KR20100132429A - 대용량의 영상을 효율적으로 전송하는 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 - Google Patents

대용량의 영상을 효율적으로 전송하는 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 Download PDF

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Abstract

대용량의 영상을 효율적으로 전송하는 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 가 개시된다. 영상 부호화 장치는 픽셀 단위로 입력 영상을 분리하여 제1 영역 및 제2 영역의 실제 영상을 생성하고, 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터링하여 제2 영상의 예측 영상을 생성하며, 제2 영상의 실제 영상으로부터 제2 영상의 예측 영상을 차분함으로써 입력 영상을 부호화하기 전에 데이터량을 효율적으로 줄일 수 있다.

Description

대용량의 영상을 효율적으로 전송하는 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 {IMAGE ENCODING APPARATUS AND IMAGE DECODING APPARATUS FOR TRANSMITTING EFFECTIVELY LARGE VOLUME IMAGE}
본 발명의 일실시예에 따른 장치 및 방법은 영상을 부호화하고 복호화하는 것으로, 보다 자세하게는 대용량의 영상을 효율적으로 전송할 수 있는 영상 부호화 장치 및 방법, 그리고, 영상 복호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 영상 기술이 발전하면서 UHDTV(Ultra High Definition TV), 3D TV(3 Dimension TV)에 대한 연구가 활발이 이루어지고 있다. 이미 여러 나라에서 고해상도 TV인 HDTV를 중심으로 다양한 방송 서비스가 제공되고 있지만, 좀더 큰 화면에서 더욱 깨끗하고 자연스러운 영상을 원하는 소비자들의 욕구를 만족하기 위해 HDTV 이후의 차세대 방송 서비스인 UHDTV를 위한 준비 작업이 진행 중이다. 또한, 대화형 및 실감 컨텐츠의 이용을 요구하는 소비자가 증가함에 따라 3D 영상 처리 기술의 한 분야인 복수 시점 영상 기술을 이용한 3D TV서비스의 요구도 증가하고 있다.
이러한 소비자 요구의 변화에 따라 UHDTV 및 3D TV의 중요성이 커지고 있지만, HD 화면의 16배 크기에 해당하는 UHDTV와 한 시점에 대해 2장 이상의 영상이 필요한 3D TV로 인해 데이터량이 증가함으로써, 종래의 영상 압축 방법으로 부호화할 때 문제점이 발생하고 있다. UHDTV와 3D TV 서비스의 성공적인 진행을 위해서는 대용량의 영상 데이터를 효율적으로 부호화하고 복호화하는 방법이 요구된다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치는 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 상기 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상 및 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 실제 영상을 생성하는 영상 분리부, 상기 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부, 상기 제2 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 예측 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 차분 영상을 생성하는 영상 연산부 및 상기 제1 영역의 실제 영상, 상기 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화하는 영상 부호화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상 부호화 장치는 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 상기 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상 및 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 실제 영상을 생성하는 영상 분리부, 상기 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부, 상기 제2 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 예측 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 차분 영상을 생성하는 영상 연산부 및 상기 제1 영역의 실제 영상, 상기 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수에 대하여 양자화 오프셋을 차등 적용하여 부호화하는 영상 부호화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 일실시예에 따른 영상 부호화 장치는 위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드 중 입력 영상에 대한 최적의 예측모드를 결정하고, 상기 결정된 최적의 예측모드에 기초하여 예측을 수행하는 예측모드 결정부, 상기 예측 수행된 입력 영상의 데이터를 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 DCT 변환부, 상기 DCT 변환을 통해 산출된 계수를 양자화하는 양자화부 및 상기 양자화부를 통해 양자화된 계수를 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환하는 엔트로피 부호화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치는 부호화된 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상, 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 복호화하는 영상 복호화부, 상기 제1 영역의 실제 영상을 상기 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부, 상기 제2 영역의 예측 영상과 상기 제2 영역의 차분 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 합산 영상을 생성하는 영상 연산부 및 상기 제1 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 합산 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성하는 영상 조합부를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상 복호화 장치는 양자화 오프셋이 차등 적용되어 부호화된 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상, 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 복호화하는 영상 복호화부, 상기 제1 영역의 실제 영상을 상기 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부, 상기 제2 영역의 예측 영상과 상기 제2 영역의 차분 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 합산 영상을 생성하는 영상 연산부 및 상기 제1 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 합산 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성하는 영상 조합부를 포함할 수 있다.
본 발명의 또다른 일실시예에 따른 영상 복호화 장치는 입력된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 복원정보를 생성하는 엔트로피 복호화부, 상기 복원정보를 역양자화하는 역양자화부, 상기 역양자화된 복원정보를 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 변환하는 DCT 역변환부 및 위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드 중 부호화 과정에서 수행된 예측 모드에 따라 예측을 수행하여 실제 영상, 차분 영상, 및 필터 계수를 복호화하는 예측 복호화부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 방법은 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 상기 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상 및 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 실제 영상을 생성하는 단계, 상기 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 단계, 상기 제2 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 예측 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 차분 영상을 생성하는 단계 및 상기 제1 영역의 실제 영상, 상기 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 방법은 부호화된 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상, 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 복호화하는 단계, 상기 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 단계, 상기 제2 영역의 예측 영상과 상기 제2 영역의 차분 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 합산 영상을 생성하는 단계 및 상기 제1 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 합산 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 특정 영역에 해당하는 영상을 제외하고 부호화함으로써 대용량의 영상을 효율적으로 부호화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 픽셀 단위로 분리된 특정 영역의 영상으로부터 예측 필터링을 통해 다른 영역의 영상을 예측하고, 예측된 영상을 제외하여 부호화함으로써 대용량의 영상을 효율적으로 부호화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 일부 영역만 부호화된 입력 영상을 복호화하고, 예측 필터를 통해 일부 영역의 영상을 예측 필터링하여 다른 영역의 영상을 생성함으로써 대용량의 영상을 효율적으로 복원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 전체 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치의 전체 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 실제 홀수 영상 또는 실제 짝수 영상을 기초로 부호화하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따라 실제 홀수 영상 또는 실제 짝수 영상을 기초로 부호화하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 실제 홀수 영상 또는 실제 짝수 영상을 기초로 복호화하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 영상 부호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 영상 복호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실제 홀수 열 영상으로부터 차분 짝수 열 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실제 짝수 열 영상으로부터 차분 홀수 열 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실제 홀수 행 영상으로부터 차분 짝수 행 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실제 짝수 행 영상으로부터 차분 홀수 행 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 14는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상 부호화 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 15는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상 복호화 방법을 도시한 플로우차트이다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 방법은 영상 부호화 장치에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 방법은 영상 복호화 장치에 의해 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 1을 참고하면, 영상 분리부(101), 영상 필터부(102), 영상 연산부(103) 및 영상 부호화부(104)를 포함할 수 있다.
