KR20030061754A - 통합형 가변 길이 부호화 기법에 의한 비디오 압축부호화방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화면내 또는 화면간 예측부호화기로 부터 런구문요소와 매크로블록형 구문요소를 입력받아 하나의 구문요소로 통합한 후 상기 통합된 구문요소를 가변 길이 부호화 기법에 의한 비디오 압축부호화 방법에 관한 것이다.

또한 화면내 또는 화면간 예측 부호화기로부터 런구문요소와 매크로 블록형 구문요소를 입력받아 하나의 구문요소로 통합시키게 되는 연결장치와 상기 연결장치에서 통합된(연결된) 구문요소를 부호 번호 매핑 테이블에 의하여 특정 부호 번호로 (브이엘시테이블에서 찾아 부호번호를) 출력하게 되는 부호번호발생기와 상기 부호번호발생기에서 발생시킨 부호번호에 따라 대칭적 부호어 형태로 출력하게 되는 가변 길이 부호화기를 포함하여 구성되는 통합형 유브이엘시 기법에 의한 비디오 압축부호화 장치에 관한 것이다.

이에따라 움직임이 많거나 배경화면과 같은 정적영역이 없이 복잡한 영상에서도 화질의 손실없이 비디오 압축성능을 향상시킬수 있다는 이점이 있다.

Description

통합형 가변 길이 부호화 기법에 의한 비디오 압축부호화 방법 및 장치{method and apparatus for compressing video image using universal variable length coding}

본 발명은 통합형 가변 길이 부호화기법에 의한 비디오 압축 부호화 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 예측부호화기에서 발생한 매크로 블록형 정보와 런 정보를 통합하여 하나의 구문요소로 변환하고 이를 부호화하는 장치에 관한 것이다.

종래의 동영상 압축에서는 도1과 같이 예측부호화기에서 구한 매크로블록형과 런 정보를 독립적으로 다루어, 그 발생 확률에 따라 부호번호발생기에서 해당하는 부호 번호를 생성하고, 이를 가변 길이 부호화기에서 비트열로 변환한다.

여기서 상기 예측부호화기는 주어진 화면에 대하여 매크로 블록 단위로 화면내 또는 화면간 예측 부호화하는 장치이다. 상기 예측부호화기는 부호화할 매크로 블록에 대하여 가장 유사한 매크로블록을 한 화면 내 또는 이전 화면으로부터 찾는 것을 목적으로 한다. 그러므로 화면 내 예측 부호화기에서는 한 화면 내에서 다양한 방향성에 가지고 인접 화소로부터 가장 유사한 매크로 블록을 찾는다. 그리고 화면간 예측 부호화기에서는 동영상 압축 성능 향상을 위하여 매크로 블록을 일정한 크기와 모양으로 분할한 부블록들로 구성한다. 이렇게 구성된 매크로 블록들을 독립적으로 다루어 이전 화면으로부터 가장 유사한 매크로 블록을 찾는다. 이렇게 얻어진 최대 16x16 에서 최소 4x4 부블록으로 구성된 여러 가지 매크로 블록 형태를 갖는 움직임 보상 매크로 블록 모드가 존재한다. 한편 이와 같은 움직임 보상 매크로 블록 모드 외에도 이른바 생략 매크로 블록 모드라고 하는 특정 매크로 블록 모드가 있다. 이 모드는 양자화된 예측 오차 신호나 움직임 벡터와 같은 매크로 블록 정보를 전송하지 않는다. 그러므로 이 모드 정보는 움직임 보상 매크로 블록 모드 정보를 전송할 때, 이전의 연속된 생략 매크로 블록 모드의 길이로 부호화하여 전송한다.

이와 같이 예측부호화기에서는 부호화할 매크로 블록에 대하여 화면내 예측 모드, 움직임 보상 매크로 블록 모드 그리고 생략 매크로 블록 모드에 대한 부가적인 정보가 요구된다. 여기서 화면내 예측 모드와 움직임 보상 매크로 블록모드를 매크로 블록형 구문 요소로, 생략 매크로 블록의 연속 길이를 런 구문요소로 정의한다.

종래의 동영상 압축에서는 상기 런 구문 요소 정보와 매크로블록형 구문 요소 정보를 독립적으로 처리하게 된다. 특히 움직임이 많거나 복잡한 동영상에서는 생략 매크로 블록 모드의 발생 확률이 극히 적기 때문에 런 개수 값 '0'이 대부분이다. 그러므로 이와 같은 부호화 조건에서의 종래 동영상 압축에서는 런 구문 요소에 대하여 과다하게 1비트 이상 소요되어 압축효율이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 런과 매크로블록형 구문 요소를 통합한 하나의 구문 요소로 부호화하여 화질의 손실이 전혀 없이 비디오압축성능을 향상시키는 비디오 압축 부호화 방법과 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1 : 종래의 통합형 가변 길이 부호화 장치의 구성도

도2 : 종래와 본 발명에 의한 부호화기법의 예

도3 : 본 발명의 통합형 가변 길이 부호화 장치의 구성도

상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상기 화면내 또는 화면간 예측 부호화 방식으로부터 생성된 런과 매크로 블록형 두 구문 요소를 하나의 구문 요소로 통합한 후, 상기 통합된 구문요소를 부호번호 매핑 테이블에 의해 가변 길이 부호어를 생성하게 되는 것을 특징으로 한다.

