KR20210068569A - 저 지연 비디오 코딩을 위한 효율적인 양자화 파라미터 예측 방법 - Google Patents

저 지연 비디오 코딩을 위한 효율적인 양자화 파라미터 예측 방법 Download PDF

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Abstract

주어진 비트 버짓을 충족시키기 위해 비디오 프레임들을 인코딩하기 위한 양자화 파라미터(QP)를 계산하기 위한 시스템, 장치 및 방법이 개시된다. 인코더에 결합된 제어 로직은 이전 비디오 프레임을 인코딩하는 데 있어 난이도를 나타내는 복잡성 표시자를 계산한다. 복잡성 표시자는 이전 비디오 프레임과 연관된 제1 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고 분산, 인트라-예측 인자 및 인터-인트라 비율 중 하나 이상에 대응한다. 그런 다음 복잡도 표시자는 주어진 비트 버짓을 충족하기 위해 현재 비디오 프레임을 인코딩하는 데 사용할 선호된 QP를 계산하기 위해 제어 로직에 의해 사용된다. 복잡도 표시자를 기반으로 생성된 선호된 QP를 사용함으로써, 인코더는 프레임 동안 더 적은 QP 조정들을 수행할 수 있다. 이렇게 하면 인코딩된 비디오 비트 스트림의 시각적 품질을 개선하는 데 도움이 된다.

Description

저 지연 비디오 코딩을 위한 효율적인 양자화 파라미터 예측 방법
다양한 어플리케이션들이 이미지 또는 비디오 콘텐츠의 인코딩 및 디코딩을 수행한다. 예를 들어, 비디오 트랜스코딩, 데스크탑 공유, 클라우드 게임 및 게임 관람(spectatorship)은 콘텐츠 인코딩 및 디코딩에 대한 지원을 포함하는 일부 어플리케이션들이다. 콘텐츠 인코딩 방법을 결정하는 파라미터들 중 하나는 양자화 파라미터(quantization parameter, QP)이다. H.264 표준을 준수하는 것과 같은 다양한 블록-기반 비디오 인코딩 체계에서, QP는 인코딩 프로세스 중에 보존되는 공간 디테일(spatial detail)의 양을 규제한다. 각 비디오 프레임 또는 프레임의 각 블록에 대해 선택된 QP는 인코딩된 비디오 프레임의 크기 또는 인코딩된 블록의 크기와 직접 관련된다. 더 낮은 QP 값을 선택하면 더 큰 인코딩 크기가 생성하면서 더 많은 공간 디테일이 유지된다. 더 높은 QP 값을 선택하면 더 작은 인코딩 크기를 생성하면서 더 많은 공간 디테일이 손실된다. 용어 "양자화 파라미터"는 또한 보다 일반적으로 "양자화 강도(quantization strength)"로 지칭될 수 있다는 점에 유의한다.
본원에 설명된 방법 및 메커니즘의 장점은 첨부된 도면과 함께 다음 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 콘텐츠를 인코딩 및 디코딩하기 위한 시스템의 일 구현의 블록도이다.
도 2는 비디오의 프레임을 인코딩하기 위한 서버의 소프트웨어 구성 요소들의 일 구현의 블록도이다.
도 3은 일 구현에 따라 비디오 프레임을 인코딩하기 위한 양자화 파라미터(QP)를 계산하기 위한 방정식을 도시한다.
도 4는 일 구현에 따라 프레임의 인코딩과 관련된 파라미터를 계산하기 위한 방정식을 도시한다.
도 5는 비디오 프레임을 인코딩할 때 사용할 양자화 파라미터(QP)를 결정하기 위한 방법의 일 구현을 나타내는 일반화된 흐름도이다.
도 6은 복잡도 표시자(complexity indicator)에 기초하여 인코딩된 프레임의 추정된 크기를 계산하기 위한 방법의 다른 구현을 예시하는 일반화된 흐름도이다.
도 7은 비디오 프레임을 인코딩할 때 사용할 QP를 결정하기 위한 방법의 일 구현을 나타내는 일반화된 흐름도이다.
도 8은 복잡도 표시자에 기초하여 인코딩된 프레임의 추정된 크기를 계산하기 위한 방법의 일 구현을 예시하는 일반화된 흐름도이다.
