WO2011043562A2 - 적응적 부호화 패턴 정보를 생성/이용하는 동영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 기록 매체 - Google Patents

적응적 부호화 패턴 정보를 생성/이용하는 동영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 기록 매체 Download PDF

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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to a video data compression technique. More specifically, in an encoding technique that adaptively uses a plurality of encoding schemes, adaptively generates encoding pattern information according to the multiple encoding schemes and adds corresponding coding patterns.
  • H.264 / AVC video encoding technology has improved the compression performance by 2 times compared with the previous standard.
  • This technique provides a coding step in the time and space domain based on the hybrid coding technique.
  • the encoding step in the temporal domain reduces temporal redundancy through motion compensation prediction from an image of a reference frame.
  • the motion compensation prediction is determined by the correlation between the block of the reference frame and the block of the image to be currently encoded, that is, the motion vector, and through this, a prediction image is obtained in units of blocks.
  • the prediction error obtained as the difference between the predicted image and the original image is aligned in blocks, transformed into a frequency domain, and then quantized, and then scanned by a zigzag scanning method starting from a coefficient representing a DC value.
  • Zigzag scanning produces an array of coefficients and subsequent coding steps can be optimized through CABAC or CAVLC.
  • the coding efficiency is high by the DCT transform, which transforms the frequency domain only when the prediction errors in the block correlate with each other, that is, when they exist in the low frequency band.
  • efficiency is low when only slightly correlated in the spatial domain.
  • [Document 1] adds a method of encoding a prediction error in a spatial domain without performing a DCT transform to a method of encoding a prediction error in a conventional frequency domain, thereby making a prediction.
  • a method of adaptively determining whether to convert an error signal into a frequency domain or to maintain a prediction error signal in a spatial domain for encoding is proposed.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of adaptively encoding a prediction error in [Document 1].
  • a prediction error signal of an image to be encoded is obtained through motion compensation prediction (S101).
  • step S101 For the prediction error obtained in step S101, DCT transform is performed, quantization is performed, and then quantization and DCT transform are inversely performed in the frequency domain based on the distortion and the required rate. Obtain the cost of (S102).
  • quantization is inversely performed to obtain a cost in the spatial domain based on distortion and a required rate (S103). ).
  • the technique of encoding a prediction error signal by the method of FIG. 1 provided a higher encoding performance compared to the H.264 / AVC video encoding technique.
  • the prediction error sample in the block is not only low in the spatial domain but also large and small errors are scattered irregularly, the method is also less efficient.
  • additional information about an encoding pattern indicating whether an encoding scheme is encoding in a spatial domain or encoding in a frequency domain is increased.
  • An embodiment of the present invention is to solve the above-described conventional problems, the object of which is to reduce the prediction error by performing a second order prediction based on the reference image in addition to the existing technology (Document 1), a number of coding schemes
  • Document 1 a number of coding schemes
  • the selection frequency of the corresponding coding pattern is increased. If not, the corresponding coding pattern is added sequentially, and then the frequency is referred to.
  • an eighth step of entropy encoding a signal of the selected block is
  • the plurality of encoding methods may include an encoding method in a frequency domain, an encoding method in a spatial domain, and an encoding method according to second-order prediction.
  • a computer-readable recording medium in which a video encoding method for generating the adaptive encoding pattern information is recorded by a program may be provided.
  • a video encoding apparatus for generating adaptive encoding pattern information includes: a multiple encoding unit encoding an input signal according to a plurality of encoding schemes in units of first blocks; Pattern generation unit distortion and a request rate of arranging a signal in a first block unit in a second block unit that is an integer multiple of the first block unit, as many as the number of coding patterns according to the integer multiple and the number of coding schemes.
  • the optimal pattern selection unit for selecting one of the plurality of coding patterns arranged for the same block in the second block unit and the lookup table to search for the selected coding pattern, If there is a coding pattern, the frequency of selection of the coding pattern is increased. If not, the coding pattern is added sequentially.
  • a pattern information generation unit arranged to sort based on the frequency, and generating order information of the coding pattern before the alignment as replacement information for the selected coding pattern of the block.
  • the pattern information generation unit may generate original information about the selected coding pattern instead of the order information when the order information is a lower order of a specific order or less.
  • the multi-coding unit may generate the input signal from the first block.
  • the video encoding apparatus may further include the video encoding apparatus from the single encoder based on a cost obtained based on a single encoder distortion and a rate required for encoding the input signal in the frequency domain in the second block unit.
  • the apparatus may further include an adaptive control unit for selecting one of the output block, a corresponding block of the coding pattern selected by the optimum pattern selection unit, and an entropy encoding unit for entropy encoding a signal of the selected corresponding block. have.
  • a video decoding method using adaptive encoding pattern information may be further configured. If it is determined that an input signal is encoded by a plurality of encoding schemes, the input signal may be preset in a predetermined block unit. The first step of dividing into. If the number of bits of the additional information about the encoding pattern of the current block is divided or less than a predetermined number of bits, the lookup table searches for a number corresponding to the number of bits and an encoding pattern associated with the number.
  • the plurality of encoding methods may include an encoding method in a frequency domain, an encoding method in a spatial domain, and an encoding method according to second-order prediction.
  • a computer-readable recording medium in which a video decoding method using the adaptive coding pattern information is recorded by a program may be provided.
  • the video decoding apparatus using the adaptive encoding pattern information may, if it is determined that an input signal is encoded by a plurality of encoding schemes, then the input signal may be preset in units of blocks.
  • Block dividing unit for dividing into If the number of bits of the additional information on the encoding pattern of the current block is divided into a predetermined number of bits or less in the look-up table to search for the number corresponding to the number of bits and the coding pattern associated with the number and If the number of selection of the number is increased, and if the number of bits of the additional information exceeds a certain number of bits, an encoding pattern corresponding to the corresponding bit is added to the lookup table, and then the encoding pattern detection unit and the search are arranged based on the frequency.
  • Decoding the current block according to the added coding pattern May comprise parts of the plurality of coding methods may include a coding scheme in accordance with the encoding system, and the second prediction of the encoding method, a spatial domain in the frequency domain.
  • a lookup table for storing a pattern (or called a coding pattern) for an encoding method.
  • the lookup table converts the prediction error signal into the frequency domain and encodes it or encodes it in the spatial domain, and further predicts the prediction error signal through prediction errors of neighboring blocks and previous frame blocks based on motion vectors. It stores the pattern of whether to convert and encode in the space domain.
  • Patent 2 Korean Patent Application No. 10-2009-0083174 (Name: Moving picture encoding method, apparatus and recording medium using secondary image prediction based on reference image)
  • Document 1 there are four 4X4 blocks in an 8X8 block, and any of the two coding methods proposed in Document 1 (that is, the coding method in the frequency domain and the coding method in the spatial domain) for each 4X4 block. Should be indicated as additional information. That is, it should indicate whether the prediction error signal is encoded by transforming the 4x4 block into the frequency domain or the spatial domain. This requires one additional bit of additional information (or 'side information') signal to indicate a 4X4 block encoding method, and a 4-bit site information signal from an 8X8 block point of view.
  • a coding method according to second-order prediction is proposed. Therefore, whether the prediction error signal is transformed into the frequency domain and encoded, the spatial domain, or the encoding method according to the second-order prediction proposed in Document 2 should be represented as additional information.
  • a signal of at least 8 bits is required as a product of four numbers of 4X4 blocks in an 8X8 block and two bits for representing three encoding methods corresponding to each 4X4 block.
  • the coding patterns stored in the lookup table are arranged in order according to the selection frequency. If the coding pattern of the block to be currently encoded is included in a higher group of a specific sequence number (eg, 16) or more selected among the patterns arranged in the lookup table, 8 bits (or more) for representing the coding pattern are encoded. Instead, the corresponding sequence number in the lookup table is encoded so that only 4 bits for representing the sequence numbers 1 to 16 are transmitted to the entropy encoder. Since only 4 bits are encoded instead of 8 bits (or more) for the most selected coding pattern, it is possible to minimize the additional information signal which is a factor that impairs the compression efficiency.
  • a specific sequence number eg, 16
  • a decoder corresponding to the above-described encoding method is provided.
  • the embodiment of the present invention performs a plurality of encoding methods proposed in [Document 1] and [Document 2], and encodes a frequency domain for 16 ⁇ 16 block units, and a frequency domain and a space for 4 ⁇ 4 block units.
  • a coding method using region and second order prediction is used.
  • the decoder provided in the embodiment of the present invention determines whether the encoded image is encoded in the frequency domain for the 16 ⁇ 16 block unit, or uses the encoding method through the frequency domain, the spatial domain, and the quadratic prediction for the 4 ⁇ 4 block unit. To select a decoding method.
  • the pattern of the encoding method is encoded by referring to a lookup table in 8 ⁇ 8 block units.
  • the same lookup table can be used in the decoder.
  • the decoder decodes the 8X8 block as it is in the same manner as the conventional technique for the pattern, and if the pattern is encoded in the sequence number of the lookup table for the 8X8 block The pattern is found by referring to the lookup table by number, and the pattern can be decoded in the same manner as in the conventional technique.
