KR101334587B1 - 인트라 예측 모드의 예측 가능성을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인트라 예측 모드의 예측 가능성을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명은 영상을 부호화하는 장치에 있어서, 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드인 부호화기 예측 모드를 결정하는 인트라 예측 모드 결정부; 부호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 생성한 잔차 블록을 부호화하는 부호화부; 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부에 따라 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성부; 및 부호화된 잔차 블록과 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성하는 부호화 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 영상을 부호화하거나 복호화하는 데 있어서, 인트라 예측을 이용하여 영상을 예측할 때 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하기 위한 비트량을 최소화하여 압축 성능을 향상시킬 수 있다.

Description

인트라 예측 모드의 예측 가능성을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법{Video Encoding/Decoding Apparatus and Method by Using Prediction Possibility of Intra Prediction Mode}

본 발명은 인트라 예측 모드의 예측 가능성을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 영상을 부호화하거나 복호화하는 데 있어서, 인트라 예측을 이용하여 영상을 예측할 때 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하기 위한 비트량을 최소화하여 압축 성능을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.

MPEG(Moving Picture Experts Group)과 VCEG(Video Coding Experts Group)은 기존의 MPEG-4 Part 2와 H.263 표준안보다 우수하고 뛰어난 비디오 압축 기술을 개발하였다. 이 새로운 표준안은 H.264/AVC(Advanced video Coding)이라 하며, MPEG-4 Part 10 AVC와 ITU-T Recommendation H.264로 공동으로 발표되었다. H.264/AVC(이하 'H.264'라 약칭함)에서는 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 Part2 Visual 등 기존의 동영상 부호화와 관련된 국제 표준과는 다른 방법인 공간 예측 부호화(Spatial Predictive Coding) 방법을 사용한다.

기존의 동영상 부호화 방법에서는 이산 코사인 변환 영역(DCT Domain: Discrete Cosine Transform Domain)에서 변환된 계수(Coefficient)값에 대한 "인트라 예측(Intra Prediction)"을 사용함으로써 부호화 효율 증대를 추구하며, 그로 인해 저역 전송 비트율 대의 주관적 화질을 열화시키는 결과를 초래하였다. 하지만, H.264에서는 변환 영역(Transform Domain)이 아닌 공간 영역(Spatial Domain)에서의 공간적 인트라 예측(Spatial Intra Prediction)을 기반으로 하는 부호화 방법을 채택하고 있다.

기존의 공간적 인트라 예측을 기반으로 하는 부호화 방법을 사용하는 부호화기(Encoder)는 이미 부호화가 완료된 후 복호화되어 복원된 이전 블록의 화소로부터 현재 부호화하고자 하는 블록의 화소를 예측하고 원래의 블록의 화소값과 예측된 블록의 화소값의 차이(Difference)만을 부호화해서 복호화기(Decoder)로 전송한다. 이때, 블록의 화소를 예측하는 데 필요한 파라미터 즉, 인트라 예측 모드에 대한 정보를 복호화기로 전송하거나, 부호화기와 복호화기가 모두 사전에 정의된 인트라 예측 모드만을 사용하도록 함으로써, 복호화기가 블록을 부호화기와 동일하게 예측하도록 한다.

따라서, 블록을 부호화할 때마다 해당 블록의 인트라 예측 모드를 부호화해야 하는데, 매 블록마다 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하여 전송하는 경우, 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화함에 따라 발생하는 비트량이 증가하여 영상을 부호화하는 데에 따른 데이터 량을 증가시키고 더 나아가서는 압축 성능을 저하하는 문제점이 있다.

전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 영상을 부호화하거나 복호화하는 데 있어서, 인트라 예측을 이용하여 영상을 예측할 때 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하기 위한 비트량을 최소화하여 압축 성능을 향상시키는 데 그 주된 목적이 있다.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 영상을 부호화하는 장치에 있어서, 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드인 부호화기 예측 모드를 결정하는 인트라 예측 모드 결정부; 부호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 생성한 잔차 블록을 부호화하는 부호화부; 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부에 따라 모드 정보를 생성하는 모드 정보 생성부; 및 부호화된 잔차 블록과 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성하는 부호화 데이터 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 영상을 부호화하는 방법에 있어서, (a) 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드인 부호화기 예측 모드를 결정하는 단계; (b) 부호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 생성한 잔차 블록을 부호화하는 단계; (c) 영상 복호화 장치에서 예측될 인트라 예측 모드인 복호화기 예측 모드를 결정하는 단계; (d) 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일한 경우에는, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성하는 단계; 및 (e) 부호화된 잔차 블록과 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 복호화하는 장치에 있어서, 부호화 데이터로부터 모드 정보를 추출하는 모드 정보 추출부; 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 예측 모드 결정부; 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자와 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별 정보가 포함된 경우에는, 예측 모드 식별 정보에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정하는 예측 모드 추출부; 및 부호화 데이터로부터 추출된 부호화된 잔차 블록을 복호화하고, 예측 모드 결정부 또는 예측 모드 추출부에 의해 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 복호화된 잔차 블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 복호화하는 방법에 있어서, (a) 부호화 데이터로부터 모드 정보를 추출하는 단계; (b) 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계; (c) 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자와 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별 정보가 포함된 경우에는, 예측 모드 식별 정보에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정하는 예측 모드 추출 단계; 및 (d) 부호화 데이터로부터 추출된 부호화된 잔차 블록을 복호화하고, 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 복호화된 잔차 블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 인트라 예측을 이용하여 영상을 복호화하는 방법에 있어서, (a) 현재 블록의 인트라 예측 모드를 영상 복호화 장치에서 예측할 수 있는지 여부를 나타내는 모드 정보를 부호화 데이터로부터 추출하는 단계; (b) 모드 정보에 따라 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계; (c) 결정된 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계; 및 (d) 부호화 데이터로부터 추출된 부호화된 현재 블록의 잔차 블록을 복호화하여 복원하고, 복원된 잔차 블록을 예측 블록과 가산하여 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법을 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 영상을 부호화하거나 복호화하는 데 있어서, 인트라 예측을 이용하여 영상을 예측할 때 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하기 위한 비트량을 최소화하여 압축 성능을 향상시킬 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 H.264/AVC 표준에 따른 인트라 4x4 예측을 위한 9가지의 인트라 예측 모드를 나타낸 예시도,
도 2는 H.264/AVC 표준에 따라 인트라 예측 모드를 부호화하는 과정을 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 4 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 15은 본 발명의 일 실시예에 따른 판단 함수를 계산하는 과정을 나타낸 예시도,
도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는 모드 정보를 나타낸 예시도이다.

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.

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.

도 1a 및 도 1b는 H.264/AVC 표준에 따른 인트라 4x4 예측을 위한 9가지의 인트라 예측 모드를 나타낸 예시도이다.

H.264/AVC 표준에 따르면, 매크로블록을 인트라 예측하기 위한 예측 방법으로 인트라 4x4 예측, 인트라 8x8 예측, 인트라 16x16 예측 등이 있다. 인트라 4×4 예측을 위한 예측 모드로서는, 도시한 바와 같이, 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, DC(Direct Current) 모드, 대각선 왼쪽(Diagonal down-left) 모드, 대각선 오른쪽(Diagonal down-right), 수직 오른쪽(Vertical-right) 모드, 수평 아래쪽(Horizontal-down) 모드, 수직 왼쪽(Vertical-left) 및 수평 위쪽(Horizontal-up) 모드를 포함하는 9 가지의 예측 모드가 있다. 또한, 인트라 8×8 예측도 인트라 4×4 예측과 유사하게 9 가지의 예측 모드가 있다. 인트라 16×16 예측에는, 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, DC 모드 및 플래인(Plane) 모드를 포함하는 4 가지의 예측 모드가 있다.

