WO2009113791A2 - 영상 부호화장치 및 영상 복호화장치 - Google Patents

영상 부호화장치 및 영상 복호화장치 Download PDF

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WO2009113791A2
WO2009113791A2 PCT/KR2009/001177 KR2009001177W WO2009113791A2 WO 2009113791 A2 WO2009113791 A2 WO 2009113791A2 KR 2009001177 W KR2009001177 W KR 2009001177W WO 2009113791 A2 WO2009113791 A2 WO 2009113791A2
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김대희
조대성
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    • H04N19/129—Scanning of coding units, e.g. zig-zag scan of transform coefficients or flexible macroblock ordering [FMO]
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    • H04N19/63—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding using sub-band based transform, e.g. wavelets

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to image encoding and decoding, and more particularly, to an image encoding apparatus and an image decoding apparatus capable of increasing entropy encoding efficiency of transform coefficient values.
  • quantized coefficient values are listed through scanning of a predetermined pattern in still image or video encoding, and then run-length encoding is performed on the listed coefficient values.
  • Most video coding standards use a zigzag scan method.
  • the low frequency components are arranged from the high frequency components to scan the low frequency bands having a high probability that coefficient values exist. Therefore, the zigzag scanning method has an advantage that it is advantageous for the line length coding. This is because the coefficient values given during entropy encoding after being scanned for all of the predetermined blocks are informed that the last coefficient value is found. Therefore, the last coefficient value can be found quickly through scanning, thereby improving coding efficiency.
  • the high frequency component when quantized, the high frequency component generally has a value of '0'.
  • the entropy coding efficiency can be improved by not encoding a value of '0' that exists in the high frequency region when using the zigzag scanning method from the low frequency component to the high frequency component because the probability of the coefficient value is small in the high frequency region. . Therefore, in order to improve the entropy coding efficiency, it is necessary to determine the scanning order so that the position where the probability of becoming a coefficient value other than '0' is as high as possible can be searched earlier.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image entropy encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an image entropy decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view for explaining an operation according to an embodiment of the scanning order determiner in FIG.
  • FIG. 4 is a view for explaining an operation according to another embodiment of the scanning order determining unit in FIG. 1.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a method of setting an initial weight value used in the importance correction unit illustrated in FIGS. 1 and 2.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration of an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating a configuration of an image encoding apparatus of FIG. 6 according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an image decoding apparatus shown in FIG. 7 according to an embodiment.
  • Embodiments of the present invention provide an image encoding apparatus and an image decoding apparatus capable of increasing the entropy encoding efficiency of transform coefficient values by adaptively determining a scanning order based on the importance of each coefficient value according to a position. It is.
  • an apparatus for encoding an image including: a prediction encoder configured to generate a residual image by performing prediction encoding on an input image; A converter configured to convert the residue image into a transform block unit to generate a transform coefficient value; A quantizer for quantizing a transform coefficient value of the transform block; And determine a scanning order based on the importance at each position of the previous transform block, scan the quantized transform coefficient values of the transform block in the determined scanning order to generate transform coefficient values of the one-dimensional array, and generate the one-dimensional array. And an entropy encoding unit for entropy encoding a transform coefficient value of.
  • An image decoding apparatus for solving the above technical problem is to entropy decode the bitstream to restore the quantized transform coefficient value of the one-dimensional array, based on the importance at each position of the previous transform block
  • An entropy decoding unit configured to determine an inverse scanning order, and inversely scan the quantized transform coefficient values of the one-dimensional array in the determined inverse scanning order to generate a quantized transform coefficient value of the transform block;
  • An inverse quantizer for restoring a transform coefficient value of the transform block by inverse quantization of the quantized transform coefficient value of the transform block;
  • An inverse transform unit which inversely transforms a transform coefficient value of the transform block to restore a residual image;
  • a predictive decoding unit configured to generate a reconstructed image by performing predictive decoding on the residue image.
  • an apparatus for encoding an image entropy including: a scanning unit scanning transform coefficient values of a transform block in a scanning order and arranging the transform coefficient values in a one-dimensional array; An important factor investigation unit for investigating the importance level from the transform coefficient values of the one-dimensional array; An importance correction unit for correcting a weight for each position of the transform block by using the information on the importance; And a scanning order determining unit configured to determine the scanning order in the order from the position with the largest weight to the position with the small weight in the transform block, based on the corrected weight.
  • An image entropy decoding apparatus for solving the above technical problem is to inversely scan the transform coefficient values of the one-dimensional array reconstructed from the bitstream in the reverse scanning order to obtain the quantized transform coefficient values of the transform block.
  • Generating a reverse injection unit An important coefficient research unit for investigating importance from quantized transform coefficient values of the transform block; An importance correction unit for correcting a weight for each position of the transform block by using the information on the importance;
  • an inverse scanning order determining unit configured to determine an inverse scanning order in the order from the position with the largest weight to the position with the small weight in the transform block.
  • the entropy coding efficiency of the transform coefficient value can be increased.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image entropy encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image entropy encoding apparatus shown in FIG. 1 includes a scanning unit 110, an important coefficient irradiation unit 130, an importance correction unit 150, and a scanning order determining unit 170.
  • the scanning unit 110, the critical coefficient investigation unit 130, the importance correction unit 150 and the scanning order determiner 170 may be implemented by at least one processor.
  • the scan unit 110 scans transform coefficient values constituting the current M ⁇ N block according to the scan order determined by the scan order determiner 170 with reference to the previous M ⁇ N blocks, thereby forming a one-dimensional array having a size of 1 ⁇ MN. List the conversion coefficient values.
  • the transform coefficient values listed in the one-dimensional array are provided for line length encoding.
  • the transform coefficient value may be generated using various methods such as a discrete cosine transform (DCT), a discrete Hadamard transform (DHT), a discrete walsh transform (DWT), and the like.
  • examples of the MxN block may vary from 32x32, 32x16, 16x32, 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 4x4, and so on.
  • the importance coefficient investigator 130 examines the importance of each coefficient value for each position of the MxN block with respect to the transform coefficient values of the one-dimensional array generated as a result of the scanning of the scan unit 110, and converts the importance information into an importance correction unit ( 150).
  • the importance may be determined based on, for example, the absolute value of each coefficient value.
  • the importance may be determined by assigning a weight to each range of sizes using a plurality of weights. For example, if the absolute value of the transform coefficient is 0, a first weight may be applied, a second weight if the magnitude is 1, and a third weight greater than or equal to 2, where the weight is increased in order from the first weight to the third weight. It is preferable.
  • the importance may be determined based on the frequency component of each coefficient value. That is, the importance value higher than the coefficient value of the high frequency component can be given to the coefficient value of the low frequency component. For example, if the position of the coefficient in the transform block is (i, j), the fourth weight is not applied to the coefficient value of the frequency component at the position (i, j) that satisfies the condition i ⁇ I1, j ⁇ J1. A fifth weight is given to the coefficient value of the frequency component at the (i, j) position that satisfies the condition of i ⁇ I2, j ⁇ J2, and the sixth weight is assigned to the remaining frequency components.
  • the importance correction unit 150 includes a weight table that records weights corresponding to importance for each coefficient value position of the MxN block.
  • the weight correction unit 150 receives a weight of each coefficient value provided from the importance coefficient investigator 130 and corresponds to the weight table. Correct the weight of the position. More specifically, a weight value is input for each transformation coefficient, and the weight of all positions in the weight table is corrected based on the existing weight stored in the weight table.
  • the scanning order determiner 170 rearranges the scanning order from the position with the larger weight to the position with the smaller weight based on the weight table corrected by the importance correction unit 150 and applies the scan to the next MxN block.
