KR20020001769A

KR20020001769A - 트랜스코딩 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20020001769A
Application number: KR1020017011705A
Authority: KR
Inventors: 모렐안토니
Original assignee: 요트.게.아. 롤페즈; 코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 2000-01-14
Filing date: 2001-01-05
Publication date: 2002-01-09
Also published as: US6697428B2; CN1166208C; EP1169865A1; US20010021221A1; WO2001052549A1; CN1358393A; JP2003520512A

Abstract

본 발명은 제1 양자화 스케일(Q1)로 미리 양자화된 입력 코딩된 신호들을 제2 양자화 스케일(Q2)로 양자화된 출력 코딩된 신호들로 변환하기 위한 트랜스코딩하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 트랜스코딩 장치는 가변 길이 디코더, 양자화 스텝 변경 스테이지, 가변 길이 인코더를 포함하고, 상기 변경 스테이지 자체는 (i) i) 2개의 병렬 재양자화 장치들중 하나를 선택하는 수단과; (ii) 상기 코딩 유형이 기준들로서 사용된 화상들에 대응할 때 선택되도록 제공된, 예측을 포함하는 제1 재양자화 장치와; (iii) 상기 코딩 유형이 기준 화상들에 대응하지 않을 때 선택되도록 제공된, 예측을 포함하는 제2 재양자화 장치를 포함한다.

Description

트랜스코딩 방법 및 장치{Transcoding method and device}

자장 비용-효율적인 방법으로 디지털 비디오를 방송하기 위해 원래 설계된, (MPEG-2 등과 같은) 디지털 비디오 보상 기술들은 이제 그들이 전송 및 저장 비용을 줄일 수 있으므로, 스튜디오들과 소비자 제품들에 보급되고 있다. 그 결과로서, 압축되지 않은 비디오 링크(link)들이 압축된 비디오 링크들로 점진적으로 대체된다. 이 전개는 도 1에 설명된다:

- 상기 도면의 상부에서, 압축되지 않은 비디오 비트스트림(UVB)이 인코더(COD)에 의해 처리되고, 그 출력 코딩된 비트스트림은 X bits/sec의 비트레이트 억제(bitrate constraint)를 갖는, 전송 채널 또는 기록 매체(CM)에 의해 수신되고, 후에 원래의 화상들에 대응하는 화상들을 재구성 및 디스플레이하기 위해 디코더(DECOD)에 의해 디코딩되고;

- 하부에서, 원래의 비트스트림(UVB)은 Z bits/sec(Z＞X)의 비트레이트를 산출하는 인코더(COD)에서 코딩되고, 이렇게 압축된 비트스트림은 Y bits/sec에서 출력 코딩된 비트스트림도 전송 채널 또는 기록 매체(CM)에 의해 수신되는, 트랜스코더(TRANS)를 향해 보내지고, 후에 디코딩된다.

그러나, MPEG 비디오 시스템들은 연속적인 인코딩 동작들을 위해 최적화되지 않는다: 동일한 화질에 대해, 압축되지 않은 비디오의 직접 인코딩은 압축된 비디오의 트랜스코딩보다 더 작은 수의 비트들을 필요로 한다. 더욱이, 디코더 및 인코더를 이용하여 구성되는 간단한 트랜스코딩 해법은 인코더 부분으로 인해 매우 값이 비싸다.

케스케이드된(cascaded) 디코더 및 인코더에 기초하지 않는 비트레이트 트랜스코더는 1999. 11. 17일자로 유럽 특허 출원된 99402854.6(PHF99608)호에 이미 제어되어 있다. 이산 코사인 변환(DCT) 데이터의 재양자화에 기초한, 이와 같은 시스템은 인트라 코딩된(intra-coded) 화상들을 위해 매우 간단하지만, 정확하다. 인터 화상들(inter pictures)의 재양자화는 기준 화상들에 수행된 재양자화를 고려하지 않는다. 예측된 화상들이 후에 기준 화상들로서 이용될 수 있으므로, 에러들은 트랜스코딩된 스트림에 대응하는 최종의 디코딩된 비디오 시퀀스에서 드리프트가 두드러지기 시작하는 정도까지 될 수 있다. 상기 드리프트는 트랜스코더의 증가로 인해 비트레이트가 변화하므로 트랜스코더의 실행을 더욱 더 손상시킨다.

