KR100410973B1 - 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법 - Google Patents

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Abstract

주문형 비디오 시스템에서 동영상 스트리밍 방법에 관하여 게시된다. 본 발명에 따른 주문형 비디오 시스템에서 동영상을 스트리밍 하는 방법은 (A) 메인 서버가 한번의 인코딩을 통해 제작된 서로 다른 동영상 파일을 다수 개 구비하는 단계; (B) 클라이언트가 상기 메인 서버에 접속하여 소정의 동영상 정보를 요청하는 명령 메시지를 전송하는 단계; (C) 상기 메인 서버가 상기 클라이언트로부터 전송받은 소정의 명령 메시지에 응답하여, 상기 클라이언트가 요청한 동영상 파일을 인출하는 단계; (D) 상기 메인 서버가 인출된 동영상 파일의 오디오와 비디오를 분리하는 단계; (E) 상기 메인 서버가 네트워크를 통해 접속된 상기 클라이언트의 네트워크 대역폭 및 비트율을 확인하고, 그에 따른 비디오 픽처를 선택하는 단계; (F) 상기 메인 서버가 선택된 비디오 픽처를 클라이언트에게 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, 메인 서버는 네트워크 환경(즉, 모뎀, ISDN, ADSL, LAN)에 관계없이 안정적이고 고품질의 동영상을 제공할 수 있다. 또한, 시간에 따라 변동하는 네트워크 대역폭에 관계없이 끊어짐없고 안정적인 동영상을 제공하며, 메인 서버가 한 번의 인코딩 작업만으로 동영상 파일을 제작할 수 있다.

Description

주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법{METHOD STREAMING MOVING PICTURE VIDEO ON DEMAND}
본 발명은 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 클라이언트 컴퓨터가 갖고 있는 네트워크 환경(예를 들어, 모뎀, ISDN, ADSL, LAN)에 관계없이 안정적인 동영상을 서비스하기 위해, 메인 서버가 동영상 파일을 스트리밍할 때, 각각의 네트워크 대역폭에 맞는 픽처 단위로 패킷화하여 스트리밍하는 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 정보통신 기술과 컴퓨터의 발전으로 인터넷이 급속히 발전하고 있으며, 인터넷을 통해 문자, 그림 뿐만 아니라 동영상까지 제공한다.
문자, 그림 및 동영상 파일 등을 인터넷을 통해 전송받기 위해 클라이언트는 다양한 네트워크 환경을 갖고 있다. 상기 네트워크 환경은 클라이언트에 따라 다르며, 모뎀, ISDN, ADSL, LAN이 주로 사용되고 있다. 상기 모뎀은 비교적 낮은 대역폭(28.8kbps)을 갖고 있으며, LAN의 경우에는 비교적 높은 대역폭(100Mbps)를 갖는다.
그런데, 모뎀 등과 같은 낮은 대역폭의 네트워크 환경을 갖는 클라이언트는 비트율이 높은 동영상과 같은 정보를 전송받을 때에 자주 끊어지는 문제점이 발생한다.
또한, 인터넷은 패킷 스위치 네트워크이기 때문에 클라이언트는 시간에 따라 자주 변하는 불안정한 대역폭을 갖는다.
이와 같은 인터넷 대역폭은 환경에 따라, 시간에 따라 변하기 때문에, 고정 비트율을 필요로 하는 주문형 비디오 시스템에서는 적당하지 않다.
현재 이를 극복하기 위해 주문형 비디오 시스템에서는 하나의 컨텐트(content)에 대해서 각 클라이언트 네트워크 환경에 적합한 다양한 비트율의 동영상 파일을 다수개 제작한다.
이와 같은 이유로 컨텐트 제작자는 하나의 컨텐트를 가지고 다양한 비트율의 동영상 파일을 다수개 제작해야하기 때문에 시간과 노력, 데이터베이스의 낭비를 초래하고 있다.
또한, 동영상 정보를 제공받는 클라이언트도 네트워크 대역폭에 대한 지식을 갖고 있어야만 자신의 네트워크 대역폭에 적합한 동영상 파일을 끊어짐없이 전송받을 수 있다.
도 1은 종래의 주문형 비디오 시스템을 나타내는 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 영상기기(100), 인코더(110), 메인 서버(120) 및 클라이언트(130a, 130b, 130c, 130d...)를 포함한다.
상기 영상기기(100)는 아날로그 신호에 의해 동영상이 디스플레이되는 기기로서, 그 예로, VTR, TV 및 카메라 등이 있다.
