KR20070090185A - 비디오 스트림들을 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20070090185A
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

본 발명은 비디오 스트림을 처리하기 위한 방법을 개시하며, 제 1 비트레이트를 가진 상기 비디오 스트림은 다음의 단계, 즉 상기 비디오 스트림의 공간 정보를 획득하는 단계; 상기 공간 정보에 따라 제 2 비트 레이트를 가진 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 비디오 스트림의 DCT 계수들을 처리하는 단계들을 포함하고, 상기 제 2 비트 레이트는 상기 제 1 비트 레이트보다 낮다. 본 발명에 따르면, 비디오 데이터의 시각적 품질 저하가 방지될 수 있다.
비디오 스트림, 비트 레이트, DCT

Description

비디오 스트림들을 처리하는 방법 및 장치{A method and apparatus for processing video streams}
본 발명은 신호 처리에 관한 것으로, 특히 비디오 이산 코사인 변환(DCT) 도메인의 데이터를 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
비디오 원격회의, 주문형 비디오, 및 원격 교육과 같은 다양한 멀티미디어 서비스들은 기술의 진보 및 사회 경제 개발들에 따라 나타나고 있다. 일반적으로, 이들 멀티미디어 서비스들은 그 목적지에 도착하기 전에, 비동기 전달 모드(ATM) 네트워크들, 인터넷, 무선 통신들 또는 공중 전화망(Public Switched Telephone Network: PSTN)과 같은 상이한 네트워크들을 통과하도록 요구된다. 따라서, 다음의 시나리오가 나타날 수 있다. ATM 네트워크와 같은 몇몇 네트워크들은 멀티미eldj 서비스 요구사항들을 만족시키기 위해 보장된 대역폭을 가지는 반면, PSTN과 같은 다른 네트워크들은 그러한 대역폭 보장을 제공하지 않는다. 그러므로 인입 신호의 비트레이트가 인출 네트워크의 이용가능한 대역폭에 부합하도록 조정될 수 있도록 동적으로 비트 레이트를 조정하도록 허용하는 장치가 요구된다.
예를 들면, 프로그램 제공자는 위성 링크를 가로질러 압축된 포맷으로 디지털 비디오 신호를 전송한다고 가정한다. 디지털 비디오 신호를 그것의 최종 목적지에 전달하기 위해, 케이블 네트워크는 디지털 비디오 신호를 릴레이하도록 이용된다. 물론, 릴레이된 디지털 비디오 신호는 또한 압축된 포맷이어야 한다. 예를 들면, 위성 링크 상의 디지털 비디오 신호의 비트 레이트가 R1 Mbits/s이고, 케이블 네트워크는 제한된 대역폭 용량을 가진다고 가정한다. 인입하는 디지털 비디오 신호는 단지 인입 디지털 비디오 신호의 비트 레이트가 R2 Mbits/s 또는 그보다 작을 때 릴레이될 수 있다.
그러므로, 장치는 비트레이트를 갖는 압축된 신호를 전송을 위해 보다 낮은 비트레이트를 갖는 압축된 신호로 변화할 수 있어야 한다. 압축된 포맷을 또 다른 압축된 포맷으로 변환하는 동작은 트랜스코딩으로서 칭하여진다. 이러한 변환을 수행하는 장치 또는 유닛은 트랜스코더라고 불리운다.
도 1은 종래 기술에서 트랜스코더를 갖는 인코딩 및 디코딩 시스템의 대표적인 다이어그램이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인코더(11)는 먼저 인입하는 비디오 신호를 R1 Mbits/s의 비트 레이트로 압축한다. 그 후, 트랜스코더(12)는 압축된 신호를 보다 낮은 비트 레이트 R2 Mbits/s를 갖는 또 다른 압축된 신호로 변환한다. 그 후, 디코더(13)는 압축된 신호를 압축해제하고 압축해제된 비디오 신호를 출력한다.
일반적으로, 트랜스코더는 직렬 연결된(cascade) 디코더 및 인코더를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 트랜스코더(12)는 디코더(14)와 인코더(15)를 포함 한다. 여기서, 디코더(14)는 재구성된 비디오 신호를 생성하도록 인코더(11)의 압축된 신호를 압축해제하기 위해 사용된다. 인코더(15)는 새로운 압축된 신호를 형성하도록 재구성된 비디오 신호를 압축하기 위해 사용된다.
트랜스코더를 구성하기 위해 디코더와 인코더를 직렬 연결하는 종래의 방법들은 보다 복잡한 트랜스코더 구조 및 인코더 및 디코더 모두를 사용하기 때문에 구현시 높은 비용을 야기한다.
