KR20070075585A - 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20070075585A
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Abstract

본 발명은 동영상 데이터를 압축하는 부호화기에서 동영상의 복원오차를 추정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 동영상의 압축 시 복원오차를 추정함에 있어, 원 영역정보와 복원영역정보를 이용하지 않고서도, 주파수 변환에 의해 출력되는 계수영역정보를 이용하여 복원오차를 계산하여, 복원오차 계산에 따른 수행시간을 단축시킴은 물론, 상기 계수영역정보를 이루는 계수값과 임계값을 비교하여 선택적으로 양자화과정을 수행하여, 상기 양자화부에서 처리되는 데이터의 계산량을 현저히 줄이며, 그에 따라 복원오차 계산 및 전체 부호화 시간을 보다 단축시킬 수 있도록 한 것이다.
또한, 상기 계수값과 임계값을 비교 결과 및 비트율을 이용하여 계산된 코스트에 의해 움직임 벡터를 선택하고, 그에 따라 율-왜곡 최적화된 예측 영역을 선택함으로써, 전체 비트율을 개선하여 동영상 압축 부호화기의 성능을 향상시킬 수 있도록 한 것이다.
코스트 계산부, 계수영역, 코스트, 양자화부, 예측영역 결정부

Description

동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법 및 장치{Method and apparatus for approximating distortion in video compression}
도 1은 동영상 압축에서의 복원 오차를 추정하기 위해 사용되는 부호화기의 구성도이다.
도 2는 도 1에서 사용되는 복원영역 생성부에 대한 세부 구성도이다.
도 3은 도 1에서 사용되는 코스트 계산부에 대한 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 코스트 계산부의 복원 오차 추정 방법에 대한 알고리즘의 일 예를 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 양자화 스텝의 일 예를 나타낸 표이다.
도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 스케일 팩터의 일 예를 나타낸 표이다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 양자화부의 세부 구성도이다.
도 9는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치의 구성도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 예측영역 결정부 20 : 오차영역 생성부
30 : 주파수 변환부 40 : 양자화부
50 : 복원영역 생성부 60 : 코스트 계산부
70 : 저장부 80 : 엔트로피 코딩부
90 : 컨트롤러부
본 발명은 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동영상 압축을 위한 복원 오차 추정에서 복원 오차 계산에 따른 수행 시간을 단축시키기 위한 복원 오차 추정 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어 디지털 산업이 급속히 발전함에 따라, 유무선 인터넷과 같은 정보망의 발달과 더불어 디지털카메라, 디지털방송 등의 동영상 정보 미디어의 정보량이 급증하고 있다. 이러한 동영상 정보는 일반적인 텍스트 정보에 비하여 데이터량이 월등히 많기 때문에, 기존의 데이터 전송방식으로는 실시간으로 동영상 정보를 디스플레이하는 것이 불가능하며, 동영상 정보의 전송에 소요되는 시간도 많이 요구된다. 따라서, 동영상 정보의 전송시간을 단축하고 실시간으로 디스플레이하기 위해서는 동영상 정보를 압축하기 위한 기술이 필수적이며, 이를 위해 다양한 동영상 압축 기술이 개발되어 사용되고 있다.
도 1은 일반적으로 사용되는 동영상 압축에서의 복원 오차를 추정하기 위한 부호화기의 구성도로서, 이에 따른 동영상 압축 부호화기는 예측영역 결정부(10'), 오차영역 생성부(20), 주파수 변환부(30), 양자화부(40), 복원영역 생성부(50), 코스트(Cost) 계산부(60'), 저장부(70), 엔트로피 코딩부(Entropy coding)(80), 컨트롤러부(Controller)(90)를 포함하여 구성된다.
