KR20050028026A - 비디오 신호 데이터 인코더 및 인코딩 방법 - Google Patents

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Abstract

하나의 영상 블록과 특정 참조 영상 인덱스에 대한 비디오 신호 데이터를 처리하기 위하여 위 영상 블록을 예측하는 비디오 디코더(300), 인코더(500)와 이에 대응하는 방법들을 개시하였다. 이들 비디오 디코더(300), 인코더(500), 그리고 대응 방법들은 비디오 압축률을 향상시키기 위해 참조 영상의 적응적 가중치 부과를 이용한다. 여기에서, 디코더(300)는 특정 참조 영상 인덱스에 대응하는 가중치 인수를 결정하는 참조 영상 가중치 인수 장치(380)를 포함하고, 인코더(500)는 특정 참조 영상 인덱스에 대응하여 가중치 인수를 할당하는 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)를 포함한다. 그리고 디코딩 방법은 영상 블록에 대응하는 데이터와 함께 참조 영상 인덱스를 수신하는 단계, 수신된 각 참조 영상 인덱스에 대한 가중치 인수를 결정하는 단계, 각 인덱스에 대해 참조 영상을 추출하는 단계, 추출된 참조 영상을 모션 보상하는 단계, 그리고 모션 보상된 참조 영상에 대응하는 가중치 인수를 곱하여 가중치 부과된 모션 보상 참조 영상을 생성하는 단계를 포함한다.

Description

비디오 신호 데이터 인코더 및 인코딩 방법 {ADAPTIVE WEIGHTING OF REFERENCE PICTURES IN VIDEO ENCODING}
본 출원은, 발명의 명칭이 "비디오 코덱에서 참조 영상 가중치의 적응적 부과"인, 2002년 7월 15일에 출원한 미국 가출원번호 60/395,843(대리인 문서 번호 PU020340)인 출원을 우선권으로 주장한다. 상기 출원은 그 전체가 본 출원에 참조로 통합되어 있다. 덧붙여, 발명의 명칭 "예측에 가중치 부과한 모션 보상" 인, 2002년 7월 15일에 출원한 미국 가출원번호 60/395,874(대리인 문서 번호 PU020339)인 출원을 우선권으로 주장한다. 상기 출원은 그 전체가 본 출원에 참조로 통합되어 있다.
본 발명은 비디오 인코더에 직접 관련된 것으로, 특히 비디오 인코더에서 참조 영상의 적응적 가중치 부과에 관한 것이다.
비디오 데이터는 일반적으로 비트스트림 형태로 처리되고 전송된다. 전형적인 비디오 압축 코더와 디코더("코덱")가 갖는 압축 효율의 상당 부분은, 인코딩될 영상에 대한 참조 영상 예측(reference picture prediction)을 생성하여, 현재의 영상과 그 예측 사이의 차이를 인코딩하는 것으로써 얻어진다. 예측과 현재의 영상이 서로 밀접하게 상관되어 있을수록, 그 영상의 압축에 필요한 비트의 수는 적어지고 결과적으로 처리 효율을 증가시킨다. 그러므로 가능한 최적의 참조 영상 예측을 생성하는 것이 바람직하다.
"MPEG"(Moving Picture Experts Group)-1, MPEG-2와 MPEG-4를 포함한, 많은 비디오 압축 표준에서는 이전 참조 영상에서 모션 보상된(motion compensated) 것을 현재 영상에 대한 예측으로 이용하여, 현재 영상과 그 예측의 차이 부분만을 코딩 한다. 단일 영상 예측("P" 영상)이 사용되면, 참조 영상은 모션 보상 예측이 생성될 때 수치 조정(scale)되지 않는다. 양방향 영상 예측("B" 영상들)이 사용되는 경우, 두 개의 상이한 영상으로부터 중간(intermediate) 예측들이 생성된다. 이후 그 두 중간 예측들을 각각 (1/2, 1/2)의 동일한 가중치 인수를 사용하여 평균함으로써 하나의 평균 예측을 얻게 된다. 이러한 MPEG 표준에서, B 영상을 위한 두 개의 참조 영상은 항상 역방향, 순방향으로부터 각각 하나씩 얻는다.
도 1은 표준 비디오 디코더의 블록도.
도 2는 적응적 양방향 예측이 있는 비디오 디코더의 블록도.
도 3은 본 발명의 원칙에 따라 참조 영상의 가중치 부과가 있는 비디오 디코더의 블록도.
도 4는 표준 비디오 인코더의 블록도.
도 5는 본 발명의 원칙에 따라 참조 영상의 가중치 부과가 있는 비디오 인코더의 블록도.
도 6은 본 발명의 원칙에 따른 디코딩 공정의 플로우 차트.
도 7은 본 발명의 원칙에 따른 인코딩 공정의 플로우 차트.
위와 같은 종래 기술의 단점 및 결점들, 그리고 그 밖의 다른 단점과 결점들은, 비디오 코더와 디코더에서 참조 영상의 적응적 가중치 부과를 위한 시스템 및 방법에 의해 해결된다.
