KR19980020687A - Method of determining multiplexing rate of variable bit rate signal - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가변비트율 신호의 다중화율 결정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 인코더의 다중화 비트율을 다중화되는 모든 비디오의 비트열의 전송 지연과 버퍼 상태를 고려하여, 결정하는 가변비트율 신호의 다중화율 결정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of determining a multiplexing rate of a variable bit rate signal, and more particularly, to a method of determining a multiplexing rate of a variable bit rate signal by considering multiplexing bit rates of respective encoders in consideration of transmission delays and buffer states of bit strings of multiplexed video ≪ / RTI >
본 발명은 전송지연 및 과다전송이 발생하여 디코더 버퍼가 언더플로우 및 오버플로우가 발생하지 않도록 최소 다중화 비트율과 최대 다중화 비트율을 정하는 단계와, 다중화하는 인코더 버퍼가 오버플로우로 인한 데이타의 손실을 방지하기 위해 다중화되는 모든 인코더의 버퍼상태의 분산값이 최소화되도록 최대 다중화 비트율에 의해 Rr i(?)를 구하는 단계 상기 단계에서 구한 최소 다중화 비트율과 Rr i과의 합을 다중화 비트율로 정하는 단계로 이루어진다.The present invention relates to a method and an apparatus for decoding data, the method comprising: determining a minimum multiplexing bit rate and a maximum multiplexing bit rate so that a decoder buffer does not underflow and overflow due to a transmission delay and an excessive transmission; the sum of the minimum-multiplexed bit rate and r r i obtained in step the steps to obtain the r r i (?) by the maximum multiplex bit rate to minimize the variance of the buffer status of all the encoders to be multiplexed comprises a step determining the multiplexing bit rate for .
Description
제 1 도는 다중화 비트율 결정 과정을 나타낸 도면,FIG. 1 is a diagram illustrating a process of determining a multiplexing bit rate;
제 2 도는 다중화 시스템을 도시한 도면이다.2 shows a multiplexing system.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Description of the Related Art [0002]
21 : 전송제어기22 : i번째 인코더 버퍼21: Transmission controller 22: i-th encoder buffer
23 : 다중화 버퍼24 : 다중화 시스템 제어기23: multiplexing buffer 24: multiplexing system controller
본 발명은 가변비트율 신호의 다중화율 결정방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각 인코더의 다중화 비트율을 다중화되는 모든 비디오의 비트열의 전송 지연과 버퍼 상태를 고려하여 결정하는 가변비트율 신호의 다중화율 결정방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method of determining a multiplexing rate of a variable bit rate signal, which determines a multiplexing bit rate of each encoder by taking into account the transmission delay and the buffer state of a bit stream of all multiplexed video signals .
MPEG을 중심으로 한 비디오 부호화의 표준화가 완료되면서, 압축된 비디오 데이터의 비트열을 효율적으로 전송할 수 있는 전송 프로토콜 및 전송 시스템의 개발이 활발하게 진행되고 있다. 또한 유선, 무선, 위성 및 B-ISDN망을 이용한 방송 및 통신에서 사용자들의 비디오 서비스에 대한 수요가 급증할 전망이다. 특히 디지탈 방송이 시작되면 방송국에서는 여러 채널의 비디오 신호를 압축하여 다중화 한 후 하나의 비트열로 만들어 전송할 것이며, 수상기에서는 역 다중화와 복호화를 통하여 원하는 비디오 채널을 선택하여 시청할 수 있게 될 것이다. 여러 채널의 비디오 신호들을 다중화하여 전송할 경우 각 채널을 독립적으로 전송하는 방식에 비하여 대역폭의 효율적 사용은 물론 각 비디오 신호에 대한 트래픽을 효율적으로 관리 할 수 있다. 동일 장소에 있는 항등률 인코더는 부호화된 가변률 데이터를 고정 채널에 전송해야 하므로 버퍼가 필요하다. 기존의 시스템에서는 한 엑세스 시간 간격동안에 발생하는 각 스트림의 영역을 같은 다중화 스트림을 구성하므로써 다중화된 비트스트림의 저장 및 편집에 적합하였다. 그러나, 각 비디오의 다중화 비트율은 다른 비디오의 버퍼의 상태 및 트래픽의 양을 고려하지 않았으므로 한 인코더의 과중한 트래픽은 다른 인코더 버퍼에 영향을 준다. 이러한 버퍼 상태는 부호화하는 화질에 영향을 주므로 영상이 복잡하거나 장면 전환이 발생하였을 경우 화질 저하를 가져올 수 있다. 