KR20140131606A - ＨＥＶＣ(high efficiency video coding)에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키는 방법과 장치, 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

HEVC(high efficiency video coding)에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키기 위한 방법이 개시된다. 상기 HEVC에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키기 위한 방법은 코딩 유닛 분할 사이즈 정보와 예상 모드 정보 중 적어도 어느 하나를 수신하는 단계, 상기 코딩 유닛 분할 사이즈 정보와 상기 예상 모드 정보 중 적어도 어느 하나에 기초하여 코딩 유닛마다 적응적 비트 할당 동작을 수행하는 단계, 및 상기 수행된 적응적 비트 할당 동작에 따라 상기 코딩 유닛마다 양자화 파라미터를 변화시키는 단계를 포함한다.

Description

ＨＥＶＣ(high efficiency video coding)에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키는 방법과 장치, 및 시스템{Method, device, and system for changing quantization parameter for coding unit in HEVC}
본 발명의 개념에 따른 실시 예는 비디오 인코딩(video encoding) 기술에 관한 것으로, 특히 HEVC 표준(high efficiency video coding standard)에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시킬 수 있는 방법과 장치, 및 시스템에 관한 것이다.
HEVC(high efficiency video coding)는 ISO/IEC Moving Picture Experts Group(MPEG)와 ITU-T Video Coding Experts Group(VCEG)에 의해 공동으로 개발된 비디오 압축 표준이다.
HEVC에서 비쥬얼 퀄리티(visual quality)를 향상시키기 위한 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 비쥬얼 퀄리티를 향상시키기 위해 HEVC에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시킬 수 있는 방법과 장치, 및 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 HEVC에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키기 위한 방법은 코딩 유닛 분할 사이즈 정보와 예상 모드 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계와, 상기 코딩 유닛 분할 사이즈 정보와 상기 예상 모드 정보 중 상기 적어도 하나에 기초하여 코딩 유닛마다 적응적 비트 할당 동작을 수행하는 단계와, 상기 수행된 적응적 비트 할당 동작에 따라 상기 코딩 유닛마다 양자화 파라미터를 변화시키는 단계를 포함한다.
상기 적응적 비트 할당 동작을 수행하는 단계는 상기 코딩 유닛의 사이즈에 비례하여 상기 비트 할당 동작이 수행된다.
상기 코딩 유닛은 가장 큰 코딩 유닛에 포함된다. 상기 코딩 유닛의 비트 할당 사이즈는 상기 LCU의 타겟 비트와 가중치의 곱으로 계산된다.
상기 코딩 유닛의 분할 사이즈가 다른 코딩 유닛의 분할 사이즈보다 클 때, 상기 코딩 유닛의 가중치는 상기 다른 코딩 유닛의 가중치보다 작다.
상기 코딩 유닛의 분할 사이즈가 다른 코딩 유닛의 분할 사이즈보다 작을 때, 상기 코딩 유닛의 가중치는 상기 다른 코딩 유닛의 가중치보다 크다.
상기 코딩 유닛의 네 가지 통계적 정보, 움직임(activity), 평탄함 (smoothness), 검음(darkness), 또는 정적성(static)을 고려하여, 상기 코딩 유닛이 평탄한 특성을 가지면 상대적으로 작은 가중치를 할당하고, 상기 코딩 유닛이 복잡한 특성을 가지면 상대적으로 큰 가중치를 할당한다.
상기 코딩 유닛의 통계적 특성이 평탄한 특성을 가질 때, 상기 코딩 유닛의 가중치는 상기 다른 코딩 유닛의 가중치보다 작다.
상기 코딩 유닛의 통계적 특성이 복잡한 특성을 가질 때, 상기 코딩 유닛의 가중치는 상기 다른 코딩 유닛의 가중치보다 크다.
상기 예상 모드 정보는 상기 코딩 유닛이 인트라 모드, 인터 모드, 스킵 모드, 또는 머지 모드인지를 나타낸다.
상기 코딩 유닛이 상기 인트라 모드일 때, 상기 코딩 유닛의 가중치는 다른 모드의 가중치보다 크다.
상기 코딩 유닛이 상기 인터 모드일 때, 상기 코딩 유닛의 가중치는 상기 인트라 모드의 가중치보다 작다.
상기 코딩 유닛이 상기 스킵 모드 또는 머지 모드일 때, 상기 코딩 유닛의 가중치는 상기 인트라 모드의 가중치와 상기 인터 모드의 가중치보다 작다.
