KR20070043638A - 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그방법 - Google Patents

적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그방법 Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 동영상을 부호화하는데 있어서 소정 크기의 블록에 대한 인트라 예측 수행 후, 잔차 신호의 DCT 및 양자화된 계수에 대한 스캐닝 방법을 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 적용함으로써, 압축률을 높일 수 있는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치 및 방법과 그에 따른 복호화 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치로서, 예측 모드를 선택하여 출력하기 위한 모드 선택 수단; 상기 예측 모드에 따라 입력 영상의 부호화할 화소 값들을 예측하여, 잔차 신호 블록을 출력하기 위한 예측 수단; 상기 잔차 신호 블록을 DCT 변환하고 양자화하기 위한 변환/양자화 수단; 및 상기 양자화된 잔차 신호 블록을 상기 예측 모드에 따라 적응적으로 스캐닝하여 부호화하기 위한 부호화 수단을 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 동영상 부호화 시스템 등에 이용됨.
인트라 예측, DCT 계수, 스캐닝, 인코딩

Description

적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법{Apparatus and Method for Encoding and Decoding Moving Picture using Adaptive Scanning}
도 1은 H.264에서의 4x4 블록 및 8x8 블록에 대한 인트라 예측 모드를 나타낸 도면,
도 2a는 수직(Vertical) 모드에서의 화소 예측 과정을 설명하기 위한 도면,
도 2b는 수평(Horizontal) 모드에서의 화소 예측 과정을 설명하기 위한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치의 일실시예 구성도,
도 4는 종래의 지그재그(zig-zag) 스캐닝 방식을 나타내는 도면,
도 5a는 본 발명에 따른 수평 우선 스캐닝 방식의 일실시예를 나타내는 도면,
도 5b는 본 발명에 본 발명에 따른 수직 우선 스캐닝 방식의 일실시예를 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 따른 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법의 일실시예 흐름도,
도 7은 본 발명에 따른 적응적 스캐닝 과정의 일실시예 상세 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 동영상 복호화 장치의 일실시예 구성도,
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110: 인트라 예측부 120: 모드 선택부
130: DCT/양자화부 140: 엔트로피 코딩부
210: 엔트로피 디코딩부 220: 스캐닝 방식 결정부
230: 영상 복원부
본 발명은 동영상 데이터의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소정 크기의 블록에 대한 인트라 예측 수행 후, 잔차 신호의 DCT 및 양자화를 통하여 생성된 계수에 대한 스캐닝 방법을 인트라 예측 모드에 따라 다르게 적용하여 압축률을 높이기 위한 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
동영상 데이터를 부호화(encoding)하고 복호화(decoding)하기 위해 마련된 H.264 표준에 따르면, 하나의 프레임에 포함된 복수의 매크로 블록 또는 매크로 블록을 이분할하거나 사분할하여 얻어진 서브 블록 단위로 부호화 및 복호화를 수행 한다. 부호화 및 복호화는 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 부호화하고자 하는 현재 프레임의 매크로 블록을 그 프레임 내에서 인접한 블록을 이용하여 예측을 수행하는 것을 말한다.
공간적 예측을 인트라 예측(Intra prediction)이라고도 하는데, 인트라 예측은 어느 화소를 예측하는데 있어 그와 인접한 화소가 유사한 값을 가질 가능성이 크다는 특징을 이용한 것이다. H.264 표준은 9가지 방향성을 고려한 예측 모드를 이용하여 현재 블록의 화소 값을 예측한다.
도 1은 H.264에서의 4x4 블록 및 8x8 블록에 대한 인트라 예측 모드를 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, H.264 표준에서는 4x4 블록 및 8x8 블록의 인트라 예측에서 9가지 예측 모드를 사용한다. 예측 방향에 따라 수직(Vertical) 모드(모드 0), 수평(Horizontal) 모드(모드 1), DC 모드(모드 2), 대각 좌하향 모드 (Diagonal_Down_Left mode)(모드 3), 대각 우하향 모드(Diagonal_Down_Right mode)(모드 4), 수직 우향 모드(Vertical_Right)(모드 5), 수평 하향 모드(Horizontal_Down mode)(모드 6), 수직 좌향 모드(Vertical_Left mode)(모드 7), 수평 상향 모드(Horizontal_Up mode)(모드 8)가 존재한다. 화살표는 예측 방향을 나타낸다. 이하에서는 4x4 블록을 인트라 예측하는 경우, 수직(Vertical) 모드 및 수평(Horizontal) 모드에서의 예측 과정을 설명한다.
