KR20000023174A - 엔코딩 장치 및 방법 - Google Patents

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이데이 노부유끼
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Abstract

엔코딩 장치 및 방법은 역 양자화용 양자화 매트릭스를 이용함으로써 엔코딩 및 디코딩을 반복적으로 수행함으로써 발생된 영상 저하를 방지한다. 엔코딩 장치에 있어서, 매트릭스 선택기는 엔코딩된 화상 패턴의 복잡도에 따라서 제 1 양자화 매트릭스를 선택하여, 선택된 제 1 양자화 매트릭스에 따른 정보를 양자화기에 공급한다. 매트릭스 장치는 가변 길이 코드 장치로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 정보를 재 기입함으로, 역 양자화에 이용될 양자화 매트릭스가 제 1 양자화 매트릭스와 다른 제 2 양자화 매트릭스이다.

Description

엔코딩 장치 및 방법{ENCODING APPARATUS AND METHOD}
본 발명은 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 양자화 및 역 양자화(inverse quantization)가 반복적으로 수행될 때 비디오 데이터의 화질 저하가 방지될 수 있도록 양자화 및 역 양자화에 상이한 양자화 매트릭스를 이용하는 엔코딩 장치 및 방법에 관한 것이다.
방송국 및 특정 용도로 이용되는 비디오 카세트 레코더 및 비디오 서버에서 비디오 데이터의 녹화 및 재생 분야에 있어서, 촬영 전문가 그룹 2(Moving Picture Experts Group Two : MPEG-2) 표준에 기초한 압축 엔코딩의 설정으로 MPEG-2 표준에 기초하여 압축된 비디오 데이터가 녹화 및 재생되는 것이 공통적이다.
도 1은 압축 엔코딩을 수행하는 일반적인 엔코더(10)의 구조를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 엔코더(10)에 있어서, 영상 신호는 주사 변환 매크로블록(scanning-conversion macroblock) 발생기(11)에 입력된다. 주사 변환 매크로블록 발생기(11)는 필드로부터의 영상 신호의 장치를 프레임으로 변환하여, 주사 라인의 순서에 기초하여 변환을 수행함으로써 16 x 16 픽셀을 가지고 있는 매크로블록의 순서를 발생시킨다. 가산기(12)는 매크로블록을 구성하는 8 x 8 픽셀 블록(DCT 블록)의 장치로 매크로블록 장치의 신호 및 동작 보상기(21)로부터 출력된 예측 신호를 가산하고, 그 합을 이산 코사인 변환(DCT) 장치(13)에 입력시킨다.
DCT(13)는 각각의 블록에 대한 이산 코사인 변환 처리를 수행함으로써 DCT 계수를 계산한다. DCT 계수는 양자화기(14)에 입력된다. 속도 제어기(7)로부터 출력된 양자화 인덱스 신호와 선정된 양자화 매트릭스의 곱만큼 각각의 입력된 DCT 계수를 제산함으로써 각각의 계수는 양자화된다. 양자화 결과는 지그 제그 주사하면서 양자화기(14)로부터 출력된다. 출력된 양자화 데이터는 가변 길이 코드(VLC) 장치(15)에 입력된다. 데이터가 가변 길이 코드로 변환된 후, 이들은 출력 버퍼(16)를 경유하여 스트림으로서 출력된다. 스트림의 발생된 코드량은 속도 제어기(17)에 입력되어, 양자화기(14)에서 출력될 양자화 인덱스를 계산한다.
예측 신호의 발생(부분 디코딩)에 있어서, 양자화기(14)로부터 출력된 양자화 데이터는 역 양자화기(18)에 의해 역 양자화된다. 역 양자화 데이터의 역 DCT는 역 DCT 장치(19)에 의해 수행되고, 얻어진 데이터는 가산기(20)에 입력된다. 가산기(20)는 역 DCT 장치(19)로부터의 출력 및 동작 보상기(21)로부터 출력된 동작 보상 예측 신호를 가산하고, 동작 보상기(21)내에 그 합을 입력시켜 저장한다. 동작 예측기(22)는 주사 변환 매크로블록 발생기(11)로부터의 출력에 기초하여 동작 벡터를 발생시켜, 동작 보상기(21)로 출력시킨다. 동작 보상기(21)는 동작 벡터에 기초하여 특정하게 디코딩된 영상 데이터에 대한 동작 보상 예측 신호를 발생시킨다.
엔코더(10)에 의해 엔코딩된(압축된) 신호는 도 2에 도시된 바와 같이 디코더(30)에 의해 디코딩된다. 다시 말하면, 스트림은 입력 버퍼(31)를 경유하여 가변 길이 디코더(역 VLC 장치)(32)에 입력된다. 입력 스트림의 디코딩 후, 가변 길이 디코더(32)는 영상 신호 성분을 역 양자화기(33)로 출력시키고, 동작 벡터를 동작 보상기(37)로 출력시킨다. 역 양자화기(33)는 역 양자화 매트릭스에 따라서 입력 영상 신호 성분을 DCT 계수로 변환한다. 역 DCT 장치(34)는 DCT 계수를 역 DCT를 실시하고, 동작 보상기(37)는 동작 벡터에 따라서 이미 디코딩된 영상 신호에 대한 동작 보상을 수행함으로써 예측 신호를 발생시킨다. 역 DCT 장치(34)로부터의 출력은 가산기(35)에 입력되고, 동작 보상기(37)로부터 출력된 예측 신호에 가산되므로, 디코딩이 수행된다. 디코딩된 신호가 출력되어 보상기(37)내에 저장되고, 포맷 변환기(36)로 출력된다. 포맷 변환기(36)는 매크로블록 장치내의 디코딩된 신호를 주사 라인 장치내의 영상 신호로 변환한다.
양자화기(14)내에 이용된 양자화 매트릭스에 따른 정보가 디코더(30)내의 역 양자화기(33)에 의해 역 양자화에 이용될 수 있도록, 정보가 양자화기(14)의 출력단에서 양자화된 스트림으로 묘사된다. 이것은 MPEG 표준에 있어서, 양자화 매트릭스를 묘사하기 위한 구문(syntax)은 정해진다. 디코더(30)가 엔코딩된 스트림을 디코드시킬 때, 역 양자화가 코드로 묘사된 양자화된 매트릭스 정보를 이용함으로써 역 양자화를 수행한다. 다시 말하면, MPEG 표준에 기초를 둔 일반적인 엔코딩 및 디코딩에 있어서, 양자화 장치(14)에 이용된 양자화 매트릭스 및 역 양자화 장치(33)에 의해 이용된 역 양자화 매트릭스는 완전히 동일하다.
방송국 및 비디오 생산시에 수행된 통상적인 편집에 있어서, 다수의 소오스 비디오 데이터는 합성(synthesizing) 및 특정한 효과와 같은 편집 처리를 이용함으로써 반복적으로 처리되므로, 편집된 비디오 데이터가 발생된다. 다시 말하면, 편집된 비디오 데이터를 발생시키기 위해, 녹화 매체에 녹화 및 이로부터의 재생은 반복적으로 수행되어야 한다. 결과적으로, 엔코더(10)에 의한 엔코딩 및 디코딩(30)에 의한 디코딩은 반복적으로 수행된다. 이것은 영상을 크게 저하하게 할 수 있는 영상 양자화 및 역 양자화시에 발생된 양자화 에러에 의해 야기된 영상 저하를 누적시킨다.
