KR100720842B1 - 비디오 코딩 방법 및 대응 비디오 코더 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적응성 프레임/필드 인코딩 모드에 기초한 비디오 코딩 방법에 관한 것이다. 비디오 시퀀스가 많은 움직임 또는 반대로 거의 움직임이 없는 화상을 포함할 때 화상 품질 및 압축 효율의 악화를 회피하기 위해, 개선된 실시간 더블 패스 인코딩 방법이 제안되고, 제 1 패스 동안, 비디오 스트림은 발생되지 않지만, 통계 결과가 계산되고, 이어서 제 2 패스 동안 비트 레이트 할당 및 버퍼 관리를 최적화하기 위해 제 2 패스에 제공된다. 이 개선된 더블 패스 인코딩 방법은 약 10%의 압축 효율의 증가를 가져온다.
프레임/필드 인코딩 모드, 비디오 시퀀스, 적응성 프레임/필드, 비트 레이트, 더블 패스 인코딩
Description
본 발명은 비디오 화상들의 시퀀스를 코딩하는 방법에 관한 것으로서, 적어도, 제 1 패스 인코딩 서브-단계가 후속하는 현재 화상을 매크로블록들의 시퀀스로 변환하는 제 1 변환 서브-단계를 포함하는 분석 단계와, 제 2 패스 인코딩 서브-단계가 후속하는 유사한 제 2 변환 서브-단계를 포함하는 최종 코딩 단계를 포함하고, 제 2 패스 인코딩 서브 단계의 종단에서 코딩된 비디오 비트스트림 출력이 발생되는 비디오 화상들의 시퀀스 코딩 방법을 포함한다. 본 발명은 또한 상기 코딩 방법을 실행하는 비디오 코더에 관한 것이다.
MPEG의 목표는 비디오(및 오디오) 신호들의 디지털 압축에 대한 규격을 정의하는 것이다. 이 규격의 기본 원리는 BBC-RD-1996/3의 BBC 연구개발부의 에스.알.엘리(S.R.Ely) 저자의 논문 "MPEG 비디오 코딩 : 지도 소개(MPEG video codig : a tutorial introduction)"의 싱글-패스 인코딩(single-pass encoding)에 사용된 비디오 인코더들의 제 1 발생에 기술되어 있다. 오늘날, 몇몇 인코더들은 최소한 더블-패스 인코딩(double-pass encoding)을 사용한다. 그러한 인코딩 모드에 따라, 각 화상들은 두배로 코딩되며, 어떤 비디오 스트림도 발생되지 않는 종단에서의 제 1 패스는, 통계 결과들을 정정하도록 하고, 코딩된 비디오 스트림 출력이 발생되는 종단에서 제 2 패스 동안 동등한 현재 화상의 더 양호한 품질로 코딩되도록 한다. 예를 들어, 논문 EP 0940042(PHF98524)에 기재된 비디오 코더에서 관찰되는 것처럼, 더 큰 수의 패스들이 제공될 수 있고, 그것은 도 1에 따라서, 하나 또는 몇몇 분석 패스(AP)들은 최종 코딩 패스(CP) 후에, 예측 단계(PS)를 실행하기 전의 몇몇 코딩 파라미터들을 조정하도록 한다.
MPEG-2 규격은 인터레이싱된 화상들 즉, 두개의 인터레이싱된 필드들로 구성된 화상들을 코딩하도록 한다. 논문 EP 0603947(PHF92570)에 기재된 것처럼, 화상들은 프레임 인코딩 모드 또는 필드 인코딩 모드에 따라, 미리결정된 기준에 기초하여 매크로블록 레벨에 인코딩될 수 있다. 그러나, 이 두 방안 중 어느것도 최상이 아니며, 디스플레이된 화상 품질 및 압축 효율의 손상은 많은 움직임을 포함하는 화상 시퀀스가 인코딩된 프레임일 때, 또는 반대로, 거의 움직임이 없는 시퀀스가 인코딩된 필드일 때, 관찰된다.
발명의 요약
그러므로, 본 발명의 목적은 언급된 결점을 제거할 수 있는 개선된 코딩 방법을 제안하는 것이다.
이 목적을 위해서, 본 발명은 설명의 서문에서 정의된 것과 같은 방법에 관한 것이고, 또한, 통계 결과들이 상기 제 1 패스 인코딩 서브-단계로부터 얻어지고, 이어서, 코딩 결정들이 현재 화상의 유형 및 통계 결과들에 관한 미리결정된 기준에 따라 제 2 패스 인코딩 서브-단계에 제공되는 것을 특징으로 한다.
