KR20070090254A - 스케일러블 코딩 - Google Patents

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KR20070090254A
KR20070090254A KR1020077016652A KR20077016652A KR20070090254A KR 20070090254 A KR20070090254 A KR 20070090254A KR 1020077016652 A KR1020077016652 A KR 1020077016652A KR 20077016652 A KR20077016652 A KR 20077016652A KR 20070090254 A KR20070090254 A KR 20070090254A
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KR1020077016652A
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아이오 오. 키렌코
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

데이터를 인코딩하는 방법은 그 데이터를 데이터의 세트들로 나누는 단계, 데이터의 각각의 세트를 변환 계수들(A, B, C)의 세트로 변환하는 단계, 각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트(S0, S1, ...)에 할당하는 단계, 및 각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하는 단계를 포함한다. 상기 방법은 각각의 세트의 변환 계수들의 크기들과 적어도 하나의 문턱값(T1, T2, ...)을 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 각각의 서브 세트가 선택된 변환 계수들의 전체 크기를 포함하기 때문에, 송신 동안 다른 서브 세트의 손실이 이러한 변환 계수들에 대해 어떠한 영향도 끼치지 않는다. 상기 방법은 특히 픽처 데이터를 인코딩하기에 적절하다.
스케일러블 코딩, 트랜스코딩 디바이스, 변환 계수, 픽처 데이터, 움직임 벡터

Description

스케일러블 코딩{Scalable coding}
본 발명은 스케일러블 코딩(scalable coding)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 데이터를 인코딩하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이며, 상기 방법 및 디바이스는 인코딩된 정보의 적어도 2개 계층들을 생성한다. 제 1 계층은 원 데이터의 상대적으로 조잡한(즉, 낮은 해상도 및/또는 낮은 품질) 재구성을 허용하는 기본적인 인코딩된 정보를 포함하는 반면에, 적어도 하나의 제 2 계층은 상기 제 1 계층과 협력하여 상기 원 데이터의 상대적으로 세밀한(즉, 높은 해상도 및/또는 높은 품질) 재구성을 허용하는 추가적인 인코딩된 정보를 포함한다.
스케일러블 코딩은 비디오 코딩에서 폭넓게 사용되고 있다. 공지된 MPEG 표준들에 있어서, 상기 제 2 계층이 "강화 계층(enhancement layer)"(EL)으로 언급되는 반면에 상기 제 1 계층은 "기초 계층(base layer)"(BL)으로 불린다. 두 계층들은 픽처 데이터의 블록들을 변환하여, 다음으로 스캐닝 및 가변 길이 인코딩에 의해 변환 계수들의 결과적인 블록들을 인코딩함으로써 생성될 수 있다. "기초 계층"은 일반적으로 "강화 계층"의 다운 샘플링된 버전이다.
다중 계층들을 생성하는 대안적인 테크닉들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 변환 계수들은 이른바 비트 판들(bit planes)로 나눠질 수 있고, 각각의 비트 판은 블록의 각각의 변환 계수의 하나 또는 그 이상의 비트들을 포함한다. 비트 판들은 "기초 계층" 및 하나 또는 그 이상의 "강화 계층들"과 같은 서로 다른 계층들로 할당될 수 있다. 송신 및 수신되는 비트 판들의 수는 재구성된 이미지의 해상도를 결정한다. 이러한 형태의 확장성은 FGS(Fine Grain Scalability)로 언급된다.
미국 특허 US 6 501 397(Radha 등/필립스)에서는 비트 판 인코딩을 포함하는 인코딩 및 이미지 신호 압축의 방법을 개시하고 있다. 2개 또는 그 이상의 비트 판들을 결합함으로써, 코딩 효율성이 향상될 수 있다. US 6 501 397의 전체 콘텐츠들은 이러한 자료로 본 명세서에 포함된다.
비트 판들로 변환 계수들을 분리하는 것은 각각의 비트 판들이 각각의 변환 계수에 대해 부분적인 정보만을 포함하는 단점을 갖는다. 일부 비트 판들이 송신 동안 손실되는 경우, 잃어버린 비트들은 변환 계수들의 부정확한 표현을 결과로 나타내므로, (이미지 데이터와 같은) 왜곡되어 재구성된 데이터를 나타낸다. 단지 단일한 비트 판이 수신되는 경우에, 비트 판에 포함되는 부분적인 정보는 일반적으로 중요한 방식에 따라 최초 데이터를 재구성하기에 불충분할 것이다.
본 발명의 목적은 종래 기술의 이러한 문제점들 및 다른 문제점들을 극복하여 송신 손실들에 대해 보다 탄력 있는 데이터를 인코딩하는, 구현하기에 단순한 방법 및 디바이스를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명은,
데이터의 세트들을 인코딩하는 방법에 있어서,
변환 계수들의 세트로 각각의 데이터의 세트들을 변환하는 단계,
각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 상기 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하는 단계, 및
각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하는 단계를 포함하는, 상기 데이터 세트 인코딩 방법을 제공한다. 변환 계수들의 크기에 의존하여 서브 세트들에 변환 계수들을 할당함으로써, 서로 다른 서브 세트들로 변환 계수들을 효율적으로 분리하는 것이 달성되고, 그동안 서로 다른 서브 세트들이 서로 다른 인코딩 계층들을 생성하도록 사용될 수 있다. 서브 세트들의 수는 변경될 수 있으며, 2, 3, 4, 5, 또는 그 이상의 서브 세트들이 사용될 수 있다.
