KR19990071425A - 이진 형상 신호 부호화 장치 및 방법_ - Google Patents

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Abstract

본 발명은 부호화후의 비트 발생량에 의거하여 이진 형상 신호를 한 화소 단위 또는 기설정된 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화할 수 있는 이진 형상 신호 부호화 기법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 영상 프레임에서 추출한 이진 형상 신호내 이진 화소값들을 산술 부호화할 때 해당 BAB내 이진 화소값들을 한 화소 단위로 부호화하고 P×P 서브 블록 단위로 부호화하며, 그 부호화후의 비트수를 계산한 다음 그 비트수가 적은 부호화 데이터를 최종 출력 데이터로서 선택하도록 함으로써, 이진 형상 신호의 부호화 효율을 대폭적으로 개선할 수 있는 것이다.

Description

이진 형상 신호 부호화 장치 및 방법
본 발명은 영상 프레임에서 추출한 이진 형상 신호를 부호화하는 기법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프레임 단위 또는 필드 단위로 형상 정보를 부호화할 때 이진 형상 신호내의 각 화소값들을 적응적으로 산술 부호화하는 데 적합한 이진 형상 신호 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
비디오 전화, 원격 화상 회의 및 고선명 텔레비젼 시스템과 같은 디지털 방송 수신 시스템에 있어서, 비디오 프레임 신호내의 비디오 라인 신호가 화소값으로서 표현되는 디지털 데이터의 시퀀스(sequence)를 포함하기 때문에, 각각의 비디오 프레임 신호를 규정하는 데에는 다량의 디지털 데이터가 필요하다. 그러나, 통상적인 전송 채널의 사용가능한 주파수 대역폭은 제한적이므로, 이를 통해 다량의 디지털 데이터를, 특히 비디오 전화 및 원격 화상 회의 시스템에 사용되는 낮은 비트 속도의 비디오 신호 부호화기들(encoders)로 전송하기 위해, 여러 가지 데이터 압축 기법을 사용하여 데이터의 크기(volume)를 압축시키거나 혹은 감소시키는 것이 필수적이다.
낮은 비트율의 부호화 시스템에 있어서, 비디오 신호들을 부호화하기 위한 여러 가지 기법들 중의 하나로서는 객체 지향형 분석-합성 코딩 기법으로 지칭되는 기법이 있으며, 이러한 기법에서 입력 비디오 이미지는 객체들로 분할되고, 각 객체의 움직임, 윤곽선 및 화소 데이터를 정의하기 위한 3 세트의 변수(파라미터)들은 그 신호 특성상 서로 다른 부호화 채널을 통해 각각 처리된다.
이러한 객체 지향형 분석-합성 코딩 체계의 일실시예는 MPEG(동영상 전문가 그룹)4(MPEG-4)로서 지칭되며, 이것은 낮은 비트 속도 통신과, 쌍방향 멀티미디어(interactive multimedia)(예를들면, 게임, 쌍방향 TV 등) 및 감시장비와 같은 애플리케이션에서 내용 기반형 쌍방향성(content-based interactivity)과, 개선된 부호화 효율 및/또는 범용 액세스성(accessibility)을 허용하기 위한 오디오-비디오 부호화 표준을 제공하기 위해 마련되었다.
MPEG-4에 따르면, 입력 비디오 이미지는 다수의 비디오 객체 평면들(Video Object Plane : VOP's)로 분할되는 데, 이는 사용자가 액세스할 수 있고 다룰 수 있는 비트 스트림(bitstream)인 실체들에 대응한다. VOP는 객체로서 지칭되며 그 폭과 높이가 각각 객체를 둘러싸는 16 화소(매크로 블록 사이즈)의 정수배인 사각형 중에서 최소 크기인 경계 사각형(bounding rectangle)으로 표현되므로 부호화기가 입력 비디오 이미지를 VOP 단위로 처리할 수 있다.
MPEG-4에서 설명된 VOP는 루미넌스(luninace) 및 크로미넌스(chrominance) 데이터로 구성되는 형상 정보 및 색 정보(color information)를 포함하는 데, 여기에서 이진 형상 신호들로 표시된 형상 정보는 알파 평면(alpha plane)으로서 지칭된다. 알파 평면은 각각 16 × 16 이진 화소들을 갖는 다수의 이진 알파 블록들(BAB)로 분할된다. 각각의 이진 화소들은 배경 화소 혹은 객체 화소 중 하나로 분류되며, 객체내에 있는 객체 화소가 다른 이진 화소값, 예를 들면 255의 값을 갖도록 할당되는데 사용되는 반면에, 알파 평면내의 객체 밖에 위치된 배경 화소는 이진 화소값, 예를 들면 0의 값을 갖도록 할당되는데 사용된다.
