KR100405656B1 - 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치 - Google Patents

영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상통신 단말기에 있어서, 특히 내부 메모리를 계층적 용량을 갖는 여러 개의 메모리를 사용하여 영상 크기에 따라 적응적으로 액세스할 수 있도록 한 것으로, 본 발명에 따른 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치는, 송수신을 위한 영상 데이터를 시스템 외부 버스와 내부 버스로 인터페이스시키는 외부 인터페이스 버스와; 상기 영상 데이터 크기에 따라 적응적으로 분할시켜 저장하기 위한 서로 다른 용량을 갖는 계층적 메모리와; 상기 계층적 메모리에 저장된 데이터를 리드하여 디스플레이시켜 주기 위한 LCD 제어부와; 상기 영상 데이터를 계층적 메모리에 대한 라이트 경로 선택 및 LCD 제어부의 리드 액세스 경로를 선택해 주는 액세스 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 같은 본 발명에 의하면, 영상통신 단말기에 내부 메모리를 서로 다른 용량을 갖는 계층적 메모리로 구성하여 다양한 해상도 SQCIF, QCIF, CIF의 동영상 데이터 크기에 적응적으로 액세스할 수 있도록 함으로써, 영상 통신에 따라 사용하지 않는 메모리에 대해 CPU나 일반적인 목적으로 활용할 수 있어 메모리 자원의 사용 효율을 높일 수 있다.

Description

영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치{Control apparatus for access of hierarchical memory of video communication terminal}
본 발명은 영상통신 단말기의 LCD 메모리에 있어서, 특히 서로 다른 크기의 계층적 메모리에 동영상신호를 선택적으로 리드/라이트할 수 있도록 한 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치에 관한 것이다.
H.263과 MPEG-4와 같은 동영상 압축 표준을 이용해서 동영상 전송을 하는 경우 주로 사용되는 영상의 크기는 도 1과 같이 SQCIF(18432 kbytes, Sub-QCIF), SQCIF 영상 크기 보다 2배 정도 큰 QCIF(30816 kbytes, Quarter CIF), QCIF영상 크기 보다 4배 정도 큰 CIF(152064 kbytes, Common Intermediate format)가 있다.
H.263은 낮은 비트 레이트(bit rate) 통신을 위해 설계된 ITU-T표준의 초안이다. 이 표준은 낮은 비트 레이트 응용(applications)만이 아니라 광범위한 비트 레이트에 사용된다.
H.261과 H.263 코딩 알고리즘간의 차이를 간략하게 설명하면, H.261이 풀 픽셀 정밀도(full pixel precision)와 루프 필터(loop filter)를 사용한 반면, H.263 움직임 보상(motion compensation)을 위해 핼프 픽셀 정밀도(half pixel precision)가 사용되었다. 데이터 스트림의 계층구조의 일부가 현재는 옵션이어서 코덱은 더 낮은 데이터 레이트나 더 나은 에러 보상을 구현할 수 있다.
이러한, H.263은 다섯 가지 해상도를 지원한다. H.261이 지원하는 QCIF와 CIF외에 SQCIF, 4CIF, 16CIF가 있다. SQCIF는 QCIF의 해상도의 약 절반 정도이다. 4CIF와 16CIF는 CIF해상도의 4배와 16배이다. 4CIF와 16CIF를 지원한다는 것은 MPEG표준과 같은 고 비트 레이트 비디오 코딩(video coding) 표준과 비견된다는 것을 의미한다.
MPEG-4는 매우 높은 압축효율을 얻음으로서 매우 낮은 비트 레이트로 전송하기 위한 것이다. 예를 들면, 영상회의를 위해 적합한 압축형태(예, 64Kbits/s이하의 데이터 레이트)를 제공하기 위한 것이다. MPEG-4는 시청각화면을 서로 다른네트웍 상에서의 다중전송을 가능하게 분할하는데 기반을 둔 것이다. MSDL을 사용해 어플리케이션을 더 기본적인 컴포넌트로 구성하고 인터넷상에서 이런 컴포넌트를 쉽게 다운로드 받을 수 있도록 새로운 코덱으로 구성이 가능하게 한다. 이런 개념은 선마이크로시스템의 자바용 멀티미디어 API가 코덱 콤포넌트를 다운로드 받기 쉽도록 한 것과 유사하다. 이런 추세는 마이크로소프트와 넷스케이프와 같은 유력 업체들이 자신들의 실시간 스트리밍 솔루션에 다중 오디오/비디오 코덱을 플러그인 하도록 한 제품에서도 볼 수 있다.