  • the number of bits of the additional information can be reduced by adaptively generating additional information about an encoding pattern that can be increased according to a plurality of encoding methods.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of adaptively encoding a prediction error according to the prior art.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video encoding apparatus for generating adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a detailed block diagram of an optimal pattern and pattern information generation unit of FIG. 2;
  • FIG. 4 is a flowchart of a video encoding method for generating adaptive coding pattern information according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a detailed flowchart of an optimal pattern and adaptive pattern information generating step of FIG. 4;
  • FIG. 6 is a view showing an example of a lookup table according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a view for explaining an example of an update process of a lookup table according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video decoding apparatus using adaptive coding pattern information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart of a video decoding method using adaptive coding pattern information according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video encoding apparatus for generating adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the first to third encoding units 211 to 213 are included. A multiple encoder 210, an optimal pattern and pattern information generator 220, an optimal pattern storage unit 230, a single encoder 240, an adaptive controller 250, and an entropy encoder 260. .
  • the multiple encoder 210 encodes an input signal according to a plurality of encoding schemes (three encoding schemes in this embodiment) in a first block unit (4X4 block units in this embodiment). Three encoders 211 to 213 may be included.
  • the first encoder 211 quantizes an input signal (or a prediction error signal) after DCT conversion according to a coding method in a frequency domain in units of 4 ⁇ 4 blocks. Since the encoding method in the frequency domain is described in detail in Documents 1 and 2, the description thereof is omitted, and may be referred to as a frequency domain (FD) for convenience of description.
  • FD frequency domain
  • the second encoder 212 quantizes an input signal (or a prediction error signal) in units of 4 ⁇ 4 blocks without DCT transform according to an encoding method in a spatial domain. Since the encoding method in the spatial domain is described in detail in Documents 1 and 2, description thereof is omitted, and may be referred to as SD (Spatial Domain) for convenience of description below.
  • the third encoder 213 is a second-order block based on a motion vector based previous frame block or a neighboring block according to an encoding method according to the second-order prediction of an input signal (or a prediction error signal) in units of 4 ⁇ 4 blocks.
  • a prediction error signal is generated, adaptively DCT transformed, and then quantized. Since the encoding method according to the second prediction is described in detail in Document 2, the description thereof is omitted, and may be referred to as MV for convenience of the following description.
  • the optimal pattern and pattern information generator 220 includes a pattern generator 221, an optimal pattern selector 222, and a pattern information generator 223 as shown in FIG. 3.
  • the pattern generator 221 may transmit a signal of a first block unit (that is, 4 ⁇ 4 block unit) of three encoding schemes output from the multiple encoder 210 to a second block unit that is an integer multiple of the first block unit (
  • 8x8 block units are arranged as many as the number of coding patterns according to the integer multiple and the number of coding schemes. That is, in the present embodiment, since the number of coding schemes is three types of FD, SD, and MV, and four 4X4 blocks form 8X8 blocks, all of the coding schemes may have 81 coding patterns for one block.
  • the optimal pattern selector 222 calculates a cost for each of the 81 encoded patterns based on a distortion and a demand rate by a Lagrange parameter, and calculates a cost based on a pattern ratio unit 222a; And an optimal pattern selector 222b that selects one optimal encoding pattern having the lowest cost among the 81 encoding patterns based on the obtained cost.
  • the pattern information generation unit 223 searches for a table pattern search unit 223a for searching the selected coding pattern in the lookup table, and if there is an encoding pattern corresponding to the selected coding pattern in the lookup table, the pattern information generation unit 223 selects a frequency of selection of the corresponding coding pattern.
  • a table updating unit 223b for incrementally adding the coding patterns corresponding to the selected coding patterns, and then sorting them based on the frequency, and coding patterns corresponding to the selected coding patterns before the sorting in the lookup table.
  • Order information is generated as additional information about the selected coding pattern of the corresponding 8X8 block, and if the order information is a lower order or less than a specific order, original information about the selected coding pattern is generated as additional information instead of the order information.
  • the pattern information generator 223c is included.
  • the lookup table initially starts with 16 patterns consisting of only two coding schemes (for example, FD and SD except MV), and the specific order is 4 bits. It may be 16 or less which can be expressed as below. This form of initial lookup table is equally applied to the decoding apparatus to be described later.
  • the lookup table according to the embodiment of the present invention will be described in detail later.
  • the optimal pattern storage unit 230 sequentially generates an 8X8 block unit signal of an optimal coding pattern output from the optimal pattern and the pattern information generator 220 to generate a 16X16 block unit signal.
  • the single encoder 240 encodes the input signal according to an encoding method in a frequency domain in units of 16 ⁇ 16 blocks.
  • the adaptive control unit 250 costs based on the distortion and the required rate for the 16X16 block output from the single encoder 240 and the 16X16 block output from the optimal pattern storage unit 230. After obtaining, one block having a low cost is selected, and the entropy encoder 260 entropy encodes the signal of the selected block.
  • FIG. 4 is a flowchart of a video encoding method for generating adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding method may be applied to the apparatus of FIG.
  • a plurality of encoding schemes may be input to the input signal through the multiple encoder 210 in a first block unit (4 ⁇ 4 block unit in this embodiment). Encoding according to the coding scheme of.
  • the optimal pattern and adaptive pattern information generating step (S420) is performed by patterning a 4X4 block unit signal encoded according to the three coding schemes into an 8X8 block unit signal through the optimal pattern and pattern information generation unit 220. 81 coding patterns are generated per block, the optimal coding pattern of one of the generated 81 coding patterns is selected according to a specific criterion, and then additional information representing the selected optimal coding pattern is adapted using a lookup table. To generate The step S420 will be described in more detail with reference to FIG. 5.
  • the optimal pattern storing step (S430) sequentially stores the 8 ⁇ 8 block unit signal of the selected optimal coding pattern through the optimal pattern storage unit 230 to generate a 16 ⁇ 16 block unit signal.
  • the single encoding step S440 encodes an input signal through a single encoder 240 according to an encoding method in a frequency domain in units of 16 ⁇ 16 blocks.
  • the adaptive control step (S450) may include distortion and distortion of the 16 ⁇ 16 block output from the single encoder 240 and the 16 ⁇ 16 block output from the optimal pattern storage unit 230 through the adaptive controller 250. After obtaining a cost based on a required rate, a block having a low cost is selected, and the entropy encoding step S460 entropys a signal of the selected block through an entropy encoder 260. Encode
  • FIG. 5 is a detailed flowchart of the optimal pattern and adaptive pattern information generation step S420 of FIG. 4, which may be applied to the apparatus of FIG. 3 as an example.
  • 81 coding patterns are generated per 8 ⁇ 8 block unit through the pattern generator 221 (S501), and the distortion and the required ratio (rate) by the Lagrange parameter through the cost calculator 222a for each pattern.
  • the cost calculator 222a After calculating the cost for each of the coding patterns on the basis of (S502), through the optimal pattern selector 222b, one optimal coding pattern having the lowest cost is selected (S503).
  • the table pattern search unit 223a searches for the selected optimal coding pattern in the lookup table in the lookup table (S504 and S505), and the table updater 223b if the selected optimal coding pattern exists in the lookup table.
  • the table updater 223b After increasing the selection frequency of the coding pattern (S506), if not, the coding pattern corresponding to the selected optimal coding pattern is sequentially added to the lookup table (S507), and then the frequency is selected from the higher frequency to the lowest. Sequential sorting (S508).
  • the pattern information generator 223c determines whether the sequence number of the coding pattern corresponding to the optimal coding pattern in the lookup table before the alignment is within a specific rank (1st to 16th in the present embodiment) after step S507. (S509), if it is within the corresponding sequence number is generated as additional information of 4 bits (S510), if not within the original pattern information of the optimal coding pattern 8 bits (four 4X4 blocks in the 8X8 block in this embodiment) Since it is arranged and encoded in three ways, two bits are generated for each 4X4 block, which is 8 bits, which is 2 bits per encoding method (S511).
  • FIGS. 2 to 5 a video encoding apparatus and method for generating adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 5.
  • a motion compensation prediction is performed based on the motion estimation to provide a prediction signal through the motion estimation, and the prediction signal is subtracted from the input signal.
  • the prediction error signal generated therefrom is input to the first encoder 210, DCT-converted in units of 4 ⁇ 4 blocks according to an encoding method in the frequency domain, and then quantized, or input to the second encoder 212 to a spatial domain.
  • Prediction error of a motion vector based previous frame block in 4x4 block units according to an encoding method according to a second prediction by being quantized as it is or without DCD conversion in units of 4x4 blocks according to the coding method
  • After further prediction through the DCT transform is adaptively performed and quantized. All this is done in 4x4 block units.
  • FIG. 3 shows a detailed configuration of the optimal pattern and pattern information generator 220 of FIG.
  • 81 patterns of 8X8 blocks may be configured according to three encoding methods for 4X4 blocks.
  • the pattern generator 201 sequentially generates 8 ⁇ 8 blocks having these 81 patterns.
  • the 8X8 block having the pattern according to the coding method for the 4X4 block calculates the cost for the 8X8 block by the pattern calculation unit 222a through the required ratio and distortion by the Lagrange parameter according to the coding method.
  • the calculated cost and pattern of the 8X8 block are stored in the optimal pattern selector 222c, and an encoding pattern having a minimum cost is selected and stored among the 81 patterns in which such a process is performed.
  • the table pattern search unit 223a searches for the same pattern as the determined pattern in the lookup table.
