KR20120135828A - Method for performing fast intra-prediction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 동영상의 압축에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 부호화 장치 및 복호화 장치의 화면내 예측에 적용될 수 있는 고속 화면내 예측 방법에 관한 것이다.The present invention relates to video compression, and more particularly, to a fast intra prediction method that can be applied to intra prediction of an encoding apparatus and a decoding apparatus.
일반적으로 영상의 압축 방법에서는 하나의 픽처(picture)를 소정 크기를 가지는 복수의 블록(block)으로 구분하여 부호화를 수행한다. 또한, 압축 효율을 높이기 위해 픽쳐들 사이의 중복도를 제거하는 화면간 예측(inter prediction) 및/또는 화면내 예측(intra prediction) 기술을 이용한다.Generally, in an image compression method, a picture is divided into a plurality of blocks each having a predetermined size to perform coding. In addition, inter prediction and / or intra prediction techniques that remove redundancy between pictures are used to increase compression efficiency.
화면간 예측을 이용해 영상을 부호화하는 방법은 픽처들 사이의 시간적인 중복성을 제거하여 영상을 압축하는 방법으로 대표적으로 움직임 보상 예측 부호화 방법이 있다.An image encoding method using inter prediction is a method of compressing an image by removing temporal redundancy among pictures, and a typical motion compensation prediction encoding method is used.
움직임 보상 예측 부호화는 현재 부호화되는 픽처의 전방 또는 후방에 위치하는 적어도 하나의 참조 픽처에서 현재 부호화되는 블록과 유사한 영역을 검색하여 움직임 벡터(MV: Motion Vector)를 생성하고, 생성된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 얻어지는 예측 블록과 현재 블록의 차이값을 DCT(Discrete Cosine Transform)변환하고 양자화한 후 엔트로피 부호화하여 전송한다. The motion compensation predictive encoding generates a motion vector (MV) by searching a region similar to the block currently encoded in at least one reference picture located in front of or behind the currently encoded picture, and uses the generated motion vector. The difference between the prediction block and the current block obtained by performing motion compensation is transformed by DCT (Discrete Cosine Transform), quantized, and then transmitted by entropy encoding.
일반적으로 움직임 보상 예측에 사용되는 매크로 블록은 16×16, 8×16, 8×8 픽셀 등의 다양한 크기를 가지는 블록이 사용되고, 변환 및 양자화에는 8×8 또는 4×4 픽셀 크기를 가지는 블록이 사용된다.In general, a macroblock used for motion compensation prediction is a block having various sizes such as 16 × 16, 8 × 16, and 8 × 8 pixels, and a block having a size of 8 × 8 or 4 × 4 pixels is used for transform and quantization. Used.
한편, 화면내 예측은 하나의 픽쳐 내에서 블록간의 화소 상관도를 이용하여 공간적 중복성(spatial redundancy)을 제거하여 영상을 압축하는 방법으로, 복수의 화면내 예측 모드를 적용하여 부호화할 현재 블록과 인접한 부호화된 화소들로부터 현재 블록의 예측값을 각각 생성한 후, 율-왜곡 최적화(Rate-Distortion Optimization) 기법을 적용하여 화면내 예측 모드를 선택하고, 선택된 화면내 예측모드를 통해 생성된 예측 블록과 현재 블록의 잔여값을 압축하는 방식이다. 일반적으로 화면내 예측에 사용되는 블록의 크기는 4×4, 8×8 또는 16×16 픽셀이다.On the other hand, intra prediction is a method of compressing an image by removing spatial redundancy using a pixel correlation between blocks in a picture, and applying a plurality of intra prediction modes to a neighboring current block to be encoded. After generating the prediction value of the current block from the encoded pixels, the intra prediction mode is selected by applying a rate-distortion optimization technique, and the prediction block and the current prediction block generated through the selected intra prediction mode are selected. This method compresses the residual value of a block. In general, the size of a block used for intra prediction is 4x4, 8x8 or 16x16 pixels.
상술한 바와 같은 종래의 율-왜곡 최적화를 이용하는 화면내 예측 방법은 모든 화면내 예측 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하기 때문에 계산 복잡도가 높은 단점이 있다. The conventional intra-picture prediction method using rate-distortion optimization as described above has a disadvantage of high computational complexity because the prediction block is generated using all intra-picture prediction modes.
예들들어, 4×4 픽셀의 크기를 가지는 블록에 대해 화면내 예측을 수행하는 경우, H.264/AVC에 정의된 9가지의 화면내 예측 모드를 이용하여 예측 블록을 각각 생성하고, 생성된 각 예측 블록과 현재 블록의 SAD(Sum of Absolute Difference)를 산출한 후, 산출된 SAD 값에 따라 최종 화면내 예측 모드를 선택하기 때문에 계산 복잡도가 높은 단점이 있다.For example, when performing intra prediction on a block having a size of 4 × 4 pixels, each of the generated prediction blocks is generated by using nine intra prediction modes defined in H.264 / AVC. After calculating the SAD (Sum of Absolute Difference) of the prediction block and the current block, the final intra prediction mode is selected according to the calculated SAD value, which has a disadvantage of high computational complexity.
