KR20010108077A - 매크로블럭 기반으로 압축된 비디오 데이터의 헤더 정보를로버스트 디코딩하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

매크로블럭 기반으로 압축된 비디오 데이터의 헤더 정보를로버스트 디코딩하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

에러가 있을 수 있는 채널을 통해 전송되는 인코딩된 비디오 데이터를 포함하는 패킷 내에 포함되는 인코딩된 파라미터 데이터를 디코딩하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 본 방법은 인코딩된 파라미터 데이터의 비트 길이 L을 결정하는 것을 고려한다. 그리고, 코드워드들의 후보 시퀀스는 소정의 왜곡 메트릭에 따라서 인코된 파라미터 데이터와 비교된다. 왜곡 메트릭에 관련되는 소정의 기준에 기초하여 후보 시퀀스들로부터 최적화된 시퀀스가 선택된다. 최적화된 시퀀스는 비트 길이 L과 동일한 수의 비트를 갖고, 인코딩된 비디오 데이터의 디코딩에 사용될 수 있다.

Description

매크로블럭 기반으로 압축된 비디오 데이터의 헤더 정보를 로버스트 디코딩하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR ROBUST DECODING OF HEADER INFORMATION IN MACROBLOCK-BASED COMPRESSED VIDEO DATA}
최근, 비디오 전화, 비디오 회의, 및/또는 멀티미디어 어플리케이션 등의 어플리케이션들에서 풀 모션 비디오에 대한 수요는, 모션 비디오에 대한 표준이 컴퓨터 및 관련 시스템에 도입되어야 한다는 것을 요구하고 있다. 이러한 어플리케이션들은, 동화상 및 해당 사운드를 표현하는 데 요구되는 데이터량을, 예를 들어 종래의 통신 하드웨어를 사용하는 데이터 전송에 용이하도록 관리가능한 길이로 감소시킬 수 있는 압축 기술의 개선을 요구하고 있다.
가변-길이 코딩은 손실없이 데이터를 압축하기 위해 자주 사용되는 코딩 기술의 하나이다. 이 기술에 따르면, 비디오 데이터의 8 ×8 블럭의 화소들이 이산 코사인 변환(discrete cosine transform: "DCT") 계수들로 변환된다. 그리고, 이 DCT 계수들은 양자화 인수들에 의해 양자화된다. 양자화된 DCT 계수들은허프만(Huffman) 인코딩되어 허프만 코드워드들을 형성한다. 공지된 데이터 통계에 대하여 최소의 잉여(redundant) 가변-길이 코드를 구성하기 위해서, 비트스트림에 포함되는 비디오 데이터를 이와 같이 인코딩하는 것이 통상적으로 사용된다.
전송 또는 저장의 목적으로 동화상 비디오 이미지들을 압축하는 허프만 인코딩을 사용하는 일 세트의 표준으로는 동화상 전문가 그룹(the Motion Picture Experts Group: "MPEG") 세트의 표준이 공지되어 있다. 각 MPEG 표준은 동화상 비디오 및 오디오의 압축을 위한 국제적인 표준이다. MPEG 표준은, 동화상 비디오가 해당 고품질의 사운드와 함께 압축되는 것을 가능하게 하고, 한 프레임 진행하기, 되감기 및 정지 프레임 비디오 등의 다른 특징들을 제공한다.
MPEG 비디오 비트스트림들의 디코딩 및 처리는 MPEG 디코딩 시스템의 성능에 있어서 결정적인 것이다. 압축된 MPEG 비디오 비트스트림들은 오디오 및 비디오 데이터의 재구성에서 요구되는 다양한 파라미터들을 포함한다. MPEG 비트스트림은 2개의 비트스트림 즉, 오디오 비트스트림 및 비디오 비트스트림으로 용이하게 분할될 수 있다. MPEG 비티스트림은 실제 압축된 비디오 데이터 뿐만 아니라 비디오 파라미터들을 포함한다.
널리 채택되고 있는 것으로 알려진 MPEG 비디오 표준의 2개 버전으로는, 통상적으로 MPEG-1 및 MPEG-2 표준으로서 공지된 것이 있다. 일반적으로, MPEG-2 표준이 MPEG-1 표준보다 해상도가 높으며, 4-6 Mbps의 속도로 방송 전송을 할 수 있다. MPEG-1 및 MPEG-2 표준 이외에, 현재는 ISO/IEC에 의해서 MPEG-4 표준안이 제안되어 표준화되고 있다. MPEG-4 표준은, 예를 들어 컨텐츠 기반의 상호작용성(interactivity) 및 소정의 무선 어플리케이션을 용이하게 하는 것을 의도한다.
상기 표준에 의해 특정되는 비디오 코덱은 블럭 움직임 보상 DCT를 이용하여 디지털 비디오 시퀀스의 압축을 제공한다. DCT 처리의 제1 블럭-매칭 단계에서는, 시간적으로 인접한 2개의 프레임들 간에 발생하는 움직임에 대하여 예측 및 보상을 행하는 알고리즘이 수행된다. 그리고, 이 프레임들은 예측된 움직임에 대하여 보상 및 비교되어 차분 이미지(difference image)를 형성한다. 시간적으로 인접한 2개의 프레임들 간의 차를 취함으로써, 존재하는 모든 일시적 시간적 잉여가 제거된다. 잔존하는 유일한 정보는 움직임 예측 및 보상 알고리즘에서 보상될 수 없는 신규 정보이다.
