KR100928701B1

KR100928701B1 - Method and device for acceleration of intra prediction encoding

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Publication number: KR100928701B1
Application number: KR1020070132721A
Authority: KR
Inventors: 이석호; 신경선; 한진호; 김익균; 박성모; 엄낙웅; 서기범
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-11-27
Also published as: KR20090065243A

Abstract

본 발명은 (a) 화면 내 예측(Intra Prediction)을 수행할 블록의 인접 블록 데이터에 상응하여 화면 내 예측을 수행하면서, 상기 화면 내 예측값을 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환하여 상기 화면 내 예측값의 SAE(Sum of Absolute Error)를 계산하고 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값을 양자화하는 단계; (b) 상기 계산된 SAE 값 및 상기 양자화된 화면 내 예측값에 상응하여 상기 화면 내 예측의 최적 모드를 결정하는 단계; 및 (c) 상기 화면 내 예측의 최적 모드값을 역 양자화 및 IDCT 변환하는 단계를 포함하는 화면 내 예측 부호화 가속 방법을 제공할 수 있다. 특히, 상기 (b) 단계에서의 화면 내 예측의 최적 모드 결정 이전에, 상기 (a) 단계에서 상기 화면 내 예측값을 DCT 변환하고 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값을 양자화하여 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클이 감소되는 것을 특징으로 한다. The present invention (a) performs intra prediction according to adjacent block data of a block to perform intra prediction, while transforming the intra prediction value by DCT (Discrete Cosine Transform) to transform the SAE of the intra prediction value. Calculating a sum of absolute error and quantizing the DCT transformed intra prediction value; (b) determining an optimal mode of the intra prediction according to the calculated SAE value and the quantized intra prediction value; And (c) inverse quantization and IDCT transformation of the optimal mode value of the intra prediction. In particular, prior to determining the optimal mode of the intra prediction in step (b), the time cycle of intra prediction encoding is performed by DCT transforming the intra prediction value in step (a) and quantizing the DCT transformed intra prediction value. It is characterized in that it is reduced.

Description

Apparatus and Method for accelerating for intra prediction and quantization

본 발명은 화면 내 예측 부호화 가속 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히 본 발명은 화면 내 예측의 고속 모드 결정(Fast Mode Decision) 방법을 이용하는 화면 내 예측 부호화 가속 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an intra prediction encoding acceleration method and apparatus. In particular, the present invention relates to an intra prediction encoding acceleration method and apparatus using a fast mode decision method of intra prediction.

본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2006-S-026-01, 과제명: MPCore 플랫폼 기반 다중 포맷 멀티미디어 SoC]The present invention is derived from the research conducted as part of the IT growth engine technology development project of the Ministry of Information and Communication and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task Management Number: 2006-S-026-01, Title: MPCore Platform-Based Multi-Format Multimedia SoC] ]

H.264 방식은 기존의 압축 방식에 비하여 압축효율이 높은 방식이나, 내부 처리 방법이 복잡하여 빠르고 효율적인 압축 방법 및 장치가 연구되어져 왔다.The H.264 method has a higher compression efficiency than the conventional compression method. However, since the internal processing method is complicated, a fast and efficient compression method and apparatus have been studied.

도 1은 본 발명이 적용되는 화면 내 예측 부호화를 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating intra prediction encoding to which the present invention is applied.

도 1을 참조하면 화면 내 예측 부호화 중 4x4 크기의 휘도 신호 블록에 대한 예측 부호화 방식을 설명하고 있다.Referring to FIG. 1, a prediction encoding scheme for a luminance signal block having a size of 4 × 4 among intra prediction encodings is described.

전체 블록(100)은 가로 및 세로가 16x16의 화소 크기를 가지는 블록으로 세부적으로 4x4 크기를 가지는 블록(101)이 16개가 존재한다. 이런 4x4 블록(101) 중 특정한 블록, 본 예시에서는 12번째 블록(103)에 대하여 화면 내 예측 부호화를 실시한다고 가정하면, 상기 12번째 블록(103)의 외부에 인접한 블록 중 3,6,7 및 9블록(105,107,109,111)은 이미 예측 부호화가 끝난 블록이다.The entire block 100 is a block having a pixel size of 16x16 in width and length, and there are 16 blocks 101 having a 4x4 size in detail. Assuming that the intra prediction coding is performed on a specific block of the 4x4 block 101, in this example, the twelfth block 103, 3, 6, 7 and the block adjacent to the outside of the twelfth block 103 are performed. Nine blocks 105, 107, 109, and 111 are blocks that have already been predictively encoded.

이 때 상기 12번째 블록(103)을 예측하기 위해서는 참조 번호 110에서와 같이 12번째 블록을 감싸는 블록 중 3,4,7 및 12 번째 블록(105,107,109,111)에 서 이미 구해진 화소값을 이용하여 화면 내 예측 부호화를 실시한다.In this case, in order to predict the 12th block 103, an intra prediction may be performed using pixel values already obtained from 3, 4, 7 and 12th blocks 105, 107, 109, and 111 of the blocks surrounding the 12th block as shown by reference numeral 110. Perform the encoding.

