KR20120008314A - 영상 특성과 문맥에 기반한 적응적인 매크로 블록 크기 조절과 하위 블록의 깊이 조절을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법 - Google Patents

영상 특성과 문맥에 기반한 적응적인 매크로 블록 크기 조절과 하위 블록의 깊이 조절을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동영상 부호화 장치에 있어서, 적응적으로 매크로 블록의 크기를 조절하고, 하위 블록의 깊이를 조절할 수 있는 동영상 부호화/복호화 장치 및 방법을 제안한다. 매크로 블록 크기 결정부는 매크로 블록 크기 저장부에서 이전이나 주변의 매크로 블록의 크기 정보나 통계를 전달받아서 적응적으로 최적의 매크로 블록의 크기를 조절한다. 또한 블록 깊이 결정부에서는 블록 깊이 저장부에서 이전이나 주변의 블록 깊이 정보나 통계를 전달받아서 적응적으로 최적의 블록 깊이를 조절한다. 또한 매크로 블록 크기 부호화기를 사용해 매크로 블록 크기를 복호화기에 전송할 때 전송할 데이터 량을 감소시키며, 블록 크기 부호화기를 사용해 블록 깊이 정보를 복호화기에 전송할 때 전송할 데이터 량을 감소시킨다. 또한 복호화기에서는 매크로 블록 크기 계산기와 블록 깊이 계산기를 이용해 상기 매크로 블록 크기 정보와 블록 깊이 정보를 원래대로 복원한다

Description

영상 특성과 문맥에 기반한 적응적인 매크로 블록 크기 조절과 하위 블록의 깊이 조절을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법{VIDEO ENCODING AND DECODING APPARATUS AND METHOD USING ADAPTIVE MACRO BLOCK SIZE CONTROL AND SUB BLOCK DEPTH CONTROL THAT BASED ON A IMAGE CHARACTERISTIC AND A CONTEXT}
본 발명은 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상 특성과 문맥에 기반한 적응적인 매크로 블록 크기 조절과 하위 블록의 깊이 조절을 이용한 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
동영상 압축을 위한 표준화 기구인 ISO/IEC의 MPEG과 ITU-T의 VCEG의 연구에 의해서 H.261, H.263, H.264, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4와 같은 많은 표준안이 개발되어 있다. 이 표준안들은 조금씩 차이는 있으나, 대체로 매크로 블록(MB)을 기본 처리 단위로 하며, 움직임 추정과 보상, 변환 부호화, 양자화 그리고 엔트로피 코딩을 포함하는 구조로 구성되어 있다.
특히, 종래의 많은 표준들은 부호화의 기본 처리 단위 단위로써 16x16 또는 그것 보다 작은 크기의 매크로 블록(MB)을 사용하였다. 최근에는 720p, 1080p, UD 등 초고화질, 초고해상도의 영상들이 많이 쓰여짐에 따라서 매크로 블록(MB)의 크기를 확대해서 사용하는 수퍼 매크로 블록(Super Macro Block, SMB)과 관련된 기술들이 제안되고 있다.
하지만 종래의 동영상 압축 표준이 채택하고 있는 매크로 블록(MB)은 초고화질, 초고해상도 영상을 부호화 하기에는 너무 작으며, 각 표준에서 정해진 매크로 블록(MB) 크기는 프로파일이나 영상의 특성에 따라 변경되지 않고 고정으로 사용된다. 또한 매크로 블록(MB) 모드에 블록의 크기 및 세부 분할 정보까지 모두 표현되어 있어서, 다양한 블록 크기 및 블록 분할 모양을 표현하는데 제한이 따른다. 비교적 최근 제안된 수퍼 매크로 블록 관련 기술들은 종래의 동영상 압축 표준들에서 사용되었던 것 보다 더 큰 크기의 매크로 블록 크기를 지원하지만, 매크로 블록(MB)의 크기가 고정으로 사용된다는 문제점이 여전히 존재한다. 따라서 매크로 블록의 크기와, 매크로 블록 내부의 하위 블록의 깊이를 가변적으로 사용할 수 있으며, 매크로 블록 크기와 블록 깊이를 효율적으로 디코더에 전송하는 방법에 대한 발명이 필요하다.
