KR100733991B1 - An MPEG2-to-H.264 Transcoding Method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MPEG2 비트스트림 내에 포함되어 있는 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 및 부호화 블록패턴을 H.264 부호화 시 부가정보로 사용하여 화질 열화를 최소화시킴과 동시에 트랜스코더의 복잡도를 감소시키기 위한 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법에 관한 것으로서, MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법에 있어서, 소정의 압축방식으로 압축된 비트 스트림을 디코딩하여 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보, 및 부호화 블록패턴 정보를 출력하는 단계; 및 상기 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보, 및 부호화 블록패턴 정보를 이용하여 부호화 시 선택할 수 있는 매크로블록 모드를 적응적으로 선택하는 선택 단계를 포함하며, 상기 선택 단계는, H.264의 P 또는 B 프레임 내의 매크로블록 모드로 16×16 매크로블록 모드, 16×8 매크로블록 모드, 8×16 매크로블록 모드, 8×8 매크로블록 모드, 인트라 16×16 매크로블록 모드, 인트라 8×8 매크로블록 모드, 인트라 4×4 매크로블록 모드 및 스킵(SKIP) 모드 중 어느 한 모드를 선택하는 것을 특징으로 한다.The present invention uses motion vector information, a macroblock type, and a coding block pattern included in an MPEG2 bitstream as additional information in H.264 encoding to minimize image quality degradation and to reduce the complexity of a transcoder. A method of transcoding to .264, the method of transcoding from MPEG2 to H.264, decoding motion streams compressed by a predetermined compression method and outputting motion vector information, macroblock type information, and coded block pattern information. Making; And a selection step of adaptively selecting a macroblock mode that can be selected at the time of encoding using the motion vector information, the macroblock type information, and the coding block pattern information. Macroblock mode within B frame, 16 × 16 macroblock mode, 16 × 8 macroblock mode, 8 × 16 macroblock mode, 8 × 8 macroblock mode, intra 16 × 16 macroblock mode, intra 8 × 8 macroblock mode , One of intra 4 × 4 macroblock mode and skip (SKIP) mode is selected.

트랜스코딩, H.264, MPEG2, 매크로블록 모드 Transcoding, H.264, MPEG2, Macroblock Mode

Description

MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법{An MPEG2-to-H.264 Transcoding Method}Transcoding method from MP2 to H.264 {An MPEG2-to-H.264 Transcoding Method}

도 1은 MPEG2 표준의 P 프레임 내에서의 선택 가능한 매크로블록 타입,1 is a selectable macroblock type in a P frame of the MPEG2 standard,

도 2는 MPEG2 표준의 B 프레임 내에서의 선택 가능한 매크로블록 타입,2 shows a selectable macroblock type within a B frame of the MPEG2 standard;

도 3은 H.264 표준의 I 프레임 내에서의 선택 가능한 매크로블록 모드,3 shows a selectable macroblock mode within an I frame of the H.264 standard,

도 4는 H.264 표준의 P 또는 B 프레임 내에서의 선택 가능한 매크로블록 모드,4 is a selectable macroblock mode in a P or B frame of the H.264 standard,

도 5는 본 발명에 따른 MEPG2에서 H.264로의 트랜스코더의 구조,5 shows a structure of a transcoder from MEPG2 to H.264 according to the present invention,

도 6은 MPEG2 매크로블록 타입 및 부호화 블록패턴에 따른 선택 가능한 H.264 매크로블록 모드 집합,6 is a set of selectable H.264 macroblock modes according to MPEG2 macroblock type and coding block pattern;

도 7은 본 발명에 따른 트랜스코딩 기법과 전복호화 후 전부호화 방법의 트랜스코딩 시간의 비교.7 is a comparison of the transcoding time of the transcoding method and the pre-decoding precoding method according to the present invention.

본 발명은 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of transcoding from MPEG2 to H.264.

보다 상세하게는, MPEG2 비트스트림 내에 포함되어 있는 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 및 부호화 블록패턴을 H.264 부호화 시 부가정보로 사용하여 화질 열화를 최소화시킴과 동시에 트랜스코더의 복잡도를 감소시키기 위한 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법에 관한 것이다.More specifically, MPEG2 is used to reduce the complexity of the transcoder while minimizing image quality deterioration by using motion vector information, macroblock type, and coding block pattern included in the MPEG2 bitstream as additional information in H.264 encoding. To transcoding method to H.264.

