KR20160102075A - 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시키기 위한 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시키기 위한 비디오 신호 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 영상 신호를 처리하는 방법에 있어서, 원 프레임(original frame)을 포함하는 영상 신호를 수신하는 단계; 상기 원 프레임의 상대적 위치를 유도하기 위해 사용되는 랜덤 쉬프트 정보를 생성하는 단계; 상기 생성된 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 확장 프레임 내 상기 원 프레임을 복사하는 단계; 및 상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 인코딩하는 단계를 포함하고, 상기 영상 신호에 포함되는 프레임들의 경계는 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 각 프레임에 대하여 변하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시키기 위한 비디오 신호 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING VIDEO SIGNAL FOR REDUCING VISIBILITY OF BLOCKING ARTIFACTS}
본 발명은 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시키기 위한 기술에 관한 것이다.
비디오 압축은 계산이 요구되는 응용 어플리케이션이지만, 저렴한 소비자 디바이스 내에서 지원될 필요가 있다. 따라서, 관리 가능한 수준의 계산 복잡도를 유지하기 위해서, 비디오 코딩의 몇몇 단계들은, 비교적 작은 정사각형 블록들 내에서 함께 그룹핑된 픽셀들의 셋 상에서 독립적으로 동작한다. 이러한 접근은 기존 코덱들에서 채택되어져 왔고 계속해서 이용되고 있다.
그러나, 이러한 코딩의 단점은, 인접 블록들에서의 복원시 불연속, 이른바 블록킹 아티팩트를 초래한다는 점이다. 그러한 아티팩트는 눈으로 보여지는 경향이 있어 복원된 비디오의 주관적 화질을 상당히 감소시키게 된다.
물론, 디블록킹 필터를 통해 아티팩트의 가시성(visibility)을 줄일 수 있지만, 더 많은 대역폭의 요구는 완전히 제거될 수 없는 새로운 아티팩트의 생성을 초래하게 되는 경향이 있다. 예를 들어, 과도한 필터링은 해상도를 감소시키고 디테일을 없애버린다. 그리고, 이러한 새로운 아티팩트는 여전히 시각적으로 보이게 되어 복원 퀄러티를 감소시키게 된다.
인접 블록들에서의 복원시 블록킹 아티팩트가 발생하여 복원된 비디오의 주관적 화질을 상당히 감소시키는 문제가 있다.
디블록킹 필터링을 수행시 새로운 아티팩트의 생성을 초래하게 되는 문제가 있다.
과도한 필터링은 해상도를 감소시키고 이미지의 디테일을 없애는 문제가 있다.
본 발명은 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시키는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 프레임을 확장하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 확장 프레임으로부터 타겟 프레임을 획득하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 랜덤 쉬프트 정보를 코딩하여 전송하는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 비디오 신호의 주관적 화질을 향상시키는 방법을 제공한다.
본 발명은 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 프레임을 확장하고, 확장 프레임으로부터 타겟 프레임을 획득함으로써 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시킬 수 있다. 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시킴으로써 비디오 신호의 주관적 화질을 향상시킬 수 있다.
또한, 확장 프레임으로부터 획득된 각각의 타겟 프레임의 다른 위치에서 블록킹 아티팩트를 나타나게 함으로써 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 심플한 방법과 매우 적은 비용으로 비디오 신호의 화질을 향상키실 수 있으며, 낮은 비트 레이트에서 보다 향상된 화질을 획득할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명이 적용되는 실시예들로써, 각각 인코더와 디코더를 포함하는 비디오 신호 처리 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 고정된 블록 경계를 갖는 확장 프레임의 블록 구조를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 랜덤 쉬프트 정보에 의해 변경된 블록 경계를 갖는 확장 프레임의 블록 구조를 나타낸다.
도 5 는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보에 따라 확장 프레임들을 비교하기 위한 블록 구조를 나타낸다.
도6은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보에 따라 확장 프레임들의 수직 블록 경계를 비교하기 위한 블록 구조를 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보에 따라 확장 프레임들의 수평 블록 경계를 비교하기 위한 블록 구조를 나타낸다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 랜덤 쉬트프 정보를 이용하여 비디오 신호를 처리하는 과정을 설명하는 흐름도를 나타낸다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 기존 방식으로 코딩된 이미지(a)와 본 발명이 적용된 이미지(b)를 비교하기 위한 테스트 이미지들을 나타낸다.
