WO2011105849A2 - 영상 부호화 장치 및 그 방법, 및 영상 복호화 장치 및 그 방법 - Google Patents

영상 부호화 장치 및 그 방법, 및 영상 복호화 장치 및 그 방법 Download PDF

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    • H04N19/593—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial prediction techniques

Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to an image encoding apparatus and method, and an image decoding apparatus and method. More specifically, even if the size of the basic block of coding is increased for encoding a high resolution image, spatial redundancy in a block that has not been removed by the existing inter / intra prediction can be efficiently removed, thereby encoding and decoding the video.
  • a video encoding apparatus and method therefor, and a video decoding apparatus and method capable of increasing compression efficiency while maintaining the original picture quality of a video at a time.
  • each frame image data of a moving picture is divided into a luminance component and a chrominance component, and the luminance component and the chrominance component are further divided into macroblock units to perform encoding.
  • H.264 / AVC the latest video compression technology, was developed jointly by the Moving Picture Experts Group (MPEG) and the Video Coding Experts Group (VCEG), and compared to MPEG-4, the existing video compression method. It can improve the compression rate while maintaining MPEG-4, the existing video compression method.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a conventional H.264 / AVC encoder.
  • the conventional H.264 / AVC encoder illustrated in FIG. 1 encodes input image data by performing inter prediction, intra prediction, transform, quantization, entropy coding, and the like.
  • the deduplicated data is compressed during the transformation and quantization steps.
  • the compressed data is made into a bitstream through an entropy encoder.
  • the H.264 performs inter prediction 130 with reference to the reference image 120 with respect to the input current image 110 and compensates for the motion 140 to obtain the pixel value of the current block. Or predict the pixel value of the current block from which spatial redundancy is removed by using the intra prediction 150 for the current image.
  • the prediction error is calculated based on the difference between the predicted value and the current image.
  • the prediction error is transformed and quantized (160), entropy encoded (170), and transmitted as a bitstream.
  • the transformed and quantized values are added to the predicted values through the inverse transform and inverse quantization 180, and the reconstructed image 190 is formed through the filter 190 to reduce block distortion.
  • inter prediction is a process for eliminating temporal redundancy
  • the macroblock is divided into smaller blocks having sizes of 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4 to perform motion estimation and motion compensation.
  • a maximum of 16 frames may also be used for the reference frame for estimation and motion compensation.
  • the H.264 / AVC adopts a 1/4 pixel interpolation method, and the compression rate can be improved while maintaining the image quality compared to MPEG-4, which is a conventional video compression technology.
  • Intra prediction is a process for removing spatial redundancy.
  • the intra prediction is performed by dividing a macroblock into units of 16 ⁇ 16, 8 ⁇ 8, and 4 ⁇ 4 blocks. More specifically, intra prediction performed in 16x16 block units is called 16x16 intra prediction, and intra prediction performed by dividing a macroblock into four 8x8 block units is called 8x8 intra prediction, and the macroblock is divided into 16 4x4 block units.
  • the intra prediction mode performed is called 4x4 intra prediction.
  • the optimal intra prediction mode is the best mode of the current macro block.
  • P, SP, and B pictures which can both intra and inter prediction, intra mode and inter are possible.
  • the mode with the least cost among the modes is selected as the optimal mode.
  • the cost of each mode is calculated using the H.264 rate-cost function, which is the same as Equation 1.
  • D (i) refers to an error occurring in mode i
  • R (i) refers to a bit generated when coding in mode i. Is the Lagrange Multiplier.
  • Equation 2 is an equation for determining an optimal mode among the possible modes.
  • C means available mode. If the type of the picture currently being coded is P Will have the mode of.
  • the existing H.264 / AVC image coder performs entropy coding after transforming and quantizing the difference between the encoding target block and the prediction block. At this time, entropy coding is performed in the selected optimal prediction mode.
  • next-generation coding standard which aims to efficiently encode high-resolution video, is trying to set the size of the block on which coding is based to 32x32 or 64x64, which is larger than the current 16x16.
  • the basic block size of coding increases while encoding a high resolution image, spatial redundancy within a block increases. Therefore, there is a need for a method that can effectively remove this spatial redundancy.
  • an embodiment of the present invention provides an image encoding apparatus and method for efficiently removing spatial redundancy in a block even when the size of a basic block of coding increases for encoding a high resolution image; And an image decoding apparatus corresponding thereto and a method thereof.
  • an image encoding apparatus comprises: a target block separation unit for separating an encoding target block into a plurality of subblocks according to positions of pixels with respect to an input image; A key block encoder which selects an arbitrary key block having a size of at least one pixel size among the plurality of subblocks separated by the target block separator, and performs intra prediction encoding or inter prediction encoding on the selected key block. ; And specifying a remainder other than the selected key block among the separated subblocks as non-key blocks, and using the key block reconstructed by the key block encoder and the neighboring pixel values of the current block to predict the non-key block. It characterized in that it comprises a non-key block encoder for executing.
  • the target block separation unit The target block represented by It is preferable to separate into subblocks having any one of sizes.
  • m and n are natural numbers.
  • the target block separation unit The size of the subblock for the target block represented by When determined to be, it is preferable to divide into subblocks according to the following equation.
  • Is the current block Represents the pixel value for the coordinate
  • % represents a modular operation
  • the basic block is It is divided into four sub-blocks
  • M and N represent the horizontal and vertical size of the block, respectively.
  • the key block encoder comprises: a transform / quantizer for predicting a pixel value for the selected key block, calculating an error value with the current pixel, converting and quantizing the calculated error value, and transmitting the converted error value to an entropy encoder; An inverse transform / inverse quantizer for inverse transforming and inverse quantizing the transformed and quantized values by the transform / quantization unit; And a memory buffer that recovers the key block by accumulating the values output by the inverse transform / inverse quantization unit.
  • the non-key block encoder predicts a pixel value for the non-key block, calculates an error value with the current pixel, converts and quantizes the calculated error value, and transmits the entropy encoder to the entropy encoder. ; An inverse transform / inverse quantizer for inverse transforming and inverse quantizing the transformed and quantized values by the transform / quantization unit; And a memory buffer that recovers the non-key block by accumulating the value output by the inverse transform / inverse quantization unit.
  • the image encoding apparatus may further include a transform / quantization unit configured to calculate a prediction error value by intra prediction or inter prediction on a target block of an input image, and then convert and quantize the calculated prediction error value and transmit the calculated prediction error value to an entropy encoder; An inverse transform / inverse quantizer for inverse transforming and inverse quantizing the transformed and quantized values by the transform / quantization unit; A combiner for combining the reconstructed key block and the non-key block reconstructed by the non-key block encoder based on the key block encoder; And a memory buffer for accumulating the values output by the inverse transform / inverse quantization unit and restoring the reference block by adding the sums of the values added by the combiner.
  • a transform / quantization unit configured to calculate a prediction error value by intra prediction or inter prediction on a target block of an input image, and then convert and quantize the calculated prediction error value and transmit the calculated prediction error value to an entropy encoder
  • An image decoding apparatus for achieving the above object includes an entropy decoder for reading encoding information and subblock information of a decoding object block with respect to an input encoded signal; If it is determined by the entropy decoder that the target block is encoded with the key block and the non-key block, the key block is selected based on the subblock information read from the encoded signal, and the selected key block is selected from among the subblocks corresponding to the subblock information.
  • a key block decryption unit for restoring a pixel value for the pixel;
  • the remaining non-key block is designated as a non-key block among the sub-blocks, and spatial prediction is performed on the designated non-key block by using the reconstructed key block and surrounding pixel values of the current block based on the key block decoding unit.
  • the key block decoding unit may include an inverse transform / inverse quantization unit for inverse transforming and inverse quantizing a signal corresponding to key block encoding among input coded signals; A prediction unit for predicting a pixel value for the selected key block; And a key block reconstruction unit for reconstructing the selected key block by adding the output value by the inverse transform / inverse quantization unit and the prediction value by the prediction unit.
  • the non-key block decoding unit may further include an inverse transform / inverse quantization unit for inverse transforming and inverse quantizing a signal corresponding to non-key block encoding among input coded signals; A spatial prediction execution unit executing spatial prediction using the reconstructed key block and the neighboring pixel values of the current block based on the key block decoding unit; And a non-key block reconstruction unit for reconstructing the designated non-key block by adding a value output by the inverse transform / inverse quantization unit and a value executed by the intra prediction execution unit.
  • the image decoding apparatus may further include an inverse transform / inverse quantization unit that inversely transforms and inversely quantizes an input coded signal.
  • the signal restoring unit restores the target block by adding up the value accumulated by the inverse transform / inverse quantization unit and the sum summed by the combining unit.
  • a method of encoding an image comprising: separating an encoding target block into a plurality of subblocks according to positions of pixels with respect to an input image; Selecting an arbitrary key block having a size of at least one pixel size among the plurality of separated subblocks, and performing intra prediction encoding or inter prediction encoding on the selected key block; And non-key blocks other than the selected key block among the separated subblocks, and are designated by using the neighboring pixel values of the current block and the key block restored by the predictive encoding execution step for the key block. And performing a spatial prediction for the.
