KR20080035390A - Method and apparatus for deciding video prediction mode - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명에 따른 코덱 장치의 블록도를 도시한 것이다. 1 is a block diagram of a codec device according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 영상 예측 모드 결정 방법을 보이는 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of determining an image prediction mode according to the present invention.
본 발명은 비디오 코덱(CODEC:Encoder/Decoder) 장치에 관한 것이며, 특히 잔류(residue) 신호의 특성을 고려한 코스트를 기준으로 인트라 또는 인터 예측 모드를 결정하는 영상 예측 모드 결정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a video codec (Encoder / Decoder) apparatus, and more particularly, to a method and apparatus for determining an image prediction mode for determining an intra or inter prediction mode based on a cost in consideration of characteristics of a residual signal.
통상적으로 비디오 코덱은 다양하고 복잡한 기술들을 사용함으로써 압축률과 화질을 획기적으로 개선하고 있다. 이러한 이유로 비디오 코덱은 종래의 동영상 압축 표준을 대체하여 디지털 멀티미디어 방송(Digital Multimedia Broadcasting: DMB), DVD 등에 응용 기술로 각광을 받고 있다.In general, video codecs use various and complex technologies to dramatically improve compression and image quality. For this reason, video codecs have been in the spotlight as application technologies for digital multimedia broadcasting (DMB), DVD, and the like instead of the conventional video compression standard.
비디오 코덱(codec)에서는 블록 단위의 샘플 데이터에 대하여 예측(prediction process)을 수행하여 예측 샘플로 이루어진 예측 블록(prediction block)을 구하고, 원래 블록과 예측블록간의 차이로부터 구해진 잔류 블록(residue block)을 변환 및 양자화(transform & quantize)함으로써 비디오 데이터를 압축한다. The video codec performs a prediction process on sample data in block units to obtain a prediction block composed of prediction samples, and obtains a residual block obtained from the difference between the original block and the prediction block. Compress video data by transform & quantize.
예측(prediction)의 방식으로는 인트라 예측(intra prediction)과 인터 예측(inter prediction)의 두 가지 종류가 있다. 인터 예측 방식은 인코딩/디코딩 과정과 디블로킹 필터링 과정을 거친 참조 픽처(reference picture)를 참고하여 움직임 보상/추정(motion compensation/estimation)을 실행한다. 또한 인트라 예측 방식은 현재 픽처 내에서 이미 인코딩된 주변 블록의 데이터를 이용하여 예측을 수행한다. 따라서, 예측과, 변환 및 양자화 과정을 거쳐 압축된 비디오 데이터는, 엔트로피 인코딩(entropy coding) 과정을 통하여 다시 한번 압축되어 압축 표준에 따른 비트스트림으로 된다.There are two types of prediction methods, intra prediction and inter prediction. The inter prediction method performs motion compensation / estimation with reference to a reference picture which has undergone encoding / decoding and deblocking filtering. In addition, the intra prediction scheme performs prediction using data of neighboring blocks already encoded in the current picture. Accordingly, the video data compressed through the prediction, transformation, and quantization processes is compressed once again through an entropy coding process to be a bitstream according to a compression standard.
이때 비디오 코덱내의 예측에 있어서 인트라 또는 인터 예측 모드 결정의 기준은 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 SATD(Sum Of Absolute Transformed Difference)의 최소값에 해당하는 코스트(cost)를 이용하였다. SAD는 매크로 블록의 잔류 데이터의 절대합으로 구한다. 그러나 잔류 블록의 성질이 각각 다름에도 불구하고 절대합으로 구하면 잔류 블록의 성질에 의해 에러가 발생할 수 있다. 예를 들면, 잔류 신호가 전체 픽셀들에 퍼져있는 잔류 코스트보다 오직 한 픽셀만 존재하는 잔류 코스트가 더 클 수 있는 문제점이 발생한다.In this case, a criterion for determining an intra or inter prediction mode in prediction in a video codec is using a cost corresponding to a minimum value of Sum of Absolute Difference (SAD) or Sum of Absolute Transformed Difference (SATD). SAD is obtained by the absolute sum of the residual data of the macro block. However, even though the properties of the residual blocks are different, an error may occur due to the properties of the residual blocks. For example, a problem arises where the residual cost in which only one pixel is present may be greater than the residual cost in which the residual signal is spread over all pixels.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 비디오 코덱내의 예측에 있어서 SAD와 잔류 신호 특성을 고려한 코스트값을 인트라 또는 인터 예측 모드 결정의 기준 으로 결정하는 영상 예측 모드 결정 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide an image prediction mode determination method for determining a cost value in consideration of SAD and residual signal characteristics as a criterion for intra or inter prediction mode determination in prediction in a video codec.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 SAD와 잔류 신호 특성을 고려한 코스트값을 인트라 또는 인터 예측 모드 결정의 기준으로 결정하는 영상 예측 모드 결정 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide an image prediction mode determination apparatus for determining a cost value in consideration of SAD and residual signal characteristics as a criterion for intra or inter prediction mode determination.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 부호화기의 영상 예측 모드 결정 방법에 있어서, In order to solve the above technical problem, the present invention provides a method of determining the image prediction mode of the encoder,
매크로 블록 단위로 데이터를 입력하여 인터 예측 및 인트라 예측을 수행하는 과정;Performing inter prediction and intra prediction by inputting data in macroblock units;
상기 인터 예측 및 인트라 예측 수행시 각각 SAD와 함께 잔류 신호 특성들을 고려한 코스트값을 구하고, 그 코스트값이 최소인 예측을 부호화 모드로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.In the inter prediction and intra prediction, a cost value considering residual signal characteristics together with SAD is obtained, and a prediction having a minimum cost value is selected as an encoding mode.