일반적으로, 비디오 신호의 압축 처리에서, 원래의 비디오 데이터는 먼저 블록들로 나뉘어진다. 그 후, 이산 코사인 변환(DCT)이 분할된 블록들 상에서 수행되고, 따라서 공간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 데이터 표현이 변한다. 마지막으로, 양자화 및 인코딩의 동작들은 이들 DCT 계수들에서 수행된다. 일반적으로 가변 길이 인코딩(VLE)이 인코딩에 사용된다. 반대로, 비디오 신호의 압축해제 처리는 DCT 계수들을 생성하기 위해 가변 길이 디코딩 및 역양자화의 동작으로 시작한다. 그 후, 역 이산 코사인 변환(IDCT)은 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 비디오 데이터를 변환하기 위해 수행되며, 따라서 비디오 신호의 재구성이 완료된다.
도 2는 디지털 비디오 신호를 트랜스코딩하기 위한 종래의 트랜스코더를 설명하는 블록 다이어그램이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 먼저 트랜스코더(20)의 가변 길이 디코더(21)는 동화상 전문가 그룹 2(MPEG 2) 스트림과 같이, 인입하는 디지털 비디오 스트림을 디코딩한다. 이어서, 역양자화기(22)는 DCT 계수들으 얻기 위해 디코딩된 신호를 역양자화한다. 다음에, 저역 통과 필터(23)는 DCT 계수들의 고주파수 성분들을 필터링한다. 각각의 프레임에서 블록들 모두에 대해, 저역 통과 필터(23)의 차단 주파수(cut-off frequency)는 변하지 않는다. 이어서, 양자화기(24)는 저역 통과 필터를 통과한 DCT 계수들을 재양자화한다. 마지막으로, 가변 길이 인코더(25)는 재양자화된 DCT 계수들을 인코딩한다.
그러한 처리들을 수행함으로써, 트랜스코딩의 목적이 실행된다. 가변 길이 인코더(25)로부터 출력된 비디오 신호의 비트 레이트는 가변 길이 디코더(21)에 인입하는 비디오 신호의 비트 레이트보다 낮고, 따라서 트랜스코딩된 비디오 스트림들은 전송을 위해 또 다른 네트워크로 전송될 수 있다.
더욱이, 도 2에 도시된 트랜스코더에서, 이산 코사인 변환기 및 역 이산 코사인 변환기는 더 이상 필요하지 않다. 그러므로, 비용은 크게 단순화된 구성을 갖는 트랜스코더를 사용하여 상당히 감소된다.
그러나, 저역 통과 필터(23)의 차단 주파수가 프레임에서의 모든 블록에 대해 변하지 않으므로, 비디오 신호의 시각적 품질은 저하될 것이다. 이것은 인간의 눈에서의 영향이 상이한 블록들에 대해서 상이하기 때문이다.
그러므로, 비디오 신호들의 품질을 향상시키기 위해 비디오 데이터를 처리하기 위한 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명의 목적은 비디오 스트림을 처리하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 비디오 스트림을 처리하기 위한 장치를 제공하는 것이다.
상술된 목적을 실현하기 위해서, 본 발명은 비디오 스트림을 처리하기 위한 방법을 제공하며, 제 1 비트 레이트를 갖는 상기 비디오 스트림은 다음의 단계, 즉 비디오 스트림의 공간 정보를 획득하는 단계; 및 상기 공간 정보에 따라 제 2 비트 레이트를 갖는 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 비디오 스트림의 DCT 계수를 처리하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 비트 레이트는 상기 제 1 비트 레이트보다 낮다.
본 발명은 또한 비디오 스트림을 처리하기 위한 장치를 제공하며, 제 1 비트레이트를 갖는 비디오 스트림은, 비디오 스트림의 공간 정보를 획득하기 위한 이미지 콘텐트 분석 수단; 및 상기 공간 정보에 따라 제 2 비트 레이트를 갖는 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 비디오 스트림의 DCT 계수들을 처리하기 위한 인코더를 포함하고, 상기 제 2 비트 레이트는 상기 제 1 비트 레이트보다 낮다.
본 발명에 따르면, 비디오 데이터의 시각적 품질 저하는 이미지의 공간 정보에 기초하여 효과적으로 회피될 수 있다.
본 발명의 다른 목적 및 이점은 첨부된 도면들 및 청구항들의 콘텐트들과 조합하여 다음의 설명을 통해 분명하고 이해할 수 있을 것이다.
첨부된 도면들은 명세의 일부에 포함되거나 그것을 구성하고, 본 발명의 실 시예들을 설명하며, 본 설명과 함께 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 동작한다.
도 1은 종래 기술에서 트랜스코더를 갖는 인코딩 및 디코딩 시스템의 대표적인 다이어그램.
도 2는 디지털 비디오 스트림을 트랜스코딩하기 위해 종래의 트랜스코더를 설명하기 위한 블록 다이어그램.
도 3은 8*8 픽셀 블록의 대표적인 다이어그램.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 디지털 비디오 스트림을 트랜스코딩하기 위한 처리의 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 디지털 비디오 스트림을 트랜스코딩하기 위한 트랜스코더의 대표적인 블록 다이어그램.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 단일 층 비디오 압축된 데이터를 두 개의 층들로 분할하기 위한 처리의 흐름도.
