KR19980071136A - 에러 회복 인코딩 - Google Patents

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KR19980071136A
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탈루리라옌드라케이.
청제네
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윌리엄비.켐플러
텍사스인스트루먼츠인코포레이티드
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Abstract

재동기화 워드에 의해 집합되고 분리되는 이동 벡터 및 그 대응하는 텍스츄어 데이타를 갖는 비트스트림을 가지는 (마크로)블럭 레벨 이동 보상에 의해 보상된 비디오, 및 재동기화 워드에 인접한 이동 벡터 또는 텍스츄어 데이타를 인코드하는 가변 길이 코드표로부터 재동기화 워드를 생성하는 방법이 제공된다.

Description

에러 회복 인코딩
본 출원은 1996년 10월 25일 출원된 특허 출원 번호 08/739,111호의 관련 출원이다.
본 발명은 잡음 채널을 통한 전송에 대한 정보 인코딩에 관한 것으로, 특히 에러 회복 인코딩에 관한 것이다.
잡음 채널을 통한 데이타의 전송 동안 발생하는 에러를 약화시키기 위한 2가지 일반적인 방법으로는, 자동 재전송 요청(Automatic Retransmission Request: ARQ) 및 전방 에러 보정(Forward Error Correction: FEC)가 있다. ARQ형 에러 약화는 일반적으로 비디오와 같은 다중형 또는 실시간 응용물에서는 실효성이 없는데, 이는 시간 지연이 과도하거나 또는 피드백 채널이 없기 때문이다. 그러한 경우, 디코더는 에러 전와(轉訛)된 비트스트림만을 디코드할 수 있으며, 그러한 비트스트림으로부터 생성해야하는 에러 보정 인코딩에 의해 일정 한도만 보호된다. FEC는 에러 보정 코드(예를 들면, 리드-솔로몬(Reed-Solomon))에 의한 약화를 제공한다. 그러나, 보정불가 에러는 다른 약화 방법을 필요로 한다.
일반적으로, 통상의 비디오 압축 방법은 임시 리던던시(redundancy)를 제거하기 위해서 블럭-단위 이동 보상법(motion compensation)을 갖는다. 이동 보상 방법은 (마크로)블럭 이동 벡터 및 대응된 양자화된 나머지(texture)만을 인코드하며, 이동 벡터 및 나머지의 가변 길이 코딩은 코딩 효율을 증가시킨다. 그러나, 가변 길이 코딩은 종종 전송 채널에 영향을 받기가 쉽고, 보정 불가 에러가 발생하는 경우 디코더는 쉽게 인코더와의 동기화를 놓치게 된다. 이동 보상법과 같은 예측 코딩 방법은 1 비디오 프레임내의 에러가 전체 비디오 순차를 교차하여 신속히 전달되고 디코드된 비디오 품질을 신속히 저하시키므로 사태를 더 악화시킨다.
보정 불가 에러에 대한 블럭-단위 비디오 압축법의 전형적인 접근법은 (예를 들면, 범위 이탈 이동 벡터, 무효 VLC 표 입력, 또는 한 블럭내의 나머지의 무효 수)에러 검출 단계, 인코더와의 디코더의 재동기화 단계, 및 보정 불가 데이타를 대신하여 기 전송된 보정 데이타를 반복함에 의한 에러 숨김 단계를 포함한다. 예를 들면, MPEG1-2를 사용한 비디오 압축법은 1 프레임의 마크로블럭(MBs)의 각각의 슬라이스의 시작에서 재동기화 마커(시작 코드)를 가지며, 바르게 디코드된 재동기화 마커들 사이의 모든 데이타의 교정 불가 에러 결과는 폐기된다. 이는 비디오 스트림의 품질 특히, MPEG와 같은 예측 압축 방법에 대한 품질 저하를 의미한다.
이러한 비디오 압축 및 감압 방법은 특수 집적 회로 또는 프로그램 가능 디지탈 신호 프로세서 또는 마이크로프로세서에 적용될 수 있다.
본 발명은 이동 벡터 데이타 및 그 대응된 텍스츄어 데이타를 분할함에 의해 비디오 비트스트림내에 내재된 재동기화를 제공하며, 일부 교정 불가 에러를 이용하므로 이동 벡터 데이타는 여전히 사용 불가능하다. 본 발명은 또한 데이타의 가변 길이 코드와 대등한 재동기화 마커로서 사용될 워드를 선택하는 방법을 제공한다.
이로써 적은 추가 오버헤드(overhead)로 압축된 비디오 데이타의 패킷내의 교정 불가능한 에러를 부분적으로 회복하는 것을 포함하는 이점을 제공한다.
