본 논문에서는 FLV를 적용한 차세대 인터넷 방송 솔루션 EZCAST를 설계 및 구현하였다. 현장에서 방송중인 HD급 영상을 실시간으로 압축하여, 인터넷 생방송은 물론 VOD 서비스가 가능한 시스템으로 온라인을 통해 인터넷 LIVE 방송 및 VOD 서비스 그리고 UCC 서비스를 손쉽게 운영할 수 있도록 지원하는 솔루션이다. 카메라 및 VOD 영상을 H264 코덱을 사용하여 실시간으로 압축하여 MPEC4, WMV등의 영상을 인터넷 및 스마트폰에 실시간 스트리밍으로 지원하는 시스템으로 VOD 저장, Web 및 스마트폰을 이용한 생방송 송출이 실시간으로 가능하다.
JPEG 2000표준을 이용하여 계산상 효율적이면서도 DSP에 적합한 영상 압축 알고리즘을 개발한다. 개발될 기법이 갖는 가장 큰 장점은 비교적 복잡한 연산량을 필요로 하여 실시간 동영상 부호화기에 사용되지 못하고 있는 JPEG 2000 알고리즘을 DSP에 맞게 구현함으로써 고화질의 동영상을 실시간으로 처리할 수 있게 한다. 또한 사용자의 요구 및 사양에 맞추어 보다 효과적으로 컨텐츠를 제공하기 위해, 시, 공간적 스케일러비티를 지원하는 코덱을 개발하여 사용자의 요구와 필요 서비스에 따라 적절한 품질의 비디오를 제공함으로써 더 많은 응용에 쉽게 적용시킬 수 있는 방법들을 제시한다.
본 논문에서는 H.263 비디오 코덱 구현을 위한 효율적인 하드웨어 구조를 제안하고, 이에 기반한 VLSI 구현을 기술한다. 제안 구조는 부호화 및 복호화에 사용되는 내부 하드웨어 블록들간의 연결 및 이 블록들과 내부 RISC 프로세서간의 연결에 단일화된 인터페이스 방법을 사용한다. 이러한 단일화된 인터페이스의 사용은 블록들의 모듈화된 설계를 가능하게 하며, 하드웨어/소프트웨어의 적절한 분할 및 효과적인 파이프라인 동작을 가능하게 한다. 개발된 VLSI는 H.263 버전 2의 프로파일 3 @ 레벨 10을 지원하고, 제어용 프로토콜인 H.245와 다중화 프로토콜인 H.223을 지원한다. 따라서 외부에 오디오 코덱 칩을 추가함으로써 완전한 ITU-T H.324 또는 3GPP 3G-324M 멀티미디어 터미널 기능 구현에 사용될 수 있으며, 하드웨어 블록들을 최대한 활용하면서 소프트웨어적으로 H.263++와 MPEG4 코덱을 구현 할 수 있는 구조이다. 구현된 H.263 코덱은 40MHz의 동작 주파수에서 초당 15 프레임 이상의 성능으로 QCIF 크기의 영상의 부호화 및 복호화를 동시에 수행할 수 있다.
360 VR 영상은 등장방형 또는 정육면체, 정십이면체 등의 입체 도형의 전개도 형태의 포맷을 가진다. 이러한 포맷들은 각각 다른 특성을 가지고 있지만, 공통적으로 해상도가 일반 2D 영상에 비해 높다는 공통점을 가지고 있다. 따라서 부호화/복호화를 할 때 시간이 많이 걸리며, 병렬 처리가 필수적으로 요구된다. 최신 2D 비디오 코덱인 HEVC에는 병렬화 기술로 Wavefront Parallel Processing(WPP) 기술이 표준으로 적용되어 있는데, 이 기술은 2D 영상을 고려하여 만들어진 기술으로 3D 영상에서 사용했을 때 최적의 성능을 보이지 않는다. 따라서, WPP를 3D 영상에 적절한 방법이 필요하며 본 논문에서는 큐브맵 포맷에서 개선된 WPP 부호화/복호화 방법을 제안한다. 실험은 HEVC 참조 소프트웨어인 HM 12.0에 적용하였고, 실험 결과 기존 WPP와 비교하여 PSNR에는 큰 손실이 없으며 15%~20% 정도의 부호화 복잡도가 추가로 감소했다. 제안하는 방법은 향후 3D VR 영상을 위한 코덱에 필수적으로 포함될 것으로 기대된다.
