KR20110068900A - 영상 부호화/복호화 장치 및 방법 - Google Patents

영상 부호화/복호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

영상 부호화/복호화 장치 및 방법이 개시된다. 영상 부호화 장치는, 다양한 양자화 종류에 따라 적응적으로 디블로킹 필터를 결정하고, 디블로킹 대상 블록에 대해 결정된 디블로킹 필터를 수행할 수 있다. 이에 따라, 영상 압축률을 향상시키고, 블로킹 현상을 감소시킬 수 있다.

Description

영상 부호화/복호화 장치 및 방법{APPARATUS FOR IMAGE CODING/DECODING AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 영상 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변환 및 양자화로 인해 발생한 블로킹 현상을 감소시키는 영상 부호화 및 복호화 기술에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발 사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-011-01, 과제명: 차세대 DTV 핵심기술 개발].
일반적으로, 부호화 장치는, 입력 영상을 복수의 매크로 블록들로 분할한다. 그리고, 부호화 장치는 분할된 매크로 블록들 각각에 대해 부호화를 수행하고, 복호화 장치는 분할된 매크로 블록들 각각에 대해 복호화를 수행하고, 복원 영상을 생성한다.
이때, 복호화된 매크로 블록들 경계에 위치하는 화소들에는 변환 및 양자화로 인해 잡음이 발생하게 된다. 이러한, 잡음은 부호화 및 복호화를 통해 복원된 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행함으로써 감소 또는 제거될 수 있다.
양자화에는 스칼라 양자화(Scalar Quantization) 및 벡터 양자화(Vector Quantization)가 있다. 여기서, 스칼라 양자화는 주파수 영역(Frequency Domain)에서의 스칼라 양자화와 공간 영역(Spatial Domain)에서의 스칼라 양자화를 포함한다. 마찬가지로, 벡터 양자화는 주파수 영역에서의 벡터 양자화와 공간 영역에서의 벡터 양자화를 포함한다. 이러한, 양자화 종류에 따라 양자화 에러 특성이 달라질 수 있다. 여기서, 양자화 에러 특성은 입력 영상에 대해 양자화 또는 역양자화를 수행한 경우에 발생된다.
이때, 양자화 에러로 인해 매크로 블록들 경계에서는 블로킹 현상이 발생될 수 있다. 이에 따라, 양자화 에러로 인해 발생되는 블로킹 현상을 감소 또는 제거할 수 있는 방안이 필요하다.
본 발명은 양자화 종류에 따라 입력 영상에 대해 적응적으로 디블로킹 필터링을 수행하여 영상 압축률을 향상시킬 수 있는 영상 부호화 기술을 제공한다.
본 영상 부호화 장치는, 입력 영상을 구성하는 복수의 블록들 각각에 대해 양자화를 수행하는 양자화부, 양자화된 복수의 블록들 중 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 판별하는 양자화 판별부, 판별된 양자화의 종류에 기초하여 디블로킹 대상 블록에 수행하고자 하는 디블로킹 필터를 결정하는 디블로킹 결정부, 및 결정된 디블로킹 필터를 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행하는 디블로킹부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 양자화부는, 상기 복수의 블록들 각각에 대해 서로 다른 양자화를 수행할 수 있다.
또한, 상기 양자화 판별부는, 상기 입력 영상의 비트스트림 또는 상기 디블록킹 대상 블록 혹은 상기 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보를 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 판별할 수 있다.