도1은 제1 양호한 실시예의 재동기화를 갖는 비트스트림 패킷 구문(syntax)의 도면.
도2는 재동기화를 갖는 공지된 비트스트림 패킷 구문의 도면.
도3은 재동기화 워드 검색을 도시하는 도면.
도4는 실제 결과를 도시하는 도면.
도5는 다른 비트스트림 구문을 도시하는 도면.
도6은 대상 주사(object scan)를 도시하는 도면.
도7은 다른 비트스트림 구문을 도시하는 도면.
비트스트림 구문
도1은 이동 재동기화를 갖는 제1 양호한 실시예의 비트스트림 패킷 구문(syntax)을 도시하며, 이에 반해 도2는 양호한 실시예의 이동 재동기화가 없는 공지된 패킷 구문을 도시한다. 특히, 도1 및 도2 둘다 MPEG형 인코드된 비디오에 대한 패킷 구문을 도시하는데, 이는 한 프레임을 블럭 또는 마크로블럭(MBs)로 분할하고 대부분의 MBs를 이전 MBs로부터의 예측에 대한 이동 벡터(MV) 및 예측된 MB 픽셀과 실제 MB 픽셀 사이의 (압축된)차이에 대한 텍스츄어 데이타(DCT)로 인코드한다. 실제로, 각 라인이 352 픽셀을 갖는 288라인의 (휘도 만의)프레임은 각각이 16×16 어레이의 픽셀을 갖는 18×22 어레이의 MBs를 형성한다. 그러한 한 프레임의 396MBs의 순차를 전송 또는 저장하기 위해서 편리한 크기의 패킷으로 분할될 수 있다. 예를 들면, 패킷 크기가 약 1000바이트이고, 평균 MB가 약 320비트(예를 들면 이동 벡터에 대해서는 20비트이고 텍스츄어에 대해서는 300비트)로 인코드되는 경우, 패킷은 대략 25MBs를 함유한다. 결과적으로, 그러한 프레임은 전송을 위해 대략 16 패킷을 필요로 하며, 초당 30 프레임의 프레임 속도는 대략 3.8Mbps 전송을 요한다. 저 비트 속도 전송에 있어서, 텍스츄어 데이타는 크게 감소하므로, 이동 벡터 데이타는 상대적으로 더 중요하다.
일반적으로, 1 프레임의 MBs는 슬라이스로 분류되는데, 1 슬라이스는 1 프레임의 단일 행내에 1 또는 그 이상의 순차적 MBs로 구성된다. 그러므로, 종래 예에서, 슬라이스는 1 부터 22MBs까지를 포함한다. 1 슬라이스내에 마크로블럭 데이타가 순차적으로 나타난다. 재동기화는 슬라이스 시작 코드를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들면, 간략한 슬라이스는 아래와 같다:
여기서, macroblock() 함수는 1 마크로블럭에 대한 이동 벡터(s) 및 텍스츄어 데이타를 제공하고, macroblock_number는 슬라이스내의 제1 마크로블럭의 1 프레임 스캔의 수이다. 이는 도2에 도시된 마크로블럭 단위로 삽입된 이동 벡터 및 텍스츄어 데이타를 갖는 구문을 제공한다.
대조적으로, 양호한 실시예의 슬라이스는 이동 벡터 데이타와 텍스츄어 데이타를 개별 부분으로 분할하고, 이러한 데이타 부분들 사이에서 아래와 같이 이동 재동기화 워드(motion_resynch)를 삽입한다.
여기서, motion_vector() 및 block() 함수는 각각 1 마크로블럭에 대한 이동 벡터 및 텍스츄어 데이타를 제공하며, macroblock_number는 제1 마크로블럭의 수이다. motion_resynch 워드는 아래와 같이 추가 에러 보정을 제공한다.
motion_resynch 워드는 이동 벡터(VLC)표로부터 계산되어 그 해밍 거리(Hamming distance)는 이동 벡터 데이타의 임의의 허용된 순차로부터 최소한 1이다. motion_resynch 워드는 이동 벡터 VLC 코드워드 스트림으로부터 일의적으로 디코드 가능하며, 텍스츄어 데이타를 판독하기 이전에 어디에서 이동 벡터 데이타 판독을 중지할 것인지를 디코더에게 알린다. 패킷 내의 마크로블럭의 수는 디코더가 motion_resynch 워드 이후에 암시적으로 공지된다. 에러 검출에 응답하여, 디코더는 에러 유형에 의존하여 진행한다.
