KR100379383B1 - Method for intra frame encoding - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method of encoding intra frame is provided to improve the diagonal prediction by conducting the upper and left block prediction through adding the upper right block to the block needed to be encoded and conducting block prediction in the diagonal direction using the upper right block. CONSTITUTION: In the method of encoding intra frame, the marginal pixel value of the block to the right of the block coming on top of the current block is used as the pixel value of the upper block, and the marginal pixel value of the block two block left to the current block is used as the left of the current block. And the pixel value of the block two blocks left to the current block keeps being used since the value first is used. It is like being copied since the first use. The current encoding block is the first block that starts encoding in the macro block. When the block prediction starts, the internal blocks conduct prediction using the pixel value of the neighboring block.

Description

인트라 프레임 부호화 방법{Method for intra frame encoding}Intra frame encoding method

본 발명은 인트라 프레임 부호화(Intra frame encoding) 방법에 관한 것으로, 특히 인접 화소(Pixel)로 부터 구하고자하는 화소를 예측하여 인트라 프레임을 부호화하고자 한 인트라 프레임 부호화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an intra frame encoding method, and more particularly, to an intra frame encoding method for encoding an intra frame by predicting a pixel to be obtained from an adjacent pixel.

근래에 들어서 동영상 압축규격으로, MPEG(; Motion Picture Expert Group)의 시작으로 하여 급격히 영상 압축, 부호화 기술이 발달되고 있다.Recently, as the video compression standard, the video compression and encoding technology has been rapidly developed as the beginning of MPEG (; Motion Picture Expert Group).

현재 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 및 H.261, H.263 등에 이어 차세대 국제 영상 부호화 표준으로 H.26L이 표준화 작업단계에 있다.Currently, H.26L is in the standardization stage as the next generation international video coding standard following MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 and H.261, H.263.

본 발명은 이와 같은 H.26L의 규격에 포함되어질 영상 부호화기술에 관련한 것으로, 프레임의 중요도가 높은 인트라 프레임(I-picture)의 부호화 방법을 제안하고자 하는 것이다.The present invention relates to a video encoding technique to be included in the H.26L standard, and to propose an intra-frame (I-picture) encoding method having a high importance of frames.

현재 국제 표준화 규격으로 제출된 모든 동영상 부호화 국제 표준들은 시간적인 공간성을 이용하여 동영상의 정보(Motion Vector)를 압축하기 위하여 움직임 추정(prediction)이라는 기법을 사용한다.Currently, all video coding international standards submitted to the international standard use a technique called motion prediction to compress the motion vector using the temporal spatiality.

움직임 추정을 통한 방법은 이전 프레임의 정보를 이용하여 현재 부호화할 프레임의 정보를 예측하여 압축하고자 하는 데, 그 기본 목적과 개념이 존재하게 된다.The motion estimation method attempts to predict and compress information of a frame to be currently encoded using information of a previous frame, and a basic purpose and concept exist.

그러나, 모든 동영상 표준화 규격에서 첫번째 프레임을 전송하거나, 또는 부호기와 복호기의 필요에 따라서는 프레임 전체 혹은 일정 부분을 시간적 상관성을 이용하지 않고 순수하게 프레임 자체 정보만을 이용하여 부호화 하여 준다.However, in all video standardization standards, the first frame is transmitted, or if the encoder and the decoder are required, the entire frame or a portion thereof is encoded using purely frame information without using temporal correlation.

이를 인트라 프레임(I 프레임)이라 하며, 이는 시간적 상관성을 계속하여 이용할 경우에 쌓이는 오차의 누적을 방지하고자 하는 데, 그 목적이 있는 것이다.This is called an intra frame (I frame), which is intended to prevent the accumulation of errors accumulated when the temporal correlation is continuously used.

본 발명에서는 이와 같은 인트라 프레임의 부호화 방법을 제안하고자 하는 것이다.The present invention intends to propose such an intra frame encoding method.

일반적으로 공지된 기술로서, 인트라 프레임의 부호화 방법은 다양한 방법이 있으며, 여기서는 현재 부호화하고자 하는 블록의 대각선 방향의 인접 블록으로 부터 부호화하고자 하는 블록을 추정하여 부호화하도록 하는 방법을 설명한다.As a generally known technique, there are various methods of encoding an intra frame, and here, a method of estimating and encoding a block to be encoded from adjacent blocks in a diagonal direction of a block to be currently encoded will be described.

