KR20030027021A - 통신 시스템에서의 비디오 프레임 전송 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법에 있어서, 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성(reconstruction) 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계, 하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계로서, 상기 이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 단계, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 프레임 재구성 데이터를 정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법을 제공한다.

Description

통신 시스템에서의 비디오 프레임 전송 방법 및 장치{Method and apparatus for transferring video frame in telecommunication system}
비디오폰들, 영상 회의 시스템들 또는 인터넷 접속들과 같은, 통신 시스템들에서 비디오 프레임들을 전송하는 것은 힘든 일이다. 이것은 비디오 프레임을 전송하는데 필요한 많은 양의 데이터 때문으로, 데이터를 전송하는데 필요한 비트들이 더 많으면 많을수록, 더 높은 데이터 전송율이 되어야 하기 때문이다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 방법들이 개발되었다. 프레임을 전송하기 위하여, 프레임은 보통 그 크기가 시스템에 적합하도록 선택된 프레임 블록들로 분할된다. 프레임 블록 정보는 일반적으로 프레임 자체내의 프레임 블록의 위치, 컬러, 휘도에 대한 정보를 포함한다. 프레임 블록 데이터는 바람직한 부호화 방법을 사용하여 각 블록별로 압축된다. 압축은 덜 중요한 데이터를 제거하는데 기초를 둔다. 압축 방법들은주로 3개의 클래스로 나뉜다: 스펙트럴 리던던시(spectral redundancy) 감소, 공간(spatial) 리던던시 감소 및 시간(temporal) 리던던시 감소. 전형적으로 이들 방법들의 다양한 조합들이 압축에 사용된다.
예를 들어, YUV 컬러 모델은 스펙트럴 리던던시 감소에 적용된다. YUV 컬러 모델은 인간의 눈이 크로미넌스(chrominance), 즉 컬러에서 보다 휘도에서의 변화들에 더 민감하다는 사실을 이용한다. YUV 모델은 하나의 휘도 성분(Y) 및 2개의 크로미넌스 성분들(U, V)을 갖는다. 상기 크로미넌스 성분들은 또한 서브-샘플링된다. 예를 들어, H.263 비디오 부호화 표준에 따라 휘도 블록은 16 x 16 픽셀들이고, 상기 휘도 블록과 동일한 영역을 커버하는 양 크로미넌스 블록들은 8 x 8 픽셀들이다. 이 표준에 있어서 하나의 휘도 블록 및 2개의 크로미넌스 블록들의 조합은 매크로 블록(macro block)으로 지칭된다.
공간 리던던시를 줄이기 위하여, 예를 들어, 이산 코사인 변환(DCT; discrete cosine transformation)이 사용된다. DCT에서 압축되는 블록은 바람직하기로는 8 x 8 픽셀들이다. DCT에 있어서, 프레임 블록의 픽셀 표시는 공간-주파수 표시로 변환된다. 더욱이, 프레임 블록내에 있는 신호 주파수들만이 높은 진폭 계수들을 가지고, 반면 프레임 블록내에 있지 않은 신호들의 계수들은 제로에 가깝다. DCT는 또한 손실없는 변환이고 단지 양자화하는 경우에만 신호에 간섭이 야기된다.
시간 리던던시는 연속 프레임들이 보통 서로 유사하다는 사실을 이용함으로써 감소될 수 있다. 따라서 각각의 개별적인 프레임을 압축하는 것 대신에, 프레임블록들의 움직임 데이터가 생성된다. 기본 원리는 다음과 같다. 이전에 부호화된 가능한 한 좋은 참조 블록이 부호화될 프레임 블록을 위해 검색된다. 상기 참조 블록 및 부호화될 프레임 블록간의 움직임이 모델링되고 계산된 움직임 벡터 계수들이 수신기에 전송된다. 부호화될 블록 및 참조 블록간의 차이는 예측 에러 성분 또는 프레임으로서 표시된다. 문제는 가능한 한 좋은 부호화 효율(가능한 한 적은 양의 비트들을 가지고 충분히 좋은 화상 품질)을 생성하는 참조 블록을 발견하는 것이고, 높은 계산 용량 및 따라서 또한 계산 시간이 비교하는데 필요하다는 것이다.
본 발명은 비디오 프레임이 일련의 연속 정지 프레임들로 구성되는 경우 통신 시스템에서 비디오 프레임을 부호화하고 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 전송되는 프레임들은 전형적으로 프레임 블록들 또는 세그먼트들, 예를 들어 각 프레임에 대해 특정한 픽셀 그룹들로 분할되고 각 프레임 블록내의 데이터는 전형적으로 프레임 블록의 위치, 컬러 및 휘도를 나타내는 정보를 포함한다.
도 1은 통신 시스템의 예를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 참조 프레임을 사용하는 벡터들의 일 추정 과정을 도시한다.
도 3은 이웃 블록들을 사용하는 움직임 벡터의 일 추정 과정을 도시한다.
도 4는 참조 블록을 발견하고 움직임 벡터를 예측하는 방법 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 참조 블록을 발견하고 움직임 벡터를 예측하는 예를 도시한다.
도 6은 부호기의 예를 도시한다.
도 7은 복호기의 예를 도시한다.
도 8은 가입자 단말기의 예를 도시한다.
도 9는 참조 블록을 발견하고 움직임 벡터를 예측하는 제2 예를 도시한다.
따라서 본 발명의 목적은 비디오 프레임들을 부호화하는 개선된 방법, 개선된 비디오 부호기 및 개선된 가입자 단말기를 제공하는 것이다. 본 발명은 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들 및 적어도 하나 이상의 참조 프레임들 또는 참조 블록들의 프레임 재구성 데이터를 사용하는데 기초를 둔다. 충분한 화상 품질을 갖는 원하는 부호화 효율이 어떻게 획득되는지에 의존하여 본 발명의 방법을 가지고 또는 다른 공지된 방법을 가지고 부호화된 움직임 데이터 및 프레임 재구성 데이터가 사용을 위해 선택된다.
이것은 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법에 있어서, 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성(reconstruction) 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계, 하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계로서, 상기이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 단계, 부호화될 프레임의 프레임 재구성 데이터를 정하는 단계, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 비디오 프레임 부호화 방법에 의해 달성된다.
이것은 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법에 있어서, 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계, 부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 상기 프레임 재구성 데이터 및 움직임 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 비디오 프레임 부호화 방법에 의해 달성된다.
