KR20050116344A - 동영상의 무손실 인코딩 및 디코딩 방법, 그 장치 - Google Patents

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Abstract

소정 크기의 블록에 대한 인트라 예측 수행시에, 예측하고자 하는 블록내의 화소를 사용함으로써 압축률을 높인 무손실 동영상 인코딩 및 디코딩 방법, 그 장치가 개시된다. 본 발명에 따라, 동영상 무손실 인코딩 방법은 (a) 예측하고자 하는 MxN 블록내의 화소값들을 각각 예측하는데 있어서, 상기 각각의 화소값은, 부호화 모드에 따라 정해지는 예측방향으로 상기 MxN 블록내에서 가장 인접한 화소를 가지고 예측되는 단계; 및 (b) 상기 예측된 화소값과 상기 예측하고자 하는 화소값의 차를 엔트로피 코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 종래의 무손실 부호화 방법보다 압축률이 크게 높아진다.

Description

동영상의 무손실 인코딩 및 디코딩 방법, 그 장치{Method of lossless encoding and decoding, and apparatus thereof}
본 발명은 동영상 데이터의 인코딩 및 디코딩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 소정 크기의 블록에 대한 인트라 예측 수행시에, 예측하고자 하는 블록내의 화소를 사용함으로써 압축률을 높인 무손실 동영상 인코딩 및 디코딩 방법, 그 장치에 관한 것이다.
동영상 데이터를 인코딩하고 디코딩하기 위해 마련된 H.264 표준에 따르면, 하나의 프레임에 포함된 복수개의 매크로 블록, 또는 매크로 블록을 이분할하거나 사분할하여 얻어진 서브 블록 단위로 인코딩 및 디코딩을 수행한다. 인코딩 및 디코딩은 시간적 예측과 공간적 예측을 기반으로 이루어진다. 시간적 예측은 현재 프레임의 매크로 블록의 움직임을 예측하는데 있어서 인접한 프레임의 매크로 블록을 참조하여 예측을 수행하는 것을 말하고, 공간적 예측은 인코딩 하고자 하는 현재 프레임의 매크로 블록을, 그 프레임 내에서 인접한 매크로 블록을 이용하여 예측을 수행하는 것을 말한다.
공간적 예측을 인트라 예측(Intra prediction)이라고도 하는데, 인트라 예측은 어느 화소를 예측하는데 있어 그와 인접한 화소가 가장 유사한 값을 가질 가능성이 많다는 특징을 이용한 것이다.
한편, 인코딩에는 손실 부호화 및 무손실 부호화가 있다. 동영상을 무손실 부호화하기 위해서는 현재 화소값에서, 움직임 예측에 의해 계산된 예측 화소값을 빼서 DCT나 양자화 수행없이 그대로 엔트로피 코딩을 수행하여 출력한다. 종래에는 무손실 부호화시에, 예측하고자 하는 블록과 인접한 블록의 화소값을 사용하여, 예측하고자 하는 블록내의 각 화소값들을 예측하였기 때문에 압축률이 손실 부호화에 비하여 많이 떨어진다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 소정 크기의 블록에 대한 인트라 예측 수행시에, 예측하고자 하는 블록내의 화소를 사용함으로써 압축률을 높인 무손실 동영상 인코딩 및 디코딩 방법, 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제는 본 발명에 따라, (a) 예측하고자 하는 MxN 블록내의 화소값들을 각각 예측하는데 있어서, 상기 각각의 화소값은, 부호화 모드에 따라 정해지는 예측방향으로 상기 MxN 블록내에서 가장 인접한 화소를 가지고 예측되는 단계; 및 (b) 상기 예측된 화소값과 상기 예측하고자 하는 화소값의 차를 엔트로피 코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법에 의해 달성된다.
상기 예측하고자 하는 블록이 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 상기 MxN 블록은 4x4 블록, 8x8 블록 또는 16x16 블록 중 어느 하나이며, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나인 경우에는 상기 MxN 블록은 8x8 블록인 것이 바람직하다.
상기 부호화 모드는, 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 H.264의 인트라 4x4 휘도 부호화 모드인 Vertical 모드, Horizontal 모드, DC 모드, Diagonal_Down_Left, Diagonal_Down_Right, Vertical_Right, Horizontal_Down, Vertical_Left 및 Horizontal_Up 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 부호화 모드는, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나에 대해서는 H.264 인트라 MxN 색도 부호화 모드인, Vertical 모드, Horizontal 모드 및 DC 모드인 것이 바람직하다.
또한, 상기 기술적 과제는 (a) 예측되는 단위인 MxN 블록내의, 부호화 모드에 따라 정해진 예측방향으로 상기 MxN 블록내의 가장 인접한 화소를 가지고 예측되어 만들어진 예측치에 기초하여 엔트로피 코딩이 수행된 비트 스트림을 수신하는 단계; (b) 상기 비트 스트림을 엔트로피 디코딩 하는 단계; 및 (c) 상기 디코딩된 값에 따라 원 영상을 무손실 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 디코딩 방법에 의해서도 달성된다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 기술적 과제는 예측하고자 하는 MxN 블록내의 화소값들을 각각 예측하는데 있어서, 상기 각각의 화소값은, 부호화 모드에 따라 정해지는 예측방향으로 상기 MxN 블록내에서 가장 인접한 화소를 가지고 예측을 수행하는 움직임 예측부; 상기 움직임 예측에 의해 계산된 율(Rates)이 가장 작은 부호화 모드를 선택하는 모드 선택부; 및 상기 예측된 화소값과 상기 예측하고자 하는 화소값의 차를 엔트로피 코딩하는 엔트로피 코딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코더에 의해서도 달성된다.
또한, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 기술적 과제는 예측되는 단위인 MxN 블록내의, 부호화 모드에 따라 정해진 예측방향으로 상기 MxN 블록내의 가장 인접한 화소를 가지고 예측되어 만들어진 예측치에 기초하여 엔트로피 코딩이 수행된 비트 스트림을 수신하여 엔트로피 디코딩 하는 엔트로피 디코딩부; 및 상기 디코딩된 값에 따라 원 영상을 복원하는 동영상 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 디코더에 의해서도 달성된다.