  • an embodiment of the apparatus for encoding an image entropy illustrated in FIG. 1 may be extended in units of pictures as well as units of transform blocks.
  • the picture may be a frame, a field, or a slice.
  • the weight corresponding to the importance of each coefficient value position is obtained for all transform blocks in the picture, and the weights are summed to determine the scanning order based on the total weight.
  • this scanning order is applied to the next picture encoding.
  • scanning is performed in the same scanning order for all blocks included in one picture.
  • a plurality of scanning sequences may be prepared in advance according to different importance characteristics, for example, an absolute value magnitude of a frequency component or a count value, and then one of the plurality of scanning sequences may be determined and used selectively in units of blocks.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an image entropy decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image entropy decoding apparatus shown in FIG. 2 includes an inverse scanning unit 210, an important coefficient irradiation unit 230, an importance correction unit 250, and an inverse scanning order determination unit 270.
  • the reverse scanning unit 210, the critical coefficient investigation unit 230, the importance correction unit 250 and the reverse scanning order determiner 270 may be implemented by at least one processor.
  • the inverse scanning unit 210 reverse-scans the transform coefficient values of the current 1 ⁇ MN one-dimensional array according to the inverse scanning order determined by the inverse scanning order determining unit 270 with reference to the previous 1 ⁇ MN one-dimensional array. Generates the transform coefficient values of the block.
  • the transform coefficient values of the generated M ⁇ N block are provided for inverse quantization or inverse transform.
  • the importance coefficient investigator 230 examines the importance of each transform coefficient value of the generated MxN block reconstructed as a result of the scanning of the inverse scan unit 210, and provides the importance to the importance correction unit 250. Basically, the critical coefficient investigator 230 examines the importance of each coefficient in the same manner as the critical coefficient investigator 130 of the encoder.
  • the importance correction unit 250 includes a weight table that records the importance for each position of the transform coefficients of the MxN block. The weight correction unit 250 receives a weight for each coefficient value provided from the importance coefficient investigation unit 230 and corresponding positions in the weight table. Correct the weight of.
  • the inverse scanning order determiner 270 determines a mapping relationship of the inverse scanning order, that is, the MxN block with respect to the 1xMN array, from the position with the largest weight to the small position based on the weight corrected by the importance correction unit 250.
  • the reverse scanning order applies to the reverse scanning of the following 1xMN one-dimensional array.
  • the transform coefficient value of the MxN block in order from highest to lowest importance
  • the scanning pattern is adaptively determined based on the statistical characteristics of the given image or the residual image after the prediction, it is possible to guarantee a constant compression ratio despite the various characteristics of the image.
  • FIG. 3 is a view for explaining an operation of the scan order determining unit 170 in FIG.
  • the scanning order determiner 170 determines the scanning order using a weight W (i) representing the importance at each position of the input M ⁇ N block (where i is a position in the transform block). Specifically, the scanning order is first determined in the order of the weight value at each position of the 8x8 block recorded in the weight table 330 updated using the previous 8x8 blocks.
  • the 8x8 block 310 is scanned according to the determined scanning order, that is, from the position having the largest weight to the position where the weight is lowered, to generate transform coefficient values 350 of the 1x64 one-dimensional array.
  • the reverse scanning order determiner 270 shown in FIG. 2 may also operate based on a similar principle. That is, an 8x8 transform block is generated using the weight table 330 by receiving the coefficient values 350 of the 1x64 one-dimensional array. More specifically, the coefficient values in the one-dimensional array may be read by reading each coefficient value position in the order of the weight size of the weight table and inputting the coefficient value at the corresponding position.
  • FIG. 4 is a view illustrating an operation according to another embodiment of the scanning order determining unit 170 in FIG. 1.
  • the scanning order determining unit 170 determines the scanning order according to the importance at each position of the MxN block, but does not rearrange the scanning order according to the weight value, but rather in accordance with the range of the weight value.
  • the scan order is determined by dividing the scan groups into groups, grouping the positions according to each scan group, and then in the order of the scan groups corresponding to the lowest threshold from the scan group corresponding to the largest threshold.
  • the scan group A, the weight W (i) of the position (i) is greater than the second threshold value (Tb)
  • a case smaller than the first threshold Ta may be set to the scan group B, and similarly, the scan group C, the scan group D, and the scan group E may be set using the third and fourth threshold values Tc and Td. have.
  • scanning is performed in the order from scan group A to scan group E.
  • FIG. Specifically, first, the scan group for each position of the 8x8 block is determined and recorded in the weight table 430 by using the weight of the transform coefficient value at each position of the previous 8x8 blocks and at least one threshold value.
  • the current 8x8 block 410 groups each position of the 8x8 block 410 according to the scan group recorded in the weight table 430 to generate an 8x8 block 450 grouped into the scan group.
  • the final scanning order is determined according to the scanning group and the weights in the scanning group.
  • the scanning order in one group is a basic raster scanning method, that is, scanning from the left to the right of the top row and then scanning the next row. It is decided according to.
  • the weights are the same in one group, it is preferable to first scan the transform coefficient value existing at the previous position in the MxN block.
  • the reverse scanning order determiner 270 shown in FIG. 2 may also operate based on a similar principle.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a method of setting an initial weight value used in the importance correction units 150 and 250 in FIGS. 1 and 2.
  • the importance correction unit 150 may determine an initial weight as a default in advance or select one of various values such as '0', W1, and W2 according to characteristics of an image.
  • the initial scan pattern may be determined according to the initial weight. For example, when initial weights for all positions of the MxN block are set to '0', initial scanning is performed based on a raster scanning method in which scans are performed in count value position order. On the other hand, the initial weight can be set so that the initial scan pattern has a zigzag scan method. In this case, the initial weights for all positions of the MxN block are set to decrease in the zigzag scan pattern order and stored in the table.
  • the importance of each coefficient value may be determined in advance by examining image characteristics, and then weighted in order of importance, and then used as an initial weight. If the importance correction unit 150 selectively uses one or more initial weights, information on the applied initial weights is included in the bitstream and transmitted. The information on the initial weight may be transmitted in units of a sequence, a group of picture (GOP), a picture, a frame, a slice, a macroblock in the case of a video, and a unit of a picture, a group of block (GOB), etc. in a still image. Can be sent to. If the initial weight is input to the importance correction unit 150 in a predetermined unit, the weight for each position is initialized in the MxN block corresponding to the initial weight.
  • the image encoding apparatus includes a prediction encoder 610, a transformer 620, a quantizer 630, and an entropy encoder 670.
  • the entropy encoder 670 includes an importance-based scan unit 640, a string length encoder 650, and a variable length encoder 660, and the importance-based scan unit 640 is illustrated in FIG. 1. It can have a configured configuration.
  • the prediction encoder 610, the transformer 620, the quantizer 630, and the entropy encoder 670 may be implemented by at least one processor.
  • the predictive encoder 610 generates residue data by performing spatio-temporal prediction on the input image.
  • the input image may be either a still image or a moving image.
  • the converter 620 converts the residual data and generates a transform coefficient value in MxN block units.
  • the quantization unit 630 quantizes the transform coefficient value in MxN block units.
  • the entropy encoder 670 determines the scanning order based on the importance at each position of the MxN block, and scans the transform coefficient values of the quantized MxN blocks in the determined scanning order to generate transform coefficient values of the 1xMN one-dimensional array. .
  • the transform coefficient values of the 1xMN one-dimensional array are generated as line length symbols through line length coding, and the generated line length symbols are mapped to codewords through variable length coding to form a bitstream.