상기 제안된 방안에 따라, 제 1 패스로부터의 적절한 통계 결과는 이후 시퀀스가 거의 움직임이 없는 것으로 검토될 수 있는 경우의 프레임 모드에서, 또는 중요한 움직임이 이전의 화상에 관해 검출되는 경우의 화상 레벨의 필드 모드에서, 현재 화상을 인코딩하기 위해(화상이 디인터레이싱되고(de-interlaced), 이 화상을 구성하는 두 개의 필드들이 분리적 순차적으로 인코딩되는 필드 모드 수단으로 인코딩하기 위해) 사용된다. 이 특징의 관심 사항은 다음과 같다 : I 또는 P 화상이 인코딩된 필드(인트라 화상(intra picture)들 또는 I 화상들은 다른 화상들에 아무런 관계없이 코딩되고, 예측 화상들 또는 P 화상들은 이전의 I 또는 P 화상들로부터 움직임 보상 예측을 사용하여 코딩된다)일 때, 압축 효율이 또한 강화되고, 제 2 필드는 제 1 필드에 관련하여 예측될 수 있고, I 화상들을 인코딩하는 보다 적은 인트라 블록들을 가지며, P 화상들의 경우 두 필드들 사이에서 더 나은 부착을 관찰하도록 유도된다.
본 발명의 다른 목적은 코딩 방법을 실행하는 비디오 코더를 제안하는 것이다.
이 목적을 위해서, 본 발명은 매크로블록들이라고 불리는 서브화상들로 나누어지는 인터레이싱-필드 화상 시퀀스들에 대응하는 디지털 신호들을 인코딩하는 비디오 코더에 관한 것이며, 코딩된 비트스트림 출력이 발생되는 제 2 코딩 서브 시스템의 종단에서, 매크로블록 레벨에서 제 1 코딩 단계를 실행하는 제 1 코딩 서브-시스템 및 제 2 코딩 단계를 실행하는 제 2 코딩 서브-시스템을 포함하며,
(A) 상기 제 1 서브 시스템은 인터레이싱된 데이터를 압축하는 제 1 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 1 인코딩 채널과, 그와 병렬로, 인터레이싱되지 않은 데이터를 압축하는 제 2 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 2 인코딩 채널과, 상기 제 1 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 1 예측 채널과, 그와 병렬로, 상기 제 2 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 2 예측 채널로서, 상기 제 2 섹션은 그 입력측에 상기 필드들을 디인터레이싱하는 회로를 포함하고, 상기 제 2 예측 채널은 상기 필드들을 리인터레이싱(re-interlace)하는 회로를 포함하는, 상기 제 2 예측 채널과, 상기 제 1 및 제 2 인코딩 채널들의 출력 신호들을 비교하는 수단 및 필드 모드에 따라 코딩된 매크로블록들의 수를 카운팅하는 수단을 포함하는 판정 서브 어셈블리와, 필드 움직임 보상 모드에 따라 예측된 매크로블록들의 수를 카운팅하는 계산 회로, 및 상기 매크로블록 수들을 수신하고, 또한 현재 및 마지막 화상의 평균 양자화 스텝들을 저장하는 처리기를 포함하고,
(B) 상기 제 2 서브 시스템은 인터레이싱된 데이터를 압축하는 제 3 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 3 인코딩 채널과, 그와 병렬로, 인터레이싱되지 않은 데이터를 압축하는 제 4 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 4 인코딩 채널과, 상기 제 1 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 3 예측 채널과, 그와 병렬로, 상기 제 4 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 4 예측 채널로서, 상기 제 4 섹션은 그 입력측에 상기 필드들을 디인터레이싱하는 회로를 포함하고, 상기 제 4 예측 채널은 상기 필드들을 리인터레이싱하는 회로를 포함하는, 상기 제 4 예측 채널과, 상기 제 1 및 제 2 인코딩 채널들의 출력 신호들을 비교하는 수단 및 상기 비교 결과에 따라 상기 예측 및 인코딩 채널들을 선택하는 수단을 포함하는 판정 서브 어셈블리와, 입력 신호들에 의해 구성된 통계 결과들에 기초하여 상기 처리기에 의해 전송되는 출력 플래그의 값에 따라, 코딩될 상기 화상들을 상기 제 2 서브-시스템의 입력에 직접적으로 또는 상기 필드 인터레이싱을 억압하는 회로를 통해 접속하는 수단을 포함하는 선택단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징들 및 이점들은 이후 기술될 실시예에 관련하여 설명될 것이고, 도면들에 관련해 검토될 것이다.
도 1은 더블 패스 비디오 코더를 매우 개략적으로 도시한 도면.