본 발명은 또한 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단, 하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단으로서, 상기 이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 수단, 부호화될 프레임의 프레임 재구성 데이터를 정하는 수단, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 가입자 단말기에 관련된다.
본 발명은 또한 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단, 부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 상기 프레임 재구성 데이터 및 움직임 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 가입자 단말기에 관련된다.
본 발명은 또한 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단, 하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단으로서, 상기 이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 수단, 부호화될 프레임의 프레임 재구성 데이터를 정하는 수단, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 비디오 부호기에 관련된다.
본 발명은 또한 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단, 참조프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단, 부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 상기 프레임 재구성 데이터 및 움직임 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 비디오 부호기에 관련된다.
본 발명은 또한 컴퓨터에 의해 독출될 수 있고 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 방법은 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계, 하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계로서, 상기 이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 단계, 부호화될 프레임의 프레임 재구성 데이터를 정하는 단계, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관련된다.
본 발명은 또한 컴퓨터에 의해 독출될 수 있고 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 방법은 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계, 참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계, 부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계, 및 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 상기 프레임 재구성 데이터 및 움직임 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 컴퓨터 프로그램에 관련된다.
본 발명의 방법 및 장치는 화상 품질이 충분하면서 계산 시간 및 용량에서의 절약을 제공한다.
이하, 본 발명은 첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시예에 의하여 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 해결책이 적용될 수 있는 하나의 디지털 데이터 전송 시스템을 간략화된 방식으로 도시한다. 그것은 고정되게 설치되거나 차량에 설치된 단말기들 또는 휴대용 단말기들일 수 있는 가입자 단말기들(100 및 102)과 무선 접속(108 및 110)하는 기지국(104)을 포함하는 셀룰러 무선 시스템의 일부이다. 상기 기지국내의 송수신기들은 안테나 유닛에 접속되고, 상기 안테나 유닛을 가지고 상기 가입자 단말기들로의 무선 링크가 구현된다. 상기 기지국은 추가로 네트워크의 다른 곳의 단말기들의 접속들을 전송하는 기지국 제어기(106)와 접속한다. 상기 기지국 제어기는 그것에 접속된 몇몇 기지국들을 집중화된 방식으로 제어한다. 기지국 제어기내의 제어 유닛은 호 제어, 데이터 트래픽 제어, 이동성 관리, 통계 수집, 및 시그널링을 수행한다.
상기 셀룰러 무선 시스템은 또한 공중 전화 네트워크에 접속을 가질 수 있다. 그 경우에 있어서, 상기 시스템에 속하는 트랜스코더(transcoder)는 상기 공중 전화 네트워크 및 상기 셀룰러 무선 네트워크 사이에서 사용되는 음성의 상이한 부호화 포맷들을 서로에게 적합하도록 변환한다. 예를 들어 고정 네트워크의 64 kbit/s 포맷으로부터 셀룰러 무선 네트워크 포맷(예를 들어 13 kbit/s)으로 그리고 그 반대로 변환한다.
본 발명은 또한 인터넷과 같은, 고정 통신 시스템들에 적용될 수 있다는 것이 당업자에게 자명하다.
비디오 프레임을 부호화하는 목적은 프레임을 전송하는데 필요한 비트들의 수를 줄이는 것이다. 도 2a 내지 도 2c는 이전에 메모리에 저장된 참조 프레임을 사용하여 프레임 블록(블록이라는 용어가 또한 본문에서 사용된다)의 움직임 벡터를 예측하는데 기초를 둔 선행 기술 움직임 부호화 방법을 간략화된 방식으로 나타낸다. 이러한 유형의 부호화는 압축 부호화에서 일련의 프레임들의 프레임들간에 유사성들을 이용하는 것을 의미하는 인터-코딩(inter-coding)으로 지칭된다.
도 2a 내지 도 2c의 예에 있어서, 참조 프레임(206)은 블록들 또는 세그먼트들로 분할되고 이전에 부호화되었다. 도 2b 및 도 2c는 프레임 블록들을 나타내지 않는다. 참조 프레임은 일련의 프레임들의 부호화될 프레임 이전에 또는 다음에 있을 수 있다. 도 2a는 또한 블록들로 분할되는 부호화될 현재 프레임(204)을 나타낸다. 명료함을 위해 상기 블록들 중에서 단 하나의 블록(200)만이 도시된다. 블록들의 크기는 N x M이다. 상기 블록들은 전형적으로 정사각형이다. 즉 N = M이다. 그러나 또한 예를 들어 기하학에서 직사각형일 수 있다. 현재 블록(200) 및 도 2c에 도시된 참조 블록(214)이 기하학적으로 유사할 필요는 없다. 왜냐하면, 사실상 촬영된(filmed) 객체들이 회전 또는 비틀림과 같이 변경되기 때문이다. 블록의 크기 및 모양은 다음을 고려하여 각 상황에 대해 적합하게 정해진다. 예를 들어, 작은 블록 크기는 더 좋은 화상을 제공한다. 그러나 정의된 움직임 벡터의 신뢰성을 감소시킨다. 왜냐하면 그 정의는 단지 몇 개의 픽셀들에 의해서만 수행되기 때문이다. 더 작은 블록들이 사용되는 경우 더 많은 움직임 벡터 데이터가 또한 생성되어야 한다. 왜냐하면 프레임은 더 큰 수의 블록들로 분할되어야 하기 때문이다. 더욱이, 블록 크기가 큰 경우 움직임 벡터들을 정하는 더 빠른 알고리즘들이 보다 효율적이다. 예를 들어, 현재 비디오 부호화 표준들의 몇몇에 있어서, N = M = 16이다.
움직임을 추정하기 위하여, 부호화될 블록(200)을 위해 참조 프레임(206)내에서 가능한 한 매칭하는 참조 블록이 발견된다. 이것은 도 2c에서 214이다. 참조 블록들의 적합성은 선택 기준에 의존한다. 선택 기준의 목적은 전형적으로 화상 품질이 충분히 좋으면서 부호화될 블록을 전송하는데 필요한 비트들의 수를 최소화할 수 있는 하나의 블록을 발견하는 것이다. 따라서, 선택 기준은 응용의 목적에 의존하여 변경될 수 있다.
