KR100739714B1 - 인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치 - Google Patents

인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 데이터를 부호화할 때 인트라 예측에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 인트라 예측 모드 결정 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치는 소정 크기의 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드 결정 결과를 이용하여, 제 1 블록 단위보다 작은 제 2 블록 단위의 인트라 예측 모드들 중에서 제 1 블록 단위의 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 갖는 후보 그룹을 선택하고, 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 대해서만 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행함으로써 보다 많은 모드수를 갖는 제 2 블록 단위 인트라 예측에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

Description

인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치{Method and apparatus for intra prediction mode decision}
도 1은 H.264 표준안에 따른 16×16 인트라 예측 모드를 나타낸 도면.
도 2는 H.264 표준안에 따른 4×4 인트라 예측 모드를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명에 따른 인트라 예측 장치가 적용되는 영상 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 인트라 예측 장치의 구성을 나타낸 블록도.
도 5는 상기 도 4의 인트라 예측 수행부의 상세 블록도.
도 6은 본 발명에 따른 인트라 예측 장치에서 이용되는 4×4 인트라 예측 모드를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명에 따라서 현재 블록의 인트라 예측 모드 결정에 이용되는 주변 블록을 나타낸 도면.
도 8은 본 발명에 따라서 부호화된 비트스트림을 복호화하는 영상 복호화 장치의 블록도.
도 9은 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법을 나타낸 플로우 차트.
본 발명은 영상 데이터의 부호화에 관한 것으로서, 구체적으로는 영상 데이터를 부호화할 때 인트라 예측에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 인트라 예측 모드 결정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
동영상의 압축에 관한 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)에 따르면, 동영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 인터 예측(inter prediction) 및 인트라 예측(intra prediction)에서 이용가능한 모든 부호화 모드에서 각각의 매크로 블록을 부호화한 다음, 매크로 블록의 부호화에 소요되는 비트율과 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡 정도에 따라 부호화 모드를 하나 정해 매크로 블록을 부호화한다.
인트라 예측은 현재 픽처의 매크로 블록을 부호화하기 위해서 참조 픽처를 참조하는 것이 아니라, 부호화하고자 하는 매크로 블록과 공간적으로 인접한 화소값을 이용하여 부호화하고자 하는 매크로 블록에 대한 예측값을 계산한 후, 이 예측값과 화소값의 차를 부호화한다. 여기서, 인트라 예측에서 사용되는 모드는 크게 4×4 인트라 예측 모드, 8×8 인트라 예측 모드(high profile의 경우), 16×16 인트라 예측 모드로 나뉜다.
도 1은 H.264 표준안에 따른 16×16 인트라 예측 모드를 나타낸 도면이고, 도 2는 H.264 표준안에 따른 4×4 인트라 예측 모드를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 16×16 인트라 예측 모드에는 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, DC(Direct Current) 모드, 플레인(plane) 모드의 총 4개의 모 드가 존재한다. 또한, 도 2를 참조하면, 4×4 인트라 예측 모드에는 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, DC(Direct Current) 모드, 대각선 왼쪽(Diagonal Down-left) 모드, 대각선 오른쪽(Diagonal Down-right) 모드, 수직 오른쪽(Vertical right) 모드, 수직 왼쪽(Vertical left) 모드, 수평 위쪽(Horizontal-up) 모드 및 수평 아래쪽(Horizontal-down) 모드의 총 9개의 모드가 존재한다.