  • the image decoding apparatus includes an entropy decoder 700, an inverse quantizer 740, an inverse transformer 750, and a predictive decoder 760.
  • the entropy decoder 700 includes a variable length decoder 710, a line length decoder 720, and an importance-based inverse scan unit 730.
  • the importance-based inverse scan unit 730 is illustrated in FIG. 2. It can have a configured configuration.
  • the entropy decoder 700, the inverse quantizer 740, the inverse transformer 750, and the predictive decoder 760 may be implemented by at least one processor.
  • the entropy decoder 700 restores line length symbols by performing variable length decoding on a bitstream, and performs line length decoding on the restored line length symbols to determine a quantized 1xMN one-dimensional array. Restore the conversion factor value.
  • the inverse scanning order is determined based on the importance at each position of the MxN block, and the transform coefficient values of the quantized 1xMN one-dimensional array are inversely scanned in the determined inverse scanning order to generate quantized transform coefficient values of the MxN block.
  • the inverse quantization unit 740 dequantizes the quantized transform coefficient values of the MxN block to restore the transform coefficient values of the MxN block.
  • the inverse transform unit 750 restores the residual data by inversely transforming the transform coefficient value.
  • the prediction decoder 760 generates a reconstructed image by performing space-time prediction decoding on the residue data.
  • examples of the image encoder and the decoder shown in FIGS. 6 and 7 include H.264, MPEG-2, A common video codec employing motion compensation such as MPEG-4 may be mentioned.
  • the image encoding apparatus 800 includes a motion estimator 801, a motion compensator 802, a spatial predictor 803, a subtractor 804, a transformer 805, a quantizer 806, and an entropy encoder 807. ), An inverse quantization unit 808, an inverse transform unit 809, an adder 810, and a memory 813.
  • the entropy encoder 807 may be implemented by the importance-based scan unit 640, the line length encoder 650, and the variable length encoder 660 of FIG. 6.
  • the motion estimator 801, the motion compensator 802, the spatial predictor 803, the subtractor 804, the inverse quantizer 808, the inverse transform unit 809, the adder 810, and the memory 813 ) May correspond to the prediction encoder 610 of FIG. 6.
  • the motion estimator 801 estimates the motion of the current image in the image sequence based on at least one reference image among the reference images stored in the memory 813. In detail, the motion estimator 801 determines a block that best matches a block of the current image in the reference image, for each block corresponding to an inter mode among the blocks constituting the current image. The motion vector representing the displacement between the block of the reference image and the block of the current image is calculated.
  • the motion compensator 802 generates a predicted image of the current image from at least one reference image by using the motion estimation result of the motion estimator 801. In detail, the motion compensator 802 generates a predicted image of the current image using values of at least one block of the reference image indicated by the motion vector of each block of the current image calculated by the motion estimator 801. do.
  • the spatial predictor 803 is configured to display at least one current block among the blocks constituting at least one reference picture among the reference pictures stored in the memory 813 for each block corresponding to an intra mode among the blocks constituting the current picture.
  • the predicted image of the current image is generated by predicting the value of the block of the current image from the value of the block located in the neighborhood of the block of the image.
  • the subtractor 804 subtracts the predicted image generated by the motion compensator 802 or the spatial predictor 803 from the current image to generate a residual image of the current image and the predicted image.
  • the converter 805 converts the residual image generated by the subtractor 804 from the spatial domain to the frequency domain.
  • the transform unit 805 may convert the residual image calculated by the subtractor 804 from the time domain into the frequency space using a Discrete Hadamard Transform (DHT) or a Discrete Cosine Transform (DCT).
  • DHT Discrete Hadamard Transform
  • DCT Discrete Cosine Transform
  • the quantization unit 806 quantizes the results transformed by the conversion unit 805. Specifically, the quantization unit 806 divides the results transformed by the conversion unit 805, that is, frequency component values into quantization step-size, and approximates the result to integer values.
  • the entropy encoder 807 generates a bitstream by entropy encoding the results quantized by the quantizer 806.
  • the entropy encoder 807 may entropy-encode the results quantized by the quantizer 806 using Context-Adaptive Variable-Length Coding (CAVLC), Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC), or the like.
  • CAVLC Context-Adaptive Variable-Length Coding
  • CABAC Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • the entropy encoder 807 reconstructs information used for image decoding, for example, index information of a reference image used for temporal prediction, motion vector information, and spatial prediction, in addition to the result quantized by the quantization unit 806. Entropy-encode the position information of a block of an image.
  • Inverse quantization unit 808 inverse quantizes the results quantized by quantization unit 806.
  • the inverse quantization unit 808 restores the frequency component values by multiplying the integer values approximated by the quantization unit 806 by the quantization step size.
  • the inverse transform unit 809 restores the residual image of the current image and the predicted image by converting the results of inverse quantization by the inverse quantizer 808, that is, the frequency component values from the frequency domain to the spatial domain.
  • the adder 810 generates a reconstructed image of the current image by adding the residual image reconstructed by the inverse transform unit 809 to the predicted image generated by the motion compensator 802 or the spatial predictor 803, and generates a memory 813. ) And is used as a reference image of the next image of the current image or the previous images of the current image.
  • FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of an image decoding apparatus shown in FIG. 7 according to an embodiment.
  • the image decoding apparatus 900 illustrated in FIG. 9 includes an entropy decoder 901, an inverse quantizer 902, an inverse transformer 903, a motion compensator 904, a spatial predictor 905, and an adder 906. And a memory 909.
  • the entropy decoder 901 may be implemented by the variable length decoder 710, the line length decoder 720, and the importance-based inverse scan unit 730 of FIG. 7.
  • the motion compensator 904, the spatial predictor 905, the adder 906, and the memory 909 may correspond to the prediction decoder 760 of FIG. 7.
  • the entropy decoding unit 901 entropy decodes the bitstream generated by the image encoding apparatus shown in FIG. 8 to restore information for decoding and integer values of image data.
  • the inverse quantization unit 902 restores frequency component values by inverse quantization of integer values restored by the entropy decoding unit 901.
  • the inverse transformer 903 restores the residual image of the current image and the predicted image by converting the frequency component values reconstructed by the inverse quantizer 902 from the frequency domain to the time domain.
  • the motion compensator 904 generates a predicted image of the current image using a motion vector from at least one of the reference images stored in the memory 909.
  • the spatial predictor 905 of each of blocks corresponding to the intra mode among the blocks constituting the current image may include the current image among the blocks constituting at least one reference image among the reference images stored in the memory 909.
  • the predicted image of the current image is generated by predicting the value of the block of the current image from the value of the block of the reconstructed image located near the block.
  • the adder 906 generates a reconstructed image of the current image by adding the residual image reconstructed by the inverse transform unit 903 to the predicted image generated by the motion compensator 904 or the spatial predictor 905.
  • the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
  • the structure of the data used in the above-described embodiment of the present invention can be recorded on the computer-readable recording medium through various means.
  • the computer-readable recording medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

Abstract

영상 부호화장치 및 영상 복호화장치가 제공된다. 영상 부호화장치는 입력영상에 대하여 예측부호화를 수행하여 레지듀 영상을 생성하는 예측부호화부, 레지듀 영상을 변환블럭 단위로 변환하여 변환계수값을 생성하는 변환부, 변환블럭의 변환계수값을 양자화하는 양자화부, 및 변환블록의 각 위치에서의 중요도에 기반하여 주사순서를 결정하고, 변환블럭의 양자화된 변환계수값을 결정된 주사순서로 주사하여 1차원 배열의 변환계수값을 생성하고, 1차원 배열의 변환계수값을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화부로 이루어진다.