그리고, 동영상 통신을 할 때 가장 버스 대역폭(bus bandwidth)을 많이 차지하는 단일 기능 블록 중의 하나가 LCD 및 이와 유사한 디스플레이장치를 통해 사용자에게 실제 화면을 보여주는 부분이다.
일반적으로 LCD의 경우 적어도 1/60 sec에 한 번씩 한 프레임의 영상 데이터를 버스를 통해 읽어가야 하므로, 버스 대역폭에 심각한 영향을 줄 수 있다.
그래서, LCD의 버스 대역폭으로 인한 시스템의 전체적인 성능저하를 막기위한 방법들이 연구되고 있으며, 그 중 LCD의 버스 대역폭으로 인한 시스템 성능 저하를 막기위한 시스템 버스 구조가 도 2에 도시되었다.
도 2는 종래 영상통신 단말기의 LCD 메모리 액세스 제어장치를 나타낸 구성도이다. 이에 도시된 바와 같이, 외부 버스(Static Memory Bus, SDRAM Bus)와 내부 버스(Internal Bus)를 인터페이스하는 외부 버스 인터페이스(10a)와, 내부 버스에 연결되어 영상 데이터를 저장하는 내부 메모리(SDRAM)(12)와, 일정 주기로 프레임 데이터를 내부 메모리(12)로부터 읽어 LCD(미도시)에 출력하는 LCD제어부(14)와, CPU(16)와, 상기 LCD 제어부(14)가 외부 메모리를 직접 액세스하기 위해 마련된 포트인 DMA(Direct Memory Access) 포트(10b)를 포함한 구성이다.
상기와 같이 구성되는 종래 영상통신 단말기의 LCD메모리 액세스 제어장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
단말기 상호간에 영상 통신을 위해서 외부 인터페이스(10a)는 내부에 위치하여 외부 버스와 내부 버스를 통해 송수신 되는 영상 데이터를 인터페이스하게 된다. 이때 임의의 영상크기(SQCIF, QCIF, CIF)로 전송 및 디스플레이를 위한 영상 데이터가 내부 버스를 통해 내부 메모리(SMRAM, 152kbytes)(12)에 저장된다. 이는 내부 메모리(12)가 외부 메모리에 비해 버스 대역폭 측면에서 유리하기 때문에 내부에 위치시킨다.
그러면, LCD 제어부(14)는 우선적으로 상기 내부 메모리(12)에 저장된 영상 데이터를 1/60sec 마다 한 번씩 프레임 데이터를 읽어서 LCD에 디스플레이되도록 하고, 외부 메모리 사용이 필요할 경우에는 별도의 DMA 포트(10b)를 통해서 데이터를 가지고 온다. 이는 CPU(16)의 속도가 느린 외부 스태틱 메모리를 액세스할 동안에도 외부 메모리(SDRAM)의 데이터를 LCD에 공급할 수 있도록 하게 된다.
즉, LCD 제어부(14)에서 LCD 버스 대역폭의 부담을 덜기 위해서 내부 메모리(12)를 사용하거나 LCD를 위한 DMA포트(10b)를 통해 외부 메모리에 있는 데이터를 가지고 오도록 한 것이다.
그러나, 도 1과 같이 동영상 전송은 영상의 크기에 따라 그 메모리 요구 사항이 달라진다. QCIF 영상 전송은 SQCIF 전송에 비해 대략 2배 정도의 메모리가 필요하고, CIF 전송은 QCIF 전송에 비해 4배 정도의 메모리가 필요하다.