하나의 영상 블록과 그 예측용 특정 참조 영상 인덱스에 대한 비디오 신호 데이터를 처리하기 위하여 비디오 인코더와 그에 해당하는 방법들을 개시한다. 이들 인코더와 방법들은 비디오 압축률을 향상시키기 위해 참조 영상의 적응적 가중치 부과를 이용한다. 인코더는 참조 영상 가중치 인수(factor) 할당기를 포함하는데, 이는 특정 참조 영상 인덱스에 대해 가중치 인수를 할당한다.
하나의 영상 블록에 대한 비디오 신호 데이터를 인코딩하기 위한 해당 방법은, 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록을 수신하는 단계, 해당 인덱스를 포함한 특정 참조 영상에 대응하는 영상 블록에 가중치 인수를 할당하는 단계를 포함한다. 모션 벡터들은 영상 블록과 그 특정 참조 영상의 차이에 대응하여 계산된다. 특정 참조 영상은 모션 벡터에 대응하여 모션 보상되고, 모션 보상된 참조 영상은 할당된 가중치 인수로 수정되어, 모션 보상되고 가중치 부과된 참조 영상을 생성한다. 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록과, 모션 보상되고 가중치 부과된 참조 영상 사이의 차이를 나타내는 그 차이 신호가 특정 참조 영상의 해당 인덱스와 함께 인코딩된다.
본 발명의 원칙에 따른 비디오 코더와 디코더에서 참조 영상의 적응적 가중치 부과는 다음 예시적인 도면들에 나타나 있다.
본 발명은 모션 벡터 추정과 참조 영상의 적응적 가중치 인수 할당을 위한 장치와 방법을 제시한다. 어떤 비디오 시퀀스, 특히 페이드(fade)가 있는 경우, 코딩될 현재 영상 또는 영상 블록은 참조 영상 자체보다 가중치 인수로 수치 조정된 참조 영상과 서로 더 강하게 관련되어 있다. 참조 영상에 적용되는 가중치 인수가 없는 비디오 코덱은 페이드 시퀀스를 인코딩하는데 매우 비효율적이다. 인코딩할 때 가중치 인수가 사용되면, 비디오 인코더는 가중치 인수와 모션 벡터를 모두 결정할 필요가 있다. 그러나 이 둘 각각에 대한 최적의 선택은 값에 상호 의존적일 뿐만 아니라, 디지털 비디오 압축 인코더에서 모션 추정은 가장 계산량이 많은 부분이다.
제안된 "JVT"(Joint Video Team) 비디오 압축 표준에서는, 각 P 영상은 다중 참조 영상을 사용하여 하나의 영상 예측을 생성할 수 있다. 그러나 각 개개의 모션 블록 또는 매크로블록의 8×8 영역은 예측을 위해 오직 하나의 참조 영상을 사용한다. 모션 벡터의 코딩과 전송에 더하여, 각 모션 블록 또는 8×8 영역에 대해 하나의 참조 영상 인덱스가 전송되는데, 이는 어떤 참조 영상이 사용될지를 가리키는 것이다. 인코더, 디코더에 모두 제한된 참조 영상 집합이 저장되어 있으며, 허용되는 참조 영상의 수가 전송된다.
JVT 표준에서는, 양방향 예측 영상("B" 영상으로도 불린다)에 대해서 각 모션 블록 또는 8×8 영역을 위해 두 개의 예측치가 생성되는데, 각각은 떨어져 있는 참조 영상으로부터 얻을 수 있으며, 두 개의 예측치를 평균하여 하나의 평균 예측치를 생성한다. 양방향 예측으로 코딩된 모션 블록에 대해서, 참조 영상은 두 개 모두 순방향 또는 역방향으로부터 얻거나, 순방향과 역방향으로부터 각각 하나씩을 얻을 수도 있다. 예측에 사용될 수 있는 가능한 참조 영상에 관해 두 개의 리스트가 유지된다. 두 참조 영상은 리스트 0 예측치와 리스트 1 예측치로 참조(refer)된다. 각 참조 영상의 인덱스는 ref_idx_l0, ref_idx_l1로 코딩하여 전송되는데, 각각 리스트 0, 리스트 1의 참조 영상에 대한 것이다. JVT의 양방향 예측 또는 "B" 영상들에서 두 예측들 사이에 적응적 가중치 부과가 가능하다. 즉,
Pred = [(P0)(Pred0)] + [(P1)(Pred1)] + D,
여기서, P0과 P1은 가중치 인수이고, Pred0과 Pred1은 각각 리스트 0, 리스트 1에 대한 참조 영상 예측이며, D는 오프셋이다.
가중치 인수를 지시하기 위해 두 개의 방법을 제안한다. 첫째는, 가중치 인수를 참조 영상에 사용되는 방향에 따라 결정하는 것이다. 이 방법에서 만약, ref_idx_l0이 ref_idx_l1보다 작거나 같다면, 가중치 인수 (1/2, 1/2)가 사용되고 다른 경우에는 (2,-1) 인수를 사용한다.
두 번째 제안된 방법은, 각 슬라이스(slice)당 임의의 개수의 가중치 인수를 전송하는 것이다. 그 후 양방향 예측을 사용하는 각 모션 블록 또는 8×8 영역당 가중치 인수 인덱스를 전송한다. 디코더는 수신된 가중치 인수 인덱스를 이용하여 전송된 집합에서 적절한 가중치 인수를 선택하며, 이 가중치 인수는 모션 블록 또는 8×8 영역을 디코딩하는데 사용된다. 예를 들어, 슬라이스 레이어(slice layer)에 3개의 가중치 인수가 전송되면, 그것은 각각 가중치 인덱스 0, 1, 2에 대응하는 것이다.