단일 서브 세트에 각각의 변환 계수를 할당함으로써, 각각의 서브 세트는 (어떠한 변환 계수도 각각의 문턱값을 초과하지 않고, 서브 셋을 빈 상태로 남기는 경우) 하나 또는 그 이상의 변환 계수들 중 전체 값(즉, 모든 비트들)을 포함한다. 결과적으로, 송신 후에 수신되는 각각의 서브 세트는 일부 변환 계수들이 완전히 알려지도록 허용하고, 따라서 원 데이터의 어떠한 왜곡도 회피한다. 물론, 송신 동안 서브 세트의 손실은 손실될 일부 변환 계수들을 결과로 나타낼 수 있고, 그것은 재구성된 데이터의 일부 왜곡을 도입할 수 있지만, 비트 판 코딩에 반대로, 단일 서브 세트의 손실은 모든 변환 계수들의 왜곡을 결과로 나타내지 않는다.
각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩함으로써, 즉 서브 세트마다 변환 계수들을 인코딩함으로써, 코딩은 단순하고 효율적일 수 있다. 추가로, 본 발명은 하나의 특정한 서브 세트가 가장 관련된 변환 계수들, 즉 가장 큰 크기를 갖는 변환 계수들을 포함한다는 중요한 장점을 제공한다. 송신 채널의 대역폭이 제한되는 경우, (바람직하게는 "기초 계층"과 같은) 이러한 단일 서브 세트를 송신하는 것은 원 데이터의 최대 근사치를 결과로 나타낼 것이다.
데이터가 나눠지지 않은 스트림으로 제공되는 경우, 상기 방법이 데이터의 세트들로 그 데이터를 나누는 추가적인 단계를 포함할 수 있다는 것을 이해할 것이다.
변환 계수들을 그것들의 크기들(진폭들)에 기초하여 서브 세트들에 할당하는 것은 예를 들어 룩업 테이블을 사용함으로써 다양한 방식들에 따라 달성될 수 있고, 그 테이블에서 각각의 엔트리는 크기 및 그것의 대응하는 서브 세트를 표현한다. 그러나, 변환 계수가 할당되는 서브 세트를 선택하기 위해 적어도 하나의 문턱값과 각각의 변환 계수의 크기를 비교하는 것이 바람직하다.
적어도 하나의 문턱값과 각각의 세트의 변환 계수들의 크기들을 비교함으로써, 자신들 각각의 크기들에 따라 변환 계수들을 효율적으로 그룹화하는 것이 가능하다. 각각의 변환 계수들은 그에 따라 상기 비교에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당될 수 있다.
양호한 실시예는 각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하는 단계 이전에 각각의 변환 계수로부터 각각의 문턱값을 감산하는 추가적인 단계를 포함한다. 이는 변환 계수들의 크기들을 감소시켜 더 효율적인 인코딩을 허용한다.
2개의 서브 세트들로 변환 계수들의 각각의 세트를 효율적으로 분리하는 단일 문턱값이 사용될 수 있을지라도, 2개 또는 그 이상의 문턱값들이 사용될 수 있고, 그에 따라 변환 계수들의 각각의 세트의 다중 서브 세트들을 생성하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 4개 문턱값들이 사용될 수 있고, 5개 서브 세트들을 결과적으로 나타낸다. 그 문턱값들은 고르게 이격될 수 있지만(예를 들어 최대 변환 계수 값이 10인 경우, 2, 4, 6, 및 8), 또한 불균등하게 이격될 수 있다(예를 들어 최대 변환 계수 값이 10인 경우 3.6, 4.9, 6.4, 및 8).
다른 실시예에 있어서, 문턱값들은 예를 들어 관련된 서브 세트들에 걸쳐 변환 계수들을 고르게 분배하기 위해 동적으로 조정될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 문턱값들이 또한 수신 측에서 정확한 재구성을 허용하도록 송신되는 것이 바람직하다. 문턱값들이 정적인(즉, 실질적으로 고정된) 실시예들에 있어서, 그것들은 송신될 필요가 없다.
상기 방법은 또한 바람직하게는 문턱값들과 자신들의 크기들을 비교한 후에 변환 계수들을 스케일링하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 문턱값들이 스케일링될 수 있다.
양호한 실시예에 있어서, 본 발명에 따른 방법은 인코딩된 변환 계수들의 단일 스트림으로 각각의 서브 세트의 인코딩된 변환 계수들을 결합하는 추가적인 단계를 포함한다. 유리하게는, 적어도 하나의 문턱값은 인코딩된 변환 계수들과 결합될 수 있다. 룩업 테이블들이 문턱값들 대신 또는 그 이외에 사용되는 경우에, 테이블 식별자들은 인코딩된 변환 계수들과 결합될 수 있다. 이러한 방식에 따라 각각의 스트림은 각각의 서브 세트를 식별 및/또는 규정하는 데이터와 변환 계수들 모두를 포함한다.