부호화하고자 하는 매크로블록 또는 서브블록 등의 블록은 인트라 예측 모드에 따라 예측되는데, 영상 부호화 장치에서 전술한 복수 개의 예측 모드 중에서 현재 부호화하고자 하는 블록 즉, 현재 블록에 대한 최적의 예측 모드를 결정하고 결정된 예측 모드에 따라 예측한다. 여기서, 최적의 예측 모드란 인트라 예측을 위한 다양한 인트라 예측 모드(즉, 인트라 8×8 예측과 인트라 4 X 4 예측 각각에서의 9 가지의 예측 모드와 인트라 16 X 16 예측에서의 4 가지의 예측 모드) 중 부호화 비용이 최소인 예측 모드일 수 있다.

영상 복호화 장치에서 각 현재 블록의 예측 모드를 파악하여 영상 부호화 장치와 동일하게 현재 블록을 예측하기 위해서는 각 현재 블록의 예측 모드가 영상 부호화 장치로부터 영상 복호화 장치로 전달되어야 하는데, 각 현재 블록의 예측 모드에 대한 정보를 전달하기 위해서 약 4비트의 데이터가 필요하다.

도 2는 H.264/AVC 표준에 따라 인트라 예측 모드를 부호화하는 과정을 나타낸 예시도이다.

H.264/AVC에서는 현재 블록의 예측 모드를 부호화할 때, 현재 블록의 주변에 있는 주변 블록(주로 현재 블록의 위쪽에 위치한 상단 블록 또는 현재 블록의 왼쪽에 위치한 좌측 블록)의 예측 모드로부터 현재 블록의 인트라 예측 모드에 대한 추정치를 계산하고 계산된 추정치를 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화한다. 여기서, 인트라 예측 모드에 대한 추정치를 최대 가능 모드(MPM: Most Probable Mode)라고도 한다.

현재 블록의 최대 가능 모드는 현재 블록의 좌측 블록과 상단 블록의 인트라 예측 모드를 식별하기 위한 모드 번호 중 작은 모드 번호를 갖는 인트라 예측 모드로서 결정된다. 도 2를 참조하여 예를 들면, 2A에 나타낸 바와 같이, 좌측 블록의 모드 번호는 3번이고 상단 블록의 모드 번호는 4번이므로, 현재 블록의 최대 가능 모드는 3번과 4번 중 작은 번호인 3번의 모드 번호를 갖는 인트라 예측 모드가 된다. 따라서, 최대 가능 모드의 모드 번호는 3이 된다.

영상 부호화 장치는, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화할 때, 기 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드와 현재 블록의 최대 가능 모드를 비교하여 동일한지 여부를 확인하고 그에 따라 방법을 달리하여 인트라 예측 모드를 부호화한다. 즉, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 현재 블록의 최대 가능 모드와 동일한 경우에는, 영상 부호화 장치는 두 모드가 동일하다는 것을 지시하기 위한 1비트의 플래그(예를 들어 '1')를 부호화한다. 반대로, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 현재 블록의 최대 가능 모드와 동일하지 않은 경우에는, 영상 부호화 장치는 두 모드가 동일하지 않다는 것을 지시하기 위한 1비트의 플래그(예를 들어 '0')를 부호화하고, 인트라 예측 모드의 후보 중에서 최대 가능 모드를 제외한 다른 모드 중 어느 하나의 모드임을 식별하기 위한 정보를 부호화해야 하며, 이 정보를 부호화하기 위해 약 3비트가 필요하다.

전술한 방법으로 인트라 예측 모드를 부호화하면, 현재 블록의 인트라 예측 모드와 현재 블록의 최대 가능 모드가 동일한 경우, 1비트의 플래그만을 부호화하기 때문에 압축의 성능을 높일 수 있다. 하지만, 현재 블록의 인트라 예측 모드와 현재 블록의 최대 가능 모드가 동일하지 않은 경우, 총 4비트(플래그를 위한 1비트와 인트라 예측 모드를 식별하기 위한 3비트)를 부호화하기 때문에 압축의 성능이 제한적이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(300)는 예측 모드 결정부(310), 부호화부(320), 모드 정보 생성부(330) 및 부호화 데이터 생성부(340)를 포함하여 구성될 수 있다. 영상 부호화 장치(300)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, 영상을 부호화하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미한다.

예측 모드 결정부(310)는 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드인 부호화기 예측 모드를 결정한다. 이를 위해, 예측 모드 결정부(310)는 선택 가능한 인트라 예측 모드 후보 중에서 최적의 선택 기준을 만족하는 하나의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다.

즉, 예측 모드 결정부(310)는 영상에서 현재 부호화하고자 하는 블록인 현재 블록을 예측하기 위해 선택할 수 있는 하나 이상의 인트라 예측 모드 후보의 집합인 후보 집합(CS: Candidate Set)를 선정하고, 후보 집합에 포함된 하나 이상의 인트라 예측 모드 중에서 최적의 선택 기준을 만족하는 하나의 인트라 예측 모드를 부호화기 예측 모드로서 결정한다.

여기서, 후보 집합은, 도 1에 도시한 바와 같이, H.264/AVC 표준에서 권고하는 인트라 4x4 예측을 위한 9 가지의 인트라 예측 모드가 될 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않으며, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치가 그 정의를 사전에 알고 있다는 전제 하에서 다양한 방법으로 정의될 수 있다. 즉, 예를 들면, 후보 집합은 그 구현 방법이나 필요 또는 적용되는 응용 또는 영상 시퀀스에 따라 다양한 인트라 예측 모드를 후보 집합으로 선택할 수 있을 뿐만 아니라, 부호화하고자 하는 대상 블록별로 서로 다른 후보 집합을 선정할 수도 있다.

또한, 최적의 선택 기준으로서는 후보 집합에 포함된 인트라 예측 모드 후보 각각에 따라 현재 블록을 예측하고 부호화하는 경우에 발생하는 비트량(Rate)과 왜곡치(Distortion)를 고려한 율-왜곡 비용(R-D Cost)이 사용할 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 최적의 부호화 성능을 낼 수 있는 인트라 예측 모드를 선택할 수 있는 기준이라면 어떠한 기준도 사용될 수 있다. 수학식 1에는 율-왜곡 비용을 이용하여 부호화기 예측 모드를 결정하기 위한 수학식의 일 예를 나타내었다.

수학식 1에서, ipmc는 후보 집합에 포함된 인트라 예측 모드 후보를 나타내며, ipm _opt 는 후보 집합에 포함된 인트라 예측 모드 후보 중 전술한 최적 선택 기준에 따라 최적의 인트라 예측 모드로서 선택된 현재 블록의 인트라 예측 모드 즉, 부호화기 예측 모드를 나타낸다. f()는 최적 선택 기준에 따른 함수로서, 율-왜곡 비용을 기준으로 최적의 인트라 예측 모드를 찾기 위한 율-왜곡 최적화 함수일 수 있다. λ는 라그란지(Lagrangian) 상수이다.

부호화부(320)는 부호화기 예측 모드(ipm _opt )에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 생성한 잔차 블록을 부호화한다. 즉, 부호화부(320)는 예측 모드 결정부(310)에 의해 결정된 부호화기 예측 모드의 예측 방향에 따라 현재 블록의 각 화소를 주변 블록의 인접 화소를 이용하여 예측함으로써 예측 블록을 생성하고, 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 잔차 신호를 갖는 잔차 블록을 생성하며, 잔차 블록의 잔차 신호를 변환(Transform) 및 양자화(Quantization)하여 양자화 주파수 계수를 부호화한다.

