KR20090006328A - 비디오 인코딩을 위한 인터 모드 결정 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비디오 인코더에서의 인터 모드 결정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 비디오 인코더는 인터 모드를 결정하기 위하여, 이전 프레임에서 현재 매크로블록과 동일한 위치에 있는 상관 매크로블록의 최적 인터 모드 정보를 이용하여 제1 검색 모드들을 선택한다. 또한, 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용을 제1 검색 모드 중에서 최소비용 모드로 선택된 모드의 율-왜곡 비용과 비교하여 인터 모드 결정 과정을 조기 종료할 것인지를 선택한다. 만약, 조기 종료 조건이 만족되면, 제1 검색 모드들 중에서 최소 율-왜곡 비용을 가지는 검색 모드를 현재 매크로블록의 최적 인터 모드로 결정하고, 인터 모드 결정 과정을 조기 종료한다. 반면에, 조기 종료 조건을 만족하지 못하면, 제2 검색 모드들을 선택하여 인터 예측 과정을 추가로 수행하고 이에 따라 결정된 최소 율-왜곡 비용을 가지는 검색 모드를 현재 매크로블록의 최적 인터 모드로 결정한다.
H.264, 인터 예측, 인터 모드, 매크로블록, 율-왜곡 비용

Description

비디오 인코딩을 위한 인터 모드 결정 방법{inter mode decision Method for video encoding}
본 발명은 비디오 인코딩을 위한 인터 모드(inter mode) 결정 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT신성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2005-S-022-02, 과제명: 임베디드 SW 기반 Smar Town 솔루션 기술 개발].
H.264/AVC(Advanced Video Coding) 방식 등의 비디오 인코더(encoder)에서 블록 기반의 비디오 데이터가 압축 처리되는 과정을 살펴보면, 예측 부호화 방법을 통해 잔차 데이터(residual data)를 더욱 감소시키고 이 과정에서 나온 잔차 데이터(residual data)와 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등을 블록 DCT(Discrete Cosine Transform), 양자화(Quantization), 엔트로피 코딩(entropy coding) 등의 과정을 거쳐 압축된 데이터 스트림으로 만든다.
여기서, 예측 부호화 방법은 인터 예측(inter prediction)과 인트라 예측(intra prediction)으로 구분될 수 있다. 인터 예측은 이전 영상의 시간 적(temporal) 상관관계를 이용하는 방법이며, 인트라 예측은 공간적(spatial) 상관관계를 이용하는 방법이다. H.264/AVC 방식 등의 비디오 인코더에서는 예를 들어 I-프레임에 대해서는 인트라 예측을 수행하고, P-프레임이나 B-프레임에 대해서는 인터 예측과 인트라 예측을 모두 수행한다.
인터 예측에서 사용하는 인터 모드는 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4 이렇게 총 8가지이며, 비디오 인코더는 각각의 모드에 대한 율-왜곡 비용(Rate-Distortion cost)을 계산하여, 최소 율-왜곡 비용을 보이는 인터 모드를 최적 모드로 선택하고 압축을 수행한다.
한편, H.264/AVC(Advanced Video Coding) 방식 등의 비디오 인코더에서 인터프레임(P-프레임이나 B-프레임)의 경우에는 각 매크로블록(macroblock) 별로 인트라 예측과 인터 예측을 모두 수행한다. 이후, 율-왜곡 비용을 바탕으로 선택된 인터 모드와 인트라 모드 중에서 더 작은 율-왜곡 비용을 가지는 모드를 현재 매크로블록의 최적 모드로 선택한다.