도 7은 DCT 계수들을 지그재그로 스캐닝하기 위한 대표적인 시나리오.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 단일 층 비디오 압축된 데이터를 두 개의 층들로 분할하기 위한 데이터 분할 유닛의 대표적인 다이어그램.
본 발명은 상이한 바람직한 실시예들에 대해 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명된다. 첨부된 도면들에서, 동일한 참조 부호는 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다.
간결하고 명료한 설명들을 제공하기 위해, 다음 설명은 비디오 신호에 기초한다. 본 발명이 이에 제한되지 않는다는 것이 이 기술분야의 숙련자들에 의해 분명히 이해되어야 하며, 그것은 모든 다른 압축 포맷들에 동일하게 이용될 수 있을 것이다.
MPEG 2 표준에 따르면, 비디오 신호 압축의 주요 절차는, 먼저 검색 비디오 신호를 복수의 8*8 픽셀 블록들로 분할한다. 그 후 공간 도메인으로부터 주파수 도메인으로 변경하고 8*8 DCT 계수들을 얻기 위해 각각의 픽셀 블록에서의 8*8 픽셀들상에 DCT 변환을 수행한다. 마지막으로, DCT 계수들을 양자화 및 인코딩한다. 압축해제 처리는 압축 처리와 반대이다.
도 3은 8*8 픽셀 블록의 대표적인 다이어그램이다.
도 3에 도시된 바와 같은 8*8 픽셀 블록에서, 상이한 픽셀들은 비디오 신호의 상이한 휘도, 색차, 및 채도를 가질 수 있다. 상이한 휘도(luminance), 색차(chrominance) 및 채도(saturation)는 상이한 비디오 신호들을 나타낸다. 이하에 제공된 바람직한 실시예들의 설명은 비디오 신호의 휘도에 기초한다. 즉, 8*8 픽셀 블록은 비디오 신호의 휘도를 나타낸다. 이 기술분야의 숙련자에 대해서, 본 발명은 이에 제한되지 않음을 잘 이해할 것이며, 이 8*8 픽셀 블록은 또한 비디오 신호의 색차 블록 또는 채도 블록일 수 있다.
도 3은 8*8 픽셀 블록의 다이어그램이다. 그러나, 이 기술분야의 숙련자는 본 발명이 이에 제한되지 않음을 이해해야 한다. 본 발명에서, 픽셀 블록들을 분할하는 다른 방법이 또한 이용될 수 있다. 예를 들면, 비디오-인코딩 표준 H.264에 서, 각각의 비디오 신호는 4*4 픽셀 블록들로 분할될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 디지털 비디오 스트림을 트랜스코딩하기 위한 프로세스의 흐름도이다.
먼저, 단계 S41에서, 인입하는 MPEG2 스트림들 상에 가변 길이 디코딩을 수행한다.
이어서, 단계 S42에서, DCT 계수들을 얻기 위해 상기 디코딩된 비트 스트림들 상에 역 양자화를 수행한다.
이어서, 단계 S43에서, DCT 계수들에 대해서, 불필요한 고주파수 성분들을 제거하기 위한 필터링을 수행한다.
본 발명에 따르면, 저역 통과 필터의 차단 주파수는 프레임에서의 각 주파수에 대해 더 이상 변하지 않는다.
본 발명의 실시예에 따르면, 프레임에서의 각 블록에 대해서, 저역 통과 필터의 차단 주파수는 각 블록의 각 픽셀 중에서 공간 도메인의 이미지 공간 정보에 관한 것으로, 예를 들면, 픽셀들 간의 기울기, 표준 편차 또는 분산이다.
분산 또는 표준 편차는 주로 이미지의 이동 지역 및 평탄 지역의 정보를 반영하는 반면, 기울기는 주로 이미지의 에지 정보를 반영한다. 즉, 이미지의 픽셀들의 분산은 이미지의 상세사항들, 즉 이미지의 색상 계층의 여분 정도(abundance degree)를 반영한다.
예를 들면, 도 3에 도시된 8*8 픽셀 블록에 대해서, 그 표준 편차를 계산하는 공식은 다음과 같다:
Figure 112007041380894-PCT00001
Figure 112007041380894-PCT00002
Figure 112007041380894-PCT00003
여기서, f(i,j)는 (i,j)에서의 픽셀 값이고, △h는 수평 방향으로의 표준 편차를 나타내고, △v는 수직 방향으로의 표준 편차를 나타내며, △n은 n번째 블록의 표준 편차를 나타낸다.
본 발명의 명확하고 간결한 설명을 위해, 다음 설명은 픽셀들의 분산에 기초한다. 그것은 이 기술분야의 숙련자들에 의해 이것이 본 발명의 제한으로 간주하지 않아야 함을 잘 이해할 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이 8*8 픽셀 블록에 대해서,
Figure 112007041380894-PCT00004
여기서 f(i,j)는 (i,j)에서의 픽셀 값이고,
Figure 112007041380894-PCT00005
은 n번째 블록에서의 평균 픽셀값이며, varn은 n번째 블록의 분산이다.
