KR20060018376A - 인트라 예측방법 및 그 방법을 사용한 영상처리장치 - Google Patents

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Abstract

매크로 블록 단위의 내부 메모리를 사용한 인트라 예측방법 및 그 방법을 사용한 영상처리장치가 개시된다. 본 발명에 따라, 영상처리장치는 소정의 블록단위로 인트라 예측을 수행하는 인트라 프리딕션 수행부; 상기 인트라 프리딕션 수행부로부터 인접화소 데이터 요구신호를 수신하는 인접화소 데이터 요구신호 수신부; 상기 인접화소 데이터 요구신호 수신부에 구비되어 있으며, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 가져와 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달하는 DMA 수행부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 적은 크기의 내부 메모리를 구비하고 다른 모듈의 DMA 수행부를 이용함으로써, 코덱의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

인트라 예측방법 및 그 방법을 사용한 영상처리장치{Intra prediction method and video processing apparatus thereof}
도 1은 하나의 매크로 블록에 대해 인트라 프리딕션을 수행하기 위해 필요한 인접화소를 도시한 도면,
도 2는 CIF 타입 픽처의 인트라 프리딕션 수행에 필요한 인접화소를 도시한 도면,
도 3은 바람직한 실시예에 따른 부호화 장치의 블록도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부호화 장치에서 인트라 프리딕션 수행에 필요한 구성요소를 상세히 도시한 도면,
도 5는 본 발명에 따른 인트라 예측방법의 플로우차트이다.
본 발명은 동영상 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 상세하게는 매크로 블록 단위의 내부 메모리를 사용한 인트라 예측방법 및 그 방법을 사용한 영상처리장치에 관한 것이다.
동영상의 압축에 관한 H.264 표준에 따라 동영상을 부호화하기 위해서는 하 나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 각각의 매크로 블록을 인터 프리딕션에서의 모든 부호화 모드 및 인트라 프리딕션에서의 모든 부호화 모드에서 부호화해 본 후에 매크로 블록의 부호화에 소요되는 비트율과 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡정도에 따라 부호화 모드를 하나 정해 부호화한다.
여기에서 인트라 프리딕션은, 현재 픽처의 매크로 블록을 부호화하기 위해서 참조 픽처를 참조하는 것이 아니라, 부호화하고자 하는 매크로 블록과 공간적으로 인접한 화소값을 이용하여 부호화하고자 하는 매크로 블록에 대한 예측값을 계산한 후, 이 예측값과 화소값의 차를 부호화하는 예측방법이다.
도 1은 하나의 매크로 블록에 대해 인트라 프리딕션을 수행하기 위해 필요한 인접화소를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 16x16 화소 크기의 매크로 블록에 대해 인트라 프리딕션을 수행하기 위해서, 그 매크로 블록의 좌측 및 상위로 인접한 화소 데이터가 필요함을 알 수 있다. 따라서, 하나의 16x16 크기의 매크로 블록에 대해 인트라 프리딕션을 수행하기 위해 필요한 총 화소수는 모두 37개이다.
이러한 인접 화소 데이터를 내부 메모리에 저장하고 있다가 인트라 프리딕션 수행시에 사용하여야 하는데, 픽처의 크기가 커질수록 내부 메모리의 크기가 커져야 하므로 H.264 코덱을 만드는데 있어 제약이 따른다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 매크로 블록단위로 인트라 프리딕션을 수행시에 인트라 프리딕션 수행부는 하나의 매크로 블록에 대해 인트라 프리딕션을 수행하는데 필요한 내부 메모리만을 가지고 있고, 필요에 따라 인접한 블록의 DMA 수행부에 인접화소 데이터를 읽어올 것을 요청함으로써 내부 메모리의 크기를 줄인 인트라 예측방법 및 이를 이용한 영상처리장치를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제는 본 발명에 따라, 소정의 블록단위로 인트라 예측을 수행하는 인트라 프리딕션 수행부; 상기 인트라 프리딕션 수행부로부터 인접화소 데이터 요구신호를 수신하는 인접화소 데이터 요구신호 수신부; 상기 인접화소 데이터 요구신호 수신부에 구비되어 있으며, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 가져와 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달하는 DMA 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치에 의해 달성된다.
