KR100280498B1 - Motion screen compensation device when decoding MPEG4 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 엠펙4 디코딩시의 동작화면 보상장치에 관한 것으로, 종래의 기술에 있어서는 일률적으로 화면 내의 전체 블록에 OBMC모드를 적용함으로써 복잡한 영역(동작의 변화량이 많은 블록 영역)에서는 오히려 영상의 세밀한 부분을 손상시켜 화질을 저하시키게 되는 문제점이 있었다. 따라서, 본 발명은 엔코딩된 데이터를 입력받아 디코딩하는 디코딩부와; 상기 디코딩부에서 디코딩된 값을 차이값이 크지않은 사선방향으로 스캔 출력하는 인버스 스캔부와; 상기 인버스 스캔부에서 출력된 값을 역양자화 시키는 역양자화부와; 상기 역양자화부에서 입력받은 디씨티 계수를 역 디씨티 변환시키는 역디씨티부와; OBMC모드를 온/오프 시키는 OBMC모드 스위칭부와; 상기 역디씨피부로 부터 영상 데이터를 입력받고, 상기 OBMC모드 스위칭부의 온/오프 여부에 의해 동작을 보상하여 출력하는 동작 보상부와; 상기 동작 보상부에서 출력되는 영상 데이터를 저장하여 상기 동작 보상부에서 다시 이를 참조하여 보간 또는 예측할 수 있도록 하는 프레임 메모리로 구성된 동작 보상장치에 있어서, 상기 역양자화부에서 역 양자화된 디씨티 계수중 고주파수 영역의 절대치의 합을 기준값과 비교하여 그에 따라 OBMC모드 스위칭부를 제어하는 디씨티계수 비교부를 더 포함하여 구성함으로써, 복잡한 영상 영역과 평탄한 영상 영역을 구분하여 평탄한 영상 영역에만 선택적으로 OBMC모드를 적용하고, 복잡한 영역에 대해서는 OBMC모드를 적용하지 않으므로써 블록화 현상을 제거함과 동시에 세밀한 영상표현이 가능하도록 하여 화질을 향상시켜 시청자에게 보는 재미를 더 만끽할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention relates to a motion picture compensator for MPEG4 decoding. In the related art, the OBMC mode is uniformly applied to all blocks within a screen, so that a detailed portion of an image is more complicated in a complex area (block area with a large amount of motion change). There is a problem in that the image quality is reduced by damaging. Therefore, the present invention provides a decoding unit for receiving and decoding encoded data; An inverse scan unit configured to scan and output the value decoded by the decoder in a diagonal direction with a large difference value; An inverse quantization unit which inversely quantizes the value output from the inverse scan unit; An inverse DC unit for inverse DC conversion of the DC coefficient received by the inverse quantization unit; An OBMC mode switching unit for turning on / off the OBMC mode; An operation compensator for receiving image data from the reverse DC skin and compensating for and outputting an operation by turning on / off the OBMC mode switching unit; A motion compensation device including a frame memory for storing image data output from the motion compensation unit and interpolating or predicting the motion compensation unit with reference to the motion compensation unit, wherein the high frequency frequency of the dequantized DC coefficients is dequantized by the inverse quantization unit. By further comprising a DC coefficient comparator for comparing the absolute value of the area with the reference value and controlling the OBMC mode switching part accordingly, the OBMC mode is selectively applied only to the flat image area by separating the complex image area and the flat image area. In addition, the OBMC mode is not applied to complex areas, so that the blockage phenomenon is eliminated, and the detailed image expression is possible, thereby improving the image quality, so that the viewer can enjoy the fun more.
Description
본 발명은 엠펙4 디코딩시의 동작화면 보상장치에 관한 것으로, 특히 동영상 압축시 발생되는 블록화 현상을 방지하기 위해 모든 블록에 적용하던 OBMC(Overlaped Block Motion Compensation)모드로 인해 복잡한 영상의 세밀함이 손상되는 현상을 복잡한 영상 영역과 평탄한 영상 영역을 구분하여 평탄한 영역에만 선택적으로 적용시켜 블록화 현상을 제거하면서 세밀한 영상표현이 가능하게 하여 화질을 향상시키는 엠펙4 디코딩시의 동작화면 보상장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motion picture compensator for MPEG4 decoding. In particular, the detail of a complicated image is impaired due to the overlapped block motion compensation (OBMC) mode applied to all blocks in order to prevent a blockage phenomenon generated during video compression. The present invention relates to a motion picture compensating device for MPEG-4 decoding that improves image quality by separating complex image areas from flat image areas and selectively applying only to flat areas to remove blocky effects and to display fine images.