그러므로 방송 등과 같이 고정된 대역폭에 여러 채널을 다중화할 경우 효율적인 대역폭 분배 및 고른 화질을 유지하는 데에는 부적합하다.With the completion of standardization of video encoding centering on MPEG, development of a transmission protocol and a transmission system capable of efficiently transmitting bit streams of compressed video data is actively underway. In addition, demand for video services for users will increase rapidly in broadcasting and communication using wired, wireless, satellite and B-ISDN networks. In particular, when digital broadcasting is started, a broadcasting station compresses and multiplexes video signals of a plurality of channels, and multiplexes and transmits the video signals into a single bit stream. In a receiver, a desired video channel can be selected and demultiplexed through demultiplexing and decoding. In multiplexing and transmitting video signals of various channels, efficient use of bandwidth and efficient management of traffic for each video signal can be achieved as compared with a method of independently transmitting each channel. An identity rate encoder in the same place needs a buffer because it must transmit the encoded variable rate data to the fixed channel. In the existing system, it is suitable to store and edit the multiplexed bit stream by constructing the same multiplexed stream of each stream area occurring during one access time interval. However, since the multiplexing bit rate of each video does not take into account the state of the buffers of other video and the amount of traffic, the heavy traffic of one encoder affects other encoder buffers. Such a buffer state affects the quality of the image to be encoded, which may result in image quality degradation if the image is complex or a scene change occurs. Therefore, multiplexing multiple channels in a fixed bandwidth, such as broadcasting, is not suitable for efficient bandwidth distribution and maintaining uniform image quality.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하여 버퍼의 데이타의 손실을 효율적으로 방지하고 적은 버퍼로도 효율적으로 데이타를 전송가능하게 하는 방법을 제공하고자 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method for effectively preventing data loss in a buffer and efficiently transmitting data even in a small buffer.
따라서 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 가변률로 부호화한 비트스트림을 다중화하여 항등률로 전송할 경우 사용되는 버퍼의 제어를 통하여 각 인코더의 비트스트림을 다중화하는 방법을 제공한다. 즉, 본 발명은 전송지연 및 과다전송이 발생하여 디코더 버퍼가 언더플로우 및 오버플로우가 발생하지 않도록 최소 다중화 비트율과 최대 다중화 비트율을 정하는 단계와, 다중화하는 인코더 버퍼가 오버플로우로 인한 데이타의 손실을 방지하기 위해 다중화되는 모든 인코더의 버퍼상태의 분산값이 최소화 되도록 최대 다중화 비트율에 의해 Rr i를 구하는 단계 및, 상기 단계에서 구한 최소 다중화 비트율과 Rr i과의 합을 다중화 비트율로 정하는 단계로 이루어진다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of multiplexing a bit stream encoded by a variable rate and multiplexing a bit stream of each encoder through control of a buffer used when the bit stream is transmitted at an identity rate. That is, the present invention provides a method for controlling an encoder buffer, the method comprising: determining a minimum multiplexing bit rate and a maximum multiplexing bit rate so that a decoder buffer does not underflow and overflow due to a transmission delay and an excessive transmission; A step of obtaining R r i by a maximum multiplexing bit rate so as to minimize a variance value of buffer states of all encoders to be multiplexed and a step of setting a sum of a minimum multiplexing bit rate and R r i obtained in the step to a multiplexing bit rate .