본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더는 코딩 유닛 분할 사이즈 정보와 예상 모드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 코딩 유닛마다 적응적 비트 할당 동작을 수행하는 비트 할당 유닛, 및 상기 수행된 적응적 비트 할당 동작에 따라 상기 코딩 유닛마다 양자화 파라미터를 변화시키는 양자화 파라미터 제어 유닛을 포함한다.
실시 예에 따라 상기 비디오 인코더는 코딩 유닛들로 분할된 비디오 소스 데이터를 수신하여 분할된 비디오 소스 데이터를 분석하는 비디오 소스 분석기를 더 포함할 수 있다.
실시 예에 따라 상기 비디오 인코더는 상기 분석에 따라 상기 양자화 파라미터의 오프셋을 제어하는 QP 오프셋 컨트롤 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은 상기 비디오 인코더, 및 상기 비디오 인코더로부터 출력되는 압축된 비트스트림을 디코딩하여 비디오 데이터를 출력하는 비디오 디코더를 포함한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 시스템은 상기 비디오 인코더, 및 상기 비디오 인코더로부터 출력되는 압축된 비트스트림을 전송하기 위한 무선 송수신기를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 HEVC에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시킬 수 있는 방법과 장치는 코딩 유닛 분할 사이즈(coding unit partition size) 정보, 예상 모드(prediction mode) 정보, 또는 코딩 유닛 영역 분석 정보에 기초하여 코딩 유닛마다 적응적 비트 할당 동작을 수행하고, 양자화 파라미터를 변화시킴으로써, 비쥬얼 퀄리티(visual quality)를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 상세한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더의 블록도를 나타낸다.
도 2는 도 1에 도시된 비디오 인코더로 입력되는 프레임(frame)의 다이어그램을 나타낸다.
도 3은 도 2에 도시된 가장 큰 코딩 유닛(largest coding unit(LCU))의 일 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 4는 도 2에 도시된 LCU의 다른 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 5는 도 3에 도시된 LCU의 예상 모드의 일 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 6은 도 4에 도시된 LCU의 예상 모드의 다른 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 7은 도 1에 도시된 레이트 컨트롤러(rate controller)의 블록도를 나타낸다.
도 8은 도 1에 도시된 레이트 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
도 9는 도 1에 도시된 비디오 인코더를 포함하는 시스템의 일 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 10은 도 1에 도시된 비디오 인코더를 포함하는 시스템의 다른 실시 예를 나타내는 블록도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1구성 요소는 제2구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
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 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 명세서에 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 비디오 인코더의 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 비디오 인코더(100)는 비디오 소스 데이터(VSD)를 압축하여 압축된 비트스트림(compressed bitstream(CBS))을 출력한다.
비디오 인코더(100)는 예상 모듈(103), 제1가산기(107), 변환 블록 (transform block; 119), 양자화 블록(quantization block; 121), 엔트로피 인코딩 블록(entropy encoding block; 125), 인버스 양자화 블록(inverse quantization block; 127), 인버스 변환 블록(inverse transform block; 129), 제2가산기(117), 필터 블록(filter block; 131), 메모리(133) 및 레이트 컨트롤러(rate controller; 150)를 포함한다.
본 명세서에서 모듈(module) 또는 블록(block)은 본 명세서에서 설명되는 각 명칭에 따른 기능과 동작을 수행할 수 있는 하드웨어를 의미할 수도 있고, 또는 특정한 기능과 동작을 수행할 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드를 의미할 수도 있고, 또는 특정한 기능과 동작을 수행시킬 수 있는 컴퓨터 프로그램 코드가 탑재된 전자적 기록 매체, 예컨대 프로세서를 의미할 수 있다.
다시 말해, 모듈 또는 블록은 본 발명의 기술적 사상을 수행하기 위한 하드웨어 및/또는 상기 하드웨어를 구동하기 위한 소프트웨어의 기능적 및/또는 구조적 결합을 의미할 수 있다.
예상 모듈(103)은 카메라 모듈(미도시) 또는 외부 메모리(미도시)로부터 비디오 소스 데이터(VSD)를 수신하고 수신된 비디오 소스 데이터(VSD)에 기초하여 코딩 유닛들로 분할된 비디오 소스 데이터(VDS')를 생성한다. 비디오 소스 데이터 (VSD)는 YUV 값들, RGB 값들, 또는 YCoCg 값들을 가질 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 비디오 인코더로 입력되는 프레임(frame)의 다이어그램을 나타낸다.
