KR100944540B1 - 프레임 스키핑을 이용한 부호화 방법 및 장치 - Google Patents

프레임 스키핑을 이용한 부호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

프레임 스키핑을 이용한 부호화 방법 및 장치가 개시된다. 프레임 스키핑을 이용하는 부호화 방법은 입력 받은 영상의 프레임간 유사도를 이용하여 하나 이상의 프레임을 클러스터로 설정하는 단계, 상기 클러스터로 구성하는 프레임 중 하나 이상을 키프레임으로 설정하는 단계 및 상기 키프레임을 부호화 하고, 부호화 생략 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명은 복잡도가 낮은 프레임 스키핑 방식을 이용한 부호화 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.
프레임 스키핑, 인코딩, 부호화, 클러스터

Description

프레임 스키핑을 이용한 부호화 방법 및 장치{Method and Apparatus for Encoding using Frame Skipping}
본 발명은 부호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레임 스키핑을 이용한 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
인터넷을 통한 초당 데이터 전송량이 늘어나면서 단순 텍스트 데이터를 전송하던 과거에 비해 동영상, 사진 등 멀티미디어 데이터의 전송량이 늘어나고 있다. 이에 따른 영상 압축 기술에 대한 요구도 늘어나고 있다.
동영상 압축 방법은 정지 영상(예를 들어, 사진) 압축과는 달리 다수의 프레임을 압축하기 때문에 시간적으로 연속한 프레임간의 특정 관계를 이용하여 영상을 압축할 수 있다. 예를 들어, 동영상 압축 방식은 다수의 프레임간의 상응하는 픽셀간의 관계를 이용하여 한 개의 프레임을 독립적으로 압축하는 것에 비해 높은 압축률과 화질을 얻을 수 있다.
동영상 압축 방법은 이러한 특징을 이용해 특정 프레임을 제외하여 압축하는 프레임 스키핑(Frame Skipping) 기술을 이용하여 압축 효율을 더 높일 수 있다. 프레임 스키핑 기술은 고정적 프레임 스키핑과 가변적 프레임 스키핑 방식으로 분류된다. 고정적 프레임 스키핑 방식은 복잡한 전처리가 필요하지 않지만, 중요한 정보가 담긴 프레임이나 보간하기 힘든 프레임을 제외하여 압축하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 가변적 프레임 스키핑 방식이 개발되었다. 그러나 기존의 가변적 프레임 스키핑 방식은 전체 영상 시퀀스를 분석하는 방식이기 때문에 복잡도가 높아 실시간 비디오 처리를 하기 힘든 문제점이 존재한다. 또한 기존의 가변적 프레임 스키핑 방식은 부호화 기술에 의존적인 문제점이 있다.
본 발명은 복잡도가 낮은 프레임 스키핑 방식을 이용한 부호화 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명은 영상 및 부호화 기술에 독립적인 프레임 스키핑 방식을 이용한 부호화 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 프레임 스키핑을 이용하는 부호화 방법에 있어서, 입력 받은 영상의 프레임간 유사도를 이용하여 하나 이상의 프레임을 클러스터로 설정하는 단계; 상기 클러스터로 구성하는 프레임 중 하나 이상을 키프레임으로 설정하는 단계; 및 상기 키프레임을 부호화 하고, 부호화 생략 정보를 생성하는 단 계를 포함하는 부호화 방법이 제공된다.
상기 부호화 생략 정보는 상기 키프레임에 대한 위치 정보 일 수 있다.
상기 부호화 생략 정보는 MPEG-4 SP의 vop_time_increment 신택스의 값을 이용하여 표현될 수 있다.
상기 클러스터 설정 단계는 최대 클러스터 사이즈를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 클러스터 설정 단계는 하기의 수학식을 이용하여 상기 클러스터를 설정하는 것일 수 있다.
[수학식]
Figure 112007091103218-pat00001
여기서, i는 임의의 자연수이고, PSNR(i, i+1)는 i번째 프레임과 i+1번째 프레임의 각 픽셀값을 비교하여 산출한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)값이고, T는 사용자에 의해 설정되거나 디폴트로 정해진 임계값일 수 있다.
