KR20050072487A - 다중 디스크립션 인코딩용 장치 및 방법 - Google Patents

다중 디스크립션 인코딩용 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 장치 및 방법이 개시되어 있다. 이 장치 및 방법에서, 변환 계수는 입력 데이터로부터 생성되고 양자화된다. 양자화된 변환 계수의 에너지 분포가 생성된다. 에너지 분포에 기초하여, 변환 계수는 층으로 그룹화된다. 층의 상이한 번호를 엔트로피 코딩함으로써, 압축된 데이터의 다중 디스크립션이 생성된다.

Description

다중 디스크립션 인코딩용 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MULTIPLE DESCRIPTION ENCODING}
배경
Ⅰ. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 멀티 미디어에 관한 것으로, 특히, 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 이산 코사인 변환 기반 압축 시스템에 관한 것이다.
Ⅱ. 관련 기술의 설명
통상적으로, 디지털 정보는 사전 선택된 포맷 또는 프로세스를 사용하여 인코더에 의해 압축된다. 그러나, 고화질 텔레비전 (HDTV), 디지털 다기능 디스크 또는 비디오 디스크 (DVD), 고도화 텔레비전 시스템 위원회 (ATSC), 디지털 비디오 브로드캐스트 (DVB), 디지털 위성 시스템 (DSS) 와 같은 종래의 디지털 사용 포맷은 다양한 특정의 해상도, 프레임 레이트 및/또는 비트 레이트에서 동작한다. 따라서, 다양한 포맷에 서비스 등을 제공하기 위해, 비디오의 다중 디스크립션을 생성할 수 있는 압축 기술이 필요하다.
다중 디스크립션을 제공하는 현재의 비디오 압축 표준은 고유의 형태로 존재하거나 개별 애플리케이션으로 집중되고 있다. 예를 들어, 제이펙 (JPEG) 2000은 비디오를 감소시킴으로써 비디오의 다중 디스크립션을 생성할 수 있다. 그러나, 인트라프레임 및 웨이브렛 기반 JPEG 2000은 본질적으로 낮은 해상도 이미지를 제공한다. 더욱이, 다이아딕 (dyadic) 은 제한되고, 즉, 감소 계수는 2의 배수이다. 또한, 엠펙 (MPEG) 4는 인터넷 비디오와 같은 제한되거나 고정된 대역폭 애플리케이션을 목표로 하는 다중 디스크립션 이산 코사인 변환 (DCT) 을 지원한다. 이 기술에서, 비디오의 기본 형태가 송신된다. 비디오에서 디테일 (비트) 을 강화시키기 위해 연속 송신이 이루어진다. 이러한 접근방식의 주요 단점은 모션 보상이다.
따라서, 비디오 또는 비디오 시퀀스의 다중 디스크립션을 생성할 수 있는 더욱 다기능적이고, 단순 및/또는 효율적인 시스템이 필요하다.
요약
본 명세서에 개시하는 실시형태들은 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 시스템을 제공함으로써 상기 논의한 필요성을 다룬다. 일 실시형태에서, 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 방법은 입력 데이터로부터 변환 계수를 생성하는 단계; 변환 계수를 양자화하는 단계; 양자화된 변환 계수의 에너지 분포를 생성하는 단계; 에너지 분포에 기초하여 변환 계수를 층으로 그룹화하는 단계; 및 층의 제 1 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 제 1 디스크립션을 생성하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 장치는 입력 데이터로부터 변환 계수를 생성하는 수단; 변환 계수를 양자화하는 수단; 양자화된 변환 계수의 에너지 분포를 생성하는 수단; 에너지 분포에 기초하여 변환 계수를 층으로 그룹화하는 수단; 및 층의 제 1 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 제 1 디스크립션을 생성하는 수단을 구비한다.
또 다른 실시형태에서, 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 장치는 입력 데이터로부터 변환 계수를 생성하도록 구성된 변환 모듈; 변환 모듈에 연결되며 변환 계수를 양자화하도록 구성된 양자화 모듈; 양자화 모듈에 연결되며, 양자화된 변환 계수의 에너지 분포를 생성하고 에너지 분포에 기초하여 변환 계수를 그룹화하도록 구성된 레이어링 모듈; 및 레이어링 모듈에 연결되며 압축된 데이터의 디스크립션을 생성하기 위해 다수의 층을 엔트로피 코딩하도록 구성된 엔트로피 코더를 구비한다.