각각의 서브 세트를 인코딩하는 단계는 VLC(variable length coding)를 포함하는 것이 유리할 수 있고, 변환 단계는 DCT(digital cosine transform) 또는 DWT(digital wavelet transform)를 포함할 수 있다.
다양한 형태들의 데이터가 사용될 수 있을지라도, 본 발명의 방법은 데이터가 픽처(스틸 픽처 또는 이미지, 및/또는 동영상 또는 비디오) 데이터일 때 특히 유리하다.
본 발명은 데이터의 세트들을 인코딩하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품을 추가로 제공하고, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은,
변환 계수들의 세트로 데이터의 각각의 세트를 변환하는 단계,
각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하는 단계, 및
각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하는 단계를 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령어들을 포함한다.
상기 컴퓨터 프로그램 제품은 추가적인 컴퓨터 실행가능 명령어들, 예를 들어 적어도 하나의 문턱값과 각각의 서브 세트의 변환 계수들의 크기들을 비교하기 위한 명령어들을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 프로그램이 저장되는 CD 또는 DVD와 같은 캐리어를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 원격 서버상에 저장될 수 있고, 인터넷을 사용하여 다운로딩될 수 있다.
본 발명은,
데이터의 세트들을 인코딩하기 위한 디바이스에 있어서,
변환 계수들의 세트로 데이터의 각각의 세트를 변환하기 위한 변환 수단,
각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하기 위한 할당 수단, 및
각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하기 위한 인코딩 수단을 포함하는, 상기 데이터 세트들 인코딩 디바이스를 또한 제공한다.
상기 인코딩 디바이스는 적어도 하나의 문턱값과 각각의 세트의 변환 계수들의 크기들을 비교하기 위한 비교 수단, 및/또는 움직임 벡터들을 유도하기 위한 움직임 추정 수단을 더 포함할 수 있다.
추가로, 본 발명은,
데이터의 세트들을 트랜스코딩하기 위한 디바이스에 있어서,
데이터의 세트들을 디코딩하기 위한 디코딩 수단,
각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하기 위한 할당 수단, 및
각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하기 위한 인코딩 수단을 포함하는, 상기 데이터 세트들 트랜스코딩 디바이스를 제공한다.
그러한 트랜스코딩 디바이스는 본 발명에 따라 인코딩된 데이터의 세트로 종래의 인코딩된 데이터의 세트를 변환하기 위해 사용될 수 있다. 상기 트랜스코딩 디바이스는 적어도 하나의 문턱값과 각각의 세트의 변환 계수들의 크기들을 비교하기 위한 비교 수단, 및/또는 데이터의 세트들을 역으로 변환하기 위해 배치되는 역 변환 수단과, 변환 계수들의 세트로 데이터의 각각의 세트를 변환하기 위한 변환 수단, 및/또는 데이터의 디코딩된 세트들을 역으로 양자화하기 위한 역 양자화 수단을 더 포함할 수 있다. 움직임 보상 수단이 또한 제공될 수 있다.
본 발명은 상기 규정된 바와 같이 인코딩 디바이스에 의해 인코딩되는 데이터의 세트들을 디코딩하기 위한 디코딩 디바이스, 또는 상기 규정된 바와 같은 트랜스코딩 디바이스를 더 제공하며, 상기 디바이스는,
데이터의 서브 세트들을 디코딩하기 위한 디코딩 수단,
변환 계수들의 세트들로 디코딩된 서브 세트들을 그룹화하기 위한 그룹화 수단, 및
변환 계수들의 세트들을 역으로 변환하기 위한 역 변환 수단을 포함한다.
상기 디코딩 디바이스는 변환 계수들의 세트들을 역으로 스캐닝하기 위한 역 스캐닝 수단, 및/또는 움직임 보상을 제공하기 위한 움직임 보상 수단을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 상기 규정된 바와 같이 인코딩 디바이스를 포함하는 비디오 카메라와 같은 휴대용 소비자 디바이스를 더 제공한다. 본 발명이 제공할 수 있는 휴대용 소비자 디바이스들의 다른 예들은 디지털 (스틸) 카메라들, 셀룰러(모바일) 텔레폰들, PDA들(Personal Digital Assitants), 및 휴대용 텔레비전 장치이다.
본 발명은 추가로 상기 규정된 바와 같은 인코딩 디바이스 및/또는 상기 규정된 바와 같은 트랜스코딩 디바이스 및/또는 상기 규정된 바와 같은 디코딩 디바이스를 포함하는 비디오 송신 시스템을 제공한다.
