KR20070062391A - Ｆｇｓ 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오신호를 부호화하고 복호화하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오 신호를 부호화하고 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오 신호를 부호화하는 방법은 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 방법에 있어서, 블록을 구성하며 절대값이 0 또는 1이 아닌 넌-유니터리 계수를 추출하는 단계, 상기 추출된 넌-유니터리 계수들이 가지는 런 값들로부터 대표값을 산출하는 단계, 상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런 값과 상기 대표값을 비교하는 단계, 및 상기 비교한 결과에 따라 상기 계수에 코드워드를 할당하는 단계를 포함한다.
비디오 신호, CAVLC, H.264, FGS 계층, 블록, 절대값, 넌-유니터리(Non-Unitary) 계수

Description

ＦＧＳ 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오 신호를 부호화하고 복호화하는 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding and decoding video signal using coefficient's property which composes FGS layer's block}
도 1은 FGS 코딩 패스에 대해 보여주는 도면이다.
도 2는 4x4 변환에서의 VLC 인코딩의 과정을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인코딩 과정을 보여주는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표값과 기준값의 일 예에 따라 심볼을 코딩하는 유사코드(Pseudo code)를 보녀주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표값이 코딩된 경우 심볼을 디코딩하는 유사코드를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디코딩 과정을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 엔트로피 인코딩부의 구성을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더의 엔트로피 디코딩부의 구성을 보여주는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
600: FGS 계층 인코더 640: 엔트로피 인코더
642: 넌-유니터리 계수 산출부 644: 대표값 생성부
646: 계수 인코딩부 800: FGS 계층 디코더
810: 엔트로피 디코더 812: 대표값 추출부
814: 계수 디코딩부 816: 블록 생성부
본 발명은 비디오 신호의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 상세하게는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오 신호를 부호화하고 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
인터넷을 포함한 정보통신 기술이 발달함에 따라 문자, 음성뿐만 아니라 화상통신이 증가하고 있다. 기존의 문자 위주의 통신 방식으로는 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기에는 부족하며, 이에 따라 문자, 영상, 음악 등 다양한 형태의 특성을 수용할 수 있는 멀티미디어 서비스가 증가하고 있다. 멀티미디어 데이터는 그 양이 방대하여 대용량의 저장매체를 필요로 하며 전송시에 넓은 대역폭을 필요로 한다. 따라서 문자, 영상, 오디오를 포함한 멀티미디어 데이터를 전송하기 위해서는 압축코딩기법을 사용하는 것이 필수적이다.
데이터를 압축하는 기본적인 원리는 데이터의 중복(redundancy) 요소를 제거하는 과정이다. 이미지에서 동일한 색이나 객체가 반복되는 것과 같은 공간적 중복이나, 동영상 프레임에서 인접 프레임이 거의 변화가 없는 경우나 오디오에서 같은 음이 계속 반복되는 것과 같은 시간적 중복, 또는 인간의 시각 및 지각 능력이 높은 주파수에 둔감한 것을 고려한 심리시각 중복을 제거함으로써 데이터를 압축할 수 있다. 일반적인 비디오 코딩 방법에 있어서, 시간적 중복은 모션 보상에 근거한 시간적 필터링(temporal filtering)에 의해 제거하고, 공간적 중복은 공간적 변환(spatial transform)에 의해 제거한다.
데이터의 중복을 제거한 결과는 다시 양자화 과정을 통하여 소정의 양자화 스텝에 따라서 손실 부호화된다. 상기 양자화된 결과는 최종적으로 엔트로피 부호화(entropy coding)를 통하여 최종적으로 무손실 부호화된다.
현재, ISO/IEC(International Organization for Standardization / International Electrotechnical Commission)와 ITU(International Telecommunication Union)의 비디오 전문가들 모임인 JVT(Joint Video Team)에서 진행중인 스케일러블 비디오 코딩(이하, SVC 라 함) 초안(draft)에서는, 기존의 H.264를 기반으로 하여 도 1의 예와 같은 다 계층 기반의 코딩 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.
현재 H.264 표준에서 사용되는 엔트로피 부호화 기술로는, CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding), Exp_Golomb(exponential Golomb) 등이 있다.
다음의 표 1은 H.264 표준에서 코딩될 파라미터별로 사용되는 엔트로피 부호화 기법을 나타낸다.