  • the image encoding method comprises: predicting a pixel value for a selected key block, calculating an error value with a current pixel, converting and quantizing the calculated error value, and transmitting the calculated error value to an entropy encoder; Inverse transform and inverse quantization of the transformed and quantized error values; And reconstructing the selected key block by adding an inverse transform and inverse quantized output value to the predicted value.
  • the image encoding method may further include: predicting a pixel value for a designated non-key block, calculating an error value with a current pixel, converting and quantizing the calculated error value, and transmitting the calculated error value to an entropy encoder; Inverse transform and inverse quantization of the transformed and quantized error values; And restoring a designated non-key block by accumulating the inverse transform and inverse quantized output values.
  • the image encoding method may further include calculating a prediction error value by intra prediction or inter prediction with respect to a target block of an input image, and then converting and quantizing the calculated prediction error value and transmitting the result to an entropy encoder; Inverse transform and inverse quantization of the transformed and quantized error values; And
  • the method may further include accumulating the values output by the inverse transform and inverse quantization steps and reconstructing the object block by adding the combined values by the combining step.
  • a method of decoding an image comprising: reading encoding information and subblock information of a decoding object block with respect to an input encoded signal; If it is determined by the reading step that the target block is encoded with the key block and the non-key block, the key block is selected based on the subblock information read from the encoded signal, and the selected key block is selected from among the subblocks corresponding to the subblock information. Predicting a pixel value for the pixel; Specify the remaining non-key block among the sub-blocks as the non-key block, and use the reconstructed key block based on the prediction step for the key block and the spatial prediction for the designated non-key block using the surrounding pixel values of the current block. Executing; And restoring an input coded signal based on the value predicted by the predicting step for the key block and the value predicted by the predicting execution step for the non-key block.
  • the image decoding method includes the steps of inverse transform and inverse quantization of a signal corresponding to key block encoding among the input coded signals; And reconstructing the selected key block by adding the output value obtained by the inverse transform and inverse quantization steps and the predicted value predicted by the prediction step.
  • the image decoding method may further include inverse transforming and inverse quantizing a signal corresponding to non-key block encoding among input coded signals; And reconstructing the designated non-key block by adding the value output by the inverse transform and inverse quantization step and the value executed by the intra prediction execution step.
  • the image decoding method may further include inverse transforming and inverse quantization of an input coded signal; And combining the reconstructed key block and the non-key block reconstructed by the predicting step for the non-key block based on the predicting step for the key block.
  • the target block is reconstructed by adding the summed values obtained by the combining step to the values output and accumulated by the inverse transform and inverse quantization steps.
  • the compression efficiency can be increased while maintaining the original image quality of the video when encoding and decoding the video.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a general H.264 / AVC encoder.
  • FIG. 2 is a diagram schematically illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 3 is a diagram illustrating an example of subblock separation according to the H.264 standard.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating subblock separation according to an embodiment of the present invention.
  • 5 is a diagram illustrating an example of a 16 ⁇ 16 block divided into subblocks.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a reconstructed key block and adjacent neighboring pixels.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an image encoding method by the image encoding apparatus of FIG. 2.
  • FIG. 8 is a diagram schematically illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an image decoding method by the image decoding apparatus of FIG. 8.
  • the image encoding apparatus includes a target block splitter 220 and a target block splitter for splitting an encoding target block into a plurality of subblocks according to positions of pixels with respect to an input image 210.
  • a key block encoder 230 for selecting an arbitrary key block having a size of at least one pixel size among the plurality of subblocks separated by 220 and performing intra prediction or inter prediction on the selected key block, and The remaining sub-blocks are designated as non-key blocks except for the selected key block, and are assigned to the non-key block designated by using the reconstructed key block and the neighboring pixel values of the current block based on the key block encoder 230.
  • a non-key block encoder 240 that executes spatial prediction for the data.
  • the spatial prediction is intra prediction performed by the non-key block encoder 240, and the terminology is changed to prevent confusion with intra prediction of a general video encoding apparatus.
  • the video encoding apparatus and the video decoding apparatus to be described later include a personal computer (PC), a notebook computer, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP), and a PlayStation Portable (PSP). It may be a user terminal such as PlayStation Portable), a mobile communication terminal, or a server terminal such as an application server or a service server, and encodes an image and a communication device such as a communication modem for performing communication with various devices or a wired / wireless communication network.
  • the present invention refers to various devices including various programs for decoding or decoding data, a memory for storing data, and a microprocessor for executing and controlling a program.
  • the image encoded in the bitstream by the video encoding apparatus is real-time or non-real-time through the wired or wireless communication network, such as the Internet, local area wireless communication network, wireless LAN network, WiBro network, mobile communication network, or the like, or a cable, universal serial bus (USB: Universal) It may be transmitted to an image decoding apparatus through various communication interfaces such as a serial bus, and may be decoded by the image decoding apparatus to restore and reproduce the image.
  • wired or wireless communication network such as the Internet, local area wireless communication network, wireless LAN network, WiBro network, mobile communication network, or the like, or a cable, universal serial bus (USB: Universal) It may be transmitted to an image decoding apparatus through various communication interfaces such as a serial bus, and may be decoded by the image decoding apparatus to restore and reproduce the image.
  • USB universal serial bus
  • a moving picture is composed of a series of pictures, and each picture is divided into a predetermined area such as a block.
  • the divided blocks are largely classified into intra blocks and inter blocks according to encoding methods.
  • An intra block refers to a block that is encoded by using an intra prediction coding method.
  • An intra prediction coding is performed by using pixels of blocks previously encoded, decoded, and reconstructed in a current picture that performs current encoding.
  • a prediction block is generated by predicting pixels of a block, and a difference value with pixels of the current block is encoded.
  • An inter block refers to a block that is encoded using inter prediction coding.
  • Inter prediction coding generates a prediction block by predicting a current block within a current picture by referring to one or more past pictures or future pictures. This is a method of encoding the difference value with.
  • a frame referred to to encode or decode the current picture is referred to as a reference frame.
  • the input image 210 does not go through the key block encoding process by the key block encoder 230 and the non-key block encoding process by the non-key block encoder 240, and the general H.
  • the encoding may be performed according to a process defined in the 264 standard. That is, a prediction error is calculated based on the difference between the value predicted by the inter prediction 211 or 212 or the intra prediction 213 and the current image, and the calculated prediction error is transformed and quantized 214 and the entropy encoding 218 is performed. May be transmitted as a bitstream.
  • the transformed and quantized values are added to the predicted values through inverse transform and inverse quantization (215), and are reconstructed by accumulating in the memory buffer 270 through a filter 216 process for reducing block distortion. Can be formed.
  • the target block separator 220 may split the encoding target block into a plurality of subblocks according to the positions of the pixels with respect to the input image 210. Even in the case of the H.264 standard, a target block of an input image is divided into subblocks, but this is conceptually divided into several subblocks by grouping adjacent pixels. However, the target block separator 220 according to an embodiment of the present invention does not separate the target block according to adjacent pixels, but divides the subblocks according to the positions of the pixels constituting the target block.
  • the size of the target block may be represented by a multiplier of two.
  • a macroblock is set using a size of a target block of 16 ⁇ 16. If the size of the target block to be encoded is MxN, the size of the target block MxN is It can be expressed as At this time, the size of the possible subblock is It may be any one of.
  • m and n represent natural numbers.
  • the target block separator 220 divides the basic block into sub blocks by selecting one of the sizes of the sub blocks. E.g, If it is determined by the size of this subblock, the base block is It is divided into sub blocks. Equation 3 shows an expression of dividing a basic block into subblocks.
  • Equation (3) Of the current block Means the pixel value for the coordinate, Denotes the kth subblock,% denotes a modular operation, Means truncation operation.
  • the shapes of the respective pixels are differently represented in order to explain the separation of the subblocks according to the positions of the respective pixels of the target block having the size of 16 ⁇ 16 blocks.
  • FIG. 5 shows a case in which a 16x16 block is divided into 16 subblocks. Here, each subblock has a size of 4 ⁇ 4 blocks.
  • the key block encoder 230 selects an arbitrary key block having a size greater than or equal to at least one pixel size among the plurality of subblocks separated by the target block separator 220, or sets the predetermined k-th block as a key block. Specify. The remaining blocks except the key block among the subblocks may be designated as non-key blocks by the non-key block encoder 240. The key blocks are preferably encoded before the non-key blocks and then decrypted.
  • the key block encoder 230 may include a transform / quantizer 234, an inverse transform / inverse quantizer 235, and a memory buffer 237.
  • the transform / quantization unit 234 predicts the pixel value with respect to the selected key block according to the inter prediction 231, 232 or the intra prediction 233, and then calculates an error value with the current pixel, and calculates the calculated error value. It transforms and quantizes the data and transmits it to the entropy encoder 218.
  • the 16x16 sized target block is divided into a plurality of 4x4 subblocks as shown in FIG. 5, it is assumed that Isb15 is selected as the key block among the plurality of subblocks. Inter prediction or intra prediction is performed on the block selected as the block. In this case, the size of the prediction block is not limited to the 4x4 block and may be set to various sized blocks.
