JP2009212900A - Image decoding device and image decoding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、DCT変換、量子化、DC/AC予測符号化及び可変長符号化を利用して圧縮符号化された画像データの復号化技術に関し、特に復号化処理の高速化に関する。 The present invention relates to a technique for decoding image data that has been compression-encoded using DCT transform, quantization, DC / AC predictive encoding, and variable-length encoding, and more particularly to speeding up the decoding process.
次世代DVD(Digital Video Disc)やデジタルテレビ放送では、H.264/AVC(Advanced Video Coding)、VC−1及びMPEG−4(Moving Picture Experts Group-4)等の新しいコーデックが採用されている。これらの新しいコーデックは、動画像の高画質かつ高圧縮率な符号化を可能とするために、従来のMPEG−2では用いられていない新たな手法を利用している。この手法の1つが、DC/AC予測符号化である。DC/AC予測符号化は、隣接するブロック間の画素相関が高いことに着目し、DCT(Discrete Cosine Transform)等の直交変換によって得られたDC係数及びAC係数をフレーム内で予測符号化する技術である。より具体的に述べると、DC/AC予測符号化は、適切な予測方向を決定した後に、直交変換により得られたカレントブロックのDC係数及びAC係数と、当該カレントブロックの周辺ブロックに含まれる参照用のDC係数及びAC係数との差分を計算し、得られた差分を可変長符号化の対象とすることで、圧縮後の画像データの情報量を削減する技術である。 In the next generation DVD (Digital Video Disc) and digital television broadcasting, New codecs such as H.264 / AVC (Advanced Video Coding), VC-1 and MPEG-4 (Moving Picture Experts Group-4) are employed. These new codecs use a new technique that is not used in the conventional MPEG-2 in order to enable high-quality and high-compression coding of moving images. One such technique is DC / AC predictive coding. DC / AC predictive coding is a technique for predictively coding DC coefficients and AC coefficients obtained by orthogonal transform such as DCT (Discrete Cosine Transform) in a frame, paying attention to high pixel correlation between adjacent blocks. It is. More specifically, in the DC / AC predictive coding, after determining an appropriate prediction direction, the DC coefficient and AC coefficient of the current block obtained by orthogonal transform and the reference included in the peripheral blocks of the current block This is a technique for reducing the amount of information of compressed image data by calculating a difference between a DC coefficient and an AC coefficient for use and making the obtained difference a variable length coding target.
ここで、本明細書で使用する用語の定義を行う。DC/AC係数は、DCT等の直交変換によって得られるDC係数及びAC係数の総称である。 Here, terms used in this specification are defined. The DC / AC coefficient is a general term for a DC coefficient and an AC coefficient obtained by orthogonal transformation such as DCT.
量子化DC係数は、DC係数を量子化することで得られる量子化ステップ間隔のいずれかの代表値によって量子化されたDC係数を意味する。また、量子化AC係数は、AC係数を量子化することで得られる量子化ステップ間隔のいずれかの代表値によって量子化されたAC係数を意味する。量子化DC/AC係数は、量子化DC係数及び量子化AC係数の総称である。 The quantized DC coefficient means a DC coefficient quantized by any representative value of the quantization step interval obtained by quantizing the DC coefficient. The quantized AC coefficient means an AC coefficient quantized by any representative value of the quantization step interval obtained by quantizing the AC coefficient. The quantized DC / AC coefficient is a general term for the quantized DC coefficient and the quantized AC coefficient.
復元DC係数は、量子化DC係数に量子化ステップを乗算する逆量子化によって復元されるDC係数を意味する。また、復元DC係数は、量子化AC係数に量子化ステップを乗算する逆量子化によって復元されるAC係数を意味する。復元DC/AC係数は、復元DC係数及び復元AC係数の総称である。 The restored DC coefficient means a DC coefficient restored by inverse quantization in which the quantized DC coefficient is multiplied by a quantization step. The restored DC coefficient means an AC coefficient restored by inverse quantization in which a quantized AC coefficient is multiplied by a quantization step. The restored DC / AC coefficient is a general term for the restored DC coefficient and the restored AC coefficient.
DC予測係数は、DC/AC予測符号化において参照される周辺ブロックのDC係数を意味する。AC予測係数は、DC/AC予測符号化において参照される周辺ブロックのAC係数を意味する。DC/AC予測係数は、DC予測係数及びAC予測係数の総称である。 The DC prediction coefficient means a DC coefficient of a peripheral block referred to in DC / AC prediction encoding. The AC prediction coefficient means an AC coefficient of a peripheral block referred to in DC / AC prediction encoding. The DC / AC prediction coefficient is a general term for a DC prediction coefficient and an AC prediction coefficient.
DC差分係数は、DC/AC予測符号化処理で計算される量子化DC係数とDC予測係数との差分値である。AC差分係数は、DC/AC予測符号化処理で計算される量子化AC係数とAC予測係数との差分値である。DC/AC差分係数は、DC差分係数及びAC差分係数の総称である。 The DC difference coefficient is a difference value between the quantized DC coefficient calculated in the DC / AC predictive encoding process and the DC prediction coefficient. The AC difference coefficient is a difference value between the quantized AC coefficient calculated in the DC / AC predictive encoding process and the AC prediction coefficient. The DC / AC difference coefficient is a general term for a DC difference coefficient and an AC difference coefficient.