우선, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위해 다음과 같이 예측값과 잔차값을 정의한다.
p[x, y]는 현재 인코딩 하려는 MxN 블록 내의 제일 좌측 최상위 화소의 위치를 x=0, y=0 이라 할 때, 상대적인 x, y 위치의 화소값을 나타낸다. 예를 들어 도 3a에서 a 화소의 위치는 [0, 0], b 화소의 위치는 [1, 0], c 화소의 위치는 [2, 0], d 화소의 위치는 [3, 0], e 화소의 위치는 [0, 1] 로 나타낸다. 나머지 화소들 f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p 도 같은 방법으로 그 위치를 나타낼 수 있다.
predL[x, y]는 예측 방법을 변형하지 않고 원래 H.264의 방법으로 화소를 예측하였을 때의 예측값을 나타낸다. 예를 들어, 도 3a에서 a 화소의 예측값은 predL[0, 0] 로 나타낸다. 같은 방법으로 b 화소의 예측값은 predL[1, 0], c 화소의 예측값은 predL[2, 0], d 화소의 예측값은 predL[3, 0], e 화소의 예측값은 predL[0, 1] 이다. 나머지 화소들 f, g, h, i, j, k, l, m, n, o, p 의 예측값도 동일한 방법으로 나타낼 수 있다.
그리고, predL'[x, y]는 본 발명에 따라, 인접한 화소로부터 화소를 예측하였을 때의 예측값을 나타낸다. 화소의 위치를 나타내는 것은 predL[x, y] 와 같다. 그리고, ri,j 는 (i, j) 위치의 화소값에서 (i, j) 위치의 화소 예측값을 뺀 (i, j) 위치의 잔차값을 나타내고, ui,j 는 디코딩시 (i, j) 위치의 화소 예측값과 (i, j) 위치의 잔차값을 더하여 복원한 (i, j) 위치의 화소값을 나타낸다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부호화 장치의 블록도이다.
영상이 입력되면 움직임 예측을 수행한다. 본 실시예에서는 휘도(luminance) 블록 및 G 블록의 화소에 대해서는 4x4 인트라 예측을 수행하고, 색도(chrominance) 블록 및 R 블록, B 블록의 화소에 대해서는 8x8 인트라 예측을 수행하는 것에 대하여 설명한다. 움직임 예측부(110)는 예측하고자 하는 매크로 블록내의 휘도 블록 및 G 블록의 화소에 대해서는 4x4 인트라 예측을 수행하고, 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소에 대해서는 8x8 인트라 예측을 수행한다. 4x4 인트라 예측과 8x8 인트라 예측시에 예측 화소값을 계산하는 것에 대해서는 후술한다. 모드 선택부(120)는 여러 가지 예측 모드중에서 최적의 모드를 하나 선택한다. 즉, 4x4 인트라 예측과 8x8 인트라 예측시에 가능한 여러 가지 부호화 모드 중에서 하나를 선택한다. 일반적으로 율-왜곡(Rate-Distortion)을 가장 줄인 율-왜곡 최적화(RD Optimization) 방법에 따라 하나의 모드를 선택하는데, 본 발명에서는 무손실 부호화이기 때문에 왜곡은 존재하지 않으므로 율(Rates)의 최적화를 통해 하나의 부호화 모드를 결정한다.
엔트로피 코딩부(130)는 움직임 예측부(110)에서 출력된 차이값, 즉, 인코딩하고자 하는 현재 프레임의 매크로 블록내의 화소값과 예측 화소값의 차이를 엔트로피 코딩하여 출력한다. 엔트로피 코딩은, 발생빈도가 높은 데이터에 대해서는 적은 비트를 할당하고, 발생빈도가 낮은 데이터에 대해서는 많은 비트를 할당함으로써 데이터의 압축률을 높인 코딩방법을 말한다. 본 발명에서 사용되는 엔트로피 코딩방법에는 CAVLC(Context Adaptive Variable Length Coding) 또는 CABAC(Context-Based Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등이 있다.
도 2는 H.264에서의 4x4 블록에 대한 인트라 예측모드를 도시한 도면이다.
휘도블록 및 G 블록 화소의 인트라 예측은 4x4 블록 단위로 수행된다. 4x4 인트라 예측모드는 모두 9가지로, 예측방향에 따라 Vertical 모드(모드 0), Horizontal 모드(모드 1), DC 모드(모드 2), Diagonal_Down_Left(모드 3), Diagonal_Down_Right(모드 4), Vertical_Right(모드 5), Horizontal_Down(모드 6), Vertical_Left(모드 7), Horizontal_Up(모드 8)이 존재한다. 화살표는 예측방향을 나타낸다. 이하에서는 각 모드에서의 화소의 계산에 대해서 상세히 설명한다.