도 2a는 수직(Vertical) 모드에서의 화소 예측 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a에 도시된 바와 같이, 수직(Vertical) 모드에서, 화소 a(302), e(304), i(306), m(308)는 수직방향으로 인접한 화소 A로부터 예측되고, 이와 같은 방법으로 화소 b, f, j, n는 화소 B로부터 예측되고, 화소 c, g, k, o는 화소 C로부터 예측되고, 화소 d, h, l, p는 화소 D로부터 예측된다.
도 2b는 수평(Horizontal) 모드에서의 화소 예측 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2b에 도시된 바와 같이, 수평(Horizontal) 모드에서, 화소 a(312), b(314), c(316), d(318)는 수평방향으로 인접한 화소 I로부터 예측되고, 이와 같은 방법으로 화소 e, f, g, h는 화소 J로부터 예측되고, 화소 i, j, k, l 는 화소 K로부터 예측되고, 화소 m, n, o, p는 화소 L로부터 예측된다.
한편, 종래의 동영상 부호화기에서는 예측된 신호와 현재 신호를 차분한 잔차 신호를 DCT와 양자화한 후, DCT와 양자화된 계수를 지그재그(zig-zag) 스캐닝하여 엔트로피 부호화를 수행한다.
하지만, 예측 모드가 수평 모드 또는 수직 모드인지에 따라 잔차 신호의 상 관성이 수평한 방향으로 높거나 수직인 방향으로 높을 가능성이 큰 점을 고려하면, 예측 모드의 종류와 상관없이 고정된 방식의 지그재그 스캐닝을 이용하여 부호화하는 종래의 방식은 높은 압축률을 얻는데 부적합하다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 동영상을 부호화하는데 있어서 소정 크기의 블록에 대한 인트라 예측 수행 후, 잔차 신호의 DCT 및 양자화된 계수에 대한 스캐닝 방법을 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 적용함으로써, 압축률을 높일 수 있는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치 및 방법과 그에 따른 복호화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치로서, 예측 모드를 선택하여 출력하기 위한 모드 선택 수단; 상기 예측 모드에 따라 입력 영상의 부호화할 화소 값들을 예측하여, 잔차 신호 블록을 출력하기 위한 예측 수단; 상기 잔차 신호 블록을 DCT 변환하고 양자화하기 위한 변환/양자화 수단; 및 상기 양자화된 잔차 신호 블록을 상기 예측 모드에 따라 적응적으로 스캐닝하여 부호화하기 위한 부호화 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명은, 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 복호화 장치로서, 인코딩된 비트 스트림을 입력받아 엔트로피 디코딩 방법에 따라 복호화하여 출력하기 위 한 엔트로피 디코딩부; 상기 엔트로피 디코딩부로부터 복호화된 신호를 입력받아, 복호화된 신호가 부호화 과정에서 이용된 스캐닝 방식을 획득하여, 상기 복호화된 신호와 함께 출력하기 위한 스캐닝 방식 결정부; 및 상기 복호화된 신호를 상기 스캐닝 방식에 따라 복원하여 복원 영상을 출력하기 위한 영상 복원부를 포함하되, 상기 스캐닝 방식은, 인트라 예측 모드에 따라 스캐닝 방식을 달리 적용한 적응적 스캐닝 방식인 것을 특징으로 한다.
또 한편, 본 발명은, 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법으로서, 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택 단계; 상기 선택된 예측 모드에 따라 입력 영상의 부호화할 화소 값들을 예측하여, 잔차 신호 블록을 출력하는 예측 단계; 상기 잔차 신호 블록을 DCT 변환하고 양자화하기 위한 변환/양자화 단계; 상기 양자화된 잔차 신호 블록을 상기 예측 모드에 따라 적응적으로 스캐닝하하여 스캐닝된 계수들을 출력하는 적응적 스캐닝 단계; 및 상기 스캐닝된 계수들을 부호화하는 부호화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명의 원리, 관점 및 실시예들 뿐만 아니라 특정 실시예를 열거하는 모든 상세한 설명은 이러한 사항의 구조적 및 기능적 균등물을 포함하도록 의도되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 이러한 균등물들은 현재 공지된 균등물뿐만 아니라 장래에 개발될 균등물 즉 구조와 무관하게 동일한 기능을 수행하도록 발명된 모든 소자를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
따라서, 프로세서 또는 이와 유사한 개념으로 표시된 기능 블럭을 포함하는 도면에 도시된 다양한 소자의 기능은 전용 하드웨어뿐만 아니라 적절한 소프트웨어와 관련하여 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어의 사용으로 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 상기 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서 또는 복수의 개별적 프로세서에 의해 제공될 수 있고, 이들 중 일부는 공유될 수 있다.
