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KR101319722B1 - Method and system for parallel video coding of time-space division - Google Patents

Method and system for parallel video coding of time-space division Download PDF

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KR101319722B1
KR101319722B1 KR1020090107775A KR20090107775A KR101319722B1 KR 101319722 B1 KR101319722 B1 KR 101319722B1 KR 1020090107775 A KR1020090107775 A KR 1020090107775A KR 20090107775 A KR20090107775 A KR 20090107775A KR 101319722 B1 KR101319722 B1 KR 101319722B1
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space
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time
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유정주
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한국전자통신연구원
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Abstract

복수의 부호화부에서 병렬로 영상을 부호화하여 부호화 속도를 향상 시키는 비디오 부호화 방법 및 시스템이 개시된다. 비디오 부호화기는 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하고, 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 시공간 분할부; 분할된 입력 영상을 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 복수의 부호화부; 및 상기 복수의 부호화부들로부터 상기 부호화된 비트스트림들을 전송 받아 통합하는 입력 영상 통합부를 포함한다.

Figure R1020090107775

부호화, 시간, 공간, 분할, 복호화, 비트레이트.

Disclosed are a video encoding method and a system for improving encoding speed by encoding an image in parallel in a plurality of encoders. The video encoder may include: a space-time divider which selects a method of dividing an input image based on constraints and divides the input image according to the selected method and transmits the input image to different encoders; A plurality of encoders configured to generate the encoded bitstream by encoding the divided input image; And an input image integrator configured to receive and integrate the encoded bitstreams from the plurality of encoders.

Figure R1020090107775

Encoding, time, space, division, decoding, bitrate.

Description

시공간 분할 형 병렬 비디오 부호화 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PARALLEL VIDEO CODING OF TIME-SPACE DIVISION}Space-time divisional parallel video coding method and system {METHOD AND SYSTEM FOR PARALLEL VIDEO CODING OF TIME-SPACE DIVISION}

본 발명은 비디오 부호화 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 복수의 부호화부에서 병렬로 부호화함으로써 부호화 속도를 향상 시키는 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a video encoding method and system, and more particularly, to a method and system for improving a coding speed by encoding in parallel in a plurality of encoders.

본 발명은 지식경제부 및 한국전자통신연구원의 IT 성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다 [과제관리번호: 2008-S-006-02, 과제명: 차세대 IPTV 미디어 기술 개발].The present invention is derived from a study conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and Korea Electronics and Telecommunications Research Institute.

영상 기술의 발전에 따라 UHD(Ultra High Definition)급 컨텐츠와 같이 고화질의 영상을 제공하는 대신에 부호화시 많은 컴퓨팅 파워 및 스토리지를 필요로 하는 컨텐츠가 등장하게 되었다.With the development of image technology, instead of providing high-definition video such as Ultra High Definition (UHD) content, content that requires a lot of computing power and storage in encoding has emerged.

이러한 고화질 컨텐츠들은 영상 내부의 각 프레임에 포함된 정보가 많아서 부호화하는데 일정 이상의 시간을 소비하므로 일정 수준 이하의 컴퓨터가 하나의 부호화기를 사용할 경우에 실시간으로 부호화 하기 어려운 실정이다.Since the high quality content has a lot of information included in each frame in the image and consumes a predetermined time or more, it is difficult to encode in real time when a computer having a predetermined level or less uses one encoder.

따라서, 매우 큰 리소스를 필요로 하는 UHD급이나 HD급 영상을 실시간으로 부호화할 수 있는 시스템 및 방법이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a system and method capable of real-time encoding of UHD or HD video that requires very large resources.

본 발명의 일실시예들은 부호화할 입력 영상을 시간이나 공간적으로 분할하고, 분할된 입력 영상을 각기 다른 부호화기에서 부호화함으로써 대용량 영상을 실시간으로 부호화할 할 수 있는 비디오 부호화기를 제공한다.One embodiment of the present invention provides a video encoder capable of encoding a large amount of images in real time by dividing an input image to be encoded in time or space and encoding the divided input images in different encoders.

본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화기는 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하고, 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 시공간 분할부; 분할된 입력 영상을 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 복수의 부호화부; 및 상기 복수의 부호화부들로부터 상기 부호화된 비트스트림들을 전송 받아 통합하는 입력 영상 통합부를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, a video encoder includes: a space-time divider which selects a method for dividing an input image based on constraints, and divides the input image according to the selected method and transmits the input image to different encoders; A plurality of encoders configured to generate the encoded bitstream by encoding the divided input image; And an input image integrator configured to receive and integrate the encoded bitstreams from the plurality of encoders.

본 발명의 일실시예에 따른 시공간 분할부는 상기 입력 영상을 시간으로 분할할 경우에, 상기 입력 영상의 프레임들을 상기 부호화부의 숫자에 기초하여 각기 다른 종류의 그룹으로 그룹화하여 분할하고, 분할된 상기 그룹을 상기 그룹의 종류에 따라 대응하는 상기 부호화부로 전송할 수 있다.When the space-time divider according to an embodiment of the present invention divides the input image into time, the frames of the input image are divided into groups of different types based on the number of the encoder and divided into groups. May be transmitted to the encoder according to the type of the group.

