KR20040042380A

KR20040042380A - 영상의 배경 특성을 이용한 영상 부호화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20040042380A
Application number: KR1020020070660A
Authority: KR
Inventors: 이시화; 박진형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2002-11-14
Filing date: 2002-11-14
Publication date: 2004-05-20
Also published as: KR100513721B1

Abstract

본 발명은 영상의 배경 특성을 이용한 영상 부호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 상기 부호화 장치는 입력된 영상에 대한 공간/시간상 예측 부호화를 수행하는 공간/시간상 예측부호화부; 상기 공간/시간상 예측부호화부로부터 부호화 된 영상의 움직임 정보 유무를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 영상을 배경 영역과 비 배경 영역으로 구분하는 배경 처리부; 상기 공간/시간상 예측부호화부로부터 부호화 된 상기 영상에 대해 이산 여현 변환(Discrete-Cosine Transform)을 수행하는 변환 부호화부; 상기 배경 영역으로 인식된 영상 데이터와, 상기 비 배경 영역으로 인식된 영상 데이터에 대해 각각 양자화 스텝 사이즈를 다르게 적용하여 양자화를 수행하는 적응 양자화부; 및 상기 적응 양자화부로부터 출력된 데이터에 대해 가변장 부호화(Variable Length Coding)를 수행하여 압축된 비트 스트림을 발생하는 엔트로피 부호화부를 포함한다.

Description

영상의 배경 특성을 이용한 영상 부호화 장치 및 방법{Apparatus and method for encoding video stream using property of background in video}

본 발명은 영상의 부호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 영상의 배경 특성을 이용하여 양자화 스텝 사이즈(Quantizer Step Size)를 설정하는 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 MPEG 영상 부호화 장치(10)의 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 부호화 장치(10)는 공간/시간상 예측부호화부(11), 변환 부호화부(13), 양자화부(14), 및 엔트로피 부호화부(15)를 포함한다. 이 같은 구성을 가지는 MPEG 부호화 장치(10)의 일 예는 1997년 12월 2일, Tayama에 의해 취득된 U.S. Pat. No. 5,694,127, "METHOD AND APPARATUS FOR EFFICIENTLY GENERATING VARIABLE LENGTH CODE DATA"의 도 1에 개시되어 있다.

공간/시간상 예측부호화부(11)는 영상의 움직임을 예측(Motion Estimation)하고, 예측된 움직임에 따른 공간/시간상 보상을 수행한다. 변환 부호화부(13)는 공간상의 중복성을 얻기 위하여 소정의 크기를 가지는 블록(예를 들면, 8×8 크기의 블록)에 대해 이산 여현 변환(Discrete-Cosine Transform, 이하 DCT라 칭함)을 수행한다. 양자화부(14)는 일정한 크기를 가지는 양자화 스텝 사이즈를 이용하여공간상의 중복성을 제거한다. 엔트로피 부호화부(15)는 양자화부(14)에서 양자화된 데이터를 엔트로피 부호화하여 압축된 비트열을 생성한다.

일반적으로, 영상 부호화는 움직임 예측과 보상이 필요치 않은 인트라 프레임 코딩(Intra frame coding)과, 움직임 예측과 보상이 필요한 인터 프레임 코딩(Inter frame coding)으로 나뉜다. 인터 프레임 코딩은, 공간/시간상 예측부호화부(11)를 통해 움직임 정보, 즉 움직임 벡터(Motion Vector)를 예측하고, 예측된 움직임 벡터에 따라 이전 영상 데이터와의 움직임 차이만큼 차분 데이터를 부호화한다. 따라서, 움직임이 많은 영상 데이터에서는 부호화를 위해 참조하게 되는 이전 영상 데이터의 비율이 작아지게 되고, 움직임이 많지 않은 영상 데이터(예를 들면, 배경 영역)에서는 부호화를 위해 참조하게 되는 이전 영상 데이터의 비율이 커지게 된다. 그러므로, 배경 영역과 같이 움직임이 많지 않은 영상 데이터는, 부호화된 이전 영상에서 참조되는 데이터의 양이 많게 되므로, 이전 영상 데이터의 화질에 영향을 많이 받게 된다.

