KR20090078114A - 가변적 화면 그룹 예측 구조를 이용한 다시점 영상 부호화방법 및 장치, 영상 복호화 장치 그리고 상기 방법을수행하는 프로그램이 기록된 기록 매체 - Google Patents

가변적 화면 그룹 예측 구조를 이용한 다시점 영상 부호화방법 및 장치, 영상 복호화 장치 그리고 상기 방법을수행하는 프로그램이 기록된 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변적 화면 그룹 예측 구조를 이용한 다시점 영상 부호화 방법과 장치, 그리고 영상 복호화 장치를 개시한다. 본 발명의 다시점 영상 부호화 방법은 복수의 화면들을 포함하는 화면 그룹을 입력 받는 단계; 화면 그룹의 화면들을 미리 결정된 복수의 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하고, 비트-왜곡 비용값을 계산하는 단계; 상기 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 최적의 그룹 예측 모드를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 다시점 영상의 부호화 효율을 향상시킬 수 있으며, 시공간적 예측 구조가 최적화된 영상 부호화가 가능하다.
다시점 영상, GOP, 비트-왜곡 비용값, 예측 구조

Description

가변적 화면 그룹 예측 구조를 이용한 다시점 영상 부호화 방법 및 장치, 영상 복호화 장치 그리고 상기 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 기록 매체{Multi-view image coding method and apparatus using variable GOP prediction structure, multi-view image decoding apparatus and recording medium storing program for performing the method thereof}
본 발명은 다시점 영상 부호화 방법과 장치, 그리고 영상 복호화 장치에 관한 것으로서, 구체적으로는 시간 방향과 시점 방향의 화면 예측 구조에 대한 가변적 조절을 통해 다시점 영상 부호화의 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
다시점 영상(multi-view image)이란 똑같은 3차원 장면을 두 대 이상의 카메라를 이용하여 촬영한 영상을 의미하며, 특히 다시점 영상은 기하학적인 교정을 거친 여러 영상들의 공간적인 합성을 통해 사용자에게 다양한 시점의 영상을 제공할 수 있다.
다시점 영상의 한 예인 파노라마(panoramic) 영상은 우주/항공 사진학, 컴퓨터 비전, 컴퓨터 그래픽스 분야에서 많이 연구되고 있으며, 항공사진의 해석, 영상 변화 감지, 비디오 압축, 비디오 인덱싱, 카메라 해상도 및 FOV(field of view) 확대에서 간단한 영상 편집에 이르기까지 매우 다양한 분야에 응용되고 있다. 컴퓨터 비전에서는 서로 다른 시점에서 획득된 여러 영상을 이용하여 영상내의 물체의 깊이(depth)와 시차(disparity) 정보를 추출하고 있으며, 컴퓨터 그래픽스에서도 영상기반 렌더링(image based rendering)이란 이름으로 획득된 다시점 영상들을 이용하여 가상의 시점에서 사실적인 영상을 생성한다.
이러한 다시점 영상 처리 기술은 전방향성 카메라를 이용한 감시 시스템이나, 게임에서 이용되는 3차원 가상 시점, 또는 다수의 카메라 영상들로부터 입력된 영상을 임의로 선택할 수 있도록 하는 시점 스위칭 등에 이용되고 있다. 또한, 이러한 다시점 비디오 영상은 네트워크 기술과 맞물려 대화형 콘텐츠나 실감 콘텐츠를 이용하는 다양한 멀티미디어 서비스에 확장될 수 있다.
종래에는 다시점 영상의 부호화를 위해 정형화된 예측 구조를 사용하였다. 그러나, 다시점 영상의 부호화는 단일 시점의 영상의 부호화와 달리 부호화의 효율성이 예측 구조에 의존적이고, 다시점 영상의 시공간적 특성이 서로 상이하여 시점 방향과 시간 방향에 따라 최적의 예측 구조가 서로 다르기 때문에, 기존과 같이 정형화된 예측 구조를 이용할 경우 부호화 효율을 향상시키는데 일정한 한계가 있다.
본 발명은 공간적으로 인접한 복수개의 화면들로 이루어진 다시점 영상에 대한 효율적인 부호화를 위하여, 인접하는 시공간에 존재하는 영상들의 예측 구조를 시공간적 상관도에 따라 가변적으로 조절시킨 다시점 영상 부호화 방법과 장치, 그리고 다시점 영상 복호화 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 다시점 영상 부호화 방법은 복수의 화면들을 포함하는 화면 그룹을 입력 받는 단계; 상기 화면 그룹의 화면들을 미리 결정된 복수의 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하고, 상기 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 단계; 상기 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 하나의 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정하는 단계; 및 상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 단계를 포함한다.
