KR100871588B1 - 인트라 부호화 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

인트라 부호화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명은 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 장치에 있어서, 부호화하고자 하는 현재 매크로 블록과 인접한 이웃 블록과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정하고, 결정된 예측 블록의 크기 및 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 인트라 프레임 예측부; 상기 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차이로 이루어진 에러블럭을 생성하는 감산기; 상기 에러 블록을 저주파수 대역의 신호와 고주파수 대역의 신호로 변환하고 양자화하는 변환/양자화부; 및 상기 양자화된 결과를 부호화하는 부호화부를 포함함을 특징으로 한다.
H.264, 인트라 부호화, 예측 부호화, 예측 모드, 상관관계

Description

인트라 부호화 장치 및 그 방법{Intra-coding apparatus and method}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 인트라 부호화 방식이 적용되는 동영상 부호화기에 대한 블록도이다.
도 2는 도 1의 인트라 프레임 예측부에 대한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 이웃 블럭들과의 상관관계를 도출하기 위해 선택된 화소들을 도시한 도면이다.
도 4는 도 2의 예측블록 크기별 예측 모드 결정부에 대한 블록도이다.
도 5는 인트라 16× 16 예측 모드에 대한 에지방향을 도시한 도면이다.
도 6은 인트라 4× 4 예측 모드에 대한 에지방향을 도시한 도면이다.
도 7은 인트라 4× 4 예측 모드에 대한 에지방향별 히스토그램 맵을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 인트라 부호화 방법에 대한 처리 흐름도이다.
도 9는 도 8의 예측 블록 크기 및 예측 모드 결정 단계에 대한 처리 흐름도이다.
도 10은 도 9의 16× 16 크기의 예측 모드 결정 단계에 대한 처리 흐름도이다.
도 11은 도 9의 4× 4 크기의 예측 모드 결정 단계에 대한 처리 흐름도이다.
본 발명은 인트라 부호화 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 특히 H.264/AVC(Advanced Video Coding)의 동영상 부호화를 위한 인트라 부호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 디지털 비디오 서비스를 위한 제품 및 통신매체들이 급속하게 발전되고 있다. 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.
특히 H.264는 차세대 비디오 압축 표준으로서, H.264 부호화 방식은 기존의 비디오 압축 방식들(예컨대, MPEG 시리즈 및 H.263 등)보다 적은 비트율에서 고화질의 비디오를 압축하는 것을 목표로 한다. 이를 위해, H.264 부호화 방식은 압축 효율을 높이기 위한 새로운 기법들을 적용하고 있다. 예를 들어, H.264 부호화 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) 방식’을 추가로 더 도입하였다.
상기 ‘인트라 프레임 예측 방식’은 H.264 코덱의 부호화 단위인 매크로 블록(16x16 화소들의 집합)이 동일한 영상 내에서 주변 블록들과 공간적 유사성을 가진다는 특성을 이용하여, 현재 부호화하려는 매크로 블록의 화소 값과 이미 부호화된 주변 블록들의 화소 값의 차이만을 부호화함으로써 공간 내 상관성을 줄이는 방법이다.
이와 같이 ‘인트라 프레임 예측 방식’이 도입된 H.264 부호화 방식(이하, ‘H.264 예측 부호화’라 칭함)은 공간영역의 방향성을 이용한 다수의 예측 모드를 사용함으로써 실제 부호화 대상인 잔여신호를 최소화하여 압축 성능을 향상시킨다.
H.264 예측 부호화에 있어서, 휘도(luminance) 성분의 경우 인트라 4x4 모드(I4MB)와 인트라 16x16(I16MB)모드의 두 가지 인트라 매크로 블록 모드들이 존재한다. 이 중 인트라 4x4 모드의 경우 매크로 블록을 4x4 서브 블록으로 나누고 각각의 서브 블록에 대해 모드 0 내지 모드 8의 9가지 예측 모드 중 하나를 선택하여 부호화한다. 16x16 모드의 경우 매크로 블록의 크기로 모드 0 내지 모드 3의 4가지 모드 중 하나를 선택하여 부호화한다. 이 중 모드 3인 플래인(Plane)모드는 휘도 변화가 서서히 일어나는 부분에 검출이 용이한 방법으로써, 쌍일차 변환(Bilinear Transform)의 간략치를 이용한다. 한편, 색차 성분(chrominance)의 경우 휘도의 인트라 16x16 모드와 유사하게 4가지 예측모드를 가지며, 예측 시 서브블록의 크기 8x8로 각각의 색차성분 (Cb,Cr)에 대해서 수행한다.
예를 들어, 휘도 성분 인트라 4x4 모드의 부호화 동작의 경우 H.264 인트라 예측 부호화기는 먼저 16x16 매크로 블록을 총 16개의 4x4 서브 블록으로 나눈다. 그리고 그 4x4 서브 블록들 각각에 대하여, 9가지의 예측 모드별 서브 블록들을 모두 생성한 후 그 9개의 서브 블록들간의 에러비용을 비교하여 에러비용이 가장 적은 하나의 예측 모드를 선택하는 과정을 반복 수행한다. 즉 각 서브 블록별로 에러비용이 최소가 되는 예측 모드를 찾아 최적의 예측 부호화 모드를 결정하게 된다. 결과적으로 휘도 성분 인트라 4x4 모드의 부호화를 위해 16개의 서브 블록들 각각에 대하여 9번의 예측을 수행하여야 된다.
한편, 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.
결과적으로 H.264 AVC 방식은 현재 매크로 블록에 대한 인트라 프레임 예측 모드를 결정하기 위하여 9가지의 4x4 예측 모드들과 4가지의 16x16 예측 모드들을 합한 총 13가지의 모드에 대해 에러비용을 계산한 후, 에러비용이 가장 적은 예측 모드로 인트라 매크로 블록을 생성하고, 이를 이용하여 인트라 부호화를 수행한다.
이로 인해 종래의 H.264 부호화기는 인트라 부호화를 위해 많은 계산량과, 하드웨어 및 부호화 시간이 요구되었다.
