JP5213716B2 - 統合コーデック装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、統合コーデックに関するもので、より詳しくは、多様な符号化／復号化標準に汎用的に利用できる統合コーデック装置及び方法に関する。
通常、動画コーデックは類似の構造になっているが、各構造に伴う細部の処理内容は互いに異なる場合がある。このような相違点は、統合コーデックの具現のために十分に考慮すべきものである。
図１は、従来技術による統合コーデックの処理方法を示すフローチャートである。図１は、一般的なイントラ・オンリー（Intra−only）統合コーデックの動作原理を示す図面で、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、ＡＶＣ Ｉｎｔｒａのコーディング部分に基づいて構成された処理方法である。
図１を参照すると、従来技術による統合コーデックは時間的順序及び機能を中心として、パーシング＆エントロピーデコーディング（Parsing and entropy decoding）ステップ（Ｓ１００）、データ・リオーダリング（Data−reordering）ステップ（Ｓ１１０）、逆スキャン（Inverse scan）ステップ（Ｓ１２０）、逆ＤＣ／ＡＣ予測（Inverse DC/AC prediction）ステップ（Ｓ１３０）、逆量子化（Inverse Quantization）ステップ（Ｓ１４０）、逆変換（Inverse Transform）ステップ（Ｓ１５０）、逆イントラ予測（Inverse Intra−Prediction）ステップ（Ｓ１６０）、復号化サンプル向けメモリ（Memory for Decoded Samples）ステップ（Ｓ１７０）、デブロッキングフィルタ（Deblocking−Filter）ステップ（Ｓ１８０）を含む。
このように、従来技術による統合コーデックは、機能または処理順序に応じて単純区分され、各ステップ別にコーデックにより細部処理するように構成される。各コーデックに機能部が予め指定されているので、ユーザが１つの標準を選択する場合、当該標準の対応コーデックが提供する機能部しか用いることができないという問題点があった。
従来、統合コーデックは複数の動画コーデックを統合したにもかかわらず、１つの動画を符号化／復号化するのに指定された１つのコーデックしか使うことができないという制約があった。
したがって、上述した問題点を解決するために、本発明は、互いに異なる動画コーデック間の共通点、相違点、及び考慮事項に符合する新しい統合コーデック概念及び構造から、多様な符号化／復号化標準に汎用的に利用できる統合コーデック装置及び方法を提供することにその目的がある。
また、本発明の他の目的は、機能部（ＦＵ：Functional Unit）の再組合せ技術を用いて、多様な標準により符号化されたビットストリームを制約なしに復号化できる統合コーデック装置及び方法を提供することにある。
また、本発明のまた他の目的は、ブロックベースの動画コーデック機能を変更することなく、異なるコーデック間の統合を可能とする統合コーデック装置及び方法を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、個別的に独立した機能部が有機的に機能する統合コーデック装置及び方法を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣ以外のブロック単位で処理する動画及び静止画のコーデックの統合時に使用できる統合コーデック構造を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、動画コーデックの統合に関する概念及び構造の国際標準化にある。
その他の本発明の目的は、以下に述べる好ましい実施例によりさらに明確になる。
上述した目的を達成するために、本発明の一実施形態によれば、標準に関わらず、汎用的に利用できる符号化器及び復号化器を備えた統合コーデック装置が提供される。
好ましい実施例によれば、統合コーデック装置は、入力された拡張ビットストリームまたはデータから接続情報を解析して各機能部の接続関係を設定する復号化制御部と、複数の機能部で構成され、前記拡張ビットストリームに含まれたビットストリームを処理するため、前記復号化制御部の接続制御に応じて少なくとも１つ以上の機能部が順次活性化される機能群とを含む。
前記復号化制御部は、任意の機能部からの制御パラメータを受信され、前記ビットストリームを処理するため、対応する機能部へ制御パラメータを提供することができる。
前記機能群は、前記復号化制御部の前記接続関係に基づいた動作制御に応じて、前記ビットストリームから制御パラメータを抽出し、前記ビットストリームを処理してマクロブロック単位のデータを出力するＰＤ機能群（Parsing and Decoding Functional Group）と、前記復号化制御部の前記接続関係に基づいた動作制御及び前記復号化制御部から提供された制御パラメータに応じて、入力された前記マクロブロック単位のデータを処理して画像データを出力するＭＢ機能群（MacroBlock−Based Functional Group）とを含むことができる。前記ＰＤ機能群及び前記ＭＢ機能群は、各々複数の機能部で構成される。
前記ＰＤ機能群は、前記ビットストリームに含まれた接続制御表示値をさらに抽出して前記復号化制御部に前記接続制御表示値を提供し、前記復号化制御部は、前記接続制御表示値を用いて前記ＰＤ機能群及び前記ＭＢ機能群の少なくとも何れか１つに含まれた１つ以上の機能部の動作制御を行うことができる。
前記復号化制御部は、前記接続情報を解析して前記接続関係を設定し、前記ＰＤ機能群及び前記ＭＢ機能群に含まれた任意の機能部の順次的な動作開始を制御する接続制御部と、前記ＰＤ機能群及び前記ＭＢ機能群から、前記ビットストリームのヘッダに含まれた、または前記ビットストリームの処理により生成された制御パラメータを受信し、各々の制御パラメータを対応する機能部に伝達する処理制御部とを含むことができる。
前記接続情報は、前記機能部の接続に関する分岐条件または情報を有する群から少なくとも１つ以上を含み、前記機能部は前記接続情報に応じて直列または並列の１つ以上の関係で接続されることができる。
前記復号化制御部は、前記ビットストリームから抽出され、予め指定された機能部により提供された接続制御表示値が前記分岐条件を満たすか否かを判断し、並列関係を有する複数の機能部の中から前記ビットストリームを処理する任意の機能部を選択することができる。
