(57)【要約】      （修正有）【課題】一つの映像入力に対して高画質及び高速のリアルタイム動映像(moving pictures)ディスプレイ専用動映像圧縮と高圧縮率及び低速の録画専用動映像圧縮を二重に遂行する二重動映像圧縮方法及びこれを適用したネットワ−クカメラ及びネットワ−クデジタルビデオレコ−ダ−を提供する。【解決手段】ネットワ−クカメラに動映像圧縮用エンコーダーを二重に内装して一つの映像入力に対して独立的な方式に二重圧縮してネットワ−クに電送して、ネットワ−クデジタルビデオレコ−ダ−サ−バ−でこれを受けて高画質のリアルタイム動映像ディスプレイと同時に、長期録画のため高圧縮率の低速録画を行う。【効果】映像監視するために必須的なリアルタイム動映像ディスプレイと長期録画という二つの要求事項を同時に充足させることができる。【選択図】図３
2004289833.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リアルタイム動映像ディスプレイ専用の第1動映像エンコーダーと録画専用の第2動映像エンコーダーを二重(dual)に内装して、カメラモジュ−ルから撮影される一つのデジタル映像に対して各動映像エンコーダーが独立的にお互い別の画質と速度(秒当たりフレ−ム数)に動映像圧縮してネットワ−クに電送することを特徴とする、カメラモジュ−ル一体型のネットワ−クカメラ。
【請求項２】
リアルタイム動映像ディスプレイ専用の第1動映像エンコーダーと録画専用の第2動映像エンコーダーを二重に内装して、別途のビデオカメラからケ−ブルを通じて入力されたアナログ信号をネットワ−クカメラのビデオデコ−ダでデジタル変換させて変換されるデジタル映像デ−タを分岐(multiplex)する別々第1動映像エンコーダーと第2動映像エンコーダーに入力させて独立的にお互い別の画質と速度(秒当たりフレ−ム数)に動映像圧縮してネットワ−クに電送することを特徴とする、カメラ分離型(カメラモジュ−ルを内蔵しない  )のネットワ−クカメラ。
【請求項３】
第1項または第2項において、ビデオデコ−ダを二重に置いて第1動映像エンコーダーと第2動映像エンコーダーに個別的に連結することで二個のビデオデコ−ダがお互い別のアナログ-デジタル変換(ADC)して各動映像エンコーダーが画質及び速度だけはなくて解像度(resolution, image size)まで独立的に設定することができることを特徴とする、一体型または分離型ネットワ−クカメラ。
【請求項４】
複数個の一体型または分離型ネットワ−クカメラから一つの映像に対してお互い別の画質と速度に二重圧縮されたデ−タをネットワ−クを通じて電送受けて、第1動映像エンコーダーの圧縮デ−タは復元(decompression, decoding)して、モニタ上にリアルタイム動映像ディスプレイをして、第2動映像エンコーダーの圧縮デ−タは復元しないで、そのまま貯蔵することを特徴とする、ネットワ−クDVR。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はネットワ−クカメラ(Network Camera)とネットワ−クデジタルビデオレコ−ダ−(Network Digital Video Recorder，Network DVR，以下‘ネットワ−クDVR’と称す)に関することで、とくに一つの映像入力に対して高画質及び高速のリアルタイム動映像ディスプレイ専用動映像圧縮と高圧縮率及び低速の録画専用動映像圧縮を二重に遂行する二重動映像圧縮方法及びこれを適用したネットワ−クカメラ及びネットワ−クデジタルビデオレコ−ダ−に関する。
【背景技術】
【０００２】
ネットワ−クDVRは映像監視の核心裝置であるDVRの一範疇(カテゴリ;category)に属して、このようなDVRの主な用途は複数個の(例えば、4個または16個チャンネル)ビデオカメラが撮影する映像信号をデジタル方式に圧縮してハ−ドディスクに貯蔵した後に必要な時に再生、電送及びバックアップする裝置である。
【０００３】
図1は従来技術による一般的なDVRシステムの構成を示す図面である。図1を参照すれば、ビデオカメラ(10)に撮影される映像信号はビデオカメラ(10)内部のビデオエンコーダーを通じてアナログ映像信号に変換されてケ−ブル(15)を通じてDVR(20)に入力される。DVR(20)に入力されたアナログ映像信号はビデオデコ−ダ(Video decoder)チップによってアナログ-デジタル変換(analog-digital conversion; ADC)できて、動映像エンコーダー(encoder)によってデジタル方式に圧縮された後にハ−ドディスクに貯蔵される。