상기 예측영역 결정부(10')는, 원 영역정보(S)와 메모리에 저장되어 있는 참조 영역정보(Sf')를 입력받아 예측하게 되며, 원 영역정보(S)와 가장 유사하다고 판단되는 참조영역정보(Sf')를 예측영역정보(P)로 결정하게 된다. 예를 들어, H.264/AVC의 Inter 예측의 경우, 상기 예측영역 결정부(10')는 원 영역정보(S)와 참조영역정보(Sf')의 SAD(Sum of Absolute Difference) 및 움직임 벡터(MV : Motion Vector)로 계산된 코스트(C_mv)가 가장 작을 때를 최적의 움직임 벡터로 결정하고, 이때의 참조영역정보(Sf')를 예측영역정보(P)로 결정하게 된다. 상기 예측영역 결정부(10')는 상기 움직임 벡터가 결정되면 예측모드 및 움직임 벡터 등의 예측정보(Pred_info)를 상기 엔트로피 코딩부(80)로 전송한다. 여기서, 상기 코스트(Cost)는 비트율(rate)과 왜곡에 대한 율-왜곡값을 말한다.
상기 오차영역 생성부(20)는 원 영역정보(S)와 상기 예측영역 결정부(10')로부터 전송된 예측영역정보(P)를 입력받아 예측오차영역정보(U)를 생성하여 상기 주파수 변환부(30)로 전송하고, 상기 주파수 변환부(30)는 전송된 예측오차영역정보(U)를 주파수 변환하여 계수영역정보(Z)를 생성하여 상기 양자화부(40')로 전송하 며, 상기 양자화부(40')는 전송된 계수영역정보(Z)를 양자화하여 양자화계수영역정보(Zq)를 생성하고, 해당 영역의 복원과 엔트로피 부호화를 위하여 상기 복원영역 생성부(50) 및 엔트로피 코딩부(80)로 전송한다.
상기 복원영역 생성부(50)는 도 2에 나타난 바와 같이 역 양자화부(51), 역 주파수 변환부(52) 및 영역 복원부(53)로 구성되어 있으며, 이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 역 양자화부(51)는 상기 양자화부(40')로부터 양자화계수영역정보(Zq)를 전송받아 역 양자화하여 역 양자화계수영역정보(Z')를 생성하고, 상기 역 주파수 변환부(52)는 상기 영 양자화계수영역정보(Z')를 전송받아 역 주파수 변환하여 예측오차영역정보(U')를 생성하며, 상기 영역 복원부(53)는 상기 예측오차영역정보(U')를 전송받아 예측영역정보(P)와 합하여 복원영역정보(S')를 생성하게 된다. 상기와 같이 생성된 복원영역정보(S')는 상기 코스트 계산부(60') 및 저장부(70)로 전송된다.
상기 코스트 계산부(60')는 도 3에 나타난 바와 같이 복원 오차 계산부(61') 및 율-왜곡 계산부(62')로 구성되어 있으며, 이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 복원영역 생성부(50)로부터 전송된 복원 영역정보(S')와 상기 원 영역정보(S)를 비교하여 복원오차(D)를 계산하고, 그 계산 결과를 상기 율-왜곡 계산부(62')로 전송하며, 상기 율-왜곡 계산부(62')는 상기 복원오차(D)와 상기 엔트로피 코딩부(80)에서 전송된 비트율(rate)을 입력받아 코스트(C : Cost)를 계산하여 상기 컨트롤러부(90)로 전송한다.
여기서, 상기 복원 오차 계산부(61')는 하기의 수학식 1,
Figure 112006002633116-PAT00001
에 의해 복원오차(D)를 계산하고,
상기 율-왜곡 계산부(62')는 하기의 수학식 2,
Figure 112006002633116-PAT00002
에 의해 코스트(C)를 계산하며, 상기 수학식 1의 m과 n은 각각 영역의 가로 및 세로의 크기를 말한다. 그리고 상기 수학식 2의 비트율(rate)은 MPEG(Motion Picture Experts Groups)-2,4의 경우 상수값으로 근사화되어 있다.
상기 저장부(70)는 참조영역정보(Sf')를 저장하고 있음과 동시에, 상기 복원영역 생성부(50)로부터 복원영역정보(S')를 전송받아 저장하며, H.264/AVC의 경우 디블로킹 필터(Deblocking filter) 처리한 후 저장한다. 그리고 상기 엔트로피 코딩부(80)는 상기 양자화된 계수영역정보(Zq) 및 예측정보(Pred_info)를 입력받아 엔트로피 부호화하여 압축된 비트열(Bit Stream)을 생성하고 이를 출력하며, 상기 컨트롤러부(90)는 각각의 구성을 제어하고 내부적으로 가지고 있는 예측위치정보와 각 영역의 코스트를 저장한 후, 모든 코스트가 입력되면 이를 비교하여 최소의 코 스트를 가지는 영역을 최종예측영역정보(Pf)로 선택하여 상기 엔트로피 코딩부(80)에 제공한다.
