KR101313335B1 - Encoding Interval Configuration Method and Apparatus, Video Multiple Encoding Method and Apparatus Using Same and Computer Readable Recording Medium Therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 부호화 구간 설정 방법 및 장치, 그를 이용한 영상 다중 부호화 방법 및 장치와 그를 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for setting an encoding interval, an image multiple encoding method and apparatus using the same, and a computer-readable recording medium therefor.
본 발명은 영상의 해상도를 축소하고, 해상도가 축소된 영상을 부호화하여 축소된 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성하며, 부호화 결과 정보를 보정하여 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성하며, 영상에 대한 부호화 결과 정보를 분석하여 복수 개의 부호화 구간을 설정하는 것을 특징으로 하는 부호화 구간 설정 장치를 제공한다.The present invention reduces the resolution of an image, encodes a reduced-resolution image, generates encoding result information of the reduced image, corrects the encoding result information, generates encoding result information of the image, and encodes the image. An encoding interval setting apparatus is provided, wherein a plurality of encoding intervals are set by analyzing result information.
본 발명에 의하면, 영상을 복수 개의 부호화 구간으로 나누고 각 구간별로 율-왜곡 모델을 설정하여 업데이트함으로써 더욱 적합한 율-왜곡 모델을 이용하여 부호화하면서도 율-왜곡 모델을 업데이트를 간소화할 수 있으며, 구간별로 설정되고 업데이트되는 율-왜곡 모델을 이용하여 영상을 다중 부호화함으로써 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, by dividing an image into a plurality of coding sections and setting and updating a rate-distortion model for each section, the rate-distortion model can be simplified while being encoded using a more suitable rate-distortion model. Encoding efficiency may be improved by multiplexing an image using a rate-distortion model that is set and updated.
다중 부호화, 동영상, 압축, 율-왜곡 모델, 업데이트 Multiple encoding, video, compression, rate-distortion model, update
Description
본 발명은 부호화 구간 설정 방법 및 장치, 그를 이용한 영상 다중 부호화 방법 및 장치와 그를 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 영상을 여러 번 부호화하는 다중 부호화를 효율적으로 수행하기 위한 방법 및 장치와 그를 위한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for setting an encoding interval, an image multiple encoding method and apparatus using the same, and a computer-readable recording medium therefor. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for efficiently performing multiple encoding for encoding an image several times and a recording medium therefor.
동영상(Video)은 일련의 픽처(Picture)들로 이루어지는 그룹으로 이루어져, 영상 부호화 장치에서 픽처 단위 또는 픽처 내의 슬라이스나 블록 단위로 부호화되어 비트스트림으로 출력됨으로써 압축된다. 압축된 영상 즉, 비트스트림은 영상 복호화 장치로 전달되어 원래의 영상으로 복원된다.A video consists of a group consisting of a series of pictures. The video is encoded by a picture unit or a slice or a block within a picture and output as a bitstream to be compressed. The compressed image, that is, the bitstream, is transferred to the image decoding apparatus and restored to the original image.
영상 압축 기술로서는 영상 내에서 공간적인 중복 요소를 제거하기 위해 인트라 예측을 수행하여 부호화하는 인트라 예측 부호화 기술과 영상 내에서 시간적인 중복 요소를 제거하기 위해 인터 예측을 수행하여 부호화하는 인터 예측 부호화 기술 등이 있다. 즉, 영상 내에서 시간적인 중복 요소와 공간적인 중복 요소를 제거하여 부호화되는 비트량을 줄여 압축하는 것이다.Image compression techniques include intra prediction encoding techniques for performing intra prediction to remove spatial overlapping elements in an image, and inter prediction encoding techniques for performing inter prediction to remove temporal overlapping elements in an image. There is this. In other words, compression is reduced by reducing the amount of encoded bits by removing temporal overlapping elements and spatial overlapping elements in an image.
이러한 예측 부호화 기술은 압축 성능을 더욱 높이기 위해, 영상을 예측하는 기술뿐만 아니라 영상을 구성하는 화소 신호를 주파수 영역으로 변환하여 변환 계수를 생성하는 변환 기술, 변환 계수를 양자화하는 양자화 기술, 양자화된 변환 계수를 이진화하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술들을 포함하는데, 양자화하고 엔트로피 부호화할 때에는 최종적인 결과물인 비트스트림이 발생시키는 비트의 목표량을 정해놓고 그 목표 비트량에 따라 양자화 정도와 이진화 정도를 결정한다.In order to further improve the compression performance, such a prediction encoding technique is not only a technique for predicting an image but also a transformation technique for transforming pixel signals constituting an image into a frequency domain to generate transform coefficients, a quantization technique for quantizing transform coefficients, and a quantized transform. Various techniques such as entropy encoding technique for binarizing coefficients are included. In quantization and entropy encoding, a target amount of bits generated by the bitstream, which is the final result, is determined, and the degree of quantization and degree of binarization are determined according to the target bit amount.
