KR100507440B1 - 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오인코더 - Google Patents

영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오인코더 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더에 대한 것으로, 보다 구체적으로 시간적으로 가장 가까운 픽처만을 참조 픽처로 사용 가능한 비디오 인코더에서 비월 주사 방식 영상 신호가 입력된 경우에도 홀수 필드는 홀수 필드를, 짝수 필드는 짝수 필드를 참조 픽처로 사용할 수 있도록 하는 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더에 대한 것이다.
본 발명에 따른 비디오 인코더는, 하나의 비월(Interlaced) 주사 방식 영상 신호를 서로 상이한 복수의 변환 방식에 따라 복수의 순차(Progressive) 주사 방식 영상 신호로 각각 변환하는 영상 입력 변환부; 상기 변환된 순차 주사 방식 영상 신호를 상기 변환 방식 별로 각각 저장하는 영상 메모리; 상기 영상 메모리로부터 현재 픽처의 현재 매크로블록 및 참조 픽처를, 상기 변환 방식 별로 각각 추출하는 데이터 제어부; 상기 참조 픽처에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 움직임 벡터를 상기 변환 방식 별로 각각 산출하고, 상기 산출된 움직임 벡터의 움직임 오차를 각각 산출하는 움직임 오차 산출부; 및 상기 복수의 움직임 벡터 중에서 상기 산출된 움직임 오차를 최소로 하는 움직임 벡터를 선택하는 움직임 벡터 선택부를 포함하고, 상기 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더{Method For Encoding Video Signals And Video Encoder For Executing The Method}
본 발명은 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더에 대한 것으로, 보다 구체적으로 시간적으로 가장 가까운 픽처만을 참조 픽처로 사용 가능한 비디오 인코더에서 비월 주사 방식 영상 신호가 입력된 경우에도 홀수 필드는 홀수 필드를, 짝수 필드는 짝수 필드를 참조 픽처로 사용할 수 있도록 하는 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더에 대한 것이다.
비디오 인코더는 압축 표준에 따라 참조 픽처로 사용 가능한 픽처가 결정된다. 예를 들면, ITU-T에 의해 승인된 동영상 표준 규격인 H.264/AVC는 현재 픽처 이전에 입력된 복수 개의 참조 픽처를 사용하여 움직임 추정을 한다.
반면, SC29/WG11에 의해 승인된 동영상 표준 규격인 MPEG4는 현재 픽처의 직전에 입력된 픽처 또는 현재 픽처의 직후에 입력된 픽처만을 참조 픽처로 사용하여 움직임 추정을 한다.
또한, MPEG4에 따르는 비디오 인코더는 비월 주사 방식으로 입력되는 영상 신호에 포함된 각 필드(홀수 필드 및 짝수 필드)를 하나의 픽처로 보고 입력된 영상 신호를 인코딩한다. 즉, 상기 비디오 인코더는 비월 주사 방식의 영상 신호도 순차 주사 방식의 영상 신호인 것처럼 인식한다.
따라서, 현재 픽처의 직전 또는 직후에 입력된 필드를 참조 픽처로 사용하는 동영상 표준 규격을 사용하는 비디오 인코더는, 도 1에 도시한 바와 같은 비월 주사 방식의 영상 신호가 입력되는 경우 직전 또는 직후에 입력된 필드를 참조 픽처로 사용하게 된다. 도 1의 홀수 필드 f1 -> 짝수 필드 f2 -> 홀수 필드 f3 -> 짝수 필드 f4 -> …는 순차적으로 상기 비디오 인코더로 입력된다.
이때, 종래기술에 따르는 상기 비디오 인코더는 홀수 필드 f3에 포함되는 매크로블록에 대한 움직임 추정을 수행하고자 하는 경우, 직전에 입력된 필드인 짝수 필드 f2 또는 직후에 입력된 필드인 짝수 필드 f4를 참조 픽처로 사용하게 된다.
그런데, 홀수 필드와 짝수 필드는 하나의 프레임을 형성하는 라인들 중에서 각각 기수 라인과 우수 라인을 포함하기 때문에, 홀수 필드 f3와 짝수 필드 f2 아니면 홀수 필드 f3와 짝수 필드 f4 사이의 영상 신호 변화량이, 홀수 필드 f3와 홀수 필드 f5 아니면 짝수 필드 f2와 짝수 필드 f4 사이의 영상 신호 변화량에 비해 클 가능성이 확률적으로 높다.
