KR100703200B1

KR100703200B1 - 인트라 부호화 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100703200B1
Application number: KR1020050057201A
Authority: KR
Inventors: 김응태
Original assignee: 한국산업기술대학교산학협력단
Priority date: 2005-06-29
Filing date: 2005-06-29
Publication date: 2007-04-06
Also published as: KR20070001621A; US20070002945A1

Abstract

인트라 부호화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 장치에 있어서, 부호화하고자하는 현재 매크로 블록과 현재 매크로 블록에 인접하는 매크로 블록들과의 경계면에 위치한 경계면 화소들을 이용하여 인트라 예측 모드를 결정하고, 결정된 인트라 예측 모드에 따라 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 인트라 프레임 예측부; 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차를 출력하는 감산기; 차를 주파수 대역으로 변환하고 양자화하는 변환/양자화부; 및 양자화된 결과를 부호화하는 부호화부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

인트라 부호화 장치 및 방법{Intra-coding apparatus and method}

도 1은 본 발명의 인트라 부호화 방식이 적용되는 동영상 부호화기에 대한 블록도를 도시한 것이다.

도 2는 인접 블록들의 경계면에 위치한 인접 화소들을 도시한 것이다.

도 3은 도 1의 인트라 프레임 예측부에 대한 상세 블록도이다.

도 4는 예측 매크로 블록 생성 방법에 대한 흐름도이다.

도 5는 인트라 16x16 예측 모드에 대한 에지 방향을 도시한 것이다.

도 6은 인트라 4x4 예측 모드에 대한 에지 방향을 도시한 것이다.

도 7은 인트라 4x4 예측 모드시 수직 에지 방향에 따른 픽셀 대응관계를 도시한 것이다.

도 8은 인트라 4x4 예측 모드시 수평 에지 방향에 따른 픽셀 대응관계를 도시한 것이다.

도 9는 4x4 서브 블록으로 분할된 매크로 블록에 대해 부호화가 진행되는 순서를 도시한 것이다.

본 발명은 인트라 부호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 H.264/MPEG(Motion Picture Expert Group)-4 AVC(Advanced Video Coding)의 동영상 부호화를 위한 인트라 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 디지털 비디오 서비스를 위한 제품 및 통신매체들이 급속하게 발전되고있다. 그 중 MPEG 또는 H.264와 같은 동영상 표준화 규격을 이용한 비디오 응용 기술들이 ATM(Asynchronous transfer Mode)이나 공중파 통신 등을 통해 일반 가정에까지 비디오 서비스를 제공하고 있는 추세이다. 이처럼 다양한 비디오 서비스를 현재의 통신 매체를 통해 제공하기 위해서는 효율적인 동영상 압축 부호화 방법이 필요하다. 특히 H.264 압축 부호화 방식은 MPEG-2 방식과 비교하여 압축률을 높임으로써 보다 개선된 화질을 제공하도록 다양한 압축 방식들이 제안되었다. 예를 들어, Wigand 등(T.Wigand et. al)의 "Overview of the H.264/AVC Video Coding Standard", IEEE trans. on Circuits and Systems for Video Tech., vol. 13, no. 7, pp. 560-576, July 2003 등이 있다.

또한 H.264 방식은 인트라 부호화(intra-picture coding)에 있어서, 16x16 화소 크기의 매크로 블록 단위로 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transformation, DCT) 및 가변 길이 부호화(Variable Length Conding, VLC) 방식을 채용하는 MPEG-2에 비해 높은 압축률을 얻도록 인트라 프레임 예측(intra-frame prediction) 방식을 추가로 더 도입하였다. 이 방식은 주변의 이미 부호화된 화소값들을 이용하여 공간적 예측을 통해 현재 부호화하려는 화소값과 예측된 화소값의 차만을 부호화하는 방식이다.

