KR101567974B1 - 블록 모드 부호화/복호화 방법 및 장치와 그를 이용한 영상부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents

블록 모드 부호화/복호화 방법 및 장치와 그를 이용한 영상부호화/복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 블록 모드 부호화/복호화 방법 및 장치와 그를 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명은 현재 블록의 블록 모드를 예측하고 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한지 여부에 따라 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 출력하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 블록 모드에 대한 정보를 부호화하는 데 소요되는 비트의 양을 감소시켜 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
영상, 부호화, 복호화, 블록 모드, 예측, 모드 정보, Block Mode

Description

블록 모드 부호화/복호화 방법 및 장치와 그를 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치{Block Mode Encoding/Decoding Method and Apparatus and Video Encoding/Decoding Method and Apparatus Using Same}
본 발명은 블록 모드 부호화/복호화 방법 및 장치와 그를 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 블록을 기반으로 영상을 부호화하거나 복호화하는 데 있어서, 블록 모드에 대한 정보를 부호화하는 데 소요되는 비트의 양을 줄이기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
통상적인 영상 압축 기술에서는 효율적인 영상 압축을 위해, 화면간 예측, 화면내 예측을 다양한 크기의 블록을 이용하여 수행한다. 그리고 부호화될 블록의 예측 방법과 블록의 크기를 구분하기 위해, 예측 방법에 따라 예측 모드를 구분하고 각 예측 모드에 모드 번호를 부여한다. 이러한 예측 모드는 압축 효율의 향상을 위해 여러 가지로 구분되어 사용되므로, 모드 번호도 복수 개가 존재할 수 있다. 따라서, 통상적인 영상 압축 기술에서는 예측 모드를 부호화기 위해 현재 블록에 사용된 예측 모드에 따른 모드 번호를 복수 개의 비트를 이용하여 부호화함으로써, 모드 정보를 부호화한다.
하지만, 최근에는 고해상도의 영상에 대한 요구 사항이 점차 커짐에 따라, 부호화할 블록의 수가 증가하게 되어 각 블록별로 모드 정보를 부호화하는데 필요한 비트의 양이 더욱 증가하는데, 이로 인해 압축 효율이 저하되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, 블록의 모드 정보를 부호화하는 데 있어서, 블록 모드에 대한 정보를 부호화하는 데 소요되는 비트의 양을 감소시켜 압축 효율을 향상시키는 데 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 블록 모드를 부호화하는 장치에 있어서, 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 블록 모드 예측기; 및 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한지 여부에 따라 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 출력하는 블록 모드 부호화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 장치를 제공한다.
여기서, 블록 모드 부호화기는 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한 경우에는 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일함을 나타내는 비트 플래그를 부호화함으로써 부호화된 모드 정보를 생성할 수 있으며, 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일하지 않은 경우에는 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일하지 않음을 나타내는 비트 플래그 및 현재 블록의 블록 모드를 부호화함으로써 부호화된 모드 정보를 생성할 수 있다. 비트 플래그는 한 개의 비트로 구성될 수 있으며, 블록 모드 예측기는 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적에 의하면, 블록 모드를 부호화하는 방법에 있어서, 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 블록 모드 예측 단계; 및 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한지 여부에 따라 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 출력하는 블록 모드 부호화 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 블록 모드를 복호화하는 장치에 있어서, 부호화된 모드 정보로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단하는 비트 플래그 비교기; 비트 플래그가 현재 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측된 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 블록 모드 예측기; 및 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 경우, 부호화된 모드 정보로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 복호화하여 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 블록 모드 복호화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 복호화 장치를 제공한다.
여기서, 비트 플래그는 한 개의 비트로 구성될 수 있으며, 블록 모드 예측기는 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록 모드를 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 블록 모드를 복호화하는 방법에 있어서, 부호화된 모드 정보로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단하는 단계; 비트 플래그가 현재 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 단계; 예측된 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 단계; 및 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내지 않는 경우, 부호화된 모드 정보로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하는 단계; 추출된 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 복호화하여 현재 블록의 블록 모드를 복원하는 단계; 및 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 복호화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 부호화하는 장치에 있어서, 현재 블록의 블록 모드를 결정하는 블록 모드 결정기; 결정된 현재 블록의 블록 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 부호화된 블록 패턴을 생성하는 블록 패턴 생성기; 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측된 블록 모드가 현재 블록의 블록 모드와 동일한지 여부를 나타내는 비트 플래그를 설정하는 비트 플래그 설정기; 및 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일함을 나타내는 경우에는 비트 플래그와 부호화된 블록 패턴을 부호화하여 비트스트림을 생성하고, 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드가 동일하지 않음을 나타내는 경우에는 비트 플래그, 현재 블록의 블록 모드 및 부호화된 블록 패턴을 부호화하여 비트스트림을 생성하고 출력하는 부호화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치를 제공한다.
여기서, 비트 플래그는 한 개의 비트로 구성될 수 있으며, 비트 플래그 설정 기는 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 부호화하는 방법에 있어서, 현재 블록의 블록 모드를 결정하는 단계; 결정된 현재 블록의 블록 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 부호화된 블록 패턴을 생성하는 단계; 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 단계; 예측된 블록 모드와 현재 블록의 블록 모드가 동일한지 여부를 나타내는 비트 플래그를 설정하는 단계; 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일함을 나타내는 경우, 비트 플래그와 부호화된 블록 패턴을 부호화하여 비트스트림을 생성하고 출력하는 단계; 및 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드가 동일하지 않음을 나타내는 경우, 비트 플래그, 현재 블록의 블록 모드 및 부호화된 블록 패턴을 부호화하여 비트스트림을 생성하고 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 복호화하는 장치에 있어서, 비트스트림으로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단하는 비트 플래그 비교기; 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측된 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 블록 모드 예측기; 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 경우, 비트스트림으로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 복호화하여 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 블록 모드 복호화기; 및 비트스트림으로부터 부호화된 블록 패턴을 추출하고 출력되는 현재 블록의 블록 모드에 따라 복호화하여 현재 블록을 복원하는 블록 패턴 복호화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치를 제공한다.
