KR20070096774A - 블록내의 데이터를 코딩/디코딩하는 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 매크로 블록과 같은 블록내의 주요(significance) 데이터를 코딩/디코딩하는 기술에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 코딩 방법의 하나는, 데이터 블록, 예를 들어 4x4 블록내의 각 주요 데이터에 대해 0의 런(run)수, 부호값 그리고 레벨값을 결정하여 스트림 블록을 구성하고, 그 구성된 스트림 블록에 종단값을 부가한다. 이 때, 레벨값은 주요 데이터의 절대값 또는 절대값보다 1작은 값으로 결정된다.

스케일러블, 블록, 코딩, 레벨값, 주요, Significance, FGS

Description

블록내의 데이터를 코딩/디코딩하는 방법 {Method for coding/decoding data on a block}

도 1a는 임의 픽처내의 주요 데이터가 코딩되는 과정을 예시한 것이고,

도 1b는 임의 4x4 블록내의 주요 데이터를 코딩하는 과정을 도시한 것이고,

도 1c는 도 1b의 과정에 따라 구성되는 주요 데이터의 전송 블록을 예시한 것이고,

도 2는, 본 발명에 따라 영상신호를 엔코딩하는 장치를 FGS 데이터의 코딩을 중심으로 간략하게 도시한 것이고,

도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따라, 임의 4x4 블록내의 주요 데이터를 코딩하는 과정의 예를 도시한 것이고,

도 4는 도 3의 과정에 따라 구성되는 주요 데이터의 전송 블록을 예시한 것이고,

도 5는 본 발명에 따른 과정의 단순화 효과를 보여주기 위해, 일 예의 주요 데이터에 대한 코딩과정을 종래의 방식과 본 발명에 따른 방식을 도식적으로 비교한 것이고,

도 6은 도 2의 장치에 의해 엔코딩된 데이터 스트림을 디코딩하는 장치의 구 성을 간략하게 도시한 것이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

210: 엔코더 211: 역변환기

212: 역양자화기 230: FGS 코더

231: 주요경로 코딩부 232: 미세경로 코딩부

610: FGS 디코더 611: 주요경로 디코딩부

612: 미세경로 디코딩부 620: 디코더

본 발명은, 매크로 블록과 같은 블록내의 주요(significance) 데이터를 코딩/디코딩하는 기술에 관한 것이다.

영상신호를 스케일러블(Scalable) 방식으로 엔코딩할 때는, 수신되는 영상신호의 각 프레임에 대해서 모션추정 및 예측동작에 의해 엔코딩된 데이터에 대해 변환코딩, 예를 들어 DCT와 양자화(quantization)과정을 수행하는 데, 양자화과정에서 정보의 손실이 발생하게 된다. 따라서, 양자화된 데이터를 역양자화와 역변환을 차례로 수행하여, 엔코딩된 데이터와의 차( 엔코딩시에 발생된 에러를 보상하는 데 이터 )를 구하고 그 차에 대해서 DCT변환과 양자화를 수행하여 DCT 도메인의 SNR 인핸스먼트 레이어 데이터로서 생성한다. 이와 같이 SNR 인핸스먼트 레이어의 데이터를 SNR 개선을 위해 제공함으로써 SNR 인핸스먼트 레이어의 데이터의 디코딩 레벨을 증가시킴에 따라 화질이 점진적으로 좋아질 수 있게 하는 데, 이를 FGS(Fine Grained Scalability)라 한다.

상기 SNR 인핸스먼트 레이어 데이터를 FGS를 위한 코딩을 할 때는, 주요(significance) 데이터와 미세(refinement) 데이터를 구분하여 코딩한다. 주요 데이터는 SNR 베이스 레이어상의 대응위치(co-located) 데이터가 0값을 갖는 SNR 인핸스먼트 레이어의 데이터를 의미하고, 미세 데이터는 SNR 베이스 레이어상의 대응위치 데이터가 0이 아닌 값을 갖는 SNR 인핸스먼트 레이어의 데이터를 의미한다.