例えば、特許文献1〜3には、DC/AC予測符号化を利用して圧縮符号化された画像データに対する復号化処理を実行する画像復号化装置が開示されている。図5は、特許文献1に開示された画像復号化装置が行う画像復号化手順のうち、可変長復号から逆DCTまでの手順を示すブロック図である。図5のブロック図による画像復号化手順は、以下のようになる。
For example,
まず、可変長復号部90が、符号化データの可変長復号を行う。次に、逆スキャン部91が、可変長復号後のデータ列から処理対象とするカレントブロックに関するDC/AC差分係数を取り出す。
First, the variable
次に、逆DC/AC予測部92は、逆DC/AC予測処理を実行する。逆DC/AC予測処理には、大きく分けて、周辺ブロックに含まれるDC/AC予測係数のスケーリング処理、予測方向の判別処理、及び予測方向に応じてDC/AC予測係数とDC/AC差分係数を加算する加算処理の3つが含まれる。以下に逆DC/AC予測処理手順を順に説明する。まず、逆DC/AC予測部92は、カレントブロックの3つの周辺ブロック、具体的は図6に示すように、上ブロックA、左上ブロックB及び左ブロックCの3つのブロックに含まれ、カレントブロックのDC/AC予測係数として使用される係数群QFA[0][i]、QFB[0][0]及びQCC[j][0]のスケーリングを実行する。そして、逆DC/AC予測部92は、スケーリング後のDC係数を用いて予測方向を判別する。具体的には、ブロックAのDC係数QFA[0][0]及びブロックBのDC係数QFB[0][0]との差分と、ブロックCのDC係数QFC[0][0]及びブロックBのDC係数QFB[0][0]との差分とを比較し、差分が小さい方向を予測方向に決定する。さらに、逆DC/AC予測部92は、決定した予測方向に対応する上ブロックA又は左ブロックCのDC/AC予測係数とカレントブロックのDC/AC差分係数とを加算し、カレントブロックの量子化DC/AC係数を復元する。
Next, the inverse DC /
次に、逆量子化部93は、カレントブロックの量子化DC/AC係数の各々に対して各々に対応する量子化ステップを乗算することにより、カレントブロックのDC/AC係数を復元する。
Next, the
最後に、逆DCT部94は、カレントブロックの復元DC/AC係数を用いて、逆DCT演算を実行することにより、カレントブロックの画素値を復元する。
DC/AC予測符号化を使用して圧縮符号化された画像データを復号化する場合には、復号化に要する処理時間が増大するという問題がある。具体例を示すために、図7に示すVC−1のマクロブロックについて、逆スキャン処理、逆DC/AC予測処理、及び逆量子化処理を実行する場合について説明する。 When decoding image data compression-coded using DC / AC predictive coding, there is a problem that the processing time required for decoding increases. In order to show a specific example, a case where reverse scan processing, reverse DC / AC prediction processing, and reverse quantization processing are executed on the VC-1 macroblock shown in FIG. 7 will be described.
図7に示すようにVC−1のマクロブロックは、16×16画素の輝度信号ブロックと、8×8画素の色差信号ブロック(以下、Cbブロック及びCrブロックと呼ぶ)を含む。逆DC/AC予測を行う際には、16×16画素の輝度信号ブロックは、8×8画素の4つのブロック(以下、Y0〜Y3ブロックと呼ぶ)に分割して処理される。マクロブロック全体での逆DC/AC予測の処理順序は、Y0、Y1、Y2、Y3、Cb、Crの順である。 As shown in FIG. 7, the VC-1 macroblock includes a luminance signal block of 16 × 16 pixels and a color difference signal block of 8 × 8 pixels (hereinafter referred to as Cb block and Cr block). When inverse DC / AC prediction is performed, a 16 × 16 pixel luminance signal block is divided into four 8 × 8 pixel blocks (hereinafter referred to as Y0 to Y3 blocks). The processing order of inverse DC / AC prediction in the entire macroblock is the order of Y0, Y1, Y2, Y3, Cb, and Cr.
図8は、VC−1のマクロブロックに対する逆スキャン処理、逆DC/AC予測処理、及び逆量子化処理を実行する場合の処理過程を示す図である。図8から分かるように、先頭のY0ブロックの処理を行う場合はもちろんのこと、後続のY1〜Crの5つのブロックの処理においても、DC予測係数のスケーリング処理及び予測方向の決定処理(図8ではこれらを総じて、"DC"と表記)並びにAC予測係数のスケーリング処理(図8では"AC"と表記)を、後続の逆スキャン処理(図8では"IScan"と表記)、加算処理(図8では、"Add"と表記)、及び逆量子化処理(図8では、IQと表記)に先行して行なう必要がある。 FIG. 8 is a diagram illustrating a process in the case of executing reverse scan processing, reverse DC / AC prediction processing, and reverse quantization processing on a macroblock of VC-1. As can be seen from FIG. 8, not only when the first Y0 block is processed, but also in the subsequent five blocks Y1 to Cr, the DC prediction coefficient scaling process and the prediction direction determination process (FIG. 8). In FIG. 8, these are collectively expressed as “DC”), the AC prediction coefficient scaling process (indicated as “AC” in FIG. 8), the subsequent reverse scan process (indicated as “IScan” in FIG. 8), and the addition process (in FIG. 8). In FIG. 8, it is necessary to carry out prior to “Add”) and inverse quantization processing (indicated as IQ in FIG. 8).
なお、ここでの加算処理とは、上述した逆DC/AC予測部92により実行される逆DC/AC予測処理の一部であって、予測方向に対応するDC/AC予測係数とカレントブロックのDC/AC差分係数とを加算する処理を意味する。すなわち、加算処理は、逆DC/AC予測処理全体のうちの後半部分の処理に相当する。一方、DC予測係数のスケーリング処理、予測方向の決定処理、及びAC予測係数のスケーリング処理は、逆DC/AC予測処理全体のうちの前半部分の処理に相当する。
The addition process here is a part of the inverse DC / AC prediction process executed by the inverse DC /
このように、DC/AC予測符号化を使用して圧縮符号化された画像データの復号化においては、逆スキャン処理及び逆量子化処理に加えて逆DC/AC予測処理を追加的に行う必要があるため、復号化に要する処理時間が増大する。 As described above, in decoding of image data compression-coded using DC / AC predictive coding, it is necessary to additionally perform reverse DC / AC prediction processing in addition to reverse scan processing and inverse quantization processing. Therefore, the processing time required for decoding increases.
本発明の第1の態様は、直交変換、前記直交変換により得られるDC/AC係数の量子化、前記量子化により得られる量子化DC/AC係数のDC/AC予測符号化、及び前記DC/AC予測符号化により得られるDC/AC差分係数の可変長符号化によって圧縮符号化されている符号化画像信号を復号化する画像復号化装置である。当該画像復号化装置は、逆量子化部及び逆DC/AC予測処理部を備える。 A first aspect of the present invention includes orthogonal transform, quantization of DC / AC coefficients obtained by the orthogonal transform, DC / AC predictive coding of quantized DC / AC coefficients obtained by the quantization, and the DC / It is an image decoding apparatus that decodes an encoded image signal that has been compression-encoded by variable-length encoding of a DC / AC difference coefficient obtained by AC predictive encoding. The image decoding apparatus includes an inverse quantization unit and an inverse DC / AC prediction processing unit.