일반적으로 비디오 트랜스코딩이란 부호화된 비디오 스트림의 특성을 다른 특성으로 변환하는 것을 지칭한다. 이러한 비디오 스트림의 특성에는 비트율, 프레임율, 공간적 해상도 및 부호화 표준 등이 포함될 수 있다. 트랜스코딩을 입출력 비디오 스트림의 비디오 표준에 따라 분류하면 크게 동일한 비디오 표준 간의 트랜스코딩과 상이(相異)한 비디오 표준 간의 트랜스코딩으로 나눌 수 있다. 동일한 비디오 표준 간의 트랜스코딩은 일반적으로 비트율 감소를 주(主) 목적으로 하며, 이는 양자화 계수의 변환을 통하여 비트율을 감소시키는 SNR 트랜스코딩과 프레임율의 변환을 수행하는 프레임율 트랜스코딩, 그리고 프레임의 공간적 크기 변환을 수행하는 공간적 해상도 트랜스코딩으로 나눌 수 있다. 서로 상이한 비디오 표준 간의 트랜스코딩은 서로 다른 영상 표준을 지원하는 단말기 간의 전송 등과 같이 주로 영상 포맷 자체의 변환을 목적으로 하며, MPEG2에서 MPEG4 파트(Part)2로의 트랜스코딩 등이 이에 속한다.In general, video transcoding refers to converting a characteristic of an encoded video stream into another characteristic. Characteristics of such a video stream may include a bit rate, a frame rate, a spatial resolution, an encoding standard, and the like. By classifying transcoding according to video standards of input and output video streams, transcoding can be divided into transcoding between the same video standards and transcoding between different video standards. Transcoding between the same video standards is generally the main purpose of bit rate reduction, which is SNR transcoding that reduces bit rate through conversion of quantization coefficients, frame rate transcoding that performs frame rate conversion, and frame rate. It can be divided into spatial resolution transcoding that performs spatial size conversion. Transcoding between different video standards is mainly for conversion of the video format itself, such as transmission between terminals supporting different video standards, and transcoding from MPEG2 to MPEG4 Part 2 is included in this.

위에서 기술한 여러 가지 영역에서의 트랜스코딩 중 본 발명은 서로 상이한 표준 간의 트랜스코딩에 관한 것이며, 이 중 MEPG2 표준에서 H.264 부호화 표준으로의 트랜스코딩에 관한 것이다.Among the above-described transcodings in various areas, the present invention relates to transcoding between different standards, among which transcoding from the MEPG2 standard to the H.264 coding standard.

네트워크 단말기 분야의 발달과 함께 여러 단말기에서의 영상 콘텐츠 소비가 늘어나면서 이러한 트랜스코딩의 중요성은 더욱 증대되고 있다. 특히, 현존하는 비디오 표준들 중 가장 높은 부호화 효율을 가지는 H.264 부호화 표준을 대상으로 하는 트랜스코딩 기법의 개발은 많은 이점(利點)을 가져올 수 있다. 하지만 부호화의 요소 기술 측면에서 이전의 비디오 영상 표준들(MPEG1, MPEG2, MPEG4 Part2 등)과 많은 상이점을 보이는 H.264 비디오 표준은 높은 부호화 효율만큼이나 높은 복잡도를 가진다. 따라서 H.264 비디오 표준으로의 영상 포맷 변환의 경우 전복호화 후 전부호화(全復號化 後 全符號化)의 트랜스코더 구조는 최적의 성능을 나타내지만 높은 복잡도로 인한 많은 문제점을 갖는다.With the development of the network terminal field, the consumption of video contents in various terminals has increased, and the importance of such transcoding has increased. In particular, the development of a transcoding technique targeting the H.264 coding standard having the highest coding efficiency among the existing video standards can bring many advantages. However, the H.264 video standard, which has many differences from previous video image standards (MPEG1, MPEG2, MPEG4 Part2, etc.) in terms of coding element description, has as much complexity as high coding efficiency. Therefore, in the case of video format conversion to the H.264 video standard, the transcoder structure of pre-decoding and pre-decoding is shown the optimal performance, but there are many problems due to the high complexity.