검색은 보통 참조 프레임(206)내에서 도 2b 및 도 2c에서 검색 영역(210)에 의해 도시된, 현재 프레임(204)에서 부호화될 블록(200)에 대응하는 프레임 위치에 있는 영역에서 그리고 바로 인접한 어떤 영역에서 수행된다. 전체 참조 프레임보다 더 작은 검색 영역을 제한함으로써, 검색 및 필요한 계산에 사용되는 시간이 줄어든다. 검색 영역의 크기는 예를 들어, 이전에 부호화된 프레임 스트링의 프레임들에 기초하여 움직임이 느린지 빠른지를 결정함으로써, 응용의 목적에 적합하게 정해진다. 움직임이 느린 경우, 검색 영역은 움직임이 빠른 경우보다 더 작게 제한될 수 있다. 검색은 전형적으로 예측된 움직임 벡터의 주변에서 수행된다.
도 2a 내지 도 2c의 예에 있어서 프레임 블록의 위치는 상기 블록의 좌상 코너에서 좌표(x, y)로 표시된다. x 좌표는 수평 방향으로 픽셀 또는 블록의 위치를 나타내고 y 좌표는 수직 방향으로 픽셀 또는 블록의 위치를 나타낸다. 부호화될 블록의 좌표들은 202로서 표시된다. 도 2c에서, 가장 좋은 가능한 참조 프레임 블록(214)이 검색 영역(210)에서 발견되었다. 좌표(x, y)(208)는 부호화될 블록(200)이 움직이지 않았다면 있을 위치의 좌표이고 따라서 좌표(202)와 동일하다. 그들은 예시의 목적을 위해 도시된다. 블록(212)은 블록(200)이 움직이지 않은 경우를 도시하고 또한 예시의 목적을 위해 도시된다. 부호화될 프레임 블록의 움직임이 지금 좌표(x+u, y+v)(216)로부터 좌표(x, y)(208)로의 변경으로서 표시될 수 있다. 일반적으로, 좌표(x, y)는 근원(origo)으로서 정의되고, 따라서 부호화될 블록의 움직임 벡터(218)는 좌표(u, v)로서 표시될 수 있다. 움직임 벡터는 또한 움직임 벡터 계수들 및 움직임 모델들의 정의를 사용하여 표시될 수 있다.
도 3은 부호화될 프레임의 이전에 부호화된 이웃 블록들을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 벡터 계수들을 예측하는데 기초를 둔 선행 기술 움직임 부호화 방법들을 간략화된 방식으로 도시한다. 이전에 이미 부호화되었고, 부호화될 프레임 블록의 움직임 벡터 계수들을 예측하는데 사용되는, 부호화될 프레임 블록(304)의 이웃 블록들은 본 명세서에서 예측 후보들로서 지칭된다. 도 3에 있어서, 상기 예측 후보들은 이웃 블록들(300, 302, 306)이다. 예측 후보들(300, 302, 306)은 도 3의 예에서 어떤 픽셀 위치들(308, 310, 312)을 가지고 식별을 위해 마크된다. 예측 후보(306)는 부호화될 블록의 좌측에 있고 픽셀 위치(308)를 가지고 마크된다. 예측 후보(300)는 부호화될 블록의 위에 있고 픽셀 위치(310)를 가지고 마크된다. 예측 후보(302)는 부호화될 블록의 오른쪽 위 코너에 있고 픽셀 위치(312)를 가지고 마크된다. 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 픽셀 위치들(308,310, 312)은 부호화될 블록(304)에 가까이 인접하여 자신들 블록들내에 있다. 부호화될 블록에 관하여 이웃 블록들의 위치 및 수는 도 3에 도시된 것들과 상이할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
도 3에 도시된 경우에 있어서, 모든 3개의 예측 후보들이 부호화될 블록(304)의 움직임 벡터 계수들을 예측하는데 사용된다. 예를 들어, 요구되는 움직임 벡터 계수들은 이들 예측 후보들로부터 획득된 움직임 벡터 계수들의 중앙값(median)으로서 예측될 수 있다. 또한 블록(304)의 움직임 벡터 계수들을 예측하는데 단 하나의 예측 후보를 사용하는 것이 가능하다. 그 경우에 계수들은 예측 블록(306)의 움직임 벡터 계수들, 예측 블록(300)의 움직임 벡터 계수들, 또는 예측 블록(302)의 움직임 벡터 계수들로부터 획득된다.
바로 인접한 것보다 더 멀리 있는 이전에 부호화된 이웃 블록들이 또한 사용될 수 있다. 그러나, 그 경우에 거리가 멀어지면서 블록들의 움직임에서의 차이는 보통 증가한다는 것이 고려되어야 한다.
인터-코딩(inter-coding) 및 인트라-코딩(intra-coding)은 전형적으로 가장 좋은 가능한 결과를 얻기 위하여 비디오 프레임들을 부호화하는데 블록별로 결합된다. 인트라-코딩된 프레임은 적당한 간격들로 전송될 수 있다. 이것은 프레임마다의 전송 채널에 의해 야기되는, 결국 프레임의 복호화의 실패를 야기하는 있을 수 있는 에러들의 축적을 방지하기 위한 것이다.
도 2a 내지 도 2c 및 도 3에 도시된 방법들은 부호화 및 복호화 양자에 사용될 수 있다. 필요한 프레임 데이터를 가지고 부호기에 의해 사용된 방법은 비트 스트림으로서 복호기에 전송된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 블록들은 또한 세그먼트될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 세그먼테이션(segmentation)은 프레임의 다른 부분들이 다른 방향들로 이동하는 상황에서 바람직하다. 예를 들어 배경은 동일하게 유지되고 사람, 차 또는 그런 종류의 다른 것과 같은 단일 객체는 이동하는 경우이다. 프레임 블록은 블록(300)에서와 같이 수직으로, 예는 없지만 수평으로, 또는 블록(306)에서와 같이 양 방향으로 세그먼트들로 분할함으로써 세그먼트될 수 있다. 세그먼테이션에 의하여, 또한 다른 하나의 이미 부호화된 프레임의 적합한 부분을 사용함으로써 전송될 비트들의 수를 줄이는 것이 가능하다.
부호화될 프레임 블록의 움직임 벡터 계수들을 정하는 경우, 움직임 예측에 대한 다양한 공지된 모델들이 이용된다. 상이한 모델들은 수직 및 수평 이동을 나타내거나 회전을 나타내는 것과 같이, 상이한 움직임을 정의하는데 적합하다. 그러한 모델들은 유사(affine) 움직임 모델을 포함한다. 유사 움직임 모델에서 픽셀, 프레임 세그먼트 또는 블록의 움직임은 Δx 및 Δy가 움직임 벡터를 형성하는 수학식에 의해 표시된다.
