KR100846780B1

KR100846780B1 - 움직임 벡터 추정 방법 및 장치

Info

Publication number: KR100846780B1
Application number: KR1020030079163A
Authority: KR
Inventors: 유기원
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-11-10
Filing date: 2003-11-10
Publication date: 2008-07-16
Also published as: US20050100097A1; US8170104B2; CN1303821C; CN1617595A; KR20050045192A

Abstract

본 발명은 영상 코딩 및 디코딩에 관한 것으로, 구체적으로는 영상 코딩 및 디코딩시의 움직임 벡터의 추정방법 및 추정장치에 관한 것이다. 본 발명의 움직임 벡터 추정방법은, 적어도 하나의 소블록으로 나누어진 매크로 블록에서, 각각의 소블록의 움직임 벡터를 추정하는 방법에 있어서, (a) 인접한 소블록의 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임 벡터를 추정할 수 있는 소블록을 적어도 하나 선택하는 단계; 및 (b) 상기 선택된 소블록에 대한 움직임 벡터 추정을 병렬적으로 수행하는 단계를 포함한다. 따라서, 매크로 블록이 4x4 블록으로 처리할 때 필요한 16단계의 과정을 11단계로 줄임으로서 움직임 벡터 추정장치를 복잡하게 하지 않고 처리시간을 단축할 수 있다.

Description

움직임 벡터 추정 방법 및 장치{Motion vector derivation method and apparatus}

도 1은 4x4 블록으로 구성된 매크로 블록내에서 각 4x4 블록의 처리순서를 도시한 도면이다.

도 2는 H.264 표준에서 움직임 추정시에 사용되는 블록의 형태를 도시한 도면이다.

도 3a 내지 도 3b는 매크로 블록을 16개의 4x4 블록으로 나누었을 때의 각 블록에 대한 움직임 벡터를 구하기 위해 필요한 인접 블록을 도시한 도면이다.

도 4는 4x4 블록의 처리되는 과정을 도시한 도면이다.

도 5는 4x4 블록의 처리순서를 도시한 도면이다.

도 6은 4x4 블록의 움직임 벡터 계산장치의 블록도이다.

본 발명은 영상 코딩 및 디코딩에 관한 것으로, 구체적으로는 영상 코딩 및 디코딩시의 움직임 벡터의 추정방법 및 추정장치에 관한 것이다.

동영상 데이터를 부호화하고 복호화하기 위해 마련된 H.264 표준에 따르면, 움직임 벡터를 계산하기 위해서 여러 가지 형태의 블록을 사용한다. 그리고 각 블록에 대한 움직임 벡터를 계산하기 위해 인접한 블록의 움직임 벡터 정보를 이용한다.