  • the predicted residual block is subjected to frequency transformation and quantization, and then transmitted to the entropy encoder 218 to be compressed into a bitstream.
  • the inverse transform / inverse quantizer 235 decodes the quantized signal through inverse quantization, inverse frequency transform, and the like, and the memory buffer 237 accumulates the output values of the inverse transform / inverse quantizer 235 in the key block.
  • Restore block for Create In this case, a filtering process 236 for deblogging may be added to reduce distortion of the restored block.
  • the non-key block passing through the target block separator 220 is encoded and decoded by the non-key block encoder 240 of FIG. 2.
  • the non-key block encoder 240 predicts a pixel value for the non-key block, calculates an error value with the current pixel, converts and quantizes the calculated error value, and transmits the calculated error value to the entropy encoder 218.
  • the memory buffer 245 may be provided to recover the non-key block by accumulating the values.
  • the non-key block encoder 240 uses the reconstructed key block based on the key block encoder 230 and neighboring previously reconstructed pixels of the current block to perform intra prediction. Accordingly, a prediction value for the corresponding non-key block is calculated. At this time, it can be calculated as Equation 4 for the non-key block, which is called spatial prediction.
  • Is the kth subblock Represents a predicted pixel value corresponding to a position. Also, As shown in FIG. 2, when the coordinate value is negative, it means the value of the neighboring pixel of the current block. At this time, Denotes the pixel value of the position of D.
  • the above equation is only an example of a method of producing a prediction signal, and is not limited to the above method.
  • the non-key block and the residual block of the prediction block are sent to the entropy encoder 218 through the change and the quantization 242.
  • the inverse transform / inverse quantizer 243 decodes the quantized signal through inverse quantization, inverse frequency transform, and the like, and the memory buffer 245 performs inverse transform / inverse quantization. Accumulate the output value by 243 to generate a reconstruction block for the non-key block. In this case, a filtering process 244 for deblogging may be added to reduce distortion of the restored block.
  • a method of using only a mode frequently used among prediction modes as a candidate may be efficient. For example, the number of bits for encoding the index of the key block intra prediction mode may be reduced using only the vertical prediction mode, the horizontal prediction mode, or the DC prediction mode mainly used in intra prediction.
  • the frequency transform and quantization used in the key block encoder 230 and the non-key block encoder 240 may use a different type of change and quantization from general video codecs according to the purpose.
  • the Qstep value may be changed. For example, if the quantization error is less likely to occur in the reconstructed value of the key block, the quantization may be performed with a smaller Qstep. If the reconstructed value of the key block is to be encoded with a small amount of bits, the quantization may be performed with a large Qstep.
  • the key block signal and the non-key block signal reconstructed by the key block encoder 230 and the non-key block encoder 240 are summed by a merger 250 and the memory buffer 270. ) Is combined with the reconstructed signal without passing through the key block encoder 230 and the non-key block encoder 240 to restore the target block.
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating an image encoding method by the image encoding apparatus of FIG. 2.
  • the target block separating unit 220 separates an encoding target block into a plurality of subblocks according to positions of pixels with respect to an input image (S701).
  • the key block encoder 230 selects a key block from the plurality of separated subblocks, and performs intra prediction or inter prediction according to an input image frame (S703). In addition, the key block encoder 230 calculates a prediction error based on the difference between the predicted value and the current image, converts and quantizes the calculated prediction error, and entropy encodes the transmitted prediction error (S705). . Meanwhile, the key block encoder 230 adds the transformed and quantized values to the intra predicted or inter predicted values through inverse transform and inverse quantization (S707), and performs a key block through a filter process to reduce block distortion. To restore (S709).
  • the non-key block encoder 240 is a key block encoder for a non-key block except for the key block selected by the key block encoder 230 among the subblocks separated by the target block separator 220.
  • a pixel value is predicted according to intra prediction using the key block reconstructed by 230 and the previously reconstructed neighboring pixels (S711).
  • the non-key block encoder 240 calculates a prediction error based on the difference between the spatially predicted value and the current image, transforms, quantizes, entropy codes, and transmits the predicted error as a bitstream ( S713).
  • the non-key block encoder 240 adds the transformed and quantized values to the intra predicted values through inverse transform and inverse quantization (S715) and performs a non-key through a filter process to reduce block distortion. Restore to block (S717). The restored key block and the non-key block are combined by the combiner 250 (S719).
  • the error value is based on the difference between the predicted value and the current image.
  • the calculated error value is transformed, quantized, and entropy encoded (S721).
  • the transformed and quantized values are subjected to inverse transform and inverse quantization (S723), the transformed and quantized values are added to the summated by the combiner 250 and restored to the target block (S725).
  • a filtering process for reducing block distortion may be added.
  • a method of encoding a current image by dividing it into a key block and a non-key block may be adaptively used in units of macroblocks / slices / frames, and information representing the same may also be transmitted in units of macroblocks / slices / frames.
  • information on a block selected as a key block is needed, the information should be transmitted.
  • transmission of information on the key block may be omitted.
  • 2 is a diagram schematically illustrating an image decoding apparatus according to an exemplary embodiment.
  • the apparatus for decoding an image includes an entropy decoder 910 for reading encoded information and subblock information about a decoding object block and an entropy decoder 810 for the input coded signal. If it is determined that the non-key block is encoded, the key block decoder 920 selects a key block based on the subblock information read from the encoded signal and predicts a pixel value of the selected key block among the subblocks corresponding to the subblock information. ), Other than the selected key block among the subblocks, is designated as the non-key block, and the non-key block for the designated non-key block is determined using the key block reconstructed based on the key block decoder 820 and surrounding pixel values of the current block.
  • the image decoding apparatus compensates for the motion and performs inter prediction based on the reference image 811 according to a general decoding process according to the H.264 standard.
  • the filter 815 may further include a filter 815 for generating a reconstruction signal by adding the inverse transform and inverse quantized values.
  • the key block decoder 820 is an inverse transform / inverse quantizer 824 for inversely transforming and inversely quantizing a signal corresponding to key block encoding among input coded signals, and inter prediction or intra prediction for the selected key block.
  • Predictors 822 and 823 for predicting pixel values
  • a key block reconstruction unit 826 for reconstructing the selected key block by adding an output value by the inverse transform / inverse quantizer 824 and a predicted value by the predictors 822 and 823. do.
  • the non-key block decoder 830 may include an inverse transform / inverse quantizer 832 and a key block decoder 820 that inverse transform and inverse quantize the signal corresponding to the non-key block encoding among the input coded signals.
  • the apparatus for decoding an image may include a merger that adds a key block reconstructed based on the key block decoder 820 and a non-key block reconstructed by the non-key block decoder 830 ( 840 is further included, and the signal summed by the combiner 840 is combined with the reconstructed signal without undergoing key block and non-key block encoding to reconstruct the target block.
  • a merger that adds a key block reconstructed based on the key block decoder 820 and a non-key block reconstructed by the non-key block decoder 830 ( 840 is further included, and the signal summed by the combiner 840 is combined with the reconstructed signal without undergoing key block and non-key block encoding to reconstruct the target block.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating an image decoding method by the image decoding apparatus of FIG. 8.
  • the entropy decoder 810 reads encoding information and subblock information of a decoding object block with respect to the input encoding (S901).
  • the key block decoding unit 820 selects a key block in the subblock based on the read subblock information, Intra prediction or inter prediction is performed according to the information (S903).
  • the key block decoder 820 inversely transforms and inversely quantizes the received coded signal (S905), and adds a value output through the inverse transform and inverse quantization to an intra prediction or inter prediction value, and a block distortion phenomenon.
  • the key block is restored through a filter process to reduce the signal (S907).
  • the non-key block decryption unit 830 designates a non-key block excluding a key block selected by the key block decryption unit 820 among subblocks read by the entropy decoder 810, and includes a key block decryption unit ( A pixel value is predicted according to intra prediction using the key block reconstructed by the block 820 and the previously reconstructed neighboring pixels (S909).
  • the non-key block decoder 830 inversely transforms and inversely quantizes the received coded signal (S911), adds the output value through the inverse transform and inverse quantization to an intra predicted value, and reduces block distortion.
  • the non-key block is reconstructed through a filter process to make a signal (S913).
  • the restored key block and the non-key block are summed by the combiner 840 (S915).
  • the image decoding apparatus performs an inverse transform and inverse quantization process on a signal encoded without passing through the key block decoder 820 and the non-key block decoder 830 (S917), and then the combiner 840.
  • the sum is added to the sum of the sums and restored to the target block (S919).
  • a filtering process for reducing block distortion may be added.
  • the embodiment of the present invention is applied to the field of the image compression device and the image decoding device, and the block that cannot be removed from the existing intra prediction even when the size of the coding basic block is increased for encoding the high resolution image. It is a very useful invention that can effectively remove the spatial redundancy in the video, thereby generating an effect of increasing the compression efficiency while maintaining the original video quality when encoding and decoding the video.