도 1a는 임의 픽처내의 주요 데이터가 코딩되는 과정을 예시한 것으로서, 한 픽처에 속하는 SNR 인핸스먼트 레이어 데이터에 대해, 매 사이클(cycle)마다, 도 1a에 예시된 선택순서(101)에 따라 4x4의 각 블록을 선택하면서 해당 블록에서는 정해진 지그재그(zigzag) 스캐닝 경로(102)에 따라 주요 데이터를 조사하여 코딩하게 되는 데 도 1b는 하나의 4x4 블록내의 주요 데이터를 코딩하는 과정을 나타낸 것이다.

이 과정에 대해 예를 들어 상세히 설명한다. 먼저, 도 1b에 예시된 4x4 블록(111)은, 설명의 편의를 위해, SNR 베이스 레이어상에서 상기 블록(111)에 대응되는 블록은 비제로 데이터를 갖지 않고 있는 것으로 가정한다. 이는, 상기 블록(111)에 미세 데이터가 없음을 의미하고, 비제로 계수( 채색된 위치의 계수 )는 곧 주요 데이터가 된다.

상기 주요경로 코딩부(23)는 매 사이클마다 이전 스캐닝이 중지된 위치에 이어서 지정된 지그재그 스캔경로를 따라 비제로 계수( 계수를 또한 '심볼'이라고도 칭한다. )까지 스캐닝하여 0의 런(run) 수와 비제로 계수의 부호의 쌍(Run,Sign)을 저장한다(S11). 저장된 쌍의 0의 런수에 대해서는 기 공지된 방법 중 하나의 방식에 따라 코딩한다.

상기와 같은 과정에 의해 각 쌍(Run,Sign)들이 현재 블록에 대해 모두 얻어지면 종단값(termination value)을 만들어서 상기 쌍들의 집합의 종단에 부가한다(S12). 종단값은 두개의 값이 결합될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록에 있는 비제로 심볼들중 가장 큰 절대값( 도 1b의 예에서 6 )과 절대값이 1보다 큰 심볼들의 수( 도 1b의 예에서 5 )로써 종단값이 만들어질 수 있다. 다음으로, 상기 S11의 과정에서 얻어진 각 쌍들( 도 1b의 예에서 7쌍 )에 대해 각각의 플래그를 설정하는 데(S13), 각 플래그는 각 쌍내의 비제로 심볼의 절대값이 1보다 큰지 아닌지를 나타내는 값이다. 즉, 절대값이 1보다 크면 해당 플래그에 대해 1로 세트하고 그렇지 않으면 0으로 세트한다. 마지막으로, 플래그가 1로 설정된 계수들에 대해서 미세(refinement) 플래그 정보를 결정한다(S14). 이 미세 플래그 정보는 각 계수의 절대값에서 2를 차감한 값을 단향(uniary) 코드화한 값이다. 즉, 계수의 절대값이 2이면 "0", 3이면 "10", 4면 "110", 5이면 "1110"과 같은 방식으로 코딩된다. 이러한 방식에 따라 주요 데이터가 코딩되면, 하나의 4x4 블록의 주요 데이터에 대해 도 1c와 같이 구성된 데이터 전송 블록이 생성된다.

하지만, 상기와 같이 여러 단계(S11 내지 S14)에 걸쳐 이루어지는 4x4 블록에 대한 주요 데이터의 코딩방식은 인코딩과 디코딩의 하드웨어 및/또는 프로그램의 복잡성을 야기하고 이는 곧 하드웨어 및/또는 프로그램의 비용을 상승시키게 된다.

본 발명의 여러 목적 중 하나의 목적은, 보다 단순화된 과정으로써 블록내의 주요 데이터를 코딩하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 상기의 단순화된 과정을 통해 코딩된 주요 데이터를 디코딩하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 FGS 데이터 코딩의 일 방법은, 데이터 블록내의 각 주요 데이터에 대해 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값을 결정하여 스트림 블록을 구성하고, 그 구성된 스트림 블록에 종단값을 부가한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 상기 주요 데이터의 절대값을 상기 레벨값으로 결정한다.

본 발명에 따른 다른 일 실시예에서는, 상기 주요 데이터의 절대값보다 1작은 값을 상기 레벨값으로 결정한다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 각 스트림 블록마다 부가되는 상기 종단값은 각 스트림마다 그 값이 달라지지 않는 정해진 값이다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 각 스트림 블록에 대해, 하나의 주요 데이터에 대한 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값이 배치되고 그 다음에는 다른 주요 데이터에 대한 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값이 배치되는 방식으로 데이터가 구성된다.

