KR20090061249A

KR20090061249A - 양자화 방법 및 장치, 역양자화 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20090061249A
Application number: KR1020070128188A
Authority: KR
Inventors: 한우진; 이배근; 김소영
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-12-11
Filing date: 2007-12-11
Publication date: 2009-06-16
Also published as: CN101946513A; CN101946513B; KR101394153B1; US20090147843A1; WO2009075445A1; EP2227907A4; EP2227907A1

Abstract

연속적인 0의 값을 갖는 변환 계수들인 런(run)을 이용하여 양자화 스텝을 결정하거나, 변환 계수의 크기를 조절하는 양자화 방법 및 장치, 역양자화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 양자화 장치는 유효 변환 계수 이전의 런의 길이에 비례하도록 양자화 스텝을 조절하여 양자화를 수행함으로써 화질의 큰 열화없이 부호화시에 발생되는 비트량을 감소시킬 수 있다.

양자화, 양자화 스텝, 역양자화, 역양자화 스텝, 런(run)

Description

양자화 방법 및 장치, 역양자화 방법 및 장치{Method and apparatus for quantization, and Method and apparatus for inverse quantization}

본 발명은 비디오 코덱에서의 양자화 방법 및 장치, 역양자화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연속적인 0의 값을 갖는 변환 계수들인 런(run)을 이용하여 양자화 스텝을 결정하거나, 변환 계수의 크기를 조절하는 양자화 방법 및 장치, 역양자화 방법 및 장치에 관한 것이다.

MPEG, H.26X 등의 비디오 압축 표준 규격은, 공통적으로 영상 데이터를 예측 단계, 변환 단계, 양자화 단계 및 부호화 단계를 거쳐 영상 데이터를 압축하여 전송 데이터 스트림을 생성한다.

예측 단계에서는 영상의 공간적 상관 관계를 이용한 인트라 예측 또는 시간적 상관 관계를 이용한 인터 예측을 통해 부호화하고자 하는 영상 데이터의 예측 영상을 형성한다.

변환 단계에서는 예측 단계에서 형성된 예측 영상과 원 영상의 차이값인 오차 데이터를 다양한 변환 기법을 이용하여 변환 영역(transform domain)으로 변환한다. 대표적인 변환 기법의 예로 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT), 웨이블렛 변환(Wavelet Transform) 등이 있다.

양자화 단계는 변환된 계수 값을 유효 자리 수의 비트 수로 줄이는 과정이다. 비트 수를 줄임으로써 원래 데이터에 손실이 발생하게 된다. 모든 손실 압축 기술은 양자화 단계를 포함하므로 원래 데이터의 완벽한 복원이 불가능하지만, 압축률을 높일 수 있다.

일 예로, H.264/AVC(Advanced Video Coding)에 따른 양자화는 다음의 수학식 1과 같이 일반적으로 정의된다.

C'=round[(C+f)/Qs]

여기서, C는 원 변환 계수, f는 오프셋, Qs는 양자화 스텝(quantization step), C'는 양자화된 변환 계수를 나타내며, 라운드(round)는 반올림 연산을 나타낸다.

수학식 1을 참조하면, 종래 기술에 따른 양자화는 변환 계수를 소정의 양자화 스텝(Qs)로 나누어 줌으로써 수행된다. 여기서 양자화 스텝(Qs)은 가변적인 값이 아니라 영상 압축 표준안에 따라서 양자화 파라미터(Quantization Parameter:QP)에 의해 미리 정해진 값을 갖는다. 예를 들어, H.264/AVC에서는 다음의 표 1과 같이 양자화 파라미터(QP)에 의해 미리 정해진 양자화 스텝(Qs)를 갖는다.

QP	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	...
Qs	0.625	0.6875	0.8125	0.875	1	1.125	1.25	1.375	1.625	1.75	2	...
QP	...	18	...	24	...	30	...	36	...	42	...	48
Qs		5		10		20		40		80		160

이와 같이 종래 기술에 따르면 양자화 파라미터(QP)에 의해서 슬라이스 단위 또는 매크로블록 단위로 고정된 값을 갖는 양자화 스텝을 이용하여 양자화가 수행된다. 양자화된 변환 계수는 지그재그 스캔 순서 등에 따라서 일차원 벡터로 배열되고, 배열된 양자화된 변환 계수 정보로부터 0이 아닌 변환 계수 및 연속되는 0의 길이를 나타내는 런(run) 등의 복호화에 필요한 정보를 부호화한다.

