KR20110019855A

KR20110019855A - 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측모드 부호화 방법과 장치, 및 이를 위한기록 매체

Info

Publication number: KR20110019855A
Application number: KR1020090077445A
Authority: KR
Inventors: 김수년; 임정연; 최윤식; 최영호; 김용구; 김종호
Original assignee: 에스케이 텔레콤주식회사
Priority date: 2009-08-21
Filing date: 2009-08-21
Publication date: 2011-03-02
Also published as: WO2011021844A3; KR101507344B1; US20120224777A1; WO2011021844A2; US8837845B2

Abstract

본 발명의 실시예는 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법과 장치, 및 이를 위한 기록 매체에 관한 것으로, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하고, 부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM(Most Probable Mode)으로 결정하며, 모든 인트라 예측 모드에 대해 상기 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당한 후, 상기 할당된 가변 길이 부호에 근거하여 상기 현재 블록의 상기 인트라 예측 모드를 부호화하는 것을 특징으로 하여, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 주변블록을 참조하여 도출해낸 MPM과 일치하지 않은경우에도, 현재 블록과 주변블록의 인트라 예측모드에 존재하는 높은상관 관계를 고려하여 효율적인 가변 길이 부호를 생성하고, 이를 이용하여 현재블록의 인트라 예측모드에 대한 정보를 효율적으로 압축하여 영상의 인트라 부호화 성능을 향상한다.

영상, 압축, 부호화, 복호화, 인트라 예측, 가변 길이 부호

Description

가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측모드 부호화 방법과 장치, 및 이를 위한기록 매체{Apparatus and Method for intra prediction mode coding using variable length code, and Recording Medium therefor}

본 발명의 실시예는 영상 데이터 압축기술에 관한 것으로서, 보다상세하게는 부호화의 대상이 되는 현재 블록의 인트라 예측 방향을 부호화함에 있어 상관 관계가 높은 주변 블록의 인트라 예측 방향을 참조하여 현재 블록의 인트라 예측 방향에 대한 정보를 가변 길이의 부호로 부호화하는, 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법과 장치, 및 이를 위한 기록 매체에 관한 것이다.

일반적으로, MPEG-2, MPEG-4, H.264/AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처(picture)를 여러 개의 매크로 블록(macro block)으로 나누고, 인터 예측(inter prediction) 및 인트라 예측(intra prediction)을 이용해 각각의 매크로 블록을 부호화한다.

이 중에서 인트라 예측은 현재 픽처 내에서 부호화하려는 대상 블록과 공간적으로 인접한 화소값을 참조하여 부호화를 수행함으로써 공간적인 중복성을 효과적으로 제거하고 있다. 우선, 인접한 화소값을 이용하여 부호화하려는 현재 블록에 대한 예측값을 계산한다. 다음으로 예측값과 현재 블록의 화소값의 차이를 DCT(discrete cosine transform)와 양자화를 거쳐 부호화한다. 여기서, 현재 블록의 화소값을 예측하기 위해 다양한 인트라 예측 모드가 존재하는데, 크게 휘도 성분의 4×4 인트라 예측 모드, 8×8 인트라 예측 모드, 16×16 인트라 예측 모드 및 색차 성분의 인트라 예측 모드로 나뉜다.

도 1과 도 2는 H.264/AVC의 4×4 인트라 예측 모드를 도시한다. 도 1은 4×4 인트라 예측을 위한 9가지 예측 모드를 도시하고, 도 2는 4×4 인트라 예측 모드의 8가지 방향을 도시한다.

