KR100689215B1 - Ｈ.264 에서 다운 샘플링과 에지 방향성을 이용한 고속예측 모드 결정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 동영상 신호를 부호화하기 위해 블록 내 에지의 방향성을 이용하여 최적 모드의 후보 모드를 선정함으로써 연산량을 감소시켜 압축 효율을 높일 수 있는 인트라 예측 모드 결정 방법에 관한 것으로, 4x4 블록을 2x2 블록으로 다운 샘플링하는 단계와 2x2 블록 내 화소값의 대소 관계를 이용하여 에지 방향을 선정하는 단계, 선정된 에지 방향을 이용하여 후보 예측 모드 블록을 선정하는 단계, 후보 예측 모드 블록과 원본 모드 블록간의 SAD를 계산하는 단계 및 SAD로부터 최적의 예측 모드를 선정하는 단계로 이루어진다.

최근 디지털 방송의 표준 동영상 압축 기술로 인정되고 있는 H.264 는 다양한 네트워트 환경에 쉽게 부응할 수 있는 유연성과 동영상의 부호화 효율 측면에서 H263+ 나 MPEG-2/4 등에 비해 많은 진보가 있었지만, 기존의 기술에 비해 훨씬 더 많은 연산 및 메모리 접근이 요구되는 문제점이 있다. 따라서 본 발명의 인트라 예측 모드 결정 방법에 의하면 H.264 표준 방법에 비해 연산량을 50% 정도로 줄일 수 있으며, 화질의 열화를 초래하지 않고도 고속으로 인트라 예측 모드를 결정하여 효율적인 부호화를 수행할 수 있다.

H.264, MPEG, 부호화, 복호화, 인트라, 동영상, 압축

Description

Ｈ.264 에서 다운 샘플링과 에지 방향성을 이용한 고속 예측 모드 결정 방법{Fast Prediction Mode Decision Method Using Down Sampling and Edge Direction for H.264}

도 1은 H.264에 있어서 부호화기의 개략적인 구성을 나타낸 블록도,

도 2는 4x4 블록에 대한 인트라 예측 부호화의 9가지 모드를 도시한 도면,

도 3은 4x4 블록에 대한 인트라 예측 방법을 도시한 도면,

도 4는 16x16 매크로 블록에 대한 인트라 예측 방법을 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법에 대한 순서도,

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법에 있어서 다운 샘플링의 과정을 나타낸 도면,
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법에 있어서에지 방향 선정 과정을 나타낸 도면.

본 발명은 동영상 신호 압축 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동영상 신호를 부호화하기 위해 블록 내 에지의 방향성을 이용하여 최적 모드의 후보 모드 를 선정함으로써, 연산량을 감소시켜 압축 효율을 높일 수 있는 고속 인트라 예측 모드 결정 방법에 관한 것이다.

최근에는 이동통신 및 위성통신의 급속한 발달로 정보화 사회에서 무선통신 서비스의 역할이 더욱 중요하게 되고, 종래의 음성이나 문자 정보의 전송뿐만 아니라 무선으로 인터넷에 접속하거나 동영상 통신이 가능한 멀티미디어 무선통신 서비스가 보급되고 있다. 특히, IMT-2000 사업과 위성 DMB(Digital Multimedia Broadcasting) 시스템을 이용한 4세대 이동통신 등에서는 고화질의 동영상을 실시간으로 전송할 수 있는 환경이 구축되고 있다.

이와 같은 기술이 상용화될 수 있었던 것은 무엇보다 아날로그 영상 신호를 양자화나 가변장 부호화 등으로 디지털 처리(Encoding)를 한 다음, 이를 디지털 신호로 송신하고, 수신된 단말기에서는 이를 다시 복호화(Decoding)함으로써, 빠른 전송 속도와 풍부한 정보를 전송할 수 있는 동영상 압축 기술의 발달로 인하여 가능하게 되었다. 즉, 디지털방송에 있어서의 특징은 동영상 정보를 디지털화하여 압축함으로써 제한된 전송로에서 효율적인 서비스가 가능하게 된 것으로, 동영상의 압축 기술은 서비스의 성격 및 품질을 좌우하는 중요한 기술로 인정되고 있다.