ここで、前記逆量子化部は、前記符号化画像信号に対して可変長復号を行った後のデータ列から処理対象とするカレントブロックに関する前記DC/AC差分係数を取り出す逆スキャン処理、前記カレントブロックの前記DC/AC差分係数に前記DC/AC予測符号化の予測方向に対応したDC/AC予測係数を加算して前記量子化DC/AC係数を復元する加算処理、及び復元された前記カレントブロックの前記量子化DC/AC係数の逆量子化処理を実行する。 Here, the inverse quantization unit performs inverse scan processing for extracting the DC / AC difference coefficient relating to a current block to be processed from a data sequence after performing variable length decoding on the encoded image signal, the current Addition processing for restoring the quantized DC / AC coefficient by adding a DC / AC prediction coefficient corresponding to the prediction direction of the DC / AC prediction coding to the DC / AC difference coefficient of the block, and the restored current An inverse quantization process of the quantized DC / AC coefficient of the block is executed.
一方、前記逆DC/AC予測処理部は、前記加算処理に必要な前記予測方向を決定する。さらに、前記逆DC/AC予測処理部は、前記カレントブロック以前のブロックに関する前記逆量子化部によって復元された前記量子化DC/AC係数を用いることにより、前記カレントブロックに関する前記逆スキャン処理、前記加算処理及び前記逆量子化処理の実行に時間的に並行して、前記カレントブロックに引き続いて処理すべき次ブロックに関する前記予測方向の決定処理を実行することを特徴とする。 Meanwhile, the inverse DC / AC prediction processing unit determines the prediction direction necessary for the addition process. Further, the inverse DC / AC prediction processing unit uses the quantized DC / AC coefficient restored by the inverse quantization unit related to the block before the current block, thereby performing the inverse scan processing related to the current block, In parallel with the execution of the addition process and the inverse quantization process, the prediction direction determination process for the next block to be processed subsequent to the current block is executed.
上述した本発明の第1の態様は、カレントブロックに対する逆量子化部の処理の過程で順次計算される量子化DC/AC係数のうち、DC/AC予測係数として次ブロックの逆DC/AC予測処理にて参照される係数群の逆量子化が完了すれば、次ブロックに対する予測方向の決定処理を開始できることに着目している。すなわち、上述した本発明の第1の態様は、次ブロックに関する予測方向の決定処理をカレントブロックの逆量子化と並行して実行するものである。これによって、次ブロックに対する処理の開始時に予測方向の決定に要する時間を待つことが無くなり、速やかに逆スキャン処理〜逆量子化処理を開始することができる。したがって、本発明の第1の態様は、マクロブロックの逆量子化に要する処理時間を短縮することができる。 The first aspect of the present invention described above is the inverse DC / AC prediction of the next block as the DC / AC prediction coefficient among the quantized DC / AC coefficients sequentially calculated in the process of the inverse quantization unit for the current block. It is noted that when the inverse quantization of the coefficient group referred to in the process is completed, the prediction direction determination process for the next block can be started. That is, in the first aspect of the present invention described above, the prediction direction determination process for the next block is executed in parallel with the inverse quantization of the current block. As a result, it is not necessary to wait for the time required to determine the prediction direction at the start of processing for the next block, and the inverse scan process to the inverse quantization process can be started immediately. Therefore, according to the first aspect of the present invention, the processing time required for inverse quantization of a macroblock can be shortened.
本発明により、DC/AC予測符号化を使用して圧縮符号化された画像データの復号化に要する処理時間を短縮することが可能な画像復号化装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image decoding device capable of reducing the processing time required for decoding image data compressed and encoded using DC / AC predictive encoding.
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略される。 Hereinafter, specific embodiments to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted as necessary for the sake of clarity.
<発明の実施の形態1>
図1は、本発明の実施の形態の1つである画像復号化装置1を示すブロック図である。画像復号化装置1は、VC−1によりエンコードされた符号化画像データの復号化を行う装置である。図1において、可変長復号部10は、符号化画像データの可変長復号を行う。可変長復号部10は、上述した可変長復号部90に相当する。
<
FIG. 1 is a block diagram showing an
入力バッファ11は、可変長復号部10によって可変長復号されたDC/AC係数群(もちろん量子化及びDC/AC予測符号化がなされたものである)を保持するバッファメモリである。入力バッファ11は、後述するパイプライン処理部12に対する処理対象データの供給元である。
The
パイプライン処理部12は、シーケンス処理部13による順序制御のもと、逆スキャン処理、逆DC/AC予測処理、及び逆量子化処理を実行する。シーケンス処理部13は、主にパイプライン処理部12によるブロック毎のパイプライン処理の実行を制御するためのブロックである。
The
シーケンス処理部13は、ブロック毎にパイプラインを起動するためのstart信号、及びブロック毎の逆量子化処理に必要なパラメータを含むparameter信号をパイプライン処理部12に供給する。また、シーケンス処理部13は、1ブロック分の逆量子化処理の完了を示すfinish信号をパイプライン処理部12から受信する。
The
なお、parameter信号には、マクロブロック毎にAC予測を行なうか否かを示すパラメータ、カレントブロック及び周辺ブロックの量子化ステップサイズに関するパラメータが含まれる。ここで、量子化ステップサイズに関するパラメータは、量子化ステップサイズそのものでもよいし、VC−1で使用される量子化パラメータMQUANT又はMQUANTを用いて算出されるdobule_quantでもよい。MQUANTは、1〜31の間の値を持つ量子化ステップサイズに関連付けられたパラメータであり、マクロブロック毎に符号化されている。DC係数の量子化ステップサイズ(DCStepSize)及びdouble_quantは、量子化パラメータMQUANTを用いて以下の各式により算出できる。
(1)DCStepSize
For MQUANT equal to 1 or 2
DCStepSize = 2 * MQUANT
For MQUANT equal to 3 or 4
DCStepSize = 8
For MQUANT greater than or equal to 5
DCStepSize = MQUANT/2 + 6
(2)double_quant
double_quant = 2 * MQUANT + HALFQP
ここで、HALFQPは、0又は1の1bit値である。
The parameter signal includes a parameter indicating whether or not AC prediction is performed for each macroblock, and a parameter related to the quantization step size of the current block and peripheral blocks. Here, the parameter relating to the quantization step size may be the quantization step size itself, or may be dobule_quant calculated using the quantization parameter MQUANT or MQUANT used in VC-1. MQUANT is a parameter associated with a quantization step size having a value between 1 and 31, and is encoded for each macroblock. The quantization step size (DCStepSize) and double_quant of the DC coefficient can be calculated by the following equations using the quantization parameter MQUANT.