前記制御パラメータは、制御信号（ＣＳ）及び文脈情報（ＣＩ）を含み、前記制御信号は、前記ＭＢ機能群に含まれた任意の機能部の機能を行うか否かを指示する情報であり、前記文脈情報は前記機能部の機能を行う際に必要とされる付加情報であってもよい。
前記制御信号は、ＡＣ予測モードフラグ（ac prediction flag）、ＣＢＰ（Coded Block Pattern）、量子化スケール値、データパーティションフラグ（Data Partition Flag）、画像のサイズ、及びショットビデオヘッダフラグ（short video header flag）の少なくとも何れか１つを含むことができる
前記文脈情報は、前記制御情報により任意の機能実行が指示された場合、前記機能実行に必要とされる情報を含んでもよい。
前記復号化制御部は、前記制御パラメータを加工して、前記ＭＢ機能群に含まれた各機能部へ適合に伝達することができる。
上述した目的を達成するために、本発明の他の実施形態によれば、標準に関わらず、汎用的に利用できる統合コーデック方法が提供される。
好ましい実施例によれば、統合コーデック方法は、（ａ）復号化制御部が、入力された拡張ビットストリームまたは独立したデータで受信された接続情報を解析し、各機能部の接続関係を設定するステップと、（ｂ）前記復号化制御部が、前記接続関係により決められた各機能部の処理順序に応じて、前記拡張ビットストリームに含まれた、若しくは独立的に受信されたビットストリーム、または前記ビットストリームに対応するデータを処理するように任意の機能部に指示するステップと、（ｃ）処理を指示された機能部が予め指定された処理方法に応じて前記ビットストリームまたは前記データを処理するステップと、を含む。ここで、前記ステップ（ｂ）から（ｃ）は、前記ビットストリームが画像データに復元されるまで繰り返して行われることができる。
前記復号化制御部は、前記ステップ（ｂ）で、または前記ステップ（ｂ）の前に、前記ビットストリームまたは前記データを処理した任意の機能部から提供された接続制御表示値が前記接続情報に含まれた分岐条件を満たすか否かを判断し、並列関係を有する複数の機能部から何れか１つを選択することができる。
前記ステップ（ｂ）は、処理を指示された機能部に前記ビットストリームまたは前記データの処理のための制御パラメータを提供するステップをさらに含むことができ、前記ステップ（ｃ）で、前記処理を指示された機能部は、前記制御パラメータを用いて前記ビットストリームまたは前記データを予め指定された処理方法に応じて処理することができる。
前記制御パラメータは、制御信号及び文脈情報を含み、前記制御信号は任意の機能部に機能実行の可否を指示する情報であり、前記文脈情報は、前記機能部の機能実行の際に必要とされる付加情報であってもよい。
前記復号化制御部は、前記制御パラメータを予め指定された方法で加工して、対応する機能部へ伝達することができる。
発明を実施するための形態
本発明と、本発明の動作上の利点及び本発明の実施により達成される目的とを十分に理解するためには、本発明の好ましい実施例を例示する添付図面及び添付図面に記載された内容を参照すれば、より明確になるだろう。
以下、添付した図面に基づいて本発明の好ましい実施例を詳細に説明するが、全体的な理解を助けるために、図面の番号に拘わらず、同じ手段に対しては同じ参照番号を付することにする。
図２は、従来技術による統合コーデックの構造を示すブラック図であり、図３は、本発明の好ましい一実施例による統合コーデックの構造を示す図面である。図４は、本発明の好ましい一実施例によるＰＤ機能群の構成を示す図面であり、図５は、本発明の好ましい一実施例によるＭＢ機能群の構成を示す図面である。図６は、本発明の好ましい一実施例による汎用機能部テーブル（Universal FU Table）を例示する図面であり、図７は、本発明の好ましい一実施例による接続情報により解析された各機能部の接続関係を示す図面である。
図２に示すように、従来の統合コーデック装置は、パーシング＆エントロピーデコーディング（Parsing and entropy decoding）機能部２００、データ・リオーダリング（Data−reordering）機能部２１０、逆スキャン（Inverse scan）機能部２２０、逆ＤＣ／ＡＣ予測（Inverse DC/AC prediction）機能部２３０、逆量子化（Inverse Quantization）機能部２４０、逆変換（Inverse Transform）機能部２５０、逆イントラ予測（Inverse Intra−Prediction）機能部２６０、復号化サンプル向けメモリ（Memory for Decoded Sample）機能部２７０、デブロッキングフィルタ（Deblocking−Filter）機能部２８０を含む。
反面、図３に示すように、本発明による統合コーデック装置に含まれる復号化部３１０は、ＰＤ機能群（ＰＤ ＦＵｓ）３２０、復号化制御部３２５、及びＭＢ機能群（ＭＢ ＦＵｓ）３３０を含む。各機能群及び制御部は、ソースコードの集合で具現することもできる。ＰＤ機能群３２０及びＭＢ機能群３３０内には、独立的に具現されるが、復号化制御部３２５の制御により連続動作が可能な複数の機能部が含まれる。これらのＰＤ機能群３２０及びＭＢ機能群３３０は１つの機能群に統合されることができる。
ＰＤ機能群３２０とＭＢ機能群３３０に含まれた各機能部は、入力されたデータを加工処理し、この処理したデータを出力するデータ処理部（processing unit）と、処理制御部３４０から制御パラメータ、すなわち、文脈情報（Context Information）や制御信号（Control Signal）を受信してデータ処理部を制御し、結果物として生成または抽出された制御パラメータを処理制御部３４０に提供する制御文脈処理部（context−control unit）とに細分化できる。例えば、制御文脈処理部は、処理制御部３４０からコーディングパラメータ（coding parameters）、モード選択信号（mode selection signals）などを制御パラメータとして受信してデータ処理部のデータ処理を制御し、結果物として生成または抽出されたパラメータなどを処理制御部３４０に伝達できる。
処理制御部３４０は、先立って動作された機能部から提供された制御パラメータを、後続の動作機能部のうちの当該制御パラメータを必要とする機能部に提供する。