인트라 프레임을 부호화하기 위해서 16*16 단위의 매크로 블록(macro block)을 4*4 단위의 블록으로 나눈후, 현재 부호화하고자 하는 4*4 블록을 부호화하기 이전에 부호화가 완료된 블록중에서 인접한 3개의 블록으로 부터 현재 부호화하고자 하는 4*4 블록을 추정하여 부호화하게 된다.In order to encode an intra frame, a macro block of 16 * 16 units is divided into blocks of 4 * 4 units, and three adjacent blocks among the blocks that have been encoded before encoding a 4 * 4 block to be encoded currently are divided. We estimate and encode the 4 * 4 block to be currently encoded from.

여기서, 상기에서 인접 블록이 3개의 블록이 되는 이유는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임 내에서 블록을 추정해나가는 순서가 맨 윗줄의 매크로 블록으로 부터 시작해서 왼쪽에서 오른쪽으로, 매크로 블록내의 블록에서도 왼쪽에서 오른쪽으로 진행해나가기 때문이다.Here, the reason why the neighboring blocks are three blocks in the above is, as shown in Figs. 1 and 2, the order of estimating the blocks in the frame starts from the macro block in the top row and then from left to right, This is because the blocks in the block progress from left to right.

이와 같이 인접한 3개의 4*4 블록에 속한 화소들을 이용하여 도 3에서와 같이 대각선 방향으로 현재 부호화해야할 4*4 블록의 화소를 추정하고, 추정된 값과 실제 값의 차이만을 부호화하여 영상 압축을 하게 된다.In this way, by using pixels belonging to three adjacent 4 * 4 blocks, the pixels of the 4 * 4 blocks to be currently encoded in the diagonal direction are estimated as shown in FIG. 3, and only the difference between the estimated value and the actual value is encoded to compress the image. Done.

다음을 참조하여 4*4블록에서 블록을 추정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.A process of estimating a block in a 4 * 4 block will be described with reference to the following.

I A B C DI A B C D

Ea b c d E a bcd

Fe f g h F e fgh

Gi j k l G i jkl

Hm n o p H m nop

위에서 볼때, a∼p는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록의 화소들이고,A,B,C,D,E,F,G,H,I 는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록에 인접하는 부호화가 끝난 블록들에 속하는 화소들을 나타낸다.As seen from above, a to p are 4 * 4 blocks of pixels to be encoded, and A, B, C, D, E, F, G, H, and I are adjacent to 4 * 4 blocks to be encoded. Pixels belonging to the finished blocks are shown.

이와 같을 경우 현재 부호화를 해야할 블록의 각 화소의 추정값은 화소의 위치로 부터 대각선 방향에 위치한 인접 블록의 화소값으로 결정하게 되는 바,In this case, the estimated value of each pixel of the block to be encoded currently is determined by the pixel value of the adjacent block located diagonally from the pixel position.

a는 상측 블록의 화소값 B와 좌측 블록의 화소값 F로 부터, b,e는 상측 블록의 화소값 C와 좌측 블록의 화소값 G로 부터, 그 이외의 화소들은 D와 H로 부터 추정된다.a is estimated from the pixel value B of the upper block and pixel value F of the left block, b, e is estimated from the pixel value C of the upper block and pixel value G of the left block, and other pixels are estimated from D and H. .

이로 부터 다음과 같이 상측과 좌측 대각선 방향의 블록의 화소값의 평균으로 부호화하고자하는 블록의 화소값을 추정하게 된다.From this, the pixel value of the block to be encoded is estimated by the average of the pixel values of the blocks in the upper and left diagonal directions as follows.

,,, , , ,

이와 같은 과정을 거치게 되는 이유는 현재 블록을 포함하는 영역에서 수평축에 대해서 45도 방향의 가장자리(edge)성분을 가진다는 것으로 가정하고, 이를 이용하여 현재의 블록을 효과적으로 추정하고자 하는 것이 그 목적이라 하겠다.The reason for this process is to assume that the edge block in the direction of 45 degrees with respect to the horizontal axis in the area including the current block, and the purpose is to effectively estimate the current block by using this .

이때, 도 1을 참조하여 볼 때, 프레임중 상위 맨 위쪽 매크로 블록들은 상위의 블록이 존재하지 않으며, 또한 맨 왼쪽 매크로 블록들은 좌측의 블록이 존재하지 않으므로, 매크로 블록내의 4*4 블록을 추정하게 될때, 가장자리 블록의 경우 이와 같은 방법이 불가능한 바, 이러한 경우에는 표준 방법에 의해 다양하게 블록의 추정이 이루어지게 된다.In this case, referring to FIG. 1, since the uppermost macroblocks of the frame do not have upper blocks, and the leftmost macroblocks do not have a block on the left side, the 4 * 4 blocks in the macroblocks are estimated. In the case of the edge block, such a method is not possible. In this case, the estimation of the block is performed in various ways by the standard method.