또한, 본 발명의 일실시예에 따른 시공간 분할부는 상기 입력 영상을 공간으로 분할할 경우에, 상기 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 상기 부호화부의 숫자에 따라 분할하고, 분할된 상기 화면을 각기 다른 상기 부호화부로 전송할 수 있다.In addition, when the space-time divider according to an embodiment of the present invention divides the input image into space, the screen of each frame included in the input image is divided according to the number of the encoder, and each of the divided screens It may be transmitted to the other encoder.

그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 시공간 분할부는 상기 입력 영상을 시간 과 공간을 모두 사용하여 분할할 경우에, 상기 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 S개로 분할하고, 분할된 각각의 상기 화면을 상기 화면이 포함된 프레임 별로 K종류가 되도록 그룹화하여 각기 다른 상기 부호화부에 전송할 수 있다.In addition, when the space-time division unit divides the input image using both time and space, the space-time division unit divides the screen of each frame included in the input image into S pieces, and each of the divided The screens may be grouped into K types for each frame including the screens and transmitted to different encoding units.

본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화 방법은 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하는 단계; 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 단계; 분할된 입력 영상을 독립적으로 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 단계; 및 부호화된 비트스트림들을 통합하는 단계를 포함한다.A video encoding method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of selecting a method for segmenting an input image based on constraints; Dividing the input image according to a selected method and transmitting the split image to different encoding units; Independently encoding the split input image to generate an encoded bitstream; And incorporating the encoded bitstreams.

본 발명의 일실시예들은 부호화할 입력 영상을 시간이나 공간적으로 분할하고, 분할된 입력 영상을 각기 다른 부호화기에서 부호화함으로써 대용량 영상을 실시간으로 부호화할 할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a large-capacity image may be encoded in real time by partitioning an input image to be encoded in time or space, and encoding the divided input image by different encoders.

이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and the contents described in the accompanying drawings, but the present invention is not limited or limited to the embodiments.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화기의 일례를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a video encoder according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화기(100)는 도 1에 도시된 바와 같이 시공간 분할부(110), 부호화부(120), 및 입력 영상 통합부(130)로 구성된다.As illustrated in FIG. 1, the video encoder 100 according to an embodiment of the present invention includes a space-time divider 110, an encoder 120, and an input image integrator 130.

본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화기(100)는 입력 영상을 복수의 부호화부에서 병렬로 부호화함으로써 부호화 속도를 향상 시킬 수 있다. The video encoder 100 according to an embodiment of the present invention may improve encoding speed by encoding input images in parallel in a plurality of encoders.

시공간 분할부(110)는 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하고, 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송한다.The space-time divider 110 selects a method of dividing an input image based on constraint conditions, and divides the input image according to the selected method and transmits the input image to different encoders.

이때, 시공간 분할부(110)는 시간으로 분할하는 방법과, 공간으로 분할하는 방법, 및 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 방법 중에 하나를 선택하여 입력 영상을 분할할 수 있다. 또한, 제약 조건은 사용 가능한 부호화부(120)의 숫자와 비디오 부호화기(100)가 목표하는 부호화 비트 율, 및 비디오 부호화기(100)의 최대 초기 지연 시간과 같은 조건 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다.In this case, the space-time divider 110 may select one of a method of dividing by time, a method of dividing into space, and a method of dividing by using both time and space to divide the input image. In addition, the constraint may include at least one of a number of usable encoders 120, a coding bit rate that the video encoder 100 targets, and a maximum initial delay time of the video encoder 100.

시간으로 분할하는 방법과, 공간으로 분할하는 방법, 및 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 방법은 각각 도 2 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.A method of dividing into time, a method of dividing into space, and a method of dividing using both time and space will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4, respectively.

부호화부(120)는 시공간 분할부(110)로부터 분할되어 전송된 입력 영상을 부호화하여 생성한 부호화된 비트스트림을 입력 영상 통합부(130)로 전송할 수 있다.The encoder 120 may transmit the encoded bitstream generated by encoding the input image divided and transmitted from the space-time divider 110 to the input image integrator 130.

이때, 부호화부(120)는 제1 부호화부(121), 제2 부호화부(122) 내지 제N 부호화부(123)까지 N개의 부호화부로 구성될 수 있다.In this case, the encoder 120 may include N encoders up to the first encoder 121, the second encoder 122, and the N-th encoder 123.

또한, 부호화부(120)는 각각 다른 부호화부와는 독립적으로 분할되어 전송된 입력 영상을 부호화할 수 있다. 일례로 제2 부호화부(122)는 제1 부호화부(121)가 부호화하는 입력 영상이나 부호화 방법에 영향을 받지 않고, 시공간 분할부(110)로부터 전송된 입력 영상을 부호화할 수 있다.In addition, the encoder 120 may encode the input image that is divided and transmitted independently of each other encoder. For example, the second encoder 122 may encode the input image transmitted from the space-time divider 110 without being affected by the input image or the encoding method encoded by the first encoder 121.

입력 영상 통합부(130)는 부호화부(120)로부터 전송된 비트스트림들을 순차적으로 정렬하여 통합한다.The input image integrator 130 sequentially arranges and integrates the bitstreams transmitted from the encoder 120.

이때, 입력 영상 통합부(130)는 통합한 비트스트림을 스토리지에 저장하거나 스트리밍 서버에 전달할 수 있다.In this case, the input image integrator 130 may store the integrated bitstream in a storage or transmit the integrated bitstream to a streaming server.

