KR20010060591A - 동영상 부호화기의 비트율 제어장치 - Google Patents

동영상 부호화기의 비트율 제어장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 동영상 부호화기의 비트율 제어장치는 역 DCT부와 양자화기를 구비한 동영상 부호화기에 있어서, 압축/복원된 영상과 원화상을 비교하여 각 픽쳐들의 PSNR를 계산하는 PSNR 연산부와; 상기 PSNR 연산부에서 계산된 압축/복원된 원 영상에 대한 각 픽쳐들의 PNSR정보를 이용하여 원래 할당된 할당된 비트의 양을 수정하여 양자화부의 양자화계수를 조정하는 비트율 제어부를 추가로 구성하여 동영상 부호화시 픽쳐 형태에 따른 화질 저하의 정도를 균등하게 함으로써, 최적의 화질을 얻을 수 있도록 하고, 이로인해 궁극적으로 압축효율이 높은 동영상 부호화기를 구현할 수 있는 것이다.

Description

동영상 부호화기의 비트율 제어장치{Apparatus for controlling bit rate of a MPEG decoder}
본 발명은 동영상 부호화기의 비트율 제어장치에 관한 것으로서, 특히 압축/복원된 화상의 원영상에 대한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio:피크신호 대 잡음비)정보를 이용하여 비트율을 제어함으로써, 동영상 압축 효율을 증대시키고, 높은 화질을 얻을 수 있도록 한 동영상 부호화기의 비트율 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 동영상 부호화기(MPEG)는 입력 영상의 부호화 효율을 높이기 위해서 시간적으로 분리된 영상간에 존재하는 상관성(Correlation)을 줄이고, 차이 영상만을 부호화하여 전송한다. 이 과정에서 영상의 형태를 I, P, B픽쳐로 구분한다.
MPEG-2부호화기에서는 부호화 특성상 프레임이 입력되는 순서대로 부호화하지 않고, 부호화의 효율을 고려해 결정된 GOP구조에 따라 입력되는 프레임의 픽쳐타입을 결정하고, 그 타입에 따라 프레임을 재배치하여 부호화하는 것이다.
MPEG부호화에서 사용되는 픽쳐타입은 부호화방법에 따라 I-픽쳐(Inyra-Picture), P-픽쳐(Predictive Picture), B-픽쳐(Bidirectionally Predictive Picture) 세가지로 구분된다.
I-픽쳐는 프레임내 부호화방법으로 부호화되는 프레임으로 부/복호화시 인접한 다른 프레임에 대한 정보를 필요로 하지 않으며, P픽쳐는 예측 부호화방법으로 부호화되는 프레임으로 시간적으로 앞에 위치한 I또는 P픽쳐타입의 프레임으로 부터 예측하여 부/복호화되는 프레임이다.
그리고, B픽쳐는 양방향 예측 부호화방법으로 부호화되는 프레임으로 부/복호화를 위해 시간적으로 앞에 위치하는 I 또는 P타입의 프레임과 뒤에 위치하는 I 또는 P-픽쳐의 프레임을 모두 필요로 하는 것이다.
일반적인 동영상 부호화기에서 압축된 비디오비트열은 비디오 출력버퍼에 저장되었다가 최종적으로 전송되는데, 이때 비디오 출력버퍼의 출력 전송속도보다 입력 전송속도가 장시간 증가를 보이면, 비디오 출력버퍼가 가득차기 때문에 오버 플로우가 발생되는 것을 방지하기 위해서는 동영상 부호화기의 양자화과정을 보다 엄격하게 수행하여 비디오 출력버퍼의 전송속도를 낮추어야 한다.
마찬가지로, 비디오 출력버퍼가 비어 있으면, 평균 출력 전송속도를 유지할 수 있도록 양자화과정을 보다 완화시켜야 한다. 이러한 일련의 과정을 비트율 제어라고 하며 이 비트율 제어는 동영상 부호화에 있어서 필수적이고도 화질에 큰 영향을 끼치는 중요 요소인 것이다.
이와 같은 동영상 부호화기의 비트율 제어의 목적은 먼저, 상기한 바와 같이 비디오 출력버퍼의 오버플로우(Overflow)나 결핍(Underflow)이 발생하지 않도록 하는 것이고, 다음으로는 동양상 부호화의 과정에서 최상의 화질을 얻기 위해서이다.