CIF 영상 전송은 QCIF 전송에 비해 4배 정도의 메모리가 필요하다. 영상의 크기는 영상을 주고 받는 양쪽 단말기가 서로 약속해 놓고 통신할 수도 있지만, 대개는 영상통신의 호 접속이 이루어진 후 협상(Negotiation) 과정에서 상대 단말기의 기능에 따라 그 크기가 정해진다.
예를 들면, 송신측 단말기는 CIF를 처리할 수 있는 단말기이고, 수신측 단말기는 QCIF 까지만 처리할 수 있는 단말기라면 이 경우 통신은 QCIF로 처리된다.
그러므로, 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 고정된 크기의 내부 메모리(12)를 사용하기 때문에 특정 영상 크기의 응용에만 최적화될 수 밖에 없다. 예를 들면, CIF영상 전송을 목표로 내부 메모리 크기를 설정하였는데, 전송시 상대방 단말기가 QCIF만 지원한다면 QCIF로 통신이 이루어진다.
이러한 경우, LCD 제어부(14)는 QCIF에 해당하는 메모리 영역만 읽으면 되지만, 하나의 고정된 내부 메모리 크기로 인해 LCD 제어부(14)가 내부 메모리(12)에서 데이터를 가지고 오는 동안 CPU(16)를 비롯한 다른 부분이 전혀 내부 메모리를 사용하지 못하게 된다. 즉, 내부 메모리(12)의 크기를 하나로만 고정함으로써, 전송하고자 하는 영상의 크기가 다양할 경우 내부 메모리(12)의 사용 효율이 상대적으로 떨어질 수 밖에 없는 문제점을 가지고 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 서로 다른 크기를 갖는 다수의 계층적 메모리와, 저장된 영상 크기에 따라 적어도 하나 이상의 메모리에 선택적인 액세스를 수행하는 LCD 제어부를 구비함으로써, 다양한 크기의 영상 전송이 이루어지더라도 내부 메모리의 사용 효율을 극대화할 수 있도록 한 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 동영상 전송시 주로 사용되는 영상 크기 종류를 나타낸 도면.
도 2는 종래 영상통신 단말기의 메모리 액세스 제어장치를 나타낸 구성도.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치를 나타낸 구성도.
도 4는 도 3에서 계층적 메모리로의 리드 및 라이트 제어 상태도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20a...외부 인터페이스 20b...DMA 포트
31,32,33...메모리 40...LCD 제어부
51,52,53...멀티플렉서 60...CPU
상기한 목적 달성을 위한, 본 발명에 따른 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치는,
송수신을 위한 영상 데이터를 시스템 외부 버스와 내부 버스로 인터페이스시키는 외부 인터페이스 버스와;
상기 영상 데이터 크기를 적어도 하나 이상의 메모리 용량에 맞추어 적응적으로 저장시키는 서로 다른 용량을 갖는 계층적 메모리와;
상기 계층적 메모리에 저장된 데이터를 리드하여 디스플레이시켜 주기 위한 LCD 제어부와;
상기 영상 데이터를 그 크기에 따라 상기 계층적 메모리에 저장되도록 하는 라이트 경로 선택 및 상기 저장된 영상 데이터에 대한 상기 LCD 제어부의 리드 액세스 경로 선택을 제어하는 액세스 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 계층적 메모리에는 다양한 해상도를 갖는 영상 데이터 크기에 따라 적어도 하나 이상의 메모리 용량에 맞게 영상 데이터가 저장되거나 분할되어 저장되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 액세스 선택수단은 계층적 메모리 각각에 일대일 대응하는 다수의 멀티플렉서를 포함하며, 영상 통신이 다양한 해상도를 갖는 크기의 데이터에 따라 계층적 메모리에 적응적으로 라이트 선택 경로를 제어하고, 메모리에 저장된 영상 데이터의 리드 선택 경로를 제어하여 LCD 제어부로 출력해 주는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 실시예에 따른 화상통신 기기의 계층적 메모리 액세스 제어장치를 나타낸 구성도이고, 도 4는 본 발명에서 영상 데이터 크기에 따라 각 멀티플렉서의 경로 선택을 나타낸 표이다.
