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KR100397133B1 - 영상 데이터 압축 전송 시스템 및 그 방법 - Google Patents

영상 데이터 압축 전송 시스템 및 그 방법 Download PDF

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KR100397133B1
KR100397133B1 KR10-2000-0052714A KR20000052714A KR100397133B1 KR 100397133 B1 KR100397133 B1 KR 100397133B1 KR 20000052714 A KR20000052714 A KR 20000052714A KR 100397133 B1 KR100397133 B1 KR 100397133B1
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이호철
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(주)크립토텔레콤
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Abstract

본 발명은 복수의 클라이언트들이 가변적인 전송 속도를 갖는 통신 네트워크를 통하여 접속한 경우, 네트워크 자체 또는 각 클라이언트들 자신의 처리 속도 때문에 발생 가능한 전송 지연 시간 문제를 효율적으로 해결하기 위한 것으로, 하나의 I 프레임을 포함하는 동일 그룹의 영상 프레임 내에서 예측 프레임인 P 프레임을 항상 I 프레임을 기준으로 압축하는 압축 방법과, 각 클라이언트의 처리 속도에 맞게 즉, 클라이언트들의 영상 프레임 전송 요구 시간에 맞추어 영상을 전송하는 영상 데이터 압축 전송 시스템 및 그 방법인 것이다.

Description

영상 데이터 압축 전송 시스템 및 그 방법{Method and System for compressing/transmiting of a picture data}
본 발명은 영상 데이터 전송 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 효율적인 압축 방법으로 영상 데이터를 압축하여 전송 속도가 가변적이거나 상이한 네트워크로 접속한 복수의 클라이언트에게 전송하기 위한 네트워크를 통한 영상 데이터 전송 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 동영상 부호화 장치에 의한 압축 부호화 방식은 ITU-T, H.261, H.263 영상 전화 표준이나, ISO/IEC MPEG(Moving Picture Experts Group)과 같은 TV급 혹은 HDTV급 동영상 압축 부호화 표준에서 공히 사용되고 있는 방식이다.
이와 같은 압축 방식 중 MPEG-1(즉, ISO/IEC 11171-2)과, MPEG-2(즉, ISO/IEC 13818-2)방식은 상기 TV나 HDTV에 적용되는 대표적인 방식이다.
MPEG 방식에서는 기존의 H.261 등과 같은 영상 전화 표준과 마찬가지로 이전에 부호화된 영상으로부터 움직임을 추정하여 그 차이를 이산 여현 변환 방식(Discrete Cosine Transform:DCT)을 이용하여 부호화함으로써, 영상을 압축하는 인터프레임(Interframe) 압축 방법과 이전 영상과는 관계없이 현재 영상 그 자체를 이산 여현 변환 방식 등을 이용하여 압축 부호화하는 인트라(Intra) 프레임 압축 방법을 주요한 압축 방법으로 하고 있다.
이와 같은 MPEG 영상 부호화기는 움직임 보상 과정과 직교 변화 과정, 양자화 과정, 엔트로피 부호화 과정을 수행하여 영상을 부호화하게 된다.
움직임 보상 과정은 화면 내에서 사물이 움직인 경우 이동 전과 이동 후의 위치에 예측 오류가 발생하게 되는데, 이 물체의 이동을 검출하여 즉, 움직임 벡터를 검출하여 이 움직임 벡터에 의해서 앞 화면 대상물의 위치를 수정하고 이것을 사용해서 프레임간 예측을 행하는 과정이다.
그리고, 직교 변화 과정은, 움직임 보상 처리된 영상을 입력받아 처리하게 되는데, 입력 영상을 8*8 화소의 블록으로 분할하여 각 화소 블록마다 이산 코사인 변환을 실행한다. 이 이산 코사인 변환 과정을 통해 화상을 낮은 주파수 성분으로부터 높은 주파수 성분까지 분해시키게 되며, 분해된 고주파 성분은 버리고 저주파 성분만을 취하여 정보 손실 없이 정보 압축을 가능하게 한다.
그리고, 양자화 과정은 직교 변환 과정이 수행된 블록의 각 계수를 양자화 계수로 나누어 나머지를 반올림하여 취하는 과정이다. 이때, 양자화 스텝이 충분히 작으면, 재생 영상은 거의 원 영상과 같은 정도로 복원된다. 이 양자화 과정을 통해 더욱 정보 압축을 효율적으로 할 수 있게 된다.
한편, 엔트로피 과정은 양자화가 수행된 DCT 계수에 대해 발생 확률이 높은 값에 길이가 짧은 부호를 할당하고, 발생 확률이 낮은 값에 길이가 긴 부호를 할당하여 전송 정보를 줄이는 과정이다.
이와 같은 기능을 수행하는 일반적인 MPEG 영상 부호화기에 대하여 간단하게 살펴보도록 하자.
도 1은 일반적인 MPEG 영상 부호화기의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같은, MPEG 영상 부호화기의 움직임 추정 및 보상부(1)는 입력 영상과 이전 영상을 이용하여 움직임 추정 및 보상을 수행한다. 여기서, 움직임 추정 및 보상부(1)는 제1, 2 프레임 메모리(2, 3), 프레임 및 필드 움직임 보상부(4, 5) 및 프레임 및 필드 움직임 추정부(6, 7)를 각각 포함한다.
움직임 추정 및 보상부(1)의 제1, 2 프레임 메모리(2, 3)는 이전 영상을 각각 저장하고, 프레임 움직임 추정부(6)는 제1 프레임 메모리(2)에 저장된 이전 영상과 현재 입력되는 입력 영상을 비교하여 프레임간 움직임을 추정한다.
필드 움직임 추정부(7)는 제2 프레임 메모리(3)에 저장된 이전 영상과 현재 입력되는 영상을 비교하여 필드간 움직임을 추정하는 것이다.
그리고, 프레임 움직임 보상부(4)는 프레임 움직임 추정부(6)에서 추정된 움직임 벡터로 제1 프레임 메모리(2)에 저장된 이전 영상의 움직임을 보상하고, 필드 움직임 보상부(5)는 필드 움직임 추정부(7)에서 추정된 움직임 벡터로 제2 프레임 메모리(3)에 저장된 이전 영상의 움직임을 보상한다.
스위치(8)는 프레임 움직임 보상부(4)와 필드 움직임 보상부(5)에서 각각 출력되는 움직임 보상 예측 신호 중 오차가 적은 신호를 선택하여 감산기(10)로 출력하는 것이다.
감산기(10)는 프레임 움직임 보상부(4)와 필드 움직임 보상부(5)에서 각각출력된 신호 중 스위치(8)의 스위칭에 의해 선택된 움직임 보상 예측 신호와 현재 입력되는 입력 영상과의 차이 값을 출력하는 것이다.
DCT부(11)는 감산기(10)에서 출력되는 신호를 DCT 변환시켜 양자화부(12)로 출력하고, 양자화부(12)는 DCT 부(11)에서 출력되는 신호를 양자화시킨다.
역 양자화부(14)는 양자화부(12)에서 출력되는 오차 신호를 역 양자화시키고, 역 DCT부(15)는 역 양자화된 신호를 역 DCT시킨다.
그리고, 가산기(16)는 역 DCT부(15)의 출력 신호와 움직임 보상 예측된 신호즉, 스위치(8)에서 스위칭되어 출력되는 움직임 보상 예측 신호를 가산하여 제1, 2 프레임 메모리(2, 3)에 각각 저장한다.