그 동안 방대한 정보를 저장하고 전송하기 위한 여러가지 압축 기술이 개발되어 왔으며, 특히 1980년대 후반부터는 디지털 동영상 정보의 부호화 및 기술표준 규격을 제정해야 한다는 요구가 제시되면서 기술 발전이 가속화되기 시작했다.

이에 따라 국제전기통신연합(ITU)은 유무선 통신망 환경에서 동영상 서비스를 위한 표준으로 H.261과 H.263을 제정했고, 국제표준화기구(ISO)도 동영상 표준 규격인 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4를 마련하는 등 국제적인 표준화 논의가 활발하게 진행되었다. H.263+ 와 MPEG-4 표준이 개발된 후 무선통신이 급격히 확산되었으며, 이에 따라 종전의 압축 방식에 비해 더욱 향상된 압축 효율을 제공하고 다양한 통신 환경을 수용할 수 있는 동영상 압축 기술 규격의 필요성이 대두되었다.

이 후, 국제전기통신연합(ITU)과 국제표준화기구/국제전자기술위원회(ISO / IEC)가 공동 결정한 JVT(Joint Video Team)에서는 기존의 방식보다 압축 효율이 뛰어난 H.264(MPEG-4 part 10, 이하에서는 H.264라 함)라는 표준을 승인하게 되었다.

H.264 는 현재 디지털방송의 표준 동영상 압축 기술로서 다양한 네트워트 환경에 쉽게 부응할 수 있는 유연성과 동영상의 부호화 효율 측면에서 H263+ 나 MPEG-2/4 등 기존 기술 표준들에 비해 많은 진보가 있었다. 즉, H.264는 기존의 표준 기술들과 마찬가지로 하이브리드 MCP(Motion Compensated Prediction) 모델을 채택하였으나, 기존 H.263+ 또는 MPEG-4(part2) 대비 50%의 압축효율을 가지며, 지속적인 고품질 동영상 전송을 보장한다. 또한, H.264는 패킷망에서의 패킷 손실 및 무선 네트워크에서의 비트 에러 복구능력이 뛰어나고, 네트워크 적응 계층(Network Application Layer)을 통해 상이한 네트워크에서의 전송이 용이한 장점을 가진다.

도 1은 H.264의 부호화기(encoder)의 구성을 나타낸 블록도이다. H.264 국제표준에서는 동영상 신호를 부호화할 때, 공간적 유사성을 이용하여 인트라 부호화 하는 방법과 시간적 차이에 따라 영상 프레임의 유사성을 이용하여 인터 부호화 하는 방법으로 나뉜다.

도 1을 참조하면, H.264 부호화기는 크게 예측부(10), 변환 및 양자화부 (20), 엔트로피 코딩부(30)로 구성된다. 예측부(10)는 인트라 예측(intra prediction)과 인터 예측(inter prediction)을 수행하는 것으로, 인트라 예측에서는 이미 디코딩이 수행된 픽처내에서 예측하고자 하는 블록에 인접한 블록의 픽셀 데이터를 이용하여 예측을 수행하고, 인터 예측에서는 이미 디코딩이 수행되고 디블로킹 필터링이 수행되어 버퍼에 저장되어 있는 기준 픽처를 이용하여 현재 픽처의 블록 예측을 수행한다. 변환 및 양자화부(20)는 예측부(10)에서 수행하여 얻은 예측 샘플을 변환하고 양자화하여 압축한다. 엔트로피 코딩부(30)는 양자화된 동영상 데이터에 대해 소정의 방식에 따라 부호화를 수행하여 비트스트림(Bit stream)으로 만들어 NAL로 전송한다.

부호화 방법에 있어서, H263+ 나 MPEG-2/4 등에서는 16x16의 화소들로 구성된 매크로 블록 단위로 8x8 블록에 대하여 부호화를 진행하지만, H.264에서는 16x16 인 매크로 블록과 4x4 부블록에 대하여 부호화를 진행한다.

