KR100835661B1 - 다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 장치 및방법 - Google Patents

다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 장치 및방법 Download PDF

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KR100835661B1 KR1020060123923A KR20060123923A KR100835661B1 KR 100835661 B1 KR100835661 B1 KR 100835661B1 KR 1020060123923 A KR1020060123923 A KR 1020060123923A KR 20060123923 A KR20060123923 A KR 20060123923A KR 100835661 B1 KR100835661 B1 KR 100835661B1
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윤근수
문용호
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부산대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 양자화 에러와 전체 비트율 관점에서 다수 필터의 비용들을 계산하고 비용들 중 최소가 되는 필터를 결정함으로써 동영상 압축 부호화 장치 및 방법의 성능을 개선하기 위한 것으로서, 동영상 압축 부호화에 있어서, 움직임 보상 예측부, 감산부, 변환부, 양자화부, 복원부, 참조영상 저장부, 엔트로피 부호화부, 부호화 제어부를 가지며, 다수 필터를 결정하기 위한 필터 결정부를 가지는 것 중, 입력 영상 블록과 복원부에서 전송된 다수 필터의 복원 영상 블록들과 함께 엔트로피 부호화부에서 전송된 다수 필터들을 사용해서 얻어진 전체 비트율들을 입력 방다 각각의 필터 비용을 계산하고 비용들 중 최소가 되는 필터를 결정하며 이를 부호화 제어부로 전송하는 필터 결정부를 가지는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
동영상 압축 부호화기, 다수 필터 결정법, 양자화 에러, 필터 결정부, 전체 비트율

Description

다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 장치 및 방법{Apparatus and method for video coding using multiple filter decision}
도 1 은 종래 기술에 따른 다수 필터를 이용한 동영상 압축 부호화 장치를 전체 블록도
도 2 는 도 1의 필터 결정부에 대한 상세한 구성을 나타낸 블록도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 다수 필터를 이용한 동영상 압축 부호화 장치를 전체 블록도
도 4 는 도 3의 필터 결정부에 대한 상세한 구성을 나타낸 블록도
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 동영상 압축 부호화 방법을 나타낸 흐름도
도 6 은 도 5의 최종 필터 결정 방법을 상세히 나타낸 흐름도
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10, 100 : 필터 결정부 20, 200 : 움직임 보상 예측부
30, 300 : 감산부 40, 400 : 변환부
50, 500 : 양자화부 60, 600 : 복원부
70, 700 : 참조영상 저장부 80, 800 : 엔트로피 부호화부
90, 900 : 부호화 제어부 110 : 에너지 산출부
120 : 비용 산출부 130 : 필터 산출부
본 발명은 동영상 압축 부호화에 관한 것으로, 특히 다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재까지 제정된 동영상 압축 부호화 표준들은 다양한 멀티미디어 응용 서비스의 출현에 매우 중요한 역할을 수행하였다. 그러나 오늘날 기존 서비스들의 발전과 응용 서비스들의 지속적인 등장은 새로운 고성능 동영상 압축 부호화기의 개발을 필요로 하게 하였다. 이 같은 이유로 H.263, MPEG-2, 4에 이어 최근에 H.264/AVC 동영상 압축 부호화 표준이 제정되었다.
일반적인 동영상 압축 부호화기는 소수 화소 정밀도(fractional-pel resolution)를 가지는 움직임 보상 예측(motion compensated prediction)을 기반으로 하고 있다. MPEG-2, 4에서는 1/2 화소 정밀도가 사용되었고, H.264/AVC에서는 1/4 화소 정밀도까지 확장되었다. 이때, 소수 화소 정밀도의 예측 영상을 생성하기 위해 고정된 보간(interpolation) 필터가 사용된다.
그러나 이와 같은 고정된 보간 필터는 엘리어싱(aliasing), 양자화 에러(quantization error), 움직임 추정 에러(motion estimation error) 등과 같은 동영상 신호의 비정상적인(non-stationary) 통계 특성을 반영하지 못하기 때문에 최적의 부호화기 성능을 얻어지지 못하는 요인이 된다.
