KR0175741B1 - Moving compensation high-shift transform method for compatible image coding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 호환적 영상부호화를 위해 두 계층의 부호화구조에서 하위계층의 부호화 정보를 이용하여 하위계층의 화면을 상위계층의 화면으로 상향변환하기 위한 이동보상 상향변환 방법에 관한 것으로, 하위계층으로부터 부호화 정보와 복호화된 화면을 입력받아 상기 하위계층에서 복호화된 화면에 대하여 수평방향으로 선형보간하는 제1단계; 상기 하위계층의 부호화 정보를 이용해 이동벡터를 선형변환하여 수직보간용 이동벡터를 구하고, 상기 수직보간용 이동벡터를 수직방향으로 보간하는 제2단계; 및 수직 재표본화를 수행하여 상위계층의 화면과 일치시켜 상향변환된 화면을 출력하는 제3단계를 포함하여 보간용 이동벡터를 간편하게 얻으며, 하위계층에서 부호화(또는 복호화)되는 이동벡터와 관련된 정보를 이용하므로 부가적인 이동벡터를 전송하지 않고도 하위계층의 화면을 상위계층의 화면으로 쉽게 상향변환할 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a mobile compensation up-conversion method for up-converting a lower layer's screen to a higher layer's screen using encoding information of a lower layer in a coding structure of two layers for compatible image encoding. A first step of receiving information and a decoded screen and linearly interpolating horizontally with respect to the decoded screen in the lower layer; A second step of linearly transforming a motion vector using encoding information of the lower layer to obtain a vertical interpolation motion vector, and interpolating the vertical interpolation motion vector in a vertical direction; And a third step of performing vertical resampling to output the upconverted screen by matching the screen of the upper layer to obtain an interpolated motion vector, and to obtain information related to the motion vector encoded (or decoded) in the lower layer. This makes it possible to easily up-convert the screen of the lower layer to the screen of the upper layer without transmitting additional motion vectors.
Description
제1도는 본 발명이 적용되는 호환적 부호화 시스템의 구성 예시도.1 is an exemplary configuration diagram of a compatible encoding system to which the present invention is applied.
제2도는 본 발명에 이용되는 상향변환 과정을 나타낸 설명도.2 is an explanatory diagram showing an upconversion process used in the present invention.
제3도는 본 발명에 따른 이동보상 상향변환 방법에 대한 일실시예 흐름도.3 is a flow chart of an embodiment of a mobile compensation up-conversion method according to the present invention.
제4도는 본 발명에 이용되는 N=12, M=3일 때의 IPB-화면의 구조도.4 is a structural diagram of an IPB-screen when N = 12 and M = 3 used in the present invention.
제5도는 본 발명에 이용되는 P-화면과 B-화면에서 추정되는 이동벡터의 방향성을 나타낸 설명도.5 is an explanatory diagram showing the direction of motion vectors estimated in P-picture and B-picture used in the present invention.
제6도는 본 발명에 이용되는 프레임 화면구조에서의 필드와 프레임 이동벡터의 예시도.6 is an exemplary diagram of a field and frame movement vector in a frame screen structure used in the present invention.
제7도는 본 발명에 이용되는 이동보상 보간을 위한 두 필드 서로간의 이동벡터의 예시도.7 is an illustration of a motion vector between two fields for motion compensation interpolation used in the present invention.
제8도는 본 발명에 이용되는 순방향 필드 이동벡터로부터 수직보간용 이동벡터를 얻는 예시도.8 is an exemplary diagram for obtaining a vertical interpolation motion vector from a forward field motion vector used in the present invention.
제9도는 본 발명에 이용되는 홀수 수직 이동변위에서의 수직보간 규칙의 예시도.9 is an exemplary diagram of a vertical interpolation rule in odd vertical displacement used in the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 하향 변환부 12 : 하위계층 부호화부11: down converter 12: lower layer encoder
13 : 상향 변환부 14 : 상위계층 부호화부13: Up-converter 14: Upper layer encoder
15 : 다중화부15: multiplexing unit
본 발명은 호환적 영상부호화를 위해 두 계층의 부호화구조에서 하위계층의 부호화 정보를 이용하여 하위계층의 화면을 상위계층의 화면으로 쉽게 상향변환하기 위한 이동보상 상향변환 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mobile compensation upconversion method for easily upconverting a lower layer screen to a higher layer screen using encoding information of a lower layer in a coding structure of two layers for compatible image encoding.
종래의 수직보간기법은 영상의 이동특성을 고려한 기법과 이동특성을 고려하지 않는 기법으로 크게 나눌 수 있다.Conventional vertical interpolation techniques can be largely divided into techniques that consider the movement characteristics of the image and techniques that do not consider the movement characteristics.
영상의 이동특성을 고려하지 않는 기법은 수직-시간방향으로 근접한 화소들을 필터링(Filterling)하므로 영상의 수직방향 복잡도가 크거나, 시간방향 이동이 있는 경우에 변환성능이 크게 저하되는 문제점이 있었다.The technique that does not consider the movement characteristics of the image filters the adjacent pixels in the vertical-time direction, so that there is a problem in that the conversion performance is greatly degraded when the vertical complexity of the image is large or there is a time movement.