여기서, a0, a1, a2, b0, b1및 b2는 움직임 벡터 계수들이고, x 및 y는 벡터 성분들이다. x는 수평 방향으로 픽셀 또는 블록의 위치를 나타내고 y는 수직 방향으로 픽셀 또는 블록의 위치를 나타낸다. 또는 변환 모델(translational model)에서 픽셀, 프레임 세그먼트 또는 블록의 움직임은 Δx 및 Δy가 움직임 벡터를 형성하는 수학식에 의해 표시된다.
여기서, a0및 b0은 움직임 벡터 계수들이고, x 및 y는 벡터 성분들이다. 사용된 움직임 모델들은 부호기 및 복호기 양자의 메모리에 저장된다. 몇 개의 움직임 모델들이 부호화에 사용되는 경우, 부호기는 움직임(예를 들어, 상향 움직임에 대하여, 상향 움직임을 나타내는 모델이 부호화에 사용된다)에 따라 모델을 선택한다. 사용된 모델에 대한 정보는 움직임 벡터 계수들과 함께 복호기에 전송된다.
도 4는 비디오 프레임 부호화를 위한 방법 단계들을 나타내는 흐름도이다. 이하 설명에 있어서, 프레임 블록은 예를 들어 픽셀들에 의해 형성되는 YUV 모델에 따른 매크로 블록, 블록 또는 세그먼트를 지칭한다. 방법의 수행은 블록 400에서 시작한다.
블록 402에 있어서, 비디오 프레임은 연속 정지 프레임들로 형성된다. 비디오 프레임을 형성하기 위하여, 정지 프레임들은 바람직하기로는 인간의 시각 시스템이 더 이상 서로로부터 별개의 프레임들을 구별할 수 없는 속도로 전송된다.
블록 404에 있어서, 프레임 블록들의 부호화된 재구성 데이터(예를 들어, 움직임 벡터 계수들의 계산으로부터 얻어진 예측 에러 프레임 및 픽셀들의 휘도 및컬러)가 메모리에 저장된다. 프레임 재구성 데이터는 예를 들어 H.263 또는 MPEG과 같은 적용되는 표준에 따라 부호화된다. 움직임 벡터 계수들 및 예측 에러 프레임의 정의는 상술되었다. 하나 이상의 참조 프레임들이 메모리에 저장된 프레임 재구성 데이터로 형성된다. 추가로, 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터, 즉, 움직임 벡터 계수들 및 어쩌면 사용되는 움직임 모델이 메모리에 저장된다. 부호화될 블록에 가까이 인접한 이웃 블록들을 사용하는 것이 가장 바람직하다. 그러나 때때로 프레임내의 더 멀리 떨어진 이전에 부호화된 블록들을 사용하는 것이 또한 가능하다.
블록 406에 있어서, 부호화될 블록의 움직임 데이터는 이전에 부호화된 이웃 블록들에 의하여, 바람직하기로는 하나 이상의 이웃 블록들의 움직임 벡터 계수들을 사용하여 정해진다.
블록 408에 있어서, 부호화될 블록의 재구성 데이터는 예를 들어 참조 프레임을 사용하여 정해진다.
상기 방법은 부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 것과 동일한 참조 프레임을 갖는 이웃하는 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 계산함으로써 강화될 수 있다. 동일한 프레임 스트링에서의 프레임들간에 유사성이 종종 존재한다. 따라서 적합한 참조 블록이 이미 이전에 부호화된 이웃 블록에 대해 발견된 이전에 부호화된 프레임에서 충분히 유사한 블록이 발견되거나 부호화될 블록에 대응하는 블록이 발견되는 것이 가능하다. 예를 들어, 하나 이상의 이웃 블록들의 움직임 벡터 계수들이 사용되고 부호화될 블록의참조 블록의 검색 영역이 참조 프레임내에서 이웃 블록의 움직임 벡터 계수들에 의해 정해진 환경으로 제한된다.
단 하나의 인터-코딩된 이웃 블록이 부호화될 블록과 동일한 참조 프레임을 갖는 경우에, 이러한 이웃 블록의 움직임 벡터가 하나의 움직임 벡터 후보로서 선택되고, 다른 하나의 후보는 예를 들어 몇 개의 이웃 블록 움직임 벡터들로부터 계산된 중앙값일 수 있다.
블록을 부호화하는데 사용되는 블록은 부호화될 블록이 부호화될 방식과 동일한 방식(인터)으로 부호화된다는 것을 주목해야 한다. 즉, 이웃 블록이 인트라-코딩된 경우, 참조 프레임을 갖지 않는다. 참조 프레임을 갖는 예측 후보가 없는 경우, 선행기술 인트라-코딩이 사용될 수 있거나 또는 메모리에 저장된 모든 참조 프레임들이 체크될 수 있다.
참조 블록은 비디오 부호기, 즉 프레임 블록의 프레임 재구성 데이터가 부호화될 부호기가 압축 부호화에 사용하는 프레임 블록이다. 부호화될 블록과 가능한 한 매칭하고 이전에 부호화되고 메모리에 저장된 하나 이상의 참조 프레임들로부터 검색된 프레임 블록이 참조 블록으로서 선택되고, 그것에 의해 예측 에러 프레임은 가능한 한 작게 된다.
블록 410에 있어서, 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터 및 프레임 재구성 데이터가 가장 바람직하게 부호화될 수 있는, 즉 미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율이 도달되는 부호화 방법이 선택된다. 부호화될 블록의 부호화 방법으로서 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 상술된 부호화 또는 인터-코딩과 같은 어떤 선행 기술 방법이 선택되고, 부호화될 블록은 참조 프레임으로부터 발견된 참조 블록에 의하여 직접 부호화된다는 것을 주목해야 한다. 부호화 방법을 선택하는 경우, 그 목적은 예를 들어 화상의 품질이 보통의 비디오 화상의 품질에 해당하면서 비트들의 수를 가능한 한 적게 하는 것 또는 비록 더 적은 비트들의 수가 응용 목적에 따라 화상 품질을 달성하기에 충분하다 하더라도 비트의 수를 사용된 표준의 수에 매칭하게 하는 것이다.
부호화 효율은 예를 들어 가장 효율적인 세그먼테이션 및 부호화를 정의하는 라그란지안 함수(Lagrangian function)에 의하여 추정될 수 있다. 상기 함수는 수학식 3과 같다.
여기서, D(Sk)는 프레임을 디스프레딩(despreading)하는데 발생하는 에러이고, R(Sk)은 프레임을 전송하는데 필요한 비트들의 수이며, λ는 라그란지안 상수이다.