상기 실시형태들에서, 변환 계수는 중요도의 순서로 그룹화될 수도 있다. 변환 계수는 변환 계수를 멀티-비트 단위로 스플릿하고, 멀티-비트 단위를 층으로 그룹화함으로써 그룹화될 수도 있다. 또한, 변환 계수는 변환 계수를 니블 (nibble) 로 스플릿하고, 니블을 층으로 그룹화함으로써 그룹화될 수도 있다. 여기서, 상위 니블 및 하위 니블이 개별적으로 층으로 그룹화될 수도 있다. 변환 계수는 변환 계수를 크럼 (crumb) 으로 스플릿하고 니블 및 크럼을 층으로 그룹화함으로써 더 그룹화될 수도 있다. 또한, 실시형태들은 층들의 제 2 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 제 2 디스크립션을 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 실시형태들은 층들의 각각의 추가 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 마스터 목록을 생성하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 실시형태들은 에너지 분포를 생성하기 이전에 양자화된 변환 계수를 배열하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또 다른 실시형태에서, 데이터의 양자화된 변환 계수에 기초하여 압축된 데이터를 생성하는 방법은 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 다중 층의 목록에 액세스하는 단계; 및 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하여 압축된 데이터를 생성하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시형태에서, 데이터의 양자화된 변환 계수에 기초하여 압축된 데이터를 생성하는 장치는 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 다중 층의 목록에 액세스하는 수단; 및 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하여 압축된 데이터를 생성하는 수단을 구비한다.
또 다른 실시형태에서, 데이터의 양자화된 변환 계수에 기초하여 압축된 데이터를 생성하는 장치는 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 다중 층의 목록을 저장하도록 구성된 저장 매체; 및 저장 매체에 연결되며 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하여 압축된 데이터를 생성하도록 구성된 선택 모듈을 구비한다.
아래의 도면을 참조하여 다양한 실시형태들을 더욱 상세히 설명하고, 유사한 참조 번호는 유사한 소자를 참조한다.
도면의 간단한 설명
도 1a 및 1b는 ABSDCT용의 적응적으로 사이즈된 블록 및 서브-블록을 도시한다.
도 2는 예시적인 타겟 애플리케이션을 도시한다.
도 3은 이미지의 재생을 생성하는 다중 디스크립션 압축 시스템의 예를 도시한다.
도 4a 및 4b는 다중 디스크립션 압축 시스템용의 예시적인 인코더 및 서버를 도시한다.
도 5a 및 5b는 압축된 데이터의 하나 이상의 디스크립션을 생성하는 방법을 도시한다.
도 6은 16 ×16 블록에서 계단식 AC 계수의 예시적인 에너지 분포를 도시한다.
도 7a 내지 7d는 층을 생성하는 다양한 마스크를 도시한다.
도 8은 변환 기반 압축 시스템에 대한 비트 스트림의 예시적인 레이아웃을 도시한다.
상세한 설명
일반적으로, 이하 설명하는 실시형태들은 변환 기반 압축 시스템이 입력 비디오 데이터 스트림으로부터 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성할 수 있게 한다. 아래의 설명에서, 실시형태들의 전반적인 이해를 제공하기 위해 특정한 상세한 설명이 제공된다. 그러나, 실시형태들이 이들 특정한 상세한 설명없이 실시될 수도 있다는 것을 당업자는 이해할 것이다. 예를 들어, 불필요한 상세한 설명에서 실시형태들을 불명료하게 하지 않기 위해 회로가 블록도로 도시될 수도 있다. 다른 경우에, 널리 공지된 회로, 구조 및 기술이 실시형태들을 불명료하게 하지 않기 위해 상세히 도시될 수도 있다.
또한, 실시형태들은 플루차트, 흐름도, 구조도, 또는 블록도로서 표현되는 프로세스로서 설명될 수도 있다. 플루차트가 순차적인 프로세스와 같은 동작을 설명할 수도 있지만, 다수의 동작은 병렬 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 동작의 순서는 재배열될 수도 있다. 프로세스는 그 동작이 완료될 때 종료된다. 프로세스는 방법, 함수, 절차, 서브루틴, 서브프로그램 등에 대응할 수도 있다. 프로세스가 함수에 대응할 때, 그 종료는 호출 함수 (calling function) 또는 메인 함수로의 함수의 복귀에 대응한다.
또한, 본 명세서에서 개시하는 바와 같은, "비디오" 라는 용어는 멀티미디어의 가시부 (visual portion) 를 칭하고 "이미지" 라는 용어와 상호 교환 가능하게 사용된다. 저장 매체는 판독 전용 메모리 (ROM), 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 자기 디스크 저장 매체, 광저장 매체, 플래시 메모리 디바이스 및/또는 정보를 저장하는 다른 기계 판독 가능한 매체를 포함하는, 데이터를 저장하는 하나 이상의 디바이스를 나타낸다. "기계 판독 가능한 매체" 라는 용어는 휴대용 또는 고정된 저장 디바이스, 광저장 디바이스, 무선 채널 및 명령(들) 및/또는 데이터를 저장, 포함 또는 전달할 수 있는 다양한 다른 매체를 포함하지만, 거기에 한정되지 않는다.