일반적으로, 동화상의 압축에서 사용하는 동작 보상(Motion Compensation)이라는 것은 간단히 말해 배경은 고정되어 있고 전경의 물체가 움직이고 있다고 생각하여 배경은 변화가 없을 것이기 때문에 다시 기술하지 않고 움직이는 물체의 이동 위치만을 기술하는 방법이다.In general, motion compensation used in the compression of moving images is simply described as the background is fixed and the foreground object is moving, so the background will not change, so only the moving position of the moving object is described. That's how.
그러나, 실제로는 한 화면의 그림을 일정 너비의 구역으로 나눈 후 각 구역이 직전 그림의 어느 구역과 비슷한지를 찾음으로써 구현하게 되는데, 각각의 구역은 보통 높이와 폭이 다 8 픽셀 길이인 것을 사용하며, 이러한 8×8 구역을 블록이라 하고, 압축시에는 직전 그림의 어느 블록과 가장 비슷한지를 알아야 훌륭한 압축 성능을 얻을 수 있는데, 이렇게 하기 위해서는 각 블록마다 직전 그림의 모든 블록과 비교를 해야 한다.In practice, however, we divide the picture on one screen into sections of a certain width and then find out which sections of the previous picture are similar to each other. Each section is usually 8 pixels long in height and width. This 8 × 8 region is called a block, and when it is compressed, it is necessary to know which block of the previous picture is the most similar to obtain a good compression performance. To do this, each block must be compared with all the blocks of the previous picture.
이렇게 한 화면은 여러개의 블록으로 나누어져 압축이 되는데 이때 각 블록 단위별로 예측 또는 보간을 함으로써 압축시에는 약간의 손실이 발생하게 되고, 이들을 다시 디코딩하여 압축되기 전의 화면으로 복원했을 때 압축시의 손실에 따라 각 블록들간에 레벨이 틀어지는 블록화 현상이 발생하게 되는데, 저 전송율이나 움직임이 큰 경우일 수록 블록화 현상을 더 심해진다.In this way, the screen is divided into several blocks and compressed. At this time, the prediction or interpolation for each block unit causes some loss in compression, and the loss in compression when the image is decoded and restored to the screen before being compressed. As a result, a blocking phenomenon occurs in which the level is shifted between blocks, and the lower the transmission rate or the larger the motion, the worse the blocking phenomenon.
이에 따라 엠펙4 또는 H.263에서는 OBMC모드를 적용하여 블록화 현상을 방지하게 된다.Accordingly, in MPEG4 or H.263, the OBMC mode is applied to prevent blocking.
OBMC모드는 상기와 같은 압축 데이터를 입력받아 디코딩할 경우 현재 디코딩하는 블록과 이웃한 주변 블록의 경계 부분에 있는 각각의 픽셀에 가중치를 곱해주어 블록간의 경계 부분을 매끄럽게 만드는 것으로 이때 각 블록에 곱해주는 가중치는 도1에 도시된 바와 같이 테이블로 구성되어 있다.The OBMC mode smoothes the boundary between blocks by multiplying the weight of each pixel in the boundary of the current decoding block and the neighboring neighboring block when receiving and decoding the compressed data as described above. The weights are organized in a table as shown in FIG.
먼저, (a)는 현재 디코딩되는 블록(8×8)의 각 픽셀에 곱해주는 가중치를 테이블로 나타낸 것이고, (b)는 현재 디코딩되는 블록의 상측과 하측에 위치한 블록에 곱해주는 가중치 테이블로써, 현재 블록의 아래에 있는 블록은 테이블의 상위 4행의 가중치를 곱해주고, 현재 블록의 위에 있는 블록은 테이블의 하위 4행의 가중치를 곱해준다.First, (a) is a table of weights multiplied by each pixel of the currently decoded block (8x8), and (b) is a weight table to be multiplied by blocks located above and below the currently decoded block. The block below the current block multiplies the weight of the top four rows of the table, and the block above the current block multiplies the weight of the bottom four rows of the table.
(c)는 현재 디코딩되는 블록의 좌측과 우측에 위치한 블록에 곱해주는 가중치 테이블로써, 현재 블록의 좌측에 있는 블록은 테이블의 우측 4열의 가중치를 곱해주고, 현재 블록의 우측에 있는 블록은 테이블의 좌측 4열의 가중치를 곱해준다.(c) is a weight table that multiplies the blocks located on the left and right sides of the currently decoded block. The block on the left of the current block multiplies the weight of the right four columns of the table, and the block on the right of the current block Multiply the weights in the left four columns.