도 1을 참조하면, 4×4 인트라 예측 모드에는 순서대로 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, DC(direct current) 모드, 대각선 왼쪽(diagonal down-left) 모드, 대각선 오른쪽(diagonal down-right) 모드, 수직 오른쪽(vertical right) 모드, 수평 아래쪽(horizontal-down) 모드, 수직 왼쪽(vertical left) 모드, 및 수평 위쪽(horizontal-up) 모드의 총 9가지의 모드가 존재한다. 9가지 인트라 예측 모드는 통계적인 사용 빈도수에 따라 각각 0~8의 모드 번호를 가지고 있다. 0번 모드인 수직 모드가 통계적으로 사용되는 빈도수가 가장 많고, 8번 모드인 수평 위쪽 모드는 사용되는 빈도수가 가장 적다.

도 2를 참조하면, 9가지의 4×4 인트라 예측 모드는 방향성이 없는 DC 모드를 제외하고 각각 8가지 방향으로 인트라 예측을 수행한다.

4×4 인트라 예측 모드와 유사하게 8×8 인트라 예측 모드와 16×16 인트라 예측 모드에도 4가지 예측 모드가 존재한다. H.264/AVC의 인트라 예측 부호화 장치 에서는 16×16, 8×8 및 4×4 인트라 예측 모드를 모두 수행한 다음에 대상 블록의 RD(rate-distortion) 비용을 고려하여 최적의 모드를 선택하고 비트스트림을 생성한다.

인트라 예측으로 부호화된 비트스트림을 복호화하기 위해서는 수신 측에서 인트라 예측 모드에 대한 정보를 알 수 있어야 한다. 이를 위해 인트라 예측 부호화 시에 인트라 예측값과 현재 블록의 화소값의 차이 뿐만 아니라 인트라 예측 방향에 대한 정보도 비트스트림에 삽입하여 전송된다. 영상의 공간적인 중복성에 의해 현재 블록의 예측 방향과 주변 블록의 예측 방향은 높은 상관 관계를 가지고 있기 때문에 현재 블록의 인트라 예측 방향은 주변 블록의 인트라 예측 방향을 참조하여 부호화한다.

종래 기술에 따라 인트라 예측 방향을 부호화하는 방법은 도면을 참조하여 보다 자세하게 설명한다.

도 3과 도 4는 상기 H.264/AVC에서 4×4 인트라 예측 방향을 부호화 및 복호화하는 방법을 도시한다. 도 3은 4×4 블록의 인트라 예측 부호화 및 복호화 순서를 도시하고, 도 4는 현재 블록과 주변 블록의 위치를 도시한다.

도 3을 참조하면, 상기 H.264/AVC에서는 16×16 크기의 매크로 블록을 16개의 4×4 블록으로 나누고, 0~15의 블록 순서에 따라 인트라 예측 부호화를 수행한다. 수신 측에서도 부호화 순서와 마찬가지로 0~15의 블록 순서에 따라 대상블록을 복호화한다. 상기 0~15의 블록 순서대로 부호화 및 복호화를 수행하면, 수신 측에서 현재 블록을 복호화할 때 주변 블록 중 복호화가 완료된 블록의 화소값이나 인 트라 예측 방향을 참조하는 것이 가능해진다.

도 4를 참조하면, H.264/AVC에서 현재 블록(400)의 인트라 예측 방향에 대한 정보는 현재 블록의 상부에 인접한 상부 블록(410) 및 좌측에 인접한 좌측 블록(420)의 인트라 예측 방향을 참조하여 부호화된다. 상부 블록(410) 및 좌측 블록(420)은 현재 블록(400)을 부호화하는 단계 이전에 부호화가 완료되어 각각 인트라 예측 방향에 대한 정보를 가지고 있고, 수신 측에서도 현재 블록을 복호화하는 단계 이전에 복호화가 완료되어 인트라 예측 방향에 대한 정보를 참조하는 것이 가능하다.

우선, RD 비용에 의해 현재 블록(400)의 인트라 예측 모드 번호를 결정한다. 다음으로 상부 블록(410) 및 좌측 블록(420)의 인트라 예측 모드 번호 중 최소값을 MPM(most probable mode)으로 정의하고, 현재 블록(400)의 인트라 예측 모드 번호와 비교한다. 인트라 예측 모드 번호는 통계적인 사용 빈도수에 따라 0~8의 번호가 할당되어 있기 때문에, 주변 블록의 인트라 예측 모드 번호 중 최소값이 현재 블록의 인트라 예측 모드 번호와 일치할 확률이 높다.

