KR100968371B1 - 영상의 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 영상의 복호화 방법에 관한 것으로, 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하고, 이전 영상이 복원되는 동안 움직임 보상 정보를 참조하여 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하며, 다음 영상에 대한 참조 영상이 수신되는 동안 수신된 참조 영상 및 양자화 결과를 기초로 현재 영상을 복원함으로써, 전체적인 복호화 연산의 지연 시간을 줄일 수 있다.

Description

영상의 복호화 방법 및 장치{Method and Apparatus of Decoding Image}
본 발명은 영상의 복호화 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 영상의 복호화 방법 및 장치, 및 복호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체, 복호화 장치와 메모리 간의 데이터 전송 제어 방법 및 데이터 전송 제어 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처(picture)를 소정 크기의 블록으로 나누고, 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)을 이용해 각각의 블록을 부호화한다. 이 경우, R-D 코스트(Rate-Distortion cost)를 고려하여 최적의 부호화 모드를 선택하고, 선택된 부호화 모드에 따라 블록을 부호화한다.
인터 예측을 이용하는 영상을 부호화 방법은 픽처들 사이의 시간적인 중복성을 제거하여 영상을 압축하는 방법으로, 대표적인 예로 움직임 추정 부호화를 들 수 있다. 움직임 추정 부호화는 적어도 하나의 참조(reference) 픽처를 이용하여 현재 픽처의 움직임을 블록 단위로 추정하고 보상하여 영상을 부호화하는 방법이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 복호화 연산 시간의 지연을 줄일 수 있는 영상의 복호화 방법 및 장치, 및 상기 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 복호화 연산 시간의 지연을 줄일 수 있는 복호화 장치와 메모리 사이의 데이터 전송 제어 방법 및 상기 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 복호화 방법은 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 상기 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하는 단계; 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 외부 메모리로부터 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 참조 영상 및 상기 양자화 결과를 기초로 상기 현재 영상을 복원하는 단계를 포함하며, 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 동안에 이전 영상이 복원되고, 상기 현재 영상을 복원하는 동안에 다음 영상에 대한 참조 영상이 수신된다.
상기 영상은 소정의 크기를 가진 블록에 대응되고, 상기 (a), (b), 및 (c) 단계는 상기 블록의 개수만큼 반복될 수 있다. 상기 (c) 단계는 상기 양자화 결과를 역양자화하고, 상기 역양자화된 결과를 주파수 공간에서 색 공간으로 역변환함으로써, 상기 오차 영상을 복원하는 단계; 상기 수신된 참조 영상을 기초로 상기 현재 영상에 대해 움직임 보상을 수행하는 단계; 및 상기 복원된 오차 영상 및 상기 움직임 보상 결과를 가산하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 (c) 단계는 상기 가산된 결과에 대하여 디블록킹(de-blocking) 필터링을 수행하여 필터링된 결과를 상기 복원된 현재 영상으로 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 (b) 단계는 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 복수의 이전 영상들을 저장하는 상기 외부 메모리로부터 외부 버스를 통해 상기 참조 영상을 수신할 수 있다.
또한, 상기 과제는 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 상기 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하는 단계; 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 외부 메모리로부터 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 참조 영상 및 상기 양자화 결과를 기초로 상기 현재 영상을 복원하는 단계를 포함하며, 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 동안에 이전 영상이 복원되고, 상기 현재 영상을 복원하는 동안에 다음 영상에 대한 참조 영상이 수신되는 영상의 복호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 의해 달성된다.
또한, 상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 복호화 장치와 외부 메모리 사이의 데이터 전송 제어 방법은 상기 복호화 장치에서 생성된 현재 영상에 대한 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 외부 메모리에 상기 현재 영상에 대한 참조 영상에 해당하는 데이터의 전송을 요청하는 단계; 및 상기 복호화 장치에서 이전 영상을 복원하기 위한 연산이 수행되는 동안 상기 외부 메모리로부터 상기 데이터를 전송받는 단계를 포함한다.
