KR100667815B1 - 영상 부호화 및 복호화 장치와, 그 방법, 및 이를 수행하기위한 프로그램이 기록된 기록 매체 - Google Patents

영상 부호화 및 복호화 장치와, 그 방법, 및 이를 수행하기위한 프로그램이 기록된 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상의 압축 효율을 높이기 위한 영상의 예측 부호화 및 복호화 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하고, 분할된 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성한 후, 생성된 기준 서브 플레인에 대해서는 인트라 예측을 수행하고, 분할된 서브 플레인들에 대해서는, 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여 인터 예측을 수행하도록 함으로써, 분할된 서브 플레인들로부터 얻어진 기준 서브 플레인에 기초하여 인터 예측 부호화를 수행하여, 입력 영상을 분할하는 경우에도 원래 영상의 연속성을 유지하여 예측 부호화에 따른 영상의 압축 효율을 향상시키는 효과가 있다.

Description

영상 부호화 및 복호화 장치와, 그 방법, 및 이를 수행하기 위한 프로그램이 기록된 기록 매체{Apparatus for encoding and decoding image, and method theroff, and a recording medium storing program to implement the method}
도 1은 종래의 매크로 블록의 인트라 예측시에 이용되는 이전 매크로 블록들을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 기술에 따른 H.264 부호화 방식에서의 인트라 4x4 모드에서 이용되는 인접 화소를 설명하기 위한 참고도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 H.264 부호화 방식에서 사용되는 인트라 4x4 모드를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 부호화 장치를 도시하는 블록도이다.
도 5는 본 발명에 따른 영상 분할 및 기준 서브 플레인 생성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 영상 부호화 방법을 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명에 따른 영상 복호화 장치를 도시하는 블록도이다.
도 9는 본 발명에 따른 영상 복호화 방법을 도시하는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 영상의 압축 부호화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 영상의 압축 효율을 높일 수 있는 영상의 예측 방법, 이를 이용한 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 Visual, H.261, H.263, H.264 등의 주요 비디오 압축 표준안에서는 동영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, H.264 부호화 인코더의 경우에는, 각각의 매크로 블록을 인터 예측에서의 모든 부호화 모드 및 인트라 예측에서의 모든 부호화 모드에서 부호화한 후에 각 부호화 모드에서 부호화에 소요되는 비트율 및 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡 정도를 비교한다. 그리고, 상기 비교 결과를 토대로, 적절한 부호화 모드를 하나 정해 각각의 매크로 블록을 부호화한다.
여기서 인트라 예측은, 현재 픽처의 매크로 블록을 부호화하기 위해서 참조 픽처를 참조하는 것이 아니라, 부호화하고자 하는 매크로 블록과 동일한 픽처에 포함되고 공간적으로 인접한 화소값을 이용하여 부호화하고자 하는 매크로 블록에 대한 예측값을 계산한 후, 이 예측값과 실제 화소값의 차를 부호화하는 것이다.
도 1은 종래 기술에 따라 매크로 블록(a5)의 인트라 예측시에 이용되는 이전 매크로 블록들을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 현재 매크로 블록 a5의 인 트라 예측을 위해 이전 매크로 블록 a1, a2, a3 및 a4가 이용된다. 래스터 스캔(raster scan) 방식에 따르면, 왼쪽에서 오른쪽 및 위에서 아래 방향으로 하나의 픽처에 포함된 매크로 블록들을 스캔한다. 따라서, 매크로 블록 a1,a2,a3 및 a4는 현재 매크로 블록 a5이전에 이미 스캔되어 부호화가 완료된 매크로 블록들이다.
"X"표시가 된 매크로 블록들은 아직 부호화가 되지 않았으므로 현재 매크로 블록 a5의 예측 부호화에 이용할 수 없고, "O"로 표시된 매크로 블록은 현재 매크로 블록 a5와의 상관도가 낮으므로 이용하지 않는다. 한편, 이전 매크로 블록들은 DCT(Discrete Cosine Transform) 및 양자화(quantization) 된 후 다시 역양자화(inverse quantization) 및 역DCT(inverse Discrete Cosine Transform)되어 재생된 매크로 블록들이다.