ＰＤ機能群３２０は、パーシング＆デコーディング（Parsing and Decoding）機能、すなわち、互いに異なるコーデック別の文法により、入力された拡張ビットストリーム（Universal Bitstream）から文脈情報（Context Information）、制御信号（Control Signal）、接続制御表示値、及びデータを抽出して分類する機能をする。拡張ビットストリームは、ヘッダ部分と通常のビットストリームとで構成され得る。ヘッダ部分には接続情報、規則記述情報（rule description）が含まれることができる。規則記述情報は、シンタックス要素（syntax element）間の階層構造を示す情報である。接続情報、規則記述情報は、拡張ビットストリームに含まれず、各々独立データとして復号化部に伝達できることは明らかである。規則記述情報の処理及び利用に関しては、大韓民国特許出願第１０−２００５−００６６０１５号に具体的に記載されているので、ここではこれに対する説明は省略する。ただし、大韓民国特許出願第１０−２００５−００６６０１５号に含まれた技術的思想が本発明においても同一または類似に利用できることは当業者にとって自明である。
図４に示すように、ＰＤ機能群３２０は、ＮＡＬＰ（Network Abstraction Layer Parsing）機能部（ＦＵ：Functional Unit）４１０、ＳＹＮＰ（Syntax Parsing）機能部４２０、ＣＴＸ（Context determination）機能部４３０、ＶＬＤ（Variable Length Decoding）機能部４４０、ＲＬＤ（Run Length Decoding）機能部４５０、ＭＢＧ（Macro Block Generator）機能部４６０を含むことができる。ＰＤ機能群３２０には、パーシング＆デコーディング（Parsing and Decoding）機能を行うための機能部であれば 適用される標準に関わらず何れも含まれることができるだけでなく、技術発展過程で必要とされる機能部の追加もでき、既存機能部の修正や不要の機能部を除去できることは自明である。また、ＰＤ機能群３２０内に備えられた各機能部は、各標準に対して独立的に存在せず、標準に関わらず同じ処理が可能な機能部であれば、１つの機能部に統合されて備えられることもできるのは明らかである。各機能部の機能は、当業者にとって自明な事項であるので簡略に説明する。
ＮＡＬＰ機能部４１０は、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣのＮＡＬ（Network Abstraction Layer）をパーシング（parsing）する機能部であり、ＳＹＮＰ機能部４２０は、ビットストリームのシンタックス（syntax）をパーシングする機能部である。ＳＹＮＰ機能部４２０は、ＶＬＤ機能部４４０に含まれてもよい。
ＣＴＸ機能部４３０はＭＰＥＧ−４ＡＶＣのＶＬＣテーブルを決める機能部であり、ＶＬＤ機能部４４０はエントロピーデコーディングを行う機能部である。ＶＬＤ機能部４４０は分岐条件に該当する接続制御表示値（符号化器により挿入）を抽出して接続制御部３３５に伝送することにより、接続制御部３３５がＭＢ機能群３３０から当該データを処理する機能部選択を可能にする。復号化器設計方法に応じて分岐条件に該当する接続制御表示値を抽出することは、ＳＹＮＰ機能部４２０により行われるように予め指定することも可能である。
ＲＬＤ機能部４５０は、ＡＣ値をエントロピーデコーディングする機能部であり、ＭＢＧ機能部４６０は、ＤＣ値及びＡＣ値を結合して１つのＭＢ（Macroblock）データを生成する機能部である。前述したＰＤ機能群内の全ての機能部及び一部の機能部は、システムに応じてＶＬＤ機能部４４０にその機能が含まれることができる。
ＭＢ機能群３３０は、ＰＤ機能群３２０から出力されたデータに対する復号化を行って、予め指定されたマクロブロックサイズの動画データを出力する。
図５に示すように、ＭＢ機能群３３０は、ＤＦ（De−blocking Filter）機能部５１０、ＶＲ（VOP Reconstructor）機能部５１５、ＦＦＲ（Frame Field Reordering）機能部５２０、ＩＰＲ（Intra prediction and Picture Reconstruction）機能部５３０、ＩＴ（Inverse Transform）機能部５３５、ＩＱ（Inverse Quantization）機能部５４５、ＩＡＰ（Inverse AC Prediction）機能部５５５、ＩＳ（Inverse Scan）機能部５６０、ＤＣＲ（DC Reconstruction）機能部５６５を含む。ＩＴ４×４機能部５４０、ＩＱ４×４機能部５５０、及びＤＣＲ４×４機能部５７０は、処理するブロックサイズが４×４であることを特徴とする。これは、ＭＰＥＧ−１／２／４の場合には、変換（Transform）、量子化（Quantization）、予測（Prediction）時に８×８ブロックサイズでデータを処理するが、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣの場合には、４×４ブロックサイズでデータを処理するからである。ＭＢ機能群３３０には、適用される標準に関わらず、データ復号化機能を行うための機能部であれば何れも含まれることができるだけでなく、技術発展過程に必要とされる機能部も追加でき、既存機能部の修正や不要の機能部を除去できることは自明である。例えば、復号化処理のために４×４ブロックサイズでデータを処理するＩＳ４×４機能部などをさらに必要とされる場合、当該機能部をＭＢ機能群３３０に追加できる。
ＭＢ機能群３３０内に含まれた各機能部は、各標準に対して独立的に存在せず、標準に関わらず同じ処理が可能な機能部であれば、１つの機能部に統合され含まれることもできることは明らかである。各機能部の機能は、当業者にとって自明な事項であるので簡略に説明する。
ＤＦ機能部５１０は、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣのデブロッキングフィルタ（de−blocking filter）であり、ＶＲ機能部５１５は、復元されたピクセル値を格納する機能部である。
ＦＦＲ機能部５２０は、インタレースモード（interlaced mode）のための機能部であり、ＩＰＲ機能部５３０は、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣのイントラ予測（Intra prediction）を行ってから復元されたピクセル値を格納する機能部である。