또한, 상기 다른 과제는 영상의 복호화 장치와 외부 메모리 사이의 데이터 전송 제어 방법에 있어서, 상기 복호화 장치에서 생성된 현재 영상에 대한 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 외부 메모리에 상기 현재 영상에 대한 참조 영상에 해당하는 데이터의 전송을 요청하는 단계; 및 상기 복호화 장치에서 이전 영상을 복원하기 위한 연산이 수행되는 동안 상기 외부 메모리로부터 상기 데이터를 전송받는 단계를 포함하는 데이터 전송 제어 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 의해 달성된다.
또한, 상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 복호화 장치는 현재 영상의 부호화 결과인 비트스트림을 엔트로피 복호화함으로써, 움직임 보상 정보 및 상기 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하는 엔트로피 복호화부; 및 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 외부 메모리로부터 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하고, 상기 수신된 참조 영상 및 상기 양자화 결과를 기초로 상기 현재 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함하고, 상기 영상 복원부는 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 동안에 이전 영상을 복원하고, 상기 현재 영상을 복원하는 동안에 다음 영상에 대한 참조 영상을 수신한다.
상기 영상은 소정의 크기를 가진 블록에 대응될 수 있다. 상기 영상 복원부는 상기 양자화 결과를 역양자화하는 역양자화부; 상기 역양자화된 결과를 주파수 공간에서 색 공간으로 역변환하여 상기 오차 영상을 복원하는 역변환부; 상기 수신된 참조 영상을 기초로 상기 현재 영상에 대하여 움직임 보상을 수행하여 상기 예측 영상을 복원하는 움직임 보상부; 및 상기 복원된 오차 영상 및 상기 복원된 예측 영상을 가산하는 가산부를 포함할 수 있다. 상기 영상 복원부는 상기 가산된 결과에 대하여 디블록킹(de-blocking) 필터링을 수행하여 필터링된 결과를 상기 복원된 현재 영상으로 출력하는 디블록킹 필터를 더 포함할 수 있다. 상기 영상 복원부는 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 복수의 이전 영상들을 저장하는 외부 메모리로부터 외부 버스를 통해 상기 참조 영상을 수신할 수 있다.
또한, 상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 복호화 시스템은 복수의 참조 영상들을 저장하는 메모리; 및 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 상기 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하고, 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 메모리로부터 상기 복수의 참조 영상들 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 수신된 적어도 하나의 참조 영상 및 상기 양자화 결과를 기초로 상기 현재 영상을 복원하는 복호화 장치를 포함하고, 상기 복호화 장치는 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 메모리에 상기 복수의 참조 영상들 중 하나의 전송을 요청하고, 이전 영상을 복원하기 위한 연산을 수행하는 동안 상기 메모리로부터 상기 복수의 참조 영상들 중 하나를 전송받는다.
본 발명에 따르면, 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하고, 이전 영상이 복원되는 동안 움직임 보상 정보를 참조하여 외부 메모리로부터 참조 영상을 수신하며, 다음 영상에 대한 참조 영상이 수신되는 동안 수신된 참조 영상 및 양자화 결과를 기초로 현재 영상을 복원함으로써, 전체적인 복호화 연산의 지연 시간을 줄일 수 있다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않 는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 특히, 이하에서 기재된 "영상(image)"이라는 용어는 픽처(picture), 프레임(frame) 등과 같이 동등한 의미를 갖는 다른 용어로 대치되어 사용될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 이해할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템을 개괄적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템은 부호화부(encoding unit, 10) 및 복호화부(decoding unit, 20)를 포함한다. 본 실시예에서 영상의 처리 단위에 해당하는 블록의 크기는 16x16으로 가정하기로 한다. 이와 같은 16x16 크기의 블록을 매크로블록(macroblock)이라고 한다. 그러나, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기 16x16 이외에 16x8, 8x16, 8x8, 4x4 등의 다양한 크기를 이용할 수 있음을 이해할 수 있다.
