네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법 {System for video communication through network and method thereof}

본 발명은 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 실시간 화상 교육을 가능하게 하는 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

종래 네트워크를 통한 화상 교육 방법은, 먼저 화상 교육을 주관하는 교육사이트가 미리 강의 내용을 카메라와 마이크를 통해 촬영해 둔 비디오 파일을 준비한다.

그 후, 수강을 희망하는 수강생들이 네트워크를 통해 교육사이트에 접속하면, 교육 사이트는 미리 준비해둔 비디오 파일을 수강생들에게 전송한다.

이러한 화상 교육 방법은 강사가 수강생들이 강의 내용에 대해 어떤 반응을 보이는지를 알 수 없기 때문에 다음 강의 내용도 일방적으로 준비할 수밖에 없다.

또한, 수강생들은 현재 강의 내용에 대한 질문이 있는 경우에 강의가 끝난 다음에 이메일(e-mail)이나 전화를 통해 질문 내용을 전송한 후 강사의 답변을 기다려야한다.

이와 같이, 종래 네트워크를 통한 화상 교육 방법은 강사와 수강생들 모두 수동적으로 강의에 참여할 수밖에 없어 강의 내용에 대한 질적 향상이나, 적극적인 토론의 기회에 많은 제한이 있다는 문제점이 있다.

또한, 종래 네트워크를 통한 화상 교육 방법은 교육 사이트와 수강생들을 네트워크를 통해 연결하면서 네트워크를 통해 송수신 되는 데이터를 관리하는 서버가 강의에 참여하는 수강생들의 데이터를 일일이 확인하기 때문에 많은 시간이 소요되며 네트워크에 부하가 생길 수 있는 문제점이 있다.

이러한 문제점을 극복하면서 실시간 화상 교육을 하기 위해, 종래 네트워크를 통한 화상 교육 방법은 대용량의 데이터 전송을 보장할 수 있는 전용회선의 광대역 회선, 고속 데이터 처리가 가능한 서버의 구축이 필요하므로 사실상 경제성 있는 네트워크 구축이 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 위의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 네트워크를 통해 실시간 대화가 가능하고, 화상 통신 데이터의 전송량과 전송 속도를 대화자별 제어 가능토록 하는 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 시스템의 구성을 도시한 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 방법 중에서 마스터 장치의 데이터 흐름에 관한 순서도를 도시한 것이다.

도 3은 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 방법 중에서 서버의 데이터 흐름에 관한 순서도를 도시한 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 방법 중에서 슬레이브 장치의 데이터 흐름에 관한 순서도를 도시한 것이다.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 네트워크를 통한 화상 통신 시스템의 특징은, 네트워크를 통해 다수의 대화자들에게 정보를 제공하면서 특정 대화자를 지정하여 실시간 대화가 가능토록 주소 데이터와 전송 제어 데이터를 포함한 명령 패킷(order packet)과 자신의 화상 통신 데이터를 전송하는 마스터(master) 장치; 상기 마스터 장치에서 명령 패킷과 화상 통신 데이터를 전송받아 상기 명령 패킷 내의 주소에 해당하는 대화자들에게 전달하고, 상기 명령 패킷 내에 상기 마스터 장치가 지정한 주소들에 우선권을 부여하여 상기 화상 통신 데이터의 정보 전송 속도를 조절하는 서버(server); 및 상기 서버를 통해 전송되는 명령 패킷과 화상 통신 데이터를 전달받고, 상기 마스터 장치를 비롯한 다른 장치로 자신의 화상 통신 데이터를 전송하는 슬레이브(slave) 장치를 포함한다.

상기 마스터 장치의 명령 패킷은, 상기 주소 데이터가 상기 마스터 장치의 주소와 대화자들의 주소, 상기 마스터 장치가 지정한 주소를 포함하고, 상기 전송 제어 데이터는 각 주소별 프레임 발생 속도 조정 명령과 부호 포맷(format) 설정 변경 명령을 포함한다.

상기 서버는, 상기 명령 패킷 내의 각 주소별 프레임 발생 속도 조정 명령의 레벨에 따라 대화자들의 주소에 단계별 정보 전송 속도의 우선권을 부여한다.

상기 마스터 장치는,

화상과 음성을 포함하는 자신의 화상 통신 데이터를 실시간 제공하고, 상기 슬레이브 장치와의 화상정보 전송량과 전송 속도에 대한 제어 명령을 지시하는 마스터 단말기; 상기 마스터 단말기의 실시간 화상 통신 데이터가 원시 비디오 파일 형태로 저장되는 드라이버; 상기 마스터 단말기의 명령에 따라 상기 마스터 단말기의 주소와 지정 대화자들의 아이피(IP) 주소를 포함한 주소 데이터와, 각 주소별 프레임 발생 속도 조정 명령과 부호 포맷 설정 변경 명령을 포함한 전송 제어 데이터를 명령 패킷으로 생성 출력하는 제어부; 상기 제어부의 프레임 발생 속도 조정 명령을 전달받아 상기 프레임 발생 속도 조정 명령에서 지시한 프레임 발생 속도만큼 상기 드라이버에서 일정 간격으로 원시 비디오 파일을 선택하는 파일선택부; 상기 파일선택부에서 선택된 원시 비디오 파일을 자신에게 부여된 코딩 형태를 찾아 실시간 코딩한 코딩 프레임 데이터를 출력하고, 상기 슬레이브 장치로부터 수신된 화상 통신 데이터를 대화자별 부여된 코딩 형태나 상기 화상 통신 데이터에서 코딩 형태를 찾아 디코딩하여 원시 비디오 파일을 생성한 후 이를 드라이버에 전달하는 코덱; 및 상기 코덱으로부터 전달된 코딩 프레임 데이터와 상기 제어부의 명령 패킷을 네트워크 상의 전송 프로토콜에 맞추어 송수신 처리하는 데이터 전송부를 포함한다.