도 2는 종래 기술에 따른 H.264 표준안의 인트라 4x4 모드에서 이용되는 인접화소를 설명하기 위한 참고도이다.
도 2를 참조하면, 소문자 a ~ p는 예측의 대상이 되는 4x4 블록에 해당하는 화소들을 나타낸다. a에서 p로 이루어지는 4x4 블록의 위와 왼쪽에 있는 대문자 A ~ M으로 표시된 샘플들은, 이전에 부호화되고 재구성된 샘플들로서 4x4 블록의 예측에 필요한 인접화소들을 나타낸다.
도 3은 종래 기술에 따른 H.264 표준안에서 사용되는 인트라 4x4 모드를 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 인트라 4x4 모드에는 DC(Direct Current) 모드, 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, 대각선 왼쪽 아래(Diagonal Down-left) 모드, 대각선 오른쪽 아래(Diagonal Down-right) 모드, 수직 왼쪽(Vertical left) 모드, 수직 오른쪽(Vertical right) 모드, 수평 위쪽(Horizontal-up) 모드 및 수평 아래쪽(Horizontal-down) 모드의 총 9개의 모드가 존재한다. 상기 인트라 모드에 따라 인접 블록의 화소들인 A~M으로부터 현재 예측 대상이 되는 a~p의 화소값이 예측된다. 인코더에서 이들 모드들 중 어떤 모드를 선택하여 인트라 예측을 수행하는냐에 따라 압축 효율이 달라지는데, 가장 좋은 모드를 선택하기 위하여 모든 모드를 적용하여 블록의 예측을 수행하고, 소정의 코스트 함수를 사용하여 코스트를 계산 한 후, 코스트가 적은 모드를 선택하여 부호화를 수행함으로써 압축 효율을 향상 시키고 있다.
하지만, 고화질의 영상을 사용자에게 제공하기 위해, 압축 효율을 향상시킬 수 있는 개선된 부호화 방법이 요구되어 왔다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래의 인트라 픽쳐의 인트라 예측 시 압축율을 보다 향상시키기 위한 영상 부호화 및 복호화 방법과 그 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 영상 부호화 방법은 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하는 단계와; 상기 분할한 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하는 단계와; 상기 생성된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측을 수행하는 단계와; 상기 분할된 서브 플레인들에 대해, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여, 인터 예측을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 상기 기준 서브 플레인은, 상기 분할된 복수개의 서브 플레인들 중 적어도 둘 이상의 서브 플레인의 픽셀 값을 평균하고, 상기 평균 값을 대응하는 각 위치의 픽셀값으로하여 서브 플레인을 구성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 상기 기준 서브 플레인은, 상기 분할된 복수개의 서브 플레인들의 픽셀 값을 평균하고, 상기 평균 값을 대응하는 각 위치의 픽셀값으로하여 서브 플레인을 구성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 상기 입력 영상을 서브 플레인으로 분할하는 단계는 상기 입력 영상을 서브 샘플링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 상기 인터 예측 부호화를 수행하는 단계는 상기 인터 예측이 수행된 서브 플레인들의 코스트를 비교하는 단계와; 상기 코스트 비교 결과에 기초하여, 하나의 서브 플레인을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 상기 코스트 비교는 각각의 서브 플레인들에 대한 인터 예측 결과값의 비트량을 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 비트스트림을 생성하는 단계를 더 포함하며, 상기 비트스트림은 상기 인터 예측된 서브 플레인들 중, 상기 선택된 서브 플레인을 제외한 나머지 서브 플레인들에 대한 영상 데이터와, 상기 인트라 예측된 기준 서브 플레인에 대한 영상 데이터로 구성되는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 상기 인트라 예측된 기준 서브 플레인 및 상기 인터 예측된 서브 플레인들 중 상기 선택된 서브 플레인을 제외한 나머지 서브 플레인들에 대해 영상 변환 및 양자화를 수행하는 단계와, 상기 영상 변환 및 양자화가 수행된 서브 플레인들로 이루어진 비트스트림을 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법에서는 상기 입력 영상은 픽쳐인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기술적 과제는 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하는 영상 분할부와; 상기 분할한 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하는 기준 서브 플레인 생성부와; 상기 생성된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측을 수행하고, 상기 분할된 서브 플레인들에 대해, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여, 인터 예측을 수행하는 서브 플레인 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 기술적 과제는 입력 영상을 분할하여 얻어진 복수개의 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하고, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조하여 상기 분할된 복수개의 서브 플레인에 대해 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터와 상기 생성된 기준 서브 플레인을 인트라 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터를 포함하는 부호화된 비트 스트림을 수신하는 단계와; 상기 수신된 비트스트림으로부터 영상 데이터를 추출하는 단계와; 상기 추출된 영상 데이터 중, 상기 기준 서브 플레인에 대해 인트라 복호화를 수행하는 단계와; 상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인을 참조하여 나머지 서브 플레인들 에 대해 인터 복호화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법에 의해서도 달성된다.