화면 내 예측 부호화는 H.264 방식에서 휘도 신호 4x4 블록의 경우 9개의 모드가 존재하므로, 상기에서 설명된 인접 블록의 화소값을 이용하여 각 모드값을 계산하고 계산된 모드 값 중에서 에러값(SAE : Sum of Absolute Errors)이 가장 적은 값을 선택하여 최적의 모드로 선택하여 예측한다. 그런 다음 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환, 양자화, 역양자화, IDCT(Inverse-DCT) 및 예측된 값과 IDCT 된 값과의 합을 연산하는 과정을 거쳐서 이루어진다.In the intra prediction encoding, since there are nine modes in the case of the luminance signal 4x4 block in the H.264 method, each mode value is calculated using the pixel values of the adjacent blocks described above, and the error value (SAE) is calculated from the calculated mode values. : Select the value with the smallest Sum of Absolute Errors) to predict the best mode. Then, the process is performed by calculating DCT (Discrete Cosine Transform) transformation, quantization, inverse quantization, inverse-DCT (IDCT), and calculating the sum of the predicted value and the IDCT value.

이러한 경우 이러한 전체 과정에 드는 시간이 몇 사이클(cycle)인지에 따라서, 전체 화면 내 예측 부호화에 걸리는 시간이 결정된다. 결국, 고품질의 고속 동영상을 지나치게 높은 주파수를 사용하지 않고 H.264 방식으로 부호화하기 위해서는 상기의 화면 내 예측 부호화의 단계를 줄여서 사이클을 줄이는 방법이 필요하다.In this case, depending on how many cycles the whole process takes, the time taken for the prediction encoding in the entire screen is determined. As a result, in order to encode a high quality high speed video using H.264 without using an excessively high frequency, a method of reducing the cycle by reducing the intra prediction encoding step is required.

본 발명은 화면 내 예측 부호화 가속 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an intra prediction encoding acceleration method and apparatus.

또한 본 발명은 화면 내 예측의 고속 모드 결정(Fast Mode Decision) 방법을 이용하여 화면 내 예측 부호화를 가속할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of accelerating intra prediction encoding by using a fast mode decision method of intra prediction.

상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화 가속 방법은, (a) 화면 내 예측(Intra Prediction)을 수행할 블록의 인접 블록 데이터에 상응하여 화면 내 예측을 수행하면서, 상기 화면 내 예측값을 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환하여 상기 화면 내 예측값의 SAE(Sum of Absolute Error)를 계산하고 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값을 양자화하는 단계; (b) 상기 계산된 SAE 값 및 상기 양자화된 화면 내 예측값에 상응하여 상기 화면 내 예측의 최적 모드를 결정하는 단계; 및 (c) 상기 화면 내 예측의 최적 모드값을 역 양자화 및 IDCT 변환하는 단계를 포함하며, 상기 (b) 단계에서의 화면 내 예측의 최적 모드 결정 이전에, 상기 (a) 단계에서 상기 화면 내 예측값을 DCT 변환하고 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값을 양자화하여 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클이 감소되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the intra prediction encoding acceleration method according to the present invention includes (a) performing intra prediction according to neighboring block data of a block on which intra prediction is to be performed. Calculating a coefficient of absolute error (SAE) of the intra prediction value by transforming a predictive value into a DCT (Discrete Cosine Transform) and quantizing the DCT transformed intra prediction value; (b) determining an optimal mode of the intra prediction according to the calculated SAE value and the quantized intra prediction value; And (c) inverse quantization and IDCT transformation of the optimal mode value of the intra prediction, and before determining the optimal mode of the intra prediction in the step (b), in the (a) step The time cycle of intra prediction encoding is reduced by DCT transforming a prediction value and quantizing the DCT transformed intra prediction value.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 화면 내 예측은 빠른 모드 결정 알고리듬(Fast Mode Decision Algorithm)을 이용하여 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 화면 내 예측값의 DCT 변환 및 SAE 계산은 상기 수행된 화면 내 예측의 빠른 모드 결정 알고리듬에서 미리 결정된 2 가지 모드에 의하여 병렬적으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 화면 내 예측값의 DCT 변환 및 SAE 계산은 상기 수행된 화면 내 예측에서 미리 결정된 9 가지 모드에 의하여 병렬적으로 수행되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 화면 내 예측값을 DCT 변환하여 상기 화면 내 예측값의 SAE를 계산하는 과정 및 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값을 양자화하는 과정은 동시에 종료되는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 화면 내 예측값을 DCT 변환하여 상기 화면 내 예측값의 SAE를 계산하는 시간은 8 사이클 이내인 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 인접 블록은 상기 화면 내 예측을 수행하는 블록의 좌측, 상측 및 우상측에 존재하는 블록인 것을 특징으로 할 수 있다.In a preferred embodiment, the intra prediction may be performed using a fast mode decision algorithm. In addition, the DCT transformation and SAE calculation of the intra prediction may be performed in parallel by two modes predetermined in the fast mode determination algorithm of the intra prediction. In addition, the DCT transformation and SAE calculation of the intra prediction may be performed in parallel by 9 modes predetermined in the intra prediction. In addition, the process of calculating the SAE of the intra prediction value by DCT transforming the intra prediction value and quantizing the intra prediction value of the DCT transform may be ended at the same time. The time for calculating the SAE of the intra prediction value by DCT transforming the intra prediction value may be within 8 cycles. The neighboring block may be a block existing on the left side, the upper side, and the upper right side of the block for performing intra prediction.