상기 키프레임 설정 단계는 상기 클러스터로 설정된 프레임 중 첫 프레임과 마지막 프레임을 키프레임으로 설정하는 것일 수 있다.
상기 클러스터는 다른 클러스터에 포함된 키프레임을 포함할 수 있다.
상기 키프레임 설정 단계는 이전 클러스터의 마지막 키프레임과 대상 클러스터의 두번째 프레임의 각 필셀값을 비교하여 산출한 PSNR값이 상기 임계값 T이상일 경우, 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 대상 클러스터의 첫 키프레임으로 지정 하고 대상 클러스터의 범위를 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 포함하도록 확장하는 것일 수 있다.
여기서, S는 이전 클러스터의 마지막 키프레임과 대상 클러스터의 두번째 프레임의 각 필셀값을 비교하여 산출한 PSNR값이며, T는 사용자에 의해 설정되거나 디폴트로 정해진 임계값일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 프레임 스키핑을 이용한 부호화 장치에 있어서, 입력 영상의 프레임간 유사도를 이용하여 하나 이상의 프레임을 클러스터로 설정하는 클러스터 설정부; 상기 클러스터를 구성하는 프레임 중 하나 이상을 키프레임으로 설정하는 키프레임 설정부; 및 상기 키프레임을 부호화하고, 부호화 생략정보를 생성하는 인코딩부를 포함하는 부호화 장치가 제공된다.
상기 부호화 생략 정보는 상기 키프레임에 대한 위치 정보를 포함할 수 있다.
상기 부호화 생략 정보는 MPEG-4 SP의 vop_time_increment 신택스의 값을 이용하여 표현될 수 있다.
상기 클러스터 설정부는 최대 클러스터 사이즈를 설정하고, 상기 최대 클러스터 사이즈에 기반하여 클러스터를 설정할 수 잇다.
상기 클러스터 설정부는 하기의 수학식을 이용하여 클러스터를 설정할 수 있다.
[수학식]
Figure 112007091103218-pat00002
여기서, i는 임의의 자연수이고, PSNR(i, i+1)는 i번째 프레임과 i+1번째 프레임의 각 픽셀값을 비교하여 산출한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)값이고, T는 사용자에 의해 설정되거나 디폴트로 정해진 임계값일 수 있다.
상기 키프레임 설정부는 상기 클러스터로 설정된 프레임 중 첫 프레임과 마지막 프레임을 키프레임으로 설정할 수 있다.
상기 클러스터는 다른 클러스터에 포함된 프레임을 포함할 수 있다.
상기 키프레임 설정부는 이전 클러스터의 마지막 키프레임과 대상 클러스터의 두번째 프레임의 각 필셀값을 비교하여 산출한 PSNR값이 상기 임계값 T이상일 경우, 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 대상 클러스터의 첫 키프레임으로 지정하고 대상 클러스터의 범위를 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 포함하도록 확장할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 부호화 장치의 프레임 스키핑을 이용하는 부호화 방법을 수행하기 위해 부호화 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 부호화 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서, 입력 받은 영상의 프레임간 유사도를 이용하여 하나 이상의 프레임을 클러스터로 설정하는 단계; 상기 클러스터로 구성하는 프 레임 중 하나 이상을 키프레임으로 설정하는 단계; 및 상기 키프레임을 부호화 하고, 부호화 생략 정보를 생성하는 단계를 수행하는 프로그램이 기록된 기록매체가 제공된다.
본 발명은 복잡도가 낮은 프레임 스키핑 방식을 이용한 부호화 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 영상 및 부호화 기술에 독립적인 프레임 스키핑 방식을 이용한 부호화 방법 및 장치를 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서 도 1을 참조하여 프레임 스키핑을 이용한 부호화 장치의 기능부를 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치를 예시한 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치는 입력부(110), 클러스터 설정부(120), 키프레임 설정부(130) 및 인코딩부(140)을 포함한다.