여러 가지 형태의 블록중에서 하나의 16x16 매크로 블록을 16개의 4x4 블록으로 나눈 형태가 있는데, 이때 각각의 4x4 블록에 대한 움직임 벡터를 구하기 위해서는 모두 16단계를 순차적인 계산과정이 필요하다. 따라서 움직임 벡터를 구한는 과정에 시간이 많이 걸린다. 그러나 어떤 블록에 대한 움직임 벡터의 계산은 다른 블록의 움직임 벡터의 계산과 병렬적으로 계산될 수 있으므로, 구하고자 하는 블록의 인접 블록의 움직임 벡터를 이미 알고 있는 경우에는 이러한 16단계를 줄일 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 4x4 블록에 대한 움직임 벡터를 구하는데 있어, 계산단계를 줄인 움직임 벡터 추정방법 및 추정장치를 제공하는데 있다.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 움직임 벡터 추정방법은, 적어도 하나의 소블록으로 나누어진 매크로 블록에서, 각각의 소블록의 움직임 벡터를 추정하는 방법에 있어서, (a) 인접한 소블록의 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임 벡터를 추정할 수 있는 소블록을 적어도 하나 선택하는 단계; 및 (b) 상기 선택된 소블록에 대한 움직임 벡터 추정을 병렬적으로 수행하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 소블록은 4x4 블록인 것이 바람직하다.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 움직임 벡터 추정방법은, 4x4 블록으로 구성된 매크로 블록에서 각각의 4x4 블록의 움직임 벡터를 추정하는 방법에 있어서, (a) 상기 4x4 블록을 좌측 상단에서 우측하단 방향으로 번호 0부터 넘버링했을 때, 2번 블록과 4번 블록, 3번 블록과 5번 블록, 7번 블록과 8번 블록, 10번 블록과 12번 블록, 11번 블록과 13번 블록에 대한 움직임 벡터 추정을 병렬적으로 수행하는 단계를 포함한다.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 움직임 벡터 추정장치는, 적어도 하나의 소블록으로 나누어진 매크로 블록에서, 각각의 소블록의 움직임 벡터를 추정하는 장치에 있어서, 각 소블록의 순서 정보와 그 인접 소블록의 움직임 벡터 정보를 입력받는 움직임 벡터 정보 수신부; 현재 처리해야 하는 소블록이 병렬적으로 처리될 수 있는 블록인가를 판단하여 다음 소블록의 움직임 벡터 정보를 더 입력받도록 상기 움직임 벡터 정보 수신부를 제어하는 비교부; 상기 소블록에 대한 움직임 벡터 추정을 수행하는 제1처리부; 및 다음 소블록에 대한 움직임 벡터 추정을 병렬적으로 수행하는 제2처리부를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.

각 4x4 블록의 움직임 벡터를 구하는데 있어, 지그재그 스캔에 의한 방법으 로 4x4 블록이 처리되므로 도 1에 도시한 순서에 의해 4x4 블록이 처리된다. 도 1을 참조하면 각 4x4 블록이 순차적으로 하나씩 처리됨을 알 수 있다.

도 2를 참조하면, H.264는 16x16 매크로 블록을 7개의 가변블록으로 나눌 수 있고, 각각의 가변블록이 움직임 벡터를 가진다. 즉, 인터 예측(inter prediction)시에 매크로 블록은 16x16, 8x16, 16x8, 8x8 블록으로 나누어질 수 있으며, 8x8 블록으로 나누어진 매크로 블록은 다시 4x8, 8x4, 4x4로 나누어질 수 있다. 각 블록에 표시된 숫자는 블록의 처리순서를 나타낸다.

도 3a에서 현재 블록(T)의 움직임 벡터를 구하기 위해서는 블록 A, B, D의 움직임 벡터 정보가 필요하고, 도 3b에서 도시된 것과 같이 현재 처리해야 하는 블록(T)이 달라진 경우, 움직임 벡터를 구하기 위해서는 블록 A, B, C, D의 움직임 벡터 정보가 필요하다. 도 3a에서 블록 T에 대한 움직임 벡터를 구하기 위해서 블록 A, B, D의 움직임 벡터값을 가지고 움직임 벡터 추정치(Motion Vector Prediction : MVP)를 계산한다. 움직임 벡터 추정치는 여러 가지 알려진 방법에 의해서 구할 수 있는데, 예를 들어 각 블록의 움직임 벡터의 평균치를 내어 움직임 벡터 추정치로 할 수 있다.

각각의 블록의 움직임 벡터를 구하는데 필요한 인접 블록을 도 1에 도시한 블록번호를 참조하여 표로 정리하면 다음 표 1과 같다.

4x4 블록 번호	필요한 인접 블록번호	4x4 블록 번호	필요한 인접 블록번호
0	-	8	2, 3, 6
1	0	9	2, 3, 6, 8
2	0, 1	10	8, 9
3	0, 1, 2	11	8, 9, 10
4	1	12	3, 6, 7, 9
5	4	13	6, 7, 12
6	1, 3, 4, 5	14	9, 11, 12, 13
7	4, 5, 6	15	12, 13, 14

표 1을 살펴보면, 블록 2와 4, 3과 5, 7과 8, 10과 12, 그리고 11과 13은 함께 처리될 수 있음을 알 수 있다. 왜냐하면, 예를 들어 블록 4를 처리할 때 필요한 인접 블록은 블록 1이고, 블록 1에 대한 정보는 블록 2를 처리할 때 이미 알고 있으므로, 블록 4의 처리는 블록 2를 처리할 때 병렬적으로 처리될 수 있다.