Description

영상 부호화장치 및 영상 복호화장치
기술분야
본 발명의 실시예들은 영상 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 변환계수값의 엔트로피 부호화효율을 높일 수 있는 영상 부호화장치와 영상 복호화장치에 관한 것이다.
배경기술
일반적으로 정지영상 혹은 동영상 부호화시 양자화된 계수값들을 일정한 패턴의 주사를 통하여 나열한 다음, 나열된 계수값들에 대하여 줄길이(run-length) 부호화를 수행한다. 대개의 영상 부호화 표준에서는 지그재그 주사방식을 이용하고 있다. 지그재그 주사방식은 저주파성분으로부터 고주파성분으로 나열함으로써, 계수값이 존재할 확률이 높은 저주파대역을 먼저 주사하게 된다. 따라서, 지그재그 주사방식은 줄길이 부호화에 유리하다는 장점이 있다. 왜냐하면, 일정한 블록에 대하여 모두 주사된 후 엔트로피 부호화시 주어진 계수값이 마지막 계수값이라는 정보를 알려주게 되므로, 주사를 통해 마지막 계수값을 빨리 찾을 수 있어 부호화효율이 향상되기 때문이다.
일반적으로 영상신호는 고주파성분을 비교적 적게 포함하기 때문에 양자화하게 되면 고주파성분은 대개 '0'의 값을 갖게 된다. 다시 말하면, 고주파영역에서는 계수값의 존재 확률이 적기 때문에 저주파성분에서부터 고주파성분으로 향하는 지그재그 주사방식을 이용할 경우 고주파영역에 많이 존재하는 '0'의 값을 부호화하지 않음으로써 엔트로피 부호화 효율을 높일 수 있다. 따라서, 이와 같이 엔트로피 부호화 효율을 향상시키기 위해서는 가능한 한 '0'이 아닌 계수값이 될 확률이 높은 위치를 보다 먼저 탐색할 수 있도록 주사순서를 결정할 필요가 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 엔트로피 부호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 엔트로피 복호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 3은 도 1에 주사순서 결정부의 일실시예에 따른 동작을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1에 주사순서 결정부의 다른 실시예에 따른 동작을 설명하는 도면이다.
도 5는 도 1 및 도 2에 도시된 중요도 보정부에서 사용된 초기가중치를 설정하는 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도 8은 도 6에 도시된 영상 부호화장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 도 7에 도시된 영상 복호화장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
 기술적 과제
본 발명의 실시예들이 이루고자 하는 기술적 과제는 위치에 따른 각 계수값의 중요도에 근거하여 적응적으로 주사 순서를 결정함으로써 변환계수값의 엔트로피 부호화효율을 높일 수 있는 영상 부호화장치와 영상 복호화장치를 제공하는데 있다.
기술적 해결방법
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 영상 부호화장치는 입력영상에 대하여 예측부호화를 수행하여 레지듀 영상을 생성하는 예측부호화부; 상기 레지듀 영상을 변환블럭 단위로 변환하여 변환계수값을 생성하는 변환부; 상기 변환블럭의 변환계수값을 양자화하는 양자화부; 및 이전 변환블록의 각 위치에서의 중요도에 기반하여 주사순서를 결정하고, 상기 변환블럭의 양자화된 변환계수값을 결정된 주사순서로 주사하여 1차원 배열의 변환계수값을 생성하고, 상기 1차원 배열의 변환계수값을 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호화부를 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 영상 복호화장치는 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 1차원 배열의 양자화된 변환계수값을 복원하고, 이전 변환블록의 각 위치에서의 중요도에 기반하여 역주사순서를 결정하고, 상기 1차원 배열의 양자화된 변환계수값을 결정된 역주사순서로 역주사하여 상기 변환블럭의 양자화된 변환계수값을 생성하는 엔트로피 복호화부; 상기 변환블럭의 양자화된 변환계수값을 역양자화하여 상기 변환블럭의 변환계수값을 복원하는 역양자화부; 상기 변환블럭의 변환계수값을 역변환하여 레지듀영상을 복원하는 역변환부; 및 상기 레지듀영상에 대하여 예측 복호화를 수행하여 복원영상을 생성하는 예측복호화부를 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 영상 엔트로피 부호화장치는 변환블럭의 변환계수값을 주사순서에 따라서 주사하여 1차원 배열의 변환계수값들로 나열하는 주사부; 상기 1차원 배열의 변환계수값들로부터 중요도를 조사하는 중요계수 조사부; 상기 중요도에 대한 정보를 이용하여 상기 변환블럭의 각 위치별로 가중치를 보정하는 중요도 보정부; 및 상기 보정된 가중치에 근거하여, 상기 변환블럭에서 가중치가 큰 위치에서부터 작은 위치의 순으로 주사순서를 결정하는 주사순서 결정부를 포함한다.
상기한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 영상 엔트로피 복호화장치는 비트스트림으로부터 복원된 1차원 배열의 변환계수값들을 역주사순서에 따라서 역주사하여 변환블록의 양자화된 변환계수값들을 생성하는 역주사부; 상기 변환블록의 양자화된 변환계수값들로부터 중요도를 조사하는 중요계수 조사부; 상기 중요도에 대한 정보를 이용하여 상기 변환블럭의 각 위치별로 가중치를 보정하는 중요도 보정부; 및 상기 보정된 가중치에 근거하여, 상기 변환블럭에서 가중치가 큰 위치에서부터 작은 위치의 순으로 역주사순서를 결정하는 역주사순서 결정부를 포함한다.
 유리한 효과
위치에 따른 각 계수값의 중요도에 근거하여 적응적으로 주사 순서를 결정함으로써 변환계수값의 엔트로피 부호화효율을 높일 수 있 다.
발명의 실시를 위한 형태
이하, 본 발명의 실시예들에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 엔트로피 부호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 1에 도시된 영상 엔트로피 부호화장치는 주사부(110), 중요계수 조사부(130), 중요도 보정부(150) 및 주사순서 결정부(170)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 주사부(110), 중요계수 조사부(130), 중요도 보정부(150) 및 주사순서 결정부(170)는 적어도 하나의 프로세서로 구현가능하다.
도 1을 참조하면, 주사부(110)는 현재 MxN 블록을 구성하는 변환계수값들을, 이전 MxN 블럭들을 참조하여 주사순서 결정부(170)에서 결정된 주사순서에 따라서 주사하여 1xMN 크기의 1차원 배열로 변환계수값들을 나열한다. 1차원 배열로 나열된 변환계수값들은 줄길이 부호화를 위하여 제공된다. 여기서, 변환계수값은 DCT(Discrete Cosine Transform) 혹은 DHT(Discrete Hadamard Transform), DWT(Discrete Walsh Transform) 등 다양한 방법을 이용하여 생성될 수 있으며, 상기 열거한 방법에 한정되는 것은 아니다. 또한, MxN 블록의 예로는 32x32, 32x16, 16x32, 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 4x4 등 다양하나, 이하에서는 설명의 편이를 위하여 8x8 블록을 예로 들기로 한다.
중요 계수 조사부(130)는 주사부(110)의 주사결과 생성된 1차원 배열의 변환계수값들에 대하여 MxN 블록의 각 위치별로 각 계수값들의 중요도를 조사하고, 상기 중요도 정보를 중요도 보정부(150)로 제공한다. 여기서 중요도는 일례로 각 계수값의 절대값 크기를 기반으로 결정될 수 있으며, 이 경우 복수개의 가중치를 이용하여 각 크기의 범위에 따라 가중치를 부여하여 중요도를 판별할 수 있다. 예를 들면 변환계수의 절대값 크기가 0인 경우 제1 가중치, 크기가 1인 경우 제2 가중치, 2 이상인 제3 가중치를 각각 적용할 수 있고 여기서 제 1 가중치에서 제3 가중치 순으로 가중치가 커지는 것이 바람직하다.