목표 비트량이 작을수록 비트스트림의 비트량이 작아져서 압축 성능은 좋아지지만, 목표 비트량을 만족시키기 위해 많은 데이터가 손실되어 부호화된 영상을 복호화하여 복원했을 때의 영상의 화질은 나빠지게 되며, 목표 비트량이 커질수록 비트스트림의 비트량이 커져서 압축 성능은 나빠지지만, 상대적으로 적은 데이터가 손실되어 복원된 영상의 화질은 좋아지게 된다.The smaller the target bit amount, the smaller the bit amount of the bit stream, and the better the compression performance. However, a large amount of data is lost to satisfy the target bit amount, and the image quality of the image is deteriorated when the encoded image is decoded and decompressed. The larger the amount, the worse the compression performance due to the larger bit amount of the bitstream, but the relatively less data is lost and the quality of the reconstructed image is improved.
따라서, 목표 비트량에 따라 압축 성능과 화질이 결정되므로, 압축 성능과 화질을 종합적으로 고려하여 부호화해야 부호화 효율을 향상시킬 수 있다. 압축 성능과 화질을 종합적으로 고려하여 부호화하기 위한 기준으로는 통상적으로 율-왜곡 모델이 사용되는데, 율-왜곡 모델은 비트율와 최대 신호 대 잡음비로 표현되는 율-왜곡 곡선으로 표현되기도 한다.Therefore, since the compression performance and the image quality are determined according to the target bit amount, the encoding efficiency can be improved only by encoding in consideration of the compression performance and the image quality. A rate-distortion model is generally used as a criterion for encoding compression performance and image quality in a comprehensive manner. The rate-distortion model is also expressed as a rate-distortion curve expressed in terms of bit rate and maximum signal-to-noise ratio.
이와 같이, 율-왜곡 모델은 부호화 성능을 좌우하는 중요한 요소이지만, 통상적인 영상 압축에서는 목표 비트량이 정해지면 그에 따라 정해진 율-왜곡 모델에 따라 단순히 부호할 뿐이어서, 부호화 효율의 향상을 기대하기 어려운 문제점이 있다.As described above, although the rate-distortion model is an important factor in determining the encoding performance, it is difficult to expect an improvement in the coding efficiency since the target bit amount is determined only in the normal video compression, according to the rate-distortion model. There is a problem.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 영상을 여러 번 부호화하는 다중 부호화를 효율적으로 수행하여 부호화 효율을 향상시키는 데 주된 목적이 있다.In order to solve the above-described problem, the present invention has a main object to improve encoding efficiency by efficiently performing multiple encoding for encoding an image several times.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 영상을 복수 개의 부호화 구간으로 설정하는 장치에 있어서, 영상의 해상도를 축소하는 스케일러; 해상도가 축소된 영상을 부호화하여 축소된 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성하는 부호화기; 부호화 결과 정보를 보정하여 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성하는 보정기; 및 영상에 대한 부호화 결과 정보를 분석하여 복수 개의 부호화 구간을 설정하는 구간 설정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 구간 설정 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for setting an image to a plurality of encoding sections, the apparatus comprising: a scaler for reducing a resolution of an image; An encoder for encoding the reduced-resolution image to generate encoding result information about the reduced image; A corrector for correcting the encoding result information to generate encoding result information of the image; And an interval setter configured to analyze encoding result information of the image to set a plurality of encoding intervals.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 영상을 복수 개의 부호화 구간으로 설정하는 방법에 있어서, 영상의 해상도를 축소하는 단계; 해상도가 축소된 영상을 부호화하여 축소된 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성하는 부호화 단계; 부호화 결과 정보를 보정하여 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성하는 보정 단계; 및 영상에 대한 부호화 결과 정보를 분석하여 복수 개의 부호화 구간을 설정하는 구간 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 구간 설정 방법을 제공한다.According to another object of the present invention, there is provided a method for setting an image to a plurality of encoding intervals, the method comprising: reducing the resolution of the image; An encoding step of encoding an image having a reduced resolution to generate encoding result information about the reduced image; A correction step of correcting the encoding result information to generate encoding result information of the image; And an interval setting step of analyzing the encoding result information of the image and setting a plurality of encoding intervals.