후술할 내용은 단지 본 발명의 원리에 대해 예시한 것에 불과하다. 그러므로, 여기에 명백하게 기술되거나 나타나 있지 않더라도 당해 기술분야의 전문가들이라면, 발명의 원리를 구체화하는 것으로서, 발명의 사상과 범위 내에 포함된 다양한 조합들을 고안할 수 있을 것이다. 더 나아가 여기에서 상술된 조건적인 구문과 모든 예시들은, 대개 단지 발명의 원칙 및 발명자가 기술 촉진에 기여한 발상에 대한 독자의 이해를 돕기 위해서 교육적인 목적으로 명백히 의도된 것이며, 아무런 제한없이 구체적으로 인용되는 예시나 조건으로 해석하고자 한다. 더구나, 여기에서 발명의 특정 예시뿐 아니라, 원칙, 양태(aspect), 실시예를 상술하는 모든 서술은 그에 대한 구조적, 기능적 등가물을 포함하도록 의도된 것이다. 덧붙여, 그와 같은 등가물은 현재 알려진 등가물뿐 아니라 장래 개발될 등가물 즉, 동일한 기능을 수행하도록 개발된 어떤 구성요소도 그 구조와는 무관하게 포함되도록 의도한다.
그러므로, 예를 들어, 당해 기술 분야의 전문가가 여기의 블록도를 발명의 원칙을 구체화하는 예시적인 회로의 개념도라고 평가할 수 있을 것이다. 마찬가지로, 어떤 플로우 차트, 플로우도, 상태 전이도, 의사코드 등은, 그러한 것을 컴퓨터 판독형 매체에서 제공되어 컴퓨터나 프로세서에서 실행될 수 있는 다양한 프로세스들을 나타내는 것으로 이해할 수 있을 것이며, 이는 그와 같은 컴퓨터 또는 프로세서가 명백하게 나타나 있든, 아니든 간에 그러하다.
도면에 나타난 다양한 구성요소의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련하여 그를 실행시킬 수 있는 하드웨어뿐 아니라 전용 하드웨어를 사용함으로써 공급될 수 있을 것이다. 프로세서가 기능을 공급할 때, 프로세서는 하나의 전용 프로세서이거나, 하나의 공유 프로세서, 또는 그 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서들일 수 있다. 더 나아가 명백히 "프로세서" 또는 "제어기"라는 단어를 사용한다고 해서 배타적으로 소프트웨어를 실행시킬 수 있는 하드웨어를 언급하는 것으로 해석해서는 안되며, 암시적으로 아무런 제한없이 디지털 신호 처리기 ("DSP") 하드웨어, 소프트웨어 저장을 위한 롬("ROM"), 램("RAM"), 그리고 비휘발성 기억장치 등을 포함하는 뜻으로 해석해야 할 것이다. 범용 및/또는 전용 하드웨어도 포함될 수 있다. 마찬가지로 도면에 나타난 어떤 스위치도 단지 개념적인 것이다. 그들의 기능은 프로그램 로직이나 전용 로직, 또는 프로그램 제어나 전용 로직의 상호 작용을 통해, 심지어는 수동으로 수행될 수 있으며, 구현자가 문맥에서 더 명확하게 이해한 대로 특정 기술을 선택할 수 있을 것이다.
여기의 청구범위에서 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로 표현된 구성요소는 어떤 것이든 그 기능을 수행하는 모든 방식을 포함하도록 의도된 것이다. 예를 들어, a) 그 기능을 수행하는 회로 소자들의 결합, b) 그 기능을 수행하는 소프트웨어를 실행시키기 위해 적절한 회로와 결합한 모든 형식의 소프트웨어, 따라서 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함한다. 그와 같은 청구항으로 정의된 발명은, 상술된 다양한 수단들이 공급하는 기능들이 청구범위가 요구하는 방식으로 결합되고, 함께 제공한다는 사실에 기반한 것이다. 그러므로 출원인은 그러한 기능을 공급할 수 있는 어떤 수단들도 여기에 나타난 수단과 등가물로 간주한다.
도 1에서 보는 바와 같이, 표준 비디오 디코더가 전체로서 참조 숫자 100으로 표시되어 있다. 비디오 디코더(100)는 가변 길이 디코더("VLD")(110)를 포함하는데, 이것은 역양자화기(inverse quantizer)(120)와 신호 통신(signal communication)으로 연결되어 있다. 역양자화기(120)는 역변환기(inverse transformer)(130)와 신호 통신으로 연결되어 있다. 역변환기(130)는 덧셈기 또는 덧셈 접합기(140)의 첫 번째 입력단(input terminal)에 신호 통신으로 연결되어 있는데, 덧셈 접합기(140)의 출력은 비디오 디코더(100)의 출력을 공급한다. 덧셈 접합기(140)의 출력은 참조 영상 저장소(150)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(150)는 모션 보상기(160)와 신호 통신으로 연결되어 있는데, 이 모션 보상기(160)는 덧셈 접합기(140)의 두 번째 입력단에 신호 통신으로 연결되어 있다.