중요도 정보에 대한 다른 예로 각 계수값의 주파수 성분을 기반으로 중요도를 결정할 수 있다. 즉, 저주파 성분의 계수값에 대해 고주파 성분의 계수값보다 더 높은 중요도를 부여할 수 있다. 예를 들면 변환블럭내 계수의 위치를 (i,j)라고 하면 i<I1, j<J1 의 조건을 만족시키는 (i,j) 위치의 주파수 성분의 계수값에 대해서는 제4 가중치를, 그렇지 않고 i<I2, j<J2 의 조건을 만족시키는 (i,j) 위치의 주파수 성분의 계수값에 대해서는 제5 가중치를, 나머지 주파수 성분에 대해서는 제6 가중치를 부여한다.
상기 예에서 설명한 변환계수 절대값 크기에 대한 가중치와 각 계수값의 주파수 성분에 대한 가중치를 합하여 중요도를 부여하는 것도 가능하다.
중요도 보정부(150)는 MxN 블록의 각 계수값 위치별로 중요도에 해당하는 가중치를 기록한 가중치 테이블을 구비하고 있으며, 중요 계수 조사부(130)로부터 제공되는 각 계수값의 가중치를 입력받아 가중치 테이블에서 해당 위치의 가중치를 보정한다. 보다 구체적으로 각 변환계수에 대해 가중치값을 입력받아 가중치 테이블에 저장된 기존 가중치에 합하여 가중치 테이블내 모든 위치의 가중치를 보정한다.
주사순서 결정부(170)는 중요도 보정부(150)에서 보정된 가중치 테이블에 근거하여, 가중치가 큰 위치에서부터 작은 위치로 주사순서를 재배열하여 다음 MxN 블럭의 주사에 적용한다.
한편, 도 1에 도시된 영상 엔트로피 부호화장치의 일실시예는 변환블럭 단위 뿐만 아니라 픽쳐 단위로 확장가능하다. 여기서, 픽쳐는 프레임, 필드 혹은 슬라이스일 수 있다. 픽쳐 단위로 확장된 경우에는 픽쳐내 모든 변환블록에 대해 각 계수값 위치별로 중요도에 해당하는 가중치를 구하고 이러한 가중치를 합산하여 총 가중치를 기준으로 주사순서를 결정한다. 이때, 이러한 주사 순서는 다음 픽쳐 부호화에 적용된다. 이와 같이 픽쳐당 하나의 주사순서가 결정되면, 하나의 픽쳐에 포함된 모든 블록에 대해서는 동일한 주사순서로 주사가 이루어진다. 한편으로는, 이 주사순서를 현재 픽쳐에 적용하는 것도 가능한데 이 경우에는 주사순서에 대한 정보를 픽쳐 헤더에 기록하고 비트스트림을 통해 전송해야 한다. 혹은 서로 다른 중요도 특성, 예를 들면 주파수 성분이나 계수값의 절대값 크기 등에 따라 복수개의 주사순서를 미리 준비한 다음 각 블록 단위로 상기 복수개의 주사 순서 가운데 하나를 결정하여 선택적으로 사용하는 것도 가능하다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 엔트로피 복호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 도 2에 도시된 영상 엔트로피 복호화장치는 역주사부(210), 중요 계수 조사부(230), 중요도 보정부(250) 및 역주사순서 결정부(270)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 역주사부(210), 중요 계수 조사부(230), 중요도 보정부(250) 및 역주사순서 결정부(270)는 적어도 하나의 프로세서로 구현가능하다.
도 2를 참조하면, 역주사부(210)는 현재 1xMN 1차원 배열의 변환계수값들을, 이전 1xMN 1차원 배열들을 참조하여 역주사순서 결정부(270)에서 결정된 역주사순서에 따라서 역주사하여 MxN 블록의 변환계수값들을 생성한다. 생성된 MxN 블록의 변환계수값들은 역양자화 혹은 역변환을 위하여 제공된다.
중요 계수 조사부(230)는 역주사부(210)의 주사결과 재구성된 생성된 MxN 블록의 각 변환계수값들에 대하여 중요도를 조사하고, 이러한 중요도를 중요도 보정부(250)로 제공한다. 기본적으로 중요 계수 조사부(230)은 부호화기의 중요 계수 조사부(130)와 동일한 방법으로 각 계수별 중요도를 조사한다. 중요도 보정부(250)는 MxN 블록의 각 변환계수값들의 위치별로 중요도를 기록한 가중치 테이블을 구비하고 있으며, 중요 계수 조사부(230)로부터 제공되는 각 계수값에 대한 가중치를 입력받아 가중치 테이블에서 해당 위치의 가중치를 보정한다.
역주사순서 결정부(270)는 중요도 보정부(250)에서 보정된 가중치에 근거하여, 가중치가 큰 위치에서부터 작은 위치로 역주사순서, 즉 1xMN 배열에 대한 MxN 블록의 매핑 관계를 결정하고, 결정된 역주사순서는 다음 1xMN 1차원 배열의 역주사에 적용한다.
상기한 바와 같은 영상 엔트로피 부호화장치 및 영상 엔트로피 복호화장치의일실시예에 따르면, MxN 블록의 각 위치의 중요도를 기반으로 변환계수값의 중요도가 가장 높은 것부터 가장 낮은 것 순서대로 MxN 블록의 변환계수값을 주사함으로써 1xMN 1차원 배열에서 일정 부분 이후부터는 '0'의 값이 존재하게 되어 엔트로피 부호화 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 주어진 영상 혹은 예측 후 잔차 영상이 갖는 통계적 특성에 적응적으로 주사 패턴이 결정되므로 영상의 다양한 특성에도 불구하고 일정한 압축율 향상을 보장할 수 있다.
도 3은 도 1에 주사순서 결정부(170)의 일실시예에 따른 동작을 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 주사순서 결정부(170)는 입력된 MxN 블록의 각 위치에서 중요도를 나타내는 가중치 W(i) (여기서 i은 변환블록내 위치)을 이용하여 주사순서를 결정한다. 구체적으로 설명하면, 먼저 이전 8x8 블록들을 이용하여 업데이터된 가중치 테이블(330)에 기록된 8x8 블록의 각 위치에서의 가중치값의 크기 순서대로 주사순서가 결정된다. 현재 8x8 블록(310)은 결정된 주사순서에 따라서 즉, 가장 큰 가중치를 갖는 위치에서부터 가중치가 낮아지는 위치로 주사되어 1x64 1차원 배열의 변환계수값들(350)을 생성한다. 여기서, 가중치가 동일한 경우에는 8x8 블록에서 앞선 위치에 존재하는 변환계수값을 먼저 주사하는 것이 바람직하다. 한편, 도 2에 도시된 역주사순서 결정부(270) 역시 유사한 원리에 의거하여 동작할 수 있다. 즉, 1x64 1차원 배열의 계수값(350)을 입력받아 가중치 테이블(330)을 이용하여 8x8 변환블럭을 생성하는 것이다. 보다 구체적으로는 1차원 배열내 계수값을 가중치 테이블의 가중치 크기 순서대로 각 계수값 위치를 읽어 해당하는 위치에 계수값을 입력시키는 방법으로 수행할 수 있다.