ＩＴ機能部５３５は、ＤＣ値及びＡＣ値の逆変換（inverse transform）を行う機能部であり、ＩＱ機能部５４５は、ＡＣ値を逆量子化（inverse quantization）する機能部である。
ＩＡＰ機能部５５５は、ＡＣ値を逆予測（inverse AC prediction）する機能部であり、ＩＳ機能部５６０は、ＡＣ値を逆スキャン（inverse scan）する機能部である。ＤＣＲ機能部５６５は、ＤＣ値の逆予測及び逆量子化する機能部である。
復号化制御部３２５は、各機能部の動作順序を制御する接続制御部３２５及び各機能部の動作を制御する処理制御部３４０を含む。
接続制御部３３５は、ＰＤ機能群３２０及びＭＢ機能群３３０内に相互間の接続関係が固定されず、流動的に存在する機能部の順次動作過程を制御する。
各機能部が順次動作するように接続関係を設定するために、接続制御部３３５は符号化器（図示せず）から提供される接続情報を用いる。
接続情報は、接続（connectivity）及び分岐（branch）に関する情報を含んで構成され、拡張ビットストリームのヘッダ領域に挿入され受信されるか、別途の独立したデータ形態で受信されることができる。若し接続情報が拡張ビットストリームのヘッダ領域に挿入され受信される場合には、接続制御部３３５は当該情報を読み出して解析する。勿論、拡張ビットストリームのヘッダ領域から接続情報を読み出す機能は、独立した他の構成要素により行われることもできる。
接続情報は、符号化過程において、ユーザが選択した機能部に対応するように生成（例えば、符号化経路に対応する復号化経路で生成）され拡張ビットストリームのヘッダ部分に挿入されるか、別途の独立データまたは電子ファイルで生成されて復号化器３１０に伝達される。接続情報は、符号化器内に具備された任意の構成要素により生成され得る。
接続情報は、例えば、下記のように構成されることができる。
connection=connectivity(B、D)、(D、F)、(F、G)、(G、I)、(I、J)、(I、Q)、(J、K)、(Q、K)、(K、M)、…、
branch prediction_flag==‘AC/DC’、case1(J)、case2(Q)
前記例において、第１行は接続に関する情報であり、第２行は分岐に関する情報である。接続及び分岐に関する情報により、各機能部の接続関係が直列／並列の多様な構造に具現されることができる。
接続制御部３３５は、予め格納された汎用機能部テーブル（Universal FU table、図６参照）、接続及び分岐に関する情報を用いてＰＤ機能群３２０及びＭＢ機能群３３０に含まれた各機能部の接続関係を解析し、特定機能部によるデータ処理が完了すれば後続する機能部がデータ処理を開始するように指示する。
接続制御部３３５は、ＰＤ機能群３２０から入力された接続制御表示値を用いて接続情報に含まれた分岐条件を満たすか否かを判断することにより、接続情報上で並列関係に規定された複数の機能部の何れか１つの機能部を選択することができる。上述したように、接続制御表示値はビットストリームのヘッダに含まれてもよい。
図７は、接続制御部３３５が、受信または抽出された接続情報を解析して設定した各機能部間の接続関係を示している。接続制御部３３５は、図６の接続情報に含まれたインデックス及び汎用機能部テーブルを用いて各機能部を特定する。例えば、インデックスＢはＳＹＮＰ機能部４２０に特定され得る。
上述したように、接続制御部３３５は、接続制御表示値、すなわち、分岐に関する条件情報として、例えば、prediction_flag==‘AC/DC’を用いて、如何なる機能部が後続動作するかを決めることができる。当該分岐条件を満たすか否かを判断するための接続制御表示値はビットストリームから抽出することができる（図１２、１４、１６及び１８参照）。分岐条件に該当する接続制御表示値は、ＶＬＤ機能部４４０により抽出及び／または生成されて接続制御部３３５に伝送され、接続制御部３３５は当該分岐条件を満たすか否かを判断して、対応する機能部に当該データの処理を指示する。
処理制御部３４０は、接続制御部３３５から動作を指示された特定機能部にビットストリームまたはデータの処理のための制御パラメータ(すなわち、文脈情報（Context Information）、制御信号（Control Signal）)を提供し、当該機能部からビットストリームまたはデータの処理により生成または抽出された制御パラメータを受信する。処理制御部３４０は、接続制御部３３５と連動して機能することにより、如何なる機能部が制御パラメータを提供するかを認識することができる。
それぞれの機能部が処理動作を行うためには、該当処理動作を制御するための制御パラメータが必要とされる。例えば、ＩＳ機能部５６０には、処理すべきデータ（すなわち、ＭＢデータ）以外に、量子化（quantization）を行うための量子化パラメータ（quantization parameter）が必要とされる。これを制御信号と称する。このように、制御信号が特定機能部の処理動作を行うための決定的パラメータ（例えば、ＡＣ予測モードフラグ（ac prediction flag）、ＣＢＰ（Coded Block Pattern）、量子化スケール値、データパーティションフラグ（Data Partition Flag）、画像のサイズ、ショットビデオヘッダフラグ（short video header flag）など）であれば、文脈情報は附加的なパラメータであると言える。例えば、ＩＡＰ機能部５５５が処理動作を行う時、ＡＣ予測（prediction）を行うか否かを決定するためのac_prediction_flagは制御信号と言えるし、実際ＡＣ予測を行うための付加情報であるac_prediction_directionは文脈情報と言える。ただし、制御信号と文脈情報とを区分使用せずに、統合的に使用してもよいことは当業者にとって自明なことである。
図８は、本発明の好ましい一実施例によるＭＰＥＧ−１／２で使用できる機能部の接続関係を示す図面であり、図９は、本発明の好ましい一実施例によるＭＰＥＧ−４で使用できる機能部の接続関係を示す図面であり、図１０は、本発明の好ましい一実施例によるＭＰＥＧ−４ＡＶＣで使用できる機能部の接続関係を示す図面である。
各符号化／復号化の標準別に用いられる機能部の相違点を簡略に説明すれば、次の通りである。
図８に示すように、ＭＰＥＧ−１とＭＰＥＧ−２ＭＰ（Main Profile）とは、逆ＡＣ予測（inverse AC prediction）機能がなく、インタレースモードを支援する。
