KR20080073158A - 적응적인 양자화 스텝을 이용한 영상의 부호화, 복호화방법 및 장치 - Google Patents

적응적인 양자화 스텝을 이용한 영상의 부호화, 복호화방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 영상의 부호화 방법은 현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하고, 현재 블록과 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한 후에 계산된 컬러 차이에 기초하여 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 현재 블록을 부호화함으로써 현재 블록의 컬러가 잘못 예측된 경우에 발생할 수 있는 복원 영상에서의 컬러 왜곡을 방지한다.
Figure P1020070011822
컬러, 예측, QP

Description

적응적인 양자화 스텝을 이용한 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding/decoding image using adaptive quantization step}
도 1은 종래 기술에 따른 영상의 부호화 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 컬러 차이를 계산하는 장치를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 Lab 컬러 공간에서 컬러 차이를 계산하는 방법을 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 부호화하는 방법의 흐름도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 장치를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 복호화하는 방법의 흐름도이다.
본 발명은 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 현재 블록 및 현재 블록의 인트라/인터 예측값인 예측 블록 사이에서 발생하는 컬러 차이를 최소화하는 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 영상의 부호화 장치를 도시한다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 하나의 픽처를 복수의 매크로 블록들로 나누고 각각의 매크로 블록 단위로 부호화를 수행한다.
도 1을 참조하면, 움직임추정부(102) 및 움직임보상부(104)는 부호화하려는 현재 블록의 예측 블록을 참조 픽처에서 검색하는 인터 예측을 수행한다. 움직임추정부(102)가 프레임메모리(120)에 저장된 참조 픽처를 검색하여 현재 블록과 가장 유사한 예측 블록을 찾아내면, 움직임보상부(104)는 검색된 블록에 기초하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
인트라예측부(106)는 현재 블록의 예측 블록을 생성하기 위해 참조 픽처를 검색하는 것이 아니라, 현재 블록과 공간적으로 인접한 화소들의 화소값을 이용해 예측을 수행한다. R-D 코스트(rate-distortion cost)를 고려하여 결정된 최적의 인트라 예측 방향에 따라 인접한 화소들의 화소값들을 현재 블록의 예측값으로 이용한다.
움직임보상부(104) 또는 인트라예측부(106)에서 현재 블록의 예측 블록이 생성되면, 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 레지듀(residue)를 생성한다. 변환부(108)는 이산 코사인 변환을 수행하여 생성된 레지듀를 주파수 영역으로 변환된다.
변환부(108)에서 이산 코사인 변환의 결과 생성된 주파수 영역의 계수들은 양자화부(110)에 의해 소정의 양자화 스텝(step)에 따라 양자화된다. 양자화로 인해 원본 영상에 손실(loss)이 발생함에도 불구하고, 이산 코사인 변환 결과 생성된 계수들을 그대로 부호화하지 않고 이산된 정수로 양자화하고 부호화함으로써 적은 비트로 계수들을 표현할 수 있게 된다.
양자화된 계수들은 엔트로피코딩부(112)에서 가변장 부호화를 거쳐 비트스트림으로 변환된다. 이때, 양자화부(110)에서 이용된 양자화 스텝에 대한 정보도 비트스트림에 삽입된다.
양자화된 계수들은 역양자화부(114) 및 역변환부(116)을 거쳐 다시 레지듀로 복원되고, 복원된 레지듀는 예측 블록과 더해져 현재 블록으로 다시 복원된다. 복원된 현재 블록은 디블록킹 필터링된 후에 다음 블록의 인트라/인터 예측에 이용되기 위해 프레임 메모리(120)에 저장된다.