상기 제어부의 명령 패킷은, 상기 마스터장치가 지정한 대화자의 영상과 음성은 고수준의 데이터 처리를 통해 실시간 및 고해상도로 전송하고, 나머지 대화자들의 음성과 영상은 저수준의 데이터 처리를 통해 비실시간 및 저해상도로 전송되도록 한다.

상기 파일선택부는 상기 드라이버로부터 원시비디오파일을 가져오기 위해 인터벌 카운터(Interval counter)를 만들어 초당 지시된 프레임 발생 속도만큼의 원시 파일을 상기 코덱으로 전송한다.

상기 코덱은 상기 제어부의 부호 포맷 설정 변경 명령의 지시에 따라 실시간 정보 제공에 사용되는 네트워크의 대역 제한폭 내에 전송 가능한 최대 화상정보의 수준에 적합한 부호 포맷을 사용한다.

상기 코덱은 마스터장치가 지정한 대화자와 다른 대화자들의 영상데이터를 각기 다른 형태의 부호 포맷과 해상도를 갖도록 지원하며, 복수의 부호 포맷과 해상도를 사용하는 여러 대화자의 화면을 단일 화면에 출력시키기 위한 화면 편집/조합 기능을 보유한다.

상기 데이터 전송부는 명령 패킷이 전송제어 프로토콜(TCP, Transmission Control Protocol)로 송수신하고, 상기 코딩 프레임 데이터는 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP, User Datagram Protocol)로 전송한다.

상기 슬레이브 장치는,

상기 마스터 장치와 대화자 사이에서 화상 통신 데이터를 교환하고, 대화자의 제어 명령을 지시하는 슬레이브 단말기; 상기 슬레이브 단말기와 마스터 장치 사이에서 송수신 되는 화상과 음성을 포함하는 실시간 화상 통신 데이터가 원시 비디오 파일로 저장되는 드라이버; 상기 서버를 통해 전송되는 명령 패킷을 수신하고, 상기 슬레이브 단말기로부터의 화상 통신 데이터를 상기 마스터 장치로 송신하며, 상기 서버를 통해 전송되는 마스터 장치와 네트워크상의 다른 슬레이브 단말기로부터의 화상 통신 데이터를 수신하는 데이터 전송부; 상기 데이터 전송부에서 명령 패킷과 화상 통신 데이터를 전달받아 상기 명령 패킷 내의 프레임 발생 속도 조정 변경과 부호 포맷 설정 변경 명령에 따라 동작 제어를 지시하고, 상기 슬레이브 단말기로부터의 제어 명령을 처리하는 제어부; 상기 제어부의 프레임 발생 속도 조정 변경 명령에 관한 동작 제어 지시에 따라 상기 드라이버로부터의 원시 비디오 파일의 프레임 발생 속도를 변경하는 파일선택부; 및 상기 제어부의 부호 포맷 설정 변경 명령에 관한 동작 제어 지시에 따라 상기 자신에게 부여된 코딩 형태나 수신되는 화상 통신 데이터에서 코딩 형태를 찾아 상기 마스터 장치나 다른 슬레이브 장치에서 전송된 화상 통신 데이터를 실시간 디코딩하여 원시 비디오 파일을 생성한 후 이를 상기 드라이버에 전달하는 코덱을 포함한다.

한편, 본 발명에 따른 네트워크를 통한 화상 통신 시스템의 또 다른 특징은, 네트워크를 통해 다수의 학생들에게 교육 정보를 제공하면서 특정 수강생들에게 발언권을 주어 실시간 토론이 가능토록 주소 데이터와 전송 제어 데이터를 포함한 명령 패킷과 강의 데이터를 전송하는 강사 제어부; 상기 강사 제어부에서 명령 패킷과 강의 데이터를 전송받아 이를 상기 명령 패킷 내의 주소에 해당하는 수강생들에게 전달하고, 상기 발언권이 주어진 수강생들의 주소에 우선권을 부여하여 정보 전송 속도를 조절하는 서버; 및 상기 서버를 통해 전송되는 명령 패킷과 강의 데이터를 전달받아 실시간 원격 교육에 참여하고, 상기 강사 제어부를 비롯해 다른 수강생들과 정보를 교환하는 수강 제어부를 포함한다.