또한, 종래의 화면내 예측 방법에서는 16×16 픽셀 크기를 가지는 블록에 대해 최종적으로 화면내 예측이 수행된 경우에도, 16×16 픽셀 크기의 블록 내에 포함된 4×4 픽셀 크기의 블록에 대해 불필요한 화면내 예측을 수행함으로써 복잡도를 더욱 증가시키는 단점이 있다.In addition, in the conventional intra prediction method, even when the intra prediction is finally performed on a block having a 16 × 16 pixel size, it is unnecessary for a 4 × 4 pixel block included in a 16 × 16 pixel block. There is a disadvantage that the complexity is further increased by performing the intra prediction.
특히, HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 고해상도 영상의 부호화에서는 16×16 이하의 크기를 가지는 블록 단위로 움직임 예측 및 보상을 수행할 경우, 하나의 픽처에 포함된 블록의 개수가 기하급수적으로 증가하게 되어 화면내 예측에 따른 처리 부하가 더욱 증가하게 되는 단점이 있다.In particular, in the encoding of a high definition image having a resolution of HD or higher definition, when motion prediction and compensation are performed in units of blocks having a size of 16 × 16 or less, the number of blocks included in one picture is exponentially increased. There is a disadvantage that the processing load according to the intra prediction increases further.
상기한 바와 같은 단점을 극복하기 위한 본 발명의 목적은 화면내 예측 부호화시 화면내 예측 모드를 신속하게 선택할 수 있고, 화면내 예측 부호화의 처리 부하를 감소시킬 수 있는 고속 화면내 예측 방법을 제공하는 것이다.
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention for overcoming the above disadvantages is to provide a fast intra prediction method that can quickly select an intra prediction mode during intra prediction encoding and reduce the processing load of the intra prediction encoding. will be.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다. Technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 고속 화면내 예측 방법은, 영상 부호화 장치 또는 복호화 장치에서 수행되는 고속 화면내 예측 방법에 있어서, 현재 블록에 대해 각 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출하는 단계와, 상기 산출된 변화도에 기초하여 미리 정해진 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정하는 단계와, 율-왜곡 최적화(RDO)를 이용하여 상기 결정된 후보 화면내 예측 모드 중 최종 화면내 예측 모드를 선택하는 단계 및 상기 선택된 최종 화면내 예측 모드를 이용하여 화면내 예측을 수행하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a fast intra prediction mode according to an aspect of the present invention. The fast intra prediction mode performed by an image encoding apparatus or a decoding apparatus includes: an intra prediction mode for each current block. Calculating a degree of change using the subsampled pixels for each of the pixels; determining a predetermined number of candidate intra prediction modes based on the calculated degree of change; and using rate-distortion optimization (RDO). Selecting the final intra prediction mode among the determined candidate intra prediction modes and performing the intra prediction using the selected final intra prediction mode.
여기서, 상기 변화도를 산출하는 단계는 상기 현재 블록에서 각 화면내 예측 모드별로 예측 방향에 따라 미리 설정된 개수의 픽셀을 선택한 후, 선택된 픽셀들 중 예측 방향에 따라 서로 대응되는 픽셀쌍들의 픽셀값 차이를 산출하고, 산출된 픽셀값의 차이들의 평균을 구할 수 있다.The calculating of the degree of change may include selecting a predetermined number of pixels according to a prediction direction for each intra prediction mode in the current block, and then comparing pixel values of pixel pairs corresponding to each other according to a prediction direction among the selected pixels. The average of the differences of the calculated pixel values can be calculated.
여기서, 상기 변화도를 산출하는 단계에서는 상기 현재 블록에 포함된 전체 픽셀 개수의 절반을 상기 각 화면내 예측 모드별로 선택할 수 있다.In the calculating of the degree of change, half of the total number of pixels included in the current block may be selected for each intra prediction mode.
여기서, 상기 후보 화면내 예측 모드를 결정하는 단계는 상기 산출된 변화도가 낮은 순서에 따라 미리 정해진 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정하되, 상기 후보 화면내 예측 모드에는 MPM(Most Probable Mode)가 포함될 수 있다.The determining of the candidate intra prediction mode may include determining a predetermined number of candidate intra prediction modes according to the order of low calculated variation, and in the candidate intra prediction mode, MPM (Most Probable Mode) is determined. May be included.
상기 후보 화면내 예측 모드를 결정하는 단계는 상기 현재 블록이 프레임의 경계에 위치하는 경우에는 후보 화면내 예측 모드에 DC 모드를 포함시킬 수 있다.The determining of the candidate intra prediction mode may include the DC mode in the candidate intra prediction mode when the current block is located at the boundary of the frame.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 고속 화면내 예측 방법은, 영상 부호화 장치 또는 복호화 장치에서 수행되는 고속 화면내 예측 방법에 있어서, 제1 크기를 가지는 현재 매크로 블록을 제2 크기의 의사 블록으로 변환하는 단계와, 상기 의사 블록에 대해 각 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출하는 단계와, 상기 산출된 변화도에 기초하여 미리 정해진 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정하는 단계와, 율-왜곡 최적화(RDO)를 이용하여 상기 결정된 후보 화면내 예측 모드 중 최종 화면내 예측 모드를 선택하는 단계와, 상기 선택된 최종 화면내 예측 모드를 이용하여 화면내 예측을 수행하는 단계와, 상기 의사 블록의 픽셀값에 대한 분산을 산출하는 단계 및 상기 산출된 분산이 미리 정해진 기준값 보다 작은 경우 상기 의사 블록을 구성하는 각 서브 블록의 화면내 예측을 생략하는 단계를 포함한다.In addition, according to another aspect of the present invention, a fast intra prediction method according to another aspect of the present invention is a fast intra prediction method performed by an image encoding apparatus or a decoding apparatus, and includes a current macroblock having a first size. Converting to a pseudo block of a second size, calculating a degree of change using the subsampled pixels for each intra-prediction mode for the pseudo block, and determining a predetermined number based on the calculated degree of change. Determining a candidate intra prediction mode, selecting a final intra prediction mode among the determined candidate intra prediction modes using rate-distortion optimization (RDO), and using the selected final intra prediction mode Performing intra prediction, calculating a variance of pixel values of the pseudo block, and calculating the variance It is smaller than the reference value includes the step of omitting the intra prediction for each sub-block constituting the pseudo-blocks.
