KR101842551B1 - 모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기 - Google Patents

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Abstract

모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기가 개시된다. 모션 파티션 모드 판정 방법은 모션 파티션 모드 판정부가 현재 예측 유닛(C0)의 주변 블록들 중 인터 모드로 판정된 하나 이상의 주변 블록의 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부에서 독출하는 단계와 모션 파티션 모드 판정부가 독출된 모션 벡터 정보를 이용하여 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 단계를 포함하며, 본 발명에 따르면, 움직임 탐색에 필요한 시간을 단축하여 부호화기의 성능을 향상시킴으로써 고해상도 및 고복잡도의 영상에서의 실시간 부호화가 가능하다.

Description

모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기{METHOD FOR DECIDING MOTION PARTITION MODE AND ENCODER}
본 발명은 모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주변 블록의 모션 벡터 정보를 이용하여 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 신속하게 판정할 수 있는 모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기에 관한 것이다.
최근 화면의 해상도가 증가하고 영상이 복잡해짐에 따라 이를 압축(encoding)하기 위하여 사용되던 기존의 영상 코덱으로는 코딩 효율의 한계에 도달한 것으로 이해되고 있다.
따라서, 최근에 압축율을 보다 향상시키기 위한 새로운 영상부호화에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이를 위하여 H.264에서 사용되었던 코딩의 기본 부호화 유닛(coding unit)인 16x16 픽셀 단위의 매크로블록(MB, macroblock)을 확장한 부호화 유닛(예를 들어, 2Nx2N, 여기서 N=4, 8, 16, 32 등)을 사용하여 기존의 코덱에 비해 코딩 효율을 2배 이상 높이는 연구(HEVC, high-efficiency video coding)가 진행 중이다.
그러나 기본 부호화 유닛의 크기가 확장됨에 따라 부호화기에서 계산량의 대부분을 차지하는 인터 예측부에서 움직임 탐색(motion estimation)을 위한 계산량이 상대적으로 증가하게 되어 전체 부호화기의 성능을 약화시키는 원인이 되고 있다.
인터 예측부에서는 기준 예측 블록(2Nx2N)에서 모션 벡터를 추정하고 부가적으로 좀더 정확한 화면예측을 위하여 화면을 분할하여 2NxN, Nx2N 및 NxN(예를 들어 N=8인 H.264인 경우, 추가적으로 N/2xN, NxN/2, N/2xN/2인 서브매크로블록 파티션이 존재함) 블록들에 대하여 각각 움직임 탐색을 수행하고 최소 4가지 이상의 모드들 중 화면 왜곡(Rate-Distortion)이 최소인 하나의 모드를 판정하게 된다.
한편, 모션 벡터를 예측하기 위한 움직임 탐색을 위해서는 일반적으로 현재 영상과 기준 영상의 모든 픽셀에 대한 절대값의 합을 구하는 SAD(sum of absolute difference) 또는 제곱의 차를 사용하는 SAE(sum of absolute error) 계산 방법이 사용되고, 좀더 정확한 예측을 위해 전술한 방법에 추가적으로 최종 비트의 발생량을 고려하여 최종 모드 판정을 하는 RDO(rate distortion optimization) 계산 방법이 있다.
이러한 계산 방법들의 경우, 전술한 4가지 이상의 모든 모드에 대하여 각각 코딩 비용을 계산하고 최종적으로 비트율의 발생이 가장 적은 모드를 최종적으로 선택하기 때문에 막대한 계산량이 소요되고 이를 위한 부호화 시간이 비약적으로 증가하여 실시간 영상부호화기에 적용하기에 어려운 점이 있다.