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 다중 부호화하는 장치에 있 어서, 복수 개의 부호화 구간으로 설정된 영상을 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델에 따라 부호화하되, 부호화된 영상의 부호화 결과가 기 설정된 목표 부호화 결과를 만족할 때까지 반복해서 부호화하는 부호화기; 및 복수 개의 부호화 구간으로 설정된 영상을 부호화할 때마다 복수 개의 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델을 부호화된 영상의 부호화 결과에 따라 업데이트하는 업데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 다중 부호화 장치를 제공한다.According to yet another object of the present invention, in an apparatus for multi-encoding an image, an image set as a plurality of encoding sections is encoded according to a rate-distortion model set for each encoding section, and the encoding result of the encoded image is pre-recorded. An encoder that encodes repeatedly until the set target encoding result is satisfied; And an updater for updating the rate-distortion model set for each of the plurality of encoding intervals according to the encoding result of the encoded image whenever the image that is set in the plurality of encoding intervals is encoded.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 다중 부호화하는 방법에 있어서, 복수 개의 부호화 구간으로 설정된 영상을 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델에 따라 부호화하는 부호화 단계; 부호화된 영상의 부호화 결과가 기 설정된 목표 부호화 결과를 만족하는지 여부를 판단하는 판단 단계; 부호화된 영상의 부호화 결과가 기 설정된 목표 부호화 결과를 만족하지 않는 경우에는 복수 개의 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델을 부호화된 영상의 부호화 결과에 따라 업데이트하는 업데이트 단계; 및 부호화된 영상의 부호화 결과가 기 설정된 목표 부호화 결과를 만족하는 경우에는 부호화된 영상의 비트스트림을 출력하는 출력 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 다중 부호화 방법을 제공한다.According to still another object of the present invention, there is provided a method of multi-encoding an image, comprising: an encoding step of encoding an image set as a plurality of encoding sections according to a rate-distortion model set for each encoding section; Determining whether the encoding result of the encoded image satisfies a predetermined target encoding result; Updating the rate-distortion model set for each of a plurality of encoding intervals according to the encoding result of the encoded image, when the encoding result of the encoded image does not satisfy the preset target encoding result; And an output step of outputting a bitstream of the encoded image when the encoding result of the encoded image satisfies a predetermined target encoding result.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 부호화 구간 설정 방법 및 영상 다중 부호화 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.According to still another object of the present invention, there is provided a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for realizing a coding interval setting method and a video multiplexing method.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 영상을 복수 개의 부호화 구 간으로 나누고 각 구간별로 율-왜곡 모델을 설정하여 업데이트함으로써 더욱 적합한 율-왜곡 모델을 이용하여 부호화하면서도 율-왜곡 모델을 업데이트를 간소화할 수 있으며, 구간별로 설정되고 업데이트되는 율-왜곡 모델을 이용하여 영상을 다중 부호화함으로써 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, by dividing an image into a plurality of coding sections and setting and updating a rate-distortion model for each section, the rate-distortion model is simplified while being encoded using a more suitable rate-distortion model. In addition, encoding efficiency may be improved by multiplexing an image using a rate-distortion model set and updated for each section.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to the components of each drawing, it should be noted that the same reference numerals are assigned to the same components as much as possible even though they are shown in different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In addition, in describing the component of this invention, terms, such as 1st, 2nd, A, B, (a), (b), can be used. These terms are intended to distinguish the constituent elements from other constituent elements, and the terms do not limit the nature, order or order of the constituent elements. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; may be "connected," "coupled," or "connected. &Quot;
도 1은 제 1 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하겐 나타낸 블록 구성도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to a first embodiment.
제 1 실시예에 따른 영상 부호화 장치(Video Encoding Apparatus, 100)는 부호화 제어기(Encoding Controller, 110), 예측기(Predictor, 120), 감산기(Subtracter, 130), 변환기(Transformer, 140), 양자화기(Quantizer, 150), 부호화기(Encoder, 160), 역 양자화기(Inverse Quantizer, 170), 역 변환기(Inverse Transformer, 180) 및 가산기(Adder, 190)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 영상 부호화 장치(100)는 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP: Portable Multimedia Player), 플레이스테이션 포터블(PSP: PlayStation Portable), 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 등일 수 있으며, 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 부호화 모드를 결정하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미한다.The