상술한 본 발명의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 다시점 영상 부호화 장치는 복수의 화면들을 포함하는 화면 그룹을 입력받고, 입력된 화면 그룹을 저장하는 버퍼; 상기 화면 그룹의 화면들을 미리 결정된 복수의 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하는 예측 모드별 부호화부; 상기 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 비트-왜곡값 계산부; 상기 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 하나의 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정하는 예측 모드 결정부; 및 상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 부호화부를 포함한다.
상술한 본 발명의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 다시점 영상 부호화 장치는 복수의 화면들을 포함하는 화면 그룹을 입력 받는 입력부; 상기 화면 그룹에 포함된 화면들의 부호화와 관련된 그룹 예측 모드를 조절하는 예측 모드 조절부; 상기 예측 모드 조절부에 의해 조절된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 비트-왜곡값 계산부; 및 상기 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 하나의 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정하는 예측 모드 결정부를 구비하며, 상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 다시점 영상 부호화 장치이다.
상술한 본 발명의 또 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 다시점 영상 복호화 장치는 부호화된 화면 그룹에 대한 비트스트림 정보로부터 예측 모드 정보를 복원하는 예측 모드 복호화부; 상기 비트스트림 정보에 대한 엔트로피 복호화를 수행하는 엔트로피 복호화부; 상기 엔트로피 복호화부를 통해 복원된 잔여 성분 정보에 대한 역양자화를 수행하는 역양자화부; 상기 엔트로피 복호화부를 통해 복원된 움직임 정보를 이용하여 움직임 보상된 화면을 생성하는 움직임 보상부; 및 상기 역양자화부로 부터의 역양자화된 잔여 성분 정보와 상기 움직임 보상부로 부터의 움직임 보상된 화면들을 이용하여 복원된 화면을 생성하고, 상기 복원된 화면들을 재배열하는 화면 재배열부를 포함한다.
또한, 본 발명은 상술한 다시점 영상 부호화 방법을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 다시점 영상의 부호화에 시퀀스(sequence)와 화면(picture)의 중간 레벨 개념으로 시점 방향의 화면 그룹(VGOP), 시간 방향의 화면 그룹(TGOP)의 개념을 도입하고, 비트-왜곡 비용값을 고려하여 화면 그룹의 예측 구조를 가변적으로 조절함으로써, 다시점 영상의 부호화 효율을 향상시키며, 시공간적 예측 구조가 최적화된 영상 부호화가 가능하다는 잇점이 있다.
이하 도면을 참고하여 본 발명의 가변적 화면 그룹 예측 구조를 이용한 다시점 영상 부호화/복호화 장치 및 방법 그리고 상기 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 기록 매체에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 다시점 영상 전송 시스템을 나타내는 개략도이다. 도 1에 도시된 다시점 영상 전송 시스템은 복수개의 다시점 카메라(12, 14, 16, 18), 부호화 장치(20), 인터넷(30), 복호화 장치(40) 및 사용자 단말기(50)를 포함한다.
다시점 카메라는 동일한 촬영 대상을 촬영 대상을 촬영하여, 디지털 또는 아날로그 형태의 전송선을 통해 다시점 영상의 부호화 장치(20)그룹으로 전송한다. 본 실시예의 다시점 영상의 부호화 장치(20)는 고정된 예측 구조가 아닌 화면 화면 그룹 단위로 가변적인 GOP 예측 구조를 이용하여 영상을 부호화한다. 여기에서 화면 그룹은 화면 시점 방향의 화면 그룹(VGOP)와 시간 방향의 화면 그룹(TGOP)을 의 미하며, 가변적인 GOP 예측 구조는 VGOP와 TGOP에 대하여 I, P, B 화면 구조가 화면 그룹에 따라 상이함을 의미한다. 다시점 영상의 부호화 장치에 대한 상세한 설명은 후술한다. 다시점 영상의 부호화 장치(20)에서 압축된 데이터는 인터넷 또는 다른 데이터 통신망을 통해 다시점 영상의 복호화 장치(40)로 전달된다. 다시점 영상의 복호화 장치(40)는 전달된 데이터를 복호화한 후, 사용자 단말(50)에 구비된 출력 수단을 통해 복원된 영상을 출력한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다. 도 2에 도시된 다시점 영상 부호화 장치(20)는 버퍼(102), 다운 샘플링부(104), GOP 예측 모드별 부호화부(106), 비트-왜곡 비용값 계산부(108), GOP 예측모드 결정부(110) 및 부호화부(112)를 포함한다.
