KR20010045132A - 인트라 프레임 부호화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인트라 프레임 부호화(Intra frame encoding) 방법에 관한 것으로, 특히 인접 화소(Pixel)로 부터 구하고자하는 화소를 예측하여 인트라 프레임을 부호화하고자 한 인트라 프레임 부호화 방법에 관한 것이다.

인트라 프레임의 부호화 방법은 다양한 방법이 있으며, 이중 공지된 기술로서, 현재 부호화하고자 하는 블록의 대각선 방향의 인접 블록으로 부터 부호화하고자 하는 블록을 추정하여 부호화하도록 하는 방법이 있다.

인트라 프레임을 부호화하기 위해서 16*16 단위의 매크로 블록(macro block)을 4*4 단위의 블록으로 나눈후, 현재 부호화하고자 하는 4*4 블록을 부호화하기 이전에 부호화가 완료된 블록중에서 인접한 3개의 블록으로 부터 현재 부호화하고자 하는 4*4 블록을 추정하여 부호화하게 되는 바,

본 발명에서는 현재의 부호화하고자 하는 블록의 인접블록중 부호화가 끝난 상측 오른쪽 블록을 추가하여 상측과 좌측, 그리고 상측의 오른쪽 블록을 이용하여 대각선 방향의 블록 추정이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 본 발명이 적용되는 45도 대각선 방향의 블록 추정에 의한 인트라 프레임 부호화방법에 있어서, 대각선 방향의 추정이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 것이다.

Description

인트라 프레임 부호화 방법{Method for intra frame encoding}

본 발명은 인트라 프레임 부호화(Intra frame encoding) 방법에 관한 것으로, 특히 인접 화소(Pixel)로 부터 구하고자하는 화소를 예측하여 인트라 프레임을 부호화하고자 한 인트라 프레임 부호화 방법에 관한 것이다.

근래에 들어서 동영상 압축규격으로, MPEG(; Motion Picture Expert Group)의 시작으로 하여 급격히 영상 압축, 부호화 기술이 발달되고 있다.

현재 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 및 H.261, H.263 등에 이어 차세대 국제 영상 부호화 표준으로 H.26L이 표준화 작업단계에 있다.

본 발명은 이와 같은 H.26L의 규격에 포함되어질 영상 부호화기술에 관련한 것으로, 프레임의 중요도가 높은 인트라 프레임(I-picture)의 부호화 방법을 제안하고자 하는 것이다.

현재 국제 표준화 규격으로 제출된 모든 동영상 부호화 국제 표준들은 시간적인 공간성을 이용하여 동영상의 정보(Motion Vector)를 압축하기 위하여 움직임 추정(prediction)이라는 기법을 사용한다.

움직임 추정을 통한 방법은 이전 프레임의 정보를 이용하여 현재 부호화할 프레임의 정보를 예측하여 압축하고자 하는 데, 그 기본 목적과 개념이 존재하게 된다.

그러나, 모든 동영상 표준화 규격에서 첫번째 프레임을 전송하거나, 또는 부호기와 복호기의 필요에 따라서는 프레임 전체 혹은 일정 부분을 시간적 상관성을 이용하지 않고 순수하게 프레임 자체 정보만을 이용하여 부호화 하여 준다.

이를 인트라 프레임(I 프레임)이라 하며, 이는 시간적 상관성을 계속하여 이용할 경우에 쌓이는 오차의 누적을 방지하고자 하는 데, 그 목적이 있는 것이다.

본 발명에서는 이와 같은 인트라 프레임의 부호화 방법을 제안하고자 하는 것이다.

일반적으로 공지된 기술로서, 인트라 프레임의 부호화 방법은 다양한 방법이 있으며, 여기서는 현재 부호화하고자 하는 블록의 대각선 방향의 인접 블록으로 부터 부호화하고자 하는 블록을 추정하여 부호화하도록 하는 방법을 설명한다.

인트라 프레임을 부호화하기 위해서 16*16 단위의 매크로 블록(macro block)을 4*4 단위의 블록으로 나눈후, 현재 부호화하고자 하는 4*4 블록을 부호화하기 이전에 부호화가 완료된 블록중에서 인접한 3개의 블록으로 부터 현재 부호화하고자 하는 4*4 블록을 추정하여 부호화하게 된다.

여기서, 상기에서 인접 블록이 3개의 블록이 되는 이유는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 프레임 내에서 블록을 추정해나가는 순서가 맨 윗줄의 매크로 블록으로 부터 시작해서 왼쪽에서 오른쪽으로, 매크로 블록내의 블록에서도 왼쪽에서 오른쪽으로 진행해나가기 때문이다.