이와 같이 디코딩되는 현재 블록의 상,하,좌,우측에 있는 각 블록에 가중치를 곱해줌으로써 블록화 현상을 제거하게 된다.The blocking phenomenon is eliminated by multiplying the weights of the blocks at the top, bottom, left, and right sides of the current block to be decoded as described above.
그러나, 상기 종래의 기술에 있어서는 일률적으로 화면 내의 전체 블록에 OBMC모드를 적용함으로써 복잡한 영역(동작의 변화량이 많은 블록 영역)에서는 오히려 영상의 세밀한 부분을 손상시켜 화질을 저하시키게 되는 문제점이 있었다.However, in the related art, the OBMC mode is uniformly applied to all the blocks in the screen, thereby degrading the image quality by damaging the details of the image in a complicated region (block region with a large amount of motion change).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 복잡한 영상 영역과 평탄한 영상 영역을 구분하여 평탄한 영상 영역에만 선택적으로 OBMC모드를 적용시켜 블록화 현상을 제거함과 동시에 세밀한 영상표현이 가능하도록 하여 화질을 향상시키는 엠펙4 디코딩시의 동작화면 보상장치을 제공 하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention was created to solve the above-mentioned problems. The present invention divides a complex image area and a flat image area to selectively apply an OBMC mode only to the flat image area to remove the blocking phenomenon and to provide detailed image expression. It is an object of the present invention to provide a motion picture compensating device for MPEG4 decoding that improves image quality.
도1은 OBMC모드 적용시 각 블록에 곱해주는 가중치의 예를 보인 맵핑도.1 is a mapping diagram showing an example of weights multiplied by each block when the OBMC mode is applied.
도2는 본 발명에 의한 엠펙4 디코딩시의 동작화면 보상장치의 구성을 보인 블록도.Figure 2 is a block diagram showing the configuration of an operation screen compensating device for MPEG4 decoding according to the present invention.
도3은 영상 데이터 엔코딩시 디씨티 변환 예를 보인 예시도.3 is an exemplary diagram showing an example of DC conversion at the time of encoding image data.
도4는 디씨티 변환 결과에서 고주파수와 저주파수 영역을 구분한 예시도.4 is an exemplary diagram in which a high frequency and a low frequency region are divided in a DC conversion result.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10 : 디코딩부 20 : 인버스 스캔부10: decoding unit 20: inverse scanning unit
30 : 역양자화부 40 : 역디씨티부30: reverse quantization unit 40: reverse DC unit
50 : OBMC모드 스위칭부 60 : 동작 보상부50: OBMC mode switching unit 60: motion compensation unit
70 : 프레임 메모리 100 : 디씨티계수 비교부70: frame memory 100: DC coefficient comparison unit
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 엔코딩된 데이터를 입력받아 디코딩하는 디코딩부와; 상기 디코딩부에서 디코딩된 값을 차이값이 크지않은 사선방향으로 스캔 출력하는 인버스 스캔부와; 상기 인버스 스캔부에서 출력된 값을 역양자화 시키는 역양자화부와; 상기 역양자화부에서 입력받은 디씨티 계수를 역 디씨티 변환시키는 역디씨티부와; OBMC모드를 온/오프 시키는 OBMC모드 스위칭부와; 상기 역디씨피부로 부터 영상 데이터를 입력받고, 상기 OBMC모드 스위칭부의 온/오프 여부에 의해 동작을 보상하여 출력하는 동작 보상부와; 상기 동작 보상부에서 출력되는 영상 데이터를 저장하여 상기 동작 보상부에서 다시 이를 참조하여 보간 또는 예측할 수 있도록 하는 프레임 메모리로 구성된 동작 보상장치에 있어서, 상기 역양자화부에서 역 양자화된 디씨티 계수중 고주파수 영역의 절대치의 합을 기준값과 비교하여 그에 따라 OBMC모드 스위칭부를 제어하는 디씨티계수 비교부를 더 포함하여 구성함으로써 달성되는 것으로, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.The present invention for achieving the above object, and a decoding unit for receiving and decoding the encoded data; An inverse scan unit configured to scan and output the value decoded by the decoder in a diagonal direction with a large difference value; An inverse quantization unit which inversely quantizes the value output from the inverse scan unit; An inverse DC unit for inverse DC conversion of the DC coefficient received by the inverse quantization unit; An OBMC mode switching unit for turning on / off the OBMC mode; An operation compensator for receiving image data from the reverse DC skin and compensating for and outputting an operation by turning on / off the OBMC mode switching unit; A motion compensation device including a frame memory for storing image data output from the motion compensation unit and interpolating or predicting the motion compensation unit with reference to the motion compensation unit, wherein the high frequency frequency of the dequantized DC coefficients is dequantized by the inverse quantization unit. It is achieved by further comprising a DC coefficient comparison unit for comparing the sum of the absolute values of the area with the reference value and controlling the OBMC mode switching unit according to the present invention. same.