제2 단계에서는, DCT를 사용하여 신규 정보가 주파수 도메인으로 변환된다. DCT는 신규 정보의 에너지를 소수의 저주파수 성분으로 집중시키는 특성이 있다. 비디오 시퀀스를 더욱 압축하는 것은 인코딩된 고주파 정보량을 제한함으로써 달성된다.
비디오 인코딩의 이러한 방법에 의해 제공되는 압축의 대부분은 움직임 예측 및 보상 알고리즘에 의해 달성된다. 즉, 비디오 시퀀스에 존재하는 움직임에 관한 정보를 전송하는 것이 명암 및 색상에 관한 정보를 전송하는 것에 비하여 보다 효율적이라는 것이 알려졌다. 움직임 정보는 현재 명암 프레임의 특정 위치로부터 이전의 명암 프레임에서의 그 동일 위치를 지시하는 벡터를 사용하여 표현된다. 블럭-매칭에 대해서, 이들 위치는 매크로블럭(macroblock: "MB")이라 불리우는 동일 사이즈인 소정의 비중첩(non-overlapping) 블럭들이다. MB에 포함되는 모든 화소들은 동일한 움직임을 갖는다고 가정된다. 최상의 매치를 이루기 위해서는, 비디오 시퀀스의 현재 프레임 내의 특정 MB와 관련되는 움직임 벡터는, 소정의 검색을 통해 시간적으로 인접한 이전 프레임에 존재하는 MB들을 검색함으로써 얻게 된다. 움직임 벡터는 현재 프레임 내의 MB 중앙으로부터 이전 프레임에서 최상의 매치를 제공하는 블럭의 중앙을 지시한다.
예측된 움직임 벡터를 이용하여, 이전 프레임의 사본은 각 벡터에 의해 변경되어 현재 프레임을 예상한다. 이러한 동작은 움직임 보상이라는 용어로 참조된다. 상술된 바와 같이, 예상된 MB 각각은 현재 MB에서 차감되어, DCT에 의한 공간 주파수 도메인으로 변형되는 차분 MB를 생성한다. 이들 공간 주파수 계수들은 양자화 및 엔트로피 인코딩되어 본래 비디오 시퀀스를 보다 압축하게 된다. 움직임 벡터들은 차분 펄스 코드 변조(differential pulse code modulation: "DCPM") 및 엔트로피 인코딩을 이용하여 압축된다. 움직임 벡터들 및 DCT 계수들 양자 모두는, 디코딩된 비디오 신호를 생성하기 위해 역동작이 수행되는 디코더로 전송된다. 상기 표준들에 의해 특정되는 비디오 코덱들은 가장 주요한 정보를 제외한 모든 것을 제거하는 데 매우 효율적이기 때문에, 디코더에 의해 수행되는 재구성 처리 내의 임의의 에러들은 구성되는 비디오의 일부가 부정확하게 구성된다는 것을 초래한다.
광범위한 저장 및 전송 매체에 대하여 이미지 또는 비디오 정보의 액세스를 가능하게 하기 위해 전송 에러들을 조정할 수 있는 능력에서, 특히 로버스트성이있도록 MPEG-4 표준을 설계하는 노력이 수행되어 왔다. 이러한 관점에서, MPEG-4 표준의 에러 탄력성을 확장시키기 위해 다수의 상이한 타입인 툴들이 개선되어 왔다. 이들 툴은 재동기화, 데이터 복원, 및 에러 은폐에 관한 특징들을 갖는다. MPEG-4 표준의 특정 에러 탄력 모드에서는, 재동기화 마커에 의해 구별되는 고정 길이 패킷들이 비디오 데이터 전송을 위해 사용된다. 패킷의 헤더부에 포함된 정보는 해당 패킷의 최초 MB에 대한 인덱스, 양자화 정보, 매크로블럭 타입 및 색차용의 코딩 블럭 패턴(macroblock type and coded block pattern for chrominance: "MCBPC")에 관한 정보, 및 움직임 정보를 포함한다.
헤더 정보에 존재하는 임의 에러에 대한 검출, 위치 지정, 및 정정은 디코딩된 비디오 정보가 충분한 품질의 것인지를 보장하는 데 있어서 결정적인 것이다. 특히, 에러 가능성이 있는 환경에서 동작하는 무선 통신 시스템들에 있어서는 매우 중요하다.
<발명의 개요>
따라서, 간략히 언급하자면, 본 발명은 인코딩된 비디오 데이터를 포함하는 패킷 내에 포함되는 인코딩된 파라미터 데이터를 디코딩하기 위한 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 방법은 인코딩된 파라미터 데이터의 비트 길이 L의 결정을 고려한다. 그리고, 코드워드들의 후보 시퀀스들은 소정의 왜곡 메트릭에 따라 인코딩된 데이터와 비교된다. 왜곡 메트릭과 관련되는 소정의 기준(criteria)에 기초하여 후보 시퀀스들로부터 최적화된 시퀀스가 선택된다. 최적화된 시퀀스는 비트 길이 L과 등가인 비트수를 가지며, 인코딩된 비디오 데이터의 디코딩에 사용될 수 있다.