영상 분리부(101)는 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상 및 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 실제 영상을 생성할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치는 대용량의 영상 데이터를 부호화하기 전에 영상 데이터량을 효율적으로 줄일 수 있다. 이 때, 제1 영역은 부호화 대상이 되는 영역을 나타내고, 제2 영역은 입력 영상이 부호화되기 전에 미리 제외되는 영역을 나타낸다.
일례로, 영상 분리부(101)는 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 입력 영상에 대해 짝수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상(real even image)과 홀수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상(real odd image)으로 분리할 수 있다. 제1 영역이 실제 짝수 영상인 경우, 제2 영역은 실제 홀수 영상이 될 수 있고, 제1 영역이 실제 홀수 영상인 경우, 제2 영역은 실제 짝수 영상이 될 수 있다.
영상 필터부(102)는 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 제2 영역의 예측 영상을 생성할 수 있다. 제1 영역의 실제 영상과 제2 영역의 실제 영상은 입력 영상에서 구별되는 것이지만, 서로 연관성이 존재할 수 있다. 일례로, 영상 필터부(102)는 제1 영역의 실제 영상으로부터 제2 영역의 실제 영상을 가장 잘 예측할 수 있는 예측 필터(predictive filter)의 필터 계수를 구하고, 필터 계수가 적용된 예측 필터를 적용하여 제2 영역의 예측 영상을 생성할 수 있다.
이 때, 입력 영상의 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 영상 필터부(102)는 예측 필터를 통해 실제 짝수 영상을 필터링하여 예측 홀수 영상을 생성할 수 있다. 반대로, 입력 영상의 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 영상 필터부(102)는 예측 필터를 통해 실제 홀수 영상을 필터링하여 예측 짝수 영상을 생성할 수 있다.
영상 연산부(103)는 제2 영역의 실제 영상과 제2 영역의 예측 영상을 연산하여 제2 영역의 차분 영상을 생성할 수 있다. 만약, 제1 영역의 실제 영상으로부터 예측된 제2 영역의 예측 영상이 제2 영역의 실제 영상과 완전히 동일한 경우, 제2 영역의 차분 영상은 0이라고 할 수 있다. 즉, 예측 필터의 성능이 우수할수록 부호화할 때 제외되어야 하는 제2 영역의 데이터가 0에 가까울 수 있다. 그러면, 제1 영역의 실제 영상만을 복호화하더라도, 이후 제1 영역의 실제 영상으로부터 제2 영역을 거의 완벽하게 불러올 수 있다.
일례로, 입력 영상의 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 영상 연산부(103)는 실제 홀수 영상으로부터 예측 홀수 영상을 차분하여 차분 홀수 영상을 생성할 수 있다. 반대로, 입력 영상의 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 영상 연산부(103)는 실제 짝수 영상으로부터 예측 짝수 영상을 차분하여 차분 짝수 영상을 생성할 수 있다.
영상 부호화부(104)는 제1 영역의 실제 영상, 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화하여 입력 영상을 부호화할 수 있다. 앞에서 이미 언급했듯이, 제2 영역의 예측 영상이 제1 영역의 실제 영상으로부터 이상적으로 예측되는 경우, 제2 영역의 차분 영상은 거의 0의 값을 가질 수 있다. 즉, 제2 영역의 예측 영상이 제1 영역의 실제 영상으로부터 이상적으로 예측되는 경우, 입력 영상의 1/2만 부호화하더라도 전체 영상을 부호화하는 것과 동일한 효과가 나타날 수 있다. 결국, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 영역의 실제 영상으로부터 제2 영역의 실제 영상을 가장 효율적으로 예측할 수 있는 예측 필터를 사용함으로써, 부호화되는 데이터량이 효율적으로 감소될 수 있다.
일례로, 입력 영상의 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 영상 부호화부(104)는 실제 짝수 영상, 차분 홀수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다. 반대로, 입력 영상의 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 영상 부호화부(104)는 실제 홀수 영상, 차분 짝수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다.
또한, 영상 부호화부(104)는 새롭게 정의된 5개의 예측 모드에 따른 인트라 예측을 수행하여, 제1 영역의 실제 영상, 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수 중 적어도 하나를 부호화할 수 있고, 상기 제1 영역의 실제 영상, 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수 각각에 대하여 양자화 오프셋을 차등 적용할 수 있다. 즉, 상기 새롭게 정의된 모드를 사용한 부호화는 영상 부호화부에 입력되는 영상 전부 또는 일부에 대해 수행될 수 있다. 일례로, 상기 제1 영역의 실제 영상에 대해서는 상기 새롭게 정의된 5개의 예측모드에 따른 인트라 예측을 수행하여 부호화하고, 상기 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터계수에 대해서는 H.264/AVC 표준에서 사용하는 예측모드를 사용하여 부호화할 수 있다.
