KR20030068807A - 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차세대 국제 동영상 부호화 표준으로서의 H.26L에 따른 줄길이(Run-Length) 스캔시, 단일 스캔 및 이중 스캔을 보다 효율적으로 적용하기 위한 적응적 스캔 방법에 관한 것으로서, 입력 영상을 소정 블록 크기의 매트릭스 형태로 이산 여현 변환하고 양자화한 후, 그 양자화된 값을 줄길이 스캔하여 부호화하는 방법에 있어서, 인터 블록 및 인트라 블록의 양자화 값에 대하여 상한 기준값과 하한 기준값을 설정하는 제 1 단계; 및 입력된 해당 블록의 양자화 값이, 상기 상한 기준값보다 크면 단일 스캔을, 상기 하한 기준값보다 작으면 이중 스캔을, 상기 상한 기준값과 상기 하한 기준값 사이이면 별도의 정보에 따라 단일 또는 이중 스캔을 수행하는 제 2 단계를 포함하여 구성되어, 현재 표준화가 진행중인 H.26L의 단일 스캔과 이중 스캔을 보다 효율적으로 사용할 수 있으며, 이에 따라 H.26L의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Description

동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법{Adaptive scan method in the H.26L}

본 발명은 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 차세대 국제 동영상 부호화 표준으로서의 H.26L에 따른 줄길이(Run-Length) 스캔시, 단일 스캔 및 이중 스캔을 보다 효율적으로 적용하기 위한 적응적 스캔 방법에 관한 것이다.

H.26L은 H.263 및 MPEG-4의 뒤를 이어 모바일 어플리케이션(Mobile application) 및 인터넷 등의 광범위한 분야에서 고성능을 발휘하도록 설계한다는 목표하에 현재 국제 통시 연맹으로서의 ITU-T SG16 Q.5에 의해서 주도되고 있는 차세대 국제 동영상 부호화 표준을 지칭한다.

현재 H.26L은 차세대 국제 표준으로서의 성능을 보이도록 상당부분 진행된 상태이고, 조만간 승인을 받을 예정에 있다. H.26L은 기존의 국제 동영상 부호화 표준인 H.26x 계열 및 MPEG-x 계열의 기술에 비해서 진일보한 기술들을 포함하고 있으며, 이러한 기술들의 상호 보완 작용으로 인해서 기존의 부호화 표준들에 비해서 월등한 성능을 보이는 것으로 보고되고 있다.

현재 H.26L에서는 단일 가변길이부호(UVLC) 테이블을 사용하므로, 인트라(INTRA) 프레임에서 예측후 잔류신호를 변환하여 양자화하고, 처리할 구획내에 있는 양자화 계수들을 줄길이 스캔한 후, 엔트로피 부호화하는 기법을 사용하고있다.

하지만, 단일 스캔(Simple Scan) 만으로는 UVLC 테이블의 통계에 맞지 않는 경우가 생기기 때문에 인트라 프레임의 부호화시 양자화 파라미터(Quantization Parameter : QP)가 24 이하일 경우에는 이중 스캔을 사용토록 하는 방법이 본 발명의 출원인에 의해 대한민국 특허출원 2001-59790호(01.09.26)를 통해 제안된바 있다.

단일 스캔과 이중 스캔은 양자화된 4×4 크기의 구획내의 계수들을 스캔하는 기법으로서, 단일 스캔은 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이 4×4 크기의 구획내 전체 16개의 계수들을 하나의 스캔으로 모두 줄길이 부호화하는 것을 말하고, 이중 스캔은 도 1의 (b)에 도시된 바와 같이 4×4 크기의 구획을 두 개의 구획으로 나누어서 두 번에 걸쳐 스캔하는 것을 말한다.

그러나, H.26L에서의 단일 스캔과 이중 스캔이 단순히 QP 값에만 의존하여 결정될 경우 각 영상들이 가지는 특성으로 말미암아 비 효율적인 결과를 가져올 수 있는데, 이와 같은 문제점을 보완할 필요성이 대두되었다.