제1 후보 시퀀스들이, 바람직하게는, 제1 코드워드 가설(hypothesis)을 선택하고, 제1 코드워드 가설과 연관된 N-1개의 코드워드들로 이루어지는 제1 조건부 최적 시퀀스를 결정함으로써 생성된다. 그리고, 기타 후보 시퀀스들은, 다른 코드워드 가설들을 선택하여 N-1개의 코드워드들로 이루어지는 관련 조건부 최적 시퀀스를 결정함으로써 생성된다.
본 발명은 압축된 디지털 데이터의 복원에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 에러가 있을 수 있는(error-prone) 채널을 통해 전송되는, 매크로블럭 기반으로 인코딩된 디지털 신호의 헤더 정보를 디코딩하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 다이내믹 소프트 디코딩 기술에 따라서 패킷 헤더 데이터를 디코딩하도록 동작하는 비디오 디코더의 블럭도.
도 2는 도 1의 비디오 디코더에 제공되는 비트스트림에 포함되는 인코딩된 비디오 데이터의 일예를 도시하는 도면.
도 3은 인코딩된 비디오 패킷에 포함되는 헤더 정보를 다이내믹 소프트 디코딩하기 위한 바람직한 실시예의 개략 순서도.
도 4a 내지 도 4c는 간략화된 인코딩 시스템 상황에서 패킷 헤더의 다이내믹 소프트 디코딩의 일예를 도시하는 도면.
도 4d는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 예에서 참조되는 3개의 코드워드들을 포함하는 코드 테이블.
도 5는 본 발명의 다이내믹 디코딩 프로시져를 구현하기 위해 배치되는 바람직한 재귀 루틴을 도시하는 순서도.
도 6은 본 발명의 다이내믹 디코딩 프로시져를 구현하기 위해 배치되는 바람직한 재귀 루틴을 도시하는 순서도.
이하, 도 1 내지 6을 참조하여 본 발명이 보다 상세히 설명된다. 도 1은 이하 설명되는 방식으로 동작하는 비디오 디코더(100)를 포함하는 데이터 전송 시스템의 블럭도이다. 비디오 디코더(100)는 수신된 비트스트림(104)에 포함되는 인코딩된 패킷들의 패킷 헤더 데이터를 본 발명의 다이내믹 소프트 디코딩 기술을 이용하여 디코딩한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 오디오/비디오 인코더(106)에 의해 생성된 다중화된 오디오 및 비디오 비트스트림(105)은 전송 채널(108)을 통해 비디오 디코더(100)에 제공된다. 전송 채널(108)의 신뢰성 문제로 인하여, 비트 스트림(105)에 에러가 발생되는데, 이것은 수신 비트 스트림(104)의 특정 비트들이 전송된 비트스트림(105)에서 대응 비트들과 다르게 되는 것을 초래한다. 만일, 비디오 디코더(100)가 디코딩 알고리즘에 기초하는 하드-디시젼(hard-decision)을 맹목적으로 채택한다면, 이들 에러는 궁극적인 비디오의 시각 특성에 좋지 않은 영향을 주게 된다. 이러한 결과를 회피하기 위해서, 수신된 비트스트림(104)의 각 패킷 내의 헤더 데이터가 후술되는 방식으로 디코딩된다.
비디오 디코더(100)는 수신 비트스트림(104) 내에 포함되는 인코딩된 비디오 정보로부터 인코딩된 오디오 정보를 구별하기 위한 디멀티플렉서(114)를 포함한다. 인코딩된 오디오 비트스트림은 오디오 디코더(118)에 제공되는 한편, 인코딩된 비디오 비트스트림은 비디오 비트스트림 디코더(120)에 제공된다. 비디오 비트스트림 디코더(120)에서, 인코딩된 비디오 정보의 각 패킷 헤더는 본 발명에 따라서 디코딩된다. 주어진 패킷의 헤더가 디코딩되면, 그 결과인 디코딩 파라미터들은 이러한 패킷에 포함되는 매크로블럭들 내의 인코딩된 비디오 정보를 디코딩하기 위해 사용된다. 그리고, 디코딩된 비디오 데이터는 통상적인 역 양자화기 및 역 DCT 모듈(124)에 제공된다. 움직임 보상이 수행될 것이 요구되면, 제어기(도시되지 않음)는 역 DCT 모듈(124)의 출력이 움직임 보상 모듈(128)에 의해 다른 블럭(130)에서 변조되도록 스위치(125)를 설정한다. 다른 블럭(130)에 의해 생성되는 움직임 보상된 비디오 비트스트림은 움직임 보상 모듈(128)로 피드백되고, 표준 후처리기 유닛(134)에 제공된다. 만일 움직임 보상이 요구되지 않으면, 제어기는 역 DCT 모듈(124)이 직접 후처리기(134)에 제공되도록 스위치(125)를 설정한다.
