KR20050077874A - 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법 및 이를 이용한 장치 - Google Patents

스케일러블 비디오 스트림 송신 방법 및 이를 이용한 장치 Download PDF

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KR20050077874A
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Abstract

본 발명은 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 요청에 따라 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송함으로써, 사용자 요청에 적합한 비디오 컨텐츠를 송신하는 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 장치는 사용자로부터 요청받은 비디오 컨텐츠를 담고있는 스케일러블 비트스트림 소스; 상기 비트스트림의 품질을 사용자의 요청에 따라 결정하는 제어부; 및 상기 결정된 품질에 따라 상기 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송하는 프리디코더를 포함한다.

Description

스케일러블 비디오 스트림 송신 방법 및 이를 이용한 장치{Method of supporting scalable video stream and device thereof}
본 발명은 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자의 요청에 따라 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송함으로써, 네트워크 및 사용자 환경에 적합한 비디오 컨텐츠를 송신하는 방법 및 이를 이용한 장치에 관한 것이다.
인터넷을 포함한 정보통신 기술이 발달함에 따라 문자, 음성뿐만 아니라 화상통신과 같은 대용량의 멀티미디어 정보 사용이 증가하고 있다.
멀티미디어 정보는 다양한 형태의 정보를 수용하므로 그 양이 방대하여 대용량의 저장매체를 필요로 하며 전송시에 넓은 데이터를 필요로 하므로 압축코딩기법이 사용되고 있다.
압축코딩기법의 기본적인 원리는 데이터의 중복(redundancy)을 없애는 과정이다. 데이터의 중복은 이미지에서 동일한 색이나 객체가 반복되는 것과 같은 공간적 중복이나, 동비디오 프레임에서 인접한 프레임간에 거의 변화가 없는 경우나 오디오에서 같은 음이 계속 반복되는 것과 같은 시간적 중복, 또는 인간의 시각 및 지각 능력이 높은 주파수에 둔감한 것을 고려한 심리시각 중복이 대표적으로 정의되어 있다.
이 같은 데이터의 중복을 없앰으로서 데이터를 압축할 수 있는데, 데이터 압축의 방법은 크게 소스 데이터의 손실 여부에 따른 손실/무손실 압축, 각각의 프레임에 대해 독립적으로 압축하는 지 여부에 따른 프레임내/프레임간 압축, 압축과 복원에 필요한 시간이 동일한 지 여부에 따른 대칭/비대칭 압축으로 나누어진다.
이 밖에도 압축 복원 지연 시간이 50ms를 넘지 않는 경우에는 실시간 압축으로 추출하고, 프레임들의 해상도가 다양한 경우는 스케일러블 압축으로 추출한다.
이 같은 압축의 방법 가운데 무손실 압축은 문자 데이터나 의학용 데이터 등의 데이터를 압축하는데 이용되며, 손실 압축은 멀티미디어 데이터를 압축하는데 주로 이용된다.
한편, 프레임 내 압축은 공간적 중복을 제거하기 위해서 이용되며, 프레임간 압축은 시간적 중복을 제거하기 위해서 이용된다.
멀티미디어 데이터를 전송하는데 있어서, 전송 속도는 전송매체 등의 전송 환경에 따라 그 성능이 다르게 나타난다.
현재 사용되는 전송매체는 초당 수십 메가비트의 데이터를 전송할 수 있는 초고속통신망부터 초당 384 키로비트의 전송속도를 갖는 이동통신망 등과 같이 다양한 전송속도를 갖는다.
MPEG-1, MPEG-2, H.263 또는 H.264와 같은 기존의 비디오 코딩 방법은 모션 보상 예측 코딩법에 기초하여 시간적 중복은 모션 보상으로 제거하고 공간적 중복은 변환 코딩으로 제거한다.
이러한 기존의 비디오 코딩 방법들은 좋은 압축률을 갖고 있지만 주 알고리즘에서 재귀적 접근법을 사용하고 있어 트루 스케일러블 비트스트림(true scalable bitstream)을 위한 유연성을 갖지 못한다.
이에 따라 최근에는 웨이브렛 기반의 스케일러블 비디오 코딩에 대한 연구가 활발하다. 스케일러블 비디오 코딩은 스케일러빌리티를 갖는 비디오 코딩을 의미한다. 스케일러빌리티란, 압축된 하나의 비트스트림으로부터 부분 디코딩, 즉, 다양한 비디오 재생이 가능하도록 하는 특성을 의미한다.
스케일러빌리티는 비디오의 해상도를 조절할 수 있는 성질을 의미하는 공간적 스케일러빌리티와 비디오의 화질을 조절할 수 있는 성질을 의미하는 SNR(Signal to Noise Ratio) 스케일러빌리티와, 프레임 레이트를 조절할 수 있는 시간적 스케일러빌리티와, 이들 각각을 조합한 것을 포함하는 개념이다.