【０００４】
ここで、ビデオカメラの出力映像信号はアナログ信号として同軸ケ−ブル  (coaxial cable;15)を通じてDVR(20)に入力される方式が採用されている。従って、ビデオカメラ(10)とDVR(20)の内部ではデジタル信号を処理するが、ビデオカメラ(10)とDVR(20)間のケ−ブル(15)にはアナログ信号が伝達される。
【０００５】
ところで、ビデオカメラ(10)とDVR(20)を連結するケ−ブル(15)はアナログ信号を伝達しなければいけないから必ず一対一に連結になるしかないというのが設置と費用上の難関を招く。例えば、大型ビルにビデオカメラ(10)を1600台設置した場合ケ−ブルは1600回線が必要になって、16チャンネルを利用する場合DVRは100台が必要になる。このようにビルまたは特定地域を数百または数千個のビデオカメラで監視する場合この全ての映像信号を中央統制センタ−(central  control center)に設けられているDVRに伝達するために各  のビデオカメラからその数ほどのケ−ブルを中央統制センタ−まで数十から数百メ−トルずつ配線しなければいけない。しかし、現実的にそれくらい配線するのは空間的に設置が容易ではないだけでなく配線数と道に比例して費用も増加される。
【０００６】
前述した問題点を解決するためにネットワ−クカメラ及びネットワ−クDVRイという概念が導入されるようになる。図2は従来技術によるネットワ−クカメラ及びネットワ−クDVRシステムの構成を示す図面として、ネットワ−クDVRに関する技術はたとえば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００７】
図2を参照すれば、ネットワ−クカメラ(55)は費用が嵩んで、設置空間を多く占めるアナログケ−ブルをデジタル化させるために、カメラモジュ−ル(30)とともに動映像エンコーダー(50)を自体に内蔵している。
ここで、カメラモジュ−ル(30)と動映像エンコーダー(50)はユ−ザ−の必要によって一体型または分離型の形態を持つことができる。一体型ネットワ−クカメラの場合、内蔵されたカメラモジュ−ルは直接動映像エンコーダーにデジタル方式に連結される。  反面に、分離型な場合ネットワ−クカメラはカメラモジュ−ルを内蔵しない代わりに従来のビデオカメラ(10)から伝達されるアナログ映像信号を入力することができるようにビデオデコ−ダチップが内蔵される。このような分離型ネットワ−クカメラはビデオカメラ(10)と近接した所に設けられて数メ−トルくらいの比較的短い同軸ケ−ブルに連結されることが一般的である。  
【０００８】
ネットワ−クカメラ(55)に内蔵された動映像エンコーダー(50)に入力された  デジタル映像はデジタル方式で圧縮されてビットストリ−ム(bitstream)で出力されて、このビットストリ−ムデ−タはほとんどイーサネット（登録商標）(Ethernet（登録商標）)方式のネットワ−ク(70)を通じてネットワ−クDVR(60)に電送される。  そして、各々のネットワ−クカメラから電送される動映像デ−タなどはネットワ−クDVR(60)のモニタにリアルタイムディスプレイできると同時にハ−ドディスクに貯蔵されて、以後に必要な時に運営者の操作によって再生、電送及びバックアップされる。
【０００９】
このようにネットワ−クカメラは映像を伝達するためにアナログケ−ブルではないネットワ−ク(70)を利用するので、イーサネット（登録商標）ネットワ−クの特徴である並列性を利用してネットワ−ク(70)の帯域幅(bandwidth)を超えない範囲内で簡単に並列で連結することができる。従って、ネットワ−クカメラとネットワ−クDVRを連結するネットワ−ク用LANケ−ブル(70)の個数はカメラの個数に比べて著しくて少なくて、図1の従来技術に比べて配線のための空間節約及び費用節減が可能になる。
【００１０】
一般的にDVR裝置は入力される映像信号をリアルタイムにモニタにディスプレイ(display：表示)する機能とデジタル方式で圧縮された映像デ−タをハ−ドディスクに貯蔵して録画(recording)する機能を二つ全部持っている。このようなDVRを運営する時、その運営者はモニタ上に示されるリアルタイムディスプレイの場合、全てカメラ映像に対してリアルタイム(NTSC方式の場合秒当たり30フレ−ム、PAL方式の場合秒当たり25フレ−ム、以下NTSC基準に説明)に示されることを望む。反面に、録画の場合ハ−ドディスクの空間を節約するために各カメラ映像別に最大速度ではない1〜8fps（秒当たりフレーム数）程度の低速で録画することを望む。
【００１１】
