KR20120025174A - 효과적인 화면내 예측모드 집합 선택을 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents

효과적인 화면내 예측모드 집합 선택을 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예는 효과적인 화면내 예측모드 집합 선택을 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는, 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하여 압축 성능을 개선고자 하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

효과적인 화면내 예측모드 집합 선택을 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치{Method and Apparatus for Encoding/Decoding of Video Data Using Efficient Selection of Intra Prediction Mode Set}
본 발명의 실시예는 효과적인 화면내 예측모드 집합 선택을 이용한 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 주변화소의 방향성을 고려하여 예측모드 집합을 선택함으로써 예측모드 집합의 선택을 위한 부가 정보의 부호화를 생략하고 이를 통해 압축 성능을 개선하고자 하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
인터넷을 포함한 정보통신 기술이 발달함에 따라 문자, 음성뿐만 아니라 화상통신이 증가하고 있다. 기존의 문자 위주의 통신 방식으로는 소비자의 다양한 욕구를 충족시키기에는 부족하며, 이에 따라 문자, 영상, 음악 등 다양한 형태의 정보를 수용할 수 있는 멀티미디어 서비스가 증가하고 있다. 멀티미디어 데이터는 그 양이 방대하여 대용량의 저장매체를 필요로 하며 전송시에 넓은 대역폭을 필요로 한다. 따라서 문자, 영상, 오디오를 포함한 멀티미디어 데이터를 전송하기 위해서는 압축 부호화 기법을 사용하는 것이 필수적이다.
데이터를 압축하는 기본적인 원리는 데이터의 중복(redundancy) 요소를 제거하는 과정이다. 이미지에서 동일한 색이나 객체가 반복되는 것과 같은 공간적 중복이나, 동영상 프레임에서 인접 프레임이 거의 변화가 없는 경우나 오디오에서 같은 음이 계속 반복되는 것과 같은 시간적 중복, 또는 인간의 시각 및 지각 능력이 높은 주파수에 둔감한 것을 고려한 심리시각 중복을 제거함으로써 데이터를 압축할 수 있다.
이러한 동영상 압축 방법으로서, 최근에 MPEG-4(Moving Picture Experts Group-4)에 비해 압축 효율을 한층 향상시킨 H.264 내지 AVC(Advanced Video Coding)에 대한 관심이 높아지고 있다. 압축 효율을 향상시키기 위한 스킴(scheme)의 하나로서, H.264는 한 프레임 내의 공간적인 유사성을 제거하기 위해 방향적 화면내 예측(directional intra-prediction)(이하, 단순히 화면내 예측 또는 인트라 예측이라고 함)을 사용한다.
화면내 예측은 하나의 서브 블록(sub-block)에 대해 상방향, 좌방향의 인접 화소들을 이용하여 정해진 방향으로 복사함으로써 현재 서브 블록의 값들을 예측하고, 그 차분만을 부호화하는 방법이다. 이에 비하여, 화면간 예측(시간적 예측)은 시간적으로 다른 위치에 있는 프레임의 영역을 참조하여 예측하는 방식이다. 이와 같은 화면내 예측은 화면간 예측(inter-prediction)과 상보적인 관계에 있다. 즉, 부호화할 영상을 대상으로 하여 이 두 가지 예측 중에서 유리한 예측 방법이 선택되는 것이다.
기존의 H.264 표준에 따른 화면내 예측 기법에 있어서, 현재 블록에 대한 예측 블록은 앞선 코딩 순서를 갖는 다른 블록을 기반으로 생성된다. 그리고, 상기 현재 블록과 상기 예측 블록을 뺀 값이 부호화된다. 휘도 성분에 대하여, 예측 블록은 각각의 4×4 블록 또는 16×16 매크로블록 단위로 생성된다. 각각의 4×4 블록에 대한 선택 가능한 예측 모드는 9가지가 존재하며, 각각의 16×16 블록에 대해서는 4가지가 존재한다. H.264에 따른 동영상 부호화기는 각각의 블록에 대하여, 상기 예측 모드들 중에서 현재 블록과 예측 블록과의 차이가 최소가 되는 예측 모드를 선택한다.