이처럼 스케일러블 비디오 코딩기술은 하나의 원 영상을 압축하고 이를 원하는 품질의 신호로 변환하여 전송하는 것이 가능하며 디코더는 받은 신호를 가지고 압축을 해제하여 재생하는 것이 가능하다.
일반적으로 컨텐츠 소비자는 컨텐츠를 구입하기 전에 컨텐츠의 내용이 자신이 원하는 것인지 망설이게되며, 컨텐츠의 실제 내용이 어떠한 것인지 궁금해 한다. 따라서, 컨텐츠 제공자는 사용자에게 컨텐츠의 내용을 미리 보여줄 필요가 생기게 되며, 미리 보여주는 경우에는 컨텐츠를 낮은 품질로 보여주고 사용자가 실제로 컨텐츠를 구입하는 경우에는 높은 품질의 컨텐츠를 전송해 주는 등 하나의 컨텐츠를 다양한 품질로 전송하고, 수신하는 경우가 많이 발생할 수 있다.
이러한 경우 해결책으로서 스케일러블 비디오 코딩 기술이 사용될 수 있지만,그런데, 사용자의 요청에 상관 없이 다양한 품질을 포함하는 높은 품질의 컨텐츠의 비트스트림을 모두 전송함에 따라 전송속도를 저해하는 문제가 있었다.
또한, 전송받은 비트스트림으로부터 사용자가 원하는 품질의 컨텐츠를 추출하기 위해 별도의 과정을 거쳐야 하는 문제가 있었다.
본 발명은 사용자의 다양한 요구와 컨텐츠 제공자의 사업 목적에 적합하게 컨텐츠를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 사용자의 요청에 따라 결정된 품질에 따라 컨텐츠를 가공하여 전송함으로써 전송속도를 향상시키고, 별도의 처리 없이 요청한 품질의 컨텐츠를 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 장치는 사용자로부터 요청받은 비디오 컨텐츠를 담고있는 스케일러블 비트스트림 소스; 사용자의 요청과 사용자 프로파일부의 정보로부터 상기 비트스트림의 품질을 결정하는 제어부; 및 상기 결정된 품질에 따라 상기 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송하는 프리디코더를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예로 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법은 사용자로부터 요청받은 비디오 컨텐츠를 담고있는 스케일러블 비트스트림의 품질을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 품질에 따라 상기 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송하는 단계를 포함한다.
또한 상기 비트스트림의 품질을 결정하는 단계는, 사용자를 인증하는 단계; 선택된 비디오 컨텐츠에 대한 사용자의 요청사항을 판단하는 단계; 상기 사용자의 요청사항과 사용자 프로파일 정보를 토대로 전송할 비트스트림의 품질을 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 바람직하게는 상기 사용자 요청사항은 상기 비디오 컨텐츠의 미리보기이거나 구매인 것을 특징으로 하고, 사용자 프로파일 정보는 사용자의 금액 지급 여부에 관한 정보인 것을 특징으로 한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명에 따른 스케일러블 비디오 스트림 제공 장치의 구성과 동작에 대하여 설명함에 있어서, 스케일러빌리티가 지원되는 비디오 코딩 방식에 따른 비디오 코딩을 수행하는 스케일러블 비디오 엔코더를 먼저 설명하고, 엔코더로부터 수신한 비트 스트림을 디코딩하는 디코더, 엔코더로부터 수신한 비디오 신호의 비트스트림을 가공하여 사용자의 디코더로 제공하는 본 발명에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 장치 순으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔코더의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔코더(100)는 조각화부(101)와, 모션 추정부(102)와, 시간적 변환부(103)와, 공간적 변환부(104)와, 임베디드 양자화부(105)와, 비트스트림 결합부(105)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 조각화부(101)는 입력 비디오를 엔코딩의 기본 단위인 GOP(group of pictures)로 나눈다.
모션 추정부(102)는 각각의 GOP에 존재하는 프레임들에 관한 모션 추정을 수행하여 모션 벡터(motion vector)를 추정한다. 상기 모션 추정 방법으로, 계층적 가변 사이즈 블록 매칭법(Hierarchical Variable Size Block Matching; HVSBM)에 의한 계층적인 방법을 사용할 수 있다.
시간적 변환부(103)는 모션 추정부(102)에 의하여 구해진 모션 벡터를 이용해 시간축 방향으로 프레임들을 저주파와 고주파 프레임으로 분해함으로써 시간적 중복성을 감소시킨다.
예를 들어, 프레임의 평균을 저주파 성분으로 하고 두 프레임의 차이의 반을 고주파 성분으로 할 수 있다. 프레임들을 분해할 때는 GOP 별로 분해한다.