인트라 부호화 방법은 16x16 매크로 블록과 4x4 블록들에 대한 인접 화소들에 의한 방향성에 기인하여 얻게 되는 예측 값과의 차이 값(SAD:Sum of Absolute Difference)을 구하여 부호화함으로써 효율을 증가시키는 방법이다. 4x4 블록들에 대해서는 9가지의 다른 모드에 의하여 부호화를 진행하고, 16x16의 매크로 블록에 대해서는 블록단위로 4가지 모드에 의하여 부호화를 진행한다. 즉, 공간영역의 다수의 예측 모드를 사용함으로써 실제 부호화 대상인 잔여신호를 최소화하여 압축 효율을 향상시킨다.

도 2는 4x4 블록의 밝기 성분(luminance)에 대한 인트라 예측 부호화의 9가 지 예측 모드를 도시하였고, 도 3은 4x4 블록에 대한 인트라 예측 방법을 도시하였으며, 도 4는 16x16 매크로 블록에 대한 인트라 예측 방법을 도시한 도면을 나타내었다.

도 2를 참조하면, 4x4 블록에 있어서 인트라 예측 부호화 모드는 모드 0에서부터 모드 8까지 모두 9가지가 된다. 여기서 모드 2는 방향성이 없는 DC 모드로서 도 2에는 나타나지 않았다.

도 3을 참조하여 더욱 상세히 설명하면, 4x4 블록의 인트라 부호화는 대상 블록의 주변 화소인 A ~ M 을 이용하여 예측 블록을 만들어 내고, 이렇게 만들어진 각 예측 블록과 원본 블록간의 SAD(Sum of Absolute Difference)를 구하여, 9가지의 모드 중에서 가장 작은 SAD를 갖는 모드를 최적의 예측 모드로 선택한다.

모드 0은 수직 방향의 예측 모드(a)로서, 위측 4개의 화소들(A,B,C,D)을 수직 방향으로 투영하여 해당 블록에 포함된 각 화소들의 화소 값을 예측하는 모드이며, 마찬가지로 모드 1은 수평 방향의 예측 모드(b), 모드 2는 방향이 없는 DC 모드(c), 모드 3은 좌측 대각선 방향의 예측 모드(d), 모드 4는 우측 대각선 방향의 예측 모드(e), 모드 5는 우측 수직 방향의 예측 모드(f), 모드 6은 수평 아랫 방향의 예측 모드(g), 모드 7은 좌측 수직 방향의 예측 모드(h), 모드 8은 수평 윗 방향의 예측 모드(i)를 각각 나타낸다.

도 4를 참조하면, 16x16 매크로 블록에 대한 인트라 예측 방법에서는 4가지 모드를 가지며, 모드 0은 위측 16개의 화소들을 수직 방향으로 투영하여 인트라 예측 부호화를 진행하며, 마찬가지로 모드 1은 수평 방향의 예측 모드, 모드 2는 DC 모드, 모드 3은 평면 모드로 좌측 16개의 화소와 상측 16개의 화소들을 일정한 조합 형태로 인트라 예측 부호화를 진행하는 모드이며, 모드 2와 3은 도면에 도시되지 않았다.

상기한 바와 같이 H.264 는 인트라 예측 부호화에서의 공간적 예측은 기존의 동영상 압축 기술에 없었던 것으로 동일한 영상 내에서 현재 블록은 주변 블록과 공간적 유사성을 가진다는 특성을 이용하여 공간적 중복성을 제거하는 것이다. 즉, 각 블록의 주변 화소로부터 현재 블록의 예측 블록을 만들어 내어 현재 블록과의 차분치 만을 부호화 하여 비트량을 현저하게 줄이는 방법을 이용한 것이다.

