KR20180080365A - 영역-기반 이미지 압축 - Google Patents

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앤드류 에스. 포미아노스키
콘스탄틴 요르차
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어드밴스드 마이크로 디바이시즈, 인코포레이티드
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Abstract

이미지 압축 방법은 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 단계를 포함한다. 이미지의 영역은 평가되도록 선택된다. 선택된 영역은 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면 변환 및 양자화된다. 미리 결정된 압축 인정 기준은 특정 비트 레이트, 특정 이미지 품질, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 영역이 변환 및 양자화된 후에 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면, 그때는 변환 및 양자화 설정이 조정되고 영역은 조정된 설정을 사용하여 변환 및 양자화된다. 그 후 영역은 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었을 때 인코딩된다. 인코딩은 부가적 압축 스테이지를 포함할 수 있다.

Description

영역-기반 이미지 압축{REGION-BASED IMAGE COMPRESSION}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2011년 10월 14일자로 출원된 미국 가출원 제61/547,648호 및 2012년 10월 12일자로 출원된 미국 비-가출원 제13/651,020호의 이익을 주장하며, 이로써 그 내용은 참조에 의해 본 명세서에 완전히 제시되어 있는 것처럼 편입되는 것이다.
발명의 기술 분야
본 발명은 일반적으로는 이미지 압축에 관한 것으로, 구체적으로는, 영역-기반 이미지 압축 방법에 관한 것이다.
손실 압축 기술은 상당한 이미지 품질 희생 없이 낮은 비트 레이트로 이미지를 효과적으로 인코딩하는 방법을 요건으로 한다. 고정 레이트 압축 기법은 일반적으로는 픽셀당 4 비트 상당히 아래 레이트로 열악한 이미지 품질을 갖는다. JPEG(Joint Photographic Experts Group)와 같은 일부 현존 가변 레이트 압축 기술은 특정 형태의 변환 및 양자화를 적용한다.
압축 후 저장될 데이터량을 감축하는 일부 방법은 데이터를 성기게 저장하는 것 및 결과를 보간하는 것을 관여시킬 수 있다. 현존 방법들은 일반적으로는 양호한 레벨의 이미지 품질을 제공하지 않았고, 일부 경우에서는 잠재적으로 원치않는 이미지 아티팩트(예컨대, 고주파수 잡음)를 도입할 수도 있다.
후속 압축 단계 전에 로컬 영역-당 변환 및 양자화 단계를 부가하는 것은 압축될 데이터량을 감축하여, 높은 레벨의 이미지 품질을 유지하는데 필요한 요구된 비트 레이트를 감축할 수 있다. 압축해제 동안, 픽셀 값을 발생시키도록 복원 변환이 적용된다. 전반적으로, 영역-당 변환 및 양자화를 수행하는 것은, 다루기 힘든 복잡성을 이미지 디코딩에 부가함이 없이, 높은 이미지 품질로 낮은 비트 레이트를 달성하는데 더 나은 절충이 이루어지게 허용한다.
이미지 압축 방법은 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 단계를 포함한다. 이미지의 영역은 평가되도록 선택된다. 선택된 영역은 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준(compression acceptability criteria)을 만족하지 않으면 변환 및 양자화된다. 미리 결정된 압축 인정 기준은 특정 비트 레이트, 특정 이미지 품질, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 영역이 변환 및 양자화된 후에 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면, 그때는 변환 및 양자화 설정이 조정되고 영역은 조정된 설정을 사용하여 변환 및 양자화된다. 그 후 영역은 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었을 때 인코딩된다.
이미지 압축 방법은 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 단계를 포함한다. 이미지의 영역은 평가되도록 선택된다. 선택된 영역은 하위영역으로 분해된다. 하위영역은 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면 변환 및 양자화된다. 영역이 하위영역 분할, 변환, 및 양자화의 조합에 기반하여 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면, 그때는 하위영역 분할이 조정되고 조정된 하위영역이 변환 및 양자화된다. 그 후 영역은 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었을 때 인코딩된다.
하나 이상의 영역을 포함하는 이미지를 압축해제하는 방법은 디코딩할 이미지의 영역을 선택하는 단계를 포함한다. 선택된 영역 및 선택된 영역과 연관된 메타데이터가 디코딩된다. 복원 변환이 선택된 영역에 적용되되, 메타데이터는 복원 변환에 관한 정보를 포함한다.
이미지를 압축해제하는 방법으로서, 이미지는 하나 이상의 영역을 포함하고, 그 각각은 하나 이상의 하위영역을 포함한다. 이미지의 영역이 압축해제되도록 선택된다. 선택된 영역 및 선택된 영역과 연관된 메타데이터가 디코딩된다. 복원 변환이 선택된 영역에서의 하위영역의 각각에 적용되되, 메타데이터는 복원 변환에 관한 정보를 포함한다.
이미지 압축 시스템은 인코더를 포함한다. 인코더는 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하고, 평가할 이미지의 영역을 선택하고, 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면 영역을 변환 및 양자화하도록 구성된다. 영역이 변환 및 양자화된 후에 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면, 인코더는 변환 및 양자화 설정을 조정하고, 조정된 설정을 사용하여 영역을 변환 및 양자화하도록 더 구성된다. 영역은 그 후 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었을 때 인코딩된다.