한편, 상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화 가속 장치는, 화면 내 예측(Intra Prediction)을 수행할 블록의 인접 블록 데이터에 상응하여 화면 내 예측값을 계산하는 화면 내 예측 모드부; 상기 화면 내 예측값을 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환하는 DCT 변환부; 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값에 상응하여 SAE(Sum of Absolute Error) 값을 계산하는 SAE 계산부; 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값을 양자화하는 양자화기; 및 상기 SAE 값 및 상기 양자화된 화면 내 예측값을 이용하여 상기 화면 내 예측의 최적 모드를 결정하는 출력 다중화기를 포함하며, 상기 출력 다중화기가 상기 화면 내 예측의 최적 모드를 결정하기 이전에, 상기 DCT 변환부가 상기 화면 내 예측값을 DCT 변환하고 상기 양자화기가 상기 DCT 변환된 화면 내 예측값을 양자화하여 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클이 감소되는 것을 특징으로 한다.On the other hand, in order to achieve the above objects, the intra prediction encoding acceleration apparatus according to the present invention, the intra prediction mode unit for calculating the intra prediction value corresponding to the adjacent block data of the block to perform intra prediction (Intra Prediction) ; A DCT transform unit for transforming the intra prediction value into a DCT; A SAE calculator configured to calculate a sum of absolute error (SAE) value according to the DCT-converted intra prediction value; A quantizer for quantizing the DCT transformed intra prediction value; And an output multiplexer for determining an optimal mode of the intra prediction using the SAE value and the quantized intra prediction value, before the output multiplexer determines the optimal mode of the intra prediction. In addition, a time cycle of intra prediction encoding may be reduced by DCT transforming the intra prediction value and quantizing the intra prediction value of the DCT transform.

바람직한 실시예에 있어서, 빠른 모드 결정 알고리듬(Fast Mode Decision Algorithm)을 이용하여 2가지의 화면 내 예측 모드를 우선 결정하는 모드 선택부와, 상기 화면 내 예측 모드부를 통해 계산된 9가지 예측 모드에서의 화면 내 예측값 중에서 상기 모드 선택부를 통해 결정된 2가지 예측 모드에서의 화면 내 예측값을 선택하여 상기 DCT 변환부로 출력하는 입력 다중화기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 DCT 변환부 및 상기 SAE 계산부는 상기 빠른 모드 결정 알고리듬(Fast Mode Decision Algorithm)에서 미리 결정된 2 가지 모드를 각각 수행하는 2개의 물리적으로 분리된 구조를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 DCT 변환부 및 상기 SAE 계산부는 상기 화면 내 예측부에서 결정된 9 가지 모드를 각각 수행하는 9개의 물리적으로 분리된 구조를 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 또한, 상기 각 모드에 따라 계산된 SAE 값을 비교하기 위한 비교기를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.In a preferred embodiment, a mode selection unit that first determines two intra prediction modes using a fast mode decision algorithm, and the nine prediction modes calculated through the intra prediction modes. The apparatus may further include an input multiplexer for selecting the intra prediction values in the two prediction modes determined by the mode selection unit from the intra prediction values and outputting the intra prediction values to the DCT converter. In addition, the DCT converter and the SAE calculator may have two physically separated structures each performing two predetermined modes in the fast mode decision algorithm. In addition, the DCT converter and the SAE calculator may have nine physically separated structures that respectively perform nine modes determined by the intra prediction unit. The apparatus may further include a comparator for comparing SAE values calculated according to the modes.

본 발명은 화면 내 예측 부호화 가속 방법 및 장치를 제공할 수 있다.The present invention can provide an intra prediction encoding acceleration method and apparatus.

또한 본 발명은 화면 내 예측의 고속 모드 결정(Fast Mode Decision) 방법을 이용하여 화면 내 예측 부호화를 가속할 수 있는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.In addition, the present invention can provide a method and apparatus for accelerating intra prediction encoding by using a fast mode decision method of intra prediction.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화 가속 방법 및 장치에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an intra prediction encoding acceleration method and apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명과 비교되는 기존의 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클을 나타내는 타이밍도 이다. 2 is a timing diagram illustrating a time cycle of a conventional intra picture prediction encoding compared to the present invention.

도 2를 참조하면, 전체적인 화면 내 예측 부호화는 화면 내 예측(Intra prediction)을 위하여 인접 데이터를 가져오는 단계(201), 화면 내 예측을 하는 단계(203), SAE를 계산하는 단계(205), 모드 선택 단계(207), 현재값과 예측값의 차이를 계산하는 단계(209), 차이값을 DCT 변환 및 양자화(Quantization)하는 QDCT단계(211) 및 상기 QDCT된 값을 다시 역으로 변환하는 IQIDCT(Inverse Quantization and Inverse DCT) 단계(213)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, the overall intra prediction encoding includes: obtaining adjacent data for intra prediction (201), performing intra prediction (203), calculating SAE (205), A mode selection step 207, a step 209 of calculating a difference between a current value and a predicted value, a QDCT step 211 for DCT transforming and quantizing the difference value, and an IQIDCT for inverting the QDCT value again; Inverse Quantization and Inverse DCT) step 213.