관련 선행기술로는 대한민국 특허공개공보 2011-0065102호 (2011.06.15 공개, 발명의 명칭 : 고속 모션 추정 방법 및 이를 이용한 인코딩 장치)가 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 주변 블록의 모션 벡터 정보를 이용하여 모션 파티션(motion Partition) 모드를 신속히 판정할 수 있는 모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 움직임 탐색에 필요한 시간을 단축하여 부호화기의 성능을 향상시킴으로써 고해상도 및 고복잡도의 영상에서의 실시간 부호화가 가능하도록 하는 모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 모션 파티션 모드 판정 방법은 모션 파티션 모드 판정부가 현재 예측 유닛(C0)의 주변 블록들 중 인터 모드로 판정된 하나 이상의 주변 블록의 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부에서 독출하는 단계; 및 상기 모션 파티션 모드 판정부가 독출된 상기 모션 벡터 정보를 이용하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서 상기 모션 파티션 모드 판정부는 상기 현재 예측 유닛을 기준으로 좌측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제1 평균 모션값과 상측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제2 평균 모션값을 이용하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서 상기 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제1 평균 모션값과 상기 제2 평균 모션값을 이용하여 X 방향의 평균 모션값의 합인 제3 평균 모션값과 Y 방향의 평균 모션값의 합인 제4 평균 모션값을 구한 후, 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 0(zero)이거나 임의의 실수인 제1 임계값(α) 이하이면 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서 상기 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제1 임계값보다 크고 임의의 실수인 제2 임계값(β, 상기 제1 임계값보다 큰 임의의 실수) 이하이면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서 상기 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 크면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서 상기 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 작으면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 움직임 예측부가 상기 모션 파티션 모드 판정부에 의해 판정된 상기 모션 파티션 모드에 따라 상기 현재 예측 유닛에 대한 움직임 예측을 수행하고, 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 벡터 정보를 상기 모션 벡터 저장부에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 인터 예측부를 포함하는 부호화기에 있어서, 상기 인터 예측부는 현재 예측 유닛의 주변 블록들의 이미 예측된 모션 벡터 정보를 저장하는 모션 벡터 저장부; 및 상기 현재 예측 유닛의 주변 블록들 중 인터 모드로 판정된 하나 이상의 주변 블록의 모션 벡터 정보를 상기 모션 벡터 저장부로부터 독출하고, 독출된 상기 모션 벡터 정보를 이용하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 모션 파티션 모드 판정부를 포함한다.
본 발명에서 모션 파티션 모드 판정부는 상기 현재 예측 유닛을 기준으로 좌측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제1 평균 모션값과 상측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제2 평균 모션값을 이용하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제1 평균 모션값과 상기 제2 평균 모션값을 이용하여 X 방향의 평균 모션값의 합인 제3 평균 모션값과 Y 방향의 평균 모션값의 합인 제4 평균 모션값을 구한 후, 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 0(zero)이거나 임의의 실수인 제1 임계값(α) 이하이면 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제1 임계값보다 크고 임의의 실수인 제2 임계값(β, 상기 제1 임계값보다 큰 임의의 실수) 이하이면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 크면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 모션 파티션 모드 판정부는 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 작으면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 현재 인터 예측하고자 하는 현재 예측 유닛(Current Prediction Unit)에서의 영상의 움직임이 특성상 주변 블록에 존재하는 모션 벡터들의 방향과 유사한 상관성을 갖는다는 점에 착안하여 주변 블록의 모션 벡터 정보를 기초로 현재 예측 유닛의 모션 파티션(motion Partition) 모드를 신속히 판정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 움직임 탐색에 필요한 시간을 단축하여 부호화기의 성능을 향상시킴으로써 고해상도 및 고복잡도의 영상에서의 실시간 부호화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 파티션 모드 판정 방법을 수행하기 위한 인터 예측부의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 일반적인 모션 파티션 모드를 예시한 도면이다.
도 3은 현재 예측 유닛과 모션 파티션된 주변 블록을 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 파티션 모드 판정 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5는 도 4의 모션 파티션 모드 판정 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 파티션 모드 판정 방법 및 부호화기를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 파티션 모드 판정 방법을 수행하기 위한 인터 예측부의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 2는 일반적인 모션 파티션 모드를 예시한 도면이며, 도 3은 현재 예측 유닛과 모션 파티션된 주변 블록을 예시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부(100)는 모션 벡터 저장부(110), 모션 파티션 모드 판정부(120), 참조 프레임 읽기 제어부(130), 현재 프레임 읽기 제어부(140) 및 움직임 예측부(150)를 포함한다. 인터 예측부(100)는 이후 설명되는 바와 같이 인터/인트라 모드 판정부(160)로부터 제공되는 모드 판정 정보를 이용할 수 있다.