하나 이상의 영역을 포함하는 이미지를 압축해제하는 시스템은 디코더를 포함한다. 디코더는 디코딩할 이미지의 영역을 선택하고, 선택된 영역 및 선택된 영역과 연관된 메타데이터를 디코딩하고, 선택된 영역에 복원 변환을 적용하도록 구성되되, 메타데이터는 복원 변환에 관한 정보를 포함한다.
이미지를 압축하도록 범용 컴퓨터에 의한 실행용 명령어의 세트를 저장하는 비-일시적 컴퓨터 가독 저장 매체는 분해 코드 세그먼트, 선택 코드 세그먼트, 변환 및 양자화 코드 세그먼트, 조정 코드 세그먼트, 및 인코딩 코드 세그먼트를 포함한다. 분해 코드 세그먼트는 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하기 위한 것이다. 선택 코드 세그먼트는 평가할 이미지의 영역을 선택하기 위한 것이다. 변환 및 양자화 코드 세그먼트는 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면 영역을 변환 및 양자화하기 위한 것이다. 조정 코드 세그먼트는 영역이 변환 및 양자화된 후에 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면 변환 및 양자화 설정을 조정하기 위한 것이다. 인코딩 코드는 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었을 때 영역을 인코딩하기 위한 것이다.
이미지 압축 방법은 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 단계를 포함한다. 영역이 선택되고, 하나 이상의 하위영역으로 분할된다. 하위영역, 복수의 변환 중 하나, 및 복수의 양자화기 중 하나가 선택된다. 선택된 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기는 미리 결정된 압축 인정 기준에 대비하여 평가된다. 미리 결정된 압축 인정 기준의 관점에서 최상의 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기를 결정하기 위해 하위영역, 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기의 각각이 반복적으로 선택된다. 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었을 때 최상의 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기를 사용하여 하위영역 모두가 인코딩된다.
이미지 압축 방법은 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 단계를 포함한다. 이미지의 영역이 평가되도록 선택된다. 선택된 영역은 압축되고, 압축된 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면 변환 및 양자화된다. 그것이 변환 및 양자화된 후에 변환 및 양자화된 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면, 그때는 변환 및 양자화 설정이 조정된다. 압축된 영역은 조정된 설정을 사용하여 변환 및 양자화된다. 변환 및 양자화된 영역은 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었을 때 인코딩된다.
수반 도면과 함께 예의 방식으로 주어지는 이하의 설명으로부터 더 상세하게 이해될 수 있다.
도 1은 하나 이상의 개시된 실시예가 구현될 수 있는 일례의 디바이스의 블록 선도;
도 2는 이미지 압축 방법의 흐름도;
도 3은 이미지 압축 방법 대안의 흐름도;
도 4는 이미지의 소정 영역을 압축해제하기 위한 방법의 흐름도;
도 5는 변환 및 양자화기의 조합을 평가하는 이미지 압축 방법의 흐름도.
고정-레이트 블록-기반 압축 기술은 상당한 이미지 품질 희생 없이 낮은 비트 레이트로 이미지를 효과적으로 인코딩하는 방법을 요건으로 한다. 어느 후속 인코딩 및/또는 압축 단계 앞에 로컬 영역-당 변환 및 양자화 단계를 부가하는 것은 인코딩 및/또는 압축될 데이터량을 감축하여 소망 목표 비트 레이트를 달성하면서도 이미지 품질을 유지한다. 영역을 압축해제하기 위해서, 압축된 데이터는 우선 기초 압축 기법(구현에 의존)에 따라 완전히 또는 부분적으로 압축해제될 수 있다. 그 후 원래의 압축되지 않은 데이터로의 근사 데이터를 만들어내도록 복원 변환이 적용된다. 양자화 동안 어느 계수가 폐기되면, 그들 계수는 복원 변환의 목적으로는 영으로 가정된다.
도 1은 하나 이상의 개시된 실시예가 구현될 수 있는 일례의 디바이스(100)의 블록 선도이다. 디바이스(100)는, 예컨대, 컴퓨터, 게이밍 디바이스, 휴대용 디바이스, 셋-톱 박스, 텔레비전, 모바일폰, 또는 태블릿 컴퓨터를 포함할 수 있다. 디바이스(100)는 프로세서(102), 메모리(104), 스토리지(106), 하나 이상의 입력 디바이스(108), 및 하나 이상의 출력 디바이스(110)를 포함한다. 디바이스(100)는 또한 옵션으로는 입력 드라이버(112) 및 출력 드라이버(114)를 포함할 수 있다. 디바이스(100)는 도 1에 도시되지 않은 부가적 컴포넌트를 포함할 수 있다고 이해된다.
프로세스(102)는 중앙 프로세싱 유닛(CPU), 그래픽 프로세싱 유닛(GPU), 동일 다이 상에 위치하는 CPU와 GPU, 또는 하나 이상의 프로세서 코어를 포함할 수 있되, 각각의 프로세서 코어는 CPU 또는 GPU일 수 있다. 메모리(104)는 프로세서(102)와 동일한 다이 상에 위치할 수 있거나, 프로세서(102)와 별개로 위치할 수 있다. 메모리(104)는 예컨대 램(RAM), 동적 RAM, 또는 캐시와 같이 휘발성 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다.