각 인코더의 다중화 비트율은 다중화되는 모든 비디오의 비트열의 전송 지연과 버퍼 상태를 고려하여 결정하였다. 그러므로 다중화 비트율과 비트발생률과는 일치하지 않으며 하나의 다중화 스트림은 다른 시간에 부호화된 비트스트림으로 구성될 수도 있다.The multiplexing bit rate of each encoder is determined considering the transmission delay and the buffer state of the bit streams of all multiplexed video. Therefore, the multiplexing bit rate and the bit generation rate do not coincide with each other, and one multiplexed stream may be composed of a bit stream encoded at another time.
다중화를 위해 사용되는 버퍼는 인코더 버퍼와 다중화기의 버퍼로 구분할 수 있다. 다중화 버퍼는 각 인코더의 버퍼에서 나온 데이타를 하나의 다중화된 스트림으로 만들어 망에 전송하는 역할을 한다. 다중화 버퍼의 크기는 망으로 전송하는 다중화된 비트스트림의 전송률 RT과 각 비디오에 할당되는 다중화 비트율 Ri에 따라 결정되어질 수 있다. 만약 n이 다중화 된 인코더의 수이고 RT=Ri라면 다중화 버퍼는 망에서 제공하는 클럭과 시스팀이 사용하는 클럭의 차이를 보상만 하면 된다. 그러므로 적은 시스템 버퍼로도 다중화가 가능하다. 본 발명에서는 RT=Ri인 시스팀을 고려하였으므로 시스팀 버퍼는 각 비디오 버퍼에 비하여 적다고 가정하였다.The buffer used for multiplexing can be divided into an encoder buffer and a multiplexer buffer. The multiplexing buffer transfers data from the buffer of each encoder into a multiplexed stream and transmits it to the network. The size of the multiplexing buffer can be determined according to the transmission rate R T of the multiplexed bit stream transmitted to the network and the multiplexing bit rate R i allocated to each video. If n is the number of multiplexed encoders and R T = R i, the multiplexing buffer only needs to compensate for the difference between the clock provided by the network and the clock used by the system. Therefore, even a small system buffer can be multiplexed. In the present invention, R T = R i , the system buffer is assumed to be smaller than that of each video buffer.
일반적으로 인코더는 버퍼 조건을 만족하기 위하여 두가지 방법을 한다. 하나는 부호화된 비트 스트림의 양 Ei을 전송률 제어를 통해서 조절하는 것이고, 다른 하나는 각 인코더의 버퍼의 상태에 따라 다중화 비트율 Ri를 적절하게 결정하는 것이다. 본 발명에서는 가상 버퍼를 이용하여 전송률 제어를 한 부호화된 비스트림을 가지고 다중화 비트율 Ri를 결정하므로써 버퍼 제어를 최적화하는 알고리즘을 고려하였다.Generally, the encoder has two methods to satisfy the buffer condition. One is to control the amount E i of the encoded bit stream through the rate control and the other is to appropriately determine the multiplexing bit rate R i according to the state of the buffer of each encoder. In the present invention, an algorithm for optimizing the buffer control is considered by determining the multiplexing bit rate R i with a coded non-stream having a rate control using a virtual buffer.
제안한 방식에서 압축 계층과 다중화 계층은 서로 독립적 구조를 가지므로 하나의 다중화 스트림의 구성은 다른 부호화 시간을 갖는 비트열로도 구성될 수 있다. 그러나 압축 계층의 구성의 표현 시간을 제공하기 위한 시간 스탬프 정보를 얻기 위하여 각 인코더는 이 위치가 발생하였을 경우 다중화 제어기에 비디오 버퍼내의 해당 위치를 알려준다.In the proposed scheme, since the compression layer and the multiplexing layer have independent structures, the configuration of one multiplexed stream can be composed of bit streams having different coding times. However, in order to obtain the time stamp information for providing the presentation time of the configuration of the compression layer, each encoder notifies the multiplexing controller of the position in the video buffer when this position occurs.