본 발명은 제1 양자화 스케일(scale)(Q1)로 미리 양자화된 입력 코딩된 신호들을 제2 양자화 스케일(Q2)로 양자화된 출력 코딩된 신호들로 트랜스코딩하는 방법에 관한 것이다.

도 1은 트랜스코딩을 향한 MPEG 비디오 시스템들의 전개된 것을 설명하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 트랜스코더의 실시예를 도시한 도면.

도 3은 도 2의 트랜스코더에 사용된 바와 같은 예측 회로의 예를 서술한 도면.

본 발명의 목적은 감소된 비트레이트 손실들을 갖는 새로운 유형의 트랜스코더를 제공하는데 있다.

이 목적을 위해, 본 발명은, 제1 양자화 스케일(scale)(Q1)로 미리 양자화된입력 코딩된 신호들을 제2 양자화 스케일(Q2)로 양자화된 출력 코딩된 신호들로 트랜스코딩하는 방법에 관한 것으로, 상기 방법은,

a) 상기 입력 코딩된 신호들을 디코딩하여 입력 디코딩된 신호들을 발생하는 단계와;

b) 상기 디코딩된 신호들의 양자화 스텝을 변경하는 단계와;

c) 상기 출력 코딩된 신호들을 얻기 위해 상기 변경된 디코딩된 신호들을 인코딩하는 단계를 적어도 포함하고;

상기 변경하는 단계는,

(i) 상기 디코딩 및 인코딩 동작들 사이에서, 상기 입력 디코딩된 신호들의 화상 코딩 유형에 따라 2개의 병렬 재양자화 브랜치들중 하나를 선택하는 서브 단계(sub-step)와;

(ii) 상기 코딩 유형이 트랜스코딩될 미래의 화상들의 기준들로서 사용된 화상들에 대응할 때, 제1 양자화 스텝 Q1에 대한 역 양자화, 예측, 제2 양자화 스텝 Q2로 재양자화를 포함하는 연속적인 서브-동작들에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하는 서브 단계와;

(iii) 상기 코딩 유형이 기준 화상들에 대응하지 않을 때, 그 전달 함수가 ((Q1/Q2) + ε)이고 ε은 보정 인수(correction factor)인, 필터링 서브 동작에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하는 서브 단계를 포함한다.

이제, 예로서, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명이 설명될 것이다.

본 발명에 따른 트랜스코더의 예는 도 2에 도시된다. 그것은 입력 코딩된 비트스트림(ICB)을 수신하는 가변 길이 디코더(21)와 출력 코딩된 비트스트림(OCB)를 전달하는 가변 길이 코더(29) 사이에, 2개의 병렬 브랜치(branch)들을 포함하는 재양자화 스테이지(200)를 포함한다.

제1 브랜치는 다음의 소자들을 연속하여 포함한다: 제1 역 양자화 회로(211), 예측 스테이지(212), 양자화 회로(213), 양자화 회로(213)의 출력과 예측 스테이지(212)의 제2 입력 사이에 제공되는 제2 역 양자화 회로(214)를 포함한다. 도 3에 주어진, 상기 스테이지(212)의 실시예는 예를 들어 문서 EP 0690392(PHF94001)에 서술된 바와 같이, 역 양자화 회로(211)의 출력과 양자화 회로(213)의 입력 사이의 감산기(36), 감산기(31)의 출력과 감산기(36)의 네거티브 입력 사이에 연속하여, 감산기(36)의 출력들에서의 감산기(31), 역 양자화 회로(214), 역 이산 코사인 변환(IDCT) 회로(32), 화상 메모리(33)(MEM), 움직임 보상 회로(34)(COMP), DCT 회로(35)를 포함한다.

제2 브랜치는 설명된 실행에서, 그 절달 함수가 ((Q1/Q2)+ε)인 필터링 회로인 재양자화 회로(220)를 포함하고, 여기서, Q1은 회로(211)의 양자화 스텝이고, Q2는 회로(213)의 양자화 스텝이고, ε은 보정 인수이다. 이 재양자화 회로는 입력 및 출력값 사이의 평균 제곱 에러를 최적화한다. 2개의 스위치(22, 28)는 상기 제1 및 제2 브랜치들의 각 단부에 제공되고, 제1 스위치는 디코더(21)의 출력에, 제2 스위치는 코더(29)의 입력에 제공된다. 상기 스위치들은 화상 코딩 타입(PCT)에 의해 제어된다.