본 논문에서는 3DTV를 위한 다시점 동영상 부호화 기법을 제안한다. 제안하는 기법에서는 다수의 카메라 입력에 대하여 기존의 MPEG 기반의 부호화 기법에서 사용된 시 공간적 중복성 제거 뿐 아니라 각 시점에 해당하는 영상간의 공간적 중복성을 제거하여 부호화 효율을 재선할 수 있다. 각 시점 영상간의 공간적 중복성을 효율적으로 제거하기 위하여 전역 시차 보상(global disparity compensation)된 집적영상(assembled image)을 사용하였다. 또한 기존의 디지털 TV 전송 표준인 MPEG-2를 기반으로 하였기 때문에 기존의 디지털 TV 표준을 크게 수정하지 않고 3DTV를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 각 시점간의 동기화 문제도 해결할 수 있다. 제안하는 기법은 MPEG-2 기법으로 각 시점에 해당하는 영상을 독립적으로 부호화(simulcast 기법)한 결과와 비교하여 객관적 화질 면에서 우수한 결과를 보였으며, 평행식 카메라 구조로 획득된 영상과 유사한 디지털 홀로그램 부호화에도 적용하여 우수한 성능을 얻을 수 있었다.
3G 통신 기술의 상용화로 모바일 단말기 상에서 영상통화 서비스가 활발히 제공되고 있다. 하지만, 단말기 상에서 비디오 시스템은 안정성과 성능 면에서 사용자들의 요구를 충족시키지 못하고 있으며, 이 때문에 영상통화 서비스에 대한 사용자들의 불만이 증가하는 것이 현 실정이다. 따라서 본 논문에서는 기존의 제한된 모바일 영상통화 환경에서 향상된 품질의 영상통화 서비스를 제공하기 위한 비디오 압축 방법을 제안한다. 제안한 방법에서는 매 프레임마다 중요 객체와 비중요 객체를 분리하며, 분리된 객체는 다른 비트율과 화질을 갖도록 각 객체에 적합한 변환 커널을 적용하여 부호화 절차를 달리한다. 중요 객체는 고화질을 가지도록 부호화하며, 비중요 객체에 대해서는 저화질을 가지도록 부호화함으로써 제한된 대역폭 내에서 중요 객체에 대한 화질을 보장하도록 한다. 실험 결과에서 동일 비트율에서 제안한 방법이 기존 방법보다 중요객체 영역에 대한 화질이 우수한 것을 확인할 수 있었다.
본 논문은 최근 수요와 관심이 급증하고 있는 초고선명 4K-UHD 영상의 방송TV 서비스 도입시에 영상의 시청환경 및 신호규격 선정의 가이드라인을 제공하는 것을 목표로 HEVC 코덱(HM5.0 참조 소프트웨어)으로 부/복호화 한 4K-UHD 영상에 대한 주관적 화질평가를 결과를 제시한다. ITU-R BT.500의 권고에 따라 DSIS 방법으로 실험 하였으며, 원본 영상 대비 목표 비트율(18, 23, 36 Mbps), 컬러 포맷(YUV444, YUV420), 시청거리(0.75H, 1.5H) 변화에 따른 주관적 화질 평기를 수행하였다. 실험결과 시청거리가 가깝고 비트율이 18Mbps로 낮게 책정한 조건에서도 평균 의사 점수(MOS)는 4.65로서 피 실험자들은 화질 차이를 거의 느끼지 못하는 것으로 나다났다. 또한 동일한 비트율 조건에서 컬러 포맷을 YUV444와 YUV420에 대한 비교 실험에서 각각 MOS 값은 4.71과 4.81로 측정 되었으며, 평가자들은 채도(Chrominance)의 해상도 보다 전체적인 PSNR이 높을수록 높은 MOS 값을 주었다. 이는 동일 비트율 대비 YUV444보다 YUV420의 컬러 포맷이 더 높은 주관적 화질을 가짐을 의미한다. 본 실험을 통해 HEVC 코덱을 사용하여 현재의 방송 대역폭 조건에 UHD 영상도 충분히 고품질로 전송 가능하며, 영상의 컬러 포맷은 YUV420가 YUV444 방식보다 동일 비트율 대비 더 높은 화질을 가질 것이라고 예상 할 수 있다.