도 10 내지 도 13은 본 발명이 적용되는 실시예들로써, 랜덤 쉬프트 정보에 의해 확장 프레임에 기초하여 비디오 신호를 처리하는 인코더와 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 신호를 처리하는 방법에 있어서, 원 프레임(original frame)을 포함하는 영상 신호를 수신하는 단계; 상기 원 프레임의 상대적 위치를 유도하기 위해 사용되는 랜덤 쉬프트 정보를 생성하는 단계; 상기 생성된 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 확장 프레임 내 상기 원 프레임을 복사하는 단계; 및 상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 인코딩하는 단계를 포함하고, 상기 영상 신호에 포함되는 프레임들의 경계는 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 각 프레임에 대하여 변하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 각각의 프레임에 대하여 수평으로 및/또는 수직으로 생성되는 것을 특징으로 한다.
상기 확장 프레임은 상기 원 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 슬라이스 헤더 내에 삽입 되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 영상 신호를 처리하는 방법에 있어서, 확장 프레임 및 랜덤 쉬프트 정보를 포함하는 상기 영상 신호를 수신하는 단계; 타겟 프레임을 포함하는 상기 확장 프레임 및 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 디코딩하는 단계; 및 상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 출력하는 단계를 포함하고, 상기 타겟 프레임은 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 상기 확장 프레임으로부터 크로핑된(cropped) 원 프레임 사이즈를 갖는 프레임을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 타겟 프레임의 위치를 수평으로 및/또는 수직으로 유도하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 확장 프레임은 상기 타겟 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 영상 신호의 슬라이스 헤더로부터 추출되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 영상 신호를 처리하기 위한 장치에 있어서, 원 프레임(original frame)을 포함하는 영상 신호를 수신하고, 상기 원 프레임의 상대적 위치를 유도하기 위해 사용되는 랜덤 쉬프트 정보를 생성하고, 상기 생성된 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 확장 프레임 내 상기 원 프레임을 복사하도록 구성되는 프레임 확장부; 및 상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 인코딩하도록 구성되는 인코더를 포함하고, 상기 영상 신호에 포함되는 프레임들의 경계는 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 각 프레임에 대하여 변하는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 각각의 프레임에 대하여 수평으로 및/또는 수직으로 생성되는 것을 특징으로 한다.
확장 프레임은 상기 원 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 슬라이스 헤더 내에 삽입되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 영상 신호를 디코딩하기 위한 디코더에 있어서, 상기 디코더는, 확장 프레임 및 랜덤 쉬프트 정보를 포함하는 상기 영상 신호를 수신하고, 타겟 프레임을 포함하는 상기 확장 프레임 및 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 디코딩하고, 그리고 상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 출력하도록 구성되고, 상기 타겟 프레임은 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 상기 확장 프레임으로부터 크로핑된(cropped) 원 프레임 사이즈를 갖는 프레임을 지시하는 것을 특징으로 한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 타겟 프레임의 위치를 수평으로 및/또는 수직으로 유도하기 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 확장 프레임은 상기 타겟 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 한다.
상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 영상 신호의 슬라이스 헤더로부터 추출되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 용어들은 발명을 설명하기 위해 선택된 일반적인 용어들이나, 유사한 의미를 갖는 다른 용어가 있는 경우 보다 적절한 해석을 위해 대체 가능할 것이다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
블록킹 아티팩트를 제거하는 기본적인 문제는, 그것을 제거함으로써 생기는 아티팩트가 움직이는 물체를 갖는 이미지에 관련하여 정지된 채로 남아있어서, 쉽게 인식된다는 점이다. 따라서, 본 발명에서는 무시할 정도의 복잡도 증가와 함께, 정지된 채로 남아있는 것을 제거할 수 있고, 특히 더 높은 프레임 레이트에서 아티팩트를 잘 안보이게 하는 기술을 제안하고자 한다.