도 2를 살펴보면, 적응 양방향 예측이 있는 비디오 디코더가 전체로서 참조숫자 200으로 표시되어 있다. 비디오 디코더(200)는 VLD(210)를 포함하는데, 이것은 역양자화기(220)와 신호 통신으로 연결되어 있다. 역양자화기(220)는 역변환기(230)와 신호 통신으로 연결되어 있다. 역변환기(230)는 덧셈 접합기(240)의 첫 번째 입력단에 신호 통신으로 연결되어 있는데, 덧셈 접합기(240)의 출력은 비디오 디코더(200)의 출력을 공급한다. 덧셈 접합기(240)의 출력은 참조 영상 저장소(250)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(250)는 모션 보상기(260)에 신호 통신으로 연결되어 있는데, 이 모션 보상기(260)는 곱셈기(270)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다.
VLD(210)는 추가적으로 참조 영상 가중치 인수 룩업(lookup)(280)과 신호 통신으로 연결되어 있는데, 이것은 룩업(280)에 적응 양방향 예측("ABP") 계수 인덱스를 공급한다. 룩업(280)의 첫 번째 출력은 가중치 인수를 공급하기 위한 것으로 곱셈기(270)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 곱셈기(270)의 출력은 덧셈 접합기(290)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 룩업(280)의 두 번째 출력은 오프셋을 공급하기 위한 것으로 덧셈 접합기(290)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 덧셈 접합기(290)의 출력은 덧셈 접합기(240)의 두 번째 입력단에 신호 통신으로 연결되어 있다.
도 3을 살펴보면, 참조 영상의 가중치를 갖는 비디오 디코더가 전체로서 참조 숫자 300으로 표시되어 있다. 비디오 디코더(300)는 VLD(310)를 포함하며, 이는 역양자화기(320)와 신호 통신으로 연결되어 있다. 역양자화기(320)는 역변환기(330)와 신호 통신으로 연결되어 있다. 역변환기(330)는 덧셈 접합기(340)의 첫 번째 입력단에 신호 통신으로 연결되어 있는데, 덧셈 접합기(340)의 출력은 비디오 디코더(300)의 출력을 공급한다. 덧셈 접합기(340)의 출력은 참조 영상 저장소(350)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(350)는 모션 보상기(360)에 신호 통신으로 연결되어 있으며, 모션 보상기(360)는 곱셈기(370)의 첫 번째 입력과 신호 통신으로 연결되어 있다.
VLD(310)는 룩업(380)에 참조 영상 인덱스를 공급하기 위해 추가적으로 참조 영상 가중치 인수 룩업(380)과 신호 통신으로 연결되어 있다. 룩업(380)의 첫 번째 출력은 가중치 인수를 공급하기 위한 것으로 곱셈기(370)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 곱셈기(370)의 출력은 덧셈 접합기(390)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 룩업(380)의 두 번째 출력은 오프셋을 공급하기 위한 것으로 덧셈 접합기(390)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 덧셈 접합기(390)의 출력은 덧셈 접합기(340)의 두 번째 입력단에 신호 통신으로 연결되어 있다.
도 4에 나타난 바와 같이, 표준 비디오 인코더가 전체로서 참조 숫자 400으로 표시되어 있다. 인코더(400)의 입력은 덧셈 접합기(410)의 비반전(non-inverting) 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 덧셈 접합기(410)의 출력은 블록 변환기(420)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 변환기(420)는 양자화기(430)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 양자화기(430)의 출력은 가변 길이 코더(“VLC")(440)에 신호 통신으로 연결되어 있는데, VLC(440)의 출력이 인코더(400) 외부에서 이용할 수 있는 출력이다.
양자화기(430)의 출력은 추가적으로 역양자화기(450)와 신호 통신으로 연결되어 있다. 역양자화기(450)는 블록 역변환기(460)에 신호 통신으로 연결되어 있는데, 이는 참조 영상 저장소(470)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(470)의 첫 번째 출력은 모션 추정기(480)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 인코더(400)의 입력은 추가적으로 모션 추정기(480)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 모션 추정기(480)의 출력은 모션 보상기(490)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(470)의 두 번째 출력은 모션 보상기(490)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 모션 보상기(490)의 출력은 덧셈 접합기(410)의 반전 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다.
도 5를 살펴보면, 참조 영상 가중치를 갖는 비디오 인코더가 전체로서 참조 숫자 500으로 표시되어 있다. 인코더(500)의 입력은 덧셈 접합기(510)의 비반전 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 덧셈 접합기(510)의 출력은 블록 변환기(520)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 변환기(520)는 양자화기(530)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 양자화기(530)의 출력은 VLC(540)에 신호 통신으로 연결되어 있는데, VLC(440)의 출력이 인코더(500) 외부에서 이용할 수 있는 출력이다.
양자화기(530)의 출력은 추가적으로 역양자화기(550)와 신호 통신으로 연결되어 있다. 역양자화기(550)는 블록 역변환기(560)에 신호 통신으로 연결되어 있는데, 이는 다시, 참조 영상 저장소(570)에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(570)의 첫 번째 출력은 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 인코더(500)의 입력은 추가적으로 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)의 출력은, 가중치 인수를 표시하는 것으로서 모션 추정기(580)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(570)의 두 번째 출력은 모션 추정기(580)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다.
