KR20100020441A - 비디오 신호 처리 방법 - Google Patents

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김정선
최영희
전병문
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엘지전자 주식회사
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Abstract

본 발명에 따른 비디오 신호 처리 방법은 비트스트림으로부터 현재 매크로 블록에 대한 DC 변환 계수 및 직류 성분 블록의 파티션 정보를 획득하고, 상기 직류 성분 블록의 파티션 정보에 기초하여 직류 성분 블록내의 파티션 각각에 대하여 변환 크기 정보를 획득하며, 상기 직류 성분 블록의 파티션에 대한 변환 크기 정보에 기초하여 역 DC 변환 또는 하다마드 변환을 수행하고, 상기 변환을 수행한 결과값과 상기 비트스트림으로부터 획득된 교류 성분에 대하여 역양자화 및 역 DC 변환을 수행하여 레지듀얼 블록을 복원하는 것을 특징으로 한다.
화면내 예측, DC 변환

Description

비디오 신호 처리 방법{METHOD OF PROCESSING A VIDEO SIGNAL}
본 발명은 화면내 또는 화면간 예측 및 블록단위 부호화에 관한 방법과 장치에 관한 것이다.
영상 신호의 압축율을 높이기 위해 시간적 중복성과 공간적 중복성을 제거하는 방법 즉, 화면내 또는 화면간 예측을 수행하며, DC 변환 및 벡터양자화 등의 기술을 이용한다.
본 발명의 목적은 화면내 예측을 이용하여 비디오 신호를 효율적으로 처리하고자 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 DC 변환 또는 하다마드 변환을 이용하여 비디오 신호를 효율적으로 처리하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 16X16 보다 큰 매크로 블록에 대하여 DC 변환을 수행하여 직류 성분으로 이루어진 블록을 구성하고, 이에 DC 변환 또는 하다마드 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제시한다.
본 발명은 하나의 매크로 블록내에서 다양한 변환 크기의 DC 변환이 이용되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제시한다.
본 발명은 다양한 변환 크기의 DC 변환을 수행하기 위하여, 변환 크기를 지시하는 플래그 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제시한다.
본 발명은 매크로 블록이 화면내 예측을 수행하는 경우, 하나의 매크로 블록내에 서로 다른 크기의 예측 블록이 이용되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제시한다.
본 발명은 하나의 매크로 블록내에 서로 다른 크기의 예측 블록을 이용하기 위하여 예측 블록의 크기를 나타내는 플래그 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제시한다.
본 발명에 따르면, DC 변환 또는 하다마드 변환을 수행함으로써 공간적 중복성을 제거할 수 있고, 이에 따라 비디오 신호의 코딩을 효율적으로 할 수 있다. 하나의 매크로 블록내에서 서로 다른 변환 크기의 DC 변환을 수행함으로써 레지듀얼 블록의 데이터를 효율적으로 압축할 수 있다. 변환 크기를 지시하는 플래그 정보를 이용함으로써, 전송되는 데이터량을 줄일 수 있기 때문에 효율적인 비디오 신호 처리가 가능하다. 16X16 보다 큰 매크로 블록의 경우, 화면내 예측시 하나의 매크로 블록내에서 다양한 예측 블록의 크기를 이용함으로써 예측의 정확성을 향상시키고, 그에 따라 레지듀얼 데이터를 감소시킴으로써 전송되는 데이터량을 줄일 수 있기 때문에 효율적인 비디오 신호 처리가 가능하다.
이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.　 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
먼저, 매크로 블록에 대해서 살펴보기로 한다. 매크로 블록은 비디오 프레임을 처리하기 위한 기본 단위로서, 16x16 화소로 이루어진 영역으로 정의할 수 있다. 그러나, 비디오 영상의 크기가 커짐에 따라 16x16 보다 큰 매크로 블록의 개념을 정의할 필요가 있다. 16x16 보다 큰 매크로 블록은 종래보다 해상도가 큰 비디오 프레임을 처리하기 위한 기본 단위가 될 수 있으며, 예를 들어 32x32, 64x64 화소로 이루어진 영역으로 정의할 수 있다.