예를 들어, 도 2의 모드 0, 즉 수직 모드에 따라, 4×4 크기의 현재 블록을 예측 부호화하는 동작을 설명한다. 먼저 4×4 크기의 현재 블록의 위쪽에 인접한 픽셀 A 내지 D의 픽셀값을 4×4 현재 블록의 픽셀값으로 예측한다. 즉, 픽셀 A의 값을 4×4 현재 블록의 첫 번째 열에 포함된 4개의 픽셀값으로, 픽셀 B의 값을 4×4 현재 블록의 두 번째 열에 포함된 4개의 픽셀값으로, 픽셀 C의 값을 4×4 현재 블록의 세 번째 열에 포함된 4개의 픽셀값으로, 픽셀 D의 값을 4×4 현재 블록의 네 번째 열에 포함된 4개의 픽셀값으로 예측한다. 다음, 상기 픽셀 A 내지 D를 이용하여 예측된 4×4 현재 블록과 원래의 4×4 현재 블록에 포함된 픽셀의 실제값을 감산하여 차이값을 구한 후 그 차이값을 부호화한다.
H.264 표준안에 따른 영상의 부호화시에, 상기 4×4 인트라 예측 모드 및 16×16 인트라 예측 모드의 총 13가지 모드로 현재 매크로 블록을 부호화해 본 다음, 그 중 가장 코스트(cost)가 작은 모드로 인트라 부호화를 수행한다. 구체적으로는, 현재 매크로 블록에 대해서 4가지의 16×16 인트라 예측 모드를 수행하여 코스트가 가장 작은 16×16 인트라 예측 모드를 선택하고, 4×4 서브 블록에 대해서 차 례대로 9가지의 4×4 인트라 예측 모드를 수행하여 각각의 서브 블록 별로 코스트가 가장 작은 모드를 선택한다. 그리고, 상기 선택된 16×16 인트라 예측 모드의 코스트와, 각각의 서브 블록들의 코스트를 합한 4×4 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하여 최종적으로 코스트가 가장 작은 모드를 선택한다.
H.264는 기존의 MPEG-4 part2에 비해 20~50%, 디지털 지상파 방송에 적용한 MPEG-2보다 최고 18배까지 압축효율이 높다. 그러나, H.264에서는 4×4 서브 블록의 도입과 인트라 예측 모드 수의 증가로 인해서, 부호화에 필요한 연산량이 매우 증가하였다. 또한, 연산량의 증가로 인해 제한된 자원의 휴대기기에서 H.264에 따른 실시간 동영상 부호화기를 구현하기 어렵다는 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 의하면, 인트라 예측을 위한 모드 결정시에 주변 블록의 정보를 이용하지 못하고, 인트라 부호화되는 모든 매크로 블록에 대해 9가지의 4×4 인트라 예측 모드와 4가지의 16×16 인트라 예측 모드의 총 13가지 모드로 부호화를 수행하게 되므로 연산량 측면에서 비효율적이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 영상의 인트라 예측 부호화를 위한 인트라 예측 모드를 보다 빠르게 결정할 수 있는 인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 실시간 부호화기에 적용할 수 있도록 인트라 예측시의 연산의 복잡도를 감소시킬 수 있는 인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
또한, 본 발명은 화질의 큰 열화없이 부호화에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명인 인트라 예측 모드 결정 방법은, 입력 블록을 소정 크기의 제 1 블록 단위로 복수 개의 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드들에 대해 인트라 예측을 수행하여, 제 1 인트라 예측 모드를 결정하는 단계; 상기 결정된 제 1 인트라 예측 모드의 방향성에 기초해서 상기 제 1 블록 단위보다 더 작은 크기를 갖는 복수 개의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들 중에서 소정 개수의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들로 이루어진 인트라 예측 모드 후보 그룹을 결정하는 단계; 상기 결정된 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 따라서 상기 입력 블록을 제 2 블록 단위로 인트라 예측을 수행하여, 제 2 인트라 예측 모드를 결정하는 단계; 및 상기 제 1 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 제 2 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하고, 그 결과에 기초하여 상기 입력 블록의 인트라 모드를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 영상의 인트라 예측 장치는, 소정 크기의 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드 결정 결과를 이용하여, 소정 크기의 제 2 블록 단위의 인트라 예측 모드들 중에서 상기 결정된 제 1 블록 단위의 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 갖는 후보 그룹을 선택하고, 상기 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 대해서만 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행하여 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드를 결정하는 인트라 예측 수행부; 및 상기 인트라 예측 수행부에서 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하여 상기 입력 블록의 인트라 예측을 위한 최종적인 예측 모드를 결정하는 예측 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 인트라 예측 장치가 적용되는 영상 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 움직임 추정부(102), 움직임 보상부(104), 인트라 예측부(106), 변환부(108), 양자화부(110), 재정렬부(112), 엔트로피 코딩부(114), 역양자화부(116), 역변환부(118), 필터(120) 및 프레임 메모리(122)를 구비한다.