도 2 및 도 3은 함께 검토되며, 본 발명에 따른 비디오 코더의 실시예를 도시한 도면.
발명의 상세한 설명
종래의 코더에 따르면, 얼마간 정지한 시퀀스들은 일반적으로 잘 인코딩된다. 이것은 많은 움직임을 갖는 시퀀스들, 플래쉬들, 많은 장면 변화를 갖는 더 어려운 시퀀스들 등을 코딩하려고 하는 경우에는 더이상 그렇지 않다. 여기서 제안된 비디오 코딩 방법에 따르면, 일정한 양자화 스텝이 화상을 인코딩하기 위해 사용되는 경우, 이 화상의 몇몇 부분은 인코딩하기가 더 어려워지는지의 여부를 결정하는 것이 가능하게 된다. 그러므로, 제 1 코딩 패스는 그러한 일정 양자화 스텝로 실행되고, 그 결과, 존재하는 코딩 모드들에 관한 통계의 리스트를 작성한다. 이 경우, 주된 것은:
NFEM = 필드 인코딩 매크로블록들의 수
NFMCM = 필드 움직임 보상 매크로블록들의 수
AQSCP = 현재 P 화상의 평균 양자화 스텝
AQSLP = 마지막 P 화상의 평균 양자화 스텝
필드 모드에서 그리고, 프레임 모드에서, 몇몇 관련된 화상 시퀀스들을 연구한 후, 제 1 코딩 패스의 통계 결과들에 따라 추정되는 것과 같은 디코딩 후의 화상 품질에 기초한 필드 모드 또는 프레임들을 제 2 코딩 패스 동안 사용하여 결정하는 것이 제안된다.
이후에 기술되는 것처럼, 선택의 기준은 또한 화상 유형, I, P, 또는 B(양방향 예측 화상들, 또는 B 화상들은 이전 및 다음의 I 또는 P 화상들에 기초하여 코딩됨)에 관한 것이고, 각 화상 유형에 대해, 조건(또는 조건들의 특정 세트)이 유효하다면, 화상은 제 2 코딩 패스에서 필드 모드에 따라 인코딩되고, 반면에 반대 경우(조건(들)이 유효하지 않은 경우) 프레임 모드에 따라 인코딩될 것이다.
위에서 기술한 코딩 방법을 실행하기 위해 제공되는 도 2 및 도 3의 비디오 코더는 제 1 및 제 2 코딩 패스들의 실행에 각각 대응하는 두개의 코딩 서브-시스템들(200, 300)을 포함한다. 이들 서브-시스템들이 이후 기술될 것이다.
제 1 패스를 관리하고 있는 도 2에 도시된 서브-시스템(200)은 인코딩될 디지털 신호들을 수신하는 제 1 인코딩 채널(210) 및 관련된 제 1 예측 채널(220)을 포함한다. 인코딩 채널(210)은 직교 변환 회로(212)(본 실시예에서의 이산 코사인 변환), 양자화 회로(213), 가변-길이 인코딩 회로(214)의 직렬 배치를 포함한다. 인코딩 전의 신호들(양자화된 신호들)을 수신하는 예측 채널(220)은 회로(213)의 출력에서, 회로들(213, 212)에 의해 실행되는 것들의 각각의 역 변환들을 확실하게하는 역 직교 변환 회로(222)(본 경우에서의 역 이산 코사인 변환)와 역 양자화 회로(221)의 직렬 배치가 후속하는 스위치(256)를 포함한다. 회로(222)의 출력 신호들은 출력 신호가 화상 메모리(224)에 저장되는 가산기(223)의 제 1 입력에 인가된다. 메모리(224)의 출력 신호는 움직임 추정 회로(261) 및 움직임 보상 회로(262)를 포함하는 움직임 보상단(260)에 인가된다. 회로(262)의 제 1 입력은 메모리(224)의 출력 신호를 수신하고, 제 2 입력은 회로(261)의 출력 신호를 수신한다.
