KR20100112247A

KR20100112247A - 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20100112247A
Application number: KR1020090030661A
Authority: KR
Inventors: 최해철; 이진호; 임성창; 정세윤; 김종호; 이하현; 최진수; 홍진우
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2009-04-09
Filing date: 2009-04-09
Publication date: 2010-10-19
Also published as: KR101128580B1

Abstract

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법을 제안한다. 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치는, 이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대 위치와 상기 주변 블록 각각의 예측 모드를 판독하는 주변 블록 판독부; 상기 현재 블록과의 상대 위치를 고려하여 기설정한 상대적 가중치를 이용하여 주변 블록들 각각의 예측 모드에 가중치를 할당하는 가중치 할당부; 및, 가장 높은 가중치를 가지는 예측 모드를 최적 모드로 선택하는 최적 모드 판별부를 포함한다.

화면내 예측, 인트라, 최적 모드, MPM

Description

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PREDICTING MOST PROBABLE MODE IN INTRA PREDICTION SYSTEM}

본 발명은 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 특히, 동영상 혹은 정지영상을 부호화 또는 복호화함에 있어서, 현재 블록의 가장 가능성 높은 모드(최적 모드)를 예측하기 위해 주변 블록의 예측 모드 정보를 이용하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-011-01, 과제명: 차세대DTV 핵심기술개발(표준화연계)-무안경개인형 3D방송기술개발(계속)].

일반적으로 화면내 예측 시스템에서 화면내(intra) 부호화시 도 1과 같이 9개의 예측 모드가 존재하고 예측 모드 중에 하나로 예측 블록을 생성하여 부호화 한다.

도 1은 일반적인 화면내 예측에 사용되는 예측 모드의 종류를 도시한 도면 이다.

이때, 부호화 장치는 예측 블록과 함께 예측 모드 정보를 함께 부호화 하여 송신한다. 따라서, 예측 모드 정보를 위해 4비트(bit)가 필요로 한다.

예측 모드 정보를 위해 데이터의 크기를 줄이기 위해 H.264/AVC에서 다음과 같은 방법이 제안되었다. 화면내 예측 시스템의 부호화 장치는 현재 블록에 대한 예측 모드로 가장 가능성이 높은 최적 모드(MPM: Most Probable Mode)를 아래 의 도 2와 같이 주변의 참조 블록들을 고려하여 예측한다. 그리고 예측 모드와 최적 모드가 같으면 이를 표시하는 1비트(bit)의 플래그 비트만으로 예측 모드 정보를 대신한다. 하지만 예측 모드와 최적 모드가 다른 경우 플래그 비트와 추가 3비트(bit)를 이용하여 예측 모드 정보를 표현한다. 이로써 최적 모드가 예측 모드와 같은 횟수가 많을수록 데이터의 양을 줄일 수 있게 되었다.

도 2는 종래의 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 계산하기 위해 주변 블록에서 참조하는 참조 블록을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면 최적 모드(MPM)의 예측은 주변 블록 중에서 참조 블록(210)인 A와 B의 예측 모드를 이용한다. 즉, 이미 부호화 된 A와 B는 각각 9개의 예측 모드 중 하나의 예측 모드를 가지고 있다. 9개의 예측 모드는 자주 발생하는 확률에 따라 번호가 정해졌기 때문에 A와 B의 예측 모드 중에서 작은 값을 가지는 블록을 최적 모드로 예측한다.

보다 상세히 설명하면 A와 B의 예측 모드 값을 비교하여 A가 B보다 작거나 같으면 A를 최적 모드로 예측한다. 하지만 B가 더 작으면 B를 최적 모드로 예측한 다.

이렇게 예측한 최적 모드는 현재 블록의 예측 모드와 비교하여 일치하면 최적 모드 정보에서 플래그 비트를 '1'로 부호화 하여 1비트로 최적 모드를 표현한다.

하지만, 최적 모드와 예측 모드가 일치하지 않으면 플래그 비트를 '0'으로 부호화 하고, 3비트의 예측 모드 정보를 추가한다. 이때, 추가하는 3비트의 예측 모드 정보는 예측 모드 값이 최적 모드 값보다 작다면 예측 모드 값이고, 예측 모드 값이 최적 모드 값보다 크다면 예측 모드 값에서 1을 뺀 값이다.