본 발명에 따른 네트워크를 통한 화상 통신 방법의 특징은, a) 마스터 측에서 네트워크를 통해 다수의 대화자들과 지정 대화자들간 실시간 정보 교환을 위한 대화 채널에 관한 명령 패킷과 화상 통신 데이터를 전송하는 단계; b) 상기 a) 단계의 명령 패킷을 전달받은 서버는 상기 명령 패킷에 의해 정보 전송 속도를 조절하여 대화자들에게 상기 명령 패킷과 화상 통신 데이터를 전달하는 단계; 및 c) 대화자 측에서 상기 b) 단계의 명령 패킷과 화상 통신 데이터를 전달받고, 계속해서 필요한 정보를 마스터 측 및 다른 대화자 측과 송수신하는 단계를 포함한다.

상기 a) 단계는 상기 마스터 측에서 다수의 대화자들에게 정보를 제공하는 도중에 특정 대화자를 지정하여 발언권을 주고, 상기 발언권을 준 대화자의 주소를 명령 패킷 내에 포함시킨다.

상기 a) 단계에서 명령 패킷은, 상기 화상 통신 데이터의 전송 환경을 제어하기 위한 전송 제어 데이터와, 대화자들 및 마스터 자신의 주소에 관한 주소 데이터를 포함한다.

상기 명령 패킷의 전송 제어 데이터는 각 소별 프레임 발생 속도 조정 명령과 부호 포맷 설정 변경 명령을 포함한다.

상기 명령 패킷의 전송 제어 데이터는 상기 마스터 측이 지정한 대화자의 영상과 음성은 고수준의 데이터 처리를 통해 실시간 및 고해상도로 전송하고, 나머지 대화자들의 음성과 영상은 저수준의 데이터 처리를 통해 비실시간 및 저해상도로전송되도록 한다.

상기 a) 단계에서 화상 통신 데이터는, 상기 마스터가 카메라 및 마이크를 이용하여 화상과 음성을 포함한 원시 비디오 파일을 포함한다.

상기 a) 단계에서 화상 통신 데이터는, 상기 명령 패킷에 의해 마스터 측에게 부여된 코딩 형태의 부호 포맷을 찾아 실시간 코딩한 코딩 프레임 데이터로 상기 대화자 측으로 출력되고, 상기 대화자 측에서 수신되는 화상 통신 데이터는 대화자별 부여된 코딩 형태나 상기 화상 통신 데이터에서 코딩 형태를 찾아 실시간 디코딩하여 원시 비디오 파일로 생성된다.

상기 a) 단계에서 화상 통신 데이터는, 상기 명령 패킷에 의해 실시간 정보 제공에 사용되는 네트워크 대역 제한폭 내에 전송 가능한 최대 화상정보의 수준에 적합한 부호 포맷을 사용한다.

상기 a) 단계에서 화상 통신 데이터와 명령 패킷을 전송하는 단계는, 네트워크 상의 전송 프로토콜에 맞추어 송수신 처리한다.

상기 c) 단계는 상기 명령 패킷에 의해 화상 프레임 레이트와 상기 부호 포맷을 변경하여 대화자 측의 전송 환경에 맞게 화상 통신 데이터를 마스터 측을 포함한 다른 대화자들과 교환한다.

상기 c) 단계는 상기 명령 패킷에 의해 부호 포맷을 변경하고, 상기 b) 단계에서 전달받은 화상 통신 데이터를 대화자의 주소별 부여된 코딩 형태 또는 상기 화상 통신 데이터에서 코딩 형태를 찾아 실시간 디코딩하여 원시 비디오 파일을 생성한다.

상기 a) 단계 내지 b) 단계를 통해 송수신 되는 화상 통신 데이터는 특정 교육을 주제로 강사와 수강생들간에 송수신 되는 강의 내용이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 시스템의 구성을 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 시스템은 크게 마스터 장치(100), 서버(200), 슬레이브 장치들(300, 400, 500)을 포함하고, 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300)는 실시간 화상 통신을 통해 정보를 교환한다.

이때, 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이의 화상 통신은 다양한 주제를 두고 정보를 상호 송수신할 수 있지만, 본 발명에 따른 실시예에서는 특히 교육을 주제로 강사와 수강생들간 송수신 되는 화상 통신 데이터에 대해 알아본다.

그러면, 마스터 장치(100)는 진행 상황을 관리하는 관리자나 강사에 의해 운영되고, 슬레이브 장치(300)는 수강생들에 의해 운영되는 것이 바람직하다.

또한, 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이의 네트워크는 임대 사설 라인과 공용 라인을 모두 포함한다. 그리고, 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이의 데이터 전송 속도와 단위 시간당 데이터 전송량의 한계는 사용하는 네트워크에서 일정 단위 시간 동안 전송 데이터가 지연 현상 없이 전달될 수 있는 대역폭이 된다.

마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이에서 진행되는 실시간 원격 교육은 강사와 수강생들간의 화상과 음성이 실제 강의를 수행하기 충분할 만큼 지연 전달 없이 상대방에게 전달되는 품질 수준을 유지한다.

위의 마스터 장치(100)는 마스터 단말기(101), 카메라(102) 및 마이크(103), 드라이버(110), 제어부(120), 파일 선택부(130), 코덱(140), 데이터 전송부(150)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

마스터 단말기(101)는 슬레이브 장치(300)와의 화상정보 전송량과 전송 속도에 대한 제어 명령을 지시하는데, 이때 강사는 강의 진행 중에 특정 수강생을 지정하여 발언권을 주어 강의에 참여를 유발시킨다.

