KR20120117613A - 동영상 부호화 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동영상 부호화 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치는 다수의 CPU를 사용하여 복잡도가 높은 H.264와 같은 비디오 인코더도 병렬적으로 부호화가 가능하며, 특히 슬라이스 경계 부분에서도 매크로 블록의 주변 정보들을 여전히 사용하게 하여 동영상 코덱의 효율을 높일 수 있다.

Description

동영상 부호화 장치 및 방법{Method and apparatus for encoding a moving picture}
본 발명은 동영상 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 비디오 데이터는 텍스트 데이터나 음성 데이터 등에 비하여 그 데이터 량이 크기 때문에 저장 또는 전송 시에 압축을 통하여 용량을 줄이는 작업이 요구된다. 비디오 코덱은 비디오 데이터를 압축 부호화하고 압축 부호화된 비디오 데이터를 복원하기 위한 장치로서, 현재 MPEG-1, MPEG-2, H.263 및 H.264/MPEG-4 등 다양한 규격을 만족하는 비디오 코덱들이 널리 사용되고 있다.그 중 H.264는 뛰어난 압축률과 화질을 제공하기 때문에, 모바일 TV, 인터넷 또는 웹 TV 그리고 케이블 TV에 이르기까지 다양한 분야에 사용되기 위해 개발되고 있다. 하지만, H.264는 기존 MPEG-4에 비해 복잡도가 매우 높기 때문에 싱글 CPU 또는 싱글 코어(Core)를 이용해서 구현하는 데는 큰 어려움이 있다.
본 발명의 일 실시 예는 여러 개의 CPU 또는 코어를 이용하여 동영상을 부호화할 수 있는 동영상 부호화 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 동영상을 부호화하는 장치는 상기 동영상의 소스 이미지를 부호화하는 적어도 2 이상의 프로세서를 포함하고,
상기 소스 이미지를 분할한 제1 슬라이스를 부호화하여 제1 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제1 슬라이스를 복원한 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 프로세서; 및 상기 소스 이미지를 분할한 제2 슬라이스를 부호화하여 제2 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제2 슬라이스를 복원한 제2 복원 이미지를 생성하는 제2 프로세서를 포함하고,
상기 제1 프로세서 및 상기 제2 프로세서는 병렬적으로 상기 소스 이미지를 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 프로세서는 상기 제1 프로세서가 상기 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 시간 경과 후에, 상기 제1 복원 이미지를 이용하여 상기 제2 슬라이스를 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 프로세서는 상기 제1 복원 이미지로부터 상기 제2 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제2 프로세서에 전송하고,
상기 제2 프로세서는 상기 제2 복원 이미지로부터 상기 제1 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제1 프로세서에는 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 프로세서는 상기 제1 복원 이미지와 상기 제2 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보를 이용하여 다음 소스 이미지를 부호화하고,
상기 제2 프로세서는 상기 제2 복원 이미지와 상기 제1 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보를 이용하여 상기 다음 소스 이미지를 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 동영상 부호화 장치는 상기 소스 이미지를 분할한 제3 슬라이스를 부호화하여 제3 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제3 슬라이스를 복원한 제3 복원 이미지를 생성하는 제3 프로세서를 더 포함하고,
상기 제2 프로세서는 상기 제2 복원 이미지로부터 상기 제3 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제3 프로세서에는 전송하고,
상기 제3 프로세서는 상기 제3 복원 이미지로부터 상기 제2 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제2 프로세서에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 프로세서는 상기 제2 복원 이미지와 상기 제1 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보 및 상기 제3 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보를 이용하여 상기 다음 소스 이미지를 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 경계 부분에 대한 이미지 정보는 상기 제1 프로세서 및 상기 제2 프로세서에서 움직임 추정을 위한 탐색 범위를 포함하는 영역만큼의 이미지 정보인 것을 특징으로 한다.
상기 경계 부분에 대한 이미지 정보는 상기 탐색 범위를 포함하는 영역 및 서브 픽셀의 움직임 추정을 위한 적어도 3개의 픽셀을 포함하는 영역을 합한 영역에 대한 이미지 정보인 것인 것을 특징으로 한다.