본 발명의 실시예는 영상 특성 또는 이전 프레임(Frame)이나 슬라이스(Slice) 또는 현재 부호화 하고자 하는 매크로 블록(MB)의 주변 블록 정보를 고려하여, 부호화를 진행함에 따라 가변적으로 GOP단위 또는 프레임 단위 또는 슬라이스 단위 또는 매크로블록 단위로 최적의 매크로 블록 크기와 하위 블록의 깊이를 사용하여 동영상 부호화 효율을 향상시킬 수 있는 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.(본 발명의 내용은 수퍼 매크로 블록(Super Macro Block, SMB) 뿐만 아니라 매크로 블록(Macro Block)에도 적용할 수 있다. 하지만 중복적인 표현을 피하기 위하여 수퍼 매크로 블록과 매크로 블록을 합쳐 매크로 블록이라 통칭하기로 한다.)
또한, 본 발명의 실시예는 매크로 블록의 크기와 내부의 하위 블록의 깊이 정보를 디코더에 전송함에 있어, 기존의 방법을 개선시켜 부호화 효율을 향상시킬 수 있는, 동영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 동영상 부호화 장치는 매크로 블록 크기 결정부에서 매크로 블록 크기 저장부에서 이전이나 주변의 매크로 블록의 크기 정보나 통계를 전달받아서 적응적으로 최적의 매크로 블록의 크기를 조절한다. 이 때 상기 정보를 그대로 이용하여 복호화기에 별도로 블록 크기에 대한 정보를 보내지 않을 수도 있고, 최적의 매크로 블록 크기를 별도로 구해서 복호화기에 매크로 블록 크기를 복호화기에 전송할 수도 있다. 매크로 블록 크기를 복호화기에 전송할 때에는 매크로 블록 크기 부호화기를 사용해 전송할 데이터 량을 감소시킬 수 있다. 또한 블록 깊이 결정부에서는 블록 깊이 저장부에서 이전이나 주변의 블록 깊이 정보나 통계를 전달받아서 적응적으로 최적의 블록 깊이를 조절한다. 이 때 주변 이나 이전의 정보를 그대로 사용할 수도 있고, 별도로 최적의 블록 깊이를 구해서 사용할 수도 있다. 별도로 최적의 블록 깊이를 구하는 경우 복호화기에 블록 깊이를 전송해 주어야 하는데 이 때, 블록 크기 부호화기를 사용해 블록 깊이 정보를 복호화기에 전송할 때 전송할 데이터 량을 감소시킬 수 있다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 동영상 복호화 장치는 매크로 블록 크기 계산기와 블록 깊이 계산기를 이용해 상기 매크로 블록 크기 정보와 블록 깊이 정보를 원래대로 복원한다.
본 발명의 일 시예에 따르면, GOP/프레임/슬라이스 단위로 최적의 매크로 블록 크기와 하위 블록의 깊이를 사용하여, 동영상의 압축 효과(부호화 효율)를 향상시킬 수 있다. 또한 매크로 블록의 크기와 하위 블록의 깊이 정보를 효율적으로 디코더에 전송함으로써, 동영상 압축 효과(부호화 효율)를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 매크로 블록 크기 결정부, 매크로 블록 크기이용한 저장부, 블록 깊이 결정부, 블록 깊이 저장부, 매크로 블록 크기 부호화부, 블록 깊이 부호화부를 이용한 동영상 부호화 장치의 제 1 실시 예 구성도
도 2는 본 발명에 따른 매크로 블록 크기 계산부, 매크로 블록 크기를 이용저장부, 블록 깊이 계산부, 블록 깊이 저장부, 블록 깊이 복호화부, 매크로 블록 크기 복호화부를 이용한 동영상 복호화 장치의 제 1 실시 예 구성도
도 3은 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치의 제 1 실시 예에 대한 제 1 세부 실시도
도 4는 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치의 제 1 실시 예에 대한 제 2 세부 실시도
이하, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 블록 크기 결정부(110)와 매크로 블록 크기 저장부(112), 블록 깊이 결정부(113), 블록 깊이 저장부(114), 매크로 블록 크기 부호화부(121), 블록 깊이 부호화부(122)를 이용한 동영상 부호화 장치를 포함한 실시예를 나타낸 도면이다.
매크로 블록 크기 결정부(111)는 부호화의 기본 단위인 매크로 블록의 크기를 적응적으로 조절하는 기능을 한다. 매크로 블록의 크기를 적응적으로 조절할 때에 주변의 매크로 블록의 정보나 이전의 Slice/Frame/GOP 단위의 부호화 정보를 활용할 수 있다. 매크로 블록의 크기를 가변적으로 조절할 때에 주변이나 이전의 정보를 그대로 사용할 경우 복호화기에 별도의 정보를 전송하지 않아도 유추가 가능하지만, 이전이나 주변의 정보를 활용하되 그대로 사용하지 않고 현재의 매크로 블록의 최적의 크기를 별도로 찾는다면 매크로 블록의 크기 정보를 디코더에 전송해 주어야 할 필요가 있다. 이 때에 매크로 블록 크기 부호화부(121)를 활용할 수 있다.