본 발명의 실시예는 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 현재 블록의 가장 가능성 높은 모드(최적 모드)를 예측하기 위해 주변 블록의 예측 모드 정보를 이용하는 방법 및 그 장치에 제공한다.

본 발명의 실시예는 현재 블록의 최적 모드를 예측할 때 이미 부호화된 주변 블록 위치 및 그의 모드에 따라 가중치를 다르게 주어서 최적 모드를 예측하는 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예는 인코더 또는 디코더에서 현재 블록의 최적 모드를 예측할 때 화면 내에서 이미 부호화된 블록들의 예측 모드들의 발생 빈도를 이용하여 최적 모드를 예측하는 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치는, 이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대 위치와 상기 주변 블록 각각의 예측 모드를 판독하는 주변 블록 판독부; 상기 현재 블록과의 상대 위치를 고려하여 기설정한 상대적 가중치를 이용하여 주변 블록들 각각의 예측 모드에 가중치를 할당하는 가중치 할당부; 및, 가장 높은 가중치를 가지는 예측 모 드를 최적 모드로 선택하는 최적 모드 판별부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법은, 이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대 위치와 상기 주변 블록 각각의 예측 모드를 판독하는 단계; 상기 현재 블록과의 상대 위치를 고려하여 기설정한 상대적 가중치를 이용하여 주변 블록들 각각의 예측 모드에 가중치를 할당하는 상대적 가중치 할당 단계; 및, 가장 높은 가중치를 가지는 예측 모드를 최적 모드로 선택하는 단계를 포함한다.

이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 가중치 정보를 이용하여 상기 주변 블록들의 예측 모드들의 가중치를 구하고 상기 가중치가 가장 높은 예측 모드를 최적 모드로 선택하는 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법에 관한 것으로 최적 모드를 효과적으로 예측한다. 따라서, 비트율을 감소시켜 부호화 효율을 향상 시킨다.

이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다. 그리고 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

본 발명의 실시예는 인코더 또는 디코더에서 영상을 부호화하거나 복호화 하기 위해 현재 블록의 최적 모드를 예측할 때 이미 부호화된 주변 블록 위치 및 그의 모드에 따라 가중치를 다르게 주어서 최적 모드를 예측하는 인코더 또는 디코더에 포함되는 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 설명에 앞서 이하의 설명에서 각 블록의 대응하는 예측 모드는 예측 블록을 생성하기 위한 9개의 모드 중에서 최적의 예측 블록을 생성하는 모드이다. 그리고, 최적 모드(MPM: Most Probable Mode)는 현재 부호화할 블록의 예측 모드로도 가장 가능성이 높은 모드로서, 이미 부호화된 블록 중의 일부 또는 전체 블록을 참조하여 예측한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하기 위해 참조하는 참조 블록들을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템은 현재 블록(300)의 최적 모드를 예측하기 위해 일반적으로 참조하던 A와 B에 추가로 C와 D도 참조 블록(310)으로 하여 참조한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템의 부호화 장치에서 최적 모드를 예측하는 장치를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면 부호화 장치는 최적 모드 예측장치(400)와 예측 모드 엔트로피 부호화부(410)를 포함한다. 여기서 최적 모드 예측 장치(400)는 주변 블록 판 독부(402), 가중치 할당부(404) 및, 최적 모드 판별부(406)를 포함한다.

주변 블록 판독부(402)는 이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대 위치와 주변 블록 각각의 예측 모드를 판독한다.

가중치 할당부(404)는 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 상대적 가중치를 이용하여 주변 블록들 각각의 예측 모드에 가중치를 할당하여 그 중요도를 달리 설정한다. 여기서, 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 상대적 가중치는 현재 블록에 대하여 주변 블록들의 상대적 위치와 주변 블록들의 예측 모드를 고려하여 결정된다. 다시 말해 현재 블록의 예측 모드와 상대적 위치를 고려한 주변 블록의 예측 모드가 동일한 경우의 발생 빈도를 실험에 의해 계산하여 발생 빈도가 높은 순으로 높은 가중치가 할당된다.

그러면 가중치 할당부(404)에서 상대적 가중치를 할당하는 일 실시 예는 다음과 같다. 현재 블록(300)의 왼쪽에 위치한 블록 A가 수평방향의 예측 모드를(1, 6, 8) 가지고 있다면 가중치를 높게 주다. 그리고, 현재 블록(300)의 위쪽에 위치한 블록 B가 수직 방향의 예측 모드를(0, 5, 7) 가지고 있다면 가중치를 높게 준다. 또한 현재 블록(300)의 우상과 좌상에 위치한 블록 C와 D는 각각 대각선 방향의 예측 모드를(3, 4) 가질 때 가중치를 높게 준다. 그리고 추가로 화면 내에서 부화화된 블록들의 예측 모드 중에서 발생 빈도가 큰 상위 예측 모드에 대해서 가중치를 높게 줄 수 있다. 여기서 번호로 표현한 예측 모드는 도 1의 예측 모드의 번호를 의미한다.

상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 상대적 가중치의 일 예를 아래 <표 1>과 같이 표현할 수 있다.

<표 1>에서 블록(Block)은 도 3의 A, B, C, D를 상대적 위치를 의미하고, 상태(conditions)에서의 번호는 도 1에서 표시한 예측 모드의 종류를 의미하고, 가중치 값(Weight value)는 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별 발생 빈도에 의해 할당되는 상대적 가중치이다.

가중치 할당부(404)는 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 상대적 가중치를 할당함에 있어서, 도 3에서 표현한 A, B, C 및 D의 참조블록(310)으로 한정하지 않고, 이전에 부호화된 블록 중에서 다수개의 블록에 가중치를 할당할수 있다.

또한, 가중치 할당부(404)는 기설정한 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별 가중치뿐 아니라 아래 도 6과 같이 부호화한 모든 블록에 대해 가장 발생 빈도가 높은 예측 모드에 대해 발생 빈도 가중치를 추가로 할당할 수도 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측할 때 발생 빈도가 높은 예측 모드를 검색하기 위해 참조하는 참조 블록의 범위를 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면 현재 부호화 하려는 현재 블록이 A인 경우 음영으로 표시한 이전에 부호화된 블록들의 예측 모드에 대한 발생 빈도를 구하여 많이 발생하는 예측 모드들에 대해 발생 빈도 가중치를 추가로 할당할 수 있다.

최적 모드 판별부(406)는 주변의 참조 블록(310)들의 예측 모드 중에서 가중치가 가장 높은 예측 모드를 최적 모드로 선택한다.

예측 모드 엔트로피 부호화부(410)는 현재 블록(300)의 예측 모드가 최적 모드와 같은 경우 부가 정보(예, flag)로써 동일함을 알려준다. 이로써 가장 적은 비트수로 현재 블록의 모드를 부호화 할 수 있다. 현재 블록(300)의 예측 모드가 예측한 최적 모드와 다른 경우 부가 정보(예, flag)로써 상이함을 알려준다. 그리고 예측 모드를 별도로 부호화한다. 따라서 현재 블록(300)의 예측 모드가 최적 모드와 같은 경우보다 더 많은 비트를 할당하여 엔트로피 부호화를 수행하게 된다.

한편, 화면내 예측 시스템의 복호화 장치에서도 최적 모드 예측장치(400)를 이용해서 동일하게 최적 모드를 예측할 수 있다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 5를 참조하면 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템은 S500단계에서, 최적 모드 예측 이벤트의 발생을 감지하면 S502단계로 진행하여 이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대 위치와 주변 블록 각각의 예측 모드를 판독한다.

그리고, 화면내 예측 시스템은 S504단계로 진행하여 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 가중치 정보를 이용하여 주변 블록들 각각의 예측 모드에 가중치를 할당한다. 이때, 이전에 부호화된 블록들의 예측 모드에 대한 발생 빈도를 구하여 많이 발생하는 예측 모드들에 대해 가중치를 추가로 할당할 수 있다.