입력부(110)는 외부 장치로부터 영상을 입력 받는다. 예를 들어, 입력부(110)는 카메라부(미도시)가 촬상하여 생성한 이미지를 입력 받는다. 또한 입력부(110)는 카메라부(미도시) 이외에 저장 장치 기저장된 영상을 입력 받거나 네트워크를 통해 영상을 입력 받을 수 있다. 입력부(110)는 클러스터 설정부(120), 키프레임 설정부(130) 및 인코딩부(140)로 영상의 프레임 정보를 입력한다.
클러스터 설정부(120)는 입력부(110)로부터 입력 받은 영상에 포함된 연속하는 유사한 프레임들을 하나의 클러스터로 설정한다. 이 때, 클러스터 설정부(120)는 클러스터 설정을 위해 우선 최대 클러스터 사이즈를 설정한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치는 클러스터 사이즈를 설정함으로써 영상의 프레임 생략 비율 및 일정 시간 당 재생되는 최소 키 프레임 수를 조절할 수 있다. 예를 들어, 프레임 레이트(frame rate)가 30frame/sec인 영상의 최대 클러스터 사이즈가 30이라면 1초에 최소한 1개의 클러스터가 존재하게 된다. 각 클러스터에는 하나 이상의 키 프레임이 존재하기 때문에, 클러스터에 존재하는 키 프레임은 적어도 1초에 1번 이상 재생된다. 이 때, 최대 클러스터 사이즈는 사용자에 의해 설정될 수 있다.
이어서 클러스터 설정부(120)는 프레임간의 유사도를 기준으로 클러스터를 설정한다. 클러스터 설정부(120)는 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)을 기준으로 클러스터를 설정할 수 있다. PSNR은 두 프레임 사이의 연관성을 나타내는 지표 중 하나이며, 그 외 SAD, MSE 등과 같은 다른 지표를 통해 프레임간의 상관관계 분석이 가능하다. PSNR은 하기 수학식 1을 통해 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112007091103218-pat00003
여기서, x는 현재 클러스터를 설정하고 있는 프레임(편의상, '대상 프레임'이라 지칭)이고, y는 대상 프레임의 클러스터 설정을 위해 참조하는 프레임(편의 상, '참조 프레임'이라 지칭)이고, xi는 대상 프레임의 i번째 픽셀값이고, yi는 참조 프레임의 i번째 픽셀값이며, M은 한 프레임의 픽셀수이다.
이하에서 참조 프레임은 대상 프레임의 이전 프레임으로 가정하여 설명할 것이나, 경우에 따라 참조 프레임은 달리 설정될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
클러스터 설정부(120)는 각 프레임에 대한 상술한 PSNR을 산출하여 하기 수학식 2를 만족하는 대상 프레임을 참조 프레임과 같은 클러스터로 설정한다.
[수학식 2]
Figure 112007091103218-pat00004
여기서, i는 프레임 번호이고, T는 사용자에 의해 설정되거나 디폴트로 정해진 임계값이다.
예를 들어, 클러스터 설정부(120)는 3개의 프레임의 클러스터 설정을 하기 위해 우선 첫번째 프레임을 하나의 클러스터로 우선 설정한다. 이 때, 두번째 프레임의 PSNR은 T이상이고, 세번째 프레임의 PSNR은 T미만이라고 가정한다. 이어서 클러스터 설정부(120)는 첫번째 프레임을 참조하여 두번재 프레임의 PSNR을 산출한다. PSNR이 T이상의 값이기 때문에 첫번째 프레임이 속한 클러스터에 두번째 프레임을 추가한다. 이어서 클러스터 설정부(120)는 세번째 프레임의 PSNR을 산출한다. 이 때, PSNR이 T미만의 값이기 때문에 클러스터 설정부(120)는 세번째 프레임을 새로운 클러스터로 설정한다. 즉, 첫번째 프레임과 두번째 프레임은 하나의 클러스터로 설정이 되고, 세번째 프레임은 다른 하나의 클러스터로 설정된다. 키프레임 설 정부(130)는 상술한 과정을 각 프레임마다 반복하여 전체 영상의 클러스터 설정 정보를 생성하고 키프레임 설정부(130)로 전송한다.