한편, 종래의 이진 형상 부호화 기법에서는 부호화의 효율을 증진시키기 위해 BAB내의 모든 이진 화소들을 부호화하여 전송하는 것이 아니라 각 BAB들에 대해 부호화 조건을 나타내거나 특징짓는 모드 신호 또는 모드 신호와 부호화된 이진 화소값(즉, 내용 정보)을 전송하는 방법을 채용하고 있다. 예를 들면, BAB내의 모든 이진 화소들이 객체 화소들일 때 전송되어야 할 부호화된 이진 화소값들을 발생시키기 위해 객체 화소들의 이진 화소값들을 부호화하는 대신에, BAB내의 모든 이진 화소들이 객체 화소들임을 알려주는 모드 신호만을 부호화하여 전송하는 것이 것이 바람한 데, 이와같이 BAB에 대한 이진 형상 정보와 같은 대응 부호화 모드 신호를 전송함으로써 부호화 효율을 증진시킬 수 있다.
다른한편, BAB 내의 각 이진 화소들은 콘텍스트 기반 산술 부호화(context-based arithmetic encoding : CAE) 방법과 같은 통상적인 비트 맵 기반형 형상 코딩 방법을 사용하여 부호화된다. 즉, 인트라 모드(intra mode)에서, 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 모든 이진 화소들은 인트라 CAE 방법을 사용하여 부호화되어 인트라 부호화된 BAB로 생성되는 데, 인트라 CAE 방법에서 현재 프레임내 BAB의 이진 화소의 콘텍스트값은 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 이진 화소 주위에 있는 이진 화소의 콘텍스트값을 이용하여 얻어진다.
반면에, 인터 모드(inter mode)에서 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 모든 이진 화소들은 인터 CAE 방법을 사용하여 부호화되어 인터 부호화된 BAB로 생성되는 데, 인터 CAE 방법에서 현재 프레임내 BAB의 이진 화소의 콘텍스트값은 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 이진 화소 주위에 있는 이진 화소의 콘텍스트값과 이전 프레임내 이진 화소의 콘텍스트값을 이용하여 얻어진다.(참조 : MPEG-4 Video Verification Model Version 7.0, International Organisation for Standardisation, Coding of Moving Pictures And Associated Audio Information, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG97/N1642, Bristol, April 1997, pp 28-30)
한편, 이진 형상 신호내 이진 화소값들을 부호화하는 종래 방법에서는, 인트라 모드의 경우 한 화소단위로 부호화하고자 하는 현재 화소값을 부호화할 때, 현재 화소에 인접하는 이미 부호화된 소정범위의 화소값(즉, 콘텍스트값)들을 이용하여 산술 부호화를 수행, 즉 일예로서 도 7a에 도시된 바와같이, 부호화하고자 하는 현재 화소가 굵은 실선으로 도시되어 참조번호 A로써 표시된 화소라 할 때 이전에 이미 부호화된 현재 프레임내 a1 - a10 의 인접 화소들로 된 콘텍스트값을 이용하여 산술 부호화를 수행하고 있다.
또한, 상기한 종래 방법에서는, 인터 모드의 경우 현재 프레임의 인접 화소값(현재 콘텍스트값)들과 이전 프레임의 인접하는 화소값(이전 콘텍스트값)들을 이용하여 산술 부호화를 수행, 즉 일예로서 도 7b 및 도 7c에 각각 도시된 바와같이, 부호화하고자 하는 현재 화소가 굵은 실선으로 도시되어 참조번호 A로써 표시된 화소라 할 때 이전에 이미 부호화된 현재 프레임내 b1 - b4 의 인접 화소들로 된 현재 콘텍스트값 및 이전 프레임내 b5 - b8 의 인접 화소들로 된 이전 콘텍스트값을 이용하여 산술 부호화를 수행하고 있다.
즉, 종래 방법에서는 상술한 바와같이 인트라 모드 또는 인터 모드시에 한 화소단위로 산술 부호화를 수행하므로 하나의 BAB(예를들면, 16×16 블록)에 대해 256번의 산술 부호화를 수행하였다.
한편, 특정 영상, 예를들면 정지 영상, 움직임이 느린 영상 등과 같은 영상 프레임은 그 특성상 프레임(또는 필드)내의 공간적 상관성이 움직임이 빠른 영상 등에 비해 상대적으로 매우 크다고 볼 수 있다.
따라서, 상기한 점을 고려할 때, 정지 영상이나 움직임이 느린 영상 등과 같은 영상 프레임의 경우에는 한 화소 단위로 산술 부호화를 수행하는 것보다는 몇 개의 화소를 그룹핑하여 묶은 서브 블록(예를들면, 2×2 서브 블록) 단위로 산술 부호화를 수행하면 보다 나은 부호화 효율(비트 레이트 절감)을 도모, 즉 이진 형상 신호에 대해 영상의 특성에 따라 한 화소 단위의 산술 부호화 및 분할된 서브 블록 단위의 산술 부호화를 적응적으로 적용한다면, 이진 형상 신호의 부호화 효율을 크게 개선할 수 있을 것이다.