상기와 같이 일반적인 동영상 압축에서, 상기 코스트 계산부(60')는 복원오차를 계산하기 위하여, 원 영역정보(S)와 복원영역정보(S')를 입력받게 되는바, 상기 복원영역정보(S')를 얻기 위해서는 상기 복원영역 생성부(50)의 내부에서 많은 세부 과정들을 거치게 된다. 특히, H.264/AVC Baseline Profile 부호화기의 경우에는 하나의 매크로 블록을 부호화하기 위하여 9가지의 매크로 블록 모드를 사용해야 하며, 이 경우 9가지 모드에 대해서 코스트(Cost)를 계산하기 위해서는, 상기 9가지의 매크로 블록 모드에 대해, 상기 복원영역 생성부(50)의 역 양자화부(51), 역 주파수 변환부(52), 영역 복원부(53)와 엔트로피 코딩부(80) 및 코스트 계산부(60')의 처리과정을 수행해야 하며, 이는 동영상의 전체 부호화 시간에 대해 20% 이상을 차지가게 된다.
이러한 이유로 인하여 동영상 정보의 압축 기술의 주 목적인 동영상 정보의 전송시간의 단축이 용이하지 못하며, 실시간 디스플레이를 하기 위한 동영상의 정보량에 제약을 받게 되는 문제점이 있었다.
이에, 본 발명의 목적은 동영상 압축 부호화기의 코스트 계산부가 주파수 변환부에서 출력되는 계수영역정보를 이용하여 복원오차를 계산하도록 하고, 상기 복원영역 생성부에서 반복적으로 처리해야만 하는 많은 계산과정을 제거하도록 함으 로써, 복원오차 계산에 따른 수행시간을 현저히 단축시키기 위한 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
그리고 본 발명의 다른 목적은, 동영상 압축 부호화기의 양자화부에서 처리되는 양자화의 수행여부를 선택적으로 처리함으로써, 상기 양자화부에서 처리되는 데이터의 계산량을 현저히 줄일 수 있는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 상기 코스트 계산부에서 계산된 최소 움직임 벡터 코스트(C_mv)를 이용하여 율-왜곡 최적화된 예측 영역정보를 선택함으로써, 전체 비트율의 개선을 이룰 수 있는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 위하여, 본 발명에 따른 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법은, a) 원 영역정보와 참조영역정보에 의해 예측영역정보를 결정하는 단계; b) 상기 예측영역정보와 원 영역정보를 비교하여 예측오차영역정보를 생성하는 단계; c) 상기 결정된 예측오차영역정보를 주파수 변환하여 계수영역정보를 생성하는 단계; d) 상기 계수영역정보를 이용하여 코스트를 계산하는 단계; 및 e) 코스트에 의해 최종 예측영역정보를 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법은, f) 상기 단계 d)에 의해 계산된 코스트를 이용하여 율-왜곡이 최적화된 예측영역정보를 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는 상기 계수영역정보를 이루는 각각의 계수값을 설정된 임계값과 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 구해진 양자화 오차 에너지에 의해 복원오차를 구한 후, 상기 복원오차와 비트율을 이용하여 코스트를 계산함으로써 달성된다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 따른 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치는, 원 영역정보와 참조영역정보를 입력받아 예측영역정보를 결정하여 출력하는 예측영역 결정부; 상기 예측영역 결정부에서 출력된 예측영역정보와 상기 원 영역정보을 입력받아 예측오차영역정보를 생성하여 출력하는 오차영역 생성부; 상기 오차영역 생성부에서 출력된 예측오차영역정보를 입력받아 계수영역정보를 생성하여 출력하는 주파수 변환부; 및 상기 주파수 변환부에서 출력된 계수영역정보를 입력받아 복원오차값을 계산하며, 상기 복원오차값에 의해 코스트를 계산하여 출력하는 코스트 계산부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치는, 원 영역정보와 참조영역정보를 입력받아 예측오차영역정보를 생성하여 출력하는 오차영역 생성부; 상기 오차영역 생성부에서 출력된 예측오차영역정보를 입력받아 계수영역을 생성하여 출력하는 주파수 변환부; 상기 주파수 변환부에서 출력된 계수영역정보를 입력받아 복원오차값을 계산하여 코스트를 계산하여 출력하며, 상기 코스트가 최소가 되는 움직임 벡터를 선택하여 출력하는 코스트 계산부; 및 상기 코스트 계산부에서 출력되는 움직임 벡터를 입력받아 예측영역정보를 결정하고 상기 오차영역 생성부로 전송하는 예측영역 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