도 2는 영상 내의 각 매크로 블록들에 대한 부호화시, 이전 영상 데이터로부터 참조되는 비율을 보여주는 도면이다. 여기서, 계조치(gray scale)로 표시된 각 매크로 블록은, 그 농도가 진하게 표시될수록 영상 데이터의 변화량이 많음을 나타낸다. 도 2를 참조하면, 움직임이 많지 않은 배경 영역에서는 시간의 흐름에도 불구하고 영상 데이터의 변화가 거의 존재하지 않음(즉, 백색으로 나타남)을 알 수 있다. 따라서, 배경 영역에서는 이전 영상 데이터로부터 참조되는 데이터의 의존도가 높아짐을 알 수 있다.

근래에는 이 같은 배경 영역의 특성을 이용하여 영상의 전반적인 화질을 개선하고자 하는 시도가 계속되고 있다. 일 예로, 1986년 5월 27일, Kuroda등에 의해 취득된 U.S. Pat. No. 4,591,909, "INTERFRAME CODING METHOD AND APPARATUS THEREFOR"에서는 배경 영역에 대한 정보를 메모리에 저장해두고, 이를 이용하여 언커버드 백그라운드(uncovered background)에 대한 부호화를 수행하여, 예측 오차를 줄이고, 부호화 효율을 높여준다. 그러나, 이 방법은 부호화 장치와 복호화 장치 각각이 객체(object)를 배제한 배경 영역에 대한 정보를 가지고 있어야 하고, 상기 배경 영역에 대한 정보를 저장하기 위한 별도의 메모리를 가져야만 하며, 변화되는 배경 영역에 대한 주기적인 정보 갱신 장치를 구비해야 하는 단점을 가지고 있다.

이 외에도, 1993년 7월 13일, Yukitake에 의해 취득된 U.S. Pat. No. 5,227,877, "HIGH-EFFICIENT CODING APPARATUS FOR VIDEO SIGNAL"에서는 영상 부호화시 측정되는 예측 오차(Prediction Error) 값의 평균을 이용하여 부호화 효율과 영상의 화질을 향상시킨다. 이 방법에서는, 예측 오차 값의 평균이 작으면 현재의 블록이 움직임이 적은 블록으로 판단하고, 예측 오차 값의 평균이 크면 현재의 블록이 움직임이 많은 블록으로 판단하여, 양자화 스텝 사이즈를 변경한다. 이 방법은, 객체 영역에 대해 양자화 스텝 사이즈를 다르게 적용하기 때문에 객체 영역의 화질이 개선되는 장점이 있으나, 화질의 열화 발생시 움직임이 적은 배경 영역에서는 지속적으로 열화가 발생하게 되는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 일정 시간 움직임이 없는 소정의영역을 배경 영역으로 분리하고, 배경 영역에 대해 양자화 스텝 사이즈를 조절하여 부호화함으로써, 배경 영상의 화질을 개선시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는데 있다.

도 1은 일반적인 MPEG 영상 부호화 장치의 블록도이다.

도 2는 영상 내의 각 매크로 블록들에 대한 부호화시, 이전 영상 데이터로부터 참조되는 비율을 보여주는 도면이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 블록도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부호화 방법을 보여주는 흐름도이다.

도 5는 도 3에 도시된 배경 처리부에서 수행되는 배경 영역 판별 및 이에 따른 양자화 스텝 사이즈의 결정 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 6은 본 발명에 따른 부호화 장치 및 기존의 부호화 장치에서 수행되는 영상의 화질을 보여주는 그래프이다.

도 7은 본 발명에 따른 부호화 장치 및 기존의 부호화 장치에서 소요되는 비트량을 보여주는 그래프이다.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

