KR101645911B1 - 영상 부호화 장치, 영상 부호화 방법, 및 영상 부호화 프로그램 - Google Patents

영상 부호화 장치, 영상 부호화 방법, 및 영상 부호화 프로그램 Download PDF

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Abstract

직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 양자화부는 화상 블록에서 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하고; 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 N개 전까지 양자화 수단이 출력하는 계수 레벨을 감시하여 계수 레벨 중 적어도 하나가 유의한 것이지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하고; 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 위치와 상태 변수에 기초하여 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하고; 값 정보 비트 수와 위치 정보 비트 수가 소정의 조건을 만족하는 유의 계수 레벨을 0으로 한다.

Description

영상 부호화 장치, 영상 부호화 방법, 및 영상 부호화 프로그램{VIDEO CODING DEVICE, VIDEO CODING METHOD, AND VIDEO CODING PROGRAM}
본 발명은 전송 순으로 연속하는 직교 변환 계수를 동시에 양자화하는 기술에 관한 것이다.
비특허문헌 1에 기재된 방법에 기초한 영상 부호화 방식에서, 디지털화된 영상의 각 프레임은 부호화 트리 유닛들(CTU들)로 분할되어, 각 CTU가 래스터 스캔 순으로 부호화된다. 각 CTU는 쿼드트리 구조에서, 부호화 유닛들(CU들)로 분할되어서 부호화된다. 각 CU는 예측 유닛들(PU들)로 분할되어서 예측된다. 각 CU의 예측 오차는 쿼드트리 구조에서 변환 유닛들(TU들)로 분할되어서 주파수 변환된다.
CU는 인트라 예측/프레임 간 예측의 부호화의 단위이다. 인트라 예측 및 프레임 간 예측에 대해 이하 설명한다.
인트라 예측은 부호화 대상 프레임의 재구축 화상으로부터의 예측이다. 비특허문헌 1은 예를 들어, 도 9에 나타내는 33종류의 각도 인트라 예측을 정의한다. 각도 인트라 예측에서는, 부호화 대상 블록 주변의 재구축 화소가 도 9에 나타내는 33종류의 방향 중 어느 하나에 외삽하기 위해 사용되어, 인트라 예측 신호를 생성한다. 인트라 예측을 사용하는 CU를 이하 인트라 CU라고 부른다.
프레임 간 예측은 부호화 대상 프레임과 표시 시각(time)이 다른 재구축 프레임(참조 픽처)의 화상에 기초하는 예측이다. 프레임 간 예측을 이하 인터 예측이라고도 부른다. 도 10은 프레임 간 예측의 예를 도시하는 설명도이다. 움직임 벡터 MV=(mvx, mvy)는 부호화 대상 블록에 대한 참조 픽처의 재구축 화상 블록의 평행 이동량을 나타낸다. 인터 예측에서, 참조 픽처의 재구축 화상 블록에 기초하여 (필요하면 화소 보간을 사용하여) 인터 예측 신호를 생성한다. 인터 예측을 사용하는 CU를 이하 인터 CU라고 부른다.
인트라 CU들만을 포함하여 부호화된 프레임은 I 프레임(또는 I 픽처)이라고 부른다. 인트라 CU들뿐만 아니라 인터 CU들을 포함하여 부호화된 프레임은 P 프레임(또는 P 픽처)이라고 부른다. 블록의 인터 예측에 1매의 참조 픽처뿐만 아니라 동시에 2매의 참조 픽처를 각각 사용하는 인터 CU들을 포함하여 부호화된 프레임은 B 프레임(또는 B 픽처)이라고 부른다.
이어서, 도 11을 참조하여, 디지털화된 영상의 각 프레임의 각 CU를 입력 화상으로서 수신하고 비트 스트림을 출력하는 일반적인 영상 부호화 장치의 구성과 동작이 설명된다.
도 11에 도시하는 영상 부호화 장치는 변환기(101), 양자화기(1020), 엔트로피 부호화기(103), 역변환기/역양자화기(104), 버퍼(105), 예측기(106), 및 추정기(107)를 포함한다.
도 12는 프레임의 공간 해상도가 CIF(Common Intermediate Format)이고 CTU 사이즈가 64인 경우에, t번째의 프레임의 CTU 분할 예 및 8번째의 CTU(CTU8)의 CU 분할 예를 도시하는 설명도이다. 도 13은 CTU8의 CU 분할 예에 대응하는 쿼드트리 구조를 도시하는 설명도이다.
도 14는 CU의 TU 분할 예를 도시하는 설명도이다. 상단에는 인트라 예측 2N×2N PU의 CU의 TU 분할 예가 나타나고 있다. CU가 인트라 예측된 경우에, 쿼드트리의 뿌리(root)를 PU에 배치하고, 예측 오차를 쿼드트리 구조로 표현한다. 하단에는 인터 예측 2N×N PU의 CU의 TU 분할 예가 나타나고 있다. CU가 인터 예측된 경우에, 쿼드트리의 뿌리를 CU에 배치하고, 예측 오차를 쿼드트리 구조로 표현한다.
추정기(107)는 CTU마다 CU 쿼드트리 구조, PU 분할 형상, 및 TU 쿼드트리 구조를 결정한다.
예측기(106)는 추정기(107)가 결정한 CU 쿼드트리 구조 및 PU 분할 형상에 기초하여 CU의 입력 화상 신호에 대응하는 예측 신호를 생성한다. 예측 신호는 상술한 인트라 예측 또는 인터 예측에 기초하여 생성된다.
변환기(101)는 추정기(107)가 결정한 TU 쿼드트리 구조에 기초하여 입력 화상 신호로부터 예측 신호를 감한 예측 오차 화상을 주파수 변환한다.
양자화기(1020)는 주파수 변환된 예측 오차 화상(직교 변환 계수)을 양자화한다. 양자화된 직교 변환 계수를 이하 계수 레벨이라고 부른다. 0 이외의 값을 갖는 계수 레벨을 유의 계수 레벨(significant coefficient level)이라고 부른다. 도 15에 도시한 바와 같이, 양자화기(1020)는 직교 변환 계수 Kij와 양자화 파라미터 QP를 수신하고 계수 레벨 Lij를 출력하는 계수 레벨 계산부(1201)를 포함한다.
엔트로피 부호화기(103)는 CTU의 쿼드트리 구조를 나타내는 cu_split_flag, 예측 파라미터, 및 계수 레벨을 엔트로피 부호화한다.
역변환기/역양자화기(104)는 계수 레벨을 역양자화한다. 역변환기/역양자화기(104)는 역양자화한 직교 변환 계수를 더 역 주파수 변환한다. 역 주파수 변환된 재구축 예측 오차 화상에 예측 신호가 더해지고, 그 결과는 버퍼(105)에 공급된다. 버퍼(105)는 재구축 화상을 저장한다.
상술한 동작에 기초하여 일반적인 영상 부호화 장치는 비트 스트림을 생성한다.
도 16은 Kij를 4096의 값을 갖는 Qs 및 1/3의 값을 갖는 파라미터 f를 사용하여 양자화한 예를 나타내는 설명도이다. 도 16에 나타내는 4×4 TU의 예를 사용하여 양자화기(1020)와 엔트로피 부호화기(103)의 동작을 이하 더 상세하게 설명한다.
먼저, 4×4 TU의 직교 변환 계수 Kij와 계수 레벨 Lij를 이하와 같이 정의한다.
