KR20090064404A - 인트라 예측 부호화 제어 방법 및 장치, 그 프로그램 및 프로그램을 기록한 기억 매체 - Google Patents

인트라 예측 부호화 제어 방법 및 장치, 그 프로그램 및 프로그램을 기록한 기억 매체 Download PDF

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Abstract

여러가지 예측 모드 및 예측 블럭 사이즈를 가지고 그것들을 부호화시에 전환할 수 있는 인트라 예측 부호화에 사용되는 인트라 예측 부호화 제어 방법에서, 부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 산출하는 과정과, 상기 산출한 평탄 정도에 따라 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하는 과정과, 상기 결정한 예측 블럭 사이즈로 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 모드를 선택하는 과정을 갖는다.
예측 부호화, 평탄화

Description

인트라 예측 부호화 제어 방법 및 장치, 그 프로그램 및 프로그램을 기록한 기억 매체{Intra prediction encoding control method and device, its program, and storage medium containing program}
본 발명은 여러가지 예측 모드 및 예측 블럭 사이즈를 전환할 수 있는 인트라 예측 부호화에 사용되는 인트라 예측 부호화 제어 방법 및 그 장치와, 그 인트라 예측 부호화 제어 방법의 실현에 사용되는 인트라 예측 부호화 제어 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것으로서, 특히 연산 비용의 절감을 실현하는 인트라 예측 부호화 제어 방법 및 그 장치와, 그 인트라 예측 부호화 제어 방법의 실현에 사용되는 인트라 예측 부호화 제어 프로그램 및 그 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 관한 것이다.
본원은 2006년 10월 10일에 출원된 일본특원2006-275951호에 기초하여 우선권을 주장하고 그 내용을 여기에 원용한다.
표준 동영상 부호화 방식인 ITU-T H.264(예를 들면, 비특허문헌 1 참조)에서는 부호화 효율을 향상시키기 위해 인트라 부호화를 할 때에 근방 화소로부터 예측 신호를 생성하는 예측 부호화 방식을 채용하였다.
H.264의 인트라 예측 부호화 방식에서는 예측 모드나 예측 블럭 사이즈를 적 응적으로 전환할 수 있다. 이 예측 부호화 방식의 채용에 의해 종래의 영상 부호화 방식에 비해 인트라 부호화의 부호화 효율이 현격하게 향상되었다.
도 6a∼도 8b에 H.264에서 채용하는 예측 블럭 사이즈와 예측 모드를 도시한다.
여기에서 도 6a, 도 6b는 부호화 대상의 매크로 블럭(16×16화소)를 4×4화소의 예측 블럭 사이즈로 인트라 예측 부호화할 때의 설명도로서, 도 6a는,부호화 대상 블럭과 이미 부호화가 끝난 블럭의 위치 관계를 도시하고, 도 6b는 예측 방향을 도시한다.
마찬가지로 도 7a, 도 7b는 부호화 대상의 매크로 블럭을 8×8화소의 예측 블럭 사이즈로 인트라 예측 부호화할 때의 설명도로서, 도 7a는 부호화 대상 블럭과 이미 부호화가 끝난 블럭의 위치 관계를 도시하고, 도 7b는 예측 방향을 도시한다.
마찬가지로 도 8a, 도 8b는 부호화 대상의 매크로 블럭을, 이것과 동일 사이즈인 16×16화소의 예측 블럭 사이즈로 인트라 예측 부호화할 때의 설명도로서, 도 8a는 부호화 대상 블럭과 이미 부호화가 끝난 신호(화소)의 위치 관계를 도시하고, 도 8b는 각종 방향이나 수법에 의한 예측을 도시한다.
이와 같이 H.264에서는 부호화 효율에 따라 여러가지 예측 블럭 사이즈나 예측 방향을 선택할 수 있도록 되어 있다.
그러나 선택 가능한 예측 모드나 예측 블럭 사이즈의 증가는 부호화 효율을 향상시키지만, 예측 모드나 예측 블럭 사이즈의 선택을 위해서 연산 비용이 증가된 다. 따라서 인트라 예측 부호화의 연산 비용 절감 방법이 제안되었다.
비특허문헌 1에 기재되는 발명에서는, 도 9에 도시한 흐름도의 순서에 따라서 처음에 엣지 방향의 판정을 하고 이어서 예측 모드를 제한하고 이어서 예측 모드를 선택하고 이어서 예측 블럭 사이즈를 결정하여 인트라 예측 부호화를 수행하도록 되어 있다.
이와 같이 비특허문헌 1에 기재된 발명에서는 사전에 엣지의 방향을 조사함으로써 선택 확률이 낮은 예측 모드를 제외함으로써 연산 비용의 절감을 꾀하고 있다.
