KR20060015759A - 장면 합성을 위한 방법 및 디코더 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복수의 오브젝트들을 포함하는 장면을 합성하는 방법과 관련되고, 오브젝트는 색도 및 휘도 성분들을 포함하고, 색도 값은 적어도 두 개의 휘도 값들의 세트와 연관되고, 상기 방법은 제 1 오브젝트와 제 2 오브젝트를 혼합하여, 혼합된 오브젝트를 초래하는 혼합 단계를 포함하고, 상기 단계는 -상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 상기 대응하는 휘도 성분들과 제 1 합성 함수로부터 상기 혼합된 오브젝트의 휘도 성분을 생성하는 부 단계와, -상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 상기 대응하는 색도 성분들과 제 2 합성 함수로부터 상기 혼합된 오브젝트의 색도 성분을 생성하는 부 단계로서, 상기 제 2 합성 함수는 상기 제 1 합성 함수의 연관된 값들의 세트에 의존하는, 상기 색도 성분 생성 부 단계를 포함한다.
오브젝트, 합성, 휘도, 색도, 투명도, 혼합.

Description

장면 합성을 위한 방법 및 디코더{Method and decoder for composing a scene}
본 발명은 복수의 오브젝트들을 포함하는 장면을 합성하는 방법에 관한 것으로서, 오브젝트는 색도 및 휘도 성분들을 포함하고, 색도 값은 적어도 두 개의 휘도 값들의 세트와 연관되고, 방법은 혼합된 오브젝트를 초래하도록 제 1 오브젝트와 제 2 오브젝트를 혼합하는 혼합 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 디코더에 관한 것으로서, 상기 디코더는 상기 방법을 수행한다. 이러한 방법은, 예를 들어 MPEG-4 비디오 통신 시스템에서 사용될 수 있다.
시각적 장면은 고유 비디오, 2차원적, 3차원적 합성 이미지들, 그래픽들, 또는 텍스트와 같은 상이한 형태의 오브젝트들로 구성될 수 있다.
예를 들어 이동 통신 시스템과 같은 비디오 통신 시스템은, 인코더 및 디코더를 각각 포함하는 제 1 이동 전화 및 제 2 이동 전화를 일반적으로 포함한다. 제 1 이동 전화로부터 제 2 이동 전화로 시각적 장면을 전송하기 위해, 상이한 오브젝트들이 제 1 이동 전화에 의해 인코딩되고 개별적으로 제 2 이동 전화로 전송된다. 디코더 측에서, 장면은 상이한 오브젝트들을 디코딩하고, 이후, 디코딩된 오브젝트들을 렌더링함으로써 재합성된다. 통상적으로, 렌더링은 장면상의 오브젝트를 매핑 할 수 있는 기하학적 전환 단계와, 최종 장면을 위해, 매핑된 오브젝트들을 함께 혼합하는 단계를 포함한다.
오브젝트는 오브젝트의 컬러를 형성하는 색도(U 및 V), 휘도(Y) 성분들을 일반적으로 포함한다. 오브젝트(M)를 갖는 현재 오브젝트(N)의 혼합 단계 동안, 투명도 값(Nalpha)은 오브젝트(N)와 연관될 수 있고, 혼합 오브젝트(P)의 상기 투명도 값은 색도 및 휘도 값들(Pyuv)에 영향을 준다:
Figure 112005075334371-PCT00001
혼합된 오브젝트의 픽셀의 투명도는 상기 픽셀의 모양에 따라 얻어진다. 투명도는 어느 오브젝트가 혼합되었는지, 어느 오브젝트가 장면의 다른 오브젝트의 앞에 있는지를 결정하게 한다. 모양은 장면의 프레임의 픽셀과 연관된다. 이것은 픽셀이 외측 또는 내측 오브젝트인지를 알게 한다. 이것이 외측인 경우, 모양은 널 값을 갖고, 그렇지 않으면, 값은 1과 같다.
좌표(x,y)를 갖는 픽셀에서, 이러한 좌표들에 대응하는 모양 값 0 또는 1이 취해지고, 이 픽셀의 휘도에 귀착된다. 합성이 4:2:0 포맷에서 일어나면(하나의 색도 값은 도 1에 도시된 바와 같은 네 개의 휘도 값들과 대응하고, 색도 값들은 원들이고 휘도 값들은 십자형들이다), 색도 값(U 또는 V(x,y))에 사용되는 모양은 좌표들(2x-1, 2y-1)의 픽셀의 모양으로, 즉, 2x2 픽셀들의 사각의 오른쪽 위는 색도 값과 연관된다.