버퍼(102)는 다시점 영상 획득 장치로부터 획득된 화면 그룹을 입력 받는다. 본 발명에서 화면 그룹은 시점 방향의 화면 그룹(VGOP)과 시간 방향의 화면 그룹(TGOP)을 포함하는 GGOP(Group of GOP)의 개념으로 사용된다. GGOP는 시퀀스(sequence)와 화면(picture)의 중간 레벨로서, 하나의 GGOP는 여러 개의 화면들로 이루어지고, 여러 개의 GGOP가 모여 하나의 시퀀스(sequence)를 구성할 수 있다.
다운 샘플링부(104)는 버퍼에 저장된 상기 입력된 화면 그룹에 속한 화면들에 대해 다운 샘플링을 수행한다. 도 2의 다시점 영상 부호화 장치(20)는 GOP 예측 모드별 부호화부를 구비하여 다운 샘플링된 영상 정보에 대한 부호화를 수행하므로, 예측 모드별 부호화에 필요한 연산량과 연산에 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 그러나, 다운 샘플링된 영상 정보를 입력 받아 수행되는 예측 모드별 부호화의 결과를 최종적인 부호화의 결과로서 사용한다면, 복원되는 영상의 품질이 떨어지는 문제가 있으므로, 본 실시예에서는 영상 부호화를 위한 별도의 부호화부(112)를 더 구비한다.
GOP 예측 모드별 부호화부(106)는 다운 샘플링된 화면 그룹을 미리 정해진 복수 개의 그룹 예측 모드들에 따라 각각 부호화한다. GOP 예측 모드별 부호화부(106)는 예측 모드별 제1 부호화부와 예측 모드별 제2 부호화부를 포함한다. 예측 모드별 제1 부호화부는 화면 그룹 중 앵커 화면들을 시점 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화하는 것이고, 제2 부호화부는 비앵커 화면들을 시간 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화하는 것이다.
비트-왜곡 비용값 계산부(108)는 GOP 예측 모드별 부호화부에 따른 부호화된 영상 정보와 원래의 영상 정보를 이용하여 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산한다. 비트-왜곡 비용값 계산부(108)는 제1 비트-왜곡 비용값 계산부와 제2 비트-왜곡 비용값 계산부를 포함한다. 제1 비트-왜곡 비용값 계산부는 예측 모드별 제1 부호화부를 통해 부호화된 앵커 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하고, 제2 비트-왜곡 비용값 계산부는 예측 모드별 제2 부호화부를 통해 부호화된 각각의 비앵커 화면에 따른 비트-왜곡 비용값을 계산한다.
도 3은 8개의 시점으로 이루어진 다시점 영상의 부호화를 위한 예측 구조의 일예를 나타낸다. 도 3의 예측 구조는 시점 방향(y축, S0, S1, ... , S7)과 시간 방향(x축, T0, T1... )으로 이루어져 있다. 도면 3에서 화살표는 두 프레임간의 참 조 관계를 나타내는 것으로 A->B이면 B가 A를 참조하여 부호화됨을 의미한다. 도면 3과 같이 시점 방향으로만 참조 관계를 갖는 시간대의 화면들(T0, T8, ..)을 앵커(anchor) 화면이라 하고, 앵커 화면이 아닌 화면을 비앵커(non-anchor) 화면이라 한다. 다시점 영상 부호화의 예측 구조는 공간적 상관관계를 갖는 시점 방향에 대한 예측 구조와 시간적 상관관계를 갖는 시간 방향에 대한 예측 구조로 구분할 수 있다.
시점 방향에 대한 예측 구조와 관련하여, 종래에는 I-B-P-B-B-B-P-P와 같은 정형화된 GOP 예측 구조를 사용하였으며, 시간과 무관하게 동일한 예측 구조를 유지하여 사용하였다. 본 발명의 다시점 영상 부호화 방법은 종래의 이러한 예측 구조와 달리, 시점 방향과 시간 방향의 예측 구조를 가변적으로 조절하는 것에 일 특징이 있다. 도 3에는 시점 방향의 화면 그룹을 나타내는 VGOP와, 시간 방향의 화면 그룹을 나타내는 TGOP가 도시되어 있다. 먼저, 시점 방향의 화면 그룹인 VGOP의 부호화 방법을 살펴보면, I시점의 위치를 식 1을 통해 중앙 시점에 가깝게 위치시키는 것이 바람직하다. 하기 수학식1에서 Numview는 시점의 수를 의미한다.