상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 부호화기의 영상 예측 장치에 있어서,In order to solve the above other technical problem, the present invention provides an image prediction apparatus of an encoder,
입력되는 데이터에 대해 블록별로 인터 예측을 수행하는 인터 예측부;An inter prediction unit for performing inter prediction on blocks of input data;
입력되는 데이터에 대해 블록별로 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부;An intra prediction unit that performs intra prediction on a block-by-block basis for input data;
상기 인트라 예측부의 인트라 예측시 발생하는 잔류 데이터의 절대합과 잔류 신호의 특성들로 코스트값을 계산하고, 상기 인터 예측부의 인터 예측시 잔류 데이터의 절대합과 잔류 신호의 특성들 및 MV를 반영한 코스트값을 계산하고, 그 인트라 예측의 코스트값과 인터 예측의 코스트값을 비교하여 최소의 코스트값을 갖는 예측을 부호화 모드로 선택하는 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.A cost value is calculated based on the absolute sum of the residual data and the characteristics of the residual signal generated during intra prediction of the intra predictor, and the cost reflects the absolute sum of the residual data, the characteristics of the residual signal and the MV during inter prediction of the inter predictor. And a mode determination unit for calculating the value, comparing the cost value of the intra prediction with the cost value of the inter prediction, and selecting a prediction having the minimum cost value as the encoding mode.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 코덱 장치의 블록도를 도시한 것이다. 1 is a block diagram of a codec device according to the present invention.
도 1의 코덱 장치는 전체적으로 인코딩 장치와 디코더부(180)를 포함한다. The codec device of FIG. 1 generally includes an encoding device and a
인코딩 장치는 예측부(110), DCT부(102) 및 양자화부(104), 및 엔트로피 코딩부(130)를 구비한다.The encoding apparatus includes a
예측부(prediction block)(110)는 블록(block) 단위의 샘플 데이터(sample data)에 대하여 예측(prediction process)을 수행하여 예측 샘플로 이루어진 예측 블록(prediction block)을 구하며, 인트라 예측과 인터 예측을 수행한다. 그리고 I 픽처, P 픽처, B 픽처 등의 픽처의 속성에 따라 인트라 예측 및/또는 인터 예측이 수행된다. The
예측부(prediction block)(110)를 상세히 설명하면, 인트라 예측부(116)는 역양자화부(117) 및 역 DCT부(118)를 통해 디코딩된 픽처내에서 예측하고자 하는 블록에 인접한 블록의 픽셀 데이터를 이용하여 블록 예측을 수행하는 인트라 모드(Intra Mode)를 수행한다. 이때 인트라 예측부(116)는 원래 블록 데이터와 예측된 블록 데이터간의 차이로 얻어지는 잔류 블록 데이터들을 이용하여 잔류 데이터의 절대합에 해당하는 SAD를 생성한다. When the