도 1과 도 2를 참조하면, 예상 모듈(103)은 HEVC 분할에 따라 비디오 소스 데이터(VSD)를 복수의 가장 큰 코딩 유닛들(largest coding units; LCU0~LCU8)로 분할할 수 있다.
비디오 소스 데이터(VSD)는 프레임일 수 있다. 가장 큰 코딩 유닛들 (LCU0~LCU8)의 수는 비디오 소스 데이터(VSD)의 사이즈(size)와 가장 큰 코딩 유닛 (LCU)의 사이즈에 따라 달라진다. 가장 큰 코딩 유닛들 각각은 특별한 사이즈(예컨대, 64x64 픽셀들)를 가질 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 가장 큰 코딩 유닛(largest coding unit(LCU))의 일 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 1부터 도 3을 참조하면, 예상 모듈(103)은 가장 큰 코딩 유닛들 (LCU0~LCU8) 각각을 적어도 하나의 코딩 유닛(coding unit(CU))으로 분할한다.
LCU 당 코딩 유닛들의 수는 미리 결정될 수 있다. 예컨대, LCU는 하나의 CU로 분할될 수 있다.
예상 모듈(103)은 하나의 CU의 사이즈가 64x64 픽셀들임을 나타내는 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(PS)를 생성한다. 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(PS)는 LCU에 포함된 CU의 사이즈 정보를 나타낸다.
도 4는 도 2에 도시된 LCU의 다른 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 1, 도 2, 및 도 4를 참조하면, 실시 예에 따라 LCU는 여러 개의 코딩 유닛들(CU0~CU21)로 분할될 수 있다.
코딩 유닛들(CU0~CU21) 각각의 사이즈는 다양할 수 있다. 예컨대, 도 4에서 코딩 유닛들(CU0~CU21) 각각의 사이즈는 32x32 픽셀들, 16x16 픽셀들, 및 8x8 픽셀들일 수 있다.
예상 모듈(103)은 코딩 유닛들(CU0~CU21) 각각의 사이즈가 32x32 픽셀들, 16x16 픽셀들, 및 8x8 픽셀들임을 나타내는 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(PS)를 생성할 수 있다.
예상 모듈(103)은 모션 추정기(motion estimator; 미도시)와 모션 보상기 (motion compensator; 미도시)를 포함한다.
상기 모션 추정기는 모션 벡터(motion vector)를 결정한다. 상기 모션 보상기는 상기 모션 벡터에 기초하여 예상 유닛(prediction unit)을 생성한다. 상기 예상 유닛의 사이즈는 코딩 유닛의 사이즈보다 작을 수 있다.
모드(예컨대, 인트라 모드(intra mode))에 따라 예상 모듈(103)은 상기 모션 보상기 대신에 다른 방법을 이용하여 상기 예상 유닛을 생성할 수도 있다.
예상 모듈(103)은 예상 모드 정보(PM)를 생성한다. 예상 모드 정보(PM)는 코딩 유닛이 인트라(intra) 모드, 인터(inter) 모드, 스킵(skip) 모드, 또는 머지(merge) 모드인지를 나타낸다.
상기 인트라 모드는 현재 비디오 프레임 내에서 이미 인코딩된 픽셀들을 이용하여 예상 유닛을 생성하는 것으로 정의된다.
상기 인터 모드는 이전 또는 미래 인코딩된(될) 비디오 프레임에서 픽셀들을 이용하여 예상 유닛을 생성하는 것으로 정의된다.
상기 스킵 모드는 상기 인트라 모드와 유사하나, 변환 블록(119)에 의한 동작이 생략되는 것으로 정의된다.
상기 머지 모드는 상기 인트라 모드와 유사하나, 복수의 예상 유닛들이 병합되는 것으로 정의된다.
도 5는 도 3에 도시된 LCU의 예상 모드의 일 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 1, 도 3, 및 도 5를 참조하면, LCU는 인트라 모드일 수 있다. 예상 모듈 (103)은 LCU가 인트라 모드인지를 나타내는 예상 모드 정보(PM)를 생성한다.
도 6은 도 4에 도시된 LCU의 예상 모드의 다른 실시 예를 나타내는 다이어그램이다.
도 1, 도 4, 및 도 6을 참조하면, LCU에 포함된 코딩 유닛들 각각은 인트라 모드, 인터 모드, 스킵 모드, 및 머지 모드일 수 있다. 예상 모듈(103)은 상기 코딩 유닛들 각각이 인트라 모드, 인터 모드, 스킵 모드, 및 머지 모드를 나타내는 예상 모드 정보(PM)를 생성한다.