동영상 부호화의 과정을 통해 압축 및 복원된 화상의 화질은 원화상의 화질보다 떨어지는 현상이 일어나는데, 이는 압축과정에서 불가피하게 일어나는 현상이다.
이러한 화질의 저하를 최소화하여 최상의 화질을 얻기 위해서는 압축 및 복원된 픽쳐들의 화질 저하의 정도, 즉, PSNR이 픽쳐들 사이에 균등하여야 한다. 만일 픽쳐들의 PSNR이 픽쳐마다 균등하지 않고 어떤 픽쳐는 높고 어떤 픽쳐는 낮게 나올 경우 사람이 느끼는 평균적인 화질은 낮은 PSNR로 부호화된 픽쳐의 화질로 저하게 되게 되는 것이다.
한편, MPEG과 같은 동영상 부호화기에서는 시간적인 압축방법에 따라 세가지의 픽쳐형태가 있는데, 시간적인 압축방법을 사용하지 않는 I픽쳐, 시간적으로 앞선 픽쳐로 부터 상관관계를 이용하는 P픽쳐, 시간적으로 앞뒤에 있는 픽쳐로 부터 상관관계를 이용하는 B 픽쳐가 있다. 이 세가지 픽쳐형태는 압축효율이 서로 다르기 때문에 같은 화질 저하를 얻기위해서 필요한 비트양이 다르다. 따라서, 각 픽쳐에 대한 비트양의 할당이 다를 수밖에 없으며, 어떻게 비트양을 할당하느냐에 따라 각 픽쳐 형태에 따른 화질저하가 균등할 수 있고 다를 수도 있다.
이하, 종래 기술에 따른 동영상 부호화기의 비트율 제어장치 및 그 방법에 대하여 살펴보기로 하자.
도 1은 종래 기술에 따른 양자화기의 비트율 제어장치가 구비된 동영상 부호화기에 대한 블록구성을 나타낸 도면으로서, 도 1을 참조하여 그 구성을 보면, 감산기(10), DCT부(11), 양자화부(12), 가변장 부호화부(13), 비트율 제어부(14), 역양자화부(15), 역 DCT부(16) 및 움직임 추정 및 보상부(17)로 구성된다.
움직임 추정 및 보상부(17)는 입력 영상데이타와 예측을 위해 이전영상을 이용하여 움직임 추정을 하여 움직임 벡터를 추출하고, 추출된 움직임 벡터를 이용하여 현재 처리될 입력영상의 매크로 블록(16 ×16)의 예측값을 이전 프레임의 참조영상으로 부터 획득한 후, 획득된 예측된 블록은 감산기(10)로 출력된다.
감산기(10)는 움직임추정 및 보상부(17)에서 출력되는 예측된 블록과 입력영상블록을 감산하여 그 차이값을 DCT(Discrete Cosine Transform:이산여현변환)(11)로 전달된다.
DCT부(11)는 감산기(10)로 부터 전달되는 차이값을 DCT변환한 후, 양자화부(12)로 출력하고, 양자화부(12)는 DCT부(11)에서 전달된 DCT변환된 데이타를 양자화하여 그 결과치를 가변장 부호화부(Variable Length Coding:VLC)(13) 및 역양자화부(15)로 각각 출력하게 되는 것이다.
가변장 부호화부(13)는 양자화된 영상데이타를 가변자 부호화하여 비트열로써 수신단 및 비트율 제어부(14)로 각각 전송하게 되고, 역양자화부(15)는 양자화부(12)에서 양자화된 영상데이타를 역양자화하여 역 DCT부(16)로 전달한다.
역 DCT부(16)는 역양자화된 영상데이타를 역 DCT변환한 후, 역 DCT 변환된 영상데이타는 움직임추정 및 보상부(17)에서 얻어지는 예측된 블록과 가산되고 그 결과로 얻어지는 영상블록은 이전 프레임의 참조영상으로 저장되어 다음 영상 블록의 움직임 추정과 움직임 보상에 이용되는 것이다.
비트율 제어부(14)는 가변장 부호화부(13)내의 버퍼상태를 체크하여 양자화부(12)의 출력을 제어하게 되는 것이다.
이와 같은 구성을 갖는 종래 기술에 따른 동영상 부호화기의 동작을 간단하게 설명해 보기로 하자.