  • the lookup table according to the embodiment of the present invention includes the frequency according to the type of the pattern.
  • an initial lookup table (not shown) stores 16 patterns for FD and SD encoding methods except for MV. If the pattern of the 8X8 block to be encoded currently does not match the pattern stored in the table, the table updater 223b further updates the pattern to be encoded in the table, and the pattern of the 8X8 block to be encoded is If it matches the existing pattern stored in the table, the frequency of the pattern increases and sorts according to the frequency.
  • 7 is a diagram illustrating an example of an update process of a lookup table according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
  • the pattern information generation unit 223c generates sequence number 4 bits as an additional information signal when the pattern to be encoded is sequence number 16 or less arranged by frequency, and expresses the pattern when the pattern to be encoded is sequence number 17 or less.
  • An additional information signal 8 bits (2 bits X4) generates an 8X8 block encoder 206.
  • the above-described pattern encoding process of the 8X8 block is repeated until four 8X8 blocks are formed to form a 16X16 block, and then stored in the optimal pattern storage unit 230.
  • the adaptive control unit 250 calculates the cost for the 16X16 block by the distortion and the required ratio according to the encoding method pattern for the 16X16 block determined by the above-described method, and the calculated cost is the frequency through the single encoder 240.
  • the encoding method is selected to be the minimum cost after comparison with the cost of the signal encoded by 16 ⁇ 16 block units in the domain.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video decoding apparatus using adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, an encoding method analyzer 810, a block divider 820, and an encoding pattern are illustrated.
  • the detector 830 includes a multiple decoder 840, and a single decoder 850.
  • the encoding method analyzer 810 determines whether an input signal is encoded by a multiple encoding scheme including FD, SD, and MV, or by a single encoding scheme such as FD.
  • the block dividing unit 820 divides the input signal into a predetermined 8 ⁇ 8 block unit signal.
  • the encoding pattern detection unit 830 determines whether the number of bits of the additional information on the divided current 8X8 block encoding pattern is equal to or less than a predetermined number of bits, and the number of bits of the additional information is constant.
  • a table search unit 832 for searching for a number corresponding to the number of bits in the lookup table and an encoding pattern associated with the number, and increasing the frequency of selection of the searched corresponding number, wherein the number of bits of the additional information is constant. If the number is exceeded, a table updating unit 833 adds an encoding pattern corresponding to the additional information of the corresponding bit to the lookup table and sorts the frequency based on the frequency.
  • the multiplexer 840 decodes the block according to the searched or added encoding pattern through the encoding pattern detector 830.
  • the single encoder 850 decodes the block according to the encoding scheme.
  • FIG. 9 is a flowchart of a video decoding method using adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention.
  • an encoding method analysis step (S910), a block division step (S920), and an encoding pattern are shown.
  • a detection step S930, a multiple decoding step S940, and a single decoding step S950 are included.
  • the encoding method analysis step S911 determines whether the input signal is encoded by a multiple encoding scheme including FD, SD, and MV or by a single encoding scheme such as FD.
  • the block dividing step unit 820 divides the input signal into a predetermined 8 ⁇ 8 block unit signal.
  • the encoding pattern detecting step (S930) is a bit analysis step (S931) for determining whether the number of bits of the additional information for the divided encoding pattern of the current 8X8 block is equal to or less than a predetermined number of bits, and the number of bits of the additional information is constant.
  • the corresponding block is decoded according to the searched or added encoding pattern through the encoding pattern detection operation S930.
  • the block is decoded according to the corresponding encoding method.
  • the decoding process according to the present embodiment corresponds to the encoding process described above with reference to FIGS. 2-7. Accordingly, in the decoding apparatus according to the embodiment of the present invention, whether the encoded image is encoded in the frequency domain according to a single coding scheme for 16 ⁇ 16 block units, or encoding through the frequency domain, the spatial domain, and the quadratic prediction according to the multiple coding scheme.
  • the encoding method analysis unit 810 determines whether the method is used, and selects a decoding method.
  • B of FIG. 8 is selected by the encoding method analyzing unit 810, and the corresponding 16X16 block unit signal is existing by the single decoder 850. Decode using the decoding method in the frequency domain provided by H.264 / AVC.
  • a of FIG. 8 is selected to perform decoding according to the coding pattern.
  • the 16 ⁇ 16 block is divided into four 8 ⁇ 8 blocks by the block divider 820. Each divided 8X8 block is divided by the bit analyzer 831 to determine whether an encoding pattern is encoded with 4 bits or 8 bits.
  • the encoding apparatus according to the embodiment of the present invention encodes 4 bits when the pattern is encoded by the sequence number of the lookup table, and encodes 8 bits when the pattern is encoded as it is. That is, it may be determined whether the sequence number of the lookup table is encoded or encoded according to the pattern according to the number of bits of the encoded pattern.
  • the decoding apparatus according to the embodiment of the present invention applies the lookup table applied in the encoding apparatus in the same manner. That is, the lookup table that has been applied for encoding is equally applied for decoding.
  • the bit analysis unit 831 selects D of FIG. 8, and since the encoding pattern is encoded as it is, the encoding pattern is added to the lookup table through the table updater 833.
  • the data is further updated and decoded by the multiplexer 840 according to the corresponding coding pattern.
  • C of FIG. 8 is selected by the bit analyzer 831, which means that the encoding is performed by the sequence number of the lookup table.
  • the sequence number transmitted through C by the table searching unit 832 is searched in the lookup table to find a corresponding pattern for the sequence number.
  • the lookup table according to the embodiment of the present invention increases the frequency for the pattern selected by the table updater 833 and rearranges the frequency according to the frequency.
  • the pattern found by referring to the lookup table is decoded by the multiplexer 840.
  • Video encoding method for generating adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention described with reference to FIGS. 4-5 and video using adaptive encoding pattern information according to an embodiment of the present invention described with reference to FIG. 9 The decoding method may be implemented as a computer readable recording medium including program instructions for performing operations implemented by various computers.
  • the computer readable recording medium may include program instructions, local data files, local data structures, etc. alone or in combination.
  • the recording medium may be those specially designed and constructed for the embodiments of the present invention, or may be known and available to those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs, DVDs, magnetic-optical media such as floppy disks, and ROM, RAM, flash memory, and the like. Hardware devices specifically configured to store and execute the same program instructions are included.
  • the recording medium may be a transmission medium such as an optical or metal wire, a waveguide, or the like including a carrier wave for transmitting a signal specifying a program command, a local data structure, or the like.
  • Examples of program instructions may include high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter as well as machine code such as produced by a compiler.
  • the embodiment of the present invention is applied to the field of image data compression technology, and performs a second order prediction based on a reference image and adaptively performs DCT transformation to significantly reduce the prediction error and to encode a plurality of codes. It is a very useful invention that can adaptively generate additional information about an encoding pattern that can be increased according to a scheme, thereby reducing the number of bits of the additional information.

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Abstract

본 발명의 실시예는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성/이용하는 동영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 기록 매체에 관한 것으로, 입력 신호를 제 1 블록 단위로 다수의 부호화 방식에 따라 부호화 하고, 상기 부호화된 제 1 블록 단위의 신호를 상기 제 1 블록 단위의 정수배인 제 2 블록 단위로 배열하며, 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여 상기 제 2 블록 단위의 동일 블록에 대해 상기 배열된 다수의 부호화 패턴 중 하나를 선택하고, 룩업 테이블에서 상기 선택된 부호화 패턴을 탐색하여, 해당 부호화 패턴이 있으면 그 해당 부호화 패턴의 선택 빈도수를 증가시키고, 없으면 해당 부호화 패턴을 순차 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하며, 상기 정렬전 상기 해당 부호화 패턴의 순서 정보를 해당 블록의 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 대체 정보로 생성하여, 다수의 부호화 방식에 따라 증가될 수 있는 부호화 패턴에 대한 부가 정보를 적응적으로 생성하여 해당 부가 정보의 비트수를 줄일 수 있다.

Description

적응적 부호화 패턴 정보를 생성/이용하는 동영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 기록 매체
본 발명의 실시예는 영상 데이터 압축기술에 관한 것으로서, 보다상세하게는 다수의 부호화 방식을 적응적으로 사용하는 부호화 기술에 있어서 그 다수의 부호화 방식에 따른 부호화 패턴 정보를 적응적으로 생성하여 해당 부가 정보의 비트수를 줄이는, 적응적 부호화 패턴 정보를 생성/이용하는 동영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
일반적으로, 비디오 압축 기술의 발달은 영상 매체를 보다 효율적으로 사용할 수 있는 방법의 기반을 마련하였다. 특히 H.264/AVC 동영상 부호화 기술은 이전 표준에 비해 2배 정도의 압축 성능이 향상 되었다. 이 기술은 복합형 부호화 기술에 기초하여 시간 및 공간 영역에서의 부호화 단계를 제공한다. 시간적 영역에서의 부호화 단계는 참조 프레임의 이미지로부터의 움직임 보상 예측(Motion Compensated prediction)을 통해 중복성(temporal redundancy)이 감소된다. 움직임 보상 예측은 참조 프레임의 블록과 현재 부호화 하고자 하는 이미지의 블록의 상관관계, 즉 움직임 벡터에 의해 결정되고 이를 통해 블록단위로 예측 이미지를 얻는다. 예측 이미지와 원본 이미지의 차로서 얻어진 예측 에러는 블록 단위로 정렬되고 주파수 영역으로 변환된 후 양자화되어, DC 값을 나타내는 계수에서부터 시작하여 지그재그 스캐닝 방식으로 스캔 된다. 지그재그 스캐닝은 계수 어레이를 생성하게 되고 후속 부호화 단계는 CABAC 이나 CAVLC를 통해 최적화 될 수 있다. 하지만 블록 내의 예측 에러들이 서로 상관관계를 가질 때만, 즉 낮은 주파수 대역에 존재할 경우에만 주파수 영역으로 변환하는 DCT 변환에 의해 부호화 효율이 높다. 반면 공간 영역에서 약간만 상관되어 있는 경우 효율이 낮다.
