KR101530782B1 - 영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템을 공개한다. 본 발명은 입력 영상을 인가받고, 인트라 예측 수행 시에 상기 입력 영상에서 휘도 영역 블록과 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 계산된 상관도에 따라 부호화가 완료된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거한 후, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부를 포함한다.

Description

영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템{METHOD, APPARATUS AND SYSTEM FOR IMAGE ENCODING AND DECODING}
본 발명은 영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템에 관한 것으로, 특히 HEVC에서 RGB 영상의 색평면간 예측 효율을 향상시키기 위한 영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템에 관한 것이다.
HEVC(High Efficiency Video Coding) Range Extension은 현재 표준화가 완료된 HEVC의 뒤를 이어, 4:2:2 4:4:4 색 샘플링과 10bit, 12bit, 14bit 심도의 YUV 영상 및 RGB 영상을 지원하기 위한 확장 기술의 개발을 목표로 현재 표준화가 진행 중에 있다. 이 중, RGB 영상은 YUV 영상과는 달리 R, G, B 각각 색평면(color plane) 사이에 높은 상관관계(correlation)를 갖고 있으며, 이를 이용하여 최근 MPEG 표준화 회의에서는 J. Kim에 의해 확장 크로마 모드(extended chroma mode : 이하 ECM)가 제안되었다. (J. Kim, "RCE1: The performance of extended chroma mode for non 4:2:0 format, JCTVC-M0097, 13th JCT-VC Meeting, Incheon, Korea, Apr. 2013)
J. Kim에 의해 제안된 ECM은 채도(Chroma (U,V)(RGB 코딩에서는 B,R)) 영역의 화면내 예측(intra prediction) 시, 이미 부호화가 끝난 휘도(Luma (또는 G))영역의 픽셀 값을 참조하여 채도(Chroma (또는 B, R)) 영역의 픽셀 값을 예측하는 방법이다. 이 알고리즘은 기존 HEVC 표준화 때 J. Chen에 의해 제안된 기법을 이용하는 기술로 HEVC에는 적용되지 않았다. (J. Chen, V. Seregin, W-J Han, J. Kim, B. Jeon, "CE6.a.4: Chroma intra prediction by reconstructed luma samples", JCTVC-E266, 5thMeeting, Geneva, Switzerland, Mar. 2011) 그러나 HEVC의 YUV 4:2:0 포맷과는 달리, RGB 4:4:4 포맷은 색평면 간 높은 상관관계를 갖고 있기 때문에, J. Kim에 의해 제안된 ECM는 J. Chen이 제안한 기술을 YUV 포맷이 아닌 RGB 4:4:4 포맷에 맞게 변경하여 적용하는 경우에 높은 압축 성능 향상 효과를 얻을 수 있다. 즉 높은 부호화 이득(coding gain)을 얻을 수 있다. 따라서 HEVC Range Extension 적용될 가능성이 있다.
그러나 다수의 RGB 영상을 분석한 결과, 일반적으로 RGB 영상은 색 평면의 고주파수(high frequency) 영역에서 색 평면 사이의 상관관계가 낮다는 문제점이 도출되었다. 즉 고주파수 영역에서 색 평면 사이의 상관관계가 낮아서 ECM 적용 시에 휘도(Luma) 영역의 고주파 성분이 채도(Chroma)영역의 화소 예측에 방해가 되어 압축 효율을 떨어뜨릴 수 있다.
Figure 112013110547095-pat00001
표 1은 현재 HEVC Range Extension에서 사용하고 있는 8개의 RGB 실험 영상의 첫번째 프레임을 이용하여, 색 평면 간(G-B, G-R) 4개의 주파수 영역(frequency band) 간의 상관도(correlation)를 계산한 것으로 HEVC Range Exension RGB 실험 영상의 색 평면 간 주파수 밴드 별 상관관계를 나타낸다. 표1 은 B. K. Gunturk, Y. Altunbasak, and R. M. Mersereau, "Color plane interpolation using alternating projections," IEEE Trans. Image Processing, Vol. 11, No. 9, pp. 997-1013, September 2002.에 공개되어 있다. 이는 R, G, B 색평면 간의 상관관계를 수학적으로 분석하는 RGB 영상의 주파수 분석 방법으로, 여기서 각각의 상관도는 -1부터 1의 범위를 가지며, 상관도가 높을수록 높은 상관관계를 갖는 것을 의미한다.
표1 에서 LL 주파수 밴드는 영상의 저주파수 성분을 의미하며, LH 및 HL 주파수 밴드는 영상의 수평 및 수직 에지(Edge) 성분을 의미하며, HH 주파수 밴드는 영상의 대각선 에지 성분으로 고주파수 성분을 의미한다. EBULupoCandlelight 및 EBURainFruits 영상을 제외하면 대체적으로 저주파수 영역(LL)에서는 높은 상관도를 가지는 반면, 고주파수 영역(HH)에서는 낮은 상관도를 갖는다. 표1 을 살펴보면, RGB 영상들이 LL 주파수 밴드에서는 평균 0.90의 높은 상관도를 갖지만 HH 주파수 밴드에서는 평균 0.38의 낮은 상관도를 갖고 있음을 확인할 수 있다. 표1 에 나타난 바와 같이, 주파수 영역 전반에서 높은 상관도를 갖는 다른 주파수 성분에 비해 낮은 상관도를 갖는 고주파수 성분은 ECM를 이용한 색 평면 간 픽셀 값 예측 시, 오히려 압축 성능에 방해가 될 수 있다.
본 발명의 목적은 색평면간 상관도가 낮은 고주파 성분을 필터링하여 색평면간 픽셀 값 예측의 효율성을 높일 수 있는 영상 부호화 및 복호화 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 영상 부호화 및 복호화 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 목적을 달성하기 위한 영상 부호화 및 복호화 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 영상 부호화 장치는 입력 영상을 인가받고, 인트라 예측 수행 시에 상기 입력 영상에서 휘도 영역 블록과 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 계산된 상관도에 따라 부호화가 완료된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거한 후, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부를 포함한다.