그럼에도 불구하고, 종래기술에 따른 비디오 인코더는 홀수 필드는 짝수 필드를, 짝수 필드는 홀수 필드를 참조 픽처로 사용하게 되어, 홀수 필드가 홀수 필드를, 짝수 필드가 짝수 필드를 참조 픽처로 사용하는 경우에 비해, 1) 움직임 벡터값이 크게 되고 2) 움직임 벡터에 의한 움직임 오차가 크게 되고, 3) 따라서 비디오 인코더에서 출력되는 비트스트림의 비트레이트가 크게 될 확률이 높다는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술을 개선하기 위해 안출된 것으로서, 현재 픽처의 직전 또는 직후의 픽처를 참조 픽처로 사용하는 동영상 표준 규격에 따른 비디오 인코더에 있어서 비월 주사 방식으로 입력된 영상 신호라 하더라도 홀수 필드는 홀수 필드를, 짝수 필드는 짝수 필드를 참조 픽처로 사용할 수 있도록 제어하여 출력 비트스트림의 비트레이트를 감소시킬 수 있는 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 입력 영상 신호인 비월 주사 방식의 영상 신호를 다양한 변환 방법에 따라 순차 주사 방식의 영상 신호로 변환, 또는 순차 주사 방식의 영상 신호처럼 취급되도록 각각 변환한 후 각각 움직임 벡터 및 움직임 오차를 산출하고, 그 중에서 움직임 오차가 최소인 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 출력 비트스트림의 비트레이트를 감소시킬 수 있는 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하고, 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 비디오 인코더는, 하나의 비월(Interlaced) 주사 방식 영상 신호를 서로 상이한 복수의 변환 방식에 따라 복수의 순차(Progressive) 주사 방식 영상 신호로 각각 변환하는 영상 입력 변환부; 상기 변환된 순차 주사 방식 영상 신호를 상기 변환 방식 별로 각각 저장하는 영상 메모리; 상기 영상 메모리로부터 현재 픽처의 현재 매크로블록 및 참조 픽처를, 상기 변환 방식 별로 각각 추출하는 데이터 제어부; 상기 참조 픽처에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 움직임 벡터를 상기 변환 방식 별로 각각 산출하고, 상기 산출된 움직임 벡터의 움직임 오차를 각각 산출하는 움직임 오차 산출부; 및 상기 복수의 움직임 벡터 중에서 상기 산출된 움직임 오차를 최소로 하는 움직임 벡터를 선택하는 움직임 벡터 선택부를 포함하고, 상기 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 비디오 인코더는 홀수 필드와 짝수 필드로 구성된 비월 주사 방식 영상 신호를 입력 받는 영상 신호 입력부; 상기 입력된 비월 주사 방식 영상 신호를 필드 별로 저장하는 영상 메모리; 및 상기 영상 메모리로부터 현재 픽처의 현재 매크로블록 및 참조 픽처를 추출하고, 상기 추출된 참조 픽처에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 움직임 벡터를 산출하는 움직임 추정부를 포함하고, 상기 데이터 제어부는, 상기 현재 픽처가 홀수 필드인 경우 상기 홀수 필드의 직전 또는 직후에 입력된 홀수 필드를 상기 참조 픽처로 결정하고, 상기 현재 픽처가 짝수 필드인 경우 상기 짝수 필드의 직전 또는 직후에 입력된 짝수 필드를 상기 참조 픽처로 결정하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 명세서에서 사용되는 용어를 정리한 후, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
용어의 정리
1. 현재 픽처(current picture)
본 명세서에서 현재 픽처는 픽처 중에서 화면간 예측이 수행될 순서의 또는 화면간 예측이 수행되고 있는 픽처를 의미한다. 본 발명에 따른 비디오 인코더는 하나의 필드 또는 하나의 프레임을 하나의 픽처로 사용할 수 있다.
2. 매크로블록(macroblock or submacroblock)
일반적으로 매크로블록은 16×16, 16×8, 8×16, 또는 8×8의 블록 모드를 갖는 블록을 매크로블록이라고 하고, 8×8, 8×4, 4×8, 또는 4×4의 블록 모드를 갖는 블록을 하위 매크로블록(sub macroblock)이라고 칭하나, 본 명세서에서는 블록 모드에 관계없이 화면간 예측을 수행하는 단위로 사용된 블록은 모두 매크로블록이라고 칭한다.