여기서, 비트 플래그는 한 개의 비트로 구성될 수 있으며, 블록 모드 예측기는 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적에 의하면, 영상을 복호화하는 방법에 있어서, 비트스트림으로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단하는 단계; 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 단계; 예측된 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 단계; 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 경우, 비트스트림으로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 복호화하여 현재 블록의 블록 모드를 복원하는 단계; 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 단계; 및 비트스트림으로부터 부호화된 블록 패턴을 추출하고 출력되는 현재 블록의 블록 모드에 따라 복호화하여 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 블록 모드에 대한 정보를 부호화하는 데 소요되는 비트의 양을 감소시켜 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
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 1은 H.264/AVC에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 간략하게 나타낸 예시도이다.
대부분의 상용 비디오 압축 방식 및 그 장치(H.263, MPEG-4, H.264/AVC 등)에서는, 영상의 공간적 중복성과 시간적 중복성을 제거하기 위해 부호화 블록으로서 매크로블록 또는 서브블록 등 다양한 크기의 블록을 정의하고, 현재 부호화하고자 하는 현재 블록을 기반으로 예측(Prediction Process)을 수행하고 예측 블록(Prediction Block)을 구한다. 이와 같이 구한 예측 블록을 현재 블록에서 감산하여 생성되는 잔차 블록을 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화하여 영상을 압축한 다.
H.263, MPEG-4, H.264/AVC 등의 압축 방식에 따라 다르지만, 예측의 방법으로는 주로 화면내 예측(Intra Prediction)과 화면간 예측(Inter Prediction)의 2 가지가 존재한다. 화면간 예측의 경우 시간적 중복성을 이용한 것으로 부호화된 영상을 다시 복호화하여 만들어진 참조 프레임(Reference Frame)을 참고함으로써 움직임 보상/추정(Motion Compensation/Estimation)을 수행한다. 이때, 표준안에 따라 다양한 형태의 블록으로 움직임 보상을 수행한다.
도 1에 예시적으로 나타낸 H.264/AVC의 압축 방식에 따른 영상 부호화 장치(100)는 화면내 예측기(Intra Predictor, 110), 움직임 추정기(Motion Estimator, 120), 움직임 보상기(Motion Compensator, 122), 감산기(Subtracter, 130), 변환기(Transformer, 140), 양자화기(Quantizer), 부호화기(Encoder, 160), 역 양자화기(Inverse Quantizer, 170), 역 변환기(Inverse Transformer, 180), 가산기(Adder, 190) 및 디블로킹 필터(Deblocking Filter, 192)를 포함하여 구성될 수 있다.
화면내 예측기(110)는 현재 부호화하고자 하는 현재 블록(Current Block)의 화소들을 주변 블록의 인접 화소들을 이용하여 예측함으로써 예측 블록(Predicted Block)을 생성한다. 움직임 추정기(120)는 현재 블록을 포함하는 현재 프레임(Current Frame)이 참조하는 참조 프레임(Refernece Frame)을 이용하여 현재 블록의 움직임을 추정하여 움직임 벡터를 결정하고, 움직임 보상기(122)는 움직임 추정기(120)에 의해 결정된 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록의 움직임을 보상함으 로써 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성한다. 이와 같은 움직임 추정기(120)와 움직임 보상기(130)가 인터 예측기(Inter Predictor)를 구현될 수 있으며, 인트라 예측기(110)와 인터 예측기가 하나의 예측기(Predictor)로 구현될 수도 있다.
감산기(130)는 입력 영상의 현재 블록과 화면내 예측기(110) 또는 움직임 보상기(122)로부터 출력되는 예측 블록을 감산하여 잔차 신호를 포함하는 잔차 블록을 생성하며, 변환기(140)는 잔차 블록의 잔차 신호들을 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform) 또는 하다마드 변환(Hadamard Transform) 등 다양한 주파수 변환 기법을 이용하여 주파수 영역으로 변환하여 주파수 계수들을 생성하고, 양자화기(150)는 주파수 계수들을 양자화 가중치 매트릭스(Quantization Weighted Matrix) 등의 다양한 양자화 기법을 이용하여 양자화하여 양자화된 주파수 계수를 가지는 잔차 블록을 생성한다. 부호화기(160)는 양자화된 주파수 계수를 가지는 잔차 블록을 엔트로피 부호화(Entropy Coding) 등과 같은 부호화 기법을 이용하여 부호화하여 비트스트림을 생성한다.
한편, 화면내 예측기(110)와 움직임 보상기(122)는 미리 부호화되고 복호화되어 복원되는 주변 블록 또는 참조 프레임의 참조 블록을 이용하여 현재 블록을 예측하는데, 이를 위해, 역 양자화기(170)는 양자화기(150)에 의해 양자화된 양자화 주파수 계수들을 역 양자화하여 주파수 계수를 가지는 잔차 블록을 복원하고, 역 변환기(180)는 주파수 계수를 가지는 잔차 블록을 역 주파수 변환하여 잔차 신호를 가지는 잔차 블록을 복원한다. 가산기(190)는 복원된 잔차 블록의 잔차 신호와 화면내 예측기(110) 또는 움직임 보상기(122)에 의해 예측된 예측 블록을 가산 하여 현재 블록을 복원하고, 복원된 현재 블록은 디블로킹 필터(192)에서 디블로킹 필터링되어 블록 왜곡이 보정되어 화면내 예측기(110) 및 움직임 보상기(122)로 출력된다. 이와 같이 복원된 현재 블록은 다음 블록 또는 그 이후에 부호화되는 블록을 예측하는데 활용된다.