패킷의 크기가 클수록 각 기본 스트림을 전송하는데 필요한 헤더 정보가 적게 필요하므로 전송 효율은 좋으나 인코더 버퍼가 많이 필요하고 전송지연도 높아진다. 그러므로 저지연 부호화에는 부적합하며 전송 오류가 발생하였을 때 한번에 많은 데이터를 손실할 수도 있다. 그와는 반대로 패킷의 크기가 적을 경우는 전송에 필요한 헤더 정보가 많이 필요하나 인코더 버퍼가 적게 필요하므로 저지연 전송에 유리하며, 전송 오류에도 효율적으로 대처할 수 있다. 각 버퍼 상태를 원활하게 조절할 수 있으므로 인코더에서 영상을 부호화하는데 필요한 양자화 변수를 버퍼의 상태를 보고 결정한다면 보다 고른 화질을 얻을 수 있다. 제안한 방식에서는 패킷을 구성하는 시간 단위를 슬라이스율로 하였다. 이는 시스팀의 버퍼의 크기에 따라 패킷의 크기를 조절할 수 있는 장점이 있다. 예를 들면 버퍼의 크기가 적을 경우 한 슬라이스를 표현할 수 있는 시간에서 패킷을 구성하였고, 버퍼의 크기가 클 경우 몇 개의 슬라이스를 표현할 수 있는 시간에서 패킷을 구성하였다.The larger the size of the packet, the less header information needed to transmit each elementary stream is required. Therefore, the transmission efficiency is good, but the encoder buffer is required and the transmission delay is increased. Therefore, it is not suitable for low-latency coding and a large amount of data may be lost at a time when a transmission error occurs. On the contrary, when the packet size is small, a large amount of header information necessary for transmission is required. However, since it requires less encoder buffer, it is advantageous for low delay transmission and can efficiently cope with transmission error. Since each buffer state can be smoothly adjusted, it is possible to obtain a more uniform image quality by determining the quantization parameters necessary for encoding the image in the encoder, by checking the buffer status. In the proposed scheme, the time unit constituting the packet is defined as the slice rate. This is advantageous in that the size of the packet can be adjusted according to the size of the buffer of the system. For example, if the size of the buffer is small, the packet is constructed in a time that can express one slice. If the size of the buffer is large, the packet is constructed in a time that can express several slices.
본 발명에서는 다중화율을 구하기 위해, 첫째로 전송지연 및 과다전송이 발생하여 디코더 버퍼가 언더플로우 및 오버플로우가 발생하지 않도록 최소 다중화 비트율 Rm i과 최대 다중화 비트율 RM i을 구하고, 둘째로 다중화하는 인코더 버퍼가 오버플로우가 나지 않도록 RM i을 참고로 하여 Rr i를 구하며, 마지막으로 최종적인 다중화율은 Ri= Rm i+ Rr i이 되고 식(1)이 만족한다.In the present invention, in order to obtain the multiplexing rate, a minimum multiplexing bit rate Rm i and a maximum multiplexing bit rate R M i are obtained so that a transmission delay and an over-transmission occur first and a decoder buffer does not underflow and overflow. Second, the encoder buffer and the M R i care not to overflow with reference to seek the R r i, and finally, final multiplexing rate is met R i = R m i + R r i is the formula (1).