또한, 새로운 비디오 컨텐트는 증가하는 높은 해상도와 함께 비디오 프레임 레이트의 증가 또한 요구하고 있다. 몇몇 새로운 영화들은 48프레임/초로 제작되고, 몇몇 TV는 60프레임/초로 녹화되고 있다. 이러한 프레임 레이트의 컨텐트는 인간 시각의 시응답 한계에 다다르고 있고, 이러한 컨텐트 영상을 보다 높은 화질로 시청하기 위해, 본 발명에서는 다양한 실시예를 제공하고자 한다.
도 1 및 도 2는 본 발명이 적용되는 실시예들로써, 각각 인코더와 디코더를 포함하는 비디오 신호 처리 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
상기 도 1을 살펴보면, 본 발명이 적용되는 비디오 신호 처리 장치는, 프레임 확장부(101) 및 인코더(100)를 포함할 수 있다.
상기 프레임 확장부(101)는 원 프레임(original frame)을 포함하는 비디오 신호를 수신할 수 있다. 상기 프레임 확장부(101)는 상기 원 프레임을 확장함으로써 확장 프레임(extended frame)을 생성할 수 있다. 이때, 상기 원 프레임을 확장하기 위한 쉬프트 정보(shift information)가 이용할 수 있다.
상기 쉬프트 정보는 타겟 프레임의 상대적 위치를 획득하기 위해 이용되는 정보를 의미할 수 있고, 수평 쉬프트 정보(horizontal shift information) 및 수직 쉬프트 정보(vertical shift information)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 쉬프트 정보는 각 프레임마다 랜덤하게 생성될 수 있으며, 이하에서는 이를 랜덤 쉬프트 정보(random shift information)라 한다.
상기 타겟 프레임은 상기 비디오 신호 처리 장치에 의해 최종적으로 출력될 프레임을 의미할 수 있다. 또는, 상기 타겟 프레임은 상기 확장 프레임으로부터 크로핑된 프레임을 의미할 수 있다.
상기 인코더(100)는 상기 프레임 확장부(101)로부터 확장 프레임 및 쉬프트 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 상기 수신된 확장 프레임 및 쉬프트 정보를 인코딩하여 출력할 수 있다.
상기 도 2를 살펴보면, 본 발명이 적용되는 비디오 신호 처리 장치는, 디코더(200) 및 프레임 처리부(201)를 포함할 수 있다.
상기 디코더(200)는 확장 프레임 및 쉬프트 정보를 포함하는 비트스트림을 수신할 수 있다. 상기 디코더(200)는 상기 확장 프레임 및 쉬프트 정보를 디코딩하여 상기 프레임 처리부(201)로 전송할 수 있다.
상기 프레임 처리부(201)는 상기 쉬프트 정보를 이용하여, 상기 확장 프레임으로부터 타겟 프레임을 획득할 수 있다. 상기 타겟 프레임은 상기 확장 프레임으로부터 상기 쉬프트 정보만큼 크로핑함으로써 획득될 수 있다.
상기 타겟 프레임 각각은 별개의 쉬프트 정보에 기초하여 획득될 수 있고, 그에 따라 상기 타겟 프레임 각각은 서로 다른 블록 경계를 가질 수 있다.
상기와 같이, 서로 다른 블록 경계를 가지는 프레임들을 연속적으로 출력함으로써 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시킬 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 고정된 블록 경계를 갖는 확장 프레임의 블록 구조를 나타낸다.
상기 도 3을 살펴보면, 흰색 영역은 원 프레임을 나타내고, 빗금친 영역은 프레임 확장 영역을 나타낸다. 상기 도 3의 확장 프레임은 원 프레임의 블록 경계와 동일하게 고정된 블록 경계를 가질 수 있다. 즉, 상기 확장 프레임의 블록 경계는 상기 원 프레임의 블록 경계와 동일하다.
따라서, 확장 프레임을 기초로 코딩한다 하더라도, 상기 확장 프레임은 고정된 블록 경계를 갖기 때문에 블로킹 아티팩트의 가시성을 감소시킬 수 없게 된다. 이를 개선하기 위한 방법으로, 프레임마다 서로 다른 블록 경계를 갖는 확장 프레임을 이용할 필요가 있다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 랜덤 쉬프트 정보에 의해 변경된 블록 경계를 갖는 확장 프레임의 블록 구조를 나타낸다.