한편, 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성하기 위해, 현재 블록의 움직임을 추정하고 보상하는 데에는 도 2와 같이 16x16 크기의 블록으부터 4x4 크기의 블록까지의 총 7 가지 크기를 가지는 움직임 보상 블록을 사용할 수 있다. 화면내 예측은 공간적 중복성을 이용한 것으로 인접한 블록과의 상관도를 이용하여 압축을 수행하는 방식인데, 화면내 예측에도 다양한 형태의 블록을 이용하여 예측을 수행한다. MPEG-4의 경우에는 8x8 크기의 블록을 이용하고, H.264/AVC의 경우에는 4x4 크기의 블록, 16x16 크기의 블록을 이용하여 화면내 예측을 수행한다.
이와 같이 예측을 수행하는 데 있어서, 다양한 크기의 블록을 이용하는 이유는 복잡한 영상의 경우, 작은 블록 크기로 예측을 수행하는 것이 더욱 효율적이고, 평탄한 영상의 경우, 큰 블록 크기로 예측을 수행하는 것이 더욱 효율적이기 때문이다. H.264/AVC는 기존에 표준화된 코덱(H.263,MPEG-4)과 비교할 때, 2배 가량의 압축 성능을 가지는데, 이는 예측을 수행함에 있어서 기존 표준 코덱보다 더욱 다양한 블록의 형태를 이용하는 것에 기인한 바가 크다.
이와 같이, 현존하는 상용 비디오 압축 방법 및 그 장치들은 효율적인 영상 압축을 위해 화면간 예측, 화면내 예측을 다양한 크기의 블록을 이용하여 수행한다. 그리고 부호화될 예측 방법과 블록의 크기를 구분하기 모드 번호를 사용한다. 압축 효율의 향상을 위해 다양한 크기의 블록을 사용하고 그에 따라 부호화 해야하는 모드 번호가 다수 존재하기 때문에, 현재 상용 비디오 코덱에서는 복수 개의 비트를 이용하여 모드 정보를 부호화하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 장치(Block Mode Encoding Apparatus, 300)는 블록 모드 예측기(Block Mode Predictor, 310) 및 블록 모드 부호화기(Block Mode Encoder, 320)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 블록 모드 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, 부호화 모드를 부호화하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미한다. 또한, 구현 방식에 따라 전술한 다양한 장치 내에 탑재되는 프로그램 모듈이나 단일 하드웨어로 구현될 수도 있을 것이다.
블록 모드 예측기(310)는 현재 블록의 블록 모드를 예측한다. 즉, 블록 모드 예측기(310)는 현재 블록과 주변 블록, 참조 프레임 등 다양한 정보를 이용하여 후술할 블록 모드 복호화 장치 또는 영상 복호화 장치에서도 동일하게 예측할 수 있 는 방식으로 현재 블록의 블록 모드를 예측한다. 일 예로, 블록 모드 예측기(310)는 히스토리 테이블(History Table)을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있다. 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 것에 대해서는 후술하는 과정에서 도 5 내지 도 8을 통해 상세히 설명한다.
블록 모드 부호화기(320)는 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한지 여부에 따라 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 출력한다. 즉, 블록 모드 부호화기(320)는 기 결정된 현재 블록의 블록 모드와 블록 모드 예측기(310)에 의해 예측된 블록 모드를 비교하여 두 개의 블록 모드가 동일한지 여부를 판단하고 동일한지 여부에 따라 현재 블록의 블록 모드를 부호화한다.
일 예로, 블록 모드 부호화기(320)는 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한 경우에는 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일함을 나타내는 비트 플래그(Bit Flag)만을 부호화함으로써 부호화된 모드 정보를 생성할 수 있고, 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일하지 않은 경우에는 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일하지 않음을 나타내는 비트 플래그 및 현재 블록의 블록 모드를 부호화를 모두 부호화함으로써 부호화된 모드 정보를 생성할 수 있다. 이때, 블록 모드 부호화기(320)는 엔트로피 부호화 기법 등을 이용하여 비트 플래그만을 부호화하거나 비트 플래그 및 현재 블록의 블록 모드를 부호화할 수 있다.
즉, 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일한 경우에는 비트 플래그만을 부호화하고, 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일하지 않은 경우에는 비트 플래그와 현재 블록의 블록 모드를 부호화할 수 있다. 따라서, 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일한 경우에는 비트 플래그만을 부호화하고 현재 블록의 블록 모드를 부호화하지 않아도 되기 때문에, 블록 모드를 부호화하기 위해 소요되는 비트를 줄일 수 있고 그에 따라 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
여기서, 비트 플래그는 'mb_pred_mode_flag'와 같이 설정될 수 있으며, '000' 또는 '111'과 같은 복수 개의 비트값을 가지는 복수 개의 비트로 구성될 수도 있지만, '0' 또는 '1'의 비트값을 가지는 한 개의 비트로 구성될 수도 있다. 한 개의 비트로 구성되면, 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한 경우 한 개의 비트만을 그대로 전송하거나 다른 정보들과 함께 부호화하면 되므로, 압축 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 블록 모드가 인트라 4x4 블록 모드로 결정되었고, 전술한 일 예와 같이, 히스토리 테이블을 이용하여 예측된 블록 모드도 인트라 4x4 블록 모드로 예측되었다면, 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 모두 인트라 4x4 블록 모드로 동일하므로, 비트 플래그 mb_pred_mode_flag의 값을 '1'로 설정하고, '인트라 4x4 블록 모드'를 식별하기 위한 정보는 부호화하지 않는다. 따라서, 이 경우 해당 현재 블록의 블록 모드를 식별하기 위한 부호화된 모드 정보는 1 비트만으로 구성될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
블록 모드 부호화 장치(300)는 현재 블록의 블록 모드를 예측하고, 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한지 여부에 따라 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 출력하는데, 이를 위해 블록 모드 부호화 장치(300)는 도 4에 도시한 바와 같이 동작할 수 있다.