이러한 문서에 개시된 알고리즘 구성요소들은 실제로(예로써, 애플리케이션 특정 IC의 일부분들) 하드웨어나 특정 디지털 신호 프로세서, 또는 일반적인 프로세서 등에서 작동하는 소프트웨어로 (전체 또는 부분적으로) 실현될 수 있다. 아래의 컴퓨터 프로그램 제품은 (범용 또는 특수용) 프로세서가 본 발명의 특정한 기능들 중 어느 것을 실행하기 위해 프로세서로 명령들을 가져오기 위한 (중간 언어 및 최종 프로세서 언어에 따른 해석과 같은 중간 전환 단계들을 포함할 수 있는) 일련의 로딩 단계들 이후에, (범용 또는 특수용) 프로세서를 인에이블하는 명령들의 집합의 어떠한 물리적 실현이라는 것이 이해되어야 한다. 특히, 상기 컴퓨터 프로그램 제품은 예로써, 디스크 또는 테이프와 같은 캐리어상의 데이터나, 메모리에 존재하는 데이터나, (유선 또는 무선) 네트워크 접속에 걸쳐 트래블링하는 데이터나, 페이퍼상의 프로그램 코드로 실현될 수 있다. 프로그램 코드와는 별개로, 프로그램에 대해 요구되는 특정 데이터 또한 컴퓨터 프로그램 제품으로 활용될 수 있다. 상기 방법의 작업을 위해 요구되는 일부 단계들은 데이터 입력 및 출력 단계들과 같이, 컴퓨터 프로그램 제품에 따라 기술되는 대신에 프로세서의 기능성에 따라 존재할 수 있다
본 발명이 이미지(또는 비디오) 인코딩에 제한되지 않으며, 다른 데이터, 예를 들어 오디오 데이터를 인코딩하기 위해 또한 사용될 수 있다는 것에 주의한다.
본 발명은 첨부된 도면들에 도시된 예시적인 실시예들을 참조하여 이하 추가로 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 인코딩 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 트랜스코딩 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 디코딩 디바이스를 개략적으로 도시하는 도면.
도 4는 본 발명에 따라 데이터 서브 세트들에 변환 계수들을 할당하는 단계를 개략적으로 도시하는 도면.
도 5는 종래 기술에 따른 변환 계수들의 세트를 개략적으로 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 변환 계수들의 세트를 개략적으로 도시하는 도면.
도 1에 단순히 비제한적인 예로 도시된 독창적인 인코딩 디바이스(100)는 입력 신호(VS)를 수신하기 위한 감산 유닛(101)을 포함한다. 현재의 예에 있어서, 입력 신호(VS)가 픽처 데이터의 세트들로 구성되는 비디오 신호이고, 각각의 세트(또는 "블록")이 8x8 픽셀들(픽처 요소들)을 나타내는 것으로 가정한다. 그러나, 본 발명은 비디오 신호들 또는 특정한 데이터 구조에 제한되지 않는다.
감산 유닛(101)은 입력 비디오 신호(VS)로부터 움직임 예측된 신호(MC)를 감산하도록 배치된다. 결과적인 차 신호는 변환 계수들의 세트들로 픽처 데이터의 세트들을 변환하는 변환 유닛(102)에 공급된다. 다른 변환들, 예를 들어 DWT((Digital) Wavelet Transform) 또한 사용될 수 있을지라도, 픽처 데이터는 일반적으로 본 기술 분야에 공지된 DCT(Discrete Cosine Transform)를 사용하여 변환된다. DCT로부터 결과적으로 나타난 변환 계수들은 (공간) 주파수 구성요소들로 해석될 수 있다.
스캐닝(SCAN) 유닛(103)은 미리 결정된 순서, 예를 들어 MPEG 호환 시스템들 에서 사용되는 "지그 재그" 순서로 변환 계수들의 각각의 세트를 스캔한다. 스캐닝 유닛(103)은 변환 유닛(102)에 의해 출력되는 변환 계수들의 2차원 세트를 1차원 세트로 변환한다. 실시예들은 스캐닝 유닛(103)이 변환 유닛(102)에 포함되는 것으로 고려될 수 있고, 그러한 경우에 변환 유닛(102)은 변환 계수들의 1차원 세트를 출력한다.
변환 계수들의 세트들은 하나 또는 그 이상의 문턱값들과 각각의 세트의 개별적 변환 계수들을 비교하고, 계속해서 대응하는 서브 세트 또는 스트림에 각각의 변환 계수를 할당하는 스트림 할당(SA) 유닛(104)에 공급된다. 현재의 예에 있어서, 3개의 문턱값들 및 4개 서브 세트들이 존재하고, 각각의 서브 세트는 하나의 스트림과 대응한다(실시예들은 스트림들의 수가 서브 세트들의 수보다 더 작은, 즉 적어도 2개의 서브 세트들이 하나의 스트림으로 결합되는 것으로 고려될 수 있다). 문턱값 비교는 도 4를 참조로 하여 나중에 더 설명될 것이다.
대부분, 모든 서브 세트들이 아는 경우는 변환 계수들의 최대 수보다 작은, 예를 들어 최대 수가 64일 때(예로써, 8x8 계수들의 블록) 10을 포함한다. 각각의 서브 세트에서 "비어있는" 장소들은 0들로 채워질 수 있고, 따라서 표준 서브 세트 사이즈를 유지한다.