현재 블록(400)의 인트라 예측 모드 번호가 MPM과 일치하면, 현재 블록에 대한 인트라 예측 방향은 MPM과 같음을 의미하는'1'로 부호화되어 비트스트림에 삽입되고 전송된다. 현재 블록(400)의 인트라 예측 모드와 MPM이 일치할 확률이 높기 때문에, 현재 블록의 인트라 예측 방향에 대한 정보도 1비트로 표현될 확률이 높아져 이에 따른 정보의 압축이 이루어진다. 현재 블록(400)의 인트라 예측 방향을 직접적으로 전송하지 않더라도 수신 측에서는 상부 블록(410)과 좌측 블록(420)의 인 트라 예측 모드 번호를 참조하여 MPM을 구할 수 있기 때문에, MPM이 가리키는 인트라 예측 방향으로 복호화를 수행하는 것이 가능하다.

반대로, 현재 블록(400)의 인트라 예측 모드 번호가 MPM과 일치하지 않으면, 현재 블록에 대한 인트라 예측 방향은 MPM과 다름을 의미하는 '0'이 비트스트림에 우선 삽입된다. 다음으로 9가지 4×4 인트라 예측 모드 중 MPM을 제외한 나머지 8가지 인트라 예측 모드를 3비트 크기의 이진수로 구분하고, 이 중 현재 블록(400)의 인트라 예측 모드 번호에 해당하는 'XXX'를 비트스트림에 삽입하고 전송한다. 따라서 현재 블록(400)의 인트라 예측 방향에 대한 정보는 총 4비트로 표현된다.

위와 같은 H.264/AVC의 인트라 예측 모드 부호화에 있어서 현재 블록의 인트라 예측 모드 번호가 MPM과 일치하는 경우에만 정보의 압축이 이루어지고, MPM과 일치하지 않는 경우에는 전혀 정보의 압축 효과가 없다. 이와 같은 문제를 해결하기 위해서 보다 신뢰도가 높은 MPM을 새롭게 정의하여 보다 높은 압축 효율을 얻고자 하는 종래의 기술들이 존재한다. 김 재민, 강현수("주변 인트라 블록 예측 모드의 통계적 분포를 이용한 효율적인 인트라 4×4 예측 모드 부호화 방법", 한국콘텐츠학회논문지, Vol.9, No.4, pp.12-18, 2009)는 이미 부호화가 끝난 주변 4×4 블록을 대상으로 인트라 예측 모드들의 가중치가 부가된 히스토그램을 작성하여, 상부 블록(410)의 인트라 예측 모드와 좌측 블록(420)의 인트라 예측 모드 중 히스토그램에서 더 큰 값을 가지는 예측 모드를 현재 블록을 위한 MPM으로 결정하도록 하였다. 이 기법은 보다 많은 주변 블록을 참조하여 보다 정확한 MPM을 결정할 수 있지만, 계산량이 늘어난다는 단점과 복잡한 영상에서 너무 넓은 영역의 주변 블록을 참조할 경우 오히려 MPM의 정확도가 떨어지는 문제가 있다.

