KR101213704B1 - 가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 방법 및 장치, 그복호화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

적어도 2개의 서로 다른 컬러 포맷을 가변적으로 선택하여 동영상을 부호화하는 동영상 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따르면 채널 상태 정보 및 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여 입력된 RGB 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 YCbCr 컬러 포맷으로 변환할 것인지의 적응적으로 선택하여 부호화를 수행함으로써, 가변적인 비트레이트를 갖는 채널 환경에 대응하여 균일한 화질의 영상을 제공할 수 있다.
컬러 포맷, RGB, YCbCr, 비트레이트, 채널

Description

가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for video coding and decoding based on variable color format}
본 발명은 동영상 부호화 방법 및 장치, 동영상 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 채널 정보나 비디오 코딩시의 부호화 정보를 이용하여 RGB 포맷과 YCbCr 포맷을 가변적으로 선택하여 부호화를 수행하는 동영상 부호화 방법 및 장치, 동영상 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상을 취득할 때 최초 영상은 RGB 컬러 포맷 형태로 취득된다. 종래에는 동영상을 압축하기 위하여 RGB 컬러 포맷보다 상대적으로 데이터량이 적은 YCbCr 컬러 포맷을 사용하여 왔다. 이는 RGB 컬러 포맷으로 입력된 영상을 YCbCr 컬러 포맷으로 바꿈으로서 데이터 량이 줄어들게 되어 RGB 컬러 포맷에 비하여 적은 밴드폭(bandwidth)을 가질 수 있을 뿐만 아니라, 또한 인간의 눈이 휘도 성분에 민감하다는 사실을 이용해 색차 성분보다는 휘도 성분에 상대적으로 많은 밴드폭을 할당함으로써 색차 성분의 영향으로 인한 화질의 열화를 줄이기 위한 것이다. 이러한 이유로 종래 대부분의 동영상 압축이나 복원시에는 YCbCr 컬러 포맷 을 사용하였다. 압축 효율을 추가적으로 개선하기 위하여, 일반적으로 YUV(혹은 YCbCr) 영상의 색도성분 U(혹은 Cb) 및 V(혹은 Cr)을 1/4 크기로 샘플링(sampling)하여 구성한 YUV(혹은 YCbCr) 4:2:0 영상을 사용한다. 일 예로, MPEG-2 메인 프로파일의 경우 YCbCr 4:2:0으로 동영상의 압축과 복원을 수행한다.
그러나, 최근에는 통신 기술 등의 발달로 인해 종래에 비하여 넓은 대역폭의 통신 환경이 마련되었을 뿐만 아니라, 동영상 처리 장치의 처리 성능의 향상으로 인해 큰 데이터량의 비디오 데이터를 신속하게 처리할 수 있게 되어 점차 고품질의 동영상을 제공받고자 하는 수요가 증가하고 있다. 전술한 바와 같이, 종래 대부분의 동영상 처리 장치에서는 RGB 컬러 포맷에 기반하여 입력된 영상을 YCbCr 컬러 포맷으로 변환하여 처리하게 되는데, 이러한 포맷 변환 과정에서 색상 왜곡이 발생하여 YCbCr 컬러 포맷에 기반한 동영상은 RGB 컬러 포맷에 기반한 동영상에 비하여 상대적으로 화질이 저하된다. 따라서, 최근에는 포맷 변환 과정 없이 RGB 포맷으로 동영상을 그대로 코딩하는 방식에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1은 채널의 비트레이트에 따른 RGB 포맷에 기반한 동영상과 YCbCr에 기반한 동영상의 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)을 나타낸 참조도이다.
RGB 포맷에 기반한 동영상 코딩은 높은 비트레이트 환경에서는 좋은 화질을 제공할 수 있다. 그러나, 비트레이트가 낮아질수록 오히려 YCbCr 포맷에 기반한 동영상에 비하여 화질이 열화될 수 있다. 도 1을 참조하면, 비트 레이트가 소정 비트 레이트 a (bits/sec) 보다 낮은 경우에는 RGB 포맷에 기반한 동영상의 PSNR 값이 YCbCr 포맷에 기반한 동영상의 PSNR 값보다 작아지게 된다. 여기서 RGB 포맷 에 기반한 동영상의 PSNR 값과 YCbCr 포맷에 기반한 동영상의 PSNR 값의 크기의 대소가 역전되는 지점의 비트레이트인 a값은 통신 환경 및 비디오 처리 장치의 성능에 따라 가변적이므로 구체적인 값의 기재는 생략한다. 다만, 어떠한 경우에도 도 1에 도시한 바와 같이 특정 비트레이트 이하에서는 RGB 포맷에 기반한 동영상의 PSNR이 YCbCr에 기반한 동영상의 PSNR보다 작아지게 된다.
