KR20160087209A - 영상 트랜스코더 및 트랜스코딩 방법 - Google Patents

영상 트랜스코더 및 트랜스코딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 영상 트랜스코더 및 트랜스코딩 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코더는, 제 1 코덱에 따라 인코딩된 제 1 영상을 제 1 코덱에 따라 디코딩하는 디코더 및 상기 디코더를 통해 복원된 영상을 제 2 코덱에 따라 인코딩하여 제 2 영상을 생성하되, 상기 제 1 영상에 대한 코딩 유닛 정보 또는 움직임 벡터 정보에 기초하여 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절하는 인코더를 포함한다.

Description

영상 트랜스코더 및 트랜스코딩 방법{TRANSCODER AND TRANSCODING METHOD FOR MOVING PICTURE}
본 발명은 영상 트랜스코더 및 트랜스코딩 방법에 관한것으로서, 보다 상세하게는 트랜스코더에서 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절하는 방법 관한 것이다.
최근 UHD(ultra high definition)급 고해상도 영상 서비스에 대한 필요성이 증가함에 따라, MPEG(Moving Picture Expert Group)과 VCEG(Video Coding Expert Group)으로 구성된 JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)에서 UHD급 고해상도 비디오 영상을 위한 영상 압축 표준인 HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준이 개발되었다. HEVC 표준은 H.264/AVC보다 2배 이상의 압축률을 목표로 다양한 효과적인 방법과 기술들을 채택했으나, HEVC 코덱을 지원하는 영상 기기는 보편화되지 않은 상태이다. 따라서, HEVC 방식으로 부호화된 영상 정보를 H.264/AVC로 부호화된 정보로 트랜스코딩(Transcoding)하는 시스템 및 트랜스코딩 방법이 활발히 연구되고 있다.
MPEG-2를 비롯하여 MPEG-4, H.263, H.264/AVC 등의 기존 비디오 코덱들에서는 하나의 픽처(Picture)를 16×16 크기 블록 단위인 매크로 블록 (Macro Block, MB)으로 분할하여 부호화 한다. 반면, HEVC에서는 다양한 크기의 코딩 유닛 (Coding Unit, CU)을 사용함으로써, 영상의 공간 해상도 및 블록 특성을 효과적으로 고려하여 부호화할 수 있다. 이러한 기존 비디오 코덱들의 차이에도 불구하고, 기존의 일반적인 트랜스코더(Transcoder)는 디코더와 인코더가 단순히 직렬 연결된 구조로 되어 있어서, 디코더에서 생성한 복원 영상을 제외한 어떠한 정보도 인코더에서 사용하지 않기 때문에 트랜스코딩 과정에서 높은 복잡도가 요구되고 부호화 효율도 낮은 편이다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서는 트랜스코딩하는 과정에서 가장 복잡도가 높은 부분을 고속화 할 필요가 있다. 대표적인 모듈인 인터 예측 모듈이다. 즉, 트랜스코더를 고속화하기 위해서는, 트랜스코더를 구성하는 부분들 중 가장 높은 복잡도를 요구하는 인코더의 인터 예측(Inter Prediction)모듈의 복잡도를 줄일 필요가 있다.
이와 관련하여, 일본 공개특허공보 JP2014-017621 호(발명의 명칭: 영상 압축 포맷 변환 장치, 영상 압축 포맷 변환 방법 및 프로그램)는 변환 후에 있어서의 부호화 처리의 단위 블록인 변환 후 단위 블록 마다 변환 후 단위 블록으로 적용 할수 있는 모든 예측 방법 중에서 1개 이상을 예측 방법 후보로서 선택하는 예측 방법 후보 결정 수단과, 변환 후 단위 블록 마다 예측 방법 후보를 적용한 결과를 요구하는 적용 결과 산출 수단과 변환 후 단위 블록 마다 적용 결과 산출 수단에 의해 구해진 결과에 기초하여, 예측 방법 후보 중에서 당해 변환 후 단위 블록에 최적인 예측 방법을 결정하는 예측 방법 결정 수단을 개시하고 있다.