또한 인터 예측부(100)를 포함하는 부호화기(미도시)는 현재 예측 유닛(Current Prediction Unit) (C0, 도 3 참조)에 대한 최적의 부호화 모드 결정을 위해 인트라 예측부(도시되지 않음)를 더 포함할 수 있으나, 이는 당업자에게 자명한 사항이며, 본 발명의 요지와 다소 거리감이 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부(100)는 부호화하고자 하는 현재 예측 유닛(Current Prediction Unit)의 상측 및 좌측에 위치한 주변 블록의 모션 벡터를 이용하여 모션 파티션 모드를 미리 판정하고, 판정된 모션 파티션 모드에 대해서만 움직임 예측을 수행함으로써 인터 예측부(100)의 최적 인터 모드 결정 과정에서 야기되는 과도한 계산량을 감소시킬 수 있는 특징을 가진다.
모션 벡터 저장부(110)는 움직임 예측부(150)에 의한 움직임 예측(Motion Estimation) 결과, 예측된 각 주변 블록에 대한 모션 벡터 정보를 저장한다.
모션 파티션 모드 판정부(120)는 인터/인트라 모드 판정부(170)로부터 제공되는 현재 예측 유닛(C0)의 주변 블록들에 대한 모드 판정 정보(예를 들어, 인터 모드 또는 인트라 모드로의 판정 정보)를 이용하여 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부(110)로부터 제공받아 현재 예측 유닛(C0)에 대한 모션 파티션 모드를 조기에 판정한다. 모션 파티션 모드 판정부(120)에 의해 수행되는 모션 파티션 모드 판정을 위한 방법은 이후 도 4 및 도 5를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
참고로, 도 2에는 일반적인 모션 파티션 모드가 예시되어 있고, 도 3에는 현재 예측 유닛(C0)과 모션 파티션된 주변 블록이 예시되어 있다.
인터 예측에서 부호화 유닛의 크기는 입력 영상의 종류에 따른 부호화의 모션 파티션 분할 정도(depth)에 따라 다양하게 변할 수 있으며, 이에 따라 모션 파티션 모드도 도 2에 도시된 바와 같이 예를 들어 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등으로 다양함은 자명하다.
또한 현재 예측 유닛(C0)과 모션 파티션된 주변 블록이 예시된 도 3에 도시된 바와 같이, 일반적으로 래스터(raster) 스캔 순서로 영상이 부호화되기 때문에 현재 예측 유닛(C0)을 기준으로 좌측에 위치한 주변 블록들(즉, 도 3에 A0 내지 Am으로 예시됨)과 상측에 위치한 주변 블록들(즉, 도 3에 B0 내지 Bn으로 예시됨)은 이미 부호화가 완료된 상태이다. 여기서, H.264에서의 N=8인 인터 모드는 추가적으로 8x8, 8x4, 4x4 크기의 서브 매크로블록 파티션이 추가적으로 존재하게 된다. 도 3에 도시된 화살표는 각 주변 블록에서의 모션 벡터의 방향 및 크기를 임의적으로 나타낸 것으로 이에 제한되지 않음은 당연하다.
다시 도 1을 참조하면, 참조 프레임 읽기 제어부(130)와 현재 프레임 읽기 제어부(140)는 모션 파티션 모드 판정부(120)에 의한 모션 파티션 모드 판정 정보를 이용하여 현재 예측 유닛(C0)에 대한 움직임 예측 등의 처리에 필요한 픽셀값을 독출하기 위한 제어를 수행한다. 참조 프레임 읽기 제어부(130) 및 현재 프레임 읽기 제어부(140)에 의해 독출된 픽셀값은 움직임 예측 처리를 위해 움직임 예측부(150)로 제공된다.