[수학식 1]
Iview =
Figure 112008002888839-PAT00001
Numview/2
Figure 112008002888839-PAT00002
수학식1에 따라 Iview를 중앙으로 위치시킬 경우, 기본 예측 구조는 …PPIPP… 형태를 갖게 되며, 그 확장 예측 구조는 여기에 P화면 사이에 몇 개의 B화면을 넣을 것인가에 달려있다. 예를 들면 PBPBIBPBP…의 형태는 하나의 B를 삽입한 형태 이고 …PBBPBBIBBP…는 두 개의 B를 삽입한 형태이다. 이와 같이 I화면을 중심으로 하는 다양한 예측 구조가 존재할 수 있다. 본 발명에서는 상술한 다양한 형태의 예측 구조를 그룹 예측 모드라 정의한다. 이렇게 다양한 시점 방향의 화면 그룹(VGOP)에 대한 그룹 예측 모드들을 미리 정의하고, 하기의 수학식 2와 같이 비트-왜곡 비용값의 관점에서 최적의 그룹 예측 모드들 선택한 후, 선택된 최적의 그룹 예측 모드에 따라 다시점 영상 부호화를 수행하는 것이 바람직하다. 그리고, 선택된 최적의 그룹 예측 모드에 대한 정보를 부호화하여 시점 방향의 화면 그룹(VGOP)의 헤더에 전송하고, 복호화기에서는 이 정보를 이용하여 해당 구조로 디코딩한다.
[수학식 2]
C = D + λ·R
여기에서, D는 임의의 그룹 예측 모드에 따라 부호화 했을 경우의 왜곡(distortion)이고, R은 상기 그룹 예측 모드에 따라 부호화 했을 경우의 비트(rate)이며, C는 비트-왜곡 비용값이고, λ는 왜곡과 비트에 대한 가중치로서, H.264/AVC에서 정의된 값을 사용할 수 있다. 수학식2를 이용하여 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 화면 각각에 대하여 비트-왜곡 비용값을 계산할 수 있고, 해당 VGOP에 속하는 화면들의 비트-왜곡 비용값들을 합산하면, 해당 VGOP에 최적인 그룹 예측 모드를 찾을 수 있다.
본 발명에서 시간 방향의 화면 그룹(TGOP)의 그룹 예측 모드에 따른 부호화는 시점 방향 그룹의 그룹 예측 모드를 결정한 후 수행한다. 일반적으로 TGOP의 예측 구조는 계층적 B화면 구조를 갖는다. TGOP의 구조는 시퀀스의 임의 접근이 용이 하도록 정의된 GOP 길이에 따라 결정된다. 도면 3의 경우 GOP 길이가 8인 경우이다. 그러나 GOP 길이가 결정된다 하더라도 다양한 계층적 B화면 구조가 가능하다. B1 레벨의 화면을 2개로 정의할 수도 있고 다른 한쪽으로 치우치게 할 수도 있다. 계층적 B화면의 구조에 따라 부호화 효율이 달라지기 때문에, VGOP와 마찬가지로 TGOP의 경우에도 다양한 시간 방향의 그룹 예측 모드를 미리 정의하고, 각각의 TGOP에 대하여 최적의 부호화 효율을 갖는 그룹 예측 모드를 선택할 수 있다. 여기에서 최적의 부호화 효율은 비트-왜곡 관점에서 판단할 수 있다.
GOP 예측 모드 결정부(110)는 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 하나의 그룹 예측 모드를 결정한다. GOP 예측 모드 결정부(110)는 제1 예측 모드 결정부와 제2 예측 모드 결정부를 포함한다. 제1 예측 모드 결정부는 시간 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 제2 비트-왜곡 계산부에 따라 계산된 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 그룹 예측 모드를 결정하고, 제2 예측 모드 결정부는 시점 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 시점 방향의 그룹 예측 모드를 결정한다.
부호화부(112)는 GOP 예측 모드 결정부(110)에 따라 선택된 그룹 예측 모드에 따라 상기 화면 그룹의 영상에 대한 부호화를 수행한다. 본 실시예의 경우 다운 샘플링된 영상 정보에 대한 예측 모드별 부호화를 수행하였기 때문에, 별도의 부호화부를 통해 영상 부호화를 수행하는 것이 바람직하다. 그러나, 본 실시예와 달리 다운 샘플링부를 구비하지 않는 경우, GOP 예측 모드 결정부에서 선택된 시점 방향의 그룹 예측 모드에 따른 부호화 결과를 이용하여 부호화를 수행하도록 구현할 수 있다. 여기에서 부호화 결과는 부호화된 영상 정보와 그룹 예측 모드에 대한 식별 정보를 의미한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 다시점 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다. 도 4에 도시된 다시점 영상 부호화 장치(20’)는 버퍼(152), 화면 재배열부(154), 이산여현변환부(DCT, 156), 양자화부(Q,158), 역양자화부(Q-1, 160), 역이산여현변환부(IDCT, 162), 인트라 예측부(164), 움직임 보상부(168), 움직임 예상부(170), GOP 예측 모드 조절부(172), 비트-왜곡 비용값 계산부(174), GOP 예측 모드 결정부(176), 엔트로피 부호화부(178) 및 비트스트림 생성부(180)를 포함한다.
