KR102341872B1 - 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 픽처를 포함하는 영상의 부호화 방법은, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계 및 상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측 부호화하는 단계를 포함한다. 따라서, 인트라 예측시 예측 오차를 감소시킬 수 있다.

Description

영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 {METHOD AND APPARAUTUS FOR ENCODING AND DECODING IMAGE}
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
영상 신호의 압축 표준 중 하나인 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding) 는 다중 참조 움직임 보상(multiple reference motion compensation), 루프 필터링(loop filtering), 가변 블록 크기 움직임 보상(variable block size motion compensation), CABAC과 같은 엔트로피 코딩 등 압축 효율을 증가시키기 위한 다양한 기술을 채택하고 있다.
H.264 표준안에 따르면, 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 인터 예측(inter prediction) 및 인트라 예측(intra prediction)에서 이용가능한 모든 부호화 모드에서 각각의 매크로 블록을 부호화한 다음, 매크로 블록의 부호화에 소요되는 비트율과 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡 정도에 따라 부호화 모드를 하나 정해 매크로 블록을 부호화한다.
인트라 예측은 현재 픽처의 블록을 부호화하기 위해서 참조 픽처를 참조하는 것이 아니라, 부호화하고자 하는 현재 블록과 공간적으로 인접한 화소값을 이용하여 부호화하고자 하는 현재 블록에 대한 예측값을 계산한 후, 이 예측값과 실제 화소값의 차를 부호화하는 것을 말한다. 여기서, 인트라 예측 모드는 크게 휘도 성분의 4×4 인트라 예측 모드, 8×8 인트라 예측 모드(high profile의 경우), 16×16 인트라 예측 모드 및 색차 성분에 대한 인트라 예측 모드로 나뉜다.
본 발명의 실시예는 인트라 예측시 효율을 향상시킬 수 있는 영상의 부호화 장치 및 복호화 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 실시예는 인트라 예측시 효율을 향상시킬 수 있는 영상의 부호화 방법 및 복호화 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 복수의 픽처를 포함하는 영상의 부호화 방법에 의하면, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하고, 상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화한다.
일 실시예에서, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계에서는, 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 제 1 픽처의 데이터를 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계에서는, 상기 제 1 픽처의 제 1 수평라인의 화소 데이터인 제 1 참조 데이터를 저장할 수 있다. 또한 상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는, 상기 제 1 참조 데이터를 로딩하는 단계 및 상기 제 1 참조 데이터에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계에서는, 상기 제 1 픽처의 제 1 수직라인의 화소 데이터인 제 2 참조 데이터를 저장할 수 있다. 또한 상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는 상기 제 2 참조 데이터를 로딩하는 단계 및 상기 제 2 참조 데이터에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수직라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함하할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계는, 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 제 1 픽처의 제 1 수평라인의 화소 데이터값의 평균값을 계산하는 단계 및 계산된 상기 평균값을 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는, 상기 평균값을 로딩하는 단계 및 상기 평균값에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계는, 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 제 1 픽처의 제 1 수평라인을 m(m은 2 이상의 자연수)개의 구간으로 분할하는 단계, 분할된 m개의 각 구간 내 화소 데이터값의 평균값을 계산하는 단계 및 계산된 상기 m개의 평균값을 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는, 상기 m개의 평균값을 로딩하는 단계 및 상기 m개의 평균값에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계는, 상기 부호화가 완료된 k(k는 2 이상의 자연수)개의 픽처들의 제 1 수평라인의 화소 데이터를, 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소 데이터와 각각 비교하여 k개의 유사도 값을 산출하는 단계, 상기 부호화가 완료된 k개의 픽처들 중에서, 상기 k개의 유사도 값 중 가장 큰 유사도 값에 대응하는 픽처를 선택하는 단계 및 상기 선택된 픽처의 제 1 수평 라인의 화소 데이터인 제 3 참조 데이터를 저장하는 단계를 포함할 수 있다. 또한 상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는, 상기 제 3 참조 데이터를 로딩하는 단계 및 상기 제 3 참조 데이터에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 부호화 장치는 인트라 예측을 통해 영상을 부호화한다. 상기 영상의 부호화 장치는 프레임 메모리 및 인트라 예측부를 포함한다. 상기 프레임 메모리는 인터 예측을 위해, 적어도 하나의 이전 픽처의 데이터를 저장한다. 상기 인트라 예측부는 상기 프레임 메모리로부터 상기 적어도 하나의 이전 픽처의 데이터를 수신하여 현재 픽처의 인트라 예측 부호화를 수행한다.
일 실시예에서, 상기 프레임 메모리는 상기 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 데이터를 저장하고, 상기 저장된 바로 직전 픽처의 데이터를 상기 인트라 예측부로 전달할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인트라 예측부는 라인 메모리 및 블록 예측 부호화부를 포함할 수 있다. 상기 라인 메모리는 상기 프레임 메모리로부터 수신한 상기 적어도 하나의 이전 픽처의 데이터를 저장할 수 있다. 상기 블록 예측 부호화부는 상기 라인 메모리에 저장된 데이터에 기초하여 현재 픽처에 포함된 블록들의 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인트라 예측부는, 상기 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처인 경우 미리 결정된 초기값을 상기 라인 메모리에 저장하고, 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처가 아닌 경우 상기 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 첫번째 행(line)의 화소 데이터들을 상기 라인 메모리에 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인트라 예측부는, 평균 계산부를 더 포함할 수 있다. 상기 평균 계산부는, 상기 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처인 경우 미리 결정된 초기값을 상기 라인 메모리에 저장하고, 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처가 아닌 경우 상기 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 첫번째 행(line)의 화소 데이터들의 평균값을 계산하여 상기 라인 메모리에 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인트라 예측부는, 평균 계산부를 더 포함할 수 있다. 상기 평균 계산부는, 상기 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처인 경우 미리 결정된 초기값을 상기 라인 메모리에 저장하고, 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처가 아닌 경우 상기 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 첫번째 행(line)을 m(m은 2 이상의 자연수)개의 구간으로 분할하고, 상기 m개의 구간 내 화소 데이터들의 평균값을 각각 계산하여 상기 라인 메모리에 저장할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 인트라 예측부는 비교부를 더 포함할 수 있다. 상기 비교부는 이미 부호화가 완료된 k(k는 2 이상의 자연수)개의 픽처들의 제 1 수평 라인의 화소 데이터를 상기 현재 픽처의 화소 데이터와 각각 비교하여 k개의 유사도 값을 산출할 수 있다. 또한 상기 비교부는 상기 k개의 유사도 값에 기초하여 상기 k개의 픽처들 중 어느 하나의 제 1 수평 라인의 화소 데이터를 상기 라인 메모리에 저장할 수 있다.