화질이 MPEG 엔코딩 및 디코딩의 반복 실시로 누적된 잡음으로 인한 찌그러지는 이유에 대해 후술하고자 한다. 정상 양자화기(14)의 개념 및 역 양자화기(23)의 개념에 대해 간단하게 기술하고자 한다. 양자화기(14)로부터 출력된 각각의 양자화 데이터는 다음 식으로 표현할 수 있다.
여기에서, "Q-데이터"는 양자화기(14)로부터 출력된 각각의 양자화 데이터를 나타내고, "DCT_계수"는 DCT 장치(13)로부터 출력되고, 양자화기(14)에 공급되는 DCT 계수를 나타내며, "Q_계수"는 양자화기(14)에 공급된 양자화 매트릭스의 양자화 계수를 나타내고, "Q_단계"는 속도 제어기(17)에서 양자화기(14)에 공급된 양자화 단계를 나타낸다. 다시 말하면, 양자화기(14)로부터 출력된 각각의 양자화 데이터는 DCT 계수를 양자화 계수 및 양자화 단계의 곱만큼 제한함으로 얻어진 값이다. 예를 들면, 양자화 계수 및 양자화 단계의 곱이 100 인 경우에, 양자화기(14)는 양자화 데이터로서 100 만큼 제산된 값을 출력시킨다.
디코더(30)내의 역 양자화기(33)는 가변 길이 디코더(32)로부터 공급된 DCT 계수에 따라서 양자화기(14)에 의해 수행된 것으로 반전되는 처리를 수행한다. 역 양자화기(33)로부터 출력된 DCT 계수 "DCT_계수"는 다음 식으로 표현한다.
다시 말하면, DCT 계수 "DCT_계수"는 양자화 계수 및 양자화 단계만큼 DCT 계수를 승산함으로써 얻어진 값이다. 상술한 예를 참조하면, 양자화 계수 및 양자화 단계의 곱이 100인 경우, 역 양자화기(33)는 DCT 계수로서 100에 의해 승산된 값을 출력시킨다.
식(2)에 기초를 둔 역 양자화가 식(1)에 기초하여 수행된 양자화를 재 저장하기 위해 처리하는 것을 말할 수 있을지라도, 100%의 완전한 재 저장이 수행되지 않는다. 이것은 식(1)에 기초하여 계산된 데이터의 소수점 다음의 숫자가 제거되어 디코더(30)로 송신되지 않기 때문이다. 그러므로, 양자화 계산과 역 양자화 계산 사이에서 발생된 에러는 디코딩된 비디오 데이터에 잡음으로서 포함된다.
MPEG 표준에 기초한 엔코딩 및 디코딩에 있어서, 더 큰 엔코딩 비트가 플레인(plain) 비디오 영상을 가지고 있는 비디오 성분보다 높은 공간 주파수를 가지는 잡음에 할당된다. 그러므로, 엔코딩에 의해 발생된 엔코딩된 스트림은 소오스 비디오 데이터보다 많은 잡음을 가지고 있다. 화질 저하의 주요 원인은 고주파수 성분을 가지고 있는 잡음「소위, "모기 잡음(mosquito noise")이라 칭함」이 증가한 것이다.
후속적으로, 역 양자화기(33)는 식(2)에 기초를 둔 역 양자화를 이용함으로써 잡음을 포함하는 엔코딩된 스트림을 처리한다. 역 양자화기(33)는 엔코딩된 스트림 성분뿐 만 아니라, 잡음 성분을 역 양자화한다. 그러므로, 잡음 성분도 비디오 성분과 유사하게 재 저장된다. 명백하게, 재 저장된 잡음 성분은 엔코딩되기 전에 소오스 비디오 데이터 내에 포함된 잡음 성분보다 크다.
따라서, 정상 MPEG 표준에 기초한 엔코딩 및 디코딩의 반복 실시에 있어서, 잡음은 디코딩된 비디오 데이터의 화질 저하를 야기하는 양자화와 역 양자화 사이에서 발생하는 계산 에러에 의해 발생되는 것을 누적시킨다. 부수적으로, MPEG 표준에 기초한 정상 역 양자화에 있어서, 엔코딩된 스트림 내에 포함된 비디오 성분뿐만 아니라, 잡음 성분으로 인한 화질 저하가 역 양자화된다는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 상술한 환경에 비추어 이루어진 것이다.
본 발명의 목적은 역 양자화용 양자화 매트릭스와 상이한 양자화용 양자화 매트릭스를 이용함으로써 화질이 찌그러지지 않게 하는 엔코딩 장치 및 엔코딩 방법을 제공하기 위한 것이다. 특히, 엔코딩 장치 및 엔코딩 방법은 역 양자화의 것보다 클 상대적으로 높은 공간 주파수를 가지고 있는 DCT 계수를 양자화하기 위한 양자화를 양자화용 양자화 매트릭스에서 세팅시킴으로써 잡음과 같은 높은 공간 주파수를 가지고 있는 성분을 억제시킨다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 특징에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터의 이산 코사인 변형 처리를 실시함으로써 이산 코사인 변형 계수를 출력시키기 위한 이산 코사인 변형 장치, 이상 코사인 변형 계수를 양자화시키기 위해 양자화 매트릭스를 이용함으로써 양자화 데이터를 출력시키기 위한 양자화 장치, 및 양자화 데이터를 엔코딩시킴으로써 엔코딩된 스트림을 출력시키기 위한 엔코딩 장치를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 관한 설비를 통해 달성된다. 양자화용 양자화 매트릭스는 디코딩시의 역 양자화가 실시될 때 이용된 양자화 매트릭스의 계수와 다른 이산 코사인 변형 계수를 가지고 있다.
양호하게는, 양자화용 양자화 매트릭스의 높은 공간 주파수 이산 코사인 변형 계수를 양자화하기 위한 양자화 계수값을 역 양자화가 실시될 때 이용된 양자화 매트릭스의 높은 공간 주파수 이산 코사인 변형 계수를 양자화하기 위한 양자화 계수값보다 높다.
이산 코사인 변형 계수의 공간 주파수가 증가함에 따라서, 양자화용 양자화 매트릭스의 양자화 계수값은 역 양자화가 실시될 때 이용된 양자화 매트릭스의 양자화 계수값보다 크게 증가할 수 있다.
엔코딩 장치는 엔코딩 장치로부터 출력된 엔코딩된 스트림으로부터 발생된 코드량에 기초하여 양자화 장치에 공급될 양자화 매트릭스를 선택하기 위한 제어 장치를 더 포함할 수 있다.
제어 장치는 엔코딩 장치에 의해 엔코딩된 화상의 공간 주파수 성분의 수에 비례하여 최고 양자화 계수를 가지고 있는 양자화 매트릭스를 선택할 수 있다.
엔코딩 장치는 결정된 복잡층에 기초하여 양자화 장치에 공급될 양자화 장치를 선택하기 전에 엔코딩 장치로부터 출력된 엔코딩된 스트림으로부터 발생된 코드량에 기초하여 엔코딩된 화상의 복잡성을 나타내는 복잡층을 결정하기 위한 제어 장치를 더 포함한다.
엔코딩 장치는 양자화용 양자화 매트릭스에 의해 이용된 양자화 인덱스의 평균 계산, 계산된 평균에 기초하여 엔코딩된 화상을 나타내는 복잡층의 결정, 및 결정된 복잡층에 기초를 둔 양자화 장치에 공급될 양자화 매트릭스의 선택을 수행하기 위한 제어 장치를 포함한다.