一方、図９に示すように、ＭＰＥＧ−４ＳＰ／ＡＳＰ（Simple Profile/Advanced SP）は、ＭＰＥＧ−１／２に比べて、逆ＡＣ予測機能があり、ＳＰではインタレースモードを支援しないが、ＡＳＰではインタレースモードを支援する。
また、図１０に示すように、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣ ＢＰ（Baseline Profile）は、ＭＰＥＧ−１／２／４に比べて差は大きいが、ＡＶＣのＮＡＬを処理するＮＡＬＰ機能部４１０、ＶＬＣテーブルを決定するＣＴＸ機能部４３０、逆ＡＣ／ＤＣ予測（inverse AC/DC prediction）の代わりにイントラ予測（intra prediction）を用い、前記イントラ予測とともにＶＯＰ復元（VOP reconstruction）を行うＩＰＲ機能部５３０、デブロッキングを行うＤＦ機能部５１０などがさらに用いられる。また、ＩＳ（inverse scan）、ＩＱ（inverse quantization）、及びＩＴ（inverse transform）のサイズが４×４であることもＭＰＥＧ−１／２／４とは異なる。
従来のコーデック装置は、各標準に適するように機能部の接続関係が予め固定され具現された。
反面、本発明によるコーデック装置は、接続制御部３３５が拡張ビットストリームのヘッダに含まれるか、独立したデータの接続情報を解析して、各機能部の動作順序を決めるので、ビットストリームの符号化標準に関わらず、汎用的に利用できるという特徴を持つ。接続情報は、前述したように、符号化過程に利用された機能部の動作順序に対応するように生成されて拡張ビットストリームのヘッダ部分に挿入されるか、別途の独立したデータまたは電子ファイルで生成される。
また、接続制御部３３５と連動して動作する処理制御部３４０は、各機能部での処理のために制御パラメータの入出力を統合的に処理する特徴も持つ。
さらに、接続制御部３３５は、各機能部の動作開始を指示する際に、図示されたように順次的動作だけを指示するものではない。例えば、ＳＹＮＰ機能部４２０及びＶＬＤ機能部４４０の処理動作を交互に繰り返し行うようにすることができる。また、ＶＲ機能部５１５の前に位置したＭＢ機能群３３０の動作が完了された後、ＶＲ機能部５１５の動作以前に画面上に表示する画像を構成するためのマクロブロックデータの処理が完了されるまで、ＭＢ機能群３３０が連続したマクロブロックに対する処理を連続的に行うようにするか、ＰＤ機能群３２０及びＭＢ機能群３３０の動作が繰り返して行われるようにすることもできる。これは、ＰＤ機能群３２０が一回に復号化するデータをどれぐらいの容量のメモリにまたは他の格納装置に格納するかによって、多様になる。各機能部間に交互に繰り返し行う必要があることは当業者にとって自明な事項であるから詳細な説明は省略する。このとき、各機能部は、処理制御部３４０から提供された制御パラメータを用いてデータ処理を行うことになる。
図１１、図１３、図１５及び図１７は、本発明の好ましい多様な実施例による機能部の接続構造を示す図面であり、図１２、図１４、図１６及び図１８は、本発明の好ましい一実施例によるビットストリーム・シンタックスを例示する図面である。
本発明による接続制御部３３５は、拡張ビットストリームのヘッダ部分に挿入されるか、独立したデータで受信された接続情報を用いて複数の機能部で構成された復号化器を生成することができる。同様に、ビットストリームを生成するための符号化器においても、各機能部の接続関係をユーザが選択することにより、多様な形態の符号化器を生成することもできる。符号化器の生成方法は、本明細書で詳細に説明する復号化器の生成方法を通して容易に理解できるものであるから、これに対する説明は省略する。ただし、符号化器は、復号化器とは異なって、接続情報を生成する構成要素がさらに含まれることができる。
複数の機能部で構成された各符号化器／復号化器は、機能部間の動作順序及び接続構造を設定する方法に応じて、多様な符号化器あるいは復号化器で具現され得る。機能部間の接続関係は、直列、並列、または直列／並列の接続が全て可能であり、該当する符号化器／復号化器を設計する方法に応じて多様に具現できる。
以下、図面を参照して、多様な形態の符号化器／復号化器の具現形態を説明する。
図１１は、逆ＤＣ予測（Inverse DC prediction）と逆ＡＣ／ＤＣ予測（Inverse AC/DC prediction）を両方とも支援する復号化器の具現例である。
拡張ビットストリームが受信されると、接続制御部３３５はまずヘッダ部分から接続情報を抽出して解析する。接続情報は、前述したように、別途の独立したデータで受信されることもできる。
図１１に示すように、各機能部が接続されるためには、図６に示された汎用機能部テーブルにより、下記のように構成され得る。
connection=connectivity...、(I、G)、(G、K)、(G、J)、(J、K)、(K、M)、…、
branch prediction_flag==‘DC’、case1(K)、case2(J)
逆ＡＣ／ＤＣ予測は、ＤＣＲ機能部５６５及びＩＡＰ機能部５５５の順次的動作により行われることができる。
図１１に示すように、接続制御部３３５は接続情報を用いて各機能部の接続関係を解析し、分岐時点に到達するまで順次各機能部の機能を指示する。すなわち、ＩＳ機能部５６０にデータ処理開始を指示し、ＩＳ機能部５６０から処理完了情報が入力されると、ＤＣＲ機能部５６５にデータ処理開始を指示する。
処理制御部３４０は、接続制御部３３５と連動して、現在データ処理を開始する機能部にデータ処理のために必要とされる制御パラメータを提供し、データ処理過程などから抽出または生成した制御パラメータを該当する機能部から受信する。
分岐時点において、接続制御部３３５はＶＬＤ機能部４４０から伝達された接続制御表示値（図１２参照）を用いて分岐条件を満たすか否かを判断する。分岐条件を満たす場合には（すなわち、prediction_flag==‘DC’）、ＩＱ機能部５４５がデータ処理を開始するように指示し、分岐条件を満たさない場合には、ＩＡＰ機能部５５５がデータ処理を開始するように指示する。
上述した過程により入力されたビットストリームが動画データに変換されて表示部（図示せず）にディスプレイされる。
ただし、ビットストリームまたはデータ処理が必ず図１１に示された機能部の接続構造により順方向に進行するのではなく、接続情報の構成形態及び／または処理制御部３４０の処理制御に応じて、複数の機能部間にデータ処理を交互に繰り返し行うこともできる。