스트림 할당 유닛(104)은 4개의 데이터 스트림들(S0, S1, S2, S3)을 생성하고, 각각은 데이터의 세트의 변환 계수들의 서브 세트를 포함한다. 모든 데이터 스트림들(S0, S1, ...)은 인코딩 유닛(105)의 대응하는 섹션(VLC0, VLC1,...)에 공급된다. 인코딩 유닛(105)의 각각의 섹션은 출력 데이터 스트림을 생성하도록 적절한 인코딩 테크닉, 현재의 예에서 VLC(Variable Length Coding)를 개별적으로 사용하여 각각의 데이터 스트림을 인코딩한다. 기초 계층 스트림(BL)은 섹션(VLC0)에 의해 생성되는 반면에, 강화 계층 스트림들(EL1, EL2, EL3)은 섹션들(VLC1, VLC2, VLC3)에 의해 각각 생성된다.
일반적인 인코딩 유닛들은 코드 워드들을 생성하도록 룩업 테이블(LUT)을 사용한다. 인코딩 유닛(105)의 모든 섹션들(VLC0-VLC3)이 동일한 룩업 테이블 또는 동일한 테이블들을 사용할 수 있을지라도, 유리한 실시예들에서 서로 다른 섹션들이 자신들의 코딩 효율성을 향상시키기 위해 개별적 룩업 테이블들을 사용할 수 있다. VCL(variable length coding) 대신에, 런 렝스 코딩(run length coding)과 같은 다른 인코딩 테크닉들이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
도 1의 실시예에 있어서, "최하위" 데이터 스트림(S0)은 현재의 예에서 IDCT(Inverse Discrete Cosine Transform)을 수행하는 역 변환 유닛(106)에 또한 공급된다. 결과적인 역으로 변환된 데이터 스트림은 가산기(107)를 통해 일시적인 저장(지연)을 위해 메모리(MEM)(108)에 공급된다. 지연된 데이터는 당업자들에게 공지된 테크닉들을 사용하여 움직임 예측된(움직임 보상) 신호(MC) 및 움직임 벡터들(MV)을 생성하는 움직임 추정/움직임 보상(ME/MC) 유닛(109)에 공급된다. 움직임 벡터들(MV)은 기초 계층 스트림(BL)에 움직임 벡터들을 포함하도록 인코딩 유닛(105)의 섹션(VLC0)에 공급된다.
본 발명의 디바이스(100)는 데이터 감소를 위해 양자화 유닛(도시되지 않음)을 더 포함할 수 있다. 양자화 유닛은 변환 유닛(102) 및 스캐닝 유닛(103) 사이, 또는 스캐닝 유닛(103) 및 스트림 할당 유닛(104) 사이에 배치될 수 있다. 양자화 유닛이 존재하는 경우, 디바이스(100)는 양자화된 데이터 및 원 데이터 사이의 어떠한 불일치들도 추정하도록 역 양자화 유닛을 더 포함할 수 있다. 양자화가 손실된 인코딩을 결과로 나타냄으로써, 일반적으로 일부 불일치가 드러난다.
도 1의 디바이스(100)는 MPEG(Motion Pictures Expert Group), 예를 들어 공지된 MPEG-2 표준과 호환가능할 수 있다.
본 발명에 따른 트랜스코더는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 트랜스코더(150)는 종래 기술에 따른 단일 계층 (논 스케일러블(non-scalable)) 데이터 스트림을 디코딩하고, 본 발명에 따른 디코딩된 데이터 스트림을 인코딩하도록 구성된다. 도 2의 트랜스코더(150)는 도 1의 인코더(100)의 모든 구성요소들에 더하여, 가변 길이 디코딩(VLD) 유닛(110), 역 양자화(IQ) 유닛(111), 및 역 이산 코사인 변환(IDCT) 유닛(112)을 포함한다.
가변 길이 디코딩(VLD) 유닛(110)은 종래의 가변 길이 인코딩을 사용하여 인코딩된 인코딩된 입력 신호(코딩된 스트림)(CS), 이산 코사인 변환(DCT)을 사용하여 양자화 및 변환을 수신한다. 가변 길이 디코딩(VLD) 유닛(110), 역 양자화(IQ) 유닛(111), 및 역 이산 코사인 변환(IDCT) 유닛(112)은 도 1의 인코딩 디바이스(100)에서와 같이 감산기(101)에 공급되는 비디오 신호(비디오 스트림)(VS)로 이러한 코딩된 스트림을 변환한다. 움직임 벡터들(MV)은 가변 길이 디코딩 유닛(110)에 의해 출력되고, 움직임 추정/움직임 보상(ME/MC) 유닛(109) 및 인코딩 유닛(105)에 공급된다. 따라서, 트랜스코더(150)가 종래 기술에 따라 인코딩된 입력 신호를 수신하고 본 발명에 따라 인코딩된 출력 신호를 생성할 수 있다는 것을 알 수 있다.
신호(예를 들어 비디오 스트림)를 디코딩하기 위한 디코더는 도 3에 도시되어 있다. 디코더(200)는 디코딩 유닛(201), 서브 세트 그룹화(SG) 유닛(202), 역 스캐닝(ISCAN) 유닛(203), 역 이산 코사인 변환(IDCT) 유닛(204), 가산기(205), 및 움직임 추정(MC) 유닛(206)을 포함한다.