모션 벡터를 이용하지 않고 단순히 프레임 간의 같은 위치에 존재하는 픽셀들을 비교함으로써 고주파 성분의 프레임과 저주파 성분의 프레임으로 분해할 수 있으나, 이는 모션 벡터를 이용하는 경우에 비하여 상기 시간적 중복성을 감소시키는 데 있어 덜 효율적이다.
즉, 제1 프레임과 제2 프레임을 비교할 때 제1 프레임의 일정 영역이 제2 프레임에서 이동한 경우에 이동의 정도는 모션 벡터로 대표될 수 있고, 양자를 비교할 때 제1 프레임의 일정 영역과 제2 프레임의 동일 위치가 모션 벡터에 해당하는 크기만큼 이동한 영역을 비교하여 즉, 시간적 이동 부분만큼을 보상한 후에 제1 및 제2 프레임을 저주파와 고주파 프레임으로 분해한다.
시간적 필터링 방법으로는, 예컨대 MCTF(Motion Compensated Temporal Filtering), UMCTF 등을 사용할 수 있다.
공간적 변환부(104)는 공간적 변환을 이용하여 시간적 필터링된 프레임들의 공간적 중복을 제거하는데, 본 실시예에서는 공간적 변환 방법으로 웨이브렛 변환(wavelet transform)을 사용한다. 현재 알려진 웨이블렛 변환은 하나의 프레임을 분해하여 저주파수 서브밴드(sub-band)와 고주파수 서브밴드로 구분하고, 각각에 대한 웨이블릿 계수(wavelet coefficient)를 구한다.
즉, 하나의 프레임을 4등분하고, 전체 이미지와 거의 유사한 1/4 면적을 갖는 축소된 이미지(L 이미지)를 상기 프레임의 한쪽 사분면에 대체하고 나머지 3개의 사분면에는 L 이미지를 통해 전체 이미지를 복원할 수 있도록 하는 정보(H 이미지)로 대체한다. 마찬가지 방식으로 L 프레임은 또 1/4 면적을 갖는 LL 이미지와 L 이미지를 복원하기 위한 정보들로 대체될 수 있다.
이러한 웨이브렛 방식을 사용하는 이미지 압축법은 JPEG2000이라는 압축방식에 적용되고 있다. 웨이브렛 변환은 프레임들의 공간적 중복을 제거할 수 있으며, DCT 변환과는 달리 원래의 이미지 정보가 변환된 이미지에 축소된 형태로 저정되어 있으므로 축소된 이미지를 이용하여 공간적 스케일러빌리티를 갖는 비디오 코딩을 가능하게 한다.
그러나 웨이브렛 변환방식은 예시적인 것으로서 공간적 스케일러빌리티를 달성하지 않아도 되는 경우라면 기존에 MPEG-2와 같은 동비디오 압축방식에 널리 사용되는 DCT 방법을 사용할 수도 있다.
임베디드 양자화부(105)는 공간적 변환부(104)를 통해 얻어지는 웨이블릿 계수를 각각의 웨이블릿 블록별로 임베디드 양자화한다. 이와 같이, 웨이블릿 블록별로 웨이블릿 계수를 임베디드 양자화하는 방법으로는 EZW(Embedded Zerotrees Wavelet Algorithm), SPIHT(Set Partitioning in Hierarchical Trees), EZBC(Embedded ZeroBlock Coding) 등을 사용할 수 있다.
이 방법들은 본 발명에서 이용한 웨이블릿 도메인에서의 픽셀간 공간적 관계를 잘 활용할 수 있어서, 본 발명에서의 임베디드 양자화 과정에 사용하기에 적합하다.
상기 픽셀간 공간적 관계는 트리(tree) 형태로 나타나는데, 트리의 루트(root)가 0인 경우 그 자식(children)도 0의 값을 가질 확률이 높다는 것을 이용함으로써 효과적으로 부호화를 수행할 수 있다. 이러한 알고리즘들은 내부적으로 L밴드의 픽셀 1개에 대해 서로 관련된 픽셀들을 스캔하면서 처리를 수행하게 된다.
마지막으로, 엔트로피 엔코더(106)는 임베디드 양자화부(105)에 의하여 양자화된 웨이블릿 계수 및 모션 추정부(102)에서 생성된 모션 벡터 정보 및 헤더 정보를 전송 또는 저장에 적합하도록 압축된 비트스트림으로 변환한다. 이러한 엔트로피 엔코딩 방법으로는 예측 코딩(predictive coding) 방법, 가변 길이 코딩(variable-length coding) 방법(Huffman 코딩이 대표적임), 산술 코딩(arithmetic coding) 방법 등을 이용할 수 있다.