본 발명의 일부 실시예는, 디코더로부터 알 수 있는 코딩 유닛 정보 또는 움직임 벡터 정보를 사용하여 인코더의 현재 블록의 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절하는 트랜스코더 및 트랜스코딩 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코더는, 제 1 코덱에 따라 인코딩된 제 1 영상을 제 1 코덱에 따라 디코딩하는 디코더 및 상기 디코더를 통해 복원된 영상을 제 2 코덱에 따라 인코딩하여 제 2 영상을 생성하되, 상기 제 1 영상에 대한 코딩 유닛 정보 또는 움직임 벡터 정보에 기초하여 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절하는 인코더를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법은, 제 1 코덱에 따라 인코딩된 제 1 영상을 제 1 코덱에 따라 디코딩하는 단계 및 상기 디코더를 통해 복원된 영상을 제 2 코덱에 따라 인코딩하여 제 2 영상을 생성하되,상기 제 1 영상에 대한 코딩 유닛 정보 또는 움직임 벡터 정보에 기초하여 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절하여 인코딩하는 단계를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 본 발명에서는 디코더로부터 알 수 있는 코딩 유닛 정보 또는 움직임 벡터 정보에 기초하여 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절 할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 인코더의 움직임 벡터 예측 모듈의 복잡도를 줄이고, 트랜스코더의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 종래의 트랜스코더를 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스코더의 일부 구성을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스코더의 트랜스코딩 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스 코딩 방법에서, 현재 블록의 움직임 예측을 위한 해상도를 결정하기 위한 방법을 도식화하여 나타내고 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법에서 대응 블록과 대응 블록의 주변 블록들의 움직임 벡터가 높은 상관도를 가지는 일례를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법에서 대응 블록과 대응 블록의 주변 블록들의 움직임 벡터가 낮은 상관도를 가지는 일례를 나타내고 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법에서 결정된 탐색 해상도 및 초기 탐색 지점에 기초하여 움직임 예측을 수행하는 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 기술되고, 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있다. 이러한 각 구성부의 통합된 실시 예 및 분리된 실시 예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
통상적으로 동영상은 일련의 픽쳐(Picture)로 구성되어 있으며, 각 픽쳐들은 블록(Block)과 같은 소정의 영역으로 분할된다. 영상의 영역이 블록으로 분할되는 경우, 분할된 블록은 부호화 방법에 따라 크게 인트라 블록(Intra Block), 인터 블록(Inter Block)으로 분류된다. 여기서, 인트라 블록은 인트라 예측 부호화(Intra Prediction Coding) 방식을 사용하여 부호화되는 블록을 뜻한다. 이때, 인트라 예측 부호화란 현재 부호화를 수행하는 현재 픽쳐 내에서 이전에 부호화되고 복호화되어 복원된 블록들의 화소를 이용하여 현재 블록의 화소를 예측함으로써, 예측 블록을 생성하고 현재 블록의 화소와의 차분값을 부호화하는 방식을 말한다.
인터 블록은 인터 예측 부호화(Inter Prediction Coding)를 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인터 예측 부호화란 하나 이상의 과거 픽쳐 또는 미래 픽쳐를 참조하여 현재 픽쳐 내의 현재 블록을 예측함으로써, 예측 블록을 생성하고 현재 블록과의 차분값을 부호화하는 방식을 말한다. 이때, 인터 예측 부호화는 움직임 예측을 통한 방법, 머지를 통한 방법, 스킵을 통한 방법이 있다.
움직임 예측을 통한 방법은 검색 범위 내에서 예측 블록을 찾기 위해 현재 블록과 차이값이 가장 작은 예측 블록을 찾아내어 현재 블록과 예측 블록과의 차이값인 잔차 신호를 전송하는 방법이다. 이때, 예측 블록의 위치를 알려주는 움직임 파라미터를 같이 전송하며, 움직임 파라미터에는 예측 블록의 위치를 알려주는 움직임 벡터(Motion Vetor)와, 어느 픽쳐에서 움직임 벡터를 찾았는지 알려주는 참조 픽쳐 인덱스, 예측을 과거 픽쳐에서 하였는지 미래 픽쳐에서 하였는지 알려주는 예측방향 플래그의 요소를 포함한다.