H.264 AVC 인트라 부호화에서는 휘도(luminance) 성분의 경우, 인트라 4x4 모드와 인트라 16x16 모드의 두 가지 인트라 매크로 블록 예측 모드가 존재한다. 인트라 4x4 모드인 경우, 매크로 블록을 4x4 서브 블록으로 나누고, 각 서브 블록에 대해 모드 0 내지 모드 8의 9가지의 예측 모드 각각을 이용하여 예측값을 생성한다. 하나의 서브 블록에 대해 9가지의 예측 모드를 통해 서브 블록내의 16개 화소들에 대한 예측값이 생성되면, 현재 서브 블록내의 실제 화소값들과 예측된 화소값들 간의 차를 구하고, 구해진 차를 이용하여 비용함수(cost function)를 계산한다. 이렇게 하나의 서브 블록에 대해 9가지의 예측 모드를 수행하여 비용함수를 계산한 다음, 비용함수가 최소가 되는 하나의 예측 모드를 결정한다. 하나의 서브 블록에 대한 예측이 이루어지면, 나머지 서브 블록들에 대해서도 예측을 수행한다.

인트라 16x16 모드인 경우, 매크로 블록 단위로 모드 0 내지 모드 3의 4가지 예측 모드중 하나를 선택하여 예측값을 생성한다. 즉, 16x16 매크로 블록에 대해 4가지 예측 모드를 수행하고, 그 결과 비용함수가 가장 작은 하나의 예측 모드를 결정한다.

H.264 인트라 프레임 예측시, 인트라 4x4 모드 정보를 표현하기 위해서는 인트라 16x16 모드의 경우보다 더 많은 비트들이 요구된다. 보통 인트라 4x4 모드는 매우 높은 텍스쳐(texture)를 표현할 때 사용되는 경향이 있고, 인트라 16x16 모드는 에지를 포함하지 않는 완만한 영역(flat region)을 표현할 때 사용된다.

그러나 이러한 H.264 AVC 방식은 현재 매크로 블록에 대한 인트라 프레임 예측 모드를 결정하기 위하여 9가지의 4x4 예측 모드들과 4가지의 16x16 예측 모드들 을 합한 총 13가지의 모드에 대해 비용함수를 계산한 후, 가장 비용함수가 적은 모드로 인트라 매크로 블록을 생성하고, 이를 이용하여 인트라 부호화를 수행한다. 따라서 인트라 부호화 방식의 구현에 많은 계산량이 요구된다.

본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 인트라 부호화시 부호화하고자하는 현재 매크로 블록과 인접한 매크로 블록들 중 이미 부호화되고 재구성된 매크로 블록들의 화소들을 이용하여 예측 모드를 결정하고, 결정된 예측 모드에 따라 현재 매크로 블록을 인트라 부호화하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명은 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 장치에 있어서, 부호화하고자하는 현재 매크로 블록과 상기 현재 매크로 블록에 인접하는 매크로 블록들과의 경계면에 위치한 경계면 화소들을 이용하여 인트라 예측 모드를 결정하고, 결정된 인트라 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 인트라 프레임 예측부; 상기 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차를 출력하는 감산기; 상기 차를 주파수 대역으로 변환하고 양자화하는 변환/양자화부; 및 양자화된 결과를 부호화하는 부호화부를 포함함을 특징으로 한다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한, 본 발명은 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 방법에 있어서, 부호화하고자하는 현재 매크로 블록과 상기 현재 매크로 블록에 인접하는 매크로 블록들과의 경계면에 위치한 경 계면 화소들이 에지를 포함하는지를 검출하는 단계; 상기 에지 포함여부에 따라 예측 모드를 달리하여 상기 경계면 화소들의 에지 방향을 계산하고, 계산결과에 따라 인트라 예측 모드를 최종 결정하는 단계; 결정된 인트라 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 단계; 및 상기 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차를 계산하고, 계산된 차를 부호화하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하기로 한다.

