KR100207397B1 - 영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현재프레임과 이전 프레임간의 블럭 매칭 알고리즘을 이용한 움직임 추정시에 그 예측오차값에 의거하여 이전 프레임 뿐만 아니라 현재 프레임내에서도 인접 화소값을 이용하여 현재 블럭을 선택적으로 예측할 수 있는 영상 부호화 시스템에서의 개선된 움직임 예측기법에 관한 것이다.

본 발명은, 재구성된 이전 프레임내의 탐색영역에서 현재 프레임내의 예측하고자 하는 현재 블럭을 탐색하여 최소 오차를 수반하는 최적 정합블럭과 그 움직임 벡터값을 결정하는 움직임 탐색 블럭; 상기 현재 프레임내에서 상기 현재 블럭에 대응하는 예측 블럭을 결정하는 현재 블럭 예측 블럭; 상기 최적 정합블럭 및 현재 블럭간의 오차값과 상기 예측 블럭 및 현재 블럭간의 오차값을 비교하는 오차값 비교블럭; 상기 오차값 비교 블럭으로부터의 비교결과에 의거하여 상기 최적 정합블럭과 상기 예측 블럭중 그 오차값이 최소인 최적 블럭을 결정하고, 예측 블럭이 최적 블럭으로 결정될 때 예측 블럭값을 움직임 보상 블럭에 제공하며, 최적 블럭 결정에 따른 정보값과 산출된 움직임 벡터값으로 된 예측 선택정보를 엔트로피 부호화 블럭에 제공하는 예측 결정 블럭; 및 상기 예측 결정 블록으로부터의 예측 블록값과 상기 최적 정합블럭을 이용하는 움직임 보상을 선택적으로 수행하여 예측 프레임을 생성하는 움직임 보상 블럭을 구비한다.

Description

영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치 및 방법

제1도는 본 발명에 따른 움직임 예측장치를 적용하는 데 적합한 전형적인 영상 부호화 시스템의 블럭구성도.

제2도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 움직임 예측장치의 블럭구성도.

제3도는 본 발명에 따라 현재 프레임내의 인접하는 블럭에서 현재 블럭을 예측하는 과정을 설명하기 위해 일예를 도시한 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100, 170 : 프레임 메모리 110 : 감산기

120 : 영상 부호화 블럭 130 : 엔트로피 부호화 블럭

140 : 버퍼 150 : 영상 복호화 블럭

160 : 가산기 180 : 현재 프레임 예측 블럭

1810 : 움직임 탐색 블럭 1820 : 현재 블럭 예측 블럭

1830 : 오차값 비교 블럭 1840 : 예측 결정 블럭

1850 : 움직임 보상 블럭

본 발명은 움직임 추정, 보상기법을 이용하여 디지탈 영상신호를 부호화하는 영상 부호화 시스템에서의 움직임 예측장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 블럭 매칭 알고리즘을 이용하여 현재 프레임과 이전 프레임간의 움직임을 추정하는 개선된 움직임 추정기법을 갖는 움직임 예측장치 및 그 방법에 관한 것이다.

본 기술분야에 잘 알려진 바와같이 이산된 화상신호의 전송은 아날로그 신호보다 좋은 화질을 유지할 수 있다. 일련의 이미지 프레임으로 구성된 비디오 신호가 디지탈 형태로 표현될 때, 특히 고품질 텔레비젼의 경우 상당한 양의 데이타가 전송되어야 한다. 그러나 전송 채널의 사용 가능한 주파수 영역은 제한되어 있으므로, 많은 양의 디지탈 데이타를 전송하기 위해서는 전송되는 데이타를 압축하여 그 양을 줄일 필요가 있다. 이와같이 데이타를 압축하는 다양한 압축 기법 중에서, 확률적 부호화 기법과 시간적, 공간적 압축기법을 결합한 하이브리드 부호화 기법이 가장 효율적인 것으로 알려져 있다.

대부분의 하이브리드 부호화 기법은 움직임 보상 DCPM(차분 펄스 부호 변조), 2차원 DCT(이산 코사인 변환), DCT 계수의 양자화, VLC(가변장 부호화)등을 이용한다. 움직임 보상 DPCM은 현재 프레임과 이전 프레임간의 물체의 움직임을 결정하고, 물체의 움직임에 따라 현재 프레임을 예측하여 현재 프레임과 예측치간의 차이를 나타내는 차분신호를 만들어내는 방법이다. 이 방법은 예를 들어 Staffan Ericsson의 Fixed and Adaptive Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding, IEEE Transactions on Communication, COM-33, NO.12(1985년, 12월), 또는 Ninomiy와 Ohtsuka의 A motion Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures, IEEE Transactions on Communication, COM-30, NO.1(1982년, 1월)에 기재되어 있다.