이 해결책의 한 가지 불편한 점은 혼합된 오브젝트의 색도가 거짓(false)인 것이다. 이것은 임의의 모양을 갖는 오브젝트들에 대한 불량한 시각적 품질을 초래 한다. 이 관찰은 글자 "e"로 구성된 오브젝트의 예로 설명되고 도 2a 내지 2c에서 줄무늬로 표현된다. 도 2a는 원래의 오브젝트이고, 도 2c는 합성의 결과이고 도 2b는 어떻게 결과가 얻어지는지를 설명한다. 각각의 사각은 픽셀을 나타낸다. 한 픽셀이 좌표가 (4,2)인 픽셀을 취한다면, 색도 성분에 대해 사용될 모양의 픽셀은 도 2b에 도시된 바와 같이 픽셀(3,1)이다. 이 모양의 값은 0이고, 이것은 말하자면 글자 "e"의 외측이고, 도 2c에 도시된 바와 같이 픽셀값이 도트들로 나타날 때, 색도 값은 계산되지 않을 것이다. 이 결과는 색도 값이 계산되었으므로 거짓이고, 결과는 도 2a와 동일하다.
따라서, 본 발명의 목적은 복수의 오브젝트들을 포함하는 장면을 합성하는 방법으로서, 오브젝트는 색도 및 휘도 성분들을 포함하고, 색도 값은 적어도 두 개의 휘도 값들의 세트와 연관되고, 방법은 혼합된 오브젝트를 초래하도록 제 1 오브젝트와 제 2 오브젝트를 혼합하는 혼합 단계를 포함하고, 이는 혼합된 오브젝트의 보다 양호한 시각적 품질을 준다.
결국, 혼합 단계가 다음의 부 단계들을 포함하는 방법이 제공된다.
-상기 혼합된 오브젝트의 휘도 성분을, 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 휘도 성분들과 제 1 합성 함수로부터 생성하는 단계와,
-상기 혼합된 오브젝트의 색도 성분을, 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 색도 성분들과 제 2 합성 함수로부터 생성하는 단계로서, 제 2 합성 함수는 제 1 합성 함수의 연관된 값들의 세트에 의존하는, 색도 성분 생성 단계.
부가적으로, 혼합 수단을 포함하는 디코더가 제공되고, 상기 혼합 수단은,
-상기 혼합된 오브젝트의 휘도 성분을, 상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 휘도 성분들과 제 1 합성 함수로부터 생성하는 휘도 생성 수단과,
-상기 혼합된 오브젝트의 색도 성분을, 상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 색도 성분들과 제 2 합성 함수로부터 생성하는 색도 생성 수단으로서, 상기 제 2 합성 함수는 상기 제 1 합성 함수의 연관된 값들의 세트에 의존하는, 상기 색도 성분 생성 수단을 포함한다.
보다 자세히는, 제 2 합성 함수에 대한 제 1 합성 함수의 연관된 값들의 세트를 이용하는 것은 오브젝트의 색도 성분에 대해 보다 정확성을 갖게 한다.
제 1 비-제한적 실시예에 따라, 제 1 합성 함수는 모양 합성에 의존한다.
제 1 비-제한된 실시예의 비-제한적 변화에서, 색도 값은 4개의 휘도 값들 및 4개의 모양 값들과 연관되고, 제 2 합성 함수는 상기 4개의 연관된 모양 값들 사이에서 'OR' 함수가 된다.
제 2 비-제한된 실시예에 따라, 제 1 합성 함수는 투명도 성분에 근거한다.
제 2 비-제한된 실시예의 비-제한된 변화에서, 색도 값은 4개의 휘도 값들 및 4개의 색도 값들과 연관되고, 제 2 합성 함수는 4개의 투명도 값들의 평균이 된다.
본 발명의 부가적인 목적들, 특징들, 및 유익함들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면들을 참조함으로써 명확해질 것이다.
도 1은 4:2:0 포맷의 경우로 색도 및 휘도 성분들의 분배를 도시한 도.
도 2a, 2b, 및 2c는 종래 기술에 따른 장면의 혼합된 오브젝트의 색도 계산 결과를 도시한 도.
