KR0176079B1 - Method of dividing variable boundarys in a parallel high definition tv decoder - Google Patents

Method of dividing variable boundarys in a parallel high definition tv decoder Download PDF

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Abstract

본 발명은 고화질 티브이(HDTV) 영상을 분할하여 병렬 처리하는 고화질 티브이(HDTV) 부호화기에서 분할 영상간 경계 돌출을 방지하기 위하여 매 프레임마다 경계 영역을 달리하며 영상을 분할하는 가변 경계 분할 방법에 관한 것으로, 고화질 티브이의 영상을 여러개의 영상으로 분할할 경우에 움직임 영역을 일정한 양만큼 계속적으로 변화시키고, 움직임 벡터의 최대량을 제한하여 진동하는 형태로 분할하는 가변 경계 분할 방법을 제공하기 위하여, 분할 경계의 움직임을 위한 변수들을 초기화한 후에 전체 영상을 입력받아 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터(d+DIST)를 추정하여 그 값이 경계 움직임 벡터의 허용된 최대치보다 클 경우에는 인접 프레임간 경계 움직임량으로 정의된 값의 사인(sign)을 바꾸는 제1단계(21 내지 23); 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터를 계산하는 제2단계(24); 및 계산된 경계 움직임 벡터에 따라 전체 영상의 데이터의 위치를 결정하여 전송하는 과정을 모든 분할 영상에 대하여 반복 수행하는 제3단계(25 내지 27)를 포함하여 저비트율에서 주관적인 화질은 더 우수하다고 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a variable boundary segmentation method for dividing an image with different boundary regions in each frame in order to prevent boundary projection between divided images in a high-definition TV (HDTV) encoder which divides and processes a high-definition TV image in parallel. In order to provide a variable boundary partitioning method for continuously dividing a moving region by a certain amount when dividing a high-definition TV image into several images and limiting the maximum amount of the motion vector to vibrating, After initializing the motion variables, estimate the segmented boundary motion vector (d + DIST) applied to the current frame after receiving the entire image.If the value is larger than the allowed maximum value of the boundary motion vector, the boundary motion between adjacent frames is estimated. First steps 21 to 23 for changing a sign of a value defined as; A second step 24 of calculating a segmented boundary motion vector applied to the current frame; And a third step (25 to 27) of repeatedly performing the process of determining and transmitting the position of the data of the entire image according to the calculated boundary motion vector for all the divided images so that the subjective image quality at the low bit rate is more excellent. It can work.

Description

병렬 고화질 티브이(HDTV) 부호화기에서의 가변 경계 분할 방법Variable Boundary Segmentation in Parallel HDTV Encoder

제1도는 일반적인 고화질 티브이(HDTV) 부호화기의 구성도.1 is a block diagram of a typical high-definition TV (HDTV) encoder.

제2도는 본 발명에 따른 흐름도.2 is a flow chart in accordance with the present invention.

제3도는 본 발명에서 인접 영상간 분할 영상의 형태도.3 is a shape diagram of split images between adjacent images in the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

1 : 비디오 신호 분배기 2 : 분할 영상 부호화기1: video signal splitter 2: split image encoder

3 : 분할 영상 코드 집합부3: Split image code set unit

본 발명은 고화질 티브이(HDTV) 영상을 분할하여 병렬 처리하는 고화질 티브이(HDTV) 부호화기에서 분할 영상간 경계 돌출을 방지하기 위하여 매 프레임마다 경계 영역을 달리하며 영상을 분할하는 가변 경계 분할 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a variable boundary partitioning method for dividing an image with different boundary regions in each frame in order to prevent boundary projection between divided images in a high-definition TV (HDTV) encoder which divides and processes high-definition TV images in parallel. .

고화질 티브이(HDTV) 영상은 70mhz 이상의 높은 샘플링율로 샘플링되기 때문에 전체 영상을 하나의 부호화기에 처리하는 것은 현재의 하드웨어 기술의 한계로 인하여 거의 불가능하다. 그리하여, 고화질 티브이(HDTV) 부호화기는 고화질 티브이(HDTV) 영상을 4-8개 정도의 영상으로 분할하여 병렬 처리하는 것이 일반화되어 있다.Since high-definition TV (HDTV) video is sampled at a high sampling rate of 70 MHz or more, it is almost impossible to process the entire video in one encoder due to current hardware technology limitations. Thus, a high definition TV (HDTV) encoder is generally divided into 4 to 8 images and processed in parallel.