한편, 영상의 이동특성을 고려한 기법은 수직보간용 이동변위의 추정이 복잡하고, 이동벡터를 부가적으로 전송해야 하는 문제점이 있었다.On the other hand, the technique considering the motion characteristics of the image has a problem that the estimation of the movement displacement for the vertical interpolation is complicated, and additionally the motion vector must be transmitted.
따라서, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명은, 호환적 영상부호화를 위해 두 계층의 부호화 구조에서 하위계층의 부호화 정보를 이용하여 부가적인 이동벡터를 전송하지 않고도 하위계층의 화면을 상위계층의 화면으로 쉽게 상향변환하기 위한 이동보상 상향변환 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides a screen of a lower layer without transmitting additional motion vectors using encoding information of a lower layer in a coding structure of two layers for compatible image encoding. An object of the present invention is to provide a mobile compensation up-conversion method for easily up-converting a screen to a higher layer.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 호환적 부호화 시스템에 적용되는 이동보상 상향변환 방법에 있어서, 하위계층으로부터 부호화 정보와 복호화된 화면을 입력받아 상기 하위계층에서 복호화된 화면에 대하여 수평방향으로 선형보간하는 제1단계; 상기 하위계층의 부호화 정보를 이용해 이동벡터를 선형변환하여 수직보간용 이동벡터를 구하고, 상기 수직보간용 이동벡터를 수직방향으로 보간하는 제2단계; 및 보간된 상기 수직보간용 이동벡터를 수직 재표본화하여 상위계층 화면과 일치시켜 상향변환된 화면을 출력하는 제3단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 부호화되지 않은 상기 이동벡터에 대해, 현재 화면으로부터 수직방향으로 선형보간한 후에, 보간된 상기 수직보간용 이동벡터를 수직 재표본화하여 상기 상위계층의 화면과 일치시켜 상향변환된 화면을 출력하는 제4단계를 더 포함한다.According to the present invention for achieving the above object, in the mobile compensation up-conversion method applied to a compatible encoding system, the encoding information and the decoded picture are received from a lower layer and linearly horizontally with respect to the decoded picture in the lower layer. First step of interpolation; A second step of linearly transforming a motion vector using encoding information of the lower layer to obtain a vertical interpolation motion vector, and interpolating the vertical interpolation motion vector in a vertical direction; And a third step of vertically re-sampling the interpolated vertical interpolation motion vector to match an upper hierarchical screen and outputting an up-converted screen. In addition, the present invention, after the linear interpolation in the vertical direction from the current screen with respect to the unencoded motion vector, the reconstructed vertical interpolation of the motion vector for the interpolated vertical interpolation to match the screen of the upper layer and up-converted The method may further include outputting a fourth step.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 본 발명은, 호환적 부호화 시스템에 적용되는 이동보상 상향변환 방법에 있어서, 하위계층으로부터 부호화 정보와 복호화된 화면을 입력받아 상기 하위계층의 부호화 정보를 이용해 이동벡터를 상향변환하여 수직보간용 이동벡터를 구하고, 상기 수직보간용 이동벡터를 수직방향으로 보간하는 제1단계; 상기 하위계층에서 복호화된 화면에 대하여 수평방향으로 선형보간하는 제2단계; 및 보간된 상기 수직보간용 이동벡터를 수직 재표본화하여 상위계층의 화면과 일치시켜 상향변환된 화면을 출력하는 제3단계를 포함한다. 또한, 다른 본 발명은, 부호화되지 않은 상기 이동벡터에 대해, 현재 화면으로부터 수직방향으로 선형보간한 후에, 보간된 상기 수직보간용 이동벡터를 수직 재표본하여 상기 상위계층의 화면과 일치시켜 상향변환된 화면을 출력하는 제4단계를 더 포함한다.In another aspect of the present invention, a motion compensation up-conversion method applied to a compatible encoding system includes receiving encoding information and a decoded picture from a lower layer and using a motion vector using encoding information of the lower layer. Obtaining a vertical interpolation motion vector by up-converting and interpolating the vertical interpolation motion vector in a vertical direction; A second step of linearly interpolating in a horizontal direction with respect to the picture decoded in the lower layer; And a third step of vertically re-sampling the interpolated vertical interpolation motion vector to match the screen of the upper layer to output an up-converted screen. In addition, another embodiment of the present invention, after linear interpolation in the vertical direction from the current screen to the unencoded motion vector, and vertically resampled the interpolated motion vector for interpolation to match the screen of the upper layer to up-convert And a fourth step of outputting the displayed screen.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1도는 본 발명이 적용되는 호환적 부호화 시스템의 구성 예시도이다.1 is an exemplary configuration diagram of a compatible encoding system to which the present invention is applied.