종래 기술에 따르면 런의 길이에 비례하여 비트를 할당하여 부호화를 수행한다. 이는 0의 값을 갖는 양자화된 변환 계수들에도 비트를 할당해야 하기 때문이다. 그러나, 0의 값을 갖는 연속적인 변환 계수들인 런은 실질적으로 영상의 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)에 영향을 끼치지 않으므로, 종래 기술에 따르면 런의 길이에 따른 비트 할당이 효율적으로 이루어지지 않는 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 변환 계수의 양자화시에 런의 길이를 고려하여 양자화 스텝을 조정함으로써 압축 효율을 향상시키는 양자화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 런의 길이를 고려하여 양자화된 변환 계수의 크기를 조정함으로써 압축 효율을 향상시키는 양자화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

전술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 양자화 방법은, 소정의 스캔 순서에 따라서 소정 크기의 변환 블록 내의 변환 계수들을 배열하는 단계, 배열된 변환 계수들 중 0이 아닌 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 단계 및 런을 이용하여 0이 아닌 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 양자화 장치는 소정의 스캔 순서에 따라서 소정 크기의 변환 블록 내의 변환 계수들을 배열하는 배열부, 배열된 변환 계수들 중 0이 아닌 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 카운트부 및 런을 이용하여 0이 아닌 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정하는 양자화 스텝 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 양자화 방법은, 소정의 스캔 순서에 따라서 양자화된 변환 블록 내의 양자화된 변환 계수들을 배열하는 단계, 배열된 양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 양자화된 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 단계 및 런을 이용하여 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 양자화 장치는, 소정의 스캔 순서에 따라서 양자화된 변환 블록 내의 양자화된 변환 계수들을 배열하는 배열부, 배열된 양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 카운트부 및 런을 이용하여 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 조정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 역양자화 방법은, 수신된 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 양자화된 변환 계수들을 추출하는 단계, 양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 양자화된 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 단계, 런을 이용하여 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 역양자화를 위한 역양자화 스텝을 결정하는 단계 및 결정된 역양자화 스텝을 이용하여 0이 아닌 양자화된 변환 계수를 역양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다

본 발명의 다른 실시예에 따른 영상의 역양자화 방법은, 수신된 비트스트림 으로부터 복호화되는 현재 블록에 대한 역양자화를 수행하는 단계, 역양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 역양자화된 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 역양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 단계 및 런을 이용하여 0이 아닌 역양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로한다.

본 발명에 따르면 런의 길이를 고려하여 0이 아닌 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정함으로써 화질의 큰 열화없이 발생되는 비트량을 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 이전에 위치한 런의 길이를 고려하여 양자화된 변환 계수의 크기를 조정함으로써 화질의 큰 열화없이 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 양자화 장치가 적용되는 영상 부호화 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)은 움직임 추정부(102), 움직임 보상부(104), 인트라 예측부(106), 감산부(107), 변환부(108), 양자화부(110), 엔트로피 코딩부(112), 역양자화부(114), 역변환부(116), 가산부(117), 필터(118) 및 프레임 메모리(120)를 포함한다.

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 블록과 공간적으로 인접한 화소들의 화소값을 이용해 현재 블록의 예측 블록을 생성한다. 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, 감산부(107)는 현재 블록과 예측 블록의 오차값인 레지듀(residue)를 생성한다. 변환부(108)는 레지듀를 주파수 영역으로 변환함으로써 변환 블록을 생성하여 출력한다. 일 예로, 변환부(108)는 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform)을 이용하여 변환을 수행한다.

양자화부(110)는 변환 블록의 변환 계수들에 대한 양자화를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 출력한다. 후술되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화부(110)는 소정의 스캔 순서에 따라서 변환 블록 내의 변환 계수들을 일차원 벡터 형태로 배열하고, 런의 길이에 비례하도록 양자화 스텝을 결정하여 양자화를 수행한다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자화부(110)는 일반적인 양자화 방식에 따라서 변환 블록 내의 변환 계수들을 양자화한 다음, 소정의 스캔 순서에 따라서 양자화된 변환 블록 내의 양자화된 변환 계수들을 일차원 벡터 형태로 배열하고, 0이 아닌 양자화된 변환 계수로부터 이전에 위치한 런의 길이를 감산하여 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 크기를 조정한다.

양자화된 변환 계수들은 엔트로피 코딩부(112)에서 가변장 부호화를 거쳐 비트스트림으로 변환된다. 이때, 블록 단위, 슬라이스 단위 또는 프레임 단위로 본 발명에 따라서 런을 이용한 양자화 수행 여부를 나타내는 이진 정보를 비트스트림에 부가할 수 있다. 예를 들어, 종래 기술에 따라 양자화가 수행된 블록을 나타내는 '0', 본 발명에 따른 양자화 방식에 따라서 양자화가 수행된 블록을 나타내는 '1'의 이진 정보를 비트스트림에 부가하면, 복호화기에서는 이러한 이진 정보를 통해 복호화되는 블록의 양자화에 이용된 방식을 판별할 수 있게 된다.

