KR20050053129A - 디지탈 동영상 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

디지탈 동영상 처리 방법 및 장치가 개시된다. 디지탈 동영상을 부호화할 때, 움직임 보상 에러 영상을 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하는 단계 및 부호화된 디지탈 동영상을 복호화할 때, 역 직교 좌표 변환을 통해 예측 에러 영상을 복원하고, 복원된 예측 에러 영상으로부터 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다. 그러므로, 종래의 디지탈 동영상 처리 방법 및 장치에 쉽게 적용될 수 있고, 부호화될 움직임 보상 에러에 있는 임펄스 성분을 완화시키는 등 움직임 보상 에러 자체를 줄이고 이를 통하여 직교 좌표 변환의 데이타 압축 효율을 높이고 화소들간의 상관성을 줄일 수 있으며, 엣지 주변의 에러를 종래보다 상대적으로 적게할 수 있는 효과를 갖는다.

Description

디지탈 동영상 처리 방법 및 장치{Method and apparatus for processing digital motion image}
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로서, 특히, 디지탈 형태의 동영상을 부호화 및 복호화하는 디지탈 영상 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 움직임 보상 에러의 일 례를 설명하기 위한 도면이다.
일반적으로, 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거한 결과인 움직임 보상 에러 영상에 포함되는 움직임 보상 에러는 영상 내에서 움직이는 객체의 엣지 주변에 강하게 분포한다. 이는, 동영상을 부호화할 때 움직임 평가 및 보상이 매크로 블럭 단위로 이루어지는 데, 매크로 블럭 마다 하나의 움직임 벡터를 갖기 때문이다. 즉, 매크로 블럭가 갖는 움직임 성분들중에서 하나의 움직임 벡터에 반영되지 못한 움직임 성분에 의해 상대적으로 큰 움직임 보상 에러가 발생할 수 있다.
영상에서 엣지 주변 이외의 부분에 에러는 대부분이 '0'에 근사한 값을 갖는 반면 엣지 주변에 에러는 상대적으로 큰 값을 갖는다. 따라서, 이러한 엣지 주변을 이산 코사인 변환(DCT:Discrete Cosine Transform)할 경우, 데이타를 집중시키기 보다는 오히려 데이타를 퍼지게 할 수 있다. 이와 같이, 움직임 보상 에러를 이산 코사인 변환할 경우 원 영상을 이산 코사인 변환하는 것보다 오히려 좋지 않을 수 있는 문제점이 있다.
결국, 디지탈 동영상을 부호화 및 복호화처리하는 종래의 동영상 처리 방법은 이산 코사인 변환의 효과를 저하시킬 수 있는 문제점을 갖는다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 디지탈 동영상의 부호화 효율을 증대시킬 수 있는 디지탈 동영상 처리 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 디지탈 동영상의 부호화 효율을 증대시킬 수 있는 디지탈 동영상 처리 장치를 제공하는 데 있다.
상기 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법은, 디지탈 동영상을 부호화할 때, 상기 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거한 결과인 움직임 보상 에러 영상을 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하는 단계 및 부호화된 상기 디지탈 동영상을 복호화할 때, 역 직교 좌표 변환을 통해 상기 예측 에러 영상을 복원하고, 복원된 상기 예측 에러 영상으로부터 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 단계로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 다른 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 장치는, 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거한 결과인 움직임 보상 에러 영상을 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하는 부호화부 및 역 직교 좌표 변환을 통해 상기 예측 에러 영상을 복원하고, 복원된 상기 예측 에러 영상으로부터 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 복호화부로 구성되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법을 첨부한 도 2를 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법을 설명하기 위한 플로우차트로서, 디지탈 동영상을 부호화하는 단계(제10 단계) 및 부호화된 디지탈 동영상을 복호화하는 단계(제12 단계)로 이루어진다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법은 제10 단계에서 디지탈 동영상을 부호화한다. 즉, 어느 디지탈 동영상과 시간상으로 인접한 다른 디지탈 동영상간의 시간적 중복을 제거한 결과인 움직임 보상(MC:Motion Compensation) 에러 영상을 블럭들로 나눈다. 여기서, 블럭들은 후술되는 바와 같이 수평 또는 수직 블럭이 될 수 있다. 이 때, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측한다. 다음에, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환한다. 여기서, 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거한 결과는 디지탈 동영상으로부터 움직임 벡터를 생성하고, 생성한 움직임 벡터를 이용하여 구한다. 이에 대해서는 MPEG-1, 2, 4, Video, H.261, H.263 또는 H.264등과 같은 표준(STANDARDS)에 개시되어 있다.
만일, 제10 단계를 매크로(macro) 블럭 단위로 수행할 경우, 움직임 보상 에러 영상을 이루는 매크로 블럭들 각각을 수평 또는 수직 블럭들로 나눈다. 이 때, 현재 처리하는 수평(또는, 수직) 블럭들 각각의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 수평(또는, 수직) 블럭을 이용하여 예측한다. 이와 같이, 움직임 보상 에러 영상에 포함된 매크로 블럭들 각각의 수평(또는, 수직) 블럭들 각각에 대해 움직임 보상 에러를 모두 예측하여, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 움직임 보상 에러 영상에 대해 구한다.
제10 단계후에, 부호화된 디지탈 동영상을 복호화할 때, 역 직교 좌표 변환을 통해 예측 에러 영상을 복원하고, 복원된 예측 에러 영상으로부터 움직임 보상 에러 영상을 복원한다(제12 단계).
이하, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법의 원리를 첨부한 도 3 (a) ~ (c)를 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 3 (a) ~ (c)들은 인접한 화소들간의 상관성을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 3 (a)는 어느 화소와 임의의 방향으로 단위 화소 거리만큼 이격되어 인접한 화소들간의 상관성을 나타내는 그래프이고, 도 3 (b)는 어느 화소와 임의의 방향으로 단위 화소 거리의 2배 만큼 이격되어 인접한 화소들간의 상관성을 나타내는 그래프이고, 도 3 (c)는 어느 화소와 가장 인접한 화소들간의 상관성을 나타내는 그래프이다. 도 3 (a) 및 (c)들 각각에서 횡축은 어느 화소와 단위 화소 거리만큼 이격되어 인접한 화소의 휘도 레벨 오차값(ref_i)을 나타내고 종축은 그 화소의 휘도 레벨 오차값(i)을 각각 나타낸다. 도 3 (b)에서 횡축은 어느 화소와 단위 화소 거리의 2배만큼 이격되어 인접한 화소의 휘도 레벨 오차값[ref_i(i-2)]을 나태내고, 종축은 그 화소의 휘도 레벨 오차값(i)을 각각 나타낸다.