여기서, 상기 의사 블록으로 변환하는 단계는 상기 현재 매크로 블록이 16×16 픽셀 크기를 가지는 경우, 4×4 픽셀 크기를 가지는 서브 블록 16개로 구성된 의사 블록으로 변환하는 단계 및 각 서브 블록의 픽셀값들의 평균값을 이용하여 상기 의사 블록의 픽셀값을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.The converting to the pseudo block may include converting the pseudo macro block into 16 pseudo blocks having 4 × 4 pixel sizes and the pixel values of each sub block when the current macro block has a 16 × 16 pixel size. The method may include setting a pixel value of the pseudo block using an average value.
상기 변화도를 산출하는 단계는 상기 현재 매크로 블록의 크기에 따라 결정된 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출하되, 상기 현재 매크로 블록의 크기가 16×16 픽셀 크기를 가지는 경우에는 vertical, horizontal, diagonal down left 및 DC 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출할 수 있다. The calculating of the degree of change may include calculating a degree of change using a subsampled pixel for each intra prediction mode determined according to the size of the current macro block, but wherein the size of the current macro block has a size of 16 × 16 pixels. The degree of change may be calculated by using the subsampled pixels for the vertical, horizontal, diagonal down left, and DC prediction modes.
상술한 바와 같은 고속 화면내 예측 방법에 따르면, 현재 부호화할 블록에 대해 각 화면내 예측 모드에 따라 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출한 후, 산출된 변화도에 따라 후보 화면내 예측 모드를 결정하고, 율-왜곡 최적화를 이용하여 후보 화면내 예측 모드들 중 최종 화면내 예측 모드를 선택하여 화면내 예측 부호화를 수행한다.According to the above-described fast intra prediction method, a degree of change is calculated using a pixel subsampled according to each intra picture prediction mode for a block to be currently encoded, and then the candidate intra picture prediction mode is calculated according to the calculated degree of change. Next, the final intra prediction mode among the candidate intra prediction modes is selected by using rate-distortion optimization to perform intra prediction encoding.
또한, 16×16 크기의 마크로 블록 단위로 화면내 예측 부호화가 수행된 경우 4×4 픽셀 크기의 블록 단위로 화면내 예측이 불필요하게 수행되는 것을 방지하기 위해, 16×16 크기의 마크로 블록의 의사 블록에 대한 분산값을 산출하고, 분산값에 따라 4×4 블록의 화면내 예측의 수행 여부를 결정한다.In addition, when intra prediction encoding is performed in units of 16 × 16 macroblocks, pseudoblocks of 16 × 16 macroblocks are used to prevent unnecessary intra predictions in units of 4 × 4 pixel blocks. The variance value for the block is calculated, and it is determined whether or not to perform the intra prediction of the 4x4 block according to the variance value.
따라서, 화면내 예측 부호화시 화면내 예측 모드를 신속하게 선택할 수 있고, 이를 통해 화면내 예측 부호화의 처리 부하를 감소시킬 수 있다.Therefore, it is possible to quickly select the intra prediction mode during intra prediction encoding, thereby reducing the processing load of the intra prediction encoding.
도 1을 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 화면내 예측 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 2는 도 1에 도시한 고속 화면내 예측 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 화면내 예측 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 4는 도 1에 도시한 고속 화면내 예측 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a flowchart illustrating a fast intra prediction method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining a fast intra prediction encoding method illustrated in FIG. 1.
3 is a flowchart illustrating a fast intra prediction method according to another embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a conceptual diagram for explaining a fast intra prediction encoding method shown in FIG. 1.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. The terms first, second, A, B, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. And / or < / RTI > includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted in an ideal or overly formal sense unless explicitly defined in the present application Do not.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
한편, 이하의 실시예는 본 발명의 성능을 확인하기 위하여 H.264/AVC 코덱을 기준으로 설명된 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 H.264/AVC 이외의 화면내 예측 방법이 사용되는 동영상 압축 기술에 폭넓게 적용이 가능하다. 예컨대, H.264/AVC의 차기 동영상 압축 표준으로 표준화가 진행중인 HEVC(High-Efficiency Video Coding) 등에도 적용이 가능하다.