상기 인트라 예측부는 상기 입력 영상의 부호화된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 LMChroma Mode 예측부를 포함하는 기설정된 복수개의 모드 예측부를 구비하고, 복수개의 모드 예측부 각각에서 인트라 예측을 수행하여 복수개의 예측 블록을 생성하는 크로마 예측부; 상기 복수개의 예측 블록을 수신하고, 상기 복수개의 예측 블록 중 최적의 예측 블록을 기설정된 방식으로 판별하는 률-왜곡 최적화부; 및 상기 복수개의 모드 중 상기 최적의 예측 블록을 생성하는 모드에 대응하는 플래그를 설정하여 상기 최적의 예측 블록과 함께 출력하는 모드 선택부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 LMChroma Mode 예측부는 상기 입력 영상에서 상기 휘도 영역 블록과 상기 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만인지 판별하는 상관도 계산부; 상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만이면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하는 로우패스 필터; 및 상기 상관도가 상기 문턱값 이상이면, 상기 상관도 계산부에서 인가되는 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하고, 상기 상관도가 문턱값 미만이면, 상기 로우패스 필터에서 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 확장 크로마 예측부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 영상 복호화 장치는 비트스트림을 수신하고, 인트라 예측 수행 시에 상기 비트스트림에 포함된 플래그를 분석하고, 분석된 플래그의 상관 플래그 설정에 따라 선택적으로 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하고, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부를 포함한다.
상기 인트라 예측부는 상기 비트 스트림에 설정된 플래그를 분석하는 플래그 분석부; 상기 분석된 플래그에 기초하여 상기 LMChroma Mode 를 포함하는 기설정된 복수개의 모드 중 인트라 예측을 수행할 모드를 선택하는 모드 선택부; 및 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 LMChroma Mode 예측부를 포함하는 기설정된 복수개의 모드 예측부를 구비하고, 복수개의 모드 예측부 각각에서 인트라 예측을 수행하여 복수개의 예측 블록을 생성하는 크로마 예측부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 LMChroma Mode 예측부는 상기 플래그 분석부에서 분석된 플래그 중 상관 플래그의 설정 여부를 판별하는 상관 플래그 판별부;
상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 휘도 영역 블록을 수신하고, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하는 로우패스 필터; 및
상기 상관 플래그가 설정되어 있지 않으면, 상기 플래그 분석부에서 인가되는 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하고, 상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 로우패스 필터에서 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 확장 크로마 예측부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 크로마 예측부는 상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 로우패스 필터에 의한 로우패스 필터링하여, 상기 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 수학식
Figure 112013110547095-pat00002
에 따라 계산하고, 상기 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 상기 LMChroma Mode를 적용하여 수학식
Figure 112013110547095-pat00003
(여기서
Figure 112013110547095-pat00004
는 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 나타내며, α와 β는 부호화하고자 하는 상기 채도 영역 블록 주변의 픽셀값과 동일한 위치의 상기 휘도 블록의 픽셀 값들을 이용하여 계산되는 가중치)에 따라 상기 예측 블록을 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 영상 부호화 방법은 입력 영상을 인가받고, 상기 입력 영상에 대해 인트라 예측을 통해 부호화하여 비트 스트림을 출력하는 영상 부호화 장치의 영상 부호화 방법에 있어서, 상기 영상 부호화 장치가 인트라 예측 수행 시에 상기 입력 영상에서 휘도 영역 블록과 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하는 단계; 상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만이면, 부호화가 완료된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하는 단계; 상기 상관도가 문턱값 미만이면, 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 상관도가 문턱값 이상이면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및 상기 예측 블록을 이용하여 색평면 사이의 상관관계가 높은 RGB 영상의 비트 스트림을 생성하여 출력하는 단계; 를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 영상 복호화 방법은 비트 스트림을 수신하고, 상기 비트스트림에 대해 인트라 예측을 통해 복호화하여 복원 영상을 출력하는 영상 복호화 장치의 영상 복호화 방법에 있어서, 상기 영상 복호화 장치가 상기 비트스트림을 수신하여, 휘도 영역 블록을 획득하는 단계; 상기 비트스트림에 포함된 플래그를 획득하고 분석하여, 기설정된 복수개의 모드 중 인트라 예측을 수행할 모드를 선택하는 단계; 분석된 상기 플래그에 의해 선택된 모드가 LMChroma Mode이면, 상기 플래그에 포함된 상관 플래그의 설정을 분석하는 단계; 상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하는 단계; 상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 상관 플래그가 설정되어 있지 않으면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및 상기 예측 블록을 이용하여 상기 복원 영상을 출력하는 단계; 를 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 예에 따른 영상 시스템은 입력 영상을 인가받고, 인트라 예측 수행 시에 상기 입력 영상에서 휘도 영역 블록과 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 계산된 상관도에 따라 부호화가 완료된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거한 후, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록을 이용하여 색평면 사이의 상관관계가 높은 RGB 영상의 비트 스트림을 생성하여 출력하는 영상 부호화 장치; 및 상기 비트스트림을 수신하고, 상기 인트라 예측 수행 시에 상기 비트스트림에 포함된 플래그를 분석하고, 분석된 플래그의 상관 플래그 설정에 따라 선택적으로 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하고, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록을 이용하여 복원 영상을 출력하는 영상 복호화 장치; 를 포함한다.
따라서, 본 발명의 영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템은 인트라 예측 시에 확장 크로마 모드에서 색 평면간 상관도를 계산하여 상관도에 따라 선택적으로 휘도 영역에 대해 로우 패스 필터링을 적용한 후 LMChroma Moda로 예측 블록을 생성하여 부호화 및 복호화 할 수 있도록 한다. 그러므로 LMChroma Moda로 부호화 및 복호화 시에도 상관도에 따라 로우패스 필터링을 선택적으로 수행한 후 부호화 및 복호화하도록 함으로써, 부호화 성능을 높일 수 있다.
도1 은 영상에서 색평면간 고주파 영역의 화면 내 상관도를 나타낸다.
도2 는 본 발명의 영상 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도3 은 도2 의 인트라 예측부의 일예를 나타낸다.
도4 는 도3 의 LMCM의 상세 구성을 나타낸다.
도5 는 도3 의 인트라 예측부가 수행하는 부호화를 위한 화면내 예측 방법의 일예를 나타낸다.
도6 은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치 구조의 일 예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도7 은 도6 의 인트라 예측부의 일예를 나타낸다.
도8 은 도7 의 LMCM의 상세 구성을 나타낸다.