즉, 동영상 압축 부호화기에서 수행되는 복원오차 계산에 따른 수행 시간을 단축시키는 방법으로, 하기에서 살펴보게 될 본 발명에 의한 코스트 계산부는 주파수 변환부에서 출력되는 계수영역정보를 입력받아 복원오차를 추정하게 되며, 이러한 복원오차의 추정방법의 일 예를 살펴보면, 주파수 변환은 에너지가 보존되기 때문에 주파수 영역에서 계산되는 양자화에 의한 오차의 에너지가 복원오차가 되며, 상기 복원오차는 통계적인 양자화 오차의 에너지로 근사화될 수 있기 때문에, 원 영역정보와 복원영역정보를 이용하지 않고서도, 계수영역정보만으로도 복원오차를 추정할 수 있게 되는 것이다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 참고로, 하기 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하였으며, 하기의 영역 정보의 결정 및 생성 방법은 당업자간에 널리 알려진 기술이며 따라서 구체적 설명은 생략한다.
먼저 본 발명은 동영상을 압축 및 복원함에 있어, 동영상 압축 부호화기에 적용되는 발명이다. 이러한 동영상 압축 부호화기는 도 4에 나타난 바와 같이, 예측영역 결정부(10), 오차영역 생성부(20), 주파수 변환부(30), 양자화부(40), 복원영역 생성부(50), 코스트 계산부(60), 저장부(70), 엔트로피 코딩부(80), 컨트롤러부(90)를 포함하여 구성된다.
이를 보다 상세히 살펴보면, 상기 예측영역 결정부(10)는, 원 영역정보(S)와 메모리에 저장되어 있는 참조영역정보(Sf')를 입력받아 예측하게 되며, 원 영역정보(S)와 가장 유사하다고 판단되는 참조영역정보(Sf')를 예측영역정보(P)로 결정하고, 상기 오차영역 생성부(20)는 원 영역정보(S)와 상기 예측영역 결정부(10)로부터 전송된 예측영역정보(P)를 입력받아 예측오차영역정보(U)를 생성하여 상기 주파수 변환부(30)로 전송하며, 상기 주파수 변환부(30)는 전송된 예측오차영역정보(U)를 주파수 변환하여 계수영역정보(Z)를 생성하여 상기 양자화부(40)로 전송한다.
또한, 상기 양자화부(40)는 전송된 계수영역정보(Z)를 양자화하여 양자화계수영역정보(Zq)를 생성하고, 상기 복원영역 생성부(50)는 상기 양자화부(40)로부터 양자화계수영역정보(Zq)를 전송받아 역 양자화하고 역 주파수 변환한 후, 예측영역정보(P)와 합하여 복원영역정보(S')를 생성한다.
한편, 상기 코스트 계산부(60)는 상기 주파수 변환부(30)에서 생성된 계수영역정보(Z) 및 상기 엔트로피 코딩부(80)에서 전송되는 비트율(rate)을 이용하여 코스트(C')를 계산하고 이를 상기 컨트롤러부(90)로 전송한다. 즉, 원 영역정보(S)와 복원영역정보(S')를 이용하지 않고서도 상기 계수영역(Z)만으로도 코스트(C')의 계산이 가능하며, 상기 계수영역정보(Z) 및 비트율(rate)에 의해 코스트(C')를 계산하는 알고리즘은 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
그리고 상기 저장부(70)는 상기 복원영역 생성부(50)로부터 복원영역정보(S')를 전송받아 저장하고, 상기 엔트로피 코딩부(80)는 상기 양자화된 계수영역정보(Zq) 및 예측정보(Pred_info)를 입력받아 엔트로피 부호화하여 압축된 비트열(Bit Stream)을 생성하고 이를 출력하며, 상기 컨트롤러부(90)는 각각의 구성을 제어하고 내부적으로 가지고 있는 예측위치정보와 각 영역의 코스트를 저장한 후, 모든 코스트가 입력되면 이를 비교하여 최소의 코스트를 가지는 영역을 최종예측영역정보(Pf)로 선택하여 상기 엔트로피 코딩부(80)에 제공한다.
여기서 본 발명은 상기 코스트 계산부(60)에 관한 것으로, 본 발명의 제 1 실시예에 따라 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법의 알고리즘에 대한 세부 동작은 도 5와 같다.
먼저, 상기 주파수 변환부(30)로부터 입력되는 각각의 계수 Z[k,l]의 절대값을 임계값 Th[k,l]과 비교(S101)하게 된다. 상기 비교결과, 입력된 계수의 절대값이 임계값보다 작은 경우에는 상기 양자화부(40)에서 양자화된 후, 그 계수값이 '0'이 되며, 입력된 계수의 절대값이 임계값보다 작지 않은 경우에는 양자화된 후에도 그 계수 값이 '0'보다 크게 된다. H.264/AVC에서는 DTC 계수값이 (5Qstep)/(6SF[k,l])보다 작은 경우 양자화 후에 '0'이 되므로, 상기 임계값은 (5Qstep)/(6SF[k,l])이 되며, 동영상 압축 방식에 따라 상기 임계값이 다르게 설정될 수 있음은 당연하다.
만약, 상기 계수 Z[k,l]가 양자화 후에 계수값이 '0'이 되는 경우에는 계수값을 이용하여 양자화 오차의 에너지를 구하게 된다. 예를 들어, H.264/AVC의 경우에는 입력된 계수 Z[k,l]에 SF[k,l]를 곱해서 DCT(Discrete Cosine Transform) 계수값을 만든 후, 이를 제곱하여 추정된 복원오차(D')에 더하게 된다(S102). MPEG에서는 Z[k,l]2으로 대치될 수 있다. 여기서, 상기 추정된 복원오차(D')는 초기에 '0'의 값으로 설정되어 있으며, 상기와 같은 계산과정을 통해 최종 복원오차(D')를 구하게 된다.
한편, 상기 계수 Z[k,l]가 양자화 후에 계수값이 '0'보다 크게 되는 경우에는 통계적인 양자화 오차의 에너지 값을 추정된 복원오차(D')에 더하게 된다(S103). 본 발명의 제 1 실시예에서는 일반적으로 알려진 통계적 양자화 오차의 에너지값으로 Qstep2/12을 사용하였으며, 이 값은 양자화 방법에 따라 달라질 수 있음은 당연하며, 최초 계산된 통계적 양자화 오차를 이용하여 지속적으로 계산할 수 있으므로 계산량이 감소하게 된다.
H.264/AVC에서 Qstep과 SF는 도 6 및 도 7에 나타난 바와 같다.
각각의 계수 Z[k,l]의 모든 k,l을 구하게 되면(S104), 추정된 복원오차 값(D')과 상기 엔트로피 코딩부(80)로부터 전송된 비트율(rate)을 이용하여 코스트(C')를 계산(S105)하고, 상기 코스트(C')를 컨트롤러부(90)로 전송한다. 여기서, 단계 S105의 λ는 상수값이며, H.264/AVC의 경우에는 테이블을 이용하게 된다.
여기서, 상기 제 1 실시예에서 적용한 상기 알고리즘 이외에도 본 발명과 동일한 목적과 결과값을 얻을 수 있는 것이면, 본 발명의 권리범위에 속한다고 보아야 마땅할 것이다.
한편, 도 4에 도시된 양자화부(40)의 계산량을 감소함으로써, 복원오차의 계산에 따른 수행시간의 단축 및 전체 부호화 시간의 단축할 수 있는바, 이하에서는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 양자화 계산량의 감소 방법에 대해 살펴보기로 한다.