Kij(0≤i,j≤3)를 주파수 축에서의 수평 위치 i 및 수직 위치 j에서의 직교 변환 계수의 값으로 정의한다. 마찬가지로, 계수 레벨 Lij를 직교 변환 계수 Kij에 대응하는 계수 레벨의 값으로 정의한다. i와 j의 값이 클수록, Kij와 Lij는 고주파 성분이 된다는 점에 주목한다.
이어서 양자화에 대해 상세하게 설명한다. 계수 레벨 계산부(1201)는 Kij 를 양자화 스텝 Qs로 나눔으로써 계수 레벨 Lij를 계산한다. 계수 레벨 Lij는 다음 식(1)로 표현된다.
Lij = Sign(Kij)·Floor(|Kij|/Qs + f) (1)
여기서, Sign(a)은 입력 a의 음양의 부호를 돌려주는 함수, Floor(a)는 입력 a 이하의 가장 큰 정수를 돌려주는 함수, 및 f는 양자화 특성을 결정하는 파라미터(0≤f≤0.5)이다. f의 값을 인터 예측에서는 1/6, 그리고 인트라 예측에서는 1/3로 한다.
Qs는 양자화 파라미터 QP를 사용하여 이하의 식(2)로 나타난다.
Figure 112015120892765-pct00001
여기서, N은 TU의 블록 사이즈이다. 도 16에 나타내는 4×4 TU에 관하여, N=4이다. 도 16은 Kij를 4096의 값을 갖는 Qs 및 1/3의 값을 갖는 f를 사용하여 양자화한 예를 도시한다.
계속하여, 엔트로피 부호화에 대해 상세하게 설명한다. 먼저, 계수 레벨에 대한 엔트로피 부호화의 설명에서 사용되는 위치 정보와 값 정보를 정의한다.
본 명세서에서, 위치 정보는 TU에 포함되는 모든 유의 계수 레벨의 위치를 나타내는 정보이다.
비특허문헌 1의 7.4.9.11을 참조하면, HEVC(High Efficiency Video Coding)에서의 위치 정보는 최초에 전송되는 유의 계수 레벨의 수평 위치 및 수직 위치를 나타내는 정보 last_significant_x 및 last_significant_y, 및（last_significant_x, last_significant_y)에 후속하는 위치로부터（0, 0)까지의 각각의 위치에서의 유의 계수 레벨의 유무를 나타내는 정보 siginificant_coeff_flag로 구성된다. 그러므로, 위치 정보 비트 수는 최초에 전송되는 유의 계수 레벨의 위치에 기초하여 결정된 last_significant_x 비트 수, last_significant_y 비트 수, 및 siginificant_coeff_flag 비트 수의 합이다.
본 명세서에서, 값 정보는 유의 계수 레벨의 값을 나타내는 정보이다.
비특허문헌 1의 7.4.9.11을 참조하면, HEVC에서의 값 정보는 유의 계수 레벨의 절대값이 1보다 큰지를 나타내는 정보 coeff_abs_level_greater1_flag, 유의 계수 레벨의 절대값이 2보다 큰지를 나타내는 정보 coeff_abs_level_greater2_flag, 유의 계수 레벨의 음양을 나타내는 정보 coeff_sign_flag, 및 coeff_abs_level_greater1_flag와 coeff_abs_level_greater2_flag보다 큰 유의 계수 레벨의 절대값으로부터 coeff_abs_level_greater1_flag와 coeff_abs_level_greater2_flag를 감한 값(나머지 유의 계수 레벨)의 절대값을 나타내는 정보 coeff_abs_level_remaining로 구성된다. 그러므로, 값 정보 비트 수는 유의 계수 레벨의 coeff_abs_level_greater1_flag 비트 수, coeff_abs_level_greater2_flag 비트 수, coeff_sign_flag 비트 수, 및 coeff_abs_level_remaining의 비트 수의 합이다.
표 1은 위치 정보 및 값 정보와 계수 레벨 Lij 간의 관계를 나타낸다. 표 1에서, 횡축에 대한 종축의 항목은 도 16에 나타난 4×4 TU에서의 각 Lij의 정보를 나타낸다.
Figure 112015120892765-pct00002
표 1에서, last_significant_x와 last_significant_y는 최초에 전송되는 유의 계수 레벨 L30 = 1의 위치 (i,j)= (3, 0)를 나타낸다. siginificant_coeff_flag은 (3, 0)에 후속하는 위치로부터 (0, 0)까지의 각각의 위치에서의 유의 계수 레벨의 유무를 나타낸다. 유의 계수 레벨인 경우에, siginificant_coeff_flag = 1이지만, 유의 계수 레벨이 아닌 경우에, siginificant_coeff_flag = 0이다. 표 1에서, L30 = 1 및 L01 = 1은 각각 coeff_abs_level_greater1_flag = 0과 coeff_sign_flag = 0(양)으로 표현된다. 양쪽 모두 값이 2 미만이기 때문에, coeff_abs_level_greater2_flag과 coeff_abs_level_remaining는 사용되지 않는다.
표 2는 위치 정보 및 값 정보와 값 정보의 비트 수 간의 관계를 나타내고 있다. 표 2에서, 횡축에 대한 종축의 항목은 도 16에 나타난 4×4 TU의 위치 정보 비트 수와 값 정보 비트 수를 나타낸다.
Figure 112015120892765-pct00003
표 2에서 각 정보 비트 수는 bin 수로 나타내진다. 용어 bin은 엔트로피 부호화기(103)에 의해 출력되는 비트 스트림으로 변환되기 전의 중간 비트 열에서의 1개의 비트를 나타낸다.
도 16에 나타난 4×4 TU의 경우에, TU 내의 모든 유의 계수 레벨의 위치 정보의 비트로서 13bin을 전송하고 나서, 엔트로피 부호화기(103)는 각각의 유의 계수 레벨의 값 정보의 비트 수, 즉 합계 4bin을 전송한다. 위치 정보는 last_significant_x, last_significant_y, 및 siginificant_coeff_flag로 구성된다. last_significant_x 및 last_significant_y는 최초에 전송되는 유의 계수의 위치로서 (i,j)= (3, 0)을 나타내고, 4bin이다. siginificant_coeff_flag는 최초에 전송되는 유의 계수의 위치에 후속하는 위치 (2, 1)로부터 (0, 0)까지의 9개의 위치 각각의 유의 계수 레벨의 유무를 나타내고, 9bin이다.
값 정보는 coeff_abs_level_greater1_flag, coeff_abs_level_greater2_flag, coeff_sign_flag, 및 coeff_abs_level_remaining으로 구성된다. coeff_abs_level_greater1_flag은 L30과 L01이 각각 1보다 큰 지의 여부를 나타내고, 2bin이다. coeff_abs_level_greater2_flag은 유의 계수 레벨의 절대값이 2보다 큰 계수 레벨이 존재하지 않기 때문에, 0bin이다. coeff_sign_flag은 L30과 L01의 음양 부호를 나타내고, 2bin이다. coeff_abs_level_remaining은 유의 계수 레벨의 절대값이 2보다 큰 계수 레벨이 존재하지 않기 때문에, 0bin이다.
4×4 TU의 경우, 각각의 정보의 최대 bin 수는 다음과 같다: 즉, 비특허문헌 1의 섹션 7.4.9.11에 기초하면 4×4 TU에서의 최대값이 3(= N-1 = 4-1)이기 때문에, last_significant_x는 최대 3bin이다. 마찬가지로, last_significant_y도 최대 3bin이다. 비특허문헌 1의 섹션 7.3.8.11에 기초하면 4×4 TU 당 최대 15이기 때문에 siginificant_coeff_flag은 최대 15bin이다. 비특허문헌 1의 섹션 7.3.9.11에 기초하면 4×4 TU 당 최대 8이기 때문에 coeff_abs_level_greater1_flag은 최대 8bin이다. 비특허문헌 1의 섹션 7.3.8.11에 기초하면 4×4 TU 당 최대 1이기 때문에 coeff_abs_level_greater2_flag은 최대 1bin이다.
비특허문헌 1의 섹션 7.3.8.11에 기초하면 4×4 TU 당 최대 16이기 때문에 coeff_sign_flag은 최대 16bin이다. 비특허문헌 1의 섹션 9.3.3.9에 기초하여, coeff_abs_level_remaining에 대한 bin이 산출된다.
비특허문헌 1의 섹션 9.2.2.8 내의 식(9-13) 및 (9-14)로부터 알 수 있는 바와 같이, 마지막으로 전송된 유의 계수 레벨의 값이 소정의 임계값을 초과할 때마다 coeff_abs_level_remaining의 prefix부의 bin string에는 고차원의 TU 부호가 적용되고, coeff_abs_level_remaining의 suffix부의 bin string에는 고차원의 Exp-Golom 부호가 적용된다. 즉, 작은 값의 coeff_abs_level_remaining의 suffix부에 대한 bin 수는 많아지고, 큰 값의 coeff_abs_level_remaining의 suffix부에 대한 bin 수는 적어진다.
High efficiency video coding (HEVC）text specification draft 9, JCTVC-L1003_v34, Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC）of ITU-T SG16 WP3 및 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 12th Meeting: Geneva, CH, 14-23 2013년 1월. Kenta Tokumitsu 등 "Entropy Constrained Quantization for Low-Bitrate HEVC Encoding"(D-11-46), Proceedings 2 of the IEICE General Conference, Information and Systems, 2013년 3월.
상술한 일반적인 영상 부호화 장치의 양자화기는 고비용 계수 레벨을 발생할 수 있다. 고비용 계수 레벨은 신호 잡음비의 개선의 부족에도 불구하고 엔트로피 부호화의 결과로서 많은 비트 수를 발생하는 유의 계수 레벨이다. 값이 작고 위치 정보의 비트 수가 많은 유의 계수 레벨이 그 전형적인 예이다. 상술한 일반적인 영상 부호화 장치에서는 양자화기가 출력하는 고비용 계수 레벨의 전송에 의해 압축 효율이 저하되는 문제가 있다.
비특허문헌 2에 개시된 바와 같이, 값 정보의 비트 수와 위치 정보의 비트 수를 고려하여 직교 변환 계수를 양자화함으로써 고비용 계수 레벨의 발생을 방지할 수 있다. 그러나, 비특허문헌 2에 기재된 위치 정보 비트 수의 계산은 직전까지 양자화기가 어떤 직교 변환 계수에 대한 유의 계수 레벨을 출력했는지의 여부의 정보를 사용한다. 따라서, 위치 정보의 비트 수를 사용하여 고비용 계수 레벨의 발생을 방지하는 경우에, 전송 순으로 연속하는 복수의 계수 레벨을 동시에 결정할 수 없다. 즉, 병렬 양자화 처리를 할 수 없다. 병렬 양자화 처리를 할 수 없는 영상 부호화 장치에서는 클록 주파수의 상승에 의한 처리 성능 유지가 필요하게 되고, 소비 전력이 증대하는 문제가 있다.
그러므로 압축 효율 저하 방지와 병렬 양자화 처리는 양립할 수 없다.
본 발명은 값 정보와 위치 정보의 비트 수를 고려하여 전송 순으로 연속하는 복수의 계수 레벨을 동시에 결정함으로써 압축 효율 저하 방지와 복수 직교 변환 계수의 병렬 양자화 처리를 양립한 영상 부호화 장치, 영상 부호화 방법, 및 영상 부호화 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 영상 부호화 장치는 화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 직교 변환 수단; 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 양자화 수단; 및 계수 레벨 중 모든 유의 계수 레벨의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 유의 계수 레벨의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 엔트로피 부호화 수단을 포함하고, 양자화 수단은 화상 블록에서 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하는 값 정보 비트 수 계산 수단; 전송 순으로 선두로부터 대상의 N개 전까지 출력한 계수 레벨을 감시하고, 감시된 계수 레벨 중 적어도 하나가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하는 상태 변수 갱신 수단; 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 위치와 상태 변수에 기초하여, 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하는 위치 정보 비트 수 계산 수단; 및 값 정보 비트 수와 위치 정보 비트 수가 소정의 조건을 만족하는 경우에 유의 계수 레벨을 0으로 하는 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단을 포함한다.
본 발명에 따른 영상 부호화 방법은 화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 단계; 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 단계; 및 계수 레벨 중 모든 유의 계수 레벨의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 유의 계수 레벨의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 단계를 포함하고, 계수 레벨을 계산할 때에, 화상 블록에서 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하고; 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 대상의 N개 전까지의 계수 레벨 중 적어도 1개가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하고; 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 위치와 상태 변수에 기초하여, 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하고; 값 정보 비트 수와 위치 정보 비트 수가 소정의 조건을 만족하는 경우에 유의 계수 레벨을 0으로 한다.
본 발명에 따른 영상 부호화 프로그램은 화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 처리; 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 처리; 및 계수 레벨 중 모든 유의 계수 레벨의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 유의 계수 레벨의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 처리를 컴퓨터에 실행시키고, 계수 레벨을 계산하는 처리에서, 화상 블록에서 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하는 처리; 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 대상의 N개 전까지의 계수 레벨 중 적어도 1개가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하는 처리; 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 위치와 상태 변수에 기초하여, 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하는 처리; 및 값 정보 비트 수와 위치 정보 비트 수가 소정의 조건을 만족하는 경우에 유의 계수 레벨을 0로 하는 처리를 컴퓨터에 실행시킨다.
본 발명에 따르면, 압축 효율 저하 방지와 복수 직교 변환 계수의 병렬 양자화 처리를 양립한 영상 부호화 장치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 블록도.
도 2는 제1 실시 형태에서의 적응 양자화기의 구성을 도시하는 블록도.
도 3은 적응 양자화기의 동작을 나타내는 흐름도.
도 4는 제1 실시 형태에서의 적응 양자화기의 병렬화 구성을 도시하는 블록도.
도 5는 제2 실시 형태에서의 적응 양자화기의 구성을 도시하는 블록도.
도 6은 적응 양자화기의 동작을 나타내는 흐름도.
도 7은 프로그램을 사용한 정보 처리 시스템의 예를 나타내는 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치의 주요부를 도시하는 블록도.
도 9는 33종류의 각도 인트라 예측의 예를 나타내는 설명도.
도 10은 프레임 간 예측의 예를 나타내는 설명도.
도 11은 일반적인 영상 부호화 장치의 구성을 도시하는 설명도.
도 12는 프레임 t의 CTU 분할 예 및 프레임 t의 CTU8의 CU 분할 예를 도시하는 설명도.
도 13은 CTU8의 CU 분할 예에 대응하는 쿼드트리 구조를 도시하는 설명도.
도 14는 CU의 TU 분할 예를 도시하는 설명도.
도 15는 일반적인 적응 양자화기의 구성을 도시하는 블록도.
도 16은 Kij를 4096의 값을 갖는 Qs 및 1/3의 값을 갖는 파라미터 f를 사용하여 양자화한 예를 나타내는 설명도.
다음의 실시 형태들에서, 영상 부호화 장치는 직전까지 양자화기가 유의 계수 레벨을 출력했는지의 여부의 정보를 사용하는 것이 아니고, 전송 순으로 선두 계수 레벨로부터 처리 대상의 N(N≥2)개 전의 계수 레벨까지 양자화기가 유의 계수 레벨을 출력했는지의 여부의 정보를 사용하여 위치 정보 비트 수를 계산한다. 영상 부호화 장치는 직전의 (N-1)개의 계수 레벨을 사용하지 않고 위치 정보 비트 수를 계산할 수 있게 되고, 병렬 처리가 가능하게 된다.
그러나, 처리 대상이 변경할 때, 위치 정보 비트 수를 잘못하여 많이 어림잡고 결과적으로 고비용 계수 레벨이 아닌 계수 레벨을 제거할 가능성이 있다. 따라서, 전송 비트 수 ΔR을 잘못하여 많이 어림잡는 확률은 TU의 선두로부터 처리 대상의 N(N≥2)개 전까지 양자화기가 모두 0을 출력하는 확률과 처리 대상의 직전 N-1개의 계수 레벨 중 어느 하나가 유의 계수 레벨이 되는 확률의 곱인 것에 착안한다. 전자의 확률은 1 미만의 값의 직접 곱이기 때문에, 처리 대상이 전송 순으로 말미에 가까워질 때, 즉, 계수 레벨의 주파수 성분이 저주파일 때 전자의 확률은 작은 값이 된다. 또한, 계수 레벨의 값이 0으로 치우치는 경향으로부터, 후자의 확률도 작은 값이 된다. 위치 정보 비트 수를 잘못하여 많이 어림잡는 확률은 낮아지기 때문에, 고비용 계수 레벨이 아닌 계수 레벨을 제거하는 확률도 낮아진다.
영상 부호화 장치는 전송 순으로 화상 블록의 선두로부터 N개 전까지 양자화기가 출력한 계수 레벨을 사용하여 각 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하고, 또한 연속하는 N개의 가 계수 레벨(provisional coefficient level)에 부가하여 위치 정보와 값 정보의 비트 수를 고려하여 양자화 출력하는 계수 레벨을 결정한다. 그러므로, 영상 부호화 장치는 압축 효율 저하 방지와 복수 직교 변환 계수의 병렬 양자화 처리를 양립할 수 있다.
실시 형태 1
도 1은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치의 제1 실시 형태를 도시하는 블록도이다. 도 1을 참조하여, 디지털화된 영상의 각 프레임을 입력 화상으로서 수신하고 비트 스트림을 출력하는 제1 실시 형태의 영상 부호화 장치의 구성에 대해 설명한다.
제1 실시 형태의 영상 부호화 장치는 위치 정보 비트 수가 값 정보 비트 수보다도 많은 각 계수 레벨을 고비용 계수 레벨로 간주하고, N개의 연속하는 직교 변환 계수를 동시에 양자화한다. 영상 부호화 장치는 값 정보의 비트 수와 위치 정보의 비트 수를 고려하여 전송 순으로 연속하는 복수의 계수 레벨을 동시에 결정함으로써, 압축 효율 저하 방지와 복수 직교 변환 계수의 병렬 양자화 처리를 양립한다.
도 1에 도시하는 영상 부호화 장치는 변환기(101), 적응 양자화기(1021), 엔트로피 부호화기(103), 역변환기/역양자화기(104), 버퍼(105), 예측기(106), 및 추정기(107)를 포함한다. 도 11에 도시하는 영상 부호화 장치와 비교하면, 양자화기(1020) 대신에 적응 양자화기(1021)가 포함되어 있다. 도 1에 도시하는 영상 부호화 장치에서의 다른 블록은 도 11에 도시하는 영상 부호화 장치에서의 블록과 동일하므로, 이하 적응 양자화기(1021)만을 설명한다.
도 2는 적응 양자화기(1021)의 구성을 도시하는 블록도이다. 도 2에 도시하는 적응 양자화기는 도 15에 도시하는 양자화기의 계수 레벨 계산부(1201) 외에, 값 정보 비트 수 계산부(Rvalue 계산부)(1202), 위치 정보 비트 수 계산부(Rposition 계산부)(1203), 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204), 및 상태 변수 갱신부(StateFlag 갱신부)(1205)를 포함한다. 계수 레벨 계산부(1201), 값 정보 비트 수 계산부(Rvalue 계산부)(1202), 위치 정보 비트 수 계산부(Rposition 계산부) (1203), 및 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)를 총체적으로 계수 레벨 결정부(110)라고 부른다.
계수 레벨 계산부(1201)는 상기의 식(1)을 사용하여, 직교 변환 계수 Kij와 양자화 파라미터 QP를 수신하고 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 출력한다. 예를 들어, 4×4 TU의 경우, 계수 레벨 계산부(1201)는 각 직교 변환 계수 Kij(0≤i,j≤3)에 대하여 전송 순((3, 3)→(3, 2)→(2, 3)→(3, 1)→(2, 2)→(1, 3)→(3, 0)→(2, 1)→(1, 2)→(0, 3)→(2, 0)→(1, 1)→(0, 2)→(1, 0)→(0, 1)→(0, 0))으로 Ｌ'ij(0≤i,j≤3)를 출력한다.
Rvalue 계산부(1202)는 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 수신하고, 값 정보 비트 수 Rvalue를 계산하고 그것을 출력한다. Rvalue는 Ｌ'ij의 값을 나타내는 정보의 비트 수이다. 구체적으로, Rvalue는 유의 계수 레벨의 절대값이 1보다 큰 지의 여부를 나타내는 정보 coeff_abs_level_greater1_flag의 비트 수, 유의 계수 레벨의 절대값이 2보다 큰 지의 여부를 나타내는 정보 coeff_abs_level_greater2_flag의 비트 수, 유의 계수 레벨의 음양 부호를 나타내는 정보 coeff_sign_flag의 비트 수, 처리 대상의 유의 계수 레벨의 절대값, 및 처리 대상의 유의 계수 레벨 직전의 계수 레벨(들) 전의 유의 계수 레벨(들)의 절대값(들)에 기초하여 계산된다. Rvalue는 유의 계수 레벨의 절대값으로부터 coeff_abs_level_greater1_flag와 coeff_abs_level_greater2_flag를 감한 결과의 절대값과, coeff_abs_level_remaining의 비트 수의 합이다.
StateFlag 갱신부(1205)는 적응 양자화기(1021)로부터 출력되는 계수 레벨 Lij를 감시하고, StateFlag을 갱신하고, 그것을 출력한다. StateFlag 갱신부(1205)는 TU 양자화 처리를 개시할 때마다, StateFlag을 0으로 초기화한다. StateFlag = 0은 처리 대상 TU에서 적응 양자화기(1021)가 유의 계수 레벨 Lij를 출력하지 않은 것을 나타낸다. 처리 대상 TU에서 전송 순으로 화상 블록의 선두로부터 대상의 N(≥2)개 전까지의 어떤 직교 변환 계수에 대해 적응 양자화기(1021)가 유의 계수 레벨 Lij를 출력할 때, StateFlag 갱신부(1205)는 StateFlag을 1로 갱신한다. StateFlag = 1은 처리 대상 TU에서 전송 순으로 선두로부터 대상의 N개 전까지 적응 양자화기(1021)가 유의 계수 레벨 Lij를 출력한 것을 나타낸다. 예를 들어, N = 4이고 직교 변환 계수 K13을 처리 대상으로 하는 경우에, StateFlag 갱신부(1205)는 선두로부터 대상의 N개 전까지 적응 양자화기(1021)가 출력한 계수 레벨 L33과 L32를 사용하여 K13의 StateFlag을 갱신한다. 즉, StateFlag을 갱신할 때에 직전 3개의 계수 레벨 L23, L31, 및 L22를 사용하지 않는다.
Rposition 계산부(1203)는 직교 변환 계수 위치(i,j)와 StateFlag을 수신하고, 위치 정보 비트 수를 나타내는 위치 정보 비트 수 Rposition을 계산하고, 그것을 출력한다. Rposition은 TU의 모든 유의 계수 레벨의 주파수 축 상에서의 위치를 나타내는 정보의 비트 수이다. StateFlag = 0인 경우에, Rposition 계산부(1203)는 처리 대상의 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨이 최초에 전송되는 유의 계수 레벨이라고 판단하여, 이 유의 계수 레벨의 수평 위치 및 수직 위치를 각각 나타내는 정보 last_significant_x 및 last_significant_y의 비트 수와 (last_significant_x, last_significant_y)에 후속하는 위치로부터 (0, 0)까지의 유의 계수 레벨의 유무를 나타내는 정보인 siginificant_coeff_flag의 비트 수의 합을 Rposition로서 계산한다. StateFlag = 1인 경우에, Rposition 계산부(1203)는 TU의 모든 유의 계수 레벨의 주파수 축 상에서의 위치를 나타내는 정보를 이미 전송된 것으로서 판단하여, Rposition로서 0을 결정한다.
고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij, Rvalue, 및 Rposition을 수신하고, 계수 레벨 Lij를 출력한다. Rposition이 Rvalue보다 큰 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij를 고비용 계수 레벨로서 검출하고, Lij로서 0의 값을 출력한다. 그러므로, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 고비용 계수 레벨의 발생을 방지한다. 그렇지 않은 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 Lij로서 출력한다.
계수 레벨 결정부(110)는 Kij, QP, 및 직교 변환 계수 위치(i,j)를 수신하고, Lij를 출력한다.
도 3의 흐름도를 참조하여 적응 양자화기(1021)의 동작을 이하 설명한다. TU마다, 적응 양자화기(1021)는 TU 내의 각 직교 변환 계수 Kij(0≤i,j≤3)에 대하여, 전송 순으로 (예를 들어, 4x4 TU의 경우에, (3, 3)→(3, 2)→(2, 3)→(3, 1)→(2, 2)→(1, 3)→(3, 0)→(2, 1)→(1, 2)→(0, 3)→(2, 0)→(1, 1)→(0, 2)→(1, 0)→(0, 1)→(0, 0)의 순으로) 이하와 같이 동작한다.
스텝 S101에서, 계수 레벨 계산부(1201)는 상기의 식(1)을 사용하여, 직교 변환 계수 Kij와 양자화 파라미터 QP를 수신하고 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 출력한다.
스텝 S102에서, 계수 레벨 계산부(1201)는 Ｌ'ij의 값이 0인지 여부를 판단한다. Ｌ'ij의 값이 0이 아닌 경우에, 동작은 스텝 S103으로 진행한다. Ｌ'ij의 값이 0인 경우에, 계수 레벨 계산부(1201)는 Lij = Ｌ'ij로 한다(스텝 S110). 그리고, 동작은 스텝 S107로 진행한다.
스텝 S103에서, Rvalue 계산부(1202)는 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 수신하고, Ｌ'ij의 값 정보 비트 수인 Rvalue를 계산한다. 그리고, 동작은 스텝 S104로 진행한다.
스텝 S104에서, Rposition 계산부(1203)는 StateFlag = 0인지를 판단한다. StateFlag = 0인 경우에, 동작은 스텝 S105로 진행한다. StateFlag = 1인 경우에, Rposition 계산부(1203)는 Rposition의 값을 0으로 한다. 그리고, 동작은 스텝 S106으로 진행한다.
스텝 S105에서, Rposition 계산부(1203)는 직교 변환 계수 위치(i,j)와 StateFlag을 수신하고, 위치 정보 비트 수인 Rposition을 계산한다. 그리고, 동작은 스텝 S106으로 진행한다.
스텝 S106에서, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij, Rvalue, 및 Rposition을 입력하고, 계수 레벨 Lij를 출력한다. Rposition이 Rvalue보다 큰 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij를 고비용 계수 레벨로서 검출하고, Lij로서 0의 값을 출력한다. 그러므로, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 고비용 계수 레벨의 발생을 방지한다. 그렇지 않은 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 Lij로서 출력한다. 그리고, 동작은 스텝 S107로 진행한다.
스텝 S107에서, 상태 변수 갱신부(1205)는 처리 대상 TU에서 전송 순으로 선두로부터 대상의 N(N≥2)개 전까지 유의 계수 레벨이 출력되었는지의 여부를 판단한다. 적응 양자화기(1021)에서 양자화를 행하는 부분은 계수 레벨을 출력한다. 1개 이상의 유의 계수 레벨이 출력된 경우에, 동작은 스텝 S108로 진행한다. 그렇지 않은 경우에, 동작은 스텝 S109로 진행한다.
스텝 S108에서, StateFlag 갱신부(1205)는 StateFlag을 1로 갱신한다. 그리고, 동작은 스텝 S109로 진행한다.
스텝 S109에서, 적응 양자화기(1021)는 TU에 포함되는 모든 직교 변환 계수가 양자화되었는 지의 여부를 판단한다. 모든 직교 변환 계수가 양자화된 경우에, TU의 양자화 처리가 종료한다. 그렇지 않은 경우에, 다음 직교 변환 계수를 양자화하기 위하여 동작은 스텝 S101로 진행한다.
상술한 적응 양자화기(1021)를 사용한 본 실시 형태의 영상 부호화 장치는 값 정보 비트 수와 위치 정보의 비트 수를 고려하여 직교 변환 계수의 계수 레벨을 결정함(고비용 계수 레벨을 검출/제거함)으로써, 고비용 계수 레벨의 발생을 방지할 수 있다. 적응 양자화기(1021)는 전송 순으로 TU의 선두로부터 대상의 N (N≥2)개 전까지의 계수 레벨을 사용하여 각 유의 계수 레벨의 위치 정보의 비트 수를 계산함으로써, 연속하는 N(≥2)개의 가 계수 레벨에 대하여 동시에 고비용 계수 레벨을 검출/제거할 수 있다. 그러므로, 본 실시 형태의 영상 부호화 장치는 값 정보의 비트 수와 위치 정보의 비트 수를 고려하여 전송 순으로 연속하는 복수의 계수 레벨을 동시에 결정함으로써, 압축 효율 저하 방지와 복수 직교 변환 계수의 병렬 양자화 처리를 양립할 수 있다.
도 4는 전송 순으로 연속하는 직교 변환 계수 Kij를 병렬 처리하는 적응 양자화기(1021)의 구성예를 도시하는 블록도이다. 도 4에 도시하는 적응 양자화기(1021)는 2개의 계수 레벨 결정부(110A 및 110B), 2개의 상태 변수 갱신부 (StateFlag 갱신부)(1205A 및 1205B), 분배기(111), 및 다중기(112)를 포함한다.
4×4 TU의 경우의 적응 양자화기(1021)의 동작을 이하 설명한다.
분배기(111)는 전송 순으로 연속하는 2개의 직교 변환 계수 Kij와 그것들의 직교 변환 계수 위치(i,j)를 수신하고, 각각의 직교 변환 계수 Kij와 직교 변환 계수 위치(i,j)를 분배기(111)에 후속하는 계수 레벨 결정부(110A 및 110B)에 분배한다. 구체적으로, 전송 순으로 연속하는 K33 및 K32와 그것들의 직교 변환 계수 위치 (3, 3) 및 (3, 2)를 수신하면, 분배기(111)는 계수 레벨 결정부(110A)에 K33과 (3, 3)을 출력하고, 계수 레벨 결정부(110B)에 K32와 (3, 2)을 출력한다(출력 수신지가 역으로 될 수 있다). 분배기(111)는 이 분배 처리를 전송 순으로 TU 내의 모든 직교 변환 계수에 행한다.
계수 레벨 결정부(110A 및 110B)는 계수 레벨 결정부(110)와 마찬가지로 동작한다. 상태 변수 갱신부(StateFlag 갱신부)(1205A 및 1205B)는 상태 변수 갱신부(StateFlag 갱신부)(1205)와 마찬가지로 동작한다.
다중기(112)는 2개의 계수 레벨 결정부(110A 및 110B)로부터 출력된 계수 레벨 Lij를 수신하고, 전송 순으로 그들을 재배열하여 2개의 계수 레벨을 출력한다. 구체적으로, 다중기(112)는 2개의 계수 레벨 결정부(110A 및 110B)로부터 출력된 L33 및 L32를 수신하고, 이들을 전송 순으로 재배열하고, L33 및 L32의 순서로 출력한다. 다중기(112)는 이 처리를 전송 순으로 TU 내의 모든 직교 변환 계수에 대하여 행한다.
실시 형태 2
도 5는 본 발명에 따른 영상 부호화 장치의 제2 실시 형태를 도시하는 블록도이다. 제2 실시 형태에서의 영상 부호화 장치는 고비용 계수 레벨의 검출 시에, 값 정보 비트 수, 위치 정보 비트 수, 및 2승 오차 삭감량을 사용한다.
도 5에 도시하는 영상 부호화 장치에서, 제1 실시 형태와 비교하면, 적응 양자화기(1021)에 2승 오차 삭감량 계산부(D 계산부)(1206)가 추가로 포함된다. 구체적으로, 계수 레벨 결정부(110)에 2승 오차 삭감량 계산부(1206)가 추가된다. 또한, 제2 실시 형태에서, 적응 양자화기(1021)의 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij, Rvalue, Rposition, 및 2승 오차 삭감량 D를 수신하고, 계수 레벨 Lij를 출력한다.
2승 오차 삭감량 계산부(1206)와 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)를 이하 설명한다.
2승 오차 삭감량 계산부(1206)는 직교 변환 계수 Kij, 양자화 파라미터 QP, 및 Ｌ'ij를 수신하고, 2승 오차 삭감량 D를 출력한다. 2승 오차 삭감량 D는 Kij 에 대한 2승 오차 삭감량이다. 본 실시 형태에서, 2승 오차 삭감량 계산부(1206)는 이하의 식(3)에 나타낸 바와 같이, Kij, Qs, 및 Ｌ'ij를 사용하여 D를 계산한다.
D = (Kij - 0)2 - (Kij - Qs·Ｌ'ij)2 = 2·Kij·Qs·Ｌ'ij - Qs2·Ｌ'ij2 (3)
고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij, Rvalue, Rposition, 및 D를 수신하고, 계수 레벨 Lij을 출력한다. Rvalue와 Rposition의 합과 λ의 곱이 2승 오차 삭감량 D 이상인 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij를 고비용 계수 레벨로 판단하여, 0의 값을 Lij로서 출력한다. Ｌ'ij가 고비용 계수 레벨이 아닌 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij를 Lij로서 출력한다. 여기서, λ는 2승 오차 삭감량과 전송 부호량 간의 관계의 구배이다. λ는 양자화 파라미터 QP에 의존하여 양자화 파라미터가 작아질수록(양자화 스텝 사이즈가 작아질수록) 작은 값이 되고 양자화 파라미터가 커질수록(양자화 스텝 사이즈가 커질수록) 큰 값이 된다. λ는 균일한 양자화의 경우, Qs를 사용하여, 이하의 식(4) 로 나타난다.
Figure 112015120892765-pct00004
도 6의 흐름도를 참조하여, 본 실시 형태의 적응 양자화기의 동작을 이하 설명한다.
TU마다, 적응 양자화기(1021)는 TU 내의 각 직교 변환 계수 Kij(0≤i,j≤3)에 대하여 전송 순으로(예를 들어, 4x4 TU의 경우에, (3, 3)→(3, 2)→(2, 3)→(3, 1)→(2, 2)→(1, 3)→(3, 0)→(2, 1)→(1, 2)→(0, 3)→(2, 0)→(1, 1)→(0, 2)→(1, 0)→(0, 1)→(0, 0)의 순으로) 이하와 같이 동작한다.
스텝 S201에서, 계수 레벨 계산부(1201)는 상기의 식(1)을 사용하여, 직교 변환 계수 Kij와 양자화 파라미터 QP를 수신하고 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 출력한다.
스텝 S202에서, 계수 레벨 계산부(1201)는 Ｌ'ij의 값이 0인지 여부를 판단한다. Ｌ'ij의 값이 0이 아닌 경우에, 동작은 스텝 S203으로 진행한다. Ｌ'ij의 값이 0인 경우에, 계수 레벨 계산부(1201)는 Lij =Ｌ'ij로 한다(스텝 S211). 그리고, 동작은 스텝 S207로 진행한다.
스텝 S203에서, Rvalue 계산부(1202)는 가 계수 레벨 Ｌ'ij를 수신하고, Ｌ'ij의 값 정보 비트 수인 Rvalue를 계산한다. 그리고, 동작은 스텝 S204로 진행한다.
스텝 S204에서, Rposition 계산부(1203)는 StateFlag = 0인지를 판단한다. StateFlag = 0인 경우에, 동작은 스텝 S205로 진행한다. StateFlag = 1인 경우에, Rposition 계산부(1203)는 Rposition의 값을 0으로 한다. 그리고, 동작은 스텝 S206으로 진행한다.
스텝 S205에서, Rposition 계산부(1203)는 직교 변환 계수 위치(i,j)와 StateFlag을 수신하고, 위치 정보 비트 수인 Rposition을 계산한다. 그리고, 동작은 스텝 S206으로 진행한다.
스텝 S206에서, 2승 오차 삭감량 계산부(1206)는 직교 변환 계수에 대한 2승 오차 삭감량인 D를 계산한다. 그리고, 동작은 스텝 S207로 진행한다.
스텝 S207에서, Rposition과 Rvalue의 합과 λ의 곱이 D 이상인 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij를 고비용 계수 레벨로 판단하여, 0의 값을 Lij로서 출력한다. Ｌ'ij가 고비용 계수 레벨이 아닌 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거부(1204)는 Ｌ'ij를 Lij로서 출력한다. 그리고, 동작은 스텝 S208으로 진행한다.
스텝 S208에서, 상태 변수 갱신부(1205)는 처리 대상 TU에서 전송 순으로 선두로부터 대상의 N(≥2)개 전까지 유의 계수 레벨이 출력되었는지의 여부를 판단한다. 1개 이상의 유의 계수 레벨이 출력된 경우에, 동작은 스텝 S209로 진행한다. 그렇지 않은 경우에, 동작은 스텝 S210으로 진행한다.
스텝 S209에서, StateFlag 갱신부(1205)는 StateFlag을 1로 갱신한다. 그리고, 동작은 스텝 S210으로 진행한다.
스텝 S210에서, 적응 양자화기(1021)는 TU에 포함되는 모든 직교 변환 계수가 양자화되었는지의 여부를 판단한다. 모든 직교 변환 계수가 양자화된 경우에, TU의 양자화 처리가 종료한다. 그렇지 않은 경우에, 다음 직교 변환 계수를 양자화하기 위하여 동작은 스텝 S201로 진행한다.
상기의 각 실시 형태에서, 모든 값이 유의 가 계수 레벨에 대하여, 고비용 계수 레벨 검출/제거가 적용된다. 대안적으로, 모든 값이 유의 가 계수 레벨에 대하여가 아니고 작은 값(예를 들어, 절대값이 1 또는 2)의 유의 가 계수 레벨에 대하여만 고비용 계수 레벨 검출/제거를 적용할 수 있다. 왜냐하면, 작은 값의 유의 계수 레벨이 고비용 계수 레벨이 되는 경향이 있기 때문이다. 작은 값의 유의 가 계수 레벨을 고비용 계수 레벨 검출/제거 대상으로 함으로써, 예를 들어 잘못하여 큰 값의 계수 레벨을 0으로 함으로써 생기는 화질 열화를 억제할 수 있다. 또한, 영상 부호화 처리를 소프트웨어에 의해 실현하는 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거를 적용하는 횟수가 통계적으로 삭감되므로, 양자화 처리 시간을 단축할 수 있다.
상기의 각 실시 형태에서는, TU 내의 모든 유의 가 계수 레벨이 고비용 계수 레벨 검출/제거 대상이 된다. 대안적으로, TU 내에서 처리 완료된 가 계수 레벨과 대응하는 계수 레벨 간의 차이의 절대값 합이 소정의 임계값 이하인 경우에 TU 내의 나머지 유의 가 계수 레벨이 고비용 계수 레벨 검출/제거 대상이 된다. 이렇게 함으로써, 예를 들어 잘못하여 작은 값의 많은 유의 계수 레벨을 0으로 함으로써 생기는 화질 열화를 억제할 수 있다. 또한, 영상 부호화 처리를 소프트웨어에 의해 실현하는 경우에, 고비용 계수 레벨 검출/제거를 적용하는 횟수가 통계적으로 삭감되므로, 양자화 처리 시간을 단축할 수 있다. 절대값 합은 고비용 계수 레벨 검출/제거부에 의해 용이하게 계산된다는 점에 주목한다.
상기의 각 실시 형태에서, 전송 순으로 선두로부터 처리 대상의 N(N≥2)개 전까지 양자화기가 유의 계수 레벨을 출력했는지의 여부의 정보가 고비용 계수 레벨 검출/제거에 사용된다. 그러한 고비용 계수 레벨 검출/제거는 처리 대상 직전의 (N-1)개의 계수 레벨의 값을 0으로 간주한 정보를 사용하는 것과 등가이다.
상기의 각 실시 형태가 하드웨어에 의해 실현될 수 있지만, 컴퓨터 프로그램에 의하여도 실현될 수 있다.
도 7에 나타내는 정보 처리 시스템은 프로세서(1001), 프로그램 메모리(1002), 영상 데이터를 저장하기 위한 기억 매체(1003), 및 비트 스트림을 저장하기 위한 기억 매체(1004)를 포함한다. 기억 매체(1003)와 기억 매체(1004)는 별개의 기억 매체일 수 있거나, 동일한 기억 매체 내에 포함되는 기억 영역일 수 있다. 기억 매체로서 하드 디스크 등의 자기 기억 매체를 사용할 수 있다.
도 7에 나타난 정보 처리 시스템에서, 프로그램 메모리(1002)에는 도 1에 도시된 각 블록의 기능을 실현하기 위한 프로그램이 저장된다. 프로세서(1001)는 프로그램 메모리(1002)에 저장되어 있는 프로그램에 따라서 처리를 실행함으로써, 도 1에 도시된 영상 부호화 장치의 기능을 실현한다.
도 8은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치의 주요부를 도시하는 블록도이다. 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치는 화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 직교 변환부(11), 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 양자화부(12), 계수 레벨 중 모든 유의 계수 레벨의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 유의 계수 레벨의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 엔트로피 부호화부(13)를 포함하고, 양자화부(12)는 화상 블록에서 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하는 값 정보 비트 수 계산부, 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 대상의 N개 전까지 양자화부가 출력한 계수 레벨을 감시하고, 감시된 계수 레벨 중 적어도 하나가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하는 상태 변수 갱신부, 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 위치와 상태 변수에 기초하여, 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하는 위치 정보 비트 수 계산부, 및 값 정보 비트 수와 위치 정보 비트 수가 소정의 조건을 만족하는 경우에 유의 계수 레벨을 0으로 하는 고비용 계수 레벨 검출/제거부를 포함한다.
상기의 실시 형태들의 일부 또는 전부는 이하의 부기와 같이도 기재될 수 있지만, 본 발명의 구성은 이하의 구성에 한정되지 않는다.
(부기 1) 영상 부호화 장치는 화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 직교 변환 수단, 상기 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 양자화 수단, 상기 계수 레벨 중 모든 유의 계수 레벨의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 상기 유의 계수 레벨의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 엔트로피 부호화 수단을 포함하고, 상기 양자화 수단은 화상 블록에서 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하는 값 정보 비트 수 계산 수단, 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 대상의 N개 전까지 상기 양자화 수단이 출력한 계수 레벨을 감시하고, 감시된 계수 레벨 중 적어도 하나가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하는 상태 변수 갱신 수단, 상기 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 위치와 상기 상태 변수에 기초하여, 상기 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하는 위치 정보 비트 수 계산 수단, 및 상기 값 정보 비트 수와 상기 위치 정보 비트 수가 소정의 조건을 만족하는 경우에 유의 계수 레벨을 0으로 하는 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단을 포함한다.
(부기 2) 영상 부호화 장치는 화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 직교 변환 수단, 상기 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 양자화 수단, 및 상기 계수 레벨 중 모든 유의 계수 레벨의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 상기 유의 계수 레벨의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 엔트로피 부호화 수단을 포함하고, 상기 양자화 수단은 화상 블록에서 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하는 값 정보 비트 수 계산 수단; 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 직전까지 상기 양자화 수단이 출력한 계수 레벨을 감시하고, 직전의 (N-1)개의 계수 레벨 이외의 감시된 계수 레벨 중 적어도 1개가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하는 상태 변수 갱신 수단; 상기 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 위치와 상기 상태 변수에 기초하여, 상기 처리 대상으로 하는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하는 위치 정보 비트 수 계산 수단, 및 상기 값 정보 비트 수와 상기 위치 정보 비트 수가 소정의 조건을 만족하는 경우에 유의 계수 레벨을 0으로 하는 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단을 포함한다.
(부기 3) 부기 1 또는 부기 2의 영상 부호화 장치로서, 상기 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단은 상기 위치 정보 비트 수가 상기 값 정보 비트 수보다도 많은 경우에 유의 계수 레벨을 0으로 한다.
(부기 4) 부기 1 또는 부기 2의 영상 부호화 장치로서, 상기 양자화 수단은 양자화 파라미터, 상기 유의 계수 레벨, 및 상기 직교 변환 계수를 사용하여, 직교 변환 계수에 대한 2승 오차 삭감량을 계산하는 2승 오차 삭감량 계산 수단을 포함하고, 상기 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단은 상기 위치 정보 비트 수, 상기 값 정보 비트 수, 및 상기 2승 오차 삭감량을 사용하여, 상기 2승 오차 삭감량이 상기 위치 정보 비트 수와 상기 값 정보 비트 수의 합에 소정의 승수를 곱한 값 이하가 되는 경우에 유의 계수 레벨을 0으로 한다.
실시 형태 및 실시예를 참조하여 본원 발명을 설명했지만, 본원 발명은 상기 실시 형태 및 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본원 발명의 구성 및 상세에 대해서 본원 발명의 범위 내에서 본 기술의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 다양한 변형을 할 수 있다.
본 출원은 2013년 6월 11일자 출원된 일본 특허 출원 2013-122400을 기초로 하는 우선권을 주장하고, 그 개시의 모두가 여기에 도입된다.
11 직교 변환부
12 양자화부
13 엔트로피 부호화부
101 변환기
1021 적응 양자화기
103 엔트로피 부호화기
104 역변환기/역양자화기
105 버퍼
106 예측기
107 추정기
110, 110A, 110B 계수 레벨 결정부
1001 프로세서
1002 프로그램 메모리
1003 기억 매체
1004 기억 매체
1201 계수 레벨 계산부
1202 값 정보 비트 수 계산부(Rvalue 계산부)
1203 위치 정보 비트 수 계산부(Rposition 계산부)
1204 고비용 계수 레벨 검출/제거부
1205, 1205A, 1205B 상태 변수 갱신부(StateFlag 갱신부)
1206 2승 오차 삭감량 계산부(D 계산부)

Claims (9)

  1. 영상 부호화 장치로서,
    화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수들을 계산하는 직교 변환 수단;
    상기 직교 변환 계수들을 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 양자화 수단; 및
    상기 계수 레벨들 중 모든 유의 계수 레벨들의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 상기 유의 계수 레벨들의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 엔트로피 부호화 수단
    을 포함하고,
    상기 양자화 수단은
    상기 화상 블록에서 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하는 값 정보 비트 수 계산 수단;
    전송 순으로 선두로부터 상기 대상의 N개 전까지 출력한 계수 레벨들을 감시하고, 감시된 계수 레벨들 중 적어도 하나가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하는 상태 변수 갱신 수단;
    상기 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 위치와 상기 상태 변수에 기초하여, 상기 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 상기 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하는 위치 정보 비트 수 계산 수단; 및
    상기 값 정보 비트 수와 상기 위치 정보 비트 수가 미리 결정된 조건을 만족하는 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단
    을 포함하는 영상 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단은 상기 위치 정보 비트 수가 상기 값 정보 비트 수보다도 많은 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 영상 부호화 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 양자화 수단은 양자화 파라미터, 상기 유의 계수 레벨, 및 상기 직교 변환 계수를 사용하여, 상기 직교 변환 계수에 대한 2승 오차 삭감량을 계산하는 2승 오차 삭감량 계산 수단을 포함하고,
    상기 고비용 계수 레벨 검출/제거 수단은, 상기 위치 정보 비트 수, 상기 값 정보 비트 수, 및 상기 2승 오차 삭감량을 사용하여, 상기 2승 오차 삭감량이 상기 위치 정보 비트 수와 상기 값 정보 비트 수의 합에 미리 결정된 승수를 곱한 값 이하가 되는 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 영상 부호화 장치.
  4. 영상 부호화 방법으로서,
    화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 단계;
    상기 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨들을 계산하는 단계; 및
    상기 계수 레벨들 중 모든 유의 계수 레벨들의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 상기 유의 계수 레벨들의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 계수 레벨들을 계산할 때에,
    상기 화상 블록에서 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하고;
    상기 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 상기 대상의 N개 전까지의 계수 레벨들 중 적어도 1개가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하고;
    상기 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 위치와 상기 상태 변수에 기초하여 상기 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 상기 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하고;
    상기 값 정보 비트 수와 상기 위치 정보 비트 수가 미리 결정된 조건을 만족하는 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 영상 부호화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위치 정보 비트 수가 상기 값 정보 비트 수보다도 많은 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 영상 부호화 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 계수 레벨들을 계산할 때에, 양자화 파라미터, 상기 유의 계수 레벨, 및 상기 직교 변환 계수를 사용하여 상기 직교 변환 계수에 대한 2승 오차 삭감량을 계산하고,
    상기 위치 정보 비트 수, 상기 값 정보 비트 수, 및 상기 2승 오차 삭감량을 사용하여, 상기 2승 오차 삭감량이 상기 위치 정보 비트 수와 상기 값 정보 비트 수의 합에 미리 결정된 승수를 곱한 값 이하가 되는 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 영상 부호화 방법.
  7. 영상 부호화 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체로서,
    상기 영상 부호화 프로그램은 컴퓨터로 하여금,
    화상 블록을 직교 변환하여 직교 변환 계수를 계산하는 처리;
    상기 직교 변환 계수를 양자화하여 계수 레벨을 계산하는 처리; 및
    상기 계수 레벨들 중 모든 유의 계수 레벨들의 위치 정보를 엔트로피 부호화한 후에 각각의 상기 유의 계수 레벨들의 값 정보를 엔트로피 부호화하여, 비트 스트림을 출력하는 처리
    를 실행하게 하고,
    상기 계수 레벨을 계산하는 처리에서, 상기 컴퓨터는,
    상기 화상 블록에서 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 유의 계수 레벨의 값 정보 비트 수를 계산하는 처리;
    상기 화상 블록에서 전송 순으로 선두로부터 상기 대상의 N개 전까지의 계수 레벨들 중 적어도 1개가 유의한 것인지 여부를 나타내는 상태 변수를 갱신하는 처리;
    상기 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 위치와 상기 상태 변수에 기초하여, 상기 처리 대상으로 되는 직교 변환 계수의 상기 유의 계수 레벨의 위치 정보 비트 수를 계산하는 처리; 및
    상기 값 정보 비트 수와 상기 위치 정보 비트 수가 미리 결정된 조건을 만족하는 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 처리
    를 실행하게 되는, 영상 부호화 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 컴퓨터는, 상기 위치 정보 비트 수가 상기 값 정보 비트 수보다도 많은 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 처리를 실행하게 되는, 영상 부호화 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
  9. 제7항에 있어서, 상기 계수 레벨들을 계산하는 처리에서, 상기 컴퓨터는 양자화 파라미터, 상기 유의 계수 레벨, 및 상기 직교 변환 계수를 사용하여, 상기 직교 변환 계수에 대한 2승 오차 삭감량을 계산하는 처리를 실행하게 되고,
    상기 컴퓨터는, 상기 위치 정보 비트 수, 상기 값 정보 비트 수, 및 상기 2승 오차 삭감량을 사용하여, 상기 2승 오차 삭감량이 상기 위치 정보 비트 수와 상기 값 정보 비트 수의 합에 미리 결정된 승수를 곱한 값 이하가 되는 경우에 상기 유의 계수 레벨을 0으로 하는 처리를 실행하게 되는, 영상 부호화 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
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