도 2는 제 1 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a flowchart illustrating a video encoding method according to a first embodiment.
영상 부호화 장치(100)는 동영상을 압축하기 위해, 입력되는 영상에 포함된 시간적 및 공간적인 중복 요소를 영상에서 제거하고 그 영상을 엔트로피 부호화하여 이진 데이터의 형태를 가지는 비트스트림을 출력한다.The image encoding
동영상은 시간적으로 연속된 여러 영상 즉, 픽처(Picture)로 구성되는데, 영상 부호화 장치(100)로 부호화하고자 하는 동영상이 입력되면(S210), 부호화 제어기(110)는 입력된 동영상의 모든 픽처(Picture)가 부호화되었는지 여부를 판단하 여(S220), 모든 픽처가 부호화되지 않은 경우에는 부호화할 픽처 즉, 현재 픽처(Current Picture)에 대해 목표하는 비트량을 할당한다(S230). 여기서, 동영상을 구성하는 각 픽처는 정해진 비트율(Bitrate, 단위는 Bits per Second) 기준에 맞추어 비트량(Number of Bits)이 할당되며, 각 픽처는 여러 개의 매크로블록(MB: Macroblock)으로 나누어 부호화된다.A video is composed of several images that are temporally contiguous, that is, a picture. When a video to be encoded is input to the image encoding apparatus 100 (S210), the
부호화 제어기(110)는 현재 픽처에서 나누어진 매크로블록을 검사하여, 현재 픽처 내의 모든 매크로블록이 부호화되었는지 여부를 판단하고(S240), 모든 매크로블록이 부호화되지 않은 경우, 현재 부호화하고자 하는 현재 매크로블록에 목표하는 비트량을 할당한다(S250). 여기서, 현재 매크로블록에 할당되는 비트량은 단계 S230에서 현재 픽처에 대해 할당된 비트량의 범위 내에서 할당된다.The
현재 매크로블록에 비트량이 할당되면 할당된 비트량을 토대로 부호화가 이루어지는데, 예측기(120)는 인트라 예측(Intra Prediction) 또는 인터 예측(Inter Prediction) 등을 이용하여 현재 매크로블록(Current Macroblock)을 예측하여 예측 매크로블록(Predicted Macroblock)을 생성하고(S260), 가산기(130)는 현재 매크로블록과 예측 매크로블록을 감산하여 잔여 매크로블록(Residual Macroblock)을 생성하며, 변환기(140)는 잔여 매크로블록을 주파수 영역(Frequency Domain)으로 변환하여 변환 계수(Transform Coefficient)를 가지는 변환 계수 매크로블록(Transform Coefficient Macroblock)을 생성하며(S262), 양자화기(150)는 변환 계수를 정해진 비트량에 맞추어 부호화될 수 있도록 선택된 양자화 매개변수(Quantization Parameter)를 이용하여 양자화하여 양자화 변환 계수 매크로블록(Quantized Transform Coefficient Macroblock)을 생성하며(S264), 부호화기(160)는 양자화 변환 계수 매크로블록을 엔트로피 부호화(Entropy Coding) 등의 기법을 이용하여 부호화함으로써 비트스트림을 출력한다(S266). 여기서 출력되는 비트스트림은 해당 매크로블록에 대한 비트스트림이다.When a bit amount is allocated to the current macroblock, encoding is performed based on the allocated bit amount. The
해당 매크로블록에 대한 부호화가 완료되면 부호화 제어기(110)는 매크로블록 단위로 율-왜곡 모델(Rate-Distortion Model)을 업데이트한다(S270). 여기서, 율-왜곡 모델이란 최적의 양자화 매개변수를 결정하기 위해 도입된 모델로서, 도 7에 도시한 바와 같이, 비트율(Bitrates)에 대한 최대 신호 대 잡음비(PSNR: Peak Signal to Noise Ratio)로 표현되는 율-왜곡 곡선일 수 있는데, 반드시 율-왜곡 곡선이어야 하는 것은 아니며 해당 매크로블록에 대한 비트율과 최대 신호 대 잡음비로 표현되는 다양한 모델일 수 있다.When encoding of the macroblock is completed, the
이러한 율-왜곡 모델을 이용하여 부호화하면 정해진 비트량 이하로 부호화하면서도 우수한 화질을 얻을 수 있다. 비트율 제어(Rate Control) 방법은 이러한 율-왜곡 모델을 이용한 율-왜곡 최적화(Rate-Distortion Optimization)를 기반으로 하고 있으며, 편의상 픽처 단위로 율-왜곡 모델을 보정한다. 매크로블록 단위로 율-왜곡 모델을 보정할 수도 있지만, 이 경우 전체적인 압축 성능을 개선할 수 있는 여지가 높지만 복잡가 증가하므로, 통상적으로 전술한 바와 같이 픽처 단위로 보정하거나 여러 개의 매크로블록(Group of Macroblock) 단위로 보정한다.By encoding using such a rate-distortion model, it is possible to obtain excellent image quality while encoding below a predetermined bit amount. The rate control method is based on rate-distortion optimization using this rate-distortion model, and for convenience, corrects the rate-distortion model on a picture basis. The rate-distortion model can be corrected in units of macroblocks, but in this case there is much room for improvement in overall compression performance, but the complexity is increased, so as described above, it is usually necessary to correct in units of pictures or group of macroblocks. Correct in units of).
매크로블록 단위로 율-왜곡 모델이 업데이트되면, 부호화 제어기(110)는 단계 S240과 같이 모든 매크로블록이 부호화되었는지 여부를 판단하여 모든 매크로블 록이 부호화되지 않은 경우에는 모든 매크로블록이 부호화될 때까지 나머지 매크로블록에 대해 단계 S250 내지 단계 S270을 수행하고, 모든 매크로블록이 부호화된 경우에는 부호화된 모든 매크로블록에 대해 업데이트된 율-왜곡 모델을 기초로 픽처 단위로 율-왜곡 모델을 업데이트하고(S280), 동영상의 모든 픽처에 대한 부호화가 모두 완료되었는지 여부를 판단하여(S220), 모든 픽처에 대한 부호화가 완료되지 않은 경우에는 모든 픽처에 대한 부호화가 완료될 때까지 나머지 픽처에 대해 단계 S230 내지 단계 S280을 수행하며, 모든 픽처에 대한 부호화가 완료된 경우, 비로소 부호화를 종료한다.When the rate-distortion model is updated in units of macroblocks, the
한편, 도 2에서는 단계 S270과 단계 S280이 모두 수행되는 것으로 도시하고 설명했지만, 율-왜곡 모델을 업데이트하는 단위에 따라 단계 S270과 같이 매크로블록 단위로만 수행하거나 단계 S280과 같이 픽처 단위로만 수행할 수 있다.Meanwhile, although FIG. 2 illustrates and described that both step S270 and step S280 are performed, according to the unit for updating the rate-distortion model, it may be performed only in macroblock units as in step S270 or only in picture units as in step S280. have.