본 발명은 이와 같은 동비디오(비디오) 뿐만이 아니라, 정지 비디오(이미지)에 대해서도 적용될 수 있다. 입력 이미지는 공간적 변환부(104), 임베디드 양자화부(105), 및 엔트로피 엔코딩부(106)에서 동비디오의 경우와 마찬가지의 과정을 거쳐서 비트 스트림으로 생성될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디코더의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
디코더(300)는 엔트로피 디코딩부(301)와, 역 임베디드 양자화부(302)와, 역 공간적 변환부(303)와, 역 시간적 변환부(304)를 포함하여 구성될 수 있다.
디코더(300)에서의 동작은 대체적으로 엔코더(100)에서의 동작의 역순으로 수행된다. 다만, 모션 벡터를 구하는 모션 추정 과정은 엔코더(100)의 모션 추정부(102)에서만 이루어지고 디코더(300)에서는 상기 모션 벡터를 전달받아 이를 이용하면 되므로, 모션 추정 과정의 역순에 해당하는 과정은 존재하지 않는다.
엔코더(100)에서 살펴본 바와 마찬가지로, 본 발명은 이와 같은 비디오 뿐만이 아니라, 이미지에 대해서도 적용될 수 있다. 엔코더(100)로부터 수신되는 비트 스트림은 엔트로피 디코딩(301), 역 임베디드 양자화부(302), 역 공간적 변환부(303), 및 역 시간적 변환부(304)에서 비디오의 경우와 마찬가지의 과정을 거쳐서 출력 이미지로 생성될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 장치(200)를 보여주는 도면으로서 스케일러블 비트스트림 소스(210), 사용자 프로파일부(220), 사용자 인증부(230), 사용자 신호 입력부(240), 제어부(250)로 구성된다.
상기 스케일러블 비트스트림 소스(210)는 스케일러블 비디오 엔코더(100)로부터 시간적, 공간적, SNR 스케일러빌리티 갖도록 코딩된 스케일러블 비트스트림을 전송받는다. 이러한 비트스트림은 하나의 원 동영상을 최고의 품질로 압축한 것으로서 다양한 품질을 갖는 신호로의 변화가 가능하다.
또한 상기 스케일러블 비트스트림 소스(210)의 스케일러블 비트스트림은 외부 비디오 컨텐츠 공급자가 스케일러블 비디오 엔코더(100)에서 코딩하여 전송한 것일 수도 있다.
상기 사용자 프로파일부(220)는 사용자 프로파일 정보를 포함하는데, 상기 정보에는 예시적으로 사용자의 비디오 컨텐츠 이용 내역과 비용 지불 내역에 대한 정보 등이 기록될 수 있다.
사용자 인증부(230)는 비디오 컨텐츠를 제공받는 사용자가 서비스를 이용할 수 있는 권한이 있는지 판단하는데, 상기 판단에는 비트스트림의 품질에 따른 비용의 지불 여부가 전제 조건이 되도록 구현될 수 있다.
상기 사용자 신호 입력부(240)는 사용자가 제공받고자 하는 비디오 컨텐츠의 품질에 대한 신호를 수신한다. 사용자가 단순히 컨텐츠를 미리보기를 원하는 경우에는 낮은 품질의 신호를 전송하게 되며, 실제로 해당 컨텐츠를 구입하는 경우에는 높은 품질의 신호를 전송하게 된다. 이때, 상기 품질은 스케일러블 비트스트림의 플레임 레이트, 해상도 및 화질에 대한 정보에 의해 결정된다.
상기 제어부(250)는 상기 사용자 인증부(230)부의 정보에 따라 사용자 인증여부를 판단하는 한편, 상기 사용자 프로파일부(220)와 상기 사용자 신호 입력부(240)에 기록된 정보를 토대로 제공될 비디오 컨텐츠의 비트스트림 품질을 결정한다.
상기 프리디코더(260)는 상기 제어부(250)의 제어에 의해 필요한 플레임 레이트, 해상도 및 화질에 대한 정보를 포함하는 스케일러블 비트스트림을 추출하여 가공한 뒤 사용자에게 전송한다.
상기 스케일러블 비디오 스트림 송신 장치의 구체적인 동작 방법에 대해서 이하 설명한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법을 보여주는 도면이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법은 사용자로부터 요청받은 비디오 컨텐츠를 담고있는 스케일러블 비트스트림의 품질을 결정하는 단계(S1)와 상기 결정된 품질에 따라 상기 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송하는 단계(S2)를 포함한다.
상기 비트스트림의 품질을 결정하는 단계(S1)는 사용자 인증을 하는 단계(S10)와 사용자의 요청을 판단하는 단계(S12)와 상기 사용자의 요청사항과 사용자프로파일 정보를 검토하는 단계(S14)와 전송할 비트스트림의 품질을 결정하는 단계(S16)를 포함된다.