스토리지(106)는 고정식 또는 착탈식 스토리지, 예컨대, 하드 디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브, 광학 디스크 또는 플래시 드라이브를 포함할 수 있다. 입력 디바이스(108)는 키보드, 키패드, 터치 스크린, 터치 패드, 검출기, 마이크로폰, 가속도계, 자이로스코프, 생체인식 스캐너, 또는 네트워크 커넥션(예컨대, 무선 IEEE 802 신호의 송신 및/또는 수신용 무선 랜 카드)을 포함할 수 있다. 출력 디바이스(110)는 디스플레이, 스피커, 프린터, 촉각 피드백 디바이스, 하나 이상의 라이트, 안테나, 또는 네트워크 커넥션(예컨대, 무선 IEEE 802 신호의 송신 및/또는 수신용 무선 랜 카드)을 포함할 수 있다.
입력 드라이버(112)는 프로세서(102) 및 입력 디바이스(108)와 통신하고 있고, 프로세서(102)가 입력 디바이스(108)로부터의 입력을 수신하도록 허용한다. 출력 드라이버(114)는 프로세서(102) 및 출력 디바이스(110)와 통신하고 있고, 프로세서(102)가 출력 디바이스(110)로의 출력을 보내게 허용한다. 입력 드라이버(112) 및 출력 드라이버(114)는 옵션 컴포넌트임과, 디바이스(100)는 입력 드라이버(112) 및 출력 드라이버(114)가 존재하지 않더라도 동일 방식으로 동작할 것임을 언급한다.
도 2는 이미지 압축 방법(200)의 흐름도이다. 인코딩될 이미지가 선택되고(단계(202)), 선택된 이미지는 소정 방법에 따라 수개의 영역으로 분해된다(단계(204)). 영역은 고정 크기 또는 가변 크기일 수 있고, 분해 방법은 계층적일 수 있다. 이미지를 영역으로 분해하도록 사용된 특정 방법은 방법(200)의 전반적 동작에 영향을 미치지 않음을 언급한다.
영역이 평가를 위해 선택되고(단계(206)), 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 결정하도록 조사된다(단계(208)). 미리 결정된 압축 인정 기준은, 국한되는 것은 아니지만, 특정 비트 레이트, 특정 이미지 품질, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 기본 기초 압축 시스템을 사용하여 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하도록 영역을 인코딩하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 경우에 있어서는, 부가적 변환 및 양자화 단계가 요구되지 않고, 영역은 인코딩 스테이지에서 직접 프로세싱될 수 있다. 이것은 변환이 항등 변환(identity transform)인 특수 경우로 보일 수 있다.
영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면(단계(208)), 수개의 정제가 수행될 수 있다. 영역이 변환 및 양자화된다(단계(210)). 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 충족하도록 변환 및 양자화될 필요가 있다고 방법이 결정하면, 그때 그 방법은 소정 세트로부터 변환 및 양자화를 선택한다. 일 실시예에 있어서, 세트는 선형 변환만을, 예컨대 평활화 커널로 필터링, 웨이브렛 변환, 커브렛 변환, 가버 웨이브렛 변환(Gabor wavelet transforms) 등을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 세트는 비-선형 변환을 포함할 수 있다.
그 최적화 절차의 일부분으로서, 인코더는 변환 및 양자화의 다수의 잠재적 조합을 평가하여, 미리 결정된 압축 인정 기준에서 최고 품질을 달성하는 조합을 선택할 수 있다. 인코더는 인코딩 성능 대비 전반적 압축 품질을 절충하도록 이 스테이지에서 어느 최적화 단계의 정도를 제어하는 파라미터를 가질 수 있다. 이들 제어는 최적 변환 및 양자화 검색의 정도를 제한할 수 있고, 또한 임계값을 제공하여, 특정 목표에 도달될 때 그 기술이 조기에 빠져나가게 허용할 수 있다.
양자화는 변환으로부터 출력된 계수를 취하고 그것들을 소정 세트의 값으로 라운딩함으로서 수행되고, 그 세트는 각각의 계수에 대해 다를 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 계수 중 일부에 대응하는 그 값들의 세트들은 (다운샘플링에서처럼) 대응하는 계수가 폐기됨을 의미하는 단일 값 영으로 이루어질 수 있다. 양자화 후에, 남아있는 계수는 인코딩된다.
그 후 변환 및 양자화의 조합에 기반하여 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 결정된다(단계(212)). 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면, 변환 및 양자화 설정이 조정되고(단계(214)), 조정된 영역은 조정된 설정으로 변환 및 양자화된다(단계(210)).
변환 및 양자화를 최적화하고 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하거나 또는 모든 후보 설정이 평가되었고 최상 설정이 선택된 후에(단계(208) 또는 단계(212)), 영역은 인코딩된다(단계(216)). 인코딩은 어떤 기초 압축을 편입할 수 있다. 각각의 영역에 대해, 출력 데이터 포맷은, 그 영역에 적용된 변환 및 양자화 및 디코딩에 요구될 수 있는 다른 정보를 나타내도록, 그 영역과 저장 및/또는 송신될 어떤 메타데이터를 포함한다. 부가적으로, 인코딩된 영역은 송신될 수 있다(도 2에는 도시하지 않음). 이미지의 영역이 모두 조사된 것이 아니면(단계(218)), 그때 방법은 평가할 또 다른 영역을 선택함으로써(단계(206)) 계속된다. 이미지의 영역이 모두 조사되었으면(단계(218)), 그때 방법은 종료한다.
