KR100238087B1 - 인트라블록 삽입방법 및 이를 이용한 동영상부호화장치 - Google Patents

인트라블록 삽입방법 및 이를 이용한 동영상부호화장치 Download PDF

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Abstract

인트라블록 삽입방법 및 이를 이용한 동영상부호화장치는 전송시의 에러로 인하여 손상된 화면을 효율적으로 복구할 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 발명은 프레임을 구성하는 각 매크로블록에 관한 인트라블록결정테이블을 구비하며, 초기에 그 테이블내의 엔트리값을 "0"으로 셋팅하고, 인터모드로 부호화되는 프레임의 각 매크로블록에 대한 움직임추정에 근거하여 엔트리값을 조정하고, 그 엔트리값이 최대인 매크로블록을 인트라모드로 부호화하여 삽입한다. 따라서, 본 발명은 인트라 화면이 전송되기 전에 손상된 화면에 대해 복구가 가능해지는 효과를 제공한다.

Description

인트라블록 삽입방법 및 이를 이용한 동영상 부호화장치
본 발명은 동영상 압축 및 부호화를 위한 시스템에 관한 것으로서, 특히 압축 부호화된 영상데이타의 전송시 에러로 인하여 손상된 화면의 복구를 빠르게 하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어 영상전화 또는 화상회의시스템등에서의 응용을 목적으로 동영상을 매우 낮은 비트율로 부호화하는 동영상압축기술에 대한 국제 표준화 작업이 활발히 진행되고 있다. 특히, 일반전화선(PSTN)을 위한 H.324 영상전화시스템등에서는 이용 가능한 데이타속도에서 최고의 비디오품질을 제공하도록 동영상의 고압축이 필수적이다. 이를 위해서, 기존에는 프레임내 부호화만을 수행하는 인트라(Intra)모드와 프레임간 차분 예측에 의한 부호화를 수행하는 인터(Inter)모드를 적절하게 이용하여 압축 부호화한다. 그래서, 인트라 부호화된 프레임단위의 동영상신호를 대략 132프레임마다 한번씩 전송하고, 그 사이에는 인터 부호화된 동영상신호를 전송한다.
또한, 압축되어 전송될 비트스트림에 포함된 정보들은 여섯 개의 계층구조를 갖도록 배열되어 있다. 최상위 계층인 비디오시컨스(video sequence)층, 아래에 비디오데이타의 랜덤액세스(random access)를 위한 기본단위인 GOP(group of picture)층이 있으며, 그 아래에는 I(intra-coded)-, P(predictive-coded)-, B(bidirectionally predictive-coded)-픽쳐(picture)중의 하나로 부호화되는 픽쳐층이 있다. 각 픽쳐들은 에러가 발생했을 때 그 영향이 어느 한도 이상 전파되지 않도록 압축에 필요한 각종의 처리가 독립적으로 이루어지는 슬라이스(slice)층으로 구성되었으며, 매 슬라이스는 움직임 보상의 기본단위인 매크로블록(macroblock)층들로 이루어져 있다. 매크로블록은 다시, 이산여현변환의 기본단위인 8×8 화소크기의 블록으로 정의된 블록(block)층들로 구성되어진다.
하지만, 동영상 압축 전송시 선로상의 에러로 인해 중간 화면이 빠지는 경우가 발생한다. 이로 인하여, 복호화측에서는 다음 인트라화면이 올 때까지 화면을 깨어진 채로 복원하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 인터 부호화된 동영상신호에 인트라블록을 삽입하여 화면 복구를 보다 효율적으로 할 수 있도록 하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 전술한 인트라블록 삽입방법을 이용하여 동영상신호를 압축 부호화하는 장치를 제공함에 있다.