이와 같이, RGB 포맷에 기반한 동영상 코딩 방식은 유무선 채널의 대역폭 제한으로 인해 주어진 비트레이트가 낮아질 때 화질이 열화되는 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 채널 상태에 따라서 컬러 포맷을 가변하여 동영상을 부호화하는 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 방법은 채널 상태 정보 및 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 입력된 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환할 것인지의 컬러 포맷 변환 여부를 결정하는 단계와, 상기 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하기로 결정되면 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하여 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 1 컬러 포맷 그대로 출력하는 단계 및 상기 출력된 현재 부호화 단위의 영상을 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 장치는 채널 상태 정보 및 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 입력된 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환할 것인지의 컬러 포맷 변환 여부를 결정하고, 상기 컬러 포맷 변환 여부를 나타내는 소정의 컬러 포맷 제어 신호를 출력하는 컬러 포맷 결정부와, 상기 컬러 포맷 제어 신호에 따라서 상기 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하기로 결정되면 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하여 출력하고, 상기 컬러 포맷 제어 신호가 상기 컬러 포맷 변환을 나타내지 않는 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위의 영상을 그대로 출력하는 컬러 포맷 변환부 및 상기 출력된 현재 부호화 단위의 영상을 부호화하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 방법은 소정 부호화 단위로 제 1 컬러 포맷 및 제 2 컬러 포맷을 가변적으로 선택하여 부호화된 영상을 입력받는 단계와, 상기 입력된 영상을 상기 부호화 단위와 동일한 소정 복호화 단위로 복호화하는 단계와, 입력 비트스트림으로부터 현재 복호화 단위의 영상의 컬러 포맷 정보를 추출하여 상기 현재 복호화 단위의 영상의 부호화에 이용된 컬러 포맷을 결정하는 단계 및 상기 현재 복호화 단위가 제 1 컬러 포맷으로 부호화된 경우 그대로 복호화된 상기 현재 부호화 단위의 영상을 출력하고, 상기 현재 복호화 단위가 상기 제 2 컬러 포맷으로 부호화된 경우 상기 복호화된 현재 복호화 단위의 영상을 상기 제 1 컬러 포맷으로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 장치는 소정 부호화 단위로 제 1 컬러 포맷 및 제 2 컬러 포맷을 가변적으로 선택하여 부호화된 영상을 입력받고, 상기 입력된 영상을 상기 부호화 단위와 동일한 소정 복호화 단위로 복호화하는 복호화부 및 입력 비트스트림으로부터 현재 복 호화 단위의 영상의 컬러 포맷 정보를 추출하여 상기 현재 복호화 단위가 제 1 컬러 포맷으로 부호화된 경우 그대로 복호화된 상기 현재 부호화 단위의 영상을 출력하고, 상기 현재 복호화 단위가 상기 제 2 컬러 포맷으로 부호화된 경우 상기 복호화된 현재 복호화 단위의 영상을 상기 제 1 컬러 포맷으로 변환하여 출력하는 컬러 포맷 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 가변적인 비트레이트를 갖는 채널 환경에 대응하여 균일한 화질의 영상을 제공할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치(200)를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치(200)는 컬러 포맷 결정부(210), 스위치(220), 컬러 포맷 변환부(230), 샘플러(240) 및 부호화부(250)를 포함한다.
컬러 포맷 결정부(210)는 채널 상태 정보 및 부호화부(250)에서 이전에 부호화된 이전 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 입력된 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위의 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환할 것인지 여부를 결정한다. 이하 설명의 편의를 위하여 제 1 컬러 포맷은 RGB 컬러 포맷, 제 2 컬러 포맷은 YCbCr 컬러 포맷인 경우를 중심으로 설명한다. 그러나, 본 발명의 제 1 컬러 포맷 및 제 2 컬러 포맷은 전술한 예에 한정되는 것이 아니라 다른 다양한 컬러 포맷들에도 적용될 수 있음을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, 이하 본 발명을 설명함에 있어서 부호화 단위라 함은 컬러 포맷의 변환 여부를 결정하게 되는 영상 단위를 나타내는 것으로, 이러한 부호화 단위로는 시퀀스, 프레임, 슬라이스 및 매크로블록이 될 수 있다.