상술한 목적 및 기타의 목적과 특징, 장점은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other objects, features, and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제 1도는 Rm i과 Rr i을 구한 후 Ri를 구하는 과정을 개념적으로 보여주고 있다. Rm i은 각 인코더 버퍼의 상태인 Bi(t)을 조사한 후 전송 지연되고 있는 데이타량에 따라 결정된다. Rr i은 Bi(t) - Rm i량과 비디오 소스에 대한 다중화 주기인 △t 동안에 발생할 예측 비트수 i를 조사한 후 t+△t에서 버퍼 상태의 분산값이 최소가 되도록 결정한다. t+△t에서 4개의 비디오 소스 A, B, C, D의 버퍼 상태는 모두 동일하게 되었다.Figure 1 conceptually shows the process of obtaining R i after finding R m i and R r i . R m i is determined according to the amount of data delayed after checking the state of each encoder buffer B i (t). R r i is the number of predicted bits to occur during B i (t) - R m i and the multiplexing period Δt for the video source i is determined so as to minimize the variance of the buffer state at t +? t. At t +? t, the buffer states of the four video sources A, B, C, and D are all the same.
제 2도는 다중화 시스템의 구조를 보여준다. △t는 n비디오 소스에 대한 다중화 주기이다. 즉 다중화기는 △t동안에 각 인코더들의 다중화 비트율을 결정하며, 각 인코더는 버퍼에 있는 부호화된 비트스트림을 패킷으로 만든 후 다중화 버퍼(23)로 전송하게 된다. 다중화기는 각 패킷을 하나의 다중화된 비트열로 만든 후 망으로 전송하게 된다. 실험에서 △t는 슬라이스율로 정하였다. 704x480의 영상에서 슬라이스의 개수는 30개, 352x240의 영상에서는 15개의 슬라이스로 부호화 하였으므로, 1초에 해당하는 영상률이 30인 경우 슬라이스율은 각각 30x30, 30x15이다.Figure 2 shows the structure of the multiplexing system. [Delta] t is the multiplexing period for n video sources. That is, the multiplexer determines the multiplexing bit rate of each of the encoders during [Delta] t, and each encoder transmits the encoded bit stream in the buffer to the multiplexing buffer 23 after making the packet. The multiplexer makes each packet into a multiplexed bit stream and transmits it to the network. In the experiment, Δt was defined as the slice rate. Since the number of slices is 30 in the 704x480 image and 15 slices in the 352x240 image, the slice rate is 30x30 and 30x15, respectively, when the image rate corresponding to one second is 30.
RT는 다중화된 비트스트림을 망으로 전송할 경우 항등 전송률이다. Ri(t)는 각 비디오의 트래픽 상태에 따라서 각 비디오에 할당된 다중화 비트율이다. Be i(t)(22)는 i번째 인코더의 현재 버퍼이며, Ei(t)는 부호화된 비트열의 발생률이다. i는 △t동안에 발생할 예측 비트수이다. △t동안에 Ri(t)는 Ri가 된다. △t동안 각 비트스트림의 패킷 Pi은 다중화 비트율 Ri로 다중화되며, Pi의 비트수는 Ri× △t으로 나타낼 수 있다. 각 비디오의 전송 제어기(21)는 다중화 시스템의 제어기(24)에 i을 알려준다. i, Be i(t)과 이전 다중화 비트율 Ri(t-j△t)(1 ≤j≤k-1)을 이용하여, 다중화기는 최종적으로 Ri의 값을 구한다.R T is the identity transmission rate when the multiplexed bit stream is transmitted to the network. R i (t) is the multiplexing bit rate assigned to each video according to the traffic state of each video. B e i (t) (22) is the current buffer of the i-th encoder, and E i (t) is the incidence rate of the encoded bit stream. i is the number of prediction bits to occur during? t. During Δt, R i (t) becomes R i . During? T, a packet P i of each bitstream is multiplexed with a multiplexing bit rate R i , and the number of bits of P i can be represented by R i × Δt. The transmission controller 21 of each video is connected to the controller 24 of the multiplexing system i . i , B e i (t) and the previous multiplexing bit rate R i (tj Δt) (1 ≤ j ≤ k-1), the multiplexer finally obtains the value of R i .