다음의 설명에서, 본원에 제시된 방법 및 메커니즘에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 수 많은 특정 세부 사항들이 설명된다. 그러나, 당업자는 이러한 특정 세부 사항 없이 다양한 구현이 실행될 수 있음을 인식해야 한다. 일부 예에서, 잘 알려진 구조, 구성 요소, 신호, 컴퓨터 프로그램 명령어 및 기술은 본원에 설명된 접근 방식을 모호하게 하는 것을 피하기 위해 상세하게 표시되지 않았다. 예시의 단순성 및 명료성을 위해, 도면에 도시된 요소가 반드시 일정한 비율로 그려진 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 일부 요소의 치수는 다른 요소에 비해 과장될 수 있다.
주어진 비트 버짓(bit budget)을 충족시키기 위해 비디오 프레임을 인코딩하기 위한 양자화 파라미터(quantization parameter, QP)를 계산하기 위한 시스템, 장치 및 방법이 본원에 개시된다. 일 구현에서, 시스템은 적어도 인코더, 제어 로직, 및 인코더 및 제어 로직에 결합된 메모리를 포함한다. 제어 로직은 이전 비디오 프레임 및/또는 현재 비디오 프레임의 제1 인코딩 패스(encoding pass)와 연관된 적어도 제1 파라미터에 기초하여 복잡도 표시자(complexity indicator)를 계산한다. 일반적으로, 복잡도 표시자는 주어진 프레임을 인코딩하는 데 있어 난이도를 나타낸다. 일 구현에서, 제1 파라미터는 분산(variance)이다. 다른 구현에서, 제1 파라미터는 인트라-예측 인자(intra-prediction factor)이다. 추가 구현에서, 제1 파라미터는 인터-인트라 비율(inter-to-intra ratio)이다. 다른 구현에서, 제1 파라미터는 다수의 이러한 파라미터들 및/또는 하나 이상의 다른 파라미터들을 포함한다. 일부 구현들에서, 제어 로직은 둘 이상의 이전 비디오 프레임들과 연관된 적어도 제1 파라미터에 기초하여 복잡도 표시자를 계산한다. 그런 다음 복잡도 표시자는 주어진 비트 버짓을 충족하기 위해 현재 비디오 프레임을 인코딩하는 데 사용할 선호(preferred) QP를 계산하기 위해 제어 로직에 의해 사용된다. 복잡도 표시자를 기반으로 생성된 선호 QP를 사용함으로써, 인코더는 프레임 동안 더 적은 QP 조정들을 수행할 수 있다. 이렇게 하면 인코딩된 비디오 비트스트림의 시각적 품질을 개선하는 데 도움이 된다.
이제 도 1을 참조하면, 콘텐츠를 인코딩 및 디코딩하기 위한 시스템(100)의 일 구현의 블록도가 도시된다. 시스템(100)은 서버(105), 네트워크(110), 클라이언트(115) 및 디스플레이(120)를 포함한다. 다른 구현에서, 시스템(100)은 네트워크(110)를 통해 서버(105)에 연결된 다수의 클라이언트들을 포함하고, 다수의 클라이언트들은 서버(105)에 의해 생성된 동일한 비트스트림 또는 상이한 비트스트림들을 수신한다. 시스템(100)은 또한 다수의 클라이언트들에 대한 다수의 비트스트림들을 생성하기 위한 하나 이상의 서버(105)를 포함할 수 있다.
일 구현에서, 시스템(100)은 비디오 콘텐츠의 인코딩 및 디코딩을 구현한다. 다양한 구현들에서, 비디오 게임 어플리케이션, 클라우드 게임 어플리케이션, 가상 데스크톱 인프라 어플리케이션 또는 화면 공유 어플리케이션과 같은 서로 다른 어플리케이션들이 시스템(100)에 의해 구현된다. 다른 구현에서, 시스템(100)은 다른 유형의 어플리케이션들을 실행한다. 일 구현에서, 서버(105)는 비디오 또는 이미지 프레임들을 렌더링하고, 렌더링된 프레임들을 비트스트림으로 인코딩 한 다음, 인코딩된 비트스트림을 네트워크(110)를 통해 클라이언트(115)로 전달한다. 클라이언트(115)는 인코딩된 비트스트림을 디코딩하고 비디오 또는 이미지 프레임을 생성하여 디스플레이(120) 또는 디스플레이 합성기로 구동한다.