키프레임 설정부(130)는 클러스터에 포함된 프레임들 중 하나 이상을 키프레임으로 설정한다. 이 때, 키프레임 설정부(130)는 사용자의 설정 또는 디폴트 설정에 따라 키프레임을 설정하는 방식을 달리 할 수 있다. 예를 들어, 키프레임 설정부(130)는 클러스터의 첫 프레임과 마지막 프레임을 키프레임으로 설정하는 방법, 미리 정해진 수의 배수 간격으로 키 프레임을 설정하는 방법, 클러스터의 첫 프레임, 가운데 프레임, 마지막 프레임을 키프레임으로 설정하는 방법, 클러스터에 포함된 프레임 중 PSNR 수치가 낮은 순서로 미리 정해진 개수의 프레임을 선택하는 방법 중 어느 하나를 이용하여 키 프레임을 설정할 수 있다. 이 때, 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 키프레임 설정부(130)는 클러스터의 첫 프레임과 마지막 프레임을 키프레임으로 설정하는 것으로 가정한다.
키프레임 설정부(130)는 클러스터 및 키프레임이 설정된 후 임의의 클러스터가 다른 클러스터와 키프레임을 공유할 수 있도록 설정할 수 있다. 이하에서 도 2a 및 도 2b을 참조하여 키프레임을 공유하는 과정을 상세히 설명하도록 한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 키프레임 공유 설정을 하지 않았을 때의 클러스터 구성을 예시한 도면이고, 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 키프레임 공유가 된 클러스터 구성을 예시한 도면이다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 키프레임 공유를 위해 키프레임 설정부(130)는 도 2a의 이전 클러스터(즈, 클러스터 A)의 마지막 키프레임(프레임 4)과 대상 클러 스터(즉, 클러스터 B)의 두번째 프레임(즉, 첫 키프레임 다음에 위치한 프레임, 프레임 6)사이의 PSNR을 측정한다. 만약 PSNR이 상술한 임계값 T이상이면 대상 클러스터의 첫 프레임(키프레임 5)의 키프레임 설정을 해제한다. 즉 대상 클러스터는 첫 프레임(키프레임 5) 대신 이전 클러스터의 마지막 키프레임(프레임 4)을 키프레임으로 사용한다. 결과적으로 도 2b에 예시한 것과 같이 키프레임 설정부(130)는 대상 클러스터를 프레임 4를 더 포함하도록 확장하고, 프레임 4와 프레임 8을 대상 클러스터의 키프레임으로 설정한다. 이 때, 키프레임 설정부(130)는 상술한 과정을 통해 설정한 키프레임 및 생략된 프레임에 대한 위치 정보인 키프레임 설정 정보를 생성하고 이를 인코딩부(130)로 출력한다. 또한 키프레임 설정부(120)는 상기의 과정을 각 클러스터마다 반복 수행한다.
다시 도 1을 참조하면, 인코딩부(130)는 키프레임 설정 정보를 이용하여 영상 중 키프레임만을 추출하여 부호화한다. 이 때, 인코딩부(130)는 키프레임 정보인 부호화 생략 정보를 생성한다. 예를 들어, MPEG-4 SP를 사용하여 키프레임을 부호화할 경우, 인코딩부(130)는 MPEG-4 SP 스팩의 vop_time_increment 신택스의 값을 키프레임의 위치 정보로 지정함으로써, 부호화 생략 정보를 기록할 수 있다. 이 때, 부호화 생략 정보는 키프레임의 위치 정보 대신 부호화가 생략된 프레임에 대한 정보일 수 있다. 디코더는 이 신택스 정보를 참조하여 부호화가 생략된 프레임에 대한 정보 및 키프레임의 위치를 파악하여 디코딩을 수행할 수 있다. 또한 인코딩부(130)는 상술한 방법 이외에 부호화 생략 정보를 비트스트림에 포함시키거나 별도의 파일을 생성할 수 있다.