여기서, 상기 새롭게 정의된 5개의 예측 모드 및 인트라 예측을 수행하여 부호화를 수행하는 과정은 도 6을 참고하여 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2를 참고하면, 영상 복호화 장치(200)는 영상 복호화부(201), 영상 필터부(202), 영상 연산부(203) 및 영상 조합부(204)를 포함할 수 있다.
영상 복호화부(201)는 부호화된 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상, 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 복호화할 수 있다. 도 1에서 이미 설명하였듯이, 제1 영역과 제2 영역은 입력 영상에 대해 픽셀 단위로 분리된 영역을 의미할 수 있다. 이 때, 픽셀 단위에 따라 제1 영역이 짝수 열인 경우, 제2 영역은 홀수 열일 수 있소, 제1 영역이 짝수 행인 경우, 제2 영역은 홀수 행일 수 있다. 유사하게, 제1 영역이 홀수 열인 경우, 제2 영역은 짝수 열일 수 있고, 제1 영역이 홀수 행인 경우, 제2 영역은 짝수 행일 수 있다.
예측 필터의 성능이 뛰어날수록 제1 영역의 실제 영상으로부터 제2 영역의 실제 영상을 정확하게 예측할 수 있다. 다시 말해서, 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 제2 영역의 차분 영상은 0에 가까워진다. 영상 부호화 장치(100)를 통해 생성된 제2 영역의 차분 영상이 0에 가까운 경우, 영상 복호화 장치(101)는 제1 영역의 실제 영상을 통해 원래의 입력 영상 전체를 생성할 수 있다.
일례로, 입력 영상이 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 복호화부(201)는 실제 짝수 영상, 차분 홀수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 복호화할 수 있다. 반대로, 입력 영상이 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 복호화부(201)는 실제 홀수 영상, 차분 짝수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 복호화할 수 있다.
또한, 영상 복호화부(201)는 상기 언급된 5개의 예측 모드 중 부호화 과정에서 수행된 예측 모드에 따라 인트라 예측을 수행하여, 제1 영역의 실제 영상, 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 복호화할 수 있다. 이때, 부호화 과정에서 수행된 예측 모드에 따라 인트라 예측을 수행하여 복호화를 수행하는 과정은 도 7을 참고하여 이하에서 보다 상세하게 설명한다.
영상 필터부(202)는 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 제2 영역의 예측 영상을 생성할 수 있다. 일례로, 입력 영상이 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 필터부(202)는 예측 필터를 통해 실제 짝수 영상을 필터링하여 예측 홀수 영상을 생성할 수 있다. 반대로, 입력 영상이 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 필터부(202)는 예측 필터를 통해 실제 홀수 영상을 필터링하여 예측 짝수 영상을 생성할 수 있다.
영상 연산부(203)는 제2 영역의 예측 영상과 제2 영역의 차분 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 합산 영상을 생성할 수 있다. 일례로, 입력 영상이 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 연산부(203)는 차분 홀수 영상과 예측 홀수 영상을 합산하여 합산 홀수 영상을 생성할 수 있다. 반대로, 입력 영상이 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 연산부(203)는 차분 짝수 영상과 예측 짝수 영상을 합산하여 합산 짝수 영상을 생성할 수 있다.
영상 조합부(204)는 제1 영역의 실제 영상과 제2 영역의 합산 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성할 수 있다. 입력 영상이 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 조합부(204)는 실제 짝수 영상과 합산 홀수 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성할 수 있다. 반대로, 입력 영상이 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 영상 조합부(204)는 실제 홀수 영상과 합산 짝수 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 실제 홀수 영상 또는 실제 짝수 영상을 기초로 부호화하는 과정을 도시한 도면이다.
영상 부호화 장치(100)에 입력 영상이 입력되면, 영상 분리부(101)는 픽셀 단위로 입력 영상을 제1 영역 및 제2 영역으로 분리할 수 있다. 일례로, 제1 영역 및 제2 영역은 홀수 열의 픽셀들로만 구성된 실제 홀수 영상 또는 짝수 열의 픽셀들로만 구성된 실제 짝수 영상일 수 있다. 또는 제1 영역 및 제2 영역은 짝수 행의 픽셀들로만 구성된 실제 짝수 영상 또는 홀수 행의 픽셀들로만 구성된 실제 홀수 영상일 수 있다.
도 3에서는 홀수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상을 기초로 입력영상을 부호화하는 과정을 설명한다. 짝수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상을 기초로 입력 영상을 부호화하는 과정은 상기 설명을 반대로 적용하면 된다.
영상 필터부(102)는 실제 홀수 영상에 예측 필터를 적용하여 예측 필터링함으로써 예측 짝수 영상을 생성할 수 있다. 예측 필터의 필터 계수가 최적화될수록 예측 짝수 영상은 실제 짝수 영상과 거의 동일하게 될 수 있다. 일례로, 영상 필터부(102)는 실제 홀수 영상에 적용할 예측 필터의 필터 계수를 산출할 때, 실제 짝수 영상을 사용할 수 있다.
그러면, 영상 연산부(103)는 실제 짝수 영상으로부터 예측 짝수 영상을 차분하여 차분 짝수 영상을 생성할 수 있다. 이 때, 예측 필터의 필터 계수가 최적화될수록, 차분 짝수 영상은 거의 0에 가까운 값을 가질 수 있다.
이 후, 영상 부호화부(104)는 실제 홀수 영상, 차분 짝수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화함으로써 입력 영상을 부호화할 수 있다. 이 때, 예측 필터의 필터 계수가 최적화될수록 차분 짝수 영상은 거의 0에 가까운 값을 가지므로, 부호화되는 입력 영상의 데이터가 효율적으로 감소될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 일실시예에 따라 실제 홀수 영상 또는 실제 짝수 영상을 기초로 부호화하는 과정을 도시한 도면이다.