회로(261)는 서브-시스템 (200)의 디지털 입력 신호들(화상들 PS)을 수신하고, 현재 화상의 각각의 매크로블록에 대해, 인코딩을 위해 미리 전송되는 화상의 대응 매크로블록에 관해서는 매크로블록의 움직임을 나타내고(본 결정은 블록 매칭으로 알려져 있음), 움직임 보상 회로(262)의 제 2 입력에 인가되는 디스플레이스먼트 벡터를 결정한다. 회로(262)는 이전의 매크로블록과의 차이가 직교 변환 회로(212)로 거슬러 올라가도록 배치되는 감산기(225)에서 결정되는 예측 매크로블록을 공급한다. 예측 매크로블록은 또한 가산기(223)에 제 2 입력으로 인가된다. 감산기(225)의 제 1 입력은 그 자체가 입력 신호들(처리될 화상들(PS))을 수신하는 포맷 변환 회로(275)(즉, 현재 화상의 각각의 매크로블록(MB))의 출력 신호를 수신한다. 그러므로, 회로(212)의 입력에서의 디지털 신호들은 예측 오차 즉, 각각의 최초 화상 매크로블록과 역 양자화 회로(221)의 입력 및 움직임 보상 회로(262)의 출력 사이의 예측 채널(220)에서 수행된 움직임들 후 감해진 예측 매크로블록 간의 차이를 나타내는 신호들이다.
도 2의 서브-시스템은 또한 제 2 인코딩 채널(230)과, 관련 제 2 예측 채널(240) 및 판정 서브 어셈블리(250)를 포함한다. 제 1 인코딩 채널(210)과 평행하게 배치된 제 2 인코딩 채널(230)은 감산기(225)의 출력에서, 인터레이싱된 필드를 압축하는 회로(231), 제 2 직교 변환 회로(232), 제 2 양자화 회로(233), 제 2 가변-길이 인코딩 회로(234)의 직렬 배치를 포함한다. 제 1 채널(220)과 유사하게, 이 인코딩 채널(230)과 관련된 제 2 예측 채널(240)은 제 2 역 양자화 회로(241), 제 2 역 직교 변환 회로(242), 제 2 가산기(243), 제 2 화상 메모리(244)의 직렬 배치가 후속하는 스위치(257)를 포함하고, 제 2 화상 메모리(244)의 출력은 움직임 보상단(260)의 제 2 움직임 보상 회로(264)에 인가된다. 채널(240)은 또한 회로들(242, 243)의 사이에 직렬로 필드들을 리인터레이싱하는 회로(245)를 포함한다. 채널(240)의 출력 즉, 회로(264)의 입력은 이전 매크로블록과의 차이가 감산기(225)에서 결정되고, 또한 가산기(243)의 제 2 입력에 인가되는 예측 매크로블록을 공급한다. 제 2 회로들(232, 233, 234, 241, 242, 243, 244, 264)은 제 1 회로들(212, 213, 214, 221, 222, 223, 224, 262)과 각각에 동일하다.
판정 서브 어셈블리(250)는 인코딩 회로의 출력(214)에서 비트들의 수를 카운팅하는 제 1 카운터(251)와, 인코딩 회로들(234)의 출력에서 비트들의 수를 카운팅하는 제 2 카운터(252) 및 두 수들을 비교하는 비교기(253)를 포함하고, 이 수들 중 낮은 수에 따라, 필드 모드에 의해 코딩된 매크로블록들의 수(NFEM)의 카운터(254)의 내용을 1씩 증가시킬지의 여부를 결정한다.
각각의 예측 채널(220, 240)에서와 유사하게, MAE(mean absolute error)의 처리는 한편으로는 움직임 보상 회로(262 또는 264)의 출력을 수신하고, 다른 한편으로는 포맷 변환 회로(275)의 출력에 사용가능한 최초 매크로블록(MB)을 수신하는 계산 회로(226 또는 246)에서 수행된다. 각각의 움직임 보상 유형에 대해, MAE는 각각의 매크로블록을 위해 다음의 방법으로 계산된다:
Ori[i][j]는 코딩될 매크로블록의 픽셀이고, Pred[i][j]는 예측 MB의 픽셀이다. 움직임 보상 결정은 가장 낮은 값을 갖는 MAE를 결정하는데 있다. 만일 가장 낮은 MAE가 필드 벡터로 결정되었다면, 필드 움직임 보상 모드에 따라 예측된 매크로블록들의 수(NFMCM)는 카운터(255)에서 증가된다.
수들(NFEM, NFMCM)은 디지털 신호 처리기(280)를 향해 전송된다. 양자화 회로들(213, 233)에서 선택된 양자화 스텝들은 또한 각각의 현재 P-화상의 평균 양자화 스텝(AQSCP) 및 마지막 P-화상의 평균 양자화 스텝(AQSLP)을 결정하고 저장하기 위해서 처리기들을 향해 전송된다. 그러므로, 제 1 패스 동안 결정된 통계는 얻어진 통계에 기초하여 처리기(280)로 귀환된 플래그(S1)의 제 1 위치에 의해 지시되는, 시퀀스가 거의 움직임이 없는 경우, 프레임 모드에서 현재 화상을 인코딩하도록 결정하고, 또는 중요한 움직임이 플래그의 다른 부분에 의해 지시된 이전의 화상과 비교함에 의해 검출되는 경우, 화상들의 인터레이싱을 억제하며, 이 화상들의 각 필드를 분리적으로 인코딩하도록 한다.