디코딩 유닛(201)의 각각의 섹션은 대응하는 출력 데이터 스트림을 생성하도록 적절한 디코딩 테크닉, 현재의 예에서 가변 길이 디코딩(VLD)을 사용하여 개별적으로 각각의 데이터 스트림을 디코딩한다. 기초 계층 스트림(BL)은 섹션(VLD0)으로 디코딩되고, 반면에 강화 계층 스트림들(EL1, EL2, EL3)은 섹션들(VLD1, VLD2, VLD3)로 각각 디코딩된다.
디코딩된 스트림들은 단일 스트림으로 그 스트림들을 그룹화하는 그룹화 유닛(202)에 공급된다. 본 발명에 따라, 디코딩 유닛(201)의 각각의 섹션(VLD0, VLD1, ...)은 몇 개의 완전한 변환 계수들을 디코딩한다. 각각의 섹션에 의해 디코딩된 변환 계수들은 변환 계수들의 전체 세트의 서브 세트(일반적으로 64)를 형성한다. 그룹화 유닛(202)은 디코딩 유닛(201)의 서로 다른 섹션들에 의해 출력되는 변환 계수들을 그룹화함으로써 변환 계수들의 세트를 재구성한다. 역 스캐닝 유닛(203)은 변환 계수들의 각각의 1차원 세트를 2차원 세트로 변환하도록 역 스캐닝을 계속해서 수행한다. 역 스캐닝 유닛(203)이 역 변환 유닛(204)에 포함될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
역 변환(IDCT) 유닛(204)은 다음으로 최초 시간 도메인 데이터를 재구성하도록 역 이산 코사인 변환을 수행한다. 가산기(205)에 있어서, 움직임 보상은 기초 계층 디코딩 유닛 섹션(VLD0)이 움직임 보상(MC) 유닛(206)에 공급하는 움직임 벡터들(MV)에 기초하여 수행된다. 가산기(205)는 디코딩된 출력 스트림(재구성된 신호)(RS)을 생성한다. 출력 스트림(RS)은 또한 움직임 보상 유닛(206)에 공급된다.
본 발명의 원리는 도 4 내지 도 6을 참조하여 더 설명될 것이다. 도 4는 변환 계수들(A, B, C)이 본 발명에 따른 서브 세트들에 할당되는 방법을 도시한 도면이다. 변환 계수들(A, B, C)이 도 1의 변환 유닛(102)에 의해 출력될 수 있다는 것에 주의한다.
MPEG 호환가능 디바이스들에 있어서, 8x8(픽처 또는 다른) 데이터의 세트들 또는 "블록들"은 이산 코사인 변환을 사용하여 8x8 변환 계수들의 세트들 또는 "블록들"로 변환된다. 변환 계수들의 그러한 블록들은 도 5 및 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 종래 기술에 따른 블록(400')에 있어서, 각각의 64 변환 계수들은 수 개의 부분들로 분리되고, 각각의 부분들은 수 비트들의 계수를 포함한다. 예를 들어, 변환 계수(457)는 3개의 MSB(most significant bits)로 구성되는 제 1 부분(491)과, 다음 3 비트들로 구성되는 제 2 부분(492), 또 다른 3 비트들로 구성되는 제 3 부분(493), 및 2개의 LSB(least significant bits)로 구성되는 제 4 부분(494)을 포함하는 것으로 보여진다. 이것이 블록(400')의 모든 변환 계수들에 대해 행해짐에 따라, 그 블록은 부분들(491 내지 494)과 대응하는 "슬라이스들(slices)"로 나눠지고, 각각의 슬라이스는 수 (현재의 예에서 2 또는 3) 비트들 의 각각의 변환 계수들을 포함한다. 계속해서, 이러한 슬라이스들은 개별적으로 인코딩되어 송신된다. 수신단에서, 이러한 "슬라이스들"은 변환 계수들을 재구성하도록 결합된다.
비록 슬라이스에서 많은 변환 부분들이 0과 동일함에 따라 이러한 알려진 배치가 비교적 효율적인 인코딩을 허용할지라도, 그것은 단점들을 갖는다. 가장 심각한 단점은 슬라이스들 중 어느 것이 송신 동안 삭제 또는 손실되는 경우, 블록의 모든 변환 계수들 중 일부 비트들이 손실됨에 따라 변환 계수들의 정확한 재구성이 불가능하게 된다는 사실이다.
본 발명은 서로 다른 방식에 따라 변환 계수들의 블록들을 분리함으로써 이러한 문제점을 해결한다. 변환 계수들은 구성 부분들로 각각 분리되지 않지만, 그것들의 크기(진폭)에 따라 각각의 블록의 서로 다른 서브 세트들에 할당된다. 이러한 방식에 있어서, 각각의 서브 세트는 그것의 계수들의 완전한 값들(즉, 모든 비트들)을 포함한다. 그러나, 각각의 서브 세트는 (모든 계수들이 실질적으로 동일한 값을 갖지 않는 경우, 그러한 경우에 그것들은 모두 동일한 서브 세트에 할당될 수 있다) 단지 계수들의 제한된 수의 값들만을 포함한다. 결과적으로, 각각의 블록은 하나의 서브 세트의 손실이 일반적으로 영향받을 모든 변환 계수들을 결과로 나타내지 않는 동안에 스케일러블 스트림을 생성하도록 사용될 수 있는 다수의 서브 세트들로 분리될 수 있다.