상기 제1 프로세서 및 상기 제2 프로세서는 H.264에 따라 상기 동영상을 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 프로세서는 상기 제1 복원 이미지에 포함되어 있는 상기 제2 슬라이스와의 경계 부분의 매크로 블록에 관한 이미지 정보를 상기 제1 시간 경과 후 상기 제2 프로세서에 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 프로세서는 상기 이미지 정보를 이용하여 상기 제2 슬라이스의 경계 부분을 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동영상의 소스 이미지를 부호화하는 적어도 2 이상의 프로세서를 포함하는 동영상 부호화 장치를 이용하여 상기 소스 이미지를 부호화하는 방법은 상기 소스 이미지를 적어도 2 이상의 슬라이스로 분할하는 단계; 상기 분할한 제1 슬라이스를 부호화하여 제1 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제1 슬라이스를 복원한 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 부호화 단계; 및 상기 분할한 제2 슬라이스를 부호화하여 제2 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제2 슬라이스를 복원한 제2 복원 이미지를 생성하는 제2 부호화 단계를 포함하되,
상기 제1 부호화 단계 및 상기 제2 부호화 단계는 병렬적으로 수행되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 부호화 단계는 상기 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 시간 경과 후에, 상기 제1 복원 이미지를 이용하여 상기 제2 슬라이스를 부호화하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 상기 동영상 부호화 방법을 컴퓨터에서 실행시킬 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치는 다수의 CPU를 사용하여 복잡도가 높은 H.264와 같은 비디오 인코더도 병렬적으로 부호화가 가능하며, 특히 슬라이스 경계 부분에서도 매크로 블록의 주변 정보들을 여전히 사용하게 하여 동영상 코덱의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 H.264 기반의 동영상 인코더의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 경계 부분에 대한 이미지 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 하기의 설명에서는 본 발명에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분만이 설명되며 그 이외 부분의 설명은 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 생략될 수 있다.
또한, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명을 가장 적절하게 표현할 수 있도록 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
일반적인 비디오 코덱은 영상 내의 공간적인 중복성 및 시간적인 중복성을 제거하고, 이를 약속된 비트열로 표시하여 훨씬 짧은 길이로 표시함으로써 방대한 량의 비디오 데이터를 압축 부호화한다. 예를 들면 비디오 코덱은 영상 내의 공간적인 중복성을 제거하기 위하여 사람 눈에 민감하지 않으면서도 많은 정보량을 차지하는 고주파 성분을 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환 및 양자화를 통하여 제거한다. 또 프레임 간의 유사성을 탐지하여 유사한 부분의 데이터는 전송하지 않고 그에 해당하는 움직임 벡터 정보 및 움직임 벡터로 표시했을 때 발생하는 오차성분을 전송함으로써 시간적인 중복성, 즉 프레임 간의 유사성을 제거한다. 또한, 비디오 코덱은 자주 발생하는 비트열에 짧은 코드값을 할당하는 가변장 코드(VLC : Variable Length Code)기술을 사용하여 전송되는 데이터의 량을 줄이는 처리를 한다.
이러한 비디오 코덱은 영상의 압축 부호화 및 복호화 시 다수 개의 화소들로 이루어진 블록, 예컨대 매크로블록(MB : Macro Block) 단위로 데이터를 처리한다. 예를 들어, 영상의 압축 부호화 시에는, 블록 단위로 DCT 변환, 양자화 등과 같은 일련의 단계들을 수행한다. 그런데 이러한 과정을 거친 압축 부호화된 영상을 부호화하여 복원하면 필연적으로 블로킹(Blocking) 현상에 의한 왜곡이 발생한다. 여기서 블로킹 현상이란 양자화 과정에서 발생하는 입력 영상의 손실, 블록 경계 부근에서 인접하는 블록 간의 화소 값의 차이 등으로 인하여, 복원된 영상에서 블록 간의 경계가 사람의 눈으로 인지할 정도로 단절되게 나타나는 현상을 의미할 수 있다.
