모바일 기기와 네트워크 기술의 발달로 다양한 멀티미디어 응용 서비스가 빠르게 발전 및 보급되고 있다. 그리고, 사용자의 참여형 방송 서비스가 가능하며 이를 이용한 실시간 뉴스 등 다양한 정보 전달의 수단으로 이용되고 있다. 이러한 라이브 멀티미디어 스트리밍 서비스 사용자의 체감 품질을 만족시키기 위해서는 영상품질 이외에도 재생연속성과 재생지연한계를 고려해야 한다. 본 논문에서는 모바일 기기에서 실시간 스트리밍시 비디오 재생연속성과 재생지연한계를 보장하는 DeBuG (Delay Bounds Guaranteed) 전송률 조절 기법을 제안하였다. 제안한 기법유 실시간 비디오처리 시스템의 특성을 고려하여 송신 버퍼의 상태와 네트워크 상태를 인지하여 서비스 연속성과 지연한계를 보장하는 품질 적응 기능을 가지고 있으며, 비디오 영상의 품질을 보장하며 전달의 지연한계를 보장하기 위해 미디어의 프레임을 선택적으로 폐기하는 기능을 가지고 있다. 제안한 DeBuG 전송률 조절 기법의 주요 성능은 시뮬레이션을 통하여 보였다.
최근 네트워크 미디어 기술의 발달로 인터넷 망에서 HDTV급의 고화질 비디오를 스트리밍하는 시도가 많이 이루어 지고 있다. 그러나 최선형 서비스(best-effort service)를 기반으로 하는 인터넷 망에서 고화질 비디오를 안정적으로 스트리밍하기 위해서는 네트워크 상황에 적응할 수 있는 전송 기법이 요구된다. 본 논문에서는 MPEG 프레임(I, P, B)기반의 패킷 우선순위화를 적용한 네트워크 적응형 HD MPEG-2 스트리밍 시스템을 설계 및 구현한다. 전송 비디오는 JVC HDV 카메라로부터 실시간으로 입력받으며 19.2 Mbps의 비트율과 MPEG-2 TS (MPEG-2 MP@HL) 형식을 갖는다. 네트워크 상태의 측정은 스트리밍 클라이언트에서의 RTP 패킷 헤더의 파싱을 이용한 패킷 손실율과 평균 지터의 측정을 통해 이루어지며 이 정보는 주기적으로 스트리밍 서버로 피드백 된다. 스트리밍 서버의 네트워크 적응 관리자(network adaptation manager)에서는 네트워크 상태에 따라 프레임의 중요도에 따른 프레임 폐기(frame dropping)를 함으로서 전송률 적응을 수행한다. 이와 관련하여 TS 패킷의 실시간 파싱 및 프레임 기반 패킷 우선순위화 기법이 제안된다. 제안 시스템은 소프트웨어로 구현되며 LAN 환경에서의 실험을 통해 네트워크의 이용 가능한 대역폭이 변동하는 상황에서 HD 스트리밍의 종단 간 서비스 품질을 향상시킴을 보여준다.
MPEG에서 진행 중인 MPEG Media Transport(MMT) 표준화는 IP기반 방송통신융합망에서 효과적인 멀티미디어 전송을 목적으로 하고 있다. 본 고에서는 MMT 제안 기술로서, 유선망에 비해 채널의 변화가 많은 무선망에서 효과적인 멀티미디어 전송을 위해 제안된 크로스레이어 디자인(Cross Layer Design-CLD)에서의 신호세기(signal strength information) 활용 방법을 소개한다. 무선환경에서 신호세기를 활용하면 매우 효율적인 멀티미디어 전송이 가능함은 관련 연구 논문[1]-[5]을 통해 증명되었다. 하지만, 무선채널의 특성상 서로 다른 신호세기의 범위를 사용함으로써 신호세기 정보의 유용성에도 불구하고 레이트 어댑테이션 애플리케이션에서 활용하는데 제한이 있어왔다. 따라서 본 논문에서는 MMT 표준화 기술 기고로 제안된 무선채널 신호세기 정보의 범위를 표준화된 형식으로 활용하는 방법에 대하여 기술한다.
