KR20110011361A - 샘플링을 이용한 영상 데이터 인코딩／디코딩 장치 및 인코딩／디코딩 방법 - Google Patents

샘플링을 이용한 영상 데이터 인코딩／디코딩 장치 및 인코딩／디코딩 방법 Download PDF

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Abstract

샘플링을 이용한 영상 데이터 인코딩/디코딩 장치 및 인코딩/디코딩 방법이 개시된다. 영상 데이터 인코딩 장치는 블록 단위로 전처리된 영상 데이터에 대해 샘플링 후 압축하거나 또는 샘플링하지 않고 압축한 후, 압축된 결과 중 효율이 좋은 압축 모드를 선택할 수 있다. 그리고, 영상 데이터 디코딩 장치는 선택된 압축 모드에 대응하는 복원 모드를 결정하고, 복원 모드에 따라 영상 데이터를 복원한 후 업샘플링하거나 또는 영상 데이터를 복원한 후 샘플링하지 않을 수 있다. 본 발명에 따르면, 영상 데이터의 종류와 관계없이 고효율, 고화질로 영상 데이터에 대한 코딩이 수행될 수 있다.
영상, 인코딩, 디코딩, 샘플링, PCM, 바이너리

Description

샘플링을 이용한 영상 데이터 인코딩／디코딩 장치 및 인코딩／디코딩 방법{APPARATUS AND METHOD FOR IMAGE DATA ENCODING/DECODING USING SAMPLING}
본 발명의 일실시예들은 영상 데이터를 인코딩 및 디코딩하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 샘플링과 넌 샘플링을 적용하여 영상 데이터를 인코딩 및 디코딩하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 영상 기술이 발전하면서, 고화질의 영상을 제공하기 위해 대용량의 영상 데이터를 필요로 하고 있다. 이러한 대용량의 영상 데이터는 고화질의 영상을 제공하지만, 처리하는 데 많은 부하를 걸리게 한다.
따라서, 영상 데이터를 효율적으로 압축하는 방식이 요구된다. 그러나, 영상 데이터는 다양한 종류를 나타내기 때문에, 특정 방식만 적용하여 압축하는 경우 오히려 영상의 화질이 나빠지고, 압축 효율이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다. 예를 들어, 내추럴 영상과 같은 일반 영상과 패턴 영상과 같은 합성 영상에 대해서는 압축 방식을 구분하여 수행해야 함에도 동일한 압축 방식을 적용하면 압축 효율이 나빠진다.
결국, 영상 데이터의 종류와 무관하게 고화질을 유지하면서도 고비율의 영상 압축을 수행할 수 있는 방안이 요구된다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 장치는 영상 데이터를 블록 단위로 전처리하는 전처리부, 상기 전처리된 영상 데이터에 대해 다운 샘플링을 수행하는 다운 샘플링부, 제1 압축 모드에 따라 상기 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축하는 제1 압축부, 제2 압축 모드에 따라 상기 전처리된 영상 데이터를 압축하는 제2 압축부 및 상기 제1 압축 모드 및 상기 제2 압축 모드를 수행한 결과를 이용하여 상기 영상 데이터에 적용할 압축 모드를 선택하는 모드 선택부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 디코딩 장치는 압축된 영상 데이터에 대한 복원 모드를 결정하는 모드 결정부, 상기 복원 모드가 제1 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제1 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 제1 복원부, 상기 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 업 샘플링부 및 상기 복원 모드가 제2 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제2 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 제2 복원부를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 방법은 영상 데이터를 블록 단위로 전처리하는 단계, 상기 전처리된 영상 데이터에 대해 다운 샘플링을 수행하는 단계, 제1 압축 모드에 따라 상기 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축하는 단계, 제2 압축 모드에 따라 상기 전처리된 영상 데이터를 압축하는 단계 및 상기 제1 압축 모드 및 상기 제2 압축 모드를 수행한 결과를 이용하여 상기 영상 데이터에 적 용할 압축 모드를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 디코딩 방법은 압축된 영상 데이터에 대한 복원 모드를 결정하는 단계, 상기 복원 모드가 제1 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제1 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 단계, 상기 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 단계 및 상기 복원 모드가 제2 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제2 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 샘플링 및 넌 샘플링을 통해 영상 데이터의 종류와 관계없이 고효율의 압축 및 복원을 실현할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 픽셀간 상관도가 높은 영상에 대해서는 다운 샘플링을 수행하고, 픽셀간 상관도가 낮은 영상에 대해서는 샘플링을 수행하지 않음으로써 고화질을 유지하면서도 고효율의 압축 및 복원을 실현할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라, 샘플링을 이용하여 영상 데이터를 인코딩하고, 디코딩하는 전체 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참고하면, 입력된 영상 데이터를 압축하는 영상 데이터 인코딩 장 치(101)와 압축된 영상 데이터를 복원하는 영상 데이터 디코딩 장치(102)가 도시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 입력된 영상 데이터를 샘플링과 넌 샘플링을 병행하여 압축할 수 있다. 이 때, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 영상 데이터를 다운 샘플링 후 압축을 수행하거나 또는 다운 샘플링을 거치지 않고 압축을 수행할 수 있다. 그런 다음, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 두 가지 압축 모드 중 효율이 좋은 방법을 선택할 수 있다.