도 4를 참고하면, 영상 부호화 장치(400)에 입력 영상이 입력되면, 영상 분리부(401)는 픽셀 단위로 입력 영상을 제1 영역 및 제2 영역으로 분리할 수 있다. 여기서, 제1 영역 및 제2 영역은 일례로, 홀수 열의 픽셀들로만 구성된 실제 홀수 영상 또는 짝수 열의 픽셀들로만 구성된 실제 짝수 영상일 수 있다. 또는, 제1 영역 및 제2 영역은 짝수 행의 픽셀들로만 구성된 실제 짝수 영상 또는 홀수 행의 픽셀들로만 구성된 실제 홀수 영상일 수 있다.
영상 부호화부(402)는 우선, 상기 실제 홀수 영상을 부호화하여 부호화된 홀수 영상을 생성할 수 있다.
영상 필터부(403)는 영상 부호화부(402)를 통해 부호화된 후 다시 복호화된 홀수 영상에 예측 필터를 적용하여 예측 필터링함으로써 예측 짝수 영상을 생성할 수 있다. 예측 필터의 필터 계수가 최적화될수록 예측 짝수 영상은 실제 짝수 영상과 거의 동일하게 될 수 있다. 일례로, 영상 필터부(403)는 영상 부호화부(402)를 통해 다시 복호화된 홀수 영상을 이용하여 예측 필터의 필터 계수를 산출할 수 있다. 또한, 영상 필터부(403)는 영상 분리부(401)를 통해 분리된 실제 영상을 이용하여 예측 필터의 필터 계수를 산출할 수 있다.
그러면, 영상 연산부(404)는 실제 짝수 영상으로부터 예측 짝수 영상을 차분하여 차분 짝수 영상을 생성할 수 있다. 이 때, 예측 필터의 필터 계수가 최적화될수록, 차분 짝수 영상은 거의 0에 가까운 값을 가질 수 있다.
이후, 영상 부호화부(402)는 차분 짝수 영상을 부호화하여, 상기 부호화된 홀수 영상과 함께 부호화된 영상을 출력할 수 있다.
이상에서는 필터 계수가 부호화되는 것처럼 설명하였으나, 이는 예시적인 것이다. 따라서 필터 계수는 부호화되지 않고, 부호화된 실제 영상 및 차분 영상과 함께 저장되거나 다른 장치로 전송될 수도 있다. 필터 계수가 부호화되지 않는 경우라면, 영상 복호화 과정에서 부호화된 영상의 헤더 등에 포함된 필터 계수를 추출하여 영상 복호화 과정에 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 실제 홀수 영상 또는 실제 짝수 영상을 기초로 복호화하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5에서는 홀수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상을 기초로 부호화된 입력영상을 복호화하는 과정을 설명한다. 짝수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상을 기초로 부호화된 입력 영상을 복호화하는 과정은 상기 설명을 반대로 적용하면 된다.
부호화된 입력 영상이 영상 복호화 장치(200)에 입력될 수 있다. 그러면, 영상 복호화부(201)는 부호화된 입력 영상을 복호화하여 실제 홀수 영상, 차분 짝수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 생성할 수 있다. 영상 필터부(202)는 실제 홀수 영상을 예측 필터를 통해 필터링하여 예측 짝수 영상을 생성할 수 있다. 예측 필터의 성능이 우수할수록 예측 짝수 영상은 실제 짝수 영상과 거의 동일한 값을 가질 수 있다.
영상 연산부(203)는 차분 짝수 영상과 예측 짝수 영상을 합산하여 합산 짝수 영상을 생성할 수 있다. 예측 필터의 성능이 우수할수록 차분 짝수 영상은 0에 가까운 값을 가지므로, 결국 실제 홀수 영상으로부터 완벽하게 실제 짝수 영상을 도출할 수 있다. 그러면, 영상 조합부(204)는 실제 홀수 영상과 합산 짝수 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 6을 참고하면, 영상 부호화 장치(600)는 예측모드 결정부(610), DCT 변환부(620), 양자화부(630), 및 엔트로피 부호화부(640)를 포함할 수 있다.
예측모드 결정부(610)는 복수 개의 예측모드 중에서 입력 영상에 대한 최적의 예측모드를 결정할 수 있다. 여기서, 입력 영상은 실제 영상, 차분 영상, 및 필터 계수 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 결정된 최적의 예측모드는 입력 영상에 대한 압축 성능이 가장 뛰어난 예측모드일 수 있다. 일례로, 예측모드 결정부(610)는 율 왜곡 비용이 최소인 예측모드를 최적의 예측모드로 결정함으로써, 압축 성능이 가장 뛰어난 예측모드를 최적의 예측모드로 결정할 수 있다.
또한, 상기 복수개의 예측모드는, 위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드를 포함할 수 있다. 여기서, 제1 예측모드, 제2 예측모드, 및 제3 예측모드는 H.264/AVC의 Horizontal 모드, Vertical 모드, 및 DC 모드를 각각 그대로 사용할 수 있다.
한편, 예측모드 결정부(610)에 의해 결정된 최적의 예측모드가 제4 예측모드인 경우, 상기 입력 영상에 대하여 주변 경계 픽셀들로부터 예측을 수행하지 않고 픽셀값들을 그대로 압축할 수 있다.
또한, 예측모드 결정부(610)에 의해 결정된 최적의 예측모드가 제5 예측모드인 경우, 상기 입력 영상에 대한 압축 과정 전체를 수행하지 않을 수 있다. 즉, 제5 예측 모드의 경우, 입력 영상에 대한 예측, DCT 변환, 양자화, 및 엔트로피 부호화 과정 전체를 수행하지 않으며, 어떠한 픽셀 정보도 복호화 장치에 전송하지 않을 수 있다.