다중화된 비트스트림은 항등 전송률 RT으로 역다중화기에 전송된다. 그러므로 다중화기로부터 역다중화까지의 채널 지연은 일정하다고 가정한다. 인코더 버퍼로부터 디코더 버퍼까지의 최소 단대단(end-to-end) 지연 시간을 k△t라고 정하였다. 각 비디오의 인코더 버퍼의 크기는 Be max=×k△t, 디코더의 버퍼의 크기는 Bd max=× k△t × δ(?)와 같이 정하였다.The multiplexed bit stream is transmitted to the demultiplexer with the identity bit rate R T. Therefore, it is assumed that the channel delay from the multiplexer to the demultiplexing is constant. The minimum end-to-end delay from the encoder buffer to the decoder buffer is defined as kΔt. The size of the encoder buffer of each video is B e max = × k Δt, the buffer size of the decoder is B d max = × k Δt × δ (?).
디코더 버퍼의 오버플로우와 언더플로우를 방지하기 위하여 다음과 같은 식이 만족되어야 한다.In order to prevent overflow and underflow of the decoder buffer, the following equation must be satisfied.
0≤Bd i(t-△t)+Ri(t-k△t)△t-Ei(t)△t≤Bd max(3) 0≤B d i (t- △ t) + R i (tk △ t) △ tE i (t) △ t≤B d max (3)
또한 시간 t에서 디코더의 버퍼 상태는 다음 식과 같다.The buffer state of the decoder at time t is expressed by the following equation.
식 (3)으로 부터 전송 지연으로 인한 디코더의 버퍼 언더플로우가 발생하지 않은 조건을 살펴보기로 한다. 언더플로우가 발생하지 않기 위해서 식(3)의 첫 번째 부등식 조건인 식(5)이 만족되어야 한다.The conditions under which the buffer underflow does not occur due to the transmission delay from Equation (3) will be described. To avoid underflow, equation (5), which is the first inequality condition of equation (3), must be satisfied.
Ei(t)△t-Bd i(t-△t) ≤ Ri(t+k△t)△t(5)E i (t) ΔtB d i (t- Δt) ≤R i (t + k Δt) Δt (5)
식 (4)과 (5)을 결합하여 버퍼 언더플로우가 발생하지 않고 주어진 최소 지연을 만족하는 다중화 비트율은 식 (6)과 같이 나타낼 수 있다.By combining Eqs. (4) and (5), the multiplexing bit rate satisfying the given minimum delay without buffer underflow can be expressed as Eq. (6).
Be i(t)는 식(7)으로 표현될 수 있으므로 식(6)은 식(8)과 같이 표현할 수 있다.Since B e i (t) can be expressed by equation (7), equation (6) can be expressed as equation (8).
Be i(t+△t) = Be i(t)+Ei(t)△t-Ri(t)△t(7) B e i (t + △ t ) = B e i (t) + E i (t) △ tR i (t) △ t (7)
그러므로 단대단 지연을 만족하기 위하여 최소 다중화 비트율 Rm i는 다음과 같이 구할 수 있다.Therefore, in order to satisfy the end-to-end delay, the minimum multiplexing bit rate Rm i can be obtained as follows.
만약 Rm i가 0보다 적다면 Rm i는 0이 된다. 위 식을 살펴보면 Rm i는 k△t이전에 인코더의 버퍼에 저장되어 있는 데이터는 시간 (k-1)△t에서부터 -△t 이전까지 전송되고 남은 데이터의 양이다. 이 값은 전송 지연을 k△t로 하는 시스템에서 직관적으로도 쉽게 이해할 수 있다.If R m i is less than 0, then R m i becomes zero. In the above equation, R m i is the amount of data that is stored in the buffer of the encoder before k △ t is transmitted from time (k-1) Δt to before - Δt. This value can be easily understood intuitively in a system where the transmission delay is k △ t.
