KR20030086100A

KR20030086100A - Ｒｐｓｌ에서의 참조 픽쳐 계산 방법

Info

Publication number: KR20030086100A
Application number: KR1020020024471A
Authority: KR
Inventors: 전병문
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2002-05-03
Filing date: 2002-05-03
Publication date: 2003-11-07
Also published as: KR100488018B1

Abstract

본 발명은 동영상 코딩에 관한 것으로서, 특히 RPSL(Reference Picture Selection Layer)에 사용되는 비트량을 감소시킴으로써 효율적인 동영상 코딩이 수행될 수 있는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법은, 다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 RMPNI (Re-Mapping of Picture Numbers Indicator) 연산에 사용되는 필드 및 코드번호는, 숏텀 버퍼(short-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주며, 부호 (sign)를 갖는 DELTA 값으로 표시되는 필드 및 그에 대한 코드번호와; 롱텀 버퍼 (long-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호; 및 RMPNI 연산이 끝남을 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호;로 이루어져 설정된다.

또한, 본 발명에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법은, 다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 MMCO(Memory Management Control Operation) 연산에 사용되는 DPN(Difference Picture Numbers) 필드는 부호(sign)를 갖는 DPN 값으로 표시된다.

Description

ＲＰＳＬ에서의 참조 픽쳐 계산 방법{Reference picture computation method at RPSL}

다중 참조 픽쳐(multiple reference picture)로부터 움직임 보상(motion compensation)을 수행하는 동영상 코딩 시스템 예컨대, H.263 의 Annex U, H.26L, MPEG-4 part 10과 같은 동영상 코딩 시스템의 다중 픽쳐 버퍼(multiple-picture buffer)는 숏텀 버퍼(short-term buffer)와 롱텀 버퍼(long-term buffer)로 구성되어 있다.

이와 같은 동영상 코딩 시스템은 코딩하고자 하는 픽쳐가 두 버퍼에 저장된 참조 픽쳐를 효율적으로 참조할 수 있도록 다양한 형태의 인덱싱(indexing)을 허용하는데, 이것은 RMPNI(Re-Mapping of Picture Number Indicator) 연산을 통해 가능하다. RMPNI 연산에 사용되는 필드에는 크게 4 종류가 있고, 각 필드에 따라 RMPNI는 0부터 3까지 코드번호가 매핑(mapping)된다. 이때, 각 코드번호는 이미 고유한코드워드를 갖고 있으며, 코드번호와 코드워드 길이 관계는 [표 1]에 나타낸 바와 같다.

코드번호	코드워드 길이(비트)
0	1
1~2	3
3~6	5
7~14	7
15~30	9
...	...

알려진 바와 같이, 상기 코드번호 '0', '1', '2', '3', '4'...등에 대응되는 코드워드는 각각 '1', '010', '011', '00100', '00101'...등으로 나타내어 진다. 이에 따라, 상기 코드번호 '0'에 대응되는 코드워드의 길이는 1 비트가 되는 것이고, 코드번호 '1~2'에 대응되는 코드워드의 길이는 3 비트가 되는 것이며, 이하 동일한 규칙에 의하여 코드번호가 증가할수록 대응되는 코드워드의 길이(비트)도 증가하게 된다.

또한, [표 2]에 나타낸 바와 같이, RMPNI의 각 코드번호는 각각 다른 내용의 연산을 수행하게 되는데, 코드번호 '0'과 '1'은 각각 음과 양의 부호를 갖는 절대값의 ADPN(Absolute Difference of Picture Numbers) 필드가 사용되어 타겟이 되는 픽쳐의 픽쳐 넘버(PN:Picture Number)를 구할 것임을 알려주고, 코드번호 '2'는 LPIR(Long-term Picture Index for Re-Mapping) 필드를 사용하여 타겟이 되는 롱텀 픽쳐를 알려주고, 마지막으로 코드번호 '3'은 RMPNI 연산이 끝남을 알려준다.

RMPNI 코드번호	필드
0	음의 부호를 갖는 ADPN 값
1	양의 부호를 갖는 ADPN 값
2	LPIN을 나타내는 LPIR
3	End

한편, RMPNI는 다중 픽쳐 버퍼의 디폴트 인덱싱(default indexing)을, 코딩하고자 하는 픽쳐의 코딩 효율을 높이기 위해, 상대적 인덱싱(relative indexing)으로 변환하는 역할을 한다. 여기서, RMPNI 필드에 의해 계산된 타겟 PN을 갖는 픽쳐 또는 LPIR을 갖는 픽쳐가 RMPNI 명령 순서에 따라 0, 1, 2 순으로 인덱스가 만들어 지고, 그 밖의 픽쳐들은 자동적으로 인덱싱 번호가 뒤로 밀리게 된다.

