KR20090037031A - 필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치 - Google Patents

필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치에 관한 것으로 복호화기로 보내는 필터 정보를 최소화하기 위하여 필터 정보화부, 움직임 보상 예측부, 감산부, 변환부, 양자화부, 복원부, 참조영상 저장부, 엔트로피 부호화부, 부호화 제어부, 비트열 결합부를 포함하여 다수개의 필터를 사용하는 동영상 압축 장치에 있어서, 상기 필터 정보화부는 움직임 보상 예측부로부터 선택된 필터의 움직임 정보와 선택된 필터의 블록 형태 및 최종 선택된 필터를 입력받아 상기 움직임 정보와 블록 형태에 따라 비트열 결합부로 필터 정보를 전송할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하며 이에 따라 변화가 없는 블록의 필터 정보를 전송할 필요가 없어지므로 동영상 압축 장치의 효율이 높아진다.
동영상 압축, 움직임 보상 예측, 다수 필터 정보 송수신

Description

필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치{Apparatus for video coding with function of filter applied prediction}
본 발명은 움직임 보상 예측부에서 전달되는 블록 형태와 움직임 정보를 이용하여 필터 적용 여부를 예측하고, 이 결과에 따라 필터 정보 중 일부만을 전송하도록 하여 영상 복원을 위해 필요한 부가적인 비트를 줄이도록 하는 동영상 압축 장치를 구현 하는 것이다.
현재까지 제정된 동영상 압축 부호화 표준들은 다양한 멀티미디어 응용 서비스의 출현에 매우 중요한 역할을 수행하였다. 그러나 오늘날 기존 서비스들의 발전과 응용 서비스들의 지속적인 등장은 새로운 고성능 동영상 압축 장치 및 방법의 개발을 필요로 하게 하였다. 이 같은 이유로 H.263, MPEG-2, 4에 이어 최근에 H.264/AVC 동영상 압축 표준이 제정되었다.
일반적인 동영상 압축 부호화기는 소수 화소 정밀도(fractional-pel resolution)를 가지는 움직임 보상 예측(motion compensated prediction)을 기반으로 하고 있다. MPEG-2, 4에서는 1/2 화소 정밀도가 사용되었고 H.264/AVC에서는 1/4 화소까지 확장되었다.
그리고 소수 화소 정밀도의 예측 영상을 생성하기 위해 고정된 보간(interpolation) 필터가 사용된다. 그러나 기존의 고정 필터는 엘리어싱(aliasing), 양자화 에러(quantization error), 움직임 추정 에러(motion estimation error) 등과 같은 동영상 신호의 비정상적(non-stationary) 통계 특성을 반영하지 못하기 때문에 최적의 압축 성능을 얻어지지 못하는 요인이 된다.
이를 해결하기 위한 방법으로 소수 화소 정밀도의 예측 영상을 생성하기 위해 다수 필터를 이용한 동영상 압축 장치가 개발되었다. 그러나 이 장치에서 최종 선택된 필터의 정보는 영상 복원을 위해 복호화기로 전송되어야 한다. 이 과정은 부가적인 비트가 필요하고 동영상 압축 장치의 성능을 감소시키는 요인이 된다.
도1은 종래 다수 필터를 이용한 동영상 압축 장치의 전체 블록도이며 도2는 도1의 동영상 압축 장치 중 필터 정보화부의 상세 블록도이다.
여기서 각각의 장치의 구체적인 동작 방식은 다음과 같다.
필터 정보화부(10) : 움직임 보상 예측부(20)에서 전송된 최종으로 선택된 필터(
Figure 112007072884617-PAT00001
)를 이용하여 필터 계수 또는 필터를 나타내는 지시자(indicator)를 부호화하고 코드를 할당하여 필터 정보(
Figure 112007072884617-PAT00002
)를 비트열 결합부(90)에 전송한다.
움직임 보상 예측부(20) : 입력 영상 블록(
Figure 112007072884617-PAT00003
)과 참조 영상 저장부(70)에서 전송된 참조 영상 윈도우(
Figure 112007072884617-PAT00004
)를 이용하여 예측을 수행한다. 입력 영상 블록과 다수 필터에 의해 생성된 참조 영상 윈도우 내에서 가장 유사하다고 판단되는 블록 예측을 통하여 다수 필터의 움직임 정보(
Figure 112007072884617-PAT00005
)들, 다수 필터의 예측 영상 블 록(
Figure 112007072884617-PAT00006
)들을 생성한다. 그리고 다수 필터의 예측 영상 블록들은 감산부(30)로, 다수 필터의 움직임 정보들은 엔트로피 부호화부(80)로 각각 전송된다.
