KR20010075230A

KR20010075230A - 드리프트-프리 트랜스코더 및 관련 방법

Info

Publication number: KR20010075230A
Application number: KR1020017003564A
Authority: KR
Inventors: 모렐안토니
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1999-07-20
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2001-08-09
Also published as: JP2003504986A; EP1125439A1; CN1322444A; KR100676645B1; US6498814B1; WO2001006793A1; CN1154365C

Abstract

본 발명은 양자화 동작(Q2)에 의해 트랜스코딩 경로에 도입된 드리프트 신호(Ei)를 보상하기 위한 드리프트 보상 루프(DCL)를 포함하는 트랜스코더에 관한 것이다. 이 드리프트 보상 루프는 이전 역양자화(IQ1)로부터 나오는 신호(F1)의 움직임 보상을 실행하여 예측 신호(P1)를 발생한다. 움직임 보상은 메모리 유닛(MEM)에 저장된 드리프트 신호에 기초한다. 드리프트 신호 및 예측 신호는 인터레이스 또는 디인터레이스 구조로 전달될 수 있다. 본 발명에 따르면, AMC 유닛은 드리프트 및 예측 신호들의 디인터레이스 또는 인터레이스 구조들을 갖는 움직임 보상 동작을 채용한다.

Description

드리프트-프리 트랜스코더 및 관련 방법{Drift-free transcoder and related method}

트랜스코더는 소정의 비트 레이트의 압축된 신호를 더 낮은 비트 레이트의 압축된 신호로 변환할 수 있다. 기본적으로, 이와 같은 목적을 위해 사용된 트랜스코더는 캐스케이드 디코더 및 인코더로 구성된다. 이 결합은 다소 복잡하고, 이 복잡성은 상당히 감소될 수 있다. 특정한 비디오 신호들의 경우, 일부 다른 양상들이 고려되어햐 한다. 코딩된 비디오 신호는 연속의 인코딩된 프레임들로 구성되며, 각 프레임은 매크로블록들의 2차원 어레이로 세분된고, 각 매크로블록은 블록들로 구성된다. 프레임은 화소 도메인인 공간 도메인내에 있을 수 있으며, 공간 도메인의 프레임의 이산 코사인 변환(DCT)으로부터의 생기는 주파수 또는 변환 도메인에서 전송된다. 또한, 어떤 프레임은 2개의 필드, 즉, 프레임의 홀수 라인들에 의해 형성된 상부 필드와 프레임의 짝수 라인들에 의해 형성된 하부 필드로 분리될 수 있다. 매크로블록은 2개의 서로다른 포맷으로 전달될 수 있다. 즉, 이하 프레임 포맷이라 불리는 인터레이스 포맷(interlaced format)과 이하 필드 포맷이라 불리는 디인터레이스 포맷(de-interlaced format)으로 전달될 수 있다. 프레임 포맷에서, 매크로블록은 2개의 필드 교대로로부터의 라인들로 구성되고, 매크로블록의 각 DCT-블록은 2개의 필드로부터의 데이터에 의해 형성된다. 필드 포맷에서, 매크로블록은 2개의 필드로부터의 라인들로 구성되고, 매크로블록의 각 DCT-블록은 2개의 필드중 하나만으로부터의 데이터에 의해 형성된다.