상기 도 4를 살펴보면, 흰색 영역은 원 프레임을 나타내고, 빗금친 영역은 프레임 확장 영역을 나타낸다. 본 발명이 적용되는 확장 프레임은 각 차원(each dimension)으로 적어도 1이상의 블록 사이즈만큼 확장될 수 있다. 예를 들어, 상기 확장 프레임은 수평 및/또는 수직 방향으로 랜덤하게 결정된 쉬프트 정보만큼 확장될 수 있다. 즉, 원 프레임을 프레임 버퍼에 복사할 때, 각 프레임마다 별개의 랜덤 쉬프트 정보가 이용될 수 있다.
상기 도 4를 살펴보면, 상기 확장 프레임은 상기 원 프레임으로부터 수직 방향으로 Sv만큼 확장되었고, 수평 방향으로 Sh만큼 확장되었다. 따라서, 원 프레임은 실질적으로 쉬프트 정보만큼 이동된 블록 경계를 갖는다.
이러한 원리에 따라, 매 프레임마다 별개의 랜덤 쉬프트 정보만큼 프레임을 확장하게 되면, 상기 매 프레임은 서로 다른 블록 경계를 갖게 되고, 결국 이를 복원하게 될 경우 동일한 위치에서 서로 다른 블록 경계를 출력하게 됨으로써 블로킹 아티팩트의 가시성을 감소시킬 수 있게 된다.
이하, 도 5 내지 도 7에서는 프레임마다 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보를 이용함으로써 수직, 수평 방향으로 블록 경계가 다른 타겟 프레임을 비교하는 실시예를 살펴보도록 한다.
도 5 는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보에 따라 확장 프레임들을 비교하기 위한 블록 구조를 나타낸다.
상기 도 5를 살펴보면, 흰색 영역은 원 프레임을 나타내고, 빗금친 영역은 프레임 확장 영역을 나타낸다. 상기 도 5에서는, N번째 프레임과 N+1번째 프레임에 대해 각각 서로 다른 쉬프트 정보가 적용된 경우를 설명한다.
먼저, N번째 확장 프레임은 N번째 원 프레임으로부터 수직 방향으로 Sv(n)만큼 확장되었고, 수평 방향으로 Sh(n)만큼 확장되었다. 여기서, 상기 Sv(n)는 N번째 프레임의 수직 쉬프트 정보를 나타내고, Sh(n)는 N번째 프레임의 수평 쉬프트 정보를 나타낸다.
여기서, 상기 N번째 프레임의 수직 쉬프트 정보와 상기 N번째 프레임의 수평 쉬프트 정보는 랜덤하게 결정될 수 있으며, 서로 동일한 값이거나 다른 값을 가질 수 있다.
또한, N+1번째 확장 프레임은 N+1번째 원 프레임으로부터 수직 방향으로 Sv(n+1)만큼 확장되었고, 수평 방향으로 Sh(n+1)만큼 확장되었다. 여기서, 상기 Sv(n+1)는 N+1번째 프레임의 수직 쉬프트 정보를 나타내고, Sh(n+1)는 N+1번째 프레임의 수평 쉬프트 정보를 나타낸다.
마찬가지로, 상기 N+1번째 프레임의 수직 쉬프트 정보와 상기 N+1번째 프레임의 수평 쉬프트 정보는 랜덤하게 결정될 수 있으며, 서로 동일한 값이거나 다른 값을 가질 수 있다.
또한, 상기 N번째 프레임의 수직, 수평 쉬프트 정보와 상기 N+1번째 프레임의 수직, 수평 쉬프트 정보들 또한 랜덤하게 결정되는 것이므로, 경우에 따라 서로 동일한 값이거나 다른 값을 가질 수 있다.
그리고, 상기 N번째 확장 프레임으로부터 크로핑된 영역을 N번째 타겟 프레임으로 정의할 수 있고, 상기 N+1번째 확장 프레임으로부터 크로핑된 영역을 N+1번째 타겟 프레임으로 정의할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명이 적용되는 실시예들로써, 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보에 따라 확장 프레임들의 수직 블록 경계 및 수평 블록 경계를 비교하기 위한 블록 구조를 나타낸다.