이를 해결하기 위한 방법으로 소수 화소 정밀도의 예측 영상을 생성하기 위 한 다수 필터를 이용한 동영상 압축 부호화 장치가 개발되었다.
도 1 은 종래 기술에 따른 다수 필터를 이용한 동영상 압축 부호화 장치를 전체 블록도이다.
도 1을 참조하면, 다수 필터(i)의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00001
)들 및 다수 필터의 움직임 벡터 비트율(
Figure 112006090837366-pat00002
)들을 입력받아 다수 필터의 비용들을 계산하여 최소가 되는 필터(j)를 결정하는 필터 결정부(10)와, 입력 영상 블록(S(n))과 기 저장되어 있는 참조 영상 윈도우(
Figure 112006090837366-pat00003
)를 입력으로 블록 예측을 수행하여 다수 필터의 움직임 벡터(
Figure 112006090837366-pat00004
)들 및 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00005
)들을 생성하는 움직임 보상 예측부(20)를 구비한다. 그리고 다수 필터(i)의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00006
)들 및 입력 영상 블록(S(n))을 감산하여 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00007
)들을 생성하는 감산부(30)와, 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00008
)들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)하여 DCT 계수를 생성하는 변환부(40)를 더 구비한다. 그리고 DCT 계수를 양자화하여 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00009
)들을 생성하는 양자화부(50)와, 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00010
)를 역 양자화, 역 변환하여 다수 필터의 복원된 예측 에러 블록들을 생성하고, 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00011
)들을 더해서 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00012
)들을 생성하는 복원부(60)를 더 구비한다. 아울러 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00013
)들을 입력받아 전송되는 최종 결정된 필터(j)에 해당하는 복원 영상 블록을 저장하는 참조영상 저장 부(70)와, 다수 필터의 움직임 벡터(
Figure 112006090837366-pat00014
)들을 입력받아 엔트로피 부호화하여 다수 필터의 움직임 벡터 비트율(
Figure 112006090837366-pat00015
)들을 생성하고, 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00016
)를 입력받아 엔트로피 부호화하여 전송되는 최종 결정된 필터(j)에 해당하는 부호화 정보를 비트열로 생성하는 엔트로피 부호화부(80)를 더 구비한다. 그리고 필터 결정부(10)에서 전송된 최종 결정된 필터(j) 정보를 이용하여 참조영상 저장부(70) 및 엔트로피 부호화부(80)를 제어하여 최종적인 복원 영상 블록 및 예측 에러 블록을 선택하는 부호화 제어부(90)를 더 구비하여 구성된다.
이때, 참조영상 저장부(70)는 동영상 압축 표준인 H.264/AVC의 경우 저장 전에 디블록킹(deblocking) 필터를 통해 필터링을 수행한다.
아울러, 상기 필터 결정부(10)는 도 2에서 도시된 것과 같이 감산부(30)에서 전송된 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00017
)들을 입력받아 다수 필터의 개수(FN)만큼 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 에너지를 계산하는 에너지 산출부(12)와, 라그랑지(Lagrange) 파라메타(
Figure 112006090837366-pat00018
)와 엔트로피 부호화부(80)에서 전송된 다수 필터의 움직임 벡터 비트율(
Figure 112006090837366-pat00019
)들이 곱셈된 결과와 상기 에너지 산출부(12)에서 산출된 에너지를 가산하여 다수 필터의 비용들을 계산하는 비용 산출부(14)와, 상기 비용 산출부(14)에서 계산된 다수 필터의 비용들 중 최소가 되는 필터(j)를 최종적으로 산출하는 필터 산출부(16)로 구성된다.
