KR20030024411A

KR20030024411A - Ｈ.26ｌ에서의 ｂ 픽쳐 코딩 방법

Info

Publication number: KR20030024411A
Application number: KR1020010057552A
Authority: KR
Inventors: 전병문
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-26

Abstract

본 발명은 동영상 코딩 시스템에서 B 픽쳐의 복잡도를 P 픽쳐의 복잡도와 비슷한 수준으로 줄이고도 거의 동일한 코딩 성능을 제공하는 기술에 관한 것이다. 이러한 본 발명은, 동영상 코딩 시스템에서 44, 1616 인트라 모드 중 최적의 인트라 모드와 SAD를 구하는 제1과정과; 1616, 168, 816, 8

Description

Ｈ.26Ｌ에서의 Ｂ 픽쳐 코딩 방법{CODING METHOD FOR B PICTURE IN H.26L}

본 발명은 동영상 코딩 시스템에서 B 픽쳐의 복잡도(complexity)를 P 픽쳐의 복잡도와 비슷한 수준으로 줄이는 기술에 관한 것으로, 특히 B픽쳐가 참조 영상으로 사용되지 않는 것을 고려하고, 예측모드에 할당될 확률이 적은 블록 타입을 제외시켜 레지듀얼 엔코딩을 수행하도록 한 H.26L에서의 B 픽쳐 코딩 방법에 관한 것이다.

통상적으로, H.26L에서는 P 픽쳐의 1616 매크로블록에 대해 44 블록 단위로 차분 부호화(residual coding)를 수행하고, 영상의 움직임 예측을 위해 7가지 블록 즉, 1616, 168, 816, 88, 84, 48, 44 블록을 사용하고 있다. 또한, H.26L의 비트 스트림(bit stream)은 UVLC(UVLC: Universal Variable Length Coding) 테이블의 코드 워드(code word)를 참조하여 생성되거나 디코딩된다.

H.26L은 B 픽쳐에 대해서도 동일한 스킴(scheme)이 적용된다. 즉, 44 블록 단위의 차분 부호화와 움직임 예측을 위해 상기와 같은 7가지 블록이 사용되고 있다. 이를 바탕으로 B 픽쳐를 위한 UVLC 테이블은 도 1과 같이 정의되어 있다.

도 1에서 보여주듯, B 픽쳐 엔코딩은 5가지 예측 모드 즉, 다이렉트 모드, 양방향 모드, 포워드 모드, 백워드 모드, 인트라 모드를 사용한다. 특히, 포워드 및 백워드 모드에서 P 픽쳐와 같이 1616, 168, 816, 88, 84, 48, 44 블록 등 7가지 블록 타입을 모두 사용하기 때문에 P 픽쳐에 비해 더 복잡한 계산을요구하게 된다.

이와 같이 종래 기술에 의한 B 픽쳐의 코딩 방법에 있어서는 다이렉트 모드, 양방향 모드, 포워드 모드, 백워드 모드, 인트라 모드의 5가지 예측 모드를 사용하고, 특히 포워드, 백워드 모드에서 P 픽쳐와 같이 7가지 블록 타입을 모두 사용하기 때문에 P 픽쳐에 비해 더 복잡한 계산을 요구하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 B 픽쳐의 복잡도를 P 픽쳐와 비슷한 수준으로 줄이기 위해 B 픽쳐의 특성을 고려하여 포워드 및 백워드 모드에서 각각 4가지의 블록 타입(1616, 168, 816, 88)씩 총 8가지의 블록 타입만을 사용하여 포워드 및 백워드 모드의 SAD(SAD: Sum of Absolute Difference)를 구하여 코딩을 수행하는 H.26L에서의 B 픽쳐 코딩 방법을 제공함에 있다.

도 1은 H.26L B 픽쳐를 위한 종래의 UVLC 테이블.

도 2는 본 발명에 따른 UVLC 테이블.

도 3은 포맨 영상 시퀀스의 B 픽쳐 매크로블록 예측모드 분포도.

도 4는 컨테이너 영상 시퀀스의 B 픽쳐 매크로블록 예측모드 분포도.