계산량을 크게 늘리지 않으면서 영상의 구조에 따라 보다 적응적으로 MPM을 결정할 수 있는 종래의 기술도 존재하는데, Dae-Yeon Kim, Dong-Kyun Kim, and Yung-Lyul Lee("A new method for estimating intra prediction mode in H.264/AVC", IEICE Trans. Fundamentals, Vol.E91-A, No.6, pp.1529-1532, June 2008)는 현재 블록의 상부 블록과 좌측 블록 외에 좌상부 블록과 우상부 블록까지 4개의 주변 블록을 참조하여 MPM을 결정하도록 하였다. 그리고 9가지 4×4 인트라 예측 모드를 수직 모드 그룹과 수평 모드 그룹, 대각선 왼쪽 모드 그룹과 대각선 오른쪽 모드 그룹으로 나눈 다음에, 주변 블록의 인트라 예측 모드가 각각 어떤 그룹에 속하는 지에 따라서 MPM을 결정하게 된다. 이 기법은 각 블록의 인트라 예측 모드가 해당 블록에 존재하는 에지(edge)의 방향성을 표현해준다는 사실을 이용하여 현재 블록 주변의 구조에 적합한 MPM을 결정할 수 있지만, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 결정된 MPM과 일치하지 않을 경우 정보의 압축 효과가 전혀 없다는 근본적인 문제를 해결하지는 못한다.

따라서, 화면 내에서 인접한 블록들이 가지고 있는유사성을 보다 효과적으로 이용하여 종래 기술보다 높은확률로 현재 블록에 대한인트라 예측 정보를 압축할 수 있는 인트라 예측부호화 방법 및 장치가 필요하다.

본 발명의 실시예는 상술된 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적 은 화면 내에서 인접한 블록들 사이에 존재하는 영상의 구조적인 유사성과 인트라 예측 모드의 방향성을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드가 주변 블록의 인트라 예측 모드와 일치하지 않을 경우에도 인트라 예측 부호화의 압축 효율을 높일 수 있도록 하는, 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법과 장치, 및 이를 위한 기록 매체를 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 가변길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법은, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계 부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM(Most Probable Mode)으로 결정하는 단계 모든 인트라 예측 모드에 대해 상기 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당하는 단계 및 상기 할당된 가변 길이 부호에 근거하여 상기 현재 블록의 상기 인트라 예측 모드를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 가변길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 장치는, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 인트라 예측 방향 결정부 부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM(Most Probable Mode)으로 결정하고, 모든 인트라 예측 모드에 대해 상기 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당하는 가변 길이 부호 생성부 및 상기 할당된 가변 길이 부호에 근거하여 상기 현재 블록의 상기 인트라 예측 모드를 부호화 하는 인트라 예측 모드 부호화부를 포함할 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따른 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는, 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 기능 부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM(Most Probable Mode)으로 결정하는 기능 모든 인트라 예측 모드에 대해 상기 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당하는 기능 및 상기 할당된 가변 길이 부호에 근거하여 상기 현재 블록의 상기 인트라 예측 모드를 부호화하는 기능을 포함할 수 있다.

이상과 같은 본 발명의 다양한 측면에 의하면, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 주변블록을 참조하여 도출해낸 MPM과 일치하지 않은경우에도, 현재 블록과 주변블록의 인트라 예측모드에 존재하는 높은상관 관계를 고려하여 효율적인 가변 길이 부호를 생성하고, 이를 이용하여 현재블록의 인트라 예측모드에 대한 정보를 효율적으로 압축하여 영상의 인트라 부호화 성능을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 장치(500)를 도시하는 블록도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 인트라 예측 방향 결정부(510), 가변 길이 부호 생성부(520), 및 인트라 예측 모드 부호화부(530)를 포함한다.

인트라 예측 방향 결정부(510)는 현재 4×4 블록을 입력으로 받아들여 그 현재 블록에 대해 도 1에 도시된 바와 같은 9가지의 4×4 인트라 예측 모드 중에 RD 비용이 가장 적은 예측 모드를 그 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드(또는 '방향'이라 칭함)로 결정한다. 이와 같이 결정된 인트라 예측 방향을 따라서 현재 블록에 대한 인트라 예측값을 생성한 다음, 예측값과 현재 블록의 화소값의 차이는 변환 및 양자화를 거쳐 부호화되고, 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 주변 블록의 인트라 예측 모드를 참조하여 부호화된다.

