WO2018135678A1 - 초고해상도 영상 및 자막의 실시간 합성을 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

초고해상도 영상 및 자막의 실시간 합성을 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an ultra high resolution video / broadcasting technology, and more particularly, to a system and a method for acquiring and storing an ultra high resolution video and audio data in real time for data acquisition and editing in an ultra high resolution broadcasting field.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional ultra high resolution imaging system.
  • the system shown in FIG. 1 transmits the image compression data to the ultra high resolution image data acquisition / reproduction module through the PCIe interface.
  • the PCIe interface In the case of a multi-channel, a large number of ultra high resolution image data must be processed, and thus real-time processing is not possible with uncompressed data.
  • the ultra high resolution image data acquisition / reproduction module decodes the compressed data in real time with a hardware codec and transmits the data to the display through the SDI interface for playback.
  • a hardware codec to transmit the data to the display through the SDI interface for playback.
  • the server controls by setting the control value of the controller inside the FPGA by setting the PCIe register.
  • the system shown in FIG. 1 does not consider the caption synthesis function at the hardware level. That is, it does not support real-time synthesis and playback of ultra high resolution video and subtitles.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a system and method capable of real-time synthesis and playback of multi-channel super high resolution video and subtitles.
  • an image system includes: a decoder for decoding a compressed image to generate an ultra high resolution image; And a synthesizer for synthesizing the subtitles with the image generated by the decoder.
  • An image system includes a processor for converting a caption image generated by a synthesizer into an SDI packet;
  • the controller may further include a controller for transmitting the SDI packet generated by the processor to the display.
  • the imaging system according to the present invention may further include a memory controller for receiving a compressed image from a server, storing the compressed image in a memory, and applying the same to a decoder.
  • the memory controller may further include a memory controller which receives the subtitles from the server, stores the subtitles in the memory, and applies the subtitles to the synthesizer.
  • the memory controller, decoder, and synthesizer may be configured as a field programmable gate array (FPGA).
  • FPGA field programmable gate array
  • Subtitles may be provided as subtitle data and subtitle positions.
  • the compressed image may be an ultra high resolution compressed image.
  • image playback method comprises the steps of decoding the compressed video to generate an ultra-high resolution video; And synthesizing the subtitles with the image generated by the decoder.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a conventional ultra high resolution imaging system
  • FIG. 2 is a block diagram provided in the description of an FPGA in accordance with an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a super high resolution video playback situation
  • FIG. 4 is a flowchart provided to explain a method of reproducing an ultra high resolution image according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram provided to explain a field programmable gate array (FPGA) according to an embodiment of the present invention.
  • the illustrated FPGA is a hardware device that is responsible for image acquisition / reproduction in an ultra high resolution imaging system.
  • the FPGA shown in FIG. 2 is provided with the number of channels (number of cameras).
  • the illustrated FPGA stores compressed data obtained by compressing an ultra high resolution image input through a camera in real time in a server, decodes the ultra high resolution image compressed data stored in the server, and adds subtitles to the display.
  • the FPGA includes a memory controller 110, a codec 120, an image / subtitle synthesizer 130, a serial digital interface (SDI) packet processor 140, and an SDI controller 150.
  • a memory controller 110 the FPGA includes a memory controller 110, a codec 120, an image / subtitle synthesizer 130, a serial digital interface (SDI) packet processor 140, and an SDI controller 150.
  • SDI serial digital interface
  • the codec 120 compresses and decompresses an ultra high resolution image.
  • compressed data is generated by compressing an ultra-high resolution image obtained through a camera, and compressed data received from a server is decoded to be restored to ultra-high resolution image data.
  • the memory controller 110 temporarily transfers the ultra high resolution compressed image data generated by the codec 120 to the server while temporarily storing the compressed video data in the external memory 10.
  • the memory controller 110 temporarily stores the ultra-high resolution compressed image data and the subtitles transmitted from the server in the external memory 10, and transmits them to the codec 120 and the image / caption synthesizer 130, respectively.
  • the image / subtitle synthesizer 130 synthesizes by synchronizing the subtitles to the ultra-high resolution image.