또 하기에 나타내는 비특허문헌 2에 기재된 발명에서는 도 10에 도시한 흐름도의 순서에 따라서 처음에 4×4사이즈의 블럭에서 예측 모드를 선택하고 이어서 그 예측 모드의 편향을 측정하고 그 측정 결과에 기초하여 8×8사이즈의 예측 모드의 선택 스킵을 가능하게 하면서 8×8사이즈나 16×16사이즈의 예측 모드를 선택하고(8×8사이즈에 대해서는 스킵하지 않는 경우) 이어서 예측 블럭 사이즈를 결정하여 인트라 예측 부호화를 수행하도록 되어 있다.
이와 같이 비특허문헌 2에 기재된 발명에서는, 처음에 최소 블럭 사이즈인 4×4사이즈의 블럭에서 예측 모드를 선택하고 4×4사이즈에서의 예측 모드의 출현 빈도에 의해 8×8사이즈나 16×16사이즈의 예측 모드를 제한하고 예측 블럭 사이즈 선택을 제어하였다.
이 비특허문헌 2에 기재된 발명에서는 최소 블럭 사이즈에서의 편향을 보고 8×8사이즈의 예측 모드를 제한하거나 8×8사이즈의 예측을 스킵함으로써 연산 비 용의 절감을 꾀하는 것이다.
또 하기에 나타내는 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 근방 블럭의 예측 모드의 빈도 정보에 비중을 두고 그 비중을 둔 빈도 정보에 기초하여 예측 모드를 한정하도록 되어 있다.
이 특허문헌 1에 기재된 발명에서는, 처음에 참조 블럭의 예측 모드 및 무게 계수를 취득하고 이어서 예측 모드의 우선 순위를 취득한다. 이어서 그 취득한 예측 모드 및 무게 계수의 정보에 기초하여 예측 모드에 대해서 가중 히스토그램을 작성하고 이어서 그 가중 히스토그램에 기초하여 예측 모드의 후보를 선정한다. 이 때 가중 히스토그램에서 후보 결정을 위한 소정 수를 만족하는 예측 모드가 없는 경우에는 우선 순위가 높은 예측 모드를 선택하고 이어서 각 예측 모드의 비용을 산출하여 예측 모드를 선택하고 인트라 예측 부호화를 수행하도록 되어 있다.
이와 같이 특허문헌 1에 기재된 발명에서는 근방 블럭의 예측 모드의 통계 정보로부터, 이용하는 예측 모드를 한정함으로써 예측 모드 선택시에 필요한 비용 계산 횟수를 줄였다.
비특허문헌 1: Feng Pan et al.,“Fast Mode Decision Algorithm for Intraprediction in H.264/AVC Video Coding,“IEEETrans.Circuits Syst.Video Techno1., Vol.15, NO.7, pp.813-822, July 2005.
비특허문헌 2: 즈네마츠 유이치 외,“모드의 편향을 사용한 H.264/AVC FRExt Intra 모드 결정 방법, “2005년 전자정보통신학회 종합대회, D-11-55, p.55, Mar.2005.
특허문헌 1: 일본특개2005-348280호 공보
앞서 설명한 바와 같이 종래 방법에서는 인트라 예측 부호화를 수행할 때, 이용하는 예측 모드를 제한함으로써 연산 비용의 절감을 꾀하고 있다.
이 구성을 채용할 때, 종래 방법에서는 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 모드를 제한하기 위한 정보로서 입력 신호의 엣지 방향이나 최소 블럭 사이즈에서의 예측 모드 선택 결과나 근방 블럭에서의 예측 모드의 빈도 정보 등을 이용하였다.
그러나 어떠한 종래 방법도 매크로 블럭 사이즈(16×16)보다 작은 4×4사이즈나 8×8사이즈의 예측 모드의 이용을 제한하지 않았으며, 혹은 이용을 제한한다고 해도 부분적인 제한에 그쳤다.
매크로 블럭 사이즈보다 작은 4×4사이즈나 8×8사이즈의 예측 모드 결정에는 임시 복호 화상을 생성할 필요가 있다. 이것은 매크로 블럭 안의 왼쪽 위 소블럭을 제외한 소블럭에서는 예측 모드 판정에 인접 소블럭의 복호 화상의 참조를 필요로 하기 때문이다.
복호 화상의 생성에는 직교 변환, 양자화, 역양자화, 역직교 변환 처리가 필요하다. 이러한 처리는 실제로 부호화에 이용되지는 않으며 예측 모드 선택을 위한 임시 복호 결과이다. 그 블럭 사이즈가 선택되지 않는 경우 이 임시 복호 결과는 파기된다.
도 11에, H.264에서 채용되고 있는 각 블럭 사이즈에서 예측 모드의 선택에 필요한 복호 처리량을 도시한다.