이하에서는 동영상을 복수 개의 부호화 구간으로 나누고 각 부호화 구간별로 율-왜곡 모델을 설정 및 업데이트하여 다중 부호화를 효과적으로 수행하는 장치와 방법에 대해 제 2 실시예를 통해 설명한다.Hereinafter, an apparatus and method for effectively performing multiple encoding by dividing a video into a plurality of encoding sections and setting and updating a rate-distortion model for each encoding section will be described with reference to the second embodiment.
도 3은 제 3 실시예에 따른 부호화 구간 설정 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for setting an encoding interval according to a third embodiment.
제 3 실시예에 따른 부호화 구간 설정 장치(300)는 스케일러(Scailer, 310), 부호화기(Encoder, 320), 보정기(Corrector, 330), 구간 설정기(Interval Setter, 340) 및 비트율 할당기(Bitrates Allocator, 350)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 비트율 할당기는 부호화 구간 설정 장치(300)에 반드시 포함되는 것은 아니 고 구현 방식에 따라 선택적으로 포함될 수 있다. 이러한 부호화 구간 설정 장치(300)는 도 1을 통해 전술한 영상 부호화 장치(100)와 독립적인 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현될 수도 있지만, 도 1을 통해 전술한 영상 부호화 장치(100) 또는 영상 부호화 장치(100)의 부호화 제어기(110) 내에 구현되는 종속적인 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현될 수도 있다.The encoding
스케일러(310)는 영상의 해상도(Resolution)를 축소한다. 즉, 스케일러(310)는 동영상을 구성하는 영상들 즉, 픽처들을 2:1, 3:1 등 다양한 비율로 다운 샘플링(Down Sampling)하여 영상의 해상도를 축소한다.The
여기서, 스케일러(310)를 이용하여 영상을 축소하는 것은 동영상을 복수 개의 부호화 구간으로 나누기 위해 동영상의 모든 픽처들을 원래의 크기로 부호화하면 연산량이 많아 지고 그로 인해 구현의 복잡도가 증가하며 시간 지연으로 인한 효율이 저하되므로, 영상의 크기를 축소하여 후술할 부호화기(320)가 부호화하는 데 필요한 연산량을 줄이기 위함이다. 스케일러(310)는 미리 정해진 기준에 따라 영상의 축소 여부를 결정할 수 있는데, 미리 정해진 기준은 사용자에 의해 변경되거나 별도로 정해진 기준에 따라 변경될 수 있다.In this case, reducing the image using the
일예로, 미리 정해진 기준이란 영상의 크기와 기 설정된 기준 영상의 크기를 비교할 때 영상의 크기가 기 설정된 기준 영상의 크기보다 작은지 여부일 수 있는데, 이 경우 스케일러(310)는 영상의 크기가 기 설정된 기준 영상의 크기보다 작은 경우에만 영상의 해상도를 축소할 수 있다. 이 경우, 스케일러(310)는 영상의 크기에 대한 가로 세로 비율과 기준 영상의 크기에 대한 가로 세로 비율이 다른 경우에 는 영상에 포함되는 매크로블록의 개수와 기준 영상에 포함되는 매크로블록의 개수를 비교하여 영상의 크기와 기준 영상의 크기를 비교할 수 있으며, 영상에 포함되는 매크로블록의 개수와 기준 영상에 포함되는 매크로블록의 개수의 차이가 기 설정된 개수이하가 되도록 영상의 해상도를 축소할 수 있다.For example, the predetermined reference may be whether the size of the image is smaller than the size of the preset reference image when comparing the size of the image with the size of the preset reference image. In this case, the
다른 예로, 미리 정해진 기준이란 사용 TV 표준이나 DVD(Digital Versatile Disk) 표준 등의 해상도가 될 수 있는데, 만약 미리 정해진 기준이 아날로그 TV나 DVD 등의 표준에 규정된 해상도이고 입력되는 동영상의 픽처의 해상도가 HDTV(High Definition Television)의 최대 지원 해상도인 경우, 가로x세로 1920x10802의 해상도를 가지는 영상은 가로, 세로 각각 1/3 비율로 축소될 수 있다.As another example, the predetermined standard may be a resolution of a used TV standard or a digital versatile disk (DVD) standard. If the predetermined standard is a resolution specified in a standard such as an analog TV or a DVD, the resolution of a picture of an input video is input. Is the maximum supported resolution of a high definition television (HDTV), an image having a resolution of 1920x10802 in width x length may be reduced in a ratio of 1/3 in width and height respectively.