방법(200)의 특정 구현(도시하지 않음)에 있어서, 단계(210)에서의 변환 및 양자화는 다운스케일링 동작이도록 구성될 수 있다. 압축되기로 되어 있는 영역은 평가되고 압축 전에 선택된 종횡비(aspect ratio)로 다운스케일링(변환 및 양자화를 포함)되어, 정보를 가능한 많이 유지하면서도 영역 내 픽셀의 총 수를 감축한다. 다운스케일링을 수행하는 것은 인코딩 전에 데이터량을 감축하여, (부가적 압축 단계를 포함할 수 있는) 인코딩이 주어진 비트 레이트에 대해 더 높은 정확도로 일어날 수 있게 한다. 서로 다른 종횡비 세트 중 하나가 영역을 다운스케일링하는데 선택될 수 있다. 선택된 종횡비는 현재 영역에 대하여 이러한 메트릭 대비 각각의 가능한 비로의 양자화의 결과를 평가함으로써 선택된 에러 메트릭(예컨대, 피크 신호 대 잡음 비)에 따라 최상 결과를 제공한다.
일 구현에 있어서는, (예컨대, 고정-레이트 압축 기법에 있어서) 목표 비트 레이트가 알려져 있고, 목표 비트 레이트에서 가용 공간량이 계산될 수 있다. 이러한 정보로, 영역이 가용 공간에 들어맞도록 스케일링될 수 있는 방법이 다수 있을 수 있다. 다운스케일링 동안, 고주파수 이미지 정보 중 일부는 폐기되어, 영역을 효과적으로 블러링(blurring)한다. 원래 영역의 컨텐트에 의존하여, 스케일링 종횡비의 선택은 이미지 품질을 보존하는데 상당한 영향을 미칠 수 있다. 원래 데이터에 비-균일 스케일링을 적용함으로써, 원래 이미지에서의 중요 정보가 많이 보존될 수 있다. 각각의 영역에 대해 다른 레벨의 스케일링을 가짐으로써, 압축은 여러 다른 영역에 대해 이미지 컨텐트에서의 로컬 특성에 응답할 수 있다. 그 구현은 미리 결정된 압축 인정 기준을 최적화하도록 이미지 내 각각의 영역에 대해 변환 및 양자화의 다수의 가능한 선택을 잠재적으로 조사할 수 있다.
도 3은 이미지 압축을 위한 대체 방법(300)의 흐름도이다. 인코딩될 이미지가 선택되고(단계(302)), 선택된 이미지는 소정 방법에 따라 수개의 영역으로 분해된다(단계(304)). 영역은 고정 크기 또는 가변 크기일 수 있고, 분해 방법은 계층적일 수 있다. 이미지를 영역으로 분해하도록 사용된 특정 방법은 방법(300)의 전반적 동작에 영향을 미치지 않음을 언급한다.
영역이 평가를 위해 선택되고(단계(306)), 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 결정하도록 조사된다(단계(308)). 미리 결정된 압축 인정 기준은, 국한되는 것은 아니지만, 특정 비트 레이트, 특정 이미지 품질, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 기본 기초 압축 시스템을 사용하여 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하도록 영역을 인코딩하는 것이 가능할 수 있다. 이러한 경우에 있어서는, 부가적 변환 및 양자화 단계가 요구되지 않고, 영역은 기초 압축 기법에 의해 프로세싱될 수 있다. 이것은 변환이 항등 변환인 특수 경우로 보일 수 있다.
영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면(단계(308)), 그때 수개의 정제가 수행될 수 있다. 영역이 하위영역으로 분할되고(단계(310)), 하위영역이 변환 및 양자화된다(단계(312)). 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 충족하도록 분할, 변환, 및 양자화될 필요가 있다고 인코더가 결정하면, 그때 인코더는 소정 분할, 변환, 및 양자화 세트로부터 분할, 변환, 및 양자화를 선택한다. 일 실시예에 있어서, 세트는 선형 변환만을, 예컨대 평활화 커널로 필터링, 웨이브렛 변환, 커브렛 변환, 가버 웨이브렛 변환 등을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 세트는 비-선형 변환을 포함할 수 있다.
그 최적화 절차의 일부분으로서, 인코더는 영역 분할(어떻게 영역이 하위영역으로 분할되는지), 변환, 및 양자화의 다수의 잠재적 조합을 평가하여, 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하도록 최고 품질을 달성하는 조합을 선택할 수 있다. 인코더는 인코딩 성능 대비 전반적 압축 품질을 절충하도록 이 스테이지에서 어느 최적화 단계의 정도를 제어하는 파라미터를 가질 수 있다. 이들 제어는 최적 영역, 하위영역 분할, 변환, 및 양자화 검색의 정도를 제한할 수 있고, 또한 임계값을 제공하여, 특정 목표에 도달될 때 그 기술이 조기에 빠져나가게 허용할 수 있다.