압축된 영상 데이터는 비트 스트림을 통해 영상 데이터 디코딩 장치(102)로 전송될 수 있다. 이 때, 비트 스트림은 영상 데이터 인코딩 장치(101)에서 선택한 압축 모드를 나타내는 모드 비트를 포함할 수 있다.
그리고, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 비트 스트림을 통해 전송된 영상 데이터에 대한 복원 모드를 결정할 수 있다. 이 후, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 결정된 복원 모드에 따라 압축된 영상 데이터를 복원할 수 있다. 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 다운 샘플링 후 압축이 수행된 영상 데이터에 대해서는 복원 후 업 샘플링을 수행할 수 있다.
결국, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 장치(101)와 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 샘플링을 이용한 방식과 넌 샘플링을 이용항 방식을 채택함으로써 영상 데이터의 종류와 관계없이 고화질, 고비율의 코딩 방식을 제공할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 장치의 전체 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 2를 참고하면, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 전처리부(201), 다운 샘플링부(202), 제1 압축부(203), 제2 압축부(204) 및 모드 선택부(205)를 포함할 수 있다.
전처리부(201)는 입력된 영상 데이터를 블록 단위로 전처리할 수 있다. 일례로, 전처리부(201)는 영상 데이터를 복수의 블록으로 분할할 수 있다.
다운 샘플링부(202)는 전처리된 영상 데이터에 대해 다운 샘플링(down smapling)을 수행할 수 있다. 이 때, 다운 샘플링부(202)는 블록을 구성하는 컬러 별로 한 개씩 샘플링하여 블록의 크기를 반으로 샘플링할 수 있다. 일례로, 영상 데이터는 RGB 형식의 영상 데이터일 수 있다. 그러면, 다운 샘플링부(202)는 G(Green)과 R(Red)/B(Blue)의 샘플링 위치를 서로 달리하여 각 컬러 별로 샘플링할 수 있다. 다운 샘플링하는 과정은 도 5에서 구체적으로 설명된다.
제1 압축부(203)는 제1 압축 모드에 따라 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축할 수 있다. 즉, 제1 압축부(203)는 다운 샘플링이 수행된 영상 데이터를 압축할 수 있다. 일례로, 제1 압축부(203)는 JPEG과 같은 기존의 영상 압축 모드에 따라 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축할 수 있다.
제2 압축부(204)는 제2 압축 모드에 따라 전처리부(201)를 통해 전처리된 영상 데이터를 압축할 수 있다. 즉, 제2 압축부(204)는 다운 샘플링이 수행되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다.
일례로, 제2 압축부(204)는 JPEG과 같은 기존의 영상 압축 모드에 따라 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다. 또는, 제2 압축부(204)는 펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 압축 모드에 따라 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다. 또는, 제2 압축부(204)는 바이너리 기반의 압축 모드에 따라 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다. 다른 일례로, 제2 압축부(204)는 기존의 영상 압축 모드, 펄스 부호 변조 기반의 압축 모드 또는 바이너리 기반의 압축 모드 중 적어도 하나를 조합하여 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다.
일례로, 본 발명의 일실시예에 따르면, 제1 압축 모드는 제2 압축 모드보다 영상 데이터를 구성하는 픽셀간 상관도가 높은 경우에 적용될 수 있다. 즉, 픽셀간 상관도가 높은 영상 데이터는 다운 샘플링을 거쳐 추가적으로 압축되더라도 주변 픽셀들을 통해 효율적으로 복원될 수 있다. 그러면, 네추럴(natural) 영상과 같이 픽셀간 상관도가 높은 영상 데이터는 다운 샘플링을 통해 추가적으로 압축됨으로써 고효율의 영상 압축을 수행하면서도 복원 후에 원래 영상 화질을 그대로 유지할 수 있다. 그리고, 패턴 영상 또는 랜덤 영상과 같이 픽셀간 상관도가 낮은 영상 데이터는 다운 샘플링을 거치지 않고 압축이 수행될 수 있다.