먼저, 동영상 데이타가 입력되면 DCT(11)부에 입력되어 변환을 사용한 공간주파수 분석을 수행하게 되는데, 그 결과 DCT계수라 불리는 결과값이 출력된다. 이러한 DCT계수는 양자화부(12)에 입력되어 2차원 주파수의 함수인 상수에 의해 나뉘어져 저주파 계수는 작은수로 나누고, 고주파 계수는 큰 수로 나뉘어진다. 이때 의미가 적은 비트는 버려지거나 잘라버리게 된다.
양자화부(12)의 출력은 가변장 부호화부(13)로 입력되어 통계적인 정보를 사용한 압축을 수행하여 최종적으로 압축된 비트열을 비트율 제어부(14)로 출력하는 것이다.
비트율 제어부(14)는 가변장 부호화부(13)에서 출력되는 비트열을 비디오 출력버퍼에 저장하였다가 정당한 시기에 출력하며, 비디오 출력 버퍼의 충만도와 비트율 제어방법에 따라 양자화부(12)의 양자화계수를 조정하는 것이다.
한편, 동영상 데이타는 시간적 중복성을 가지기 때문에 화면간의 차이만을 전송함으로써, 압축을 수행할 수 있다. DCT부(11)는 양자화부(12)를 통해 공간적 부호화가 이루어진 데이타는 다시 역양자화부(15)와 역 DCT부(16)을 통해 원래의 입력데이타와 같은 상태로 복원된다. 이때, 복원된 데이타는 양자화의 특성상 원래의 데이타와 완전히 같은 데이타라고 할 수는 없다.
이렇게 복원된 데이타는 움직임추정 및 보상부(17)를 통해 시간적 부호화가 이루어지고, 움직임 보상된 데이타는 감산기(10)로 전달되어 원화상에 감산되고, 감산된 영상데이타는 DCT부(11)로 입력되어 다시 공간적 부호화가 수행된다.
여기서, 비트율 제어부(14)에서 비트율을 제어하여 양자화부(12)의 양자화계수를 조정하는 방법에 대하여 살펴보기로 하자.
먼저, 종래의 비트율 제어방법은 크게 두가지 단계로 구성된다. 첫 번째 단게에서는 매 픽쳐마다 부호화하기 전에 그 픽쳐에서 발생될 비트의 양을 미리 할당하고, 두 번째 단계에서는 매 매크로 블록마다 그 픽쳐에 할당된 비트양과 현재 발생되는 비트양을 비교하여 양자화수준을 결정하는 것이다.
상기 첫 번째 단계에서의 비트양 할당방법을 보면, 긱 픽쳐의 부호화를 시작하기 전에 먼저 발생되는 비트양을 조정하고자 비트양을 할당하는데 이때 사용되는 요소가 앞서 부호화된 픽쳐들의 픽쳐 복잡도, GOP내의 남은 비트 양, 그리고 GOP내의 남은 I, P, B픽쳐의 픽쳐 수이다.
각 픽쳐의 할당 비트양을 구하기 위해서는 먼저 픽쳐 복잡도를 구하게 되는데, 이때, 픽쳐 복잡도의 계산은 아래의 수학식 1을 이용하여 계산한다.
여기서, Xi, XP, Xb는 I픽쳐, P픽쳐, B픽쳐의 픽쳐 복잡도이고, Si, Sp, Sb는 픽쳐 형태에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 비트 발생량이며, Qi, Qp, Qb는 픽쳐형태에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 모든 매크로블록의 양자화계수의 평균값이다.
즉, 각 픽쳐 복잡도는 마지막으로 부호화된 각 픽쳐의 비트발생량과 양자화계수의 평균값을 곱하여 얻을 수 있는 것이다.
또한, 각 픽쳐에 따라 할당된 비트양의 계산은 아래의 수학식 2와 같다.
여기서, Ti, Tp, Tb,는 각 픽쳐형태에 따라 할당된 비트의 양이고, R은 일정픽쳐의 묶음 단위인 GOP에 할당된 비트양 중에서 부호화에 사용되고 남은 비트의 양이며, Ni, Np, Nb는 GOP내에서 아직 부호화되지 않은 I픽쳐, P픽쳐, B픽쳐의 수이다.