컬러 포맷 결정부(210)는 입력된 RGB 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 YCbCr 컬러 포맷으로 변환할 것인지 여부를 결정한 다음, 컬러 포맷 변환 제어 신호를 스위치(220) 및 부호화부(250)로 출력한다. 예를 들어, 컬러 포맷 결정부(210)는 프레임 단위로, 현재 채널의 상태 정보 및 부호화부(250)에서 부호화된 이전 프레임들의 부호화 결과 중 적어도 하나를 이용하여 현재 프레임을 RGB 컬러 포맷으로 부호화할 것인지, 아니면 YCbCR 컬러 포맷으로 부호화할 것인지를 결정한다. 여기서, 채널의 상태 정보는 채널의 비트레이트인 것이 바람직하다. 또한, 이전 프레임들의 부호화 결과로는 이전 프레임들을 부호화한 결과 발생한 이전 프레임들의 양자화 계수, 비트레이트 및 예측 에러 정보 등이 이용될 수 있다.
컬러 포맷의 변환 여부를 결정하기 위하여 채널의 비트레이트를 이용하는 경우, 컬러 포맷 결정부(210)는 현재 채널의 비트레이트가 소정의 제 1 임계치(Th1) 이하인 경우 채널의 상태가 열악한 것으로 판단하고 상대적으로 작은 데이터량을 발생하는 YCbCr 컬러 포맷으로 현재 프레임의 영상을 부호화할 것을 결정한다. 이 경우, 컬러 포맷 결정부(210)는 스위치(220)에 컬러 포맷 변환 제어 신호를 출력하 고, 이에 따라 스위치(220)는 입력된 RGB 컬러 포맷의 현재 프레임 영상을 컬러 포맷 변환부(230)로 출력한다. 만약, 컬러 포맷 결정부(210)에서 입력된 RGB 컬러 포맷의 현재 프레임 영상을 YCbCr 컬러 포맷으로의 변환없이 RGB 컬러 포맷 그대로 부호화하는 것으로 결정한 경우, 스위치(220)는 RGB 컬러 포맷의 현재 프레임 영상을 부호화부(250)로 바로 출력한다.
컬러 포맷의 변환 여부를 결정하기 위하여 이전 프레임의 부호화시에 발생한 양자화 계수(Quantization Parameter)를 이용하는 경우, 컬러 포맷 결정부(210)는 이전 프레임의 부호화시에 발생된 양자화 계수(QP:Quantization Parameter)가 소정의 제 2 임계치(Th2) 이상인 경우 YCbCr 컬러 포맷으로 현재 프레임의 영상을 부호화할 것을 결정한다. 여기서 컬러 포맷의 변환 여부의 결정을 위한 참조값인 이전 부호화 단위의 양자화 계수로는, 현재 프레임의 이전에 부호화된 하나의 프레임의 부호화시에 발생한 양자화 계수를 이용하거나 소정 개수의 이전 프레임들의 부호화시에 발생한 양자화 계수들의 평균값을 이용할 수 있다. 양자화 계수는 채널 상태 및 발생 비트량을 고려하여 결정되는 것으로 양자화 계수의 크기가 큰 경우는 부호화시에 발생되는 비트량이 상대적으로 작게 되고, 양자화 계수의 크기가 작은 경우에는 부호화시에 발생되는 비트량이 상대적으로 크게 된다. 따라서, 양자화 계수는 컬러 포맷 변환 여부를 결정하기 위한 지표(index)로서 이용될 수 있다.
컬러 포맷의 변환 여부를 결정하기 위하여 이전 프레임의 부호화시에 발생한 비트레이트를 이용하는 경우, 컬러 포맷 결정부(210)는 이전 프레임의 부호화시에 발생한 비트레이트가 소정의 제 3 임계치(Th3) 이상인 경우 YCbCr 컬러 포맷으로 현재 프레임의 영상을 부호화할 것을 결정한다. 여기서 하나의 이전 프레임에서 발생한 비트레이트 뿐만 아니라 소정 개수의 이전 프레임들에서 발생한 비트레이트의 평균값을 상기 제 3 임계치(Th3)와 비교하여 컬러 포맷 변환 여부를 결정할 수 있다. 이는 이전 프레임의 부호화시에 발생되는 데이터량이 소정의 제 3 임계치(Th3)를 초과하는 경우, 전송 지연으로 인해 화질이 열화되는 것을 방지하기 위하여 상대적으로 발생되는 데이터량이 적은 YCbCr 컬러 포맷으로 변환하기 위한 것이다.