위에서 지시된 것처럼, 몇몇 관련 화상 시퀀스들은 양 모드에서 인코딩되고, 연구된다. 이 연구는 프레임 또는 필드 인코딩 구조를 사용한 결정이 제 1 패스의 통계 결과에 서로 관련되어 인코딩 후의 화상 품질이 될 수 있고, 또한 화상 유형에 의존할 수 있다는 것을 나타낸다. 각각의 화상 유형에 대해, 테이블에서 지시된 기준이 유효하다면, 화상은 제 2 패스 동안, 필드 모드에 따라 인코딩될 것이다. 기준이 유효하지 않다면, 프레임 모드에 따라 인코딩될 것이다. 테이블은 다음과 같다:
NMIP는 화상에서 매크로블록들의 수이다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, m, n, r, q의 값은 각각 4, 3, 10, 15이다.
제 2 패스를 관리하는 도 3에 도시된 서브-시스템(300)은 제 3 인코딩 채널(310)과, 관련 제 3 예측 채널(320)을 포함한다. 제 3 인코딩 채널(310)은 직교 변환 회로(312)(이산 코사인 변환), 양자화 회로(313), 가변-길이 인코딩 회로(314)의 직렬 배치와, 코더의 출력 신호(S3)를 전송하는 버퍼 메모리(315) 및 이 메모리와 양자화 스텝 및 비트 레이트를 조정하는 회로(313)의 제 2 입력 간의 귀환 연결(316)을 포함한다. 인코딩하기 전의 신호(양자화된 신호들)를 수신하는 제 3 예측 채널(320)은 회로(313)의 출력과, 역 양자화 회로(321)와 회로들(313, 312)에 의해 수행되는 것들의 각각의 역 변환들을 확실하게 하는 역 직교 변환 회로(322)(역 이산 코사인 변환)의 직렬 배치가 후속하는 스위치(356)를 포함한다. 회로(322)의 출력 신호들은 출력 신호가 화상 메모리(324)에 저장되는 가산기(323)의 제 1 입력에 인가된다. 메모리(324)의 출력 신호는 움직임 추정 회로(361) 및 움직임 보상 회로(362)를 포함하는 움직임 보상단(360)에 인가된다. 회로(362)의 제 1 입력은 메모리(324)의 출력 신호를 수신하고, 제 2 입력은 회로(361)의 출력 신호를 수신한다. 회로(361)는 이하에 기술된 선택 단계(455, 454)를 통해 코더의 디지털 입력 신호들 (화상들(PS))을 수신하고, 각각의 화상 매크로블록에 대해, 움직임 보상 회로(362)의 제 2 입력에 인가되는 디스플레이스먼트 벡터를 결정한다. 회로(362)는 이전의 매크로블록과의 차이가 직교 변환 회로(312)에 거슬러 올라가도록 배치되는 감산기(325)에서 결정되는 예측 매크로블록을 공급한다. 예측 매크로블록은 또한 가산기(323)의 제 2 입력에 인가된다. 감산기(325)의 제 1 입력은 그 자체가 선택 단계(455, 454)를 통해 코더의 입력 신호들을 수신하는 포맷 변환 회로(375)의 출력 신호를 수신한다. 그러므로, 회로(312)의 입력에서의 디지털 신호들은 회로(212)에서와 같이, 예측 오차 즉, 역 양자화 회로(321)와 움직임 보상 회로(362)의 출력 사이의 예측 채널(320)에서 수행된 움직임들 후 그로부터 감해진 예측 매크로블록과 각각의 최초 화상 매크로블록의 차를 나타내는 신호들이다.