그러나 이와 같은 다수 필터의 결정을 위해 사용되는 방법은 예측 과정에서 엘리어싱과 움직임 추정 에러를 보상하는데 효과적이지만, 양자화 에러의 보상과 전체 비트율 측면에서는 적절하지 못하다. 이는 동영상 압축 부호화 장치의 성능을 감소시키는 요인이 된다.
따라서 양자화 에러와 전체 비트율을 반영한 다수 필터 중 최적의 필터를 결정하는 과정에 대한 연구가 요구되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 양자화 에러와 전체 비트율 관점에서 다수 필터의 비용들을 계산하고 비용들 중 최소가 되는 필터를 결정함으로써 동영상 압축 부호화 장치 및 방법의 성능을 개선하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 종래의 필터 결정법에서 얻어지는 엘리어싱 및 움직임 추정 에러의 보상뿐만 아니라 양자화 에러와 전체 비트율을 반영함으로써 동영상 압축 성능을 개선할 수 있는 동영상 압축 부호화 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 장치의 특징은 입력 영상 블록, 다수 필터의 복원 영상 블록들 및 다수 필터의 전체 비트율들을 입력받아 다수 필터의 비용들을 계산하여 비용이 최소가 되는 제 1 필터를 결정하는 필터 결정부와, 상기 입력 영상 블록과 기 저장되어 있는 참조 영상 윈도우를 입력받아 블록 예측을 수행하여 다수 필터의 움직임 벡터들 및 다수 필터의 예측 영상 블록들을 생성하는 움직임 보상 예측부와, 상기 예측 영상 블록들 및 상기 입력 영상 블록을 결합하여 다수 필터의 제 1 예측 에러 블록들을 생성하는 감산부와, 상기 제 1 예측 에러 블록들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)하여 DCT 계수를 생성하는 변환부와, 상기 DCT 계수를 양자화하여 상기 제 1 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수들을 생성하는 양자화부와, 상기 양자화 계수를 역 양자화, 역 변환하여 생성된 다수 필터의 복원된 제 2 예측 에러 블록들과 상기 예측 영상 블록들을 결합하여 상기 복원 영상 블록들을 생성하는 복원부와, 상기 복원 영상 블록들을 입력받아 상기 제 1 필터에 해당하는 복원 영상 블록을 저장하는 참조영상 저장부와, 엔트로피 부호화하여 상기 움직임 벡터들을 입력받아 상기 다수 필터의 전체 비트율들을 생성하고, 상기 양자화 계수를 입력받아 상기 제 1 필터에 해당하는 부호화 정보를 비트열로 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하여 구성되는데 있다.
바람직하게 상기 필터 결정부는 상기 입력 영상 블록 및 상기 복원 영상 블록들을 이용하여 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지들을 계산하는 에너지 산출부와, 상기 산출된 양자화 에러의 에너지들 및 상기 다수 필터의 전체 비트율들을 고려하여 다수 필터의 비용들을 계산하는 비용 산출부와, 상기 산출된 다수 필터의 비용들을 비교하여 비용이 최소가 되는 필터를 최종적으로 산출하는 필터 산출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 비용 산출부는 상기 산출된 양자화 에러의 에너지와 상기 다수 필터의 각 부분의 비트율들을 선택적으로 적용하여 다수 필터의 비용들을 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 방법의 특징은 (a) 다수 필터의 복원 영상 블록들 및 다수 필터의 전체 비트율들을 입력받아 다수 필터의 비용들을 계산하여 비용이 최소가 되는 제 1 필터를 결정하는 단계와, (b) 입력 영상 블록과 기 저장된 참조 영상 윈도우를 입력받아 다수 필터의 움직임 벡터들 및 다수 필터의 예측 영상 블록들을 생성하는 단계와, (c) 상기 예측 영상 블록들과 상기 입력 영상 블록을 결합하여 다수 필터의 예측 에러 블록들을 생성하는 단계와, (d) 상기 예측 에러 블록들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)하고 양자화하여 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수들을 생성하는 단계와, (e) 상기 양자화 계수를 역 양자화, 역 변환하여 생성된 다수 필터의 복원된 예측 에러 블록들을 상기 다수 필터의 예측 영상 블록들과 결합하여 상기 복원 영상 블록들을 생성하는 단계와, (f) 상기 복원 영상 블록들을 입력받아 상기 제 1 필터에 해당하는 복원 영상 블록을 저장하는 단계와, (g) 엔트로피 부호화하여 상기 다수 필터의 움직임 벡터들을 입력받아 상기 다수 필터의 전체 비트율들을 생성하고, 상기 양자화 계수를 입력받아 제 1 필터에 해당하는 부호화 정보를 비트열로 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.
