KR101307431B1 - Encoder and method for frame-based adaptively determining use of adaptive loop filter - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 부호화 장치 및 프레임 기반 적응적 루프 필터의 사용 여부 결정 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to an encoding apparatus and a method for determining whether to use a frame-based adaptive loop filter.
최근의 멀티미디어 서비스는 HD(High Definition) 및 UHD(Ultra High Definition) 등과 같은 고해상도/고화질 영상을 요구하는 환경으로 급속히 천이하고 있다. Recently, multimedia services are rapidly transitioning to environments requiring high resolution / high definition images such as high definition (HD) and ultra high definition (UHD).
그러나 현재 가장 우수한 압축 효율을 가진 것으로 알려진 H.264/AVC 압축 표준에 의해서도 이러한 방대한 데이터를 저장하거나 현재의 통신채널로 손쉽게 전송하기에는 상당한 비용이 요구되는 실정이다.However, even with the H.264 / AVC compression standard, which is now known to have the best compression efficiency, it is very expensive to store such a huge amount of data or easily transmit it to the current communication channel.
이러한 문제에 대응하고자, 영상 압축 표준의 대표적인 양대 표준화 기구인 ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG(Moving Picture Experts Group)과 ITU-TQ6/WP3/SG16 VCEG(Video Coding Experts Group)은 차세대 영상 압축 표준인 HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준 제정 프로젝트를 진행하고 있다.To address these challenges, two of the leading standards for video compression standards, ISO / IEC JTC1 / SC29 / WG11 Moving Picture Experts Group (MPEG) and ITU-TQ6 / WP3 / SG16 Video Coding Experts Group (VCEG), are the next generation of video compression standards. He is working on a project to develop a high efficiency video coding (HEVC) standard.
현재 표준화가 진행되고 있는 HEVC 표준은 핵심원리에서는 기존의 H.264/AVC 표준과 같은 전통적인 움직임 보상 변환 부호화 압축 기술에 기반하고 있으나, 보다 향상된 다양한 요소 기술을 적용함으로써 압축 효율을 극대화를 시도하고 있다.The HEVC standard, which is currently being standardized, is based on traditional motion-compensated transform coding and compression techniques such as the existing H.264 / AVC standard, but attempts to maximize the compression efficiency by applying various advanced element techniques. .
도 1은 HEVC 표준의 루프내 필터링(In-Loop Filtering) 유닛의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of an in-loop filtering unit of the HEVC standard.
H.264/AVC 표준에서는 루프내 필터링 기술에서 블록화 현상(blocking artifact)을 제거하기 위한 디블록킹 필터(DF, Deblocking Filter)만이 포함되었으나, HEVC 표준에서의 루프내 필터링 유닛(100)은 디블록킹 필터(110) 뿐 아니라 양자화 등의 손실 압축에 의해 발생하는 정보의 손실을 보상하기 위한 SAO(Sample Adaptive Offset)(120) 및 ALF(Adaptive Loop Filter)(130)와 같은 구성 요소를 추가적으로 포함한다. 이를 통해, 주관적 화질뿐 아니라 압축 효율을 향상시킬 수 있다.In the H.264 / AVC standard, only the deblocking filter (DF) for removing blocking artifacts in the in-loop filtering technique is included, but the in-
그리고, 디블록킹 필터링만을 수행하는 H.264/AVC 표준의 인루프 필터링과 달리, HEVC 표준의 테스트 모델인 HM(HEVC Test Model)3.0에 포함된 인루프 필터링은 HE(High Efficiency) 조건인 경우에는 도 1에 도시된 바와 같이 DF(110), SAO(120) 및 ALF(130)의 순서로 처리가 수행되지만, LC(Low Complexity) 조건인 경우에는 ALF(130)가 제외되어 DF(110) 및 SAO(120) 순서로 처리가 수행된다.In addition, unlike in-loop filtering of the H.264 / AVC standard, which performs only deblocking filtering, in-loop filtering included in the HEVC test model (HM) 3.0, which is a test model of the HEVC standard, is a case of HE (High Efficiency) conditions. As shown in FIG. 1, the processing is performed in the order of the DF 110, the SAO 120, and the ALF 130. However, in the case of a low complexity (LC) condition, the
도 1에 도시된 각 구성요소의 기능을 간략히 설명하면, DF(110)는 복호화 과정에서 필터가 적용된 영상을 참조 영상으로 활용하는 루프내 필터링을 수행한다. 이를 통해, 예측 및 양자화로 인해 발생하는 블록 경계의 왜곡을 효과적으로 제거할 수 있어 주관적 화질이 향상되고, 디블록킹 필터링이 적용된 영상을 참조 영상으로 활용함으로써 약 0.5dB 내외의 부호화 효율이 달성될 수 있다.Briefly describing the functions of each component illustrated in FIG. 1, the DF 110 performs in-loop filtering that uses an image to which a filter is applied as a reference image in the decoding process. Through this, the distortion of the block boundary caused by the prediction and quantization can be effectively removed, thereby improving the subjective image quality, and encoding efficiency of about 0.5 dB can be achieved by using the deblocking filtering applied image as a reference image. .