여기서, 잔차 블록은 현재 블록의 각 화소의 원 화소값(Original Pixel Value)과 예측 블록의 각 화소의 예측 화소값(Predicted Pixel Value)을 감산하여 화소값의 차이인 잔차 신호(Residual Signal)를 갖는다. 변환 방법으로서는 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform) 기반 변환 또는 하다마다 변환(Hadamard Transform) 등이 이용될 수도 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 DCT 변환을 개량 및 변형한 다양한 변환 기법을 이용될 수 있으며, 이를 이용하여 잔차 신호가 주파수 영역으로 변환되어 주파수 계수로 변환된다. 양자화 방법으로서는 데드존 균일 경계 양자화(DZUTQ: Dead Zone Uniform Threshold Quantization) 또는 양자화 가중치 매트릭스(Quantization Weighted Matrix) 등이 이용될 수 있지만 이를 개량한 양자화 등 다양한 양자화 방법이 이용될 수 있다. 부호화 기술로서는 엔트로피 부호화(Entropy Encoding) 기술이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정하지 않고 다른 다양한 부호화 기술이 사용될 수도 있을 것이다.

모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부에 따라 모드 정보를 생성한다. 즉, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서도 영상 부호화 장치(300)와 같은 인트라 예측 모드를 사용하여 현재 블록을 예측하여 복호화할 수 있도록 모드 정보를 생성하는데, 이러한 모드 정보를 영상 복호화 장치에서 스스로 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부에 따라 다르게 생성한다.

이를 위해, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부에 대한 정보를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 예를 들어, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부를 확인하여, 예측할 수 있다고 판단한 경우에는 모드 정보로서 플래그 '1'을 생성하고, 예측할 수 없다고 판단한 경우에는 모드 정보로서 플래그 '0'을 생성할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치는 모드 정보로서 플래그 '1'을 수신하면 스스로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 예측하여 예측된 인트라 예측 모드로 현재 블록을 예측하고, 모드 정보로서 플래그 '0'을 수신하면 기 설정된 인트라 예측 모드로서 현재 블록을 예측할 수 있다. 여기서, 기 설정된 인트라 예측 모드란 영상 부호화 장치(300)와 영상 복호화 장치가 사전에 정의한 인트라 예측 모드일 수 있다.

또한, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있다고 판단한 경우에는, 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있음을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 즉, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부를 확인하여, 예측할 수 있다고 판단한 경우에는 제 1 부호화 모드 식별자를 생성할 수 있다. 제 1 부호화 모드 식별자는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있음을 나타내므로, '1' 또는 '0'의 값을 갖는 1비트로 구현될 수 있다. 따라서, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치(300)에서 결정한 인트라 예측 모드와 동일한 인트라 예측 모드를 예측할 수 있는 경우, 1비트의 모드 정보만을 영상 부호화 장치(300)에서 영상 복호화 장치로 전달하면 되므로, 부호화 데이터의 크기를 줄일 수 있고 그를 통해 압축 성능이 향상될 수 있어 전송 효율도 높일 수 있다.

또한, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없다고 판단한 경우에는, 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자 및 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별 정보를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 즉, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부를 확인하여, 예측할 수 없다고 판단한 경우에는 제 2 부호화 모드 식별자를 생성할 수 있다. 제 2 부호화 모드 식별자도 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없음을 나타내므로, '1' 또는 '0'의 값을 갖는 1비트로 구현될 수 있으며, 제 1 부호화 모드 식별자의 비트값과 다른 값이 될 수 있을 것이다.

하지만, 이 경우 모드 정보를 제 2 부호화 모드 식별자만으로 구성하면 영상 복호화 장치에서는 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없기 때문에, 현재 블록을 예측할 인트라 예측 모드를 결정할 수 없다. 물론, 전술한 바와 같이, 기 설정된 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정할 수 있지만, 이 경우 예측의 효율과 압축의 효율이 현저히 떨어질 수 있다. 따라서, 영상 복호화 장치가 부호화기 예측 모드를 식별할 수 있도록, 예측 모드 식별 정보를 제 2 부호화 모드 식별자와 함께 생성할 수 있다. 여기서, 예측 모드 식별 정보는 후보 집합의 인트라 예측 모드 후보 중에서 부호화기 예측 모드로서 결정된 특정 인트라 예측 모드를 지정하는 식별자일 수 있다. 이러한 식별자는 비트열로 표현될 수 있는데, 예를 들어 부호화기 예측 모드가 인트라 4x4 예측의 수평 모드인 경우, 2번 모드를 나타내는 '0011'와 같은 N비트(단, N은 임의의 정수일 수 있다.)가 될 수 있다.

또한, 모드 정보 생성부(330)는, 전술한 바와 같이, 예측 모드 식별 정보로서 단순하게 식별자를 사용하여 직접 부호화기 인트라 예측 모드를 지정하는 것이 아니라, 다른 방법으로 영상 복호화 장치가 부호화기 예측 모드를 식별할 수 있는지 여부를 판단하여 그에 따라 예측 모드 식별 정보를 생성할 수 있다. 즉, 모드 정보 생성부(330)는, 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일한 경우에는, 부호화기 예측 모드가 대표 모드와 동일함을 나타내는 대표 모드 적용 식별자를 예측 모드 식별 정보로서 생성할 수 있으며, 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일하지 않은 경우에는, 부호화기 예측 모드가 대표 모드와 동일하지 않음을 나타낸 대표 모드 미적용 식별자 및 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별자를 예측 모드 식별 정보로서 생성할 수 있다.

여기서, 대표 모드 적용 식별자와 대표 모드 미적용 식별자는 부호화기 예측 모드와 대표 모드가 동일함과 동일하지 않음을 나타내므로, '1' 및 '0'의 값을 갖는 1비트로 구현될 수 있다. 또한, 대표 모드는 현재 블록의 최대 가능 모드(MPM: Most Probable Mode)일 수 있다. 현재 블록의 최대 가능 모드는 도 2를 통해 전술한 바와 같이, 현재 블록의 주변 블록(특히, 좌측 블록과 상단 블록)의 인트라 예측 모드의 모드 번호 중 작은 모드 번호를 갖는 인트라 예측 모드로 결정될 수 있다. 또한, 예측 모드 식별자는 전술한 식별자와 같이, 후보 집합의 인트라 예측 모드 후보 중에서 부호화기 예측 모드로서 결정된 특정 인트라 예측 모드를 지정하는 식별자일 수 있으며, 비트열로 표현될 수 있는데, 예를 들어 부호화기 예측 모드가 인트라 4x4 예측의 수평 모드인 경우, 2번 모드를 나타내는 '0011'와 같은 N비트가 될 수 있다. 예측 모드 식별자는 인트라 예측 모드 후보 중 대표 모드를 제외한 나머지 인트라 예측 모드 중 하나임을 지정할 수 있다.

또한, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없다고 판단한 경우에는, 부호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터와 영상 복호화 장치에서 예측될 현재 블록의 인트라 예측 모드인 복호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터 간의 차이가 경계값 이하인지 여부에 따라 모드 정보를 생성할 수 있다. 즉, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없다고 판단한 경우에는, 영상 복호화 장치에 예측하는 방법에 따라 복호화기 예측 모드(ipm _{dec( by enc )} )를 결정하여, 부호화기 예측 모드의 예측 방향에 따라 현재 블록을 예측하고 부호화한 후 복호화하여 복원한 복원 영상 데이터와 복호화기 예측 모드의 예측 모드의 예측 방향에 따라 현재 블록을 예측하여 부호화한 후 복호화하여 복원한 복원 영상 데이터를 생성하며, 각 복원 영상 데이터를 비교하여 그 차이(복원 영상 데이터(ipm _opt )-복원 영상 데이터(ipm _{dec ( by enc )} ))가 기 설정된 경계값 이하인지 여부를 확인한다.