도 5는 본 발명에 의한 H.26L에서의 B 픽쳐 코딩 방법의 신호 흐름도.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

S1-S7 : 제1-7단계

본 발명에 의한 H.26L에서의 B 픽쳐의 코딩 방법은, 동영상 코딩 시스템에서 44, 1616 인트라 모드 중 최적의 인트라 모드와 SAD를 구하는 제1과정과; 1616, 168, 816, 88의 블록 타입에 대한 포워드 모드의 SAD와 백워드 모드의 SAD를 구하는 제2과정과; 포워드 모드와 백워드 모드에서 얻은 모션 벡터를 이용하여 양방향 모드의 SAD를 구하고, 다이렉트 모드의 SAD를 구하는 제3과정과; 상기에서 구한 5개의 SAD 값을 비교하여 최소의 값을 갖는 모드를 현재 매크로블록의 예측모드로 결정하고, 그 예측모드를 이용하여 차분 부호화를 수행하는 제4과정으로 이루어지는 것으로, 이와 같은 본 발명의 코딩 방법을 첨부한 도 1 내지 도 5를참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

B 픽쳐는 P 픽쳐에 비하여 더 많은 예측 모드를 가지고 있기 때문에 더 복잡한 계산을 요구하게 되는데, 본 발명에서는 B 픽쳐의 엔코딩 복잡도를 줄이기 위한 방안으로서 다음과 같은 B 픽쳐의 특성을 이용한다.

B 픽쳐의 제1특성은, P 픽쳐와 달리 참조 영상(reference frame)으로 사용되지 않기 때문에 예측 정확도에서 P 픽쳐에 비해 자유로울 수 있다는 것이다.

B 픽쳐의 제2특성은, 엔트로피(entropy) 이론에 따라 UVLC 테이블의 각 예측 모드에 할당되는 확률값을 비교하였을 때 하나의 매크로블록이 포워드 84, 백워드 84, 포워드 48, 백워드 48, 포워드 44, 백워드 44 모드로 선택될 확률은 이론적으로 0.8% 이하가 된다는 것이다.

B 픽쳐의 제3특성은, 실제 B 픽쳐를 엔코딩한 결과를 토대로 매크로블록 예측모드의 분포를 조사해 보면, QP(QP: Quantization Parameter)가 증가할수록 다이렉트 모드가 엔트로피 확률값 50%보다 더욱 높게 선택되어지고, 포워드 84, 백워드 84, 포워드 48, 백워드 48, 포워드 44, 백워드 44 모드로 선택되는 확률은 이론적 확률값에 비해 매우 작은 값으로 선택된다는 것이다. 특히, 움직임이 거의 없는 컨테이너(container)나 뉴스(news)와 같은 영상 시퀀스의 각 매크로블록은 QP에 관계 없이 90% 이상 다이렉트 모드를 선택하고 있음을 발견할 수 있다는 것이다.

따라서, 본 발명에서는 B 픽쳐의 엔코딩 복잡도를 줄이기 위하여, 상기 제1특성 및 제2특성을 고려하여 포워드 및 백워드 모드에서 각각 4가지 블록 타입 즉,1616, 168, 816, 88 블록만 사용한다.

이때, 유의할 사항은 4가지 블록 타입만을 이용하여 B 픽쳐의 엔코딩 복잡도를 줄이고 동시에 그 결과가 화질이나 비트 데이트와 같은 성능면에서 통상의 B 픽쳐 엔코딩 기법에 비해 떨어지지 않는 것을 보장해야 한다는 것이다.

그런데, 상기 B 픽쳐의 제3특성은 상기 성능 문제에 대한 해답을 제시한다. 즉, 각 매크로블록이 포워드 84, 백워드 84, 포워드 48, 백워드 48, 포워드 44, 백워드 44 모드로 선택되는 실제적인 확률이 이론적 확률에 비하여 매우 낮은 값을 가지므로, 본 발명에서 제시한 바와 같이 포워드 및 백워드 모드에서 84, 48, 44 블록 타입을 제외한 1616, 168, 816, 88 블록 타입으로 엔코딩을 하더라도 통상의 B 픽쳐 엔코딩 기법에 비하여 성능에 별다른 차이가 나타나지 않는다.