상기 도 6은, N번째 확장 프레임으로부터 크로핑된 N번째 타겟 프레임과 N+1번째 확장 프레임으로부터 크로핑된 N+1번째 타겟 프레임의 블록 구조와 수직 블록 경계를 도시한다.
좌측으로부터 첫번째 점선은 N+1번째 타겟 프레임의 수직 블록 경계를 나타내고, 좌측으로부터 두번째 점선은 N 번째 타겟 프레임의 수직 블록 경계를 나타낸다.
즉, 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보를 적용함으로써 출력된 타겟 프레임들의 수직 블록 경계가 다름을 확인할 수 있다.
상기 도 7은, N번째 확장 프레임으로부터 크로핑된 N번째 타겟 프레임과 N+1번째 확장 프레임으로부터 크로핑된 N+1번째 타겟 프레임의 블록 구조와 수평 블록 경계를 도시한다.
위로부터 첫번째 점선은 N번째 타겟 프레임의 수평 블록 경계를 나타내고, 위로부터 두번째 점선은 N 번째 타겟 프레임의 수평 블록 경계를 나타낸다.
즉, 서로 다른 랜덤 쉬프트 정보를 적용함으로써 출력된 타겟 프레임들의 수평 블록 경계가 다름을 확인할 수 있다.
이렇게 서로 다른 블록 경계를 갖는 타겟 프레임들을 연속적으로 출력함으로써 블록킹 아티팩트의 가시성을 감소시킬 수 있다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로써, 랜덤 쉬트프 정보를 이용하여 비디오 신호를 처리하는 과정을 설명하는 흐름도를 나타낸다.
비디오 신호 처리 장치는 원 프레임을 포함하는 비디오 신호를 수신할 수 있다(S810). 상기 비디오 신호 처리 장치는 코딩 효율을 높이기 위해 상기 원 프레임을 확장할 수 있다. 이때, 확장 프레임으로부터 상기 원 프레임의 상대적 위치를 유도하기 위해 이용되는 랜덤 쉬프트 정보를 생성할 수 있다(S820). 여기서, 상기 랜덤 쉬프트 정보는 수직 쉬프트 정보 및 수평 쉬프트 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 랜덤 쉬프트 정보는 시퀀스 파라미터, 픽쳐 파라미터, 슬라이스 헤더, 또는 SEI(Supplemental Enhancement Information) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
상기 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여, 상기 확장 프레임 내 상기 원 프레임을 복사할 수 있다(S830).
상기 비디오 신호 처리 장치는 상기 확장 프레임과 상기 랜덤 쉬프트 정보를 인코딩하여 비트스트림을 생성할 수 있다(S840). 이렇게 생성된 비트스트림은 다른 장치로 전송될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 랜덤 쉬프트 정보는 인코딩 되지 않고, 상기 도 1의 프레임 확장부(101)로부터 바로 상기 도 2의 디코더(200) 또는 프레임 처리부(201)로 전송될 수도 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로써, 기존 방식으로 코딩된 이미지(a)와 본 발명이 적용된 이미지(b)를 비교하기 위한 테스트 이미지들을 나타낸다.
도 9(a)는 기존 방식으로 코딩된 이미지를 나타내고, 도 9(b)는 본 발명이 적용된 이미지를 나타낸다. 상기 도 9(b)에서는 4장의 JPEG 코딩된 이미지들에 대해 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 쉬프트시킨 후, 4장의 이미지들을 평균하여 나타낸 것이다.
상기 도 9(a)와 도 9(b)를 비교하면, 상기 도 9(b)에서 보다 향상된 화질을 확인할 수 있게 된다.
도 10 내지 도 13은 본 발명이 적용되는 실시예들로써, 랜덤 쉬프트 정보에 의해 확장 프레임에 기초하여 비디오 신호를 처리하는 인코더와 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
본 발명은 영상 신호를 인코딩하거나 또는 디코딩하는 과장에서 쉬프트 정보를 요구하는 인코더부 및 디코더부에 적용될 수 있다.
도 10은 본 발명이 적용되는 일 실시예에 따라 영상 신호에 대하여 인코딩이 수행되는 인코더의 도식적인 블록도이다.
도 10을 참조하면, 상기 인코더(100)는 변환부(120), 양자화부(125), 역양자화부(130), 역변환부(135), 필터링부(140), DPB(Decoded Picture Buffer, 150), 인터-예측부(160), 인트라-예측부(165), 및 엔트로피 인코딩부(170)을 포함한다.