그 후 분할, 변환, 및 양자화의 조합에 기반하여 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 결정된다(단계(314)). 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않으면, 그때 분할(어떻게 영역이 하위영역으로 분할되는지), 변환, 및/또는 양자화가 조정될 수 있고(단계(316)), 조정된 하위영역은 그 조정(들)에 기반하여 변환 및 양자화된다(단계(312)). 분할이 조정되면(단계(316)), 미리 결정된 압축 인정 기준을 달성하는 결과를 초래할 수 있는 대안의 영역 분할을 발생시키도록 다른 분할 기술이 사용될 수 있다.
영역 분할, 변환, 및 양자화를 최적화하고 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준 및/또는 이 프로세싱에 대한 다른 종료 조건을 만족한 후에(단계(308) 또는 단계(314)), 영역은 인코딩된다(단계(318)). 인코딩은 어떤 기초 압축을 편입할 수 있다. 각각의 영역에 대해, 출력 데이터 포맷은, 그 영역에 적용된 영역 분할, 변환, 및 양자화 및 디코딩에 요구될 수 있는 다른 정보를 나타내도록, 그 영역과 저장 및/또는 송신될 어떤 메타데이터를 포함한다. 부가적으로, 인코딩된 영역은 송신될 수 있다(도 3에는 도시하지 않음). 이미지의 영역이 모두 조사된 것이 아니면(단계(320)), 그때 방법은 평가할 또 다른 영역을 선택함으로써(단계(306)) 계속된다. 이미지의 영역이 모두 조사되었으면(단계(320)), 그때 방법은 종료한다.
도 4는 이미지의 영역을 압축해제하기 위한 방법(400)의 흐름도이다. 이미지의 영역이 디코딩을 위해 선택되고(단계(402)), 선택된 영역 및 그 연관된 메타데이터가 디코딩된다(단계(404)). 메타데이터에 포함된 정보를 사용하여 복원 변환이 영역에 적용된다(단계(406)). 그 후 이미지를 디스플레이하기 전에 필요에 따라 영역에 부가적 프로세싱이 수행된다(단계(408)). 부가적 프로세싱의 예들은 예컨대 텍스처 매핑 동작 등을 포함할 수 있다.
방법(400)의 대체 실시예(도시하지 않음)에 있어서, 영역은 하위영역으로 분할될 수 있다. 하위영역은 (전체 영역에 특정된) 단일 변환 및 양자화를 공유할 수 있거나, 각각의 하위영역은 그 자신의 특정된 개개의 변환 및 양자화를 가질 수 있다.
방법(400)의 대체 실시예(도시하지 않음)에 있어서, 영역이 인코딩 동안 다운스케일링되었으면, 단계(406)는 업스케일링 동작일 수 있다. 데이터는 영역에 대한 기초 압축 방법에 따라 팽창된다. 그 후 영역은 다운스케일링에 사용된 종횡비를 기술하는 메타데이터에 포함된 정보를 사용하여 업스케일링된다(단계(406)). 업스케일링은 어떠한 적용가능한 필터라도 사용할 수 있지만, 이미지 품질을 보존하기 위해, 인코더는 디코더에 의해 무슨 필터가 사용될 것인지 알고 있을 필요가 있는 바, 이것은 압축 품질이 더 정밀하게 되도록 할 수 있기 때문이다. 하드웨어 구현에 있어서, 업스케일링 필터는 양방향 선형일 수 있는데, 이러한 필터가 구현이 단순하고 저렴하기 때문이다. 방법(400)의 동작을 실질적으로 바꾸지 않고 다른 유형의 업스케일링 필터가 사용될 수 있다. 부가적으로, 업스케일링에 사용된 필터의 유형은 이미지 전체에 걸쳐 균일할 수 있거나 이미지의 각각의 영역에 대해 독립적으로 선택될 수 있다.
이러한 실시예의 일 구현에 있어서, 인코더는 주어진 영역 크기 예컨대 8×8로 고정-레이트 영역-기반 압축 기법을 사용한다. 각각의 영역은 독립적으로 압축된다. 명시적으로 그 요구된 비트 레이트로 영역 내 픽셀마다 인코딩하는 것이 가능하지 않으면, 그때 영역은 압축 전에 소정 비만큼 다운스케일링된다. 예컨대, 8×8 영역은 저장될 필요가 있는 픽셀 정보량을 25%만큼 감축할 8×6으로 크기가 감축될 수 있다. 정보 감축 레벨은 영역이 소망 압축 인정 기준에서 인코딩될 수 있게 하도록 선택된다. 다운스케일링은, 더 유용한 정보를 유지하는데 사용되는 더 높은 품질 방법으로, 어느 적절한 방법에 의해 성취될 수 있다.
주어진 최종 정보량에 대해, 유사한 양만큼 저장될 필요가 있는 정보량을 감축하도록 영역을 스케일링하는 여러 다른 방법이 수개 있을 수 있다. 예컨대, 8×6, 7×7 및 6×8 픽셀 세트는 모두 최종 데이터량과 대략 동일한 양을 인코딩할 것을 요구한다. 각각의 영역에 대해, 인코더는 여러 다른 비를 시도하고, (다수의 여러 다른 양자화로부터 선택하여) 미리 결정된 압축 인정 기준의 관점에서 최상 이미지 품질을 제공하는 비를 사용할 수 있다.