도 3 및 도 4는 QP=20일 때, 포맨(Foreman)과 컨테이너(Container) 영상 시퀀스에 대해 IBPBP 패턴으로 통상의 UVLC 테이블(도 1)과 본 발명에서 제안한 UVLC 테이블(도 2)을 사용하여 B 픽쳐를 엔코딩한 결과를 예측 모드에 따라 분포를 나타낸 것이다.

결국, 본 발명에서는 상기의 설명에서와 같은 B 픽쳐의 특성을 이용하여, 포워드 및 백워드 모드에서 각각 4가지의 블록 타입씩 총 8가지의 블록 타입만을 사용하여 포워드 및 백워드 모드의 SAD를 구하여 코딩을 수행하게 되는데, 이의 전반적인 처리 과정을 도 5를 참조하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 44 및 1616 인트라 모드 중에서 최적의 인트라 모드와 SAD를 구한다.(S1)

이어서, 4종류의 블록 타입 즉, 1616, 168, 816, 88에 대한 포워드 모드의 SAD를 구한다.(S2)

또한, 상기 4 종류의 블록 타입 1616, 168, 816, 88에 대한 백워드 모드와 SAD를 구한다.(S3)

이후, 포워드 모드와 백워드 모드에서 얻은 모션 벡터를 이용하여 양방향 모드의 SAD를 구한다.(S4)

다이렉트 모드의 SAD를 구한다.(S5)

상기에서 구한 5개의 SAD 값을 비교하여 최소의 값을 갖는 모드를 현재 매크로블록의 예측모드로 결정한다.(S6)

끝으로, 상기 결정된 예측모드를 이용하여 차분 부호화를 수행한다.(S7)

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 B 픽쳐의 특성을 고려하여 포워드 및 백워드 모드에서 각각 4가지의 블록 타입씩 총 8가지의 블록 타입만을 사용하여 포워드 및 백워드 모드의 SAD를 구하여 코딩을 수행 함으로써, B 픽쳐의 엔코딩 타임을 P 픽쳐의 엔코딩 타임과 비슷한 수준으로 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한 엔코딩 성능면에서 볼 때, 통상의 B 픽쳐 엔코딩 결과와 비교하여 화질은 0.004dB 증가되고, 비트레이트는 0.091% 줄어드는 효과가 있다.

Claims

동영상 코딩 시스템에서 44, 1616 인트라 모드 중 최적의 인트라 모드와 SAD를 구하는 제1과정과; UVLC 테이블 상에서 예측모드에 할당될 확률이 적은 블록 타입을 제외한 4종류의 블록 타입에 대한 포워드 모드의 SAD와 백워드 모드의 SAD를 각각 구하는 제2과정과; 상기 포워드 모드와 백워드 모드에서 얻은 모션 벡터를 이용하여 양방향 모드의 SAD를 구한 후, 다이렉트 모드의 SAD를 구하는 제3과정을 포함하여 B 픽쳐 코딩을 수행하는 것을 특징으로 하는 H.26L에서의 B 픽쳐 코딩 방법.
제1항에 있어서, 상기에서 구한 5개의 SAD 값을 비교하여 최소의 값을 갖는 모드를 현재 매크로블록의 예측모드로 결정하고, 그 예측모드를 이용하여 차분 부호화를 수행하는 제4과정을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 H.26L에서의 B 픽쳐 코딩 방법.
제1항에 있어서, 4종류의 블록 타입은 1616, 168, 816, 88 블록 타입인 것을 특징으로 하는 H.26L에서의 B 픽쳐 코딩 방법.
제1항에 있어서, UVLC 테이블 상에서 예측모드에 할당될 확률이 적은 블록 타입은 포워드 및 백워드의 84, 48, 44 블록 타입인 것을 것을 특징으로 하는H.26L에서의 B 픽쳐 코딩 방법.