그러나 예측 블록을 결정하는데 있어서 4x4 밝기 성분 블록의 경우에는 9가지 모드, 16x16 밝기 성분 블록의 경우에는 4가지 모드에 대해서 전역 탐색 방법을 수행하여 최적의 모드를 결정해야 하는 계산적 부담이 있다. 결과적으로 새로운 방법에 의해 압축 효율은 높아졌지만 기존의 기술에 비해 훨씬 더 많은 연산 및 메모리 접근이 요구되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안 된 것으로, 대상 블록에 대하여 다운 샘플링(Down Sampling)과 에지의 방향성(Edge Direction) 검출을 기반으로 인트라 예측 후보 모드를 결정한 후, 해당 후보 모드에 대해서만 전역 탐색 방법을 수행함으로써, 화질의 열화를 초래하지 않고도 연산량을 현저히 감소시킬 수 있는 H.264 에 있어서의 고속 인트라 예측 모드 결정 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 고속 인트라 예측 모드 결정 방법은 4x4 블록을 2x2 블록으로 다운 샘플링하는 단계와, 상기 2x2 블록 내 화소값의 대소 관계를 이용하여 에지 방향을 선정하는 단계와, 상기 선정된 에지 방향을 이용하여 후보 예측 모드 블록을 선정하는 단계와, 상기 후보 예측 모드 블록과 원본 모드 블록간의 SAD를 계산하는 단계 및 상기 SAD로부터 최적의 모드를 선정하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드를 결정하는 방법에 대한 순서도를 나타내었다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 인트라 예측 모드 결정은 먼저 4x4 블록을 2x2 블록으로 다운 샘플링(S10)한 후, 다운 샘플링된 2x2 블록 내 화소값의 대소 관계를 이용하여 에지 방향을 선정(S20)하고, 선정된 에지 방향을 기반으로 후보 예측 모드 블록을 선정(S30)한다. 또한 선정된 후보 예측 모드 블록과 원본 모드 블록 간의 SAD를 구하고(S40), 그 중 최저값의 SAD를 갖는 블록을 최적의 예측 모드로 선정(S50)한다.

더욱 구체적으로 살펴보면, 다운 샘플링 단계(S10)는 4x4 블록을 2x2 블록으 로 다운 샘플링하는 것으로, 도 6에 다운 샘플링 과정을 나타내었다.

도 6을 참조하면, (a₁₁, a₁₂, a₁₃, a₁₄) 내지 (a₄₁, a₄₂, a₄₃, a₄₄)의 화소들로 이루어진 4x4 블록을 (b₁₁, b₁₂) 및 (b₂₁, b₂₂)의 화소들로 이루어지는 2x2 블록으로 다운 샘플링 하였다. 여기서 다운 샘플링된 2x2 블록의 각 화소는 수학식 1에 의해 산출된다.

b₁₁ = a₁₁ + a₂₁ + a₁₂ + a₂₂ b₁₂ = a₁₃ + a₁₄ + a₂₃ + a₂₄

b₂₁ = a₃₁ + a₃₂ + a₄₁ + a₄₂ b₂₂ = a₃₃ + a₃₄ + a₄₃ + a₄₄

다운 샘플링으로 4x4 블록 내에 존재하는 잡음 성분들을 단순화함으로써, 잡음에 의한 잘못된 에지 검출을 최소화할 수 있다. 또한, 다운 샘플링할 때 그 결과값의 대소 관계만을 비교하기 때문에 화소의 개수로 나누는 연산이 없이 단지 4개의 화소값만을 더하는 연산 과정만 필요하게 된다. 이러한 과정은 본 발명의 인트라 예측 모드 결정 방법이 하드웨어로 구현될 경우 복잡도를 낮출 수 있는 역할을 한다.