도 3a는 Vertical 모드(모드 0)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(302)는 수직방향으로 인접한 화소인 화소 A로부터 예측되고, 화소 e(304)는 예측하고자 하는 블록(300)에 인접한 화소 A가 아닌, 블록(300)내에서 화소 e(304)와 인접한 화소인 화소 a(302)로부터 예측된다. 또한, 화소 i(306)는 화소 e(304)로부터 예측되며, 화소 m(308)은 화소 i(306)로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 b는 화소 B로부터, 화소 f는 화소 b로부터, 화소 j는 화소 f로부터, 화소 n은 화소 j로부터, 화소 c는 화소 C로부터, 화소 g는 화소 c로부터, 화소 k는 화소 g로부터, 화소 o는 화소 k로부터, 화소 d는 화소 D로부터, 화소 h는 화소 d로부터, 화소 l은 화소 h로부터, 화소 p는 화소 l로부터 예측된다. 여기서, 예측된다는 것은 화소값과 예측값의 차이(잔차값)를 출력하여 엔트로피 코딩한다는 것을 의미한다. 즉, 예측하고자 하는 블록(300)내의 화소 a, e, i, m 의 잔차값은 a-A, e-a, i-e, m-i 값이 각각 출력되어 엔트로피 코딩된다. Vertical 모드(모드 0)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
pred4x4L'[x,y] = p[x,y-1], x,y = 0,..,3
도 3b는 Horizontal 모드(모드 1)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(312)는 수평방향으로 인접한 화소인 화소 I로부터 예측되고, 화소 b(314)는 예측하고자 하는 블록(300)에 인접한 화소 I가 아닌, 블록(300)내에서 화소 b(314)와 인접한 화소인 화소 a(312)로부터 예측된다. 또한, 화소 c(316)는 화소 b(314)로부터 예측되며, 화소 d(318)는 화소 c(316)로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 e는 화소 J로부터, 화소 f는 화소 e로부터, 화소 g는 화소 f로부터, 화소 h는 화소 g로부터, 화소 i는 화소 K로부터, 화소 j는 화소 I로부터, 화소 k는 화소 j로부터, 화소 l은 화소 k로부터, 화소 m은 화소 L로부터, 화소 n은 화소 m으로부터, 화소 o는 화소 n으로부터, 화소 p는 화소 o로부터 예측된다. Horizontal 모드(모드 1)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
pred4x4L'[x,y] = p[x-1,y], x,y = 0,..,3
도 3c는 Diagonal_Down_Left 모드(모드 3)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(322)는 도 3c에서 화살표로 나타낸 대각선 방향에 인접한 화소인 화소 B로부터 예측되고, 화소 e(324)는 블록(300)내에서 화소 e(324)와 화살표 방향으로 인접한 화소인 화소 b로부터 예측된다. 또한, 화소 i(326)는 f로부터 예측되며, 화소 m(328)은 j로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 b는 C로부터, 화소 c는 D로부터, 화소 d는 E로부터, 화소 f는 c로부터, 화소 g는 d로부터, 화소 h는 d로부터, 화소 j는 g로부터, 화소 k는 h로부터, 화소 l는 h로부터, 화소 n는 k로부터, 화소 o는 l로부터, 화소 p는 l로부터 예측된다. Diagonal_Down_Left 모드(모드 3)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
x = 3 이고, y 가 0 이 아닌 경우에는, predL'[x,y] = p[x, y-1] 가 되고, 그 밖의 경우에는, predL'[x,y] = p[x+1, y-1]가 된다.
또한, Diagonal_Down_Left 모드(모드 3)에서 화소 예측시 예측방향의 화소들에 대해 적절한 필터(filter)를 사용하여 예측할 수 있다. 예를 들어 1 : 2 : 1 filter 를 사용하는 경우에는, 화소 a(322)는 도 3c에서 화살표로 나타낸 대각선 방향에 위치한 화소들의 화소값들인 (A+2B+C+2)/4로부터 예측되고, 화소 e(324)는 블록(300)내에서 화소 e(324)와 화살표 방향으로 인접한 화소들의 화소값들인 (a+2b+c+2)/4로부터 예측된다. 또한, 화소 i(326)는 (e+2f+g+2)/4로부터 예측되며, 화소 m(328)은 (i+2j+k+2)/4로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 b는 (B + 2C + D + 2) / 4 로부터, 화소 c는 (C + 2D + E + 2) / 4 로부터, 화소 d는 (D + 2E + F + 2) / 4 로부터, 화소 f는 (b + 2c + d + 2) / 4 로부터, 화소 g는 (c + 2d + d + 2) / 4 로부터, 화소 h는 (d + 2d + d + 2) / 4 로부터, 화소 j는 (f + 2g + h + 2) / 4 로부터, 화소 k는 (g + 2h + h + 2) / 4 로부터, 화소 l는 (h + 2h + h + 2) / 4 로부터, 화소 n는 (j + 2k + l + 2) / 4 로부터, 화소 o는 (k + 2l + l + 2) / 4 로부터, 화소 p는 (l + 2l + l + 2) / 4 로부터 예측된다.
도 3d는 Diagonal_Down_Right 모드(모드 4)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(332)는 도 3d에서 화살표로 나타낸 대각선 방향에 인접한 화소인 X로부터 예측되고, 화소 f(334)는 블록(300)내에서 화소 f(334)와 화살표 방향으로 인접한 화소인 a로부터 예측된다. 또한, 화소 k(336)는 f로부터 예측되며, 화소 p(338)는 k로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 b는 A로부터, 화소 c는 B로부터, 화소 d는 C로부터, 화소 e는 I로부터, 화소 g는 b로부터, 화소 h는 c로부터, 화소 i는 J로부터, 화소 j는 e로부터, 화소 l는 g로부터, 화소 m은 K로부터, 화소 n은 i로부터, 화소 o는 j로부터 예측된다. Diagonal_Down_Right 모드(모드 4)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
pred4x4L'[x,y] = p[x-1,y-1], x,y = 0,..,3
또한, Diagonal_Down_Right 모드(모드 4)에서 화소 예측시 예측방향의 화소들에 대해 적절한 필터(filter)를 사용하여 예측할 수 있다. 예를 들어 1 : 2 : 1 filter 를 사용하는 경우에는, 화소 a(332)는 도 3d에서 화살표로 나타낸 대각선 방향에 위치한 화소들의 화소값들인 (I + 2X + A + 2) / 4로부터 예측되고, 화소 f(334)는 블록(300)내에서 화소 f(334)와 화살표 방향으로 인접한 화소들의 화소값들인 (I + 2a + b + 2) / 4로부터 예측된다. 또한, 화소 k(336)는 (e + 2f + g + 2) / 4로부터 예측되며, 화소 p(338)는 (j + 2k + l + 2) / 4로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 b는 (X + 2A + B + 2) / 4 로부터, 화소 c는 (A + 2B + C + 2) / 4 로부터, 화소 d는 (B + 2C + D + 2) / 4 로부터, 화소 e는 (J + 2I + a + 2) / 4 로부터, 화소 g는 (a + 2b + c + 2) / 4 로부터, 화소 h는 (b + 2c + d + 2) / 4 로부터, 화소 i는 (K + 2J + e + 2) / 4 로부터, 화소 j는 (J + 2e + f + 2) / 4 로부터, 화소 l는 (f + 2g + h + 2) / 4 로부터, 화소 m은 (L + 2K + i + 2) / 4 로부터, 화소 n은 (K + 2i + j + 2) / 4 로부터, 화소 o는 (i + 2j + k + 2) / 4 로부터 예측된다.