따라서 영상의 압축 부호화 또는 복호화 시에는 블로킹 현상으로 인한 왜곡을 제거하기 위하여 디블록킹 필터(De-Block Filter)를 사용한다. 디블록 필터는 복호화되는 매크로블록 간의 경계부분을 부드럽게 함으로써 복원되는 영상의 화질을 향상시킬 수 있다. 이러한 디블록킹 필터에 의하여 처리된 프레임 영상은 미래 프레임의 움직임 보상 예측을 위해 사용되거나 재생을 위하여 디스플레이 장치로 전달된다.
도 1은 종래기술에 따른 동영상 부호화 장치(100)의 개략도이다.
도 1을 참조하면, 동영상 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(110), 움직임 보상부(120), 변환 및 양자화부(130), 부호화부(140), 역변환 및 역양자화부(150), 디블록킹필터(160), 기준 프레임 버퍼(170)를 포함한다. 여기서, 동영상 부호화 장치라는 용어에 한정되지 않고, 동영상 인코더, 비디오 인코더, 비디오 코덱 등을 포함하며, 여기서는 동영상 부호화 규격으로 H.264를 중심으로 설명하지만, 이에 한정되지 않는다. 또한, 동영상 부호화 장치(100)에 입력되는 소스 이미지는 매크로 블록 단위로 처리되며, 각 매크로블록은 16×16 휘도 샘플 및 이와 관련된 색차 샘플을 포함할 수 있다.
움직임 예측부(110)는 소스 이미지와 가장 유사한 위치를 찾는 탐색을 수행한다.
움직임 보상부(120)는 기준 프레임 버퍼(170)에서 해당 움직임 벡터가 가리키는 부분을 찾아온다. 이 과정을 움직임 보상(Motion Compensation)이라고 한다. 기준 프레임 버퍼(170)에는 이전에 인코딩된 프레임이 저장되어 있다.
변환 및 양자화부(130)는 움직임 보상 결과와 소스 이미지와의 차이를 변환(Transform)하고 양자화(Quantization)한다. 여기서, 변환은 DCT를 이용할 수 있다.
부호화부(140)는 각각의 매크로블록의 계수, 움직임 벡터 및 관련된 헤더 정보를 엔트로피 부호화하여 압축 스트림을 출력한다. 여기서, 엔트로피 부호화는 가변장 부호화(Variable Length Coding)를 이용할 수 있다.
역변환 및 역양자화부(150)는 변환과 양자화 결과를 다시 반대의 과정을 거쳐 역변환(Inverse Transform)과 역양자화(Inverse Quantization)를 수행한다. 그리고 움직임 보상된 결과와 더해지게 되고, 마지막으로 디블록킹 필터(160)를 거쳐 복원 이미지(Reconstructed Image)가 생성된다. 여기서, 복원 이미지는 기준 프레임 버퍼(170)에 입력되어, 다음에 입력되는 소스 이미지들의 기준 이미지로 사용되게 된다. 디블록킹 필터(160)는 블록 왜곡현상을 감소시키기 위해 각각의 디코딩된 매크로 블록에 적용한다. 디블록킹 필터(160)는 인코더, 즉 미래의 예측을 위해 매크로블록을 복원하고 저장하기 전에 적용된다. 디코더 측면에서는 매크로블록을 복원하고 디스플레이 또는 전송하기 전에 역변환 후에 적용된다. 필터는 블록의 가장자리를 부드럽게 하여 디코딩된 프레임의 화질을 향상시킨다. 필터링된 이미지는 미래 프레임의 움직임 보상 예측을 위해 사용될 수 있는데, 필터링된 이미지는 블록 현상이 있는 필터링되지 않은 이미지보다 원본 프레임에 더 충실하게 복원된 것이기 때문에 압축 성능을 향상시킨다.
전술한 부호화 및 복원 이미지 생성 과정은 H.264뿐만 아니라 MPEG-4, MPEG-2, H.263에도 적용된다.