본 발명이 적용되는 호환적 부호화 시스템은 외부로부터 입력되는 고해상도 화면을 하향 변환하기 위한 하향변환부(11)와, 하향변환부(11)의 출력을 입력받아 부호화 및 국부 복호화하기 위한 하위계층 부호화부(12)와, 하위계층 부호화부(12)로부터 국부 복호화된 화면을 입력받아 상향변환하기 위한 상향변환부(13)와, 외부로부터 고해상도 화면을 입력받고 상향변환부(13)로부터 상향변환된 화면을 입력받아 부호화하기 위한 상위계층 부호화부(14)와, 상위계층 부호화부(14) 및 하위계층 부호화부(12)에서 부호화된 신호를 입력받아 다중화하기 위한 다중화부(15)를 구비한다.The compatible encoding system to which the present invention is applied includes a down-conversion unit 11 for down-converting a high resolution screen input from the outside and a lower layer encoder for encoding and local decoding the output of the down-conversion unit 11. (12), an up-conversion unit 13 for receiving the local decoded picture from the lower layer encoder 12 and up-converting, and a screen that is up-converted from the up-conversion unit 13 after receiving a high resolution screen from the outside; And a multiplexer 15 for receiving and encoding the signals encoded by the higher layer encoder 14 and the lower layer encoder 12.
제1도를 참조하면, 호환적 부호화 시스템은 하위계층에서 고해상도 화면이 하향변환되어 부호화되고, 상위계층에서 고해상도 입력화면과 하위계층으로부터 국부 복호화 및 상향변환된 화면이 이용되어 부호화된다. 그리고, 두 계층에서 부호화된 신호가 다중화되어 전송된다.Referring to FIG. 1, in a compatible encoding system, a high resolution picture is down-converted and encoded in a lower layer, and a high resolution input picture and a locally decoded and up-converted picture from a lower layer are encoded in an upper layer. The signals encoded in the two layers are multiplexed and transmitted.
상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명이 적용되는 호환적 부호화 시스템의 동작을 살펴보면 다음과 같다.The operation of the compatible encoding system to which the present invention having the configuration described above is applied is as follows.
먼저, 외부로부터 입력되는 고해상도 화면은 하향변환부(11)에서 하향변환된 후에 하위계층 부호화부(12)에서 부호화 및 국부 복호화되어 다중화부(15)와 상향변환부(13)로 각각 입력된다.First, the high resolution screen input from the outside is down-converted by the down-conversion unit 11, and then encoded and localized by the lower layer encoder 12 and input to the multiplexer 15 and the up-converter 13, respectively.
이후, 상향변환부(13)에서 하위계층 부호화부(12)로부터 국부 복호화된 화면을 입력받아 상향변환시킨 후에 상위계층 부호화부(14)로 출력하면, 상위계층 부호화부(14)는 외부로부터 입력된 고해상도 화면과 상향변환부(13)로부터 입력된 상향변환된 화면을 부호화시킨 후에 다중화부(15)로 출력한다.Subsequently, when the up-converter 13 receives the local decoded picture from the lower layer encoder 12 and up-converts the output to the higher layer encoder 14, the upper layer encoder 14 inputs from the outside. The encoded high resolution screen and the upconverted screen input from the upconverter 13 are encoded and then output to the multiplexer 15.
마지막으로, 다중화부(15)에서 상위계층 부호화부(14) 및 하위계층 부호화부(12)로부터 입력된 부호화된 신호를 다중화하여 전송로로 전송한다.Finally, the multiplexer 15 multiplexes the encoded signals inputted from the upper layer encoder 14 and the lower layer encoder 12 and transmits them to the transmission path.
이러한 상향변환은 제1도에서와 같이 상위계층의 부호화과정에서 하위계층의 국부 복호화된 화면을 이용하는 호환적 부호화구조에서는 반드시 필요한 기능이다.This up-conversion is a necessary function in the compatible encoding structure using the locally decoded picture of the lower layer in the encoding process of the upper layer as shown in FIG.
제2도는 본 발명에 이용되는 상향변환 과정을 나타낸 설명도로서, 도면에서 21은 홀수필드 저해상도 화면, 22는 짝수필드 저해상도 화면, 23은 홀수필드 수평보간, 24는 짝수필드 수평보간, 25는 홀수필드 수직보간, 26은 짝수필드 수직보간, 27은 홀수필드 수직 재표본화, 및 28은 짝수필드 수직 재표본화를 각각 나타낸다.2 is an explanatory diagram showing an up-conversion process used in the present invention, in which 21 is an odd field low resolution screen, 22 is an even field low resolution screen, 23 is an odd field horizontal interpolation, 24 is an even field horizontal interpolation, and 25 is an odd number Field vertical interpolation, 26 denotes even field vertical interpolation, 27 denotes odd field vertical resampling, and 28 denotes even field vertical resampled, respectively.
제2도를 참조하면, 상향변환은 하위계층이 격행화면규칙(Interlaced Picture Format)일 때 수평보간(23,24), 수직보간(25,26), 및 수직 재표본화(27,28)의 세부분으로 구성된다.Referring to FIG. 2, the up-conversion includes three sets of horizontal interpolation (23, 24), vertical interpolation (25, 26), and vertical resampling (27, 28) when the lower layer is in the interlaced picture format. It is composed of parts.