일반적으로, 이차원 DCT는 영상 데이타간의 공간적 리던던시를 이용하거나 제거하는 것으로서, 디지탈 영상 데이타 블럭, 예를 들면 88 블럭을 DCT 변환계수로 변환한다. 이 기법은 Chen과 Pratt의 Scene Adaptive Coder, IEEEE Transactions on Communication, COM-32, NO.3(1984년, 3월)에 개시되어 있다. 이러한 DCT 변환계수는 양자화기, 지그재그 주사, VLC등을 통해 처리됨으로써 전송할 데이타의 양을 효과적으로 감축할 수 있다.

보다 상세하게, 움직임보상 DPCM에서는 현재 프레임과 이전 프레임간에 추정된 물체의 움직임에 따라, 현재프레임을 이전 프레임으로 부터 예측한다. 이와 같이 추정된 움직임은 이전 프레임과 현재 프레임간의 변위를 나타내는 2차원 움직임 벡터로 나타낼 수 있다.

통상적으로, 물체의 변위를 추정하는 데에는 여러가지 접근방법이 있다. 이들은 일반적으로 두개의 타입으로 분류되는데 그중 하나는 블럭 매칭 알고리즘을 이용하는 블럭단위 움직임 추정방법이고 다른 하나는 화소순환 알고리즘을 이용하는 화소단위 움직임 추정방법이다.

상기한 움직임 추정방법중, 화소단위 움직임 추정방법을 이용하면 변위는 각각의 화소 전부에 대해 구하여진다. 이러한 방법은 화소값을 더 정확히 추정할 수 있고 스케일변화(예를들어, 영상면에 수직한 움직임인 주밍(zooming)도 쉽게 다룰 수 있다는 장점을 갖는 반면에, 움직임 벡터가 모든 화소 각각에 결정되기 때문에, 실질적으로 모든 움직임 벡터를 수신기로 전송하는 것은 불가능하다.

또한, 블럭단위 움직임 추정에서는, 현재 프레임의 소정크기의 블럭을 이전 프레임의 탐색영역내에서 한 화소씩 이동하면서 대응 블럭들과 비교하여 그 오차값이 최소인 최적 정합블럭을 결정하며, 이것으로 부터, 전송되는 현재 프레임에 대해 블럭 전체에 대한 프레임간 변위 벡터(프레임간에 블럭이 이동한 정도)가 추정된다. 여기에서, 현재 프레임과 이전 프레임간의 대응하는 두 블럭간의 유사성 판단은, 이 기술분야에 잘 알려진 바와 같은, 평균 절차와 평균 제곱차 등이 주로 사용된다. 본 발명은 이러한 블럭 매칭 알고리즘을 이용한 블럭단위 움직임 추정의 개선에 관련된다.

