KR101345294B1 - 영상의 양자화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 컬러왜곡 제거를 위한 소정의 양자화 행렬을 적용하여 더 세밀하게 양자화를 수행하는 양자화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 영상의 양자화 방법은 영상을 구성하는 소정 크기의 블록의 이산 여현 변환 계수 및 픽셀값을 이용하여 컬러왜곡의 발생 가능성 여부를 판단하고, 판단 결과 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 컬러왜곡을 제거하기 위한 소정의 컬러왜곡제거 양자화 행렬을 이용하여 초기 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상의 양자화 장치 및 방법{Method and apparatus for quantizing image}
도 1a는 종래 기술에 따른 프레임 DCT 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 필드 DCT 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 양자화 장치가 적용되는 영상 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 양자화 장치의 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 양자화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 도 3의 컬러왜곡 판단부(310)로 입력되는 8×8 블록을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 8×8 블록을 DCT 변환한 블록을 나타낸 도면이다.
도 7은 8×8 DCT에 대한 표준 기본 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 컬러왜곡 제거 양자화 행렬을 나타낸 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 양자화 방법에 의하여 양자화된 후 복원된 매크로 블록과 종래 기술에 따른 양자화 방법에 의하여 양자화된 후 복원된 매크로 블록의 픽셀값들을 비교한 그래프이다.
본 발명은 영상의 부호화에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 컬러왜곡 제거를 위한 소정의 양자화 행렬을 적용하여 더 세밀하게 양자화를 수행하는 양자화 방법 및 장치에 관한 것이다.
디지털 영상신호는 공간 영역 상에서 소정의 크기, 예를 들어 8×8 크기로 분할되어 이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform, 이하 "DCT"라 함)에 의해서 주파수 영역으로 변환된다. 일반적으로 인간의 시각 특성은 저주파 성분에 민감하기 때문에 MPEG 등의 영상 압축 표준안에서는 인간의 시각 특성 및 압축 효율을 고려한 양자화 행렬을 이용하여 양자화를 수행한다.
컬러 신호의 경우 밝기를 나타내는 휘도 신호와 색을 나타내는 색차 신호로 구분된다. MPEG-2 표준안과 같은 종래 기술에 의한 경우 휘도 신호 또는 색차 신호 모두에 동일한 DCT 변환 행렬을 이용한다. 예를 들어, 8×8 단위의 DCT 변환 기법에서 8×8 입력 블록을 X, 8×8 DCT 변환 행렬을 C, Y를 DCT 변환된 행렬이라고 하면, 순방향 DCT는 Y=CXCT와 같이 정의되고, C는 다음의 수학식 1과 같다.
Figure 112006057040365-pat00001
( Cn=cos(nπ/16), n=1,...,7 )
또한, MPEG-2 표준안에서는 4:2:0의 비율로 샘플링되어 DCT 변환된 휘도 신호와 색차 신호 모두에 대하여 기본 값으로 동일한 양자화 행렬을 이용하여 양자화를 수행한다. 예를 들어, 인트라 예측된 휘도 신호 및 색차 신호의 DCT 계수 블록에 대하여 다음의 수학식 2와 같은 양자화 행렬을 적용하고, 인터 예측된 휘도 신호 및 색차 신호의 DCT 계수 블록에 대하여 다음의 수학식 3과 같은 양자화 행렬을 적용한다.
Figure 112006057040365-pat00002
Figure 112006057040365-pat00003
도 1a는 종래 기술에 따른 프레임 DCT 방식을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 종래 기술에 따른 필드 DCT 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 1a를 참조하면, 프레임 DCT 방식은 입력된 8×8 블록 그대로 DCT 변환을 수행하는 방식이다. 도 1b를 참조하면, 필드 DCT 방식은 홀수 번째 및 짝수 번째 행들끼리, 즉 각 필드를 분리하여 DCT 변환을 수행하는 방식이다.