부호화기(320)는 해상도가 축소된 영상을 부호화하여 축소된 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성한다. 또한, 부호화기(320)는 스케일러(310)에서 영상을 축소하지 않기로 결정한 경우에는 축소되지 않은 영상을 부호화한다. 여기서, 부호화기(320)는 도 1을 통해 전술한 부호화기(160)의 기능뿐만 아니라 도 1을 통해 전술한 영상 부호화 장치(100)의 기능을 수행하는 장치이다. 즉, 부호화기(320)는 예측, 변환, 양자화, 엔트로피 부호화 등을 수행하는 개념으로 이해되어야 한다.The
보정기(330)는 부호화 결과 정보를 보정하여 영상에 대한 부호화 결과 정보를 생성한다. 즉, 보정기(330)는 부호화기(320)가 축소된 영상을 부호화한 경우 축소된 영상을 부호화하는 과정에서 생성되는 결과 정보 즉, 부호화 결과 정보를 축소하기 전의 영상에 대한 부호화 결과 정보로 보정한다. 이를 위해, 보정기(330)는 영상에 대한 주파수 분석 결과 정보와 축소된 영상에 대한 주파수 분석 결과 정보 를 이용하여 축소된 영상에 대한 부호화 결과 정보를 기초로 축소되기 전의 영상에 대한 부호화 결과 정보를 추정함으로써 보정할 수 있다. 여기서, 부호화 결과 정보는 예를 들어, 부호화의 결과물인 비트스트림의 비트율, 평균 제곱 오차 및 부호화 과정에서 결정되는 부호화 매개변수 중 하나 이상일 수 있다.The
구간 설정기(340)는 영상에 대한 부호화 결과 정보를 분석하여 복수 개의 부호화 구간을 설정한다. 즉, 구간 설정기(340)는 부호화기(320)로부터 전달되는 축소되지 않은 영상에 대한 부호화 결과 정보 또는 보정기(330)로부터 전달되는 축소된 영상에 대한 부호화 결과 정보가 축소되지 않은 영상에 대해 보정된 부호화 결과 정보를 기초로 동영상을 복수 개의 부호화 구간으로 설정하는데, 영상에서 서로 간의 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost) 또는 율-왜곡 모델의 차이가 기 설정된 값 이하인 부분들의 그룹을 부호화 구간으로 설정할 수 있다.The
이를 위해, 구간 설정기(340)는 영상에 대한 부호화 결과 정보를 분석하여 율-왜곡 비용 또는 율-왜곡 모델이 유사한 부분들끼리 그룹으로 모으고, 모아진 그룹들을 복수 개의 부호화 구간으로 설정할 수 있다. 따라서, 부호화 구간이란 유사한 율-왜곡 비용 또는 율-왜곡 모델을 가지는 구간으로서, 픽처 단위일 수도 있고 슬라이스(Slice) 단위나 매크로블록 또는 서브블록 등 블록 단위일 수도 있다.To this end, the
여기서, 구간 설정기(340)는 복수 개의 부호화 구간별로 율-왜곡 모델을 설정할 수 있는데, 유사한 율-왜곡 모델을 가지는 부분들의 평균적인 율-왜곡 모델이나 대표적인 율-왜곡 모델을 해당 구간의 율-왜곡 모델로서 설정할 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 기 설정된 기준에 따라 다양하게 구간별로 율-왜곡 모델 을 설정할 수 있다.Here, the
비트율 할당기(350)는 영상에 대한 부호화 결과 정보에 포함된 비트율 및 평균 제곱 오차를 기초로 미리 정해진 비트율에 따라 복수 개의 부호화 구간별로 목표 비트율을 할당한다. 즉, 비트율 할당기(350)는 구간 설정기(340)에 의해 복수 개의 부호화 구간이 설정되면 해당 부호화 구간의 율-왜곡 모델 즉, 영상에 대한 부호화 결과 정보에 포함된 비트율 및 평균 제곱 오차 등을 기초로 각 부호화 구간별 목표 비트율을 할당하는데, 미리 설정된 동영상의 목표 비트율에 따라 각 부호화 구간별 목표 비트율이 할당된다.The
도 4는 제 2 실시예에 따른 부호화 구간 설정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.4 is a flowchart illustrating a method of setting an encoding interval according to a second embodiment.
부호화 구간 설정 장치(300)는 영상이 입력되면(S410), 영상의 크기가 기준 영상의 크기보다 큰지 여부를 판단하여(S420), 영상의 크기가 기준 영상의 크기보다 작거나 같은 경우에는 영상을 축소할 필요가 없다고 판단하여 입력된 영상을 그대로 부호화하며(S422), 영상의 크기가 기준 영상의 크기보다 큰 경우에는 영상의 해상도를 축소하고(S430), 축소된 영상을 부호화하여(S440), 축소된 영상에 대한 부호화 결과 정보를 원래의 크기의 영상에 대한 부호화 결과 정보로 보정한다(S450).If an image is input (S410), the encoding
또한, 부호화 구간 설정 장치(300)는 단계 S422에서 입력된 영상이 그대로 부호화되어 생성되는 영상에 대한 부호화 결과 정보 또는 단계 S450에서 보정되어 생성되는 영상에 대한 부호화 결과 정보를 분석하여 동영상에 대해 복수 개의 부호 화 구간을 설정하고(S460), 설정된 각 부호화 구간별로 비트율을 설정한다(S470). 여기서, 단계 S470은 반드시 수행되어야 하는 것은 아니며, 구현 방식에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.In addition, the encoding
한편, 도 4를 통해 도시하고 전술한 각 단계는 제 2 실시예에 따른 부호화 구간 설정 방법을 설명하기 위해 예시적으로 나타낸 것일 뿐, 부호화 구간 설정 방법의 실행 단계가 나타낸 각 단계의 순서에 반드시 한정되는 것은 아니며, 구현 방식에 따라 각 단계의 일부 또는 전부의 순서가 변경될 수 있을 뿐만 아니라 병행적으로 수행될 수도 있을 것이다.Meanwhile, each of the steps described above and illustrated above with reference to FIG. 4 is merely shown to explain a method of setting an encoding interval according to the second embodiment, and is limited to the order of each step indicated by an execution step of the method of setting an encoding interval. The order of some or all of the steps may not only be changed, but may be performed in parallel depending on the implementation manner.