도 3의 서브-시스템(300)은 또한 제 4 인코딩 채널(330)과, 관련 제 4 예측 채널(340) 및 판정 서브 어셈블리(350)을 포함한다. 제 3 인코딩 채널(310)에 평행하게 배치된 제 4 인코딩 채널(330)은 감산기(325)의 출력에서, 인터레이싱된 필드들을 압축하는 회로(331), 직교 변환 회로(332), 양자화 회로(333), 가변-길이 인코딩 회로(334)의 직렬 배치와, 메모리와 양자화 스텝 및 비트 레이트를 조정하는 회로(333)의 제 2 입력과 버퍼 메모리(315) 간의 귀환 연결(336)을 포함한다. 제 3 채널(320)과 유사하게, 인코딩 채널(330)에 관련된 제 4 예측 채널(340)은 역 양자화 회로(341), 역 직교 변환 회로(342), 가산기(343), 화상 메모리(344)의 직렬 배치가 후속하는 스위치(357) 및 움직임 보상단(360)에서 움직임 보상 회로(364)에 인가된 출력을 포함한다. 채널(340)은 또한 회로들(342, 343), 필드들을 리인터레이싱하는 회로(345) 간의 직렬 연결을 포함한다. 채널(340)의 출력 즉, 회로(364)의 입력은 이전의 매크로블록과의 차이가 감산기(325)에서 결정되고, 또한 가산기(343)의 제 2 입력에 인가되는 예측 매크로블록을 공급한다. 회로들(332, 333, 334, 341, 342, 343, 344, 364)은 회로들(312, 313, 314, 321, 322, 323, 324, 362)과 각각 동일하다.
판정 서브 어셈블리(350)는 인코딩 회로(314)의 출력에서 비트들의 수를 카운팅하는 제 1 카운터(351)와, 인코딩 회로(334)의 출력에서 비트들의 수를 카운팅하는 제 2 카운터(352) 및 이 두 수들을 비교하는 비교기(353)를 포함한다. 비교기(353)의 출력 신호에 의해 제어된 제 2 선택 단은 비공통 단자들이 두 인코딩 회로(314, 334)의 출력에 각각 연결되고, 공통 단자는 한편으로는 이 회로들(314, 324) 중 하나의 출력 신호를 버퍼 메모리에 인가하기 위한 버퍼 메모리(315)의 입력에 연결되고, 다른 한편으로는 각각의 예측 채널을 관련 인코딩 채널의 양자화 회로의 출력에 연결하거나 연결하지 않기 위한 제 1 및 제 2 스위치들(356, 357)에 연결되는 제 1 스위치(355)를 포함한다. 신호(S2)(이 경우 단일 비트로 구성됨)는 전송 후, 디코딩 장치(본 발명의 범위를 벗어나므로 이하에 기술되지 않음)에 인가되고 검토 중인 매크로블록들의 선들은 디인터레이싱되는지의 여부를 지시하기 위해 판정 서브 어셈블리(350)에 의해 공급된다.
제 2 패스를 실행하는 서브-시스템(300)의 입력에 제공되는 선택 단은 공통 단자가 코더의 입력 신호들을 수신하고, 비-공통 단자들이 제 1 패스에 대해, 포맷 변환 회로(375) 및 움직임 추정 회로(361)의 입력에 직접적으로 연결되고, 제 2 패스에 대해, 화상의 인터레이싱된 필드를 압축하는 회로(454)를 통해 이 두 회로들(375, 361)의 동일 입력에 연결되는 스위치(455)를 포함한다. 스위치(455)는 처리기(280)의 출력 신호(S1)에 의해 구성된 플래그에 의해 제어된다. 이 플래그가 S1=0 즉, 화상 시퀀스가 거의 움직임이 없는 것으로 고려될 수 있는 상황에 대응하면, 스위치(455)의 위치는 회로들(375, 361)에 직접 연결로 대응한다. 역으로, 플래그가 S1=1 즉, 중요한 움직임이 검출된 위치에 대응한다면, 회로(454)는 이 화상들이 회로들(375, 361)을 향해 전송되기 전에 인터레이싱된 화상들(PS)을 압축하도록 한다. 후자의 상황에서, 화상들은 더이상 인터레이싱되지 않음으로서, 코딩 단계는 단지 코딩 브랜치(coding branch)(310)에서만 발생할 것이다.
본 발명에 따른 코더의 다른 실시예에서, 장면 변화들을 검출하기 위한 더블 패스 인코딩 처리의 존재를 고려하는 것도 가능하다. 실제로, 시퀀스 내에서 화상들의 복잡성이 화상 유형에 의존하여 더 또는 덜 일정하다고 가정될 경우, 일정 양자화 스텝로 인코딩하는 결과들을 분석함으로서 입력 시퀀스 내의 장면 변화들을 검출하는 것이 기대될 수 있다. 이 장면 변화 검출의 제한은 단지 화상들의 재명령 때문에 I 및 P 화상들에 인가된다는 것이다.