또한, 상기 비트스트림은, 상기 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 나타내는 플래그 비트 또는 인덱스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 양자화 판별부는, 상기 디블록킹 대상 블록, 혹은 상기 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보를 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 판별할 수 있다. 그리고, 상기 디블록킹 대상 블록 혹은 상기 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보는, 양자화 매개변수, DC(Direct Current) 계수 크기, 상기 디블로킹 대상 블록과 상기 주변 블록들 간의 DC 계수 차이, 양자화 종류, 화면 내 예측 블록 크기 및 방향, 움직임 벡터 및 참조 영상 색인(Reference Picture Index) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹 결정부는, 상기 판별된 양자화의 종류에 해당하는 디블로킹 필터 정보를 이용하여 상기 디블로킹 필터를 결정할 수 있다. 여기서, 상기 디블로킹 필터 정보는, 필터 계수, 필터 탭, 및 필터 모양 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 비트스트림은, 상기 디블로킹 필터 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹 결정부는, 상기 복수의 블록들에 수행된 양자화의 종류에 따라 디블록킹 필터를 결정할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹 결정부는, 상기 복수의 블록들에 수행된 양자화의 종류에 따른 양자화 에러 및 상기 디블로킹 대상 블록의 블록 경계를 이용하여 상기 디블로킹 필터를 결정할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹 결정부는, 상기 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록들과 상기 디블로킹 대상 블록 간의 DC 계수의 차이를 이용하여 상기 디블로킹 필터를 결정할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹부는, 상기 결정된 디블로킹 필터에 해당하는 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 변경하고, 상기 변경된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹부는, 상기 디블로킹 대상 블록과 주변 블록 사이 경계 화소 단위 또는 상기 디블로킹 대상 블록에 포함된 화소 단위로 상기 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 방법은, 입력 영상을 구성하는 복수의 블록들 각각에 대해 양자화를 수행하는 단계, 상기 양자화된 복수의 블록들 중 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 판별하는 단계, 상기 판별된 양자화의 종류에 기초하여 상기 디블로킹 대상 블록에 수행하고자 하는 디블로킹 필터링을 결정하는 단계, 및 상기 디블로킹 대상 블록에 대해 상기 결정된 디블로킹 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 입력 영상을 구성하는 복수의 블록들 각각에 대해 역양자화를 수행하는 역양자화부, 상기 역양자화된 복수의 블록들 중 디블로킹 대상 블록에 수행된 역양자화의 종류를 판별하는 역양자화 판별부, 상기 판별된 역양자화의 종류에 기초하여 상기 디블로킹 대상 블록에 수행하고자 하는 디블로킹 필터를 결정하는 디블로킹 결정부, 및 상기 결정된 디블로킹 필터를 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행하는 디블로킹부를 포함할 수 있다
또한, 상기 역양자화 판별부는, 상기 입력 영상의 비트스트림 또는 상기 디블록킹 대상 블록 혹은 상기 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보를 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 수행된 역양자화의 종류를 판별할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹 대상 블록 혹은 상기 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보는, 상기 주변 블록들 각각의 양자화 매개변수, 상기 주변 블록들의 DC(Direct Current) 계수 크기, 상기 디블로킹 대상 블록과 상기 주변 블록들 간의 DC 계수 차이, 상기 주변 블록들에 수행된 양자화 종류, 화면 내 예측 블록 크기 및 방향, 화면 간 예측을 통해 획득된 움직임 벡터 및 참조 영상 색인(Reference Picture Index) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹 결정부는, 상기 판별된 역양자화의 종류에 기초하여 산출된 필터 탭, 필터 모양 및 필터 계수를 상기 디블로킹 필터로 결정할 수 있다. 그리고, 상기 비트스트림은, 상기 디블로킹 대상 블록에 수행된 역양자화의 종류를 나타내는 플래그 비트 또는 인덱스를 포함할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹 결정부는, 상기 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록들과 상기 디블로킹 대상 블록 간의 DC 계수의 차이를 이용하여 상기 디블로킹 필터를 결정할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹부는, 상기 결정된 디블로킹 필터에 해당하는 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 변경하고, 상기 변경된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 상기 디블로킹부는, 상기 디블로킹 대상 블록과 주변 블록 사이 경계 화소 단위, 또는 상기 디블로킹 대상 블록에 포함된 화소 단위로 상기 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 입력 영상을 구성하는 복수의 블록들 각각에 대해 역양자화를 수행하는 단계, 상기 역양자화된 복수의 블록들 중 디블로킹 대상 블록에 수행된 역양자화의 종류를 판별하는 단계, 상기 판별된 역양자화의 종류에 기초하여 상기 디블로킹 대상 블록에 수행하고자 하는 디블로킹 필터링을 결정하는 단계, 및 상기 디블로킹 대상 블록에 대해 상기 결정된 디블로킹 필터링을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양자화 종류에 따라 입력 영상에 대해 적응적으로 디블로킹 필터링을 수행함으로써 영상 압축률을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 블로킹 현상을 감소시킬 수 있다.
도 1은 영상 부호화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 3은 영상 복호화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 4는 영상 복호화 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 영상 부호화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 예측부(110), 움직임 추정부(120), 움직임 보상부(130), 제1 차분부(135), 변환 및 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화 및 역변환부(160), 제2 차분부(170), 양자화 판별부(175), 디블로킹 결정부(180), 디블로킹부(185), 적응적 필터(190)를 포함할 수 있다.
