기존의 MPEG-4 저작 도구들은 대부분 BUS 전문가용 시스템으로 저작 도구 사용에 앞서 MPEG-4 컨텐트 표현 구조인 BIFS에 대한 선지식을 요구하며, 저작자들은 이를 습득하기 위해 많은 시간과 노력을 소비해야 한다. 본 논문에서는 MPEG-4 컨텐트 개발에 소요되는 이러한 노력을 절감하기 위해 사용자에게는 기존 멀티미디어 저작도구의 편리한 저작 환경을 제공하고, 이를 저작 도구 내부에서 BIFS로 변환하는 방법을 제시한다. 저작 환경은 BIFS 생성을 위해 요구되는 최소한의 저작 정보를 생성시키고, BIFS 생성 모듈은 이를 미리 정의해둔 BIFS 구성 규칙을 이용하여 BIFS로 재구성한다. 생성된 BIFS는 장면 트리, 객체 기술자, 연결경로(Route)로 구성되며, 이들은 MPEG-4 파일 포맷에 따라 기본 스트림과 먹싱되어 MP4 파일로 만들어진다.
MPEG-4는 기존의 MPEG-1, MPEG-2와 달리 멀티미디어를 위한 객체 기반의 부호화에 관한 표준이다. MPEG-4의 장면은 여러 개의 객체로 이루어져 있기 때문에 각 객체들을 시간, 공간적으로 표현하기 위한 장면 기술의 방법으로 BIFS(Binary Format for Scene description)를 규정하고 있다. MPEG-4 단말기에서는 부호화된 BIFS 정보를 복호화하여 각 객체들을 화면에 구성하게 되며, 객체의 특성, 행동들을 정의하거나 변경할 수 있고 새로운 객체들을 포함하는 등의 사용자 상호 작용에 따른 기능을 수행하게 된다. 그러나, 사용자 상호 작용에 따른 장면 재구성은 초기 장면을 구성할 때 기술된 장면 정보를 벗어날 수 없는 제약을 받게 된다. 따라서 본 논문에서는 BIFS 수정 정보 발생기 (BIFS modifier)를 가진 시스템 구조를 제안한다. 제안된 시스템 구조에서 BIFS 수정 발생기는 사용자의 상호 작용이 발생한 노드를 전달 받아 이에 상응하는 BIFS 정보를 기존의 BIFS 정보에서 찾은 후 이를 수정하여 BIFS 변경(BIFS update) 명령을 만들어내고 이에 따라 장면을 재구성하여 동적인 장면 구성을 가능하게 한다. 또한, 제안된 시스템 구조를 주요 응용 분야인 peer-to-peer(P2P)를 가정한 네트웍 기반의 게임에 직접 적용하여 보았다.
모바일 환경은 데이터 콘텐츠 이용에 유리한 조건을 갖고 있음에도 불구하고, MPEG-4 BIFS 기반 환경에서는 진보된 데이터 콘텐츠 구현이 쉽지 않다. BIFS는 VRML을 모태로 하여 방송 콘텐츠와는 타켓 콘텐츠 및 콘텐츠 개발 어프로치가 다르며, 모바일 방송환경에서 이용하기에는 표준이 너무 복잡하여 구현이 쉽지 않기 때문이다. 따라서 본 논문에서는 시청자가 방송 콘텐츠와 상호작용할 수 대화형 3D 객체 및 GUI를 제공하는 진보된 모바일 TV 콘텐츠 모델을 제시하고자 하며, 이를 실제 DMB 환경에 적용함으로써 향후 모바일 방송 콘텐츠의 발전 방향을 제시하고자 한다. 모바일 방송 콘텐츠에서의 3D 객체 표현을 위해 MPEG-4 BIFS 3D 노드를 분석하여 VRML 프로파일의 서브셋을 구성하였으며, GUI 표현을 위한 노드틀을 새로 정의하여 콘벤츠 개발 단계에서 활용할 수 있도록 하였다. 이와 같은 연구를 통해 모바일 데이터 콘텐츠 구성 시 3D 그래픽스와 인터랙션 표현이 쉬워진다면, 콘텐츠 개발의 효율성을 증대되어 모바일 방송 환경에 적합한 다양한 콘텐츠 개발이 활성화 될 수 있을 것이라 기대된다.
