KR101600714B1 - 고속 인트라 모드 결정 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

인트라 모드 결정 방법 및 그 장치가 개시된다. 인트라 모드 결정 방법은 (a) 현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 DC 모드로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계; (b) 상기 현재 블록에 포함된 서브 블록들에 대해 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 각각 계산하는 단계; (c) 상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수 중 기준 개수 이상인 서브 블록의 개수에 대응하는 인트라 모드로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 율 왜곡 계산 결과 코스트가 최저인 인트라 모드를 상기 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정하는 단계를 포함한다.

Description

고속 인트라 모드 결정 방법 및 그 장치{Fast intra-mode decision method and apparatus}
본 발명은 동영상 코덱에 관한 것으로, 보다 상세하게 동영상 코덱에서 빠르게 인트라 모드를 결정할 수 있는 고속 인트라 모드 결정 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
기술 발전으로, 비디오 성능은 나날이 발전하고 있으며, 디바이스들은 비디오 정보를 더 효율적으로 송신 및 수신하고, 보다 고화질의 비디오 정보를 효율적으로 처리하도록 발전하고 있으며, 최근에는 새로운 비디오 압축 표준으로 HEVC(high efficiency video coding)가 확정되었다.
비디오 압축 기술은 공간적 예측 및 시간적 예측을 수행하여 비디오 프레임 내에 내재된 중복을 감소시키거나 제거하고 있다. H.264/AVC의 경우 9가지의 인트라 예측 모드에 따른 공간적 예측을 통해 내재된 중복을 제거하도록 하였으며, HEVC의 경우 35가지 인트라 예측 모드를 통해 공간적 예측을 수행하도록 지원하고 있다. 비디오 압축 기술의 발전에 따라 공간적 예측을 위한 방법 또한 복잡해지고 있으며, 그로 인해 연산량 자체도 기하급수적으로 증가하고 있는 실정이다.
본 발명은 동영상 코덱에서 빠르게 인트라 모드를 결정할 수 있는 고속 인트라 모드 결정 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 현재 블록의 공간 상관 정보를 이용하여 현재 블록의 주된 방향을 추정하고, 이를 기반으로 인트라 모드를 결정함으로써 이용 가능한 인트라 모드를 모두 테스트하지 않고 일부 인트라 모드만을 테스트하여 최적의 인트라 모드를 결정할 수 있는 고속 인트라 모드 결정 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 현재블록과 인접한 이웃 블록들의 최적 인트라 모드를 더 고려하여 효율적으로 최적의 인트라 모드를 결정할 수 있는 고속 인트라 모드 결정 방법 및 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 현재 블록의 공간 상관 정보를 이용하여 현재 블록의 주된 방향을 추정하고, 이를 기반으로 인트라 모드를 결정함으로써 고속으로 인트라 모드를 결정할 수 있는 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, (a) 현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 DC 모드로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계; (b) 상기 현재 블록에 포함된 서브 블록들에 대해 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 각각 계산하는 단계; (c) 상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수 중 기준 개수 이상인 서브 블록의 개수에 대응하는 인트라 모드로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계; 및 (d) 상기 율 왜곡 계산 결과 코스트가 최저인 인트라 모드를 상기 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정하는 단계를 포함하는 인트라 모드 결정 방법이 제공될 수 있다.