  • the SDI packet processor 140 and the SDI controller 150 are means for matching a serial digital interface (SDI) between the FPGA and the camera / display.
  • SDI serial digital interface
  • FIG. 3 shows an ultra high resolution image reproducing situation.
  • FPGAs construct ultra-high resolution video data and subtitle data paths and synchronize both to synthesize them in real time.
  • the memory controller 110 receives the ultra high resolution image compressed data and the caption data from the server and stores them in the external memory 10.
  • the external memory 10 an area for storing ultra high resolution image compressed data and an area for caption data are divided.
  • the memory controller 110 transmits the ultra high resolution image compressed data stored in the external memory 10 to the decoder 125 of the codec 120, and the decoder 125 decodes the same to generate an ultra high resolution image.
  • the memory controller 110 transmits the caption data stored in the external memory 10 to the image / caption synthesizer 130.
  • the image / subtitle synthesizer 130 generates a super resolution image to which subtitles are added by synthesizing by synchronizing the subtitles with the ultra high resolution image generated by the decoder 125.
  • the SDI packet processor 140 converts the super high resolution subtitle image generated by the image / subtitle synthesizer 130 into an SDI packet, and the SDI controller 150 transmits the SDI packet generated by the SDI packet processor 140 to the display. .
  • FIG. 4 is a flowchart provided to explain a method of reproducing an ultra high resolution image according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • the memory controller 110 receives the ultra high resolution image compressed data and the caption data from the server and stores them in the external memory 10 (S210).
  • the decoder 125 receives and decodes the ultra high resolution image compressed data stored in operation S210 (S220).
  • the image / subtitle synthesizer 130 receives the subtitle stored in step S210 and synthesizes the super resolution image decoded in step S220 to generate a super high resolution subtitle image (S230).
  • the SDI packet processor 140 and the SDI controller 150 convert the super high resolution subtitle image into an SDI packet on the display and transmit the converted SDI packet (S240).
  • the server may transmit the subtitle data together with the subtitle position information without transmitting the full image size.
  • the memory controller 110 adjusts the caption data storage position based on the caption position information, or the image / caption synthesizer 130 adjusts the caption data composition position based on the caption position information, thereby adjusting to the corresponding position of the ultra-high resolution image.
  • Subtitles can be synthesized.

Abstract

초고해상도 영상 및 자막의 실시간 합성을 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 본 영상 시스템은 압축 영상을 디코딩하여 초고해상도 영상을 생성하는 디코더; 디코더에 의해 생성된 영상에 자막을 합성하는 합성기;를 포함한다. 이에 의해, 서버 내 소프트웨어 수준에서 불가능하였던 막대한 크기의 멀티 채널 초고해상도 영상과 자막의 실시간 합성 및 재생이 가능해진다.

Description

초고해상도 영상 및 자막의 실시간 합성을 위한 시스템 및 방법
본 발명은 초고해상도 영상/방송 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초고해상도 방송 분야에서 데이터 획득 및 편집을 위해 초고해상도 영상 및 음성 데이터를 실시간으로 획득하여 서버에 저장하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 초고해상도 영상 시스템을 도시한 도면이다. 재생 과정에서, 도 1에 도시된 시스템은, PCIe 인터페이스를 통해 영상압축 데이터를 초고해상도 영상 데이터 획득/재생 모듈로 전송한다. 멀티 채널의 경우 다수의 초고해상도 영상 데이터를 처리해야 하기 때문에 무압축 데이터로는 실시간 처리가 불가능하여 압축 데이터로 획득 혹은 전송한다.
초고해상도 영상 데이터 획득/재생 모듈은 압축 데이터를 하드웨어 코덱으로 실시간 디코딩하여 SDI 인터페이스를 통해 디스플레이로 전달하여 재생한다. 인터페이스 속도 차이로 인해 데이터 유실을 막기 위해 외부 메모리를 이용해 프레임 버퍼링을 하고 여러 카메라/디스플레이 및 코덱으로부터의 병렬적으로 처리하기 때문에 이를 제어하는 장치가 있다.
서버에서는 PCIe 레지스터 설정을 통해 FPGA 내부의 Controller의 Control 값을 설정하여 제어한다.
