KR100714853B1 - Unified Application System For Adaptive Loop Filtering And Post Filtering Of Moving Picture Coding System - Google Patents
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Abstract
본 발명은 동영상 시스템에서 루프 필터링 블록과 포스트 필터링 블록을 분리하지 않고 하나의 통합된 필터링 모듈로 구성하여, 루프 필터링 응용 혹은 포스트 필터링 응용에 따라서 선택기를 제어해서 필터링 후의 결과를 움직임 벡터 보상용 메모리에 저장하거나 필터링 전의 결과를 움직임 벡터 보상용 메모리에 저장함으로써, 시스템의 분량을 효과적으로 감소시키고, 불필요한 자원의 사용이 배제되어 시스템의 활용에 효율성이 제공된다.The present invention is composed of one integrated filtering module without separating the loop filtering block and the post filtering block in the video system, and controls the selector according to the loop filtering application or the post filtering application to transfer the result of the filtering to the memory for motion vector compensation. By storing the result before storing or filtering in the memory for motion vector compensation, the amount of the system is effectively reduced, and the use of unnecessary resources is eliminated, thereby providing efficiency in the utilization of the system.
복호화기, 동영상 압축 시스템, 루프 필터링, 포스트 필터링, 선택기Decoder, video compression system, loop filtering, post filtering, selector
Description
도 1은 본 발명에 따른 동영상 시스템에서 루프 필터와 포스트 필터의 적응적인 통합 적용장치에 대한 일 실시예의 구성도이다.1 is a block diagram of an embodiment of an adaptive integrated application device of a loop filter and a post filter in a video system according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 동영상 시스템에서 루프 필터와 포스트 필터의 적응적인 통합 적용장치를 이용하여 필터링해야 할 블록 경계를 도시한 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating block boundaries to be filtered using an adaptive integrated application apparatus of a loop filter and a post filter in a video system according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따른 동영상 시스템에서 루프 필터와 포스트 필터의 적응적인 통합 적용장치를 이용한 H.263 압축 방식 처리를 위한 양자화 변수 및 H.264 압축 방식 처리를 위한 양자화 변수의 호환을 도시한 그래프이다.3 is a graph illustrating the compatibility of quantization parameters for H.263 compression scheme processing and quantization parameters for H.264 compression scheme processing using an adaptive integrated application of a loop filter and a post filter in a video system according to the present invention. to be.
본 발명은 루프 필터링(Loop Filtering)과 포스트 필터링(Post Filtering)을 동시에 지원하는 동영상 시스템에서 루프 필터링 블록과 포스트 필터링 블록을 분리하지 않고, 하나의 통합된 필터링 모듈로 구성하여 통합 지원할 수 있도록 하는 동영상 시스템에서 루프 필터와 포스트 필터의 적응적인 통합 적용장치에 관한 것 이다.The present invention does not separate the loop filtering block and the post filtering block in a video system that supports loop filtering and post filtering at the same time. It is about the adaptive integrated application of loop filter and post filter in the system.
동영상 시스템에서 압축된 동영상 비트 스트림을 영상으로 복호화하는 과정에서 영상의 압축 방식에 따라서 루프 필터링 기법 및 포스트 필터 기법을 적용하고 있다.In the process of decoding a compressed video bit stream into a video in a video system, a loop filtering technique and a post filter technique are applied according to a video compression scheme.
예를 들어, 동영상 압축 표준화 방식중의 하나인 MPEG-2(Moving Picture Coding Experts Group Phase 2)에 비하여 3배, MPEG-4에 비하여 2배 이상의 데이터 압축이 가능하여 "매머드 코덱"이라 불리우며, 대략 2Mbps의 코딩률로 DVD와 동일한 화질을 얻을 수 있고, 1Mbps의 코딩률로 가정용 VCR과 같은 화질을 얻을 수 있어 휴대폰, 디지털 카메라를 포함하여 점점 더 많은 응용분야에 적용되고 있는 H.264/MPEG-4 AVC(Moving Picture Coding Experts Group Phase 4 Advanced Video Coding)방식으로 압축된 비트 스트림을 복호화하기 위해서는 루프 필터링 기법이 적용된다.For example, it is called "Mammoth codec" because it can compress 3 times more data than MPEG-2 (Moving Picture Coding Experts Group Phase 2), which is one of video compression standardization methods, and 2 times more than MPEG-4. With the coding rate of 2Mbps, the same picture quality as DVD can be obtained, and with the coding rate of 1Mbps, it is possible to obtain the same quality as the home VCR. H.264 / MPEG- is being applied to more and more applications including mobile phones and digital cameras. Loop filtering is applied to decode the bit stream compressed by the Moving Picture Coding Experts Group Phase 4 Advanced Video Coding (AVC) method.