3. 현재 매크로블록(current macroblock)
본 명세서에서는 현재 픽처의 매크로블록 중에서 화면간 예측이 수행될 순서의, 또는 화면간 예측이 수행되고 있는 매크로블록을 현재 매크로블록이라고 칭한다.
4. 참조 픽처(reference picture)
본 명세서에서는 상기 현재 매크로블록에 대한 화면간 예측에 사용될 수 있는 픽처를 참조 픽처라고 칭한다. 본 발명에 따른 비디오 인코더는 시간의 흐름에 따라, 현재 픽처의 직전 또는 직후에 입력된 픽처를 참조 픽처로 결정하고 있다.
5. 화면간 예측(inter prediction)
화면간 예측은 현재 매크로블록에 지정된 참조 픽처를 이용하여 움직임 벡터(motion vector)를 산출하는 움직임 추정(motion estimation), 및 상기 움직임 벡터를 이용하여 예측 픽처(prediction picture)를 생성하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행하는 것을 포함한다.
6. 비월 주사 방식 영상 신호
본 명세서에서는 비디오 인코더에 입력되는 입력 영상 신호 중 비월 주사 방식에 따른 영상 신호를 '비월 주사 방식 영상 신호'라고 칭한다. 비월 주사 방식 영상 신호는 홀수 필드(odd field)와 짝수 필드(even field)로 구성된다.
7. 순차 주사 방식 영상 신호
본 명세서에서는 비디오 인코더에 입력되는 입력 영상 신호 중에서 순차 주사 방식에 따른 영상 신호를 '순차 주사 방식 영상 신호'라고 칭한다.
8. 변환 방법
본 명세서에서는, 본 발명에 따른 비디오 인코더에서 비월 주사 방식 영상 신호를 순차 주사 방식 영상 신호로 변환하기 위해 채택한 방법을 '변환 방법'이라고 칭한다.
이하, 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 인코더에서의 영상 신호 압축 과정에 대해 설명한다.
비디오 인코더(200)는, 비월(interlaced) 주사 방식의 영상 신호와, 순차(Progressive) 주사 방식의 영상 신호를 모두 처리할 수 있으며, 비월 주사 방식의 영상 신호의 경우 각 필드는 물론, 홀수 필드(odd field)와 짝수 필드(even field)로부터 생성된 각 프레임(frame)을 하나의 픽처(picture)로 취급할 수 있다.
또한, 비디오 인코더(200) 역시 종래기술에서와 마찬가지로 상기 비디오 인코더로 입력되는 영상 신호가, 비월 주사 방식 영상 신호인지 순차 방식 영상 신호인지 여부와 무관하게 상기 영상 신호를 순차 주사 방식으로 인식하여 화면내 예측(intra prediction) 또는 화면간 예측(inter prediction)을 수행한다.
다만, 비디오 인코더(200)는 종래기술에 비해, 비월 주사 방식 영상 신호를 순차 주사 방식 영상 신호로 변환하는 영상 입력 변환부(201)를 더 구비하여, 종래기술에서와 같이 홀수 필드가 짝수 필드를 참조하는(또는 짝수 필드가 홀수 필드를 참조하는) 문제점은 발생하지 않는다. 따라서, 본 발명에 따르면, 종래기술에 비해 비디오 인코더(200)로부터 출력되는 비트스트림(bitstream)의 비트레이트(bitrate)가 감소하게 된다.
특히, 영상 입력 변환부(201)는 하나의 비월 주사 방식 영상 신호를 "복수의 변환 방법을 사용하여" 복수의 순차 주사 방식 영상 신호를 각각 생성하고, 움직임 벡터 선택부(205)는 상기 복수의 순차 주사 방식 영상 신호에 대해 각각 산출한 움직임 벡터 중에서 그 움직임 오차가 최소가 되는 움직임 벡터를 선택하여 움직임 보상을 함으로써, 비트레이트를 최소화한다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 비디오 인코더(200)는 입력 영상 변환부(201), 영상 메모리(202), 움직임 추정부(203), 움직임 보상 예측기(204), 화면내 예측기(205), 변환/양자화기(206), 역변환기(207), 필터(208) 및 엔트로피 부호화기(209)를 포함한다.