인터 예측을 위해 현재 픽처의 매크로 블록의 예측값을 참조 픽처에서 찾는 것은 움직임 추정부(102)에서 수행된다. 그리고, 움직임 보상부(104)는 1/2 화소 또는 1/4 화소 단위로 참조 블록이 찾아진 경우에는 이들 중간 화소값을 계산하여 참조 블록 데이터 값을 정한다. 이와 같이, 인터 예측은 움직임 추정부(102)와 움직임 보상부(104)에서 수행된다.
인트라 예측부(106)는 현재 픽처의 매크로 블록의 예측치를 현재 픽처내에서 찾는 인트라 예측을 수행한다. 특히, 상기 인트라 예측부(106)는 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법에 따라서 복수 개의 인트라 예측 모드들 중에서 현재 매크로 블록의 인트라 예측에 적합한 모드를 결정하여 인트라 예측을 수행한다.
인터 예측 또는 인트라 예측이 수행되어 현재 프레임의 매크로 블록이 참조할 예측 데이터가 찾아졌다면, 이를 현재 픽처의 매크로 블록에서 빼서 변환부(108)에서 변환을 수행한 후에 양자화부(110)에서 양자화를 수행한다. 현재 프레임의 매크로 블록에서 움직임 추정된 참조 블록을 뺀 것을 잔차(residual)라고 하는데 부호화시의 데이터량을 줄이기 위해서 잔차값을 부호화하는 것이다. 양자화된 잔차값은 엔트로피 코딩부(114)에서 인코딩하기 위하여 재정렬부(112)를 거친다.
한편, 인터 예측에 사용될 참조 픽처를 얻기 위하여 양자화된 픽처를 역양자화부(116)와 역변환부(118)를 거쳐 현재 픽처를 복원한다. 이렇게 복원된 현재 픽처는 프레임 메모리에 저장되었다가 다음 픽처에 대하여 인터 예측을 수행하는데 사용된다.
도 4는 본 발명에 따른 인트라 예측 장치의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 5는 상기 도 4의 인트라 예측 수행부(210)의 상세 블록도이다. 여기서, 본 발명에 따른 인트라 예측 장치(200)는 상기 도 3에 도시된 인트라 예측부(106)에 대응한다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 인트라 예측 장치(200)는 인트라 예측 수행부(210) 및 예측 모드 결정부(220)를 포함한다.
상기 인트라 예측 수행부(210)는 소정 크기의 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드 결정 결과를 이용하여, 상기 제 1 블록 단위보다 작은 제 2 블록 단위의 인트라 예측 모드들 중에서 상기 결정된 제 1 블록 단위의 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 갖는 후보 그룹을 선택하고, 상기 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 대해서만 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행한다. 이는 영상에 특정한 패턴이 있는 경우 모드간의 유사성이 있다는 사실을 이용하는 것으로, 먼저 보다 적은 모드수를 갖는 제 1 블록 단위로 인트라 예측을 수행한 후, 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 갖는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드에 대해서만 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행하여 보다 많은 모드수를 갖는 제 2 블록 단위 인트라 예측에 소요되는 시간을 단축시킨다.
