KR101117067B1 - 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 다중 채널 부호화기 - Google Patents

다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 다중 채널 부호화기 Download PDF

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Abstract

단일 칩으로 다중 채널의 움직임 추정이 가능한 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 다중 채널 부호화기가 개시된다. 상기 다중 채널 움직임 추정 장치는, 이전 입력된 영상 프레임에서 복수의 채널 각각에 대한 탐색 영역 데이터 및 현재 입력된 영상 프레임에서 상기 복수의 채널 각각에 대한 매크로 블럭 데이터를 로딩하는 메모리 제어부; 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 복수의 채널에 대한 탐색 영역 데이터를 각각 저장하는 복수의 탐색 영역 메모리; 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 매크로 블럭 데이터를 저장하는 매크로 블럭 메모리; 및 상기 복수의 탐색 영역 메모리에 저장된 상기 탐색 영역 데이터와 상기 매크로 블럭 메모리에 저장된 상기 매크로 블럭 데이터를 상기 복수의 채널에 따라 순차 입력받아 상호 비교하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 움직임 벡터와 왜곡값을 생성하는 단일 움직임 추정 코어를 포함한다.

Description

다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 다중 채널 부호화기{MULTI-CHANNEL MOTION ESTIMATER AND ENCODER COMPRISING THE SAME}
본 발명은 영상 부호화에 적용되는 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 다중 채널 부호화기에 관한 것으로 더욱 상세하게는 단일 칩으로 다중 채널의 움직임 추정이 가능한 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 다중 채널 부호화기에 관한 것이다.
현재, 영상감시 시스템, 차량용 멀티 채널 블랙 박스, 네트워크 카메라 시스템, 네트워크 비디오 레코더, 셋탑 박스, 영상 전화 및 영상 회의 시스템, 주문형 비디오(VOD) 서버 등에 관련된 기술 분야에서, 입력되는 영상신호를 압축하여 이를 저장매체에 저장하거나 네트워크를 통해 전송하는 동작을 수행하기 위해 다중 채널 부호화기가 적용되고 있다.
예를 들어, 영상 감시 시스템은, CCTV 카메라를 통해 입력되는 영상신호를 전처리 후 부호화기에서 영상압축을 수행하고 압축된 영상 스트림을 네트워크를 통해 전송하거나 하드 디스크와 같은 저장매체에 저장하는 동작을 수행한다. 영상 감시 시스템에 포함된 부호화기는 여러 채널의 영상 신호를 압축하는 역할을 수행하는 다중 채널 부호화기일 수 있다. 상기 다중 채널 부호호기가 영상 신호를 압축하는데 사용하는 알고리즘 및 구현 방식에 따라 화질 및 압축률의 차이가 나타나게 된다. 압축률이 클수록 네트워크에 다량의 데이터를 전송할 수 있고 저장매체에 다량의 데이터를 저장할 수 있으므로, 최근에는 압축률이 크면서 고화질이 가능한 H.264와 같은 고성능 코덱을 사용하여 부호화를 수행하고 있는 추세이다. 영상 감시 시스템의 특성상 장시간 동안 영상 데이터를 저장하거나 저장된 영상을 복원 시 영상의 화질에 따라 대상물의 판독 유무가 결정되므로 H.264와 같은 고성능 코덱의 사용은 매우 중요하다고 할 수 있다.
종래에 알려진 다중 채널 부호화 기술로는, 각 채널 부호화기가 움직임 추정기를 개별적으로 포함하여 다중 채널 부호화를 수행하는 방식과, 씨피유(CPU)를 기반으로 하여 움직임 추정기 및 기타 부분을 전용 하드웨어로 구현하는 방식의 두가지 방식이 알려져 있다.
먼저, 전자의 다중 채널 부호화 방식은, 복수의 부호화기가 각각 한 채널의 영상 압축 동작을 수행하게 함으로써 복수의 채널의 동작을 병렬로 수행하는 방식이다. 이 방식은, 다수의 움직임 추정 장치를 구현하기 위해 칩 사이즈가 증가하게 되고, 검증 시간이 증가하게 되어 구현이 어렵다고 할 수 있다.