또한, 도 2b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 움직임 추정부(203)는 데이터 제어부(203a), 움직임 오차 산출부(203b), 및 움직임 벡터 선택부(203c)를 포함한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 비디오 인코더(200)에서의 영상 신호 압축 방법을 설명한다. 또한, 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 인코더(200)는 현재 픽처의 직전에 입력된 픽처를 참조 픽처로 하여 순방향 예측을 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비디오 인코더(200)는 현재 픽처의 직전에 입력된 픽처를 이용한 순방향 예측은 물론, 현재 픽처 직후에 입력된 픽처를 이용한 역방향 예측을 할 수도 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위해 비디오 인코더(200)가 순방향 예측을 수행하는 경우에 대해서만 설명하나, 본 발명에 따른 영상 신호 압축 방법이 역방향 예측에 대해서도 마찬가지로 적용될 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.
단계(S301)에서 영상 입력 변환부(201)는 비월 주사 방식 영상 신호를 입력 받고, 복수의 변환 방법에 따라 상기 비월 주사 방식 영상 신호를 복수의 순차 주사 방식 영상 신호로 변환하여 출력한다. 따라서, 변환 방법을 몇 개 채용하는지에 따라 영상 입력 변환부(201)로부터 출력되는 순차 주사 방식 영상 신호의 개수가 결정된다.
본 발명이 일실시예에 따르면, 영상 입력 변환부(201)는 홀수 필드의 기수 라인과 짝수 필드의 우수 라인을 결합하여 하나의 픽처를 형성하여, 상기 비월 주사 방식 영상 신호를 순차 주사 방식 영상 신호로 변환하는 제1 변환 방법을 사용한다.
따라서, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같은 비월 주사 방식 영상 신호가 도 4의 (b)에 도시한 바와 같은 순차 주사 방식 영상 신호로 변환되어 영상 입력 변환부(201)로부터 출력된다.
상기와 같이 출력되는 순차 주사 방식 영상 신호는 영상 메모리(202)에 상기 제1 변환 방식과 연관하여 저장된다. 이때, 영상 메모리(202)에는 상기 순차 주사 방식 영상 신호 중에서 참조 픽처로 사용되기 위한 일부 픽처만이 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 영상 입력 변환부(201)는 홀수 필드와 짝수 필드를 연속적으로 결합하여 하나의 픽처를 형성하는 제2 변환 방법을 사용할 수도 있다.
따라서, 도 5의 (a)에 도시한 바와 같은 비월 주사 방식 영상 신호가 도 5의 (b)에 도시한 바와 같은 순차 주사 방식 영상 신호로 변환되어 영상 입력 변환부(201)로부터 출력된다.
마찬가지로 상기 제2 변환 방법에 따라 상기와 같이 출력되는 순차 주사 방식 영상 신호는 영상 메모리(202)에 상기 제2 변환 방식과 연관하여 저장된다. 이때, 영상 메모리(202)에는 상기 순차 주사 방식 영상 신호 중에서 참조 픽처로 사용되기 위한 일부 픽처만이 저장될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 영상 입력 변환부(201)는 상기 비월 주사 방식 영상 신호에 포함된 홀수 필드는 상기 홀수 필드와 시간적으로 가장 가까운 홀수 필드를 참조 픽처로 사용하도록, 또한 상기 비월 주사 방식 영상 신호에 포함된 짝수 필드는 상기 짝수 필드와 시간적으로 가장 가까운 짝수 필드를 참조 픽처로 사용하도록 설정하는 제3 변환 방법을 사용할 수도 있다.
도 5의 (b)를 참조하면, 상기 제3 변환 방법에 의한 변환 전에는, 비디오 인코더(200)는 홀수 필드 f1의 참조 픽처는 짝수 필드 f2로 인식하고, 짝수 필드 f2의 참조 픽처는 홀수 필드 f3로 인식한다. 반면, 상기 제3 변환 방법에 의해 변환된 후에는, 비디오 인코더(200)는 홀수 필드 f1의 참조 픽처는 홀수 필드 f3이 되고, 짝수 필드 f2의 참조 픽처는 짝수 필드 f4가 된다.