(1) DCStepSize
For MQUANT equal to 1 or 2
DCStepSize = 2 * MQUANT
For MQUANT equal to 3 or 4
DCStepSize = 8
For MQUANT greater than or equal to 5
DCStepSize = MQUANT / 2 + 6
(2) double_quant
double_quant = 2 * MQUANT + HALFQP
Here, HALFQP is a 1-bit value of 0 or 1.
また、シーケンス処理部13からパイプライン処理部12に供給されるparameter信号には、上記のマクロブロック毎のパラメータの他に、カレントブロック毎に指定されるパラメータも含まれる。カレントブロック毎に指定されるパラメータは、カレントブロックを指定するインデックス値、周辺ブロックがAC/DC予測に利用可能であるかを示すパラメータ等である。
The parameter signal supplied from the
パイプライン処理部12は、逆スキャン処理、逆DC/AC予測処理、及び逆量子化処理を実行するために、パイプライン制御部20、逆量子化部30、逆DC/AC予測処理部40、及び周辺DC/AC係数バッファ50を備える。このうち、パイプライン制御部20は、start信号、parameter信号及びfinish信号の送受信のためにシーケンス処理部13とのインタフェースとして機能するとともに、パイプライン処理部12の全体制御を行う。
The
逆量子化部30は、逆スキャン処理部301、加算処理部302、及び逆量子化処理部303を含む。逆スキャン処理部301は、入力バッファ11からカレントブロックに関するカレントブロックに関するDC/AC差分係数を取り出す。
The
加算処理部302は、逆DC/AC予測処理全体のうちの後半部分の処理に相当する加算処理を実行する。
The
逆量子化処理部303は、加算処理部302の出力データ、すなわち逆DC/AC予測処理の完了したカレントブロックの量子化DC/AC係数を入力して逆量子化を行うことにより、カレントブロックに関する復元DC/AC係数を生成する。逆量子化処理部303によって生成された復元DC/AC係数は、出力バッファ15に格納される。
The inverse
逆DC/AC予測処理部40は、逆DC/AC予測処理全体のうち前半部分の処理であるパラメータ計算、DC/AC係数のスケーリング、及び予測方向の判別を実行する。そのために、逆DC/AC予測処理部40は、制御部401、パラメータ計算部402、スケーリング部403、及び予測方向判別部404を備える。また、逆DC/AC予測処理部40は、パイプライン制御部20、逆量子化部30、及び周辺DC/AC係数バッファ50とのインタフェースを有する。
The inverse DC / AC
制御部401は、逆量子化部30からdcstart信号及acstart信号を受信し、preddir信号及びdcacfinish信号を逆量子化部30に送信する。ここで、dcstart信号はDC係数の逆予測の開始を指示するための信号であり、acstart信号はAC係数の逆予測の開始を指示するための信号である。また、preddir信号は、予測方向判別部404によって判別された予測方向を逆量子化部30に通知するための信号である。dcacfinish信号は、1ブロック分のDC/AC係数のスケーリング及び予測方向の判別処理が完了したことを、逆量子化部30に通知するための信号である。
The control unit 401 receives the dcstart signal and the acstart signal from the
パラメータ計算部402は、DC係数及びAC係数のスケーリングのためのパラメータを計算する。例えば、上述したparameter信号によってdouble_quant値がパイプライン処理部12に供給される場合、パラメータ計算部402は、double_quant値を用いてMQUANT、DC係数のステップサイズ(DCStepSize)、AC係数のステップサイズに関する値STEP(STEP=double_quant-1)、及び量子化スケールを計算する。ここで、量子化スケールの取得は、後述するように、量子化スケール値が格納されたルックアップテーブル(不図示)を参照して取得すればよい。
The
スケーリング部403は、逆量子化部30の処理対象ブロックであるカレントブロックと周辺ブロック(すなわち、図7に示したブロックA〜C)との間で量子化ステップサイズ又は量子化スケールが異なる場合(言い換えるとMQUANTが異なる場合)、量子化ステップサイズ又は量子化スケールが異なるDC/AC予測係数に対するスケーリングを実行する。なお、AC予測係数に対するスケーリングは、予測方向判別部404によって判別された予測方向の周辺ブロックについてのみ行えばよい。
The
例えば、左ブロックCのDC予測係数QFC[0][0]に対するスケーリングは、以下の(1)式により行えばよい。
また、左ブロックCのAC予測係数QFC[j][0]に対するスケーリングは、以下の(2)式により行えばよい。
予測方向判別部404は、3つの周辺ブロックA〜Cのスケーリング後のDC係数の差分値を計算し、カレントブロックの予測方向を判別する。
The prediction
逆DC/AC予測処理部40は、スケーリング部403によるスケーリング後のDC/AC予測係数を周辺DC/AC係数バッファ50に格納し、予測方向判別部404によって判別された予測方向を含むpreddir信号を逆量子化部30に送信する。
The inverse DC / AC
周辺DC/AC係数バッファ50は、カレントブロックの逆DC/AC予測に使用するために外部メモリ14から供給される周辺ブロック(具体的には、上、左上及び左の3ブロック)のDC/AC予測係数が格納される。また、周辺DC/AC係数バッファ50の格納データは、スケーリング後のDC/AC予測係数によって更新される。周辺DC/AC係数バッファ50に保持されたDC/AC予測係数は、上述した加算処理部302におけるDC/AC差分係数との加算処理に利用される。
The peripheral DC /
周辺DC/AC係数バッファ50の具体例を図2に示す。図2のDC/AC係数バッファ50は、4つのDC係数バッファ500〜503、及び6つのDCAC係数バッファ510〜515によって構成されている。DC係数バッファ500は、輝度信号のカレントブロックの左上ブロックのDC予測係数を格納する。DC係数バッファ501は輝度信号のカレントブロックの左ブロックのDC予測係数を格納する。DC係数バッファ502は、色差信号Cbのカレントブロックの左上ブロックのDC予測係数を格納する。DC係数バッファ503は、色差信号Crのカレントブロックの左上ブロックのDC予測係数を格納する。
A specific example of the peripheral DC /
ACDC係数バッファ510は、輝度信号のカレントブロックの上ブロックに加えて左上又は右上ブロックのDC/AC予測係数を格納する。ACDC係数バッファ511は、輝度信号のカレントブロックの左ブロックに加えて左上又は左下のDC/AC予測係数を格納する。ACDC係数バッファ512は、色差信号Cbのカレントブロックの上ブロックのDC/AC予測係数を格納する。ACDC係数バッファ513は、色差信号Cbのカレントブロックの左ブロックのDC/AC予測係数を格納する。ACDC係数バッファ514は、色差信号Crのカレントブロックの上ブロックのDC/AC予測係数を格納する。最後に、ACDC係数バッファ515は、色差信号Crのカレントブロックの左ブロックのDC/AC予測係数を格納する。