これは、全てのカメラ映像に対してモニタ上のディスプレイ速度と同一なリアルタイム(即ち、秒当たり30フレ−ム)に録画をしようと、低速録画に比べて何倍のハ−ドディスク容量が所要されてそれによる全体費用が大幅増加するためである。このような要求条件を充足させるために、図1の従来のDVR裝置はビデオカメラで出力される映像信号をいつもリアルタイム(即ち、秒当り30フレ−ム)に動映像ディスプレイしてくれるリアルタイムディスプレイボ−ド(realtime display board)とカメラ当り最大秒当たり30フレ−ム以下で運営者が望む速度に貯蔵することができるようにしてくれる録画専用のキャプチャ−ボ−ド(capture board)を内蔵することが一般的である。
【００１２】
一方、DVRに対してこのような要求条件によって図2に示すネットワ−クカメラ及び従来のネットワ−クDVRの場合には図1に示す一般的なDVRの場合と比べて技術的な難関に直面するようになる。
【００１３】
前述したように、ネットワ−クカメラの場合にはカメラモジュ−ル(30)で撮影した映像をアナログ-デジタル変換(ADC)した後に、動映像圧縮機(50)に圧縮してネットワ−ク(70)を通じてネットワ−クDVR(60)に圧縮されたデ−タを電送するようになる。この時、ネットワ−クDVR(60)には電送受けた圧縮デ−タをそのままハ−ドディスクに貯蔵すると同時にこれを復元(decompression, decoding)してモニタ上にディスプレイする。
【００１４】
ところで、MPEGのような高圧縮率の動映像圧縮方式を採用する場合には、ネットワ−クカメラでこのように圧縮電送をした時、ネットワ−クDVRでのディスプレイ速度と録画速度が理論的に同一するしかないという問題がある。
MPEGのような動映像圧縮方式は動映像の現在フレ−ムと以前フレ−ムの差異(differential)を基本に圧縮することで圧縮されたビットストリ−ムデ−タの大きさを減らすアルゴリズムを基礎にしている。それだから、一旦定めて画質と速度に圧縮になった後には圧縮を復元しなくてはそのより低い任意の画質と速度に圧縮デ−タを抽出することは不可能である。例えば、DVD級解像度に秒当たり30フレ−ムの速度に圧縮されたビットストリ−ムデ−タで任意の低速、即ち秒当たり1〜29フレ−ム速度にVHS級のビットストリ−ムを抽出することはない。
【００１５】
従って、図2の従来の技術を使用してネットワ−クカメラから圧縮されたデ−タがネットワ−クDVR(60)に電送される場合に、運営者が望むリアルタイムのディスプレイ速度に合わせて高速に録画をする方法と、運営者が望む低速の録画速度に合わせて低速にディスプレイさせる方法の中で選択するしかない。前者の場合リアルタイムディスプレイは可能するが高速録画によった大容量のハ−ドディスクが所要されて費用が大きくて増加する問題がある。一方、後者の場合ハ−ドディスク容量は必要な量だけ所要されるがディスプレイ速度が遲くて運営者が好む高画質の柔らかい動き表示が不可能な問題がある。実際状況では費用節減のために後者の場合に運営することが一般的である。
【００１６】
一方、MPEGのような動映像専用圧縮方式の代わりにJPEGまたは、ウェ−ブレット(Wavelet)とような停止映像圧縮方式を動映像圧縮に適用したら、定めた画質と速度に圧縮された以後に画質変更は不可能であるがそのより低い速度の圧縮デ−タを抽出することができるから前述した問題点が一部解決されることができる。例えば、秒当たり30フレ−ムの速度に圧縮されたビットストリ−ムデ−タで同一な画質に任意の低速、即ち秒当たり1〜29フレ−ム速度のビットストリ−ムを抽出し遂げることができる。しかし、相変わらず画質変更は不可能で、またJPEGまたはウェ−ブレット圧縮方式が動映像専用のMPEG方式に比べて圧縮率が劣等して同一な画質に対して貯蔵容量が2〜3倍ほど増加される問題点がある。
【特許文献１】国際特許公開第WO2002/80033号
【特許文献２】大韓民国特許公開第2002-0018988号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
従って、本発明の目的はMPEG方式とように高圧縮率の動映像専用圧縮方式を使用しながらも、モニタ上に高画質に柔らかい動き表示をするための高画質リアルタイム動映像ディスプレイとハ−ドディスクの容量を節減して長期録画をするため低画質の低速録画という相反される二つ要求条件を同時に充足させることができるネットワ−クカメラ及びネットワ−クDVRシステムのデ−タ処理方法及び裝置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明はネットワ−クカメラとネットワ−クDVRに構成されたシステムにあって、リアルタイム動映像ディスプレイ専用の第1動映像エンコーダーと;  録画専用の第2動映像エンコーダーを二重(dual)に内蔵して、入力される一つの映像に対して各動映像エンコーダーが独立的に動映像圧縮してネットワ−クDVRを電送することを特徴とするネットワ−クカメラを提供する。