도 2는 비디오 디코더(100)에 제공된 비트스트림(104) 내에 포함된 전형적으로 인코딩된 비디오 패킷(140)를 도표로 나타낸 것이다. 일 실시예에서, 인코더(106)는 비트스트림(104) 내의 (비트 단위로) 대략 균등한 간격의 위치들에 재동기화 마커들(142a 및 142b)을 배치한다. 재동기화 마커(142)들 각각은 개개의 비디오 패킷의 시작을 정의한다. 인코더(106) 내에서, 소정의 비디오 패킷 내의 연속적인 매크로블럭들은 이러한 패킷 내에 포함된 비트 수가 선정된 임계치를 초과하지 않을 때까지 인코딩된다. 이 시점에서 새로운 비디오 패킷이 생성되고, 그 다음 매크로블럭의 인코딩을 시작할 때 재동기화 마커가 삽입된다.
비디오 패킷(140)은 헤더 정보(144)를 포함하는데, 이 헤더 정보(144)는 재동기화 마커(142a)와, 디코딩 프로세스를 재시작하는 데 필요한 다른 패킷 제어 정보(146)를 포함한다. 패킷 제어 정보(146)는 움직임 마커(148)에 의해 패킷(140)의 나머지로부터 분리되는데, 상기 패킷(140)의 나머지는 인코딩된 매크로블럭들의 형태로 텍스처 정보(150)를 포함한다. 패킷 제어 정보(146)는 패킷(140) 내의 제1 매크로블럭의 위치에 있는 인덱스(152), 절대 양자화 정보(154), 인터리빙된 MCBPC 파라미터 및 절대 움직임 벡터 정보(156)를 포함한다. 양자화 정보(154)는 인덱스(152)에 의해 지정된 제1 매크로블럭의 위치에서 차분 디코딩 프로세스가 재시작되도록 활성화한다. 텍스처 정보(150)와 MCBPC/움직임 정보(156)을 분할하는 것은, 다르게는 임의의 텍스처 정보(150)의 손실의 결과로서 일어나게 될 에러들을 감추는 데 사용될 수 있다.
본 발명의 배경에서 언급한 바와 같이, 차분 인코딩은 특정 매크로블럭들과 연관된 움직임 벡터들을 표현하는 데 사용된다. 각 재동기화 마커(142)에서 디코더(100)의 재동기화 때, 직전의 비디오 패킷과 연관된 움직임 벡터들 및 다른 정보 (예를 들어, 양자화 인수들)의 절대치들이 헤더 정보(144)로부터 추출된다. 따라서, 패킷(140) 바로 직전의 비디오 패킷이 손실되었다면, 패킷(140)의 제1 메크로블럭에 대한 움직임 벡터들과 양자화 인수들의 값들은 직전의 패킷에 대한 상기 파라미터들의 값들과 상기 제1 매크로블럭과 연관된 파라미터들의 차들의 합을 구함으로써 구해질 수 있다.
도 3은 인코딩된 비디오 패킷(140) 내에 포함된 헤더 정보의 다이내믹 소프트 디코딩 방법의 바람직한 실시예의 개략적인 흐름도이다. 먼저, 단계 160에서, 재동기화 마커들(142a, 142b)과 움직임 마커(148)의 위치들이 식별된다. 그 다음, 단계 164에서 헤더 정보(144)의 길이 "L (비트 단위)"이 움직임 마커(148)와 재동기화 마커(142a)의 위치들을 비교함으로써 결정된다. 그러면, 텍스처 정보(150)를 디코딩하는 데 사용될 "N"개의 코드워드들이, 현재의 그리고 후속의 패킷들 내의 제1 MB들의 인덱스들을 검사함으로써, 결정된다. 단계 166에서, L 비트들을 포함하고 패킷(140)에 대한 디코딩된 헤더 정보에 해당하는 "N" 코드워드들의 시퀀스는 후술되는 다이내믹 소프트 디코딩 기술에 의해 찾게 된다.
본 발명에 따르면, 헤더 정보(144)의 "L" 비트를 포함하는 "N" 코드워드들로의 최적의 디코딩은 D*(N, L)에 의해 다음과 같이 주어진다:
여기서, H*(l)은 D*(N, L)에 의해 정의된 코드워드들의 최적 시퀀스 내의 제1 코드워드이고, lH*(1)은 H*(l) 내에 포함된 비트 수이며, K는 이용되고 있는 인코딩 시스템 내의 코드워드들의 수이고, Dist(MCBPC1= i)는, i번째 코드워드가 비디오 패킷(140) 내의 제1 코드워드라고 가정할 때, 비트스트림(104)과 가장 근사하게 매칭하는 코드워드들 간의 거리 또는 왜곡의 측정치이다. 거리 또는 왜곡 메트릭 Dist(.)는 메트릭 (예를 들면, 해밍(Hamming) 거리)에 기초한 하드-디시젼일 수 있고, 또는 비트스트림 디코더(120)에 비트스트림(104)의 특정 비트들의 신뢰도에 대한 어떤 지시(indication)가 제공되는 경우의 메트릭에 기초한 소프트-디시젼일 수 있다. 이러한 지시는, 예를 들면, 채널 품질 정보를 액세스하는 채널 디코더에 의해 제공될 수 있다. 최적의 디코딩 결과 D*(N, L)은, 비트스트림(104)과 비교해서 미리 정의된 거리 메트릭을 최소화하는, 비트 패턴을 정의하는 가능한 코드워드들의 시퀀스이다.