도 3은 디코더의 블록도를 도시한 도.
본 발명은 장면을 합성하는 방법에 관한 것으로서, 상기 장면은 복수의 오브젝트들을 포함하고, 오프젝트는 색도 및 휘도 성분들을 포함하고, 색도 값은 적어도 두 개의 휘도 값들의 세트와 연관된다.
다음의 설명에서, 본 발명은 비디오 포맷 4:2:0의 경우로 설명되는데, 즉, 하나의 색도(U 또는 V) 값은 네 개의 휘도(Y) 값들과 대응한다. 색도는 수평 및 수직 방향들로 부-샘블링되나, 색도 성분이 휘도 성분과 비교하여 부-샘플링되는 임의의 비디오 포맷에 적용할 수 있음은 본 발명의 숙련된 기술자에게 명확하다.
다음의 설명에서, 본 기술의 숙련된 기술자에게 잘 알려진 함수들 또는 구성들의 상세한 것은 불필요한 상세한 설명으로 본 발명을 애매하게 할 수 있으므로 설명하지 않는다.
도 3은 디코더 구조의 일반적인 개략도를 도시한다. 동일한 디코딩 체제는 주어진 세션의 모든 오브젝트들을 디코딩할 때 적용된다.
디코더는 휘도 및 색도 성분들을 디코딩하기 위해 디멀티플렉서 DEMUX(31), 모양 디코더 SHDEC(32), 움직임 디코더 MDEC(33), 및 텍스처 디코더 YUVDEC(34)를 포함한다. 재구성된 오브젝트는, 본 기술의 숙련된 기술자에게 알려진 원리에 따라 움직임 보상 회로 MC(35), 재구성 회로(36), 및 픽처 메모리 MEM(37)에 의해, 모양, 텍스처, 및 움직임 정보의 바른 조합에 의해 얻어진다.
주어진 세션의 상이한 오브젝트들의 디코딩 이 후, 로테이션, 줌 또는 감축과 같은 역 유사 변환(inverse affine transform)이 장면의 각각의 오브젝트상에 적용된다. 결국, <<후방 매핑(bakward mapping)>>이라 불리는 잘 알려진 기술이 사용된다. 현재의 오브젝트의 픽셀의 휘도, 색도, 및 투명도 성분들은 좌표들(X,Y)을 갖는 역 변환된 픽셀을 둘러싸는 네 개의 픽셀들 사이에 보간(interpolation)(예를 들어 쌍선형 보간)함으로써 얻어진다.
역 유사 변환 이 후, 합성으로도 불리는 혼합 단계가 수행된다. 오브젝트들은 미리 결정된 순서로 반복적으로 혼합된다.
이 단계에서, 투명도 값은 장면의 각각의 오브젝트와 연관된다. 실제로, 이것은 어느 오브텍트가 다른 오브젝트의 뒤에 또는 앞에 있는지를 알게 한다. 각각의 오브젝트는 그 자신의 휘도(Y), 색도(U 및 V), 및 투명도 알파 값을 갖는다. 혼합이 순차적으로 완료된다. 통상적으로, 오브젝트들은 장면의 후방 오브젝트들에 의해 개시된 2x2로 합성된다. 예를 들어, 혼합된 오브젝트(P)를 생성하기 위해 제 1 오브젝트(N)가 제 2 오브젝트(M) 상에 오버레잉된다. 혼합된 오브젝트(P)의 YUP 픽셀값들은 오브젝트들(M 및 N)의 오브젝트에 의존하고 현재의 오브젝트(N)의 투명도 값에 의존한다. 그러므로:
Figure 112005075334371-PCT00002
여기서:
-Py 및 Puv는 각각 혼합된 오브젝트(P)의 휘도(Y) 및 색도(UV) 성분들이다.
-My 및 Muv는 각각 제 2 오브젝트(M)의 휘도(Y) 및 색도(UV) 성분들이고, M은 예를 들어 장면의 배경이고, 선행하는 혼합 단계에서 계산되고, 메모리된다.
-Ny, Nuv는, 각각, 프로세싱된 제 1 오브젝트(N)의 휘도(Y) 및 색도(UV) 성분들이고,
-Nalpha_y 및 Nalpha_uv는, 각각, Py 및 Puv 성분들을 얻기 위해 오브젝트(N)의 픽셀들에 적용되는 투명도 성분들이다.
