KR100312418B1 - 동영상부호화장치에서인트라모드부호화선택방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술분야
본 발명은 동영상 부호화 장치에서 인트라모드 부호화 선택 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하고자하는 과제
본 발명은 블록 단위로 프레임간의 이동을 추정한 후 이를 이용하여 이동보상예측으로 동영상데이터를 압축부호화하는 동영상 부호화 장치에서, 인트라모드로 부호화하는 블록을 적응적으로 선택하므로써, 부호화율의 저하를 줄이고, 전송오류의 전파를 방지할 수 있는 인트라모드 부호화 선택 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은, 블록 단위로 프레임간의 이동을 추정한 후 이를 이용하여 움직임 추정 및 예측 보상으로 동영상 데이터를 압축 부호화하는 동영상 부호화 장치에서의 인트라모드(intra mode) 부호화 선택 방법에 있어서, 부호화되고 있는 현재 영상의 모든 블록에 대해 이전영상의 동일한 위치와의 화소값 차이의 절대값의 합을 구하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 구한 절대값의 합을 누적하여 누적값을 구하는 제 2 단계; 상기 누적값들 중 가장 큰 값부터 순서대로 정해진 개수만큼 인트라 모드로 부호화할 블록을 선택하는 제 3 단계; 및 선택한 블록은 인트라모드로 부호화하면서 그 블록의 누적값을 초기화하는 제 4 단계를 포함한다.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 동영상 부호화 장치에 이용됨.

Description

동영상 부호화 장치에서 인트라모드 부호화 선택 방법{Intra mode code selection method in video coder}
본 발명은 동영상 부호화 장치에서 인트라모드 부호화 선택 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 동영상 부호화 장치에서 이용되는 압축 부호화 방식은 ITU-T H.261, H.263 영상전화 표준이나, ISO/IEC MPEG-2와 같은 TV급 혹은 HDTV급 동영상 압축부호화 표준에서 공히 사용되고 있는 방식이다.
또한, 향후 전개될 IMT-2000과 같은 차세대 휴대전화 표준에서도 영상전화/회의 등을 위하여 사용되는 방식이다.
휴대 영상전화 등과 같이 무선채널을 이용하는 부호기와 복호기에서는 무선채널의 높은 전송오류에 대한 대비가 중요한데, 통상 에러정정 부호화를 사용하지만 실제 데이터의 전송율을 떨어뜨리게 되므로 한계가 있다.
그리고, 영상 부호기와 복호기에서 오류발생시 심각한 점은 대부분의 부호기들이 이동보상예측부호화를 이용하기 때문에, 한 번의 오류로 인한 영상의 손상이 다음 영상으로 전파되며, 이 오류전파는 이전영상을 이용하지 않고 부호화하는 인트라모드가 나올 때까지 지속된다.
따라서, 오류의 전파가 너무 오랜 시간 지속되지 않도록, 통상 영상전화나 회의등을 위한 부호기에서는 모든 16x16 블록에 대해 순차적으로 인트라모드로 부호화하므로써, 오류가 전파되더라도 일정시간이 지난 후 복구되도록 하고 있다.