즉, 각 픽쳐에 대해 할당된 비트의 양은 각 픽쳐 형태에 따른 픽쳐 복잡도와 GOP내의 남은 비트의 양, 그리고 GOP내의 암은 픽쳐수의 상관관계를 이용하여 구하는 것이다.
이와 같은 종래 기술에 따른 비트율 제어방법은 MPEG-2의 테스트 모델에서 제안한 것으로, 이러한 방법을 이용할 경우에도 충분한 화질을 얻을 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 본 발명의 목적은 압축/복원된 화상의 원영상에 대한 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio:피크신호 대 잡음비)정보를 이용하여 양자화기의 비트율을 제어함으로써, 동영상 압축 효율을 증대시키고, 높은 화질을 얻을 수 있도록 한 동영상 부호화기의 비트율 제어장치를 제공함에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 마지막으로 부호화된 P픽쳐의 PSNR이 B픽쳐의 PSNR보다 높을 경우 이 정보를 적절히 이용하여 다음 부호화되는 P픽쳐와 B 픽쳐의 비트양의 할당에 조정계수로 활용함에 있다.
본 발명에 따른 동영상 부호화기의 비트율 제어장치의 특징은, 역 DCT부와 양자화기를 구비한 동영상 부호화기에 있어서, 압축/복원된 영상과 원화상을 비교하여 각 픽쳐들의 PSNR를 계산하는 PSNR 연산부와; 상기 PSNR 연산부에서 계산된 압축/복원된 원 영상에 대한 각 픽쳐들의 PNSR정보를 이용하여 원래 할당된 할당된 비트의 양을 수정하여 양자화부의 양자화계수를 조정하는 비트율 제어부를 구성함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 특징으로 상기 비트율 제어부에서 원래 할당된 비트양의 수정중 I픽쳐에 대한 비트양 수정은, 상기 PSNR연산부에서 구해진 P픽쳐의 PSNR정보와 B픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 I픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값에 I픽쳐에 대해 원래 할당된 비트양을 곱하여서 수정함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징은 상기 비트율 제어부에서 원래 할당된 비트양의 수정중 P픽쳐에 대한 비트양 수정은, 상기 PSNR연산부에서 구해진 I픽쳐의 PSNR정보와 B픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 I픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값에P픽쳐에 대해 원래 할당된 비트양을 곱하여서 수정함에 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징은 상기 비트율 제어부에서 원래 할당된 비트양의 수정중 B픽쳐에 대한 비트양 수정은, 상기 PSNR연산부에서 구해진 I픽쳐의 PSNR정보와 P픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 B픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값에 B픽쳐에 대해 원래 할당된 비트양을 곱하여서 수정함에 있다.
또한, 본 발명의 다른 특징으로, 상기 PSNR은 평균 제곱 오차(Mean Squared Error: MSE)정보 또는 평균 절대 오차(Mean Absolute Error)정보를 이용하는 것에 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 동영상 부호화기의 블록구성을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 비트율 제어장치를 구비한 동영상 부호화기의 블록구성을 나타낸 도면,
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
10 : 감산부 11 : DCT부
12 : 양자화부 13 : 가변장 부호화부
14 : 비트율제어부 15 : 역양자화부
16 : 역 DCT부 17 : 움직임추정 및 보상부
18 : PSNR연산부
이하, 본 발명에 따른 동영상 부호화기의 비트율 제어장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 살펴보기로 하자.
도 2는 본 발명에 따른 동영상 부호화기의 비트율 제어장치의 블록구성을 나타낸 도면으로서, 도 1에 도시된 종래 기술과 중복되는 동일한 구성요소에 대하여는 그 설명을 생략하고 본 발명의 구성을 살펴보면, 입력되는 압축/복원된 원영상에 대한 PSNR를 계산하여 계산된 PSNR값을 비트율 제어부(14)로 제공하는 PSNR 연산부(18)와, PSNR 연산부(18)에서 계산된 압축/복원된 원 영상에 대한 PNSR정보를 이용하여 할당된 비트의 양을 수정하여 양자화부(12)의 양자화계수를 조정하는 비트율 제어부(14)가 추가로 구성된 것이다.
이와 같이, 구성된 본 발명에 따른 동영상 부호화기에서 양자화기의 비트율제어장치의 동작에 대하여 설명해 보기로 하자.