이때, ADPN 필드는 'ADPN - 1' 값을 갖는 코드번호에 매핑되어 그 코드번호가 갖고 있는 코드워드가 할당되고, LPIR 필드는 동일한 값의 코드번호에 매핑되어 그 코드번호의 코드워드가 할당된다. 여기서, ADPN은 절대로 0이라는 값을 가질 수 없기 때문에 ADPN의 코드번호는 'ADPN - 1'로 대응되어 진다.

예를 들어, 숏텀 버퍼에는 PN = 102, 101, 100인 세 개 픽쳐가 저장되어 있고, 롱텀 버퍼에는 LPIN(Long term Picture Index) = 0, 1인 두 개 픽쳐가 저장되어 있으면, 디폴트 인덱스는 다음과 같게 된다.

디폴트 인덱스 0 : PN=102

디폴트 인덱스 1 : PN=101

디폴트 인덱스 2 : PN=100

디폴트 인덱스 3 : LPIN=0

디폴트 인덱스 4 : LPIN=1

만일, 현재 코딩하려는 픽쳐의 PN이 103이고, 아래와 같은 인덱스로 코딩하였을 때, 코딩 효율을 높일 수 있다고 가정하자.

상대적 인덱스 0 : PN=101

상대적 인덱스 1 : LPIN=0

상대적 인덱스 2 : PN=102

상대적 인덱스 3 : PN=100

상대적 인덱스 4 : LPIN=1

이전에 ADPN을 이용한 인덱싱 작업이 이루어지지 않았다면, PNP(Picture Number Prediction)는 현재 픽쳐의 PN, 즉 103이 되고 타겟이 되는 PNQ(Picture in Question)는 101 이므로 ADPN은 'PNQ - PNP'에 의해 '-2'가 된다. 또한, 두 번째 타겟 픽쳐는 'LPIR = 0'인 롱텀 픽쳐가 된다. 따라서, 다음과 같은 세 개의 RMPNI 명령이 실행된다.

RMPNI ADPN = -2 --> 코드번호 0 2 (1 bit + 3 bit = 4 bit)

RMPNI LPIR = 0 --> 코드번호 2 0 (3 bit + 1 bit = 4 bit)

RMPNI end --> 코드번호 3 (5 bit)

이에 따라, RMPNI 연산에는 모두 13 비트가 사용된다.

한편, 다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서는 코딩이 끝난 픽쳐를 참조 픽쳐로서 사용할 수 있도록 다중 픽쳐 버퍼의 숏텀 버퍼에 자동으로 저장한다. 그러나, 이 픽쳐가 더 이상 숏텀 버퍼에 저장될 필요가 없거나 또는 롱텀버퍼에 저장되는 경우 등 상황에 따라 다중 픽쳐 버퍼에 저장된 참조 픽쳐들의 저장 상태를 변화시킬 필요가 있을 때, RPBT(Reference Picture Buffering Type)와 MMCO(Memory Management Control Operation)와 같은 연산이 사용된다.

여기서, RPBT는 코딩된 픽쳐가 숏텀 버퍼에 선입선출(FIFO) 구조로 저장되어지고, 이후에 버퍼에 어떠한 변화가 없으면 '0' 값이 할당되고, 만일 버퍼에서의 저장된 픽쳐들의 특성 변화가 필요한 경우에는 '1' 값이 할당된다. 그리고, RPBT가 '1' 값을 갖게 되면, 숏텀 버퍼 및 롱텀 버퍼에 특성 변화가 발생하는데, 이것은 MMCO 명령에 의해 이루어진다. [표 3]은 MMCO 명령어에 대응하는 코드번호 및 연산 내용, 그리고 뒤에 따라 나오는 필드들의 내용을 정리한 것이다.