도 1을 참조하면, 제1가산기(107)는 잔차 데이터(residual data; RD)를 생성하기 위해 비디오 소스 데이터(VSD)로부터 예상 모듈(103)에 의해 생성된 상기 예상 유닛을 감산한다. 실시 예에 따라, 잔차 데이터(RD)는 변형 유닛(transition unit)이라고 호칭될 수 있다.
변환 블록(119)은 변환을 제1가산기(107)로부터 출력되는 잔차 데이터(RD)에 적용할 수 있다. 상기 변환은 이산 코사인 변환(discrete cosine transform(DCT)) 또는 HEVC 표준에 의해 정의되는 유사한 변환일 수 있다. 변환 블록(119)은 잔차 변환 계수들(residual transform coefficients; CEF)을 생성할 수 있다. 상기 변환은 픽셀 영역을 주파수 영역으로 변환한다.
양자화 블록(121)은 비트 레이트(bit rate)를 더 줄이기 위해 양자화 파라미터(QP)에 따라 잔차 변환 계수들(CEF)을 양자화한다.
레이트 컨트롤러(150)는 코딩 유닛들로 분할된 비디오 소스 데이터(VDS'), 예상 모듈(103)로부터 출력되는 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(PS), 예상 모드 정보 (PM), 또는 엔트로피 인코딩 블록(125)으로부터 출력되는 압축된 비트스트림(CBS)에 기초하여 코딩 유닛마다 양자화 파라미터(QP)를 변화시킨다. 레이트 컨트롤러 (150)의 자세한 동작은 도 7에서 자세히 설명될 것이다.
잔차 변환 계수들(CEF)에 대해 양자화가 수행된 후, 엔트로피 인코딩 블록 (125)은 저장 또는 전송을 위해 압축된 비트스트림(compressed bitstream; CBS)을 출력한다.
인버스 양자화 블록(127)과 인버스 변환 블록(129)은 주파수 영역인 양자화된 잔차 변환 계수들을 픽셀 영역으로 복원하기(reconstruct) 위해 인버스 양자화 동작과 인버스 변환 동작을 각각 수행한다.
제2가산기(117)는 복원된 잔차 데이터와 예상 모듈(103)에 의해 생성된 예상 유닛을 가산하여 복원된 비디오 데이터를 출력한다.
필터 블록(131)은 비디오 퀄러티(video quality)를 향상시키기 위해 복원된 비디오 데이터에 대해 필터링을 적용한다.
메모리(133)는 필터링된 비디오 데이터를 저장하고, 필터링된 비디오 데이터를 예상 모듈(103)로 출력한다.
도 7은 도 1에 도시된 레이트 컨트롤러(rate controller)의 블록도를 나타낸다.
도 1, 도 4, 도 6 및 도 7을 참조하면, 레이트 컨트롤러(150)는 예상 모듈 (103)로부터 출력되는 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(PS), 예상 모드 정보(PM), 또는 엔트로피 인코딩 블록(125)으로부터 출력되는 압축된 비트스트림(CBS)에 기초하여 코딩 유닛마다 양자화 파라미터(QP)를 변화시킨다
레이트 컨트롤러(150)는 LCU QP 제어 블록(151)과 적응적 QP 제어 블록(160)을 포함한다.
LCU QP 제어 블록(151)은 엔트로피 인코딩 블록(125)으로부터 압축된 비트스트림(CBS)을 수신한다. LCU QP 제어 블록(151)은 압축된 비트스트림(CBS)을 이용하여 진짜 디코더 버퍼(real decoder buffer)의 충만도(fullness)를 계산하고, 계산된 충만도에 따라 LCU 베이스 양자 파라미터(LCU base quantization parameter)를 생성한다.
적응적 QP 제어 블록(160)은 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(PS), 예상 모드 정보(PM), 또는 LCU 베이스 양자 파라미터에 기초하여 코딩 유닛마다 양자화 파라미터(QP)를 변화시키고, 양자화 파라미터(QP)를 양자화 블록(121)으로 출력한다.
적응적 QP 제어 블록(160)은 비트 할당 유닛(161)과 QP 제어 유닛(163)을 포함한다.
비트 할당 유닛(161)은 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(QP)와 예상 모드 정보 (PM) 중 적어도 어느 하나에 기초하여 코딩 유닛마다(per coding unit) 적응적 (adaptive) 비트 할당 동작을 수행한다.