따라서 본 발명은 H.264 부호화시 계산량을 줄여 처리시간을 단축시키면서 좋은 화질을 유지시키는 인트라 부호화 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 인트라 부호화 장치는 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 장치에 있어서, 부호화하고자 하는 현재 매크로 블록과 인접한 이웃 블록과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정하고, 결정된 예측 블록의 크기 및 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 인트라 프레임 예측부; 상기 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차이로 이루어진 에러블럭을 생성하는 감산기; 상기 에러 블록을 저주파수 대역의 신호와 고주파수 대역의 신호로 변환하고 양자화하는 변환/양자화부; 및 상기 양자화된 결과를 부호화하는 부호화부를 포함한다.
바람직하기로는, 상기 인트라 프레임 예측부는 상기 현재 매크로 블록의 상단에 인접한 제1 이웃블록과 상기 현재 매크로 블록과의 상관성을 나타내는 수직 상관성 계수를 산출하는 수직 상관성 측정기; 상기 현재 매크로 블록의 좌측에 인접한 제2 이웃블록과 상기 현재 매크로 블록과의 상관성을 나타내는 수평 상관성 계수를 산출하는 수평 상관성 측정기; 상기 수직 상관성 계수 및 상기 수평 상관성 계수를 양자화 스텝과 비교하는 상관성 결정부; 상기 상관성 결정부의 비교 결과에 따라 예측 블록 크기를 결정하는 예측 블록 크기 결정부; 상기 예측 블록 크기 결 정부에서 결정된 예측 블록 크기에 기초하여 예측 모드를 결정하는 예측 모드 결정부; 및 상기 결정된 예측모드로 예측블록을 생성하는 예측블록 생성부를 포함한다.
이 때 상기 수직 상관성 측정기는 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제1 화소그룹; 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제2 화소그룹; 상기 제1 화소그룹과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제3 화소그룹; 및 상기 제2 화소그룹의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제4 화소그룹들 각각의 화소 값을 입력받고, 상기 제1 화소그룹과 상기 제3 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제1 수직상관성 계수 및 상기 제2 화소그룹과 상기 제4 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제2 수직상관성 계수를 산출한다.
또한 상기 수평 상관성 측정기는 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제5 화소그룹; 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제6 화소그룹; 상기 제5 화소그룹과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제7 화소그룹 및 상기 제6 화소그룹의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제8 화소그룹들 각각의 화소 값을 입력받고, 상기 제5 화소그룹과 상기 제7 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제1 수평상관성 계수 및 상기 제6 화소그룹과 상기 제8 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제2 수평상관성 계수를 산출한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서 제공하는 인트라 부호화 방법은 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 장치에 있어서, 부호화하고자 하는 현재 매크로 블록과 인접한 이웃 블록과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정하는 단계; 상기 결정된 예측 블록의 크기 및 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 단계; 상기 현재 매크로 블록과, 상기 예측 매크로블록간의 차이로 이루어진 에러 블록을 생성하는 단계; 및 상기 에러 블록을 주파수 대역의 신호로 변환하고 양자화하여 부호화하는 단계를 포함한다.
바람직하기로는, 상기 예측블록의 크기 및 예측 모드 결정단계는 상기 현재 매크로 블록의 상단에 인접한 제1 이웃블록 및 상기 현재 매크로 블록의 좌측에 인접한 제2 이웃블록들 각각으로부터 수직 및 수평 상관관계를 도출하기 위한 화소를 수집하는 단계; 상기 수집된 화소로부터 상기 이웃 블록들과 상기 현재 매크로 블록간 수직 및 수평 상관성 계수를 산출하는 단계; 상기 상관성 계수와 양자화 스텝간의 관계에 의거하여 예측 블록의 크기를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 예측 블록의 크기에 기초하여 예측 모드를 결정하는 단계를 포함한다.
이 때, 상기 예측 블록의 크기 결정단계는 상기 수직 및 수평 상관성 계수들이 모두 양자화 스텝의 1/3배 미안인 경우 예측블록의 크기를 16× 16 으로 결정하고, 그렇지 않으면 예측 블록의 크기를 4× 4 로 결정하는 것이 바람직하다.
또한 상기 예측모드 결정단계는 상기 결정된 예측 블록의 크기가 16× 16인 경우 상기 수직 및 수평 상관성 계수를 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 4가 지의 16× 16 예측 모드들 중 수직모드, 플래인 모드 및 수평 모드 중 어느 하나의 예측 모드를 선택하는 단계; 상기 선택된 예측모드에 대하여 에러비용을 계산하는 단계; 4가지의 16× 16 예측 모드들 중 DC 모드의 에러비용을 계산하는 단계; 및 상기 선택된 예측모드와 상기 DC 모드 중 에러비용이 더 낮은 예측 모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
또한 상기 예측모드 결정단계는 상기 결정된 예측 블록의 크기가 4× 4인 경우 기 저장된 이전 4× 4 예측모드를 이용하여 현재 매크로 블록의 에러비용을 산출하는 단계; 상기 산출된 에러비용과 기 저장된 이전 4× 4 예측모드에 대한 이전 에러비용을 비교하는 단계; 상기 비교 결과 상기 이전 에러비용이 작거나 같은 경우 상기 이전 4× 4 예측모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정하는 단계; 상기 비교 결과 상기 이전 에러비용이 큰 경우 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분들에 대한 에지맵을 생성하는 단계; 상기 에지맵에 기초하여 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향을 검출하는 단계; 상기 에지 성분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러비용을 산출하는 단계; 상기 에지 성분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러비용을 비교하는 단계; 및 상기 비교 결과 에러비용이 더 낮은 예측 모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시 예에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 실시 예를 예시하는 첨부도면 및 첨부도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 인트라 부호화 방식이 적용되는 동영상 부호화기에 대한 블록도이다. 도 1을 참조하면 상기 동영상 부호화기(100)는 부호화 제어부(105), 스위치부(110), 제1 가산기(115), 변환/양자화부(120), 부호화부(125), 역양자화/역변환부(130), 제2 가산기(135), 디블로킹부(140), 저장부(145), 움직임 추정부(150), 움직임 보상부(155)를 포함한다.
도시된 동영상 부호화기(100)는 16× 16 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.