도9 는 도7 의 인트라 예측부가 수행하는 복호화를 위한 화면내 예측 방법의 일예를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로서, 본 발명을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "...기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
상기한 바와 같이 확장 크로마 모드(ECM)는 채도(Chroma) 영역의 화면 내 예측 시, 부호화가 완료된 휘도(Luma)영역의 픽셀 값을 이용하여 채도 영역의 픽셀 값을 예측하는 기법으로, 이 기법을 통해 색 평면간 상관도가 높은 RGB 영상에서 매우 높은 부호화 이득율을 얻을 수 있다. ECM은 채도의 화면 내 예측 모드에 추가되며, 기존의 화면내 예측 방법과의 경쟁을 통해 선택되도록 구성된다.
RGB 영상은 GBR 순으로 부호화가 진행되기 때문에, B 및 R 색평면은 채도의 화면 내 예측 모드로 부호화 될 수 있다. 수학식 1은 RGB 영상에서의 ECM 기법을 수학적으로 표현한 것이다.
Figure 112013110547095-pat00005
여기서 Cpred는 예측하고자 하는 B 또는 R 블록의 픽셀 값을 나타내고, Grecon은 부호화가 완료된 G 블록의 복호화된 화소값을 나타내며, [x, y]는 픽셀의 위치를 나타낸다. α 및 β는 가중치로서 부호화하고자 하는 B 또는 R 블록 주변의 픽셀값과 동일한 위치의 G 블록의 픽셀 값들을 이용하여 유추된다.
수학식 1 에 나타난 바와 같이 ECM은 부호화가 완료된 휘도(Luma)영역의 픽셀 값을 이용하여 채도 영역의 픽셀 값을 예측하지만, 이는 색 평면간 상관도가 높은 경우에만 유용하게 활용될 수 있다.
도1 은 영상에서 색평면간 고주파 영역의 화면 내 상관도를 나타낸다.
도1 은 표1 에 개시된 8개의 영상 중 VenueVu 영상의 첫 번째 프레임에서 G-B, G-R 색평면 간의 고주파수 영역(HH)의 화면 내 상관도를 나타낸다. 도1 에서 (a)는 원본 영상을 나타내고, (b)는 G-B 색평면 간 고주파수 영역의 화면 내 상관도를 나타내며, (c)는 G-R 색평면 간 고주파수 영역의 화면 내 상관도를 나타낸다. 도1 에서 (b) 및 (c)는 화면을 8 X 8 블록 단위로 G-B 및 G-R 간의 상관도를 계산하였으며, 어두울수록 낮은 상관도를 가지며, 밝을수록 높은 상관도를 갖는다.
도1 의 (b) 및 (c)를 살펴보면, 하나의 화면 내에서도 고주파수 영역의 색 평면간 상관도가 높은 영역과 낮은 영역이 모두 존재하는 것을 알 수 있다.
이에 본 발명에서는 색평면 간의 예측 정확도를 높이기 위해 ECM 기법으로 픽셀 값을 예측할 때, 낮은 상관도를 갖는 휘도(Luma(G)) 영역의 고주파수 성분을 필터링을 통해 사전에 제거하도록 하여 색평면간 예측 효율을 높일 수 있도록 한다. 또한 화면 내 고주파수 영역의 상관도 변화에 대응할 수 있도록 예측 단위(Prediction Unit : PU) 적응형 필터링 기법을 제안한다.
도2 는 본 발명의 영상 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도2 를 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180) 및 참조영상 버퍼(190)를 포함한다.
영상 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라(intra) 모드 또는 인터(inter) 모드로 부호화를 수행하고 비트스트림을 출력한다. 이하 본 발명의 실시예에서는 인트라 예측은 화면 내 예측, 인터 예측은 화면 간 예측과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 예측 단위에 대한 최적의 예측 방법을 결정하기 위해 예측 단위에 대해 화면 내 예측 방법 및 화면 간 예측 방법이 선택적으로 사용될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 입력 영상의 원본 블록에 대한 예측 블록을 생성한 후, 원본 블록과 예측 블록의 차분을 부호화한다.
화면 내 예측 모드인 경우, 인트라 예측부(120)(또는 화면 내 예측부도 동일한 의미를 가지는 용어로 사용될 수 있다.)는 채도(Chroma(B,R))화면의 인트라 예측 시에, 이미 부호화된 휘도(Luma(G))영역의 픽셀 값을 참조하여 채도(Chroma (B, R)) 영역의 픽셀 값을 예측하는 크로마 모드(Chroma Mode)를 지원한다. 특히 본 발명의 인트라 예측부(120)는 기존의 인트라 예측부가 제공하던 크로마 모드(Chroma Mode)인 Planar Mode, Vertical Mode, Horizontal Mode, DC Mode와 더불어 J. Kim에 의해 제안된 ECM인 LMChroma Mode를 제공한다. 다만 본 발명의 인트라 예측부는 LMChroma Mode 로 예측 블록 생성 시에 휘도(Luma(G)) 영역과 인접한 채도(Chroma (B, R)) 영역 사이의 상관도를 계산하고, 계산된 상관도에 따라 휘도(G) 영역의 고주파수 성분을 로우 패스 필터(LPF)로 제거한 후 LMChroma Mode를 적용할 수 있도록 한다. 즉 인트라 예측부(120)는 LMChroma Mode를 적용하기 이전에 인접한 채도(Chroma (B, R)) 영역과 휘도(Luma(G)) 영역 사이의 상관도에 따른 로우 패스 필터링을 수행할 수 있다.
그리고 인트라 예측부(120)는 제공 가능한 모든 모드로 예측 블록을 생성하고, 가장 효율적인 모드를 선택하여 선택된 모드로 생성된 예측 블록을 출력한다. 인트라 예측부(120)에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
화면 간 예측 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 영상 버퍼(190)에 저장되어 있는 참조 영상에서 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 찾아 움직임 벡터를 구한다. 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성한다.
감산기(125)는 입력 블록과 생성된 예측 블록의 차분에 의해 잔여 블록(residual block)을 생성한다. 변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 출력한다. 그리고 양자화부(140)는 입력된 변환 계수를 양자화 파라미터에 따라 양자화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력한다. 엔트로피 부호화부(150)는 입력된 양자화된 계수를 확률 분포에 따라 엔트로피 부호화하여 비트스트림(bit stream)을 출력한다.
HEVC는 인터 예측 부호화, 즉 화면 간 예측 부호화를 수행하므로, 현재 부호화된 영상은 참조 영상으로 사용되기 위해 복호화되어 저장될 필요가 있다. 따라서 양자화된 계수는 역양자화부(160)에서 역양자화되고 역변환부(170)에서 역변환된다. 역양자화, 역변환된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 더해지고 복원 블록이 생성된다.