(1) 보정 불가 에러가 이동 벡터 데이타에서 검출되는 경우, 디코더는 에러를 플랙하고 패킷내의 모든 마크로블럭을 다음 재동기화 마커까지 건너뛴 블럭으로 대치한다. 재동기화는 다음 연속 판독 재동기화 마커에서 발생한다. 재동기화 이전에 임의의 순차적 비디오 패킷이 유실되는 경우, 이러한 패킷은 건너뛴 마크로블럭에 의해 대치된다.
별도 방식에서, 디코더가 이동 벡터 데이타에서 에러를 검출하는 경우, 정확하게 디코드된 이동 벡터 데이타의 부분(N 마크로블럭)을 이용하도록 선택하고 이동 보상에 적용한다. 디코더는 다음으로 이동 마커를 검색하고 텍스츄어 데이타의 대응된 N 마크로블럭의 디코드를 시도한다. 이러한 텍스츄어 데이타가 임의의 검출가능 에러 없이 디코드 가능한 경우, 디코더는 이러한 텍스츄어 데이타는 기존의 이동 보상된 N 블럭에 추가시킨다. 에러가 임의의 N 마크로블럭 텍스츄어를 디코드하는데 있어서 검출되는 경우, 디코더는 이동 보상만을 사용하고 텍스츄어 데이타를 0으로 대치한다.
(2) 텍스츄어 데이타에서 에러가 검출되는 경우(motion_resynch 워드를 발견하고, 이동 데이타에서 에러가 검출되지 않는 경우), 이동 벡터 데이타는 이동 보상을 수행하도록 사용된다. 마크로블럭의 텍스츄어 데이타는 모두 0으로 대치되고 디코더는 다음 재동기화 마커로 재동기화한다.
(3) 이동 벡터 또는 텍스츄어 데이타에서 에러가 검출되지 않고 패킷의 모든 마크로블럭의 디코딩의 종료에서 재동기화 마커(I)가 발견되지 않는다면, 에러는 플랙되며 패킷의 텍스츄어 데이타만이 폐기된다. 이동 보상은 이동 벡터 데이타내에서 신뢰성이 높은 경우의 매크로블럭에 대해 적용되는데, 이는 검출된 motion_resynch 워드 이전에 오기 때문이다.
(4) 현재 패킷내의 이동 벡터 데이타 또는 텍스츄어 데이타에서 에러가 검출되지 않으며, 다음 재동기화 마커가 발견되지 않는 경우, 추가 검사가 수행되는데: 다음 패킷의 제1 마크로블럭의 수 빼기 현 패킷의 제1 마크로블럭의 수는 motion_resynch 워드까지 이동 벡터를 디코딩함에 의해 발견된 것처럼 현재 패킷내의 마크로블럭의 수와 동일해야 한다. 마크로블럭의 수의 이러한 두 측정치가 동일하지 않다면, 이러한 다음 패킷의 제1 마크로블럭의 수에서의 에러의 확률이 높으므로 이러한 다음 패킷의 데이타는 폐기된다. 정확하게 디코드된 이동 벡터의 수가 정확하게 디코드된 텍스츄어 데이타 항목의 수와 합치하고 motion_resynch 워드가 정확한 위치에서 발견되므로, 현재 패킷내의 에러의 확률은 작다. 이는 도2의 유형의 구문과 대조되는데, 에러 발생의 위치와 에러 검출의 위치가 일반적으로 일치하지 않으며 어떤 패킷도 의존할 수 없으므로 그러한 에러에 있어서는 모든 패킷이 폐기될 것이 요구된다.
요약하면, motion_resynch 워드는 (1) motion_resynch 워드가 이동 벡터 데이타의 단부에서 발견되어야 하므로 이동 벡터 데이타의 유효성이 더 엄격하게 검사되고, (2) 이동 벡터 및 텍스츄어 데이타에서의 보정 불가 에러가 있고 다음 재동기화 마커가 발견되지 않는 경우는 motion_resynch 워드가 정확하게 발견되지 않으므로 텍스츄어 데이타만을 폐기할 것을 요구한다.
이동 재동기화 워드는 아래 단락에서 설명되는 검색을 사용하여 이동 VLC 표로부터 계산되며, 워드는 이동 VLC 표로부터 임의의 가능한 유효 조합으로부터 적어도 1만큼의 해밍 거리이다.