Figure 112006022939612-PAT00001
상기 표 1에 의하면 entropy_coding_mode 플래그가 0인 경우에는, 해당 매크로블록이 인터 예측 모드인지 인트라 예측 모드인지를 나타내는 매크로블록 유형(macroblock type), 매크로블록을 구성하는 서브블록의 형태를 나타내는 매크로블록 패턴(macroblock pattern), 양자화 스텝(quantization step)을 결정하는 인덱스인 양자화 파라미터(quantization parameter), 인터 예측 모드에서 참조되는 프레임의 번호를 나타내는 참조 프레임 인덱스, 및 모션 벡터는 Exp_Golomb에 의하여 부호화된다. 그리고, 원 이미지와 예측 이미지 간의 차이를 나타내는 잔차 데이터(residual data)는 CAVLC에 의하여 부호화된다.
반면에, 상기 entropy_coding_mode 플래그가 1인 경우에는, 상기 모든 파라미터들은 CABAC로 코딩된다.
CABAC는 높은 복잡성(high complexity)을 갖는 파라미터에서 좋은 성능을 나타낸다. 따라서, CAVLC 등의 VLC(Variable Length Coding) 기반의 엔트로피 코딩은 기초적인 프로파일로서 세팅된다.
도 1은 FGS 코딩 패스에 대해 보여주는 도면이다. JSVM 3.0에서 FGS는 두 방식의 코딩 패스를 가지는데, 하나는 중요 패스(significant pass)이며, 다른 하나는 정제 패스(refinement pass)이다. 중요 패스는 0의 값을 가지는 기초 계층의 블록에서 FGS 계층의 블록을 산출하는 것이며, 정제 패스는 0의 값을 가지지 않는 기초 계층의 블록에서 FGS 계층의 블록을 산출하는 것이다. 각 스캔에서 변환 인자가 전송된다. 통상 FGS 계층에 대부분은 중요 패스이며, VLC 코딩의 특성상 중요 패스를 코딩할 경우, 인코딩 효율을 높일 수 있다.
따라서, 인코딩 효율을 높이기 위해 FGS 계층에 대해 VLC를 적용하는 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 발명은 FGS 계층에 포함되는 계수를 VLC를 적용함에 있어서, 런의 길이가 길어져도 코딩 효율을 유지하는 것을 목적이 있다.
본 발명의 또다른 목적은 넌-유니터리 계수의 특성을 고려하여 심볼을 코딩하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오 신호를 부호화하는 방법은 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 방법에 있어서, 블록을 구성하며 절대값이 0 또는 1이 아닌 넌-유니터리 계수를 추출하는 단계, 상기 추출된 넌-유니터리 계수들이 가지는 런 값들로부터 대표값을 산출하는 단계, 상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런 값과 상기 대표값을 비교하는 단계, 및 상기 비교한 결과에 따라 상기 계수에 코드워드를 할당하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오 신호를 복호화하는 방법은 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 방법에 있어서, 상기 부호화된 비디오 신호에 부가된 대표값을 추출하는 단계, 상기 부호화된 비디오 신호에서 코드워드를 추출하는 단계, 및 상기 대표값과 소정 간격을 유지하는 제 1 그룹과 제 2 그룹에 속하는 코드워드에 대하여, 상기 제 1 그룹에 속하는 코드워드와 상기 제 2 그룹에 속하는 코드워드를 서로 다른 방식에 의하여 변환하여 디코딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더는 블록을 구성하며 절대값이 0 또는 1이 아닌 넌-유니터리 계수를 추출하는 넌-유니터리 계수 산출부, 상기 추출된 넌-유니터리 계수들이 가지는 런의 값들에서 대표값을 산출하는 대표값 생성부, 및 상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런의 값과 상기 대표값을 비교하여, 상기 비교한 결과에 따라 상기 계수에 코드워드를 할당하는 계수 인코딩부를 포함한다.
다계층 구조의 비디오 신호에서 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 가변길이 부호화하는 인코더는 블록을 구성하며 절대값이 0 또는 1이 아닌 넌-유니터리 계수를 추출하는 넌-유니터리 계수 산출부, 상기 추출된 넌-유니터리 계수들이 가지는 런의 값들에서 대표값을 산출하는 대표값 생성부, 및 상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런의 값과 상기 대표값을 비교하여, 상기 비교한 결과에 따라 상기 계수에 코드워드를 할당하는 계수 인코딩부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더는 부호화된 비디오 신호에 부가된 대표값을 추출하는 대표값 추출부, 및 상기 부호화된 비디오 신호에서 코드워드를 추출하여, 상기 대표값과 소정 간격을 유지하는 제 1 그룹과 제 2 그룹에 속하는 코드워드에 대하여, 상기 제 1 그룹에 속하는 코드워드와 상기 제 2 그룹에 속하는 코드워드를 서로 다른 방식에 의하여 변환하여 디코딩하는 계수 디코딩부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수의 특성에 따라 비디오 신호를 부호화하고 복호화하는 방법 및 장치에 대한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
컨텍스트 기반 적응적 가변 길이 코딩(Context-based Adaptive Variable Length Coding; 이하 CAVLC라 함)은 최근 코딩된 주변 블록들에 관한 정보를 이용하는 가변 길이 코딩이다. 현재 코딩되는 블록의 이웃 블록의 정보에 따라 복수 개의 코딩 참조 테이블 중 하나를 선택하여 가변 길이 코딩을 수행한다. 이는 비디오 코딩에 있어서 잔차, 즉 지그재그 순서의 변환 계수 블록들을 인코딩하기 위해 사용되는 방법이다. CAVLC는 양자화된 블록들의 몇 가지 특징을 이용하도록 디자인 되었다.