복잡 레벨은 양자화 인덱스의 평균으로부터 히스테리시스 특성에 기초하여 결정될 수 있다.
엔코딩 장치는 역 양자화가 실시될 때 이용된 양자화 매트릭스의 데이터로 엔코딩 장치로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스의 데이터가 변경되도록 재기입을 수행하기 위한 재기입 장치를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터의 이산 코사인 변형 처리를 실시함으로써 이산 코사인 변형 계수를 출력시키는 단계, 이산 코사인 변형 계수를 양자화하기 위해 양자화 매트릭스를 이용함으로써 양자화 데이터를 출력시키는 단계, 및 양자화 데이터를 엔코딩시킴으로써 엔코딩된 스트림을 출력시키는 단계를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 방법에 관한 설비를 통해 달성된다. 양자화용 양자화 매트릭스는 역 양자화가 디코딩시에 실시될 때 이용된 양자화 매트릭스의 계수와 다른 이산 코사인 변형 계수를 가지고 있다.
본 발명의 또 다른 목적에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위해 제 1 양자화 매트릭스를 이용하기 위한 양자화 장치, 양자화 장치로부터 양자화 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치, 및 양자화 장치에 의해 엔코딩된 스트림에 있어서 제 1 양자화 매트릭스 상에 데이터를 묘사하지 않고서도 제 1 양자화 매트릭스내의 양자화 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 제 2 양자화 매트릭스 상에 데이터를 묘사하기 위한 묘사 장치를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 관한 설비를 통해 달성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위한 제 1 양자화 매트릭스를 이용하는 단계, 양자화 데이터를 엔코딩시키는 단계, 및 제 1 양자화 매트릭스 상에 데이터를 묘사하지 않고서도 제 1 양자화 매트릭스내의 양자화 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 제 2 양자화 매트릭스 상에 데이터를 엔코딩된 데이터 스트림으로 묘사하는 단계를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 방법에 관한 설비를 통해 달성된다.
본 발명의 목적에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위한 양자화 장치, 양자화 장치로부터 양자화 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치, 및 디코딩시키는데 이용될 양자화 매트릭스내의 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 양자화 매트릭스를 양자화 장치에 의해 이용된 양자화 매트릭스로서 선택하기 위한 제어 장치를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 관한 설비를 통해 달성된다.
본 발명의 다른 목적에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터를 양자화하는 단계, 양자화 데이터를 엔코딩시키는 단계, 및 디코딩하는데 이용될 양자화 매트릭스내의 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 양자화 매트릭스를 양자화 장치에 의해 이용된 양자화 매트릭스로서 선택하는 단계를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 방법에 관한 설비를 통해 달성된다.
본 발명의 또 다른 목적에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위한 양자화 장치, 양자화 장치로부터 양자화 데이터를 엔코딩시키기 위한 양자화 장치, 및 양자화 장치에 의한 양자화에 있어서 디코딩시키는데 이용될 양자화 매트릭스와 다른 양자화 매트릭스가 이용되도록 양자화 장치를 제어하기 위한 제어 장치를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 관한 설비를 통해 달성된다.
본 발명의 또 다른 목적에 따르면, 상술한 목적은 소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위한 양자화 장치, 양자화 장치로부터 양자화 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치, 및 역 양자화에 이용될 양자화 매트릭스가 양자화 장치 내에 이용된 양자화 매트릭스와 다르도록 엔코딩된 데이터 스트림을 처리하기 위한 처리 장치를 포함하는 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 관한 설비를 통해 달성된다.
도 1은 일반적인 엔코더(10)를 도시한 블록도.
도 2는 일반적인 디코더(30)를 도시한 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 엔코더(10)를 도시한 블록도.
도 4는 제 1 양자화 매트릭스를 도시한 도면.
도 5는 제 2 양자화 매트릭스를 도시한 도면.
도 6은 제 3 양자화 매트릭스를 도시한 도면.
도 7은 양자화 매트릭스들의 변화를 결정하는 기능을 도시한 도면.
도 8은 양자화 매트릭스를 변화시키기 위한 절차를 도시한 플로우챠트.
도 9는 양자화 매트릭스를 양자화 계수를 단계적으로 변화시키는 기능의 예를 도시한 그래프.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 엔코더(10)를 도시한 블록도.
도 11은 엔코딩된 비트 스트림을 도시한 도면.
도 12는 엔코딩된 비트 스트림의 순서층을 도시한 도면.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 엔코더(10)를 도시한 블록도.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 엔코더(10)를 도시한 블록도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 엔코더 13 : DCT 장치
14 : 양자화기 15 : VLC 장치
16 : 출력 버퍼 17 : 속도 제어기
18, 33 : 역 양자화기 30 : 디코더
32 : 가변 길이 디코더 41 : 매트릭스 장치
42 : 매트릭스 선택기
도 3에 도시된 블록도를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 엔코더(10)는 주사 변환 매크로블록 발생기(11), DCT 장치(13), 양자화기(14), VLC 장치(15), 매트릭스 장치(41), 출력 버퍼(16), 속도 제어기(17), 및 매트릭스 선택기(42)를 포함한다. 도 3에 도시된 엔코더(10)에 있어서, 도 1에 도시된 바와 같이 동작 보상 제어 기능(가산기(12), 역 양자화기(18), 및 동작 보상기(22))은 설명을 간단화하기 위해 생략하였지만, 도 3에 도시된 엔코더(10)는 이 기능을 실제로 가지고 있다.
도 3에 도시된 엔코더(10)는 도 3에 도시된 엔코더(10)가 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스를 선택하는 매트릭스 선택기(42), 및 양자화 매트릭스를 재기입하는 매트릭스 장치(41)를 포함하는 도 1에 도시된 엔코더와 다르므로, 양자화기(14)에 의해 이용된 양자화 매트릭스 및 역 양자화기(33)(도 2에 도시됨)에 의해 이용된 양자화 매트릭스가 다르다.
매트릭스 장치(41)는 양자화기(14)에 의해 이용된 양자화 매트릭스내의 양자화 계수보다 작은 양자화 계수를 가지고 있는 양자화 매트릭스를 가지는 VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림으로 묘사된 양자화 매트릭스를 재기입하는 기능을 가지고 있다. 재기입하기 위한 새로운 양자화 매트릭스는 속도 제어기(17)로부터 입력된 양자화 인덱스에 기초를 두고 결정된다. 양자화 인덱스는 상술한 양자화 단계를 결정하기 위한 주요 인자이다. 양자화 인덱스가 커짐에 따라서, 양자화 단계는 감소하지만, 양자화 인덱스가 작아짐에 따라서, 양자화 단계가 증가한다. 매트릭스 선택기(42)는 양자화기(14)에 의해 이용된 양자화 매트릭스의 값을 양자화 인덱스에 기초하여 제어한다. 비디오 데이터의 양자화 및 역 양자화의 계산시에 발생된 양자화 변환 에러에 의해 야기된 영상 잡음이 증가하는 경우에, 매트릭스 장치(41)는 디코더(30)의 역 양자화기(33)(도 2)에 이용될 양자화 매트릭스로서 양자화기(14)내에 이용된 양자화 매트릭스와 다른 양자화 매트릭스를 설정시킨다(양자화기(14)에 이용된 양자화 매트릭스의 고주파수 성분은 역 양자화기(33)내에 이용된 양자화 매트릭스의 고주파수 성분보다 큰 값을 갖도록 설정된다). 다른 성분은 도 1에 도시된 것과 유사하다.