The
図1に戻り説明を続ける。外部メモリ14は、復号化後の画像データを格納するメモリであり、逆DC/AC予測処理のために必要なカレント・マクロブロックの上マクロブロックの画素値を格納する。
Returning to FIG. The
出力バッファ15は、パイプライン処理部12の出力データ、つまり逆量子化後のカレントブロックのDC/AC係数を格納し、これを逆DCT部16に供給する。
The
逆DCT部16は、カレントブロックの復元DC/AC係数を出力バッファ15から入力して逆DCT演算を実行することにより、カレントブロックの画素値を復元する。
The
続いて以下では、パイプライン処理部12が逆スキャン処理から逆量子化処理までを行う際の動作手順について具体的に説明する。
Subsequently, the operation procedure when the
(STEP0)
パイプライン処理部12は、マクロブロック内の複数のブロックについて、図7に示した順序、すなわちY0、Y1、Y2、Y3、Cb、Crの順序でDC/AC係数の処理を行う。現在のカレントブロックの位置は、シーケンス処理部13が管理する。
(STEP0)
The
(STEP1)
シーケンス処理部13からの指示に応じて、カレントブロックの周辺ブロックの値が外部メモリ14から周辺DC/AC係数バッファ50に格納される。周辺DC/AC係数バッファ50に格納される周辺ブロックの値のうち左マクロブロックに関するものは、前のマクロブロックの処理結果の結果である。
(STEP1)
In response to an instruction from the
(STEP2)
入力バッファ11にカレントブロック分のデータが蓄積されると、シーケンス処理部13は、start信号及びparameter信号をパイプライン制御部20に与え、逆量子化部30及び逆DC/AC予測処理部40による処理を開始させる。
(STEP2)
When the data for the current block is accumulated in the
(STEP3)
start信号を受信したパイプライン制御部20は、シーケンス処理部13から与えられたパラメータを逆量子化部30及び逆DC/AC予測処理部40に供給するとともに、カレントブロックに対する処理の開始を示すblkstart信号を逆量子化部30に与える。
(STEP3)
The
(STEP4)
blkstart信号を受信した逆量子化部30は、Y0ブロックのDC/AC予測処理、具体的には係数スケーリング及び予測方向判別処理を行なわせるために、逆DC/AC予測処理部40に対してdcstart信号及びacstart信号を送信する。これは、本実施の形態のパイプライン処理部12がマクロブロック単位で逆量子化を実行するためであり、1カレントブロック内の先頭ブロックであるY0ブロックについては係数スケーリング及び予測方向判別が未実施であるためである。dcstart信号及びacstart信号を受信した逆DC/AC予測処理部40は、パラメータ計算を行い、カレントブロックと周辺ブロックとの量子化スケールが異なる場合にはDC係数のスケーリング処理を実行し、予測方向の判別を行なう。そして、逆DC/AC予測処理部40は、算出した予測方向をpreddir信号に含めて逆量子化部30に通知する。引き続き、逆DC/AC予測処理部40は、算出した予測方向のAC係数のスケーリングを行い、処理結果を周辺DC/AC係数バッファ50に格納する。逆DC/AC予測処理部40は、Y0ブロックに関するDC/AC予測処理(ただし、係数スケーリング及び予測方向判別処理)を全て完了すると、dcacfinish信号を逆量子化部30に通知する。
(STEP4)
The
(STEP5)
逆量子化部30は、逆DC/AC予測処理部40におけるY0ブロックに関する処理の終了を示すdcacfinish信号を受信すると、逆スキャン、予測方向に従ったDC/AC予測係数とDC/AC差分係数の加算処理、及び逆量子化をY0ブロック内の64個の係数について行う。逆量子化部30は、得られたY0ブロックの復元DC/AC係数を、出力バッファ15に格納する。なお、加算処理後のY0ブロックの上辺係数と左辺係数は、後続のY1ブロック及びY2ブロックの周辺予測画素として用いられる。このため、逆量子化部30は、周辺DC/AC係数バッファ50に含まれるACDC係数バッファ510及び511にこれらの係数を格納する。
(STEP5)
When the
(STEP6)
逆量子化部30は、STEP5におけるY0ブロックの逆量子化処理に並行して、Y1ブロックに関する係数スケーリング及び予測方向判別処理を逆DC/AC予測処理部40に開始させるために、以下のように動作する。すなわち逆量子化部30は、上述したSTEP5の実行過程において、Y0ブロックのDC係数に対する加算処理が終了しだい速やかにY1ブロックのdcstart信号を逆DC/AC予測処理部40に与える。Y1ブロックのdcstart信号を受信した逆DC/AC予測処理部40は、パラメータ計算を行い、必要に応じてDC係数のスケーリング処理を実行し、Y1ブロックの予測方向の判別を行なう。そして、逆DC/AC予測処理部40は、算出したY1ブロックの予測方向をpreddir信号に含めて逆量子化部30に通知する。
(STEP6)
The
また、Y1ブロックの加算処理の実行に必要なAC係数のスケーリング処理をY0ブロックの量子処理と並行して逆DC/AC予測処理部40に行わせるために、逆量子化部30は以下ように動作する。すなわち、逆量子化部30は、Y0ブロックの左辺係数(つまり、図3のインデックス8、16、24、32、40、48及び56)に関する加算処理が終了したら速やかに、Y1ブロックのacstart信号を逆DC/AC予測処理部40に送信する。Y0ブロックの左辺係数に関する加算処理の終了は、例えば、インデックス56番の係数に引き続くインデックス49番の係数が逆スキャン処理部301によって取得されたことにより判定すればよい。Y1ブロックのacstart信号を受信した逆DC/AC予測処理部40は、Y1ブロックの予測方向に対応する周辺ブロックのAC係数(つまり、AC予測係数)をスケーリングし、その結果を周辺DC/AC係数バッファ50に格納し、dcacfinish信号を逆量子化部30に送信する。
Further, in order to cause the inverse DC / AC
(STEP7)
逆量子化部30は、Y1ブロックに関するdcacfinish信号を逆DC/AC予測処理部40から受信し、かつY0ブロックの逆量子化処理が64係数全てについて完了した場合に、Y0ブロックの処理が終了したことを通知するために、pipedone信号をパイプライン制御部20に送信する。
(STEP7)
The
(STEP8)
パイプライン制御部20は、pipedone信号の受信によってY0ブロックの逆量子化処理が完了したことを認識し、finish信号をシーケンス処理部13に送信する。
(STEP8)
The
(STEP9)
シーケンス処理部13は、finish信号を受信した場合、次の処理対象ブロックであるY1ブロックの処理に必要なパラメータを求め、parameter信号及びY1ブロックの処理開始を示すstart信号をパイプライン制御部20に送信する。