바람직하게는, 상기 본 발명에 따른 영상 복호화 방법은 상기 인터 예측이 수행된 서브 플레인들 중, 소정의 기준에 따라 선택된 서브 플레인은, 상기 비트스트림에 포함되지 않으며, 상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인 및 상기 인터 복호화된 서브 플레인에 기초하여, 상기 선택된 서브 플레인을 복원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 본 발명에 따른 영상 복호화 방법은 상기 복원된 서브 플레인 및 상기 인터 복호화된 서브 플레인에 기초하여 입력 영상을 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 본 발명에 따른 영상 복호화 방법은 상기 비트스트림에 포함된 영상 데이터는 인터 및 인트라 예측후, 영상 변환 및 양자화가 수행된 데이 터이며, 상기 추출된 영상 데이터에 대해, 상기 영상 변환 및 양자화에 대응하는 역변환 및 역양자화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 기술적 과제는 입력 영상을 분할하여 얻어진 복수개의 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하고, 상기 분할된 복수개의 서브 플레인에 대해 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조하여 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터와 상기 생성된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터를 포함하는 부호화된 비트 스트림으로부터, 영상 데이터를 추출하는 영상 데이터 추출부와; 상기 추출된 영상 데이터 중, 상기 기준 서브 플레인에 대해 인트라 복호화를 수행하고, 상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인을 참조하여 나머지 서브 플레인들에 대해 인터 복호화를 수행하는 서브 플레인 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 기술적 과제는 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하는 단계와; 상기 분할한 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하는 단계와; 상기 생성된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측을 수행하는 단계와; 상기 분할된 서브 플레인들에 대해, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여, 인터 예측을 수행하는 단계를 포함하는 영상 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 의해서도 달성된다.
또한, 상기 기술적 과제는 입력 영상을 분할하여 얻어진 복수개의 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하고, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조하여 상기 분할된 복수개의 서브 플레인에 대해 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터와 상기 생성된 기준 서브 플레인을 인트라 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터를 포함하는 부호화된 비트 스트림을 수신하는 단계와; 상기 수신된 비트스트림으로부터 영상 데이터를 추출하는 단계와; 상기 추출된 영상 데이터 중, 상기 기준 서브 플레인에 대해 인트라 복호화를 수행하는 단계와; 상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인을 참조하여 나머지 서브 플레인들 에 대해 인터 복호화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 의해서도 달성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 영상 부호화 장치를 도시하는 블록도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치는 영상 분할부(410), 기준 서브 플레인 생성부(420), 서브 플레인 부호화부(430), 서브 플레인 선택부(440), 비트스트림 생성부(450)를 포함한다. 선택적으로, 서브 플레인 부호화부(430)는 인트라 예측부 및 인터 예측부 (도시되지 않음)를 더 포함한다. 또한, 선택적으로 서브 플레인 부호화부(430)는 서브 플레인 부호화된 영상 데이터에 대해 영상 변환 및 양자화를 수행하기 위한 변환부(도시되지 않음) 및 양자화부(도시되지 않음)를 더 포함한다. 또한, 선택적으로 비트스트림 생성부(450)는 엔트로피 코딩부(도시되지 않음)를 포함한다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(400)를 설명한다.