H.264 비디오 표준으로의 트랜스코더 복잡도 문제를 해결하기 위해 많은 연구들이 이루어져 왔다. "Bialkowski" 등은 H.263 인트라(Intra) 프레임과 H.264 인트라 프레임 사이의 고속 트랜스코딩 기법을 제안하였으며, 이는 H.263의 세 가지의 인트라 블록 예측 방향(DC, Vertical, Horizontal)과 H.264에서의 인트라 16x16에서의 4가지 예측 방향 및 인트라 4x4에서의 9가지 예측 방향과의 상관성을 이용하여 인트라 프레임 간의 트랜스코딩을 수행하는 방법으로, H.264의 모든 인트라 예측 방향을 검색하는 것에 비해 약 4.2%의 복잡도만을 갖는다. 하지만 비트율에 따라 최대 1dB까지의 화질 열화가 발생하는 단점을 가진다. 또한, "Bialkowski" 등은 움직임벡터 재추정을 통한 H.263 및 H.264의 예측(Predicted) 프레임 간의 고속 트랜스코딩 기법도 제안하였으며, 이는 움직임 추정 시의 검색 지점의 수를 현저히 줄임으로써 0.1~0.5dB의 화질 열화가 발생하지만 약 90%의 트랜스코딩 복잡도 감소 효과를 보인다. H.263에 비하여 H.264 부호화 표준과 부호화 요소 기술 측면에서 더욱 많은 차이를 보이는 MPEG 비디오 표준으로부터 H.264 비디오 표준으로의 트랜스코딩 또한 활발히 진행되고 있다. "Kalva"는 H.264와 MPEG2 사이의 트랜스코딩 효용성과 함께 MPEG2에서 H.264로의 개략적(槪略的) 트랜스코더를 소개하였으며, "Chen" 등은 변환 영역(Transform domain)에서 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 기법을 제안하였다. 이는 MPEG2로 부호화된 비디오 스트림을 입력으로 받아 변환 영역까지 복호화한 후 변환 영역에서 8x8 DCT 기저(Basis)와 4x4 DCT 기저 사이의 변환과 해상도의 축소(1/2)를 수행함으로써 트랜스코딩을 수행한다. 이러한 "Chen"의 트랜스코딩 기법은 서로 다른 변환 기법을 사용하는 MPEG2와 H.264 비디오 표준 사이의 트랜스코딩을 변환 영역에서 수행함으로써 복잡도 측면에서 강점을 가지지만 공간 영역에서 수행되는 루프 필터를 고려하지 못하는 단점이 있다.Much research has been done to solve the problem of transcoder complexity to the H.264 video standard. Bilkowski et al. Proposed a fast transcoding scheme between H.263 intra frames and H.264 intra frames, which represent three intra-block prediction directions (DC, vertical, horizontal) and H in H.263. A method of transcoding between intra frames using correlation between four prediction directions at intra 16x16 at .264 and nine prediction directions at intra 4x4 is used to retrieve all intra prediction directions of H.264. Only about 4.2% complexity. However, there is a disadvantage that the image quality degradation up to 1dB depending on the bit rate. Also, Bilkowski et al. Proposed a fast transcoding technique between H.263 and H.264 predicted frames through motion vector reestimation, which significantly reduces the number of search points in motion estimation by 0.1 ~ A 0.5dB degradation in picture quality occurs, but it reduces the transcoding complexity by about 90%. Transcoding from the MPEG video standard to the H.264 video standard, which shows more differences in terms of the H.264 coding standard and the coding element technology than the H.263, is also actively progressing. "Kalva" introduced a rough transcoder from MPEG2 to H.264 with the transcoding efficiency between H.264 and MPEG2, and "Chen" et al. A transcoding technique to 264 is proposed. It receives the MPEG-2 encoded video stream as input and decodes it to the transform domain, and then performs transcoding by performing a transform between the 8x8 DCT basis and the 4x4 DCT basis and reducing the resolution (1/2) in the transform region. . This "Chen" transcoding technique has strength in terms of complexity by performing transcoding between the MPEG2 and H.264 video standards using different transformation techniques in the transform domain, but does not take into account loop filters performed in the spatial domain. There is a disadvantage.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, MPEG2 비트스트림 내에 포함되어 있는 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 및 부호화 블록패턴을 H.264 부호화 시 부가정보로 사용하여 화질 열화를 최소화시킴과 동시에 트랜스코더의 복잡도를 감소시키기 위한 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed to solve the above problems of the prior art, by using motion vector information, a macroblock type, and a coding block pattern included in an MPEG2 bitstream as additional information in H.264 encoding. The aim is to provide a method of transcoding from MPEG2 to H.264 to minimize the complexity of the transcoder and at the same time.