도 4는 도 1에 주사순서 결정부(170)의 다른 실시예에 따른 동작을 설명하는 도면이다.
도 4을 참조하면, 주사순서 결정부(170)는 MxN 블록의 각 위치에서의 중요도에 따라 주사순서를 결정하되, 가중치값에 따라서 주사순서를 재배열하는 것이 아니라, 가중치값의 범위에 따라서 복수의 주사그룹으로 나누고, 각 주사그룹에 따라서 위치를 그루핑한 다음, 가장 큰 임계값에 대응하는 주사그룹에서부터 낮은 임계값에 대응하는 주사그룹의 순으로 주사순서를 결정한다. 일예를 들면, 위치(i)의 가중치 W(i)가 제1 임계값(Ta)보다 큰 경우를 주사그룹 A, 위치(i)의 가중치 W(i)가 제2 임계값(Tb)보다 크고 제1 임계값(Ta)보다 작은 경우를 주사그룹 B로 설정하고, 유사한 방식으로 제3 및 제4 임계값(Tc, Td)을 사용하여 주사그룹 C, 주사그룹 D, 주사그룹 E까지 설정할 수 있다. 이러한 경우, 주사그룹 A에서부터 주사그룹 E로의 순서로 주사가 이루어진다. 구체적으로 설명하면, 먼저 이전 8x8 블록들의 각 위치에서의 변환계수값의 가중치 및 적어도 하나 이상의 임계값을 이용하여 8x8 블록의 각 위치에 대한 주사그룹을 결정하여 가중치 테이블(430)에 기록한다. 현재 8x8 블록(410)은 가중치 테이블(430)에 기록된 주사그룹에 따라서 8x8 블록(410)의 각 위치를 그루핑하여 주사그룹으로 그루핑된 8x8 블록(450)을 생성한다. 주사 그룹 및 주사 그룹내 가중치에 대응하여 최종 주사 순서가 결정되는데, 하나의 그룹내에서의 주사 순서는 기본적인 라스터 주사방식 즉, 최상위열의 왼쪽에서 오른쪽에서 주사한 후, 그 다음 열을 주사하는 방식에 의거하여 결정된다. 한편, 하나의 그룹내에서 가중치가 동일한 경우에는 MxN 블록에서 앞선 위치에 존재하는 변환계수값을 먼저 주사하는 것이 바람직하다. 한편, 도 2에 도시된 역주사순서 결정부(270) 역시 유사한 원리에 의거하여 동작할 수 있다.
도 5는 도 1 및 도 2에 있어서 중요도 보정부(150,250)에서 사용된 초기가중치를 설정하는 방법의 일예를 보여주는 도면이다.
도 5를 참조하면, 중요도 보정부(150)는 초기 가중치를 미리 디폴트로 결정하거나 영상의 특성에 따라서 '0', W1, W2 등 다양한 값중 하나를 선택할 수 있다. 초기 가중치에 따라서 최초 주사 패턴이 결정될 수 있다. 예를 들어, MxN 블록의 모든 위치에 대한 초기 가중치를 '0'으로 설정한 경우, 계수값 위치 순서대로 주사가 이루어지는 라스터 주사방식에 의거하여 초기 주사가 이루어진다. 한편, 초기 주사패턴이 지그재그 주사방식을 갖도록 초기 가중치를 설정할 수 있는데, 이 경우 MxN 블록의 모든 위치에 대한 초기 가중치를 지그재그 주사패턴 순서대로 가중치가 줄어들도록 설정하여 테이블에 저장한다. 혹은 영상 특성을 조사하여 각 계수값의 중요도를 미리 파악한 후 이러한 중요도 순서대로 가중치를 부여한 다음, 이것을 초기 가중치로 사용할 수도 있다. 중요도 보정부(150)에서 만일 하나 이상의 초기 가중치를 선택적으로 사용하는 경우, 적용된 초기 가중치에 대한 정보는 비트스트림에 포함되어 전송된다. 초기가중치에 대한 정보는 동영상의 경우 시퀀스, GOP(Group Of Picture), 픽쳐, 프레임, 슬라이스, 매크로블럭 등의 단위로 전송될 수 있고, 정지영상의 경우 픽쳐, GOB(Group Of Block) 등의 단위로 전송될 수 있다. 만약, 일정한 단위로 초기 가중치가 중요도 보정부(150)에 입력되면, 초기 가중치에 대응하여 MxN 블록에서 각 위치별 가중치를 초기화한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 영상 부호화장치는 예측 부호화부(610), 변환부(620), 양자화부(630), 및 엔트로피 부호화부(670)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 엔트로피 부호화부(670)는 중요도기반 주사부(640), 줄길이 부호화부(650) 및 가변장 부호화부(660)를 포함하여 구성되며, 중요도기반 주사부(640)는 도 1에 도시된 구성을 가질 수 있다. 한편, 예측 부호화부(610), 변환부(620), 양자화부(630), 및 엔트로피 부호화부(670)는 적어도 하나의 프로세서로 구현할 수 있다.
도 6을 참조하면, 예측 부호화부(610)는 입력영상에 대하여 시공간 예측 부호화를 수행하여 레지듀 데이터를 생성한다. 여기서, 입력영상은 정지영상 혹은 동영상 중 어느 것이나 무방하다.
변환부(620)는 레지듀 데이터를 변환하여 MxN 블록 단위로 변환계수값을 생성한다. 양자화부(630)는 MxN 블록 단위로 변환계수값을 양자화한다.
엔트로피 부호화부(670)는 MxN 블록의 각 위치에서의 중요도에 기반하여 주사순서를 결정하고, 양자화된 MxN 블록의 변환계수값을 결정된 주사순서로 주사하여 1xMN 1차원 배열의 변환계수값을 생성한다. 1xMN 1차원 배열의 변환계수값은 줄길이 부호화를 통하여 줄길이 심볼로 생성되고, 생성된 줄길이 심볼들은 가변장 부호화를 통하여 코드워드로 매핑되어 비트스트림을 형성한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화장치의 구성을 나타내는 블럭도이다. 영상 복호화장치는 엔트로피 복호화부(700), 역양자화부(740), 역변환부(750) 및 예측 복호화부(760)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 엔트로피 복호화부(700)는 가변장 복호화부(710), 줄길이 복호화부(720) 및 중요도기반 역주사부(730)를 포함하여 구성되며, 중요도기반 역주사부(730)는 도 2에 도시된 구성을 가질 수 있다. 한편, 엔트로피 복호화부(700), 역양자화부(740), 역변환부(750) 및 예측 복호화부(760)는 적어도 하나의 프로세서로 구현할 수 있다.
도 7을 참조하면, 엔트로피 복호화부(700)는 비트스트림에 대하여 가변장 복호화를 수행하여 줄길이 심볼들을 복원하고, 복원된 줄길이 심볼에 대하여 줄길이 복호화를 수행하여 양자화된 1xMN 1차원 배열의 변환계수값을 복원한다. MxN 블록의 각 위치에서의 중요도에 기반하여 역주사순서를 결정하고, 양자화된 1xMN 1차원 배열의 변환계수값을 결정된 역주사순서로 역주사하여 MxN 블록의 양자화된 변환계수값들을 생성한다.
역양자화부(740)는 MxN 블록의 양자화된 변환계수값들을 역양자화하여 MxN 블록의 변환계수값을 복원한다. 역변환부(750)는 변환계수값을 역변환하여 레지듀 데이터를 복원한다. 예측 복호화부(760)는 레지듀 데이터에 대하여 시공간 예측 복호화를 수행하여 복원영상을 생성한다.