움직임 예측부(150)는 참조 프레임 읽기 제어부(130)와 현재 프레임 읽기 제어부(140)에 의해 독출 제어되어 제공되는 픽셀값을 이용하여 현재 예측 유닛(C0)에 대한 움직임 예측 처리를 수행한다. 움직임 예측 처리에 따른 모션 벡터 정보는 모션 벡터 저장부(110)에 저장된다.
이하, 관련 도면을 참조하여 인터 예측부(100)의 동작을 간략히 설명한다.
앞서 인터 예측되어 움직임 예측이 수행된 주변 블록(예를 들어, 현재 예측 유닛(C0)에 대해 상측 및 좌측에 위치한 블록)에 대한 모션 벡터 정보가 인터 예측부(100)의 모션 벡터 저장부(110)에 저장된 상태에서, 모션 파티션 모드 판정부(120)는 현재 예측 유닛(C0)의 모션 파티션 모드의 판정을 위해 인터/인트라 모드 판정부(160)로부터 각 주변 블록이 인터 모드로 판정되었는지, 인트라 모드로 판정되었는지에 대한 모드 판정 정보를 제공받는다.
이어서, 모션 파티션 모드 판정부(120)는 모션 벡터 저장부(110)에 저장된 모션 벡터 정보들 중 인터 모드로 판정된 각 주변 블록의 모션 벡터 정보를 독출하고 미리 설정된 모션 파티션 모드 판정 방법을 이용하여 모션 파티션 모드를 판정한다.
참조 프레임 읽기 제어부(130)와 현재 프레임 읽기 제어부(140)는 모션 파티션 모드 판정부(120)에 의한 모션 파티션 모드 판정 정보를 이용하여 현재 예측 유닛(C0)에 대한 움직임 예측 등의 처리에 필요한 픽셀값을 독출하기 위한 제어를 수행하고, 움직임 예측부(150)는 제공되는 픽셀값을 이용하여 움직임 예측 처리를 수행한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 모션 파티션 모드 판정 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 5는 도 4의 모션 파티션 모드 판정 단계를 구체적으로 나타낸 순서도이다.
인터 예측부(100)의 모션 파티션 모드 조기 판정 방법이 도시된 도 4를 참조하면, 단계 410에서 인터 예측부(100)는 현재 인코딩하고자 하는 제1 주변 블록의 모든 모션 파티션 모드에 대해 인터 예측을 수행하고, 단계 420으로 진행하여 인터 예측의 결과인 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부(110)에 저장한다. 여기서, 제1 주변 블록은 예를 들어 인터 예측을 수행할 첫 번째 예측 유닛으로서 이미 인터 예측이 완료된 주변 블록이 존재하지 않는 상태의 예측 유닛일 수 있다.
이어서, 단계 430에서 인터 예측부(100)는 인터/인트라 모드 판정부(160)로부터 제공되는 각 주변 블록(즉, 인터 예측이 완료되어 모션 벡터 정보가 모션 벡터 저장부(110)에 저장된 블록)에 대한 모드 판정 정보를 제공받고, 인터 모드로 판정된 각 주변 블록의 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부(110)에서 독출한 후 미리 설정된 모션 파티션 모드 판정 방법을 이용하여 모션 파티션 모드를 판정한다. 모션 파티션 모드 판정 방법에 대해서는 이후 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다.
이어서, 인터 예측부(100)는 단계 440에서 모션 파티션 모드가 판정된 현재 예측 유닛(C0)에 대해 상응하는 픽셀값을 이용하여 움직임 예측을 수행한 후 단계 420으로 다시 진행하여 움직임 예측에 따른 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부(110)에 저장한다.