또한, 본 발명은 MPEG2의 매크로블록 타입과 부호화블록 패턴을 사용하여 H.264 부호화 과정에서 선택할 수 있는 매크로블록 모드를 적응적으로 선택함으로써 트랜스코더 내의 매크로블록 모드 선택 과정의 복잡도를 현저히 줄일 수 있도록 하기 위한 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention can significantly reduce the complexity of the macroblock mode selection process in the transcoder by adaptively selecting the macroblock mode that can be selected in the H.264 encoding process using the macroblock type and the coding block pattern of MPEG2. Another object is to provide a transcoding method from MPEG2 to H.264.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법에 있어서, 소정의 압축방식으로 압축된 비트 스트림을 디코딩하여 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보, 및 부호화 블록패턴 정보를 출력하는 단계; 및 상기 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보, 및 부호화 블록패턴 정보를 이용하여 부호화 시 선택할 수 있는 매크로블록 모드를 적응적으로 선택하는 선택 단계를 포함하며, 상기 선택 단계는, H.264의 P 또는 B 프레임 내의 매크로블록 모드로 16×16 매크로블록 모드, 16×8 매크로블록 모드, 8×16 매크로블록 모드, 8×8 매크로블록 모드, 인트라 16×16 매크로블록 모드, 인트라 8×8 매크로블록 모드, 인트라 4×4 매크로블록 모드 및 스킵(SKIP) 모드 중 어느 한 모드를 선택하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above technical problem, the present invention, in the transcoding method from MPEG2 to H.264, by decoding a bit stream compressed by a predetermined compression method, motion vector information, macroblock type information, and coding block pattern Outputting information; And a selection step of adaptively selecting a macroblock mode that can be selected at the time of encoding using the motion vector information, the macroblock type information, and the coding block pattern information. Macroblock mode within B frame, 16 × 16 macroblock mode, 16 × 8 macroblock mode, 8 × 16 macroblock mode, 8 × 8 macroblock mode, intra 16 × 16 macroblock mode, intra 8 × 8 macroblock mode , One of intra 4 × 4 macroblock mode and skip (SKIP) mode is selected.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method of transcoding from MPEG2 to H.264 will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 본 발명에 따른 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법은 MPEG2 압축방식으로 압축된 비트 스트림을 디코딩하여 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보 및 부호화 블록패턴 정보를 출력하고, 상기 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보 및 부호화 블록패턴 정보를 이용하여 부호화 시 선택할 수 있는 매크로블록 모드를 적응적으로 선택한다.First, the transcoding method from MPEG2 to H.264 according to the present invention decodes a bit stream compressed by MPEG2 compression to output motion vector information, macroblock type information, and coded block pattern information, and then outputs the motion vector information and macro. The macroblock mode that can be selected at the time of encoding is adaptively selected using the block type information and the encoded block pattern information.

즉, H.264의 I 프레임 내의 매크로블록 모드로 인트라 16×16 매크로블록 모드, 인트라 8×8 매크로블록 모드, 인트라 4×4 매크로블록 모드 중 어느 한 모드를 선택하고, H.264의 P 또는 B 프레임 내의 매크로블록 모드로 16×16 매크로블록 모드, 16×8 매크로블록 모드, 8×16 매크로블록 모드, 8×8 매크로블록 모드, 인트라 16×16 매크로블록 모드, 인트라 8×8 매크로블록 모드, 인트라 4×4 매크로블록 모드 및 스킵(SKIP) 모드 중 어느 한 모드를 선택한다.That is, any one of intra 16 × 16 macroblock mode, intra 8 × 8 macroblock mode, and intra 4 × 4 macroblock mode is selected as a macroblock mode within an I frame of H.264, and P or H.264 is selected. Macroblock mode within B frame, 16 × 16 macroblock mode, 16 × 8 macroblock mode, 8 × 16 macroblock mode, 8 × 8 macroblock mode, intra 16 × 16 macroblock mode, intra 8 × 8 macroblock mode Select one of the intra 4x4 macroblock mode and the skip (SKIP) mode.

또한, 상기 매크로블록 모드로 16×16 매크로블록 모드가 선택된 경우 정수 화소 위치의 MPEG2에서의 움직임벡터 정보만을 이용하여 부화소의 움직임만을 추정한다.In addition, when the 16x16 macroblock mode is selected as the macroblock mode, only the motion of the subpixel is estimated using only the motion vector information in MPEG2 of the integer pixel position.

상기와 같은 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법을 첨부한 도면 도 1 내지 도 7을 참조하여 좀 더 상세히 기술하면 다음과 같다.The method of transcoding from MPEG2 to H.264 as described above will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 7.

먼저, MPEG2로 부호화된 비트스트림 내에는 움직임벡터와 같은 복호화에 필요한 모든 정보가 포함되어 있다.First, all information necessary for decoding such as a motion vector is included in a bitstream encoded by MPEG2.