본 실시예의 다시점 영상 부호화 장치는 기존의 영상 부호화 장치에 GOP 예측 모드 조절부(172), 비트-왜곡 비용값 계산부(174) 및 GOP 예측 모드 결정부(176)를 더 구비하며, 부호화하고자 하는 화면들을 미리 결정된 복수개의 그룹 예측 모드에 따라 부호화하고, 비트-왜곡의 관점에서 최적의 그룹 예측 모드에 따라 부호화 결과값을 출력하는 것을 주된 특징으로 한다.
예를 들어, 시점 방향의 화면 그룹(VGOP)의 길이가 8이고, VGOP에 대한 4개의 그룹 예측 모드(IBPBPBPP, PPBIBPBP, PBBIBBPP 및 PPBBIBBP)가 존재할 경우, 본 실시예의 영상 부호화 장치는 하나의 시점 방향 그룹에 대하여 4번의 부호화를 수행하고, 4개의 그룹 예측 모드들 중에서 최적의 그룹 예측 모드를 최종적인 부호화 결과로서 출력한다. 이하, 영상 부호화 장치를 구성하는 구성요소들에 대하여 설명 한다.
버퍼(152)는 캠코더, 디지털 카메라 등의 영상 획득 장치에서 획득된 다시점 영상 정보를 입력받고, 일시적으로 저장한다. 화면 재배열부(154)는 후술하는 재배열 순서에 따라 버퍼를 액세스하여 부호화하고자 하는 화면의 데이터를 움직임 예상부와 감산기에 제공한다.
우선, 전방향 경로(forward path)에 대하여 상세히 설명한다. 화면 재배열부(154)로부터 전달되는 부호화하고자하는 대상 화면은 감산기에 입력된다. 감산기는 움직임 보상부(168)를 통해 재구성된 참조화면과 대상 화면의 차이값 행렬을 생성하고, 생성된 차이값 행렬을 이산여현변환부(DCT, 156)에 전달한다. 이산여현변환부(DCT, 156)는 상기 차이값 행렬에 대한 이산 코사인 변환을 통해 DCT 계수를 계산한다. 양자화부(Q, 158)는 이산여현변환부에서 생성된 DCT 계수를 양자화시킨다. 양자화부(158)에서 양자화된 DCT 계수는 엔트로피 부호화부(178)로 전달되며, CAVLC 또는 CAVAC 등의 방법으로 엔트로피 부호화된다. 엔트로피 부호화된 데이터는 비트스트림 생성부(180)를 통해 외부의 네트워크로 전송된다.
다음은, 재구성 경로(reconstruction path)에 대하여 상세히 설명한다. 본 실시예에서 양자화부(158)를 통해 양자화된 데이터는 역양자화부(Q-1, 160), 역이산여현변환부(IDCT, 162)와 합산기에 입력된다. 인트라 예측부(164)는 화면 내 예측 알고리즘을 이용하여 I화면을 생성하고, 생성된 I화면을 GOP 예측모드 조절부(172)에 전달한다. 인터모드로 부호화하는 경우, 재구성된 화면은 화면 저장부(166)에 저장된 후, 저장된 화면은 움직임 보상부(168)와 움직임 보상부(168)에 전달된다.
움직임 예상부(170)는 화면 재배열부(154)에서 입력되는 대상 화면의 움직임을 예상하고, 대상 화면의 블록에 대한 움직임 벡터를 엔트로피 부호화부(178)로 전송한다. 움직임 예상부(170)에서 생성된 움직임 벡터는 움직임 보상부(168)로 전달되고, 움직임 보상부(168)는 화면 저장부로 부터의 재구성된 화면에 대한 정보와 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상된 예측 화면을 생성한다. 이렇게 생성된 예측 화면과 화면 재배열부에서 입력된 대상 화면의 차이는 감산기에서 연산되어, 상술한 바와 같이 이산여현변환부(156)로 전달된다. 또한, 움직임 보상부에서 예측된 화면에 대한 데이터는 가산기로도 입력되며, 상기 입력된 데이터는 IDCT를 통해 재구성된 차이값 행렬에 대한 정보와 합산되어 화면 저장부(166)에 저장된다.