상기 인코더(110)는 상기 영상기기(100)로부터 제공되는 동영상을 아날로그 신호로 전송받아 디지털 신호로 되는 동영상 파일을 만든다.
상기 메인 서버(120)는 상기 인코더(110)를 통해 전송받은 동영상 파일을 클라이언트(130)에게 안정적으로 제공하기 위해 각각의 클라이언트(130)에게 맞는 비트율을 가진 파일을 전송한다. 이러한 경우, 상기 메인 서버(120)는 각각의 네트워크 대역폭에 맞는 비트율을 가진 파일을 인코딩한 다양한 파일을 가진다. 부연하면, 하나의 컨텐트(content)를 갖는 동영상 파일을 모뎀, ISDN, ADSL 및 LAN 등 서로 다른 비트율을 갖는 다양한 동영상 파일로 인코딩한다.
상기 클라이언트(130)는 도면에 도시된 바와 같이 모뎀, ISDN, ADSL 및 LAN을 포함하는 각각의 네트워크 환경을 이용하여 상기 메인 서버(120)에 접속하여, 동영상 파일을 전송받는다. 이러한 경우, 상기 클라이언트(130)는 메인 서버(120)로부터 동영상 파일을 전송받을 때, 클라이언트 컴퓨터가 연결되어 있는 네트워크의 대역폭보다 높은 비트율을 갖는 동영상을 선택하여 서비스받을 수도 있다.
그러나, 클라이언트 컴퓨터가 연결되어 있는 네트워크의 대역폭보다 높은 비트율을 가진 동영상을 선택하여 재생하는 경우, 클라이언트(130)는 재생 중간에 계속 버퍼링 작업을 필요로 하기때문에 동영상은 재생이 중단되며 끊어지는 문제점이 발생한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 효과적으로 해결하기 위해, 시간에 따라 변동하는 네트워크 대역폭에 관계없이 끊어짐없는 안정적인 동영상을 서비스를 제공하기 위해 동영상 파일을 네트워크 대역폭에 맞게 픽처 단위로 패킷화하여 스트리밍함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 주문형 비디오 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 주문형 비디오 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 동영상 파일의픽처 형태의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2에서의 시스템을 이용하여 클라이언트에게 동영상을 제공하는 방법을 나타내는 도면이다.
<도면에 나타나는 도면부호에 대한 설명>
200 : 영상기기 210 : 인코더
220 : 메인 서버 230 : 클라이언트
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 (A) 메인 서버가 한번의 인코딩을 통해 제작된 서로 다른 동영상 파일을 다수 개 구비하는 단계;
(B) 클라이언트가 상기 메인 서버에 접속하여 소정의 동영상 정보를 요청하는 명령 메시지를 전송하는 단계;
(C) 상기 메인 서버가 상기 클라이언트로부터 전송받은 소정의 명령 메시지에 응답하여, 상기 클라이언트가 요청한 동영상 파일을 인출하는 단계;
(D) 상기 메인 서버가 인출된 동영상 파일의 오디오와 비디오를 분리하는 단계;
(E) 상기 메인 서버가 네트워크를 통해 접속된 상기 클라이언트의 네트워크 대역폭 및 비트율을 확인하고, 그에 따른 비디오 픽처를 선택하는 단계;
(F) 상기 메인 서버가 선택된 비디오 픽처를 클라이언트에게 전송하는 단계를 포함한다.
이하, 첨부된 도 2 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 주문형 비디오 시스템에서 동영상 스트리밍 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 주문형 비디오 시스템은 영상기기(200), 인코더(210), 메인 서버(220) 및 클라이언트(230)를 포함한다.
상기 영상기기(200)는 영상정보를 수집하는 영상장치로서 그 예로, VTR, TV 및 카메라 등이 있다.
상기 인코더(210)는 상기 영상기기(200)로부터 아날로그 신호로 구성되는 동영상을 전송받아 디지털 신호의 형태인 동영상 파일(MPEG1, MPEG2, MPEG4, H.263...)을 만드는 장치이다.
상기 메인 서버(220)는 주문형 비디오 시스템 서비스의 구현을 위하여 클라이언트(230)로부터 소정의 동영상 요청 메시지를 전송받고, 이러한 클라이언트의 요청에 응답하여 클라이언트(230)가 원하는 동영상 정보 즉, 비디오, 오디오, 텍스트 등을 혼합한 스트림을 데이터베이스에서 인출하여 제공한다.
이러한 경우, 상기 메인 서버(220)가 클라이언트(230)에게 전송하는 스트림은 예를 들어, MPEG-2 알고리즘에 근거하여 압축부호화된 데이터로서, DAVLC에서 전송 성능을 개선하기 위하여 사용하는 비동기 전송방식인 네이티브(native) ATM을 사용한다.