상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 유사하면, 상기 현재 블록에 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드인지를 판단하는 단계; 및 상기 현재 블록에 대해 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드이면, 상기 (d) 단계에서, 상기 현재 블록에 대한 베스트 인트라 모드를 DC 모드로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 (d) 단계 이전에, 상기 현재 블록에 대해 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC가 아니면, 상기 현재 블록에 대해 평면 모드(plane)로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 현재 블록은 I16MB이고, 상기 서브 블록은 I4MB이며, 상기 이웃 블록은 좌측 블록과 상측 블록이다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 현재 블록의 공간 상관 정보를 이용하여 현재 블록의 주된 방향을 추정하고, 이를 기반으로 인트라 모드를 결정함으로써 고속으로 인트라 모드를 결정할 수 있는 장치가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 현재 블록에 포함된 서브 블록들에 대해 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 각각 계산하는 계산부; 현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 DC 모드로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하고, 상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수 중 기준 개수 이상인 서브 블록의 개수에 대응하는 인트라 모드로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 테스트부; 및 상기 율 왜곡 계산 결과 코스트가 최저인 인트라 모드를 상기 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정하는 결정부를 포함하는 인트라 모드 결정 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 고속 인트라 모드 결정 방법 및 그 장치를 제공함으로써, 빠르고 효율적으로 고속 인트라 모드를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명은 현재 블록의 공간 상관 정보를 이용하여 현재 블록의 주된 방향을 추정하고, 이를 기반으로 인트라 모드를 결정함으로써 이용 가능한 인트라 모드를 모두 테스트하지 않고 일부 인트라 모드만을 테스트하여 최적의 인트라 모드를 결정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명은 현재블록과 인접한 이웃 블록들의 최적 인트라 모드를 더 고려하여 효율적으로 최적의 인트라 모드를 결정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드를 결정하는 방법을 나타낸 순서도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드를 예시한 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 방향 척도에 대응하는 공간 필터를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 16x16 루마 블록에 대한 인트라 모드를 결정하는 방법을 나타낸 순서도.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 I16MB와 I4MB의 공간 상관을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 9는 종래와 본 발명의 인트라 모드 결정에 따른 성능과 복잡도를 비교한 표.
도 10은 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정에 따른 RD 커브를 도시한 도면.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드를 예시한 도면이고, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 각 방향 척도에 대응하는 공간 필터를 도시한 도면이다. 이하, 도 1에서는 동영상 코덱이 H.264/AVC이고, 4x4 루마 블록에 대한 인트라 모드를 결정하는 것을 가정하여 설명하기로 한다.
단계 110에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 예측 모드 중 DC 인트라 예측(DC prediction)에 대한 율 왜곡 계산을 수행한다.
H.264/AVC의 경우, 4x4 루마 매크로블록에 대해 9가지 인트라 모드를 지원한다. 이는 도 2에 도시된 바와 같이, DC 인트라 예측 모드와 8개의 방향성 인트라 예측 모드를 지원한다.
또한, 도 2에 도시된 인트라 모드의 각 인덱스의 순서는 표준 레퍼런스 JM 소프트웨어에서의 인트라 모드 테스트 순서와 동일하다.
즉, 일반적으로 H.264/AVC의 경우, 4x4 루마 블록에 대한 인트라 모드를 결정하기 위해 m0와 같이 수직 방향 인트라 예측을 가장 먼저 수행하고, 그 다음 DC 인트라 예측을 수행하는 등 인덱스 순서대로 인트라 예측을 수행하여 율 왜곡 계산에 따른 코스트(결과값)이 최저인 인트라 예측을 베스트 인트라 모드로 결정할 수 있다.
이하에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 이용 가능한 인트라 모드를 후보 인트라 모드로 통칭하여 설명하기로 한다.
단계 115에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 DC 인트라 예측에 따라 획득된 DCT 계수를 이용하여 현재 블록에 대한 메인 방향 척도를 각각 도출한다.
본 발명의 일 실시예에서는 별도의 추가적인 계산없이 현재 블록에 대한 DCT 계수를 이용하기 위해 후보 인트라 모드 중 DC 인트라 예측을 가장 먼저 수행하였다.
DC 인트라 예측은 현재 블록을 기준으로 상위 4개의 픽셀과 좌측 4개의 픽셀의 평균을 이용하여 인트라 예측을 수행하는 것으로 DC 인트라 예측에 따른 결과값은 DCT 계수와 동일 또는 매우 유사하게 획득될 수 있다.
이하에서는 DC 인트라 예측에 따라 획득된 DCT 계수를 이용하여 4가지 메인 방향 척도를 각각 도출하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
이를 위해, 우선 각 프레임이 16x16 매크로블록 단위인 것을 가정하며, 각 매크로블록은 4x4 서브 블록들로 각각 분할되는 것을 가정하여 설명하기로 한다.