종래 기술에 따른 영상의 부호화 장치에 있어서, 전술한 현재 블록을 부호화하는 과정들은 현재 블록에 포함된 화소들의 Y, Cb 및 Cr 값에 대하여 각각 수행된다. 인간의 눈은 휘도값인 Y에 대해서 민감하고 해상도가 높고, 색차값인 Cb 및 Cr 에 대해서는 둔감하고 해상도가 낮다. 따라서, 종래 기술에서는 Y에 비하여 절반 정도의 화소수만으로 Cb 및 Cr 값을 부호화한다. 예를 들어, Y의 샘플링(sampling) 주파수를 4라고 하면, Cb 및 Cr은 그 절반인 2로 하여 부호화하여도 화질이 크게 손상되지 않는다.
그러나, Cb 및 Cr 값을 부호화하는 과정에서 Cb 및 Cr 값은 양자화부(110)에서 양자화되어 Cb 및 Cr 값에는 다시 손실이 발생하게 되고, 이러한 손실로 인해 원본 현재 블록과 부호화된 후에 복원된 현재 블록이 다른 컬러를 가지게 되면 사용자가 인지하는 영상에 왜곡이 발생하게 된다.
또한, 컬러에 왜곡이 발생한 복원된 블록은 프레임 메모리(120)에 저장되어 다음 블록을 부호화할 때 다시 사용된다. 다시 말해, 컬러에 왜곡이 발생한 복원된 블록을 이용해 인트라/인터 예측을 수행하고, 수행 결과에 따라 부호화를 수행한다. 왜곡이 발생한 블록을 이용해 예측을 수행하기 때문에 부정확한 예측을 수행하게 되어 영상 부호화의 압축률이 저하될 수 있다.
사용자가 인지하는 컬러의 차이를 Cr 및 Cr 값이 제대로 반영하지 못하는 경우에도 컬러 왜곡은 크게 나타날 수 있다. 예를 들어, 현재 블록 및 현재 블록의 예측 블록 사이에 Cb 및 Cr 값의 차이가 크지는 않으나, 사용자가 인지하는 컬러의 차이는 존재하는 경우 현재 블록의 부호화시에 이러한 컬러의 차이를 충실히 반영하지 않으면, 영상에 컬러 왜곡이 발생하게 된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 영상의 부호화 과정에서 발생할 수 있는 컬러 왜곡을 최소화할 수 있는 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치를 제공하는데 있고, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 부호화 방법은 현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하는 단계; 상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산하는 단계; 및 상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 상 기 현재 블록을 부호화하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 컬러 차이를 계산하는 단계 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록에 포함된 화소들의 Y, Cb 및 Cr 값들을 각각 Lab 값들로 변환하는 단계; 및 상기 변환된 Lab 값들에 기초하여 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 ab 평면상에서의 거리를 계산하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 현재 블록을 부호화하는 단계는 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 차이값인 레지듀(residue)를 생성하는 단계; 상기 생성된 레지듀를 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)하는 단계; 및 상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 조절된 양자화 스텝에 따라 상기 이산 코사인 변환 결과 생성된 계수들을 양자화하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 부호화 장치는 현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하는 예측부; 상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산하는 제어부; 및 상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 상기 현재 블록을 부호화하는 부호화부를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 계산부는 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록에 포함된 화소들의 Y, Cb 및 Cr 값들을 각각 Lab 값들로 변환하는 컬러좌표변환부; 및 상기 변환된 Lab 값들에 기초하여 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 ab 평면상에서의 거리를 계산하는 차이결정부를 포함한다.