인코더(500)의 입력은 추가적으로 모션 추정기(580)의 세 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 모션 추정기(580)의 출력은 모션 벡터를 표시하는 것으로서, 모션 보상기(590)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 저장소(570)의 세 번째 출력은 모션 보상기(590)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 모션 보상기(590)의 출력은, 모션 보상된 참조 영상을 표시하는 것으로서, 곱셈기(592)의 첫 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)의 출력은 가중치 인수를 표시하는 것으로서, 곱셈기(592)의 두 번째 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다. 곱셈기(592)의 출력은 덧셈 접합기(510)의 반전 입력에 신호 통신으로 연결되어 있다.
이제 도 6을 살펴보면, 하나의 영상 블록에 대한 비디오 신호 데이터를 디코딩하는 예시적인 공정이 전체로서 참조 숫자 600으로 표시되어 있다. 그 공정은 시작 블록(610)을 포함하는데, 이는 입력 블록(612)으로 제어를 건네 준다. 입력 블록(612)은 데이터 압축된 영상 블록을 수신하여, 입력 블록(614)으로 제어를 건네 준다. 입력 블록(614)은 그 영상 블록에 대한 데이터와 함께 적어도 하나의 참조 영상 인덱스를 수신하는데, 각 참조 영상 인덱스는 특정 참조 영상에 대응한다. 입력 블록(614)은 기능(function) 블록(616)으로 제어를 건네주는데, 기능 블록(616)은 수신된 참조 영상 인덱스 각각에 대응하는 가중치 인수를 결정하고, 선택적 기능 블록(617)으로 제어를 건네 준다. 선택적 기능 블록(617)은 수신된 참조 인덱스 각각으로부터 대응하는 오프셋을 결정하고, 기능 블록(618)으로 제어를 건네 준다. 기능 블록(618)은 수신된 참조 영상 인덱스 각각에 대응하는 참조 영상을 추출하고, 기능 블록(620)으로 제어를 건네 준다. 기능 블록(620)은, 다시, 추출된 참조 영상을 모션 보상하고, 기능 블록(622)으로 제어를 건네 준다. 기능 블록(622)은 모션 보상된 참조 영상에 대응하는 가중치 인수를 곱하고, 선택적 기능 블록(623)으로 제어를 건네 준다. 선택적 기능 블록(623)은 모션 보상된 참조 영상에 대응하는 오프셋을 더하여, 기능 블록(624)으로 제어를 건네 준다. 기능 블록(624)은 다시, 가중치가 부과된 모션 보상 참조 영상을 생성하여 끝 블록(626)으로 제어를 건네 준다.
이제 도 7을 살펴보면, 영상 블록 한 개에 대한 비디오 신호 데이터를 인코딩하는 대표적인 예시 공정이 전체로서 참조 숫자 700으로 표시되어 있다. 그 공정은 시작 블록(710)을 포함하는데, 이는 입력 블록(712)으로 제어를 건네 준다. 입력 블록(712)은 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록 데이터를 수신하고, 기능 블록(714)으로 제어를 건네 준다. 기능 블록(714)은 영상 블록에 대하여 가중치 인수를 할당하는데, 이 블록은 대응 인덱스를 포함한 특정 참조 영상에 대응한다. 기능 블록(714)은 선택적 기능 블록(715)에 제어를 건네 준다. 선택적 기능 블록(715)은 영상 블록에 대하여 오프셋을 할당하는데, 이 블록은 대응 인덱스를 포함한 특정 참조 영상에 대응하는 것이다. 선택적 기능 블록(715)은 기능 블록(716)에 제어를 건네주는데, 기능 블록(716)은 영상 블록과 특정 참조 영상간의 차이에 대응하는 모션 벡터를 계산하고, 기능 블록(718)으로 제어를 건네 준다. 기능 블록(718)은 모션 벡터에 따라 특정 참조 영상을 모션 보상하고, 기능 블록(720)에 제어 신호를 보낸다. 기능 블록(720)은 다시, 모션 보상된 참조 영상에 할당된 가중치 인수를 곱하여 가중치 부과된 모션 보상 참조 영상을 생성하고, 선택적 기능 블록(721)으로 제어를 건네 준다. 선택적 기능 블록(721)은 다시, 모션 보상된 참조 영상에 할당된 오프셋을 더하여 가중치 부과된 모션 보상 참조 영상을 생성하고, 기능 블록(722)에 제어를 건네 준다. 기능 블록(722)은 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록으로부터 가중치 부과된 모션 보상 참조 영상을 빼고, 기능 블록(724)으로 제어를 건네 준다. 기능 블록(724)은 다시, 특정 참조 영상의 대응하는 인덱스에 따라 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록과 가중치 부과된 모션 보상 참조 영상간의 차이를 인코딩하고, 끝 블록(726)으로 제어를 건네 준다.