그러나, 전술한 종래 방법에서는 상술한 바와같은 점에 대해서는 현재로서 전혀 고려하고 있지 않은 실정이다.
따라서, 본 발명은 상술한 점에 착안하여 안출한 것으로, 부호화후의 비트 발생량에 의거하여 이진 형상 신호를 한 화소 단위 또는 기설정된 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화할 수 있는 이진 형상 신호 부호화 장치 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 일관점에 따른 본 발명은, 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 N×N의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기설정된 다수의 모드 신호와 이진 화소값들인 내용 정보를 부호화하는 복합 이진 형상 신호 부호화 시스템에서 상기 내용 정보를 부호화하는 장치에 있어서, 상기 N×N의 BAB를 각 주변에 걸쳐 확장 보더 영역을 갖는 Q×Q의 확장 BAB로 확장하는 영역 확장 블록; 상기 확장 BAB내 모든 이진 화소값들을 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용하여 한 화소 단위로 산술 부호화하는 제 1 부호화 블록; 상기 제 1 부호화 블록으로부터 제공되는 부호화된 데이터의 비트수를 계산하여 제 1 비트수 계산값을 발생하는 제 1 비트값 계산 블록; 상기 확장 BAB내 BAB의 이진 화소값들을 기설정된 다수의 P×P 서브 블록으로 분할하는 영역 분할 블록; 상기 분할된 각 P×P 서브 블록들을 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용하여 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화하는 제 2 부호화 블록; 상기 제 2 부호화 블록으로부터 제공되는 부호화된 데이터의 비트수를 계산하여 제 2 비트수 계산값을 발생하는 제 2 비트값 계산 블록; 상기 발생된 제 1 비트수 계산값과 제 2 비트수 계산값을 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 출력 선택 제어 신호를 발생하는 비교기; 및 상기 발생된 출력 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 제 1 부호화 블록으로부터의 부호화된 데이터 출력과 상기 제 2 부호화 블록으로부터의 부호화된 데이터 출력중 어느 하나를 해당 BAB의 부호화된 최종 출력 데이터로서 선택하는 출력 결정 블록으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 장치를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 N×N의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기설정된 다수의 모드 신호와 이진 화소값들인 내용 정보를 부호화하는 방법에 있어서, N×N의 현재 BAB내 모든 이진 화소값들의 특성을 분석하고, 그 분석 결과에 의거하여 기설정된 다수의 기본 모드 신호를 추출하고, 이 추출된 기본 모드 신호를 부호화하는 제 1 과정; N×N의 현재 BAB가 부호화해야 될 화소값일 때, 상기 현재 BAB를 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용해 한 화소 단위로 산술 부호화하여 제 1 부호화 데이터를 발생하고, 그 부호화 결과에 따른 제 1 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 발생하는 제 2 과정; 상기 현재 BAB를 각 주변에 걸쳐 확장 보더 영역을 갖는 Q×Q의 확장 BAB로 확장하고, 상기 확장 BAB내 BAB의 이진 화소값들을 기설정된 다수의 P×P 서브 블록으로 분할하며, 상기 현재 BAB를 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용해 분할된 각 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화하여 제 2 부호화 데이터를 발생하고, 그 부호화 결과에 따른 제 2 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 발생하는 제 3 과정; 상기 발생된 제 1 부호화 데이터와 제 2 부호화 데이터의 비트 발생량을 각각 계산하고, 계산된 각 비트 발생량의 크기를 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 출력 선택을 위한 선택 제어 신호를 발생하는 제 4 과정; 상기 발생된 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 발생된 제 1 부호화 데이터와 제 1 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호 또는 상기 상기 발생된 제 2 부호화 데이터와 제 2 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 최종 출력 데이터로써 선택하고, 선택된 최종 출력 부호화 데이터의 부호화 단위 모드를 나타내는 N비트의 화소 또는 블록 모드 신호를 발생하는 제 5 과정; 및 상기 발생된 기본 모드 신호, 상기 제 1 또는 제 2의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호, 상기 화소 또는 블록 모드 신호 및 상기 선택된 최종 출력 부호화 데이터를 다중화하여 전송하는 제 6 과정으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 이진 형상 신호 부호화 기법을 적용하는 데 적합한 이진 형상 신호 부호화 시스템의 블록구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이진 형상 신호 부호화 장치의 블록구성도,