양자화된 변환 계수들은 역양자화부(114) 및 역변환부(116)을 거쳐 다시 레지듀로 복원되고, 가산부(116)은 복원된 레지듀와 예측 블록을 더하여 현재 블록을 복원한다. 복원된 현재 블록은 필터(118)에 의해 디블록킹 필터링된 후에 다음 블록의 인트라 또는 인터 예측에 이용되기 위해 프레임 메모리(120)에 저장된다.

이하, 도 1의 양자화부(110)의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 장치를 나타낸 블록도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 장치(200)는 배열부(210), 카운트부(220), 양자화 스텝 결정부(230) 및 양자화 수행부(240)를 포함한다.

배열부(210)는 변환 블록 내의 변환 계수들을 소정의 스캔 순서에 따라 읽어들여 일차원 벡터 형태로 배열한다. 여기서, 스캔 순서로는 도 3에 도시된 바와 같은 지그재그(Zig-Zag) 스캔 순서 또는 미도시된 래스터(raster) 스캔 순서 등의 다양한 스캔 순서가 이용될 수 있다.

카운트부(220)는 배열된 변환 계수들 중에서 0이 아닌 변환 계수(이하 "유효 변환 계수"라고 함)를 기준으로 이전 유효 변환 계수와의 사이에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수(또는 길이)를 나타내는 런(run)을 카운트한다. 예를 들어, 소정 크기의 변환 블록을 지그재그 스캔 순서에 따라 배열된 변환 계수들이 "0 0 -4 7 0 0 0 0 3..."이라고 할 때, 카운트부(220)는 유효 변환 계수인 "-4", "7" 및 "3" 각각에 대해서 그 이전의 유효 변환 계수와의 사이에 위치한 0인 변환 계수들의 개수를 카운트한다. 전술한 예에서, 유효 변환 계수인 "-4"의 앞에는 2개의 연속적인 0의 값을 갖는 변환 계수가 존재하므로 유효 변환 계수 "-4"의 런은 2, 유효 변환 계수인 "7"의 앞에는 0의 값을 갖는 변환 계수가 존재하지 않으므로 유효 변환 계수 "7"의 런은 0, 유효 변환 계수인 "3"의 앞에는 4개의 연속적인 0의 값을 갖는 변환 계수가 존재하므로 유효 변환 계수 "3"의 런은 4가 된다.

양자화 스텝 결정부(230)는 각 유효 변환 계수의 런을 이용하여 각 유효 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정한다. 구체적으로, 양자화 스텝 결정부(230)는 각 유효 변환 계수의 런에 비례하도록 각 유효 변환 계수의 양자화에 적용될 양자화 스텝을 결정한다. 예를 들어, 양자화 파라미터(QP)에 따라 변환 블록 의 양자화를 위해 미리 설정된 제 1 양자화 스텝을 Q_org, 유효 변환 계수의 런을 N(N은 1 이상의 정수), a(a는 양의 실수)를 소정의 스케일링 팩터라고 할 때, 양자화 스텝 결정부(230)는 다음의 수학식 2를 통해 계산된 제 2 양자화 스텝(Q_new)을 유효 변환 계수의 양자화를 위한 최종 양자화 스텝으로 결정한다.

Q_new=(1+a)*N*Q_org

수학식 2를 참조하면, 전술한 표 1과 같이 양자화 파라미터(QP)에 따라 미리 설정된 양자화 스텝을 Q_org라고 할 때, 양자화하고자 하는 유효 변환 계수와 그 이전의 유효 변환 계수 사이의 0인 변환 계수의 길이를 나타내는 런에 비례하도록 미리 설정된 양자화 스텝(Q_org)을 변경하여 새로운 양자화 스텝(Q_new)을 결정한다. 만약 유효 변환 계수의 런이 0인 경우, 즉 N=0인 경우에는 수학식 2를 통해 결정된 새로운 제 2 양자화 스텝(Q_new)을 최종 양자화 스텝으로 결정하는 것이 아니라, 미리 설정된 제 1 양자화 스텝(Q_org)을 그대로 이용한다. 제 2 양자화 스텝(Q_new)을 결정하는 방식은 수학식 2에 한정되지 않고, 양자화 스텝이 런의 길이에 비례하도록 하는 다양한 방식으로 변경 가능하다. 또한, 양자화 스텝 결정부(230)은 다음의 표 2와 같이, 런의 길이에 비례하도록 설정된 새로운 양자화 스텝(Q_new)을 양자화 파라미터 별로 미리 테이블화하여 저장하고, 양자화 파라미터(QP) 및 런을 매개 변수로 하여 테이블로부터 현재 유효 변환 계수에 적용되는 양자화 스텝을 결정할 수도 있다.