본 발명에 따른 보다 바람직한 실시예에 따르면, 상기 부호화부는 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 차이값인 레지듀(residue)를 생성하는 차분부; 상기 생성된 레지듀를 이산 코사인 변환(discrete consine transform)하는 변환부; 및 상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 조절된 양자화 스텝에 따라 상기 이산 코사인 변환 결과 생성된 계수들을 양자화하는 양자화부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 복호화 방법은 현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하고, 상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한 후에 상기 계산된 컬러 차이에 기초해 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 부호화된 상기 현재 블록에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신하는 단계; 상기 수신한 비트스트림으로부터 상기 현재 블록에 대한 데이터 및 상기 조절된 양자화 스텝에 대한 정보를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 양자화 스텝에 대한 정보에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 데이터를 역양자화하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영상의 복호화 장치는 현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하고, 상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한 후에 상기 계산된 컬러 차이에 기초해 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 부호화된 상기 현재 블록에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신하고, 상기 수신한 비트스트림으로부터 상기 현재 블록에 대한 데이터 및 상기 조절된 양자화 스텝에 대한 정보를 추출하는 엔트로피복호화부; 및 상기 추출된 양자화 스텝에 대한 정보에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 데이터를 역양자화하는 역양자화부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 상기된 영상의 부호화, 복호화 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 장치를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 영상의 부호화 장치는 예측부(210), 제어부(220), 부호화부(230), 복원부(240), 필터(250) 및 프레임메모리(260)를 포함한다. 특히, 본 발명에 따른 영상의 부호화 장치는 제어부(220) 및 부호화부(230)에 대응된다.
예측부(210)는 현재 블록을 입력받아 현재 블록에 대하여 인트라/인터 예측을 수행하여 현재 블록의 예측값인 예측 블록을 생성한다. 프레임메모리(260)에 저장되어 있는 현재 픽처의 이전에 부호화된 영역에 포함되어 있는 화소들을 이용해 인트라 예측을 수행하거나, 참조 픽처를 검색하여 인터 예측을 수행한다.
제어부(220)는 현재 블록 및 예측부(210)에서 생성된 예측 블록을 입력받아 두 블록 사이의 컬러 차이를 계산한다. 현재 블록 및 예측 블록에 포함된 화소들을 각각 YUV 컬러 공간에 표현되는 Y, Cb 및 Cr 값들을 가지고 있다. 따라서, 각각의 화소들의 컬러값에 기초하여 현재 블록 및 예측 블록의 컬러 차이를 계산한다. 도 3 및 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 3 및 4에 도시된 컬러 차이를 계산하는 방법은 현재 블록과 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산하는 장치 및 방법 의 일 실시예일 뿐이며, 현재 블록 및 예측 블록에 포함된 화소들의 화소값에 기초하여 두 블록 사이의 컬러 차이를 계산하는 모든 장치 및 방법은 본 발명의 범위에 된다.
도 3은 본 발명에 따른 컬러 차이를 계산하는 장치 즉, 제어부(220)을 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 제어부는 컬러좌표변환부(310) 및 차이결정부(320)을 포함하고, 차이결정부(320)는 제1 위치결정부(322), 제2 위치 결정부(324) 및 차이계산부(326)을 포함한다.
컬러좌표변환부(310)는 현재 블록 및 예측 블록에 포함된 YUV 컬러 공간의 Y, Cb 및 Cr 화소값들을 다른 컬러 공간의 좌표로 변환한다. 컬러 차이는 현재 블록 및 예측 블록에 포함된 Y, Cb 및 Cr 화소값들을 직접 이용해 계산할 수도 있다. 그러나, 본 발명의 보다 바람직한 실시예는 YUV 컬러 공간의 화소값들을 Lab 컬러 공간의 화소값들로 변환한다.
Lab 이란 화소값을 L, a 및 b 새 개의 채널로 구분하는 컬러 공간으로 1976년 CIE(Colmmission Internationale d'Eclairage, 국제조명위원회)에서 표준화한 국제 규격화된 색체계로 모든 색채는 적색과 녹색, 청색과 황색이 동시에 지각될 수 없다는 반대색설을 기반으로 한 컬러 공간이다. 여러 가지 컬러 공간과 호환성을 높이기 위한 기준이 되는 컬러 공간으로 L은 화소의 밝은 정도(lighteness)를 말하고, a는 녹색과 적색의 관계를 의미하는데 음수는 녹색, 양수는 적색을 의미하며, b는 청색과 황색의 관계를 의미하는데 음수는 청생, 양수는 황색을 의미한다.