(STEP9)
When the
(STEP10)
Y1ブロックの処理開始を示すstart信号を受信したパイプライン制御部20は、シーケンス処理部13から与えられたパラメータを逆量子化部30及び逆DC/AC予測処理部40に供給するとともに、Y1ブロックに対する処理の開始を示すblkstart信号を逆量子化部30に送信する。
(STEP10)
The
(STEP11)
blkstart信号を受信した逆量子化部30は、速やかにDC係数の加算処理を開始する。これは、上述したSTEP6において既にY1ブロックの周辺ブロックに関するDC/AC係数のスケーリング及び予測方向の判別が終了しているためである。逆量子化部30は、Y1ブロックに関する逆スキャン、予測方向に従ったDC/AC予測係数とDC/AC差分係数の加算処理、及び逆量子化をY1ブロック内の64個の係数について行う。逆量子化部30は、得られたY1ブロックの復元DC/AC係数を、出力バッファ15に格納する。なお、加算処理後のY1ブロックの上辺係数は、後続のY3ブロックの周辺予測画素として用いられる。このため、逆量子化部30は、周辺DC/AC係数バッファ50に含まれるACDC係数バッファ510にこれらの係数を格納する。
(STEP11)
The
(STEP12)
逆量子化部30は、上述したSTEP11におけるY1ブロックの逆量子化処理に並行してY2ブロックに関する係数スケーリング及び予測方向判別処理を逆DC/AC予測処理部40に開始させるために、以下のように動作する。すなわち逆量子化部30は、Y1ブロックのDC係数に対する加算処理が終了しだい速やかにY2ブロックのdcstart信号を逆DC/AC予測処理部40に与える。また、逆量子化部30は、dcstart信号に合わせてacstart信号も送信すればよい。これは、図2からも分かるように、Y1ブロックのAC係数はY2ブロックのAC予測係数ではないため、Y1ブロックのAC係数の加算処理を待つ必要がないためである。
(STEP12)
The
Y2ブロックのdcstart信号及びacstart信号を受信した逆DC/AC予測処理部40は、Y2ブロックの周辺ブロックに含まれるDC予測係数を用いて、パラメータ計算、DC係数スケーリング、Y2ブロックの予測方向判別を実行する。そして、逆DC/AC予測処理部40は、算出したY2ブロックの予測方向をpreddir信号に含めて逆量子化部30に通知する。引き続き、逆DC/AC予測処理部40は、算出したY2ブロックの予測方向に対応する周辺ブロックのAC係数(つまり、AC予測係数)をスケーリングし、その結果を周辺DC/AC係数バッファ50に格納し、dcacfinish信号を逆量子化部30に送信する。
The inverse DC / AC
(STEP13)
逆量子化部30は、Y2ブロックに関するdcacfinish信号を逆DC/AC予測処理部40から受信し、かつY1ブロックの逆量子化処理が64係数全てについて完了した場合に、Y1ブロックの処理が終了したことを通知するために、pipedone信号をパイプライン制御部20に送信する。
(STEP 13)
The
(STEP14)
パイプライン制御部20は、pipedone信号の受信によってY1ブロックの逆量子化処理が完了したことを認識し、finish信号をシーケンス処理部13に送信する。
(STEP14)
The
(STEP15)
シーケンス処理部13は、finish信号を受信した場合、次の処理対象ブロックであるY2ブロックの処理に必要なパラメータを求め、parameter信号及びY1ブロックの処理開始を示すstart信号をパイプライン制御部20に送信する。
(STEP 15)
When the
(STEP16)
パイプライン処理部12及びシーケンス処理部13は、上述したY1ブロックに関するSTEP10〜14と同様の処理を繰り返すことによって、Y2、Y3、Cb及びCrブロックに対する逆量子化処理を実行する。これにより、1マクロブロックの逆量子化が完了する。
(STEP 16)
The
上述したように、本実施の形態の画像復号化装置1に含まれるパイプライン処理部12は、先頭ブロックY0を除く残りのY1ブロックからCrブロックまでの逆AC/DC予測処理に関して、次ブロックに関するDC/AC係数のスケーリング及び予測方向の判別処理をカレントブロックの逆量子化と並行して実行するよう構成されている。これによって、カレントブロック(例えばY0ブロック)の逆量子化の完了後、次ブロック(例えばY1ブロック)に対する処理の開始時にDC/AC係数のスケーリング及び予測方向の決定に要する時間を待つ必要が無くなる。このため、パイプライン処理部12は、速やかに次ブロックに対する逆スキャン処理、加算処理及び逆量子化処理を開始することができる。したがって、本実施の形態の画像復号化装置1は、1マクロブロックの逆量子化に要する処理時間を短縮することができる。
As described above, the
ここで、本実施の形態による処理時間の短縮効果を図4と図8の対比により説明する。図4は、本実施の形態にかかる画像復号化装置1において、VC−1マクロブロックの逆スキャン処理、逆DC/AC予測処理、及び逆量子化処理を実行した場合の処理時間を説明するための図である。
Here, the effect of shortening the processing time according to the present embodiment will be described by comparing FIG. 4 and FIG. FIG. 4 is a diagram for explaining processing time when the VC-1 macroblock inverse scan processing, inverse DC / AC prediction processing, and inverse quantization processing are executed in the
図4及び図8を対比すると、先頭のY0ブロックの処理時間に差はない。なお、図4及び図8において、時間TAは、DC係数スケーリング及び予測方向の判別処理に要する処理時間である。また、時間TBは、AC係数スケーリングに要する処理時間である。また、時間TCは、逆スキャン処理、加算処理及び逆量子化処理に要する処理時間である。 4 and 8, there is no difference in the processing time of the first Y0 block. In FIG. 4 and FIG. 8, the time T A, the processing time required for the determination process of DC coefficient scaling and prediction direction. The time T B is the processing time required for the AC coefficients scaling. The time T C, the reverse scan process, a processing time required for the addition processing and the inverse quantization process.