일반적으로 현재 블록(4x4 서브 블록)과 예측된 서브 블록의 차이는 수 1과 같이 변형하여 나타낼 수 있다.
Figure 112014110538018-pat00001
여기서,
Figure 112014110538018-pat00002
는 점별 곱셈(pointwise multiplication) 연산을 나타내고, 여기서, Y는 DCT 계수를 나타내며,
Figure 112014110538018-pat00003
와
Figure 112014110538018-pat00004
는 4x4 메트릭스로 각각 수 2 및 수 3과 같다.
Figure 112014110538018-pat00005
Figure 112014110538018-pat00006
수 1에서 점별 곱셈 연산은 양자화 연산에 포함되고, H.264 표준은 기본적으로 정수 2D DCT(2 dimension discrete cosine transform)를 사용하므로, 수 1은 수 4와 같이 정리될 수 잇다.
Figure 112014110538018-pat00007
DC 예측에서 예측된 블록의 16개의 요소(엘리먼트)는 각각 상수로, 이미 전술한 바와 같이, 현재 블록의 상위 4개의 픽셀들과 좌측 4개의 픽셀의 평균에 따라 결정되며, 이를 편의상 H라 칭하고, 수식으로 정리하면 수 5와 같다.
Figure 112014110538018-pat00008
H에서 16개의 요소는 현재 블록의 주파수 컴포넌트를 나타낸다. 보다 상세하게, H에서 제1 요소(H00)는 DC 컴포넌트이고, 다른 요소는 AC 컴포넌트를 나타낸다.
예측된 블록은 DC 인트라 예측에 의해 도출되는 상수 메트릭스로, 현재 블록과 예측된 블록과 현재 블록의 차이는 DC 계수를 제외하면 동일한 주파수 컴포넌트를 가지게 된다.
즉, 수 4의 정의에서 15개의 AC 요소는 수 5에 정의된 H의 15개의 AC 요소와 동일한 것을 알 수 있다.
이는 결과적으로 후보 인트라 모드의 테스트 순서를 변경하는 것만으로 간단하게 추가적인 계산 없이 현재 블록의 AC 주파수 정보를 획득할 수 있음을 의미한다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 DC 인트라 예측을 통해 획득되는 AC 주파수 정보를 이용하여 메인 방향 인트라 예측 모드를 결정하는데 이용할 수 있다.
이하에서는 이해와 설명의 편의를 도모하기 위해 이에 대해 상세히 설명하기로 한다.
DC 인트라 예측을 통해 획득된 DCT 계수의 AC 성분 중 열(column) 요소의 값을 이용하여 현재 블록의 수직 방향의 변화 여부를 확인할 수 있다.
도 2에는 수평 방향 인트라 예측 모드(m1)를 위한 공간 필터가 예시되어 있다.
도 2의 (a)의 경우, 수직 방향으로는 밝고 어둡게 변하는 것을 알 수 있다. 즉, 각 수직 방향 요소들을 합산한 결과값의 절대값은 수직 방향의 변화로 인해 작은 것을 알 수 있다.
반면, 수평 방향 요소들을 합산한 결과값의 절대값은 수평 방향으로는 변화가 없으므로 상대적으로 수직 방향 요소들을 합산한 결과값의 절대값보다 큰 것을 알 수 있다.
이를 다시 정리하면, 현재 블록(원 영상)이 수평 방향으로 변화 없이 일정한 패턴으로 구성되는 경우, H10, H20, H30과 같이 DC 인트라 예측에 따라 예측된 블록의 AC 성분을 조합하여 수평 방향 인트라 예측(m1)을 위한 방향 척도를 도출할 수 있음을 의미한다.
예를 들어, H10이 수 6과 같다고 가정하자.
Figure 112014110538018-pat00009
여기서,
Figure 112014110538018-pat00010
은 현재 블록(원 영상)에서 m번째 행(row) 및 n번째 열(column)의 요소(element)를 나타낸다. 따라서, 도 2의 (a)에 도시된 공간 필터(spatial filter)를 이용하여 현재 블록(원 영상)이 필터링될 때, H10은 필터 출력으로 간주될 수 있다.