Meanwhile, the following embodiments are described based on the H.264 / AVC codec in order to confirm the performance of the present invention. However, the technical idea of the present invention is that the video compression It is widely applicable to the technology. For example, high-efficiency video coding (HEVC), which is being standardized as the next video compression standard of H.264 / AVC, can be applied.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 화면내 예측 방법을 나타내는 흐름도로서, 4×4 픽셀 크기의 블록 단위로 화면내 예측을 수행하는 경우의 고속 화면내 예측 부호화 방법을 나타낸다. 또한, 도 2는 도 1에 도시한 고속 화면내 예측 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 1에 도시한 고속 화면내 예측 방법은 부호화 장치 및 복호화 장치에서 수행될 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 고속 화면내 예측 방법이 부호화 장치에서 수행되는 것으로 가정한다. 1 is a flowchart illustrating a fast intra prediction method according to an embodiment of the present invention, which shows a fast intra prediction encoding method when intra prediction is performed in units of blocks of 4x4 pixels. 2 is a conceptual diagram for explaining the fast intra prediction encoding method shown in FIG. 1. The fast intra prediction method illustrated in FIG. 1 may be performed by the encoding apparatus and the decoding apparatus. Hereinafter, for convenience of description, it is assumed that a fast intra prediction method is performed in the encoding apparatus.
도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화면내 예측 부호화 방법을 설명하면, 먼저, 부호화 장치는 부호화할 현재 블록에 대해 H.264/AVC에서 정의된 9가지의 화면내 예측 모드 별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 각 화면내 예측 모드의 변화도(Gradient)를 산출한다(단계 110). 여기서, 각 화면내 예측 모드의 변화도는 현재 블록에서 평균값 모드(즉, 화면내 예측 모드 2)를 제외한 각 화면내 예측 모드의 예측 방향에 놓인 픽셀들 중 미리 설정된 개수의 픽셀을 선택한 후, 선택된 픽셀들의 절대값의 차에 대한 평균을 산출함으로써 획득할 수 있다. 예를 들어, 서브 샘플링된 픽셀의 개수는 현재 블록에 포함된 전체 픽셀 수의 절반의 개수로 설정될 수 있으나, 여기에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIGS. 1 and 2, an intra prediction encoding method according to an embodiment of the present invention will be described. First, the encoding apparatus performs nine intra predictions defined in H.264 / AVC for a current block to be encoded. A gradient of each intra prediction mode is calculated using the pixels sub-sampled for each mode (step 110). Here, the degree of change of each intra prediction mode is selected after selecting a preset number of pixels among the pixels placed in the prediction direction of each intra prediction mode except the average value mode (that is, the intra prediction mode 2) in the current block. This can be obtained by calculating the average of the difference of the absolute values of the pixels. For example, the number of subsampled pixels may be set to half of the total number of pixels included in the current block, but is not limited thereto.
도 2를 참조하여 각 화면내 예측 모드의 변화도 산출 방법을 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 화면내 예측 모드 0(vertical)의 경우에는, 현재 블록의 각 열(즉, 각 수직방향)에서 서로 인접하지 않은 두 개의 픽셀을 선택한 후, 각 열에서 선택된 두 개의 픽셀의 절대값 차이를 구하고, 각 수직방향에서 산출된 4개의 절대값 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|a-i|+|f-n|+|c-k|+|h-p|)/4)를 산출한다. Referring to FIG. 2, the method of calculating the degree of change of each intra prediction mode will be described in more detail. First, in the intra prediction mode 0 (vertical), adjacent to each other in each column of the current block (ie, each vertical direction). After selecting two pixels that have not been selected, the difference between two selected pixels in each column is calculated, and the average of the four absolute values calculated in each vertical direction is used to calculate the gradient (that is, (| ai | + | fn | + | ck | + | hp |) / 4).
화면내 예측 모드 1(horizontal)의 경우에는, 현재 블록의 각 행에서 서로 인접하지 않은 두 개의 픽셀을 선택한 후, 각 행에서 선택된 두 개의 픽셀의 절대값 차이를 구하고, 각 수평방향에서 산출된 4개의 절대값 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|a-c|+|f-h|+|i-k|+|n-p|)/4)를 산출한다.In the case of intra prediction mode 1 (horizontal), after selecting two pixels that are not adjacent to each other in each row of the current block, the absolute value difference between the two pixels selected in each row is obtained, and 4 calculated in each horizontal direction. The degree of change (ie, (| ac | + | fh | + | ik | + | np |) / 4) is calculated by averaging the absolute difference of the two dogs.
화면내 예측 모드 3(diagonal down left)의 경우에는, 현재 블록의 대각 좌하 방향에 놓인 픽셀들 중 인접한 두 개의 픽셀쌍을 선택하여 총 8개의 픽셀들을 선택한 후, 선택된 각 픽셀쌍의 절대값의 차이를 구하여 총 4개의 절대값의 차이를 산출하고, 상기 4개의 절대값 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|b-e|+|d-g|+|j-m|+|l-o|)/4)를 산출한다.In the case of intra prediction mode 3 (diagonal down left), a total of eight pixels are selected by selecting two adjacent pixel pairs among the pixels in the diagonal left and right directions of the current block, and then the difference between the absolute values of each selected pixel pair. To calculate the difference between the four absolute values and calculate the average of the four absolute value differences (ie, (| be | + | dg | + | jm | + | lo |) / 4). Calculate.