이하에서 도3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 스키핑을 이용한 부호화 과정을 설명하도록 한다. 이하에서 설명되는 각각의 단계는 부호화 장치의 각각의 내부 구성 요소에 의해 수행되어지나 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 부호화 장치로 통칭하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 스키핑을 이용한 부호화 과정을 예시한 순서도이다.
도 3을 참조하면, 단계 310에서 부호화 장치는 클러스터의 최대 사이즈를 지정한다.
단계 320에서 부호화 장치는 새로운 클러스터 설정 및 첫 번째 프레임을 클러스터에 추가한다.
단계 330에서 부호화 장치는 현재 프레임과 전 프레임을 비교하여 PSNR을 산출한다.
단계 340에서 부호화 장치는 단계 330에서 산출한 PSNR이 미리 정해진 임계값 T미만인지 판단한다.
만약 단계 340에서 T이상으로 판단되면, 단계 350에서 부호화 장치는 대상 프레임을 이전 프레임이 속한 클러스터(즉, 대상 클러스터)에 추가되도록 설정한다.
단계 360에서 부호화 장치는 단계 350에서 클러스터에 추가된 프레임이 해당 클러스터에서 두번째 프레임이고 이전 클러스터의 마지막 프레임과의 PSNR이 임계값 T미만인지 판단한다.
만약 단계 360에서 T미만으로 판단되면, 부호화 장치는 단계 320이후의 과정을 다시 수행한다.
만약 단계 360에서 T이상으로 판단되면, 단계 370에서 부호화 장치는 대상 클러스터의 첫번째 키프레임을 전 클러스터의 마지막 키프레임으로 변경한다. 이어서 부호화 장치는 단계 320 이후의 과정을 다시 수행한다.
만약 단계 340에서 T미만으로 판단되면, 단계 380에서 부호화 장치는 대상 클러스터 설정 완료 및 키프레임 설정을 한다. 이 때, 키프레임 설정 방식은 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다. 또한, 부호화 장치는 키프레임 설정 정보를 생성한다.
단계 390에서 부호화 장치는 대상 프레임을 포함하는 새로운 클러스터를 생성한다.
단계 395에서 부호화 장치는 대상 프레임이 영상의 마지막 프레임인지 확인한다.
만약 단계 395에서 마지막 프레임이 아니라고 판단되면, 부호화 장치는 단계 320이후의 과정을 다시 수행한다.
만약 단계 395에서 마지막 프레임이라고 판단되면, 단계 397에서 부호화 장치는 키프레임으로 설정된 프레임만을 인코딩하고, 디코더에서 키프레임 및 부호화 생략된 프레임을 판단할 수 있도록 부호화 생략 정보를 생성한다. 이 때, 부호화 장치는 인코딩된 비트스트림에 부호화 생략 정보를 포함시키거나 별도의 파일을 생성할 수 있다.
이하에서 도 4 내지 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 방법을 수행한 후 그 실험결과에 대해 설명하도록 한다.
도 4는 입력 영상에 대해 최대 클러스터 사이즈를 변경했을 경우 선택되는 키프레임을 표현한 그래프이고, 도 5a는 MPEG-4 SP(simple profile) 환경에서 Qp값을 16으로 설정하여 부호화 및 복호화를 수행하였을 때의 영상이고, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화를 Qp값을 9로 조정하여 수행한 비트스트림을 복호화한 영상이고, 도 6은 도 5a와 도 5b에 나타낸 영상의 PSNR을 비교하여 나타낸 그래프이다.
하기 표 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 실험에 사용한 영상이다. 부호화 장치는 3가지 영상을 사용하여 실험되었다. 이하 명확한 설명을 위해 Akiyo 영상을 입력 영상으로 실험한 결과에 초점을 두어 설명하도록 한다.
[표 1]
테스트 영상 해상도 프레임 수 FPS
Akiyo CIF (352x288) 300 30
Container CIF (352x288) 300 30
Stefan SIF (352x240) 300 30
표 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 실험 결과를 나타낸 표이다. 부호화 실험을 함에 있어서 임계값 T는 각 영상에 적합하도록 달리 설정되었다.