이와 같은 인터/인트라 예측은 비디오 인코더에서 비디오 데이터의 손실을 최소화 하면서 압축 효율을 높이는 효과를 가져온다. 그러나, 각 매크로블록마다 다양한 형태의 인터/인트라 예측 과정을 수행해야 하므로, 구현 시 엄청난 복잡도를 가지는 문제점이 있다. 또한, 엄청난 복잡도로 인해 비디오 데이터를 실시간으로 처리하는 시스템에는 적용이 제한되기도 한다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 비디오 인코더의 인터 모드 결정 방법의 복잡도를 낮추는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 비디오 인코더에서 현재 프레임에서 인코딩을 수행하고자 하는 현재 매크로블록의 인터 모드를 선택하는 방법은,
이전 프레임에서 상기 현재 매크로블록과 동일 위치에 있는 상관 매크로블록의 인터 모드에 따라 제1 최소비용 모드를 선택하는 단계; 및 상기 제1 최소비용 모드의 율-왜곡 비용 및 상기 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 인터 모드를 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 특징에 따른 비디오 인코더에서 현재 프레임에서 인코딩을 수행하고자 하는 현재 매크로블록의 인터 모드를 선택하는 방법은,
이전 프레임에서 상기 현재 매크로블록과 동일 위치에 있는 상관 매크로블록의 인터 모드에 따라 적어도 하나의 제1 검색 모드를 선택하는 단계; 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 중에서 최소비용 모드를 선택하는 단계; 상기 최소비용 모드의 율-왜곡 비용 및 상기 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용에 기초하여 인터 모드 결정 과정을 종료할 것인지를 판단하는 단계; 및 상기 판단 결과에 따라 상기 인터 모드를 결정하는 단계를 포함하며,
상기 결정하는 단계는,
상기 인터 모드 결정 과정을 종료할 경우 상기 최소비용 모드를 상기 인터 모드로 결정하고, 상기 인터 모드 결정 과정을 종료하지 않은 경우 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택한 후 상기 최소비용 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드 중에서 상기 인터 모드를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 이전 프레임의 매크로블록 별 인터 모드 정보를 이용하여, 몇 개의 검색 모드들에 대해서만 인터 예측 과정을 수행하여 인터 모드를 결정하는 방법은, 전체 모드에 대하여 인터 예측 과정을 수행하는 종래의 인터 모드 방법에 비하여 비디오 인코더의 복잡도를 낮추는 효과가 있다.
또한, 인터 모드 결정 과정을 조기 종료할 것인지를 선택하기 위하여, 이전프레임에서 현재 매크로블록과 동일한 위치의 매크로블록의 율-왜곡 비용을 이용함으로써, 조기 종료 방법을 사용하여 선택된 인터 모드에 대한 신뢰성을 높이는 효과가 있다. 또한, 이러한 인터 모드 결정 과정을 수행하기 위하여 별도의 연산을 추가할 필요가 없이, 이전 프레임의 인코딩 과정에서 생성된 율-왜곡 비용 정보나 인터 모드 정보를 이용함으로써, 인터 모드를 선택하기 위해 수행해야 하는 인터 예측 과정의 횟수는 줄이면서 복잡도는 낮추는 효과가 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상 세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이제 본 발명의 실시예에 따른 비디오 인코더(video encoder)에서의 인터 모드(inter mode) 결정 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시예에서는 H.264/AVC(Advanced Video Coding) 방식의 비디오 인코더를 예로 들어서 설명하지만, 본 발명은 인터 모드를 사용하는 다른 방식의 비디오 인코더에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더를 도시한 것으로서, 블록 기반의 데이터가 압축 처리되는 과정을 기능별로 도시한 것이다.
도 1을 참조하면, 비디오 인코더는 블록 단위화부(100), 인트라 예측부(intra prediction)(120, 190), 잔차 이미지/모드 정보, 움직임 벡터(residual image/mode information, motion vector) 추출부(120), 블록 이산 코사인 변환(Block discrete cosine transform, 블록 DCT)부(130), 양자화(quantization) 부(140), 엔트로피 부호화(entropy coding)부(150), 역 양자화(inverse quantization)부(160), 역 DCT(inverse DCT)부(170) 및 인터 예측부(inter prediction)(180)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더로 입력되는 비디오 데이터는 인트라 프레임(I-프레임)과 인터 프레임(P-프레임 또는 B-프레임)으로 분류될 수 있다. 인트라 프레임은 인트라 예측만을 수행하는 프레임을 의미하고, 인터 프레임은 인트라 예측뿐만 아니라 인터 예측도 수행하는 프레임을 의미한다.