이 도면에서 알 수 있듯이, 예를 들면 3블럭 사이즈(4×4, 8×8, 16×16)를 이용한 경우, 예측 모드의 선택에 필요한 복호 처리량은 4×4사이즈에서 15블럭(240화소)분, 8×8사이즈에서 3블럭(192화소)분이 필요하다. 최종적으로 예측 모드가 16×16사이즈로 결정한 경우, 실제로 부호화하는 16×16사이즈의 복호 처리를 포함하여 약 3매크로 블럭분의 복호 처리를 할 필요가 있다.
이와 같이 종래 방법에서는 최종적으로 선택되는지 여부가 불분명한 예측 블럭 사이즈에 대해 예측 모드 선택시에 임시 복호 처리를 할 필요가 있다.
앞으로, 예를 들면 최종적으로 16×16의 블럭 사이즈(즉, 매크로 블럭 사이즈)가 선택된 경우, 4×4사이즈와 8×8사이즈에 관한 임시 복호 결과는 파기되어 적어도 432(=240+192)화소분의 복호 처리가 쓸모없게 된다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 인트라 예측 부호화를 수행할 때 불필요한 복호 처리 생략을 실현함으로써 연산 비용의 절감을 실현하는 새로운 인트라 예측 부호화 제어 기술의 제공을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위해 본 발명의 인트라 예측 부호화 제어장치는 여러가지 예측 모드 및 예측 블럭 사이즈를 가지고 그것들을 부호화시에 전환할 수 있는 인트라 예측 부호화에 사용될 때 (1)부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 산출하는 산출 수단과, (2)산출 수단이 산출한 평탄 정도에 따라 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하는 결정 수단과, (3)결정 수단이 결정한 예측 블럭 사이즈로 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 모드를 선택하는 선택 수단을 구비하는 구성을 채용한다.
이 구성을 채용할 때 또한 (4)부호화 대상 영역의 양자화 스텝 사이즈를 산출하는 계산 수단과, (5)계산 수단이 산출한 양자화 스텝 사이즈에 기초하여 결정 수단이 사용하는 문턱값을 설정하는 설정 수단을 구비하는 경우가 있다.
여기에서 이상의 각 처리 수단이 동작함으로써 실현되는 본 발명의 인트라 예측 부호화 제어 방법은 컴퓨터 프로그램에서도 실현할 수 있는 것으로서, 이 컴퓨터 프로그램은 적절한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 기록하여 제공되거나 네트워크를 통해 제공되며, 본 발명을 실시할 때에 인스톨되어 CPU 등의 제어수단상에서 동작함으로써 본 발명을 실현하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 인트라 예측 부호화 제어장치에서는 먼저 부호화 대상 영역 내의 휘도 신호의 통계량에 기초하여 평탄 정도를 산출함으로써 부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 산출한다.
이 때, 부호화 대상 영역이 넓어서 여러가지 평탄 정도를 가진 영역이 포함될 수 있다는 것을 고려하여 부호화 대상 영역을 소영역으로 분할하여 각 소영역에 대해서 평탄 정도를 산출하고, 그들의 평탄 정도에 기초하여 부호화 대상 영역의 평탄 정도를 산출하는 경우가 있다.
이어서 부호화 대상 영역의 평탄도가 낮은 경우에는 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈로서 작은 예측 블럭 사이즈를 결정하고, 부호화 대상 영역의 평탄도가 높은 경우에는 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈로서 큰 예측 블럭 사이즈를 결정하는 등, 산출한 평탄 정도에 따라 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정한다.
이어서 결정한 예측 블럭 사이즈에 따라서 예측 블럭 사이즈를 고정시키는 형태로 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 모드를 선택한다.
이와 같이 하여 본 발명의 인트라 예측 부호화 제어장치에서는 부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 사용하여 예측 모드를 판정하지 않고 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하도록 처리하는 것이다.
이 예측 블럭 사이즈의 결정시에 본 발명의 인트라 예측 부호화 제어장치에서는, 예를 들면 산출한 부호화 대상 영역의 평탄 정도와 선택 가능한 예측 블럭 사이즈에 따라 설정된 문턱값을 비교하고 그 비교 결과에 기초하여 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하게 된다.
이 때 사용하는 문턱값에 대해서는 부호화 효율의 저하를 줄이기 위해 부호화 대상 영역의 양자화 스텝 사이즈에 기초하여 설정하는 경우가 있는데, 예를 들면 양자화 스텝 사이즈가 줄어드는 경우에는 작은 예측 블럭 사이즈가 결정되는 비율이 커지도록 설정하게 된다.
이 문턱값의 설정시에 예측 블럭 사이즈의 결정 처리 전에 부호화 대상 영역의 양자화 스텝 사이즈를 산출할 수 없는 경우에는 이미 산출되어 있는 다른 영역의 양자화 스텝 사이즈에 기초하여 부호화 대상 영역의 양자화 스텝 사이즈를 대신하는 양자화 스텝 사이즈를 산출하게 된다.