본 발명에 따른 일 실시예에서는, 데이터 블록의 스캔 경로상에서 먼저 위치하는 주요 데이터에 대한 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값이, 스캔 경로상에서 후에 위치하는 주요 데이터의 대응되는 값들보다 상기 스트림 구간내에서 먼저 위치한다.

이하, 본 발명의 실시예들에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 코딩방법을 수행하는 엔코딩 장치의 구성을 도시한 것으로서, 도시된 엔코더(210)는, 입력되는 신호를 엔코딩하여 SNR 베이스 레이어 데이터와 SNR 인핸스먼트 레이어 데이터( FGS 데이터 )를 생성한다. SNR 베이스 레이어 데이터의 생성은 본 발명과 무관하므로 그에 대한 설명은 생략하며, FGS 데이터의 생성은 다음과 같은 방식으로 이루어진다.

상기 엔코더(210)는, 먼저 엔코딩된 SNR 베이스 레이어 데이터에 대해서 역양자화(212)와 역변환(211)을 수행하여( 필요한 경우에는 역변환된 데이터를 확대하여 ), 엔코딩된 데이터와의 차( 엔코딩시에 발생된 에러를 보상하는 데이터 )를 구한다. 그와 같이 구해진 데이터에 대해서 DCT 변환과 양자화를 차례대로 수행하여 DCT 도메인의 FGS 데이터를 생성하여 후단의 FGS 코더(230)에 인가한다.

상기 FGS 코더(230)내의 주요경로 코딩부(231)는 하기에서 설명하는 주요 데이터 코딩과정을 수행한다. 도 2의 장치에서 인코딩된 SNR 베이스 데이터에 대해서도 스트림 전송을 위한 적절한 코딩과정이 수행되나, 그 과정은 본 발명과 직접적인 관련이 없으므로 도면상에서의 구성 및 그에 대한 설명은 생략한다.

도 2의 주요경로 코딩부(231)는 하나의 픽처( 이는, 프레임 또는 슬라이스(slice) 등일 수 있다. )를 도 1a에서 설명한 방식대로 4x4의 블록을 차례대로 선택하면서 해당 블록에서는 정해진 지그재그(zigzag) 스캐닝 경로(102)에 따라 주요 데이터를 조사하여 본 발명에 따라 코딩하게 되는 데 도 3은, 본 발명의 일 실시예에 따른, 하나의 4x4 블록내의 주요 데이터를 코딩하는 과정을 나타낸 것이다.

이 과정에 대해 예를 들어 상세히 설명한다. 먼저, 도 3에 예시된 4x4 블록(301)은, 설명의 편의를 위해, SNR 베이스 레이어상에서 상기 블록(301)에 대응되는 블록은 비제로 계수를 갖지 않고 있는 것으로 가정한다. 이는, 상기 블록(301)에 미세 데이터가 없음을 의미하고, 비제로 계수( 채색된 위치의 계수 )는 곧 주요 데이터가 된다.

상기 주요경로 코딩부(231)는 매 사이클마다 이전 스캐닝이 중지된 위치에 이어서 지정된 지그재그 스캔경로를 따라 비제로 심볼까지 스캐닝하여 그 심볼이 있는 위치까지의 0의 런(run) 수와 그 비제로 심볼의 부호와 그리고 그 비제로 심볼의 레벨값을 결정하고 그 값들의 조합(Run,Sign,Level)을 저장한다(S31). 저장된 조합의 0의 런수에 대해서는 기 공지된 방법 중 하나의 방식에 따라 코딩한다. 그리고, 비제로 심볼의 레벨값은 그 비제로 심볼의 절대값을 그대로 취하고 그 취해 진 값에 대해서는 예를 들어 단향(unary) 코드 체계에 따라 코딩한다. 본 발명에 따른 다른 실시예에서는, 레벨값으로서 비제로 심볼의 절대값보다 1작은 값을 취하여 그 값을 코딩한다.