이와 같이 인접한 3개의 4*4 블록에 속한 화소들을 이용하여 도 3에서와 같이 대각선 방향으로 현재 부호화해야할 4*4 블록의 화소를 추정하고, 추정된 값과 실제 값의 차이만을 부호화하여 영상 압축을 하게 된다.

다음을 참조하여 4*4블록에서 블록을 추정하는 과정을 설명하면 다음과 같다.

I A B C D

E a b c d

F e f g h

G i j k l

H m n o p

위에서 볼때, a∼p는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록의 화소들이고, A,B,C,D,E,F,G,H,I 는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록에 인접하는 부호화가 끝난 블록들에 속하는 화소들을 나타낸다.

이와 같을 경우 현재 부호화를 해야할 블록의 각 화소의 추정값은 화소의 위치로 부터 대각선 방향에 위치한 인접 블록의 화소값으로 결정하게 되는 바,

a는 상측 블록의 화소값 B와 좌측 블록의 화소값 F로 부터, b,e는 상측 블록의 화소값 C와 좌측 블록의 화소값 G로 부터, 그 이외의 화소들은 D와 H로 부터 추정된다.

이로 부터 다음과 같이 상측과 좌측 대각선 방향의 블록의 화소값의 평균으로 부호화하고자하는 블록의 화소값을 추정하게 된다.

,,,

이와 같은 과정을 거치게 되는 이유는 현재 블록을 포함하는 영역에서 수평축에 대해서 45도 방향의 가장자리(edge)성분을 가진다는 것으로 가정하고, 이를 이용하여 현재의 블록을 효과적으로 추정하고자 하는 것이 그 목적이라 하겠다.

이때, 도 1을 참조하여 볼 때, 프레임중 상위 맨 위쪽 매크로 블록들은 상위의 블록이 존재하지 않으며, 또한 맨 왼쪽 매크로 블록들은 좌측의 블록이 존재하지 않으므로, 매크로 블록내의 4*4 블록을 추정하게 될때, 가장자리 블록의 경우 이와 같은 방법이 불가능한 바, 이러한 경우에는 표준 방법에 의해 다양하게 블록의 추정이 이루어지게 된다.

예를 들어, 상측과 좌측 모두 존재하지 않는 블록에 있어서는 자신의 값을 그대로 부호화하도록 하고, 상측의 값만이 존재할 경우에는 그대로 대각선 좌측 블록의 화소값을 0으로 가정하여 상기한 수학식에 적용하여 상측의 값만으로 블록을 추정하도록 하면 된다.

그러나, 이와 같이 블록을 추정하게 될 때, 대각선의 중앙을 넘어선 시점부터는 오로지 상측과 좌측의 최가장자리 화소값 D와 H를 이용하여서 화소값을 구하게 되므로써, c∼p 까지의 13개의 화소들은 모두 동일한 추정값을 가지게 된다.

상기에서 설명한 바와 같은 인트라 방법은 현재 영역에 영상이 45도 방향의 가장자리를 가지고 있다는 가정하에 부호화하고자 하는 블록에 있어 각 화소의 위치에서 대각선 방향의 인접 블록의 화소로 부터 추정과정을 실행하도록 함에 비추어 볼때, 상기에서와 같이 동일한 추정값을 갖는 다는 것은 현재 영역에 영상이 45도 방향의 가장자리를 가지고 있다는 가정의 사실을 효과적으로 반영하지 못한것이라 할 수 있다.

본 발명에서는 이와 같은 점을 개선하고자, 현재의 부호화하고자 하는 블록의 인접블록중 부호화가 끝난 상측 오른쪽 블록을 추가하여 상측과 좌측, 그리고 상측의 오른쪽 블록을 이용하여 대각선 방향의 블록 추정이 이루어질 수 있도록 하는 것으로, 본 발명이 적용되는 45도 대각선 방향의 블록 추정에 의한 인트라 프레임 부호화방법에 있어서, 대각선 방향의 추정이 더욱 효율적으로 이루어질 수 있도록 한 것이다.

도 1은 일반적인 인트라 프레임 부호화에 있어, 프레임 내에서의 매크로 블록의 부호화 순서를 나타낸 도면.

도 2는 도 1에 있어서, 하나의 매크로 블록을 4*4단위의 블록으로 분할하고, 매크로 블록내에서의 부호화 순서를 나타낸 도면.

도 3은 종래의 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서의 45도 대각선 방향에 의한 화소 추정 방법을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서의 화소 추정 방법을 나타낸 도면.