[표 2]
테스트 영상 최대 클러스터 사이즈 (frames) T (dB) 클러스터 수 키프레임 수 (평균 fps)
Akiyo 3 38 85 215 (21.5)
7 38 36 141 (14.1)
12 38 24 124 (12.4)
Container 3 38.2 75 225 (22.5)
7 38.2 40 150 (15.0)
12 38.2 30 124 (12.4)
Stefan 3 23 11 289 (28.0)
7 23 6 282 (28.2)
12 23 5 280 (28.9)
도 4는 부호화 장치가 최대 클러스터 사이즈를 변경했을 경우 설정되는 키프레임의 위치를 보여 준다. 도 4의 그래프를 보면 최대 클러스터 사이즈에 따라 변경되는 키프레임의 배분과 PSNR을 통해 구분되는 클러스터 사이즈의 다양하다는 것을 알 수 있다.
표 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화시 부호화 시간을 나타낸 표이다. 표3은 MPEG-4 Simple Profile을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화를 거쳤을 경우에 생략되는 프레임 수만큼의 부호화 복잡도 감소로 인해 부호화 시간이 전체적으로 단축되는 것을 나타내고 있다.
[표 3]
테스트 영상 MPEG -4 SP 최대 클러스터 사이즈
3 7 12
Encoding Time Akiyo 14.64 11.90 8.42 7.78
Container 19.56 18.87 14.78 13.04
Stefan 33.08 31.81 31.63 32.22
표 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치가 MPEG-4의 화질 관련 파라 메터인 Qp값을 변경시켜 작동했을 경우, 그 부호화 결과를 나타낸 표이다. 표 4를 보면 Qp값과 최대 클러스터 사이즈를 변경하여 압축된 비트스트림 사이즈가 줄어드는 것을 알 수 있다. 도 5b는 최대 클러스터 사이즈와 Qp값을 9, 최대 클러스터 사이즈를 7로 변경하였을 때의 영상으로, 일반적인 MPEG-4 Simple Profile을 이용하여 Qp값을 16 설정하여 부호화한 영상인 도 5a에 비해 더 나은 화질을 보이는 것을 볼 수 있다. 결론적으로 본 발명에 따른 부호화 장치는 Qp값과 최대 클러스터 수의 변경을 통해 압축 효율과 높은 화질을 보장할 수 있다. 도 6에 나타난 일반적인 MPEG-4 Simple Profile을 이용하여 부호화한 영상과 부호화 장치에 의해 부호화된 영상의 PSNR 수치를 보면 상대적으로 부호화 장치에 의해 부호화된 영상의 화질이 더 우수하다.
[표 4]
Test sequence Method Qp Coding frames Bitstream size (byte)
Akiyo MPEG-4 SP 16 300 138,323
최대 클러스터 사이즈 3 12 215 134,330
7 9 141 127,858
12 8 124 125,174
Container MPEG-4 SP 16 300 228,041
최대 클러스터 사이즈 3 14 225 210,438
7 10 150 216,991
12 9 124 218,381
Stefan MPEG-4 SP 16 300 1,094,888
최대 클러스터 사이즈 3 16 289 1,074,832
7 16 282 1,060,963
12 16 280 1,049,128
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발 명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치를 예시한 구성도.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 키프레임 공유 설정을 하지 않았을 때의 클러스터 구성을 예시한 도면.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 키프레임 공유가 된 클러스터 구성을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 스키핑을 이용한 부호화 과정을 예시한 순서도.
도 4는 입력 영상에 대해 최대 클러스터 사이즈를 변경했을 경우 선택되는 키프레임을 표현한 그래프.
도 5a는 MPEG-4 SP(simple profile) 환경에서 Qp값을 16으로 설정하여 부호화 및 복호화를 수행하였을 때의 영상.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화를 Qp값을 9로 조정하여 수행한 비트스트림을 복호화한 영상.
도 6은 도 5a와 도 5b에 나타낸 영상의 PSNR을 비교하여 나타낸 그래프.