그러나, 이러한 병렬 처리는 또다른 문제를 야기하는데, 이것은 분할 영상 경계 부분에 있어서의 화질 열화 및 인간의 시각적 경계 인식 가능성이다. 예를 들어 설명하면, 인간의 얼굴같이 예민한 영상인 경우에 이를 중간에서 분할하여 서로 다른 부호화기에서 처리할 경우, 두 부호화기의 부호화 특성이 상당히 다를 경우 복원한 인간 얼굴내에서 경계 부분이 나타나는 것이다. 이러한 분할 인식의 주 원인은 분할 영상간 경계 부분에서 움직임 추정의 불연속성 및 양자화 파라메타의 불연속성 등이다.However, this parallel processing introduces another problem, which is the deterioration of image quality in the segmented image boundary and the possibility of visual perception of human visual boundaries. For example, when a sensitive image such as a human face is divided in the middle and processed by different encoders, when the encoding characteristics of the two encoders are significantly different, a boundary part appears in the restored human face. The main causes of such segmentation recognition are discontinuity of motion estimation and discontinuity of quantization parameters in the boundary between segmented images.

그 결과 고화질 티브이(HDTV) 부호화기에서 가장 대표적으로 사용되는 방식이 분할 경계 부분을 겹쳐서 처리하는 것이다. 그러나, 경계 부분을 겹쳐서 처리하는 방식은 하나의 분할 영상 부호화기에서 처리하는 데이터양을 증가시키고 움직임 추정 및 보상을 위하여 재생 영상 메모리간에 복잡한 데이터 전송 방식을 도입해야 하는 등의 문제점이 있었다.As a result, the most commonly used method of the HDTV encoder is to overlap the partition boundary. However, there is a problem in that a method of overlapping the boundary portion has to increase the amount of data processed by one split image encoder and introduce a complex data transfer method between the reproduced image memories for motion estimation and compensation.

따라서, 본 발명은 고화질 티브이의 영상을 여러개의 영상으로 분할할 경우에 움직임 영역을 일정한 양만큼 계속적으로 변화시키고, 움직임 벡터의 최대량을 제한하여 진동하는 형태로 분할하는 가변 경계 분할 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention provides a variable boundary partitioning method for continuously changing a motion region by a certain amount when dividing a high-definition TV image into multiple images, and dividing the motion region into a vibrating form by limiting the maximum amount of the motion vector. There is a purpose.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 부호화기에 적용되는 가변 경계 분할 방법에 있어서, 분할 경계의 움직임을 위한 변수들을 초기화한 후에 전체 영상을 입력받아 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터(d+DIST)를 추정하여 그 값이 경계 움직임 벡터의 허용된 최대치보다 클 경우에는 인접 프레임간 경계 움직임량으로 정의된 값의 사인(sign)을 바꾸는 제1단계; 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터를 계산하는 제2단계; 및 계산된 경계 움직임 벡터에 따라 전체 영상의 데이터의 위치를 결정하여 전송하는 과정을 모든 분할 영상에 대하여 반복 수행하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a partition boundary motion vector (d + DIST) applied to a current frame after receiving an entire image after initializing variables for motion of a partition boundary in a variable boundary partitioning method applied to an encoder. Estimating) and changing the sign of a value defined as the amount of border motion between adjacent frames if the value is larger than the maximum allowed value of the border motion vector; Calculating a partition boundary motion vector applied to the current frame; And a third step of repeatedly performing the process of determining and transmitting the position of the data of the entire image according to the calculated boundary motion vector for all the divided images.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment according to the present invention;

제1도는 일반적인 고화질 티브이(HDTV) 부호화기의 구성도로서, 1은 비디오 신호 분배기, 2는 분할 영상 부호화기, 3은 분할 영상 코드 집합부를 각각 나타낸다.FIG. 1 is a block diagram of a typical high-definition TV (HDTV) encoder, where 1 is a video signal splitter, 2 is a split image encoder, and 3 is a split image code set unit.

먼저, 고화질 티브이(HDTV) 부호화기로 들어오는 입력 신호는 비디오 신호 분배기(1)에서 분할의 형태에 따라 분할 영상 부호화기(2)로 보낸다. 분할 영상 부호화기(2)는 전송된 분할 영상을 압축, 부호화하여 분할 영상 코드 집합부(3)로 보낸다. 이 분할 영상 코드 집합부(3)는 분할 영상들의 비트스트림을 마치 하나의 부호화기에서 부호화된 것처럼 하나의 비트스트림으로 만드는 작업을 한다. 그리고, 이 분할 영상 코드 집합부(3)에서 하나의 비트스트림으로 만들어진 고화질 티브이(HDTV) 비트스트림은 외부의 디코더로 전송된다.First, the input signal coming into the HDTV encoder is sent from the video signal distributor 1 to the segmented video encoder 2 according to the form of division. The split image encoder 2 compresses and encodes the transmitted split image, and sends the split image coder 3 to the split image code set unit 3. The divided image code set unit 3 works to make the bitstreams of the divided images into one bitstream as if they were encoded by one encoder. The high-definition TV (HDTV) bitstream made of one bitstream in the divided video code set unit 3 is transmitted to an external decoder.