도 4a 내지 도 4c는 간략화된 3-코드워드 인코딩 시스템에 대한 본 발명에 따른 패킷 헤더 데이터의 다이내믹 소프트 디코딩의 예를 제공한다. 도 4d는 간략화된 인코딩 시스템의 3 코드워드들 {"A" = "0", "B" = "10", "C" = "11"}을 포함하는 코드 테이블이다. 도 4a를 참조하여, 메시지 "AC" (L = 3, N = 2)에 대응하는 3-비트 패킷 "001"을 포함한 전송된 비트스트림(105)을 생각해 본다. 또한, 이 패킷은 전송 채널(108)에 의해 손상되고, 패킷 "001"로서 디코더(100)에 수신된다고 가정한다 (도 4b). 이 경우, 종래의 하드-디시젼은, 룩-업-베이스드 디코더가 "AA"를 출력할 것이고, 그런 다음 패킷의 끝에서 단일의 "1"을 만나면 에러를 검출할 것이다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 이러한 에러는 단일의 "1"이 도 4d의 코드 테이블 내에 포함된 코드워드가 아니기 때문에 검출된다.
도 4c는 본 발명의 다이내믹 소프트 디코딩 프로세스와 그 결과를 예시적으로 도시하는 도면이다. 도 4c에서, 타원형 폐곡선(167)은 이 곡선이 둘러진 화살표들에 의해 표시된 동작들 중에서 선택이 이루어진다는 것을 나타낸다. 얇은 화살표들(168)은 원래의 최적화 문제 D(N, L)의 가능한 분석들을 가리킨다. D*(N, L)을 결정하는 프로세스 동안 수행되는 하위-레벨 연산들에 의해 반환되는 최적 결과들은 두꺼운 화살표들(169)에 의해 표시된다.
도 4c에 도시된 바와 같이, 수학식 1 및 수학식 2를 본 예의 결과에 적용하면 다음과 같다.
수학식 4에서 거리 메트릭 Dist(.)가 해밍 거리라고 가정한다면 (즉, 디코딩되고 수신된 비트 시퀀스 내의 상이한 비트들의 총 수), 수신된 패킷 "001"에 대해 수학식 4에서 수학식 5가 유도된다:
여기서, 수학식 5는 패킷 내의 제1 코드워드가 각각 A, B, C라고 가정할 때 수반되는 최적화에 해당한다. 수학식 5 내의 첫번째 항에 대해서는, 패킷 "001"에서 처음 수신된 비트가 "0"이기 때문에 Dist(A) = 0이고, 도 4d로부터 "A"값 또한 "0"이다. 유사하게, Dist(B) = 1 및 Dist(C) = 2가 구해질 수 있다. D*(1, 1) + 1은 명백히 D*(1, 1) + 2보다 작기 때문에, 수학식 5에서 수학식 6이 유도된다:
즉, 수학식 5가 수학식 6으로 유도되는 것은 패킷 내의 제1 코드워드가 2-비트 코드워드라면, 그것은 "B" 아니면 "C"이어야 한다는 것을 가리킨다. 비트스트림 디코더(120)가 수학식 1 및 수학식 2를 사용하여 수신된 패킷 "001" 내의 마지막 두 비트들에 대해 D*(1, 2)와 D*(1, 1)을 구함으로써 수학식 6에 의해 주어진 문제를 분석하도록 동작한다. 수신된 패킷 "001" 내의 마지막 두 비트들을 도 4d의 코드 테이블과 비교하면, D*(1, 2) = 1임이 명백하다 (즉, Dist(.) 메트릭은, 수신된 패킷 "001" 내의 나머지 두 비트들 "01"이 2비트 코드워드 "C" = "11"라고 가정할 때, 최소화되고 "1"로 됨). 같은 형태의 비교를 수행하여 D*(1, 1) = 1을 구한다 (즉, 수신된 패킷 "001" 내의 마지막 비트는 "1"의 값을 갖고, 도 4d의 코드 테이블 내의 1비트 코드워드로부터 "1"만큼 떨어진 거리가 됨, "A" = 0). D*(1, 2) = 1 및 D*(1, 1) = 1을 수학식 6에 삽입하면, 수학식 7을 얻는다.
본 예에서, 최적의 디코딩 결과 D*(2, 3)은, D*(1, 2) + 0과 같아지는데,이것은 수학식 7을 최소화하는 것으로 나타내지고, "1" 값이 된다. 제1 코드워드가 "A"라는 가정 하에, 수학식 6 및 수학식 7 내에서 항 D*(1, 2) + 0이 나오고, 수학식 7은 수신된 패킷 내의 마지막 코드워드가 "C"일 때 최소화되므로, 본 예에서 최적의 디코딩 결과는 "AC"가 된다.