이러한 구현상의 어려움으로 인해 후자의 다중 채널 부호화 방식이 더욱 많이 적용되고 있다. 후자의 다중 채널 부호화 방식은, 연산량이 많은 움직임 추정 장치와 같은 블럭을 별도의 하드웨어로 설계하고, 씨피유는 이들 블럭들을 코프로세서(co-processor) 개념으로 동작시키면서 이들 블럭들의 제어 및 전체 부호화 동작의 흐름을 제어하는 방식으로 구현된다. 이러한 후자의 방식은 씨피유 프로그래밍을 통해 기 탑재된 알고리즘의 수정 및 여러 시스템 환경에의 적응성이 우수한 장점이 있다. 한편, 후자의 방식에서, 부호화에 적용되는 알고리즘이 H.264와 같이 복잡한 알고리즘인 경우 씨피유가 영상 압축 과정에 개입하는 과정에서 동작 주파수가 매우 높게 설정되어야 실시간 처리가 가능하게 된다. 이는 씨피유가 기본적으로 인스트럭션 패치와 같은 파이프라인 메커니즘에 의해 필연적으로 영상 압축 단계에 부가적인 처리 과정이 추가되어 매크로 블록당 처리 주기를 증가시키게 된다. 또한 동작 주파수가 높아야 하므로 칩이 소비하는 전력 또한 증가하게 되고, 씨피유 코어의 면적 및 관련 메모리, 씨피유 관련 글루 로직의 면적도 추가되어야 하므로 이를 구현하기 위한 칩의 단가를 증가시킨다. 더욱 구체적으로, 후자의 방식은 씨피유의 동작 주파수를 높여 단일 채널 부호화 동작을 시분할 처리 방식으로 복수회 수행한다. H.264의 부호화 과정 중 움직임 추정 장치를 제외한 나머지 부분들 (예를 들어, 인트라 프리딕션(intra-prediction), 양자화, 스케일)은 회로상에 가산기와 같은 연산 블럭들이 많이 사용되어 회로 딜레이 값이 커서 동작 주파수를 높이기 어려운 점이 있고, 이를 극복하기 위해 파이프라인 레지스터를 추가하는 경우에는는 매크로 블럭당 처리 사이클이 증가되어 동작 주파수를 높여야 실시간 처리가 가능하게 되는 문제가 발생한다. H.264의 4×4 블럭 부호화 과정을 위해 약간의 클럭 사이클이 추가 되더라도, 전체적으로 누적되어 클럭 주파수가 높아지는 결과를 초래한다. 씨피유의 동작 주파수를 높이는데 한계가 있으므로, 단일 칩으로 처리할 수 있는 영상 채널의 수에 제약이 따르게 된다. 또한, 채널 처리 능력을 향상시키기 위해 여러 H.264 알고리즘 기능 중 필수적이지 않으면서 주기를 증가시키는 기능들을 생략하는 경우에는 H.264의 고유한 압축 성능 및 화질을 저하하게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은, 하나의 움직임 추정 코어를 갖는 단일 칩으로 다중 채널의 움직임 추정을 구현할 수 있는 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 다중 채널 부호화기를 제공하는 것을 해결하고자 하는 기술적 과제로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서 본 발명은,
이전 입력된 영상 프레임에서 복수의 채널 각각에 대한 탐색 영역 데이터 및 현재 입력된 영상 프레임에서 상기 복수의 채널 각각에 대한 매크로 블럭 데이터를 로딩하는 메모리 제어부;
상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 복수의 채널에 대한 탐색 영역 데이터를 각각 저장하는 복수의 탐색 영역 메모리;
상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 매크로 블럭 데이터를 저장하는 매크로 블럭 메모리; 및
상기 복수의 탐색 영역 메모리에 저장된 상기 탐색 영역 데이터와 상기 매크로 블럭 메모리에 저장된 상기 매크로 블럭 데이터를 상기 복수의 채널에 따라 순차 입력받아 상호 비교하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 움직임 벡터와 왜곡값을 생성하는 단일 움직임 추정 코어
를 포함하는 다중 채널 움직임 추정 장치를 제공한다.