본 발명에 의하면, 인트라 예측 부호화를 수행할 때 부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 사용하여 예측 모드 판정을 하지 않고 부호화 대상 영역의 예측 블럭 사이즈를 결정할 수 있게 된다.
이로써 본 발명에 의하면 인트라 예측 부호화를 수행할 때 판정하는 예측 모드수를 제한할 수 있을 뿐만 아니라 각 예측 블럭 사이즈에서 필요한 예측 모드 결정을 위한 임시 복호 처리가 불필요하기 때문에 연산 비용을 줄일 수 있게 된다.
도 1은, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치를 실행하는 흐름도이다.
도 2는, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치의 일실시예이다.
도 3은, 문턱값 테이블의 테이블 데이터의 설명도이다.
도 4는, 룩업 테이블의 테이블 데이터의 설명도이다.
도 5는, 인트라 예측 부호화 기구를 실행하는 흐름도이다.
도 6a는, H.264에서 채용하고 있는 4×4화소의 예측 블럭 사이즈를 사용한 부호화의 설명도이다.
도 6b는, 도 6a의 예측 방향의 설명도이다.
도 7a는, H.264에서 채용하고 있는 8×8화소의 예측 블럭 사이즈를 사용한 부호화의 설명도이다.
도 7b는, 도 7a의 예측 방향의 설명도이다.
도 8a는, H.264에서 채용하고 있는 16×16화소의 예측 블럭 사이즈를 사용한 부호화의 설명도이다.
도 8b는, 도 8a의 각종 방향이나 수법에 의한 예측 설명도이다.
도 9는, 비특허문헌 2에 기재된 발명을 실행하는 흐름도이다.
도 10은, 비특허문헌 3에 기재된 발명을 실행하는 흐름도이다.
도 11은, H.264에서 예측 모드의 선택에 필요한 복호 처리량의 설명도이다.
<부호의 설명>
1 영상 부호화 장치
2 인트라 예측 부호화 기구
3 예측 블럭 사이즈 결정 기구
4 예측 모드 선택 기구
5 부호화 기구
6 양자화 스텝 사이즈 산출부
30 매크로 블럭 분할부
31 L1분산 산출부
32 매크로 블럭 평탄 정도 산출부
33 예측 블럭 사이즈 결정부
34 문턱값 테이블
35 룩업 테이블
36 테이블 데이터 등록부
37 문턱값 설정부
이하, 실시형태에 따라 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 인트라 예측 부호화를 수행할 경우에 종래 방법과 같이 예측 모드를 한정하는 것이 아니라 처음에 예측 블럭 사이즈를 한정한다. 이와 같이 하여 처음에 예측 블럭 사이즈를 한정함으로써 불필요한 복호 처리를 생략할 수 있어 연산 비용을 줄일 수 있도록 한다.
도 1에, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치가 실행하는 흐름도의 일례를 도시한다. 이 흐름도에 따라서 본 발명을 구비한 영상 부호화 장치가 실행하는 처리에 대해서 설명하기로 한다.
본 영상 부호화 장치는 우선 처음에 단계S10에서 부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 산출한다.
이어서 단계S11에서 산출한 평탄 정도와 비교하게 되는 문턱값을, 이용 가능한 예측 블럭 사이즈에 따라 설정한다.
이어서 단계S12에서 산출한 평탄 정도와 설정한 문턱값의 비교 결과에 기초하여 부호화 대상 영역의 예측 블럭 사이즈를 결정한다.
이 때 평탄도가 낮은 블럭일수록 작은 블럭 사이즈를 선택하고, 또 평탄도가 높은 블럭일수록 큰 블럭 사이즈를 선택함으로써 부호화 대상 영역의 예측 블럭 사이즈를 결정한다.
이어서 단계S13에서 이와 같이 하여 결정한 예측 블럭 사이즈에 따라 예측 블럭 사이즈를 고정적인 것으로 취급하여 예측 모드를 선택한다.
마지막으로 단계S14에서 결정한 예측 블럭 사이즈와 선택한 예측 모드에 기초하여 부호화 대상 영역을 인트라 예측 부호화한다.
다음으로 이러한 처리에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서는 부호화 대상 영역의 평탄 정도를 사용하여 처음에 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정한다.
이 평탄 정도는 화소값의 분산이나 평균값으로부터 산출할 수 있는 것으로서, 예를 들면 하기의 식(1)에 나타내는 L2분산을 사용하여 산출하거나 하기의 식(2)에 나타내는 L1분산을 사용하여 산출한다.
[수식 1]
Figure 112009019160550-PCT00001
(식 1)
Figure 112009019160550-PCT00002
(식 2)
여기에서 s(i,j)는 부호화 대상 영역 내의 위치(i,j)의 화소값을 나타내고, <s>은 그들 화소값의 평균값을 나타낸다.