한편, 전술한 비디오 코딩 기법들은 매크로블록 주변의 정보를 사용하여 압축 성능을 높이고 있으며, 특히 H.264 규격은 매크로블록 주변의 정보들을 효율적으로 사용한다는 점에서 많은 성능 개선을 가져왔다. 하지만, 주변 정보를 이용해야 한다는 제약 때문에 매크로블록 코딩 시 주변 매크로블록에 의존성(Dependency)이 생기게 된다. 즉 현재 매크로블록을 코딩하기 위해서는 이미 주변 매크로블록이 코딩되어 있어야 한다는 것이다. 이러한 의존성은 동시에 인코딩을 시작해야하는 병렬 인코딩(Parallel Encoding)에 용이하지 않으며, 특히, 복잡도가 높은 H.264에서는 병렬 인코딩을 어렵게 만드는 요인으로 작용한다.
한편, H.264는 병렬 인코딩을 위해서 슬라이스 모드(Slice Mode)를 제공하고 있는데, 슬라이스들간에는 데이터 의존성이 없도록 하여 병렬 인코딩을 가능하게 하였지만, 슬라이스 모드를 사용하게 되면 슬라이스 경계 부분에서 주변 매크로블록들의 정보를 이용할 수 없기 때문에 인코딩 효율이 떨어지게 되는 문제가 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 프로세서(210), 제2 프로세서(220) 및 제3 프로세서(230)가 도시되어 있으며, 각각의 프로세서들(210 내지 230)은 도 1에 도시된 동영상 부호화를 각각 병렬적으로 수행한다. 여기서, 3개의 프로세서를 설명하지만, 그 수에 한정되는 것은 아니다.
제1 프레임의 소스 이미지(200)를 제1 슬라이스, 제2 슬라이스 및 제3 슬라이스로 분할하고, 제1 프로세서(210), 제2 프로세서(220) 및 제3 프로세서(230)에서 각각 병렬적으로 처리한다.
제1 프로세서(210)는 제1 슬라이스를 부호화하여 제1 인코딩 스트림을 출력하고, 복원 과정을 통해 제1 복원 이미지를 생성한다. 그리고, 생성한 제1 복원 이미지로부터 제2 슬라이스와 경계 부분에 관한 이미지 정보(212-1)를 제2 프로세서(220)에 전송한다.
제2 프로세서(220)는 제2 슬라이스는 부호화하여 제2 인코딩 스트림을 출력하고, 복원 과정을 통해 제2 복원 이미지를 생성한다. 그리고, 생성한 제2 복원 이미지로부터 제1 슬라이스와 경계 부분에 관한 이미지 정보(222-1)를 제1 프로세서(210)에 전송하고, 제3 슬라이스와 경계 부분에 관한 이미지 정보(222-2)를 제3 프로세서에 전송한다.
제3 프로세서(210)는 제3 슬라이스는 부호화하여 제3 인코딩 스트림을 출력하고, 복원 과정을 통해 제3 복원 이미지를 생성한다. 그리고, 생성한 제3 복원 이미지로부터 제2 슬라이스와 경계 부분에 관한 이미지 정보(232-1)를 제2 프로세서(220)에 전송한다.
다시 제2 프레임의 소스 이미지를 제1 슬라이스(240), 제2 슬라이스(250) 및 제3 슬라이스(260)로 분할하고, 제1 프로세서(210), 제2 프로세서(220) 및 제3 프로세서(230)에서 각각 병렬적으로 처리한다.
여기서, 제1 프로세서(210)는 제1 슬라이스(240)를 부호화하는데 있어서 참조 슬라이스(241)를 사용한다. 여기서, 참조 슬라이스(241)는 제1 슬라이스를 복원한 제1 복원 이미지(212)와 제2 프로세서(220)로부터 전송된 경계 부분에 관한 이미지 정보(222-1)를 포함한다. 제1 프로세서(210)는 참조 슬라이스(241)를 사용하여 제1 슬라이스(240)를 부호화한 인코딩 스트림(270)을 출력하고, 복원 이미지(271)를 생성한다.