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Abstract

영상 부호화 장치 및 그 방법, 및 영상 복호화 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 장치는, 입력되는 영상에 대하여, 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록으로 분리하는 대상블록 분리부; 대상블록 분리부에 의해 분리된 복수의 서브블록들 중 적어도 하나의 픽셀크기 이상의 크기를 갖는 임의의 키 블록을 선택하며, 선택된 키 블록에 대한 인트라 예측 또는 인터 예측을 실행하는 키 블록 부호화부; 및 분리된 서브블록 중 선택된 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 키 블록 부호화부에 기초하여 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 지정된 논-키 블록에 대한 인트라 예측을 실행하는 논-키 블록 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 고해상도 영상의 부호화를 위하여 코딩의 기본 블록의 크기가 증가하는 경우에도 블록 내의 공간적 중복성을 효율적으로 제거할 수 있게 된다.

Description

영상 부호화 장치 및 그 방법, 및 영상 복호화 장치 및 그 방법
본 발명의 실시예는 영상 부호화 장치 및 그 방법, 및 영상 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 고해상도 영상의 부호화를 위하여 코딩의 기본 블록의 크기가 증가하는 경우에도 기존의 인터/인트라 예측에서 제거하지 못하였던 블록 내의 공간적 중복성을 효율적으로 제거할 수 있게 되어 동영상의 부호화 및 복호화 시에 동영상의 원래의 화질을 유지하면서 압축 효율을 높일 수 있는 영상 부호화 장치 및 그 방법, 및 영상 복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
동영상 데이터를 효율적으로 저장하거나 전송하기 위해서는 부호화하여 데이터를 압축할 필요가 있다. 동영상 데이터를 압축하는 기술로는 H.261, H.263, H.264, MPEG-2, MPEG-4 등이 있다. 이러한 동영상 데이터의 압축 기술에서는 동영상의 각 프레임 영상 데이터를 휘도 성분과 색차 성분으로 나누고, 각 휘도 성분과 색차 성분은 다시 매크로블록 단위로 나뉘어서 부호화를 수행하게 된다.
가장 최근의 동영상 압축 기술인 H.264/AVC는 MPEG(Moving Picture Experts Group)과 VCEG(Video Coding Experts Group)가 공동으로 개발한 기술로서, 기존의 동영상 압축방법인 MPEG-4와 비교할 때 영상의 화질을 유지하면서 압축률을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기존의 H.264/AVC 부호화기의 구성을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 기존의 H.264/AVC 부호화기는 인터 예측, 인트라 예측, 변환, 양자화, 엔트로피 코딩 등을 수행하여 입력된 영상 데이터를 부호화한다. 중복성이 제거된 데이터는 변환과 양자화 단계를 거치면서 압축이 된다. 이렇게 압축된 데이터는 엔트로피 인코더를 통해서 비트스트림으로 만들어 진다.
도 1에 도시한 바와 같이, H.264는 입력되는 현재의 영상(110)에 대해 참조영상(120)을 참조하여 인터 예측(130)을 수행하고 움직임을 보상(140)하여 현재블록의 픽셀값을 예측하거나, 현재 영상에 대한 인트라 예측(150)을 이용하여 공간적 중복성을 제거한 현재블록의 픽셀값을 예측한다. 이와 같이 예측된 값과 현재 영상의 차이에 기초하여 예측오차를 산출하며, 산출된 예측오차를 변환 및 양자화(160)하고 엔트로피 부호화(170)하여 비트스트림으로 전송한다. 한편, 변환 및 양자화된 값은 역변환 및 역양자화(180) 과정을 거쳐 예측된 값에 가산되며, 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터(190) 과정을 거쳐 복원된 영상(190)을 형성한다.
여기서, 인터 예측은 시간적 중복성을 제거하기 위한 과정으로서, 매크로블록은 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4 크기를 가지는 더 작은 블록으로 분할되어 움직임 추정과 움직임 보상이 수행되며, 이때 움직임 추정과 움직임 보상을 위한 참조 프레임도 최대 16 개의 프레임이 이용될 수 있다. 또한, H.264/AVC에서는 1/4 화소 보간 방법을 채택함으로써, 기존의 동영상 압축 기술인 MPEG-4와 비교할 때 영상의 화질을 유지하면서 압축률을 향상시킬 수 있다.
인트라 예측은 공간적 중복성을 제거하기 위한 과정으로서, 매크로 블록을 16x16, 8x8, 4x4블록 단위로 분할하여 인트라 예측을 수행한다. 더 자세하게는, 16x16블록 단위로 수행하는 인트라 예측을 16x16 인트라 예측이라 하고, 매크로 블록을 4개의 8x8블록 단위로 나누어 수행하는 인트라 예측을 8x8 인트라 예측이라 하고, 매크로 블록을 16개의 4x4블록 단위로 나누어 수행하는 인트라 예측 모드를 4x4 인트라 예측이라 한다.
인트라 예측만이 가능한 I, SI픽쳐일 경우에는 최적의 인트라 예측 모드가 현재 매크로 블록의 최적의 모드가 되는 것이지만, 인트라 예측과 인터 예측이 모두 가능한 P, SP, B픽쳐일 경우에는 인트라 모드와 인터 모드 중 최소의 비용를 갖는 모드가 최적의 모드로 선택이 된다. 통상적으로 H.264 율-비용 함수를 이용하여 모드별 비용을 계산하는데, 그 식은 수학식 1과 같다.
(수학식 1)
Figure PCTKR2011001329-appb-I000001
여기서, D(i)는 모드 i일 때 발생하는 오차를 의미하며, R(i)는 모드 i로 부호화하였을 때 발생하는 비트를 의미한다.
Figure PCTKR2011001329-appb-I000002
는 라그랑제 곱셈자(Lagrange Multiplier)이다.
수학식 2는 가능한 모드들 중 최적의 모드를 결정짓는 식이다.
(수학식 2)
Figure PCTKR2011001329-appb-I000003
여기서, C는 사용 가능한 모드를 의미한다. 현재 코딩하는 픽쳐의 타입이 P라면
Figure PCTKR2011001329-appb-I000004
의 모드를 갖게 된다.
마지막으로 기존의 H.264/AVC 영상 부호화기는 최적의 예측 모드가 결정되면 부호화대상 블록과 예측 블록의 차이값을 변환 및 양자화한 후에 엔트로피 코딩을 한다. 이때 선택된 최적의 예측 모드로 엔트로피 코딩 된다.
고해상도 영상의 효율적인 부호화를 목표로 하고 있는 차세대 부호화 표준은 코딩의 기본이 되는 블록의 크기를 현재의 16x16보다 큰 32x32 또는 64x64로 정하려고 하고 있다. 고해상도 영상을 부호화하면서 코딩의 기본 블록 크기가 커지게 되면 한 블록 내에서 공간적 중복성이 높아지게 된다. 따라서 이런 공간적 중복성을 효과적으로 제거할 수 있는 방법이 필요하다.
전술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는, 고해상도 영상의 부호화를 위하여 코딩의 기본 블록의 크기가 증가하는 경우에도 블록 내의 공간적 중복성을 효율적으로 제거할 수 있는 영상 부호화 장치 및 그 방법, 및 그에 대응하는 영상 복호화 장치 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 장치는, 입력되는 영상에 대하여, 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록으로 분리하는 대상블록 분리부; 대상블록 분리부에 의해 분리된 복수의 서브블록들 중 적어도 하나의 픽셀크기 이상의 크기를 갖는 임의의 키 블록을 선택하며, 선택된 키 블록에 대한 인트라 예측 부호화 또는 인터 예측 부호화를 실행하는 키 블록 부호화부; 및 분리된 서브블록 중 선택된 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 키 블록 부호화부에 의해 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 논-키 블록 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 대상블록 분리부는,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000005
으로 표현되는 대상블록을
Figure PCTKR2011001329-appb-I000006
중의 어느 하나의 크기를 갖는 서브블록으로 분리하는 것이 바람직하다. 이때, m 및 n은 자연수이다.
또한, 대상블록 분리부는,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000007
으로 표현되는 대상블록에 대하여 상기 서브블록의 크기가
Figure PCTKR2011001329-appb-I000008
로 결정되었을 경우, 다음의 식에 따라 서브블록들로 분리하는 것이 바람직하다.
Figure PCTKR2011001329-appb-I000009
여기서,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000010
는 현재블록의
Figure PCTKR2011001329-appb-I000011
좌표에 대한 픽셀값을 나타내고,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000012
는 k번째 서브 블록을 나타내며, %는 모듈러 연산을 나타내고,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000013
는 버림연산을 나타내며, 기본블록은 총
Figure PCTKR2011001329-appb-I000014
개의 서브 블록들로 나뉘어지고, M과 N은 각각 블록의 가로 크기와 세로 크기를 나타낸다.
바람직하게는, 키 블록 부호화부는, 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 변환/양자화부; 변환/양자화부에 의해 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부; 및 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값을 누적하여 키 블록을 복원하는 메모리 버퍼를 포함한다.