100 : 부호화장치110 : 공간/시간상 예측부호화부

120 : 배경 처리부121 : 움직임 구별기

122 : 메모리123 : 배경 처리기

130 : 변환 부호화부140 : 적응 양자화부

150 : 엔트로피 부호화부

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 부호화 장치는, 입력된 영상에 대한 공간/시간상 예측 부호화를 수행하는 공간/시간상 예측부호화부; 상기 공간/시간상 예측부호화부로부터 부호화 된 영상의 움직임 정보 유무를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 영상을 배경 영역과 비 배경 영역으로 구분하는 배경 처리부; 상기 공간/시간상 예측부호화부로부터 부호화 된 상기 영상에 대해 이산 여현 변환(Discrete-Cosine Transform)을 수행하는 변환 부호화부; 상기 배경 영역으로 인식된 영상 데이터와, 상기 비 배경 영역으로 인식된 영상 데이터에 대해 각각 양자화 스텝 사이즈를 다르게 적용하여 양자화를 수행하는 적응 양자화부; 및 상기 적응 양자화부로부터 출력된 데이터에 대해 가변장 부호화(Variable Length Coding)를 수행하여 압축된 비트 스트림을 발생하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 부호화 방법은, (a) 입력 영상에 대한 공간/시간상 예측 부호화를 수행하는 단계; (b) 상기 예측 부호화 된 움직임 벡터의 값이 0인지 여부를 판별하는 단계; (c) 상기 (b) 단계에서의 판별 결과, 상기 움직임 벡터의 값이 0이면 해당 매크로 블록에 대해 상기 움직임 벡터의 상태가 지속되는 회수를 카운트하고, 상기 움직임 벡터의 값이 0이 아니면 상기 영상에 대한 이산 여현 변화를 수행하는 단계; (d) 상기 이산 여현 변화가 수행되고 나면, 상기 카운트 된 값이 소정의 드레솔드 값 보다 큰지 여부를 판별하는 단계; (e) 상기 (d) 단계에서의 판별 결과, 상기 카운트 된 값이 상기 드레솔드 값 보다 크면 해당 매크로 블록을 배경 영역으로 판단하고, 상기 카운트 된 값이 상기 드레솔드 값 보다 작으면 상기 매크로 블록을 비 배경 영역으로 판단하는 단계; 및 (f) 상기 배경 영역에 대해 변경된 양자화 스텝 사이즈를 적용하고, 상기 비 배경 영역에 대해 기존의 양자화 스텝 사이즈를 그대로 적용하여 엔트로피 부호화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기의 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 배경 영역에 따른 양자화 스텝 사이즈의 조절 방법은, (a) 영상을 구성하는 각각의 매크로 블록에 대해 움직임 정보의 존재 유무를 판별하는 단계; (b) 상기 매크로 블록에 상기 움직임 정보가 존재하지 않는 경우 누적 카운트 값을 소정의 시간 동안 1씩 증가시키고, 상기 매크로 블록에 대한 움직임 정보가 존재하는 경우 상기 누적 카운트 값을 0으로 초기화시키는 단계; (c) 상기 누적 카운트 값을 소정의 드레솔드 값과 비교하는 단계; (d) 상기 (c) 단계에서의 비교 결과, 상기 누적 카운트 값이 상기 드레솔드 값 보다 크거나 같으면, 상기 매크로 블록을 배경 영역으로 판별하고, 양자화 스텝 사이즈 조절 파라미터 p를 1이 아닌 상수 K로 설정하는 단계; (e) 상기 (c) 단계에서의비교 결과, 상기 누적 카운트 값이 상기 드레솔드 값 보다 작으면, 상기 매크로 블록을 비 배경 영역으로 판별하고, 상기 파라미터 p를 1로 설정하는 단계; 및 (f) 상기 기존의 양자화 스텝 사이즈가 q이고, 새로 갱신되는 양자화 스텝 사이즈가 q'일 때, 양자화 스텝 사이즈를 q' = q/p 으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 블록도이다. 도 3을 참조하면, 상기 부호화 장치(100)는 공간/시간상 예측부호화부(110), 배경 처리부(120), 변환 부호화부(130), 적응 양자화부(140), 및 엔트로피 부호화부(150)를 포함한다. 그리고, 배경 처리부(120)는 움직임 구별기(121), 메모리(122), 및 배경 처리기(123)를 포함한다.

입력된 영상은 먼저 공간/시간상 예측 부호화부(301)를 거치게 된다. 공간/시간상 예측 부호화부(301)는 입력된 영상에 대해 움직임 추정(Motion Estimation)과 움직임 보상(Motion Compensation)을 수행하여 화상간의 움직임을 검출하고, 검출된 움직임 벡터(Motion Vector)에 대해 공간/시간상 예측 부호화를 수행한다.