바람직하게 상기 (a) 단계는 상기 입력 영상 블록과 상기 복원 영상 블록들이 차분된 결과를 제곱하고 합산되어 다수 필터의 개수만큼 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지들을 계산하는 단계와, 라그랑지(Lagrange) 파라메타와 상기 다수 필터의 전체 비트율들이 곱셈된 결과를 상기 계산된 양자화 에러의 에너지들과 가 산하여 다수 필터의 비용들을 계산하는 단계와, 상기 계산된 다수 필터의 비용들 중 비용이 최소가 되는 제 1 필터를 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게 상기 (b) 단계는 상기 입력 영상 블록과 상기 참조 영상 윈도우 내에서 가장 유사하다고 판단되는 블록 예측을 통하여 상기 다수 필터의 움직임 벡터들 및 상기 다수 필터의 예측 영상 블록들을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
본 발명에 따른 다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 동영상 압축 부호화 장치의 전체 블록도이다.
도 3을 참조하여, 입력 영상 블록(S(n)), 다수 필터(i)의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00020
)들 및 다수 필터(i)의 전체 비트율(
Figure 112006090837366-pat00021
)들을 입력받아 다수 필터의 비용들을 계산하여 비용이 최소가 되는 필터(j)를 결정하는 필터 결정부(100)와, 입력 영 상 블록(S(n))과 기 저장되어 있는 참조 영상 윈도우(
Figure 112006090837366-pat00022
)를 입력받아 블록 예측을 수행하여 다수 필터의 움직임 벡터(
Figure 112006090837366-pat00023
)들 및 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00024
)들을 생성하는 움직임 보상 예측부(200)를 구비한다. 그리고 다수 필터(i)의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00025
)들 및 입력 영상 블록(S(n))을 감산하여 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00026
)들을 생성하는 감산부(300)와, 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00027
)들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)하여 DCT 계수를 생성하는 변환부(400)를 더 구비한다. 그리고 DCT 계수를 양자화하여 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00028
)들을 생성하는 양자화부(500)와, 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00029
)를 역 양자화, 역 변환하여 다수 필터의 복원된 예측 에러 블록들을 생성하고, 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00030
)들을 더해서 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00031
)들을 생성하는 복원부(600)를 더 구비한다. 아울러 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00032
)들을 입력받아 전송되는 최종 결정된 필터(j)에 해당하는 복원 영상 블록을 저장하는 참조영상 저장부(700)와, 다수 필터의 움직임 벡터(
Figure 112006090837366-pat00033
)들을 입력받아 엔트로피 부호화하여 다수 필터의 전체 비트율(
Figure 112006090837366-pat00034
)들을 생성하고, 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00035
)를 입력받아 엔트로피 부호화하여 전송되는 최종 결정된 필터(j)에 해당하는 부호화 정보를 비트열로 생성하는 엔트로피 부호화부(800)를 더 구비한다. 그리고 필터 결정부(100)에서 전송된 최종 결정된 필터(j) 정보를 이용하여 참조영 상 저장부(700) 및 엔트로피 부호화부(800)를 제어하여 최종적인 복원 영상 블록 및 예측 에러 블록을 선택하는 부호화 제어부(900)를 더 구비하여 구성된다.
