KR20080080819A - 동영상 부호화 및 재생 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

동영상 데이터의 인코딩, 디코딩 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명에 따라, 동영상 인코더는 원영상을 인트라 예측, 움직임 예측 등에 의해 잔여 영상을 얻는 단계, 잔여 영상을 주파수 변환 및 양자화 과정을 통해 양자화된 주파수 계수를 얻는 단계, 상기 양자화된 주파수 계수를 역 양자화, 역 주파수 변환을 통해　 손실된 픽셀 영역의 잔여 영상을 얻는 단계,　 상기 손실된 픽셀 영역의 잔여 영상을 엔트로피 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 동영상 디코더는 상기 인코딩된 영상정보를 엔트로피 복호화하여 얻어진 픽셀 영역의 잔여 영상을 인트라 예측 보상, 움직임 보상을 거쳐　 복호된 영상을 얻는 단계를　 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 원래의 동영상을 역양자화및 역 주파수 변환의 과정 없이 픽셀 영역에서 간단하게 디코딩하는 기능을 제공한다.

동영상, 압축, 픽셀 영역

Description

동영상 부호화 및 재생 방법 및 장치 {video encoding and reproducing method and apparatus thereof}

도 1은 종래의 동영상 압축 기술에 대한 도면이다.

도 2는 종래의 동영상 복호 기술에 대한 도면이다.

도 3은 본 발명에 따른 동영상 압축 기술에 대한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 동영상 복호기술에 대한 도면이다.

본 발명은 동영상 데이터의 인코딩 및 디코딩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 동영상 데이터의 디코딩시에 종래의 역 양자화, 역 주파수 변환의 과정을 제거하여 간단하게 픽셀 영역에서 디코딩 할 수 있도록 하는 동영상 데이터의 인코딩, 디코딩 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

동영상을 구성하는 데이터는 음성이나 정지영상 데이터 등에 비하여 데이터량이 매우 많기 때문에, 아무런 처리없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다. 따라서, 이를 방지하기 위해 인코더를 사용하여 동영상 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 디코더에서는 이를 수신하여 재생한다. 한편, 압축과정에도 손실 압축과 무손실 압축이 있는데, 동영상 데이터는 그 양이 많기 때문에 데이터량을 줄이기 위해서 손실 압축을 한다. 이러한 압축방법에는 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.263 및 H.264 등 다양한 압축 방법이 있으며, 이들 방법들은 인코딩 시에 움직임 예측, 인트라 예측 등에 의해 잔여 영상을 계산하고 잔여 영상에 대해 DCT(Discrete Cosine Transform), 양자화 과정을 거쳐 얻어진 양자화된 주파수 계수를 엔트로피 부호화하며; 이에 따라 디코딩 시에 엔트로피 부호화된 양자화 주파수 계수를 역 엔트로피 부호화, 역 양자화, IDCT(Inverse DCT) 과정을 거쳐 잔여 복호 영상을 구하고 움직임 보상과 인트라 보상에 의해 복호 영상을 계산하는 복잡한 과정을 거친다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 동영상 데이터의 디코딩시 주파수 계수의 역 양자화, IDCT 과정을 제거하여 간단하게 디코딩할 수 있는 동영상의 인코딩 방법 및 장치와, 그 디코딩 장치를 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제는 본 발명에 따라, 원영상을 인트라 예측, 움직임 예측 등에 의해 잔여 영상을 얻는 단계, 잔여 영상을 주파수 변환 및 양자화 과정을 통해 양자 화된 주파수 계수를 얻는 단계, 상기 양자화된 주파수 계수를 역 양자화, 역 주파수 변환을 통해　 손실된 픽셀 영역의 잔여 영상을 얻는 단계,　 상기 손실된 픽셀 영역의 잔여 영상을 엔트로피 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 동영상 인코더에 의해 달성된다.

또한 상기 기술적 과제는 상기 인코더에 의해 인코딩된 비트스트림을 수신하여 엔트로피 복호화하여 픽셀 영역의 잔여 영상을 얻는 단계, 인트라 예측 보상, 움직임 보상을 거쳐　 복호된 영상을 얻는 단계를　 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 디코더에 의해서도 달성된다.

이에 의해 원래의 동영상을 역양자화및 역 주파수 변환의 과정 없이 간단하게 디코딩하는 기능을 제공할 수 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도면과 함께 상세히 설명한다.

도 1은 일반적인 동영상의 압축 부호화 과정의 개념을 도시한 도면이다. 동영상 압축은 동영상을 구성하는 각 정지영상 단위로 압축이 수행된다. 입력된 원영상은 압축 방법에 따라 참조영상을 사용하여 움직임벡터를 예측하여 움직임 보상에 의해 시간 중복성을 제거하는 P, B 프레임 방식과, 움직임벡터를 사용하지 않고 자체의 영상으로만 압축하는 I 프레임 방식을 사용할 수 있다. 블록 기반 동영상 압 축의 경우, 압축은 영상을 구성하는 매크로블럭과 매크로블럭을 구성하는 서브블럭으로 나누어, 블록단위로 움직임을 예측하고 압축한다. I 프레임 방식의 경우 원영상은 DCT 주파수 변환과 양자화 과정을 거쳐 엔트로피 부호화에 의해 압축하며, 이미 부호화된 이웃 블록의 정보를 사용하여 현재 블록을 예측하여 생성된 잔여 영상을 DCT 주파수 변환과 양자화 과정을 거쳐 엔트로피 부호화하여 압축하기도 한다. 압축된 영상은 P, B 프레임 등 움직임 예측에 의한 시간 중복성 제거 압축을 위해 역 양자화 및 IDCT 변환을 거쳐 참조영상으로 사용되기 위해 버퍼에 저장된다. P, B 프레임 방식의 경우 입력된 원영상은 저장된 참조영상을 사용하여 움직임벡터를 예측하여 잔여 블럭을 구한 후 이를 DCT 변환과 양자화 과정을 거쳐 엔트로피 부호화에 의해 압축하고, 이와 함께 움직임벡터를 부호화한다. 이러한 P, B 프레임 방식의 압축된 영상 데이터는 역 양자화과정과 IDCT 변환을 거친후, 이를 움직임 보상된 참조영상과 합하여 다음에 입력되는 영상의 압축을 위한 참조영상으로 저장될 수 있다. P 프레임방식은 하나의 참조영상을 사용하고 B 프레임의 경우 두 개의 참조영상을 움직임 예측과 보상을 위해 사용한다.