공간/시간상 예측 부호화부(110)로부터 검출된 영상의 움직임 벡터는 배경 처리부(120)와 변환 부호화부(130)로 입력된다. 배경 처리부(120)에서는 움직임 구별기(121)를 통해 예측 부호화 된 영상을 이전 영상과 비교하여, 움직임이 없는 매크로 블록들의 시간적 지속성을 메모리(122)에 저장한다. 이 때, 공간/시간상 예측부호화부(110)로부터 입력되는 영상 데이터는 변환 부호화부(130)를 통해 DCT가 수행된다. DCT는 공간 영역의 데이터를 주파수 영역으로 변환함으로써, 공간상에서 존재하는 데이터의 중복성을 얻을 수 있게 된다. 변환 부호화부(304)를 통해 DCT가 수행되면, 배경 처리기(123)는 영상의 배경 영역을 판단하게 된다. 배경 처리기(123)는 메모리(122)에 저장되어 있는 매크로 블록들의 시간적 지속성을 나타내는 데이터를 분석하고, 일정 시간(t)동안 지속적으로 움직임이 없는 매크로 블록들(즉, 움직임 벡터 값이 0 인 매크로 블록들)을 영상의 배경 영역으로 판단한다. 그 결과, 해당 영상을 구성하는 매크로 블록들이 배경 영역으로 인식되는 매크로 블록과, 배경 영역이 아닌 것으로 인식되는 매크로 블록으로 나누어지게 된다.

적응 양자화부(140)는 배경 처리부(120)로부터 배경 영역으로 인식된 영상 데이터와, 배경 영역이 아닌 것으로 인식된 영상 데이터에 대한 양자화를 수행한다. 먼저, 배경 영역이 아닌 것으로 인식된 영상 데이터는 기존의 영상 부호화 장치(10)에서 수행되는 것과 마찬가지로 각 영상 데이터에 대하여 기존에 사용되던 양자화 스텝 사이즈와 동일한 크기의 양자화 스텝 사이즈를 적용하여 양자화(Quantization)를 수행한다. 그리고, 배경 영역으로 인식된 영상 데이터는 기존에 사용되던 양자화 스텝 사이즈를 소정량 변경시킨 양자화 스텝 사이즈를 적용하여 적응적 양자화를 수행한다. 이 때, 움직임이 없는 매크로 블록들에 대한 시간적 지속성을 나타내는 데이터를 저장하였던 메모리(122)는 다시 0으로 초기화된다.

엔트로피 부호화부(150)는 적응 양자화부(140)로부터 출력된 데이터가 가지고 있는 통계적 중복성을 제거하기 위하여 가변장 부호화(Variable Length Coding)를 수행한다. 그리고, 엔트로피 부호화부(150)에 의해 부호화된 결과는 영상 데이터 전송을 위한 버퍼(미 도시됨)에 저장된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 부호화 장치(100)는, 공간/시간적 예측 부호화부(110)에 의해 부호화된 움직임 정보로부터 움직임 벡터 값이 0 인지 아닌지를 판단하고, 이 상태가 소정의 시간동안 지속되는지의 여부에 따라 해당 매크로 블록이 배경 영역인지 아닌지 여부를 판단하여 양자화 스텝 사이즈를 조절한다. 이와 같은 본 발명에 따른 부호화 방법은, 판단과 메모리 저장에 있어 간단한 알고리즘과 적은 양의 메모리가 적용된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부호화 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 먼저 공간/시간상 예측 부호화부(110)에서는 입력 영상에 대한 움직임 추정 및 움직임 보상이 수행되고, 이를 통한 움직임 벡터의 공간/시간상 예측 부호화가 수행된다(1100 단계). 이어서, 배경 처리부(120)에서는 움직임 벡터(MV)의 값이 0인지 여부를 판별한다(1220 단계). 1220 단계에서의 판별 결과, 움직임 벡터(MV)의 값이 0이면, 0의 값을 가지는 움직임 벡터의 개수(MV_0)를 1 만큼 증가시킨다(1230 단계). 그리고, 1220 단계에서의 판별 결과, 움직임 벡터(MV)의 값이 0이 아니면, 변환부호화부(130)를 통해서 DCT가 수행된다(1300 단계)

배경 처리부(120)는 변환부호화부(130)에서 DCT가 수행되고 나면, 0의 값을 가지는 움직임 벡터의 개수(MV_0)가 소정의 값을 가지는 드레솔드 값(Th) 보다 큰지 여부를 판별한다(1240 단계).