도 4 내지 6을 참조하면, 특정한 양자화 매트릭스에 대해 후술하고자 한다.
양자화기(14)는 도 4 내지 6에 도시된 제 1, 제 2 및 제 3 양자화 매트릭스들 중 소정의 한 매트릭스를 이용한다. 역 양자화기(33)는 도 4에 도시된 제 1 양자화 매트릭스를 이용한다. 도 5에 도시된 양자화 매트릭스의 값 중에, 셰이드(shade) 되지 않는 낮은 공간 주파수 성분은 도 4에 도시된 제 1 양자화 매트릭스의 값과 같고, 미세하게 셰이드되는 중간 및 높은 공간 주파수의 성분은 도 4에 도시된 제 1 양자화 매트릭스의 양자화 인덱스의 값보다 크다. 도 6에 도시된 제 3 양자화 매트릭스에 있어서, 중간 및 높은 공간 주파수를 가지고 있는 양자화 계수값은 제 2 양자화 매트릭스내의 양자화 계수보다 크고, 도 5에 도시된 미세한 셰이드 범위보다 넓어진다.
속도 제어기(17)는 발생된 비트량에 따른 정보를 출력 버퍼(16)로부터 수신하고, 발생된 비트량에 기초하여 양자화 인덱스의 평균을 계산한다. 발생된 비트량에 따른 정보는 하나의 화상이 엔코딩될때는 언제든지 속도 제어기(17)에 공급된다. 발생된 비트량에 따른 정보는 엔코딩된 화상이 복잡한지 평이한 지의 여부를 결정하기 위한 지시자로서 이용된다.
양자화 인덱스의 비교적 작은 평균은 소오스 비디오 데이터의 화상 패턴이 비교적 간단하고, 소오스 비디오 데이터의 화상 프레임내의 공간 주파수의 평균이 낮다는 것을 나타낸다. 소오스 비디오 데이터의 화상 패턴이 이러한 상태인 경우는 "복잡 레벨 1"로서 정해진다.
양자화 인덱스의 중간 평균은 소오스 비디오 데이터의 화상 패턴이 간단하지도 복잡하지도, 즉 정상적이고, 소오스 비디오 데이터의 화상 프레임의 공간 주파수의 평균이 중간인 것을 나타낸다. 소오스 비디오 데이터의 화상 패턴이 이러한 상태인 경우에 "복잡 레벨 2"로서 정해진다.
양자화 평균의 매우 큰 평균은 소오스 비디오 데이터의 화상 패턴이 매우 복잡하고, 소오스 비디오 데이터의 화상 프레임의 공간 주파수의 평균이 매우 높은 것을 나타낸다. 소오스 비디오 데이터의 화상 패턴이 이러한 상태인 경우는 "복잡 레벨 3"으로서 정해진다.
속도 제어기(17)는 하나의 화상이 엔코드될때는 언제든지 발생된 비트량에 따른 정보를 출력 버퍼(16)로부터 수신하고, 발생된 비트량에 기초하여 양자화 인덱스의 평균을 계산한다. 속도 제어기(17)는 속도 양자화 인덱스와 선정된 임계치의 계산된 평균을 비교함으로써 상술한 복잡 레벨들 중 하나를 결정한다. 특히, 엔코딩된 화상의 화상 패턴이 간단할 때, 속도 제어기(17)는 복잡 레벨 1을 결정한다. 엔코딩된 화상의 화상 패턴이 정상적일 때, 속도 제어기(17)는 복잡 레벨 2를 결정한다. 엔코딩된 화상의 화상 패턴의 복잡할 때, 속도 제어기(17)는 복잡 레벨 3을 결정한다. 복잡 레벨에 따른 정보는 매트릭스 선택기(2)에 공급된다.
또한, 속도 제어기(17)는 발생된 비트량에 기초를 두고 하나의 화상이 엔코드될때는 언제든지 양자화 단계를 결정한다. 특히, 하나의 화상에 대해 발생된 코드량이 선정된 양보다 크거나, 출력 버퍼(16)내에 저장된 데이터량이 증가할 때, 속도 제어기(17)는 후속 화상에 대해 발생된 코드량을 억제하기 위해서 양자화 단계를 증가시킨다. 하나의 화상에 대해 발생된 코드량이 선정된 양보다 작거나, 출력 버퍼(16)내에 저장된 데이터량이 감소할 때, 속도 제어기(17)는 후속 화상에 대해 발생된 코드량을 증가시키기 위해 양자화 단계를 감소시킨다. 속도 제어기(17)에 의해 결정된 양자화 단계에 따른 정보가 양자화기(14)에 공급된다.
매트릭스 선택기(42)는 도 4 내지 6에 도시된 제 1 , 제 2 및 제 3 양자화 매트릭스를 저장하는 메모리를 포함한다. 매트릭스 선택기(42)는 복잡 레벨에 따른 정보를 속도 제어기(17)로부터 수신하고, 복잡 레벨에 따라서 메모리 내에 저장된 제 1, 제 2, 및 제 3 양자화 매트릭스 중에서 양자화기(14)에 공급될 양자화 매트릭스를 선택한다.
복잡 레벨 1, 2, 및 3에 따른 제어 동작에 대해 순서대로 후술하고자 한다.
복잡 레벨 1의 경우에, 매트릭스 선택기(42)는 제 1 양자화 매트릭스(도 4에 도시됨)를 선택하여 양자화기(14)에 공급한다. 또한, 매트릭스 선택기(42)는 제 1 양자화 매트릭스에 따른 정보를 매트릭스 장치(41)에 역 양자화에 이용될 양자화 매트릭스로서 공급한다. 양자화기(14)는 매트릭스 선택기(42)로부터 공급된 제 1 양자화 매트릭스를 이용함으로써 양자화를 수행한다.
매트릭스 장치(41)는 매트릭스 선택기(42)로부터 공급된 제 1 양자화 매트릭스 정보에 의해 VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스 정보를 재 기입한다. 명백하게는, 이러한 경우에(복잡 레벨 1의 경우에), VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스 정보는 제 1 양자화 매트릭스 정보이다. 따라서, VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스 정보는 재 기입되지 않은 상태로 변경되지 않게 출력될 수 있다.
엔코딩의 결과로 디코더(30)에 공급될 엔코딩된 스트림에 있어서, 양자화 매트릭스에 따른 정보는 양자화기(14)에 의해 이용된 제 1 양자화 매트릭스와 유사하다. 따라서, 역 양자화기(33)는 가변 길이 디코더(32)에서 디코딩시키는 가변 길이를 수행함으로써 처리된 역 양자화 데이터에 대한 제 1 양자화 매트릭스를 이용한다. 역 양자화기(33)에 의해 이용된 양자화 매트릭스는 양자화기(14)에 의해 이용된 양자화 매트릭스와 유사하다.
복잡 레벨 2의 경우에, 매트릭스 선택기(2)는 제 2 양자화 매트릭스(도 5에 도시됨)를 선택하여 양자화기(4)에 공급한다. 또한, 매트릭스 선택기(42)는 제 1 양자화 매트릭스에 따른 정보를 매트릭스 장치(41)에 역 양자화에 이용될 양자화 매트릭스로서 공급한다. 양자화기(14)는 매트릭스 선택기(42)로부터 공급된 제 2 양자화 매트릭스를 이용함으로써 양자화를 수행한다.