도 5는 본 발명의 다이내믹 소프트 디코딩 프로시저를 구현하도록 구성된 바람직한 재귀 루틴(170)을 도시하는 흐름도이다. 도 5에서, 도 3의 모든 연산들은 단계 166을 제외하고는 수신된 패킷 헤더 정보에 대해 수행된다고 가정한다. 즉, 도 5의 프로시저는, 일단 패킷 헤더 정보(144)의 비트 길이 L과 디코딩된 헤더 정보에 포함될 코드워드들의 수 N이 상술한 바와 같이 결정되면, 최적 디코딩 결과 D*(currN = N, currL = L)를 구하는 데 사용된다.
도 5를 참조하면, 단계 180에서, 디코딩될 패킷 전체에 대응하는 원래의 문제 D*(N, L)의 해와 연관하여 재귀 루틴(170)이 (정리된 currN과 currL과 함께) 최초로 호출된 때, D*(currN = N, currL = L)이 이미 구해졌는 지가 판정된다. 구해졌다면, 저장된 결과 D*(currN, currL)이 반환되고 (단계 184), 그 다음 수신된 비디오 패킷 내의 헤더 정보의 디코딩이 시작된다. 만일 구해지지 않았다면, 파라미터 Best가 단계 186에서 무한대로 지정되고, 단계 188에서 코드워드 Ci가 가능한 코드워드들 (예를 들어, 도 4d를 참조)로부터 선택된다.
단계 190에서, 차 Di는 선택된 코드워드 Ci를, 적용 가능한 거리 메트릭에 따라, 수신된 패킷의 헤더 정보 내의 제 l비트들과 비교함으로써 계산된다. 상기 비트 길이 l은 단계 194에서 기록되고, 선택된 코드워드 Ci의 비트 길이에 해당한다. 코드워드들의 수 N이 1이면 (단계 198), 임시 변수 TmpDist는 차 Di의 값으로 지정된다 (단계 202). 코드워드들의 수 N이 1이 아니라면, TmpDist에는 Di+ D*(currN, currL)이 지정된다 (단계 204). 이 경우, 재귀 루틴(170)이 다시 호출되어 도 5에서 고찰된 방식으로 D*(currN - 1, currL - 1)이 계산된다 (단계 205). 상기 호출된 루틴(170)이 일단 D*(currN - 1, currL - 1)을 계산하면, 이것은 일회 이상의 재귀 루틴(170)의 호출을 수반할 수 있는데, TmpDist에 해당하는 값이 반환된다. 루틴(170)을 원래 호출한 단계는 반환된 TmpDist 값이 현재의 Best보다 작은 지를 판정한다 (단계 206). 만일 그렇다면, Best값이 TmpDist의 현재 값으로 지정되고 (단계 208), Ci의 인덱스 i가 Ci의 비트 길이 l과 함께 저장된다 (단계 210).
도 5에 도시된 바와 같이, 단계 214에서는, 루틴(170)이, 디코딩된 시퀀스 내의 제1 코드워드로서 K개의 가용 코드워드들 (C1, C2, …, Ck) 각각을 사용하여, D*(N, L)을 계산했는 지의 여부를 판정한다. 만일 계산했다면, 플래그가 세트되고, 루틴(170)은 N개의 코드워드들의 최적의 시퀀스와 연관된 왜곡값으로서 Best 값을반환하면서 종료된다 (단계 216). 모든 K개이 코드워드들이 Ci로서 사용되지 않았다면, 인덱스 i의 값이 일만큼 증분된다 (단계 218). 그런 다음 프로세싱이 단계 188로 진행하여 그 다음 코드워드 Ci를 사용하여 계속된다.
도 6은 본 발명의 다이내믹 소프트 디코딩 프로시저를 구현하도록 구성된 바람직한 비재귀 루틴(250)을 도시하는 흐름도이다. 도 5의 경우와 같이, 루틴(250)에 들어갈 때, 도 3의 모든 연산들이 단계 166을 제외하고는 수신된 패킷 헤더 정보에 대해 수행되었다고 가정한다. D*(N, L)을 결정하기 위한 비재귀 루틴(250)은 복수의 스택 소자들을 갖는 메모리 스택을 사용하여 실행된다. 각 스택 소자는 파라미터들 (CurrDist, CurrN, currL, currS)의 해당 값들을 보유하기 위한 3개의 필드들을 포함한다. 도 6을 참조하여 더 설명되는 바와 같이, 파라미터 currDist는 특정 코드워드가 시퀀스 내의 제1 코드워드로서 선택되어 있는 부분적으로 디코딩된 시퀀스에 대한 적용 가능한 거리 메트릭의 누산 값을 반영한다. 즉, currDist 값은, 부분적으로 디코딩된 시퀀스에 새로운 코드워드가 부가될 때마다, 적용 가능한 거리 메트릭에 따라 증분된다. 파라미터 currN은 부분적으로 디코딩된 시퀀스에 부가될 남아있는 추가적 코드워드들의 수를 지정하고, 파라미터 currL은 이러한 추가적 currN 코드들을 인코딩하는 데 이용 가능한 남아있는 비트들의 수를 반영한다. 또한, 파라미터 currS는 currN 코드워드들이 디코딩되려고 남아 있을 때에 디코딩되어 있는 N currN 코드워드들 (L currL 비트들을 소모함)의 집합체로서 구성된다.