특히, 본 발명은 4×4 블록의 9가지 인트라 예측 모드에 대해 복잡한 RDO(Rate Distortion Optimize) 연산을 줄이기 위해서, 먼저 16×16 블록의 인트라 예측 모드 결정 결과를 이용하여 4×4 블록의 9가지 인트라 예측 모드 중에서 가능성이 높은 후보 그룹을 선택하고, 상기 후보 그룹에 포함되는 4×4 블록의 인트라 예측 모드들에 대해서만 4×4 인트라 예측 모드를 수행함으로써 인트라 예측 과정에 소요되는 시간을 단축할 수 있다. 실제 인트라 예측 과정은 전체 영상 부호화 과정 시간 중 약 10%를 차지하고 있으며, 4×4 블록에 대한 인트라 예측에 소요되는 시간은 전체 인트라 예측 과정 중 약 90% 정도로서 전체 인트라 예측 과정의 대부분을 차지한다. 따라서, 4×4 블록에 대한 인트라 예측 모드를 보다 신속하게 결정할 수 있다면, 전체 인트라 예측 과정에 소요되는 시간을 크게 단축시킬 수 있다.
도 5를 참조하면, 상기 인트라 예측 수행부(210)는 입력 블록을 소정 크기의 제 1 블록 단위로 인트라 예측을 수행하여 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드를 결정하는 제 1 블록 단위 인트라 예측 수행부(211)와, 상기 제 1 블록 단위보다 더 작은 크기를 갖는 복수 개의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들 중에서 상기 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 갖는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹을 결정하는 후보 그룹 결정부(212) 및 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 따라서 상기 입력 블록을 제 2 블록 단위로 인트라 예측을 수행하여 상기 입력 블록에 대응되는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드를 결정하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부(213)를 포함한다.
상기 예측 모드 결정부(220)는 상기 인트라 예측 수행부(210)에서 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하여 상기 입력 블록의 인트라 예측을 위한 최종적인 예측 모드를 결정한다.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 인트라 예측 장치(200)의 동작에 관하여 설명한다. 이하에서는, 제 1 블록 단위로 16×16 크기의 블록, 제 2 블록 단위로 4×4 크기의 블록을 이용하는 경우를 예로 들어 설명한다.
도 6은 본 발명에 따른 인트라 예측 장치(200)에서 이용되는 4×4 인트라 예측 모드를 나타낸 도면이다. 미도시된 DC 모드(모드 2)는 상측 및 좌측 블록의 평균값을 이용하여 현재 입력 블록의 예측값을 형성하는 모드이다. 또한, 전술한 도 1을 통해 설명한 바와 같이, 16×16 인트라 예측 모드에서는 수직 모드(모드 0), 수평 모드(모드 1), DC 모드(모드 2) 및 평면 모드(모드 3)를 이용한다.
상기 제 1 블록 단위 인트라 예측 수행부(211)는 예측 부호화할 현재 매크로 블록을 입력받아 상기 도 1의 4가지 16×16 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여, 코스트가 가장 작은 16×16 인트라 예측 모드를 현재 매크로 블록의 부호화에 이용할 16×16 인트라 예측 모드로 결정한다.
상기 후보 그룹 결정부(212)는 상기 도 6의 9가지 4×4 인트라 예측 모드들 중에서, 상기 제 1 블록 단위 인트라 예측 수행부(211)에서 결정된 16×16 인트라 예측 모드와 공간적으로 유사한 방향성을 갖는 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹을 결정한다. 상기 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹은 다음의 표 1과 같이, 16×16 인트라 예측 모드로 어떠한 모드가 결정되었는지에 따라 결정된다.
16×16 인트라 예측 모드 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹
모드 0(수직) 모드 7,0,5,2 (모드 A,B)
모드 1(수평) 모드 8,1,6,2 (모드 A,B)
모드 2(DC) 모드 0,1,3,4,2 (모드 A,B)
모드 3(평면) 모드 0,1,3,2 (모드 A,B)
예를 들어, 수직 모드(모드 0)가 16×16 인트라 예측 모드로 결정된 경우, 상기 후보 그룹 결정부(212)는 상기 수직 모드와 유사한 방향성을 갖는 수직 왼쪽 모드(모드 7), 수직 모드(모드 0), 수직 오른쪽 모드(모드 5) 및 일반적으로 선택될 확률이 높은 DC 모드(모드 2)를 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹으로 결정한다.