서두에 기재된 바와 같은 트랜스코딩 방법을 실행하기 위한 가능한 트랜스코더는 1998년 12월 발행, IEEE Trans. on CSVT, vol. 8, no. 8, Assuncao 등에 제안되어 있다. 이 논문은 MPEG-2 비디오 신호 전용의 특정 트랜스코더를 개시하고 있다. 도 1에 도시된 바와 같은 종래 기술에 다른 트랜스코더는 디코딩부와 움직임 보상을 갖는 후속하는 코딩부를 포함한다. 디코딩부는 가변장 디코더(VLD)와 역양자화기(IQ1)로 구성된다. 코딩부는 양자화기(Q2), 드리프트 보상 루프(DCL), 가변장 인코더(VLC)로 구성된다. Q2에 의한 양자화는 트랜스코더의 트랜스코딩 경로로 양자화되는 각 디코딩된 매크로블록(F)을 위한 드리프트 또는 에러 매크로블록(E)을 도입한다. 이 에러 매크로블록(E)은 다음과 같이 드리프트 보상 루프(DCL)에서 유도된다. 매크로블록(E)은 Q2에 제공된 양자화되는 보상된 매크로블록과 역양자화기(IQ2)로부터 나오는 역양자화된 매크로블록 사이의 차이로서 탭 가산기(S2)의 출력에서 유도된다. 이 에러 매크로블록(E)은 프레임이나 필드 포맷에서 제공될 수 있다. 필드 포맷에서 제공되는 경우, 매크로블록은 필드/프레임 컨버터(F/F)에서 프레임 포맷으로 변환된다. 에러 매크로블록은 그 후 동일한 프레임에 대응하는 다른 에러 매크로블록들과 함께 메모리 유닛(MEM)내의 프레임 포맷에 저장된다. 그러므로, 전체 프레임의 에러 매크로블록들은 메모리 유닛(MEM)에 저장되고, 또한 미리 전송된 프레임의 에러 매크로블록들도 메모리 유닛(MEM)에 저장된다. 모든 이들 저장된 매크로블록들은 MC-DCT 유닛내의 디코딩된 매크로블록(F)의 움직임 보상에 의해 예측을 위해 참조로서 사용될 수 있다. 디코딩된 매크로블록(F)의 예측 매크로블록이 최종적으로 얻어지고 탭 가산기(S1)내의 디코딩된 매크로블록(F)에 부가되어, 보상된 디코딩된 매크로블록이 양자화를 위해 Q2를 통과한다.

종래 기술에 설명된 트랜스코더는 프레임 포맷으로 매크로블록들만을 움직임 보상하는 드리프트 보상 루프를 포함한다. 이 트랜스코더는 움직임 보상 유닛으로부터 개별적으로 위치한 필드/프레임 컨버터과 메모리 유닛의 업 스트림을 포함하여, 매크로블록들이 프레임 포맷으로 저장될 수 있다. 이 트랜스코더에서 실행된 트랜스코딩 방법은 시간 소모적이고 복잡한 하드웨어 구현을 가져오는 많은 개별적인 동작들을 포함한다.

본 발명은

- 입력 코딩된 신호를 디코딩하여 디코딩된 양자화된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 디코딩 양자화된 신호를 역양자화하여 디코딩된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 보상된 신호를 재양자화하여 재양자화된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 재양자화된 신호를 재인코딩하여 재인코딩된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 재양자화하는 단계에 의해 재인코딩된 신호에 도입된 드리프트(drift)를 보상하는 단계를 포함하고,

상기 보상 단계는 상기 역양자화 단계 및 상기 재양자화 단계 사이에서 실행되는, 입력 코딩된 신호를 트랜스코딩하는 방법에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 방법을 실행하기 위한 트랜스코더에 관한 것이다.

본 발명은 예를 들어, 소정의 비트 레이트의 MPEG 압축된 신호를 다른 더 낮은 비트 레이트의 MPEG 압축된 신호로 트랜스코딩하는데 이용될 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 방법을 실행하기 위한 트랜스코더의 다이어그램.

도 2는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 트랜스코더의 다이어그램.

도 3은 이전 화상과 참조하여 현재 화상의 매크로블록의 예측을 예시하는 도면.

도 4는 휘도 블록들의 예측의 유도를 예시하는 도면.

도 5는 16×16 디-인터레이싱 매트릭스를 예시하는 도면.

도 6은 색차 블록들의 예측의 유도를 예시하는 도면.

도 7은 색차 성분들의 수직 예측을 예시하는 도면.

본 발명의 목적은 시간 효율성을 위해 동작 수를 줄이는 것을 포함하고 실행을 위한 트랜스코더의 간단한 하드웨어 구현을 이끄는 트랜스코딩 방법을 제공하는데 있다.

따라서, 본 발명에 따르면, 서두에서 설명된 바와 같은 트랜스코딩 방법의 드리프트 보상 단계는 상기 드리프트 보상 단계는 적어도 연속적인 서브 단계인,

- 상기 드리프트에 대응하는 에러 신호를 유도하는 단계와,

- 에러 신호에 기초하여 동시적인 움직임 보상 및 필드/프레임 변환에 의해 디코딩된 신호의 예측 신호를 유도하고 에러 신호 및 예측 신호의 인터레이스 또는 논-인터레이스(non-interlaced) 전송 형태에 적응된 단계와,