또한, 입력 비디오 또는 이미지 데이터 스트림은 통상적으로 이미지 프레임으로 이루어진다. 일반적으로, 이미지 프레임은 슬라이스로 분할될 수도 있고, 슬라이스는 데이터 블록으로 분할될 수 있고, 데이터 블록은 이미지의 최소 단위인 픽셀로 분할될 수 있다. 각 이미지 프레임은 정수의 슬라이스를 포함하고 각 이미지 프레임은 16개의 연속 주사선의 세트에 대한 이미지 정보를 나타낸다. 이러한 경우에서, 각 데이터 블록은 프레임의 이미지를 가로지르는 16×16 픽셀 블록에 대응한다. 또한, 프레임은 짝수 및 홀수 슬라이스로 분리될 수도 있어서, 짝수의 하프 프레임 및 홀수의 하프 프레임을 형성한다. 일 실시형태에서, 하프 프레임은 디코더에 의해 프로세스되는 압축된 데이터 정보의 기본 패킷이다. 또한, 이미지 픽셀은 적, 녹 및 청 (RGB) 컬러 성분 시스템에서 일반적으로 표현될 수 있다. 그러나, 사람의 눈이 휘도에서의 변화에 더욱 민감하고 색차에서의 변화에 덜 민감하기 때문에, YCbCr 컬러 스페이스가 이미지 픽셀을 나타내기 위해 비디오 압축에서 통상적으로 사용된다. YCbCr 컬러 스페이스는 RGB 성분의 선형 변환이고, 여기서, Y는 휘도 성분이고, Cb 및 Cr은 컬러 성분이다. 프레임이 짝수/홀수의 프레임으로 분리되는 경우에, 성분 Y, Cb 및 Cr에 대응하는 3개의 짝수 프레임 및 3개의 홀수 프레임이 있다.
상기 설명에서, 슬라이스는 16개 연속 주사선 이외의 연속 주사선의 세트를 나타낼 수 있다. 또한, 동일하거나 상이한 수의 컬러 성분을 갖는 상이한 컬러 스페이스가 본 발명에 따라 이미지 픽셀을 나타내기 위해 사용될 수도 있다.
또한, 압축 기술은 통상적으로 각 데이터 블록의 사이즈가 고정되는 이산 코사인 변환 (DCT) 에 기초한다. 이미지 신호의 품질을 보존하면서 현저한 압축을 제공할 수 있는 하나의 동적 이미지 압축 기술은 인코딩된 DCT 계수 데이터의 적응적으로 사이즈된 블록 및 서브-블록을 이용한다. 이하, 이 기술은 적응형 블록 사이즈 이산 코사인 변환 (ABSDCT) 라 칭한다. 적응형 블록 사이즈는 이미지 데이터의 프레임 내의 정보에 존재하는 리던던시를 활용하도록 선택된다. 이 기술은 "적응형 블록 사이즈 이미지 압축 방법 및 시스템" 이란 명칭의 미국 특허 제 5,021,891 호에 개시되어 있다. 또한, DCT 기술은 "적응형 블록 사이즈 이미지 압축 방법 및 시스템" 이란 명칭의 미국 특허 제 5,107,345 호에 개시되어 있고, 이산 쿼드트리 변환 기술과 결합한 ABSDCT 기술의 사용이 "적응형 블록 사이즈 이미지 압축 방법 및 시스템" 이란 명칭의 미국 특허 제 5,452,104 호에 개시되어 있다. 이들 특허에 개시되어 있는 시스템은 인트라프레임 인코딩을 활용하고, 여기서, 이미지 시퀀스의 각 프레임은 임의의 다른 프레임의 컨텐츠에 관계없이 인코딩된다.
일반적으로, 휘도 및 색차 성분 각각은 블록 인터리버 (도시 생략) 로 패스된다. 16×16 블록은 블록을 생성하고 DCT 분석을 위해 데이터의 서브-블록을 합성하도록 16×16 블록내에서 이미지 샘플을 순서화하는 블록 인터리버로 제공된다. 도 1a는 하나의 16×16 DCT가 제 1 오더링에 적용되고, 4개의 8×8 DCT가 제 2 오더링에 적용되고, 16개의 4×4 DCT가 제 3 오더링에 적용되며, 64개의 2×2 DCT가 제 4 오더링에 적용되는 예를 도시한다. DCT 연산은 이미지 소스 고유의 공간적 리던던시를 감소시킨다. DCT가 수행된 이후에, 대부분의 이미지 신호 에너지는 몇몇의 DCT 계수로 집중되는 경향이 있다.
16×16 블록 및 각 서브-블록에 있어서, 변환된 계수는 블록 또는 서브-블록을 인코딩하는데 요구되는 비트의 수를 결정하기 위해 분석된다. 그 후, 인코딩하는데 최소 수의 비트를 요구하는 블록 또는 서브-블록의 조합이 이미지 세그먼트를 나타내기 위해 선택된다. 도 1b는 2개의 8×8 서브-블록, 6개의 4×4 서브-블록, 및 8개의 2×2 서브-블록이 이미지 세그먼트를 나타내기 위해 선택되는 예를 도시한다. 그 후, 선택된 블록 또는 서브-블록의 조합이 적당한 순서로 배열된다. 그 후, DCT 계수값이 양자화 및 가변 길이 코딩과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 또 다른 프로세싱을 경험할 수도 있다.
설명하기 위해, 압축된 데이터의 다중 디스크립션 또는 층을 생성하는 변환 기반 압축 시스템을 ABSDCT 알고리즘을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명이 ABSDCT의 사용에 한정되지 않는다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 또한, 예를 들어, DCT, 하다마드 변환 및 정수 변환과 같은 다른 수학적 변환이 사용될 수도 있다.