DCT 변환부(620)는 상기 입력 영상의 데이터를 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환할 수 있다. 이때, 상기 언급한 바와 같이, 최적의 예측모드가 제5 예측모드로 결정되는 경우는, 압축 과정 전체를 수행하지 않으므로, 예측 과정뿐만 아니라, DCT 변환 이후 과정을 수행하지 않는다.
양자화부(630)는 DCT 변환을 통해 산출된 계수를 양자화할 수 있다. 여기서, 양자화란 DCT 계수를 정수로 반올림하는 과정을 의미할 수 있다. 이 과정에서는 DCT 변환을 통해 얻은 DCT계수를 각각 미리 정의된 상수로 나누고 그 결과를 정수값으로 반올림할 수 있다.
또한, 양자화부(630)는 실제 영상과 차분 영상에 대한 양자화 오프셋을 차등 적용하여, 실제 영상과 차분 영상에 대한 압축률을 다르게 적용할 수 있다. 인트라 압축 비트의 양은 영상의 공간적 유사성(Homogeneity)에 의존적이다. 따라서, 영상의 유사성이 크게 낮을 경우 홀수 영상과 짝수 영상의 상관 관계가 낮아져 정확한 예측을 할 수 없으므로 차분신호의 값이 커질 수 있다. 큰 값을 가지는 차분 신호들은 많은 압축 비트들을 발생하기 때문에 양자화 오프셋을 차분 신호와 실제 영상(ex. 홀수 영상)에 대해 다르게 적용하여 차분 신호가 실제 영상(ex. 홀수 영상)보다 더 많이 압축되도록 유도할 수 있다
엔트로피 부호화부(640)는 양자화부(630)를 통해 양자화된 계수를 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환할 수 있다.
상기와 같이, 새롭게 정의한 5개의 예측모드를 사용하여 예측을 수행함으로써, 예측의 효율을 높일 수 있고, 특히, 차분 신호의 값이 매우 작은 경우, 예측을 수행하지 않고 바로 픽셀값들을 압축하며, 입력 영상에 따라 압축과정 전체를 수행하지 않음으로써, 비트 사용을 절감하고 부호화의 효율을 향상시킬 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일실시예에 따라 영상 복호화 장치의 구성을 도시한 블록 다이어그램이다. 이때, 영상 복호화 장치(700)는 영상 부호와 장치(600)의 부호화 과정을 역으로 적용하여 수행될 수 있다.
도 7을 참고하면, 영상 복호화 장치(700)는 엔트로피 복호화부(610), 역양자화부(720), DCT 역변환부(730), 및 예측 복호화부(740)를 포함할 수 있다.
엔트로피 복호화부(610)는 입력된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 복원정보를 생성할 수 있다.
역양자화부(720)는 상기 복원정보를 역양자화할 수 있다.
DCT 역변환부(730)는 역양자화된 복원정보를 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 변환할 수 있다.
예측 복호화부(740)는 복수의 예측모드 중 부호화 과정에서 수행된 예측 모드에 따라 예측을 수행하여 실제 영상, 차분 영상, 및 필터 계수를 복호화할 수 있다. 여기서, 복수의 예측모드는 상기 언급된 바와 같이, 위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 실제 홀수 영상으로부터 차분 짝수 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 영상 부호화 장치(100)는 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 제1 영역 및 제2 영역의 실제 영상을 생성할 수 있다. 이 때, 제1 영역 및 제2 영역은 입력 영상을 행 또는 열 단위의 픽셀로 구성될 수 있다. 일례로, 제1 영역 및 제2 영역은 실제 홀수 영상 또는 실제 짝수 영상 중 하나가 될 수 있다.
도 8에서 볼 수 있듯이, 실제 홀수 영상(801)은 입력 영상의 픽셀들 중 홀수 번째 열의 픽셀로 구성될 수 있다. 도 8은 홀수 열의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상(801)으로부터 차분 짝수 영상(804)을 생성하는 과정을 도시하였으나, 홀수 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상에도 동일하게 적용될 수 있다. 홀수 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상으로부터 차분 짝수 영상을 생성하는 과정은 이하 도 10을 참고하여 설명한다.
영상 부호화 장치(100)는 실제 홀수 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 예측 짝수 영상(802)을 생성할 수 있다. 이 때, 생성된 예측 짝수 영상(802)은 입력 영상의 짝수 번째 열의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상(803)에 대응될 수 있다. 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 짝수 영상(803)과 예측 짝수 영상(802)은 동일하게 된다.
그러면, 영상 부호화 장치(100)는 실제 짝수 영상(803)과 예측 짝수 영상(802)을 차분하여 차분 짝수 영상(804)을 생성할 수 있다. 앞에서 언급했듯이, 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 짝수 영상(803)과 예측 짝수 영상(802)은 동일하게 되므로, 차분 짝수 영상(804)은 거의 0에 가까운 값을 가진다. 다시 말해서, 차분 짝수 영상(804)이 0에 가까운 경우, 입력 영상을 부호화하기 위한 데이터량이 전체 입력 영상의 데이터량의 1/2로 감소될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 실제 홀수 영상(801), 차분 짝수 영상(804) 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 실제 짝수 영상으로부터 차분 홀수 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에서 볼 수 있듯이, 실제 짝수 영상(901)은 입력 영상의 픽셀들 중 짝수 번째 열의 픽셀로 구성될 수 있다. 도 9는 짝수 열의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상(901)으로부터 차분 홀수 영상(904)을 생성하는 과정을 도시하였으나, 짝수 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상에도 동일하게 적용될 수 있다. 짝수 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상으로부터 차분 홀수 영상을 생성하는 과정은 이하 도 11을 참고하여 설명한다.