- 디코딩된 신호에서 유도된 예측 신호를 감산하고, 보상된 신호를 재양자화되게 하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 드리프트 보상 단계는 필드/프레임 변환과 결합된 움직임 보상을 포함한다. 여기에 언급된 필드/프레임 변환 동작은 필드 포맷으로부터 프레임 포맷으로의 변환과 프레임 포맷으로부터 필드 포맷으로의 변환에 관계된다. 사실상, 양자화로 인해 발생되는 에러 매크로블록은 프레임 또는 필드 포맷으로의필요한 종래의 변환 없이 제공되는 포맷에 저장된다. 움직임 보상 동작은 필드 포맷내의 매크로블록 또는 프레임 포맷내의 매크로블록 상에 무차별적으로 실행될 수 있다. 유사하게, 움직임 보상 동작은 필드 포맷내의 매크로블록 또는 프레임 포맷내의 매크로블록을 무차별적으로 제공할 수 있다. 또한, 움직임 보상 단계는 메모리 유닛에 저장된 프레임들에 기초하여 실행되며, 그 매크로블록들은 프레임 포맷 또는 필드 포맷에 저장될 수 있다. 그러므로, 필드/프레임 변환 동작은 필드 또는 프레임 포맷이 입력 및 출력 매크로블록들을 위해 필요한지 여부에 따라 움직임 보상과 동시에 실행된다. 결합된 움직임 보상 및 필드/프레임 변환 단계는 적응 움직임 보상 단계로서 고려될 수 있다.

따라서, 본 발명의 이점은 종래 기술과 비교해서 동작 수와 비용을 줄인다는 것이다. 본 발명에 포함된 동작들은 결합되고, 그 결과, 본 발명에 따른 방법의 하드웨어 구현이 단순화된다.

본 발명의 실시예에서, 적응 움직임 보상 단계는 변환 도메인에서 프레임들상에 실행된다. 변환 도메인내의 프레임들을 트랜스코딩하는 이점은 메모리 축소이다.

더욱이, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 트랜스코더에 관한 것이다.

이제 이하에서 설명된 실시예들을 참조하여 본 발명의 특별한 양상들을 설명하고 첨부된 도면들과 참조하여 고려할 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 방법을 실행하기 위한 트랜스코더(1)의 실시예를 도시한다. 트랜스코더(1)는 제1 비트 레이트(R1)의 디지털 비디오 비트 스트림을 제2 저 비트 레이트(R2)의 디지털 비디오 비트 스트림으로의 변환을 위해 제공된다. 가변장 디코더(VLD)는 우선 비트 레이트(R1)의 코딩된 비트 스트림을 디코딩한다. 디코더(VLD)의 출력 비트 스트림은 역양자화기(IQ1)에 전송된 주파수 도메인에 n개의 디코딩 양자화된 매크로블록들의 연속물로 구성된다. 역양자화기(IQ1)는 VLD 유닛으로부터 수신된 각각의 양자화된 매크로블록에 대해 디코딩된 매크로블록(Fi(i+1...n))을 제공한다. 역양자화기(IQ1)와 함께 VLD 유닛은 트랜스코더(1)의 디코딩부를 형성한다.

또한, 트랜스코더(1)는 비트 레이트(R1)의 수신된 비트 스트림을 비트 레이트(R2)의 비트 스트림으로 변환하기 위한 코딩부를 포함한다. 이 목적을 위해, 트랜스코더(1)는 IQ1으로부터 나오는 수신된 역양자화된 그리고 디코딩된 비트 스트림을 재양자화하기 위한 양자화기(Q1)를 포함한다. 이미 언급된 바와 같이, 드리프트는 트랜스코더의 재양자화 단계로 도입된다. 실제로, 양자화기(Q2)는 에러 매크로블록(Ei)을 도입하거나 트랜스코더(1)의 트랜스코딩 경로로 드리프한다. 이 에러 매크로블록(Ei)은 유도되어 다음과 같이 드리프트 보상 루프(DCL)에서 보상된다. 루프(DCL)에서, Q2에 의해 양자화된 어떤 매크로블록이 다음 단계에서 역양자화기(IQ2)에 의해 역양자화되고, IQ2의 양자화 단계는 양자화기(Q2)에 의해 사용된 단계와 동일하다. 에러 매크로블록(Ei)는 IQ2로부터 나오는 매크로블록과 Q2에 초기에 제공된 매크로블록과의 차이로서 탭 가산기(S2)의 출력에서 얻어진다. 비디오 코딩에서, 어떤 매크로블록은 다른 화상을 참조하지 않고 인트라 모드(Intra mode)에 따라 인코딩될 수 있거나 이전 및 미래 화상들을 참조하여 인터 모드(Inter mode)에 따라 인코딩될 수 있다. I 프레임에 속하는 매크로블록은 인트라 모드에 따라 인코딩된다. P 프레임에 속하는 매크로블록은 이전의 I 프레임 또는 P 프레임을 참조하여 인코딩될 수 있다. B 프레임에 속하는 매크로블록은 이전의 I 프레임 또는 P 프레임 그리고 다음의 I 프레임 또는 P 프레임을 참조하여 인코딩될 수 있다. P 또는 B 매크로블록은 참조로 사용된 프레임들의 세트와 관련된 나머지로서 트랜스코딩 경로를 따라 전송된다. 그러므로, P 또는 B 매크로블록은 트랜스코더의 디코딩 스테이지에 의해 제공되고, 제공된 데이터는 이전의 또는 미래의 참조 매크로블록들에 관련된다. 더욱이, Q2에 의해 양자화된 어떤 매크로블록은 전술한 드리프트 되기 쉬우며 그 결과 참조로서 사용된 어떤 매크로블록은 양자화 후에 약간 변형되고, 에러는 보상되지 않는 한 전파될 것이다. 이 도입된 드리프트를 보정하기 위해서, 다른 매크로블록들에 대해 참조의 모습으로 전달된 어떤 매크로블록은 에러 있는 매크로블록에 기초하여 DCL 루프에서 움직임 보상되야만 하여 드리프트가 전파되지 않도록 한다.