일반적으로, ABSDCT 기반 압축은 10-비트 4:4:4 1920×1080 이미지까지의 인코딩을 지원한다. 그러나, ABSDCT 알고리즘은 본질적으로 스케일링할 수 있고 확장된 비트-폭을 갖는 더 높은 비트-깊이를 처리할 수 있다. 또한, 블록 기반 압축이기 때문에, 4K×4K를 포함하는 임의의 사이즈의 이미지를 압축할 수 있다. ABSDCT의 이러한 플렉시빌리티가 제공되면, 시스템은 예를 들어, 시각적으로 손상없는 이미지 품질에 대한 4K×2K, 12-비트, 4:4:4 이미지를 압축한다. 그렇게 형성된 블록-와이즈 DCT 계수의 비트 스트림은, 완벽하게 디코딩된 경우에, DC 재생 시퀀스를 생성한다. 이 비트 스트림은 낮은 해상도 시퀀스가 단순한 크로핑 (cropping) 의 동작을 사용하여 추출될 수 있도록 그룹화 및 배열된다. 이러한 시스템이 다중 디스크립션 압축 시스템을 발생시킨다.
더욱 구체적으로는, 입력 데이터는 완료 비트 스트림 또는 "마스터 목록 (Master Inventory)"이 생성되면 인코딩될 수도 있다. 마스터 목록 내에 목록의 다중 레벨이 있다. 여기서, 높은 레벨 목록은 하나 이상의 낮은 레벨 목록을 포함할 수도 있다. 통상적으로, 가장 높은 레벨 목록은 마스터 목록이다. 또한, 각 목록은 상이한 타겟 애플리케이션에 서비스 등을 제공할 수도 있는 압축된 비트 스트림을 포함한다.
도 2는 상이한 해상도 및 비트 레이트의 압축된 비트 스트림에서 동작하는 디지털 시네마, 고화질 텔레비전 (HDTV), 표준 텔레비전 (SDTV), 디지털 위성 시스템 (DSS) 및 썸네일과 같은 어떤 타겟 애플리케이션을 도시한다. 다른 애플리케이션은 디지털 다기능 디스크 또는 비디오 디스크 (DVD), 고도화 텔레비전 시스템 위원회 (ATSC), 디지털 비디오 브로드캐스트 (DVB) 를 포함하지만 거기에 한정되지는 않는다. 도시한 바와 같이, 소스 데이터는 10 비트, 4:4:4의 포맷 및 1920×1080×24 또는 더 높은 해상도를 가질 수도 있다. 디지털 시네마는 1920×1080×24의 해상도, 10 비트 4:4:4 이상의 프레임 레이트 및 30~200 Mbps의 비트 레이트를 요구한다. HDTV는 1920×1080×24의 해상도, 8 비트 4:2:0의 프레임 레이트 및 15~19 Mbps의 비트 레이트를 요구한다. SDTV는 720×486×24의 해상도, 8 비트 4:2:0의 프레임 레이트 및 1.8~15 Mbps의 비트 레이트를 요구한다. DSS는 352×240×24의 해상도, 8 비트 4:2:0의 프레임 레이트 및 3~7 Mbps의 비트 레이트를 요구한다. 썸네일은 112×64×24의 해상도, 8 비트 4:2:0의 프레임 레이트 및 200 Mbps의 비트 레이트를 요구한다.
도 3은 다중 디스크립션 압축 시스템에 기초하여 이미지 시퀀스의 생성 및 재생을 위한 예시적인 시스템 (300) 을 도시한다. 일반적으로, 허브 (310) 는 마스터 목록 또는 다중 목록을 포함하는 마스터 목록의 부분을 생성한다. 그 후, 허브 (310) 는 마스터 목록 또는 부분을 분배 센터 (320) 로 출력할 수도 있다. 그 후, 분배 센터 (320) 는 재생을 위해 상이한 타겟 애플리케이션 또는 프리젠테이션 시스템 (330) 으로 각각 서비스 등을 제공하는 다양한 목록을 출력할 수도 있다. 도시한 바와 같이, 동일하거나 상이한 타겟 애플리케이션에 서비스 등을 제공하는 하나 이상의 프리젠테이션 시스템 (330) 이 있을 수도 있다. 여기서, 허브 (310) 및 분배 센터 (320) 는 함께 구현될 수도 있다. 또 다른 방법으로는, 허브 (310) 및 분배 센터 (320) 는 개별 구조로서 또는 개별 위치에서 구현될 수도 있다. 유사하게, 분배 센터 (320) 및 프리젠테이션 시스템 (330) 은 함께 구현될 수도 있다. 또한 유사하게, 분배 센터 (320) 및 프리젠테이션 시스템 (330) 은 개별 구조로서 또는 개별 위치에서 구현될 수도 있다. 허브 (310) 및 분배 센터 (320) 또는 분배 센터 (320) 및 프리젠테이션 시스템 (330) 이 개별 위치에서 구현되는 경우에, 데이터는 무선 매체, 비-무선 매체, 휴대용 저장 매체 또는 이들의 조합을 사용하여 송신될 수도 있다.