드라이버(110)는 카메라(102) 및 마이크(103)를 통해 초당 정해진 횟수만큼 제작된 원시 비디오 파일이 저장되고, 코덱(140)에서 전달되는 원시 비디오 파일을 마스터 단말기(101)로 출력한다.

그리고, 제어부(120)는 마스터 단말기(101)에서 지시한 명령에 따라 마스터 단말기(101) 자신의 주소와 강사가 지정한 수강생의 아이피(IP) 주소를 포함한 주소 데이터와, 각 주소별 프레임 발생 속도 조정 명령과 부호 포맷 설정 변경 명령을 포함한 전송 제어 데이터를 포함하는 명령 패킷을 생성 출력한다.

이하, 제어부(120)의 기능에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

제어부(120)는 초기 장치 셋업(setup) 화면을 통해 마스터장치(100)의 정적 IP 주소(static IP address) 입력과 전체 수강 그룹 네트워크에서 사용될 프레임의 최소 및 최대 사용 가능한 속도 한계치를 입력한다.

또한, 제어부(120)는 사용할 코덱 포맷의 종류와 MPEG-4의 경우에 코덱의 최소 및 최대 사용 가능한 영상화면의 해상도 값을 입력할 수 있고, 동일 그룹으로 수강 신청한 수강생들의 이름과 정적 IP 주소도 입력할 수 있다.

위와 같이, 제어부(120)는 초기 셋업 화면을 통해 입력되는 내용들을 운용 중에라도 변경 가능하며, 각 셋업 값은 별도의 저장매체에 저장할 수 있다.

제어부(120)는 마스터 단말기(101)의 운영자가 특정 수강생을 지정하는 명령을 인식하고, 그 지정된 수강생에 해당하는 정적 IP 주소, 사용 가능한 프레임의 최대 발생 속도와 코덱, 최대 사용 해상도 값을 데이터베이스에서 찾아 이들 정보들을 모두 포함하는 명령 패킷을 생성한다.

이렇게 생성된 명령 패킷이 파일 선택부(130)와 코덱(140)에 전달되고, 데이터 전송부(150)를 통해 서버(200)로 전송된다.

한편, 제어부(120)는 특정 수강생이나 강사의 영상, 음성 정보를 제외한 나머지 그룹의 참여자들의 영상 정보는 셋업시 디폴트(Default)로 지정된 최소 프레임 발생속도와 최소 해상도 값을 갖는 코덱으로 처리되도록 파일선택부(130)와 코덱(140)에 지시한다.

즉, 그룹 네트워크에 연결된 모든 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300, 400, 500)들은 특정 대화자, 또는 수강생을 지정하는 명령 패킷을 수신하기 전에 항시 강사의 영상 및 음성만을 처리한다.

그 후, 명령 패킷을 수신한 후에 지정된 특정 대화자를 제외한 나머지 그룹 참여자들의 음성 정보는 처리되지 않으며, 영상 정보 또한 최소 프레임 발생속도와최저 행상도의 코덱으로 처리되는 것이다.

제어부(120)는 초기 또는 신규 수강생의 그룹 참여시 슬레이브 장치(300)의 요구에 따라 셋업 값과 수강 시청이 가능토록 슬레이브 장치(300) 측의 제어부의 소프트웨어 및 코덱의 소프트웨어를 다운로드 해줄 수도 있다.

한편, 제어부(120)는 그룹에 참여하는 수강생들의 인증을 수행할 수도 있다.

파일 선택부(130)는 제어부(120)에서 명령 패킷을 전달받고, 명령 패킷 내의 프레임 발생 속도 조정 명령에서 지시한 초당 횟수만큼의 원시 비디오 파일을 드라이버(110)에서 일정간격으로 선택한다.

이때, 파일 선택부(130)는 프레임 발생 속도 조정 명령에서 지시한 프레임 발생 속도를 일초 내에 일정 간격으로 드라이버(110)로부터 원시 비디오 파일을 가져오기 위해 인터벌 카운터를 만든다.

즉, 평상시에 파일 선택부(130)는 제어부(120)에서 지시된 디폴트값에 해당하는 프레임 전송 횟수(대개, 최소값)만큼의 초당 원시 비디오 파일을 드라이버(110)에서 읽어 코덱(140)으로 전달한다.

그런데, 제어부(120)에서 명령 패킷을 입력되면, 파일 선택부(130)는 명령 패킷에서 지시된 프레임 전송 속도 명령에 따른 초당 원시비디오 파일을 드라이버(110)에서 읽어 코덱(140)으로 전달한다.

코덱(140)은 제어부(120)로부터 그룹에 참여한 모든 수강생들의 IP 주소를 보관하고 있고, 파일 선택부(130)에서 선택된 원시 비디오 파일을 자신에게 부여된 코딩 형태를 찾아 실시간 코딩한 코딩 프레임 데이터를 출력한다.