도 5는 제 3 실시예에 따른 영상 다중 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.5 is a block diagram schematically illustrating a video multiplexing device according to a third embodiment.
제 3 실시예에 따른 영상 다중 부호화 장치(500)는 부호화기(Encoder, 510) 및 업데이터(Updater, 520)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 영상 다중 부호화 장치(500)는 도 1을 통해 전술한 영상 부호화 장치(100)와 같은 컴퓨터 장치 또는 컴퓨터 장치에 의해 읽혀져서 실행되는 소프트웨어로 구현될 수도 있다.The image
부호화기(510)는 복수 개의 부호화 구간으로 설정된 영상을 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델에 따라 부호화하되, 부호화된 영상의 부호화 결과가 기 설정된 목표 부호화 결과를 만족할 때까지 반복해서 부호화한다. 즉, 부호화기(510)는 영상이 입력되면 영상에 설정된 복수 개의 부호화 구간 및 각 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델에 의해 결정되는 비트율 및 평균 제곱 오차 등을 이용하여 부호화 구간별로 부호화하는데, 모든 부호화 구간에 대한 부호화가 완료되면 부호화하 는 과정에서 발생한 부호화 결과가 기 설정된 목표 부호화 결과를 만족하는지 여부를 판단하여 만족할 때까지 반복해서 다중 부호화한다.The
여기서, 부호화기(510)는 도 1을 통해 전술한 부호화기(160)의 기능뿐만 아니라 도 1을 통해 전술한 영상 부호화 장치(100)의 기능을 수행하는 장치이다. 따라서, 부호화기(510)는 예측, 변환, 양자화, 엔트로피 부호화 등의 기능을 포함하는 개념으로 이해되어야 한다. 또한, 다중 부호화란 영상을 다중으로 부호화하는 것을 의미하는 것으로 동일한 영상(또는 픽처 또는 시퀀스)을 두 번 이상 여러 번 부호화한다는 것을 의미한다.Here, the
또한, 부호화기(510)는 부호화된 영상의 부호화 결과로서 생성되는 비트율 및 최대 신호 대 잡음비가 각각 기 설정된 목표 비트율 및 목표 최대 신호 대 잡음비와 기 설정된 값이하로 차이가 나거나 이전의 부호화된 영상의 부호화 결과로서 생성된 비트율 및 최대 신호 대 잡음비와 기 설정된 값이하로 차이가 나면, 부호화된 영상의 부호화 결과가 기 설정된 목표 부호화 결과를 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 즉, 부호화기(510)는 부호화된 영상의 부호화 결과가 기 설정된 영상의 목표 부호화 결과와 유사하거나 기 설정된 영상의 목표 부호화 결과와 유사하지는 않지만 직전의 부호화 시에 발생한 부호화 결과와 유사하다면 기 설정된 목표가 달성된 것으로 판단하여 반복적인 부호화를 중단할 수 있다.In addition, the
업데이터(520)는 복수 개의 부호화 구간으로 설정된 영상을 부호화할 때마다 복수 개의 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델을 부호화된 영상의 부호화 결과에 따라 업데이트한다. 즉, 업데이터(520)는 부호화기(510)에서 복수 개의 부호화 구 간으로 설정된 영상을 부호화할 때마다 생성되는 영상의 부호화 결과를 분석하고 분석한 결과를 기초로 각 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델을 업데이트한다. 여기서, 업데이터(520)는 복수 개의 부호화 구간으로 설정된 영상을 부호화할 때마다 생성되는 비트율과 평균 제곱 오차를 이용하여 율-왜곡 모델을 업데이트할 수 있다.The
도 6은 제 3 실시예에 따른 영상 다중 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.6 is a flowchart illustrating a video multiplexing method according to a third embodiment.