16x16 보다 큰 매크로 블록은 비디오 영상의 해상도에 따라 적응적으로 이용될 수 있다. 예를 들어, 비디오 영상의 해상도가 VGA이하인 경우에는 매크로 블록의 크기를 16x16으로 설정할 수 있으며, 이에 따라 매크로 블록의 파티션으로서 16x8, 8x16, 8x8, 4x8, 8x4, 4x4 크기의 블록들이 사용될 수 있다. 해상도가 VGA 이상 1080P 이하인 경우에는 매크로 블록의 크기를 32x32으로 설정할 수 있으며, 이에 따라 32x16, 16x32, 16x16, 16x8, 8x16, 8x8 크기의 블록들이 사용될 수 있고, 해상도가 1080P 이상 4kx2k 이하인 경우에는 매크로 블록의 크기를 64x64으로 설정할 수 있으며, 64x32, 32x64, 32x32, 32x16, 16x32, 16x16 크기의 블록들이 사용될 수 있다. 다만, 인코더에서는 비디오 영상의 해상도에 따라 16x16 매크로 블록 또는 16x16 보다 큰 매크로 블록 가운데서 최적의 매크로 블록의 크기를 결정할 수 있다. 상기 결정된 매크로 블록의 크기 정보는 슬라이스 레벨이나 시퀀스 레벨에서 디코더로 전송될 수 있으며, 이에 따라 매크로 블록의 크기를 적응적으로 이 용할 수 있다.
매크로 블록의 크기의 확대에 따른 매크로 블록의 타입에 대해서 살펴보기로 한다. 매크로 블록의 타입은 매크로 블록의 예측 모드에 따라, 즉, 화면내 예측 모드인지 화면간 예측 모드인지에 따라 각각 정의될 수 있고, 이는 예측 블록의 크기 정보를 포함할 수 있으며, 화면간 예측을 수행하는 매크로 블록의 타입은 예측 방향에 대한 정보도 포함할 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 화면내 예측 모드로 코딩된 블록은 블록 단위로 16x16화소, 8x8화소, 4x4화소가 사용될 수 있다. 화면간 예측 모드로 코딩된 블록으로는 움직임 보상을 위해 16x16화소, 16x8화소, 8x16화소 8x8화소가 매크로 블록의 타입으로 사용되며, 8x8화소가 사용될 경우 8x4화소, 4x8화소, 4x4화소가 서브 매크로 블록의 타입으로 사용될 수 있다.
이하, 16x16 보다 큰 매크로 블록에 따른 매크로 블록의 타입을 정의하고자 한다. 비디오 영상의 크기가 커짐에 따라 상대적으로 크기가 작은 매크로 블록의 타입은 사용빈도가 감소할 것인바, 이러한 매크로 블록의 타입에 대한 정보를 제거할 수 있고, 그에 따라 매크로 블록의 타입에 할당된 비트수를 줄일 수 있다. 예를 들어, 비디오 영상의 해상도가 VGA이하인 경우라면 앞서 설명한 매크로 블록의 타입을 이용할 수 있다. 그러나, 해상도가 VGA 이상 1080P 이하인 경우라면, 8x8화소보다 작은 매크로 블록의 타입은 이용하지 아니할 수 있다. 즉, 화면내 예측 모드로 코딩된 블록은 블록 단위로 16x16화소, 8x8화소가 이용될 수 있으며, 화면간 예측 모드로 코딩된 블록으로는 16x16화소, 16x8화소, 8x16화소 8x8화소가 매크로 블 록의 타입으로 이용될 수 있다. 이 경우 서브 매크로 블록의 타입으로 8x4화소, 4x8화소, 4x4화소가 이용되지 않을 것이다. 해상도가 1080P 이상 4kx2k 이하인 경우라면, 16x16화소보다 작은 매크로 블록의 타입은 이용하지 아니할 수 있다. 즉, 화면내 예측 모드로 코딩된 블록 및 화면간 예측 모드로 코딩된 블록으로는 16x16화소가 매크로 블록의 타입으로 이용될 수 있다.
마찬가지로 인코더에서는 비디오 영상의 해상도에 따라 최적의 매크로 블록의 타입을 결정할 수 있고, 상기 결정된 매크로 블록의 타입 정보는 슬라이스 레벨이나 시퀀스 레벨에서 디코더로 전송될 수 있으며, 이에 따라 매크로 블록의 타입을 적응적으로 이용할 수 있다.
도 1 은 비디오 신호 인코딩 장치(100)의 개략적인 블록도이다.
도 1 을 참조하면, 변환부(110), 양자화부(115), 코딩 제어부(120), 역양자화부(130), 역반환부(135), 디블록킹 필터링부(140), 복호픽쳐저장부(150), 움직임 추정부(155), 화면간 예측부(160), 화면내 예측부(170), 및 엔트로피 코딩부(180)를 포함한다.