또한, ITU-T 표준으로 낮는 비트율 통신을 위해 설계된 H.263이나 동영상 압축 표준화 방식의 하나인 MPEG-4 방식으로 압축된 비트 스트림을 복호화하기 위해서는 포스트 필터링 기법이 적용된다.In addition, the post-filtering technique is applied to decode the bit stream compressed by the MPEG-4 method, which is one of the H.263 or video compression standardization methods designed for low bit rate communication using the ITU-T standard.
상기와 같이 영상의 압축 방법에 따라 복호화 과정에서 서로 다른 기법의 필터링을 적용함에 있어, 전자의 경우 루프 필터를 통해 필터링된 영상 데이터에 대하여 움직임 보상을 위해 메모리에 저장하고 있으며, 후자의 경우 필터링 되기 이전의 복원된 영상 데이터에 대하여 움직임 보상을 위해 메모리에 저장하고 있다.In applying the filtering of different techniques in the decoding process according to the compression method of the image as described above, the former stores the image data filtered through the loop filter in the memory for motion compensation, and the latter is filtered. The previous reconstructed image data is stored in a memory for motion compensation.
따라서, 동영상 시스템에서 상기한 두 개의 방식을 동시에 지원하기 위해서 는 루프 필터링을 적용하는 구조와 포스트 필터링을 적용하는 구조가 각각 독립적으로 존재하게 된다.Therefore, in order to simultaneously support the above two methods in a video system, a structure for applying loop filtering and a structure for applying post filtering exist independently.
그러므로, 루프 필터링이 사용되는 경우 포스트 필터링 블록의 자원이 낭비되는 단점이 발생하고, 포스트 필터링이 사용되는 경우 루프 필터링 블록의 자원이 낭비되는 단점이 발생한다.Therefore, disadvantages arise in that resources of the post filtering block are wasted when loop filtering is used, and disadvantages are waste of resources of the loop filtering block when post filtering is used.
또한, 상기한 바와 같은 자원의 낭비는 사용 전력의 증가를 초래하게 되고, 시스템의 가격 상승을 초래하여 가격 경쟁력을 약화시키게 된다.In addition, the waste of resources as described above results in an increase in the power used, resulting in an increase in the price of the system, thereby weakening the price competitiveness.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로, 그 목적은 루프 필터링과 포스트 필터링을 동시에 지원하는 동영상 시스템에서 종전에 갖고 있었던 자원의 낭비 문제를 극복하고 효과적으로 루프 필터링과 포스트 필터링을 통합 지원하도록 한 것이다.The present invention has been invented to solve the above problems, and the object of the present invention is to overcome the problem of waste of resources in the video system that supports loop filtering and post filtering at the same time, and effectively integrates loop filtering and post filtering. I did it.
즉, 루프 필터링 블록과 포스트 필터링 블록을 분리하지 않고 하나의 통합된 필터링 모듈로 구성하여, 루프 필터링 응용 혹은 포스트 필터링 응용에 따라서 선택기(Selector)를 제어해서 필터링 후의 결과가 움직임 벡터 보상용 메모리에 저장 될 것인지 아니면 필터링 전의 결과가 움직임 벡터 보상용 메모리에 저장될 것인지가 결정되도록 한 것이다.In other words, the loop filtering block and the post filtering block are configured as one integrated filtering module. The selector is controlled according to the loop filtering application or the post filtering application, and the result of the filtering is stored in the memory for motion vector compensation. It is decided whether or not the result before filtering is to be stored in the motion vector compensation memory.