도 3e는 Vertical_Right 모드(모드 5)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(342)는 도 3e에서 화살표로 나타낸 대각선방향인 수직에서 22.5도 방향에 위치한 화소들의 화소값들인 (X + A + 1) / 2로부터 예측되고, 화소 e(344)는 블록(300)내에서 화소 e(344)와 화살표 방향인22.5도 방향으로 인접한 화소들의 화소값들인 (I + a + 1) / 2로부터 예측된다. 또한, 화소 j(346)는 (e + f + 1) / 2로부터 예측되며, 화소 n(348)은 (i + j + 1) / 2로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 b는 (A + B + 1) / 2 로부터, 화소 c는 (B + C + 1) / 2 로부터, 화소 d는 (C + D + 1) / 2 로부터, 화소 f는 (a + b + 1) / 2 로부터, 화소 g는 (b + c + 1) / 2 로부터, 화소 h는 (c + d + 1) / 2 로부터, 화소 i는 (J + e + 1) / 2 로부터, 화소 k는 (f + g + 1) / 2 로부터, 화소 l은 (g + h + 1) / 2 로부터, 화소 m은 (K + i + 1) / 2 로부터, 화소 o는 (j + k + 1) / 2 로부터, 화소 p는 (k + l + 1) / 2 로부터 예측된다. Vertical_Right 모드(모드 5)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
pred4x4L'[0,0] = (p[-1,-1] + p[0,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,0] = (p[0,-1] + p[1,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,0] = (p[1,-1] + p[2,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,0] = (p[2,-1] + p[3,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,1] = (p[-1,0] + p[0,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,1] = (p[0,0] + p[1,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,1] = (p[1,0] + p[2,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,1] = (p[2,0] + p[3,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,2] = (p[-1,1] + p[0,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,2] = (p[0,1] + p[1,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,2] = (p[1,1] + p[2,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,2] = (p[2,1] + p[3,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,3] = (p[-1,2] + p[0,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,3] = (p[0,2] + p[1,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,3] = (p[1,2] + p[2,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,3] = (p[2,2] + p[3,2] + 1) >> 1
도 3f는 Horizontal_Down 모드(모드 6)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(352)는 도 3f에서 화살표로 나타낸 대각선방향인 수평방향 22.5도 방향에 위치한 화소들의 화소값들인 (X + I + 1) / 2로부터 예측되고, 화소 b(354)는 블록(300)내에서 화소 b(354)와 화살표 방향인22.5도 방향으로 인접한 화소들의 화소값들인 (A + a + 1) / 2로부터 예측된다. 또한, 화소 g(356)는 (b + f + 1) / 2로부터 예측되며, 화소 h(358)는 (c + g + 1) / 2로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 i는 (J + K + 1) / 2 로부터, 화소 m은 (K + L + 1) / 2 로부터, 화소 f는 (a + e + 1) / 2 로부터, 화소 j는 (e +i + 1) / 2 로부터, 화소 n은 (i +m + 1) / 2 로부터, 화소 c는 (B +b + 1) / 2 로부터, 화소 k는 (f +j + 1) / 2 로부터, 화소 o는 (j +n + 1) / 2 로부터, 화소 d는 (C +c + 1) / 2 로부터, 화소 l은 (g +k + 1) / 2 로부터, 화소 p는 (k +o + 1) / 2 로부터 예측된다. Horizontal_Down 모드(모드 6)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
pred4x4L'[0,0] = (p[-1,-1] + p[-1,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,1] = (p[-1,0] + p[-1,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,2] = (p[-1,1] + p[-1,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,3] = (p[-1,2] + p[-1,3] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,0] = (p[0,-1] + p[0,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,1] = (p[0,0] + p[0,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,2] = (p[0,1] + p[0,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,3] = (p[0,2] + p[0,3] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,0] = (p[1,-1] + p[1,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,1] = (p[1,0] + p[1,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,2] = (p[1,1] + p[1,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,3] = (p[1,2] + p[1,3] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,0] = (p[2,-1] + p[2,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,1] = (p[2,0] + p[2,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,2] = (p[2,1] + p[2,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,3] = (p[2,2] + p[2,3] + 1) >> 1
도 3g는 Vertical_Left 모드(모드 7)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(362)는 도 3g에서 화살표로 나타낸 대각선방향인 수직방향 22.5도 방향에 위치한 화소들의 화소값들인 (A + B + 1) / 2로부터 예측되고, 화소 e(364)는 블록(300)내에서 화소 e(364)와 화살표 방향인22.5도 방향으로 인접한 화소들의 화소값들인 (a + b + 1) / 2로부터 예측된다. 또한, 화소 i(366)는 (e + f + 1) / 2로부터 예측되며, 화소 m(368)은 (i + j + 1) / 2로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 b는 (B + C + 1) / 2 로부터, 화소 c는 (C + D + 1) / 2 로부터, 화소 d는 (D + E + 1) / 2 로부터, 화소 f는 (b + c + 1) / 2 로부터, 화소 g는 (c + d + 1) / 2 로부터, 화소 h는 d 로부터, 화소 j는 (f + g + 1) / 2 로부터, 화소 k는 (g + h + 1) / 2 로부터, 화소 l는 h 로부터, 화소 n은 (j + k + 1) / 2 로부터, 화소 o는 (k + l + 1) / 2 로부터, 화소 p는 l 로부터 예측된다. Vertical_Left 모드(모드 7)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
pred4x4L'[0,0] = (p[0,-1] + p[1,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,0] = (p[1,-1] + p[2,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,0] = (p[2,-1] + p[3,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,0] = (p[3,-1] + p[4,-1] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,1] = (p[0,0] + p[1,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,1] = (p[1,0] + p[2,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,1] = (p[2,0] + p[3,0] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,1] = p[3,0]
pred4x4L'[0,2] = (p[0,1] + p[1,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,2] = (p[1,1] + p[2,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,2] = (p[2,1] + p[3,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,2] = p[3,1]
pred4x4L'[0,3] = (p[0,2] + p[1,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,3] = (p[1,2] + p[2,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,3] = (p[2,2] + p[3,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,3] = p[3,2]
도 3h는 Horizontal_Up 모드(모드 8)에서의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a(372)는 도 3h에서 화살표로 나타낸 대각선방향인 수평방향 22.5도 방향에 위치한 화소들의 화소값들인 (I + J + 1) / 2로부터 예측되고, 화소 b(374)는 블록(300)내에서 화소 b(374)와 화살표 방향인22.5도 방향으로 인접한 화소들의 화소값들인 (a + e + 1) / 2로부터 예측된다. 또한, 화소 c(376)는 (b + f + 1) / 2로부터 예측되며, 화소 d(378)는 (c + g + 1) / 2로부터 예측된다.