이미 전술한 바와 같이, 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 만일 현재 블록(원 영상)이 주로 수직 라인(vertical line)으로 구성되는 경우, H10의 절대값(|H10|)은 매우 작은 것을 알 수 있다. 반면, 현재 블록(원 영상)을 수평 라인(horizontal line)으로 구성하는 경우, H10의 절대값(|H10|)은 상대적으로 꽤 커지는 것을 알 수 있다. 따라서, H10의 절대값(|H10|)이 크다는 것은 수직 방향의 변화가 크다는 것을 의미하며, 이는 이용 가능한 후보 인트라 모드 중 수직 방향 모드(mo)보다는 수평 방향 모드(m1)일 가능성이 더 높다는 것을 의미한다.
이와 같은 방식으로 H20, H30 또한 인트라 모드 결정에 이용될 수 있으며, H20, H30을 위한 공간 필터가 도 2의 (b)와 (c)와 같은 경우, H20, H30는 수 7 및 수 8과 같이 주어질 수 있다.
Figure 112014110538018-pat00011
Figure 112014110538018-pat00012
상술한 3가지 컴포넌트(H10, H20, H30)를 조합하여 인트라 모드의 수평 방향 모드(m1)을 위한 방향성 척도(이하에서는 수평방향 척도라 칭하기로 함)가 도출될 수 있다.
이를 수식으로 정리하면 수 9와 같다.
Figure 112014110538018-pat00013
여기서, 24, 16은 각각 정규화 상수(normalization constant)로써, 도 2에 도시된 공간 필터의 각 요소(element)의 절대값을 합산한 값과 동일하다.
이와 동일하게 수직 방향 인트라 예측(vertical mode)(mo)에 대한 방향 척도도 도출될 수 있다. 즉, 수평 방향 인트라 예측에 대한 방향 척도를 획득된 AC 성분의 수직 방향의 변화를 이용하였다면, 수직 방향 인트라 예측에 대한 방향 척도는 AC 성분의 수평 방향 변화를 이용하여 도출될 수 있다. 따라서, 이를 수식으로 정리하면 수 10과 같다.
Figure 112014110538018-pat00014
또한, 대각선 방향(예를 들어, 우측 아래 대각선 방향과 좌측 아래 대각선 방향) 인트라 예측은 각각 DC 모드에 대한 인트라 예측을 통해 도출된 DCT 계수를 조합하여 결정될 수 있다.
예를 들어, 우측 아래 대각선 방향을 위한 공간 필터가 도 3에 도시된 바와 같을 때, 도 3의 (a)를 참조하면, AC 성분의 대각 성분을 통해 대각선 방향 척도를 도출할 수 있음을 알 수 있다.
즉, 도 3의 (a)의 공간 필터에 대한 (H10-H01)은 수 11과 같다.
Figure 112014110538018-pat00015
이는 우측 아래 대각선 방향 인트라 예측(m4: vertical down-right)의 적정성을 결정하는데 이용될 수 있다.
이와 동일하게 (H21-H12)와 (H32-H23) 또한 우측 아래 대각선 방향 인트라 예측의 결정을 위해 이용될 수 있으며, 수 3의 (b) 및 (c)의 공간 필터에 대응하여 수식으로 정리하면 수 12 및 수 13과 같다.
Figure 112014110538018-pat00016
Figure 112014110538018-pat00017
따라서, 인트라 모드 결정 장치(100)는 우측 아래 대각선 방향 인트라 예측에 대한 방향 척도는 상술한 DC 인트라 예측에 의해 도출된 DCT 계수의 AC 성분의 대각선 성분을 기반으로 도출될 수 있다.
이를 수식으로 정리하면 수 14와 같다.
Figure 112014110538018-pat00018
여기서, 28은 정규화 상수로 도 3에 도시된 공간 필터의 각 요소의 절대값을 합산한 값을 나타낸다.
이와 동일한 방식으로 좌측 아래 대각선 방향 인트라 예측(m3: diagonal down-left) 또한 DC 인트라 예측에 의해 도출된 DCT 계수의 AC 성분의 대각선 성분을 기반으로 도출될 수 있다.