도 3은 본 발명에 따라 M×M 블록을 N×N 블록으로 확장한 블록 데이터의 일예를 도시한 도면,
도 4는 인트라 모드 또는 인터 모드 부호화시에 본 발명에 따라 분할된 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화를 수행할 때 해당 서브 블록에 인접하는 현재 프레임의 콘텍스트값 및 이전 프레임의 콘텍스트값의 일예를 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 분할된 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화를 수행할 때 발생 가능한 패턴의 예를 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따라 분할되는 P×P 서브 블록의 코드 테이블을 결정할 때 해당 서브 블록에 인접하는 주변 화소값들을 참조하는 경우의 일예를 도시한 것으로, 6a는 인트라 모드 부호화의 경우를, 6b 및 6c는 인터 모드 부호화의 경우를 각각 도시한 도면,
도 7은 종래방법에 따라 한 화소 단위로 산술 부호화를 수행할 때 인접하는 주변 화소값인 콘텍스트값을 참조하는 경우의 일예를 도시한 것으로, 7a는 인트라 모드 부호화의 경우를, 7b 및 7c는 인터 모드 부호화의 경우를 각각 도시한 도면.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
102 : 모드 추출 블록 104 : 모드 부호화 블록
106 : 화소 부호화 블록 108 : 데이터 MUX
202 : 영역 확장 블록 204 : 제 1 부호화 블록
206 : 제 1 비트값 계산 블록 214 : 영역 분할 블록
216 : 제 2 부호화 블록 218 : 제 2 비트값 계산 블록
220 : 비교기 222 : 출력 결정 블록
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 이진 형상 신호 부호화 기법을 적용하는 데 적합한 이진 형상 신호 부호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다. 동도면에 도시된 바와같이, 이진 형상 신호 부호화 시스템은, 모드 추출 블록(102), 모드 부호화 블록(104), 화소 부호화 블록(106) 및 데이터 MUX(108)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 모드 추출 블록(102)에서는, 이진 형상 신호 프레임에서 분할된 각 BAB에 대한 기설정된 다수의 모드 신호를 추출, 예를들면 BAB에 대한 형상의 움직임 벡터(예를들면, 현재 프레임내 현재 BAB와 이전 프레임에서 결정된 탐색 영역내 후보 BAB간의 움직임 벡터)가 제로(0)로서 정의되며 BAB내의 모든 이진 화소들이 부호화될 필요가 없음을 의미하는 모드 신호, 움직임 벡터가 제로(0)로서 정의되지 않으며 BAB내의 모든 이진 화소들이 부호화될 필요가 없음을 의미하는 모드 신호, BAB내의 모든 이진 화소들이 배경 화소들로서 정의됨을 의미하는 모드 신호, BAB내의 모든 이진 화소들이 객체 화소들로서 정의됨을 의미하는 모드 신호 등과 같은 다수의 모드 신호를 추출하여 라인 L11을 통해 모드 부호화 블록(104)으로 제공하고, 또한 해당 BAB내 모든 이진 화소값들이 부호화될 필요가 있을 때 해당 BAB내 이진 화소값들을 라인 L12를 통해 화소 부호화 블록(106)으로 제공한다.
상기와 같이 이진 형상 신호 프레임에서 분할된 각 BAB에 대해 기설정된 다수의 모드 신호를 검출하는 방법으로서는, 예를들면 본 출원인에 의해 1997년 12월 30일자로 대한민국 특허청에“이진 형상 신호 부호화 방법 및 장치”의 명칭으로 특허출원된 것에 상세하게 기술되어 있다.(참조 : 특허 출원번호 제97-78372호)
다음에, 모드 부호화 블록(104)에서는 라인 L11을 통해 모드 추출 블록(102)으로부터 제공되는 다수의 모드 신호와 라인 L13을 통해 후술하는 화소 부호화 블록(106)으로부터 제공되는 인트라 CAE 모드 신호, 인터 CAE 모드 신호 및 화소 또는 블록 모드 신호를, 예를들면 호프만 부호화를 통해 부호화하며, 이와같이 부호화된 모드 신호는 라인 L14를 통해 데이터 MUX(108)로 제공된다. 여기에서, 인트라 CAE 모드 신호는 해당 BAB내 모든 이진 화소값들이 인트라 CAE 방법에 의해 부호화되었음을 의미하는 모드 신호이고, 인터 CAE 모드 신호는 해당 BAB내 모든 이진 화소값들이 인터 CAE 방법에 의해 부호화되었음을 의미하는 모드 신호이며, 화소 모드 신호는 해당 BAB내 모든 이진 화소값들이 한 화소 단위로 산술 부호화되었음을 의미하는 모드 신호이고, 블록 모드 신호는 해당 BAB내 모든 이진 화소값들이 P×P 서브 블록(예를들면, 2×2, 1×8 등) 단위로 산술 부호화되었음을 의미하는 모드 신호이다.