이와 같은 선택가능한 예측 모드의 집합은 한가지만 존재하는 것이 아니라 여러 개 존재할 수 있으며, 선택가능한 예측 모드의 집합이 여러 개 존재하는 경우, 선택가능한 여러개의 예측 모드의 집합 중에서 하나의 집합을 선택하는 정보를 추가로 부호화해야 하는 문제가 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예는, 주변화소의 방향성을 고려하여 예측모드 집합을 선택함으로써 예측모드 집합의 선택을 위한 부가 정보의 부호화를 생략하고 이를 통해 압축 성능을 개선하는데 주된 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 영상을 부호화/복호화하는 장치에 있어서, 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하고 상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하고 상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하고 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 영상 부호화기; 및 부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하고 복원된 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하고 복원할 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 복원할 현재 블록의 예측블록을 생성하고 상기 복원된 잔여 블록과 복원할 현재 블록의 예측블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 영상 복호화기를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화/복호화 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 영상을 부호화하는 장치에 있어서, 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 인트라예측부; 상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하는 감산부; 상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하는 변환 및 양자화부; 및 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 영상을 복호화하는 장치에 있어서, 부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하는 복호화부; 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하는 역양자화 및 역변환부; 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 예측블록을 생성하는 인트라예측부; 및 상기 복원되는 잔여 블록과 상기 예측블록을 가산하여 상기 현재 블록을 복원하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 영상을 부호화/복호화하는 방법에 있어서, 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하고 상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하고 상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하고 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 영상 부호화단계; 및 부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하고 복원된 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하고 복원할 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 복원할 현재 블록의 예측블록을 생성하고 상기 복원된 잔여 블록과 복원할 현재 블록의 예측블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 영상 복호화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화/복호화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 영상을 부호화하는 방법에 있어서, 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 인트라예측 단계; 상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하는 감산부; 상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하는 변환 및 양자화단계; 및 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 부호화단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법을 제공한다.
또한, 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 영상을 복호화하는 방법에 있어서, 부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하는 복호화부; 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하는 역양자화 및 역변환단계; 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 예측블록을 생성하는 인트라예측 단계; 및 상기 복원되는 잔여 블록과 상기 예측블록을 가산하여 상기 현재 블록을 복원하는 가산단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 주변화소의 방향성을 고려하여 예측모드 집합을 선택함으로써 예측모드 집합의 선택을 위한 부가 정보의 부호화를 생략하고 이를 통해 압축 성능을 개선하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 인트라 예측부(110)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 4x4 크기의 현재블록의 화소(a ~ p)와 현재블록에 인접한 화소(A ~ M)를 도시한 도면이다.
도 4는 인트라 예측 모드 집합의 종류를 예시한 도면이다.
도 5는 모드세트 선택부(112)가 모드세트를 선택하는 흐름도를 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 예시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
도 8은 인트라예측부(730)의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 예시한 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 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.
이하에서 후술할 영상 부호화 장치(Video Encoding Apparatus), 영상 복호화 장치(Video Decoding Apparatus)는 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP: Portable Multimedia Player), 플레이스테이션 포터블(PSP: PlayStation Portable), 무선 통신 단말기(Wireless Communication Terminal), 스마트폰(Smart Phone), TV 등과 같은 사용자 단말기이거나 응용 서버와 서비스 서버 등 서버 단말기일 수 있으며, 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 영상을 부호화하거나 복호화하거나 부호화 또는 복호화를 위해 인터 또는 인트라 예측하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미할 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치에 의해 비트스트림으로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus) 등과 같은 다양한 통신 인터페이스를 통해 영상 복호화 장치로 전송되어 영상 복호화 장치에서 복호화되어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.
통상적으로 동영상은 일련의 픽처(Picture)로 구성될 수 있으며, 각 픽처들은 프레임 또는 블록(Block)과 같은 소정의 영역으로 분할될 수 있다. 영상의 영역이 블록으로 분할되는 경우에는 분할된 블록은 부호화 방법에 따라 크게 인트라 블록(Intra Block), 인터 블록(Inter Block)으로 분류될 수 있다. 인트라 블록은 인트라 예측 부호화(Intra Prediction Coding) 방식을 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인트라 예측 부호화란 현재 부호화를 수행하는 현재 픽처 내에서 이전에 부호화되고 복호화되어 복원된 블록들의 화소를 이용하여 현재 블록의 화소를 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재 블록의 화소와의 차분값을 부호화하는 방식이다. 인터 블록은 인터 예측 부호화(Inter Prediction Coding)를 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인터 예측 부호화란 하나 이상의 과거 픽처 또는 미래 픽처를 참조하여 현재 픽처 내의 현재 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재 블록과의 차분값을 부호화하는 방식이다. 여기서, 현재 픽처를 부호화하거나 복호화하는데 참조되는 프레임을 참조 프레임(Reference Frame)이라고 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 인트라예측부(110), 인터예측부(120), 감산부(Subtractor, 130), 변환 및 양자화부(Transformer and Quantizer, 140), 부호화부(Encoder, 150), 역양자화 및 역변환부(Inverse Quantizer and Inverse Transformer, 160), 가산부(Adder, 170) 및 프레임 메모리(180)를 포함하여 구성될 수 있다.