부호화 제어부(105)는 기 저장된 처리 알고리즘 또는 입력된 신호에 응답하여 동영상 부호화기(100)의 동작을 제어한다. 예를 들어, 부호화 제어부(105)는 스위치부(110), 변환/양자화부(120), 부호화부(125), 역양자화/역변환부(130) 및 움직임 추정부(150)의 동작을 제어한다. 특히 부호화 제어부(105)는 제1 가산기(115)가 인트라 프레임 예측부(200) 또는 움직임 보상부(155) 중 어느 하나와 연결되도록 스위치부(110)를 제어한다. 즉 스위치부(110)는 인트라 프레임 예측부(200)의 예측 결과를 제1 가산기(115)로 전달하여 인트라 부호화(intra coding)가 이루어지도록 하거나, 움직임 보상부(155)의 처리 결과를 제1 가산기(115)로 전달하여 인터 부호화(inter coding)가 이루어지도록 한다.
먼저, 동영상 부호화기(100)의 인트라 부호화(intra coding)가 이루어지는 동작을 설명하면 다음과 같다. 제1 가산기(115)는 입력 매크로 블록과 인트라 프레임 예측부(200)로부터 출력되는 예측 매크로 블록의 차이로 이루어진 에러 블록(difference block)을 생성하여 출력한다.
이 때, 인트라 프레임 예측부(200)는 저장부(145)에 기 저장된 이전 프레임을 이용하여 부호화하고자 하는 현재 매크로 블록을 예측하여 출력한다. 즉, 인트라 프레임 예측부(200)는 상기 매크로 블록과 인접한 이웃 블록과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정하고, 그 결과를 이용하여 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성한다. 인트라 프레임 예측부(200)의 동작에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. 즉 인트라 프레임 예측부(200)는 도 2를 참조하여 상세히 설명할 것이다.
변환/양자화부(120)는 제1 가산기(115)에서 출력되는 에러 블록을 주파수 대역 신호로 변환하고 양자화한다. 예를 들어, 변환/양자화부(120)는 상기 에러 블록을 이산여현변환(DCT: Discrete Cosine Transform)을 통해 주파수 대역 신호로 변환하고 변환된 DCT 계수들을 양자화한다.
부호화부(125)는 그 양자화된 결과를 부호화한다. 예를 들어, 양자화된 DCT 계수들을 가변길이부호화(VLC: Variable Length Coding) 또는 콘텍스트 적응 가변길이부호화(CAVLC: Context-Adaptive VLC) 방식에 따라 엔트로피 부호화하여 출력한다.
역양자화/역변환부(130)는 상기 양자화된 DCT 계수를 역양자화하고 역 변환 (역 DCT)한다. 제2 가산기(135)는 역 DCT 결과를 인트라 프레임 예측부(200)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(140)에 의해 디블로킹 필터링이 수행된다. 이와 같이 디블로킹부(140)에서 최종 필터링되어 복원된 매크로 블록은 저장부(145)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(150)는 저장부(145)에 저장된 참조 프레임에 대한 입력 매크로 블록의 움직임 추정을 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(155)는 움직임 추정부(150)에서 출력된 움직임 데이터를 이용하여 움직임 추정에 이용된 참조 프레임으로부터 입력 매크로 블록에 대응하는 매크로 블록을 추출한다. 제1 가산기(115)는 입력 매크로 블록으로부터 움직임이 보상된 매크로 블록을 감산하여 그 차를 구하고, 변환/양자화부(120)는 제1 가산 기(115)의 출력을 DCT 및 양자화하며, 부호화부(125)는 양자화된 DCT 계수와 움직임 추정부(150)에서 추정된 움직임 벡터를 함께 엔트로피 부호화하여 압축된 비트 스트림을 출력한다.
본 발명은 인트라 부호화에 관한 것으로서, 인트라 프레임 예측부(200)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 이웃 블록과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정한 후 그 예측 모드에 의해 예측 매크로 블록을 생성함으로써 예측 횟수 및 에러 비용의 산출 횟수가 현저하게 줄어든다. 따라서 본 발명은 좋은 화질을 유지하면서도 부호화에 소요되는 계산량 및 처리 시간을 단축시킬 수 있는 것이다.
도 2는 도 1의 인트라 프레임 예측부(200)에 대한 블록도이다. 도 2를 참조하면 인트라 프레임 예측부(200)는 수직상관성 측정기(210), 수평상관성 측정기(220), 상관성 결정부(230), 예측 블록 크기 결정부(240), 예측 블록 크기별 예측 모드 결정부(250) 및 예측 블록 생성부(260)를 포함한다.
수직 상관성 측정기(210)는 부호화 하고자 하는 현재 매크로 블록의 상단에 인접한 제1 이웃블록과 상기 현재 매크로 블록과의 상관성을 나타내는 수직 상관성 계수를 산출한다. 수직 상관성 측정기(210)는 효율적인 상관성 검출을 위해 상기 제1 이웃 블록의 화소들 일부 및 현재 매크로 블록의 화소들 일부를 이용하는 것이 바람직하다.
한편 수평 상관성 측정기(220)는 상기 현재 매크로 블록의 좌측에 인접한 제2 이웃블록과 상기 현재 매크로 블록과의 상관성을 나타내는 수평 상관성 계수를 산출한다. 수평 상관성 측정기(220)는 효율적인 상관성 검출을 위해 상기 제2 이웃블록의 화소들 일부 및 현재 매크로 블록의 화소들 일부를 이용하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 이웃 블록들과의 상관관계를 도출하기 위해 선택된 화소들을 도시한 도면으로서, 수직 상관성 측정기(210) 및 수평 상관성 측정기(220) 각각으로 인가되는 화소들의 예를 도시하고 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면 수직 상관성 측정기(210)는 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 제1 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제1 화소그룹(E); 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제2 화소그룹(F); 제1 화소그룹(E)과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제3 화소그룹(G); 및 제2 화소그룹(F)의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제4 화소그룹(H)들 각각의 화소 값을 입력받고, 제1 화소그룹(E)과 제3 화소그룹(G)간의 상관성을 나타내는 제1 수직상관성 계수(σV1) 및 상기 제2 화소그룹(F)과 상기 제4 화소그룹(H)간의 상관성을 나타내는 제2 수직상관성 계수(σV2)를 산출하는 것이 바람직하다.
이 때, 제4 화소그룹(H)은 도 3에 예시된 바와 같이 현재 매크로 블록 내에서 수직방향으로 중앙에 위치한 일련의 화소들인 것이 바람직하다. 하지만, 제4 화소그룹(H)의 화소들은 도 3에 도시된 것으로 한정되지는 않는다. 즉, 제4 화소그룹(H)은 제2 화소그룹(F)의 화소들과 소정 간격 떨어진 상태에서 평행을 이루는 다른 화소들로 구성되는 것도 가능한 것이다.