마찬가지로 블록 5의 처리에 필요한 인접 블록은 블록 4인데, 이 또한 블록 3을 처리할 때 이미 알고 있는 정보이므로 블록 5의 처리는 블록 3의 처리시에 함께 처리될 수 있다. 블록 7과 8도 마찬가지 이유에서 함께 처리될 수 있으며, 블록 10과 12, 그리고 블록 11과 13도 마찬가지이다.

이와 같은 과정에 의해서 블록의 처리 순서를 단계별로 도시하면 다음 도 4와 같다.

도 4는 4x4 블록의 처리되는 과정을 도시한 도면이다.

이를 정리하면 다음 도 5에 도시한 순서에 의하여 4x4 블록이 처리됨을 알 수 있고, 모두 11 단계에 의해서 처리됨을 알 수 있다. 도 4를 참조하면 3번째 단계, 4번째 단계, 6번째 단계, 8번째 단계 및 9번째 단계에서 2개의 블록이 병렬적 으로 처리됨을 알 수 있다.

도 5는 4x4 블록의 처리순서를 도시한 도면이다. 도 4를 참조하여 상술한 병렬적으로 처리될 수 있는 4x4 블록을, 동일한 번호로 인덱스하여 4x4 블록의 처리순서를 나타낸 것이다. 도 5를 참조하면, 2번째 4x4 블록, 3번째 4x4 블록, 5번째 4x4 블록, 7번째 4x4 블록, 8번째 4x4 블록을 처리할 때 2개의 4x4 블록을 처리함을 알 수 있다.

도 6은 4x4 블록의 움직임 벡터 추정장치의 블록도이다.

4x4 블록의 움직임 벡터 추정장치는 움직임 벡터 정보 수신부(610), 비교부(620), 제1처리부(630), 제2처리부(640) 및 메모리(650)를 구비한다. 움직임 벡터 정보 수신부(610)는 현재 처리하는 블록의 순서 정보와 인접 블록의 움직임 벡터 정보를 입력받는다. 비교부(620)는 카운터를 돌려 현재 처리해야 하는 블록의 순서정보와 비교하여 상기 표 1에 도시된 것과 같이 병렬적으로 처리될 수 있는 블록이면 다음 블록의 움직임 벡터 정보를 더 입력받아 제1처리부(630) 및 제2처리부(640)에서 병렬적으로 처리될 수 있도록 한다. 제1처리부(630) 및 제2처리부(640)는 현재 블록에 대한 움직임 벡터 추정치를 계산한다. 움직임 벡터의 추정치 계산은 알려진 여러 가지 방법을 사용할 수 있으나, 예를 들어 인접 블록의 움직임 벡터의 평균값을 움직임 벡터 추정치로 할 수 있다. 메모리(650)는 움직임 벡터값을 저장하고 있다가 모든 블록에 대한 처리가 완료되면 그 값을 출력한다.

본 발명에서는 움직임 벡터를 구하는데 있어 매크로 블록이 4x4가 아닌 다른 크기로 나누어진 경우에도 4x4 블록으로 나누어진 것을 가정하여 상술한 것과 같은 방법으로 움직임 벡터 추정치를 계산할 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 발명이 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.

상술한 바와 같이 본 발명은 움직임 벡터의 유도과정을 줄여 처리시간을 단축하는 효과가 있다. 매크로 블록이 4x4 블록으로 처리할 때 필요한 16단계의 과정을 11단계로 줄임으로서 움직임 벡터 추정장치를 복잡하게 하지 않고도 약 31%의 처리시간을 단축할 수 있다.