여기서, 제2 프로세서(210)는 제2 슬라이스(250)를 부호화하는데 있어서 참조 슬라이스(251)를 사용한다. 여기서, 참조 슬라이스(251)는 제2 슬라이스를 복원한 제2 복원 이미지(222)와 제1 프로세서(210)로부터 전송된 경계 부분에 관한 이미지 정보(212-1)과, 제3 프로세서(230)로부터 전송된 경계 부분에 관한 이미지 정보(232-1)를 포함한다. 제2 프로세서(220)는 참조 슬라이스(251)를 사용하여 제2 슬라이스(250)를 부호화한 인코딩 스트림(280)을 출력하고, 복원 이미지(281)를 생성한다.
여기서, 제3 프로세서(230)는 제3 슬라이스(260)를 부호화하는데 있어서 참조 슬라이스(261)를 사용한다. 여기서, 참조 슬라이스(261)는 제3 슬라이스를 복원한 제3 복원 이미지(232)와 제2 프로세서(220)로부터 전송된 경계 부분에 관한 이미지 정보(222-2)를 포함한다. 제3 프로세서(230)는 참조 슬라이스(261)를 사용하여 제3 슬라이스(260)를 부호화한 인코딩 스트림(290)을 출력하고, 복원 이미지(291)를 생성한다.
전술한 병렬 인코딩을 통해 각각의 프로세서들(210 내지 230)은 주변 슬라이스의 경계 부분에 관한 정보를 인코딩에 이용하여 압축 성능을 높일 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치는 H.264가 채용하고 있는 디블록킹 필터가 슬라이스 경계(Slice Boundary)에서도 필터링을 허용하고 있어서 데이터 의존성이 존재하는 문제점과, 프레임 간의 움직임 추정시 기준 프레임에 대한 슬라이스 경계를 명시하고 있지 않아, 경계를 넘어서 움직임 추정을 하는 문제점을 해결하면서 다수의 프로세서 또는 CPU를 사용하여 병렬 처리를 효과적으로 수행할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 경계 부분에 대한 이미지 정보를 설명하기 위한 도면이다.
전술한 것처럼, 움직임 추정은 슬라이스 경계를 넘을 수 있기 때문에, 각각의 프로세서들은 주변 프로세서들로부터 일정한 영역의 복원 이미지를 전송받아 기준 프레임을 만들어야 한다. 여기서, 다른 프로세서에 전송 또는 복사해 주어야 할 영역의 크기는 다음 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.
[수학식 1]
Copy_size = Source_Width × (seacrch_range + a)
여기서, a는 3이상의 정수이다.
이때 슬라이스 경계를 넘어 움직임 추정할 수 있는 최대 거리는 탐색 레인지(Search Range)를 넘어설 수 없기 때문에, 각 프로세서들은 최소한 탐색 레인지 또는 탐색 윈도우에 해당하는 만큼 다른 프로세서들로부터 복원 이미지를 전송받는다. 여기서, 탐색 범위에 3 이상의 픽셀을 더하는 것은 서브 픽셀 움직임 추정(Subpel Motion Estimation)을 위해서이다. 즉, 서브 픽셀 움직임 추정은 보간된 기준 프레임이 있어야 하는데, 이때 보간하는 과정에서 세로방향으로 6개의 픽셀을 필요로 하기 때문이다. 또한, 3 이상의 픽셀로 정의함으로써, 하드웨어 특성 또는 특정 데이터 버스에 따라서, 프로세서간의 통신을 효율적으로 수행할 수 있도록 한다.