상기 제 1 실시예의 상세한 설명에 나타난 바와 같이, 코스트 계산부(60)에서는 임계값과의 비교만으로도 계수 Z[k,l]가 양자화 후에 '0'이 되는지에 대한 여부를 미리 알 수 있음은 당연하다. 따라서 상기 양자화부(40)에서는 계수영역(Z)과 함께 상기 코스트 계산부(60)에서 생성된 제어신호(Cnt_sgn)를 입력받아, 상기 제어신호(Cnt_sgn)의 값이 '1'인 경우에만 해당 계수의 양자화를 수행한다. 따라서 제어신호(Cnt_sgn)의 값이 '0'인 경우에는 양자화를 수행하지 않으므로, 결과적으로 양자화 계산량을 감소시키게 되는 것이다.
즉, 도 8에 나타난 바와 같이 계수영역정보(Z)와 함께 입력되는 제어신호(Cnt_sgn)가 0 또는 1로 입력되면, 상기 양자화부(40)는 입력된 제어신호값(Cnt_sgn[k,l])이 1보다 작은가를 판단(S201)하며, 상기 제어신호값이 1보다 작을 경우에는 양자화 계수 Zq[k,l]을 0으로 출력(S202)하고, 상기 제어신호값이 1보다 작지 않을 경우에는 입력된 양자화 계수 Zq[k,l]을 양자화하여 Q(Zq[k,l])을 계산하여 출력(S203)하게 된다.
여기서, 상기 제어신호(Cnt_sgn)는 상기 제 1 실시예에서 계수값과 임계값이 비교되는 판단된 결과(S101)에 따라 상기 코스트 계산부(60)에서 생성되는 것으로, 도 8에 나타난 바와 같이 16개의 데이터를 갖게 되며, 바람직하게는 상기 제어신호(Cnt_sgn)가 상기 코스트 계산부(60)로부터 양자화부(40)로 직접 전송되도록 할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 코스트 계산부(60)에서 출력된 제어신호(Cnt_sgn)가 상기 컨트롤러부(90)를 거쳐 양자화부(40)로 전송되도록 할 수도 있음 은 당연하다.
한편, 본 발명의 또 다른 목적으로, 율-왜곡에 대해 최적화된 예측 영역정보를 선택함으로써, 전체 비트율의 개선을 가져올 수 있는바, 이하에서는 본 발명의 제 3실시예에 따른 동영상 압축 부호화기의 성능을 개선할 수 있는 방법에 대해 살펴보기로 한다.
상기 제 1 실시예의 상세한 설명에 나타난 바와 같이, 코스트 계산부(60)에서는 추정된 복원 오차 값(D')과 전송된 비트율(rate)을 이용하여 코스트(C')를 계산할 수 있음은 당연하다. 따라서, 상기 코스트 계산부(60)는 상기 계산된 코스트(C')에 의해 최적의 움직임 벡터의 코스트(C'_mv)를 알 수 있게 된다.
즉, 도 9에 나타난 바와 같이, 예측영역 결정부(10)는 상기 코스트 계산부(60)로부터 최적의 움직임 벡터의 코스트(C'_mv)를 전송받아 그 코스트(C'_mv)가 최소가 되는 움직임 벡터(mv)를 선택하게 된다. 이때, 오차영역 생성부(20)는 원 영역정보(S)와 참조영역정보(Sf')에 의해 예측오차영역정보(U)를 생성하게 된다. 따라서, 바람직하게는 도 9에 도시된 바와 같이 상기 예측영역 결정부(10), 오차영역 생성부(20), 저장부(70)와 각각 전기적으로 연결되도록 스위칭부(SW)를 구성하도록 하며, 상기 스위칭부(SW)는 상기 오차영역 생성부(20)와 저장부(90)가 데이터전송이 가능하도록 동작하여, 상기 저장부(70)에 저장된 참조영역정보(Sf')가 상기 오차영역 생성부(20)로 전송될 수 있도록 한다.
상기와 같이 움직임 벡터(mv)가 선택되면 상기 예측영역 결정부(10)는 선택 된 움직임 벡터(mv)를 포함한 예측정보(Pred_info)를 엔트로피 코딩부(80)로 전송함과 동시에 예측영역정보(P)를 상기 오차영역 생성부(20)로 전송한다. 이때, 상기 스위칭부(SW)는 상기 예측영역 결정부(10)와 오차영역 생성부(20)가 데이터전송이 가능하도록 동작하여, 상기 예측영역 결정부(10)에서 출력된 예측영역정보(P)가 상기 오차영역 생성부(20)로 전송될 수 있도록 한다.