상기 사용자 인증을 하는 단계(S10)는 사용자 인증부(230)에 포함된 사용자 인증 정보로부터 사용자가 비디오 컨텐츠를 제공받을 수 있는 권한이 있는지를 확인하게 된다.
이를 위해 아이디나 패스워드를 지정해주고, 비디오를 제공받을 때마다 상기 정보를 요구하도록 구현할 수 있다. 또한 사용자 인증이 유료인 경우 비용을 선지불한 사용자에게만 아이디나 패스워드를 지정해주는 방식과 먼저 아이디나 패스워드를 지정해주고 이후 사용자가 제공되는 메뉴에서 비디오 컨텐츠를 선택한 뒤에 해당 컨텐츠의 비용을 지불하는 방식으로 구현될 수 있다. 이때, 상기 비용 지급 여부에 관한 내용은 사용자 프로파일부(220)에 기록된다.
상기 사용자의 요청을 판단하는 단계(S12)는 사용자 신호 입력부(240)에 수신된 사용자 요청을 분석하는데, 상기 사용자 요청에는 제공받고자 하는 비디오 비디오 컨텐츠의 품질, 즉 해상도, 화질, 플레임레이트에 대한 요구사항을 포함한다.
여기서 프레임 레이트는 사용자가 받은 비디오 스트림을 재생할 때 재생속도를 결정하고, 해상도는 화면의 선명도를 결정하며, 화질은 색조, 밝기등 화상의 질을 결정하는 성분들이다.
일례로, 제공되는 영화 메뉴에서 관람할 영화를 선택하기 위해 미리 요청하는 영화예고편은 영화선택에 필요한 정보만 제공하면 되므로 낮은 해상도와 화질을 가져도 충분하므로 사용자는 전송될 비트스트림의 용량을 줄이기 위해 낮은 해상도와 화질을 갖는 비디오 컨텐츠를 요청할 것이고, 또한 관람할 영화를 빠르게 검색하기 위해서 빠른 재생에 필요한 프레임레이트를 갖는 비디오 컨텐츠를 요청할 것이다. 이때 사용자가 요청한 해상도, 화질, 프레임레이트에 대한 정보는 사용자 신호 입력부에 제공되어 스케일러빌리티를 갖는 비트스트림 가공에 이용된다.
한편, 사용자의 요청 사항은 상기의 실시예에서와 같이 하나의 품질에 대한 정보일 수도 있고 복수개의 비디오 컨텐츠의 품질에 대한 정보일 수도 있다. 다만, 사용자가 복수개의 품질을 갖는 비디오 컨텐츠를 요청하는 경우 좋은 품질의 비디오 컨텐츠는 용량이 크므로 네트워크 및 사용자 환경이 일정수준 이상에 도달했을 때 전송을 시작하는 방식으로 구현하는 것이 바람직하다.
상기 사용자의 요청사항과 사용자 프로파일 정보를 검토하는 단계(S14)는 사용자 요청사항과 사용자 프로파일 정보를 토대로 이루어지며, 상기 분석 내용은 제어부(250)의 비디오 컨텐츠의 품질 결정에 이용된다.
일 예로, 유료 영화 컨텐츠를 자주 사용하는 사용자의 사용자 프로파일 정보에는 사용자가 영화 컨텐츠를 이용한 내역과 비용 지불 내역에 대한 내용이 기록된다. 또한, 상기 기록을 토대로 사용자에게 사용자에게 제공되는 보상내역을 기록한 가중치 정보에 대한 기록도 사용자 프로파일 정보에 기록될 수 있다.
상기 가중치 정보에는 예를 들어 비디오 컨텐츠를 유료로 10회 제공 받은 경우 화질 한단계를 향상시켜 준다거나, 사용자가 지불한 비용의 10퍼센트를 적립해주는 등의 보상내역이 기록되도록 구현할 수 있다.
상기 스케일러블 비트스트림의 품질을 결정하는 단계(S16)는 제어부(250)에서 이루어지며, 전술한 사용자 신호 입력부(240)의 사용자 요청신호와 사용자 프로파일부(220)의 사용자 프로파일 정보를 통해 제공할 비트스트림의 품질을 결정하게 된다.
즉, 사용자가 임의의 컨텐츠에 대한 미리보기 요청을 하는 경우 해당 컨텐츠를 낮은 품질의 신호로 전송하여 주고, 사용자가 상기 컨텐츠의 높은 품질의 신호를 요구하는 경우에는 사용자 프로파일부로부터 정보를 검색하여 적당한 경우에만 높은 품질의 신호를 전송하여 주게 되는 것이다. 이러한 품질의 결정은 프리디코더를 통해 전송될 비트스트림을 조절하게 된다.