네트워크(110)는 무선 연결, 직접 근거리 통신망(LAN), MAN(metropolitan area network), 광역 네트워크(WAN), 인트라넷, 인터넷, 케이블 네트워크, 패킷-교환 네트워크, 광섬유 네트워크, 라우터, 스토리지 영역 네트워크 또는 기타 유형의 네트워크를 포함하는 임의의 유형의 네트워크 또는 네트워크들의 조합을 나타낸다. LAN의 예로는 이더넷 네트워크, FDDI(Fibre Distributed Data Interface) 네트워크 및 토큰 링 네트워크(token ring network)가 있다. 다양한 구현들에서, 네트워크(110)는 원격 직접 메모리 액세스(RDMA) 하드웨어 및/또는 소프트웨어, 전송 제어 프로토콜/인터넷 프로토콜(TCP/IP) 하드웨어 및/또는 소프트웨어, 라우터, 중계기, 스위치, 그리드, 및/또는 기타 구성 요소를 포함한다.
서버(105)는 비디오/이미지 프레임들을 렌더링하고 프레임들을 비트스트림으로 인코딩하기 위한 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 임의의 조합을 포함한다. 일 구현에서, 서버(105)는 하나 이상의 서버들의 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션들을 포함한다. 서버(105)는 또한 네트워크 통신 능력, 하나 이상의 입력/출력 디바이스들 및/또는 다른 구성 요소들을 포함한다. 서버(105)의 프로세서(들)는 임의의 수 및 임의의 유형(예를 들어, 그래픽 처리 장치(GPU), 중앙 처리 장치(CPU), 디지털 신호 프로세서(DSP), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 주문형 집적 회로(ASIC))의 프로세서들을 포함한다. 프로세서(들)는 프로세서(들)에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어를 저장하는 하나 이상의 메모리 디바이스들 결합된다. 유사하게, 클라이언트(115)는 비트스트림을 디코딩하고 프레임들을 디스플레이(120)로 구동하기 위한 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 임의의 조합을 포함한다. 일 구현에서, 클라이언트(115)는 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들의 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션들을 포함한다. 다양한 구현들에서, 클라이언트(115)는 컴퓨팅 디바이스, 게임 콘솔, 모바일 디바이스, 스트리밍 미디어 플레이어, 또는 다른 유형의 디바이스이다.
이제 도 2로 돌아가면, 비디오 프레임을 인코딩하기 위한 서버(200)의 소프트웨어 구성 요소들의 일 구현의 블록도가 도시된다. 다른 구현에서, 서버(200)는 다른 구성 요소들을 포함하고 및/또는 도 2에 도시된 것과 다른 적절한 방식으로 배열된다는 점에 유의한다. 비디오의 새로운 프레임(205)이 서버(200)에 의해 수신되고 제어 로직(220) 및 인코더(230)에 제공된다. 제어 로직(220) 및 인코더(230) 각각은 하드웨어 및/또는 소프트웨어의 임의의 적절한 조합을 사용하여 구현된다. 제어 로직(220)은 새로운 프레임(205)을 인코딩할 때 인코더(230)에 의해 사용될 양자화 파라미터(QP)(225)를 생성한다. 일 구현에서, 제어 로직(220)은 이전 프레임(들)(210)에 대한 파라미터들 및/또는 새로운 프레임(205)의 제1 패스 인코딩으로부터의 파라미터들에 기초하여 QP(225)를 생성한다. 다양한 구현들에서, 이러한 파라미터들은 분산, 인트라 예측 인자, 인터-인트라 비율 및/또는 하나 이상의 다른 파라미터들 중 하나 이상을 포함한다. 일 구현에서, 제어 로직(220)은 새로운 프레임(205)의 분석 및/또는 제1 패스 인코딩 동안 생성된 통계에 기초하여 새로운 프레임 파라미터들(215)을 생성한다. 제어 로직(220)은 새로운 프레임 파라미터들(215)을 메모리(240)에 저장하고, 새로운 프레임 파라미터들(215)은 비디오 스트림의 새로운 프레임(205)의 및/또는 후속 프레임의제2 패스를 인코딩하기 위해 사용된다. 메모리(240)는 인코딩 프로세스와 관련된 데이터 및/또는 명령어를 저장하기 위한 임의의 수 및 임의의 유형의 메모리 또는 캐시 디바이스(들)를 나타낸다.
인코더(230)는 새로운 프레임(205)을 수신하고 제어 로직(220)에 의해 생성된 QP(225)와 동일한 QP 값을 이용하여 새로운 프레임(205)을 인코딩한다. 일 구현에서, 인코더(230)가 새로운 프레임(205)의 인코딩을 시작할 때, 인코더는 제어 로직(220)에 의해 계산된 QP(225)와 동일하도록 시작 QP 값을 설정한다. 인코더(230)의 출력은 하나 이상의 클라이언트들(예를 들어, 도 1의 클라이언트(115))로 전달되고 및/또는 메모리에 저장되는 인코딩된 프레임(235)이다. 일 구현에서, 제어 로직(220)은 새로운 프레임(205)의 제1 패스 인코딩을 수행하고 인코더(230)는 새로운 프레임(205)의 제2 패스 인코딩을 수행한다. 다른 구현에서, 인코더(230)는 새로운 프레임(205)의 제1 패스 인코딩 및 제2 패스 인코딩을 수행한다. 추가 구현에서, 새로운 프레임(205)의 단일 패스 인코딩만이 인코더(230)에 의해 수행된다.
