KR100464003B1 - Moving picture encoding method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 주기적인 인트라 블록 업데이트를 사용하는 동영상 부호화에 있어서, 장면 전환(Scene Change)이나 급격한 움직임이 나타난 경우에 이후의 프레임간 비트량, 또는 복원 화질을 균일하게 할 수 있도록 하는 동영상의 부호화 방법에 관한 것으로, 장면 전환이나 급격한 움직임에 의해 한 프레임에서 인트라 모드로 결정된 블록의 카운터 값을 0으로 초기화하지 않고, 일정 범위 내에서 랜덤화 시키며, 상기 랜덤화를 위한 일정 범위는 [0, R/k](k는 1보다 큰 정수, R은 인트라 블록 업데이트 주기)로 설정하며, 상기 인트라 모드로 결정된 블록의 수가 p개이고, 그 블록들의 카운터 값을 [0, R/k]사이의 값으로 랜덤화 할 경우, 장면 전환이 발생한 프레임 f 이후에 R 프레임이 경과할 때마다 2R/R, 3R/R, ...개의 프레임에 인트라 업데이트 블록이 분산되게 함으로써 달성할 수 있다.According to the present invention, in video encoding using periodic intra block update, a video encoding method for making a subsequent inter-frame bit rate or reconstructed picture quality uniform when a scene change or a sudden movement is shown. In the present invention, randomization is performed within a predetermined range without initializing a counter value of a block determined as an intra mode in one frame by a scene change or a sudden movement to 0, and the predetermined range for the randomization is [0, R / k] (k is an integer greater than 1, R is an intra block update period), and the number of blocks determined in the intra mode is p, and the counter value of the blocks is randomly set to a value between [0, R / k]. In this case, the intra update block is distributed to 2R / R, 3R / R, ... frames each time an R frame elapses after the frame f in which the scene transition occurs. Can be achieved.

Description

동영상의 부호화 방법{MOVING PICTURE ENCODING METHOD}Video encoding method {MOVING PICTURE ENCODING METHOD}

본 발명은 동영상의 부호화 방법에 관한 것으로, 특히 주기적인 인트라 블록 업데이트를 사용하는 동영상 부호화에 있어서, 장면 전환(Scene Change)이나 급격한 움직임이 나타난 경우에 이후의 프레임간 비트량, 또는 복원 화질을 균일하게 할 수 있도록 하는 동영상의 부호화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a video encoding method. In particular, in a video encoding using a periodic intra block update, in case of a scene change or a sudden movement, a subsequent inter-frame bit rate or reconstructed picture quality is uniform. It relates to a video encoding method for enabling video.

일반적으로, 동영상 압축 표준인 H.263 부호화 방식에서는 MPEG 계열(MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4)의 압축 방식과 달리, 주기적으로 I-픽쳐(Intra Picture)를 사용하는 것이 아니고, 첫 프레임에 대해서만 I-픽쳐로 사용하고, 나머지 프레임은 P-픽쳐(Prediction Picture)로 부호화 하는 방법을 사용한다.In general, unlike the MPEG-based (MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4) compression method, the H.263 coding method, which is a video compression standard, does not periodically use I-picture (Intra Picture). Only I-picture is used for the frame, and the rest of the frame is encoded using a P-picture (Prediction Picture).

이때, 상기 I-픽쳐는 모든 MB(macroblock)를 인트라(INTRA) 모드로 부호화하고, P-픽쳐는 MB 단위로 인터(INTER) 모드 또는 인트라 모드로 부호화 하는 차이가 있다.In this case, there is a difference in that the I-picture encodes all macroblocks in an INTRA mode, and the P-picture encodes in an INTER mode or an intra mode in MB units.