본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화기(100)는 부호화할 입력 영상을 시간이나 공간적으로 분할하고, 분할된 입력 영상을 각기 다른 부호화기에서 부호화함으로써 대용량 영상을 실시간으로 부호화할 수 있다.The video encoder 100 according to an embodiment of the present invention can encode a large-capacity image in real time by dividing an input image to be encoded in time or space and encoding the divided input image by different encoders.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 입력 영상을 시간으로 분할하는 경우의 일례이다.2 illustrates an example of dividing an input image by time according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 시공간 분할부(110)는 입력 영상을 시간으로 분할할 경우에, 입력 영상의 프레임들을 부호화부(120)의 숫자 N에 기초하여 각기 다른 종류의 그룹으로 그룹화하여 분할하고, 분할된 그룹을 그룹의 종류에 따라 대응하는 부호화부로 전송할 수 있다. 이때, 시공간 분할부(110)는 M개의 연속된 프레임을 포함하는 그룹 Pi를 i번째 부호화부(120)에 전송할 수 있다.When the space-time divider 110 divides an input image into time, the frames of the input image are divided into groups of different types based on the number N of the encoder 120. The divided group may be transmitted to the corresponding encoder according to the type of the group. In this case, the space-time divider 110 may transmit the group Pi including M consecutive frames to the i-th encoder 120.

일례로, 2개의 부호화부(120)로 구성된 비디오 부호화기(100)의 시공간 분할부(110)는 도 2의 구조(210)에 도시된 바와 같이 입력 영상을 P1과 P2의 2종류 그룹으로 그룹화하여 제1 부호화부(121)과 제2 부호화부(122)에서 각각 부호화 하도록 할 수 있다.For example, the space-time divider 110 of the video encoder 100 including the two encoders 120 may group the input image into two groups, P1 and P2, as shown in the structure 210 of FIG. 2. The first encoder 121 and the second encoder 122 may be encoded respectively.

다른 일례로, 4개의 부호화부(120)로 구성된 비디오 부호화기(100)의 시공간 분할부(110)는 도 2의 구조(210)에 도시된 바와 같이 입력 영상을 P1 내지 P4의 4 종류 그룹으로 그룹화하여 4개의 부호화부(120)에서 각각 부호화 하도록 할 수 있다.As another example, the space-time divider 110 of the video encoder 100 having four encoders 120 groups the input images into four types of groups P1 to P4 as shown in the structure 210 of FIG. 2. Four encoders 120 may encode each.

이때, 시공간 분할부(110)는 동일한 입력 영상을 각기 다른 숫자의 그룹으로 분할하므로 구조(210)에서 각 그룹에 포함되는 프레임의 수가 구조(220)에서 각 그룹에 포함되는 프레임의 수보다 많도록 분할할 수 있다.In this case, since the space-time divider 110 divides the same input image into groups of different numbers, the number of frames included in each group in the structure 210 is greater than the number of frames included in each group in the structure 220. Can be divided

또한, 시공간 분할부(110)는 제약 조건에 따라 총 N개의 부호화부(120) 중에서 K개의 부호화부(120)만을 사용할 수도 있으며, 그룹에 포함되는 프레임의 수인 M을 결정할 수도 있다.In addition, the space-time divider 110 may use only the K encoders 120 from the total N encoders 120 according to constraints, and may determine M, which is the number of frames included in the group.

일례로, 제약 조건이 사용 가능한 부호화부(120)의 숫자인 경우에 시공간 분할부(110)가 분할한 그룹의 종류는 사용 가능한 부호화부(120)의 숫자보다 적거나 같을 수 있다. 이때, M은 범위에 제한이 없이 자유로이 선택될 수 있다.For example, when the constraint is the number of usable encoders 120, the type of the group divided by the space-time divider 110 may be less than or equal to the number of usable encoders 120. At this time, M can be freely selected without limitation in the range.

다른 일례로, 제약 조건이 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부(120)를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우에 시공간 분할부(110)는 입력 영상의 프레임들을 F/C보다 많은 수로 그룹화하여 분할할 수 있다. 구체적으로 시공간 분할부(110)는 입력 영상의 프레임들을 F/C보다 큰 정수 중에 가장 작은 정수로 그룹화하여 분할할 수 있다.As another example, when the constraint condition is to encode an image having F frames per second using the plurality of encoders 120 capable of encoding C frames per second, the space-time divider 110 may frame the input image. Can be divided into groups larger than F / C. In more detail, the space-time divider 110 may divide the frames of the input image by grouping them into the smallest integer among integers larger than F / C.

이때, 시공간 분할부(110)가 분할된 입력 영상을 전송하여 사용하는 부호화부(120)의 숫자 K는 F/C보다 많을 수 있다.In this case, the number K of the encoder 120 that transmits and uses the divided input image by the space-time divider 110 may be greater than F / C.

또 다른 일례로 제약 조건이 최대 초기 지연 시간이 T이고, 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부(120)를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영 상을 부호화하는 것인 경우에 시공간 분할부(110)는 T*C보다 적은 숫자의 프레임으로 각각의 그룹들을 구성할 수 있다. 구체적으로 시공간 분할부(110)는 각각의 그룹이 T*C보다 적은 정수 중에 가장 큰 정수의 프레임을 가지도록 입력 영상을 그룹화할 수 있다.As another example, when the constraint is encoding the image having F frames per second by using a plurality of encoders 120 capable of encoding the C frames per second with the maximum initial delay time T, The installment 110 may configure each group with a frame number less than T * C. In more detail, the space-time divider 110 may group the input images so that each group has the largest integer frame among integers smaller than T * C.