복원 블록은 필터부(180)를 거치고, 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), SAO(Sample Adaptive Offset), ALF(Adaptive Loop Filter) 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 적응적 인루프(in-loop) 필터로 불릴 수도 있다. 디블록킹 필터는 블록 간의 경계에 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. SAO는 코딩 에러를 보상하기 위해 화소값에 적정 오프셋(offset) 값을 더해줄 수 있다. ALF는 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있으며, 고효율이 적용되는 경우에만 수행될 수도 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 영상 버퍼(190)에 저장된다.
도3 은 도2 의 인트라 예측부의 일예를 나타낸다.
HEVC에서는 기존에 매크로 블록 단위의 부호화만을 수행하는 것에서 발전하여 부호화 단위(coding unit : CU), 예측 단위(prediction unit : PU) 및 변환 단위(transform unit, TU)의 새로운 세 개의 단위를 추가로 정의하여 사용하고 있다. 이중 예측 단위는 블록 단위 분할 과정을 수행하고 부호화 단위가 결정되면, 더 이상 분할되지 않는 모든 부호화 단위에 대해 결정된다. 본 발명은 인트라 예측부(120)는 예측 단위를 이용한 픽셀 값 예측 단계에서 색 평면간 예측을 통해 채도(B, R) 픽셀 값을 예측할 때, 먼저 현재 부호화하고자 하는 채도(B, R)의 동일 위치에 배치된 휘도(G)의 고주파수 성분을 로우패스 필터(Low Pass Filter : LPF)를 이용하여 제거하는 방식으로 고주파 성분이 제거된 휘도(G) 영역의 상관도 변화에 적응적인 필터링 기법을 제공할 수 있다.
도3 의 인트라 예측부(120)는 크로마 모드 이외의 다른 모드도 지원할 수 있으나, 여기서는 설명의 편의를 위해 부호화된 휘도(Luma(G))영역의 픽셀 값을 참조하여 채도(Chroma (B, R)) 영역의 픽셀 값을 예측하는 크로마 모드(Chroma Mode)에 대한 구성만을 도시하였다.
도3 에서 인트라 예측부(120)는 크로마 예측부(121), 률-왜곡 최적화부(122) 및 모드 선택부(123)를 포함한다.
크로마 예측부(121)는 기존의 인트라 예측부와 마찬가지로 Planar Mode 예측부(PM), Vertical Mode 예측부(VM), Horizontal Mode 예측부(HM) 및 DC Mode 예측부(DC Mode)를 포함한다. Planar Mode 예측부(PM), Vertical Mode 예측부(VM), Horizontal Mode 예측부(HM) 및 DC Mode 예측부(DC Mode)는 각각 기존에 사용되고 있는 인트라 예측 모드인 Planar Mode, Vertical Mode, Horizontal Mode, DC Mode를 이용하여 인트라 예측을 수행하며, 이는 공지된 기술이므로 여기서는 상세하게 설명하지 않는다.
그리고 본 발명의 크로마 예측부(121)는 상기한 ECM을 위한 LMChroma Mode 예측부(LMCM)를 더 포함한다.
크로마 예측부(121)가 Planar Mode 예측부(PM), Vertical Mode 예측부(VM), Horizontal Mode 예측부(HM) 및 DC Mode 예측부(DC Mode), 및 LMChroma Mode 예측부(LMCM)를 이용하여 설정된 모든 모드로 크로마 예측을 수행하면, 률-왜곡 최적화부(122)가 복수개의 모드로 크로마 예측이 수행된 예측 블록들의 픽셀값을 수신하여 최적의 모드를 판별한다.
모드 선택부(123)는 률-왜곡 최적화부(122)에서 판별된 최적의 모드를 수신하고, 수신된 최적의 모드에 대응하는 플래그(flag)를 설정하여, 설정된 플래그와 예측된 블록의 픽셀값과 함께 전송한다.
도4 는 도3 의 LMCM의 상세 구성을 나타낸다.
도4 에서 LMChroma Mode 예측부(LMCM)는 상관도 계산부(COC), 로우 패스 필터(LPF) 및 확장 크로마 예측부(ECM)을 포함한다. 상관도 계산부(COC)는 부호화된 휘도(Luma(G)) 영역의 블록을 수신하고, 휘도(Luma(G)) 영역과 채도(Chroma(B, G)) 영역 사이의 상관도를 계산한다. 그리고 계산된 상관도가 기설정된 문턱값 미만인지 판별한다. 상관도 계산부(COC)는 계산된 상관도가 기설정된 문턱값 이상이면, 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 확장 크로마 예측부(ECM) 로 곧바로 전송하고, 상관도가 기설정된 문턱값 미만이면, 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 로우패스 필터(LPF)로 전송한다.
로우패스 필터(LPF)는 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 수신하고, 휘도(Luma(G)) 영역 블록의 픽셀 값들을 로우패스 필터링하여 확장 크로마 예측부(ECM)로 전송한다.
확장 크로마 예측부(ECM)는 상관도 계산부(COC) 또는 로우패스 필터(LPF)에서 전송되는 휘도(Luma(G)) 영역 블록의 픽셀 값들을 수학식 1에 적용하여 채도(Chroma(B, G)) 영역 블록의 픽셀 값을 예측한다.
따라서 도4 의 LMChroma Mode 예측부(LMCM)는 기존의 LMChroma Mode 와 동일하게 동작할 수도 있으나, 휘도(Luma(G)) 영역과 채도(Chroma(B, G)) 영역 사이의 상관도가 문턱값 미만이면, 로우 패스 필터(LPF)를 적용하여 휘도(Luma(G)) 영역 블록에서 고주파수 성분을 제거한 후, LMChroma Mode를 수행하여 픽셀값을 예측한다. 본 발명에서는 상기한 바와 같이 로우 패스 필터(LPF)를 적용하여 휘도(Luma(G)) 영역 블록에서 고주파수 성분을 제거한 후, LMChroma Mode를 수행하여 픽셀값을 예측하는 기법을 LPF LMChroma Mode라 한다.
수학식 2는 LPF LMChroma Mode로 의해 수행되는 블록 예측 기법을 수학적으로 표현한 것이다.
Figure 112013110547095-pat00006
(여기서
Figure 112013110547095-pat00007
는 로우 패스 필터링된 G블록의 픽셀 값을 나타내며, α와 β는 수학식 1과 같이 가중치로서 부호화하고자 하는 B 또는 R 블록 주변의 픽셀값과 동일한 위치의 G 블록의 픽셀 값들을 이용하여 유추된다.)