Claims (17)

  1. 프레임 스키핑을 이용하는 부호화 방법에 있어서,
    입력 받은 영상의 프레임간 유사도를 이용하여 하나 이상의 프레임을 클러스터로 설정하는 단계;
    상기 클러스터를 구성하는 프레임 중 하나 이상을 키프레임으로 설정하는 단계; 및
    상기 키프레임을 부호화 하고, 부호화 생략 정보를 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 클러스터 설정 단계는 최대 클러스터 사이즈를 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 부호화 생략 정보는 상기 키프레임에 대한 위치 정보인 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 부호화 생략 정보는 MPEG-4 SP의 vop_time_increment 신택스의 값을 이용하여 표현되는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  4. 삭제
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 클러스터 설정 단계는,
    하기의 수학식을 이용하여 상기 클러스터를 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
    [수학식]
    Figure 112009071376401-pat00015
    여기서, i는 임의의 자연수이고, PSNR(i, i+1)는 i번째 프레임과 i+1번째 프레임의 각 픽셀값을 비교하여 산출한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)값이고, T는 사용자에 의해 설정되거나 디폴트로 정해진 임계값임.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 키프레임 설정 단계는,
    상기 클러스터로 설정된 프레임 중 첫 프레임과 마지막 프레임을 키프레임으로 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 클러스터는 다른 클러스터에 포함된 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 키프레임 설정 단계는,
    이전 클러스터의 마지막 키프레임과 대상 클러스터의 두번째 프레임의 각 필셀값을 비교하여 산출한 PSNR값이 상기 임계값 T이상일 경우, 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 대상 클러스터의 첫 키프레임으로 지정하고 대상 클러스터의 범위를 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 포함하도록 확장하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
  9. 프레임 스키핑을 이용한 부호화 장치에 있어서,
    입력 영상의 프레임간 유사도를 이용하여 하나 이상의 프레임을 클러스터로 설정하는 클러스터 설정부;
    상기 클러스터를 구성하는 프레임 중 하나 이상을 키프레임으로 설정하는 키프레임 설정부; 및
    상기 키프레임을 부호화하고, 부호화 생략정보를 생성하는 인코딩부를 포함하되,
    상기 클러스터 설정부는 최대 클러스터 사이즈를 설정하고, 상기 최대 클러스터 사이즈에 기반하여 클러스터를 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 부호화 생략 정보는 상기 키프레임에 대한 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 부호화 생략 정보는 MPEG-4 SP의 vop_time_increment 신택스의 값을 이용하여 표현되는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  12. 삭제
  13. 제9 항에 있어서,
    상기 클러스터 설정부는,
    하기의 수학식을 이용하여 클러스터를 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
    [수학식]
    Figure 112009071376401-pat00016
    여기서, i는 임의의 자연수이고, PSNR(i, i+1)는 i번째 프레임과 i+1번째 프레임의 각 픽셀값을 비교하여 산출한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)값이고, T는 사용자에 의해 설정되거나 디폴트로 정해진 임계값임.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 키프레임 설정부는,
    상기 클러스터로 설정된 프레임 중 첫 프레임과 마지막 프레임을 키프레임으로 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 클러스터는 다른 클러스터에 포함된 프레임을 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 키프레임 설정부는 이전 클러스터의 마지막 키프레임과 대상 클러스터의 두번째 프레임의 각 필셀값을 비교하여 산출한 PSNR값이 상기 임계값 T이상일 경우, 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 대상 클러스터의 첫 키프레임으로 지정하고 대상 클러스터의 범위를 이전 클러스터의 마지막 키프레임을 포함하도록 확장하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
  17. 부호화 장치의 프레임 스키핑을 이용하는 부호화 방법을 수행하기 위해 부호화 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 부호화 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서,
    입력 받은 영상의 프레임간 유사도를 이용하여 하나 이상의 프레임을 클러스터로 설정하는 단계;
    상기 클러스터로 구성하는 프레임 중 하나 이상을 키프레임으로 설정하는 단계; 및
    상기 키프레임을 부호화 하고, 부호화 생략 정보를 생성하는 단계를 수행하는 프로그램이 기록된 기록매체.
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