しかしながら、後続のY1〜Crブロックの処理に関して図4と図8には相違がある。上述した画像復号化装置1の動作及び図4から明らかなように、画像復号化装置1は、Y1〜Crブロックの逆DC/AC予測処理の一部であるDC係数スケーリング、予測方向の判別、及びAC係数のスケーリングを各々のブロックの先行ブロック(Y1ブロックの場合であればY0ブロック)の逆スキャン処理、加算処理及び逆量子化処理と時間的に並行して実行する。このため、図4では、Y1〜Crブロックの逆量子化を完了するまでの処理時間が図8に比べて短縮されている。
However, there is a difference between FIG. 4 and FIG. 8 regarding the processing of subsequent Y1-Cr blocks. As is clear from the operation of the
例えば、DC係数スケーリング及び予測方向の判別の処理クロック数CA、DC係数スケーリングの処理クロック数CB、並びに逆スキャン処理、加算処理及び逆量子化処理の処理クロック数CCをそれぞれ以下の値と仮定する。
CA:9クロック
CB:11クロック
CC:42クロック
この場合、図8に示した従来の1マクロブロックの処理に要するクロック数は、6(CA+CB+CC)、すなわち372クロックとなる。一方、図4に示した画像復号化装置1による1マクロブロックの処理に要するクロック数は、CA+CB+6CC、すなわち272クロックとなる。
For example, the DC coefficient scaling and processing clock number C A prediction directions of discrimination, the processing clock number C B DC coefficient scaling, and inverse scan processing, addition processing, and inverse quantization processing of the processing clock number C C respectively following values Assume that
C A : 9 clocks C B : 11 clocks C C : 42 clocks In this case, the number of clocks required for processing of one conventional macroblock shown in FIG. 8 is 6 (C A + C B + C C ), that is, 372 clocks. Become. On the other hand, the number of clocks required for processing one macroblock by the
このように逆符号化に要する処理クロック数を削減できるということは、画像復号化装置の動作周波数を低減させることにも寄与する。例えば、上述したCA、CB及びCCの値によって1920×1080画素のフルHD(High-Definition)サイズの画像データを1倍速でデコードするために必要な動作周波数は、図8の例では91.0MHzであるのに対して、図4の例では66.6MHzに低減される。 The ability to reduce the number of processing clocks required for inverse encoding in this way also contributes to reducing the operating frequency of the image decoding apparatus. For example, in the example of FIG. 8, the operating frequency required to decode 1920 × 1080 pixel full HD (High-Definition) size image data at 1 × speed based on the values of C A , C B and C C described above. In contrast to 91.0 MHz, the example in FIG. 4 is reduced to 66.6 MHz.
なお、上述した実施の形態では、次ブロックのDC係数スケーリング、予測方向の判別及びAC係数スケーリングをカレントブロックの逆量子化処理と並行して実行する例を示した。しかしながら、例えば、次ブロックのDC係数スケーリング及び予測方向の判別までを、カレントブロックの逆量子化処理と並行して実行するよう構成してもよい。このような構成によっても、DC係数の逆予測処理を並列化する分だけマクロブロックの逆量子化の完了に要する全体的な処理時間を短縮可能である。 In the above-described embodiment, the example in which the DC coefficient scaling of the next block, the determination of the prediction direction, and the AC coefficient scaling are executed in parallel with the inverse quantization process of the current block is shown. However, for example, the DC block scaling of the next block and the determination of the prediction direction may be executed in parallel with the inverse quantization processing of the current block. Even with such a configuration, it is possible to shorten the overall processing time required to complete the inverse quantization of the macroblock by the amount of parallelization of the inverse prediction processing of the DC coefficient.
また、上述した実施の形態では、VC−1、MPEG−4等の多くのコーデックで使用されているDCTを用いて符号化された画像の復号化について説明した。しかしながら、DCTは画像信号を空間周波数で表現するための1つの手法に過ぎず、本発明はDCTに限らず他の直交変換手法を用いて符号化された画像の復号化処理にも適用可能である In the above-described embodiments, the decoding of images encoded using DCT used in many codecs such as VC-1 and MPEG-4 has been described. However, DCT is only one method for expressing an image signal in spatial frequency, and the present invention is not limited to DCT and can be applied to decoding processing of an image encoded using another orthogonal transform method. is there
また、上述した画像復号化装置1は、VC−1に限らずAC/DC予測符号化を行なう他のコーデック技術を用いて圧縮符号化された画像データの復号にも適用可能である。
Further, the above-described
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。 Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention described above.