Figure 112013110547095-pat00008
수학식 3 은 로우 패스 필터링된 G블록의 픽셀 값(
Figure 112013110547095-pat00009
)을 주변 4개의 화소값을 이용하여 계산하는 일예를 나타낸다.
즉 본 발명의 인트라 예측부(120)는 기존의 인트라 예측 모드인 Planar Mode, Vertical Mode, Horizontal Mode, DC Mode와 더불어 J. Kim에 의해 제안된 ECM인 LMChroma Mode를 제공하고, LMChroma Mode 에서도 휘도(Luma(G)) 영역과 채도(Chroma(B, G)) 영역 사이의 상관도에 따라 휘도(G) 영역의 고주파수 성분을 로우 패스 필터(LPF)로 제거한 후 ECM을 적용하는 LPF LMChroma Mode를 함께 제공 할 수 있다. 그리고 각각의 모드에서 개별적으로 블록 예측을 수행한 후, 최적의 모드를 선택하여, 선택된 최적 모드 정보와 함께 최적 모드로 예측된 블록 픽셀 값을 전송함으로써, 색평면간 픽셀 값 예측의 효율성을 크게 높일 수 있도록 한다.
표2 는 본 발명에 따른 크로마 화면 내 예측 모드에 따른 플래그 명시 기법의 일예를 나타낸다.
Figure 112013110547095-pat00010
표2 에 나타난 바와 같이 플래그는 크로마 화면 내 예측 모드가 LMChroma Mode로 증가되고, LMChroma Mode 내에서도 LPF LMChroma Mode 가 수행될 수 있도록 구성됨에 따라 화면내 예측의 이진화(binarization)시에 표2 의 2열 및 3열에 표시된 바와 같이 LMChroma Mode (prefix : 10)에서 로우 패스 필터링의 수행 여부에 따라 필터링 미적용시에 suffix 0를, 그리고 필터링 적용시에 suffix 1을 추가하여 설정할 수 있다. 즉 기존에는 ECM 모드시에 prefix '10' 비트만을 모드 부호화를 위한 플래그로 사용하였으나, 본 발명에서는 LPF LMChroma Mode를 추가로 사용하기 위해 prefix '10' 비트에 상관 플래그로서 suffix 1 비트를 함께 사용한다. 그러나 플래그의 설정 위치 및 플래그 값은 설정에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
도5 는 도3 의 인트라 예측부가 수행하는 부호화를 위한 화면내 예측 방법의 일예를 나타낸다.
도3 을 참조하여 도5 의 화면내 예측 방법을 설명하면, 인트라 예측부(120)은 먼저 영상 부호화 장치(100)에 설정된 예측 모드를 분석한다(S110). 상기한 바와 같이 영상 부호화 장치(100)는 예측 모드로 인터 예측 모드와 인트라 예측 모드를 제공할 수 있으므로, 인트라 예측부(120)가 활성화 되기 위해서는 영상 부호화 장치(100)의 예측 모드가 인트라 예측 모드로 설정되어 있어야 한다. 그러므로 인트라 예측부(120)은 먼저 영상 부호화 장치(100)의 설정을 분석한다. 그리고 분석 결과 설정된 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 판별한다(S120). 만일 설정된 예측 모드가 인트라 예측 모드가 아니라면, 즉 인터 예측 모드인 경우라면, 인터 예측 모드를 수행한다. 인터 예측 모드는 인트라 예측부(120)가 수행하는 작업이 아니므로, 인트라 예측부(120)는 어떠한 동작도 수행하지 않는다. 그러나 설정된 예측 모드가 인트라 예측 모드이면, 인트라 예측부(120)의 크로마 예측부(121)는 제공할 수 있는 모든 예측 모드를 이용하여 블록 예측을 수행한다(S130). 도5 에서는 도3 의 크로마 예측부(121)의 구성에 따라 Planar Mode 예측부(PM), Vertical Mode 예측부(VM), Horizontal Mode 예측부(HM) 및 DC Mode 예측부(DC Mode), 및 LMChroma Mode 예측부(LMCM)의 5개의 예측부가 각각 기설정된 대응하는 모드로 예측 블록을 생성한다. 특히 LMChroma Mode 예측부(LMCM)는 우선 상관도 계산부(COC)가 휘도(Luma(G)) 영역과 채도(Chroma(B, G)) 영역 사이의 상관도를 계산한다(S135). 그리고 계산된 상관도가 기설정된 문턱값 미만인지 판별한다(S136). 계산된 상관도가 기설정된 문턱값 미만이면, 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 로우패스 필터(LPF)로 전송하고, 로우패스 필터(LPF)는 휘도(Luma(G)) 영역 블록에 대해 로우패스 필터링을 수행한다(S137). 그리고 로우패스 필터링된 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 확장 크로마 예측부(ECM)로 전송하여 확장 크로마 기법으로 크로마 영역(B, R)에 대한 예측 블록을 생성한다(S137). 그러나, 계산된 상관도가 기설정된 문턱값 이상이면, 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 확장 크로마 예측부(ECM) 로 곧바로 전송하고, 확장 크로마 예측부(ECM)는 로우패스 필터링 되지 않은 휘도(Luma(G)) 영역 블록에 대해 확장 크로마 기법을 적용하여 크로마 영역(B, R)에 대한 예측 블록을 생성한다(S137).
그리고 생성된 예측 블록은 률-왜곡 최적화부(122)에 전송되고, 률-왜곡 최적화부(122)는 예측 블록들의 픽셀값을 분석하여 최적의 모드를 판별한다(S140). 률-왜곡 최적화부(122)에 의해 최적 모드가 판별되면, 모드 선택부(123)는 판별된 최적 모드를 선택한다 (S150). 그리고 선택된 최적 모드에 따라 플래그를 기설정된 방식으로 설정한다(S160). 플래그가 설정되면, 모드 선택부(123)는 설정된 플래그와 선택된 예측 블록을 출력한다(S170).
도6 은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치 구조의 일 예를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도6 을 참조하면, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 필터부(260) 및 참조 영상 버퍼(270)를 포함한다.