마찬가지로, 상기 16×16 인트라 예측 모드로 수평 모드(모드 1)가 결정된 경우, 상기 후보 그룹 결정부(212)는 상기 수평 모드와 유사한 방향성을 갖는 수평 위쪽 모드(모드 8), 수평 모드(모드 1), 수평 아래쪽 모드(모드 6) 및 DC 모드(모드 2)를 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹으로 결정한다.
또한, 상기 16×16 인트라 예측 모드로 DC 모드(모드 2)가 결정된 경우, 상기 후보 그룹 결정부(212)는 영상의 기본적인 방향을 나타내는 수직 모드(모드 0), 수평 모드(모드 1), 대각선 왼쪽 모드(모드 3), 대각선 오른쪽 모드(모드 4) 및 DC 모드(모드 2)를 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹으로 결정한다.
또한, 상기 16×16 인트라 예측 모드로 평면 모드(모드 3)가 결정된 경우, 상기 후보 그룹 결정부(212)는 수직 모드(모드 0), 수평 모드(모드 1), 대각선 왼쪽 모드(모드 3) 및 DC 모드(모드 2)를 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹으로 결정한다.
도 7은 본 발명에 따라서 현재 블록의 인트라 예측 모드 결정에 이용되는 주변 블록을 나타낸 도면이다.
상기 후보 그룹 결정부(212)는 주변 블록과의 상관 관계를 고려하기 위하여, 현재 부호화할 입력 블록(C)의 상측 및 좌측 블록의 인트라 예측 모드(A,B)를 후보 그룹에 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 도 7에서 상측 블록의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드로 모드 0, 좌측 블록의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드로 모드 1이 선택된 경우라면, 상기 후보 그룹 결정부(212)는 현재 부호화할 입력 블록(C)의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹에 상기 모드 0 및 모드 1가 포함되도록 한다.
전술한 바와 같이 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹이 결정되면, 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부(213)는 상기 후보 그룹에 속하는 4×4 인트라 예측 모드들에 따라서 4×4 인트라 예측을 수행한다. 여기서, 전체 4×4 인트라 예측 모드 중에서 일부 예측 모드만을 이용하는 경우 영상의 에러율이 증가할 수 있으므로, 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부(213)는 가장 가능성 높은 모드(Most Probable Mode)가 상기 결정된 4×4 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하는 경우에만, 상기 후보 그룹에 속하는 일부에 대해서 인트라 예측을 수행한다. 여기서, 상기 가장 가능성 높은 모드는 H.264 표준안에 설명된 바와 같이, 현재 부호화할 입력 블록의 상측 및 좌측 블록 중에서 더 작은 모드값을 갖는 모드를 나타낸다.
상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부(213)는 상기 가장 가능성 높은 모드가 후보 그룹에 포함되지 않는 경우에는 이용가능한 전체 인트라 예측 모드에 대해서 인트라 예측을 수행한다.
상기 가장 가능성 높은 모드는 모드 결정을 위한 것이 아니라 압축 효율을 높이기 위해 주변 블록의 모드 값을 참조하는 플래그 비트(flag bit)의 일종으로서, 먼저 부호화된 주변 블록의 정보를 그대로 이용하게 되므로 추가적인 연산이 필요하지 않다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 예측 모드 결정부(220)는 상기 제 1 블록 단위 인트라 예측 수행부(211)에서 결정된 16×16 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부(213)에서 결정된 4×4 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하여 현재 입력 블록의 인트라 예측을 위한 최종적인 예측 모드를 결정하게 된다. 여기서, 상기 코스트 계산은 여러가지 방법에 의해서 수행될 수 있다. 사용되는 코스트 함수로는 SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSD(Sum of Squared Difference), MAD(Mean of Absolute Difference) 및 라그랑지 함수(Lagrange function) 등이 있다. SAD는 각 4×4 블록 예측 오차(residue) 값의 절대치를 취하여 그 값들을 합한 값이다. SATD는 각 4×4 블록의 예측 오차값에 하다마드 변환(Hadamard transform)을 적용하여 생성된 계수들의 절대치를 취하여 더한 값이다. SSD는 각 4×4 블록 예측 샘플의 예측 오차값을 제곱하여 더한 값이고, MAD는 각 4×4 블록 예측 샘플의 예측 오차값에 절대치를 취하여 평균을 구한 값이다. 라그랑지 함수는 코스트 함수에 비트스트림의 길이 정보를 포함하여 만들어진 새로운 함수이다.