또한, 논-키 블록 부호화부는, 논-키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 변환/양자화부; 변환/양자화부에 의해 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부; 및 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값을 누적하여 논-키 블록을 복원하는 메모리 버퍼를 포함할 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치는, 입력되는 영상의 대상블록에 대하여 인트라 예측 또는 인터예측에 의한 예측 오차값을 산출한 후, 산출된 예측 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 변환/양자화부; 변환/양자화부에 의해 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부; 키 블록 부호화부에 기초하여 복원된 키 블록 및 논-키 블록 부호화부에 의해 복원된 논-키 블록을 결합하는 결합부; 및 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값을 누적하며, 결합부에 의해 합해진 값을 합하여 참조블록을 복원하는 메모리 버퍼를 더 포함할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 영상 복호화 장치는, 입력되는 부호화 신호에 대하여, 복호화 대상블록에 대한 부호화 정보 및 서브블록 정보를 판독하는 엔트로피 디코더; 엔트로피 디코더에 의해 대상블록이 키 블록 및 논-키 블록 부호화된 것으로 판단되면, 부호화 신호로부터 판독된 서브블록 정보에 기초하여 키 블록을 선택하며, 서브블록 정보에 대응하는 서브블록 중 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 복원하는 키 블록 복호화부; 서브블록 중 선택된 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 키 블록 복호화부에 기초하여 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 논-키 블록 복호화부; 및 키 블록 복호화부에 의해 예측된 값 및 논-키 블록 복호화부에 의해 예측된 값을 결합하는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 키 블록 복호화부는, 입력되는 부호화 신호 중 키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부; 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측하는 예측부; 및 역변환/역양자화부에 의한 출력값과 예측부에 의한 예측값을 가산하여 선택된 키 블록을 복원하는 키 블록 복원부를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 논-키 블록 복호화부는, 입력되는 부호화 신호 중 논-키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부; 키 블록 복호화부에 기초하여 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변픽셀값을 이용하여 공간예측을 실행하는 공간예측 실행부; 및 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값과 인트라 예측 실행부에 의해 실행된 값을 가산하여 지정된 논-키 블록을 복원하는 논-키 블록 복원부를 포함할 수 있다.
또한, 영상 복호화 장치는, 입력되는 부호화 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부를 더 포함할 수 있다.
이 경우, 신호 복원부는, 역변환/역양자화부에 의해 출력되어 누적되는 값에, 결합부에 의해 합해진 값을 합하여 대상블록을 복원하는 것이 바람직하다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 방법은, 입력되는 영상에 대하여, 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록으로 분리하는 단계; 분리된 복수의 서브블록들 중 적어도 하나의 픽셀크기 이상의 크기를 갖는 임의의 키 블록을 선택하며, 선택된 키 블록에 대한 인트라 예측 부호화 또는 인터 예측 부호화를 실행하는 단계; 및 분리된 서브블록 중 선택된 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 키 블록에 대한 예측 부호화 실행단계에 의해 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 영상 부호화 방법은, 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 단계; 변환 및 양자화된 오차값을 역변환 및 역양자화하는 단계; 및 역변환 및 역양자화되어 출력되는 값을 예측값과 가산하여 선택된 키 블록을 복원하는 단계를 더 포함한다.
또한, 영상 부호화 방법은, 지정된 논-키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 단계; 변환 및 양자화된 오차값을 역변환 및 역양자화하는 단계; 및 역변환 및 역양자화되어 출력되는 값을 누적하여 지정된 논-키 블록을 복원하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 영상 부호화 방법은, 입력되는 영상의 대상블록에 대하여 인트라 예측 또는 인터예측에 의한 예측 오차값을 산출한 후, 산출된 예측 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 단계; 변환 및 양자화된 오차값을 역변환 및 역양자화하는 단계; 및
역변환 및 역양자화단계에 의해 출력되는 값을 누적하며, 결합단계에 의해 결합된 값을 가산하여 대상블록을 복원하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 입력되는 부호화 신호에 대하여, 복호화 대상블록에 대한 부호화 정보 및 서브블록 정보를 판독하는 단계; 판독단계에 의해 대상블록이 키 블록 및 논-키 블록 부호화된 것으로 판단되면, 부호화 신호로부터 판독된 서브블록 정보에 기초하여 키 블록을 선택하며, 서브블록 정보에 대응하는 서브블록 중 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측하는 단계; 서브블록 중 선택된 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 키 블록에 대한 예측단계에 기초하여 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 단계; 및 키 블록에 대한 예측단계에 의해 예측된 값 및 논-키 블록에 대한 예측 실행단계에 의해 예측된 값에 기초하여 입력되는 부호화 신호를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 영상 복호화 방법은, 입력되는 부호화 신호 중 키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 단계; 및 역변환 및 역양자화 단계에 의한 출력값과 예측단계에 의해 예측된 예측값을 가산하여 선택된 키 블록을 복원하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 영상 복호화 방법은, 입력되는 부호화 신호 중 논-키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 단계; 및 역변환 및 역양자화 단계에 의해 출력되는 값과 인트라 예측 실행단계에 의해 실행된 값을 가산하여 지정된 논-키 블록을 복원하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 영상 복호화 방법은, 입력되는 부호화 신호를 역변환 및 역양자화하는 단계; 및 키 블록에 대한 예측단계에 기초하여 복원된 키 블록 및 논-키 블록에 대한 예측단계에 의해 복원된 논-키 블록을 결합하는 단계를 더 포함할 수도 있다. 이 경우, 부호화 신호 복원단계는, 역변환 및 역양자화 단계에 의해 출력되어 누적되는 값에, 결합단계에 의해 합해진 값을 가산하여 대상블록을 복원하는 것이 바람직하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예에 의하면, 고해상도 영상의 부호화를 위하여 코딩의 기본 블록의 크기가 증가하는 경우에도 기존의 인트라 예측에서 제거하지 못하였던 블록 내의 공간적 중복성을 효율적으로 제거할 수 있게 되어 동영상의 부호화 및 복호화 시에 동영상의 원래의 화질을 유지하면서 압축 효율을 높일 수 있게 된다.
도 1은 일반적인 H.264/AVC 부호화기의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 H.264 표준에 따른 서브블록 분리의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서브블록 분리를 나타낸 도면이다.
도 5는 서브블록으로 나뉘어진 16x16 블록의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 복원된 키 블록 및 인접한 주변 픽셀의 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 2의 영상 부호화 장치에 의한 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 도 8의 영상 복호화 장치에 의한 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 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 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 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 도면을 참조하면, 영상 부호화 장치는, 입력되는 영상(210)에 대하여 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록으로 분리하는 대상블록 분리부(Splitter)(220), 대상블록 분리부(220)에 의해 분리된 복수의 서브블록들 중 적어도 하나의 픽셀크기 이상의 크기를 갖는 임의의 키 블록을 선택하며 선택된 키 블록에 대한 인트라 예측 또는 인터 예측을 실행하는 키 블록 부호화부(230), 및 분리된 서브블록들 중 선택된 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며 키 블록 부호화부(230)에 기초하여 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 논-키 블록 부호화부(240)를 포함한다. 여기서, 공간예측은 논-키 블록 부호화부(240)에 의해 실행되는 인트라 예측으로서, 일반적인 영상 부호화 장치의 인트라 예측과 혼동을 방지하기 위해 용어를 달리 하였다.
영상 부호화 장치 및 후술하는 영상 복호화 장치는 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP: Portable Multimedia Player), 플레이스테이션 포터블(PSP: PlayStation Portable), 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal) 등과 같은 사용자 단말기이거나 응용 서버와 서비스 서버 등 서버 단말기일 수 있으며, 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 영상을 부호화하거나 복호화하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미한다.
또한, 영상 부호화 장치에 의해 비트스트림으로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus) 등과 같은 다양한 통신 인터페이스를 통해 영상 복호화 장치로 전송되어 영상 복호화 장치에서 복호화되어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.
통상적으로 동영상은 일련의 픽처(Picture)로 구성되어 있으며, 각 픽처들은 블록(Block)과 같은 소정의 영역으로 분할된다. 영상의 영역이 블록으로 분할되는 경우에는 분할된 블록은 부호화 방법에 따라 크게 인트라 블록(Intra Block), 인터 블록(Inter Block)으로 분류된다. 인트라 블록은 인트라 예측 부호화(Intra Prediction Coding) 방식을 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인트라 예측 부호화란 현재 부호화를 수행하는 현재 픽처 내에서 이전에 부호화되고 복호화되어 복원된 블록들의 화소를 이용하여 현재블록의 화소를 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재블록의 화소와의 차분값을 부호화하는 방식이다. 인터 블록은 인터 예측 부호화(Inter Prediction Coding)를 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인터 예측 부호화란 하나 이상의 과거 픽처 또는 미래 픽처를 참조하여 현재 픽처 내의 현재블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재블록과의 차분값을 부호화하는 방식이다. 여기서, 현재 픽처를 부호화하거나 복호화하는데 참조되는 프레임을 참조 프레임(Reference frame)라고 한다
한편, 입력되는 영상(210)은 키 블록 부호화부(230)에 의한 키 블록 부호화 과정 및 논-키 블록 부호화부(240)에 의한 논-키 블록 부호화 과정을 거치지 않고, 도 1의 일반적인 H.264 표준에서 규정하는 과정에 따라 부호화가 이루어질 수도 있다. 즉, 인터 예측(211, 212) 또는 인트라 예측(213)에 의해 예측된 값과 현재 영상의 차이에 기초하여 예측오차를 산출하며, 산출된 예측오차를 변환 및 양자화(214)하고 엔트로피 부호화(218)하여 비트스트림으로 전송할 수도 있다. 또한, 변환 및 양자화된 값은 역변환 및 역양자화(215) 과정을 거쳐 예측된 값에 가산되며, 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터(216) 과정을 거쳐 메모리 버퍼(270)에 누적함으로써 복원된 영상을 형성할 수 있다.