1240 단계에서의 판별 결과, 0의 값을 가지는 움직임 벡터의 개수(MV_0)가 드레솔드 값(Th) 보다 크면, 해당 매크로 블록이 움직임이 거의 없는 배경 영역으로 판단하고, 양자화 스텝 사이즈(Qp)를 Qp/k 값으로 변환시키고, 0의 값을 가지는 움직임 벡터의 개수(MV_0)를 0으로 초기화시킨다(1280 단계). 이어서, 적응 양자화부(140)에서 변환된 양자화 스텝 사이즈(Qp)를 이용하여 적응적 양자화를 수행한 후(1400 단계), 엔트로피 부호화부(150)를 통해 엔트로피 부호화를 수행한다(1500단계).

그리고, 1240 단계에서의 판별 결과, 0의 값을 가지는 움직임 벡터의 개수(MV_0)가 드레솔드 값(Th) 보다 작으면, 해당 매크로 블록이 배경 영역이 아닌 것으로 판단하고, 기존의 양자화 스텝 사이즈(Qp)를 그대로 사용하는 일반적인 양자화를 수행한다(1410 단계). 그리고 나서, 엔트로피 부호화부(150)를 통해 엔트로피 부호화를 수행한다(1500단계).

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 부호화 방법은 일정 시간 동안 해당 매크로 블록에 움직임이 발생되는지 여부에 따라서 배경 영역과, 비 배경 영역으로 구분하고, 구분 결과에 따라 양자화 스텝 사이즈 값을 변화시켜 양자화를 수행한다. 따라서, 배경 영상에서 발생될 수 있었던 화질 열화가 방지되어, 개선된 화질을 얻을 수 있다.

도 5는 도 3에 도시된 배경 처리부(120)에서 수행되는 배경 영역 판별 및 이에 따른 양자화 스텝 사이즈의 결정 과정을 보여주는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 먼저 공간/시간상 예측 부호화부(110)를 통해 얻어진 영상의 움직임 벡터(MVx[i], MVy[i])가 배경 처리부(120)에게 입력된다(1201 단계). 이어서, 각 매크로 블록에 대한 움직임 벡터(MVx[i], MVy[i])가 0인지 여부가 판별된다, 즉 매크로 블록에 대해 움직임 정보가 존재하지 않는지 여부가 판별된다(1202 단계).

1202 단계에서 매크로 블록에 대해 움직임 정보가 존재하지 않는 것으로 판별되었으면, 현 매크로 블록의 비 움직임성에 대한 시간적 지속성을 카운트하기 위하여, 누적 카운트 값(Count[i])을 소정의 시간 동안 1씩 증가시킨다(1203 단계). 1203 단계는 영상의 매크로 블록 수 만큼 메모리(122)상에 누적 카운트되며, 1202 단계에서 매크로 블록에 대한 움직임 정보가 있는 것으로 판별되었으면, 메모리(122)의 누적 카운트 값(Count[i])이 0으로 초기화된다(1206 단계).

각 매크로 블록에 대한 움직임 정보의 유무에 따른 누적 카운트 값(Count[i])은 적응적 양자화에 사용될 양자화 스텝 사이즈를 결정하는 데 사용된다. 이를 위해 누적 카운트 값(Count[i])은 소정의 값을 가지는 드레솔드 값(Th)과 비교된다(1204 단계).

1204 단계에서의 비교 결과, 누적 카운트 값(Count[i])이 드레솔드 값(Th) 보다 크거나 같으면, 현 매크로 블록은 시간의 흐름에도 불구하고 영상 데이터에 변화가 없는 배경 영역으로 판별한다. 그리고, 상기 배경 영역에 대한 적응적 양자화에 사용될 양자화 스텝 사이즈를 조절하는 데 사용되는 파라미터 p를 K값으로 설정한다(1205 단계). 여기서, K 값은 실험에 의해 결정된 1이 아닌 상수 값이다.