P 화상들 상에서의 검출 경우가 첫번째로 기술될 것이다. 임의의 P 화상 상에 장면 변화 검출 움직임을 인가하기 위해서, 이전의 두개의 P 화상들의 저장 단계가 요구된다. 검출 파라미터들은 다음과 같다:
NbIntra, 현재 화상에 대해 인코딩된 인트라 매크로블록들의 수,
NbIntraPrev, 이전의 P 화상의 제 1 패스에서 인코딩된 인트라 매크로블록들의 수,
NbIntraPrev2, 더 이전의 P 화상의 제 1 패스에서 인코딩된 인트라 매크로블록들의 수,
SumIntra = NbIntraPrev + NbIntraPrev2,
NbBits, LastNbBits, 현재 및 이전의 P 화상들의 제 1 패스에 사용된 비트들의 수,
X1p, LastX1p, 제 1 패스의 종단에서, 현재 P 화상 및 이전의 P 화상 각각의 복잡성 결과,
NbNomc, 움직임 보상 없이 인코딩된 매크로블록들의 수,
Nbmc, 움직임 보상을 갖는 인코딩된 매크로블록들의 수,
NbMb, 화상의 매크로블록들의 수.
다음이 주목될 것이다.
M=1일 경우, 알고리즘은 너무 많은 I 화상들을 피하기 위해 I 화상 다음의 2개의 P 화상들에 인가되지 않으며, 그 결과로서, 화상 품질의 손상을 초래하고,
알고리즘은 임의의 조건들에서 I 화상 다음의 P 화상 상에 인가되지 않는다.
알고리즘은 다음과 같다.
If (10*NbBits>=4*ThresBits*LastNbBits) and
(10*X1p>=4*ThresX*LastX1p) and
(10*NbNomc<7NbMb) and (10*Nbmc<7*NbMb)
(10*NbNomc<7NbMb) and (10*Nbmc<7*NbMb)
이 조건을 만족하면 장면 변화가 있고,
Else If (20*NbIntra>=Thres1*SumIntra) and (10*NbIntra>=4*NbMb)
이 조건을 만족하면 장면 변화가 있고,
Else If (20*NbIntra>=Thres2*SumIntra) and (100*NbIntra>=35*NbMb)
이 조건을 만족하면 장면 변화가 있고,
Else If (10*NbIntra>=9*NbMb)
이 조건을 만족하면 장면 변화가 있고,
Else If (10*NbBits>=ThresBits*LastNbBits) and
(10*X1p>=ThresX*LastX1p) and
(10*NbIntra>=4*NbMb)
(10*X1p>=ThresX*LastX1p) and
(10*NbIntra>=4*NbMb)
이 조건을 만족하면 장면 변화가 있으며, 이 때의 변수 값은
- thres1 = 17
- thres2 = 30
- thresX = 15
- thresBits = 20 이다.
(몇몇 시퀀스들의 연구에 기초한 임계값들의 정의는 실험에 의해 증명할 수 있다).
I 화상들 상에서의 검출의 경우가 이후 기술된다. P 화상 상에서의 장면 변화가 이전의 P 화상들의 결과들을 언급함으로서 검출되는 것처럼, 거짓 검출은 연속의 P 화상들이 I 화상에 의해 분리될 때 발생할 수 있다. 그것은 장면 변화가 I 화상 상에서 발생되는지의 여부를 검출하는데 요구되기 때문이다. I 화상 상에서의 장면 변화는 이전의 B 프레임들(I 화상들 바로 다음에 코딩됨)의 예측 모드들(삽입, 포워드, 백워드)을 연구함으로써 용이하게 검출될 수 있다. 극소수의 삽입 예측들이 있는 경우와 포워드 또는 백워드 예측 중 하나가 두 B 프레임들 상의 나머지보다 훨씬 더 많이 사용되는 경우, 이 세가지 화상들 중 하나에 장면 변환이 있다는 것을 의미한다. 그러므로, I 화상(인코딩 명령에서) 다음의 B 화상들에 대해, 한 화상이
- TtBidir이 양방향 예측으로 인코딩된 매크로블록의 수이고,
- TtForw가 포워드 예측으로 인코딩된 매크로블록의 수이고,
- TtBack이 백워드 예측으로 인코딩된 매크로블록의 수인
(100*TtBidir<15*NbMb)이고, ((TtForw>10*TtBack) 또는 (TtBack>10*TtForw))를 갖는다면, I 화상 상에 장면 변화 검출이 있다. 장면 컷 검출의 알고리즘은 I 화상 다음의 제 1 P 화상에 인가되지 않을 것이지만, 대신에 I 화상 다음의 제 1 P 화상에 대해, 검출 통계가 장면 변환이 화상 9에 발생하는 예에서 설명되는 것처럼 업데이트될 것이다.
입력 명령 : B5 B6 P7 B8 B9 I10 B11 B12 P13...
인코딩 명령 : P7 B5 B6 I10 B8 B9 P13 B11 B12...