따라서, 영상 메모리(202)는 영상 입력 변환부(201)로부터 출력되는 영상 신호 중에서 홀수 필드 f3의 직전에 입력된 픽처로서 홀수 필드 f1을 저장하고, 짝수 필드 f4의 직전에 입력된 픽처로서 짝수 필드 f2를 저장한다.
상술한 바와 같이, 영상 메모리(202)는 각 변환 방법에 따라 변환된 순차 주사 방식 영상 신호를 각각 저장한다(단계(S202)). 본 실시예에서는 상술한 바와 같은 제1 내지 제3 변환 방법을 채용하고 있는 바, 영상 메모리(202)에는 제1 내지 제3 변환 방법에 따라 각각 변환된 세 종류의 순차 주사 방식 영상 신호가 저장된다. 또한, 영상 메모리(202)는 원래의 입력 영상 신호인 상기 비월 주사 방식 영상 신호를 더 저장할 수 있다.
단계(S203)에서 데이터 제어부(203a)는 영상 메모리(202)로부터 움직임 추정을 수행할 현재 매크로블록 및 참조 픽처를 변환 방법 별로 각각 추출한다.
따라서, 데이터 제어부(203a)는 홀수 필드 f1에 포함된 일부 매크로블록에 대한 움직임 추정을 수행하고자 하는 경우, 제1 변환 방법에 따라 변환/저장된 영상 신호 중에서 도면부호(401)로 표시한 픽처를 제1 참조 픽처로서 추출한다.
또한, 데이터 제어부(203a)는 제2 변환 방법에 따라 변환/저장된 영상 신호 중에서 도면부호(501)로 표시한 픽처를 제2 참조 픽처로서 추출한다.
또한, 데이터 제어부(203a)는 제3 변환 방법에 따라 변환/저장된 영상 신호 중에서 홀수 필드 f3를 제3 참조 픽처로서 추출한다.
단계(S204)에서 움직임 오차 산출부(203b)는 각 변환 방식 별로 상기 현재 매크로블록의 움직임 벡터를 산출한다.
즉, 움직임 오차 산출부(203b)는 상기 현재 매크로블록에 대한 참조 픽처로서 제1 내지 제3 참조 픽처를 각각 사용하여 움직임 벡터를 각각 산출한다. 이하, 제1 참조 픽처를 이용하여 산출된 움직임 벡터를 제1 움직임 벡터, 제2 참조 픽처를 이용하여 산출된 움직임 벡터를 제2 움직임 벡터, 및 제3 참조 픽처를 이용하여 산출된 움직임 벡터를 제3 움직임 벡터라고 한다.
또한, 단계(S205)에서 움직임 오차 산출부(203b)는 상기 각각 산출된 제1 내지 제3 움직임 벡터의 움직임 오차인 제1 내지 제3 움직임 오차를 각각 산출한다.
예를 들면, 상기 움직임 오차는 SAD(sum of absolute difference) 또는 SATD(sum of absolute values of transformed block difference) 등이 사용될 수 있다. SAD는 현재 매크로블록에 대해 참조 픽처를 적용하여 움직임 추정을 수행하여 생성된 예측 매크로블록과, 상기 현재 매크로블록의 차이의 절대값을 합산한 값으로 산출된다. 또한, SATD는 하다마드 트랜스폼(Hadamard Transform)을 사용하여 트랜스폼된 현재 매크로블록과, 마찬가지로 하다마드 트랜스폼을 사용하여 트랜스폼된 예측 매크로블록의 차이의 절대값을 합산한 값으로 산출될 수 있다.
단계(S206)에서 움직임 벡터 선택부(203c)는 제1 내지 제3 움직임 벡터 중에서 움직임 오차가 가장 작게 산출되는 움직임 벡터를 선택한다. 움직임 보상 예측기(204)는 상기 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행한다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 결과적으로 비월 주사 방식 영상 신호의 홀수 필드의 매크로블록은 홀수 필드를, 짝수 필드의 매크로블록은 짝수 필드를 참조 픽처로 사용하게 되어, 움직임 오차가 적은 움직임 벡터를 산출하기 때문에, 결과적으로 엔트로피 부호화기(209)에서 출력되는 비트스트림의 비트레이트가 감소하게 된다.