상기 스케일러블 비디오 비트 스트림을 가공하여 전송하는 단계(S2)는 결정된 품질에 따라 스케일러블 비트 스트림을 가공하는 단계(S20)와 추출된 비트 스트림을 사용자에게 전송하는 단계(S24)로 구성된다.
상기 결정된 품질에 따라 스케일러블 비트 스트림을 가공하는 단계(S20)는 프리디코더(260)에서 이루어지며 제어부(250)에서 결정한 스케일러블 비트스트림의 품질에 따라 필요없는 비트스트림의 일부를 제거하는 방식으로 진행된다. 상기 스케일러블 비트스트림은 스케일러빌러티(Scalability)를 가지는 비디오 신호를 말하며, 스케일러블 비디오 엔코더(100)를 통해 코딩되어 입력된 신호이다. 스케일러블 비디오 엔코더(100)에 의한 비디오 컨텐츠 코딩작업은 비디오를 제공하는 비디오 컨텐츠 공급자가 수행할 수도 있고 외부의 비디오 공급자에 의해 수행될 수도 있다. 후자의 경우 비디오 컨텐츠의 코딩작업과 비트스트림 가공작업은 분리된 장치에서 수행된다.
이하 스케일러블 비트 스트림을 가공하는 방법을 설명한다.
상기 비트스트림의 품질, 즉 프레임레이트, 해상도와 화질을 결정하기 위해 필요한 스케일러블 비트스트림의 가공은 스케일러블 비디오 엔코더(100)에서 시간적, 공간적, SNR(Signal to Noise Ratio) 스케일러빌리티를 갖도록 코딩된 비트스트림의 일정부분의 추출 또는 제거를 통해 수행되므로 도1에서 전술한 스케일러블 비디오 엔코더의 코딩과정과 연계하여 설명한다.
우선 MCTF 방식으로 시간적 스케일러빌리티 갖도록 코딩된 비트스트림을 가공하여 프레임레이트를 조절하는 과정을 설명한다.
이를 위해 MCTF 방식의 스케일러블 비디오 코딩 및 디코딩과정을 미리 살펴보겠다.
우선, MCTF 방식의 스케일러블 비디오 코딩 및 디코딩과정은 도 5에서 도시한 바와 같이, 코딩 과정은 먼저 낮은 시간적 레벨에 있는 프레임 쌍들을 시간적으로 필터링하여 높은 시간적 레벨의 L 프레임들과 H 프레임들로 전환시키고, 전환된 L 프레임 쌍들을 다시 시간적으로 필터링하여 더 높은 시간적 레벨의 프레임들로 전환시킨다. 인코더는 가장 높은 시간적 레벨의 L 프레임 하나와 H 프레임들을 웨이브렛 변환시켜 비트스트림을 생성한다. 이 때, L 프레임은 저주파 혹은 평균 프레임을 의미하고, H 프레임은 고주파 혹은 차이 프레임을 의미한다.
도시된 바와같이, 정리하면 코딩하는 시간적 레벨 순서는 낮은 레벨의 프레임들부터 높은 레벨의 프레임들을 연산한다. 디코더는 웨이브렛 역변환을 거친 후에 얻어진 진한색의 프레임들을 높은 레벨부터 낮은 레벨의 순으로 연산하여 복원시킨다.
상기 시간적 레벨 3의 L 프레임과 H 프레임을 이용하여 시간적 레벨 2의 L프레임 2개를 복원하고, 시간적 레벨의 L 프레임 2개와 H 프레임 2개를 이용하여 시간적 레벨 1의 L 프레임 4개를 복원한다. 최종적으로 시간적 레벨 1의 L 프레임 4개와 H 프레임 4개를 이용하여 프레임 8개를 복원한다.
상기 설명한 MCTF 방식으로 코딩된 스케일러블 비디오 스트림을 가공하여 프레임 레이트를 조절하는 방법을 이하 설명한다.
예를들어 사용자가 미리보기를 선택하는 경우, 해당 컨텐츠를 낮은 품질의 신호로 전송하기 위해 시간적 스케일러빌러티(temporal scalability)를 조절하는 경우에는 한 GOP내의 프레임 중에서 일부분만을 잘라내어 전송하게 된다. 예를들어 한 GOP내의 8장의 프레임 중에서 2장에 대한 비트스트림만을 보내게 되면, 낮은 프레임 레이트로 디코딩되므로 낮은 화질의 비디오가 재생되게 될 것이다.