한편 수평 상관성 측정기(220)는 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 제2 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제5 화소그룹(A); 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제6 화소그룹(B); 상기 제5 화소그룹(A)과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제7 화소그룹(C) 및 상기 제6 화소그룹(B)의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제8 화소그룹(D)들 각각의 화소 값을 입력받고, 제5 화소그룹(A)과 상기 제7 화소그룹(C)간의 상관성을 나타내는 제1 수평상관성 계수(σH1) 및 상기 제6 화소그룹(B)과 상기 제8 화소그룹(D)간의 상관성을 나타내는 제2 수평상관성 계수(σH2)를 산출하는 것이 바람직하다.
이 때, 제8 화소그룹(D)은 도 3에 예시된 바와 같이 현재 매크로 블록 내에서 수평방향으로 중앙에 위치한 일련의 화소들인 것이 바람직하다. 하지만, 제8 화소그룹(D)의 화소들은 도 3에 도시된 것으로 한정되지는 않는다. 즉, 제8 화소그룹(D)은 제6 화소그룹(B)의 화소들과 소정 간격 떨어진 상태에서 평행을 이루는 다 른 화소들로 구성되는 것도 가능한 것이다.
수직 상관성 측정기(210) 및 수평 상관성 측정기(220)에서 수직 및 수평 상관성 계수들을 산출하기 위한 계산식이 [수학식 1] 내지 [수학식 4]에 예시되어 있다. [수학식 1]은 제1 수직 상관성 계수(σV1)를 산출하기 위한 계산식이고, [수학식 2]는 제2 수직상관성 계수(σV2)를 산출하기 위한 계산식이고, [수학식 3]은 제1 수평상관성 계수(σH1)를 산출하기 위한 계산식이고, [수학식 4]는 제2 수평상관성 계수(σH2)를 산출하기 위한 계산식이다.
Figure 112007046107638-pat00001
Figure 112007046107638-pat00002
Figure 112007046107638-pat00003
Figure 112007046107638-pat00004
[수학식 1] 내지 [수학식 4]에서 ‘n’은 입력된 화소의 순서이고, F(a,b)는 좌표 a(세로),b(가로)가 나타내고 있는 화소값을 나타낸다.
다시 도 2를 참조하면 수직 상관성 측정기(210) 및 수평 상관성 측정기(220)로부터 수직 및 수평 상관성 계수들(σV1, σV2, σH1, σH2)을 전달받은 상관성 결정부(230)는 그 상관성 계수들(σV1, σV2, σH1, σH2)을 양자화 스텝(Qstep)과 비교한다. 즉 상관성 결정부(230)는 상기 제1 및 제2 수직 상관성 계수들(σV1, σV2)의 합인 수직 상관성 계수(σV)와, 상기 제1 및 제2 수평 상관성 계수들(σH1, σH2)의 합인 수평 상관성 계수(σH)를 각각 양자화 스텝(Qstep)과 비교하여, [수학식 5] 및 [수학식 6]의 조건을 만족하는 지를 확인한다.
Figure 112007046107638-pat00005
Figure 112007046107638-pat00006
예측 블록 크기 결정부(240)는 상관성 결정부(230)의 비교 결과에 따라 예측 블록 크기를 결정한다. 즉 예측 블록 크기 결정부(240)는 수직 상관성 계수(σV) 및 수평 상관성 계수(σH)가 각각 [수학식 5] 및 [수학식 6]을 모두 만족하는 경우 예측 블록의 크기를 16× 16으로 결정하고, 그렇지 않은 경우 예측 블록의 크기를 4× 4 로 결정한다.
이는 수직 및 수평 상관성 계수들(σV, σH) 각각이 상기 조건을 만족하는 경우, 확률값이 ± 3σ 내에 존재하는 영점 평균 라플라시안 분포(zero mean laplacian distribution) 모델([수학식 7] 참조)을 만족하는 것을 의미하며, 이와 같이 예측 후 발생하는 값이 ‘0’에 근접하는 경우 16× 16 블록 크기로 부호화되는 경우를 나타내기 때문이다.
Figure 112007046107638-pat00007
이 때, Pe(e)는 라플라시안분포 함수이고, σe는 에러값의 표준 편차의 분포를 나타내는 값이다.
예측 블록 크기별 예측 모드 결정부(250)는 예측 블록 크기 결정부(240)에서 결정된 예측 블록 크기에 기초하여 예측 모드를 결정한다. 즉 예측 블록 크기별 예측 모드 결정부(250)는 예측 블록 크기 결정부(240)로부터 전달된 예측 블록 크기 정보에 의거하여 예측 모드를 결정한다. 이 때, 예측 블록 크기 결정부(240)의 동 작에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다. 즉 예측 블록 크기 결정부(240)는 도 4를 참조하여 상세히 설명할 것이다.
예측 블록 생성부(260)는 예측 블록 크기별 예측 모드 결정부(250)에서 결정된 예측모드로 예측블록을 생성한다.
도 4는 도 2의 예측블록 크기별 예측 모드 결정부(250)에 대한 블록도이다. 도 4를 참조하면 예측 블록 크기별 예측 모드 결정부(250)는 예측 블록의 크기가 16× 16인 경우 도 5에 예시된 4가지의 16× 16 예측 모드들 중 에러 비용이 가장 낮은 복수의 예측 모드를 선택하는 16× 16 예측 모드 처리부(J); 상기 결정된 예측 블록의 크기가 4× 4인 경우 도 6에 예시된 9가지의 4× 4 예측 모드들 중 에러 비용이 가장 낮은 적어도 하나의 예측 모드를 선택하는 4× 4 예측 모드 처리부(I); 및 상기 16× 16 예측 모드 처리부 또는 상기 4× 4 예측 모드 처리부 중 어느 하나로부터 출력되는 적어도 하나의 예측 모드들 중 에러 비용이 가장 낮은 예측 모드를 예측 모드로 결정하는 예측 모드 최종 결정부(256)를 포함한다.
16× 16 예측 모드 처리부(J)는 상관성 비교부(254) 및 에러비용 계산부(255)를 포함하며, 예측 블록 크기 결정부(240)로부터 전달된 예측 블록 크기 정보가 16× 16인 경우에 동작한다.
