KR20140145275A - 인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법 - Google Patents

인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법 Download PDF

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Abstract

인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법이 제공된다.

Description

인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법{.}
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 멀티 레이어 구조를 지원하는 SHVC(Scalable High Efficiency Video Codec)에서 영상 처리에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 해상도를 지원하는 방송 시스템이 국내뿐만 아니라 세계적으로 확대되면서, 많은 사용자가 고해상도 및 고화질 영상에 익숙해지고 있으며, 이에 따라 많은 기관들이 차세대 영상 기기에 대한 개발에 박차를 가하고 있다.
고해상도 및 고화질 영상일수록 해당 영상에 관한 정보량이 증가한다. 영상에 관한 정보량의 증가로 인해 다양한 성능의 장치와 다양한 환경의 네트워크가 등장하고 있으며, 이에 따라 동일한 컨텐츠(content)를 다양한 품질로 이용할 수 있게 되었다. 즉, 영상 기기가 지원하는 영상의 품질 및 (영상 기기가) 이용하는 네트워크가 다양해짐으로써, 어떤 환경에서는 일반 품질의 영상이 이용되지만, 다른 환경에서는 높은 품질의 영상이 이용될 수 있다.
따라서, 다양한 환경에서 사용자가 요구하는 영상의 품질을 제공하기 위해, 영상의 품질에 스케일러빌러티(scalability)를 제공하는 것이 필요하다.
본 발명은 스케일러블 비디오 인코딩/디코딩에서 압축 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법이 제공된다.
본 발명에 따른 인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법을 사용함으로써, 스케일러블 비디오 인코딩/디코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 업샘플링한 베이스 레이어의 휘도 성분에서 3x4 필터링 영역을 도시한 도면이다.
도 2는 색차 성분 샘플 화질 향상 방법 부호화 프로세스의 일예를 도시한 도면이다.
멀티 레이어 구조를 지원하는 SHVC(Scalable High Efficiency Video Codec)에서는 베이스 레이어를 업샘플링하여 인터레이어 모션 예측과 인터레이어 텍스쳐 예측을 이용하여 부호화 성능을 높일 수 있다. 해상도가 서로 다른 멀티 레이어에서 베이스 레이어 픽쳐를 업샘플링 과정이 필요한데, 색차 성분(chroma component)의 경우에는 색차 성분의 정보 양이 부족해서 업샘플링 과정에서 화질이 좋은 인터레이어 예측 신호를 얻기 어려운 경우가 있다. 예측 신호의 화질을 향상 시키기 위해서 색차 성분에 소정의 오프셋(offset) 값을 더해 줄 수 있다. 예를 들면, 베이스 레이어를 업샘플링한 휘도 성분이나 베이스 레이어의 휘도 성분에 특정한 필터링해서 얻은 값을 색차 성분에 더하는 오프셋 값으로 사용할 수 있다. 보통의 경우 휘도 성분과 색차 성분이 서로 영상의 특성이 다르지만, 휘도 성분과 색차 성분이 약한 상관관계가 존재하는 경우가 발생한다. 이 경우에는 휘도 성분을 필터링해서 얻은 값을 이용하여 색차 성분의 화질을 향상 시킬 수 있으며, 베이스 레이어의 휘도 성분을 이용하여 색차 성분의 화질을 향상 시키는 방법을 색차 성분 화질 향상 필터링 방법이라 부른다.
도 1 처럼 4:2:0 칼라 포맷을 적용했을 때, 색차 성분 샘플의 화질을 향상 시키기 위해서 베이스 레이어를 업샘플링한 휘도 성분에 3x4 형태의 필터링을 적용할 수 있다.
3x4 필터 계수는 휘도 성분에 필터 계수를 곱한 값들과 압축하지 않은 원본 인핸스먼트 레이어 색차 성분의 값 차이를 가장 작게하는 값을 계산할 수 있고, 색차 성분 Cb와 색차 성분 Cr에 대해 각각 서로 다른 계수 값을 유도 할 수 있다. 위에서 계산된 계수 값의 부호화 성능을 높이기 위해서 그 값을 양자화하여 픽쳐 단위 또는 슬라이스 헤더 등에 시그날링 할 수 있다. 양자화 과정에서는 위에서 계산된 필터 계수를 일정한 값으로 나누는 등의 방법을 사용할 수 있고, 수학식 1처럼 나눗셈 연산을 피하기 위해서 스케일링 값을 곱한 후, 쉬프트 연산(shift operator)을 사용할 수 있다.