상기 인코더(100)는 영상 신호를 수신하고 그리고 상기 입력 영상 신호로부터, 상기 인터-예측부(160) 또는 상기 인트라-예측부(165)에 의해 출력된 예측 신호를 차감하여 잔차 신호를 생성한다. 이러한 경우에서, 상기 영상 신호는 확장 프레임을 포함하고, 상기 확장 프레임은 원 영상 신호(original video signal)로부터 쉬프트 정보에 의해 확장된 것이다.
상기 생성된 잔차 신호는 상기 변환부(120)로 전송되고, 그리고 상기 변환부(120)는 변환 방식을 상기 잔차 신호에 적용하여 변환 계수를 생성한다.
상기 양자화부(125)는 상기 생성된 변환 계수를 양자화하고 그리고 상기 양자화된 계수를 상기 엔트로피 인코딩부(170)로 전송한다. 상기 엔트로피 인코딩부(170)는 상기 양자화된 신호에 대하여 엔트로피 코딩을 수행하고 그리고 상기 잔차 신호를 출력한다.
이러한 압축 과정에서, 이웃 블록들이 다른 양자화 파라미터들에 의해 양자화되기 때문에 블록 경계가 나타나는 아티팩트가 발생할 수 있다.
이러한 현상은 블록킹 아티팩트라고 불리고, 이는 픽쳐 품질을 평가하는 데에 이용될 수 있는 요소들 중 하나이다.
상기 필터링부(140)는 상기 복원된 신호에 필터링을 적용하고 그리고 상기 필터링된 신호를 재생 기기로 출력하거나 또는 상기 필터링된 신호를 상기 DPB(150)로 전송한다.
상기 DPB(150)는 상기 인터-예측부(160) 내의 참조 프레임으로서 상기 필터링된 프레임을 이용하기 위하여 상기 필터링된 프레임을 저장할 수 있다.
상기 인터-예측부(160)는 시간 중복성(redundancy) 및/또는 공간 중복성을 제거하기 위하여 복원된 픽쳐를 참조하여 시간 예측 및/또는 공간 예측을 수행한다. 이러한 경우에서, 예측을 수행하는데 이용되는 참조 픽쳐는 상기 참조 픽쳐가 이전에 코딩되거나 또는 디코딩된 경우 상기 참조 픽쳐가 블록 내에 양자화되었거나 또는 역양자화되었던 신호이기 때문에 블록킹 아티팩트 또는 링잉(ringing) 아티팩트를 포함할 수 있다.
상기 인트라-예측부(165)는 현재 코딩될 블록에 이웃하는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예에서 영상 신호를 디코딩하도록 구성되는 디코더의 도식적인 블록도를 도시한다.
도 11의 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(225), 필터링부(230), DPB(240), 인터-예측부(250) 및 인트라-예측부(255)를 포함한다.
상기 디코더(200)는 도 10의 상기 인코더(100)에 의해 출력되는 신호를 수신한다. 이러한 경우에서, 상기 출력 신호는 확장 프레임을 포함할 수 있고, 쉬프트 정보를 추가적으로 포함할 수 있다.
상기 수신된 신호는 상기 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩의 대상이 된다. 상기 역양자화부(220)는 양자화 스텝 사이즈에 관한 정보를 이용하여 상기 엔트로피-디코딩된 신호로부터 변환 계수를 획득한다. 상기 역변환부(225)는 상기 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(difference signal)를 획득한다. 복원 신호는 상기 획득된 차이 신호에 상기 인터-예측부(250) 또는 상기 인트라-예측부(255)에 의해 출력된 예측 신호를 부가하여 생성된다.
상기 필터링부(230)는 상기 복원 신호에 필터링을 적용하고 그리고 상기 필터링된 신호를 상기 재생 기기 또는 상기 DPB(240)로 출력한다. 상기 DPB(240)에 의해 전송된 상기 필터링된 신호는 상기 인터-예측부(250)에서 참조 신호로서 이용될 수 있다.
도 12 및 13은 본 발명의 실시예들이 적용되었던 인코더 및 디코더의 도식적인 블록도를 도시한다.