일 구현에서, 제어 로직(220)은 이전 프레임(들)(210)에 대한 파라미터 및/또는 새로운 프레임(205)의 제1 패스 인코딩으로부터의 파라미터에 기초하는 복잡도 표시자를 생성한다. 그 다음, 복잡도 표시자는 결과 인코딩된 비트 스트림에 대해 선택된 비트 레이트에 기초하여 새로운 프레임(205)을 인코딩하기 위한 시작 QP 값(225)을 생성하는 데 사용된다. 적절한 시작 QP 값(225)을 선택함으로써, 인코더(230)는 일반적으로 새로운 프레임(205)의 인코딩 동안 더 적은 QP 조정들을 수행 할 것이다. 이것은 결과적으로 인코딩된 프레임(235)의 시각적 품질을 개선하는 데 도움이 될 것이다.
이제 도 3을 참조하면, 비디오 프레임을 인코딩하기 위한 양자화 파라미터(QP)를 계산하기 위한 방정식이 도시된다. 압축된 프레임의 크기는 방정식(305)에 표시된 공식에 따라 계산된다. 압축된 프레임의 비트 크기는 복잡도 표시자를 2의 QP를 α로 나눈 값의 제곱으로 나눈 것과 같다. 복잡도 표시자는 인코더가 프레임을 압축하는 것이 얼마나 어려운지를 나타내는 값이다. QP 값은 향상된 비디오 코딩(advanced video coding, AVC) 및 고효율 비디오 코딩(high efficiency video coding, HEVC) 비디오 압축 표준에 대해 0 내지 51의 범위를 갖는다. VP9 표준에 대해, QP 값은 0 내지 255의 범위를 갖는다. α 값은 특정 인코더에 대해 실험적으로 파생된 상수 값이다. 방정식(310)은 QP에 대한 방정식(305)을 해결함으로써 생성된다.
일 구현에서, 주어진 프레임에 대한 복잡도 표시자를 유도하기 위해, 다음 파라미터들이 결정될 것이다. 먼저, 프레임 i의 분산 또는 분산(i)이 결정된다. 또한, QPi에서 프레임 i에 대한 인트라 예측(intra prediction)이 얼마나 효과적인지 나타내는 값, 또는 인트라_예측_인자(i, QPi)가 결정된다. 본 명세서에서 "인트라_예측_인자(intra_pred_factor)(i, QPi)"는 또한 "인트라-예측 인자(intra-prediction factor)"라고도 한다. 추가적으로, QPi에서 프레임 i에 대한 인터 비트 대 인트라 비트의 비율 또는 또는 인터_인트라_비율(inter_intra_ratio)(i, QPi)이 결정된다. "인터_인트라_비율(i, QPi)"는 본원에서 "인터-투-인트라 비율(inter-to-intra ratio)"이라고도 한다. 이러한 파라미터들의 경우, 일 구현에서, "i"는 이전에 인코딩된 프레임의 넘버이다. 다른 구현에서, "i"는 현재 인코딩되고 있는 프레임의 제1 패스의 넘버이다. 유사하게, 일 구현에서, "QPi"는 이전 인코딩된 프레임에 사용된 QP 값이고, 다른 구현에서 "QPi"는 현재 인코딩되고 있는 프레임의 제1 패스에 대해 사용되는 QP 값이다. 단일 패스 인코더에서, 세 개의 파라미터들(분산(i), 인트라_예측_인자(i, QPi), 인터_인트라_비율(i, QPi))이 이전에 인코딩된 프레임으로부터 누적된다. 2-패스 인코더에서, 이 세 가지 파라미터들은 제1 패스에서 누적된다.