도 2는 종래의 방식에 의해 압축된 동영상의 재생기의 구성을 도시한 도면이다. 재생을 위해 입력되는 정보는 손실된 텍스쳐 정보와 움직임벡터로서, I 프레임의 경우 엔트로피 디코딩, 역양자화기와 IDCT 변환의 과정을 거쳐 디스플레이되며, 인트라 예측 보상과정이 추가되기도 한다. 이 재생된 영상은 참조영상으로서 사용될 수 있다. P, B 프레임의 경우, 입력된 텍스쳐 정보를 엔트로피 디코딩, 역양자화기와 IDCT 변환 과정을 거치고 이를 입력된 움직임벡터를 사용하여 참조영상과 함께 움직임 보상하여 디스플레이한다. 재생된 영상은 참조영상으로 사용할 수 있다. 이와 같이 종래의 압축방식에 의한 동영상 디코더는 주파수 영역에서의 역양자화 및 역 주파수 변환의 복잡한 과정이 필요하다.

도3은 본 발명의 실시예에 따른 동영상 압축 방법을 도시한다.

상기 도 2에 따른 종래의 발명이 텍스쳐 정보의 움직임 예측 혹은 인트라 예측에 의한 잔여 영상에 대한 정보를 DCT 변환, 양자화하여 양자화된 DCT 계수를 엔트로피 부호화한 반면에 본 발명은 텍스쳐 정보의 잔여 영상 정보를 DCT 변환, 양자화하고 이를 역양자화, 역 DCT 과정을 거쳐 생성된 복호된 픽셀 영역의 잔여 영상 정보를 엔트로피 부호화한다. 본 발명에 따른 엔트로피 부호화할 복호된 픽셀 영역의 잔여 영상 정보는 도 2의 종래의 기술에서 엔트로피 부호화하는 양자화된 DCT 계수가 표현하는 잔여 영상 정보와 정확하게 일치한다. 따라서 본 발명과 종래의 기술에 따른 동영상 압축 기술은 칼라 포맷 변환 (4:2:0, 4:2:2), 움직임 예측 및 인트라 예측, 주파수 변환 및 양자화에 따른 동영상 중복성의 제거에 의한 압축 성능을 공유하고, 다만 중복성이 제거된 잔여 영상의 엔트로피 부호화를 주파수 영역에서 하는가 픽셀영역에서 하는가에 따른 압축 성능의 차이만을 갖는다. 대부분의 동영상 압축 효율은 칼라 포맷 변환 (4:2:0, 4:2:2), 움직임 예측 및 인트라 예측, 주파수 변환 및 양자화에 따른 동영상 중복성의 제거에 의해 달성되기 때문에 본 발명에 따른 픽셀 영역에서의 잔여 영상의 엔트로피 부호화를 포함한 동영상 인코더 는 높은 압축 효율을 달성한다.

도4는 본 발명에 의한 동영상 재생 방법을 도시한다. 입력된 텍스쳐 정보는 엔트로피 복호기 과정을 거쳐 픽셀 영역의 잔여 영상 정보를 생성하며, 입력된 움직임벡터를 사용하여 참조영상과 함께 움직임 보상하여 복호영상을 생성한다. 재생된 영상은 참조영상으로 사용할 수 있다. I 프레임의 경우 엔트로피 복호기를 과정을 거친 픽셀 영역의 잔여 영상 정보는 이미 복호된 이웃 블록들을 기반으로 인트라 예측 보상을 하여 복호영상을 생성한다.

한편, 전술한 영상 부호화 및 재생 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성 가능하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 멀티미디어 데이터 재생방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체, 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 주파수 영역에서의 처리 과정을 제거한 간단한 동영상 디코더를 만들 수 있다.

Claims (3)

1. 동영상의 블록 기반 압축 부호화 방법에 있어서,

   입력된 블록의 압축 부호화 방법에 있어서 인트라 예측이나 움직임 예측에 의한 잔여 영상 블록을 주파수 변환하여 생성된 주파수 계수 블록을 양자화하여 양자화된 주파수 계수블럭을 계산하고, 상기의 양자화된 주파수 계수 블록을 역양자화하여 복호된 주파수 계수블럭을 계산하고, 상기 복호된 주파수 계수블럭을 역 주파수 변환하여 복호된 픽셀 영역 블록을 계산하고, 상기 복호된 픽셀 영역 블록을 엔트로피 부호화하여, 인트라 예측 모드와 움직임 벡터와 함께 압축 비트스트림을 생성하는 동영상 압축 부호화 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 압축 비트스트림을 수신하여 인트라 압축 모드와 움직임 벡터를 수신하여 예측 블록을 생성하고, 텍스쳐 정보를 수신하여 엔트로피 복호기를 거쳐 픽셀 영역의 잔여 영성을 생성하여 상기 예측 블록을 보상하여 복호 영상블럭을 생성하는 동영상 복호방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 압축된 영상 비트스트림을 기록하는 정보 저장 매체

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