예측부(110)는 현재 입력 영상의 블록을 부호화하기 위해서 공간적으로 인접한 픽셀 값을 이용하여 부호화하고자 하는 매크로 블록을 예측하여 부호화한다. 일례로, 예측부(110)는 화면 내 예측을 수행할 수 있다.
여기서, 입력 영상은 복수의 매크로 블록들을 포함할 수 있다. 또한, 복수의 매크로 블록들은 각각 복수의 서브 블록들을 포함할 수 있다.
움직임 추정부(120)는 부호화하려는 입력 영상에 포함된 부호화 대상 블록의 움직임 벡터를 버퍼(미도시) 혹은 저장부(미도시)에 저장된 참조 프레임을 이용하여 생성한다. 일례로, 움직임 추정부(120)는 화면간 예측을 수행할 수 있다. 여기서, 참조 프레임은 현재 프레임 이전에 연속하여 입력된 이전 프레임, 혹은 현재 프레임 이후에 연속하여 입력되는 이후 프레임일 수 있다. 즉, 복호화기 입장에서의 이전 프레임은 현재 프레임 이전에 디스플레이로 출력되는 프레임, 이후 프레임은 현재 프레임 이후에 디스플레이로 출력되는 프레임이다.
일례로, 움직임 추정부(120)는 BMA(Block Matching Algorithm), 위상 상관(Phase Correlation), HSBMA 등의 다양한 움직임 추정 알고리즘을 이용하여 움직임을 추정할 수 있다.
움직임 보상부(130)는 움직임 추정부(120)에서 생성된 움직임 벡터에 기초하여 부호화 대상 블록의 예측값인 예측 블록을 생성할 수 있다.
제1 차분부(135)는 부호화 대상 블록에서 예측 블록을 감산하여 차분 블록을 생성할 수 있다.
변환 및 양자화부(140)는 제1 차분부(135)에서 생성된 차분 블록을 변환 혹은 양자화하여 양자화된 변환계수 혹은 양자화 레벨을 생성할 수 있다. 이때, 변환 및 양자화부(140)는 차분 블록에 수행된 양자화의 종류를 나타내는 양자화 정보를 양자화된 비트스트림에 포함시켜 출력할 수 있다.
여기서, 양자화의 종류는 주파수 영역 스칼라 양자화, 공간 영역 스칼라 양자화, 주파수 영역 벡터 양자화, 및 공간 영역 벡터 양자화를 포함할 수 있다. 또한, 양자화 정보는 플래그 비트 또는 인덱스 형식으로 비트스트림에 포함될 수 있다.
일례로, 양자화의 종류가 주파수 영역 스칼라 양자화인 경우, 변환 및 양자화부(140)는 플래그 비트를 00로 설정하거나, 또는 인덱스를 0로 설정하여 비트스트림에 포함시켜 출력할 수 있다.
또한, 양자화의 종류가 공간 영역 스칼라 양자화인 경우, 변환 및 양자화부(140)는 플래그 비트를 01로 설정하거나, 또는 인덱스를 1로 설정하여 비트스트림에 포함시켜 출력할 수 있다.
또한, 양자화의 종류가 주파수 영역 벡터 양자화인 경우, 변환 및 양자화부(140)는 플래그 비트를 10로 설정하거나, 또는 인덱스를 2로 설정하여 비트스트림에 포함시켜 출력할 수 있다.
또한, 양자화의 종류가 주파수 영역 스칼라 양자화인 경우, 변환 및 양자화부(140)는 플래그 비트를 11로 설정하거나, 또는 인덱스를 3로 설정하여 비트스트림에 포함시켜 출력할 수 있다.
또한, 변환 및 양자화부(140)는 입력 영상을 구성하는 복수의 매크로 블록 또는 서브 블록들 각각에 해당하는 차분 블록들을 각각 변환하거나, 혹은 양자화할 수 있다. 이때, 변환 및 양자화부(140)는 복수의 매크로 블록 또는 서브 블록들 각각에 서로 다른 종류의 양자화를 수행할 수 있다.
엔트로피 부호화부(150)는 양자화된 변환계수 혹은 양자화 레벨, 움직임 벡터 등의 부호화 정보를 엔트로피 부호화할 수 있다. 이때, 부호화 정보는 비트스트림에 삽입되어 복호화 장치(300)로 전송될 수 있다.