이미지의 일부 영역에 있어서, 그 방법은 더 높은 레벨의 다운스케일링(예컨대, 8×5, 8×4, 6×5 등)을 사용하도록 선택하고 더 낮은 압축 레이트를 갖는 백-엔드 압축 기법을 사용하는 인코더와 함께 이들 비를 평가할 수 있음을 언급한다. 저장될 필요가 있는 고유 픽셀의 수를 감축함으로써, 남아있는 픽셀은 동일한 미리 결정된 압축 인정 기준을 달성하면서도 더 높은 정확도(즉, 더 낮은 압축 레이트)로 인코딩될 수 있다. 이미지의 평활 영역에 있어서는, 더 높은 정밀도로 최종 픽셀을 인코딩하면서 이들 더 높은 레벨의 다운스케일링을 사용하는 것이 이로울 수 있다. 정반대로, 일부 영역(예컨대, 더 높은 주파수 컨텐트를 갖는 그들 영역)에 있어서는, 스케일링(양자화) 최소 또는 없음을 사용하고, 대신에 더 높은 레이트의 백-엔드 압축을 사용하는 것이 이미지 품질의 관점에서 더 최적일 수 있다.
이러한 실시예로의 하나의 확장은, (X 및 Y 축에 정렬되어 그러나 가변 종횡비로 다운샘플링을 사용하여 달성된 근사보다는) 영역에서의 이미지 품질을 많이 보존하도록, 선택된 벡터 방향을 따라 정보를 다운샘플링하는 것이다. 이러한 경우에 있어서, 양자화는 위와 동일할 수 있지만, 변환은 이제 다르다. 이러한 확장은 고주파수 컨텐트가 사선에 더 가깝게 정렬되는 이미지의 영역에서의 상세의 더 나은 보존을 가능하게 할 수 있다. 예컨대, 이미지가 (만약 있다면) 이미지에서의 모션의 방향의 지식으로 다운스케일링될 수 있으면, 그때 모션의 방향에 직교하는 고주파수 정보는 유지될 수 있는 한편, 다른 정보는 폐기될 수 있다.
이러한 실시예로의 두 번째 확장은 원래 영역을 하위영역으로 더 세분하고 각각의 하위영역을 독립적으로 스케일링(각각의 서브세트에 대해 다른 변환 및 양자화를 선택)하여 영역의 특성과 더 매치하여 더 높은 이미지 품질을 제공하는 것이다.
도 5는 영역, 하위영역, 변환, 및 양자화기의 조합을 평가하는 이미지 압축 방법(500)의 흐름도이다. 인코딩될 이미지가 선택되고(단계(502)) 선택된 이미지는 영역으로 분해된다(단계(504)). 이미지의 영역이 선택된다(단계(506)). 이미지의 선택된 영역을 평가하기 위해, 선택된 영역이 하위영역으로 분할되고(단계(508)), 하위영역이 선택되고(단계(510)), 변환이 선택되고(단계(512)), 양자화기가 선택된다(단계(514)). 선택된 하위영역, 변환, 및 양자화기에 기반하여, 이미지의 선택된 하위영역은 그것이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 결정하도록 프로세싱 및 평가된다(단계(516)). 분할(단계(508)), 변환(단계(512)), 및 양자화기(단계(514))의 선택은 방법(500)의 전반적 동작에 영향을 미침이 없이 어떠한 순서로라도 수행될 수 있음을 언급한다. 옵션으로서, 선택된 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기에 의해 결정되는 압축 인정 기준은 추후의 비교를 위해 저장될 수 있다.
선택된 영역에 대하여 분할, 변환, 및 양자화기의 최상의 가능한 조합이 선택되는 것을 보장하기 위해, 분할, 변환, 및 양자화기 모두가 평가될 것이다. 최적화된 실시예에 있어서 그 방법은 영역 분할, 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기의 모든 조합을 빠짐없이 열거하는 것은 아닐 수도 있으며, 동일 또는 유사 결과를 산출하도록 최적화된 검색 접근법을 사용할 수도 있음을 이해해야 한다.
양자화기가 모두 평가된 것은 아니거나 임계 압축 인정 기준에 도달되지 않았으면(단계(518)), 그때는 또 다른 양자화기가 선택되고(단계(514)) 위에서 설명된 바와 같이 프로세싱이 계속된다. 양자화기가 모두 평가되었으면 또는 임계 압축 인정 기준에 도달되었으면(단계(518)), 그때는 변환이 모두 평가되었는지 또는 임계 압축 인정 기준에 도달되었는지 결정이 이루어진다(단계(520)).
변환이 모두 평가된 것은 아니거나 임계 압축 인정 기준에 도달되지 않았으면(단계(520)), 그때는 또 다른 변환이 선택되고(단계(512)) 위에서 설명된 바와 같이 프로세싱이 계속된다. 변환이 모두 평가되었거나 임계 압축 인정 기준에 도달되었으면(단계(520)), 그때는 모든 하위영역이 평가되었는지 결정이 이루어진다(단계(522)).