도시된 바에 따른 부호화기는 제1가산기(10), 변환/양자화부(11), 역양자화/역변환부(12), 제2가산기(13), 디블로킹(de-blcoking)부(14), 저장부(15), 인트라 프레임 예측부(16), 움직임 보상부(17), 움직임 추정부(18) 및 부호화부(19)를 포함한다.

도시된 동영상 부호화기는 16x16 픽셀 크기의 매크로 블록 단위로 입력되는 영상을 처리하며, 여러 개의 매크로 블록은 슬라이스 단위로 묶이게 된다. 영상 크기에 따라서 한 프레임은 여러 개의 슬라이스를 포함할 수 있다.

먼저, 인트라 부호화가 이루어지는 동작을 설명하면 다음과 같다. 제1가산기(10)는 입력 매크로 블록과 인트라 프레임 예측부(16)로부터 출력되는 예측 매크로 블록의 차를 출력한다. 인트라 프레임 예측부(16)는 저장부(15)에 이전 프레임에 대해 부호화되고 재구성된 매크로 블록을 이용하여 예측 매크로 블록을 생성하고, 생성된 예측 매크로 블록을 출력한다. 인트라 프레임 예측부(16)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

변환/양자화부(11)는 제1가산기(10)에서 출력되는 현재 매크로 블록과 예측 매크로 블록간의 차를 DCT를 통해 주파수 대역 신호로 변환하고, 변환된 DCT 계수들을 양자화한다. 부호화부(19)는 양자화된 DCT 계수들을, 예를 들어 가변길이부호화 또는 콘텍스트 적응 가변길이부호화(context-adaptive VLC) 방식에 따라 엔트로피 부호화하여 출력한다.

역양자화/역변환부(12)는 양자화된 DCT 계수를 역 양자화하고 역 DCT한다. 제2가산기(13)는 역 DCT 결과를 인트라 프레임 예측부(16)에서 출력된 예측 매크로 블록과 가산한다. 이 때, 영상은 매크로 블록 단위로 부호화됨에 따라 매크로 블록간 양자화 차이에 의한 블로킹(blocking)을 포함하므로, 블로킹 효과를 제거하기 위하여 디블로킹부(14)에 의해 디블로킹 필터링이 수행된다. 최종 필터링되어 복원된 매크로 블록은 픽쳐 저장부(15)에 저장되어, 다음 매크로 블록의 예측에 사용된다.

다음으로, 인터 부호화(inter coding)가 이루어지는 동작을 설명하면 다음과 같다. 인터 부호화는 참조 프레임의 매크로 블록들과 현재 매크로 블록을 비교하여 추정한 움직임 벡터를 이용하여, 참조 프레임의 매크로 블록들 중 가장 유사한 매크로 블록에 대한 움직임을 보상함으로써 이루어진다. 이를 위해, 움직임 추정부(18)는 저장부(15)에 저장된 참조 프레임에 대한 입력 매크로 블록의 움직임 추정 을 수행하여 움직임 벡터(motion vector), 참조 프레임을 나타내는 인덱스 등을 포함한 움직임 데이터를 출력한다. 여기서, 참조 프레임은 MPEG-2의 경우 I-픽쳐(Intra-picture), P-픽쳐(Predictive-picture)가 될 수 있고, H.264의 경우 I-픽쳐, P-픽쳐 뿐 만 아니라 B-픽쳐(Bi-directional predictive-picture)가 될 수 있다.

움직임 보상부(17)는 움직임 추정부(18)에서 출력된 움직임 데이터를 이용하여 움직임 추정에 이용된 참조 프레임으로부터 입력 매크로 블록에 대응하는 매크로 블록을 추출한다. 제1가산기(10)는 입력 매크로 블록으로부터 움직임이 보상된 매크로 블록을 감산하여 그 차를 구하고, 변환/양자화부(11)는 제1가산기(10)의 출력을 DCT 및 양자화하며, 부호화부(19)는 양자화된 DCT 계수와 움직임 추정부(18)에서 추정된 움직임 벡터를 함께 엔트로피 부호화하여 압축된 비트 스트림을 출력한다.