MPEG-2와 같은 종래 기술에 따르면 4:2:0으로 샘플링된 색차 신호는 항상 프레임 DCT 변환 방식을 적용하여 DCT 변환된다. 그러나, 프레임 DCT 변환 방식을 적용하여 DCT 변환되고, 비월주사(interlaced) 방식으로 표현되는 색차 신호의 경우 각 필드간 색차 신호의 변화가 큰 경우에 컬러왜곡 현상이 필연적으로 발생되는 문제점이 있다.
예를 들어, 다음의 수학식 4와 같이 8×8 컬러 입력 블록 X가 각 필드간, 즉 짝수 행과 홀수 행들에 위치한 픽셀값들의 차이가 큰 영상 특성을 갖는다고 가정한다.
Figure 112006057040365-pat00004
상기 수학식 4와 같은 입력 블록 X를 DCT 변환하고 양자화한 다음, 다시 역양자화 및 역 DCT 변환 과정을 수행하여 복원된 블록 X'는 다음의 수학식 5와 같다.
Figure 112006057040365-pat00005
수학식 4 및 5를 참조하면, 원 입력 블록 X와 같이 각 필드간의 차이가 큰 블록에 대해서 DCT 변환, 양자화, 역양자화 및 역변환 과정을 수행하면 복원된 블록 X'의 각 필드간의 픽셀값의 변화폭이 증가하여 컬러 왜곡이 발생되는 문제점이 있다. 이러한 컬러 왜곡은 디코더 측에서 색차 신호 업스케일 과정과 역비월주사 과정을 거치면서 더욱 심화된다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서 영상 부호화시에 각 필드간의 차이가 큰 블록, 즉 짝수 번째 행과 홀수 번째 행 사이의 변화가 큰 블록에 대해서 컬러 왜곡의 발생을 방지하는 영상의 양자화 방법 및 장치를 제공하는 데에 목적이 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 영상 양자화 방법은 (a) 영상을 구성하는 소정 크기의 블록의 이산 여현 변환 계수 및 상기 블록의 픽셀값을 이용하여 컬러왜곡의 발생 가능성 여부를 판단하는 단계; 및 (b) 상기 판단 결과 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 상기 컬러왜곡을 제거하기 위한 소정의 컬러왜곡제거 양자화 행렬을 이용하여 상기 블록을 초기 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 영상의 양자화 장치는 영상을 구성하는 소정 크기의 블록의 이산 여현 변환 계수 및 상기 블록의 픽셀값을 이용하여 컬러왜곡의 발생 가능성 여부를 판단하는 컬러왜곡 판단부; 및 상기 판단 결과 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 상기 컬러왜곡을 제거하기 위한 소정의 컬러왜곡제거 양자화 행렬을 이용하여 상기 블록을 초기 양자화하는 컬러왜곡제거 양자화 행렬 적용부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 설명의 편의를 위하여, 특히 컬러 왜곡 발생이 문제되는 비월주사 방식으로 표시되면서, 4:2:0의 비율로 샘플링된 휘도(luminance) 신호(Y) 및 색차(chrominance) 신호(Cb, Cr) 블록을 부호화하는 경우를 중심으로 설명한다.
본 발명에 따른 영상 양자화 방법 및 장치는 DCT 계수 및 입력 블록의 픽셀값을 이용하여 컬러 왜곡 현상의 발생 가능성 여부를 판단한 다음, 컬러 왜곡 현상의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서는 더 세밀하게 양자화를 수행하고 많은 비트량을 할당함으로써 컬러 왜곡 현상을 감소시킨다.
도 2는 본 발명에 따른 양자화 장치가 적용되는 영상 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(200)는 움직임 추정부(202), 움직임 보상부(204), 인트라 예측부(206), 변환부(210), 양자화부(220), 가변길이 부호화부(230), 역양자화부(240), 역변환부(250), 필터(260), 프레임 메모리(270) 및 제어부(280)를 포함한다. 본 발명에 따른 양자화 장치는 상기 양자화부(220)에 대응된다.