영역의 하위영역이 모두 평가된 것은 아니면(단계(522)), 그때는 영역의 또 다른 하위영역이 선택되고(단계(510)) 위에서 설명된 바와 같이 프로세싱이 계속된다. 하위영역이 모두 평가되었으면(단계(522)), 그때는 하위영역 분할이 모두 평가되었는지 임계 압축 인정 기준에 도달되었는지 결정이 이루어진다(단계(524)).
하위영역 분할이 모두 평가된 것은 아니고 임계 압축 인정 기준에 도달되지 않았으면(단계(524)), 그때는 영역이 다른 하위영역으로 분할되고(단계(508)) 위에서 설명된 바와 같이 프로세싱이 계속된다. 대안의 실시예(도시하지 않음)에 있어서는, 단계(518, 520, 524)에서 정의된 임계 압축 인정 기준이 사용되지 않을 수 있다.
분할, 변환, 및 양자화기의 모든 조합이 평가되었거나 또는 선택된 영역에 대한 임계 압축 인정 기준에 도달된 후에, 최상의 분할, 변환, 및 양자화기가 선택된다(단계(526)). 영역의 하위영역은 모두 최상의 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기를 사용하여 인코딩된다(단계(528)). 일 구현에 있어서, 단계(528)에서의 인코딩은 또한 부가적 압축을 포함할 수 있다. 각각의 영역에 대하여, 출력 데이터 포맷은, 그 영역에 적용된 하위영역 분할, 변환, 및 양자화기 및 디코딩에 요구될 수 있는 다른 정보를 나타내도록, 영역과 저장 및/또는 송신될 어떤 메타데이터를 포함한다.
다음으로, 이미지의 영역이 모두 조사되었는지 결정이 이루어진다(단계(530)). 이미지의 영역이 모두 조사된 것은 아니면, 그때는 이미지의 또 다른 영역이 선택되고(단계(506)) 위에서 설명된 바와 같이 프로세싱이 계속된다. 이미지의 영역이 모두 조사되었으면(단계(530)), 그때는 방법이 종료된다.
변환 및 양자화가 최종 인코딩과, 또한 디코딩의 구현과 밀결합되어 있는 다른 실시예가 가능하다. 이하의 2개의 예에 부가하여, 다른 실시예가 가능하다.
제1 예의 실시예에 있어서, 디코딩된 데이터에 텍스처 필터링 동작이 수행될 것이고, 그래서 부가적 전용 업스케일러를 구현함에 의하는 것보다는 텍스처 필터링 하드웨어를 조작하는 것에 의해 업스케일링 필터가 구현될 수 있다.
제2 예의 실시예에 있어서, 기초 압축(인코딩)은 컬러를 선택하는데 사용되는 인덱스 계수를 발생시킨다. 이러한 경우에 있어서는, 원래 컬러 데이터에보다는, 기초 인코더에 의해 산출된 인덱스 계수에 변환 및 양자화가 수행될 수 있다. 이러한 실시예에 있어서, 영역은 영역이 변환 및 양자화되기 이전에 압축된다.
본 명세서에서의 개시에 기반하여 많은 변형이 가능함을 이해해야 한다. 특정 조합으로 특징 및 엘리먼트가 위에서 설명되고 있지만, 각각의 특징 또는 조합은 다른 특징 및 엘리먼트 없이 단독으로 또는 다른 특징 및 엘리먼트와 함께 또는 없이 다양한 조합으로 사용될 수 있다.
제공된 방법은 범용 컴퓨터, 프로세서, 또는 프로세서 코어에서 구현될 수 있다. 적합한 프로세서는, 예로써, 범용 프로세서, 특수 목적 프로세서, 관용적 프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 복수의 마이크로프로세서, DSP 코어와 연관되어 있는 하나 이상의 마이크로프로세서, 컨트롤러, 마이크로컨트롤러, 주문형 반도체(ASICs), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGAs) 회로, 어느 다른 유형의 집적회로(IC), 및/또는 상태 머신을 포함한다. 그러한 프로세서는 프로세싱된 하드웨어 기술 언어(HDL) 명령어 및 넷리스트를 포함하는 다른 중개 데이터(컴퓨터 가독 매체에 저장될 수 있는 그러한 명령어)의 결과를 사용하여 제조 프로세스를 구성함으로써 제조될 수 있다. 그러한 프로세싱의 결과는 그 후 본 발명의 태양을 구현하는 프로세서를 제조하도록 반도체 제조 프로세스에서 사용되는 마스크워크일 수 있다.
본 명세서에서 제공된 방법 또는 흐름도는 범용 컴퓨터 도는 프로세서에 의한 실행을 위해 비-일시적 컴퓨터-가독 저장 매체에 편입되어 있는 컴퓨터 프로그램, 소프트웨어, 또는 펌웨어에서 구현될 수 있다. 비-일시적 컴퓨터-가독 저장 매체의 예는 롬(ROM), 램(RAM), 레지스터, 캐시 메모리, 반도체 메모리 디바이스, 내부 하드 디스크 및 착탈식 디스크와 같은 자기 매체, 자기-광학 매체, 및 CD-ROM 디스크 및 디지털 다기능 디스크(DVDs)와 같은 광학 매체를 포함한다.