Lab 컬러 공간에서는 밝기 성분과 컬러 성분을 구별하여 화소값을 결정하므로, 현재 블록 및 예측 블록의 컬러 차이를 계산하기 용이하다. 다시 말해, YUV 컬러 공간의 화소값들을 Lab 컬러 공간의 화소값들로 변환하여 밝기 성분을 제외한 컬러 성분의 화소값만을 비교하여 현재 블록 및 예측 블록의 컬러 차이를 계산한다.
Lab 컬러 공간은 컬러 차이를 계산하기 위한 컬러 공간의 예시일 뿐이며, RGB, XYZ, YUV 및 HSI 등 다양한 컬러 공간이 현재 블록 및 예측 블록의 컬러 차이를 계산하는데 이용될 수 있다.
제1 위치결정부(322)는 컬러좌표변환부(310)에서 변환된 현재 블록의 화소값들에 기초하여 현재 블록의 컬러 공간에서의 위치를 결정한다. Lab 컬러 공간을 예로 들면, 현재 블록에 포함된 화소들의 a 및 b 화소값에 기초하여 도 4에 도시된 ab 평면상에서 현재 블록의 위치를 결정한다.
현재 블록에 포함된 화소들의 a 및 b 값들을 모두 평균하여 현재 블록의 위치를 결정한다. 또 다른 실시예에 따르면, 현재 블록에 포함된 화소들 중 소정의 개수만을 선정하고 선정된 화소들의 a 및 b 값들을 평균하여 현재 블록의 ab 평면상에서의 위치를 결정할 수도 있다. 이외에 현재 블록에 포함된 화소들의 a 및 b 값들에 기초하여 현재 블록의 위치를 결정하는 모든 방법들이 제1 위치결정부(322)가 현재 블록의 위치를 결정하는데 이용될 수 있다.
제2 위치결정부(324)는 제1 위치결정부(322)와 마찬가지로 컬러좌표변환부(310)에서 변환된 예측 블록의 화소값들에 기초하여 예측 블록의 컬러 공간에서 의 위치를 결정한다. Lab 컬러 공간을 예로 들면, 예측 블록에 포함된 화소들의 a 및 b 화소값에 기초하여 도 4에 도시된 ab 평면상에서 예측 블록의 위치를 결정한다.
예측 블록에 포함된 화소들의 a 및 b 값들을 모두 평균하여 예측 블록의 위치를 결정한다. 또 다른 실시예에 따르면, 예측 블록에 포함된 화소들 중 소정의 개수만을 선정하고 선정된 화소들의 a 및 b 값들을 평균하여 예측 블록의 ab 평면상에서의 위치를 결정할 수도 있다. 제1 위치결정부(322)와 관련하여 전술한 바와 마찬가지로 예측 블록에 포함된 화소들의 a 및 b 값들에 기초하여 예측 블록의 ab 평면상에서의 위치를 결정하는 모든 방법들이 제2 위치결정부(324)에서 예측 블록의 위치를 결정하는데 이용될 수 있다.
차이계산부(326)는 제1 위치결정부(322)에서 결정된 현재 블록의 컬러 공간에서의 위치 및 제2 위치결정부(324)에서 결정된 예측 블록의 컬러 공간에서의 위치에 기초하여 현재 블록과 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한다. 계산된 컬러 차이는 부호화부(230)으로 전송되어 양자화 스텝을 조절하기 위해 사용된다.
도 4에 도시된 Lab 컬러 공간을 예로 들어 설명한다. 만약, 제1 위치결정부(322)에서 현재 블록의 ab 평면상에서 위치를 a=-40, b=-40 인 위치로 결정하였고, 제2 위치결정부(324)에서 예측 블록의 ab 평면상에서의 위치를 a=20, b=20 인 위치로 결정하였다면, 현재 블록과 예측 블록 사이의 컬러 차이는 두 블록의 위치를 연결하는 직선의 길이 즉, 두 점 사이의 거리로 계산될 수 있다. 두 점 사이의 거리가 멀수록 현재 블록과 예측 블록 사이의 컬러 차이가 크다는 것을 의미하게 된다.