컬러 포맷의 변환 여부를 결정하기 위하여 이전 프레임의 부호화시에 발생한 예측 에러를 이용하는 경우, 컬러 포맷 결정부(210)는 이전 프레임의 부호화시에 발생한 예측 에러가 소정의 제 4 임계치(Th4) 이상인 경우 YCbCr 컬러 포맷으로 현재 프레임의 영상을 부호화할 것을 결정한다. 여기서 예측 에러라 함은 입력된 이전 프레임 영상과 예측된 이전 프레임 영상과의 차이를 말하는 것으로 부호화부(250)으로부터 피드백되는 이전 프레임의 부호화 결과를 이용한다.
이와 같이 이전 부호화 단위의 부호화 결과를 이용하여 컬러 포맷 변환 여부가 결정되면, 컬러 포맷 결정부(210)는 스위치(220)에 컬러 포맷 변환 제어 신호를 출력하여 입력된 RGB 컬러 포맷의 현재 프레임 영상을 컬러 포맷 변환부(230)로 출력하거나 RGB 컬러 포맷의 현재 프레임 영상을 부호화부(250)로 바로 출력하도록 제어한다.
컬러 포맷 변환부(230)는 입력된 RGB 컬러 포맷의 현재 부호화 단위의 영상을 YCbCr 컬러 포맷으로 변환한다. 샘플러(240)는 변환된 YCbCr 컬러 포맷의 현재 부호화 단위의 영상을 부호화부(250)에서 이용되는 비디오 포맷에 따라서 변환된 YCbCr 컬러 포맷의 샘플링을 수행한다. 만약, 입력된 RGB 컬러 포맷이 4:4:4 샘플링 패턴을 갖는다고 가정하면, 컬러 포맷 변환부(230)는 4:4:4 샘플링 패턴을 갖는 YCbCR 컬러 포맷 영상을 출력하게 되고, 샘플러(240)는 부호화부(250)에서 이용되는 비디오 포맷에 따라서 입력된 4:4:4 샘플링 패턴의 YCbCr 컬러 포맷 영상을 4:2:2 샘플링 패턴의 YCbCr 컬러 포맷 영상 또는 4:2:0 샘플링 패턴의 YCbCr 컬러 포맷 영상으로 다운 샘플링한다. 여기서 4:2:2 샘플링 패턴 또는 4:2:0 샘플링 패턴은 휘도 신호(Y)를 기준으로 색차신호(Cb,Cr)의 종횡 방향의 비율을 나타내는 것으로 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려진 사실인 바 구체적인 설명은 생략한다.
부호화부(250)는 YCbCr 컬러 포맷으로 변환된 현재 부호화 단위의 영상 또는 RGB 컬러 포맷 그대로 입력된 현재 부호화 단위의 영상에 대해 부호화를 수행하여 부호화된 비트스트림을 출력한다. 부호화부(250)에 대한 상세한 설명은 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 부호화부(250)의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 3에서는 부호화부(250)의 일 실시예로서 H.264 표준안에 따른 부호화 장치를 도시하였으나, 다른 영상 압축 표준안에 따른 부호화 장치 역시 부호화부(250)에 적용될 수 있을 것이다.
도 3을 참조하면, 부호화부(300)는 변환 및 양자화부(310), 역변환 및 역양자화부(320), 디블럭킹 필터(330), RGB 저장부(340), 인터/인트라 예측부(350), 제 1 가산부(360), 제2 가산부(362) 및 엔트로피 부호화부(370)를 포함한다.
변환 및 양자화부(310)는 영상 데이터의 공간 중복성(spatial redundancy)을 없애기 위해, 입력된 영상 데이터를 변환(transform) 한다. 또한, 변환 부호화하여 얻어진 변환 계수값들을 소정 양자화 계수에 따라 양자화하여 양자화된 변환 계수값들로 구성된 2차원 데이터인 N×M 데이터를 얻는다. 사용되는 영상 변환의 예로는 DCT(Discrete Cosine Transform)을 들 수 있다.
역변환 및 역양자화부(320)는 변환 및 양자화부(310)에서 양자화된 영상 데이터를 역양자화하고, 역양자화된 영상 데이터를 역 영상 변환, 예를 들어 역 DCT한다.