본 발명은 상기와 같은 기술적 배경에 따라 기존의 문제점을 해결하기 위하여 창작된 것으로서, 그 목적은 영상의 특성에 따라 매 프레임을 부호화할 때마다 단일 스캔(Simple Scan)과 이중 스캔(Double Scan)을 적응적으로 사용할 수 있도록 하는 보다 신뢰성 있는 조건을 정의하여, 동영상의 부호화 효율을 향상시킬 수 있도록 하는, 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 방법에 적용되는 단일 스캔과 이중 스캔을 나타낸 것이고,

도 2는 본 발명의 방법이 적용되는 시스템의 구성도이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 2차원 이산 여현 변한부 12 : 양자화부

14 : 인트라 예측부 16 : 스캔부

18 : 줄길이 코딩부

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법은, 입력 영상을 소정 블록 크기의 매트릭스 형태로 이산 여현 변환하고 양자화한 후, 그 양자화된 값을 줄길이 스캔하여 부호화하는 방법에 있어서, 인터 블록 및 인트라 블록의 양자화 값에 대하여 상한 기준값과 하한 기준값을 설정하는 제 1 단계; 및 입력된 해당 블록의 양자화 값이, 상기 상한 기준값보다 크면 단일 스캔을, 상기 하한 기준값보다 작으면 이중 스캔을, 상기 상한 기준값과 상기 하한 기준값 사이이면 별도의 정보에 따라 단일 또는 이중 스캔을 수행하는 제 2 단계를 포함하여 구성된다.

상기 상한 기준값은 양자화 값의 최대값 이하의 정수이고 상기 하한 기준값은 양자화 값의 최소값 이상의 정수로서, 상기 인터 블록 및 상기 인트라 블록에 대하여 각각 설정토록 하고, 상기 별도 정보는 특정 필드에 할당된 부호어로 이루어짐을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명은 현재 진행중인 H.26L 표준에서의 이중 스캔과 단일 스캔이 단순히 QP 값에 의존하여 결정될 경우 각 영상들이 가지는 특성으로 말미암아 비 효율적인 결과를 가져올 수 있다는 점을 보완할 수 있다. 즉, 본 발명에서는 이중 스캔과 단일 스캔을 단순히 QP 값의 크기에 따라서 결정하는 것이 아니라, 영상의 특성에 따라서 매 단위 영상을 부호화할 때 마다 이중 스캔과 단일 스캔 중 하나를 적응적으로 사용토록 한다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 방법이 적용되는 시스템의 구성도로서, 입력되는 영상을 소정 화소 크기(예컨대, 4×4 화소 크기)의 블록 단위로 2차원 이산 여현 변환(DCT : Discrete Cosine transform)하여 4×4 매트릭스 형태의 이산 여현 변환(이하, DCT라 함) 계수를 출력하는 2차원 이산 여현 변환부(10); 상기 4×4 매트릭스 형태의 DCT 계수를 양자화(quantization)하여 양자화된 값을 출력하는 양자화부(12); 입력된 영상을 4×4 화소 크기의 블록으로 나눈 다음 인트라(intra) 블록 또는 인터(inter) 블록으로 구분하고 그 인트라 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 인트라 예측 모드를 결정하고 그 결정된 모드에 상응하는 신호를 출력하는 인트라 예측부(14); 복수의 스캔 맵이 저장되고, 상기 결정된 인트라 예측 모드에 해당하는 스캔 맵을 선택하여 그 선택된 스캔 맵의 형태로 상기 매트릭스 형태의 양자화된 값을 이중 스캔하거나 또는 단일 스캔하는 스캔부(16); 및 그 스캔부(16)로부터의 결과에 근거하여 런 길이 코딩을 수행하는 런 길이 코딩부(18)를 구비한다.

상기 양자화부(12)에서 출력되는 양자화된 값은 통상적으로 저주파 대역(예컨대, 4×4 화소 크기의 블록에서 왼쪽 상단)에서 그 값이 크고, 고주파 대역(예컨대, 4×4 화소 크기의 블록에서 오른쪽 하단)에서 그 값(거의 0)이 작다.

그에 따라, 예를 들어 "100101101000…"으로 나오는 비트열을 만들기 위해서는 그 매트릭스 형태의 양자화된 값을 1차원으로 배열해야 하는데, 이를 위해 통상적으로 사용되었던 방식이 도 1의 (a)와 같은 지그재그(zig-zag) 스캔이다.

이 지그재그 스캔은 상술한 DCT 계수값의 위치적 특성(고주파 부분은 0)을 이용하는 것인데. 이를 이용하면 큰 값은 앞쪽으로 몰리고, 작은 값은 뒤쪽으로 몰리게 되어 뒷부분은 거의 0값을 갖는다. 이후, 런 길이 코딩(run length coding)을 하면 뒤쪽에 몰려 있는 0들은 적은 비트수로 표현할 수 있고, 이때 엔트로피 특성에 의한 압축이 수행되어 압축률이 높아지게 된다.