[문헌 1] Matthias Narroschke, Hans Georg Musmann "Adaptive prediction error coding in spatial and frequency domain for H.264/AVC" VCEG- AB06, 16-20 January, 2006
이러한 문제를 해결하기 위해 [문헌 1]은 기존의 주파수 영역에서 예측 에러(prediction error)를 부호화하는 방법에 DCT 변환을 하지 않고 공간적 영역에서 예측 에러(prediction error)를 부호화하는 방법을 추가하여, 예측 에러 신호를 주파수 영역으로 변환할 것인지, 또는 부호화를 위해 예측 에러 신호를 공간 영역에서 유지할 것인지를 적응적으로 판단하여 사용하는 방법을 제안하였다.
도 1은 [문헌 1]에서 적응적으로 예측 에러(prediction error)를 부호화하는 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 움직임 보상 예측을 통해 부호화 하고자 하는 이미지의 예측 에러 신호를 얻는다(S101).
단계 S101에서 얻어진 예측 에러(prediction error)에 대하여, DCT 변환을 수행하고, 양자화를 한 후, 다시 역으로 양자화와 DCT 변환을 수행하여 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 주파수 영역에서의 비용(cost)를 구한다(S102).
단계 S101에서 얻어진 예측 에러(prediction error)에 대하여, 양자화를 수행한 후, 역으로 양자화를 수행하여 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 공간적 영역에서의 비용(cost)를 구한다(S103).
마지막으로, 단계 S102 및 S103에서 각각 구해진 주파수 영역에서의 비용과 공간적 영역에서의 비용을 비교하여, 비용이 더 낮은 부호화 방법을 선택하여 예측 에러 신호를 부호화한다(S104).
도 1의 방법에서는 DCT 변환을 수행하지 않을 때, DCT 변환을 할 경우보다 오히려 더 효과적인 경우가 존재한다는 것을 전제로 한다.
도 1의 방법으로 예측 에러(prediction error) 신호를 부호화 하는 기술은, H.264/AVC 동영상 부호화 기술과 비교해 더 높은 부호화 성능을 제공하였다. 그러나 블록 내 예측 에러 샘플이 공간 영역에서 상관성이 낮을 뿐만 아니라 큰 에러와 작은 에러들이 불규칙 적으로 산재되어 있는 경우, 상기 방법 또한 효율성이 떨어진다. 또한, 부호화 방식이 공간적 영역에서의 부호화인지 또는 주파수 영역에서의 부호화인지를 나타내는 부호화 패턴에 대한 부가 정보가 증가하는 문제가 있었다.
본 발명의 실시예는 상술된 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 기존의 기술(문헌 1)에 부가하여 참조 이미지를 기반으로 2차 예측을 수행하여 예측 오차를 줄이되, 다수의 부호화 방식에 따라 증가될 수 있는 부호화 패턴에 대한 부가 정보를 적응적으로 생성하여 해당 부가 정보의 비트수를 줄이도록 하는, 적응적 부호화 패턴 정보를 생성/이용하는 동영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 기록 매체에 관한 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법은, 입력 신호를 제 1 블록 단위로 다수의 부호화 방식에 따라 부호화 하는 제 1 단계 상기 부호화된 제 1 블록 단위의 신호를 상기 제 1 블록 단위의 정수배인 제 2 블록 단위로, 상기 정수배 및 상기 부호화 방식의 수에 따른 부호화 패턴의 수만큼, 배열하는 제 2 단계 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 제 2 블록 단위의 동일 블록에 대해 상기 배열된 다수의 부호화 패턴 중 하나를 선택하는 제 3 단계 룩업 테이블에서 상기 선택된 부호화 패턴을 탐색하여, 해당 부호화 패턴이 있으면 그 해당 부호화 패턴의 선택 빈도수를 증가시키고, 없으면 해당 부호화 패턴을 순차 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하며, 상기 정렬전 상기 해당 부호화 패턴의 순서 정보를 해당 블록의 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 대체 정보로 생성하는 제 5 단계를 포함할 수 있고, 상기 입력 신호를 상기 제 2 블록 단위로 주파수 영역에서 부호화하는 제 6 단계 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 제 6 단계의 해당 블록 및 이에 대응하여 상기 선택된 부호화 패턴의 해당 블록 중 하나를 선택하는 제 7 단계 및 상기 선택된 블록의 신호를 엔트로피(entrophy) 부호화하는 제 8 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 제 5 단계에서, 상기 순서 정보가 특정 순서 이하의 하위 순서이면, 상기 순서 정보 대신 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 원래의 정보를 생성할 수 있다. 상기 제 1 단계에서, 상기 다수의 부호화 방식은 주파수 영역에서의 부호화 방식, 공간 영역에서의 부호화 방식, 및 2차 예측에 따른 부호화 방식을 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법이 프로그램으로 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치는, 입력 신호를 제 1 블록 단위로 다수의 부호화 방식에 따라 부호화 하는 다중 부호화부 상기 부호화된 제 1 블록 단위의 신호를 상기 제 1 블록 단위의 정수배인 제 2 블록 단위로, 상기 정수배 및 상기 부호화 방식의 수에 따른 부호화 패턴의 수만큼, 배열하는 패턴 생성부 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 제 2 블록 단위의 동일 블록에 대해 상기 배열된 다수의 부호화 패턴 중 하나를 선택하는 최적 패턴 선택부 및 룩업 테이블에서 상기 선택된 부호화 패턴을 탐색하여, 해당 부호화 패턴이 있으면 그 해당 부호화 패턴의 선택 빈도수를 증가시키고, 없으면 해당 부호화 패턴을 순차 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하며, 상기 정렬전 상기 해당 부호화 패턴의 순서 정보를 해당 블록의 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 대체 정보로 생성하는 패턴 정보 생성부를 포함할 수 있다. 상기 패턴 정보 생성부는, 상기 순서 정보가 특정 순서 이하의 하위 순서이면, 상기 순서 정보 대신 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 원래의 정보를 생성할 수 있다, 상기 다중 부호화부는, 상기 입력 신호를 상기 제 1 블록 단위로 주파수 영역에서 부호화하는 제 1 부호화부 상기 입력 신호를 상기 제 1 블록 단위로 공간 영역에서 부호화 하는 제 2 부호화부 및 상기 입력 신호를 상기 제 1 블록 단위로 2차 예측에 따라 부호화하는 제 3 부호화부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 동영상 부호화 장치는, 상기 입력 신호를 상기 제 2 블록 단위로 주파수 영역에서 부호화하는 단일 부호화부 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 단일 부호화부로부터 출력된 해당 블록 및 이에 대응하여 상기 최적 패턴 선택부에 의해 선택된 부호화 패턴의 해당 블록 중 하나를 선택하는 적응적 제어부 및 상기 선택된 해당 블록의 신호를 엔트로피(entrophy) 부호화하는 엔트로피 부호화부를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법은, 입력 신호가 다수의 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면, 상기 입력 신호를 기설정된 블록 단위로 분할하는 제 1 단계 상기 분할된 현재 블록의 부호화 패턴에 대한 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하이면 룩업 테이블에서 해당 비트수에 대응하는 번호 및 이 번호에 연계된 부호화 패턴을 탐색함과 아울러 해당 번호의 선택 빈도수를 증가시키고, 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수를 초과하면 해당 비트에 대응하는 부호화 패턴을 상기 룩업 테이블에 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 제 2 단계 및 상기 탐색되거나 추가된 부호화 패턴에 따라 상기 현재 블록을 복호화하는 제 3 단계를 포함할 수 있고, 상기 다수의 부호화 방식은 주파수 영역에서의 부호화 방식, 공간 영역에서의 부호화 방식, 및 2차 예측에 따른 부호화 방식을 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법이 프로그램으로 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는기록 매체가 제공될 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 또 다른 측면에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 장치는, 입력 신호가 다수의 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면, 상기 입력 신호를 기설정된 블록 단위로 분할하는 블록 분할부 상기 분할된 현재 블록의 부호화 패턴에 대한 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하이면 룩업 테이블에서 해당 비트수에 대응하는 번호 및 이 번호에 연계된 부호화 패턴을 탐색함과 아울러 해당 번호의 선택 빈도수를 증가시키고, 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수를 초과하면 해당 비트에 대응하는 부호화 패턴을 상기 룩업 테이블에 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 부호화 패턴 검출부 및 상기 탐색되거나 추가된 부호화 패턴에 따라 상기 현재 블록을 복호화하는 복호화부를 포함할 수 있고, 상기 다수의 부호화 방식은 주파수 영역에서의 부호화 방식, 공간 영역에서의 부호화 방식, 및 2차 예측에 따른 부호화 방식을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 부호화 방법에 대한 패턴(또는 부호화 패턴이라 칭함)을 저장하기 위한 룩업테이블이 제공된다. 룩업테이블은 예측 에러 신호를 주파수 영역으로 변환하여 부호화 할 것인지, 공간 영역에서 부호화 할 것인지, 주변 블록 및 움직임 벡터 기반 이전 프레임 블록의 예측 에러를 통해 상기 예측 에러 신호에 대하여 추가적인 예측을 한 후 주파수 영역으로 변환하여 부호화 할 것인지, 공간 영역에서 부호화 할 것인지에 대한 패턴을 저장한다.