이와 같은 방법으로, 화소 e는 (J + K + 1) / 2 로부터, 화소 i는 (K + L + 1) / 2 로부터, 화소 m은 L 로부터, 화소 f는 (e + i + 1) / 2 로부터, 화소 j는 (i + m + 1) / 2 로부터, 화소 n은 m 로부터, 화소 g는 (f + j + 1) / 2 로부터, 화소 k는 (j + n + 1) / 2 로부터, 화소 o는 n 로부터, 화소 h는 (g + k + 1) / 2 로부터, 화소 l는 (k + o + 1) / 2 로부터, 화소 p는 o 로부터 예측된다. Horizontal_Up 모드(모드 8)에서의 화소 예측 방법을 식으로 나타내면 다음과 같다.
pred4x4L'[0,0] = (p[-1,0] + p[-1,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,1] = (p[-1,1] + p[-1,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,2] = (p[-1,2] + p[-1,3] + 1) >> 1
pred4x4L'[0,3] = p[-1,3]
pred4x4L'[1,0] = (p[0,0] + p[0,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,1] = (p[0,1] + p[0,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,2] = (p[0,2] + p[0,3] + 1) >> 1
pred4x4L'[1,3] = p[0,3]
pred4x4L'[2,0] = (p[1,0] + p[1,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,1] = (p[1,1] + p[1,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,2] = (p[1,2] + p[1,3] + 1) >> 1
pred4x4L'[2,3] = p[1,3]
pred4x4L'[3,0] = (p[2,0] + p[2,1] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,1] = (p[2,1] + p[2,2] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,2] = (p[2,2] + p[2,3] + 1) >> 1
pred4x4L'[3,3] = p[2,3]
마지막으로 DC 모드(모드 2)에서는 예측하고자 하는 블록(300)내의 모든 화소는 그 블록(300)과 인접한 블록의 화소값들인 (A + B + C + D + I + J + K + L + 4) / 8 로부터 예측된다.
이제까지는 4x4 크기의 블록에 대한 휘도(luminance) 블록 및 G블록 화소의 예측을 일예로 설명하였지만, 휘도 블록의 크기가 8x8 또는 16x16 인 경우에도 상술한 휘도 화소의 예측방법이 동일하게 적용될 수 있다. 예를 들어, 8x8 블록의 vertical 모드인 경우 도 3a를 참조하여 설명한 바와 같이, 각 화소들은 수직방향으로 가장 인접한 화소로부터 예측된다. 따라서, 블록의 크기가 8x8 또는 16x16으로 커졌다는 것만 달라졌을 뿐 4x4 블록에 대한 vertical 모드에서의 화소 예측과 동일하다.
한편, 휘도와 색도로 구성된 화소뿐만 아니라 R(Red), G(Green), B(Blue) 중 R 블록 및 B 블록에 대해서는 후술하는 색도 화소에 대한 화소 예측방법이 적용될 수 있다.
다음으로, 색도(Chrominace) 블록 및 R 블록, B 블록의 화소에 대한 화소 예측의 계산에 대해서 도 4a 내지 도 4c를 참조하여 상세히 설명한다. 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소의 예측은 8x8 블록에 대해서 수행되며, 예측모드는 모두 4가지가 있으나, 본 발명에서는 플레인 모드(Plane mode)는 사용하지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 DC 모드(모드 0), Horizontal 모드(모드 1) 및 Vertical 모드(모드 2)만을 사용한다.
도 4a는 DC 모드에서의 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4c에서는 8x8 블록에 대해서 예측하는 경우를 설명하고 있으나, 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소 예측시 MxN 블록에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 8x8 블록(400)내의 4x4 블록(410)에 존재하는 모든 화소들인 a1, b1, c1, d1, e1, f1, g1, h1, i1, j1, k1, l1, m1, n1, o1, p1 는 (A + B + C + D + I + J + K + L + 4) / 8 로부터 예측된다. 그리고, 화소 a2, b2, c2, d2, e2, f2, g2, h2, i2, j2, k2, l2, m2, n2, o2, p2 는 (E + F + G + H + 2) / 4 로부터 예측된다. 또한, 화소 a3, b3, c3, d3, e3, f3, g3, h3, i3, j3, k3, l3, m3, n3, o3, p3 는 (M + N + O + P + 2) / 4 로부터 예측되며, 화소 a4, b4, c4, d4, e4, f4, g4, h4, i4, j4, k4, l4, m4, n4, o4, p4 는 (E + F + G + H + M + N + O + P + 4) / 8 로부터 예측된다.
도 4b는 Horizontal 모드에서의 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a1은 화소 I로부터 예측되고, 화소 b1은 화소 a1으로부터, 화소 c1은 화소 b1으로부터 예측된다. 이와 같이, 예측하고자 하는 블록(400)내에서 수평방향으로 인접한 화소를 가지고 예측된다.
도 4c는 Vertical 모드에서의 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
화소 a1은 화소 A로부터 예측되고, 화소 e1은 화소 a1으로부터, 화소 i1은 화소 e1으로부터 예측된다. 이와 같이, 예측하고자 하는 블록(400)내에서 수직방향으로 인접한 화소를 가지고 예측된다.
