KR100764767B1

KR100764767B1 - 부호화 모드 선택 방법

Info

Publication number: KR100764767B1
Application number: KR1020010013422A
Authority: KR
Inventors: 정영안
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-03-15
Publication date: 2007-10-11
Also published as: KR20020073681A

Abstract

본 발명은 영상 전화 시스템의 국제 표준인 ITU-T H.263+ 권고안의 총 12가지 옵션 모드 중 부호화 효율에 직접적인 영향을 주는 어드밴스트 인트라 모드, 디블록킹 필터 모드, 모디파이드 퀀티제이션 모드를 적절히 선택하여 부호화 효율은 그대로 유지하면서 복잡도 및 계산량을 저감시키는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 프레임당 목표 비트(target bit)를 설정하는 단계와; 제1 참조 비트 또는 제2 참조 비트 중 적어도 하나 이상과, 상기 설정된 프레임당 목표 비트를 근거로 하나 이상의 부호화 모드의 온/오프를 결정하는 단계에 의해 달성된다.

Description

부호화 모드 선택 방법{CODING MODE SELECTION METHOD}

도 1은 종래 기술에 의한 비디오 코덱의 개략 블록도.

도 2는 본 발명의 프레임당 목표 비트율에 따른 옵션 모드 선택 예시 표.

***도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명***

1 : 소스 코더 2 : 비디오 멀티플렉스 코더

3 : 전송 버퍼 4 : 코딩 제어부

5 : 수신 버퍼 6 : 비디오 멀티플렉스 디코더

7 : 소스 디코더

본 발명은 영상 전화 시스템의 국제 표준인 ITU-T H.263+ 권고안의 총 12가지 옵션 모드 중 부호화 효율에 직접적인 영향을 주는 어드밴스트 인트라 모드(Advanced Intra Mode: Annex I), 디블록킹 필터 모드(Deblocking Filter Mode: ANNEX J), 모디파이드 퀀티제이션 모드(Modified Quantization Mode: Annex T)의 선택 기술에 관한 것으로, 특히 고속의 영상 전화기 구현을 위해 정해진 비트율에 따라 최적의 부호화 옵션 모드를 선택함으로써 부호화 효율은 그대로 유지하면서 복잡도 및 계산량을 줄일 수 있도록 한 고속망용 영상 전화 시스템의 부호화 모드 선택 방법에 관한 것이다.

현재, 영상 전화 시스템의 국제 표준인 ITU-T H.263 권고안은 ITU-T H.324(PSTN), ITU-T H.320(ISDN), ITU-T H.323(IP) 등과 같은 몇몇 영상 전화 터미널 표준에서 비디오 코덱이 채택되어 왔다. 한편, H.263의 향상된 버전으로서 새로이 12개의 부호화 모드를 옵션으로 갖는 H.263+는 압축 성능을 높이면서 스케일러빌러티(Scalability) 및 에러 리질리언스(error resillience)와 같은 부가적인 기능을 갖는 형태로 1998년 1월에 표준화 되었다.

도 1은 종래 기술에 의한 비디오 코덱의 개략 블록도이다. 입력 영상신호가 소오스 코더(1) 및 비디오 멀티플렉스 코더(2)를 통해 부호화 처리된 후 전송 버퍼(3)를 통해 코드화 된 비트스트림 형태로 전송된다. 외부로부터 전송되어 온 코드화 된 비트스트림은 수신 버퍼(5)를 통해 입력되어 비디오 멀티플렉스 디코더(6) 및 소스 디코더(7)를 통해 원래 형태의 영상신호로 복원된다.

여기서, 옵션 모드의 선택은 디지털 비디오 응용에 따라 부호화 효율 및 복잡도 측면을 고려하여 이루어져야 하며, 특히 실시간 비디오 전송을 필요로 하는 고속의 영상 전화 시스템 구현을 위해서는 이러한 모드 선택 방법이 적절하게 수행되어야 한다.