그리고, 1204 단계에서의 비교 결과, 누적 카운트 값(Count[i])이 드레솔드값(Th) 보다 작으면, 현 매크로 블록은 배경 영역이 아닌 것으로 판별한다. 이 때, 양자화 스텝 사이즈는 기존의 값과 동일한 값을 사용하게 된다. 따라서, 양자화 스텝 사이즈를 조절하는 데 사용되는 파라미터 p를 1로 설정한다(1207 단계).

1205 단계, 또는 1207 단계에서 파리미터 p의 값이 결정되고 나면, 이를 이용한 양자화 스텝 사이즈 변경이 수행된다. 예를 들어, 기존의 양자화 스텝 사이즈가 q이고, 새로 갱신되는 양자화 스텝 사이즈가 q'일 때, q'는 q/p의 값으로 변경된다(1208 단계). 즉, 현 매크로 블록이 배경 영역으로 판별된 경우, q'는 q/K의 값으로 변경되고, 현 매크로 블록이 배경 영역이 아닌 것으로 판별된 경우, q'는 q의 값을 그대로 유지하게 된다. 이와 같은 과정을 통해 얻어진 양자화 스텝 사이즈 값 q'는 도 3에 도시된 적응 양자화부(140)로 입력되어 양자화에 이용된다.

도 6은 본 발명에 따른 부호화 장치와 기존의 부호화 장치에서 수행되는 영상의 화질을 보여주는 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 부호화 장치와 기존의 부호화 장치에서 소요되는 비트량을 보여주는 그래프이다. 여기서, 도 6은 본 발명에 따른 부호화 장치와 기존의 부호화 장치에 의해 부호화된 영상에 대한 PSNR(Peak Signal Noise Ratio) 값들을 나타내고, 도 7은 비 제로(non-zero) 값을 가지는 계수들의 개수를 각각 나타낸다.

도 6 및 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 부호화장치(100)는, 동일한 크기의 양자화 스텝 사이즈를 이용하여 양자화를 수행하는 기존의 부호화 장치와 비교할 때, 소요되는 비트량은 거의 같으나 부호화 된 영상의 화질은 크게 개선됨을 알 수 있다.

즉, 본 발명에 따른 부호화 장치(100)는, 움직임 벡터 값이 소정의 시간 동안 0의 값을 유지하는지 여부에 따라 해당 영역이 배경 영역인지 그렇지 않은지를 판별하고, 그 판별 결과에 따라서 양자화 스텝 사이즈를 조절하여 양자화를 수행한다. 따라서, 배경 영역에 대한 주기적인 화질 개선을 통하여 배경 영역의 화질 열화를 방지할 수 있고, 이후 부호화될 배경 영역의 이전 영상에 대한 참조율 및 정확성을 증가시켜 영상 전체의 화질을 개선시킬 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예로서 멀티미디어 데이터에 대한 부호화 과정에 대해 구체적으로 예시되었으나, 그밖에도 멀티미디어 데이터에 대한 복호화 과정에도 본 발명을 적용할 수 있다.

본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 부호화 장치에 의하면, 배경 영역에 대한 주기적인 화질 개선을 통하여 배경 영역에서 발생될 수 있는 화질 열화를방지할 수 있고, 이후 부호화될 배경 영역의 이전 영상에 대한 참조율 및 정확성을 증가시켜 영상 전체의 화질을 개선시킬 수 있다.

Claims

입력된 영상에 대한 공간/시간상 예측 부호화를 수행하는 공간/시간상 예측부호화부;

상기 공간/시간상 예측부호화부로부터 부호화 된 영상의 움직임 정보 유무를 분석하고, 상기 분석 결과에 따라 상기 영상을 배경 영역과 비 배경 영역으로 구분하는 배경 처리부;

상기 공간/시간상 예측부호화부로부터 부호화 된 상기 영상에 대해 이산 여현 변환(Discrete-Cosine Transform)을 수행하는 변환 부호화부;

상기 배경 영역으로 인식된 영상 데이터와, 상기 비 배경 영역으로 인식된 영상 데이터에 대해 각각 양자화 스텝 사이즈를 다르게 적용하여 양자화를 수행하는 적응 양자화부; 및

상기 적응 양자화부로부터 출력된 데이터에 대해 가변장 부호화(Variable Length Coding)를 수행하여 압축된 비트 스트림을 발생하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 배경 처리부는