코덱(140)은 네트워크를 통해 전송되는 영상 데이터의 사이즈를 접속된 네트워크 환경별로 조절이 가능하며, 언제나 강사와 수강생간에 실시간 화상 전송이 가능하도록 한다.

또한, 코덱(140)은 수강생들로부터 수신되는 영상 데이터의 코딩 형태를 수신된 영상 데이터에서 또는 주소별 부여된 코딩 형태에서 찾아 디코딩하여 원시 비디오 파일을 생성한다. 따라서, 코덱(140)은 순간 또는 장시간 네트워크의 전송 속도 환경 변화에 제약을 받지 않도록 코덱 형태를 수강생별로 조정한다.

즉, 코덱(140)은 파일 선택부(130)에서 선택된 원시 비디오 파일을 대화자의 주소별 부여된 코딩 형태에서 마스터 장치(100) 자신의 부호 포맷을 찾아 실시간 코딩한 코딩 프레임 데이터를 출력하고, 슬레이브 장치(300)로부터 수신된 화상 통신 데이터를 수신 데이터를 만들 코딩 형태를 찾거나 대화자의 주소별 부여된 코딩 형태에서 찾아 실시간 디코딩하여 원시 비디오 파일을 생성하여 이를 드라이버(100)에 전달한다.

코덱(140)은 M-JPEG, H.623, MPEG-2, MPEG-4, Sorenson과 같은 여러 형태의 코딩 포맷타(coding formatter)를 사용할 수 있다.

한편, 코덱(140)은 제어부(120)의 부호 포맷 설정 변경 명령에 의해 실시간 정보 전송에 사용되는 네트워크의 대역 제한폭 내에 전송 가능한 최대 화상정보의 수준에 따라 프레임의 크기(byte per frame)가 작은 코딩 포맷을 쓰거나, 프레임의 크기가 큰 코딩 포맷을 사용할 수 있다.

이와 같이 코덱(140)은 자체 모니터에 출력시킬 영상 화면을 만드는 역할과전송시킬 코딩 프레임 파일을 만드는 역할을 하게 된다.

먼저, 코덱(140)이 자체 모니터에 출력시킬 영상 화면을 만드는 역할은 다음과 같다.

코덱(140)은 제어부(120)로부터 디폴트된 코덱과 고 해상도의 화면으로 자체에 출력시킬 수 있는 영상을 만든다.

그리고, 네트워크를 통해 슬레이브장치(300)로부터 수신된 코딩 파일은 해당 IP 주소가 지정된 수강생의 IP 주소인지를 확인한다. 그후, 지정 수강생의 IP 주소인 경우에 코딩 파일을 이미 수신된 명령 패킷의 코딩 형태와 해상도에 따라 디코드하고, 지정 수강생의 IP 주소가 아닌 경우에 코딩 파일을 디폴트로 지정된 코딩 형태와 저수준의 해상도로 디코딩한다.

코덱(140)은 위에서 만들어진 자체 출력 영상과 수신된 디코딩 영상을 합성, 자체 모니터로 출력시킬 최종 영상 파일을 만들어 드라이버(100)를 통해 출력시키도록 한다.

코덱(140)이 전송시킬 코딩 프레임 파일을 만드는 역할은 명령 패킷이 수신되지 않은 경우에 제어부(120)에서 지시한 디폴트 코딩 형태와 해상도 값에 따라 파일선택부(130)로부터 전달되는 원시 비디오 파일을 처리한다.

위에서, 명령 패킷이 수신된 경우에, 코덱(140)은 지시된 코딩 형태와 해상도에 따라 파일선택부(130)로부터 전달되는 원시 비디오 파일을 처리하여 데이터 전송부(150)로 전송한다.

데이터 전송부(150)는 네트워크 상의 전송 프로토콜에 맞추어 제어부(120)에서 생성된 명령 패킷과 코덱(140)에서 생성된 코딩 프레임 데이터의 송수신을 처리한다.

이때, 데이터 전송부(150)는 명령 패킷을 TCP/IP로 송수신하여 명령 전달의 신뢰성을 높이고, 코딩 프레임 데이터는 UDP로 전송하여 코딩 프레임 데이터의 일부 손실에도 지속적인 데이터 전송이 가능토록 한다.

위에서, UDP는 TCP/IP 프로토콜 스택에서 비연결형 트랜스포트 계층 프로토콜로, 긍정 확인 신호나 전달 보장이 없이 데이터그램을 교환하는 단순한 프로토콜이다.

TCP/IP는 현재 널리 사용되고 있는 H.232, H.245, SIP(session initiation protocol, 세션 시작 프로토콜) 중 하나를 이용하여 여기에 필요한 초당 프레임(Frame per second)을 지시하는 항목은 임의 옵션 파일(Option file) 중 하나를 이용한다.

한편, 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이에서 송수신 되는 화상 통신 데이터 중에서 미디어 스트림(Media stream)은 산업 표준 프로토콜(Industrial stand protocol)인 RTP/RTCP를 이용한다.

그리고, 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이에서 송수신 되는 화상 통신 데이터에서 비디오 해상도(Video resolution)는 QCIF, CIF, 4CIF, 커스텀 포맷들(Custom formats)을 지원한다.