부호화부(10)는 입력된 영상(IN)을 부호화하여 비트스트림(bitstream)을 생성하고, 생성된 비트스트림을 복호화 장치(20)로 전송한다. 여기서, 영상은 RGB 컬러 공간에서 표현된 영상일 수도 있고, 휘도 성분(Y)과 색차 성분(Cb, Cr)이 분리되어 표현된 영상일 수도 있다. 또한, 여기서 영상은 시간적 선후 관계를 갖는 복수의 프레임(frame)들을 포함할 수 있다.
복호화부(20)는 부호화부(10)로부터 전송된 비트스트림을 복호화하여 복원된 영상(OUT)을 출력한다. 만일, 부호화부(10)가 영상을 무손실(loseless) 압축한 경우, 복원된 영상은 입력된 영상과 동일하게 된다. 한편, 부호화부(10)가 영상을 손실(lossy) 압축한 경우, 복원된 영상은 입력된 영상에 근사할 뿐 완전히 동일할 수는 없다.
도 2는 도 1의 복호화부를 포함하는 복호화 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 복호화 시스템은 복호화 장치(50), 대용량 외부 메모리(60), 및 외부 시스템 버스(70)를 포함하고, 외부 시스템 버스(70)를 통하여 복호화 장치(50)와 외부 메모리(60) 사이의 데이터의 입출력이 이루어진다. 여기서, 복호화 장치(50)는 복호화부(20), DMA(Direct Memory Access) 장치(30), 및 내부 메모리(40)를 포함한다.
일반적으로, 복호화부(20)는 대용량의 데이터를 연산해야 하므로, 고속의 메모리 접근이 필수적으로 요구된다. 따라서, 복호화 장치(50)는 복호화부(20)의 연산 속도를 높이기 위해 전용의 고속 메모리인 내부 메모리(40)를 포함하여, 복호화부(20)의 모든 데이터 입출력은 내부 메모리(40)에 대해서 수행된다. DMA 장치(30)는 복호화부(20)가 CPU(Central Processing Unit)와 독립적으로 외부 메모리(60)에 직접 접근하여 데이터를 읽거나 쓸 수 있게 한다.
복호화부(20)는 DMA 장치(30)를 제어하여 외부 메모리(60)와 복호화 장치(50) 사이의 데이터 입출력을 제어한다. 보다 상세하게는, 외부 메모리(60)에 저장된 데이터가 필요한 경우, 복호화부(20)가 DMA 장치(30)를 제어함으로써, 외부 메모리(60)에 저장된 데이터를 내부 메모리(40)로 가져온다. 내부 메모리(40)는 용량이 수 백 킬로바이트(kByte) 정도이므로, 많은 양의 데이터는 대용량의 외부 메모리(60)에 저장된다.
본 발명의 일 실시예에서, 복호화 장치(50)와 외부 메모리(60) 사이의 외부 버스를 통한 데이터의 입출력은 해당 외부 버스의 버스트(burst) 사이즈를 따를 수 있다.
도 3은 도 2의 복호화부를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 복호화부(20)는 엔트로피 복호화부(entropy decoding unit, 21), 역양자화부(inverse quantization unit, 22), 역변환부(inverse transform unit, 23), 움직임 보상부(motion compensation unit, 24), 가산기(adder, 25), 및 필터(filter, 26)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 3에 도시된 프레임 버퍼(frame buffer, 40)는 도 2의 내부 메모리(40)에 대응된다.
엔트로피 복호화부(21)는 영상의 부호화 장치로부터 전송된 비트스트림을 엔트로피 복호화함으로써, 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과와 현재 영상의 움직임 보상 정보를 생성한다. 여기서, 엔트로피 복호화부(21)는 매크로블록 단위로 순차적으로 엔트로피 복호화를 수행한다. 또한, 엔트로피 복호화부(21)는 현재 영상의 복원을 위해 필요한 참조 영상을 대용량 외부 메모리(60)로부터 프레임 버퍼(40)에 전송하도록 제어 신호를 생성하여 DMA 장치(30)에 전송한다.