비디오 데이터가 입력되면, 블록 단위화부(100)는 매 프레임(frame)마다 입력되는 비디오 데이터를 매크로블록(macroblock) 단위로 분할한다. 이후 수행되는 인코딩 과정은 매크로블록 단위로 수행된다. 예를 들어, H.264/AVC 비디오 인코더에서 매크로블록은 16x16의 블록 크기를 가질 수 있다.
입력되는 비디오 데이터가 인트라 프레임에 해당할 경우, 인트라 예측부(110)는 각 매크로블록 별로 인트라 예측을 수행하고 최소 율-왜곡 비용을 가지는 인트라 모드를 결정한다. 잔차 이미지/모드 정보, 움직임 벡터 추출부(120)는 인트라 예측부(110)에서 선택된 최소 율-왜곡 비용을 가지는 인트라 모드에 따른 잔차 이미지/모드 정보 등을 추출한다. 추출된 잔차 이미지/모드 정보 등은 블록 DCT부(130)를 통해 DCT 변환되어 양자화부(140)를 통해 양자화 된다. 양자화된 결과는 엔트로피 부호화부(150)를 통해 압축 스트림으로 만들어진다.
한편, 입력되는 비디오 데이터가 인터 프레임일 경우에는, 비디오 인코더는 인터 예측을 수행하기 위해 이전에 인코딩 된 이전 프레임을 이용한다. 이를 위해 서 비디오 인코더는 매 프레임마다 압축과정을 수행할 뿐만 아니라, 복원과정 또한 수행하여 복원된 프레임을 다음 프레임의 인터 예측에서 사용한다. 즉, 현재 프레임에서 압축과정을 수행하기 위해서는 이전 프레임을 복원한 비디오 데이터를 이용하는 것이다. 복원과정은 양자화부(140)의 출력을 역 양자화부(160)를 통해 역 양자화 하고, 역 DCT부(170)를 통해 역 DCT를 수행하여 이루어진다.
인터 예측부(180)는 복원된 이전 프레임을 이용하여 각 매크로블록 별로 인터 예측을 수행하고, 그에 따른 움직임 추정(motion estimation)을 수행한다. 또한, 인터 예측부(180)는 인터 예측을 통해 최소 율-왜곡 비용(Rate-Distortion cost)을 가지는 최적 인터 모드를 결정하고 그에 따른 최소 율-왜곡 비용을 결정한다.
인트라 예측부(190)는 검색 모드 별로 예측을 수행하여 검색 모드들 중에서 최소 율-왜곡 비용을 가지는 인트라 모드를 선택한다. 비디오 인코더는 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(190)를 통해 선택된 최소 율-왜곡 비용을 가지는 인터 모드와 인트라 모드 중 더 작은 율-왜곡 비용을 가지는 모드를 해당 프레임에 대한 예측 모드로 선택한다. 최종적으로 해당 매크로블록에 대한 예측 모드가 결정되면, 해당 예측 모드에 따른 잔차 이미지/모드 정보, 움직임 벡터 등이 전술한 인트라 프레임에서와 같은 과정을 거쳐 압축 스트림으로 생성된다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더에서 인터 모드를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
인터 예측부(180)는 인터 프레임에 해당하는 비디오 데이터가 입력되면, 블 록 단위화부(100)에 의해 매크로블록 단위로 분류된 데이터를 이용하여 매크로블록 별로 인터 예측을 수행한다.
도 2를 참조하면, 현재 인코딩을 수행하고자 하는 현재 매크로블록 데이터가 입력되면, 인터 예측부(180)는 이전 프레임과의 시간적 유사성을 이용하여 제1 검색 모드들을 선택한다(S100). 즉, 이전 프레임에서 현재 매크로블록과 동일 위치에 있는 상관 매크로블록의 최적 인터 모드 정보를 이용하여 제1 검색 모드들을 선택한다. 여기서, 이전 프레임이란 현재 매크로블록이 위치한 현재 프레임 이전에 비디오 인코더로 입력되어 인코딩 된 프레임을 의미한다.