즉, 블록 모드 부호화 장치(300)는 현재 블록의 블록 모드를 예측하고( S410), 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드를 비교하여, 예측된 블록 모드가 기 결정된 현재 블록의 블록 모드와 동일한지 여부를 판단하여(S420), 예측된 블록 모드가 기 결정된 현재 블록의 블록 모드와 동일한 경우에는 비트 플래그를 예를 들면 '1'로 설정함으로써, 비트 플래그를 이용하여 기 결정된 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일함 또는 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타낼 수 있으며(S430), 현재 블록의 블록 모드를 부호화하지 않고 비트 플래그만을 부호화하여 부호화된 모드 정보로서 출력할 수 있다(S440).
또한, 단계 S420의 판단 결과, 예측된 블록 모드와 기 결정된 현재 블록의 블록 모드가 동일하지 않은 경우, 블록 모드 부호화 장치(300)는 비트 플래그를 예를 들면 '0'으로 설정함으로써, 비트 플래그를 이용하여 기 결정된 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일하지 않음 또는 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타낼 수 있으며(S450), 비트 플래그뿐만 아니라 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보로서 출력할 수 있다(S460).
도 4에서 기재한 각 단계의 순서는 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 방법의 순서가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각 단계는 선택적으로 수행될 수도 있으며 각 단계의 순서가 변경되어 수행될 수도 있을 뿐만 아니라, 일부의 단계는 병행적으로 수행될 수도 있다.
도 5는 히스토리 테이블을 구성하기 위해 이용되는 주변 블록의 위치를 나타낸 예시도이다.
히스토리 테이블이란 부호화하고자 하는 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록 주변에 위치하는 주변 블록의 블록 모드를 기반으로 예측하기 위해, 부호화 대상이 되는 블록의 블록 모드와 주변 블록의 블록 모드의 히스토리를 포함하는 테이블을 말한다. 본 발명의 일 실시예에서는 현재 블록의 블록 모드를 예측할 때, 히스토리 테이블을 이용할 수 있다.
부호화 대상이 되는 현재 블록을 'X'라고 할 때, 현재 블록의 블록 모드를 예측하기 위해 이용되는 주변 블록은 'A, B, C, D'이 될 수 있지만, 반드시 이에 한정되지 않고 이외의 다른 주변 블록도 이용될 수 있다.
도 6은 히스토리 테이블을 나타낸 예시도이다.
도 5에 도시한 바와 같은 주변 블록의 블록 모드를 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측하기 위해, 도 6에 예시적으로 도시한 바와 같이, 주변 블록의 블록 모드가 결정된 경우, 이전에 현재 블록의 블록 모드가 어떠한 블록 모드로 몇 번 결정되었는지를 테이블에 표시하여 히스토리 테이블을 구성한다. 도 6과 같이 히스토리 테이블이 구성되면, 현재 예측할 현재 블록의 주변 블록의 블록 모드에 대해 최대 빈도수로 결정된 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 예측한다.
도 7은 히스토리 테이블을 업데이트하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
현재 블록 'X'에 대해 주변 블록 'A, B, C, D'가 결정되면, 주변 블록의 블록 모드의 각 경우에 따라 히스토리 테이블을 인덱싱한다. 도 7에서와 같이, 현재 블록의 가능한 블록 모드 16x16(인터 16x16 블록 모드의 약칭), 16x8(인터 16x8 블록 모드의 약칭), 8x16(인터 8x16 블록 모드의 약칭), 8x8(p8x8 블록 모드의 약칭)이고 각 블록 모드의 모드 번호를 '1', '2', '3', '4'라고 가정하면, 히스토리 테이블에 업데이트할 현재 블록 'X'의 블록 모드의 모드 번호가 '1'이고, 그 주변 블록 'A, B, C, D'의 블록 모드의 모드 번호가 '1, 2, 1, 2'인 경우, 도시한 바와 같이 16x16으로 인덱싱된 곳의 빈도수를 '0'에서 '1'로 업데이트한다.
다음으로 히스토리 테이블에 업데이트할 현재 블록 'X'의 블록 모드의 모드 번호가 '1'이고, 그 주변 블록 'A, B, C, D'의 블록 모드의 모드 번호가 '1, 2, 1, 2'인 경우라면, 마찬가지로 16x16으로 인덱싱된 곳의 빈도수를 '1'에서 '2'로 업데이트한다.
도 8은 히스토리 테이블을 이용하여 블록 모드를 예측하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7을 통해 전술한 바와 같은 방식으로 이제까지 또는 이전에 미리 결정된 많은 블록들에 대해 히스토리 테이블을 업데이트하여 도 8에 도시한 바와 같은 히스토리 테이블을 구성하였다면, 이러한 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있다.