모드 선택부(205)는 제1 압축 모드 및 제2 압축 모드를 수행한 결과를 이용하여 영상 데이터에 적용할 압축 모드를 선택할 수 있다. 즉, 모드 선택부(205)는 다운 샘플링을 거친 후 제1 압축 모드에 따라 압축된 영상 데이터와 다운 샘플링을 거치치 않고 제2 압축 모드에 따라 압축된 영상 데이터 중 효율이 좋은 압축 모드를 선택할 수 있다. 일례로, 모드 선택부(205)는 제1 압축 모드에 따른 압축 결과 및 상기 제2 압축 모드에 따른 압축 결과 중 비트량이 적은 압축 모드 또는 에러값 이 적은 압축 모드를 선택할 수 있다. 선택된 압축 모드는 비트 스트림에 모드 비트 형태로 표시될 수 있다.
이 때, 에러값은 하기 수학식 1 및 수학식 2에 따라 결정될 수 있다.
Figure 112009046291960-PAT00001
SAD(Sum of Absolute Difference)=
Figure 112009046291960-PAT00002
MAX Diff=
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 디코딩 장치의 전체 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3을 참고하면, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 모드 결정부(301), 제1 복원부(302), 제2 복원부(303) 및 업 샘플링부(304)를 포함할 수 있다.
모드 결정부(301)는 압축된 영상 데이터에 대한 복원 모드를 결정할 수 있다. 이 때, 복원 모드는 영상 데이터 인코딩 장치(101)에서 선택된 압축 모드에 대응될 수 있다. 이 때, 압축 모드는 비트 스트림에서 모드 비트 형태로 표시될 수 있다.
제1 복원부(302)는 복원 모드가 제1 복원 모드로 결정되면 제1 복원 모드에 따라 영상 데이터를 복원할 수 있다. 이 때, 제1 복원 모드는 영상 데이터가 다운 샘플링이 수행된 후 제1 압축 모드에 따라 압축된 영상 데이터에 대해 적용될 수 있다. 일례로, 제1 복원부(302)는 JPEG과 같은 기존의 영상 복원 모드에 따라 영상 데이터를 복원할 수 있다.
제2 복원부(303)는 복원 모드가 제2 복원 모드로 결정되면 제2 복원 모드에 따라 영상 데이터를 복원할 수 있다. 이 때, 제2 복원 모드는 영상 데이터가 다운 샘플링을 거치지 않고 제2 압축 모드에 따라 압축된 영상 데이터에 대해 적용될 수 있다. 이 때, 제1 복원 모드는 제2 복원 모드보다 영상 데이터를 구성하는 픽셀간 상관도가 높은 경우에 적용될 수 있다.
일례로, 제2 복원부(303)는 JPEG과 같은 기존의 영상 복원 모드에 따라 샘플링을 거치지 않은 영상 데이터를 복원할 수 있다. 또는, 제2 복원부(303)는 펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 복원 모드에 따라 샘플링을 거치지 않은 영상 데이터를 복원할 수 있다. 또는, 제2 복원부(303)는 바이너리 기반의 복원 모드에 따라 샘플링을 거치지 않은 영상 데이터를 복원할 수 있다. 다른 일례로, 제2 복원부(303)는 기존의 영상 복원 모드, 펄스 부호 변조 기반의 복원 모드 또는 바이너리 기반의 복원 모드 중 적어도 하나를 조합하여 샘플링을 거치지 않은 영상 데이터를 복원할 수 있다.
업 샘플링부(304)는 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링할 수 있다. 즉, 제1 복원 모드는 다운 샘플링이 수행된 영상 데이터에 대해 적용되므로, 업 샘플링부(304)는 다운 샘플링된 결과에 대응하여 영상 데이터에 대해 업 샘플링을 수행할 수 있다. 일례로, 업 샘플링부(304)는 특정 컬러에 대해 주변에 위치한 동일 컬러의 평균값 및 현재 위치의 다른 컬러와 주변에 위치한 다른 컬 러의 상관 관계를 이용하여 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링할 수 있다. 영상 데이터를 업 샘플링하는 과정은 도 9에서 구체적으로 설명된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터를 블록 단위로 전처리하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 발명의 일실시예에 따른 전처리부(201)는 영상 데이터를 블록 단위로 전처리할 수 있다. 구체적으로, 전처리부(201)는 영상 데이터를 복수의 블록들로 분할할 수 있다. 이 때, 복수의 블록들 각각의 너비(width)는 다운 샘플링을 고려하여 높이보다 2배정도 클 수 있다. 예를 들면, 분할되는 블록은 4*2, 8*4, 16*8, 32*16과 같은 형태로 이루어 질 수 있다.