도 8은 본 발명에 따라서 부호화된 비트스트림을 복호화하는 영상 복호화 장치의 블록도이다.
도 8을 참조하면 복호화 장치는 엔트로피 디코더(302), 재정렬부(304), 역양자화부(306), 역변환부(308), 움직임 보상부(310), 인트라 예측부(312) 및 필터(314)를 구비한다.
상기 엔트로피 디코더(302) 및 재정렬부(304)는 압축된 비트스트림을 수신하여 엔트로피 디코딩을 수행하여 양자화된 계수 X를 생성한다. 상기 역양자화부(306) 및 역변환부(308)는 상기 양자화된 계수 X에 대한 역양자화 및 역변환을 수행하여 변환 부호화 계수들, 움직임 벡터 정보, 헤더 정보 등을 추출한다. 상기 움직임 보상부(310) 및 인트라 예측부(312)에서는 디코딩된 헤더 정보를 사용하여 인코딩된 픽처 타입에 따라서 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록은 오차값을 나타내는 D'n에 더해져서 uF'n이 생성된다. 상기 uF'n는 필터(314)를 거쳐 복원된 픽처 F'n이 생성된다.
도 9은 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 9를 참조하면, 단계 301에서 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드를 결정한다. 전술한 바와 같이, 상기 제 1 블록 단위로는 16×16 크기의 블록이 이용될 수 있으며, 이 경우 4가지 예측 모드에 따라서 인트라 예측을 수행하여 코스트가 가장 적은 모드를 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드로 결정한다.
단계 303에서, 상기 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 갖는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹을 결정한다. 제 1 블록 단위가 16×16 크기의 블록이고, 제 2 블록 단위가 4×4 크기의 블록인 경우 전술한 표 1를 이용하여 후보 그룹을 결정할 수 있다.
단계 305에서, 현재 입력 블록의 주변 블록으로부터 결정된 가장 가능성 높은 모드가 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹에 포함되는지를 판단한다. 전술한 바와 같이, 상기 가장 가능성 높은 모드는 현재 입력 블록의 상측 및 좌측의 이미 부호화된 블록들이 갖는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 중에서 더 작은 모드값을 갖는 모드를 나타낸다.
단계 307에서 상기 가장 가능성 높은 모드가 상기 후보 그룹에 포함되는 경우에는 상기 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 대하여 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행한다. 단계 311에서, 상기 가장 가능성 높은 모드가 상기 후보 그룹에 포함되지 않는 경우에는 이용가능한 모든 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드에 따라서 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행한다.
단계 309에서 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 중에서 가장 작은 코스트를 갖는 모드를 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드로 결정한다.
단계 313에서, 상기 단계 301에서 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드와 상기 단계 309에서 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하여 더 작은 코스트를 갖는 예측 모드를 현재 입력 블록의 인트라 예측을 위한 최종적인 인트라 예측 모드로 결정한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, H.264 표준안에 따라 4×4 크기의 블록에 대한 9가지의 인트라 예측 모드를 모두 수행하는 것이 아니라, 후보 그룹에 속하는 일부 인트라 예측 모드만을 수행함으로써 연산 복잡도를 줄일 수 있다.