라그란지안 함수는 전송될 프레임의 품질 및 전송 경로에 필요한 대역폭간의 관계를 나타낸다. 일반적으로, 화상 품질이 더 높아질수록, 대역폭이 더 커진다. 가장 바람직한 압축 부호화의 선택은 항상 필요한 비트들의 수 및 화상 품질간의 절충이다.
화살표 412는 프레임이 부호화될 때까지 블록별로 상기 방법의 반복 가능성을 나타낸다. 바람직하기로는 상기 방법은 일련의 프레임들의 모든 프레임들이 부호화될 때까지 반복된다는 것을 주목해야 한다.
상기 방법의 수행은 블록 414에서 종료한다.
도 5는 이웃 블록들만이 사용되는 경우, 부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 것과 동일한 참조 프레임을 갖는 참조 블록을 발견하고 움직임 벡터들을 예측하는 예를 도시한다. 블록을 부호화하는 경우 선행 기술 방법들이 보통 또한 사용된다는 것을 주목해야 한다. 결국은, 충분한 화상 품질을 갖는 원하는 부호화 효율을 제공하는 부호화 방법이 사용을 위해 선택된다.
부호화될 프레임 페이지(500)는 블록들로 분할되고, 명료함을 위해 블록들 중 몇 개만이 도시된다. 블록(506)이 부호화될 블록이다. 프레임들(502, 504, 532 및 508)은 메모리에 저장된 참조 프레임들이다. 번호 1로서 마크된, 이전에 부호화된 이웃 블록들 중 블록들(510, 514)의 참조 프레임은 프레임(502)이다. 부호화될 블록(506) 및 참조 블록들(510, 514)은 프레임(502)과 비교하여 프레임(500)에서 이동되지 않았다. 도면에서 번호 2로서 마크된, 이웃 블록(512)의 참조 프레임은 프레임(504)이다. 도면에서 번호 4로서 마크된, 이웃 블록(516)의 참조 프레임은 프레임(508)이다. 프레임(500)내의 블록들은 프레임들(504 및 508)과 비교하여 이동되었다. 프레임(532)은 부호화될 블록(506)의 이웃 블록들 중 어느 것을 부호화하는데 사용되지 않았다. 즉, 어떤 이웃 블록의 참조 프레임이 아니다. 따라서, 프레임(532)은 이 예에서 부호화될 블록(506)에 대한 참조 블록을 발견하는데 사용되지 않는다.
다음으로, 이웃 블록들(510 및 514)은 부호화될 블록(506)의 움직임 벡터들의 예측 후보들로서 사용된다. 상기 예측 후보들의 부호화 유형(인터)이 현재 블록을 부호화하는데 사용될 부호화 유형과 동일한지를 알아보기 위한 체크가 수행된다. 만일 그러한 경우, 블록(526)이 참조 블록으로서 사용되고 움직임 벡터 계수들은 블록들(510 및 518)의 위치를 비교함으로써 획득된 움직임 벡터 계수들 및 블록들(514 및 520)의 위치를 비교함으로써 획득된 움직임 벡터 계수들의 평균 또는 중앙값을 계산함으로써 획득된다. 블록들(510 및 518)의 위치를 비교함으로써 이웃 블록(510)에 대한 움직임 벡터 계수들이 획득되고, 블록들(514 및 520)의 위치를 비교함으로써 이웃 블록(514)에 대한 움직임 벡터 계수들이 획득된다. 추가로, 예측 에러 프레임은 부호화될 블록(506)을 참조 블록(526)과 비교함으로써 정해진다. 도 5의 예에 있어서, 프레임들(500 및 502)에서의 블록 위치는 변경되지 않았다. 따라서 움직임 벡터 계수들은 정해지지 않는다.
다음으로, 이웃 블록(512)의 부호화 유형이 체크된다. 상기 이웃 블록(512)의 부호화 유형이 현재 블록(506)에 사용될 부호화 유형과 동일한 경우, 참조 블록이 프레임(504)에서 검색되고 블록들(512 및 522)의 비교로부터 획득된 움직임 벡터 계수들이 블록(506)의 움직임 벡터 계수들로서 사용된다. 그 다음 예측 에러 프레임이 참조 블록(528)에 의하여 정해진다.
다음으로, 이웃 블록(516)의 부호화 유형이 체크된다. 상기 이웃 블록(512)의 부호화 유형이 현재 블록(506)에 사용될 부호화 유형과 동일한 경우, 참조 블록이 프레임(508)에서 검색되고 블록들(516 및 524)의 비교로부터 획득된 움직임 벡터 계수들이 블록(506)의 움직임 벡터 계수들로서 사용된다. 그 다음 예측 에러 프레임이 참조 블록(530)에 의하여 정해진다.
블록(506)에 대한 움직임 벡터 계수들은 또한 블록들(510, 512 및 514)의 움직임 벡터 계수들의 평균 또는 중앙값을 계산함으로써 정해질 수 있다.
또한, 몇 개의 움직임 모델들이 사용되는 경우, 사용된 움직임 모델이 표시된다.
블록(534)은 인트라-코딩되고, 따라서 참조 프레임을 갖지 않으며, 바람직한 부호화 방법이 달리 발견되는 경우 블록(506)을 부호화하는데 사용되지 않는다.
이웃 블록들의 위치 및 수와 저장된 참조 프레임들의 수는 도 5에 도시된 것들과 상이할 수 있다.
도 9는 움직임 벡터들을 예측하고 참조 블록을 발견하는 제2 예를 도시한다. 이 예에 있어서, 단 하나의 이웃 블록이 인터-코딩되었고 이 이웃 블록이 부호화될 블록과 동일한 참조 프레임을 갖는 경우, 부호화될 블록은 단 하나의 이웃 블록에 의해서 부호화된다.
부호화될 프레임(900)은 블록들로 분할되고, 명료함을 위해 블록들 중 몇 개만이 도시된다. 블록(912)이 부호화될 블록이다. 프레임들(902, 904 및 906)은 메모리에 저장된 참조 프레임들이다. 이전에 부호화된 이웃 블록(914)(1로서 마크된)의 참조 프레임은 프레임(902)이다. 블록(910)(2로서 마크된)의 참조 프레임은 프레임(904)이다. 블록(908)은 인트라-코딩되고, 따라서 참조 프레임을 갖지 않는다.