도 4의 모션 파티션 모드 판정 단계가 구체적으로 도시된 도 5를 참조하면, 모션 파티션 모드 판정부(120)는 단계 510에서 인터/인트라 모드 판정부(160)로부터 제공되는 각 주변 블록(즉, 인터 예측이 완료되어 모션 벡터 정보가 모션 벡터 저장부(110)에 저장된 블록)에 대한 모드 판정 정보를 제공받고, 단계 515로 진행하여 모드 판정 정보에 의해 인터 모드로 판정된 각 주변 블록의 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부(110)에서 독출한다.
단계 520에서 모션 파티션 모드 판정부(120)는 모션 벡터 저장부(110)로부터 독출한 모션 벡터 정보를 이용하여 X 방향 및 Y 방향의 평균 모션값을 산출한다.
여기서, 평균 모션값은 인터 모드로 판정된 주변 블록들에 대한 모션 벡터 값들의 절대값의 합의 평균을 의미하며, 이는 각각 하기의 수학식 1 및 2에 의해 산출될 수 있다.
참고로, 수학식 1은 도 3에 예시된 바와 같이 현재 예측 유닛(C0)을 기준으로 좌측에 위치하는 주변 블록들(즉, A0 내지 Am으로 표시됨) 중 인터 모드로 판정된 주변 블록들에 대한 평균 모션값(즉, 모든 모션벡터들의 절대값의 합의 평균)을 구하기 위한 수식이고, 수학식 2는 현재 예측 유닛(C0)을 기준으로 상측에 위치하는 주변 블록들(즉, B0 내지 Bn으로 표시됨) 중 인터 모드로 판정된 주변 블록에 대한 평균 모션값을 구하기 위한 수식이다.
Figure 112017118037259-pat00001
수학식 1에서 M은 인터 모드로 판정된 좌측의 주변 블록의 총수이고, X 및 Y는 각각 수평, 수직 모션 벡터 값이다.
Figure 112017118037259-pat00002
수학식 2에서 N은 인터 모드로 판정된 상측의 주변 블록의 총수이다.
일반적으로 영상의 움직임 방향(모션 벡터)은 주변 블록과 유사성(correlation)을 많이 가지는 특징이 있으므로, 본 실시예에 따른 인터 예측부(100)는 주변 블록들의 모션 벡터 정보에 따른 평균 모션값을 이용하여 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 결정하는 모션 파티션 모드 판정 방법을 적용한다.
단계 525에서, 모션 파티션 모드 판정부(120)는 인터 모드로 예측된 모든 주변 블록들(즉, 좌측과 상측에 위치한 주변 블록들)에 대한 X 방향 및 Y 방향의 평균 모션값의 합을 산출한 후 하기 수학식 3에 제시된 바와 같이 이들간의 차이(difference)의 절대값이 0(zero) 이상이거나 제1 임계값(α) 이하인지 여부를 판단한다.
Figure 112017118037259-pat00003
단계 525의 판단에 의해, 평균 모션값의 차이의 절대값이 0(zero) 이상이고 제1 임계값(α) 이하인 경우라면, 단계 530으로 진행하여 모션 파티션 모드 판정부(120)는 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2Nx2N으로 판정한다. 이는, 현재 예측 유닛에서의 영상 움직임이 없거나 적다고 예측할 수 있기 때문이다.
그러나 만일 단계 525의 판단을 위한 조건을 만족하지 않는 경우, 단계 535로 진행하여, 모션 파티션 모드 판정부(120)하기 수학식 4에 제시된 바와 같이 인터 모드로 예측된 모든 주변 블록들에 대한 X 방향 및 Y 방향의 평균 모션값의 합간의 차이의 절대값이 제1 임계값보다 크고 제2 임계값(β) 이하인지 여부를 판단한다. 여기서, 제2 임계값은 제1 임계값보다 큰 임의의 실수이다.
Figure 112017118037259-pat00004
단계 535의 판단에 의해, 평균 모션값의 차이의 절대값이 제1 임계값(α)보다 크고 제2 임계값(β) 이하인 경우라면, 단계 540으로 진행하여 모션 파티션 모드 판정부(120)는 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 NxN으로 판정한다. 이는, 현재 예측 유닛에서의 영상 움직임이 수평 방향 및 수직 방향으로 어느 한쪽으로 치우치기 보다는 수평, 수직 및 대각선방향으로의 미세한 움직임이 많은 경우로 예측할 수 있기 때문이다.