각각의 블록에 대한 저역 통과 필터의 차단 주파수와 각각의 픽셀 블록의 픽셀들의 분산 간의 관계는,
Figure 112007041380894-PCT00006
여기서,
Figure 112007041380894-PCT00007
는 프레임에서 모든 블록들의 분산의 평균값이고, varn은 n번째 픽셀 블록의 분산이며, C(varn)은 n번째 블록의 저역 통과 필터의 차단 주파수이고,
Figure 112007041380894-PCT00008
은 확장 인자이고, 그것의 값은 다음의 범위를 만족한다:
Figure 112007041380894-PCT00009
.
여기서, n번째 DCT 계수 블록에서, 보유되어야 하는 DCT 계수들은 다음과 같다.
Figure 112007041380894-PCT00010
여기서, m은 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 도 3에 도시된 바와 같이 8*8 DCT 계수 블록의 64 DCT 계수들을 배열한 후 m번째 DCT 계수를 나타내며, ACm은 m번째 DCT 계수의 값을 나타낸다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프레임에서의 각 블록에 대해, 저역 통과 필터의 차단 주파수는 각 블록의 각 픽셀 중에서 공간 도메인의 분산뿐만 아니라 네트워크의 현재 대역폭에 관한 것이다.
각 블록의 저역 통과 필터의 차단 주파수 및 각 픽셀 블록의 픽셀들의 분산 간의 관계, 네트워크의 현재 대역폭은 다음과 같다.
Figure 112007041380894-PCT00011
여기서, n번째 DCT 계수 블록에서, 보유되어야 하는 DCT 계수들은 다음과 같다.
Figure 112007041380894-PCT00012
여기서, C(varn, B)는 n번째 블록의 저역 통과 필터의 차단 주파수이고, B는 네트워크의 현재 대역폭이며, BT는 네트워크가 제공할 수 있는 가장 큰 대역폭이고, 다른 파라미터들의 의미들은 상기에 언급된 파라미터들과 동일하다.
단계 S43 후에, 흐름은 단계 S44로 간다. 단계 S44에서, 필터링된 DCT 계수들 상에 재양자화를 수행한다.
마지막으로, 흐름은 단계 S45로 간다. 단계 S45에서, 재양자화된 DCT 계수들 상에 가변 길이 인코딩을 수행한다.
따라서, 상술된 단계들로, 주파수 도메인에서 DCT 계수들을 필터링하는 것이 수행될 수 있고, 그 후 단순화된 트랜스코딩 동작들을 제공하는 목적이 달성된다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 비디오 데이터를 트랜스코딩하기 위한 트랜스코더의 대표적인 블록 다이어그램이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 트랜스코더(50)는 디코더(51), 이미지 콘텐트 분석 유닛(52), 인코더(53), 대역폭 추출 유닛(54) 및 이산 코사인 변환기(55)를 포함한다.
디코더(51)는 가변 길이 디코더(511), 역 양자화기(512) 및 역 이산 코사인 변환기(513)를 포함한다.
이미지 콘텐트 분석 유닛(52)은 분산 추출 유닛(521)이고, 그것은 이미지의 픽셀 분산을 추출하기 위해 사용된다. 이 기술분야의 숙련자들은 이미지 콘텐트 분석 유닛(52)이 또한 이미지의 정보를 추출하기 위한 기울기 추출 유닛(도면에서 미도시) 또는 표준 편차 추출 유닛일 수 있음을 이해해야 한다.
인코더(53)는 차단 주파수 획득 유닛(531), 저역 통과 필터(532), 양자화기(533) 및 가변 길이 인코더(534)를 포함한다.
가변 길이 디코더(511)는 양자화된 DCT 계수들을 얻기 위해 특정 비트 레이트를 갖는, 수신된 MPEG2 스트림을 디코딩한다. 이어서, 역양자화기(512)는 DCT 계수 블록들을 얻기 위해 양자화된 DCT 계수들을 역양자화한다. 그 후, 역양자화기(512)는 DCT 계수 블록들을 인코더(53)의 차단 주파수 획득 유닛(531) 및 역 이산 코사인 변환기(513)에 전송한다. 역 이산 코사인 변환기(513)는 DCT 계수 블록들을 픽셀 블록들로 변환하고, 변환된 픽셀 블록들을 이미지 콘텐트 분석 유닛(52)에 전송한다.
본 발명에 따르면, 역 이산 코사인 변환기(513)로부터 출력된 비디오 스트림들의 픽셀 블록들은 압축되지 않은 비디오 스트림들과 유사하다.