또한, 프로세서, 제어 또는 이와 유사한 개념으로 제시되는 용어의 사용은 소프트웨어를 실행할 능력을 가진 하드웨어를 배타적으로 인용하여 해석되어서는 아니되고, 제한 없이 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 롬(ROM), 램(RAM) 및 비휘발성 메모리를 암시적으로 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 주지관용의 다른 하드웨어도 포함될 수 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 더욱 분명해 질 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치의 일실시예 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치는 인트라 예측부(110), 모드 선택부(120), DCT/양자화부(130) 및 엔트로피 코딩부(140)를 포함하여 구성된다.
모드 선택부(120)는 전술한 여러 가지 인트라 예측 모드 중에서 최적의 예측 모드를 선택하여 인트라 예측부(110)로 출력한다. 즉, 4x4 인트라 예측, 16x16 인트라 예측 및 8x8 인트라 예측 시에 가능한 여러 가지 부호화 예측 모드 중에서 하나를 선택한다. 일반적으로 율-왜곡(Rate-Distortion)을 가장 줄인 율-왜곡 최적화(RD Optimization) 방법에 따라 하나의 예측 모드를 선택한다.
상기 예측 모드는, 휘도 블록인 경우에는 H.264의 인트라 4x4 휘도 부호화 모드인 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, DC 모드, 대각좌하향 모드(Diagonal_Down_Left mode), 대각우하향 모드(Diagonal_Down_Right mode), 수직우향 모드(Vertical_Right mode), 수평하향 모드(Horizontal_Down mode), 수직좌향 모드(Vertical_Left mode) 및 수평상향 모드(Horizontal_Up mode)와 인트라 16x16 휘도 부호화 모드인 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, 플레인(Plane) 모드 및 DC 모드인 것이 바람직하다.
또한, 상기 예측 모드는, 색도 블록에 대해서는 H.264 인트라 MxN 색도 부호화 모드인, 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, 플레인(Plane) 모드 및 DC 모드인 것이 바람직하다.
인트라 예측부(110)는 모드 예측부(120)로부터 입력받은 예측 모드에 따라 입력 영상에 대한 예측을 수행하여 인코딩하고자 하는 현재 프레임의 매크로 블록 내의 화소 값과 예측 화소 값의 차이를 나타내는 잔차 신호 블록을 출력한다. 본 실시예에서는 휘도(luminance) 블록의 화소에 대해서는 4x4 인트라 예측을 수행하고, 색도(chrominance) 블록의 화소에 대해서는 8x8 인트라 예측을 수행한다.
DCT/양자화부(130)는 인트라 예측부(110)로부터 입력받은 잔차 신호 블록 대하여 DCT 변환하고 양자화하여 엔트로피 코딩부(140)로 출력한다.
엔트로피 코딩부(140)는 상기 양자화된 잔차 신호 블록을 예측 모드의 종류에 따라 적응적으로 스캐닝하여 계수를 나열하고, 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 발명에 적용 가능한 엔트로피 코딩방법으로는 CAVLC(Context Adaptive Variable Length Coding) 또는 CABAC(Context-Based Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등이 있다.
도 4는 종래의 지그재그(zig-zag) 스캐닝 방식을 나타내는 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같은 종래의 지그재그 스캐닝은 DCT의 중요 계수가 좌측 상단에 위치할 가능성이 크다는 것을 고려하여 고안된 방법이다. 하지만, 인트라 예측 모드가 수직(Vertical) 모드나 수평(Horizontal) 모드로 선택될 경우, 잔차 신호의 상관성이 수직이나 수평 방향으로 높아질 가능성이 크기 때문에, 중요 계수의 위치가 수직(Vertical) 모드인 경우 1행 부근에 중요 계수가 주로 나타나며, 수평(Horizontal) 모드인 경우 1열 부근에 중요 계수가 주로 나타난다. 따라서, 상기의 경우 기존의 지그재그 스케닝을 대체하는 다른 스캐닝 방법이 필요하다. 이하, 본 발명의 인트라 예측 모드의 종류에 따른 적응적 스캐닝 방식의 실시예에 대하여 설명한다.