일 구현에서, "복잡한(complex)" 값의 구성 요소들 중 하나는 프레임에 포함된 정보의 척도이다. 일 구현에서, 프레임에 포함된 정보를 측정하는 데 사용되는 값은 활동(activity)이다. 일 구현에서, 활동은 이웃하는 픽셀들 사이의 절대 차이(absolute difference)들의 합을 더하여 계산된다. 다른 구현에서, 분산은 프레임에 포함된 정보를 측정하는 데 사용된다. 이 구현에서, 프레임의 분산은 다음 방정식에 의해 결정된다:
Figure pct00001
. 이 방정식에서, "b"는 프레임에서 블록 번호이며, 블록의 크기는 16x16 픽셀, 32x32 픽셀, 64x64 픽셀 또는 기타 크기이다. 또한 이 방정식에서 블록_분산(b)은 블록 "b"에서 픽셀 값들의 분산이다.
이제 도 4로 돌아가면, 프레임의 인코딩과 관련된 파라미터들을 계산하기 위한 방정식이 도시된다. 인트라_예측_인자(i, QPi) 값은 프레임에 대한 인트라 예측이 얼마나 효과적인지 나타낸다. 본원에서 사용되는 "인트라 예측"은 동일한 주어진 프레임 내의 다른 픽셀 값들에 기초하여 주어진 프레임 내의 픽셀 값들을 예측하는 것을 지칭한다. 프레임을 인코딩하는 동안, 인코더는 인트라 블록(QPi에서)을 인코딩하는 데 필요한 비트 수를 제공한다. 이 값을 인트라비트(intraBits)(b)라고 하며, 인트라비트(b)는 인코더의 RDO(rate-distortion optimization) 프로세스에서 사용되는 통계들 중 하나이다. 일 구현에서, 인트라_예측_인자(i, QPi)는 방정식(405)를 이용하여 유도된다.
인터 프레임들의 경우, 인터_인트라_비율(i, QPi) 값은(QPi에서) 필요한 인트라 비트에 대한 필요한 인터 비트의 비율이다. 본원에서 사용되는 용어 "인터 비트(inter bits)"는 인터 프레임 인코딩만을 사용하여 프레임을 인코딩하는데 필요한 비트 수를 의미한다. "인터 프레임 인코딩"이라는 용어는 프레임 전 및/또는 후에 하나 이상의 다른 프레임들로부터의 정보를 이용하지만 프레임 내의 다른 픽셀들로부터의 정보를 이용하지 않고 프레임을 인코딩하는 것으로 정의 된다. 또한, "인트라 비트(intra bits)"라는 용어는 인트라 프레임 인코딩(즉, 인트라 예측)만을 사용하여 프레임을 인코딩하는 데 필요한 비트 수를 의미한다. 인터비트(b) 값은 인트라비트(b) 값과 동일한 방식으로 인코더에 의해 제공된다. 일 구현에서, 인터_인트라_비율(i, QPi) 값은 방정식(410)으로부터 유도된다.
주어진 프레임이 인코딩을 마치면, 프레임 i에 대해 다음 파라미터들이 이용 가능하다: 분산(i), 인트라_예측_인자(i, QPi), 인터_인트라_비율(i, QPi) 및 크기(i, QPi). 크기(i, QPi) 파라미터는 비트 단위로 인코딩된 프레임 i의 크기를 나타낸다. 일 구현에서, 실제 프레임 복잡도 값("실제_복잡도(actual_complexity)")은 방정식(415)를 이용하여 유도된다. 일 구현에서, 인트라 프레임들에 대한 추정된 복잡도("추정된_복잡도(estimated_complexity)") 값은 방정식(420)을 이용하여 유도된다: 추정된_복잡도=분산(i)*인트라_예측_인자(i, QPi). 일 구현에서, 인터 프레임들에 대한 추정된 복잡도 값은 방정식(425)을 이용하여 도출된다: 추정된_복잡도=분산(i)*인트라_예측_인자(i, QPi)*인터_인트라_비율(i, QPi).
일 구현에서, 압축된 프레임의 선호된 크기(또는 SIZE)가 알려진 경우, 크기(i, QPi)<SIZE이면, 가중치 인자(weighting factor)는 방정식(430)에 표시된 다음 공식을 사용하여 계산된다: 가중치(weight)=크기(i, QPi)/SIZE. 그렇지 않고, 크기(i, QPi)
Figure pct00002
SIZE이면, 가중치 인자는 방정식(435)에 표시된 다음 공식을 사용하여 계산된다: 가중치=SIZE/크기(i, QPi). 일 구현에서, 선호된 QP(또는 QP선호된)가 알려진 경우, QPi<QP선호된인 경우, 가중치 인자는 방정식(440)에 표시된 다음 공식을 사용하여 계산된다: 가중치=QPi/QP선호된. 그렇지 않고, QPi
Figure pct00003
QP선호된이면, 가중치 인자는 방정식(445)에 표시된 다음 공식을 사용하여 계산된다: 가중치=QP선호된/QPi. 일 구현에서, 복잡도 표시자는 방정식(450)에 표시된 다음 공식을 사용하여 계산된다: 복잡도=(가중치*실제_복잡도)+((1-가중치)*추정된_복잡도). 복잡도 표시자가 계산되면, SIZE 또는 QP 값들은 각각 방정식(305) 또는 방정식(310)을 사용하여 구해진다.