통상적으로, 움직임 추정에 있어서 블럭 매칭 알고리즘을 사용하는 경우, 이전 프레임내에 일정한 크기의 탐색영역, 예를들면 1616의 탐색영역을 정해 놓고, 그 탐색영역 범위내에서 현재 프레임의 블럭(예를들면, 44 또는 88의 블럭)과 가장 유사한 형태의 블럭을 찾아 내므로써, 그 예측오차를 최소화하는 것인데, 실제 영상의 움직임이 기설정된 탐색영역을 벗어날 정도로 크거나(이때, 계산량으로 인해 무조건적으로 탐색영역을 크게 설정할 수 없으며, 통상 1616의 탐색영역이 많이 사용되고 있음), 이전 프레임에는 존재하지 않는 영역이 현재 프레임에 새로 나타났을 경우, 즉 무엇인가에 가려있던 물체가 나타나는 언커버드(uncovered) 영역이 발생하는 경우, 필연적으로 그 예측오차가 커질 수 밖에 없으며, 이로 인해 부호화의 효율이 급격하게 떨어진다는 문제가 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 현재 프레임과 이전 프레임간의 블럭 매칭 알고리즘을 이용한 움직임 추정시에 그 예측오차값에 의거하여 이전 프레임 뿐만 아니라 현재 프레임내에서도 인접 화소값을 이용하여 현재 블럭을 선택적으로 예측할 수 있는 영상 부호화 시스템에서의 개선된 움직임 예측장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 입력되는 현재 프레임과, 이 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 차분신호에 대해 이산 코사인 변화, 양자화 및 엔트로피 부호화를 적용하여 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에서의 움직임 예측장치에 있어서, 상기 재구성된 이전 프레임내의 기설정된 PQ의 탐색영역에서 상기 현재 프레임내의 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭을 탐색하여 그 오차값이 최소인 MN의 최적 정합블럭을 결정하고, 그 움직임 벡터값을 산출하는 움직임 탐색 블럭; 상기 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭에 인접하는 상기 현재 프레임내의 MN의 인접 블럭들의 인접 화소 데이타들을 이용하여 상기 MN의 현재 블럭에 대응하는 MN의 예측 블럭을 결정하는 현재 블럭 예측 블럭; 상기 결정된 MN의 최적 정합블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값과 상기 결정된 MN의 예측 블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 출력값을 발생하는 오차값 비교 블럭; 상기 오차값 비교 블럭으로 부터의 출력값에 의거하여 상기 이전 프레임에서 얻은 MN의 최적 정합블럭과 상기 현재 프레임에서 얻은 MN의 예측 블럭중 그 오차값이 최소인 최적 블럭을 결정하고, 상기 예측 블럭이 최적 블럭으로 결정될 때 상기 MN의 예측 블럭값을 움직임 보상 블럭에 제공하며, 상기 최적 블럭 결정에 따른 정보값과 상기 산출된 움직임 벡터값으로 된 예측 선택정보를 상기 엔트로피 부호화 블럭에 제공하는 예측 결정 블럭; 및 상기 예측 결정 블럭으로 부터 제공되는 상기 현재 프레임에서 얻어지는 MN의 예측 블럭값을 이용하는 움직임 보상 및 상기 이전 프레임의 탐색영역에서 결정되는 최적 정합블럭을 이용하는 움직임 보상을 선택적으로 수행하여 상기 예측 프레임을 생성하는 상기 움직임 보상 블럭으로 이루어진 영상 부호화 시스템에서의 개선된 움직임 예측장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 입력되는 현재 프레임과, 이 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 차분신호에 대해 이산 코사인 변화, 양자화 및 엔트로피 부호화를 적용하여 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에서 움직임을 예측하는 방법에 있어서, 상기 재구성된 이전 프레임내의 기설정된 PQ의 탐색영역에서 상기 현재 프레임내의 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭을 탐색하여 그 오차값이 최소인 MN의 최적 정합블럭에 대한 움직임 벡터값을 산출하는 과정; 상기 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭에 인접하는 상기 현재 프레임내의 MN의 인접 블럭들의 인접 화소 데이타들을 이용하여 상기 MN의 현재 블럭에 대응하는 MN의 예측 블럭을 결정하는 과정;상기 결정된 MN의 최적 정합블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값과 상기 결정된 MN의 예측 블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 출력값을 발생하는 과정; 상기 발생된 출력값에 의거하여 상기 이전 프레임에서 얻은 MN의 최적 정합블럭과 상기 현재 프레임에서 얻은 MN의 예측 블럭중 그 오차값이 최소인 최적 블럭을 결정하며, 이 최적 블럭 결정에 따른 정보값과 상기 산출된 움직임 벡터값으로 된 예측 선택정보를 생성하여 상기 엔트로피 부호화 블럭에 제공하는 과정; 및 상기 현재 프레임에서 얻어지는 상기 MN의 예측 블럭값을 이용하는 움직임 보상 및 상기 이전 프레임의 탐색영역에서 결정되는 최적 정합블럭을 이용하는 움직임 보상을 선택적으로 수행하여 상기 예측 프레임을 생성하는 과정으로 이루어진 영상 부호화 시스템에서 움직임을 예측하는 방법을 제공한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

제1도는 본 발명에 따른 개선된 움직임 예측장치를 적용하는 데 적합한 전형적인 영상 부호화 시스템에 대한 블럭구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 전형적인 영상 부호화 시스템은 제1프레임 메모리(100), 감산기(110), 영상 부호화 블럭(120), 엔트로피 부호화 블럭(130), 버퍼(140), 영상 복호화 블럭(150), 가산기(160), 제2프레임 메모리(170), 현재 프레임 예측 블럭(180)을 포함한다. 여기에서, 현재 프레임 신호와 재구성된 이전 프레임 신호에 의거하여 예측된 현재 프레임 신호를 발생하는 현재 프레임 예측 블럭(180)은 본 발명에 실질적으로 관련되는 것으로서, 그 세부적인 블럭구성은 후술되는 제2도에 도시되어 있다.

제1도를 참조하면, 입력되는 현재 프레임 신호는 제1프레임 메모리(100)에 저장된 다음 라인(L11)을 통해 감산기(110)와 현재 프레임 예측 블럭(180)에 동시에 제공된다.

감산기(110)에서는 라인(L11)을 통해 제1프레임 메모리(100)에서 제공되는 현재프레임 신호로 부터 라인(L19)을 통해 하기 설명되는 현재 프레임 예측 블럭(180)으로 부터 제공되는 이동 물체에 대하여 움직임 보상 예측된 현재 프레임 신호를 감산하며, 그 결과 데이타, 즉 차분화소값을 나타내는 에러신호는 영상 부호화 블럭(120)을 통해 이산 코사인 변환(DCT)과 이 기술분야에서 잘 알려진 양자화 방법들중의 어느 하나를 이용함으로서, 일련의 양자화된 변환계수들로 부호화된다. 이때, 영상신호 부호화 블럭(120)에서의 에러신호에 대한 양자화는 출력측의 버퍼(140)로 부터의 데이타 충만도(QP)에 의거하여 그 스텝사이즈가 조절된다.