머지를 통한 방법은 현재블록과 이웃하는 주위 블록의 움직임 파라미터를 그대로 현재 블록의 부호화에 사용하는 방식이며, 그 움직임 파라미터를 이용하여 예측 블록을 생성하고 현재 블록과 예측 블록의 차이값인 잔차 신호를 복호화 장치로 전송한다.
스킵 방법은 현재 블록과 이웃하는 주위 블록의 움직임 파라미터를 이용하여 예측 블록을 생성하고 어느 블록의 움직임 파라미터를 사용하였는지 인덱스를 전송한다는 점에서 머지 방법과 비슷하나, 현재 블록에 대한 잔차 신호는 부호화하지 않는다.
이하 본원 발명의 상세한 기술에서, 인코딩(encoding)은 부호화를 의미하고, 디코딩(decoding)은 복호화를 의미하는 것으로 해석 될 수 있다.
도 1은 종래의 트랜스코더를 도시한 블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 일반적인 트랜스코더는 디코더와 인코더가 단순 직렬 연결된 구조로서, 디코더에서 생성된 복원 영상을 인코더의 입력 영상으로 사용한다. 그러나, 기존의 트랜스코딩 방법은 디코더에서 생성한 복원 영상을 제외한 어떠한 정보도 인코더에서 사용하지 않는다. 따라서, 인코더는 움직임 탐색 모듈에서 탐색 가능한 탐색 가능한 모든 탐색 영역에 대해서 움짐임 예측 (Motion Estimation, ME)을 수행하게 되므로 많은 연산 처리량을 요구하게 되고, 움직임 예측의 복잡도가 증가한다.
그러나, 디코더에는 인코더에서 활용할 수 있는 유용한 정보가 많기 때문에, 이 정보들을 사용하여 제 1 코덱의 압축방식에서 제 2 코덱의 압축 방식으로 변환하는 트랜스코더를 설계한다면, 복잡도가 낮고 상대적으로 부호화 효율이 높은 트랜스코더를 설계할 수 있다.
이하에서는, 도 2를 참조하여 본 발명에서 제안하는 영상 트랜스코더에 대해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
후술하는 영상 트랜스코더는 개인용 컴퓨터(Personal Computer, PC), TV, 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP), 플레이스테이션 포터블(Play Station Portable, PSP), 스마트폰(Smart Phone), 디지털 TV 등과 같은 영상을 재생할 수 있는 각종 영상 재생 기기에 포함된 형태로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스코더의 일부 구성을 도시한 블록도이다.
