KR101611408B1 - 점유 대역폭의 감소를 위한 영상 부호화 방법 및 장치, 그리고 영상 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

점유 대역폭의 감소를 위한 영상 부호화 방법 및 장치, 그리고 영상 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 영상 데이터의 부호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 무손실 압축부, 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 무손실 압축 제어부, 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 캐쉬 제어부, 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 무손실 압축 복원부 및 복원된 레퍼런스 데이터를 저장하는 캐쉬 저장부를 포함하는 영상 부호화 장치를 개시한다.
가변적인 윈도우 크기, 무손실 압축, 데이터 버스 대역폭, 캐쉬 레퍼런스, 버스트

Description

점유 대역폭의 감소를 위한 영상 부호화 방법 및 장치, 그리고 영상 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for bandwidth-reduced image encoding and image decoding}
본 발명은 영상 부호화 및 영상 복호화에 관한 것이다.
영상 부복호화 시스템에서 영상의 크기가 커질수록, 초당 처리해야 할 프레임수가 많아 질수록 대역폭의 부족 문제와 실시간 처리 문제는 가장 큰 문제들이 되고 있다. 특히 영상 부복호화 시스템에서 움직임 추정 및 움직임 보상, 디블록킹 필터의 경우는 주된 대역폭 사용 시스템들로 이러한 데이터 크기의 감소를 위해 다양한 시도들이 있었다.
영상 부복호화 시스템에서는 현재 프레임 및 레퍼런스 프레임 간의 대조를 통해 차이 정보가 생성된다. 따라서 현재 프레임이 복원되기 위해서는 레퍼런스 프레임 및 두 프레임 간의 차이 정보가 필요하다. 외부 메모리에 저장된 레퍼런스 데이터의 전송은 데이터 버스를 경유하여 전송된다.
본 발명은 영상 부호화 또는 복호화 과정에서 데이터 버스의 대역폭의 점유율을 감소시키는 영상 부호화 장치 및 방법, 그리고 영상 복호화 장치 및 방법을 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치는, 영상 데이터의 부호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 무손실 압축부; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 무손실 압축 제어부; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 캐쉬 제어부; 상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 무손실 압축 복원부; 및 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 저장하는 캐쉬 저장부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치는, 부호화된 영상 데이터의 복호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 무손실 압축부; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 무손실 압축 제어부; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 캐쉬 제어부; 상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 무손실 압축 복원부; 및 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 저장하는 캐쉬 저장부를 포함한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는, 상기 무손실 압축된 데이터는 저장하는 레퍼런스 저장부를 더 포함하고, 상기 무손실 압축된 데이터는 데이터 버스를 경유하여 상기 레퍼런스 저장부로 입력되거나 상기 레퍼런스 저장부로부터 출력될 수 있다.
일 실시예의 상기 캐쉬 제어부는, 상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 레퍼런스 저장부에 복원되어 저장될 레퍼런스 데이터를 결정할 수 있다.
일 실시예의 상기 무손실 압축 제어부는, 상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성에 고려하여, 상기 윈도우의 크기를 결정할 수 있다.
일 실시예의 상기 캐쉬 제어부는, 상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 복원된 레퍼런스 데이터가 상기 캐쉬 저장부에 저장되는 주기 및 위치를 결정할 수 있다.
일 실시예의 상기 영상 복호화 장치는, 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상부; 및 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 추정을 수행하는 움직임 추정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 상기 무손실 압축 제어부는, 상기 디블로킹된 데이터 및 상기 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 상기 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 및 데이터 길이에 관한 압축 정보를 저장할 수 있다.
일 실시예의 상기 캐쉬 저장부는, 레퍼런스 데이터를 검색하기 위한 수직 검색 범위의 데이터가 저장되는 제 1 부분; 및 상기 캐쉬 저장부 중 상기 제 1 부분 을 제외한 나머지 부분인 제 2 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예의 상기 캐쉬 제어부는, 상기 캐쉬 저장부의 제 1 부분에 현재 주기의 레퍼런스 데이터를 저장하고, 상기 캐쉬 저장부의 제 2 부분에 다음 주기의 레퍼런스 데이터를 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여 주기적으로 갱신하도록 제어할 수 있다.
일 실시예의 상기 영상 복호화 장치는, 상기 영상의 복호화 도중 움직임 추정 동작, 상기 움직임 보상 동작, 주파수 변환 및 양자화 동작, 디블록킹 동작이 한 동작 주기에 한 블록씩 순차적으로 수행되는 파이프라인 구조를 따르는 경우, 상기 무손실 압축부는, 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기에 기초하여 결정된 크기의 윈도우에 대응하는 동작 주기 동안 상기 무손실 압축 동작을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법은, 영상 데이터의 부호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 단계; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 단계; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 단계; 상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 단계; 및 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 캐쉬 버퍼에 저장하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 부호화된 영상 데이터의 복호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 단계; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 단계; 상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 단계; 상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 단계; 및 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 캐쉬 버퍼에 저장하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법 또는 영상 복호화 방법은, 상기 무손실 압축된 데이터는 데이터 버스를 경유하여 레퍼런스 메모리로 입력되거나 상기 레퍼런스 메모리로부터 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법 또는 영상 복호화 방법은, 상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 레퍼런스 메모리에 복원되어 저장될 레퍼런스 데이터를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법 또는 영상 복호화 방법은, 상기 데이터의 이용 가능한 데이터 버스 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여 상기 윈도우의 크기를 결정하는 단계를 더 포함하고, 상기 무손실 압축 단계는, 상기 결정된 크기의 윈도우 내의 디블로킹된 데이터를 무손실 압축할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법 또는 영상 복호화 방법은, 상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 복원된 레퍼런스 데이터가 상기 캐쉬 버퍼에 저장되는 주기 및 위치를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법 또는 영상 복호화 방법은, 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 단계; 및 상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 인트라 추정을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예의 상기 대응 관계 결정 단계는, 상기 디블로킹된 데이터 및 상기 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 상기 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 및 데이터 길이에 관한 압축 정보를 결정할 수 있다.
일 실시예의 상기 캐쉬 버퍼는, 레퍼런스 데이터를 검색하기 위한 수직 검색 범위의 데이터가 저장되는 제 1 부분; 및 상기 캐쉬 버퍼 중 상기 제 1 부분을 제외한 나머지 부분인 제 2 부분을 포함할 수 있다.
일 실시예의 상기 캐쉬 버퍼 저장 단계는, 상기 캐쉬 버퍼의 제 1 부분에 현재 주기의 레퍼런스 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 캐쉬 버퍼의 제 2 부분에 다음 주기의 레퍼런스 데이터를 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여 주기적으로 갱신하여 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법 또는 영상 복호화 방법은, 상기 영상의 부호화 도중 움직임 추정 동작, 상기 움직임 보상 동작, 주파수 변환 및 양자화 동작, 디블록킹 동작이 한 동작 주기에 한 블록씩 순차적으로 수행되는 파이프라인 구조를 따르는 경우, 상기 무손실 압축 단계는, 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기에 기초하여 결정된 크기의 윈도우에 대응하는 동작 주기 동안 상기 무손실 압축 동작을 수행할 수 있다.