저해상도 화면(21,22)은 수평방향으로 먼저 선형보간되고, 다음으로 수직방향으로 보간된다. 그리고, 짝수필드와 같이 수직보간만으로는 상위계층의 화면과 일치하지 않는 경우를 위해서는 수직방향 재표본화과정(27,28)이 수행된다. 이로부터 상위계층의 화면이 얻어진다.The low resolution screens 21 and 22 are linearly interpolated first in the horizontal direction and then interpolated in the vertical direction. In addition, vertical resampling processes 27 and 28 are performed in a case where vertical interpolation does not coincide with a screen of an upper layer like an even field. From this, the upper layer screen is obtained.
상향변환의 세 부분중에서는 수직보간 기법이 변환성능에 큰 영향을 미친다.Among the three parts of upconversion, the vertical interpolation technique has a big influence on the conversion performance.
상기한 바와 같은 상향변환은 먼저 수평방향 선형보간후에 수직방향으로 이동보상 보간할 수 있을 뿐만아니라, 수직방향 이동보상 보간이 먼저 수행되고 수평방향 선형보간이 나중에 수행되어도 된다.The up-conversion as described above may not only perform motion interpolation in the vertical direction after horizontal linear interpolation, but also vertical moving compensation interpolation may be performed first and horizontal linear interpolation may be performed later.
제3도는 본 발명에 따른 이동보상 상향변환 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.3 is a flowchart illustrating an embodiment of a mobile compensation upconversion method according to the present invention.
이동보상 복호화 과정을 개략적으로 살펴보면, 하위계층에서 복호화된 화면은 수평방향으로 선형보간되고(31,32), 하위계층의 부호화 정보(이동벡터의 방향성과 갯수)가 이용되어 수직방향으로 이동보상 보간된 후에(33 내지 38) 수직 재표본화 과정이 수행되어 상향변환된 화면이 얻어진다(39,40).In the motion compensation decoding process, the picture decoded in the lower layer is linearly interpolated in the horizontal direction (31, 32), and the motion compensation interpolation is performed in the vertical direction by using encoding information (direction and number of the moving vectors) of the lower layer. (33 to 38), the vertical resampling process is performed to obtain an upconverted screen (39, 40).
이제, 이동보상 상향변환 과정을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Now, a detailed description of the mobile compensation up-conversion process is as follows.
호환적 영상부호화를 위해 하위계층의 부호화 정보를 이용한 이동보상 상향변환 과정은, 먼저 하위계층으로부터 부호화 정보와 복호화된 화면을 입력받으면(31), 하위계층에서 복호화된 화면에 대해 수평방향으로 선형보간한 후에(32), 하위계층에서 이동벡터가 부호화되었는지를 판단한다(33).The mobile compensation up-conversion process using encoding information of a lower layer for compatible image encoding, first receives encoding information and a decoded picture from the lower layer (31), and linearly interpolates horizontally with respect to the decoded picture in the lower layer. After that (32), it is determined whether the motion vector is encoded in the lower layer (33).
판단결과, 하위계층에서 이동벡터가 부호화되지 않으면, 현재 화면내에서 수직방향으로 선형보간한 후에(34), 수직 재표본화를 수행하여 상위계층의 화면과 일치시켜(39) 상향변환된 화면을 출력한다(40).As a result of the determination, if the motion vector is not encoded in the lower layer, after linear interpolation in the vertical direction in the current screen (34), vertical resampling is performed to match the screen of the upper layer (39) to output the upconverted screen. (40).
판단결과, 하위계층에서 이동벡터가 부호화되면 하위계층의 부호화 이동벡터의 방향성(순방향 또는 역방향)과 이동벡터의 갯수(프레임 또는 필드 이동벡터)를 고려하여 하위계층의 이동벡터를 선형변환하여 선형변환으로부터 현재 프레임의 두 필드 서로간의 수직보간용 이동벡터를 구한 후에(35), 수직보간용 이동벡터의 수직변위가 짝수인지를 검사한다(36).As a result of the determination, when the motion vector is encoded in the lower layer, a linear transformation is performed by linearly transforming the motion vector of the lower layer in consideration of the directionality (forward or reverse) of the encoded motion vector of the lower layer and the number of motion vectors (frame or field motion vector). After obtaining the vertical interpolation motion vector between two fields of the current frame from (35), it is checked whether the vertical displacement of the vertical interpolation motion vector is even (36).
검사결과, 수직보간용 이동벡터의 수직변위가 짝수이면, 이웃한 필드로부터 이동보상 수직보간한 후에(38), 수직 재표본화를 수행하여 상위계층의 화면과 일치시켜(39) 상향변환된 화면을 출력한다(40).As a result of the inspection, if the vertical displacement of the vertical interpolation motion vector is an even number, after the motion compensation vertical interpolation from the neighboring field (38), the vertical re-sampling is performed to match the screen of the upper layer (39) to display the upconverted screen. Output (40).
검사결과, 수직보간용 이동벡터의 수직변위가 홀수이면, 이웃한 필드로부터 이동변위에 이웃한 수직화소들을 이용하여 선형 수직보간한 후에(37), 수직 재표본화를 수행하여 상위계층의 화면과 일치시켜(39) 상향변환된 화면을 출력한다(40).As a result of the inspection, if the vertical displacement of the vertical interpolation motion vector is odd, linear vertical interpolation using the vertical pixels adjacent to the moving displacement from the neighboring field (37) is performed, and the vertical resampling is performed to coincide with the screen of the upper layer. (39) The up-converted screen is output (40).