예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 블록 모드를 예측할 현재 블록 'X'의 주변 블록 'A, B, C, D'의 각 블록 모드의 모드 번호가 '1, 2, 1, 2'라면, 히스토 리 테이블에서 'A, B, C, D'의 블록 모드의 모드 번호가 '1, 2, 1, 2' 인 경우에 해당하는 첫 번째 줄에서 현재 블록의 가능한 블록 모드 '16x16', '16x8', '8x16', '8x8' 중에서 발생한 빈도수가 가장 큰 블록 모드인 '8x16'를 현재 블록의 블록 모드로서 예측할 수 있다. 이러한 히스토리 테이블을 이용한 블록 모드 예측 방법은 약 86% 내지 97%의 적중률을 가지기 때문에, 예측된 블록 모드가 미리 결정된 현재 블록의 블록 모드와 일치할 확률이 높다. 또한, 최종적으로 이용될 블록 모드가 결정되면 주변 블록의 블록 모드를 이용하여 히스토리 테이블을 업데이트한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따라 블록 모드를 부호화할 때, 일예로 전술한 히스토리 테이블을 이용하여 미리 결정된 현재 블록의 블록 모드를 예측하면 예측된 블록 모드와 미리 결정된 현재 블록의 블록 모드가 일치할 확률이 높아지고, 일치하는 경우 비트 플래그 mb_pred_mode_flag를 '1'로 설정하고 일치하지 않는 경우 비트 플래그 mb_pred_mode_flag를 '0'으로 설정한 후, 비트 플래그 mb_pred_mode_flag가 '0'일 경우에만 비트 플래그와 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 생성하고, 비트 플래그 mb_pred_mode_flag가 '1'일 경우에는 1비트의 비트 플래그만을 부호화된 모드 정보로서 생성하여 출력함으로써, 블록 모드를 부호화하기 위한 비트량을 크게 줄일 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 복호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 복호화 장치(Block Mode Decoding Apparatus, 900)는 비트 플래그 비교기(Bit Flag Comparator, 910), 블록 모드 예 측기(Block Mode Predictor, 920) 및 블록 모드 복호화기(Block Mode Decoder, 930)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 블록 모드 복호화 장치(900)는 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기, 휴대형 멀티미디어 플레이어, 플레이스테이션 포터블, 이동통신 단말기 등일 수 있으며, 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 부호화 모드를 복호화하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미한다. 또한, 구현 방식에 따라 전술한 다양한 장치 내에 탑재되는 프로그램 모듈이나 단일 하드웨어로 구현될 수도 있을 것이다.
비트 플래그 비교기(910)는 부호화된 모드 정보로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단한다. 즉, 비트 플래그 비교기(910)는 부호화된 모드 정보를 입력받거나 수신하면, 부호화된 모드 정보로부터 비트 플래그를 추출하고 비트 플래그에 설정된 값을 확인하여 비트 플래그에 설정된 값에 따라 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부(즉, 현재 블록의 블록 모드가 예측되는 블록 모드와 동일한지 여부)를 판단한다. 예를 들어, 부호화된 모드 정보로부터 추출되는 비트 플래그에 설정된 값이 '1'인 경우, 현재 블록의 블록 모드가 예측되는 것(즉, 현재 블록의 블록 모드가 예측되는 부호화 모드와 동일한 것)으로 판단하고, 부호화된 모드 정보로부터 추출되는 비트 플래그에 설정된 값이 '0'인 경우, 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않는 것(즉, 현재 블록의 블록 모드가 예측되는 부호화 모드와 동일하지 않은 것)으로 판단한다. 여기서, 비트 플래그에 설정된 값이 '1' 또는 '0'인 것으로 설명하였지만, 이러한 설정값은 예시일 뿐, '11', '00'일 수도 있다. 따라서, 비트 플래그는 한 개의 비트로 구성될 수도 있지만 복수 개의 비트로 구성될 수도 있다.
블록 모드 예측기(920)는 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측되는 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다. 즉, 블록 모드 예측기(920)는 비트 플래그 비교기(910)에서 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는 것으로 판단한 경우, 부호화된 모드 정보로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하지 않고(이 경우, 부호화된 모드 정보는 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 포함하지 않는다.), 현재 블록의 블록 모드를 예측하고 예측되는 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다. 여기서, 블록 모드 예측기(920)는 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있다. 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 것에 대해서는 도 5 내지 도 8을 통해 전술하였으므로, 상세한 설명은 생략한다.
블록 모드 복호화기(930)는 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 경우, 부호화된 모드 정보로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 복호화하여 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다. 즉, 블록 모드 복호화기(930)는 비트 플래그 비교기(910)에서 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 것(즉, 현재 블록 의 블록 모드가 예측되는 블록 모드와 동일하지 않은 것)으로 판단한 경우, 부호화된 모드 정보로부터 블록 모드 부호화 장치(300)에 의해 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고, 추출된 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 복호화하여 현재 블록의 블록 모드를 복원하며, 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다. 여기서, 블록 모드 복호화기(930)는 엔트로피 부호화 기법 등을 이용하여 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 복호화할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
블록 모드 복호화 장치(900)는 부호화된 모드 정보로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여(S1010), 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단한 후(S1020), 비트 플래그가 현재 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우 현재 블록의 블록 모드를 예측하고(S1030), 예측되는 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하며(S1040), 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 경우 부호화된 모드 정보로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 추출된 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 복호화하여 현재 블록의 블록 모드를 복원하며(S1050), 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다(S1060).