상기와 같은 과정에 의해 각 조합(Run,Sign,Level)들이 현재 블록에 대해 모두 얻어지면 그 조합들의 시퀀스의 종단에 스트림 블록의 종단임을 지시하기 위해 기 지정된 종단값(termination value)을 부가한다(S32). 도 4는 이러한 방식에 따라 주요 데이터가 코딩됨으로써 생성된 데이터 전송 블록(410)을 도시한 것이다.

전술한 본 발명에 따른 코딩과정은 종래의 과정에 비해, 절대값이 1보다 큰 심볼에 대한 플래그 설정과정이 생략되고, 절대값이 1보다 큰 심볼에 대한 미세 플래그 정보 할당과정이, 0의 런수와 부호값을 결정하는 과정에 흡수됨으로써 훨씬 단순화된다. 도 5는 본 발명에 따른 단순화 효과를 보여주기 위해, 일 예의 주요 데이터에 대한 코딩과정을 종래의 방식과 본 발명에 따른 방식을 도식적으로 비교한 것이다. 도 5에서는 도면의 복잡성을 피하기 위해 종단값을 생성하는 과정을 생략하였으며 본 발명도 종래의 방식과 같이 종단값을 사용한다. 하지만, 본 발명은, 종래의 방식이 주요 데이터의 계수에 따라 달라지는 종단값을 사용하는 데 비해 정해진 하나의 고정값을 사용하므로 종단값을 결정하는 알고리즘이 불필요하므로 이 또한 코딩과 디코딩에 있어서의 복잡성을 감소시키는 효과를 갖는다.

이하에서는, 상기와 같이 코딩된 데이터 스트림을 수신하는 디코딩 장치에서의 디코딩 방법에 대해서 설명한다.

도 6은 도 2의 장치에 의해 코딩되어 전송된 데이터 스트림을 디코딩하는 장 치의 일 실시예의 블록도이다. 도 6의 장치에 수신되는 데이터 스트림은, 전단에서 적절한 복호화과정을 거쳐 압축이 해제된 데이터이다. 앞서 설명한 방식으로 코딩된 FGS 데이터의 스트림이 수신되면, FGS 디코더(610)내의 주요경로 디코딩부(611)는, 주요 데이터 스트림을 디코딩하여 각 픽처를 구성한다. 한편, 미세경로 디코딩부(612)는 미세 데이터 스트림을 디코딩하여 상기 각 픽처에 데이터를 보충함으로써 완전한 픽처가 구성되게 하는 데 이 미세 데이터 디코딩은 본 발명과 관련성이 없으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

상기 주요경로 디코딩부(611)는, 도 3의 과정을 역순으로 진행한다. 즉, 주요 데이터 스트림에서 각 종단값을 찾고 그 종단값을 기준으로 주요 데이터 스트림을 도 4의 각 전송 블록(410)으로 구분하고 구분된 각 스트림 전송(410)내의 코딩된 데이터로써 픽처내의 예를 들어 4x4 블록의 주요 데이터를 채우게 된다. 이를 위해서 스트림 블록(411)의 선두(401)부터 시작해서 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값을 차례로 디코딩하여 하나의 비제로 계수의 블록상의 위치 및 그 값을 파악한다. 예를 들어 선두(401)부터 시작하여 S3 코드체계에 따른 특정 값이 확인되면 그 값은 0의 런수로, 그 특정값이 확인된 마지막 비트 다음의 비트 값은 부호로, 그리고 부호 비트다음부터 단향 코드 체계에 따른 특정값이 확인되면 그 값을 레벨값으로 인지한다. 각 값이 인지되면 현재 디코딩된 계수들을 채울 4x4 블록의 스캔 경로상에서, 상기 인지된 0의 런수만큼 건너뛴 후 그 위치에, 상기 인지된 레벨값( 본 발명에 따른 다른 실시예에서는 '레벨값+1'의 값 )에 상기 인지된 부호을 반영한 값을 기록한다.

그리고 하나의 조합( 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값 )으로 확인된 비트 군의 다음 비트부터 시작하여 또 다른 조합을 파악하고 그 파악된 조합에 따른 심볼을, 앞서 채워진 심볼의 다음부터 그 조합의 0의 런수만큼 경로를 따라 건너 뛴 위치에 기록한다. 이러한 방식에 의해 종단값(412)에 의해 구분된 하나의 스트림 블록(411)으로부터 하나의 4x4 블록내의 주요 데이터를 채우게 된다.