이러한 경우 상기 타이밍 도에서 확인 할 수 있는 바와 같이 화면 내 예측 부호화와 DCT 변환 및 양자화 과정이 순차적으로 수행되어 1 블록에 대한 전체적인 화면 내 예측 부호화 과정은 34 사이클이 됨을 알 수 있다.In this case, as shown in the timing diagram, the intra prediction encoding, the DCT transform, and the quantization are sequentially performed, and thus, the entire intra prediction encoding process for one block is 34 cycles.

따라서 하나의 16x16 매크로 블록의 경우 34*16 하여 544 사이클이 소요된다.Thus, one 16x16 macroblock takes 544 cycles with 34 * 16.

도 3은 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화 방식과 기존의 화면 내 예측 부호화 방식을 개념적으로 비교하는 도면이다.3 is a diagram conceptually comparing an intra prediction encoding method and a conventional intra prediction encoding method according to the present invention.

도 3을 참조하면 참조 번호 300의 단계는 기존의 화면 내 예측 부호화 순서를 개념적으로 나타낸 도면이다.Referring to FIG. 3, step 300 is a diagram conceptually illustrating an existing intra prediction encoding order.

참조 번호 300의 단계는 상기 도 2에서 자세히 설명한 바와 같이, 우선 화면 내 예측 단계(301)를 지나고 그 이후 상기 예측값에 따라 적절한 화면 내 모드 를 결정한다(303). 그런 다음 결정된 모드를 DCT 변환하고(305), 양자화(307)하는 단계를 거친다. 물론 그런 다음 다시 역양자화 및 역 DCT 변환을 하게 될 것이다. In step 300, as described in detail with reference to FIG. Thereafter, DCT conversion (305) and quantization (307) of the determined mode are performed. Of course, we will then inverse quantize and inverse DCT transform again.

이에 비하여, 참조 번호 310 단계는 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화 방식을 개념적으로 설명하는 도면이다.In contrast, step 310 is a diagram conceptually illustrating an intra prediction encoding scheme according to the present invention.

참조 번호 310의 단계는 우선 최초에 화면 내 예측 부호화(311) 및 화면 내 모드의 DCT 변환 과정(315)을 동시에 진행한다. 그런 다음 화면 내 예측 부호화(311)에서 최적의 모드(313)를 결정하면 상기 화면 내 모드를 DCT 변환하는 과정(315)에서 변환된 모드 중 최적의 모드를 선택한다(319). 그런 다음 변환된 최적의 모드를 양자화한다(317).First, the reference numeral 310 first performs the intra prediction encoding 311 and the DCT conversion process 315 of the intra mode at the same time. Next, when the optimal mode 313 is determined by the intra prediction encoding 311, an optimal mode is selected among the transformed modes in the DCT transformation 315 of the intra mode (319). It then quantizes the transformed optimal mode (317).

상기와 같이 본 발명에 따른 방법을 이용할 경우에는 화면 내 예측 과정과 DCT 변환 과정이 거의 동시에 일어나므로, 전체적인 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클을 획기적으로 줄일 수 있다.As described above, when the method according to the present invention is used, the intra prediction process and the DCT conversion process occur at about the same time, thereby significantly reducing the overall time cycle of intra prediction encoding.

다만 이러한 경우, DCT 변환 과정(315)에서는 최적의 화면 내 예측 모드가 결정되지 않아서 모든 모드에 대하여 DCT 변환을 수행해야 하므로 회로의 면적과 전력 소모가 클 수 있다.In this case, however, since the optimal intra prediction mode is not determined in the DCT conversion process 315, DCT conversion should be performed for all modes, so that the area and power consumption of the circuit may be large.

이를 보강하기 위하여 이하에서 설명하는 빠른 모드 결정 방법(Fast Mode decision Algorithm)을 사용할 수 있다.In order to reinforce this, a fast mode decision algorithm described below may be used.

도 4는 본 발명에 빠른 모드 결정 방법이 적용되는 경우의 개념도이다.4 is a conceptual diagram when a quick mode determination method is applied to the present invention.

도 4를 참고하면, 우선 일반적인 화면 내 예측 방법(401)을 이용하여 H.264 의 화면 내 모드의 개수인 9가지 모드에 대해서 예측을 수행한다.Referring to FIG. 4, first, prediction is performed on nine modes, which are the number of intra-picture modes of H.264, using a general intra-picture prediction method 401.

그런데, 이러한 9가지 모드에 대해서 모두 DCTQ변환을 수행하는 경우 하드웨어의 크기와 전력 소모가 커지는 단점이 있을 수 있기 때문에, 상기 일반적인 화면 내 예측 모드를 2 가지 모드로 줄이는 빠른 모드 결정 방법(403)을 상기 일반적인 화면 내 예측 방법(401)과 합성한다.However, since the size and power consumption of the hardware may be increased when performing the DCTQ conversion for all nine modes, a fast mode decision method 403 for reducing the general intra prediction mode to two modes is provided. It is synthesized with the general intra prediction method 401.