또한, 모드 정보 생성부(330)는 부호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터와 복호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터 간의 차이가 경계값 이하인 경우에는, 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있음을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 즉, 모드 정보 생성부(330)는, 만약 부호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터와 복호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터의 차이가 경계값 이하인 경우에는, 비록 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않다고 하더라도, 영상 복호화 장치에서 복호화기 예측 모드로 현재 블록을 부호화하고 복호화하여 복원해도 부호화기 예측 모드로 현재 블록을 부호화하고 복호화하여 복원한 영상과 큰 차이가 없어 화질에 큰 영향을 주지 않을 수 있으므로, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일한 것처럼 제 1 부호화 모드 식별자를 생성한다.

또한, 모드 정보 생성부(330)는 부호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터와 복호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터 간의 차이가 경계값을 초과하는 경우에는, 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자 및 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별 정보를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 즉, 모드 정보 생성부(330)는, 만약 부호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터와 복호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터의 차이가 경계값을 초과하는 경우에는, 영상 복호화 장치에서 복호화기 예측 모드로 현재 블록을 부호화하고 복호화하여 복원한 영상과 부호화기 예측 모드로 현재 블록을 부호화하고 복호화하여 복원한 영상이 큰 차이가 나서 복호화기 예측 모드로 부호화하는 경우 화질에 큰 영향을 미칠 수 있으므로, 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 없음을 알리고 부호화기 예측 모드를 식별할 수 있도록 예측 모드 식별 정보를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 이때, 모드 정보 생성부(330)는 예측 모드 식별 정보를 생성하는 데 있어서, 전술한 바와 같이, 현재 블록의 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일한지 여부에 따라 다르게 생성할 수 있다.

한편, 모드 정보 생성부(330)는, 영상 복호화 장치에서 선택 가능한 인트라 예측 모드 후보 각각에 따른 판단 함수를 계산하고, 선택 가능한 인트라 예측 모드 후보 중에서 판단 함수의 값이 최소가 되는 인트라 예측 모드를 결정하며, 판단 함수의 값이 최소가 되는 인트라 예측 모드가 부호화기 예측 모드와 동일한지 여부를 확임함으로써, 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부를 판단할 수 있다.

예를 들면, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 스스로 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부를 판단하기 위해, 수학식 2를 이용하여 영상 복호화 장치에서 예측될 현재 블록의 인트라 예측 모드인 복호화기 예측 모드(ipm _{dec( by enc)} )를 결정할 수 있다.

수학식 2에서, BMS(Boundary Matching Set)는 현재 블록 내에서 주변 블록과 경계에 위치한 화소의 위치를 나타내는 인덱스들의 집합을 말한다. Cur _pred ( ipmc ,j)는 영상 복호화 장치에서 선택할 수 있는 인트라 예측 모드 후보 각각에 따라 현재 블록을 예측하여 생성된 예측 블록의 예측 화소를 말하며, Cur _residue (j)는 부호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성된 예측 블록과 현재 블록을 감산한 잔차 블록을 변환 및 양자화하고 다시 역 양자화하고 역 변환하여 복원한 잔차 블록을 말한다. Neigh (j)는 이미 복원된 주변 블록의 인접 화소를 말한다.

이를 위해, 모드 정보 생성부(330)는 영상 복호화 장치에서 현재 블록에 대해 선택할 수 있는 후보 집합(CS') 중에서 선택할 수 있는 인트라 예측 모드 후보(ipmc)에 대해 수학식 2의 판단 함수 g()를 계산하고, 인트라 예측 모드 후보 중 판단 함수 g()이 최소가 되는 인트라 예측 모드를 복호화기 예측 모드(ipm _{dec(by enc)} )로서 결정한다. 이때, 영상 복호화 장치에서 현재 블록에 대해 선택할 수 있는 후보 집합(CS')은 영상 부호화 장치(300)에서 선택할 수 있는 후보 집합(CS)는 동일할 수 있지만, 반드시 같지 않을 수 있다.

여기서, 판단 함수 g()는 경계 정합 알고리즘(BMA: Boundary Matching Algorithm)에 현재 블록 내에서 주변 블록과 경계에 있는 경계 화소 및 경계 화소와 바로 인접한 주변 블록의 인접 화소 간의 차이의 정도를 계산하는 함수일 수 있다. 수학식 2에서는 판단 함수 g()를 경계 화소와 인접 화소 간의 차이들의 제곱합으로 정의하였지만, 판단 함수는 반드시 이러한 정의에 한정되지 않고 영상 부호화 장치(300)와 영상 복호화 장치가 공유한다는 전제 하에서라면 다양한 방법으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 판단 함수를 정의하는 데 있어서, 인트라 예측 모드 후보 각각이 가지는 방향성에 따라 경계 정합에 사용되는 화소의 위치가 달라지게 정의하는 향상된 경계 정합 알고리즘 등이 사용될 수 있다. 또한, 판단 함수를 정의하는 데에는 인트라 예측 모드 후보 각각이 가지는 방향성에 따라 경계 정합에 사용되는 화소들을 규정하는 BMS를 서로 다르게 사용할 수도 있으며, 경계 화소와 인접 화소 간의 차이들의 제곱합이 아니라 절대값 합들을 사용할 수도 있다.

따라서, 모드 정보 생성부(330)는 우선 부호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 잔차 블록을 부호화하고 복호화하여 복원된 잔차 블록에서 경계 화소 위치에 있는 복원된 잔차 화소 Cur _residue (j)를 계산해 둔 후, 인트라 예측 모드 후보 중 임의의 한 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 예측 블록에서 경계 화소 위치에 있는 예측 화소 Cur _pred ( ipmc ,j)를 구하고 복원된 잔차 화소 Cur _residue (j)와 더한 후, 이미 복원된 주변 블록의 인접 화소 Neigh (j)와 빼서 제곱하는데, 이를 경계 화소 위치에 있는 모든 화소에 대해 수행하고 그 값들을 더하여 g(ipmc)를 구한다. 이러한 방식으로 인트라 예측 모드 후보 각각에 대해 수행한 후, 그 값이 최소가 되는 인트라 예측 모드를 결정함으로써 복호화기 예측 모드 ipm _{dec(by enc )} 를 결정한다.

본 발명에서는 영상 복호화 장치에서도 이와 같은 방식으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한다. 따라서, 영상 부호화 장치(300)는 영상 복호화 장치와 동일한 방법으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정해 보고, 기 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드 즉, 부호화기 예측 모드(ipm _opt )와 영상 복호화 장치에서 예측될 현재 블록의 인트라 예측 모드 즉, 복호화기 예측 모드(ipm _{dec(by enc)} )가 동일하면, 동일함을 알려 주기 위해 제 1 부호화 모드 식별자만 부호화하여 영상 복호화 장치로 전송하면 되지만, 동일하지 않다면 영상 복호화 장치에서 인트라 예측 모드를 식별할 수 있도록 예측 모드 식별 정보를 함께 부호화하여 영상 복호화 장치로 전송한다.

한편, 이상에서는 모드 정보 생성부(330)가 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일한지 여부를 우선적으로 판단하여 그에 따라 제 1 부호화 모드 식별자 내지 제 3 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성하는 것으로 설명했지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 모드 정보 생성부(330)는 후술하는 바와 같이, 부호화기 예측 모드와 현재 블록의 대표 모드가 동일한지 여부를 우선적으로 판단하여 그에 따라 A 부호화 모드 식별자 내지 C 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성할 수 있다.

즉, 모드 정보 생성부(330)는 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일한 경우에는 부호화기 예측 모드가 대표 모드와 동일함을 나타내는 A 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 또한, 모드 정보 생성부(330)는 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일하지 않고 부호화기 예측 모드가 복호화기 예측 모드와 동일한 경우에는, 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일하지 않고 복호화기 예측 모드와 동일함을 나타내는 B 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성할 수 있다. 또한, 모드 정보 생성부(330)는 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일하지 않고 부호화기 예측 모드가 복호화기 예측 모드와 동일하지 않은 경우에는, 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일하지 않고 복호화기 예측 모드와 동일하지 않음을 나타내는 C 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성할 수 있다.