재동기화 워드 생성
제1 양호한 실시예 방법은 대응된 VLC 표를 기준으로 한 검색에 의해 재동기화 워드(이전 단락의 이동 재동기화 워드가 한 예가 될 수 있음)를 생성한다. 최적 재동기화 워드는 검색에 의해 발견되는 가능한 워드로부터 선택될 수 있다. 특히, 비트스트림은 코드워드의 순차, ci k(k번째 VLC로부터 i번째 코드워드),를 가진다고 가정하면, 양호한 실시예 방법은 이러한 비트스트림에서 발생하는 모든 가능한 비트 패턴과는 상이한 워드를 발견한다. 잠재 워드의 수행의 비교를 위한 자연 매트릭은 워드와 VLC 표로부터 추출가능한 비트스트림내의 모든 가능한 패턴의 셋 사이의 해밍 거리이며, 양수 해밍 거리는 비트스트림내의 모든 비트 패턴과는 상이한 워드를 의미한다. 그러므로, 주어진 워드 길이(R)에 있어서, 길이 R의 2R워드 중에서 VLC 표로부터 유도된 비트스트림내에서 발생할 수 있는 길이가 R인 모든 가능한 비트 패턴으로부터 최대 해밍 거리를 갖는 워드를 찾는 것을 착상으로 한다. 물론, 길이 R의 모든 워드가 비트 패턴으로부터 0의 해밍 거리를 갖는다면, R은 증가되어야 한다.
길이 R의 잠재 재동기화 워드들 사이의 해밍 거리 및 길이 R의 비트스트림 비트 패턴을 발견하기 위해서, 상기 비트 패턴의 집단을 검색을 위해 3개의 서브공간-길이가 적어도 R인 코드워드의 서브공간(S1), 길이가 적어도 R인 코드워드의 허용 가능한 연쇄 순차 쌍의 서브공간(S2), 및 각각의 연쇄된 내재된(내부의) 코드워드의 길이가 R보다 작은 적어도 3개의 코드워드의 허용 가능한 연쇄인 서브공간(S3)-으로 분할된다. 잠재 재동기화 워드(r)의 검색은 다음과 같이 진행된다.
서브공간(S1)의 첫 검색에 있어서;
(1) 변수(H)를 L(r)이 되도록 초기화-L()은 그 독립 변수의 길이(비트 수)이며, H는 제1 검색의 종료시에 서브공간(S1)에 대한 r의 해밍 거리가 됨-한다.
(2) S1에서 워드(r)과 코드워드(ci k) 사이의 해밍 거리를 발견하는데 필요한 전체 시프트의 수는 L(ci k)-L(r)+1이어서, 시프트 카운터 N=L(ci k)-Lr)+1을 초기화한다.
(3)을 길이 L(r)이고 (ci k)의 N 비트에서 시작하는 (ci k)의 세그먼트로서 정의한다. 갱신된 H는
H=min(H,D(, r))
여기서, D(a,b)는 비트 패턴 a 와 b 사이의 해밍 거리이다.
(4) N을 1씩 감소시키고, N이 양수인 경우 단계(3)으로 진행한다.
서브공간(S1)내의 각각의 코드워드에 대한 이전의 단계(2)-(4)를 반복한 이후에, H는 S1에 대한 r의 해밍 거리이고, H1로 표기된다. 물론, H가 0이 되는 경우, r은 가능한 재동기화 워드가 아니며, 검색은 종료된다.
서브공간(S2) 동안의 제2 검색이 계속되는데,
(1) 변수 H는 L(r)로 초기화되며; H는 제2 검색의 종료시에 서브공간(S2)에 대해 r의 해밍 거리가 될 것이다.
(2) 워드 r 과 S2내의 2 연쇄 코드 워드 ci k+cj n사이의 해밍 거리를 발견하는데 필요한 시프트의 전체 수는 L(ci k)+L(cj n)-L(r)+1이므로, 시프트 커운터 N= L(ci k)+L(cj n)-L(r)+1를 초기화한다.
(3)를 비트 N에서 시작하는 ci k+cj n의 길이 L(r) 세그먼트로서 정의한다. 다음으로 H를
H=min(H,D(ci k+cj n),r))로 갱신한다.
(4) N을 1씩 감하고 N이 양수인 경우 단계(3)으로 진행한다.
서브공간(S2)내의 코드워드의 각각의 순차 쌍에 대해 이전 단계(2)-(4)를 반복한 후에, H는 S2에 대한 해밍 거리이고, H2로 표시된다. 다시, H가 0으로 감소되면, r은 가능한 재동기화 워드가 아니며, 검색은 종료된다.
끝으로, 서브공간(S3)에 대해 제3 검색을 수행한다. 코히런트 블럭(coherent block)을 VLC 표로부터 선택된 코드워드(cq p)로서 정의하고, L(cq p)은 L(r)보다 작다. 이는 다른 코드워드가 좌측 및 우측으로 연쇄되는 중심 부분이다(도 3 참조). VLC 표내의 모든 코히런트 블럭에 대해,
(1) 변수(H)를 L(r)이 되도록 초기화하는데; H는 제3 검색의 종료시에서의 서브공간(S3)에 대한 r의 해밍 거리가 될 것이다.