MMCO 코드번호	연산 내용	필드
0	End	-
1	명시한 숏텀 픽쳐를 버퍼에서 제거	DPN
2	명시한 롱텀 픽쳐를 버퍼에서 제거	LPIN
3	명시한 숏텀 픽쳐를 롱텀 버퍼로 이동	DPN, LPIN
4	롱텀 버퍼의 크기 결정	MLIP1
5	다중 픽쳐 버퍼의 모든 내용을 리셋	-

이때, DPN(Difference Picture Numbers)은 'PNC - PNQ'에 의하여 구할 수 있는데, PNC(Current decoded Picture Number)는 현재 코딩된 픽쳐의 PN을 나타낸다. 여기서, DPN의 값은 '0'을 포함하며, 항상 양수이기 때문에 DPN은 동일한 값의 코드번호와 매핑되어 그 코드번호가 갖고 있는 코드워드가 할당된다.

본 발명은, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 RMPNI(Re-Mapping of Picture Numbers Indicator) 연산에 사용되는 필드 및 코드번호의 설정을 제시하여, RMPNI 연산의 비트량을 감소시킴으로써 효율적인 동영상 코딩이 수행될 수 있는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

또한 본 발명은, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 MMCO(Memory Management Control Operation) 연산에 사용되는 DPN(Difference Picture Numbers) 필드 및 코드번호의 설정을 제시하여, MMCO 연산의 비트량을 감소시킴으로써 효율적인 동영상 코딩이 수행될 수 있는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법을 제공함에 다른 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법은, 다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 RMPNI(Re-Mapping of Picture Numbers Indicator) 연산에 사용되는 필드 및 코드번호는, 숏텀 버퍼(short-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주며, 부호(sign)를 갖는 DELTA 값으로 표시되는 필드 및 그에 대한 코드번호와; 롱텀 버퍼(long-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호; 및 RMPNI 연산이 끝남을 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호;로 이루어져 설정되는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 RPSL에서의 참조픽쳐 계산 방법은, 다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL (Reference Picture Selection Layer)의 MMCO(Memory Management Control Operation) 연산에 사용되는 DPN(Difference Picture Numbers) 필드는 부호(sign)를 갖는 DPN 값으로 표시되는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, RMPNI 연산에 사용되는 코드워드 길이를 절약하도록 하여 비트량을 감소시킬 수 있으며, 또한 MMCO 연산에 사용되는 코드워드 길이를 절약하도록 하여 비트량을 감소시킴으로써, 전체적으로 RPSL에 사용되는 비트량을 줄여 효율적인 동영상 코딩이 수행될 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.

먼저, 종래의 RMPNI 연산의 ADPN 필드가 동영상 코딩 시스템의 인코더 및 디코더에서 구해지는 과정을 살펴보면 다음과 같다.

[인코더]

DELTA = PNQ - PNP

If(DELTA<0){

If(DELTA < -MAX_PN/2-1)

MDELTA = DELTA + MAX_PN;

else

MDELTA = DELTA;

}

else {

If(DELTA > MAX_PN/2)

MDELTA = DELTA - MAX_PN;

else

MDELTA = DELTA

}

ADPN = abs(MDELTA);

[디코더]

If(RMPNI = '1'){

If(PNP-ADPN < 0)

PNQ = PNP - ADPN + MAX_PN;

else

PNQ = PNP - ADPN;

}

else{

If(PNP + ADPN > MAX_PN-1)

PNQ = PNP + ADPN - MAX_PN;

else

PNQ = PNP + ADPN;

}

이때 ADPN의 코드워드는, 종래 기술에서 설명된 바와 같이, ADPN-1의 값을 갖는 코드번호에 의해 결정된다.

본 발명에서는 ADPN이 부호(sign)를 갖도록 하기 위해, ADPN이라는 용어 대신 DELTA를 사용할 것이다. 또한 본 발명은, 다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 RMPNI(Re-Mapping of Picture Numbers Indicator) 연산에 사용되는 필드 및 코드번호는, 숏텀 버퍼 (short-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주며, 부호(sign)를 갖는 DELTA 값으로 표시되는 필드 및 그에 대한 코드번호와; 롱텀 버퍼(long-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호; 및 RMPNI 연산이 끝남을 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호;로 이루어져 설정된다.

이와 같은, 본 발명에 따른 동영상 코딩 시스템에서의 인코더 및 디코더에서의 DELTA를 구하는 과정의 한 예는 다음과 같다.

[인코더]

DELTA = PNQ - PNP;

If(DELTA < -MAX_PN/2)

DELTA = DELTA + MAX_PN;

If(DELTA > MAX_PN/2)

DELTA = DELTA - MAX_PN;

[디코더]

PNQ = PNP + DELTA

If(PNQ < 0)

PNQ = PNQ + MAX_PN;

If(PNQ > MAX_PN-1)

PNQ = PNQ - MAX_PN;

여기서, PNQ는 타겟이 되는 픽쳐 넘버이고, PNP는 예측하려는 픽쳐 넘버이고, MAX_PN은 픽쳐 넘버의 최대값을 각각 나타낸다.