상술된 실시예들에서, 그것은 인입하는 비디오 신호가 압축된 비디오 스트림인 상황에 기초한다. 따라서, 디코딩은 먼저 디코딩된 비디오 스트림을 얻기 위해 압축된 비디오 스트림을 디코딩하기 위해 수행된다. 디코딩된 비디오 스트림은 다른 처리를 위해 이미지 콘텐트 분석 유닛(52)에 제공된다. 본 발명이 이에 제한되지 않음을 이해할 것이다. 프로세스들은 또한 압축되지 않은 원래의 비디오 스트림을 직접 처리하기 위해 사용할 수 있으며, 즉 원래의 비디오 스트림의 픽셀 블록들은 이미지 콘텐트 분석 유닛(52)에 직접 제공된다. 물론, 원래의 비디오 스트림의 픽셀 블록들은 8*8 또는 4*4가 될 수 있다. 픽셀 블록의 크기들은 단지 예로써 도시되며, 본 발명의 제한들로서 고려되어서는 안된다.
원래의 비디오 스트림들의 픽셀 블록들은 이미지 콘텐트 분석 유닛(52)에 직접 전송되기 때문에, 압축된 비디오 스트림들을 디코딩하기 위해 디코더(51)를 사용할 필요가 없다. 이미지 콘텐트 분석 유닛(52)은 이미지의 정보를 얻기 위해 이미지의 픽셀 분산을 추출한다. 여기서, 도 5에 도시된 바와 같은 유닛은 인코더이며, 원래의 비디오 스트림들을 처리하기 위해, 이미지 콘텐트 분석 유닛(52), 인코더(53), 대역폭 추출 유닛(54) 및 이산 코사인 변환기(55)를 포함한다.
이미지 콘텐트 분석 유닛(52)은 픽셀 블록에서 각 픽셀의 공간 정보를 추출한다. 예를 들면, 분산 추출 유닛(521)은 픽셀 블록에서의 각 픽셀의 분산을 추출하고, 그 후 추출된 결과를 차단 주파수 획득 유닛(531)에 전송한다. 차단 주파수 획득 유닛(531)은 이미지 콘텐트 분석 유닛(52)으로부터 전송된 공간 정보 추출 결과, 예를 들면 분산 추출 유닛(521)으로부터 전송된 분산, 대역폭 추출 유닛(54)에 의해 검출된 네트워크의 현재 대역폭에 기초하여 저역 통과 필터(532)의 차단 주파수를 결정한다.
차단 주파수 획득 유닛(531)에 의해 결정된 차단 주파수에 기초하여, 저역 통과 필터(532)는 DCT 계수 블록들의 고주파수 성분들을 필터링하고, 그것은 역 코사인 변환기(55)를 통해 역양자화기(512) 또는 역 이산 코사인 변환기(513)로부터 전송되고, 필터링된 DCT 계수 블록들은 양자화기(533)로 전송한다. 양자화기(533)는 저역 통과 필터(532)로부터 송신된 DCT 계수 블록들을 양자화하고, 양자화한 결과들은 가변 길이 인코더(534)로 전송한다. 가변 길이 인코더(534)는 양자화된 DCT 계수 블록들을 인코딩하고, 그 인코딩된 비트 스트림들은 네트워크로 전송한다.
본 실시예에서, 인코더(53)로부터 출력된 비디오 스트림들의 비트 레이트는 디코더(51)를 입력하는 MPEG2의 비트 레이트보다 낮다. 압축 포맷으로부터 또 다른 압축 포맷으로의 변환이 완료된다.
상술된 트랜스코더는 단지 단순화된 예임을 이 기술분야의 숙련자들에 의해 명백히 이해될 것이다. 그것은 움직임 보상 유닛 등과 같은 다른 유닛을 포함해야 한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 단일 층 비디오 압축된 데이터를 두 개의 층들로 분할하는 프로세스의 흐름도이다.
우선, 단계 S61에서, 인입하는 단일 층 비디오 상에 가변 길이 디코딩을 수 행한다.
이어서, 단계 S62에서, DCT 계수들을 얻기 위해 상기 디코딩된 비트 스트림들 상에 역 양자화를 수행한다.
다음으로, 단계 S63에서, 데이터 분할을 수행하는데, 즉 DCT 계수들의 결정된 우선순위 표시점에 따라서 DCT 계수들이 비교적 낮은 비트 에러 레이트를 가지는 베이스 층에 전송되고, DCT 계수들이 비교적 높은 비트 에러 레이트를 갖는 향상 채널에 전송되는 것을 결정한다.
일반적으로, DCT 도메인에서, 지그재그 스캐닝은 양자화된 계수들 상에 수행된다. 데이터 분할은 지그재그 스캐닝에 기초한다. 상세한 조건이 도 7에 도시된다. 우선순위 표시점의 위치는 낮은 비트 에러 레이트를 갖는 베이스 층 채널에 전송된 DCT 계수들의 수를 결정한다. 우선순위 표시점의 낮은 오른쪽, 즉 고주파수 성분들에 위치되며, 높은 비트 에러 레이트를 갖는 채널에 전송될 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 우선순위 표시점은 프레임에서 각 블록에 대해 변경가능하다. 우선순위 표시점은 각 블록의 각 픽셀 간의 공간 도메인의 공간 정보, 즉 분산, 표준 편차 또는 기울기에 관한 것이다.