(2) 워드(r)과 S3내의 코히런트 블럭(cq p)을 갖는 3 또는 그 이상의 코드워드의 연쇄 사이의 해밍 거리를 발견하는데 필요한 전체 시프트의 수는 L(r)-L(cq p)+1이어서, 시프트 카운터 N=L(r)-L(cq p)+1을 초기화한다.
(3) r을 3개의 (가능하면 빈)부분으로 분할하는데; r1은 제1 N-1비트이고, r2는 다음 L(cq p)비트이며, r3은 나머지 L(r)-L(cq p)-N+1비트이다.
(4) 코히런트 블럭 양단의 허용 가능한 코드워드를 반복적으로 연쇄하며 해밍 거리를 계산한다.
(a) 그 길이가 적어도 N-1이 될 때까지 코히런트 블럭의 좌측으로 허용된 코드워드의 조합을 형성하며, 1을 이러한 조합의 적어도 N-1로서 정의한다.
(b) 우측 조합이 적어도 L(r)-L(cq p)-N+1의 길이를 가질때까지 코히런트 블럭의 우측까지의 코드워드의 조합 및 (a)로부터의 좌측 조합을 형성하며, 3을 우측 조합의 제1 L(r)-L(cq p)-N+1 비트로서 정의한다.
(c) H를
H=min(H,D( 1,r1)+D(cq p,r2)+D( 3,r3))
(d) 허용 가능한 좌측 및 우측 조합에 대해 (a)-(c) 단계를 반복한다.
(5) N을 1씩 감소시키고 N이 양수인 경우 단계(3)으로 진행한다.
VLC 표내의 각각의 코히런트 블럭에 대해 단계(2)-(5)를 반복한 이후에, H는 r 와 S3까지의 거리이며, H3로 표시된다.
그러므로, r과 모든 가능한 비트스트림 사이의 해밍 거리는 min(H1, H2, H3)이다. 양수 해밍 거리가 발견될 때까지 워드 길이를 증가시키면서 검색함에 의해 최적의 재동기화 워드가 (존재한다면)발견될 수 있다. 비트스트림에 대한 해밍 거리가 1보다 큰 (더 긴)워드를 찾는 것은 버스트 에러의 속성상 유용하지 않을 수 있다. 상기 검색 방법은 S3내에서 가능한 재동가화 워드의 종료를 중첩하는 짧은 코드워드가 아닌 코히런트 블럭에 중점을 둠으로써 검색 공간을 최소화한다.
재동기화 워드를 발견하는 검색 방법은 그러한 워드는 주어진 VLC 표에 대해 존재한다는 가정에 의존한다.
비디오 대상 재동기화
대상(object)-기준 비디오 코딩 방법은 비디오를 이동 대상 및 배경 대상으로 분해하여, 프레임의 순차는 각 대상에 대해 한 순차로 비디오 대상의 순차 집단으로써 처리된다. 각각의 프레임은 개별적으로 코드된 대상의 집단으로써 코드된다. 디코더는 디코드된 대상으로부터 프레임을 재구성한다. 이는 대상이 다중 해상도로 코드되도록 하고, 디코더는 가시 인지도를 개선하기 위해 일정 대상들을 높은 해상도로 디코드한다.
대상들의 형태, 내용(텍스츄어), 및 이동은 전술한 것과 같은 이동 보상법을 사용하여 효율적으로 코드화될 수 있으며, 대상들은 상대적으로 작아서(수 마크로블럭내), 제1 실시예의 슬라이스()을 단일 행의 마크로블럭으로 제약하는 것을 방지한다. 이러한 압축된 데이타에 대한 양호한 실시예 에러 소거는 형태, 이동 벡터, 및 텍스츄어 데이타를 분할하고, 각각의 분할 사이의 재동기화 워드를 제공하는데, 이는 마크로블럭 기준의 형태, 이동 벡터, 및 텍스츄어 데이타의 공지된 처리와 대조된다. 그러므로, 한 I 프레임에 대한 데이타의 시작 및 P 프레임의 시작외의 P 프레임내의 모든 검출된 대상에 대한 아래의 항목에 대한 각각의 코드의 시작에서 재동기화 워드를 도입한다.
(i) 형태(즉, 경계 외형 데이타);
(ii) 이동 벡터 데이타; 및
(iii) 텍스츄어 데이타(DCT 또는 다른 방법으로 압축된 웨이브렛(wavelet)와 같은 나머지 데이타).