서버(200)는 스캔 서버, 혹은 비디오 서버로서 마스터 장치(100)에서 명령 패킷과 코딩 프레임 데이터를 수신하면, 이를 해당 주소지의 수강생들에게 전달한다.

또한, 서버(200)는 마스터 장치(100)의 명령 패킷에서 강사가 지정한 수강생들의 주소를 인식하여, 이렇게 지정된 수강생들 주소의 코딩 프레임 데이터를 수강생들 중에서 지정되지 않는 수강생들 주소의 코딩 프레임 데이터보다 우선권을 부여하여 방송(Broadcasting)한다.

이때, 서버(200)는 사용자별 디폴트(Default)나 명령 패킷을 통해 지시된 프레임 발생 속도에 따라 우선권 테이블을 작성하고, 프레임 발생 속도의 레벨에 따라 단계별 우선권을 부여하는 것이 가능하다.

따라서, 지정된 수강생들의 코딩 프레임 데이터는 고속으로 전송되어 강사와 지정한 수강생간에 화상 통신 데이터의 교환이 다른 수강생들에 비해 우선 처리될 수 있다.

결국, 서버(200)는 지정 수강생과 강사간의 영상 전달속도와 사이즈를 크게 하여 고화질 방송이 가능하고, 지정되지 않는 수강생들의 영상 데이터는 저속 또는 적은 사이즈의 방송이 가능해진다. 그로 인해, 서버(200)는 네트워크에서 전달 가능한 대역폭 손실을 최소화시켜 강사와 지정 수강생간의 영상 동작의 움직임이 자연스럽게 처리되도록 한다.

한편, 슬레이브 장치(300)는 마스터 장치(100)와 유사하게 슬레이브 단말기(301), 카메라(302) 및 마이크(303), 드라이버(350), 제어부(320), 파일 선택부(330), 코덱(340), 데이터 전송부(310)를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

위에서 언급한 슬레이브 장치(300)가 포함하고 있는 각 구성요소는 마스터장치(100)에서 설명한 구성요소와 거의 동일하게 동작된다.

그런데, 제어부(320)는 네트워크를 통해 전송받은 명령 패킷을 번역한 후 이를 각 구성요소들에게 전달한다. 즉, 제어부(320)는 서버(200)를 통해 수신한 명령 패킷 내의 프레임 발생 속도 조정 명령과 부호 포맷 설정 변경 명령을 파일 선택부(330)와 코덱(340)으로 분리 전달한다.

그러면, 드라이버(350)에 저장되어 있는 원시 비디오 파일은 파일 선택부(330)와 코덱(340)을 통해 프레임 발생 속도 변경, 코딩 변경을 하게 된다.

이때, 코덱(340)은 제어부(320)의 부호 포맷 설정 변경 명령에 관한 동작 제어 지시에 따라 슬레이브 장치(300)에서 생성되는 원시 비디오 파일의 부호 포맷을 변경하거나, 대화자의 주소별 부여된 코딩 형태를 찾아 수신된 코딩 프레임 데이터를 실시간 디코딩하여 원시 비디오 파일을 생성하고, 이를 드라이버(350)에 전달한다.

그러면, 드라이버(350)가 원시 비디오 파일을 슬레이브 단말기(301)로 출력함으로써 수강생들은 슬레이브 단말기(301)를 통해 강사의 강의 내용과 다른 수강생들의 영상 화면을 시청할 수 있다.

따라서, 슬레이브 장치(300)는 마스터 장치(100) 뿐만 아니라 다른 슬레이브 장치(400, 500)와도 화상 통신 데이터를 서버(200)를 통해 주고받는다.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 시스템의 동작을 첨부된 도면을 참고하여 상세히 살펴본다.

도 2는 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 방법 중에서 마스터 장치의 데이터 흐름에 관한 순서도를 도시한 것이다.

도 2에 나타나 있듯이, 강사는 카메라(102) 및 마이크(103)를 통해 강의를 진행하고, 강의 도중에 임의적으로 터치 스크린이나 기타 입력 장치를 이용하여 특정 수강생을 지정하여 발언권을 부여한다.(S11)

그러면, 마스터 단말기(101)는 제어부(120)를 통해 마스터 단말기(101) 자신의 주소와 특정 수강생을 지정하는 IP 주소, 각 주소별 프레임 발생 속도 조정 명령과 부호 포맷 설정 변경 명령을 포함하는 명령 패킷을 생성한다.(S12)

이때, 명령 패킷은 마스터 단말기(101)가 지정한 수강생과 강사의 음성 및 영상 데이터는 프레임의 초당 전송 횟수(예를 들면, 최소 초당 10회 이상)를 많게 하며, 고해상도를 사용할 수 있는 부호 포맷과 해상도를 이용하도록 한다.

또한, 명령 패킷은 지정된 수강생을 제외한 나머지 수강생들의 영상 및 음성 데이터는 음성 데이터는 최초 디폴트로 설정된 값 또는 명령 패킷에 따라 무시할 수 있는 정도의 수준으로 하고, 초당 전송횟수(예를 들면, 초당 1회 미만)를 크게 줄이고, 저해상도를 사용할 수 있는 부호 포맷과 해상도를 이용하도록 한다.