부호화하고자 하는 입력 영상은 매크로 블록(Macro Block) 단위로 입력이 되는데, 본 발명에서, 매크로 블록은 M×N 형태이며 M과 N은 각 2n의 크기를 가질 수 있으며, M과 N이 동일하거나 다를 수 있다. 따라서, H.264의 매크로 블록과 동일하거나 클 수도 있다.
예측부(인트라측부(110) 또는 인터예측부(120))는 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성한다. 즉, 예측부(인트라측부(110) 또는 인터예측부(120))는 영상에서 부호화하고자 하는 현재 블록의 각 화소의 화소값(Pixel Value)을 예측하여 예측된 각 화소의 예측 화소값(Predicted Pixel Value)을 갖는 예측 블록(Predicted Block)을 생성한다. 여기서, 예측부(인트라측부(110) 또는 인터예측부(120))는 인트라측부(110)에 의한 인트라 예측 또는 인터예측부(120)에 의한 인터 예측을 이용하여 현재 블록을 예측할 수 있다.
인터 예측부(120)는 현재 매크로 블록을 예측하기 위하여 다른 프레임을 이용하여 예측 블록을 생성한다. 즉, 인터 예측부(120)는 이미 부호화 과정을 거치고 복원된 이전 프레임에서 인터 예측부(120)의 모드에 따라 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 생성하고 움직임 벡터를 이용한 움직임 보상 과정에서 예측 블록을 생성한다.
인트라 예측부(110)는 주변블록 화소를 이용하여 현재 블록의 화소를 예측하여 인트라예측 블록을 생성하고 주변블록 화소 간의 상관관계 또는 인트라예측 블록의 화소 간의 상관관계에 따라 인트라예측 블록의 필터링을 선택적으로 수행하여 예측블록을 생성한다. 즉, 인트라 예측부(110)는 이미 부호화 과정을 거치고 복원된, 현재 매크로 블록의 인접 화소들을 이용하여 인트라 예측부 (110)의 모드에 따라 예측 블록을 생성한다.
감산부(130)는 현재 블록과 예측 블록을 감산하여 잔여 블록(Residual Block)을 생성한다. 즉, 감산부(130)는 부호화하고자 하는 현재 블록의 각 화소의 화소값과 인트라 예측부(110) 또는 인터 예측부(120)에서 생성된 예측 블록의 화소값의 차이를 계산하여 블록 형태의 잔여 신호(Residual Signal)를 갖는 잔여 블록을 생성한다.
변환 및 양자화부(140)가 감산부(130)에서 생성된 잔여 블록을 주파수 계수로 변환하고 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여 블록을 생성한다. 여기서, 변환 방식으로는 하다마드 변환(Hadamard Transform), 이산 코사인 트랜스폼 기반의 정수 변환(Discrete Cosine Transform Based Integer Transform, 이하 '정수 변환'이라고 약칭함) 등과 같은 공간 영역의 영상 신호를 주파수 영역으로 변환하는 기법이 이용될 수 있으며, 양자화 방식으로는 데드존 균일 경계 양자화(DZUTQ: Dead Zone Uniform Threshold Quantization, 이하 'DZUTQ'라 칭함) 또는 양자화 가중치 매트릭스(Quantization Weighted Matrix) 등과 같은 다양한 양자화 기법이 이용될 수 있다.
부호화부(150)는 변환 및 양자화부(140)에 의해 변환되고 양자화된 잔여 블록을 부호화하여 부호화 데이터를 생성한다.
이러한 부호화 기술로서는 엔트로피 부호화(Entropy Encoding) 기술이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정하지 않고 다른 다양한 부호화 기술을 사용할 수 있을 것이다.
또한, 부호화부(150)는 양자화 주파수 계수들을 부호화한 비트열뿐만 아니라 부호화된 비트열을 복호화하는 데 필요한 다양한 정보들을 부호화 데이터에 포함시킬 수 있다. 즉, 부호화 데이터는 부호화된 블록 형태(CBP: Coded Block Pattern), 델타 양자화 계수(Delta Quantization Parameter) 및 양자화 주파수계수가 부호화 된 비트열이 포함되는 제 1 필드와 예측에 필요한 정보(예를 들어, 인트라 예측의 경우 인트라 예측 모드 또는 인터 예측의 경우 움직임 벡터 등)를 위한 비트가 포함되는 제 2 필드 등을 포함할 수 있다.