화면내 예측 모드 4(diagonal down right)의 경우에는, 현재 블록의 대각 우하 방향에 놓인 픽셀들 중 인접한 두 개의 픽셀쌍을 선택하여 총 8개의 픽셀들을 선택한 후, 선택된 각 픽셀쌍의 절대값의 차이를 구하여 총 4개의 절대값의 차이를 산출하고, 상기 4개의 절대값 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|c-h|+|a-f|+|k-p|+|i-n|)/4)를 산출한다.In the case of intra prediction mode 4 (diagonal down right), a total of eight pixels are selected by selecting two adjacent pixel pairs among the pixels placed in the diagonal right and downward directions of the current block, and then the difference between the absolute values of each selected pixel pair. The difference between the four absolute values is calculated, and the degree of change (ie, (| ch | + | af | + | kp | + | in |) / 4) is obtained by calculating the average of the four absolute values. Calculate.
화면내 예측 모드 5(vertical right)의 경우에는, 현재 블록의 수직 우향 방향에 놓인 픽셀들 중 인접하지 않은 두 개의 픽셀쌍을 선택하여 총 8개의 픽셀들을 선택한 후, 선택된 각 픽셀쌍의 절대값의 차이를 구하여 총 4개의 절대값의 차이를 산출하고, 상기 4개의 절대값의 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|a-j|+|e-n|+|c-l|+|g-p|)/4)를 산출한다.In the case of intra prediction mode 5 (vertical right), a total of eight pixels are selected by selecting two non-adjacent pixel pairs among pixels placed in the vertical right direction of the current block, and then selecting the absolute value of each selected pixel pair. The difference is calculated by calculating the difference between the four absolute values, and the average of the difference between the four absolute values is used to calculate the degree of change (that is, (| aj | + | en | + | cl | + | gp |) / 4 ) Is calculated.
화면내 예측 모드 6(horizontal down)의 경우에는, 현재 블록의 수평 하향 방향에 놓인 픽셀들 중 인접하지 않은 두 개의 픽셀쌍을 선택하여 총 8개의 픽셀들을 선택한 후, 선택된 각 픽셀쌍의 절대값의 차이를 구하여 총 4개의 절대값의 차이를 산출하고, 상기 4개의 절대값의 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|a-g|+|b-h|+|i-o|+|j-p|)/4)를 산출한다.In the case of intra prediction mode 6 (horizontal down), a total of eight pixels are selected by selecting two non-adjacent pixel pairs among pixels placed in a horizontal downward direction of the current block, and then selecting the absolute value of each selected pixel pair. The difference is calculated by calculating the difference between the four absolute values, and the average of the differences between the four absolute values is used to determine the degree of change (that is, (| ag | + | bh | + | io | + | jp |) / 4 ) Is calculated.
화면내 예측 모드 7(vertical left)의 경우에는, 현재 블록의 수직 좌향 방향에 놓인 픽셀들 중 인접하지 않은 두 개의 픽셀쌍을 선택하여 총 8개의 픽셀들을 선택한 후, 선택된 각 픽셀쌍의 절대값의 차이를 구하여 총 4개의 절대값의 차이를 산출하고, 상기 4개의 절대값의 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|b-i|+|f-m|+|d-k|+|h-o|)/4)를 산출한다.In the intra prediction mode 7 (vertical left), a total of eight pixels are selected by selecting two non-adjacent pixel pairs among pixels placed in the vertical left direction of the current block, and then the absolute value of each selected pixel pair is selected. The difference is calculated to calculate the difference between the total of four absolute values, and the average of the difference between the four absolute values is used to calculate the degree of change (that is, (| bi | + | fm | + | dk | + | ho |) / 4 ) Is calculated.
화면내 예측 모드 8(horizontal up)의 경우에는, 현재 블록의 수평 상향 방향에 놓인 픽셀들 중 인접하지 않은 두 개의 픽셀쌍을 선택하여 총 8개의 픽셀들을 선택한 후, 선택된 각 픽셀쌍의 절대값의 차이를 구하여 총 4개의 절대값의 차이를 산출하고, 상기 4개의 절대값의 차이의 평균을 구함으로써 변화도(즉, (|e-c|+|f-d|+|m-k|+|n-l|)/4)를 산출한다.In the case of intra prediction mode 8 (horizontal up), a total of eight pixels are selected by selecting two non-adjacent pixel pairs among pixels placed in the horizontal upward direction of the current block, and then the absolute value of each selected pixel pair is selected. The difference is calculated to calculate the difference between the four absolute values, and the average of the differences between the four absolute values is used to determine the degree of change (that is, (| ec | + | fd | + | mk | + | nl |) / 4 ) Is calculated.