이하, 제4도 내지 제9도를 참조하여 제3도에서의 수직보간 과정에 대해 상세히 설명한다.Hereinafter, the vertical interpolation process of FIG. 3 will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 9.
먼저, 본 발명에서 이용되는 하위계층의 부호화 이동벡터의 특징을 살펴본다.First, the characteristics of the encoded motion vector of the lower layer used in the present invention will be described.
이동벡터는 방향성과 갯수로 특징지어 지는데, 먼저 이동벡터의 방향성은 부호화화면에서 결정되며, 부호화화면에는 국제표준화기구(ISO/IEC) MPEG(Moving Picture Experts Group)에서 정의된 I-화면, P-화면, 및 B-화면이 있다.The motion vector is characterized by directionality and number. First, the direction of the motion vector is determined in the coded picture, and the coded picture is defined in I-picture, P- defined by the International Standardization Organization (ISO / IEC) MPEG (Moving Picture Experts Group). Screen, and B-screen.
I-화면은 자체화면에 포함된 정보만을 이용하여 부호화되며, P-화면은 이전의 I-화면 또는 P-화면으로부터 이동보상된 후에 부호화된다. 그리고, B-화면은 이전 또는 이후의 I/P-화면으로부터 이동보상된 후에 부호화된다.The I-picture is encoded using only the information contained in its own picture, and the P-picture is encoded after moving compensation from the previous I-picture or P-picture. The B-picture is encoded after moving compensation from the I / P-picture before or after.
제4도는 본 발명에 이용되는 N=12, M=3일 때의 IPB-화면의 구조도로서, 도면에서 41은 화면내 부호화(I) 화면, 42는 단방향 예측(P) 화면, 43은 양방향 예측(B) 화면, 및 44는 화면의 예측방향을 각각 나타낸다. 여기서, N은 I-화면과 I-화면사이의 화면 간격을 의미하고, M은 연속하는 P-화면 사이의 화면간격을 나타낸다.4 is a structural diagram of an IPB-picture when N = 12 and M = 3 used in the present invention, in which 41 is an intra picture coding (I) screen, 42 is a unidirectional prediction (P) screen, and 43 is a bidirectional prediction. (B) The screen and 44 indicate the prediction directions of the screen, respectively. Here, N denotes a screen interval between an I-screen and an I-screen, and M denotes a screen interval between successive P-screens.
매크로블럭(Macroblock) 단위로 이동벡터가 부호화될 경우에, P-화면과 B-화면에서 추정되는 이동벡터가 제5도에 도시되었다.When motion vectors are encoded in units of macroblocks, motion vectors estimated in P-pictures and B-pictures are shown in FIG. 5.
제5도는 본 발명에 이용되는 P-화면과 B-화면에서 추정되는 이동벡터의 방향성을 나타낸 설명도로서, 도면에서 51은 P-화면의 현재 매크로블록, 52는 B-화면의 현재 매크로블록, 53은 P-화면의 순방향 이동벡터, 54는 B-화면의 순방향 이동벡터, 55는 B-화면의 역방향 이동벡터, 및 56, 57, 58은 이동보상 예측 매크로블록을 각각 나타낸다.5 is an explanatory diagram showing the directionality of motion vectors estimated in a P-picture and a B-picture used in the present invention, in which 51 is a current macroblock of a P-picture, 52 is a current macroblock of a B-picture, 53 denotes a forward movement vector of the P-picture, 54 denotes a forward movement vector of the B-picture, 55 denotes a backward movement vector of the B-picture, and 56, 57, and 58 each indicate a motion compensation prediction macroblock.
제5도를 참조하면, P-화면에는 이전의 기준화면으로부터 순방향 이동벡터만이 가능하고, B-화면에는 순방향 이동벡터 뿐만아니라 이후의 기준화면으로부터 역방향 이동벡터도 가능하다.Referring to FIG. 5, only the forward motion vector from the previous reference screen is possible for the P-picture, and the backward motion vector from the subsequent reference screen as well as the forward motion vector is possible for the B-picture.
이제, 이동벡터의 개수를 살펴보면 다음과 같다.Now, look at the number of motion vectors as follows.
이동벡터의 개수는 부호화화면 구조에 의해 결정되며, 부호화화면 구조에는 필드 화면구조와 프레임 화면구조가 있다.The number of motion vectors is determined by the encoded picture structure, and the encoded picture structure includes a field picture structure and a frame picture structure.
필드 화면구조는 부호화되는 화면구조가 필드단위로서 매크로블럭에는 한 필드성분만 존재하며, 하나의 필드 이동벡터가 부호화된다.In the field screen structure, the screen structure to be encoded is a unit of field, and only one field component exists in the macroblock, and one field motion vector is encoded.
프레임 화면구조는 연속하는 두 필드를 합친 프레임단위로 부호화되는 것으로 매크로블럭에는 두 필드성분이 존재하며, 제6도에 도시된 바와 같이 두 개의 필드 이동벡터(즉, 현재 홀수필드에 대응하는 두 벡터(61,62)중에서 하나의 필드 이동벡터와 현재 짝수필드에 대응하는 두 벡터(63,64)중에서 하나의 이동벡터) 또는 하나의 프레임 이동벡터(65)가 부호화된다.The frame screen structure is encoded in units of frames in which two consecutive fields are combined. In the macroblock, two field components exist, and as shown in FIG. 6, two field movement vectors (that is, two vectors corresponding to the current odd field) are shown. One field motion vector of (61, 62) and one motion vector of two vectors (63, 64) corresponding to the current even field) or one frame motion vector (65) are encoded.