제2 가산부(362)는 인터/인트라 예측부(350)에서 출력된 예측 영상과 역변환 및 역양자화부(320)에서 복원된 데이터를 가산하여 복원 영상을 생성한다.
디-블록킹 필터(de-blocking filter)(330)는 제2 가산부(362)에서 생성된 복원 영상에서 양자화로 인해 발생한 블록킹 현상을 제거하기 위해 필터링을 수행하고, 그 결과를 RGB 저장부(340)로 출력한다. 선택적으로 디 블록킹 필터(330)는 생략될 수 있다.
저장부(340)는 역변환 및 역양자화부(320)에서 역양자화 및 역변환된 영상 데이터 또는 디블록킹 필터(330)에 의해 필터링된 데이터를 프레임 단위로 저장한다. 저장부(340)로서 SDRAM, DDR SDRAM, DDR2 SDRAM, SRAM, 및 레지스터 등 휘발성 메모리장치를 사용할 수 있다. 저장부(340)에 저장된 복원 영상은 소정의 시간 딜레이(delay) 후 출력되어 인터 예측 또는 인트라 예측을 위해 사용된다.
인터/인트라 예측부(350)는 인트라 예측부 및 움직임 예측 및 보상부(도시되지 않음)를 포함한다.
인트라 예측부는 인트라 매크로블록의 경우 공간 영역에서 블록 별 또는 매크로블록 별 예측자(predictor)를 구하고 이를 제 1 가산부(360)로 출력한다.
움직임 예측 및 보상부는 입력되는 현재 프레임의 영상 데이터와 저장부 (340)에 저장된 이전 프레임의 영상 데이터를 이용하여 매크로 블록당 움직임 벡터(MV)를 추정한다. 또한, 추정된 움직임 벡터에 기초하여 움직임 보상된 예측 영역, 예를 들어 움직임 추정에 의해 선택된 16×16 영역을 생성하여, 이를 제 1 가산부(360)로 출력한다.
제 1 가산부(360)에서는 원 영상과 인터/인트라 예측부(350)에서 출력된 예측자의 차 정보를 소정의 블록 단위로 변환 및 양자화부(310)로 출력한다.
엔트로피 부호화부(370)는 변환 및 양자화부(310)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들과 움직임 예측 및 보상부로부터 출력된 움직임 벡터에 관한 정보를 입력받아 엔트로피 부호화하여 최종적으로 얻어진 부호화된 비트스트림을 출력한다. 이 때 엔트로피 부호화부(370)에서 발생된 비트스트림의 비트레이트 정보는 컬러 포맷 결정부(210)로 입력되어 컬러 포맷 변환 여부를 결정하기 위한 참조값으로 이용된다. 또한, 엔트로피 부호화부(370)는 현재 부호화 단위의 영상을 부호화하는데 이용된 컬러 포맷에 대한 정보를 비트스트림의 소정 영역에 삽입한다. 예를 들어, 비트스트림의 헤더 영역에 현재 부호화 단위 별로 이진 정보를 삽입하여, '0'이면 RGB 컬러 포맷으로 부호화된 영상 부호화 단위를 나타내고, '1'이면 YCbCr 컬 러 포맷으로 부호화된 영상 부호화 단위임을 나타내도록 할 수 있다.
변환 및 양자화부(310)에서 이용되는 양자화 계수 정보는 컬러 포맷 결정부(210)로 입력되어 컬러 포맷 변환 여부를 결정하기 위한 참조값으로 이용된다. 또한, 미도시된 제어부에서는 제 1 가산부(360)에서 출력되는 원 영상과 예측자의 차이값인 예측 에러 정보를 컬러 포맷 결정부(210)로 출력하도록 제어하며, 이러한 예측 에러 정보는 컬러 포맷 변환 여부를 결정하기 위한 참조값으로 이용된다.
도 4는 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4를 참조하면, 단계 410에서 채널 상태 정보 및 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 입력된 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환할 것인지의 컬러 포맷 변환 여부를 결정한다. 전술한 바와 같이, 일 예로서 채널의 비트레이트 및 이전 프레임의 영상을 부호화할 때 발생한 양자화 계수, 비트레이트 및 예측 에러 정보 등을 이용하여 RGB 컬러 포맷의 입력 프레임 영상을 YCbCr 컬러 포맷의 프레임 영상으로 변환할 것인지 여부를 결정한다.