본 발명은 인트라 프레임 예측부(16)에서 부호화의 성능 저하됨이 없이 계산량을 줄이도록 예측 매크로 블록을 생성하고, 생성된 예측 매크로 블록을 이용하여 인트라 부호화를 수행하기 위한 것이다. 종래의 인트라 부호화는 현재 매크로 블록의 인트라 예측 모드를 결정하기 위하여 상술한 바와 같이 9가지의 인트라 4x4 예측 모드들과 가지의 인트라 16x16 예측 모드들을 합한 총 13가지 모드로 예측한 후 가장 비용함수가 적은 모드로 예측 매크로 블록을 생성하였다. 그러나 본 발명에서는 먼저 매크로 블록에 대한 예측을 인트라 16x16 모드로 할 것인지 인트라 4x4 모드로 할 것인지를 결정한다.

예측 모드를 결정하기 위해, 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 인접 블록들의 화소들(A,B)을 이용한다. 여기서, 인접 블록은 부호화하고자하는 현재 매크로 블록(20)의 상측 매크로 블록(21)과 좌측 매크로 블록(22)을 포함한다. 이 때, 상측 매크로 블록(21)과 좌측 매크로 블록(22)은 제1가산기(10) 및 변환/양자화부(11)를 통해 부호화되고 역양자화/역변환부(12), 제2가산기(13) 및 디블로킹부(14)를 통해 재구성되어 저장부(15)에 저장된 블록들이다. 도 9는 4x4 서브 블록으로 분할된 매크로 블록에 대해 부호화가 진행되는 순서를 도시한 것이다. 도시된 매크로 블록에서 번호 순서대로 부호화가 진행된다. 따라서 현재 매크로 블록의 상측 및 좌측 매크로 블록은 부호화 및 재구성이 완료되었음을 알 수 있다.

본 실시예에서는 인접 블록들의 화소들(A,B) 및 현재 매크로 블록의 화소들(C,D)을 이용하여 블록들의 경계면이 에지를 포함하는지를 판단한다.

상술한 바와 같이 인트라 4x4 예측모드는 에지와 같은 고주파 성분이 포함된 높은 텍스쳐 영역에서 사용되고, 인트라 16x16 예측모드는 에지가 없는 완만한 영역에서 사용되므로, 본 실시예에서는 블록 경계면의 화소값들을 이용하여 에지 유무 및 방향성을 검출함으로써 예측모드를 결정한다.

여기서, 현재 매크로 블록이 영상의 첫 상단에 위치하는 경우 현재 매크로 블록에 대응하는 A화소들은 존재하지 않으므로 A화소값들을 임의로 정해진 소정의 DC값으로 대체하여 사용한다. 마찬가지로 현재 매크로 블록이 영상의 좌측 첫 열에 위치할 경우, 현재 매크로 블록에 대응하는 B화소들은 존재하지 않으므로 B화소값들을 임의로 정해진 소정의 DC값으로 대체하여 사용한다. 또한 인트라 예측 모드의 결정은 현재 매크로 블록의 경계면 화소들인 C,D만을 사용하여 수행된다.

도 3은 도 1의 인트라 프레임 예측부(16)에 대한 상세 블록도이다. 도시된 바에 따른 인트라 프레임 예측부는 수직 에지 검출부(31), 수평 에지 검출부(32), 예측 모드 판단부(33), 에지 방향 계산부(34), 인트라 예측 모드 결정부(35) 및 예측 매크로 블록 생성부(36)를 포함한다.

도시된 인트라 프레임 예측부의 동작을 도 4의 흐름도를 참조하여 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명에 따른 예측 매크로 블록 생성 방법에 대한 흐름도이다.