본 발명은, 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독된 가능한 기록 매체를 포함한다.
본 발명은, 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독된 가능한 기록 매체를 포함한다.
이하 도 1 내지 도 10 을 참조하여, 본 발명의 여러가지 실시예들에 따른 영상 부호화 장치 및 방법, 영상 복호화 장치 및 방법에 대해 상술된다. 본 발명에서는 일 실시예에 따른 영상 부호화 시스템 또는 영상 복호화 시스템에 있어서, 가변 윈도우 기반의 무손실 압축과 캐쉬 시스템을 이용한 데이터 버스의 점유 대역폭을 감소하는 방법이 개시된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 영상 부호화 또는 복호화를 위한 캐쉬 레퍼런스 제공 장치(100)의 블록도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐쉬 레퍼런스 제공 장치(100)는, 무손실 압축부(110), 무손실 압축 제어부(120), 무손실 압축 복원부(130), 캐쉬 저장부(140), 캐쉬 제어부(150)를 포함한다. 또한, 일 실시예에 따른 캐쉬 레퍼런스 제공 장치(100)는 무손실 압축된 데이터를 저장하는 레퍼런스 저장부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
레퍼런스 저장부(미도시)로 입력되거나, 레퍼런스 저장부(미도시)로부터 출력되는 데이터는 소정 대역폭을 갖는 데이터 버스를 경유한다. 일 실시예의 무손실 압축부(110)는, 공간 영역의 데이터를 입력받아 무손실 압축한다. 영상 부호화 시스템 및 복호화 시스템에서 공간 영역의 데이터는 디블로킹된(de-blocked) 데이터 일 수 있다. 디블로킹된 데이터는 소정 크기의 윈도우 단위로 무손실 압축된다. 디블로킹된 데이터는 다른 데이터의 움직임 보상 및 추정을 위한 레퍼런스 데이터로 사용될 수 있다.
일 실시예의 무손실 압축 제어부(120)는, 움직임 추정 및 캐쉬 알고리듬에 맞게 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계를 결정하여 무손실 압축 윈도우의 사이즈를 결정하고, 캐쉬 제어부(150)가 레퍼런스 데이터를 검색하는데 필요한 정보를 제공할 수 있다. 무손실 압축 제어부(120)는, 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 따른, 무손실 압축된 데이터의 압축 정보를 저장할 수 있다. 압축 정보는 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 및 구간별 길이 등에 대한 정보일 수 있다. 무손실 압축된 데이터의 구간은 무손실 압축을 위한 윈도우의 사이즈 및 개수에 비례한다.
무손실 압축 제어부(120)는, 이용 가능한 데이터 버스의 대역폭 및 데이터 버스의 버스트의 특성에 기초하여, 디블로킹된 데이터 중 무손실 압축될 데이터 영역을 결정할 수 있다. 또한, 무손실 압축 제어부(120)는, 디블로킹 필터링이 완료되었는지 여부를 고려하여 무손실 압축될 데이터 영역을 결정할 수 있다. 따라서, 무손실 압축된 데이터 영역은 가변적으로 결정될 수 있다. 무손실 압축 영역에 따라 무손실 압축 데이터의 구간별 압축 정보가 변경될 수도 있다.
일 실시예의 무손실 압축 복원부(130)는, 무손실 압축부(110)에 의해 무손실 압축된 데이터 중 캐쉬 제어부(150)에 의해 선택된 레퍼런스 데이터에 대응되는 무손실 압축된 데이터를 복호화하여, 레퍼런스 데이터를 복원한다. 복원된 레퍼런스 데이터는 캐쉬 저장부(140)로 출력된다.
일 실시예의 캐쉬 저장부(140)는, 캐쉬 제어부(150)의 제어에 의해 복원된 레퍼런스 데이터를 저장한다. 캐쉬 저장부(140)는, 제 1 부분, 제 2 부분으로 구별되어 있다. 캐쉬 저장부(140)의 제 1 부분의 높이는 레퍼런스 데이터를 검색하기 위한 수직 검색 범위 이내이며, 제 2 부분은 캐쉬 저장부(140) 중 제 1 부분을 제외한 나머지 부분을 나타낸다. 캐쉬 저장부(140)는 캐쉬의 일종일 수 있다.
일 실시예에 따른 캐쉬 저장부(140)의 제 1 부분은 현재 주기의 움직임 보상 및 추정을 위한 레퍼런스 데이터가 저장되기 위한 공간이며, 제 2 부분은 다음 주기의 움직임 보상 및 추정을 위한 레퍼런스 데이터가 저장되기 위한 공간일 수 있다.
일 실시예의 캐쉬 제어부(150)는 무손실 압축 복원부(130)에 의해 복원될 무손실 압축된 데이터를 결정한다. 또한, 캐쉬 제어부(150)는, 무손실 압축 복원부(130)에 의해 복원된 레퍼런스 데이터가 캐쉬 저장부(140)에 저장되는 주기, 저장되는 데이터량, 캐쉬 저장부(140) 내의 저장 위치 등을 결정한다. 캐쉬 제어부(150)는 레퍼런스 데이터, 캐쉬 저장부(140)로의 저장 주기 및 위치 등을 결정하기 위해, 데이터 버스의 이용가능한 대역폭 또는 데이터 버스의 버스트의 특성, 또는 모두를 고려한다.
움직임 보상을 위해 이용 가능한 데이터 버스의 대역폭은 시스템 소프트웨어로부터 획득될 수 있다. 또한, 캐쉬 제어부(150)는 데이터 전송의 버스트의 특성 및 효율적인 뱅크 인터리빙(Bank Interleaving)을 고려하여, 캐쉬 저장부(140)의 제 2 부분에 한 클럭에 한 라인씩의 액세스가 가능하도록 4 버스트 이상의 데이터를 저장하도록 제어할 수 있다.
캐쉬 제어부(150)는 레퍼런스 데이터의 POC(Picture Order Count) 정보 및 패리티 정보에 기초하여 레퍼런스 데이터를 검색하여 선택할 수 있다. 움직임 추정시엔 추정 알고리듬에 의해 선택된 레퍼런스 데이터를 선택할 수 있다.
또한, 캐쉬 제어부(150)가 무손실 압축된 데이터 중 레퍼런스 데이터로 복원될 데이터를 검색하기 위해서는, 디블로킹된 데이터와 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 대한 정보가 필요하다. 따라서, 캐쉬 제어부(150)는, 무손실 압축 제어부(120)로부터 입력받은 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 및 데이터 길이에 관한 압축 정보를 이용할 수 있다.
캐쉬 제어부(150)는, 무손실 압축된 데이터의 압축 정보를 이용하여 레퍼런스 데이터에 대응되는 무손실 압축된 데이터를 검색하고, 무손실 압축된 데이터가 무손실 압축 복원부(130)에 의해 복원되도록 제어할 수 있다.