다만, 상기 실시예에서 시간적 스케일러빌리티를 갖는 MCTF 비디오 코딩 방식을 통해 구현되는 것으로 설명하고 있으나, 이 또한 예시적인 것에 불과하며, MCTF 및 UMCTF뿐만 아니라 시간적 스케일러빌리티를 지원하는 비디오 코딩 방식에 따른 스케일러블 비디오 스트림을 사용자에 의해 요구되는 재생 속도에 따라 시간적 레벨을 조절하여 일부분만을 디코딩하도록 하여 재생 속도를 변화시키는 모듈로의 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점은 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다.
시간적 스케일러빌리티를 최대한 유지하면서 지연시간을 제어할 수 있도록 하기 위하여 한정된 시간적 레벨 순서로 시간적 변환을 하는 계승적 시간적 근사 및 참조(Successive Temporal Approcimation and Referencing, STAR)에 의한 방법도 상기 실시예의 시간적 스케일러빌리티를 갖는 비트스트림의 코딩 방식으로 사용될 수 있다.
다음으로 웨이블릿 변환에 의해 공간적 스케일러빌리티 갖도록 코딩된 비트스트림을 가공하여 해상도를 조절하는 방식을 설명한다.
이를위해 도 6에서 도시한 공간적 변환부(104)에서 웨이블릿 변환에 의하여 입력 이미지 또는 프레임을 서브밴드로 분해하는 과정을 우선 설명한다.
도6에서 도시한 바와 같이, 입력 이미지 또는 프레임을 2단계로 웨이블릿 변환하는 경우, 여기에는 LH(1)으로 표시된 세개의 고주파수 서브밴드, 즉 우측상단, 좌,우측 하단에 위치하는 서브밴드가 있고, 좌측 상단에 LL(1)으로 표시된 저주파수 서브밴드가 있다. 또한 상기 LL(1) 서브밴드의 경우 또 한번의 웨이블릿 변환에 의해 LH(2)로 표시된 고주파수 서브밴드 3개와 LH(2)로 표시된 1개의 저주파수 서브밴드로 나뉜다.
전술한 웨이블릿 변환 방식으로 코딩된 비트스트림을 가공하여 해상도를 조절하는 방법은 필요한 서브밴드외의 정보를 비트스트림에서 삭제하는 방식으로 구현할 수 있다.
예를들어, 사용자가 미리보기 기능 등을 선택하여 비디오 공급자가 제공하는 화면 해상도의 4분의 1에 해당하는 해상도를 갖는 비디오 스트림을 제공하고자 하는 경우 프리디코더(250)는 제어부(240)의 제어에 따라 상기 LL(1)의 서브밴드외의 정보를 비트스트림에서 삭제하여 사용자에게 전송하면 된다. 또한 사용자가 PIP(Picture In Picture)기능을 이용하기 위해 16분의 1의 해상도를 갖는 비디오 스트림을 요구하는 경우 LL(2)의 서브밴드외의 정보를 비트스트림에서 삭제하여 사용자에게 전송하면 된다.
마지막으로 SNR(Signal to Noise Ratio) 스케일러빌리티(scalability)를 갖도록 코딩된 비트스트림에서 화질을 조절하기 위해서 스케일러블 비트스트림을 가공하는 방법을 설명한다.
SNR 스케일러빌리티는 소정의 문턱값(threshold)을 정해놓고 상기 문턱값보다 큰 값을 갖는 픽셀들만 엔코딩을 하고, 모든 픽셀에 대한 처리가 끝나면 문턱값을 낮추고 다시 반복하는 과정을 통하여 엠베디드 양자화를 수행하는 방식이다. 따라서, 문턱값을 통해 일정 수준의 화질을 결정할 수 있다.
따라서, 사용자가 SNR 스케일러빌리티를 갖도록 코딩된 비트스트림에서 일정 화질의 비트스트림을 가공하기 위해서는 일정한 문턱값을 넘는 픽셀 정보를 포함한 비트스트림을 추출하면 된다.
예를들어, 사용자가 영화의 예고편을 감상하기 위해 저화질의 비디오 컨텐츠를 요청하는 경우 비디오 스트림 공급자는 사용자가 요구하는 저화질의 비디오에서 필요한 문턱값을 설정하고, 설정된 문턱값 이상의 픽셀 정보를 포함한 불필요한 비트스트림을 제거하여 사용자에게 제공하게 되는 것이다. 즉, 사용자가 요청하는 저화질의 비디오를 위해서 문턱값 이하의 픽셀 정보만을 추출하여 이를 사용자에게 제공하면 되는 것이다.
도7은 본발명의 다른 실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림을 제공하는 방법을 보여주는 도면이다.
본발명의 다른 실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림을 제공하는 방법은 VOD(Video On Demand) 방식이 사용되고 있다. 즉, 사용자의 요청이 있기 전에 미리 저화질의 비디오 컨텐츠를 제공하고 사용자의 컨텐츠에 대한 비용 지불 등에 의해 고화질의 비디오 컨텐츠를 제공하는 방식 등으로 구현되는 방식이다.