영상 복호화 장치(200)는 부호화기에서 출력된 비트스트림을 입력 받아 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행하고 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력한다. 인트라 모드인 경우 화면 내 예측 모드를 사용하여 예측 블록을 생성하고 인터 모드인 경우 화면 간 예측 방법을 사용하여 예측 블록을 생성한다. 영상 복호화 장치(200)는 입력 받은 비트스트림으로부터 잔여 블록(residual block)을 얻고 예측 블록을 생성한 후 잔여 블록과 예측 블록을 더하여 재구성된 블록, 즉 복원 블록을 생성한다.
엔트로피 복호화부(210)는 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 복호화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력한다. 양자화된 계수는 역양자화부(220)에서 역양자화되고 역변환부(230)에서 역변환되며, 양자화된 계수가 역양자화/역변환 된 결과, 잔여 블록(residual block)이 생성된다.
화면 내 예측 모드인 경우, 인트라 예측부(240)는 현재 블록 주변의 블록의 화소값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성한다. 이때 특히 본 발명의 인트라 예측부(240)는 입력된 비트스트림의 플래그를 분석하여 플래그가 LMChroma Mode로 설정되어 있다면, 상관 플래그가 LPF LMChroma Mode로 설정되어 있는지 판별한다. 판별 결과 상관 플래그가 LPF LMChroma Mode로 설정되어 있다면, 우선 복호화된 휘도(Luma(G))영역의 고주파수 성분을 로우 패스 필터(LPF)로 제거한다. 그리고 고주파 성분이 제거된 휘도(Luma(G))영역의 픽셀 값을 참조하여 채도(Chroma (B, R)) 영역의 픽셀 값을 예측하는 ECM 기법을 적용한다.
화면 간 예측 모드인 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 영상 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조영상을 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성한다.
잔여 블록과 예측 블록은 가산기(255)를 통해 더해지고, 더해진 블록은 필터부(260)를 거친다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, SAO, ALF 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력한다. 복원 영상은 참조 영상 버퍼(270)에 저장되어 화면 간 예측에 사용될 수 있다.
도7 은 도6 의 인트라 예측부의 일예를 나타낸다.
도7 의 인트라 예측부(240)는 플래그 분석부(241), 모드 선택부(242) 및 크로마 예측부(243)를 포함한다.
플래그 분석부(241)는 비트 스트림에 포함된 플래그를 분석하여 모드 선택부(242)로 분석된 모드를 전송한다. 모드 선택부(242)는 플래그 분석부(241)에서 분석된 모드에 따라 크로마 예측부(243)에 구비된 Planar Mode 예측부(PM), Vertical Mode 예측부(VM), Horizontal Mode 예측부(HM), DC Mode 예측부(DC Mode), 및 LMChroma Mode 예측부(LMCM) 중 하나를 선택하여 활성화하여 수신된 비트 스트림을 활성화된 예측부로 전송한다.
크로마 예측부(243)는 모드 선택부(242)의 선택에 따라 활성화되어 각각 기설정된 방식으로 예측 블록을 생성Planar Mode 예측부(PM), Vertical Mode 예측부(VM), Horizontal Mode 예측부(HM) 및 DC Mode 예측부(DC Mode) 및 LMChroma Mode 예측부(LMCM) 를 구비한다.
특히 LMChroma Mode 예측부(LMCM)는 상관 플래그의 설정에 따라 휘도(Luma(G)) 영역의 픽셀 값을 그대로 참조하여 채도(Chroma (B, R)) 영역의 픽셀 값을 예측하거나, 복호화된 휘도(Luma(G)) 영역의 고주파수 성분을 로우 패스 필터(LPF)로 제거한 후 고주파 성분이 제거된 휘도(Luma(G))영역의 픽셀 값을 참조하여 채도(Chroma (B, R)) 영역의 픽셀 값을 예측하는 LPF LMChroma mode로 동작할 수도 있다.
표3 은 본 발명에 따른 LPF LMChroma Mode의 성능을 표 1의 8개의 RGB 실험 영상의 첫번째 프레임에 적용하여 분석한 결과를 나타낸다. 표3 은 HM10.0_RExt2.0 프로그램을 이용하였으며, 실험 변수 설정은 HEVC Range Extension Common test condition(D. Flynn, K. Sharman, "Common test conditions and software reference configurations for HEVC range extensions", JCTVC-L1006, 12th Meeting, Geneva, Switzerland, Jan. 2013. )을 적용하였다. 그리고 표1 의 RGB 4:4:4 8개의 테스트 영상을 이용하여 All-Intra(AI) 모드에서 제안하는 알고리즘 기법의 성능을 실험하였으며, 이 실험에서, LPF는 2D-separable LPF(ho=[1 2 1]/4)를 사용하였다. 표3 에 나타난 바와 같이 비교 대상인 LMChroma에 비해 본 발명에서 제안한 크로마 화면 내 예측 모드를 수행하는 경우에 All Intra HE Super-High-tier에서 기존의 LMChroma Mode인 ECM에 비해 G, B, R 색평면에서 평균 0.4%, 0.6%, 0.8%의 비트율 이득(Bitrate-gain)이 있어, 전체적으로 평균 0.6%의 비트율 이득(Bitrate-gain)을 얻을 수 있다. 그리고 부호화 속도는 8%, 복호화 속도는 1% 증가하였다. 특히 속도 증가에 가장 민감한 복호화 속도(복잡도)가 1%만 증가하므로, 결과적으로 본 발명에서 제안하는 기법은 부호화 및 복호화 속도가 거의 증가하지 않는 동시에 평균 0.6%의 비트율 이득을 얻을 수 있기 때문에 효율적인 기법이라 할 수 있다.
Figure 112013110547095-pat00011
도8 은 도7 의 LMCM의 상세 구성을 나타낸다.
도8 에서 LMChroma Mode 예측부(LMCM)는 상관 플래그 판별부(CFA), 로우 패스 필터(LPF) 및 확장 크로마 예측부(ECM)을 포함한다. 상관 플래그 판별부(CFA)는 부호화된 휘도(Luma(G)) 영역의 블록을 수신하고, 플래그 분석부(241)에서 분석한 플래그에서 상관 플래그가 설정되어 있는지 여부를 판별한다. 만일 상관 플래그가 설정되어 있지 않으면, 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 확장 크로마 예측부(ECM) 로 곧바로 전송하고, 상관 플래그가 설정되어 있으면, 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 로우패스 필터(LPF)로 전송한다.
로우패스 필터(LPF)는 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 수신하고, 휘도(Luma(G)) 영역 블록의 픽셀 값들을 로우패스 필터링하여 확장 크로마 예측부(ECM)로 전송한다.