도2는 본 발명에 의한 엠펙4 디코딩시의 동작화면 보상장치의 구성을 보인 블록도로서, 이에 도시한 바와 같이 엔코딩된 데이터를 입력받아 디코딩하는 디코딩부(10)와; 상기 디코딩부(10)에서 디코딩된 값을 차이값이 크지않은 사선방향으로 스캔 출력하는 인버스 스캔부(20)와; 상기 인버스 스캔부(20)에서 출력된 값을 역양자화 시키는 역양자화부(30)와; 상기 역양자화부(30)에서 입력받은 디씨티 계수를 역 디씨티 변환시키는 역디씨티부(40)와; OBMC모드를 온/오프 시키는 OBMC모드 스위칭부(50)와; 상기 역디씨피부(40)로 부터 영상 데이터를 입력받고, 상기 OBMC모드 스위칭부(50)의 온/오프 여부에 의해 동작을 보상하여 출력하는 동작 보상부(60)와; 상기 동작 보상부(60)에서 출력되는 영상 데이터를 저장하여 상기 동작 보상부(60)에서 다시 이를 참조하여 보간 또는 예측할 수 있도록 하는 프레임 메모리(70)로 구성된 동작 보상장치에 있어서, 상기 역양자화부(30)에서 역 양자화된 디씨티 계수중 고주파수 영역의 절대치의 합을 기준값과 비교하여 그에 따라 OBMC모드 스위칭부(50)를 제어하는 디씨티계수 비교부(100)를 더 포함하여 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 동작 및 작용을 설명한다.FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of an operation screen compensating apparatus for MPEG 4 decoding according to the present invention, and a decoding unit 10 for receiving and decoding encoded data as shown therein; An inverse scan unit 20 which scans and outputs the value decoded by the decoder 10 in an oblique direction in which the difference value is not large; An inverse quantization unit 30 which inversely quantizes the value output from the inverse scan unit 20; An inverse DC unit 40 for inverse DC conversion of the DC coefficient received from the inverse quantization unit 30; An OBMC mode switching unit 50 for turning on / off the OBMC mode; An operation compensator (60) for receiving image data from the inverse DC skin (40) and compensating for and outputting an operation based on whether the OBMC mode switching unit (50) is on or off; In the motion compensation device comprising a frame memory 70 for storing the image data output from the motion compensation unit 60 so that the motion compensation unit 60 can be interpolated or predicted with reference again to the motion compensation unit 60, the inverse quantization unit The apparatus further includes a DC coefficient comparison unit 100 for comparing the sum of the absolute values of the high frequency region among the dequantized DC coefficients with the reference value and controlling the OBMC mode switching unit 50 accordingly. The operation and operation of the present invention configured as described will be described.
참고로, 양자화란 디씨티 변환을 통해 얻어진 디씨티 계수값 등을 어떤 상수들로 나누어 유효자리의 비트수를 줄이는 과정으로써, 예를 들어 0에서 255까지 있을 수 있는 8비트 수를 상수 4로 나누면 6비트만으로도 표시할 수 있게 되는 것이다.For reference, quantization is a process of dividing the DC coefficient obtained through the DC transform into some constants to reduce the number of significant digits. For example, dividing an 8-bit number from 0 to 255 by a constant 4 6 bits can be displayed.
따라서, 역양자화부(30)는 상기와 같이 양자화된 값에 4를 곱해서 데이터를 복원시키는 것을 말한다.Therefore, the inverse quantization unit 30 refers to restoring data by multiplying the quantized value by 4 as described above.
도3은 영상 데이터를 디씨티변환 시켰을 경우의 결과값을 보인 상태도로서, 이에 도시된 바와 같이 디씨티(DCT : Discrete cosine transform)는 영상을 공간 영역(a)에서 주파수 영역(b)으로 변환하여 정보를 바라보는 관점을 바꾸는 것으로 이는 대상이 되는 정보를 압축하기 용이하도록 가장 적합한 표현으로 바꿀 뿐 사실상 압축은 아니다.FIG. 3 is a state diagram showing a result value when the image data is DC transformed. As shown in FIG. 3, a discrete cosine transform (DCT) converts an image from a spatial domain (a) to a frequency domain (b). It changes the way you look at information, which changes it to the most appropriate representation to make it easier to compress.