예측, 변환, 및 양자화 이후 블록들은 대부분 '0'으로 이루어진다. CAVLC는 일련의 '0'을 압축적으로 나타내기 위해 런-레벨(run-level) 코딩을 사용한다. 지그재그 스캔 후에 가장 높은 0 아닌 변환 계수들은 대개 일련의 ±1의 값을 갖는다. CAVLC는 고주파 ±1 변환 계수들의 개수를 압축적인 방법으로 신호화한다. 인접한 블록들의 0이 아닌 변환 계수의 개수는 상호연관 되어있다. 변환 계수의 개수는 룩업 테이블(Look-up table)을 사용하여 인코딩되고, 룩업 테이블의 선택은 이웃한 블록들의 0이 아닌 변환 계수의 개수에 의존한다. 0이 아닌 변환 계수의 레벨(크기)은 재정렬된 배열의 처음에 더 크고 고주파로 갈수록 작아지는 경향이 있다. CAVLC는 최근에 코딩된 레벨 크기에 따라 레벨 파라미터를 위한 VLC룩업 테이블의 선택을 적응적으로 함으로써 이를 이용한다.
한 블록의 변환 계수의 CAVLC 인코딩은 다음과 같이 진행된다.
한 블록내의 0이 아닌 변환 계수의 개수와 고주파 ±1 변환 계수들의 개수를 인코딩하고, 각 블록의 고주파 ±1 변환 계수들의 부호를 인코딩한다. 그 후, 나머지 0이 아닌 변환 계수들의 레벨을 인코딩한다. 마지막 변환 계수 전에 있는 0의 전체 개수를 인코딩하고, 각 0의 런(run)을 인코딩한다.
도 2는 4x4 변환에서의 VLC 인코딩의 과정을 보여주는 도면이다. CAVLC 과정에서 초기에 EOB(End-of-Block) 심볼 매핑과 start-step-stop 매핑을 수행하여 두 개의 초기화 벡터가 생성된다. 이를 토대로 중요 패스(significant pass)와 정제 패스(refinement pass)가 수행된다. 중요 패스에서는 각 중요 계수(significant coefficient)에 대한 런(run)을 코딩하며, 정제 패스(refinement pass)에서는 하나의 VLC 테이블을 사용한다. 이 때, VLC 테이블은 정제 비트가 통계적으로 0이 많은 것을 효율적으로 이용한다.
각각의 단계를 살펴보면, EOB 심볼 매핑 단계에서는 매 스캔 인덱스(scan index)에 대한 EOB를 표현하는 심볼을 명시한다. Start-step-stop 파라메터 매핑에서는 m이라는 파라메터에 의해 코딩이 특정된다. 중요 데이터(significance data)를 코딩하는 경우, m의 값은 스캔 인덱스와 기초 계층 계수의 최근 비제로(non-zero)의 인덱스 값에 의해 결정된다. 이 파라메터는 런-레벨 코딩으로도 코딩된다.
중요 패스는 도 1에서 살펴본 바와 같이 블록 내의 중요 계수(significant coefficient)의 존재 여부를 체크하고, 존재하지 않는다면 EOB 마커(EOB marker)가 전송되며, 중요 계수가 존재하는 경우, 블록의 코딩이 진행된다.
정제 패스는 도 1에서 살펴본 바와 같이 전체 블록이 한번에 인코딩된다. 정제 비트(refinement bits)들은 그룹으로 누적되어 코드워드(codeword)가 표 2에 따라 전송된다.
심볼 코드워드
0000 00
0001 010
0010 011
0011 11000
0100 100
0101 11001
0110 11010
0111 111100
1000 101
1001 11011
1010 11100
1011 111101
1100 11101
1101 111110
1110 1111110
1111 1111111
한편, 중요패스(significant pass)에서 1보다 큰 값을 가지는 계수(non-unitary magnitude coefficient, 이하, 넌-유니터리 계수라 한다)들은 중요 패스를 코딩시 효율을 떨어뜨리는 요인이 된다. 왜냐하면, 넌-유니터리 계수는 약 1.3%~4.6% 정도를 차지하지만, 넌-유니터리 계수가 포함되는 경우 심볼의 길이가 커지므로 오히려 코딩 효율을 떨어뜨리는 결과를 발생시킨다. 따라서 넌-유니터리 계수에 할당되는 심볼의 크기를 줄여서 코딩 효율을 높이는 것이 필요하다.