도 5a는 본 발명에 따른 수평 우선 스캐닝 방식의 일실시예를 나타내고, 도 5b는 본 발명에 본 발명에 따른 수직 우선 스캐닝 방식의 일실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 엔트로피 코딩부(140)에서는 인트라 예측 모드가 수직(Vertical) 모드인 경우에는 도 5a와 같은 스캐닝 방식(수평 우선 스캐닝 방식)을 이용하고, 인트라 예측 모드가 수평(Horizontal) 모드인 경우에는 도 5b와 같은 스캐닝 방식(수직 우선 스캐닝 방식)을 이용하며, 그 외의 경우에는 기존의 지그재그 스캐닝 방식을 이용하여 계수를 나열한 후 엔트로피 코딩하여 출력한다.
수평 우선 스캐닝 방식은, 도 5a에 도시된 바와 같이, 우선 1행의 모든 블록을 스캐닝하고, 이어서 2행의 블록 중 첫번째부터 세번째 블록, 3행의 두번째 및 첫번째 블럭, 4행의 첫번째 및 두번째 블럭, 3행의 세번째 블록, 2행의 4번째 블럭, 3행의 4번째 블록, 4행의 세번째 및 네번째 블럭 순으로 스캐닝한다. 따라서, 본 발명에 따른 수평 우선 스캐닝 방식은 1행의 모든 블록을 우선 스캐닝함으로써, 행 방향으로 높은 상관도를 갖고, 1행 부근에 중요 계수가 주로 위치하는 수직 모드에 적합하다.
수직 우선 스캐닝 방식은, 도 5b에 도시된 바와 같이, 우선 1열의 모든 블록을 스캐닝하고, 이어서 2열의 첫번째부터 세번째 블록, 3열의 두번째 및 첫번째 블럭, 4열의 첫번째 및 두번째 블럭, 3열의 세번째 블록, 2열의 4번째 블럭, 3열의 4번째 블록, 4열의 세번째 및 네번째 블럭 순으로 스캐닝한다. 따라서, 본 발명에 따른 수직 우선 스캐닝 방식은 1열의 모든 블록을 우선 스캐닝함으로써, 열 방향으로 높은 상관도를 갖고, 1열 부근에 중요 계수가 주로 위치하는 수직 모드에 적합하다.
본 발명은 스캐닝 방식의 적용을 인트라 모드에 의존하여 결정하기 때문에 기존의 신택스(syntax)에 어떠한 영향을 주지 않으며, 부호화 및 복호화 단계의 스캐닝 방식의 의미(semantics)만 약간 수정함으로써 구현할 수 있다. 따라서, H.264와 같은 동영상 부호화/복호화 기술 분야의 당업자라면 전술한 본 발명의 인트라 예측 모드에 따른 적응적 스캐닝 방식을 기존의 동영상 부호화/복호화 장치에 기반하여 용이하게 구현할 수 있으므로, 그 구현과 관련한 더욱 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법의 일실시예 흐름도이다.
우선, 인트라 예측부(110)로 부호화할 영상이 입력되면(510), 모드 선택부(120)는 인트라 예측 모드를 선택한다(520).
이어서, 인트라 예측부(110)는 선택된 예측 모드에 따라 입력 영상에 대하여 예측을 수행하고(530), 부호화하고자 하는 현재 프레임의 매크로 블록 내의 화소 값과 예측 화소 값과의 차이 값을 갖는 잔차 신호 블록을 생성한다(540).
이어서, DCT/양자화부(130)는 상기 잔차 신호 블록을 DCT 변환하고 양자화한다(550).
이어서, 엔트로피 코딩부(140)는 상기 양자화된 잔차 신호 블록을 상기 예측 모드에 따라 적응적 스캐닝을 수행하고(560), 스캐닝 된 계수를 엔트로피 코딩하여 출력한다(570).
도 7은 본 발명에 따른 적응적 스캐닝 과정의 일실시예 상세 흐름도이다.
우선, 예측 모드가 수직 모드인지 판단한다(610).
상기 판단 결과, 수직 모드인 경우에는 수평 우선 스캐닝을 수행한다(620).
한편, 상기 판단 결과, 수직 모드가 아닌 경우에는 예측 모드가 수평 모드인지 판단한다(630).
상기 판단 결과, 수평 모드인 경우에는 수직 우선 스캐닝을 수행하고(640), 수평 모드가 아닌 경우에는 지그재그 스캐닝을 수행한다(650).
도 8은 본 발명에 따른 동영상 복호화 장치의 일실시예 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 동영상 복호화 장치는 엔트로피 디코딩부(210), 스캐닝 방식 결정부(220) 및 영상 복원부(230)를 포함하여 구성된다.