따라서, 본 발명에 따른 트랜스코더에 의해 실행된 재양자화 처리는 복합적(hybrid)이다. 미래의 화상들에 대한 기준으로서 사용되지 않는 트랜스코딩될화상들(예를 들어 MPEG-2 표준에서 B 화상들)은 제2 브랜치에 의해 재양자화된다. (MPEG-2 표준에 따른, I 및 P 화상들 등과 같은) 미래의 화상들에 대한 기준으로서 사용되는 화상들은 제1 브랜치에 의해 재양자화된다.

각 브랜치의 입력 디코딩된 신호들이 인입(incoming) 양자화된 DCT 계수들 IQC(i,j)(8×8 화소들의 화상 블록들에 대해, i=1 내지 8, j=1 내지 8)이므로, 제2 브랜치의 출력에서의 신호들은 출력 양자화된 DCT 계수들 OQC(i,j)이며, 다음과 같이 주어진다:

OQC(i,j) = IQC(i,j) x ((Q1/Q2) + ε (1)

여기서, IQC(i,j)가 음(negative)이면 ε= +1이고, IQC(i,j)가 양(positive)이거나 0이면 ε=0이다.

설명된 실행에 대한 대안들은 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 제안될 수 있다. 예를 들어, 단일의 기준 화상들을 필요로 하는 P 화상들을 제외하고는, 예측스테이지(212)(PRED)가 양방향으로 예측된 화상될(소위 B 화상들)을 취급하지 않아도 되므로, 메모리(33)는 지연 회로로 축소될 수 있으며, 지연은 단일의 화상에 대으하고, 움직임 보상 회로(34)에서, 단지 일방향 움직임 보상이 실행되어야 한다.

트랜스코더의 재 인코딩(re-encoding) 부분에서, 재양자화 스텝에 의해 드리프트(drift)가 일반적으로 유도된다. 또한, 예측 스테이지(212)는 상기 드리프트로부터 유도된 에러 신호에 기초하여 동시 움직임 보상 및 필드/프레임 변환을 이용하여 실행될 수 있고, 상기 동시 동작들은 상기 에러 신호 및 예측 신호(상기 예측 신호는 재양자화 및 재 인코딩될 보상된 신호를 얻기 위해서 디코딩된 신호로부터 감산됨)의 인터레이스된(interlaced) 또는 논-인터레이스된(non-interlaced) 형태로 적응된다.

트랜스코딩 방법이 하드웨어, 소프트웨어 및 이들의 조합에서 실행되고, 적절한 명령들의 세트를 저장하는 컴퓨터-판독가능한 매체에 결합된 컴퓨터, 프로세서, 또는 마이크로프로세서의 덕택으로, 컴퓨터-실행가능한 처리 단계들에 의해 수행될 수 있다는 것은 종래 기술에 숙련된 당업자에 의해 인식될 것이다.

Claims

제1 양자화 스케일(scale)(Q1)로 미리 양자화된 입력 코딩된 신호들을 제2 양자화 스케일(Q2)로 양자화된 출력 코딩된 신호들로 트랜스코딩하는 방법에 있어서,

a) 상기 입력 코딩된 신호들을 디코딩하여 입력 디코딩된 신호들을 발생하는 단계와;

b) 상기 디코딩된 신호들의 양자화 스텝을 변경하는 단계와;

c) 상기 출력 코딩된 신호들을 얻기 위해 상기 변경된 디코딩된 신호들을 인코딩하는 단계를 적어도 포함하고;

상기 변경하는 단계는,

(i) 상기 디코딩 및 인코딩 동작들 사이에서, 상기 입력 디코딩된 신호들의 화상 코딩 유형에 따라 2개의 병렬 재양자화 브랜치들중 하나를 선택하는 서브 단계(sub-step)와;

(ii) 상기 코딩 유형이 트랜스코딩될 미래의 화상들의 기준들로서 사용된 화상들에 대응할 때, 제1 양자화 스텝 Q1에 대한 역 양자화, 예측, 제2 양자화 스텝 Q2로 재양자화를 포함하는 연속적인 서브-동작들에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하는 서브 단계와;