도 3 (a)에 도시된 그래프의 상관 계수는 0.510로서 비교적 크다. 이는, 단위 화소 거리만큼 이격된 화소들끼리의 상관성은 크다는 것을 의미한다. 그러나, 도 3 (b)에 도시된 그래프의 상관 계수는 0.032로서 매우 적다. 이는, 단위 화소 거리의 2배만큼 이격된 화소들끼리의 상관성은 적다는 것을 의미한다. 결론적으로, 단위 화소 거리만큼 이격된 화소들끼리의 상관성은 크지만 단위 화소 거리의 2배만큼 이격된 화소들끼리의 상관성은 적다. 도 3 (c)에 도시된 그래프의 상관 계수는 0.861로서 매우 높다. 이는 어느 화소와 단위 화소 거리만큼 이격된 화소들중에서 그 화소와 유사한 화소들을 선택하면 상관성이 매우 커지게 됨을 시사한다.
따라서, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법은 제10 단계에서, 디지탈 동영상을 부호화할 때, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리 만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측한다.
이하, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법의 실시예들을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 4는 도 2에 도시된 제10 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(10A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거하는 단계(제30 단계), 디지탈 동영상의 공간적 중복을 제거하는 단계(제32 ~ 제36 단계들) 및 가변장 부호화를 수행하는 단계(제38 단계)로 이루어진다.
도 4를 참조하면, 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거하고, 시간적 중복이 제거된 결과를 움직임 보상 에러 영상으로서 결정한다(제30 단계).
제30 단계후에, 움직임 보상 에러 영상을 수평(또는, 수직) 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 수평(또는, 수직) 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 수평(또는, 수직) 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 구한다(제32 단계).
제32 단계후에, 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환(orthogonal transform)한다(제34 단계). 여기서, 직교 좌표 변환에는 이산 코사인 변환(DCT)이 있다. 이러한 직교 좌표 변환을 통해 에너지가 집중될 수 있고 화소들간의 상관성이 줄어들 수 있다.
제34 단계후에, 직교 좌표 변환된 결과를 양자화한다(제36 단계). 예컨대, 외부로부터 주어질 수 있는 양자화 크기 같은 정보에 상응하는 양자화를 통해 직교 좌표 변환된 결과를 압축시킬 수 있다.
예컨대, 전술한 제32, 제34 및 제36 단계들은 디지탈 동영상의 시간적 중복이 제거된 결과에서 공간적 중복을 제거하는 역할을 한다.
제36 단계후에, 양자화된 결과를 소정 비트율에 맞도록 가변장 부호화(VLC:Variable Length Coding)한다(제38 단계). 여기서, 제38 단계는 공간적 중복이 제거된 결과에서 통계적 중복을 제거하는 역할을 한다.
도 5는 도 2에 도시된 제12 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(12A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 가변장 복호화 및 역 양자화를 수행하는 단계(제50 및 제52 단계들) 및 예측 에러 영상, 움직임 보상 에러 영상 및 디지탈 동영상을 복원하는 단계(제54 ~ 제58 단계들)로 이루어진다.
도 5를 참조하면, 가변장 부호화된 결과를 가변장 복호화(VLD:Variable Legnth Decoding)한다(제50 단계).
이 때, 전술한 도 2에 도시된 제10 단계 또는 도 4에 도시된 제10A 단계는 부호화부(미도시)에서 수행되고, 도 2에 도시된 제12 단계 또는 도 5에 도시된 제12A 단계는 복호화부(미도시)에서 수행될 수 있다. 이 때, 부호화부에서 최종적으로 부호화된 결과 즉, 가변장 부호화된 결과는 복호화부로 전송될 수도 있고, 별도의 저장부(미도시)에 저장될 수도 있다. 이 경우, 복호화부는 부호화부로부터 전송되거나 저장된 가변장 부호화된 결과를 독출하여 복호화한다.
제50 단계후에, 가변장 복호화된 결과를 역 양자화한다(제52 단계). 제52 단계후에, 역 양자화된 결과로부터 역 직교 좌표 변환을 통해 예측 에러 영상을 복원한다(제54 단계). 제54 단계후에, 복원된 예측 에러 영상으로부터 움직임 보상 에러 영상을 복원한다(제56 단계). 제56 단계후에, 복원된 움직임 보상 에러 영상을 이용하여 디지탈 동영상을 복원한다(제58 단계).
이하, 전술한 디지탈 동영상 처리 방법에서 디지탈 동영상을 부호화하는 제10 단계에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 다음과 같이 보다 상세히 설명한다.
도 6은 도 2에 도시된 제10 단계 또는 도 4에 도시된 제32 단계에 대한 본 발명에 의한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트로서, 움직임 보상 에러 영상을 분석할 방향을 결정하는 단계(제70 단계) 및 움직임 보상 에러를 예측하는 단계(제72 단계)로 이루어진다.
먼저, 움직임 보상 에러 영상을 이루고 있는 매크로 블럭들 각각을 수평 블럭들로 나눌 것인가 그렇지 않으면 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정한다(제70 단계).
도 7은 움직임 보상 에러 영상의 일 례를 나타내는 도면으로서, 매크로 블럭(MB:Macro Block)(78)들로 구성되는 움직임 보상 에러 영상(76), 수직 블럭들로 나뉜 매크로 블럭(80) 및 수평 블럭들로 나뉜 매크로 블럭(82)을 보여준다.
도 7을 참조하면, 움직임 보상 에러 영상(76)은 다수개의 매크로 블럭(MB)(78)들로 구성되며 폭(Width)과 높이(Height)를 갖는다. 이 때, 각 매크로 블럭(MB)(78)의 크기는 가로×세로가 N×M이다. 여기서, N과 M은 동일할 수도 있고 다를 수도 있다. 대부분의 표준(standard)에서는 N과 M이 각각 16으로 결정된다. 도 7에 도시된 바와 같이 각 매크로 블럭(78)을 수직 블럭들(80)로 나눌 것으로 결정할 수도 있고, 수평 블럭들(82)로 나눌 것으로 결정할 수도 있다.
여기서, 수직 블럭들로 나뉜 매크로 블럭(80)은 휘도 성분(Y)에 대한 수직 블럭들(96), 색상 성분(U)에 대한 수직 블럭들(98) 및 색상 성분(V)에 대한 수직 블럭들(100)로 구성된다. 여기서, 색상 성분(U 또는 V)에 대한 수직 블럭(98 또는 100)의 세로 크기는 휘도 성분(Y)에 대한 수직 블럭(96)의 세로 크기의 절반(M/2)이 될 수 있다.
이와 비슷하게, 수평 블럭들로 나뉜 매크로 블럭(82)은 휘도 성분(Y)에 대한 수직 블럭들(116), 색상 성분(U)에 대한 수직 블럭들(118) 및 색상 성분(V)에 대한 수직 블럭들(120)로 구성된다. 여기서, 색상 성분(U 또는 V)에 대한 수평 블럭(118 또는 120)의 가로 크기는 휘도 성분(Y)에 대한 수평 블럭(116)의 가로 크기의 절반(N/2)이 될 수 있다.