그런다음, 이와같이 양자화된 변환계수들은 엔트로피 부호화 블럭(130)과 영상 복호화 블럭(150)으로 각각 보내진다. 여기에서, 엔트로피 부호화 블럭(130)에 제공된 양자화된 변환계수들은, 예를들면 가변길이 부호화기법등을 통해 부호화되어 출력측의 버퍼(140)에 제공되며, 이와같이 부호화된 영상신호는 수신측으로의 전송을 위해 전송기(도시안됨)로 전달된다.

한편, 영상 부호화 블럭(120)으로 부터 영상 복호화 블럭(150)에 제공되는 양자화된 변환계수들은 역양자화 및 역이산 코사인 변환을 통해 다시 재구성된 프레임 신호로 변환된 다음 가산기(160)에 제공된다. 가산기(160)에서는 영상 복호화 블럭(150)으로 부터의 재구성된 프레임 신호와 라인(L19)를 통해 하기 설명되는 현재 프레임 예측 블럭(180)으로 부터 제공되는 예측된 현재 프레임신호를 가산하여 재구성된 이전 프레임 신호를 생성하며, 이와같이 재구성된 이전 프레임 신호는 제2프임 메모리(170)에 저장된다. 따라서, 이러한 경로를 통해 부호화 처리되는 매 프레임에 대한 바로 이전 프레임 신호가 계속적으로 갱신되며, 이와같이 갱신된 이전 프레임 신호는 움직임 추정, 보상을 위해 후술되는 현재 프레임 예측 블럭(180)으로 제공될 것이다.

다른한편, 본 발명에 관련되는 현재 프레임 예측 블럭(180)에서는, 제1프레임 메모리(100)로부터 라인(L11)을 통하여 제공되는 현재 프레임 신호와 하기 설명되는 제2프레임 메모리(170)로 부터 라인(L15)을 통하여 제공되는 재구성된 이전 프레임 신호에 기초하여 블럭 매칭 알고리즘을 이용하거나 또는 현재 프레임 블럭의 인접하는 블럭의 화소값들을 이용하여 블럭(예를들면, 44 또는 88 등)단위로 현재 프레임을 예측한 다음 예측된 현재 프레임 신호를 생성하여 라인(L19)을 통하여 감산기(110)와 가산기(160)에 각각 제공한다.

또한, 현재 프레임 예측 블럭(180)은 선택되는 각 블럭들에 대한 움직임 벡터들의 세트 또는 현재 프레임 블럭의 인접하는 블럭의 화소값들을 이용하여 블럭을 예측한 예측 선택정보(예측 블럭이 이전 프레임에서 얻은 블럭인지 현재 블럭의 인접하는 화소값들을 이용하여 얻은 블럭인지를 나타내는 정보임)를 생성하여 라인(L13)을 통하여 전술한 엔트로피 부호화 블럭(130)에 제공한다. 여기에서, 검출되는 움직임 벡터들의 세트들은 현재 프레임의 블럭과 이전 프레임내의 탐색영역에서 예측된 가장 유사한 블럭간의 변위이다.

한편, 제2도는 상술한 바와 같은 구성을 갖는 제1도의 영상 부호화 시스템에 적용하는 데 적합한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 움직임 예측블럭(170)의 세부적인 블럭구성도를 도시한다. 동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 움직임 예측 블록(180)은 움직임 탐색 블럭(1810), 현재 블럭 예측 블럭(1820), 오차값 비교 블럭(1830), 예측 결정 블럭(1840) 및 움직임 보상 블럭(1850)을 포함한다.

제2도에 있어서, 움직임 탐색 블럭(1810)은, 이미 잘 알려진 바와같이, 블럭 매칭 알고리즘을 이용하여 블럭단위로 그 움직임을 추정하는 것으로, 제1도의 제2프레임 메모리(170)로부터 라인(L15)을 통해 제공되는 이전 프레임의 기설정된 탐색영역, 예를들면 1616의 탐색영역에서 한 화소씩 이동해 가면서 라인(L11)을 통해 제1도의 제1프레임 메모리(100)에서 제공되는 예측하고자 하는 현재 블럭(통상, 44 또는 88)과 그 오차값이 최소인 최적 정합블럭을 찾은 다음, 라인(L21)을 통해 다음단의 오차값 비교 블럭(1830)으로 제공하고, 또한 그때 얻어지는 움직임 벡터값(블럭간의 변위값)을 라인(L23)을 통해 예측 결정 블럭(1840)으로 제공된다.