표 2는 전술한 수학식 2에, 표 1의 양자화 스텝을 제 1 양자화 스텝(Q_org)으로 이용하고, a의 값이 0.2이라고 설정하였을 때, 각 유효 변환 계수의 런의 길이에 비례하도록 설정된 새로운 양자화 스텝(Q_new)을 테이블화한 것이다. 표 1 및 표 2를 참조하면, 일 예로 양자화 파라미터(QP)가 0이고 "0 0 -4 7 0 0 0 0 3..."로 배열된 변환 계수들 중 유효 변환 계수인 "-4"를 양자화할 때, 종래 기술에 따르면 유효 변환 계수 "-4"는 현재 양자화 파라미터가 0일 때 미리 설정된 양자화 스텝인 0.625를 이용하여 양자화를 수행한다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면 수학식 2를 이용하여 양자화 파라미터에 따라 미리 설정된 양자화 스텝의 크기인 0.625에 유효 변환 계수 "-4"의 런인 2와 가중치에 해당하는 1.2를 곱하여, 즉 1.2*2*0.625=0.75라는 새로운 양자화 스텝을 계산하고 이를 유효 변환 계수 "-4"의 양자화를 위한 최종 양자화 스텝으로 결정한다.

다시 도 2를 참조하면, 양자화 수행부(240)는 결정된 양자화 스텝을 이용하여 유효 변환 계수에 대한 양자화를 수행하고, 양자화된 변환 계수를 출력한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 4를 참조하면, 단계 410에서 소정의 스캔 순서에 따라서 소정 크기의 변환 블록 내의 변환 계수들을 배열한다. 전술한 바와 같이 스캔 순서로는 지그재그 또는 래스터 스캔 순서 등을 이용할 수 있다.

단계 420에서 배열된 변환 계수들 중 0이 아닌 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트한다.

단계 430에서 카운트된 런을 이용하여 유효 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정한다. 전술한 바와 같이, 유효 변환 계수의 양자화 스텝은 런의 길이에 비례하도록 설정된다. 일 예로, 수학식 2와 같이 종래 기술에 따라서 양자화 파라미터에 따라서 미리 설정된 양자화 스텝에 소정의 가중치와 런의 길이를 곱함으로써 새로운 양자화 스텝을 결정할 수 있다. 여기서, 런의 길이가 0인 경우, 즉 현재 양자화하고자 하는 유효 변환 계수의 이전에 유효 변환 계수가 위치하는 경우에는 별도로 새로운 양자화 스텝을 결정하지 않고 미리 설정된 종래의 양자화 스텝을 그대로 이용할 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자화 장치(500)는 양자화 수행부(510), 배열부(520), 카운트부(530) 및 조정부(540)를 포함한다.

양자화 수행부(510)는 종래 기술과 유사하게 미리 설정된 양자화 스텝을 적용하여 변환 블록에 대한 양자화를 수행하여 양자화된 변환 블록을 생성한다.

배열부(520)는 소정의 스캔 순서에 따라서 양자화된 변환 블록 내의 양자화된 변환 계수들을 일차원 벡터 형태로 배열한다. 여기서, 스캔 순서로서 전술한 도 2의 배열부(210)와 유사하게 지그재그 또는 래스터 스캔 순서 등이 이용될 수 있다.

카운트부(530)는 배열된 양자화된 변환 계수들 중 유효 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수(길이)를 나타내는 런을 카운트한다.

조정부(540)는 런을 이용하여 유효 변환 계수의 크기를 조정한다. 구체적으로, 조정부(540)는 현재 유효 변환 계수의 크기로부터 런의 길이를 감산함으로써 유효 변환 계수의 크기를 조정한다. 소정 크기의 양자화된 변환 블록을 지그재그 스캔 순서에 따라 배열된 양자화된 변환 계수들이 "0 0 -4 7 0 0 0 0 3..."라고 할 때, 조정부(540)는 유효 변환 계수들 "-4", "7" 및 "3"의 절대값으로부터 그 이전의 런의 길이를 감산하여 유효 변환 계수의 크기를 조정한다. 즉, 유효 변환 계수 "-4"의 런은 2이므로 유효 변환 계수 "-4"의 절대값 4로부터 2를 감산하고, 유효 변환 계수 "7"의 런은 0이므로 유효 변환 계수 "7"은 그대로 유지되며, 유효 변환 계수인 "3"의 런은 4이므로 유효 변환 계수 "3"의 절대값 3으로부터 4를 감산한다. 이 때, 유효 변환 계수 "3"과 같이 현재 유효 변환 계수의 절대값의 크기보다 런이 커서 감산 결과값이 음수가 되는 경우에는 현재 유효 변환 계수를 0으로 대체한다. 정리하면, 조정부(540)는 다음의 수학식 3을 이용하여 각 유효 변환 계수의 크기를 조정한다.