본 발명의 일실시형태는, 상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 탐색 영역 데이터를 전달하는 탐색 영역 타겟 선택부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태는, 상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 저장된 탐색 영역 데이터를 상기 움직임 추정 코어로 전달하는 탐색 영역 채널 선택부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 실시형태들은, 상기 메모리 제어부, 상기 움직임 추정 코어 및/또는 상기 탐색 영역 타겟 선택부 및/또는 상기 탐색 영역 채널 선택부에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 다른 수단으로서 본 발명은,
현재 입력 영상 프레임을 저장하는 프레임 메모리;
상기 현재 입력 영상 프레임의 이전 영상 프레임을 저장하는 레퍼런스 메모리;
상기 레퍼런스 메모리에 저장된 이전 영상 프레임에서 복수의 채널 각각에 대한 탐색 영역 데이터를 로딩하고 상기 프레임 메모리에 저장된 현재 입력 영상 프레임에서 상기 복수의 채널 각각에 대한 매크로 블럭 데이터를 로딩하는 메모리 제어부와, 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 복수의 채널에 대한 탐색 영역 데이터를 각각 저장하는 복수의 탐색 영역 메모리와, 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 매크로 블럭 데이터를 저장하는 매크로 블럭 메모리와, 상기 복수의 탐색 영역 메모리에 저장된 상기 탐색 영역 데이터와 상기 매크로 블럭 메모리에 저장된 상기 매크로 블럭 데이터를 상기 복수의 채널에 따라 순차 입력받아 상호 비교하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 움직임 벡터와 왜곡값을 생성하는 단일 움직임 추정 코어를 갖는 다중 채널 움직임 추정부; 및
상기 다중 채널 움직임 추정부에서 생성된 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 움직임 벡터 및 왜곡값을 이용하여 상기 복수의 채널 각각에 대해 영상 프레임의 부호화를 각각 수행하는 복수의 잔여 부호화부
를 포함하는 다중 채널 부호화기를 제공한다.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는, 상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 탐색 영역 데이터를 전달하는 탐색 영역 타겟 선택부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시형태에서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는, 상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 저장된 탐색 영역 데이터를 상기 움직임 추정 코어로 전달하는 탐색 영역 채널 선택부를 더 포함할 수 있다.
상기와 같은 실시형태들에서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는, 상기 메모리 제어부, 상기 움직임 추정 코어 및/또는 상기 탐색 영역 타겟 선택부 및/또는 상기 탐색 영역 채널 선택부에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시형태에서, 상기 복수의 잔여 부호화부 각각은 자신의 채널에 대한 인트라 왜곡값을 연산할 수 있다. 상기 잔여 부호화부 각각은 상기 인트라 왜곡값이 상기 다중 채널 움직임 추정부에서 생성된 왜곡값보다 작은 경우에, 인트라 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환, 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정을 통해 상기 자신의 채널에 대한 영상 압축 스트림을 생성할 수 있다. 또한, 상기 복수의 잔여 부호화부 각각은, 상기 다중 채널 움직임 추정부에서 생성된 왜곡값이 상기 인트라 왜곡값보다 작은 경우에는 인터 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환(DCT/IDCT), 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정 통해 상기 자신의 채널에 대한 영상 압축 스트림을 생성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 단일 움직임 추정 코어를 갖는 단일 칩으로 다수 채널의 움직임 추정 및 영상 부호화를 수행할 수 있다. 이를 통해, 종래 알려진 다중 채널 움직임 추정 및 영상 부호화 기법에 비해, 사용되는 칩의 개수를 감소시켜 시스템 구현 비용 및 복잡도를 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 종래의 CPU 방식에 비해 낮은 동작 주파수로 동작이 가능함으로써, 소비 전력 및 시스템 설계 난이도를 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 부호화기를 도시한 블록구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 부호화기의 동작의 일례를 도시한 타이밍도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시형태를 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명의 실시형태는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시형태는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에 도시된 구성요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다는 점을 유념해야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 부호화기를 도시한 블록구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치(13)는 본 발명의 일실시형태에 따른 부호화기(10)에 포함될 수 있다.
본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치(13)는, 메모리 제어부(131)와, 탐색 영역(Search Window: SW) 메모리부(133)와, 매크로 블럭 메모리(134) 및 움직임 추정 코어(136)를 포함하여 구성될 수 있다. 이에 더하여, 본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치(13)는 탐색 영역(SW) 타겟 선택부(132)와, 탐색 영역(SW) 채널 선택부(135) 및 채널 제어부(137)를 더 포함할 수 있다.
상기 메모리 제어부(131)는, 이전 입력된 영상 프레임에서 복수의 채널 각각에 대한 탐색 영역(Search Window: SW) 데이터 및 현재 입력된 영상 프레임에서 상기 복수의 채널 각각에 대한 매크로 블럭 데이터를 로딩한다.
상기 탐색 영역 메모리부(133)는, 상기 메모리 제어부(131)에 의해 로딩된 복수의 채널에 대한 탐색 영역(SW) 데이터를 각각 채널별로 저장하는 복수의 탐색 영역 메모리(133-0 내지 133-N)를 포함할 수 있다. 상기 탐색 영역 메모리(133-0 내지 133-N)의 수는 움직임을 추정하고자 하는 채널의 수에 의해 결정될 수 있다. 상기 복수의 탐색 영역 메모리(133-0 내지 133-N)는 각각에 지정된 채널에 대한 탐색 영역 메모리를 저장한다.
