클라우드 서비스를 통해 작업 요청 수요에 따라 인터넷을 통해 트랜스코딩 작업을 가장 효율적으로 처리할 수 있는 방안을 제공함에 있다.
본 발명은 고품질, 고화질의 영상인 2K 영상(FHD), 4K 영상(UHD)을 트랜스코딩 작업을 고속으로 처리하기 위해 가상화를 통해 복수의 컴퓨팅 시스템을 트랜스코딩 작업 노드로 활용하고 이들 노드에 작업을 분산 처리하는 시스템을 포함한다.
작업을 분산 처리할 때 사용자들로부터 요청받은 작업을 효율적으로 분배하기 위해 노드의 남은 작업량, 평균 처리 시간 등의 요소들을 고려한 작업 분배가 될 수 있는 스마트 작업 큐관리 모듈을 포함한다.
효율적인 작업 분배와 더불어 처리 속도 향상을 위해 요청된 단위 작업을 분산할 때 일정한 비율로 노드에 분산하는 기존 방식에서 작업 분산량을 현재 노드의 남은 총처리 시간을 고려하여 작업 노드에 적절한 작업량 스케일링을 배분하는 다이내믹 Job 스케일링 모듈을 포함한다.
클라우드 서비스를 보다 간편하게 이용할 수 있는 웹 UI를 포함한 외부 인터페이스를 위한 오픈 API를 고안하여 사용자 환경에 맞는 시스템 연계를 제공할 수 있는 시스템을 포함한다.
본 발명은 랜더팜 서비스와 유사하지만 랜더팜은 별도의 상용 렌더링 소프트웨어를 필요로하여 사용되는 노드만큼의 상용 랜더팜 라이센스 비용을 지불해야 하지만 본 클라우드 트랜스코딩 서비스는 다양한 트랜스코딩 포맷을 지원하지만, 추가의 라이센스 비용을 필요로하지 않는 SaaS형 클라우드 서비스을 포함한다.
본 발명에 따라 쉽고 간편하게 저렴한 영상 트랜스코딩 작업을 중소기업을 포함한 소상공인에 이르는 영세 사업자들이 대규모 트랜스코딩 인프라에 쉽게 접근할 수 있는 웹기반의 API를 통해 자기만의 트랜스코딩 인프라를 가질 수 있다.
소규모 사업자들도 간편하게 자신이 소유한 영상 콘텐츠를 다양한 방법으로 배포할 수 있는 트랜스코딩 시스템을 소유할 수 있다. 고품질, 고화질의 영상은 많은 컴퓨팅 파워를 필요로 하는데, 클라우드 시스템의 장점인 내가 직접 시스템을 소유하지 않아도 보다 더 강력한 컴퓨팅 파워를 활용하여 고성능의 트랜스코딩 시스템을 이용할 수 있다.
트랜스코더를 확장할 경우, 클라우드에서 VM(가상 컴퓨터)을 늘려 트랜스코딩 노드를 늘리면 보다 더 강력한 트랜스코딩 능력으로 고품질, 고화질 영상을 트랜스코딩 처리할 수 있으며, 더 많은 트랜스코딩 작업 요청도 신속하게 처리할 수 있다.
영상을 다루는 방송, 게임, 개인 방송, 영상 제작 등 다양한 분야에서 고품질, 고화질의 FHD/UHD 영상을 처리하기 위해 많은 시스템 자원(컴퓨터, 저장장치, 네트워크 등)에 투자하지 않아도 트랜스코딩 작업을 고속으로 처리할 수 있어 시스템에 투자하는 비용을 줄일 수 있다.
본 발명의 트랜스코더는 현재 활용되는 모든 종류의 영상 포맷을 트랜스코딩할 수 있으므로 언제/어디서나 인터넷으로 영상을 간편하게 트랜스코딩 작업을 처리할 수 있게 해준다.
도1은 본 발명의 일실시 예에 따른 스마트 작업 스케일링 및 분산 트랜스코딩의 클라우드 서비스하기 위한 방법을 설명하기 위한 처리도
사용자가 보유한 영상을 클라우드 트랜스코딩 서비스를 받기 위해 본 발명을 이용하여 트랜스코딩 작업을 진행하는 과정으로 트랜스코딩 서비스 요청, 요청 정보 입력, 트랜스코딩 작업 생성, 트랜스코딩 작업 할당, 작업 진행 상태 확인, 결과 영상의 전송 과정을 도시하고 있다.
도2는 본 발명의 일실시 예에 따른 스마트 작업 스케일링 및 분산 트랜스코딩을 위한 클라우드 서비스 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면
트랜스코딩 클라우드 서비스를 위해 사용자에게 인터넷을 통해 인터넷 브라우저와 모바일 앱으로 쉽고 편리하게 트랜스코딩 클라우드 서비스를 받을 수 있는 시스템의 구성을 도시하고 있다.
트랜스코딩 클라우드 서비스 관리 시스템 개발
- 트랜스코딩 Job 관리 기술 개발
- 트랜스코딩 웹서비스 기술 개발
- 사용자 관리 기술 개발
- 요청 영상 및 트랜스코딩 결과 영상 관리 기술 개발
- 트랜스코딩 결과 영상 전송 관리 기술 개발
트랜스코딩 결과 영상 미리보기 기술 개발
트랜스코딩 팜 시스템 관리 모듈 개발
- 트랜스코딩 노드 관리 기술 개발
- 트랜스코딩 상태 관리 기술 개발
- 트랜스코딩 클라우드 제어 기술 개발
트랜스코딩 스마트 작업 Queue 관리 기술 개발
- 작업 노드들의 상태에 따른 트랜스코딩 작업 스마트 Queue 할당 기술 개발
트랜스코딩 작업 분산을 위한 다이내믹 작업 스케일링 기술 개발
- 트랜스코딩 노드별 작업량 분석을 통해 실시간 분산 작업량 스케일링 기술 개발
- 트랜스코딩 원본 영상에 대한 작업 처리 예상 시간에 따른 분산 스케일링 기술 개발