따라서, 매크로블록(F1)이 역양자화기(IQ1)에 의해 양자화기(Q2)에 제공될 때, Q2에 의한 재양자화 동안 도입된 에러 매크로블록(E1)은 탭 가산기(S2)에서 유도된다. 이 실시예에서, 매크로블록(F1)은 원(original) 비트 스트림이 트랜스코딩 경로에 따라 전달되는 방법에 따라, 비프레임 포맷에서 또는 필드 포맷에서 무차별적으로 제공될 수 있다. 그 결과 에러 매크로블록(E1)은 매크로블록(F1)이 전달되는 동일한 포맷으로 나온다. 그 후, 에러 있는 매크로블록(E1)은 메모리 유닛(MEM)에 저장된다. 동시에, 움직임 보상이 AMC 유닛에서 실행된다. 본 발명에 따른 움직임 보상 동작은 주파수 도메인에서 필드/프레임 변환과 결합된다. 이들 동시적인 움직임 보상 및 필드/프레임 변환은 이하에서 적응 움직임 보상 단계라고 부른다. AMC 유닛의 출력에서 디코딩된 매크로블록(F1)의 예측 매크로블록(P1)이 얻어진다. 적응 움직임 보상 단계에서의 필드/프레임 변환은 선택적이며, AMC 유닛의 출력 또는 입력에 필요한 전송 포맷에 의존한다. 사실상, 움직임 보상은 메모리 유닛(MEM)에 미리 저장된 프레임들에 기초하여 우선 실행되고, 이들 프레임들의 매크로블록들은 본원 발명에 따라, 필드 포맷으로 뿐만 아니라 프레임 포맷으로 저장될 수 있다. 또한, 예측 매크로블록(P1)은 프레임 포맷 또는 필드 포맷으로 기대될 수 있다. 또한, 움직임 보상 단계는 여기서 언급되지 않은 이전의 인코딩 동안 유도되고VLD 유닛으로부터 수신된 움직임 벡트들(MV)에 기초하여 실행된다. 따라서, 본 발명에 따른 트랜스코딩 방법의 적응 움직임 보상 단계는 어떤 유형의 매크로블록 포맷에 자체-적응(self-adapt)된다. 이 적응 움직임 보상 단게의 상세한 설며은 이하의 단락에서 제시될 것이다.

매크로블록(F1)의 예측 매크로블록(P1)은 AMC 유닛의 출력에서 원하는 포맷으로 최종적으로 얻어진다. 이 예측 매크로블록(P1)은 탭 가산기(S1)에서 매크로블록(F1)으로부터 감산되어, 보상된 매크로블록(F1-P1)이 양자화기(Q2)에 전송될 수 있다. Q2에 의한 재양자화후에, 보상된 매크로블록은 재인코딩(re-encoding)을 위해, 도 2의 가변장 디코더(VLD)에 전송된다.