도 1은 본 발명이 적용된 동영상 부호화장치를 나타내는 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
11 : 움직임예측기 12 : 프레임메모리
13 : 인트라블록결정테이블(IBDT) 14 : 인트라블록삽입결정기
15 : 부호화기
이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 인트라블록 삽입방법은, 입력되는 현재프레임의 매크로블록단위 영상데이타들 각각에 대한 움직임추정을 이용한 동영상 부호화방법에 있어서, (1) 프레임을 구성하는 각 매크로블록에 대응하는 엔트리(entry)를 갖는 인트라블록결정테이블을 구성하는 단계와, (2) 상기 움직임 추정결과에 근거하여 상기 인트라블록결정테이블의 대응하는 매크로블록의 엔트리값을 조정하는 단계와, (3) 상기 인트라블록결정테이블에서 최대값을 갖는 엔트리에 해당하는 현재프레임의 매크로블록을 인트라모드로 부호화하는 단계, 및 (4) 입력되는 현재프레임을 인터모드로 부호화시 상기 인트라모드로 부호화된 매크로블록을 삽입하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 동영상부호화장치는, 동영상 부호화장치에 있어서, 입력되는 현재프레임의 매크로블록단위 영상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정하는 움직임추정수단과, 프레임을 구성하는 각 매크로블록에 대응하는 엔트리(entry)를 갖는 인트라블록결정테이블과, 상기 움직임추정수단의 움직임추정결과에 근거하여 상기 인트라블록결정테이블의 대응하는 매크로블록의 엔트리값을 조정하고, 엔트리가 최대값에 해당하는 현재프레임의 매크로블록을 삽입할 인트라블록으로 결정하는 인트라블록삽입결정기, 및 입력되는 현재프레임을 인트라 및 인터모드에 따라 부호화하고, 인터모드로 부호화시 상기 인트라블록삽입결정기에 의해 결정된 매크로블록단위 영상데이타를 인트라모드로 부호화하는 부호화기를 포함한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
도 1은 본 발명이 적용된 동영상 부호화장치의 구성도를 보여준다. 도 1의 장치는 일반적인 동영상 부호화장치의 구성과 동일하게 구성되며, 인트라블록결정테이블(IBDT)(13) 및 움직임추정결과에 근거하여 인트라블록결정테이블(13)내의 대응하는 매크로블록의 엔트리(entry) 값을 조정하고, 그에 따라 삽입할 인트라블록을 결정하는 인트라블록삽입결정기(14)를 추가로 포함한다.
도 1에서, 움직임예측기(11)는 프레임단위의 동영상신호를 입력받고, 입력된 현재프레임과 프레임메모리(12)에 저장된 이전프레임을 사용하여 현재프레임의 매크로블록(macroblock; MB)단위 영상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정한다. 즉, 움직임예측기(11)는 프레임들간의 상관성에 근거하여 움직임추정이 이루어지도록 하는 데, 이전프레임의 일부가 되는 검색영역내에서 비교에 사용된 현재프레임의 매크로블록 영상데이타와 거의 동일한 영상정보를 갖는 기준매크로블록을 찾은 다음, 현재매크로블록과 기준매크로블록간의 공간적인 위치차이를 나타내는 움직임벡터(MV)를 발생한다. 움직임예측기(11)는 움직임벡터(MV)에 의해 지정되는 기준매크로블록의 영상정보를 프레임메모리(12)로부터 읽어내어 부호화기(15)로 출력한다. 한편, 인트라블록결정테이블(13)은 하나의 프레임을 구성하는 일정크기(16×16)의 매크로블록들 각각에 대응하며, 대응하는 위치의 값은 초기상태에서 모두 "0"으로 셋팅된다. 