여기서, 인터 모드란 이전 프레임으로부터의 예측을 통해 부호화 하는 일반적인 방법이고, 인트라 모드란 이전 프레임에 무관하게 그 MB를 독립적으로 부호화 하는 방법으로서, 가령, 동영상에 움직임이 많을 경우에는 프레임간의 차이가 크기 때문에, 이전 프레임으로부터의 예측 성능이 저하되어 인트라 모드로 부호화를 수행하게 되는데, 특히 장면 전환이나 급격한 움직임이 있는 경우에는 한 프레임 전체에 걸쳐서 많은 블록이 인트라 모드로 결정되게 한다.Here, the inter mode is a general method of encoding through prediction from a previous frame, and the intra mode is a method of independently encoding the MB regardless of the previous frame. For example, when there is a lot of motion in a video, the difference between frames is large. As a result, the prediction performance from the previous frame is degraded, so that the encoding is performed in the intra mode. In particular, when there is a scene change or a sudden movement, many blocks are determined as the intra mode over the entire frame.

그런데, 상기 인트라 블록은 보통 인터 블록에 비해 비트량이 많이 소요되므로, 이 경우 프레임의 비트량이 급격히 증가하게 되거나, 사용하는 비트율 제어 방법에 따라서는 다른 프레임에 비해 화질의 저하가 발생하게 되는 문제점이 있다.However, since the intra block generally requires more bits than the inter block, in this case, the bit amount of the frame may increase rapidly, or the image quality may be degraded compared to other frames depending on the bit rate control method used. .

또한, 상기와 같이 인트라 블록의 특정 프레임 집중 현상이 한번 발생하게 되면, 이후에도 주기적인 인트라 업데이트 동작으로 인해서, 도1에 도시된 바와 같이 인트라 블록이 특정 프레임에 집중되는 현상이 주기적으로 발생되는 문제점이 있다.In addition, when the specific frame concentration phenomenon of the intra block occurs once as described above, the phenomenon in which the intra block is periodically concentrated in a specific frame occurs as shown in FIG. 1 due to the periodic intra update operation. have.

즉, H.263의 표준에서는 프레임이 진행됨에 따라, 같은 위치의 블록이 부호화 계수를 가지면서 132회 이상 인터모드로 부호화 되지 않도록 규정하고 있고, 또한 TMN11 권장 사항으로 패킷 손실이 있는 경우에는 132회보다 더 적은 수의 주기를 사용하도록 하고 있다.That is, the H.263 standard stipulates that as the frame progresses, blocks in the same position are encoded in the inter mode more than 132 times with the coding coefficient, and 132 times when there is packet loss according to the TMN11 recommendation. It uses fewer cycles.

따라서, 한 프레임 내에 동시에 발생한 인트라 블록들은 업데이트 주기가 되면, 동시에 인트라 모드로 부호화 될 가능성이 크기 때문에, 이러한 인트라 블록 집중 현상이 주기적으로 나타나게 되는 것이다.Accordingly, since intra blocks simultaneously generated in one frame have a high possibility of being encoded in the intra mode at the same time, the intra block concentration phenomenon occurs periodically.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출한 것으로, 주기적인 인트라 블록 업데이트를 사용하는 동영상 부호화에 있어서, 장면 전환(Scene Change)이나 급격한 움직임이 나타난 경우에 이후의 프레임간 비트량, 또는 복원 화질을 균일하게 할 수 있도록 하는 동영상의 부호화 방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was created to solve the above-mentioned conventional problems, and in the case of video encoding using periodic intra block update, when a scene change or a sudden movement appears, subsequent inter-frame bits It is an object of the present invention to provide a method of encoding a moving picture which can make the amount or the restored picture quality uniform.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 주기적인 인트라 블록 업데이트를 사용하는 동영상 부호화에 있어서, 장면 전환이나 급격한 움직임에 의해 한 프레임에서 인트라 모드로 결정된 블록의 카운터 값을 0으로 초기화하지 않고, 일정 범위 내에서 랜덤화 시키는 것을 특징으로 한다.According to the present invention for achieving the above object, in video encoding using periodic intra block update, a constant value of a block determined to intra mode in one frame due to scene change or abrupt motion is not initialized to 0, and is fixed. It is characterized by randomizing within the range.

도 1은 종래 다수의 인트라 블록 발생 후, 카운터의 초기화에 의한 인트라 블록 분산 상태를 설명하기 위한 예시도 .1 is an exemplary diagram for explaining an intra block distribution state by initialization of a counter after generation of a plurality of intra blocks.