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 비트 스트림에서 움직임 벡터와 이산변환계수를 추출하는 복호화기와; 상기 복호화기에서 인가되는 이산변환계 수를 역양자화하는 역양자화기와; 역양자화되어 인가되는 데이터 신호를 역변환하는 역변환기와; 디스플레이 되는 영상의 화질 개선을 위해 복호화 과정에서 포함된 노이즈 성분을 제거하는 필터와; 영상처리 프로세서의 제어에 따라 상기 필터의 응용이 선택되는 선택기와; 상기 필터의 응용에 따라 선택기의 접점을 통해 인가되는 복원 데이터에 대하여 움직임 벡터 보상을 위해 저장하는 메모리와; 상기 복호화기에서 추출되어 인가되는 움직임 벡터값에 따라 상기 메모리에 저장된 복원된 영상 데이터의 움직임 벡터를 보상하는 움직임 보상기와; 움직임 보상기에 의해 움직임 벡터가 보상된 영상 데이터와 상기 역양자화 및 역변환을 통해 복원된 영상 데이터를 가산하여 동영상 데이터로 복원하는 가산기를 포함한다.The present invention for achieving the above object is a decoder for extracting the motion vector and the discrete transform coefficients in the bit stream; An inverse quantizer for inverse quantizing a discrete transform coefficient applied by the decoder; An inverse transformer for inversely transforming a data signal to be inversely quantized; A filter for removing noise components included in the decoding process to improve the image quality of the displayed image; A selector for selecting an application of the filter under the control of an image processing processor; A memory for storing motion vector compensation for reconstructed data applied through a contact of a selector according to the application of the filter; A motion compensator for compensating a motion vector of the reconstructed image data stored in the memory according to the motion vector value extracted and applied by the decoder; And an adder for adding the image data compensated by the motion compensator and the image data reconstructed through the inverse quantization and inverse transformation and reconstructing the moving image data.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 동영상 시스템에서 루프 필터와 포스트 필터의 적응적인 통합 적용장치는 복호화기(101)와 역양자화기(103), 역변환기(105), 가산기(107), 필터(109), 선택기(111), 메모리(113) 및 움직임 보상기(115)를 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1, the adaptive integrated application apparatus of the loop filter and the post filter in the video system according to the present invention includes a
상기 복호화기(101)는 영상입력수단으로부터 입력된 영상에 대하여 전처리를 거쳐 압축되어 인가되는 매크로 블록 단위의 비트 스트림을 복호화한다.The
즉, 비트 스트림이 움직임 벡터에 해당하는 것이면 움직임 벡터를 추출하여 출력하고, 이산변환계수에 해당하는 것이면 이산변환계수를 추출하여 출력한다.That is, if the bit stream corresponds to the motion vector, the motion vector is extracted and output. If the bit stream corresponds to the discrete transform coefficient, the discrete transform coefficient is extracted and output.
역양자화기(103)는 상기 복호화기(101)에 의해 추출되어 인가되는 이산변환 계수에 대하여 역 양자화를 수행하여 원래의 데이터 신호로 복원한다.The inverse quantizer 103 performs inverse quantization on the discrete transform coefficients extracted and applied by the
역변환기(105)는 역양자화되어 인가되는 데이터 신호를 역변환하여 원래의 영상 데이터로 복원한다.The
가산기(107)는 움직임 보상기(115)에 의해 움직임 벡터가 보상된 영상 데이터와 상기 역양자화 및 역변환을 통해 복원된 영상 데이터를 가산하여 동영상 데이터로 복원한다.The
필터(109)는 루프 필터링과 포스트 필터링이 통합된 필터링 모듈로 구성되며, 상기 가산기(107)를 통해 인가되는 영상 데이터를 디스플레이 함에 있어 영상의 화질 개선을 위하여 상기한 복호화 과정에서 포함되어진 노이즈 성분을 필터링하여 제거한 다음 도시되지 않은 디스플레이수단을 통해 영상으로 표시한다. The
선택기(111)는 도시되지 않은 영상처리 프로세서에서 복원되는 압축 영상을 루프 필터링으로 응용할 것인지 혹은 포스트 필터링으로 응용할 것인지에 따라서 인가되는 제어신호에 의해 내부 접점이 선택되어 상기 필터(109)의 기능을 선택하여 준다.The
상기 선택기(111)는 메모리(113)와 연결되는 축을 중심으로 루프 필터링 선택 접점(D-L)과 포스트 필터링 선택 접점(D-P)으로 구성된다.The
메모리(113)는 도시되지 않은 영상처리 프로세서에 의한 필터(109)의 응용에 따라 선택기(111)의 접점을 통해 인가되는 복원 데이터에 대하여 움직임 벡터 보상을 위해 저장한다.The
움직임 보상기(115)는 상기 복호화기(101)를 통해 비트 스트림에서 추출되는 움직임 벡터값에 따라 상기 메모리(113)에 저장된 복원된 영상 데이터의 움직임 벡터를 보상한다.The
전술한 바와 같은 기능을 포함하여 구성되는 본 발명에 따른 동영상 시스템에서 루프 필터와 포스트 필터의 적응적인 통합 적용장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the adaptive integrated application device of the loop filter and the post filter in the video system according to the present invention including the functions as described above are as follows.