본 발명에서 제안하는 영상 트랜스코더는 1 코덱에 따라 인코딩된 제 1 영상을 제 1 코덱에 따라 디코딩하는 디코더(100) 및 디코더를 통해 복원된 영상을 제 2 코덱에 따라 인코딩하여 제 2 영상을 생성하는 인코더(200)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한 도시되지 않았으나, 제 1 코덱에 따라 디코딩하는 디코더(100)는 입력 비트스트림을 수신하여 파싱을 수행하고, 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 각종 정보를 출력하는 파싱부를 포함할 수 있다. 또한, 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(Entropy Decoder) 및 역양자화부(Inverse Quantizer)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역변환부(Inverse Transform)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터로 복원된다. 인트라 예측부는 공간 영역의 영상 데이터에 대해서 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(Motion Compensator)는 참조 프레임을 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다. 인트라 예측부 및 움직임 보상부를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부 및 오프셋 조정부를 거쳐 후처리되어 복원 프레임으로서 출력된다. 또한, 디블로킹부 및 오프셋 조정부를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임으로서 출력될 수 있다. 이와 같은, 영상 부호화 알고리즘은 종래 기술에 해당하는 것으로 그 구체적인 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
제 2 코덱에 따라 인코딩하는 인코더(200)는, 현재 프레임에 대하여 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부, 화면간 예측 과정에서 참조 프레임으로부터 현재 인코딩 대상 블록과 가장 유사한 예측 블록을 탐색하는 움직임 예측부(Motion Predictor), 움직임 예측에 의하여 탐색된 최적의 예측 블록에 대한 움직임 벡터를 기초로 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상부(Motion Compensator) 등이 포함될 수 있다. 또한, 인트라 예측부, 움직임 예측부, 움직임 보상부로부터 출력된 데이터는 변환부(Transformer), 양자화부(Quantizer), 엔트로피 부호화부(Entropy Encoder)를 거쳐 비트스트림으로 출력된다. 이와 같은, 영상 부호화 알고리즘은 종래 기술에 해당하는 것으로 그 구체적인 내용에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코더에서, 제 1 코덱 및 제 2 코덱은 HEVC 코덱, H.264/AVC 코덱, MPEG-4 Visual 코덱, MPEG-2 코덱, VC-1 코덱, 및 차세대 비디오 코덱 중 서로 다른 하나의 코덱일 수 있으나, 이에 제한된 것은 아니다.
본 발명에서 제안하는 영상 트랜스코더는 인코더(200)가 제 1 영상에 대한 코딩 유닛 정보 및 복호화된 움직임 벡터들에 기초하여 움직임 벡터의 탐색 해상도를 결정하고, 움직임 벡터 정보에 기초하여 현재 블록의 움직임 예측시의 초기 탐색 지점을 결정하고 결정된 탐색 지점을 시작으로 움직임 예측(Motion Estimation)을 수행한다.
구체적으로, 인코더(200)는 현재 블록과 같은 위치에 대응되는 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드에 기초하여, 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 결정한다. 이어서, 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 초기탐색 지점을 결정하여 결정된 탐색 지점을 시작으로 움직임 예측을 수행한다.
여기서, 코딩 유닛 정보는 제 2 영상의 현재 블록에 대응되는 제 1 영상의 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드로서, 인트라(intra) 모드, 인터(inter) 모드, 스킵(skip) 모드, 및 머지(Merge) 모드 중 어느 하나일 수 있다.
이하에서는 도 3을 참조하여, 본 발명에서 제안하는 영상 트랜스코딩 방법을 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스코더의 트랜스코딩 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스코딩 방법은 현재 블록의 탐색 해상도를 결정하는 단계(s110); 현재 블록의 초기 탐색 지점을 결정하는 단계(s120); 결정된 탐색 해상도 및 초기 탐색 지점에 기초하여 움직임 예측을 수행하는 단계(s130)를 포함한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 트랜스 코딩 방법에서, 현재 블록의 움직임 예측을 위한 해상도를 결정하기 위한 방법을 도식화하여 나타내고 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스 코딩 방법에서, 인코더(200)는 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드에 기초하여, 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 결정할 수 있다(s110). 이때, 움직임 벡터의 탐색 해상도를 결정하는 식은 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
수학식 1에서, R은 움직임 벡터의 탐색 과정에서 고려하는 해상도의 시작값을 의미하며, Modecol은 현재 블록과 대응되는 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드를 나타낸다. 이때, 해상도의 시작값이 정수(Integer) 단위이면, 정수 단위, 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도로 움직임 예측을 수행해야 하는 것을 의미하고, 해상도의 시작값이 1/2(Half) 단위이면, 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도로 움직임 예측을 수행해야 하는 것을 의미한다. 또한, 해상도의 시작값이 1/4 화소 단위이면, 1/4 화소 단위의 해상도로만 움직임 예측을 수행할 수 있다.