이후, 영상 데이터가 다운 샘플링을 거친다면, 블록의 너비와 높이(height)는 동일해 질 수 있다. 예를 들면, 전처리를 통해 영상 데이터가 블록은 4*2, 8*4, 16*8, 32*16과 같은 형태의 블록으로 분할되는 경우, 영상 데이터는 다운 샘플링 후에 2*2, 4*4, 8*8, 16*16과 같은 형태의 블록으로 변경될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 영상 데이터를 다운 샘플링하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5를 참고하면, 블록 단위로 전처리된 영상 데이터의 4*2크기의 블록(501)이 도시된다. 이 때, 영상 데이터의 블록(501)은 R, G, B 컬러로 구성될 수 있다. 다운 샘플링부(202)는 전처리된 영상 데이터에 대해 다운 샘플링을 수행할 수 있다. 여기서, 다운 샘플링은 영상 데이터를 특정 비율로 압축하는 것을 의미하며, 블록(501)을 구성하는 특정 컬러를 샘플링하면서 수행된다.
일례로, 다운 샘플링부(202)는 샘플링 위치와 샘플링 주기에 따라 다운 샘플링을 수행할 수 있다. 이 때, 다운 샘플링부(202)는 G(Green)과 R(Red)/B(Blue)의 샘플링 위치를 서로 다르게 결정할 수 있다. 구체적으로, 다운 샘플링부(202)는 Quincunx 모양으로 샘플링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 블록(502)에서 볼 수 있듯이, 다운 샘플링부(202)는 G를 0, 2, 5, 7번 위치에서 샘플링한다면, R과 B를 1, 3, 4, 6번 위치에서 샘플링할 수 있다. 또는, 반대로 다운 샘플링부(202)는 G를 1, 3, 4, 6번 위치에서 샘플링하고, R과 B를 0, 2, 5, 7번 위치에서 샘플링할 수 있다.
그리고, 다운 샘플링부(202)는 샘플링 주기를 각 컬러별로 2개마다 1개씩 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 다운 샘플링부(202)는 블록(501)의 0번 라인에서 G를 샘플링하면, 블록(501)의 1번 라인에서 R과 B를 각각 하나씩 샘플링할 수 있다. 그리고, 다운 샘플링부(202)는 블록(501)의 2번 라인에서 G를 샘플링하면, 블록(501)의 3번 라인에서 R과 B를 각각 하나씩 샘플링할 수 있다. 반대로, 다운 샘플링부(202)는 블록(501)의 0번 라인에서 R과 B를 각각 하나씩 샘플링한다면, 1번 라인에서 G를 샘플링할 수 있다. 다시 말해서, 다운 샘플링부(202)는 블록(501)을 구성하는 각각의 컬러에 대해 샘플링 위치를 겹치지 않고 서로 다르게 결정할 수 있다.
다운 샘플링부(202)는 블록(502)을 조합하면 최종적으로 다운 샘플링된 블록(503)을 도출할 수 있다. 다운 샘플링부(202)는 입력된 블록이 너비가 M이고, 높이가 N인 블록을 다운 샘플링하면, 출력되는 블록은 너비가 M/2이고, 높이가 N으 로 결정될 수 있다. 즉, 다운 샘플링부(202)는 1/2 다운 샘플링하는 경우, 4*2 블록(501)을 2*2 블록(503)으로 도출할 수 있다. 그 후, 다운 샘플링부(202)는 2*2 블록(503)에 대해 JPEG과 같은 기존의 이미지 압축 방식을 적용하여 영상 데이터를 추가적으로 압축할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM 기반의 압축 모드에 따라 영상 데이터를 압축하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6을 참고하면, 블록(601)은 무손실(Lossless) 펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM) 기반의 압축 모드에 따라 압축되는 과정을 나타내고, 블록(602)은 손실(Lossy) PCM 기반의 압축 모드에 따라 압축되는 과정을 나타낸다.
즉, 무손실 PCM 기반의 압축 모드는 입력된 블록(601)을 손실없이 압축하는 것을 의미한다. 그리고, 손실 PCM 기반의 압축 모드는 입력된 블록(602)의 하위 비트 일부를 제외한 후 압축하는 것을 의미한다. 예를 들어, 제2 압축부(204)는 손실 PCM 기반의 압축 모드에 따라 4*2 크기의 블록(602)에서 LSB에 해당하는 4비트를 제거하여 블록(602)을 압축할 수 있다. 이 때, MSB는 Most Significant Block을 의미하고, LSB는 Least Significant Block을 의미한다. 일례로, PCM 기반의 압축 모드는 패턴 영상 또는 랜덤 영상과 같이 픽셀간 상관도가 낮은 영상 데이터를 압축할 때 적용될 가능성이 높다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM 기반의 복원 모드에 따라 영상 데이터를 복원하는 과정을 나타낸 도면이다.