확장 크로마 예측부(ECM)는 상관 플래그 판별부(CFA) 또는 로우패스 필터(LPF)에서 전송되는 휘도(Luma(G)) 영역 블록의 픽셀 값들에 수학식 1의 ECM 기법을적용하여 채도(Chroma(B, G)) 영역 블록의 픽셀 값을 예측한다.
따라서 도8 의 LMChroma Mode 예측부(LMCM)는 상관 플래그의 설정값에 값에 따라 기존의 LMChroma Mode 와 동일하게 동작할 수도 있으나, 로우 패스 필터(LPF)를 적용하여 휘도(Luma(G)) 영역 블록에서 고주파수 성분을 제거한 후, LMChroma Mode를 수행하여 픽셀값을 예측할 수도 있다.
상기에서는 설명의 편의를 위하여 상관 플래그 판별부(CFA)가 LMChroma Mode 예측부(LMCM)에 포함되는 것으로 설명하였으나, 상관 플래그 판별부(CFA)는 플래그 분석부(241)에 포함될 수도 있다. 상관 플래그 판별부(CFA)가 플래그 분석부(241)에 포함되는 경우, 모드 선택부(242)는 플래그 분석부(241)에서 분석한 상관 플래그에 따라 휘도(Luma(G)) 영역 블록을 LMChroma Mode 예측부(LMCM)내의 로우 패스 필터(LPF) 또는 확장 크로마 예측부(ECM) 중 하나로 전송할 수 있다.
도9 는 도7 의 인트라 예측부가 수행하는 복호화를 위한 화면내 예측 방법의 일예를 나타낸다.
도7 을 참조하여 도9 를 설명하면, 영상 복호화 장치(200)의 인트라 예측부(240)는 영상 복호화 장치(200)에 설정된 예측 모드를 분석한다(S210). 그리고 분석된 예측 모드가 인트라 예측 모드인지 판별한다(S220). 만일 설정된 예측 모드가 인트라 예측 모드가 아니면, 인터 예측 모드이므로, 인트라 예측부(240)는 활성화 되지 않고, 종료한다. 그러나 인트라 예측 모드이면, 비트스트림을 수신하고, 수신된 비트 스트림의 플래그를 분석한다(S230). 플래그 분석을 통해 비트 스트림에 설정된 플래그가 LMChroma Mode 인지 판별한다(S240). 만일 설정된 플래그가 LMChroma Mode가 아니면, 설정된 플래그에 대응하는 모드로 예측 블록을 생성한다(S270). 그러나 설정된 플래그가 LMChroma Mode이면 상관 플래그가 설정되어 있는지 판별한다(S250). 판별 결과, 상관 플래그가 설정되어 있으면, 휘도 영역(G)에 대해 로우 패스 필터링을 수행한다(S260). 그리고 로우 패스 필터링된 휘도(G) 영역의 색평면을 이용하여 크로마 영역(B, R)에 대한 예측 블록을 생성한다(S270). 그러나 상관 플래그가 설정되어 있지 않으면, 로우패스 필터링을 수행하지 않고, 휘도(G) 영역의 색평면을 이용하여 크로마 영역(B, R)에 대한 예측 블록을 생성한다(S270). 이후 생성된 예측 블록을 출력한다(S280).
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 부호화 및 복호화 방법, 장치 및 시스템은 인트라 예측 시에 휘도(Luma (또는 G))영역의 픽셀 값을 참조하여 채도(Chroma (또는 B, R)) 영역의 픽셀 값을 예측하는 확장 크로마 모드에서 색 평면간 상관도에 따라 로우 패스 필터링을 선택적으로 적용한 후 LMChroma Mode가 ECM 기법을 적용할 수 있도록 함으로써, 부호화 성능을 높일 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 입력 영상을 인가받고, 인트라 예측 수행 시에 상기 입력 영상에서 휘도 영역 블록과 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 계산된 상관도에 따라 부호화가 완료된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거한 후, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부를 포함하고,
    상기 인트라 예측부는 상기 입력 영상의 부호화된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 LMChroma Mode 예측부를 포함하는 기설정된 복수개의 모드 예측부를 구비하고, 복수개의 모드 예측부 각각에서 인트라 예측을 수행하여 복수개의 예측 블록을 생성하는 크로마 예측부;
    상기 복수개의 예측 블록을 수신하고, 상기 복수개의 예측 블록 중 최적의 예측 블록을 기설정된 방식으로 판별하는 률-왜곡 최적화부; 및
    상기 복수개의 모드 중 상기 최적의 예측 블록을 생성하는 모드에 대응하는 플래그를 설정하여 상기 최적의 예측 블록과 함께 출력하는 모드 선택부; 를 포함하는 영상 부호화 장치.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서, 상기 LMChroma Mode 예측부는
    상기 입력 영상에서 상기 휘도 영역 블록과 상기 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만인지 판별하는 상관도 계산부;
    상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만이면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하는 로우패스 필터; 및
    상기 상관도가 상기 문턱값 이상이면, 상기 상관도 계산부에서 인가되는 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하고, 상기 상관도가 문턱값 미만이면, 상기 로우패스 필터에서 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 확장 크로마 예측부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 크로마 예측부는
    상기 상관도가 문턱값 미만인 경우에, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 로우패스 필터에 의한 로우패스 필터링하여, 상기 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 수학식
    Figure 112013110547095-pat00012

    에 따라 계산하고,
    상기 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 상기 LMChroma Mode를 적용하여 수학식
    Figure 112013110547095-pat00013

    (여기서
    Figure 112013110547095-pat00014
    는 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 나타내며, α와 β는 부호화하고자 하는 상기 채도 영역 블록 주변의 픽셀값과 동일한 위치의 상기 휘도 블록의 픽셀 값들을 이용하여 계산되는 가중치)
    에 따라 상기 예측 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  5. 제3 항에 있어서, 상기 모드 선택부는
    상기 플래그를 설정 시에, 상기 플래그에 로우패스 필터링 수행 여부를 나타내는 상관 플래그를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  6. 비트스트림을 수신하고, 인트라 예측 수행 시에 상기 비트스트림에 포함된 플래그를 분석하고, 분석된 플래그의 상관 플래그 설정에 따라 선택적으로 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하고, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부를 포함하고,
    상기 인트라 예측부는
    상기 비트스트림에 설정된 플래그를 분석하는 플래그 분석부;
    상기 분석된 플래그에 기초하여 상기 LMChroma Mode를 포함하는 기설정된 복수개의 모드 중 인트라 예측을 수행할 모드를 선택하는 모드 선택부; 및
    상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 LMChroma Mode 예측부를 포함하는 기설정된 수개의 모드 예측부를 구비하고, 복수개의 모드 예측부 각각에서 인트라 예측을 수행하여 복수개의 예측 블록을 생성하는 크로마 예측부;를 포함하는 영상 복호화 장치.