도 8은 도 6에 도시된 제70 단계에 대한 본 발명에 의한 일 실시예(70A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 제1 및 제2 합들(S1 및 S2)을 구하는 단계(제140 단계) 및 제1 및 제2 합들(S1 및 S2)의 대소를 이용하여 매크로 블럭을 분석할 방향을 결정하는 단계(제142 ~ 제150 단계들)로 이루어진다.
도 9는 도 8에 도시된 제1 및 제2 합들(S1 및 S2)을 구하는 과정의 이해를 돕기 위한 임의의 매크로 블럭(78)의 예시적인 도면으로서, N×M개의 휘도 에러값들(Z11, Z12, ..., Z1N, Z21, Z22, ..., Z 2N, ..., ZM1, ZM2, ... 및 ZMN)로 구성된다.
도 6에 도시된 제70 단계를 수행하기 위해, 먼저 매크로 블럭(78)에서 도 9에 도시된 수평 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 모두 합산하여 제1 합(S1)을 다음 수학식 1과 같이 구하고, 도 9에 도시된 수직 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 모두 합산하여 제2 합(S2)을 다음 수학식 2와 같이 구한다(제140 단계).
제140 단계후에, 제1 합(S1)이 제2 합(S2)보다 큰가를 판단한다(제142 단계). 만일, 제1 합(S1)이 제2 합(S2)보다 크다고 판단되면, 매크로 블럭(78)을 도 7에 도시된 바와 같이 수평 블럭들(82)로 나누는 것으로 결정한다(제146 단계).
그러나, 제1 합(S1)이 제2 합(S2)보다 크지 않다고 판단되면, 제1 합(S1)이 제2 합(S2) 보다 적은가를 판단한다(제144 단계). 만일, 제1 합(S1)이 제2 합(S2)보다 적은 것으로 판단되면, 매크로 블럭(78)을 도 7에 도시된 바와 같이 수직 블럭들(80)로 나누는 것으로 결정한다(제148 단계). 그러나, 제1 합(S1)이 제2 합(S2)과 동일하다고 판단되면, 사전에 정해진 수평 또는 수직 블럭들로 매크로 블럭(78)을 나누는 것으로 결정한다(제150 단계). 예컨대, 제1 합(S1)이 제2 합(S2)과 동일할 경우 매크로 블럭(78)을 수평 블럭들로 나눌 것인가 그렇지 않으면 수직 블럭들로 나눌 것인가에 대해서는 사전에 결정될 수 있다.
한편, 도 6에 도시된 제70 단계후에, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 블럭들의 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 구한다(제72 단계).
도 10은 도 6에 도시된 제72 단계에 대한 본 발명에 의한 실시예(72A)를 설명하기 위한 플로우차트로서, 휘도 에러값들과 기준값들을 이용하여 움직임 보상 에러들을 예측하는 단계(제170 ~ 제174 단계들)로 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 도 6에 도시된 제72 단계는 도 10에 도시된 제172 및 제174 단계들만으로 이루어질 수 있다. 이 경우, 이전에 처리된 수평(또는, 수직) 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 이용하여 현재 처리하는 수평(또는, 수직) 블럭에 포함된 화소들 각각의 기준값을 구한다(제172 단계). 일반적으로, 부호화부는 복호화부와 동일한 동작을 수행하는 국부적인 복호화부(미도시)를 내부에 마련하고 있다. 여기서, 국부적인 복호화부는 복호화부에서 복원될 휘도 에러값을 동일하게 복원하며, 국부적인 복호화부에서 복호화된 휘도 에러값을 '국부적으로 복원된 휘도 에러값'이라 한다.
제172 단계후에, 현재 처리하는 수평(또는, 수직) 블럭에 포함된 화소들 각각의 휘도 에러값으로부터 기준값을 감산하고, 감산된 결과를 그 화소의 예측된 움직임 보상 에러로서 결정한다(제174 단계).
도 11 (a) ~ (e)들은 도 6에 도시된 제72 단계의 이해를 돕기 위한 수평 블럭들의 예시적인 도면들이다.
여기서, 도 11 (a)는 매크로 블럭(78)을 수직 방향으로 분석하기 위해 나누어진 수평 블럭들(116, 118 또는 120)의 예시적인 도면으로서, 참조번호 190은 이전에 처리된 수평 블럭을 나타내고, 참조번호 192는 현재 처리하는 수평 블럭을 각각 나타낸다. 도 11 (b)는 현재 처리하는 수평 블럭(Current block)(192A)에 포함된 화소들(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10, a11, a12, a13, a14 및 a15)을 한 개의 그룹(210)으로 그룹핑한 도면을 나타내고, 도 11 (c)는 현재 처리하는 수평 블럭(192B)에 포함된 화소들을 두 개의 그룹들(212 및 214)로 그룹핑한 도면을 나타내고, 도 11 (d)는 현재 처리하는 수평 블럭(192C)에 포함된 화소들을 네 개의 그룹들(216, 218, 220 및 222)로 그룹핑한 도면을 나타내고, 도 11 (e)는 현재 처리하는 수평 블럭(192D)에 포함된 화소들을 여덟 개의 그룹들(226, 228, 230, 232, 234, 236, 238 및 240)로 그룹핑한 도면을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예에 의하면, 도 6에 도시된 제72 단계는 도 10에 도시된 제170 ~ 제174 단계들로 이루어질 수 있다. 이 경우, 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들을 적어도 하나의 소정 개수의 그룹으로 그룹핑한다(제170 단계). 여기서, 소정 개수는 사용자에 의해 결정될 수 있다. 예를 들면, 현재 처리하는 수평 블럭(190)에 포함된 화소들(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10, a11, a12, a13, a14 및 a15)은 도 11 (b), (c), (d) 또는 (e)에 도시된 바와 같이 한 개, 두 개, 네 개 또는 여덟 개의 그룹들로 나뉠 수 있다.
제170 단계후에, 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 그룹별로 동일하게 적용되는 소정 방향으로 분석하여 기준값을 구한다(제172 단계). 여기서, 그룹별로 동일하게 적용될 소정 방향은 사용자에 의해 결정 될 수 있다.