M_new=max(0, M_org-R)

여기서, M_org는 입력된 양자화된 유효 변환 계수, R은 유효 변환 계수의 런의 길이, M_new는 조정된 양자화된 유효 변환 계수를 나타낸다. 수학식 3을 참조하면, 런의 길이가 유효 변환 계수의 절대값 크기보다 큰 경우에는 유효 변환 계수가 0으로 대체된다. 전술한 예에서, 조정부(540)는 입력된 양자화된 변환 계수 "0 0 -4 7 0 0 0 0 3..."들 중에서 유효 변환 계수를 조정하여 "0 0 -2 7 0 0 0 0 0..."을 출력한다. 이와 같이 런의 길이를 이용하여 유효 변환 계수의 크기를 작게 함으로써 유효 변환 계수에 할당되는 비트량을 줄일 수 있다. 또한, 런의 길이가 긴 경우에는 유효 변환 계수를 0으로 대체하더라도 PSNR에 미치는 영향이 미비한 반면에, 이전 런의 길이가 긴 유효 변환 계수를 0으로 대체할 때 비트를 절약할 수 있으므로 큰 화질의 열화없이 발생되는 비트량을 감소시킬 수 있다.

도 6a 및 도 6b는 종래 기술에 따른 양자화 방식에 따라서 변환 계수를 양자화할 때 발생되는 비트량과 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자화 방식에 따라서 변환 계수를 양자화할 때 발생되는 비트량을 비교하여 설명하기 위한 도면이다. 도 6a는 종래 기술에 따른 양자화 방식에 의한 경우를 나타내며, 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자화 방식에 의한 경우를 나타낸다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, Significant map은 각 변환 계수 별로 유효 변환 계수인지 여부를 나타내기 위해 필요한 것으로, 모든 변환 계수에 1비트씩 할당된다. Last bit는 각 유효 변환 계수가 마지막 유효 변환 계수인지를 나타내는 비 트로써 각 유효 변환 계수마다 1비트씩 할당된다. Greater than 1 flag는 유효 변환 계수마다 1비트씩 할당되는 것으로 절대값의 크기가 1보다 큰 경우에는 1의 값을, 1 이하인 경우에는 0의 값이 할당된다. Magnitude-2는 유효 변환 계수의 절대값에 2를 빼준 값으로서, 1보다 큰 크기를 갖는 유효 변환 계수의 크기를 줄이기 위한 것이다. 도 6a 및 도 6b에서는 Magnitude-2의 결과값을 ex-golomb 코드를 이용하는 경우 발생되는 비트량을 도시한 것이다. Sign은 유효 변환 계수마다 1비트씩 할당되는 것으로 유효 변환 계수의 부호(+,-)를 나타낸다. 변환 계수의 부호화를 위해서는 일반적으로 전술한 Significant map, Last Bit, Greater than 1 flag, Magnitude-2, Sign 정보를 부호화하게 된다. 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따르면 Significant map의 부호화시에 9비트, Last Bit의 부호화를 위해 3비트, Greater than 1 flag의 부호화를 위해 3비트, Magnitude-2의 부호화를 위해 11비트, Sign 정보의 부호화를 위해 3비트가 필요하므로, "0 0 -4 7 0 0 0 0 3"와 같은 변환 계수를 부호화하는데 9+3+3+11+3=29비트가 할당되어야 한다.

그러나, 본 발명에 따르면 조정부(540)에서 런의 길이를 이용하여 유효 변환 계수의 크기를 줄임으로써 양자화된 변환 계수의 부호화시에 발생되는 비트량을 감소시킬 수 있다. 즉, 도 6b에 도시된 바와 같이 "0 0 -4 7 0 0 0 0 3..."의 변환 계수를 그 이전 런의 길이를 이용하여 "0 0 -2 7 0 0 0 0 0..."으로 조정하고, 조정된 변환 계수(Modified coefficient)를 이용하여 부호화를 수행하는 경우, last bit는 원 유효 변환 계수 "3"은 0으로 바뀌게 되어 Last bit 및 Greater than 1 flag의 부호화시에 유효 변환 계수 "7"까지만을 부호화하면 되므로 2비트가 절약되 며, Magnitude-2의 부호화시에도 런의 길이를 감산하여 유효 변환 계수의 크기를 줄어들게 함으로써 종래에 비하여 4비트가 절약된다. 즉, 종래 "0 0 -4 7 0 0 0 0 3"라는 양자화된 변환 계수를 부호화할 때 총 29비트가 필요하였지만, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 9+2+2+7+2=22비트가 필요하게 되어 종래에 비하여 양자화된 변환 계수의 부호화에 필요한 비트량을 절약할 수 있다.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 7을 참조하면, 단계 710에서 소정의 스캔 순서에 따라서 양자화된 변환 블록 내의 양자화된 변환 계수들을 배열한다. 여기서 양자화된 변환 블록은 종래 기술 또는 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 방법 등의 다양한 양자화 방식을 통해 생성될 수 있다.