단계 420에서 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환하기로 결정되면 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환하여 출력하고, 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환할 필요가 없는 것으로 판단되는 경우에는 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 1 컬러 포맷 그대로 출력한다.
단계 430에서 제 2 컬러 포맷으로 변환되어 출력된 현재 부호화 단위의 영상또는 컬러 포맷 변환 과정없이 그대로 제 1 컬러 포맷으로 출려된 현재 부호화 단위의 영상을 부호화한다.
한편, 본 발명을 설명함에 있어서 부호화 단위로서 프레임 단위를 중심으로 설명하였으나, 컬러 포맷의 변환 여부를 결정하는 단위인 부호화 단위는 전술한 바와 같이 시퀀스 단위, 프레임 단위, 슬라이스 단위 및 매크로 블록 단위로 선택될 수 있음을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다.
도 5는 본 발명에 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 장치(500)는 복호화부(510), 스위치(520), 샘플러(530) 및 컬러 포맷 변환부(540)를 포함한다.
복호화부(510)는 입력된 비트스트림을 복호화하여 출력한다. 복호화부(510)에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조하여 설명한다.
도 6은 도 5의 복호화부(510)의 일 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 6에 도시된 복호화부는 엔트로피 복호화부(610), 역양자화 및 역변환부(620), 디-블록킹 필터(630), 저장부(640), 인터/인트라 예측부(650) 및 가산부(660)를 포함한다.
엔트로피 복호화부(610)는 부호화된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여, 영 상 데이터, 움직임 벡터 및 부호화시에 이용된 컬러 포맷 정보 등을 추출한다. 엔트로피 복호화된 영상 데이터는 역양자화 및 역변환부(620)로 입력되고, 움직임 벡터 정보는 인터/인트라 예측부 (650)로 입력된다.
역변환 및 역양자화부(620)는 엔트로피 복호화부(610)에서 추출된 영상 데이터에 대해 역변환 및 역양자화를 수행한다.
디-블록킹 필터(de-blocking filter)(630)는 가산부(660)에서 생성된 복원 영상에서 양자화로 인해 발생한 블록킹 현상을 제거하기 위해 필터링을 수행하고, 그 결과를 저장부(640)로 출력한다. 선택적으로 디 블록킹 필터(630)는 생략될 수 있다.
저장부(640)는 역변환 및 역양자화부(620)에서 역양자화 및 역변환된 영상 데이터 또는 디블록킹 필터(630)에 의해 필터링된 데이터를 프레임 단위로 저장한다. 저장부(640)에 저장된 복원 영상은 소정의 시간 딜레이(delay) 후 출력되어 인터 예측 또는 인트라 예측을 위해 사용된다.
가산부(660)는 역 변환 및 역 양자화부(620)에서 복원된 영상과 인터/인트라 예측부(650)로부터 출력된 예측자를 가산하여 출력한다.
다시 도 5를 참조하면, 스위치(520)는 복호화부(510)로부터 추출된 복호화되는 현재 복호화 단위의 부호화시에 적용된 컬러 포맷 정보를 추출하고, 만약 현재 복호화 단위의 영상이 제 1 컬러 포맷, 예를 들어 RGB 컬러 포맷으로 부호화된 경우에는 복호화된 영상을 바로 출력하고, 현재 복호화 단위의 영상이 제 2 컬러 포맷, 예를 들어 YCbCr 컬러 포맷으로 변환되어 부호화된 경우에는 복호화된 YCbCr 컬러 포맷의 영상을 샘플러(530)로 출력한다.
샘플러(530)는 복호화된 YCbCr 컬러 포맷의 현재 복호화 단위의 영상을 적용되는 비디오 포맷에 따라서 업샘플링한다. 만약, 복호화된 YCbCr 컬러 포맷의 현재 복호화 단위의 영상이 4:2:2 샘플링 패턴 또는 4:2:0 샘플링 패턴을 갖는다면 복호화된 YCbCr 컬러 포맷의 영상을 4:4:4 샘플링 패턴의 YCbCr 컬러 포맷 영상으로 업샘플링한다.
컬러 포맷 변환부(540)는 현재 복호화 단위가 제 1 컬러 포맷으로 부호화된 경우 별도의 컬러 포맷 변환 과정없이 복호화된 현재 복호화 단위의 영상을 그대로 출력하고, 만약 현재 복호화 단위가 제 2 컬러 포맷으로 변환되어 부호화된 경우 복호화된 4:4:4 샘플링 패턴의 YCbCr 컬러 포맷의 복호화된 영상을 4:4:4 샘플링 패턴의 RGB 컬러 포맷의 복호화된 영상으로 컬러 포맷 변환하여 미도시된 디스플레이 장치 등으로 출력한다.