예컨대, 도 11 (b)에 도시된 단일 그룹(210)에 포함된 화소들(a0, a1, a2, a3, a4, a5, a6, a7, a8, a9, a10, a11, a12, a13, a14 및 a15)의 기준값들 각각을 구할 때, 이전에 처리된 수평 블럭(Reference block)(190A)에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 동일한 소정 방향으로 분석한다. 즉, 현재 처리하는 수평 블럭(192A)에 포함된 화소(a2)(194)의 기준값을 구할 때, 이전에 처리된 수평 블럭(190A)의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 직선 방향으로 분석하였다고 가정하자. 이 때, 현재 처리하는 수평 블럭(192A)에 포함된 화소(a2)(194)와 동일한 그룹에 속하는 어느 화소(a6)(196)의 기준값을 구할 때에도 수평 블럭(190A)의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 직선 방향으로 분석한다. 이와 마찬가지로, 도 11 (c) ~ (e)에 도시된 그룹(212, 214, 216, 218, 220, 222, 226, 228, 230, 232, 234, 236, 238 또는 240)에 포함된 화소들의 기준값들을 각각 구할 때, 이전에 처리된 수평 블럭(190B, 190C 또는 190D)에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 동일한 소정 방향으로 분석한다.
이 때, 도 7에 도시된 매크로 블럭(78)을 수평 또는 수직 방향으로 나눈 결과(80 또는 82)에서 최초로 처리되는 블럭(90, 92, 94, 110, 112 또는 114)에 포함된 화소들 각각의 기준값은, 이전에 처리된 블럭이 존재하지 않기 때문에, '0'으로 설정될 수도 있다.
도 12 (a) ~ (f)들은 도 10에 도시된 제172 단계에서 기준값[r(x)]을 구하는 본 발명에 의한 실시예들을 나타내는 도면으로서, 가로 방향은 위치를 나타낸다.
현재 처리하는 블럭(192)의 임의의 지점(x)에 위치하는 화소의 기준값[r(x)]은 다음 수학식 3, 4, 5, 6, 7 또는 8과 같이 구해질 수 있다.
여기서, r(x)가 '0'이라는 것은 도 12 (a)에 도시된 바와 같이 이전 블럭(190)에 포함된 화소들(262, 264 및 266)의 국부적으로 복원된 휘도 에러값을 고려하지 않고, 기준값을 구한다는 것을 의미한다.
여기서, p(x)는 이전에 처리된 블럭(190)에 포함된 화소들(262, 264, 26)중 x에 위치하는 화소(264)의 국부적으로 복원된 휘도 에러값을 나타낸다. 이 때, r(x)가 p(x)라는 것은 도 12 (b)에 도시된 바와 같이 이전 블럭(190)에 포함된 화소들(262, 264 및 266)중 x지점에 위치하는 화소(264)의 국부적으로 복원된 휘도 에러값[p(x)]만을 이용하여 화소(260)의 기준값[r(x)]을 구한다는 것을 의미한다. 이 경우, 이전 블럭(190)을 분석하는 소정 방향은 직선 방향이 된다.
여기서, r(x)가 p(x-1)이라는 것은 도 12 (c)에 도시된 바와 같이 이전 블럭(190)에 포함된 화소들(262, 264 및 266)중 x-1 지점에 위치하는 화소(262)의 국부적으로 복원된 휘도 에러값[p(x-1)]만을 이용하여 화소(260)의 기준값을 구한다는 것을 의미한다. 이 경우, 이전 블럭(190)을 분석하는 소정 방향은 좌 경사 방향이 된다.
여기서, r(x)가 p(x+1)이라는 것은 도 12 (d)에 도시된 바와 같이 이전 블럭(190)에 포함된 화소들(262, 264 및 266)중 x+1 지점에 위치하는 화소(266)의 국부적으로 복원된 휘도 에러값[p(x+1)]만을 이용하여 화소(260)의 기준값을 구한다는 것을 의미한다. 이 경우, 이전 블럭(190)을 분석하는 소정 방향은 우 경사 방향이 된다.
여기서, r(x)가 (p(x-1)+p(x)+1)/2 라는 것은 도 12 (e)에 도시된 바와 같이 이전 블럭(190)에 포함된 화소들(262, 264 및 266)중 x-1 지점에 위치하는 화소(262)와 x 지점에 위치하는 화소(264)들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들[p(x-1) 및 p(x)]의 중간값을 이용하여 화소(260)의 기준값을 구한다는 것을 의미한다. 이 경우, 이전 블럭(190)을 분석하는 소정 방향은 좌 경사 방향이 된다.
여기서, r(x)가 (p(x)+p(x+1)+1)/2 라는 것은 도 12 (f)에 도시된 바와 같이 이전 블럭(190)에 포함된 화소들(262, 264 및 266)중 x 지점에 위치하는 화소(264)와 x+1 지점에 위치하는 화소(266)들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들[p(x) 및 p(x+1)]의 중간값을 이용하여 화소(260)의 기준값을 구한다는 것을 의미한다. 이 경우, 이전 블럭(190)을 분석하는 소정 방향은 우 경사 방향이 된다.
이 때, 현재 블럭(192)을 세밀하게 그룹화시킬 수록 움직임 보상 에러는 작아지는 반면 오버 헤드가 증가하므로, 오버 헤드와 블럭의 그룹화 정도를 타협(tradeoff)할 수 있다.
이하, 전술한 디지탈 동영상 처리 방법에서 디지탈 동영상을 복호화하는 제12 단계에 대해 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 보다 상세히 설명한다.
도 13은 도 2에 도시된 제12 단계 또는 도 5에 도시된 제56 단계에 대한 본 발명에 의한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트로서, 제1 및 제2 방향 정보들을 해석하는 단계(제280 단계) 및 기준값들과 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 단계(제282 및 제284 단계들)로 이루어진다.
먼저, 제1 및 제2 방향 정보들을 해석한다(제280 단계). 여기서, 제1 방향 정보란, 움직임 보상 에러 영상에 포함된 매크로 블럭들 각각이 부호화부에서 수평 블럭들로 나뉘었는가 수직 블럭들로 나뉘었는가를 나타내는 정보이다. 또한, 제2 방향 정보란, 부호화부에서 기준값을 구할 때 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 분석한 소정 방향을 나타내는 정보이다. 이 때, 제1 및 제2 방향 정보들은 디지탈 영상을 부호화하는 제10 단계에서 부호화되고, 도 5에 도시된 제50 단계에서 복호화될 수 있다.
제280 단계후에, 해석된 제2 방향 정보와 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 복원된 휘도 에러값들을 이용하여 기준값들을 복원한다(제282 단계). 여기서, 이용되는 '복원된 휘도 에러값'은 전술한 '국부적으로 복원된 휘도 에러값'과 달리 복호화부에서 복원된 휘도 에러값이다.
예컨대, 부호화부에서 기준값을 생성할 때 이전 블럭을 분석한 소정 방향을 제2 방향 정보를 해석하여 유추하고, 유추한 소정 방향과 복원된 휘도 에러값들을 이용하여 기준값을 복원한다.
제282 단계후에, 복원된 기준값들, 해석된 제1 방향 정보 및 복원된 예측 에러 영상을 이용하여 움직임 보상 에러 영상을 복원한다(제284 단계). 예컨대, 복원된 기준값들과 복원된 예측 에러 영상을 합산하여 움직임 보상 에러 영상의 각 블럭에 대한 휘도 에러값들을 복원하고, 모든 블럭들에 대해 복원된 휘도 에러값들을 해석된 제1 방향 정보로부터 유추한 수평 또는 수직 방향으로 조합하여 움직임 보상 에러 영상을 복원해낸다.