이 경우, B8 화상에 대해, 대부분의 예측들이 화상 P7에 언급될 것이고, 반면, B9 화상에 대해, 그들은 화상 I10에 언급할 것이다. 이것은 제 1 인코딩 패스로부터 얻은 통계 결과들로부터 추론될 수 있다.
Claims (4)
- 비디오 화상들의 시퀀스를 코딩하는 방법으로서, 제 1 패스 인코딩 서브-단계가 후속하는 현재 화상을 매크로블록들의 시퀀스로 변환하는 제 1 변환 서브-단계를 포함하는 제 1 코딩 단계와, 출력 코딩된 비디오 비트스트림이 종단에서 발생되는 제 2 패스 인코딩 서브-단계가 후속하는 유사한 제 2 변환 서브-단계를 포함하는 제 2 코딩 단계를 포함하는, 상기 비디오 화상들의 시퀀스 코딩 방법에 있어서,상기 제 1 패스 인코딩 서브-단계로부터 얻어진 통계 결과들은 화상에서 필드 모드에 따라 코딩되거나 코딩되지 않은 매크로블록들의 수(NFEM)를 규정하고, 대응하는 플래그를 발생하기 위해 제공되고, 이어서 상기 플래그에 대응하는 코딩 판정이 상기 통계 결과들에 관계된 미리결정된 기준에 따라 상기 제 2 패스 인코딩 서브-단계에 제공되는 것을 특징으로 하는, 비디오 화상들의 시퀀스 코딩 방법.
- 삭제
- 삭제
- 각 화상이 매크로블록들이라고 불리는 서브화상들로 나누어지는 인터레이싱-필드 화상 시퀀스들에 대응하는 디지털 신호들을 인코딩하는 비디오 코더로서, 매크로블록 레벨에서 제 1 코딩 단계를 실행하는 제 1 코딩 서브-시스템 및 출력 코딩된 비트스트림이 종단에서 발생되는 제 2 코딩 단계를 실행하는 제 2 코딩 서브-시스템을 포함하는, 상기 비디오 코더에 있어서,(A) 상기 제 1 서브 시스템은 인터레이싱된 데이터를 압축하는 제 1 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 1 인코딩 채널과, 그와 병렬로, 인터레이싱되지 않은 데이터를 압축하는 제 2 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 2 인코딩 채널과, 상기 제 1 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 1 예측 채널과, 그와 병렬로, 상기 제 2 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 2 예측 채널로서, 상기 제 2 섹션은 그 입력측에 상기 필드들을 디인터레이싱하는 회로를 포함하고, 상기 제 2 예측 채널은 상기 필드들을 리인터레이싱하는 회로를 포함하는, 상기 제 2 예측 채널과, 상기 제 1 및 제 2 인코딩 채널들의 출력 신호들을 비교하는 수단 및 필드 모드에 따라 코딩된 매크로블록들의 수를 카운팅하는 수단을 포함하는 판정 서브 어셈블리와, 필드 움직임 보상 모드에 따라 예측된 매크로블록들의 수를 카운팅하는 계산 회로, 및 상기 매크로블록 수들을 수신하고, 또한 현재 및 마지막 화상의 평균 양자화 스텝들을 저장하는 처리기를 포함하고,(B) 상기 제 2 서브 시스템은 인터레이싱된 데이터를 압축하는 제 3 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 3 인코딩 채널과, 그와 병렬로, 인터레이싱되지 않은 데이터를 압축하는 제 4 섹션과 인코딩 섹션의 직렬 배치를 포함하는 제 4 인코딩 채널과, 상기 제 1 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 3 예측 채널과, 그와 병렬로, 상기 제 4 섹션의 출력 신호들에 기초한 제 4 예측 채널로서, 상기 제 4 섹션은 그 입력측에 상기 필드들을 디인터레이싱하는 회로를 포함하고, 상기 제 4 예측 채널은 상기 필드들을 리인터레이싱하는 회로를 포함하는, 상기 제 4 예측 채널과, 상기 제 1 및 제 2 인코딩 채널들의 출력 신호들을 비교하는 수단 및 상기 비교 결과에 따라 상기 예측 및 인코딩 채널들을 선택하는 수단을 포함하는 판정 서브 어셈블리와, 입력 신호들에 의해 구성된 통계 결과들에 기초하여 상기 처리기에 의해 전송되는 출력 플래그의 값에 따라, 코딩될 상기 화상들을 상기 제 2 서브-시스템의 입력에 직접적으로 또는 상기 필드 인터레이싱을 억압하는 회로를 통해 접속하는 수단을 포함하는 선택단을 포함하는 것을 특징으로 하는, 비디오 코더.
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