지금까지 휘도 블록 및 G 블록 예측시에는 4x4 블록단위에 대해서, 색도블록, R 블록 및 B 블록의 예측시에는 8x8 블록단위에 대해서 각 블록내에서 인접한 화소를 가지고 화소를 예측하는 것을 설명하였으나, 4x4 블록 또는 8x8 블록에 제한되지 않고 임의의 MxN 블록 크기에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 즉, 예측하고자 하는 블록단위가 MxN 블록이라고 하더라도 그 블록내에서 예측방향으로 가장 인접한 화소를 가지고, 예측하고자 하는 화소값을 계산하면 된다.
도 5는 상술한 모드들에서, 인코딩 및 디코딩시 예측방법 및 복원방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하여, 화소예측에 의한 잔차(residual)를 구하는데 있어서의 다른 방법을 설명한다. 종래의 인코더에서는 잔차값을 구하는데 있어서, 인접한 블록의 화소를 사용한다. 예를 들어, 3a의 vertical 모드에서 종래에는 화소 a(302), e(304), i(306), m(308)은 모두 화소 A로부터 예측되므로, 잔차값은 r0 = a-A, r1 = e-A, r2 = i-A, r3 = m-A가 된다. 본 발명에서는 이렇게 만들어진 종래의 잔차값을 가지고 새로운 잔차값을 계산한다. 그러면 새로운 잔차값은 r'0 = r0, r'1 = r1-r0, r'2 = r2-r1, r'3 = r3-r2가 된다. 이때 새로운 잔차값, r'0, r'1, r'2, r'3 은, r'0 = a-A, r'1 = e-a, r'2 = i-e, r'3 = m-i 이 되므로 r'0, r'1, r'2, r'3 은 앞에서 설명한 예측방법에 따라 가장 인접한 화소로부터 예측한 잔차값과 같은 값을 가지게 된다. 그러므로 새로운 잔차값, r'0, r'1, r'2, r'3 을 가지고 상술한 바와 같은 각 모드에서, 인접한 화소를 사용한 화소예측방법을 적용할 수 있다.
따라서, 도 1의 본 발명의 부호화 장치의 움직임 예측부(110)에서는 잔차를 가지고 새로운 화소값 r'0, r'1, r'2, r'3를 만드는 잔차값 계산부를 더 포함할 수 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복호화 장치의 블록도이다.
엔트로피 디코더(610)는 본 발명에 따라 인코딩된 비트 스트림을 입력받아 CAVLC(Context Adaptive Variable Length Coding) 또는 CABAC(Context-Based Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등과 같은 엔트로피 디코딩 방법에 따라 디코딩을 수행한다. 수신된 비트 스트림의 맨 앞 부분에는 본 발명에서 개시한 바와 같이 화소값을 예측하였다는 플래그를 한 비트로 설정할 수 있다. 이 플래그의 예로는 H.264에서 lossless_qpprime_y_zero_flag가 있다. 이 플래그를 사용하여 본 발명에서와 같이 화소 예측값을 계산하였다는 것을 동영상 복원부(620)로 전달한다.
동영상 복원부(620)는 이 플래그 정보와 인코딩 모드 정보에 따라, 그 모드하에서 본 발명의 화소 예측치 계산방법에 따라 동영상을 복원하여 출력한다.
도 7은 본 발명에 따른 인코딩 방법의 플로우차트이다.
상술한 바와 같이 변형된 예측방법에 따라 부여된 여러 가지 인트라 예측 부호화 모드하에서 움직임 예측을 수행하여 최적의 모드를 결정한다(S710). 또한 변형된 예측방법을 사용하지 않고, 기존의 예측방법에 의해 만들어진 잔차를 가지고 새롭게 만든 잔차값을 사용하여 블록을 구성한 후, 인트라 예측 부호화 모드에서의 움직임 예측을 수행할 수 있다. 최적의 모드는 율-왜곡 최적화에 의해 선택될 수 있는데 본 발명에서는 무손실 부호화이므로 율 최적화에 의해 하나의 부호화 모드를 결정한다. 결정된 부호화 모드하에서 움직임 예측을 수행한다(S720). 그리고 그 값을 엔트로피 코딩하여 출력한다(S730).
디코딩은 인코딩의 역순에 따른다. 즉, 엔트로피 코딩된 비트 스트림을 입력받아, 엔트로피 디코딩을 수행하고, 부호화 모드 정보와 플래그 정보에 따라 본 발명의 화소 예측치 계산방법에 따라 화소값을 복원하여 동영상을 출력한다.
이때 복원되는 화소값을 수식으로 표현하면 다음과 같다.
(1) 인코딩시 상술한 바와 같은 변형된 예측방법을 사용하였고, 인코딩 모드가 Vertical 모드로 결정된 경우에는 다음 수식에 의해서 화소값이 복원된다.
uij = predL[xO+j, yO+i] + i,j = 0,..,3 또는
uij = predL'[xO+j, yO] + i,j = 0,..,3
(2) 인코딩시 상술한 바와 같은 변형된 예측방법을 사용하였고, 인코딩 모드가 Horizontal 모드로 결정된 경우에는 다음 수식에 의해서 화소값이 복원된다.
uij = predL[xO+j, yO+i] + i,j = 0,..,3 또는
uij = predL'[xO, yO+i] + i,j = 0,..,3
(3) 인코딩시 상술한 바와 같은 변형된 예측방법을 사용하였고, 인코딩 모드가 Diagonal_Down_Left 모드로 결정된 경우 다음 수식에 의해서 화소값이 복원된다.