수직 에지 검출부(31)는 상측 매크로 블록(21)의 인접 화소들(A)과 현재 매크로 블록(20)의 인접 화소들(C)을 이용하여 수직 에지의 존재 여부를 검출하고, 수평에지 검출부(32)는 좌측 매크로 블록(22)의 인접 화소들(B)과 현재 매크로 블록(20)의 인접 화소들(D)을 이용하여 수평 에지의 존재 여부를 검출한다(41단계).

수직 에지의 검출은 다음 식과 같이 수직 방향의 인접 화소들, 즉, A와 C 화소들간의 차이값의 절대치중 가장 큰 값(Max_V)을 찾는 것으로 이루어진다.

여기서, N은 수직방향 경계면 화소들의 개수이다.

수직 에지 검출부(31)는 Max_V가 제1임계치인 Th_V보다 크거나 같다면 수직 방향 인접 화소들(A,C) 사이에 에지가 포함된 것으로 판단한다.

수평 에지의 검출은 다음 식과 같이 수평방향의 인접 화소들, 즉, B와 D 화소들간의 차이값의 절대치중 가장 큰 값(Max_H)을 찾는 것으로 이루어진다.

여기서, M은 수평방향 경계면 화소들의 개수이다.

수평 에지 검출부(32)는 Max_H가 제1임계치인 Th_H보다 크기가 같다면 에지를 수평 방향 인접 화소들(B,D) 사이에 에지가 포함된 것으로 판단한다.

예측 모드 판단부(33)는 수직 및 수평 에지 검출부(31,32)에서 계산된 Max_V 및 Max_H 값을 이용하여 다음 식과 같은 조건으로부터 인트라 4x4 예측 모드와 인트라 16x16 예측 모드중 하나를 진행할 것을 판단한다(42단계).

여기서, Th_H 및 Th_V는 각각 수평 및 수직 에지 판별을 위한 문턱치이다.

수학식 3에 따르면, 수평 및 수직 에지 중 어느 하나라도 검출이 된다면 인트라 4x4 예측모드를 수행하고, 에지가 검출이 되지 않았다면 인트라 16x16 예측 모드를 수행한다.

인트라 16x16 예측 모드를 수행하는 경우, 에지 방향 계산부(34)는 A,B,C 및 D의 화소값들만을 이용하여 도 5에 도시된 바와 같이 모드 0의 vertical, 모드 1의 horizontal, 모드 2의 DC 그리고 모드 3의 플레인(plane) 방향에 대한 비용함수를 계산한다(43단계). 여기서 화살표는 각 모드의 예측 방향, 즉 에지 방향을 나타낸다.

수평방향, 수직방향 및 DC 모드의 비용함수 SAD(Sum of Absolute Difference)는 다음 식과 같이 구할 수 있다.

여기서, N,M은 각각 16이고, DC는 A화소들과 B화소들의 평균값이다.

본 실시예에서는 비용함수로 SAD를 사용하였으나, SATD(Sum of Absolute Transformed Difference), SSD(Sum of Squared Difference) 그리고 MAD(Mean of Absolute Difference)를 사용할 수도 있다.

플레인 모드의 계산은 차이값 계산시 C와 D화소들의 쌍일차 변환(bilinear transform)을 통해 SAD_Plane값을 계산하게 된다.

인트라 예측 모드 결정부(35)는 SAD_V, SAD_H, SAD_DC 및 SAD_Plane중 가장 작은 값을 갖는 모드를 최종 인트라 16x16 예측 모드로 결정하고(44단계), 결정된 최종 인트라 예측 모드에 따라 예측 매크로 블록을 생성한다(47단계).

예측 모드 판단부(33)에 의해 인트라 4x4 예측 모드로 결정되면, 에지 방향 계산부(34)는 인트라 16x16 예측 모드의 경우에 비해 더 많은 에지 방향에 대해서 결정하게 된다.