블록 단위의 데이터 처리를 위해, 캐쉬 제어부(150)는, 캐쉬 저장부(140)에 저장되는 레퍼런스 데이터에 상응하는 블록의 개수 및 범위를 결정할 수 있다. 캐쉬 제어부(150)는, 레퍼런스 데이터 블록의 개수 및 범위에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 검색하고, 무손실 압축 복원부(130)에서 무손실 압축된 데이터를 복원하도록 제어할 수 있다.
움직임 보상/추정부(160)는, 캐쉬 저장부(140)를 경유하여 제공되는 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 보상 또는 움직임 추정을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐쉬 저장부(140)를 이용하여 레퍼런스 데이터를 제공하기 위해, 캐쉬 제어부(150), 무손실 압축 제어부(120) 및 무손실 압축 복원부(130)가 상호 연계하여 무손실 압축된 데이터를 선택하고, 무손실 압축된 데이터를 복호화하여 레퍼런스 데이터를 복원한다.
예를 들어, 캐쉬 제어부(150), 무손실 압축 제어부(120) 및 무손실 압축 복원부(130)가 상호 연계 과정의 일 실시예는 다음과 같이 진행된다:
(i) 캐쉬 제어부(150)가 버스 대역폭 및 버스트 특성에 기초하여 소정 주기에 캐쉬 저장부(140)에 저장할 레퍼런스 데이터를 결정한다.
(ii) 캐쉬 제어부(150)는 무손실 압축 제어부(120)로부터 무손실 압축된 데이터에 대한 압축 정보를 입력받아, 레퍼런스 저장부에 저장되어 있는 무손실 압축된 디블로킹 데이터 중 복원될 레퍼런스 데이터에 대응하는 데이터를 검색한다.
(iii) 캐쉬 제어부(150)는 검색된 무손실 압축된 데이터가 무손실 압축 복원부(130)에서 복호화되도록 제어할 수 있다.
(iv) 무손실 압축 복원부(130)에서 무손실 압축된 데이터가 복호화되어 복원된 레퍼런스 정보는 캐쉬 저장부(140)의 적절한 위치에 저장된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 캐쉬 제어부(150)는, 현재 필요한 레퍼런스 데이터 및 다음에 필요한 레퍼런스 데이터가 모두 캐쉬 저장부(140)에 저장되도록 제어한다. 레퍼런스 데이터가 연속적으로 저장됨으로써, 레퍼런스 데이터가 캐쉬 저장부(140)의 저장 주기 및 저장 데이터가 움직임 보상/추정의 처리 주기에 동기화되는 동시에, 움직임 보상/추정부(160)의 레퍼런스 데이터에 대한의 접근 속도가 향상될 수 있다.
예를 들어, 캐쉬 제어부(150)는, 캐쉬 저장부(140)의 제 1 부분에 현재 레퍼런스 데이터를 저장하고, 캐쉬 저장부(140)의 제 2 부분에 다음 레퍼런스 데이터를 저장하도록 제어할 수 있다. 동시에 캐쉬 제어부(150)는 레퍼런스 데이터가 캐쉬 저장부(140)에 저장되는 저장 주기 및 데이터량을 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 특성을 고려하여 결정할 수 있다.
움직임 추정 시스템 및 보상 시스템을 위해 중복되는 데이터 액세스를 최소화 하기 위해, 무손실 압축이 된 상태에서 다시 버스의 라스(RAS), 카스(CAS), 뱅크 인터리빙의 효율성을 고려한 버스트(burst)로 캐쉬를 이용하여 레퍼런스 데이터가 이동된다. 이 때 레퍼런스 데이터는 디블록킹 이후 무손실 압축한 데이터로부터 다시 복원됨으로써 제공된다.
디블록킹 이후 무손실 압축된 데이터가 데이터 버스를 경유하므로 데이터 이동에 의한 점유 대역폭이 감소한다. 움직임 추정 및 보상 시스템도 역시 이 무손실 압축된 데이터를 기반으로 복원되어 캐쉬에 저장됐던 캐쉬 레퍼런스를 사용하므로 점유 대역폭이 감소할 수 있다. 또한 캐쉬 메모리로부터 레퍼런스 데이터를 가져오기 때문에 프로세싱 시간도 단축될 수 있다.
도 2 는 영상 부호화 시스템 또는 영상 복호화 시스템의 구성요소 및 데이터 버스 간의 데이터 전송 환경(200)을 도시한다.
영상 부호화 시스템 또는 영상 복호화 시스템 내에서 메모리(210) 및 메모리와 각종 동작을 위한 구성 요소들(230, 240, 250, 260) 간의 데이터 전송을 위한 데이터 버스(220)가 존재한다.
그러나, 32비트의 데이터 버스(220)를 통한 데이터 전송을 위해 각각의 구성 요소들이 점유하는 데이터 버스(220)의 대역폭을, 영상 움직임 보상을 위한 전처리/후처리/디블록킹을 위한 구성요소(240)가 94MHz, 암 코어(ARM Core) 및 주변 장치(250)가 100MHz, 기타 장치(260)가 20MHz를 점유하는 반면, 움직임 보상을 위한 구성요소(230)는 560 MHz까지의 대역폭을 점유할 수도 있다. 마찬가지로 64비트의 데이터 버스(220)를 통한 데이터 전송에 있어서도, 움직임 보상을 위한 구성요소(230), 전처리/후처리/디블록킹을 위한 구성요소(240), 암 코어 및 주변 장치(250), 기타 장치(260)는 각각 280MHz, 47 MHz, 10MHz, 60MHz의 대역폭을 점유할 수 있다.
따라서, 움직임 보상을 위한 구성요소(230)는 상대적으로 데이터 버스의 광대역을 차지하므로 다른 구성요소들(240, 250, 260)과의 충돌 또는 비효율적인 데이터 전송 등이 야기될 수도 있다.
도 3a 은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(300)를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(300)는, 무손실 압축부(310), 무손실 압축 제어부(320), 레퍼런스 저장부(330), 무손실 압축 복원부(335), 캐쉬 저장부(340), 캐쉬 제어부(350), 움직임 보상부(360), 움직임 추정부(370), 인트라 추정부(375), 주파수 변환부(380), 양자화부(382), 역양자화부(384), 주파수 역변환부(386) 및 엔트로피 코딩부(388), 디블로킹부(390)를 포함한다.
예를 들어, 영상 부호화 장치(300)이 H.264/AVC(Advanced Video Coding) 표 준을 따르는 경우, 움직임 보상부(360)는 움직임 추정부(370)로부터 입력된 움직임 벡터 및 캐쉬 저장부(340)로부터 입력된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 보상을 수행한다. 움직임 보상부(360)에서 움직임 보상된 데이터 및 인트라 추정부(375)에서 인트라 추정된 데이터의 조합된 데이터가, 주파수 변환부(380), 양자화부(382) 및 엔트로피 코딩(388)을 순차적으로 거치면, H.264/AVC 표준에 따라 부호화된 데이터가 생성될 수 있다.