본 발명에 의하면, 영상 내 픽처의 인트라 예측시 이전 픽처의 화소 데이터를 참조하므로 예측 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 H.264 표준안에 따른 4×4 인트라 예측모드를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 인트라 예측부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 이 때, 첨부된 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않도록 하기 위해 생략될 것이라는 것을 유의하여야 한다. 또한 본 발명은 여기에서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 여기에서 설명되는 실시 예은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서, "영상"은 복수의 픽처 또는 프레임을 포함하는 비디오 영상을 의미하는 용어로 사용되었다. 또한, 본 명세서에서 픽처는 영상 내에 포함되는 단일 정지 화상을 의미하는 용어로 사용되었다. 본 명세서에서 "픽처"와 "프레임"은 동일한 의미를 갖는 용어로 사용되었다.
도 1은 H.264 표준안에 따른 4×4 인트라 예측모드를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 4×4 인트라 예측 모드에는 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, DC(Direct Current) 모드, 대각선 왼쪽(Diagonal Down-left) 모드, 대각선 오른쪽(Diagonal Down-right) 모드, 수직 오른쪽(Vertical right) 모드, 수직 왼쪽(Vertical left) 모드, 수평 위쪽(Horizontal-up) 모드 및 수평 아래쪽(Horizontal-down) 모드의 총 9개의 모드가 존재한다.
예를 들어, 모드 0, 즉 수직 모드에 따라, 4×4 크기의 현재 블록을 예측 부호화하는 동작을 설명한다. 먼저 4×4 크기의 현재 블록의 위쪽에 인접한 화소 A 내지 D의 화소값을 현재 블록의 화소값으로 예측한다. 즉, 화소 A의 값을 현재 블록의 첫 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 B의 값을 현재 블록의 두 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 C의 값을 현재 블록의 세 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 D의 값을 현재 블록의 네 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로 예측한다. 다음, 상기 화소 A 내지 D를 이용하여 예측된 현재 블록과 원래의 현재 블록에 포함된 화소의 실제값을 감산하여 차이값을 구한 후 그 차이값을 부호화한다.
또다른 예로, 모드 1, 즉 수평 모드에 따라, 4×4 크기의 현재 블록을 예측 부호화하는 동작을 설명한다. 먼저 4×4 크기의 현재 블록의 좌측에 인접한 화소 I 내지 L의 화소값을 현재 블록의 화소값으로 예측한다. 즉, 화소 I의 값을 현재 블록의 첫 번째 행에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 J의 값을 현재 블록의 두 번째 행에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 K의 값을 현재 블록의 세 번째 행에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 L의 값을 현재 블록의 네 번째 행에 포함된 4개의 화소값으로 예측한다. 다음, 상기 화소 I 내지 L를 이용하여 예측된 현재 블록과 원래의 현재 블록에 포함된 화소의 실제값을 감산하여 차이값을 구한 후 그 차이값을 부호화한다.
여기서, 화소 A 내지 D가 포함된 블록, 즉 현재 블록의 상단에 위치한 블록은 이미 인트라 예측 부호화가 완료된 블록일 수 있다. 한편, 화소 E 내지 F가 포함된 블록, 즉 현재 블록의 우상단에 위치한 블록은 이미 인트라 예측 부호화가 완료된 블록일 수도 있고, 완료되지 않은 블록일 수도 있다. 현재 블록의 우상단에 위치한 블록이 이미 인트라 예측 부호화가 완료된 블록인 경우, 예를 들어 모드 3 또는 모드 7에 의한 인트라 예측시, 화소 E 내지 F에 대한 값을 바로 참조할 수 있다. 현재 블록의 우상단에 위치한 블록이 이미 인트라 예측 부호화가 완료되지 않은 블록인 경우, 예를 들어 모드 3 또는 모드 7에 의한 인트라 예측시, 화소 E 내지 F에 해당하는 값을 화소 D에 해당하는 값으로 대체하여 참조할 수 있다.
H.264 표준안에 따른 영상의 부호화의 실시예로, 상기 4×4 인트라 예측 모드로 현재 매크로 블록을 부호화해 본 다음, 그 중 가장 코스트(cost)가 작은 모드로 인트라 부호화를 수행한다. 구체적으로는, 현재 매크로 블록에 대해서 4가지의 16×16 인트라 예측 모드를 수행하여 코스트가 가장 작은 16×16 인트라 예측 모드를 선택하고, 4×4 서브 블록에 대해서 차례대로 9가지의 4×4 인트라 예측 모드를 수행하여 각각의 서브 블록 별로 코스트가 가장 작은 모드를 선택한다. 그리고, 상기 선택된 16×16 인트라 예측 모드의 코스트와, 각각의 서브 블록들의 코스트를 합한 4×4 인트라 예측 모드의 코스트를 비교하여 최종적으로 코스트가 가장 작은 모드를 선택한다.
한편, 도 1에 도시된 각 모드들을 참조하여 보면, 모드 0, 모드 2, 모드 3, 모드 4, 모드 5, 모드 6, 모드 7은 현재 블록의 상단에 위치한 화소 데이터(즉, 화소 A, B, C, D, E, F, G, H)를 참조하여 인트라 예측을 수행하게 된다. 다만, 현재 블록이 픽처 내 최상단에 위치한 블록인 경우, 현재 블록 상단에 위치하는 화소 데이터가 존재하지 않는다는 문제가 있다. 본 발명의 경우, 부호화 대상 픽처의 인트라 예측 시에, 부호화가 완료된 이전 픽처의 화소 데이터를 참조하므로 효율적인 인트라 예측이 가능하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 영상의 부호화 장치(100)는 움직임 추정부(102), 움직임 보상부(104), 인트라 예측부(130), 변환부(108), 양자화부(110), 재정렬부(112), 엔트로피 코딩부(114), 역양자화부(116), 역변환부(118), 필터(120), 프레임 메모리(122) 및 제어부(125)를 구비한다.