도 6은 인트라 4x4 예측 모드에 대한 에지 방향을 도시한 것이다. 도시된 바와 같이 에지 방향 계산부(34)는 모드 0의 vertical, 모드 1의 horizontal, 모드 2의 DC, 모드 3의 diagonal down-left, 모드 4의 diagonal down-right, 모드 5의 vertical-right, 모드 6의 horizontal-down, 모드 7의 vertical-left, 모드 8의 horizontal-up 방향에 대해 비용함수 SAD를 계산한다(45단계). 종래 기술에서는 4x4 블록 내의 모든 화소들에 대한 비용함수를 계산하는 데 비하여, 본 발명에서는 4x4 블록 내 경계면 화소들에 대한 비용함수를 계산하므로 계산량을 줄일 수 있다.

도 7은 인트라 4x4 예측 모드시 수직 에지 방향에 따른 픽셀 대응관계를 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 수직 에지 방향의 경우 도 6에 도시된 예측 모드들 중 모드 0,3,4,5,6, 및 7에 대해 계산할 수 있다.

모드 0의 경우 4개의 픽셀쌍 (A1,C1),(A2,C2),(A3,C3),(A4,C4)에 대해 수학식 4의 SAD_V와 같이 SAD_0을 계산한다. 모드 3의 경우 (A2,C1),(A3,C2),(A4,C3),(A5,C4)를 이용하여 SAD_3을 계산한다. 모드 4의 경우 (A0,C1),(A1,C2),(A2,C3),(A3,C4)를 이용하여 SAD_4를 계산한다. A0는 도 7에 도시되어 잇지 않지만, A1의 왼쪽 인접 픽셀을 나타낸다. 모드 6의 경우 (A1,C3)와 같 은 묶음으로 SAD_6을 계산한다. 모드 5의 경우는 (A01,C1),(A12,C2),(A23,C3),(A34,C4)를 이용하여 SAD_5를 계산하고, 모드 7의 경우 (A34,C3)와 같은 묶음으로 SAD_7을 계산한다. 여기서, A12는 (A1+A2)/2이고, A2, A34 및 A01도 동일한 형태로 구할 수 있다.

도 8은 인트라 4x4 예측 모드시 수평 에지 방향에 따른 픽셀 대응관계를 도시한 것이다. 도시된 바에 따르면, 수직 에지 방향의 경우 도 6에 도시된 예측 모드들중 모드 1 및 8에 대해 계산할 수 있다. 수평 에지 방향의 계산에는 B 및 D의 화소들을 이용한다. 모드 1에 대한 SAD_1의 계산에는 (B1,D1),(B2,D2),(B3,D3),(B4,D4)의 묶음이 이용된다. 모드 8의 경우 (B12,D1),(B23,D2),(B34,D3),(B45,D4)를 이용하여 SAD_8을 계산한다. 이 때, SAD_1 및 SAD_8의 계산은 수학식 4의 SAD_H의 계산과 동일하다. 여기서, B12는 (B1+B2)/2이고, B23, B34 및 B45도 동일한 형태로 구할 수 있다. 모드 2의 DC 예측 모드의 경우 수학식 4의 SAD_DC와 같이 SAD_2를 계산할 수 있으며, 여기서 N=M=4이다.

인트라 예측 모드 결정부(35)는 SAD_0 내지 SAD_8중 가장 작은 값을 갖는 모드를 최종 인트라 4x4 예측 모드로 결정하고(46단계), 결정된 최종 인트라 예측 모드에 따라 예측 매크로 블록을 생성한다(47단계).

생성된 예측 매크로 블록은 도 1의 제1가산기(10)를 통해 현재 매크로 블록과의 차가 계산된다. 변환/양자화부(11)는 제1가산기(10)의 출력을 DCT변환 및 양자화하고 부호화부(19)는 양자화된 결과를 부호화하여 비트 스트림을 생성한다.

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, 플라피 디스크, 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. 그리고 본 발명을 구현하기위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.

본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야할 것이다.