예를 들어, 상측과 좌측 모두 존재하지 않는 블록에 있어서는 자신의 값을그대로 부호화하도록 하고, 상측의 값만이 존재할 경우에는 그대로 대각선 좌측 블록의 화소값을 0으로 가정하여 상기한 수학식에 적용하여 상측의 값만으로 블록을 추정하도록 하면 된다.For example, if a block does not exist in both the upper side and the left side, its value is encoded as it is, and if only the upper side exists, the pixel value of the diagonal left block is assumed to be 0 and applied to the above equation. The block can be estimated only by the value of.

그러나, 이와 같이 블록을 추정하게 될 때, 대각선의 중앙을 넘어선 시점부터는 오로지 상측과 좌측의 최가장자리 화소값 D와 H를 이용하여서 화소값을 구하게 되므로써, c∼p 까지의 13개의 화소들은 모두 동일한 추정값을 가지게 된다.However, when the block is estimated in this way, the pixel values are obtained using the uppermost and leftmost edge pixel values D and H from the point beyond the center of the diagonal line, so that all 13 pixels from c to p are the same. You have an estimate.

상기에서 설명한 바와 같은 인트라 방법은 현재 영역에 영상이 45도 방향의 가장자리를 가지고 있다는 가정하에 부호화하고자 하는 블록에 있어 각 화소의 위치에서 대각선 방향의 인접 블록의 화소로 부터 추정과정을 실행하도록 함에 비추어 볼때, 상기에서와 같이 동일한 추정값을 갖는 다는 것은 현재 영역에 영상이 45도 방향의 가장자리를 가지고 있다는 가정의 사실을 효과적으로 반영하지 못한것이라 할 수 있다.Intra method as described above, in the light of the assumption that the image has a 45-degree edge in the current area in the block to be coded in the estimation process from the pixels of the adjacent block in the diagonal direction at the position of each pixel In view of the above, having the same estimation value does not effectively reflect the fact that the image has a 45 degree edge in the current area.

본 발명에서는 이와 같은 점을 개선하고자, 현재의 부호화하고자 하는 블록의 인접블록중 부호화가 끝난 상측 오른쪽 블록을 추가하여 상측과 좌측, 그리고 상측의 오른쪽 블록을 이용하여 대각선 방향의 블록 추정이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 본 발명이 적용되는 45도 대각선 방향의 블록 추정에 의한 인트라 프레임 부호화방법에 있어서, 대각선 방향의 추정이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 것이다.In the present invention, in order to improve such a point, a block estimation in a diagonal direction can be performed using the upper, left, and upper right blocks by adding the encoded upper right block among the neighboring blocks of the current block to be encoded. In the intra frame encoding method by block estimation in the 45 degree diagonal direction to which the present invention is applied, the diagonal direction estimation can be performed more efficiently.

도 1은 일반적인 인트라 프레임 부호화에 있어, 프레임 내에서의 매크로 블록의 부호화 순서를 나타낸 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram showing a coding order of macro blocks in a frame in general intra frame coding.

도 2는 도 1에 있어서, 하나의 매크로 블록을 4*4단위의 블록으로 분할하고, 매크로 블록내에서의 부호화 순서를 나타낸 도면.FIG. 2 is a diagram illustrating a coding sequence in a macroblock, by dividing one macroblock into blocks of 4 * 4 units in FIG. 1; FIG.

도 3은 종래의 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서의 45도 대각선 방향에 의한 화소 추정 방법을 나타낸 도면.3 is a diagram illustrating a pixel estimation method in a 45 degree diagonal direction in a conventional intra frame encoding method.

도 4는 본 발명 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서의 화소 추정 방법을 나타낸 도면.4 is a diagram showing a pixel estimation method in the intra frame encoding method of the present invention.