도 9의 예는 부호화될 블록(912)에 대해 적합한 참조 블록들이 메모리에 저장된 모든 참조 프레임들, 즉 이 예에서 프레임들(902, 904, 906) 중에서 발견될 수 있는지를 테스트한다. 프레임(902)이 적합한 참조 블록을 갖는지를 테스트하는 경우, 블록(914)의 움직임 벡터가 움직임 벡터 예측 후보로서 사용된다. 왜냐하면 블록(914)은 3개의 이웃 블록들 중의 단 하나이고, 그 참조 프레임은 프레임(902)이기 때문이다. 프레임(904)이 적합한 참조 블록을 갖는지를 테스트하는 경우, 블록(910)의 움직임 벡터가 움직임 벡터 예측 후보로서 사용된다. 왜냐하면 블록(910)은 3개의 이웃 블록들 중의 단 하나이고, 그 참조 프레임은 프레임(904)이기 때문이다. 프레임(906)은 이웃 블록들 중 어느 것에 대한 참조 프레임이 아니다. 따라서 예에서 설명된 경우에 있어서, 움직임 벡터는 블록들(910, 914 및 908)의 중앙값을 사용하여 예측되고, 예를 들어 그 경우에 인터-코딩된 블록(908)의 움직임 벡터는 제로로 세팅된다.
부호화될 블록의 움직임 벡터들을 예측하는 경우, 이웃 블록들의 움직임 데이터 및 참조 프레임 데이터뿐만 아니라, 예를 들어 부호화될 블록이 속하는 매크로 블록의 분할 정보를 사용하는 것이 가능하다는 것을 주목해야한다. 이웃 블록들의 위치 및 수와 저장된 참조 블록들의 수는 도 9에 도시된 것들과 상이할 수 있다.
도 6은 상술된 비디오 프레임들을 부호화하는 방법이 수행될 수 있는 부호기의 예를 도시한다. 비디오 부호기들의 설계 원리는 부호화될 블록 In(x,y)(620) 및 예측 후보(선택된 참조 블록) Pn(x,y)(612)간의 예측 에러 프레임 En(x,y)(600)을최소화하는 것이다. 예측 에러 프레임은 부호화될 블록(620) 및 예측 후보(612)간의 차이로서 정의되고, 감산기(632)에서 획득된다.
예측 블록(612)은 선택된 참조 프레임 및 움직임 벡터들을 사용함으로써 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법에 의해 획득된다. 움직임 벡터들 Δx(x,y), Δy(x,y)의 계수들은 예측된 움직임 벡터들 및 발견된 차이 계수들의 합으로서 움직임 벡터 계산 블록(630)에서 형성된다. 예측 움직임 벡터 계수들은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라, 부호화될 블록과 동일한 참조 프레임을 갖는 이웃 블록의 움직임 벡터들을 사용하여 획득된다. 다른 방법들이 움직임 벡터들을 예측하는데 또한 사용된다. 다른 방법들 중의 하나는 선행기술 방법이고, 선행기술 방법에서 부호화될 블록은 참조 프레임에 의하여 직접 부호화된다. 프레임내의 모든 픽셀들의 움직임 벡터들의 그룹은 움직임 벡터 필드로 지칭된다. 한 프레임내에 다수의 픽셀들이 있기 때문에, 한 프레임은 실제로 비디오 부호화하는 경우 블록들로 분할되고 움직임 정보는 도 7에 도시된 복호기인 수신기에 블록별로 전송된다.
예측된 움직임 벡터들로부터 선택된 적어도 하나의 움직임 벡터 또는 그들로 형성된 움직임 벡터 필드들은 움직임 벡터 부호화 블록(628)에서 부호화된다. 종래 기술에 공지된 움직임 모델들이 부호화에 사용되고, 예를 들어 그 예들이 상술되었다. 부호화된 움직임 벡터들 또는 그들로 형성된 움직임 벡터 필드들은 멀티플렉서(624)에 전송된다.
블록(618)에서, 프레임은 세그먼트별로 또는 블록별로 프레임 블록들로 형성된다. 참조 블록 또는 예측 후보는 수학식 5와 같다.
여기서, 하나 이상의 참조 프레임들(622)은 메모리(610)에 저장되고 x 및 y는 벡터 성분들이다. x는 수평 방향으로 픽셀, 프레임 세그먼트 또는 블록의 위치를 나타내고, y는 수직 방향으로 픽셀, 프레임 세그먼트 또는 블록의 위치를 나타낸다.및는 픽셀, 프레임 세그먼트 또는 블록의 움직임 벡터를 형성한다.
블록(602)에서, 예측 에러 프레임 En(x,y)(600)이 부호화되고 전형적으로, 예를 들어 이산 코사인 변환(DCT)에 의해, 유한 2차 시리즈 변환으로 표시된다. DCT 변환에 의해 획득된 계수들은 양자화되고 부호화된 후, 멀티플렉서(624)에 그리고 도 7에 도시된 복호기인 수신기에 전송된다.
부호기는 또한 예측 에러 프레임 En(x,y)이 복호화되는 복호기 블록(606)을 포함한다. 이 예측 에러 프레임(608)은 가산기(634)에서 예측 블록 Pn(x,y)(612)에 추가되고 복호화된 블록이 결과로서 획득된다. 그 결과로부터 새로운 참조 블록이 획득되거나, 동일한 페이지에 속하는 블록들을 결합함으로써, 참조 프레임(614)이 획득되고 메모리(610)에 저장된다. 따라서, 송신기 비디오부호기 및 수신기 비디오 부호기는 사용을 위한 동일한 참조 프레임 또는 블록을 갖는다.
멀티플렉서(624)에서, 움직임 벡터 정보를 포함하는 정보는 예측 에러 프레임과 결합되고 이 프레임 정보(616)는 복호기(도 7)에 전송된다.
상술된 비디오 부호기 기능들은 다양한 방식들로, 예를 들어 프로세서에서 수행되는 소프트웨어에 의해 또는 별개의 구성요소들로 구성된 로직 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.
도 7은 복호기에 의해 비디오 프레임 전송에서 시간 리던던시를 줄이기 위한 상술된 방법이 수행될 수 있는 복호기의 예를 도시한다. 수신된 비디오 신호(700)의 부호화된 예측 에러 프레임(702) 및 부호화된 움직임 벡터 계수들 또는 움직임 벡터 필드 계수들(712)은 디멀티플렉서(710)에서 서로로부터 분리된다.
상기 복호기의 메모리(716)에는, 적어도 하나의 이전에 부호화된 이웃 블록 및/또는 블록들로 분할된 참조 프레임(722)이 있다. 동일한 프레임 블록들 및/또는 참조 프레임이 부호기 및 복호기 메모리에 저장된다.