움직임 추정부(202) 및 움직임 보상부(204)는 프레임 메모리(270)에 저장된 이전 프레임을 이용하여 움직임 추정 및 보상을 수행함으로써 인터 예측된 블록을 생성한다. 인트라 예측부(206)는 현재 입력 블록의 예측 블록을 현재 프레임 내에서 찾는 인트라 예측을 수행한다.
인터 예측 또는 인트라 예측이 수행되어 현재 블록이 참조할 예측 블록이 생성되면, 감산부(208)는 현재 블록으로부터 예측 블록을 빼서 레지듀 블록을 생성한 다.
변환부(210)는 공간적 상관성을 제거하기 위해 8×8 블록 단위로 입력되는 레지듀 블록에 대해 DCT 연산을 수행하고, 양자화부(220)는 변환부(210)에서 얻어진 DCT 계수에 대해 양자화를 수행하여 압축을 수행한다. 특히, 본 발명에 따른 양자화부(220)는 휘도 블록에 대해서는 종래와 같이 양자화를 수행하지만, 색차 블록에 대해서는 색차 블록의 DCT 계수 및 픽셀값을 이용하여 컬러 왜곡 발생 가능성을 판단하고, 컬러 왜곡 발생 가능성이 큰 색차 블록에 대해서는 컬러 왜곡 제거를 위한 소정의 양자화 행렬을 적용하여 양자화를 수행한다.
가변 길이 부호화부(230)는 DCT 및 양자화 처리된 데이터에서 통계적 중복성을 제거함으로써 비트스트림을 생성한다.
역양자화부(240)는 양자화부(220)에서 양자화된 영상 데이터를 역양자화한다. 역변환부(250)는 역양자화부(240)에서 역양자화된 영상 데이터에 대해 역변환을 수행한다. 가산부(255)는 역변환된 영상 데이터와 인터 예측 또는 인트라 예측된 영상을 더하여 영상을 복원한다. 복원된 영상은 필터(260)를 거친 후, 프레임 메모리부(270)에 저장되었다가 다음 프레임에 대한 인터 예측시 참조 영상으로 이용된다. 또한, 필터링 이전의 복원된 영상은 인트라 예측부(206)로 입력되어 인트라 예측시 현재 블록의 이전에 처리된 참조 블록으로 이용된다.
제어부(280)는 영상 부호화 장치(200)의 각 구성 요소를 제어하는 한편, 현재 블록의 예측 모드를 결정한다. 일 예로서, 제어부(280)는 인터 예측 또는 인트라 예측된 블록과 원래 블록 사이의 차이를 최소화하는 예측 모드를 결정한다. 구 체적으로 제어부(280)는 인터 예측된 영상 및 인트라 예측된 영상의 코스트를 계산하고, 예측된 영상 중에서 가장 작은 코스트를 갖는 예측 모드를 최종적인 예측 모드로 결정한다. 여기서, 상기 코스트 계산은 여러가지 방법에 의해서 수행될 수 있다. 코스트 함수로는 SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSD(Sum of Squared Difference), MAD(Mean of Absolute Difference) 및 라그랑지 함수(Lagrange function) 등이 있다.
도 3은 본 발명에 따른 양자화 장치의 구성을 구체적으로 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 영상 양자화 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 양자화 장치의 동작 및 양자화 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 양자화 장치(300)는 컬러왜곡 판단부(310), 선택적 양자화 행렬 적용부(320), 양자화 파라메터 결정부(330) 및 양자화 파라메터 적용부(340)를 포함한다.
단계 410에서, 컬러왜곡 판단부(310)는 입력된 현재 블록의 DCT 계수 및 현재 블록의 픽셀값을 이용하여 컬러왜곡의 발생 가능성 여부를 판단한다. 여기서, 컬러왜곡 판단부(310)는 색차 블록을 중심으로 컬러왜곡의 발생 가능성 여부를 판단한다.