본 발명의 실시예에 대한 배경기술로서의 [문헌 1]은 전술한 바와 같이 블록 내 예측 에러 샘플이 공간 영역에서 상관성이 낮을 뿐만 아니라 큰 에러와 작은 에러들이 불규칙 적으로 산재되어 있는 경우 효율성이 떨어지는 문제점이 있는데, 이를 해결하기 위하여 본 발명의 동일 출원인 및 동일 발명자에 의해 [문헌 2]가 제안된 바 있다.
[문헌 2] 한국특허출원 제 10-2009-0083174호 (명칭: 참조 이미지 기반 2차 예측을 통한 동영상 부호화 방법, 장치 및 기록 매체)
[문헌 1]에 따르면, 8X8블록 내에는 4X4블록 4개가 존재하는데 각 4X4블록 마다 문헌 1에서 제안된 2가지 부호화 방법(즉, 주파수 영역에서의 부호화 방법 및 공간 영역에서의 부호화 방법) 중 어떠한 방법으로 부호화 하는지를 부가 정보로 나타내야 한다. 즉, 예측 에러 신호를 4X4블록에 대하여 주파수 영역으로 변환하여 부호화 한 것인지, 공간 영역에서 부호화 한 것인지를 나타내어야 한다. 이는 4X4블록의 부호화 방법을 나타내기 위하여 추가적인 부가 정보(또는 '사이드 정보'라 칭함) 신호가 1비트 요구되며, 8X8블록 관점에서 볼 때 4비트의 사이트 정보 신호가 필요하다.
[문헌 2]에 따르면, 문헌 1에서 제안된 2가지 부호화 방법(즉, 주파수 영역에서의 부호화 방법 및 공간 영역에서의 부호화 방법)에 더하여 2차 예측에 따른 부호화 방법을 제안하고 있다. 따라서, 예측 에러 신호를 주파수 영역으로 변환하여 부호화 한 것인지, 공간 영역에서 부호화 한 것인지, 혹은 문헌 2에서 제안된 2차 예측에 따른 부호화 방법으로 부호화 한 것인지를 부가 정보로 나타내야 한다. 8X8블록에 대하여 모든 패턴을 나타내기 위해 8X8블록 내의 4X4블록의 개수 4개와 각 4X4블록에 해당하는 3가지 부호화 방법을 표현하기 위한 2비트의 곱으로 최소 8비트의 신호가 필요하다. 즉, 8X8블록에서 모든 패턴을 표현하기 위해 [문헌 1]에 비하여 2배 이상의 추가 정보 신호가 필요하다. 추가 정보 신호의 증가는 비트율을 증가 시키기 때문에 결과적으로 압축 성능을 저해하는 요인이 된다. 따라서 본 발명의 실시예에 따르면, 추가적인 비트율 증가를 최소화 하기 위하여 가장 많이 사용되는 패턴에 대하여 4비트의 신호로 부호화 할 수 있도록 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 룩업테이블 내에 저장된 부호화 패턴들은 선택 빈도수에 따라 순서대로 정렬된다. 현재 부호화 하고자 하는 블록의 부호화 패턴이 룩업테이블내에 정렬된 패턴 중 가장 많이 선택된 특정 순서 번호(예를 들어 16) 이상의 상위 그룹에 포함될 경우, 부호화 패턴을 표현하기 위한 8비트(혹은 그 이상)를 부호화 하지 않고, 룩업테이블내의 해당 순서 번호를 부호화 하도록 하여 순서 번호(1~16)를 표현하기 위한 4비트 만을 엔트로피 부호화기에 전달한다. 가장 많이 선택되는 부호화 패턴에 대하여 8비트(혹은 그 이상)가 아닌 4비트만을 부호화 하므로 압축 효율을 저해시키는 요인인 추가 정보 신호를 최소화 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기술한 부호화 방법에 대응하는 복호화기를 제공한다. 본 발명의 실시예는 [문헌 1]과 [문헌 2]에 서 제안된 다수의 부호화 방법을 수행하고 있어, 16X16 블록 단위에 대하여 주파수 영역으로 부호화 하는 방법과, 4X4 블록 단위에 대하여 주파수영역, 공간 영역, 2차 예측을 통한 부호화 방법을 사용한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에서 제공하는 복호화기는 부호화된 이미지가 16X16 블록 단위에 대하여 주파수 영역으로 부호화 되었는지, 혹은 4X4 블록 단위에 대하여 주파수영역, 공간 영역, 2차 예측을 통한 부호화 방법을 사용하였는지 판단하여 복호화 방법을 선택할 수 있다.
또한 주파수영역, 공간 영역, 2차 예측을 통한 부호화 방법을 사용하여 부호화 하였을 시, 8X8블록 단위에서 부호화 방법에 대한 패턴을 룩업테이블을 참조하여 부호화 하는데, 이를 복호화 하기 위하여 부호화기에서 제공한 룩업테이블과 같은 룩업테이블을 복호화기에서 사용할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복호화기는, 8X8블록에 대하여 패턴 그대로 부호화 되었을 경우 해당 패턴에 대하여 기존의 기술과 같은 방법으로 복호화 하고, 8X8블록에 대하여 룩업테이블의 순서번호로 패턴이 부호화 되었을 경우 순서번호로 룩업테이블을 참조하여 해당 패턴을 찾아내며, 해당 패턴에 대하여 기존의 기술과 같은 방법으로 복호화 할 수 있다.
이상과 같은 본 발명의 다양한 측면에 의하면, 참조 이미지를 기반으로 2차 예측을 수행하고 적응적으로 DCT 변환을 수행(즉, 공간 영역 또는 주파수 영역에서 적응적으로 양자화를 수행)하여 예측 오차를 현저히 줄임과 아울러, 다수의 부호화 방식에 따라 증가될 수 있는 부호화 패턴에 대한 부가 정보를 적응적으로 생성하여 해당 부가 정보의 비트수를 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따라 적응적으로 예측 에러(prediction error)를 부호화하는 방법을 나타내는 흐름도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치의 블록도,
도 3은 도 2의 최적 패턴 및 패턴 정보 생성부의 세부 블록도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법의 흐름도,
도 5는 도 4의 최적 패턴 및 적응적 패턴 정보 생성 단계의 세부 흐름도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 룩업테이블의 일 예를 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 룩업테이블의 갱신과정의 일 예를 설명하는 도면,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 장치의 블록도,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법의 흐름도.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치의 블록도로서, 동 도면에 도시된 바와 같이, 제 1 내지 제 3 부호화부(211~213)를 포함하는 다중 부호화부(210), 최적 패턴 및 패턴 정보 생성부(220), 최적 패턴 저장부(230), 단일 부호화부(240), 적응적 제어부(250), 및 엔트로피 부호화부(260)를 포함한다.
상기 다중 부호화부(210)는 입력 신호를 제 1 블록 단위(본 실시예에서는 4X4 블록 단위)로 다수의 부호화 방식(본 실시예에서는 3가지의 부호화 방식)에 따라 부호화 하는 것으로, 제 1 내지 제 3 부호화부(211~213)를 포함할 수 있다.
상기 제 1 부호화부(211)는 입력 신호(또는 예측 에러 신호라 칭함)를 4X4 블록 단위로 주파수 영역에서의 부호화 방법에 따라 DCT 변환한 후 양자화한다. 상기 주파수 영역에서의 부호화 방법은 문헌 1 및 문헌 2에 상세히 기재되어 있으므로 그 설명을 생략하며, 이하 설명의 편의를 위해 FD(Frequency Domain)로 표기할 수 있다.
상기 제 2 부호화부(212)는 입력 신호(또는 예측 에러 신호라 칭함)를 4X4 블록 단위로 공간 영역에서의 부호화 방법에 따라 DCT 변환없이 양자화한다. 상기 공간 영역에서의 부호화 방법은 문헌 1 및 문헌 2에 상세히 기재되어 있으므로 그 설명을 생략하며, 이하 설명의 편의를 위해 SD(Spatial Domain)로 표기할 수 있다.
상기 제 3 부호화부(213)는 입력 신호(또는 예측 에러 신호라 칭함)를 4X4 블록 단위로 2차 예측에 따른 부호화 방법에 따라 움직임 벡터 기반 이전 프레임 블록 또는 주변 블록 등을 참조 블록으로 하여 2차 예측 에러 신호를 생성하고 적응적으로 DCT 변환한 후 양자화한다. 상기 2차 예측에 따른 부호화 방법은 문헌 2에 상세히 기재되어 있으므로 그 설명을 생략하며, 이하 설명의 편의를 위해 MV로 표기할 수 있다.