【００１９】
また、このように一つの映像に対して二重に圧縮されたデ−タを電送受けて、第1動映像エンコーダーの圧縮デ−タは復元してモニタ上にリアルタイム動映像ディスプレイをして、第2動映像エンコーダーの圧縮デ−タは復元しないで、そのまま貯蔵して録画した後に必要な時に再生、電送及びバックアップすることができることを特徴とするネットワ−クDVRを提供する。
【発明の効果】
【００２０】
以上のように、本発明はネットワ−クカメラに動映像エンコーダーを二重に内装して入力された一つの映像に対して二重に圧縮して、ネットワ−クDVRでこれを独立的にリアルタイムディスプレイと録画貯蔵に使用することができる。そして、本発明によると、従来のネットワ−クカメラ及びネットワ−クDVRと同じく並列連結が可能なネットワ−クに構成して全体的な配線空間及び費用を節減することができると同時に、従来の一般的なDVRで基本仕樣(spec)に見られる高画質のリアルタイム動映像ディスプレイと低画質の低速録画という要求条件を全部充足させることができる。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下では、添付図面図3を参照して本発明による二重動映像圧縮(dual video compression)方法及びこれを適用したネットワ−クカメラとネットワ−クDVRに対して詳しく説明する。
まず、本発明を利用すれば、JPEGとかウェ−ブレット(Wavelet)とような停止映像圧縮(still image compression)アルゴリズムの代わりに、圧縮率がずっと高いMPEG、H.263、または差分ウェ−ブレット(difference wavelet)などとような動映像専用の圧縮アルゴリズムを適用することができる長所がある。
【００２２】
図3は本発明によったネットワ−クカメラ及びネットワ−クDVRシステムの構成を示す図面である。  ここに図3のネットワ−クカメラは便宜上、カメラモジュ−ルが内蔵されていない分離型ネットワ−クカメラを示すことである。従って、図3のネットワ−クカメラは既存のビデオカメラ(10)からアナログ映像を入力受けるように示されている。
図3の実施例を参照したら、本発明はビデオカメラ(10)から入力されたアナログ信号をネットワ−クカメラのビデオデコ−ダ(110)にデジタル変換されるデジタル映像デ−タを分岐して別々第1動映像エンコーダー(120)と第2動映像エンコーダー(130)に入力させて独立的に圧縮することを特徴とする。必要な場合、ビデオデコ−ダ(110)も二重に置く各々動映像エンコーダーに一対一にビデオデコ−ダを連結することもできる。
【００２３】
第1動映像エンコーダー(120)はリアルタイム動映像ディスプレイ専用の動映像圧縮機である。ネットワ−クの帯域幅(bandwidth)が許容するかぎり最高画質の柔らかい動き表示のためには最大速度、最大解像度で低圧縮率に圧縮すればできる。例えば、NTSC標準の映像の場合には720×480に秒当たり30フレ−ム、PAL標準の映像の場合には720×576に秒当たり25フレ−ムに圧縮することができる。また一般的に圧縮、復元される画質の程度を示すために圧縮率値よりこれに反比例するビット率(bitrate)値を実際に多い使用するが、MPEG-2アルゴリズムの場合、CBR(Constant Bit-Rate)制御方式に4〜5Mbps(bits per second、秒当たりMegabit)程度のビット率に圧縮したら、DVD級の最高画質を達成することができる。もちろん、ネットワ−クの帯域幅が不足になったら、運営者の判断によってそれより低い解像度、低い速度に高い圧縮率(低いビット率)に圧縮しても良い。
【００２４】
反面に、第2動映像エンコーダー(130)は録画専用の動映像圧縮機である。一般的にハ−ドディスク容量と帯域幅を節減するために、ディスプレイより低画質(高圧縮率)低速に録画するのが普通だ。例えば、MPEG-4圧縮アルゴリズムを使ってVBR(Variable Bit-Rate)制御方式に秒当たり4フレ−ムずつだけ圧縮する。もちろん独立的に圧縮するために、ハ−ドディスクと帯域幅が十分で運営者が望んだら、リアルタイムディスプレイと同一な画質及び速度に圧縮しても差し支えない。