비트 할당 유닛(161)은 도 4에 도시된 코딩 유닛들(CU0~CU21)의 사이즈에 비례하여 상기 비트 할당 동작을 수행한다. 예컨대, 제1코딩 유닛(CU0)의 사이즈(예컨대, 32x32 픽셀들)는 제2코딩 유닛(CU1)의 사이즈(예컨대, 16x16 픽셀들)보다 크므로, 제1코딩 유닛(CU0)에 더 많은 비트들이 할당될 수 있다.
코딩 유닛들(CU0~CU21) 각각의 비트 할당 사이즈는 LCU의 타겟 비트(target bit)와 코딩 유닛의 사이즈에 기초한 가중치의 곱으로 계산된다. 이는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.
[수학식 1]
RCUi=TLCU*WNi
RCUi는 i번째 코딩 유닛의 비트 할당 사이즈를 나타내며, TLCU는 LCU의 타겟 비트를 나타내며, WNi는 i번째 코딩 유닛의 사이즈에 기초한 가중치를 나타낸다. 가중치들의 합은 1이다.
실시 예에 따라, 제1코딩 유닛(CU0)의 사이즈(예컨대, 32x32 픽셀들)가 제2코딩 유닛(CU1)의 사이즈(예컨대, 16x16 픽셀들)보다 클 때, 제1코딩 유닛(CU0)의 가중치(예컨대, 0.2)는 제2코딩 유닛(CU1)의 가중치(예컨대, 0.4)보다 작다.
제3코딩 유닛(CU2)의 사이즈(예컨대, 8x8 픽셀들)가 제2코딩 유닛(CU1)의 사이즈(예컨대, 16x16 픽셀들)보다 작을 때, 제3코딩 유닛(CU2)의 가중치(예컨대, 0.6)는 제2코딩 유닛(CU1)의 가중치(예컨대, 0.4)보다 크다.
다른 실시 예에 따라, 코딩 유닛들(CU0~CU21) 각각의 비트 할당 사이즈는 LCU의 타겟 비트(target bit)와 코딩 유닛의 예상 모드에 기초한 가중치의 곱으로 계산될 수 있다. 이는 수학식 2와 같이 표현될 수 있다.
[수학식 2]
RCUi=TLCU*WMODi
RCUi는 i번째 코딩 유닛의 비트 할당 사이즈를 나타내며, TLCU는 LCU의 타겟 비트를 나타내며, WMODi는 i번째 코딩 유닛의 예상 모드에 기초한 가중치를 나타낸다. 가중치들의 합은 1이다.
도 6에 도시된 코딩 유닛(CU0)이 인트라 모드일 때, 코딩 유닛(CU0)의 가중치는 다른 모드(예컨대, 인터 모드)의 가중치보다 크다.
코딩 유닛(CU1)이 인터 모드일 때, 코딩 유닛(CU1)의 가중치는 인트라 모드의 가중치보다 작다.
코딩 유닛(CU2 또는 CU3)이 스킵 모드 또는 머지 모드일 때, 코딩 유닛(CU2 또는 CU3)의 가중치는 인트라 모드의 가중치와 인터 모드의 가중치보다 작다.
실시 예에 따라, 레이트 컨트롤러(150)는 비디오 소스 분석기(170)를 더 포함할 수 있다. 비디오 소스 분석기(170)는 예상 모듈(103)로부터 코딩 유닛들로 분할된 비디오 소스 데이터(VSD')를 수신하여 분할된 비디오 소스 데이터(VSD')를 분석한다.
예컨대, 비디오 소스 분석기(170)는 분할된 비디오 소스 데이터(VSD')의 움직임(activity), 검음(darkness) 또는 정적성(static)을 분석하고 분석 결과에 따라 각 코딩 유닛(CU2 또는 CU3)이 동질성(homogeneity) 또는 복잡성(complexity)을 갖는지를 결정한다.
코딩 유닛들(CU0~CU21) 각각의 비트 할당 사이즈는 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(QP)와 분석 결과에 따라 결정될 수 있다. 이는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 3]
RCUi=TLCU*(αWNi +βWSTAi)
RCUi는 i번째 코딩 유닛의 비트 할당 사이즈를 나타내며, TLCU는 LCU의 타겟 비트를 나타내며, WNi는 i번째 코딩 유닛의 사이즈에 기초한 가중치를 나타내며, WSTAi는 i번째 코딩 유닛의 분석에 기초한 가중치를 나타낸다. α와 β 각각은 0과 1 사이의 범위를 가지며, α와 β의 합은 1이다.