변환부(110)는 화소값을 변환하여 변환 계수값을 획득하며, 이 경우 DC 변환 또는 웨이블릿 변환 방식이 사용될 수 있다. 양자화부(115)는 변환부(110)에서 출력된 변환 계수값을 양자화한다. 코딩 제어부(120)는 특정 블록 또는 프레임을 화면내 부호화할 것인지, 화면간 부호화할 것인지를 제어한다. 역양자화부(130)는 변환 계수값을 역양자화하고, 역변환부(135)는 역양자화된 변환 계수값을 원래의 화소값으로 복원한다. 디블록킹 필터링부(140)는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위하 여 각각의 코딩된 매크로 블록에 적용한다. 디블록킹 필터링을 거친 픽쳐는 참조 픽쳐로 이용하기 위해 복호픽쳐저장부(150)에 저장된다. 움직임 추정부(155)는 복호픽쳐저장부(150)에 저장된 참조 픽쳐를 이용하여 참조 픽쳐 중에서 현재 블록과 가장 유사한 참조 블록을 탐색하고, 탐색된 참조 블록의 위치 정보등을 엔트로피 코딩부(180)로 전달한다. 화면간 예측부(160)는 참조 픽쳐를 이용하여 현재 픽쳐의 예측을 수행하고, 화면간 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(180)에 전달한다. 화면내 예측부(170)는 현재 픽쳐내의 디코딩된 픽셀로부터 화면내 예측을 수행하며, 화면내 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(180)에 전달한다. 엔트로피 코딩부(180)는 양자화된 변환 계수, 화면간 부호화 정보, 화면내 부호화 정보 및 움직임 추정부(160)로부터 입력된 참조 블록 정보 등을 엔트로피 코딩하여 비디오 신호 비트스트림을 생성한다.
도 2 는 비디오 신호 디코딩 장치(200)의 개략적인 블록도이다.
도 2 를 참조하면, 본 발명의 비디오 신호 디코딩 장치는 엔트로피 디코딩부(210), 양자화부(220), 역변환부(225), 디블록킹 필터링부(230), 복호픽쳐저장부(240), 화면간 예측부(250), 화면내 예측부(260)를 포함한다.
엔트로피 코딩부(210)는 비디오 신호 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 각 매크로블록의 변환 계수, 움직임 벡터 등을 추출한다. 역양자화부(220)는 엔트로피 디코딩된 변환 계수를 역양자화하고, 역변환부(225)는 역양자화된 변환 계수를 이용하여 원래의 화소값을 복원한다. 디블록킹 필터링부(230)는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위해 각각의 코딩된 매크로 블록에 적용된다. 필터링을 거친 픽쳐는 출력 되거나 참조 픽쳐로 이용하기 위해 복호픽쳐저장부(240)에 저장된다. 화면간 예측부(250)는 복호픽쳐저장부(240)에 저장된 참조 픽쳐와 엔트로피 디코딩부(210)로부터 전달받은 화면간 예측 정보(참조 픽쳐 인덱스 정보, 움직임 벡터 정보 등)를 이용하여 현재 픽쳐를 예측한다. 화면내 예측부(260)는 현재 픽쳐 내의 디코딩된 픽셀로부터 화면내 예측을 수행한다. 상기 예측된 현재 픽쳐와 역변환부로부터 나온 레지듀얼이 더해져서 원래 픽쳐를 복원한다.
이하, 화면내 예측 모드에 대해서 자세히 살펴보기로 한다. H.264/AVC에서 화면내 예측을 수행하는 블록단위로 앞서 설명한 바와 같이 4x4화소, 8x8화소, 16x16화소가 사용될 수 있다. 여기서는 4x4화소, 16x16화소 단위의 화면내 예측을 살펴보기로 한다. 4x4 화면내 예측은 현재 4x4 화면내 예측 블록을 기준으로 좌측블록내의 우측 4화소, 상단 블록내의 하단 4화소, 좌측 상단 블록내의 우측하단 1화소, 우측 상단 블록내의 좌측 하단 1화소를 사용하여 예측 블록내의 4x4화소의 예측값을 획득한다. 이 경우 화면내 예측 방향은 H.264/AVC에서의 9가지 예측방향 중 가장 적절한 예측방향을 4x4화소 블록마다 1개씩 선택하고, 선택된 예측방향에 기초하여 4x4화소의 블록단위로 예측을 수행한다. 16x16 화면내 예측은 현재 매크로 블록을 기준으로 상단 매크로 블록의 하단 16화소, 좌측 매크로 블록의 우측 16화소로부터 수직예측, 수평예측, 평균치 예측, 평면 예측의 4가지 방법 중에서 하나를 선택해서 예측을 수행한다.
매크로 블록의 크기가 32x32인 경우, 32x32 화면내 예측방법에 대해서 살펴보기로 한다.
32x32 화면내 예측도 마찬가지로 현재 매크로 블록을 기준으로 상단 매크로 블록의 하단 32화소, 좌측 매크로 블록의 우측 32화소로부터 수직예측, 수평예측, 평균치 예측, 평면 예측의 4가지 방법 중에서 하나를 선택해서 예측을 수행할 수 있다. 16x16 화면내 예측과 동일하게 수직예측, 수평예측이 사용될 수 있고, 평균치 예측도 동일한 방식으로 상단 매크로 블록의 하단 32화소와 좌측 매크로 블록의 우측 32화소, 총 64화소의 평균값을 이용하여 예측을 수행할 수 있다. 평면 예측은 상단 매크로 블록의 화소와 좌측 매크로 블록의 화소를 대각선 방향으로 인터폴레이션하여 예측을 수행하는 것이다.