도 12의 상기 인코더(100)는 변환부(110), 양자화부(120), 역양자화부(130), 역변환부(140), 버퍼(150), 예측부(160), 및 엔트로피 인코딩부(170)을 포함한다. 도 13의 상기 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 버퍼(240), 및 예측부(250)를 포함한다.
상기 인코더(100)는 영상 신호를 수신하고 그리고 상기 영상 신호로부터, 상기 예측부(160)에 의해 출력된 예측 신호를 차감하여 예측 에러를 생성한다. 여기서, 상기 영상 신호는 확장 프레임을 포함하고, 상기 확장 프레임은 원 영상 신호로부터의 쉬프트 정보에 의해 확장된 것이다.
상기 생성된 예측 에러는 상기 변환부(110)로 전송된다. 상기 변환부(110)는 변환 방식을 상기 예측 에러에 적용하여 변환 계수를 생성한다.
상기 양자화부(120)는 상기 생성된 변환 계수를 양자화하고 그리고 상기 양자화된 계수를 상기 엔트로피 인코딩부(170)로 전송한다.
상기 엔트로피 인코딩부(170)는 상기 양자화된 신호에 관한 엔트로피 코딩을 수행하고 그리고 엔트로피-코딩된 신호를 출력한다.
반면에, 상기 양자화부(120)에 의해 출력된 상기 양자화된 신호는 예측 신호를 생성하기 위하여 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 인코더(100)의 루프 내의 상기 역양자화부(130)는 양자화된 신호가 예측 에러로 복원되도록 상기 양자화된 신호에 관하여 역양자화 및 역변환을 수행할 수 있다. 복원 신호는 상기 복원된 예측 에러를 상기 예측부(160)에 의해 출력된 예측 신호에 부가하여 생성될 수 있다.
상기 버퍼(150)는 상기 예측부(160)의 향후 참조를 위하여 상기 복원 신호를 저장한다. 상기 예측부(160)는 상기 버퍼(150)내에 저장된 이전에 복원된 신호를 이용하여 예측 신호를 생성한다.
도 13의 상기 디코더(200)는 도 12의 상기 인코더(100)에 의해 출력되는 신호를 수신한다. 이러한 경우에서, 상기 출력 신호는 확장 프레임을 포함할 수 있고, 쉬프트 정보를 부가적으로 포함할 수 있다.
상기 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 수신된 신호에 관하여 엔트로피 디코딩을 수행한다. 상기 역양자화부(220)는 양자화 스텝 사이즈에 관한 정보에 기반하여 상기 엔트로피-디코딩된 신호로부터 변환 계수를 획득한다. 상기 역변환부(230)는 상기 변환 계수에 관하여 역변환을 수행하여 예측 에러를 획득한다. 상기 획득된 예측 에러를 상기 예측부(250)에 의해 출력된 예측 신호에 부가하여 복원 신호가 생성된다.
상기 버퍼(240)는 상기 예측부(250)의 향후 참조를 위하여 상기 복원 신호를 저장한다. 상기 예측부(250)는 상기 버퍼(240)에 저장된 이전에 복원된 신호를 이용하여 예측 신호를 생성한다.
본 발명에 따르면, 상기 블록킹 아티팩트들의 가시성은 상기 확장 프레임 및 쉬프트 정보를 인코딩하고 그리고 디코딩하여 감소될 수 있다. 더욱이, 상기 블록킹 아티팩트들의 가시성을 감소시켜 영상 신호의 본질적인(subjective) 픽쳐 품질이 향상될 수 있다.
위에서 기술된 바와 같이, 본 발명이 적용될 수 있는 상기 디코더 및 상기 인코더를 포함하는 처리 장치는 멀티미디어 방송 전송/수신 장치, 이동 통신 단말기, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시 카메라, 비디오 채팅 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 이동 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, VoD 서비스 제공 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원 (3D) 비디오 장치, 텔레컨퍼런스 비디오 장치, 및 의료 비디오 장치 내에 포함될 수 있고, 비디오 신호들 및 데이터 신호들을 코딩하는데 사용될 수 있다.