한편, 화소 부호화 블록(106)은, 실질적으로 본 발명에 직접 관련되는 구성부분으로써, 라인 L12를 통해 모드 추출 블록(102)으로부터 제공되는 BAB내 모든 이진 화소값들에 대해 기부호화된 현재 프레임의 콘텍스트값 및/또는 이전 프레임의 콘텍스트값을 이용하여 한 화소 단위로 산술 부호화를 수행하거나 혹은 분할된 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화를 수행하여 부호화된 이진 화소값들을 라인 L15를 통해 데이터 MUX(108)로 제공한다.
이러한 화소 부호화 블록(106)에서 본 발명에 따라 BAB내 이진 화소값들을 선택적으로 산술 부호화하는 구체적인 동작 과정에 대해서는 첨부된 도 2를 참조하여 후에 상세하게 기술될 것이다.
따라서, 데이터 MUX(116)에서는 라인 L14 상의 부호화된 BAB 모드 신호와 라인 L15 상의 부호화된 BAB 데이터를 다중화하여 도시 생략된 전송기로 전송, 예를들면 각 BAB의 부호화된 BAB 모드 신호와 각 BAB의 부호화된 데이터(BAB내의 이진 화소값들)를 연속적으로 순차 다중화하여 전송기로 전송한다. 이때, 내용 정보(BAB내의 이진 화소값들)를 부호화할 필요가 없는 BAB인 경우 해당 BAB에 대한 부호화된 모드 신호만이 전송될 것이다.
다음에, 상술한 바와같은 구성을 갖는 이진 형상 신호 부호화 시스템에 적용 가능하며, 본 발명에 따라 BAB내 이진 화소값들을 적응적으로 부호화하는 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이진 형상 신호 부호화 장치의 블록구성도를 나타낸다.
동도면에 도시된 바와같이, 본 발명의 이진 형상 신호 부호화 장치는, 영역 확장 블록(202), 제 1 부호화 블록(204), 제 1 비트값 계산 블록(206), 영역 분할 블록(214), 제 2 부호화 블록(216), 제 2 비트값 계산 블록(218), 비교기(220) 및 출력 결정 블록(222)을 포함한다.
도 2를 참조하면, 영역 확장 블록(202)에서는, 일예로서 도 3에 도시된 바와같이, 16×16의 BAB(P)에 대해 확장된 보더 영역을 갖는 18×18의 확장 BAB로 변환하여 라인 L21을 통해 제 1 부호화 블록(204) 및 영역 분할 블록(214)으로 각각 제공하는 데, 이때 확장되는 보더 영역(즉, 도 3에서 실선으로 도시된 화소 부분)은 상측 및 좌측 부분의 화소값들을 현재 프레임 또는 이전 프레임의 이미 부호화된 이전 N×N 블록의 대응 화소값들로 채우고, 아직 존재하지 않는(즉, 부호화되지 않은) 우측 및 하측 부분의 화소값들을 모두 제로(0)값으로 채우는 기법을 통해 생성하거나 혹은 본 출원인에 의해 1997년 9월 26일자로 대한민국 특허청에“형태 부호화를 위한 보더 화소 예측 장치 및 방법”의 명칭으로 특허출원된 기술을 이용하여 실현할 수 있다.(특허 출원 제97-49176호)
도 3을 참조하면, 인트라 모드 부호화에서 P×P 서브 블록(예를들면, 2×2) 단위로 산술 부호화를 수행하고 현재 부호화하고자 하는 서브 블록이 좌상측의 서브 블록(A)이라고 가정할 때, 해당 BAB내 인접하는 화소값들로 된 콘텍스트값(a)에 대한 일예를 보여준다. 즉, 서브 블록(A)의 콘텍스트값(a)은 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 BAB내의 화소값들이 된다.
한편, 제 1 부호화 블록(204)에서는 라인 L21을 통해 제공되는 확장된 보뎌 영역을 갖는 확장 BAB내의 각 이진 화소값들에 대해 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 화소값들을 이용하는 전술한 종래의 이진 산술 부호화 방법을 이용하여 부호화, 즉 인트라 CAE 또는 인터 CAE 방법중의 어느 하나를 이용하여 한 화소 단위로 산술 부호화를 수행하는 데, 이와같이 CAE 또는 인터 CAE 방법을 이용하여 이진 형상 신호를 한 화소 단위로 산술 부호화하는 방법의 일예로서는, 예를들면 본 출원인에 의해 1997년 12월 30일자로 대한민국 특허청에“이진 형상 신호 부호화 방법 및 장치”의 명칭으로 특허출원된 것에 상세하게 기술되어 있다.(참조 : 특허 출원번호 제97-78372호)
다음에, 제 1 부호화 블록(204)에서는 해당 BAB가 인트라 CAE 방법으로 부호화되었는지 혹은 인터 CAE 방법으로 부호화되었는지를 의미하는 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 라인 L22 상에 발생하여 출력 결정 블록(222)으로 제공하고, 또한 한 화소 단위의 산술 부호화 결과로서 얻어지는 부호화된 이진 화소값들은 라인 L23을 통해 제 1 비트값 계산 블록(206) 및 출력 결정 블록(222)으로 각각 제공한다.