이러한 식에 도시한 바와 같이 산출되는「평탄 정도」값이 클수록 평탄도는 낮고 「평탄 정도」값이 작을수록 평탄도는 높다.
부호화 대상 영역이 넓은 경우 여러가지 평탄 정도를 가진 영역이 포함될 가능성이 있기 때문에 부호화 대상 영역을 소영역으로 분할하여 평탄 정도를 산출할 수도 있다. 그 때 부호화 대상 영역의 평탄 정도는 소영역의 수만큼 구해지기 때문 에 그 중 최소값이나 최대값을 부호화 대상 영역의 평탄 정도로 한다.
예를 들면, 16×16사이즈의 매크로 블럭을 8×8사이즈의 소블럭으로 분할하고 각 소블럭마다 평탄 정도를 산출한다. 이와 같이 하면 1매크로 블럭당 4개의 평탄 정도가 산출되기 때문에 그 최소값이나 최대값을 매크로 블럭의 평탄 정도로 하는 것이다.
이 평탄 정도에 대해서는 양자화 제어 등 다른 부호화 처리에서도 이용되는 예가 있으며, 공용할 경우에는 인트라 예측 부호화 제어 연산 비용을 고려할 필요가 없다. 따라서 엣지 방향을 구하는 경우 등과는 달리 부가적인 연산 비용도 줄어들 가능성이 있다.
평탄 정도와 비교하는 문턱값은 예측 블럭 사이즈에 따라 설정한다.
예를 들면, H.264에 따라서 4×4사이즈, 8×8사이즈, 16×16사이즈라는 3종류의 예측 블럭 사이즈를 바꿀 경우에는 이러한 예측 블럭 사이즈를 전환할 수 있도록 하기 위해 4×4사이즈와 8×8사이즈의 전환에 사용하는 TH4-8와, 8×8사이즈와 16×16사이즈의 전환에 사용하는 TH8-16이라는 2개의 문턱값(TH4-8>TH8-16)을 설정한다.
이 2개의 문턱값을 사용하여
평탄 정도≥TH4-8
로 평탄도가 낮은 경우에는 예측 블럭 사이즈를 줄이지 않으면 예측 정밀도가 떨어지기 때문에 예측 블럭 사이즈를 가장 작은 4×4사이즈로 결정하고, 반면,
TH4-8>평탄 정도≥TH8-16
로 평탄도가 중간 정도인 경우에는 예측 블럭 사이즈를 중간 정도로 하는 것이 바람직하기 때문에 예측 블럭 사이즈를 8×8사이즈로 결정하고, 반면,
TH8-16>평탄 정도
로 평탄도가 높은 경우에는 예측 블럭 사이즈를 크게 해도 예측 정밀도가 떨어지지 않으며 게다가 부호량을 줄일 수 있기 때문에 예측 블럭 사이즈를 가장 큰 16×16사이즈로 결정하는 것이다.
여기에서 평탄 정도와의 비교에 사용한 문턱값은 양자화 스텝 사이즈에 따라 변동시킬 수도 있다.
각 예측 모드는 오버헤드 정보(예측 모드 정보, 의미 있는 계수 블럭 정보 등)의 부호량이 다르기 때문에 양자화 스텝 사이즈에 따라 예측 블럭 사이즈와 평탄 정도간의 관계가 변화된다. 따라서 양자화 스텝 사이즈에 따라 문턱값을 변동시킴으로써 부호화 효율의 저하를 줄일 수 있다.
본원 발명자가 실험에 의해 얻은 식견에 의하면, 양자화 스텝 사이즈가 작아질 경우, 즉 세밀하게 양자화를 하게 될 경우에는 적은 예측 블럭 사이즈가 결정되는 비율(확률)이 커지도록 문턱값을 설정함으로써 부호화 효율의 저하를 더욱 줄일 수 있는 것으로 판명되었다.
앞으로 양자화 스텝 사이즈가 작아질 경우에는, 예를 들면 문턱값(TH4-8)을 보다 작은 값으로 설정하도록 처리하게 된다. 이와 같이 함으로써 가장 작은 4×4 의 예측 블럭 사이즈가 더 선택하기 쉽기 때문에 부호화 효율의 저하를 줄일 수 있게 된다.
여기에서 양자화 스텝 사이즈에 대해서는 부호화 대상 영역을 양자화할 때에 사용하는 값이 바람직하다. 그러나 예측 블럭 사이즈의 결정 처리 전에 양자화 스텝 사이즈가 구해지지 않을 경우에는 직전에 부호화된 영역의 양자화 스텝 사이즈나 화면 내에서 처리 완료된 블럭의 양자화 스텝 사이즈의 평균값 등을 이용할 수 있다.
이와 같이 하여 본 발명에 의하면 인트라 예측 부호화를 수행할 때 부호화 대상 영역의 평탄 정도를 사용하여 예측 모드 판정을 하지 않고 부호화 대상 영역의 예측 블럭 사이즈를 결정할 수 있게 된다.