현재 예측하려는 매크로 블록의 크기가 16x16으로 결정될 경우, 상관성 비교부(254)는 수직 상관성 계수와 상기 수평 상관성 계수를 비교하고, 에러비용 계산부(255)는 상관성 비교부(254)의 비교 결과에 의거하여 수직모드, 플래인 모드 및 수평 모드 중 어느 하나의 예측모드에 대한 에러비용을 산출한다. 즉 에러비용 계 산부(255)는 수직 상관성 계수가 수평 상관성 계수보다 작은 값을 가지는 경우(σV < σH) 수직 모드로 에러비용을 산출하고, 수평 상관성 계수가 수직 상관성 계수보다 작은 값을 가지는 경우(σV > σH) 수평 모드로 에러비용을 산출하고, 수직 상관성 계수와 수평 상관성 계수의 값이 같은 경우(σV = σH) 플래인(plane) 모드로 에러비용을 산출한다.
또한 DC 모드의 에러비용을 산출하고 그 결과를 상기 예측 모드 최종 결정부(256)로 전달한다. 이 때, DC 모드의 경우 상관성 비교부(254)의 비교 결과와 무관하게 항상 선택되는데, 이는 H.264의 공간 예측 부호화가 DC-DPCM에 기반하고 있어, 공간을 이루고 있는 성분이 평균적인 화소값으로 이루어지거나, 표준편차가 크지 않는 경우 DC(평균)모드로 부호화되기 때문이다.
4× 4 예측 모드 처리부(I)는 에러비용 계산부(251), 비교부(252) 및 에지맵 생성부(253)를 포함하며, 예측 블록 크기 결정부(240)로부터 전달된 예측 블록 크기 정보가 4× 4인 경우에 동작한다.
현재 예측하려는 매크로 블록의 크기가 4× 4로 결정될 경우, 에러비용 계산부(251)는 이전에 선택된 4× 4 예측모드(이하, ‘이전 4× 4 예측 모드’라 칭함)를 이용한 현재 매크로 블록의 에러비용을 산출한다. 그리고 비교부(252)는 상기 이전 4× 4 예측모드에 대한 이전 에러비용과 상기 산출된 에러비용을 비교한다. 상기 비교 결과 이전 에러비용이 더 작거나 같은 경우 상기 이전 4× 4 예측모드를 예측 모드 최종 결정부(256)로 전달한다. 이 때 에러비용 계산부(251)는 SATD(Sum of Absolute Transform Difference)를 적용하여 에러비용을 산출하는 것이 바람직하다. 또한 이전 에러비용은 비교부(252)에 미리 저장되어 있는 것이 바람직하다. 하지만 상기 에러비용 산출 방법이나 에러비용 저장 영역은 상기 예에 의해 한정되지는 않는다.
이와 같이 이전 4× 4 예측모드를 우선적으로 선택하여 예측 모드 여부를 판단하는 이유는 일반적인 영상에서 공간영역의 상관성이 매우 높으며, 이로 인해 부호화된 인트라 4× 4의 경우 인접한 4× 4 서브 블록간의 인트라 4× 4 부호화 모드가 같은 경우가 많기 때문이다. 상기 예에서와 같이 이전 결과를 현재 부호화하려는 4× 4 서브 블록에 적용할 경우 나머지 8가지 모드에 대해선 예측하지 않아도 되므로 연산량을 줄일 수 있다. 즉 이 경우 연산량이 종래의 방법과 비교하여 1/9 줄어든 효과가 있는 것이다.
한편 비교부(252)의 비교 결과 상기 이전 에러비용이 더 큰 경우 비교부(252)는 에지맵 생성부(253)를 제어하여 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분들에 대한 에지맵을 생성하도록 한다. 이는 상기 에지맵에 근거하여 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향에 대한 예측 모드를 선택할 수 있도록 하기 위함이다.
에지멥 생성부(253)의 에지맵 생성 결과의 예가 도 7에 예시되어 있다. 도 7은 인트라 4× 4 예측 모드에 대한 에지방향별 히스토그램 맵을 도시한 도면으로서, 도 7에는 모드 5, 즉 도 6의 예에서 ‘Vertical-right 모드’의 값이 가장 큰 값을 나타내는 예를 도시하고 있다.
상기와 같은 에지맵을 전달받은 에러비용 계산부(251)는 그 에지맵에 기초하여 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향을 검출하고, 상기 에지 성분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러비용을 산출하여 그 결과를 상기 예측 모드 최종 결정부(256)로 전달한다.
H.264에서 DC모드를 제외한 나머지 인트라 4× 4 예측모드 8가지는 각기 다른 방향성분을 대표하며 각 성분 간은 26도 정도 차이가 있다. 한편, 영상 신호에서는 영상 안에 영역의 경계를 나타내는 에지(edge)라는 성분으로 방향성을 표현할 수 있다. 따라서 도 8과 같이 공간 예측 부호화의 모드는 영상의 에지와 같다. 그러므로 본 발명에서는 에지의 방향성분을 찾기 위해 에지 검출기를 사용하는 것이다.
이러한 본 발명의 인트라 부호화 장치를 이용한 인트라 부호화 방법을 도 8 내지 도 11을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 인트라 부호화 방법에 대한 처리 흐름도이고, 도 9는 도 8의 예측 블록 크기 및 예측 모드 결정 단계에 대한 처리 흐름도이고, 도 10은 도 9의 16× 16 크기의 예측 모드 결정 단계에 대한 처리 흐름도이고, 도 11은 도 9의 4× 4 크기의 예측 모드 결정 단계에 대한 처리 흐름도이다.
도 1 및 도 8을 참조하면 인트라 프레임 예측부(200)는 먼저 이웃 블록과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정하고(S100), 그 결과에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성한다(S200). 이 때 예측 블록의 크기 및 예측 모드의 결정 단계(S100)에 대한 구체적인 설명은 후술할 것이다. 즉, 예측 블록의 크기 및 예측 모드의 결정 단계(S100)에 대하여는 도 9를 참조하여 상세히 설명할 것이다.