본 발명을 설명함에 있어서, 상기 제 1 블록 단위로 16×16 크기의 블록, 제 2 블록 단위로 4×4 크기의 블록을 이용하는 경우를 중심으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 사상은 제 1 블록 단위로 상기 제 1 블록 단위로 16×16 크기의 블록, 제 2 블록 단위로 8×8 크기의 블록을 이용하여 인트라 예측을 수행하거나, 또는 상기 제 1 블록 단위로 8×8 크기의 블록, 제 2 블록 단위로 4×4 크기의 블록을 이용하여 인트라 예측을 수행하는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 영상의 인트라 예측 부호화를 위한 인트라 예측 모드를 보다 빠르게 결정할 수 있으며, 인트라 예측시의 연산의 복잡도를 감소시켜 실시간 영상 부호화기에 적용될 수 있다.
또한, 본 발명은 화질의 큰 열화없이 부호화에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있다.

Claims (30)

  1. 영상의 인트라 예측 모드 결정 방법에 있어서,
    입력 블록을 소정 크기의 제 1 블록 단위로 복수 개의 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드들에 대해 인트라 예측을 수행하여, 제 1 인트라 예측 모드를 결정하는 단계;
    상기 결정된 제 1 인트라 예측 모드의 방향성에 기초해서 상기 제 1 블록 단위보다 더 작은 크기를 갖는 복수 개의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들 중에서 소정 개수의 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들로 이루어진 인트라 예측 모드 후보 그룹을 결정하는 단계;
    현재 입력 블록의 상측 및 좌측에 위치한 주변 블록의 예측 모드로부터 결정된 가장 가능성 높은 모드(most probable mode)가 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하는 경우, 상기 결정된 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 따라서 상기 입력 블록을 제 2 블록 단위로 인트라 예측을 수행하여, 제 2 인트라 예측 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 제 1 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 제 2 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하고, 그 결과에 기초하여 상기 입력 블록의 인트라 모드를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가장 가능성 높은 모드는 상기 현재 입력 블록의 상측 및 좌측에 위치한 블록들이 갖는 인트라 예측 모드 중 더 작은 모드값을 갖는 모드로 결정되는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 현재 입력 블록의 주변 블록으로부터 결정된 가장 가능성 높은 모드(most probable mode)가 상기 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하지 않는 경우에는, 이용가능한 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 모두에 대해서 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행하여 상기 입력 블록에 대응되는 제 2 인트라 예측 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 제 1 인트라 예측 모드가 수직 모드인 경우, 상기 인트라 예측 모드 후보 그룹은 수직 모드, 수직 오른쪽 모드, 수직 왼쪽 모드 및 DC 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 제 1 인트라 예측 모드가 수평 모드인 경우, 상기 인트라 예측 모드 후보 그룹은 수평 모드, 수평 아래쪽 모드, 수평 위쪽 모드 및 DC 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 제 1 인트라 예측 모드가 DC 모드인 경우, 상기 인트라 예측 모드 후보 그룹은 수직 모드, 수평 모드, 대각선 왼쪽 모드, 대각선 오른쪽 모드 및 DC 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 제 1인트라 예측 모드가 평면 모드인 경우, 상기 인트라 예측 모드 후보 그룹은 수직 모드, 수평 모드, 대각선 왼쪽 모드 및 DC 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  10. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 후보 그룹은, 현재 입력 블록의 상측 및 좌측에 위치한 블록들의 인트라 예측 모드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 블록 단위는 16×16 크기를 갖는 블록이며, 상기 제 2 블록 단위는 4×4 크기를 갖는 블록인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 블록 단위는 16×16 크기를 갖는 블록이며, 상기 제 2 블록 단위는 8×8 크기를 갖는 블록인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 블록 단위는 8×8 크기를 갖는 블록이며, 상기 제 2 블록 단위는 4×4 크기를 갖는 블록인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  14. 제 1항에 있어서,
    상기 결정된 제 1 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 결정된 제 2 인트라 예측 모드의 코스트는 SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSD(Sum of Squared Difference), MAD(Mean of Absolute Difference) 및 라그랑지 함수(Lagrange function) 중 어느 하나를 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  15. 영상의 인트라 예측 장치에 있어서,
    입력 블록을 소정 크기의 제 1 블록 단위로 인트라 예측을 수행하여 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드를 결정하는 제 1 블록 단위 인트라 예측 수행부;
    상기 제 1 블록 단위보다 더 작은 크기를 갖는 복수 개의 제 2 블록 단위의 인트라 예측 모드들 중에서 상기 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 갖는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹을 결정하는 후보 그룹 결정부;