블록(714)에서, 예측 후보 Pn(x,y)(718)가 부호기 블록(618; 도 6)에서와 동일한 방식으로 형성된다. 복호화된 예측 에러 프레임(706)은 블록(704)에서 형성된다.
가산기(720)에서, 복호화된 예측 에러 프레임(706) 및 예측 후보Pn(x,y)(718)가 함께 더해진다. 이것은 수학식 6의 복호화된 블록(708)을 생성한다.
여기서, 하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들 및/또는 블록들로 분할된 참조 프레임(722)은 메모리(716)에 저장되고, x 및 y는 벡터 성분들이다. x는 수평 방향으로 픽셀 또는 블록의 위치를 나타내고, y는 수직 방향으로 픽셀 또는 블록의 위치를 나타낸다.및는 픽셀, 프레임 세그먼트 또는 블록의 움직임 벡터를 형성한다.
상술된 비디오 부호기 기능들은 다양한 방식들로, 예를 들어 프로세서에서 수행되는 소프트웨어에 의해 또는 별개의 구성요소들로 구성된 로직 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 하드웨어에 의해 구현될 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예의 방법이 수행될 수 있는 무선 시스템의 하나의 단말기를 나타낸다. 가입자 단말기(824)의 송신기 및 무선 시스템 네트워크 구성요소의 송신기는 부분적으로 동일한 작업을 수행한다. 단말기(824)는 예를 들어 이동전화 또는 무선부들을 포함하는 마이크로컴퓨터일 수 있지만, 본 발명을 그것에 제한하지 않는다. 상술된 단말기는 듀플렉스 필터를 통해 신호들을 전송하고 수신하는데 사용되는 안테나(800)를 포함한다. 상기 단말기는 또한 몇 개의 안테나들 또는 다중-안테나 시스템을 포함할 수 있다. 상기 단말기는 또한 변조된 신호를 증폭하고 상기 안테나에 전송하는 송신기(802)를 포함한다. 상기 단말기는 또한 선택된 변조 방식에 따라 원하는 정보를 포함하는 데이터 신호를 갖는 캐리어를 변조하는 변조기(804)를 포함한다. 상기 단말기는 또한 상기 안테나로부터 들어오는 신호를 증폭하고 그것을 원하는 중간 주파수로 또는 직접 기저대역으로 다운-변환하는 수신기(806)를 포함한다. 상기 단말기는 또한 데이터 신호가 캐리어로부터 분리될 수 있도록 수신된 신호를 복조하는 복조기(808)를 포함한다.
상기 가입자 단말기는 또한 카메라(820) 및 비디오 코덱(822)과 같은 단말기의 다른 부분들의 동작을 제어하고, 디지털 신호 처리(DSP), 디지털-아날로그 변환 및 필터링과 같은, 사용자에 의해 발생된 데이터 또는 사용자 음성을 처리하기 위해 필요한 동작을 취하는 제어 블록(816)을 구비한다. 추가로, WCDMA와 같은, 확산 스펙트럼(spread-spectrum) 시스템들에 있어서, 신호 스펙트럼은 송신기에서 의사 랜덤 확산 부호에 의하여 넓은 대역으로 확산되고 수신기에서 디스프레드된다. 따라서 채널의 용량을 증가시키도록 시도한다. 제어 블록은 또한 채널 및 음성 부호화와 같은, 부호화 및 복호화를 수행한다. 추가로, 상기 제어 블록은 사용된 무선 시스템의 공중 인터페이스 표준에 매칭하도록 전송될 신호 및 시그널링 정보를 적합하게 한다. 상기 가입자 단말기는 다른 블록들의 부분들이거나 별개일 수 있는 상이한 유형의 하나 이상의 메모리들(미도시)을 포함한다. 도 8의 예에 있어서, 상기 제어 블록은 또한 단말기의 동작을 제어하는 프로그램을 포함한다. 도 8의 예에 있어서, 프레임의 재구성 데이터를 부호화하고 복호화하는 비디오 코덱(822)이 분리되어 있지만, 그것은 또한 상기 제어 블록(816)의 일부일 수 있다.
프레임들을 전송하는 경우, 카메라(820)는 디지털 화상을 메모리 블록(818)에 기록한다. 상기 카메라(820)는 또한 화상을 직접 상기 코덱(822)에 기록할 수 있다. 상기 코덱은 상기 방법들 중의 하나에 의하여 또는 몇 개의 방법들의 조합에 의하여 선택된 프레임을 부호화한다. 상기 카메라(820), 코덱(822) 및 메모리(818)는 가입자 단말기(824)내에 존재할 수 있거나 별개의 카메라 유닛(826)에 속할 수 있다. 별개의 카메라 유닛(826)에 속하는 경우, 상기 카메라 유닛(826)은 인터페이스(828)를 가지고 상기 가입자 단말기(824)에 접속된다.
상기 가입자 단말기의 사용자는 필요한 경우 디스플레이(814)에서 프레임을 볼 수 있다. 부호화된 프레임 재구성 데이터는 음성 또는 텍스트 데이터와 동일한 방식으로 통신 시스템에 전송되고 예를 들어 다른 전화에 전송된다.
프레임 부호화 및 복호화에 필요한 코덱 블록(822) 및 제어 블록과 같은 상술된 단말기의 동작 블록들은 다양한 방식들로, 예를 들어 프로세서에서 수행되는 소프트웨어에 의해 또는 별개의 구성요소들로 구성된 로직 또는 주문형 반도체(ASIC)와 같은 하드웨어에 의해 구현될 수 있다. 도면에 도시된 단말기 기능들은 또한 도면과는 상이한 많은 방식들로 동작 블록들에 결합될 수 있다. 예를 들어 코덱 블록(822)은 부호기 및 복호기로 분리될 수 있다.
상기 단말기의 사용자 인터페이스는 스피커 또는 이어폰(810), 마이크로폰(812), 디스플레이(814) 및 어쩌면 키보드를 포함하고 이 모두는 상기 제어 블록(816)에 접속된다.
비록 본 발명이 첨부한 도면들에 따라 예들을 참조하여 상술되었다 하더라도, 본 발명은 그들에 제한되지 않고 첨부된 청구범위에 개시된 발명 사상의 범위내에서 많은 방식으로 변형될 수 있다는 것이 명백하다.
본 발명은 H.263 또는 MPEG와 같은 몇몇 비디오 부호화 표준들과 함께 적용될 수 있다.