감산부(30) : 움직임 보상 예측부(20)에서 전송된 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112007072884617-PAT00007
)들과 입력 영상 블록(
Figure 112007072884617-PAT00008
)을 감산하여 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112007072884617-PAT00009
)들을 생성하고 이를 변환부(40)로 전송한다.
변환부(40) : 감산부(30)에서 전송된 다수 필터의 예측 에러 블록(
Figure 112007072884617-PAT00010
)들을 DCT 변환하여 계수를 생성하고 이를 양자화부(50)로 전송한다.
양자화부(50) : 변환부(40)에서 입력된 DCT 계수를 양자화하여 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수(
Figure 112007072884617-PAT00011
)들을 생성하고 이를 복원부(60)와 엔트로피 부호화부(80)로 전송한다.
복원부(60) : 양자화부(50)에서 전송된 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수(
Figure 112007072884617-PAT00012
)을 역 양자화, 역 변환하여 다수 필터의 복원된 예측 에러 블록들을 생성하고, 움직임 보상 예측부(20)에서 전송된 다수 필터의 예측 영상 블록(
Figure 112007072884617-PAT00013
)들을 더해서 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112007072884617-PAT00014
)들을 생성한다. 이를 참조 영상 저장부(70)로 전송한다.
참조 영상 저장부(70): 복원부(60)에서 전송된 다수 필터의 복원 영상 블록(
Figure 112007072884617-PAT00015
)들을 입력 받아 복원 영상 블록을 저장한다. H.264/AVC의 경우 저장 전에 디블록킹(Deblocking) 필터가 수행된다.
엔트로피 부호화부(80) : 움직임 보상 예측부(20)에서 전송된 다수 필터의 움직임 정보(
Figure 112007072884617-PAT00016
)들과 블록 형태(
Figure 112007072884617-PAT00017
), 그리고 양자화부(50)에서 전송된 다수 필터의 예측 에러 블록들에 대한 양자화 계수(
Figure 112007072884617-PAT00018
)를 입력 받아 엔트로피 부호화하고 비트열 결합부(90)에 전송한다.
비트열 결합부(90) : 엔트로피 부호화에서 전달되는 엔트로피 부호화된 정보와 필터 정보화부(10)에서 전달되는 필터 정보(
Figure 112007072884617-PAT00019
)를 결합하여 생성된 비트열을 전송한다.
부호화 제어부(100) : 다수 필터(
Figure 112007072884617-PAT00020
)의 개수만큼 전체 제어한다. 그리고 참조영상 저장부(70)와 엔트로피 부호화부(80)에 제어하여 최종적인 복원 영상 블록과 예측 에러 블록을 선택하는 역할을 수행한다.
이때 필터 정보화부(10)의 상세 구성은 제 2도와 같으며 아래와 같이 동작한다.
필터정보화부(10) : 움직임 보상 예측부(20)에서 전송되는 최종 선택된 필터(
Figure 112007072884617-PAT00021
)를 입력으로 받아들여 필터 계수 또는 필터를 나타내는 지시자가 부호화 되고 코드가 할당된다. 다음 필터 정보(
Figure 112007072884617-PAT00022
)를 출력으로 비트열 결합부(90)에 전송한다.
종래의 필터 정보화부(10)는 영상 복원을 위해 선택된 필터의 정보를 복호화기로 전송한다. 이 과정은 부가적인 비트가 필요하고 동영상 압축 장치의 성능을 감소시키는 요인이 된다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로 영상복원을 위해 선택된 필터의 정보를 전달하기 위한 비트를 최소화하여 효율이 높은 동영상 압축장치를 제공하는 것을 주목적으로 한다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 필터 정보화부, 움직임 보상 예측부, 감산부, 변환부, 양자화부, 복원부, 참조 영상 저장부, 엔트로피 부호화부, 부호화 제어부, 비트열 결합부를 포함하여 필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치에 있어서, 상기 필터 정보화부는 움직임 보상 예측부에서 전송된 선택된 필터의 움직임 정보와 선택된 필터의 블록 형태 및 최종 선택된 필터를 입력받고 상기 움직임 정보와 블록 형태에 따라 비트열 결합부로 필터 정보를 전송할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 복호화기로 전송되는 필터 정보를 최소화하여 동영상 압축 장치의 효율을 높이는 것을 주목적으로 함을 알 수 있다.
이를 위해 본 발명에서는 움직임 보상 예측부에서 출력되는 움직임정보와 블록 형태를 상기 필터 정보화부에서 전달받고 상기 필터 정보화부는 상기 움직임 정보와 블록 형태로부터 필터 정보의 전송 여부를 결정하도록 구성하고 있다.