영상 부호화 장치(100)는 실제 짝수 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 예측 홀수 영상(902)을 생성할 수 있다. 이 때, 생성된 예측 홀수 영상(902)은 입력 영상의 홀수 번째 열의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상(903)에 대응될 수 있다. 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 홀수 영상(903)과 예측 홀수 영상(902)은 동일하게 된다.
그러면, 영상 부호화 장치(100)는 실제 홀수 영상(903)과 예측 홀수 영상(902)을 차분하여 차분 홀수 영상(904)을 생성할 수 있다. 앞에서 언급했듯이, 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 홀수 영상(903)과 예측 홀수 영상(902)은 동일하게 되므로, 차분 홀수 영상(904)은 거의 0에 가까운 값을 가진다. 다시 말해서, 차분 홀수 영상(904)이 0에 가까운 경우, 입력 영상을 부호화하기 위한 데이터량이 전체 입력 영상의 데이터량의 1/2로 감소될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 실제 짝수 영상(901), 차분 홀수 영상(904) 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실제 홀수 행 영상으로부터 차분 짝수 행 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에서는 홀수 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상(1001)으로부터 차분 짝수 영상(1004)을 생성하는 과정을 도시하였다.
영상 부호화 장치(100)는 실제 홀수 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 예측 짝수 영상(1002)을 생성할 수 있다. 이 때, 생성된 예측 짝수 영상(1002)은 입력 영상의 짝수 번째 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상(1003)에 대응될 수 있다. 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 짝수 영상(1003)과 예측 짝수 영상(1002)은 동일하게 된다.
그러면, 영상 부호화 장치(100)는 실제 짝수 영상(1003)과 예측 짝수 영상(1002)을 차분하여 차분 짝수 영상(1004)을 생성할 수 있다. 앞에서 언급했듯이, 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 짝수 영상(1003)과 예측 짝수 영상(1002)은 동일하게 되므로, 차분 짝수 영상(1004)은 거의 0에 가까운 값을 가진다. 영상 부호화 장치(100)는 실제 홀수 영상(1001), 차분 짝수 영상(1004) 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 일실시예에 따른 실제 짝수 행 영상으로부터 차분 홀수 행 영상을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 11에서 볼 수 있듯이, 실제 짝수 영상(1101)은 입력 영상의 픽셀들 중 짝수 번째 행의 픽셀로 구성될 수 있다. 도 11은 짝수 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상(1101)으로부터 차분 홀수 영상(1104)을 생성하는 과정을 도시하였다.
영상 부호화 장치(100)는 실제 짝수 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 예측 홀수 영상(1102)을 생성할 수 있다. 이 때, 생성된 예측 홀수 영상(1102)은 입력 영상의 홀수 번째 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상(1103)에 대응될 수 있다. 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 홀수 영상(1103)과 예측 홀수 영상(1102)은 동일하게 된다.
그러면, 영상 부호화 장치(100)는 실제 홀수 영상(1103)과 예측 홀수 영상(1102)을 차분하여 차분 홀수 영상(1104)을 생성할 수 있다. 앞에서 언급했듯이, 예측 필터의 성능이 뛰어날수록 실제 홀수 영상(1103)과 예측 홀수 영상(1102)은 동일하게 되므로, 차분 홀수 영상(1104)은 거의 0에 가까운 값을 가진다. 다시 말해서, 차분 홀수 영상(1104)이 0에 가까운 경우, 입력 영상을 부호화하기 위한 데이터량이 전체 입력 영상의 데이터량의 1/2로 감소될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 실제 짝수 영상(1101), 차분 홀수 영상(1104) 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 12는 실제 홀수 영상을 이용하여 입력 영상을 부호화하는 과정을 설명한 것이며, 실제 짝수 영상을 이용하여 입력 영상을 부호화하는 과정도 동일하게 적용될 수 있다.
영상 부호화 장치는 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 실제 홀수 영상 및 실제 짝수 영상을 생성할 수 있다(S1201). 이 때, 실제 홀수 영상은 입력 영상의 홀수 번째 열 또는 행의 픽셀로 구성된 영상을 의미하며, 실제 짝수 영상은 입력 영상의 짝수 번째 열 또는 행의 픽셀로 구성된 영상을 의미할 수 있다.
그리고, 영상 부호화 장치는 실제 홀수 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 예측 짝수 영상을 생성할 수 있다(S1202). 일례로, 영상 부호화 장치는 실제 홀수 영상으로부터 예측 짝수 영상을 가장 잘 예측할 수 있는 필터 계수를 구하고, 상기 필터 계수가 적용된 예측 필터를 실제 홀수 영상에 적용할 수 있다.
다른 일례로, 영상 부호화 장치는 실제 짝수 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 예측 홀수 영상을 생성할 수 있다.
영상 부호화 장치는 실제 짝수 영상으로부터 예측 필터링을 통해 생성된 예측 짝수 영상을 차분하여 차분 짝수 영상을 생성할 수 있다(S1203). 예측 필터의 계수가 우수한 경우, 예측 짝수 영상과 실제 짝수 영상이 거의 동일한 값을 가지므로, 차분 짝수 영상은 0에 가까운 값을 가질 수 있다.
다른 일례로, 영상 부호화 장치는 실제 홀수 영상으로부터 예측 홀수 영상을 차분하여 차분 홀수 영상을 생성할 수 있다.
영상 부호화 장치는 실제 홀수 영상, 차분 짝수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다(S1204). 다른 일례로, 영상 부호화 장치는 실제 짝수 영상, 차분 홀수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 부호화할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
영상 복호화 장치는 부호화된 입력 영상을 복호화하여 실제 홀수 영상, 차분 짝수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 추출할 수 있다(S1301). 다른 일례로, 영상 복호화 장치는 부호화된 입력 영상을 복호화하여 실제 짝수 영상, 차분 홀수 영상 및 예측 필터의 필터 계수를 추출할 수 있다.