가변장 부호화기(17)는 양자화부(12)에서 양자화된 신호를 가변장 부호화시켜 비트열로 출력한다. 비트율 제어부(13)는 가변장 부호화부(17)에서 출력되는 비트열의 길이에 따라 양자화부(12)의 동작을 제어하는 것이다.
일반적으로 MPEG에서는 부호화 효율을 극대화하기 위해 각 프레임을 I-픽쳐(Intra Picture), P-픽쳐(Predictive-Picture), B-픽쳐(Bidirectionally Predivtive-Picture)의 3가지의 방법으로 부호화시킨다.
I-픽쳐는 임의의 접근을 가능하게 하기 위하여 현재 화면 내의 정보만을 이용하여 부호화된 영상이다.
P-픽쳐는 이전에 이미 부호화된 I-픽쳐 또는 P-픽쳐를 이용하여 움직임 보상을 하고, 이에 의한 예측 오차를 부호화시킨 영상이다.
그리고, B-픽쳐는 시간적으로 이전과 이후에 위치하는 이미 부호화된 I-픽쳐또는 P-픽쳐를 이용하여 움직임 보상을 하고, 그 예측 오차를 부호화시킨 영상이다. 따라서, P-픽쳐에서는 순방향의 예측만 허용되고, B-픽쳐에서는 이전 영상으로부터 순방향 예측, 이후 영상으로부터의 역방향 예측 그리고 이들의 평균에 의한 양방향 예측이 허용된다. 이렇게 MPEG 영상 부호화기에서 움직임 보상 동작은 각 영상의 종류에 따라 다르게 동작된다.
또한, 영상 부호화 방법에는 2가지가 있는데, 한가지는 2필드로 구성되는 프레임 단위로 부호화하는 프레임 화면 부호화 방법과, 각 필드를 별개의 화면으로 부호화하는 필드 화면 부호화 방법이 있다.
이와 같은 부호화 방법 즉, 영상 압축 방법은 네트워크를 이용한 영상 데이터 전송 시스템에도 적용되는데, 이러한 네트워크를 이용한 영상 데이터 전송 시스템에 적용되는 종래 기술에 따른 영상 압축 방법을 살펴보자. 이때, 감시 카메라와 같은 영상 입력부로부터 입력되는 영상을 압축하는 경우 대부분은 I 픽쳐 및 이전 픽쳐에 대해 움직임이 예측된 P 픽쳐만을 압축하는 경우가 대부분이다.
서버에 연결된 복수의 클라이언트의 네트워크 속도가 각각 다를 경우, 서버에서는 각 클라이언트 마다 독립적인 압축기를 사용해야 하기 때문에 서버는 압축기를 복수개 구비해야 하는 문제점이 있을 수가 있다. 즉, 고속 네트워크 망에 연결된 클라이언트에는 I, P(1), P(2), ......., P(n-1), P(n)을 모두 제공하고, 중속 네트워크 망에 연결된 클라이언트에는 I, P(2), P(4), .....,P(n)만을 전송하며, 저속 네트워크 망에 연결된 클라이언트에는 I 프레임만을 전송하는 각 클라이언트마다 독립된 압축기를 사용해야 하는 것이다. 그러나 이때, 프레임 데이터의압축을 이전 프레임 데이터를 기준으로 움직임 예측을 통해 수행하기 때문에 바로 이전 프레임 데이터가 수신되지 않을 경우에는 현재 수신된 해당 프레임을 복호화할 수 없어 정확한 화면의 재생이 불가능한 문제점이 있다. 즉, 서로 독립된 압축기를 사용하지 않을 경우에는 네트워크의 지연 속도 발생에 따라 클라이언트 측에서 복원되어 디스플레이되는 화면의 끊어짐이 발생되게 되는 문제점이 있다.
즉, 종래의 네트워크를 이용한 영상 데이터 전송 시스템에서의 영상 압축 방법으로는, 각 프레임 내부에서 압축을 나타내는 I 프레임 압축 방법과 프레임과 프레임간 영상의 연관성을 이용하여 압축하는 P 프레임 간의 압축 방법으로 크게 나뉘어 질 수 있다.
일반적인 화상 회의, 원격 영상 처리 시스템에서는 I프레임을 포함한 동일 그룹의 영상 프레임들은 순서대로 즉, I, P(1), P(2),.....,P(n)순으로 압축하여 전송한다. 이때, P프레임은 항상 동일 그룹 내의 I프레임이나 바로 이전 P프레임을 기준으로 하여 움직임을 예측하여 압축하기 때문에 역과정으로 압축 과정을 복원할 때에는 I프레임 또는 P프레임이 모두 전송되어야만 현재의 P(i)프레임으로부터 원래 영상의 복원이 가능하게 되는 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 영상 프레임 압축을 위한 부호화 방법을 보여주는 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 동영상 압축 방법은, I ⇒ P(1) ⇒ P(2)⇒.........⇒P(n) 순으로 영상 프레임을 압축하며, P(i) 프레임은 I 프레임이나 이전의 P(i-1) 프레임을 기준으로 움직임 예측을 통해 압축을 하기 때문에데이터 복원 과정에서는 동일 그룹내의 I프레임 또는 이전의 P(i-1) 프레임이 존재해야만 프레임 P(i)에 해당하는 원래의 영상의 복원이 가능한 것이다. 즉, P(1) 프레임은 부호화된 I프레임에 대하여 움직임 예측을 수행하여 압축을 수행하고, P(2) 프레임은 부호화된 P(1) 프레임에 대하여 움직임 예측을 통해 압축을 수행하며, P(n) 프레임은 이미 부호화된 P(n-1) 프레임에 대하여 움직임 예측을 통해 압축을 수행하게 되는 것이다.
이와 같이 영상 프레임간의 의존적인 방법으로 압축하는 데에 주로 사용되는 H.261, MPEG1, MPEG2 등의 표준 동영상 압축 방법은 각 프레임들이 독립적인 방법으로 복원될 수 없는 문제점이 발생하게 되는 것이다.
또한, 각 프레임들이 독립적인 JPEG과 같은 정지 영상 압축 방법으로 동영상을 압축하고 전송하는 것은 가능하지만 이 방법은 감시 카메라와 같은 움직임이 적은 시스템의 압축 방법으로는 낮은 압축률 때문에 비효율적인 것이다.
즉, 종래의 압축 방법들 중에서 M-JPEG 압축 방법은 프레임들간의 독립성은 뛰어나지만 압축률 면에서는 떨어지고, H.261에서의 영상 압축 방법은 압축률 면에서는 비교적 우수하지만 프레임간의 독립성 면에서는 문제가 발생한다. 따라서, 화질이 저하되지 않는 수준에서도 영상 압축률 향상이 가능하지만 네트워크 망의 지연 시간이 상이하고, 네트워크 망에 접속된 다수의 컴퓨터들의 각기 다른 처리 속도를 고려할 경우에는 각 클라이언트의 상황에 맞게 영상 데이터를 송,수신 가능한 방법이 요구된다. 즉, 영상 프레임을 가능한 한 독립적으로 압축하면서도 압축률을 최대한 높여 처리할 수 있는 영상 압축 방법이 요구되는 것이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, 영상 프레임들을 각각 독립적으로 압축하면서도 압축률을 최대한 높여 처리할 수 있는 영상 압축 방법을 제공함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 영상 압축 방법을 이용하여 압축된 영상 데이터를 가변적인 전송속도를 갖는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 효율적으로 전송하기 위한 네트워크를 통한 영상 데이터 전송 시스템 및 그 방법을 제공함에 있다.