도 7은 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 7을 참조하면, 단계 710에서 소정 부호화 단위로 제 1 컬러 포맷 및 제 2 컬러 포맷을 가변적으로 선택하여 부호화된 영상을 입력받는다. 전술한 바와 같이, 제 1 컬러 포맷은 RGB 컬러 포맷, 제 2 컬러 포맷은 YCbCr 컬러 포맷이 될 수 있다.
단계 720에서 입력 비트스트림을 부호화 단위와 동일한 소정 복호화 단위로 복호화하고, 단계 730에서 복호화 단위마다 부호화시에 비트스트림에 삽입된 컬러 포맷 정보를 추출하여 현재 복호화 단위의 영상의 부호화에 이용된 컬러 포맷을 결정한다.
단계 730에서 현재 복호화 단위가 제 1 컬러 포맷으로 부호화된 경우 그대로 복호화된 현재 부호화 단위의 영상을 출력하고, 현재 복호화 단위가 제 2 컬러 포맷으로 부호화된 경우 복호화된 현재 복호화 단위의 영상을 제 1 컬러 포맷으로 변환하여 출력한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 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. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 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.
도 1은 채널의 비트레이트에 따른 RGB 포맷에 기반한 동영상과 YCbCr에 기반한 동영상의 PSNR(Peak Signal to Noise Ratio)을 나타낸 참조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치(200)를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 부호화부(250)의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 5는 본 발명에 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 장치의 일 실시예를 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 5의 복호화부(510)의 일 실시예를 도시하는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

Claims (24)

  1. 가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 방법에 있어서,
    채널 상태 정보 및 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 입력된 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환할 것인지의 컬러 포맷 변환 여부를 결정하는 단계;
    상기 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하기로 결정되면 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하여 출력하고, 그렇지 않은 경우에는 상기 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 1 컬러 포맷 그대로 출력하는 단계; 및
    상기 출력된 현재 부호화 단위의 영상을 부호화하는 단계를 포함하며,
    상기 채널 상태 정보는 채널의 비트레이트이며,
    상기 컬러 포맷 변환 여부를 결정하는 단계는
    상기 채널의 비트레이트가 소정의 제 1 임계치 이하인 경우 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 포맷은 RGB 컬러 포맷이고, 상기 제 2 컬러 포맷은 YCbCr 컬러 포맷인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 소정 부호화 단위는 시퀀스, 프레임, 슬라이스 및 매크로블록 중 하나인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과는
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 양자화 계수, 비트레이트 정보 및 예측 에러 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 컬러 포맷 변환 여부를 결정하는 단계는
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 양자화 계수가 소정의 제 2 임계치 이상인 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 비트레이트가 소정의 제 3 임계치 이상인 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 예측 에러 정보가 소정의 제 4 임계치 이상인 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 부호화하는 단계는
    상기 부호화 결과 생성된 비트스트림의 소정 영역에 상기 현재 부호화 단위의 컬러 포맷에 대한 정보를 삽입하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 방법.
  10. 가변 컬러 포맷 기반 동영상 부호화 장치에 있어서,
    채널 상태 정보 및 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 입력된 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환할 것인지의 컬러 포맷 변환 여부를 결정하고, 상기 컬러 포맷 변환 여부를 나타내는 소정의 컬러 포맷 제어 신호를 출력하는 컬러 포맷 결정부;
    상기 컬러 포맷 제어 신호에 따라서 상기 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하기로 결정되면 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하여 출력하고, 상기 컬러 포맷 제어 신호가 상기 컬러 포맷 변환을 나타내지 않는 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위의 영상을 그대로 출력하는 컬러 포맷 변환부; 및
    상기 출력된 현재 부호화 단위의 영상을 부호화하는 부호화부를 포함하며,
    상기 채널 상태 정보는 채널의 비트레이트이며,
    상기 컬러 포맷 결정부는
    상기 채널의 비트레이트가 소정의 제 1 임계치 이하인 경우 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 포맷은 RGB 컬러 포맷이고, 상기 제 2 컬러 포맷은 YCbCr 컬러 포맷인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 소정 부호화 단위는 시퀀스, 프레임, 슬라이스 및 매크로블록 중 하나인 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  13. 삭제
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과는
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 양자화 계수, 비트레이트 정보 및 예측 에러 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 컬러 포맷 결정부는
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 양자화 계수가 소정의 제 2 임계치 이상인 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  16. 제 14항에 있어서, 상기 컬러 포맷 결정부는
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 비트레이트가 소정의 제 3 임계치 이상인 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  17. 제 14항에 있어서, 상기 컬러 포맷 결정부는
    상기 이전에 부호화된 소정 부호화 단위에서 발생한 예측 에러 정보가 소정의 제 4 임계치 이상인 경우에는 상기 제 1 컬러 포맷의 현재 부호화 단위 영상을 상기 제 2 컬러 포맷으로 변환하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  18. 제 10항에 있어서, 상기 부호화부는
    상기 부호화 결과 생성된 비트스트림의 소정 영역에 상기 현재 부호화 단위의 컬러 포맷에 대한 정보를 삽입하는 것을 특징으로 하는 동영상 부호화 장치.