대상블록 분리부(220)는 입력되는 영상(210)에 대하여, 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록들로 분리할 수 있다. H.264 표준의 경우에도 입력되는 영상의 대상블록을 서브블록으로 분리하기도 하지만, 이것은 개념적으로 도 3에 도시한 바와 같이 인접한 픽셀들을 묶어 여러 개의 서브블록으로 나누는 것이다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따른 대상블록 분리부(220)는 대상블록을 인접한 픽셀들에 따라 분리하는 것이 아니라, 대상블록을 구성하는 픽셀들의 위치에 따라 서브블록들을 분리한다.
예를 들어, 대상블록의 크기는 2의 승수로 표현할 수 있다. 일반적으로, 영상압축에서는 대상블록의 크기를 16x16으로 하여 매크로블록을 설정한다. 부호화하고자 하는 대상블록의 크기가 MxN이라고 할 경우, 이와 같은 대상블록의 크기 MxN 은
Figure PCTKR2011001329-appb-I000015
로 표현 할 수 있다. 이때, 가능한 서브 블록의 크기는
Figure PCTKR2011001329-appb-I000016
중의 어느 하나일 수 있다. 여기서, m 및 n은 자연수를 나타낸다.
대상블록 분리부(220)는 서브 블록의 크기들 중 하나를 선택하여 기본 블록을 서브 블록들로 나누게 된다. 예를 들어,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000017
이 서브 블록의 크기로 결정되었다면, 기본 블록은 총
Figure PCTKR2011001329-appb-I000018
개의 서브 블록들로 나뉘어지게 된다. 수학식 3은 기본 블록을 서브 블록들로 나누는 식을 나타낸다.
(수학식 3)
Figure PCTKR2011001329-appb-I000019
수학식 3에서
Figure PCTKR2011001329-appb-I000020
는 현재 블록의
Figure PCTKR2011001329-appb-I000021
좌표에 대한 화소값을 의미하고,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000022
는 k번째 서브 블록을 나타내며, %는 모듈러 연산을 의미하고,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000023
는 버림연산을 의미한다. 위 식을 통하여
Figure PCTKR2011001329-appb-I000024
부터
Figure PCTKR2011001329-appb-I000025
까지의 서브 블록을 만들어 낼 수 있다. 도 4에는 16x16블록의 크기를 갖는 대상블록의 각각의 픽셀들의 위치에 따른 서브블록의 분리를 설명하기 위하여, 각각의 픽셀들의 모양을 서로 다르게 표현하였다. 또한, 도 5에는 16x16블록을 16개의 서브 블록으로 나눈 경우를 나타내었다. 여기서, 각각의 서브블록은 4x4 블록의 크기를 갖는다.
키 블록 부호화부(230)는 대상블록 분리부(220)에 의해 분리된 복수의 서브블록들 중에서 적어도 하나의 픽셀크기 이상의 크기를 갖는 임의의 키 블록을 선택하거나 기 설정된 k번째 블록을 키 블록으로 지정한다. 서브블록들 중에서 키 블록을 제외한 나머지 블록들은 논-키 블록 부호화부(240)에 의해 논-키 블록으로 지정될 수 있다. 키 블록들은 논-키 블록들보다 먼저 부호화된 후 복호화되는 것이 바람직하다.
여기서, 키 블록 부호화부(230)는 변환/양자화부(234), 역변환/역양자화부(235) 및 메모리 버퍼(237)를 구비할 수 있다.
변환/양자화부(234)는 선택된 키 블록에 대하여 인터 예측(231, 232) 또는 인트라 예측(233)에 따라 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더(218)로 전송한다. 예를 들어, 도 5와 같이 16x16 크기의 대상블록이 4x4 크기의 복수의 서브블록으로 분리된 경우에 복수의 서브블록 중 Isb15가 키 블록으로 선택되었다고 가정하면, 키 블록 부호화부(230)는 키 블록으로 선택된 블록에 대해 인터 예측 또는 인트라 예측을 수행한다. 이때, 예측 블록의 크기는 4x4 블록에 한정되는 않으며 다양한 크기의 블록으로 설정될 수 있다. 예측을 거친 잔차 블록은 주파수 변환과 양자화를 수행한 후, 엔트로피 인코더(218)로 전송되어 비트스트림으로 압축된다.
역변환/역양자화부(235)는 양자화된 신호를 역양자화와 역주파수 변환 등을 거쳐 복호화를 수행하며, 메모리 버퍼(237)는 역변환/역양자화부(235)에 의한 출력값을 누적하여 키 블록에 대한 복원 블록인
Figure PCTKR2011001329-appb-I000026
을 생성한다. 이때, 복원되는 블록의 왜곡을 감소시키기 위하여 디블로깅을 위한 필터링 과정(236)이 부가될 수 있다.
한편, 대상블록 분리부(220)를 지난 논-키 블록은, 도 2의 논-키 블록 부호화부(240)에 의해 부호화 및 복호화가 진행하게 된다. 이를 위하여, 논-키 블록 부호화부(240)는 논-키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후 현재픽셀과의 오차값을 산출하고 산출된 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더(218)로 전송하는 변환/양자화부(242), 변환/양자화부(242)에 의해 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부(243), 및 역변환/역양자화부(243)에 의해 출력되는 값을 누적하여 논-키 블록을 복원하는 메모리 버퍼(245)를 구비할 수 있다. 이때, 논-키 블록 부호화부(240)는 키 블록 부호화부(230)에 기초하여 복원된 키 블록과 현재블록의 이웃한 기 복원된 픽셀들을 이용하여 도 6에 도시한 바와 같이, 인트라 예측에 따라 해당하는 논-키 블록에 대한 예측값을 산출하게 된다. 이때, 논-키 블록을 위한 수학식 4와 같이 산출될 수 있으며, 이를 공간예측이라 칭한다.
(수학식4)
Figure PCTKR2011001329-appb-I000027
여기서,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000028
는 k번째 서브 블록의
Figure PCTKR2011001329-appb-I000029
위치에 해당하는 예측 픽셀값을 나타낸다. 또한,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000030
과 같이 좌표 값이 음수인 경우는 현재 블록의 이웃한 픽셀의 값을 의미한다. 이때,
Figure PCTKR2011001329-appb-I000031
는 D의 위치의 픽셀값을 나타낸다. 위의 식은 예측신호를 만드는 방법의 예시일 뿐, 위의 방법으로 한정하지는 않는다.
이렇게 공간 예측을 수행한 후 논-키 블록과 예측 블록의 잔차 블록은 변화과 양자화(242)를 거쳐 엔트로피 인코더(218)로 보내지게 된다.
키 블록 부호화부(230)의 경우와 마찬가지로, 역변환/역양자화부(243)는 양자화된 신호를 역양자화와 역주파수 변환 등을 거쳐 복호화를 수행하며, 메모리 버퍼(245)는 역변환/역양자화부(243)에 의한 출력값을 누적하여 논-키 블록에 대한 복원 블록을 생성한다. 이때, 복원되는 블록의 왜곡을 감소시키기 위하여 디블로깅을 위한 필터링 과정(244)이 부가될 수 있다.
키 블록을 예측하는 과정에서, 예측 모드 중에서 자주 사용되는 모드만을 후보로 사용 방법이 효율적일 수 있다. 예를 들어, 인트라 예측에서 주로 사용되는 수직 예측 모드, 수평 예측 모드, 또는 DC 예측 모드만을 사용하여 키 블록 인트라 예측 모드의 인덱스를 부호화하기 위한 비트 수를 줄일 수 있다.
또한, 키 블록 부호화부(230) 및 논-키 블록 부호화부(240)에서 사용되는 주파수 변환과 양자화는 목적에 따라서 일반적인 비디오 코덱들과 다른 종류의 변화 및 양자화를 사용할 수 있다. 또한, 일반적인 양자화와 같은 방법으로 양자화를 수행하더라고 Qstep값을 달리 할 수 있다. 예를 들어, 키 블록의 복원값에 양자화 에러가 적게 발생하도록 하려면 더 작은 Qstep으로 양자화를 하고, 키 블록의 복원값을 적은 양의 비트로 부호화 하고 싶을 경우는 큰 Qstep으로 양자화를 할 수 있다.