이때, 참조영상 저장부(700)는 동영상 압축 표준인 H.264/AVC의 경우 저장 전에 디블록킹(deblocking) 필터를 통해 필터링을 수행한다.
아울러, 상기 필터 결정부(100)는 도 4에서 도시된 것과 같이 입력 영상 블록(S(n))과 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00036
)들을 이용하여 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지(
Figure 112006090837366-pat00037
)들을 계산하는 에너지 산출부(110)와, 다수 필터의 전체 비트율들과 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지(
Figure 112006090837366-pat00038
)들을 고려하여 다수 필터의 비용(
Figure 112006090837366-pat00039
)들을 계산하는 비용 산출부(120)와, 다수 필터의 개수만큼 계산된 다수 필터의 비용(
Figure 112006090837366-pat00040
)들을 비교하여 비용이 최소가 되는 필터(j)를 최종적으로 산출하는 필터 산출부(130)로 구성된다.
이때, 상기 비용 산출부(120)는 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지와 다수 필터의 각 부분의 비트율들을 선택적으로 적용할 수도 있다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 방법의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 5 는 본 발명의 실시예에 따른 동영상 압축 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하여 설명하면, 먼저 필터 결정부(100)는 복원부(600)에서 전송 된 다수 필터(i)의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00041
)들 및 다수 필터(i)의 전체 비트율(
Figure 112006090837366-pat00042
)들을 입력받아 다수 필터의 비용들을 계산한다. 그리고 계산된 비용들 중 비용이 최소가 되는 필터(j)를 최종적으로 결정하고 부호화 제어부(900)로 전송한다(S10).
이어 움직임 보상 예측부(200)는 입력 영상 블록(S(n))과 참조 영상 저장부(700)에서 전송된 참조 영상 윈도우(
Figure 112006090837366-pat00043
)를 이용하여 블록 예측을 수행한다. 즉, 입력 영상 블록(S(n))과 다수 필터에 의해 생성된 참조 영상 윈도우(
Figure 112006090837366-pat00044
) 내에서 가장 유사하다고 판단되는 블록 예측을 통하여 다수 필터의 움직임 벡터(
Figure 112006090837366-pat00045
)들 및 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00046
)들을 생성한다. 그리고 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00047
)들은 가산부(300)로, 다수 필터의 움직임 벡터(
Figure 112006090837366-pat00048
)들은 엔트로피 부호화부(800)로 각각 전송된다(S20).
그러면 감산부(300)는 움직임 보상 예측부(200)에서 전송된 다수 필터(i)의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00049
)들과 입력 영상 블록(S(n))을 감산하여 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00050
)들을 생성하고 이를 변환부(400)로 전송한다(S30).
변환부(400)는 감산부(300)에서 전송된 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00051
)들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)하여 DCT 계수를 생성하고 이를 양자화부(500)로 전송한다(S40).
이어 양자화부(500)는 변환부(400)에서 입력된 DCT 계수를 양자화하여 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00052
)들을 생성하고 이를 복원부(600)와 엔트로피 부호화부(800)로 각각 전송한다(S50).
복원부(600)는 양자화부(500)에서 전송된 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112006090837366-pat00053
)들에 대한 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00054
)를 역 양자화, 역 변환하여 다수 필터의 복원된 예측 에러 블록들을 생성한다(S60). 이어 움직임 보상 예측부(200)에서 전송된 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00055
)들을 더해서 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00056
)들을 생성한다. 그리고 이 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00057
)들을 참조 영상 저장부(700)로 전송한다(S70).
그러면 참조 영상 저장부(700)는 복원부(600)에서 전송된 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00058
)들을 입력받아 부호화 제어부(900)에서 전송되는 최종 결정된 필터(j)에 해당하는 복원 영상 블록을 저장한다(S80). 참고로 동영상 압축 표준인 H.264/AVC의 경우 저장 전에 디블록킹(deblocking) 필터를 통해 필터링을 수행한다.