한편, 인터 예측부(180)는 선택된 제1 검색 모드들에 대한 인터 예측 과정을 수행하고, 제1 검색 모드들 중에서 최소의 율-왜곡 비용(rate-distortion cost)을 가지는 모드(이후, 제1 최소비용 모드라 칭함)를 결정한다(S110).
이후, 인터 예측부(180)는 제1 검색 모드에 대한 인터 예측 과정만을 수행하고 인터 모드 결정 과정을 조기 종료할 것인지를 결정한다(S120). 그러기 위해서 인터 예측부(180)는 상관 매크로블록 및 현재 매크로블록의 율-왜곡 비용을 비교한다. 즉, 현재 매크로블록의 율-왜곡 비용이 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용보다 작을 경우 인터 예측부(180)은 인터 모드 결정 과정을 조기 종료한다. 여기서, 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용은 상관 매크로블록의 최적 인터 모드에 대응되는 율-왜곡 비용을 의미하고, 현재 매크로블록의 율-왜곡 비용은 현재 매크로블록의 제1 최소비용 모드에 대응되는 율-왜곡 비용을 의미한다. 한편, 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용은 이전 프레임의 인코딩 과정에서 이미 산출된 값이므로 인터 예측 부(180)는 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용을 산출하기 위해 별도의 계산과정을 수행하지 않는다.
만약, 조기 종료가 결정되면 인터 예측부(180)는 제1 최소비용 모드를 현재 매크로블록의 최적 인터 모드로 선택하고, 인터 모드 결정 과정을 조기 종료한다(S143). 반면에, 조기 종료 조건을 만족하지 못하면 인터 예측부(180)는 이후 인터 예측을 수행할 제2 검색 모드들을 선택한다(S140).
제2 검색 모드들이 결정되면, 인터 예측부(180)는 해당 검색 모드들에 대하여 인터 예측 과정을 추가로 수행하고, 제1 최소비용 모드와 제2 검색 모드들 중에서 최소의 율-왜곡 비용을 가지는 제2 최소비용 모드를 결정한다(S150).
그리고 최종적으로 제2 최소비용 모드를 현재 매크로블록의 최적 인터 모드로 결정하고 인터 예측 과정을 종료한다(S160).
전술한 바와 같이 결정된 최적 인터 모드의 율-왜곡 비용은 다시 인트라 예측을 통해 결정된 최적 인트라 모드의 율-왜곡 비용과 비교되어, 현재 매크로블록의 예측 모드를 결정하는데 사용된다.
다음, S100 단계에서 초기 검색 모드를 선택하는 방법에 대해서 도 3 내지 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더에서 제1 검색 모드를 선택하는 과정을 도시한 흐름도이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 검색 모드의 종류를 도시한 것이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 검색 모드를 트리 모양으로 도시한 것이다. 또한, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 검색 모드들을 도시한 것이다.
도 3을 참조하면, 인터 예측부(180)는 제1 검색 모드들을 선택하기 위해 상관 매크로블록의 최적 인터 모드 정보를 획득한다(S200). 이전 프레임의 각 매크로블록 별 최적 인터 모드 정보는 이미 이전 프레임의 인코딩 과정에서 생성된 정보이므로 별도의 생성과정은 필요 없다.
한편, 인터 예측부(180)는 상관 매크로블록의 최적 인터 모드 정보를 바탕으로 인터 예측을 수행할 제1 검색 모드들을 결정한다(S210). 이와 같이 제1 검색 모드들을 결정하는 것은 비디오의 특성상 연속되는 프레임간에 시간적 유사성을 가지는 것에 기반한 것으로서, 실제 연속된 프레임 간의 움직임이 거의 없는 매크로블록일수록 인터 모드 간의 상관도가 매우 높게 나타난다.