그 중에서 매크로블록 타입은 매크로블록이 참조 프레임으로부터 예측을 사용하였는지의 여부(Intra/Inter)와 움직임벡터의 값이 (0,0)인지의 여부(MC/No-MC) 또는 전방향(Forward) 및 역방향(Backward) 예측 또는 양방향(Interpolated) 예측인지의 여부를 나타내는 정보이며, 프레임 구조(I, P, B)에 따라 서로 다른 가지 수의 매크로블록 타입을 가진다.Among them, the macroblock type includes whether the macroblock uses prediction from a reference frame (Intra / Inter) and whether the value of the motion vector is (0,0) (MC / No-MC) or forward. And information indicating whether it is backward prediction or interpolated prediction, and has a different number of macroblock types according to the frame structure (I, P, B).

또한, 매크로블록 내(內)의 8×8 블록에 대한 양자화 이후의 값에 따라 각 8×8블록의 부호화 여부(Coded/Not-Coded)를 나타내는 부호화 블록 패턴(Coded Block Pattern) 정보 또한 MPEG2 비트스트림 내에 포함되어 있다.In addition, the coded block pattern information indicating whether each 8x8 block is coded / not-coded according to the value after quantization of the 8x8 block in the macroblock is also an MPEG2 bit. It is contained within a stream.

상기와 같은 MPEG2의 매크로블록 타입과 부호화 블록패턴은 매크로블록 예측 오차의 크기와 관련이 있으며, 상기 매크로블록 타입과 부호화 블록패턴은 H.264의 매크로블록 모드(16×16, 16×8, 8×16 등)를 결정하는 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost) 함수에서의 왜곡 값과 상당한 연관성을 가진다.The macroblock type and coding block pattern of MPEG2 are related to the magnitude of macroblock prediction error, and the macroblock type and coding block pattern are H.264 macroblock modes (16 × 16, 16 × 8, 8). X16, etc.), which has a significant correlation with the distortion value in the Rate-Distortion Cost function.

상기와 같은 상관성을 이용하여 MPEG2 비트스트림 내에 포함되어 있는 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 및 부호화 블록패턴을 H.264 부호화 시에 부가정보로서 사용함으로써 화질 열화를 최소화함과 동시에 트랜스코더의 복잡도를 감소시키는 트랜스코딩 과정을 수행할 수 있게 된다.By using the above correlation, the motion vector information, macroblock type, and coding block pattern included in the MPEG2 bitstream are used as additional information in H.264 encoding, minimizing image quality degradation and reducing the complexity of the transcoder. The transcoding process can be performed.

첨부된 도 1은 MPEG2 부호화 표준 내의 P 프레임에서의 매크로블록 타입을 나타내는 도면으로서, P 프레임을 살펴보면 움직임벡터 정보의 유무에 따라 움직임 추정(MC)과 움직임 비추정(No-MC)으로 나누어지고, 움직임 비추정의 경우 다시 참조 프레임으로부터의 예측 사용 여부에 따라 인트라(Intra)와 인터(Inter)로 나누어진다.1 is a diagram illustrating a macroblock type in a P frame in the MPEG2 coding standard. Referring to the P frame, the P frame is divided into a motion estimation (MC) and a non-motion estimation (No-MC) according to the presence or absence of motion vector information. In case of motion estimation, it is divided into Intra and Inter depending on whether prediction from a reference frame is used or not.

또한, 매크로블록 내의 양자화 이후의 값이 모두 0값을 갖는 경우는 부호화 되지 않으므로 상기와 같은 부호화의 여부에 따라 부호화(Coded)와 비부호화(Not-Coded)로 나누어진다.In addition, since all values after the quantization in the macroblock have a value of 0, they are not encoded, and thus they are classified into coding (Coded) and un-coding (Not-Coded) according to whether or not the above coding is performed.

마지막으로 I 프레임에서와 동일하게 사용되는 새로운 양자화 계수를 사용하는 경우 변환된 양자화 계수(Change QP)를 포함하는 매크로블록 타입이 선택된다. 특히, 움직임 비추정 인터 비부호화의 매크로블록 타입은 부호화 시 어떠한 정보도 포함하지 않는 경우를 나타낸다.Finally, when using a new quantization coefficient used in the same manner as in the I frame, the macroblock type including the transformed quantization coefficient (Change QP) is selected. In particular, the macroblock type of motion unestimated inter-encoding indicates a case in which no information is included in encoding.

첨부된 도 2는 MPEG2 부호화 표준 내의 B 프레임에서의 매크로블록 타입을 나타내는 도면으로서, B 프레임은 P 프레임과 유사한 형태의 매크로블록 타입을 갖지만 양방향 예측을 사용함으로써 보다 많은 매크로블록 타입을 가진다.2 is a diagram illustrating a macroblock type in a B frame in the MPEG2 coding standard. The B frame has a macroblock type similar to that of a P frame, but more macroblock types by using bidirectional prediction.