더욱 구체적으로는, 허브 (310) 는 압축될 모션 이미지 시퀀스와 같은 디지털 비디오 정보를 수신하는 도 4a에 도시한 인코더 (400) 를 포함할 수도 있다. 인코더 (400) 는 압축된 데이터의 다중 디스크립션으로 입력 데이터를 압축할 수 있고 변환 모듈 (410), 양자화 모듈 (420), 레이어링 모듈 (430) 및 엔트로피 코더 (440) 를 포함한다. 일 실시형태에서, 변환 모듈 (430) 은 DCT 기반 알고리즘을 사용하는 DCT 모듈일 수도 있고 ABSDCT를 사용하는 DCT 모듈일 수도 있다. 그러나, 다른 변형 기반 알고리즘을 또한 적용할 수 있다.
통상적으로, 변환 모듈은 공간으로부터 주파수 도메인으로 입력 데이터 정보를 변환하고 변환 계수를 생성한다. 양자화 모듈 (420) 은 변환 계수를 양자화한다. 레이어링 모듈 (430) 은 양자화된 변형 계수의 에너지 분포를 생성하고 변환 계수를 에너지 분포에 기초하여 층으로 그룹화한다. 엔트로피 코더 (440) 는 다수의 층을 엔트로피 코딩하여 특정 레벨의 목록을 생성한다. 엔트로피 코더 (440) 는 상이한 수의 층을 인코딩하여 상이한 레벨의 목록을 생성할 수도 있고, 여기서, 각 목록은 압축된 데이터의 상이한 층을 포함한다. 엔트로피 코더 (440) 는 추가 수의 층을 더 엔트로피 코딩하여 각 가능한 목록을 생성함으로써, 마스터 목록을 생성할 수도 있다. 여기서, 다양한 길이 인코더가 예를 들어, Golomb 코더, Rice 코더, Huffman 엔진 또는 이들의 조합과 같은 엔트로피 코더로서 사용될 수도 있다.
분배 센터 (320) 는 프리젠테이션 시스템 (330) 에 압축된 데이터를 제공하는 도 4b에 도시한 서버 (450) 를 포함할 수도 있다. 서버 (450) 는 저장 매체 (460) 및 선택 모듈 (470) 을 포함할 수도 있다. 저장 매체 (460) 는 허브 (310) 로부터 수신된 압축 데이터의 목록을 저장한다. 목록은 낮은 레벨 목록일 수도 있는 마스터 목록일 수도 있다. 그 후, 선택 모듈 (470) 은 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하여 압축된 데이터의 디스크립션을 생성한다. 예를 들어, 선택은 타겟 애플리케이션에 기초할 수도 있다. 그 후, 압축된 데이터의 생성된 디스크립션이 프리젠테이션 시스템 (330) 에서 재생을 위해 사용될 수도 있다. 압축된 데이터의 생성된 디스크립션은 프리젠테이션 시스템 (330) 에서의 재생을 위한 포맷을 제공하기 위해 서브-샘플될 수도 있다.
프리젠테이션 시스템 (330) 은 인코더 (400) 에서 사용된 압축 알고리즘에 대해 역인 압축해제 알고리즘을 사용하여 수신된 이미지를 압축해제하는 디코더를 포함한다. 예를 들어, 이미지 압축이 ABSDCT에 기초하는 경우에, 이미지는 디지털 이미지를 디스플레이하기 위해 가변 길이 디코딩되고, 인버스 양자화되며 인버스 DCT 프로세스된다.
이하, 도 5a 및 5b에서의 동작을 더욱 상세히 설명한다. 그러나, 먼저, 더욱 통상의 허브 (310) 는 인코더 (400) 에 의해 생성된 하나 이상의 목록을 저장하기 위한 저장 매체 (도시 생략) 와 같은 다른 소자를 포함할 수도 있다. 또한, 허브 (310) 는 분배 센터 (320) 로 출력될 선택된 층의 번호를 추출하기 위한 선택 모듈을 포함할 수도 있다. 또한, 프로세서 (도시 생략) 는 인코더 (400) 의 하나 이상의 소자를 제어하도록 구현될 수도 있다. 이러한 프로세서는 인코더 (400) 의 일부로서 구현될 수도 있거나 인코더 (400) 의 외부에서 구현될 수도 있다. 유사하게는, 프로세서 (도시 생략) 는 분배 센터 (320) 의 하나 이상의 소자를 제어하도록 구현될 수도 있다. 이러한 프로세서는 서버 (450) 의 일부로서 구현될 수도 있거나 서버 (450) 의 외부에서 구현될 수도 있다. 따라서, 더욱 통상의 분배 센터 (320) 는 다른 소자를 또한 포함할 수도 있다.