Claims

적어도 하나의 소블록으로 나누어진 매크로 블록에서, 각각의 소블록의 움직임 벡터를 추정하는 방법에 있어서,

(a) 인접한 소블록의 움직임 벡터 정보를 이용하여 움직임 벡터를 추정할 수 있는 소블록을 적어도 하나 선택하는 단계; 및

(b) 상기 선택된 소블록에 대한 움직임 벡터 추정을 병렬적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며,

상기 소 블록의 움직임 벡터의 추정은 인터 예측에서의 움직임 추정인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정방법
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는

지그재그 스캔 순서에 따라 상기 소블록을 처리하면서 현재 알고 있는 인접한 소블록의 움직임 벡터 정보를 이용하여 추정할 수 있는 소블록을 선택하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 소블록은 4x4 블록인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정방법.
제4항에 있어서, 상기 (a) 단계는

지그재그 스캔 순서에 따라 상기 4x4 블록을 처리하면서 현재 알고 있는 인접 4x4 블록의 움직임 벡터 정보를 이용하여 추정할 수 있는 4x4 블록을 선택하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정방법.
4x4 블록으로 구성된 매크로 블록에서 각각의 4x4 블록의 움직임 벡터를 추정하는 방법에 있어서,

(a) 상기 4x4 블록을 좌측 상단에서 우측하단 방향으로 번호 0부터 넘버링했을 때, 2번 블록과 4번 블록, 3번 블록과 5번 블록, 7번 블록과 8번 블록, 10번 블록과 12번 블록, 11번 블록과 13번 블록에 대한 움직임 벡터 추정을 병렬적으로 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정방법.
제6항에 있어서,

상기 4x4 블록의 움직임 벡터의 추정은 인터 예측에서의 움직임 추정인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정방법.
적어도 하나의 소블록으로 나누어진 매크로 블록에서, 각각의 소블록의 움직임 벡터를 추정하는 장치에 있어서,

각 소블록의 순서 정보와 그 인접 소블록의 움직임 벡터 정보를 입력받는 움직임 벡터 정보 수신부;

현재 처리해야 하는 소블록이 병렬적으로 처리될 수 있는 블록인가를 판단하여 다음 소블록의 움직임 벡터 정보를 더 입력받도록 상기 움직임 벡터 정보 수신부를 제어하는 비교부;

상기 소블록에 대한 움직임 벡터 추정을 수행하는 제1처리부; 및

다음 소블록에 대한 움직임 벡터 추정을 병렬적으로 수행하는 제2처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정장치.
제8항에 있어서,

상기 소블록에 대해 추정된 움직임 벡터값을 저장하고 있다가 모든 소블록에 대한 움직임 벡터 추정이 완료되면 그 값을 출력하는 메모리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정장치.
제8항에 있어서, 상기 움직임 벡터 정보 수신부는

상기 매크로 블록을 소정의 크기의 소블록으로 나누어 각각의 소블록을 좌측 상단에서 우측하단 방향으로 번호 0부터 넘버링하여 순차적으로 입력받는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정장치.
제8항에 있어서,

상기 소블록은 4x4 블록인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정장치.
제11항에 있어서, 상기 움직임 벡터 정보 수신부는

상기 매크로 블록을 16개의 4x4 블록으로 나누어 각각의 4x4 블록을 좌측 상단에서 우측하단 방향으로 번호 0부터 넘버링하여 순차적으로 입력받는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정장치.
제11항에 있어서, 상기 비교부는

상기 입력받은 4x4 블록의 순서가 2일 때는 4번 블록을, 3일 때 5번 블록을, 7일 때 8번 블록을, 10일 때 12번 블록을, 11일 때 13번 블록을 병렬적으로 처리할 수 있는 블록으로 판단하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정장치.
제8항에 있어서, 상기 제1처리부 및 제2처리부는

인접 소블록의 움직임 벡터의 평균값으로부터 움직임 벡터 추정치를 계산하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터 추정장치.