도 4에 도시된 바와 같이, H.264/AVC 방식에서 인터 예측을 위해서 필요한 검색 모드는 SKIP, 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 4x8, 8x4, 4x4의 8가지로 분류될 수 있다. 즉, 움직임 추정(motion estimation)에 사용되는 블록 크기에 따라서 16x16, 16x8, 8x16, 8x8 중 하나를 선택하고, 이 중에서 8x8 인 경우에는 하나의 8x8 블록을 다시 분할하는 크기에 따라 각 8x8 블록 별로 8x8, 4x8, 8x4, 4x4 중 하나를 서브 블록 모드(sub-block mode)로 선택하다. 또한, SKIP 모드는 움직임 추정 과정을 수행하지 않는 모드이다. 도 5는 이를 트리 모양으로 도시한 것이다.
인터 예측부(180)는 전술한 8개의 인터 모드 중 검색 모드로 선택된 모드들에 대하여 인터 예측 과정을 수행하고, 각 검색 모드 별로 산출된 율-왜곡 비용을 비교하여 최소 율-왜곡 비용을 가지는 인터 모드를 최종적으로 현재 매크로블록의 인터 모드로 선택한다.
도 6을 참조하면, 제1 검색 모드는 상관 매크로블록의 최적 인터 모드보다 큰 블록 사이즈를 가지는 모드 및 SKIP 모드를 포함하도록 선택된다. 예를 들면, 상관 매크로블록의 최적 인터 모드가 16x16 모드인 경우(Case1), 제1 검색 모드는 SKIP, 16x16 모드가 된다. 이전 프레임에서의 최적 인터 모드 정보는 현재 프레임에서의 동일한 위치의 매크로블록과 매우 높은 상관성을 가지고 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 제1 검색 모드를 상관 매크로블록의 최적 인터 모드에 따라 결정하는 것은 별도의 계산 없이 효율적으로 제1 검색 모드를 선택하는 것이 가능하도록 한다. 한편, 도 6에 도시된 Case4의 경우 상관 매크로블록의 인터 모드가 8x8일 경우(8x8 서브 블록 모드: 8x8, 8x4, 4x8, 4x4)에는 모든 종류의 검색 모드 즉, 전체 모드(Full modes)에 대하여 인터 예측 과정을 수행한다.
다시 도 3을 보면, 제1 검색 모드들이 결정된 후, 인터 예측부(180)는 제1 검색 모드 별로 인터 예측 과정을 수행하고(S220), 그에 따른 각 제1 검색 모드 별 율-왜곡 비용을 산출한다. 또한, 제1 검색 모드들 중에서 최소 율-왜곡 비용을 가지는 검색 모드를 제1 최소비용 모드로 선택한다(S230).
일반적으로 비디오 인코더에서는 예측 과정에서 율-왜곡 최적화(rate-distortion optimization)를 이용하여 최적의 압축 조건을 선택한다. 다음의 수학식 1은 이에 따른 율-왜곡 비용(JR ?D) 산출 방법을 도시한 것으로서, 전술한 제1 검색 모드들의 율-왜곡 비용은 인터 예측 과정에서 다음과 같이 구해질 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112007050479826-PAT00001
여기서 JR ?D 는 비용 함수로써 율-왜곡 비용이고, SADMode 는 주어진 예측 모드, 즉, 해당 검색 모드에서 에러의 합, λ는 Lagrangian 계수, R(x)는 변수 x를 부호화하기 위해 사용되는 비트량, Header는 현재 매크로블록의 헤더 정보를 나타내고, Residual은 주어진 예측 모드로 인터 예측을 수행한 경우의 현재 매크로블록의 잔차 데이터를 나타낸다.
다음, 도 2의 S140 및 S150 단계에서 제1 검색 모드를 선택한 후 제2 최소 비용 모드를 선택하는 방법에 대해서 도 7 내지 도 9를 참조하여 상세하게 설명한다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더에서 제2 검색 모드 선택에 따른 인터 모드 결정 과정을 도시한 흐름도이고, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 검색 모드 선택의 일 예를 도시한 것이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 검색 모드 결정에 사용되는 이웃 매크로블록들을 도시한 것이다.