구체적으로, 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드가 스킵(Skip) 모드 또는 머지(Merge)모드인 경우, 대응 블록(110)의 움직임 벡터와 대응 블록(110)의 주변 움직임 벡터는 동일하다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법은 상술한 정보를 통해 인코더(200)내의 현재 블록(210)의 움직임 벡터 역시 주변 블록의 움직임 벡터 정보와 동일한 정도의 높은 상관도를 가질 것이라고 예측할 수 있다. 따라서 움직임 벡터의 해상도를 l/4 화소 단위만을 선택하여 움직임 예측을 수행할 수 있다.
한편, 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드가 인터(inter) 모드일 경우, 대응 블록(110)의 움직임 벡터와 대응 블록(110)의 주변 움직임 벡터는 동일하지 않지만 높은 상관도를 가지고 있다. 때문에, 인코더(200)내의 현재 블록(210)의 움직임 벡터는 주변 블록의 움직임 벡터 정보와 높은 상관도를 가질 것이라고 예측할 수 있다. 따라서, 움직임 벡터의 해상도를 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위로 선택하여 움직임 예측을 수행 할 수 있다.
그러나 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드가 인트라(intra) 모드일 경우, 대응 블록(110)의 움직임 벡터와 대응 블록(110)의 주변 움직임 벡터는 낮은 상관도를 가지고 있다. 따라서 기존의 움직임 예측 방법과 동일하게, 정수 화소 단위, 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도에서 모두 움직임 예측을 수행해야 한다.
움직임 예측을 수행하기 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도가 결정되면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법은 대응 블록의 움직임 벡터에 기초하여현재 블록(210)의 초기 탐색 지점을 결정하는 단계(s120)에서, 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 초기 탐색 지점을 결정한다.
기존의 영상 트랜스코딩 방법에서는 움직임 예측을 위한 초기 탐색 지점을 현재 블록의 위치에서 예측 움직임 벡터(Predicted Motion Vector, PMV)가 지시하는 지점으로 결정하였다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스 코딩 방법에서, 인코더(200)는 현재 블록(210)과 대응되는 제 1 영상의 대응 블록(110)의 움직임 벡터 정보를 이용하여, 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 초기 탐색 지점을 상황에 따라 적응적으로 변경할 수 있다. 이때, 초기 탐색 지점을 결정하기 위한 정보는 수학식 2에 의하여 계산될 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서, InitialPMVCur은 초기 탐색 지점을 알려주는 정보를 의미하며, MVCol은 대응 블록(110)의 움직임 벡터를 나타내고, PMVCurr은 현재 블록(210)의 예측 움직임 벡터를 나타낸다. 또한, σCol은 MVCol과 대응 블록(110) 주변 블록의 움직임 벡터를 나타내는 NMVi의 표준 편차를 의미하며, 수학식 3에 의하여 계산된다.
Figure pat00003
또한, σNeighbor은 대응블록의 주변 블록들이 가지고 있는 움직임 벡터인 NMVi들의 표준 편차를 나타내며 수학식 4에 의하여 계산될 수 있다.
Figure pat00004
따라서, MVMean는 수학식 3과 수학식 4에 의하여 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure pat00005
한편, MV'Mean 는 수학식 6과 같다.
Figure pat00006
수학식 5와 수학식 6에서, n은 인코더(200) 내에서 인코딩 대상 매크로 블록(210)의 예측 움직임 벡터를 생성할 때 고려되는 디코더(100)의 대응 픽쳐의 대응 블록(110) 주변 블록의 개수를 의미한다. 또한, NMVi는 인코더(200)의 현재 부호화 블록과 대응하는 위치에 있는 디코더(100)의 대응 블록(110)의 주변 블록들이 갖는 움직임 벡터들이다.
이하에서, 도 5 및 도 6을 참조하여, 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 초기탐색 지점 결정 방법을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법에서 대응 블록과 대응 블록의 주변 블록들의 움직임 벡터가 높은 상관도를 가지는 일례를 나타내고 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법에서 대응 블록과 대응 블록의 주변 블록들의 움직임 벡터가 낮은 상관도를 가지는 일례를 나타내고 있다.