(iii) 상기 코딩 유형이 기준 화상들에 대응하지 않을 때, 그 전달 함수가 ((Q1/Q2) + ε)이고 ε은 보정 인수(correction factor)인, 필터링 서브 동작에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하는 서브 단계를 포함하는, 트랜스코딩 방법.
제1 양자화 스케일(scale)(Q1)로 미리 양자화된 입력 코딩된 신호들을 제2 양자화 스케일(Q2)로 양자화된 출력 코딩된 신호들로 변환하기 위한 트랜스코딩 장치에 이용하기 위한, 컴퓨터-판독 가능한 저장 매체에 저장된 컴퓨터-실행가능한 처리 방법에 있어서,

a) 상기 입력 코딩된 신호들을 디코딩하여 입력 디코딩된 신호들을 발생하는 단계와;

b) 상기 디코딩된 신호들의 양자화 스텝을 변경하는 단계와;

c) 상기 출력 코딩된 신호들을 얻기 위해 상기 변경된 디코딩된 신호들을 인코딩하는 단계를 적어도 포함하고;

d) 상기 변경하는 단계는,

(i) 상기 디코딩 및 인코딩 동작들 사이에서, 상기 입력 디코딩된 신호들의 화상 코딩 유형에 따라 2개의 병렬 재양자화 브랜치들중 하나를 선택하는 서브 단계와;

(ii) 상기 코딩 유형이 트랜스코딩될 미래의 화상들의 기준들로서 사용된 화상들에 대응할 때, 제1 양자화 스텝 Q1에 대한 역 양자화, 예측, 제2 양자화 스텝 Q2로 재양자화를 포함하는 연속적인 서브-동작들에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하는 서브 단계와;

(iii) 상기 코딩 유형이 기준 화상들에 대응하지 않을 때, 그 전달 함수가 ((Q1/Q2) + ε)이고 ε은 보정 인수인, 필터링 서브 동작에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하는 서브 단계를 포함하는, 컴퓨터-실행가능한 처리 방법.
제1 양자화 스케일(scale)(Q1)로 미리 양자화된 입력 코딩된 신호들을 제2 양자화 스케일(Q2)로 양자화된 출력 코딩된 신호들로 변환하기 위한 트랜스코딩 장치에 있어서,

- 상기 입력 코딩된 신호들을 수신하고 입력 디코딩된 신호들을 제공하는 가변 길이 디코더와;

- 양자화 스텝 변경 스테이지와;

- 상기 변경된 디코딩된 신호들을 수신하고 출력 코딩된 신호들을 제공하기 위한 가변 길이 인코더를 적어도 연속하여 포함하고,

상기 변경 스테이지는,

(i) 상기 입력 디코딩된 신호들의 화상 코딩 유형에 따라 2개의 병렬 재양자화 장치들중 하나를 선택하는 수단과;

(ii) 상기 코딩 유형이 트랜스코딩될 미래의 화상들의 기준들로서 사용된 화상들에 대응할 때 선택되도록 제공된, 제1 양자화 스텝 Q1에 대한 역 양자화, 예측, 제2 양자화 스텝 Q2로 재양자화를 포함하는 연속적인 서브-동작들에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하기 위한 제1 재양자화 장치와;

(iii) 상기 코딩 유형이 기준 화상들에 대응하지 않을 때 선택되도록 제공된, 그 전달 함수가 ((Q1/Q2) + ε)이고 ε은 보정 인수인, 필터링 서브 동작에 의해 상기 입력 디코딩된 신호들을 재양자화하기 위한 제2 재양자화 장치를 포함하는, 트랜스코딩 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 양자화 스케일들 Q1 및 Q2는 주어진 범위내의 정수이고, 상기 트랜스코딩 장치는 Q1 및 Q2의 모든 값들에 대한 Q1/Q2의 크기를 저장하기 위한 메모리 회로를 더 포함하는, 트랜스코딩 장치.
저장 매체에 있어서,

컴퓨터 또는 프로세서의 제어하에서 실행 가능한 명령들의 세트를 저장하기 위한 소프트웨어 모듈로서, 청구항 1항에 청구된 트랜스코딩 방법의 단계들중 적어도 일부를 실행하기 위해 제공된 상기 소프트웨어 모듈을 포함하는, 저장 매체.