가변 길이 부호 생성부(520)는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 대한 부호화의 압축 효율을 높이기 위해 현재 블록 이전에 부호화가 완료된 주변 블록의 인트라 예측 모드를 참조하여 MPM(Most Probable Mode)을 결정한 다음, 도 1에 도시된 바와 같은 9가지의 4×4 인트라 예측 모드에 대해 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당한다. 부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM으로 결정한다. MPM과 유사한 방향성을 가지는 인트라 예측 모드는 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 확률이 높기 때문에 결과적으로 인트라 예측 모드의 부호화 효율을 높여줄 수 있다. 가변 길이 부호 생성부(520)에서 가변 길이 부호를 생성하는 방법은 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법의 설명 시 상세히 설명한다.

인트라 예측 모드 부호화부(530)는 가변 길이 부호 생성부(520)를 통해 생성된 가변 길이 부호를 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화하고 이를 비트스트림에 삽입한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도로서, 도 5의 장치에 적용되므로 그 장치의 동작과 병행하여 설명한다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법은, 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하여 현재 블록의 인트라 예측 방향을 결정하는 단계(610), 주변 블록들의 인트라 예측 방향을 참조하여 현재 블록의 인트라 예측 모드 부호화를 위한 가변 길이 부호를 생성하는 단계(620), 및 생성된 가변 길이 부호를 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화하여 비트스트림에 삽입하는 단계(630)를 포함한다.

이하, 보다 상세히 설명한다.

단계 610에서, 인트라 예측 방향 결정부(510)는 현재 블록에 대해 4×4 인트라 예측을 함에 있어서, 9가지의 인트라 예측 모드를 모두 수행하여 그 중 RD 비용이 가장 적은 예측 모드를 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드로 결정한다. 인트라 예측 방향이 결정되면, 결정된 방향으로 현재 블록에 대한 인트라 예측값을 생성한 다음, 예측값과 현재 블록의 화소값의 차이는 변환 및 양자화를 거쳐 부호화되고, 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 주변 블록의 인트라 예측 모드를 참조하여 부호화된다.

단계 620에서, 가변 길이 부호 생성부(620)는 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화하기 위해서 주변 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 가변 길이 부호를 생성한다. 우선, 현재 블록(400)의 상부 블록(410)과 좌측 블록(420)의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 가장 작은 최소값을 MPM으로 결정한다.

종래 기술에 따른 인트라 예측 모드를 부호화하는 방법은 보다 많은 주변 블록들을 참조하여 MPM을 결정하기도 하지만, MPM이 보다 정교하게 구해지더라도 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM과 일치하지 않을 경우에는 정보에 대한 압축 효율을 얻을 수 없었다. 또 다른 종래 기술에 따른 인트라 예측 모드를 부호화하는 방법은 MPM 이외에 주변 블록의 인트라 예측 모드와 현재 블록의 인트라 예측 모드 가 일치하는지 여부에 따라 부호화를 수행하지만, 마찬가지로 현재 블록의 인트라 예측 모드와 일치하는 주변 블록이 없을 경우 정보에 대한 압축 효율을 얻을 수 없었다.

따라서, 본 실시예는 현재 블록의 인트라 예측 모드가 주변 블록의 인트라 모드와 정확히 일치하지 않는 경우에도 인트라 예측 모드의 방향성에 대한 상관 관계를 이용하여 인트라 예측 모드의 부호화에 대한 효율을 높일 수 있다. 즉, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 MPM과 정확히 일치할 경우에만 1비트의 플래그(flag)를 사용하고, 일치하지 않을 경우에는 고정 길이 부호를 사용하던 종래의 기술과는 달리, 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 MPM의 방향과 유사한 인트라 예측 모드에 짧은 길이의 부호를 할당하는 가변 길이 부호를 사용하여 압축 효율을 높일 수 있다.