도 5에 도시된 공간 필터에 기반하여 좌측 아래 대각선 방향 인트라 예측에 대한 방향 척도는 수 15와 같이 정리될 수 있다.
Figure 112014110538018-pat00019
수 14 및 수 15에서 보여지는 바와 같이, 우측 아래 대각선 방향 인트라 예측과 좌측 아래 대각선 방향 인트라 예측을 위한 방향 척도는 각각 DC 인트라 예측에 의해 도출된 AC 성분들 중 대각선을 기반으로 대응하는 요소의 AC 성분들을 차감한 절대값 또는 합산한 절대값을 합산한 결과를 정규화하여 도출될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 장치(100)는 상술한 바와 같이, DC 인트라 예측을 통해 도출된 DCT 계수의 AC 성분들을 이용하여 각각 수평 방향, 수직 방향, 우측 대각선 방향, 좌측 대각선 방향 각각에 대한 방향 척도를 도출할 수 있다.
이와 같이, 4개의 방향 척도가 도출되면, 단계 120에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 도출된 4개의 방향 척도 중 큰 값을 가지는 두개의 방향 척도가 상호 수직 방향인지 여부를 판단한다.
예를 들어, 수평 방향, 수직 방향, 우측 대각선 방향, 좌측 대각선 방향 각각에 대한 방향 척도 중 가장 큰 값을 가지는 방향 척도를 D1이라 가정하고, 두번째 큰 값을 가지는 방향 척도를 D2라 가정하자.
이때, D1과 D2가 수평방향과 수직 방향 척도라고 가정하자. 이와 같은 경우에는 현재 블록에 대한 방향을 특정할 수 없음을 의미하며, 결과적으로 DCT 계수를 이용하여 획득된 방향 척도만으로 인트라 모드의 방향성을 한정하여 인트라 예측을 수행할 수 없음을 의미한다.
이에 따라, 상호 수직이면, 단계 125에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 후보 인트라 모드 중 DC 인트라 예측을 제외한 남은 인트라 예측을 각각 수행한 후 율 왜곡에 따른 코스트가 최저인 인트라 모드를 베스트 인트라 모드로 결정한다.
그러나 만일 상호 수직이 아니면, 단계 130에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 도출된 방향 척도 중 가장 큰값을 가지는 방향 척도에 대응하는 인트라 모드를 테스트 인트라 모드로 선택하고, 선택된 테스트 인트라 모드의 이웃하는 두개의 인트라 모드와 해당 선택된 테스트 인트라 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행한다.
예를 들어, 4개의 방향 척도 중 가장 큰 값을 가지는 방향 척도가 수직 방향이라고 가정하자. 인트라 모드 결정 장치(100)는 수직 방향에 대응하는 수직 방향 인트라 예측 모드(m0)를 테스트 인트라 모드로 선택한다.
이어, 인트라 모드 결정 장치(100)는 m0에 이웃한 두개의 인트라 모드(m7과 m5)를 테스트 대상으로 더 선택할 수 있다.
또한, 단계 135에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록에 인접한 이웃 블록들(예를 들어, 좌측 블록, 좌상측 블록, 상측 블록, 우상측 블록)에 대해 결정된 베스트 인트라 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행한다.
이어, 단계 140에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 율 왜곡 계산에 따른 코스트가 최저인 인트라 모드를 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 장치(100)는 종래와 같이 정해진 순서에 따른 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하는 것이 아니라, DC 인트라 예측 모드에 대해 인트라 예측을 가장 먼저 수행한 후, DC 인트라 예측에 따라 획득되는 현재 블록에 대한 DCT 계수를 이용하여 현재 블록에 대한 메인 방향을 추정할 수 있다.
이어, 인트라 모드 결정 장치(100)는 이용 가능한 인트라 예측 모드 중 추정된 메인 방향에 대응하는 인트라 예측 모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측 모드와 선택된 인트라 예측 모드에 인접한 두개의 이웃 인트라 예측 모드에 대해 각각 인트라 예측을 통해 율 왜곡 계산을 수행할 수 있다.