상술한 바와 같이, 다른 매크로블록들을 참조의 모습으로 전달된 매크로블록만이 참조로서 사용된 매크로블록들에서 Q2에 의해 도입된 에러가 전파되지 않도록 움직임 보상될 필요가 있다. 그러므로, I 프레임에 속하는 매크로블록은 보상될 필요가 없으며, 역양자화기(IQ1)로부터 양자화기(Q2)로 또한 더 양자화를 위해 VLC 유닛에 직접 전달될 수 있다. 그러나, 양자화 단계(Q2)에 의해 도입된 대응하는 에러 매크로블록은 메모리 유닛(MEM)에 저장된다. 본 발명의 실시예에서, P 프레임에 속하고 매크로블록을 위한 AMC 유닛에서 실행되고 IQ1에 의해 제공된 적응 움직임 보상은 과거의 참조 화상만을 이용한다. 그러므로, 과거의 참조 화상의 매크로블록들에 대응하는 에러 있는 매크로블록들만이 그와 같은 매크로블록의 예측을 위해 메모리 유닛(MEM)내에 저장될 필요가 있다. IQ1에 의해 제공되고 일반적으로 B 프레임에 속하는 매크로블록의 예측은 이전의 I 또는 P 화상 그리고 다음의 I 또는 P화상의 매크로블록들에 대응하는 에러 있는 매크로블록들을 각각 필요로 한다. 본 발명의 실시예에서, 이전의 I 또는 P 프레임에 속하는 에러 있는 매크로블록들의 기여는 0으로 설정되고, 계속해서, 미래의 I 또는 P 프레임에 대응하는 에러 있는 매크로블록들만이 메모리(MEM)에 저장될 필요가 있다. 이러한 가정이 주어지면, 메모리 유닛(MEM)의 크기는 감소될 수 있는데, 이것은 단일 프레임의 에러 있는 매크로블록들만이 저장될 필요가 있기 때문이다.

상술한 적응 움직임 보상 단계에서 만들어진 예측은 많은 상이한 시나리오들에 의해 얻어질 수 있다. 사실상, 예측 매크로블록은 프레임 포맷 또는 필드 포맷으로 될 수 있는 매크로블록들에 기초하여 프레임 예측 또는 필드 예측으로부터 얻어질 수 있다.

이제, 본 발명의 실시예에서 가능한 필드/프레임 변환과 움직임 보상이 어떻게 결합될 수 있는지를 도시하는 기본적인 움직임 보상 공정을 설명한다. 본 발명의 이 실시예에서, 프레임들은 4:2:0 DCT 포맷에 있으며, 각 프레임은 DCT 매크로블록들의 2차원 어레이로 세분되고, 각 매크로블록은 하나의 U-색차 8×8 DCT 블록, 하나의 V-색체 8×8 DCT 블록, 4개의 휘도 8×8 DCT 블록들로 구성된다. 도 3은 현재 화상(5)에 속하는 매크로블록(M)을 도시한다. 움직임 보상 공정의 목적은 예측된 매크로블록(P(M)), 즉 매크로블록(M)의 예측을 얻기 위한 것이다. 대응하는 에러 있는 매크로블록들이 메모리 유닛(MEM)에 저장되는, 이전의 화상(4)은 매크로블록(M)의 예측을 위한 화상 참조로서 이용된다. 화소 도메인에서, 매크로블록(R)은 참조 화상(4)에서 M과 관련되고 좌표(Vx,Vy)와 관련된 움직임 벡터(MV)에 기초한 트랜스페이션(translation)에 의해 얻어진다. 움직임 벡터(MV)는 본 발명의 이 실시예에서 디코더(VLD)에 의해 주어진다. 매크로블록(R)은 매크로블록(P(M))의 색차 및 휘도 블록들의 성분들을 얻기 위해 블록 참조로서 이용된다. 매크로블록(R)은 4개의 매크로블록들(M1,M2,M3,M4)에 걸쳐 있으며, 따라서 그것은 매크로블록(M)의 예측을 위한 참조로서 사용된다. P(M)를 유도하기 위해, 움직임 보상은 4개의 매크로블록들(M1,M2,M3,M4)의 각각의 색차 및 휘도 블록들에 기초하여 색차 데이터 및 휘도 데이터 상에서 실행되어야 한다.

휘도 데이터의 움직임 보상은 도 4에서 서술된다. 도 4는 각각이 4개의 휘도 8×8 DCT 블록들(Aj,Bj,Cj,Dj(j=1...4))을 갖는 4개의 참조 매크로블록들(M1,M2,M3,M4)를 도시한다. 휘도 데이터의 움직임 보상 단계는 6개의 휘도 8×8 DCT 블록들(J1,J2,J3,K1,K2,K3)로 이끄는 수직 움직임 보상과 이어서 4개의 휘도 8×8 DCT 블록들(L1,L2,L3,L4)로 이끄는 수평 움직임 보상을 포함하고, J1,J2,J3,K1,K2,K3,L1,L2,L3,L4는 다음과 같이 계산된다.