또한, 본 실시예에 따르면, 각 변환 방법에 따라 선택된 참조 픽처를 각각 사용하여 움직임 벡터를 각각 산출하고, 그 중에서도 움직임 오차가 최소인 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하기 때문에, 상기 비트레이트를 더욱 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 본 실시예에서는 제1 내지 제3 변환 방법을 모두 사용하는 경우에 대해 설명했으나, 실시예에 따라 제1 내지 제3 변환 방법 중 어느 두 방법만을 채용할 수도 있다. 이러한 경우에는 하나의 현재 매크로블록에 대해 두 개의 움직임 벡터가 각각 산출되고, 또한 움직임 벡터 별로 두 개의 움직임 오차가 각각 산출되고, 움직임 추정부(203)는 상기 두 개의 움직임 벡터 중에서 움직임 오차가 작은 움직임 벡터를 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 영상 메모리(202)에는 상기 비월 주사 방식 영상 신호가 더 저장되어 있고, 데이터 제어부(203a)는 영상 메모리(202)로부터 상기 비월 주사 방식 영상 신호로부터 참조 픽처를 추가적으로 추출한다. 즉, 데이터 제어부(203a)는 상기 현재 매크로블록이 홀수 필드에 포함되는 경우에는 상기 홀수 필드 직전에 입력된 짝수 필드를 참조 픽처로서 추출한다.
또한, 움직임 오차 산출부(203b)는 상기 비월 주사 방식 영상 신호로부터 추출된 상기 참조 픽처를 이용하여 상기 현재 매크로블록에 대한 움직임 벡터를 더 산출하고 상기 움직임 벡터의 움직임 오차 역시 더 산출한다. 이하, 상기 산출된 움직임 벡터 및 상기 움직임 오차는 "오리지널 움직임 벡터" 및 "오리지널 움직임 오차"라고 칭한다.
또한, 움직임 벡터 선택부(203c)는 제1 내지 제3 움직임 오차, 및 오리지널 움직임 오차 중에서 그 값이 가장 작게 산출되는 움직임 벡터를 선택한다.
따라서, 본 실시예에 따르면, 순차 주사 방식 영상 신호로 변환한 영상 신호만을 참조 픽처로 사용할 뿐만 아니라, 원래 입력 영상 신호인 비월 주사 방식 영상 신호를 참조 픽처로 더 사용하여 움직임 벡터를 각각 산출하고 그 중에서도 움직임 오차가 가장 작은 움직임 벡터를 선택하기 때문에, 입력 영상 신호의 변환에 의해 오히려 움직임 오차가 더 커지는 불의의 사태도 미연에 방지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 비디오 인코더(200)는 하나의 변환 방법을 사용하여 하나의 순차 주사 방식 영상 신호만을 생성하고, 상기 생성된 순차 주사 방식 영상 신호와, 원래 입력 영상 신호인 비월 주사 방식 영상 신호 중에서 움직임 오차를 작게 하는 영상 신호를 선택적으로 사용하여 화면간 예측을 수행할 수도 있다.
한편, 변환/양자화기(206) 내지 엔트로피 부호화기(209)의 각 역할은 종래기술에 따른 비디오 인코더에서와 동일하므로 본 명세서에서는 그 구체적인 설명은 생략한다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 신호 입력 방법에 대해 설명한다. 본 실시예에 따른 비디오 인코더(600)는 영상 신호 입력부(601), 영상 메모리(602), 움직임 추정기(603), 움직임 보상 예측기(604), 화면내 예측기(605), 변환/양자화기(606), 역변환기(607), 필터(608) 및 엔트로피 부호화기(609)를 포함한다.
단계(S701)에서 영상 신호 입력부(601)는 홀수 필드와 짝수 필드로 구성되는 비월 주사 방식 영상 신호를 입력 받는다.
단계(S702)에서 영상 메모리(602)는 상기 입력된 비월 주사 방식 영상 신호를 필드 별로 저장한다. 특히, 영상 메모리(202)에 저장되는 영상 신호는 현재 픽처의 현재 매크로블록에 대한 화면간 예측을 수행하기 위해 필요한 참조 픽처로서 사용될 수 있다.
단계(S703)에서 움직임 추정부(603)는 영상 메모리(602)로부터 현재 픽처의 현재 매크로블록 및 참조 픽처를 각각 추출한다. 본 실시예에 따르면, 움직임 추정부(603)는 영상 메모리(602)에 저장된 픽처 중에서 현재 매크로블록이 포함된 픽처가 홀수 필드인 경우에는, 상기 홀수 필드와 시간적으로 가장 가까운 홀수 필드를 참조 픽처로서 추출한다.