전술한 바와 같이, 컬러왜곡은 비월주사 방식으로 표시되는 색차 블록의 각 필드의 픽셀값의 차이가 큰 경우, 즉 짝수 번째 행들과 홀수 번째 행들에 위치한 픽셀들의 픽셀값의 차이가 큰 경우에 발생된다. 따라서, 상기 컬러왜곡 판단 부(310)는 입력된 현재 블록의 DCT 계수들이 분포하는 특성 및 각 필드를 구성하는 픽셀들의 픽셀값의 차이를 이용하여 컬러 왜곡 가능성을 판단할 수 있다.
도 5는 도 3의 컬러왜곡 판단부(310)로 입력되는 8×8 블록을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5의 8×8 블록을 DCT 변환한 블록을 나타낸 도면이다. 도 5에서 Pxy는 x번째 행 및 y번째 열에 위치한 픽셀에서의 픽셀값을 나타내며, 도 6에서 Txy는 상기 Pxy에 대응되는 DCT 계수를 나타낸다.
도 5를 참조하면, 컬러왜곡 판단부(310)는 홀수 번째 행들에 위치한 픽셀들의 픽셀값들(P00,...,P07,P20,...,P27,P40,...,P47,P60,...,P67)의 평균값 및 짝수 번째 행들에 위치한 픽셀들의 픽셀값들(P10,...,P17,P30,...,P37,P50,...,P57,P70,...,P77)의 평균값의 차이가 소정 임계값보다 큰 경우 입력된 8×8 블록을 컬러왜곡 발생 가능성이 큰 블록으로 판단한다.
또한, 컬러왜곡 판단부(310)는 입력된 DCT 계수들의 분포 특성을 이용하여 현재 블록의 컬러왜곡 발생 가능성 여부를 판단할 수 있다.
도 7은 8×8 DCT에 대한 표준 기본 패턴을 나타낸 도면이다. DCT 계수는 도 7에 도시된 바와 같은 표준 기본 패턴 집합의 가중치에 해당한다. 어떠한 영상 블록이라도 표준 기본 패턴의 각 패턴에 적당한 가중치, 즉 DCT 계수를 곱한 다음 각 패턴들을 결합함으로써 재구성할 수 있다. 도 7을 참조하면, 표준 기본 패턴들 중 첫 번째 열의 패턴들(710)은 입력 영상의 수평 방향성을 나타냄을 알 수 있다. 만 약 어떠한 입력 블록의 DCT 계수들 중 첫 번째 열의 DCT 계수들이 다른 열들에 위치한 DCT 계수보다 큰 경우에는 입력 블록이 수평 방향성이 큰 블록으로 판단할 수 있다. 각 필드간의 픽셀값의 차이가 커서 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록은 상대적으로 큰 수평 방향성을 갖게 된다.
따라서, 컬러 왜곡 판단부(310)는 수평 방향성을 나타내는 첫 번째 열에 위치한 DCT 계수값들(T00,T10,...,T60,T70)이 나머지 DCT 계수들보다 상대적으로 큰 값을 갖는 경우에 현재 블록을 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 컬러왜곡 판단부(310)는 DCT 변환 블록(600)의 DCT 계수값들의 평균값이 다른 열들에 위치한 DCT 계수값들의 평균값보다 큰 경우 입력 블록을 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록으로 판단할 수 있다. 바람직하게는, 컬러왜곡 판단부(310)는 각 필드의 픽셀값의 차이 및 첫 번째 열에 위치한 DCT 계수와 나머지 DCT 계수들을 함께 비교하여, 각 필드의 픽셀값의 차이가 크면서 첫 번째 열에 위치한 DCT 계수의 값이 나머지 DCT 계수에 비하여 큰 값을 갖는 입력 블록을 컬러왜곡 가능성이 큰 블록으로 판단할 수 있다.
다시 도 3 및 도 4를 참조하면, 선택적 양자화 행렬 적용부(320)는 양자화 행렬 적용부(321) 및 컬러왜곡 제거 양자화 행렬 적용부(322)를 포함한다.