영상 분할부(410)는 입력 영상을 복수개의 서브 플레인, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 서브 플레인들 A, B, C, 및 D로 분할한다. 예를 들어, 입력 영상이 352X288 크기의 CIF(Common Intermediate Format)인 경우, 4개의 176X144 서브 플레인으로 분할된다.
본 실시예에서는, 설명의 간단을 위해 입력 영상을 4개의 서브 플레인으로 분할한 경우를 예를 들어 설명하지만, 다양한 크기의 서브 플레인으로 분할하는 것도 가능하다. 또한, 본 실시예에서는 서브 샘플링을 수행하여 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하였지만, 선택적으로 입력 영상을 다른 방법으로 분할하는 것도 가능하다.
기준 서브 플레인 생성부(420)는 분할된 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성한다. 본 실시예에서는, 도 5에 도시된 바와 같이, 분할된 서브 플레인들 A, B, C, 및 D로 부터 기준 서브 플레인 S를 생성한다. 본 실시예에서는, 아래 수학식 1과 같이 분할 서브 플레인의 동일 위치의 픽셀 값의 평균값을 구하고, 구해진 평균값을 대응 위치의 픽셀 값으로 하는 기준 서브 플레인을 생성한다.
S = (A + B + C + D)/4
선택적으로, S는 4개의 서브 플레인들을 사용하는 다른 방식의 일차식에 의해서도 구해질 수 있다. 예를 들어, 하기의 수학식 2에 의해서도 구해질 수 있다.
S = a*A + b*B + c*C + d*D
여기에서, a, b, c 및 d는 실수이다.
서브 플레인 부호화부(430)의 인트라 예측부(도시되지 않음)는 기준 서브 플레인 생성부(420)에서 생성된 기준 서브 플레인 S에 대해 인트라 예측 부호화를 수행한다. 인트라 예측 부호화는 종래의 인트라 예측 방법에 따라 수행될 수 있으므로 설명의 간단을 위해 상세한 설명은 생략한다.
서브 플레인 부호화부(430)의 인터 예측부(도시되지 않음)는 분할된 서브 플레인들에 대해, 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여, 인터 예측을 수행한다. 인터 예측 부호화는 종래의 인트라 예측 방법에 따라 수행될 수 있으므로 설명의 간단을 위해 상세한 설명은 생략한다.
서브 플레인 선택부(440)는 인터 예측이 수행된 서브 플레인들의 코스트를 비교하여, 가장 큰 코스트를 갖는 서브 플레인을 선택하고, 선택된 서브 플레인을 나타내는 정보를 실시예에 따라 서브 플레인 부호화부(430) 또는 비트스트림 생성부(450)로 전송한다.
본 실시예에서는, 선택 정보가 비트 스트림 생성부(450)로 전송되는 경우를 예로 들어 설명한다. 예를 들어, 서브 플레인들 A, B, C, 및 D 중 C의 코스트가 가장 큰 경우, 서브 플레인 C를 특정하는 정보를 비트스트림 생성부(450)로 전송한다.
여기서, 상기 코스트 계산은 여러가지 방법에 의해서 수행될 수 있다. 사용되는 코스트 함수로는 SAD(Sum of Absolute Difference), SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSD(Sum of Squared Difference), MAD(Mean of Absolute Difference) 및 라그랑지 함수(Lagrange function) 등이 있다.