한편, 화면내 예측 모드 2(DC 모드)의 경우에는 현재 블록에 포함된 16개의 픽셀들 중 서로 인접하지 않도록 8개의 픽셀을 선택하여 평균을 구한 후, 각 픽셀과 평균과의 절대값의 차이를 구하고, 이와 같이 산출된 8개의 절대값의 차이의 평균을 구하여 변화도(즉, (|a-μ|+|c-μ|+|f-μ|+|h-μ||i-μ|+|k-μ|+|n-μ|+|p-μ|)/8, 여기서, μ는 픽셀 a, c, f, h, i, k, n, p의 픽셀값의 평균)를 산출한다.On the other hand, in intra prediction mode 2 (DC mode), eight pixels are selected from the 16 pixels included in the current block so as not to be adjacent to each other, and then the average is calculated. And the average of the differences of the eight absolute values thus calculated to obtain the degree of change (i.e., (| a-μ | + | c-μ | + | f-μ | + | h-μ || i-μ | + | k-μ | + | n-μ | + | p-μ |) / 8, where μ is the average of pixel values of pixels a, c, f, h, i, k, n, p) do.
다시 도 1을 참조하면, 상기한 바와 같이 각각의 화면내 예측 모드 별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출한 후, 부호화 장치는 부호화할 현재 블록이 현재 프레임의 경계에 위치하는가를 판단한다(단계 120). 여기서, 부호화할 현재 블록이 프레임의 상단 경계에 위치하거나, 좌측 경계에 위치하는 경우 프레임의 경계에 위치하는 것으로 판단할 수 있다.Referring to FIG. 1 again, after calculating the degree of change using the subsampled pixels for each intra prediction mode as described above, the encoding apparatus determines whether the current block to be encoded is located at the boundary of the current frame. (Step 120). Here, when the current block to be encoded is located at the upper boundary of the frame or at the left boundary, it may be determined that the current block is located at the boundary of the frame.
단계 120에서 판단 결과 현재 블록이 프레임의 경계에 위치하지 않는 것으로 판단되면, 부호화 장치는 단계 110에서 산출된 변화도 값이 작은 순서에 기초하여 미리 설정된 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정한다(단계 130). If it is determined in
또는, 단계 120에서 판단 결과 현재 블록이 프레임의 경계에 위치하는 것으로 판단되면, 부호화 장치는 DC 모드를 포함하고 변화도 값이 작은 순서에 기초하여 미리 설정된 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정한다(단계 140).Alternatively, when it is determined in
단계 130 및 단계 140에서 후보 화면내 예측 모드는 예를 들어 3개로 결정될 수 있으나, 여기에 제한되는 것은 아니다. 또한, 현재 블록이 프레임의 경계에 위치하지 않는 경우, 후보 화면내 예측 모드는 부호화된 주변 블록의 화면내 예측 모드를 고려하여 현재 블록의 화면내 예측 모드가 결정하는 MPM(Most Probable Mode) 모드를 기본적으로 포함하도록 구성될 수 있다.The candidate intra prediction modes in
이후, 부호화 장치는 결정된 후보 화면내 예측 모드에 대해 율-왜곡 최적화(RDO)를 고려하여 최종 화면내 예측 모드를 선택하고(단계 150), 선택된 최종 화면내 예측 모드를 이용하여 예측 블록을 생성한 후, 생성된 예측 블록과 현재 블록의 잔여값을 산출한다(단계 160).Then, the encoding apparatus selects the final intra prediction mode in consideration of the rate-distortion optimization (RDO) for the determined candidate intra prediction mode (step 150), and generates a prediction block using the selected final intra prediction mode. Thereafter, residual values of the generated prediction block and the current block are calculated (step 160).
부호화 장치는 단계 160을 통해 생성된 잔여값을 변환 및 양자화한 후(단계 170), 엔트로피 부호화하여 복호화 장치로 전송된다(단계 180).The encoding apparatus transforms and quantizes the residual value generated in operation 160 (step 170), and then entropy encodes and transmits the encoding value to the decoding apparatus (step 180).
도 1에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 고속 화면내 예측 방법에서는 각 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출한 후, 현재 블록이 프레임 경계에 위치하는지의 여부에 따라 후보 화면내 예측 모드에 평균값 모드의 포함 여부를 결정하는 것으로 예를 들어 도시하였으나, 단계 110 및 단계 120의 실행 순서는 도 1에 도시한 내용에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 부호화할 현재 블록의 위치를 먼저 확인한 후(단계 120), 각각의 화면내 예측 모드 별로 변화도를 산출한 후(단계 110), 현재 블록이 프레임 경계에 위치하는 경우에만 평균값 모드를 후보 화면내 예측 모드에 포함시키도록 구성할 수도 있다.
In the fast intra prediction mode according to an embodiment of the present invention shown in FIG. As an example, although the average value mode is included in the candidate intra prediction mode, the execution order of
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 화면내 예측 방법을 나타내는 흐름도로서, 16×16 픽셀 크기의 마크로 블록 단위로 화면내 예측을 수행하는 경우의 고속 화면내 예측 부호화 방법을 나타낸다. 또한, 도 4는 도 1에 도시한 고속 화면내 예측 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.3 is a flowchart illustrating a fast intra prediction method according to another embodiment of the present invention, and illustrates a fast intra prediction encoding method in the case of performing intra prediction on a macroblock basis having a size of 16 × 16 pixels. 4 is a conceptual diagram for explaining the fast intra prediction encoding method shown in FIG. 1.