한편, 상기 메인 서버(220)가 클라이언트(230)로부터 전송받은 주문형 비디오 시스템 서비스 요구에 응답하여 메인 서버(220)에서 클라이언트로 전송되는 부호화된 비트 스트림, 헤더 정보의 비트 스트림에는 서버의 전송율 정보가 포함된다. 따라서, 클라이언트(230)가 부호화된 비트 스트림을 부호화전의 원신호로 복원할 때 이러한 비트 스트림에 포함된 전송율 정보를 추출하고, 추출된 전송율 정보에 의거하여 복원시의 디코딩 속도를 결정한다.
이때, 상기 메인 서버(220)는 상기 동영상 파일이 클라이언트(230)에게 안정적으로 제공되게 하기 위해서 클라이언트(230)에 전송하는 동영상 파일을 다섯 개의 레벨로 나누어 각 클라이언트(230)의 비트율에 맞는 레벨의 동영상을 제공함으로써 안정적인 동영상을 전송한다. 이러한 경우, 상기 메인 서버(220)는 시시각각 변하는 클라이언트(230)의 네트워크 대역폭에 적합한 레벨의 동영상 파일을 전송한다.
본 발명에서는 클라이언트에게 제공하는 동영상을 네트워크 대역폭에 따라 다섯 개의 레벨로 나누고, 클라이언트의 네트워크 대역폭에 적합한 레벨의 동영상 서비스를 제공한다.
레벨 1은 오디오와 함께 비디오의 I픽처, P픽처 및 B픽처 모두를 스트리밍한다. 상기 레벨 1의 동영상을 전송받는 클라이언트는 동영상 전체를 서비스 받기에 충분한 대역폭을 갖고 있다.
레벨 2는 오디오와 함께 비디오의 I픽처, P픽처만 스트리밍한다.
레벨 3은 오디오와 함께 비디오의 I픽처만 스트리밍한다.
레벨 4는 오디오와 함께 비디오의 I픽처의 일부를 스트리밍한다. 상세히 설명하면, I픽처를 건너뛰면서 스트리밍하는 방식이다.
상기와 같이 레벨 2, 레벨 3, 레벨 4의 경우에는 오디오는 정상적으로 들을 수 있지만, 비디오는 P픽처 또는 B픽처가 빠지기 때문에 레벨 1만큼 자연스러운 영상을 볼 수 없으나, 대역폭보다 높은 인코딩율로 인한 리버퍼링이나 끊어짐 현상을 줄일 수 있다.
레벨 5는 오디오만을 스트리밍하는 방식이다. 이러한 경우, 레벨 5를 제공받는 클라이언트는 아주 낮은 대역폭을 가지며, 비디오를 볼 수 없고, 오디오만을 들을 수 있다.
도 3은 동영상 파일의 픽처 형태의 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 동영상 파일(MPEG1, MPEG2, MPEG4, H.263...)은 오디오와 비디오를 포함한다.
상기 비디오는 GOP(Group Of Picture) 단위로 이루어지며, 각각의 GOP는 I, B, P 픽처로 이루어진다.
상기 I픽처는 완전한 형태의 픽처이기 때문에, 단독으로 디코딩 가능한 영상이며, 상기 P픽처는 상기 I픽처에 의존성을 가지며, I픽처와 함께 디코딩해야 하며, 상기 B픽처는 상기 I픽처 및 P픽처에 의존성을 가지므로, I픽처, I픽처 및 B픽처 모두 존재하여야 디코딩이 가능하다.
따라서, 클라이언트로부터 동영상 파일에 대한 요청 메시지를 전송받으면, 비디오의 의존성에 따라 동영상을 스트리밍한다.
I픽처, P픽처 및 B픽처 모두를 스트리밍할 때 클라이언트는 디코딩 가능한 영상을 생성한다. I픽처와 P픽처를 스트리밍할 때도 클라이언트는 디코딩 가능하다. I 픽처들 중 일부만을 스트리밍하는 경우에도 영상을 디코딩하여 재생할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 클라이언트(230)는 주문형 비디오 시스템 서비스에 따른 동영상을 제공받고자 메인 서버(220)에 접속한다. 이러한 경우, 상기 클라이언트(230)는 상기 메인 서버(220)에 소정의 동영상 요청 메시지를 전송한다(s400).