본 논문에서는 FLV를 적용한 차세대 인터넷 방송 솔루션을 설계 및 구현하였다. 현재 현장에서 방송중인 HD급 영상을 실시간으로 압축하여 인터넷 생방송은 물론 VOD 서비스가 가능한 시스템으로 온라인을 통해 인터넷 LIVE 방송 및 VOD 서비스 그리고 UCC 서비스를 손쉽게 운영할 수 있도록 지원하는 솔루션이다. 카메라 및 VOD 영상을 H264코덱을 사용하여 실시간으로 압축하여 MPEC4, WMV 등의 영상을 인터넷 및 스마트폰에 실시간 스트리밍으로 지원하는 시스템으로 첫째, 카메라 영상의 실시간 녹화기능을 갖춘 국내 최초의 실시간 인코더 시스템(Real time encoder system)이며, Web 및 스마트폰 환경에 적합한 최신의 코덱 기술을 지원하며, 소프트웨어 제품이다. 둘째, 동영상을 MP4 플레이어로 재생이 가능하며, 사용자 채팅 및 커스터 마이징(customizing)이 가능한 양방향 인터넷 방송 시스템이다. 셋째, CMS(Contents Management System) 기능은 동영상 콘텐츠 및 강좌 관리 콘텐츠를 안드로이드 폰 및 아이폰을 통해 실시간으로 스트리밍 서비스가 가능하다.
영상전송에 있어서 주변 환경에 대한 영상인식은 대단히 중요하다. 최근 정보인프라의 대중화에 따라 모바일 환경에까지 유, 무선을 통한 대상의 상태를 영상으로 확인하려는 사용자 중심적 욕구가 증가하였다. 하지만 기존의 모바일용 솔루션은 저대역폭을 가지는 모바일 단말기 기반의 네트워크 특성상 소프트웨어 코덱만을 지원함으로써 소프트웨어적인 처리의 한계로 인한 고화질의 영상은 기대 할 수 없었다. 이러한 단점을 해결하기 위해서 본 논문에서는 모바일 환경에서 적용할 수 있는 고화질 지원과 실시간적 요소를 고려하여 높은 압축률을 가지는 국제비디오 압축 표준인 MPEG-4 기반 하드웨어 코덱 설계에 관하여 기술하였다. 이를 위한 시스템의 최적화된 설계를 위하여 임베디드용 전용 CPU를 채용하였으며 구현된 시스템은 모바일 환경에서도 고기능을 서비스하고 전송속도 및 해상도 등에 있어서 우수한 성능을 나타내었다.
본 논문에서는 입체 영상 재현을 위해 입력되는 한 쌍의 비디오 스트림을 MPEG-4 코덱을 기반으로, 효율적으로 인코딩 하는 방식을 제안하고, 이에 대한 인코더와 플레이어를 AVI 플랫폼을 기반으로 분석, 설계하였다. 최근 하이비전 보다 영상 정보의 현실감 부여와 정보 전달의 리얼리티에 관한 많은 정보를 요구하고 있다. 그러한 영상 시스템으로서 3차원 입체 영상에 대한 기대가 고조되고 있다. 기존 입체 영상 인코딩 방식은 각각의 입체 영상을 독립적으로 인코딩하기 때문에 상관 관계가(Correlation) 높은 입체 영상 이미지의 특징을 압축에 활용할 수 없다. 본 논문에서는 한 인코더에서 동시에 MPEG-4로 인코딩하고 인코딩 된 AVI 스트림을 재생해 주는 방식을 제안함으로써 기존의 문제점들을 극복했으며, 제안된 방식은 저장 공간과 이미지 스트림 전송에 효율적일 것이다. 본 논문에서 제안하는 방식은 MPEG-4를 이용한 입체 영상 관련 응용에 효율적으로 적용될 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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