상기 최적 패턴 및 패턴 정보 생성부(220)는 도 3에 도시된 바와 같이 패턴 생성부(221), 최적 패턴 선택부(222), 및 패턴 정보 생성부(223)를 포함한다.
상기 패턴 생성부(221)는 상기 다중 부호화부(210)로부터 출력된 3가지의 부호화 방식의 제 1 블록 단위(즉, 4X4 블록 단위)의 신호를 제 1 블록 단위의 정수배인 제 2 블록 단위(본 실시예에서는 8X8 블록 단위)로 상기 정수배 및 상기 부호화 방식의 수에 따른 부호화 패턴 수만큼 배열한다. 즉, 본 실시예에서는 부호화 방식의 수가 FD, SD 및 MV 3가지이고 4X4 블록 4개로 8X8 블록을 형성하므로 하나의 블록에 대하여 모두 81가지의 부호화 패턴을 가질 수 있다.
상기 최적 패턴 선택부(222)는 상기 81가지의 부호화 패턴 각각에 대하여 라그랑주(Lagrange) 파라미터에 의한 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 비용을 계산하는 패턴별 비용 연산부(222a), 및 상기 구해진 비용에 근거하여 상기 81가지의 부호화 패턴 중 비용이 가장 낮은 하나의 최적 부호화 패턴을 선택하는 최적 패턴 선택부(222b)를 포함한다.
상기 패턴 정보 생성부(223)는 룩업 테이블에서 상기 선택된 부호화 패턴을 탐색하는 테이블 패턴 탐색부(223a), 상기 룩업테이블에서 상기 선택된 부호화 패턴에 해당하는 부호화 패턴이 있으면 그 해당 부호화 패턴의 선택 빈도수를 증가시키고, 없으면 상기 선택된 부호화 패턴에 해당하는 부호화 패턴을 순차 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 테이블 갱신부(223b), 및 상기 룩업테이블에서 상기 정렬전 상기 선택된 부호화 패턴에 해당하는 부호화 패턴의 순서 정보를 해당 8X8 블록의 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 부가 정보로 생성하되, 상기 순서 정보가 특정 순서 이하의 하위 순서이면 상기 순서 정보 대신 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 원래의 정보를 부가 정보로 생성하는 패턴 정보 생성부(223c)를 포함한다. 본 실시예에서, 상기 룩업테이블은 초기에는 2가지의 부호화 방식(예를 들어, MV를 제외하고 FD와 SD 방식)만으로 구성된 16가지의 패턴이 순차 저장된 형태로 시작하고, 상기 특정 순서는 4비트 이하로 표현될 수 있는 16번 이하일 수 있다. 이와 같은 초기 룩업테이블의 형태는 후에 설명될 복호화 장치에서도 동일하게 적용된다. 본 발명의 실시예에 따른 룩업테이블에 대해서는 후에 보다 상세히 설명하기로 한다.
다시 도 2에서, 상기 최적 패턴 저장부(230)는 상기 최적 패턴 및 패턴 정보 생성부(220)로부터 출력된 최적 부호화 패턴의 8X8 블록 단위 신호를 순차 저장하여 16X16 블록 단위 신호를 생성한다.
상기 단일 부호화부(240)는 입력 신호를 16X16 블록 단위로 주파수 영역에서의 부호화 방법에 따라 부호화한다.
상기 적응적 제어부(250)는 상기 단일 부호화부(240)로부터 출력된 16X16 블록과 상기 최적 패턴 저장부(230)로부터 출력된 16X16 블록에 대해 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 비용을 구한 후, 비용이 적은 하나의 블록을 선택하고, 상기 엔트로피 부호화부(260)는 상기 선택된 해당 블록의 신호를 엔트로피(entrophy) 부호화한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법의 흐름도로서, 일 예로 도 2의 장치에 적용될 수 있으므로 그 장치의 동작과 병행하여 설명한다.
도 4의 방법은, 동 도면에 도시된 바와 같이, 다중 부호화 단계(S410), 최적 패턴 및 적응적 패턴 정보 생성 단계(S420), 최적 패턴 저장 단계(S430), 단일 부호화 단계(S440), 적응적 제어 단계(S450), 및 엔트로피 부호화 단계(S460)를 포함한다.
상기 다중 부호화 단계(S410)는 다중 부호화부(210)를 통해 입력 신호를 제 1 블록 단위(본 실시예에서는 4X4 블록 단위)로 다수의 부호화 방식(본 실시예에서는 FD, SD 및 MV의 3가지의 부호화 방식)에 따라 부호화 한다.
상기 최적 패턴 및 적응적 패턴 정보 생성 단계(S420)는 최적 패턴 및 패턴 정보 생성부(220)를 통해 상기 3가지의 부호화 방식에 따라 부호화된 4X4 블록 단위 신호를 8X8 블록 단위 신호로 패터닝하여 한 8X8 블록 당 81가지의 부호화 패턴을 생성하고, 특정 기준에 따라 상기 생성된 81가지의 부호화 패턴 중 하나의 최적 부호화 패턴을 선택한 후, 그 선택된 최적 부호화 패턴을 표현하는 부가 정보를 룩업테이블을 이용하여 적응적으로 생성한다. 상기 단계 S420은 도 5를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.
상기 최적 패턴 저장 단계(S430)는 최적 패턴 저장부(230)를 통해 상기 선택된 최적 부호화 패턴의 8X8 블록 단위 신호를 순차 저장하여 16X16 블록 단위 신호를 생성한다.
상기 단일 부호화 단계(S440)는 단일 부호화부(240)를 통해 입력 신호를 16X16 블록 단위로 주파수 영역에서의 부호화 방법에 따라 부호화한다.
상기 적응적 제어 단계(S450)는 적응적 제어부(250)를 통해 상기 단일 부호화부(240)로부터 출력된 16X16 블록과 상기 최적 패턴 저장부(230)로부터 출력된 16X16 블록에 대해 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 비용을 구한 후, 비용이 적은 하나의 블록을 선택하고, 상기 엔트로피 부호화 단계(S460)는 엔트로피 부호화부(260)를 통해 상기 선택된 해당 블록의 신호를 엔트로피(entrophy) 부호화한다.
도 5는 도 4의 최적 패턴 및 적응적 패턴 정보 생성 단계(S420)의 세부 흐름도로서, 일 예로 도 3의 장치에 적용될 수 있으므로 동작과 병행하여 설명한다.
먼저, 패턴 생성부(221)를 통해 8X8 블록 단위 당 81개의 부호화 패턴을 생성하고(S501), 패턴별 비용 연산부(222a)를 통해 라그랑주(Lagrange) 파라미터에 의한 왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 상기 각 부호화 패턴에 대한 비용을 계산한 후(S502), 최적 패턴 선택부(222b)를 통해 비용이 가장 낮은 하나의 최적 부호화 패턴을 선택한다(S503).
이어, 테이블 패턴 탐색부(223a)는 룩업테이블에서 룩업 테이블에서 상기 선택된 최적 부호화 패턴을 탐색하고(S504,S505), 테이블 갱신부(223b)는 상기 룩업테이블에 상기 선택된 최적 부호화 패턴이 있으면 그 해당 부호화 패턴의 선택 빈도수를 증가시키고(S506), 없으면 상기 선택된 최적 부호화 패턴에 해당하는 부호화 패턴을 상기 룩업테이블에 순차 추가한 후(S507), 상기 선택 빈도수를 기준으로 빈도수가 높은 순서에서 낮은 순서로 순차 정렬한다(S508).
마지막으로, 패턴 정보 생성부(223c)는 상기 단계 S507 이후 상기 정렬전 룩업테이블에서 상기 최적 부호화 패턴에 해당하는 부호화 패턴의 순서번호가 특정 순위 이내(본 실시예에서는 1~16위)인가를 판단하여(S509), 이내이면 해당 순서번호를 4비트의 부가 정보로 생성하고(S510), 이내가 아니면 상기 최적 부호화 패턴의 원래 패턴 정보를 8비트(본 실시예에서는 8X8 블록내에 4개의 4X4 블록이 배열되어 있고 3가지 방법으로 부호화 되므로 각 4X4 블록에 대한 부호화 방법 당 2비트씩 8비트)의 부가 정보로 생성한다(S511).
이어, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치 및 방법에 대해 부가 설명토록 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 입력신호는 움직임 추정을 거치며 예측 신호를 제공하기 위해 상기 움직임 추정에 기반하여 움직임 보상 예측이 수행되고, 상기 예측 신호를 입력 신호로부터 차감한다. 이로부터 생성되는 예측 에러 신호는, 제 1 부호화부(210)에 입력되어 주파수 영역에서의 부호화 방법에 따라 4X4블록 단위로 DCT 변환된 후 양자화되거나, 제 2 부호화부(212)에 입력되어 공간 영역에서의 부호화방법에 따라 4X4블록 단위로 DCD 변환없이 그대로 양자화되거나, 혹은 제 3 부호화부(213)에 입력되어 2차 예측에 따른 부호화 방법에 따라 4X4블록 단위로 움직임 벡터 기반 이전 프레임 블록의 예측 에러를 통한 추가적인 예측 후 DCT변환이 적응적으로 수행되고 양자화 된다. 이 모든 과정은 4X4블록 단위에서 행하여 진다. 4X4블록 단위에서 부호화된 예측 에러 신호들은 4개씩 8X8블록 단위로 형성된다. 본 발명의 실시 예에서는 세가지 부호화 방법(주파수영역에서의 부호화, 공간영역에서의 부호화, 2차 예측을 통한 부호화)을 적용하므로, 4X4블록의 부호화 방법에 따른 81가지 패턴의 8X8블록을 가질 수 있다. 8X8블록에 대한 처리 과정은 최적 패턴 및 패턴 정보 생성부(220)에서 이루어 지며, 도 3은 도 2의 최적 패턴 및 패턴 정보 생성부(220)의 세부 구성을 나타낸다.