이를 통해, 인트라 모드 결정 장치(100)는 4x4 루마 블록에 대해 이용 가능한 9개의 인트라 예측 모드를 모두 테스트하지 않고, 일부 인트라 예측 모드만을 테스트하여 현재 블록의 베스트 인트라 모드를 결정할 수 있는 이점이 있다.
또한, 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록에 인접한 이웃 블록들에 대해 결정된 베스트 인트라 모드에 대해 현재 블록에 대한 인트라 예측을 더 수행하여 인트라 모드 결정에 따른 성능을 더 높일 수 있는 이점도 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 16x16 루마 블록에 대한 인트라 모드를 결정하는 방법을 나타낸 순서도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 I16MB와 I4MB의 공간 상관을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 이하에서는 16x16 루마 블록에 대한 인트라 모드를 결정하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
H.264/AVC 표준에서는 16x16 루마블록에 대해 4가지 인트라 예측 모드를 지원한다. 16x16 루마블록에서 이용 가능한 인트라 모드는 DC 모드(mD), 수평 방향 인트라 모드(mH), 수직 방향 인트라 모드(mV) 및 평면 모드(mP)가 있다. 도 6에서의 현재 블록은 16x16 루마블록을 지칭하는 것이며, 현재 블록의 서브 블록은 4x4 루마 블록인 것으로 이해되어야 할 것이다.
단계 610에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 DC 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행한다.
단계 615에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록의 서브 블록 각각에 대해 결정된 인트라 모드 중 수직 방향과 수평 방향에 따른 인트라 모드의 개수를 도출한다.
예를 들어, 현재 블록이 16x16인 경우, 4x4 서브 블록은 16개가 존재하게 된다. 이때, 각 서브 블록마다 베스트 인트라 모드가 결정되어 있는 것을 가정하기로 한다. 각 서브 블록에 대한 인트라 모드를 결정하는 방법은 도 1에서 설명한 바와 같이, 각 서브 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 DC 모드를 가장 먼저 테스트하여 DC 모드에 따른 인트라 예측시 도출되는 DCT 계수를 이용하여 공간 상관 정보에 기반하여 주된 방향을 도출한 후 이에 상응하는 인트라 모드에 대해서만 추가적으로 테스트하는 방법을 적용할 수 있다.
그러나 이외에도 이미 공지된 다양한 인트라 모드를 결정하는 방법들을 이용하여 각 서브 블록(4x4 루마블록)에 대해 인트라 모드가 결정될 수 있으며, 이 경우에도 16x16 루마 블록에 대한 인트라 모드를 결정하는데 동일하게 이용될 수 있다.
도 7에는 본 발명의 일 실시예에 따른 I4MB와 I16MB 모드간의 상관 관계를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, I16MB의 베스트 인트라 모드가 예를 들어, 수직 방향 인트라 모드(m0)라고 가정하자. 이와 같은 경우, I16MB내에 포함되는 각 I4MB 서브 블록들은 수직 방향 인트라 모드(mo)가 베스트 인트라 모드로 선택되는 개수가 상대적으로 월등히 많은 것을 알 수 있다.
즉, 이는 I4MB와 I16MB간에 공간적 상관이 있음을 의미한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 I16MB에 대한 인트라 모드를 결정하는데 있어, 해당 I16MB내에 포함되는 I4MB에서 결정된 베스트 인트라 모드에 대한 정보를 이용하여 이용 가능한 모든 인트라 모드를 테스트하지 않고 빠르게 I16MB에 대한 베스트 인트라 모드를 결정할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 일 실시예에서는 I16MB내에 포함된 I4MB들 중 베스트 인트라 모드가 수직 방향 인트라 모드와 수평 방향 인트라 모드로 결정된 개수를 각각 계산한 후 어느 하나의 방향에 대해 결정된 인트라 모드의 개수가 상대적으로 많은 경우 이를 I16MB의 인트라 모드를 결정하는데 그대로 이용하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 I16MB내에 포함된 I4MB에 대해 결정된 인트라 모드 중 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드의 개수만을 카운트하는 이유는 I16MB와 I4MB에 대해 각각 H.264/AVC에서 지원하는 인트라 모드 중 방향이 동일하게 겹치는 인트라 모드는 수직 방향 인트라 모드와 수평 방향 인트라 모드이므로 이에 대해서만 카운트하는 것을 한정하여 설명하기로 한다.