도 6에 도시된 엔트로피 부호화부(670) 및 도 7에 도시된 엔트로피 복호화부(700)를 제외한 도 6 및 도 7에 도시된 영상 부호화장치 및 복호화장치의 예로는 H.264, MPEG-2, MPEG-4 등 움직임 보상을 채용하는 일반적인 영상 코덱을 들 수 있다.
도 8은 도 6에 도시된 영상 부호화장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다. 영상 부호화장치(800)는 움직임 추정부(801), 움직임 보상부(802), 공간 예측부(803), 감산기(804), 변환부(805), 양자화부(806), 엔트로피 부호화부(807), 역양자화부(808), 역변환부(809), 가산기(810), 및 메모리(813)로 구성된다. 여기서, 엔트로피 부호화부(807)는 도 6의 중요도기반 주사부(640), 줄길이 부호화부(650) 및 가변장 부호화부(660)로 구현될 수 있다. 한편, 움직임 추정부(801), 움직임 보상부(802), 공간 예측부(803), 감산기(804), 역양자화부(808), 역변환부(809), 가산기(810), 및 메모리(813)는 도 6의 예측 부호화부(610)에 대응하는 것으로 볼 수 있다.
도 8을 참조하면, 움직임 추정부(801)는 메모리(813)에 저장된 참조영상들 중 적어도 하나의 참조영상을 기준으로 영상 시퀀스 중 현재영상의 움직임을 추정한다. 구체적으로, 움직임 추정부(801)는 현재영상을 구성하는 블록들 중 인터모드(inter mode)에 해당하는 각 블록에 대하여, 참조영상에서 현재영상의 블록에 가장 잘 매칭되는 블록을 결정하고, 결정된 참조영상의 블록과 현재영상의 블록간의 변위를 나타내는 움직임벡터를 산출한다.
움직임 보상부(802)는 움직임 추정부(801)에서의 움직임 추정결과를 이용하여 적어도 하나의 참조영상으로부터 현재영상의 예측영상을 생성한다. 구체적으로, 움직임 보상부(802)는 움직임 추정부(801)에 의해 산출된 현재영상의 각 블록의 움직임벡터가 지시하는 적어도 하나의 참조영상의 블록들의 값을 이용하여 현재영상의 예측영상을 생성한다.
공간 예측부(803)는 현재영상을 구성하는 블록들 중 인트라모드(intra mode)에 해당하는 각 블록에 대하여 메모리(813)에 저장된 참조영상들 중 적어도 하나의 참조영상을 구성하는 블록들 중 현재영상의 블록의 이웃에 위치한 블록의 값으로부터 현재영상의 블록의 값을 예측함으로써 현재영상의 예측영상을 생성한다.
감산기(804)는 현재영상으로부터 움직임 보상부(802) 또는 공간 예측부(803)에 의해 생성된 예측영상을 감산함으로써 현재영상과 예측영상의 잔차영상(residue image)을 생성한다.
변환부(805)는 감산기(804)에 의해 생성된 잔차영상을 공간영역에서 주파수영역으로 변환한다. 예를 들면, 변환부(805)는 DHT(Discrete Hadamard Transform) 혹은 DCT(Discrete Cosine Transform) 등을 이용하여 감산기(804)에 의해 산출된 잔차영상을 시간영역으로부터 주파수공간으로 변환할 수 있다. 양자화부(806)는 변환부(805)에 의해 변환된 결과들을 양자화한다. 구체적으로, 양자화부(806)는 변환부(805)에 의해 변환된 결과들, 즉 주파수 성분값들을 양자화 스텝사이즈(quantization step-size)로 나누고, 그 결과를 정수값들로 근사화한다.
엔트로피 부호화부(807)는 양자화부(806)에 의해 양자화된 결과들을 엔트로피 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다. 예를 들면, 엔트로피 부호화부(807)는 양자화부(806)에 의해 양자화된 결과들을 CAVLC(Context-Adaptive Variable-Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등을 이용하여 엔트로피 부호화할 수 있다. 특히, 엔트로피 부호화부(807)는 양자화부(806)에 의해 양자화된 결과 이외에 영상복호화에 필요한 정보, 예를 들면 시간예측에 사용된 참조영상의 색인정보, 움직임벡터 정보, 공간예측에 사용된 복원영상의 블록의 위치정보 등을 엔트로피 부호화한다.
역양자화부(808)는 양자화부(806)에 의해 양자화된 결과들을 역양자화한다. 구체적으로, 역양자화부(808)는 양자화부(806)에 의해 근사화된 정수값들에 양자화 스텝사이즈를 곱함으로써 주파수성분 값들을 복원한다. 역변환부(809)는 역양자화부(808)에 의해 역양자화된 결과들, 즉 주파수 성분값들을 주파수영역에서 공간영역으로 변환함으로써 현재영상과 예측영상의 잔차영상을 복원한다. 가산기(810)는 움직임 보상부(802) 또는 공간 예측부(803)에 의해 생성된 예측영상에 역변환부(809)에 의해 복원된 잔차영상을 가산함으로써 현재영상의 복원영상을 생성하여 메모리(813)에 저장하고, 현재영상의 다음 영상들 또는 현재영상의 이전 영상들의 참조영상으로 사용된다.
도 9는 도 7에 도시된 영상 복호화장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다. 도 9에 도시된 영상 복호화장치(900)는 엔트로피 복호화부(901), 역양자화부(902), 역변환부(903), 움직임 보상부(904), 공간 예측부(905), 가산기(906) 및 메모리(909)로 구성된다. 여기서, 엔트로피 복호화부(901)는 도 7의 가변장 복호화부(710), 줄길이 복호화부(720) 및 중요도기반 역주사부(730)로 구현될 수 있다. 한편, 움직임 보상부(904), 공간 예측부(905), 가산기(906) 및 메모리(909)는 도 7의 예측복호화부(760)에 대응하는 것으로 볼 수 있다. 도 9에 도시된 영상 복호화장치(900)의 영상복원 과정은 도 8에 도시된 영상 부호화장치(800)의 영상복원 과정과 동일하다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 8에 도시된 영상 부호화장치(800)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 영상 복호화장치(900)에도 적용된다.
엔트로피 복호화부(901)는 도 8에 도시된 영상 부호화장치로부터 생성된 비트스트림을 엔트로피 복호화함으로써 복호화를 위한 정보 및 영상 데이터의 정수값 등을 복원한다. 역양자화부(902)는 엔트로피 복호화부(901)에 의해 복원된 정수값들을 역양자화함으로써 주파수성분값들을 복원한다. 역변환부(903)는 역양자화부(902)에 의해 복원된 주파수성분값들을 주파수영역에서 시간영역으로 변환함으로써 현재영상과 예측영상의 잔차영상을 복원한다.
움직임 보상부(904)는 메모리(909)에 저장된 참조영상들 중 적어도 하나의 참조영상으로부터 움직임벡터를 이용하여 현재영상의 예측영상을 생성한다. 공간 예측부(905)는 현재영상을 구성하는 블록들 중 인트라모드에 해당하는 블록들 각각에 대하여, 메모리(909)에 저장된 참조영상들 중 적어도 하나의 참조영상을 구성하는 블록들 중 현재영상의 블록의 이웃에 위치한 복원영상의 블록의 값으로부터 현재영상의 블록의 값을 예측함으로써 현재영상의 예측영상을 생성한다. 가산기(906)는 움직임 보상부(904) 또는 공간 예측부(905)에 의해 생성된 예측영상에 역변환부(903)에 의해 복원된 잔차영상을 가산함으로써 현재영상의 복원영상을 생성한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 【청구항 1】
    변환블럭의 변환계수값을 주사순서에 따라서 주사하여 1차원 배열의 변환계수값들로 나열하는 주사부;
    상기 1차원 배열의 변환계수값들로부터 중요도를 조사하는 중요 계수 조사부;
    상기 중요도 정보를 이용하여 상기 변환블럭의 각 위치별로 가중치를 보정하는 중요도 보정부; 및
    상기 보정된 가중치에 근거하여, 상기 변환블럭에서 가중치가 큰 위치에서부터 작은 위치의 순으로 주사순서를 결정하는 주사순서 결정부를 포함하는 영상 엔트로피 부호화장치.