이하, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 장치의 구성 및 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 14는 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 장치의 개략적인 외관을 나타내는 도면으로서, 부호화부(300) 및 복호화부(302)로 구성된다.
도 14에 도시된 디지탈 동영상 처리 장치는 도 2에 도시된 디지탈 동영상 처리 방법을 수행하는 역할을 한다.
예컨대, 제10 단계를 수행하기 위해, 부호화부(300)는 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거한 결과인 움직임 보상 에러 영상을 입력단자 IN1을 통해 입력하여 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하고, 최종적으로 부호화된 결과를 복호화부(302)로 출력한다.
이 때, 제12 단계를 수행하기 위해, 복호화부(302)는 역 직교 좌표 변환을 통해 예측 에러 영상을 복원하고, 복원된 예측 에러 영상으로부터 움직임 보상 에러 영상을 복원하고, 최종적으로 복원된 디지탈 동영상을 출력단자 OUT1을 통해 출력한다.
도 15는 도 14에 도시된 부호화부(300)의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(300A)의 블럭도로서, 움직임 평가 및 보상부(320), 예측 에러 영상 생성부(322), 직교 좌표 변환부(324), 양자화부(326) 및 가변장 부호화부(328)로 구성된다.
도 15에 도시된 부호화부(300A)는 도 4에 도시된 제10A 단계를 수행하는 역할을 한다.
먼저, 제30 단계를 수행하기 위해, 움직임 평가 및 보상부(320)는 입력단자 IN2를 통해 입력한 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거하고, 시간적 중복이 제거된 결과를 움직임 보상 에러 영상으로서 예측 에러 영상 생성부(322)로 출력한다.
제32 단계를 수행하기 위해, 예측 에러 영상 생성부(322)는 움직임 평가 및 보상부(320)로부터 움직임 보상 에러 영상을 입력하여 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환부(324)로 출력한다. 이 때, 예측 에러 영상 생성부(322)는 전술한 제1 및 제2 방향 정보들(332)을 가변장 부호화부(328)로 출력할 수 있다. 이를 위해, 예측 에러 영상 생성부(322)는 소정 방향과 현재 블럭을 그룹핑할 소정 개수를 입력단자 IN3을 통해 외부로부터 입력할 수 있다.
제34 단계를 수행하기 위해, 직교 좌표 변환부(324)는 예측 에러 영상 생성부(322)로부터 입력한 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하고, 직교 좌표 변환된 결과를 양자화부(326)로 출력한다.
제36 단계를 수행하기 위해, 양자화부(326)는 직교 좌표 변환부(324)에서 직교 좌표 변환된 결과를 양자화하고, 양자화된 결과를 가변장 부호화부(328)로 출력한다.
이 때, 도 15에 도시된 예측 에러 영상 생성부(322), 직교 좌표 변환부(324) 및 양자화부(326)는 디지탈 동영상의 시간적 중복이 제거된 결과로부터 공간적인 중복을 제거하는 역할을 한다.
제38 단계를 수행하기 위해, 가변장 부호화부(328)는 양자화부(326)에서 양자화된 결과를 가변장 부호화하고, 가변장 부호화된 결과를 출력단자 OUT2를 통해 복호화부(302)로 전송한다. 이 때, 출력단자 OUT2를 통해 출력되는 가변장 부호화된 결과는 복호화부(302)로 전송되는 대신에 전술한 바와 같이 저장될 수도 있다.
도 16은 도 14에 도시된 복호화부(302)의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예(302A)의 블럭도로서, 가변장 복호화부(350), 역 양자화부(352), 역 직교 좌표 변환부(354), 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356) 및 동영상 복원부(358)로 구성된다.
도 16에 도시된 복호화부(302A)는 도 5에 도시된 제12A 단계를 수행하는 역할을 한다.
제50 단계를 수행하기 위해, 가변장 복호화부(350)는 가변장 부호화된 결과를 입력단자 IN4를 통해 입력하여 가변장 복호화한다. 이 때, 가변장 복호화부(350)는 가변장 복호화된 결과들중에서 제1 및 제2 방향 정보들을 복호화한 결과(360)를 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356)로 출력한다.
제52 단계를 수행하기 위해, 역 양자화부(352)는 가변장 복호화부(350)로부터 입력한 가변장 복호화된 결과를 역 양자화하고, 역 양자화된 결과를 역 직교 좌표 변환부(354)로 출력한다.
제54 단계를 수행하기 위해, 역 직교 좌표 변환부(354)는 역 양자화부(352)로부터 입력한 역 양자화된 결과를 역 직교 좌표 변환하고, 역 직교 좌표 변환된 결과를 복원된 예측 에러 영상으로서 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356)로 출력한다.
제56 단계를 수행하기 위해, 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356)는 역 직교 좌표 변환부(354)로부터 입력한 복원된 예측 에러 영상으로부터 움직임 보상 에러 영상을 복원하고, 복원된 움직임 보상 에러 영상을 동영상 복원부(358)로 출력한다.
제58 단계를 수행하기 위해, 동영상 복원부(358)는 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356)로부터 입력한 복원된 움직임 보상 에러 영상으로부터 디지탈 동영상을 복원하고, 복원된 결과를 출력단자 OUT3을 통해 출력한다.
도 17은 도 14에 도시된 부호화부(300) 또는 도 15에 도시된 예측 에러 영상 생성부(322)의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도로서, 블럭 결정부(380) 및 에러 예측부(382)로 구성된다.
도 17에 도시된 블럭 결정부(380) 및 에러 예측부(382)는 도 6에 도시된 제70 및 제72 단계들을 각각 수행하는 역할을 한다.
먼저, 제70 단계를 수행하기 위해, 블럭 결정부(380)는 입력단자 IN5를 통해 입력한 움직임 보상 에러 영상에 포함된 매크로 블럭들 각각을 수평 블럭들로 나눌 것인가 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정하고, 결정된 결과를 에러 예측부(382)로 출력한다.
제72 단계를 수행하기 위해, 에러 예측부(382)는 블럭 결정부(380)에서 결정된 결과에 응답하여, 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭으로부터 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 예측하고, 블럭들의 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 출력단자 OUT4를 통해 출력한다.
도 18은 도 17에 도시된 블럭 결정부(380)의 일 실시예(380A)의 블럭도로서, 합 계산부(400), 비교부(402) 및 정보 출력부(404)로 구성된다.
도 18에 도시된 블럭 결정부(380A)는 도 8에 도시된 제70A 단계를 수행하는 역할을 한다.