본 논문은 PDA(Personal Digital Assistants)에서의 MPEG-4 BIFS(Binary Format (or Scenes) 파서를 구현한다. 일반 데스크탑 환경의 MPEG-4 재생기에서 장면 구성은 BIFS 파싱 결과로 생긴 장면 그래프의 각 객체정보를 모두 렌더링 한다 그러나, 이동 단말기인 PDA는 메모리 및 디스플레이 자인이 제한되어 있어 기존의 데스크탑 환경에서 구현된 모듈들을 그대로 적용하기가 어렵다. 따라서, 본 논문에서는 BIFS 파싱 결과로 나온 장면 그래프에서 생성된 드로어블 노드 리스트 중 제한된 자원의 PDA에서 디스플레이 가능한 노트들만을 추출하는 새로운 기술을 제안한다. 추출된 드로어블 노드 리스트는 MPEG-4 재생기의 렌더링 모듈에서 검색하여 장면구성 및 비디오/오디오 스트림이 재생된다. 이러할 과정을 내장형 리눅스가 탑재된 PDA에서 구현하고, 기타 이동장치에서도 이용 가능하다.
본 논문에서는 MPEG-4 컨텐츠 개발에 있어서 장면 그래프 표현에 소비되는 노력을 절감하기 위해 사용자에게는 기존 멀티미디어 저작도구의 직관적인 저작 환경을 제공하고, 내부적으로 MPEG-4 장면 그래프로 변환하는 방법을 제시한다. 직관적인 저작 환경은 현재 가장 널리 사용되는 매크로미디어의 디렉터와 플래쉬로부터 도입했으며, 저작 환경은 시청각 작업 공간, 시간 작업 공간, 애니메이션 작업 공간으로 구성된다. 작업 공간에 저작된 내용은 MPEG-4 장면 그래프 생성 계층과 장면 그래프 구성 규칙을 통해 BIFS 코드로 생성된다.
본 논문에서는 이동 멀티미디어 방송 환경에서 대화형 서비스를 제공하기 위한 이동 멀티미디어 방송 미디어 처리기를 제안한다. 제안한 미디어 처리기는 오디오/비디오 부호화기로 MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding) 및 MPEG-4 BSAC(Bit Sliced Arithmetic Coding) 부호화기를 사용하여, MPEG-4 IOD(Initial Object Descriptor)/OD(Object Descriptor)/BIFS(Binary Format for Scene) 데이터를 생성하는 기능, MPEG-4 AVC/BSAC 및 생성된 MPEG-4 OD/BIFS 데이터를 SL(Sync Layer) 패킷으로 캡슐화하는 기능, SL 패킷을 MPEG-2 TS(Transport Stream)로 패킷화하는 기능 및 다중화하는 기능을 지원할 수 있도록 설계하였다. 본 논문에서 제안한 이동 멀티미디어 방송 미디어 처리기는 사용자에게 MPEG-4 시스템 규격을 기반으로 대화형 서비스를 지원할 수 있다.
The Digital Multimedia Broadcasting(DMB) system is developed to offer high quality multimedia content to the mobile environment. The system adopts the MPEG-4 standard for the main video, audio and other media format. For providing interactive contents, it also adopts the MPEG-4 scene description that refers to the spatio-temporal specifications and behaviors of individual objects. With more interactive contents, the scene description also needs higher bitrate. However, the bandwidth for allocating meta data, such as scene description is restrictive in the mobile environment. On one hand, the DMB terminal renders each media stream according to the scene description. Thus the binary format for scene(BIFS) stream corresponding to the scene description should be decoded and parsed in advance when presenting media data. With this reasoning, the transmission delay of the BIFS stream would cause the delay in transmitting whole audio-visual scene presentations, although the audio or video streams are encoded in very low bitrate. This paper presents the effective optimization technique in adapting the BIFS stream into the expected bitrate without any waste in bandwidth and avoiding transmission delays inthe initial scene description for interactive DMB content.