본 발명의 실시예에 따르면 4X4블록에 대한 3가지 부호화 방법에 따라 81가지 패턴의 8X8블록을 구성할 수 있다. 패턴 생성부(201)는 이러한 81가지 패턴을 가지는 8X8블록을 순서대로 생성한다. 4X4블록에 대한 부호화 방법에 따라 패턴을 가지는 8X8블록은 부호화 방법에 따른 라그랑주(Lagrange) 파라미터에 의한 요구비율 및 왜곡을 통해 패턴별 비용 연산부(222a)에서 8X8블록에 대한 비용을 계산한다. 연산된 8X8블록의 비용 및 패턴은 최적 패턴 선택부(222c)에 저장되고, 이와 같은 과정이 수행된 81가지의 패턴 중 비용이 최소가 되는 부호화 패턴이 선택되어 저장된다. 최적 패턴 선택부(222c)에서 8X8블록에 대하여 최적의 부호화 패턴이 결정되면, 테이블 패턴 탐색부(223a)는 그 결정된 패턴과 같은 패턴을 룩업테이블에서 탐색한다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 룩업테이블을 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 룩업테이블에는 패턴의 종류에 따른 빈도수를 포함하고 있다. 본 발명의 실시예에서 초기의 룩업테이블(미도시)에는 MV를 제외한 FD와 SD 부호화 방법에 대한 16가지의 패턴이 저장되어 있다. 테이블 갱신부(223b)는 현재 부호화 하고자 하는 8X8블록의 패턴이 테이블에 저장되어 있는 패턴과 일치하는 패턴이 없을 경우 현재 부호화하고자 하는 패턴을 테이블에 추가 갱신하고, 현재 부호화 하고자 하는 8X8블록의 패턴이 테이블에 저장되어 있는 기존의 패턴과 일치하는 경우 해당 패턴의 빈도수가 증가하며, 빈도수에 따른 정렬을 수행한다. 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 룩업테이블의 갱신과정의 일 예를 설명하는 도면이다. 도 7을 보면, 부호화하고자 하는 최적 부호화 패턴이 'FD, SD, SD, MV'일 경우, 룩업테이블의 순서번호 3번의 해당 패턴이 순서번호 3은 4비트의 부가 정보로 생성되고, 해당 빈도수는 '8'에서 '1'이 늘어난 '9'로 되며, 빈도수를 기준으로 정렬하면 해당 패턴은 순서번호가 3번에서 2번으로 상승된다.
패턴 정보 생성부(223c)는 부호화 하고자 하는 패턴이 빈도수에 의해 정렬된 순서번호 16 이하일 경우 추가 정보 신호인 순서 번호 4비트를 생성하고, 부호화 하고자 하는 패턴이 순서번호 17 이하일 경우 패턴을 표현하기 위한 추가 정보 신호 8비트(2비트X4)가 8X8블록 부호화기(206)를 생성한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기술한 8X8블록의 패턴 부호화 과정은 8X8블록 4개가 모여 16X16블록을 이룰 때까지 반복되어 최적 패턴 저장부(230)에 저장된다. 적응적 제어부(250)는 상술된 방법으로 결정된 16X16블록에 대한 부호화 방법 패턴에 따라 왜곡 및 요구 비율에 의하여 16X16블록에 대한 비용을 계산하고, 그 계산된 비용은 단일 부호화부(240)를 통해 주파수 영역에서 16X16 블록단위로 부호화되어 출력된 신호의 비용과 비교 후 최소 비용이 되는 부호화 방법이 선택된다. 다양한 방법에 따른 추가 정보 신호의 증가가 있음에 불구하고 예측 에러 신호가 감소하여 주파수영역, 공간영역 및 2차 예측을 통한 부호화 방법의 비용이 적을 경우, 도 2의 A가 선택되며, 주파수 영역에서만 부호화 한 경우의 비용이 적을 경우, 도 2의 B가 선택되어 예측 에러 신호가 엔트로피 부호화부(260)로 보내진다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 장치의 블록도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 부호화 방법 분석부(810), 블록 분할부(820), 부호화 패턴 검출부(830), 다중 복호화부(840), 및 단일 복호화부(850)를 포함한다.
상기 부호화 방법 분석부(810)는 입력 신호가 FD, SD, 및 MV를 포함하는 다중 부호화 방식에 의해 부호화된 것인지 또는 FD와 같은 단일 부호화 방식에 의해 부호화된 것인지를 판별한다.
상기 블록 분할부(820)는 상기 입력 신호가 다중 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면, 입력신호를 기 설정된 8X8 블록 단위 신호로 분할한다.
상기 부호화 패턴 검출부(830)는 상기 분할된 현재 8X8 블록의 부호화 패턴에 대한 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하인가의 여부를 판별하는 비트 분석부(831), 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하이면 룩업 테이블에서 해당 비트수에 대응하는 번호 및 이 번호에 연계된 부호화 패턴을 탐색하는 테이블 탐색부(832), 및 상기 탐색된 해당 번호의 선택 빈도수를 증가시키고 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수를 초과하면 해당 비트의 부가 정보에 대응하는 부호화 패턴을 상기 룩업 테이블에 추가한 후 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 테이블 갱신부(833)를 포함한다.
상기 다중 복호화부(840)는 상기 부호화 패턴 검출부(830)를 통해 상기 탐색되거나 추가된 부호화 패턴에 따라 해당 블록을 복호화 한다.
상기 단일 부호화부(850)는 상기 부호화 방법 분석부(810)에서 상기 입력 신호가 단일 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면 해당 부호화 방식에 따라 해당 블록을 복호화 한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법의 흐름도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 부호화 방법 분석 단계(S910), 블록 분할 단계(S920), 부호화 패턴 검출 단계(S930), 다중 복호화 단계(S940), 및 단일 복호화 단계(S950)를 포함한다.
상기 부호화 방법 분석 단계(S911)는 입력 신호가 FD, SD, 및 MV를 포함하는 다중 부호화 방식에 의해 부호화된 것인지 또는 FD와 같은 단일 부호화 방식에 의해 부호화된 것인지를 판별한다.
상기 블록 분할 단계부(820)는 상기 입력 신호가 다중 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면, 입력신호를 기 설정된 8X8 블록 단위 신호로 분할한다.
상기 부호화 패턴 검출 단계(S930)는 상기 분할된 현재 8X8 블록의 부호화 패턴에 대한 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하인가의 여부를 판별하는 비트 분석 단계(S931), 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하이면 룩업 테이블에서 해당 비트수에 대응하는 번호 및 이 번호에 연계된 부호화 패턴을 탐색하는 테이블 탐색 단계(S932), 및 상기 탐색된 해당 번호의 선택 빈도수를 증가시키고 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수를 초과하면 해당 비트의 부가 정보에 대응하는 부호화 패턴을 상기 룩업 테이블에 추가한 후 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 테이블 갱신 단계(S933)를 포함한다.
상기 다중 복호화 단계(S940)는 상기 부호화 패턴 검출 단계(S930)를 통해 상기 탐색되거나 추가된 부호화 패턴에 따라 해당 블록을 복호화 한다.
상기 단일 부호화 단계(S950)는 상기 부호화 방법 분석 단계(S910)에서 상기 입력 신호가 단일 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면 해당 부호화 방식에 따라 해당 블록을 복호화 한다.
이어, 도 8 및 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 장치의 동작 및 이에 대응하는 방법에 대해 설명토록 한다.
본 실시예에 따른 복호화 과정은 도 2-7을 참조하여 상술된 부호화 과정에 상응한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 따른 복호화 장치는 부호화된 이미지가 16X16 블록 단위에 대하여 단일 부호화 방식에 따라 주파수 영역에서 부호화 되었는지, 혹은 다중 부호화 방식에 따라 주파수 영역, 공간 영역 및 2차 예측을 통한 부호화 방법을 사용하였는지를, 부호화 방법 분석부(810)를 통해 판단하여 복호화 방법을 선택한다.
16X16블록 단위에 대하여 단일 부호화 방식에 따라 주파수 영역에서 부호화된 경우, 부호화 방법 분석부(810)에 의하여 도 8의 B가 선택되고, 해당하는 16X16 블록 단위 신호는 단일 복호화부(850)에 의해서 기존 H.264/AVC에서 제공하는 주파수 영역에서의 복호화 방법으로 복호화 한다.
16X16 블록 단위에 대하여 다중 부호화 방식에 따라 주파수영역, 공간 영역 및 2차 예측을 통한 방법으로 부호화된 경우 도 8의 A가 선택되어 부호화 패턴에 따른 복호화가 이루어 질 수 있도록 한다.