다시 도 2를 참조하면, 부호화부(230)는 현재 블록 및 예측부(210)에서 인트라/인터 예측된 현재 블록의 예측값인 예측 블록에 기초하여 부호화를 수행한다.
차분부(232)는 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 레지듀(residue)를 생성한다. 현재 블록을 그대로 부호화하지 않고, 레지듀만을 부호화하여 영상 부호화의 압축률을 높이기 위해 현재 블록에서 예측 블록을 감산한다.
변환부(234)는 차분부(232)에서 생성된 레지듀를 주파수 성분으로 변환한다. 차분부(232)에서 생성된 레지듀에 대하여 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)을 수행하여 이산 코사인 계수들을 생성한다.
양자화부(236)는 변환부(234)에서 생성된 계수들을 소정의 양자화 스텝에 따라 양자화한다. 변환부(234)에서 양자화로 인해 계수들에 손실(loss)이 발생함에도 불구하고, 계수들을 그대로 부호화하지 않고 이산된 정수로 양자화하고 부호화함으로써 적은 비트로 계수들을 표현할 수 있게 된다.
본 발명에 따른 양자화부(236)는 이산 코사인 계수들을 양자화함에 있어 제어부(220)에서 계산된 현재 블록과 이산 블록 사이의 컬러 차이에 기초하여 양자화 스텝을 조절하여 양자화를 수행한다.
현재 블록과 이산 블록 사이의 컬러 차이 즉, 도 4에 도시된 ab 평면상에서의 거리가 크면, 양자화 스텝을 작게 하여 이산 코사인 계수들을 양자화한다. 양자화 스텝이 작아지면, 양자화 과정에서 발생하는 이산 코사인 계수들의 손실이 적어지게 되어 보다 정확하게 현재 블록을 복원할 수 있게 된다. 레지듀는 각각의 화소들에 대하여 Y, Cb 및 Cr 값을 포함하고 있으므로 Y 즉, 휘도 성분을 제외한 Cb 및 Cr 값에 대해서만 양자화 스텝을 작게하여 양자화하도록 실시예를 구성할 수도 있다.
전술한 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 양자화 스텝을 조절하기 위한 파라미터로써 QP(quantization parameter)를 사용한다. 따라서, 양자화 스텝을 작게하기 위해 QP 값을 작게 하는 방법으로 양자화 스텝을 조절할 수 있다.
또한, H.264 표준안에서와 같이 이산 코사인 계수들마다 다른 QP 값을 적용하여 양자화하기 위해 양자화 행렬을 이용하는 경우에는 제어부(220)에서 계산된 컬러 차이에 기초하여 양자화 행렬에 포함된 QP 값들을 각각 조절하는 방법으로 양자화 스텝을 조절할 수도 있다.
엔트로피코딩부(238)는 양자화부(236)에서 양자화된 이산 코사인 계수들을 부호화하여 비트스트림을 생성한다. 이때, 양자화부(236)에서 양자화에 사용된 양자화 스텝에 대한 정보 즉, QP 또는 양자화 행렬에 대한 정보를 오버헤드(overhead)에 삽입하여 비트스트림을 생성한다.
복원부(240)는 양자화부(236)에서 양자화된 이산 코사인 계수들을 역양자화하고, 역양자화된 이산 코사인 계수들을 역변환하여 레지듀를 복원한다. 복원된 레지듀는 예측부(210)에서 생성된 예측 블록과 가산되어 현재 블록으로 다시 복원된다.
복원된 현재 블록은 필터(250)에서 디블록킹 필터링을 거친후 다음 블록의 예측에 사용되기 위해 프레임메모리(260)에 저장된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 부호화하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 단계 510에서 본 발명에 따른 영상 부호화 장치는 현재 블록의 인트라/인터 예측값인 예측 블록을 생성한다. 현재 픽처의 이전에 부호화된 영역을 이용하여 인트라 예측을 수행하거나, 참조 픽처를 이용하여 인터 예측을 수행하여 현재 블록의 예측 블록인 예측 블록을 생성한다.