- 여기서, 반-화소들(half-pixels)의 (dx,dy)는 4개의 매크로블록 영역{M1,M2,M3,M4}의 상부 좌측 코너로부터의 매크로블록 참조(R)이다(0≤dx＜32;0≤dy＜32).

- H1(dx)와 H2(dx)는 8×8 수평 예측 매트릭스들이고, 이들 계수들은 dx의 값에 의존하고, 수평 움직임 보상에 대응한다. H₁(dx)^t와 H₂(dx)^t는 그들 각각의 교차 매트릭스들이다.

- XA,XB,YA,YB는 8×8 수직 예측 매트릭스들이고, 이들 계수들은 dy의 값에 의존한다. 그들 요소들은 또한 매크로블록(P(M))의 예상된 포맷 및 블록들(Ai,Bi)의 포맷에 의존한다.

- XC,XD,YC,YD는 8×8 수직 예측 매트릭스들이고, 이들 계수들은 dy의 값에 의존하고, 수직 움직임 보상에 대응한다. 그들 요소들은 또한 매크로블록(P(M))의 예상된 포맷 및 블록들(Ci,Di)의 포맷에 의존한다.

이들 매트릭스들의 요소들은 모든 가능한 파라미터들(예측 모드들, DCT 포맷 및 움직임 벡터(dx,dy))에 대해 미리 계산될 수 있다. 많은 매트릭스들이 동일한것으로 발견됨에 따라, 각 매트릭스의 단일한 발생이 저장되고 인덱스된다. 매트릭스들은 파라미터들의 함수로서의 매트릭스를 나타내는 룩업 테이블로부터 검색된다.

예측 모드에 대한 선택은 수학식 1 및 수학식 2의 매트릭스들이 전체에 대해 한번 계산될 수 있도록 만들어져야만 한다. 본 발명의 이 실시예에서, 선택된 예측 모드는 프레임 예측이다. 도 5에 나타난 매트릭스 Γ₁₆을 소개해보면, Γ₁₆은 필드 포맷의 공간 도메인의 프레임을 프레임 포맷의 공간 도메인의 프레임으로 변환하기 위한 16×16 디인터레이싱(de-interlacing) 매트릭스이다. Γ^t ₁₆는 Γ₁₆의 교차 매트릭스이다. 매트릭스 △(r,c)(0≤r＜8, 0≤c＜32)은 또한 8×8 이산 코사인 변환 매트릭스로서 규정된다.

그리고, 매트릭스 S_N(k)는 N x N 매트릭스로서 규정된다.

- k가 짝수이고 양(陽)이면, 대각선 위의 (k/2)^th상의 것

- k가 짝수이고 음이면, 대각선 아래의 (-k/2)^th상의 것

- 그렇지 않으면, (S_N(k-1)+S_N(k+1)/2와 동일.

그러므로, 본 발명의 실시예에서, 프레임 예측 모드는 휘도 성분들의 수평움직임 보상에 대해 선택되고, 그 휘도 성분들은 다음과 같은 수평 예측 매트릭스들 H1(dx), H2(dx)를 나타낸다.

유사하게, 본 발명의 실시예에서는, 휘도 성분들의 수직 움직임 보상을 위해 동일한 임의 프레임 예측 모드가 선택되고, 휘도 성분들은 다음의 수직 예측 매트릭스들 XA(dy),YA(dy),XB(dy),YB(dy),XC(dy),YC(dy),XD(dy),YD(dy)를 나타낸다:

매트릭스 Γ₁₆, Γ^t ₁₆에 인접한 수학식 4의 아래첨자 [1],[2,],[3]은 대응하는 매트릭스가 위의 수학식으로 나타내어야 하는지 아닌지 여부를 나타낸다. 아래첨자 [1]은 매크로블록(M)이 프레임 포맷으로 예측된다면 Γ₁₆이 수학식 4의 양쪽 식에 고려되고, 그렇지 않으면 아니라는 것을 나타낸다. 아래첨자 [2]는 블록들(Ai,Bi)가 필드 포맷에 있으면 수학식 4의 첫번째 식으로 Γ^t ₁₆가 표시되는 것을 나타낸다.아래첨자 [3]은 블록들(Ci,Di)가 필드 포맷에 있으면 Γ^t ₁₆가 수학식 4의 두번째 식으로 표시된다는 것을 나타낸다.