부호화 데이터 생성부(340)는 부호화된 잔차 블록과 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성한다. 즉, 부호화 데이터 생성부(340)는 부호화부(320)에 의해 부호화된 잔차 블록의 비트열과 모드 정보 생성부(330)에 의해 생성된 모드 정보의 비트열을 포함하는 부호화 데이터를 생성한다. 본 발명에서 부호화 데이터란 입력 영상 또는 입력 영상을 소정의 블록 단위로 분할한 블록에 대한 입력 데이터가 영상 부호화 장치(300)에 의해 부호화되어 생성되는 데이터이다. 부호화 데이터는 부호화 과정에서 입력 데이터가 압축된 압축 데이터일 수 있지만 부호화 과정을 수행했음에도 입력 데이터가 압축되지 않은 무압축 데이터일 수 있다. 또한, 부호화 데이터는 비트스트림(Bit Stream)과 같이 일련의 순서를 갖는 비트열의 형태로 생성될 수 있으나, 반드시 이에 한정되지 않고 패킷의 형태로 생성될 수 있으며, 그 형태에 따라 일련의 순서에 따라 전송되거나 순서에 관계없이 병렬적으로 전송될 수 있다.

도 4 내지 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 영상 부호화 장치(300)는 영상에서 부호화하고자 하는 현재 블록이 결정되면, 현재 블록에 대해 선택할 수 있는 인트라 예측 모드를 선정하고 선정된 인트라 예측 모드 중 최적의 선택 기준에 따라 선택된 하나의 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드인 부호화기 예측 모드를 결정한다(S410). 영상 부호화 장치(300)는 결정된 부호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성하고 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 생성한 잔차 블록을 부호화한다(S420).

한편, 영상 부호화 장치(300)는 단계 S420에서 예측 블록을 생성하고 그를 이용하여 잔차 블록을 생성하여 부호화할 수도 있지만, 단계 S410에서 부호화기 예측 모드를 결정하는 과정에서 생성한 예측 블록 및 잔차 블록 중 하나 이상을 이용하여 부호화할 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치(300)는 단계 S410에서 최적의 선택 기준에 따라서, 부호화기 예측 모드로서 결정하는 과정에서 결정된 부호화기 예측 모드를 이용하여 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성하고 예측된 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 잔차 블록을 이미 생성했을 수도 있다. 예를 들어, 최적의 선택 기준이 율-왜곡 최적화(RDO: Rate-Distortion Optimization)인 경우, 부호화기 예측 모드를 결정할 때, 선정된 인트라 예측 모드 각각에 대해 현재 블록을 예측하고 예측된 예측 블록으로 잔차 블록을 생성하여 부호화한 후 부호화 비용이 최소인 인트라 예측 모드를 부호화기 예측 모드로서 결정한다. 따라서, 이 경우, 이미 해당 인트라 예측 모드에 대한 예측 블록과 잔차 블록이 생성되어 있으므로, 영상 부호화 장치(300)는 단계 S420에서 잔차 블록을 부호화할 때, 이미 생성되어 있는 예측 블록을 이용하거나 이미 생성되어 있는 잔차 블록을 부호화할 수 있다.

또한, 영상 부호화 장치(300)는 영상 복호화 장치에서 예측될 인트라 예측 모드인 복호화기 예측 모드를 결정하고(S430), 부호화기 예측 모드(ipm _opt )와 복호화기 예측 모드(ipm _{dec( by enc )} )를 비교하여 동일한지 여부를 확인한다(S440). 한편, 도 4에서는, 단계 S420를 수행한 후 단계 S430를 수행하는 것으로 설명했지만, 단계 S430을 수행한 후 단계 S420을 수행할 수 있다. 이뿐만 아니라 본 발명에서는 설명의 편의를 위해, 단계를 구분하여 본 발명의 일 실시예에 따른 방법들을 설명하지만, 본 발명이 반드시 이와 같이 구분된 단계의 순서에 한정되는 것이 아니다.

영상 부호화 장치(300)는 단계 S440의 확인 결과, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일한 경우(ipm _opt = ipm _{dec ( by enc )} )에는, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성한다(S450). 여기서, 제 1 부호화 모드 식별자는 예를 들어, '1'과 같은 1비트의 플래그로 구현될 수 있다.

또한, 영상 부호화 장치(300)는 단계 S440의 확인 결과, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않은 경우(ipm _opt ≠ ipm _{dec ( by enc )} )에는, 현재 블록의 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일한지 여부를 확인하여(S460), 현재 블록의 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일한 경우에는, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자 및 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 대표 모드 적용 식별자를 모드 정보로서 생성하고(S470), 현재 블록의 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일하지 않은 경우에는, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 나타내는 제 2 부호화 예측 모드 및 대표 모드, 부호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 대표 모드 미적용 식별자 및 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별자를 모드 정보로서 생성한다(S480).

영상 부호화 장치(300)는 단계 S420에서 부호화된 잔차 블록과 단계 S450, S470 또는 S480에서 생성된 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성하여 출력한다(S490).

도 6 및 도 7을 참조하면, 도 4 및 도 5에 도시한 영상 부호화 방법은 도 6 및 도 7과 같이 더욱 구체화될 수 있다. 단계 S610 내지 단계 S650 및 단계 S670 내지 단계 S692는 각각 도 4 및 도 5를 통해 전술한 단계 S410 내지 단계 S450 및 단계 S460 내지 단계 S490과 동일 또는 유사하다. 다만, 도 6 및 도 7에서는 단계 S640의 확인 결과, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않은 경우(ipm _opt ≠ ipm _{dec ( by enc )} )에는, 현재 블록의 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일한지 여부를 확인하는 것이 아니라, 부호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터와 복호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터를 계산하고 비교하여 그 차이(예를 들면, |복원 영상 데이터(ipm _opt )-복원 영상 데이터(ipm _{dec ( by enc )} )|가 경계값 이하인지 여부를 확인한다(S660).

영상 부호화 장치(300)는 단계 S660의 확인 결과, 그 차이가 경계값 이하인 경우에는, 복호화기 예측 모드(ipm _{dec( by enc )} )에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 생성한 잔차 블록을 부호화하고(S662), 단계 S650으로 진행하여 제 1 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성하며(S650), 그 차이가 경계값을 초과하는 경우에야 비로소 현재 블록의 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일한지 여부를 확인하고(S670), 그에 따라 제 2 부호화 모드 식별자와 대표 모드 적용 식별자를 모드 정보로서 생성하거나(S680), 제 2 부호화 예측 모드, 대표 모드 미적용 식별자 및 예측 모드 식별자를 모드 정보로서 생성한다(S690).

영상 부호화 장치(300)는 부호화된 잔차 블록과 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성하는 데(S692), 단계 S662에서 복호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하고 잔차 블록을 부호화한 경우에는 단계 S620에서 부호화된 잔차 블록이 아닌 단계 S662에서 부호화된 잔차 블록과 모드 정보(즉, 제 1 부호화 모드 식별자)를 포함하는 부호화 데이터를 생성한다.

도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법은 도 8 내지 도 11과 같이 구현될 수 있다. 우선 도 8 및 도 9를 참조하면, 단계 S810 및 단계 S820에서 부호화기 예측 모드를 결정하고 잔차 블록을 부호화한 영상 부호화 장치(300)는 부호화기 예측 모드(ipm _opt )가 현재 블록의 대표 모드와 동일한지 여부를 확인한다(S830). 여기서, 단계 S810 및 단계 S820은 도 4를 통해 전술한 단계 S410 및 단계 S420과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.