또한, B 프레임에서의 스킵 타입은 P 프레임의 스킵 타입과 다른 의미를 가진다. P 프레임에서는 움직임벡터 값이 (0,0)이며 매크로블록 내의 모든 블록이 부호화되지 않은 경우 선택되나 B 프레임의 경우 이전의 매크로블록과 같은 움직임벡터 값을 가지면서 움직임벡터의 추정 방향(Forward/ Backward/Interpolated)이 같은 경우 스킵되어진다.In addition, the skip type in the B frame has a meaning different from that of the P frame. In P frame, if the motion vector is (0,0) and all blocks in the macroblock are uncoded, it is selected. However, in the case of B frame, the motion vector has the same motion vector value as the previous macroblock. If / Interpolated) is the same, it is skipped.

이러한 매크로블록들은 추가의 DCT 계수에 대한 정정이 없기 때문에 전송하는데 아주 적은 비트만을 필요로 한다. B프레임 내의 매크로블록 타입은 스킵 모드 이외에 11개의 매크로블록 타입을 가진다.These macroblocks require very few bits to transmit because there is no correction to the additional DCT coefficients. The macroblock type in the B frame has 11 macroblock types in addition to the skip mode.

첨부된 도 3은 H.264 부호화 표준 내의 I 프레임에서 선택 가능한 매크로블록 모드를 나타내는 도면으로서, H.264의 I 프레임 내의 매크로블록은 공간 영역 내에서의 예측만을 사용하며, 상기와 같은 공간 내 예측을 사용하는 매크로블록 모드에는 인트라 16×16 모드, 인트라 8×8 모드, 및 인트라 4×4 매크로블록 모드가 있다. 즉, I 프레임 내의 매크로블록은 이 세 가지 매크로블록 모드 중 어느 한 모드로 선택될 수 있다.FIG. 3 is a diagram illustrating a macroblock mode selectable from I frames in an H.264 coding standard, wherein macroblocks in an I frame of H.264 use prediction only in a spatial domain, and the intraspace prediction as described above. The macroblock modes that use are intra 16x16 mode, intra 8x8 mode, and intra 4x4 macroblock mode. That is, a macroblock in an I frame can be selected in any of these three macroblock modes.

첨부된 도 4는 H.264 부호화 표준 내의 P 또는 B 프레임에서의 선택 가능한 매크로블록 모드 중 인트라 모드를 제외한 매크로블록 모드를 나타내는 도면으로서, P, B 프레임 내의 매크로블록 모드는 공간 내 예측을 사용하는 매크로블록 모드도 가질 수 있으며, MPEG2에서와 같이 스킵(SKIP) 모드도 선택 대상이 된다. 따라서 P, B 프레임 내의 매크로블록은 16×16, 16×8, 8×16, 8×8, 인트라 16×16, 인트라 8×8, 인트라 4×4, 그리고 스킵(SKIP) 모드 중에서 선택될 수 있다.4 is a diagram illustrating a macroblock mode excluding an intra mode among selectable macroblock modes in a P or B frame in the H.264 coding standard, wherein the macroblock modes in P and B frames use intra-space prediction. It may also have a macroblock mode, and the skip (SKIP) mode is also selected as in MPEG2. Therefore, macroblocks in P and B frames can be selected from 16 × 16, 16 × 8, 8 × 16, 8 × 8, intra 16 × 16, intra 8 × 8, intra 4 × 4, and skip (SKIP) modes. have.

첨부된 도 5는 본 발명에서 제안하는 MPEG2에서 H.264 표준으로의 트랜스코딩을 위한 트랜스코더의 구조를 도시한 도면으로서, 본 발명이 적용된 트랜스코더는 MPEG2의 복호화 과정에서 사용되는 매크로블록 타입 및 부호화 블록패턴을 이용하여 H.264 부호화 과정에서의 공간 내 예측(Intra) 및 시방향 예측(Inter)의 선택과 함께 시방향 예측 시 H.264에서의 매크로블록 모드를 적응적으로 선택한다.5 is a diagram illustrating a structure of a transcoder for transcoding from the MPEG2 to the H.264 standard proposed by the present invention. The transcoder to which the present invention is applied includes a macroblock type used in a decoding process of MPEG2, and By using the coding block pattern, the macroblock mode in H.264 is adaptively selected in the case of visual prediction along with the selection of intra and intra prediction in the H.264 encoding process.

또한, 적응적 모드 선택 이후 16×16 모드가 선택된 경우에는 정수 화소 위치의 MPEG2에서의 움직임벡터 정보를 이용하며, 이 경우 부-화소(Sub-pixel) 움직임 추정만을 수행한다.In addition, when the 16x16 mode is selected after the adaptive mode selection, the motion vector information in MPEG2 of the integer pixel position is used, and in this case, only sub-pixel motion estimation is performed.