통상의 옵션 모드 선택 방법은 송신단에서 각 터미널의 옵션 지원 가능 여부에 따라 송신단에서 결정하여 보내주는 형태이며, 이러한 옵션 모드가 추가될 경우 코덱의 전체적인 복잡도가 심화되고 계산량이 늘어난다.

예를 들어, 블록 제거 필터 모드 즉, ANNEX J인 경우 각 8×8 블록에 따라 수직 및 수평 방향으로 화소 단위의 필터링을 수행하며, 네 개의 움직임 벡터를 사용하기 위해 부가적인 8×8 블록 단위의 움직임 추정을 수행하게 되는데, 테스트 모델인 TMN 코덱인 경우 전체 부호화의 복잡도를 100으로 볼 때, 약 40% 가량의 부가적인 계산량이 발생된다.

블록 제거 필터는 그 특성상 아주 낮은 비트율(프레임당 3Kbit 이하) 또는 아주 높은 비트율(프레임당 10Kbit 이상)인 경우 그 부호화 효율 및 주관적 화질에 거의 영향을 주지 못하며, 이러한 경우는 부호화 효율 및 복잡도 측면에서 사용하지 않는 것이 바람직하다.

또한, 인트라 부호화 시 주변 블록의 DC 및 AC 값과의 예측을 하는 향상된 인트라 부호화 모드 즉, ANNEX I는 인트라 모드로 결정된 블록에 대해서만 적용되 며, 인트라 부호화 모드 결정 특성상 낮은 비트율에서 그 빈도수가 많으므로 전체적인 ANNEX I의 부호화 성능은 낮은 비트율에서 그 부호화 효율이 향상된다. 또한, 양자화 후 역양자화, 그 계수값의 저장 및 예측, 다른 VLC 테이블의 사용으로 인하여 그 복잡도가 20% 가량 증가하게 된다.

또한, 변형된 양자화 부호화 모드 즉, ANNEX T는 여러 가지 다른 특성보다도 특히 낮은 비트율에서 크로마 성분에 대한 좀더 세밀한 양자화를 수행하여 그 효율이 증대된다. 복잡도는 크로마 성분에 대한 좀더 세밀한 양자화를 수행함으로써 VLC에서 레벨의 빈도수가 높아지고, 이에 의해 그 계산량 또한 20% 정도 늘어나게 된다.

이와 같은 여러 가지 부호화 모드의 특성을 종합해 보면 각 부호화 모드는 비트율에 따라 성능 차이를 보이며, 종래의 방법과 같이 비트율에 무관한 옵션을 선택할 경우 불필요한 복잡도 및 계산량에 의하여 최적의 비디오폰 성능을 발휘하는데 어려움이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 부호화 효율은 저하시키지 않고 복잡도 및 계산량을 줄일 수 있도록 정해진 비트율에 따라 최적의 옵션 모드를 선택하고, 각 모드에 적당한 최적의 모드 조합을 결정할 수 있도록 하기 위하여 프레임당 목표 비트량이 정해지면 비트율에 따라 옵션 모드(ANNEX I,J,T)의 조합을 결정하는 고속망용 영상 전화 시스템의 부호화 모드 선택 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위한 고속망용 영상 전화 시스템의 부호화 모드 선택 방법은, 프레임당 목표 비트(target bit)를 설정하는 단계와; 제1 참조 비트 또는 제2 참조 비트 중 적어도 하나 이상과, 상기 설정된 프레임당 목표 비트를 근거로 하나 이상의 부호화 모드의 온/오프를 결정하는 단계로 이루어지는 것으로, 이와 같이 이루어지는 본 발명의 작용을 첨부한 도 2를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 프레임당 목표 비트량에 따른 옵션 모드 선택예를 나타낸 것이다. 여기서, 가중치(weight)는 입력 영상의 차이에 따르는 비트율의 변화에 대해 적응적으로 옵션 모드를 선택하도록 하기 위해 사용된 것이다.