그리고, 영상 복호화 장치는 예측 필터를 통해 실제 홀수 영상을 예측 필터링하여 예측 짝수 영상을 생성할 수 있다(S1302). 다른 일례로, 영상 복호화 장치는 예측 필터를 통해 실제 짝수 영상을 예측 필터링하여 예측 홀수 영상을 생성할 수 있다.
이 후, 영상 복호화 장치는 차분 짝수 영상과 예측 짝수 영상을 합산하여 합산 짝수 영상을 생성할 수 있다(S1303). 다른 일례로, 영상 복호화 장치는 차분 홀수 영상과 예측 홀수 영상을 합산하여 합산 홀수 영상을 생성할 수 있다.
그러면, 영상 복호화 장치는 실제 홀수 영상과 합산 짝수 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성할 수 있다. 다른 일례로, 영상 복호화 장치는 실제 짝수 영상과 합산 홀수 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성할 수 있다(S1304).
도 14는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상 부호화 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 14를 참고하면, 영상 부호화 장치는 제1 예측모드 내지 제5 예측모드 중 입력 영상에 대한 최적의 예측모드를 결정하고, 상기 결정된 최적의 예측모드에 기초하여 예측을 수행할 수 있다(S1401). 이때, 상기 제1 예측모드 내지 제5 예측모드는 위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드일 수 있다. 즉, 제4 예측모드에서는 예측 단계(S1401)를 수행하지 않고, 제5 예측모드에서는 예측 단계 이하 압축 과정 전체(S1401, S1402, S1403, S1403)를 수행하지 않는다.
이후, 영상 부호화 장치는 예측 수행된 입력 영상의 데이터를 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환할 수 있다(S1402).
다음으로, 영상 부호화 장치는 DCT 변환을 통해 산출된 계수를 양자화할 수 있다(S1403). 따라서, 양자화를 통해 DCT 변환을 통해 산출된 계수를 정수로 반올림할 수 있다.
또한, 상기에서 언급한 바와 같이, 양자화 과정에서는 실제 영상과 차분 영상에 대한 양자화 오프셋을 차등 적용하여, 실제 영상과 차분 영상에 대한 압축률을 다르게 적용할 수 있다.
그리고, 영상 부호화 장치는 양자화부를 통해 양자화된 계수를 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환할 수 있다(S1404).
도 15는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 영상 복호화 방법을 도시한 플로우차트이다.
도 15를 참고하면, 영상 복호화 장치는 입력된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 복원정보를 생성할 수 있다(S1501).
또한, 영상 복호화 장치는 상기 복원정보를 역양자화 할 수 있고(S1502), 역양자화된 복원정보를 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 변환할 수 있다(S1503).
이후, 영상 복호화 장치는 상기 업급된 제1 예측모드 내지 제5 예측모드 중 부호화 과정에서 수행된 예측 모드에 따라 예측을 수행하여 실제 영상, 차분 영상, 및 필터 계수를 복호화할 수 있다(S1504).
한편, 도 12 내지 도 15에서 설명되지 않은 부분은 도 1 내지 도 11의 설명을 참고할 수 있다.
이상에서는 실제 영상과 차분 영상을 위해 5개의 예측 모드가 사용되는 것처럼 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예로써, 실제 영상에 대해서는 2009년 3월에 ITU-T에서 공표된 H.264/AVC 표준에서 사용되는 예측 모드가 사용되고, 차분 영상에 대해서는 본 명세서에서 언급된 5개의 예측 모드가 사용될 수도 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 방법 또는 영상 복호화 방법은 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. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 전송 매체일 수도 있다. 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 발명의 일실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시예는 상기 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 일실시예는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다
100: 영상 부호화 장치
101: 영상 분리부
102: 영상 필터부
103: 영상 연산부
104: 영상 부호화부

Claims (20)

  1. 입력 영상의 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부;
    상기 제2 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 예측 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 차분 영상을 생성하는 영상 연산부; 및
    상기 제1 영역의 실제 영상 및 상기 제2 영역의 차분 영상을 부호화하는 영상 부호화부
    를 포함하는 영상 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입력 영상에 대해 상기 제1 영역의 실제 영상 및 상기 제2 영역의 실제 영상을 생성하는 영상 분리부를 더 포함하고,
    상기 영상 분리부는,
    상기 입력 영상을 픽셀 단위로 분리하여 상기 입력 영상에 대해 짝수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 짝수 영상과 홀수 열 또는 행의 픽셀로 구성된 실제 홀수 영상을 생성하는 영상 부호화 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상 필터부는,
    상기 입력 영상의 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 상기 예측 필터를 통해 상기 실제 짝수 영상을 필터링하여 예측 홀수 영상을 생성하고,
    상기 영상 연산부는,
    상기 실제 홀수 영상으로부터 상기 예측 홀수 영상을 차분하여 차분 홀수 영상을 생성하는 것을 영상 부호화 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 영상 필터부는,
    상기 입력 영상의 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 상기 예측 필터를 통해 상기 실제 홀수 영상을 필터링하여 예측 짝수 영상을 생성하고,
    상기 영상 연산부는,
    상기 실제 짝수 영상으로부터 상기 예측 짝수 영상을 차분하여 차분 짝수 영상을 생성하는 것을 영상 부호화 장치.
  5. 제3항 또는 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상 부호화부는,
    상기 입력 영상의 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 상기 실제 짝수 영상 및 상기 차분 홀수 영상을 부호화하고,
    상기 입력 영상의 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화하는 경우, 상기 실제 홀수 영상 및 상기 차분 짝수 영상을 부호화하는 것을 영상 부호화 장치.
  6. 입력 영상의 제1 영역의 실제 영상을 부호화하는 영상 부호화부;
    상기 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부; 및
    상기 제2 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 예측 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 차분 영상을 생성하는 영상 연산부
    를 포함하고,
    상기 영상 부호화부는,
    상기 제2 영역의 차분 영상을 부호화하는 것을 영상 부호화 장치.