4x4 블록을 예로 들 때, 넌-유니터리 계수의 런(run)은 16에 가깝다. 이 경우, start-step-stop 코드의 구조에 따라 많은 코드워드(codeword)가 발생한다. 만약, 이러한 넌-유니터리 계수의 출현 빈도가 증가하게 될 경우, 비트 효율이 떨어지므로, 심볼을 다시 매핑하여 작은 코드 워드를 할당하도록 하는 것이 필요하다.
심볼의 구성을 살펴보면 [Run, 최대수, Non-Unitary coefficient의 개수]의 정보로 코딩된다. 물론 이외의 방식으로도 심볼을 구성할 수 있다. 그런데, 런(run)의 길이가 큰 수일 경우에 심볼에 매핑될 코드워드가 커질 수 있으며, 그 결과 코딩 효율이 떨어질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 순서도이다. 먼저 코딩하고자 하는 블록 내의 넌-유니터리 계수를 산출한다(S302). 넌-유니터리 계수는 그 절대값이 0과 1이 아닌 계수들을 의미한다. 그리고 넌-유니터리 계수들을 표현하기 위한 런의 대표값을 산출한다(S304). 런의 대표값이란, 런의 길이들의 평균값 또는 중간값, 또는 최다빈도값 등 런들의 특성을 보여주는 대표값 K를 산출하는 과정을 의미한다. 이 값이 커진다면, 코딩해야 할 런의 크기가 커지므로, 그 결과 코딩 효율이 떨어질 수 있다. 이 대표값을 판단하는 근거로는 여러 기준값을 선택할 수 있다. 예를 들어, 통상 런이 가질 수 있는 최대 범위의 중간값 정도를 선택할 수 있다. 그 기준값을 T(Threshold)라 할 경우, 상기 선출한 대표값 K와 기준값 T를 비교한다(S310). 기준값 T 보다 크다면, 전반적인 런의 길이가 길다는 것을 의미하므로, 런의 길이가 긴, 넌-유니터리 계수에 부과되는 코드워드의 길이가 넌-유니터리 계수가 아닌 계수에 부과되는 코드워드의 길이보다 짧도록 코드워드를 부과한다(S320). 한편, 기준값 T보다 대표값이 작다면, 기존의 방식으로 코드워드를 부과한다(S330). 그리고 대표값을 코딩한다(S340). 대표값이 코딩되지 않은 경우에는 코드워드가 기존의 방식으로 코딩된 것으로 판독할 수 있다.
S320 단계를 좀더 자세히 살펴보면, 코딩하고자 하는 심볼이 대표값인 K보다 크다면, 심볼 C에서 K를 뺀 값을 코딩한다(C-K). 이 경우는 런의 길이가 긴 경우에 더 작은 크기의 코드워드로 코딩할 수 있도록 하기 위함이다. 한편, 코딩하고자 하는 심볼이 대표값인 K보다 작거나 같다면, 소정의 값에서 심볼 C를 뺀 값을 코딩한다. 예를 들어 상기 기준값 T의 2배인 2T에서 C를 뺄 수 있다.
대표값은 블록에 대해, 또는 블록이 포함된 슬라이스 전체 또는 프레임 전체에 대해 설정할 수 있고, 비디오 신호와 함께 코딩될 수 있다. 또한, 대표값이 미리 설정된 경우, 디코더측에 대표값과 비교를 수행하여 코드워드를 할당하는 것을 알리도록 플래그(flag)와 같은 정보를 설정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표값과 기준값의 일 예에 따라 심볼을 코딩하는 유사코드(Pseudo code)를 보녀주는 도면이다.
여기서 기준이 되는 기준값 T는 한계값에서 산출할 수 있다. 본 실시예에서는 한계값을 18로 하여, 기준값 T는 18의 중간이 되는 9로 하였다. 18은 런의 길이가 16까지 포함할 수 있으므로, 이들을 새로이 코딩함에 있어서 겹치지 않도록 선택한 값이며, 이는 코딩 방법에 따라 달라질 수 있다.
넌-유니터리 계수들의 런의 길이의 평균값, 또는 중간값과 같은 대표값으로 K를 구한 결과가 T인 9보다 클 경우, 종래의 방식과 다르게 코딩한다. 즉 심볼 C가 K보다 큰 경우 C-K를 코딩하도록 하고, 심볼 C가 K보다 작거나 같은 경우에는 18-C를 코딩한다.