단계 420에서, 선택적 양자화 행렬 적용부(320)는 현재 색차 블록이 컬러왜곡 가능성이 큰 블록인지 여부를 확인한다. 만약, 현재 색차 블록이 컬러왜곡 가능성이 크지 않은 블록이라면, 단계 430에서 양자화 행렬 적용부(321)는 종래 기술 에 따른 일반적인 양자화 행렬을 이용하여 초기 양자화를 수행한다. 또한, 선택적 양자화 행렬 적용부(320)는 휘도 블록이나 컬러 왜곡 발생 가능성이 크지 않은 색차 블록에 대해서는 후술되는 컬러왜곡 제거 양자화 행렬을 이용하지 않고 종래 기술에 따라 일반적인 양자화 행렬을 이용하여 초기 양자화를 수행한다.
단계 440에서, 컬러왜곡 제거 양자화 행렬 적용부(322)는 컬러왜곡 발생 가능성이 큰 것으로 판단된 색차 블록에 대해서 컬러왜곡 제거 양자화 행렬을 적용하여 초기 양자화를 수행한다.
도 8은 도 6의 DCT 변환 블록의 초기 양자화를 위한 컬러왜곡 제거 양자화 행렬을 나타낸 도면이다. 도 8에서 Qxy는 도 6의 Txy에 대응되는 컬러왜곡 제거 양자화 행렬의 성분을 나타낸다.
컬러 왜곡 현상의 발생 가능성이 큰 색차 블록의 DCT 계수들 중 첫 번째 열의 DCT 계수들을 보다 세밀하게 양자화하기 위해서, 컬러왜곡 제거 양자화 행렬(800)의 첫 번째 열의 성분들(810)은 다른 열의 성분들에 비하여 상대적으로 작은 값을 갖는다. 일 예로, 컬러왜곡 제거 양자화 행렬은 다음의 수학식 6과 같이 구성될 수 있다.
Figure 112006057040365-pat00006
수학식 6을 참조하면, 컬러왜곡 제거 양자화 행렬의 첫 번째 열의 성분들은 나머지 열에 비하여 작은 값을 갖으므로 수학식 6과 같은 컬러왜곡 제거 양자화 행렬을 적용하여 DCT 계수들을 초기 양자화하는 경우, 첫 번째 열의 DCT 계수들을 더 세밀하게 양자화할 수 있다.
단계 450에서, 양자화 파라메터(Quantization Parameter:QP) 결정부(330)는 컬러왜곡 발생 가능성이 큰 색차 블록의 DCT 계수들 및 픽셀값들을 이용하여 상기 색차 블록에 적용할 양자화 파라메터를 결정한다. 특히, 양자화 파라메터 결정부(330)는 컬러왜곡 발생 가능성이 큰 색차 블록에 대해서 현재 설정된 양자화 파라메터의 값보다 더 작은 값을 갖는 양자화 파라메터를 이용하여 양자화를 수행함으로써 컬러왜곡 발생 가능성이 큰 블록에 더 많은 비트량을 할당한다.
구체적으로, 양자화 파라메터 결정부(330)는 색차 블록의 DCT 계수들 및 픽셀값을 이용하여 컬러왜곡 가능성 정도를 나타내는 소정의 왜곡 가중치를 계산한 다음, 계산된 왜곡 가중치에 반비례되도록 양자화 파라메터의 값을 결정함으로써, 컬러왜곡 가능성이 큰 색차 블록일수록 보다 세밀하게 양자화되도록 한다.
예를 들어, 양자화 파라메터 결정부(330)는 색차 블록의 첫 번째 열의 DCT 계수들의 절대값의 합을 E1, 색차 블록의 DCT 계수들 전체의 절대값의 합을 Eall, 색차 블록의 짝수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들과 홀수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들의 차이의 평균을 Pdiff, 색차 블록의 한 픽셀을 n 비트로 나타낸다고 할 때, 다음의 수학식 7과 같이 왜곡 가중치(α)를 계산할 수 있다.