이는 기준 이미지와 차이가 없는 블록의 경우 필터 정보의 전송을 생략하여 복호화기로 전송되는 필터 정보를 줄여 효율을 높이기 위함이다.
본 발명은 필터의 정보가 필요없는 블록의 경우 필터 정보의 전송을 생략하여 복호화기로 전송하는 필터 정보를 최소화하여 동영상 압축 장치의 효율을 높이는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도3은 본 발명의 실시예에 따른 동영상 압축 장치의 전체 블록도이며 도4는 상기 필터 정보화부의 블록도이다. 도3에 의하면 본원 발명의 동영상 압축장치는 도1에 도시된 종래의 동영상 압축장치와 동일하나 필터 정보화부(200)가 상기 움직임 보상 예측부(20)에서 전달되는 최종 선택된 필터(
Figure 112007072884617-PAT00023
)외에 선택된 필터의 움직임 정보(
Figure 112007072884617-PAT00024
)와 선택된 블록 형태(
Figure 112007072884617-PAT00025
)도 입력받아 처리하도록 구성되어 있음을 알 수 있다.
도4에 의하면 상기 필터 정보화부(200)는 선택된 필터의 움직임 정보(
Figure 112007072884617-PAT00026
)와 선택된 블록 형태(
Figure 112007072884617-PAT00027
)를 입력받아 필터의 적용여부를 결정하는 필터 적용 예측부(210)와 최종 선택된 필터(
Figure 112007072884617-PAT00028
)의 정보를 코드화하여 출력하는 필터 코 드 할당부(220)로 구성됨을 알 수 있다.
여기서 상기 필터 적용 예측부(210)는 도5에 도시된 것과 같이 먼저 선택된 블록 형태(
Figure 112007072884617-PAT00029
)가 SKIP 모드(mode) 인가를 확인하게 되며 SKIP 모드일 경우에는 필터의 적용을 하지 않도록 신호를 출력하게 된다.
만약 SKIP 모드가 아닌 경우에는 다시 상기 선택된 필터의 움직임 정보(
Figure 112007072884617-PAT00030
)가 정수화소 움직임 정보인지 확인하고 정수 화소 움직임 정보일 경우 필터의 적용을 하지 않도록 신호를 출력하게 된다.
그 외의 경우에는 필터를 적용하도록 신호를 출력하게 된다.
상기 필터 코드 할당부(220)는 상기 필터 적용 예측부(210)에서 전달되는 필터 적용 여부에 따라 필터를 적용하는 경우에만 필터의 선택된 필터(
Figure 112007072884617-PAT00031
)를 이용하여 필터 계수 또는 필터를 나타내는 지시자(indicator)를 부호화하고 코드를 할당하여 필터 정보(
Figure 112007072884617-PAT00032
)를 비트열 결합부(90)에 전송하게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치의 작용에 대해 살펴보기로 한다. 본 발명의 실시예에서는 H.264/AVC에 본 발명의 필터 정보화부(200)를 적용한 것이다.
먼저 입력된 영상은 움직임 보상 예측부(20)에서 참조영상저장부에 저장된 참조영상과 비교하여 예측을 수행한 후 예측 영상 블록을 감산부(30)로 전달하게 된다. 이때 상기 움직임 보상 예측부(20)는 움직임 정보와 선택된 필터의 블록형태를 출력하여 엔트로피 부호화부(80)에 전송하게 된다. 또한 상기 움직임 보상 예측부(20)는 상기 움직임 정보와 선택된 필터의 블록의 형태와 최종 선택된 필터의 정보를 필터 정보화부(200)로 전송하게 된다.
본 발명의 실시예에서 사용하는 H.264/AVC의 경우에는 상기 선택된 필터의 블록의 형태는 도6에 도시된 것과 같은 형태로 나타난다.
여기서 상기 블록형태 중 움직임 보상 블록 크기가 16x16이면서 움직임 벡터가 예측 움직임 벡터와 같고 CBP(Coded Block Pattern)=0일 때 SKIP 모드로 결정하게 된다. 여기서“CBP=0”은 움직임 보상 예측 에러가 없다는 것을 의미한다.
상기와 같이 블록의 형태가 SKIP 모드일 경우에는 필터의 적용이 필요없으므로 상기 필터 정보화부(200)의 필터 적용 예측부(210)는 필터를 적용하지 않는다는 신호를 필터 코드 할당부(220)로 전달하게 된다.