  7. 입력 영상의 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터를 통해 예측 필터링하여 상기 입력 영상의 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부;
    상기 제2 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 예측 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 차분 영상을 생성하는 영상 연산부; 및
    상기 제1 영역의 실제 영상, 상기 제2 영역의 차분 영상 및 예측 필터의 필터 계수 중 적어도 하나에 대하여 양자화 오프셋을 차등 적용하여 부호화하는 영상 부호화부
    를 포함하는 것을 영상 부호화 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 영상 부호화부는,
    위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드 중 적어도 하나의 예측 모드를 통해 인트라 예측 부호화를 수행하는 것을 영상 부호화 장치.
  9. 위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드 중 입력 영상에 대한 최적의 예측모드를 결정하고, 상기 결정된 최적의 예측모드에 기초하여 상기 입력 영상에 대한 예측을 수행하는 예측모드 결정부;
    상기 예측 수행된 입력 영상의 데이터를 공간 도메인에서 주파수 도메인으로 변환하는 DCT 변환부;
    상기 DCT 변환을 통해 산출된 계수를 양자화하는 양자화부; 및
    상기 양자화부를 통해 양자화된 계수를 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환하는 엔트로피 부호화부
    를 포함하는 것을 영상 부호화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 예측모드 결정부는,
    율 왜곡 비용이 최소인 예측모드를 상기 최적의 예측모드로 선택하는 것을 영상 부호화 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 입력 영상은,
    실제 영상 및 차분 영상 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 양자화부는,
    상기 실제 영상과 상기 차분 영상에 대한 양자화 오프셋을 차등 적용하는 것을 영상 부호화 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 결정된 최적의 예측모드가 제4 예측모드인 경우, 상기 입력 영상에 대한 예측을 수행하지 않고,
    상기 결정된 최적의 예측모드가 제5 예측모드인 경우, 상기 입력 영상에 대한 예측, DCT 변환, 양자화, 및 엔트로피 부호화를 수행하지 않는 것을 영상 부호화 장치.
  13. 부호화된 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상 및 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 차분 영상을 복호화하는 영상 복호화부;
    상기 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부;
    상기 제2 영역의 예측 영상과 상기 제2 영역의 차분 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 합산 영상을 생성하는 영상 연산부; 및
    상기 제1 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 합산 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성하는 영상 조합부
    를 포함하는 영상 복호화 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 영상 복호화부는,
    상기 입력 영상이 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 상기 실제 짝수 영상 및 상기 차분 홀수 영상을 복호화하고,
    상기 입력 영상이 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 상기 실제 홀수 영상 및 상기 차분 짝수 영상을 복호화하는 것을 영상 복호화 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 영상 필터부는,
    상기 입력 영상이 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 상기 예측 필터를 통해 상기 실제 짝수 영상을 필터링하여 예측 홀수 영상을 생성하고,
    상기 영상 연산부는,
    상기 차분 홀수 영상과 상기 예측 홀수 영상을 합산하여 합산 홀수 영상을 생성하는 것을 영상 복호화 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 영상 필터부는,
    상기 입력 영상이 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 상기 예측 필터를 통해 상기 실제 홀수 영상을 필터링하여 예측 짝수 영상을 생성하고,
    상기 영상 연산부는,
    상기 차분 짝수 영상과 상기 예측 짝수 영상을 합산하여 합산 짝수 영상을 생성하는 것을 영상 복호화 장치.
  17. 제15항 또는 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 영상 조합부는,
    상기 입력 영상이 짝수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 상기 실제 짝수 영상과 상기 합산 홀수 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성하고,
    상기 입력 영상이 홀수 열 또는 행의 픽셀에 대해서 부호화된 경우, 상기 실제 홀수 영상과 상기 합산 짝수 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성하는 것을 영상 복호화 장치.
  18. 양자화 오프셋이 차등 적용되어 부호화된 입력 영상에 대해 제1 영역의 실제 영상 및 상기 제1 영역과 구별되는 제2 영역의 차분 영상을 복호화하는 영상 복호화부;
    상기 제1 영역의 실제 영상을 예측 필터링하여 상기 제2 영역의 예측 영상을 생성하는 영상 필터부;
    상기 제2 영역의 예측 영상과 상기 제2 영역의 차분 영상을 연산하여 상기 제2 영역의 합산 영상을 생성하는 영상 연산부; 및
    상기 제1 영역의 실제 영상과 상기 제2 영역의 합산 영상을 조합하여 원래의 입력 영상을 생성하는 영상 조합부
    를 포함하는 영상 복호화 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 영상 복호화부는,
    위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드 중 부호화 과정에서 수행된 예측 모드에 따라 예측을 수행하여 실제 영상 및 차분 영상을 복호화하는 것을 영상 복호화 장치.
  20. 입력된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 복원정보를 생성하는 엔트로피 복호화부;
    상기 복원정보를 역양자화하는 역양자화부;
    상기 역양자화된 복원정보를 주파수 도메인에서 공간 도메인으로 변환하는 DCT 역변환부; 및
    위쪽 참조 픽셀이 수직 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제1 예측모드, 왼쪽 참조 픽셀이 수평 방향으로 확장되어 예측을 수행하는 제2 예측모드, 상기 위쪽 참조 픽셀과 상기 왼쪽 참조 픽셀의 평균을 이용하여 예측을 수행하는 제3 예측모드, 예측을 수행하지 않는 제4 예측모드, 및 압축을 수행하지 않는 제5 예측모드 중 부호화 과정에서 수행된 예측 모드에 따라 예측을 수행하여 실제 영상 및 차분 영상을 복호화하는 예측 복호화부
    를 포함하는 것을 영상 복호화 장치.
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