둘째 단계로 전송지연으로 인한 디코더의 버퍼 오버 플로우가 발생하지 않는 조건으로부터 각 비디오 인코더의 최대 다중화 비트율 RM i을 구하여 본다. 오버플로우가 발생하지 않기 위해서 식(3)의 두 번째 부등식 조건인 식(10)이 만족되어야 한다.In the second step, the maximum multiplexing bit rate R M i of each video encoder is obtained from the condition that buffer overflow of the decoder due to transmission delay does not occur. To avoid overflow, equation (10), the second inequality condition of equation (3), must be satisfied.
Ri(t+k△t)△t≤Bd max+Ei(t)△t-Bd i(t-△t)(10) R i (t + k △ t ) △ t≤B d max + E i (t) △ tB d i (t- △ t) (10)
식(4)와 (10)을 결합하여 Ri는 식(11)같이 나타낼 수 있다.By combining Eqs. (4) and (10), R i can be expressed as Eq. (11).
Be i(t)는 식(7)으로 표현될 수 있으므로 식(11)은 식(12)와 같이 나타낼 수 있다.Since B e i (t) can be expressed by Eq. (7), Eq. (11) can be expressed as Eq. (12).
그러므로 RM i은 다음과 같이 구할 수 있다.Therefore, R M i can be obtained as follows.
위 식을 살펴보면 RM i와 시간(k-1)△t에서부터 -△t 이전까지 전송한 데이터의 합은 Bd max와 k△t 이전에 인코더의 버퍼에 저장되어 있는 데이터의 합과 같음을 알 수 있다. 만약 Rm i가 0보다 큰 값을 가진다면 RM i를 식(14)과 같이 표현할 수 있다.The sum of the data transmitted from R M i and the time (k-1) Δt to before Δt is equal to the sum of the data stored in the encoder buffer before B d max and k Δt Able to know. If R m i has a value greater than 0, R M i can be expressed as Eq. (14).
Rm i는 디코더가 언더플로우가 발생하지 않는 최소의 다중화 비트율이므로 디코더가 오버플로우가 발생하는 RM i는와 Rm i의 합임을 알 수 있다.Since R m i is the minimum multiplexing bit rate at which the decoder does not underflow, R M i , where the decoder overflows, And R m i .
Rr i를 결정하기 위해서는 다중화된 다른 모든 인코더의 버퍼의 상태와 부호화 되어 나오는 비트열의 트래픽을 고려해야 한다. 어느 인코더가 언제 얼마만큼의 비트열을 각 버퍼로 전달할 것인지는 알 수 없다. 그러므로 임의의 비디오의 임의의 트래픽을 효율적으로 대처하기 위해서는 다중화된 모든 버퍼의 상태가 동일하도록 전송률 Rr i를 결정해야 할 것이다. 본 발명에서는 분산이 0이 되도록 결정하였다. 만약 Bi(t)=Bm i+Br i이고 Bm i=Bm i△t, Br i=Rr i△t라면, Bi(t+△t)는 식(15)에 의하여 대략적으로 구할 수 있다.In order to determine R r i , the state of the buffers of all multiplexed encoders and the traffic of the encoded bit stream must be considered. It is not known which encoder and when to transmit the bit stream to each buffer. Therefore, in order to efficiently cope with arbitrary traffic of arbitrary video, the transmission rate R r i should be determined so that the states of all multiplexed buffers are the same. In the present invention, the dispersion is determined to be zero. If B i (t) = B m i + B r i and B m i = B m i Δt and B r i = R r i Δt, then B i (t + Δt) Can be roughly obtained.
Rr i는 시간 t+△t에서 인코더 버퍼 오버플로우와 언더플로우를 방지하기 위한 버퍼의 분산값을 최소화한다. 시간 t+△t에서 인코더 버퍼 상태의 평균값과 분산값σ는 다음과 같이 나타낼 수 있다.R r i minimizes the variance of the buffer to prevent encoder buffer overflow and underflow at time t + Δt. At time t +? T, the average value of the state of the encoder buffer And variance value σ can be expressed as follows.