図１３は、逆ＡＣ／ＤＣ予測（Inverse AC/DC prediction）と逆イントラ予測（Inverse Intra Prediction）を両方とも支援する復号化器の具現例である。
すなわち、１つの復号化経路は、逆ＡＣ／ＤＣ予測、逆量子化、逆変換を処理する経路であり、他の１つは、逆量子化、逆変換、逆イントラ予測を処理する経路である。
拡張ビットストリームが受信されると、接続制御部３３５はまずヘッダ部分から接続情報を抽出して解析する。接続情報は、前述したように別途の独立したデータで受信されることができる。
図１３に示すように各機能部が接続するためには、図６に示された汎用機能部テーブルにより下記のように構成され得る。
connection=connectivity...、(I、G)、(G、J)、(J、K)、(K、M)、(I、K)、(K、M)、(M、Q)、…、
branch prediction_flag==‘AC/DC’、case1(G)、case2(K)
逆ＡＣ／ＤＣ予測は、ＤＣＲ機能部５６５及びＩＡＰ機能部５５５の順次動作により行われることができる。
図１３に示すように、接続制御部３３５は接続情報を用いて各機能部の接続関係を解析し、分岐時点に到達するまで順次各機能部の機能を指示する。
処理制御部３４０は、接続制御部３３５と連動して、現在データ処理を開始する機能部にデータ処理のために必要とされる制御パラメータを提供し、データ処理過程などから抽出または生成された制御パラメータを当該機能部から受信する。
分岐時点において、接続制御部３３５は、ＶＬＤ機能部４４０から伝達された接続制御表示値（図１４参照）を用いて、分岐条件を満たすか否かを判断する。分岐条件を満たす場合には、ＤＣＲ機能部５６５がデータ処理を開始するように指示し、分岐条件を満たさない場合には、ＩＱ機能部５４５がデータ処理を開始するように指示する。
上述した過程により入力されたビットストリームが動画データに変換され表示部（図示せず）にディスプレイされる。
ただし、ビットストリームまたはデータ処理が必ずしも図１３に示された機能部の接続構造により順方向に進行するのではなく、接続情報の構成形態及び／または処理制御部３４０の処理制御に応じて、複数の機能部間にデータ処理を交互に繰り返し行うこともできる。
図１５は、逆ＤＣＴ（Inverse DCT）と逆ＩＤＣＴ（Inverse Integer DCT）を両方とも支援する復号化器の具現例である。
拡張ビットストリームが受信されると、接続制御部３３５はまずヘッダ部分から接続情報を抽出して解析する。接続情報は、前述したように、別途の独立したデータで受信されることもできる。
図１５に示すように各機能部が接続されるためには、図６に示された汎用機能部テーブルにより下記のように構成され得る。
connection=connectivity...、(I、G)、(G、J)、(J、K)、(K、S)、(K、T)、…、
branch prediction_flag==‘float’、case1(S)、case2(T)
逆ＡＣ／ＤＣ予測は、ＤＣＲ機能部５６５及びＩＡＰ機能部５５５の順次動作により行われる。また、図６に示された汎用機能部テーブルには逆ＤＣＴ機能を行う機能部（インデックスを「Ｓ」と仮定する）及び逆ＩＤＣＴ機能を行う機能部（インデックスを「Ｔ」と仮定する）は含まれていない。このように、復号化に必要とされる機能部である場合には機能部アップデート過程により挿入できる。
接続制御部３３５は接続情報を用いて、図１５に示すように各機能部の接続関係を解析し、分岐時点に到達するまで順次各機能部の機能を指示する。
処理制御部３４０は、接続制御部３３５と連動して、現在データ処理を開始する機能部にデータ処理のために必要とされる制御パラメータを提供し、データ処理過程などから抽出または生成された制御パラメータを当該機能部から受信する。
分岐時点で、接続制御部３３５はＶＬＤ機能部４４０から伝送された接続制御表示値（図１６のＤＣＴ ｔｙｐｅ［１］参照）を用いて分岐条件を満たすか否かを判断する。分岐条件を満たす場合には、逆ＤＣＴ処理を行う機能部がデータ処理を開始するように指示し、分岐条件を満たさない場合には、逆ＩＤＣＴ処理を行う機能部がデータ処理を開始するように指示する。
上述した過程を通して入力されたビットストリームが動画データに変換され表示部（図示せず）にディスプレイされることになる。
ただし、ビットストリームまたはデータ処理が必ずしも図１５に示された機能部の接続構造により順方向に進行するのではなく、接続情報の構成形態及び／または処理制御部３４０の処理制御に応じて、複数の機能部間にデータ処理を交互に繰り返し行うこともできる。
図１７は、一連の機能部が並列に接続されて各々互いに異なる復号化処理を行う復号化器の具現例である。すなわち、本発明によれば、復号化器／符号化器の全体処理経路を並列構造にすると、ビットストリームを構成する各フレーム及び／またはイメージ別にそれぞれ異なるルーチンの復号化／符号化処理も可能となる。
例えば、第一番目のイメージは、ＭＰＥＧ−２で符号化及び復号化し、第２番目のイメージはＭＰＥＧ−４で符号化及び復号化するシステムの具現も可能である。また、先行の複数フレームはＭＰＥＧ−４で符号化及び復号化し、後行の複数フレームはＭＰＥＧ−４ＡＶＣで符号化及び復号化することが可能である。このように、１つのビットストリームに含まれた１つ以上のイメージ及びフレームに対する符号化及び復号化の方法を多様にすることができる。
拡張ビットストリームが受信されると、接続制御部３３５はまずヘッダ部分から接続情報を抽出して解析する。接続情報は、前述したように、別途の独立したデータで受信されることができる。
ただし、予め指定された単位のフレーム及び／またはイメージ別に異なる復号化方法に応じて処理されるようにするために、拡張ビットストリームのヘッダ部分には適用される復号化方法を指示するための適用標準を示す接続制御表示値がさらに含まれなければならない（図１８参照）。接続制御部３３５は、接続制御表示値を用いて全ての復号化経路の中の如何なる復号化経路を使用するかを選択する。図１８に示すように、例えば、第１から１０番目のイメージはＭＰＥＧ−４で符号化され、第１１から１５番目のイメージはＭＰＥＧ−４ＡＶＣで符号化され、第１６から３０番目のイメージはＭＰＥＧ−２で符号化されることができる。また、第１番目のイメージはＭＰＥＧ−２、第２番目のイメージはＭＰＥＧ−４、第３番目のイメージはＭＰＥＧ−１で符号化することも可能である。