다시, 명료하고 간결한 설명들을 위해서, 다음 설명은 분산에 기초하여 설명된다. 이 기술분야의 숙련자들은 이것이 본 발명에 제한으로서 고려되어서는 안된다는 것을 이해해야 한다.
프레임에서 각 블록에 대한 우선순위 표시점과 공간 도메인에서 각 픽셀 블록의 픽셀들의 분산 간의 관계는,
Figure 112007041380894-PCT00013
여기서, m은 도 7에 도시된 방식에 따라 스캐닝된 64 DCT 계수들의 m번째 DCT 계수를 나타낸다. ACm은 m번째 DCT 계수의 값이다. 그리고 C(varn)은 우선순위 표시점을 나타내고, 그 값은 전에 언급된 C(varn)와 동일하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 프레임에서 각 블록에 대해, 우선순위 표시점은 각 블록의 각 픽셀 간의 공간 도멘인의 분산뿐만 아니라 네트워크의 현재 대역폭에 관한 것으로, 즉
Figure 112007041380894-PCT00014
여기서, m은 도 7에 도시된 방식에 따라 스캐닝된 64 DCT 계수들의 m번째 DCT 계수를 나타낸다. ACm은 m번째 DCT 계수의 값이다. 그리고 C(varn, B)은 우선순위 표시점을 나타내고, 그 값은 전에 언급된 C(varn, B)와 동일하다.
그러므로, 단계 S63을 통해, 단일 층 데이터는 두 개의 층들로 분할된다.
그 후, 흐름은 단계 S64로 간다. 단계 S64에서, 베이스 층 및 강화 층 각각의 DCT 계수들을 양자화한다.
이어서, 단계 S65에서, 가변 길이 인코딩 방식으로 베이스 층 및 강화 층 각각의 양자화된 DCT 계수들을 인코딩한다.
상술된 단계들을 가지고, 단일 층 비디오 압축된 데이터가 두 개의 층들의 비디오 압축된 데이터로 분할하는 것이 이루어진다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 단일 층 비디오 압축된 데이터를 두 개의 층들 비디오 압축된 데이터로 분할하기 위한 데이터 분할 유닛의 대표적인 다이어그램이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 데이터 분할 유닛(80)은 디코더(81), 이미지 콘텐트 분석 유닛(82), 인코더(83), 대역폭 추출 유닛(84) 및 이산 코사인 변환기(85)를 포함한다.
디코더(81)는 가변 길이 디코더(811), 역양자화기(812) 및 역 이산 코사인 변환기(813)를 포함한다.
이미지 콘텐트 분석 유닛(82)은 이미지의 픽셀 분산을 추출하기 위해 사용되는 분산 추출 유닛(821)이다. 이 기술분야의 숙련자들은 이미지 콘텐트 분석 유닛(82)이 또한 이미지 정보를 추출하기 위한 기울기 추출 유닛(도면에서 미도시) 또는 표준 편차 추출 유닛일 수 있음을 이해해야 한다.
인코더(83)는 표시점 획득 유닛(831), 분할 유닛(832), 제 1 인코더(833) 및 제 2 인코더(834)를 포함한다.
도 8에 도시된 바와 같이, 우선, 디코더(81)의 가변 길이 디코더(811)는 양자화된 DCT 계수들을 얻기 위해, MPEG2 스트림들과 같은 수신된 단일층 비디오 압축된 데이터를 디코딩한다. 이어서, 역양자화기(812)는 DCT 계수 블록들을 얻기 위해 가변 길이 디코더(811)에 의해 디코딩된 양자화된 DCT 계수들을 역양자화한다. 역양자화기(812)는 DCT 계수 블록들을 역 이산 코사인 변환기(813) 및 인코더(83)의 표시점 획득 유닛(831)에 전송한다. 역 이산 코사인 변환기(813)는 DCT 계수 블록들을 픽셀 블록들로 변환하고, 변환된 픽셀 블록들을 이미지 콘텐트 분석 유닛(82)에 전송한다.
이미지 콘텐트 분석 유닛(82)은 픽셀 블록에서 각 픽셀의 공간 정보를 추출하고, 예를 들면 분산 추출 유닛(821)은 픽셀 블록에서 각 픽셀의 분산을 추출하고, 그 후 그 추출된 결과를 표시점 획득 유닛(831)에 전송한다. 표시점 획득 유닛(831)은 이미지 콘텐트 분석 유닛(82)으로부터 전송된 공간 정보 추출 결과, 예를 들면, 분산 추출 유닛(821)으로부터 전송된 분산, 및 대역폭 추출 유닛(84)에 의해 검출된 네트워크의 현재 대역폭에 기초하여 분할 유닛(832)의 표시점을 결정한다.