삭제
여기서, 현재 영상은 현재 복호화하고자 하는 영상을 의미하고, 예측 영상은 부호화부(10)에서 현재 영상에 대한 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상을 의미하며, 오차 영상은 현재 영상과 예측 영상의 차이로서, 실제로 부호화부(10)에서 출력된 비트스트림에 포함된 정보를 의미한다. 또한, 참조 영상은 복호화부(20)에서 복원된 과거 영상들 중 현재 영상과 가장 일치하는(matching) 영상으로, 현재 영상의 복호화에 이용되는 영상을 의미한다. 또한, 여기서, 현재 영상의 움직임 보상 정보는 영상의 부호화부(10)에서 발생된 정보로서, 참조 영상의 위치 값, 색인(index), 움직임 벡터 등이다. 엔트로피 복호화부(21)에서 출력되는 오차 영상의 양자화 결과는 역양자화부(22) 및 역변환부(23)로 입력되고, 엔트로피 복호화부(21)에서 출력되는 움직임 보상 정보는 움직임 보상부(24)에 입력된다.
역양자화부(22)는 엔트로피 복호화부(21)에서 생성된 양자화 결과를 역양자화함으로써 오차 영상의 주파수 계수들을 복원한다. 역변환부(23)는 역양자화부(22)에서 복원된 주파수 계수들을 주파수 공간으로부터 색 공간으로 변환함으로써 오차 영상을 복원한다.
움직임 보상부(24)는 엔트로피 복호화부(21)에서 복원된 움직임 보상 정보를 기초로 현재 영상에 대한 움직임 보상을 수행하여 예측 영상을 복원한다. 이 경우, 움직임 보상부(24)는 프레임 버퍼(40)로부터 참조 영상을 수신하여, 현재 영상에 대한 예측 영상을 복원할 수 있다. 따라서, 프레임 버퍼(40)로부터 참조 영상을 수신하는데 소요되는 시간이 길어질수록, 복호화부(20)에서 전체적으로 복호화 연산에 소요되는 시간이 길어진다. 한편, 프레임 버퍼(40)는 대용량 외부 메모리(60)로부터 참조 영상을 수신하고, 복호화부(20)는 프레임 버퍼(40)로부터 참조 영상을 수신한다. 따라서, 프레임 버퍼(40)로부터 참조 영상을 수신하는데 소요되는 시간은 외부 시스템 버스(70)의 상황에 따라 변동되므로, 전체적인 복호화 연산에 소요되는 시간도 그에 따라 변동된다.
가산기(25)는 움직임 보상부(24)에서 복원된 예측 영상과 역변환부(23)에서 복원된 오차 영상을 가산한다. 본 발명의 일 실시예에서, 가산부(25)는 가산 결과를 현재 영상의 복원 영상으로 생성하고, 이 복원 영상을 프레임 버퍼(40) 또는 대용량 외부 메모리(60)에 저장할 수 있다.
필터(26)는 가산기(25)에서 가산된 결과에 대해 디블록킹(deblocking) 필터링을 수행한다. 디블록킹 필터는 가산기(25)에서 출력된 영상 내의 블록 왜곡을 감소시키기 위한 것이다. 구체적으로, 필터(26)는 블록 경계과 매크로 블록 경계 또는 매크로 블록 간의 경계에 선택적으로 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 필터(26)는 필터링된 결과를 현재 영상의 복원 영상으로 생성하고, 이 복원 영상을 프레임 버퍼(40)에 저장할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 복호화부는 필터(26)를 포함하지 않을 수도 있다.
도 4는 종래의 복호화 연산 순서를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 종래의 복호화 방법에 따르면, 부호화부에 하나의 매크로블록에 대한 부호화 결과가 입력되면, 먼저 엔트로피 복호화부에서의 엔트로피 복호화 연산이 수행된다. 복호화 연산이 완료되면, 역양자화부 및 역변환부에서 역양자화 및 역변환 연산이 수행됨과 동시에 DMA에 의해 외부 메모리로부터 참조 영상을 전송받는다. 이 경우, 참조 영상의 전송 시간에 따라 역변환 연산과 움직임 보상 연산 사이의 지연 시간이 발생할 수 있다. 외부 메모리로부터 참조 영상의 전송이 완료되면, 움직임 보상부 및 필터에서 움직임 보상 및 디블록킹 필터링 연산이 수행된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 복호화부의 연산 순서를 나타낸다.