본 발명은 16*16 단위의 매크로 블록을 4*4 단위의 블록으로 나누고, 부호화가 완료된 인접 블록의 대각선 방향의 가장자리 화소값으로 현재 부호화를 진행하는 블록을 추정하여 부호화를 실행하는 수순을 포함하는 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서,The present invention includes a procedure for dividing a macroblock of 16 * 16 units into blocks of 4 * 4 units, and performing encoding by estimating a block that is currently encoded with diagonal edge pixel values of an adjacent block that has been encoded. In the intra frame encoding method,

현재 부호화하고자 하는 블록의 상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값을 추가 확장하여, 상측 인접 블록의 가장자리 화소값과 확장된 상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값으로 부호화하고자하는 현재 블록의 상측 대각선 방향 추정 화소값으로 이용하도록 함을 특징으로 한다.Further extending the right block edge pixel value of the upper neighboring block of the current neighboring block to estimate the upper diagonal direction of the current block to be encoded by the edge pixel value of the upper neighboring block and the right block edge pixel value of the extended upper neighboring block. It is characterized by using as a pixel value.

이와 같은 본 발명 인트라 프레임 부호화 방법은 현재 부호화하고자 하는 블록을 부호화가 끝난 인접 블록의 가장자리값으로 추정하여 부호화하도록 함에 있어서,In the intra frame encoding method of the present invention, the block to be currently encoded is estimated by encoding the edge value of the encoded neighboring block.

상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값을 추가로 확장하여 현재 부호화 블록의 대각선 상측 화소값으로 이용하도록 하므로써, 45도 방향의 가장자리 화소값적용에 의한 블록의 추정이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 것으로,By additionally extending the right block edge pixel value of the upper neighboring block to use it as the diagonal upper pixel value of the current coding block, the block estimation can be efficiently performed by applying the edge pixel value in the 45 degree direction.

첨부된 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.A description with reference to the accompanying FIG. 4 is as follows.

도 4에 도시된 바와 같이, 현재의 블록의 상측 인접 블록과 상측 인접 블록의 오른쪽 블록의 가장자리 화소값을 상측 블록 화소값으로 설정하고, 좌측은 기존의 방법과 동일하게 좌측 인접 블록의 가장자리 화소값으로 설정한다.As shown in Fig. 4, the edge pixel values of the upper neighboring block and the upper right block of the upper neighboring block of the current block are set to the upper block pixel value, and the left side is the edge pixel value of the left neighboring block as in the conventional method. Set to.

이때, 좌측 인접 블록의 최하단 가장자리 화소값은 자신의 값이 사용된 이후 부터 계속하여 사용되므로, 이해를 돕기위해 좌측 하단으로 복사(copy)한 것과 같은 상태이므로, 이와 같이 표현하였다.In this case, since the lowest edge pixel value of the left adjacent block is used continuously since its value is used, it is expressed as described above because it is the same state as being copied to the lower left side for better understanding.

또한, 도 4에서의 현재 부호화 블록은 현재 매크로 블록에서 부호화 진행순서에서 제일처음 시작되는 블록으로, 상측 매크로 블록의 하단 블록과, 좌측 매크로 블록의 하단블록과 인접을 이룬 것을 나타낸 것으로, 앞서도 설명한 바와 같이, 블록 추정이 진행되면서, 내부의 블록들은 자신의 인접된 블록의 화소값으로 추정을 실행하게 되는 것이다.In addition, the current coding block shown in FIG. 4 is a block starting first in the encoding procedure in the current macroblock, and is shown to be adjacent to the lower block of the upper macroblock and the lower block of the left macroblock. Likewise, as block estimation proceeds, the internal blocks perform estimation based on pixel values of their adjacent blocks.

도 4에서 보는 바와 같이, 도 3에서와 같은 방법으로 대각선 방향으로 추정이 이루어지며, 따라서, 대각선 방향으로 진행되므로, 중앙 시점 부터는 상측의 가장자리 화소값은 상측 인접 블록의 오른쪽 블록의 가장자리 화소값이 적용된다.As shown in FIG. 4, the estimation is performed in the diagonal direction in the same manner as in FIG. 3, and therefore, the diagonal pixel value of the upper side is determined by the edge pixel value of the right block of the upper adjacent block. Apply.

이때, 좌측 블록의 가장자리 화소값은 기존의 방법과 동일하게 최하단 가장자리 화소값이 계속하여 적용된다.At this time, the edge pixel value of the left block is continuously applied to the bottom edge pixel value as in the conventional method.

다음을 참조하여 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to this in detail with reference to the following.