도 2는 본 발명에 따른 다수의 인트라 블록 발생 후, 카운터의 초기화에 의한 인트라 블록 분산 상태를 설명하기 위한 예시도.2 is an exemplary diagram for explaining an intra block distribution state by initialization of a counter after generating a plurality of intra blocks according to the present invention.

상술한 바와 같이 일반적인 동영상의 부호화 시에는 주기적인 인트라 모드 부호화를 위해서 각 블록마다 하나의 인트라 업데이트 카운터를 사용하게 되는데, 이 카운터는 TMN11의 권장 사항으로 I-픽쳐 이후에 [0, R] 범위 내에서 랜덤화 한 후, 각 블록이 부호화 계수를 갖는 인터 모드로 부호화 될 때마다 1씩 증가시킨다.As described above, one intra update counter is used for each block for periodic intra mode encoding, which is recommended by TMN11, and is within [0, R] range after I-picture. After randomization in, each block is incremented by 1 each time it is encoded in the inter mode with the coding coefficients.

여기서, R은 인트라 업데이트 주기 값으로 보통 132의 값이며, 패킷 손실이 있는 경우에는 패킷 손실률에 따라 적응적으로 변경될 수 있다.Here, R is an intra update period value, which is usually a value of 132, and may be adaptively changed according to a packet loss rate when there is a packet loss.

이 카운터 값이 R(인트라 업데이트 주기)에 이르거나, 또는 부호화 모드 결정에 의해 인트라 모드로 결정되면, 그 블록은 인트라 모드로 부호화하고 카운터는 0으로 초기화된다.If this counter value reaches R (intra update period) or is determined to be intra mode by encoding mode determination, the block is coded in intra mode and the counter is initialized to zero.

이와 같이 하면 I-픽쳐 후에 인트라 블록이 모든 프레임에 고루 분포하게 되므로, 특정 프레임의 비트수가 과다해지는 현상을 방지할 수 있게 되는 것이다.In this way, since the intra blocks are evenly distributed in all the frames after the I-picture, the number of bits of a specific frame can be prevented from being excessive.

그러나, 실제로는 장면 전환이나 급격한 움직임이 있는 경우, 한 프레임 전체에서 대부분의 블록(MB)이 인트라 블록으로 발생하게 되므로, 이 블록들의 카운터가 동시에 모두 0으로 초기화되고, 그 초기화된 모든 블록들의 카운터는 프레임이 진행됨에 따라 똑같이 카운트되어, 똑같이 R(인트라 업데이트 주기)에 도달하게되므로 그 R번째 프레임마다 인트라 블록이 집중적으로 발생하게 되는 것이다.In reality, however, when there is a scene change or a sudden movement, since most blocks (MB) are generated as intra blocks in one frame, the counters of these blocks are all initialized to 0 at the same time, and the counters of all the initialized blocks Since the same counts as the frame progresses and reaches the R (intra update period), intra blocks are concentrated in every R-th frame.

상기와 같은 인트라 블록의 집중은 프레임간 비트량의 불균형을 가져와 전송 지연 시간을 증가시키고 네트웍의 상태를 악화시킬 가능성이 있으며, 수신 화질도 저하될 수 있는 문제점이 있는 것이다.Such concentration of intra blocks may cause an imbalance in the amount of bits between frames, which may increase transmission delay time and deteriorate network conditions, and may also degrade reception quality.

따라서, 본 발명에서는 상기와 같이 장면 전환이나 급격한 움직임에 의해 한 프레임에 인트라 블록이 집중될 경우, 그 이후로 일정 주기(R)마다 동일한 프레임에서 인트라 블록이 집중되는 현상을 개선하기 위한 것으로, 인트라 모드로 결정된 블록의 카운터 값을 0으로 초기화하지 않고, 일정 범위 내에서 랜덤화 하는 방법을 사용한다.Therefore, in the present invention, when the intra block is concentrated in one frame by scene change or abrupt movement as described above, the intra block is concentrated in the same frame every predetermined period R thereafter. It uses a method of randomizing within a certain range without initializing the counter value of the block determined as the mode to 0.