도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 고속 화면내 예측 방법을 설명하면, 먼저 부호화 장치는 도 4에 도시한 바와 같이 현재 부호화할 16×16 픽셀 크기의 마크로 블록을 4×4 크기로 구성된 의사 블록으로 변환한다(단계 310). 여기서, 각 의사 블록은 해당 의사 블록에 포함된 16개의 픽셀값의 평균을 산출하여 적용함으로써 변환할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 의사 블록 A는 내부에 포함된 16개의 픽셀들의 평균값을 산출하여 의사 블록 A의 픽셀값으로 대체하고, 이와 동일한 방법으로 각 의사 블록 B 내지 P의 픽셀값을 대체함으로써 16×16 픽셀 크기의 마크로 블록을 4×4 크기의 의사 블록으로 변환할 수 있다.Referring to FIG. 3 and FIG. 4, a fast intra prediction method according to another embodiment of the present invention will be described. First, as shown in FIG. The pseudo block is composed of four sizes (step 310). Here, each pseudo block may be converted by calculating and applying an average of 16 pixel values included in the corresponding pseudo block. For example, the pseudo block A of FIG. 4 calculates an average value of 16 pixels included therein and replaces the pseudo block A with the pixel value of the pseudo block A, and replaces the pixel value of each pseudo block B through P in the same manner. It is possible to convert a macroblock of size of 16 pixels into a pseudo block of size of 4x4.
이후, 부호화 장치는 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 방법과 동일한 방법을 이용하여 4×4 크기의 의사 블록에 대해 각 화면내 예측 모드 별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출한다(단계 320). 다만, 상기 4×4 크기의 의사 블록은 원래 16×16 크기의 마크로 블록이므로, 화면내 예측 모드 중 vertical, horizontal, diagonal down left 및 DC 모드(즉, 4개의 화면내 예측 모드)에 대해서만 상술한 방법을 이용하여 변화도를 산출한다.Subsequently, the encoding apparatus calculates the degree of change using the pixels subsampled for each intra prediction mode for the 4 × 4 pseudo block using the same method as described with reference to FIGS. 1 and 2 (step 320). However, since the 4 × 4 pseudo block is a macroblock of 16 × 16 size, only the vertical, horizontal, diagonal down left and DC modes (ie, 4 intra prediction modes) of intra prediction modes are described above. The gradient is calculated using the method.
부호화 장치는 단계 320의 수행을 통해 각 화면내 예측 모드 별로 변화도가 산출되면, 산출된 변화도 값이 작은 순서에 기초하여 미리 설정된 개수(예를 들면, 2개)의 후보 화면내 예측 모드를 결정하고(단계 330), 결정된 후보 화면내 예측 모드에 대해 율-왜곡 최적화를 고려하여 최종 화면내 예측 모드를 선택한다(단계 340).If the degree of change is calculated for each intra prediction mode by performing
부호화 장치는 선택된 최종 화면내 예측 모드를 이용하여 화면내 예측 부호화를 수행한다(단계 350).The encoding apparatus performs intra prediction encoding using the selected final intra prediction mode (step 350).
이후, 부호화 장치는 상기한 바와 같이 16×16 크기의 마크로 블록 단위로 화면내 예측 부호화된 후 4×4 픽셀 크기의 블록 단위로 화면내 예측이 불필요하게 수행되는 것을 방지하기 위해, 상기 의사 블록의 분산값을 계산하고(단계 360), 계산된 분산값을 미리 설정된 기준값과 비교하여 비교 결과에 따라 4×4 블록의 화면내 예측의 수행 여부를 결정한다. 여기서, 상기 미리 설정된 기준값은 양자화 파라미터(QP: Quantization Parameter)에 기초하여 결정될 수 있다.After that, the encoding apparatus performs intra prediction encoding on a 16 × 16 macroblock basis as described above, and then, in order to prevent unnecessary execution of intra prediction on a 4 × 4 pixel block basis, The variance value is calculated (step 360), and the calculated variance value is compared with a preset reference value to determine whether to perform 4x4 block intra prediction based on the comparison result. Here, the preset reference value may be determined based on a quantization parameter (QP).
즉, 부호화 장치는 계산된 분산값을 기준값과 비교하고(단계 370), 분산값이 기준값보다 작은 경우에는 4×4 블록에 대한 화면내 예측 부호화를 생략하고(단계 380), 분산값이 기준값 이상인 경우에는 4×4 블록에 대한 화면내 예측 부호화를 수행한다(단계 390). 여기서, 단계 390의 4×4 블록에 대한 화면내 예측 부호화는 도 1에 도시한 고속 화면내 예측 부호화 방법과 동일한 방법으로 화면내 예측 부호화를 수행한다.
That is, the encoding apparatus compares the calculated variance value with the reference value (step 370). If the variance value is smaller than the reference value, the encoding apparatus skips the intra prediction encoding for the 4x4 block (step 380). In this case, intra prediction encoding is performed on the 4x4 block (step 390). Here, the intra prediction encoding for the 4x4 block in
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described with reference to the embodiments above, those skilled in the art will understand that the present invention can be variously modified and changed without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. Could be.