그러나 만일 단계 535의 판단을 위한 조건을 만족하지 않는 경우, 단계 545로 진행하여, 모션 파티션 모드 판정부(120)는 X 방향의 평균 모션값의 합이 Y 방향의 모션값의 합보다 큰지 여부를 판단한다. 이는, 전술한 수학식 4의 조건을 만족하지 못하는 경우(즉, 평균 모션값의 차이의 절대값이 제2 임계값보다 큰 경우) 주변 블록의 모션 벡터들이 수평 방향 및 수직 방향 중 어느 한 방향으로 치우친 경우로서, 어느 방향으로의 움직임이 많은 경우인지를 판단하기 위한 것이다.
단계 545의 판단에 의해, X 방향의 평균 모션값의 합이 Y 방향의 모션값의 합보다 크다면(하기 수학식 5 참조), 수직 방향 보다는 수평 방향으로의 움직임이 많은 경우이므로 모션 파티션 모드 판정부(120)는 단계 550에서 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2NxN으로 판정한다.
Figure 112017118037259-pat00005
그러나 만일 단계 545의 판단에 의해, X 방향의 평균 모션값의 합이 Y 방향의 모션값의 합보다 작다면(하기 수학식 6 참조), 수평 방향 보다는 수직 방향으로의 움직임이 많은 경우이므로 모션 파티션 모드 판정부(120)는 단계 555에서 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 Nx2N으로 판정한다.
Figure 112017118037259-pat00006
전술한 과정에 의해 판정된 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드에 따른 움직임 예측이 움직임 예측부(150)에 의해 수행되고, 그 결과인 모션 벡터 정보가 후속하는 예측 유닛의 모션 파티션 모드 판정을 위해 모션 벡터 저장부(110)에 저장될 것이다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 인터 예측부(100)는 하나 이상의 모션 벡터 정보가 모션 벡터 저장부(110)에 저장된 이후에는 전술한 모션 파티션 모드 판정 방법을 이용하여 하나의 모션 파티션 모드를 판정하고, 그 모션 파티션 모드에 대해서만 인터 예측을 수행함으로써 움직임 탐색에 필요한 시간을 단축하고 부호화기의 성능을 향상시킬 수 있는 장점을 가진다. 여기서, 만약 H.264의 N=8인 경우 등과 같이 모션 파티션(서브 매크로블록) 분할이 존재하는 경우에도 도 4 및/또는 도 5에서 제시하는 과정을 반복하여 수행함으로써 하나의 모션 파티션 모드를 신속히 판정할 수 있음은 당연하다.
본 실시예에 따른 모션 파티션 모드 판정 방법을 이용하면 우수한 화질의 PSNR(Peak Signal-to-noise ratio, 최대 신호 대 잡음비)이 허용하는 범위 내에서 부호화에 필요한 움직임 탐색에 필요한 계산량을 감소시켜 부호화기의 성능을 향상시킬 수 있고, 이로 인하여 실시간 부호화를 위한 장치를 제공할 수 있다.
또한 전술한 모션 파티션 모드 판정 방법은 디지털 처리 장치에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 당연하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 디지털 처리 장치가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 디지털 처리 장치에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현할 수도 있다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야할 것이다.