DMB 데이터 표준화 위원회는 기존의 방송과 차별화 된 서비스를 제공하기 위하여 MPEG-4 BIFS Core 2D @ Level 1 을 지상파 DMB 데이터 표준으로 선택하였다. 그러나 MPEG-4 BIFS Core 2D @ Level 1 은 비디오 객체 위에 간단한 2D 도형을 오버레이하는 정도의 기능만을 제공하고 있어서, 아직은 DMB 데이터 표준에 3D 데이터 표현에 대한 내용을 포함하고 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 향후 DMB 용 데이터 콘텐츠에서 3D 그래픽스를 활용한 멀티미디어 콘텐츠 개발이 가능하도록 3D 그래픽스 표현을 위한 프로파일을 제시하고자 한다. 방송의 새로운 영역인 모바일 환경에서의 BIFS 활용을 위하여 본 연구에서는 MPEG-4 BIFS 의 3D 노드들을 기반으로 모바일 환경에 적합한 노드들을 추려서 프로파일을 구성하였다. 이를 위해 콘텐츠 제작 시 노드 사용 빈도 및 각 노드별 리소스 사용 정도를 조사하였고, 모바일에서 그래픽스 객체 표현을 위한 언어인 OpenGL|ES, JSR184, Mobile Direct3D 등의 표준과 BIFS 표준을 비교 분석하였다. 이러한 조사 내용을 바탕으로 BIFS 3D 노드들 중에서 DMB 용 3D 콘텐츠 구현에 적합한 노드들을 분석하였으며 프로파일 검증을 위한 테스트 콘텐츠를 작성하였다. 향후 멀티미디어 콘텐츠는 다양한 3D 그래픽스 기술의 활용이 예상되므로 이와 같은 연구를 통해 DMB 환경에서도 3D 그래픽스를 객체를 표현이 가능하게 된다면, 다양한 데이터 콘텐츠 개발을 위한 발판이 되어 향후 데이터 방송 활성화에 기여할 수 있을 것이라 기대된다.
본 논문에서는 지상파 DMB 대화형 서비스를 위한 BIFS 콘텐츠를 쉽고 편리하게 저작할 수 있도록 하는 BIFS 콘텐츠 저작 시스템에 대하여 소개한다. 지상파 DMB에서는 대화형 방송 서비스를 위하여 MPEG-4 BIFS 규격을 채택하고 있으며 이를 이용하여 다양한 형태의 대화형 멀티미디어 방송 서비스가 가능하다. 이러한 대화형 서비스 활성화되기 위해서는 다양한 형태의 대화형 콘텐츠의 원활한 공급이 선행되어야 한다. 지상파 DMB 대화형 방송 서비스를 위한 BIFS 콘텐츠는 많은 수의 노드(node), 라우트 (route) 및 기술자 (descriptor) 들의 조합으로 표현된다. 따라서, 지상파 DMB에서의 대화형 방송 서비스가 활성화되기 위해서는 MPEC-4 BIFS에 대한 기술적인 지식이 없는 경우에도 쉽고 편리하게 대화형 콘텐츠를 저작 할 수 있는 대화형 콘텐츠 저작 기술이 필수적이다. 본 논문에서 소개하는 지상파DMB 대화형 콘텐츠 저작 시스템은 지상파 DMB 규격 및 MPEG-4 BIFS 규격을 준수하도록 개발되었으며, 상기 규격에 대한 지식이 전혀 없는 일반 사용자들도 쉽고 편리하게 대화형 콘텐츠를 저작할 수 있도록 개발되었다. 따라서, 본 논문에서 소개하는 BIFS 콘텐츠 저작 시스템은 지상파 DMB를 통한 대화형 방송 서비스의 활성화에 크게 기여할 것으로 기대된다.
지상파 DMB 콘텐츠를 위한 국제 표준 파일 포맷인 DMB AF(Digital Multimedia Broadcasting Application Format) 표준을 확장하여 2D 비디오와 2D 대화형 서비스 데이터, 즉 MPEG-4 BIFS(Binary Format for Scene) 데이터뿐만 아니라 스테레오스코픽 비디오와 스테레오스코픽 BIFS 데이터를 함께 담아 2D/3D 비디오 및 2D/3D BIFS 프레젠테이션이 시간적으로 혼용될 수 있게 하는 방식이 최근 제안된 바 있다. 본 논문에서는 이렇게 확장된 DMB AF 형식의 파일로 주어진 3D 콘텐츠를 MPEG-DASH(Dynamic Adaptive Streaming over HTTP) 표준을 이용하여 스트리밍하는 서비스를 개발하고 이에 해당하는 클라이언트 소프트웨어를 구현하여 이 서비스를 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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