현재 블록의 인트라 예측 모드가 주변 블록의 인트라 예측 모드와 일치하지 않더라도, 인접한 블록들은 같은 영역 안에 존재하여 공간적인 유사성이 높기 때문에 블록 내 화소값의 공간적인 구성, 즉 인트라 예측 모드도 유사할 확률이 높다. 예를 들어, 주변 블록이 평탄한 영역에 속한다면 현재 블록도 평탄한 영역에 속할 확률이 높고, 주변 블록이 에지(edge) 영역에 놓여져 있다면 현재 블록도 에지 영역에 놓여져 있을 확률이 높다. 블록의 인트라 예측 모드는 해당 블록에 존재하는 에지의 방향성과 같은 블록의 구조적 특징을 잘 대변하므로 인접한 블록의 인트라 예측 모드는 서로 유사할 확률이 높다. 따라서, 본 실시예는 가변 길이 부호 생성부(620)를 통해 주변 블록의 인트라 예측 모드와는 다르지만 유사한 방향을 가지고 있는 인트라 예측 모드 즉, 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 확률이 높은 인트라 예측 모드에 보다 짧은 길이의 부호를 할당하여 압축 효율을 높인다. 이와 같은 가변 길이 부호를 생성하는 방법에 대한 일 실시예를 도 7과 도 8을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 4×4 인트라 예측 모드를 부호화하기 위한 가변 길이 부호의 생성 방법을 설명하는 도면이다.

도 7을 참조하면, 도 1과 같은 9가지 4×4 인트라 예측 모드를 위해 총 9개의 가변 길이 부호가 생성된다. 일반적으로 가변 길이 부호는 고정 길이 부호와 달리 각 부호의 길이가 일정하지 않기 때문에, 복호기 측에서 가변 길이 부호를 받아 정확한 복호화를 수행하기 위해서 각 부호 간에 접두사(prefix)가 존재해서는 안된다. 이를 위해 본 실시예에 따른 가변 길이 부호는 도 7과 같이 이진 트리(binary tree)에 의해서 생성된다. 그 결과 본 실시예에 따른 가변 길이 부호는 1비트 길이의 부호 '1'1개, 3비트 길이의 부호 '010'과 '011'의 2개, 4비트 길이의 부호 '0010'과 '0011'의 2개, 및 5비트 길이의 부호 '00000', '00001', '00010' 및 '00011'의 4개를 포함한다.

본 실시예에서 가변 길이 부호 생성부(520)는 전술한 바와 같이 생성된 9가지의 가변 길이 부호를 도 1에 도시된 9가지의 4×4 인트라 예측 모드에 순차적으로 할당하는데, 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 확률이 높을수록 짧은 길이의 부호를 할당하도록 한다. 즉, 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 확률이 가장 높은 예측 모드에 가장 짧은 길이의 1비트 부호를 할당하고, 현재 블록의 인 트라 예측 모드로 결정될 확률이 가장 낮은 예측 모드에 가장 긴 길이의 5비트 부호를 할당한다.

도 8은 본 실시예에 따른 가변 길이 부호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도이다. 도 8에 도시한 바와 같이 상부 블록(410)과 좌측 블록(420)의 인트라 예측 모드 중 최소값으로 결정된 MPM이 0번 수직 모드일 경우를 예를 들어 설명한다.

도 8을 참조하면, 상부 블록(410)과 좌측 블록(420)의 인트라 예측 모드 중 최소값에 의해 MPM이 0번 수직 모드로 결정되었을 경우, 현재 블록(400)의 인트라 예측 모드가 0번 수직 모드로 결정될 확률이 가장 높은 것으로 판단하고 1비트 길이의 부호 '1'을 0번 수직 모드에 할당한다.