그런 다음 빠른 결정 방법에 따른 모드의 비용 값을 블록 데이터의 화소값을 이용하여 계산(407)하고 그에 따라 원 9가지 모드 중 2개의 모드만을 예측/변환 하고(409), 양자화한다(411).Then, the cost value of the mode according to the fast decision method is calculated using the pixel value of the block data (407), and accordingly, predict / convert (409) only two modes of the original nine modes and quantize it (411).

도 5는 본 발명에 적용되는 빠른 모드 결정 방법을 구하는 방법을 표현하는 도면이다.5 is a view showing a method for obtaining a fast mode determination method applied to the present invention.

도 5를 참조하면, 빠른 모드 결정방법은 크게 4가지 형태로 나눠지는데, 수직 마스크(500), 수평 마스크(510), 우대각 마스크(520) 및 좌대각 마스크(530)로 나눠진다.Referring to FIG. 5, the quick mode determination method is divided into four types, which are divided into a vertical mask 500, a horizontal mask 510, a right angle mask 520, and a left diagonal mask 530.

여기서 수직 마스크(500)는 모드의 방향성이 수직 방향(화면 내 모드의 0 방향)일 경우에 적용되며, 수평 마스크(510)는 모드의 방향성이 수평 방향(화면 내 모드의 1 방향)일 때 적용되고, 우대각 마스크(520)는 모드이 방향성이 우대각(화면 내 모드의 4 방향)일 때 적용되며 좌대각 마스크(530)는 모드의 방향성이 좌대각(화면 내 모드의 3 방향)일 때 적용된다.The vertical mask 500 is applied when the direction of the mode is in the vertical direction (0 direction of the on-screen mode), and the horizontal mask 510 is applied when the direction of the mode is in the horizontal direction (1 direction of the on-screen mode). The right angle mask 520 is applied when the mode is the right angle (four directions of modes in the screen) and the left diagonal mask 530 is applied when the direction of the mode is the left diagonal (three directions of the modes in the screen). do.

이러한 빠른 모드 결정 방법의 계산 방법은 다음의 표로 표현할 수 있다.The calculation method of the fast mode determination method can be expressed by the following table.

<표 1>TABLE 1

모드 숫자Mode number 모드 명칭Mode name 비용 계산식Cost formula 00 수직(Vertical)Vertical Cost = |a-i|+|b-j|+|c-k|+|d-l|Cost = | a-i | + | b-j | + | c-k | + | d-l | 1One 수평(Horizontal)Horizontal Cost = |a-c|+|e-g|+|i-k|+|m-o|Cost = | a-c | + | e-g | + | i-k | + | m-o | 33 좌대각(Diagonal down left)Diagonal down left Cost = |b-e|+|g-j|+|l-o|+|d-m|Cost = | b-e | + | g-j | + | l-o | + | d-m | 44 우대각(Diagonal down right)Diagonal down right Cost = |c-h|+|f-k|+|i-n|+|a-p|Cost = | c-h | + | f-k | + | i-n | + | a-p |

상기의 표1 에서 비용 계산식에 표시된 소문자는 화면 내 예측이 수행되는 블록의 화소값을 좌상에서부터 우하까지의 16개의 화소를 순서대로 a 내지 p로 표현한 값이다. 이러한 계산 방법에 의하여 계산을 한 결과 가장 비용이 적은 값을 최소 비용 모드(Minimum Cost Modes)라 하고 두 번째로 적은 값을 두 번째 비용 모드(Second Minimum Coat Modes)라 한다. 이러한 최소 비용 모드 및 두 번째 비용 모드에 따라 후보 모드(Candidate Modes)가 결정된다. 이는 다음의 표로 나타낸다.The lowercase letters shown in the cost formula in Table 1 above represent the pixel values of the blocks on which the intra prediction is performed, in order from a to p in the order of 16 pixels from the upper left to the lower right. As a result of the calculation by this calculation method, the least cost value is called Minimum Cost Modes, and the second least value is called Second Minimum Coat Modes. Candidate Modes are determined according to this minimum cost mode and the second cost mode. This is shown in the following table.

<표 2>TABLE 2

최소 비용 모드Minimum cost mode 두 번째 비용 모드Second cost mode 후보 모드Candidate mode Modes 0Modes 0 Modes 1Modes 1 Modes 0, 7Modes 0, 7 Modes 0Modes 0 Modes 3Modes 3 Modes 0, 5Modes 0, 5 Modes 0Modes 0 Modes 4Modes 4 Modes 0, 7Modes 0, 7 Modes 1Modes 1 Modes 0Modes 0 Modes 1, 8Modes 1, 8 Modes 1Modes 1 Modes 3Modes 3 Modes 1, 6Modes 1, 6 Modes 1Modes 1 Modes 4Modes 4 Modes 1, 8Modes 1, 8 Modes 3Modes 3 Modes 0Modes 0 Modes 3, 7Modes 3, 7 Modes 3Modes 3 Modes 1Modes 1 Modes 3, 7Modes 3, 7 Modes 3Modes 3 elseelse Modes 3, 2Modes 3, 2 Modes 4Modes 4 Modes 0Modes 0 Modes 4, 6Modes 4, 6 Modes 4Modes 4 Modes 1Modes 1 Modes 4, 5Modes 4, 5