Figure 112006057040365-pat00007
또한, 양자화 파라메터 결정부(330)는 널리 알려진 ITU-T의 비디오 코덱 테스트 모델인 TMN8 방식 등을 이용하여 다음의 수학식 8과 같이 양자화 파라메터(QP)를 결정할 수 있다
Figure 112006057040365-pat00008
수학식 8에서, αi는 i번째 매크로 블록의 왜곡 가중치, σi는 i번째 매크로 블록의 표준 편차, A는 현재 매크로 블록 내의 픽셀 수, K는 소정의 상수(만약, DCT 계수들이 라플라시안 분포를 갖으며 독립적인 분포를 갖는 경우 K는 e/ln 2 의 값을 갖음), C는 헤더 정보 등을 인코딩하는데 필요한 오버헤드 레이트(bits/pixel), B는 프레임 내의 매크로 블록의 부호화시 필요한 예측 비트수, N 은 프레임 내에 구비된 매크로블록의 수를 나타낸다.
수학식 8과 같은 양자화 파라메터의 결정 과정은 예시적인 것에 불과하며, 이외에도 양자화 파라메터 결정부(330)는 수학식 7을 통해 계산된 왜곡 가중치(α)에 반비례되도록 양자화 파라메터 값을 결정할 수 있다. 즉, 양자화 파라메터 결정부(330)는 컬러왜곡 가능성이 큰 블록에 대해서는 더 낮은 양자화 파라메터를 설정하고, 컬러왜곡 가능성이 낮은 블록에 대해서는 더 큰 양자화 파라메터를 설정한다.
단계 460에서, 양자화 파라메터 적용부(340)는 결정된 양자화 파라메터를 이용하여 초기 양자화된 DCT 계수들에 대한 양자화를 수행한다.
본 발명에 따르면, 컬러왜곡 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 컬러 왜곡 제거 양자화 행렬을 이용하여 초기 양자화를 수행한 다음, 컬러왜곡 발생 가능성 정도에 반비례되도록 양자화 파라미터를 조절하여 컬러왜곡 발생 가능성이 큰 블록일 수록 비트 할당률을 높임으로써 컬러왜곡을 감소시킨다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 양자화 방법에 의하여 양자화된 후 복원된 매크로 블록과 종래 기술에 따른 양자화 방법에 의하여 양자화된 후 복원된 매크로 블록을 비교한 그래프이다. 도 9a 및 도 9b에서 x축은 복원된 매크로 블록의 수직 방향의 픽셀들을 나타낸다. 즉, 복원된 매크로 블록의 어느 한 열을 기준으로 샘플링된 수직 방향의 픽셀들을 나타낸다. 입력 매크로블록으로는 상기 수학식 4에 나타낸 바와 유사하게 홀수 번째 행들의 픽셀들은 픽셀값으로 170을 갖고, 짝수 번째 행들의 픽셀들은 픽셀값으로 30을 갖는 매크로 블록을 이용하였다.
도 9a 및 도 9b를 참조하면, 본 발명에 따라 양자화된 후 복원된 픽셀값들(912)의 경우가 종래 기술에 따라 양자화된 다음 복원된 픽셀값들(911)에 비하여 원래 픽셀값들(910)에 더 근접하게 복원됨을 확인할 수 있다. 즉, 종래 기술에 따라 양자화된 다음 복원된 픽셀값들은 원 픽셀값에 비하여 상하 변화폭이 크지만, 본 발명에 따라 양자화된 다음 복원된 픽셀값들은 종래 기술에 비하여 상하 변화폭이 줄어들고 원 픽셀값에 보다 근접한 값을 갖게 되어 컬러왜곡 현상을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 또한 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. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 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.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 본 발명에 따르면, 블록 기반 부호화 방식에서 색차 블록의 각 필드사이의 픽셀값의 차이가 발생하는 컬러왜곡 현상을 감소시킬 수 있으며, 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.