도 2, 3 및 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화부는 엔트로피 복호화부(21)에서 수행되는 복호화 연산과 역양자화부(22), 역변환부(23), 움직임 보상부(24), 및 필터(26)에서 수행되는 영상의 복원 연산을 시간 차를 두고 수행한다. 51은 N번째 매크로블록에 대한 복호화 연산 순서를 나타내고, 52는 N+1번째 매크로블록에 대한 복호화 연산 순서를 나타내고, 53은 N+2번째 매크로블록에 대한 복호화 연산 순서를 나타낸다. 여기서, N은 자연수이다. 또한, 여기서, 점선의 화살표는 연산의 진행 순서를 나타낸다.
현재 영상(current image)인 N+1번째 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화 연산이 수행되면, 현재 영상인 N+1번째 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행하기 위한 참조 영상을 전송받는 동안 이전 영상(previous image)인 N번째 매크로블록에 대한 역양자화, 역변환, 움직임 보상, 필터의 복원 연산이 수행된다. 여기서, 참조 영상은 DMA 장치(20)에 의해 외부 메모리(60)에서 내부 메모리(40)로 전송된다. 이 경우, 이전 영상인 N번째 매크로블록에 대한 움직임 보상은 현재 영상인 N+1번째 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화 연산이 수행되기 전에 전송받은 참조 영상을 참조하여 수행되므로 별도의 지연 시간이 발생하지 않는다.
이전 영상인 N번째 매크로블록에 대한 영상의 복원 연산이 완료되면, 다음 영상(next image)인 N+2번째 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화 연산이 수행된다. 다음 영상인 N+2번째 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화 연산이 완료되면, 다음 영상인 N+2번째 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행하기 위한 참조 영상을 전송받는 동안 현재 영상인 N+1번째 매크로블록에 대한 역양자화, 역변환, 움직임 보상, 필터의 연산과 같은 영상의 복원 연산이 수행된다. 이 경우, 현재 영상인 N+1번째 매크로블록에 대한 움직임 보상은 미리 전송받은 참조 영상을 참조하여 수행되므로 별도의 지연 시간이 발생하지 않는다.
다시 말해, 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화부는 현재 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화 연산을 수행한 후, 현재 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행하기 위한 참조 영상을 전송받는 동안에 이전 매크로블록에 대한 복원 연산을 수행한다. 또한, 이전 매크로블록에 대한 영상의 복원 연산이 완료되면, 다음 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화 연산을 수행한 후, 다음 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행하기 위한 참조 영상을 전송받는 동안에 현재 매크로블록에 대한 영상의 복원 연산을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에서, N+1번째 매크로블록에 대한 참조 영상은 N번째 매크로블록에 대한 영상의 복원 연산이 수행되는 동안 전송이 완료될 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 참조 영상이 실제로 필요한 N+1번째 매크로블록에 대한 움직임 보상 단계의 전까지 N+1번째 매크로블록에 대한 참조 영상을 전송받을 수 있다(예를 들어, N+1번째 매크로블록에 대한 참조 영상의 데이터 량이 큰 경우). 다시 말해, 도 5에 도시된 바와 같이, N번째 매크로블록에 대한 영상의 복원 연산, N+2번째 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화 연산, 및 N+1번째 매크로블록에 대한 영상의 복원 연산 중 역양자화 및 역변환 연산이 수행되는 동안 N+1번째 매크로블록에 대한 참조 영상이 전송될 수 있다.