이제 도 5를 참조하면, 비디오 프레임을 인코딩할 때 사용할 양자화 파라미터(QP)를 결정하기 위한 방법(500)의 일 구현이 도시된다. 설명을 위한 목적으로, 이 구현의 단계들과 도 6 내지 도 8의 단계들이 순차적으로 표시된다. 그러나, 설명된 방법들의 다양한 구현들에서, 설명된 요소들 중 하나 이상이 도시된 것과 다른 순서로 동시에 수행되거나 완전히 생략된다는 점에 유의한다. 다른 추가 요소들도 원하는 대로 수행된다. 본원에 설명된 임의의 다양한 시스템들 또는 장치들은 방법(500)을 구현하도록 구성된다.
인코더에 연결된 제어 로직은 이전 비디오 프레임과 관련된 적어도 제1 파라미터를 기초로 복잡도 표시자를 계산한다. 앞서 언급된 바와 같이, 복잡도 표시자는 이전 비디오 프레임을 인코딩하는 데 있어 난이도를 나타낸다(블록 505). 일 구현에서, 제1 파라미터는 분산(variance)이다. 다른 구현에서, 제1 파라미터는 인트라-예측 인자이다. 추가 구현에서, 제1 파라미터는 인터-인트라 비율이다. 다른 구현에서, 제1 파라미터는 이러한 파라미터들의 다수 및/또는 하나 이상의 다른 파라미터들을 포함한다. 일부 구현에서, 제어 로직은 두 개 이상의 이전 비디오 프레임들과 연관된 적어도 제1 파라미터에 기초하여 복잡도 표시자를 계산한다.
다음으로, 제어 로직은 복잡도 표시자 및 인코딩된 비디오 프레임의 선호된 크기에 기초하여 양자화 파라미터(QP) 값을 계산한다(블록 510). 일 구현에서, QP 값은 방정식(310)(도 3의)을 사용하여 계산된다. 일 구현에서, 인코딩된 비디오 프레임의 선호된 크기는 인코딩된 비디오 스트림을 전송하기 위한 선호된 비트 레이트(bit rate)에 기초하여 결정된다. 예를 들어, 일 구현에서, 선호된 비트 레이트는 초당 비트 수로 지정되고(예를 들어, 초당 3 메가비트(Mbps)), 비디오 시퀀스의 프레임 레이트는 초당 프레임 수(fps)로 지정된다(예를 들어, 60fps, 24fps). 이 구현에서, 제어 로직은 인코딩된 비디오 프레임의 선호된 크기를 계산하기 위해 선호된 비트 레이트를 프레임 레이트로 나눈다. 그 후, 인코더는 현재 비디오 프레임을 인코딩하기 위한 QP를 제어 로직에 의해 계산된 QP 값으로 설정한다(블록 515). 다음으로, 인코더는 계산된 QP 값으로 현재 비디오 프레임을 인코딩하고 인코딩된 현재 비디오 프레임을 디코더에 전달한다(블록 520). 블록 520 이후, 방법(500)이 종료된다.
이제 도 6으로 돌아가면, 복잡도 표시자에 기초하여 인코딩된 프레임의 추정된 크기를 계산하기 위한 방법(600)의 일 구현이 도시된다. 인코더에 연결되거나 그 내에 통합된 제어 로직은 이전 비디오 프레임과 관련된 적어도 제1 매개 변수를 기초로 복잡도 표시자를 계산하고, 여기서 복잡도 표시자는 이전 비디오 프레임을 인코딩하는 데 있어 난이도 수준을 나타낸다(블록 605). 다음으로, 제어 로직은 복잡도 표시자 및 비디오 프레임 인코딩에 사용되는 주어진 QP에 기초하여 인코딩된 비디오 프레임의 추정된 크기를 계산한다(블록 610). 블록 610 이후, 방법(600)이 종료된다.