다시 한번 도 1을 참조하면, 움직임 추정부(603)는 홀수 필드 f3(현재 픽처)에 포함되는 현재 매크로블록에 대한 움직임 추정을 수행하고자 하는 경우, 영상 메모리(602) 중에서 홀수 필드 f3와 시간적으로 가장 가까운 홀수 필드, 즉 홀수 필드 f1 또는 홀수 필드 f5를 참조 픽처로 추출한다.
또한, 단계(S704)에서 움직임 추정부(603)는 상기 추출된 참조 픽처에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 움직임 벡터를 산출한다.
상기 움직임 벡터는 움직임 보상 예측기(204)에서 움직임 보상을 수행하기 위해 사용된다.
즉, 본 실시예에 따른 비디오 인코더(600)는, 홀수 필드에 포함되는 매크로블록에 대한 움직임 추정은 시간적으로 가까운 홀수 필드를 참조 픽처를 이용하여, 짝수 필드에 포함되는 매크로블록에 대한 움직임 추정은 시간적으로 가까운 짝수 필드를 참조 픽처로 이용하여 움직임 추정을 수행하게 된다. 따라서 본 실시예에 따르면, 확률적으로 영상 신호의 차이가 크지 않은 픽처를 참조 픽처로 사용하게 되므로, 움직임 벡터에 할당되는 부호를 짧게 할당할 수 있는 등 엔트로피 부호화기(209)에서 출력되는 비트스트림의 비트레이트가 감소하게 된다. 또한, 상기 움직임 벡터를 사용하여 움직임 보상을 하는 경우에도 그 움직임 오차가 크지 않기 때문에, 이후 비디오 디코더(도시하지 않음)에서 디코딩되어 출력되는 영상 신호의 화질 손상도 적게 된다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
본 발명에 따르면, 현재 픽처의 직전 또는 직후의 픽처를 참조 픽처로 사용하는 동영상 표준 규격에 따른 비디오 인코더에 있어서 비월 주사 방식으로 입력된 영상 신호라 하더라도 홀수 필드는 홀수 필드를, 짝수 필드는 짝수 필드를 참조 픽처로 사용할 수 있도록 제어하여 출력 비트스트림의 비트레이트를 감소시킬 수 있는 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 입력 영상 신호인 비월 주사 방식의 영상 신호를 다양한 변환 방법에 따라 순차 주사 방식의 영상 신호로 변환, 또는 순차 주사 방식의 영상 신호처럼 취급되도록 각각 변환한 후 각각 움직임 벡터 및 움직임 오차를 산출하고, 그 중에서 움직임 오차가 최소인 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 출력 비트스트림의 비트레이트를 감소시킬 수 있는 영상 신호 압축 방법 및 상기 방법을 수행하는 비디오 인코더가 제공된다.
도 1은 비디오 인코더에 입력되는 비월 주사 방식의 입력 영상 신호를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 인코더를 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 신호 압축 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 비월 주사 방식의 영상 신호를 순차 주사 방식의 영상 신호로 변환하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 비디오 인코더를 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 신호 압축 방법을 도시한 흐름도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 비디오 인코더
201: 영상 입력 변환부 202: 영상 메모리
203: 움직임 추정기 204: 움직임 보상 예측기
205: 화면내 예측기 206: 변환/양자화기
207: 역변환기 208: 필터
209: 엔트로피 부호화기

Claims (9)

  1. 현재 픽처 직전에 입력된 픽처 또는 현재 픽처 직후에 입력된 픽처를 참조 픽처로 사용하여 움직임 추정을 수행하는 비디오 인코더에 있어서,
    하나의 비월(Interlaced) 주사 방식 영상 신호를 서로 상이한 복수의 변환 방식에 따라 복수의 순차(Progressive) 주사 방식 영상 신호로 각각 변환하는 영상 입력 변환부;
    상기 변환된 순차 주사 방식 영상 신호를 상기 변환 방식 별로 각각 저장하는 영상 메모리;
    상기 영상 메모리로부터 현재 픽처의 현재 매크로블록 및 참조 픽처를, 상기 변환 방식 별로 각각 추출하는 데이터 제어부;
    상기 참조 픽처에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 움직임 벡터를 상기 변환 방식 별로 각각 산출하고, 상기 산출된 움직임 벡터의 움직임 오차를 각각 산출하는 움직임 오차 산출부; 및