인터 예측부(112)는 디블로킹 필터(114)을 통해 메모리(113)에 저장되어 있는 참조 픽처(reference picture)를 이용하여 현재 픽처의 블록 예측을 수행한다. 즉, 인터 예측부(12)는 픽처들간의 정보를 이용하여 예측을 수행한다. 인터 예측부(112)는 움직임 추정부(motion estimation block: 이하 ME라 약칭함)(112b) 및 움직임 보상부(motion compensation block: 이하 MC라 약칭함)(112a)를 구비한다. 참조 픽처나 재구성 픽처는 메모리(DMA)(113)에 저장된다. 이때 인터 예측부(112)는 원래 블록 데이터와 예측된 블록 데이터간의 차이로 얻어지는 잔류 블록 데이터들을 이용하여 잔류 데이터의 절대합에 해당하는 SAD를 생성한다. The
움직임 추정부(112b)는 그 내부에 별도의 내부 메모리(112c)를 구비한다. 외부 메모리가 버스를 통해 액세스되는 반면, 내부 메모리(112c)는 버스를 통해 액세스할 필요가 없으므로 버스에 대한 부담이 없다는 특징이 있다. 움직임 추정(motion estimation: 이하 ME라 약칭함)은 소정의 측정 함수를 이용하여 현재 프레임 내의 매크로 블록과 가장 유사한 매크로 블록을 이전 프레임에서 탐색함으로써 양 매크로 블록의 이동 위치의 차이를 나타내는 움직임 벡터를 구하는 과정이다. 가장 유사한 매크로블록을 찾는 방법 중 대표적인 예로는, 탐색범위를 정해 그 범위 내에서 매크로 블록을 한 픽셀씩 움직여 가면서 소정의 측정방법에 의해 양 매크로 블록간의 유사한 정도를 계산하여 가장 유사한 매크로 블록을 찾는 방법이 있다. 소정의 측정방법의 예로는, 현재 프레임내의 매크로 블록과 탐색영역내의 매크로 블록의 대응하는 각 픽셀값간의 차의 절대값을 취해 그 값들을 더한 값이 가장 작은 경우의 매크로 블록을 가장 유사한 매크로 블록으로 정하는 방법이 있다. 보다 구체적으로, 과거 프레임과 현재 프레임의 매크로 블록의 유사정도는 과거 및 현재 프레임의 매크로 블록에 포함된 픽셀값을 이용하여 계산되는 유사도값, 즉 정 합 기준값을 이용하여 판단된다. 정합 기준값은 소정의 측정 함수를 이용하여 계산되며, 측정 함수로는 SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference) 또는 SSD(Sum of Squared Difference) 등이 사용될 수 있다.The motion estimation unit 112b includes a separate
모드 결정부(114)는 인트라 예측부(116)에서 발생하는 SAD와 그 잔류 신호의 특성들을 반영한 코스트값과 인터 예측부(112)에서 발생되는 SAD와 그 잔류 신호의 특성들 및 MV를 반영한 코스트값을 비교하여 가장 적은 코스트값을 갖는 예측 모드를 선택한다. 이때 잔류 신호가 가질 수 있는 특성들은 잔류 신호들에서 논-제로 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 변위값(variance) 또는 일정 임계치 이상의 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 방향성 또는 잔류 신호들의 주파수 도메인상에서의 패턴들이다.The
다시 도 1로 돌아가서, 차감부(101)는 현재 픽쳐의 블록 데이터와 예측부(110)에서 출력되는 블록 데이터 사이의 차이 샘플을 생성한다. 1 again, the
DCT부(102)는 차감부(101)에서 출력되는 샘플을 이산 코사인 변환한다 The
양자화부(104)는 DCT부(102)에서 출력되는 이산 코사인 변환 계수를 양자화한다. The
엔트로피 코딩부(entropy coding block)(130)는 양자화부(104)에서 양자화된 영상 데이터에 대하여 모드 결정부(114) 및 움직임 보상부(112a)에서 발생하는 모드 정보 및 움직임 벡터에 따라 부호화(encoding)를 수행하여 인트라/인터 모드 정보 및 움직임 벡터 정보와 함께 디코더(180)로 출력한다.The
한편, 디코더(180)는 인코딩 장치로부터 비트 스트림을 수신한다. 그리고 디코더(180)는 수신된 비트 스트림에 포함된 인트라/인터 모드 정보 및 움직임 벡터 정보를 기반으로 비트스트림을 디코딩한다. Meanwhile, the
도 2는 본 발명에 따른 영상 예측 모드 결정 방법을 보이는 흐름도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of determining an image prediction mode according to the present invention.
먼저, 매크로 블록 단위의 영상 데이터가 입력된다.First, image data in macroblock units is input.