그리고 상기 화면내 또는 화면간 예측 부호화기로부터 생성된 런과 매크로 블록형 두 구문 요소를 하나의 구문 요소로 통합하는 연결 장치와; 상기 출력되는 통합된 구문요소를 부호 번호 매핑 테이블에 의해 부호번호를 출력하는 부호번호발생기와; 상기 부호번호발생기로부터 발생한 부호번호에 따라 부호어를 출력하는 가변길이 부호화기;를 포함하여 구성되는 것을 또다른 특징으로 한다.

본 발명은 화질의 손상이 전혀 없이 비디오 압축성능을 높일 수 있는 방법 및 장치를 제공하는 것을 주목적으로 함을 알 수 있다. 이를 위해 본 발명에서는화면내 또는 화면간 예측부호화기(이하 예측부호화기)로부터 전달받은 런 구문요소와 매크로블록형 구문요소를 하나의 구문요소로 통합한 후, 상기 통합된 구문요소를 특정 부호번호로 생성하도록 구성하고 있다.

일반적으로 움직임이 많거나 복잡한 동영상, 고 비트율을 가지는 환경에서는 다수의 고주파 성분에 의하여 생략 매크로블록 모드보다는 움직임 보상 매크로블록 모드의 발생 확률이 상대적으로 매우 높다. 즉, 상기와 같이 복잡하고 동적인 영상에서는 생략된 매크로블록이 없거나 하나일 발생 확률이 높으므로 런 구문요소와 매크로블록형 구문요소를 통합한다면, 런 구문요소에 소요되는 비트수를 제거하는 효과가 있으므로 종래의 별도로 부호화하는 것에 비해 보다 압축 성능을 높일 수 있다.

즉 도2의 마지막 부분과 같이 매크로블록형이 16X16, 16X16, 16X16, 8X16으로 얻어지고, 런 개수값이 0일 때, 종래의 방법으로 부호화하면 런과 매크로블록형이 독립적으로 표시되므로, 1 1 1 1 1 1 1 011 가 되어 10비트가 소요되지만, 본 발명에 의하면 1 1 1 011 로 표시되어 6비트가 필요하게 된다.

이하에서는 도3을 참조로 하여 본 발명의 일실시예에 따른 통합형 가변 길이 부호화 기법에 의한 비디오 압축부호화 장치에 대해 설명하기로 한다.

본 발명의 일실시예에 따른 통합형 가변 길이 부호화 기법에 의한 비디오 압축부호화 장치는 크게 연결장치와 부호번호발생기와 가변길이 부호화기로 나눌 수 있다.

먼저 연결장치에 대해 설명하기로 한다. 상기 연결장치는 예측부호화기로부터 런 정보와 매크로블록형 정보를 입력받아, 이들 두 정보를 쌍으로 하는 하나의 구문요소로 통합하게 된다.

다음으로 부호번호발생기에 대해 설명하기로 한다. 상기 부호번호발생기는 상기 연결장치로부터 전달받은 하나의 구문요소를 사전에 메모리에 저장된 부호 번호 매핑 테이블에서 검색하여 해당하는 부호번호를 출력하게 된다. 여기서 최대 런 개수 값을 M이라고 하고, 매크로 블록형의 최대 종류 수를 S라고 하면 상기 부호 번호 매핑 테이블에는개의 (구문요소, 부호번호)쌍이 확률분포에 따라 저장되어 있다. 즉 발생확률이 높은 구문요소에는 부호 번호가 낮고, 발생확률이 낮은 구문요소에 대응하는 부호 번호는 높도록 구성하게 된다.

상기 부호 번호 매핑 테이블은 사전에 하나의 테이블을 정의하고 이를 다수의 동영상에 동일하게 적용하여 사용하게 된다. 그러나 이와 같이 하나의 테이블을 사용하는 것으로 한정하는 것은 아니다. 다수 개의 테이블을 구비한 후 압축하고자 하는 동영상에 적합한 테이블을 선택하여 사용하는 것도 무방하며, 압축하고자 하는 동영상의 정보를 모두 분석한 후 테이블을 작성하여 압축하여도 무방하다.