GOP 예측 모드 조절부(172)는 미리 결정된 복수개의 그룹 예측 모드에 따라 대상 화면을 I화면으로 부호화할 것인지 아니면 P 또는 B화면으로 부호화할 것인지를 조절하고, 인트라 예측부 또는 움직임 보상부를 통해 부호화된 화면을 감산기에 전달한다.
비트-왜곡 비용값 계산부(174)는 복수개의 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산한다. 비트-왜곡 비용값 계산부는 재구성 경로를 통해 생성된 복원 영상 정보, 원래의 영상 정보와 비트율을 고려하여 현재의 그룹 예측 모드에 따른 비트-왜곡 비용값을 계산한다.
GOP 예측 모드 결정부(176)는 4개의 그룹 예측 모드 각각에 대하여 8개의 화면 각각의 비트-왜곡 비용값들을 합산하고, 합산된 값을 최소로 하는 그룹 예측 모 드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정한다. 또한, GOP 예측 모드 결정부(176)는 결정된 그룹 예측 모드에 대한 식별 정보를 엔트로피 부호화부(178)에 전달한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 부호화 방법을 나타내는 흐름도이다. 도 5에 도시된 다시점 영상 부호화 방법은 도 2의 영상 부호화 장치에서 수행되는 하기 단계들을 포함한다.
210단계에서, 버퍼(102)는 화면 그룹(GOP) 단위로 영상 정보를 입력 받는다. 여기에서 화면 그룹은 다시점 영상의 화면 그룹으로서 시점 방향의 화면 그룹과 시간 방향의 화면 그룹을 포함한다.
220단계에서, 다운 샘플링부(104)는 입력된 화면 그룹에 속한 화면들 각각에 대하여 다운 샘플링을 수행한다.
230단계에서, GOP 예측 모드별 부호화부(106)는 화면 그룹 중 시점 방향의 화면 그룹의 앵커 화면들을 시점 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화한다.
240단계에서 비트-왜곡 비용값 계산부(108)는 230단계를 통해 부호화된 앵커 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산한다.
250단계에서 GOP 예측 모드 결정부(110)는 시점 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정한다.
260단계에서 GOP 예측 모드별 부호화부(106)는 비앵커 화면에 대한 시간 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 250단계에서 결정된 그룹 예측 모드와 관련된 시간 방향의 그룹 예측 모드들에 따라 상기 비앵커 화면들에 대한 부호화를 수행한 다. 예를 들어, 앵커 화면 그룹에 대한 예측 모드가 PPBIBPBP로 결정된 경우, S0 시점에서의 예측 모드별 부호화는 시간 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 P로 시작하는 그룹 예측 모드들에 대하여만 수행한다.
270단계에서 비트-왜곡 비용값 계산부(108)는 260단계를 통해 부호화된 각각의 비앵커 화면에 따른 비트-왜곡 비용값을 계산한다.
280단계에서 GOP 예측 모드 결정부(110)는 시간 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정한다.
290단계에서 부호화부(112)는 GOP 예측 모드 결정부(110)에 의하여 결정된 최적의 그룹 예측 모드에 따라 버퍼(102)에 저장된 다시점 영상들에 대한 부호화를 수행하고, 부호화된 영상 정보를 출력한다. 본 실시예의 다시점 영상 부호화 방법과 달리, 다운 샘플링 단계를 포함시키기 않도록 부호화 방법을 구현하는 것도 가능하다. 이 경우에는 GOP 예측 모드별 부호화부에 의해 생성된 부호화 결과 즉 부호화된 영상 정보를 활용할 수 있기 때문에, 부호화부(112)는 상기 결정된 그룹 예측 모드를 식별하기 위한 정보와 이미 생성된 부호화된 영상 정보를 이용하여 부호화를 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다. 도 6에 도시된 영상 복호화 장치는 GOP 예측 모드 복호화부(302), 엔트로피 복호화부(304), 역양자화부(Q-1, 306), 역이산여현변환부(IDCT, 308), 움직임 보상부(310) 및 화면 재배열부(312)를 포함한다.