또한 엔트로피 부호화부(800)는 움직임 보상 예측부(200)에서 전송된 다수 필터의 움직임 벡터(
Figure 112006090837366-pat00059
)들을 입력받아 엔트로피 부호화하여 다수 필터의 전체 비트율(
Figure 112006090837366-pat00060
)들을 생성하고 필터 결정부(100)로 전송한다. 그리고 양자화부(500)에서 전송된 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수(
Figure 112006090837366-pat00061
)를 입력받아 엔트로피 부호화한 후, 부호화 제어부(900)에서 전송되는 최종 결정된 필터(j)에 해당하는 부호화 정보를 비트열로 생성한다(S90).
이때, 상기 비용이 최소가 되는 필터(j)를 최종적으로 결정하는 단계(S10)를 상세히 나타내면 도 4와 같이 나타낼 수 있다.
도 4를 참조하여 설명하면, 먼저 입력 영상 블록(S(n))과 복원부(600)에서 전송된 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112006090837366-pat00062
)들이 차분된 결과를 제곱하고 합산되어 다수 필터의 개수(FN)만큼 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지(
Figure 112006090837366-pat00063
)들을 계산한다(S12). 이를 수식으로 나타내면 다음 수학식 1과 같다.
Figure 112006090837366-pat00064
이어 상기 계산된 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지(
Figure 112006090837366-pat00065
)들은 라그랑지(Lagrange) 파라메타(
Figure 112006090837366-pat00066
)와 엔트로피 부호화부(800)에서 전송된 다수 필터의 전체 비트율(
Figure 112006090837366-pat00067
)들이 곱셈된 결과와 가산하여 다수 필터의 비용(
Figure 112006090837366-pat00068
)들을 계산한다(S14). 이를 수식으로 나타내면 다음 수학식 2와 같다.
Figure 112006090837366-pat00069
그리고 이렇게 계산된 다수 필터의 비용(
Figure 112006090837366-pat00070
)들 중 비용이 최소가 되는 필터(j)를 최종적으로 결정하고 이를 부호화 제어부(900)로 전송한다(S16). 이를 수 식으로 나타내면 다음 수학식 3과 같다.
Figure 112006090837366-pat00071
이처럼, 양자화 에러와 전체 비트율 관점에서 다수 필터의 비용들을 계산하고 비용들 중 최소가 되는 필터를 결정함으로써 동영상 압축 부호화 장치의 성능을 개선시킬 수 있게 된다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 다수 필터 결정법을 이용한 동영상 압축 부호화 장치 및 방법은 종래의 필터 결정법에서 얻어지는 엘리어싱 및 움직임 추정 에러의 보상뿐만 아니라 양자화 에러와 전체 비트율을 반영하여 최적의 필터를 결정함으로써 동영상 압축 부호화기의 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 입력 영상 블록, 다수 필터의 복원 영상 블록들 및 다수 필터의 전체 비트율들을 입력받아 다수 필터의 비용들을 계산하여 비용이 최소가 되는 제 1 필터를 결정하는 필터 결정부와,
    상기 입력 영상 블록과 기 저장되어 있는 참조 영상 윈도우를 입력받아 블록 예측을 수행하여 다수 필터의 움직임 벡터들 및 다수 필터의 예측 영상 블록들을 생성하는 움직임 보상 예측부와,
    상기 예측 영상 블록들 및 상기 입력 영상 블록을 결합하여 다수 필터의 제 1 예측 에러 블록들을 생성하는 감산부와,
    상기 제 1 예측 에러 블록들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform: DCT)하여 DCT 계수를 생성하는 변환부와,
    상기 DCT 계수를 양자화하여 상기 제 1 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수들을 생성하는 양자화부와,
    상기 양자화 계수를 역 양자화, 역 변환하여 생성된 다수 필터의 복원된 제 2 예측 에러 블록들과 상기 예측 영상 블록들을 결합하여 상기 복원 영상 블록들을 생성하는 복원부와,
    상기 복원 영상 블록들을 입력받아 상기 제 1 필터에 해당하는 복원 영상 블록을 저장하는 참조영상 저장부와,