100 : 인터 예측부
110 : 모션 벡터 저장부
120 : 모션 파티션 모드 판정부
130 : 참조 프레임 읽기 제어부
140 : 현재 프레임 읽기 제어부
150 : 움직임 예측부
160 : 인터/인트라 모드 판정부

Claims (13)

  1. 부호화기에서 수행되는 모션 파티션 모드 판정 방법에 있어서,
    모션 파티션 모드 판정부가 현재 예측 유닛(C0)의 주변 블록들 중 인터 모드로 판정된 하나 이상의 주변 블록의 모션 벡터 정보를 모션 벡터 저장부에서 독출하는 단계; 및
    상기 모션 파티션 모드 판정부가 독출된 상기 모션 벡터 정보에 기초하여 수평 방향의 평균 모션값과 수직 방향의 평균 모션값을 계산하고, 상기 수평 방향의 평균 모션값과 상기 수직 방향의 평균 모션값의 차이에 기초하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 단계를 포함하는 모션 파티션 모드 판정 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서
    상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 현재 예측 유닛을 기준으로 좌측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제1 평균 모션값과 상측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제2 평균 모션값을 이용하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 것을 특징으로 하는 모션 파티션 모드 판정 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서
    상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제1 평균 모션값과 상기 제2 평균 모션값을 이용하여 상기 수평 방향의 평균 모션값의 합인 제3 평균 모션값과 상기 수직 방향의 평균 모션값의 합인 제4 평균 모션값을 구한 후, 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 0(zero)이거나 임의의 실수인 제1 임계값(α) 이하이면 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 모션 파티션 모드 판정 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서
    상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제1 임계값보다 크고 임의의 실수인 제2 임계값(β, 상기 제1 임계값보다 큰 임의의 실수) 이하이면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 모션 파티션 모드 판정 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서
    상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 크면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 모션 파티션 모드 판정 방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드를 판정하는 단계에서
    상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 작으면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 모션 파티션 모드 판정 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    움직임 예측부가 상기 모션 파티션 모드 판정부에 의해 판정된 상기 모션 파티션 모드에 따라 상기 현재 예측 유닛에 대한 움직임 예측을 수행하고, 상기 움직임 예측 수행 결과인 모션 벡터 정보를 상기 모션 벡터 저장부에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모션 파티션 모드 판정 방법.
  8. 인터 예측부를 포함하는 부호화기에 있어서, 상기 인터 예측부는
    현재 예측 유닛의 주변 블록들의 이미 예측된 모션 벡터 정보를 저장하는 모션 벡터 저장부; 및
    상기 현재 예측 유닛의 주변 블록들 중 인터 모드로 판정된 하나 이상의 주변 블록의 모션 벡터 정보를 상기 모션 벡터 저장부로부터 독출하고, 독출된 상기 모션 벡터 정보에 기초하여 수평 방향의 평균 모션값과 수직 방향의 평균 모션값을 계산하고, 상기 수평 방향의 평균 모션값과 상기 수직 방향의 평균 모션값의 차이에 기초하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 모션 파티션 모드 판정부를 포함하는 부호화기.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 현재 예측 유닛을 기준으로 좌측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제1 평균 모션값과 상측에 위치한 인터 모드로 판정된 주변 블록들의 모션 벡터들의 절대값의 합의 평균인 제2 평균 모션값을 이용하여 상기 현재 예측 유닛에 대한 모션 파티션 모드를 판정하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제1 평균 모션값과 상기 제2 평균 모션값을 이용하여 상기 수평 방향의 평균 모션값의 합인 제3 평균 모션값과 상기 수직 방향의 평균 모션값의 합인 제4 평균 모션값을 구한 후, 상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 0(zero)이거나 임의의 실수인 제1 임계값(α) 이하이면 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이 상기 제1 임계값보다 크고 임의의 실수인 제2 임계값(β, 상기 제1 임계값보다 큰 임의의 실수) 이하이면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이, 상기 제1 임계값보다 크고 임의의 실수인 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 크면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 2NxN 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 모션 파티션 모드 판정부는
    상기 제3 평균 모션값과 상기 제4 평균 모션값의 차이의 절대값이, 상기 제1 임계값보다 크고 임의의 실수인 제2 임계값보다 크고, 상기 제3 평균 모션값이 상기 제4 평균 모션값보다 작으면, 상기 현재 예측 유닛의 모션 파티션 모드를 Nx2N 모션 파티션 모드로 판정하는 것을 특징으로 하는 부호화기.
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