한 프레임 내에서 인트라 블록을 많이 사용할수록 부호화 효율은 저하되기 때문에, 랜덤화의 범위를 [0, R] 전체 범위를 사용하는 대신 그 일부분의 범위, 즉 [0, R/k](k는 1보다 큰 정수)로 제한하여 사용하는 것이다.As more intra blocks are used in one frame, encoding efficiency decreases. Therefore, instead of using the entire range of randomization, [0, R] is a part of the range, that is, [0, R / k] (k is 1 Larger integer).

이에 따라, 장면 전환이나 급격한 움직임 시 한꺼번에 발생했던 인트라 블록들이, R 프레임이 지나서 한꺼번에 업데이트되지 않고, R/k 개의 프레임들에 걸쳐 나누어서 인트라 블록으로 업데이트시키는 것이다.Accordingly, the intra blocks that occurred at the time of scene change or rapid movement are not updated at one time after the R frame, but are divided into R / k frames and updated as intra blocks.

결국, 상기 업데이트된 인트라 블록들은 도2에 도시된 바와 같이 프레임이 경과함에 따라, 2R/k, 3R/k, ...개의 프레임에 걸쳐 나누어서 업데이트되므로, 인트라 블록의 집중이 점점 더 분산되는 효과를 얻을 수 있게 되는 것이다.As a result, the updated intra blocks are divided and updated over 2R / k, 3R / k, ... frames as the frame elapses, as shown in FIG. 2, so that the concentration of intra blocks is more and more distributed. Will be obtained.

다시 말해, 도1에서는 장면 전환이나 급격한 움직임이 발생한 프레임 번호(f) 이전에는, TMN11 권장 사항에 따른 인트라 업데이트 방법에 의해, 각 프레임마다 평균적으로 n/R 개의 블록이 인트라 모드로 결정되고, f 번째 프레임에서 장면 전환에 의해 p 개의 인트라 블록이 발생하였다면, 이 p개에 대한 카운터는 그 시점부터 0으로 초기화되고, 나머지 (n-p)개의 블록이 R만큼의 프레임 주기 동안에 프레임마다 평균적으로 (n-p)/R개씩 인트라 모드로 부호화 된다.In other words, in FIG. 1, before the frame number f in which a scene change or a sudden movement occurs, n / R blocks are determined to be intra mode on an average by each intra frame by an intra update method according to the TMN11 recommendation. If p intra blocks were generated by the scene change in the first frame, the counters for these p are initialized to zero from that point in time, and the remaining (np) blocks are averaged per frame during the frame period of R (np). / R are encoded in intra mode.

따라서, 상기 f 번째 프레임에서 0으로 초기화된 각 블록들(p)의 카운터는, R 번째 프레임 이후에 그 블록들 전체가 다시 인트라 블록으로 부호화 되기 때문에, f+R 번째 프레임마다 인트라 블록이 집중되는 현상이 나타나게 되었다.Accordingly, the counter of each block p initialized to 0 in the f th frame is concentrated in an intra block every f + R th frames since all of the blocks are encoded back into an intra block after the R th frame. The phenomenon appeared.

상기 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, f 번째 프레임에서 발생된 인트라 블록과 소정 주기(R)의 프레임에서 발생하는 인트라 업데이트 이외의 나머지 프레임에서는 인트라 블록이 없다고 가정하였다.In the above embodiment, for convenience of description, it is assumed that there is no intra block in the remaining frames other than the intra block generated in the f-th frame and the intra update occurring in the frame of the predetermined period R.

따라서, 본 발명에서는 p 개의 인트라 블록의 카운터 값이 [0, R/k] 사이의 값으로 랜덤화되므로 동시에 R값에 이르지 않고, [f+(k-1)R/k, f+R]범위, 즉 R/k개의 프레임에 분산되어 프레임 당 평균적으로 kp/R개의 블록의 카운터가 R값에 이르므로 인트라 블록이 집중되지 않고 분산된다.Therefore, in the present invention, since the counter values of p intra blocks are randomized to a value between [0, R / k], they do not reach the R value at the same time, and are in the range of [f + (k-1) R / k, f + R]. In other words, since the counter of kp / R blocks reaches an R value on an average per frame, the intra blocks are distributed without being concentrated.