상기 공간/시간상 예측부호화부로부터 부호화 된 상기 영상을 구성하는 각각의 매크로 블록들에 대해서 상기 움직임 정보의 존재 유무를 분석하는 움직임 구별기; 및

상기 움직임 정보가 존재하지 않는 상기 매크로 블록의 상태가 소정의 시간 동안 지속되는 경우 상기 매크로 블록을 상기 배경 영역으로 구분하고, 그렇지 않은 경우 상기 매크로 블록을 상기 비 배경 영역으로 구분하는 배경 처리기를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 적응 양자화부는, 기존의 양자화 스텝 사이즈가 q이고, 새로 갱신되는 양자화 스텝 사이즈가 q'이며, K가 1이 아닌 상수를 나타낼 때,

상기 배경 영역으로 인식된 영상 데이터에 대해서는 q'= q/K의 값을 가지는 양자화 스텝 사이즈를 적용하여 적응적 양자화를 수행하고, 상기 비 배경 영역으로 인식된 영상 데이터에 대해서는 q 값의 상기 기존의 양자화 스텝 사이즈를 그대로 적용하여 양자화를 수행하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
(a) 입력 영상에 대한 공간/시간상 예측 부호화를 수행하는 단계;

(b) 상기 예측 부호화 된 움직임 벡터의 값이 0인지 여부를 판별하는 단계;

(c) 상기 (b) 단계에서의 판별 결과, 상기 움직임 벡터의 값이 0이면 해당 매크로 블록에 대해 상기 움직임 벡터의 상태가 지속되는 회수를 카운트하고, 상기 움직임 벡터의 값이 0이 아니면 상기 영상에 대한 이산 여현 변화를 수행하는 단계;

(d) 상기 이산 여현 변화가 수행되고 나면, 상기 카운트 된 값이 소정의 드레솔드 값 보다 큰지 여부를 판별하는 단계;

(e) 상기 (d) 단계에서의 판별 결과, 상기 카운트 된 값이 상기 드레솔드 값 보다 크면 해당 매크로 블록을 배경 영역으로 판단하고, 상기 카운트 된 값이 상기 드레솔드 값 보다 작으면 상기 매크로 블록을 비 배경 영역으로 판단하는 단계; 및

(f) 상기 배경 영역에 대해 변경된 양자화 스텝 사이즈를 적용하고, 상기 비 배경 영역에 대해 기존의 양자화 스텝 사이즈를 그대로 적용하여 엔트로피 부호화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
제 4 항에 있어서,

상기 기존의 양자화 스텝 사이즈가 q이고, 새로 갱신되는 양자화 스텝 사이즈가 q'이며, K가 1이 아닌 상수를 나타낼 때, 상기 배경 영역에 적용되는 상기 양자화 스텝 사이즈는 q'= q/K인 것을 특징으로 하는 부호화 방법.
(a) 영상을 구성하는 각각의 매크로 블록에 대해 움직임 정보의 존재 유무를 판별하는 단계;

(b) 상기 매크로 블록에 상기 움직임 정보가 존재하지 않는 경우 누적 카운트 값을 소정의 시간 동안 1씩 증가시키고, 상기 매크로 블록에 대한 움직임 정보가 존재하는 경우 상기 누적 카운트 값을 0으로 초기화시키는 단계;

(c) 상기 누적 카운트 값을 소정의 드레솔드 값과 비교하는 단계;

(d) 상기 (c) 단계에서의 비교 결과, 상기 누적 카운트 값이 상기 드레솔드 값 보다 크거나 같으면, 상기 매크로 블록을 배경 영역으로 판별하고, 양자화 스텝 사이즈 조절 파라미터 p를 1이 아닌 상수 K로 설정하는 단계;

(e) 상기 (c) 단계에서의 비교 결과, 상기 누적 카운트 값이 상기 드레솔드 값 보다 작으면, 상기 매크로 블록을 비 배경 영역으로 판별하고, 상기 파라미터 p를 1로 설정하는 단계; 및

(f) 상기 기존의 양자화 스텝 사이즈가 q이고, 새로 갱신되는 양자화 스텝 사이즈가 q'일 때, 양자화 스텝 사이즈를 q' = q/p 으로 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배경 영역에 따른 양자화 스텝 사이즈의 조절 방법.
제 4항 내지 제 6항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.