이후, 화면내 예측 시스템은 S506단계로 진행하여 가중치 할당 결과 가장 높은 가중치를 가지는 예측 모드를 최적 모드로 선택한다.

또한, 본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함한다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

도 1은 일반적인 화면내 예측에 사용되는 예측 모드의 종류를 도시한 도면,

도 2는 종래의 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 계산하기 위해 주변 블록에서 참조하는 참조 블록을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하기 위해 참조하는 참조 블록들을 도시한 도면,

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템의 부호화 장치에서 최적 모드를 예측하는 장치를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 과정을 도시한 흐름도 및,

Claims

이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대 위치와 상기 주변 블록 각각의 예측 모드를 판독하는 주변 블록 판독부;

상기 현재 블록과의 상대 위치를 고려하여 기설정한 상대적 가중치를 이용하여 주변 블록들 각각의 예측 모드에 가중치를 할당하는 가중치 할당부; 및

가장 높은 가중치를 가지는 예측 모드를 최적 모드로 선택하는 최적 모드 판별부를 포함하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 상대적 가중치는,

상기 주변 블록들 각각에 대하여 상기 현재 블록과의 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 가중치임을 특징으로 하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 상대적 가중치는,

상기 현재 블록의 예측 모드와 상대적 위치를 고려한 상기 주변 블록의 예측 모드가 동일한 경우의 발생 빈도를 고려하여 기설정된 가중치임을 특징으로 하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 가중치 할당부는,

상기 현재 블록의 좌측에 위치한 블록이 수평방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 수평방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 가중치 할당부는,

상기 현재 블록의 상측에 위치한 블록이 수직방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 수직방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 가중치 할당부는,

상기 현재 블록의 상좌측에 위치한 블록이 대각선 우측(diagonal down-right)방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 대각선 우측방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 가중치 할당부는,

상기 현재 블록의 상우측에 위치한 블록이 대각선 좌측(diagonal down-left)방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 대각선 좌측방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
제1항에 있어서,

상기 가중치 할당부는,

이전에 부호화한 모든 블록들에 대한 예측 모드별 발생 빈도를 확인하고, 발생 빈도에 따른 발생 빈도 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 장치.
이미 부호화된 주변 블록들 각각에 대하여 현재 블록과의 상대 위치와 상기 주변 블록 각각의 예측 모드를 판독하는 단계;

상기 현재 블록과의 상대 위치를 고려하여 기설정한 상대적 가중치를 이용하여 주변 블록들 각각의 예측 모드에 가중치를 할당하는 상대적 가중치 할당 단계; 및

가장 높은 가중치를 가지는 예측 모드를 최적 모드로 선택하는 단계를 포함하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 상대적 가중치는,

상기 주변 블록들 각각에 대하여 상기 현재 블록과의 상대적 위치에 따른 각 예측 모드 별로 기설정한 가중치임을 특징으로 하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 상대적 가중치는,

상기 현재 블록의 예측 모드와 상대적 위치를 고려한 상기 주변 블록의 예측 모드가 동일한 경우의 발생 빈도를 고려하여 기설정된 가중치임을 특징으로 하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 상대적 가중치 할당 단계는,

상기 현재 블록의 좌측에 위치한 블록이 수평방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 수평방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 상대적 가중치 할당 단계는,

상기 현재 블록의 상측에 위치한 블록이 수직방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 수직방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 상대적 가중치 할당 단계는,

상기 현재 블록의 상좌측에 위치한 블록이 대각선 우측(diagonal down-right)방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 대각선 우측방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.
제9항에 있어서,

상기 상대적 가중치 할당 단계는,

상기 현재 블록의 상우측에 위치한 블록이 대각선 좌측(diagonal down-left)방향의 예측 모드를 가진 경우 상기 대각선 좌측방향이 아닌 경우에 비해 상대적으로 높은 가중치를 할당하여 상기 상대적 가중치를 할당하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.
제9항에 있어서,

이전에 부호화한 모든 블록들에 대한 예측 모드별 발생 빈도를 확인하고, 발생 빈도에 따른 발생 빈도 가중치를 할당하는 단계를 더 포함하는

화면내 예측 시스템에서 최적 모드를 예측하는 방법.