適用標準を示す接続制御表示値は各フレーム、各イメージ別に各々指定されることができ、ビットストリームヘッダ部分で全体フレームまたは全体イメージに対して指定されることもできる。ＰＤ機能群３２０及び／またはＭＢ機能群３３０は、接続制御表示値が各々指定されたフレーム別にデータ処理を行うことができる。また、上述したように、１つの画像処理のためのマクロブロックデータの処理が完了するまでＶＲ機能群５１５はデータ処理のために待機することもできる。
従来、ＭＰＥＧ−２を用いた正規放送で放送されたサッカー競技を、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣを用いるＤＭＢニュースから競技場面を再生するためには、ＭＰＥＧ−２で符号化されたビデオをＭＰＥＧ−４ＡＶＣでトランスコーディング（trans−coding）しなければならない煩わしさがあった。
しかし、本発明により符号化器及び復号化器を構成すると、ニュースはＭＰＥＧ−４ＡＶＣで符号化／復号化されて放送され、ニュース中に放送されるサッカー競技場面は従来のＭＰＥＧ−２ビットストリームをそのまま使用して放送されることができるという長所がある。これは並列構造で各フレームを符号化／復号化できるようにすることから、接続制御表示値が示す経路を通して対応する機能部が処理動作を行うようにできるからである。
以上、本発明に係る統合コーデック装置及び方法について復号化器を中心に説明したが、復号化器と符号化器の相互関係が当業者にとって自明であるため、復号化器に対する詳細な説明だけでも符号化器の構成が容易であることから、本発明が復号化器に制限されないことは自明である。
図面と発明の詳細な説明はただ本発明の例示に過ぎず、これは単に本発明を説明するためのものであって、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。したがって、本技術分野の通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であることを理解できよう。また、本発明の技術的保護範囲は添付した特許請求の範囲の技術的思想により決めるべきである。
上述したように、本発明による統合コーデック装置及び方法は、互いに異なる動画コーデック間の共通点、相違点、及び考慮事項に符合する新しい統合コーデック概念及び構造から、多様な符号化／復号化標準に汎用的に利用できる効果がある。
また、本発明は、機能部の再組合せ技術を用いて多様な標準により符号化されたビットストリームを制約なしに復号化できる効果がある。
また、本発明は、ブロックベースの動画コーデック機能を変更することなく、互いに異なるコーデック間の統合を可能とする効果がある。
また、本発明は、個別的に独立した機能部が有機的に機能できるようにする効果がある。
また、本発明は、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４、ＭＰＥＧ−４ＡＶＣ以外にブロック単位で処理する動画及び静止画のコーデックを統合する際に使用できる効果もある。
従来技術による統合コーデックの処理方法を示すフローチャートである。 従来技術による統合コーデックの構造を示すブロック図である。 本発明の好ましい一実施例による統合コーデックの構造を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるＰＤ機能群の構成を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるＭＢ機能群の構成を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例による汎用機能部テーブル（Universal FU Table）を例示する図面である。 本発明の好ましい一実施例による接続情報により解析された各機能部の接続関係を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるＭＰＥＧ−１／２で使用できる機能部の接続関係を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるＭＰＥＧ−４で使用できる機能部の接続関係を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるＭＰＥＧ−４ＡＶＣで使用できる機能部の接続関係を示す図面である。 本発明の好ましい他の実施例による機能部の接続構造を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるビットストリーム・シンタックスを例示する図面である。 本発明の好ましいまた他の実施例による機能部の接続構造を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるビットストリーム・シンタックスを例示する図面である。 本発明の好ましいまた他の実施例による機能部の接続構造を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるビットストリーム・シンタックスを例示する図面である。 本発明の好ましいまた他の実施例による機能部の接続構造を示す図面である。 本発明の好ましい一実施例によるビットストリーム・シンタックスを例示する図面である。

Claims (13)

  1. 拡張ビットストリームに含まれた、または別途に受信された接続情報を解析して各機能部の接続関係を設定する復号化制御部と、
    複数の機能部で構成され、前記拡張ビットストリームに含まれたビットストリームを処理するため、前記復号化制御部の接続制御に応じて少なくとも１つ以上の機能部が順次活性化される機能群と、を含み、
    前記復号化制御部は、任意の機能部から制御パラメータを受信し、前記ビットストリームを処理するため、対応する機能部に前記制御パラメータを提供し、
    前記復号化制御部は、
    前記接続情報を解析して前記接続関係を設定し、前記機能群に含まれた任意の機能部の動作を制御し、
    前記機能群は、
    複数の機能部で構成され、前記復号化制御部の前記接続関係に基づいた動作制御に応じて、前記ビットストリームから制御パラメータを抽出し、前記ビットストリームを処理してマクロブロック単位のデータを出力するＰＤ機能群（Parsing and Decoding Functional Group）と、
    複数の機能部で構成され、前記復号化制御部の前記接続関係に基づいた動作制御及び前記復号化制御部から提供された制御パラメータに応じて、入力されたマクロブロック単位のデータを処理して画像データを出力するＭＢ機能群（MacroBlock−Based Functional Group）と、を含み、