먼저, 4×4 블록기반의 압축 방식인 H.264/MPEG-4 AVC를 처리하기 위한 루프 필터링 적용에 대하여 설명한다.First, the application of loop filtering to process H.264 / MPEG-4 AVC, which is a 4x4 block-based compression method, will be described.
도시되지 않은 영상 프로세서에 의한 필터(109)의 응용이 루프 필터링으로 선택됨에 따라 선택기(111)는 내부 접점이 메모리(113)와 연결되는 축을 중심으로 루프 필터링 선택 접점(D-L)으로 연결된다.As the application of the
이와 같이, 선택기(111)의 내부 접점이 루프 필터링의 응용으로 접속되어 있는 상태에서 복호화기(101)는 영상입력수단으로부터 입력된 영상에 대하여 전처리를 거쳐 압축되어 인가되는 매크로 블록 단위의 비트 스트림을 복호화한다.As described above, in the state where the internal contact of the
즉, 비트 스트림이 움직임 벡터에 해당하는 것이면 움직임 벡터를 추출하여 움직임 보상기(115)에 출력하고, 이산변환계수에 해당하는 것이면 이산변환계수를 추출하여 역양자화기(103)에 출력한다.That is, if the bit stream corresponds to the motion vector, the motion vector is extracted and output to the
역양자화기(103)는 상기 복호화기(101)에 의해 추출되어 인가되는 이산변환계수에 대하여 역 양자화를 수행한 다음 역변환기(105)에 인가하여, 데이터 신호의 역변환을 통해 원래의 영상 데이터로 복원한 다음 필터(109)를 통해 루프 필터링을 실행하여 선택기(111)의 접점(D-L)을 통해 메모리(113)에 저장한다.The inverse quantizer 103 performs inverse quantization on the discrete transform coefficients extracted and applied by the
이때, 움직임 보상기(115)는 상기 메모리(113)에 저장되어 있는 복원된 영상 데이터에 대하여 상기 복호화기(101)에 추출되어 인가되는 정보에 따라 움직임 벡터를 보상하여 가산기(107)에 인가한다.In this case, the
따라서, 가산기(107)에 의해 상기 복원된 영상 데이터에 대하여 움직임 벡터가 보상되어 도시되지 않은 디스플레이수단을 통해 영상 이미지로 출력된다.Therefore, the motion vector is compensated for the reconstructed image data by the
상기에서 필터(109)가 루프 필터링의 응용으로 선택되어짐에 따라 복원되는 비트 스트림의 영상 데이터에서 처리되는 경계 블록은 도 2에서 V0, V1, V2, V3, V4, V5, H0, H1, H2, H3, H4, H5의 영역에 대하여 처리한다.As the
이때, 처리되는 양자화 파라메타값은 0에서 51사이의 값을 가진다.At this time, the processed quantization parameter value has a value between 0 and 51.
반면에, 8×8 블록기반인 H.263, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 등으로 압축된 동영상의 처리를 위해 필터(109)의 응용이 포스트 필터링으로 선택되는 경우, 도시되지 않은 영상 프로세서에 의한 필터(109)의 응용이 포스트 필터링으로 선택됨에 따라 선택기(111)는 내부 접점이 메모리(113)와 연결되는 축을 중심으로 포스트 필터링 선택 접점(D-P)으로 연결된다.On the other hand, when the application of the
이와 같이, 선택기(111)의 내부 접점이 포스트 필터링의 응용으로 접속되어 있는 상태에서 복호화기(101)는 영상입력수단으로부터 입력된 영상에 대하여 전처리를 거쳐 압축되어 인가되는 매크로 블록 단위의 비트 스트림을 복호화한다.In this way, in the state where the internal contact of the
즉, 비트 스트림이 움직임 벡터에 해당하는 것이면 움직임 벡터를 추출하여 움직임 보상기(115)에 출력하고, 이산변환계수에 해당하는 것이면 이산변환계수를 추출하여 역양자화기(103)에 출력한다.That is, if the bit stream corresponds to the motion vector, the motion vector is extracted and output to the
역양자화기(103)는 상기 복호화기(101)에 의해 추출되어 인가되는 이산변환계수에 대하여 역 양자화를 수행한 다음 역변환기(105)에 인가하여, 데이터 신호의 역변환을 통해 원래의 영상 데이터로 복원한 다음 선택기(111)의 접점(D-P)을 통해 필터링되기 이전의 영상 데이터가 메모리(113)에 저장된다.The inverse quantizer 103 performs inverse quantization on the discrete transform coefficients extracted and applied by the
이때, 움직임 보상기(115)는 상기 메모리(113)에 저장되어 있는 복원된 영상 데이터에 대하여 상기 복호화기(101)에 추출되어 인가되는 정보에 따라 움직임 벡터를 보상하여 가산기(107)에 인가한다.At this time, the
따라서, 가산기(107)에 의해 상기 복원된 영상 데이터에 대하여 움직임 벡터가 보상된 다음 필터(109)에 의해 화질의 개선을 위해 필터링된 후 도시되지 않은 디스플레이수단을 통해 영상 이미지로 출력된다.Therefore, the motion vector is compensated for the reconstructed image data by the
상기에서 필터(109)가 포스트 필터링의 응용으로 선택되어짐에 따라 복원되는 비트 스트림의 영상 데이터에서 처리되는 경계 블록은 도 2에서 V0, V2, V4, H0, H2, H4의 영역에 대하여 처리한다.As the
이때, 처리되는 양자화 파라메타 값은 1에서 31사이의 값을 가진다.In this case, the processed quantization parameter value has a value between 1 and 31.