GOP 예측 모드 복호화부(302)는 부호화된 화면 그룹에 대한 비트스트림으로부터 그룹 예측 모드에 대한 식별 정보를 복원한다. 엔트로피 복호화부(304)는 복원된 그룹 예측 모드의 식별 정보에 따라 입력된 비트스트림에 대한 엔트로피 복호화를 수행한다. 역양자화부(Q-1, 306)는 엔트로피 복호화된 잔여 성분 정보를 역양자화시키고, 역이산여현변환부(IDCT, 308)는 이산 코사인 변환의 역연산을 수행하여 주파수 성분을 화소 성분으로 변환시킨다. 움직임 보상부(310)는 상기 엔트로피 복호화된 움직임 정보를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 움직임 보상된 복원 영상 정보를 생성한다. 상기 복원된 영상 정보는 역이산여현변환부(308)로 부터의 잔여 성분 정보에 가산처리되며, 최종적으로 복원된 영상 정보를 화면 재배열부(312)에 전달한다. 화면 재배열부(312)는 가산기로부터 복원된 영상 정보를 입력 받고, 재생 시간 순서에 맞도록 화면을 재배열한다.
한편 본 발명의 영상 부호화, 복호화 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있 는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트 들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 상기 개시된 실시예 들은 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 한다.
본 발명은 시점 방향의 화면 그룹(VGOP)과 시간 방향의 화면 그룹(TGOP)의 부호화를 위한 예측 구조에 대한 가변적으로 조절이 가능한 다시점 영상 부호화 방법와 장치, 그리고 영상 복호화 장치에 관한 것으로서, 다시점 영상 부호화 시스템은 물론 대화형 컨텐츠, 실감 컨텐츠 등을 이용하는 다양한 멀티미디어 서비스 시스템에 적용되기에 유용하다.
도 1은 본 발명에 따른 다시점 영상 전송 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 8개의 시점으로 이루어진 다시점 영상 부호화를 위한 예측 구조의 일예를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 다시점 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 부호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 다시점 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.

Claims (17)

  1. 다시점 영상 부호화 방법에 있어서,
    a) 복수의 화면들을 포함하는 화면 그룹을 입력 받는 단계;
    b) 상기 화면 그룹의 화면들을 미리 결정된 복수의 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하고, 상기 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 단계;
    c) 상기 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 하나의 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정하는 단계; 및
    d) 상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a)단계에서 상기 화면 그룹은 시점 방향의 화면 그룹(VGOP)과 시간 방향의 화면 그룹(TGOP)을 포함하고, 상기 b)단계에서 상기 그룹 예측 모드들은 상기 시점 방향의 화면 그룹 부호화를 위한 복수의 그룹 예측 모드들과 시간 방향의 화면 그룹 부호화를 위한 복수의 그룹 예측 모드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 b)단계는
    b1) 상기 시점 방향의 화면 그룹들 중에서 앵커 화면들을 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화하는 단계; 및
    b2) 상기 b1)단계를 통해 부호화된 앵커 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 c)단계에서 최적의 그룹 예측 모드를 결정하는 것은
    상기 시점 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 b2)단계에서 계산된 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 그룹 예측 모드를 결정하는 것이고,
    상기 d)단계에서 상기 다시점 영상 정보를 생성하는 것은
    상기 b1)단계의 결과로서 생성된 부호화 정보들 중에서, 상기 c)단계에서 선택된 시점 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 영상 정보와 상기 결정된 그룹 예측 모드에 대한 식별 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 b)단계는
    b1) 상기 시점 방향의 화면 그룹들 중에서 앵커 화면들을 다운 샘플링하는 단계;
    b2) 상기 다운 샘플링된 앵커 화면들을 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하는 단계; 및
    b3) 상기 b2)단계를 통해 부호화된 각각의 앵커 화면에 따른 비트-왜곡 비용 값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 b)단계는
    b1) 상기 시점 방향의 화면 그룹들 중에서 앵커 화면들을 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하는 단계;
    b2) 상기 b1)단계를 통해 부호화된 앵커 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하고, 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로하는 시점 방향의 그룹 예측 모드를 결정하는 단계;
    b3) 시간 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 b2) 단계에서 결정된 시점 방향의 그룹 예측 모드와 관련된 시간 방향의 그룹 예측 모드들을 선별하고, 비앵커 화면들을 상기 선별된 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하는 단계;
    b4) 상기 부호화된 각각의 비앵커 화면에 따른 비트-왜곡 비용값을 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 c)단계는 상기 b2) 단계에서 결정된 시점 방향의 그룹 예측 모드와 관련된 시간 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 b4)단계에서 계산된 비앵커 화면의 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 시점 방향의 그룹 예측 모드를 결정하는 단계이며,
    상기 d)단계에서 상기 다시점 영상 정보를 생성하는 것은 상기 b3)단계의 결 과로서 생성된 부호화된 영상 정보와 상기 b2) 단계 또는 상기 c)단계에서 결정된 그룹 예측 모드에 대한 식별 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 시점 방향의 그룹 예측 모드들은 "…PPIPP…", "…PBIBP…" 및 "…PBBIBBP…" 중에서 선택되는 하나 이상의 그룹 예측 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항의 다시점 영상 부호화 방법을 컴퓨터 상에서 수행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터에서 판독가능한 기록 매체.