이러한 빠른 모드 결정 방법은 프레임의 경계부분, 즉 미리 결정된 인접 블록이 존재하지 않는 경우에서는 문제가 발생할 수 있다. 따라서 이러한 경우 본 발명에서는 구하고자 하는 블록값이 프레임의 위쪽 경계인지 혹은 왼쪽 경계인지에 따라 빠른 모드 결정 방법에 의한 값을 강제로 결정하도록 한다.This fast mode determination method may cause a problem when there is no boundary portion of a frame, that is, a predetermined neighboring block does not exist. In this case, according to the present invention, the value of the fast mode decision method is forcibly determined according to whether the block value to be obtained is the upper boundary or the left boundary of the frame.

결정 방법은 다음 과 같다The decision method is as follows.

<표 3>TABLE 3

상태condition Mode 1Mode 1 Mode 2Mode 2 왼쪽 및 위쪽 경계Left and top border Modes = 1(invalid)Modes = 1 (invalid) Modes = 2Modes = 2 위쪽 경계Upper boundary Modes = 1Modes = 1 Modes = 1Modes = 1 왼쪽 경계Left boundary 선택 모드가 0인 경우, Modes = 0, 선택 모드가 3인 경우, Modes = 3, 선택 모드가 7인 경우 Modes = 7, 나머지 경우, Modes = 3Modes = 0 when selection mode is 0, Modes = 3 when selection mode is 3, Modes = 3 when selection mode is 7, Modes = 3 Modes = 2Modes = 2

상기와 같은 방법을 사용하는 빠른 모드 결정 방법을 이용하여도 압축된 영상의 열화 정도는 무시할 정도가 되며 따라서 하드웨어의 구성비용, 크기 및 전력 소모량 등에서 이익이 되는 빠른 모드 결정 방법을 이용한다.Even using the fast mode determination method using the above method, the degree of deterioration of the compressed image is negligible, and thus, the fast mode determination method is advantageous in terms of hardware configuration cost, size, and power consumption.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 다른 화면 내 예측 부호화 가속 장치를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram illustrating an intra prediction encoding accelerator according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화 가속 장치는 크게 SAE 계산부(600), 모드 선택부(610)로 나눠질 수 있다.Referring to FIG. 6, the intra prediction encoding acceleration apparatus according to the present invention may be largely divided into a SAE calculator 600 and a mode selector 610.

또한 상기 SAE 계산부(600)에 입력되는 값은 입력 다중화기(630)에 의하여 다중화되며, 이는 화면 내 예측 저장부(631)에 저장된 값에 따라 화면 내 예측 모드부(633)에서 계산된 값과 모드 선택부(637)에서 빠른 모드 결정 방법을 적용한 결과 값이 다중화기(630)에서 다중화된다.In addition, the value input to the SAE calculator 600 is multiplexed by the input multiplexer 630, which is calculated by the intra prediction mode unit 633 according to the value stored in the intra prediction display 631. The resultant value of the fast mode decision method in the and mode selector 637 is multiplexed in the multiplexer 630.

한편 모드 선택부(637)에 입력되는 블록 데이터는 블록 데이터 메모리(635)에서 입력된다. 상기와 같이 입력 다중화기(630)에서 SAE 계산부(600)로 입력되는 빠른 모드 결정 방법을 통하여 결정되는 후보 모드인 2가지 모드일 것이다. Meanwhile, the block data input to the mode selector 637 is input from the block data memory 635. As described above, two modes, which are candidate modes determined through the fast mode determination method input from the input multiplexer 630 to the SAE calculator 600, will be described.

그러면 본 발명에서는 상기 도면 3에서와 같이 후보 모드의 예측 및 DCT 변환을 동시에 실시하기 위하여 우선 각 후보 모드를 병렬적으로 분리하여 처리하도록 하기 위하여 내부 처리 장치는 동일한 구성을 가진 두 개의 장치로 구성된다.(601, 602) 상기 내부 처리 장치는 우선 입력되는 모드값을 DCT 변환부(603)에서 변환하고 그 값의 절대값을 구한다음(605) 각 절대값들의 합을 더하여 SAE(607)를 구한다.In the present invention, in order to simultaneously perform prediction and DCT conversion of candidate modes as shown in FIG. 3, the internal processing apparatus is composed of two devices having the same configuration so as to separate and process each candidate mode in parallel. (601, 602) The internal processing apparatus first converts the input mode value by the DCT converter 603, obtains the absolute value of the value (605), and then adds the sum of the absolute values to obtain the SAE 607. .

이렇게 각 내부 처리 모듈에서 빠른 모드 결정 방법의 후보 모드 2가지 모드에 대하여 모드 SAE를 결정한 다음 모드 선택부(610)의 비교기(613)에 결정된 SAE를 입력한다. 그러면 비교기에서 가장 적절한 모드를 결정하여 출력 다중화기(615)로 입력한다.In this way, each internal processing module determines the mode SAE for the two candidate modes of the fast mode determination method, and then inputs the determined SAE to the comparator 613 of the mode selector 610. The comparator then determines the most appropriate mode and inputs it to the output multiplexer 615.