도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법에 있어서에지 방향 선정 과정을 나타낸 도면이다.
에지 방향을 선정하는 단계(S20)는 다운 샘플링된 2x2 블록 내 결과 값을 이용하여 도 7 및 수학식 2와 같이 가로, 세로 및 대각선 방향의 차이값을 계산한다. 도 7 및 수학식 2에서 d_r1, d_r2 는 가로 방향 차이값, d_c1, d_c2 는 세로 방향 차이값, d_d1, d_d2 는 대각선 방향 차이값을 각각 나타낸다. 이러한 차이값을 이용하면 해당 블록 내에서 우세한 에지 방향을 산출할 수 있다.

d_r1 = b₁₁ - b₁₂ d_r2 = b₂₁ - b₂₂

d_c1 = b₁₁ - b₂₁ d_c2 = b₁₂ - b₂₂

d_d1 = b₁₁ - b₂₂ d_d2 = b₁₂ - b₂₁

수학식 2에 따른 에지 방향의 선정에 있어서, 도 8의 (가)에 도시된 바와 같이 가로 및 세로 방향의 차이값이 d_r1≒0, d_r2≒0, d_c1＞TH₁, d_c2＞TH₂ (TH₁, TH₂값은 실험치)와 같은 경우 해당 블록이 가로 방향의 에지(→ 혹은 ←)가 우세하다고 판단할 수 있으며, (나)에 도시된 바와 같이 가로 및 세로 방향의 차이값이 d_r1＞TH₁, d_r2＞TH₂, d_c1≒0, d_c2≒0 와 같은 경우 해당 블록이 세로 방향의 에지(↓ 혹은 ↑)가 우세하다고 판단할 수 있다.
또한, 도 9의 (가)에 도시된 바와 같이 가로, 세로 및 대각선 방향의 차이값이 d_r1≠0, d_r2≒0, d_c1≠0, d_c2≒0, d_d1＞TH, d_d2≒0 (TH는 실험치)와 같은 경우 해당 블록이 좌하/우상 대각선 방향의 에지(↙ 혹은 ↗)가 우세하다고 판단할 수 있으며, (나)에 도시된 바와 같이 가로, 세로 및 대각선 방향의 차이값이 d_r1≠0, d_r2≒0, d_c1≒0, d_c2≠0, d_d1≒0, d_d2＞TH 와 같은 경우 해당 블록이 좌상/우하 대각선 방향의 에지(↘ 혹은 ↖)가 우세하다고 판단할 수 있다(여기서 '≠'는 상대적으로 '0'보다는 큰 차이값을 갖지만 'TH'보다는 작은 차이값을 갖는 것을 나타낸다.).
한편, 2x2 블록에 있어서, 가로, 세로 및 대각선 방향의 차이값은 서로 상대적인 값에 따라 어느 한 방향의 에지가 우세한 것으로 판단되므로, 동시에 가로 및 세로 혹은 가로 및 대각선 등의 두 방향의 에지가 우세한 것으로 판단될 수는 없는 것이다.
따라서 본 발명의 인트라 예측 모드 결정 방법에 의하면 해당 블록의 가로, 세로 및 대각선 에지에 대해서도 정확히 검출할 수 있기 때문에 기존 방법의 문제점인 대각선 에지를 검출하지 못하는 문제점도 해결할 수 있다.

후보 예측 모드를 선정(S30)하는 단계는, 상기한 도 2 및 도 3의 방법을 이용하여 본 발명에서의 다운 샘플링된 2x2 블록에서 가로, 세로, 45도 및 135도의 대각선 방향 중 에지 방향 선정 단계에서 선정된 어느 한 방향을 기반으로 선정한다. 예를 들면, 에지 방향 선정 단계에서 135도의 대각선 방향의 에지가 선정되었을 경우 도 2를 참조하면, 후보 모드는 {2, 4, 5, 6}이 된다. 즉, 선정된 에지 모드 {4} 와 그 주위의 모드 {5, 6} 및 DC 모드 {2}를 추가한다. DC 모드 {2}를 후보 모드로 추가하는 이유는 방향성이 없는 블록의 경우를 보완하기 위한 것이다.

이러한 후보 모드들의 블록에 대하여 수학식 3과 같이 SAD를 구하고(S40), 그 중 최저값의 SAD를 갖는 블록을 최종의 예측 모드로 선정(S50)한다. 여기서 N은 블록 사이즈 이며, C_ij는 원본 모드 블록의 화소값을 나타내고, R_ij는 후보 모드 블록의 화소값을 나타낸다.