도 3에 도시된 것처럼, 추가 3 픽셀(A 내지 C)이 필요한 이유를 구체적으로 설명하면, Y방향, 즉 위쪽 혹은 아래쪽으로 탐색 범위의 끝에 해당되는 부분이 정수 픽셀 움직임 추정의 최선의 움직임 벡터가 된 경우를 커버해야 하기 때문이다. 예를 들면, 픽셀 D가 위쪽으로 탐색 범위의 끝에 해당하고 최상의 정수 움직임 벡터였다면, 다시 D를 중심으로 서브 픽셀 움직임 추정을 한다. 그러면 도시된 것처럼, h, i, j 는 서브 픽셀 움직임 추정의 후보군에 해당된다. 그런데 만약 탐색 범위에 해당되는 만큼만 픽셀을 가진다면, 즉 D, E, F 만 가지고 있다면 h, i, j는 서브 픽셀 움직임 추정을 할 수 없다. 왜냐하면, h를 얻기 위해서는 픽셀 A, B, C도 필요로 하고, i와 j는 다시 h를 필요로 하기 때문이다. 따라서, 추가로 3 픽셀(A,B,C)을 더 필요로 한다. 여기서, 세로 방향으로 경계 부분에 대한 이미지 정보와, 세로방향으로 추가 3픽셀 이상이 필요한 경우를 설명하였지만, 가로 방향으로 슬라이스를 분할한 경우, 즉 가로 방향으로 경계 부분에 대한 이미지 정보를 인접 프로세서에 전송해야 하는 경우에는 가로 방향의 경계 부분에 대한 이미지 정보로서 3픽셀 이상을 추가하여 생성 및 전송할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에서, 슬라이스 경계 부분에 관한 이미지 정보, 즉 일정 영역의 복원 이미지를 전송 또는 복사해줌으로써 슬라이스들 간에, 즉 프로세서들 간의 데이터 의존성이 없어지게 되고, 병렬적으로 인코딩을 수행할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 제1 내지 제3 프로세서가 병렬적으로 인코딩을 수행하면서, 제2 프로세서는 제1 프로세서의 인코딩 결과를 기다렸다가, 즉 제1 시간 경과 후에 제1 프로세서로부터 슬라이스 경계 부분에 관한 이미지 정보 또는 매크로 블록에 관한 정보를 전송받아 해당 슬라이스에 관한 인코딩을 수행한다. 즉, 소스 이미지를 몇 개의 슬라이스로 분할하고, 슬라이스 간에 지연을 두어 슬라이스 경계 부분에서도 주변 매크로 블록들의 정보를 이용할 수 있고, 병렬 처리도 동시에 가능하게 한다.
다시 도 4를 참조하면, 입력 소스 이미지를 3개의 슬라이스로 나누어, 3개의 프로세서가 병렬적으로 인코딩한다. 처음 t0에서는 제1 프로세서만이 슬라이스 0-t0를 인코딩하고, 나머지 제2 프로세서 및 제3 프로세서는 제1 프로세서의 인코딩 결과를 기다리며, t1에서는 제1 프로세서는 슬라이스 0-t1을, 제2 프로세서는 제1 프로세서의 인코딩 결과를 이용하여 슬라이스 1-t0를 인코딩한다. 그리고 t2에서는 제1 프로세서는 슬라이스 0-t2를, 제2 프로세서는 슬라이스 1-t1을, 제3 프로세서는 슬라이스 2-t0를 인코딩한다. 그래서 t2에서는 3개의 프로세서 모두가 병렬적으로 인코딩을 하게 되면, t2에서 첫 번째 입력 이미지에 대한 인코딩 스트림을 얻는다.
전술한 지연 병렬 인코딩을 통해 각 프로세서는 슬라이스 인코딩 후에 다음 프로세서에 슬라이스 경계의 매크로블록들의 정보를 전송해 주어 매크로블록 인코딩시 주변 정보를 이용할 수 있도록 한다. 즉 한 이미지를 다수의 슬라이스로 인코딩을 하되 최종 스트림만을 본다면 여전히 슬라이스 모드를 사용하지 않는 것이 된다. 참고로 스트림에 포함된 슬라이스 헤더의 개수로 하나의 이미지를 인코딩하는데 사용된 슬라이스 개수를 알 수 있다. 즉, 다수의 슬라이스로 나누어 인코딩하지만, 출력되는 인코딩 스트림에 슬라이스 헤더는 하나만 있게 된다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 동영상 부호화 장치의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 4를 참조하여 설명한 지연 병렬 인코딩의 또 다른 예이다. 여기서는 입력 이미지 소스를 9개의 영역으로 나누어 9개의 프로세서에서 처리하는 예를 시간 순서에 따라서 나타낸 것이다. 여기서 프로세서 넘버는 a 내지 i로 나타낸다.