역양자화 및 역변환부(160)는 변환 및 양자화부(140)에 의해 변환 및 양자화된 잔여 블록을 역 양자화(Inverse Quantization)하고 역 변환(Inverse Transform)하여 잔여 블록을 복원(Reconstruction)한다. 역 양자화와 역 변환은 변환 및 양자화부(140)가 수행한 변환 과정과 양자화 과정을 역으로 수행함으로써 이루어질 수 있다. 즉, 역양자화 및 역변환부(160)는 변환 및 양자화부(140)로부터 발생되어 전달되는 변환 및 양자화에 관한 정보(예를 들어, 변환 및 양자화 타입에 대한 정보)를 이용하여 변환 및 양자화부(140)가 변환 및 양자화한 방식을 역으로 수행하여 역 양자화 및 역 변환을 수행할 수 있다.
가산부(170)는 예측부(110 또는 120)에 의해 예측된 예측 블록과 역양자화 및 역변환부(160)에 의해 역 양자화 및 역 변환된 잔여 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다.
프레임 메모리(180)는 가산부(170)에서 복원된 블록을 저장하여 인트라 혹은 인터 예측 수행 시 예측 블록을 생성하기 위해 참조블록으로 사용될 수 있다.
도 2는 인트라 예측부(110)의 구성을 예시한 도면이다.
인트라 예측부(110)는 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 인트라 예측부(110)는 모드세트 선택부(112) 및 예측블록 생성부(114)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 3은 4x4 크기의 현재블록의 화소(a ~ p)와 현재블록에 인접한 화소(A ~ M)를 도시한 도면이고, 도 4는 인트라 예측 모드 집합의 종류를 예시한 도면이다.
모드세트 선택부(112)는 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택한다. 모드세트 선택부(112)는 주변블록 화소간의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는데, 주변블록 화소간의 분산 또는 표준편차일 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다.
모드세트 선택부(112)는 수학식 1 및 수학식 2의 분산을 이용하여 주변블록 화소간의 상관관계를 구할 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
(여기서 P는 각 화소, Mean은 평균을 의미)
수학식 1은 현재블록의 위에 존재하는 인접 화소들 간의 분산을 구한 것이고, 수학식 2는 현재블록의 좌측에 존재하는 인접 화소들 간의 분산을 구한 것이다.
수학식 1 또는 수학식 2의 분산식은 수학식 3의 문턱치(TH)와 비교하여 상관관계가 있는지 여부를 판단할 수 있다.
Figure pat00003
σ수학식 3에서 Qstep은 양자화계수를 의미한다.
도 5는 모드세트 선택부(112)가 모드세트를 선택하는 흐름도를 예시한 도면이다.
도 5에 도시하듯이, (σT < TH)와 (σL < TH)의 두 조건을 모두 만족하는지 여부를 판단하여(S502) 두 조건을 모두 만족하면 기본모드 세트를 선택한다(S508). 만일 두 조건을 모두 만족하지 않는다면, (σT < TH)의 조건이 만족하는 여부를 판단하여(S504) (σT < TH)의 조건을 만족하면 수평모드 세트를 선택한다(S512). 만일 (σT < TH)의 조건을 만족하지 않으면 (σT < TH)의 조건을 만족하는지 여부를 판단한다(S506). 만일 (σT < TH)의 조건을 만족하면 수직모드 세트를 선택하고(S510), (σT < TH)의 조건을 만족하지 않으면 기본모드 세트를 선택한다(S508).
예측블록 생성부(114)는 모드세트 선택부(112)가 선택한 모드세트를 이용하여 예측블록을 생성한다. 즉, 선택된 모드세트 내의 각 예측모드에 대하여 가장 최적의 효율을 내는 예측모드를 선택하여 예측블록을 생성한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 예시한 흐름도이다.
도 6에 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법은, 현재 블록의 주변블록 화소의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 모드세트 선택단계(S602), 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 예측블록 생성단계(S604)를 포함한다.
여기서 모드세트 선택단계(S602)는 모드세트 선택부(112)의 동작에, 예측블록 생성단계(S604)는 예측블록 생성부(114)의 동작에 각각 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(700)는 복호화부(710), 역양자화 및 역변환부(720), 인트라예측부(730), 인터예측부(740), 가산부(750) 및 프래임 메모리(760)를 포함하여 구성될 수 있다.