표시점 획득 유닛(831)에 의해 결정된 표시점에 기초하여, 분할 유닛(832)은 이산 코사인 변환기(85)를 통해 역 이산 코사인 변환기(813) 또는 역 양자화기(812)로부터 전송되는, DCT 계수 블록들을 분할하며, 베이스 층에 전송될 DCT 계수들을 제 1 인코더(833)의 양자화기(8331)로 전송하고, 강화층에 전송될 DCT 계수들을 제 2 인코더(834)의 양자화기(8341)로 전송한다. 양자화기들(8331, 8341) 각각은 분할 유닛(832)으로부터 전송된 DCT 계수들을 양자화하고, 각각 양자화 결과들을 가변 길이 인코더들(8332, 8342)로 전송한다. 가변 길이 인코더(8332, 8342)는 각각 양자화된 DCT 계수 블록들을 인코딩하고, 인코딩된 비트 스트림들을 네트워크에 전송한다.
본 실시예에서, 역 이산 코사인 변환기(813)로부터 출력된 비디오 스트림들의 픽셀 블록들은 압축되지 않은 비디오 스트림의 픽셀 블록들과 유사하다.
상기 언급된 실시예들에서, 압축된 비디오 스트림은 먼저 압축 해제된 비디오 스트림을 얻기 위해 디코딩된다. 그 후, 압축해제된 비디오 스트림의 픽셀 블록들은 다른 처리를 위해 이미지 콘텐트 분석 유닛(82)에 전송된다. 그러나, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 장치 및 방법은 또한 압축되지 않은 원래의 비디오 스트림에 이용될 수 있다. 예를 들면, 원래의 비디오 스트림의 픽셀 블록들은 이미지 콘텐트 분석 유닛(82)에 직접 전송된다. 더욱이, 원래의 비디오 스트림의 픽셀 블록들은 8*8 또는 4*4일 수 있다. 픽셀 블록의 크기는 단지 설명을 위해 제공되며 본 발명에 대한 제한으로서 의도되지 않는다.
원래의 비디오 스트림의 픽셀 블록들이 이미지 콘텐트 분석 유닛(82)에 직접 전송되므로, 디코더(81)는 압축된 비디오 스트림들을 더 이상 디코딩하도록 요구되지 않는다. 이미지 콘텐트 분석 유닛(82)은 이미지의 정보를 얻기 위해 직접 이미지의 픽셀 분산을 추출한다. 여기서, 도 8에 도시된 유닛들은, 원래의 비디오 스트림을 처리하기 위해, 이미지 콘텐트 분석 유닛(82), 인코더(83), 대역폭 추출 유닛(84) 및 이산 코사인 변환기(85)를 포함한, 인코더 유닛이다.
상술된 데이터 분할 유닛은 단지 대표적인 구현 예이며 움직임 추정기 및 움직임 보상 유닛과 같은 다른 유닛들이 실제 시스템 응용을 위해 요구될 수 있음을 이 기술 분야의 숙련자에 의해 분명히 이해되어야 한다.
본 발명은 바람직한 실시예들을 참조하여 설명되는 바와 같이, 많은 대체들, 변경들 및 변이들이 전술한 설명에 따라 이 기술분야의 숙련자들에게 분명하다. 그러므로, 본 발명은 첨부된 청구항들의 범위 및 개념에 속하는 모든 그러한 대체들, 변경들 및 변이들을 포함할 것이다.

Claims (20)

  1. 제 1 비트 레이트를 갖는 비디오 스트림을 처리하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 비디오 스트림의 공간 정보를 획득하는 단계; 및
    (b) 상기 공간 정보에 따라 제 2 비트 레이트를 가진 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 비디오 스트림의 이산 코사인 변환(DCT) 계수들을 처리하는 단계를 포함하고, 상기 제 2 비트 레이트는 상기 제 1 비트 레이트보다 낮은, 비디오 스트림 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 비트 레이트를 갖는 상기 비디오 스트림은 압축된 비디오 스트림이고,
    상기 방법은 단계(a) 전에,
    (c) 재구성된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 제 1 비트 레이트를 갖는 상기 압축된 비디오 스트림을 압축해제하는 단계를 더 포함하는, 비디오 스트림 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    단계(b) 전에,
    (d) 상기 DCT 계수들을 얻기 위해 상기 재구성된 비디오 스트림 상에 DCT를 수행하는 단계를 더 포함하는, 비디오 스트림 처리 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    단계(c)는
    (i) 상기 제 1 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림 상에 가변 길이 디코딩을 수행하는 단계;
    (ii) 상기 대응하는 DCT 계수들을 얻기 위해 상기 가변 길이 디코딩된 비디오 스트림 상에 역 양자화를 수행하는 단계; 및
    (iii) 상기 재구성된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들 상에 역 이산 코사인 변환(IDCT)을 수행하는 단계를 포함하는, 비디오 스트림 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    단계(b)에서 비디오 스트림의 상기 DCT 계수들은 단계(ii)에서의 상기 대응하는 DCT 계수들로부터 온, 비디오 스트림 처리 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    단계(a)는,
    상기 비디오 스트림의 각 블록에 포함된 각 픽셀의 분산을 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 분산은 상기 공간 정보의 여분 정도(abundance degree)를 반영하는, 비 디오 스트림 처리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)는,
    상기 공간 정보에 따라 차단 주파수를 결정하는 단계;
    상기 차단 주파수에 따라 상기 DCT 계수들의 특정 부분을 걸러내기 위해 상기 DCT 계수들을 필터링하는 단계; 및
    상기 제 2 비트 레이트를 갖는 상기 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들의 상주 부분을 처리하는 단계를 포함하는, 비디오 스트림 처리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    단계(b)는,
    (i) 상기 공간 정보에 따라 표시점(break point)를 결정하는 단계;
    (ii) 상기 표시점에 따라 상기 DCT 계수들의 특정 부분을 얻기 위해 상기 DCT 계수들을 분할하는 단계; 및
    (iii) 상기 제 2 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들의 상기 특정 부분을 처리하는 단계를 포함하는, 비디오 스트림 처리 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    제 3 비트 레이트를 가진 또 다른 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들의 상기 상주 부분을 처리하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 3 비트 레이트는 상기 제 1 비트 레이트보다 낮은, 비디오 스트림 처리 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    (e) 상기 제 2 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림을 전송하기 위해 사용된 네트워크의 이용가능한 대역폭을 획득하는 단계를 더 포함하고,
    단계(b)는,
    상기 공간 정보에 따라 상기 제 2 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림과 상기 네트워크의 이용가능한 대역폭을 얻기 위해 상기 DCT 계수들을 처리하는 단계를 포함하는, 비디오 스트림 처리 방법.