도 10에서 기재한 각 단계의 순서는 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 복호화 방법의 순서가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각 단계는 선택적으로 수행될 수도 있으며 각 단계의 순서가 변경되어 수행될 수도 있을 뿐만 아니라, 일부의 단계는 병행적으로 수행될 수도 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 장치(300)와 블록 모드 복호화 장치(900)는 그 자체가 독립적으로 구현될 수도 있지만, 후술하는 바와 같은 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 내에서 블록 모드를 부호화하고 복호화하는 장치 또는 프로그램 모듈로서 구현될 수도 있다. 이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 장치(300) 또는 블록 모드 복호화 장치(900)를 구비하는 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치에 대해 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(Video Encoding Apparatus, 1110)는 블록 모드 결정기(Block Mode Determiner, 1110), 블록 패턴 생성기(Block Pattern Creator, 1120), 비트 플래그 설정기(Bit Flag Configuration Unit, 1130) 및 부호화기(Encoder, 1140)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 영상 부호화 장치(1110)는 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기, 휴대형 멀티미디어 플레이어, 플레이스테이션 포터블, 이동통신 단말기 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.
블록 모드 결정기(1110)는 현재 블록의 블록 모드를 결정한다. 즉, 블록 모 드 결정기(1110)는 율-왜곡 최적화(RDO: Rate-Distortion Optimization) 기법 등 미리 설정된 다양한 기법을 이용하여 비트량 및 화질 등을 고려할 때 현재 블록을 부호화하는 데 적합한 블록 모드를 결정한다.
블록 패턴 생성기(1120)는 결정된 현재 블록의 블록 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 부호화된 블록 패턴을 생성한다. 즉, 블록 패턴 생성기(1120)는 블록 모드 결정기(1110)에 의해 결정된 현재 블록의 블록 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성하고 현재 블록과 예측 블록을 감산하여 생성되는 잔차 블록을 변환하고 양자화하여 부호화된 블록 패턴(Coded Block Pattern)을 생성한다. 이를 위해, 블록 패턴 생성기(1120)는 도 1을 통해 전술한 영상 부호화 장치의 구성 중 일부 또는 전부를 포함할 수 있다.
비트 플래그 설정기(1130)는 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측된 블록 모드가 현재 블록의 블록 모드와 동일한지 여부를 나타내는 비트 플래그를 설정한다. 즉, 비트 플래그 설정기(1130)는 현재 블록의 블록 모드를 다양한 기법을 이용하여 예측하고 예측된 블록 모드를 블록 모드 결정기(1110)에 의해 결정된 현재 블록의 블록 모드와 비교하여 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일한 경우에는 현재 블록의 블록 모드가 예측됨(또는 현재 블록의 블록 모드가 예측되는 블록 모드와 동일함)을 나타내는 비트 플래그를 설정하고, 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일하지 않은 경우에는 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음(또는 현재 블록의 블록 모드가 예측되는 블록 모드와 동일하지 않음)을 나타낸 비트 플래그를 설정한다.
여기서, 비트 플래그 설정기(1130)는 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있는데, 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 것에 대해서는 도 5 내지 도 8을 통해 전술하였으므로 상세한 설명은 생략한다. 또한, 비트 플래그 설정기(1130)에 의해 설정되는 비트 플래그는 한 개의 비트 또는 복수 개의 비트로 구성될 수 있는데, 한 개의 비트로 구성되는 경우에는 '1' 또는 '0' 값으로 설정될 수 있으며, 이 경우 압축 효율을 더욱 향상시킬 수 있음은 이미 전술하였다.
부호화기(1140)는 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일함을 나타내는 경우에는 비트 플래그와 부호화된 블록 패턴을 부호화하여 비트스트림을 생성하고, 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일하지 않음을 나타내는 경우에는 비트 플래그, 현재 블록의 블록 모드 및 부호화된 블록 패턴을 부호화하여 비트스트림을 생성하며, 생성된 비트스트림을 출력한다. 즉, 부호화기(1140)는 비트 플래그 설정기(1130)에 의해 설정되는 비트 플래그에 따라 부호화된 블록 패턴과 함께 부호화하는 현재 블록의 부호화 모드를 달리 부호화하는데, 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일함을 나타내는 경우에는 부호화된 블록 패턴과 비트 플래그만을 부호화하고, 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일하지 않음을 나타내는 경우에는 부호화된 블록 패턴과 비트 플래그뿐만 아니라 현재 블록의 블록 모드를 함께 부호화한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(1100)는 현재 블 록의 블록 모드가 예측되는 부호화 모드와 동일한지 여부에 따라, 후술할 영상 복호화 장치에서도 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있는지 여부를 판단하여 영상 복호화 장치에서 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있는 경우 예측할 수 있다는 사실만을 비트 플래그를 통해 알려 줌으로써, 영상 복호화 장치에서 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 이용할 수 있도록 한다. 이 경우, 영상 부호화 장치(1100)는 현재 블록의 블록 모드를 부호화할 필요가 없이 비트 플래그만을 부호화하면 되므로, 부호화에 따른 비트량을 줄일 수 있으며 그에 따라 영상 압축의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
영상 부호화 장치(1100)는 현재 블록의 블록 모드를 결정하고(S1210), 결정된 현재 블록의 블록 모드에 따라 현재 블록을 예측하여 부호화된 블록 패턴을 생성하며(S1220), 히스토리 테이블을 이용하는 예측 방식이나 기타 다른 예측 방식을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측하여(S1230), 결정된 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한지 여부를 판단한다(S1240).
영상 부호화 장치(1100)는 단계 S1240의 판단 결과, 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일한 경우에는 비트 플래그를 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일함을 나타내도록 설정(예를 들면, '1'로 설정)하고(S1250), 비트 플래그와 부호화된 블록 패턴을 부호화하여 비트스트림을 생성하고 출력한다(S1260).