다시 도 8을 참조하면, 0번 수직 모드와 방향성이 가장 유사한 예측 모드는 5번 수직 오른쪽 모드와 7번 수직 왼쪽 모드이다. 현재 블록과 주변 블록 사이에서 인트라 모드의 유사성을 고려할 때, 5번 수직 오른쪽 모드와 7번 수직 왼쪽 모드도 MPM 다음으로 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 확률이 높다. 따라서 5번 수직 오른쪽 모드에 3비트 길이의 부호 '010'을 할당하고, 7번 수직 왼쪽 모드에 '011'을 각각 할당한다. 이처럼 할당할 부호의 비트 길이가 같을 경우에는 작은 이진수 값을 갖는 부호를 작은 예측 모드 번호를 갖는 모드에 할당한다. 마찬가지 방식으로 현재 블록과 주변 블록 사이에서 인트라 모드의 유사성을 고려하면, 인트라 예측 모드 '0 -> (5, 7) -> (3, 4) -> (1, 2, 6, 8)'의 순으로 현재 블록의 인트라 예측 모드가 결정될 확률이 높다고 판단할 수 있다. 따라서 3번 대각선 왼쪽 모드 에 4비트 길이의 부호 '0010'을 할당하고, 4번 대각선 오른쪽 모드에 '0011'을 각각 할당한다. 또한 1번 수평 모드, 2번 DC 모드, 6번 수평 아래쪽 모드, 및 8번 수평 위쪽 모드에 가장 긴 5비트 길이의 '00000', '00001', '00010', 및 '00011'을 할당한다.

이와 같이 도 8에 도시한 예시의 경우에, 9가지 4×4 인트라 예측 모드에 할당한 가변 길이 부호들은 다음의 표 1과 같이 나타낼 수 있는데, 이는 현재 블록과 주변 블록 사이에서 인트라 모드의 높은 상관 관계를 고려하여 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정될 가능성이 높은 예측 모드일수록 짧은 길이의 부호를 할당한 결과이다.

[표 1]

4×4 인트라 예측 모드	가변길이 부호
0 (MPM)	'1'
5	'010'
7	'011'
3	'0010'
4	'0011'
1	'00000'
2	'00001'
6	'00010'
8	'00011'

표 1에서와 같이 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화하기 위해서 가변 길이 부호를 사용하면, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM과 유사한 2가지 예측 모드로 결정될 경우 종래의 기술에서는 4비트로 표현되어야 하는 예측 모드를 3비트로 표현할 수 있어 비트 절약 효과를 얻을 수 있다. 다만 현재 블록의 인트라 예측 모드가 MPM과 유사하지 않은 다른 4가지 예측 모드로 결정될 경우 4비트보다 많 은 5비트로 표현되어 비트수가 증가할 수 있지만, 그에 비하여 상기 비트 절약 효과가 더 크다. 도 8의 예시와 관련하여 전술한 바와 같이 현재 블록의 인트라 예측 모드는 주변 블록의 인트라 예측 모드와 유사한 방향성을 가질 확률이 높고 따라서, 현재 블록의 인트라 예측 모드는 MPM과 유사한 방향으로 결정될 경우가 MPM과 유사하지 않은 방향으로 결정될 경우보다 많기 때문이다.

다시 도 6을 참조하면, 단계 630에서 인트라 예측 모드 부호화부(530)는 단계 620에서 생성한 가변 길이 부호를 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 부호화하고 비트스트림에 삽입한다.

도 6 내지 도 8을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드 부호화 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 기록 매체는 본 발명의 실시예를 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, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 기록 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 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 포함할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.

또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가 진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나 지 않는 범위에서 다양한 수정및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상 설명한 바와같이, 본 발명의 실시예는 영상데이터 압축 기술 분야에 적용되어, 현재 블록의 인트라 예측 모드가 주변블록을 참조하여 도출해낸 MPM과 일치하지 않은경우에도, 현재 블록과 주변블록의 인트라 예측모드에 존재하는 높은상관 관계를 고려하여 효율적인 가변 길이 부호를 생성하고, 이를 이용하여 현재블록의 인트라 예측모드에 대한 정보를 효율적으로 압축하여 영상의 인트라 부호화 성능을 향상시키는 매우 유용한 발명이다.