i = 0 ( (i,j) = (0,0), (0,1), (0,2), (0,3) ) 이면
uij = predL'[xO+j, yO+i] + ri,j 이고,
i = 1, j < 3 ((i,j) = (1,0), (1,1), (1,2) ) 이면
uij = predL'[xO+j+1, yO+i-1] + ri-1,j+1 + ri,j 이고,
i = 1, j = 3 (i,j) = (1,3) ) 이면
uij = predL'[xO+j, yO+i-1] + ri-1,j + ri,j 이고,
i = 2, j < 2 ((i,j) = (2,0), (2,1) ) 이면
uij = predL'[xO+j+2, yO+i-2] + ri-2,j+2 + ri-1,j+1 + ri,j 이고,
i = 2, j = 2 ((i,j) = (2,2) ) 이면
uij = predL'[xO+j+1, yO+i-2] + ri-2,j+1 + ri-1,j-1 + ri,j 이고,
i = 2, j = 3 ((i,j) = (2,3) ) 이면
uij = predL'[xO+j, yO+i-2] + ri-2,j + ri-1,j + ri,j 이고,
i = 3, j = 0 ((i,j) = (3,0) ) 이면
uij = predL'[xO+j+3, yO+i-3] + ri-3,j+3 + ri-2,j+2 + ri-1,j+1 + ri,j 이고,
i = 3, j = 1 ((i,j) = (3,1) ) 이면
uij = predL'[xO+j+2, yO+i-3] + ri-3,j+2 + ri-2,j+2 + ri-1,j+1 + ri,j 이고,
i = 3, j = 2 ((i,j) = (3,2) ) 이면
uij = predL'[xO+j+1, yO+i-3] + ri-3,j+1 + ri-2,j+1 + ri-1,j+1 + ri,j 이고,
i = 3, j = 3 ((i,j) = (3,3) ) 이면
uij = predL'[xO+j, yO+i-3] + ri-3,j + ri-2,j + ri-1,j + ri,j 이다.
(4) 인코딩시 상술한 바와 같은 변형된 예측방법을 사용하였고, 인코딩 모드가 Diagonal_Down_Right 모드로 결정된 경우에는 다음 수식에 의해서 화소값이 복원된다.
i = 0,or j = 0 ( (i,j) = (0,0), (0,1), (0,2), (0,3), (1,0), (2,0), (3,0) ) 이면 uij = predL'[xO+j, yO+i] + ri,j 이고,
i = 1, j >= 1,or j = 1, i > 1 ((i,j) = (1,1), (1,2), (1,3), (2,1), (3,1) ) 이면 uij = predL'[xO+j, yO+i] + ri-1,j-1 + ri,j 이고,
i = 2, j >= 2,or j = 2, i > 2 ((i,j) = (2,2), (2,3), (3,2) ) 이면
uij = predL'[xO+j, yO+i] + ri-2,j-2 + ri-1,j-1 + r i,j 이고,
i = j = 3 ((i,j) = (3,3) ) 이면
uij = predL'[xO+j, yO+i] + ri-3,j-3 + ri-2,j-2 + r i-1,j-1 + ri,j 이다.
(5) 그 외의 경우에는 다음 수식에 의해서 화소값이 복원된다.
uij = predL[xO+j, yO+i] + rij
상술한 방법에 따라 H.264 표준화 그룹인 JM73(Joint Model 73)에서 제시하고 있는 여러 가지 테스트 영상에 대하여 실험을 한 결과 다음과 같이 압축효율이 증가하였다. 다음 표 1은 실험조건을 설명하기 위한 도면이다.
News(QCIF) Container(QCIF) Foreman(QCIF) Silent(QCIF) Paris(CIF) Mobile(CIF) Tempete(CIF)
전체 프레임 300(30 Hz) 300(30 Hz) 300(30 Hz) 300(35 Hz) 300(30 Hz) 300(30 Hz) 260(30 Hz)
조건 Rate Optimization, CABAC or CAVLC, Intra 4x4 모드
모두 7개의 테스트 영상에 대해서 10Hz, 15Hz, 30Hz 의 동영상을 100 프레임에서 300 프레임까지 다양하게 실험하였다.
다음 표 2는 표 1과 같은 실험조건하에서 종래의 압축방법과 본 발명에 따른 압축방법에 따라 테스트 영상을 압축하였을 때의 압축률을 비교한 도표이다.
Image OriginalSize(Bits) Method CABAC CAVLC
TotalBits CompressionRatio RelativeBits (%) TotalBits CompressionRatio RelativeBits (%)
News(300 Frames) 91238400 JM73 49062832 1.8596 100 52730184 1.7303 100
본발명 41909016 2.1771 85.4191 45048912 2.0253 85.4329
Container(300 Frames) 91238400 JM73 47836576 1.9073 100 51976808 1.7554 100
본발명 42214496 2.1613 88.2473 45796656 1.9923 88.1098
Foreman(300 Frames) 91238400 JM73 50418312 1.8096 100 54997344 1.6590 100
본발명 45126584 2.0218 89.5044 48981272 1.8627 89.0612
Silent(300 Frames) 91238400 JM73 54273064 1.6811 100 59704832 1.5282 100
본발명 47761392 1.9103 88.0020 51595640 1.7683 86.4179
Paris(300 Frames) 364953600 JM73 224766912 1.6237 100 243763312 1.4972 100
본발명 194010352 1.8811 86.3162 209244560 1.7441 85.8392
Mobile(300 Frames) 364953600 JM73 285423632 1.2786 100 310319680 1.1761 100
본발명 257143688 1.4193 90.0919 276517280 1.3198 89.1072
Tempete(260 Frames) 316293120 JM73 205817192 1.5368 100 225291464 1.4039 100
본발명 183106968 1.7274 88.9658 198472424 1.5936 88.0959
Average JM73 131085503 1.6710 100 142683375 1.5357 100
본발명 115896071 1.8997 88.0781 125093821 1.7580 87.4377
한편, 표 2는 테스트 영상을, 인트라 예측만을 사용하여 인트라 프레임으로 만들었을 때의 결과이며 압축률이 보다 우수함을 알 수 있다.
한편, 전술한 동영상 인코딩 및 디코딩 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 동영상 인코딩 및 디코딩 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체, 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 무손실 부호화시의 압축률을 향상시킬 수 있다. 특히 인트라 예측모드만을 사용한 경우에는 압축률이 종래보다 크게 높아진다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부호화 장치의 블록도이다.
도 2는 H.264에서의 4x4 블록에 대한 인트라 예측모드를 도시한 도면이다.