1 画像復号化装置
10 可変長復号部
11 入力バッファ
12 パイプライン処理部
13 シーケンス処理部
14 外部メモリ
15 出力バッファ
16 逆DCT部
20 パイプライン制御部
30 逆量子化部
301 逆スキャン処理部
302 加算処理部
303 逆量子化部
40 逆DC/AC予測処理部
401 制御部
402 パラメータ計算部
403 スケーリング部
404 予測方向判別部
50 周辺DC/AC係数バッファ
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記符号化画像信号に対して可変長復号を行った後のデータ列から処理対象とするカレントブロックに関する前記DC/AC差分係数を取り出す逆スキャン処理、前記カレントブロックの前記DC/AC差分係数に前記DC/AC予測符号化の予測方向に対応したDC/AC予測係数を加算して前記量子化DC/AC係数を復元する加算処理、及び復元された前記カレントブロックの前記量子化DC/AC係数の逆量子化処理を実行する逆量子化部と、
前記加算処理に必要な前記予測方向を決定する逆DC/AC予測処理部とを備え、
前記逆DC/AC予測処理部は、前記カレントブロック以前のブロックに関する前記逆量子化部によって復元された前記量子化DC/AC係数を用いることにより、前記カレントブロックに関する前記逆スキャン処理、前記加算処理及び前記逆量子化処理の実行と時間的に並行して、前記カレントブロックに引き続いて処理すべき次ブロックに関する前記予測方向の決定処理を実行する、
画像復号化装置。 Orthogonal transform, quantization of DC / AC coefficient obtained by the orthogonal transform, DC / AC predictive coding of the quantized DC / AC coefficient obtained by the quantization, and DC / obtained by the DC / AC predictive coding An image decoding apparatus that performs decoding on an encoded image signal that has been compression-encoded by variable-length encoding of an AC difference coefficient,
Inverse scan processing for extracting the DC / AC difference coefficient related to the current block to be processed from the data string after performing variable length decoding on the encoded image signal, and the DC / AC difference coefficient of the current block Addition processing for restoring the quantized DC / AC coefficient by adding a DC / AC prediction coefficient corresponding to a prediction direction of DC / AC predictive coding, and the quantization DC / AC coefficient of the restored current block An inverse quantization unit that performs an inverse quantization process;
An inverse DC / AC prediction processing unit for determining the prediction direction required for the addition processing,
The inverse DC / AC prediction processing unit uses the quantized DC / AC coefficients restored by the inverse quantization unit related to the block before the current block, thereby performing the inverse scan process and the addition process related to the current block. In parallel with the execution of the inverse quantization process, the prediction direction determination process for the next block to be processed following the current block is executed.
Image decoding device.
前記カレントブロックに関する前記DC/AC係数のうちの少なくともDC係数の加算処理の結果が前記次ブロックのDC予測係数とされる場合には、前記DC係数の加算処理の終了に応じて、前記逆DC/AC予測処理部に対して処理開始を指示し、
前記DC係数の加算処理の結果が前記次ブロックのDC予測係数として使用されない場合には、前記DC係数の加算処理の終了よりも前に前記逆DC/AC予測処理部に対して処理開始を指示する、
請求項1に記載の画像復号化装置。 The quantization unit is
When the result of the addition process of at least the DC coefficient of the DC / AC coefficients related to the current block is the DC prediction coefficient of the next block, the inverse DC is determined according to the end of the addition process of the DC coefficient. / Instruct the AC prediction processing unit to start processing,
When the result of the DC coefficient addition process is not used as the DC prediction coefficient of the next block, the inverse DC / AC prediction processing unit is instructed to start the process before the end of the DC coefficient addition process To
The image decoding apparatus according to claim 1.
前記逆量子化部は、前記逆DC/AC予測処理部から供給されるスケーリング後の前記DC/AC予測係数を用いて前記加算処理を実行する、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像復号化装置。 The inverse DC / AC prediction processing unit performs scaling processing of the DC / AC prediction coefficient, and supplies the DC / AC prediction coefficient after scaling to the inverse quantization unit.
The inverse quantization unit performs the addition process using the scaled DC / AC prediction coefficient supplied from the inverse DC / AC prediction processing unit.
The image decoding device according to any one of claims 1 to 3.
前記符号化画像信号に対して可変長復号を行った後のデータ列から処理対象とするカレントブロックに関する前記DC/AC差分係数を取り出す逆スキャン処理、前記カレントブロックの前記DC/AC差分係数に前記DC/AC予測符号化の予測方向に対応したDC/AC予測係数を加算して前記量子化DC/AC係数を復元する加算処理、及び復元された前記カレントブロックの前記量子化DC/AC係数の逆量子化処理を実行する工程(a)と、
前記カレントブロック以前のブロックに関する前記量子化DC/AC係数を用いることにより、前記カレントブロックに関する前記逆スキャン処理、前記加算処理及び前記逆量子化処理の実行と時間的に並行して、前記カレントブロックに引き続いて処理すべき次ブロックに関する前記予測方向の決定処理を実行する工程(b)と、
を備える復号化方法。 Orthogonal transform, quantization of DC / AC coefficient obtained by the orthogonal transform, DC / AC predictive coding of the quantized DC / AC coefficient obtained by the quantization, and DC / obtained by the DC / AC predictive coding An image decoding method for an encoded image signal that is compression-encoded by variable-length encoding of an AC difference coefficient,
Inverse scan processing for extracting the DC / AC difference coefficient related to the current block to be processed from the data string after performing variable length decoding on the encoded image signal, and the DC / AC difference coefficient of the current block Addition processing for restoring the quantized DC / AC coefficient by adding a DC / AC prediction coefficient corresponding to a prediction direction of DC / AC predictive coding, and the quantization DC / AC coefficient of the restored current block A step (a) of performing an inverse quantization process;
By using the quantized DC / AC coefficients related to the block before the current block, the current block is executed in parallel with the execution of the inverse scan processing, the addition processing, and the inverse quantization processing regarding the current block. (B) executing the prediction direction determination process for the next block to be processed subsequent to
A decoding method comprising:
前記DC係数の加算処理の結果が前記次ブロックのDC予測係数として使用されない場合には、前記工程(a)における前記DC係数の加算処理の終了よりも前に前記工程(b)の並行処理を開始する、
請求項5に記載の画像復号化方法。 When the result of the addition process of at least the DC coefficient of the DC / AC coefficients related to the current block is the DC prediction coefficient of the next block, the addition process of the DC coefficient in the step (a) is completed. In response, the parallel processing of the step (b) is started,
When the result of the DC coefficient addition process is not used as the DC prediction coefficient of the next block, the parallel processing of the step (b) is performed before the end of the DC coefficient addition process in the step (a). Start,
The image decoding method according to claim 5.
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KR101430049B1 (en) | 2010-08-17 | 2014-08-14 | 엠앤케이홀딩스 주식회사 | Apparatus for decoding a moving picture |
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