인트라블록삽입결정기(14)는 움직임예측기(11)의 움직임추정결과에 근거하여 인트라블록결정테이블(13)의 셋팅된 값을 조정한다. 인트라블록삽입결정기(14)는 현재 부호화가 인트라모드인 경우, 인트라블록결정테이블(13)을 모두 "0"으로 초기화한다. 인트라블록삽입결정기(14)는 현재 부호화가 인터모드인 경우, 움직임예측기(11)의 움직임추정결과 인트라로 부호화하도록 결정된 매크로블록에 대응하는 인트라블록결정테이블(13)내의 엔트리를 "0"으로 리세트한다. 인트라블록삽입결정기(14)는 현재 부호화가 인터모드인 경우, 움직임예측기(11)의 움직임추정결과 인터모드로 부호화하도록 결정된 매크로블록에 대응하는 인트라블록결정테이블(13)내의 엔트리 값을 "1" 증가시킨다. 인트라블록삽입결정기(14)는 현재 부호화가 인터모드인 경우, 움직임예측기(11)의 움직임추정결과 움직임이 없는 배경부분에 대해서는 해당하는 매크로블록에 대응하는 인트라블록결정테이블(13)내의 엔트리 값을 "1" 감소시킨다. 만약, 해당 엔트리 값이 "0"이었으면 그대로 유지시킨다. 인트라블록삽입결정기(14)는 한 화면에 대해 인트라블록결정테이블(13)내의 엔트리 값이 최대인 위치에 해당하는 매크로블록을 삽입할 인트라블록으로 결정한다.
한편, 부호화기(15)는 움직임예측기(11)로 입력하는 프레임단위의 동영상신호를 입력받고, 인트라 또는 인터모드신호를 입력받아 해당하는 모드로 입력된 동영상신호를 부호화한다. 부호화기(15)는 인트라모드에서 입력된 프레임단위 동영상신호를 압축 부호화하여 채널을 통해 전송한다. 부호화기(15)는 인터모드에서 입력되는 현재프레임의 영상데이타와 움직임예측기(11)로부터 인가되는 대응 영상데이타와의 차분을 압축 부호화하여 채널을 통해 전송한다. 즉, 부호화기(15)는 현재프레임과 이전프레임간에 움직임이 발생한 부분에 대해서만 부호화를 수행하고, 움직임이 없는 배경부분등은 부호화하지 않고 건너뛴다. 부호화기(15)는 그 부호화된 차분데이타를 부호화하기 이전상태로 복원하고, 움직임예측기(11)에서 출력되는 움직임보상된 영상데이타와 가산하여 이전프레임을 복원한다. 부호화기(15)는 그 복원한 이전프레임을 프레임메모리(12)에 저장한다. 부호화기(15)는 인터모드에서 인트라블록삽입결정기(14)에 의해 대응하는 화면의 부호화시 결정된 매크로블록을 인트라모드로 압축 부호화하여 전송한다. 인트라블록삽입결정기(14)는 삽입할 인트라블록에 해당하는 인트라블록결정테이블(13)내의 엔트리 값을 "0"으로 리세트하고, 그 인접한 위치의 매크로블록 8개에 해당하는 엔트리 값을 조정한다. 즉, 인트라블록삽입결정기(14)는 인접위치의 매크로블록 8개에 해당하는 인트라블록결정테이블(13)내의 엔트리 값이 "0"이면 그대로 유지시키고, 아니면 "1"씩 증가시킨다. 위와 같은 과정을 다음 인트라 프레임이 전송될 때까지 반복 수행하며, 인트라 화면 전송시에 인트라블록결정테이블(13)의 엔트리 값을 모두 "0"으로 초기화한다. 그래서, 인터모드로 부호화된 화면에 인트라모드로 부호화된 매크로블록이 삽입되어 함께 전송되며, 복호화측에서는 화면에 손상이 생기면 인트라 화면을 기다리지 않고 그 화면내의 인트라블록을 이용하여 화면 복구한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인트라블록 삽입방법 및 이를 이용한 동영상 부호화장치는 인터모드로 부호화된 영상데이타에 인트라모드로 부호화된 블록을 삽입하므로써 손상된 화면의 복구가 효율적이며, 인트라화면을 보내야 하는 오버헤드(overhead)를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 에러율이 큰 무선등의 전송채널에서 적은 오버헤드로 신속한 화면복구가 가능한다.