  7. 삭제
  8. 제6 항에 있어서, 상기 LMChroma Mode 예측부는
    상기 플래그 분석부에서 분석된 플래그 중 상관 플래그의 설정 여부를 판별하는 상관 플래그 판별부;
    상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 휘도 영역 블록을 수신하고, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하는 로우패스 필터; 및
    상기 상관 플래그가 설정되어 있지 않으면, 상기 플래그 분석부에서 인가되는 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하고, 상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 로우패스 필터에서 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 확장 크로마 예측부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 크로마 예측부는
    상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 로우패스 필터에 의한 로우패스 필터링하여, 상기 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 수학식
    Figure 112013110547095-pat00015

    에 따라 계산하고,
    상기 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 상기 LMChroma Mode를 적용하여 수학식
    Figure 112013110547095-pat00016

    (여기서
    Figure 112013110547095-pat00017
    는 로우 패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 나타내며, α와 β는 부호화하고자 하는 상기 채도 영역 블록 주변의 픽셀값과 동일한 위치의 상기 휘도 블록의 픽셀 값들을 이용하여 계산되는 가중치)
    에 따라 상기 예측 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  10. 입력 영상을 인가받고, 상기 입력 영상에 대해 인트라 예측을 통해 부호화하여 비트 스트림을 출력하는 영상 부호화 장치의 영상 부호화 방법에 있어서,
    상기 영상 부호화 장치가 인트라 예측 수행 시에 상기 입력 영상에서 휘도 영역 블록과 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하는 단계;
    상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만이면, 부호화가 완료된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하는 단계;
    상기 상관도가 문턱값 미만이면, 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 상관도가 문턱값 이상이면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록을 이용하여 색평면 사이의 상관관계가 높은 RGB 영상의 비트 스트림을 생성하여 출력하는 단계; 를 포함하고,
    상기 예측 블록을 생성하는 단계는, 상기 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들 또는 상기 로우패스 필터링되지 아니한 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 포함하는 기설정된 복수개의 모드 각각으로 인트라 예측을 수행하는 단계;
    상기 복수개의 예측 블록 중 최적의 예측 블록을 기설정된 방식으로 판별하는 단계;
    상기 복수개의 예측 블록 중 최적의 예측 블록을 기설정된 방식으로 판별하는 단계; 및
    상기 복수개의 모드 중 상기 최적의 예측 블록을 생성하는 모드에 대응하는 플래그를 설정하여 상기 최적의 예측 블록과 함께 출력하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법.
  11. 삭제
  12. 제10 항에 따른 상기 영상 부호화 방법을 수행하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.
  13. 비트 스트림을 수신하고, 상기 비트스트림에 대해 인트라 예측을 통해 복호화하여 복원 영상을 출력하는 영상 복호화 장치의 영상 복호화 방법에 있어서,
    상기 영상 복호화 장치가 상기 비트스트림을 수신하여, 휘도 영역 블록을 획득하는 단계;
    상기 비트스트림에 포함된 플래그를 획득하고 분석하여, 기설정된 복수개의 모드 중 인트라 예측을 수행할 모드를 선택하는 단계;
    분석된 상기 플래그에 의해 선택된 모드가 LMChroma Mode이면, 상기 플래그에 포함된 상관 플래그의 설정을 분석하는 단계;
    상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하는 단계;
    상기 상관 플래그가 설정되어 있으면, 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 상관 플래그가 설정되어 있지 않으면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록을 이용하여 상기 복원 영상을 출력하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  14. 제13 항에 따른 상기 영상 복호화 방법을 수행하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체.
  15. 입력 영상을 인가받고, 인트라 예측 수행 시에 상기 입력 영상에서 휘도 영역 블록과 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 계산된 상관도에 따라 부호화가 완료된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거한 후, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록을 이용하여 색평면 사이의 상관관계가 높은 RGB 영상의 비트 스트림을 생성하여 출력하는 영상 부호화 장치; 및
    상기 비트스트림을 수신하고, 상기 인트라 예측 수행 시에 상기 비트스트림에 포함된 플래그를 분석하고, 분석된 플래그의 상관 플래그 설정에 따라 선택적으로 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하여 고주파 성분을 제거하고, 고주파 성분이 제거된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값에 대해, 확장 크로마 모드 기법인 LMChroma Mode를 적용하여 채도 영역의 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록을 이용하여 복원 영상을 출력하는 영상 복호화 장치; 를 포함하고,
    상기 영상 부호화 장치는,
    상기 입력 영상의 부호화된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 LMChroma Mode 예측부를 포함하는 기설정된 복수개의 모드 예측부를 구비하고, 복수개의 모드 예측부 각각에서 인트라 예측을 수행하여 복수개의 예측 블록을 생성하는 크로마 예측부;
    상기 복수개의 예측 블록을 수신하고, 상기 복수개의 예측 블록 중 최적의 예측 블록을 기설정된 방식으로 판별하는 률-왜곡 최적화부; 및
    상기 복수개의 모드 중 상기 최적의 예측 블록을 생성하는 모드에 대응하는 플래그를 설정하여 상기 최적의 예측 블록과 함께 출력하는 모드 선택부; 를 구비하는 인트라 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
  16. 삭제
  17. 제15 항에 있어서, 상기 LMChroma Mode 예측부는
    상기 입력 영상에서 상기 휘도 영역 블록과 상기 채도 영역 블록 사이의 상관도를 계산하고, 상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만인지 판별하는 상관도 계산부;
    상기 상관도가 기설정된 문턱값 미만이면, 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값을 로우패스 필터링하는 로우패스 필터; 및
    상기 상관도가 상기 문턱값 이상이면, 상기 상관도 계산부에서 인가되는 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하고, 상기 상관도가 문턱값 미만이면, 상기 로우패스 필터에서 로우패스 필터링된 상기 휘도 영역 블록의 픽셀 값들에 대해 상기 LMChroma Mode를 적용하여 상기 예측 블록을 생성하는 확장 크로마 예측부; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 시스템.
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