    엔트로피 부호화하여 상기 움직임 벡터들을 입력받아 상기 다수 필터의 전체 비트율들을 생성하고, 상기 양자화 계수를 입력받아 상기 제 1 필터에 해당하는 부호화 정보를 비트열로 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하여 구성되는 동영상 압축 부호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 참조영상 저장부는 저장 전에 디블록킹(deblocking) 필터링을 위한 디블록킹 필터를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 부호화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 결정부는
    상기 입력 영상 블록 및 상기 복원 영상 블록들을 이용하여 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지들을 계산하는 에너지 산출부와,
    상기 산출된 양자화 에러의 에너지들 및 상기 다수 필터의 전체 비트율들을 고려하여 다수 필터의 비용들을 계산하는 비용 산출부와,
    상기 산출된 다수 필터의 비용들을 비교하여 비용이 최소가 되는 필터를 최종적으로 산출하는 필터 산출부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 부호화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 비용 산출부는 상기 산출된 양자화 에러의 에너지와 상기 다수 필터 중 적어도 2개 이상의 필터를 선택하고, 상기 선택된 필터의 비트율들을 적용하여 필터의 비용들을 계산하는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 부호화 장치.
  5. (a) 다수 필터의 복원 영상 블록들 및 다수 필터의 전체 비트율들을 입력받아 다수 필터의 비용들을 계산하여 비용이 최소가 되는 제 1 필터를 결정하는 단계와,
    (b) 입력 영상 블록과 기 저장된 참조 영상 윈도우를 입력받아 다수 필터의 움직임 벡터들 및 다수 필터의 예측 영상 블록들을 생성하는 단계와,
    (c) 상기 예측 영상 블록들과 상기 입력 영상 블록을 결합하여 다수 필터의 예측 에러 블록들을 생성하는 단계와,
    (d) 상기 예측 에러 블록들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)하고 양자화하여 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수들을 생성하는 단계와,
    (e) 상기 양자화 계수를 역 양자화, 역 변환하여 생성된 다수 필터의 복원된 예측 에러 블록들을 상기 다수 필터의 예측 영상 블록들과 결합하여 상기 복원 영상 블록들을 생성하는 단계와,
    (f) 상기 복원 영상 블록들을 입력받아 상기 제 1 필터에 해당하는 복원 영상 블록을 저장하는 단계와,
    (g) 엔트로피 부호화하여 상기 다수 필터의 움직임 벡터들을 입력받아 상기 다수 필터의 전체 비트율들을 생성하고, 상기 양자화 계수를 입력받아 제 1 필터에 해당하는 부호화 정보를 비트열로 생성하는 단계를 포함하여 이루어지는 동영상 압축 부호화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    상기 입력 영상 블록과 상기 복원 영상 블록들이 차분된 결과를 제곱하고 합산되어 다수 필터의 개수만큼 다수 필터에 대한 양자화 에러의 에너지들을 계산하는 단계와,
    라그랑지(Lagrange) 파라메타와 상기 다수 필터의 전체 비트율들이 곱셈된 결과를 상기 계산된 양자화 에러의 에너지들과 가산하여 다수 필터의 비용들을 계산하는 단계와,
    상기 계산된 다수 필터의 비용들 중 비용이 최소가 되는 제 1 필터를 산출하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 부호화 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 입력 영상 블록과 상기 참조 영상 윈도우 내에서 가장 유사하다고 판단되는 블록 예측을 통하여 상기 다수 필터의 움직임 벡터들 및 상기 다수 필터의 예측 영상 블록들을 생성하는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 부호화 방법.
  8. 제 5 항에 있어서, 상기 (f) 단계는
    저장 전에 디블록킹(deblocking) 필터를 통해 필터링을 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 동영상 압축 부호화 방법.
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