단계 720에서, 배열된 양자화된 변환 계수들 중 유효 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트한다.

단계 730에서, 런을 이용하여 유효 변환 계수의 크기를 조정한다. 전술한 바와 같이 유효 변환 계수의 절대값으로부터 런의 길이를 감산함으로써 유효 변환 계수의 크기를 조정한다. 이 때, 기본적으로 조정된 유효 변환 계수의 크기만 변하고 부호는 변하지 않는다. 다만 유효 변환 계수의 절대값 크기보다 그 이전의 런의 길이가 커서 상기 감산 결과값이 음수인 경우에는 유효 변환 계수를 0으로 대체한다. 또한, 유효 변환 계수의 크기를 조정할 때 소정의 오프셋을 더하거나 감산하도록 할 수 있다. 이 경우 오프셋 값은 부호화단과 복호화단에서 동일하게 미 리 설정되도록 하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화 장치가 적용되는 영상 복호화 장치의 일 예를 나타낸 블록도이다.

도 8을 참조하면, 영상 복호화 장치(800)는 엔트로피 디코딩부(810), 역양자화부(820), 역변환부(830), 예측부(840), 가산부(850), 디블록킹 필터(860) 및 저장부(870)를 포함한다.

엔트로피 디코딩부(810)는 부호화된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여, 양자화된 변환 계수 정보, 움직임 벡터 등을 추출한다.

역양자화부(820)는 엔트로피 복호화부(810)에서 추출된 양자화된 변환 계수에 대한 역양자화를 수행하여 역양자화된 변환 계수를 출력한다. 역양자화부(820)의 구성 및 동작에 대해서는 후술한다.

가산부(850)는 역변환부(620)에서 역변환된 영상 데이터와 예측부(840)로부터 출력된 예측자를 가산하여 출력한다. 여기서 역변환된 영상 데이터는 오차값인 레지듀에 해당되는 것으로, 복원된 레지듀와 예측자를 가산함으로써 원 영상을 복원할 수 있다.

디-블록킹 필터(de-blocking filter)(860)는 가산부(850)에서 생성된 복원 영상에서 양자화로 인해 발생한 블록킹 현상을 제거하기 위해 필터링을 수행하고, 그 결과를 저장부(870)로 출력한다. 선택적으로 디 블록킹 필터(630)는 생략될 수 있다.

저장부(870)는 역변환된 영상 데이터 또는 필터링된 데이터를 프레임 단위로 저장한다. 저장부(870)에 저장된 복원 영상은 소정의 시간 딜레이(delay) 후 출력되어 인터 예측 또는 인트라 예측을 위해 사용된다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화 장치(900)는 카운트부(910), 역양자화 스텝 결정부(920) 및 역양자화 수행부(930)를 포함한다.

카운트부(910)는 엔트로피 디코딩부(810)에서 엔트로피 복호화되어 추출된 현재 블록의 양자화된 변환 계수들 중에서 유효 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트한다.

역양자화 스텝 결정부(920)는 카운트된 런을 이용하여 유효 변환 계수의 역양자화를 위한 역양자화 스텝을 결정한다. 역양자화 스텝 결정부(920)는 도 2의 양자화 스텝 결정부(230)과 유사하게 런에 비례하여 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 역양자화를 위한 역양자화 스텝 크기를 결정한다. 예를 들어, 양자화 파라미터에 따라 변환 블록의 역양자화를 위해 미리 설정된 제 1 역양자화 스텝을 IQorg, 런을 N(N은 1 이상의 정수), a를 소정의 스케일링 팩터라고 할 때, 다음의 수학식 4와 같이 제 2 역양자화 스텝(IQnew)을 계산하고, 제 2 역양자화 스텝(IQnew)을 최종 역양자화 스텝으로 결정한다.

IQnew=(1+a)*N*IQorg

또한 역양자화 스텝 결정부(920)는 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 양자 화 장치와 유사하게 소정의 테이블 형태로 양자화 파라미터 및 런의 길이에 따른 양자화 스텝을 테이블화하여 저장한 다음, 복호화되는 역양자화된 변환 계수들을 복호화하면서 카운트된 런의 길이를 이용하여 유효 변환 계수의 역양자화를 위한 역양자화 스텝을 결정할 수 있다.

역양자화 수행부(930)는 결정된 최종 역양자화 스텝을 이용하여 양자화된 유효 변환 계수를 역양자화한다. 역양자화 과정은 양자화 과정과 반대로 역양자화된 유효 변환 계수에 소정의 가중치와 결정된 최종 양자화 스텝을 곱하여 계산될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 10을 참조하면, 단계 1010에서 수신된 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 양자화된 변환 계수들을 추출한다.

단계 1020에서 양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 양자화된 변환 계수, 즉 유효 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트한다.