인터 예측을 위해 현재 픽처의 매크로 블록의 예측값을 참조 픽처에서 찾는 것은 움직임 추정부(102)에서 수행된다.
그리고, 움직임 보상부(104)는 1/2 화소 또는 1/4 화소 단위로 참조 블록이 찾아진 경우에는 이들 중간 화소값을 계산하여 참조 블록 데이터 값을 정한다. 이와 같이, 인터 예측은 움직임 추정부(102)와 움직임 보상부(104)에서 수행된다.
인트라 예측부(130)는 현재 블록의 예측치를 현재 픽처내에서 찾는 인트라 예측을 수행한다. 특히, 본 발명에 따른 상기 인트라 예측부(130)는 예측 부호화할 현재 픽처의 데이터(Dn)를 입력받아 전술한 도 1에 도시된 바와 같은 인트라 4×4 예측 모드 또는 인트라 8×8 예측 모드 및 인트라 색차 모드로 인트라 예측 부호화를 수행한다. 이 과정에서, 인트라 예측부(130)는 프레임 메모리(122)로부터 부호화가 이미 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터(Dn-1)를 제공받아 인트라 예측에 참조할 수 있다. 특히, 현재 픽처(Dn) 중 최상단 경계 영역에 위치하는 블록의 인트라 예측시 상술한 부호화 완료 픽처의 데이터(Dn-1)를 참조할 수 있다.
구체적으로, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 픽처 내 최상단 블록의 경우 해당 블록보다 상단에 위치하는 화소 데이터가 존재하지 않는다. 따라서 상기 최상단 블록의 인트라 예측시, 참조하게 될 상단 화소 데이터는 임의로 지정할 수 있다. 임의로 지정된 상단 화소 데이터가 해당 블록 내 화소 데이터와 차이가 많이 나는 경우, 예측 효율이 낮다. 예를 들어, 입력 데이터가 8bit인 경우 0 과 (28 - 1)의 중간값인 127 또는 128이 상기 상단 화소 데이터로 임의 지정되고 해당 블록 내 실제 화소 데이터 값이 10인 경우, 예측 오차가 118로서 비교적 높은 오차를 갖게 된다. 이 경우 예측 효율이 낮아지며, 높은 압축률로 영상을 부호화하는 경우 위의 높은 예측 오차가 다른 블록의 인트라 예측에도 영향을 미치게 되어, 전체적으로 성능이 떨어지게 된다.
본 발명에 따른 영상의 부호화 장치 또는 방법에 의하면, 이미 부호화가 완료된 픽처, 특히 그 중에서도 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 데이터를 참조하여 인트라 예측을 수행하므로, 임의로 현재 블록의 상단 화소 데이터를 지정하는 경우에 비해 예측 효율을 향상시킬 수 있다.
제어부(125)는 영상의 부호화 장치(100)의 각 구성 요소를 제어하는 한편, 현재 블록의 예측 모드를 결정한다. 일 예로서, 상기 제어부(125)는 인터 예측 또는 인트라 예측된 블록과 원래 블록 사이의 차이를 최소화하는 예측 모드를 결정한다. 구체적으로 상기 제어부(125)는 인터 예측된 영상 및 인트라 예측된 영상의 코스트를 계산하고, 예측된 영상 중에서 가장 작은 코스트를 갖는 예측 모드를 최종적인 예측 모드로 결정한다. 여기서, 상기 코스트 계산은 여러가지 방법에 의해서 수행될 수 있다. 사용되는 코스트 함수로는 SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSD(Sum of Squared Difference), MAD(Mean of Absolute Difference) 및 라그랑지 함수(Lagrange function) 등이 있다. SAD는 각 4×4 블록 예측 오차(residue) 값의 절대치를 취하여 그 값들을 합한 값이다. SATD는 각 4×4 블록의 예측 오차값에 하다마드 변환(Hadamard transform)을 적용하여 생성된 계수들의 절대치를 취하여 더한 값이다. SSD는 각 4×4 블록 예측 샘플의 예측 오차값을 제곱하여 더한 값이고, MAD는 각 4×4 블록 예측 샘플의 예측 오차값에 절대치를 취하여 평균을 구한 값이다. 라그랑지 함수는 코스트 함수에 비트스트림의 길이 정보를 포함하여 만들어진 새로운 함수이다.
인터 예측 또는 인트라 예측이 수행되어 현재 픽처의 매크로 블록이 참조할 예측 데이터가 찾아졌다면, 이를 현재 픽처의 매크로 블록에서 빼서 변환부(108)에서 변환을 수행한 후에 양자화부(110)에서 양자화를 수행한다. 현재 픽처의 매크로 블록에서 움직임 추정된 참조 블록을 뺀 것을 잔차(residue)라고 한다. 일반적으로 영상의 부호화시의 데이터량을 줄이기 위해서 잔차를 부호화한다. 양자화된 잔차는 엔트로피 코딩부(114)에서 부호화하기 위하여 재정렬부(112)를 거친다.