한편, 도 1에 도시된 시스템에서는 하드웨어 수준에서의 자막 합성 기능을 고려하지 않고 있다. 즉, 초고해상도 영상과 자막의 실시간 합성 및 재생을 지원하지 않는다.
서버 내 소프트웨어 수준에서 멀티 채널 초고해상도 영상과 자막의 막대한 크기로 인해 실시간 합성이 불가능하므로, 하드웨어 수준의 합성 기술에 대한 모색이 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 멀티 채널 초고해상도 영상 및 자막의 실시간 합성 및 재생이 가능한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 영상 시스템은 압축 영상을 디코딩하여 초고해상도 영상을 생성하는 디코더; 디코더에 의해 생성된 영상에 자막을 합성하는 합성기;를 포함한다.
본 발명에 따른 영상 시스템은 합성기에 의해 생성된 자막 영상을 SDI 패킷으로 변환하는 처리기; 처리기에서 생성된 SDI 패킷을 디스플레이에 전달하는 제어기;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 시스템은 서버로부터 압축 영상을 수신하여 메모리에 저장하였다가 디코더로 인가하는 메모리 제어기;를 더 포함할 수 있다.
메모리 제어기는, 서버로부터 자막을 수신하여 메모리에 저장하였다가 합성기로 인가하는 메모리 제어기;를 더 포함할 수 있다.
메모리 제어기, 디코더 및 합성기는, FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구성할 수 있다.
자막은, 자막 데이터와 자막 위치로 제공될 수 있다.
압축 영상은, 초고해상도 압축 영상일 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 재생 방법은 압축 영상을 디코딩하여 초고해상도 영상을 생성하는 단계; 및 디코더에 의해 생성된 영상에 자막을 합성하는 단계;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 서버 내 소프트웨어 수준에서 불가능하였던 막대한 크기의 멀티 채널 초고해상도 영상과 자막의 실시간 합성 및 재생이 가능해진다.
도 1은 종래의 초고해상도 영상 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FPGA의 설명에 제공되는 블럭도,
도 3은 초고해상도 영상 재생 상황을 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초고해상도 영상 재생 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 FPGA(Field Programmable Gate Array)의 설명에 제공되는 블럭도이다. 도시된 FPGA는 초고해상도 영상 시스템에서 영상 획득/재생을 담당하는 하드웨어 장치이다.
초고해상도 영상 시스템에는 도 2에 도시된 FPGA가 채널 개수(카메라 대수) 만큼 구비된다.
도시된 FPGA는 카메라를 통해 입력되는 초고해상도 영상을 실시간으로 압축하여 획득한 압축 데이터를 서버에 저장하고, 서버에 저장된 초고해상도 영상 압축 데이터를 디코딩하여 자막을 부가하여 디스플레이에 전달한다.
FPGA는, 도 2에 도시된 바와 같이, 메모리 제어기(110), 코덱(120), 영상/자막 합성기(130), SDI(Serial Digital Interface) 패킷 처리기(140) 및 SDI 제어기(150)를 포함한다.
코덱(120)은 초고해상도 영상의 압축과 해제를 수행한다. 구체적으로, 카메라를 통해 획득된 초고해상도 영상에 대해서는 압축하여 압축 데이터를 생성하고, 서버로부터 전달받은 압축 데이터에 대해서는 디코딩 하여 초고해상도 영상 데이터로 복원한다.
메모리 제어기(110)는 코덱(120)에서 생성된 초고해상도 압축 영상 데이터를 외부 메모리(10)에 임시 저장하면서 서버로 전달한다.
또한, 메모리 제어기(110)는 서버로부터 전달되는 초고해상도 압축 영상 데이터와 자막을 외부 메모리(10)에 임시 저장하였다고, 코덱(120)과 영상/자막 합성기(130)로 각각 전달한다.
영상/자막 합성기(130)는 초고해상도 영상에 자막을 동기화하여 합성한다. SDI 패킷 처리기(140)와 SDI 제어기(150)는 FPGA와 카메라/디스플레이 간의 SDI(Serial Digital Interface) 정합을 위한 수단이다.