제2도는 본 발명에 따른 흐름도로서, 종래의 방식과 다르게 매 프레임마다 분할되는 영역이 일정한 패턴을 두고 변화되는 것이며, 이러한 동작은 비디오 신호 분배기(1)에서 일어난다.2 is a flow chart according to the present invention, in which, unlike the conventional method, the divided areas are changed in a predetermined pattern every frame, and this operation takes place in the video signal distributor 1.

부호화 동작이 시작되면, 비디오 신호 분배기(1)는 먼저 분할 경계의 움직임을 위한 변수들을 초기화한다(21). 초기화되는 변수로는 경계 움직임 벡터(d), 경계 움직임 벡터의 최대값(Dmax), 인접 프레임간 경계 움직임량(DIST) 등이다. 이후, 고화질 티브이(HDTV) 전체 영상을 입력받아(22) 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터(d+DIST)를 추정해 보고 그 값이 경계 움직임 벡터의 허용된 최대치보다 클 경우에는 인접 프레임간 경계 움직임량으로 정의된 값의 사인(sign)을 바꾼다(23). 이후, 현재 프레임에 적용되는 실제 분할 경계 움직임 벡터를 계산한다(24).When the encoding operation is started, the video signal distributor 1 first initializes variables for the movement of the segmentation boundary (21). Variables to be initialized are the boundary motion vector d, the maximum value Dmax of the boundary motion vector, and the boundary motion amount DIST between adjacent frames. Subsequently, the entire HDTV image is input (22), and the segmented boundary motion vector (d + DIST) applied to the current frame is estimated. Change the sign of the value defined as the boundary motion amount (23). Then, the actual partition boundary motion vector applied to the current frame is calculated (24).

다음으로, 모든 분할 영상에 대하여 처리가 완료되었는지를 판단하여(25) 완료되었으면 새로운 전체 영상을 입력받는 과정(22)부터 반복 수행하고, 모든 분할 영상에 대하여 처리가 완료되지 않았으면 계산된 경계 움직임 벡터에 따라 전체 영상에서 각 분할 영상 부호화기(2)로 들어가는 데이터의 위치를 결정하여(26) 각 분할 영상 부호화기(2)로 해당 분할 영상을 전송한 후에(27) 모든 분할 영상에 대한 처리가 완료되었는지를 판단하는 과정(25)부터 반복 수행한다.Next, it is determined whether the processing is completed for all the divided images (25). If the processing is completed, the process repeats the process of receiving a new whole image (22). If the processing is not completed for all the divided images, the calculated boundary motion is performed. According to the vector, the position of the data entering each split image encoder 2 in the whole image is determined (26), and the split image is transmitted to each split image encoder 2 (27). From the process 25 to determine whether or not it is carried out repeatedly.

제3도는 본 발명에서 인접 영상간 분할 영상의 형태도로서, 고화질 티브이(HDTV) 입력 영상을 세로 방향으로 4등분하여 처리한다고 가정하였을때의 분할 형태를 나타낸 것이다.FIG. 3 is a shape diagram of a divided image between adjacent images in the present invention, and illustrates a divided form when a high-definition TV (HDTV) input image is processed by dividing into four in the vertical direction.

먼저, 모든 영상을 정해진 부분에서 분할하는 방식(31)이 종래의 영상 분할 방식이다. 본 발명에서는 n번째 영상에서 종래와 같은 방식으로 분할하면, 그 다음 영상에서는 32와 같은 방식으로 분할한다. 이때, 비디오 신호 분배기(1)는 이렇게 변화되는 영역 분할에 대한 정보를 가지고 있어, 입력 영상을 원하는 분할 영상 부호화기(2)로 전달한다.First, a method 31 for dividing all images in a predetermined portion is a conventional image segmentation method. In the present invention, when the n-th image is divided in the conventional manner, the next image is divided in the same manner as 32. In this case, the video signal splitter 1 has information on the region division thus changed, and transmits the input image to the desired split image encoder 2.

상기와 같이 경계 영역을 계속적으로 변화시키면서 영상을 분할하는 본 발명은 분할 방식이 제3도에 나타낸 세로 방향의 분할 방식뿐 아니라 가로 방향 또는 십자 방향의 분할 방식에서 동일하게 사용될 수 있다.As described above, the present invention of dividing an image while continuously changing the boundary region may be equally used in the horizontal or crosswise division as well as in the vertical division as shown in FIG. 3.