도 5를 참조하면, t0에서는 프로세서 a만이 a0를 인코딩을 하고, t1에서 프로세서 a는 a1을, 그리고 프로세서 b는 프로세서 a의 a0의 인코딩 결과를 받아 b0를, 그리고 동시에 프로세서 d 도 a0의 인코딩 결과를 받아 d0를 인코딩한다. 나머지 프로세서들도 주변 프로세서들의 결과를 이용해서 각 프로세서가 맡은 영역을 인코딩한다. 그래서 t4에 이르게 되면 9개의 프로세서가 모두 병렬적으로 인코딩을 하게 되고, t4에 이르러서야 첫 번째로 입력된 소스 이미지에 대한 인코딩 스트림을 얻게 된다. 이때 각 프로세서가 맡은 영역 경계에서 데이터 의존성이 생기기 때문에, 영역 경계에서 각 프로세서들이 필요로 하는 정보들을 전송해 주어야 한다. 또한, 하나의 이미지를 9개의 영역으로 인코딩하지만, 여전히 인코딩 스트림에는 하나의 슬라이스 헤더만 존재하게 되어, 마치 프로세서 하나에서 전체 이미지를 인코딩한 것과 동일한 결과를 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 프로세서, 프로그램 데이터를 저장하고 실행하는 메모리, 디스크 드라이브와 같은 영구 저장부(permanent storage), 외부 장치와 통신하는 통신 포트, 터치 패널, 키(key), 버튼 등과 같은 사용자 인터페이스 장치 등을 포함할 수 있다. 소프트웨어 모듈 또는 알고리즘으로 구현되는 방법들은 상기 프로세서 상에서 실행 가능한 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드들 또는 프로그램 명령들로서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체 상에 저장될 수 있다. 여기서 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체로 마그네틱 저장 매체(예컨대, ROM(read-only memory), RAM(random-access memory), 플로피 디스크, 하드 디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예컨대, 시디롬(CD-ROM), 디브이디(DVD: Digital Versatile Disc)) 등이 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템들에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 판독 가능한 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 매체는 컴퓨터에 의해 판독가능하며, 메모리에 저장되고, 프로세서에서 실행될 수 있다.
본 발명에서 인용하는 공개 문헌, 특허 출원, 특허 등을 포함하는 모든 문헌들은 각 인용 문헌이 개별적으로 및 구체적으로 병합하여 나타내는 것 또는 본 발명에서 전체적으로 병합하여 나타낸 것과 동일하게 본 발명에 병합될 수 있다.
본 발명의 이해를 위하여, 도면에 도시된 바람직한 실시 예들에서 참조 부호를 기재하였으며, 본 발명의 실시 예들을 설명하기 위하여 특정 용어들을 사용하였으나, 특정 용어에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 당업자에 있어서 통상적으로 생각할 수 있는 모든 구성 요소들을 포함할 수 있다.
본 발명은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. 이러한 기능 블록들은 특정 기능들을 실행하는 다양한 개수의 하드웨어 또는/및 소프트웨어 구성들로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 하나 이상의 마이크로프로세서들의 제어 또는 다른 제어 장치들에 의해서 다양한 기능들을 실행할 수 있는, 메모리, 프로세싱, 로직(logic), 룩업 테이블(look-up table) 등과 같은 직접 회로 구성들을 채용할 수 있다. 본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. “매커니즘”, “요소”, “수단”, “구성”과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, “필수적인”, “중요하게” 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 “상기”의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.