엔트로피 디코딩부(210)는 인코딩된 비트 스트림을 입력받아 CAVLC(Context Adaptive Variable Length Coding) 또는 CABAC(Context-Based Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등과 같은 엔트로피 디코딩 방법에 따라 복호화를 수행하여 출력한다.
스캐닝 방식 결정부(220)는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 복호화된 신호를 입력받아, 복호화된 신호가 부호화 과정에서 스캐닝된 방식을 획득하여, 상기 복호화된 신호와 함께 영상 복원부(230)로 전달한다.
영상 복원부(230)는 상기 복호화된 신호를 상기 스캐닝 방식에 따라 복원하여 복원 영상을 출력한다.
상술한 방법에 따라 H.264 권고 코덱(Reference Codec)인 JM96(Joint Model 96)을 이용하여 여러 가지 테스트 영상에 대하여 실험을 수행한 결과, 다음과 같이 압축효율이 증가됨을 확인할 수 있었다. 테스트 영상으로는 H.264에서 실험 영상으로 권고하는 영상을 이용하여 실험을 수행하였다. 본 실험에 사용된 구체적인 조건은 아래의 표 1과 같다.
News (QCIF) Container (QCIF) Foreman (QCIF) Silent (QCIF) Paris (CIF) Mobile (CIF) Tempete (CIF)
전체 프레임 100 (30 Hz) 100 (30 Hz) 100 (30 Hz) 100 (35 Hz) 100 (30 Hz) 100 (30 Hz) 100 (30 Hz)
조건 CABAC, Intra only(Intra4x4 모드), QP(25,30,35,40)
상기 표 1에 기재된 바와 같이, 크기가 다른 7개의 영상에 대하여 실험하였다. 아래의 표 2는 상기 실험 조건하에서 종래 H.264 지그재그 스캐닝을 이용한 부호화 방법과 본 발명에 따른 적응적 스캐닝을 이용한 부호화 방법에 따라 테스트 영상을 부호화하였을 때의 압축률을 비교한 도표이다.
Image QP JM96 Proposed Bits reduction(%)
PSNR(dB) Bits PSNR(dB) Bits
Foreman 25 38.98 3341696 38.98 3321088 0.60
30 35.21 2003064 35.21 1990384 0.55
35 31.74 1189744 31.73 1184392 0.34
40 28.48 722416 28.48 722264 0.11
News 25 40.12 3448504 40.13 3381512 1.94
30 35.95 2265968 35.96 2230296 1.57
35 31.99 1434256 31.99 1406384 1.94
40 28.40 883904 28.42 875368 0.97
Silent 25 38.97 3621240 38.97 3601360 0.55
30 34.97 2091720 34.96 2076720 0.81
35 31.56 1182280 31.56 1180416 0.16
40 28.46 669544 28.46 672696 -0.38
Container 25 39.51 3287920 39.51 3260584 0.88
30 35.68 2058192 35.69 2029224 1.44
35 32.05 1247248 32.04 1219000 2.12
40 28.54 745848 28.54 730344 2.26
Paris 25 39.21 17437120 39.20 17165032 1.56
30 34.99 11376816 34.99 11167040 1.84
35 31.10 7078352 31.11 6950384 1.84
40 27.50 4254824 27.52 4180808 1.61
Mobile 25 38.42 27515248 38.42 27301888 0.80
30 33.75 18700976 33.74 18538960 0.89
35 29.45 11923256 29.44 11821040 0.89
40 25.62 7179088 25.63 7126328 0.73
Tempete 25 38.77 19968328 38.76 19748304 1.10
30 34.33 12766256 34.33 12605288 1.25
35 30.30 7623776 30.30 7525136 1.28
40 26.73 4278568 26.74 4244224 0.82
Average 25 1.06
30 1.19
35 1.23
40 0.88
상기 표 2에 기재된 바와 같이, H.264의 지그재그 스캐닝 방식만을 사용한 부호화 압출률보다 본 발명에서 제안된 인트라 예측 모드에 따른 적응적인 스캐닝 방식을 이용한 부호화 압축률이 훨씬 우수함을 알 수 있다.
한편, H.264 이후에 개발될 비디오 압축 표준은 기존의 9 방향 인트라 예측모드(Intra prediction mode)가 상당한 복잡도를 요구하기 때문에 수직(Vertical), 수평(Horizontal), DC, 대각(Diagonal) 예측 모드만을 이용할 가능성이 큰 점을 고려하면, 본 실시예에 따른 적응적 스캐닝 방식을 이용한 부호화는 더욱 많은 압축률 향상을 기대할 수 있다(약 3% bit saving).