첨부된 도 6은 MPEG2 매크로블록 타입 및 부호화 블록패턴에 따른 선택 가능한 H.264 매크로블록 모드의 집합을 나타내는 도면으로서, 선택 가능한 매크로블록 모드의 집합은 MPEG2 매크로블록 타입에 따라 5가지로 분류되며, 이 중 MC 부호화된(Coded) 매크로블록 타입의 경우는 다시 3가지로 분류된다.6 is a diagram illustrating a set of selectable H.264 macroblock modes according to an MPEG2 macroblock type and an encoding block pattern. The set of selectable macroblock modes is classified into five types according to the MPEG2 macroblock type. The MC coded macroblock type is classified into three types again.

첨부된 도 7은 본 발명이 적용된 트랜스코더를 이용하는 경우, MPEG2의 전체 복호화 후 H.264로의 전체 부호화의 경우와 비교하여 트랜스코딩 시간을 비교해 볼 수 있도록 도시한 그래프도로서, 도 7을 통해 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 트랜스코더는 6개의 표준 영상을 대상으로 최대 61.9%, 평균 55.4%의 트랜스코딩 시간을 단축시킬 수 있음을 알 수 있다.FIG. 7 is a graph illustrating a comparison of transcoding times in the case of using the transcoder to which the present invention is applied, compared to the case of full encoding in H.264 after full decoding of MPEG2. As can be seen, it can be seen that the transcoder of the present invention can shorten transcoding time of up to 61.9% and an average of 55.4% on six standard images.

상기와 같이 H.264 부호화 시에 선택 가능한 매크로블록 모드를 MPEG2의 매크로블록 타입에 따라 적응적으로 선택함으로써 저복잡도를 갖는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 과정이 이루어진다.As described above, the macroblock mode selectable in H.264 encoding is adaptively selected according to the macroblock type of MPEG2, thereby transcoding from MPEG2 to H.264 having low complexity.

이상의 본 발명은 상기 실시 예들에 의해 한정되지 않고, 당업자에 의해 다양한 변형 및 변경을 가져올 수 있으며, 이는 첨부된 청구항에서 포함되는 본 발명의 취지와 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications and changes can be made by those skilled in the art, which are included in the spirit and scope of the present invention included in the appended claims.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 공간 영역에서의 움직임 재추정 즉, 공간 영역에서의 트랜스코딩 방법을 제공할 수 있으며, 트랜스코더의 구조는 MPEG2 복호화부와 H.264 부호화부로 나누어 줌으로써, MPEG2 복호화부는 입력된 MPEG2 압축 비트스트림의 전복호화를 수행하고 H.264 부호화부는 MEPG2 압축 비트스트림에 포함된 움직임벡터뿐만 아니라 매크로블록 타입과 부호화 블록패턴의 정보를 사용하여 매크로블록 모드를 적응적으로 선택함으로써 보다 낮은 복잡도의 트랜스코더를 구현할 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, the present invention can provide a motion re-estimation in the spatial domain, that is, a transcoding method in the spatial domain, and the structure of the transcoder is divided into an MPEG2 decoder and an H.264 encoder, thereby decoding MPEG2. The unit performs predecoding of the input MPEG2 compressed bitstream and the H.264 encoder adaptively selects the macroblock mode by using information of the macroblock type and the encoded block pattern as well as the motion vector included in the MEPG2 compressed bitstream. This has the effect of enabling a lower complexity transcoder.

또한, 본 발명은 MPEG2 비트스트림의 전복호화 후 H.264로의 전부호화와 비교하여 단지 평균 0.03dB의 화질 열화가 발생하는 반면에, 전체 트랜스코딩 시간은 최대 61.9% 단축시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention has an image quality degradation of only 0.03 dB on average compared to pre-decoding of the MPEG2 bitstream after H.264, while reducing the overall transcoding time by up to 61.9%.

또한, 본 발명은 MPEG2 비트스트림 내에 포함된 부가정보를 이용함으로써 최소한의 화질 열화만을 갖는 저복잡도 트랜스코딩 기법을 제공할 뿐만 아니라 고속 움직임 추정 기법 등과 같이 사용될 경우 MPEG2에서 H.264로의 실시간 트랜스코딩에 더욱 다가갈 수 있는 효과가 있다.In addition, the present invention not only provides a low complexity transcoding technique having minimal image quality degradation by using additional information included in the MPEG2 bitstream, but also can be used for real-time transcoding from MPEG2 to H.264 when used with a fast motion estimation technique. There is an effect to reach more.