또한, 제어 데이타 또는 데이타가 또한 포함되는 경우, 이러한 데이타는 또한 재동기화 워드를 가질 수 있다. 재동기화 워드는 이들이 일의적-즉, 이들이 정적 표인 VLC 표가 아니므로 동일한 길이의 코드된 비트의 임의의 주어진 순차와는 상이함-이라는 사실을 특징으로 한다. 예를 들면, P 프레임이 3개의 이동 대상을 갖는 경우, 순차는 아래와 같다.
프레임은 재동기화 워드 시작
외형(형태) 재동기화 워드
제1 대상의 외형 데이타
이동 벡터 재동기화 워드
제1 대상의 이동 벡터 데이타;
텍스츄어 재동기화 워드
제1 대상의 텍스츄어 데이타
외형(형태) 재동기화 워드
제2 대상의 외형 데이타
이동 벡터 재동기화 워드
제2 대상의 이동 벡터 데이타;
텍스츄어 재동기화 워드
제2 대상의 텍스츄어 데이타
외형(형태) 재동기화 워드
제3 대상의 외형 데이타
이동 벡터 재동기화 워드
제3 대상의 이동 벡터 데이타;
텍스츄어 재동기화 워드
제3 대상의 텍스츄어 데이타
이러한 재동기화 워드는 또한 디코더 검출 에러를 돕는다.
일단, 디코더는 수신된 비트스트림내의 에러를 검출하면, 최근 재동기화 워드를 발견 시도한다. 그러므로 디코더는 코드된 데이타를 최소한으로 유실하면서 가능한 가장 이른 시간에 동기화를 재설정한다.
아래의 조건이 준수된다면, 에러가 디코더에서 검출될 것이다.
(i) 무효 코드워드가 발견됨;
(ii) 무효 모드가 디코딩 동안 검출됨;
(iii) 재동기화 워드가 디코드된 데이타 블럭 다음에 없음;
(iv) 이동 벡터가 프레임의 외부로 향함;
(v) 디코드된 DCT 값이 허용 가능한 제한치의 외부에 있음; 또는
(vi) 경계 외형이 무효임(화상의 외부에 있음).
에러가 경계 외형 데이타내에서 검출되는 경우, 외형은 폐기되고, 백그라운드의 일부가 되며, 이는 이전 프레임의 대응 영역이 사용된다는 것을 의미한다. 이는 비디오 순차에서 일시적인 연관이 종종 3개 이므로, 일정 왜곡을 감소시킨다.
이동 벡터 데이타에서 에러가 검출되는 경우, 대상에 대한 평균 이동 벡터는 그 자체의 이동 벡터를 사용하는 각각의 마크로블럭보다 전체 대상에 적용된다. 이는 주어진 프레임에 큰 공간 연관이 있다는 사실에 의존하므로, 주어진 대상의 대부분의 이동 벡터는 거의 동일하다. 그러므로, 대상의 다양한 마크로블럭에 인가된 평균 이동 벡터는 양호한 근사화이며 가시 왜곡을 현저히 감소시키는 것을 돕는다.
텍스츄어 데이타에서 에러가 검출되는 경우, 모든 텍스츄어 데이타는 0으로 셋되고 디코더는 재동기화를 시도한다.
비디오 대상 이동 재동기화
재동기화를 위해 분할하는 이전 대상 데이타의 명백한 예가 실험적으로 검사되어, 코딩에 필요한 추가 비트의 작은 오버헤드로 강화된 성능을 도시한다. 특히, 이동 벡터 데이타 및 텍스츄어 데이타만이 P형 픽셀로서 사용되며, 도5는 비트스트림을 도시한다. 각각의 마크로블럭에 대한 이동 벡터 데이타는 이동 벡터 및 실제 이동 벡터의 수인 2 부분으로 구성된다. 이동 벡터의 수는 0, 1, 또는 4로서, 각각 무 이동 보상(no motion compensation), 전체 마크로블럭에 대한 단일 이동 벡터 또는 마크로블럭을 이루는 4개의 8×8 블럭 각각에 대한 이동 벡터에 대응한다. 이동 벡터의 수는 아래의 VLC 표로 코드된다.
0 11
1 0
4 10
이동 벡터는 수평 성분 이전의 수평 성분으로 인코드되며(이전 프레임과는 상이함), 각각의 성분은 a+ 엔트리에서는 s가 0이며 a-엔트리에서는 1인 VLC 표로서 코드된다.