이제 도 7을 참조하면, 비디오 프레임을 인코딩할 때 사용할 QP를 결정하기 위한 방법(700)의 일 구현이 도시된다. 인코더와 연관된 제어 로직은 주어진 비디오 프레임을 인코딩하는 제1 패스와 연관된 적어도 제1 파라미터에 기초하여 복잡도 표시자를 계산하고, 여기서 복잡도 표시자는 주어진 비디오 프레임의 제1 패스 인코딩의 난이도를 나타낸다(블록 705). 다음으로, 제어 로직은 복잡도 표시자 및 최종 인코딩된 주어진 비디오 프레임의 선호된 크기에 기초하여 양자화 파라미터(QP) 값을 계산한다(블록 710). 최종 인코딩된 주어진 비디오 프레임은 주어진 비디오 프레임의 제2 패스 인코딩의 출력을 나타낸다. 그 후, 인코더는 주어진 비디오 프레임의 제2 패스 인코딩에 대한 QP를 제어 로직에 의해 계산된 QP 값으로 설정한다(블록 715). 블록 715 후에, 방법(700)이 종료된다.
이제 도 8을 참조하면, 복잡도 표시자에 기초하여 인코딩된 프레임의 추정된 크기를 계산하기 위한 방법(800)의 일 구현이 도시된다. 인코더에 연결된 제어 로직은 주어진 비디오 프레임을 인코딩하는 제1 패스와 관련된 적어도 제1 매개 변수에 기초하여 복잡도 표시자를 계산하고, 여기서 복잡도 표시자는 주어진 비디오 프레임의 제1 패스 인코딩의 난이도를 나타낸다(블록 805). 다음으로, 제어 로직은 복잡도 표시자에 기초하고 주어진 비디오 프레임의 제1 패스 인코딩에 사용되는 주어진 QP에 기초하여 최종 인코딩된 주어진 비디오 프레임의 추정된 크기를 계산한다(블록 810). 블록 810 이후, 방법(800)이 종료된다.
다양한 구현에서, 소프트웨어 어플리케이션의 프로그램 명령어는 본원에 설명된 방법 및/또는 메커니즘을 구현하는 데 사용된다. 예를 들어, 범용 또는 특수 목적 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어가 고려된다. 다양한 구현들에서, 이러한 프로그램 명령어는 고급 프로그래밍 언어로 표현될 수 있다. 다른 구현들에서, 프로그램 명령어는 높은 수준의 프로그래밍 언어에서 바이너리, 중간 또는 다른 형태로 컴파일링 될 수 있다. 대안적으로, 하드웨어의 동작이나 디자인을 설명하는 프로그램 명령어를 기록할 수 있다. 이러한 프로그램 명령어는 C와 같은 고급 프로그래밍 언어로 표현될 수 있다. 또는 베리로그(Verilog)와 같은 하드웨어 설계 언어(HDL)를 사용할 수 있다. 다양한 구현들에서, 프로그램 명령어는 임의의 다양한 비 일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된다. 저장 매체는 프로그램 실행을 위해 컴퓨팅 시스템에 프로그램 명령어를 제공하기 위해 사용 중에 컴퓨팅 시스템에 의해 액세스 가능하다. 일반적으로 말해서, 그러한 컴퓨팅 시스템은 프로그램 명령어를 실행하도록 구성된 적어도 하나 이상의 메모리 및 하나 이상의 프로세서를 포함한다.
전술한 구현들은 구현들의 비 제한적인 예시일 뿐이라는 것을 강조해야 한다. 상기 개시가 완전히 이해되면 당업자에게는 수많은 변형 및 수정이 명백해질 것이다. 다음의 청구 범위는 그러한 모든 변형 및 수정을 포함하도록 해석되도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 시스템에 있어서,
    비디오 스트림(video stream)의 비디오 프레임들을 인코딩하도록 구성된 인코더(encoder);
    상기 인코더에 결합된 제어 로직(control logic)을 포함하고, 상기 제어 로직은:
    이전 비디오 프레임 인코딩의 난이도를 나타내는 복잡도 표시자(complexity indicator)를 계산하고; 그리고
    상기 복잡도 표시자 및 인코딩된 비디오 프레임의 선호된 크기에 기초하여 양자화 파라미터(quantization parameter, QP) 값을 계산하도록 구성되고;
    상기 인코더는:
    상기 제어 로직에 의해 계산된 상기 QP 값으로 QP를 설정함으로써 현재 비디오 프레임을 나타내는 인코딩된 비디오 프레임을 생성하고; 그리고
    상기 인코딩된 비디오 프레임을 디스플레이 될 디코더로 전달하도록 구성되는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복잡도 표시자는 상기 이전 비디오 프레임과 연관된 제1 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고 분산, 인트라-예측 인자 및 인터-인트라 비율 중 하나 이상에 대응하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인트라-예측 인자는 주어진 QP에서 상기 이전 비디오 프레임에 대한 인트라 예측이 얼마나 효과적인지를 나타내는, 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 인터-인트라 비율은 주어진 QP에서 상기 이전 비디오 프레임에 대한 인터-코딩된 비트 대 인트라-코딩된 비트의 비율을 나타내는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 비디오 스트림의 두 개 이상의 이전 비디오 프레임들에 기초하여 상기 복잡도 표시자를 계산하도록 더 구성되는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인코딩된 비디오 프레임의 상기 선호된 크기는 인코딩된 비디오 비트스트림의 선호된 비트 레이트에 기초하여 계산되는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어 로직은 다음 비디오 프레임을 인코딩하기 위한 다음 복잡도 표시자를 생성하는데 사용하기 위해 상기 현재 비디오 프레임에 기초하여 하나 이상의 파라미터들을 생성하도록 더 구성되는, 시스템.