이와 같이 키 블록 부호화부(230) 및 논-키 블록 부호화부(240)에 의해 복원화된 키 블록 신호 및 논-키 블록 신호는 결합부(merger)(250)에 의해 합산되며, 메모리 버퍼(270)에서 키 블록 부호화부(230) 및 논-키 블록 부호화부(240)를 거치지 않고 복원된 신호와 합쳐져서 대상블록으로 복원된다.
도 7은 도 2의 영상 부호화 장치에 의한 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도면을 참조하면, 대상블록 분리부((220)는 입력되는 영상에 대하여, 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록으로 분리한다(S701).
키 블록 부호화부(230)는 분리된 복수의 서브블록 중 키 블록을 선택하며, 입력되는 영상 프레임에 따라 인트라 예측 또는 인터 예측을 실행한다(S703). 또한, 키 블록 부호화부(230)는, 이와 같이 예측된 값과 현재 영상의 차이에 기초하여 예측오차를 산출하며, 산출된 예측오차를 변환 및 양자화하고 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 전송한다(S705). 한편, 키 블록 부호화부(230)는 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화 과정을 거쳐 인트라 예측 또는 인터 예측된 값에 가산하며(S707), 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터 과정을 거쳐 키 블록으로 복원한다(S709).
논-키 블록 부호화부(240)는 대상블록 분리부(220)에 의해 분리된 서브블록들 중 키 블록 부호화부(230)에 의해 선택된 키 블록을 제외한 논-키 블록에 대하여, 키 블록 부호화부(230)에 의해 복원된 키 블록 및 기 복원된 주변 픽셀들을 이용하여 인트라 예측에 따라 픽셀값을 예측한다(S711). 또한, 논-키 블록 부호화부(240)는 이와 같이 공간 예측된 값과 현재 영상의 차이에 기초하여 예측오차를 산출하며, 산출된 예측오차를 변환 및 양자화하고 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 전송한다(S713). 한편, 논-키 블록 부호화부(240)는 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화 과정을 거쳐 인트라 예측된 값에 가산하며(S715), 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터 과정을 거쳐 논-키 블록으로 복원한다(S717). 복원된 키 블록 및 논-키 블록은 결합부(250)에 의해 결합된다(S719).
한편, 키 블록 부호화부(230) 및 논-키 블록 부호화부(240)를 거치지 않고 대상블록에 대한 인트라 예측 또는 인터 예측이 실행된 경우, 예측된 값과 현재 영상의 차이에 기초하여 오차값이 산출되며, 산출된 오차값은 변환 및 양자화되어 엔트로피 부호화된다(S721). 또한, 변환 및 양자화된 값은 역변환 및 역양자화 과정을 거친후(S723), 결합부(250)에 의해 합산된 값과 가산되어 대상블록으로 복원된다(S725). 이때, 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터링 과정이 추가될 수 있다.
현재 영상을 키 블록과 논-키 블록으로 분리하여 부호화하는 방식은 매크로블록/슬라이스/프레임 단위로 적응적으로 사용할 수 있으며, 이를 나타내는 정보 역시 매크로 블록/슬라이스/프레임 단위로 전송될 수 있다. 또한, 키 블록으로 선택되는 블록에 대한 정보가 필요하다면 전송해야 하지만, 설정된 위치의 서브블록을 키 블록으로 사용하는 경우에는 키 블록에 대한 정보의 전송을 생략할 수 있다.도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 영상 복호화 장치는, 입력되는 부호화 신호에 대하여, 복호화 대상블록에 대한 부호화 정보 및 서브블록 정보를 판독하는 엔트로피 디코더(910), 엔트로피 디코더(810)에 의해 대상블록이 키 블록 및 논-키 블록 부호화된 것으로 판단되면 부호화 신호로부터 판독된 서브블록 정보에 기초하여 키 블록을 선택하며 서브블록 정보에 대응하는 서브블록 중 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측하는 키 블록 복호화부(920), 서브블록 중 선택된 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며 키 블록 복호화부(820)에 기초하여 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 지정된 논-키 블록에 대한 인트라 예측을 실행하는 논-키 블록 복호화부(830) 및 키 블록 복호화부(820)에 의해 예측된 값 및 논-키 블록 복호화부(830)에 의해 예측된 값에 기초하여 입력되는 부호화 신호를 복원하는 신호 복원부(816)를 포함한다.
여기서, 영상 복호화 장치는, 대상블록이 키 블록 및 논-키 블록 부호화되지 않은 경우에는 H.264 표준에 의한 일반적인 복호화 과정에 따라, 참조 영상(811)에 기초하여 움직임을 보상하고 인터 예측을 하는 인터 예측부(812), 및 현재 프레임으로부터 인트라 예측을 실행하는 인트라 예측부(813), 입력되는 부호화 신호를 역변환 및 역 양자화하는 역변환/역양자화부(814), 인트라 예측 또는 인터 예측된 값과 역변환 및 역양자화한 값을 가산하여 복원신호를 생성하는 필터(815) 등을 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 키 블록 복호화부(820)는 입력되는 부호화 신호 중 키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부(824), 선택된 키 블록에 대하여 인터 예측 또는 인트라 예측된 픽셀값을 예측하는 예측부(822,823), 및 역변환/역양자화부(824)에 의한 출력값과 예측부(822,823)에 의한 예측값을 가산하여 선택된 키 블록을 복원하는 키 블록 복원부(826)를 포함한다.
또한, 논-키 블록 복호화부(830)는, 입력되는 부호화 신호 중 논-키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부(832), 키 블록 복호화부(820)에 기초하여 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 인트라 예측을 실행하는 공간예측 실행부(831), 및 역변환/역양자화부(832)에 의해 출력되는 값과 공간예측 실행부(831)에 의해 실행된 값을 가산하여 지정된 논-키 블록을 복원하는 논-키 블록 복원부(834)를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 영상 복호화 장치는, 키 블록 복호화부(820)에 기초하여 복원된 키 블록 및 논-키 블록 복호화부(830)에 의해 복원된 논-키 블록을 가산하는 결합부(merger)(840)를 더 포함하며, 결합부(840)에 의해 합산된 신호를 키 블록 및 논-키 블록 부호화를 거치지 않고 복원된 신호와 합하여 대상블록을 복원하도록 구현된다.
도 9은 도 8의 영상 복호화 장치에 의한 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도면을 참조하면, 엔트로피 디코더(810)는 입력되는 부호화에 대하여, 복호화 대상블록에 대한 부호화 정보 및 서브블록 정보를 판독한다(S901).
키 블록 복호화부(820)는 엔트로피 디코더(810)에 의해 대상블록이 키 블록 및 논-키 블록 부호화된 것으로 판단되면, 판독된 서브블록 정보에 기초하여 서브블록 중의 키 블록을 선택하고, 판독된 정보에 따라 인트라 예측 또는 인터 예측을 실행한다(S903). 또한, 키 블록 복호화부(820)는, 수신한 부호화 신호를 역변환 및 역양자화하며(S905), 역변환 및 역양자화 과정을 통해 출력되는 값을 인트라 예측 또는 인터 예측된 값에 가산하고, 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터 과정을 거쳐 키 블록으로 복원한다(S907).
논-키 블록 복호화부(830)는 엔트로피 디코더(810)에 의해 판독된 서브블록들 중 키 블록 복호화부(820)에 의해 선택된 키 블록을 제외한 논-키 블록을 지정하며, 키 블록 복호화부(820)에 의해 복원된 키 블록 및 기 복원된 주변 픽셀들을 이용하여 인트라 예측에 따라 픽셀값을 예측한다(S909). 또한, 논-키 블록 복호화부(830)는 수신되는 부호화 신호를 역변환 및 역양자화하며(S911), 역변환 및 역양자화 과정을 통해 출력되는 값을 인트라 예측된 값에 가산하고, 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터 과정을 거쳐 논-키 블록으로 복원한다(S913). 복원된 키 블록 및 논-키 블록은 결합부(840)에 의해 합산된다(S915).
한편, 영상 복호화 장치는, 키 블록 복호화부(820) 및 논-키 블록 복호화부(830)를 거치지 않고 부호화된 신호에 대하여, 역변환 및 역양자화 과정을 거친 후(S917), 결합부(840)에 의해 합산된 값과 가산하여 대상블록으로 복원한다(S919). 이때, 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 필터링 과정이 추가될 수 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 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 내재할 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 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 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 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는 영상 압축장치 및 영상 복호 장치분야에 적용되어, 고해상도 영상의 부호화를 위하여 코딩의 기본 블록의 크기가 증가하는 경우에도 기존의 인트라 예측에서 제거하지 못하였던 블록 내의 공간적 중복성을 효율적으로 제거할 수 있게 되어 동영상의 부호화 및 복호화 시에 동영상의 원래의 화질을 유지하면서 압축 효율을 높일 수 있도록 하는 효과를 발생시키는 매우 유용한 발명이다.
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본 특허출원은 2010년 02월 26일 한국에 출원한 특허출원번호 제 10-2010-0017530 호에 대해 미국 특허법 119(a)조(35 U.S.C § 119(a))에 따라 우선권을 주장하면, 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다. 아울러, 본 특허출원은 미국 이외에 국가에 대해서도 위와 동일한 동일한 이유로 우선권을 주장하면 그 모든 내용은 참고문헌으로 본 특허출원에 병합된다.