상기와 같이 디씨티 변환을 거치는 영상 데이터는 변화가 적으므로 낮은 주파수, 특히 0 주파수(DC) 성분이 큰 값을 가지게 되고 높은 주파수 성분은 상대적으로 낮은 값을 갖게 되므로서, 대부분의 정보가 (b)와 같이 낮은 주파수 쪽으로 몰리게 된다.As the image data undergoing the DC conversion is small, the low frequency, especially the zero frequency (DC) component has a large value, and the high frequency component has a relatively low value. Will be driven towards lower frequencies.
압축된 영상 데이터를 디코딩 및 역변환하여 출력시키는 과정은 일반적인 디코더와 그 동작이 비슷하다. 즉, 디코딩부(10)에 입력되는 압축된 영상 데이터는 압축된 코드 또는 부호화 방식에 따라 적절히 디코딩되어 인버스 스캔부(20) 및 역양자화부(30)와 역디씨티부(40)를 통해 압축되기 전의 영상 데이터로 역 변환되어 동작 보상부(60)에 입력된다.The operation of decoding and inversely converting and outputting compressed image data is similar to that of a general decoder. That is, the compressed image data input to the decoding unit 10 may be decoded appropriately according to the compressed code or encoding scheme and then compressed through the inverse scan unit 20, the inverse quantization unit 30, and the inverse DC unit 40. Inversely converted into the previous image data is input to the motion compensation unit 60.
이에 따라 동작 보상부(60)는 프레임의 종류(I,B,P 프레임)에 따라 프레임 메모리(70)에 저장시키고, I프레임을 참조로 B,P프레임을 보간 및 예측하여 출력시키게 된다.Accordingly, the motion compensation unit 60 stores the frame memory 70 according to the type (I, B, P frame) of the frame and interpolates and predicts the B, P frame with reference to the I frame.
이때 OBMC모드가 온일 경우에는 도1에서 설명한 바와 같이 각 블록에 가중치를 곱해서 블록화 현상을 제거하여 화질을 보상하게 되는데, 특히 본 발명은 바로 상기 설명한 바와 같은 디씨티 변환의 특성을 이용한 것으로, 영상 개체의 경계면 같은 세밀한 부분이 많을수록 고주파수의 값이 많이 발생되어 도4의 고주파수 영역으로 표시된 부분에 디씨티 계수가 늘어나게 되므로, 디씨티계수 비교부(100)에서 이 디씨티 계수의 절대치를 더해 그 값이 임의의 고주파수 영역의 기준값보다 크게 되면 영상의 세밀한 부분이 많은 것으로 판단하여 OBMC모드를 적용하지 않고 기준값 이하일 경우에만 OBMC모드를 적용하게 된다.In this case, when the OBMC mode is on, as shown in FIG. 1, the quality of the image is compensated by multiplying each block by the weight to remove the blocking effect. In particular, the present invention uses the characteristics of the DC conversion as described above. The more details, such as the boundary of, the more high frequency values are generated, and the DC coefficient is increased in the portion indicated by the high frequency region of FIG. 4. If it is larger than the reference value of an arbitrary high frequency region, it is determined that there are many details of the image, and the OBMC mode is applied only when the reference value is lower than the OBMC mode.
이에 따라 동작 보상부(60)는 비교적 평탄한 블록에 있어서는 OBMC모드를 적용하여 출력하고, 화면이 복잡하고 경계면이 많은 블록에 대해서는 OBMC모드를 적용하지 않고, 그대로 출력함으로써 보다 선명한 화질을 제공하게 된다.Accordingly, the motion compensator 60 outputs the OBMC mode in a block that is relatively flat, and outputs the block as it is, without applying the OBMC mode to a block having a complicated screen and having a large boundary, thereby providing a clearer picture quality.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 엠펙4 디코딩시의 동작화면 보상장치는 복잡한 영상 영역과 평탄한 영상 영역을 구분하여 평탄한 영상 영역에만 선택적으로 OBMC모드를 적용하고, 복잡한 영역에 대해서는 OBMC모드를 적용하지 않으므로써 블록화 현상을 제거함과 동시에 세밀한 영상표현이 가능하도록 하여 화질을 향상시켜 시청자에게 보는 재미를 더 만끽할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the apparatus for compensating for the operation of MPEG-4 according to the present invention divides the complex image region and the flat image region, selectively applies the OBMC mode only to the flat image region, and does not apply the OBMC mode to the complex region. It removes the blocking effect and at the same time enables the detailed image expression, thereby improving the picture quality so that the viewer can enjoy the fun more.
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20121022 Year of fee payment: 13 |
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| FPAY | Annual fee payment |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |