KR101660031B1 - 고속 영상 부호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

고속의 영상 부호화 방법 및 그 장치가 제공된다. HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱 기반의 영상 부호화시, 영상을 설정 크기의 블록으로 나누고, 각 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구한다. 공간적으로 인접한 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합한다. 그리고 통합 블록에 대하여 부호화를 위한 CU(Coding Unit)의 크기 및 PU(Prediction Unit)의 크기를 결정한다.

Description

고속 영상 부호화 방법 및 그 장치{Method and apparatus for fast image encoding}
본 발명은 영상 부호화 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱 기반의 영상 부호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
동영상 압축 표준을 제정하는 양대 단체 MPEG(Moving Picture Experts Group)과 VCEG(Video Coding Experts Group)의 공동 협력팀인 JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)에서는 새로운 코덱 HEVC(High Efficiency Video Coding)를 제정하였다.
HEVC 코덱은 기존에 널리 사용되고 있는 H.264 코덱에 비해 약 2배의 이상의 압축 효율을 제공하여 가까운 미래에 H.264 코덱을 대신할 것으로 예상된다. HEVC 코덱의 압축 효율은 다양한 부호화 모드에 의하여 얻어질 수 있다. HEVC는 기존 H.264 코덱에 비해 더욱 다양한 부호화 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit), 변환 유닛(TU: Transform Unit)를 제공하여 부호화 영상에 최적화 된 부호화 방법을 선택하여 보다 좋은 압축효율을 제공한다.
그러나 다양한 부호화 모드들은 영상 부호화 시 더욱 다양한 부호화 방법을 제공하여 압축효율을 향상시켜 주지만, 다양한 부호화 방법들에 대한 율-왜곡 최적화 계산으로 인하여 부호화 시간도 동시에 증가한다. 부호화 시간의 증가는 실시간 처리가 중요한 멀티미디어 스트리밍, 실감 방송, 감시 카메라 등에서의 HEVC 사용을 제약하는 요인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 높은 압축 효율을 유지하면서도 부호화 시간을 감소시킬 수 있는 영상 부호화 방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 특징에 따른 영상 부호화 방법은, HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱 기반의 영상 부호화 방법에서, 영상을 설정 크기의 블록으로 나누고, 각 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구하는 단계; 공간적으로 인접한 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 단계; 및 상기 통합 블록에 대하여 부호화를 위한 CU(Coding Unit)의 크기 및 PU(Prediction Unit)의 크기를 결정하는 단계를 포함한다.
상기 통합하는 단계는, 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 통합 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 통합 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 단계를 미리 설정된 최대 크기의 통합 블록이 형성될 때까지 반복 수행할 수 있다.
상기 통합하는 단계는, 상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들이 움직임 벡터 동일 조건--상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들의 평균값(MVavg(x, y))과, 상기 설정 개수 블록들 중 하나의 블록의 움직임 벡터의 절대값의 차분이, 가로방향, 세로 방향 모두 설정값 이하인 경우--을 만족하는 경우에 동일한 움직임 벡터인 것으로 판단할 수 있다. 상기 설정값은 블록길이/16일 수 있다.
상기 크기를 결정하는 단계는, 상기 통합 블록의 크기가 미리 설정된 최대 크기인 경우, 상기 통합 블록의 CU 크기를 최대 크기로 결정하고, 해당 CU의 PU는 2Nx2N으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 크기를 결정하는 단계는, 상기 통합 블록의 크기가 미리 설정된 최대 크기가 아닌 경우, 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 크기가 동일하면, 상기 설정 개수의 통합 블록들을 하나의 통합 CU로 결합하는 단계; 상기 통합 CU의 크기를 결정하는 단계; 및 상기 통합 CU의 움직임 유형에 따라 해당 PU의 크기를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 통합 CU의 크기를 결정하는 단계는, 상기 통합 CU의 크기를 "(2×통합블록길이)×(2×통합블록길이)"로 결정할 수 있다.
상기 PU의 크기를 결정하는 단계는, 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평분리인 경우 PU의 크기를 2NxN으로 결정하는 단계; 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수직분리인 경우 PU 크기를 Nx2N으로 결정하는 단계; 및 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평/수직 분리인 경우 PU 크기를 NxN으로 결정하는 단계 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 움직임 벡터를 구하는 단계는 상기 영상을 상기 HEVC 코덱에서 제공하는 CU 크기들 중에서 가장 작은 크기의 블록으로 나누고, 각 블록에 대하여 움직임 추정을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 영상 부호화 장치는, HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱 기반의 영상 부호화 장치에서, 영상을 설정 크기의 블록으로 나누고, 각 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구하는 움직임 추정부; 공간적으로 인접한 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 블록 통합부; 및 상기 통합 블록에 대하여 부호화를 위한 CU(Coding Unit)의 크기 및 PU(Prediction Unit)의 크기를 결정하는 부호화 모드 결정부를 포함한다.
상기 블록 통합부는, 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 통합 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 과정을 수행하며, 미리 설정된 최대 크기의 통합 블록이 형성될 때까지 상기 과정을 반복 수행할 수 있다.
상기 블록 통합부는, 상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들의 평균값을 산출하는 평균값 산출부; 상기 설정 개수의 블록들 각각의 움직임 벡터의 절대값과 상기 평균값의 절대값의 차분값을 산출하는 차분값 산출부; 상기 차분값이 가로 방향으로 설정값 이하이고, 세로 방향으로도 설정값 이하인 경우에, 상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들이 동일한 것으로 판단하며, 상기 설정값은 블록길이/16인, 비교부; 및 상기 동일한 움직임 벡터를 가지는 상기 설정 개수의 블록들을 하나의 블록으로 통합하는 통합 처리부를 포함할 수 있다.
상기 부호화 모드 결정부는, 각 통합 블록의 크기를 확인하고, 통합 블록의 크기가 최대 크기가 아닌 경우에는 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 크기가 동일한지를 비교하는 크기 비교부; 통합 블록의 크기가 최대 크기가 아니면서, 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 크기가 동일한 경우, 상기 설정 개수의 통합 블록들을 하나의 통합 CU로 결합하고, 통합 CU의 움직임 유형을 판별하는 움직임 유형 확인부; 상기 크기 비교부로부터 제공되는 정보를 토대로 통합 블록에 대응하는 CU의 크기를 결정하는 CU 결정부; 및 상기 크기 비교부 및 움직임 유형 확인부로부터 제공되는 정보를 토대로 통합 블록의 CU에 대응하는 PU의 크기를 결정하는 PU 결정부를 포함할 수 있다.
상기 통합 블록의 크기가 미리 설정된 최대 크기인 경우, 상기 통합 블록의 CU 크기가 최대 크기로 결정되고, 해당 CU의 PU는 2Nx2N으로 결정될 수 있다. 상기 CU 결정부는, 상기 통합 CU의 크기를 "(2×통합블록길이)×(2×통합블록길이)"로 결정할 수 있다.
상기 PU 결정부는, 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평분리인 경우 PU의 크기를 2NxN으로 결정하고, 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수직분리인 경우 PU 크기를 Nx2N으로 결정하며, 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평/수직 분리인 경우 PU 크기를 NxN으로 결정할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, HEVC 코덱 기반의 영상 부호화시에, 다양한 크기의 예측 유닛에 대한 움직임 추정 대신 제일 작은 크기의 블록에 대한 움직임 추정만을 수행함으로써, 부호화 시간을 현저하게 감소시킬 수 있다. 이에 따라 고속 부호화가 가능해진다.
도 1은 HEVC 코덱의 부호화 유닛을 나타낸 도이다.
도 2는 HEVC 코덱의 예측 유닛을 나타낸 도이다.
도 3은 HEVC 코덱에서 쿼드 트리 구조의 부호화를 나타낸 도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 추정을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 모드 결정을 위한 블록 통합 과정을 나타낸 도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 유닛 및 예측 유닛 결정 과정을 나타낸 도이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 유형을 나타낸 도이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 장치의 구조도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 방법 및 그 장치에 대하여 설명한다.
HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱은 최신 동영상 압축 표준으로 기존의 H.264 코덱에 비해 다양한 부호화 방법을 제공한다. HEVC는 작은 크기의 영상뿐만 아니라 크기가 큰 영상까지도 효율적으로 부호화할 수 있도록 설계되고 있다. 예측 및 부호화 과정이 계층적 쿼드트리(Quad-tree) 구조를 가지며, 특히 부호화는 작은 크기의 블록으로부터 최대 64×64 크기의 블록까지 크게 확장되어 계층적 변환 구조를 이루며 부호화하도록 되어 있다.
도 1은 HEVC 코덱의 부호화 유닛을 나타낸 도이다.
HEVC 코덱은 도 1에 도시된 바와 같이, 가변 크기의 부호화 유닛(CU: Coding Unit)을 제공한다. 부화 유닛 즉, CU는 부호화가 이루어지는 기본 단위이다. H.264 코덱은 매크로 블록의 크기가 16x16으로 고정되는데 반하여, HEVC 코덱의 CU는 최대 64x64에서 최소 8x8의 가변적인 크기를 가지며, 계층적으로 구성된다.
각 CU는 다양한 예측 유닛(PU: Prediction Unit)으로 분할될 수 있다.
도 2는 HEVC 코덱의 예측 유닛을 나타낸 도이다.
HEVC 코덱의 CU는 첨부한 도 2에서와 같이, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN, 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N 과 같은 다양한 예측 유닛(PU: Prediction Unit)으로 부호화 될 수다.
각 예측 유닛에서, N은 임의의 정수이다. N은 CU의 가로 또는 세로의 크기(CU의 가로 크기와 세로 크기는 동일함)의 절반값을 가질 수 있다. 예를 들어 64x64 크기의 CU에서 N은 32가 되고, 32x32 크기의 CU에서 N은 16이 된다.
위에 기술된 바와 같이, HEVC에서 CU의 크기는 64x64, 32x32, 16x16, 8x8과 같이 가변 크기를 가질 수 있는데, CU 크기와 별도로, 각 CU는 도 2에서와 같이, 다양한 모양의 PU로 나누어질 수 있다.
PU가 2Nx2N인 것은 CU의 크기 그대로 하나의 PU로 구성되는 것을 나타낸다. 예를 들어 64x64 CU가 한 개의 64x64 PU로 구성되거나, 32x32 CU가 한 개의 32x32 PU로 구성되는 것을 나타낸다.
또한 2NxN, Nx2N, NxN들도 PU 구조를 나타낸다. PU가 2NxN인 것은 해당 CU가 가로로 2N 크기, 세로로 N 크기를 갖는 두 개의 PU로 구성되는 것을 나타낸다. PU가 Nx2N인 것은 해당 CU가 가로로 N, 세로로 2N 크기를 갖는 두 개의 PU로 구성되는 것을 나타낸다. PU가 NxN인 것은 해당 CU가 가로로 N, 세로로 N 크기를 갖는 4개의 PU로 구성되는 것을 나타낸다.
한편 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N들도 PU 구조를 나타내는데, 해당 CU가 두 개의 PU로 구성되나 각 PU의 크기가 N에 비례하는 것이 아니라 임의의 크기를 가진다. PU가 2NxnU인 것은 두 개의 PU에서 상위(U)에 위치한 PU의 크기가 2NxnU임을 나타낸다. 이때 n은 0보다 크고 N보다 작은 양수에 포함된다. 그리고 해당 CU에서 하위에 위치한 PU의 크기는 2Nx(2N-nU)로 결정된다.
이와 같은 방법으로, PU가 2NxnD인 것은 두 개의 PU에서 하위(D)에 위치한 PU의 크기가 2NxnD임을 나타낸다. PU가 nLx2N인 것은 두 개의 PU에서 좌측(L)에 위치한 PU의 크기가 nLx2N임을 나타낸다. PU가 nRx2N인 것은 우측(R)에 위치한 PU의 크기가 nRx2N임을 나타낸다.
이와 같은 다양한 CU와 PU의 제공으로 HEVC 부호화 시 영상에 가장 적합한 부호화 방법을 선택할 수 있어 압축효율은 더욱 개선된다.
도 3은 HEVC 코덱에서 쿼드 트리 구조의 부호화를 나타낸 도이다.
HEVC 코덱에서 쿼드 트리 구조 기반의 부호화를 수행하는데, 도 3에서와 같이, CU는 가변적인 크기를 가지며, 64x64 크기부터 8x8 크기까지 계층적으로 구성된다. 계층별 크기에서 효율적인 CU 크기를 선택할 수 있으며, 각 CU는 해당 CU에 적합한 PU를 선택할 수 있다.
이러한 다양한 부호화 방법에 의해 HEVC 코덱은 기존 H.264 코덱에 비해 월등한 압축성능을 제공한다.
그러나 다양한 부호화 방법 중 영상에 가장 적합한 부호화 방법을 찾기 위하여 율-왜곡 최적화(rate-distortion optimization) 계산을 수행하는데, 부호화 방법이 다양해질수록 이에 비례하여 계산량이 증가한다. 이에 따라 부호화 시간이 증가된다.
본 발명의 실시 예에서는 다양한 크기의 PU에 대한 움직임 추정 대신 제일 작은 크기의 블록에 대한 움직임 추정만을 수행한다. 즉, 제일 작은 크기의 블록에 대한 움직임 추정을 수행하고 인접한 블록간에 움직임 벡터가 유사한지의 여부에 따라 부호화를 위한 블록을 통합한다.
CU에서는 움직임 벡터 예측, 변환 및 양자화 수행, 엔트로피 부호화 등을 수행하는데, 율-왜곡 최적화 계산시 CU에 대한 움직임 추정을 수행해야 한다.
기존에는 도 3과 같은 쿼드 트리 구조에서, 율-왜곡 최적화 계산시 각 CU 크기 단계마다 복수의 PU에 대한 움직임 추정을 수행해야 한다. 즉, 64x64 크기의 CU에서 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN, 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N PU들에 대하여 각각 움직임 추정을 수행하고, 32x32 크기의 CU에서 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN, 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N PU들에 대하여 각각 움직임 추정을 수행하며, 16x16 크기의 CU에서 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN, 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N PU들에 대하여 각각 움직임 추정을 수행하고, 8x8 크기의 CU에서 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN, 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N PU들에 대하여 각각 움직임 추정을 수행한다.
본 발명의 실시 예에서는 가장 작은 크기 예를 들어, 8x8 크기의 CU에서 NxN PU의 움직임 추정만을 수행한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 추정을 나타낸 예시도이며, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 모드 결정을 위한 블록 통합 과정을 나타낸 도이다.
영상을 4x4 크기의 블록(이하, 4x4 블록이라고 명명함)들로 나눈다. 그리고 각 4x4 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구한다. 4x4 블록은 도 4에 예시된 바와 같은 움직임 벡터를 가질 수 있다.
그리고 공간적으로 인접한 4개의 4x4 블록의 움직임 벡터들을 비교하여 서로 동일한 경우, 동일한 움직임 벡터를 가지는 4개의 4x4 블록들을 1개의 8x8 블록으로 통합한다. 이때 8x8 블록의 움직임 벡터는 4개의 4x4 블록의 움직임 벡터들의 평균값으로 결정된다.
다음으로 공간적으로 인접한 4개의 8x8 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여 서로 동일한 경우, 동일한 움직임 벡터를 가지는 4개의 8x8 블록들을 1개의 16x16 블록으로 통합한다.
또한, 공간적으로 인접한 4개의 16x16 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여 서로 동일한 경우, 동일한 움직임 벡터를 가지는 4개의 16x16 블록들을 1개의 32x32 블록으로 통합한다.
또한, 공간적으로 인접한 4개의 32x32 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여 서로 동일한 경우, 동일한 움직임 벡터를 가지는 4개의 32x32 블록들을 1개의 64x64 블록으로 통합한다.
이와 같이 움직임 벡터를 토대로 블록들을 통합하는 방법으로, 최대 크기 예를 들어, 64x64 크기까지 반복하여 블록 통합을 수행한다.
위에서, 공간적으로 인접한 블록의 움직임 벡터가 동일한지를 판단하는 기준은 공간적으로 인접한 4개 블록이 다음과 같은 조건을 충족할 경우 움직임 벡터가 동일한 것으로 판단한다.
● 설정 조건 : 움직임 벡터 동일 조건.
4개 블록의 움직임 벡터들의 평균값(MVavg(x, y))과 임의 블록의 움직임 벡터의 절대값의 차분이, 가로방향, 세로 방향 모두 블록길이/16 이하인 경우.
여기서, 블록 길이는 블록 크기에 비례한다. 예를 들어, 4x4 블록의 경우 블록 길이는 4이며, 8x8 블록의 경우 블록 길이는 8이고, 16x16 블록의 경우 블록 길이는 16이며, 32x32 블록의 경우 블록 길이는 32이며, 64x64 블록의 경우 블록 길이는 64이다.
HEVC 코덱에서 움직임 벡터는 부화소(Sub-Pixel) 단위로 1/8 화소 크기 정확도 단위를 가질 수 있다. 블록 크기가 4x4일 경우, 설정값 "블록길이/16"은 4/16(=0.25)이 된다. 이때 4개 블록의 움직임 벡터의 평균값 Mvavg가 (1.25, -0.75) 이고, 4개 블록의 움직임 벡터가 각각 (1.00, -0.75), (1.25, -0.5), (1.5, -1.0), (1.25, -0.75) 이면, 평균값 Mvavg와 각 블록의 움직임 벡터의 절대값의 차분은 각각 (0.25, 0), (0, 0.25), (0.25, 0.25), (0, 0)가 된다. 따라서 각 차분값들이 설정값 "0.25" 이하의 조건을 만족하므로, 인접한 4개 블록의 움직임 벡터가 동일한 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서는 위에 기술된 바와 같이, 가장 작은 크기의 4x4 블록의 움직임 추정을 수행한 후 4개의 인접한 블록들을 통합한다. 그리고 블록 통합을 기반으로 부호화 모드를 결정한다.
즉, 도 5에서와 같이, 블록 통합은 4x4 블록에서부터 4개의 32x32 블록을 통합하여 1개의 64x64 블록이 형성될 때까지 진행된다. HEVC에서 지원하는 CU의 최대 크기가 64x64이기 때문에, 블록 통합이 1개의 64x64 블록이 형성될 때까지 진행된다. HEVC에서 지원하는 CU의 최대 크기가 달라지면 블록 통합에 따라 최종적으로 형성되는 블록 크기도 달라질 수 있다.
이와 같은 블록 통합 과정을 거치면, 도 1과 같이, 다양한 크기의 정방형 블록들 즉, 통합 블록들이 생성된다. 통합 블록들은 4x4에서부터 64x64까지 다양한 크기를 가질 수 있다. 이러한 블록 통합 과정을 거친 후 CU 및 PU를 결정한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 CU 및 PU 결정 과정을 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 CU 및 PU 결정은 도 6의 의사 코드(pseudo code)와 같이 수행될 수 있다.
블록 통합 과정을 거쳐 생성된 통합 블록의 크기에 따라 CU의 크기가 결정된다. 예를 들어, 통합 블록의 크기가 최대 크기인 64x64이면 해당 블록의 CU 크기는 64x64로 결정되고, PU 모드는 2Nx2N으로 결정된다.
통합 블록의 크기가 최대 크기 64x64가 아니고, 공간적으로 인접한 4개 통합 블록들의 크기가 서로 같은 경우, 동일 크기를 가지는 4개의 인접한 통합 블록들을 하나의 CU로 결합하며, CU 크기는 "(2×통합블록길이)×(2×통합블록길이)"로 결정된다.
이와 같이 4개 통합블록이 결합된 CU의 움직임 유형은 도 7과 같다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 유형을 나타낸 도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 하나의 CU 즉, 4개 통합블록이 결합된 CU의 움직임 유형은 도 7과 같이, 수평분리, 수직분리, 수평/수직 분리로 구분된다. 하나의 CU를 구성하는 4개의 통합 블록들은 위에 기술된 바와 같은 블록 통합 과정에서의 설정 조건을 만족하여 통합되었으므로, 4개 통합 블록들의 움직임이 모두 같은 경우는 CU 및 PU 결정 과정에서는 발생할 수 없다.
4개 통합 블록들에 대응하는 CU(또는 통합 CU라고 명명함)의 움직임이 수평분리인 경우 해당 CU의 PU 모드는 2NxN로 결정되고, 통합 CU의 움직임이 수직분리인 경우 해당 CU의 PU 모드는 Nx2N으로 결정되며, 통합 CU의 움직임이 수평/수직 분리인 경우 해당 CU의 PU 모드는 NxN으로 결정된다.
한편, 통합 블록의 크기가 64x64가 아니고, 공간적으로 인접한 4개의 통합 블록들의 크기들이 서로 다른 경우, 통합 블록에 해당하는 CU의 크기는 해당 통합 블록의 크기로 결정되고, 해당 CU의 PU 모드는 2Nx2N으로 결정된다.
위에 기술된 바를 토대로, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 방법을 간략하게 설명하면 다음과 같다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 방법의 흐름도이다.
먼저, 영상을 제일 작은 크기 예를 들어, 4x4 크기의 블록으로 나누고, 각 4x4 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구한다(S100).
이후, 공간적으로 인접한 4개의 4x4 블록의 움직임 벡터들을 비교하여(S110) 서로 동일한 경우, 동일한 움직임 벡터를 가지는 4개의 4x4 블록들을 하나의 블록으로 통합한다(S120, S130). 여기서, 움직임 벡터들이 서로 동일한지를 여부를 판단하는데 있어서, 위에 기술된 설정 조건의 충족 여부를 판단한다.
이를 위하여, 인접한 4개의 블록들의 움직임 벡터들의 평균값을 산출한다. 그리고, 각 블록의 움직임 벡터의 절대값과 평균값의 절대값의 차분값을 구한다. 그리고 차분값이 가로 방향으로 설정값 즉, 블록길이/16이하이고, 또한 차분값이 세로 방향으로도 설정값 이하인 경우에, 인접한 4개의 4x4 블록의 움직임 벡터들이 동일한 움직임 벡터를 가지는 것으로 판단한다. 그리고 동일한 움직임 벡터를 가지는 블록들을 하나의 블록으로 통합한다.
이러한 블록 통합을 최대 크기의 통합 블록이 형성될 때까지 반복 수행한다(S140). 영상에 대한 블록 통합이 완료되면(S150), 다양한 크기를 가지는 통합 블록들이 획득된다(S160).
이후, 다양한 크기를 가지는 통합 블록들을 토대로 부호화 모드를 결정한다.
부호화 모드 결정시, 도 10에서와 같이, 통합 블록의 크기가 최대 크기(예: 64x64)이면(S170, S180), 해당 블록의 CU 크기를 최대 크기 64x64로 결정하고, 해당 CU의 PU 모드는 2Nx2N으로 결정한다(S190).
한편, 통합 블록의 크기가 최대 크기가 아닌 경우, 공간적으로 인접한 4개 통합 블록들의 크기를 비교한다(S200).
비교 결과, 4개 통합 블록들의 크기가 서로 같은 경우, 동일 크기를 가지는 4개의 인접한 통합 블록들을 하나의 CU로 결합한다(S210, S220). 그리고 CU 크기는 "(2×통합블록길이)×(2×통합블록길이)"로 결정한다(S230). 그리고 4개 통합블록이 결합된 CU 즉, 통합 CU의 움직임 유형에 따라 PU 모드를 결정한다(S240).
통합 CU의 움직임 유형이 수평분리인 경우 PU 모드는 2NxN으로 결정한다(S250, S260). 또한 통합 CU의 움직임 유형이 수직분리인 경우 PU 모드는 Nx2N으로 결정한다(S270, S280). 또한 통합 CU의 움직임 유형이 수평/수직 분리인 경우 PU 모드는 NxN으로 결정한다(S290).
한편, 비교 결과, 4개 통합 블록들의 크기가 서로 다른 경우, 각 통합 블록별로 CU 및 PU를 결정한다. 즉, 크기가 서로 다른 4개 통합 블록들을 하나로 결합하는 과정 없이 각 통합 블록들이 독립적으로 CU가 되고, CU의 크기는 해당 통합 블록의 크기로 결정하고, 해당 CU의 PU 모드는 2Nx2N으로 결정한다(S300).
이와 같이, 가장 작은 크기의 4x4 블록의 움직임 추정만을 수행한 후 이를 토대로 블록 통합이 이루어지고, 통합 블록들을 토대로 CU 및 PU가 결정되어 부호화가 수행됨으로써, 기존에 각 PU별로 움직임 추정을 하는 것에 비하여 현저하게 부호화 시간이 감소된다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 장치의 구조도이다.
첨부한 도 9에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 움직임 추정부(110), 블록 통합부(120), 부호화 모드 결정부(130)를 포함한다.
움직임 추정부(110)는 영상을 제일 작은 크기 예를 들어, 4x4 크기의 블록으로 나누고, 각 4x4 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구한다.
블록 통합부(120)는 공간적으로 인접한 4개의 4x4 블록의 움직임 벡터들을 비교하여 서로 동일한 경우, 동일한 움직임 벡터를 가지는 4개의 4x4 블록들을 하나의 블록으로 통합한다. 이러한 블록 통합을 최대 크기의 통합 블록이 형성될 때까지 반복 수행한다.
이를 위하여, 블록 통합부(120)는, 평균값 산출부(121), 차분값 산출부(122), 비교부(123), 통합 처리부(124)를 포함한다.
평균값 산출부(121)는 공간적으로 인접한 4개의 블록들의 움직임 벡터들의 평균값을 산출한다.
차분값 산출부(122)는 각 블록의 움직임 벡터의 절대값과 평균값의 절대값의 차분값을 구한다.
비교부(123)는 차분값을 설정값(블록길이/16)와 비교하여 움직임 벡터들이 동일한지를 판단한다. 각 차분값이 가로 방향으로 설정값 즉, 블록길이/16이하이고, 또한 차분값이 세로 방향으로도 설정값 이하인 경우에, 인접한 4개의 4x4 블록의 움직임 벡터들이 동일한 움직임 벡터를 가지는 것으로 판단한다.
통합 처리부(124)는 동일한 움직임 벡터를 가지는 공간적으로 인접한 4개의 블록들을 하나의 블록으로 통합한다.
한편, 부호화 모드 결정부(130)는 통합 블록들을 토대로 부호화 모드 즉, CU 및 PU를 결정한다.
이를 위하여, 부호화 모드 결정부(130)는 크기 비교부(131), 움직임 유형 확인부(132), CU 결정부(133), 및 PU 결정부(134)를 포함한다.
크기 비교부(131)는 각 통합 블록의 크기를 확인하고, 통합 블록의 크기가 최대 크기가 아닌 경우에는 공간적으로 인접한 4개의 통합 블록들의 크기가 동일한지를 비교한다.
움직임 유형 확인부(132)는 통합 블록의 크기가 최대 크기가 아니면서, 공간적으로 인접한 4개의 통합 블록들의 크기가 동일한 경우, 4개의 통합 블록들을 하나의 CU 즉, 통합 CU로 결합하고, 통합 CU의 움직임 유형을 판별한다.
CU 결정부(133)는 크기 비교부(131)로부터 제공되는 정보를 토대로 통합 블록에 대응하는 CU의 크기를 결정한다. 그리고 PU 결정부(134)는 크기 비교부(131), 움직임 유형 확인부(132)로부터 제공되는 정보를 토대로 통합 블록의 CU에 대응하는 PU의 크기를 결정한다.
즉, 통합 블록의 크기가 최대 크기(예: 64x64)이면 해당 블록의 CU 크기가 최대 크기 64x64로 결정되고, 해당 CU의 PU 모드는 2Nx2N으로 결정된다.
통합 블록의 크기가 최대 크기가 아니고, 공간적으로 인접한 4개 통합 블록들의 크기가 동일한 통합 CU에 대해서는, CU 크기는 "(2×통합블록길이)×(2×통합블록길이)"로 결정된다. 이때, 통합 CU의 움직임 유형에 따라 위에 기술된 바와 같이, PU 모드가 결정된다.
한편, 통합 블록의 크기가 최대 크기가 아니고, 공간적으로 인접한 4개 통합 블록들의 크기가 서로 다른 경우, 각 통합 블록들이 독립적으로 CU가 되고 각 통합 블록별로 CU 및 PU가 결정된다. CU의 크기는 해당 블록의 크기로 결정되고, 해당 CU의 PU 모드는 2Nx2N으로 결정된다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (16)

  1. HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱 기반의 영상 부호화 방법에서,
    영상을 설정 크기의 블록으로 나누고, 각 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구하는 단계;
    공간적으로 인접한 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 단계; 및
    상기 통합 블록에 대하여 부호화를 위한 CU(Coding Unit)의 크기 및 PU(Prediction Unit)의 크기를 결정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 크기를 결정하는 단계는,
    상기 통합 블록의 크기가 미리 설정된 최대 크기가 아닌 경우, 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 크기가 동일하면, 상기 설정 개수의 통합 블록들을 하나의 통합 CU로 결합하는 단계;
    상기 통합 CU의 크기를 결정하는 단계; 및
    상기 통합 CU의 움직임 유형에 따라 해당 PU의 크기를 결정하는 단계
    를 포함하는, 영상 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서
    상기 통합하는 단계는
    공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 통합 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 통합 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 단계를 미리 설정된 최대 크기의 통합 블록이 형성될 때까지 반복 수행하는, 영상 부호화 방법.
  3. 제1항에 있어서
    상기 통합하는 단계는
    상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들이 다음의 조건을 만족하는 경우에 동일한 움직임 벡터인 것으로 판단하는, 영상 부호화 방법.
    움직임 벡터 동일 조건: 상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들의 평균값(MVavg(x, y))과, 상기 설정 개수 블록들 중 하나의 블록의 움직임 벡터의 절대값의 차분이, 가로방향, 세로 방향 모두 설정값 이하인 경우.
  4. 제3항에 있어서
    상기 설정값은 블록길이/16인, 영상 부호화 방법.
  5. 제1항에 있어서
    상기 크기를 결정하는 단계는,
    상기 통합 블록의 크기가 미리 설정된 최대 크기인 경우, 상기 통합 블록의 CU 크기를 최대 크기로 결정하고, 해당 CU의 PU는 2Nx2N으로 결정하는 단계
    를 포함하는, 영상 부호화 방법.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서
    상기 통합 CU의 크기를 결정하는 단계는, 상기 통합 CU의 크기를 "(2×통합블록길이)×(2×통합블록길이)"로 결정하는, 영상 부호화 방법.
  8. 제1항에 있어서
    상기 PU의 크기를 결정하는 단계는
    상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평분리인 경우 PU의 크기를 2NxN으로 결정하는 단계;
    상기 통합 CU의 움직임 유형이 수직분리인 경우 PU 크기를 Nx2N으로 결정하는 단계; 및
    상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평/수직 분리인 경우 PU 크기를 NxN으로 결정하는 단계
    중 적어도 하나를 포함하는, 영상 부호화 방법.