상기 인접화소 데이터 요구신호 수신부는, DMA 수행부를 구비한 움직임 보상부인 것이 바람직하다.
또한, 상기 DMA 수행부는 DMA 요청 및 응답신호에 따라, 하나의 매크로 블록에 대한 인트라 프리딕션 수행에 필요한 인접화소 데이터를 읽어오는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 분야에 따르면, 상기 기술적 과제는 (a) 소정의 블록단위로 인트라 예측을 수행하는 인트라 프리딕션 수행부로부터 인접화소 데이터 요구신호를 수신하는 단계; 및 (b) 상기 인접화소 데이터 요구신호에 따라, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 DMA 수행에 의해 가져와, 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트 라 예측방법에 의해서도 달성된다.
상기 (b) 단계는, 상기 인접화소 데이터 요구신호에 따라, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 DMA 수행에 의해 가져오도록 하는 신호를 움직임 보상부에 의해 발생시켜 가져온 후, 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달하는 단계인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 CIF 타입 픽처의 인트라 프리딕션 수행에 필요한 인접화소를 도시한 도면이다.
영상의 크기는 그 화질에 따라 CIF(Common Interchange Format), SD(Standard Definition), HD(High Definition) 등의 타입으로 나눌 수 있으며, CIF 픽처는 화소수가 352x288, SD 픽처는 720x480, HD 픽처는 1920x1080 이다. 따라서 도 2를 참조하면, CIF 픽처의 가로방향으로는 16x16 크기의 매크로 블록이 22개가 들어가므로 인트라 예측하고자 하는 매크로 블록 라인(210)에 대한 인접화소(220)를 모두 저장하기 위해서는 내부 메모리의 크기가 22x16x8 비트가 되어야 한다. 프레임/필드 단위의 인트라 프리딕션인 경우에는 이와 같이 22x16x8 = 2,816 비트의 내부 메모리가 필요하지만, MBAFF(Macro block Adaptive Frame Field) 단위의 인트라 프리딕션인 경우에는 프레임 단위 및 필드 단위 각각에 대해 인접화소 데이터가 필요하므로, 그 두 배의 크기인 5,632 비트의 내부 메모리가 필요하다. 또한, 화소가 YCbCr 로 표현되어 있는 경우에는 휘도 및 색차에 대해서 각각의 화 소 데이터가 존재하므로 각각 이의 두 배의 내부 메모리가 필요하다. 이렇게 인트라 예측에 필요한 내부 메모리의 크기를 픽처 타입에 따라 정리하면 다음 표 1과 같다.
픽처 타입 Frame/Field 모드인 경우 (bits) MBAFF 모드인 경우 (bits)
CIF: 352x288 Luma: 2,816 Chroma: 2,816 Total: 5,632 Luma: 5,632 Chroma: 5,632 Total: 11,264
SD: 720x480 Luma: 5,670 Chroma: 5,670 Total: 11,340 Luma: 11,520 Chroma: 11,520 Total: 23,040
HD: 1920x1080 Luma: 15,360 Chroma: 15,360 Total: 30,720 Luma: 30,720 Chroma: 30,720 Total: 61,440
즉, 픽처의 크기가 커져 화질이 좋을수록 더 많은 내부 메모리를 인트라 프리딕션에서 필요로 함을 알 수 있다.
도 3은 바람직한 실시예에 따른 부호화 장치의 블록도이다.
부호화 장치는 움직임 추정부(302), 움직임 보상부(304), 인트라 프리딕션 수행부(306), 변환부(308), 양자화부(310), 재정렬부(312), 엔트로피 코딩부(314), 역양자화부(316), 역변환부(318), 필터(320) 및 프레임 메모리(322)를 구비한다.