합 계산부(400)는 제140 단계를 수행하는 역할을 한다. 즉, 합 계산부(400)는 입력단자 IN7을 통해 입력한 매크로 블럭에서, 수평 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 모두 합산하여 전술한 수학식 1과 같이 제1 합(S1)을 계산한다. 또한, 합 계산부(400)는 입력단자 IN7을 통해 입력한 매크로 블럭에서 수직 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 모두 합산하여 전술한 수학식 2와 같이 제2 합(S2)을 계산한다.
제142 및 제144 단계를 수행하기 위해, 비교부(402)는 합 계산부(400)로부터 입력한 제1 합(S1)과 제2 합(S2)을 비교하고, 비교된 결과를 정보 출력부(404)로 출력한다.
제146, 제148 및 제150 단계들을 수행하기 위해, 정보 출력부(404)는 비교부(402)에서 비교된 결과에 응답하여, 매크로 블럭을 수평 블럭들로 나눌 것인가 그렇지 않으면 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정하고, 결정된 결과를 나타내는 정보를 출력단자 OUT5를 통해 에러 예측부(382)로 출력한다.
도 19는 도 17에 도시된 에러 예측부(382)의 본 발명에 의한 일 실시예(382A)의 블럭도로서, 기준값 생성부(410) 및 에러 연산부(412)로 구성된다.
도 19에 도시된 에러 예측부(382A)는 도 10에 도시된 제72A 단계를 수행하는 역할을 한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 의해, 제72 단계가 도 10에 도시된 제172 및 제174 단계들만으로 구현될 경우, 기준값 생성부(410)는 분석부(424)만을 마련한다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 의해, 제72 단계가 도 10에 도시된 제170 ~ 제174 단계들로 구현될 경우, 기준값 생성부(410)는 그룹핑부(420) 및 분석부(424)로 구현될 수 있다.
제170 및 제172 단계들을 수행하기 위해, 기준값 생성부(410)는 입력단자 IN8을 통해 입력되는 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들 각각의 기준값을 입력단자 IN9을 통해 입력한 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들로부터 생성하고, 생성된 기준값을 에러 연산부(412)로 출력한다. 예컨대, 제170 단계를 수행하기 위해, 그룹핑부(420)는 입력단자 IN8을 통해 입력한 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들을 도 11 (b) ~ (e)들에 예시적으로 도시된 바와 같이 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하고, 그룹핑된 결과에 대한 정보를 분석부(422)로 출력한다.
만일, 기준값 생성부(410)가 분석부(424)만을 마련한다면, 제172 단계를 수행하기 위해, 분석부(424)는 입력단자 IN9를 통해 입력한 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 소정 방향으로 분석하여 기준값을 생성하고, 생성한 기준값을 에러 연산부(412)로 출력한다.
그러나, 기준값 생성부(410)가 그룹핑부(420) 및 분석부(424)를 마련한다면, 제172 단계를 수행하기 위해, 분석부(424)는 입력단자 IN9를 통해 입력한 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 그룹별로 동일하게 적용되는 소정 방향으로 분석하여 기준값을 생성하고, 생성한 기준값을 에러 연산부(412)로 출력한다. 예컨대, 분석부(424)는 그룹핑부(420)로부터 입력한 그룹핑한 결과로부터 기준값을 구할 화소들이 동일한 그룹에 속하는가를 인식하고, 동일한 그룹에 속하는 화소들에 대해서는 전술한 바와 같이 소정 방향을 동일하게 적용하여 그 화소들의 기준값들을 구한다.
한편, 제174 단계를 수행하기 위해, 에러 연산부(412)는 입력단자 IN8을 통해 입력한 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들 각각의 휘도 에러값으로부터 분석부(424)로부터 입력한 기준값을 감산하고, 감산된 결과를 각 블럭의 화소들 각각의 예측된 움직임 보상 에러로서 결정하여 출력단자 OUT6을 통해 출력한다.
도 20은 도 14에 도시된 복호화부(302) 또는 도 16에 도시된 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356)의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도로서, 방향 해석부(440), 기준값 복원부(442) 및 영상 복원부(444)로 구성된다.
도 20에 도시된 방향 해석부(440), 기준값 복원부(442) 및 영상 복원부(444)는 도 13에 도시된 제280, 제282 및 제284 단계들을 각각 수행하는 역할을 한다.
제280 단계를 수행하기 위해, 방향 해석부(440)는 입력단자 IN10을 통해 입력한 제1 및 제2 방향 정보들을 해석하고, 해석된 제1 방향 정보를 영상 복원부(444)로 출력하고, 해석된 제2 방향 정보를 기준값 복원부(442)로 각각 출력한다. 여기서, 도 20에 도시된 블럭도가 도 16에 도시된 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356)의 실시예에 해당할 경우, 입력단자 IN10을 통해 방향 해석부(440)로 입력되는 제1 및 제2 방향 정보들은 도 16에 도시된 가변장 복호화부(350)로부터 출력될 수 있다.
제282 단계를 수행하기 위해, 기준값 복원부(442)는 방향 해석부(440)에서 해석된 제2 방향 정보와 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 복원된 휘도 에러값들로부터 기준값들을 복원하고, 복원된 기준값들을 영상 복원부(444)로 출력한다.
제284 단계를 수행하기 위해, 영상 복원부(444)는 기준값 복원부(442)로부터 입력한 복원된 기준값들, 방향 해석부(440)로부터 입력한 해석된 제1 방향 정보 및 입력단자 IN11을 통해 입력한 복원된 예측 에러 영상으로부터 움직임 보상 에러 영상을 복원하고, 복원된 결과를 출력단자 OUT7을 통해 출력한다. 여기서, 도 20에 도시된 블럭도가 도 16에 도시된 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부(356)의 실시예에 해당할 경우, 입력단자 IN11을 통해 영상 복원부(444)로 입력되는 복원된 예측 에러 영상은 도 16에 도시된 역 직교 좌표 변환부(354)로부터 출력될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법 및 장치와 종래의 디지탈 동영상 처리 방법을 적용할 경우 전력을 다음과 같이 비교하여 살펴본다. 여기서, 전력이란, 움직임 보상 에러 영상의 크기의 가로×세로의 크기가 P×Q일 때 P×Q개의 화소들의 예측된 움직임 보상 에러들의 제곱들을 합산한 결과이다.
만일, 그룹핑하는 소정 개수가 1이고, 소정 방향은 전술한 수학식 3 또는 4와 같이 결정되고, 양자화 크기를 5로 하고 M=N=16으로 하고 5 개의 디지탈 동영상에 대해서 본 발명을 적용한 경우와 적용하지 않은 경우 전력은 다음 표 1과 같이 비교된다.