움직임 보상부(360)에서 움직임 보상된 데이터 및 인트라 추정부(375)에서 인트라 추정된 데이터와 조합된 데이터가 주파수 변환부(380), 양자화부(382)를 거친 후, 다시 역양자화부(384), 주파수 역변환부(386) 및 디블로킹부(390)를 거침으로써, 다음 주기의 움직임 추정 및 보상을 위한 참조 데이터로 이용될 수 있다.
영상 부호화 장치(300)의 일 실시예는, 움직임 추정 알고리듬을 통해 선택된 레퍼런스를 현재 주기의 움직임 추정 및 보상을 수행하기 위해 레퍼런스 인덱스 및 추정 범위를 획득하는 움직임 추정 정보 입력부(미도시), 레퍼런스 인덱스에 대응되는 레퍼런스 데이터가 캐쉬 저장부(340)에 저장되어 있는지 여부를 확인하는 레퍼런스 저장 확인부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 움직임 보상(360)의 일 실시예는, 레퍼런스 데이터 및 움직임 벡터를 이용하여 현재 주기의 움직임 보상을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(300)의 구성요소 중 무손실 압축부(310), 무손실 압축 제어부(320), 레퍼런스 저장부(330), 무손실 압축 복원부(335), 캐쉬 저장부(340), 캐쉬 제어부(350)는, 각각 일 실시예에 따른 레퍼런스 제공 장치(100)의 무손실 압축부(110), 무손실 압축 제어부(120), 레퍼런스 저장부(미도시), 무손실 압축 복원부(130), 캐쉬 저장부(140), 캐쉬 제어부(150)에 대응될 수 있다.
따라서, 무손실 압축부(310)는 디블로킹부(390)로부터 디블로킹된 데이터를 입력받아 무손실 압축하고, 레퍼런스 저장부(300)는 무손실 압축부(310)에서 무손실 압축된 디블로킹된 데이터를 저장한다. 무손실 압축 제어부(320)는 디블록킹 데이터를 무손실 압축할 시에 압축할 윈도우 사이즈를 결정하고, 파이프라인에 맞게 무손실 압축을 동작시키며 레퍼런스 저장부(300)에 저장된 무손실 압축된 데이터가 무손실 압축 복원부(335)에서 복호화될 수 있도록 제어한다.
무손실 압축부(310) 및 레퍼런스 저장부(330), 레퍼런스 저장부(330) 및 무손실 압축 복원부(335) 간에 레퍼런스 데이터 전송은 데이터 버스를 경유하는데, 이때 무손실 압축된 데이터가 전송되므로 데이터 버스의 점유 대역폭이 줄어든다. 캐쉬 제어부(350), 레퍼런스 저장부(330) 및 무손실 압축 복원부(335), 무손실 압축 제어부(320)의 상호 정보 교환을 통해, 데이터 버스 및 버스트 효율을 고려한 레퍼런스 데이터, 레퍼런스 데이터의 캐쉬 저장 속도가 결정될 수 있다.
또한, 캐쉬 제어부(350)가, 캐쉬 저장부(340)에 저장되는 현재 주기의 움직임 보상 및 추정을 위한 레퍼런스 데이터 및 다음 주기의 움직임 보상 및 추정을 위한 레퍼런스 데이터의 저장 속도 및 위치를 움직임 보상 및 추정 주기에 동기화하도록 결정함으로써, 움직임 보상부(160, 360) 및 움직임 추정부(370)는 캐쉬 저장부(140)를 통해 효율적으로 레퍼런스 데이터가 제공받을 수 있다.
캐쉬 저장부(312)에 레퍼런스로 사용가능한 모든 레퍼런스 데이터가 저장되는 경우 및 캐쉬 알고리듬을 통해 선택된 특정 레퍼런스 데이터만이 캐쉬만이 저장되는 경우가 있을 수 있다. 캐쉬 제어부(311)를 통해 캐쉬 알고리듬으로 얻은 레퍼런스 데이터가 복호화된 레퍼런스 인덱스에 해당되지 않는 경우에는 무손실 압축 제어부(308)는 데이터 버스를 통해 캐쉬 저장부(312)가 아닌 메모리로부터 레퍼런스 데이터를 불러오는 경우도 발생할 수 있다.
데이터 버스의 대역폭의 점유율이 높은 움직임 보상부(360) 또는 움직임 추정부(370)의 데이터 처리 효율이 향상된다면, 영상 부호화 장치(300)의 부호화 효율이 더불어 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 캐쉬 레퍼런스 제공 장치(100)는 도 3 에 도시된 영상 부호화 장치(300)뿐만 아니라, 이하 도 4 의 영상 복호화 장치(301)에도 탑재될 수 있다.
도 3b 은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(301)를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(301)는, 엔트로피 복호화부(302), 역양자화부(303), 주파수 역변환부(304), 디블로킹 필터부(305), 무손실 압축부(306), 레퍼런스 저장부(307), 무손실 압축 제어부(308), 무손실 압축 복원부(309), 캐쉬 제어부(311), 캐쉬 저장부(312), 움직임 보상부(313), 인트라 추정부(314)를 포함한다.
영상 복호화 장치(301)는 부호화된 데이터를 수신받아, 복호화하여 영상으로 복원한다. 예를 들어, 영상 복호화 장치(301)이 H.264/AVC(Advanced Video Coding) 표준을 따르는 경우, 엔트로피 복호화부(302)에서 부호화된 데이터의 엔트로피 암호화가 복호화되고, 역양자화부(303), 주파수 역변환부(304)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원되며, 디블로킹 필터부(305)에 의해 블록 효과가 감소된 영상 데이터가 생성될 수 있다. 움직임 보상부(313)는 엔트로피 복호화부(302)로부터 입력된 레퍼런스 인덱스와 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행한다.
영상 복호화 장치(301)의 무손실 압축부(306), 레퍼런스 저장부(307), 무손실 압축 제어부(308), 무손실 압축 복원부(309), 캐쉬 제어부(311), 캐쉬 저장부(312)는, 영상 부호화 장치(300)의 무손실 압축부(310), 레퍼런스 저장부(330), 무손실 압축 제어부(320), 무손실 압축 복원부(335), 캐쉬 제어부(350), 캐쉬 저장부(340)에 각각 대응되며 동일한 기능을 수행한다.
따라서, 디블록킹 이후 무손실 압축된 데이터가 데이터 버스를 경유하여 전송되므로 레퍼런스 데이터의 이동을 위한 대역폭이 감소하고, 움직임 추정 및 보상 동작에서도 무손실 압축된 데이터 상태에서 버스를 사용한 뒤 복원된 캐쉬 레퍼런스가 사용되므로 점유 대역폭이 감소할 수 있다. 또한 캐쉬 메모리로부터 레퍼런스 데이터를 가져오기 때문에 프로세싱 시간도 단축될 수 있다. 이에 따라, 영상 복호화 장치(301)의 전체적인 복호화 효율이 향상될 수 있다.