명령 패킷은 특정 수강생이 지정되는 순간 마스터 단말기(101)에서 생성되어 해당 주소지의 슬레이브 장치들(300, 400, 500)에 전달되어 해당 슬레이브 장치의 부호 포맷 설정과 프레임 발생 속도를 조절하게 된다.

이렇게 하여 슬레이브 장치의 부호 포맷 설정과 프레임 발생 속도가 조절된 후에는 다른 수강생이 지정되거나 기존 수강생의 지정이 해제될 때까지 계속해서 그 상태가 유지한다.

따라서, 마스터 단말기(101)는 다른 수강생을 지정할 경우에 이전에 지정되었던 수강생의 슬레이브 장치로 지정 해제를 지시하는 명령 패킷을 생성 출력하게 된다.

파일 선택부(130)는 명령 패킷을 전달받아 자신에게 부여된 프레임 발생 속도 조정 명령에서 지시한 초당 정해진 횟수만큼 원시 비디오 파일을 드라이버(110)에서 선택한다.(S13)

또한, 코덱(140)은 제어부(120)에서 명령 패킷을 전달받아 부호 포맷 설정 변경 명령에 따라 수강생 주소별 부여된 코딩 형태에서 마스터 장치(100) 자신의 코딩 포맷을 찾아 실시간 코딩 프레임 데이터로 코딩하고(S14), 슬레이브 장치(300)로부터 수신된 코딩 프레임 데이터를 대화자의 주소별 부여된 코딩 형태나 수신된 데이터에서 코딩 형태를 찾아 실시간 원시 비디오 파일로 디코딩한 후 이를 드라이버(110)에 전달한다.(S15, S16)

이렇게 코덱(140)에서 코딩 프레임 데이터가 생성되면, 데이터 전송부(150)는 명령 패킷은 TCP/IP로, 코딩 프레임 데이터는 UDP로 네트워크의 전송 프로토콜에 맞추어 서버(200)에 전송한다.(S17)

위에서, 파일 선택부(130)와 코덱(140)은 마스터 단말기(101)의 운용자가 지정하는 수강생들이 수시도 변화될 수 있으므로, 지정 수강생들이 변환될 때마다 각 수강생들의 프레임 전송 속도와 부호 포맷을 변경시키기 위해 가변적 기능을 갖도록 하는 것이 바람직하다.

마스터 장치(100)는 슬레이브 장치(300)에서 전송되는 화상 통신 데이터를데이터 전송부(150)를 통해 수신하고, 이렇게 수신된 화상 통신 데이터를 마스터 단말기(101)는 드라이버(110)를 통해 디스플레이 한다.

이때, 마스터 단말기(101)의 화면에는 수강생들의 화면이 분할되어 출력되는데, 특히 강사가 지정한 수강생의 화면이 다른 수강생들의 화면보다 크게 보이면서 영상의 움직임이 고급 수준을 유지한다.

도 3은 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 방법 중에서 서버의 데이터 흐름에 관한 순서도를 도시한 것이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 서버(200)는 데이터 전송부(150)를 통해 전송되는 명령 패킷과 코딩 프레임 데이터를 수신하고(S21), 명령 패킷의 주소 데이터 중에서 강사에 의해 지정된 수강생의 IP 주소와 지정되지 않은 수강생들의 IP 주소를 구분한다.(S22)

그리고, 서버(200)는 명령 패킷의 프레임 발생 속도 조정 명령에 따라 주소별 지정된 프레임 발생 속도의 레벨에 맞추어 단계별로 수강생들의 주소에 우선권을 부여하고 우선권 테이블을 작성한다.(S23)

이때, 우선권은 강사에 의해 지정된 수강생의 IP 주소에 해당하는 코딩 프레임 데이터를 지정되지 않는 수강생들의 IP 주소에 해당하는 코딩 프레임 데이터보다 고속 전송될 수 있도록 한다.

우선권 테이블이 작성되면, 서버(200)는 수강생들의 주소별 초당 코딩 프레임 데이터의 전송 횟수를 조절함으로써 코딩 프레임 데이터의 전송 속도를 저속에서 고속으로 조절할 수 있게 된다.(S24)

서버(200)는 명령 패킷을 주소 데이터 내에 해당하는 주소지의 수강생들에게 전달하고, 슬레이브 장치(300)들과 마스터 장치(100)에서 전송되는 화상통신 데이터를 각각의 우선권 테이블의 전송 레벨에 따라 그룹에 방송한다.(S25)

서버(200)는 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이에서 데이터 흐름을 제어하기 위해 위에서 언급한 기능 외에도 여러 기능을 수행하지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이므로 나열하지 않는다.

도 4는 본 발명에 따른 실시예의 네트워크를 통한 화상 통신 방법 중에서 슬레이브 장치의 데이터 흐름에 관한 순서도를 도시한 것이다.

도 4에 나타나 있듯이, 슬레이브 장치(300)의 데이터 전송부(310)는 서버(200)를 통해 전송되는 명령 패킷과 코딩 프레임 데이터를 수신한다.(S31) 이때, 데이터 전송부(310)는 수강생의 화상 통신 데이터를 서버(200)를 통해 마스터 장치(100)로 송신하기도 한다.