도 1은 4×4 인트라 예측을 위한 9가지 예측 모드를 도시한 도면,

도 2는 4×4 인트라 예측 모드의 8가지 방향을 도시한 도면,

도 3은 4×4 블록의 인트라 예측 부호화 및 복호화 순서를 도시한 도면,

도 4는 현재 블록과 주변 블록의 위치를 도시한 도면,

도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 장치를 도시하는 블록도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도,

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 4×4 인트라 예측 모드를 부호화하기 위한 가변 길이 부호의 생성 방법을 설명하는 도면,

도 8은 본 실시예에 따른 가변 길이 부호를 생성하는 방법을 설명하기 위한 예시도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

500: 인트라 예측 모드 부호화 장치

510: 인트라 예측 방향 결정부

520: 가변 길이 부호 생성부

530: 인트라 예측 모드 부호화부

Claims

영상의 인트라 예측 모드를 부호화하는 방법에 있어서,

현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계;

부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM(Most Probable Mode)으로 결정하는 단계;

모든 인트라 예측 모드에 대해 상기 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당하는 단계; 및

상기 할당된 가변 길이 부호에 근거하여 상기 현재 블록의 상기 인트라 예측 모드를 부호화하는 단계;

를 포함하는 것을 특징으로 하는가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 가변 길이 부호는 바이너리 트리를 이용하여 생성하는 것을특징으로 하는 가변 길이부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법.
제 2 항에 있어서,

상기 가변 길이 부호는 상기 MPM의 부호를 1로 할 경우 짧은 길이의 부호순 으로 1, 010, 011, 0010, 0011, 00000, 00001, 00010, 및 00011을 포함하는 것을 특징으로 하는가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 유사도가 동일한 인트라 예측 모드에 대해서는 모드 번호 및 가변 길이 부호의 이진수 값에 근거하여 상기 가변 길이 부호를 할당하는 것을 특징으로 하는가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 방법.
영상의 인트라 예측 모드를 부호화하는 장치에 있어서,

현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 인트라 예측 방향 결정부;

부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM(Most Probable Mode)으로 결정하고, 모든 인트라 예측 모드에 대해 상기 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당하는 가변 길이 부호 생성부; 및

상기 할당된 가변 길이 부호에 근거하여 상기 현재 블록의 상기 인트라 예측 모드를 부호화하는 인트라 예측 모드 부호화부;

를 포함하는 것을 특징으로 하는가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 가변 길이 부호 생성부는 바이너리 트리를 이용하여 상기 가변 길이 부호를 생성하는 것을 특징으로 하는가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 장치.
제 6 항에 있어서,

상기 가변 길이 부호는 상기 MPM의 부호를 1로 할 경우 짧은 길이의 부호순으로 1, 010, 011, 0010, 0011, 00000, 00001, 00010, 및 00011을 포함하는 것을 특징으로 하는가변 길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 가변 길이 부호 생성부는 인트라 예측 모드의 번호 및 가변 길이 부호의 이진수 값에 근거하여 상기 유사도가 동일한 인트라 예측 모드에 대해 상기 가변 길이 부호를 할당하는 것을특징으로 하는 가변 길이부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 장치.
현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 기능;

부호화된 주변 블록의 인트라 예측 모드 중 모드 번호가 최소인 것을 MPM(Most Probable Mode)으로 결정하는 기능;

모든 인트라 예측 모드에 대해 상기 MPM과의 방향성에 대한 유사도가 높은 순서에 따라 짧은 길이의 부호순으로 가변 길이 부호를 생성하여 할당하는 기능; 및

상기 할당된 가변 길이 부호에 근거하여 상기 현재 블록의 상기 인트라 예측 모드를 부호화하는 기능;

을 포함하는 가변길이 부호를 이용한 인트라 예측 모드 부호화 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.