또한, 본 발명에서 특히 중요한 특징중의 하나을 이루는 현재 블럭 예측 블럭(1820)에서는 라인(L11)을 통해 입력되는 현재 프레임신호에서 예측하고자 하는 현재 블럭에 인접하는 블럭들의 인접 화소값들을 이용하여 현재 블럭에 대한 예측 블럭을 찾는다. 즉, 일예로서 제3도에 도시된 바와같이, 44블럭단위로 움직임을 추정하고, 88 블럭을 도시한 제3도(a)에서 블록(Bc)이 예측하고자 하는 현재 블럭인 것으로 가정하면, 현재 블럭 예측 블럭(1820)에서는 인접하는 블럭(B1) 또는 블럭(B2)내의 인접화소들을 이용하여 현재 블럭(Bc)을 예측할 수 있다. 여기에서, 본 발명에 따라 현재 블럭을 바로 인접하는 블럭의 화소값들을 이용하여 예측하는 것은, 블럭 매칭 알고리즘에서 찾는 움직임 벡터가 물체의 실제적인 움직임을 찾는다기 보다는 그 예측 오차를 최소화시키는 변위(displacement)값이라는 사실에 착안하는 것으로, 부호화 효율에 절대적인 영향을 미치는 예측 오차를 보다 최소화할 수 있다면 현재 블럭을 이전 프레임에서 뿐만 아니라 동일 프레임(현재 프레임)내에서도 찾는다는 것이다.

즉, 인접하는 블럭(B1)내의 인접 화소들을 이용하여 현재 블럭(Bc)을 예측하고는 하는 경우, 제3도(b)의 (a)에 도시된 바와같이, 현재 블럭(Bc)에 바로 인접한 블럭(B1)의 화소값 a,b,c,d를 이용하여 현재 블럭(Bc)의 화소값을 예측, 다시말해 이들 4개의 화소값들을 반복하여 구성한 제3도(b)의 (b)의 확장 블럭과 현재 블럭(Bc)차를 이용하여 현재 블럭(Bc)의 호소값을 예측할 수 있다. 따라서, 현재 블럭 예측 블럭(1820)을 통해 상기한 바와 같이 현재 블럭의 예측을 위해 인접하는 블럭(B1)의 인접화소값들을 확장하여 생성한 블럭의 화소값들은 라인(L25)을 통해 다음단의 오차값 비교 블럭(1830)으로 제공될 것이다.

마찬가지로, 인접하는 블럭(B2)내의 인접 화소들을 이용하여 현재 블럭(Bc)을 예측하고는 하는 경우, 제3도(c)의 (a)에 도시된 바와같이, 현재 블럭(Bc)에 바로 인접한 블럭(B2)의 화소값 e,f,g,h를 이용하여 현재 블럭(Bc)의 화소값을 예측, 다시말해 이들 4개의 화소값들을 반복하여 구성한 제3도(c)의 (b)의 확장 블럭과 현재 블럭(Bc)차를 이용하여 현재 블럭(Bc)의 호소값을 예측할 수 있다. 따라서, 현재 블럭 예측 블럭(1820)을 통해 상기한 바와 같이 현재 블럭의 예측을 위해 인접하는 블럭(B2)의 인접 화소값들을 확장하여 생성한 블럭의 화소값들은 라인(L25)을 통해 다음단의 오차값 비교 블럭(1830)으로 제공될 것이다.

한편, 오차값 비교 블럭(1830)에서는 라인(L21)을 통하여 입력된 예측 블럭(이전 프레임에서 얻은 예측 블럭)과 제1도의 제1프레임 메모리(100)로부터 라인(L11)을 통하여 제공되는 예측하고자 하는 현재 블럭(이하 기준 블럭이라 함)간의 오차값과 라인(L25)을 통하여 제공되는 예측 블럭(현재 프레임에서 얻은 블럭)과 라인(L11)을 통하여 제공되는 예측하고자 하는 기준 블럭간의 오차값을 비교한 다음, 그 비교결과에 상응하는 출력값(예를들면, '0' 또는 '1'의 논리값)을 다음단의 예측 결정 블럭(1840)에 제공한다.

이때, 이전 프레임에서 얻은 예측 블럭과 기준 블럭(현재 블럭)간의 오차값이 현재 프레임에서 얻은 예측 블럭과 기준 블럭(현재 블럭)간의 오차값보다 크다는 것은, 실질적으로 현재 블럭이 움직임이 매우 커 탐색영역(예를들면, 이전 프레임의 1616)을 벗어난 경우이거나 또는 언커버드 영역이 발생한 영역의 블럭인 경우라고 볼 수 있으며, 이 경우 후술하는 움직임 보상 블럭(1850)에서는 이전 프레임에서 얻은 예측 블럭을 이용하여 예측된 현재 블럭의 화소값들을 얻게 될 것이다. 즉, 오차값 비교 블럭(1830)에서의 비교결과, 현재 프레임에서 얻은 예측 블럭과 기준 블럭(현재 블럭)간의 오차값이 이전 프레임에서 얻은 예측 블럭과 기준 블럭(현재 블럭)간의 오차값보다 작으면, 오차값 비교 블럭(1830)은 라인(L28)을 통해 예측 결정 블럭(1840)에 현재 프레임에서 얻은 예측 블럭의 화소값들을 제공한다.