영상 부호화 장치(300)는 단계 S830의 확인 결과, 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일한 경우(ipm _opt = 대표 모드)에는 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일함을 나타내는 A 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성한다(S840). 여기서, A 부호화 모드 식별자는 예를 들어 '1'값을 갖는 1비트의 플래그로 구현될 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치(300)는 단계 S830의 확인 결과, 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일하지 않은 경우(ipm _opt ≠ 대표 모드)에는 영상 복호화 장치에서 예측될 인트라 예측 모드인 복호화기 예측 모드를 결정하고(S850), 부호화기 예측 모드(ipm _opt )와 복호화기 예측 모드(ipm _{dec( by enc)} )를 비교하여 동일한지 여부를 확인한다(S860).

영상 부호화 장치(300)는 단계 S860의 확인 결과, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일한 경우(ipm _opt = ipm _{dec ( by enc )} )에는 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와는 동일하지 않지만 복호화기 예측 모드와 동일함(즉, 부호화기 예측 모드를 영상 복호화 장치에서 예측할 수 있음)을 나타내는 B 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성한다(S870). 여기서, B 부호화 모드 식별자는 예를 들어, '01'값을 갖는 2비트의 플래그로 구현될 수 있다.

또한, 영상 부호화 장치(300)는 단계 S860의 확인 결과, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않은 경우(ipm _opt ≠ ipm _{dec ( by enc )} )에는 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드 및 복호화기 예측 모드와 동일하지 않음을 나타내고 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 C 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성한다(S870). 여기서, C 부호화 모드 식별자는 예를 들어, '00'값을 갖는 2비트의 플래그(부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드 및 복호화기 예측 모드와 동일하지 않음을 나타냄)와 N비트의(단, N은 정수) '부호어'(영상 복호화 장치에서 선택할 수 있는 인트라 예측 모드 후보 또는 인트라 예측 후보에서 대표 모드를 제외한 나머지 인트라 예측 모드 중 어느 하나의 인트라 예측 모드를 식별함)를 갖는 플래그로 구현될 수 있다.

영상 부호화 장치(300)는 단계 S820에서 부호화된 잔차 블록과 단계 S840, S870 또는 S880에서 생성된 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성하여 출력한다(S890).

또한, 도 10 및 도 11을 참조하면, 도 8 및 도 9에 도시한 영상 부호화 방법은, 도 4 및 도 5가 도 6 및 도 7에 의해 더욱 구체화된 것처럼, 도 10 및 도 11과 같이 더욱 구체화될 수 있다. 단계 S1010 내지 단계 S1070 및 단계 S1090 및 단계 S1092는 각각 도 8 및 도 9를 통해 전술한 단계 S810 내지 단계 S870 및 단계 S880 내지 단계 S890과 동일 또는 유사하다.

다만, 도 10 및 도 11에서는 단계 S1060의 확인 결과, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않은 경우(ipm _opt ≠ ipm _{dec ( by enc )} )에는, 현재 블록의 대표 모드와 부호화기 예측 모드가 동일한지 여부를 확인하는 것이 아니라, 부호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터와 복호화기 예측 모드에 따른 복원 영상 데이터를 계산하고 비교하여 그 차이(예를 들면, |복원 영상 데이터(ipm _opt )-복원 영상 데이터(ipm _{dec( by enc )} )|가 경계값 이하인지 여부를 확인한다(S1080). 영상 부호화 장치(300)는 단계 S1080의 확인 결과, 그 차이가 경계값 이하인 경우에는 복호화기 예측 모드(ipm _{dec( by enc )} )에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 현재 블록을 감산하여 생성한 잔차 블록을 부호화하고(S1082), 단계 S1070으로 진행하여 B 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성하고, 그 차이가 경계값을 초과하는 경우에야 비로소 C 부호화 예측 모드 식별자를 모드 정보로서 생성한다(S1090).

영상 부호화 장치(300)는 부호화된 잔차 블록과 모드 정보를 포함하는 부호화 데이터를 생성하는 데(S1092), 단계 S1082에서 복호화기 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하고 잔차 블록을 부호화한 경우에는 단계 S1020에서 부호화된 잔차 블록이 아닌 단계 S1082에서 부호화된 잔차 블록과 모드 정보(즉, 제 1 부호화 모드 식별자)를 포함하는 부호화 데이터를 생성한다.

도 4 내지 도 7에서 전술한 바와는 달리, 도 8 내지 도 11에서는 영상 부호화 장치(300)가 부호화기 예측 모드와 현재 블록의 대표 모드가 동일한지 여부를 확인하도록 함으로써, 제 1 부호화 모드로 결정되는 경우에는 영상 부호화 장치(300)가 영상 복호화 장치에서 예측될 부호화기 예측 모드를 계산할 필요가 없으므로, 영상 부호화 장치(300)의 계산량을 줄일 수 있으며, 그에 따라 영상 부호화 장치(300)를 간소하게 구현할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 영상 부호화 장치(300)에 의해 부호화 데이터로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus) 등의 통신 인터페이스를 통해 후술할 영상 복호화 장치로 전송되어 영상 복호화 장치에서 복호화되어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(1200)는 모드 정보 추출부(1210), 예측 모드 결정부(1220), 예측 모드 추출부(1230) 및 복호화부(1240)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 영상 복호화 장치(1500)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, 영상을 복호화하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미한다.

모드 정보 추출부(1210)는 부호화 데이터로부터 모드 정보를 추출한다. 또한, 모드 정보 추출부(1210)는 부호화 데이터로부터 추출된 모드 정보를 분석하여 모드 정보에 제 1 부호화 모드 식별자가 포함된 경우에는 제 1 부호화 모드 식별자를 예측 모드 결정부(1220)로 전달하고, 모드 정보에 제 2 부호화 모드 식별자가 포함된 경우에는 제 2 부호화 모드 식별자를 예측 모드 추출부(1230)로 전달하며, 모드 정보가 추출된 부호화 데이터는 복호화부(1240)로 전달한다.

여기서는, 모드 정보 추출부(1210)가 추출한 모드 정보를 예측 모드 결정부(1220) 또는 예측 모드 추출부(1230)로 전달하는 것으로 전술했지만, 모드 정보를 전달하지 않고 모드 정보를 분석하여 모드 정보에 따라 예측 모드 결정부(1220) 또는 예측 모드 추출부(1230)를 활성화할 수 있다. 예를 들어, 모드 정보에 제 1 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 모드 정보 추출부(1210)는 예측 모드 결정부(1220)를 활성화시켜, 예측 모드 결정부(1220)가 인트라 예측 모드 후보 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 모드 정보에 제 2 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 모드 정보 추출부(1210)는 예측 모드 추출부(1230)를 활성화시켜, 예측 모드 추출부(1230)가 대표 모드 적용 식별자, 대표 모드 미적용 식별자, 예측 모드 식별자와 같은 예측 모드 식별 정보를 추출할 수 있도록 할 수 있다.

예측 모드 결정부(1220)는 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한다. 즉, 예측 모드 결정부(1220)는 모드 정보 추출부(1210)에 의해 제 1 부호화 모드 식별자를 전달받거나 모드 정보 추출부(1210)에 의해 활성화된 경우, 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 파악하여, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한다. 예측 모드 결정부(1220)가 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 것은 수학식 2를 통해 전술한 영상 부호화 장치(300)의 모드 정보 생성부(330)에서 복호화기 예측 모드를 결정하는 방식과 동일 또는 유사하다.

즉, 예측 모드 결정부(1220)는 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 스스로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한다. 즉, 예측 모드 결정부(1220)는 선택 가능한 인트라 예측 모드 후보 각각에 따른 판단 함수를 계산하고, 선택 가능한 인트라 예측 모드 후보 중에서 판단 함수의 값이 최소가 되는 인트라 예측 모드를 결정하며, 판단 함수의 값이 최소가 되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정할 수 있다. 여기서, 판단 함수는 경계 화소 정합에 따라 현재 블록 내에서 경계에 있는 경계 화소 및 경계 화소와 바로 인접한 주변 블록의 인접 화소 간의 차이의 정도를 계산하는 함수일 수 있다.