도 7을 참조하면, 인터 예측부(180)는 조기 종료 조건을 만족하지 못하면, 인터 예측 과정을 추가로 수행하기 위하여 제2 검색 모드들을 선택한다. 제2 검색 모드 또한 전술한 제1 검색 모드의 선택 방법과 마찬가지로 상관 매크로블록의 최적 인터 모드에 따라 다르게 선택한다. 만약 상관 매크로블록에 해당하는 인터 모드가 16x8, 8x16, 8x8 서브 블록 모드들 중 하나일 경우(즉, 도 6의 Case2, Case 3 또는 Case 4인 경우) 인터 예측부(180)는 전체 모드에 대하여 인터 예측 과정이 수행되도록 제2 검색 모드를 선택한다(S330). 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, Case 3일 경우 제1 검색 모드로 SKIP, 16x16, 8x16을 선택하였으므로 제2 검색 모드로 16x8 모드와 8x8 서브 블록 모드만 추가하여 인터 예측을 수행하는 것이다.
반면에, 상관 매크로블록의 최적 인터 모드가 SKIP(Case 0) 또는 16x16(Case 1) 모드일 경우에는(S300) 조건에 따라 SKIP, 16x16, 16x8, 8x16 모드에 대해서만 예측 과정이 수행되도록 제2 검색 모드를 선택할 것인지, 아니면 전체 모드(SKIP, 16x16, 16x8, 8x16, 8x8 서브 블록 모드(8x8, 8x4, 4x8, 4x4))에 대한 예측 과정을 수행하도록 제2 검색 모드를 선택할 것인지 판단한다(S310).
인터 예측부(180)는 Case 0 및 Case 1에 대하여 제2 검색 모드를 결정하기 위하여 도 9에 도시된 바와 같이 상관 매크로블록의 이웃 매크로블록(MBcorrelated _ right, MBcorrelated _ bottom)과 현재 매크로블록의 이웃 매크로블록(MBcurrent _ up, MBcurrent_left)을 이용한다. 즉, 상관 매크로블록 및 현재 매크로블록의 이웃 매크로블록들의 최적 인터 모드가 모두 8x8 서브 블록 모드들 중 하나일 경우에는 전체 모드에 대한 예측 과정이 수행되도록 인터 예측부(180)는 제2 검색 모드를 결정한다(S330). 그렇지 않은 경우 인터 예측부(180)는 SKIP, 16x16, 16x8, 8x16 모드에 대한 예측 과정이 수행되도록 제2 검색 모드를 결정한다(S320).
한편, 본 발명의 실시 예에서는 제2 검색 모드를 결정하기 위하여 상관 매크로블록의 이웃 매크로블록 중 아래쪽 매크로블록(MBcorrelated _ bottom)과 오른쪽 매크로블 록(MBcorrelated _ right)의 최적 인터 모드를 이용하였으나, 이는 상관 매크로블록(MBcorrelated)의 위쪽 매크로블록(MBcorrelated _ up), 아래쪽 매크로블록(MBcorrelated _ bottom), 왼쪽 매크로블록(MBcorrelated _ left) 및 오른쪽 매크로블록(MBcorrelated _ right) 중 하나 이상의 이웃 매크로블록의 최적 인터 모드를 이용하도록 변경이 가능하다.
이와 같이, 제2 검색 모드를 결정하기 위해 상관 매크로블록 및 현재 매크로블록의 이웃 매크로블록들(MBcorrelated _ right, MBcorrelated _ bottom, MBcorrelated _ up , MBcorrelated _ left , MBcurrent_up, MBcurrent _ left)의 최적 인터 모드를 이용하는 방법은 상기 이웃 매크로블록들이 모두 현재 매크로블록(MBcurrent) 이전에 인코딩 되어 최적 인터 모드가 결정된 매크로블록들이므로 별도의 과정 없이 수행이 가능하다.