따라서, 예측 결정 블럭(1840)에서는 상기한 오차값 비교 블럭(1830)으로 부터 입력되는 현재 프레임에서 얻은 예측 블럭의 화소값들을 라인(L29)을 통해 움직임 보상 블럭(1850)에 제공하게 될 것이다. 이때, 예측 결정 블럭(1840)은 예측 블럭이 이전 프레임에서 얻은 블럭인지 또는 현재 프레임의 인접하는 블럭의 인접 화소값들을 이용하여 얻은 블럭인지를 나타내는 정보값과 움직임 벡터들의 세트값으로 된 예측 선택정보를 라인(L17)을 통하여 제1도의 엔트로피 부호화 블럭(130)으로 제공한다.

예를들어, 예측 선택정보가 0의 4 비트로 표현되며, 이들중 앞의 두 비트는 인접 블럭의 정보(즉, 예측 블럭이 현재 프레임에서 얻은 블럭인 경우 제3도(a)가 블럭(B1) 또는 블럭(B2)인지를 구분하기 위한 정보)를 의미하고, 뒤의 두 비트가 움직임 벡터들의 세트에 대한 정보를 의미한다고 가정하면, 상술한 바와같이, 예측 블럭이 현재 프레임에서 얻은 블럭인 경우, 즉 제3도(a)의 현재 블록(Bc)이 제3도(a)의 블럭(B1)을 이용하여 얻은 블럭인 것으로 판단되면, 예측 결정 블럭(1840)에서는, 예를들면 100의 예측 선택정보값중 뒤의 두 비트값이 0으로 표시된 것은 해당되는 현재 블럭이 이전 프레임에서 얻은 블럭으로 예측된 것이 아니라는 것을 의미하며, 따라서 움직임 벡터의 세트값이 없다는 것을 의미한다.

상기와 달리, 예측 블럭이 현재 프레임에서 얻은 블럭인 경우중 제3도(a)의 현재 블럭(Bc)가 제3도(a)의 블럭(B2)을 이용하여 얻은 블럭인 것으로 판단되면, 예측 결정 블럭(1840)에서는, 예를들면 1100의 예측 선택정보를 라인(L17)상에 발생하게 될 것이다.

물론, 수신측의 복호화 시스템에서는 상술한 바와같이 현재 프레임의 인접하는 블럭에서 현재 블럭을 예측하더라도 예측에 이용된 블럭(제3도(a)의 블럭(B1) 또는 블럭(B2))이 이미 현재 블럭(제3도(a)의 블럭(Bc))에 앞서 프레임 메모리에 저장되어 있으므로 그 예측 선택정보를 이용하여 원활하게 복호화할 수 있을 것이다.

한편, 움직임 보상 블럭(1850)에서는 라인(L11)을 통하여 제공된 현재 프레임내의 해당 블럭(예측하고자 하는 현재 블럭)에 포함될 화소값들을 상술한 예측 결정 블럭(1840)으로 부터 라인(L29)을 통하여 제공되는 예측 블럭의 화소값들로 움직임 보상하게 될 것이다. 그런다음, 움직임 보상 블럭(1850)에서는 상기와 같이 움직임 보상을 통해 얻어진 예측 프레임 신호를 라인(L19)을 통하여 전술한 제1도의 감산기(110)와 가산기(160)에 각각 제공하게 된다.

다른한편, 오차값 비교 블럭(1830)에서의 비교결과, 현재 프레임에서 얻은 예측 블럭과 기준 블럭(현재 블럭)간의 오차값이 이전 프레임에서 얻은 예측 블럭과 기준 블럭(현재 블럭)간의 오차값보다 큰 것으로 판단되면, 그에 상응하는 출력값(예를들면, 1 또는 0의 논리값)을 다음단의 예측 결정 블럭(1840)에 제공한다. 이때, 라인(L28)상에는 현재 프레임에서 얻은 예측 블럭의 화소값들을 제공되지 않게 될 것이며, 또한 상기한 라인(L28)과 실제 연결된다고 볼 수 있는 라인(L29)상에도 현재 프래임에서 얻은 예측 블럭의 화소값들이 제공되지 않게 될 것이다.