도 1은 일반적인 MPEG 영상 부호화기의 블록 구성을 나타낸 도면.
도 2는 종래 기술에 따른 영상 프레임 압축을 위한 부호화 방법을 보여주는 예시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 데이터 압축 전송 시스템에 대한 블록 구성을 나타낸 도면.
도 4는 도 3에 도시된 압축부에 대한 상세 블록 구성을 나타낸 도면.
도 5는 도 3에 도시된 압축부에서 수행되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 프레임 압축 부호화 방법을 보여주는 예시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
131 : 감산부 132 : DCT부
132-1 : 역 DCT부 133 : 양자화부
133-1 : 역 양자화부 134 : 가변장 부호화부
135 : 비트율 제어부 136 : 스위칭부
137 : 프레임 메모리 138 : 움직임 추정부
139 : 제어부
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 네트워크를 통한 영상 데이터 전송 시스템 및 그 방법의 특징은, 복수의 클라이언트가 시간에 따라 고속, 중속, 저속 등의 가변적인 전송 속도를 갖는 네트워크 망을 통하여 서버에 접속한 경우 네트워크 자체의 상이한 속도 또는 각 클라이언트들의 데이터 처리 속도 차이 때문에 발생하는 데이터 처리 시간 문제를 효율적으로 처리하는데 그 특징이 있다.
또한, 본 발명은, 하나의 I 프레임을 포함하는 동일 그룹의 영상 프레임 내에서 움직임 벡터를 포함하는 모든 예측 프레임 즉, P(n) 프레임은 항상 I 프레임을 기준으로 움직임 예측을 하여 압축을 수행하는데 다른 특징이 있다.
또한, 영상 서비스 서버에서 각 클라이언트들의 처리 속도에 맞게 즉, 클라이언트들의 영상 전송 요구 시간에 맞추어 영상을 출력함에 그 특징이 있다.
상기한 특징이 부가된 본 발명의 제1 측면에 따르면, 복수의 클라이언트에게 네트워크를 통해 영상 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서, 외부로부터 입력되는 디지털 원 영상 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터를 기준으로 동일 그룹 내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 단계; 및 상기 클라이언트로부터 영상 전송 신호의 요구가 있는 경우, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터 및 가장 최근에 부호화된 예측 프레임 데이터를 해당 클라이언트에게 네트워크를 통해 전송하는 단계를 포함한 것이다.
또한, 본 발명은 복수의 클라이언트에게 네트워크를 통해 영상 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서, 외부로부터 입력되는 디지털 원 영상 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터를 기준으로 동일 그룹 내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 단계; 상기 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터가 부호화되는 순서대로 교번으로 선택 출력하여 복수의 프레임 메모리에 저장하는 단계; 상기 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터를 리드하여 각 클라이언트에 상응하는 각각의 클라이언트 프레임 메모리에 저장하는 단계와; 상기 클라이언트로부터 네트워크를 통해 영상 데이터 전송 요구가 있는 경우, 영상 프레임 데이터 전송 기능을 수행하는 테스크를 발생하는 단계; a)상기 발생된 테스크를 이용하여 데이터 전송을 요구한 해당 클라이언트 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 전송하고, b) 상기 복수의 프레임 메모리 중 가장 최근에 부호화되어 저장된 예측 프레임 데이터를 해당 클라이언트 프레임 메모리에 저장한 후, 상기 발생된 테스크를 이용하여 상기 해당 클라이언트 프레임 메모리에 저장된 예측 프레임 데이터를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 순차적으로 전송하는 단계를 포함한 것이다.
그리고, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 서로 다른 전송 속도를 가지는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 영상 데이터를 전송하는 시스템의 영상 데이터 압축 방법에 있어서, 입력되는 디지털 영상 신호의 원 영상 데이터를 부호화하여 원 영상 프레임 데이터를 생성한 후, 프레임 메모리에 저장하는 단계; 상기 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터의 움직임을 예측하여 움직임 벡터값을 산출하는 단계; 및 상기 산출된 움직임 벡터값에 따라 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터의 움직임을 보상하여 동일 그룹내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 단계를 포함하는 영상 데이터 압축 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 복수의 클라이언트에게 네트워크를 통해 영상 데이터를 전송하는 시스템에 있어서, 외부로부터 입력되는 디지털 원 영상 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터를 기준으로 동일 그룹 내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 압축 수단; 및 상기 클라이언트로부터 영상 전송 신호의 요구가 있는 경우, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터 및 가장 최근에 부호화된 예측 프레임 데이터를 해당 클라이언트에게 네트워크를 통해 전송하는 영상 데이터 전송 수단을 포함한 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 압축 수단은, 외부로부터 입력되는 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 디코딩하는 디코딩 부를 포함하고, 상기 압축 수단에서상기 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터가 부호화되는 순서대로 교번으로 선택 출력하는 선택 출력 수단; 및 상기 선택 출력 수단으로부터 선택적으로 출력되는 부호화된 프레임 데이터를 저장하는 복수의 프레임 데이터 저장 수단을 더 포함한 것이다.
또한, 본 발명에서 상기 영상 데이터 전송 수단은, 제공되는 제어 신호에 따라 상기 압축 수단의 저장 수단에 저장된 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터를 리드하는 프레임 데이터 리드부; 상기 클라이언트 수와 상응하게 구성되어 상기 프레임 데이터 리드부로부터 리드된 원 영상 데이터 및 예측 프레임 데이터를 각각 저장하는 복수의 프레임 메모리; 상기 클라이언트로부터 네트워크를 통해 영상 데이터 전송 요구가 있는 경우, 영상 프레임 데이터 전송 기능을 수행하는 테스크를 발생하는 테스크 발생부; 및 상기 발생된 테스크를 이용하여 데이터 전송을 요구한 해당 클라이언트에 상응 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터를 네트워크를 통해 전송한 후, 가장 최근에 부호화되어 해당 프레임 메모리에 저장된 예측 프레임 데이터를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 전송하는 전송부를 포함한 것이다.
또한, 본 발명에서 네트워크는, 서로 다른 전송 속도를 가지는 유,무선 네트워크로서, PSTN, ISDN, 유,무선 인터넷 중 적어도 하나를 포함하는 것이다.
본 발명의 제4 측면에 따르면, 서로 다른 전송 속도를 가지는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 영상 데이터를 전송하는 시스템에 있어서, 부호화된 프레임 데이터를 저장하는 복수의 프레임 저장부와; 입력되는 디지털 영상 신호의원 영상 데이터를 부호화하여 원 영상 프레임 데이터를 생성한 후, 상기 프레임 메모리에 저장하는 원 영상 프레임 데이터 생성부; 상기 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터의 움직임을 예측하여 움직임 벡터값을 산출하는 움직임 벡터 산출부; 및 상기 산출된 움직임 벡터값에 따라 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터의 움직임을 보상하여 동일 그룹내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 예측 프레임 압축 처리부를 포함하는 영상 데이터 압축 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 제5 측면에 따르면, 서로 다른 전송 속도를 가지는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 영상 데이터를 전송하는 시스템의 영상 데이터 압축 장치에 있어서, 입력되는 디지털 영상 신호에 대한 영상 타입을 결정하는 타입 결정 수단; 상기 결정된 영상 신호의 타입이 원 영상 프레임 데이터인 경우, 입력되는 원 영상 데이터를 저장하는 저장 수단; 입력되는 영상 타입이 상기 저장된 원 영상 프레임 데이터와 동일 그룹내의 예측 프레임 데이터인 경우, 상기 저장된 원 영상 프레임 데이터와 비교하여 예측 영상 프레임 데이터에 대한 움직임 벡터값을 산출하는 산출 수단; 및 상기 산출된 움직임 벡터값에 따라 상기 저장된 원 영상 프레임 데이터와 동일 그룹내의 모든 예측 영상 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 부호화 수단을 포함한 것이다. 이때, 상기 영상 타입 결정 수단은, 상기 입력 영상 타입이 원 영상 프레임 테이터인 경우, 입력되는 원 영상 프레임 데이터를 상기 저장 수단으로 저장되도록 스위칭되는 스위칭 수단을 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 데이터 전송 시스템 및 그 방법에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 하자.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 데이터 전송 시스템에 대한 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 네트워크를 통한 영상 데이터 전송 시스템은, 영상 데이터 처리부(100), 영상 서비스부(200), 제어부(400) 및 클라이언트부(300)로 구성된다.