역양자화 및 역변환부(160)는 변환 및 양자화(140)에서 양자화된 변환계수 혹은 양자화 레벨을 역양자화 혹은 역변환하여 차분 블록을 복원할 수 있다.
제2 차분부(170)는 복원된 차분 블록과 예측 블록을 가산하여 부호화 대상 블록을 복원할 수 있다.
일례로, 제2 차분부(170)는 차분 블록과 움직임 보상부(130)에서 생성된 예측 블록을 가산하여 부호화 대상 블록을 복원할 수 있다. 또한, 제2 차분부(170)는 예측부(110)에서 예측된 블록에 복원된 차분 블록을 가산하여 부호화 대상 블록을 복원할 수도 있다. 이하에서는, 복원된 부호화 대상 블록을 디블로킹 대상 블록으로 칭하여 설명하기로 한다.
양자화 판별부(175)는 비트스트림에 포함된 양자화 정보를 이용하여 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 판별할 수 있다. 여기서, 디블로킹 대상 블록은 매크로 블록 또는 서브 블록들 간의 경계에 위치하는 화소들을 포함할 수 있다.
일례로, 비트스트림에 포함된 플래그 비트가 00인 경우, 양자화 판별부(175)는 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 주파수 영역 스칼라 양자화로 판별할 수 있다.
마찬가지로, 플래그 비트가 01, 10, 또는 11인 경우, 양자화 판별부(175)는 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 공간 영역 스칼라 양자화, 주파수 영역 벡터 양자화, 또는 공간 영역 벡터 양자화로 판별할 수 있다. 이때, 비트스트림에 인덱스가 포함된 경우, 양자화 판별부(175)는 인덱스가 0,1,2 또는 3에 해당하는 양자화의 종류를 판별할 수 있다.
또한, 양자화 판별부(175)는 디블록킹 대상 블록 혹은 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록들의 정보를 이용하여 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 판별할 수 있다. 여기서, 디블로킹 대상 블록 혹은 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록들의 정보는, 주변 블록들 각각의 양자화 매개변수, 주변 블록들의 DC(Direct Current) 계수 크기, 디블로킹 대상 블록과 주변 블록들 간의 DC 계수 차이, 양자화 종류, 화면 내 예측 블록 크기 및 방향, 움직임 벡터 및 참조 영상 색인(Reference Picture Index) 등을 포함할 수 있다. 이때, 주변 블록들은 디블로킹 대상 블록에 인접하여 위치하는 적어도 하나 이상의 블록이 될 수 있다.
디블로킹 결정부(180)는 양자화 판별부(175)에서 판별된 양자화의 종류에 해당하는 디블로킹 정보를 이용하여 디블로킹 필터를 결정할 수 있다.
일례로, 디블로킹 결정부(180)는 판별된 양자화의 종류에 해당하는 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 계산할 수 있다. 여기서, 디블로킹 정보는 계산된 필터 계수, 필터 탭, 및 필터 모양을 포함할 수 있다. 그러면, 디블로킹 결정부(180)는 계산된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 디블로킹 필터로 결정할 수 있다.
이때, 디블로킹 결정부(180)는 양자화 종류에 따라 판별된 양자화의 종류에 해당하는 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 계산할 수 있다. 이에 따라, 디블로킹 결정부(180)는 양자화의 종류에 따라 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 다르게 계산할 수 있다.
또한, 디블로킹 결정부(180)는 양자화 에러, 또는 디블로킹 대상 블록의 경계를 이용하여 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 계산할 수 있다. 여기서, 양자화 에러는 양자화의 종류에 따라 달라질 수 있다.
일례로, 양자화부(140)에서 변환을 통해 생성된 각 변환 계수(Transformed Coefficient)에 대해 양자화가 수행되는 경우, 변환 방법에 따른 커널(Kernel) 특성으로 인해 주파수 영역 스칼라 양자화 에러가 발생할 수 있다. 이때, DC 계수의 양자화 에러는 변환 크기와 동일한 블록 내 전체 화소에 대해 일정한 크기의 양자화 에러가 발생될 수 있다. 그리고, AC 계수의 양자화 에러는 커널의 형태 및 크기에 따라 양자화 에러가 발생될 수 있다.