동영상 데이타가 입력되면, DCT(11)부에 입력되어 변환을 사용한 공간주파수 분석을 수행하게 되는데, 그 결과 DCT계수라 불리는 결과값이 출력된다. 이러한 DCT계수는 양자화부(12)에 입력되어 2차원 주파수의 함수인 상수에 의해 나뉘어져 저주파 계수는 작은수로 나누고, 고주파 계수는 큰 수로 나뉘어진다. 이때 의미가 적은 비트는 버려지거나 잘라버리게 된다.
양자화부(12)의 출력은 가변장부호화부(13)로 입력되어 통계적인 정보를 사용한 압축을 수행하여 최종적으로 압축된 비트열을 비트율 제어부(14)로 출력하는 것이다.
비트율 제어부(14)는 가변장 부호화부(13)에서 출력되는 비트열을 비디오 출력버퍼에 저장한다.
한편, 동영상 데이타는 시간적 중복성을 가지기 때문에 화면간의 차이만을 전송함으로써, 압축을 수행할 수 있다. DCT부(11)는 양자화부(12)를 통해 공간적 부호화가 이루어진 데이타는 다시 역양자화부(15)와 역 DCT부(16)을 통해 원래의 입력데이타와 같은 상태로 복원된다. 이때, 복원된 데이타는 양자화의 특성상 원래의 데이타와 완전히 같은 데이타라고 할 수는 없다.
이렇게 복원된 데이타는 움직임추정 및 보상부(17)를 통해 시간적 부호화가 이루어지고, 움직임 보상된 데이타는 감산기(10)로 전달되어 원화상에 감산되고, 감산된 영상데이타는 DCT부(11)로 입력되어 다시 공간적 부호화가 수행됨과 동시에 역 DCT부(16)에서 복원된 영상데이타는 PSNR연산부(18)로 입력된다.
따라서, PSNR연산부(18)입력되는 압축 영상데이타와 역 DCT부(16)에서 출력되는 복원된 영상의 전 화소에 대한 MSE(Mean Square Error)를 구하여 각 픽쳐단위로 PSNR값을 계산한다. 이렇게 구한 PSNR정보는 매 픽쳐마다 비트율 제어부(14)로 보내지고, 비트율 제어부(14)는 입력받은 각 픽쳐에 대한 PSNR정보를 이용하여 버퍼에 저장된 각 픽쳐의 할당 비트 열을 수정한 후, 수정된 비트열을 버퍼에 저장하였다가 적당한 시기에 출력하며, 비디오 출력 버퍼의 충만도와 비트율 제어방법에 따라 양자화부(12)의 양자화계수를 조정하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 따른 동영상 부호화기에서 양자화기의 비트열 제어장치를 이용한 본 발명에 따른 양자화기의 비트열 제어방법에 대하여 살펴보기로 하자.
먼저, 본 발명에 따른 비트율 제어방법, 특히 각 픽쳐에 대한 비트열 할당방법은 압축/복원된 화상의 원화상에 대한 PSNR정보의 이용을 기본으로 한다.
PSNR은 픽쳐단위로 구하는데, PSNR은 원화상과 복원된 화상의 전 화소에 대한 MSE를 구함으로써, 얻어지게 되는 것이다. 즉, PSNR과 MSE값은 아래의 수학식 3에 의해 얻어진다.
여기서, N은 한 픽쳐의 화소수이고, Oi는 원화상의 화소값이며, Ri는 압축/복원된 화소값이다. 또한, 상기 수학식 3에 나타난 바와 같은 MSE대신 MAE(MeanAbsolute Error: 평균 절대 오차)로 대치할 수 있으며, MAE를 이용한 PSNR계산식은 아래의 수학식 4와 같다.
즉, PSNR계산은 고속의 곱셈기를 요구하기 때문에 실제 하드웨어 제작시 구현이 까다로운 단점이 있기 때문이다.
이와 같은 수학식 3 또는 4를 이용하여 구한 각 픽쳐에 대한 PSNR정보는 매 픽쳐마다 비트율 제어부(14)로 출력되고, 비트율 제어부(14)에서는 입력받은 PSNR정보를 이용하여, 수학식 2를 이용하여 구한 각 픽쳐의 할당 비트양을 수정하는 것이다.
이하, 할당 비트양을 수정하는 방법에 대하여 살펴보기로 하자.