상기 매크로 블럭 메모리(134)는 상기 메모리 제어부(131)에 의해 로딩된 상기 현재 영상 프레임에서 로딩된 매크로 블럭 데이터를 저장한다. 상기 매크로 블럭 데이터는 상기 탐색 영역 메모리에 저장된 각각의 데이터와 비교되어 가장 유사한 후보 데이터를 추출하는데 이용될 수 있다.
상기 움직임 추정 코어(136)는 상기 복수의 탐색 영역 메모리(133-0 내지 133-N)에 저장된 데이터와 상기 매크로 블럭 메모리(134)에 저장된 데이터를 채널에 따라 순차적으로 입력받을 수 있다. 이어 상기 움직임 추정 코어(136)는 입력받은 탐색 영역 메모리(133-0 내지 133-N)에 저장된 데이터와 매크로 블럭 메모리(134)에 저장된 데이터를 상호 비교하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 움직임 벡터와 왜곡값을 생성한다.
상기 탐색 영역(SW) 타겟 선택부(132)는, 상기 복수의 탐색 영역 메모리(133-0 내지 133-N) 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 상기 메모리 제어부(131)에 의해 로딩된 탐색 영역 데이터를 전달할 수 있다.
상기 탐색 영역(SW) 채널 선택부(135)는, 상기 복수의 탐색 영역 메모리(133-0 내지 133-N) 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 저장된 탐색 영역 데이터를 상기 움직임 추정 코어(136)로 전달할 수 있다.
상기 채널 제어부(137)는, 상기 메모리 제어부(131), 상기 움직임 추정 코어(136), 탐색 영역 타겟 선택부(132) 및 탐색 영역 채널 선택부(135)로 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공할 수 있다. 즉, 상기 채널 제어부(137)는 현재 움직임을 추정하고자 하는 채널이 어떠한 채널인지에 대한 정보를 상기 메모리 제어부(131), 상기 움직임 추정 코어(136), 탐색 영역 타겟 선택부(132) 및 탐색 영역 채널 선택부(135)로 전달할 수 있다.
본 발명의 일실시형태에 따른 부호화기(encoder)(10)는, 전술한 본 발명의 움직임 추정 장치(13)에 더하여 프레임 메모리(11), 레퍼런스 메모리(12) 및 각 채널에 대한 부호화 연산을 수행하는 복수의 채널별 잔여 부호화부(141-0 내지 141-N)를 갖는 잔여 부호화 블럭(14)을 포함할 수 있다.
상기 프레임 메모리(11)는 다중 채널 움직임 추정을 수행하게 되는 현재 입력되는 영상 프레임 데이터를 저장하고, 상기 레퍼런스 메모리(12)는 현재 입력되는 영상 프레임 데이터의 이전 프레임 데이터를 저장한다.
상기 복수의 잔여 부호화부(141-0 내지 141-N)는 움직임 추정 코어(136)에서 생성된 각 채널별 움직임 벡터와 왜곡값을 이용하여 영상 프레임의 부호화를 수행할 수 있다. 상기 잔여 부호화부(141-0 내지 141-N)는 통상적으로 4×4, 16×16 인트라 예측(prediction) 블록, 이산 코사인 변환(DCT) 블록, 역 이산 코사인 변환(IDCT) 블록, 양자화 블록, 스케일 블록, 및 VLC(Variable Length Coding) 블록을 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 부호화기의 동작을 도 2를 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 다중 채널 움직임 추정 장치 및 이를 포함하는 부호화기의 동작의 일례를 도시한 타이밍도 이다.
먼저, 도 2에 도시된 각 그래프의 의미에 대해 설명한다. 도 2의 좌측에는 각 그래프가 갖는 의미에 대한 간략한 설명이 기재된다.
채널 N 매크로 블럭 싱크는 16×16 사이즈의 휘도 매크로 블럭 동작이 시작될 때 발생될 수 있으며, 매크로 싱크 사이의 간격은 영상크기 및/또는 동작 주파수의 크기에 따라 상이하게 결정될 수 있다. 휘도 매크로 블럭은 16×16 사이즈의 휘도 화소(8×8 색차 화소)로 이루어질 수 있으며, 영상 프레임의 크기에 따라 전체 휘도 매크로 블럭의 개수가 결정될 수 있다. 도 2에서 채널 0 매크로 싱크는 채널 0의 매크로 블럭 동작이 시작되는 시점을 나타내며, 채널 1 매크로 싱크는 채널 1 매크로 블럭 동작이 시작되는 시점을 나타낸다.