제6도는 본 발명에 이용되는 프레임 화면구조에서의 필드와 프레임 이동벡터의 예시도로서, 도면에서 61은 현재 홀수필드와 이전 홀수필드 사이의 필드 이동벡터, 62는 현재 홀수필드와 이전 짝수필드 사이의 필드 이동벡터, 63은 현재 짝수필드와 이전 홀수필드 사이의 필드 이동벡터, 64는 현재 짝수필드와 이전 짝수필드 사이의 필드 이동벡터, 65는 현재 프레임과 이전 프레임 사이의 프레임 이동벡터, 66은 원래 존재하는 화소, 및 67은 수직 선형보간된 화소를 각각 나타낸다.6 is an exemplary diagram of a field and a frame movement vector in a frame screen structure used in the present invention, in which 61 is a field movement vector between a current odd field and a previous odd field, and 62 is between a current odd field and a previous even field. Field moving vector of 63, field moving vector between current even field and previous odd field, 64 field moving vector between current even field and previous even field, 65 frame moving vector between current and previous frame, 66 Originally existing pixels, and 67 represent vertically linearly interpolated pixels, respectively.
제6도는 반 화소(half-pel) 단위까지 정확도를 갖는 경우에, 수직방향 이동벡터가 2인 경우의 한 예를 나타내며, 필드 이동벡터의 수직좌표가 필드종류에 따라 서로 다른 것을 알 수 있다.FIG. 6 shows an example in which the vertical motion vector is 2 when the accuracy is up to half-pel, and it can be seen that the vertical coordinates of the field motion vectors are different depending on the field type.
상기한 바와 같이 이동벡터의 방향성과 갯수는 이동벡터가 부호화될 경우에, 이용가능할 것이다.As described above, the directionality and number of the motion vectors will be available when the motion vectors are encoded.
그러나, 모든 매크로블럭에 이동벡터가 부호화되는 것은 아니며, 매크로블럭의 부호화기법에 의존한다. 따라서, 이동보상 예측신호를 이용하여 부호화하는 화면간 매크로블럭(Inter-coded Macroblock)은 이동벡터의 관련정보가 반드시 부호화된다.However, not all macroblocks have a motion vector encoded, but depend on the macroblock encoding technique. Therefore, in the inter-coded macroblock encoded by using the motion compensation prediction signal, the relevant information of the motion vector is necessarily encoded.
그러나, 자체 매크로블럭내에 포함된 정보만을 이용하여 부호화하는 화면내 매크로블럭(Inter-coded Macroblock)은 일반적으로 이동벡터가 부호화되지 않는다. 하지만, MPEG-2 표준안에서의 오류은닉 성능개선과 같은 목적을 위해서는 화면내 매크로블럭에 대해서도 이동벡터의 전송을 허용하고 있다. 이 경우에는 제5도에 도시된 바와 같이 P-화면의 경우처럼 순방향 이동벡터가 부호화된다.However, inter-coded macroblocks that are encoded using only information included in their own macroblocks generally do not encode motion vectors. However, for the purpose of improving the error concealment performance in the MPEG-2 standard, the transmission of motion vectors is allowed for macroblocks in the picture. In this case, as shown in FIG. 5, the forward motion vector is encoded as in the case of the P-picture.
다음은 앞서 살펴본 하위계층에서 부호화되는 이동벡터의 상태에 근거한 본 발명의 수직보간기법을 상세히 설명한다. 다만, 부호화 두 화면구조중에서 프레임 화면구조가 필드 화면구조에 비해 더 확장된 이동벡터 정보를 갖고 있으므로 프레임 화면구조에 대해서만 설명하기로 한다.Next, the vertical interpolation method of the present invention based on the state of the motion vector encoded in the lower layer described above will be described in detail. However, only the frame screen structure will be described since the frame screen structure of the encoded two screen structures has more extended motion vector information than the field screen structure.
이제, 이동벡터가 부호화되는 경우를 구체적으로 살펴보기로 한다.Now, a case in which the motion vector is encoded will be described in detail.
이동벡터가 부호화될 경우에, 프레임 화면구조에서는 한 프레임에 속한 두 필드를 서로의 보간에 이용할 수 있다.When the motion vector is encoded, in the frame screen structure, two fields belonging to one frame may be used for interpolation with each other.