또한, 양자화의 종류가 공간 영역 스칼라 양자화인 경우, 양자화 에러는 각 화소에 수행된 양자화 전과 역양자화 후의 화소값 차이가 될 수 있다.
또한, 양자화의 종류가 주파수 영역 벡터 양자화인 경우, 변환 계수의 집합 형태 및 크기, 변환 커널의 형태 및 크기에 따라 다른 양자화 에러가 발생될 수 있다.
또한, 양자화의 종류가 공간 영역 벡터 양자화인 경우, 양자화 에러는 화소 집합에 수행된 양자화 전과 역양자화 후의 화소값 차이가 될 수 있다.
또한, 디블로킹 결정부(180)는 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록들과 디블로킹 대상 블록 간의 DC 계수의 차이, 디블로킹 대상 블록 혹은 대상 블록에 인접한 주변 블록의 역양자화 매개변수, DC 계수 크기, 역양자화 종류, 화면 내 예측 블록 크기 및 방향, 움직임 벡터, 참조 영상 색인, 참조 영상 리스트, 화면 간 예측 방향을 이용하여 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 계산할 수 있다.
또한, 디블로킹 결정부(180)는 기설정된 디블로킹 정보를 비트스트림으로부터 추출하여 디블로킹 대상 블록에 해당하는 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 획득할 수 있다. 여기서, 디블로킹 정보는 필터 계수, 필터 탭, 및 필터 모양을 포함하며 기설정될 수 있다.
일례로, 필터 모양은 화소 영역의 1D(Dimension) 및 2D 형태뿐만 아니라, 시간 축 상의 1D와 화소 영역의 2D를 포함한 3D, 가로 형태의 1D, 세로 형태의 1D, 대각선 형태의 1D, 정사각형 형태의 2D, 직사각형 형태의 2D, 다각형 형태의 2D 및 3D, 원형 형태의 2D 및 3D 등을 포함할 수 있다.
또한, 디블로킹 결정부(180)는 비트스트림에 양자화 정보가 포함되지 않은 경우, 주변 블록의 정보를 이용하여 디블로킹 대상 블록의 디블로킹 필터를 결정할 수 있다.
일례로, 디블로킹 결정부(180)는 주변 블록에 수행된 양자화의 종류를 이용하여 디블로킹 대상 블록에 해당하는 필터 탭, 필터 모양 및 필터 계수를 산출할 수 있다. 그리고, 디블로킹 결정부(180)는 산출된 필터 탭, 필터 모양 및 필터 계수를 디블로킹 필터로 결정할 수 있다.
디블로킹부(185)는 결정된 디블로킹 필터를 이용하여 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다. 여기서, 디블로킹 대상 블록은, 제2 차분부(150)에서 복원된 부호화 대상 블록이 될 수 있다. 이를 통해, 복원 영상 내의 블록록 간 경계오차가 감소되어 복원 영상의 블록 경계가 부드러워진다.
보다 상세하게는, 디블로킹부(185)는 산출된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 이용하여 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 디블로킹부(185)는 경계 근처 화소 단위로 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다.
일례로, 디블로킹부(185)는 디블로킹 대상 블록에 포함된 화소 단위로 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 디블로킹부(185)는 매크로 블록 간 경계에 위치하는 화소 단위로 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 디블로킹부(185)는 서브 블록 간 경계에 위치하는 화소 단위로 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다. 이때, 매크로 블록 또는 서브 블록 경계에 위치하는 화소에 대해 저역 통과 필터링이 수행될 수 있다.
또한, 디블로킹부(185)는 결정된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 적응적으로 변경할 수 있다. 그리고, 디블로킹부(185)는 변경된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 이용하여 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다.
일례로, 디블로킹 대상 블록과 주변 블록 간의 양자화 매개변수 차이가 기설정된 기준 차이 이상인 경우, 디블로킹 결정부(180)는 결정된 필터 계수 및 필터 탭을 변경할 수 있다.
또한, 디블로킹 대상 블록과 주변 블록 간의 DC 계수 차이가 기설정된 기준 계수 이상인 경우, 디블로킹 결정부(180)는 결정된 필터 계수 및 필터 탭을 변경할 수 있다.
또한, 디블로킹 대상 블록 및 주변 블록에 수행된 양자화의 종류가 각각 주파수 영역 스칼라 양자화 및 공간 영역 스칼라 양자화인 경우, 디블로킹 결정부(180)는 결정된 필터 계수 및 필터 탭을 변경할 수 있다.