Claims (24)

  1. 영상의 양자화 방법에 있어서,
    (a) 상기 영상을 구성하는 소정 크기의 블록의 이산 여현 변환 계수 및 상기 블록의 픽셀값을 이용하여 컬러왜곡의 발생 가능성 여부를 판단하는 단계; 및
    (b) 상기 판단 결과 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 상기 컬러왜곡을 제거하기 위해 선택적으로 소정의 컬러왜곡제거 양자화 행렬을 이용하여 상기 블록을 초기 양자화하는 단계를 포함하며,
    상기 (a) 단계는
    상기 블록의 첫 번째 열에 위치한 상기 이산 여현 변환 계수의 값들의 평균값이 다른 열들에 위치한 상기 이산 여현 변환 계수의 값들의 평균값보다 크거나, 상기 블록의 짝수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들과 홀수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들의 차이의 평균이 소정 임계값보다 큰 경우 상기 블록을 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 컬러왜곡제거 양자화 행렬의 첫 번째 열의 성분은 상기 컬러 왜곡현상의 발생 가능성이 큰 블록의 이산 여현 변환 계수들 중 첫 번째 열의 이산 여현 변환 계수들을 보다 세밀하게 양자화하도록 다른 열의 성분에 비하여 상대적으로 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 블록의 크기는 8×8이며, 상기 컬러왜곡제거 양자화 행렬은 다음의 행렬;
    Figure 112006057040365-pat00009
    인 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    (c) 상기 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록의 이산 여현 변환 계수들 및 픽셀값들을 이용하여 상기 블록에 적용할 양자화 파라메터를 결정하는 단계; 및
    (d) 상기 결정된 양자화 파라메터를 이용하여 상기 초기 양자화된 데이터를 양자화하여 압축된 데이터를 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    상기 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 적용할 양자화 파라메터의 값을 현재 설정된 양자화 파라메터의 값보다 더 작은 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 (c) 단계는
    (c1) 상기 블록의 첫 번째 열의 이산 여현 변환 계수들의 절대값의 합, 상기 블록의 이산 여현 변환 계수들 전체의 절대값의 합, 및 상기 블록의 짝수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들과 홀수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들의 차이의 평균을 이용하여 상기 블록의 컬러왜곡발생 가능성에 비례하는 왜곡 가중치(α)를 계산하는 단계;
    (c2) 상기 왜곡 가중치에 반비례되도록 상기 양자화 파라메터의 값을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 블록의 첫 번째 열의 이산 여현 변환 계수들의 절대값의 합을 E1, 상기 블록의 이산 여현 변환 계수들 전체의 절대값의 합을 Eall, 상기 블록의 짝수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들과 홀수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들의 차이의 평균을 Pdiff, 상기 블록의 한 픽셀을 n 비트로 나타낸다고 할 때, 상기 왜곡 가중치 α는 다음의 수학식;
    Figure 112006057040365-pat00010
    을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    αi는 i번째 매크로 블록의 왜곡 가중치, σi는 i번째 매크로 블록의 표준 편차, A는 현재 매크로 블록 내의 픽셀 수, K는 소정의 상수, C는 헤더 정보 등을 인코딩하는데 필요한 오버헤드 레이트(bits/pixel), B는 프레임 내의 매크로 블록의 부호화시 필요한 예측 비트수, N은 프레임 내에 구비된 매크로블록의 수라고 할 때, i번째 매크로블록의 양자화 파라메터(QPi)는 다음의 수학식;
    Figure 112006057040365-pat00011
    을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 영상은 비월주사 방식으로 표시되며, 상기 블록은 4:2:0 비율로 샘플링된 색차 블록인 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
  13. 영상의 양자화 장치에 있어서,