그러므로, 허용 가능 비트스트림은 VLC 표의 이전의 벡터의 수로부터 이전 엔트리에 의존하는 이러한 VLC 표로부터 2 또는 8 연속 엔트리를 가질 것이다. 비트스트림은 텍스츄어 데이타에 대한 프레임 예측 유형(즉, I, P, 또는 B) 및 양자화 인수와 마크로블럭 데이타를 패킷화하기 위한 상기 텍스츄어 데이타 다음의 17-비트 재동기화 마커(0000 0000 0000 0000 1)와 같은 대상 항목에 대한 일정 고정 길이 코드를 가지며, 이동 벡터 데이타 및 재동기화 마커에 대한 이러한 2 VLC 표를 이용한 이전 단락의 양호한 실시예 방법을 사용한 검색은 대략 10개의 가능한 최소 길이(17비트) 이동 재동기화 워드를 야기한다. 특정 이동 재동기화 워드(1010 0000 0000 000 1)는 랜덤 비트 에러, 패킷 손실 에러 및 버스트 에러로 비트스트림을 전와시킴에 의해 잡음 채널을 통한 전송을 시뮬레이트하는데 선택되고 사용된다. 도4는 마크로블럭 순차에 의한 마크로블럭내의 일반 이동 벡터 및 텍스츄어 데이타와 비교할 때 (이동 벡터 데이타 및 텍스츄어 데이타를 이동 재동기화 워드로 분할한)에러 회복 비트스트림의 성능을 도시한다. 시뮬레이션을 위해서 비트 에러율은 10-2이고, 버스트 길이는 1ms이다. 도4는 잡음대 피크 신호비(PSNR)을 프레임 수의 함수로서 도시한다. 이동 재동기화 워드로 이동 벡터 및 텍스츄어 데이타를 분할하여 2dB 이상의 이득을 야기한다.
비디오 대상 형태 및 이동 재동기화
다중 대상에 대한 형태 데이타, 이동 벡터 데이타 및 텍스츄어 데이타를 포함하는 비트스트림에 있어서, 양호한 실시예 코딩이 대상의 데이타를 분리하는 재동기화 마커를 갖는 패킷을 갖는다. 재동기화 마커의 각각의 쌍 사이에, 단일 대상의 마크로블럭의 집단에 대한 데이타는 형태 데이타와 이동 벡터 데이타 사이에 형태 재동기화 워드 및 이동 벡터 데이타와 텍스츄어 데이타 사이에 이동 재동기화 워드를 갖는 형태 데이타, 이동 벡터 데이타, 및 텍스츄어 데이타로 분할된다(도5 참조). 이동 벡터 데이타는 다시 이동 벡터의 수 및 차분 이동 벡터 성분을 포함하며, 형태 데이타는 대상 인식 데이타 및 형태 코드를 포함한다.
대상의 크기(마크로블럭의 수)는 다양하게 변할 수 있어서, 단일 패킷은 예를 들면 제1 대상의 마크로블럭의 최종 부분, 제2 대상의 마크로블럭의 전체, 및 제3 대상의 마크로블럭의 시작 부분을 포함할 수 있다. 이러한 경우, 재동기화 마커는 3개의 대상의 데이타 집단을 분리할 것이며, 형태 및 이동 재동기화 워드는 각각의 대상에 대한 데이타를 형태, 이동 및 텍스츄어 데이타로 분리하기 위한 경계가 될 것이다.
별예로는, 각각의 개별 대상을 개별적으로 패킷화하는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 단지 하나의 대상의 형태, 이동 및 텍스츄어 데이타가 2개의 연속 재동기화 마커 사이에서 발생한다. 도6은 한 프레임내의 2개의 대상의 마크로블럭을 통한 주사를 도시하며, 도7은 비트스트림 구문을 도시한다. 이러한 구조는 또한 형태 및 이동의 2개의 재동기화 마커 사이에서 발생할 수 있다. 이러한 방법의 이점으로는 각각의 대상에 속하는 데이타가 비트스트림내에서 개별적으로 패킷화한다.
일반적으로, 재동기화 마커는 비트스트림내의 고정된 간격에서 삽입될 수 있어서, 한 대상의 데이타는 하나 이상의 형태-이동-텍스츄어 그룹으로 분할될 수 있다. 예를 들면, 매 764 비트마다 48kbps와 같은 낮은 비트 속도 및 고 압축의 재동기화 마커가 사용된다. 더 높은 속도에서는 재동기화 마커 사용 빈도가 떨어진다.
형태 재동기화 워드 및 이동 재동기화 워드 각각은 양호한 실시예 검색 방법에 의해 생성될 수 있다. 상술한 것처럼, 재동기화 워드는 에러 검출을 돕고 데이타의 일부는 폐기되어야 하더라도 부분 데이타 사용을 제공하는데, 예를 들면, 형태 데이타 및 이동 벡터 데이타가 텍스츄어 데이타 없이 사용될 수 있다.