단일 스캔은 일반적인 영상 압축 방법에 공통적으로 사용되는 방법으로서, 지그재그 스캔이라 함은 단일 스캔을 말한다. MPEG-4 또는 H.263에서도 단일 스캔을 사용하는데, MPEG-4에서는 옵션으로 적응적 수평 스캔(adaptive-horizontal scan), 적응적 수직 스캔(adaptive-vertical scan)을 사용한다. 이중 스캔은 H.26L 표준화에서 채택된 방법으로서, 이하 설명되는 본 발명의 방법에 따라 상기 스캔부(16)에서 단일 스캔 또는 이중 스캔 방식을 선택적으로 사용한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법을 성명한다.

본 발명의 실시예에서는 입력되는 매 단위 영상(예컨대, 프레임, 슬라이스, 블록 그룹, 블록 등 : 이하 블록을 일 예로 설명함) 마다 인터 블록인가 인트라 블록인가를 보고, 인터 블록 및 인트라 블록에 대하여 각각 상한 기준값 M과 하한 기준값 L을 정의하되, 예를 들어 상기 상한 기준값 M은 양자화 값의 최대값 이하의 정수로 설정하고 상기 하한 기준값 L은 양자화값의 최소값 이상의 정수로 설정한다. 즉, 0≤L 및 M≤31로 설정한다.

상기와 같이 L과 M을 설정한 후, 입력되는 블록의 QP 값이 L 보다 작을 경우에는 이중 스캔을 사용하고, QP 값이 M 보다 클 경우에는 단일 스캔을 사용토록 하며, 또한 QP 값이 L≤QP≤M 일 경우에는 별도의 부호어 정보를 특정 필드에 할당하여서 이중 스캔을 사용할 것인자 단일 스캔을 사용할 것인자를 결정토록 한다. 특히 상기 L 값과 M 값은 인트라 블록과 인터 블록에 대하여 각기 설정되므로 서로 다른 값을 가질 수 있다.

L과 M 값의 일 예를 들면 다음의 표 1과 같이 인트라 블록과 인터 블록에 대하여 각각 하한 기준값(LOW_TH)과 상한 기준값(HIGH_TH)을 정의 할 수 있다.

[표 1]

	하한 기준값	상한 기준값
인트라	18	26
인터	10	20

이 때, 임의 블록을 부호화할 경우에 그 블록의 QP의 값에 따라서 다음의 표 2와 같이 이중 스캔과 단일 스캔을 사용한다.

[표 2]

인트라	QP < 18	18≤QP≤26	26 < QP
	이중 스캔	별도의 부호어 정보에따라서 단일 또는 이중 스캔 중 하나를 결정	단일 스캔
인터	QP < 10	10≤QP≤20	20 < QP
	이중 스캔	별도의 부호어 정보에따라서 단일 또는 이중 스캔 중 하나를 결정	단일 스캔

즉, 상기의 표 2와 같이 L≤QP≤M 의 경우에는 단일 스캔을 사용할 것인지 이중 스캔을 사용할 것인지를 결정할 새로운 특정 필드가 블록 데이터의 헤더 등에별도로 필요하고, 그 특정 필드에 매 블록마다 단일 스캔을 사용할 것인지 이중 스캔을 사용할 것인지를 표시하는 플래그(flag)로서의 부호어 정보를 할당한다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법에 의하면, 현재 표준화가 진행중인 H.26L의 단일 스캔과 이중 스캔을 보다 효율적으로 사용할 수 있으며, 이에 따라 H.26L의 성능을 향상시키는 효과가 창출된다.

Claims (3)

1. 입력 영상을 소정 블록 크기의 매트릭스 형태로 이산 여현 변환하고 양자화한 후, 그 양자화된 값을 줄길이 스캔하여 부호화하는 방법에 있어서,

   인터 블록 및 인트라 블록의 양자화 값에 대하여 상한 기준값과 하한 기준값을 설정하는 제 1 단계; 및

   입력된 해당 블록의 양자화 값이, 상기 상한 기준값보다 크면 단일 스캔을, 상기 하한 기준값보다 작으면 이중 스캔을, 상기 상한 기준값과 상기 하한 기준값 사이이면 별도의 정보에 따라 단일 또는 이중 스캔을 수행하는 제 2 단계를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 상한 기준값은 양자화 값의 최대값 이하의 정수이고 상기 하한 기준값은 양자화 값의 최소값 이상의 정수로서, 상기 인터 블록 및 상기 인트라 블록에 대하여 각각 설정함을 특징으로 하는 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 별도 정보는 특정 필드에 할당된 부호어로 이루어짐을 특징으로 하는 동영상 부호화를 위한 적응적 스캔 방법.