제안된 대표적 실시예에서는, 코딩된 각 영상 또는 슬라이스에 대하여, 현재 영상 내 블록들이 대비하여 인코딩될 수 있는, 허용 가능한 참조 영상 후보들 각각에 대하여 하나의 가중치 인수가 결합되어 있다. 현재 영상에서 각각의 개별적인 블록이 인코딩 또는 디코딩될 때, 그 참조 영상 인덱스에 대응하는 가중치 인수(들)와 오프셋(들)이 참조 예측에 적용되어 가중치의 예측치를 생성한다. 슬라이스 내 동일한 참조 영상과 대비해 코딩되는 모든 블록들은, 참조 영상 예측에 동일한 가중치 인수를 적용한다.
영상을 코딩할 때, 적응적 가중치 부과에 대한 사용 여부는, 영상 파라미터 집합이나 시퀀스 파라미터 집합 또는 슬라이스나 영상 헤더 내에서 표시될 수 있다. 적응적 가중치 부과를 사용하는 각 슬라이스 또는 영상에 대하여, 그 슬라이스 또는 영상을 인코딩하는데 사용될 수 있는 참조 영상 후보들 각각에 대해서는, 하나의 가중치 인수가 전송될 수 있을 것이다. 참조 영상 후보들의 개수는 슬라이스 헤더 내에 전송된다. 예를 들어, 현재의 슬라이스를 인코딩하는데 세 개의 참조 영상들이 사용될 수 있다면, 세 개까지의 가중치 인수들이 전송되고, 그들은 동일한 인덱스를 갖는 참조 영상과 결합되어 있다.
만약 아무런 가중치 인수도 전송되지 않는다면, 디폴트 가중치가 사용된다. 본 발명의 일 실시예로서, 가중치 인수의 전송이 없을 때, (1/2, 1/2)의 디폴트 가중치가 사용된다. 가중치 인수는 고정 또는 가변 길이의 코드를 사용하여 전송될 것이다.
전형적인 시스템과 달리, 각 슬라이스, 블록 또는 영상과 함께 전송되는 각 가중치 인수는 특정 참조 영상 인덱스와 대응한다. 이전에는, 각 슬라이스 또는 영상과 함께 전송되는 어떤 가중치 인수의 집합도 특정 참조 영상들과는 전혀 결합되어 있지 않았다. 대신, 적응 양방향 가중치 인덱스가 각 모션 블록 또는 8×8 영역마다 전송되어 그 특정 모션 블록 또는 8×8 영역에 대해 적용될 가중치 인수를 전송된 집합으로부터 선택하도록 하였다.
제시된 실시예에서는, 각 모션 블록 또는 8×8 영역에 대한 가중치 인수가 명시적으로 전송되지는 않는다. 대신, 전송되는 참조 영상 인덱스와 결합된 가중치 인수가 사용된다. 이것은 전송 비트스트림에서 오버헤드의 양을 극적으로 감소시켜서 참조 영상의 적응적 가중치 부과를 가능하게 한다.
이러한 시스템과 기술은 단일 예측치로 인코딩되는 예측 "P" 영상이나 두 예측치로 인코딩되는 양방향 예측 "B" 영상에 적용될 수 있을 것이다. P 영상과 B 영상 경우에 대하여 인코더, 디코더에 모두 존재하는 디코딩 공정이 아래에 기술된다. 대안적으로 이 기술은 I, B, P 영상과 유사한 개념을 사용하는 코딩 시스템에 적용될 수 있을 것이다.
B 영상의 단방향 예측과 B 영상의 양방향 예측에 대해 동일한 가중치 인수들이 사용될 수 있다. 단일 예측치가 하나의 매크로블록, P 영상 내 또는 B 영상 내 단방향 예측을 위해 사용될 때, 해당 블록에 관한 단일 참조 영상 인덱스가 전송된다. 모션 보상의 디코딩 공정 단계에서 예측치가 생성된 후, 가중치 인수가 예측치에 적용된다. 그후 가중치 부과된 예측치가 코딩된 잔류치(residual)에 더해지고, 그 합에 클리핑(clipping)을 수행하여 디코딩된 영상을 생성한다. 리스트 0 예측만을 사용하는 B 영상의 블록이나 P 영상의 블록에 사용하기 위해 가중치 부과된 예측치는 다음과 같이 생성된다.
Pred = W0 * Pred0 + D0 (1)
여기서 W0는 리스트 0 참조 영상에 결합된 가중치 인수이고, D0는 리스트 0 참조 영상에 결합된 오프셋이며, Pred0는 리스트 0 참조 영상으로부터 모션 보상된 예측 블록이다.
리스트 0 예측만을 사용하는 B 영상의 블록에 사용하기 위하여 가중치 부과된 예측치는 다음과 같이 생성된다.
Pred = W1 * Pred1 + D1 (2)
여기서 W1은 리스트 1 참조 영상에 결합된 가중치 인수이고, D0는 리스트 1 참조 영상에 결합된 오프셋이며, Pred1는 리스트 1 참조 영상으로부터 모션 보상된 예측 블록이다.
가중치 부과된 예측치는 그 결과값이 픽셀 값 허용범위, 전형적으로는 0에서 255 사이를 보장할 수 있도록 클리핑될 수 있을 것이다. 가중치 방정식에서 곱셈의 정밀도는 미리 결정된 임의의 해상도 비트수로 제한될 수 있을 것이다.