비트스트림 생성부(450)는 전송된 선택 정보에 기초하여 기준 서브 플레인 S 및 서브 플레인 A, B, 및 D만으로, 입력 영상에 대한 비트스트림을 구성한다. 이와 같이, 가장 압축율이 낮은 서브 플레인은 전송하지 않도록 함으로써 압축율을 향상 시키는 것이 가능하다. 또한, 선택적으로, 비트스트림 구성시, 서브 플레인 부호화 방식, 예를 들어 분할 플레인의 크기, 전송되는 서브 플레인을 특정하는 정보, 영상 변환 및 양자화 방식 등을 나타내는 모드 정보를 픽쳐 헤더에 포함시키는 것도 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(400)가 영상 변환부 및 양자화부를 포함하는 경우에는, 서브 플레인 선택부(440)는 선택된 서브 플레인을 나타내는 정보를 서브 플레인 부호화부(430)로 전송하여, 선택된 서브 플레인에 대해서는 영상 변환 및 양자화가 수행되지 않도록 하는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(400)가 영상 변환부 및 양자화부를 포함하는 경우에는, 양자화가 수행된 기준 서브 플레인에 대해 역변환 및 역양자화와, 인트라 예측 복호화를 수행하기 위한 기준 서브 플레인 복원부(도시되지 않음)를 더 포함하며, 분할된 서브 플레인들의 인터 예측 부호화는 복원된 기준 서브 플레인를 참조하여 수행될 수 있다.
이러한, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치에서는, 분할된 서브 플레인들을 평균하여 얻어진 기준 서브 플레인 S를 이용하여 인터 예측 부호화를 수행함으로 써, 원래 영상의 연속성이 깨져서 압축율이 저하되는 문제점을 해결할 수 있다. 또한 부호화하고자하는 서브 플레인과 참조 서브 플레인간의 유사성을 증대시켜, 인터 예측하고자 하는 플레인간에 수평 또는 수직 방향으로의 연속성이 깨져서 성능이 저하되는 문제점을 해결하는 효과가 있다.
도 6은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(400)의 기준 플레인 생성부(420), 서브 플레인 부호화부(430), 서브 플레인 선택부(440), 및 비트 스트림 생성부(450)에서 수행되는 영상 부호화 과정의 일예를 도시하는 도면이다. 도 6은 서브 플레인 A, B, C, 및 D로부터 기준 서브 플레인 S를 생성하고, 생성된 기준 서브 플레인 S에 기초하여, 서브 플레인 A, B, C, 및 D에 대해 인터 예측을 수행한 후, 비트량이 가장 많은 서브 프레인 C를 제외한, 서브 플레인 A, B, 및 D와 기준 서브 플레인 S만 하나의 픽쳐 데이터로 압축하여 전송하는 과정을 보여주고 있다.
도 7은 도 4의 영상 부호화 장치에서 수행되는 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 710에서는 입력 영상을 복수개의 서브 플레인, 예를 들어 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 서브 플레인들 A, B, C, 및 D로 분할한다.
단계 720에서는 분할된 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성한다. 예를 들어, 도 5 및 수학식 1에서와 같이, 분할된 서브 플레인들 A, B, C, 및 D의 동일 위치의 픽셀 값을 픽셀 값의 평균값을 구하고, 구해진 평균값을 대응 위치의 픽셀 값으로 하는 기준 서브 플레인 S를 생성한다.
단계 730에서는 단계 720에서 생성된 기준 서브 플레인 S에 대해 인트라 예 측 부호화를 수행한다.
단계 740에서는 분할된 서브 플레인들에 대해, 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여, 인터 예측을 수행한다.
단계 750에서는 인터 예측이 수행된 서브 플레인들의 코스트를 비교하여, 가장 큰 코스트를 갖는 서브 플레인을 선택한다. 본 실시예에서는 서브 플레인 C의 인터 예측 값이 가장 큰 코스트를 갖는다고 가정한다.
단계 760에서는 선택된 서브 플레인 C를 제외한 서브 플레인 A, B, 및 D와, 기준 서브 플레인 S를 포함하는 비트스트림을 구성한다. 이와 같이, 가장 압축율이 낮은 서브 플레인을 전송하지 않도록 함으로써 압축율을 향상 시키는 것이 가능하다. 또한, 선택적으로, 비트스트림 구성시, 서브 플레인 부호화 방식, 예를 들어 분할 플레인의 크기, 전송되는 서브 플레인을 특정하는 정보, 영상 변환 및 양자화 방식 등을 나타내는 모드 정보를 픽쳐 헤더에 포함시키는 것도 가능하다.