Claims (17)

  1. 이미지를 압축하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 인코더를 포함하고, 상기 인코더는,
    상기 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 것과;
    평가할 상기 이미지의 영역을 선택하는 것과;
    상기 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 여부를 결정하는 것과;
    상기 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않음에 응답하여, 상기 영역을 변환 및 양자화하는 것과;
    상기 변환 및 양자화된 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 여부를 결정하는 것과;
    상기 변환 및 양자화된 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족함에 응답하여, 상기 영역을 인코딩하는 것과; 그리고
    상기 변환 및 양자화된 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않음에 응답하여,
    변환 및 양자화 설정을 조정하고,
    상기 조정된 설정을 사용하여 상기 영역을 변환 및 양자화하고,
    상기 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었음에 응답하여 상기 영역을 인코딩하는 것을
    수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 상기 이미지를 고정 크기 및 형상을 갖는 하나 이상의 영역으로 분해하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 상기 이미지를 가변 크기 및 형상을 갖는 하나 이상의 영역으로 분해하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 선택된 종횡비로 상기 영역의 다운스케일링 동작을 수행함으로써 상기 변환 및 양자화를 구현하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 고정 또는 가변 비트 레이트 압축 기법을 사용하여 다운스케일링 후에 각각의 영역을 압축하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    각각의 영역에 대하여, 상기 인코더는 또한, 가용 압축 방법의 세트로부터 선택하도록 되어 있고, 각각의 압축 방법은 특정 압축 인정 기준을 만족하는 가능한 스케일링 종횡비의 세트와 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 부가적 레벨의 압축을 적용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 상기 인코딩된 영역과 메타데이터를 저장하도록 되어 있고, 상기 메타데이터는 상기 영역에 적용된 변환 및 양자화를 나타내는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  9. 이미지를 압축하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 인코더를 포함하고, 상기 인코더는,
    상기 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 것과;
    평가할 상기 이미지의 영역을 선택하는 것과;
    상기 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 여부를 결정하는 것과;
    상기 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않음에 응답하여, 상기 선택된 영역을 하위영역으로 분할하고 상기 하위영역을 변환 및 양자화하는 것과;
    상기 분할되어 변환 및 양자화된 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족함에 응답하여, 상기 영역을 인코딩하는 것과; 그리고
    하위영역 분할, 변환, 및 양자화의 조합에 기반하여 상기 분할되어 변환 및 양자화된 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않음에 응답하여,
    상기 하위영역 분할을 조정하고,
    상기 조정된 하위영역을 변환 및 양자화하고,
    상기 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었음에 응답하여 상기 영역을 인코딩하는 것을
    수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 영역 각각은 고정 크기 및 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 하나 이상의 영역 각각은 가변 크기 및 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 변환 및 양자화는 선택된 종횡비로 상기 영역의 다운스케일링 동작을 구현하는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 고정 또는 가변 비트 레이트 압축 기법을 사용하여 다운스케일링 후에 각각의 영역을 압축하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    각각의 영역에 대하여, 상기 인코더는 또한, 가용 압축 방법의 세트로부터 선택하도록 되어 있고, 각각의 압축 방법은 특정 압축 인정 기준을 만족하는 가능한 스케일링 종횡비의 세트와 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 부가적 레벨의 압축을 적용하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 인코더는 또한, 상기 인코딩된 영역과 메타데이터를 저장하도록 되어 있고, 상기 메타데이터는 상기 영역에 적용된 변환 및 양자화를 나타내는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
  17. 이미지를 압축하기 위한 장치로서,
    상기 장치는 인코더를 포함하고, 상기 인코더는,
    상기 이미지를 하나 이상의 영역으로 분해하는 것과;
    평가할 상기 이미지의 영역을 선택하는 것과;
    상기 선택된 영역을 하위영역으로 분할하는 것과;
    하위영역을 선택하고 각각의 하위영역에 대한 변환 및 양자화기를 선택하는 것과;
    상기 선택된 하위영역, 변환, 및 양자화기에 근거하여 상기 영역을 프로세싱하는 것과;
    상기 영역이 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하는지 여부를 결정하는 것과;
    하위영역, 하위영역 분할, 변환 및 양자화기의 조합에 기반하여 상기 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족함에 응답하여, 상기 영역을 인코딩하는 것과; 그리고
    하위영역, 하위영역 분할, 변환 및 양자화기의 조합에 기반하여 상기 영역이 상기 미리 결정된 압축 인정 기준을 만족하지 않음에 응답하여,
    하위영역, 하위영역 분할, 변환 및 양자화기 중 어느 하나 혹은 조합을 평가하는 것과;
    하위영역, 하위영역 분할, 변환 및 양자화기 중 어느 하나 혹은 조합을 조정하는 것과;
    하위영역, 하위영역 분할, 변환 및 양자화기 중 어느 하나 혹은 조합의 상기 평가가 완료된 것에 응답하여, 또는 상기 미리 결정된 압축 인정 기준에 도달되었음에 응답하여, 상기 조정된 하위영역, 하위영역 분할, 변환 및 양자화기를 사용하여 상기 영역 내의 하위영역을 인코딩하는 것을
    수행하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지를 압축하기 위한 장치.
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