한편 기준이 되는 9보다 K값이 작은 경우에는 종래의 방식으로 코딩한다. 이 경우에는 런의 길이가 길지 않으므로, 종래의 방식으로 하여도 코딩 효율을 떨어뜨리지 않기 때문이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 대표값이 코딩된 경우 심볼을 디코딩하는 유사코드를 보여주는 도면이다.
기준이 되는 값인 T는 미리 정해져서 존재할 수 있으며, 또는 하나의 비디오 파일 자체에 설정될 수 있다. 따라서 T의 값을 전송하는 것에 대해서는 생략하고자 한다.
도 4에서 K의 값이 0이 아닌 값으로 코딩되어 있다면, 또는 K의 값이 코딩되었고 K를 T와 비교했을 때, T보다 크다면, 비디오 스트림은 S320의 과정에 의해 코딩된 것이다.
따라서, 18에서 K의 값을 뺀 것 보다 크거나 같은 경우와, 작은 경우로 나누어 볼 수 있다.
일 예로, K의 값이 10이고, 심볼의 값이 11~16에 분포한 경우에는 코딩할 값들은 1~6에 해당된다. 한편 심볼의 값이 1~10인 경우, 코딩할 값들은 8~17이 된다. 도 5과 같은 슈도코드에 의해 실행될 수 있다.
도 5를 살펴보면 대표값에 의해 코딩되는 값들이 두 그룹으로 나뉘어진다. 예를 들어, 측에서는 대표값에서 3을 뺀 7을 중심으로 두 그룹으로 나뉘어짐을 알 수 있다. 따라서, 두 그룹에 대해 달리 디코딩을 수행한다.
상기 과정을 토대로 디코딩하는 순서를 살펴보면 도 6와 같다.
인코딩된 비디오 데이터에서 대표값 K를 추출한다(S402). 그리고 심볼을 코딩한 코드워드를 산출한다(S404). 대표값 K가 존재하며, K가 기준값 T보다 큰 값인지 비교한다(S410). 대표값이 존재하고, 기준값 T보다 크다면 도 3의 S320 과정을 통해 코딩된 것을 알 수 있다. 따라서, 상기 슈도코드에 제시된 바와 같이, 코드워드를 변환하는 작업을 수행한다(S420). 만약, S410 단계에서 K값이 존재하지 않거나 또는 K값이 기준값 T보다 작거나 같다면 도 3의 S330 과정에 따라 코딩되었으므로, 기존의 방식으로 코드워드를 디코딩한다(S430). 그리고 디코딩 된 값을 사용하여 블록을 생성한다(S440).
대표값 K는 블록을 포함하는 슬라이스 또는 프레임의 비디오 신호에 함께 삽입된 대표값을 디코딩하여 얻을 수 있으며, 또는 대표값이 미리 설정되어 있어서, 인코더 측에서 대표값에 따라 대표값과의 비교에 따라 코드워드를 할당하였는지를 알기 위해 플래그에 설정된 정보를 추출할 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어, 즉 '~모듈' 또는 '~테이블' 등은 소프트웨어, FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)와 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 기능들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 모듈들은 디바이스 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 엔트로피 인코딩부의 구성을 보여주는 도면이다.
원래의 비디오 시퀀스는 FGS 계층 인코더(600)로 입력되고, 아울러 다운샘플링부(550)에 의하여 다운샘플링(계층간에 해상도의 변화가 있는 경우에 한함)된 후 기초 계층 인코더(500)로 입력된다.
예측부(610)는 현재 매크로블록에서 소정의 방법으로 예측된 이미지를 차분함으로써 잔차 신호를 구한다. 상기 예측 방법으로는 방향적 인트라 예측, 인터 예측, 인트라 베이스 예측, 및 잔차 예측 등이 있다.
변환부(620)는 상기 구한 잔차 신호를 DCT, 웨이브렛 변환 등 공간적 변환 기법을 이용하여 변환하여 변환 계수를 생성한다.
양자화부(630)는 상기 변환 계수를 소정의 양자화 스텝으로 양자화하여(양자화 스텝이 클수록 데이터의 손실 내지 압축률이 높다) 양자화 계수를 생성한다.
FGS 계층 인코더(600)에서와 마찬가지로, 기초 계층 인코더(500)도 동일한 기능의 예측부(510), 변환부(520), 및 양자화부(530)를 포함한다. 다만, 예측부(510)는 인트라 베이스 예측이나 잔차 예측은 사용할 수 없을 것이다.
엔트로피 인코더(640)는 상기 양자화 계수를 무손실 부호화하여 FGS 계층 비트스트림을 출력하고, 마찬가지로 엔트로피 인코더(540)는 기초 계층 비트스트림을 출력한다. Mux(650)는 FGS 계층 비트스트림과 기초 계층 비트스트림을 결합하여 비디오 디코더 단으로 전송할 비트스트림을 생성한다.