먼저, I픽쳐에 대해 수정되어 할당된 비트 양(MTi)은 수학식 2를 이용하여 구해진 I픽쳐에 대한 할당 비트양(Ti)에 상기 수학식 3 또는 4에 의해 구해진 PSNR정보에 따른 새로운 요소를 곱하여 구하게 된다. 여기서, 상기 새로운 요소란 세가지 픽쳐(I, P, B픽쳐) 형태에 따라 각각 마지막으로 부호화한 픽쳐의 PSNR정보, 즉, I, P, B픽쳐 각각의 PSNR정보를 구할 수 있다.
마지막으로 부호화한 I픽쳐의 PSNR정보를 Pi라 하고, P픽쳐의 PSNR정보를Pp, B픽쳐의 PSNR정보를 Pb라고 할 때, I픽쳐의 수정된 할당 비트양은 원래의 할당 비트양(Ti)에, 상기 P픽쳐의 PSNR정보와 B픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 I픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값을 곱하여 구하는 것이다. 즉, I픽쳐의 수정된 할당 비트양은 아래의 수학식 5와 같다.
여기서, MTi는 조정된 I픽쳐의 할당 비트양이고, Pi, PP, Pb는 각 픽쳐에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 PSNR정보을 나타낸다.
즉, 원래의 할당 비트양에 새로운 요소를 곱하는 의미는 I픽쳐의 PSNR정보가 P픽쳐나 B픽쳐 비해 상대적으로 낮을 경우 비트양의 할당을 더 많게 하여 새로이 부호화되는 I 픽쳐의 PSNR을 높일 수 있도록 하기 위한 것이다.
그리고, P픽쳐에 대해 수정되어 할당된 비트 양(MTP)은 수학식 2를 이용하여 구해진 P픽쳐에 대한 할당 비트양(Tp)에 상기 수학식 3 또는 4에 의해 구해진 P픽쳐의 PSNR정보에 따른 새로운 요소를 곱하여 구하게 된다. 여기서, 상기 새로운 요소란 P픽쳐중 마지막으로 부호화한 P픽쳐의 PSNR정보이다.
이때, 마지막으로 부호화한 I픽쳐의 PSNR정보를 Pi라 하고, P픽쳐의 PSNR정보를 Pp, B픽쳐의 PSNR정보를 Pb라고 할 때, P픽쳐의 수정된 할당 비트양은 원래의할당 비트양(Tp)에, 상기 I픽쳐의 PSNR정보와 B픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 P픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값을 곱하여 구하는 것이다. 즉, P픽쳐의 수정된 할당 비트양은 아래의 수학식 6와 같다.
여기서, MTp는 조정된 P픽쳐의 할당 비트양이고, Pi, PP, Pb는 각 픽쳐에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 PSNR정보을 나타낸다.
즉, 원래의 할당 비트양에 새로운 요소를 곱하는 의미는 P픽쳐의 PSNR정보가 I픽쳐나 B픽쳐 비해 상대적으로 낮을 경우 비트양의 할당을 더 많게 하여 새로이 부호화되는 P 픽쳐의 PSNR을 높일 수 있도록 하기 위한 것이다.
마지막으로, 그리고, B픽쳐에 대해 수정되어 할당된 비트 양(MTb)은 수학식 2를 이용하여 구해진 B픽쳐에 대한 할당 비트양(Tb)에 상기 수학식 3 또는 4에 의해 구해진 B픽쳐의 PSNR정보에 따른 새로운 요소를 곱하여 구하게 된다. 여기서, 상기 새로운 요소란 B픽쳐중 마지막으로 부호화한 B픽쳐의 PSNR정보이다.
이때, 마지막으로 부호화한 I픽쳐의 PSNR정보를 Pi라 하고, P픽쳐의 PSNR정보를 Pp, B픽쳐의 PSNR정보를 Pb라고 할 때, B픽쳐의 수정된 할당 비트양은 원래의 할당 비트양(Tb)에, 상기 I픽쳐의 PSNR정보와 P픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 B픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값을 곱하여 구하는 것이다. 즉, B픽쳐의 수정된 할당 비트양은 아래의 수학식 7과 같다.
여기서, MTb는 조정된 B픽쳐의 할당 비트양이고, Pi, PP, Pb는 각 픽쳐에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 PSNR정보을 나타낸다.