또한, 동일한 PSNR을 가지도록 부호화하는 경우에 M 값이 증가할수록 부호화된 비트스트림의 비트 율이 감소하므로, 제약 조건으로 목표 비트 율이 설정된 경우에 시공간 분할부(110)는 설정된 목표 비트 율에 기초하여 각각의 상기 그룹에 포함되는 프레임의 수 M을 결정할 수 있다.In addition, in the case of encoding to have the same PSNR, as the M value increases, the bit rate of the encoded bitstream decreases. Therefore, when the target bit rate is set as a constraint, the space-time divider 110 is based on the set target bit rate. The number M of frames included in each group can be determined.

그리고, 시공간 분할부(110)는 제약 조건으로 최대 초기 지연시간, 프로세서의 부호화 처리속도, 목표 비트 율, 최대 사용 가능한 프로세서의 수가 모두 설정되어 있으면, 모든 제약 사항들을 고려하여 최적의 M 및 K를 결정할 수 있다.If the maximum initial delay time, the encoding processing speed of the processor, the target bit rate, and the maximum number of processors are all set as constraints, the spatiotemporal divider 110 considers all the constraints to obtain an optimal M and K. You can decide.

또한, 부호화 중에 제약조건이 변하는 경우에 시공간 분할부(110)는 변화된 제약조건에 적합한 M 및 K를 새롭게 결정하여 비디오 비트스트림을 부호화 할 수 있다.In addition, when constraints change during encoding, the space-time divider 110 may encode a video bitstream by newly determining M and K suitable for the changed constraint.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 입력 영상을 공간으로 분할하는 경우의 일례이다.3 illustrates an example of dividing an input image into spaces according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 시공간 분할부(110)는 입력 영상을 공간으로 분할할 경우에, 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 부호화부(120)의 숫자에 따라 분할하고, 분할된 화면을 각기 다른 상기 부호화부로 전송할 수 있다. When the space-time divider 110 according to an embodiment of the present invention divides the input image into spaces, the screen of each frame included in the input image is divided according to the number of the encoder 120 and the divided screen is divided. May be transmitted to different encoders.

일례로, 부호화부(120)의 숫자가 각각 2개, 3개, 4개, 5개인 경우에 비디오 부호화기(100)의 시공간 분할부(110)는 도 3의 구조(310), 구조(320), 구조(330), 구조(340)에 도시된 바와 같이 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 분할할 수 있다.For example, when the number of the encoder 120 is 2, 3, 4, or 5, respectively, the space-time divider 110 of the video encoder 100 may include the structure 310 and the structure 320 of FIG. 3. As illustrated in the structure 330 and the structure 340, the screen of each frame included in the input image may be divided.

부호화부(120)가 각기 다른 부호화 속도를 가지고 있는 경우에 시공간 분할부(110)는 각 프레임의 화면을 각기 다른 크기로 분할하고 크게 분할된 화면을 부호화 속도가 빠른 부호화부(120)로 전송할 수 있다.When the encoder 120 has different encoding rates, the space-time divider 110 divides the screen of each frame into different sizes and transmits the largely divided screen to the encoder 120 having the higher encoding speed. have.

일례로 3개의 부호화부(120)로 구성된 비디오 부호화기(100)에서 1개의 부호화부(120)의 부호화 속도가 더 빠른 경우에 시공간 분할부(110)는 구조(320)과 같이 프레임의 화면을 분할할 수 있다.For example, when the encoding speed of one encoder 120 is faster in the video encoder 100 including three encoders 120, the space-time divider 110 divides a screen of a frame like the structure 320. can do.

다음으로 시공간 분할부(110)는 부호화 속도가 빠른 부호화부에게 크기가 큰 Q3을 전송하고, 다른 부호화부에게 Q3보다 크기가 작은 Q1과 Q2를 각각 전송할 수 있다.Next, the space-time divider 110 may transmit a larger Q3 to the encoder having a higher encoding speed, and may transmit Q1 and Q2 having a smaller size than Q3 to other encoders, respectively.

일례로, 제약 조건이 사용 가능한 부호화부(120)의 숫자인 경우에 시공간 분할부(110)가 분할한 화면의 수는 사용 가능한 부호화부(120)의 숫자보다 적거나 같을 수 있다. For example, when the constraint is the number of usable encoders 120, the number of pictures divided by the space-time divider 110 may be less than or equal to the number of usable encoders 120.

다른 일례로 제약 조건이 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부(120)를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우에 시공간 분할부(110)는 프레임의 화면을 F/C보다 많은 수로 분할할 수 있다.As another example, when the constraint is to encode an image having F frames per second by using the plurality of encoders 120 capable of encoding C frames per second, the space-time divider 110 may display the screen of the frame. You can split it into more than / C.

이때, 부호화부(120)의 초당 부호화할 수 있는 프레임 량은 부호화할 프레임의 크기에 따라 변경될 수 있다.In this case, the amount of frames that can be encoded per second by the encoder 120 may be changed according to the size of the frame to be encoded.