디지탈 동영상의 번호 종래 본 발명
1 7249151 4635764
2 778857 642534
3 2723095 1854314
4 2274103 1824485
5 16290092 8592750
표 1로부터 알 수 있듯이, 본 발명을 적용할 경우 종래보다 전력이 줄어듬을 알 수 있다. 이는 부호화할 데이타 자체가 줄어든다는 것을 의미하며 부호화 효율이 많이 개선되었음을 시사한다.
또한, 전술한 가정에서 양자화 크기를 5로부터 15로 변경할 경우, 본 발명과 종래의 전력은 다음 표 2와 같이 비교된다.
디지탈 동영상의 번호 종래 본 발명
1 7249151 6683817
2 778857 770559
3 2723095 2473157
4 2274103 2188026
5 16290092 11899225
표 2로부터 알 수 있듯이, 양자화 크기가 15로 바뀌었을 때에도 본 발명을 적용할 경우 종래보다 전력이 줄어듬을 알 수 있다. 결국, 양자화 크기에 무관하게 본 발명을 적용할 경우 종래보다 전력의 크기가 줄어듬을 알 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법 및 장치는 종래의 디지탈 동영상 처리 방법 및 장치에 쉽게 적용될 수 있고, 움직임 보상 에러 영상으로부터 움직임 보상 에러를 우수하게 예측할 수 있으므로, 부호화될 움직임 보상 에러에 있는 임펄스(impulse) 성분을 완화시키는 등 움직임 보상 에러 자체를 줄이고 이를 통하여 직교 좌표 변환의 데이타 압축 효율을 높이고 화소들간의 상관성을 줄일 수 있으며, 매크로 블럭에 서로 다른 움직임 성분들이 다수개 존재하는 경우에도 엣지 주변의 에러를 종래보다 상대적으로 적게할 수 있는 효과를 갖는다.
도 1은 움직임 보상 에러의 일 례를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 3 (a) ~ (c)들은 인접한 화소들간의 상관성을 설명하기 위한 그래프들이다.
도 4는 도 2에 도시된 제10 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 5는 도 2에 도시된 제12 단계에 대한 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 6은 도 2에 도시된 제10 단계 또는 도 4에 도시된 제32 단계에 대한 본 발명에 의한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 7은 움직임 보상 에러 영상의 일 례를 나타내는 도면이다.
도 8은 도 6에 도시된 제70 단계에 대한 본 발명에 의한 일 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 9는 도 8에 도시된 제1 및 제2 합들을 구하는 과정의 이해를 돕기 위한 임의의 매크로 블럭의 예시적인 도면이다.
도 10은 도 6에 도시된 제72 단계에 대한 본 발명에 의한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 11 (a) ~ (e)들은 도 6에 도시된 제72 단계의 이해를 돕기 위한 수평 블럭들의 예시적인 도면들이다.
도 12 (a) ~ (f)들은 도 10에 도시된 제172 단계에서 기준값을 구하는 본 발명에 의한 실시예들을 나타내는 도면이다.
도 13은 도 2에 도시된 제12 단계 또는 도 5에 도시된 제56 단계에 대한 본 발명에 의한 실시예를 설명하기 위한 플로우차트이다.
도 14는 본 발명에 의한 디지탈 동영상 처리 장치의 개략적인 외관을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14에 도시된 부호화부의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 블럭도이다.
도 16은 도 14에 도시된 복호화부의 본 발명에 의한 바람직한 일 실시예의 블럭도이다.
도 17은 도 14에 도시된 부호화부 또는 도 15에 도시된 예측 에러 영상 생성부의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도이다.
도 18은 도 17에 도시된 블럭 결정부의 일 실시예의 블럭도이다.
도 19는 도 17에 도시된 에러 예측부의 본 발명에 의한 일 실시예의 블럭도이다.
도 20은 도 14에 도시된 복호화부 또는 도 16에 도시된 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부의 본 발명에 의한 실시예의 블럭도이다.

Claims (18)

  1. 디지탈 동영상을 부호화할 때, 상기 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거한 결과인 움직임 보상 에러 영상을 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하는 단계; 및
    부호화된 상기 디지탈 동영상을 복호화할 때, 역 직교 좌표 변환을 통해 상기 예측 에러 영상을 복원하고, 복원된 상기 예측 에러 영상으로부터 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 디지탈 동영상을 부호화하는 단계는
    상기 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거하여 상기 움직임 보상 에러 영상을 구하는 단계;
    상기 움직임 보상 에러 영상을 상기 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 상기 단위 화소 거리 만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 상기 현재 처리하는 블럭의 상기 움직임 보상 에러를 예측하고, 상기 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 상기 예측 에러 영상을 구하는 단계;
    상기 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하는 단계;
    상기 직교 좌표 변환된 결과를 양자화하는 단계; 및
    상기 양자화된 결과를 가변장 부호화하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 디지탈 동영상을 복호화하는 단계는
    상기 가변장 부호화된 결과를 가변장 복호화하는 단계;
    상기 가변장 복호화된 결과를 역 양자화하는 단계;
    상기 역 양자화된 결과로부터 상기 역 직교 좌표 변환을 통해 상기 예측 에러 영상을 복원하는 단계;
    상기 복원된 상기 예측 에러 영상으로부터 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 단계; 및
    상기 복원된 움직임 보상 에러 영상을 이용하여 상기 디지탈 동영상을 복원하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  4. 제1, 제2 또는 제3 항에 있어서, 상기 움직임 보상 에러 영상으로부터 상기 예측 에러 영상을 구하는 단계는
    상기 움직임 보상 에러 영상에 포함된 매크로 블럭들 각각을 수평 블럭들로 나눌 것인가 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정하는 단계; 및
    상기 현재 처리하는 블럭의 상기 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하여 상기 예측 에러 영상을 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  5. 제4 항에 있어서, 상기 매크로 블럭을 수평 블럭들로 나눌 것인가 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정하는 단계는
    수평 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 모두 합산하여 제1 합(S1)을 아래와 같이 구하고, 수직 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 모두 합산하여 제2 합(S2)을 아래와 같이 구하는 단계;
    ,
    (여기서, M과 N은 상기 매크로 블럭의 세로 및 가로의 크기를 각각 나타내고, Z는 상기 휘도 에러값을 나타낸다.)