탐색 영역(SW) 로딩은 레퍼런스 메모리로부터 각 채널에 대한 탐색영역을 로딩하여 각 채널별로 지정된 탐색 영역(SW) 메모리에 저장하는 동작을 나타낸다. 도 2의 예에서, 탐색 영역 로딩 동작은 매크로 싱크의 반주기 간격으로 발생될 수 있으며, 채널 0에 해당하는 탐색 영역 로딩과 채널 1에 해당하는 탐색 영역 로딩이 순차적으로 반복해서 수행될 수 있다.
움직임 벡터 추정 동작은, 로딩 완료된 탐색 영역 데이터와 매크로 블럭 데이터를 이용하여 움직임 벡터를 생성하는 동작으로, 도 2의 예에서 매크로 싱크의 반주기 간격으로 발생될 수 있다.
채널 N 잔여 부호화 동작은, 움직임 벡터 추정기로부터 출력된 왜곡값(인터 디스토션)과 잔여 부호화 과정에서 발생한 왜곡값(인트라 디스토션)을 비교하여 작은 디스토션을 갖는 모드를 선택하고, 이산 코사인 변환(DCT), 양자화, VLC(Variable Length Coding) 과정을 거쳐 압축 스트림을 만드는 동작을 수행한다. 도 2의 예에서, 각 채널 잔여 부호화 동작의 소요 사이클은 매크로 싱크 주기와 동일할 수 있으며, 각 채널 잔여 부호화 동작은 상호 매크로 싱크의 반주기 간격으로 시작될 수 있다. 상기와 같은 동작이 가능한 이유는, 움직임 벡터 추정기 코어가 채널 부호화기 잔여 부분에 비해 파이프라인 추가에 기인한 고속 설계가 가능하여 한 매크로 블럭 싱크 주기내에서 N번의 움직임 벡터 추정 동작이 가능하기 때문이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하며, 도 1에 도시된 본 발명의 각 구성요소와 도 2에 도시된 동작 타이밍을 연관하여, 도 2의 각 구간별로 상세하게 설명한다.
구간 1
먼저, 채널 0 매크로 싱크가 발생하면, 도 2의 구간 1에서, 채널 0에 대해 지정된 탐색 영역(SW) 메모리(133-0)를 초기화하는 작업을 수행하게 된다. 이 과정에서, 채널 제어부(137)는 메모리 제어부(131)에 채널 0에 대한 동작이 개시됨을 알리고, 메모리 제어부(131)는 채널 0에 대한 매크로 블럭 위치 정보를 기반으로 레퍼런스 메모리(12)로부터 탐색 영역 데이터를 로딩한다. 탐색 영역(SW) 타겟 선택부(132)기는 채널 제어부(137)로부터 채널 0에 대한 동작이 이루어지고 있음을 알리는 정보를 입력받아 메모리 제어부(131)에서 출력되는 데이터를 채널0 탐색 영역(SW) 메모리(133-0)에 저장한다.
구간 2
다음으로, 도 2의 구간 2에서는, 전술한 채널 0의 탐색 영역(SW) 메모리 초기화 과정과 유사하게, 채널 1 탐색 영역(SW) 메모리를 초기화하는 작업이 수행되며, 이와 동시에 채널 0에 대한 움직임 벡터 추정 연산을 수행하게 된다.
채널 제어부(137)는 채널 1의 탐색 영역(SW) 데이터 로딩을 위해 메모리 제어부(131)에 채널 1의 동작 시작을 알리고, 메모리 제어부(131)는 채널 1 매크로 블럭 위치 정보를 기반으로 레퍼런스 메모리(12)로부터 탐색 영역 데이터를 로딩한다. 탐색 영역(SW) 타겟 선택부(132)는 채널 제어부(137)로부터 채널 정보를 입력받아 메모리 제어부(131)에서 출력되는 데이터를 채널 1 탐색 영역(SW) 메모리(133-1)에 저장한다.