단계 520에서 본 발명에 따른 영상 부호화 장치는 현재 블록과 단계 510에서 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한다. 각각의 블록에 포함된 화소들의 컬러값에 기초하여 현재 블록 및 예측 블록의 컬러 공간에서의 위치를 결정하고 결정된 위치에 기초하여 컬러 차이를 계산한다. 바람직하게는 YUV 컬러 공간의 컬러값을 Lab와 같은 다른 컬러 공간의 컬러값으로 변환하여 변환된 컬러 공간에서의 위치에 기초하여 컬러 차이를 계산할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 Lab 컬러 공간의 ab 평면상의 현재 블록 및 예측 블록의 위치를 결정하고 결정된 위치의 직선 거리를 계산함으로써 컬러 차이를 계산할 수 있다.
단계 530에서 본 발명에 따른 영상 부호화 장치는 단계 520에서 계산된 컬러 차이에 기초하여 부호화의 양자화 스텝을 조절하여 현재 블록을 부호화한다. 영상 부호화 장치는 현재 블록에서 예측 블록을 감산한 레지듀를 이산 코사인 변환하고, 변환 결과 생성된 이산 코사인 계수들을 양자화한다. 양자화를 수행함에 있어 단 계 520에서 계산된 컬러 차이에 기초하여 양자화 스텝을 조절한다. 현재 블록과 예측 블록의 컬러 차이가 큰 것으로 계산되면, 양자화 스텝을 작게하여 보다 이산 코사인 계수의 양자화에서 발생하는 손실을 줄인다.
양자화 파라미터 즉 QP 값을 조절하여 양자화 스텝을 조절하거나, 양자화 행렬에 포함된 QP값들을 각각 조절함으로써 양자화 스텝을 조절할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 장치를 도시한다.
도 6을 참조하면 본 발명에 따른 영상의 복호화 장치는 엔트로피디코딩부(610), 역양자화부(620) 및 역변환부(630)을 포함한다.
엔트로피디코딩부(610)는 본 발명에 따른 부호화 방법에 의해 부호화된 현재 블록에 대한 데이터를 포함하고 있는 비트스트림을 수신한다. 다시 말해, 현재 블록 및 현재 블록의 인트라/인터 예측값인 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한 후 계산된 컬러 차이에 기초해 양자화 스텝을 조절하여 부호화된 현재 블록에 대한 데이터를 포함하고 있는 비트스트림을 수신한다.
비트스트림을 수신한 엔트로피디코딩부(610)은 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록에 대한 데이터 및 양자화 스텝에 대한 정보를 추출한다. 현재 블록에 대한 데이터는 현재 블록에서 예측 블록을 감산한 레지듀에 대한 데이터이다. 양자화 스텝에 대한 정보는 QP 값 및/또는 양자화 행렬에 대한 정보로써 본 발명에 따른 영상 부호화 장치의 엔트로피코딩부(238)에서 비트스트림에 삽입한 데이터이다. QP 값 및/또는 양자화 행렬은 현재 블록과 예측 블록 사이의 컬러 차이에 기초하여 조절된 값들이다.
역양자화부(620)는 엔트로피디코딩부(610)에서 추출한 현재 블록에 대한 데이터를 역양자화한다. 레지듀에 대한 데이터 즉, 레지듀의 이산 코사인 계수들에 엔트로피디코딩부(610)에서 추출한 QP 값을 곱함으로써 역양자화를 수행한다. 양자화 스텝에 대한 정보가 양자화 행렬의 형태로 비트스트림에 포함된 경우에는 레지듀의 이산 코사인 계수들에 양자화 행렬에 포함된 QP 값들을 각각 곱함으로써 역양자화를 수행한다.
역변환부(630)는 역양자화부(620)에서 역양자화된 레지듀의 이산 코사인 계수들을 역변환하여 레지듀를 복원한다. 레지듀의 이산 코사인 계수들에 대하여 역이산 코사인 변환을 수행하여 현재 블록과 예측 블록의 차이값인 레지듀를 복원한다.