그러나, 본 발명의 다른 실시예에서, DMA 장치(30)의 전송 성능에 따라 데이터 전송 지연을 감소시키기 위해, 여러 개의 이전 영상에 대한 연산이 수행되어야만 하는 경우도 있으므로, 이전 매크로블록, 현재 매크로블록, 및 다음 매크로블록은 각각 N, N+1, N+2번째 매크로블록이 아니고, N, N+2, N+4번째 매크로블록 등과 같이 다양하게 변경할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 현재 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화, 역양자화, 역변환을 수행한 후, 현재 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행하기 위한 참조 영상을 전송받는 동안에 이전 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 또한, 현재 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행하기 위한 참조 영상의 전송이 완료되면, 다음 매크로블록에 대한 엔트로피 복호화, 역양자화, 역변환을 수행한 후, 다음 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행하기 위한 참조 영상을 전송받는 동안에 현재 매크로블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수도 있다.
예를 들어, 720x480 사이즈의 1.5 Mbps 급의 영상을 초당 30 프레임(30 fps)으로 재생하는 경우에, DMA에 의한 전송 지연이 발생하지 않은 경우 154 MHz에서 복호화 시스템은 동작 가능하다. 외부 버스를 복호화 장치(50)가 독점하는 경우, 종래의 복호화 방법에 따를 경우 복호화 시스템은 180.3 MHz 정도의 높은 속도로 동작해야 하는 한편, 본 발명의 일 실시예에 따를 경우 복호화 시스템은 157.8 MHz 정도의 낮은 속도에서 동작해도 영상의 재생이 가능하다. 한편, 복호화 장치(50)가 디스플레이 장치와 같은 다른 장치와 외부 버스를 공유하는 경우, 종래의 복호화 방법에 따를 경우 복호화 시스템은 214.5 MHz 정도의 높은 속도로 동작해야 하는 한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화 방법에 따르면, 복호화 시스템은 187.6 MHz의 낮은 속도에서 동작해도 영상의 재생이 가능하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 영상의 복호화 방법은 도 2에 도시된 영상의 복호화 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 2에 도시된 영상의 복호화 시스템에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예의 영상의 복호화 방법에도 적용된다.
600 단계에서, 복호화부(20)는 n번째 매크로블록의 비트스트림을 수신한다. 여기서, n은 자연수이다. 보다 상세하게는, 복호화부(20)는 n=1인, 첫 번째 매크로블록의 비트스트림부터 수신할 수 있다.
610 단계에서, 복호화부(20)는 n번째 매크로블록의 비트스트림을 엔트로피 복호화한다. 복호화가 완료되면, 복호화부(20)는 DMA 장치(30)에 참조 영상에 해당하는 데이터의 전송을 요청한다.
620 단계에서, 복호화부(20)는 n-1번째 매크로블록의 영상을 복원하기 위한 연산을 수행한다. 여기서, 영상을 복원하기 위한 연산은 역양자화, 역변환, 움직임 보상, 및 디블록킹 필터링 등에 대응된다.
630 단계에서, 복호화부(20)는 n이 매크로블록의 개수 N과 일치하는지 판단한다. 판단 결과, n이 N과 일치하지 않는 경우 610 단계부터 다시 반복되고, n이 N과 일치하는 경우 640 단계가 수행된다.
640 단계에서, 복호화부(20)는 N번째 매크로블록의 영상을 복원하기 위한 연산을 수행한다. 여기서, 영상을 복원하기 위한 연산은 역양자화, 역변환, 움직임 보상, 및 디블록킹 필터링 등에 대응된다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 본 실시예에 따른 영상의 복호화 방법은 도 2에 도시된 영상의 복호화 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 2에 도시된 영상의 복호화 시스템에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예의 영상의 복호화 방법에도 적용된다.
700 단계에서, 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성한다.
710 단계에서, 움직임 보상 정보를 참조하여 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신한다. 720 단계에서, 현재 영상에 대한 참조 영상이 수신되는 동안에 이전 영상이 복원된다. 여기서, 710 단계와 720 단계는 동시에 수행될 수도 있고, 소정의 시간 차이를 두고 수행될 수도 있다.