    前記ＰＤ機能群は、前記ビットストリームに含まれた接続制御表示値をさらに抽出して、前記復号化制御部に前記接続制御表示値を提供し、
    前記復号化制御部は、前記接続制御表示値を用いて前記ＭＢ機能群に含まれた１つ以上の機能部の動作制御を行うことを特徴とする統合コーデック装置。
  2. 前記復号化制御部は、
    前記接続情報を解析して前記接続関係を設定し、前記ＰＤ機能群及び前記ＭＢ機能群に含まれた任意の機能部の順次動作開始を制御する接続制御部と、
    前記ＰＤ機能群及び前記ＭＢ機能群から、前記ビットストリームのヘッダに含まれた、または前記ビットストリームの処理により生成された制御パラメータを受信し、各々の機能部に対応する制御パラメータを伝達する処理制御部と、
    を含むことを特徴とする請求項１に記載の統合コーデック装置。
  3. 前記接続情報は、前記機能部の接続に関する分岐条件または情報を有する群から少なくとも１つ以上を含み、
    前記機能部が前記接続情報に応じて直列または並列の１つ以上の関係で接続されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の統合コーデック装置。
  4. 前記復号化制御部は、前記ビットストリームから抽出され、前記ＰＤ機能群によって提供された接続制御表示値が前記分岐条件を満たすか否かを判断し、並列関係を有する複数機能部の中から前記ビットストリームを処理する任意の機能部を選択することを特徴とする請求項３に記載の統合コーデック装置。
  5. 前記制御パラメータは、制御信号（ＣＳ）及び文脈情報（ＣＩ）を含み、前記制御信号は前記ＭＢ機能群に含まれた任意の機能部の機能を行うか否かを指示する情報であり、前記文脈情報は前記機能部の機能を行う際に必要とされる付加情報であることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の統合コーデック装置。
  6. 前記制御信号は、ＡＣ予測モードフラグ（AC prediction flag）、ＣＢＰ（Coded Block Pattern）、量子化スケール値、データパーティションフラグ（Data Partition Flag）、画像のサイズの少なくとも何れか１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の統合コーデック装置。
  7. 前記制御信号によって任意の機能が実行されるように指示された場合に、前記文脈情報は、前記機能を実行するために必要とされる情報を含むことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の統合コーデック装置。
  8. 前記復号化制御部は、前記制御パラメータを対応するように加工し、前記ＭＢ機能群に含まれた各機能部に前記制御パラメータを伝達することを特徴とする請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の統合コーデック装置。
  9. （ａ）拡張ビットストリームに含まれた、または別途に受信された接続情報を解析し、各機能部の接続関係を設定するステップと、
    （ｂ）復号化制御部が、前記接続関係により決められた各機能部の処理順序に応じて、前記拡張ビットストリームに含まれた、若しくは独立的に受信されたビットストリーム、または前記ビットストリームに対応するデータを処理するように任意の機能部に指示するステップと、
    （ｃ）処理を指示された機能部が予め指定された処理方法に応じて前記ビットストリームまたは前記データを処理するステップと、を含み、
    前記ステップ（ｂ）から（ｃ）は、前記ビットストリームが画像データに復元されるまで繰り返し行われ、
    前記接続情報を解析して前記接続関係を設定し、機能群に含まれた任意の機能部の動作を制御し、
    前記機能群は、
    複数の機能部で構成され、前記復号化制御部の前記接続関係に基づいた動作制御に応じて、前記ビットストリームから制御パラメータを抽出し、前記ビットストリームを処理してマクロブロック単位のデータを出力するＰＤ機能群（Parsing and Decoding Functional Group）と、
    複数の機能部で構成され、前記復号化制御部の前記接続関係に基づいた動作制御及び前記復号化制御部から提供された制御パラメータに応じて、入力されたマクロブロック単位のデータを処理して画像データを出力するＭＢ機能群（MacroBlock−Based Functional Group）と、を含み、
    前記ＰＤ機能群は、前記ビットストリームに含まれた接続制御表示値をさらに抽出して、前記復号化制御部に前記接続制御表示値を提供し、
    前記復号化制御部は、前記接続制御表示値を用いて前記ＭＢ機能群に含まれた１つ以上の機能部の動作制御を行うことを特徴とする統合コーデック方法。
  10. 前記復号化制御部は、前記ステップ（ｂ）で、または前記ステップ（ｂ）に先だって前記ビットストリームまたは前記データを処理した前記ＰＤ機能群から提供された接続制御表示値が前記接続情報に含まれた分岐条件を満たすか否かを判断し、並列関係を有する複数機能部から何れか１つを選択することを特徴とする請求項９に記載の統合コーデック方法。
  11. 前記ステップ（ｂ）は、処理を指示された機能部に前記ビットストリームまたは前記データの処理のための制御パラメータを提供するステップをさらに含み、
    前記ステップ（ｃ）で、前記処理を指示された機能部は、前記制御パラメータを用いて前記ビットストリームまたは前記データを予め指定された処理方法に応じて処理することを特徴とする請求項９または請求項１０に記載の統合コーデック方法。
  12. 前記制御パラメータは、制御信号及び文脈情報を含み、前記制御信号は任意の機能部の機能を行うか否かを指示する情報であり、前記文脈情報は前記機能部の機能を行う際に必要とされる付加情報であることを特徴とする請求項１１に記載の統合コーデック方法。
  13. 前記復号化制御部は、前記制御パラメータを予め指定された方法で加工して、対応する機能部に前記制御パラメータを伝達することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の統合コーデック方法。
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