단계 1030에서 카운트된 런을 이용하여 유효 변환 계수의 역양자화를 위한 역양자화 스텝을 결정한다. 전술한 바와 같이 역양자화 스텝은 런의 길이에 비례하도록 결정되거나, 전술한 수학식 4를 통해 계산되거나, 양자화 파라미터 및 런 길이에 따른 역양자화 스텝을 테이블화하여 저장한 다음 복호화되는 역양자화된 변환 계수를 관찰하여 결정될 수 있다.

단계 1040에서 결정된 역양자화 스텝을 이용하여 유효 변환 계수에 대한 역양자화를 수행한다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역양자화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 역양자화 장치(1100)는 역양자화 수행부(1110), 카운트부(1120) 및 조정부(1130)를 포함한다.

역양자화 수행부(1110)는 수신된 비트스트림에 구비된 현재 블록의 양자화된 변환 계수에 대한 역양자화를 수행하여 역양자화된 변환 계수를 출력한다. 여기서, 역양자화 방식은 전술한 종래 기술에 따른 고정된 역양자화 스텝을 이용하는 역양자화 방식이나 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화 방식 등 다양한 방식이 이용될 수 있다.

카운트부(1120)는 역양자화된 변환 계수들 중 유효 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 역양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트한다.

조정부(1130)는 런을 이용하여 유효 변환 계수의 크기를 조정한다. 여기서, 조정부(1130)은 전술한 도 5의 조정부(540)에서 수행되는 유효 변환 계수의 크기 조정 과정과 반대의 과정을 수행한다. 구체적으로, 조정부(1130)는 역양자화된 유효 변환 계수의 절대값에 런의 값을 더함으로써 조정을 수행한다. 예를 들어, 역양자화 수행부(1110)에서 출력되는 역양자화된 변환 계수들의 배열이 "0 0 -2 7 0 0 0 0 0..."라고 할 때 유효 변환 계수인 "-2"의 절대값에 그 이전 런의 길이인 2 를 더하여 유효 변환 계수인 "-2"를 "-4"로 조정한다. 유효 변환 계수 "7"의 경우에는 런의 길이가 0이므로 원래 값이 유지된다.

이와 같이 그 이전 런의 길이에 따라 그 크기가 조정된 역양자화된 변환 계수들은 전술한 바와 같이 역변환되어 오차값이 복원되며, 예측자와 더해져서 복원 영상을 생성하게 된다.

도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따른 역양자화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

도 12를 참조하면, 단계 1210에서 수신된 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록에 대한 역양자화를 수행한다. 전술한 바와 같이 본 발명의 다른 실시예에 따른 역양자화 과정은 종래 기술과 같이 미리 설정된 역양자화 스텝을 이용하거나, 본 발명의 일 실시예에 따른 역양자화 방식에 따라 결정된 역양자화 스텝을 이용하여 수행된다.

단계 1220에서 역양자화된 변환 계수들 중 유효 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 역양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 한다.

단계 1230에서 런을 이용하여 유효 변환 계수의 크기를 조정한다. 전술한 바와 같이, 유효 변환 계수의 절대값에 그 이전의 런의 길이를 더함으로써 유효 변환 계수의 크기를 조정할 수 있다.

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.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그재그 스캔 순서를 나타낸 도면이다.

도 6a 및 도 6b는 종래 기술에 따른 양자화 방식에 따라서 변환 계수를 양자화할 때 발생되는 비트량과 본 발명의 다른 실시예에 따른 양자화 방식에 따라서 변환 계수를 양자화할 때 발생되는 비트량을 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 역양자화 장치의 구성을 나타낸 블록 도이다.

Claims

영상의 양자화 방법에 있어서,

소정의 스캔 순서에 따라서 소정 크기의 변환 블록 내의 변환 계수들을 배열하는 단계;

상기 배열된 변환 계수들 중 0이 아닌 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 단계; 및

상기 런을 이용하여 상기 0이 아닌 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
제 1항에 있어서, 상기 양자화 스텝을 결정하는 단계는

상기 런에 비례하여 상기 0이 아닌 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
제 1항에 있어서, 상기 양자화 스텝을 결정하는 단계는

양자화 파라미터에 따라 상기 변환 블록의 양자화를 위해 미리 설정된 제 1 양자화 스텝을 Qorg, 상기 런을 N(N은 1 이상의 정수), a를 소정의 스케일링 팩터라고 할 때, 다음의 수학식; Qnew=(1+a)*N*Qorg 을 이용하여 계산된 제 2 양자화 스텝(Qnew)을 상기 변환 계수의 양자화를 위한 최종 양자화 스텝으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
제 3항에 있어서,

상기 N이 0인 경우, 상기 변환 계수의 양자화를 위한 최종 양자화 스텝은 상기 미리 설정된 제 1 양자화 스텝으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
제 1항에 있어서,