매크로 블록 크기 저장부(112)는 매크로 블록 크기 결정부(111)에서 주변의 매크로 블록의 크기 정보나 이전의 Slice/Frame/GOP단위의 매크로 블록 크기 정보나 통계를 필요로 할 때 그 정보나 통계를 제공해 준다. 또한 매크로 블록 크기 부호화부(121)에서 매크로 블록 크기 정보를 효율적으로 부호화 할 수 있도록 상술한 정보나 통계를 제공한다.
블록 깊이 결정부(113)는 매크로 블록 내부의 하위 블록의 깊이를 조절하는 기능을 한다. 하위 블록의 깊이 조절은 하위 블록의 크기를 어느 정도 크기까지 분할할 것인지 조절하는 것을 말한다. 블록의 깊이를 가변적으로 조절할 때에 주변이나 이전의 정보를 그대로 사용할 경우 복호화기에 별도의 정보를 전송하지 않아도 하위 블록의 최대 깊이를 유추할 수 있지만, 이전이나 주변의 정보를 활용하되 그대로 사용하지 않고 현재의 매크로 블록 내부의 하위 블록의 최대 깊이를 별도로 찾는다면 하위 블록의 최대 깊이에 대한 정보를 디코더에 전송해 주어야 할 필요가 있다. 이 때에 블록 깊이 부호화부(122)를 활용할 수 있다.
블록 깊이 저장부(114)는 블록 깊이 결정부(113)에서 주변의 매크로 블록의 깊이 정보나 이전의 Slice/Frame/GOP단위의 매크로 블록 깊이 정보나 통계를 필요로 할 때 그 정보나 통계를 제공해 준다. 또한 블록 깊이 부호화부(122)에서 매크로 블록의 깊이 정보를 효율적으로 부호화 할 수 있도록 상술한 정보나 통계를 제공한다.
매크로 블록 크기 부호화부(121)은 매크로 블록의 크기를 디코더에 별도로 전송해 주어야 할 필요가 있을 경우 주변이나 이전의 부호화 정보를 활용하여 전송할 데이터 량을 최소로 하여 부호화의 효율을 높이는 기능을 한다. 예를 들어 주변 매크로 블록의 크기 정보를 이용하는 경우, 매크로 블록 크기 저장부(112)로부터 현재 매크로 블록의 좌측 매크로 블록의 크기와 상위 매크로 블록의 크기의 평균값을 구한 뒤에, 그 값과 현재 매크로 블록 크기의 차분값을 구해서 전송함으로써, 현재 매크로 블록 크기 값을 그대로 전송했을 경우 보다 부호화 효율을 얻을 수 있다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 매크로 블록 크기 계산부(211), 매크로 블록 크기 저장부(212), 블록 깊이 계산부(213), 블록 깊이 저장부(213), 매크로 블록 크기 복호화부(222), 블록 깊이 복호화부(221)를 이용한 동영상 복호화 장치를 포함한 실시예를 나타낸 도면이다.
매크로 블록 크기 복호화부(222)는 부호화기로부터 전송받은 매크로 블록 크기 정보를 복호화하는 기능을 한다.
블록 깊이 복호화부(221)는 부호화된 블록의 깊이 정보를 복호화하는 기능을 한다.
매크로 블록 크기 계산부(211)는 중복성이 제거된 매크로 블록 크기 정보를 원래대로 복원하는 기능을 한다. 부호화기에서는 부호화의 효율을 높이기 위하여 주변이나 이전 매크로 블록의 크기 정보를 활용하여 중복성을 제거한 정보를 복호화기에 전달할 수 있다. 이 경우 매크로 블록 크기 계산부(211)에서는 매크로 블록 크기 저장부(212)로부터 주변이나 이전의 매크로 블록 크기 정보를 얻어와 원래 크기 값으로 복원할 수 있다. 예를 들어 도1의 매크로 블록 크기 부호화부(121)에서 현재 매크로 블록의 왼쪽과 윗쪽의 매크로 블록 크기의 평균값과의 중복성을 제거 했다면, 매크로 블록 크기 계산부(211)에서는 왼쪽과 윗쪽 매크로 블록의 크기를 매크로 블록 크기 저장부(212)로부터 얻은 후에 평균값을 구하고, 부호화기로부터 전송 받은 값과 앞서 구한 평균값을 더해서 원래의 매크로 블록의 크기를 복원할 수 있다.