또한, 예측 모드 결정부(1220)는 선정된 후보 집합(CS')에서 선택할 수 있는 인트라 예측 모드 후보 중 하나의 인트라 예측 모드를 수학식 3을 이용하여 복호화기 예측 모드(ipm _dec )로서 결정할 수 있다.

수학식 3에서, BMS(Boundary Matching Set)는 현재 블록 내에서 주변 블록과 경계에 위치한 화소의 위치를 나타내는 인덱스들의 집합을 말한다. Cur _pred ( ipmc ,j)는 영상 복호화 장치에서 선택할 수 있는 인트라 예측 모드 후보 ipmc 각각에 따라 현재 블록을 예측하여 생성된 예측 블록의 예측 화소를 말하며, Cur _residue (j)는 모드 정보가 추출된 부호화 데이터로부터 복호화되어 복원된 잔차 블록을 말한다. Neigh(j)는 이미 복원된 주변 블록의 인접 화소를 말한다.

이를 위해, 예측 모드 결정부(1220)는 선정된 후보 집합(CS') 중에서 선택할 수 있는 인트라 예측 모드 후보(ipmc)에 대해 수학식 3의 판단 함수 h()를 계산하고, 인트라 예측 모드 후보 중 판단 함수 h()가 최소가 되는 인트라 예측 모드를 복호화기 예측 모드(ipm _dec )로서 결정한다. 영상 복호화 장치(1200)에서 선택할 수 있는 후보 집합(CS')는 영상 부호화 장치(300)에서 선택할 수 있는 후보 집합(CS)와 동일할 수 있지만, 영상 복호화 장치(800)가 주변 정보로부터 후보 집합(CS)의 일부 인트라 예측 모드에 대해 예측할 수 없는 경우에는 그 인트라 예측 모드를 제외한 나머지 인트라 예측 모드의 집합을 사용하므로 후보 집합이 달라질 수 있다.

여기서, 판단 함수 h()는 경계 정합 알고리즘(BMA: Boundary Matching Algorithm)에 현재 블록 내에서 주변 블록과 경계에 있는 경계 화소 및 경계 화소와 바로 인접한 주변 블록의 인접 화소 간의 차이의 정도를 계산하는 함수일 수 있다. 판단 함수 h()에 대해서는 수학식 2를 통해 전술한 바와 같다.

따라서, 예측 모드 결정부(1220)는 부호화 데이터로부터 복호화되어 복원된 잔차 블록의 복원된 잔차 화소 Cur _residue (j)를 복호화부(1240)로부터 전달받고, 선정된 후보 집합(CS')에서 선택할 수 있는 인트라 예측 모드 후보 중 임의의 한 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 예측 블록의 예측 화소 Cur _pred ( ipmc ,j)를 구하고 복원된 잔차 화소 Cur _residue (j)와 더한 후, 이미 복원된 주변 블록의 인접 화소 Neigh (j)와 빼서 제곱하는데, 이를 경계 화소 위치에 있는 모든 화소에 대해 수행하고 그 값들을 더하여 h(ipmc)를 구한다. 이러한 방식으로 인트라 예측 모드 후보 각각에 대해 수행한 후, 그 값이 최소가 되는 인트라 예측 모드를 결정함으로써 복호화기 예측 모드 ipm _dec 를 결정한다.

예측 모드 추출부(1230)는 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자와 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별 정보가 포함된 경우에는, 예측 모드 식별 정보에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정한다. 즉, 예측 모드 추출부(1230)는 모드 정보 추출부(1210)로부터 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자와 예측 모드 식별 정보를 전달받으면 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 파악하고, 예측 모드 식별 정보에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정한다.

여기서, 예측 모드 식별 정보에는 대표 모드 적용 식별자와 대표 모드 미적용 식별자가 포함될 수 있는데, 예측 모드 식별 정보에 대표 모드 적용 식별자가 포함되어 있는 경우, 예측 모드 추출부(1230)는 대표 모드를 구하여 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정할 수 있다. 또한, 예측 모드 식별 정보에 포함된 대표 모드 미적용 식별자에 의해, 부호화기 예측 모드와 대표 모드가 동일하지 않음이 식별되는 경우에는, 예측 모드 식별 정보에 포함된 예측 모드 식별자에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정한다. 현재 블록의 대표 모드는 현재 블록의 최대 가능 모드일 수 있으며, 최대 가능 모드는 도 2를 통해 전술한 바와 같이, 주변 블록의 인트라 예측 모드의 모드 번호에 따라 결정될 수 있다.

복호화부(1240)는 부호화 데이터로부터 추출된 부호화된 잔차 블록을 복호화하고, 예측 모드 결정부(1220) 또는 예측 모드 추출부(1230)에 의해 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 복호화된 잔차 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다.

이상에서는 도 12를 통해, 모드 정보에 제 1 부호화 모드 식별자 및 제 2 부호화 모드 식별자와 예측 모드 식별 정보가 포함된 경우, 부호화 데이터를 복호화하는 장치의 구성에 대해 설명하였지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치는 후술하는 바와 같은 구성으로 구성될 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치는 모드 정보 추출부(미도시), 예측 모드 결정부(미도시) 및 복호화부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. 도 12에서 나타낸 영상 복호화 장치(1200)는 예측 모드 결정부(1220)와 예측 모드 추출부(1230)를 포함하여 구성되지만, 또 다른 영상 복호화 장치는 예측 모드 결정부(미도시)만을 포함할 수 있다. 여기서, 모드 정보 추출부(미도시)와 복호화부(미도시)는 도 12를 통해 전술한 모드 정보 추출부(1210) 및 복호화부(1240)와 동일 또는 유사하다.

다만, 예측 모드 결정부(미도시)는 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 현재 블록의 대표 모드가 동일함을 나타내는 A 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 대표 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정한다. 또한, 예측 모드 결정부(미도시)는 모드 정보에 부호화기 예측 모드가 대표 모드와 동일하지 않고 복호화기 예측 모드와 동일함을 나타내는 B 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, 인트라 예측 모드 후보에서 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한다. 또한, 예측 모드 결정부(미도시)는 모드 정보에 부호화기 예측 모드가 대표 모드 및 복호화기 예측 모드와 동일하지 않음을 나타내는 C 부호화 모드 식별자가 포함된 경우, C 부호화 모드 식별자에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정한다.

즉, 영상 복호화 장치(미도시)는 모드 정보에 A 부호화 모드 식별자가 포함된 경우에는 인트라 예측 모드 후보 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하지 않아도 되므로, 큰 계산량이 필요한 복잡한 과정을 생략할 수 있고 그에 따라 간소한 구성으로 구현될 수 있다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

유무선 통신망 또는 케이블 등을 통해 영상에 대한 부호화 데이터를 수신하여 저장한 영상 복호화 장치(1200)는 사용자의 선택 또는 실행 중인 다른 프로그램의 알고리즘에 따라 영상을 재생하기 위해, 영상을 복호화하여 복원한다.

도 13을 참조하면, 영상 복호화 장치(1200)는 부호화 데이터로부터 모드 정보를 추출하고(S1310), 모드 정보에 제 1 부호화 모드 식별자가 포함되어 있는지 여부를 확인하여(S1320), 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일함을 나타내는 제 1 부호화 모드 식별자가 포함된 경우에는 영상의 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한다(S1330).

영상 복호화 장치(1200)는 단계 S1320의 확인 결과, 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일하지 않음을 나타내는 제 2 부호화 모드 식별자와 부호화기 예측 모드를 식별하기 위한 예측 모드 식별 정보가 포함된 경우에는, 예측 모드 식별 정보에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정하는데, 모드 정보에 대표 모드 적용 식별자가 포함되었는지 여부를 확인하여(S1340), 대표 모드 적용 식별자가 포함된 경우에는 현재 블록의 대표 모드를 결정하여 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정하고(S1350), 대표 모드 적용 식별자가 아닌 대표 모드 미적용 식별자가 포함된 경우에는 예측 모드 식별자에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정한다(S1360).