또한, 디블로킹부(185)는 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링 수행없이 출력할 수 있다.
일례로, 디블로킹 대상 블록의 경계에 위치하는 화소값의 크기가 기설정된 기준 화소값 이상인 경우, 디블로킹부(185)는 실제 영상의 에지(edge)로 판단하여 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행하지 않고 출력할 수 있다.
또한, 디블로킹 대상 블록과 주변 블록의 양자화 매개 변수가 기설정된 기준 이하인 경우, 디블로킹부(185)는 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행하지 않고 출력할 수 있다.
적응적 필터(190)는 디블로킹부(160)에서 디블로킹된 영상에 대해 적응적 필터링을 수행할 수 있다.
일례로, 적응적 필터(190)는 디블로킹된 영상에 대해 위너(Wiener) 필터에 기반한 루프 필터링 또는 보간 필터링을 수행할 수 있다.
도 2는 영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 변환 및 양자화부(140)는 입력 영상에 포함된 복수의 블록들 각각에 대해 양자화를 수행할 수 있다(S210). 이때, 입력 영상은 복수의 매크로 블록들을 포함하고, 복수의 매크로 블록들은 각각 복수의 서브 블록들을 포함할 수 있다.
이어, 양자화 판별부(175)는 비트스트림에 양자화 정보가 포함되었는지 여부를 판별할 수 있다(S220). 여기서, 양자화 정보는, 양자화의 종류를 나타내며, 플래그 비트 또는 인덱스 형태로 비트스트림에 포함될 수 있다.
이때, 비트스트림에 양자화 정보가 포함된 경우(S220:YES), 양자화 판별부(175)는 비트스트림을 분석하여 양자화 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 양자화 판별부(175)는 획득된 양자화 정보를 기초로 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화 종류를 판별할 수 있다(S230).
일례로, 플래그 비트가 00인 경우, 양자화 판별부(175)는 양자화 종류를 주파수 영역 스칼라 양자화로 판별할 수 있다. 또한, 플래그 비트가 01, 10, 11인 경우, 양자화 판별부(175)는 양자화 종류를 공간 영역 스칼라 양자화, 주파수 영역 벡터 양자화, 및 공간 영역 벡터 양자화로 각각 판별할 수 있다.
그리고, 비트스트림에 양자화 정보가 포함되지 않은 경우(S220:NO), 양자화 판별부(175)는 디블로킹 대상 블록 혹은 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보를 이용하여 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화 종류를 판별할 수 있다.
여기서, 디블로킹 대상 블록 혹은 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보는, 양자화 매개변수, DC(Direct Current) 계수 크기, 디블로킹 대상 블록과 주변 블록들 간의 DC 계수 차이, 양자화 종류, 화면 내 예측 블록 크기 및 방향, 움직임 벡터 및 참조 영상 색인(Reference Picture Index) 등을 포함할 수 있다.
이어, 디블로킹 결정부(180)는 판별된 양자화 종류를 기초로 디블로킹 대상 블록에 해당하는 디블로킹 필터링을 결정할 수 있다(S250).
일례로, 디블로킹 결정부(180)는 판별된 양자화 종류를 기초로 디블로킹 대상 블록에 해당하는 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 산출할 수 있다. 그러면, 디블로킹 결정부(180)는 산출된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 디블로킹 필터로 결정할 수 있다.
그리고, 디블로킹부(185)는 디블로킹 대상 블록에 대해 결정된 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다(S260). 즉, 디블로킹부(185)는 산출된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 이용하여 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다. 그러면, 디블로킹 필터링된 디블로킹 대상 블록에는 적응적 필터링이 수행될 수 있다.
도 3은 영상 복호화 장치의 구성을 도시한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 복호화 장치(300)는 엔트로피 복호화부(310), 역양자화 및 역변환부(320), 예측부(325), 움직임 보상부(330), 가산부(340), 역양자화 판별부(350), 디블로킹 결정부(360), 디블로킹부(370), 및 적응적 필터(380)를 포함할 수 있다.
도 3의 복호화 장치(300)에서, 역양자화 판별부(350), 디블로킹 결정부(360), 및 디블로킹부(370)의 동작은 부호화 장치(100)와 실질적으로 동일하므로 중복되는 내용은 생략하기로 한다.