도 3a는 Vertical 모드(모드 0)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 Horizontal 모드(모드 1)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3c는 Diagonal_Down_Left 모드(모드 3)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3d는 Diagonal_Down_Right 모드(모드 4)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3e는 Vertical_Right 모드(모드 5)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3f는 Horizontal_Down 모드(모드 6)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3g는 Vertical_Left 모드(모드 7)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 3h는 Horizontal_Up 모드(모드 8)에서의 휘도 블록 및 G 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a는 DC 모드에서의 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 Horizontal 모드에서의 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 4c는 Vertical 모드에서의 색도 블록 및 R 블록, B 블록의 화소 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 상술한 모드들에서, 인코딩 및 디코딩시의 예측방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 복호화 장치의 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 인코딩 방법의 플로우차트이다.

Claims (15)

  1. (a) 예측하고자 하는 MxN 블록내의 화소값들을 각각 예측하는데 있어서, 상기 각각의 화소값은, 부호화 모드에 따라 정해지는 예측방향으로 상기 MxN 블록내에서 가장 인접한 화소를 가지고 예측되는 단계; 및
    (b) 상기 예측된 화소값과 상기 예측하고자 하는 화소값의 차를 엔트로피 코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 예측하고자 하는 블록이 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 상기 MxN 블록은 4x4 블록, 8x8 블록 또는 16x16 블록 중 어느 하나이며, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나인 경우에는 상기 MxN 블록은 8x8 블록인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부호화 모드는, 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 H.264의 인트라 4x4 휘도 부호화 모드인 Vertical 모드, Horizontal 모드, DC 모드, Diagonal_Down_Left 모드, Diagonal_Down_Right 모드, Vertical_Right 모드, Horizontal_Down 모드, Vertical_Left 모드 및 Horizontal_Up 모드인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 부호화 모드는, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나에 대해서는 H.264 인트라 MxN 색도 부호화 모드인, Vertical 모드, Horizontal 모드 및 DC 모드인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    (b1) 상기 MxN 블록에 대해, 상기 (a) 단계에 따른 인트라 예측을 H.264 인트라 부호화 모드에서 수행하여 율(Rates)이 가장 작은 부호화 모드를 결정하는 단계; 및
    (b2) 상기 결정된 부호화 모드에 따라 수행된 예측 화소값과, 상기 예측하고자 하는 화소값의 차를 엔트로피 코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법.
  6. (a) 예측하고자 하는 MxN 블록내의 화소값들을 각각 예측하는데 있어서, 상기 각각의 화소값은, 부호화 모드에 따라 정해지는 예측방향으로 상기 MxN 블록과 인접한 화소를 사용하여 잔차값을 구한 후, 그 잔차로 만들어진 MxN 블록내에서 가장 인접한 화소를 가지고 예측되는 단계; 및
    (b) 상기 예측된 화소값과 상기 예측하고자 하는 화소값의 차를 엔트로피 코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법.
  7. (a) 예측되는 단위인 MxN 블록내의, 부호화 모드에 따라 정해진 예측방향으로 상기 MxN 블록내의 가장 인접한 화소를 가지고 예측되어 만들어진 예측치에 기초하여 엔트로피 코딩이 수행된 비트 스트림을 수신하는 단계;
    (b) 상기 비트 스트림을 엔트로피 디코딩 하는 단계; 및
    (c) 상기 디코딩된 값에 따라 원 영상을 무손실 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 디코딩 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 MxN 블록이 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 상기 MxN 블록은 4x4 블록, 8x8 블록 또는 16x16 블록 중 어느 하나이며, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나인 경우에는 상기 MxN 블록은 8x8 블록인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코딩 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 부호화 모드는, 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 H.264의 인트라 4x4 휘도 부호화 모드인 Vertical 모드, Horizontal 모드, DC 모드, Diagonal_Down_Left, Diagonal_Down_Right, Vertical_Right, Horizontal_Down, Vertical_Left 및 Horizontal_Up 인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 디코딩 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 부호화 모드는, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나에 대해서는 H.264 인트라 MxN 색도 부호화 모드인, Vertical 모드, Horizontal 모드 및 DC 모드인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 디코딩 방법.
  11. 예측하고자 하는 MxN 블록내의 화소값들을 각각 예측하는데 있어서, 상기 각각의 화소값은, 부호화 모드에 따라 정해지는 예측방향으로 상기 MxN 블록내에서 가장 인접한 화소를 가지고 예측을 수행하는 움직임 예측부;
    상기 움직임 예측에 의해 계산된 율(Rates)이 가장 작은 부호화 모드를 선택하는 모드 선택부; 및
    상기 예측된 화소값과 상기 예측하고자 하는 화소값의 차를 엔트로피 코딩하는 엔트로피 코딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코더.
  12. 제11항에 있어서, 상기 움직임 예측부는
    예측하고자 하는 MxN 블록내의 화소값들을 각각 예측하는데 있어서, 상기 각각의 화소값은, 부호화 모드에 따라 정해지는 예측방향으로 상기 MxN 블록과 인접한 화소를 사용하여 잔차값을 구하는 잔차값 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코더.
  13. 제11항에 있어서,
    예측하고자 하는 블록이 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 상기 MxN 블록은 4x4 블록, 8x8 블록 또는 16x16 블록 중 어느 하나이며, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나인 경우에는 상기 MxN 블록은 8x8 블록인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 인코더.
  14. 예측되는 단위인 MxN 블록내의, 부호화 모드에 따라 정해진 예측방향으로 상기 MxN 블록내의 가장 인접한 화소를 가지고 예측되어 만들어진 예측치에 기초하여 엔트로피 코딩이 수행된 비트 스트림을 수신하여 엔트로피 디코딩 하는 엔트로피 디코딩부; 및
    상기 디코딩된 값에 따라 원 영상을 복원하는 동영상 복원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 디코더.
  15. 제14항에 있어서,
    예측하고자 하는 블록이 휘도 블록 또는 G 블록인 경우에는 상기 MxN 블록은 4x4 블록, 8x8 블록 또는 16x16 블록 중 어느 하나이며, 색도 블록, R 블록, B 블록 중 어느 하나인 경우에는 상기 MxN 블록은 8x8 블록인 것을 특징으로 하는 동영상 무손실 디코더.
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