본 발명에 따르면, 동영상 부호화의 인트라 부호화시 매크로 블록의 경계면의 일부 화소들만을 이용하여 에지 판별 및 에지 방향을 판단하여 인트라 예측 모드를 결정하고 부호화함으로써 종래에 비해 고속으로 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 또한 13개의 인트라 예측 모드들에 대한 비용함수를 모두 구하고, 그 중 가장 작은 비용함수를 갖는 모드로 인트라 부호화를 수행하는 종래의 인트라 부호 화 방식에 비해 화질에 대한 손실없이 계산량을 감소시킬 수 있다.

또한 본 발명에 따르면, 상술한 바와 같이 H.264/AVC 인코더의 성능을 개선할 수 있으므로 디지털 영상 가전이나 디지털 멀티미디어 방송 등에 적용시 타사에 비해 제품 경쟁력의 우위를 점할 수 있다.

Claims

복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 장치에 있어서,

부호화하고자하는 현재 매크로 블록과 상기 현재 매크로 블록에 인접하는 매크로 블록들과의 경계면에 위치한 경계면 화소들을 이용하여 인트라 예측 모드를 결정하고, 결정된 인트라 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 인트라 프레임 예측부;

상기 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차를 출력하는 감산기;

상기 차를 주파수 대역으로 변환하고 양자화하는 변환/양자화부; 및

양자화된 결과를 부호화하는 부호화부를 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 장치.
제1항에 있어서, 상기 현재 매크로 블록에 인접하는 매크로 블록들은

상기 현재 매크로 블록 이전에 부호화되고 재구성된 매크로 블록들임을 특징으로 하는 인트라 부호화 장치.
제2항에 있어서, 상기 인트라 프레임 예측부는

상기 경계면 화소들이 에지를 포함하는지를 검출하는 에지 검출부;

상기 에지가 검출되면 제1크기의 경계면 화소들에 대해 제1예측모드로, 상기 에지가 검출되지 않으면 제2크기의 경계면 화소들에 대해 제2예측모드로 결정하는 예측모드 판단부;

상기 제1 또는 제2예측모드에 대응하는 복수의 에지 방향들에 대한 상기 경계면 화소들간의 화소값의 차를 반영하는 비용함수를 계산하는 에지 방향 계산부;

상기 비용함수가 가장 작은 에지 방향을 상기 인트라 예측 모드로 결정하는 인트라 예측 모드 결정부; 및

상기 인트라 예측 모드에 따라 상기 예측 매크로 블록을 생성하는 예측 매크로 블록 생성부를 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 장치.
제3항에 있어서, 상기 에지 검출부는

상기 경계면 화소들 중 상기 현재 매크로 블록에 속하는 화소들과 상기 현재 매크로 블록의 상측 매크로 블록에 속하는 화소들을 포함하는 수직 방향 인접 화소들간의 화소 차이값의 절대치중 가장 큰 값을 출력하는 수직 에지 검출부; 및

상기 경계면 화소들 중 상기 현재 매크로 블록에 속하는 화소들과 상기 현재 매크로 블록의 좌측 매크로 블록에 속하는 화소들을 포함하는 수평 방향 인접 화소들간의 화소 차이값의 절대치중 가장 큰 값을 출력하는 수평 에지 검출부를 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 장치.
제4항에 있어서, 상기 예측모드 판단부는

상기 수직 에지 검출부 및 수평 에지 검출부에서 출력되는 값이 각각 제1임 계치 및 제2임계치보다 작으면 상기 제2예측모드로 결정하고, 나머지 경우들에 대해 상기 제1예측모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 부호화 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 에지 방향 계산부는

상기 제1예측모드의 경우, 상기 수직방향 인접 화소들에 대해 인트라 4x4 예측 모드중 모드 0,3,4,5,6, 및 7의 에지 방향에 대한 비용함수들을 계산하고, 상기 수평방향 인접 화소들에 대해 상기 인트라 4x4 예측모드중 모드 1 및 8의 에지 방향에 대한 비용함수들을 계산하는 것을 특징으로 하는 인트라 부호화 장치.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 에지 방향 계산부는