무손실 압축 제어부(308, 320)이 제공하는 압축 구간의 인덱스 및 길이에 관한 압축 정보를 이용하여, 필요한 무손실 압축된 데이터를 검색하고 복호화하여 캐쉬에 저장하고 레퍼런스 데이터로 이용할 수 있다. 이로 인해, 레퍼런스 데이터의 무손실 압축으로 의해 인덱스가 변경되어, 기존의 레퍼런스 데이터에 대한 인덱스 로는 원하는 데이터를 검색할 수 없었던 문제가 해결될 수 있다.
또한, 무손실 압축 제어부(308, 320)이 결정하는 가변적인 사이즈의 무손실 압축 윈도우에 따라 무손실 압축이 수행되므로 압축 구간의 인덱스 및 길이에 관한 압축 정보를 위한 저장 공간이 줄어들 수도 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따르는 데이터 버스를 통한 레퍼런스 데이터 전송 방식을 도시한다.
데이터 전송 시스템(400)은 데이터 버스(420)의 대역폭을 고려하여 움직임 보상에 이용될 데이터가 데이터 버스(420)를 경유하여 전송되는 속도(주기 및 전송량)를 결정함으로써, 데이터 전송의 효율을 향상시킬 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 시스템 소프트웨어(470)는 데이터 버스(420)의 대역폭 중 현재 데이터 전송 시스템(400)이 이용가능한 대역폭에 관한 정보를 캐쉬 선택부(450)로 알려준다.
캐쉬 선택부(450)는, 이용가능한 대역폭을 고려하여, 캐쉬 저장부(440)에 주기적으로 저장될 데이터 단위의 크기를 결정한다. 예를 들어, 레퍼런스 데이터의 저장 단위는 레퍼런스 블록의 크기 및 개수일 수 있다. 캐쉬 제어부(455)는 메모리(410)에 저장된 데이터 중 레퍼런스 데이터의 저장 단위에 대응하는 데이터를 선택할 수 있다.
캐쉬(440)는 현재 주기의 움직임 추정 및 보상을 위한 레퍼런스 데이터는 메스데이터로써 저장하고 있으며, 다음 주기의 움직임 추정 및 보상을 위한 레퍼런스 데이터를 업데이트 데이터로써 저장한다. 캐쉬 제어부(455)의 일 실시예는, 현재 주기의 움직임 추정 및 보상을 위한 레퍼런스 데이터를 이미 이전 주기에 업데이트 데이터로써 캐쉬(440)에 저장한 후 현재 주기 이전에 캐쉬의 추정 및 보상 범위 만큼이 캐쉬에 채워져 있게 된다. 또한, 캐쉬 제어부(455)의 일 실시예는, 다음 주기를 위해 선택된 데이터를 업데이트 데이트로써 캐쉬(440)에 갱신하도록 제어할 수 있다.
움직임 보상부(460)의 작동을 위해서는 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스(480)가 필요하다. 레퍼런스 저장 확인부(490)는 입력된 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스(480)에 대응하는 레퍼런스 데이터가 캐쉬(440)에 저장되어 있는지 여부 및 저장된 위치를 확인하여, 움직임 보상부(460)에게 알려줄 수 있다. 움직임 보상부(460)는 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스(480)에 기초하여 외부메모리(410), 캐쉬(440) 또는 양쪽 모두로부터 입력받은 레퍼런스 데이터를 이용할 수 있다.
따라서, 이용가능한 대역폭을 고려하여 결정된 저장 주기 및 저장 데이터량에 기초하여, 캐쉬 제어부(450)는 메모리(410) 또는 레퍼런스 저장부 등으로부터 캐쉬 저장부(440)로 레퍼런스 데이터를 주기적으로 전송시킬 수 있다.
도 4 에 따라 데이터 버스 대역폭을 고려한 움직임 보상이 이루어지더라도, 메모리(410)를 통한 레퍼런스 데이터의 이동은 데이터 버스(420)의 대역폭을 많이 차지하므로, 이하 도 5 에서 무손실 압축된 데이터를 데이터 버스(420)를 경유하여 캐쉬 저장부(440)에 저장시키는 방안이 제안된다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무손실 압축 및 레퍼런스 데이터의 저장 방식을 도시한다.
도 5 참조하여 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기의 효율을 고려한 레퍼런스 데이터의 전송을 위해 무손실 압축 제어부(520), 무손실 압축 복원부(530), 캐쉬 저장부(540) 및 캐쉬 제어부(550)의 연동 시스템(500)이 상술된다.
무손실 압축 제어부(520)는, 디블로킹된 데이터 및 디블로킹된 데이터의 무손실 압축된 데이터 간의 대응 관계에 대해 정보를 정의한다. 무손실 압축된 데이터는 데이터 구간이 일정하게 분류되지 않으므로, 정확한 데이터 위치를 알기 위해서는, 각각의 구간 별 시작 인덱스 및 길이가 필요하다. 따라서, 무손실 압축 제어부(520)는, 무손실 압축된 데이터의 각각의 구간 별 시작 인덱스 및 길이에 관한 정보를 캐쉬 제어부(550)에 제공할 수 있다.
캐쉬 제어부(550)는 캐쉬 저장부(540)에 저장될 레퍼런스 데이터를 결정하고, 무손실 압축된 데이터 중 레퍼런스 데이터에 대응하는 데이터를 검색할 수 있다. 캐쉬 제어부(550)에 의해, 무손실 압축된 데이터 중 레퍼런스 데이터에 대응하는 데이터를 검색하기 위해 무손실 압축 제어부(520)로부터 제공된 압축 정보가 이용될 수 있다.
캐쉬 제어부(550)는 압축 정보에 기초하여 검색된 무손실 압축된 데이터를 무손실 압축 복원부(530)로 전송시킨다. 복원된 레퍼런스 데이터는 메스데이터 또는 업데이트 데이트로써 캐쉬 저장부(540)에 저장될 수 있다.
캐쉬 저장부(540)는 128비트(16픽셀) 길이의 캐쉬 3n개 또는 64비트(8픽셀) 길이의 캐쉬 6m개로 구성될 수 있다(n, m 은 양의 정수.) 움직임 보상을 위한 레퍼런스 블록(548)의 최대 폭이 21픽셀이므로, 캐쉬 저장부(540)의 한 라인에 한 블록 의 21픽셀을 한번에 포함할 수 있도록 하기 위함이다.
캐쉬 저장부(540)는 메스데이터 영역(542) 및 업데이트 데이터 영역(544)으로 구분될 수 있다. 메스데이터 영역(542)의 높이는 레퍼런스 블록의 수직 검색 범위에 상응할 수 있다.
캐쉬 제어부(550)는, 캐쉬 저장부(540)의 제 1 부분에 저장된 현재 주기의 움직임 보상을 위한 레퍼런스 데이터가 처리 완료되는 시점에 동기화하여, 캐쉬 저장부(540)의 제 2 부분에 저장되어 있는 다음 주기의 움직임 보상을 위한 레퍼런스 데이터를 제 1 부분에 이동시켜 저장한다.