한편, 상관 매크로블록(MBcorrelated)의 인터 모드가 8x8 서브 블록 모드 중 하나일 경우에는 이미 제1 검색 모드가 전체 모드를 포함하였으므로, 별도의 제2 검색 모드 선택 없이 현재 매크로블록의 최적 인터 모드는 제1 최소비용 모드가 선택된다. 한편, 8x8 서브 블록 모드란 8x8, 8x4, 4x8, 4x4 모드를 포함하며, 현재 매크로블록을 8x8 블록으로 나누고 각각의 8x8 블록에 대한 최적 인터 모드를 선택하는 경우에 각 8x8 블록 별로 선택되는 최적의 인터 모드를 의미한다.
다시 도 7을 보면, 전술한 바와 같이 제2 검색 모드들이 선택되면(S320, S330), 인터 예측부(180)는 제2 검색 모드들에 대한 인터 예측 과정을 수행한다. 그리고, 현재 매크로블록에 대하여 예측 과정을 수행한 검색 모드(제1 및 제2 검색 모드)들 중에서 최소 율-왜곡 비용을 가지는 제2 최소비용 모드를 결정하고(S340), 이를 현재 매크로블록의 최적 인터 모드로 선택한다(S350).
전술한 바와 같이 조건에 따라 선택된 몇 개의 검색 모드들에 대한 인터 예측 과정만을 수행하여 매크로블록의 최적 인터 모드를 결정하는 방법은, 종래의 전체 모드에 대한 예측과정을 수행하여 최소 율-왜곡 비용을 가지는 모드를 최적 인터 모드로 결정하는 방법에 비하여 복잡도를 낮추는 효과가 있다. 또한, 복잡도를 낮춤으로써 인코딩 시스템의 효율성을 높임으로서 실시간으로 영상을 처리하는 시스템에 적용이 가능하도록 한다.
본 발명의 실시예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
도 1은 일반적인 비디오 인코더를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더에서의 인코딩 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더에서 인터 모드를 선택하기 위하여 제1 검색 모드를 선택하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4는 일반적인 인터 예측에 사용되는 검색 모드의 종류를 도시한 것이다.
도 5는 일반적인 인터 예측에 사용되는 검색 모드를 트리 모양으로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 제1 검색 모드들을 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더에서 제2 검색 모드 선택에 따른 인터 모드 결정 과정을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제2 검색 모드 선택의 일 예를 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 제2 검색 모드 결정에 사용되는 이웃 매크로블록들을 도시한 것이다.

Claims (17)

  1. 비디오 인코더에서 현재 프레임에서 인코딩을 수행하고자 하는 현재 매크로블록의 인터 모드를 선택하는 방법에 있어서,
    이전 프레임에서 상기 현재 매크로블록과 동일 위치에 있는 상관 매크로블록의 인터 모드에 따라 제1 최소비용 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 제1 최소비용 모드의 율-왜곡 비용 및 상기 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용에 기초하여 상기 현재 매크로블록의 인터 모드를 결정하는 단계
    를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 제1 최소비용 모드의 율-왜곡 비용 및 상기 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용에 기초하여 상기 제1 최소비용 모드 이외의 제2 최소비용 모드를 선택할지를 판단하는 단계; 및
    상기 제2 최소비용 모드를 선택하지 않은 경우 상기 제1 최소비용 모드를 상기 인터 모드로 결정하고, 상기 제2 최소비용 모드를 선택한 경우 상기 제2 최소비용 모드를 상기 인터 모드로 결정하는 단계
    를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 최소비용 모드를 선택하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드에 따라 적어도 하나의 제1 검색 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 중에서 상기 제1 최소비용 모드를 선택하는 단계를 포함하며,
    상기 현재 매크로블록의 인터 모드를 결정하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드에 따라 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택하는 단계; 및
    상기 제1 최소비용 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드 중에서 상기 제2 최소비용 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제1 검색 모드를 선택하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드와 동일하거나 큰 사이즈를 가지는 인터 모드 및 SKIP 모드를 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드로 선택하는 단계를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드에 따라 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드가 전체 인터 모드 또는 일부 인터 모드만을 포함하도록 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 전체 인터 모드는 서브 블록 모드를 가지지 않는 제1 모드와 서브 블록 모드를 가지는 제 2 모드를 포함하며, 상기 일부 인터 모드는 상기 제1 모드인 인터 모드 결정 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 결정하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드와 상기 현재 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드가 모두 상기 제2 모드 중 하나인지 판단하는 단계; 및