상기 소정 크기의 변환 블록 단위로 상기 런을 이용한 양자화 수행 여부를 나타내는 이진 정보를 부호화된 비트스트림에 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
영상의 양자화 장치에 있어서,

소정의 스캔 순서에 따라서 소정 크기의 변환 블록 내의 변환 계수들을 배열하는 배열부;

상기 배열된 변환 계수들 중 0이 아닌 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 카운트부; 및

상기 런을 이용하여 상기 0이 아닌 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝을 결정하는 양자화 스텝 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
제 6항에 있어서, 상기 양자화 스텝 결정부는

상기 런에 비례하여 상기 0이 아닌 변환 계수의 양자화를 위한 양자화 스텝 을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
제 6항에 있어서, 상기 양자화 스텝 결정부는

양자화 파라미터에 따라 상기 변환 블록의 양자화를 위해 미리 설정된 제 1 양자화 스텝을 Qorg, 상기 런을 N(N은 1 이상의 정수), a를 소정의 스케일링 팩터라고 할 때, 다음의 수학식; Qnew=(1+a)*N*Qorg 을 이용하여 계산된 제 2 양자화 스텝(Qnew)을 상기 변환 계수의 양자화를 위한 최종 양자화 스텝으로 결정하며, 상기 N이 0인 경우 상기 변환 계수의 양자화를 위한 최종 양자화 스텝은 상기 미리 설정된 제 1 양자화 스텝으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
영상의 양자화 방법에 있어서,

소정의 스캔 순서에 따라서 양자화된 변환 블록 내의 양자화된 변환 계수들을 배열하는 단계;

상기 배열된 양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 양자화된 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 단계; 및

상기 런을 이용하여 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
제 9항에 있어서, 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 단계는

상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 절대값으로부터 상기 런의 값을 감산하고, 감산된 결과값을 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 조정된 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
제 10항에 있어서,

상기 감산된 결과값이 음수인 경우, 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수를 0으로 조정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
영상의 양자화 장치에 있어서,

소정의 스캔 순서에 따라서 양자화된 변환 블록 내의 양자화된 변환 계수들을 배열하는 배열부;

상기 배열된 양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 카운트부; 및

상기 런을 이용하여 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 조정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
제 12항에 있어서, 상기 조정부는

상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 절대값으로부터 상기 런의 값을 감산하고, 감산된 결과값을 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 조정된 값으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
제 13항에 있어서, 상기 조정부는

상기 감산된 결과값이 음수인 경우, 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수를 0으로 조정하는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 장치.
영상의 역양자화 방법에 있어서,

수신된 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 양자화된 변환 계수들을 추출하는 단계;

상기 양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 양자화된 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하는 단계;

상기 런을 이용하여 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 역양자화를 위한 역양자화 스텝을 결정하는 단계; 및

상기 결정된 역양자화 스텝을 이용하여 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수를 역양자화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 역양자화 방법.
제 15항에 있어서, 상기 역양자화 스텝을 결정하는 단계는

상기 런에 비례하여 상기 0이 아닌 양자화된 변환 계수의 역양자화를 위한 역양자화 스텝 크기를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 역양자화 방법.
제 15항에 있어서, 상기 역양자화 스텝을 결정하는 단계는

양자화 파라미터에 따라 상기 변환 블록의 역양자화를 위해 미리 설정된 제 1 역양자화 스텝을 IQorg, 상기 런을 N(N은 1 이상의 정수), a를 소정의 스케일링 팩터라고 할 때, 다음의 수학식; IQnew=(1+a)*N*IQorg 을 이용하여 계산된 제 2 역양자화 스텝(IQnew)을 상기 양자화된 변환 계수의 역양자화를 위한 최종 역양자화 스텝으로 결정하는 것을 특징으로 하는 영상의 역양자화 방법.
제 17항에 있어서,

상기 N이 0인 경우, 상기 양자화된 변환 계수의 양자화를 위한 최종 양자화 스텝은 상기 미리 설정된 제 1 역양자화 스텝으로 결정되는 것을 특징으로 하는 영상의 양자화 방법.
영상의 역양자화 방법에 있어서,

수신된 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록에 대한 역양자화를 수행하는 단계;

상기 역양자화된 변환 계수들 중 0이 아닌 역양자화된 변환 계수 이전에 위치한 연속적인 0인 역양자화된 변환 계수들의 개수를 나타내는 런(run)을 카운트하 는 단계; 및

상기 런을 이용하여 상기 0이 아닌 역양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 역양자화 방법.
제 19항에 있어서, 상기 0이 아닌 역양자화된 변환 계수의 크기를 조정하는 단계는

상기 0이 아닌 역양자화된 변환 계수의 절대값에 상기 런의 값을 더하는 것을 특징으로 하는 영상의 역양자화 방법.