이와 동시에, 영역 분할 블록(214)에서는 라인 L21을 통해 제공되는 BAB내 이진 화소값들을, 예를들면 2×2 또는 1×8로 된 다수의 서브 블록으로 분할(즉, 16×16의 BAB를 64개의 2×2 서브 블록으로 분할하거나 32개의 1×8 서브 블록으로 분할)하고, 여기에서 분할되는 각 서브 블록들은 다음단의 제 2 부호화 블록(214)으로 전달된다.
한편, 제 2 부호화 블록(216)에서는 분할된 각 서브 블록에 대해 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 화소값들로 된 현재 콘텍스트값 또는 이전 프레임내 대응 위치의 화소값들로 된 이전 콘텍스트값 및 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 화소값들로 된 현재 콘텍스트값을 이용하는 서브 블록 단위의 산술 부호화를 통해 BAB내 모든 이진 화소값들을 부호화, 즉 인트라 CAE 또는 인터 CAE 방법중의 어느 하나를 이용하여 분할된 서브 블록 단위로 산술 부호화를 수행하는 데, 이와같이 CAE 또는 인터 CAE 방법을 이용하여 이진 형상 신호를 서브 블록 단위로 산술 부호화하는 방법 또한 상술한 대한민국 특허 출원번호 제97-78372호에 기재된 방법과 유사한 방법으로 수행할 수 있다.
예를들어, 현재의 부호화 모드가 인트라 모드로 결정되면, 일예로서 도 4a에 도시된 바와같이, 현재 부호화하고자하는 BAB내 서브 블록(A)은 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 화소값들 또는 기부호화된 현재 BAB내 인접하는 화소값들(도 4a에서 사선으로 채워진 a1 - a6)로 된 콘텍스트값을 이용하는 인트라 CAE 방법으로 산술 부호화되는 데, 이때 서브 블록(A)에서 발생 가능한 패턴의 수는, 도 5(a) 내지 5(p)에 도시된 바와같이, 16개의 패턴중 어느 하나가 된다.
또한, 현재의 부호화 모드가 인터 모드로 결정되면, 일예로서 도 4b 및 4c에 도시된 바와같이, 현재 부호화하고자하는 BAB내 서브 블록(A)은 이전 프레임내 대응하는 위치의 화소들(도 4b에 도시된 c1 - c4)로 된 이전 콘텍스트값과 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 화소값들(도 4c에서 사선으로 채워진 b1 및 b2)로 된 현재 콘텍스트값을 동시에 참조하는 인터 CAE 방법으로 산술 부호화되는 데, 이때 서브 블록(A)에서 발생 가능한 패턴의 수는, 상기와 마찬가지로 16개의 패턴중 어느 하나가 된다.
한편, 본 발명은 다른 실시예로서, 도 6에 도시된 바와같이, 수평 방향으로 연속하는 8개의 화소값을 하나의 CAE 처리 블록으로 분할하여 8화소 단위로 CAE를 수행할 수 있다. 이 경우, 도 2의 영역 분할 블록(214)에서는 16×16 블록을 4개의 8×8 서브 블록으로 분할하고, 분할된 8×8 서브 블록 각각에서 수평 방향으로 연속하는 8개의 화소값을 하나의 처리 블록으로 분할한다.
즉, 본 실시예에서는 인트라 모드의 경우, 도 6a에 도시된 바와같이, 부호화하고자 하는 현재 처리 블록이 굵은 실선으로 도시되어 참조번호 A로써 표시된 블록이라 할 때 이미 부호화된 현재 프레임내 16개의 주변 화소값들(사선으로 채워진 화소값들)을 이용하여 이들에 대한 확률값으로 부호화(CAE)를 수행하고, 인터 모드의 경우, 도 6b 및 6c에 도시된 바와같이, 부호화하고자 하는 현재 처리 블록이 굵은 실선으로 도시되어 참조번호 A로써 표시된 블록이라 할 때 이전에 이미 부호화된 현재 프레임내 8개의 인접 화소들 및 이전 프레임내 처리 블록과 대응하는 위치의 8개의 인접 화소들을 이용하여 이들에 의한 확률값으로 부호화(CAE)를 수행한다. 이 경우에 있어서, 제 2 부호화 블록(216)에는 28개의 패턴 코드워드와 각 패턴에 대응하는 확률값들이 저장된 코드 테이블을 구비된다.