한편, 인터 예측에 사용될 참조 픽처를 얻기 위하여 양자화된 픽처를 역양자화부(116)와 역변환부(118)를 거쳐 현재 픽처를 복원한다. 이렇게 복원된 현재 픽처는 디블록킹 필터링을 수행하는 필터(120)를 거친 후, 프레임 메모리(122)에 저장되었다가 다음 픽처에 대하여 인터 예측을 수행하는데 사용된다. 전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 영상의 부호화 장치(100)는 프레임 메모리(122)에 저장된 이전 픽처의 데이터(Dn-1)를 인트라 예측부(130)에 제공할 수 있다. 인트라 예측부(130)는 프레임 메모리(122)로부터 제공받은 이전 픽처의 데이터(Dn-1)를 참조하여 인트라 예측을 수행하므로, 예측 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에서, 현재 픽처의 블록에 대한 인트라 예측을 위해 참조하게 되는 이전 픽처의 데이터(Dn-1)는 다양하게 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 데이터(Dn-1)는 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 첫번째 수평라인에 포함되는 화소들의 데이터들일 수 있다. 영상의 특성상, 현재 픽처(Dn)의 최상단에 위치하는 블록들에 포함된 화소들의 데이터는, 바로 직전 픽처의 첫번째 수평라인에 포함되는 화소들의 데이터와 유사할 확률이 높기 때문이다. 따라서, 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 첫번째 수평라인에 포함되는 화소들의 데이터들을 상기 데이터(Dn-1)로서 인트라 예측시 참조하는 경우, 현재 부호화 대상인 픽처의 최상단 블록에 포함되는 화소 데이터의 예측 오차가 확률적으로 낮아진다. 따라서 예측 효율을 향상시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 인트라 예측부의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 영상의 부호화 장치 내에 포함되는 인트라 예측부(130)는 라인 메모리(210) 및 블록 예측 부호화부(230)를 포함한다. 라인 메모리(210)는 현재 픽처의 화소 데이터(Dn) 또는 이전 픽처의 화소 데이터(Dn-1)를 저장할 수 있다.
현재 픽처가 영상 내의 첫번째 픽처인 경우 이전 픽처의 화소 데이터가 존재하지 않으므로, 라인 메모리(210)에 이전 픽처의 화소 데이터를 저장할 수 없다. 이 경우, 현재 픽처 내 블록들을 인트라 예측하는 경우에, 이전 픽처의 화소 데이터를 참조하지 않을 수 있다. 특히, 픽처 내 최상단에 위치하는 블록들을, 예를 들어 Mode 0로 예측하는 경우에 미리 결정된 참조값으로 예측할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 참조값은 화소의 데이터 범위의 중간값으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 화소에 8bit의 데이터 크기가 할당되는 경우, 데이터 범위는 0 내지 (28 - 1)이며, 256가지 값을 가질 수 있다. 따라서 중간값인 127 또는 128을 상기 참조값으로 결정하고, 상기 최상단 블록 내의 예측값을 상기 결정된 127 또는 128로 지정할 수 있다.
현재 픽처가 영상 내 첫번째 픽처가 아닌 경우, 이전 픽처의 화소 데이터(Dn-1)를 저장할 수 있다. 또한, 블록 예측 부호화부(230)는 라인 메모리(210)에 저장된 현재 픽처의 화소 데이터(Dn) 또는 이전 픽처의 화소 데이터(Dn-1)를 참조하여 현재 픽처의 각 블록들에 대한 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다. 특히, 블록 예측 부호화부(230)는 현재 픽처의 최상단 블록을 인트라 예측 부호화하는 경우 이전 픽처의 화소 데이터(Dn-1)를 참조할 수 있다. 블록 예측 부호화부(230)는 현재 픽처의 블록들 중 최상단에 위치하지 않는 블록들을 인트라 예측 부호화하는 경우 현재 픽처의 화소 데이터(Dn)를 참조할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 영상의 부호화 방법에 대한 자세한 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술한다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 현재 픽처, 즉 n번째 픽처(311)가 영상 내 첫번째 픽처가 아닌 경우의 인트라 예측을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 여기서, n은 2 이상의 자연수이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법에 있어서, 현재 픽처(311)가 영상 내 첫번째 픽처가 아닌 경우, 현재 픽처(311)와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 (n-1)번째 픽처(301)의 데이터를 참조하여 현재 픽처(311)의 블록들의 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다. 특히, 실시예에 따라 (n-1)번째 픽처(301)의 첫번째 수평 라인의 화소 데이터를 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 라인 메모리(321)에 저장하고, n번째 픽처(311)의 최상단에 위치한 블록들(311a, 311b, …, 311m)의 부호화 시에 상기 라인 메모리(321)에 저장된 제 1 참조 데이터(Dn-1)를 로딩하고, 로딩된 제 1 참조 데이터(Dn-1)에 기초하여 n번째 픽처(311)의 제 1 수평 라인의 화소를 포함하는 블록, 즉 n번째 픽처(311)의 최상단에 위치한 블록들(311a, 311b, …, 311m)을 인트라 예측할 수 있다.
n번째 픽처와 (n-1)번째 픽처는 영상 내에서 시간적으로 인접한 픽처이다. 따라서, (n-1)번째 픽처의 첫번째 라인의 화소 데이터는 n번째 픽처의 최상단에 위치한 블록들(311a, 311b, …, 311m)에 포함된 화소들의 데이터와 유사한 값을 가질 가능성이 높다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법에 의하면, (n-1)번째 픽처(301)의 첫번째 수평 라인의 화소 데이터를 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 n번째 픽처(311)의 최상단에 위치한 블록들(311a, 311b, …, 311m)의 부호화에 이용하므로, 예측 오차를 줄일 수 있으며 부호화 성능이 향상될 수 있다.
도 4의 실시예에서, 라인 메모리(321)의 크기는 영상 내 픽처의 가로방향 화소수에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, HDTV 기준으로 영상 내 픽처의 가로방향 화소가 1920개이고 단일 화소의 데이터 값이 Du인 경우, 라인 메모리(321)는 적어도 1920×Du의 데이터 저장 용량을 가질 수 있다. 이 때 (n-1)번째 픽처의 첫번째 라인에 포함된 1920개의 전체 화소 데이터가 손실없이 라인 메모리(321)에 저장될 수 있으며, 현재 픽처인 n번째 픽처의 최상단에 위치한 블록들(311a, 311b, …, 311m)의 부호화 시에 상기 (n-1)번째 픽처의 첫번째 라인에 포함된 전체 화소 데이터를 참조할 수 있다.
n번째 픽처의 최상단에 위치한 블록들(311a, 311b, …, 311m)의 부호화가 완료된 경우, 나머지 블록들의 부호화시에는 해당 블록의 상단 블록들에 포함된 화소 데이터를 참조하면 되므로 (n-1)번째 픽처의 화소 데이터를 참조하지 않을 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따라 현재 픽처에 포함된 블록의 인트라 예측시 이전 픽처의 화소 데이터를 참조하는 경우, (n-1)번째 픽처의 첫번째 라인의 화소 데이터는 n번째 픽처의 최상단에 위치한 블록들(311a, 311b, …, 311m)에 포함된 화소들의 데이터와 유사한 값을 가질 가능성이 높으므로, 임의의 값을 참조하여 인트라 예측 부호화를 수행하는 경우보다 예측 효율이 향상되어 영상 부호화 장치의 성능이 개선될 수 있다.