한편 상기 생성된 예측 매크로 블록과 현재 매크로 블록을 입력받은 제1 가산기(115)는 상기 예측 매크로 블록과 현재 매크로 블록간의 차이로 이루어진 에러 블록을 생성한다(S300). 그러면 변환/양자화부(120)는 상기 에러 블록을 이산 여현 변환하여 주파수 대역의 신호로 변환하고 양자화하여(S400) 출력하고, 부호화부(125)는 그 신호를 수신하여 부호화한다(S500). 상기 과정에 대한 보다 구체적인 설명은 도 1을 참조한 설명에 언급한 바와 유사하다.
한편 도 2 및 도 9를 참조하면 상기 이웃 블록과의 상관관계를 고려한 예측 블록의 크기 및 예측 모드 결정 단계(S100)는 다음과 같다.
먼저 수직 상관성 측정기(210) 및 수평 상관성 측정기(220)는 예측할 블록과 이웃 블록 각각으로부터 상관관계를 도출하기 위한 화소들(E,F,G,H,A,B,C,D)을 수집하고(S110) 그 수집된 화소로부터 수직 및 수평 상관성 계수(σV, σH)를 산출한다(S120). 이 때 상기 화소 수집단계(S110)는 현재 매크로 불럭 상단에 위치하는 제1 이웃블록과, 상기 현재 매크로 블록간의 수직 상관관계를 도출하기 위해, 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제1 화소그룹(E); 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제2 화소그룹(F); 제1 화소그룹(E)과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제3 화소그룹(G); 및 제2 화소그룹(F)의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제4 화소그룹(H)들 각각의 화소 값을 수집한다. 한편 현재 매크로 블록 좌측에 위치하는 제2 이웃 블록과, 상기 현재 매크로 블록간의 수평 상관관계를 도출하기 위해, 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제5 화소그룹(A); 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제6 화소그룹(B); 상기 제5 화소그룹(A)과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제7 화소그룹(C) 및 상기 제6 화소그룹(B)의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제8 화소그룹(D)들 각각의 화소 값을 수집한다.
상기 화소들을 수집한 수직 상관성 측정기(210) 및 수평 상관성 측정기(220)는 그 수집된 화소로부터 상기 이웃 블록들과 상기 현재 매크로 블록간 수직 및 수평 상관성 계수를 각각 산출한다(S120). 이를 위해 수직 상관성 측정기(210)는 제1 화소그룹(E)과 제3 화소그룹(G)간의 상관성을 나타내는 제1 수직상관성 계수(σV1) 및 상기 제2 화소그룹(F)과 상기 제4 화소그룹(H)간의 상관성을 나타내는 제2 수직상관성 계수(σV2)를 산출하고, 수평 상관성 측정기(220)는 제5 화소그룹(A)과 상기 제7 화소그룹(C)간의 상관성을 나타내는 제1 수평상관성 계수(σH1) 및 상기 제6 화소그룹(B)과 상기 제8 화소그룹(D)간의 상관성을 나타내는 제2 수평상관성 계수(σH2)를 산출하는 것이 바람직하다. 이 때 상기 수직 및 수평 상관성 계수 산출단 계(S120)는 에러비용함수인 SAD(Sum of Absolute Difference)를 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이 수직 및 수평 상관성 계수가 산출되었으면 상관성 결정부(230)는 예측 블록의 크기를 결정하기 위해, 상기 산출된 수직 및 수평 상관성 계수와 양자화 스텝을 비교한다(S130). 그리고 예측 블록 크기 결정부(240)는 그 비교 결과에 의거하여 블록 크기를 결정한다(S140, S160). 즉 상기 수직 및 수평 상관성 계수들이 모두 양자화 스텝의 1/3배 미안인 경우 예측블록의 크기를 16× 16 으로 결정하고, 그렇지 않으면 예측 블록의 크기를 4× 4 로 결정한다.
상기 비교 결과에 의거하여 예측 블록의 크기가 상기와 같이 결정되는 이유는 도 2를 참조하여 설명한 바와 같다.
상기 단계들(S140 및 S160)에 의거하여 예측 블록의 크기가 결정되었으면 예측 블록 크기별 예측 모드 결정부(250)는 상기 예측 블록의 크기에 의거하여 예측 모드를 결정한다(S150, S170).
이 때 예측 블록의 크기가 16× 16인 경우 예측 모드 결정 방법에 대한 처리 흐름도가 도 10에 예시되어 있고, 예측 블록의 크기가 4× 4인 경우 예측 모드 결정 방법에 대한 처리 흐름도가 도 11에 예시되어 있다.
먼저 도 4 및 도 10을 참조하면 상기 결정된 예측 블록의 크기가 16× 16인 경우 상관성 비교부(254)는 상기 단계(S120)에서 산출된 수직 및 수평 상관성 계수를 비교하고(S151), 에러 비용 계산부(255)는 그 결과에 따라 4가지의 16× 16 예측 모드들 중 수직모드, 플래인 모드 및 수평 모드 중 어느 하나의 예측 모드를 선 택하여 에러비용을 계산한다(S152, S153, S154). 즉 에러비용 계산부(255)는 수직 상관성 계수가 수평 상관성 계수보다 작은 경우 수직모드를 선택하여 에러비용을 계산하고(S152), 수직 상관성 계수가 수평 상관성 계수와 같은 경우 플래인 모드를 선택하여 에러비용을 계산하고(S153), 수평 상관성 계수가 수직 상관성 계수보다 작은 경우 수평 모드를 선택하여 에러비용을 계산한다(S154).
또한 에러비용 계산부(255)는 4가지의 16× 16 예측 모드들 중 DC 모드의 에러비용을 계산하여(S155), 상기 단계들(S152, S153, S154) 중 어느 하나에서 산출된 에러비용과 상기 단계(S155)에서 산출된 에러비용을 비교한 후(S156) 에러 비용이 더 낮은 예측 모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정한다(S157).
또한 도 4 및 도 11을 참조하면 상기 결정된 예측 블록의 크기가 4× 4인 경우 에러비용 계산부(251)는 기 저장된 이전 4× 4 예측모드를 이용하여 현재 매크로 블록의 에러비용을 산출한다(S171). 그러면 비교부(252)는 상기 산출된 에러비용과 기 저장된 이전 4× 4 예측모드에 대한 이전 에러비용을 비교한다(S172). 상기 비교(S172) 결과 상기 이전 에러비용이 작거나 같은 경우 비교부(252)는 상기 이전 4× 4 예측모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정한다(S173).