분석 결과, 코딩 유닛(CU0)이 동질성을 가질 때, 코딩 유닛(CU0)은 다른 코딩 유닛들보다 더 낮은 가중치를 가질 수 있다.
분석 결과, 코딩 유닛(CU0)이 복잡성을 가질 때, 코딩 유닛(CU0)은 다른 코딩 유닛들보다 더 높은 가중치를 가질 수 있다.
또 다른 실시 예에 따라 코딩 유닛들(CU0~CU21) 각각의 비트 할당 사이즈는 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(QP), 예상 모드 정보 (PM), 및 분석 결과에 따라 결정될 수 있다. 이는 수학식 4와 같이 나타낼 수 있다.
[수학식 4]
RCUi=TLCU*(αWNi +βWSTAi+τWMODi)
RCUi는 i번째 코딩 유닛의 비트 할당 사이즈를 나타내며, TLCU는 LCU의 타겟 비트를 나타내며, WNi는 i번째 코딩 유닛의 사이즈에 기초한 가중치를 나타내며, WSTAi는 i번째 코딩 유닛의 분석에 기초한 가중치를 나타내며, WMODi는 i번째 코딩 유닛의 예상 모드에 기초한 가중치를 나타낸다.
α,β, 및 τ 각각은 0과 1 사이의 범위를 가지며, α, β, 및 τ의 합은 1이다. i번째 코딩 유닛의 사이즈에 기초한 가중치들의 합은 1이며, i번째 코딩 유닛의 분석에 기초한 가중치들의 합은 1이며, i번째의 예상 모드에 기초한 가중치들의 합은 1이다.
QP 제어 유닛(121)은 상기 수행된 적응적 비트 할당 동작에 따라 코딩 유닛마다 양자화 파라미터(QP)를 변화시킨다. 즉, 코딩 유닛들 각각은 서로 다른 양자화 파라미터(QP)의 값을 가질 수 있다. QP 제어 유닛(121)은 상기 LCU 베이스 양자 파라미터를 고려하여 양자화 파라미터(QP)를 변화시킬 수 있다.
코딩 유닛마다 양자화 파라미터(QP)를 변화시킴으로써 비쥬얼 퀄리티(visual quality)가 향상될 수 있다.
실시 예에 따라 레이트 컨트롤러(150)는 비디오 소스 분석기(170)의 분석에 따라 양자화 파라미터(QP)의 오프셋을 제어하는 QP 오프셋 컨트롤 유닛(165)을 더 포함할 수 있다. QP 오프셋 컨트롤 유닛(165)은 상기 분석에 따라 양자화 파라미터(QP)의 오프셋을 변경할 수 있다.
도 8은 도 1에 도시된 레이트 컨트롤러의 동작을 설명하기 위한 흐름도를 나타낸다.
도 1, 도 4, 도 6, 도 7, 및 도 8을 참조하면, 비트 할당 유닛(161)은 예상 모듈(103)로부터 코딩 유닛 분할 사이즈 정보(PS)와 예상 모드 정보(PM) 중 적어도 어느 하나에 기초하여 코딩 유닛마다(per coding unit) 적응적(adaptive) 비트 할당 동작을 수행한다(S10).
QP 제어 유닛(151)은 상기 수행된 적응적 비트 할당 동작에 따라 상기 코딩 유닛마다 양자화 파라미터(QP)를 변화시킨다(S20).
도 9는 도 1에 도시된 비디오 인코더를 포함하는 시스템의 일 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 1과 도 9를 참조하면, 시스템(900)은 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 태블릿(tablet) PC, 랩탑(laptop) 컴퓨터, PDA(personal digital assistant), EDA(enterprise digital assistant), 디지털 스틸 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라(digital video camera), PMP(portable multimedia player), PDN(personal navigation device 또는 portable navigation device), 휴대용 게임 콘솔(handheld game console), 모바일 인터넷 장치(mobile internet device(MID)), 또는 e-북(e-book)과 같은 휴대용 장치로 구현될 수 있다.
시스템(900)은 SoC(system on chip; 910)과 외부 메모리(935)를 포함한다. 실시 예에 따라 시스템(900)은 디스플레이(945) 또는 카메라 모듈(955)을 더 포함할 수 있다.
SoC(910)는 외부 메모리(935), 디스플레이(945), 또는 카메라 모듈(955)의 동작을 제어한다.