표 1은 4x4 블록에 있어서, 본 발명에 의한 인트라 예측 모드 결정 방법(실시예1)과 종래의 에지 방향성을 이용한 방법(비교예1) 및 H.264 표준 방법(비교예2)에 대한 연산량을 비교하여 나타내었다. 여기서 뺄셈과 나눗셈은 각각 덧셈과 곱셈의 연산으로 취급 하였으며, 비교 연산은 하드웨어적으로 낮은 복잡도를 갖기 때문에 연산량 계산에서 제외하였다.

	비교예 1	비교예 2	실시예 1
곱셈기	80	0	0
덧셈기	284	279	142

블록 내 에지의 방향성을 이용하여 인트라 모드를 예측하는 종래의 방법은 소벨(Sobel) 에지 검출기를 이용하여 에지의 방향성을 구한 다음, 그것을 바탕으로 후보 모드를 선택하는 방법(비교예1)이다. 즉, 4x4 블록에 대하여 수학식 4와 같은 마스크를 영상에 사용하여 가로 방향 에지 블록(H_r)과 세로 방향 에지 블록(H_c)을 얻는다. 이러한 두 블록의 영상에 수학식 5에 의해 각 화소마다 기울기 값(G)을 계산하고 도 2에 나타난 각도에 맞도록 양자화하여 각각의 모드별 에지 방향의 누적값을 나타내는 에지 방향 히스토그램 H(m) 을 구한다. 여기서 가장 큰 H(m) 값을 갖는 모드가 4x4 블록에서 가장 우세한 방향성을 나타내는 것으로, 후보 모드로는 가장 큰 H(m) 값을 갖는 모드와 그 주위의 모드 및 DC 모드를 선정한다.

이러한 종래의 에지의 방향성을 이용한 방법(비교예1)에 의할 경우 연산량은 표 1과 같이 80개의 곱셈기와 284개의 덧셈기가 계산되었다. 여기서 기울기(G) 값을 구하는 연산은 제외하였다. 또한, 소벨 연산자의 특성상 가로와 세로 에지의 경우는 잘 검출할 수 있으나, 대각선 에지의 경우 검출하지 못하는 경우가 많다. 이 경우 정확한 후보 모드가 포함되지 않기 때문에 최적의 모드를 찾지 못하여 비트량이 늘어나게 된다.

H.264 표준 방법(비교예2)에서의 연산량은 9개의 후보 모드 블록의 SAD 계산에 대한 연산으로 9 x (16 + 15) = 279 로 279 개의 덧셈기가 요구된다. H.264 표준 방법에서는 가중치를 계산하는 연산량을 제외했기 때문에 종래의 에지 방향성을 이용한 방법(비교예1)보다 더 적은 수의 연산량이 계산되었다.

본 발명의 인트라 예측 모드 결정 방법(실시예1)에 따른 4x4 블록에 대한 연산량을 살펴보면, 다운 샘플링 단계의 경우 덧셈기는 2x2 블록의 각 화소에 있어서 3번의 덧셈기가 요구되므로 3 x 4 = 12 번의 덧셈이 행해지고(수학식 1참조), 에지 방향 검출 단계에서는 6번의 덧셈이 행해진다(수학식 2참조). 또한, 4개의 후보 모드 블록에 대한 SAD 계산에서는 4 x (16 + 15) = 124 번의 덧셈이 행해지므로, 전체 연산량은 142개가 계산된다.

따라서 표 1에 의하면 본 발명에 의한 방법(실시예)은 H.264 표준 방법 대비 약 50%의 연산만이 요구되어 연산량을 현저하게 줄일 수 있었다.

표 2는 본 발명에 의한 인트라 예측 모드 결정 방법(실시예2)을 H.264 참조 소프트웨어 버전 8.0에 적용하였을 경우 종래의 에지 방향성을 이용한 방법(비교예3) 및 H.264 표준 방법(비교예4)에 대한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio,단위는 dB) 값을 비교하여 나타낸 것이다.