그러나 만일 코덱이 상이하고 블록의 크기가 상이하여 상위 블록과 서브 블록에서 각각 지원되는 인트라 모드의 방향이 수직 방향과 수평 방향 이외에도 다양하게 중복되는 경우, 중복되는 인트라 모드에 대해 결정된 서브 블록의 개수를 각각 카운트할 수 있음은 당연하다.
이와 같이 서브 블록의 수평 방향 인트라 모드의 개수와 수직 방향 인트라 모드의 개수를 각각 도출한 후 인트라 모드 결정 장치(100)는 수평 방향 인트라 모드의 개수와 수직 방향 인트라 모드의 개수 및 유사 여부를 고려하여 테스트할 인트라 모드를 한정할 수 있다. 이하 이에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.
단계 620에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수보다 많은지 여부를 판단한다.
이때, 인트라 모드 결정 장치(100)는 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 유사성을 고려하기 위해 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록에 기준치를 더한값보다 큰지 여부를 판단할 수 있다. 여기서, 기준치는 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수의 유사성을 고려하기 위한 임계치로 실험적으로 결정될 수 있다.
만일 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수보다 많으면, 단계 625에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 I16MB(즉, 현재 블록)에 대해 수직 방향 인트라 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행한다.
그러나 만일 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수 미만이면, 단계 630에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수보다 많은지 여부를 판단한다.
인트라 모드 결정 장치(100)는 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수간의 유사성을 고려하기 위해, 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수에 기준치를 더한 값보다 큰지 여부를 판단한다. 여기서, 기준치는 단계 620에서 설명된 기준치와 동일하다.
만일 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수보다 크면, 단계 635에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 I16MB(현재 블록)에 대해 수평 방향 인트라 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행한다.
그러나 만일 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수 미만이면, 단계 640에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록의 좌측 블록과 상위 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드인지 여부를 판단한다.
만일 현재 블록의 좌측 블록과 상위 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드가 아니면, 단계 645에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록에 대한 평면 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행한다.
그러나 만일 현재 블록의 좌측 블록과 상위 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드이면, 단계 650으로 진행한다.
즉, 현재 블록의 좌측 블록과 상위 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드이면, 인트라 모드 결정 장치(100)는 현재 블록의 베스트 인트라 모드를 DC 모드로 결정할 수 있다.
단계 650에서 인트라 모드 결정 장치(100)는 율 왜곡 계산 결과 코스트가 최저인 인트라 모드를 해당 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 장치(100)는 계산부(810), 테스트부(815), 결정부(820), 메모리(825) 및 프로세서(830)를 포함하여 구성된다.
계산부(810)는 현재 블록과 서브 블록에서 지원되는 인트라 모드 중 방향 예측이 동일한 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 각각 계산하는 기능을 한다.
예를 들어, 현재 블록이 I16MB인 경우, I16MB과 I4MB에서 각각 지원되는 인트라 모드 중 중복되는 방향 예측은 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드이다.
이에 따라, 계산부(810)는 현재 블록의 서브 블록들을 대상으로 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 각각 계산한다. I16MB에 대한 인트라 모드 결정시 I4MB에 대한 인트라 모드는 각각 결정되어 있는 것을 가정하기로 한다. I4MB에 대한 인트라 모드를 결정하는 방법은 이미 전술한 바와 같이, 도 1에서 설명한 바와 동일할 수도 있으며, 공지된 인트라 모드를 결정하는 방법에 의해 각각 결정되어 있는 경우에도 모두 동일하게 적용될 수 있다.
테스트부(815)는 현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 일부 인트라 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 기능을 한다.
예를 들어, 테스트부(815)는 현재 블록에 대해 DC 모드에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행할 수 있다. 또한, 테스트부(815)는 현재 블록에 포함된 서브 블록들 중 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 고려하여 수평 방향 인트라 모드 또는 수직 방향 인트라 모드에 따른 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행할 수도 있다.