또한, 영상 부호화 장치(1100)는 단계 S1240의 판단 결과, 현재 블록의 블록 모드와 예측된 블록 모드가 동일하지 않은 경우에는 비트 플래그를 현재 블록의 블록 모드가 예측된 블록 모드와 동일하지 않음을 나타낸도록 설정(예를 들면, '0'으로 설정)하고(S1270), 비트 플래그뿐만 아니라 현재 블록의 블록 모드를 부호화된 블록 패턴과 함께 부호화하여 비트스트림을 생성하고 출력한다(S1280).
도 12에서 기재한 각 단계의 순서는 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법의 순서가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각 단계는 선택적으로 수행될 수도 있으며 각 단계의 순서가 변경되어 수행될 수도 있을 뿐만 아니라, 일부의 단계는 병행적으로 수행될 수도 있다.
이상에서 전술한 바와 같이, 영상 부호화 장치(1100)에 의해 생성되는 현재 블록에 대한 비트스트림은 블록 단위 또는 복수 개의 블록이 결합된 슬라이스 단위 또는 프레임 단위로 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus) 등의 다양한 통신 인터페이스를 통해 후술할 영상 복호화 장치로 전송되고 영상 복호화 장치에서 복호화되어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(Video Decoding Apparatus, 1300)는 비트 플래그 비교기(1310), 블록 모드 예측기(1320), 블록 모드 복호화 기(1330) 및 블록 패턴 복호화기(Block Pattern Decoder, 1340)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 영상 복호화 장치(1300)는 개인용 컴퓨터, 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기, 휴대형 멀티미디어 플레이어, 플레이스테이션 포터블, 이동통신 단말기 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.
비트 플래그 비교기(1310)는 비트스트림으로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단한다. 즉, 비트 플래그 비교기(1310)는 비트스트림을 입력받거나 수신하면, 비트스트림으로부터 비트 플래그를 추출하고, 추출된 비트 플래그의 값을 기 저장된 값과 비교하여 그 값의 비교에 따라 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 또는 예측되지 않음을 나타내는지 여부를 판단한다.
예를 들어, 비트 플래그 비교기(1310)에 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되는지 여부를 판단하기 위해 기준값으로 '1'과 '0'이 저장되어 있고, '1'은 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내고 '0'은 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타낸다고 가정할 때, 비트스트림으로부터 추출되는 비트 플래그의 값이 '1'이라면, 기 저장된 기준값과 비교하여 해당 비트스트림에 대한 현재 블록의 블록 모드가 예측된다고 판단할 수 있다. 따라서, 비트스트림에 포함된 비트 플래그는 전술한 예와 같이, 한 개의 비트로 구성될 수 있는데, 반드시 이에 한정 되지 않고 복수 개의 비트로 구성될 수 있다.
부호화 모드 예측기(1320)는 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측되는 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다. 즉, 부호화 모드 예측기(1320)는 비트 플래그 비교기(1310)에 의해 현재 블록의 블록 모드가 예측된다고 판단된 경우, 다양한 예측 기법을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측되는 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다. 여기서, 부호화 모드 예측기(1320)는 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측할 수 있다.
블록 모드 복호화기(1340)는 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 경우, 비트스트림으로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 복호화하여 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다. 즉, 블록 모드 복호화기(1340)는 비트 플래그 비교기(1310)에 의해 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않는다고 판단된 경우, 비트스트림으로부터 추가로 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고, 추출된 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 복호화하여 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다.
블록 패턴 복호화기(1340)는 비트스트림으로부터 부호화된 블록 패턴을 추출하고 출력되는 현재 블록의 블록 모드에 따라 복호화하여 현재 블록을 복원한다. 즉, 블록 패턴 복호화기(1340)는 비트스트림으로부터 부호화된 블록 패턴을 추출하고, 추출된 부호화된 블록 패턴을 블록 모드 예측기(1320) 또는 블록 모드 복호화 기(1330)에 의해 출력되는 현재 블록의 블록 모드에 따라 복호화함으로써, 현재 블록을 복원한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
영상 복호화 장치(1300)는 비트스트림으로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여(S1410), 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단하고(S1420), 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하여(S1430), 예측되는 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력하며(S1440), 비트 플래그가 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내지 않는 경우, 비트스트림으로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 복호화하여 현재 블록의 블록 모드를 복원하며(S1450), 복원된 현재 블록의 블록 모드를 현재 블록의 블록 모드로서 출력한다(S1460).
또한, 영상 복호화 장치(1300)는 비트스트림으로부터 부호화된 블록 패턴을 추출하고(S1470), 단계 S1440 또는 단계 S1460에서 출력되는 현재 블록의 블록 모드에 따라 추출된 부호화된 블록 패턴을 복호화하여 현재 블록을 복원하고 출력한다(S1480).
도 14에서 기재한 각 단계의 순서는 예시적인 것일 뿐, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법의 순서가 이러한 예시에 한정되는 것은 아니다. 즉, 각 단계는 선택적으로 수행될 수도 있으며 각 단계의 순서가 변경되어 수행될 수도 있을 뿐만 아니라, 일부의 단계는 병행적으로 수행될 수도 있다.