    상기 영상을 구성하는 소정 크기의 블록의 이산 여현 변환 계수 및 상기 블록의 픽셀값을 이용하여 컬러왜곡의 발생 가능성 여부를 판단하는 컬러왜곡 판단부; 및
    상기 판단 결과 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 대해서 상기 컬러왜곡을 제거하기 위해 선택적으로 소정의 컬러왜곡제거 양자화 행렬을 이용하여 상기 블록을 초기 양자화하는 컬러왜곡제거 양자화 행렬 적용부를 포함하며,
    상기 컬러왜곡 판단부는
    상기 블록의 첫 번째 열에 위치한 상기 이산 여현 변환 계수의 값들의 평균값이 다른 열들에 위치한 상기 이산 여현 변환 계수의 값들의 평균값보다 크거나, 상기 블록의 짝수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들과 홀수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들의 차이의 평균이 소정 임계값보다 큰 경우 상기 블록을 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 컬러왜곡제거 양자화 행렬의 첫 번째 열의 성분은 상기 컬러 왜곡현상의 발생 가능성이 큰 블록의 이산 여현 변환 계수들 중 첫 번째 열의 이산 여현 변환 계수들을 보다 세밀하게 양자화하도록 다른 열의 성분에 비하여 상대적으로 작은 값을 갖는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 블록의 크기는 8×8이며, 상기 컬러왜곡제거 양자화 행렬은 다음의 행렬;
    Figure 112006057040365-pat00012
    인 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  19. 제 13항에 있어서,
    상기 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록의 이산 여현 변환 계수들 및 픽셀값들을 이용하여 상기 블록에 적용할 양자화 파라메터를 결정하는 양자화 파라메터 결정부; 및
    상기 결정된 양자화 파라메터를 이용하여 상기 초기 양자화된 데이터를 양자화하여 압축된 데이터를 제공하는 양자화 파라메터 적용부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 양자화 파라메터 결정부는
    상기 컬러왜곡의 발생 가능성이 큰 블록에 적용할 양자화 파라메터의 값을 현재 설정된 양자화 파라메터의 값보다 더 작은 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 양자화 파라메터 결정부는
    상기 블록의 첫 번째 열의 이산 여현 변환 계수들의 절대값의 합, 상기 블록의 이산 여현 변환 계수들 전체의 절대값의 합, 및 상기 블록의 짝수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들과 홀수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들의 차이의 평균을 이용하여 상기 블록의 컬러왜곡발생 가능성에 비례하는 왜곡 가중치(α)를 계산하고, 상기 왜곡 가중치에 반비례되도록 상기 양자화 파라메터의 값을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  22. 제 19항에 있어서,
    상기 블록의 첫 번째 열의 이산 여현 변환 계수들의 절대값의 합을 E1, 상기 블록의 이산 여현 변환 계수들 전체의 절대값의 합을 Eall, 상기 블록의 짝수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들과 홀수 행에 위치한 픽셀들의 픽셀값들의 차이의 평균을 Pdiff, 상기 블록의 한 픽셀을 n 비트로 나타낸다고 할 때, 상기 왜곡 가중치 α는 다음의 수학식;
    Figure 112006057040365-pat00013
    을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  23. 제 19항에 있어서,
    αi는 i번째 매크로 블록의 왜곡 가중치, σi는 i번째 매크로 블록의 표준 편차, A는 현재 매크로 블록 내의 픽셀 수, K는 소정의 상수, C는 헤더 정보 등을 인코딩하는데 필요한 오버헤드 레이트(bits/pixel), B는 프레임 내의 매크로 블록의 부호화시 필요한 예측 비트수, N은 프레임 내에 구비된 매크로블록의 수라고 할 때, i번째 매크로블록의 양자화 파라메터(QPi)는 다음의 수학식;
    Figure 112006057040365-pat00014
    을 이용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
  24. 제 13항에 있어서,
    상기 영상은 비월주사 방식으로 표시되며, 상기 블록은 4:2:0 비율로 샘플링된 색차 블록인 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
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