    상기 제1 합이 상기 제2 합보다 큰가를 판단하는 단계;
    상기 제1 합이 상기 제2 합보다 크다고 판단되면, 상기 매크로 블럭을 상기 수평 블럭들로 나누는 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 제1 합이 상기 제2 합보다 적다고 판단되면, 상기 매크로 블럭을 상기 수직 블럭들로 나누는 것으로 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 매크로 블럭을 수평 블럭들로 나눌 것인가 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정하는 단계는
    상기 제1 합이 상기 제2 합과 동일하다고 판단되면, 사전에 정해진 상기 수평 또는 상기 수직 블럭들로 상기 매크로 블럭을 나누는 것으로 결정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  7. 제4 항에 있어서, 상기 현재 처리하는 블럭의 상기 움직임 보상 에러를 상기 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하는 단계는
    상기 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 이용하여 상기 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들 각각의 기준값을 구하는 단계; 및
    상기 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들 각각의 상기 휘도 에러값으로부터 상기 기준값을 감산하고, 감산된 결과를 예측된 상기 움직임 보상 에러로서 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들 각각의 상기 기준값을 구하는 단계는
    상기 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들을 적어도 하나의 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하는 단계; 및
    상기 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 상기 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 상기 그룹별로 동일하게 적용되는 소정 방향으로 분석하여 상기 기준값을 구하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 현재 처리하는 블럭의 임의의 지점(x)에 위치하는 화소의 기준값[r(x)]은 아래와 같이 구해지는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
    , , , , 또는
    [여기서, p(x)는 상기 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들중 x에 위치하는 화소의 상기 국부적으로 복원된 휘도 에러값을 나타낸다.]
  10. 제8 항에 있어서, 상기 디지탈 영상을 복호화하는 단계는
    제1 및 제2 방향 정보들을 해석하는 단계;
    상기 해석된 제2 방향 정보와 상기 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 복원된 휘도 에러값들을 이용하여 상기 기준값들을 복원하는 단계;
    상기 복원된 기준값들, 상기 해석된 제1 방향 정보 및 상기 복원된 예측 에러 영상을 이용하여 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 단계를 구비하고,
    상기 제1 방향 정보는 상기 움직임 보상 에러 영상에 포함된 매크로 블럭들 각각이 수평 블럭들로 나뉘었는가 수직 블럭들로 나뉘었는가에 대한 정보이고, 상기 제2 방향 정보는 상기 소정 방향에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 방법.
  11. 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거한 결과인 움직임 보상 에러 영상을 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 현재 처리하는 블럭의 움직임 보상 에러를 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하는 부호화부; 및
    역 직교 좌표 변환을 통해 상기 예측 에러 영상을 복원하고, 복원된 상기 예측 에러 영상으로부터 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 복호화부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 부호화부는
    입력한 상기 디지탈 동영상의 시간적 중복을 제거하고, 제거된 결과를 상기 움직임 보상 에러 영상으로서 출력하는 움직임 평가 및 보상부;
    상기 움직임 보상 에러 영상을 입력하여 상기 수평 또는 수직 블럭들로 나누고, 상기 현재 처리하는 블럭의 상기 움직임 보상 에러를 상기 단위 화소 거리만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭을 이용하여 예측하고, 상기 예측된 움직임 보상 에러들로 이루어지는 상기 예측 에러 영상을 출력하는 예측 에러 영상 생성부;
    상기 예측 에러 영상을 직교 좌표 변환하는 직교 좌표 변환부;
    상기 직교 좌표 변환된 결과를 양자화하는 양자화부; 및
    상기 양자화된 결과를 가변장 부호화하여 출력하는 가변장 부호화부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
  13. 제11 항에 있어서, 상기 복호화부는
    상기 가변장 부호화된 결과를 가변장 복호화하는 가변장 복호화부;
    상기 가변장 복호화된 결과를 역 양자화하는 역양자화부;
    상기 역 양자화된 결과를 상기 역 직교 좌표 변환하고, 변환된 결과를 상기 복원된 예측 에러 영상으로서 출력하는 역 직교 좌표 변환부;
    상기 복원된 예측 에러 영상으로부터 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 제1 움직임 보상 에러 영상 복원부; 및
    상기 복원된 움직임 보상 에러 영상으로부터 상기 디지탈 동영상을 복원하는 동영상 복원부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
  14. 제11 항에 있어서, 상기 부호화부는
    상기 움직임 보상 에러 영상에 포함된 매크로 블럭들 각각을 수평 블럭들로 나눌 것인가 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정하고, 결정된 결과를 출력하는 블럭 결정부; 및
    상기 결정된 결과에 응답하여, 상기 단위 화소 거리 만큼 이웃하는 이전에 처리된 블럭으로부터 상기 현재 처리하는 블럭의 상기 움직임 보상 에러를 예측하고, 블럭들의 예측된 움직임 보상 에러들을 상기 예측 에러 영상으로서 출력하는 에러 예측부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
  15. 제14 항에 있어서, 상기 블럭 결정부는
    상기 매크로 블럭에서, 수평 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 아래와 같이 모두 합산하여 제1 합(S1)을 구하고, 수직 방향으로 이웃하는 화소들의 휘도 에러값들간의 차의 절대값을 아래와 같이 모두 합산하여 제2 합(S2)을 구하는 합 계산부;
    ,
    (여기서, M과 N은 상기 매크로 블럭의 세로 및 가로의 크기를 각각 나타내고, Z는 상기 휘도 에러값을 나타낸다.)
    상기 제1 합과 상기 제2 합을 비교하고, 비교된 결과를 출력하는 비교부; 및
    상기 비교된 결과에 응답하여, 상기 매크로 블럭을 상기 수평 블럭들 또는 상기 수직 블럭들로 나눌 것인가를 결정하고, 결정된 결과를 나타내는 정보를 출력하는 정보 출력부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
  16. 제14 항에 있어서, 상기 에러 예측부는
    상기 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 국부적으로 복원된 휘도 에러값들로부터 상기 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들 각각의 기준값을 생성하는 기준값 생성부; 및
    상기 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들 각각의 상기 휘도 에러값으로부터 상기 기준값을 감산하여, 감산된 결과를 예측된 상기 움직임 보상 에러로서 결정하는 에러 연산부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 기준값 생성부는
    상기 현재 처리하는 블럭에 포함된 화소들을 적어도 하나의 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하는 그룹핑부; 및
    상기 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 상기 국부적으로 복원된 휘도 에러값들을 상기 그룹별로 동일하게 적용되는 소정 방향으로 분석하여 상기 기준값을 생성하는 분석부를 구비하는 것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
  18. 제17 항에 있어서, 상기 복호화부는
    제1 및 제2 방향 정보들을 해석하는 방향 해석부;
    상기 해석된 제2 방향 정보와 상기 이전에 처리된 블럭에 포함된 화소들의 복원된 휘도 에러값들로부터 상기 기준값들을 복원하는 기준값 복원부; 및
    상기 복원된 기준값들, 상기 해석된 제1 방향 정보 및 상기 복원된 예측 에러 영상으로부터 상기 움직임 보상 에러 영상을 복원하는 제2 움직임 보상 에러 영상 복원부를 구비하고,
    상기 제1 방향 정보는 상기 움직임 보상 에러 영상에 포함된 매크로 블럭들 각각이 수평 블럭들로 나뉘었는가 수직 블럭들로 나뉘었는가에 대한 정보이고, 상기 제2 방향 정보는 상기 소정 방향에 대한 정보 인것을 특징으로 하는 디지탈 동영상 처리 장치.
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