상기 제2예측모드에 대해, 상기 경계면 화소들에 대해 인트라 16x16 예측 모드 0 내지 3의 에지 방향에 대한 비용함수들을 계산하는 것을 특징으로 하는 인트라 부호화 장치.
복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 방법에 있어서,

부호화하고자하는 현재 매크로 블록과 상기 현재 매크로 블록에 인접하는 매크로 블록들과의 경계면에 위치한 경계면 화소들이 에지를 포함하는지를 검출하는 단계;

상기 에지 포함여부에 따라 예측 모드를 달리하여 상기 경계면 화소들의 에 지 방향을 계산하고, 계산결과에 따라 인트라 예측 모드를 최종 결정하는 단계;

결정된 인트라 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 단계; 및

상기 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차를 계산하고, 계산된 차를 부호화하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 방법.
제8항에 있어서, 상기 현재 매크로 블록에 인접하는 매크로 블록들은

상기 현재 매크로 블록 이전에 부호화되고 재구성된 매크로 블록들임을 특징으로 하는 인트라 부호화 방법.
제9항에 있어서, 상기 에지의 포함여부를 검출하는 단계는

상기 경계면 화소들 중 상기 현재 매크로 블록에 속하는 화소들과 상기 현재 매크로 블록의 상측 매크로 블록에 속하는 화소들을 포함하는 수직 방향 인접 화소들간의 화소 차이값의 절대치중 가장 큰 값(제1값)을 출력하는 단계;

상기 경계면 화소들 중 상기 현재 매크로 블록에 속하는 화소들과 상기 현재 매크로 블록의 좌측 매크로 블록에 속하는 화소들을 포함하는 수평 방향 인접 화소들간의 화소 차이값의 절대치중 가장 큰 값(제2값)을 출력하는 단계; 및

상기 제1값 및 제2값이 각각 제1임계치 및 제2임계치보다 작다면 상기 경계면 화소들이 에지를 포함하지 않는 것으로 판단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 방법.
제10항에 있어서,

상기 현재 매크로 블록이 영상의 가장 상측에 위치하거나 가장 좌측에 위치한 경우, 상기 상측 매크로 블록 또는 좌측 매크로 블록의 인접 화소값은 소정의 DC 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 인트라 부호화 방법.
제9항에 있어서, 상기 인트라 예측 모드를 최종 결정하는 단계는

상기 에지 포함여부에 따라 상기 경계면 화소들에 대해 서로 다른 크기 단위로 복수의 에지의 방향에 따라 상기 경계면 화소들간의 차를 기반으로 하는 비용함수를 계산하는 단계; 및

상기 비용함수가 가장 작은 에지의 방향에 대응하는 인트라 예측 모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 방법.
제12항에 있어서, 상기 복수의 에지 방향은

상기 에지를 포함하는 경우, 상기 경계면 화소들 중 상기 현재 매크로 블록에 속하는 화소들과 상기 현재 매크로 블록의 상측 매크로 블록에 속하는 화소들을 포함하는 수직 방향 인접 화소들에 대해 인트라 4x4 예측 모드 중 모드 0,3,4,5,6, 및 7에 해당하는 방향과 상기 경계면 화소들 중 상기 현재 매크로 블록에 속하는 화소들과 상기 현재 매크로 블록의 좌측 매크로 블록에 속하는 화소들을 포함하는 수평 방향 인접 화소들에 대해 인트라 4x4 예측 모드 중 모드 1 및 8에 해당하는 방향을 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 방법.
제12항에 있어서, 상기 복수의 에지 방향은

상기 에지를 포함하지 않는 경우, 상기 경계면 화소들중 인트라 16x16 예측 모드 0 내지 3에 해당하는 방향을 포함함을 특징으로 하는 인트라 부호화 방법.
제8항 내지 제14항 중의 어느 하나의 항에 기재된 인트라 부호화 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.