FGS 계층 엔트로피 인코더(640)을 자세히 살펴보면, 넌-유니터리 계수 산출부(642), 대표값 생성부(644), 계수 인코딩부(646)을 포함한다.
넌-유니터리 계수 산출부(642)는 블록 내에서, 또는 프레임 내에서의 넌-유니터리 계수를 산출한다. 또한 이들의 런(run)의 길이를 계산할 수 있다.
대표값 생성부(644)는 상기 산출한 넌-유니터리 계수들의 런의 길이에서 대표가 될 수 있는 값을 생성한다. 예를 들어, 평균을 구하거나 가장 많이 발생한 최다 빈도의 값을 구할 수 있다. 또한 여러 런의 길이 중에서 중간이 되는 값을 선택할 수 있다.
계수 인코딩부(646)은 상기의 대표값과 미리 정해진 기준값을 비교하여, 도 3의 S320 또는 S330에 제시된 코딩을 수행한다. 또한 상기 대표값의 정보를 함께 코딩하여 디코더에서 코딩할 수 있도록 한다.
계수 인코딩부는 대표값을 블록에 대해, 또는 블록이 포함된 슬라이스 전체 또는 프레임 전체에 대해 설정할 수 있고, 비디오 신호와 함께 코딩될 수 있다. 또한, 대표값이 미리 설정된 경우, 디코더측에 대표값과 비교를 수행하여 코드워드를 할당하는 것을 알리도록 플래그(flag)와 같은 정보를 설정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더의 엔트로피 디코딩부의 구성을 보여주는 도면이다.
입력되는 비트스트림은 Demux(860)를 통하여 FGS 계층 비트스트림 및 기초 계층 비트스트림으로 분리되어 FGS 계층 인코더(800) 및 기초 계층 디코더(700)에 각각 제공된다.
엔트로피 디코더(810)는 엔트로피 인코더(640)과 대응되는 방식으로 무손실 복호화를 수행하여 양자화 계수를 복원한다. 엔트로피 디코더(810)는 대표값 추출부(812), 계수 디코딩부(814), 블록 생성부(816)를 포함한다. 대표값 추출부(812)는 비트 스트림에서 디코딩시 넌-유니터리 계수들을 산출하는데 필요한 대표값을 추출한다. 대표값 추출부는 대표값을 블록을 포함하는 슬라이스 또는 프레임의 비디오 신호에 함께 삽입된 대표값을 디코딩하여 얻을 수 있으며, 또는 대표값이 미리 설정되어 있어서, 인코더 측에서 대표값에 따라 대표값과의 비교에 따라 코드워드를 할당하였는지를 알기 위해 플래그에 설정된 정보를 추출할 수 있다.
계수 디코딩부(814)는 추출한 대표값과 미리 정해진 기준값을 비교하여 도 6에 제시된 S420 또는 S430에 따라 디코딩을 수행한다. 이 과정은 도 5에 설명되어 있다.
블록 생성부(816)은 계수 디코딩부에서 디코딩한 값을 토대로 블록을 생성한다. 물론 FGS 블록을 의미한다.
역양자화부(820)는 상기 복원된 양자화 계수를 양자화부(630)에서 사용된 양자화 스텝으로 역 양자화한다.
역변환부(830)는 상기 역 양자화된 결과를 역 DCT 변환, 역 웨이브렛 변환 등의 역공간적 변환 기법을 사용하여 역변환한다.
역예측부(840)는 예측부(610)에서 구한 예측 이미지를 동일한 방식으로 구하고, 상기 구한 예측 이미지를 상기 역변환된 결과와 가산함으로써 비디오 시퀀스를 복원한다.
FGS 계층 디코더(800)에서와 마찬가지로, 기초 계층 디코더(700)도 동일한 기능의 엔트로피 디코더(710), 역양자화부(720), 역변환부(730), 및 역예측부(740)를 포함한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 구현함으로써 FGS 계층의 중요 패스에서 CAVLC 인코딩함에 있어서, 넌-유니터리 계수의 발생에 인해 런의 길이가 커져도 코딩의 효율을 높일 수 있다.
본 발명을 구현함으로써 넌-유니터리 계수의 발생과 런의 길이에 따라 탄력적으로 가변 길이 코딩을 수행할 수 있다.