상기와 같이 필터(109)의 응용이 루프 필터 혹은 포스트 필터로 활용됨에 있어, H.264의 압축 방식을 처리하는 루프 필터를 코어로 만든 블록을 그대로 활용하기 위해 H.263 압축 방식의 양자화 파라메타 값은 적절한 H.264 압축 방식의 양자화 파라메타 값으로 변환되어야 하므로, 이 기능을 위한 양자화 파라메타 변환블록을 포함하며, 이에 대한 응용은 도 3의 그래프와 같은 관계를 갖는다.In the application of the
또한, H.264 압축 방식에 대해서는 표준안에 기록된 대로 경계 강도값을 구 하면 되나, 서로 다른 프레임에서의 움직임 여부 등과 같은 정보는 H.264 압축방식에만 존재하는 정보이므로 H.263 압축방식에서의 응용을 위해서는 다소 다른 방식으로 경계 강도값을 구해야 한다.In addition, for H.264 compression method, the boundary strength value can be obtained as recorded in the standard.However, information such as motion in different frames exists only in H.264 compression method. For the application, the boundary strength values must be obtained in a somewhat different way.
따라서, 사용자가 선택하는 값을 이용하거나 인트라 블록(Intra Block)일 때 인터 블록(Inter Block) 보다 강한 필터링 강도를 주는 방법을 적용한다.Therefore, a method of using a value selected by a user or giving a stronger filtering strength than an inter block when the intra block is applied is applied.
상기에서는 본 발명에 따른 동영상 압축 시스템에서 루프 필터와 포스트 필터의 적응적인 통합 적응장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above description of a preferred embodiment of an adaptive integrated adaptive device of a loop filter and a post filter in a video compression system according to the present invention, the present invention is not limited thereto, but the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Various modifications can be made within the scope of the invention, which also belongs to the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 루프 필터링과 포스트 필터링을 동시에 지원하는 동영상 시스템에서 루프 필터링과 포스트 필터링을 통합 지원하는 하나의 필터링 모듈을 이용함으로써, 시스템의 분량을 효과적으로 감소시키고, 불필요한 자원의 사용이 배제되어 시스템의 활용에 효율성이 제공된다. As described above, the present invention uses a single filtering module that integrates loop filtering and post filtering in a video system that simultaneously supports loop filtering and post filtering, thereby effectively reducing the amount of system and using unnecessary resources. Excluded provides efficiency in the utilization of the system.
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KR1020040084269A KR100714853B1 (en) | 2004-10-21 | 2004-10-21 | Unified Application System For Adaptive Loop Filtering And Post Filtering Of Moving Picture Coding System |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100714853B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20010036320A1 (en) * | 2000-03-24 | 2001-11-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method and apparatus for dynamic loop and post filtering |
KR20020015885A (en) * | 2000-08-23 | 2002-03-02 | 구자홍 | Loop/post filtering method for video coder |
JP2002330436A (en) | 2001-03-26 | 2002-11-15 | Sharp Corp | Method for executing selective image filtering, method for executing image coding or decoding and codec |
US20040190626A1 (en) | 2001-09-14 | 2004-09-30 | Shijun Sun | Adaptive filtering based upon boundary strength |
-
2004
- 2004-10-21 KR KR1020040084269A patent/KR100714853B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US20040190626A1 (en) | 2001-09-14 | 2004-09-30 | Shijun Sun | Adaptive filtering based upon boundary strength |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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KR20060035894A (en) | 2006-04-27 |
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