이로써 본 발명에 의하면 인트라 예측 부호화를 수행할 때 판정하는 예측 모드수를 제한할 수 있을 뿐만 아니라 각 예측 블럭 사이즈에서 필요한 예측 모드 결정을 위한 임시 복호 처리가 필요 없게 되어 연산 비용을 줄일 수 있게 된다.
이하, 실시예에 따라서 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
이하에 설명하는 실시예에서는 인트라 예측 부호화 방식으로서 H.264를 전제로 하고 인트라 예측 부호화에 사용하는 블럭 사이즈는 16×16사이즈, 8×8사이즈, 4×4사이즈의 3종류로 한다.
도 2에, 본 발명의 일실시예로서 영상 부호화 장치(1)를 도시한다.
이 도면에 도시한 바와 같이 본 영상 부호화 장치(1)는 본 발명에 따라서 인트라 예측 부호화를 실행하는 인트라 예측 부호화 기구(2)를 구비한 것이다.
이 인트라 예측 부호화 기구(2)는 본 발명에 특징적인 처리를 함으로써 부호화 대상 매크로 블럭의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하는 예측 블럭 사이즈 결정 기구(3)와, 예측 블럭 사이즈 결정 기구(3)가 결정한 예측 블럭 사이즈에 따라서 예측 블럭 사이즈를 고정적인 것으로 취급하여 부호화 대상 매크로 블럭의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 모드를 선택하는 예측 모드 선택 기구(4)와, 예측 블럭 사이즈 결정 기구(3)가 결정한 예측 블럭 사이즈와 예측 모드 선택 기구(4)가 선택한 예측 모드에 기초하여 부호화 대상 매크로 블럭을 인트라 예측 부호화하는 부호화 기구(5)를 구비한다.
여기에서 도면 중에 도시한 6은, 양자화 제어 기구 등에 구비할 수 있는 양자화 스텝 사이즈 산출부로서, 부호화 대상 매크로 블럭의 양자화 스텝 사이즈를 산출하여 그것을 인트라 예측 부호화 기구(2)에 통지하는 처리를 하는 것이다.
예측 블럭 사이즈 결정 기구(3)는, 부호화 대상 매크로 블럭의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하는 처리를 하기 위해 매크로 블럭 분할부(30)와, L1분산 산출부(31)와, 매크로 블럭 평탄 정도 산출부(32)와, 예측 블럭 사이즈 결정부(33)와, 문턱값 테이블(34)과, 룩업 테이블(35)과, 테이블 데이터 등록부(36)와, 문턱값 설정부(37)를 구비한다.
매크로 블럭 분할부(30)는 부호화 대상의 매크로 블럭을 8×8사이즈의 4개의 소블럭으로 분할한다.
L1분산 산출부(31)는 매크로 블럭 분할부(30)가 분할한 8×8사이즈의 소블럭 각각에 대해서 소블럭의 평탄도를 나타내는 값(평탄 정도)으로서 하기에 나타내는 식(3)에 따라서 휘도 신호의 L1분산(actn)을 산출한다.
[수식 2]
Figure 112009019160550-PCT00003
(식 3)
여기에서 sy(i,j)는 소블럭n(n=0∼3)의 휘도 신호의 화소값을 나타내고, <sy>은 소블럭(n)의 휘도 신호의 평균값을 나타낸다.
매크로 블럭 평탄 정도 산출부(32)는, L1분산 산출부(31)가 산출한 4개의 L1분산(actn)에 대해서 그 최대값(actmax)을 산출한다.
즉,
actmax=max(act0,act1,act2,act3)
을 산출하는 것이다.
예측 블럭 사이즈 결정부(33)는 문턱값 테이블(34)에서 독출한 2개의 문턱값(TH4-8,TH8-16(TH4-8>TH8-16))을 사용하고,
actmax≥TH4-8
의 관계가 성립할 경우에는 4×4사이즈를 예측 블럭 사이즈로서 결정하고,
TH4-8>actmax≥TH8-16
의 관계가 성립할 경우에는 8×8사이즈를 예측 블럭 사이즈로서 결정하고,
TH8-16>actmax
의 관계가 성립할 경우에는 16×16사이즈를 예측 블럭 사이즈로서 결정한다.
문턱값 테이블(34)은, 도 3에 도시한 바와 같이 예측 블럭 사이즈 결정부(33)가 사용하는 2개의 문턱값(TH4-8,TH8-16)을 관리한다.
룩업 테이블(35)은, 도 4에 도시한 바와 같이 양자화 스텝 사이즈 범위에 대응시켜 그 양자화 스텝 사이즈 범위일 때 사용하는 문턱값(TH4-8,TH8-16)을 관리한다.