엔트로피 복호화부(310)는 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 양자화된 변환계수 혹은 양자화된 레벨 및 움직임 벡터를 포함하는 부호화 정보를 추출할 수 있다.
역양자화 및 역변환부(320)는 추출된 양자화된 변환계수를 역양자화하고 역변환하거나, 양자화된 레벨을 역양자화하여 복원된 차분 블록을 획득할 수 있다. 이때, 역양자화 및 역변환부(320)는 입력 영상에 포함된 매크로 블록들 또는 서브 블록들 각각에 대해 서로 다른 역양자화를 수행할 수 있다.
이때, 역양자화 및 역변환부(320)는 차분 블록에 수행된 역양자화의 종류를 나타내는 역양자화 정보를 비트스트림에서 추출할 수 있다.
여기서, 역양자화의 종류는 주파수 영역 스칼라 역양자화, 공간 영역 스칼라 역양자화, 주파수 영역 벡터 역양자화, 및 공간 영역 벡터 역양자화를 포함할 수 있다. 또한, 역양자화 정보는 플래그 비트 또는 인덱스 형식으로 비트스트림에 포함될 수 있다. 이때, 역양자화 정보에 따라 역양자화 종류를 판별하는 과정은 영상 부호화 장치(100)와 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
예측부(325)는 엔트로피 복호화된 영상의 블록을 부호화하기 위해서 공간적으로 인접한 픽셀 값을 이용하여 복호화하고자 하는 매크로 블록을 예측하여 복호화할 수 있다. 일례로, 예측부(325)는 화면 내 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
움직임 보상부(330)는 엔트로피 복호화부(310)에서 추출된 움직임 벡터 등의 정보를 이용하여 복호화 대상 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 일례로, 움직임 보상부(330)는 화면 간 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
가산부(340)는 역양자화 및 역변환부(320)에서 획득된 복원된 차분 블록과 예측 블록을 더하여 복호화 대상 블록을 복원할 수 있다. 이때, 예측 블록은 움직임 보상부(330) 또는 예측부(325)로부터 가산부(340)로 전달될 수 있다.
역양자화 판별부(350)는 비트스트림 분석 또는 디블로킹 대상 블록 혹은 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록의 정보를 이용하여 디블로킹 대상 블록에 수행된 역양자화 종류를 판별할 수 있다. 여기서, 디블로킹 대상 블록은, 입력 영상에 포함된 복수의 블록들 중 디블로킹 필터링을 수행하고자 하는 블록을 포함할 수 있다.
일례로, 복원된 복호화 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행하고자 하는 경우, 역양자화 판별부(350)는 복원된 복호화 대상 블록에 수행된 역양자화의 종류를 판별할 수 있다.
이때, 역양자화 판별부(350)는 역양자화된 디블로킹 블록에 해당하는 비트스트림을 분석하여 획득된 역양자화 정보를 이용하여 역양자화 종류를 판별할 수 있다. 여기서, 역양자화 정보를 이용하여 디블로킹 필터를 결정하는 과정은 부호화 장치에서 양자화 정보를 이용하여 디블로킹 필터를 결정하는 과정과 동일하므로 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 역양자화 판별부(350)는 비트스트림에 역양자화 정보가 포함되지 않은 경우, 디블로킹 대상 블록 혹은 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록들의 정보를 이용하여 디블로킹 블록에 수행된 역양자화 종류를 판별할 수 있다.
여기서, 디블로킹 대상 블록 혹은 디블로킹 대상 블록에 인접한 주변 블록들의 정보는, 역양자화 매개변수, DC(Direct Current) 계수 크기, 디블로킹 대상 블록과 주변 블록들 간의 DC 계수 차이, 역양자화 종류, 화면 내 예측 블록 크기 및 방향, 움직임 벡터 및 참조 영상 색인(Reference Picture Index) 등을 포함할 수 있다.
디블로킹 결정부(360)는 판별된 역양자화 종류에 기초하여 디블로킹 필터를 결정할 수 있다.
일례로, 디블로킹 결정부(360)는 역양자화 종류에 해당하는 필터 탭, 필터 모양 및 필터 계수를 계산하여 디블로킹 필터로 결정할 수 있다.
디블로킹부(370)는 결정된 디블로킹 필터로 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다. 즉, 디블로킹부(370)는 계산된 필터 계수, 필터 모양 및 필터 탭을 이용하여 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다.