Claims (8)
현재 블록에 대해 각 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출하는 단계;
상기 산출된 변화도에 기초하여 미리 정해진 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정하는 단계;
율-왜곡 최적화(RDO)를 이용하여 상기 결정된 후보 화면내 예측 모드 중 최종 화면내 예측 모드를 선택하는 단계; 및
상기 선택된 최종 화면내 예측 모드를 이용하여 화면내 예측을 수행하는 단계를 포함하는 고속 화면내 예측 방법.In a fast intra prediction method performed by a video encoding apparatus or a decoding apparatus,
Calculating a degree of change using the pixels subsampled for each intra prediction mode for the current block;
Determining a predetermined number of candidate intra prediction modes based on the calculated degree of change;
Selecting a final intra prediction mode among the determined candidate intra prediction modes using rate-distortion optimization (RDO); And
And performing intra prediction using the selected final intra prediction mode.
상기 현재 블록에서 각 화면내 예측 모드별로 예측 방향에 따라 미리 설정된 개수의 픽셀을 선택한 후, 선택된 픽셀들 중 예측 방향에 따라 서로 대응되는 픽셀쌍들의 픽셀값 차이를 산출하고, 산출된 픽셀값의 차이들의 평균을 구하는 것을 특징으로 하는 고속 화면내 예측 방법.The method of claim 1, wherein calculating the degree of change
After selecting a predetermined number of pixels according to a prediction direction for each intra prediction mode in the current block, a pixel value difference between pixel pairs corresponding to each other is calculated according to a prediction direction among the selected pixels, and the calculated pixel value difference A fast intra prediction method, characterized in that the average of the two.
상기 현재 블록에 포함된 전체 픽셀 개수의 절반을 상기 각 화면내 예측 모드별로 선택하는 것을 특징으로 하는 고속 화면내 예측 방법.The method of claim 2, wherein calculating the degree of change
And selecting half of the total number of pixels included in the current block for each intra prediction mode.
상기 산출된 변화도가 낮은 순서에 따라 미리 정해진 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정하되, 상기 후보 화면내 예측 모드에는 MPM(Most Probable Mode)가 포함되는 것을 특징으로 하는 고속 화면내 예측 방법.The method of claim 1, wherein the determining of the candidate intra prediction mode comprises:
And determining a predetermined number of candidate intra prediction modes according to the order of the calculated degree of change, wherein the candidate intra prediction mode includes a Most Probable Mode (MPM).
상기 현재 블록이 프레임의 경계에 위치하는 경우에는 후보 화면내 예측 모드에 DC 모드를 포함시키는 것을 특징으로 하는 고속 화면내 예측 방법.The method of claim 1, wherein the determining of the candidate intra prediction mode comprises:
And if the current block is located at the boundary of the frame, including the DC mode in the candidate intra prediction mode.
제1 크기를 가지는 현재 매크로 블록을 제2 크기의 의사 블록으로 변환하는 단계;
상기 의사 블록에 대해 각 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출하는 단계;
상기 산출된 변화도에 기초하여 미리 정해진 개수의 후보 화면내 예측 모드를 결정하는 단계;
율-왜곡 최적화(RDO)를 이용하여 상기 결정된 후보 화면내 예측 모드 중 최종 화면내 예측 모드를 선택하는 단계;
상기 선택된 최종 화면내 예측 모드를 이용하여 화면내 예측을 수행하는 단계;
상기 의사 블록의 픽셀값에 대한 분산을 산출하는 단계; 및
상기 산출된 분산이 미리 정해진 기준값 보다 작은 경우 상기 의사 블록을 구성하는 각 서브 블록의 화면내 예측을 생략하는 단계를 포함하는 고속 화면내 예측 방법.In a fast intra prediction method performed by a video encoding apparatus or a decoding apparatus,
Converting a current macroblock having a first size into a pseudo block of a second size;
Calculating a degree of change using the pixels subsampled for each intra prediction mode with respect to the pseudo block;
Determining a predetermined number of candidate intra prediction modes based on the calculated degree of change;
Selecting a final intra prediction mode among the determined candidate intra prediction modes using rate-distortion optimization (RDO);
Performing intra prediction using the selected final intra prediction mode;
Calculating a variance of pixel values of the pseudo block; And
And skipping intra prediction of each sub-block constituting the pseudo block when the calculated variance is smaller than a predetermined reference value.
상기 현재 매크로 블록이 16×16 픽셀 크기를 가지는 경우, 4×4 픽셀 크기를 가지는 서브 블록 16개로 구성된 의사 블록으로 변환하는 단계; 및
각 서브 블록의 픽셀값들의 평균값을 이용하여 상기 의사 블록의 픽셀값을 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고속 화면내 예측 방법.The method of claim 6, wherein the converting to the pseudo block
If the current macroblock has a size of 16 × 16 pixels, converting the pseudo macro block into 16 sub-blocks having a size of 4 × 4 pixels; And
And setting a pixel value of the pseudo block by using an average value of pixel values of each sub block.
상기 현재 매크로 블록의 크기에 따라 결정된 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출하되,
상기 현재 매크로 블록의 크기가 16×××셀 크기를 가지는 경우에는 vertical, horizontal, diagonal down left 및 DC 화면내 예측 모드별로 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 변화도를 산출하는 것을 특징으로 하는 고속 화면내 예측 방법.The method of claim 6, wherein calculating the degree of change
The degree of change is calculated by using the subsampled pixels for each intra prediction mode determined according to the size of the current macro block.
When the size of the current macroblock has a 16 ××× cell size, the degree of change is calculated using the pixels subsampled for each of the vertical, horizontal, diagonal down left and DC prediction modes. Forecast method.
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