따라서, 예측 결정 블럭(1840)에서는 라인(L23)을 통해 전술한 움직임 탐색 블럭(1810)으로 부터 제공되는 움직임 벡터를 라인(L17)상에 발생하여 제1도의 엔트로피 부호화 블럭(130)으로 제공, 즉 예측 결정 블럭(1840)은, 예를들면 11의 예측 선택정보를 라인(L17)상에 발생하게 될 것이다. 여기에서, 4비트의 예측 선택 정보값중 앞의 두 비트값이 0으로 표시된 것은 해당되는 현재 블럭을 현재 프레임에서 얻은 블럭에서 예측한 것이 아니고 이전 프레임에서 예측한 블럭이라는 것을 의미한다.

그 결과, 움직임 보상 블럭(1850)에서는, 라인(L23)을 통해 움직임 탐색 블럭(1810)으로부터 제공되는 움직임 벡터에 의거하여, 라인(L11)상의 현재 프레임내의 해당 블럭(예측하고자 하는 현재 블럭)에 포함될 화소값들을 제1도의 제2프레임 메모리(170)로부터 제공되는 라인(L14)상의 이전 프레임내의 탐색영역에서 결정된 최적 정합블럭의 화소값들로 움직임 보상하게 될 것이다. 그런다음, 움직임 보상 블럭(1850)에서는 상기와 같이 움직임 보상을 통해 얻어진 예측 프레임 신호를 라인(L19)상에 발생하여 전술한 제1도의 감산기(110)와 가산기(160)에 각각 제공하게 된다.

따라서, 제1도의 엔트로피 부호화 블럭(130)에서는 라인(L13)을 통해 영상 부호화 블럭(120)으로부터 제공되는 압축 부호화된 영상 데이타와, 라인(L17)을 통해 예측 결정 블럭(1840)으로 부터 제공되는 예측 블럭이 이전 프레임에서 얻은 블럭인지 또는 현재 프레임의 인접하는 블럭의 인접 화소값들을 이용하여 얻은 블럭인지를 나타내는 정보값과 움직임 벡터들의 세트값으로 된 예측 선택정보를 가변길이 부호화 기법등의 방법을 통해 부호화하여 출력측의 버퍼(140)에 제공하며, 이와같이 부호화된 영상신호는 수신측으로서의 전송을 위해 도시 생략된 전송기로 전달될 것이다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 블럭 매칭 알고리즘을 이용하는 블럭단위 움직임 추정기법에 있어서, 그 움직임 추정시에 영상의 부호화 효율에 절대적인 영향을 미치는 예측 오차를 최소화할 수 있도록 이전 프레임에서 뿐만 아니라 동일 프레임(현재 프레임)내에서도 그 움직임을 선택적으로 예측하여 예측 프레임을 생성함으로써, 예측하고자 하는 현재 블럭이 그 움직임이 커 이전 프레임의 탐색영역에서 벗어나는 경우 또는 언커버드 영역이 발생하는 경우에 야기될 수 있는 예측 오차의 차를 최소화하여 부호화의 효율적으로 개선할 수 있는 효과가 있다.

Claims (16)