테이블 데이터 등록부(36)는 룩업 테이블(35)에 대해 양자화 스텝 사이즈 범위와 문턱값(TH4-8,TH8-16)의 대응 관계 데이터를 등록한다. 이 때 등록하는 대응 관계 데이터에서는 양자화 스텝 사이즈가 작아질 경우에는 작은 예측 블럭 사이즈가 결정되는 비율(확률)이 커지도록 문턱값이 설정된다.
문턱값 설정부(37)는 양자화 스텝 사이즈 산출부(6)가 산출한 양자화 스텝 사이즈를 키로 하여 룩업 테이블(35)를 참조함으로써 그 양자화 스텝 사이즈에 적합한 문턱값(TH4-8,TH8-16)을 취득하고 그것을 문턱값 테이블(34)에 기입함으로써 문턱값(TH4-8,TH8-16)을 설정한다.
도 5에, 이와 같이 구성되는 인트라 예측 부호화 기구(2)가 실행하는 흐름도의 일례를 도시한다. 이 흐름도에 따라서 이와 같이 구성되는 인트라 예측 부호화 기구(2)가 실행하는 처리에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
인트라 예측 부호화 기구(2)는 부호화 대상 매크로 블럭의 정보가 주어지면 도 5의 흐름도에 도시한 바와 같이 우선 처음에 단계S100에서 부호화 대상 매크로 블럭(16×16사이즈)을 8×8사이즈의 4개의 소블럭으로 분할한다.
이어서 단계S101에서 분할한 4개의 소블럭 각각에 대해서 상술한 식(3)에 따라서 휘도 신호의 L1분산(act0,act1,act2,act3)을 산출한다.
이어서 단계S102에서 산출한 4개의 L1분산(act0,act1,act2,act3) 중 최대값(actmax)
actmax=max(act0,act1,act2,act3)
를 산출하여 그 산출한 최대값(actmax)을
부호화 대상 매크로 블럭의 평탄도를 나타내는 평탄 정도로 한다.
이어서 단계S103에서 예측 블럭 사이즈의 판정에 사용하는 문턱값(TH4-8,TH8-16)을 설정한다.
이 문턱값의 설정 처리는, 구체적으로는 양자화 스텝 사이즈 산출부(6)에 의해 산출된 부호화 대상 매크로 블럭의 양자화 스텝 사이즈를 키로 하여 룩업 테이블(35)을 참조함으로써 그 양자화 스텝 사이즈에 적합한 문턱값(TH4-8,TH8-16)을 취득하고 그것을 문턱값 테이블(34)에 기입함으로써 수행한다.
이어서 단계S104에서 부호화 대상 매크로 블럭의 평탄 정도로서 산출한 L1분산 최대값(actmax)과 문턱값 테이블(34)에서 독출한 2개의 문턱값(TH4-8,TH8-16)을 비 교함으로써 부호 대상 매크로 블럭의 평탄도를 판정한다.
이 판정 처리는 구체적으로는,
actmax≥TH4-8
의 관계가 성립할 경우에는 평탄도는 낮다고 판정하고,
TH4-8>actmax≥TH8-16
의 관계가 성립할 경우에는 평탄도는 중간 정도로 판정하고,
TH8-16>actmax
의 관계가 성립할 경우에는 평탄도는 높다고 판정함으로써 수행한다.
이 단계S104의 판정 처리에 따라서 부호 대상 매크로 블럭의 평탄도가 높다고 판정할 경우에는 단계S105으로 진행하여 16×16사이즈를 예측 블럭 사이즈로서 결정하고, 이어지는 단계S106에서 그 결정한 예측 블럭에서 부호화 대상 매크로 블럭의 예측 모드를 선택한다.
한편 단계S104의 판정 처리에 따라서 부호 대상 매크로 블럭의 평탄도가 중간 정도로 판정된 경우에는 단계S107로 진행하여 8×8사이즈를 예측 블럭 사이즈로서 결정하고, 이어지는 단계S108에서 그 결정한 예측 블럭에서 부호화 대상 매크로 블럭의 예측 모드를 선택한다.
한편 단계S104의 판정 처리에 따라서 부호 대상 매크로 블럭의 평탄도가 낮다고 판정된 경우에는 단계S109로 진행하여 4×4사이즈를 예측 블럭 사이즈로서 결정하고, 이어지는 단계S110에서 그 결정한 예측 블럭에서 부호화 대상 매크로 블럭 의 예측 모드를 선택한다.
이와 같이 하여 단계S105∼단계S110의 처리에 따라서 부호화 대상 매크로 블럭의 예측 블럭 사이즈 및 예측 모드를 선택하면 이어지는 단계S111에서 그 예측 블럭 사이즈 및 예측 모드에서 부호화 대상 매크로 블럭을 인트라 예측 부호화한다.
이와 같이 하여 본 발명에서는 인트라 예측 부호화를 수행할 때 예측 모드를 판정하기 전에 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정할 수 있게 된다.