I A B C D J K L MI A B C D J K L M

Ea b c d E a bcd

Fe f g h F e fgh

Gi j k l G i jkl

Hm n o p H m nop

앞서도 설명한 바와 같이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 부호화는 왼쪽에서 오른쪽으로 진행되는 순서를 갖으므로, 현재 부호화 블록의 상측 블록과 그 왼쪽 블록, 현재 부호화 블록의 좌측 블록은 모두 부호화가 완료된 상태이르므로,이들의 가장자리 화소값을 적용한다.As described above, as shown in FIGS. 1 and 2, since encoding has a sequence of going from left to right, encoding of the upper block, the left block of the current coding block, and the left block of the current coding block are completed. Since the state is different, these edge pixel values are applied.

a∼p는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록의 화소들이고, A,B,C,D,E,F,G,H,I 는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록에 인접하는 부호화가 완료된 블록들에 속하는 화소들을 나타내며, J,K,L,M은 상측 인접 블록의 그 왼쪽 블록의 가장자리 화소이다.a to p are pixels of a 4 * 4 block to be encoded currently, and A, B, C, D, E, F, G, H and I are encoded blocks adjacent to the 4 * 4 block to be encoded currently. J, K, L, and M are edge pixels of the left block of the upper adjacent block.

따라서,,, therefore, , ,

,,, , , ,

현재 블록의 각 추정되는 화소값은 이와 같이 나타낼 수 있다.Each estimated pixel value of the current block may be represented in this manner.

즉, 정리하면, 현재 부호화 블록의 추정은 부호화 블록의 화소 위치로 부터 대각선 방향으로 상측 인접 블록과 그 오른쪽 블록 및 현재 부호화 블록의 좌측 블록의 가장자리 화소값을 적용하도록 하는 것이다.In other words, the estimation of the current coding block is to apply the upper neighboring block, the right side block and the edge pixel value of the left side block of the current coding block in a diagonal direction from the pixel position of the coding block.

이상에서 설명한 바와 같이, 현재 영상이 45도 방향의 가장자리 화소값을 갖음을 가정하여 대각선 방향으로 인접 블록의 가장자리 화소로 부터 현재 부호화 블록의 영상을 추정하여 부호화하도록 함에 있어, 상측 인접 블록의 오른쪽 블록의 가장자리 화소값을 대각선 방향 추정 가장자리 화소값으로 추가 적용하도록 하므로써, 45도 방향의 가장자리 화소값에 의한 추정이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하여 인트라 부호화의 성능향상을 꾀할 수 있도록 한 것이다.As described above, assuming that the current image has edge pixel values in the 45 degree direction, the image of the current coding block is estimated and encoded from the edge pixels of the adjacent block in the diagonal direction, so that the right block of the upper neighboring block is encoded. By further applying the edge pixel value of to the diagonally estimated edge pixel value, it is possible to efficiently estimate the edge pixel value in the 45-degree direction to improve the performance of intra coding.

Claims (4)

N*N(N은 자연수) 픽셀로 구성된 매크로 블록을 n*n(n2=N, n은 4 이상) 픽셀로 구성된 블록으로 나눈 후 블록 단위로 인트라 프레임 부호화를 수행하는 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서,In an intra frame encoding method of performing intra frame encoding on a block basis after dividing a macro block composed of N * N (N is a natural number) pixels into a block composed of n * n (n2 = N, n is 4 or more) pixels, 현재 인트라 프레임 부호화가 실시되는 n*n 블록의 좌측, 상측, 우상측에 위치한 이미 부호화가 완료된 n*n 블록 내의 소정 영역의 픽셀을 참조하여 대각선 방향으로 현재 부호화할 블록에 속하는 화소들을 추정하는 단계; 그리고Estimating pixels belonging to a block to be currently encoded in a diagonal direction by referring to pixels of a predetermined region in an already encoded n * n block located on the left, upper side, and upper right side of the n * n block on which the current intra frame encoding is performed; ; And 상기 추정된 화소값과 실제 화소 값의 차이를 부호화하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 인트라 프레임 부호화 방법.And encoding the difference between the estimated pixel value and the actual pixel value. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 참조되는 인접 블록들 중 하나의 블록 내의 참조 픽셀은 그 복사본을 이용하여 참조되는 것을 특징으로 하는 인트라 프레임 부호화 방법.And a reference pixel in one of the referenced neighboring blocks is referenced using a copy thereof. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 참조되는 인접 블록 내의 참조 픽셀은 현재 인트라 프레임 부호화가 실시되는 n*n 블록내의 픽셀과 대각선 방향에 존재하는 것을 특징으로 하는 인트라 프레임 부호화 방법.And a reference pixel in the referenced neighboring block exists in a diagonal direction with a pixel in an n * n block to which intra frame encoding is currently performed.
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