따라서, 상기 코스트 계산부(60)에서 계산된 코스트(C'_mv)를 이용하여 율-왜곡 최적화된 예측영역정보(P)를 선택함으로써, 전체 비트율을 개선할 수 있게 되는 것이다.
마지막으로, 본 발명에 따른 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성가능하다. 상기 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법에 개시된 알고리즘을 기초로 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 기술분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 이러한 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 동영상 압축에서의 복원 오차 추정을 구현할 수 있다. 또한, 상기 서로 다른 부의 기능은 하나 이상을 선택적으로 통합하여, 하나 이상의 모듈로 구성함으로써 본 발명에 의한 동영상 압축 부호화기를 구현할 수 있다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
그리고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 특정되는 것이며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 동영상 압축 부호화기의 코스트 계산부는 원 영역정보와 복원영역정보를 이용하지 않고서도, 주파수 변환부에서 출력되는 계수영역정보를 이용하여 복원오차를 계산하여, 복원영역 생성부에서 반복적으로 처리해야만 하는 많은 계산과정을 제거하도록 함으로써, 복원오차 계산에 따른 수행시간을 단축시킬 수 있다.
그리고 상기 코스트 계산부에서 계산되는 코스트를 이용하여 동영상 압축 부호화기의 양자화부에서 처리되는 양자화의 수행여부를 결정하고, 그에 따라 선택적으로 양자화과정을 수행함으로써, 상기 양자화부에서 처리되는 데이터의 계산량을 현저히 줄이며, 그에 따라 복원오차 계산 및 전체 부호화 시간을 보다 단축시킬 수 있다.
또한, 상기 코스트 계산부에서 계산된 코스트(C_mv)에 의해 움직임 벡터를 선택하고, 그에 따라 율-왜곡 최적화된 예측 영역정보를 선택함으로써, 전체 비트율을 개선하여 동영상 압축 부호화기의 성능을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (21)

  1. 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법으로서,
    a) 원 영역정보와 참조영역정보에 의해 예측영역정보를 결정하는 단계;
    b) 상기 예측영역정보와 원 영역정보를 비교하여 예측오차영역정보를 생성하는 단계;
    c) 상기 결정된 예측오차영역정보를 주파수 변환하여 계수영역정보를 생성하는 단계;
    d) 상기 계수영역정보를 이용하여 율-왜곡값인 코스트를 계산하는 단계; 및
    e) 코스트에 의해 최종 예측영역정보를 선택하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계 d)는,
    d-1) 계수영역정보를 이루는 각각의 계수값을 설정된 임계값과 비교하는 단계;
    d-2) 상기 비교 결과에 따라 양자화 오차 에너지를 구하는 단계;
    d-3) 상기 양자화 오차 에너지에 의해 복원오차를 구하는 단계; 및
    d-4) 상기 복원오차와 비트율을 이용하여 코스트를 계산하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 단계 d-2)는,
    d-2-1) 설정된 임계값보다 계수값이 작은 경우, 계수값으로 양자화 오차 에너지를 구하는 단계; 및
    d-2-1) 설정된 임계값보다 계수값이 작지 않은 경우, 통계적인 양자화 오차 에너지 값을 선택하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    aa) 상기 단계 d)에 의해 제어신호를 생성하는 단계; 및
    bb) 상기 생성된 제어신호에 의해 선택적으로 해당 계수의 양자화를 수행하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어신호는 '0'과 '1'로 이루어지며,
    상기 제어신호의 값이 '1'인 경우에만 양자화를 수행하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 단계 d)에 의해 계산된 코스트를 이용하여 율-왜곡이 최적화된 예측영역정보를 선택하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    f) 상기 단계 d)에 의해 계산된 코스트를 이용하여 율-왜곡이 최적화된 예측영역정보를 선택하는 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 방법.
  8. 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 프로그램이 기록된 기록매체로서,
    원 영역정보와 참조영역정보에 의해 예측영역정보를 결정하는 기능;
    상기 예측영역정보와 원 영역정보를 비교하여 예측오차영역정보를 생성하는 기능;
    상기 결정된 예측오차영역정보를 주파수 변환하여 계수영역정보를 생성하는 기능;
    상기 계수영역정보를 이용하여 율-왜곡값인 코스트를 계산하는 기능; 및
    코스트에 의해 최종 예측영역정보를 선택하는 기능을 포함하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 프로그램이 기록된 기록매체.