이와 동시에 캐쉬 제어부(550)는, 그다음 주기의 움직임 보상을 위한 레퍼런스 데이터를 무손실 압축 복원부(530)로부터 입력받아 제 2 부분에는 갱신하도록 제어한다.
무손실 압축에 의해 디블로킹 데이터의 블록에 대응되는 무손실 압축된 데이터의 데이터 단위는 불규칙적으로 변경될 수 있다. 무손실 압축에 의해 발생되는 인덱스 관련 문제는, 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 정보 및 구간별 길이 정보를 통해 해결될 수 있으므로, 소정 레퍼런스 데이터에 대응되는 무손실 압축된 데이터가 검색될 수 있다.
데이터 버스를 경유하여 무손실 압축된 데이터가 전송되므로 영상 부호화 장치(300) 또는 영상 복호화 장치(301) 전체의 데이터 버스의 대역폭이 이용 효율이 증가한다.
도 6 은 레퍼런스 데이터의 선택 방식을 도시한다.
캐쉬 선택 동작(650)에서, 캐쉬 등에 저장될 메스 데이터 및 업데이트 데이터(640)를 검색하기 위해 레퍼런스 데이터의 POC 정보 또는 패리티 정보가 이용된다. 즉, 외부메모리 또는 레퍼런스 저장부(330)의 각각의 버퍼(631, 632, 633, 634, 635, 636)에 저장되어 있는 제 1 레퍼런스 프레임 내지 제 6 레퍼런스 프레임의 POC 정보 또는 패리티 정보를 이용하여 검색된 레퍼런스 데이터가 데이터 버스(620)를 경유하여 캐쉬 등에 전송되어 저장될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(300) 또는 영상 복호화 장치(301)는 레퍼런스 데이터로써 무손실 압축된 데이터가 제 1 레퍼런스 프레임 내지 제 6 레퍼런스 프레임 버퍼(631, 632, 633, 634, 635, 636)에 저장되므로, 무손실 압축된 데이터 및 디블로킹된 데이터 간의 대응관계에 관한 압축 정보가 필요하다. 압축 정보는 무손실 압축된 데이터의 시작 인덱스 및 길이에 관한 정보를 포함한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 캐쉬 저장부의 구조를 도시한다.
일 실시예에 따른 캐쉬 저장부(740)는 3개의 캐쉬(710, 720, 730)로 구성될 수 있다. 제 1 캐쉬(710), 제 2 캐쉬(720), 제 3 캐쉬(730)의 메스데이터 영역(742)에 각각 16×16 픽셀의 블록 A, B, C가 저장되어 있고, 블록 A, B, C 각각에 대한 움직임 보상이 순차적으로 수행되는 경우를 가정한다.
데이터 버스를 통한 데이터 전송에 있어서, 매 클럭마다 소정 버스트 이상의 데이터가 전송되어야 데이터 전송 효율이 극대화될 수 있다. 따라서, 버스트의 특성을 고려하여, 매 클럭마다 각각의 캐쉬(710, 720, 730)의 업데이트 데이터 영역(744)의 한 라인에 2 버스트(128 바이트, 16픽셀)씩 데이터가 저장되면, 한 클럭 에 캐쉬 저장부(740)에 총 6 버스트(2 버스트×3)의 연속적인 데이터가 저장될 수 있다.
또한, 움직임 보상 주기에 맞추어 메스데이터 영역(7420)의 레퍼런스 데이터가 출력되고 업데이트 데이터 영역(744)에 레퍼런스 데이터가 저장되도록 하기 위해, 움직임 보상 주기와 업데이트 데이터 저장 주기가 동기화될 수 있다.
예를 들어, 매 클럭마다 각각의 캐쉬(710, 720, 730)의 업데이트 데이터 영역(744)의 한 라인에 6 버스트의 데이터가 저장된다면, 메스데이터의 블록 A(712), 블록 B(722), 블록 C(732)을 이용한 움직임 보상 주기 동안, 업데이트 데이터 영역(744)에는 5 라인(746), 5 라인(747), 6 라인(748)씩 총 16 라인의 6 버스트 데이터가 갱신될 수 있다.
즉, 블록 A(712), 블록 B(722), 블록 C(732)의 16×16 블록에 대한 세 주기의 움직임 보상이 수행되는 동안, 업데이트 데이터 영역(744)에는 각각 54×5(746), 54×5(747), 54×6(748) 픽셀의 데이터가 갱신되도록 움직임 보상 주기 및 데이터 업데이트 주기가 동기화될 수 있다.
전술된 본 발명의 여러가지 실시예들에 의한 캐쉬 제어부(150, 350, 550) 및 캐쉬 제어부(455)는 도 7 을 참조한 설명에 기초하여, 각각의 캐쉬 저장부(140, 340, 540) 및 캐쉬(440)에 저장될 레퍼런스 데이터의 저장 주기, 데이터량 및 저장 위치를 제어할 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무손실 압축을 위한 윈도우를 도시한다.
효율적인 무손실 압축을 위해, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(300) 및 영상 복호화 장치(301)는 가변적 윈도우에 기반한 무손실 압축을 제안한다.
블록 단위의 영상 데이터(800) 중 블록 A1, A2, ..., An, B1, B2, B3까지 디블로킹이 수행된 경우, 윈도우는 디블로킹이 완료된 영역을 포함하는 것이 바람직하다.
디블로킹 대상은 각각의 블록의 경계 영역들이므로, 현재 블록, 즉 블록 B3(810)을 기준으로 음영 처리된 경계 영역들(820)은 이미 디블로킹이 완료된 영역이며, 점선 이내의 경계 영역들(830)은 앞으로 디블로킹이 수행될 구간이다.
소정 블록의 디블로킹에 의해 주변 블록의 경계 영역이 변경될 수 있으므로, 블록 A4, A5, ..., An, B1, B2, B3들은 각각의 블록에 대한 디블로킹은 수행되었다 하더라도, 각각의 블록들의 점선 이내의 경계 영역들은 차후 변경될 수 있으므로 아직 디블로킹이 완료되지 않은 영역이다.
따라서, 디블로킹의 완료 여부에 따라 결정된 윈도우는 블록 A1, A2, ..., An, B1, B2, B3 중 점선 이내의 경계 영역을 제외한 영역으로 결정될 수 있다.
윈도우는 캐쉬 저장부(140, 340, 540)에 저장될 수 있는 레퍼런스 데이터의 크기를 고려하여 결정됨으로써, 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기의 효율성이 향상될 수도 있다. 예를 들어, 윈도우는 메스데이터 영역의 수직 검색 범위 및 업데이트 데이터 영역의 높이(16 픽셀) 범위의 총합 이내의 영역으로 결정될 수 있다.