실시 예에 따라 SoC(910)는 집적 회로(integrated circuit(IC)), 프로세서 (processor), 애플리케이션 프로세서(application processor), 멀티미디어 프로세서(multimedia processor), 또는 집적된 멀티미디어 프로세서(integrated multimedia processor)라고 호칭될 수 있다.
SoC(910)는 CPU(920), 메모리 컨트롤러(930), 디스플레이 컨트롤러(940), 카메라 인터페이스(950), 비디오 인코더(100), 및 비디오 디코더(960)를 포함한다.
각 구성요소들(920, 930, 940, 950, 100, 및 960)은 버스(901)를 통해 서로 통신할 수 있다. 실시 예에 따라 버스(901)의 아키텍쳐(architecture)는 다양할 수 있다.
CPU(920)는 각 구성 요소들(930, 940, 950, 100, 및 960)을 제어하기 위해 프로그램 명령들을 읽고 실행한다.
메모리 컨트롤러(930)는 비디오 인코더(100)로부터 출력된 압축된 비트스트림(CBS)을 외부 메모리(935)로 전송하거나, 디코딩을 위해 외부 메모리(935)에 저장된 압축된 비트스트림(CBS)을 비디오 디코더(960)로 전송할 수 있다.
외부 메모리(935)는 휘발성 메모리 또는 불휘발성 메모리일 수 있다. 상기 휘발성 메모리는 DRAM(dynamic random access memory), SRAM(static random access memory), T-RAM(thyristor RAM), Z-RAM(zero capacitor RAM), 또는 TTRAM(Twin Transistor RAM)일 수 있다. 상기 불휘발성 메모리는 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), 플래시(flash) 메모리, MRAM(Magnetic RAM), PRAM(Phase change RAM), 저항 메모리일 수 있다.
디스플레이 컨트롤러(940)는 비디오 디코더(960)에 의해 디코딩된 비디오 데이터를 디스플레이(945)에 디스플레이하도록 디스플레이(945)를 제어한다.
디스플레이(945)는 LCD(liquid crystal display), LED(light emitting diode) 디스플레이, OLED(organic light emitting diode) 디스플레이, AMOLED (active-matrix organic light-emitting diode) 디스플레이, 또는 플렉시블 (flexible) 디스플레이일 수 있다.
카메라 모듈(955)은 광학 이미지를 전기적인 이미지로 변환할 수 있는 모듈을 의미한다. 카메라 모듈(955)로부터 출력된 전기적인 이미지는 YUV 픽셀 포맷 (pixel format)을 가진다. 상기 전기적 이미지는 비디오 소스 데이터(VSD)일 수 있다. 상기 전기적인 이미지는 인코딩을 위해 카메라 인터페이스(950)를 통해 비디오 인코더(100)로 전송된다.
비디오 인코더(100)는 도 1에 도시된 비디오 인코더(100)를 나타낸다.
비디오 디코더(960)는 비디오 데이터를 디스플레이(945)에 디스플레이하기 위해 압축된 비트스트림(CBS)을 디코딩하여 상기 비디오 데이터를 디스플레이(945)로 출력한다.
도 10은 도 1에 도시된 비디오 인코더를 포함하는 시스템의 다른 실시 예를 나타내는 블록도이다.
도 1과 도 10을 참조하면, 시스템(1000)은 송신기(1100)와 수신기(1200)를 포함한다. 송신기(1100)와 수신기(1200) 각각은 이동 전화기, 스마트 폰(smart phone), 모바일 인터넷 장치, 또는 태블릿(tablet) PC일 수 있다.
송신기(1100)는 SoC(1110), 디스플레이(1120), 카메라 모듈(1130), 외부 메모리(1140), 및 무선 송수신기(1150)를 포함한다. SoC(1110), 디스플레이(1120), 카메라 모듈(1130) 및 외부 메모리(1140) 각각의 동작 및 기능은 도 9에 도시된 SoC(910), 디스플레이(945), 카메라 모듈(955) 및 외부 메모리(935)의 동작 및 기능과 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
SoC(1110)는 도 1에 도시된 비디오 인코더(100)를 포함한다. 무선 송수신기 (1150)는 안테나(ANT1)를 통하여 압축된 비트스트림(CBS)을 수신기(1200)로 전송할 수 있다. 송신기(1100) 또한 수신기로서 동작할 수 있다.