인코더(200)는 수학식 2에 의하여 σCol < σNeighbor이면, 움직임 예측을 위한 초기 탐색 지점을 알려주는 정보 InitialPMVCur를 PMVCurr로 선택한다. 구체적으로, σCol < σNeighbor이면, 도 5에 도시된 바와 같이, 대응 블록(110)의 움직임 벡터(110a)가 대응 블록 주변의 움직임 벡터(110b)들과 유사한 경우를 나타낸다. 즉, 인코더(200) 내의 현재 블록(210)의 움직임 벡터 정보가 현재 블록(210) 주변 블록들의 움직임 정보로 생성된 예측 움직임 벡터와 유사하다는 것을 의미한다. 따라서, 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 초기 탐색 지점은 현재 블록(210)의 주변 블록의 움직임 벡터 정보로부터 생성한다. 다시 말해, 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 초기 탐색 지점을 PMVCurr가 가리키는 위치로 설정할 수 있다.
반면에, 수학식 2에 의하여 σCol > σNeighbor이면, 인코더(200)는 움직임 예측을 위한 초기 탐색 지점을 알려주는 정보 InitialPMVCur를 MVCol로 선택할 수 있는데, 이는 도 6에 도시된 바와 같이, 대응 블록(110)의 움직임 벡터(110a)가 대응 블록(110) 주변의 움직임 벡터(110b)들과 유사하지않는 경우를 나타낸다. 즉, 인코더(200) 내의 현재 블록(210)의 움직임 벡터 정보가 현재 블록(210) 주변 블록들의 움직임 정보로 생성된 예측 움직임 벡터와 유사하다지 않다는 것을 의미한다. 따라서, 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 초기 탐색 지점은 대응 블록(110)의 움직임 벡터 정보(110a)로부터 생성한다. 다시 말해, 현재 블록의 초기 탐색 지점을 MVCol가 가리키는 위치로 설정할 수 있다.
다시, 도 3을 참조하면, 결정된 탐색 해상도 및 초기 탐색 지점에 기초하여 움직임 예측을 수행하는 단계(s140)에서, 초기 탐색 지점을 수학식 1에서 결정된 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 해상도에 따라 계산하고 움직임 예측을 수행할 수 있다. 이때, 해상도를 고려하여 계산된 초기 탐색 지점 결정 방법은 수학식 7과 같다.
Figure pat00007
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법에서 결정된 탐색 해상도 및 초기 탐색 지점에 기초하여 움직임 예측을 수행하는 방법을 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 트랜스코딩 방법은 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 정보에 기초하여 인코더(200)는 움직임 예측을 위한 움직임 백터의 탐색 해상도를 결정한다(s210).
이어서, 인코더(200)는 대응 블록(110)의 움직임 벡터(110a)와 대응 블록 주변 블록들의 움직임 벡터(110b)와의 상관도에 따라 초기 탐색 지점 정보를 생성할 수 있다(s220).
계속해서, 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드가 인트라(Intra) 모드일 경우, 인코더(200)는 시작 탐색 해상도를 정수(Integer)화소로 결정한다. 따라서, 인코더(200)는 결정된 해상도를 고려하여 수학식 2식과 수학식 7에 따라 초기 탐색 지점을 계산한 후, 결정된 탐색 지점을 시작으로 정수 화소 단위, 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 모든 해상도에 대하여 움직임 예측을 수행한다(s230).
한편, 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드가 인터(Inter) 모드일 경우, 인코더(200)는 시작 탐색 해상도를 1/2 화소로 결정한다. 따라서, 인코더(200)는 결정된 해상도를 고려하여 수학식 2와 수학식 7에 따라 초기 탐색 지점을 계산한 후, 결정된 탐색 지점을 시작으로 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도에 대하여 움직임 예측을 수행하고, 정수 화소 단위의 움직임 예측을 생략할 수 있다(s240).