이와 동시에, 채널 0 움직임 벡터 추정동작이 이루어진다. 탐색 영역(SW) 채널 선택부(135)는 채널 제어부(137)로부터 채널 정보를 입력받고, 채널 0 탐색 영역(SW) 메모리(133-1)를 움직임 추정 코어(136)와 연결시킨다. 움직임 벡터 연산 초기에 움직임 추정 코어(136)는 탐색 영역(SW) 데이터의 평균화 작업을 수행하고, 이와 동시에 메모리 제어부(131)는 프레임 메모리(11)로부터 채널 0에 대한 매크로 블럭 데이터를 매크로 블럭 메모리(134)에 저장한다. 이후 움직임 추정 코어(136)는, 매크로 블럭 메모리(134)와 채널0 탐색 영역(SW) 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 채널 0에 대한 움직임 벡터 추정 연산을 수행한 후 이의 출력으로 채널 0에 대한 움직임 벡터값과 왜곡값을 출력한다. 또한, 후술되는 구간 3에서 채널 0 잔여 부호화부(141-0)가 사용하기 위한 채널 0 움직임 벡터가 지정하는 위치의 탐색 데이터를 움직임 추정 코어 내의 내부 메모리에 저장할 수 있다.
구간 3
구간 3에서는 채널 0 탐색영역(SW) 메모리를 초기화하는 동작과, 채널 1에 대한 움직임 벡터 추정 연산 및 채널 0에 대한 인트라 동작(잔여 부호화)을 수행하게 된다.
먼저, 상기 구간 1의 설명에서와 같이, 채널 0의 탐색 영역(SW) 로딩 동작은 이 수행된다. 채널 제어부(137)는 메모리 제어부(131)에 채널 0에 대한 동작 시작을 알리고, 메모리 제어부(131)는 다음 채널 0 매크로 블럭 위치 정보를 기반으로 레퍼런스 메모리로부터 탐색 영역 데이터를 로딩한다. 탐색 영역(SW) 타겟 선택부(132)는 채널 제어부(137)로부터 채널 정보를 입력받아 메모리 제어부(131) 출력을 채널 0 탐색 영역(SW) 메모리에 저장한다.
다음으로, 상기 구간 2에서 채널 0의 움직임 추정 과정과 유사하게, 채널 1에 대한 움직임 추정 과정이 수행될 수 있다. 탐색 영역(SW) 채널 선택부(135)는 채널 제어부(137)로부터 채널 선택신호를 입력받고 채널 1 탐색 영역(SW) 메모리(133-1)를 움직임 추정 코어(136)와 연결 시킨다. 움직임 벡터 연산 초기에 움직임 추정 코어(136)는 탐색 영역(SW) 데이터의 평균화 작업을 수행하고, 이와 동시에 메모리 제어부(131)는 프레임 메모리(11)로부터 채널 1에 대한 매크로 블럭 데이터를 매크로 블럭 메모리(134)에 저장한다. 이후 매크로 블럭 메모리(134)와 채널 1의 탐색 영역(SW) 메모리에 저장된 데이터를 이용하여 움직임 추정 코어(136)가 채널 1에 대한 움직임 추정 연산을 수행한 후 이의 출력으로 채널 1에 대한 움직임 벡터와 왜곡값을 출력할 수 있다.
또한, 후술될 구간 4에서 채널 1 잔여 부호화부(141-1)가 사용하기 위해 채널 1 움직임 벡터가 지정하는 위치의 탐색 데이터를 움직임 추정 코어 내의 메모리에 저장한다
이와 동시에 채널 0 잔여 부호화부(141-0)에서는 채널 0 매크로 블럭 화소를 기반으로 하여, 4×4 및 16×16의 인트라 예측(intra prediction)동작을 수행하게 되고, 두 동작의 출력인 4×4 인트라 왜곡값과 16×16 인트라 왜곡값을 비교하며, 더 작은 값을 갖는 인트라 왜곡값과 움직임 추정 장치(13)의 출력인 채널 0에 대한 왜곡값을 비교하여 더 작은 값을 갖는 왜곡값을 기반으로 이후 채널 0의 부호화 진행 방향을 결정한다. 인트라 왜곡값이 작은 경우는 인트라 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환(DCT/IDCT), 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정을 거쳐 압축한 후 스트리머 블럭에서 채널 0에 대한 영상 압축 스트림을 생성한다. 채널 0의 움직임 추정에 따른 왜곡값이 더 작은 경우는 상호(inter) 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환(DCT/IDCT), 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정을 거쳐 압축한 후 스트리머 블럭에서 채널 0에 대한 영상 압축 스트림을 생성한다. 채널 0 잔여 부호화부의 동작은 구간 3 및 구간 4에 걸쳐 진행될 수 있다.
구간 4
구간 4에서는 채널 1 탐색 영역(SW) 메모리(133-1)를 초기화하는 작업과 채널 0에 대한 움직임 벡터 추정 연산, 채널 0의 잔여 부호화에 따른 인트라 진행, 및 채널 1의 잔여 부호화에 따른 인트라 동작을 수행하게 된다.