  9. 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치로서,
    원 영역정보와 참조영역정보를 입력받아 예측영역정보를 결정하여 출력하는 예측영역 결정부;
    상기 예측영역 결정부에서 출력된 예측영역정보와 상기 원 영역정보을 입력받아 예측오차영역정보를 생성하여 출력하는 오차영역 생성부;
    상기 오차영역 생성부에서 출력된 예측오차영역정보를 입력받아 계수영역정보를 생성하여 출력하는 주파수 변환부; 및
    상기 주파수 변환부에서 출력된 계수영역정보를 입력받아 복원오차값을 계산하며, 상기 복원오차값에 의해 코스트를 계산하여 출력하는 코스트 계산부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는,
    계수영역정보를 이루는 각각의 계수값을 설정된 임계값과 비교하여 양자화 오차 에너지를 구하고, 상기 양자화 오차 에너지에 의해 복원오차를 구한 후, 상기 복원오차와 비트율을 이용하여 코스트를 계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는,
    상기 설정된 임계값보다 계수값이 작은 경우, 계수값으로 양자화 오차 에너지를 구하고, 설정된 임계값보다 계수값이 작지 않은 경우, 통계적인 양자화 오차 에너지 값을 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는,
    계수영역정보를 이루는 각각의 계수값을 설정된 임계값과 비교하여 제어신호를 생성하여 출력하도록 구성되며,
    상기 코스트 계산부에서 출력되는 제어신호를 입력받아, 상기 계수영역정보의 양자화를 선택적으로 수행하는 양자화부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는 '0'과 '1'로 이루어진 제어신호를 출력하며,
    상기 양자화부는 입력된 제어신호의 값이 '1'인 경우에만 양자화를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 코스트 계산부에서 출력되는 제어신호를 입력받아 상기 양자화부로 전 송하기 위한 컨트롤러부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  15. 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치로서,
    원 영역정보와 참조영역정보를 입력받아 예측오차영역정보를 생성하여 출력하는 오차영역 생성부;
    상기 오차영역 생성부에서 출력된 예측오차영역정보를 입력받아 계수영역정보를 생성하여 출력하는 주파수 변환부;
    상기 주파수 변환부에서 출력된 계수영역정보를 입력받아 복원오차값을 계산하여 코스트를 계산하여, 상기 코스트가 최소가 되는 움직임 벡터를 선택하여 출력하는 코스트 계산부; 및
    상기 코스트 계산부에서 출력되는 움직임 벡터를 입력받아 예측영역정보를 결정하고 상기 오차영역 생성부로 전송하는 예측영역 결정부를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 오차영역 생성부가 참조영역정보와 예측영역정보 중 어느 하나를 선택적으로 전송받을 수 있도록 동작하는 스위칭부(SW)를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는,
    계수영역정보를 이루는 각각의 계수값을 설정된 임계값과 비교하여 양자화 오차 에너지를 구하고, 상기 양자화 오차 에너지에 의해 복원오차를 구한 후, 상기 복원오차와 비트율을 이용하여 코스트를 계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는,
    상기 설정된 임계값보다 계수값이 작은 경우, 계수값으로 양자화 오차 에너지를 구하고, 설정된 임계값보다 계수값이 작지 않은 경우, 통계적인 양자화 오차 에너지 값을 선택하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  19. 제 17항 또는 제 18항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는,
    계수영역정보를 이루는 각각의 계수값을 설정된 임계값과 비교하여 제어신호를 생성하여 출력하도록 구성되며,
    상기 코스트 계산부에서 출력되는 제어신호를 입력받아, 상기 계수영역의 양자화를 선택적으로 수행하는 양자화부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 코스트 계산부는 '0'과 '1'로 이루어진 제어신호를 출력하며,
    상기 양자화부는 입력된 제어신호의 값이 '1'인 경우에만 양자화를 수행하도록 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 코스트 계산부에서 출력되는 제어신호를 입력받아 상기 양자화부로 전송하기 위한 컨트롤러부를 더 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동영상 압축에서의 복원 오차 추정 장치.
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