도 8은 본 발명에 따른 영상 복호화 장치(800)를 도시하는 블록도이다.
영상 복호화 장치는 영상 데이터 추출부(810), 서브 플레인 복호화부(820), 서브 플레인 복원부(830), 및 영상 재구성부(840)를 포함한다. 선택적으로, 서브 플레인 복호화부(820)는 인트라 예측부 및 인터 예측부 (도시되지 않음)를 더 포함한다. 또한, 선택적으로 서브 플레인 복호화부(820)는 역양자화부 및 역변환부 (도시되지 않음)를 더 포함한다.
영상 데이터 추출부(810)는 부호화된 비트스트림을 수신하여, 영상 데이터를 추출하고, 추출된 영상 데이터를 서브 플레인 복호화부(820)로 전송한다. 선택적 으로, 부호화된 비트스트림의 픽쳐 헤더에 부호화 방식, 예를 들어 서브 플레인 분할 방식, 인트라 및 인터 예측 방식, 스캔 모드 등을 나타내는 모드 정보가 포함된 경우, 픽쳐 헤더를 파싱(parsing)하여 모드 정보를 추출한다.
본 실시예에서는, 수신된 부호화된 비트스트림에 기준 서브 플레인 S 및 서브 플레인 A, B, 및 D에 대한 영상 데이터가 포함되어 있는 경우를 예를 들어 설명한다.
서브 플레인 복호화부(820)의 인트라 예측부는 추출된 영상 데이터에 포함된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측 복호화를 수행한다.
서브 플레인 복호화부(820)의 인터 예측부는 인트라 복호화된 기준 서브 플레인을 참조하여 인터 예측 복호화를 수행한다. 선택적으로, 수신된 비트스트림의 픽쳐 헤더에 모드 정보가 포한된 경우에는, 모드 정보에 기초하여 인트라 및 인터 예측 복호화를 수행한다.
서브 플레인 복원부(830)는 인트라 예측 복호화가 수행된 기준 서브 플레인 S 및 인터 예측 복호화가 수행된 서브 플레인들 A, B, D에 기초하여, 아래 수학식 3에 따라 서브 플레인 C를 복원한다.
C = 4*S -(A + B + D)
영상 재구성부(840)는 서브 플레인 복호화부(820)에서 복호화된 서브 플레인들 A, B, 및 D와 서브 플레인 복원부(830)에서 복원된 서브 플레인 C를 사용하여, 원래 영상을 재구성한다.
도 9는 도 8에 도시된 영상 복호화 장치(800)의 서브 플레인 복호화부(820) 및 서브 플레인 복원부(840)에서 수행되는 영상 복호화 과정을 도시하는 도면이다.
도 9는 수신된 비트스트림으로부터 추출된 영상 데이터를 복호화하여, 기준 서브 플레인 S 및 서브 플레인 A, B, 및 D를 구성하고, 이로부터 서브 플레인 C를 복원하는 과정을 도시하고 있다.
도 10은 도 8에 도시된 영상 복호화 장치에서 수행되는 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
단계 1010에서는 부호화된 비트스트림을 수신하여, 영상 데이터를 추출한다. 수신된 부호화된 비트스트림에는 입력 영상을 분할하여 얻어진 복수개의 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하고, 분할된 서브 플레인들에 대해 생성된 기준 서브 플레인을 참조하여 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터와, 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측 부호화를 수행하여 얻어진 영상 데이터가 포함되어 있다. 또한, 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터에는, 분할된 서브 플레인들 중 소정의 기준에 따라 선택된 서브 플레인은 포함되어 있지 않다. 선택적으로, 부호화된 비트스트림의 픽쳐 헤더에 부호화 방식을 나타내는 모드 정보가 포함된 경우, 픽쳐 헤더를 파싱(parsing)하여 모드 정보를 추출한다.