도 5를 참조하면, 현재 픽처(411)가 영상 내 첫번째 픽처인 경우의 인트라 예측을 설명하기 위한 도면이 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 달리, 인트라 예측 부호화를 수행하고자 하는 대상 픽처가 영상 내 첫번째 픽처인 경우 이전 픽처가 존재하지 않는다. 따라서 이 경우 라인 메모리(421)에는 이전 픽처의 화소 데이터를 저장할 수 없으며, 임의로 결정된 값을 참조 데이터로서 저장할 수 있다. 전술한 바와 같이, 현재 픽처(411)가 영상 내 첫번째 픽처인 경우 화소의 데이터 범위의 중간값으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 각 화소에 8bit의 데이터 크기가 할당되는 경우, 데이터 범위는 0 내지 (28 - 1)이며, 256가지 값을 가질 수 있다. 따라서 중간값인 127 또는 128을 상기 참조값으로 결정하고, 라인 메모리(421)에 저장할 수 있다. 이후에, 현재 픽처(411) 최상단에 위치한 블록들(411a, 411b, …, 411m)의 부호화 시에 라인 메모리(421)에 저장된 127 또는 128의 데이터를 참조하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 장치를 나타내는 블록도이다. 도 6을 참조하면, 영상의 복호화 장치(500)는 엔트로피 디코더(510), 재정렬부(520), 역양자화부(530), 역변환부(540), 움직임 보상부(550), 인트라 예측부(560) 및 필터(570)를 구비한다. 여기서, 인트라 예측부(560)는 도 2 및 도 3에 도시된 인트라 예측부에 대응될 수 있다.
엔트로피 디코더(510) 및 재정렬부(520)는 압축된 비트스트림을 수신하여 엔트로피 복호화를 수행하여 양자화된 계수 X를 생성한다. 상기 역양자화부(530) 및 역변환부(540)는 상기 양자화된 계수 X에 대한 역양자화 및 역변환을 수행하여 변환 부호화 계수들, 움직임 벡터 정보, 헤더 정보 및 인트라 예측 모드 정보 등을 추출한다. 움직임 보상부(550) 및 인트라 예측부(560)에서는 복호화된 헤더 정보를 사용하여 부호화된 픽처 타입에 따라서 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록은 오차값을 나타내는 D'n에 더해져서 uF'n이 생성된다. 상기 uF'n는 필터(570)를 거쳐 복원된 픽처 F'n이 생성된다.
특히, 본 발명에 따른 영상의 복호화 장치(500)에 포함되는 인트라 예측부(560)는 수신된 비트스트림에 포함된 인트라 예측 모드 정보를 이용하여 현재 복호화되는 블록의 부호화에 이용된 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 한편, 인트라 예측부(560)는 프레임 메모리(580)로부터 이전 픽처의 데이터를 제공받아 현재 픽처에 포함된 블록들의 인트라 예측을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, (n-1)번째 픽처(601)의 첫번째 라인의 화소 데이터는 평균 계산부(631)로 전달된다. 도 7에 도시되지는 않았으나, 평균 계산부(631)는 도 2의 인트라 예측부에 포함될 수 있다. 평균 계산부(631)는 (n-1)번째 픽처(601)의 첫번째 라인의 화소 데이터들의 평균값을 계산하여, 이를 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 라인 메모리(621)에 제공할 수 있다. 이후에, n번째 픽처(611)의 최상단에 위치한 블록들(611a, 611b, …, 611m)의 부호화 시에 상기 라인 메모리(621)에 저장된 제 1 참조 데이터(Dn-1)를 로딩하고, 로딩된 제 1 참조 데이터(Dn-1)에 기초하여 n번째 픽처(611)의 제 1 수평 라인의 화소를 포함하는 블록, 즉 n번째 픽처(611)의 최상단에 위치한 블록들(611a, 611b, …, 611m)을 인트라 예측할 수 있다.
도 4에 도시된 실시예와는 달리, 도 7의 실시예에서는 단일 데이터값이 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 라인 메모리(621)에 저장된다. 예를 들어, HDTV 기준으로 영상 내 픽처의 가로방향 화소가 1920개이고 단일 화소의 데이터 값이 Du인 경우, 도 4의 실시예에 따른 라인 메모리(321)는 적어도 1920×Du의 데이터 저장 용량을 가질 수 있다. 이 때 (n-1)번째 픽처의 첫번째 라인에 포함된 1920개의 전체 화소 데이터가 손실없이 라인 메모리(321)에 저장될 수 있다. 반면에, 도 7의 실시예에 따른 라인 메모리(621)는 평균 계산부(Dn-1)로부터 전달되는 평균값을 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 제공받으므로, Du의 데이터 저장 용량을 가질 수 있다. 도 7의 실시예는 도 4의 실시예에 비해 예측 오차는 더 클 수 있으나, 1920개의 화소 데이터를 로딩하는 것이 아니라 평균값인 하나의 제 1 참조 데이터(Dn-1)만을 로딩하면 된다는 장점이 있다.
도 8 은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참조하면, (n-1)번째 픽처(701)의 첫번째 라인의 화소 데이터는 평균 계산부(731)로 전달된다. 도 8에 도시되지는 않았으나, 평균 계산부(731)는 도 2의 인트라 예측부에 포함될 수 있다. 평균 계산부(731)는 (n-1)번째 픽처(701)의 첫번째 라인을 m(m은 2 이상의 자연수)개의 구간으로 분할할 수 있다. 이 경우 m은 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있다. 도 8에서 m은 5로 결정되었으며, (n-1)번째 픽처(701)의 첫번째 라인은 총 다섯 개의 구간들(A1, A2, A3, A4, A5)로 분할되었다.