	비교예 3	비교예 4	실시예 2
1	37.355	38.084	37.397
2	38.957	39.204	39.120
3	40.248	40.996	40.864
4	37.857	38.629	37.910

표 2의 실험에 있어서, 베이스라인 프로파일을 사용하였으며, 실험영상은 QCIF(Quarter Common Intermediate Format)와 YUV 4:2:0 포맷을 사용하였고, 수 차례 실험치를 변경하여 실험하였을 때 실험치가 100인 경우 최적의 PSNR 값이 나타났다.

표 2에 의하면 본 발명에 의한 인트라 예측 모드 결정 방법(실시예2)에 의할 경우 전역 탐색을 하는 H.264 표준 방법(비교예4)에 비해 0.1dB 이하의 PSNR 감소를 나타내어, H.264 표준 방법과 거의 동일한 화질이 나오는 것을 알 수 있었다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 인트라 예측 모드 결정 방법에 의하면 해당 블록을 다운 샘플링한 다음, 그것에 대한 에지의 방향성을 구하여 후보 모드를 선택함으로써, H.264 표준 방법에 비해 연산량을 50% 정도로 줄일 수 있으며, 화질의 열화를 초래하지 않고도 고속으로 인트라 예측 모드를 결정하여 효율적인 부호화를 수행할 수 있다.

Claims (7)

1. 대상 블록에 대해 공간 영역의 유사성을 이용하는 예측 모드 결정 방법에 있어서,

   상기 대상 블록을 다운 샘플링하는 단계;

   상기 다운 샘플링된 블록 내 결과 값을 이용하여, 가로, 세로 및 대각선 방향의 차이값에 따른 대소 관계를 이용하여 에지 방향을 선정하는 단계;

   상기 선정된 에지 방향을 이용하여 후보 예측 모드 블록을 선정하는 단계;

   상기 후보 예측 모드 블록과 원본 모드 블록간의 차이값(SAD:Sum of Absolute Difference)을 계산하는 단계; 및

   상기 SAD로부터 최적의 모드를 선정하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 다운 샘플링 단계는 4x4 블록을 2x2블록으로 다운 샘플링하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
3. 제 2항에 있어서, 상기 다운 샘플링 단계는

   b₁₁ = a₁₁ + a₂₁ + a₁₂ + a₂₂ b₁₂ = a₁₃ + a₁₄ + a₂₃ + a₂₄

   b₂₁ = a₃₁ + a₃₂ + a₄₁ + a₄₂ b₂₂ = a₃₃ + a₃₄ + a₄₃ + a₄₄

   (a_ij는 4x4 블록의 화소값, b_ij는 2x2 블록의 화소값을 나타낸다.)로 다운 샘플링하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 에지 방향을 선정하는 단계는

   d_r1 = b₁₁ - b₁₂ d_r2 = b₂₁ - b₂₂

   d_c1 = b₁₁ - b₂₁ d_c2 = b₁₂ - b₂₂

   d_d1 = b₁₁ - b₂₂ d_d2 = b₁₂ - b₂₁

   (d_r1, d_r2, d_c1, d_c2, d_d1 및 d_d2는 2x2 블록에서 각각 가로, 세로 및 대각선 방향의 차이값을 나타낸다.)에 의한 가로, 세로 및 대각선 방향의 차이값에 따른 대소 관계를 이용하여 에지 방향을 선정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 후보 예측 모드 블록을 선정하는 단계는 상기 에지 방향 선정 단계에서 선정된 어느 한 모드를 기반으로 그 주위의 모드와 방향성이 없는 모드를 추가하여 선정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 SAD는

   

   (여기서 N은 블록사이즈, C_ij는 원본 모드 블록의 화소값, R_ij는 후보 모드 블록의 화소값을 나타낸다.)로 구하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 최적 모드 선정 단계는 상기 SAD 값 중 최저값의 SAD를 갖는 블록을 최적의 모드로 선정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.

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