본 발명은 16*16 단위의 매크로 블록을 4*4 단위의 블록으로 나누고, 부호화가 완료된 인접 블록의 대각선 방향의 가장자리 화소값으로 현재 부호화를 진행하는 블록을 추정하여 부호화를 실행하는 수순을 포함하는 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서,

현재 부호화하고자 하는 블록의 상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값을 추가 확장하여, 상측 인접 블록의 가장자리 화소값과 확장된 상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값으로 부호화하고자하는 현재 블록의 상측 대각선 방향 추정 화소값으로 이용하도록 함을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명 인트라 프레임 부호화 방법은 현재 부호화하고자 하는 블록을 부호화가 끝난 인접 블록의 가장자리값으로 추정하여 부호화하도록 함에 있어서,

상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값을 추가로 확장하여 현재 부호화 블록의 대각선 상측 화소값으로 이용하도록 하므로써, 45도 방향의 가장자리 화소값적용에 의한 블록의 추정이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하는 것으로,

첨부된 도 4를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 현재의 블록의 상측 인접 블록과 상측 인접 블록의 오른쪽 블록의 가장자리 화소값을 상측 블록 화소값으로 설정하고, 좌측은 기존의 방법과 동일하게 좌측 인접 블록의 가장자리 화소값으로 설정한다.

이때, 좌측 인접 블록의 최하단 가장자리 화소값은 자신의 값이 사용된 이후 부터 계속하여 사용되므로, 이해를 돕기위해 좌측 하단으로 복사(copy)한 것과 같은 상태이므로, 이와 같이 표현하였다.

또한, 도 4에서의 현재 부호화 블록은 현재 매크로 블록에서 부호화 진행순서에서 제일처음 시작되는 블록으로, 상측 매크로 블록의 하단 블록과, 좌측 매크로 블록의 하단블록과 인접을 이룬 것을 나타낸 것으로, 앞서도 설명한 바와 같이, 블록 추정이 진행되면서, 내부의 블록들은 자신의 인접된 블록의 화소값으로 추정을 실행하게 되는 것이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 도 3에서와 같은 방법으로 대각선 방향으로 추정이 이루어지며, 따라서, 대각선 방향으로 진행되므로, 중앙 시점 부터는 상측의 가장자리 화소값은 상측 인접 블록의 오른쪽 블록의 가장자리 화소값이 적용된다.

이때, 좌측 블록의 가장자리 화소값은 기존의 방법과 동일하게 최하단 가장자리 화소값이 계속하여 적용된다.

다음을 참조하여 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

I A B C D J K L M

E a b c d

F e f g h

G i j k l

H m n o p

앞서도 설명한 바와 같이 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 부호화는 왼쪽에서 오른쪽으로 진행되는 순서를 갖으므로, 현재 부호화 블록의 상측 블록과 그 왼쪽 블록, 현재 부호화 블록의 좌측 블록은 모두 부호화가 완료된 상태이르므로, 이들의 가장자리 화소값을 적용한다.

a∼p는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록의 화소들이고, A,B,C,D,E,F,G,H,I 는 현재 부호화를 해야할 4*4 블록에 인접하는 부호화가 완료된 블록들에 속하는 화소들을 나타내며, J,K,L,M은 상측 인접 블록의 그 왼쪽 블록의 가장자리 화소이다.

따라서,,,

,,,

현재 블록의 각 추정되는 화소값은 이와 같이 나타낼 수 있다.

즉, 정리하면, 현재 부호화 블록의 추정은 부호화 블록의 화소 위치로 부터 대각선 방향으로 상측 인접 블록과 그 오른쪽 블록 및 현재 부호화 블록의 좌측 블록의 가장자리 화소값을 적용하도록 하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 현재 영상이 45도 방향의 가장자리 화소값을 갖음을 가정하여 대각선 방향으로 인접 블록의 가장자리 화소로 부터 현재 부호화 블록의 영상을 추정하여 부호화하도록 함에 있어, 상측 인접 블록의 오른쪽 블록의 가장자리 화소값을 대각선 방향 추정 가장자리 화소값으로 추가 적용하도록 하므로써, 45도 방향의 가장자리 화소값에 의한 추정이 효율적으로 이루어질 수 있도록 하여 인트라 부호화의 성능향상을 꾀할 수 있도록 한 것이다.

Claims (1)

16*16 단위의 매크로 블록을 4*4 단위의 블록으로 나누고, 부호화가 완료된 인접 블록의 대각선 방향의 가장자리 화소값으로 현재 부호화를 진행하는 블록을 추정하여 부호화를 실행하는 수순을 포함하는 인트라 프레임 부호화 방법에 있어서,

현재 부호화하고자 하는 블록의 상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값을 추가 확장하여, 상측 인접 블록의 가장자리 화소값과 확장된 상측 인접 블록의 오른쪽 블록 가장자리 화소값으로 부호화하고자하는 현재 블록의 상측 대각선 방향 추정 화소값으로 이용하도록 함을 특징으로 하는 인트라 프레임 부호화 방법.