    현재 입력 블록의 상측 및 좌측에 위치한 주변 블록으로부터 결정된 가장 가능성 높은 모드(most probable mode)가 상기 후보 그룹 결정부에서 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하는 경우, 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드들에 따라서 상기 입력 블록을 제 2 블록 단위로 인트라 예측을 수행하여 상기 입력 블록에 대응되는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드를 결정하는 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부; 및
    상기 제 1 블록 단위 인트라 예측 수행부에서 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부에서 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하여 상기 입력 블록의 인트라 예측을 위한 최종적인 예측 모드를 결정하는 예측 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제 15항에 있어서,
    상기 가장 가능성 높은 모드는 상기 상측 및 좌측에 위치한 블록들이 갖는 인트라 예측 모드 중 더 작은 모드값을 갖는 모드로 결정되는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  20. 제 15항에 있어서,
    상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 수행부는,
    현재 입력 블록의 주변 블록으로부터 결정된 가장 가능성 높은 모드(most probable mode)가 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹에 속하지 않는 경우에는, 이용가능한 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 모두에 대해서 제 2 블록 단위 인트라 예측을 수행하여 상기 입력 블록에 대응되는 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  21. 제 15항에 있어서,
    상기 후보 그룹 결정부는,
    상기 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드가 수직 모드인 경우, 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹을 수직 모드, 수직 오른쪽 모드, 수직 왼쪽 모드 및 DC 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  22. 제 15항에 있어서,
    상기 후보 그룹 결정부는,
    상기 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드가 수평 모드인 경우, 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹을 수평 모드, 수평 아래쪽 모드, 수평 위쪽 모드 및 DC 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  23. 제 15항에 있어서,
    상기 후보 그룹 결정부는,
    상기 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드가 DC 모드인 경우, 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹을 수직 모드, 수평 모드, 대각선 왼쪽 모드, 대각선 오른쪽 모드 및 DC 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  24. 제 15항에 있어서,
    상기 후보 그룹 결정부는,
    상기 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드가 평면 모드인 경우, 상기 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹을 수직 모드, 수평 모드, 대각선 왼쪽 모드 및 DC 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  25. 제 21항 내지 제 24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 후보 그룹 결정부는,
    제 2 블록 단위 인트라 예측 모드 후보 그룹으로 현재 입력 블록의 상측 및 좌측에 위치한 블록들의 인트라 예측 모드를 더 포함하도록 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  26. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 블록 단위는 16×16 크기를 갖는 블록이며, 상기 제 2 블록 단위는 4×4 크기를 갖는 블록인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  27. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 블록 단위는 16×16 크기를 갖는 블록이며, 상기 제 2 블록 단위 는 8×8 크기를 갖는 블록인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  28. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 블록 단위는 8×8 크기를 갖는 블록이며, 상기 제 2 블록 단위는 4×4 크기를 갖는 블록인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  29. 제 15항에 있어서,
    상기 예측 모드 결정부는,
    SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSD(Sum of Squared Difference), MAD(Mean of Absolute Difference) 및 라그랑지 함수(Lagrange function) 중 어느 하나를 이용하여 상기 결정된 제 1 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트와 상기 결정된 제 2 블록 단위 인트라 예측 모드의 코스트를 계산하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 장치.
  30. 제 1항 및 제 4항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 기재된 발명을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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