또한, 인코더에서 구한 DELTA의 코드워드는 [표 4]에 나타낸 코드테이블에서 유도될 수 있다.

코드번호	비트수	DELTA 값
0	1	1
1	3	-1
2	3	2
3	5	-2
4	5	3
5	5	-3
6	5	4
7	7	-4
8	7	5
...	...	...

이와 같이, 종래의 ADPN 필드 대신에, RMPNI를 사용하여 디폴트 인덱스를 바꾸고자 할 때 대상이 되는 PN을 갖는 숏텀 버퍼의 픽쳐 명시는 부호(sign)를 갖고 있는 DELTA 필드에 의해 표현될 수도 있다. 이에 따라, RMPNI 명령의 코드워드는 [표 5]에 나타낸 코드 테이블과 같이 간단해지게 된다.

RMPNI 코드번호	필 드
0	부호를 갖는 DELTA 값
1	LPIN을 나타내는 LPIR
2	End

그러면, 종래 기술에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법에 의하여 수행되는, ADPN의 값이 3인 경우에 대한 연산 비트량과, 본 발명에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법에 의하여 수행되는, DELTA 값이 3인 경우에 대한 연산 비트량을 비교하여 보도록 하자.

먼저, 종래 기술에 의한 연산 비트량을 살펴보면, ADPN의 값이 3인 경우에는, ADPN 값의 부호를 나타내는 코드워드(3 비트) 및 값 3을 나타내는 코드워드(3 비트)에 의하여 전체 연산 비트량은 6 비트가 되게 된다. 반면에, 본 발명에 의한 연산 비트량을 살펴보면, DELTA 값이 3인 경우에는 DELTA 값의 부호를 나타내는 코드워드(0 비트)는 필요하지 않으며, 값 3을 나타내는 코드워드(5 비트)에 의하여 전체 연산 비트량은 5 비트가 되게 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법에 의하면, 전체 연산 비트량이 줄어들게 됨으로써 효율적인 코딩을 수행할 수 있게 된다.

한편, 종래 기술에서 언급한 바와 같이, 종래의 MMCO 연산에 사용되는 DPN 필드는 코드워드가 DPN과 동일한 값의 코드번호에 의해 결정되기 때문에 DPN 값은항상 양수가 되어야 한다. 본 발명에서는 DPN을 구할 때, DELTA를 구하는 과정을 동일하게 적용하도록 한다.

즉, 다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 MMCO(Memory Management Control Operation) 연산에 사용되는 DPN(Difference Picture Numbers) 필드는 부호(sign)를 갖는 DPN 값으로 표시되도록 하였다. 단, DPN은 0의 값이 나올 수 있기 때문에 할당되는 코드워드는 [표 6]과 같이 수정하여 DPN에 적용하기로 한다.

코드번호	비트수	DPN 값
0	1	0
1	3	1
2	3	-1
3	5	2
4	5	-2
5	5	3
6	5	-3
7	7	4
8	7	-4
...	...	...

한편, 이와 같은 본 발명에 따른 DPN을 적용함에 있어서는 다음과 같은 코딩 과정을 통하여 수행시킬 수 있다.

[인코더]

DPN = PNC - PNQ;

If(DPN < -MAX_PN/2)

DPN = DPN + MAX_PN;

If(DPN > MAX_PN/2)

DPN = DPN - MAX_PN;

[디코더]

PNQ = PNC - DPN;

If(PNQ < 0)

PNQ = PNQ + MAX_PN;

If(PNQ > MAX_PN-1)

PNQ = PNQ - MAX_PN;

여기서, PNQ는 타겟이 되는 픽쳐 넘버이고, PNC는 현재 코딩되는 픽쳐 넘버이고, MAX_PN은 픽쳐 넘버의 최대값을 각각 나타낸다.