부호화 장치는 여러 가지 부호화 모드 중에서 선택된 하나의 부호화 모드하에서 현재 픽처의 매크로 블록에 대해서 부호화를 수행한다. 이를 위해서 인터 프리딕션 및 인트라 프리딕션이 가질 수 있는 모든 모드하에서 부호화를 수행하여 율-왜곡 코스트(Rate-Distortion Cost, RDcost)를 계산하여 그 값이 가장 작은 모드를 최적 모드로 정해 그 모드하에서 부호화를 수행한다.
인터 프리딕션을 위해 현재 픽처의 매크로 블록의 예측치를 참조 픽처에서 찾는 것은 움직임 추정부(302)에서 수행된다. 그리고, 움직임 보상부(304)는 1/2 화소 또는 1/4 화소 단위로 참조 블록이 찾아진 경우에는 이들 중간 화소값을 계산하여 참조 블록 데이터 값을 정한다. 이렇게 인터 프리딕션은 움직임 추정부(302)와 움직임 보상부(304)에서 수행된다.
또한, 현재 픽처의 매크로 블록의 예측치를 현재 픽처내에서 찾는 인트라 프리딕션이 인트라 프리딕션 수행부(306)에서 수행된다. 현재 매크로 블록에 대해 인터 프리딕션을 수행할 것인가 또는 인트라 프리딕션을 수행할 것인가 하는 것은 모든 부호화 모드하에서의 율-왜곡 코스트를 계산하여 그 값이 가장 작은 모드를 상기 블록의 부호화 모드로 결정하여 매크로 블록에 대한 부호화를 수행한다.
상술한 바와 같이 인터 프리딕션 또는 인트라 프리딕션이 수행되어 현재 프레임의 매크로 블록이 참조할 예측 데이터가 찾아졌다면, 이를 현재 픽처의 매크로 블록에서 빼서 변환부(308)에서 변환을 수행한 후에 양자화부(310)에서 양자화를 수행한다. 현재 프레임의 매크로 블록에서 움직임 추정된 참조 블록을 뺀 것을 잔차(residual)이라고 하는데 부호화시의 데이터량을 줄이기 위해서 잔차값을 부호화하는 것이다. 양자화된 잔차값은 엔트로피 코딩부(314)에서 인코딩하기 위하여 재정렬부(312)를 거친다.
한편, 인터 프리딕션에 사용될 참조 픽처를 얻기 위하여 양자화된 픽처를 역양자화부(316)와 역변환부(318)를 거쳐 현재 픽처를 복원한다. 이렇게 복원된 현재 픽처는 프레임 메모리에 저장되었다가 다음 픽처에 대하여 인터 프리딕션을 수행하는데 사용된다. 복원된 픽처가 필터(320)를 통과하면 원래 픽처에서 약간의 부호화 에러를 포함한 픽처가 된다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 부호화 장치에서 인트라 프리딕션 수행에 필요한 구성요소를 상세히 도시한 도면이다.
인트라 프리딕션 수행부(410)는 매크로 블록단위로 인트라 예측을 수행한다. 그리고 인트라 프리딕션 수행부(410)에 딸려 있는 내부 메모리(420)는 하나의 매크로 블록에 대한 인트라 프리딕션 수행에 필요한 인접화소 데이터를 저장하고 있다. 하나의 매크로 블록의 인트라 프리딕션 수행에 필요한 내부 메모리의 크기는 도 1을 참조하여 상술한 바와 같이 37개의 인접화소에 해당하는 37x8 비트이다. 본 실시예에서는 인트라 프리딕션 수행부(410)로부터 인접화소 데이터 요구신호를 수신하는 것을 움직임 보상부(430)로 예를 들어 설명하였으나, 움직임 보상부(430)뿐만 아니라, DMA 수행부(430)를 가지고 있는 어떤 구성부도 인접화소 데이터 요구신호 수신부로 사용될 수 있다.