블록이 무손실 PCM 기반의 압축 모드에 따라 압축된 경우, 제2 복원부(303) 는 무손실 PCM 기반의 복원 모드에 따라 압축된 블록의 PCM 데이터를 이용하여 블록을 복원할 수 있다. 예를 들어, 압축된 블록의 PCM 데이터가 P0, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7이 입력되면, 제2 복원부(303)는 그대로 P0, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7으로 블록을 복원할 수 있다.
그리고, 도 7에서 블록(701)은 손실 PCM 기반의 압축 모드에 따라 압축된 결과를 의미하고, 블록(702)은 손실 PCM 기반의 복원 모드에 따라 복원된 결과를 의미한다. 즉, 블록이 손실 PCM 기반의 압축 모드에 따라 압축된 경우, 제2 복원부(303)는 손실 PCM 기반의 복원 모드에 따라 압축된 블록(701)의 PCM 데이터를 이용하여 블록을 복원할 수 있다.
예를 들어, 블록(701)에서 볼 수 있듯이, 제2 압축부(204)는 손실 PCM 기반의 압축 모드에 따라 블록(701)의 하위 비트(Least Significant Bit: LSB)를 제외하여 압축할 수 있다. 그리고, 제2 복원부(303)는 손실 PCM 기반의 압축 모드에 따라 제외된 하위 비트의 일부를 일정 비트(1000)로 복원할 수 있다. 결국, 압축된 블록(701)의 PCM 데이터가 P0, P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7이 입력되면, 제2 복원부(303)는 P0', P1', P2', P3', P4', P5', P6', P7'로 블록(702)을 복원할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리 기반의 압축 모드와 복원 모드에 따라 영상 데이터를 압축하고 복원하는 과정을 나타낸 도면이다.
제2 압축부(204)는 패턴 영상 또는 랜덤 영상과 같이 픽셀간 상관도가 낮은 영상 데이터에 대해 바이너리 기반의 압축 모드(801)에 따라 블록을 압축할 수 있 다. 그리고, 제2 복원부(303)는 바이너리 기반의 압축 모드(801)에 따라 압축된 블록을 바이너리 기반의 복원 모드(802)에 따라 압축 이전의 블록으로 복원할 수 있다.
제2 압축부(204)는 블록 내의 데이터가 2개 이하의 픽셀값으로 이루어진 경우, 바이너리 기반의 압축 모드(801)에 따라 블록을 압축할 수 있다. 이 때, 바이너리 기반의 압축 모드(801)는 블록을 대표값과 패턴으로 구성할 수 있다.
도 8에서 볼 수 있듯이, 4*2 블록이 100과 0의 값을 나타내는 데이터로 패턴을 구성하는 경우, 제2 압축부(204)는 대표값을 A: 100, B: 0으로 결정할 수 있다. 그리고, 대표값 A, B를 각각 이진값인 1, 0으로 설정하여, 4*2 블록에서 대표값들의 패턴을 10100101로 결정할 수 있다.
결국, 대표값과 대표값들의 패턴만 입력되더라도, 제2 복원부(303)는 바이너리 기반의 복원 모드(802)에 따라 영상 데이터를 복원할 수 있다. 즉, 대표값이 A:100, B:0으로 입력되고, 패턴이 10100101로 입력되는 경우, 제2 복원부(303)는 바이너리 기반의 복원 모드(802)에 따라 압축되기 이전의 4*2 블록으로 복원할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 과정을 나타낸 도면이다.
네추럴 영상과 같이 픽셀간 상관도가 높은 영상 데이터가 다운 샘플링된 후 제1 압축 모드에 따라 압축되면, 업 샘플링부(304)는 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링할 수 있다. 즉, 다운 샘플링을 거치면 블록을 구성하는 컬러가 1/2만큼 제외되는 데, 업 샘플링부(304)는 제외된 컬러를 주변 컬러를 이용하여 복원할 수 있다.
도 9는 G 복원 과정(901)과 R 복원 과정(902)을 나타낸다. 이 때, R 복원 과정(902)는 B 복원 과정에 동일하게 적용된다.