일례로, 도 3의 구조(310)에 따라 화면의 절반 크기를 부호화 할 경우에 부호화부(120)가 초당 15프레임을 부호화할 수 있다면, 도 3의 구조(330)에 따라 화면의 1/4 크기를 부호화하면, 부호화부(120)는 초당 30프레임을 부호화할 수 있다.For example, if the encoder 120 can encode 15 frames per second when encoding the half size of the screen according to the structure 310 of FIG. 3, one-quarter of the screen according to the structure 330 of FIG. 3. If the size is encoded, the encoder 120 may encode 30 frames per second.

따라서, 시공간 분할부(110)는 화면의 크기에 따른 부호화부(120)의 부호화 속도에 기초하여 프레임의 화면을 분할할 수 있다.Therefore, the space-time divider 110 may divide the screen of the frame based on the encoding speed of the encoder 120 according to the size of the screen.

또한, 프레임의 화면을 분할하여 생성된 분할 화면의 숫자 S가 증가할수록 부호화된 비트스트림의 비트 율이 감소하므로, 제약 조건으로 목표 비트 율이 설정된 경우에 시공간 분할부(110)는 설정된 목표 비트 율에 기초하여 각각의 상기 그룹에 포함되는 분할 화면의 숫자 S를 결정할 수 있다.In addition, since the bit rate of the encoded bitstream decreases as the number S of the split screen generated by dividing the screen of the frame increases, the space-time divider 110 sets the set target bit rate when the target bit rate is set as a constraint. The number S of split screens included in each of the groups may be determined based on.

그리고, 시공간 분할부(110)는 제약 조건으로 최대 초기 지연시간, 프로세서의 부호화 처리속도, 목표 비트 율, 최대 사용 가능한 프로세서의 수가 모두 설정되어 있으면, 모든 제약 사항들을 고려하여 최적의 S를 결정할 수 있다.If the maximum initial delay time, the encoding processing speed of the processor, the target bit rate, and the maximum number of processors are all set as constraints, the spatiotemporal division unit 110 may determine the optimal S in consideration of all constraints. have.

또한, 부호화 중에 제약조건이 변하는 경우에 시공간 분할부(110)는 변화된 제약조건에 적합한 S를 새롭게 결정하여 비디오 비트스트림을 부호화 할 수 있다.In addition, when the constraints change during encoding, the space-time divider 110 may encode the video bitstream by newly determining S suitable for the changed constraints.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따라 입력 영상을 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 경우의 일례이다.4 illustrates an example of dividing an input image using both time and space according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 시공간 분할부(110)는 입력 영상을 시간과 공간을 모두 사용하여 분할할 경우에, 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 S개로 분할하고, 분할된 각각의 화면을 화면이 포함된 프레임 별로 K종류가 되도록 그룹화하여 각기 다른 부호화부에 전송할 수 있다. 이때, 시공간 분할부(110)는 S와 K 의 곱이 부호화부의 숫자 N보다 적거나 같도록 설정할 수 있다.In the case of dividing an input image using both time and space, the spatiotemporal division unit 110 divides the screen of each frame included in the input image into S pieces, and divides each screen. Can be grouped into K types for each frame including a picture and transmitted to different encoders. In this case, the space-time divider 110 may set the product of S and K to be less than or equal to the number N of the encoder.

일례로, 도 4의 구조(400)에 도시된 바와 같이 각 프레임의 화면을 S개로 분할하여 각 분할된 블록을 Qi라고 하고, M개 연속적인 프레임의 그룹을 Pj라고 하면 시공간 분할부(110)는 M개의 연속적인 Qi블록의 그룹을 Pji라고 설정하고, 각 Pji를 S*K개의 부호화부에 전송할 수 있다. 이때, i는 1<=i<=S이고, j 는 1<=j<=K일 수 있다.For example, as shown in the structure 400 of FIG. 4, when the screen of each frame is divided into S pieces, each divided block is called Qi, and the group of M consecutive frames is called Pj. Sets a group of M consecutive Qi blocks as Pji, and transmits each Pji to S * K coding units. In this case, i may be 1 <= i <= S, and j may be 1 <= j <= K.

이때, 제약 조건이 사용 가능한 부호화부(120)의 숫자인 경우에 시공간 분할부(110)는 S*K<= N을 만족하는 범위 안에서 S와 K를 자유롭게 선택할 수 있다.In this case, when the constraint is a number of usable encoders 120, the space-time divider 110 may freely select S and K within a range satisfying S * K <= N.

또한, 제약 조건이 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부(120)를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우에 시공간 분할부(110)는 S와 K의 곱이 F/C보다 많도록 S와 K를 선택할 수 있다.In addition, when the constraint condition is to encode an image having F frames per second using the plurality of encoders 120 capable of encoding C frames per second, the space-time divider 110 has a product of S and K. You can choose S and K to be more than / C.