DMA 수행부(430)는 움직임 보상부(430)에 구비되어 있으며, 외부 메모리(450)로부터 인접화소 데이터를 가져와 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달한다. 외부 메모리(450)에는 움직임 보상부(430)가 필요로 하는 인터 프레임 화소 데이터 뿐만 아니라, 인트라 프리딕션에 필요한 인접 화소 데이터들도 저장하고 있다. DMA 수행부(430)는 DMA를 통하여 이들 화소 데이터를 가져와 움직임 보상부(430) 또는 인트라 프리딕션 수행부(410)로 전달한다. 인트라 프리딕션 수행부(410)에서 인접화소 데이터 요구신호를 수신할 때 마다 하나의 매크로 블록에 대한 인트라 프리딕션 수행에 필요한 양만큼의 인접화소 데이터를 읽어온다.
도 5는 본 발명에 따른 인트라 예측방법의 플로우차트이다.
매크로 블록단위로 인트라 예측을 수행하는 인트라 프리딕션 수행부로부터 인접화소 데이터 요구신호가 발생하면(S510), 이를 수신하여, 인접화소 데이터 요구신호에 따라, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 가져오기 위해서 DMA를 수행한다(S520). 이렇게 하여 하나의 매크로 블록에 대한 인트라 프리딕션 수행에 필요한 양만큼의 인접화소 데이터를 가져온다(S530). 그리고 가져온 데이터를 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달한다(S540). 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이 인접화소 데이터 요구신호에 따라, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 DMA 수행에 의해 가져오도록 하는 신호는 움직임 보상부에 의해 발생시킬 수도 있고, DMA 수행부를 구비한 어떠한 다른 구성부에서도 발생시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 인트라 예측방법은 동영상 복호화부에서도 사용될 수 있으며, 부호화부 및 복호화부가 모두 포함된 코덱에서도 사용될 수 있다.
한편, 전술한 인트라 예측방법은 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 인트라 예측방법을 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 본 질적인 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, 적은 크기의 내부 메모리를 구비하고 다른 모듈의 DMA 수행부를 이용함으로써, 코덱의 크기를 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (9)

  1. 소정의 블록단위로 인트라 예측을 수행하는 인트라 프리딕션 수행부;
    상기 인트라 프리딕션 수행부로부터 인접화소 데이터 요구신호를 수신하는 인접화소 데이터 요구신호 수신부;
    상기 인접화소 데이터 요구신호 수신부에 구비되어 있으며, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 가져와 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달하는 DMA 수행부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 인접화소 데이터 요구신호 수신부는
    DMA 수행부를 구비한 움직임 보상부인 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 DMA 수행부는
    DMA 요청 및 응답신호에 따라, 하나의 매크로 블록에 대한 인트라 프리딕션 수행에 필요한 인접화소 데이터를 읽어오는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 인트라 프리딕션 수행부는
    상기 화소 데이터 요청 신호 수신부로부터 전달된 인접 화소 데이터를 수신하여 내부 메모리에 저장하는 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 영상 처리 장치는 H.264 AVC 코덱인 것을 특징으로 하는 영상 처리 장치.
  6. (a) 소정의 블록단위로 인트라 예측을 수행하는 인트라 프리딕션 수행부로부터 인접화소 데이터 요구신호를 수신하는 단계; 및
    (b) 상기 인접화소 데이터 요구신호에 따라, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 DMA 수행에 의해 가져와, 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 (b) 단계는
    상기 인접화소 데이터 요구신호에 따라, 외부 메모리로부터 인접화소 데이터를 DMA 수행에 의해 가져오도록 하는 신호를 움직임 보상부에 의해 발생시켜 가져온후, 상기 인트라 프리딕션 수행부에 마련된 내부 메모리로 전달하는 단계인 것을 특징으로 하는 인트라 예측방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 DMA 수행은 DMA 요청 및 응답신호에 따라, 하나의 매크로 블록에 대한 인트라 프리딕션 수행에 필요한 인접화소 데이터를 읽어오는 것을 특징으로 하는 인트라 예측방법.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 인트라 예측 방법은 H.264 AVC 코덱에서 수행되는 것을 특징으로 하는 인트라 예측방법.
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