에러 회복력을 개선하기 위한 한 가능예로는 형태 및 이동 재동기화 워드를 갖는 VLC 표내의 변환 가능 코드(코드워드는 대칭)를 사용한다. 이는 검출된 에러를 국부화하는 이점이 있다: 일반 디코더가 에러를 검출하고, 디코더는 다음 재동기화 마커로 건너뛰고, 이전 검출된 에러쪽으로 후방 디코드된다. VLC의 사용은 종종 그 위치가 디코더에 의해 통과한 이후에만 에러 검출을 가능하게 하므로, 후방 디코딩은 전방 에러 검출의 위치를 통과할 때까지 에러를 검출하지 않을 것이다: 도 7 참조. 이러한 경우, 전방 디코드되고 후방 검출된 에러의 위치들 사이의 데이타를 폐기한다. 이는 에러로부터 최대양의 데이타 회복을 제공한다.

Claims (5)

  1. (a) 대상(object)의 다수의 픽셀 그룹의 각각에 대해 이동 데이타 및 텍스츄어 데이타를 제공하는 단계;
    (b) 상기 이동 데이타를 집합시키는 단계;
    (c) 상기 텍스츄어 데이타를 집합시키는 단계; 및
    (d) 상기 집합된 이동 데이타와 상기 집합된 텍스츄어 데이타 사이에 재동기화 워드(resynchronization)를 삽입하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 정보를 패킷화하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 픽셀 그룹은 비디오 정보의 한 프레임의 16×16 마크로블럭내에 있는 상기 대상의 픽셀인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    (a) 형태(shape) 데이타를 집합시키는 단계; 및
    (b) 상기 이동 데이타 및 텍스츄어 데이타와 상기 형태 데이타를 구별시키도록 제2 동기화 워드를 삽입하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. (a) 한 비트스트림내의 제1 그룹의 연속 비트로서, 적어도 2개의 이동 벡터를 인코딩하는 제1 그룹의 연속 비트;
    (b) 상기 비트스트림내의 상기 제1 그룹의 비트 다음의 제2 그룹의 연속 비트로서, 재동기화 워드를 형성하는 제2 그룹의 연속 비트;
    (c) 상기 제2 그룹 다음의 제3 그룹의 연속 비트로서, 상기 이동 벡터와 연관된 텍스츄어 데이타를 인코딩하는 제3 그룹의 연속 비트
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동-보상 비디오 비트스트림 구문.
  5. (a) 가변 길이 코드워드 셋을 제공하는 단계;
    (b) 양의 정수(R)에 대해, 상기 코드워드의 순차내에서 발생할 수 있는 길이가 R인 모든 비트 패턴들의 공간을 제1, 제2 및 제3 서브 공간-상기 제1 서브공간은 적어도 길이가 R인 코드워드내의 전체 길이가 R인 순차이며, 상기 제2 서브공간은 길이의 합이 적어도 R인 상기 코드워드의 2개의 허용 가능한 연쇄내의 전체 길이가 R인 순차이며, 상기 제3 서브공간은 길이의 합이 적어도 R이며 상기 3개 또는 그 이상의 코드워드의 내부 코드워드(들)의 길이가 R 미만인 3개 또는 그 이상의 코드워드의 허용 가능한 연쇄내의 전체 길이가 R인 순차-으로 분할하는 단계;
    (c) 길이 N의 잠재 재동기화 워드를 제공하는 단계;
    (d) 상기 잠재 재동기화 워드로부터 상기 제1 공간 까지의 거리를 계산하는 단계;
    (e) 상기 잠재 재동기화 워드로부터 상기 제1 공간 까지의 상기 거리가 0보다 큰 경우, 상기 잠재 재동기화 워드로부터 상기 제2 서브공간 까지의 거리를 계산하는 단계;
    (f) 상기 잠재 재동기화 워드로부터 상기 제2 서브공간까지의 상기 거리가 0보다 큰 경우, 상기 잠재 재동기화 워드로부터 상기 제3 서브공간 까지의 거리를 계산하는 단계;
    (g) 상기 잠재 재동기화 워드로부터 상기 제3 서브공간까지의 상기 거리가 0보다 큰 경우, 상기 잠재 재동기화 워드를 재동기화 워드로서 선택하는 단계;
    (h) 상기 제1, 제2, 또는 제3 서브공간까지의 상기 거리가 0인 경우, 길이 N의 다른 잠재 재동기화 워드를 제공하여 단계(c)에서 시작하는 이전 단계들을 반복하는 단계; 및
    (i) 상기 제1, 제2 또는 제3 서브공간까지의 상기 거리가 길이 N의 모든 잠재 재동기화 워드에 대해 0인 경우, N을 N+1로 대치하고 단계(c)에서 시작하는 이전 단계들을 반복하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 길이 코드 셋으로부터 일의적인 워드를 생성하는 방법.
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