프레임 예측 모드의 선택은 본 발명의 한정에 의한 것이며, 상부 필드 또는 하부 필드 에측 모드가 선택될 수 있고 서로다른 움직임 매트릭스들에 이를 것이다. 본 발명의 이 실시예에서, 휘도 성분들을 위해 제안된 움직임 보상 단계는 그 포맷에 상관없이 매크로블록에 적용될 수 있다. 이제 유사한 계산이 색차 성분들의 움직임 보상을 위해 이루어진다.

색차 데이터의 움직임 보상은 도 6에 설명된다. 본 발명의 이 실시예에서, 색차 블록들의 예측을 위해 사용된 움직임 벡터는 휘도 블록들의 예측을 위해 이미 사용된 것과 같다. 그러나, 그것은 색차 포맷에 따라 스케일링(scaling)되고, 4:2:0 포맷에서 수평 및 수직 성분들은 색차 성분들이 휘도 성분들의 밀도의 절반이므로 2로 나누어진다. 몇몇 경우에, 이 움직임 벡터는 약간 다를 수 있다. 그들 각각의 색차 8×8 DCT 블록들 Ek(k=1,2,3,4)를 갖는 4개의 참조 매크로블록들(M1,M2,M3,M4)이 도시된다. 움직임 벡터의 Vx 및 Vy 성분들의 스케일링에서의 라운딩 에러 때문에, 도 6의 매크로블록들(M1,M2,M3,M4)은 도 4의 매크로블록들(M1,M2,M3,M4)과 같지 않을 수 있다. 본 발명에 따른 움직임 보상 단계는 2개의 색차 8×8 DCT 블록들(X1,X2)에 이르는 수직 움직임 보상과, 이에 이어지는, 예측 매크로블록 P(M)의 색차 8×8 DCT 블록(Z)에 이르는 수평 움직임 보상을 우선 포함한다. Z,X1,X22는 다음과 같이 계산된다.

- 여기서, 여기서, 반-화소들의 (dx',dy')는 4개의 매크로블록 영역{M1,M2,M3,M4}의 상부 좌측 코너로부터의 매크로블록 참조(R)이다(0≤dx＜32;0≤dy＜32).

H1(dx'),H2(dx'),H₁(dx')^t와 H₂(dx')^t는 휘도 성분들의 계산에서와 같다.

- 수직 움직임 보상에 대응하는 VA(dy'), VB(dy')는 계수들이 dy'의 값에 의존하는 8×8 수직 예측 매트릭스들이다.

색차 성분들의 수직 움직임 보상을 위해 같은 예측 모드가 선택되고, 색차 성분들은 다음의 임의로 선택된 수직 예측 매트릭스들 VA(dy'), VB(dy')이다:

수학식 5에서 실행된 색차 성분들의 수직 예측의 계산 부분의 설명은 도 7에 표시된다. 도 7은 E1과 E2의 역 이산 코사인 변환으로부터 발생된 각각의 8×8 화소 블록들 IDCT(E1),IDCT(E2)를 갖는 매크로블록들(M1,M2)를 도시한다. 또한, 그것은 도면에서 음영 표시된 매크로블록(R) 부분을 도시한다. 수직 예측 계산은 매크로블록(X1)에 이르게 한다. 이 예에서, dx=4,dy=6이다. 8×8 DCT 블록(XI)의 음영 표시된 성분들은 도 7의 DCT 휘도 블록들(E1,E2)의 음영 표시된 성분들의 함수에 의해 라운딩함으로써 얻어진다.

이들 제안된 예측 매트릭스들 VA(dy'), VB(dy'), XA(dy), YA(dy), XB(dy), YB(dy), XC(dy), YC(dy), XD(dy), YD(dy)은 본 발명의 한정을 나타내는 것은 결코 아니다. 사실상, 수학적 평균 함수은 임의로 선택되고, 유도된 성분들의 필요한 예측에 따라 다른 예측 함수들이 사용될 수 있다. 본 발명의 이 실시예에서, 프레임 예측 모드가 선택되고 소정의 예측 매트릭스들이 임의로 선택된다. 서로다른 매트릭스들은 필드에 기초한 예측의 경우에 유도될 것이다. 필드에 기초한 예측은 소정의 매크로블록에 대한 서로다른 값들의 2개의 움직임 벡터들을 포함한다: 즉, 제1 움직임 벡터는 매크로블록의 상부 필드의 예측을 위해 사용된 참조 화상내의 매크로블록을 나타내고, 제2 움직임 벡터는 매크로블록의 하부 필드의 예측을 위해 사용된 참조 화상내의 매크로블록을 나타낸다. 매크로블록 자체의 예측은 2개의 필드들의 예측들의 합이다. 이것은 2개 세트 이상의 예측 매트릭스에 이르게 한다: 즉, 제1 움직임 벡터에 기초한 상부 필드의 예측을 위한 예측 매트릭스와, 제2 움직임 벡터의 하부 필드의 예측을 위한 예측 매트릭스이다.