한편, 평균 계산부(731)는 상기 다섯 개 구간들(A1, A2, A3, A4, A5)에 대응하는 화소 데이터들의 평균을 각 구간에 대하여 계산할 수 있다. 즉, 평균 계산부(731)는 구간(A1)에 속하는 화소 데이터들의 평균을 계산하고, 나머지 네 개의 구간들(A2, A3, A4, A5)에 대하여도 각각의 구간에 속하는 화소 데이터들의 평균을 계산할 수 있다. 따라서 도 8의 실시예에서 평균 계산부(731)는 총 5개의 평균값을 계산하여, 상기 5개의 평균값들을 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 라인 메모리(721)에 저장할 수 있다. 도 5의 라인 메모리(721)를 참조하면, 구간(A1)에 대응되는 평균값은 주소공간(D1)에 저장되고, 구간(A2)에 대응되는 평균값은 주소공간(D2)에 저장될 수 있다. 마찬가지로, 구간(A3) 내지 (A5)에 대응되는 평균값들은 각각 주소공간(D3) 내지 (D5)에 저장될 수 있다. 이후에, n번째 픽처(711)의 최상단에 위치한 블록들(711a, 711b, …, 711m)의 부호화 시에 상기 라인 메모리(721)에 저장된 제 1 참조 데이터(Dn-1)를 로딩하고, 로딩된 제 1 참조 데이터(Dn-1)에 기초하여 n번째 픽처(711)의 제 1 수평 라인의 화소를 포함하는 블록, 즉 n번째 픽처(711)의 최상단에 위치한 블록들(711a, 711b, …, 711m)을 인트라 예측할 수 있다.
이 경우, n번째 픽처(711)의 최상단에 위치한 블록들(711a, 711b, …, 711m)은 다음 예시와 같이 라인 메모리(721) 내에 저장된 제 1 참조 데이터(Dn-1)를 참조하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 예를 들어, HDTV 기준으로 영상 내 픽처의 가로방향 화소가 1920개인 경우, 4×4 크기의 블록은 한 라인에 480개가 존재할 수 있다. 즉 도 8의 실시예에서, n번째 픽처(711)의 최상단에 위치한 블록들(711a, 711b, …, 711m)은 총 480개이다. (n-1)번째 픽처(701)의 첫번째 라인이 총 다섯 개의 구간들(A1, A2, A3, A4, A5)로 분할되었으므로, 480ㆇ5, 즉 96개의 블록들이 동일한 평균값을 참조할 수 있다. 다시 말하면, n번째 픽처(711)의 최상단에 위치한 블록들(711a, 711b, …, 711m) 중 첫 96개의 블록에 대한 인트라 예측 부호화시 라인 메모리(721)의 주소공간(D1)에 저장된 평균값을 참조하고, 그 다음 96개의 블록에 대한 인트라 예측 부호화시 라인 메모리(721)의 주소공간(D2)에 저장된 평균값을 참조할 수 있다.
도 4 및 도 7에 도시된 실시예와는 달리, 도 8의 실시예에서는 m 개의 평균 데이터값이 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 라인 메모리(721)에 저장된다. 예를 들어, HDTV 기준으로 영상 내 픽처의 가로방향 화소가 1920개이고 단일 화소의 데이터 값이 Du인 경우, 도 4의 실시예에 따른 라인 메모리(321)는 적어도 1920×Du의 데이터 저장 용량을 가지며, 이 때 (n-1)번째 픽처의 첫번째 라인에 포함된 1920개의 전체 화소 데이터가 손실없이 라인 메모리(321)에 저장될 수 있다. 한편, 도 7의 실시예에 따른 라인 메모리(621)는 평균 계산부(Dn-1)로부터 전달되는 평균값을 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 제공받으므로, Du의 데이터 저장 용량을 가질 수 있다. 이와 달리, 도 8의 실시예에 따른 라인 메모리(721)는 m 개의 평균값을 제 1 참조 데이터(Dn-1)로서 제공 받으므로, m×Du의 저장 용량을 가질 수 있다. 따라서, 도 8의 실시예에 따르면 예측 오차는 도 4의 실시예의 경우보다 크나 도 7의 실시예의 경우보다 작다. 또한 도 4의 실시예는 1920개의 화소 데이터를 로딩하여야 하나 도 7의 경우 m 개의 평균값을 로딩하면 된다.
(n-1)번째 픽처(601)의 첫번째 라인의 분할 구간 개수 m은 실시예에 따라 다양하게 선택될 수 있으며, m값이 커질수록 도 4에 도시된 실시예와 유사한 성능을 나타내고, m값이 작아질수록 도 7에 도시된 실시예와 유사한 성능을 나타내게 된다.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9를 참조하면, 부호화 대상 픽처인 n번째 픽처, 즉 현재 픽처(811)의 부호화시에, 이미 부호화가 완료된 k개(k는 2 이상의 자연수)의 픽처들(801, …, 810)의 첫번째 수평 라인의 화소 데이터들(Dn-k, Dn-k+1, …, Dn-1)의 화소 데이터들이 비교부(831)로 전달된다. 또한, 현재 픽처(811)의 첫번째 수평 라인의 화소 데이터(Dn)가 비교부(831)로 전달된다. 비교부(831)는 화소 데이터들(Dn-k, Dn-k+1, …, Dn-1) 각각을 화소 데이터(Dn)와 비교하여 유사도 값을 산출한다. 유사도 값은, 각 대응하는 수평 위치의 화소들의 값이 동일한지를 누적하여 계산할 수 있다. 예를 들어, HDTV 기준으로 영상 내 픽처의 가로방향 화소가 1920개인 경우, 현재 픽처(811) 및 (n-1)번째 픽처(810)의 첫번째 수평 라인에는 1920개의 화소 데이터값이 각각 포함될 수 있다. (n-1)번째 픽처(810)의 첫번째 수평 라인의 화소 데이터(Dn-1)에 포함된 1920개의 화소 데이터값이 현재 픽처(811)에 포함된 1920개의 데이터값과 모두 동일한 경우, 유사도는 1로 계산될 수 있다. (n-1)번째 픽처(810)의 첫번째 수평 라인의 화소 데이터(Dn-1)에 포함된 1920개의 화소 데이터값이 현재 픽처(811)에 포함된 1920개의 데이터값과 모두 다른 경우, 유사도는 0으로 계산될 수 있다. 만약 (n-1)번째 픽처(810)의 첫번째 수평 라인의 화소 데이터(Dn-1)에 포함된 1920개의 화소 데이터값 중 50%가 현재 픽처(811)에 포함된 1920개의 데이터값과 동일한 경우, 유사도는 0.5로 계산될 수 있다.