Figure pat00001
여기서 h(i,j)는 색차 성분 샘플을 화질을 향상하기 위한 최종 필터 계수이고, , f (i,j)는 정수 값 필터 계수를 의미하고, Q는 스케일링 값을 나타낸다. 슬라이스 헤더등에는 정수화된 3x4 필터 계수 f와 스케일링 값 Q를 부호화 한다.
다음 수학식 2 처럼 업샘플링한 베이스 레이어의 휘도 성분 픽셀에 3x4 필터링을 수행한다.
Figure pat00002
여기서 Y(x,y)는 업샘플링한 베이스 레이어 픽셀을 나타내고, z(x,y)는 업샘플링한 베이스 레이어 신호를 필터링한 픽셀을 나타낸다.
그 후에 다음 수학식 3처럼 스케일링 계수를 곱한 후, 비트 쉬프트(bit shift) 연산을 통해서 값을 나누어 주어 최종 오프셋 값 O(x,y)를 얻을 수 있다.
Figure pat00003
이 방법은 픽쳐 단위로 사용 여부를 결정 할 수 있다.
수학식 1, 2 그리고 3을 통해 계산한 최종 오프셋 값 Ocb(x,y)와 Ocr(x,y)에 다음 수학식 4와 같이 색차 성분 샘플 값 Cb(x,y)와 Cr(x,y)에 더해서 최종 색차 성분 샘플 Cb'(x,y)와 Cr'(x,y)을 얻을 수 있다.
Figure pat00004
수학식 4에서 얻은 색차 성분 Cb'(x,y)와 Cr'(x,y)를 이용하여, 베이스 레이어를 업샘플링하고, 이 영상을 참조 픽쳐로 사용할 수 도 있다. 즉 인터 예측 모드에서 업샘플링한 베이스 레이어 복원영상을 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 또는 업샘플링한 베이스 레이어 복원영상을 예측 신호로 사용해 인핸스먼트 레이어의 효율을 높이는 방법을 사용할 수 있다. 이 경우에는 업샘플링한 베이스 레이어 복원 영상의 모션 정보를 머지 후보로 유도하여 사용하거나, 베이스 레이어 복원 영상의 텍스쳐 정보를 예측 신호로 사용하는 인터레이어 텍스쳐 예측 (inter-layer texture prediction)을 수행할 수 있다.
도 2는 색차 성분 샘플 화질 향상 방법의 부호화 프로세스를 나타내고 있다.
슬라이스 단위로 색차 성분 Cb와 Cr의 화질을 향상 시킬 수 있는 계수 값을 부호화 할 수도 있지만, 계수 값을 부호화 하는데 사용되는 비트 수가 많기 때문에, 부호화 효율성을 높이기 위해서 색차 성분 Cr 성분의 필터 계수는 색차 성분 Cb 성분의 필터 계수등의 정보를 이용하여 소정의 조건으로 유도 할 수 있다. 예를 들어, 색차 성분 Cb 성분의 필터 계수를 사용하거나 수학식 5와 같이 Cb 샘플 값과 Cr 샘플 값 차이 만큼 Cb 필터 계수에 더해 주는 방법을 사용할 수 있다.
수학식 1에서 유도된 Cb성분의 필터 계수 h(x,y)값을 이용하여, Cr 성분의 필터 계수 hcr(x,y)를 다음 수학식 5와 같이 유도 할수 있다.
Figure pat00005
여기서 Cr(x,y)는 Cb의 샘플 값, Cr(x,y)는 Cr의 샘플 값을 나타내고, h(x,y)는 Cb 성분의 필터 계수, hcr(x,y)는 Cr 성분의 필터 계수를 나타낸다.
색차 성분 Cb의 필터 계수를 그대로 사용하는 경우에는 슬라이스 헤더에서 1 비트 플래그를 이용해서 디코더에게 알려줄 수 있다.
다음 표 1은 이 방법을 적용하였을 경우에 적용할 수 있는 슬라이스 헤더 신택스 예시이다.
Figure pat00006
chroma _ enhance _ filter _ Cb [i][j] : 색차 성분 Cb에 적용하는 색차 성분 화질 향상 필터 계수를 나타낸다.
chroma _ enhance _ filter _ Cr [i][j] : 색차 성분 Cr에 적용하는 색차 성분 화질 향상 필터 계수를 나타낸다.
chroma _ enhance _ Cb _ scaling : 색차 성분 Cb에 적용하는 색차 성분 화질 향상 과정에서 사용되는 스케일링 값을 나타낸다.
chroma _ enhance _ Cr _ scaling : 색차 성분 Cr에 적용하는 색차 성분 화질 향상 과정에서 사용되는 스케일링 값을 나타낸다.
chroma _ enhance _ filter _ Cb _ usage _ flag : 색차 성분 Cr에서 Cb 성분의 색차 성분 화질 향상 필터 계수와 스케일링 값을 사용할 지를 나타낸다. 값이 1이면 Cb 성분의 계수와 스케일링 값을 그대로 사용한다.

Claims (1)

  1. 인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법.
KR1020130067437A 2013-06-12 2013-06-12 인터레이어 구조에서 색차 성분 샘플 화질 향상 필터링 방법 KR20140145275A (ko)

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