Claims (38)

  1. 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 방법에 있어서,
    블록을 구성하며 절대값이 0 또는 1이 아닌 넌-유니터리 계수를 추출하는 단계;
    상기 추출된 넌-유니터리 계수들이 가지는 런 값들로부터 대표값을 산출하는 단계;
    상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런 값과 상기 대표값을 비교하는 단계; 및
    상기 비교한 결과에 따라 상기 계수에 코드워드를 할당하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대표값을 산출하는 단계는 상기 블록을 구성하는 넌-유니터리 계수들의 런 값들의 평균값, 중간값 또는 최다 빈도로 발생한 값을 산출하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 할당하는 단계는 상기 블록을 구성하는 심볼들 중에서 넌-유니터리 계 수에 부과되는 코드워드의 길이가 넌-유니터리가 아닌 계수에 부과되는 코드워드의 길이보다 길도록 코드워드를 할당하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 대표값을 산출하는 단계 이후에,
    소정의 기준값과 상기 대표값을 비교하는 단계를 포함하며,
    상기 대표값이 상기 기준값보다 큰 경우 상기 코드워드를 할당하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 런 값이 가질수 있는 최대값에서 산출한 값인, 인코딩 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 코드워드를 할당하는 단계는
    상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런 값과 상기 대표값을 비교한 결과,
    상기 런의 값이 상기 대표값보다 큰 경우 상기 계수의 런 값에서 상기 대표값을 뺀 값으로 상기 계수가 들어간 심볼을 코딩하며,
    상기 런 값이 상기 대표값보다 작거나 같은 경우 소정의 한계값에서 상기 계수의 런 값을 뺀 값으로 코딩하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 한계값은 상기 런 값이 가질수 있는 최대값보다 큰 값에서 산출한 값인, 인코딩 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 코드워드를 할당하는 단계 이후에 상기 기준값에 대한 정보를 코딩하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 대표값은 상기 블록을 포함하는 슬라이스 또는 프레임의 비디오 신호에 함께 삽입하여 코딩하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 대표값은 미리 설정되어 있으며, 상기 대표값과의 비교에 따라 코드워드를 할당함을 알리는 정보를 설정하는 단계를 포함하는, 인코딩 방법.
  11. 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 방법에 있어서,
    상기 부호화된 비디오 신호에 부가된 대표값을 추출하는 단계;
    상기 부호화된 비디오 신호에서 코드워드를 추출하는 단계; 및
    상기 대표값과 소정 간격을 유지하는 제 1 그룹과 제 2 그룹에 속하는 코드워드에 대하여, 상기 제 1 그룹에 속하는 코드워드와 상기 제 2 그룹에 속하는 코드워드를 서로 다른 방식에 의하여 변환하여 디코딩하는 단계를 포함하는, 디코딩 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 대표값을 추출하는 단계는
    상기 비디오 신호에 인코딩된 값을 추출하는 단계를 포함하는, 디코딩 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 대표값을 산출하는 단계 이후에, 소정의 기준값과 상기 대표값을 비교하는 단계를 포함하는, 디코딩 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 기준값은
    상기 런 값이 가질수 있는 최대값에서 산출한 값인, 디코딩 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 그룹에 소속된 코드워드는 상기 제 2 그룹에 소속된 코드워드보다 작으며,
    상기 서로 다른 방식은 서로 다른 제 1 방식과 제 2 방식을 포함하며,
    상기 제 1 방식은 상기 제 1 그룹에 소속된 코드워드를 디코딩한 값에 상기 대표값을 더한 값을 계수의 런의 값으로 설정하는 방식이며,
    상기 제 2 방식은 제 2 그룹에 소속된 코드워드를 디코딩한 값을 소정의 한계값에서 뺀 값을 계수의 런의 값으로 설정하는 방식인, 디코딩 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 한계값은 상기 계수의 런 값이 가질수 있는 최대값보다 큰 값에서 산출한 값인, 디코딩 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 디코딩 하는 단계 이후에
    상기 디코딩된 계수를 사용하여 블록을 생성하는 단계를 더 포함하는, 디코딩 방법.
  18. 제 11항에 있어서,
    상기 부호화된 비디오 신호에 부가된 대표값을 추출하는 단계는
    상기 블록을 포함하는 슬라이스 또는 프레임의 비디오 신호에 함께 삽입된 대표값을 디코딩하는 단계를 포함하는, 디코딩 방법.
  19. 제 11항에 있어서,
    상기 대표값은 미리 설정되어 있으며, 상기 대표값과의 비교에 따라 코드워드를 할당함을 알리는 정보를 추출하는 단계를 포함하는, 디코딩 방법.