Claims (9)

MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법에 있어서, In the transcoding method from MPEG2 to H.264, 소정의 압축방식으로 압축된 비트 스트림을 디코딩하여 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보, 및 부호화 블록패턴 정보를 출력하는 단계; 및Decoding the bit stream compressed by a predetermined compression method and outputting motion vector information, macroblock type information, and coded block pattern information; And 상기 움직임벡터 정보, 매크로블록 타입 정보, 및 부호화 블록패턴 정보를 이용하여 부호화 시 선택할 수 있는 매크로블록 모드를 적응적으로 선택하는 선택 단계를 포함하며,A selection step of adaptively selecting a macroblock mode that can be selected at the time of encoding using the motion vector information, macroblock type information, and coding block pattern information; 상기 선택 단계는,The selection step, H.264의 P 또는 B 프레임 내의 매크로블록 모드로 16×16 매크로블록 모드, 16×8 매크로블록 모드, 8×16 매크로블록 모드, 8×8 매크로블록 모드, 인트라 16×16 매크로블록 모드, 인트라 8×8 매크로블록 모드, 인트라 4×4 매크로블록 모드 및 스킵(SKIP) 모드 중 어느 한 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.Macroblock mode in P or B frames of H.264 with 16 × 16 macroblock mode, 16 × 8 macroblock mode, 8 × 16 macroblock mode, 8 × 8 macroblock mode, intra 16 × 16 macroblock mode, intra A method of transcoding from MPEG2 to H.264, wherein any one of 8 × 8 macroblock mode, intra 4 × 4 macroblock mode, and skip (SKIP) mode is selected. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 선택 단계는,The selection step, H.264의 I 프레임 내의 매크로블록 모드로 인트라 16×6 매크로블록 모드, 인트라 8×8 매크로블록 모드, 및 인트라 4×4 매크로블록 모드 중 어느 한 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.In MPEG2, any one of intra 16x6 macroblock mode, intra 8x8 macroblock mode, and intra 4x4 macroblock mode is selected as a macroblock mode in an I frame of H.264. Transcoding method to 264. 삭제delete 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택 단계는,The selection step, MPEG-2의 P 또는 B 프레임에서의 스킵 매크로블록은 H.264의 스킵 매크로블록 모드로 선택하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.A skip macroblock in a P or B frame of MPEG-2 is selected as a skip macroblock mode of H.264. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택 단계는,The selection step, MPEG-2의 I, P 또는 B 프레임에서의 움직임 비추정 인트라 매크로블록은 H.264의 인트라 16×16 매크로블록 및 인트라 4×4 매크로블록 모드만을 고려하여 선택하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.The motion non-estimated intra macroblock in I, P or B frames of MPEG-2 is selected in consideration of H.264 intra 16 × 16 macroblock and intra 4 × 4 macroblock mode. Transcoding method to 264. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택 단계는,The selection step, MPEG-2의 P 프레임에서의 움직임 비추정 인터 매크로블록은 H.264의 스킵 및 16×16 매크로블록 모드만을 고려하여 선택하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.The method of transcoding from MPEG2 to H.264, characterized in that the motion unestimated inter macroblock in a P-frame of MPEG-2 is selected in consideration of H.264 skipping and 16 × 16 macroblock mode. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택 단계는,The selection step, MPEG-2의 P 또는 B 프레임에서의 움직임 추정 비부호화 매크로블록은 H.264의 스킵 및 16×16 매크로블록 모드만을 고려하여 선택하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.The method of transcoding from MPEG2 to H.264, wherein the motion estimation unsigned macroblock in the MPEG-2 P or B frame is selected considering only the skip of H.264 and the 16 × 16 macroblock mode. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택 단계는,The selection step, MPEG-2의 P 또는 B 프레임에서의 움직임 추정 부호화 매크로블록은 부호화 블록패턴에 따라 H.264의 선택 가능한 매크로블록 모드 집합을 고려하여 선택하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.The method of transcoding from MPEG2 to H.264, wherein the motion estimation encoded macroblock in the P or B frame of MPEG-2 is selected in consideration of the set of H.264 selectable macroblock modes according to the coding block pattern. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 선택 단계는,The selection step, 상기 매크로블록 모드로 16×16 매크로블록 모드가 선택된 경우 정수 화소 위치의 MPEG2에서의 움직임벡터 정보만을 이용하여 부화소의 움직임만을 추정하는 것을 특징으로 하는 MPEG2에서 H.264로의 트랜스코딩 방법.And 16x16 macroblock mode is selected as the macroblock mode. The method of transcoding from MPEG2 to H.264 using only motion vector information in MPEG2 of an integer pixel position is estimated.
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