다음으로 가변 길이 부호화기에 대해 설명하기로 한다. 본 발명의 일실시예에 따른 가변길이 부호화기는 일반적으로 동영상 압축에 사용되는 가변길이부호화기와는 달리 상기 부호번호발생기에서는 출력된 부호번호를 형태의 대칭적 부호어(비트열)로 출력하는 장치이다. 즉 부호어의 구조는 [M0s][1][INFO] 영역으로 크게 구분된다. 여기서 [M0s] 영역은 M-비트의 '0'이 수반되는 기본 영역 코드이고, [INFO] 영역은M-비트 영역을 수반하는 실제적인 정보(=X_n...X₁X₀) 코드 영역이다. 그러므로 부호어 길이는 (2M+1) 비트가 된다. 그리고 부호 번호에 대하여M=ceil(log₂(부호번호+1))과INFO=부호번호+1-2 ^M 의 관계식으로 정의된다. 여기서 ceil(NUM)는 NUM보다 작은 가장 근접한 정수 값을 갖는다. 예를 들어 부호번호가 4라고 하면,M=ceil(log₂(부호번호+1)) 관계식에 의하여M=2,INFO=부호번호+1-2 ^M 관계식에 의하여INFO=1(십진수)=01(이진수)가 된다. 따라서 [M0s]=[00],INFO=[01]이 되어, 최종적으로 할당되는 부호어는 [M0s][1][INFO] 구조에 의해 00101이 된다.

이러한 부호어 변환은 별도의 룩업 테이블이 없이도 상기 수식에 의해 쉽게 부호화될 뿐만 아니라 복호화도 가능하다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 통합형 가변 길이 부호화 기법에 의한 비디오 압축 부호화 방법 및 장치의 작용과 효과에 대해 설명하기로 한다.

먼저 동영상의 정보가 입력되면 화면 내 또는 화면간 예측 부호화기가 상기 동영상의 정보를 분석하여 매크로 블록 기반의 가장 유사한 블록에 대한 매크로 블록형과 런 정보를 출력한다.

상기 연결장치는 부호화된 매크로블록형의 정보와 런 정보를 입력받아, 이 두 구문 요소를 통합하여 하나의 구문요소로 변환하여 출력하게 된다.

상기 부호번호발생기는 하나로 변환된 구문요소를 입력받고 상기 구문요소에해당하는 부호번호를 사전에 정의되어 저장된 부호번호 매핑 테이블에서 검색하여 출력하게 된다.

상기와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 통합형 가변 길이 부호화 기법에 의한 비디오 압축 부호화 방법 및 장치에 의하면, 런 구문 요소 정보와 매크로블록형 구문 요소 정보를 통합한 하나의 구문 요소 정보로 처리하여 부호화하므로, 특히 움직임이 많거나 복잡한 영상에서 화질의 손상이 전혀 없이 동영상의 압축 효율을 높일 수 있다는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 현재 부호화할 화면에 대하여 블록 기반의 영상 신호의 에너지를 저주파쪽으로 편중시켜 정보를 압축할 수 있도록 하는 변환 기법과; 상기 변환 장치로부터 변환된 계수들을 양자화를 통해 몇 개의 대표 값으로 표현함으로써 정보를 압축할 수 있도록 하는 양자화 기법과; 연속 생략 매크로 블록 모드의 길이로 정의되는 런 구문요소와 화면 내 예측 모드와 움직임 보상 매크로 블록 모드로 정의되는 매크로블록형 구문요소를 생성하도록 하는 기법을 포함하는 화면내 또는 화면간 예측 부호화 방식과; 상기 화면내 또는 화면간 예측 부호화 방식으로부터 생성되는 모든 매크로 블록층 구문 요소에 대한 통계적 중복성을 제거하여 압축할 수 있도록 하는 엔트로피 부호화 기법;을 가지는 동영상 압축 부호화 방식에 있어서,

   상기 화면내 또는 화면간 예측 부호화 방식으로부터 생성된 런과 매크로 블록형 두 구문 요소를 하나의 구문 요소로 통합한 후, 상기 통합된 구문요소를 부호번호 매핑 테이블에 의해 가변 길이 부호어를 생성하게 되는 것을 특징으로 하는 통합형 가변 길이 부호화 방법.
2. 현재 부호화할 화면에 대하여 블록 기반의 영상 신호의 에너지를 저주파쪽으로 편중시켜 정보를 압축할 수 있도록 하는 변환 장치와; 상기 변환 장치로부터 변환된 계수들을 양자화를 통해 몇 개의 대표 값으로 표현함으로써 정보를 압축할 수 있도록 하는 양자화 장치와; 연속 생략 매크로 블록 모드의 길이로 정의되는 런 구문요소와 화면 내 예측 모드와 움직임 보상 매크로 블록 모드로 정의되는 매크로 블록형 구문요소를 생성하도록 하는 장치를 포함하는 화면내 또는 화면간 예측 부호화기와; 상기 화면내 또는 화면간 예측 부호화기로부터 생성되는 모든 매크로 블록층 구문 요소에 대한 통계적 중복성을 제거하여 압축할 수 있도록 하는 엔트로피 부호화 장치를 가지는 동영상 압축 부호화 장치에 있어서,

   상기 화면내 또는 화면간 예측 부호화기로부터 생성된 런과 매크로 블록형 두 구문 요소를 하나의 구문 요소로 통합하는 연결 장치와;

   상기 출력되는 통합된 구문요소를 부호 번호 매핑 테이블에 의해 부호번호를 출력하는 부호번호발생기와;

   상기 부호번호발생기로부터 발생한 부호번호에 따라 부호어를 출력하는 가변길이 부호화기;를 포함하는 통합형 가변 길이 부호화 장치.