또한, 현재 레퍼런스 데이터를 위한 무손실 압축인지, 다음 레퍼런스 데이터 를 위한 무손실 압축인지 여부에 따라 무손실 압축 윈도우가 다르게 결정될 수 있다. 예를 들어, 메스데이터를 무손실 압축하기 위한 윈도우는 상대적으로 크게 결정될 수 있으며, 업데이트 데이터를 무손실 압축하기 위한 윈도우는 업데이트될 레퍼런스 데이터만큼만 포함하도록 결정될 수 있다.
이와 같은 무손실 압축 윈도우의 가변적인 특성은, 무손실 압축 제어부(520)의 무손실 압축 데이터에 대한 압축 정보에도 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 무손실 압축 영역에 해당하는 블록의 개수에 비례하여 무손실 압축 데이터에 대한 구간별 시작 인덱스 및 구간 길이에 대한 압축 정보가 결정될 수 있다.
무손실 압축 제어부(520)에 의해 결정되는 가변적인 사이즈의 무손실 압축 윈도우 기반으로 데이터가 무손실 압축되므로, 압축 구간의 인덱스 및 길이에 관한 압축 정보를 저장하기 위한 저장 공간이 줄어들 수 있다.
본 발명의 여러가지 실시예들에 의한, 무손실 압축 제어부(120, 320, 520)는 도 8 을 참조한 설명에 기초하여 각각의 디블로킹 데이터에 대한 무손실 압축 영역을 가변적으로 결정할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따르는 영상 부호화 장치(300) 또는 영상 복호화 장치(301)의 파이프라인 구조를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 시스템 또는 영상 복호화 시스템에 대한 파이프라인 구조(900)에서 제 1 구간(910)은 움직임 추정 구간, 제 2 구간(920)은 주파수 변환 및 양자화 구간, 제 3 구간(930)은 무손실 압축 구간, 제 4 구간(940)은 움직임 보상 구간, 제 5 구간(950)은 디블로킹 구간을 나타낸다.
파이프라인 구조(900)의 한 구간의 폭(905)은 데이터 블록 하나에 대한 처리 주기를 나타낸다. 예를 들어 제 1 주기에 제 1 블록에 대해 움직임 추정 및 인트라 추정(960)이 수행되면, 제 2 주기에 움직임 추정 및 인트라 추정된 제 1 블록에 대해 움직임 보상(962)이 수행되며, 제 3 주기에는 움직임 보상된 제 1 블록에 대해 주파수 변환/양자화(964)가 수행되고, 제 4 주기에는 디블로킹(966)이 수행되고, 제 5 주기에 무손실 압축(968)이 수행된다.
제 1 블록의 처리 주기에 동기화되어, 제 2 블록에 대해서는, 제 2 주기에 움직임 추정 및 인트라 추정, 제 3 주기에 움직임 보상, 제 4 주기에 주파수 변환/양자화, 제 5 주기에 디블로킹, 제 6 주기에 무손실 압축이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 무손실 압축 구간(968)에서, 무손실 압축 윈도우는 가변적으로 결정되므로 적어도 하나의 블록을 포함할 수 있다. 따라서 무손실 압축 구간(968)의 처리 주기는 한 구간의 폭(905)에 한정되지 않고, 무손실 압축 윈도우의 크기에 기초하여 가변적으로 결정될 수 있다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 영상의 부호화 또는 복호화를 위해 레퍼런스 데이터 제공 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 1010에서, 디블로킹된 데이터가 윈도우 단위로 무손실 압축된다. 무손실 압축 윈도우는 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기의 효율을 고려하여 결정될 수 있다. 또한, 주변 블록의 디블로킹에 의해 더이상 영향을 받지 않는 영역이 무손실 압축 윈도우에 포함될 수 있다. 무손실 압축된 데이터가 데이터 버스를 통해 외부 메모리에 전송되어 저장된다.
단계 1020에서, 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 무손실 압축을 위한 윈도우 사이즈가 결정된다. 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 및 데이터 길이에 관한 압축 정보가 설정될 수 있다.
단계 1030에서, 데이터 버스의 버스트의 특성을 고려하여 무손실 압축된 데이터 중 소정 데이터의 움직임 보상을 위한 레퍼런스 데이터에 대응되는 무손실 압축된 데이터가 선택된다.
무손실 압축된 데이터 및 디블로킹 데이터의 대응관계에 대한 압축 정보를 이용하여, 레퍼런스 데이터로 이용될 디블로킹 데이터에 대응되는 무손실 압축된 데이터가 검색된다. 소정 움직임 보상 주기에 이용될 레퍼런스 데이터는, 움직임 보상 동작에 빠르게 전송될 수 있도록 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기의 효율을 고려한 데이터의 전송 단위로 전송될 수 있다.
단계 1040에서, 레퍼런스 데이터에 대응되는 무손실 압축된 데이터가 복호화되어 레퍼런스 데이터가 복원된다. 무손실 압축된 데이터가 데이터 버스를 통해 외부 메모리로부터 전송되어 복호화된다. 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기의 효율을 고려한 데이터의 전송 단위의 레퍼런스 데이터에 대응되는 무손실 압축된 데이터만이 복호화되어 복원될 수 있다.
단계 1050에서, 복원된 레퍼런스 데이터가 캐쉬에 저장된다. 레퍼런스 데이터가 움직임 보상 또는 추정 단계에 제공되기 이전에 캐쉬 등의 캐쉬에 저장된다. 데이터 버스의 버스트의 특성이 극대화될 수 있도록 설정된 데이터 전송 속도에 따 라 레퍼런스 데이터의 저장 주기 및 저장량이 결정될 수 있다. 또한, 움직임 보상 또는 움직임 추정의 주기를 고려하여 레퍼런스 데이터가 저장되는 캐쉬의 위치 및 레퍼런스 데이터의 저장 주기 및 저장량이 결정될 수도 있다.
캐쉬에 저장된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 보상 또는 추정이 수행될 수 있다. 디블록킹 이후 무손실 압축된 데이터가 데이터 버스를 경유하여 전송되므로 레퍼런스 데이터의 이동을 위한 대역폭이 감소하고, 움직임 추정 또는 보상 단계에서도 캐쉬 레퍼런스가 사용되므로 데이터 버스의 점유 대역폭이 감소할 수 있다. 또한 캐쉬 메모리로부터 레퍼런스 데이터를 가져오기 때문에 프로세싱 시간도 단축될 수 있다. 이에 따라, 영상 부호화 또는 복호화 과정에서 데이터 버스의 효율의 향상되므로 영상 부호화 또는 복호화의 처리 효율이 향상될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
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 관 점에서 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.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 영상 부호화 또는 복호화를 위한 캐쉬 레퍼런스 제공 장치(100)의 블록도를 도시한다.
도 2 는 영상 부호화 시스템 또는 영상 복호화 시스템의 구성요소 및 데이터 버스 간의 데이터 전송 환경을 도시한다.
도 3a 은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 도시한다.