    상기 상관 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드와 상기 현재 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드가 모두 상기 제2 모드이면, 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드가 상기 전체 인터 모드를 포함하도록 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 결정하는 단계를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 상관 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록은 상기 상관 매크로 블록의 아래 매크로블록 및 상기 상관 매크로블록의 오른쪽 매크로블록을 포함하고, 상기 현재 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록은 상기 현재 매크로블록의 위 매크로블록 및 상기 현재 매크로블록의 왼쪽 매크로블록을 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 상관 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드와 상기 현재 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드 중 적어도 하나가 상기 제2 모드가 아니면, 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드가 상기 일부 인터 모드만을 포함하도록 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 결정하는 단계를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  9. 제 5항에 있어서,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드가 SKIP 모드 및 가장 큰 사이즈를 가지는 모드 중 어느 하나에 해당하는 인터 모드 결정 방법.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드가 SKIP 모드 및 가장 큰 사이즈를 가지는 모드가 아닌 경우, 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드가 상기 전체 인터 모드를 포함하도록 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 결정하는 단계를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 제1 모드는 SKIP, 16x16, 16x8, 8x16 모드를 포함하며, 상기 제2 모드는8x8 서브 블록 모드를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  12. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 최소비용 모드는 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 중 최소 율-왜곡 비용을 가지는 모드이며,
    상기 제2 최소비용 모드는 상기 제1 최소비용 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드 중 최소 율-왜곡 비용을 가지는 모드인 인터 모드 결정 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항을 따르는 방법을 실행하는 프로그램을 기록한 기록매체.
  14. 비디오 인코더에서 현재 프레임에서 인코딩을 수행하고자 하는 현재 매크로블록의 인터 모드를 선택하는 방법에 있어서,
    이전 프레임에서 상기 현재 매크로블록과 동일 위치에 있는 상관 매크로블록의 인터 모드에 따라 적어도 하나의 제1 검색 모드를 선택하는 단계;
    상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 중에서 최소비용 모드를 선택하는 단계;
    상기 최소비용 모드의 율-왜곡 비용 및 상기 상관 매크로블록의 율-왜곡 비용에 기초하여 인터 모드 결정 과정을 종료할 것인지를 판단하는 단계; 및
    상기 판단 결과에 따라 상기 인터 모드를 결정하는 단계
    를 포함하며,
    상기 결정하는 단계는,
    상기 인터 모드 결정 과정을 종료할 경우 상기 최소비용 모드를 상기 인터 모드로 결정하고, 상기 인터 모드 결정 과정을 종료하지 않은 경우 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택한 후 상기 최소비용 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드 중에서 상기 인터 모드를 선택하는 단계
    를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 인터 모드를 선택하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드가 16x16 크기보다 작은 블록 크기에 대응되는 경우, 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드가 전체 인터 모드를 포함하도록 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택하는 단계를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 인터 모드를 선택하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 인터 모드가 SKIP 모드 이거나 16x16 모드이면, 상기 상관 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드와 상기 현재 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드가 8x8 서브 블록 모드 중 하나 인지를 판단하는 단계; 및
    상기 상관 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드와 상기 현재 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드가 8x8 서브 블록 모드 중 하나이면, 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드가 전체 모드를 포함하도록 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택하는 단계를 포함하는 인터 모드 결정 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 인터 모드를 선택하는 단계는,
    상기 상관 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드와 상기 현재 매크로블록의 적어도 하나의 이웃 매크로블록의 인터 모드 중 적어도 하나가 8x8 서브블록 모드가 아니면, 상기 적어도 하나의 제1 검색 모드 및 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드가 SKIP, 16x16, 16x8, 8x16 모드만을 포함하도록 상기 적어도 하나의 제2 검색 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는 인터 모드 결정 방법.
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