한편 상기 비교(S172) 결과 상기 이전 에러비용이 큰 경우 에지맵 생성부(253)는 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분들에 대한 에지맵을 생성한다. 그리고 그 에지맵에 기초하여 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향을 검출한다(S174).
그러면 에러비용 계산부(251)는 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성 분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러비용을 산출하고(S175, S176) 그 결과를 예측 모드 최종 결정부(256)로 전달한다.
예측 모드 최종 결정부(256)는 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러 비용을 비교하고(S177), 그 결과 에러비용이 더 낮은 예측 모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정한다(S178).
상기 도 8 내지 도 11을 참조한 본 발명의 인트라 부호화 방법 설명에 있어서, 도 1 내지 도 7을 참조한 본 발명의 인트라 부호화 장치 설명시 언급된 내용과 유사한 내용은 생략되었다.
본 발명은 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명은 이웃 블록과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정한 후 그 예측 모드에 의해 예측 매크로 블록을 생성함으로써 예측 횟수 및 에러 비용의 산출 횟수가 현저하게 줄어든다. 따라서 본 발명은 좋은 화질을 유지하면서도 부호화에 소요되는 계산량 및 처리 시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 장치에 있어서,
    부호화하고자 하는 현재 매크로 블록과 인접한 이웃 블록들과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정하고, 결정된 상기 예측 블록의 크기 및 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 인트라 프레임 예측부;
    상기 현재 매크로 블록과 상기 예측 매크로 블록간의 차이로 이루어진 에러블럭을 생성하는 가산기;
    상기 에러 블록을 저주파수 대역의 신호와 고주파수 대역의 신호로 변환하고 양자화하는 변환/양자화부; 및
    상기 양자화된 결과를 부호화하는 부호화부를 포함하며,
    상기 인트라 프레임 예측부는
    상기 현재 매크로 블록과 상기 이웃 블록들과의 상관성을 나타내는 수직 상관성 계수 및 수평 상관성 계수를 산출하는 상관성 측정기;
    상기 수직 상관성 계수 및 상기 수평 상관성 계수를 양자화 스텝과 비교하는 상관성 결정부;
    상기 상관성 결정부의 비교 결과에 따라 상기 예측 블록의 크기를 결정하는 예측 블록 크기 결정부;
    상기 예측 블록 크기 결정부에서 결정된 예측 블록 크기에 기초하여 상기 예측 모드를 결정하는 예측 모드 결정부; 및
    상기 결정된 예측모드로 상기 예측 매크로 블록을 생성하는 예측블록 생성부를 포함하는 인트라 부호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 상관성 측정기는
    상기 현재 매크로 블록의 상단에 인접한 제1 이웃블록과 상기 현재 매크로 블록과의 상관성을 나타내는 상기 수직 상관성 계수를 산출하는 수직 상관성 측정기; 및
    상기 현재 매크로 블록의 좌측에 인접한 제2 이웃블록과 상기 현재 매크로 블록과의 상관성을 나타내는 상기 수평 상관성 계수를 산출하는 수평 상관성 측정기를 포함하는 인트라 부호화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 수직 상관성 측정기는
    상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제1 화소그룹; 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제2 화소그룹; 상기 제1 화소그룹과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제3 화소그룹; 및 상기 제2 화소그룹의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제4 화소그룹들 각각의 화소 값을 입력받고,
    상기 제1 화소그룹과 상기 제3 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제1 수직상관성 계수 및 상기 제2 화소그룹과 상기 제4 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제2 수직상관성 계수를 산출하는 인트라 부호화 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수평 상관성 측정기는
    상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제5 화소그룹; 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제6 화소그룹; 상기 제5 화소그룹과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제7 화소그룹 및 상기 제6 화소그룹의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제8 화소그룹들 각각의 화소 값을 입력받고,
    상기 제5 화소그룹과 상기 제7 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제1 수평상관성 계수 및 상기 제6 화소그룹과 상기 제8 화소그룹간의 상관성을 나타내는 제2 수평상관성 계수를 산출하는 인트라 부호화 장치.
  5. 제2항에 있어서, 상기 예측 블록 크기 결정부는
    상기 수직 상관성 측정기 및 수평 상관성 측정기에서 산출된 모든 상관성 계수들이 양자화 스텝의 1/3배 미만인 경우 예측 블록의 크기를 16× 16 으로 결정하고, 그렇지 않으면 예측 블록의 크기를 4× 4 로 결정하는 인트라 부호화 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 예측 모드 결정부는
    상기 결정된 예측 블록의 크기가 16× 16인 경우 4가지의 16× 16 예측 모드들 중 에러 비용이 가장 낮은 복수의 예측 모드를 선택하는 16× 16 예측 모드 처리부;
    상기 결정된 예측 블록의 크기가 4× 4인 경우 9가지의 4× 4 예측 모드들 중 에러 비용이 가장 낮은 적어도 하나의 예측 모드를 선택하는 4× 4 예측 모드 처리부; 및
    상기 16× 16 예측 모드 처리부 또는 상기 4× 4 예측 모드 처리부 중 어느 하나로부터 출력되는 적어도 하나의 예측 모드들 중 에러 비용이 가장 낮은 예측 모드를 예측 모드로 결정하는 예측 모드 최종 결정부를 포함하는 인트라 부호화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 16× 16 예측 모드 처리부는
    상기 수직 상관성 계수와 상기 수평 상관성 계수를 비교하는 상관성 비교부; 및
    상기 상관성 비교부의 비교 결과에 의거하여 수직모드, 플래인 모드 및 수평 모드 중 어느 하나의 예측모드에 대한 에러비용과, DC 모드의 에러비용을 산출하고 그 결과를 상기 예측 모드 최종 결정부로 전달하는 에러비용 계산부를 포함하는 인트라 부호화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 에러비용 계산부는
    수직 상관성 계수가 수평 상관성 계수보다 작은 값을 가지는 경우 수직 모드로 에러비용을 산출하고, 수평 상관성 계수가 수직 상관성 계수보다 작은 값을 가지는 경우 수평 모드로 에러비용을 산출하고, 수직 상관성 계수와 수평 상관성 계수의 값이 같은 경우 플래인(plane) 모드로 에러비용을 산출하는 인트라 부호화 장 치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 4× 4 예측 모드 처리부는
    이전에 선택된 이전 4× 4 예측모드를 이용한 현재 매크로 블록의 에러비용을 산출하는 에러비용 계산부;
    상기 이전 4× 4 예측모드에 대한 이전 에러비용을 미리 저장하고, 상기 이전 4× 4 예측모드를 이용한 현재 매크로 블록의 에러비용과 상기 이전 에러비용을 비교하여 상기 이전 에러비용이 더 작거나 같은 경우 상기 이전 4× 4 예측모드를 상기 예측 모드 최종 결정부로 전달하는 비교부; 및
    상기 비교 결과 상기 이전 에러비용이 더 큰 경우 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향에 대한 예측 모드를 선택할 수 있도록 하기 위해 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분들에 대한 에지맵을 생성하는 에지맵 생성부를 포함하는 인트라 부호화 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 에러비용 계산부는
    상기 에지맵에 기초하여 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향을 검출하고, 상기 에지 성분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러비용을 산출하여 그 결과를 상기 예측 모드 최종 결정부로 전달하는 인트라 부호화 장치.