이와 같이 부호를 갖는 DPN 값을 이용하여 MMCO 연산을 수행하는 경우에도, 부호를 갖는 상기 DELTA 값을 이용하여 RMPNI 연산을 수행하는 경우와 같이, 전체 연산 비트량을 감소시킴으로써, 효율적인 동영상 코딩을 수행할 수 있게 된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법에 의하면, 종래의 ADPN 대신 부호를 포함하는 DELTA를 구하고, DELTA의 코드워드 할당을 위해 새로운 코드 테이블을 제시하였다. 또한, DELTA 자체가 부호를 포함하기 때문에 RMPNI 연산은 크게 DELTA 필드, LPIR 필드, 그리고 끝을 알리는 3 가지 코드번호로만 구성되도록 단순화 되었다. 그리고, MMCO 연산에 사용되는 DPN도 종래에 양수만을 사용했던 것과 달리, 부호를 포함하도록 하여 DPN의 코드워드 할당을 위한 코드 테이블을 제시하였다.

이러한 본 발명에 따른 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법에 의하면, RMPNI 연산에 사용되는 코드워드의 길이를 절약할 수 있도록 하여 비트량을 감소시킬 수 있으며, 또한 MMCO 연산에 사용되는 코드워드의 길이를 절약할 수 있도록 하여 비트량을 감소시킴으로써, 전체적으로 RPSL에 사용되는 비트량을 줄여 효율적인 동영상 코딩이 수행될 수 있는 장점이 있다.

Claims

다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 RMPNI(Re-Mapping of Picture Numbers Indicator) 연산에 사용되는 필드 및 코드번호는,

숏텀 버퍼(short-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주며, 부호(sign)를 갖는 DELTA 값으로 표시되는 필드 및 그에 대한 코드번호와; 롱텀 버퍼(long-term buffer)에 저장된 타겟의 픽쳐 넘버 정보를 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호; 및 RMPNI 연산이 끝남을 알려주기 위한 필드 및 그에 대한 코드번호;로 이루어져 설정되는 것을 특징으로 하는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법.
제 1항에 있어서,

상기 RMPNI 연산에 사용되는 필드 및 코드번호는 다음 표와 같이 설정되는 것을 특징으로 하는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법.

RMPNI 코드번호 필드 0 부호를 갖는 DELTA 값 1 LPIN을 나타내는 LPIR 2 End

제 1항에 있어서,

상기 RMPNI 연산에 사용되는 DELTA 값, 코드번호, 비트수는 다음 표와 같이설정되는 것을 특징으로 하는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법.

제 1항에 있어서,

상기 RMPNI 연산에 사용되는 DELTA 값은, 동영상 코딩 시스템의 인코더 및 디코더에서 다음과 같이 처리되는 것을 특징으로 하는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법.

[인코더]

DELTA = PNQ - PNP;

If(DELTA < -MAX_PN/2)

DELTA = DELTA + MAX_PN;

If(DELTA > MAX_PN/2)

DELTA = DELTA - MAX_PN;

[디코더]

PNQ = PNP + DELTA

If(PNQ < 0)

PNQ = PNQ + MAX_PN;

If(PNQ > MAX_PN-1)

PNQ = PNQ - MAX_PN;

여기서, PNQ는 타겟이 되는 픽쳐 넘버이고, PNP는 예측하려는 픽쳐 넘버이고, MAX_PN은 픽쳐 넘버의 최대값을 각각 나타낸다.
다중 참조 픽쳐를 사용하는 동영상 코딩 시스템에서, RPSL(Reference Picture Selection Layer)의 MMCO(Memory Management Control Operation) 연산에 사용되는 DPN(Difference Picture Numbers) 필드는 부호(sign)를 갖는 DPN 값으로 표시되는 것을 특징으로 하는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법.

제 5항에 있어서,

상기 MMCO 연산에 사용되는 DPN 값, 코드번호, 비트수는 다음 표와 같이 설정되는 것을 특징으로 하는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법.

제 5항에 있어서,

상기 MMCO 연산에 사용되는 DPN 값은, 동영상 코딩 시스템의 인코더 및 디코더에서 다음과 같이 처리되는 것을 특징으로 하는 RPSL에서의 참조 픽쳐 계산 방법.

[인코더]

DPN = PNC - PNQ;

If(DPN < -MAX_PN/2)

DPN = DPN + MAX_PN;

If(DPN > MAX_PN/2)

DPN = DPN - MAX_PN;

[디코더]

PNQ = PNC - DPN;

If(PNQ < 0)

PNQ = PNQ + MAX_PN;

If(PNQ > MAX_PN-1)

PNQ = PNQ - MAX_PN;

여기서, PNQ는 타겟이 되는 픽쳐 넘버이고, PNC는 현재 코딩되는 픽쳐 넘버이고, MAX_PN은 픽쳐 넘버의 최대값을 각각 나타낸다.