Claims (4)

  1. 인터넷 브라우저 및 모바일 앱에서 고화질/고품질 영상을 트랜스코딩 작업을 요청하고 처리결과를 받아보는 분산 병렬 트랜스코딩 클라우드 서비스 시스템과;
    사용자가 요청한 고화질/고품질의 FHD/UHD 영상 포맷을 변환하기 위해 클라우드의 가상 컴퓨터(VM)를 단위 트랜스코딩 노드로 설정하고 이러한 트랜스코딩 노드를 필요한 수량만큼 팜 시스템으로 구성된 시스템을 포함한다. 요청되는 트랜스코딩 작업에 대해 적절한 트랜스코딩 노드들을 할당하여 신속하게 작업을 처리하여 사용자가 원하는 곳으로 전송해주는 개방형 서비스를 특징으로 하는 시스템
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 분산 병렬 트랜스코딩 클라우드 서비스 시스템은,
    트랜스코딩 작업을 분배하기 위해 유휴 트랜스코딩 노드수, 트랜스코딩 노드들에 남은 작업량 등을 실시간으로 파악하여 트랜스코딩 작업을 할당하고 재분배하는 스마트 트랜스코딩 작업 큐 관리 시스템
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 분산 병렬 트랜스코딩 클라우드 서비스 시스템은,
    많은 트랜스코딩 처리 시간과 시스템 자원이 필요한 고품질, 고화질 영상은 분산 병렬 처리를 통해 주요 장면들의 묶음 단위로 트랜스코딩 노드들에게 분산하여 병렬 처리하여 트랜스코딩 작업을 고속 처리할 수 있게 하며, 분산 처리를 위해 각 트랜스코딩 노드들의 남은 작업량과 처리 시간, 요청하는 고화질 영상의 유형에 따라 예상되는 처리 시간, 유휴한 트랜스코딩 노드들 등을 파악하여 단위 분산량의 스케일링하고 분산할 트랜스코딩 노드 수를 실시간으로 결정하고 분배하는 다이내믹 Job 스케일링 시스템
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 분산 병렬 트랜스코딩 클라우드 서비스 시스템은,
    상기 사용자가 트랜스코딩 시스템 이용할 때, 웹 브라우저 및 모바일 앱을 이용하여 자신이 보유한 고화질 영상을 업로드하고 트랜스코딩 작업을 요청하고 그 작업의 결과를 미리 보기로 확인할 수 있는 HTML5 기반의 동영상 플레이어와 트랜스코딩 처리 결과 영상을 시스템에서 그 품질을 자동 QC 기능으로 체크한 결과를 이상 지점으로 체크된 영상 지점을 사용자에게 보여 줌으로써 최종 확인을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 스마트 영상 QC 시스템

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