양방향 예측 경우에, 두 개의 예측치 각각에 대한 참조 영상 인덱스가 전송된다. 모션 보상을 수행하여 두 예측치를 생성한다. 각 예측치는 그 참조 영상 인덱스와 결합된 가중치 인수를 사용하여 두 개의 가중치 부과된 예측치를 생성한다. 그 두 개의 가중치 부과된 예측치는 그 후 평균되어 평균 예측치를 생성하는데, 그 후 코딩된 잔류치와 더해진다.
리스트 0와 리스트 1 예측을 사용하는 B 영상의 블록에 사용하기 위하여 가중치 부과 예측치는 다음과 같이 생성된다.
Pred = (P0 * Pred0 + D0 + P1* Pred1 + D1)/2 (3)
결과 값들이 픽셀 값의 허용범위, 전형적으로는 0에서 255 사이를 보장할 수 있도록, 가중치 부과된 예측치 또는 그 계산을 하는데 사용하는 임의의 중간 값에 대하여, 위 예측치 클리핑이 적용될 수 있을 것이다.
그러므로, 가중치 인수는 복수의 참조 영상을 사용하는 비디오 압축 인코더와 디코더의 참조 영상 예측에 적용된다. 가중치 인수는, 한 영상 내 개별적인 모션 블록에 사용되는 참조 영상의 인덱스에 기초하여, 각각의 해당 모션 블록별로 적응적으로 할당된다(adapt). 압축 비트스트림 내에서 참조 영상 인덱스는 원래부터 전송되기 때문에, 모션 블록 기반 가중치 인수를 적응적으로 변화시키기 위한 부가적인 오버헤드는 극적으로 감소된다. 동일한 참조 영상과 대비해 인코딩되는 모든 모션 블록들은 동일한 가중치 인수를 참조 영상 예측에 적용한다.
본 발명의 상술한 또 그 외의 특징 및 장점들은 여기에서 설명한 내용에 기반하여 관련 분야의 당업자라면, 손쉽게 확인할 수 있을 것이다. 본 발명의 설명 내용은 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특별 목적 프로세서, 또는 그것들의 결합으로 구현될 수 있을 것이다.
가장 바람직하게는, 본 발명의 설명 내용은 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현된다. 더욱이, 소프트웨어는 가급적 프로그램 저장 장치상에 실재적으로 구체화된 하나의 애플리케이션 프로그램으로서 구현된다. 애플리케이션 프로그램은 임의의 적절한 구조로 구성된 기계 장치에 올려져서 수행될 수 있을 것이다. 바람직하게는, 기계 장치는 하나 또는 그 이상의 중앙 연산 장치("CPU"), 램("RAM"), 그리고 입/출력("I/O") 인터페이스를 구비한 컴퓨터 플랫폼 상에서 구현된다. 컴퓨터 플랫폼은 또한 운영 체계와 마이크로 명령어 코드를 포함할 수 있을 것이다. 여기에서 기술한 다양한 공정들과 기능들은 마이크로 명령어 코드의 부분이거나 애플리케이션 프로그램의 부분, 또는 그것들의 임의의 결합일 수 있으며, CPU에 의해 수행될 수 있을 것이다. 덧붙여 컴퓨터 플랫폼에는, 부가적인 데이터 저장 장치와 프린터와 같은 다양한 다른 주변 장치를 연결할 수 있을 것이다.
더 나아가, 첨부된 도면에 그려진 구성 시스템의 어떤 구성요소와 방식들은 바람직하게는 소프트웨어로 구현되는 것으로 여겨진다. 시스템 구성요소 또는 기능 블록의 공정들 간의 실제 연결은 본 발명이 프로그램된 방식에 따라 달라질 수 있을 것이다. 여기에서 주어진 설명 내용으로부터 관련 분야의 당업자는 본 발명의 구성 또는 유사한 또 다른 구현들을 예상할 수 있을 것이다.
비록 여기에서 예시한 실시예는 첨부된 도면들에 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 그 예시에 한정되지 않으며, 관련 분야 당업자에 의해 본 발명의 사상과 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변화와 변경이 이루어질 수 있을 것으로 여겨진다. 그러한 모든 변화와 변경은 첨부된 청구범위에 기재된 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (12)

  1. 하나의 영상 블록과 특정 참조 영상 인덱스에 대한 비디오 신호 데이터를 인코딩하기 위한 비디오 인코더(500)에 있어서,
    상기 특정 참조 영상 인덱스에 대응하는 가중치 인수를 할당하기 위한 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)
    를 포함하는 비디오 인코더(500).
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)와 신호 통신으로 연결되어 상기 특정 참조 영상 인덱스에 대응하는 참조 영상을 공급하기 위한 참조 영상 저장소(570)
    를 더 포함하는 비디오 인코더(500).
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 특정 참조 영상 가중치 인수를 제공하기 위한 상기 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)와 신호 통신으로 연결되어 있는 가변 길이 코더(540)
    를 더 포함하는 비디오 인코더(500).
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)와 신호 통신으로 연결되어 상기 참조 영상 가중치 인수 할당기(572)에 응답하여 모션 보상 참조 영상을 공급하기 위한 모션 보상 장치(590)
    를 더 포함하는 비디오 인코더(500).