한편, 현재 블록의 블록 모드가 SKIP 모드인 경우에도 예측되는 블록 모드와 동일한지 여부를 판단하여 비트 플래그를 설정하고 그에 따라 현재 블록의 블록 모드를 다르게 부호화하는 것으로 설명했지만, 현재 블록의 블록 모드가 SKIP 모드인 경우에는 비트 플래그로서 mb_skip_flag를 추가로 설정하여 현재 블록의 블록 모드가 SKIP 모드임을 부호화할 수 있다. 따라서, 이 경우 부호화된 모드 정보에는 비트 플래그로서 mb_skip_flag가 포함될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 블록의 블록 모드와 예측되는 블록 모드가 동일한 경우에는 최소 한 개의 비트만을 블록 모드에 대한 모드 정보로서 부호화할 수 있으므로, 블록 모드 부호화 장치(300) 또는 영상 부호화 장치(1100)의 구조 및 문법(Syntex)에 큰 변화 없이 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 히스토리 테이블을 이용하여 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 예측의 적중률을 높일 수 있어서, 현재 블록의 블록 모드와 예측되는 블록 모드가 일치할 확률이 높아지므로, 최소 한 개의 비트만을 블록 모드에 대한 모드 정보로서 부호화할 수 있는 경우의 수가 많아져서 압축 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
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.
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.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질 적인 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 블록을 기반으로 영상을 부호화하거나 복호화하는 영상 처리 분야에 적용되어, 블록 모드에 대한 정보를 부호화하는 데 소요되는 비트의 양을 감소시켜 압축 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.
도 1은 H.264/AVC에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 간략하게 나타낸 예시도,
도 2는 H.264/AVC에 따른 화면간 예측시 이용되는 블록 모드를 나타낸 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 5는 히스토리 테이블을 구성하기 위해 이용되는 주변 블록의 위치를 나타낸 예시도,
도 6은 히스토리 테이블을 나타낸 예시도,
도 7은 히스토리 테이블을 업데이트하는 과정을 설명하기 위한 예시도,
도 8은 히스토리 테이블을 이용하여 블록 모드를 예측하는 과정을 설명하기 위한 예시도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 복호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 모드 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.

Claims (18)

  1. 현재 블록의 블록 모드를 부호화하는 장치에 있어서,
    상기 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 블록 모드 예측기; 및
    상기 현재 블록의 블록 모드와 상기 예측된 블록 모드가 동일한지 여부에 따라 상기 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 출력하는 블록 모드 부호화기
    를 포함하고, 상기 블록 모드 예측기는,
    이전에 부호화된 블록의 블록 모드의 빈도수를 저장하는 히스토리 테이블을 이용하여 상기 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 모드 부호화기는,
    상기 현재 블록의 블록 모드와 상기 예측된 블록 모드가 동일한 경우에는 상기 현재 블록의 블록 모드와 상기 예측된 블록 모드가 동일함을 나타내는 비트 플래그를 부호화함으로써 상기 부호화된 모드 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 블록 모드 부호화기는,
    상기 현재 블록의 블록 모드와 상기 예측된 블록 모드가 동일하지 않은 경우에는 상기 현재 블록의 블록 모드와 상기 예측된 블록 모드가 동일하지 않음을 나타내는 비트 플래그 및 상기 현재 블록의 블록 모드를 부호화함으로써 상기 부호화된 모드 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 비트 플래그는,
    한 개의 비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 블록은,
    상기 현재 블록의 주변블록인 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 장치.
  6. 현재 블록의 블록 모드를 부호화하는 방법에 있어서,
    상기 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 블록 모드 예측 단계; 및
    상기 현재 블록의 블록 모드와 상기 예측된 블록 모드가 동일한지 여부에 따라 상기 현재 블록의 블록 모드를 부호화하여 부호화된 모드 정보를 출력하는 블록 모드 부호화 단계
    를 포함하고, 상기 블록 모드 예측 단계에서는,
    이전에 부호화된 블록의 블록 모드의 빈도수를 저장하는 히스토리 테이블을 이용하여 상기 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 부호화 방법.
  7. 현재 블록의 블록 모드를 복호화하는 장치에 있어서,
    부호화된 모드 정보로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 상기 비트 플래그가 상기 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단하는 비트 플래그 비교기;
    상기 비트 플래그가 상기 현재 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하여 상기 예측된 블록 모드를 상기 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 블록 모드 예측기; 및
    상기 비트 플래그가 상기 현재 블록의 블록 모드가 예측되지 않음을 나타내는 경우, 상기 부호화된 모드 정보로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하고 복호화하여 복원된 현재 블록의 블록 모드를 상기 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 블록 모드 복호화기
    를 포함하고, 상기 블록 모드 예측기는,
    이전에 부호화된 블록의 블록 모드의 빈도수를 저장하는 히스토리 테이블을 이용하여 상기 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 복호화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 비트 플래그는,
    한 개의 비트로 구성되는 것을 특징으로 하는 블록 모드 복호화 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 블록은,
    상기 현재 블록의 주변블록인 것을 특징으로 하는 블록 모드 복호화 장치.
  10. 현재 블록의 블록 모드를 복호화하는 방법에 있어서,
    부호화된 모드 정보로부터 비트 플래그를 추출하고 분석하여 상기 비트 플래그가 상기 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 비트 플래그가 상기 현재 블록 모드가 예측됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 단계;
    상기 예측된 블록 모드를 상기 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 단계;
    상기 비트 플래그가 상기 현재 블록의 블록 모드가 예측됨을 나타내지 않는 경우, 상기 부호화된 모드 정보로부터 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 추출하는 단계;
    상기 추출된 부호화된 현재 블록의 블록 모드를 복호화하여 현재 블록의 블록 모드를 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 현재 블록의 블록 모드를 상기 현재 블록의 블록 모드로서 출력하는 단계
    를 포함하고, 상기 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 단계에서는,
    이전에 부호화된 블록의 블록 모드의 빈도수를 저장하는 히스토리 테이블을 이용하여 상기 현재 블록의 블록 모드를 예측하는 것을 특징으로 하는 블록 모드 복호화 방법.
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