730 단계에서, 수신된 참조 영상 및 양자화 결과를 기초로 현재 영상을 복원한다. 740 단계에서, 현재 영상을 복원하는 동안에 다음 영상에 대한 참조 영상이 수신된다. 또는, 740 단계에서, 현재 영상을 복원하는 동안에 다음 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성할 수도 있다. 여기서, 730 단계와 740 단계는 동시에 수행될 수도 있고, 소정의 시간 차이를 두고 수행될 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8을 참조하면, 본 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법은 영상의 복호화 장치와 외부 메모리 사이의 데이터 전송에 관한 것으로, 도 2에 도시된 영상의 복호화 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 2에 도시된 영상의 복호화 시스템에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예의 데이터 전송 제어 방법에도 적용된다.
800 단계에서, 복호화 장치에서 생성된 현재 영상에 대한 움직임 보상 정보를 참조하여 외부 메모리에 현재 영상에 대한 참조 영상에 해당하는 데이터의 전송을 요청한다.
810 단계에서, 외부 메모리로부터 현재 영상에 대한 참조 영상에 해당하는 데이터를 전송받는다.
820 단계에서, 복호화 장치에서 이전 영상을 복원하기 위한 연산을 수행한다. 여기서, 810 단계와 820 단계는 동시에 수행될 수도 있고, 소정의 시 간 차이를 두고 수행될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다.
또한, 본 발명에 따른 시스템은 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. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 처리 시스템을 개괄적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 도 1의 복호화부를 포함하는 복호화 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 복호화부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 종래의 복호화 연산 순서를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 3의 복호화부의 연산 순서를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 전송 제어 방법을 나타내는 흐름도이다.

Claims (18)

  1. 복수의 영상들의 복호화 방법으로서,
    상기 복수의 영상들 중 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 상기 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하는 단계;
    상기 움직임 보상 정보를 참조하여 외부 메모리로부터 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 참조 영상 및 상기 양자화 결과를 기초로 상기 현재 영상을 복원하는 단계를 포함하며,
    상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 동안에 상기 복수의 영상들 중 상기 현재 영상의 이전 영상이 복원되고, 상기 현재 영상을 복원하는 동안에 상기 복수의 영상들 중 상기 현재 영상의 다음 영상에 대한 참조 영상이 수신되는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 단계는
    상기 움직임 보상 정보를 참조하여, 상기 외부 메모리로부터의 외부 시스템 버스를 통한 상기 참조 영상의 전송을 DMA(Direct Memory Access) 장치에 요청하는 단계; 및
    상기 외부 메모리로부터 내부 메모리로 상기 참조 영상을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현재 영상을 복원하는 단계는
    상기 양자화 결과를 역양자화하고, 상기 역양자화된 결과를 주파수 공간에서 색 공간으로 역변환함으로써, 상기 오차 영상을 복원하는 단계;
    상기 수신된 참조 영상을 기초로 상기 현재 영상에 대해 움직임 보상을 수행하여 상기 예측 영상을 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 오차 영상 및 상기 복원된 예측 영상을 가산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 현재 영상을 복원하는 단계는
    상기 가산된 결과에 대하여 디블록킹(de-blocking) 필터링을 수행하여 필터링된 결과를 상기 복원된 현재 영상으로 출력하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 영상들의 각각은 소정의 크기를 가진 매크로블록을 포함하고,
    상기 움직임 보상 정보 및 양자화 결과를 생성하는 단계, 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 단계, 및 상기 현재 영상을 복원하는 단계는 각각 상기 복수의 영상들의 개수만큼 반복되는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 영상의 복호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  7. 복수의 영상들을 복호화하는 영상의 복호화 장치와 외부 메모리 사이의 데이터 전송 제어 방법에 있어서,