200: 소스 이미지
210: 제1 프로세서
220: 제2 프로세서
230: 제3 프로세서

Claims (14)

  1. 동영상을 부호화하는 장치에 있어서,
    상기 동영상의 소스 이미지를 부호화하는 적어도 2 이상의 프로세서를 포함하고,
    상기 소스 이미지를 분할한 제1 슬라이스를 부호화하여 제1 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제1 슬라이스를 복원한 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 프로세서; 및
    상기 소스 이미지를 분할한 제2 슬라이스를 부호화하여 제2 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제2 슬라이스를 복원한 제2 복원 이미지를 생성하는 제2 프로세서를 포함하고,
    상기 제1 프로세서 및 상기 제2 프로세서는,
    병렬적으로 상기 소스 이미지를 부호화하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 제1 프로세서가 상기 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 시간 경과 후에, 상기 제1 복원 이미지를 이용하여 상기 제2 슬라이스를 부호화하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 제1 복원 이미지로부터 상기 제2 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제2 프로세서에 전송하고,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 제2 복원 이미지로부터 상기 제1 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제1 프로세서에는 전송하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 제1 복원 이미지와 상기 제2 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보를 이용하여 다음 소스 이미지를 부호화하고,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 제2 복원 이미지와 상기 제1 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보를 이용하여 상기 다음 소스 이미지를 부호화하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 소스 이미지를 분할한 제3 슬라이스를 부호화하여 제3 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제3 슬라이스를 복원한 제3 복원 이미지를 생성하는 제3 프로세서를 더 포함하고,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 제2 복원 이미지로부터 상기 제3 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제3 프로세서에는 전송하고,
    상기 제3 프로세서는,
    상기 제3 복원 이미지로부터 상기 제2 슬라이스와의 경계 부분에 대한 이미지 정보를 추출하여 상기 제2 프로세서에 전송하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 제2 복원 이미지와 상기 제1 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보 및 상기 제3 프로세서로부터 전송된 경계 부분에 대한 이미지 정보를 이용하여 상기 다음 소스 이미지를 부호화하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 경계 부분에 대한 이미지 정보는,
    상기 제1 프로세서 및 상기 제2 프로세서에서 움직임 추정을 위한 탐색 범위에 해당하는 영역만큼의 이미지 정보인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경계 부분에 대한 이미지 정보는,
    상기 탐색 범위를 포함하는 영역 및 서브 픽셀의 움직임 추정을 위한 적어도 3개의 픽셀을 포함하는 영역을 합한 영역에 대한 이미지 정보인 것인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 프로세서 및 상기 제2 프로세서는,
    H.264에 따라 상기 동영상을 부호화하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  10. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 프로세서는,
    상기 제1 복원 이미지에 포함되어 있는 상기 제2 슬라이스와의 경계 부분의 매크로 블록에 관한 이미지 정보를 상기 제1 시간 경과 후 상기 제2 프로세서에 전송하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 프로세서는,
    상기 이미지 정보를 이용하여 상기 제2 슬라이스의 경계 부분을 부호화하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  12. 동영상의 소스 이미지를 부호화하는 적어도 2 이상의 프로세서를 포함하는 동영상 부호화 장치를 이용하여 상기 소스 이미지를 부호화하는 방법에 있어서,
    상기 소스 이미지를 적어도 2 이상의 슬라이스로 분할하는 단계;
    상기 분할한 제1 슬라이스를 부호화하여 제1 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제1 슬라이스를 복원한 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 부호화 단계; 및
    상기 분할한 제2 슬라이스를 부호화하여 제2 인코딩 스트림을 출력하고, 상기 제2 슬라이스를 복원한 제2 복원 이미지를 생성하는 제2 부호화 단계를 포함하되,
    상기 제1 부호화 단계 및 상기 제2 부호화 단계는 병렬적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제2 부호화 단계는,
    상기 제1 복원 이미지를 생성하는 제1 시간 경과 후에, 상기 제1 복원 이미지를 이용하여 상기 제2 슬라이스를 부호화하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 따른 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체.
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