도7에서 도시한 바와 같이, 우선, 사용자가 비디오 컨텐츠의 미리보기 화면을 제공(S100)받는다. 상기 미리보기는 사용자의 요청 또는 비디오 제공자의 추천등에 의해 제공될 수 있다.
다음으로, 사용자는 제공된 비디오 컨텐츠의 미리보기를 시청한 후 관련 컨텐츠의 구매여부를 결정(S102)하게 된다.
관련 컨텐츠는 비디오 제공자의 엔코더(100)에서 코딩된 전체 비트스트림을 포함한 컨텐츠이거나 미리보기에 비해 비디오의 품질이 향상된 비디오 컨텐츠이다.
또한 관련 컨텐츠는 구매 비용에 따라 다양한 품질을 가질 수 있도록 구현될 수도 있다.
만약 사용자가 구매 비용을 지불하고 관련 컨텐츠를 구매하면, 비디오 컨텐츠 제공자는 관련 비디오 컨텐츠를 제공(S104)한다. 상기의 과정을 거치면서 사용자가 선택한 비디오 컨텐츠의 내용이나 사용자가 지불한 구매비용등의 정보는 사용자 프로파일부(220)에 기록(S106)되며, 사용자 프로파일 정보는 비디오 컨텐츠 제공자가 비디오 컨텐츠 정보를 추천하는 자료로 사용되며, 사용자의 비디오 컨텐츠 이용할 때, 화질 향상이나 컨텐츠 구매 비용 등의 활인의 기회를 제공하는 자료로도 사용가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 본 발명의 스케일러블 비디오 스트림을 송신하는 방법 및 이를 이용한 장치에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
사용자의 다양한 요구와 컨텐츠 제공자의 사업 목적에 적합하게 컨텐츠를 제공할 수 있는 장점이 있다.
또한, 사용자의 요청에 따라 결정된 품질에 따라 컨텐츠를 가공하여 전송함으로써 전송속도를 향상시키고, 별도의 처리 없이 요청한 품질의 컨텐츠를 제공할 수 있는 장점도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔코더의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디코더의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 제공 장치의 구성요소를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 MCTF 방식의 스케일러블 비디오 코딩 및 디코딩과정에서 시간적 분해과정을 개략적으로 보여 주는 도면이다.
도 6는 본 발명의 일실시예에 따른 웨이블릿 변환에 의하여 공간적 변환부에서 입력 이미지 또는 프레임을 서브밴드로 분해하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 7은 본발명의 다른 실시예에 따른 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>
100: 스케일러블 비디오 엔코더 210: 스케일러블 비트스트림 소스
220: 사용자 프로파일부 230: 사용자 인증부
240: 사용자 신호 입력부 250: 제어부
260: 프리 디코더 300: 스케일러블 비디오 디코더

Claims (9)

  1. 사용자로부터 요청받은 비디오 컨텐츠를 담고있는 스케일러블 비트스트림의 품질을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 품질에 따라 상기 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송하는 단계를 포함하는 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 비트스트림의 품질은 해상도, 화질 또는 프레임레이트에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 비트스트림의 품질을 결정하는 단계는,
    사용자를 인증하는 단계;
    선택된 비디오 컨텐츠에 대한 사용자의 요청사항을 판단하는 단계; 및
    상기 사용자의 요청사항과 사용자 프로파일 정보를 토대로 전송할 비트스트림의 품질을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 송신 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 사용자 요청사항은 상기 비디오 컨텐츠의 미리보기이거나 구매인 것을 특징으로 하는 스케이러블 비디오 스트림 송신 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    사용자 프로파일 정보는 사용자의 금액 지급 여부에 관한 정보인 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송신 방법.
  6. 사용자로부터 요청받은 비디오 컨텐츠를 담고있는 스케일러블 비트스트림 소스;
    사용자의 요청과 사용자 프로파일부의 정보로부터 상기 비트스트림의 품질을 결정하는 제어부; 및
    상기 결정된 품질에 따라 상기 스케일러블 비트스트림을 가공하여 전송하는 프리디코더를 포함하는 스케일러블 비디오 스트림 송신 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 비트스트림의 품질은 해상도, 화질 또는 프레임 레이트에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 스트림 송신 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제어부는,
    사용자를 인증하기 위한 사용자 인증부;
    사용자의 상기 비디오 컨텐츠에 대한 요구사항을 입력받는 사용자 신호 입력부; 및
    사용자의 정보를 가지고 있는 사용자 프로파일부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송신장치.
  9. 제 6항에 있어서,
    사용자 프로파일부는 사용자의 금액 지불 여부에 관한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 스트림 송신장치.
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