영상 데이터 처리부(100)는 입력되는 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 변환하고, 변환된 영상 신호를 순차적으로 압축 처리하여 영상 서비스부(200)의 요구에 따라 출력하게 된다. 여기서, 영상 데이터 처리부(100)는 영상 입력부(110), 디코딩부(120), 압축부(130), 선택 출력부(140) 및 제1,2 프레임 메모리(150, 160)로 구성된다.
영상 입력부(110)는 외부의 영상 신호를 촬영하여 디코딩부(120)로 입력하고, 디코딩부(120)는 영상 입력부(110)로부터 입력되는 외부 영상 신호를 순차적으로 디지털 영상 신호로 변환한 후, 변환된 디지털 영상 신호를 순차적으로 압축부(130)로 출력한다. 여기서, 영상 입력부(110)는 카메라가 될 수 있다.
압축부(130)는 디코딩부(120)로부터 최초 입력되는 원 영상을 부호화하여 I프레임 영상을 생성하고, 이후에 입력되는 디지털 영상 신호에 대하여는 상기 부호화된 원 영상 즉, I 프레임에 대하여 움직임 예측 및 보상하며, 움직임 예측 및 보상에 따른 움직임 벡터 값에 따라 부호화하여 복수의 P(n) 프레임을 생성하게 되는것이다. 즉, 압축부(130)에서의 압축 방법을 간단하게 살펴보면, 한 그룹(예를 들면, 30프레임)의 영상 내에서 I, P(1), P(2), P(3), ......, P(29) 순서대로 압축을 수행할 경우, 모든 P 프레임 즉, P(1) - P(29) 프레임은 항상 부호화된 I 프레임을 기준으로 움직임 벡터를 계산하여 압축을 수행하게 되는 것이다. 이와 같은 동작을 수행하는 압축부(130)에 대한 상세 구성을 첨부한 도 4를 참조하여 살펴보자.
도 4에 도시된 바와 같은 압축부(130)는 감산기(131), DCT부(132), 양자화부(133), 가변장 부호화부(134), 비트율 제어부(135), 스위칭부(136), 역 양자화부(136), 역 DCT부(132-1), 프레임 메모리(137), 움직임 추정부(138) 및 제어부(139)로 구성된다. 이때, 도 1에 도시된 종래의 구성과 중복되는 동일한 구성 요소에 대한 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
제어부(139)는 입력되는 외부 입력 영상 신호에 대한 프레임 타입을 결정하고, 입력되는 입력 영상의 프레임 타입이 I 프레임일 경우 스위칭부(136)로 스위칭 제어 신호를 제공하는 것이다. 또한, 제어부(139)는 현재 입력되는 프레임 데이터가 I 프레임 타입의 데이터인 경우 프레임 메모리(137)에 저장되어 있는 이전의 I 프레임 데이터를 제거한 후, 새로이 입력되는 I 프레임 데이터가 스위칭부(136)를 통해 프레임 메모리(137)에 저장되도록 하는 것이다.
프레임 메모리(137)는 I 프레임 영상 데이터만을 저장하고, 움직임 추정부(138)는 프레임 메모리(137)에 저장된 I 프레임 데이터와 현재 입력되는 입력 영상을 비교하여 프레임간 움직임을 추정한 후, 움직임 벡터값을 가변장 부호화부(134)로 제공하는 것이다.
스위치(136)는 제어부(139)의 스위칭 제어 신호에 따라 양자화부(133)를 통해 양자화된 I 프레임 데이터만을 역 양자화부(133-1) 및 역 DCT부(132-1)를 통해 프레임 메모리(137)에 저장되도록 하는 것이다.
감산기(131)는 프레임 메모리(137)에 저장된 I 프레임 데이터와 현재 입력되는 입력 영상 즉, P 프레임 데이타와의 차이 값을 DCT부(132)로 출력하는 것이다.
한편, 영상 데이터 처리부(100)의 선택 출력부(140)는 제어부(400)에서 제공되는 제어 신호에 따라 압축부(130)에서 압축된 프레임 영상 데이타를 순차적으로 출력하여 제1,2 프레임 메모리(150, 160)에 교번으로 저장시킨다. 즉, 압축부(130)에서 최초로 부호화된 I 프레임 데이타는 제1 프레임 메모리(150)에 저장시키고, 이후 부호화된 P(1) 프레임 데이터는 제2 프레임 메모리(160)에 저장시키는 것이다. 이때, 부호화된 I 프레임 데이터는 제1 프레임 메모리(150)에 저장되었다가 영상 서비스부(200)의 요구에 따라 출력되게 된다. 따라서, 부호화된 P(2) 프레임 데이터는 제1 프레임 메모리에 저장되게 되고, 부호화된 P(3) 프레임 데이터는 제2 프레임 메모리(160)에 저장되게 되는 것이다. 여기서, P(3) 프레임 데이터가 저장되기 전에 이미 부호화되어 저장된 P(1)프레임 데이터는 영상 서비스부(200)의 요구에 따라 출력되거나 출력 요구가 없는 경우에는 상기 부호화된 P(3) 프레임 데이터의 저장에 따라 삭제되는 것이다. 즉, P(1) 프레임 데이터에 P(3) 프레임 데이터가 오버레이됨에 따라 P(1) 프레임 데이터는 삭제되는 되는 것이다.
한편, 도 3에 도시된 영상 서비스부(200)는 클라이언트부(300)에서 영상 전송 신호의 요구가 있는 경우 영상 전송 기능을 수행하는 테스크(Task)를 발생시킨 후에 영상 데이터 처리부(100)의 각 프레임 메모리(150,160)에 저장된 최근에 부호화된 영상 프레임 데이터를 리드하여 영상 전송을 요구한 해당 클라이언트에게 네트워크를 통해 전송하게 되는 것이다. 여기서, 네트워크는 유,무선 네트워크 예를 들면, ISDN, PSTN 등의 네트워크일 수 있다.
한편, 클라이언트부(300)는 클라이언트 사용자 측의 컴퓨터로써, 영상 서비스부(200)로부터 전송된 부호화된 영상 데이터를 복호화하여 디스플레이수단에 재생시킨다. 즉, 부호화된 영상 데이터를 복호화하여 사용자측 컴퓨터의 디스플레이화면(모니터)에 디스플레이하는 것이다.
그리고, 제어부(400)는 영상 데이터 처리부(100)와 영상 서비스부(200)내의 각 프레임 메모리의 선택 및 데이터 처리 시간 제어 등의 제어 신호를 종합적으로 발생한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 네트워크를 통한 영상 데이터 전송 장치의 동작에 대하여 설명해 보기로 하자.