이와 같이, 비교부(831)는 화소 데이터들(Dn-k, Dn-k+1, …, Dn-1) 각각을 화소 데이터(Dn)와 비교하여 k 개의 유사도 값을 산출할 수 있다. 또한, 비교부(831)는 상기 k 개의 유사도 값 중 가장 큰 값에 대응하는 픽처를 선택하고, 선택된 상기 픽처에 대응하는 화소 데이터를 라인 메모리(821)에 저장할 수 있다. 예를 들어, (n-3)번째 픽처에 대응하는 유사도 값이 다른 픽처들과 비교하여 가장 큰 경우, 비교부(831)는 (n-3)번째 픽처를 선택하고, 이에 대응하는 화소 데이터(Dn-3)를 라인 메모리(821)에 저장할 수 있다. 이후에, 현재 픽처(811) 최상단에 위치한 블록들의 부호화 시에 라인 메모리(821)에 저장된 화소 데이터(Dn-3)를 참조하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
도 9의 실시예는 도 4의 실시예를 보다 많은 이전 픽처들로 확장한 실시예이다. 도 4의 실시예에서는 (n-1)번째 픽처의 화소 데이터만이 현재 픽처의 인트라 예측시 참조될 수 있으나, 도 9의 실시예에서는 현재 픽처 이전의 k개의 픽처들 중 현재 픽처와 가장 유사한 데이터값을 갖는 픽처를 선택하여 현재 픽처의 인트라 예측시 참조하므로, 예측 오차를 줄일 수 있다.
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, (n-1)번째 픽처(901)와 n번째 픽처(911) 사이에 화면 전환이 있는 경우가 도시되어 있다. (n-1)번째 픽처(901)와 n번째 픽처(911) 사이에 화면 전환이 있는 경우, 양 픽처(901, 911)들 사이에 화소 데이터는 상관도가 상당히 낮을 수 있다. 따라서, 위와 같은 경우 (n-1)번째 픽처(901)의 화소 데이터를 라인 메모리(921)에 저장하여 n번째 픽처(911) 내 블록들을 인트라 예측하더라도 예측 오차가 낮지 않을 수 있다. 따라서 위와 같은 경우에는 이전 픽처의 화소 데이터를 참조하지 않도록 함으로써 연산량을 줄일 수 있다. 화면 전환이 있는 경우 영상 압축 정보 내에 이전 픽처의 화소 데이터를 참조하지 않도록 하는 플래그를 삽입함으로써 불필요한 참조 과정을 생략할 수 있다. 이 경우, 도 5를 참조하여 전술한 것과 유사하게, 현재 픽처(911)가 영상 내 첫번째 픽처인 것으로 간주하여 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다.
도 11a 및 도 11b는 본 발명의 또다른 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 11a를 참조하면, 현재 픽처, 즉 n번째 픽처(1011)가 영상 내 첫번째 픽처가 아닌 경우 현재 픽처(1011)와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 (n-1)번째 픽처(1001)의 데이터를 참조하여 현재 픽처(1011)의 블록들의 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다. 특히, 실시예에 따라 (n-1)번째 픽처(1001)의 첫번째 수직 라인의 화소 데이터를 제 2 참조 데이터(Dn-1)로서 컬럼 메모리(1021)에 저장하고, n번째 픽처(1011)의 가장 좌측에 위치한 블록들(1011a, 1011b, …, 1011k)의 부호화 시에 상기 컬럼 메모리(1021)에 저장된 제 2 참조 데이터(Dn-1)를 로딩하고, 로딩된 제 2 참조 데이터(Dn-1)에 기초하여 n번째 픽처(1011)의 제 1 수직 라인의 화소를 포함하는 블록, 즉 n번째 픽처(1011)의 가장 좌측에 위치한 블록들(1011a, 1011b, …, 1011k)을 인트라 예측할 수 있다.
도 11a의 실시예와 도 4의 실시예의 차이점은 다음과 같다. 도 4의 실시예의 경우, n번째 픽처의 인트라 예측시 (n-1)번째 픽처의 첫번째 수평 라인의 데이터를 참조하는 반면, 도 11a의 실시예에서는 (n-1)번째 픽처의 첫번째 수직 라인의 데이터를 참조하게 된다. 따라서, 도 1에 도시된 모드 0, 모드 2, 모드 3, 모드 4, 모드 5, 모드 6, 모드 7은 현재 블록의 상단에 위치한 화소 데이터(즉, 화소 A, B, C, D, E, F, G, H)를 참조하여 인트라 예측을 수행하게 된다. 따라서, 모드 0, 모드 2, 모드 3, 모드 4, 모드 5, 모드 6, 모드 7에 따른 인트라 예측시 도 4의 실시예가 사용될 수 있다. 한편, 도 1에 도시된 모드 1, 모드 2, 모드 4, 모드 5, 모드 6, 모드 8은 현재 블록의 좌측에 위치한 화소 데이터(즉, 화소 I, J, K, L)를 참조하여 인트라 예측을 수행하게 된다. 따라서, 모드 1, 모드 2, 모드 4, 모드 5, 모드 6, 모드 8 에 따른 인트라 예측시 도 11a의 실시예가 사용될 수 있다. 도시되지는 않았으나, 도 11a의 컬럼 메모리(1021)는 도 2의 인트라 예측부(130) 내에 포함될 수 있다.