매트릭스 장치(41)는 매트릭스 선택기(42)로부터 공급된 제 1 양자화 매트릭스 정보에 의해 VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스 정보를 재 기입한다. 이것은 매트릭스 장치(41)가 정보를 재기입하지 않고서도 엔코딩된 스트림을 출력시키는 경우에 VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스 정보가 제 2 양자화 매트릭스에 관련되어, 디코더(30)내의 역 양자화기(33)가 역 양자화를 수행하기 위해 제 2 양자화 매트릭스를 이용하기 때문이다.
엔코딩의 결과로 디코더(30)에 공급될 엔코딩된 스트림 내에 양자화기(14)에 의해 이용된 제 2 양자화 매트릭스와 다른 제 1 양자화 매트릭스에 따른 정보가 묘사된다. 역 양자화기(33)는 가변 길이 디코더(32)내에서 가변 길이 디코딩을 수행함으로써 처리된 역 양자화 데이터에 제 1 양자화 매트릭스를 이용한다. 다시 말하면, 역 양자화기(33)에 의해 이용된 양자화 매트릭스는 양자화기(14)에 의해 이용된 제 2 양자화 매트릭스와 다르다.
복잡 레벨 3의 경우에, 매트릭스 선택기(42)는 제 3 양자화 매트릭스(도 5에 도시됨)를 선택하여, 양자화기(14)에 공급한다. 또한, 매트릭스 선택기(42)는 제 1 양자화 매트릭스에 따른 정보를 매트릭스 장치(41)에 역 양자화에 이용될 양자화 매트릭스로서 공급한다. 양자화기(14)는 매트릭스 선택기(42)로부터 공급된 제 3 양자화 매트릭스를 이용함으로써 양자화를 수행한다.
매트릭스 장치(41)는 매트릭스 선택기(42)로부터 공급된 제 1 양자화 매트릭스 정보에 의해 VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스 정보를 재기입한다. 이것은 양자화 매트릭스 정보를 재기입한다. 이것은 매트릭스 장치(41)가 정보를 재기입하지 않고서도 엔코딩된 스트림을 출력시키는 경우, VLC 장치(15)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된 양자화 매트릭스 정보가 제 3 양자화 매트릭스에 관련되어, 디코더(30)내의 역 양자화기(33)가 역 양자화를 수행하기 위해 제 3 양자화 매트릭스를 이용하기 때문이다.
엔코딩의 결과로, 디코더(30)에 공급될 엔코딩된 스트림 내에 양자화기(14)에 의해 이용된 제 3 양자화 매트릭스와 다른 제 1 양자화 매트릭스에 따른 정보가 묘사된다. 역 양자화기(33)는 가변 길이 디코더(32)내에서 가변 길이 디코딩을 수행함으로써 처리된 역 양자화 데이터에 제 1 양자화 매트릭스를 이용한다. 다시 말하면, 역 양자화기(33)에 의해 이용된 양자화 매트릭스는 양자화기(14)에 의해 이용된 제 3 양자화 매트릭스와 다른 제 1 양자화 매트릭스이다.
제 1 또는 제 3 양자화 매트릭스가 역 양자화전에 양자화를 수행하는데 이용되는 이유는 제 2 또는 제 3 양자화 매트릭스의 계수보다 작은 양자화 계수를 가지고 있는 제 1 양자화 매트릭스를 이용하여 수행되고, 양자화 및 역 양자화의 효과에 대해 후술하고자 한다. 다음 설명은 8 x 8 DCT 블록내의 64 DCT 계수 중에 최고 공간 주파수를 가지고 있는 DCT 계수가 양자화 및 역 양자화되고, DCT 계수 "DCT_계수"의 값이 280이고, 양자화 단계 "Q_단계"의 값이 1인 상태에 기초를 두고 있다.
양자화기(14)에서 수행된 양자화에 이용된 양자화 매트릭스는 도 5에 도시된 제 2 양자화 매트릭스 및 도 6에 도시된 제 3 양자화 매트릭스이다. 제 2 또는 제 3 양자화 매트릭스에 있어서, 최고 공간 주파수를 가지고 있는 DCT 계수를 양자화하기 위한 양자화 계수가 140 이다. 그러므로, 식(1)에 기초를 두고, 양자화기(14)에 의해 양자화된 데이터 "Q_데이터"는 다음 식으로 표현할 수 있다.
식(3)에 기초를 둔 계산을 양자화함으로써 계산된 양자화 데이터는 엔코더(10)로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사된다.
후속적으로, 엔코딩된 스트림이 역 양자화될 때, 도 4에 도시된 제 1 양자화 매트릭스가 이용된다. 최고 공간 주파수를 가지고 있는 제 1 양자화 매트릭스내의 DCT 계수를 양자화하기 위한 양자화 계수는 70 이다. 역 양자화기(33)에 의해 역 양자화된 DCT 계수 "DCT_계수"는 다음 식으로 표현할 수 있다.
다시 말하면, 양자화기(14)에 공급된 DCT 계수는 280이고, 역 양자화기(33)로부터 출력된 DCT 계수는 양자화되지 않은 DCT 계수의 절반인 140 이다. 이것은 역 양자화된 DCT 계수의 레벨이 양자화되지 않은 DCT 계수의 레벨 보다 감소하는 것을 나타낸다. 또한, 이것은 역 양자화된 DCT 계수의 레벨이 양자화되지 않은 DCT 계수의 레벨에 비해 억제된다는 것을 나타낸다.
역 양자화된 DCT 계수 및 양자화되지 않은 DCT 계수의 감쇠비는 제 1 양자화 매트릭스의 DCT 계수와 제 2 또는 제 3 양자화 매트릭스의 DCT 계수 사이의 차에 의해 결정된다. 중간 공간 주파수 범위에서 낮은 DCT 계수에 관련하여, 제 1 양자화 매트릭스 및 제 2 또는 제 3 양자화 매트릭스는 동일한 양자화 계수를 가지고 있다. 그러므로, DCT 계수를 양자화 및 역 양자화하지 않은 DCT 계수들 사이에는 거의 변경이 없다. 높은 공간 주파수 범위에서 중간의 DCT 계수에 관련하여, 제 1 양자화 매트릭스 및 제 2 또는 제 3 양자화 매트릭스는 상이한 양자화 계수를 가지고 있다. 그러므로, 역 양자화된 DCT 계수 대 양자화되지 않은 DCT 계수의 감쇠비는 차에 따라서 결정된다. 도 4에 도시된 제 1 양자화 매트릭스 및 도 5에 도시된 제 2 양자화 매트릭스에 있어서, DCT 계수가 최고 공간 주파수를 가지고 있어서, 역 양자화된 DCT 계수의 감쇠비는 커진다.
따라서, 양자화용 양자화 매트릭스내의 양자화 계수보다 작아질 역 양자화용 양자화 매트릭스내의 양자화 계수를 감소시킴으로써, 잡음과 같은 높은 공간 주파수 성분으로부터 얻어진 DCT 계수의 레벨은 억제될 수 있다. 그러므로, 잡음과 같은 높은 공간 주파수 성분을 포함하는 소오스 비디오 데이터가 반복적으로 엔코딩및 디코딩되는 경우, 잡음의 향상이 방지될 수 있다.