  2. 【청구항 2】
    제1 항에 있어서, 상기 중요 계수 조사부는 각 계수의 절대값 크기를 기반으로 가중치를 부여하여 상기 중요도를 결정하는 영상 엔트로피 부호화 장치
  3. 【청구항 3】
    제1 항에 있어서, 상기 중요 계수 조사부는 각 계수의 주파수 성분을 기반으로 가중치를 부여하여 상기 중요도를 결정하는 영상 엔트로피 부호화 장치
  4. 【청구항 4】
    제1 항에 있어서, 상기 주사순서 결정부는 상기 보정된 가중치와 복수개의 임계값을 이용하여 상기 변환블럭의 각 계수의 위치를 복수개의 주사그룹중 하나로 그루핑하고, 상기 주사그룹들에 대하여 상기 가중치가 큰 위치에서부터 작은 위치의 순으로 주사순서를 결정하는 영상 엔트로피 부호화장치.
  5. 【청구항 5】
    제4 항에 있어서, 상기 주사그룹내에서 복수개의 위치가 동일한 가중치를 갖는 경우, 해당 위치의 변환계수값은 라스터 주사순서에 따라서 주사되는 영상 엔트로피 부호화장치.
  6. 【청구항 6】
    제1 항에 있어서, 상기 중요도 보정부는 초기 가중치를 가지며, 상기 초기 가중치에 대한 정보는 비트스트림으로 전송되는 영상 엔트로피 부호화장치.
  7. 【청구항 7】
    제6 항에 있어서, 상기 초기가중치는 시퀀스, 픽쳐, 프레임 및 블록 중 어느 하나의 단위로 전송되는 영상 엔트로피 부호화장치.
  8. 【청구항 8】
    비트스트림으로부터 복원된 1차원 배열의 변환계수값들을 역주사순서에 따라서 역주사하여 변환블록의 양자화된 변환계수값들을 생성하는 역주사부;
    상기 변환블록의 양자화된 변환계수값의 중요도를 조사하는 중요 계수 조사부;
    상기 중요도 정보를 이용하여 상기 변환블럭의 각 위치별로 가중치를 보정하는 중요도 보정부; 및
    상기 보정된 가중치에 근거하여, 상기 변환블럭에서 가중치값이 큰 위치에서부터 작은 위치의 순으로 역주사순서를 결정하는 역주사순서 결정부를 포함하는 영상 엔트로피 복호화장치.
  9. 【청구항 9】
    제8 항에 있어서, 상기 중요 계수 조사부는 각 계수의 절대값 크기를 기반으로 가중치를 부여하여 상기 중요도를 결정하는 영상 엔트로피 복호화 장치.
  10. 【청구항 10】
    제8 항에 있어서, 상기 중요 계수 조사부는 각 계수의 주파수 성분을 기반으로 가중치를 부여하여 상기 중요도를 결정하는 영상 엔트로피 복호화 장치.
  11. 【청구항 11】
    제8 항에 있어서, 상기 역주사순서 결정부는 상기 보정된 가중치와 복수개의 임계값을 이용하여 상기 변환블럭의 각 계수의 위치를 복수개의 주사그룹중 하나로 그루핑하고, 상기 주사그룹들에 대하여 상기 가중치가 큰 위치에서부터 작은 위치의 순으로 역주사순서를 결정하는 영상 엔트로피 복호화장치.
  12. 【청구항 12】
    제11 항에 있어서, 상기 주사그룹내에서 복수개의 위치가 동일한 가중치를 갖는 경우, 해당 위치의 변환계수값은 라스터 주사순서에 따라서 역주사되는 영상 엔트로피 복호화장치.
  13. 【청구항 13】
    제8 항에 있어서, 상기 중요도 보정부는 초기 가중치를 가지며, 상기 초기 가중치에 대한 정보는 상기 비트스트림으로 전송되는 영상 엔트로피 복호화장치.
  14. 【청구항 14】
    제 13 항에 있어서, 상기 초기 가중치는 시퀀스, 픽쳐, 프레임 및 블록 중 어느 하나의 단위로 전송되는 영상 엔트로피 복호화장치.
  15. 【청구항 15】
    비트스트림을 엔트로피 복호화하여 1차원 배열의 양자화된 변환계수값을 복원하고, 변환블록의 각 위치에서의 중요도에 기반하여 역주사순서를 결정하고, 상기 1차원 배열의 양자화된 변환계수값을 결정된 역주사순서로 역주사하여 상기 변환블럭의 양자화된 변환계수값을 생성하는 엔트로피 복호화부;
    상기 변환블럭의 양자화된 변환계수값을 역양자화하여 상기 변환블럭의 변환계수값을 복원하는 역양자화부;
    상기 변환블럭의 변환계수값을 역변환하여 레지듀영상을 복원하는 역변환부; 및
    상기 레지듀영상에 대하여 예측 복호화를 수행하여 복원영상을 생성하는 예측복호화부를 포함하는 영상 복호화장치.
  16. 【청구항 16】
    제15 항에 있어서, 상기 엔트로피 복호화부는
    상기 비트스트림을 가변장 복호화하여 줄길이 심볼들을 복원하는 가변장 복호화부;
    상기 줄길이 심볼을 줄길이 복호화하여 상기 1차원 배열의 변환계수값을 복원하는 줄길이 복호화부; 및
    적어도 하나 이상의 이전 변환블럭에서 각 변환계수값의 중요도에 대한 정보로부터 현재 변환블럭의 각 위치별로 가중치를 보정하고, 상기 보정된 가중치에 근거하여 상기 현재 변환블럭에서 각 변환계수값의 역주사순서를 결정하고, 결정된 역주사순서에 따라서 상기 1차원 배열의 변환계수값을 역주사하여 상기 현재 변환블럭의 변환계수값을 생성하는 중요도 기반 역주사부를 포함하는 영상 복호화장치.
  17. 【청구항 17】
    제16 항에 있어서, 상기 중요도 기반 역주사부는 상기 보정된 가중치와 복수개의 임계값을 이용하여 상기 변환블럭의 각 위치를 복수개의 주사그룹중 하나로 그루핑하고, 상기 주사그룹들에 대하여 상기 가중치값이 큰 위치에서부터 작은 위치의 순으로 역주사순서를 결정하는 영상 복호화장치.
  18. 【청구항 18】
    제17 항에 있어서, 상기 주사그룹내에서 복수개의 위치가 동일한 가중치값을 갖는 경우, 해당 위치의 변환계수값은 라스터 주사순서에 따라서 역주사되는 영상 복호화장치.
  19. 【청구항 19】
    제16 항에 있어서, 상기 중요도 기반 역주사부는 초기 가중치를 가지며, 상기 초기 가중치에 대한 정보는 상기 비트스트림으로 전송되는 영상 복호화장치.
  20. 【청구항 20】
    제19 항에 있어서, 상기 초기 가중치는 시퀀스, 픽쳐, 프레임 및 블록 중 어느하나의 단위로 전송되는 영상 복호화장치.
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