-휘도 값은 0과 255 사이에 포함된다.
투명도 성분(Nalpha)은 3개의 항들의 곱이다.
-오브젝트의 모든 픽셀들에 적용되는 글로벌 알파 값
-하나의 값이 하나의 픽셀과 연관되는 일부 그레이-알파 값들
-하나의 값이 하나의 픽셀과 연관되는 일부 이진 모양 값들
투명도 및 모양 성분들은 휘도로서 동일한 해결책을 가짐을 주목한다.
보다 특별히, 혼합된 오브젝트(P)의 휘도 성분은 제 1 및 제 2 오브젝트들(N 및 M)의 대응하는 휘도 성분들과 제 1 합성 함수로부터 생성된다. 혼합된 오브젝트(P)의 색도 성분은 제 1 및 제 2 오브젝트들(N 및 M)의 대응하는 색도 성분들과 제 2 합성 함수들로부터 생성된다.
따라서, 휘도 성분의 투명도(Nalpha_y)는 제 1 합성 함수의 함수이고, 색도 성분의 투명도(Nalpha_uv)는 제 2 합성 함수의 함수이다. 유리하게, 제 2 합성 함 수는 제 1 합성 함수의 연관된 값들의 세트에 의존한다. 이것은 색도 성분(Puv)의 계산에서 보다 정확하다.
본 발명의 비-제한된 실시예에 따라, 제 1 합성 함수는 2진 성분에 근거하고, 투명도 성분(Nalpha_uv)은 글로벌-알파 값, 그레이-알파 값, 및 모양 값(Shape_uv)(x,y)의 곱이다.
이 경우, 제 2 합성 함수는 대응하는 네 개의 픽셀들의 모양의 OR이므로:
픽셀들이 1부터 번호가 매겨지는 경우,
Figure 112005075334371-PCT00003
예를 들어, 현재의 픽셀의 좌표가 (x,y)=(2,1)이고, 제 2 합성 함수는
Figure 112005075334371-PCT00004
, 0 또는 1 값을 취하는 상이한 모양 값들(Shape_y())이다. 따라서, 색도 값은, 적어도 하나의 휘도 값이 계산되는 경우, 즉 오브젝트(N)에 속하는 경에 계산된다.
제 2 합성 함수로, 도 2c의 결과 혼합 오브젝트 "e"는 원래의 "e" 보다 양호한 품질을 갖는다.
투명도(Nalpha_uv)의 그레이-알파 값에 대해, 현재의 픽셀 그레이-알파 값:
Figure 112005075334371-PCT00005
,
또는 네 개의 연관된 픽셀의 그레이-알파 값:
Figure 112005075334371-PCT00006
중 어느 하나를 취할 수 있다.
본 발명의 제 2 비-제한적 실시예에 따라, 제 1 합성 함수는 투명도 성분에 근거한다.
이 경우, 제 2 합성 함수는 네 개의 연관된 픽셀들의 투명도의 평균이다:
Figure 112005075334371-PCT00007
평균은, 상이한 방식, 예를 들어 가중 계수를 이용하여 계산될 수 있음을 주목한다.
투명도의 값이 0과 255 사이에 포함되기 때문에, 모양만이 제 1 실시예에서 사용되는 경우보다 결과가 정확하다.
본 발명은 상술된 실시예들로 제한되지 않으며, 첨부된 청구범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남 없이 변경들과 수정들이 이루어 질 수 있음을 이해한다.
본 발명은 상술한 모바일 전화상의 비디오 적용에 제한되지 않음을 이해한다. 예를 들어, 일부 텍스트 메시지 및 비디오가 있는 텔레비전에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 상술된 구현으로 제한되지 않음을 이해한다.
하드웨어 또는 소프트웨어의 단일 아이템이 여러 가지 함수들을 실행한다면, 하드웨어 또는 소프트웨어, 또는 이들 둘 다의 아이템들에 의한 본 발명에 따른 수많은 구현 함수들의 방법들이 있다. 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 이들 둘 다의 아이템들의 집합이 기능을 실행하는 것을 배제하지 않으므로, 본 발명에 따른 장면을 합성하는 방법을 수정함 없이 단일 기능을 형성한다.