  8. 방법에 있어서,
    제어 로직에 의해, 이전 비디오 프레임 인코딩의 난이도에 기초하여 복잡도 표시자를 계산하는 단계;
    상기 제어 로직에 의해, 상기 복잡도 표시자 및 인코딩된 비디오 프레임의 선호된 크기에 기초하여 양자화 파라미터(QP) 값을 계산하는 단계;
    인코더에 의해, 상기 제어 로직에 의해 계산된 상기 QP 값에 QP를 설정하여 현재 비디오 프레임을 나타내는 인코딩된 비디오 프레임을 생성하는 단계; 및
    상기 인코더에 의해, 상기 인코딩된 비디오 프레임을 디스플레이 될 디코더로 전달하는 단계를 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 복잡도 표시자는 상기 이전 비디오 프레임과 연관된 제1 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고 분산, 인트라-예측 인자 및 인터-인트라 비율 중 하나 이상에 대응하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 인트라-예측 인자는 주어진 QP에서 상기 이전 비디오 프레임에 대한 인트라 예측이 얼마나 효과적인지를 나타내는, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 인터-인트라 비율은 주어진 QP에서 상기 이전 비디오 프레임에 대한 인터-코딩된 비트 대 인트라-코딩된 비트의 비율을 나타내는, 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 비디오 스트림의 두 개 이상의 이전 비디오 프레임들에 기초하여 상기 복잡도 표시자를 계산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 인코딩된 비디오 프레임의 상기 선호된 크기는 인코딩된 비디오 비트스트림의 선호된 비트 레이트에 기초하여 계산되는, 방법.
  14. 제8항에 있어서,
    다음 비디오 프레임을 인코딩하기 위한 다음 복잡도 표시자를 생성하는데 사용하기 위해 상기 현재 비디오 프레임에 기초하여 하나 이상의 파라미터들을 생성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  15. 장치에 있어서,
    메모리;
    상기 메모리에 결합된 인코더; 및
    상기 인코더에 결합된 제어 로직을 포함하고, 상기 제어 로직은:
    이전 비디오 프레임 인코딩의 난이도에 기초하여 복잡도 표시자를 계산하고; 그리고
    상기 복잡도 표시자 및 인코딩된 비디오 프레임의 선호된 크기에 기초하여 양자화 매개 변수(QP) 값을 계산하도록 구성되며;
    상기 인코더는:
    상기 제어 로직에 의해 계산된 상기 QP 값으로 QP를 설정함으로써 현재 비디오 프레임을 나타내는 인코딩된 비디오 프레임을 생성하고; 그리고
    상기 인코딩된 비디오 프레임을 디스플레이 될 디코더로 전달하도록 구성되는, 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복잡도 표시자는 상기 이전 비디오 프레임과 연관된 제1 파라미터에 적어도 부분적으로 기초하고 분산, 인트라-예측 인자 및 인터-인트라 비율 중 하나 이상에 대응하는, 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 인트라-예측 인자는 주어진 QP에서 상기 이전 비디오 프레임에 대한 인트라 예측이 얼마나 효과적인지를 나타내는, 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 인터-인트라 비율은 주어진 QP에서 상기 이전 비디오 프레임에 대한 인터-코딩된 비트 대 인트라-코딩된 비트의 비율을 나타내는, 장치.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 제어 로직은 상기 비디오 스트림의 두 개 이상의 이전 비디오 프레임들에 기초하여 상기 복잡도 표시자를 계산하도록 더 구성되는, 장치.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 인코딩된 비디오 프레임의 상기 선호된 크기는 인코딩된 비디오 비트스트림의 선호된 비트 레이트에 기초하여 계산되는, 장치.
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