이렇게 R/k 개의 프레임에 분산된 인트라 블록들은, 다시 다음 R 프레임이 경과할 때마다 2R/k, 3R/k, ...개의 프레임으로 계속해서 분산된다.Intra blocks thus distributed in R / k frames are continuously distributed in 2R / k, 3R / k, ... frames each time the next R frame elapses.

그러므로 장면 전환이나 급격한 움직임에 의해 발생한 인트라 블록의 집중은 kR 프레임 내에 거의 모든 프레임으로 분산되어 도2에서 k=3에 해당하는 3R 번째의 프레임에서는 인트라 블록이 거의 R 주기 내의 프레임에 고루 분산됨을 알 수 있다.Therefore, the concentration of the intra block caused by scene change or abrupt movement is distributed to almost all frames in the kR frame, and the intra-block is distributed evenly in the frame of almost R periods in the 3R th frame corresponding to k = 3 in FIG. Can be.

상기 도2에서, n은 프레임 내의 전체 MB(Macroblock)의 수이며, R은 인트라 블록 업데이트 주기로서 보통 132이며, f는 장면 전환이나 급격한 움직임이 나타난 프레임 번호, p는 장면 전환 시 동시에 발생한 인트라 블록의 수로서 n보다 작은 값을 가지며, k는 인트라 업데이트 카운터의 랜덤화 범위 지정 파라미터이다.In FIG. 2, n is the total number of MBs (Macroblocks) in a frame, R is an intra block update period, and is usually 132, f is a frame number at which a scene change or a sudden movement occurs, and p is an intra block simultaneously generated during a scene change. Has a value less than n, and k is a randomization range specification parameter of the intra update counter.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 동영상의 부호화 방법은, H.263과 같이 주기적인 인트라 블록 업데이트를 사용하는 동영상 부호화에 있어서, 입력 화면에 장면 전환이나 급격한 움직임이 있는 경우, 발생할 수 있는 인트라 블록의 주기적인 집중 현상을 분산시킴으로써, 이후의 프레임간 비트량 또는 복원 화질을 균일하게 하는 효과가 있다.As described above, in the video encoding method of the present invention, in the video encoding using the periodic intra block update as in H.263, an intra block period that may occur when there is a scene change or a sudden movement in the input screen. By distributing the centralized phenomena, there is an effect of making the subsequent interframe bit amount or reconstructed picture quality uniform.

Claims (4)

주기적인 인트라 블록 업데이트를 사용하는 동영상 부호화에 있어서,In video encoding using periodic intra block update, 부호화 모드 결정에 의해 한 프레임에서 인트라 모드로 결정된 블록의 카운터 값을 0으로 초기화하지 않고, 일정 범위 내에서 랜덤화 시키는 것을 특징으로 하는 동영상의 부호화 방법.And a counter value of a block determined as an intra mode in one frame by randomizing the encoding mode is randomized within a predetermined range without initializing to 0. 제1항에 있어서, 상기 랜덤화를 위한 일정 범위는 [0, R/k](k는 1보다 큰 정수, R은 인트라 블록 업데이트 주기)로 설정하는 것을 특징으로 하는 동영상의 부호화 방법.The method of claim 1, wherein the predetermined range for randomization is set to [0, R / k] (k is an integer greater than 1, R is an intra block update period). 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 인트라 모드로 결정된 블록의 수가 p개이고, 그 블록들의 카운터 값을 [0, R/k]사이의 값으로 랜덤화 할 경우, 인트라 블록이 [f+(k-1)R/k, f+R] 범위에 분산되어 프레임 당 평균적으로 kp/R개의 블록 카운터만 R 주기로 인트라 업데이트 되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상의 부호화 방법.The intra block according to claim 1 or 2, wherein if the number of blocks determined to be the intra mode is p, and the counter value of the blocks is randomized to a value between [0, R / k], the intra block is [f + (k). -1) R / k, f + R] is a video encoding method characterized in that only kp / R block counters are updated intra-R periods on an average per frame. 제1항에 있어서, 상기 부호화 모드 결정은 장면 전환이나 급격한 움직임에 이를 경우, 그 블록을 인트라 모드로 부호화 하는 것임을 특징으로 하는 동영상의 부호화 방법.The method of claim 1, wherein the determining of the encoding mode encodes the block in an intra mode when a scene change or a sudden movement occurs.
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