하나의 매크로 블록에 대해서 화면내 예측을 수행하는 경우, 예측 블록의 크기 정보를 획득하는 방법에 대해서 살펴보기로 한다. 예측 블록의 크기라 함은 화면간 예측 또는 화면내 예측을 수행하는 블록의 단위를 의미할 수 있다.
예측 블록의 크기 정보는 매크로 블록의 타입 정보로부터 획득할 수 있다. 이를 제 1의 예측 블록의 크기 정보라 부르기로 한다. 그러나, 매크로 블록의 크기가 커짐에 따라 하나의 매크로 블록내에서 서로 다른 예측 블록의 크기를 사용하는 것이 코딩의 효율성을 향상시킬 수 있다. 이를 위해 매크로 블록을 일정한 크기의 파티션으로 분할할 수 있고, 각각의 파티션에 대해 적절한 예측 블록의 크기를 선택할 수 있으며, 이를 제 2의 예측 블록의 크기 정보라 부르기로 한다. 상기 선택된 제 2의 예측 블록의 크기 정보는 플래그를 이용함으로써, 하나의 매크로 블록내에서 다양한 예측 블록의 크기를 지시할 수 있다.
도 3은 디코더에서 매크로 블록내의 파티션 각각에 대하여 예측 블록의 크기 정보를 획득하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 엔트로피 디코딩부(210)에서는 수신된 비트스트림으로부터 매크로 블록의 타입 정보와 매크로 블록의 파티션 정보를 획득할 수 있다(S100). 엔트로피 디코딩부(210)에서는 상기 획득한 파티션 각각에 대하여 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보를 획득할 수 있다(S110). 예를 들어, 도 4를 참조하면, 매크로 블록의 크기는 32x32 이고, 매크로 블록의 타입 정보로부터 획득한 제 1의 예측 블록의 크기가 4x4 이며, 매크로 블록을 4개의 파티션으로 분할한 경우를 고려해 본다. 도 4와 같이 매크로 블록내 파티션의 제 2의 예측 블록의 크기가 4x4인 경우, 이는 제 1의 예측 블록의 크기와 동일하므로 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그를 0으로 설정할 수 있고, 8x8인 경우에는 1로 설정할 수 있다. 그리하여 각각의 파티션에 대하여 제 2의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보로 0110 을 순차적으로 획득할 수 있다.
한편, 파티션 각각의 제 2의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보를 획득하기에 앞서 파티션 각각의 제 2의 예측 블록의 크기가 모두 동일한지 여부를 나타내는 플래그 정보를 획득할 수도 있다. 만일 파티션 각각의 제 2의 예측 블록의 크기가 모두 동일한 경우, 상기 플래그 정보로 0을 획득할 것이다. 따라서, 제 2의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보를 획득하지 아니할 수 있고, 매크로 블록의 타입 정보로부터 획득한 제 1의 예측 블록의 크기를 이용하여 각각의 파티션에 대해 화면내 예측을 수행할 수도 있다. 그러나, 하나의 파티션이라도 다른 경우, 플래그 정보로 1을 획득할 수 있고, 이 경우에는 앞서 설명한 바와 같이 제 2 의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보를 획득할 수 있다. 다만, 파티션 각각의 제 2의 예측 블록의 크기가 모두 동일한지 여부를 나타내는 플래그 정보로 1을 획득하고, 마지막 파티션 이전까지 제 2의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보가 모두 0이거나, 모두 1인 경우에는 마지막 파티션의 제 2의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보는 1 또는 0이 유도될 수 있다.
또 다른 예로써, 파티션 각각의 제 2의 예측 블록의 크기가 모두 동일한지 여부를 나타내는 플래그 정보와 제 1의 예측 블록의 크기와는 다른 제 2의 예측 블록의 크기를 가지는 파티션의 위치 정보를 기초로 제 2의 예측 블록의 크기를 지시할 수 있다.
도 5를 참조하면, 제 1의 예측 블록의 크기가 8X8 이고, 파티션의 위치 정보를 0~3으로 나타낸 경우를 살펴보기로 한다. 파티션의 위치 정보가 2인 파티션은 나머지 파티션의 제 2의 예측 블록의 크기와 달리 4x4 예측 블록의 크기를 가지므로, 파티션 각각의 제 2의 예측 블록의 크기가 모두 동일한지 여부를 나타내는 플래그 정보로 1을 획득할 수 있다. 그리고 4x4 예측 블록의 크기를 가지는 파티션의 위치 정보는 2이므로, 이를 이진화하면 10이 된다. 따라서 제 2의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보로 110이 획득될 수 있다. 이 때 8x8 예측 블록의 크기를 가지는 파티션은 제 1의 예측 블록의 크기 정보를 이용하여 화면내 예측을 수행할 수 있다. 화면내 예측부(260)에서는 이처럼 획득하거나 유도된 제 2의 예측 블록의 크기를 지시하는 플래그 정보에 기초하여 각각의 파티션에 대하여 화면내 예측을 수행할 수 있고(S120), 이에 따라 매크로 블록의 예측값을 생성할 수 있 다(S130).