루틴(250)은 비재귀적이기 때문에, D*(N - n, L - l) 형태의 "중간" 문제들을 풀기 위해 (재귀 루틴(170)이 하는 것처럼) 그 자신을 호출하지는 않는다. 더욱이, 최종 관심사의 수식, D*(N, L)의 평가를 용이하게 하는 방식에서 스택에 중간 문제가 저장된다. 이런 관점에서, 스택은 최종 관심사 즉, (0, N, L, φ) - 여기서, φ는 공(empty) 스트링을 나타냄 - 에 대응하는 (currDist, currN, currL, currS) 파라미터가 최초 스택에 푸쉬되고 최종 스택으로부터 팝되도록 "선입 후출(first-in, last-out)" 방식으로 로딩된다. 이는 최종 관심사의 문제를, 디코딩된 시퀀스에서 다른 코드워드를 제1 코드워드로서 가정하는 각각의 보다 작은 중간 문제로서 분해하고자 하는 의도를 반영한다,
도 6에 명시된 바와 같이, 초기화 단계 254에서, 파라미터 (0, N, L, φ)는 스택에 푸쉬되며, 파라미터 Best는 무한치로 할당된다. 스택이 비지 않은 것으로 결정된다면 (단계 258), 파라미터 (currDist, currN, currL, currS)는 스택으로부터 팝되며 (단계 262), 후술되는 바와 같이 사용된다. currN이 0과 동일하지 않다면 (단계 264), 인덱스 "i"의 값은 1로 설정되며 (단계 268), 코드워드 Ci는 최적의 디코딩된 시퀀스에서 제1 코드워드가 되도록 이용가능한 코드워드의 테이블로부터 선택된다 (단계 270).
파라미터 TmpDist는 적용가능한 거리 메트릭에 따라 선택된 코드워드 Ci의 비트와 수신된 패킷의 헤더 정보에서의 제1 li비트 - 여기서 li는 선택된 코드워드Ci의 비트 길이임 - 와 비교함으로써 결정된다 (단계 274). 이런 비트 길이 li는 또한 단계 274에서 기록된다. 단계 275에서는, 수식 currDist + tmpDist의 값이 currN - 1 및 currLE= currL - li를 갖는 스택에서의 임의의 다른 엘리멘트 E = (currDistE, currNE, currLE, currSE)과 연관된 currDistE의 값보다 작은 지의 여부를 판정한다. Ci를 currS에 부가한 후 (단계 276), 파라미터 (currDist + TmpDist, currL - li, currL - li)는 스택으로 푸쉬된다. 단계 280에서는, 모든 K 이용가능한 코드워드가 최적의 디코딩된 시퀀스에서의 초기 코드워드 Ci로서 사용되고 있는 지의 여부 (즉, i가 K보다 작은 지의 여부)를 판정한다. 만약 사용되고 있지 않다면, 인덱스 i는 하나씩 증분되고 (단계 282), 새로운 코드워드 Ci가 선택된다 (단계 284). 단계 274 및 단계 278은 루틴 250이 단계 258로 복귀하는 포인트에서 각각의 이용가능한 코드워드 Ci, i = 1, 2, …, K에 대해 반복된다.
스택이 비지 않은 것으로 발견되고 (단계 258), currN = 0인 경우, currDist가 파라미터 Best의 현재값보다 작은 지의 여부를 판정한다 (단계 294). 작지 않다고 판정된 경우, 루틴 250은 단계 258로 복귀한다. 만약 그렇다면, 파라미터 Best의 값은 currDist와 동일하게 되며, currS는 현재의 최적 디코딩 결과 BestS로서 저장되고, 처리는 단계 258로 복귀한다. 스택이 단계 258에서 발견되는 경우, 최적 코드워드 시퀀스 BestS는 적용가능한 거리 메트릭의 연관값 D*(N, L) (파라미터 Best에 의해 표현됨)과 함께 복귀되며 루틴 250은 종료된다 (단계 262).