상기 블록의 SKIP 모드가 아닐 경우에는 움직임 정보를 비교하게 된다. 상기 움직임 보상 예측부(20)는 소수 화소(fractional-pel) 정밀도의 움직임 정보를 이용하여 움직임 보상 예측을 수행한다. 본 발명의 실시예에서 사용하는 H.264/AVC의 경우에는 1/4 화소까지의 정밀도를 사용한다. 그러나 MPEG-2와 MPEG-4에서는 1/2 화소까지의 움직임 보상 화소 정밀도를 사용하게 된다.
여기서 움직임 보상 예측을 수행할 가장 적합한 화소 정밀도의 움직임 정보를 선택한다. 움직임 보상 예측을 수행할 가장 적합한 화소 정밀도가 정수 화소일 때의 움직임 정보를 정수 화소 움직임 정보라고 하며 이 경우 역시 필터를 적용하지 않는다는 신호를 필터 코드 할당부(220)로 전송하게 된다.
그외의 경우 즉 블록의 형태가 SKIP 모드가 아니며 움직임 정보도 정수 화소 움직임 정보가 아닐 경우에는 움직임 보상 예측부(20)에서 최종 선택한 필터를 적용하도록 필터 코드 할당부(220)로 신호를 전송하게 된다.
상기와 같이 필터 적용 예측부(210)에서 필터의 적용여부를 전달받은 후 상기 필터 코드 할당부(220)는 필터를 적용할 경우에만 필터 정보를 부호화한 후 비트열 결합부(90)로 전송하게 된다.
그리고 감산부(30)로 전달된 예측 영상 블록은 입력된 영상과 연산한 후 양자화하여 엔트로피 부호화부(80)로 전달되며 상기 엔트로피 부호화부(80)에서 부호화된 비트열은 비트열 결합부(90)에서 상기 필터 정보화부(200)에서 전달된 필터 정보의 비트열과 결합하여 외부로 전송된다.
또한 상기 양자화된 정보는 복원부(60)를 거쳐 참조 영상 저장부(70)에 저장 되어 다음 영상의 처리에 사용된다.
상기와 같이 필터 적용 예측부(210)에서 블록 형태와 움직임 정보로부터 필터를 적용 여부를 결정하게 되므로 영상의 대부분을 차지하며 전후의 변화가 거의 없는 배경부분 등의 경우 필터 정보를 전송할 필요가 없어지므로 압축 효율이 높아진다.
본 발명의 실시예에서는 동영상 압축표준 중 H.264/AVC에서 다수의 필터를 적용하는 경우를 한정적으로 설명하고 있으나 본 발명은 H.264/AVC로 한정되지 않는다. 예를 들면 H.263이나 MPEG-2, MPEG-4등의 다양한 압축 표준에서도 다수의 필터를 사용하여 압축을 수행하는 경우 블록 형태와 움직임 정보를 사용하여 필터의 적용 여부를 결정하도록 구성하는 것도 무방하며 그외에도 실시가능한 부분에 적용될 수 있음은 당연하다.
도1 : 종래 다수 필터를 이용한 동영상 압축 장치의 전체 블록도
도2 : 종래 필터 정보화부의 상세 블록도
도3 : 본 발명의 실시예에 따른 동영상 압축 장치의 전체 블록도
도4 : 본 발명의 필터 정보화부의 상세 블록도
도5 : 본 발명의 필터 적용 예측부의 흐름도
도6 : H.264/AVC에서 움직임 보상 예측부에서 출력되는 블록의 형태의 예
<도면의 주요부에 사용된 기호의 설명>
10 : 필터 정보화부 20 : 움직임 보상 예측부
30 : 감산부 40 : 변환부
50 : 양자화부 60 : 복원부
70 : 참조 영상 저장부 80 : 엔트로피 부호화부
90 : 비트열 결합부 100 : 부호화 제어부
200 : 필터 정보화부 210 : 필터 적용 예측부
220 : 필터 코드 할당부

Claims (1)

  1. 필터 정보화부, 움직임 보상 예측부, 감산부, 변환부, 양자화부, 복원부, 참조 영상 저장부, 엔트로피 부호화부, 부호화 제어부, 비트열 결합부를 포함하여 다수개의 필터를 사용하는 동영상 압축 장치에 있어서,
    상기 필터 정보화부는 움직임 보상 예측부로부터 선택된 필터의 움직임 정보와 선택된 필터의 블록 형태 및 최종 선택된 필터를 입력받아 상기 움직임 정보와 블록 형태에 따라 비트열 결합부로 필터 정보를 전송할 것인지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치.
KR1020070102402A 2007-10-11 2007-10-11 필터 적용 예측 기능을 가지는 동영상 압축 장치 KR20090037031A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011126273A3 (en) * 2010-04-05 2012-01-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for encoding video by compensating for pixel value according to pixel groups, and method and apparatus for decoding video by the same

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