Claims (12)

  1. 입력되는 현재프레임의 매크로블록단위 영상데이타들 각각에 대한 움직임추정을 이용한 동영상 부호화방법에 있어서,
    (1) 프레임을 구성하는 각 매크로블록에 대응하는 엔트리(entry)를 갖는 인트라블록결정테이블을 구성하는 단계;
    (2) 상기 움직임 추정결과에 근거하여 상기 인트라블록결정테이블의 대응하는 매크로블록의 엔트리값을 조정하는 단계;
    (3) 상기 인트라블록결정테이블에서 최대값을 갖는 엔트리에 해당하는 현재프레임의 매크로블록을 인트라모드로 부호화하는 단계; 및
    (4) 입력되는 현재프레임을 인터모드로 부호화시 상기 인트라모드로 부호화된 매크로블록을 삽입하는 단계를 포함하는 인트라블록 삽입방법.
  2. 제 1항에 있어서, 입력되는 현재프레임을 인트라모드로 부호화하여 전송시마다 상기 구성한 인트라블록결정테이블의 엔트리값을 초기화하는 단계를 더 포함하는 인트라블록 삽입방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 제 (2) 단계는 움직임 발생부분의 매크로블록에 해당하는 상기 인트라블록결정테이블의 엔트리값을 기설정값 증가시키고, 움직임이 없는 배경부분의 매크로블록에 해당하는 상기 인트라블록결정테이블의 엔트리값을 기설정값 감소시키는 것을 특징으로 하는 인트라블록 삽입방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제 (2) 단계는 감소시 엔트리값이 "0"이면 감소하지 않는 것을 특징으로 하는 인트라블록 삽입방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제 (3) 단계는 인트라모드로 부호화된 매크로블록에 해당하는 상기 인트라블록결정테이블의 엔트리값을 "0"으로 셋팅하고, 그 매크로블록의 인접한 매크로블록들에 해당하는 엔트리값을 기설정값 증가시키는 것을 특징으로 하는 인트라블록 삽입방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제 (3) 단계는 증가시 엔트리값이 "0"이면 증가시키지 않는 것을 특징으로 하는 인트라블록 삽입방법.
  7. 동영상 부호화장치에 있어서,
    입력되는 현재프레임의 매크로블록단위 영상데이타들 각각에 대한 움직임을 추정하는 움직임추정수단;
    프레임을 구성하는 각 매크로블록에 대응하는 엔트리(entry)를 갖는 인트라블록결정테이블;
    상기 움직임추정수단의 움직임추정결과에 근거하여 상기 인트라블록결정테이블의 대응하는 매크로블록의 엔트리값을 조정하고, 엔트리가 최대값에 해당하는 현재프레임의 매크로블록을 삽입할 인트라블록으로 결정하는 인트라블록삽입결정기; 및
    입력되는 현재프레임을 인트라 및 인터모드에 따라 부호화하고, 인터모드로 부호화시 상기 인트라블록삽입결정기에 의해 결정된 매크로블록단위 영상데이타를 인트라모드로 부호화하는 부호화기를 포함하는 동영상부호화장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 인트라블록삽입결정기는 상기 부호화기에서 입력되는 현재프레임을 인트라모드로 부호화하여 전송시마다 상기 인트라블록결정테이블내의 엔트리 값을 "0"으로 초기화하는 것을 특징으로 하는 동영상부호화장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 인트라블록삽입결정기는 상기 부호화기가 인터모드인 경우 상기 움직임추정수단에서 움직임 발생부분으로 추정된 매크로블록에 해당하는 상기 인트라블록결정테이블의 엔트리 값을 "1" 증가시키고, 움직임이 없는 배경부분으로 추정된 매크로블록에 해당하는 엔트리 값을 "1" 감소시키는 것을 특징으로 하는 동영상부호화장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 인트라블록삽입결정기는 배경부분의 매크로블록에 해당하는 상기 인트라블록결정테이블의 엔트리 값이 "0"이면 감소하지 않고 그대로 두는 것을 특징으로 하는 동영상부호화장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 인트라블록삽입결정기는 삽입할 인트라블록의 매크로블록에 해당하는 상기 인트라블록결정테이블의 엔트리 값을 "0"으로 하고, 인접한 매크로블록에 해당하는 엔트리 값을 "1"씩 증가시키는 것을 특징으로 하는 동영상부호화장치.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 인트라블록삽입결정기는 인접한 매크로블록에 해당하는 상기 인트라블록결정테이블의 엔트리 값이 "0"이면 증가하지 않고 그대로 두는 것을 특징으로 하는 동영상부호화장치.
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