그러나, 상기한 바와 같이 인트라모그를 부호화할 경우, 오류가 전파되더라도 일정시간이 지난 후 복구되도록 하므로써, 인트라모드의 부호화율이 너무 낮아지고, 너무 자주 사용할 경우 화질이 떨어지게 되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 블록 단위로 프레임간의 이동을 추정한 후 이를 이용하여 이동보상예측으로 동영상데이터를 압축부호화하는 동영상 부호화 장치에서, 인트라모드(intra mode)로 부호화하는 블록을 적응적으로 선택하므로써, 부호화율의 저하를 줄이고, 전송오류의 전파를 방지할 수 있는 인트라모드 부호화 선택 방법 및 그를 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 동영상 부호화 장치의 구성 블록도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
111: 입력 처리부 112: 움직임 추정 및 보상부
113: 부호화 모드 결정부 114: 2차원 이산 여현 변환부
115: 양자화부 116: 역양자화부
117: 2차원 역이산 여현 변환부 118: 이전영상 재생부
119: 이전영상 메모리 120: 스캐너
121: 가변길이 부호화부
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 블록 단위로 프레임간의 이동을 추정한 후 이를 이용하여 움직임 추정 및 예측 보상으로 동영상 데이터를 압축 부호화하는 동영상 부호화 장치에서의 인트라모드(intra mode) 부호화 선택 방법에 있어서, 부호화되고 있는 현재 영상의 모든 블록에 대해 이전영상의 동일한 위치와의 화소값 차이의 절대값의 합을 구하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계에서 구한 절대값의 합을 누적하여 누적값을 구하는 제 2 단계; 상기 누적값들 중 가장 큰 값부터 순서대로 정해진 개수만큼 인트라 모드로 부호화할 블록을 선택하는 제 3 단계; 및 선택한 블록은 인트라모드로 부호화하면서 그 블록의 누적값을 초기화하는 제 4 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은, 프로세서를 구비한 정보제공 시스템에, 부호화되고 있는 현재 영상의 모든 블록에 대해 이전영상의 동일한 위치와의 화소값 차이의 절대값의 합을 구하는 제 1 기능; 상기 제 1 기능에서 구한 절대값의 합을 누적하여 누적값을 구하는 제 2 기능; 상기 누적값들 중 가장 큰 값부터 순서대로 정해진 개수만큼 인트라 모드로 부호화할 블록을 선택하는 제 3 기능; 선택한 블록은 인트라모드로 부호화하면서 그 블록의 누적값을 초기화하는 제 4 기능을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 동영상 부호화 장치의 구성 블록도로서, 입력 처리부(111)와, 움직임 추정 및 보상부(112)와, 부호화 모드 결정부(113)와, 2차원 이산 여현 변환부(114)와, 양자화부(115)와, 역양자화부(116)와, 2차원 역이산 여현 변환부(117)와, 이전영상 재생부(118)와, 이전영상 메모리(119)와, 스캐너(120)와, 가변길이 부호화부(121)로 구성된다.
상기한 바와 같은 구조를 갖는 본 발명이 적용되는 동영상 부호화 장치의 동작에 대하여 설명하면 다음과 같다.
입력 처리부(111)가 외부로부터 영상 관련 데이터을 입력받아 움직임 추정 및 보상부(112)와 부호화 모드 결정부(113)로 전달하면, 움직임 추정 및 보상부(112)는 이전 영상 메모리(119)에 저장된 이전 영상을 이용하여 입력 처리부(111)로부터 영상 관련 데이터를 입력받아 움직임 추정과 보상하여 부호화 모드 결정부(113)로 전달한다.
이어서, 부호화 모드 결정부(113)는 입력 처리부(111)로부터 전달된 영상 데이터를 매크로 블록(MB: Macro Block) 단위로 부호화할 것인지, 움직임 추정 및 보상부(112)로부터 전달된 영상 데이터를 매크로블럭 단위로 부호화할 것인지를 결정하여 2차원 이산 여현 변환부(114)로 전달한다.
이렇게, 부호화 모드가 결정된 영상 데이터는 2차원 이산 변환부(114)와 양자화부(115)를 순차적으로 거쳐 2차원적으로 이산 여현 변환(DCT : Discrete Cosine Transform)된 다음 양자화되어, 역양자화부(116)와 가변 길이 부호화부(120)로 전달된다.
이때, 역양자화부(116)로 전달된 영상 데이터는 역양자화된 후 2차원 역이산 여현 변환부(117)를 통해 2차원적으로 역이산 여현 변환되어 이전영상 재생부(118)로 전달된다.
이어서, 이전영상 재생부(118)는 역이산 여현 변환된 영상 데이터와 움직임 추정 및 보상부(112)로부터 전달된 영상 데이터를 입력받아 이전 영상을 재생하여 이전영상 메모리(119)에 저장한다.