그리고, 제약 조건이 최대 초기 지연 시간이 T이고, 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부(120)를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우에 시공간 분할부(110)는 입력 영상을 F/C보다 많은 숫자로 분할하여 F/C보다 많은 숫자의 부호화부(120)로 전송할 수 있다. 이때, 시공간 분할부(110)는 상기 입력 영상을 F/C보다 많은 숫자로 분할하고, 분할된 각각의 입력 영상이 T*C보다 적은 숫자의 프레임을 포함하도록 할 수 있다.In addition, when the constraint is to encode an image having F frames per second by using a plurality of encoders 120 capable of encoding C frames per second and having a maximum initial delay time of T, the space-time divider 110 ) May divide the input image into more numbers than F / C and transmit the number to the encoder 120 having more numbers than F / C. In this case, the space-time divider 110 may divide the input image into more numbers than F / C, and allow each divided input image to include a frame having a number less than T * C.

또한, M과 S는 각각 증가할수록 부호화된 비트스트림의 비트 율이 감소하므로, 제약 조건으로 목표 비트 율이 설정된 경우에 시공간 분할부(110)는 설정된 목표 비트 율에 기초하여 M과 S를 결정할 수 있다.In addition, as M and S increase, the bit rate of the encoded bitstream decreases, so that when the target bit rate is set as a constraint, the space-time divider 110 may determine M and S based on the set target bit rate. have.

그리고, 시공간 분할부(110)는 제약 조건으로 최대 초기 지연시간, 프로세서의 부호화 처리속도, 목표 비트 율, 최대 사용 가능한 프로세서의 수가 모두 설정되어 있으면, 모든 제약 사항들을 고려하여 최적의 S와 M 및 K를 결정할 수 있다.In addition, if the maximum initial delay time, the encoding processing speed of the processor, the target bit rate, and the maximum number of available processors are all set as the constraints, the spatiotemporal division unit 110 considers all the constraints for the optimal S and M and K can be determined.

또한, 부호화 중에 제약조건이 변하는 경우에 시공간 분할부(110)는 변화된 제약조건에 적합한 S와 M 및 K를 새롭게 결정하여 비디오 비트스트림을 부호화 할 수 있다.In addition, when the constraint changes during encoding, the space-time divider 110 may encode the video bitstream by newly determining S, M, and K suitable for the changed constraint.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a video encoding method according to an embodiment of the present invention.

단계(S510)에서 시공간 분할부(110)는 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택한다.In operation S510, the space-time divider 110 selects a method of dividing the input image based on the constraints.

구체적으로 시공간 분할부(110)는 입력 영상을 시간으로 분할하는 방법과, 입력 영상을 공간으로 분할하는 방법, 및 입력 영상을 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 방법 중에 하나를 선택할 수 있다.In detail, the space-time divider 110 may select one of a method of dividing the input image into time, a method of dividing the input image into space, and a method of dividing the input image using both time and space.

단계(S520)에서 시공간 분할부(110)는 단계(S510)에서 선택한 분할 방법에 따라 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송한다.In operation S520, the space-time divider 110 divides the input image according to the division method selected in operation S510 and transmits the input image to different encoding units.

단계(S530)에서 부호화부(120)는 단계(S520)에서 전송된 입력 영상을 독립적으로 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하고, 부호화된 비트스트림을 전송한다.In operation S530, the encoder 120 independently encodes the input image transmitted in operation S520 to generate an encoded bitstream, and transmits the encoded bitstream.

단계(S540)에서 입력 영상 통합부(130)는 단계(S530)에서 전송된 비트스트림을 수신하여 통합한다. 이때, 입력 영상 통합부(130)는 통합한 비트스트림을 스토 리지에 저장하거나 스트리밍 서버에 전달할 수 있다.In operation S540, the input image integrator 130 receives and integrates the bitstream transmitted in operation S530. In this case, the input image integrator 130 may store the integrated bitstream in a storage or transmit the integrated bitstream to a streaming server.

도 5에서 설명되지 않은 부분은 도 1 내지 도 4의 설명을 참고할 수 있다.Parts not described in FIG. 5 may refer to descriptions of FIGS. 1 to 4.

본 발명에 따른 비디오 부호화기는 복수의 부호화부를 사용하여 하나의 입력영상을 주어진 제약사항에 맞도록 적절히 시공간으로 분할하여 부호화를 수행함으로써 UHD급 컨텐츠와 같이 부호화를 위하여 많은 컴퓨팅 파워 및 스토리지를 필요로 하는 컨텐츠를 실시간으로 부호화할 수 있다.The video encoder according to the present invention requires a large amount of computing power and storage for encoding such as UHD content by performing encoding by dividing one input image into space and time according to a given constraint using a plurality of encoders. Content can be encoded in real time.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above embodiments, and those skilled in the art to which the present invention pertains various modifications and variations from such descriptions. This is possible.

그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims below but also by the equivalents of the claims.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화기의 일례를 도시한 도면이다. 1 is a diagram illustrating an example of a video encoder according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 입력 영상을 시간으로 분할하는 경우의 일례이다.2 illustrates an example of dividing an input image by time according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 입력 영상을 공간으로 분할하는 경우의 일례이다.3 illustrates an example of dividing an input image into spaces according to an embodiment of the present invention.

도 4은 본 발명의 일실시예에 따라 입력 영상을 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 경우의 일례이다.4 illustrates an example of dividing an input image using both time and space according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 도시한 흐름도이다. 5 is a flowchart illustrating a video encoding method according to an embodiment of the present invention.