현재 블록의 인트라 예측 모드가 결정되면, 영상 복호화 장치(1200)는 부호화 데이터로부터 추출된 부호화된 잔차 블록을 복호화하고, 단계 S1330, 단계 S1350 또는 단계 S1360에서 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 복호화된 잔차 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다(S1380).

도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은 도 14와 같이 구현될 수 있다.

영상 복호화 장치(미도시)는 부호화 데이터로부터 모드 정보를 추출하고(S1410), 모드 정보에 A 부호화 모드 식별자가 포함되어 있는지 여부를 확인하여(S1420), 모드 정보에 부호화기 예측 모드와 현재 블록의 대표 모드가 동일함을 나타내는 A 부호화 모드 식별자가 포함된 경우에는 현재 블록의 대표 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정한다(S1430).

영상 복호화 장치(미도시)는 단계 S1420의 확인 결과, 모드 정보에 부호화기 예측 모드가 현재 블록의 대표 모드와 동일하지 않은 경우에는 모드 정보에 부호화기 예측 모드가 대표 모드 및 복호화기 예측 모드와 동일하지 않음을 나타내는 C 부호화 모드 식별가 포함되어 있는지 여부를 확인하여(S1440), C 부호화 모드 식별자가 포함된 경우에는 C 부호화 모드 식별자에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정하고(S1450), C 부호화 모드 식별자가 포함되지 않은 경우(모드 정보에 B 부호화 모드 식별자가 포함된 경우)에는 인트라 예측 모드 후보 중에서 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정한다(S1460).

현재 블록의 인트라 예측 모드가 결정되면, 영상 복호화 장치(미도시)는 부호화 데이터로부터 추출된 부호화된 잔차 블록을 복호화하고(S1470), 단계 S1430, 단계 S1450 또는 단계 S1460에서 결정된 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 생성한 예측 블록과 복호화된 잔차 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다(S1480).

이상에서 도 13 및 도 14를 통해 전술한 영상 복호화 방법은 후술하는 바와 같이, 일반화되어 구현될 수 있다. 즉, 영상 복호화 방법은 현재 블록의 인트라 예측 모드를 영상 복호화 장치에서 예측할 수 있는지 여부를 나타내는 모드 정보를 부호화 데이터로부터 추출하고, 모드 정보에 따라 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하며, 결정된 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록의 예측 블록을 생성하며, 부호화 데이터로부터 추출된 부호화된 현재 블록의 잔차 블록을 복호화하여 복원하고, 복원된 잔차 블록을 예측 블록과 가산하여 현재 블록을 복원할 수 있다.

이 경우, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 데 있어서, 모드 정보가 영상 복호화 장치에서 현재 블록의 인트라 예측 모드를 예측할 수 있음을 나타내는 경우, 인트라 예측 모드 후보를 선정하고, 인트라 예측 모드 후보 중 하나의 인트라 예측 모드를 선택하여 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정할 수 있다. 또한, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 데 있어서, 모드 정보가 영상 복호화 장치에서 현재 블록의 인트라 예측 모드를 예측할 수 없음을 나타내는 경우, 부호화 데이터로부터 추출되는 예측 모드 식별 정보에 의해 식별되는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로서 결정할 수 있다.

여기서, 모드 정보는 영상 복호화 장치에서 인트라 예측 모드 후보 중 하나의 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 예측할 수 있는지 여부를 나타낼 수 있다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 판단 함수를 계산하는 과정을 나타낸 예시도이다.

인트라 예측 모드 후보 ipmc 각각에 따라 현재 블록을 예측하여 예측 블록의 예측 화소 Cur _pred ( ipmc ,j)를 구하고, 부호화기 예측 모드(ipm _opt )에 따라 현재 블록을 예측하여 잔차 블록을 부호화하고 복호화하여 복원된 잔차 블록의 복원된 잔차 화소 Cur _residue (j)를 구하고 서로 더해, Cur _pred ( ipmc ,j)+Cur _residue (j)를 계산한 후, 이미 복원된 주변 블록의 인접 화소 Neigh (j)와 빼서 제곱하는데, 이를 경계 화소 위치에 있는 모든 화소에 대해 수행하고 그 값들을 더함으로써, g(ipmc)를 구한다.

예를 들어, H.264/AVC 표준의 인트라 4x4 예측의 9 가지 예측 모드가 인트라 예측 모드 후보로 선택할 수 있다면, Cur _pred ( ipmc ,j)는 9 개가 생성되고 Cur _residue (j)는 하나가 생성된다. 따라서, 9 개의 Cur _pred ( ipmc ,j) 각각과 Cur _residue (j)를 더해 9 개의 Cur _pred ( ipmc ,j)+Cur _residue (j)를 생성한 후, 이미 복원된 주변 블록의 인접 화소 Neigh (j)와 9 개의 Cur _pred ( ipmc ,j)+Cur _residue (j)를 뺀 값을 제곱하게 되며, 이를 경계 화소 위치에 있는 모든 화소에 대해 수행하여 그 값들을 더하게 된다.

도 16 및 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라 생성되는 모드 정보를 나타낸 예시도이다.

도 16에는 부호화기 예측 모드와 복호화기 예측 모드가 동일한지 여부를 우선적으로 판단하여 제 1 부호화 모드 식별자 내지 제 3 부호화 모드 식별자를 모드 정보로서 생성하는 경우의 모드 정보를 예시적으로 나타내었다. 도 17에는 부호화기 예측 모드와 현재 블록의 대표 모드가 동일한지 여부를 우선적으로 판단하여 A 부호화 모드 식별자 내지 C 부호화 모드 식별자를 모드 정보를 생성하는 경우의 모드 정보를 예시적으로 나타내었다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 영상 복호화 장치에서 부호화기 예측 모드를 예측할 수 있는지 여부에 따라서 모드 정보를 다르게 생성함으로써, 화질의 저하를 방지하면서 큰 압축 성능을 얻을 수 있다. 또한, 도 17과 같은 방식으로 모드 정보를 생성하면, 효율적으로 부호화할 수 있을 뿐만 아니라 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치의 계산량을 크게 줄일 수 있어서, 각 장치의 구현을 간소화할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 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.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 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 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

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.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 영상을 부호화하거나 복호화하는 장치 및 방법 분야에 적용되어, 인트라 예측을 이용하여 영상을 예측할 때, 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하기 위한 비트량을 최소화하여 압축 성능을 향상시킬 수 있는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.

Claims (29)

1. 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
   부호화 데이터로부터 상기 영상의 현재 블록을 예측하기 위한 모드 정보를 추출하는 단계;
   상기 모드 정보가 제 1 부호화 모드를 지시하는 경우, 복수의 인트라 예측 모드 후보들 중에서 하나의 인트라 예측 모드를 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정하는 단계;
   상기 모드 정보가 제 2 부호화 모드를 지시하고 상기 모드 정보에 예측 모드 식별 정보가 포함된 경우, 상기 예측 모드 식별 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계;
   상기 부호화 데이터로부터 부호화된 잔차 블록을 복원하고, 결정된 인트라 예측 모드에 따라 상기 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및
   상기 예측 블록과 상기 잔차 블록을 가산하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 인트라 예측 모드 후보들은 상기 현재 블록에 따라 다르게 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 인트라 예측 모드 후보들 중에서 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드를 식별하기 위한 추가정보를 추출하는 단계를 더 포함하고,
   상기 추가정보에 따라 상기 복수의 인트라 예측 모드 후보들 중에서 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
   
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