Claims (44)

  1. 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법에 있어서,
    연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성(reconstruction) 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계;
    하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계로서, 상기 이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 단계;
    부호화될 프레임의 프레임 재구성 데이터를 정하는 단계; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  2. 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법에 있어서,
    연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계;
    부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임의 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 블록들로서 저장되는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 프레임들로서 저장되는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 하나의 이웃 블록만이 인터-코딩(inter-coded)되고 이 이웃 블록이 상기 부호화될 블록과 동일한 참조 프레임을 갖는 경우, 상기 부호화될 블록은 하나의 이웃 블록만에 의해 부호화되는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레임 재구성 데이터는 상기 프레임 블록의 예측 에러 프레임, 위치, 컬러 및 휘도(luminance)를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 프레임 블록의 움직임은 움직임 벡터들에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록의 바로 이웃하는 블록들인 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록에 바로 근접하지 않고, 프레임 블록들에 의해 형성된 프레임내에서 더 멀리 떨어진 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 예측 에러 프레임은 상기 부호화될 프레임 블록 및 상기 참조 프레임을 비교함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부호화 효율은 라그란지안(Lagrangian) 함수에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 비디오 프레임 부호화 방법.
  12. 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단;
    하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단으로서, 상기 이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 수단;
    부호화될 프레임의 프레임 재구성 데이터를 정하는 수단; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  13. 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단;
    부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 상기 프레임 재구성 데이터 및 움직임 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 블록들로서 저장되는것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 프레임들로서 저장되는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  16. 제12항 또는 제13항에 있어서, 하나의 이웃 블록만이 인터-코딩(inter-coded)되고 이 이웃 블록이 상기 부호화될 블록과 동일한 참조 프레임을 갖는 경우, 상기 부호화될 블록은 하나의 이웃 블록만에 의해 부호화되는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  17. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 프레임 재구성 데이터는 상기 프레임 블록의 예측 에러 프레임, 위치, 컬러 및 휘도를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  18. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 프레임 블록의 움직임은 움직임 벡터들에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  19. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록의 바로 이웃하는 블록들인 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  20. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록에 바로 근접하지 않고, 프레임 블록들에 의해 형성된 프레임내에서 더 멀리 떨어진 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  21. 제12항 또는 제13항에 있어서, 예측 에러 프레임은 상기 부호화될 프레임 블록 및 상기 참조 프레임을 비교함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  22. 제12항 또는 제13항에 있어서, 부호화 효율은 라그란지안(Lagrangian) 함수에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 가입자 단말기.
  23. 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단;
    하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단으로서, 상기 이웃 블록은 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 수단;
    부호화될 프레임의 프레임 재구성 데이터를 정하는 수단; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  24. 연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 수단;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 수단;
    부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 수단; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 상기 프레임 재구성 데이터 및 움직임 데이터를 사용하기 위해 선택하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 블록들로서 저장되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 프레임들로서 저장되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  27. 제23항 또는 제24항에 있어서, 하나의 이웃 블록만이 인터-코딩(inter-coded)되고 이 이웃 블록이 상기 부호화될 블록과 동일한 참조 프레임을 갖는 경우, 상기 부호화될 블록은 하나의 이웃 블록만에 의해 부호화되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  28. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 프레임 재구성 데이터는 상기 프레임 블록의 예측 에러 프레임, 위치, 컬러 및 휘도를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  29. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 프레임 블록의 움직임은 움직임 벡터들에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  30. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록의 바로 이웃하는 블록들인 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  31. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록에 바로 근접하지 않고, 프레임 블록들에 의해 형성된 프레임내에서 더 멀리 떨어진 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  32. 제23항 또는 제24항에 있어서, 예측 에러 프레임은 상기 부호화될 프레임 블록 및 상기 참조 프레임을 비교함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  33. 제23항 또는 제24항에 있어서, 부호화 효율은 라그란지안(Lagrangian) 함수에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호기.
  34. 컴퓨터에 의해 독출될 수 있고 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 방법은
    연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계;
    하나 이상의 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터에 의하여 부호화될 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계로서, 상기 이웃 블록은 상기 저장된 참조 프레임에 의하여 형성되는 단계;
    부호화될 프레임의 재구성 데이터를 정하는 단계; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 부호화될 블록을 나타내는 움직임 데이터 및 상기 프레임 재구성 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  35. 컴퓨터에 의해 독출될 수 있고 통신 시스템에서 비디오 프레임들을 부호화하는 방법을 수행하는 컴퓨터 프로그램에 있어서, 상기 방법은
    연속 정지 프레임들의 비디오 프레임을 형성하는 단계;
    참조 프레임으로서 적어도 하나의 프레임의 프레임 재구성 데이터 및 이전에 부호화된 이웃 블록들의 움직임 데이터를 저장하는 단계;
    부호화될 블록의 프레임 재구성 데이터를 부호화하는데 사용된 동일한 참조 프레임을 구비하는 이웃 블록들만을 사용하여 부호화될 프레임 블록의 움직임 데이터를 정하는 단계; 및
    미리 정해진 화상 품질을 가지고 미리 정해진 부호화 효율을 제공하는, 상기 프레임 재구성 데이터 및 움직임 데이터를 사용하기 위해 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  36. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 블록들로서 저장되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  37. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 참조 프레임들은 프레임들로서 저장되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  38. 제34항 또는 제35항에 있어서, 하나의 이웃 블록만이 인터-코딩(inter-coded)되고 이 이웃 블록이 상기 부호화될 블록과 동일한 참조 프레임을 갖는 경우, 상기 부호화될 블록은 하나의 이웃 블록만에 의해 부호화되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  39. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 프레임 재구성 데이터는 상기 프레임 블록의 예측 에러 프레임, 위치, 컬러 및 휘도를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  40. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 프레임 블록의 움직임은 움직임 벡터들에 의해 표시되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  41. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록의 바로 이웃하는 블록들인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  42. 제34항 또는 제35항에 있어서, 상기 이전에 부호화된 이웃 블록들은 상기 부호화될 프레임 블록에 바로 근접하지 않고, 프레임 블록들에 의해 형성된 프레임내에서 더 멀리 떨어진 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  43. 제34항 또는 제35항에 있어서, 예측 에러 프레임은 상기 부호화될 프레임 블록 및 상기 참조 프레임을 비교함으로써 획득되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
  44. 제34항 또는 제35항에 있어서, 부호화 효율은 라그란지안(Lagrangian) 함수에 의해 추정되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 프로그램.
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