또한, 대응 블록(110)의 코딩 유닛의 예측 모드가 스킵(Skip) 모드 또는 머지(Merge) 모드일 경우, 인코더(200)는 시작 탐색 해상도를 1/4 화소로 결정한다. 따라서, 인코더(200)는 결정된 해상도를 고려하여 수학식 2와 수학식 7에 따라 초기 탐색 지점을 계산한 후, 결정된 탐색 지점을 시작으로 1/4 화소 단위의 해상도에 대하여 움직임 예측을 수행하고, 정수 화소 단위 및 1/2 화소 단위의 움직임 예측을 생략할 수 있다(s250).
전술한 바와 같이, 본 발명에서 제안하는 영상 트랜스코더의 트랜스코딩 방법을 활용하면, 디코더(100)로부터 알 수 있는 코딩 유닛의 예측 모드 및 움직임 벡터 정보에 기초하여 현재 블록(210)의 움직임 예측을 위한 탐색 해상도 및 초기 탐색 지점을 빠르게 결정할 수 있다. 따라서, 보다 정확한 초기 탐색 지점을 사용하기 때문에 부호화 손실을 줄여 인코더(200)의 움직임 벡터 예측 모듈의 복잡도를 줄이고, 트랜스코더의 전체적인 성능을 향상시킬 수 있다.
한편, 도 2에서 도시된 각각의 구성요소는 일종의 '모듈'로 구성될 수 있다. 상기 '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(ASIC, Application Specific Integrated Circuit)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.
또한, 인코더(영상 부호화 장치)에 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) 등의 통신 인터페이스를 통해 디코더(영상 복호화 장치)로 전송될 수 있어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.
본 발명의 장치 및 방법은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
아울러, 본 발명의 일 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 디코더 200: 인코더
110: 대응 블록 210: 현재 블록

Claims (20)

  1. 영상 트랜스코더에 있어서,
    제 1 코덱에 따라 인코딩된 제 1 영상을 제 1 코덱에 따라 디코딩하는 디코더 및
    상기 디코더를 통해 복원된 영상을 제 2 코덱에 따라 인코딩하여 제 2 영상을 생성하되, 상기 제 1 영상에 대한 코딩 유닛 정보 또는 움직임 벡터 정보에 기초하여 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절하는 인코더를 포함하는 영상 트랜스코더.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코딩 유닛 정보는
    상기 제 2 영상의 현재 블록에 대응되는 상기 제 1 영상의 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드로서, 인트라(Intra) 모드, 인터(Inter) 모드, 스킵(Skip) 모드, 및 머지(Merge) 모드 중 어느 하나인 영상 트랜스코더.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드에 기초하여,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 결정하고 상기 결정된 탐색 해상도를 기초로 움직임 예측을 수행하는 영상 트랜스코더.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드가
    스킵(Skip) 모드 또는 머지(Merge) 모드일 경우,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색해상도를 1/4 화소 단위의 해상도로 결정하는 영상 트랜스코더.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드가
    인터(Inter) 모드일 경우,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도로 결정하는 영상 트랜스코더.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드가
    인트라(Intra) 모드일 경우,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 정수(Integer)화소 단위, 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도로 결정하는 영상 트랜스코더.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기 제 2 영상의 현재 블록에 대응되는 상기 제 1 영상의 대응 블록의 움직임 벡터에 기초하여,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 초기탐색 지점을 결정하고 상기 결정된 탐색 지점을 시작으로 움직임 예측을 수행하는 영상 트랜스코더.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기대응 블록의 움직임 벡터가 주변 블록의 움직임 벡터와 높은 상관도를 가질 경우, 상기 초기 탐색 지점을 상기 현재 블록의 주변 블록의 움직임벡터로부터 계산되는 예측 움직임 벡터(Predicted Motion Vector)가 가리키는 지점으로 결정하고,
    상기 대응 블록의 움직임 벡터가 주변 블록과 낮은 상관도를 가질 경우, 상기 초기 탐색 지점을 상기 대응 블록의 움직임 벡터가 가리키는 지점으로 결정하여 상기 결정된 탐색 지점을 시작으로 움직임 예측을 수행하는 영상 트랜스코더.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 인코더는
    상기 대응 블록의 움직임 벡터와 상기 대응 블록의 주변 블록의 움직임 벡터들의 표준 편차값에 기초하여 상기 상관도를 결정하는 영상 트랜스코더.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 코덱은 HEVC 코덱이고,
    상기 제 2 코덱은 H.264/AVC 코덱인 영상 트랜스코더.