영상 다중 부호화 장치(500)는 영상이 입력되면, 복수 개의 부호화 구간으로 설정된 영상을 부호화 구간별로 설정된 율-왜곡 모델에 따라 부호화하고(S610), 영상의 부호화 결과가 목표 부호화 결과를 만족하는지 여부를 판단하여(S620), 목표 부호화 결과를 만족하지 못하는 경우에는 각 구간별로 설정된 율-왜곡 모델을 각 구간별로 발생하는 영상의 부호화 결과에 따라 업데이트한다(S630), 영상의 부호화 결과가 목표 부호화 결과를 만족할 때까지 단계 S610 및 단계 S630을 반복해서 수행하며, 반복해서 수행하던 중 단계 S620의 판단 결과, 영상의 부호화 결과가 목표 부호화 결과를 만족하는 경우에는 부호화된 영상의 비트스트림을 출력한다(S640).When an image is input, the image
한편, 도 6을 통해 도시하고 전술한 각 단계는 제 3 실시예에 따른 영상 다중 부호화 방법을 설명하기 위해 예시적으로 나타낸 것일 뿐, 영상 다중 부호화 방법의 실행 단계가 나타낸 각 단계의 순서에 반드시 한정되는 것은 아니며, 구현 방식에 따라 각 단계의 일부 또는 전부의 순서가 변경될 수 있을 뿐만 아니라 병행적으로 수행될 수도 있을 것이다.Meanwhile, each of the above-described steps shown in FIG. 6 and the above-described steps are merely shown to explain the video multiplexing method according to the third embodiment, and the execution steps of the video multiplexing method are necessarily limited to the order of each step. The order of some or all of the steps may not only be changed, but may be performed in parallel depending on the implementation manner.
또한, 이상에서 도 2, 도 4 및 도 6을 통해 전술한 영상 부호화 방법, 부호화 구간 설정 방법 및 영상 다중 부호화 방법은 각각 영상 부호화 프로그램, 부호화 구간 설정 프로그램 및 영상 다중 부호화 프로그램에 의해 실현될 수 있는데, 각 프로그램은 도 1, 도 3 및 도 5을 통해 전술한 바와 같은, 영상 부호화 장치(100), 부호화 구간 설정 장치(300) 및 영상 다중 부호화 장치(500)와 같은 컴퓨터 등에 구비되는 메모리와 같은 기록매체에 저장되며, 컴퓨터에 의해 읽혀지고 실행될 수 있다.In addition, the video encoding method, the encoding interval setting method, and the image multiple encoding method described above with reference to FIGS. 2, 4, and 6 may be realized by an image encoding program, an encoding interval setting program, and an image multiple encoding program, respectively. Each program may be a memory provided in a computer such as the
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be the most practical and preferred embodiment, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments. In other words, within the scope of the present invention, all of the components may be selectively operated in combination with one or more. In addition, although all of the components may be implemented as one independent hardware, some or all of the components may be selectively combined to perform a part or all of the functions in one or a plurality of hardware. As shown in FIG. Codes and code segments constituting the computer program may be easily inferred by those skilled in the art. Such a computer program may be stored in a computer readable storage medium and read and executed by a computer, thereby implementing embodiments of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Furthermore, the terms "comprises", "comprising", or "having" described above mean that a component can be implanted unless otherwise specifically stated, But should be construed as including other elements. All terms, including technical and scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs, unless otherwise defined. Terms used generally, such as terms defined in a dictionary, should be interpreted to coincide with the contextual meaning of the related art, and shall not be interpreted in an ideal or excessively formal sense unless explicitly defined in the present invention.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 동영상을 압축하는 영상 처리 분야에 적용되어, 영상을 복수 개의 부호화 구간으로 나누고 각 구간별로 율-왜곡 모델을 설정하여 업데이트함으로써 더욱 적합한 율-왜곡 모델을 이용하여 부호화하면서도 율-왜곡 모델을 업데이트를 간소화할 수 있으며, 구간별로 설정되고 업데이트되는 율-왜곡 모델을 이용하여 영상을 다중 부호화함으로써 부호화 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.As described above, the present invention is applied to an image processing field for compressing a moving image, while dividing an image into a plurality of encoding sections and setting and updating a rate-distortion model for each section, while encoding using a more suitable rate-distortion model. It is a very useful invention that can simplify the update of the rate-distortion model and generate the effect of improving the coding efficiency by multi-coding the image using the rate-distortion model set and updated for each section.
도 1은 제 1 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하겐 나타낸 블록 구성도,1 is a block diagram schematically illustrating a video encoding apparatus according to a first embodiment;
도 2는 제 1 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도,2 is a flowchart illustrating a video encoding method according to a first embodiment;
도 3은 제 3 실시예에 따른 부호화 구간 설정 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,3 is a block diagram schematically illustrating an apparatus for setting an encoding interval according to a third embodiment;
도 4는 제 2 실시예에 따른 부호화 구간 설정 방법을 설명하기 위한 순서도,4 is a flowchart for explaining a coding interval setting method according to a second embodiment;
도 5는 제 3 실시예에 따른 영상 다중 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,5 is a block diagram schematically illustrating a video multiplexing device according to a third embodiment;
도 6은 제 3 실시예에 따른 영상 다중 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도,6 is a flowchart for explaining a video multiple encoding method according to a third embodiment;
도 7은 율-왜곡 모델을 나타낸 예시도이다.7 is an exemplary view showing a rate-distortion model.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >Description of the Related Art
310: 스케일러 320: 부호화기310: scaler 320: encoder
330: 보정기 340: 구간 설정기330: compensator 340: interval setter
350: 비트율 할당기 520: 업데이터350: bit rate allocator 520: updater
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