Claims (18)

  1. 영상 부호화 장치에 있어서,
    입력되는 영상에 대하여, 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록으로 분리하는 대상블록 분리부;
    상기 대상블록 분리부에 의해 분리된 상기 복수의 서브블록들 중 적어도 하나의 픽셀크기 이상의 크기를 갖는 임의의 키 블록을 선택하며, 선택된 상기 키 블록에 대한 인트라 예측 부호화 또는 인터 예측부호화를 실행하는 키 블록 부호화부; 및
    분리된 상기 서브블록 중 선택된 상기 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 상기 키 블록 부호화부에 의해 복원된 키 블록 및 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 상기 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 논-키 블록 부호화부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 대상블록 분리부는,
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000032
    으로 표현되는 상기 대상블록을
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000033
    중의 어느 하나의 크기를 갖는 상기 서브블록으로 분리하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치(여기서, m 및 n은 자연수).
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 대상블록 분리부는,
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000034
    으로 표현되는 상기 대상블록에 대하여 상기서브블록의 크기가
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000035
    로 결정되었을 경우, 다음의 식에 따라 상기 서브블록들로 분리하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치:
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000036
    여기서,
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000037
    는 상기 현재블록의
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000038
    좌표에 대한 픽셀값을 나타내고,
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000039
    는 k번째 서브 블록을 나타내며, %는 모듈러 연산을 나타내고,
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000040
    는 버림연산을 나타내며, 기본블록은 총
    Figure PCTKR2011001329-appb-I000041
    개의 서브 블록들로 나뉘어지고, M과 N은 각각 블록의 가로 크기와 세로 크기를 나타냄.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 키 블록 부호화부는,
    상기 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 상기 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 변환/양자화부;
    상기 변환/양자화부에 의해 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부; 및
    상기 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값을 누적하여 상기 키 블록을 복원하는 메모리 버퍼
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 논-키 블록 부호화부는,
    상기 논-키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 상기 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 변환/양자화부;
    상기 변환/양자화부에 의해 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부; 및
    상기 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값을 누적하여 상기 논-키 블록을 복원하는 메모리 버퍼
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 입력되는 영상의 상기 대상블록에 대하여 인트라 예측 또는 인터예측에 의한 예측 오차값을 산출한 후, 산출된 상기 예측 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 변환/양자화부;
    상기 변환/양자화부에 의해 변환 및 양자화된 값을 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부;
    상기 키 블록 부호화부에 기초하여 복원된 키 블록 및 상기 논-키 블록 부호화부에 의해 복원된 논-키 블록을 결합하는 결합부; 및
    상기 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값을 누적하며, 상기 결합부에 의해 결합된값으로부터 참조블록을 복원하는 메모리 버퍼
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  7. 영상 복호화 장치에 있어서,
    입력되는 부호화 신호에 대하여, 복호화 대상블록에 대한 부호화 정보 및 서브블록 정보를 판독하는 엔트로피 디코더엔트로피 디코더;
    상기 엔트로피 디코더엔트로피 디코더의해 상기 대상블록이 키 블록 및 논-키 블록 부호화된 것으로 판단되면, 상기 부호화 신호로부터 판독된 상기 서브블록 정보에 기초하여 키 블록을 선택하며, 상기 서브블록 정보에 대응하는 서브블록 중 선택된 상기 키 블록에 대한 픽셀값을 복원하는 키 블록 복호화부;
    상기 서브블록 중 선택된 상기 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 상기 키 블록 복호화부에 기초하여 복원된 키 블록 및 상기 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 상기 지정된 논-키 블록에 대한 공간 예측을 실행하여 논-키 블록을 복원하는 논-키 블록 복호화부; 및
    상기 키 블록 복호화부에 의해 복원된 값 및 상기 논-키 블록 복호화부에 의해 복원된 값을 결합하는 결합부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 키 블록 복호화부는,
    입력되는 상기 부호화 신호 중 키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부;
    상기 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측하는 예측부; 및
    상기 역변환/역양자화부에 의한 출력값과 상기 예측부에 의한 예측값을 가산하여 상기 선택된 키 블록을 복원하는 키 블록 복원부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 논-키 블록 복호화부는,
    상기 입력되는 상기 부호화 신호 중 논-키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부;
    상기 키 블록 복호화부에 기초하여 복원된 키 블록 및 상기 현재블록의 주변픽셀값을 이용하여 공간 예측을 실행하는 공간예측 실행부; 및
    상기 역변환/역양자화부에 의해 출력되는 값과 상기 인트라 예측 실행부에 의해 실행된 값을 가산하여 상기 지정된 논-키 블록을 복원하는 논-키 블록 복원부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    입력되는 상기 부호화 신호를 역변환 및 역양자화하는 역변환/역양자화부
    를 더 포함하며,
    상기 신호 복원부는, 상기 역변환/역양자화부에 의해 출력되어 누적되는 값에, 상기 결합부에 의해 결합된 값에 기초하여 상기 대상블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  11. 영상 부호화 방법에 있어서,
    입력되는 영상에 대하여, 부호화 대상블록을 픽셀들의 위치에 따라 복수의 서브블록으로 분리하는 단계;
    분리된 상기 복수의 서브블록들 중 적어도 하나의 픽셀크기 이상의 크기를 갖는 임의의 키 블록을 선택하며, 선택된 상기 키 블록에 대한 인트라 예측 부호화 또는 인터 예측 부호화를 실행하는 단계; 및
    분리된 상기 서브블록 중 선택된 상기 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 상기 키 블록에 대한 예측 부호화 실행단계에 의해 복원된 키 블록 및 상기 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 상기 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 선택된 키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 상기 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 단계;
    상기 변환 및 양자화된 오차값을 역변환 및 역양자화하는 단계; 및
    상기 역변환 및 역양자화되어 출력되는 값을 예측값과 가산하여 상기 선택된 키 블록을 복원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 지정된 논-키 블록에 대한 픽셀값을 예측한 후, 현재픽셀과의 오차값을 산출하고, 산출된 상기 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 단계;
    상기 변환 및 양자화된 오차값을 역변환 및 역양자화하는 단계; 및
    상기 역변환 및 역양자화되어 출력되는 값을 누적하여 상기 지정된 논-키 블록을 복원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 입력되는 영상의 상기 대상블록에 대하여 인트라 예측 또는 인터예측에 의한 예측 오차값을 산출한 후, 산출된 상기 예측 오차값을 변환 및 양자화하여 엔트로피 인코더로 전송하는 단계;
    상기 변환 및 양자화된 오차값을 역변환 및 역양자화하는 단계; 및
    상기 역변환 및 역양자화단계에 의해 출력되는 값을 누적하며, 누적된 값에 기초하여 상기 대상블록을 복원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  15. 영상 복호화 방법에 있어서,
    입력되는 부호화 신호에 대하여, 복호화 대상블록에 대한 부호화 정보 및 서브블록 정보를 판독하는 단계;
    상기 판독단계에 의해 상기 대상블록이 키 블록 및 논-키 블록 부호화된 것으로 판단되면, 상기 부호화 신호로부터 판독된 상기 서브블록 정보에 기초하여 키 블록을 선택하며, 상기 서브블록 정보에 대응하는 서브블록 중 선택된 상기 키 블록에 대한 픽셀값을 예측하는 단계;
    상기 서브블록 중 선택된 상기 키 블록을 제외한 나머지를 논-키 블록으로 지정하며, 상기 키 블록에 대한 예측단계에 기초하여 복원된 키 블록 및 상기 현재블록의 주변 픽셀값을 이용하여 상기 지정된 논-키 블록에 대한 공간예측을 실행하는 단계; 및
    상기 키 블록에 대한 예측단계에 의해 예측된 값 및 상기 논-키 블록에 대한 예측 실행단계에 의해 예측된 값에 기초하여 입력되는 상기 부호화 신호를 복원하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    입력되는 상기 부호화 신호 중 키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 단계; 및
    상기 역변환 및 역양자화 단계에 의한 출력값과 상기 예측단계에 의해 예측된 예측값을 가산하여 상기 선택된 키 블록을 복원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  17. 제 15항에 있어서,
    상기 입력되는 상기 부호화 신호 중 논-키 블록 부호화에 대응하는 신호를 역변환 및 역양자화하는 단계; 및
    상기 역변환 및 역양자화 단계에 의해 출력되는 값과 상기 공간예측 실행단계에 의해 실행된 값을 가산하여 상기 지정된 논-키 블록을 복원하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  18. 제 15항에 있어서,
    입력되는 상기 부호화 신호를 역변환 및 역양자화하는 단계; 및
    상기 키 블록에 대한 예측단계에 기초하여 복원된 키 블록 및 상기 논-키 블록에 대한 예측단계에 의해 복원된 논-키 블록을 결합하는 단계
    를 더 포함하며,
    상기 부호화 신호 복원단계는, 상기 역변환 및 역양자화 단계에 의해 출력되어 누적되는 값에, 상기 결합단계에 의해 결합된값을 가산하여 상기 대상블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
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