  11. 영상 트랜스코딩 방법에 있어서,
    제 1 코덱에 따라 인코딩된 제 1 영상을 제 1 코덱에 따라 디코딩하는 단계 및
    상기 디코더를 통해 복원된 영상을 제 2 코덱에 따라 인코딩하여 제 2 영상을 생성하되, 상기 제 1 영상에 대한 코딩 유닛 정보 또는 움직임 벡터 정보에 기초하여 움직임 예측시의 초기 탐색 지점 및 움직임 벡터의 해상도를 조절하여 인코딩하는 단계를 포함하는 영상 트랜스코딩 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 코딩 유닛 정보는
    상기 제 2 영상의 현재 블록에 대응되는 상기 제 1 영상의 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드로서, 인트라(Intra) 모드, 인터(Inter) 모드, 스킵(Skip) 모드, 및 머지(Merge) 모드 중 어느 하나인 것인 영상 트랜스코딩 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 인코딩하는 단계는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드에 기초하여,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 탐색 해상도에 기초로 움직임 예측을 수행하는 단계를 포함하는 영상 트랜스코딩 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 탐색 해상도를 결정하는 단계는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드가
    스킵(Skip) 모드 또는 머지(Merge) 모드일 경우,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 1/4 화소 단위의 해상도로 결정하는 것인 영상 트랜스코딩 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 탐색 해상도를 결정하는 단계는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드가
    인터(Inter) 모드일 경우,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도로 결정하는 것인 영상 트랜스코딩 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 탐색 해상도를 결정하는 단계는
    상기 대응 블록의 코딩 유닛의 예측 모드가
    인트라(Intra) 모드일 경우,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 탐색 해상도를 정수(Integer)화소 단위, 1/2 화소 단위 및 1/4 화소 단위의 해상도로 결정하는 것인 영상 트랜스코딩 방법.
  17. 제12 항에 있어서,
    상기 인코딩하는 단계는
    상기 대응 블록의 움직임 벡터에 기초하여,
    상기 현재 블록의 움직임 예측을 위한 움직임 벡터의 초기탐색 지점을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 탐색 지점을 시작으로 움직임 예측을 수행하는 단계를 포함하는 영상 트랜스코딩 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터의 초기탐색 지점을 결정하는 단계는
    상기 대응 블록의 움직임 벡터가 주변 블록의 움직임 벡터와 높은 상관도를 가질 경우, 상기 초기 탐색 지점을 상기 현재 블록의 주변 블록의 움직임 벡터로 계산되는 예측 움직임 벡터(Predicted Motion Vector)가 가리키는 지점으로 결정하고,
    상기 대응 블록의 움직임 벡터가 주변 블록과 낮은 상관도를 가질 경우, 상기 초기 탐색 지점을 상기 대응 블록의 움직임 벡터가 가리키는 지점으로 결정하는 것인 영상 트랜스코딩 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터의 초기탐색 지점을 결정하는 단계는
    상기 대응 블록의 움직임 벡터와 주변 블록의 움직임 벡터의 상관도를 결정하는 단계를 더 포함하며,
    상기 상관도를 결정하는 단계는
    상기 대응 블록의 움직임 벡터와 상기 대응 블록의 주변 블록의 움직임 벡터들의 표준 편차값에 기초하여 상기 상관도를 결정하는 것인 영상 트랜스코딩 방법.
  20. 제 11 항에 있어서,
    상기 제 1 코덱은 HEVC 코덱이고,
    상기 제 2 코덱은 H.264/AVC 코덱인 영상 트랜스코딩 방법.
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