한편으로 DCT 변환부(603) 변환된 값은 SAE를 구하지 않고 바로 양자화 과정으로 넘어가는데(609), 이렇게 양자화기(611)에서 양자화된 변환값 또한 출력 다중화기(615)로 입력한다.On the other hand, the DCT converter 603 transforms the transformed value directly to the quantization process without obtaining SAE (609). The quantized transform value is also input to the output multiplexer 615.

그러면 출력 다중화기(615)에서는 상기 비교기(613)에서 결정된 최적 모드에 상응하는 양자화된 값을 선택하여 그 값을 역다중화기 및 역 DCT 변환기(620)로 전송한다.The output multiplexer 615 then selects a quantized value corresponding to the optimal mode determined by the comparator 613 and transmits the value to the demultiplexer and inverse DCT converter 620.

이러한 구조를 가지는 본 발명의 화면 내 예측 부호화 가속 장치는 도 3에서 개념적으로 설명한 바와 같이 화면 내 예측 및 부호화 과정을 거의 동시에 수행하므로, 기존의 방식에 비하여 변환 속도가 현저히 빨라진다. 또한, 기존의 일반적인 9가지 모드를 사용하는 화면 내 예측 방법을 사용하지 않고 빠른 모드 결정 방법을 사용하여, 하드웨어 구성비용을 현저하게 줄일 수 있다.The intra prediction encoding acceleration apparatus of the present invention having such a structure performs the intra prediction and the encoding process at about the same time as conceptually illustrated in FIG. 3, so that the conversion speed is significantly faster than the conventional scheme. In addition, the hardware configuration cost can be significantly reduced by using the fast mode decision method without using the conventional in-screen prediction method using the conventional nine modes.

도 7은 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클을 나타내는 타이밍도 이다. 7 is a timing diagram illustrating a time cycle of intra picture prediction coding according to the present invention.

도 7을 참조하면, 전체적인 화면 내 예측 부호화는 화면 내 예측(Intra prediction)을 위하여 인접 데이터를 가져오는 단계(701), 화면 내 예측을 하는 단계(703), SAE 및 DCT 변환을 동시에 수행하는 단계(705), 양자화를 수행하는 단계(707), 최적의 모드를 선택하는 단계(709), 선택 모드를 역 양자화하는 단계(711), 다신 역 DCT 변환하는 단계(713) 및 다음 블록을 위해 업데이트 준비하는 단계(715)를 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 7, the overall intra-picture prediction encoding includes the steps of bringing adjacent data for intra prediction (701), performing intra-picture prediction (703), and simultaneously performing SAE and DCT transformation. 705, performing quantization 707, selecting an optimal mode 709, inverse quantizing the selection mode 711, performing multi-inverse DCT transform 713, and updating for the next block. It comprises a step 715 of preparing.

이러한 순서에 의할 경우, 기존의 방법을 나타낸 도 2와는 달리 SAE 계산 및 DCT 변환이 동시에 이루어져 시간 사이클이 획기적으로 줄어들었음을 알 수 있다.In this order, unlike FIG. 2 showing the conventional method, it can be seen that the SAE calculation and the DCT conversion are performed simultaneously, thereby greatly reducing the time cycle.

즉, 본 발명에 따른 방식을 사용하는 경우 한 블록에 대하여 18 시간 사이클이면 화면 내 예측 부호화가 종료될 수 있음을 알 수 있다. 이러한 경우 전체 매크로 블록의 경우에는 288사이클이면 화면 내 예측 부호화가 가능하다.That is, in the case of using the method according to the present invention, it can be seen that intra prediction encoding may be terminated if an 18 time cycle is performed for one block. In this case, in the case of the entire macroblock, intra prediction encoding is possible in 288 cycles.

도 8은 본 발명에 따른 빠른 모드 결정 방법을 사용할 경우에 화면 열화도를 나타내는 그래프이다.8 is a graph showing screen degradation when using the fast mode determination method according to the present invention.

도 8을 참조하면 잡음 비율 곡선으로서 실선이 원 H.264의 9가지 모드를 이용한 화면 내 예측 부호화를 실시하여 압축한 화면이고, 점선이 본 발명에 따른 빠른 모드 결정 방법을 이용한 압축 화면이다.Referring to FIG. 8, a solid line is a screen compressed by performing intra prediction encoding using nine modes of the original H.264 as a noise ratio curve, and a dotted line is a compressed screen using the fast mode determination method according to the present invention.

상기 도면에서 확인 할 수 있는 바와 같이 원래 방법을 사용한 것에 비하여 약간의 화면 열화가 존재하지만 크게 식별할 수 있을 정도는 아니므로 본 발명에서 이용하기에 적합함을 알 수 있다.As can be seen in the figure, there is a slight screen degradation compared with the original method, but it can be seen that it is suitable for use in the present invention because it is not largely discernible.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다. The present invention is not limited to the above embodiments, and many variations are possible by those skilled in the art within the spirit of the present invention.