Claims

입력 코딩된 신호를 트랜스코딩하는 방법에 있어서,

- 입력 코딩된 신호를 디코딩하여 디코딩된 양자화된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 상기 디코딩 양자화된 신호를 역양자화하여 디코딩된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 보상된 신호를 재양자화하여 재양자화된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 상기 재양자화된 신호를 재인코딩하여 재인코딩된 신호에 이르게 하는 단계와,

- 상기 재양자화하는 단계에 의해 상기 재인코딩된 신호에 도입된 드리프트(drift)를 보상하는 단계를 포함하고,

상기 보상 단계는 상기 역양자화 단계 및 상기 재양자화 단계 사이에서 실행되고,

상기 드리프트 보상 단계는 적어도 연속적인 서브 단계인,

- 상기 드리프트에 대응하는 에러 신호를 유도하는 단계와,

- 상기 에러 신호에 기초하여 동시적인 움직임 보상 및 필드/프레임 변환에 의해 상기 디코딩된 신호의 예측 신호를 유도하고 상기 에러 신호 및 상기 예측 신호의 인터레이스 또는 논-인터레이스(non-interlaced) 전송 형태에 적응된 단계와,

- 상기 디코딩된 신호에서 상기 유도된 예측 신호를 감산하고, 상기 보상된신호를 재양자화되게 하는 단계를 포함하는,고 변환연속적인 서브 단계들을 포함하는, 트랜스코딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 입력 코딩된 신호는 주파수 도메인에서 인코딩된 공간적으로 비-오버랩(non-overlap)하는 매크로블록들로 분할된 연속적인 비디오 프레임들로 구성되고, 상기 예측 신호는 그후 예측 매크로블록으로 되고, 이 예측 매크로블록의 유도는 인터 모드(Inter mode)에 따라 미리 인코딩된 매크로블록들만을 위해 실행되는, 트랜스코딩 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 입력 코딩된 신호는 주파수 도메인에서 인코딩된 공간적으로 비-오버랩하는 매크로블록들로 분할된 연속적인 비디오 프레임들로 구성되고, 상기 예측 신호는 그후 예측 매크로블록으로 되고, B 프레임에 속하는 매크로블록의 예측 매크로블록의 유도는 미래 프레임만의 에러 매크로블록들에 기초하여 실행되는, 트랜스코딩 방법.
트랜스코더에 있어서,

- 입력 코딩된 비트 스트림을 디코딩하여 디코딩 양자화된 신호를 제공하기 위한 디코더와,

- 상기 디코딩 양자화된 신호를 역양자화하여 디코딩된 신호를 제공하기 위한 역양자화기와,

- 보상된 신호를 재양자화하여 재양자화된 신호를 제공하기 위한 양자화기와,

- 상기 재양자화된 신호를 재인코딩하여 재인코딩된 신호를 제공하기 위한 인코더와,

- 상기 양자화기에 의해 상기 재인코딩된 신호에 도입된 드리프트를 보상하기 위한 수단을 포함하고,

상기 보상 수단은 상기 역양자화기 및 상기 양자화기 사이에서 보상을 도입하고,

상기 드리프트를 보상하기 위한 수단은,

- 상기 드리프트에 대응하는 에러 신호를 유도하기 위한 유닛과,

- 상기 에러 신호에 기초하여 동시적인 움직임 보상 및 필드/프레임 변환에 의해 상기 디코딩된 신호의 에측 신호를 유도하고, 상기 에러 신호 및 상기 예측 신호에 필요한 인터레이스 또는 논-인터레이스 전송 형태에 적응된 유닛과,

- 상기 디코딩된 신호에서 상기 유도된 예측 신호를 감산하고, 상기 보상된 신호에 이르게 하는 가산기를 포함하는 트랜스코더.