16X16블록은 블록 분할부(820)에 의하여 8X8블록 4개로 나누어 진다. 각 나누어진 8X8블록은 비트 분석부(831)에 의하여 부호화 패턴이 4비트로 부호화 되었는지 또는 8비트로 부호화 되었는지 구분된다. 본 발명의 실시예에 따른 부호화 장치에서 부호화 방법에 대한 패턴 부호화 시, 룩업테이블의 순서번호로 패턴이 부호화된 경우 4비트로 부호화 되었으며, 패턴 그대로 부호화 되었을 경우 8비트로 부호화 하였다. 즉, 부호화된 패턴의 비트 수에 따라 룩업테이블의 순서번호가 부호화 되었는지 패턴 그대로 부호화 되었는지 판단할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 복호화 장치는 부호화 장치에서 적용되었던 룩업테이블을 같은 방법으로 적용한다. 즉, 부호화를 위해 적용되었던 룩업테이블이 복호화를 위해 동일하게 적용된다.
부호화 패턴에 대한 부가 정보가 8비트로 이루어져 있을 경우, 비트 분석부(831)에 의하여 도 8의 D가 선택되며, 이는 부호화 패턴 그대로 부호화 되었으므로 테이블 갱신부(833)를 통해 해당 부호화 패턴을 룩업테이블에 추가 갱신하고 다중 복호화부(840)에 의하여 해당 부호화 패턴에 따라 복호화된다. 부호화 패턴에 대한 부가 정보가 4비트로 이루어져 있을 경우, 비트 분석부(831)에 의하여 도 8의 C가 선택되며, 이는 룩업테이블의 순서번호로 부호화 되었음을 의미한다. 테이블 탐색부(832)에 의하여 C를 통하여 전달된 순서 번호를 룩업테이블에서 탐색하여 그 순서 번호에 대한 해당 패턴을 찾아낸다. 본 발명의 실시예에 따른 룩업테이블은 테이블 갱신부(833)에 의하여 선택된 패턴에 대한 빈도수를 증가 시키고 빈도수에 따라 재정렬 시킨다. 룩업테이블을 참조하여 찾아진 패턴은 다중 복호화부(840)에 의하여 복호화된다.
도 4-5을 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법 및 도 9를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법은 다양한 컴퓨터로 구현되는 동작을 수행하기 위한 프로그램 명령을 포함하는 컴퓨터 판독가능 기록 매체로 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 기록 매체는 본 발명의 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크와 같은 자기-광 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 기록 매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재될 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥 상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나 지 않는 범위에서 다양한 수정및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술사상을 한정하기 위한것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와동등한 범위 내에있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와같이, 본 발명의 실시예는 영상데이터 압축 기술 분야에 적용되어, 참조 이미지를 기반으로 2차 예측을 수행하고 적응적으로 DCT 변환을 수행하여 예측 오차를 현저히 줄임과 아울러, 다수의 부호화 방식에 따라 증가될 수 있는 부호화 패턴에 대한 부가 정보를 적응적으로 생성하여 해당 부가 정보의 비트수를 줄일 수 있는 매우 유용한 발명이다.
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Claims (14)

  1. 입력 신호를 제 1 블록 단위로 다수의 부호화 방식에 따라 부호화 하는 제 1 단계;
    상기 부호화된 제 1 블록 단위의 신호를 상기 제 1 블록 단위의 정수배인 제 2 블록 단위로, 상기 정수배 및 상기 부호화 방식의 수에 따른 부호화 패턴 수만큼, 배열하는 제 2 단계;
    왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 제 2 블록 단위의 동일 블록에 대해 상기 배열된 다수의 부호화 패턴 중 하나를 선택하는 제 3 단계;
    룩업 테이블에서 상기 선택된 부호화 패턴을 탐색하여, 해당 부호화 패턴이 있으면 그 해당 부호화 패턴의 선택 빈도수를 증가시키고, 없으면 해당 부호화 패턴을 순차 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 제 4 단계; 및
    상기 정렬전 상기 해당 부호화 패턴의 순서 정보를 해당 블록의 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 대체 정보로 생성하는 제 5 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서
    상기 제 5 단계에서, 상기 순서 정보가 특정 순서 이하의 하위 순서이면, 상기 순서 정보 대신 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 원래의 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서
    상기 제 1 단계에서, 상기 다수의 부호화 방식은 주파수 영역에서의 부호화 방식, 공간 영역에서의 부호화 방식, 및 2차 예측에 따른 부호화 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서
    상기 입력 신호를 상기 제 2 블록 단위로 주파수 영역에서 부호화하는 제 6 단계;
    왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 제 6 단계의 해당 블록 및 이에 대응하여 상기 선택된 부호화 패턴의 해당 블록 중 하나를 선택하는 제 7 단계; 및
    상기 선택된 블록의 신호를 엔트로피(entrophy) 부호화하는 제 8 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법.
  5. 입력 신호를 제 1 블록 단위로 다수의 부호화 방식에 따라 부호화 하는 다중 부호화부;
    상기 부호화된 제 1 블록 단위의 신호를 상기 제 1 블록 단위의 정수배인 제 2 블록 단위로, 상기 정수배 및 상기 부호화 방식의 수에 따른 부호화 패턴 수만큼, 배열하는 패턴 생성부;
    왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 제 2 블록 단위의 동일 블록에 대해 상기 배열된 다수의 부호화 패턴 중 하나를 선택하는 최적 패턴 선택부; 및
    룩업 테이블에서 상기 선택된 부호화 패턴을 탐색하여, 해당 부호화 패턴이 있으면 그 해당 부호화 패턴의 선택 빈도수를 증가시키고, 없으면 해당 부호화 패턴을 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하며, 상기 정렬전 상기 해당 부호화 패턴의 순서 정보를 (해당 블록의) 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 대체 정보로 생성하는 패턴 정보 생성부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서
    상기 패턴 정보 생성부는, 상기 순서 정보가 특정 순서 이하의 하위 순서이면, 상기 순서 정보 대신 상기 선택된 부호화 패턴에 대한 원래의 정보를 생성하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치.
  7. 제 5 항에 있어서
    상기 다중 부호화부는, 상기 입력 신호를 상기 제 1 블록 단위로 주파수 영역에서 부호화하는 제 1 부호화부;
    상기 입력 신호를 상기 제 1 블록 단위로 공간 영역에서 부호화 하는 제 2 부호화부; 및
    상기 입력 신호를 상기 제 1 블록 단위로 2차 예측에 따라 부호화하는 제 3 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치.
  8. 제 5 항에 있어서
    상기 입력 신호를 상기 제 2 블록 단위로 주파수 영역에서 부호화하는 단일 부호화부;
    왜곡(distortion)과 요구비율(rate)을 바탕으로 구해진 비용에 근거하여, 상기 단일 부호화부로부터 출력된 해당 블록 및 이에 대응하여 상기 최적 패턴 선택부에 의해 선택된 부호화 패턴의 해당 블록 중 하나를 선택하는 적응적 제어부; 및
    상기 선택된 해당 블록의 신호를 엔트로피(entrophy) 부호화하는 엔트로피 부호화부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항의 상기 적응적 부호화 패턴 정보를 생성하는 동영상 부호화 방법이 프로그램으로 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  10. 입력 신호가 다수의 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면, 상기 입력 신호를 기설정된 블록 단위로 분할하는 제 1 단계;
    상기 분할된 현재 블록의 부호화 패턴에 대한 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하이면 룩업 테이블에서 해당 비트수에 대응하는 번호 및 이 번호에 연계된 부호화 패턴을 탐색함과 아울러 해당 번호의 선택 빈도수를 증가시키고, 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수를 초과하면 해당 비트에 대응하는 부호화 패턴을 상기 룩업 테이블에 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 제 2 단계; 및
    상기 탐색되거나 추가된 부호화 패턴에 따라 상기 현재 블록을 복호화하는 제 3 단계;
    를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법.
  11. 제 10 항에 있어서
    상기 제 1 단계에서, 상기 다수의 부호화 방식은 주파수 영역에서의 부호화 방식, 공간 영역에서의 부호화 방식, 및 2차 예측에 따른 부호화 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법.
  12. 입력 신호가 다수의 부호화 방식에 의해 부호화된 것으로 판별되면, 상기 입력 신호를 기설정된 블록 단위로 분할하는 블록 분할부;
    상기 분할된 현재 블록의 부호화 패턴에 대한 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수 이하이면 룩업 테이블에서 해당 비트수에 대응하는 번호 및 이 번호에 연계된 부호화 패턴을 탐색함과 아울러 해당 번호의 선택 빈도수를 증가시키고, 상기 부가 정보의 비트 수가 일정 비트 수를 초과하면 해당 비트에 대응하는 부호화 패턴을 상기 룩업 테이블에 추가한 후, 상기 빈도수를 기준으로 정렬하는 부호화 패턴 검출부; 및
    상기 탐색되거나 추가된 부호화 패턴에 따라 상기 현재 블록을 복호화하는 복호화부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 장치.
  13. 제 12 항에 있어서
    상기 다수의 부호화 방식은 주파수 영역에서의 부호화 방식, 공간 영역에서의 부호화 방식, 및 2차 예측에 따른 부호화 방식을 포함하는 것을 특징으로 하는 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 장치.
  14. 제 10 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항의 상기 적응적 부호화 패턴 정보를 이용하는 동영상 복호화 방법이 프로그램으로 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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