도 11b를 참조하면, 현재 픽처, 즉 n번째 픽처(1111)가 영상 내 첫번째 픽처가 아닌 경우 현재 픽처(1111)와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 (n-1)번째 픽처(1101)의 데이터를 참조하여 현재 픽처(1111)의 블록들의 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다. 특히, 실시예에 따라 (n-1)번째 픽처(1001)의 첫밴째 수평 라인의 화소 데이터 및 첫번째 수직 라인의 화소 데이터를 제 3 참조 데이터(Dn-1)로서 라인 메모리(1120) 및 컬럼 메모리(1121)에 저장할 수 있다. 이후, n번째 픽처(1111)의 최상단에 위치한 블록들 및 가장 좌측에 위치한 블록들의 부호화 시에 상기 라인 메모리(1120) 및 컬럼 메모리(1121)에 저장된 제 3 참조 데이터(Dn-1)를 로딩하고, 로딩된 제 3 참조 데이터(Dn-1)에 기초하여 n번째 픽처(1111)의 좌측 및 상단 경계면에 위치하는 블록들을 인트라 예측할 수 있다. 따라서, 도 11b에 도시된 실시예의 경우, 모드 0 내지 모드 8에 따른 인트라 예측시 (n-1)번째 픽처(1101)의 첫번째 수평 라인 및 첫번째 수직 라인의 화소 데이터를 참조하므로, 예측 오차를 보다 감소시킬 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법을 나타내는 순서도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법에 따라 해당 픽처가 영상의 첫번째 픽처인지를 판단하고(단계 S101), 해당 픽처가 영상의 첫번째 픽처인 경우 화소 데이터 범위의 중간값을 라인 메모리의 초기값으로 저장한다(단계 S103). 해당 픽처가 영상의 첫번째 픽처가 아닌 경우 현재 픽처와 시간적으로 인접한 직전 픽처의 첫번째 라인의 화소 데이터를 라인 메모리의 초기값으로 저장한다(단계 S105). 이후에, 라인 메모리에 저장된 값에 기초하여 현재 픽처의 블록들을 인트라 예측 부호화한다(단계 S107).
이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터를 이용하거나 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터를 이용하거나 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록은 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또, 몇 가지 대체 실행 예들에서는 블록들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
이 때, 본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
본 명세서와 도면에 개시된 본 발명의 실시예들은 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 본 발명의 이해를 돕기 위해 특정 예를 제시한 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100: 영상의 부호화 장치 102: 움직임 추정부
104: 움직임 보상부 108: 변환부
110: 양자화부 112: 재정렬부
114: 엔트로피 코딩부 116: 역양자화부
118: 역변환부 120: 필터
122: 프레임 메모리 125: 제어부
130: 인트라 예측부

Claims (14)

  1. 복수의 픽처를 포함하는 영상의 부호화 방법으로서,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계를 포함하며,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계에서는,
    현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 제 1 픽처의 데이터를 저장하고, 상기 제 1 픽처의 제 1 수직라인의 화소 데이터인 제 2 참조 데이터를 저장하며,
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는,
    상기 제 2 참조 데이터를 로딩하는 단계; 및
    상기 제 2 참조 데이터에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수직라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 복수의 픽처를 포함하는 영상의 부호화 방법으로서,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계를 포함하며,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계는,
    현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 제 1 픽처의 제 1 수평라인의 화소 데이터값의 평균값을 계산하는 단계; 및
    계산된 상기 평균값을 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는,
    상기 평균값을 로딩하는 단계; 및
    상기 평균값에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  6. 복수의 픽처를 포함하는 영상의 부호화 방법으로서,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계를 포함하며,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계는,
    현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처인 제 1 픽처의 제 1 수평라인을 m(m은 2 이상의 자연수)개의 구간으로 분할하는 단계;
    분할된 m개의 각 구간 내 화소 데이터값의 평균값을 계산하는 단계; 및
    계산된 상기 m개의 평균값을 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는,
    상기 m개의 평균값을 로딩하는 단계; 및
    상기 m개의 평균값에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  7. 복수의 픽처를 포함하는 영상의 부호화 방법으로서,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계를 포함하며,
    상기 영상 내에서 이미 부호화가 완료된 픽처들 중 적어도 하나의 픽처의 데이터를 저장하는 단계는,
    상기 부호화가 완료된 k(k는 2 이상의 자연수)개의 픽처들의 제 1 수평라인의 화소 데이터를, 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소 데이터와 각각 비교하여 k개의 유사도 값을 산출하는 단계;
    상기 부호화가 완료된 k개의 픽처들 중에서, 상기 k개의 유사도 값 중 가장 큰 유사도 값에 대응하는 픽처를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 픽처의 제 1 수평 라인의 화소 데이터인 제 3 참조 데이터를 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 저장된 적어도 하나의 픽처의 데이터를 참조하여, 현재 픽처에 포함된 블록들을 인트라 예측하여 부호화하는 단계는,
    상기 제 3 참조 데이터를 로딩하는 단계; 및
    상기 제 3 참조 데이터에 기초하여, 상기 현재 픽처의 제 1 수평라인의 화소를 포함하는 블록을 인트라 예측하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  8. 인트라 예측을 통해 영상을 부호화하는 장치에 있어서,
    인터 예측을 위해, 적어도 하나의 이전 픽처의 데이터를 저장하는 프레임 메모리; 및
    상기 프레임 메모리로부터 상기 적어도 하나의 이전 픽처의 데이터를 수신하여 현재 픽처의 인트라 예측 부호화를 수행하는 인트라 예측부를 포함하며,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 프레임 메모리로부터 수신한 상기 적어도 하나의 이전 픽처의 데이터를 저장하는 라인 메모리; 및
    상기 라인 메모리에 저장된 데이터에 기초하여 현재 픽처에 포함된 블록들의 인트라 예측 부호화를 수행하는 블록 예측 부호화부를 포함하고,
    상기 인트라 예측부는, 상기 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처인 경우 미리 결정된 초기값을 상기 라인 메모리에 저장하고, 현재 픽처가 영상의 첫번째 픽처가 아닌 경우 상기 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 첫번째 행(line)의 화소 데이터들을 상기 라인 메모리에 저장하는 영상의 부호화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 프레임 메모리는 상기 현재 픽처와 시간적으로 인접한 바로 직전 픽처의 데이터를 저장하고, 상기 저장된 바로 직전 픽처의 데이터를 상기 인트라 예측부로 전달하는 것을 특징으로 하는, 영상의 부호화 장치.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
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