먼저, 도 3에 도시된 바와 같이, 영상 데이터 처리부(100)내의 영상 입력부(110) 즉, 카메라로부터 입력되는 외부의 영상 신호는 디코딩부(120)로 출력된다.
디코딩부(120)는 영상 입력부(110)로부터 입력되는 외부 영상 신호를 순차적으로 디지털 영상 신호로 변환한 후, 변환된 디지털 영상 신호를 순차적으로 압축부(130)로 출력한다.
압축부(130)는 디코딩부(120)로부터 최초 입력되는 원 영상을 부호화하여 I프레임 영상을 생성하고, 이후에 입력되는 디지털 영상 신호에 대하여는 상기 부호화된 원 영상 즉, I 프레임에 대하여 움직임 예측 및 보상하며, 움직임 예측 및 보상에 따른 움직임 벡터 값에 따라 부호화하여 복수의 P(n) 프레임을 생성하게 되는 것이다. 여기서, 압축부(130)의 동작에 대하여 도 4를 참조하여 더욱 상세하게 설명해 보기로 하자.
먼저, 외부로부터 영상 신호가 입력되면, 제어부(139)는 입력되는 영상 신호에 대한 프레임 타입을 검출한다. 즉, 입력되는 영상 타입이 I프레임 데이터인지 아니면 P프레임 데이터인지를 판단하게 되는 것이다.
판단결과, 입력 영상이 I프레임 데이터인 경우, 제어부(139)는 스위칭부(136)에 스위칭 제어 신호를 제공하여 스위치를 온 시킨다.
한편, 입력되는 I 프레임 데이터(원 영상 데이터)는 DCT부(132)로 입력되어 DCT변환되고 DCT 변환된 I 프레임 데이터는 양자화부(133)를 통해 가변장 부호화부(134) 및 스위칭부(136)로 출력된다.
가변장 부호화부(134)는 양자화부(133)에서 양자화된 I 프레임 데이타를 가변장 부호화시켜 비트열로 출력하고, 비트율 제어부(135)는 가변장 부호화부(134)에서 출력되는 비트열의 길이에 따라 양자화부(133)의 동작을 제어하는 것이다.
한편, 스위칭부(136)로 입력된 I프레임 데이터는 역 양자화부(133-1) 및 역 DCT부(132-1)를 통해 프레임 메모리(137)에 저장되는 것이다.
이와 같이 I 프레임 데이터가 프레임 메모리(137)에 저장된 상태에서, 외부로부터 상기 프레임 메모리(137)에 저장된 I프레임 데이터의 동일 그룹내의 P프레임 데이터가 입력되는 경우, 제어부(139)는 스위칭부(136)로 스위칭 제어 신호를 제공하여 스위치를 오프시키게 된다.
그리고, 감산기(131)는 입력되는 P 프레임 데이터와 프레임 메모리(137)에 저장된 I프레임 데이터와의 차이 신호를 계산하여 DCT부(132), 양자화부(133) 및 가변장 부호화부(134)를 통해 압축되어 비??트율로 출력되는 것이다.
이때, 움직임 추정부(138)는 현재 입력되는 P 프레임 영상을 항상 동일 그룹내의 프레임 메모리(137)에 저장된 I프레임 영상데이터와 비교하여 움직임을 추정한 후, 움직임 벡터값을 가변장 부호화부(134)로 제공하게 된다. 따라서, 가변장 부호화부(134)는 움직임 추정부(138)에서 제공되는 움직임 벡터값에 따라 프레임 메모리(137)에 저장된 I프레임 영상과 동일 그룹내의 P 프레임 영상을 부호화하게 되는 것이다.
이와 같이 하나의 그룹에 대한 영상의 압축이 완료된 후, 새로운 영상 즉, 다른 그룹의 I 프레임 영상이 입력되는 경우, 제어부(139)는 프레임 메모리(137) 에 저장된 이전 그룹의 I프레임 영상을 제거한 후, 스위칭부(136)를 제어하여 새로운 그룹내의 I프레임 영상을 프레임 메모리(137)에 저장시키는 것이다.
즉, 압축부(130)에서의 압축 방법을 도 5를 참조하여 살펴보기로 하자.
도 5는 도 3 또는 도 4에 도시된 압축부(130)에서 수행되는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 영상 프레임 압축 부호화 방법을 보여주는 예시도이다.
디코딩부(120)로부터 변환되어 입력되는 최초의 디지털 영상 신호에 대한 공간적 리던던시를 제거한 압축된 영상 데이터 즉, I 프레임 데이터를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 I 프레임 데이터는 선택 출력부(140)를 통해 제1 프레임 메모리(150)에 저장된다.
그리고, 압축부(130)는 상기 이미 부호화된 I 프레임 데이터로부터 예측되는 미래의 예측 인코딩 영상 즉, P 프레임 데이터를 생성하여 선택 출력부(140)를 통해 제2 프레임 메모리(160)에 저장한다. 이때, 제1 프레임 메모리(150)에 저장된 I프레임 데이터는 프레임 데이터 전송 제어부(210)의 제어에 따라 영상 서비스부(200)내의 각 프레임 메모리(220-1, 220-1, 220-3, ....220-n)에 각각 저장된다.
이어, 압축부(130)는 이미 부호화된 I 프레임 데이터로부터 예측되는 또 다른 P 프레임 데이터를 생성하여 선택 출력부(140)를 통해 제1 및 제 2 프레임 메모리(150, 160)에 교번 저장된다. 즉, 압축부(140)에서는 최초에 I 프레임에 대하여 부호화한 후, 제1 프레임 메모리(150)에 저장되었다가 영상 서비스부(200)내의 복수의 프레임 메모리에 저장되게 되고, 이후의 모든 영상 신호(P프레임 데이타)에 대하여는 이미 부호화된 I 프레임 데이터를 기준으로 하여 움직임 예측 및 보상을 통한 움직임 벡터를 산출하여 한 그룹내의 모든 P 프레임 즉, P(1), P(2), P(3), .....P(29)(한 그룹이 30 프레임으로 구성되는 경우)를 순차적으로 부호화하여 선택출력부(140)을 통해 제1,2 프레임 메모리(150, 160)에 저장하게 되는 것이다. 이때, 제1,2 프레임 메모리(150, 160)에 이미 P 프레임 데이터가 부호화되어 저장되어 있는 상태에서, 또 다른 P 프레임이 부호화된 경우에는 이미 저장된 P 프레임데이터를 삭제한 후, 새로이 부호화된 P 프레임 데이터를 저장하는 것이다.
결국, 압축부(130)는 도 4에 도시된 바와 같이, 디코딩부(120)로부터 입력되는 한 그룹(예를 들면, 30프레임)의 영상 내에서 I, P(1), P(2), P(3), ......, P(29) 순서대로 압축을 수행할 경우, 모든 예측 프레임 즉, P(1) - P(29) 프레임은 항상 부호화된 I 프레임을 기준으로 움직임 벡터를 계산하여 부호화를 수행하게 되는 것이다. 다시 말해, 카메라로부터 촬영된 1/30초의 영상은 디코딩부(120)를 통해 디지털 영상 신호로 변환된 후, 압축부(130)내 프레임 메모리(137)에 저장한 후, 저장된 영상 데이터로부터 데이터 압축을 실행한다. 즉, I 프레임은 하나의 화면 전체를 압축하는 것이며, 따라서 영상내의 공간적 상관 관계를 이용한 DCT 변환을 적용한다.