1. 입력되는 현재 프레임과, 상기 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 차분신호에 대해 이산 코사인 변화, 양자화 및 엔트로피 부호화를 적용하여 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에서의 움직임 예측장치에 있어서, 상기 재구성된 이전 프레임내의 기설정된 PQ의 탐색영역에서 상기 현재 프레임내의 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭을 탐색하여 그 오차값이 최소인 MN의 최적 정합블럭을 결정하고, 그 움직임 벡터값을 산출하는 움직임 탐색 블럭; 상기 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭에 인접하는 상기 현재 프레임내의 MN의 인접 블럭들의 인접 화소 데이타들을 이용하여 상기 MN의 현재 블럭에 대응하는 MN의 예측 블럭을 결정하는 현재 블럭 예측 블럭; 상기 결정된 MN의 최적 정합블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값과 상기 결정된 MN의 예측 블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 출력값을 발생하는 오차값 비교 블럭; 상기 오차값 비교 블럭으로 부터의 출력값에 의거하여 상기 이전 프레임에서 얻은 MN의 최적 정합블럭과 상기 현재 프레임에서 얻은 MN의 예측 블럭중 그 오차값이 최소인 최적 블럭을 결정하고, 상기 예측 블럭이 최적 블럭으로 결정될 때 상기 MN의 예측 블럭값을 움직임 보상 블럭에 제공하며, 상기 최적 블럭 결정에 따른 정보값과 상기 산출된 움직임 벡터값으로 된 예측 선택정보를 상기 엔트로피 부호화 블럭에 제공하는 예측 결정 블럭; 및 상기 예측 결정 블럭으로 부터 제공되는 상기 현재 프레임에서 얻어지는 MN의 예측 블럭값을 이용하는 움직임 보상 및 상기 이전 프레임의 탐색영역에서 결정되는 최적 정합블럭을 이용하는 움직임 보상을 선택적으로 수행하여 상기 예측 프레임을 생성하는 상기 움직임 보상 블럭으로 이루어진 영상 부호화 시스템에서의 개선된 움직임 예측장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 현재 블럭에 대한 예측은 44단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 현재 블럭을 예측하고자 하는 현재 프레임내의 인접 블럭은 상기 현재 블럭의 상단 화소 데이타들에 당접하는 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 인접 블럭을 이용하여 예측하는 예측 블럭은, 상기 현재 블럭의 최상단의 4개의 화소 데이타에 당접하는 상기 인접 블럭내의 4개의 화소 데이타를 반복하여 재구성한 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 현재 블럭을 예측하고자 하는 현재 프레임내의 인접 블럭은 상기 현재 블럭의 좌단 화소 데이타들에 당접하는 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 인접 블럭을 이용하여 예측하는 예측 블럭은, 상기 현재 블럭의 최좌단의 4개의 화소 데이타에 당접하는 상기 인접 블럭내의 4개의 화소 데이타를 반복하여 재구성한 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치.
7. 제2항 내지 제6항중 어느 한 항에 있어서, 상기 최적 블럭 결정에 따른 상기 정보값은, 상기 MN의 현재 블럭의 예측 블럭을 상기 결정된 최적 정합 블럭으로 할 것인지 또는 상기 결정된 인접 블럭들중의 어느 하나로 할 것인지를 나타내는 정보값인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 예측 선택정보는, 두 비트의 상기 정보값과 두 비트의 움직임 벡터값인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측장치.
9. 입력되는 현재 프레임과, 상기 현재 프레임 및 재구성된 이전 프레임을 이용하는 움직임 추정, 보상을 통해 얻어지는 예측 프레임간의 차분신호에 대해 이산 코사인 변화, 양자화 및 엔트로피 부호화를 적용하여 압축 부호화하는 영상 부호화 시스템에서의 움직임 예측장치에 있어서, 상기 재구성된 이전 프레임내의 기설정된 PQ의 탐색영역에서 상기 현재 프레임내의 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭을 탐색하여 그 오차값이 최소인 MN의 최적 정합블럭에 대한 움직임 벡터값을 산출하는 단계; 상기 예측하고자 하는 MN의 현재 블럭에 인접하는 상기 현재 프레임내의 MN의 인접 블럭들의 인접 화소 데이타들을 이용하여 상기 MN의 현재 블럭에 대응하는 MN의 예측 블럭을 결정하는 단계; 상기 결정된 MN의 최적 정합블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값과 상기 결정된 MN의 예측 블럭 및 상기 MN의 현재 블럭간의 오차값을 비교하여 그 비교결과에 상응하는 출력값을 발생하는 단계; 상기 발생되는 출력값에 의거하여 상기 이전 프레임에서 얻은 MN의 최적 정합블럭과 상기 현재 프레임에서 얻은 MN의 예측 블럭중 그 오차값이 최소인 최적 블럭을 결정하고, 상기 최적 블럭 결정에 따른 정보값과 상기 산출된 움직임 벡터값으로 된 예측 선택정보를 생성하여 상기 엔트로피 부호화 블럭에 제공하는 단계; 상기 현재 프레임에서 얻어지는 MN의 예측 블럭값을 이용하는 움직임 보상 및 상기 이전 프레임의 탐색영역에서 결정되는 최적 정합블럭을 이용하는 움직임 보상을 선택적으로 수행하여 상기 예측 프레임을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
10. 제9항에 있어서, 상기 현재 블럭에 대한 예측은 44단위로 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
11. 제10항에 있어서, 상기 현재 블럭을 예측하고자 하는 상기 현재 프레임내의 인접 블럭은 상기 현재 블럭의 상단 화소 데이타들에 당접하는 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
12. 제11항에 있어서, 상기 인접 블럭을 이용하여 예측하는 예측 블럭은, 상기 현재 블럭의 최상단의 4개의 화소 데이타에 당접하는 상기 인접 블럭내의 4개의 화소 데이타를 반복하여 재구성한 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
13. 제10항에 있어서, 상기 현재 블럭을 예측하고자 하는 현재 프레임내의 인접 블럭은 상기 현재 블럭의 좌단 화소 데이타들에 당접하는 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 인접 블럭을 이용하여 예측하는 예측 블럭은, 상기 현재 블럭의 최좌단의 4개의 화소 데이타에 당접하는 상기 인접 블럭내의 4개의 화소 데이타를 반복하여 재구성한 블럭인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
15. 제10항 내지 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 최적 블럭 결정에 따른 상기 정보값은, 상기 MN의 현재 블럭의 예측 블럭을 상기 결정된 최적 정합 블럭으로 할 것인지 또는 상기 결정된 인접 블럭들중의 어느 하나로 할 것인지를 나타내는 정보값인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.
16. 제14항에 있어서, 상기 예측 선택정보는, 두 비트의 상기 정보값과 두 비트의 움직임 벡터값인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 시스템의 움직임 예측 방법.