블록 깊이 계산부(213)는 중복성이 제거된 블록의 깊이 정보를 원래대로 복원하는 기능을 한다. 부호화기에서는 부호화의 효율을 높이기 위하여 주변이나 이전 매크로 블록의 깊이 정보를 활용하여 중복성을 제거한 정보를 복호화기에 전달 할 수 있다. 이 경우 블록 깊이 계산부(213)에서는 블록 깊이 저장부(214)로부터 주변이나 이전의 블록 깊이 정보를 얻어와 원래 깊이 값으로 복원 할 수 있다. 예를 들어 도1의 블록 ??이 부호화부(122)에서 현재 매크로 블록의 왼쪽과 윗쪽의 매크로 블록 깊이의 평균값과의 중복을 제거 했다면, 블록 깊이 계산부(213)에서는 왼쪽과 윗쪽 매크로 블록의 깊이 값을 블록 깊이 저장부(214)로부터 얻은 후에 평균값을 구하고, 부호화기로부터 전송 받은 값과 앞서 구한 평균값을 더해서 원래의 매크로 블록의 깊이를 복원할 수 있다.
매크로 블록 크기 저장부(212)는 매크로 블록 크기 계산부(211)에서 주변의 매크로 블록의 크기 정보나 이전의 Slice/Frame/GOP단위의 매크로 블록 크기 정보나 통계를 필요로 할 때 그 정보나 통계를 제공해 준다.
블록 깊이 저장부(214)는 블록 깊이 계산부(213)에서 주변의 매크로 블록의 깊이 정보나 이전의 Slice/Frame/GOP단위의 매크로 블록 깊이 정보나 통계를 필요로 할 때 그 정보나 통계를 제공해 준다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 세부 실시도를 나타낸다. 현재 매크로 블록의 부호화가 시작되면(301) 이전이나 주변 매크로 블록의 크기 정보를 얻어 온다(302). 그리고 그 정보들의 평균 값이나 중간 값을 이용해 하나의 대표 크기 값을 구한다. 그리고 앞서 얻은 크기를 현재 매크로 블록의 크기로 정하고 이후의 부호화 과정을 진행한다(303). 이러한 과정을 영상의 마지막 블록일 때까지 반복하여 수행하며(304), 마지막 블록일 경우 부호화를 종료한다(305). 본 세부 실시도에서는 매크로 블록 단위의 예이지만, 실제로는 매크로 블록 단위 뿐만 아니라 Slice/Frame/GOP단위의 매크로 블록 크기 정보를 활용할 수 있다. 또한 상술한 정보를 그대로 현재 매크로 블록의 크기로 정하는 것이 아니라, 현재 매크로 블록의 최적의 크기를 별도로 구한 후에, 최적화된 매크로 블록의 크기를 복호화기에 전송해 줄 수 도 있다. 이 때 부호화 효율을 위해 도1의 매크로 블록 크기 부호화부(121)를 활용할 수 있다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2 세부 실시도를 나타낸다. 현재 매크로 블록의 부호화가 시작되면(401) 이전이나 주변 매크로 블록의 깊이 정보를 얻어 온다(402). 그리고 그 정보들의 평균 값이나 중간 값을 이용해 하나의 대표 깊이 값을 구한다. 그리고 앞서 얻은 깊이를 현재 매크로 블록의 깊이로 정하고 이후의 부호화 과정을 진행한다(403). 이러한 과정을 영상의 마지막 블록일 때까지 반복하여 수행하며(404), 마지막 블록일 경우 부호화를 종료한다(405). 본 세부 실시도에서는 매크로 블록 단위의 예이지만, 실제로는 매크로 블록 단위 뿐만 아니라 Slice/Frame/GOP단위의 매크로 블록 깊이 정보를 활용할 수 있다. 또한 상술한 정보를 그대로 현재 매크로 블록의 깊이로 정하는 것이 아니라, 현재 매크로 블록의 최적의 깊이를 별도로 구한 후에, 최적화된 매크로 블록의 깊이를 복호화기에 전송해 줄 수 도 있다. 이 때 부호화 효율을 위해 도1의 블록 깊이 부호화부(122)를 활용할 수 있다.
해당없음

Claims (1)

  1. 동영상 부호화 장치에 있어서, 적응적으로 매크로 블록의 크기를 조절하고, 하위 블록의 깊이를 조절할 수 있는 동영상 부호화/복호화 장치 및 방법
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