더욱 구체적으로는, 도 5a는 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 예시적인 방법 (500) 을 도시한다. 방법 (500) 에서, 변환 계수가 입력 데이터로부터 생성되고 (520) 양자화된다 (520). 여기서, 변환 계수는 예를 들어, DCT 또는 ABSDCT를 사용하여 변환 모듈 (410) 에 의해 생성될 수도 있고 블록 사이즈 할당에 기초하여 양자화 모듈 (420) 에 의해 양자화될 수도 있다. 압축된 비트 스트림으로부터 낮은 해상도 시퀀스를 추출하기 위해, 변환 계수는 중요도의 순서로 그룹화 및 배열될 수도 있다. 이러한 순서는 타겟 애플리케이션의 비트 레이트 요구 및 해상도에 기초하여 결정될 수도 있다. 이 순서는 종래의 ABS-특정, 적용 가능한 경우에, 레이트-왜곡 기술을 사용하여 이미지 품질에 대해 최적화될 수도 있다.
다시 도 5를 참조하면, 양자화된 변환 계수의 에너지 분포가 생성된다 (530). 도 6은 예를 들어, ABSDCT 기반 알고리즘을 사용하여 변환 계수가 생성될 때, 16×16 블록에서 계단식 AC 계수의 에너지 분포의 예를 도시한다. 적응형 블록 사이즈 할당 알고리즘 자체는 이미지의 레이트-왜곡 특성의 표시자이다. 따라서, 각 계단상에 AC 계수에 대한 통계가 컴파일된다 (계산된 히스토그램 및 엔트로피). 도 7a 및 7d는 2×2 서브-블록, 4×4 서브-블록, 8×8 서브-블록 및 16×16 서브-블록에 대한 통계에 기초하여 정의된 층의 예를 도시한다. 에너지 분포에 기초하여, 변환 계수는 층으로 그룹화된다 (540).
일 실시형태에서, AC 계수가 지그-재그 순서로 먼저 배열될 수도 있고 계단을 가로지르는 에너지 분포가 AC 계수를 층으로 그룹화하기 위해 사용될 수도 있다. 계수는 멀티-비트 단위로 더 스플릿될 수도 있고 층으로 그룹화될 수도 있다. 계수는 니블로 스플릿될 수도 있고 층으로 그룹화될 수도 있다. 여기서, 상위 니블 및 하위 니블이 층으로 개별적으로 그룹화될 수도 있다. 이것은 낮은 정확도 스트림을 더욱 효율적으로 추출하게 한다. 또한, 계수는 니블 및 크럼으로 스플릿될 수도 있고 층으로 그룹화될 수도 있다.
에너지 분포는 레이어링 모듈 (430) 또는 프로세서에 의해 생성될 수도 있다. 또한, 변환 계수는 레이어링 모듈 (430) 또는 프로세서에 의해 그룹화될 수도 있다. 층의 번호가 압축된 데이터의 목록을 생성하기 위해 엔트로피 코딩된다 (550). 여기서, 엔트로피 코더 (440) 는 압축된 데이터의 디스크립션을 생성할 수도 있다. 또한, 층의 상이한 번호가 상이한 목록을 생성하기 위해 엔트로피 코딩될 수도 있다. 각 가능한 목록이 생성되는 경우에, 마스터 목록이 생성된다. 그 후, 특정한 목록이 낮은 정확도 스트림을 추출함으로써 생성될 수도 있다.
예를 들어, 도 5b는 데이터의 양자화된 변환 계수에 기초하여 압축된 데이터의 특정한 목록을 생성하는 방법 (560) 을 도시한다. 방법 (560) 에서, 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 목록이 액세스된다 (570). 그 후, 선택된 층의 번호가 압축된 데이터의 하나의 디스크립션을 생성하기 위해 목록으로부터 추출된다 (580). 데이터의 상이한 디스크립션을 생성하기 위해, 층의 상이한 번호가 추출됨으로써, 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 제공한다. 여기서, 타겟 애플리케이션의 비트 레이트 요구를 충족시키기 위해 적절한 층 또는 층들이 선택된다. 저장 매체 (460) 와 같은 저장 매체는 목록을 저장할 수도 있고 선택 모듈 (470) 은 선택된 층의 번호를 추출할 수도 있다.
도 8은 목록으로서 저장 매체에 저장될 수도 있는 비트 스트림 레이아웃의 예를 도시한다. 이 예에서, 10-비트 변환 계수가 상위 니블, 하위 니블 및 2개의 최하위 비트 (LSB) 로 스플릿된다. DSS는 8-비트 4:2:0 352×240×30 이미지를 생성하기 위해 층 0 내지 2의 상위 니블 및 하위 니블을 요구한다. SDTV는 8-비트 4:2:0 720×486×30 이미지를 생성하기 위해 층 0 내지 3의 상위 니블 및 하위 니블을 요구한다. HDTV는 8-비트 4:2:0 1920×1080×30 이미지를 생성하기 위해 층 0 내지 6의 상위 니블 및 하위 니블을 요구한다. 디지털 시네마는 10-비트 4:4:4 1920×1080×30 이미지를 생성하기 위해 2 LSB 또는 층 0 내지 7 뿐만 아니라 층 0 내지 7의 상위 니블 및 하위 니블을 요구한다. 또한, 낮고 높은 해상도의 다른 포맷이 생성될 수도 있다.