양자화 매트릭스의 선택에 대해 후술하고자 한다.
상술한 바와 같이, 양자화기(14)에 의해 이용된 양자화 매트릭스는 VLC 장치(15)로부터 출력된 발생 코드량에 기초를 두고 변경될 수 있다. 그러나, 발생된 코드량이 선정된 임계치에 근접하게 변하는 경우에, 양자화 매트릭스는 양자화로 변경하는 것을 영상 데이터의 잡음 제거 상태를 방해하는 것으로 자주 변경된다.(높은 공간 주파수 성분에 대한 양자화 단계를 자주 변경함으로써 결정된 잡음 제거시에 불규칙적으로 발생시킨다).
따라서, 양자화 매트릭스를 자주 변경되지 않게 하기 위해서, 이용되고 있는 양자화 매트릭스는 임계치에 간단하게 변경되지 않지만, 양자화 매트릭스의 변경 동작은 도 7에 도시된 바와 같이 히스테리시스 특성을 갖도록 세트될 수 있다.
양자화 매트릭스를 재기입하기 위한 처리는 도 8에 도시된 플로우챠트를 참조하여 설명하고자 한다. 첫째, 단계(S1)에서, 매트릭스 선택기(42)는 복잡 레벨을 복잡 레벨 1로 초기에 설정시킨다. 단계(S2)에서, 매트릭스 선택기(42)는 복잡 레벨 1에 대응하는 제 1 양자화 매트릭스를 선택한다. 단계(S3)에서, 양자화기(14)는 각각의 화상(하나의 비디오 프레임)을 양자화하기 위해 제 1 양자화 매트릭스를 이용한다. 단계(S4)에서, 출력 버퍼(16)내에 임시로 저장되는 발생 코드량에 기초를 두고, 제어기(17)는 엔코딩된 화상의 복잡도에 관한 지시자로서 지시하는 양자화의 평균 "MEAN_Q"를 계산한다.
단계(S5)에서, 매트릭스 선택기(42)는 평균 MEAN_Q 및 임계치(Thij)를 재기입하는 양자화 매트릭스를 비교함으로써 복잡 레벨을 결정하는데, 여기에서, Thij는 양자화 매트릭스의 복잡도가 복잡 레벨 j에서 복잡 레벨 i로 변경되는 임계치를 나타낸다. 하나의 화상이 엔코드되므로, 단계(S2 내지 S5)는 반복적으로 수행된다.
도 8의 플로우챠트의 단계(S5)에서의 복잡 레벨 결정에 대해 도 7을 참조하여 상세히 설명하고자 한다. 양자화 인덱스의 평균이 복잡 레벨 1에서 임계치(Th21)(양자화 매트릭스의 복잡도를 복잡 레벨 1에서 복잡 레벨 2로 변경시키기 위한 세트값)로 증가할 때, 복잡 레벨 1에 대한 양자화 매트릭스는 복잡 레벨 2에 대한 양자화 매트릭스로 변경된다. 반대로, 양자화 인덱스의 평균이 복잡 레벨 2에서 임계치(Th21)로 감소하는 경우에, 평균이 최소 복잡 레벨 2에서 복잡 레벨 1로 변경되지 않은 복잡 레벨을 가지는 임계치(Th12)(복잡 레벨 2에서 복잡 레벨 1로 양자화 매트릭스의 복잡도를 변경시키기 위한 세트값)로 감소할 때, 복잡 레벨은 복잡 레벨 2에서 복잡 레벨 1로 변경된다. 임계치(Th12)와 임계치(Th21) 사이의 거리는 "히스테리시스 거리"라 칭한다. 히스테리시스 거리를 세팅시킴으로써 양자화 매트릭스의 복잡도는 양자화 인덱스의 평균이 임계치(예를 들어, Th21)의 근사치로 변할지라도 간단하게 변경될 수 없다. 히스테리시스 거리는 양자화 인덱스 등의 평균에 기초하여 프리세트된다. 이것은 복잡 레벨 2가 복잡 레벨 3으로 변경될 경우의 결정, 즉 복잡 레벨 1이 복잡 레벨 3으로 변경되거나 반대의 경우의 결정에 적용한다.
상술한 바와 같이 히스테리시스 특성을 세팅시키는 대신에, 양자화 계수는 양자화 매트릭스의 평균에 대응하도록 점진적으로(미세하게) 변경될 수 있다.
양자화 계수의 점진 변경은 매트릭스 선택기(2)를 도 9에 도시된 기능으로서 양자화 계수와 양자화 인덱스 사이의 관계를 갖게 함으로써 실현된다.
도 9에 도시된 경우에, 양자화 인덱스의 평균이 양자화 단계와 상관되도록 양자화 매트릭스내의 양자화 단계에 대응하는 공간 주파수에 대한 3가지 기능을 제공함으로써, 양자화 단계는 양자화 인덱스의 평균에 따라서 점진적으로 변경된다. 이러한 경우에, 양자화 단계는 신속하게 변경되지 않는다. 그러므로, 이것은 도 7에 도시된 바와 같은 고려 사항을 취하는 히스테리시스 특성으로 결정을 수행할 필요를 제거한다.
양자화 매트릭스를 변경시키는 것은 양자화 매트릭스를 양자화기(14) 및 다른 역 양자화기(33)에 이용되게 하고자 하는 의도이다. 따라서, 양자화 매트릭스를 변경시키는 기능(예를 들어, 도 3에 도시된 매트릭스 장치(41))을 엔코더(10)내에 제공하는 것은 피할 수 없는 것은 아니다.
예를 들어, 양자화 매트릭스를 변경시키는 기능은 도 10에 도시된 바와 같은 엔코더(10) 외측에 제공될 수 있다.
도 10에 도시된 엔코더(10)에 있어서, 도 1에 도시된 매트릭스 장치(41)는 생략하였고, 변경 양자화 매트릭스를 비트 스트림 프로세서(51)로 송신하기 위한 중앙 처리 장치(CPU)(50)는 출력 버퍼(16)의 다음 단에 제공된다. 비트 스트림 프로세서(51)는 출력 버퍼(16)로부터 출력된 스트림을 분석함으로써 순서층 내에 묘사된 양자화 매트릭스의 데이터를 발견하고, CPU(50)를 이용하는 매트릭스 선택기(42)에 의해 선택된 양자화 매트릭스에 의해 양자화 매트릭스를 재 기입한다.
비트 스트림은 도 11에 도시된 바와 같이 다중 송신 데이터의 6층으로 구성된다. 6 데이터층 중에서, 순서층은 일련의 동일한 특질(예를 들어, 영상 크기, 영상비 등)을 가지고 있는 일단의 화상에 관한 데이터를 저장하고, GOP층은 등속 호출의 단위인 화상 그룹의 최소 단위(예를 들어, 개시 순서 시간)로 데이터를 저장하며, 화상층은 하나의 화상에 관한 공통 특질(화상 형태)을 가지고 있는 데이터를 저장하며, 슬라이스층(slice layer)은 임의 길이를 갖도록 하나의 화상을 분할함으로써 형성된 소형 화상의 공통 데이터(예를 들어, 양자화 특성값)를 저장하고, 매크로 블록층은 슬라이스층을 더 분할함으로써 형성된 매크로블록의 공통 데이터(예를 들어, 동작 벡터)를 저장하며, 블록층은 변형 계수를 저장한다.