Claims (19)

대용량 영상을 부호화하는 비디오 부호화기에 있어서,In the video encoder for encoding a large image, 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하고, 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 시공간 분할부;A space-time division unit for selecting a method of dividing the input image based on the constraint, and dividing the input image according to the selected method and transmitting the split image to different encoding units; 분할된 입력 영상을 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 복수의 부호화부; 및A plurality of encoders configured to generate the encoded bitstream by encoding the divided input image; And 상기 복수의 부호화부들로부터 상기 부호화된 비트스트림들을 전송 받아 통합하는 입력 영상 통합부An input image integrator configured to receive and integrate the encoded bitstreams from the plurality of encoders 를 포함하고,Including, 상기 입력 영상을 분할할 방법은, The method of dividing the input image, 공간으로 분할하는 방법, 또는 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 방법 중에 하나인 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. A video encoder according to claim 1, wherein the video encoder is one of a method of partitioning into space or a method of partitioning using both time and space. 삭제delete 삭제delete 대용량 영상을 부호화하는 비디오 부호화기에 있어서,In the video encoder for encoding a large image, 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하고, 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 시공간 분할부;A space-time division unit for selecting a method of dividing the input image based on the constraint, and dividing the input image according to the selected method and transmitting the split image to different encoding units; 분할된 입력 영상을 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 복수의 부호화부; 및A plurality of encoders configured to generate the encoded bitstream by encoding the divided input image; And 상기 복수의 부호화부들로부터 상기 부호화된 비트스트림들을 전송 받아 통합하는 입력 영상 통합부An input image integrator configured to receive and integrate the encoded bitstreams from the plurality of encoders 를 포함하고,Including, 상기 시공간 분할부는,The space-time divider, 상기 제약 조건이 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우, 상기 입력 영상의 프레임들을 F/C보다 많은 수로 그룹화하여 분할하고, 분할된 상기 그룹을 상기 그룹의 종류에 따라 대응하는 상기 부호화부로 전송하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. When the constraint is to encode an image having F frames per second by using a plurality of encoders capable of encoding C frames per second, the frames of the input image are grouped and divided into more than F / C, and divided. And transmit the group to the encoder according to the type of the group. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4, 상기 시공간 분할부가 분할된 입력 영상을 전송하는 상기 부호화부의 숫자는 F/C보다 많은 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. And a number of the encoder that transmits the divided input image of the space-time divider is larger than F / C. 제4항에 있어서, 5. The method of claim 4, 상기 시공간 분할부는 상기 부호화부의 최대 초기 지연 시간이 T인 경우에 각각의 상기 그룹을 T*C보다 적은 숫자의 프레임으로 구성하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. And the space-time division unit configures each of the groups as a frame having a number less than T * C when the maximum initial delay time of the encoder is T. 대용량 영상을 부호화하는 비디오 부호화기에 있어서,In the video encoder for encoding a large image, 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하고, 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 시공간 분할부;A space-time division unit for selecting a method of dividing the input image based on the constraint, and dividing the input image according to the selected method and transmitting the split image to different encoding units; 분할된 입력 영상을 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 복수의 부호화부; 및A plurality of encoders configured to generate the encoded bitstream by encoding the divided input image; And 상기 복수의 부호화부들로부터 상기 부호화된 비트스트림들을 전송 받아 통합하는 입력 영상 통합부An input image integrator configured to receive and integrate the encoded bitstreams from the plurality of encoders 를 포함하고,Including, 상기 시공간 분할부는,The space-time divider, 상기 입력 영상의 프레임들을 상기 부호화부의 숫자에 기초하여 각기 다른 종류의 그룹으로 그룹화하여 분할하고, 분할된 상기 그룹을 상기 그룹의 종류에 따라 대응하는 상기 부호화부로 전송하며,The frames of the input image are grouped and divided into groups of different types based on the number of the encoder, and the divided groups are transmitted to the corresponding encoder according to the group type. 상기 제약 조건으로 목표 비트 율이 설정된 경우, 상기 목표 비트 율에 기초하여 각각의 상기 그룹에 포함되는 프레임의 수를 결정하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. And when the target bit rate is set as the constraint, determining the number of frames included in each of the groups based on the target bit rate. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 시공간 분할부는,The space-time divider, 상기 입력 영상을 공간으로 분할할 경우, 상기 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 상기 부호화부의 숫자에 따라 분할하고, 분할된 상기 화면을 각기 다른 상기 부호화부로 전송하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. When the input image is divided into spaces, the video encoder divides the screen of each frame included in the input image according to the number of the encoders, and transmits the divided screens to different encoders. 제8항에 있어서, 9. The method of claim 8, 상기 시공간 분할부는 상기 제약 조건이 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우에 상기 프레임의 화면을 F/C보다 많은 수로 분할하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. The space-time division unit divides the screen of the frame into more than F / C when the constraint condition is to encode an image having F frames per second using a plurality of encoding units capable of encoding C frames per second. Video encoder. 