도 3을 참조하면, 시스템 내부버스와 외부 버스를 연결해 주는 외부 인터페이스 버스(20a)와, 외부 메모리로의 리드를 위한 DMA 포트(20b)와, 화상 통신에 따른 영상 크기를 계층적으로 하나 이상에 분할하여 저장하기 위한 계층적인 제 1내지 제 3메모리(SDRAM)(31,32,33)와, 상기 제 1내지 제 3메모리(31,32,33)에 저장된 데이터를 리드하여 디스플레이시켜 주기 위한 LCD 제어부(40)와, 상기 내부버스에서 제 1내지 제 3메모리(31,32,33)로의 라이트 경로 및 각 메모리로부터 LCD 제어부(40)으로의 리드 경로 선택을 위한 제 1내지 제 3멀티플렉서(51,52,53)와, 시스템 전체를 제어하고 필요시 사용하지 않는 메모리를 이용하는 CPU(60)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
시스템 외부의 외부 버스(External Bus)와 시스템 내부의 내부 버스(Internal Bus)가 외부 버스 인터페이스(20a)에 의해 연결되어 송수신되는 영상 데이터를 인터페이스하며, 외부 버스(External Bus)로 통해 소정 크기의 동영상 데이터가 입력되면 그 동영상 데이터는 계층적 메모리(31,32,33)에 저장된다.
즉, 메모리는 계층적으로 제 1메모리(SRAM1, 31), 제 2메모리(SRAM2, 32), 제 3메모리(SRAM3, 33)가 서로 다른 용량을 갖고 있으며, 그 용량을 비교해 보면 제 1메모리 < 제 2메모리 << 제 3메모리의 용량 순이 된다.
그러면, 제 1메모리(31)는 내부 버스로 입력되는 SQCIF를 저장시킬 수 있는 용량(18kBytes)이며, 제 1 메모리(31)와 제 2메모리(32)를 이용하여 QCIF를 저장시킬 수 있는 용량(38kBytes)이고, 제 1메모리(31)와 제 2메모리(32)와 제 3메모리(33)를 모두 이용하면 CIF를 저장시킬 수 있는 용량(152kBytes)이 된다.
이러한 영상 크기에 따라 제 1 내지 제 3메모리(31~33)에 데이터를 선택적으로 저장하고 이를 LCD 제어부(40)에서 읽어갈 수 있도록 하기 위해 상기 내부 버스와 제 1 내지 제 3메모리(31~33) 사이에는 제 1내지 제 3멀티플렉서(MUX1,MUX2,MUX3)(51,52,53)가 영상 데이터의 입/출력 경로를 선택해 준다.
상세하게 도 4를 참조하여 설명하면, 영상 통신 단말기가 SQCIF 통신이면 제 1메모리(31)가 LCD용 메모리로 이용되는데, 제 1메모리(31)로 SQCIF 영상 데이터를 라이트(Write)할 경우에는 제 1멀티플렉서(51)는 내부 버스와의 경로가 선택(1)되어 내부버스로 입력되는 영상 데이터가 제 1메모리(31)에 저장된다.
그리고, 제 1메모리(31)의 SQCIF 영상 데이터를 리드(read)할 경우 제 1멀티플렉서(51)는 LCD 제어부(40)와의 경로만 선택(0)되어 제 1메모리(31)에 저장된 영상 데이터가 LCD 제어부(40)로 출력됨으로써, LCD에 SQCIF 영상이 디스플레이 된다.
이때, 제 2멀티플렉서(52)와 제 3멀티플렉서(53)는 내부 버스와 경로가 각각 선택(1)되어, CPU(60)나 메모리 영역을 사용하고자 하는 구성요소들이 내부 버스를 통해 제 2메모리(32) 또는 제 3메모리(33) 영역을 이용할 수 있게 된다.