영상신호의 압축기술 중 하나인 DC 변환(Discrete Cosine Transform)에 대해서 살펴보기로 한다.
DC 변환은 단순히 원영상 신호를 주파수 성분으로 표현하기 위해 사용되는 변환이다. DC 변환으로 얻은 주파수 성분의 값을 거꾸로 변환하여, 즉, 역 DC 변환을 함으로써 완전히 원화소값을 복원할 수 있다.
DC 변환에 의한 결과값을 DC 변환 계수라고 한다. DC 변환 계수는 직류 성분과 교류 성분으로 구성되어 있다. 직류성분은 주파수가 0인 상태의 계수이고, 직류성분 이외의 것은 저주파로부터 고주파에 이르기까지 모두 주파수의 변화가 있는 교류성분이다. 자연영상은 완만하게 변화하기 때문에 변화가 많지 않고 고주파 성분을 포함하지 않는다. 따라서 교류성분 중에서 고주파 성분에 해당하는 교류 계수를 제거함으로써 정보를 압축할 수 있다.
DC 변환 커넬을 유도하는 방법에 대해서 살펴보기로 한다. 먼저, 정방형, 즉, NxN DC 변환 커넬의 경우 다음 수학식 1에 의해서 유도될 수 있다.
T2Nx2N(i , j) = {TNxN (i/2, j) j < N
{TNxN(i/2, 2N-j-1) j>=N, i%2=0
{-TNxN(i/2, 2N-j-1) j>=N, i%2=1
그리고, 화면내 또는 화면간 예측에 따른 레지듀얼 블록의 크기가 직사각형, 즉, MxN인 경우 MxN DC 변환을 수행하는 방법을 살펴보기로 한다. 먼저, 매크로 블록의 타입을 파싱하여 현재 매크로 블록이 MxN 파티션일 경우, 레지듀얼 블록의 데이터를 파싱하여 MxN 크기의 레지듀얼 데이터(DMXN)를 획득할 수 있다. 상기 DMXN 과 MxM DC 변환 커넬간의 도트(dot)연산을 하여 중간값(EMXN)을 획득할 수 있다. 상기 EMXN 과 NxN DC 변환 커넬간의 도트연산을 수행한 결과치와 N값에 따라 정해진 변수(CN)를 이용하여 MxN 레지듀얼 데이터를 복원할 수 있다. 상기 복원된 MxN 레지듀얼 데이터(RMXN)에 현재 매크로 블록의 예측값을 더하여 MxN 크기의 영상신호를 복원할 수 있다. 이를 다음 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
EMXN = (DMXN . TM + 4) >> 3
RMXN = (TN' . EMXN + CN . 1M + 64) >> 7
C4 = (0000), C8 = (00001111), C16 = (0000000011111111)
이하, 구체적으로 레지듀얼 블록에 대해서 DC 변환이 수행되는 과정을 살펴보기로 한다.
상기 레지듀얼 블록은 화면내 예측 또는 화면간 예측을 통해 예측된 영상과 원영상간의 화소값차이를 나타내는 블록을 의미할 수 있다. 레지듀얼 블록이 16x16인 경우, 4x4화소의 블록으로 분할할 수 있고, 각각의 4x4화소 블록에 대해 4x4 DC 변환을 수행할 수 있다. 다음 DC 변환을 수행한 후 결과값, 즉, 직류 계수와 교류 계수에 대해 양자화를 수행한다.
각 4x4화소 블록의 직류 성분만을 모아서 4x4화소의 직류 성분 블록을 구성하고 이에 4x4 DC 변환을 수행하거나, 또 다른 직교변환방식의 하나인 4x4 하다마드 변환을 수행할 수도 있다. 상기 4x4 DC 변환 또는 4x4 하다마드 변환을 수행한 결과값, 그리고 상기 교류 계수를 엔트로피 인코딩하여 디코더로 전송할 수 있다. 디코더 측면에서 보면, 우선 상기 전송된 4x4 DC 변환 또는 4x4 하다마드 변환을 수행한 결과값에 대해 4x4 역 DC 변환 또는 4x4 역하다마드 변환을 수행하고, 그에 따른 결과값과 상기 전송된 교류 계수에 대해서 역양자화 및 역 DC 변환을 차례로 수행할 것이다.
매크로 블록의 크기가 16x16 보다 큰 매크로 블록의 경우를 살펴보기로 한다.