일례로, 업 샘플링부(304)는 특정 컬러를 복원하기 위해 주변에 위치한 동일 컬러의 평균값을 이용할 수 있다. 그리고, 업 샘플링부(304)는 특정 컬러를 복원하기 위해 다른 컬러에 대해 현재 복원 위치와 주변 위치 간의 상관 관계를 이용할 수 있다.
일례로, G 복원 과정(901)에 따르면, 다운 샘플링 과정을 통해 제외된 G는 하기 수학식 3에 따라 복원될 수 있다.
G = Gavg + (DR +DB)*weighting_param1 (weighting_param1 =0~1)
여기서, Gavg는 복원 위치인 G0의 주변에 위치한 G1~G4의 평균값을 의미한다. 그리고, DR은 복원 위치인 G0에 대해 동일한 위치에 존재하는 R0 값과 주변에 위치한 R1~R4 값간의 상관 관계를 나타낸다. 또한, DB는 복원 위치인 G0에 대해 동일한 위치에 존재하는 B0값과 주변에 위치한 B1~B4 값 간의 상관 관계를 나타낸다.
예를 들어, 수학식 3에 따라 G0를 복원하면 다음과 같이 적용될 수 있다.
G0 = Gavg + (ΔR+ΔB)/2 + (ΔR+ΔB)/8
Gavg = (G1+G2+G3+G4+2)/4
ΔR = R0-(R1+R2+R3+R4+2)/4
ΔB = B0-(B1+B2+B3+B4+2)/4
이 때, 상수는 시스템의 구성에 따라 변경될 수 있다.
일례로, R 복원 과정(902)에 따르면, 다운 샘플링 과정을 통해 제외된 R이 하기 수학식 4에 따라 복원될 수 있다. R 복원 과정은 B 복원 과정과 동일하게 적용된다.
R = Ravg + DG*weighting_param2 (weighting_param2=0~1)
B = Bavg + DG*weighting_param2 (weighting_param2 =0~1)
여기서, Ravg는 복원 위치인 R0의 주변에 위치한 R1~R4의 평균값을 의미한다. 그리고, Bavg는 복원 위치인 B0의 주변에 위치한 B1~B4의 평균값을 의미한다. 또한, DG는 복원 위치인 R0와 B0에 대해 동일한 위치에 존재하는 G0 값과 주변에 위치한 G1~G4 값간의 상관 관계를 나타낸다.
예를 들어, 수학식 4에 따라 R0를 복원하면 다음과 같이 적용될 수 있다.
R0 = Ravg + ΔG/2
Ravg = (R1+R2+R3+R4+2)/4
ΔG = G0-(G1+G2+G3+G4+2)/4
그리고, 수학식 4에 따라 B0를 복원하면 다음과 같이 적용될 수 있다.
B0 = Bavg + ΔG/2
Bavg = (B1+B2+B3+B4+2)/4
ΔG = G0-(G1+G2+G3+G4+2)/4
이 때, 상수는 시스템의 구성에 따라 변경될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
영상 데이터 인코딩 장치(101)는 입력된 영상 데이터를 블록 단위로 전처리할 수 있다(S1001).
그런 후, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 블록 단위로 전처리된 영상 데이터에 대해 다운 샘플링을 수행할 수 있다(S1002). 이 때, 영상 데이터는 RGB 형식의 영상 데이터일 수 있다. 그러면, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 G와 R/B의 샘플링 위치를 서로 달리하여 각 컬러마다 한 개씩 샘플링하여, 다운 샘플링을 수행할 수 있다.
그리고, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 제1 압축 모드에 따라 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축할 수 있다(S1003). 또한, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 제2 압축 모드에 따라 블록 단위로 전처리된 영상 데이터를 압축할 수 있다(S1004). 일례로, 제1 압축 모드는 제2 압축 모드보다 영상 데이터를 구성하는 픽셀간 상관도가 높은 경우에 적용될 가능성이 높다. 즉, 제1 압축 모드는 네추럴 영상과 같이 픽셀간 상관도가 높은 영상 데이터에 적용되고, 제2 압축 모드는 패턴 영상 또는 랜덤 영상과 같이 픽셀간 상관도가 낮은 영상 데이터에 적용될 가능성이 높다.
이 때, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 JPEG과 같은 기존의 영상 압축 모드에 따라 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축할 수 있다. 그리고, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 JPEG과 같은 기존의 영상 압축 모드에 따라 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다. 또는, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 압축 모드에 따라 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다. 또는, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 바이너리 기반의 압축 모드에 따라 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다. 다른 일례로, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 기존의 영상 압축 모드, 펄스 부호 변조 기반의 압축 모드 또는 바이너리 기반의 압축 모드 중 적어도 하나를 조합하여 샘플링되지 않은 영상 데이터를 압축할 수 있다.