복원된 레지듀는 현재 블록의 인트라/인터 예측 블록과 가산되어 현재 블록으로 복원된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 단계 710에서 본 발명에 따른 영상 복호화 장치는 현재 블록의 인트라/인터 예측값인 예측 블록을 생성하고, 현재 블록과 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한 후에 계산된 컬러 차이에 기초해 상기 부호화의 양자화 스텝을 조절하여 부호화된 상기 현재 블록에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신한다.
현재 블록 및 예측 블록에 포함된 화소들의 화소값들에 기초하여 컬러 공간 에서의 현재 블록 및 예측 블록의 위치를 계산하고 계산 결과에 기초하여 QP 값 및/또는 양자화 행렬을 조절하여 부호화된 현재 블록에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신한다.
단계 720에서 본 발명에 따른 영상 복호화 장치는 단계 710에서 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록에 대한 데이터 및 조절된 양자화 스텝에 대한 정보를 추출한다.
현재 블록에 대한 데이터는 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 생성된 레지듀가 이산 코사인 변환되어 생성된 계수들에 대한 데이터를 포함하고, 양자화 스텝에 대한 정보는 비트스트림에 포함되어 있는 QP 값 및/또는 양자화 행렬에 대한 정보를 포함한다.
단계 730에서 본 발명에 따른 영상 복호화 장치는 단계 720에서 추출된 현재 블록에 대한 데이터를 마찬가지로 단계 720에서 추출된 양자화 스텝에 대한 정보에 기초하여 역양자화한다.
레지듀에 대한 데이터 즉, 레지듀의 이산 코사인 계수들에 추출한 QP 값을 곱함으로써 역양자화를 수행한다. 양자화 스텝에 대한 정보가 양자화 행렬의 형태로 비트스트림에 포함된 경우에는 레지듀의 이산 코사인 계수들에 양자화 행렬에 포함된 QP 값들을 각각 곱함으로써 역양자화를 수행한다. 역양자화된 계수들을 역변환되어 레지듀로 복원되고, 복원된 레지듀는 인트라/인터 예측 블록과 가산되어 현재 블록으로 복원된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 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. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 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 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명에 따르면 인트라/인터 예측이 부정확하여 현재 블록과 예측 블록 사이의 컬러 차이가 크게 발생하는 경우에 양자화 스텝을 작게 하여 부호화함으로써 컬러 왜곡없이 현재 블록을 정확하게 복원할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따르면 사용자가 느끼는 컬러 차이를 정확하게 반영할 수 있는 Lab 컬러 공간에서 현재 블록과 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산함으로써 사용자가 느끼는 컬러 왜곡을 최소화할 수 있다.

Claims (20)

  1. 영상의 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하는 단계;
    상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산하는 단계; 및
    상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 상기 현재 블록을 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서 상기 컬러 차이를 계산하는 단계는
    상기 현재 블록 및 상기 예측 블록에 포함된 화소들의 Y, Cb 및 Cr 값들을 각각 Lab 값들로 변환하는 단계; 및
    상기 변환된 Lab 값들에 기초하여 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 ab 평면상에서의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 거리를 계산하는 단계는
    상기 현재 블록에 포함된 화소들의 Lab 값들 중 a 값의 평균 및 b 값의 평균에 의해 상기 현재 블록의 ab 평면상의 위치를 결정하는 단계;
    상기 예측 블록에 포함된 화소들의 Lab 값들 중 a값의 평균 및 b 값의 평균에 의해 상기 예측 블록의 ab 평면상의 위치를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 현재 블록의 ab 평면상의 위치 및 상기 결정된 예측 블록의 ab 평면상의 위치에 기초하여 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 ab 평면상에서의 거리를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 현재 블록을 부호화하는 단계는
    상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 차이값인 레지듀(residue)를 생성하는 단계;
    상기 생성된 레지듀를 이산 코사인 변환(discrete cosine transform)하는 단계; 및
    상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 조절된 양자화 스텝에 따라 상기 이산 코사인 변환 결과 생성된 계수들을 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 양자화하는 단계는
    상기 컬러 차이에 기초하여 조절된 QP(quantization parameter)를 적용하여 상기 계수들을 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 양자화하는 단계는
    상기 컬러 차이에 기초하여 조절된 양자화 행렬을 적용하여 상기 계수들을 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  7. 영상의 부호화 장치에 있어서,