16x16 보다 큰 매크로 블록의 경우, 16x16 작은 변환 크기를 이용하여 DC 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 참조하면, 매크로 블록의 크기가 32x32 인 경우, 4x4 DC 변환을 수행할 수 있다. 8x8 DC 변환 또는 16x16 DC 변환을 수행할 수 있음은 물론이다. 상기 DC 변환을 수행한 후, 그 결과값인 DC 변환 계수에 대해 양자화를 수행할 수 있다. 그리고, 직류 성분만을 모아서 직류 성분 블록을 구성할 수 있으며, 이 때 직류 성분 블록은 4개의 4x4화소 블록으로 분리하여 구성할 수도 있으며, 1개의 8x8화소 블록으로 구성할 수도 있다. 직류 성분 블록을 파티션하는 방식은 압축의 효율성을 고려하여 선택할 수 있고, 상기 선택된 직류 성분 블록의 파티션에 대한 정보를 이용하여 직류 성분 블록에 대해 DC 변환을 수행 할 수 있다.
우선, 엔트로피 디코딩부(210)는 비트스트림으로부터 직류 성분 블록의 파티션에 대한 정보를 획득할 수 있다. 상기 파티션에 대한 정보는 상기 직류 성분 블록을 분할하여 DC 변환을 수행하였는지를 나타내는 정보, 분할된 블록의 크기 및 개수 정보, 분할된 블록 각각의 위치 정보 등을 포함할 수 있다. 상기 직류 성분 블록내의 파티션 정보에 기초하여 엔트로피 디코딩부(210)는 파티션 각각에 대한 변환 크기 정보를 획득할 수 있다. 상기 직류 성분 블록내의 파티션에 대한 정보는 DC 변환을 수행하는데 이용한 DC 변환 크기 정보를 통해서 유도될 수도 있다.
예를 들어, 직류 성분 블록에 대해 DC 변환을 수행하는데 4x4 DC 변환이 이용된 경우, 해당 직류 성분 블록은 4개의 4x4화소 블록으로 분리하여 구성된 것임을 알 수 있고, 따라서 직류 성분 블록내의 파티션에 대한 정보가 유도될 수 있다.
상기 획득되거나, 유도된 변환 크기 정보에 기초하여 직류 성분 블록의 파티션에 대하여 역 DC 변환 또는 역 하다마드 변환을 수행할 수 있다. 역양자화부(220) 및 역변환부(225)는 상기 DC 변환 또는 하다마드 변환을 수행한 결과값과 비트스트림으로부터 수신된 교류 계수에 대해 역양자화 및 역 DC 변환을 수행할 수 있다. 이에 따라 복원된 레지듀얼 블록을 획득할 수 있다.
하나의 매크로 블록에 대해 변환(DC 변환 또는 하다마드 변환 등)을 수행함에 있어서, 단일의 변환 크기를 가진 DC 변환을 수행할 수 있다. 즉, 16x16 매크로 블록에 대해서 DC 변환을 수행할 때, 8x8 DC 변환만을 사용하거나, 4x4 DC 변환만을 사용할 수 있다. 그러나, 매크로 블록의 크기가 커짐에 따라 8x8 보다 큰 크기 의 DC 변환을 사용할 필요가 있으며, 하나의 매크로 블록내에서 다양한 변환 크기의 DC 변환을 적응적으로 사용하는 것이 코딩의 효율을 향상시킬 수 있다.
이하 하나의 매크로 블록내에서 다양한 변환 크기를 사용하는 방법에 대해서 살펴보기로 한다.
도 7은 매크로 블록을 일정한 크기의 블록으로 파티션하고, 각각의 파티션에 대하여 서로 다른 변환 크기의 DC 변환을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
먼저, 엔트로피 디코딩부(210)에서 비트스트림으로부터 매크로 블록의 파티션에 대한 정보를 획득할 수 있다. 상기 매크로 블록의 파티션은 매크로 블록을 일정한 크기의 블록으로 파티션한 영역일 수 있고, 상기 파티션에 대한 정보는 파티션의 크기 정보, 파티션의 개수 정보, 파티션의 위치 정보 등을 포함할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(210)에서 상기 매크로 블록의 파티션 정보에 기초하여 각각의 파티션에 대한 변환 크기 정보를 획득할 수 있다. 도 7을 참조하면, 16x16 보다 큰 매크로 블록의 경우를 예로 들어 살펴보기로 한다. 상기 매크로 블록을 16x16화소 블록단위로 파티션하는 것으로 설정할 수 있다. 그리고 16x16화소 블록마다 4x4 DC 변환, 8x8 DC 변환, 또는 16x16 DC 변환을 수행하고, 압축률이 좋은 변환 크기를 선택할 수 있다. 나아가, 상기 예에서 변환 크기를 선택함에 있어서, 예측 블록의 크기를 고려할 수도 있다. 예측 블록의 크기는 매크로 블록의 타입 정보로부터 획득할 수 있음은 앞서 살펴 보았다. 예를 들어, 매크로 블록의 타입 정보를 파싱할 결과 상기 16x16화소 블록이 16x16화소 블록보다 작은 크기의 예측 블록의 크기를 가지는 경우에는 상기 16x16화소 블록에 대해서 4x4 DC 변환 또는 8x8 DC 변환을 선택적으로 사용할 수 있다. 그리고 상기 선택된 변환 크기 정보와 매크로 블록내의 상기 16x16화소 블록의 위치정보 등을 엔트로피 디코딩부(210)에서 획득할 수 있다. 역양자화부(220) 및 역변환부(225)에서는 상기 선택된 변환 크기 정보에 따라 각각의 파티션에 대해 역양자화 및 역 DC 변환을 수행할 수 있다. 이에 따라 복원된 레지듀얼 블록을 획득할 수 있다.