예를 들어, 도 8은 (BSA로부터 얻어지는) 블록에 의해 형성된 스케일링된 (1/256번째) 이미지를 압축함으로써 생성될 수도 있는 썸네일 목록을 추가로 포함한다. 이 이미지는 ABSDCT로 압축된다. 이 층에 대한 타겟 비트 레이트는 112×64×24fps 이미지 시퀀스에 대해 200Kbps이다. 썸네일 목록은 캡슐화된 포스트스크립 (Postscript) 와 같은 어떤 포맷과 사용 가능한 프리뷰 (preview) 옵션과 유사하다. 또한, DSS, SDTV, HDTV, 디지털 시네마 및 썸네일 이외의 포맷이 층, 니블 및 LSB의 상이한 조합을 사용함으로써 마스터 목록에 추가될 수도 있다.
따라서, 압축된 데이터의 층의 다중 목록은 타겟 애플리케이션의 요구를 충족시키도록 생성된다. 그 후, 필요한 층이 다중 층으로부터 추출 또는 크리핑되어 타겟 애플리케이션에 대해 압축된 데이터의 특정한 디스크립션을 제공한다. 또 다른 실시형태에서, 기록 (archival) 압축이 기록 목록을 생성하기 위해 수행될 수도 있다. 타겟 애플리케이션에 대한 특정한 목록을 생성하기 위해, 비트 스트림이 기록 품질 재생 시퀀스에 대해 디코딩된다. 그 후, DC 재생 시퀀스가 비트 스트림으로부터 추출될 수도 있다.
더욱 구체적으로는, 기록 압축은 기준 양자화 단계를 사용하여 변환 기반 압축에 의해 생성될 수도 있다. 입력 이미지는 기준 양자화 단계를 사용하여 이산 코사인 변환되고 양자화되며, 기록 압축된 비트 스트림을 생성하기 위해 가변 길이 인코딩된다. 특정한 목록을 추출하기 위해, 압축된 비트 스트림은 가변 길이 디코딩되고 재-양자화된다. 예를 들어, 기준 양자화 단계가 대응하는 값 a를 갖는 A이고 타겟 애플리케이션이 대응하는 값 b를 갖는 B의 양자화 단계를 요구하는 경우에, 재-양자화를 위한 양자화는 기준 양자화 단계의 요구되는 스케일링에 기초하여 결정된다. 여기서, b/a이다. 그 후, 비트 스트림은 가변 길이 코딩될 수도 있고 재생을 위해 프리젠테이션 시스템으로 전송될 수도 있다.
인코더 (400) 및/또는 서버 (450) 의 소자가 동작에 영향을 미치지 않고 재배열될 수도 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 또한, 실시형태는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어, 마이크로코드, 또는 이들의 임의의 조합에 의해 구현될 수도 있다. 소프트웨어, 펌웨어, 미들웨어 또는 마이크로코드에서 구현될 때, 필요한 작업을 수행하기 위한 프로그램 코드 또는 코드 세그먼트는 저장 매체 (460) 와 같은 기계 판독 가능한 매체, 또는 도시하지 않은 개별 저장소(들) 에 각각 저장될 수도 있다. 코드 세그먼트는 절차, 함수, 서브프로그램, 프로그램, 루틴, 서브루틴, 모듈, 소프트웨어 패키지, 클래스, 또는 명령, 데이터 구조, 또는 프로그램 스테이트먼트의 임의의 조합을 나타낼 수도 있다. 코드 세그먼트는 정보, 데이터, 독립변수 (argument), 파라미터, 또는 메모리 컨텐츠를 패싱 및/또는 수신함으로써 또 다른 코드 세그먼트 또는 하드웨어 회로에 연결될 수도 있다. 정보, 독립변수, 파라미터, 데이터 등은 메모리 공유, 메시지 패싱, 토큰 패싱, 네트워크 송신 등을 포함하는 임의의 적절한 수단을 통해 패스, 전송, 또는 송신될 수도 있다.
따라서, 전술한 실시형태들은 단지 예시적인 것이고 본 발명을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안된다. 상세한 설명은 예시적인 것이고, 청구범위의 범위를 제한하지 않는다. 이와 같이, 본 발명의 교시는 다른 형태의 장치에 쉽게 적용될 수 있고 다수의 대안, 변형, 및 변동이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims (30)

  1. 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 방법으로서,
    입력 데이터로부터 변형 계수를 생성하는 단계;
    상기 변형 계수를 양자화하는 단계;
    상기 양자화된 변형 계수의 에너지 분포를 생성하는 단계;
    상기 에너지 분포에 기초하여 상기 변형 계수를 층으로 그룹화하는 단계; 및
    층의 제 1 번호를 엔트로피 코딩하여 상기 압축된 데이터의 제 1 디스크립션을 생성하는 단계를 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 그룹화하는 단계는,
    상기 변환 계수를 중요도의 순서로 그룹화하는 단계를 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 그룹화하는 단계는,
    상기 변환 계수를 멀티-비트 단위로 스플릿하는 단계; 및
    상기 멀티-비트 단위를 층으로 그룹화하는 단계를 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 그룹화하는 단계는,
    상기 변환 계수를 니블 (nibble) 로 스플릿하는 단계; 및
    상기 니블을 층으로 그룹화하는 단계를 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 니블을 그룹화하는 단계는,
    상위 니블 및 하위 니블을 개별적으로 층으로 그룹화하는 단계를 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 그룹화하는 단계는,
    상기 변환 계수를 크럼 (crumb) 으로 스플릿하는 단계; 및
    상기 니블 및 크럼을 층으로 그룹화하는 단계를 더 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    층의 제 2 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 제 2 디스크립션을 생성하는 단계를 더 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    층의 각 추가 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 마스터 목록을 생성하는 단계를 더 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 마스터 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하는 단계를 더 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 생성하는 단계는,
    절대 DCT를 사용하여 상기 변환 계수를 생성하는 단계를 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 분포를 생성하는 단계 이전에 상기 양자화된 변환 계수를 배열하는 단계를 더 포함하는, 다중 디스크립션 생성 방법.