따라서, 제 2 부호화 블록(216)에서는 해당 BAB가 인트라 CAE 방법으로 부호화되었는지 혹은 인터 CAE 방법으로 부호화되었는지를 의미하는 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 라인 L24 상에 발생하고, 해당 BAB가 한 화소 단위로 부호화되었는지 혹은 서브 블록 단위로 부호화되었는지를 의미하는 화소 모드 신호 또는 블록 모드 신호를 라인 L24 상에 발생하여 출력 결정 블록(222)으로 제공하며, 또한 P×P 서브 블록(2×2 서브 블록 또는 1×8 서브 블록) 단위의 산술 부호화 결과로서 얻어지는 부호화된 이진 화소값들은 라인 L25를 통해 제 2 비트값 계산 블록(218) 및 출력 결정 블록(222)으로 각각 제공한다. 여기에서, 화소 모드 신호 또는 블록 모드 신호는, 예를들면 1비트의 부가 정보로써 표현할 수 있다.
다른한편, 제 1 비트값 계산 블록(206)에서는 라인 L23을 통해 전술한 제 1 부호화 블록(204)으로부터 제공되는 부호화된 데이터에 대한 비트수를 계산, 즉 현재 부호화된 해당 BAB에 대한 한 화소 단위 부호화후의 비트 발생량을 계산하며, 이러한 제 1 비트수 계산 결과는 다음단의 비교기(220)로 제공된다.
또한, 제 2 비트값 계산 블록(218)에서는 라인 L25를 통해 제 2 부호화 블록(216)으로부터 제공되는 부호화된 데이터에 대한 비트수를 계산, 즉 현재 부호화된 해당 BAB에 대한 P×P 서브 블록 단위 부호화후의 비트 발생량을 계산하며, 이러한 제 2 비트수 계산 결과 또한 다음단의 비교기(220)로 제공된다.
다음에, 비교기(220)에서는 제 1 비트값 계산 블록(206)으로부터 제공되는 제 1 비트수 계산값과 제 2 비트값 계산 블록(218)으로부터 제공되는 제 2 비트수 계산값을 비교하며, 비교 결과 총 발생 비트량이 적은 데이터를 부호화된 최종 출력 데이터로써 선택할 수 있도록 그에 상응하는 선택 제어 신호를 라인 L26 상에 발생, 예를들어 제 1 비트수 계산값이 제 2 비트수 계산값보다 작을 때 라인 L23 상의 부호화된 데이터(즉, 한 화소 단위로 산술 부호화된 데이터)를 최종 출력으로 선택하도록 하는 로우 레벨의 논리를 갖는 선택 제어 신호를 발생하여 라인 L26을 통해 출력 결정 블록(222)으로 제공하고, 제 1 비트수 계산값이 제 2 비트수 계산값보다 클 때 라인 L25 상의 부호화된 데이터(즉, 분할된 서브 블록 단위로 산술 부호화된 데이터)를 최종 출력으로 선택하도록 하는 하이 레벨의 논리를 갖는 선택 제어 신호를 발생하여 라인 L26을 통해 출력 결정 블록(222)으로 제공한다.
그 결과, 출력 결정 블록(222)에서는, 라인 L26 상의 선택 제어 신호에 응답하여, 라인 L22 상의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호와 라인 L24 상의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호중의 어느 하나의 모드 신호와 화소 모드 신호 또는 블록 모드 신호를 최종 모드 신호로 선택하여 도 1에 도시된 모드 부호화 블록(104)으로 제공함과 동시에 라인 L23 상의 부호화된 데이터 또는 라인 L25 상의 부호화된 데이터를 최종 출력 데이터로 선택하여 도 1에 도시된 데이터 MUX(108)로 제공한다.
보다 상세하게, 출력 결정 블록(222)은, 라인 L26을 통해 로우 레벨의 선택 제어 신호가 인가될 때, 라인 L22 상의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호, 화소 모드 신호 및 라인 23 상의 부호화된 데이터(즉, 한 화소 단위로 산술 부호화된 데이터)를 해당 BAB에 대한 최종 출력 데이터로서 선택하고, 또한 라인 L26을 통해 하이 레벨의 선택 제어 신호가 인가될 때, 라인 L24 상의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호, 블록 모드 신호 및 라인 25 상의 부호화된 데이터(즉, 2×2 또는 1×8 서브 블록 단위로 산술 부호화된 데이터)를 해당 BAB에 대한 최종 출력 데이터로서 선택한다.
따라서, 도 1의 데이터 MUX(108)에서는 라인 L14를 통해 모드 부호화 블록(104)에서 제공되는 부호화된 BAB 모드 신호와 도 2의 출력 결정 블록(222)에서 제공되는 부호화된 BAB 데이터를 다중화하여 도시 생략된 전송기로 전송한다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따르면, 영상 프레임에서 추출한 이진 형상 신호내 이진 화소값들을 산술 부호화할 때 영상의 특성에 따라 한 화소 단위로 부호화를 수행하거나 혹은 P×P 서브 블록(2×2 또는 1×8 서브 블록) 단위로 부호화를 수행하도록 함으로써, 이진 형상 신호의 부호화 효율을 대폭적으로 개선할 수 있다.