이러한 방식으로 임의의 한 슬라이스에 대한 모든 블록들의 주요 데이터에 대한 값이 디코딩된다. SNR 베이스 레이어의 대응 위치에 있는 값이 0이 아닌 경우에는( 즉, 해당 블록상에서 채울 위치가 미세 데이터에 해당하는 경우에는 ) 그 위치에 대해서는 상기 미세경로 디코딩부(612)에서 데이터를 채우게 된다.

상기에서 설명된 과정에 의해 FGS 데이터 스트림( 주요 데이터와 미세 데이터 )이 모두 DCT 도메인의 슬라이스들로 복원되어 후단의 디코더(620)에 전송된다. 상기 디코더(620)는, 각 SNR 인핸스먼트 프레임을 디코딩하기 위해서, 먼저 역양자화와 역변환(IDCT)을 수행한 후, 현재 프레임의 매크로 블록에 대해서, 그 매크로 블록의 레지듀얼 데이터에, 모션벡터에 의해 지시되는, 앞서서 디코딩된 기준블록의 데이터를 가산하여 현재 매크로 블록의 영상 데이터를 복원한다.

전술한 디코딩 장치는, 이동통신 단말기 등에 실장되거나 또는 기록매체를 재생하는 장치에 실장될 수 있다.

본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.

상기에서 제한된 실시예로써 상세히 설명된 본 발명의 적어도 하나의 실시예는, SNR 인핸스먼트 데이터의 코딩과 디코딩을 위한 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 복잡성을 경감시킨다.

Claims (14)

1. SNR 개선을 위한 데이터 레이어에 대한 코딩방법에 있어서,

   데이터 블록내의 각 주요 데이터에 대해 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값을 결정하여 스트림 블록을 구성하는 단계와,

   상기 구성된 스트림 블록에 종단값을 부가하는 단계를 포함하여 이루어지는 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 레벨값은 상기 주요 데이터의 절대값인 것인 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 레벨값은 상기 주요 데이터의 절대값보다 1작은 값인 것인 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 종단값은 정해진 값으로 부가되는 각 스트림 블록마다 그 값이 달라지지 않는 것인 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 스트림 블록에는, 하나의 주요 데이터에 대한 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값이 배치되고 그 다음에는 다른 주요 데이터에 대한 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값이 배치되는 방식으로 데이터가 구성되는 것인 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 다른 주요 데이터는 상기 데이터 블록에 대한 지정된 스캔 경로상에서 상기 하나의 주요 데이터보다 그 순서가 뒤지는 것인 방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 데이터 블록은 그 크기가 4x4 블록인 것인 방법.
8. SNR 개선을 위한 데이터 레이어에 대한 디코딩방법에 있어서,

   주요 데이터의 스트림에서 종단값을 확인하는 단계와,

   상기 확인된 종단값간의 스트림 블록으로부터 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값을 추출하고 그 추출된 정보에 근거하여 주요 데이터의 값과 데이터 블록상의 위치를 결정하고 그 결정된 위치에 상기 결정된 값을 채우는 단계를 포함하여 이루어지는 것인 방법.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 채우는 단계는 상기 추출된 레벨값을 상기 주요 데이터의 절대값으로 결정하는 것인 방법.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 채우는 단계는 상기 추출된 레벨값보다 1큰 값을 상기 주요 데이터의 절대값으로 결정하는 것인 방법.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 종단값은 정해진 값으로 각 스트림 블록마다 그 값이 달라지지 않는 것인 방법.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 스트림 블록에는, 하나의 주요 데이터에 대한 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값이 배치되고 그 다음에는 다른 주요 데이터에 대한 0의 런수, 부호값 그리고 레벨값이 배치되는 방식으로 데이터가 구성되어 있는 것인 방법.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 다른 주요 데이터는 상기 데이터 블록에 대한 지정된 스캔 경로상에서 상기 하나의 주요 데이터보다 그 순서가 뒤지는 것인 방법.
14. 제 8항에 있어서,

    상기 데이터 블록은 그 크기가 4x4 블록인 것인 방법.

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