제어부(320)는 명령 패킷의 프레임 발생 속도 조정 명령을 파일 선택부(330)로, 부호 포맷 설정 변경 명령을 코덱(340)으로 분리 전달한다. 제어부(320)는 마스터 장치(100)의 제어부(120)와 달리 명령 패킷을 생성하지 않고, 다만 서버(200)를 통해 전달되는 명령 패킷을 번역하고 각 구성요소들에 전달하는 수동적 역할을 수행한다.

그러면, 파일 선택부(330)는 드라이버(350)에 저장되어 있는 원시 비디오 파일을 프레임 발생 속도 조정 명령에서 지정한 프레임 발생 속도로 변경하고,코덱(340)은 부호 포맷 설정 변경 명령에 따라 원시 비디오 파일의 부호 포맷을 변경한다.(S32)

즉, 코덱(340)은 수강생의 화상 데이터(대개, 원시 비디오 파일)를 실시간 코딩하여 코딩 프레임 데이터를 생성 출력하거나, 마스터 장치(100)와 다른 수강생들의 슬레이브 장치(400, 500)로부터 수신한 코딩 프레임 데이터를 대화자의 주소별 부여된 코딩 형태를 찾아 실시간 디코딩하여 원시 비디오 파일을 생성한 후 이를 드라이버(350)에 전달한다.

따라서, 수강생은 슬레이브 단말기(301)를 통해 마스터 장치(100)에서 전송되는 고화질, 고속의 코딩 프레임 데이터에 의해 지연 전달 없이 강의 내용을 시청할 수 있으며, 다른 슬레이브 장치(400, 500)로부터 수신한 저화질, 저속의 코딩 프레임 데이터에 의해 강의 참여를 확인할 수 있다.(S33)

한편, 강사에 의해 발언권이 부여된 수강생은 강사와 실시간 대화 수준으로 강사의 질의 사항이나 요구에 대한 응답을 하게 된다.(S34)

이때, 슬레이브 단말기(301)는 카메라(302)와 마이크(303)를 통해 화상과 음성을 포함한 수강생의 응답 데이터를 작성한다.

여기서, 수강생의 응답 데이터는 원시 비디오 파일로 드라이버(350)에 저장되고, 강사가 발언권 부여시 전송받은 명령 패킷의 프레임 발생 속도 조정 명령과 부호 포맷 설정 변경 명령에 따라 제어부(320), 파일 선택부(330) 및 코덱(340)에 의해 고속, 고화질의 화상 통신 데이터로 생성된다.

이렇게 생성된 화상 통신 데이터는 데이터 전송부(310)에 의해 서버(200)로송신되고, 서버(200)가 위의 화상 통신 데이터를 우선권 테이블의 전송레벨에 따라 마스터 장치(100)로 전송함으로써 강사와 수강생간에 실시간 대화가 가능해진다. (S35)

이때, 발언권이 부여된 슬레이브 장치(300)의 화상 통신 데이터는 마스터 장치(100) 뿐만 아니라 다른 슬레이브 장치(400, 500)들로도 서버(200)를 통해 방송됨으로써 다른 수강생들도 강사와 발언권이 부여된 수강생들과 실시간 대화를 볼 수 있다.

한편, 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300) 사이에서 송수신 되는 화상 통신 데이터는 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(300)의 코딩 프레임 데이터를 모두 포함한다.

기존의 화상 교육은 강사와 수강생간의 화상 전송을 동적 프레임 레이트로 전송하기 위해 클라이언트와 서버간에 항상 서로 다른 프레임 레이트로 처리를 한다. 그런데, 본 발명에 따른 실시예에서는 강사의 제어에 의해 수강생의 화상의 프레임 레이트를 변경한다.

상기에서는 본 발명에 따른 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

본 발명에 의한 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법은 마스터 장치와 슬레이브 장치간에 송수신 되는 화상 통신 데이터의 전송량과 전송 속도를 대화자별 제어하여 실시간 화상 통신을 수행함으로써 네트워크의 전송 속도 환경 변화에 제약을 받지 않고 마스터 장치의 요구에 따라 대화자별 고속 또는 저속 데이터 전송이 가능해지는 효과가 있다.

본 발명에 의한 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법은 네트워크의 전달 가능한 대역폭 손실을 최소화시킴으로써 실시간 영상 동작의 움직임이 자연스럽게 처리되어 실제 대화를 수행하기에 충분할 만큼의 지연 전달 없이 데이터 송수신이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법은 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이의 대화채널에 우선권을 부여하여 지정된 대화자와 실시간 데이터 교환이 우선 처리될 수 있고, 게다가 지정된 대화자간의 영상의 전달 속도와 사이즈를 조정하여 고화질 방송이 가능해지는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의한 네트워크를 통한 화상 통신 시스템 및 그 방법은 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이에서 송수신 되는 화상 통신 데이터를 전송 프로토콜에 맞게 분리 전달함으로써 데이터 전달에 신뢰성을 높이고, 데이터의 일부 손실에도 지속적인 데이터 전송이 가능해지는 효과가 있다.