단계 1020에서는 추출된 영상 데이터에 포함된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측 복호화를 수행한다. 본 실시예에서는, 수신된 부호화된 비트스트림에 기준 서브 플레인 S 및 서브 플레인 A, B, 및 D에 대한 영상 데이터가 포함되어 있는 경우를 예를 들어 설명한다. 즉, 단계 1020에서는 기준 서브 플레인 S를 복호 화한다.
단계 1030에서는 인트라 복호화된 기준 서브 플레인을 참조하여, 추출된 인터 예측이 수행된 서브 플레인들에 대해 인터 예측 복호화를 수행한다. 즉, 서브 플레인 A, B, 및 D를 복호화한다.
단계 1040에서는 복원된 기준 서브 플레인 S 및 서브 플레인들 A, B, D에 기초하여, 서브 플레인 C를 복원한다.
단계 1050에서는, 복호화된 서브 플레인들 A, B, 및 D와 복원된 서브 플레인 C를 사용하여, 원래 영상을 재구성한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로분할하고, 분할된 서브 플레인들을 평균하여 얻어진 기준 서브 플레인 S를 이용하여 인터 예측 부호화를 수행함으로써, 입력 영상을 분할하는 경우에도, 원래 영상의 연속성을 유지하여 압축율을 보다 향상시키는 효과가 있다.
또한, 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하고, 분할된 서브 플레인들을 평균하여 얻어진 기준 서브 플레인 S를 이용하여 인터 예측 부호화를 수행함으로써, 부호화하고자하는 서브 플레인과 참조 서브 플레인간의 유사성을 증대시켜, 인터 예측하고자 하는 서브 플레인간에 수평 또는 수직 방향 간의 연속성을 유지하여 압축율을 보다 향상시키는 효과가 있다.
또한, 입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하고, 가장 압축율이 낮은 서브 플레인을 전송하지 않도록 하고, 전송된 서브 플레인들만으로만 원래 영상을 복원할 수 있도록 함으로써 압축율을 향상시키는 효과가 있다.

Claims (24)

  1. 영상 부호화 방법에 있어서,
    입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하는 단계와;
    상기 분할한 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하는 단계와;
    상기 생성된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측을 수행하는 단계와;
    상기 분할된 서브 플레인들에 대해, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여, 인터 예측을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기준 서브 플레인은, 상기 분할된 복수개의 서브 플레인들 중 적어도 둘 이상의 서브 플레인의 픽셀 값을 평균하고, 상기 평균 값을 대응하는 각 위치의 픽셀값으로하여 서브 플레인을 구성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기준 서브 플레인은, 상기 분할된 복수개의 서브 플레인들의 픽셀 값을 평균하고, 상기 평균 값을 대응하는 각 위치의 픽셀값으로하여 서브 플레인을 구성 함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 입력 영상을 서브 플레인으로 분할하는 단계는 상기 입력 영상을 서브 샘플링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 인터 예측 부호화를 수행하는 단계는
    상기 인터 예측이 수행된 서브 플레인들의 코스트를 비교하는 단계와;
    상기 코스트 비교 결과에 기초하여, 하나의 서브 플레인을 선택하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 코스트 비교는 각각의 서브 플레인들에 대한 인터 예측 결과값의 비트량을 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    비트스트림을 생성하는 단계를 더 포함하며,
    상기 비트스트림은 상기 인터 예측된 서브 플레인들 중, 상기 선택된 서브 플레인을 제외한 나머지 서브 플레인들에 대한 영상 데이터와, 상기 인트라 예측된 기준 서브 플레인에 대한 영상 데이터로 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 인트라 예측된 기준 서브 플레인 및 상기 인터 예측된 서브 플레인들 중 상기 선택된 서브 플레인을 제외한 나머지 서브 플레인들에 대해 영상 변환 및 양자화를 수행하는 단계와,
    상기 영상 변환 및 양자화가 수행된 서브 플레인들로 이루어진 비트스트림을 구성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 입력 영상은 픽쳐인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  10. 영상 부호화 장치에 있어서,
    입력 영상을 복수개의 서브 플레인으로 분할하는 영상 분할부와;
    상기 분할한 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하는 기준 서브 플레인 생성부와;