복호화부(710)는 부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록과 복호화에 필요한 정보를 복원할 수 있다.
복호화부(710)는 부호화 데이터를 복호화하여 블록 복호화에 필요한 정보를 추출한다. 복호화부(710)는 부호화 데이터에 포함된 제 1 필드에서 부호화된 잔여 블록을 추출하여 복호화할 수 있고, 부호화 데이터에 포함된 제 2 필드에서 예측에 필요한 정보를 추출할 수 있으며, 추출된 예측에 필요한 정보를 인트라 예측부(730) 또는 인터 예측부(740)로 전달할 수 있다.
역양자화 및 역변환부(720)는 복호되는 변환 및 양자화된 잔여 블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여 블록을 복원한다.
예측부(인트라예측부(730) 또는 인터예측부(740))는 현재 블록을 예측하여 예측 블록을 생성한다. 이때, 해당 예측부(인트라예측부(730) 또는 인터예측부(740))는 영상 부호화 장치(100)의 예측부(인트라예측부(110) 또는 인터예측부(120))와 동일한 방식으로 현재 블록을 예측하도록 할 수 있다.
가산부(750)는 역양자화 및 역변환부(730)에 의해 복원되는 잔여 블록과 예측부(740)에 의해 생성되는 예측 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다. 가산부(750)에 의해 복원된 현재 블록은 프레임 메모리(760)로 전달되어, 예측부(인트라예측부(730) 또는 인터예측부(740))에서 다른 블록을 예측하는 데 활용될 수 있다.
프레임 메모리(760)는 복원된 영상을 저장하여 인트라 및 인터 예측 블록 생성을 가능하게 한다.
복호화부(710)는 부호화 데이터를 복호화하여 변환 및 양자화된 잔여 블록뿐만 아니라 복호화에 필요한 정보들을 복호화하거나 추출할 수 있다. 복호화에 필요한 정보들은 부호화 데이터 내의 부호화된 비트열을 복호화하는 데 필요한 정보들을 말하며, 예를 들어 블록 타입에 대한 정보, 예측 모드가 인트라 예측 모드인 경우에는 인트라 예측 모드에 대한 정보, 예측 모드가 인터 예측 모드인 경우에는 움직임 벡터에 대한 정보, 변환 및 양자화 타입에 대한 정보 등이 될 수 있지만, 이외의 다양한 정보들이 될 수도 있다.
인트라예측부(730)는 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 예측블록을 생성한다.
도 8은 인트라예측부(730)의 구성을 도시한 도면이다.
도 8에 도시하듯이, 인트라예측부(730)는 모드세트 선택부(732) 및 예측블록 생성부(734)를 포함한다.
모드세트 선택부(732)는 현재 블록의 주변블록 화소의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택한다. 영상 복호화 장치(700)에서의 모드세트 선택부(732)의 동작은 영상 복호화 장치(100)에서의 모드세트 선택부(112)의 동작과 동일 또는 유사할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
예측블록 생성부(734)는 모드세트 선택부(732)가 선택한 모드세트를 이용하여 예측블록을 생성한다. 즉, 선택된 모드세트 내의 각 예측모드에 대하여 가장 최적의 효율을 내는 예측모드를 선택하여 예측블록을 생성한다. 영상 복호화 장치(700)에서의 예측블록 생성부(734)의 동작은 영상 복호화 장치(100)에서의 예측블록 생성부(114)의 동작과 동일 또는 유사할 수 있으므로 상세한 설명은 생략한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 예시한 흐름도이다.
도 9에 도시하듯이 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록의 주변블록 화소의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 모드세트 선택단계(S902), 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 예측블록 생성단계(S904)를 포함한다.
여기서 모드세트 선택단계(S902)는 모드세트 선택부(732)의 동작에, 예측블록 생성단계(S904)는 예측블록 생성부(734)의 동작에 각각 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 장치는 도 1의 영상 부호화 장치(100)의 부호화데이터 출력단을 도 7의 영상 복호화 장치(700)의 부호화 데이터 입력단에 연결함으로써 구현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 장치는, 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하고 현재 블록에서 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하고 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하고 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 영상 부호화기; 및 부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하고 복원된 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하고 복원할 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 복원할 현재 블록의 예측블록을 생성하고 복원된 잔여 블록과 복원할 현재 블록의 예측블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 영상 복호화기를 포함한다.