  11. 복수의 매크로 블록으로 구성된 영상을 부호화하는 인트라 부호화 방법에 있어서,
    부호화하고자 하는 현재 매크로 블록과 인접한 이웃 블록들과의 상관관계를 고려하여 예측 블록의 크기 및 예측 모드를 결정하는 단계;
    상기 결정된 예측 블록의 크기 및 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로 블록에 대응하는 예측 매크로 블록을 생성하는 단계;
    상기 현재 매크로 블록과, 상기 예측 매크로 블록간의 차이로 이루어진 에러 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 에러 블록을 주파수 대역의 신호로 변환하고 양자화하여 부호화하는 단계를 포함하며,
    상기 예측블록의 크기 및 예측 모드 결정단계는
    상기 현재 매크로 블록과 상기 이웃 블록들과의 상관성을 나타내는 수직 상관성 계수 및 수평 상관성 계수를 산출하는 단계;
    상기 수직 및 수평 상관성 계수와 상기 양자화 스텝간의 관계에 의거하여 상기 예측 블록의 크기를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 예측 블록의 크기에 기초하여 상기 예측 모드를 결정하는 단계를 포함하는 인트라 부호화 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 수직 상관성 계수 및 수평 상관성 계수를 산출하는 단계는
    상기 현재 매크로 블록의 상단에 인접한 제1 이웃블록 및 상기 현재 매크로 블록의 좌측에 인접한 제2 이웃블록들 각각으로부터 수직 및 수평 상관관계를 도출하기 위한 화소를 수집하는 단계; 및
    상기 수집된 화소로부터 상기 이웃 블록들과 상기 현재 매크로 블록간 상기 수직 및 수평 상관성 계수를 산출하는 단계를 포함하는 인트라 부호화 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 화소 수집단계는
    상기 현재 매크로 불럭과 상기 제1 이웃블록간의 수직 상관관계를 도출하기 위해, 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제1 화소그룹; 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제1 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제2 화소그룹; 상기 제1 화소그룹과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제3 화소그룹; 및 상기 제2 화소그룹의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제4 화소그룹들 각각의 화소 값을 수집하고,
    상기 현재 매크로 블록과 상기 제2 이웃블록간의 수평 상관관계를 도출하기 위해, 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 일부를 포함하는 제5 화소그룹; 상기 현재 매크로 블록과의 경계면에 위치한 상기 제2 이웃블록의 화소들 중 다른 일부를 포함하는 제6 화소그룹; 상기 제5 화소그룹과 인접한 상기 현재 매크로 블록의 화소들을 포함하는 제7 화소그룹 및 상기 제6 화소그룹의 화소들 각각과 일정 간격 떨어진 상기 현재 매크로 블록 내부의 화소들을 포함하는 제8 화소그룹들 각각의 화소 값을 수집하는 인트라 부호화 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 수직 및 수평 상관성 계수 산출단계는
    에러비용함수인 SAD(Sum of Absolute Difference)를 이용하는 인트라 부호화 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 예측 블록의 크기 결정단계는
    상기 수직 및 수평 상관성 계수들이 모두 양자화 스텝의 1/3배 미안인 경우 예측블록의 크기를 16× 16 으로 결정하고, 그렇지 않으면 예측 블록의 크기를 4× 4 로 결정하는 인트라 부호화 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 예측모드 결정단계는
    상기 결정된 예측 블록의 크기가 16× 16인 경우
    상기 수직 및 수평 상관성 계수를 비교하는 단계;
    상기 비교 결과에 따라 4가지의 16× 16 예측 모드들 중 수직모드, 플래인 모드 및 수평 모드 중 어느 하나의 예측 모드를 선택하는 단계;
    상기 선택된 예측모드에 대하여 에러비용을 계산하는 단계;
    4가지의 16× 16 예측 모드들 중 DC 모드의 에러비용을 계산하는 단계; 및
    상기 선택된 예측모드와 상기 DC 모드 중 에러비용이 더 낮은 예측 모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함하는 인트라 부호화 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 예측 모드 선택단계는
    수직 상관성 계수가 수평 상관성 계수보다 작은 경우 수직모드를 선택하고, 수직 상관성 계수가 수평 상관성 계수와 같은 경우 플래인 모드를 선택하고, 수평 상관성 계수가 수직 상관성 계수보다 작은 경우 수평 모드를 선택하는 인트라 부호화 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 예측모드 결정단계는
    상기 결정된 예측 블록의 크기가 4× 4인 경우
    기 저장된 이전 4× 4 예측모드를 이용하여 현재 매크로 블록의 에러비용을 산출하는 단계;
    상기 산출된 에러비용과 기 저장된 이전 4× 4 예측모드에 대한 이전 에러비용을 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과 상기 이전 에러비용이 작거나 같은 경우 상기 이전 4× 4 예측모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함하는 인트라 부호화 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 예측모드 결정단계는
    상기 비교 결과 상기 이전 에러비용이 큰 경우 상기 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분들에 대한 에지맵을 생성하는 단계;
    상기 에지맵에 기초하여 현재 매크로 블록에 존재하는 에지 성분의 방향을 검출하는 단계;
    상기 에지 성분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러비용을 산출하는 단계;
    상기 에지 성분의 방향에 대한 에러비용 및 DC 모드에 대한 에러비용을 비교 하는 단계; 및
    상기 비교 결과 에러비용이 더 낮은 예측 모드를 최종 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함하는 인트라 부호화 방법.
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