  19. 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 방법에 있어서,
    채널 상태 정보인 비트레이트 및 이전에 부호화된 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 비트레이트가 소정의 제 1 임계치 이하인 경우 입력된 제 1 컬러 포맷의 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환하여 부호화하고, 상기 비트레이트가 소정의 제 1 임계치 이하가 아닌 경우 입력된 제 1 컬러 포맷의 부호화 단위를 그대로 부호화한 영상을 입력받는 단계;
    상기 입력된 영상을 상기 부호화 단위와 동일한 소정 복호화 단위로 복호화하는 단계;
    입력 비트스트림으로부터 현재 복호화 단위의 영상의 컬러 포맷 정보를 추출하여 상기 현재 복호화 단위의 영상의 부호화에 이용된 컬러 포맷을 결정하는 단계;
    상기 현재 복호화 단위가 제 1 컬러 포맷으로 부호화된 경우 그대로 복호화된 상기 현재 부호화 단위의 영상을 출력하고, 상기 현재 복호화 단위가 상기 제 2 컬러 포맷으로 부호화된 경우 상기 복호화된 현재 복호화 단위의 영상을 상기 제 1 컬러 포맷으로 변환하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 복호화 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 포맷은 RGB 컬러 포맷이고, 상기 제 2 컬러 포맷은 YCbCr 컬러 포맷인 것을 특징으로 하는 동영상 복호화 방법.
  21. 제 19항에 있어서,
    상기 소정 복호화 단위는 시퀀스, 프레임, 슬라이스 및 매크로블록 중 하나인 것을 특징으로 하는 동영상 복호화 방법.
  22. 가변 컬러 포맷 기반 동영상 복호화 장치에 있어서,
    채널 상태 정보인 비트레이트 및 이전에 부호화된 부호화 단위의 영상을 부호화한 결과 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 비트레이트가 소정의 제 1 임계치 이하인 경우 입력된 제 1 컬러 포맷의 부호화 단위 영상을 제 2 컬러 포맷으로 변환하여 부호화하고, 상기 비트레이트가 소정의 제 1 임계치 이하가 아닌 경우 입력된 제 1 컬러 포맷의 부호화 단위를 그대로 부호화한 영상을 입력받고, 상기 입력된 영상을 상기 부호화 단위와 동일한 소정 복호화 단위로 복호화하는 복호화부; 및
    입력 비트스트림으로부터 현재 복호화 단위의 영상의 컬러 포맷 정보를 추출하여 상기 현재 복호화 단위가 제 1 컬러 포맷으로 부호화된 경우 그대로 복호화된 상기 현재 부호화 단위의 영상을 출력하고, 상기 현재 복호화 단위가 상기 제 2 컬러 포맷으로 부호화된 경우 상기 복호화된 현재 복호화 단위의 영상을 상기 제 1 컬러 포맷으로 변환하여 출력하는 컬러 포맷 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 동영상 복호화 장치.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 제 1 컬러 포맷은 RGB 컬러 포맷이고, 상기 제 2 컬러 포맷은 YCbCr 컬러 포맷인 것을 특징으로 하는 동영상 복호화 장치.
  24. 제 22항에 있어서,
    상기 소정 복호화 단위는 시퀀스, 프레임, 슬라이스 및 매크로블록 중 하나인 것을 특징으로 하는 동영상 복호화 장치.
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