    상기 생성된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측을 수행하고, 상기 분할된 서브 플레인들에 대해, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조 플레인으로 하여, 인터 예측을 수행하는 서브 플레인 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부 호화 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 기준 서브 플레인은, 상기 분할된 복수개의 서브 플레인들의 픽셀 값을 평균하고, 상기 평균 값을 대응하는 각 위치의 픽셀값으로하여 서브 플레인을 구성함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 인터 예측이 수행된 서브 플레인들의 코스트를 비교하고, 상기 코스트 비교 결과에 기초하여, 하나의 서브 플레인을 선택하는 서브 플레인 선택부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 인터 예측된 서브 플레인들 중, 상기 선택된 서브 플레인을 제외한 나머지 서브 플레인들에 대한 영상 데이터와, 상기 인트라 예측된 기준 서브 플레인에 대한 영상 데이터로 구성되는 비트스트림을 생성하는 비트스트림 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  14. 영상 복호화 방법에 있어서,
    입력 영상을 분할하여 얻어진 복수개의 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하고, 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조하여 상기 분할된 복수개의 서브 플레인에 대해 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터와 상기 생성된 기준 서브 플레인을 인트라 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터를 포함하는 부호화된 비트 스트림을 수신하는 단계와;
    상기 수신된 비트스트림으로부터 영상 데이터를 추출하는 단계와;
    상기 추출된 영상 데이터 중, 상기 기준 서브 플레인에 대해 인트라 복호화를 수행하는 단계와;
    상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인을 참조하여 나머지 서브 플레인들 에 대해 인터 복호화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 인터 예측이 수행된 서브 플레인들 중, 소정의 기준에 따라 선택된 서브 플레인은, 상기 비트스트림에 포함되지 않으며,
    상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인 및 상기 인터 복호화된 서브 플레인에 기초하여, 상기 선택된 서브 플레인을 복원하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 복원된 서브 플레인 및 상기 인터 복호화된 서브 플레인에 기초하여 입 력 영상을 재구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나 이상의 서브 플레인들은 상기 소정 크기의 입력 영상을 서브 샘플링하여 얻어진 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 소정 크기의 입력 영상은 픽쳐인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 비트스트림에 포함된 영상 데이터는 인터 및 인트라 예측후, 영상 변환 및 양자화가 수행된 데이터이며,
    상기 추출된 영상 데이터에 대해, 상기 영상 변환 및 양자화에 대응하는 역변환 및 역양자화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  20. 영상 복호화 장치에 있어서,
    입력 영상을 분할하여 얻어진 복수개의 서브 플레인들에 기초하여 기준 서브 플레인을 생성하고, 상기 분할된 복수개의 서브 플레인에 대해 상기 생성된 기준 서브 플레인을 참조하여 인터 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터와 상기 생성된 기준 서브 플레인에 대해 인트라 예측을 수행하여 얻어진 영상 데이터를 포함하는 부호화된 비트 스트림으로부터, 영상 데이터를 추출하는 영상 데이터 추출부와;
    상기 추출된 영상 데이터 중, 상기 기준 서브 플레인에 대해 인트라 복호화를 수행하고, 상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인을 참조하여 나머지 서브 플레인들에 대해 인터 복호화를 수행하는 서브 플레인 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 인터 예측이 수행된 서브 플레인들 중, 소정의 기준에 따라 선택된 서브 플레인은, 상기 비트스트림에 포함되지 않으며,
    상기 인트라 복호화된 기준 서브 플레인 및 상기 인터 복호화된 서브 플레인에 기초하여, 상기 선택된 서브 플레인을 복원하는 서브 플레인 복원부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 복원된 서브 플레인 및 상기 인터 복호화된 서브 플레인에 기초하여 입력 영상을 재구성하는 영상 재구성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  23. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 영상 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  24. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항의 영상 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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