    상기 복호화 장치에서 생성되는, 상기 복수의 영상들 중 현재 영상에 대한 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 외부 메모리에 상기 현재 영상에 대한 참조 영상에 해당하는 데이터의 전송을 요청하는 단계; 및
    상기 복호화 장치에서 상기 복수의 영상들 중 상기 현재 영상의 이전 영상을 복원하기 위한 연산이 수행되는 동안 상기 외부 메모리로부터 상기 데이터를 전송받는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 영상들의 각각은 소정의 크기를 가진 매크로블록을 포함하고,
    상기 데이터의 전송을 요청하는 단계, 및 상기 데이터를 전송받는 단계는 상기 복수의 영상들의 개수만큼 반복되는 것을 특징으로 하는 데이터 전송 제어 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 따른 데이터 전송 제어 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  10. 복수의 영상들의 복호화 장치로서,
    상기 복수의 영상들 중 현재 영상의 부호화 결과인 비트스트림을 엔트로피 복호화함으로써, 움직임 보상 정보 및 상기 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하는 엔트로피 복호화부; 및
    상기 움직임 보상 정보를 참조하여 외부 메모리로부터 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하고, 상기 수신된 참조 영상 및 상기 양자화 결과를 기초로 상기 현재 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함하고,
    상기 영상 복원부는 상기 현재 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 동안에 상기 복수의 영상들 중 상기 현재 영상의 이전 영상을 복원하고, 상기 현재 영상을 복원하는 동안에 상기 복수의 영상들 중 상기 현재 영상의 다음 영상에 대한 참조 영상을 수신하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 영상 복원부는
    상기 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 외부 메모리로부터 외부 시스템 버스를 통해 상기 참조 영상을 수신하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 영상 복원부는
    상기 양자화 결과를 역양자화하는 역양자화부;
    상기 역양자화된 결과를 주파수 공간에서 색 공간으로 역변환하여 상기 오차 영상을 복원하는 역변환부;
    상기 수신된 참조 영상을 기초로 상기 현재 영상에 대하여 움직임 보상을 수행하여 상기 예측 영상을 복원하는 움직임 보상부; 및
    상기 복원된 오차 영상 및 상기 복원된 예측 영상을 가산하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 영상 복원부는
    상기 가산된 결과에 대하여 디블록킹(de-blocking) 필터링을 수행하여 필터 링된 결과를 상기 복원된 현재 영상으로 출력하는 디블록킹 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 영상들의 각각은 소정의 크기를 가진 매크로블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 장치.
  15. 복수의 영상들의 복호화 시스템으로서,
    복수의 참조 영상들을 저장하는 메모리; 및
    상기 복수의 영상들 중 현재 영상에 대한 비트스트림으로부터 움직임 보상 정보 및 상기 현재 영상과 예측 영상 간의 오차 영상의 양자화 결과를 생성하고, 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 메모리로부터 상기 복수의 참조 영상들 중 적어도 하나를 수신하고, 상기 수신된 적어도 하나의 참조 영상 및 상기 양자화 결과를 기초로 상기 현재 영상을 복원하는 복호화 장치를 포함하고,
    상기 복호화 장치는 상기 움직임 보상 정보를 참조하여 상기 메모리에 상기 복수의 참조 영상들 중 하나의 전송을 요청하고, 상기 복수의 영상들 중 상기 현재 영상의 이전 영상을 복원하기 위한 연산을 수행하는 동안 상기 메모리로부터 상기 복수의 참조 영상들 중 하나를 전송받는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복수의 영상들의 각각은 소정의 크기를 가진 매크로블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 복호화 장치는,
    상기 현재 영상의 부호화 결과인 상기 비트스트림을 엔트로피 복호화함으로써, 상기 움직임 보상 정보 및 상기 양자화 결과를 생성하는 엔트로피 복호화부;
    상기 양자화 결과를 역양자화하는 역양자화부;
    상기 역양자화된 결과를 주파수 공간에서 색 공간으로 역변환하여 상기 오차 영상을 복원하는 역변환부;
    상기 수신된 참조 영상을 기초로 상기 현재 영상에 대하여 움직임 보상을 수행하여 상기 예측 영상을 복원하는 움직임 보상부; 및
    상기 복원된 오차 영상 및 상기 복원된 예측 영상을 가산하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복호화 장치는
    상기 가산부에서 가산된 결과에 대하여 디블록킹 필터링을 수행하여 필터링된 결과를 상기 복원된 현재 영상으로 출력하는 디블록킹 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 시스템.
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