그러면, 적응적 필터(380)는 디블로킹된 영상에 대해 루프 필터링 또는 보간 필터링을 수행할 수 있다.
도 4는 영상 복호화 장치의 동작을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 역양자화 및 역변환부(320)는 부호화되어 입력된 영상에 포함된 복수의 블록들 각각에 대해 역양자화를 수행할 수 있다(S410). 여기서, 입력 영상은 복수의 매크로 블록들을 포함하고, 복수의 매크로 블록들을 복수의 서브 블록들을 포함할 수 있다. 이에 따라, 매크로 블록 단위 또는 서브 블록 단위로 역양자화 및 역변환이 수행될 수 있다.
이어, 역양자화 판별부(350)는 디블로킹 대상 블록에 수행된 역양자화의 종류를 판별할 수 있다(S420). 여기서, 디블로킹 대상 블록은 매크로 블록들 또는 서브 블록들 간 경계에 위치하는 화소들을 포함할 수 있다.
그리고, 디블로킹 결정부(360)는 판별된 역양자화의 종류를 기초로 디블로킹 필터링을 결정할 수 있다(S430).
이어, 디블로킹부(370)는 디블로킹 대상 블록에 대해 결정된 디블로킹 필터링을 수행할 수 있다(S440).
상기 기술된 블록은 영상 부호화 및 복호화의 단위를 의미한다. 여기서, 영상 부호화 및 복호화 시 부호화 혹은 복호화 단위라 함은, 하나의 영상을 세분화 된 블록으로 분할하여 부호화 혹은 복호화 할 때 그 분할된 단위를 의미한다. 일례로, 분할된 단위는, 블록, 매크로 블록, 부호화 유닛(coding unit), 예측 유닛(prediction unit), 변환 유닛(transform unit) 등을 포함할 수 있다. 이때, 하나의 블록은 크기가 더 작은 하위 블록으로 더 분할될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
지금까지, 영상 부호화 장치에서 화면 내 예측 또는 화면 간 예측을 수행하는 것으로 설명하였으나, 이는 실시예에 해당되며, 영상 부호화 장치는 화면 내 예측 및 화면 간 예측을 모두 수행할 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치 및 복호화 장치에서는 매크로 블록 또는 서브 블록 단위로 양자화 및 역양자화를 수행하는 것으로 설명하였으나, 이는 실시예에 해당되며, 부호화 장치 및 복호화 장치는 슬라이스 또는 화소 단위로 양자화 및 역양자화를 수행할 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치에서는, 변환 및 양자화부(140)에서 양자화 정보를 비트스트림에 삽입시켜 출력하는 것으로 설명하였으나, 이는 실시예에 해당되며, 엔트로피 부호화부(150)에서 양자화 정보를 비트스트림에 삽입시켜 출력할 수 있다.
또한, 이상에서 설명한 영상 부호화 장치 및 복호화 장치에는 적응적 필터(190, 380) 및 디블로킹부(185, 370)이 별도로 구성되는 것으로 설명하였으나, 이는 실시예에 해당되며, 적응적 필터(190, 380)와 디블로킹부(185, 370)는 통합된 형태를 가질 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치 및 복호화 장치의 적응적 필터(190, 380)에서 디블로킹 필터링 및 적응적 필터링을 수행할 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치 및 복호화 장치에서는 적응적 필터(190, 380)가 생략될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
110: 예측부
120: 움직임 추정부
130: 움직임 보상부
140: 변환 및 양자화부
150: 엔트로피 부호화부
160: 역양자화 및 역변환부
135, 170: 제1 차분부, 제2 차분부
175: 양자화 판별부
180: 디블로킹 결정부
185: 디블로킹부
190: 적응적 필터

Claims (1)

  1. 입력 영상을 구성하는 복수의 블록들 각각에 대해 양자화를 수행하는 양자화부;
    상기 양자화된 복수의 블록들 중 디블로킹 대상 블록에 수행된 양자화의 종류를 판별하는 양자화 판별부;
    상기 양자화의 종류에 기초하여 상기 디블로킹 대상 블록에 수행하고자 하는 디블로킹 필터를 결정하는 디블로킹 결정부; 및
    상기 디블로킹 필터를 이용하여 상기 디블로킹 대상 블록에 대해 디블로킹 필터링을 수행하는 디블로킹부
    를 포함하는 영상 부호화 장치.
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