순서층은 도 12에 도시된 바와 같이 18가지 형태의 데이터를 저장한다. 순서층의 개시 코드는 순서 헤더 코드(SHC)내에 저장된다. 영상의 수평 픽셀수는 수평 크기(HS)내에 저장된다. 픽셀의 수직 회선수는 수직 크기(VS)내에 저장된다. 픽셀 거리의 종횡비는 펠 종횡비(PAR : pel aspect ratio)내에 저장된다. 영상의 디스플레이 사이클은 화상비(PR)내에 저장된다. 초당 비트수는 비트비(BR)내에 저장된다. 마커 비트 "1"은 마커 비트(MB)내에 저장된다. 발생된 코드량을 제어하기 위한 수직 버퍼의 크기를 결정하기 위한 파라메터는 비디오 버퍼링 검공기(VBV) 버퍼 크기(VBS)내에 저장된다. 각각의 파라메터가 리미트내에 있는 것을 나타내는 플래그는 강제 파라메터 플래그(CPF)내에 저장된다. 인트라-매크로블록(intra-macroblock)용 양자화 매트릭스의 존재를 나타내는 플래그는 로드 인트라 양자화 매트릭스(load intra quantize matrix : LIQM)내에 저장된다. 논-인트라 매크로블록용 양자화 매트릭스의 존재를 나타내는 플래그는 로드 논-인트라 양자화기 매트릭스(LNIQN)내에 저장된다. 논-인트라-매크로블록용 양자화 매트릭스는 논-인트라 양자화기 매트릭스(NIQM)내에 저장된다. 확장 데이터의 개시 코드는 확장 개시 코드(ESC)내에 저장된다. 이용자 데이터의 개시 코드는 이용자 데이터 개시 코드(UDSC)내에 저장된다. 이용자 데이터는 이용자 데이터(UD)내에 저장된다. 순서에 관한 종료 코드는 순서 종료 코드(SEC)내에 저장된다.
양자화 매트릭스 데이터상의 데이터는 도 12에 도시된 IQM 및 NIQM내에 저장된다.
다시 말하면, 비트 스트림 프로세서(5)는 IQM 또는 NIQM내에 저장된 양자화 매트릭스 데이터를 재설정시키기 위해 외부 CPU(50)로부터 송신된 양자화 매트릭스를 이용하기 위한 처리를 수행한다.
상술한 엔코더(10)에 의해 엔코딩된 데이터는 도 2에 도시된 종례의 디코더(30)의 것과 유사한 구조를 가지고 있는 디코더에 의해 디코딩된다.
역 양자화기(33)내에 이용된 양자화 매트릭스가 고정되는 일반적인 디코더에 있어서, 양자화 매트릭스를 재기입하는 기능을 사실상 생략하였다. 이의 구조는 도 13을 참조하여 설명하고자 한다. 외부에 제공된 CPU(61)는 비트 스트림 내에 저장된 양자화기(14)에 의해 이용된 양자화 매트릭스를 무시하면서 역 양자화기(33)내에 이용될 양자화 매트릭스를 역 양자화기(33)에 직접 설정시킨다. 또한, 이것은 처리에 관한 실행을 상술한 경우의 것과 유사할 수 있다.
인트라 엔코딩을 실시하기 위한 엔코더에 대해 설명하였지만, 본 발명은 P 화상 및 B 화상을 실시하기도 하기 위한 일반적인 엔코더에도 인가될 수 있다. 이러한 예에 관한 구조에 대해 도 14를 참조하여 기술하고자 한다.
도 14에 도시된 엔코더(10)는 엔코더(10)(도 14에 도시됨)가 동작 보상 예측 기능(가산기(12), 역 양자화기(18), 및 작동 예측기(22))을 가지고 있는 도 1에 도시된 엔코더(10)와 다르다. 이러한 기능이 도 2를 참조하여 기술한 디코더(30)와 유사하기 때문에, 이의 설명은 생략하였다. 동작 보상 예측 기능에 있어서, 양자화기(14)로부터 출력된 양자화 데이터는 역 양자화되어, 동작 보상 예측용으로 이용된다. 따라서, 엔코딩에 이용된 양자화 매트릭스와 디코딩에 이용된 양자화 매트릭스 사이의 차가 동작 보상 예측시의 드리프트(에러 누적)를 발생시키지 않게 하기 위해, 역 양자화기(18)에 의해 이용된 양자화 매트릭스를 매트릭스 장치(41)에 의해 재기입하기 위한 변경 양자화 매트릭스(도 2에 도시된 디코더(30)내의 역 양자화기(33)에 의해 이용된 양자화 매트릭스와 유사)로 변경시키는 것이 필요하다. 이러한 기능은 매트릭스 스위치(41)가 재기입된 양자화 매트릭스를 역 양자화기(18)에서도 세트되는 것을 실현한다.
상술한 설명에 있어서, 이전의 영상 데이터로부터 발생된 비트 스트림의 발생된 코드량에 기초하여 계산되는 양자화 인덱스의 평균은 양자화기(14)에 의해 이용될 양자화 매트릭스를 결정하는데 이용된다. 그러나, 영상 엔코딩의 어려움을 나타내는 데이터가 이용될 수 있다.
영상 엔코딩에 관한 어려움에 대해 기술하고자 한다. 영상 엔코딩의 어려움은 엔코딩이 수행될 때 동일한 화질을 유지하는데 필요한 데이터량의 인자인 화상 엔코딩의 어려움을 나타낸다. 수를 엔코딩시키는데 따른 어려움을 나타내는데에는 형태적 방식이 있다. 엔코딩의 어려움을 계산하기 위한 파라메터는 나머지 동작 평가(ME), 인트라-AC, 활성도(activity), 및 평탄성(flatness)을 포함한다.
인트라-AC는 8 x 8 픽셀 DCT 블록 내의 각각의 픽셀 레벨의 자승 및 픽셀 레벨의 평균과 픽셀 레벨의 차의 자승의 합으로서 정해진다. 이것은 화상 패턴의 복잡도를 나타내고, 예를 들어 초기 영상에 기초를 둔 휘도 신호의 픽셀 레벨에 관한 분포에 기초하여 계산된다. TM5(Test Model Edition Committe : "Test Model 5" ; ISO/IEC JTC/SC292/WG11/N0400(1993.4.)) 등의 매크로블록의 양자화값을 계산하는 것이 이용된다.
평탄성은 비디오 공간 패턴의 어려움(어려운 레벨)과 압축된 데이터량 사이의 상관성을 가지고 있다. 상술한 바와 같이, 인트라-AC 및 활성도는 영상 패턴의 복잡도를 나타낸다. 나머지 ME는 비디오 작동 속도 및 화상 패턴의 복잡도를 나타낸다. 평탄성은 비디오 공간 평탄성을 나타낸다. 이러한 인자는 엔코딩의 어려운 레벨과 크게 상관되기 때문에, 가변적인 이러한 인자를 가지고 있는 선형 기능의 이용은 엔코딩의 어려운 레벨을 계산할 수 있다. 여기에서, 통계적으로 인트라-AC는 다음 식으로 표현할 수 있다.
인트라-AC=Σ｜(f curr(x,y)-(Σf curr)/N)｜
여기에서, 인트라-AC는 인트라-AC를 나타내고, f curr(x,y)는 DCT 블록 내의 각 픽셀 레벨을 나타내며, Σf curr은 DCT 블록 내의 총 픽셀 레벨을 나타내고, N은 DCT 블록 내의 픽셀의 수를 나타내며, Σ는 DCT 블록 내의 총 픽셀 레벨을 나타낸다.