이상에 설명한 실시예에서는 각 예측 블럭 사이즈에서 예측 모드를 제한하지 않았으나, 이용 가능한 예측 모드수를 제한함으로써 연산 비용을 더 줄일 수 있다.
본 발명은 인트라 예측 부호화를 수행할 때 적용할 수 있는 것으로서, 판정하는 예측 모드수를 제한할 수 있을 뿐만 아니라 각 예측 블럭 사이즈에서 필요한 예측 모드 결정을 위한 임시 복호 처리가 불필요해져 연산 비용을 줄일 수 있게 된다.

Claims (12)

  1. 여러가지 예측 모드 및 예측 블럭 사이즈를 가지고 그것들을 부호화시에 전환할 수 있는 인트라 예측 부호화에 사용되는 인트라 예측 부호화 제어 방법으로서,
    부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 산출하는 과정,
    상기 산출한 평탄 정도에 따라 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하는 과정,
    상기 결정한 예측 블럭 사이즈로 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 모드를 선택하는 과정,
    을 가진 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  2. 제1항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법에서,
    상기 예측 블럭 사이즈를 결정하는 과정에서는, 부호화 대상 영역의 평탄도가 낮은 경우에는 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈로서 작은 예측 블럭 사이즈를 결정하고, 부호화 대상 영역의 평탄도가 높은 경우에는 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈로서 큰 예측 블럭 사이즈를 결정하는 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  3. 제2항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법에서,
    상기 예측 블럭 사이즈를 결정하는 과정에서는 부호화 대상 영역의 평탄 정 도와, 선택 가능한 예측 블럭 사이즈에 따라 설정된 문턱값을 비교하고 그 비교 결과에 기초하여 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하는 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  4. 제3항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법에서,
    부호화 대상 영역의 양자화 스텝 사이즈를 산출하는 과정,
    상기 산출한 양자화 스텝 사이즈에 기초하여 상기 문턱값을 설정하는 과정을 가진 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  5. 제4항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법에서,
    상기 양자화 스텝 사이즈를 산출하는 과정에서는, 상기 예측 블럭 사이즈를 결정하는 과정의 실행 전에 부호화 대상 영역의 양자화 스텝 사이즈를 산출할 수 없는 경우에는 다른 영역의 이미 산출 되어 있는 양자화 스텝 사이즈에 기초하여 부호화 대상 영역의 양자화 스텝 사이즈를 산출하는 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  6. 제4항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법에서,
    상기 문턱값을 설정하는 과정에서는 상기 산출한 양자화 스텝 사이즈가 상대적으로 작은 경우에는 상대적으로 작은 예측 블럭 사이즈가 결정되는 비율이 커지는 문턱값을 설정하는 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  7. 제1항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법에서,
    상기 부호화 대상 영역의 평탄 정도를 산출하는 과정에서는 부호화 대상 영역 내의 휘도 신호의 통계량에 기초하여 평탄 정도를 산출하는 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  8. 제1항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법에서,
    상기 부호화 대상 영역의 평탄 정도를 산출하는 과정에서는 부호화 대상 영역을 소영역으로 분할하여 각 소영역에 대해서 평탄 정도를 산출하고 그들의 평탄 정도에 기초하여 부호화 대상 영역의 평탄 정도를 산출하는 인트라 예측 부호화 제어 방법.
  9. 여러가지 예측 모드 및 예측 블럭 사이즈를 가지고 그들을 부호화할 때 전환할 수 있는 인트라 예측 부호화에 사용되는 인트라 예측 부호화 제어장치로서,
    부호화 대상 영역의 평탄도를 나타내는 평탄 정도를 산출하는 산출 수단,
    상기 산출 수단이 산출한 평탄 정도에 따라 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈를 결정하는 결정 수단,
    상기 결정 수단이 결정한 예측 블럭 사이즈로 부호화 대상 영역의 인트라 예측 부호화에 사용하는 예측 모드를 선택하는 선택 수단,
    을 가진 인트라 예측 부호화 제어장치.
  10. 제9항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어장치에서,
    상기 결정 수단은 부호화 대상 영역의 평탄도가 낮은 경우에는 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈로서 작은 예측 블럭 사이즈를 결정하고, 부호화 대상 영역의 평탄도가 높은 경우에는 부호화에 사용하는 예측 블럭 사이즈로서 큰 예측 블럭 사이즈를 결정하는 인트라 예측 부호화 제어장치.
  11. 제1항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법의 실현에 사용되는 처리를 컴퓨터에 실행시키기 위한 인트라 예측 부호화 제어 프로그램.
  12. 제1항에 기재된 인트라 예측 부호화 제어 방법의 실현에 사용되는 처리를 컴퓨터에 실행시키기 위한 인트라 예측 부호화 제어 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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