그러면, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 제1 압축 모드 또는 제2 압축 모드에 따라 압축한 결과를 이용하여 영상 데이터에 적용할 압축 모드를 선택할 수 있다(S1005). 일례로, 영상 데이터 인코딩 장치(101)는 제1 압축 모드에 따른 압축 결과 및 상기 제2 압축 모드에 따른 압축 결과 중 비트량이 적은 압축 모드 또는 에러값이 적은 압축 모드를 선택할 수 있다. 이렇게 선택된 압축 모드는 비트 스트림에 모드 비트로 표시되어 영상 데이터 디코딩 장치(102)에 전송될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 디코딩 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
영상 데이터 디코딩 장치(102)는 압축된 영상 데이터에 대한 복원 모드를 결정할 수 있다(S1101). 구체적으로, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 제1 압축 모드에 대응하는 제1 복원 모드 또는 제2 압축 모드에 대응하는 제2 복원 모드 중 어느 하나의 복원 모드를 결정할 수 있다. 즉, 제1 복원 모드는 네추럴 영상과 같이 픽셀간 상관도가 높은 영상 데이터에 적용되고, 제2 복원 모드는 패턴 영상 또는 랜덤 영상과 같이 픽셀간 상관도가 낮은 영상 데이터에 적용될 가능성이 높다.
복원 모드가 제1 복원 모드로 결정된 경우, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 제1 복원 모드에 따라 압축된 영상 데이터를 복원할 수 있다(S1102). 일례로, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 JPEG과 같은 기존의 영상 복원 모드에 따라 압축된 영상 데이터를 복원할 수 있다.
그 후, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링할 수 있다(S1104). 일례로, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 특정 컬러에 대해 주변에 위치한 동일 컬러의 평균값 및 현재 위치의 다른 컬러와 주변에 위치한 다른 컬러의 상관 관계를 이용하여 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링할 수 있다.
그리고, 복원 모드가 제2 복원 모드로 결정된 경우, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 제2 복원 모드에 따라 압축된 영상 데이터를 복원할 수 있다(S1103). 일례로, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 JPEG과 같은 기존의 영상 복원 모드에 따라 압축된 영상 데이터를 복원할 수 있다. 일례로, 영상 데이터 디코딩 장치(102) 는 펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 복원 모드에 따라 샘플링되지 않은 영상 데이터를 복원할 수 있다. 또는, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 바이너리 기반의 복원 모드에 따라 압축된 영상 데이터를 복원할 수 있다. 다른 일례로, 영상 데이터 디코딩 장치(102)는 기존의 영상 복원 모드, 펄스 부호 변조 기반의 복원 모드 또는 바이너리 기반의 복원 모드 중 적어도 하나를 조합하여 압축된 영상 데이터를 복원할 수 있다.
도 10 및 도 11에서 설명되지 않은 사항은 도 1 내지 도 9에서 설명된 사항을 참고할 수 있다.
또한 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩/디코딩 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 예에 는 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.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따라, 샘플링을 이용하여 영상 데이터를 인코딩하고, 디코딩하는 전체 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 장치의 전체 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 디코딩 장치의 전체 구성을 도시한 블록 다이어그램이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터를 블록 단위로 전처리하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 영상 데이터를 다운 샘플링하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM 기반의 압축 모드에 따라 영상 데이터를 압축하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 PCM 기반의 복원 모드에 따라 영상 데이터를 복원하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 바이너리 기반의 압축 모드와 복원 모드에 따라 영상 데이터를 압축하고 복원하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 인코딩 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 데이터 디코딩 방법의 전체 과정을 도시한 플로우차트이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
101: 인코딩 장치
102: 디코딩 장치

Claims (20)

  1. 영상 데이터를 블록 단위로 전처리하는 전처리부;
    상기 전처리된 영상 데이터에 대해 다운 샘플링을 수행하는 다운 샘플링부;
    제1 압축 모드에 따라 상기 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축하는 제1 압축부;
    제2 압축 모드에 따라 상기 전처리된 영상 데이터를 압축하는 제2 압축부; 및
    상기 제1 압축 모드 및 상기 제2 압축 모드를 수행한 결과를 이용하여 상기 영상 데이터에 적용할 압축 모드를 선택하는 모드 선택부
    를 포함하는 영상 데이터 인코딩 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 영상 데이터는 RGB 형식의 영상 데이터를 포함하고,
    상기 다운 샘플링부는,
    G와 R/B의 샘플링 위치를 서로 달리하여 각 컬러마다 한 개씩 샘플링하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 압축 모드는,
    상기 제2 압축 모드보다 영상 데이터를 구성하는 픽셀간 상관도가 높은 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 압축부는,
    펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 압축 모드 또는 바이너리 기반의 압축 모드 중 어느 하나의 제2 압축 모드에 따라 상기 전처리된 영상 데이터를 압축하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 모드 선택부는,
    상기 제1 압축 모드에 따른 압축 결과 및 상기 제2 압축 모드에 따른 압축 결과 중 비트량이 적은 압축 모드 또는 에러값이 적은 압축 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 장치.