무선 네트워크 환경의 불안정한 채널 상태는 패킷 손실과 패킷 재전송을 발생시키게 되고 그로 인해 비디오 스트리밍과 같은 시간적 제약을 가지는 서비스의 품질을 저하시키는 문제점을 갖는다. 이러한 무선 네트워크에서의 효율적인 멀티미디어 전송을 위해 최근에 QoS 기능을 강화한 IEEE 802.11e가 표준화되었다. 본 논문에서는 IEEE 802.11e 네트워크를 기반으로 네트워크 적응적인 H.264 비디오 스트림 전송기법에 관해 기술한다. 향상된 스트리밍 서비스를 제공하기 위해서는 현재의 무선 네트워크 상태에 적응적인 스트림 전송이 필요하다. 네트워크 상태는 패킷 손실률이나 가용 대역폭 측정을 통해 예측할 수 있으며, 이렇게 측정된 네트워크 상태를 크로스-레이어 기법을 기반으로 응용계층에 알려줌으로써, 현재 네트워크가 전송하지 못할 것으로 판단되는 데이터를 우선순위에 따라 차등적으로 제거하게 된다. 전송될 가능성이 없는 데이터를 미리 제거함으로써 시스템 리소스를 보다 효율적으로 사용하게 되며, 결과적으로 사용자에게 제공되는 스트리밍 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다. 시뮬레이션 및 시스템구현을 이용한 성능검증을 통하여 제안하는 기법이 사용자에게 끊김없이 부드럽게 재생되는 비디오 스트리밍 서비스를 제공함으로써 서비스 품질을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
유비쿼터스 환경에서의 비디오 적응 변환을 위하여 현재 MPEG-4 AVC/SE SVC에서는 공간적, 시간적, 품질적 스케일러빌리티를 지원하고 있다. 이러한 스케일러빌리티의 변환은 가변적인 대역폭을 가지는 네트워크 특성에 따라 실시간으로 이루어져야 한다. 그러나 현재의 SVC에서는 품질적 스케일러빌리티에 대해서는 실시간으로 스케일러빌리티를 변환할 수 잇지만 공간적, 시간적 스케일러빌리티에 대해서는 이를 제대로 지원할 수 없다. 이에 본 논문에서는 이와 관련된 문제점들을 자세히 알아보고 이를 해결하기 위한 방법을 제안한다. 부호시에는 주기적으로 IDR NAL을 삽입하였다. 추출시에는 실시간 추출에 필요한 정보들을 미리 분석한 후 실제 추출시에 활용하여 실시간 추출을 가능하도록 하였다. 마지막으로 복호시에는 실시간 스케일러빌리티를 지원할 수 있는 프로세스를 정의하였다. 이를 JSVM4.0에 구현하였고 주어진 네트워크 대역폭에 스케일러빌리티를 통하여 적응된 비트스트림의 비트레이트, PSNR, 스케일러빌리티를 측정하여 제안된 방법의 유효성을 검증하였다.
In general multi-view system, all the view sequences acquired at the server are transmitted to the client. However, this kind of system requires high processing power of the server as well as the client, thus it is posing a difficulty in practical applications. To overcome this problem, a relatively simple method is to transmit only two view-sequences requested by the client in order to deliver a stereoscopic video. In this system, effective communication between the server and the client is one of important aspects. Therefore, we propose an efficient multi-view system that transmits two view-sequences according to user's request. The view selection process is integrated into MPEG-21 DIA (Digital Item Adaptation) so that our system is compatible to MPEG-21 multimedia framework. Furthermore, multi-view descriptors related to multi-view camera and systems are newly introduced. The syntax of the descriptions and their elements is represented in XML (extensible Markup Language) schema. Intermediate view reconstruction (IVR) is used to reduce such discomfort with excessive disparity. Furthermore, IVR is useful for smooth transition between two stereoscopic view sequences. Finally, through the implementation of testbed, we can show the valuables and possibilities of our system.
적응 비트 레이트 (ABR) 스트리밍은, 이를 사용하는 넷플릭스나 아마존과 같은 콘텐츠 제공자와 더불어 대역폭 효율을 증가시키고, 채널 상태가 좋지 않은 경우에서도 최고의 사용자 실감을 제공한다는 측면에서, 많은 멀티미디어 전달 시스템 중에서 매우 중요한 기능이 되었다. 이러한 시스템에 의하여 대역폭 이용 효율의 개선이 이루어지는 분야는, 실시간 영상전송을 위한 인지형 폐루프 제어가 가능한 비디오 인코딩 분야이다. 본 연구에서는, 지능적으로 해상도를 결정하기 위하여, 사용자 선호도를 학습함으로써, 공간 및 시간적으로 채널 상태에 적응된 비디오 스트림을 제공하는 스트리밍 카메라 시스템을 제시한다. 제시된 시스템은 비디오 압축을 위하여 하드웨어 H.264 / AVC 인코더를 사용한다. 대역폭이 변동할 때 인코딩 매개변수는 사용자 또는 사용자를 대신할 수 있는 인지형 시스템에 의해 구성될 수 있다. 본 연구에서 개발된 인지형 비디오 클라이언트는, 시간이 지남에 따라 프레임 전송률 대비 비디오 크기와 같은 사용자 선호도를 학습하고, 채널 상태가 변동할 때 지능적으로 인코딩 매개변수를 적응 구성하게 된다. 개발된 인지형 해상도 결정 시스템에서는, 공간 및 시간적 해상도를 적절히 선택하여 비디오 대역폭을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 학습을 통하여 그 해상도를 적응적으로 결정할 수 있다는 것을 실험을 통하여 입증하였다.