도 8은 매크로 블록의 타입에 기초하여 상기 매크로 블록내에서 서로 다른 변환 크기의 DC 변환을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
먼저, 현재 매크로 블록에 대한 매크로 블록의 타입 정보를 엔트로피 디코딩부(210)에서 획득할 수 있다. 상기 매크로 블록의 타입 정보에 따른 예측 블록의 크기 정보에 기초하여 변환 크기 정보를 엔트로피 디코딩부(210)에서 획득할 수 있다. 즉, 예측 블록의 크기에 따라 파티션 각각에 대하여 4x4 DC 변환, 8x8 DC 변환, 또는 16x16 DC 변환을 선택적으로 사용할 수 있다. 따라서, 디코더는 매크로 블록의 타입 정보와 서브 매크로 블록의 타입 정보를 파싱하고, 각각의 파티션에 대한 변환 크기 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 현재 매크로 블록의 타입 정보를 파싱한 결과, 예측 블록의 크기가 16x16 이고, 서브 매크로 블록의 타입 정보를 파싱할 결과, 예측 블록의 크기가 16x8 인 경우, 4x4 DC 변환, 8x8 DC 변환 또는 16x16 DC 변환을 선택적으로 사용할 수 있다. 상기 변환 크기 정보에 기초하여 역양자화부(220) 및 역변환부(225)는 각각의 파티션에 대해 역양자화 및 역 DC 변환을 수행할 수 있고, 이에 따라 복원된 레지듀얼 블록을 획득할 수 있다.
레지듀얼 블록에 사용할 변환 크기 정보를 전송하는 방법에 대해서 살펴보기 로 한다. 먼저, 8x8 변환 크기를 이용할 지를 나타내는 플래그(제 1플래그)를 정의할 수 있다. 매크로 블록의 크기가 커짐에 따라 8x8 보다 큰 변환 크기를 사용할 필요가 있고, 이에 따라 16x16 변환 크기를 사용할 지를 나타내는 플래그(제 2플래그)를 정의할 수 있다. 다만, 같은 방식으로 제 3플래그 등을 정의할 수 있음은 물론이다. 다만, 16x16 DC 변환을 수행한다는 의미는 16x8 변환 크기 또는 8x16 변환 크기를 이용하여 DC 변환을 수행할 수도 있음을 포함하는 것으로 이해해야 한다. 그리고 16x16 DC 변환 수행시 16x16 변환 크기, 16x8 변환 크기, 8x16 변환 크기 중 어느 변환 크기가 이용될 지는 매크로 블록의 타입 정보에 기초하여 구별될 수 있다.
구체적으로 살펴보면, 변환 크기로 3가지, 즉 4x4, 8x8, 16x16 가 이용된다면, 2개의 플래그 즉, 제 1플래그, 제 2플래그를 전송함으로써 레지듀얼 블록에 이용할 변환 크기의 정보를 획득할 수 있다.
도 9는 제 1플래그와 제 2플래그에 따른 레지듀얼 블록에 이용될 변환 크기를 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 제 1플래그가 0이고, 제 2플래그가 0인 경우에는 4x4 변환 크기가 이용될 수 있고, 제 1플래그가 1이고, 제 2플래그가 0인 경우에는 8x8 변환 크기가 이용될 수 있으며, 제 1플래그가 0이고, 제 2플래그가 1인 경우에는 16x16 변환 크기가 이용될 수 있다.
한편, 2개의 플래그를 계층적으로 전송할 수도 있다. 예를 들어, 우선 제 2플래그 정보를 획득하고, 상기 획득된 제 2플래그 정보가 1인 경우 16x16 변환 크기가 이용될 수 있다. 그러나 제 2플래그 정보가 0인 경우에는 제 1플래그 정보를 획득하고, 획득된 제 1플래그 정보가 1이면 8x8 변환 크기가 이용되고, 0이면 4x4 변환 크기가 이용될 수 있다. 한편, 제 1플래그 정보와 제 2플래그 정보를 역으로 획득할 수 있음은 물론이다.