하나의 화면에는 직류 성분을 포함한 낮은 주파수에서 교류 성분의 높은 주파수 성분을 갖는 화소 블록이 존재하는데, DCT 변환을 실행하게 되면 고주파 성분이 제거되고, 저주파 성분에 편중된다.
따라서, 이와 같은 DCT방식을 이용하여 공간 영역의 리던던시를 제거함으로써, 영상 압축을 수행하는 것이다. 상기 이미 압축되어 저장부에 저장된 I프레임 데이터를 리드하고, 리드된 I프레임 데이터로부터 예측을 수행하여 이후의 모든 P프레임 데이터를 생성하게 되는 것이다. 즉, 전화면 영상인 I프레임 데이터를 토대로 하여 움직임이 예측되는 부분의 이동량을 (X,Y)의 좌표로 표시하여 움직임 벡터를 생성하고, 움직임이 예측되는 부분의 영상만을 가져오는 움직임 보상 과정을 통해 P프레임 데이터를 생성하게 되는 것이다. 여기서, 상기 I 프레임 데이터가 공간적 리던던시를 제거함으로써 압축을 수행한 데이터라면, P프레임 데이터는 상기 I프레임 데이터에 대한 시간적 상관 관계에 따른 압축 즉, 시간적 리던던시를 제거한 데이터인 것이다. 그리고, 압축부(130)는 다음의 P 프레임 데이터에 대한 예측을 위하여 부호화된 I 프레임 데이터를 디코딩하고, 디코딩된 I 프레임 데이터를 압축부(130)내의 움직임 예측 처리부(미도시)로 제공하는 것이다.
선택 출력부(140)는 제어부(400)에서 제공되는 제어신호에 따라 압축부(130)에서 압축된 I 및 P 프레임 영상 데이타를 순차적으로 출력하여 제1,2 프레임 메모리(150, 160)에 교번으로 저장시킨다. 즉, 압축부(130)에서 최초로 부호화된 I 프레임 데이타는 제1 프레임 메모리(150)에 저장시키고, 이후 부호화된 P(1) 프레임 데이터는 제2 프레임 메모리(160)에 저장시키는 것이다. 이때, 부호화된 I 프레임 데이터는 제1 프레임 메모리(150)에 저장되었다가 영상 서비스부(200)의 요구에 따라 출력되게 된다. 따라서, 부호화된 P(2) 프레임 데이터는 제1 프레임 메모리에 저장되게 되고, 부호화된 P(3) 프레임 데이터는 제2 프레임 메모리(160)에 저장되게 되는 것이다. 여기서, P(3) 프레임 데이터가 저장되기 전에 이미 부호화되어 저장된 P(1)프레임 데이터는 영상 서비스부(200)의 요구에 따라 출력되거나 출력 요구가 없는 경우에는 상기 부호화된 P(3) 프레임 데이터의 저장에 따라 삭제되는 것이다. 즉, P(1) 프레임 데이터에 P(3) 프레임 데이터를 오버레이됨에 따라 P(1) 프레임 데이터는 삭제되는 되는 것이다.
상기와 같이 입력되는 영상에 대하여 압축 과정을 수행하는 도중에 클라이언트부(300)에서 영상 전송 신호의 요구가 있는 경우 영상 서비스부(200)는 영상 전송 기능을 수행하는 테스크(Task)를 발생시킨 후에 영상 데이터 처리부(100)의 각 프레임 메모리(150,160)에 저장된 최근에 부호화된 영상 프레임 데이터를 리드하여 영상 전송을 요구한 해당 클라이언트에게 네트워크를 통해 전송하게 되는 것이다. 여기서, 네트워크는 유,무선 네트워크 예를 들면, ISDN, PSTN 등의 네트워크일 수 있다.
클라이언트부(300)중 영상 데이터의 전송을 요구한 해당 클라이언트는 영상 서비스부(200)로부터 전송된 부호화된 영상 데이터를 복호화하여 디스플레이수단에 재생시킨다. 즉, 부호화된 영상 데이터를 복호화하여 사용자측 컴퓨터의 디스플레이화면(모니터)에 디스플레이하는 것이다.
이하, 영상 서비스부(2O0)의 동작에 대하여 좀 더 상세하게 살펴보도록 하자.
먼저, 복수의 클라이언트(310-1, 310-2, 310-3,....., 310-n)로 이루어진 클라이언트부(300)의 일 클라이언트가 네트워크에 접속하여 영상 데이터의 전송을 요구한 경우, 데이터 송수신부(230)는 해당 요구 신호를 수신하게 된다.
영상 데이터 전송 요구 신호를 수신한 경우, 데이터 송수신부(230)는 해당 클라이언트로 영상 전송 기능을 수행할 수 있는 테스크를 발생시키고, 발생된 테스크를 이용하여 해당 클라이언트에 상응하는 영상 서비스부(200 내 프레임 메모리에 저장된 I 프레임 영상 데이터를 네트워크를 통해 해당 클라이언트에 전송함과 동시에 프레임 데이터 전송 제어부(210)로 데이터 리드 제어 신호(Data Read Signal)를 제공하게 되는 것이다.
따라서, 프레임 데이터 전송 제어부(210)는 데이터 송,수신부(230)에서 제공되는 영상 프레임 데이터 요구 신호에 따라 제1, 2 프레임 메모리(150, 160)에 저장된 P 프레임 데이터를 리드하여 해당 클라이언트에 상응하는 영상 서비스부(200)내 프레임 메모리에 저장시킨다.
영상 서비스부(200)내 프레임 메모리에 저장된 해당 P 프레임 데이터는 데이터 송수신부(230)로 출력한다. 따라서, 데이터 송수신부(230)는 해당 프레임 메모리로부터 출력되는 P 프레임 데이터를 네트워크를 통해 해당 클라이언트에 전송하게 되는 것이다.
즉, 본 발명에 따른 영상 데이터 전송 시스템은, 예를 들어 고속 네트워크 망에 연결된 클라이언트로부터 영상 데이터 전송 요구를 받는 경우에는 부호화되는 순서대로 모든 프레임 데이터 즉, I, P(1), P(2), ......., P(n-1), P(n)를 모두 제공하고, 중속 네트워크 망에 연결된 클라이언트인 경우에는 I, P(2), P(4), .....,P(n)만을 전송하며, 저속 네트워크 망에 연결된 클라이언트에는 I 프레임 만을 전송하는 것이다. 이때, 이와 같이 네트워크 전송 속도에 따라 서로 다른 P 프레임 데이터를 전송하게 되며, I 프레임 데이터는 공통으로 전송하게 된다.
따라서, 해당 프레임 데이터를 수신한 클라이언트에서는 부호화된 I 프레임 데이터를 기준으로 모든 P 프레임 데이터를 복호화하기 때문에 끊어짐 없는 화면을 재생할 수 있는 것이다.
결국, 본 발명에 따른 네트워크를 통한 영상 데이터 전송 장치 및 그 방법은, 클라이언트로부터 데이타 전송 요구가 있는 경우, 바로 그 순간에 해당하는 영상 압축 프레임 데이터를 전송하더라도 항상 복원이 가능하게 된다. 즉, 클라이언트측에서의 영상 출력을 클라이언트 데이터 처리 속도에 맞추어 전송하기 때문에 실제 영상을 복원하여 디스플레이하는 경우에 네트워크의 지연속도 문제로 발생가능한 급작스러운 화면의 끊어짐 등이 없이 부드럽고 자연스러운 화면의 재생이 이루어지는 것이다.