MPEG-21은 디지털 객체를 디지털 아이템으로 정의하고 이를 네트워크 깡에서 생성, 변형, 전달, 소비를 위한 통합적 멀티미디어 프레임워크 제공을 위한 국제 표준화 작업을 진행하고 있다. 이러한 통합적 멀티미디어 프레임워크는 네트워크 상에서의 사용자로 하여금 사용자가 원하는 디지털 아이템에 범용적 접근을 가능하게 하고 사용자가 원하는 형태로 소비 할 수 있는 환경을 제공할 것으로 기대된다. 이러한 통합 멀티미디어 프레임워크를 위한 요소 기술 표준으로서 MPEG-21에서는 디지털 아이템의 선언, 식별, 권리 표현 언어, 권리 서술 사전 및 적응 방법 등에 대한 표준화 작업을 진행하였으며, 안전하고 투명한 디지털 아이템의 전달 및 거래를 가능하게 하기 위한 표준으로서 디지털 아이템 처리, 리소스에 대한 영속 관계 기술 및 지적 자산 관리 및 보호 등에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다. 본 논문에서는 MPEG-21의 디지털 아이템 선언, 적응 및 처리에 기반한 MPEG-21 터미널(단말) 아키텍쳐를 설계하고 MPEG-21 터미널을 구현한다. 또한 구현된 MPEG-21 터미널을 검증하기 위해 비디오 요약 서비스에 대한 응용 시나리오를 구성하였다. PC 및 PDA 플랫폼을 기반으로 하는 각각의 MPEG-21 터미널 특성에 맞게 디지털 아이템을 가공한 후 특정 형태로 디지털 아이템을 처리하고 이를 상호 호환적 형태로 터미널에서 처리하여 소비되는 일련의 실험 결과를 제시한다. 본 논문은 MPEG-21 디지털 아이템의 적응 및 처리를 위해 디지털 아이템이 표준화 된 형태로 제안된 MPEG-21 터미널에 상호 호환적 형태로 소비될 수 있는 터미널 구조 및 구현, 그리고 실험 결과를 처음으로 제시 하였다는데 의미가 있다고 할 수 있겠다.
본 논문에서는 시변 네트워크 상황에서 끊김 없는 미디어 서비스를 제공 할 수 있는 퍼지 논리 기반 DASH 적응 알고리즘(FDASH)의 수정을 제안한다. 제안하는 알고리즘은 퍼지 논리 제어부(FLC : Fuzzy Logic Controller)의 수정을 통하여 다음 요청 할 세그먼트의 비트율에 대해 최적의 판단을 하도록 하고, 세그먼트 비트율 필터링 모듈(SBFM : Segment Bit-rate Filtering Module)을 적용하여 비디오 화질의 변화 횟수를 줄인다. 또한, 스트리밍 서비스를 시작 할 때 사용자들이 일정시간 저화질의 비디오를 시청해야 하는 상황을 막는 시작 메커니즘(Start Mechanism)과 버퍼의 오버플로우를 방지하는 대기 메커니즘(Sleeping Mechanism)을 포함한다. 최종적으로 제안된 알고리즘이 FDASH에 비해 좋은 성능을 가짐을 NS-3를 이용한 모의실험을 통해 검증한다. 모의실험 결과, 제안된 방식이 FDASH에 비해 제한된 버퍼크기 상황 하에서도 버퍼 언더플로우/오버플로우가 발생하지 않음을 확인하였다. 또한 점대점(Point-to-Point) 환경과 Wi-Fi환경에서 거의 동일 화질 성능을 보이면서도 비디오 화질 변화 횟수를 50% 이상 줄일 수 있음을 확인하였다.
본 논문은 사진데이타에 쉽게 적용할수있는 한 adaptive data compression 방법을 노표시하였다. 이웃 sample data 사이의 높은 correlation때문에 발생할 부호화 복잡성을 간편한 sample difference data로 대처하였으며, 자단의 statistical nonstationarity에 적응키 위해서 여덟가지 부호(code)로 구성된 code set중에서 최적부호를 선택토록 하였다. code erst는 두가지 등장부호와 여섯가지 보완형 Shannon-Fanro 부호로 되었다. difference data의 확률분포는 Laplacian model로, entropy의 확률분포는 Gaussian model대 하였다. 부호선별 Paranleter로서 entropy와 Pr[차이값=0]=Po를 비교하였다. 콤퓨타 실험결과 이 adaptive coding 방법으로 2대 1의 데이타 감축비를 얻었다. 이 방법은 fixed coding에 비해서 데이타 감축비와 부호화효율에서 약 10%와 15%의 이득을 주었다. 또한 도는 entropy보다 휠신 편리한 부호선별 parameter인 중시에 entropy 경우와 1% 내외의 좋은 결과를 얻을수 있음이 확인되었다. This paper presents an adaptive data compression algorithm for video data. The coling complexity due to the high correlation in the given data sequence is alleviated by coding the difference data, sequence rather than the data sequence itself. The adaptation to the nonstationary statistics of the data is confined within a code set, which consists of two constant length cades and six modified Shannon·Fano codes. lt is assumed that the probability distributions of tile difference data sequence and of the data entropy are Laplacian and Gaussion, respectively. The adaptive coding performance is compared for two code selection criteria: entropy and pr[difference value=0]=po. It is shown that data compression ratio 2 : 1 is achievable with the adaptive coding. The gain by the adaptive coding over the fixed coding is shown to be about 10% in compression ratio and 15% in code efficiency. In addition, po is found to he not only a convenient criterion for code selection, but also such efficient a parameter as to perform almost like entropy.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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