【００２５】
これとともに、もしビデオデコ−ダを二重に置いて各動映像エンコーダーに個別的に連結した場合には、二個のビデオデコ−ダがお互い別の解象度(resolution, image size)にアナログ-デジタル変換(ADC)することができるので、各動映像エンコーダーが画質及び速度のみならず、解像度まで独立的に設定することができる長所がある。その代わりに、ビデオデコ−ダをもう１個追加しなければいけないから、それくらい製造費用が多少上昇する。
【００２６】
一方、中央処理裝置(CPU; 140)は前述したビデオデコ−ダ(110)、第1ビデオエンコーダー(120)及び第2ビデオエンコーダー(130)を制御して、これのため制御用ソフトウェアは一般的にフラッシュメモリ-(flash memory; 141)に貯蔵される。そして、ネットワ−ク電送のために連結されたイーサネット（登録商標）用ネットワ−クチップ(150)及びトランシ−バ−(transceiver; 図示しない)を制御することができる。
【００２７】
このような構造を利用して、中央処理裝置(CPU; 140)は二個の動映像圧縮機によって圧縮されたビットストリ−ム(bitstream)のパケット(packet)をTCP/IPまたは、UDP/IPプロトコルにイーサネット（登録商標）ネットワ−ク(160)を通じてネットワ−クDVRに電送することができる。
【００２８】
本発明の良好な実施例として、前述したカメラ(10)、ビデオデコ−ダ(110)及び第1動映像エンコーダー(120)、第2動映像エンコーダー(130)、中央処理裝置(140)、ネットワ−クチップ(150)等は必要によって一つのネットワ−クカメラシステムに一体化させることもできて、分離型に構成することもできる。また、処理速度が十分でビデオデコ−ダと直接インタ−フェ−ス可能ならば、2個の動映像エンコーダーを中央処理裝置に統合させることでハ−ドウェア回路を簡略化させることもできる。
【００２９】
一方、ネットワ−クDVR(170)は一つの映像に対して二重に圧縮されたビットストリ−ムデ−タをネットワ−クカメラから電送受けて、第1動映像エンコーダーの圧縮デ−タは復元してモニタ上にリアルタイム動映像ディスプレイをして(175，180)、第2動映像エンコーダーの圧縮デ−タは復元しないで、そのまま貯蔵して録画(176，181)した後に必要な時に運営者の造作によって再生、電送及びバックアップすることができることを特徴とする。この時に、図1の従来のDVRと別にネットワ−クDVRはこのような過程を全部ソフトウェアに処理するので、ハ−ドウェアのリアルタイムディスプレイボ−ドとかキャプチャ−ボ−ドは別途に必要しないためにシステムの構成が簡単になる。
【００３０】
前述した内容は後述する発明の特許請求範囲をよりよく理解することができるように本発明の特徴と技術的長所を多少幅広く概説した。本発明の特許請求の範囲を構成する附加的な特徴と長所などは以下にで詳述した。開示された本発明の概念と特定実施例は本発明と類似目的を行うための他の構造の設計または修正の基本として手早く使用できることが当該技術分野における熟練者等により認識されるべきてある。
【００３１】
また、本発明で開示された発明の概念と実施例は、本発明の同一目的を遂行するため、異なる構造に修正または設計するための基礎として、当該技術分野の熟練者により使用されるであろう。更に、当該技術分野の熟練者によるそのような修正または変更された等価構造は特許請求範囲において記述した発明の思想や範囲をはずれない限度内で多樣な変化、置換および変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図1は従来技術によるデジタルビデオレコ−ダ−システムの構成を示す図面。
【図２】図2は従来技術による(カメラ一体型)ネットワ−クカメラ及びネットワ−クデジタルビデオレコ−ダ−システムの構成を示す図面。
【図３】図3は本発明による(カメラ分離型)ネットワ−クカメラ及びネットワ−クデジタルビデオレコ−ダ−システムの構成を示す図面。
【符号の説明】
【００３３】
１１０    ビデオデコ−ダ
１２０    第1動映像エンコ−ダ−
１３０    第２動映像エンコ−ダ−
【図１】
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【図２】
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【図３】
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