본 발명은 이미 엔코딩된 동일한 형태의 화상 내에 영상 복잡도를 나타내는, 예를 들어 TM5 내에 정해진 파라메터로서 글로벌 복잡도로부터 엔코딩의 어려운 레벨로의 변환에 대한 변환 정칙을 매 순간 마다 갱신하기 위한 방법을 보다 정확한 수치로 엔코딩하는데 어려운 레벨을 표현하기 위한 기술로서 제안되었다. 또한, 본 발명은 엔코딩 실시전에 획득된(여기에서, "사전 판독"이라 함) 통계치(나머지 ME, 활성도, 평탄성 및 인트라-AC)를 제안하였다. 이 방법에 있어서, 예를 들어 하나의 화상이 압축될 때는 언제든지, 엔코딩된 어려운 레벨 데이터의 근사치에 대한 가중(weight) 계수는 사전 판독 통계치에 의한 글로벌 복잡도를 제산함으로써 갱신된다. 가중 계수를 갱신함으로써, 비디오 데이터의 패턴에 가장 적절한 가중 계수가 이용될 수 있고, 엔코딩의 어려운 레벨의 고정도(high precision) 근사치는 사전 판독 통계치를 이용하여 실행될 수 있다.

Claims (16)

  1. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 있어서,
    소오스 비디오 데이터에 대한 이산 코사인 변환 처리를 실시함으로써 이산 코사인 변한 계수를 출력시키기 위한 이산 코사인 변환 수단,
    이산 코사인 변환 계수를 양자화하기 위해 양자화 매트릭스를 이용함으로써 양자화 데이터를 출력시키기 위한 양자화 수단, 및
    양자화 데이터를 엔코딩시킴으로써 엔코딩된 스트림을 출력시키기 위한 엔코딩 수단을 포함하고;
    상기 양자화용 양자화 매트릭스는 디코딩시에 역 양자화가 실시될 때 이용된 제 2 양자화 매트릭스 내의 계수와 다른 이산 코사인 변환 계수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자화용 양자화 매트릭스 내의 높은 공간 주파수 이산 코사인 변환 계수를 양자화시키기 위한 양자화 계수값은 역 양자화가 실시될 때 사용된 제 2 양자화 매트릭스 내의 높은 공간 주파수 이산 코사인 변환 계수를 양자화하기 위한 양자화 계수값 보다 큰 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    DCT 계수의 공간 주파수가 증가함에 따라, 양자화용 양자화 매트릭스 내의 양자화 계수값은 역 양자화가 실시될 때 이용된 양자화 매트릭스 내의 양자화 계수값보다 크게 증가되는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔코딩 수단으로부터 출력된 엔코딩된 스트림으로부터 발생된 코드량에 기초하여, 상기 양자화 수단에 공급될 양자화 매트릭스를 선택하기 위한 제어 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 수단이 상기 엔코딩 수단에 의해 엔코딩된 화상의 공간 주파수 성분의 수에 비례하여, 최고 양자화 계수를 가지는 양자화 매트릭스를 선택하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    결정된 복잡 레벨에 기초하여 상기 양자화 수단에 공급될 양자화 매트릭스를 선택하기 전에 엔코딩된 화상의 복잡도를 나타내는 복잡 레벨을 상기 엔코딩 수단으로부터 출력된 엔코딩된 스트림으로부터 발생된 코드량에 기초하여 결정하기 위한 제어 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 양자화용 양자화 매트릭스에 의해 이용된 양자화 인덱스의 평균의 계산, 계산된 평균에 기초하여 엔코딩된 화상의 복잡도를 나타내는 복잡 레벨의 결정, 및 결정된 복잡 레벨에 기초하여 상기 양자화 수단에 공급될 양자화 매트릭스의 선택을 실행하기 위한 제어 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 복잡 레벨이 양자화 인덱스의 평균으로부터 히스테리시스 특성에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔코딩 수단으로부터 출력된 엔코딩된 스트림 내에 묘사되는 양자화 매트릭스의 데이터가 역 양자화가 실시될 때 이용된 양자화 매트릭스의 데이터로 변경되도록, 재기입을 실행하기 위한 수단을 부가로 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  10. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 방법에 있어서,
    소오스 비디오 데이터에 대한 이산 코사인 변환 처리를 실시함으로써 이산 코사인 변한 계수를 출력시키는 단계,
    이산 코사인 변환 계수를 양자화하기 위해 제 1 양자화 매트릭스를 이용함으로써 양자화 데이터를 출력시키는 단계 및,
    양자화 데이터를 엔코딩시킴으로써 엔코딩된 스트림을 출력시키는 단계를 포함하고;
    상기 양자화 매트릭스는 역 양자화가 디코딩시에 실시될 때 이용된 제 2 양자화 매트릭스 내의 계수와 다른 이산 코사인 변환 계수를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 엔코딩 방법.
  11. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 있어서,
    소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위해 제 1 양자화 매트릭스를 이용하기 위한 양자화 수단,
    상기 양자화 수단으로부터 양자화 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 수단 및,
    제 1 양자화 매트릭스 상에 데이터를 묘사하지 않고서 제 1 양자화 매트릭스 내의 양자화 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 제 2 양자화 매트릭스 상의 데이터를 상기 양자화 수단에 의해 엔코딩된 스트림으로 묘사하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  12. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 방법에 있어서,
    소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위해 제 1 양자화 매트릭스를 이용하는 단계,
    양자화 데이터를 엔코딩시키는 단계, 및
    제 1 양자화 매트릭스 상에 데이터를 묘사하지 않고서 제 1 양자화 매트릭스 내의 양자화 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 제 2 양자화 매트릭스 상의 데이터를 엔코딩된 데이터 스트림으로 묘사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 방법.
  13. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 있어서,
    소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위한 양자화 수단,
    상기 양자화 수단으로부터 양자화 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 수단 및,
    디코딩에 이용될 양자화 매트릭스내의 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 양자화 매트릭스를 상기 양자화 수단에 의해 이용된 양자화 매트릭스로서 선택하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  14. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 방법에 있어서,
    소오스 비디오 데이터를 양자화하는 단계,
    양자화 데이터를 엔코딩시키는 단계 및,
    디코딩에 이용될 양자화 매트릭스 내의 계수와 다른 양자화 계수를 가지고 있는 양자화 매트릭스를 상기 양자화 수단에 의해 이용된 양자화 매트릭스로서 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 방법.
  15. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 있어서,
    소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위한 양자화 수단,
    상기 양자화 수단으로부터 양자화 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 수단 및,
    상기 양자화 수단에 의해 양자화시에 디코딩에 이용될 양자화 매트릭스와 다른 양자화 매트릭스가 이용되도록 상기 양자화 수단을 제어하기 위한 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
  16. 소오스 비디오 데이터를 엔코딩시키기 위한 엔코딩 장치에 있어서,
    소오스 비디오 데이터를 양자화하기 위한 양자화 수단,
    상기 양자화 수단으로부터 양자화 수단을 엔코딩시키기 위한 엔코딩 수단 및,
    역 양자화에 이용될 양자화 매트릭스가 상기 양자화 수단에 의해 이용된 양자화 매트릭스와 다르게, 엔코딩된 데이터 스트림을 처리하기 위한 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 엔코딩 장치.
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