  12. 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 장치로서,
    입력 데이터로부터 변환 계수를 생성하는 수단;
    상기 변환 계수를 양자화하는 수단;
    상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포를 생성하는 수단;
    상기 에너지 분포에 기초하여 상기 변환 계수를 층으로 그룹화하는 수단; 및
    층의 제 1 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 제 1 디스크립션을 생성하는 수단을 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 그룹화하는 수단은,
    상기 변환 계수를 멀티-비트 단위로 스플릿하는 수단; 및
    상기 멀티-비트 단위를 층으로 그룹화하는 수단을 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 그룹화하는 수단은,
    상기 변환 계수를 니블로 스플릿하는 수단; 및
    상기 니블을 층으로 그룹화하는 수단을 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 니블을 그룹화하는 수단은,
    상위 니블 및 하위 니블을 개별적으로 층으로 그룹화하는 수단을 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 그룹화하는 수단은,
    상기 변환 계수를 크럼으로 스플릿하는 수단; 및
    상기 니블 및 크럼을 층으로 그룹화하는 수단을 더 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  17. 제 12 항 또는 제 13 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    층의 제 2 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 제 2 디스크립션을 생성하는 수단을 더 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  18. 제 12 항 또는 제 13 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    층의 각 추가 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 마스터 목록을 생성하는 수단을 더 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 마스터 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하는 수단을 더 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  20. 제 12 항 또는 제 13 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 변환 계수를 생성하는 수단은,
    절대 변환을 사용하여 상기 변환 계수를 생성하는 수단을 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  21. 제 12 항 또는 제 13 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에너지 분포를 생성하기 이전에 상기 양자화된 변환 계수를 배열하는 수단을 더 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  22. 압축된 데이터의 다중 디스크립션을 생성하는 장치로서,
    입력 데이터로부터 변환 계수를 생성하도록 구성된 변환 모듈;
    상기 변환 모듈에 연결되며 상기 변환 계수를 양자화하도록 구성된 양자화 모듈;
    상기 양자화 모듈에 연결되며, 상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포를 생성하고 상기 에너지 분포에 기초하여 상기 변환 계수를 그룹화하도록 구성된 레이어링 (layering) 모듈; 및
    상기 레이어링 모듈에 연결되며 층의 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 디스크립션을 생성하도록 구성된 엔트로피 코더를 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 엔트로피 코더는 층의 각 추가 번호를 엔트로피 코딩하여 압축된 데이터의 마스터 목록을 생성하며,
    상기 장치는,
    상기 마스터 목록을 저장하도록 구성된 저장 매체를 더 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 마스터 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하도록 구성된 선택 모듈을 더 구비하는, 다중 디스크립션 생성 장치.
  25. 양자화된 변환 계수에 기초하여 압축된 데이터를 생성하는 방법으로서,
    상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 다중 층의 목록에 액세스하는 단계; 및
    상기 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하여 상기 압축된 데이터를 생성하는 단계를 포함하는, 압축된 데이터 생성 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 다중 층의 목록에 액세스하는 단계는,
    상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 각 다중 층의 마스터 목록에 액세스하는 단계를 포함하는, 압축된 데이터 생성 방법.
  27. 데이터의 양자화된 변환 계수에 기초하여 압축된 데이터를 생성하는 장치로서,
    상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 다중 층의 목록에 액세스하는 수단; 및
    상기 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하여 압축된 데이터를 생성하는 수단을 구비하는, 압축된 데이터 생성 장치.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 다중 층의 목록에 액세스하는 수단은,
    상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 각 다중 층의 마스터 목록에 액세스하는 수단을 구비하는, 압축된 데이터 생성 장치.
  29. 데이터의 양자화된 변환 계수에 기초하여 압축된 데이터를 생성하는 장치로서,
    상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 다중 층의 목록을 저장하도록 구성된 저장 매체; 및
    상기 저장 매체에 연결되며, 상기 목록으로부터 선택된 층의 번호를 추출하여 상기 압축된 데이터를 생성하도록 구성된 선택 모듈을 구비하는, 압축된 데이터 생성 장치.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 저장 매체는 상기 양자화된 변환 계수의 에너지 분포에 기초하여 생성되는 압축된 데이터의 각 다중 층의 마스터 목록을 저장하도록 구성되는, 압축된 데이터 생성 장치.
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