따라서, 매크로블럭내 홀수필드 성분에 대응하는 이동벡터 v0=(x0,y0)와 짝수필드 성분에 대응하는 이동벡터 ve=(xe,ye)을 알면, 제7도에 도시된 바와 같이 이동벡터에 위치한 화소로부터 쉽게 수직보간할 수 있을 것이다. 결국, 이동벡터 v0와 ve를 얻는 것이 중요한 문제인데, 부호화되는 이동벡터의 방향성과 갯수를 고려한다. 짧은 시간간격의 화면 사이에서 화소들은 선형변위의 가정에서 크게 모순되지 않으므로 하위계층의 부호화 이동벡터를 선형변환하여 v0와 ve를 얻는다. 다음은 이동벡터 v0와 ve를 얻는 규칙을 설명하는데, 하위계층 이동벡터의 수직좌표는 제6도와 같다.Therefore, if the motion vector v 0 = (x 0 , y 0 ) corresponding to the odd field component in the macroblock and the motion vector v e = (x e , y e ) corresponding to the even field component are shown in FIG. As described above, it may be easily vertically interpolated from the pixel located in the motion vector. After all, it is important to obtain the motion vectors v 0 and v e . Consider the direction and number of motion vectors to be encoded. Since the pixels do not contradict greatly in the assumption of linear displacement between the screens of short time intervals, v 0 and v e are obtained by linearly transforming the coded motion vector of the lower layer. The following describes the rules for obtaining the motion vectors v 0 and v e . The vertical coordinates of the lower layer motion vectors are shown in FIG. 6.
제7도는 본 발명에 이용되는 이동보상 보간을 위한 두 필드 서로간의 이동벡터의 예시도로서, 도면에서 71은 홀수필드 수직보간을 위한 이동벡터, 72는 짝수필드 수직보간을 위한 이동벡터, 및 73은 보간을 위한 매크로블럭을 각각 나타낸다.7 is a diagram illustrating a motion vector between two fields for motion compensation interpolation used in the present invention, in which 71 is a motion vector for odd field vertical interpolation, 72 is a motion vector for even field vertical interpolation, and 73 Denote macroblocks for interpolation respectively.
순방향 필드 이동벡터과가 부호화될 때, 이를 수학식으로 표현하면 (수학식 1)과 같다.Forward field movement vector and When is encoded, it is expressed as Equation 1 below.
(수학식 1)을 참조하면,은 현재 홀수필드를 위한 이동벡터이고,는 현재 짝수필드를 위한 이동벡터이다. 그리고, k1은추정에 사용된 두 화면 사이의 필드간격이고, k2는추정에 사용된 두 화면 사이의 필드간격이다. 또한, m1과 m2는 서로 다른 종류의 필드 사이의 이동벡터의 수직좌표를 일치시키는 것으로, k1과 k2의 값이 각각 짝수이면 0이고, 그렇지 않으면 1이다.Referring to (Equation 1), Is the movement vector for the current odd field, Is the motion vector for the current even field. And k 1 is And the field interval between the two screens used in the estimate, k is 2 Field spacing between two screens used for estimation. In addition, m 1 and m 2 correspond to the vertical coordinates of the motion vectors between different kinds of fields. If the values of k 1 and k 2 are even, respectively, 0 is 0. Otherwise, 1 is m.
제8도는 본 발명에 이용되는 순방향 필드 이동벡터로부터 수직보간용 이동벡터를 얻는 예시도로서, 도면에서 81은 홀수필드의 수직보간, 82는 짝수필드의 수직보간, 및 83은 보간되는 매크로블럭을 각각 나타낸다.8 is an exemplary diagram for obtaining a vertical interpolation motion vector from a forward field motion vector used in the present invention, where 81 is vertical interpolation of odd fields, 82 is vertical interpolation of even fields, and 83 is macroblock interpolated. Represent each.
제8도는 현재 홀수필드에 대해=4이고, k1=2인 경우에 얻어지는 y0와 현재 짝수필드에 대해=4이고, k2=2인 경우 얻어지는 ye의 예를 나타낸다.8 is about the current odd field For y 0 and current even field obtained when = 4 and k 1 = 2 An example of y e obtained when = 4 and k 2 = 2 is shown.
순방향 프레임 이동벡터 Vf=(Xf,Yf)가 부호화될 때, 이를 수학식으로 표현하면 (수학식 2)와 같다.When the forward frame motion vector V f = (X f , Y f ) is encoded, it is expressed as Equation (2).
(수학식 2)를 참조하면, K는 Vf추정에 사용된 기준화면과 현재 화면 사이의 프레임간격으로서 현재 화면이 I-화면 또는 P-화면일 경우에는 M이고, B-화면일 경우에는 M보다 작은 값을 갖는다.Referring to (Equation 2), K is a frame interval between the reference screen and the current screen used for V f estimation, M when the current screen is an I-screen or a P-screen, and M when the B-screen Has a smaller value.
역방향 필드 이동벡터과가 부호화될 때, 이를 수학식으로 표현하면 (수학식 3)과 같다.Reverse field move vector and When is encoded, it is expressed as Equation (3).