  6. 압축된 영상 데이터에 대한 복원 모드를 결정하는 모드 결정부;
    상기 복원 모드가 제1 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제1 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 제1 복원부;
    상기 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 업 샘플링부; 및
    상기 복원 모드가 제2 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제2 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 제2 복원부
    를 포함하는 영상 데이터 디코딩 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 모드 결정부는,
    상기 압축된 영상 데이터에 대한 비트 스트림에 포함된 모드 비트를 통해 복원 모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 디코딩 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 제1 복원 모드는,
    상기 제2 복원 모드보다 영상 데이터를 구성하는 픽셀간 상관도가 높은 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 디코딩 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2 복원부는,
    펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 복원 모드 또는 바이너리 기반의 복원 모드 중 어느 하나의 제2 복원 모드에 따라 상기 압축된 영상 데이터를 복원하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 디코딩 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 업 샘플링부는,
    특정 컬러에 대해 주변에 위치한 동일 컬러의 평균값 및 현재 위치의 다른 컬러와 주변에 위치한 다른 컬러의 상관 관계를 이용하여 상기 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 디코딩 장치.
  11. 영상 데이터를 블록 단위로 전처리하는 단계;
    상기 전처리된 영상 데이터에 대해 다운 샘플링을 수행하는 단계;
    제1 압축 모드에 따라 상기 다운 샘플링된 영상 데이터를 압축하는 단계;
    제2 압축 모드에 따라 상기 전처리된 영상 데이터를 압축하는 단계; 및
    상기 제1 압축 모드 및 상기 제2 압축 모드를 수행한 결과를 이용하여 상기 영상 데이터에 적용할 압축 모드를 선택하는 단계
    를 포함하는 영상 데이터 인코딩 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 영상 데이터는 RGB 형식의 영상 데이터를 포함하고,
    상기 다운 샘플링을 수행하는 단계는,
    G와 R/B의 샘플링 위치를 서로 달리하여 각 컬러마다 한 개씩 샘플링하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1 압축 모드는,
    상기 제2 압축 모드보다 영상 데이터를 구성하는 픽셀간 상관도가 높은 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 압축 모드에 따라 상기 전처리된 영상 데이터를 압축하는 단계는,
    펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 압축 모드 또는 바이너리 기반의 압축 모드 중 어느 하나의 제2 압축 모드에 따라 상기 전처리된 영상 데이터를 압축하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 영상 데이터에 적용할 압축 모드를 선택하는 단계는,
    상기 제1 압축 모드에 따른 압축 결과 및 상기 제2 압축 모드에 따른 압축 결과 중 비트량이 적은 압축 모드 또는 에러값이 적은 압축 모드를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 인코딩 방법.
  16. 압축된 영상 데이터에 대한 복원 모드를 결정하는 단계;
    상기 복원 모드가 제1 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제1 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 단계;
    상기 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 단계; 및
    상기 복원 모드가 제2 복원 모드로 결정된 경우, 상기 제2 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 단계
    를 포함하는 영상 데이터 디코딩 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 복원 모드는,
    상기 제2 복원 모드보다 영상 데이터를 구성하는 픽셀간 상관도가 높은 경우에 적용되는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 디코딩 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 복원 모드에 따라 상기 영상 데이터를 복원하는 단계는,
    펄스 부호 변조(Pulse Coded Modulation: PCM)기반의 복원 모드 또는 바이너리 기반의 복원 모드 중 어느 하나의 제2 복원 모드에 따라 상기 압축된 영상 데이터를 복원하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 디코딩 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 단계는,
    특정 컬러에 대해 주변에 위치한 동일 컬러의 평균값 및 현재 위치의 다른 컬러와 주변에 위치한 다른 컬러의 상관 관계를 이용하여 상기 제1 복원 모드에 따라 복원된 영상 데이터를 업 샘플링하는 것을 특징으로 하는 영상 데이터 디코딩 방법.
  20. 제11항 내지 제19항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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