상기 하드웨어 또는 소프트웨어 아이템들은 각각 적절히 프로그래밍된 집적 회로 수단 또는 유선 전자 회로들과 같이 여러 가지 방식들로 구현될 수 있다. 집적된 회로는 컴퓨터 또는 인코더에 포함될 수 있다. 제 2 경우에, 디코더는 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 휘도 성분들과 제 1 합성 함수로부터 혼합된 오브젝트의 휘도 성분을 생성하는 휘도 생성 수단과, 제 1 및 제 2 오브젝트의 대응하는 색도 성분들과 제 2 합성 함수로부터 혼합된 오브젝트의 색도 성분을 생성하는 색도 생성 수단을 포함하고, 제 2 합성 함수는 제 1 합성 함수 값의 세트에 의존하고, 상술된 바와 같이, 상기 수단은 상기 언급한 바와 같이 하드웨어 또는 소프트웨어 아이템들이다.
집적 회로는 지시들의 세트를 포함한다. 따라서, 예를 들어 컴퓨터 프로그래밍 메모리 또는 디코더 메모리에 포함된 지시들의 상기 세트는 컴퓨터 또는 디코더로 하여금 상이한 단계들의 합성 방법을 실행하게 할 수 있다.
지시들의 세트는 예를 들어 디스크와 같은 데이터 캐리어를 판독함으로써 프로그래밍 메모리로 로딩될 수 있다. 또한, 서비스 제공자는 예를 들어 인터넷과 같은 통신 네트워크를 통해 지시들의 세트가 이용 가능하게 할 수 있다.
다음의 청구범위의 임의의 참조 기호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 않된다. 동사 "포함하다"와 그의 접속어들은 임의의 청구범위에 정의된 단계들 또는 성분들 이외의 임의의 다른 단계들 또는 성분들의 존재를 배제하지 않는다.

Claims (7)

  1. 복수의 오브젝트들을 포함하는 장면을 합성하는 방법으로서, 오브젝트는 색도 및 휘도 성분들을 포함하고, 색도 값은 적어도 두 개의 휘도 값들의 세트와 연관되고, 상기 방법은 혼합된 오브젝트를 초래하도록 제 1 오브젝트와 제 2 오브젝트를 혼합하는 단계를 포함하고, 상기 혼합 단계는:
    -상기 혼합된 오브젝트의 휘도 성분을, 상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 휘도 성분들과 제 1 합성 함수로부터 생성하는 단계와,
    -상기 혼합된 오브젝트의 색도 성분을, 상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 상기 대응하는 색도 성분들 및 제 2 합성 함수로부터 생성하는 단계로서, 상기 제 2 합성 함수는 상기 제 1 합성 함수의 연관된 값들의 세트에 의존하는, 상기 색도 성분 생성 단계를 포함하는, 장면 합성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 성분 함수는 투명도 성분에 근거하는, 장면 합성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 색도 값은 4개의 휘도 값들 및 4개의 투명도 값들과 연관되고, 상기 제 2 합성 함수는 상기 4개의 투명도 값들의 평균인, 장면 합성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 합성 함수는 모양 성분(shape component)에 의 존하는, 장면 합성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 색도 값은 4개의 휘도 값들과 4개의 모양 값들과 연관되고, 상기 제 2 합성 함수는 상기 4개의 연관된 모양 값들간의 'OR' 함수인, 장면 합성 방법.
  6. 복수의 오브젝트들을 포함하는 장면을 합성하는 디코더로서, 오브젝트는 색도 및 휘도 성분들을 포함하고, 색도 값은 적어도 두 개의 휘도 값들의 세트와 연관되고, 상기 디코더는 혼합된 오브젝트를 초래하도록 제 1 오브젝트와 제 2 오브젝트를 혼합하는 수단을 포함하고, 상기 혼합 수단은:
    -상기 혼합된 오브젝트의 휘도 성분을, 상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 휘도 성분들 및 제 1 합성 함수로부터 생성하는 휘도 생성 수단과,
    -상기 혼합된 오브젝트의 색도 성분을, 상기 제 1 및 제 2 오브젝트들의 대응하는 색도 성분들 및 제 2 합성 함수로부터 생성하는 색도 생성 수단으로서, 상기 제 2 합성 함수는 상기 제 1 합성 함수의 연관된 값들의 세트에 의존하는, 상기 색도 성분 생성 수단을 포함하는, 장면 합성 디코더.
  7. 프로그램이 프로세서에 의해 실행될 때 제 1 항의 합성 방법을 구현하기 위한 프로그램 지시들을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
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