참고로, 후술할 CIF(CIF :Common Intermediate Format)는 미국과 일본 표준인 NTSC와 유럽 표준인 PAL 사양을 종합하여 생성한 이미지의 공통중간포맷으로서 이는 "352 화소*288 라인"의 크기를 가지며 16x16의 정방형화소 블록으로 분할해서 처리하도록 했다. 또한, QCIF(Quarter CIF)는 CIF의 4분의 1크기인 "176*144"의 크기를 갖는다.

QCIF 가중치=1을 기준으로 CIF는 대략적으로 가중치=4로 놓고, SQCIF인 경우는 가중치=0.5로 설정하였다. 이는 어디까지나 실험적으로 결정한 값으로서 QCIF에 비해 CIF는 영상에 따라 차이가 나겠지만 대략적으로 3.5배에서 4.5배 정도 비트가 더 많이 발생한다.

QCIF인 경우 프레임당 목표 비트가 3Kbit 이하일 때 ANNEX I 및 ANNEX T는 온시키고, ANNEX J는 오프시킨다. 상기의 설명에서와 같이 프레임당 비트가 3Kbit 이하인 낮은 비트율에서 ANNEX I 및 ANNEX T의 성능이 우수한 반면, ANNEX J는 필터 특성상 과도한 필터링으로 인하여 시각적으로 화면이 뭉개지는 현상이 나타나므로 오히려 필터링을 수행하지 않는 편이 낫다. 더구나 ANNEX J 선택 시 부가적으로 4개의 움직임 벡터를 사용하는 4mv 모드를 사용하게 되고, 오프시 8×8 블록 단위의 움직임 추정 과정을 부가적으로 수행하는 과정이 생략되어 비디오 코덱의 속도 향상을 도모할 수 있게 된다.

프레임당 목표 비트가 3Kbit 이상 10Kbit 이하인 비트율에서는 ANNEX I는 오프시키고 ANNEX T 및 ANNEX J는 온시킨다.

프레임당 목표 비트가 10Kbit 이상인 하이 비트율에서는 ANNEX I, ANNEX J, ANNEX T를 오프시키게 되는데, 왜냐하면, 이 경우 옵션 모드의 부호화 성능이 사용되지 않는 것과 별다른 차이가 없기 때문이다. ANNEX J를 사용하지 않는 경우에도 부호화 처리 후 재구성된 영상에는 거의 블록킹 현상이 나타나지 않기 때문이다.
또한, 도2 및 상기 설명 내용에서 볼 수 있듯이, 참조값으로 사용되는 3Kbit 또는 10Kbit 일 때의 부호화 모드 선택 방법은, 프레임당 목표 비트가 상기 3Kbit 또는 상기 10Kbit와 같을 때, 사용자의 설정에 의해 다음과 같은 방식으로 나뉠 수 있다.
즉, 상기 프레임당 목표 비트가 상기 3Kbit보다 작거나 같을 때, 상기 ANNEX I 및 ANNEX T는 온시키고, 상기 ANNEX J는 오프시킨다. 또한, 상기 프레임당 목표 비트가 상기 3Kbit보다 크고 상기 10Kbit보다 작거나 같을 때, 상기 ANNEX I는 오프시키고, 상기 ANNEX J 및 ANNEX T는 온시킨다. 또한, 상기 프레임당 목표 비트가 상기 10Kbit보다 클 때, 상기 ANNEX I, ANNEX J, ANNEX T를 오프시킨다.
또는, 상기 프레임당 목표 비트가 상기 3Kbit보다 작을 때, 상기 ANNEX I 및 ANNEX T는 온시키고, 상기 ANNEX J는 오프시킨다. 또한, 상기 프레임당 목표 비트가 상기 3Kbit보다 크거나 같고 상기 10Kbit보다 작을 때, 상기 ANNEX I는 오프시키고, 상기 ANNEX J 및 ANNEX T는 온시킨다. 또한, 상기 프레임당 목표 비트가 상기 10Kbit보다 크거나 같을 때, 상기 ANNEX I, ANNEX J, ANNEX T를 오프시킨다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 정해진 비트율에 따라 최적의 부호화 옵션 모드를 선택함으로써, 부호화 효율을 저하시키지 않고도 복잡도 및 계산양을 대폭적으로 줄일 수 있게 되어 전체적인 비디오 코덱의 속도향상을 달성할 수 있고, 이로 인하여 궁극적으로 사용자에게 보다 우수한 실시간 비디오 영상 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims

프레임당 목표 비트(target bit)를 설정하는 단계와;

제1 참조 비트 또는 제2 참조 비트 중 적어도 하나 이상과, 상기 설정된 프레임당 목표 비트를 근거로 하나 이상의 부호화 모드의 온/오프를 결정하는 단계를 포함하며,

여기서, 상기 제1 참조 비트는, 상기 제2 참조 비트보다 작은 것을 특징으로 하는 부호화 모드 선택 방법.
삭제
제1항에 있어서, 상기 제1 참조 비트 및 제2 참조 비트는,

상기 제1 참조 비트 및 제2 참조 비트에 각각 가중치를 곱하는 것을 특징으로 하는 부호화 모드 선택 방법.
제3항에 있어서, 상기 가중치는,

입력 영상의 크기 차이에 따른 비트율의 변화를 나타내는 것을 특징으로 하는 부호화 모드 선택 방법.
제4항에 있어서, 상기 가중치는,

QCIF(Quarter Common Intermediate Format)일 때 가중치=1을 기준으로 설정하고, CIF일 때 가중치≒4로 설정하고, SQCIF일 때, 가중치≒0.5로 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화 모드 선택 방법.
제1항에 있어서, 상기 하나 이상의 부호화 모드는,

어드밴스트 인트라 모드(Advanced Intra Mode), 디블록킹 필터 모드(Deblocking Filter Mode) 또는 모디파이드 퀀티제이션 모드(Modified Quantization Mode) 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 부호화 모드 선택 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 참조 비트 또는 제2 참조 비트 중 적어도 하나 이상과, 상기 설정된 프레임당 목표 비트를 근거로 하나 이상의 부호화 모드의 온/오프를 결정하는 단계는,

상기 설정된 프레임당 목표 비트가 상기 제1 참조 비트보다 작거나 같을 때, 상기 어드밴스트 인트라 모드 및 모디파이드 퀀티제이션 모드는 온시키고, 상기 디블록킹 필터 모드는 오프시키는 단계와;

상기 설정된 프레임당 목표 비트가 상기 제1 참조 비트보다 크고 상기 제2 참조 비트보다 작거나 같을 때, 상기 어드밴스트 인트라 모드는 오프시키고, 상기 모디파이드 퀀티제이션 모드 및 디블록킹 필터 모드는 온시키는 단계와;

상기 설정된 프레임당 목표 비트가 상기 제2 참조 비트보다 클 때, 상기 어드밴스트 인트라 모드, 디블록킹 필터 모드 및 모디파이드 퀀티제이션 모드를 오프시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부호화 모드 선택 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 참조 비트 또는 제2 참조 비트 중 적어도 하나 이상과, 상기 설정된 프레임당 목표 비트를 근거로 하나 이상의 부호화 모드의 온/오프를 결정하는 단계는,

상기 설정된 프레임당 목표 비트가 상기 제1 참조 비트보다 작을 때, 상기 어드밴스트 인트라 모드 및 모디파이드 퀀티제이션 모드는 온시키고, 상기 디블록킹 필터 모드는 오프시키는 단계와;

상기 설정된 프레임당 목표 비트가 상기 제1 참조 비트보다 크거나 같고 상기 제2 참조 비트보다 작을 때, 상기 어드밴스트 인트라 모드는 오프시키고, 상기 모디파이드 퀀티제이션 모드 및 디블록킹 필터 모드는 온시키는 단계와;

상기 설정된 프레임당 목표 비트가 상기 제2 참조 비트보다 크거나 같을 때, 상기 어드밴스트 인트라 모드, 디블록킹 필터 모드 및 모디파이드 퀀티제이션 모드를 오프시키는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 부호화 모드 선택 방법.