또한, 테스트부(815)는 현재 블록의 서브블록들 중 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브블록의 개수가 유사한 경우, 현재 블록의 상위 블록과 좌측 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드가 아닌 경우, 평면 모드로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행할 수도 있다.
결정부(820)는 테스트부(815)에서 도출된 각 인트라 모드에 대한 율 왜곡 계산 결과를 이용하여 코스트(결과값)이 최저인 인트라 모드를 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정하는 기능을 한다.
메모리(825)는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드를 결정하는 방법을 수행하기 위해 필요한 다양한 알고리즘, 이 과정에서 파생된 다양한 데이터 등을 저장하는 기능을 한다.
프로세서(830)는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 장치(100)의 내부 구성 요소들(예를 들어, 계산부(810), 테스트부(815), 결정부(820), 메모리(825) 등)을 제어하는 기능을 한다.
도 9에는 종래와 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정에 따른 성능과 복잡도를 비교한 결과가 도시되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 방법이 종래의 기술들에 비해 복잡도가 줄어든 것을 알 수 있다.
도 10에는 종래와 본 발명의 인트라 모드 결정에 따른 RD 커브를 비교한 그래프이다. 도 10의 (a)는 coastguard 영상에 대한 RD 커브를 비교한 것이고, 도 10의 (b)는 foreman 영상에 대한 RD 커브를 비교한 것이며, 도 10의 (c)는 BQMall 영상에 대한 RD 커브를 비교한 것이다.
도 10에서 보여지는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 결정 방법이 종래에 비해 성능이 좋은 것을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 고속으로 인트라 모드를 결정하는 방법은 다양한 전자적으로 정보를 처리하는 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 저장 매체에 기록될 수 있다. 저장 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.
저장 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 소프트웨어 분야 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 저장 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 전자적으로 정보를 처리하는 장치, 예를 들어, 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 인트라 모드 결정 장치
810: 계산부
815: 테스트부
820: 결정부
825: 메모리
830: 프로세서

Claims (5)

  1. (a) 현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 DC 모드로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계;
    (b) 상기 현재 블록에 포함된 서브 블록들에 대해 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 각각 계산하는 단계;
    (c) 상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수 중 기준 개수 이상인 서브 블록의 개수에 대응하는 인트라 모드로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계; 및
    (d) 상기 율 왜곡 계산 결과 코스트가 최저인 인트라 모드를 상기 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 유사하면, 상기 현재 블록에 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드인지를 판단하고, 상기 현재 블록에 대해 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드이면, 상기 (d) 단계에서, 상기 현재 블록에 대한 베스트 인트라 모드를 DC 모드로 결정하는 인트라 모드 결정 방법.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 (d) 단계 이전에,
    상기 현재 블록에 대해 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC가 아니면, 상기 현재 블록에 대해 평면 모드(plane)로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 단계를 더 포함하는 인트라 모드 결정 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 현재 블록은 I16MB이고, 상기 서브 블록은 I4MB이며,
    상기 이웃 블록은 좌측 블록과 상측 블록인 것을 특징으로 하는 인트라 모드 결정 방법.
  5. 현재 블록에 포함된 서브 블록들에 대해 수평 방향 인트라 모드와 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수를 각각 계산하는 계산부;
    현재 블록에 대해 이용 가능한 인트라 모드 중 DC 모드로의 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하고, 상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수 중 기준 개수 이상인 서브 블록의 개수에 대응하는 인트라 모드로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측에 따른 율 왜곡 계산을 수행하는 테스트부; 및
    상기 율 왜곡 계산 결과 코스트가 최저인 인트라 모드를 상기 현재 블록의 베스트 인트라 모드로 결정하는 결정부를 포함하되,
    상기 수평 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수와 상기 수직 방향 인트라 모드로 결정된 서브 블록의 개수가 유사하면, 상기 현재 블록에 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드인지를 판단하고, 상기 현재 블록에 대해 인접한 이웃 블록에 대해 결정된 인트라 모드가 DC 모드이면, 상기 결정부에서, 상기 현재 블록에 대한 베스트 인트라 모드를 DC 모드로 결정하는 인트라 모드 결정 장치.
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