한편, 전술한 동영상 부호화 및 복호화 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.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백하다 할 것이다.
본 발명은 동영상을 부호화하는데 있어서 소정 크기의 블록에 대한 인트라 예측 수행 후, 잔차 신호의 DCT 및 양자화된 계수에 대한 스캐닝 방법을 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 적용함으로써, 부호화 압축률을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (13)

  1. 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치로서,
    예측 모드를 선택하여 출력하기 위한 모드 선택 수단;
    상기 예측 모드에 따라 입력 영상의 부호화할 화소 값들을 예측하여, 잔차 신호 블록을 출력하기 위한 예측 수단;
    상기 잔차 신호 블록을 DCT 변환하고 양자화하기 위한 변환/양자화 수단; 및
    상기 양자화된 잔차 신호 블록을 상기 예측 모드에 따라 적응적으로 스캐닝하여 부호화하기 위한 부호화 수단
    을 포함하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 수단은,
    상기 예측 모드가 수직 모드인 경우에 1 행의 블록들을 우선 스캐닝하는 수평 우선 스캐닝 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 수단은,
    상기 예측 모드가 수평 모드인 경우에 1 열의 블록들을 우선 스캐닝하는 수직 우선 스캐닝 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 수단은,
    상기 예측 모드가 수직 모드 및 수평 모드가 아닌 경우에 지그재그 스캐닝 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 수단은,
    상기 예측 모드에 따라 적응적으로 스캐닝하여 나열한 계수들을 엔트로피 코딩하는 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 장치.
  6. 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 복호화 장치로서,
    인코딩된 비트 스트림을 입력받아 엔트로피 디코딩 방법에 따라 복호화하여 출력하기 위한 엔트로피 디코딩부;
    상기 엔트로피 디코딩부로부터 복호화된 신호를 입력받아, 복호화된 신호가 부호화 과정에서 이용된 스캐닝 방식을 획득하여, 상기 복호화된 신호와 함께 출력하기 위한 스캐닝 방식 결정부; 및
    상기 복호화된 신호를 상기 스캐닝 방식에 따라 복원하여 복원 영상을 출력하기 위한 영상 복원부를 포함하되,
    상기 스캐닝 방식은,
    인트라 예측 모드에 따라 스캐닝 방식을 달리 적용한 적응적 스캐닝 방식인 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 복호화 장치
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 적응적 스캐닝 방식은,
    상기 예측 모드가 수직 모드인 경우에 1 행의 블록들을 우선 스캐닝하는 수평 우선 스캐닝 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 복호화 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 적응적 스캐닝 방식은,
    상기 예측 모드가 수평 모드인 경우에 1 열의 블록들을 우선 스캐닝하는 수직 우선 스캐닝 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 복호화 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 적응적 스캐닝 방식은,
    상기 예측 모드가 수직 모드 및 수평 모드가 아닌 경우에 지그재그 스캐닝 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 복호화 장치.
  10. 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법으로서,
    예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택 단계;
    상기 선택된 예측 모드에 따라 입력 영상의 부호화할 화소 값들을 예측하여, 잔차 신호 블록을 출력하는 예측 단계;
    상기 잔차 신호 블록을 DCT 변환하고 양자화하기 위한 변환/양자화 단계;
    상기 양자화된 잔차 신호 블록을 상기 예측 모드에 따라 적응적으로 스캐닝하하여 스캐닝된 계수들을 출력하는 적응적 스캐닝 단계; 및
    상기 스캐닝된 계수들을 부호화하는 부호화 단계
    를 포함하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 적응적 스캐닝 단계는,
    예측 모드가 수직 모드인지 여부를 판단하는 제 1 판단 단계; 및
    상기 판단 결과, 수직 모드인 경우에 1 행의 블록들을 우선 스캐닝하는 수평 우선 스캐닝 단계
    를 포함하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단 결과, 수직 모드가 아닌 경우에 예측 모드가 수평 모드인지 여부를 판단하는 제 2 판단 단계; 및
    상기 판단 결과, 수평 모드인 경우에 1 열의 블록들을 우선 스캐닝하는 수직 우선 스캐닝 단계
    를 더 포함하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 판단 결과, 예측 모드가 수직 모드 및 수평 모드가 아닌 경우에 지그재그 스캐닝하는 단계
    를 더 포함하는 적응적 스캐닝을 이용한 동영상 부호화 방법.
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