또 다른 예로써, 2개의 플래그를 모두 전송하지 아니하고, 1개의 플래그를 전송함으로써 나머지 1개의 플래그 정보를 유도할 수도 있다. 다만, 이는 레지듀얼 블록의 크기에 따라 사용할 수 있는 변환 크기가 제한되어 있는 경우에 적합하다. 예를 들어, 레지듀얼 블록의 크기가 8x8 인 경우, 4x4 변환 크기 또는 8x8 변환 크기가 사용될 수 있다. 따라서, 제 1플래그 정보만을 전송하고, 제 2플래그 정보는 0으로 유도될 수 있다. 한편, 레지듀얼 블록의 크기에 따라 사용할 수 있는 변환 크기를 미리 설정해 놓을 수도 있다. 예를 들어, 32x32 레지듀얼 블록에 대해서는 8x8 변환 크기가 사용되지 않는다고 설정해 놓은 경우, 제 1플래그 정보가 0이면 4x4 변환 크기가 사용되며, 1이면 16x16 변환 크기가 사용될 수 있다. 따라서, 제 2플래그는 전송하지 않더라도 1로 유도될 수 있다.
본 발명은 비디오 신호를 인코딩하고 디코딩하는 데 적용될 수 있다.
도 1 은 비디오 신호 인코딩 장치(100)의 개략적인 블록도이다.
도 2 는 비디오 신호 디코딩 장치(200)의 개략적인 블록도이다.
도 3 은 하나의 매크로 블록내에서 다양한 예측 블록의 크기를 사용하여 화면내 예측을 하는 경우, 매크로 블록내의 파티션 각각에 대하여 예측 블록의 크기 정보를 획득하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 4 와 도 5는 본 발명의 일 실시예로서, 예측 블록의 크기에 관한 정보를 획득하는 방법을 도시한 것이다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예로서, 레지듀얼 블록에 대하여 DC 변환 또는 하다마드 변환을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
도 7은 매크로 블록을 일정한 크기의 블록으로 파티션하고, 각각의 파티션에 대하여 서로 다른 변환 크기의 DC 변환을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
도 8은 매크로 블록의 타입에 기초하여 상기 매크로 블록내에서 서로 다른 변환 크기의 DC 변환을 수행하는 방법을 도시한 것이다.
도 9는 제 1플래그와 제 2플래그에 따른 레지듀얼 블록에 이용될 변환 크기를 나타낸 것이다.

Claims (6)

  1. 현재 매크로 블록에 대한 DC 변환 계수 및 직류 성분 블록의 파티션 정보를 획득하는 단계;
    상기 직류 성분 블록의 파티션 정보에 기초하여 직류 성분 블록의 파티션 각각에 대하여 변환 크기 정보를 획득하는 단계;
    상기 직류 성분 블록의 파티션에 대한 변환 크기 정보에 기초하여 역 DC 변환 또는 하다마드 변환을 수행하는 단계;
    상기 변환을 수행한 결과값과 교류 성분에 대하여 역양자화를 수행하는 단계; 및
    상기 역양자화를 수행한 결과값에 대하여 역 DC 변환을 수행하여 레지듀얼 블록을 복원하는 단계를 포함하되,
    상기 레지듀얼 블록은 원래의 영상과 예측된 영상간의 화소값차이를 나타내는 블록인 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 직류 성분 블록은 상기 DC 변환 계수 중 직류 성분으로 이루어진 블록을 나타내고, 상기 직류 성분 블록의 파티션 정보는 상기 직류 성분 블록을 파티션하여 DC 변환을 수행하는지를 나타내는 정보, 파티션된 블록의 크기 및 개수 정보, 및 파티션된 블록의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 역양자화를 수행한 결과값에 대한 역 DC 변환은 상기 현재 매크로 블록의 파티션 정보 및 상기 현재 매크로 블록의 파티션 각각에 대한 변환 크기 정보를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 현재 매크로 블록의 파티션은 상기 현재 매크로 블록의 크기보다 작은 NxN 블록을 나타내며, 상기 현재 매크로 블록의 파티션에 대한 정보는 파티션의 크기 정보, 파티션의 개수 정보, 및 파티션의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 역양자화를 수행한 결과값에 대한 역 DC 변환은 상기 현재 매크로 블록의 타입 정보 및 상기 현재 매크로 블록의 타입 정보에 기초한 상기 현재 매크로 블록의 파티션 각각에 대한 변환 크기 정보를 이용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 현재 매크로 블록의 타입 정보는 예측 블록의 크기 정보 및 매크로 블록의 파티션 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
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