제8항에 있어서, 9. The method of claim 8, 상기 시공간 분할부는 상기 제약 조건으로 목표 비트 율이 설정된 경우에 상기 목표 비트 율에 기초하여 상기 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 분할하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. And when the target bit rate is set as the constraint, the space-time divider divides the screen of each frame included in the input image based on the target bit rate. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 시공간 분할부는,The space-time divider, 상기 입력 영상을 시간과 공간을 모두 사용하여 분할할 경우, 상기 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 S개로 분할하고, 분할된 각각의 상기 화면을 상기 화면이 포함된 프레임 별로 K종류가 되도록 그룹화하여 각기 다른 상기 부호화부에 전송하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. When the input image is divided using both time and space, the screen of each frame included in the input image is divided into S pieces, and each of the divided screens is grouped into K types for each frame including the screen. And transmitting the same to the different encoding units. 제11항에 있어서, 12. The method of claim 11, 상기 시공간 분할부는 상기 S와 상기 K의 곱이 상기 부호화부의 숫자보다 적거나 같도록 설정하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. And the spatiotemporal partitioner sets the product of S and K to be less than or equal to the number of the encoder. 제11항에 있어서, 12. The method of claim 11, 상기 시공간 분할부는 상기 제약 조건이 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우에 상기 S와 상기 K의 곱이 F/C보다 많도록 그룹화하여 분할하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. The space-time divider is grouped so that the product of S and K is greater than F / C when the constraint condition is to encode an image having F frames per second using a plurality of encoders capable of encoding C frames per second. And a video encoder. 제13항에 있어서, 14. The method of claim 13, 상기 시공간 분할부는 상기 부호화부의 최대 초기 지연 시간이 T인 경우에 상기 입력 영상을 F/C보다 많은 숫자로 분할하고, 분할된 각각의 입력 영상이 T*C보다 적은 숫자의 프레임을 포함하도록 하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화기. When the maximum initial delay time of the encoder is T, the space-time divider divides the input image into a number greater than F / C, and allows each of the divided input images to include a number of frames smaller than T * C. Video encoder. 대용량 영상을 부호화하는 비디오 부호화 방법에 있어서,In the video encoding method for encoding a large image, 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하는 단계;Selecting a method for segmenting an input image based on the constraints; 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 단계;Dividing the input image according to a selected method and transmitting the split image to different encoding units; 분할된 입력 영상을 독립적으로 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 단계; 및Independently encoding the split input image to generate an encoded bitstream; And 부호화된 비트스트림들을 통합하는 단계Incorporating the encoded bitstreams 를 포함하고,Including, 상기 선택하는 단계는, Wherein the selecting comprises: 상기 입력 영상을 공간으로 분할하는 방법, 및 상기 입력 영상을 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 방법 중에 하나를 선택하는 비디오 부호화 방법. And a method of dividing the input image into space, and a method of dividing the input image using both time and space. 삭제delete 대용량 영상을 부호화하는 비디오 부호화 방법에 있어서,In the video encoding method for encoding a large image, 제약 조건에 기초하여 입력 영상을 분할할 방법을 선택하는 단계;Selecting a method for segmenting an input image based on the constraints; 선택된 방법에 따라 상기 입력 영상을 분할하여 각기 다른 부호화부에 전송하는 단계;Dividing the input image according to a selected method and transmitting the split image to different encoding units; 분할된 입력 영상을 독립적으로 부호화하여 부호화된 비트스트림을 생성하는 단계; 및Independently encoding the split input image to generate an encoded bitstream; And 부호화된 비트스트림들을 통합하는 단계Incorporating the encoded bitstreams 를 포함하고,Including, 상기 전송하는 단계는,Wherein the transmitting comprises: 상기 선택하는 단계에서 시간으로 분할하는 방법을 선택하고, 상기 제약 조건이 초당 C개의 프레임을 부호화 할 수 있는 복수의 부호화부를 사용하여 초당 F프레임을 가진 영상을 부호화하는 것인 경우, 상기 입력 영상의 프레임들을 F/C보다 많은 수로 그룹화하여 분할하고, 분할된 상기 그룹을 상기 그룹의 종류에 따라 대응하는 상기 부호화부로 전송하는 비디오 부호화 방법. In the selecting step, a method of dividing by time is selected, and when the constraint is to encode an image having F frames per second by using a plurality of encoders capable of encoding C frames per second, A video encoding method of grouping and dividing a frame into a larger number than F / C, and transmitting the divided group to the encoder according to the type of the group. 제15항에 있어서, 16. The method of claim 15, 상기 전송하는 단계는,Wherein the transmitting comprises: 상기 선택하는 단계에서 상기 공간으로 분할하는 방법을 선택한 경우에,In the case of selecting the method of dividing into the space in the selecting step, 상기 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 상기 부호화부의 숫자에 따라 분할하고, 분할된 상기 화면을 각기 다른 상기 부호화부로 전송하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법. And dividing the screen of each frame included in the input image according to the number of the encoders, and transmitting the divided screens to different encoders. 제15항에 있어서, 16. The method of claim 15, 상기 전송하는 단계는,Wherein the transmitting comprises: 상기 선택하는 단계에서 상기 시간과 공간을 모두 사용하여 분할하는 방법을 선택한 경우에,In the selecting step, when the division method is selected using both the time and space, 상기 입력 영상에 포함된 각 프레임의 화면을 S개로 분할하고, 분할된 각각의 상기 화면을 상기 화면이 포함된 프레임 별로 K종류가 되도록 그룹화하여 각기 다른 상기 부호화부에 전송하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.Video coding, characterized by dividing the screen of each frame included in the input image into S pieces, grouping each of the divided screens into K types for each frame including the screen, and transmitting them to the different encoding units. Way.
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