    현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하는 예측부;
    상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산하는 제어부; 및
    상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 상기 현재 블록을 부호화하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 현재 블록 및 상기 예측 블록에 포함된 화소들의 Y, Cb 및 Cr 값들을 각각 Lab 값들로 변환하는 컬러좌표변환부; 및
    상기 변환된 Lab 값들에 기초하여 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 ab 평면상에서의 거리를 계산하는 차이결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 거리제어부는
    상기 현재 블록에 포함된 화소들의 Lab 값들 중 a 값의 평균 및 b 값의 평균 에 의해 상기 현재 블록의 ab 평면상의 위치를 결정하는 제1 위치결정부;
    상기 예측 블록에 포함된 화소들의 Lab 값들 중 a 값의 평균 및 b 값의 평균에 의해 상기 예측 블록의 ab 평면상의 위치를 결정하는 제2 위치결정부; 및
    상기 결정된 현재 블록의 ab 평면상의 위치 및 상기 결정된 예측 블록의 ab 평면상의 위치에 기초하여 상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 ab 평면상에서의 거리를 계산하는 차이계산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 부호화부는
    상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 차이값인 레지듀(residue)를 생성하는 차분부;
    상기 생성된 레지듀를 이산 코사인 변환(discrete consine transform)하는 변환부; 및
    상기 계산된 컬러 차이에 기초하여 조절된 양자화 스텝에 따라 상기 이산 코사인 변환 결과 생성된 계수들을 양자화하는 양자화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 양자화부는
    상기 컬러 차이에 기초하여 조절된 QP(quantization parameter)를 적용하여 상기 계수들을 양자화하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 양자화하는 단계는
    상기 컬러 차이에 기초하여 조절된 양자화 행렬을 적용하여 상기 계수들을 양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  13. 영상의 복호화 방법에 있어서,
    현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하고, 상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한 후에 상기 계산된 컬러 차이에 기초해 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 부호화된 상기 현재 블록에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신하는 단계;
    상기 수신된 비트스트림으로부터 상기 현재 블록에 대한 데이터 및 상기 조절된 양자화 스텝에 대한 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 양자화 스텝에 대한 정보에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 데이터를 역양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대한 데이터는
    상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 차이값인 레지듀(residue)가 이산 코사인 변환(discrete consine transform)되어 생성된 계수들에 대한 데이터이고,
    상기 양자화 스텝에 대한 정보는
    QP(quantization parameter)에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 역양자화하는 단계는
    상기 계수들에 상기 QP를 곱하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  16. 영상의 복호화 장치에 있어서,
    현재 블록의 인트라 또는 인터 예측값인 예측 블록을 생성하고, 상기 현재 블록과 상기 생성된 예측 블록 사이의 컬러 차이를 계산한 후에 상기 계산된 컬러 차이에 기초해 상기 부호화의 양자화 스텝(quantization step)을 조절하여 부호화된 상기 현재 블록에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신하고, 상기 수신된 비트스트림으로부터 상기 현재 블록에 대한 데이터 및 상기 조절된 양자화 스텝에 대한 정보를 추출하는 엔트로피복호화부; 및
    상기 추출된 양자화 스텝에 대한 정보에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 데이터를 역양자화하는 역양자화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대한 데이터는
    상기 현재 블록 및 상기 예측 블록의 차이값인 레지듀(residue)가 이산 코사 인 변환(discrete consine transform)되어 생성된 계수들에 대한 데이터이고,
    상기 양자화 스텝에 대한 정보는
    QP(quantization parameter)에 대한 정보인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 역양자화부는
    상기 계수들에 상기 QP를 곱하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  20. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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