도 3b 은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따르는 데이터 버스를 통한 레퍼런스 데이터 전송 방식을 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따르는 무손실 압축 및 레퍼런스 데이터의 저장 방식을 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 레퍼런스 데이터의 선택 방식을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 캐쉬 저장부의 구조를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 무손실 압축을 위한 윈도우를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따르는 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치의 파이프라인 구조를 도시한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따르는 영상 부호화 또는 복호화를 위해 레퍼런스 데이터 제공 방법의 흐름도를 도시한다.

Claims (26)

  1. 영상 데이터의 부호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 무손실 압축부;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 무손실 압축 제어부;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 캐쉬 제어부;
    상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 무손실 압축 복원부; 및
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 저장하는 캐쉬 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  2. 부호화된 영상 데이터의 복호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 무손실 압축부;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 무손실 압축 제어부;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 캐쉬 제어부;
    상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 무손실 압축 복원부; 및
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 저장하는 캐쉬 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 영상 복호화 장치는,
    상기 무손실 압축된 데이터는 저장하는 레퍼런스 저장부를 더 포함하고,
    상기 무손실 압축된 데이터는 데이터 버스를 경유하여 상기 레퍼런스 저장부로 입력되거나 상기 레퍼런스 저장부로부터 출력되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 캐쉬 제어부는,
    상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 레퍼런스 저장부에 복원되어 저장될 레퍼런스 데이터를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 무손실 압축 제어부는,
    상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성에 고려하여, 상기 윈도우의 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 캐쉬 제어부는,
    상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 복원된 레퍼런스 데이터가 상기 캐쉬 저장부에 저장되는 주기 및 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 영상 복호화 장치는,
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상부; 및
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 추정을 수행하는 움직임 추정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  8. 제 3 항에 있어서, 상기 무손실 압축 제어부는,
    상기 디블로킹된 데이터 및 상기 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 상기 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 및 데이터 길이에 관한 압축 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 캐쉬 저장부는,
    레퍼런스 데이터를 검색하기 위한 수직 검색 범위의 데이터가 저장되는 제 1 부분; 및
    상기 캐쉬 저장부 중 상기 제 1 부분을 제외한 나머지 부분인 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 캐쉬 제어부는,
    상기 캐쉬 저장부의 제 1 부분에 현재 주기의 레퍼런스 데이터를 저장하고,
    상기 캐쉬 저장부의 제 2 부분에 다음 주기의 레퍼런스 데이터를 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여 주기적으로 갱신하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  11. 제 5 항에 있어서, 상기 영상 복호화 장치는,
    상기 영상의 복호화 도중 움직임 추정 동작, 상기 움직임 보상 동작, 주파수 변환 및 양자화 동작, 디블록킹 동작이 한 동작 주기에 한 블록씩 순차적으로 수행되는 파이프라인 구조를 따르는 경우,
    상기 무손실 압축부는, 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기에 기초하여 결정된 크기의 윈도우에 대응하는 동작 주기 동안 상기 무손실 압축 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 영상 복호화 장치는,
    상기 부호화된 영상 데이터를 엔트로피 복호화하는 엔트로피 복호화부;
    상기 엔트로피 복호화된 데이터를 역양자화하는 역양자화부;
    상기 역양자화된 데이터를 주파수 역변환하는 주파수 역변환부; 및
    상기 주파수 역변환된 데이터에 대해 디블로킹 필터링을 수행하는 디블로킹 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  13. 영상 데이터의 부호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 단계;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 단계;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 단계;
    상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 캐쉬 버퍼에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  14. 부호화된 영상 데이터의 복호화 도중에 디블로킹된 데이터를 윈도우 단위로 무손실 압축하는 단계;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계 및 윈도우 크기를 결정하는 단계;
    상기 디블로킹된 데이터 및 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 움직임 보상 또는 움직임 추정을 위한 레퍼런스 데이터에 대응하는 무손실 압축된 데이터를 선택하는 단계;
    상기 무손실 압축된 레퍼런스 데이터를 복호화하여 상기 레퍼런스 데이터를 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 캐쉬 버퍼에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 영상 복호화 방법은,
    상기 무손실 압축된 데이터는 데이터 버스를 경유하여 레퍼런스 메모리로 입력되거나 상기 레퍼런스 메모리로부터 출력되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 영상 복호화 방법은,
    상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 레퍼런스 메모리에 복원되어 저장될 레퍼런스 데이터를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 영상 복호화 방법은,
    상기 데이터의 이용 가능한 데이터 버스 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하 여 상기 윈도우의 크기를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 무손실 압축 단계는, 상기 결정된 크기의 윈도우 내의 디블로킹된 데이터를 무손실 압축하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  18. 제 15 항에 있어서, 상기 영상 복호화 방법은,
    상기 데이터 버스의 이용 가능한 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여, 상기 복원된 레퍼런스 데이터가 상기 캐쉬 버퍼에 저장되는 주기 및 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  19. 제 15 항에 있어서, 상기 영상 복호화 방법은,
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 움직임 보상을 수행하는 단계; 및
    상기 복원된 레퍼런스 데이터를 이용하여 인트라 추정을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  20. 제 15 항에 있어서, 상기 대응 관계 결정 단계는,
    상기 디블로킹된 데이터 및 상기 무손실 압축된 데이터의 대응 관계에 기초하여, 상기 무손실 압축된 데이터의 구간별 시작 인덱스 및 데이터 길이에 관한 압축 정보를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  21. 제 15 항에 있어서, 상기 캐쉬 버퍼는,
    레퍼런스 데이터를 검색하기 위한 수직 검색 범위의 데이터가 저장되는 제 1 부분; 및
    상기 캐쉬 버퍼 중 상기 제 1 부분을 제외한 나머지 부분인 제 2 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 캐쉬 버퍼 저장 단계는,
    상기 캐쉬 버퍼의 제 1 부분에 현재 주기의 레퍼런스 데이터를 저장하는 단계;
    상기 캐쉬 버퍼의 제 2 부분에 다음 주기의 레퍼런스 데이터를 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트의 특성을 고려하여 주기적으로 갱신하여 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  23. 제 17 항에 있어서, 상기 영상 복호화 방법은,
    상기 영상의 부호화 도중 움직임 추정 동작, 상기 움직임 보상 동작, 주파수 변환 및 양자화 동작, 디블록킹 동작이 한 동작 주기에 한 블록씩 순차적으로 수행되는 파이프라인 구조를 따르는 경우,
    상기 무손실 압축 단계는, 상기 데이터 버스의 대역폭 및 버스트 주기에 기초하여 결정된 크기의 윈도우에 대응하는 동작 주기 동안 상기 무손실 압축 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  24. 제 14 항에 있어서, 상기 영상 복호화 방법은,
    상기 부호화된 영상 데이터를 엔트로피 복호화하는 단계;
    상기 엔트로피 복호화된 데이터를 역양자화하는 단계;
    상기 역양자화된 데이터를 주파수 역변환하는 단계; 및
    상기 주파수 역변환된 데이터에 대해 디블로킹 필터링을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  25. 제 13 항의 영상 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독된 가능한 기록 매체.
  26. 제 14 항 내지 제 24 항 중 어느 한 항의 영상 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독된 가능한 기록 매체.
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