  9. 제1항에 있어서
    상기 움직임 벡터를 구하는 단계는 상기 영상을 상기 HEVC 코덱에서 제공하는 CU 크기들 중에서 가장 작은 크기의 블록으로 나누고, 각 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하는, 영상 부호화 방법.
  10. HEVC(High Efficiency Video Coding) 코덱 기반의 영상 부호화 장치에서,
    영상을 설정 크기의 블록으로 나누고, 각 블록에 대하여 움직임 추정을 수행하여 움직임 벡터를 구하는 움직임 추정부;
    공간적으로 인접한 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 블록 통합부; 및
    상기 통합 블록에 대하여 부호화를 위한 CU(Coding Unit)의 크기 및 PU(Prediction Unit)의 크기를 결정하는 부호화 모드 결정부
    를 포함하고,
    상기 부호화 모드 결정부는
    각 통합 블록의 크기를 확인하고, 통합 블록의 크기가 최대 크기가 아닌 경우에는 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 크기가 동일한지를 비교하는 크기 비교부;
    통합 블록의 크기가 최대 크기가 아니면서, 공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 크기가 동일한 경우, 상기 설정 개수의 통합 블록들을 하나의 통합 CU로 결합하고, 통합 CU의 움직임 유형을 판별하는 움직임 유형 확인부;
    상기 크기 비교부로부터 제공되는 정보를 토대로 통합 블록에 대응하는 CU의 크기를 결정하는 CU 결정부; 및
    상기 크기 비교부 및 움직임 유형 확인부로부터 제공되는 정보를 토대로 통합 블록의 CU에 대응하는 PU의 크기를 결정하는 PU 결정부
    를 포함하는, 영상 부호화 장치.
  11. 제10항에 있어서
    상기 블록 통합부는,
    공간적으로 인접한 설정 개수의 통합 블록들의 움직임 벡터들을 비교하여, 동일한 움직임 벡터를 가지는 설정 개수의 상기 통합 블록들을 하나의 통합 블록으로 통합하는 과정을 수행하며, 미리 설정된 최대 크기의 통합 블록이 형성될 때까지 상기 과정을 반복 수행하는, 영상 부호화 장치.
  12. 제10항에 있어서
    상기 블록 통합부는,
    상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들의 평균값을 산출하는 평균값 산출부;
    상기 설정 개수의 블록들 각각의 움직임 벡터의 절대값과 상기 평균값의 절대값의 차분값을 산출하는 차분값 산출부;
    상기 차분값이 가로 방향으로 설정값 이하이고, 세로 방향으로도 설정값 이하인 경우에, 상기 설정 개수의 블록들의 움직임 벡터들이 동일한 것으로 판단하며, 상기 설정값은 블록길이/16인, 비교부; 및
    상기 동일한 움직임 벡터를 가지는 상기 설정 개수의 블록들을 하나의 블록으로 통합하는 통합 처리부
    를 포함하는, 영상 부호화 장치.
  13. 삭제
  14. 제10항에 있어서
    상기 통합 블록의 크기가 미리 설정된 최대 크기인 경우, 상기 통합 블록의 CU 크기가 최대 크기로 결정되고, 해당 CU의 PU는 2Nx2N으로 결정되는,
    영상 부호화 장치.
  15. 제10항에 있어서
    상기 CU 결정부는
    상기 통합 CU의 크기를 "(2×통합블록길이)×(2×통합블록길이)"로 결정하는, 영상 부호화 장치.
  16. 제10항에 있어서
    상기 PU 결정부는
    상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평분리인 경우 PU의 크기를 2NxN으로 결정하고, 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수직분리인 경우 PU 크기를 Nx2N으로 결정하며, 상기 통합 CU의 움직임 유형이 수평/수직 분리인 경우 PU 크기를 NxN으로 결정하는, 영상 부호화 장치.













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KR20110071047A (ko) * 2009-12-20 2011-06-28 엘지전자 주식회사 비디오 신호 디코딩 방법 및 장치
KR20130057385A (ko) * 2011-11-23 2013-05-31 (주)휴맥스 공통 병합 후보 블록 집합을 이용한 영상 부호화 방법 및 복호화 방법
KR20130081676A (ko) * 2012-01-09 2013-07-17 삼성전자주식회사 움직임 벡터 정규화에 기초한 영상의 부호화 방법 및 장치, 영상의 복호화 방법 및 장치

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