도 1은 본 발명이 적용되는 화면 내 예측 부호화를 설명하는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a diagram for explaining intra prediction encoding to which the present invention is applied;

도 2는 본 발명과 비교되는 기존의 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클을 나타내는 타이밍도.2 is a timing diagram illustrating a time cycle of conventional intra picture prediction encoding compared to the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화 방식과 기존의 화면 내 예측 부호화 방식을 개념적으로 비교하는 도면.3 is a diagram conceptually comparing an intra prediction encoding method and a conventional intra prediction encoding method according to the present invention;

도 4는 본 발명에 빠른 모드 결정 방법이 적용되는 경우의 개념도.4 is a conceptual diagram when a quick mode determination method is applied to the present invention.

도 5는 본 발명에 적용되는 빠른 모드 결정 방법을 구하는 방법을 표현하는 도면.5 is a diagram representing a method for obtaining a fast mode determining method applied to the present invention.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 다른 화면 내 예측 부호화 가속 장치를 나타내는 블록도.6 is a block diagram illustrating an intra prediction encoding acceleration device according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 화면 내 예측 부호화의 시간 사이클을 나타내는 타이밍도.7 is a timing diagram illustrating a time cycle of intra picture prediction coding according to the present invention.

도 8은 본 발명에 따른 빠른 모드 결정 방법을 사용할 경우에 화면 열화도를 나타내는 그래프.8 is a graph showing screen degradation when using the fast mode determining method according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명> <Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

600 : SAE 계산부 610 : 모드 선택부600: SAE calculation unit 610: mode selection unit

630 : 입력 다중화기 631 : 화면 내 예측 저장부630: input multiplexer 631: intra prediction storage

633 : 화면 내 예측 모드부 637: 모드 선택부633: intra prediction mode unit 637: mode selection unit

635 : 블록 데이터 메모리 601, 602 : 내부 처리 장치635: block data memory 601, 602: internal processing unit

603 : DCT 변환부 607 : SAE603: DCT converter 607: SAE

610 : 모드 선택부 613 : 비교기610: mode selector 613: comparator

615 : 출력 다중화기 611 : 양자화기615: output multiplexer 611: quantizer

Claims

(a) Performing an intra prediction according to adjacent block data of a block to perform intra prediction, and converting the intra prediction to a DCT (Discrete Cosine Transform) to convert a SAE of the intra prediction. Calculating Absolute Error) and quantizing the DCT transformed intra prediction value;

(b) determining an optimal mode of the intra prediction according to the calculated SAE value and the quantized intra prediction value; And

(c) inverse quantization and IDCT transform of the optimal mode value of the intra prediction;

Prior to determining the optimal mode of intra picture prediction in step (b), in step (a), the time cycle of intra picture prediction coding is reduced by DCT transforming the intra picture prediction value and quantizing the DCT transformed intra picture prediction value. Intra prediction encoding acceleration method characterized in that the.

The method of claim 1,

The intra prediction prediction acceleration method of the picture, characterized in that performed using a fast mode decision algorithm (Fast Mode Decision Algorithm).

The method of claim 2,

The DCT transformation and SAE calculation of the intra prediction values are performed in parallel by two modes predetermined in the fast mode determination algorithm of the intra prediction.

The method of claim 1,

The DCT transformation and SAE calculation of the intra prediction value are performed in parallel by 9 modes predetermined in the performed intra prediction.

The method of claim 1,

And DCT transforming the intra prediction value to calculate the SAE of the intra prediction value and quantizing the DCT converted intra prediction value at the same time.

The method of claim 1,

The time for calculating the SAE of the intra prediction value by DCT transforming the intra prediction value is within 8 cycles.

The method of claim 1,

And the adjacent block is a block existing on the left side, the upper side, and the upper right side of the block for performing the intra prediction.

An intra prediction mode unit configured to calculate an intra prediction value corresponding to adjacent block data of a block to perform intra prediction;

A DCT transform unit for transforming the intra prediction value into a DCT;

A SAE calculator configured to calculate a sum of absolute error (SAE) value according to the DCT-converted intra prediction value;

A quantizer for quantizing the DCT transformed intra prediction value; And

An output multiplexer for determining an optimal mode of the intra prediction using the SAE value and the quantized intra prediction value;

Before the output multiplexer determines the optimal mode of the intra prediction, the DCT transform unit DCT transforms the intra prediction value and the quantizer quantizes the DCT transformed intra prediction value so that the time cycle of intra prediction encoding is reduced. Intra prediction encoding acceleration apparatus characterized in that the reduced.

The method of claim 8,

A mode selector that first determines two intra prediction modes using a fast mode decision algorithm;

The apparatus further includes an input multiplexer for selecting the intra prediction values in the two prediction modes determined by the mode selection unit and outputting the intra prediction values in the nine prediction modes calculated by the intra prediction mode unit to the DCT converter. An intra prediction encoding accelerator.

The method of claim 9,

The DCT converter and the SAE calculator have two physically separated structures each performing two predetermined modes in the fast mode decision algorithm. .

The method of claim 8,

And the DCT converter and the SAE calculator have nine physically separated structures for performing the nine modes determined by the intra prediction unit.

The intra prediction encoding acceleration apparatus according to any one of claims 10 and 11, further comprising a comparator for comparing SAE values calculated according to the modes.