더욱이, 본 발명이 적용될 수 있는 상기 처리 방법은 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 프로그램의 형태로 제작되고 컴퓨터-판독가능 기록 매체 내에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 갖는 멀티미디어 데이터는 컴퓨터-판독가능 기록 매체 내에 또한 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터-판독가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 판독 가능한 데이터가 저장되는 모든 유형들의 저장 기기들을 포함한다. 상기 컴퓨터-판독가능 기록 매체는, 예를 들어, BD, USB, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 및 광학 데이터 저장 기기를 포함할 수 있다. 더욱이, 상기 컴퓨터-판독가능 기록 매체는 반송파들(예컨대, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 매체를 포함한다. 더욱이, 상기 인코딩 방법에 의해 생성되는 비트 스트림이 컴퓨터-판독가능 기록 매체 내에 저장될 수 있거나 또는 유선/무선 통신 네트워크들을 통해 전송될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 예시의 목적들을 위하여 개시되었고, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 첨부된 청구항들에서 개시된 본 발명의 기술적 정신 및 범위 이내에서 다양한 다른 실시예들을 향상, 변경, 교체, 또는 부가할 수 있다.

Claims (16)

  1. 영상 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    원 프레임(original frame)을 포함하는 영상 신호를 수신하는 단계;
    상기 원 프레임의 상대적 위치를 유도하기 위해 사용되는 랜덤 쉬프트 정보를 생성하는 단계;
    상기 생성된 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 확장 프레임 내 상기 원 프레임을 복사하는 단계; 및
    상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 인코딩하는 단계를 포함하고,
    상기 영상 신호에 포함되는 프레임들의 경계는 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 각 프레임에 대하여 변하는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 각각의 프레임에 대하여 수평으로 및/또는 수직으로 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확장 프레임은 상기 원 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 슬라이스 헤더 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 영상 신호를 처리하는 방법에 있어서,
    확장 프레임 및 랜덤 쉬프트 정보를 포함하는 상기 영상 신호를 수신하는 단계;
    타겟 프레임을 포함하는 상기 확장 프레임 및 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 디코딩하는 단계; 및
    상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 출력하는 단계
    를 포함하고,
    상기 타겟 프레임은 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 상기 확장 프레임으로부터 크로핑된(cropped) 원 프레임 사이즈를 갖는 프레임을 지시하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 타겟 프레임의 위치를 수평으로 및/또는 수직으로 유도하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 확장 프레임은 상기 타겟 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 영상 신호의 슬라이스 헤더로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 영상 신호를 처리하기 위한 장치에 있어서,
    원 프레임(original frame)을 포함하는 영상 신호를 수신하고, 상기 원 프레임의 상대적 위치를 유도하기 위해 사용되는 랜덤 쉬프트 정보를 생성하고, 상기 생성된 랜덤 쉬프트 정보를 이용하여 확장 프레임 내 상기 원 프레임을 복사하도록 구성되는 프레임 확장부; 및
    상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 인코딩하도록 구성되는 인코더를 포함하고,
    상기 영상 신호에 포함되는 프레임들의 경계는 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 각 프레임에 대하여 변하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 각각의 프레임에 대하여 수평으로 및/또는 수직으로 생성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제9항에 있어서, 상기 확장 프레임은 상기 원 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 슬라이스 헤더 내에 삽입되는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 영상 신호를 디코딩하기 위한 디코딩 장치에 있어서, 상기 디코딩 장치는,
    확장 프레임 및 랜덤 쉬프트 정보를 포함하는 상기 영상 신호를 수신하고, 타겟 프레임을 포함하는 상기 확장 프레임 및 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 디코딩하고, 그리고 상기 확장 프레임 및 상기 랜덤 쉬프트 정보를 출력하도록 구성되고, 상기 타겟 프레임은 상기 랜덤 쉬프트 정보에 기반하여 상기 확장 프레임으로부터 크로핑된(cropped) 원 프레임 사이즈를 갖는 프레임을 지시하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 타겟 프레임의 위치를 수평으로 및/또는 수직으로 유도하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 확장 프레임은 상기 타겟 프레임의 각각의 차원에서 하나의 블록 크기 또는 이상에 의해 확장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제13항에 있어서,
    상기 랜덤 쉬프트 정보는 상기 영상 신호의 슬라이스 헤더로부터 추출되는 것을 특징으로 하는 장치.
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