본 발명에 따른 8x8 변환 계수들의 세트 또는 "블록"은 도 6에 개략적으로 도시되어 있다. 블록(400)은 또한 64개 계수들로 구성되지만, 그것들은 도 5에서와 같이 수 개의 부분들 또는 슬라이스들로 분리되지 않는다. 대신에, 전체적으로 각각의 계수는 서브 세트에 할당된다. 도 6의 예에 있어서, 세트(400)는 2개 서브 세트들로 분리된다. 계수들(401, 402, 409, 419, 421, 426)은 제 1 서브 세트에 할당되고(도 6에서 점으로 표시되고), 반면에 계수들(457)을 포함하는 나머지 계수들은 제 2 서브세트에 할당된다. 제 1 서브세트가 계수들(401, 402, 409, 419, 421, 426)의 전체 값들을 포함하고, 반면에 제 2 서브 세트가 나머지 계수들의 전체 값들을 포함한다는 것이 명백할 것이다.
도 1에서 할당 유닛(104)에 의해 수행되는 바와 같이 서브 세트들로 변환 계수들을 할당하는 메카니즘은 도 4를 참조하여 이제부터 설명될 것이다. 서로 다른 크기들(진폭들)을 갖는 3개의 예시적인 변환 계수들(A, B, C)은 문턱들(T1, T2, T3)과 비교된다. 그 문턱들은 레벨들 또는 서브 세트들을 규정하고, 최상위 문턱(T1)은 도 1에서 스트림(S0)과 대응하며, 그것은 인코딩 후에 기초 계층 스트림(BL)을 결과로 나타낸다. 스트림들(S0,...S3)이 변환 계수들의 각각의 블록의 대응하는 서브 세트들을 포함한다는 것이 이해될 것이다.
계수(A)가 문턱(T1)을 초과함에 따라, 그것은 스트림(S0)에 할당된다. 계수(B)는 제 1 문턱(T1)을 초과하지 않으므로, 제 2 문턱(T2)과 비교된다. 그것이 제 2 문턱(T2)과 비교됨에 따라, 계수(B)는 인코딩 후에 제 1 강화 계층(EL1)을 결과로 나타내는 스트림(S1)에 할당된다. 계수(C)는 문턱들 중 어느 것도 초과하지 않으며, 계층(EL3)을 결과로 나타내는 스트림(S3)에 할당된다.
따라서, 계수들이 그것들의 크기들에 기초하여 스트림들(또는 서브 세트들) 에 할당된다는 것을 알 수 있다. 도 4의 예에서, 가장 큰 크기들을 갖는(즉, 최상위 문턱 T1을 초과하는) 계수들은 기초 계층(BL)으로 인코딩되는 서브 세트에 할당된다. 이것은 가장 큰 상대적 "비중"(즉, 인코딩 후에 재구성된 데이터에 대한 가장 큰 기여)을 갖는 변환 계수들이 기초 계층에서 인코딩되고, 나머지 더 작은 계수들이 강화 계층(들)에서 인코딩되는 장점을 갖는다. 따라서, 강화 계층이 송신 동안 손실되는 경우, 디코딩되어 재구성된 데이터에 대한 영향이 제한된다.
문턱들의 수가 본 발명에 필수적이지는 않으며 하나, 둘, 셋, 넷, 다섯, 또는 그 이상의 문턱들이 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 문턱들은 정적(예로써, 미리 결정됨)이거나 동적(예로써, 조정 가능함)일 수 있다. 실시예들은 계수들이 서브 세트들에 걸쳐 분배되는 범위에 응답하여 문턱들이 동적으로 조정되는 것으로 고려될 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 서브 세트들에 걸친 계수들의 균등한 분배는 문턱들을 적절히 조정함으로써 제공될 수 있다. 문턱들은 세트에서 최대 변환 계수 크기와 비교하여 어떠한 값을 갖도록 조정될 수 있다. 문턱들은 또한 사람의 눈이 속성들에 기초할 수 있다. 정적이지 않은 문턱값들 또한 송신되어야 하고, 기초 계층(BL)을 결과로 나타내는 스트림(S0)에 포함될 수 있다.
본 발명은 구성 부분들로 변환 계수들을 분리하는 것과 그러한 (인코딩된) 부분들을 개별적으로 송신하는 것이 송신 에러들에 대한 취약성을 증가시킨다는 견해에 기초한다. 본 발명은 자신들의 크기들에 기초하여 변환 계수들의 세트들의 서브 세트들을 생성하는 것과 (인코딩된) 계수들의 전체 값들을 송신하는 것이 픽처 데이터와 같은 스케일러블 데이터에 대한 효율적인 송신 메카니즘이라는 견해로부 터 이득을 얻는다.