  11. 제 1 비트 레이트를 가진 비디오 스트림을 처리하는 장치에 있어서,
    상기 비디오 스트림의 공간 정보를 획득하기 위한 이미지 콘텐트 분석 수단; 및
    상기 공간 정보에 따라 제 2 비트 레이트를 가진 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 비디오 스트림의 DCT 계수들을 처리하는 인코더를 포함하고, 상기 제 2 비트 레이트는 상기 제 1 비트 레이트보다 낮은, 비디오 스트림 처리 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 비트 레이트를 가진 상기 비디오 스트림은 압축된 비디오 스트림이고,
    상기 비디오 스트림 처리 장치는,
    재구성된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 제 1 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림을 압축해제하는 디코더를 더 포함하는, 비디오 스트림 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 인코더에 의해 처리된 상기 DCT 계수들을 얻기 위해 상기 재구성된 비디오 스트림 상에 DCT를 수행하기 위한 이산 코사인 변환기를 더 포함하는, 비디오 스트림 처리 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 디코더는,
    상기 제 1 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림 상에 가변 길이 디코딩을 수행하기 위한 가변 길이 디코더;
    상기 대응하는 DCT 계수들을 얻기 위해 상기 가변 길이 디코딩된 비디오 스트림을 역 양자화하기 위한 역양자화기; 및
    상기 재구성된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들 상에 IDCT를 수행하기 위한 역 이산 코사인 변환기를 포함하는, 비디오 스트림 처리 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 인코더에 의해 처리된 상기 DCT 계수들은 상기 역양자화기에 의해 획득된 상기 대응하는 DCT 계수들로부터 온, 비디오 스트림 처리 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 이미지 콘텐트 분석 수단은 상기 비디오 스트림의 각 블록에 포함된 각 픽셀의 분산을 획득하기 위한 분산 획득 수단을 포함하고, 상기 분산은 상기 공간 정보의 여분 정도를 반영하는, 비디오 스트림 처리 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    상기 인코더는,
    상기 공간 정보에 따라 차단 주파수를 결정하기 위한 차단 주파수 획득 수단; 및
    상기 차단 주파수에 따라 상기 DCT 계수들의 특정 부분을 걸러내기 위해 상기 DCT 계수들을 필터링하기 위한 저역 통과 필터를 포함하는, 비디오 스트림 처리 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    상기 인코더는,
    상기 공간 정보에 따라 중단점을 결정하기 위한 중단점 획득 수단;
    상기 중단점에 따라 상기 DCT 계수들의 특정 부분을 얻기 위해 상기 DCT 계수들을 분할하기 위한 분할 수단; 및
    상기 제 2 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들의 특정 부분을 처리하기 위한 제 1 인코더를 포함하는, 비디오 스트림 처리 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 인코더는,
    제 3 비트 레이트를 가진 또 다른 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들의 상주 부분을 처리하기 위한 제 2 인코더를 더 포함하고, 상기 제 3 비트 레이트는 상기 제 1 비트 레이트보다 낮은, 비디오 스트림 처리 장치.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 2 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림을 전송하기 위해 사용된 네트워크의 이용가능한 대역폭을 획득하기 위한 대역폭 획득 수단을 더 포함하고,
    상기 인코더는 상기 네트워크의 이용가능한 대역폭 및 상기 공간 정보에 따른 제 2 비트 레이트를 가진 상기 압축된 비디오 스트림을 얻기 위해 상기 DCT 계수들을 처리하기 위해 사용되는, 비디오 스트림 처리 장치.
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