  10. 다시점 영상 부호화 장치에 있어서,
    복수의 화면들을 포함하는 화면 그룹을 입력받고, 입력된 화면 그룹에 대한 데이터를 저장하는 버퍼;
    상기 화면 그룹의 화면들을 미리 결정된 복수의 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하는 예측 모드별 부호화부;
    상기 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 비트-왜곡값 계산부;
    상기 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 하나의 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정하는 예측 모드 결정부; 및
    상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 화면 그룹은 시점 방향의 화면들과 시간 방향의 화면들을 포함하고,
    상기 그룹 예측 모드들은 상기 시점 방향의 화면 그룹 부호화를 위한 복수의 그룹 예측 모드들과 시간 방향의 화면 그룹 부호화를 위한 복수의 그룹 예측 모드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 특징으로 다시점 영상 부호화 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 예측 모드별 부호화부는 상기 화면 그룹에 포함된 앵커 화면들을 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화하고, 상기 비트-왜곡 비용값 계산부는 상기 예측 모드별 부호화부를 통해 부호화된 앵커 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하며,
    상기 예측 모드 결정부는 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 그룹 예측 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 예측 모드별 부호화부는 상기 화면 그룹에 포함된 앵커 화면들을 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화하는 예측 모드별 제1 부호화부와, 상기 비앵커 화면들을 상기 시간 방향의 그룹 예측 모드에 따라 부호화하는 예측 모드별 제2 부호화부를 포함하고,
    상기 비트-왜곡 비용값 계산부는 상기 예측 모드별 제1 부호화부를 통해 부호화된 앵커 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 제1 비트-왜곡 계산부 및 상기 예측 모드별 제2 부호화부를 통해 부호화된 각각의 비앵커 화면에 따른 비트-왜곡 비용값을 계산하는 제2 비트-왜곡 계산부를 포함하며,
    상기 예측 모드 결정부는 상기 시점 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로하는 최적의 그룹 예측 모드를 결정하는 제1 예측 모드 결정부와 상기 시간 방향의 그룹 예측 모드들 중에서 상기 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 최적의 그룹 예측 모드를 결정하는 제2 예측 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 부호화 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 입력된 화면 그룹의 화면들을 다운 샘플링하는 다운 샘플링부를 더 포함하며,
    상기 예측 모드별 부호화부는 상기 다운 샘플링된 화면들을 상기 그룹 예측 모드들에 따라 부호화하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 예측 모드 결정부는 상기 그룹 예측 모드들 중에서 비트-왜곡 비용값의 합을 최소로 하는 최적의 그룹 예측 모드를 결정하는 것이고,
    상기 부호화부는 상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  16. 다시점 영상 부호화 장치에 있어서,
    복수의 화면들을 포함하는 화면 그룹을 입력받고, 입력된 화면 그룹에 대한 데이터를 저장하는 버퍼;
    상기 화면 그룹에 포함된 화면들의 부호화를 위한 그룹 예측 모드를 조절하는 예측 모드 조절부;
    상기 예측 모드 조절부에 의해 조절된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 화면들 각각의 비트-왜곡 비용값을 계산하는 비트-왜곡값 계산부; 및
    상기 비트-왜곡 비용값을 고려하여, 상기 그룹 예측 모드들 중에서 하나의 그룹 예측 모드를 최적의 그룹 예측 모드로 결정하는 예측 모드 결정부를 구비하며, 상기 결정된 그룹 예측 모드에 따라 부호화된 다시점 영상 정보를 생성하는 다시점 영상 부호화 장치.
  17. 부호화된 화면 그룹에 대한 비트스트림 정보로부터 예측 모드 정보를 복원하는 예측 모드 복호화부;
    상기 비트스트림 정보에 대하여 엔트로피 복호화를 수행하는 엔트로피 복호화부;
    상기 엔트로피 복호화부를 통해 복원된 잔여 성분 정보에 대한 역양자화를 수행하는 역양자화부;
    상기 엔트로피 복호화부를 통해 복원된 움직임 정보를 이용하여 움직임 보상된 화면을 생성하는 움직임 보상부; 및
    상기 역양자화부로 부터의 역양자화된 잔여 성분 정보와 상기 움직임 보상부로 부터의 움직임 보상된 화면들을 이용하여 복원된 화면을 생성하고, 상기 복원된 화면들을 재배열하는 화면 재배열부를 포함하는 것을 특징으로 하는 다시점 영상 복호화 장치.
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