본 명세서에서 사용되는 어떠한 용어들도 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되지 않아야 한다. 특히, 단어들 "포함하다" 및 "포함하는"은 구체적으로 언급되지 않은 어떠한 요소들도 배제하는 것을 뜻하지는 않는다. 단일 (회로) 요소들은 다중 (회로) 요소들 또는 그것들의 등가물들로 대체될 수 있다.
본 발명이 비디오 (픽처) 데이터를 참조로 하여 설명되었을지라도, 본 발명은 그에 제한되지 않고 오디오 데이터를 인코딩하기 위해서도 사용될 수 있다.
그러므로, 본 발명이 상기 예시된 실시예들에 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위에 규정된 바와 같이 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않으며 많은 수정들 및 추가들이 이루질 수 있다는 것을 당업자들은 이해할 것이다.

Claims (18)

  1. 데이터의 세트들을 인코딩하는 방법에 있어서,
    데이터의 각각의 세트를 변환 계수들의 세트로 변환하는 단계,
    각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하는 단계, 및
    각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하는 단계를 포함하는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    각각의 변환 계수의 크기와, 상기 변환 계수가 할당되는 서브 세트를 선택하기 위한 적어도 하나의 문턱값을 비교하는 단계를 더 포함하는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하는 단계 전에 각각의 변환 계수로부터 상기 각각의 문턱값을 감산하는 단계를 더 포함하는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    예를 들어 관련 서브 세트들에 걸쳐 상기 변환 계수들을 균등하게 분배하기 위해 상기 적어도 하나의 문턱값(T1, ...)을 동적으로 조정하는 단계를 더 포함하는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    각각의 서브 세트의 상기 인코딩된 변환 계수들을 인코딩된 변환 계수들의 단일 스트림으로 결합하는 단계를 더 포함하는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  6. 제 2 항 또는 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 문턱값(T1, ...)은 상기 인코딩된 변환 계수들과 결합되는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 서브 세트를 인코딩하는 단계는 VLC(variable length coding) 또는 RLC(run length coding)를 포함하는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 변환 단계는 DCT(digital cosine transform) 또는 DWT(digital wavelet transform)를 포함하는, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터는 픽처 데이터인, 데이터 세트들 인코딩 방법.
  10. 데이터의 세트들을 인코딩하기 위한 컴퓨터 프로그램 제품으로서,
    데이터의 각각의 세트를 변환 계수들의 세트로 변환하는 단계,
    각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하는 단계, 및
    각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하는 단계를 수행하기 위한 컴퓨터 실행가능한 명령어들을 포함하는, 컴퓨터 프로그램 제품.
  11. 데이터의 세트들을 인코딩하기 위한 디바이스(100)에 있어서,
    데이터의 각각의 세트를 변환 계수들의 세트로 변환하기 위한 변환 수단(102),
    각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하기 위한 할당 수단(103), 및
    각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하기 위한 인코딩 수단(105)을 포함하는, 인코딩 디바이스(100).
  12. 제 11 항에 있어서,
    움직임 벡터들(MV)을 유도하기 위한 움직임 추정 수단(109)을 더 포함하는, 인코딩 디바이스(100).
  13. 데이터의 세트들을 트랜스코딩하기 위한 디바이스(150)에 있어서,
    데이터의 세트들을 디코딩하기 위한 디코딩 수단(110),
    각각의 변환 계수를 그것의 크기에 의존하여 변환 계수들의 각각의 세트의 단일 서브 세트에 할당하기 위한 할당 수단(103), 및
    각각의 서브 세트를 개별적으로 인코딩하기 위한 인코딩 수단(105)을 포함하는, 트랜스코딩 디바이스(150).
  14. 제 13 항에 있어서,
    데이터의 디코딩된 세트들을 역으로 양자화하기 위한 역 양자화 수단(111)을 더 포함하는, 트랜스코딩 디바이스(150).
  15. 제 10 항에 따른 인코딩 디바이스(100) 또는 제 13 항에 따른 트랜스코딩 디바이스에 의해 인코딩된 데이터의 세트들을 디코딩하기 위한 디코딩 디바이스(200)에 있어서,
    데이터의 서브 세트들을 디코딩하기 위한 디코딩 수단(201),
    데이터의 디코딩된 서브 세트들을 변환 계수들의 세트들로 그룹화하기 위한 그룹화 수단(202), 및
    변환 계수들의 세트들을 역으로 변환하기 위한 역 변환 수단(204)을 포함하 는, 디코딩 디바이스(200).
  16. 제 15 항에 있어서,
    움직임 보상 수단(206)을 더 포함하는, 디코딩 디바이스(200).
  17. 제 10 항에 따른 인코딩 디바이스(100)를 포함하는 비디오 카메라와 같은 휴대용 소비자 디바이스.
  18. 제 10 항에 따른 인코딩 디바이스(100) 및/또는 제 13 항에 따른 트랜스코딩 디바이스(150) 및/또는 제 15 항에 따른 디코딩 디바이스를 포함하는 비디오 송신 시스템.
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