상기와 같은 본 발명은 경계 부분이 한 곳에 계속적으로 위치하지 않음으로 인하여 복원된 영상에서 전체적인 영상의 화질이 약간 열화된다 할지라도 경계 부분에 대한 인간의 시각 인식 정도는 급격하게 떨어져, 특히 저비트율에서 주관적인 화질은 더 우수하다고 느끼게 할 수 있는 효과가 있다.As described above, although the image quality of the entire image is slightly degraded in the reconstructed image because the boundary portion is not continuously located in one place, the degree of human visual perception of the boundary portion is sharply dropped, especially at a low bit rate. Subjective picture quality has the effect of making you feel better.

Claims (3)

부호화기에 적용되는 가변 경계 분할 방법에 있어서, 분할 경계의 움직임을 위한 변수들을 초기화한 후에 전체 영상을 입력받아 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터(d+DIST)를 추정하여 그 값이 경계 움직임 벡터의 허용된 최대치보다 클 경우에는 인접 프레임간 경계 움직임량으로 정의된 값의 사인(sign)을 바꾸는 제1단계(21 내지 23); 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터를 계산하는 제2단계(24); 및 계산된 경계 움직임 벡터에 따라 전체 영상의 데이터의 위치를 결정하여 전송하는 과정을 모든 분할 영상에 대하여 반복 수행하는 제3단계(25 내지 27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 경계 분할 방법.In the variable boundary segmentation method applied to the encoder, after initializing the variables for the motion of the segmentation boundary, the entire image is input and the segmented boundary motion vector (d + DIST) applied to the current frame is estimated and the value is the boundary motion vector. A first step (21 to 23) of changing a sign of a value defined as an amount of border motion between adjacent frames if it is larger than the allowed maximum of? A second step 24 of calculating a segmented boundary motion vector applied to the current frame; And a third step (25 to 27) of repeatedly performing the process of determining and transmitting the position of the data of the entire image according to the calculated boundary motion vector for all the divided images. 제1항에 있어서, 상기 제1단계(21 내지 23)는, 부호화 동작이 시작되면 비디오 신호 분배기(1)는 경계 움직임 벡터(d), 경계 움직임 벡터의 최대값(Dmax), 및 인접 프레임간 경계 움직임량(DIST) 등 분할 경계의 움직임을 위한 변수들을 초기화하는 제4단계(21); 고화질 티브이(HDTV) 전체 영상을 입력받는 제5단계(22); 및 현재 프레임에 적용되는 분할 경계 움직임 벡터(d+DIST)를 추정하여 그 값이 경계 움직임 벡터의 허용된 최대치보다 클 경우에는 인접 프레임간 경계 움직임량으로 정의된 값의 사인(sign)을 바꾸는 제6단계(23)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 경계 분할 방법.According to claim 1, wherein the first steps (21 to 23), when the encoding operation is started, the video signal distributor 1 is the boundary motion vector (d), the maximum value (Dmax) of the boundary motion vector, and between adjacent frames A fourth step 21 of initializing variables for movement of the divided boundary such as a boundary movement amount DIST; A fifth step 22 of receiving an entire high definition TV (HDTV) image; And estimating a divided boundary motion vector (d + DIST) applied to the current frame and changing the sign of the value defined as the boundary motion amount between adjacent frames when the value is larger than the maximum allowed value of the boundary motion vector. And a sixth step (23). 제1항에 있어서, 상기 제3단계(25 내지 27)는, 모든 분할 영상에 대하여 처리가 완료되었는지를 판단하는 제4단계(25); 상기 제4단계(25)의 판단 결과, 모든 분할 영상에 대하여 처리가 완료되었으면 상기 제1단계(21 내지 23)의 전체 영상을 입력받는 과정(22)부터 반복 수행하는 제5단계; 및 상기 제4단계(25)의 판단 결과, 모든 분할 영상에 대하여 처리가 완료되지 않았으면 계산된 경계 움직임 벡터에 따라 전체 영상에서 각 분할 영상 부호화기(2)로 들어가는 데이터의 위치를 결정하여 상기 각 분할 영상 부호화기(2)로 해당 분할 영상을 전송한 후에 상기 제4단계(25)부터 반복 수행하는 제6단계(26,27)를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 경계 분할 방법.The method as claimed in claim 1, wherein the third step (25 to 27) comprises: a fourth step (25) of determining whether the processing is completed for all the divided images; A fifth step of repeating the process of receiving the entire image of the first step (21 to 23) if the processing is completed for all the divided images as a result of the determination in the fourth step (25); And as a result of the determination in the fourth step 25, if the processing is not completed for all the divided images, the position of the data entering each segmented image encoder 2 in the entire image is determined according to the calculated boundary motion vector. And a sixth step (26, 27) of repeating the fourth step (25) after transmitting the split image to the split image encoder (2).
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