즉, 원래의 할당 비트양에 새로운 요소를 곱하는 의미는 B픽쳐의 PSNR정보가 I픽쳐나 P픽쳐 비해 상대적으로 낮을 경우 비트양의 할당을 더 많게 하여 새로이 부호화되는 B 픽쳐의 PSNR을 높일 수 있도록 하기 위한 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 동영상 부호화기의 비트율 제어장치는 동양상 부호화시 픽쳐 형태에 따른 화질 저하의 정도를 균등하게 함으로써, 최적의 화질을 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 이로인해 궁극적으로 압축효율이 높은 동영상 부호화기를 구현할 수 있는 것이다.

Claims (6)

  1. 역 DCT부와 양자화기를 구비한 동영상 부호화기에 있어서,
    압축/복원된 영상과 원화상을 비교하여 각 픽쳐들의 PSNR를 계산하는 PSNR 연산부와;
    상기 PSNR 연산부에서 계산된 압축/복원된 원 영상에 대한 각 픽쳐들의 PNSR정보를 이용하여 원래 할당된 할당된 비트의 양을 수정하여 양자화부의 양자화계수를 조정하는 비트율 제어부를 포함하여 구성된 동영상 부호화기의 비트율 제어장치
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 PSNR 연산부에서 계산되는 PSNR은 평균 제곱 오차(MSE)정보를 이용하여 아래의 수학식에 의해 계산되어지는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화기의 비트율 제어장치.
    ,
    여기서, N은 한 픽쳐의 화소수이고, Oi는 원화상의 화소값이며, Ri는 압축/복원된 화소값.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 PSNR 연산부에서 계산되는 PSNR은 평균 절대 오차(MAE)정보를 이용하여 아래의 수학식에 의해 계산되어지는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화기의 비트율 제어장치.
    ,
    여기서, N은 한 픽쳐의 화소수이고, Oi는 원화상의 화소값이며, Ri는 압축/복원된 화소값.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 비트율 제어부에서 원래 할당된 비트양의 수정중 I픽쳐에 대한 비트양 수정은, 상기 PSNR연산부에서 구해진 P픽쳐의 PSNR정보와 B픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 I픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값에 I픽쳐에 대해 원래 할당된 비트양을 곱하여서 수정하는 것으로 아래의 수학식을 이용함을 특징으로 하는 동영상 부호화기의 비트율 제어장치.
    여기서, MTi는 조정된 I픽쳐의 할당 비트양이고, Pi, PP, Pb는 각 픽쳐에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 PSNR정보이며, Ti는 원래 할당된 I픽쳐의 비트양.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 비트율 제어부에서 원래 할당된 비트양의 수정중 P픽쳐에 대한 비트양 수정은, 상기 PSNR연산부에서 구해진 I픽쳐의 PSNR정보와 B픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 I픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값에 P픽쳐에 대해 원래 할당된 비트양을 곱하여서 수정하는 것으로 아래의 수학식을 이용함을 특징으로 하는 동영상 부호화기의 비트율 제어장치.
    여기서, MTi는 조정된 I픽쳐의 할당 비트양이고, Pi, PP, Pb는 각 픽쳐에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 PSNR정보이며, Tp는 원래 할당된 P픽쳐의 비트양.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 비트율 제어부에서 원래 할당된 비트양의 수정중 B픽쳐에 대한 비트양 수정은, 상기 PSNR연산부에서 구해진 I픽쳐의 PSNR정보와 P픽쳐의 PSNR정보를 합하여 2배의 B픽쳐에 대한 PSNR정보로 나눈 값에 B픽쳐에 대해 원래 할당된 비트양을 곱하여서 수정하는 것으로 아래의 수학식을 이용함을 특징으로 하는 동영상 부호화기의 비트율 제어장치.
    여기서, MTi는 조정된 I픽쳐의 할당 비트양이고, Pi, PP, Pb는 각 픽쳐에 따른 마지막으로 부호화된 픽쳐의 PSNR정보이며, Tb는 원래 할당된 B픽쳐의 비트양.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100930939B1 (ko) * 2002-04-15 2009-12-10 텍트로닉스 인코포레이티드 풀 컬러 비디오의 피크 신호 대 잡음비 측정 방법
KR101221984B1 (ko) * 2011-07-05 2013-01-15 고려대학교 산학협력단 영상압축성능을 고려한 멀티코어 프로세서용 영상압축방법 및 그 기록매체

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