상기 메인 서버(220)와 클라이언트(230)가 교신하기 위해서는 적어도 두 개의 채널을 갖는다, 첫번째는 컨트롤 채널이며, 나머지 하나는 데이터 채널이다. 상기 컨트롤 채널은 동영상 스트리밍에 필요한 명령 메시지를 전송하며, 상기 데이터 채널은 상기 컨트롤 채널을 통해서 전송받은 명령 메시지에 상응하는 동영상을 전송한다.
예를 들어, 메인 서버(220)와 클라이언트(230) 사이의 명령 메시지는 다음과 같은 connect, play, stop, disconnect 가 있다.
상기 connect 명령 메시지는 클라이언트(230)가 메인 서버(220)에 연결을 시도할 때 사용되며, 상기 play 명령 메시지는 메인 서버(220)로부터 동영상 전송을 시작할 때 사용되며, 상기 pause 명령 메시지는 동영상 전송을 일시 중단할 때 사용되며, 상기 stop 명령 메시지는 동영상 전송을 종료할 때 사용된다. 또한, disconnect 명령 메시지는 메인 서버와의 연결을 해제시킬 때 사용된다.
한편, 상기 메인 서버(220)는 클라이언트(230)가 요청한 동영상 파일의 한 블럭을 읽어들인다(s410).
그런 다음, 메인 서버(220)가 오디오와 비디오를 분리하고 클라이언트(230)의 네트워크 대역폭에 따라 비디오 스트리밍 레벨을 선택한다(s420).
그리고, 선택된 비디오 스트리밍 레벨에 따라 비디오 픽처를 선택한 다음(s430), 메인 서버(220)가 비디오 픽처를 패킷화하여 클라이언트(230)에게 전송한다(s440).
이러한 경우, 클라이언트는 전송받은 패킷을 디패킷화하여(s450), 오디오와 비디오를 디코딩하여 재생한다(s460).
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다느 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 네트워크 환경(즉, 모뎀, ISDN, ADSL, LAN)에 관계없이 안정적이고 고품질의 동영상을 제공한다.
둘째, 시간에 따라 변동하는 네트워크 대역폭에 관계없이 끊어짐없고 안정적인 동영사을 제공한다.
셋째, 메인 서버가 한 번의 인코딩 작업만으로 동영상 파일을 제작할 수 있다.

Claims (3)

  1. (A) 메인 서버가 한번의 인코딩을 통해 제작된 서로 다른 동영상 파일을 다수 개 구비하는 단계;
    (B) 클라이언트가 네트워크를 통해 상기 메인 서버에 접속하여 소정의 동영상 정보를 요청하는 명령 메시지를 전송하는 단계;
    (C) 상기 메인 서버가 상기 클라이언트로부터 전송받은 소정의 명령 메시지에 응답하여, 상기 클라이언트가 요청한 동영상 파일을 인출하는 단계;
    (D) 상기 메인 서버가 인출된 동영상 파일의 오디오와 비디오를 분리하고, 네트워크 대역폭에 따라 상기 인출된 동영상 파일을 다수의 스트리밍 레벨로 나누는 단계와,
    (E) 상기 메인 서버가 네트워크를 통해 접속된 상기 클라이언트의 네트워크 대역폭 및 비트율을 확인하여 그에 따른 상기 스트리밍 레벨을 선택하고, 상기 선택된 스트리밍 레벨에 해당하는 비디오 픽처를 선택하는 단계와,
    (F) 상기 메인 서버가 선택된 비디오 픽처를 패킷화하여 클라이언트에게 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 동영상 파일의 비디오가 GOP(Group Of Picture)단위로 이루어지고, 상기 비디오는 상기 다수의 스트리밍 레벨에 의해 5개의 레벨로 스트리밍됨을 특징으로 하는 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    GOP(Group Of Picture)단위가 I, B, P로 이루어지며, 상기 I픽처는 단독으로 디코딩이 가능하고, 상기 B픽처는 상기 I픽처에 의존성을 가지는 압축된 영상이고, 상기 P픽처는 상기 I픽처 및 B픽처에 의존성을 갖는 것이며,
    상기 5개의 레벨은, 상기 비디오의 I픽처, P픽처 및 B픽처 모두를 스트리밍하는 레벨 1과, 상기 비디오의 I픽처, P픽처만 스트리밍하는 레벨 2와, 상기 비디오의 I픽처만 스트리밍하는 레벨 3과, 상기 비디오의 I픽처 일부를 스트리밍하는 레벨 4와, 비디오를 스트리밍하지 않고 오디오만을 스트리밍하는 레벨 5로 이루어짐을 특징으로 하는 주문형 비디오 시스템에서 동영상의 스트리밍 방법.
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