한편, 양자화부(120)에 의해 양자화되어 스캐너(120)로 전달된 영상 데이터는 스캐너(120)를 통해 지그재그 형태로 스캐닝된 다음 가변길이 부호화부(121)로 전달된다.
이어서, 가변길이 부호화부(121)는 스캐닝된 영상 데이터를 입력받아 가변길이 부호화하여 수신단으로 출력한다.
이와 같은 압축 부호화 방식은 ITU-T H.261, H.263 영상전화 표준이나, ISO/IEC MPEG-2와 같은 TV급 혹은 HDTV급 동영상 압축부호화 표준에서 공히 사용되고 있는 방식이다.
또한, 향후 전개될 IMT-2000과 같은 차세대 휴대전화 표준에서도 영상전화/회의 등을 위하여 사용되는 방식이다.
휴대 영상전화 등과 같이 무선채널을 이용하는 부호기와 복호기에서는 무선채널의 높은 전송오류에 대한 대비가 중요한데, 통상 에러정정 부호화를 사용하지만 실제 데이터의 전송율을 떨어뜨리게 되므로 한계가 있다.
그리고, 영상 부호기와 복호기에서 오류발생시 심각한 점은 대부분의 부호기들이 이동보상예측부호화를 이용하기 때문에, 한 번의 오류로 인한 영상의 손상이 다음 영상으로 전파되며, 이 오류전파는 이전영상을 이용하지 않고 부호화하는 인트라모드가 나올 때까지 지속된다.
따라서, 오류의 전파가 너무 오랜 시간 지속되지 않도록, 통상 영상전화나 회의 등을 위한 부호기에서는 모든 16x16 블록에 대해 순차적으로 인트라모드로 부호화하므로써, 오류가 전파되더라도 일정시간이 지난 후 복구되도록 하고 있다.
본 발명에서는, 블록을 순차적으로 인트라모드로 부호화하여 오류의 전파를 막는 방법을 제시하고 있는데, 예를 들면, 352x240 영상의 경우, 16x16블럭의 갯수는 22x15개가된다.
만약, 1장의 영상에 5개의 블록을 인트라모드로 부호화할 경우, 66장이 지나면 다시 원래 위치의 5개 블록이 인트라모드로 부호화된다.
즉, 각 블록의 입장에서는 66장의 형상마다 1번씩 인트라모드로 부호화되는 것이다.
만일, 초당 30프레임씩 부호화한다면, 오류 발생시 최대 2.2초, 평균 1.1초의 오류복구시간이 소요된다.
전술한 바와 같이, 본 발명에서는 순차적으로 행해지는 인트라모드 부호화 대신에 인트라모드 부호화 블록을 적응적으로 선택함으로써, 오류 전파시간을 줄이고 부호화 효율을 높이기 위한 방법을 제시한다.
디코더에서는 대부분의 전송 오류의 경우 오류 검출 부호를 통하여 오류가 난 사실을 알 수 있다.
또한, 오류 검출부호에 의한 검출 단계에서 검출되지 않더라도, 오류가 나면 비트열 문법(syntax)을 만족할 수 없게 되어, 결국 오류로서 검출된다.
오류가 검출되었을 때, 별도의 대책이 준비되지 않았을 때 디코더가 할 수 있는 최선의 방법은 이전영상의 동일 위치에서 오류가 발생한 블록들에 해당하는 부분을 가져와서 오류가 난 부분을 메꾸어 넣는 일이다.
그런데, 오류가 발생한 부분에서 물체의 움직임이 크면, 오류 은닉과정으로 복원된 부분은 주변의 블록들과 불일치를 가져와 눈에 거슬리게 되며, 이를 이용하여 복호화하는 다음 영상도 손상을 입게 된다.
반면에, 물체의 움직임이 작다면 오류 은닉 과정을 거친 후 재생영상의 손상이 비교적 적을 것이다.