먼저, 채널 1의 탐색 영역(SW) 로딩을 위해, 채널 제어부(137)는 채널 1의 탐색 영역(SW) 데이터 로딩을 위해 메모리 제어부(131)에 채널 1의 동작 시작을 알리고, 메모리 제어부(131)는 채널 1 매크로 블럭 위치 정보를 기반으로 레퍼런스 메모리(12)로부터 탐색 영역 데이터를 로딩한다. 탐색 영역(SW) 타겟 선택부(132)는 채널 제어부(137)로부터 채널 정보를 입력받아 메모리 제어부(131)에서 출력되는 데이터를 채널 1 탐색 영역(SW) 메모리(133-1)에 저장한다.
이와 동시에, 채널 0 움직임 벡터 추정동작이 이루어진다. 탐색 영역(SW) 채널 선택부(135)는 채널 제어부(137)로부터 채널 정보를 입력받고, 채널 0 탐색 영역(SW) 메모리(133-1)를 움직임 추정 코어(136)와 연결시킨다. 움직임 벡터 연산 초기에 움직임 추정 코어(136)는 탐색 영역(SW) 데이터의 평균화 작업을 수행하고, 이와 동시에 메모리 제어부(131)는 프레임 메모리(11)로부터 채널 0에 대한 매크로 블럭 데이터를 매크로 블럭 메모리(134)에 저장한다. 이후 움직임 추정 코어(136)는, 매크로 블럭 메모리(134)와 채널0 탐색 영역(SW) 메모리에 저장된 데이터를 사용하여 채널 0에 대한 움직임 벡터 추정 연산을 수행한 후 이의 출력으로 채널 0에 대한 움직임 벡터값과 왜곡값을 출력한다. 또한, 후술되는 구간 5에서 채널 0 잔여 부호화부(141-0)가 사용하기 위한 채널 0 움직임 벡터가 지정하는 위치의 탐색 데이터를 움직임 추정 코어 내의 내부 메모리에 저장할 수 있다.
또한, 채널 0 잔여 부호화부(141-0)의 동작은 전술한 구간 3에 이어 구간 4에서도 계속 진행된다.
이와 동시에, 전술한 구간 3에서의 채널 0에 대한 잔여 부호화 과정과 유사하게 채널 1의 잔여 부호화가 진행된다. 채널 1 잔여 부호화부(141-1)에서는 채널 1 매크로 블럭 화소를 기반으로 하여, 4×4 및 16×16의 인트라 예측(intra prediction)동작을 수행하게 되고, 두 동작의 출력인 4×4 인트라 왜곡값과 16×16 인트라 왜곡값을 비교하며, 더 작은 값을 갖는 인트라 왜곡값과 움직임 추정 장치(13)의 출력인 채널 1에 대한 왜곡값을 비교하여 더 작은 값을 갖는 왜곡값을 기반으로 이후 채널 1의 부호화 진행 방향을 결정한다. 인트라 왜곡값이 작은 경우는 인트라 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환(DCT/IDCT), 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정을 거쳐 압축한 후 스트리머 블럭에서 채널 0에 대한 영상 압축 스트림을 생성한다. 채널 1의 움직임 추정에 따른 왜곡값이 더 작은 경우는 상호(inter) 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환(DCT/IDCT), 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정을 거쳐 압축한 후 스트리머 블럭에서 채널 0에 대한 영상 압축 스트림을 생성한다. 채널 1 잔여 부호화부의 동작은 구간 4 및 구간 5에 걸쳐 진행될 수 있다.