여기서 영상 부호화기는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)로 구현 가능하며, 영상 복호화기는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(700)로 구현 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 방법은, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 결합하여 구현함으로써 실현할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 부호화/복호화하는 방법은, 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하고 현재 블록에서 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하고 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하고 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 영상 부호화단계; 및 부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하고 복원된 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하고 복원할 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 복원할 현재 블록의 예측블록을 생성하고 복원된 잔여 블록과 복원할 현재 블록의 예측블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 영상 복호화단계를 포함한다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 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 내재할 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 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 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 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 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 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 주변화소의 방향성을 고려하여 예측모드 집합을 선택함으로써 예측모드 집합의 선택을 위한 부가 정보의 부호화를 생략하고 이를 통해 압축 성능을 개선하는 효과가 있어 유용한 발명이다.

Claims (18)

  1. 영상을 부호화/복호화하는 장치에 있어서,
    현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하고 상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하고 상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하고 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 영상 부호화기; 및
    부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하고 복원된 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하고 복원할 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 복원할 현재 블록의 예측블록을 생성하고 상기 복원된 잔여 블록과 복원할 현재 블록의 예측블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 영상 복호화기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화/복호화 장치.
  2. 영상을 부호화하는 장치에 있어서,
    현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 인트라예측부;
    상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하는 감산부;
    상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하는 변환 및 양자화부; 및
    상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 부호화부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 인트라예측부는,
    현재 블록의 주변블록 화소의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 모드세트 선택부; 및
    상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 예측블록 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 인트라예측부는,
    상기 주변블록 화소간의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 상관관계는,
    상기 주변블록 화소간의 분산 또는 표준편차인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  6. 영상을 복호화하는 장치에 있어서,
    부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하는 복호화부;
    상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하는 역양자화 및 역변환부;
    현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 예측블록을 생성하는 인트라예측부; 및
    상기 복원되는 잔여 블록과 상기 예측블록을 가산하여 상기 현재 블록을 복원하는 가산부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 인트라예측부는,
    현재 블록의 주변블록 화소의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 모드세트 선택부; 및
    상기 선택된 인트라예측 모드세트 및 상기 복호화부가 복원한 예측모드 정보를 이용하여 예측블록을 생성하는 예측블록 생성부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 인트라예측부는,
    상기 주변블록 화소간의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 상관관계는,
    상기 주변블록 화소간의 분산 또는 표준편차인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  10. 영상을 부호화/복호화하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하고 상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하고 상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하고 상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 영상 부호화단계; 및
    부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하고 복원된 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하고 복원할 현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 복원할 현재 블록의 예측블록을 생성하고 상기 복원된 잔여 블록과 복원할 현재 블록의 예측블록을 가산하여 현재 블록을 복원하는 영상 복호화단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화/복호화 방법.
  11. 영상을 부호화하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 인트라예측 단계;
    상기 현재 블록에서 상기 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하는 감산부;
    상기 잔여블록을 변환 및 양자화하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 생성하는 변환 및 양자화단계; 및
    상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 부호화하는 부호화단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 인트라예측 단계는,
    현재 블록의 주변블록 화소의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 모드세트 선택단계; 및
    상기 선택된 인트라예측 모드세트 중에서 하나의 예측모드로 예측블록을 생성하는 예측블록 생성단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 인트라예측 단계에서는,
    상기 주변블록 화소간의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 상관관계는,
    상기 주변블록 화소간의 분산 또는 표준편차인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  15. 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
    부호화 데이터를 수신하여 변환 및 양자화된 잔여블록을 복원하는 복호화부;
    상기 변환 및 양자화된 잔여블록을 역 양자화 및 역 변환하여 잔여블록을 복원하는 역양자화 및 역변환단계;
    현재 블록의 주변블록 화소를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하고 상기 선택된 인트라예측 모드세트를 이용하여 예측블록을 생성하는 인트라예측 단계; 및
    상기 복원되는 잔여 블록과 상기 예측블록을 가산하여 상기 현재 블록을 복원하는 가산단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 인트라예측 단계는,
    현재 블록의 주변블록 화소의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 모드세트 선택단계; 및
    상기 선택된 인트라예측 모드세트 및 상기 복호화단계에서 복원한 예측모드 정보를 이용하여 예측블록을 생성하는 예측블록 생성단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  17. 제 15항에 있어서, 상기 인트라예측 단계에서는,
    상기 주변블록 화소간의 상관관계를 이용하여 인트라예측 모드세트를 선택하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 상관관계는,
    상기 주변블록 화소간의 분산 또는 표준편차인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
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