Claims (5)

  1. 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 N×N의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기설정된 다수의 모드 신호와 이진 화소값들인 내용 정보를 부호화하는 복합 이진 형상 신호 부호화 시스템에서 상기 내용 정보를 부호화하는 장치에 있어서,
    상기 N×N의 BAB를 각 주변에 걸쳐 확장 보더 영역을 갖는 Q×Q의 확장 BAB로 확장하는 영역 확장 블록;
    상기 확장 BAB내 모든 이진 화소값들을 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용하여 한 화소 단위로 산술 부호화하는 제 1 부호화 블록;
    상기 제 1 부호화 블록으로부터 제공되는 부호화된 데이터의 비트수를 계산하여 제 1 비트수 계산값을 발생하는 제 1 비트값 계산 블록;
    상기 확장 BAB내 BAB의 이진 화소값들을 기설정된 다수의 P×P 서브 블록으로 분할하는 영역 분할 블록;
    상기 분할된 각 서브 블록들을 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용하여 분할된 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화하는 제 2 부호화 블록;
    상기 제 2 부호화 블록으로부터 제공되는 부호화된 데이터의 비트수를 계산하여 제 2 비트수 계산값을 발생하는 제 2 비트값 계산 블록;
    상기 발생된 제 1 비트수 계산값과 제 2 비트수 계산값을 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 출력 선택 제어 신호를 발생하는 비교기; 및
    상기 발생된 출력 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 제 1 부호화 블록으로부터의 부호화된 데이터 출력과 상기 제 2 부호화 블록으로부터의 부호화된 데이터 출력중 어느 하나를 해당 BAB의 부호화된 최종 출력 데이터로서 선택하는 출력 결정 블록으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 BAB 가 16×16 일 때, 상기 확장 BAB는 18×18의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이진 형상 신호 부호화 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분할된 각 P×P 서브 블록은, 2×2 서브 블록인 것을 특징으로 하는 이진 형상 신호 부호화 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 분할된 각 P×P 서브 블록은, 1×8 서브 블록인 것을 특징으로 하는 이진 형상 신호 부호화 장치.
  5. 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 N×N의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기설정된 다수의 모드 신호와 이진 화소값들인 내용 정보를 부호화하는 방법에 있어서,
    N×N의 현재 BAB내 모든 이진 화소값들의 특성을 분석하고, 그 분석 결과에 의거하여 기설정된 다수의 기본 모드 신호를 추출하고, 이 추출된 기본 모드 신호를 부호화하는 제 1 과정;
    N×N의 현재 BAB가 부호화해야 될 화소값일 때, 상기 현재 BAB를 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용해 한 화소 단위로 산술 부호화하여 제 1 부호화 데이터를 발생하고, 그 부호화 결과에 따른 제 1 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 발생하는 제 2 과정;
    상기 현재 BAB를 각 주변에 걸쳐 확장 보더 영역을 갖는 Q×Q의 확장 BAB로 확장하고, 상기 확장 BAB내 BAB의 이진 화소값들을 기설정된 다수의 P×P 서브 블록으로 분할하며, 상기 현재 BAB를 기부호화된 현재 프레임내 인접하는 다수의 화소들로 된 현재 콘텍스트 및/또는 이전 프레임내 대응하는 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 이용해 분할된 각 P×P 서브 블록 단위로 산술 부호화하여 제 2 부호화 데이터를 발생하고, 그 부호화 결과에 따른 제 2 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 발생하는 제 3 과정;
    상기 발생된 제 1 부호화 데이터와 제 2 부호화 데이터의 비트 발생량을 각각 계산하고, 계산된 각 비트 발생량의 크기를 비교하며, 그 비교 결과에 의거하여 출력 선택을 위한 선택 제어 신호를 발생하는 제 4 과정;
    상기 발생된 선택 제어 신호에 응답하여, 상기 발생된 제 1 부호화 데이터와 제 1 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호 또는 상기 상기 발생된 제 2 부호화 데이터와 제 2 의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호를 최종 출력 데이터로써 선택하고, 선택된 최종 출력 부호화 데이터의 부호화 단위 모드를 나타내는 N비트의 화소 또는 블록 모드 신호를 발생하는 제 5 과정; 및
    상기 발생된 기본 모드 신호, 상기 제 1 또는 제 2의 인트라 CAE 또는 인터 CAE 모드 신호, 상기 화소 또는 블록 모드 신호 및 상기 선택된 최종 출력 부호화 데이터를 다중화하여 전송하는 제 6 과정으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 방법.
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