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 참조 영상 가중치 인수 할당기(572) 및 상기 모션 보상 장치(592)와 신호 통신으로 연결되어 모션 보상 참조 영상에 가중치 인수를 적용하기 위한 곱셈기(592)
    를 더 포함하는 비디오 인코더(500).
  6. 제 5항에 있어서,
    양방향 예측 영상 예측치들을 사용할 수 있고,
    두 개의 상이한 참조 영상으로부터 첫 번째와 두 번째 예측치를 생성하는 예측 수단
    을 더 포함하는 비디오 인코더(500).
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 두 개의 상이한 참조 영상이 모두 상기 영상 블록과 비교해 동일한 방향으로부터 얻어진
    비디오 인코더(500).
  8. 하나의 영상 블록에 대한 비디오 신호 데이터를 인코딩하기 위한 방법에 있어서,
    실질적으로 압축되지 않은 영상 블록을 수신하는 단계(712);
    대응 인덱스를 갖는 특정 참조 영상에 대응하는 상기 영상 블록에 가중치 인수를 할당하는 단계(714);
    상기 영상 블록과 상기 특정 참조 영상간의 차이에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계(716);
    상기 모션 벡터에 상응하여 상기 특정 참조 영상을 모션 보상하는 단계(718);
    상기 할당된 가중치 인수만큼 상기 모션 보상된 참조 영상을 변경하여, 가중치 부과되고 모션 보상된 참조 영상을 생성하는 단계(721);
    상기 가중치 부과되고 모션 보상된 참조 영상과 상기 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록을 비교하는 단계(722); 및
    상기 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록과 상기 가중치 부과되고 모션 보상된 참조 영상간의 차이를 나타내는 신호(signal indicative)를 상기 특정 참조 영상에 대응하는 인덱스와 함께 인코딩하는 단계(724)를 포함하는
    비디오 신호 데이터 인코딩 방법(700).
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 모션 벡터를 계산하는 단계는
    검색 영역 내에서 상기 영상 블록과 비교해서 미리 정해진 오프셋 범위 내에 있는 모든 변위에 관해 테스트하는 단계;
    상기 영상 블록 내 각 픽셀에 대해 모션 보상 참조 영상과의 제곱 평균 오차(mean squared error)와 차의 절대값을 합한 것을 적어도 하나 계산하는 단계; 및
    상기 차의 절대값과 제곱 평균 오차를 합한 것 중에서 가장 작은 값을 상기 모션 벡터에 관한 오프셋으로 선택하는 단계를 포함하는
    비디오 신호 데이터 인코딩 방법(700).
  10. 제 8항에 있어서,
    양방향 예측 영상 예측치가 사용되며,
    상기 비디오 신호 데이터 인코딩 방법은 두 번째 대응 인덱스를 갖는 두 번째 특정 참조 영상에 대응하는 상기 영상 블록에 가중치 인수를 할당하는 단계;
    상기 영상 블록과 상기 두 번째 특정 참조 영상간의 차이에 대응하는 모션 벡터를 계산하는 단계;
    상기 모션 벡터에 상응하여 상기 두 번째 특정 참조 영상을 모션 보상하는 단계;
    상기 할당된 두 번째 가중치 인수를 상기 두 번째 모션 보상 참조 영상에 곱하여 두 번째 가중치 부과되고 모션 보상된 참조 영상을 생성하는 단계;
    상기 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록으로부터 상기 두 번째 가중치 부과되고 모션 보상된 영상을 빼는 단계; 및
    상기 실질적으로 압축되지 않은 영상 블록과 상기 두 번째 가중치 부과되고 모션 보상된 참조 영상간의 차이를 나타내는 신호를 상기 두 번째 특정 참조 영상에 대응하는 인덱스와 함께 인코딩하는 단계를 더 포함하는
    비디오 신호 데이터 인코딩 방법(700).
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 두 개의 상이한 참조 영상이 모두 상기 영상 블록과 비교해 동일한 방향으로부터 얻어진
    비디오 신호 데이터 인코딩 방법(700).
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 모션 벡터를 계산하는 단계는,
    검색 영역 내에서 상기 영상 블록과 비교해 미리 정해진 오프셋 범위 내에 있는 모든 변위에 관해 테스트하는 단계;
    상기 영상 블록 내 각 픽셀에 대해 상기 첫 번째 예측치에 대응하는 첫 번째 모션 보상된 참조 영상과의 제곱 평균 오차와 차의 절대값을 합한 것을 적어도 하나 계산하는 단계;
    상기 차의 절대값과 제곱 평균 오차를 합한 것 중에서 가장 작은 값을 상기 첫 번째 예측치에 대한 모션 벡터에 관한 오프셋으로 선택하는 단계;
    상기 영상 블록 내 각 픽셀에 대해 상기 두 번째 예측치에 대응하는 두 번째 모션 보상된 참조 영상과의 제곱 평균 오차와 차의 절대값을 합한 것을 적어도 하나 계산하는 단계; 및
    상기 차의 절대값과 제곱 평균 오차를 합한 것 중에서 가장 작은 값을 상기 두 번째 예측치에 대한 모션 벡터에 관한 오프셋으로 선택하는 단계를 포함하는
    비디오 신호 데이터 인코딩 방법(700).
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