이어지는 구간 5, 구간 6 및 그 이후의 동작은 전술한 것과 동일한 기술 내용이 반복 수행될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위 및 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 다중 채널 부호화기 11: 프레임 메모리
12: 레퍼런스 메모리 13: 움직임 추정 장치
131: 메모리 제어부 132: 탐색 영역 타겟 선택부
133: 탐색 영역 메모리부
133-0 내지 133-N: 각 채널 별 탐색 영역 메모리
134: 매크로 블럭 메모리 135: 탐색 영역 채널 선택부
136: 움직임 추정 코어 137: 채널 제어부
14: 잔여 부호화 블럭
141-0 내지 141-N: 각 채널 별 잔여 부호화부

Claims (13)

  1. 이전 입력된 영상 프레임에서 복수의 채널 각각에 대한 탐색 영역 데이터 및 현재 입력된 영상 프레임에서 상기 복수의 채널 각각에 대한 매크로 블럭 데이터를 로딩하는 메모리 제어부;
    상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 복수의 채널에 대한 탐색 영역 데이터를 각각 저장하는 복수의 탐색 영역 메모리;
    상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 매크로 블럭 데이터를 저장하는 매크로 블럭 메모리; 및
    상기 복수의 탐색 영역 메모리에 저장된 상기 탐색 영역 데이터와 상기 매크로 블럭 메모리에 저장된 상기 매크로 블럭 데이터를 상기 복수의 채널에 따라 순차 입력받아 상호 비교하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 움직임 벡터와 왜곡값을 생성하는 단일 움직임 추정 코어;
    를 포함하는 다중 채널 움직임 추정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메모리 제어부 및 상기 움직임 추정 코어에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 움직임 추정 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 탐색 영역 데이터를 전달하는 탐색 영역 타겟 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 움직임 추정 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 메모리 제어부, 상기 움직임 추정 코어 및 상기 탐색 영역 타겟 선택부에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 움직임 추정 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 저장된 탐색 영역 데이터를 상기 움직임 추정 코어로 전달하는 탐색 영역 채널 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 움직임 추정 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 메모리 제어부, 상기 움직임 추정 코어 및 상기 탐색 영역 채널 선택부에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 움직임 추정 장치.
  7. 현재 입력 영상 프레임을 저장하는 프레임 메모리;
    상기 현재 입력 영상 프레임의 이전 영상 프레임을 저장하는 레퍼런스 메모리;
    상기 레퍼런스 메모리에 저장된 이전 영상 프레임에서 복수의 채널 각각에 대한 탐색 영역 데이터를 로딩하고 상기 프레임 메모리에 저장된 현재 입력 영상 프레임에서 상기 복수의 채널 각각에 대한 매크로 블럭 데이터를 로딩하는 메모리 제어부와, 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 복수의 채널에 대한 탐색 영역 데이터를 각각 저장하는 복수의 탐색 영역 메모리와, 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 상기 매크로 블럭 데이터를 저장하는 매크로 블럭 메모리와, 상기 복수의 탐색 영역 메모리에 저장된 상기 탐색 영역 데이터와 상기 매크로 블럭 메모리에 저장된 상기 매크로 블럭 데이터를 상기 복수의 채널에 따라 순차 입력받아 상호 비교하여 상기 복수의 채널 각각에 대한 움직임 벡터와 왜곡값을 생성하는 단일 움직임 추정 코어를 갖는 다중 채널 움직임 추정부; 및
    상기 다중 채널 움직임 추정부에서 생성된 상기 복수의 채널 각각에 대한 상기 움직임 벡터 및 왜곡값을 이용하여 상기 복수의 채널 각각에 대해 영상 프레임의 부호화를 각각 수행하는 복수의 잔여 부호화부
    를 포함하는 다중 채널 부호화기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는,
    상기 메모리 제어부 및 상기 움직임 추정 코어에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 부호화기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는,
    상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 상기 메모리 제어부에 의해 로딩된 탐색 영역 데이터를 전달하는 탐색 영역 타겟 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 부호화기.
  10. 제9항에 있어서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는,
    상기 메모리 제어부, 상기 움직임 추정 코어 및 상기 탐색 영역 타겟 선택부에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 부호화기.
  11. 제7항에 있어서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는,
    상기 복수의 탐색 영역 메모리 중 움직임을 추정하고자 하는 채널에 지정된 하나의 탐색 영역 메모리를 선택하고, 상기 선택된 하나의 탐색 영역 메모리에 저장된 탐색 영역 데이터를 상기 움직임 추정 코어로 전달하는 탐색 영역 채널 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 부호화기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 다중 채널 움직임 추정부는,
    상기 메모리 제어부, 상기 움직임 추정 코어 및 상기 탐색 영역 채널 선택부에 움직임을 추정하고자 하는 채널에 대한 정보를 제공하는 채널 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 부호화기.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 잔여 부호화부 각각은 자신의 채널에 대한 인트라 왜곡값을 연산하며,
    상기 인트라 왜곡값이 상기 다중 채널 움직임 추정부에서 생성된 왜곡값보다 작은 경우에, 인트라 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환, 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정을 통해 상기 자신의 채널에 대한 영상 압축 스트림을 생성하고,
    상기 다중 채널 움직임 추정부에서 생성된 왜곡값이 상기 인트라 왜곡값보다 작은 경우에는 인터 차분 신호에 대해 이산 코사인 변환/역 이산 코사인 변환(DCT/IDCT), 양자화, 스케일, VLC(Variable Length Coding) 과정 통해 상기 자신의 채널에 대한 영상 압축 스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 채널 부호화기.

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