여기서, 제 2 및 제 3멀티플렉서(52,53)에서 LCD 제어부(40)와의 경로가 선택되지 않아 제 2메모리(32) 및 제 3메모리(33)는 내부 버스로만 경로가 지정(fixed (1))되어 LCD 제어부(40)의 영향권에서 제외됨으로써 상술한 다른 목적으로 사용이 가능해 진다.
한편, QCIF 통신일 경우 제 1 메모리(31)와 제 2메모리(32)가 LCD용 메모리로 이용되는데, 제 1메모리(31)와 제 2메모리(32)에 라이트하는 경우 제 1 멀티플렉서(51)와 제 2멀티플렉서(52)는 내부 버스와의 경로가 선택(1)되어 내부 버스를 통해 입력되는 QCIF 영상을 제 1메모리(31)와 제 2메모리(32)에 저장해 준다.
그리고 제 1메모리(31)와 제 2메모리(32)에 저장된 데이터를 리드하는 경우 제 1 멀티플렉서(51)와 제 2멀티플렉서(52)에서 LCD 제어부(40)와 경로가 선택(0)되어 제 1 메모리(31)와 제 2메모리(32)에 저장된 데이터가 리드되며, 리드된 데이터는 LCD 제어부(50)에 의해 LCD에 디스플레이된다.
이때 제 3메모리(33)는 제 3멀티플렉서(53)의 선택 경로가 내부 버스만 선택되어 CPU(60)나 다른 구성요소가 제 3메모리(33) 영역을 사용할 수 있게 된다.
그리고, CIF 통신을 할 경우에는 모든 멀티플렉서(51,520,53)의 선택 경로가내부 버스와 메모리로의 라이트 경로(1)가 선택되고 제 1내지 제 3메모리(31,32,33)에 상기 CIF 영상 데이터가 저장되고, LCD 제어부(40)와의 리드 경로도 선택되어 제 1내지 제 3메모리(31,32,33)에 상기 CIF 영상 데이터를 LCD 제어부(40)에서 리드한 후 LCD에 디스플레이시킨다.
한편, 상기와 같은 영상 통신이 아닌 음성 통신인 경우에는 모든 멀티플렉서(51~53)가 내부 버스로만 선택(0)되어 제 1내지 제 3메모리(31~33)의 메모리 영역을 사용할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치는 내부 메모리 구조를 서로 다른 용량을 갖는 계층적 메모리로 구성하여 다양한 해상도를 갖는 동영상 데이터에 적응적으로 활용할 수 있도록 함으로써, 사용하지 않는 메모리에 대해 CPU나 일반적인 목적으로 사용할 수 있어 메모리 자원의 사용 효율을 높일 수 있다.

Claims (3)

  1. 송수신을 위한 영상 데이터를 시스템 외부 버스와 내부 버스로 인터페이스시키는 외부 인터페이스 버스와;
    상기 영상 데이터 크기를 적어도 하나 이상의 메모리 용량에 맞추어 적응적으로 저장시키는 서로 다른 용량을 갖는 계층적 메모리와;
    상기 계층적 메모리에 저장된 데이터를 리드하여 디스플레이시켜 주기 위한 LCD 제어부와;
    상기 영상 데이터를 그 크기에 따라 상기 계층적 메모리에 저장되도록 하는 라이트 경로 선택 및 상기 저장된 영상 데이터에 대한 상기 LCD 제어부의 리드 액세스 경로 선택을 제어하는 액세스 선택수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 계층적 메모리에는 다양한 해상도를 갖는 영상 데이터 크기에 따라 적어도 하나 이상의 메모리 용량에 맞게 영상 데이터가 저장되거나 분할되어 저장되는 것을 특징으로 하는 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 액세스 선택수단은 계층적 메모리 각각에 일대일 대응하는 다수의 멀티플렉서를 포함하며, 영상 통신이 다양한 해상도를 갖는 크기의 데이터에 따라 계층적 메모리에 적응적으로 라이트 선택 경로를 제어하고, 상기 계층적 메모리에 저장된 영상 데이터의 리드 선택 경로를 제어하여 LCD 제어부로 출력해 주는 것을 특징으로 하는 영상통신 단말기의 계층적 메모리 액세스 제어장치.
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