이어서, 입력되는 영상 데이터에 대해 블록별로 인터 예측을 수행하며, 이때 인트라 예측 과정에서 원래 블록과 예측블록간의 차이로부터 구해진 잔류 데이터의 절대합인 SAD를 생성한다(310 과정). 이때 원래 블록과 예측블록간의 차이로부터 발생되는 잔류 신호의 특성은 잔류 신호들에서 논-제로 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 변위값 또는 일정 임계치 이상의 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 방향성 또는 잔류 신호들의 주파수 도메인상에서의 패턴들이다.Subsequently, inter prediction is performed on a block-by-block basis for the input image data, and at this time, an SAD that is an absolute sum of residual data obtained from the difference between the original block and the prediction block is generated in the intra prediction process (step 310). In this case, the characteristic of the residual signal generated from the difference between the original block and the prediction block may include the non-zero residual signal number or the displacement value of the residual signal or the residual signal number above a predetermined threshold or the directionality of the residual signal or the frequency domain of the residual signals. Patterns on the top.
또한 입력되는 데이터에 대해 블록별로 인트라 예측을 수행하며, 이때 인터 예측 과정에서 원래 블록과 예측블록간의 차이로부터 구해진 잔류 데이터의 절대합인 SAD 또는 움직임 벡터들을 생성한다(320 과정). 이때 원래 블록과 예측블록간의 차이로부터 발생되는 잔류 신호의 특성은 잔류 신호들에서 논-제로 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 변위값 또는 일정 임계치 이상의 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 방향성 또는 잔류 신호들의 주파수 도메인상에서의 패턴들이다.In addition, intra prediction is performed on a block-by-block basis for the input data, and in this process, SAD or motion vectors, which are absolute sums of residual data obtained from the difference between the original block and the prediction block, are generated in the inter prediction process (step 320). In this case, the characteristic of the residual signal generated from the difference between the original block and the prediction block may include the non-zero residual signal number or the displacement value of the residual signal or the residual signal number above a predetermined threshold or the directionality of the residual signal or the frequency domain of the residual signals. Patterns on the top.
이어서, 인트라 예측시 생성된 잔류 데이터의 절대합(SAD)과 잔류 신호의 특성들로 코스트값을 구한다(330 과정). 즉, 코스트값은 수식 1과 같이 구한다.Subsequently, a cost value is calculated based on the absolute sum (SAD) of residual data generated during intra prediction and characteristics of the residual signal (step 330). In other words, the cost value is obtained as in
이때 잔류 데이터 블록의 특성들은 잔류 신호들에서 논-제로 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 변위값(variance) 또는 일정 임계치 이상의 잔류 신호 개수 또는 잔류 신호의 방향성 또는 잔류 신호들의 주파수 도메인상에서의 패턴들이다.The characteristics of the residual data block are then the non-zero residual signal number in the residual signals or the variation of the residual signal or the number of residual signals above a certain threshold or the directionality of the residual signals or patterns in the frequency domain of the residual signals.
또한 인터 예측시 생성된 잔류 데이터의 절대합과 잔류 신호의 특성들 또는 음직임 벡터들을 코스트값을 구한다(340 과정).In
이어서, 인트라 예측의 코스트값과 인터 예측의 코스트값을 비교한다(350 과정).Next, the cost value of the intra prediction and the cost value of the inter prediction are compared (step 350).
이어서, 인트라 예측의 코스트값과 인터 예측의 코스트값을 비교하여 최소의 코스트값을 갖는 인트라 예측 또는 인터 예측을 블록 부호화를 위한 부호화 모드로 선택한다(360 과정). Subsequently, the intra prediction or the inter prediction having the minimum cost value is selected as the encoding mode for the block encoding by comparing the cost value of the intra prediction with the cost value of the inter prediction (step 360).
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다. The present invention is not limited to the above-described embodiment, and of course, modifications may be made by those skilled in the art within the spirit of the present invention.
또한 본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.The present invention can also be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, hard disk, floppy disk, flash memory, optical data storage device, and also carrier waves (for example, transmission over the Internet). It also includes the implementation in the form of. The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 비디오 코덱내의 예측에 있어서 잔류 신호의 분포나 성질을 고려한 코스트값을 예측 모드 결정의 기준으로 결정함으로써 모드 결정 에러를 최소화하여 비디오 퀄리티를 높일 수 있다. 따라서 본 발명은 영상(장면 전환이나 물체의 빠른 이동 장면등)에 대해서 부호화 모드를 결정할 경우 높은 효율을 기대할 수 있다. As described above, according to the present invention, the video quality can be improved by minimizing the mode decision error by determining the cost value in consideration of the distribution or the property of the residual signal in the prediction in the video codec as a criterion for the prediction mode decision. Therefore, the present invention can expect high efficiency when determining the encoding mode for an image (scene change or fast moving scene, etc.).
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- 2006-10-19 KR KR1020060102041A patent/KR20080035390A/en not_active Application Discontinuation
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WITN | Withdrawal due to no request for examination |