  20. 블록을 구성하며 절대값이 0 또는 1이 아닌 넌-유니터리 계수를 추출하는 넌-유니터리 계수 산출부;
    상기 추출된 넌-유니터리 계수들이 가지는 런의 값들에서 대표값을 산출하는 대표값 생성부; 및
    상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런의 값과 상기 대표값을 비교하여, 상기 비교한 결과에 따라 상기 계수에 코드워드를 할당하는 계수 인코딩부를 포함하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 상기 대표값 생성부는
    상기 블록을 구성하는 넌-유니터리 계수들의 런의 값들의 평균값, 중간값 또는 최다 빈도로 발생한 값을 산출하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 계수 인코딩부는
    상기 블록을 구성하는 심볼들 중에서 넌-유니터리 계수에 부과되는 코드워드의 길이가 넌-유니터리가 아닌 계수에 부과되는 코드워드의 길이보다 길도록 코드워드를 할당하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  23. 제 20항에 있어서,
    상기 계수 인코딩부는 소정의 기준값과 상기 대표값을 비교하며,
    상기 대표값이 상기 기준값보다 큰 경우 상기 코드워드를 할당하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  24. 제 23항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 런 값이 가질수 있는 최대값에서 산출한 값인, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  25. 제 20항에 있어서,
    상기 계수 인코딩부는 상기 블록을 구성하는 계수가 가지는 런 값과 상기 대 표값을 비교한 결과,
    상기 런의 값이 상기 대표값보다 큰 경우 상기 계수의 런 값에서 상기 대표값을 뺀 값으로 상기 계수가 들어간 심볼을 코딩하며,
    상기 런 값이 상기 대표값보다 작거나 같은 경우 소정의 한계값에서 상기 계수의 런 값을 뺀 값으로 코딩하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 한계값은 상기 런 값이 가질수 있는 최대값보다 큰 값에서 산출한 값인, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  27. 제 20항에 있어서,
    상기 계수 인코딩부는 상기 기준값에 대한 정보를 코딩하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  28. 제 20항에 있어서,
    상기 계수 인코딩부는 상기 블록을 포함하는 슬라이스 또는 프레임의 비디오 신호에 상기 대표값을 함께 삽입하여 코딩하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성 하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  29. 제 20항에 있어서,
    상기 대표값은 미리 설정되어 있으며,
    상기 계수 인코딩부는 상기 대표값과의 비교에 따라 코드워드를 할당함을 알리는 정보를 설정하는, 다계층 구조의 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 부호화하는 인코더.
  30. 부호화된 비디오 신호에 부가된 대표값을 추출하는 대표값 추출부; 및
    상기 부호화된 비디오 신호에서 코드워드를 추출하여,
    상기 대표값과 소정 간격을 유지하는 제 1 그룹과 제 2 그룹에 속하는 코드워드에 대하여, 상기 제 1 그룹에 속하는 코드워드와 상기 제 2 그룹에 속하는 코드워드를 서로 다른 방식에 의하여 변환하여 디코딩하는 계수 디코딩부를 포함하는, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
  31. 제 30항에 있어서,
    상기 대표값 추출부는 상기 비디오 신호에 인코딩된 값을 추출하는, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
  32. 제 30항에 있어서,
    상기 계수 디코딩부는 소정의 기준값과 상기 대표값을 비교하는, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
  33. 제 30항에 있어서,
    상기 기준값은 상기 런 값이 가질수 있는 최대값에서 산출한 값인, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
  34. 제 30항에 있어서,
    상기 제 1 그룹에 소속된 코드워드는 상기 제 2 그룹에 소속된 코드워드보다 작으며,
    상기 서로 다른 방식은 서로 다른 제 1 방식과 제 2 방식을 포함하며,
    상기 제 1 방식은 상기 제 1 그룹에 소속된 코드워드를 디코딩한 값에 상기 대표값을 더한 값을 계수의 런의 값으로 설정하는 방식이며,
    상기 제 2 방식은 제 2 그룹에 소속된 코드워드를 디코딩한 값을 소정의 한계값에서 뺀 값을 계수의 런의 값으로 설정하는 방식인, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디 코더.
  35. 제 34항에 있어서,
    상기 한계값은 상기 계수의 런 값이 가질수 있는 최대값보다 큰 값에서 산출한 값인, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
  36. 제 30항에 있어서,
    상기 디코딩된 계수를 사용하여 블록을 생성하는 블록 생성부를 더 포함하는, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
  37. 제 30항에 있어서,
    상기 대표값 추출부는 상기 블록을 포함하는 슬라이스 또는 프레임의 비디오 신호에 함께 삽입된 대표값을 디코딩하는, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
  38. 제 30항에 있어서,
    상기 대표값은 미리 설정되어 있으며,
    상기 대표값 추출부는 상기 대표값과의 비교에 따라 코드워드를 할당함을 알 리는 정보를 추출하는, 다계층 구조의 부호화된 비디오 신호를 구성하는 FGS 계층의 블록에 포함되는 계수를 무손실 복호화하는 디코더.
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