도 3에는 초고해상도 영상 재생 상황을 나타내었다. 초고해상도 영상 재생을 위해, FPGA는 초고해상도 영상 데이터와 자막 데이터 패스를 구성하고 양자를 동기화시켜 실시간으로 합성한다.
구체적으로, 메모리 제어기(110)는 서버로부터 초고해상도 영상 압축 데이터와 자막 데이터를 전달받아 외부 메모리(10)에 저장한다. 외부 메모리(10)에서 초고해상도 영상 압축 데이터가 저장되는 영역과 자막 데이터가 저장되는 영역은 구분되어 있다.
메모리 제어기(110)는 외부 메모리(10)에 저장된 초고해상도 영상 압축 데이터를 코덱(120)의 디코더(125)로 전달하고, 디코더(125)는 이를 디코딩하여 초고해상도 영상을 생성한다.
또한, 메모리 제어기(110)는 외부 메모리(10)에 저장된 자막 데이터를 영상/자막 합성기(130)로 전달한다.
이에, 영상/자막 합성기(130)는 디코더(125)에서 생성된 초고해상도 영상에 자막을 동기화시켜 합성하여 자막이 부가된 초고해상도 영상을 생성한다.
SDI 패킷 처리기(140)는 영상/자막 합성기(130)에서 생성된 초고해상도 자막 영상을 SDI 패킷으로 변환하고, SDI 제어기(150)는 SDI 패킷 처리기(140)에서 생성된 SDI 패킷을 디스플레이에 전달한다.
이에 디스플레이에서는 자막이 부가된 초고해상도 영상이 재생되어 표시된다.
이하에서, 초고해상도 자막 영상 생성 과정에 대해 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 초고해상도 영상 재생 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 메모리 제어기(110)는 서버로부터 초고해상도 영상 압축 데이터와 자막 데이터를 전달받아 외부 메모리(10)에 저장한다(S210).
그러면, 디코더(125)가 S210단계에서 저장된 초고해상도 영상 압축 데이터를 전달 받아 디코딩한다(S220).
이후, 영상/자막 합성기(130)는 S210단계에서 저장된 자막을 전달 받아, S220단계에서 디코딩된 초고해상도 영상에 합성하여 초고해상도 자막 영상을 생성한다(S230).
다음, SDI 패킷 처리기(140)와 SDI 제어기(150)는 초고해상도 자막 영상을 디스플레이에 SDI 패킷으로 변환하여 전달한다(S240).
지금까지, 초고해상도 영상 및 자막의 실시간 합성을 위한 시스템 및 방법에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다.
자막의 크기가 작을 경우 서버에서 전체 영상 크기로 전송하지 않고 자막 데이터를 자막 위치 정보와 함께 전송할 수 있다. 이 경우 메모리 제어기(110)가 자막 위치 정보를 기초로 자막 데이터 저장 위치를 조절하거나 영상/자막 합성기(130)가 자막 위치 정보를 기초로 자막 데이터 합성 위치를 조절하여, 초고해상도 영상의 해당 위치에 자막이 합성되도록 할 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (8)

  1. 압축 영상을 디코딩하여 초고해상도 영상을 생성하는 디코더;
    디코더에 의해 생성된 영상에 자막을 합성하는 합성기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    합성기에 의해 생성된 자막 영상을 SDI 패킷으로 변환하는 처리기;
    처리기에서 생성된 SDI 패킷을 디스플레이에 전달하는 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    서버로부터 압축 영상을 수신하여 메모리에 저장하였다가 디코더로 인가하는 메모리 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    메모리 제어기는,
    서버로부터 자막을 수신하여 메모리에 저장하였다가 합성기로 인가하는 메모리 제어기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    메모리 제어기, 디코더 및 합성기는,
    FPGA(Field Programmable Gate Array)로 구성하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    자막은,
    자막 데이터와 자막 위치로 제공되는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    압축 영상은,
    초고해상도 압축 영상인 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  8. 압축 영상을 디코딩하여 초고해상도 영상을 생성하는 단계; 및
    디코더에 의해 생성된 영상에 자막을 합성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 재생 방법.
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