상술한 설명이 비록 수신된 비디오 패킷 내에 포함된 헤더 정보가 디코딩되고 연관된 매크로블럭을 기반으로 인코딩된 비디오 정보를 디코딩하는 데 사용되는 시스템에 관하여 우선적으로 설명되었다 할지라도, 본 기술 분야의 숙련자에게는 본 발명이 다른 패킷 포맷의 디코딩에 적용가능하다는 것을 용아하게 이해할 것이다. 따라서, 본 출원은 첨부된 특허청구범위의 범위에 의해서만 제한되는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (13)

  1. 인코딩된 비디오 데이터를 포함하는 패킷 내에 포함된 인코딩된 파라미터 데이터를 디코딩하는 방법에 있어서,
    상기 인코딩된 파라미터 데이터의 비트 길이 L을 결정하는 단계,
    상기 인코딩된 파라미터 데이터를 왜곡 메트릭에 따라 코드워드의 후보 시퀀스와 비교하는 단계, 및
    상기 왜곡 메트릭에 관한 소정의 기준을 기초로 하여 상기 후보 시퀀스로부터 최적 시퀀스를 선택하는 단계
    를 포함하는 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 최적 시퀀스는, 상기 비트 길이 L과 동일한 수의 비트를 집합적으로 갖고, 상기 인코딩된 비디오 데이터를 디코딩하는 데 사용가능한 디코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 비트 길이 L을 결정하는 상기 단계는, 상기 패킷 내에 포함된 제1 마커와 제2 마커 사이의 비트 수를 계산하는 단계를 포함하고,
    상기 비교 단계는, 제1 코드워드 가설을 선택하는 단계, 및 상기 제1 코드워드 가설과 연관된 N-1개의 상기 코드워드의 제1 조건부 최적 시퀀스를 결정하는 단계를 포함하는 디코딩 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 비교 단계는, 제2 코드워드 가설을 선택하는 단계, 및 상기 제2 코드워드 가설과 연관된 N-1개의 상기 코드워드의 제2 조건부 최적 시퀀스를 결정하는 단계를 포함하는 디코딩 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 비교 단계는, 상기 제1 조건부 최적 시퀀스와 연관된 제1 에러 및 상기 제2 조건부 최적 시퀀스와 연관된 제2 에러를 결정하는 단계, 및 상기 제1 에러를 상기 제2 에러와 비교하는 단계를 포함하는 디코딩 방법.
  6. 인코딩된 비디오 데이터를 포함하는 패킷 내에 포함된 인코딩된 파라미터 데이터를 디코딩하기 위한 장치에 있어서,
    상기 인코딩된 파라미터 데이터의 비트 길이 L을 결정하기 위한 수단,
    상기 인코딩된 파라미터를 왜곡 메트릭에 따라 코드워드의 후보 시퀀스와 비교하기 위한 수단, 및
    상기 왜곡 메트릭에 관한 소정의 기준을 기초로 하여 상기 후보 시퀀스로부터 최적의 시퀀스를 선택하기 위한 수단
    을 포함하는 디코딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 최적 시퀀스는, 상기 비트 길이 L과 동일한 수의 비트를 집합적으로 갖고, 상기 인코딩된 비디오 데이터를 디코딩하는 데 사용가능하며,
    상기 비트 길이 L을 결정하기 위한 상기 수단은, 상기 패킷 내에 포함된 제1 마커와 제2 마커 사이의 비트 수를 계산하기 위한 수단을 포함하는 디코딩 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 비교 수단은, 제1 코드워드 가설을 선택하고, 상기 제1 코드워드 가설과 연관된 N-1개의 상기 코드워드의 제1 조건부 최적 시퀀스를 결정하기 위한 수단을 포함하는 디코딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 비교 수단은, 제2 코드워드 가설을 선택하고, 상기 제2 코드워드 가설과 연관된 N-1개의 상기 코드워드의 제2 조건부 최적 시퀀스를 결정하기 위한 수단을 포함하는 디코딩 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비교 수단은, 상기 제1 조건부 최적 시퀀스와 연관된 제1 에러 및 상기 제2 조건부 최적 시퀀스와 연관된 제2 에러를 결정하기 위한 수단, 및 상기 제1 에러와 상기 제2 에러를 비교하기 위한 수단을 포함하는 디코딩 장치.
  11. 인코딩된 비디오 데이터의 매크로블럭을 포함하는 패킷 - 상기 패킷은 인코딩된 파라미터 데이터를 포함함 - 을 디코딩하기 위한 디코더에 있어서,
    상기 인코딩된 파라미터 데이터의 비트 길이 L을 결정하기 위한 수단,
    상기 인코딩된 파라미터 데이터를 왜곡 메트릭에 따라 코드워드의 후보 시퀀스와 비교하기 위한 수단,
    상기 왜곡 메트릭에 관한 소정의 기준을 기초로 하여 상기 후보 시퀀스로부터 최적 시퀀스를 선택하기 위한 수단, 및
    상기 최적 시퀀스를 사용하여 인코딩된 비디오 데이터의 상기 매크로블럭을 디코딩하기 위한 디코딩 유닛
    을 포함하는 디코더.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 최적 시퀀스는, 상기 비트 길이 L과 동일한 수의 비트를 집합적으로 갖고, 인코딩된 비디오 데이터의 상기 매크로블럭을 디코딩하는 데 사용가능하며,
    상기 비트 길이 L을 결정하기 위한 상기 수단은, 상기 패킷 내에 포함된 제1 마커와 제2 마커 사이의 비트 수를 계산하기 위한 수단을 포함하는 디코더.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 비교 수단은, 제1 코드워드 가설을 선택하고, 상기 제1 코드워드 가설과 연관된 N-1개의 상기 코드워드의 제1 조건부 최적 시퀀스를 결정하기 위한 수단을 포함하는 디코더.
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