이와 같은 효과를 가져오기 위한 본 발명에 따른 영상 데이터 압축 방법은, 한 그룹(예를 들면, 30 프레임)의 영상 내에서 I, P(1), P(2), P(3), ....., (Pi)(여기서, I는 1, 2, 3, 4, .....29) 순서대로 압축할 때, P(i) 프레임은 항상 I 프레임을 기준으로 움직임 벡터를 계산한다.
예를 들어, 기존의 H.261, MPEG 표준안의 압축과정에서는 P(i+1) 프레임은 바로 전의 P(i) 프레임을 기준으로 움직임 벡터를 계산하기 때문에 클라이언트 측에서의 복호화는 P(i+1)의 재생은 P(i) 프레임이 미리 전송되어야 가능하다는 것이다.
만약, P(i) 프레임이 네트워크 망의 전송 지연 시간에 의해 서버 측 즉, 도 3에 도시된 영상 서비스부(200)측에서 클라이언트부(300) 측으로 전송하지 못했다면, 클라이언트 측에서는 P(i+1) 프레임이 수신되더라도 재생을 할 수 없는 것이다.
그러나 본 발명에서의 압축 방법은 서버 측에서 P(i) 프레임은 P(i) 프레임이 속한 영상 그룹내의 I 프레임을 기준으로 움직임 벡터를 계산하여 부호화한 후, 클라이언트측으로 전송하기 때문에 각 클라이언트 측에서는 I 프레임에 대한 같은영상 그룹내의 어떠한 P 프레임의 영상도 재생이 가능한 것이다. 단, 한 그룹내의 I 프레임은 항상 전송되는 것을 가정하여야만 하는 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따른 네트워크를 통한 영상 데이터 전송 장치 및 그 방법에 있어서, I 프레임을 포함하는 동일 그룹의 영상 데이터를 압축하는 과정에서 P프레임은 이전의 P프레임에 의존하지 않고 항상 I 프레임을 기준으로 영상 데이터를 압축하기 때문에 고속, 중속, 저속의 다양한 속도 차이를 갖는 네트워크 망에 연결된 클라이언트들을 위한 영상 데이터 처리를 가능한 것이다.
따라서, 클라이언트 측에서는 화면 사이의 급격한 끊어짐 없이 보다 자연스러운 화질의 영상을 디스플레이할 수 있는 효과가 있는 것이다.
또한, 각 클라이언트들의 서로 다른 데이터 처리 속도 때문에 발생 가능한 즉, 서버가 n 개의 클라이언트에 대응하기 위해 n개의 압축기를 사용하는 문제점을 해결하기 위하여 서버 내에 공용으로 하나의 압축기를 사용함으로써, 회로의 크기 및 부품의 비용을 크게 절감할 수 있는 효과를 가지는 것이다.

Claims (24)

  1. 복수의 클라이언트에게 네트워크를 통해 영상 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서,
    외부로부터 입력되는 디지털 원 영상 데이터를 부호화하는 단계;
    항상 상기 디지털 원 영상 데이터가 부호화된 디지털 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 기준으로, 상기 부호화된 디지털 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)와 동일 그룹 내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 단계; 및
    상기 클라이언트로부터 영상 전송 신호의 요구가 있는 경우, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터) 및 가장 최근에 부호화된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 네트워크를 통해 해당 클라이언트에게 전송하는 단계
    를 포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 부호화하는 단계는,
    외부로부터 입력되는 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 디코딩하는 단계를 포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부호화하는 단계에서
    상기 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터가 부호화되는 순서대로 교번으로 선택 출력하여 복수의 프레임 메모리에 저장하는 단계를 더 포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전송하는 단계는,
    상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 각 클라이언트에 상응하는 각각의 클라이언트 프레임 메모리에 저장하는 단계;
    상기 클라이언트로부터 네트워크를 통해 영상 데이터 전송 요구가 있는 경우, 영상 프레임 데이터 전송 기능을 수행하는 테스크(Task)를 발생하는 단계; 및
    a) 상기 발생된 테스크(Task)를 이용하여 데이터 전송을 요구한 해당 클라이언트와 상응하는 프레임 메모리에 저장된 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 전송하고,
    b) 상기 복수의 프레임 메모리 중 가장 최근에 부호화되어 저장된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 해당 클라이언트 프레임 메모리에 저장한 후, 상기 발생된 테스크(Task)를 이용하여 상기 저장된 부호화된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 전송하는 단계
    를 포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크는,
    서로 다른 전송 속도를 가지는 유, 무선 네트워크인 영상 데이터 압축 전송 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유,무선 네트워크는 PSTN, ISDN, 유,무선 인터넷 , 이동 통신 망 중 적어도 하나를 포함하는 영상 데이터 압축 전송 방법.
  7. 서로 다른 전송 속도를 가지는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 영상 데이터를 전송하는 시스템의 영상 데이터 압축 방법에 있어서,
    입력되는 디지털 영상 신호의 원 영상 데이터를 부호화하여 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 생성하는 단계;
    상기 생성된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 프레임 메모리에 저장하는 단계;
    상기 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)의 움직임을 예측하여 움직임 벡터값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 움직임 벡터값에 따라 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)의 움직임을 보상하여 동일 그룹내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 단계를 포함하되,
    부호화된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)는 상기 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 토대로 하여 움직임이 예측되는 부분의 이동량을 (X,Y)의 좌표로 표시하여 움직임 벡터를 생성하고, 움직임이 예측되는 부분의 영상만을 가져오는 움직임 보상 과정을 통해 생성되는 것
    을 특징으로 하는 영상 데이터 압축 방법.
  8. 복수의 클라이언트에게 네트워크를 통해 영상 데이터를 전송하기 위한 방법에 있어서,
    외부로부터 입력되는 디지털 원 영상 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 기준으로 동일 그룹 내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 단계;
    상기 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터가 부호화되는 순서대로 교번으로 선택 출력하여 복수의 프레임 메모리에 저장하는 단계;
    상기 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 리드하여 각 클라이언트에 상응하는 각각의 프레임 메모리에 저장하는 단계와;
    상기 클라이언트로부터 네트워크를 통해 영상 데이터 전송 요구가 있는 경우, 영상 프레임 데이터 전송 기능을 수행하는 테스크(Task)를 발생하는 단계;
    a) 상기 발생된 테스크(Task)를 이용하여 데이터 전송을 요구한 해당 클라이언트와 상응하는 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 전송하고,
    b) 상기 복수의 프레임 메모리 중 가장 최근에 부호화되어 저장된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 해당 클라이언트와 상응하는 프레임 메모리에 저장한 후, 상기 발생된 테스크(Task)를 이용하여 상기 해당 클라이언트와 상응하는 프레임 메모리에 저장된 부호화된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 순차적으로 전송하는 단계를
    포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 네트워크는,
    서로 다른 전송 속도를 가지는 유,무선 네트워크인 영상 데이터 전송 압축 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유,무선 네트워크는 PSTN, ISDN, 우,무선 인터넷 중 적어도 하나를 포함하는 영상 데이터 압축 전송 방법.