만약 Bi(t+△t)가(t+△t) 값이라면, 분산값σ(t+△t)은 0이 될 것이다. σ(t+△t) 값을 최소화 하기 위하여, Rr i는 Bi(t+△t)의 값이(t+△t)와 같아지도록 선택되어야 한다. Bi(t+△t)는 식(18)과 같이 나타낼 수 있다.If B i (t +? T) is less than (t +? t), the variance value? (t +? t) will be zero. To minimize the value of σ (t + Δt), R r i is the value of B i (t + Δt) (t + [Delta] t). B i (t + Δt) can be expressed as Eq. (18).
B`i(t+△t) = i× △t + Br i= Bmin+ △Bi(t+△t)B` i (t +? T) = i x? t + B r i = B min + B i (t +? t)
단, Bmin= min(B`i(t+△t))However, Bmin = min (B` i (t +? T))
Bi(t+△t) = Bmin+ △Bi(t+△t)-Rr i△t(18)B i (t +? T) = B min +? B i (t +? T) -R r i ? T (18)
대략적으로 Bi(t+△t)는 Bmin이면는 0에 근접할 것이고, σ는 Rr i× △t = △Bi(t+△t) 조건이 만족된다면 Bmin이 될 것이다.Approximately B i (t +? T) is B min Will be close to zero and σ will be B min if the condition R r i × Δ t = ΔB i (t + Δt) is satisfied.
△Bi의 값과 Rr i△t의 합은 다음 관계가 항상 성립한다.The sum of △ B i value, and R r i △ t is the following relationship is always satisfied.
Rr i를 구하기 위해서 Rt i를 구한다. Rt i는 RM i을 참조하지 않는 값이다.일 경우에,는 0이 되지 않는다. 그와 같은 경우에는 Rt i는 최소의 버퍼 상태로 부터의 차이에 비례하게 다음과 같이 결정된다.R t i is obtained to obtain R r i . R t i is a value that does not refer to R M i . In this case, Does not become zero. In such a case, R t i is determined in proportion to the difference from the minimum buffer state as follows.
일 경우에는 0이 될 수 있다. Rt i는 식(21)과 같이 결정된다. In the case of Can be zero. R t i is determined as shown in equation (21).
Ri는 RM i보다 클 수 없으므로 Rr i는 RM i값을 참조하여 다음과 같이 구한다.Since R i can not be larger than R M i , R r i is obtained by referring to R M i as follows.
Rm i+ Rt iRM i이면 Rr i= Rt i,R m is i + R t i R M i R r i = R t i,
Rm i+ Rt iRM i이면 Rr i= RM i- Rm i(22)R m + R i t i R is M i R r i = R M i - R m i (22)
최종적으로 다중화 비트율 Ri는 Ri= Rm i+ Rr i같이 표현된다.Finally, the multiplexing bit rate R i is expressed as R i = R m i + R r i .
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다수의 비디오 신호를 다중화 하여 전송할 경우 각 비디오의 트래픽을 인코더 및 디코더 버퍼의 오버플로우 및 언더플로우가 발생하지 않도록 하고 각 비디오 버퍼의 분산값을 최소화 하므로써 데이터 손실이 발생하지 않도록 하였다. 이 알고리듬은 가변률의 전송률을 갖는 다수의 비디오 신호를 다중화하여 항등률로 전송하는 방송등에서 널리 사용될 것으로 기대된다.As described above, according to the present invention, when multiplexing a plurality of video signals, it is possible to avoid the overflow and underflow of the encoder and decoder buffers of each video traffic and to minimize the dispersion value of each video buffer, . This algorithm is expected to be widely used in broadcasts where multiple video signals having a variable rate are multiplexed and transmitted at an identity rate.
본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허 청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. will be.
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