(수학식 3)을 참조하면,은 현재 홀수필드를 위한 이동벡터이고,는 현재 짝수필드를 위한 이동벡터이다. 그리고, K1은추정에 사용된 두 화면 사이의 필드간격이고, K2는추정에 사용된 두 화면 사이의 필드간격이다. 또한, m1과 m2는 서로 다른 종류의 필드 사이의 이동벡터의 수직좌표를 일치시키는 것으로, K1과 K2의 값이 각각 짝수이면 0이고, 그렇지 않으면 1이다.Referring to (Equation 3), Is the movement vector for the current odd field, Is the motion vector for the current even field. And K 1 Field spacing between two screens used for estimation, K 2 is Field spacing between two screens used for estimation. In addition, m 1 and m 2 correspond to the vertical coordinates of the motion vectors between different kinds of fields. If the values of K 1 and K 2 are even, respectively, it is 0;
역방향 프레임 이동벡터 Vb=(Xb,Yb)가 부호화될 때, 이를 수학식으로 표현하면 (수학식 4)와 같다.When the backward frame motion vector V b = (X b , Y b ) is encoded, it is expressed by Equation 4 below.
(수학식 4)를 참조하면, K는추정에 사용된 기준화면과 현재 화면 사이의 프레임간격으로서, B-화면일 경우에만 적용되므로 M보다 작은 값을 갖는다.Referring to (Equation 4), K is It is a frame interval between the reference screen used for estimation and the current screen, and is smaller than M because it is applied only to the B-screen.
순방향과 역방향 이동벡터가 동시에 부호화될 때, 프레임 이동벡터가 부호화 되면 위의 2와 4의 규칙 중에서 적용되고, 필드 이동벡터가 부호화되면 1과 3의 규칙중에서 적용된다. 그리고, 최종적으로는 현재 화면을 기점으로 두 방향성에 대응하는 기준화면 사이의 화면간격을 비교한 후에 작은 화면간격을 갖는 이동벡터의 방향에서의 규칙이 적용된다.When the forward and backward motion vectors are encoded at the same time, if the frame motion vector is encoded, the above rules of 2 and 4 are applied, and if the field motion vectors are encoded, the rules of 1 and 3 are applied. Finally, after comparing the screen intervals between the reference screens corresponding to the two directions from the current screen, the rule in the direction of the motion vector having the small screen interval is applied.
만약, 두 벡터에 해당하는 화면 간격이 같으면 순방향 또는 역방향 이동벡터중에서 임의로 하나를 택할 수 있는데, 선택된 규칙은 반드시 모든 화면에 동일하게 적용되어야 한다.If the screen intervals corresponding to the two vectors are the same, one of the forward or backward motion vectors may be arbitrarily selected. The selected rule must be equally applied to all screens.
전술한 바와 같이 얻어진 이동벡터로부터 이동보상 수직보간이 이루어지는데, 이동벡터의 수직변위에 따라 서로 다른 수직보간 규칙이 적용된다. 즉, 제8도에 도시된 바와 같이 수직변위가 짝수인 경우에는 이웃한 필드에서 이동변위에 대응되는 화소로 부터 쉽게 보간된다. 그러나, 홀수변위인 경우에는 이웃한 필드내에서 대응되는 화소가 없으므로 홀수변위에 가까운 위화소와 아래화소를 평균한 값으로 보간된다.The motion compensation vertical interpolation is performed from the motion vectors obtained as described above, and different vertical interpolation rules are applied according to the vertical displacement of the motion vector. That is, as shown in FIG. 8, when the vertical displacement is even, the interpolation is easily performed from pixels corresponding to the shift in the adjacent field. However, in the case of odd displacement, since there is no corresponding pixel in the neighboring field, the pixel is interpolated with the average of the upper and lower pixels near the odd displacement.
제9도는 본 발명에 이용되는 홀수 수직 이동변위에서의 수직보간 규칙의 예시도이다.9 is an exemplary diagram of a vertical interpolation rule in odd vertical movement displacement used in the present invention.
제9도를 참조하면, 제9도는 수직 이동변위가 -1인 경우의 예를 나타낸 것으로, 보간되는 화소 o를 수학식으로 표현하면 (수학식 5)와 같다.Referring to FIG. 9, FIG. 9 illustrates an example in which the vertical movement displacement is −1. The pixel o to be interpolated is expressed by Equation 5 below.
이제, 이동벡터가 부호화되지 않을 경우를 살펴보기로 한다.Now, a case in which the motion vector is not encoded will be described.
이동벡터가 부호화되지 않을 경우에는 이동벡터 v0와 ve를 구할 수 없으므로 현재 필드내의 보간되는 화소는 위화소와 아래화소를 평균한 값으로 보간된다.Since the motion vectors v 0 and v e cannot be obtained when the motion vectors are not encoded, the interpolated pixels in the current field are interpolated by averaging the upper and lower pixels.
따라서, 제9도에서의 화소 o를 수학식으로 표현하면 (수학식 6)과 같다.Therefore, the pixel o in FIG. 9 is expressed by Equation (6).
상기한 바와 같은 본 발명은, 보간용 이동벡터를 간편하게 얻으며, 하위계층에서 부호화(또는 복호화)되는 이동벡터와 관련된 정보를 이용하므로 부가적인 이동벡터를 전송하지 않고도 하위계층의 화면을 상위계층의 화면으로 쉽게 상향변환할 수 있는 효과가 있다.As described above, the present invention easily obtains an interpolation motion vector and uses information related to a motion vector encoded (or decoded) in a lower layer, so that the lower layer screen is displayed without the need to transmit additional motion vectors. This can be easily upconverted.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains, and the above-described embodiments and accompanying It is not limited to the drawing.
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