본 발명에서는 이를 이용하여 다음과 같은 과정으로 인트라모드로 부호화할 블록을 선택한다.
첫째, 부호화되고 있는 현재 영상의 모든 블록에 대해 이전영상의 동일한 위치와의 화소값 차이의 절대값의 합 DFD(k)(i,j)를 구한다. 여기서, k는 k번째 영상을 의미하고, i,j는 수직, 수평 위치를 나타낸다.
둘째, 첫 번째 과정에서 구해진 DFD(k)(i,j)를 누적합인 SDFD(k)(i,j)에 더한다. 여기서, 처음영상의 SDFD(0)(i,j)는 모두 0이다.
셋째, k번째 영상에서 인트라모드로 부호화할 블록을 선택할 때 SDFD(k-1)(i,j) 값들 중 가장 큰 값 순서로 정해진 개수만큼을 선택한다.
이때, SDFD(k-1)(i,j)값이 크다는 것은 그 위치에서 많은 움직임이 있었다는 것을 의미한다.
그리고, 그 위치에서 전송오류가 발생할 경우 그로부터 연속되는 영상들의 손상이 크다는 것을 의미한다.
넷째, 세 번째 과정에서 선택된 블록은 인트라모드로 부호화하면서 그 블록의 SDFD(k)(i,j)를 0으로 리셋(reset)한다.
이와 같은 과정을 통해 움직임이 많은 영역은 보다 자주 인트라 모드로 부호화되고, 움직임이 적은 영역은 좀더 긴 시간간격으로 인트라 모드로 부호화될 것이다.
따라서, 전송오류가 발생하더라도 영상의 손상이 큰 움직임이 큰 영역은 빠른시간내에 복구될 것이며, 움직임이 적은 영역은 복구는 오래 걸리지만 비교적 손상이 적은 상태를 유지하므로 전체적인 화질의 향상을 가져올 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 움직임이 많은 블록과 적은 블록에 대해 인트라모드로 부호화되는 주기가 달라지도록 하여 영상의 큰 손상은 빨리 복구되도록 하고, 작은 손상은 긴 시간간격으로 복구되도록 하므로써, 전송 오류의 전파를 방지하여 전송 오류시 전체적으로 화질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 블록 단위로 프레임간의 이동을 추정한 후 이를 이용하여 움직임 추정 및 예측 보상으로 동영상 데이터를 압축 부호화하는 동영상 부호화 장치에서의 인트라모드(intra mode) 부호화 선택 방법에 있어서,
    부호화되고 있는 현재 영상의 모든 블록에 대해 이전영상의 동일한 위치와의 화소값 차이의 절대값의 합을 구하는 제 1 단계;
    상기 제 1 단계에서 구한 절대값의 합을 누적하여 누적값을 구하는 제 2 단계;
    상기 누적값들 중 가장 큰 값부터 순서대로 정해진 개수만큼 인트라 모드로 부호화할 블록을 선택하는 제 3 단계; 및
    선택한 블록은 인트라모드로 부호화하면서 그 블록의 누적값을 초기화하는 제 4 단계
    를 포함하는 동영상 부호화 장치에서 인트라모드 부호화 선택 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 단계에서,
    상기 누적값 중 처음 영상의 누적값은 '0'인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치에서 인트라모드 부호화 선택 방법.
  3. 프로세서를 구비한 정보제공 시스템에,
    부호화되고 있는 현재 영상의 모든 블록에 대해 이전영상의 동일한 위치와의 화소값 차이의 절대값의 합을 구하는 제 1 기능;
    상기 제 1 기능에서 구한 절대값의 합을 누적하여 누적값을 구하는 제 2 기능;
    상기 누적값들 중 가장 큰 값부터 순서대로 정해진 개수만큼 인트라 모드로 부호화할 블록을 선택하는 제 3 기능;
    선택한 블록은 인트라모드로 부호화하면서 그 블록의 누적값을 초기화하는 제 4 기능
    을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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