수신기(1200)는 SoC(1210), 디스플레이(1220), 카메라 모듈(1230), 외부 메모리(1240), 및 무선 송수신기(1250)를 포함한다. SoC(1210), 디스플레이(1220), 카메라 모듈(1230) 및 외부 메모리(1240) 각각의 동작 및 기능은 도 9에 도시된 SoC(910), 디스플레이(945), 카메라 모듈(955) 및 외부 메모리(935)의 동작 및 기능과 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
SoC(1210)는 비디오 디코더(1215)를 포함할 수 있다. 무선 송수신기(1250)는 안테나(ANT2)를 통하여 압축된 비트스트림(CBS)을 송신기(1100)로부터 수신할 수 있다. 수신기(1200) 또한 송신기로서 동작할 수 있다.
비디오 디코더(1215)는 비디오 데이터를 디스플레이(1220)에 디스플레이하기 위해 압축된 비트스트림(CBS)을 디코딩하고, 상기 비디오 데이터를 출력할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변환 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 비디오 인코더 150; 레이트 컨트롤러
103; 예상 모듈 151; LCU QP 제어 블록
107; 제1가산기 160; 적응적 QP 제어 블록
119; 변환 블록 161; 비트 할당 유닛
121; 양자화 블록 163; QP 제어 유닛
125; 엔트로피 인코딩 블록 165; QP 오프셋 제어 유닛
127; 인버스 양자화 블록 170; 비디오 소스 분석기
129; 인버스 변환 블록
117; 제2가산기
131; 필터 블록
133; 메모리

Claims (10)

  1. 코딩 유닛 분할(coding unit partition) 사이즈 정보와 예상 모드 정보 중 적어도 하나를 수신하는 단계;
    상기 코딩 유닛 분할 사이즈 정보와 상기 예상 모드 정보 중 상기 적어도 하나에 기초하여, 코딩 유닛마다 적응적 비트 할당 동작을 수행하는 단계; 및
    수행된 적응적 비트 할당 동작에 따라, 상기 코딩 유닛마다 양자화 파라미터를 변화시키는 단계를 포함하는 HEVC(high efficiency video coding)에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적응적 비트 할당 동작을 수행하는 단계는,
    상기 코딩 유닛의 사이즈에 비례하여 상기 비트 할당 동작이 수행되는 HEVC에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키는 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 코딩 유닛은,
    가장 큰 코딩 유닛(largest coding unit(LCU))에 포함되며,
    상기 코딩 유닛의 비트 할당 사이즈는,
    상기 LCU의 타겟 비트와 가중치의 곱으로 계산되는 HEVC에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 예상 모드 정보는,
    상기 코딩 유닛이 인트라(intra) 모드, 인터(inter) 모드, 스킵(skip) 모드, 또는 머지(merge) 모드인지를 나타내는 HEVC에서 코딩 유닛에 대한 양자화 파라미터를 변화시키는 방법.
  5. 코딩 유닛 분할 사이즈 정보와 예상 모드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 코딩 유닛마다 적응적(adaptive) 비트 할당 동작을 수행하는 비트 할당 유닛; 및
    상기 수행된 적응적 비트 할당 동작에 따라, 상기 코딩 유닛마다 양자화 파라미터를 변화시키는 양자화 파라미터 제어 유닛을 포함하는 비디오 인코더.
  6. 제5항에 있어서, 상기 비디오 인코더는,
    코딩 유닛들로 분할된 비디오 소스 데이터를 수신하여 분할된 비디오 소스 데이터를 분석하는 비디오 소스 분석기를 더 포함하는 비디오 인코더.
  7. 제6항에 있어서, 상기 비디오 인코더는,
    상기 분석에 따라 상기 양자화 파라미터의 오프셋을 제어하는 QP 오프셋 컨트롤 유닛을 더 포함하는 비디오 인코더.
  8. 제6항에 있어서, 상기 코딩 유닛은,
    가장 큰 코딩 유닛에 포함되며,
    상기 코딩 유닛의 비트 할당 사이즈는,
    상기 가장 큰 코딩 유닛의 타겟 비트와 가중치의 곱으로 계산되는 비디오 인코더.
  9. 제5항에 기재된 비디오 인코더; 및
    상기 비디오 인코더로부터 출력되는 압축된 비트스트림을 디코딩하여 비디오 데이터를 출력하는 비디오 디코더를 포함하는 시스템.
  10. 제5항에 기재된 비디오 인코더; 및
    상기 비디오 인코더로부터 출력되는 압축된 비트스트림을 전송하기 위한 무선 송수신기를 포함하는 시스템.
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