    상기 복수의 움직임 벡터 중에서 상기 산출된 움직임 오차를 최소로 하는 움직임 벡터를 선택하는 움직임 벡터 선택부
    를 포함하고,
    상기 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 변환 방법 중 하나는,
    상기 비월 주사 방식 영상 신호의 홀수 필드(odd field)와, 짝수 필드(even field)를 연속적으로 결합하여 하나의 픽처를 생성하는 방법인 것을 특징으로 하는 비디오 인코더.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 변환 방법 중 하나는,
    상기 비월 주사 방식 영상 신호에 포함된 홀수 필드의 기수 라인과 짝수 필드(even field)의 우수 라인을 반복적으로 결합하여 하나의 픽처를 생성하는 방법인 것을 특징으로 하는 비디오 인코더.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 변환 방법 중 하나는,
    상기 비월 주사 방식 영상 신호에 포함된 홀수 필드의 참조 픽처로서 상기 홀수 필드와 시간적으로 가장 가까운 홀수 필드를 설정하고, 상기 비월 주사 방식 영상 신호에 포함된 짝수 필드의 참조 픽처로서 상기 짝수 필드와 시간적으로 가장 가까운 짝수 필드를 설정하는 방법인 것을 특징으로 하는 비디오 인코더.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 메모리는 상기 비월 주사 방식 영상 신호를 더 저장하고,
    상기 데이터 제어부는 상기 영상 메모리에 저장된 상기 비월 주사 방식 영상 신호로부터 상기 현재 매크로블록에 대한 참조 픽처를 추출하고,
    상기 움직임 오차 산출부는 상기 비월 주사 방식 영상 신호로부터 추출된 상기 참조 픽처에 기초하여 상기 현재 매크로블록에 대한 움직임 벡터 및 움직임 오차를 더 산출하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더.
  6. 현재 픽처 직전에 입력된 픽처 또는 현재 픽처 직후에 입력된 픽처를 참조 픽처로 사용하여 움직임 추정을 수행하는 비디오 인코더에 있어서,
    하나의 비월(Interlaced) 주사 방식 영상 신호를 순차(Progressive) 주사 방식 영상 신호로 변환하는 영상 입력 변환부;
    상기 비월 주사 방식 영상 신호 및 상기 순차 주사 방식 영상 신호를 각각 저장하는 영상 메모리;
    상기 영상 메모리로부터 현재 픽처의 현재 매크로블록 및 참조 픽처를, 상기 비월 주사 방식 영상 신호와 상기 순차 주사 방식 영상 신호로부터 각각 추출하는 데이터 제어부;
    상기 참조 픽처에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 움직임 벡터를 각각 산출하고, 상기 산출된 움직임 벡터의 움직임 오차를 각각 산출하는 움직임 오차 산출부; 및
    상기 복수의 움직임 벡터 중에서 상기 산출된 움직임 오차를 최소로 하는 움직임 벡터를 선택하는 움직임 벡터 선택부
    를 포함하고,
    상기 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코더.
  7. 삭제
  8. 현재 픽처 직전에 입력된 픽처 또는 현재 픽처 직후에 입력된 픽처를 참조 픽처로 사용하여 움직임 추정을 수행하는 비디오 인코더에서의 영상 신호 압축 방법에 있어서,
    하나의 비월(Interlaced) 주사 방식 영상 신호를 서로 상이한 복수의 변환 방식에 따라 복수의 순차(Progressive) 주사 방식 영상 신호로 각각 변환하는 단계;
    상기 변환된 순차 주사 방식 영상 신호 중 현재 픽처의 현재 매크로블록에 대한 움직임 추정을 각각 수행하여 움직임 벡터를 각각 산출하는 단계;
    상기 산출된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 오차를 각각 산출하는 단계;
    상기 산출된 움직임 오차들을 비교하여, 상기 복수의 순차 주사 방식 영상 신호 중에서 움직임 오차가 최소로 산출되는 움직임 벡터를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 신호 압축 방법.
  9. 제8항의 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
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