  11. 서로 다른 전송 속도를 가지는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 영상 데이터를 전송하는 시스템의 영상 데이터 압축 방법에 있어서,
    입력되는 디지털 영상 신호에 대한 영상 타입을 결정하는 단계;
    상기 결정된 영상신호의 타입이 I프레임 데이터인 경우, 입력되는 I 프레임데이터를 저장하는 단계;
    입력되는 영상 타입이 상기 저장된 I 프레임 데이터와 동일 그룹내의 P 프레임 데이터인 경우, 상기 저장된 I 프레임 데이터와 비교하여 P 프레임 데이터에 대한 움직임 벡터값을 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 움직임 벡터값에 따라 상기 저장된 I 프레임 데이터와 동일 그룹내의 모든 P프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 단계를
    포함하는 영상 데이터 압축 방법.
  12. 복수의 프레임으로 구성된 원 영상 데이터 중에서 미리 정해진 규칙에 따라 원 영상 프레임을 결정하는 단계;
    상기 원 영상 프레임에 이어지는 적어도 하나의 프레임을 예측 프레임으로 하여 상기 예측 프레임과 상기 원 영상 프레임 간의 차 신호에 기초하여 상기 예측 프레임을 압축하는 단계; 및
    상기 원 영상 프레임과 상기 압축된 예측 프레임으로 구성되는 압축 영상을 저장하거나 전송하는 단계를
    포함하는 영상 데이터 압축 전송 방법.
  13. 복수의 클라이언트에게 네트워크를 통해 영상 데이터를 전송하는 시스템에 있어서,
    외부로부터 입력되는 디지털 원 영상 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 기준으로 동일 그룹 내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 압축 수단; 및
    상기 클라이언트로부터 영상 전송 신호의 요구가 있는 경우, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터) 및 가장 최근에 부호화된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 해당 클라이언트에게 네트워크를 통해 전송하는 영상 데이터 전송 수단을
    포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 압축 수단은,
    외부로부터 입력되는 아날로그 영상 신호를 디지털 영상 신호로 디코딩하는 디코딩부를 포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 압축 수단에서 상기 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터가 부호화되는 순서대로 교번으로 선택 출력하는 선택 출력 수단; 및
    상기 선택 출력 수단으로부터 선택적으로 출력되는 부호화된 프레임 데이터를 저장하는 복수의 프레임 데이터 저장 수단을 더 포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 영상 데이터 전송 수단은,
    제공되는 제어신호에 따라 상기 압축 수단의 저장 수단에 저장된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터) 및 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 리드하는 프레임 데이터 리드부;
    상기 클라이언트 수와 상응하게 구성되어 상기 프레임 데이터 리드부로부터 리드된 원 영상 데이터(I 프레임 데이터) 및 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 각각 저장하는 복수의 프레임 메모리;
    상기 클라이언트로부터 네트워크를 통해 영상 데이터 전송 요구가 있는 경우, 영상 프레임 데이터 전송 기능을 수행하는 테스크(Task)를 발생하는 테스크 발생부; 및
    상기 발생된 테스크(Task)를 이용하여 데이터 전송을 요구한 해당 클라이언트에 상응하는 프레임 메모리에 저장된 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 네트워크를 통해 전송한 후, 가장 최근에 부호화되어 해당 프레임 메모리에 저장된 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 전송하는 전송부
    를 포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  17. 제13항에 있어서,
    상기 네트워크는,
    서로 다른 전송 속도를 가지는 유,무선 네트워크인 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 유,무선 네트워크는 PSTN, ISDN, 유,무 인터넷 중 적어도 하나를 포함하는 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  19. 서로 다른 전송 속도를 가지는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 영상 데이터를 전송하는 시스템에 있어서,
    부호화된 프레임 데이터를 저장하는 복수의 프레임 저장부와;
    입력되는 디지털 영상 신호의 원 영상 데이터를 부호화하여 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 생성한 후, 상기 프레임 메모리에 저장하는 원 영상 프레임 데이터 생성부;
    상기 프레임 메모리에 저장된 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)의 움직임을 예측하여 움직임 벡터값을 산출하는 움직임 벡터 산출부; 및
    상기 산출된 움직임 벡터값에 따라 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)의 움직임을 보상하여 동일 그룹내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 예측 프레임 압축 처리부
    를 포함하되,
    상기 예측 프레임 압축 처리부에 의해 부호화되는 예측 프레임 데이터(P 프레임 데이터)는 상기 원 영상 프레임 데이터(I 프레임 데이터)를 토대로 하여 움직임이 예측되는 부분의 이동량을 (X,Y)의 좌표로 표시하여 움직임 벡터를 생성하고, 움직임이 예측되는 부분의 영상만을 가져오는 움직임 보상 과정을 통해 생성되는 것
    을 특징으로 하는 영상 데이터 압축 장치.
  20. 복수의 클라이언트에게 네트워크를 통해 영상 데이터를 전송하기 위한 시스템에 있어서,
    외부로부터 입력되는 디지털 원 영상 데이터를 부호화하고, 상기 부호화된 원 영상 프레임 데이터를 기준으로 동일 그룹 내의 모든 예측 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 영상 데이터 압축 처리부;
    상기 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터가 부호화되는 순서대로 교번으로 선택 출력하여 복수의 프레임 메모리에 저장하는 선택 출력부;
    제공되는 제어 신호에 따라 상기 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터 및 예측 프레임 데이터를 리드하는 프레임 데이터 리드부;
    상기 클라이언트 수와 상응하게 구성되어 상기 프레임 데이터 리드부로부터 리드된 원 영상 데이터 및 예측 프레임 데이터를 각각 저장하는 복수의 프레임 메모리;
    상기 클라이언트로부터 네트워크를 통해 영상 데이터 전송 요구가 있는 경우, 영상 프레임 데이터 전송 기능을 수행하는 테스크를 발생하는 테스크 발생부;및
    상기 발생된 테스크를 이용하여 데이터 전송을 요구한 해당 클라이언트에 상응 프레임 메모리에 저장된 원 영상 프레임 데이터를 네트워크를 통해 전송한 후, 가장 최근에 부호화되어 해당 프레임 메모리에 저장된 예측 프레임 데이터를 네트워크를 통해 해당 클라이언트로 전송하는 전송부를
    포함하는 네트워크를 통한 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 네트워크는,
    서로 다른 전송 속도를 가지는 유,무 네트워크인 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 유,무선 네트워크는 PSTN, ISDN, 유,무 인터넷 중 적어도 하나를 포함하는 영상 데이터 압축 전송 시스템.
  23. 서로 다른 전송 속도를 가지는 네트워크에 접속된 복수의 클라이언트에게 영상 데이터를 전송하는 시스템의 영상 데이터 압축 장치에 있어서,
    입력되는 디지털 영상 신호에 대한 영상 타입을 결정하는 타입 결정 수단;
    상기 결정된 영상 신호의 타입이 원 영상 프레임 데이터인 경우, 입력되는 원 영상 데이터를 저장하는 저장 수단;
    입력되는 영상 타입이 상기 저장된 원 영상 프레임 데이터와 동일 그룹내의 예측 프레임 데이터인 경우, 상기 저장된 원 영상 프레임 데이터와 비교하여 예측 영상 프레임 데이터에 대한 움직임 벡터값을 산출하는 산출 수단; 및
    상기 산출된 움직임 벡터값에 따라 상기 저장된 원 영상 프레임 데이터와 동일 그룹내의 모든 예측 영상 프레임 데이터를 순차적으로 부호화하는 부호화 수단을
    포함하는 영상 데이터 압축 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 영상 타입 결정 수단은,
    상기 입력 영상 타입이 원 영상 프레임 테이터인 경우, 입력되는 원 영상 프레임 데이터를 상기 저장 수단으로 저장되도록 스위칭되는 스위칭 수단을 포함하는 영상 데이터 압축 장치.
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