SAO(120)는 양자화 등의 부호화 과정을 통해 발생하는 원본 영상과 복원 영상 간의 왜곡을 화소(sample) 단위의 오프셋(offset)을 통해 보상한다. 이를 통해 주관적 화질 및 부호화 효율의 향상이 기대될 수 있다.The SAO 120 compensates the distortion between the original image and the reconstructed image generated through an encoding process such as quantization through an offset in units of pixels. Through this, subjective picture quality and encoding efficiency may be improved.
원본 영상과 복원 영상 간의 오류를 직접 계산하여 보상한다는 개념은 ALF(130)와 유사할 수 있으나, 전술한 바와 같이 LC(Low Complexity) 조건에서는 ALF(130)이 사용되지 않으므로 SAO(120)가 ALF(130)의 역할을 대체하는 간략화된 기술로서 이해될 수도 있을 것이다.The concept of directly calculating and compensating an error between the original image and the reconstructed image may be similar to that of the
ALF(130)는 영상을 블록 단위로 나누어 각각의 블록에 대해 ALF를 적용할 것인지 여부에 대한 정보 및 ALF(Adaptive Loop Filter)에 대한 필터 계수를 부호화한다. HM3.0에 포함된 ALF(130)는 위너 필터(Wiener filter)를 기반으로 동작하며, 원본 영상과 복원 영상과의 오차를 최소화시키는 최적의 계수를 계산하여 최적 필터링을 수행하고, 아울러 산출된 필터 계수를 부호화하여 전송한다. 복호화 장치는 전송 받은 필터 계수를 사용하여 동일하게 ALF 과정을 수행한다.The ALF 130 divides the image into block units and encodes information about whether to apply ALF to each block and filter coefficients for the adaptive loop filter (ALF). The ALF 130 included in the HM3.0 operates based on a Wiener filter, performs an optimal filtering by calculating an optimal coefficient which minimizes the error between the original image and the reconstructed image, and the calculated filter. Encode and transmit the coefficients. The decoding apparatus performs an ALF process in the same manner using the received filter coefficients.
이하, HEVC에서의 ALF(Adaptive Loop Filter)의 적용 절차에 대해 간략히 설명한다.Hereinafter, an application procedure of an adaptive loop filter (ALF) in HEVC will be briefly described.
HEVC에서는 ALF를 적용하기 위해서는 먼저, 프레임 단위에서 ALF를 적용해 보고, 그 이후로 부호화 유닛(CU, coding unit) 기반의 제어를 적응적으로 해 본 후 필터 길이(tap)를 결정한다. 이후, 마지막으로 전술한 세 가지의 방법들을 통해 결정된 최적의 ALF를 적용했을 때의 RD 비용(RD Cost)과 ALF를 적용하지 않았을 때의 RD 비용을 비교하여 ALF 적용 여부를 결정하고 부호화를 수행하며, ALF 적용 여부에 대한 정보가 비트스트림에 포함되어 복호화 장치로 제공된다.In HEVC, to apply ALF, first, ALF is applied on a frame basis. After that, control based on a coding unit (CU) is adaptively determined, and then a filter tap is determined. Then, finally, by comparing the RD cost when applying the optimal ALF determined by the three methods described above with the RD cost when the ALF is not applied to determine whether to apply the ALF and perform the encoding. , Information about whether to apply ALF is included in the bitstream and provided to the decoding apparatus.
그러나 ALF를 해당 프레임에 적용하기로 결정하면, 복호화 장치에서는 ALF 적용으로 인한 복잡도가 크게 증가하게 된다. 실제로 ALF를 적용할 때에 비해, ALF를 적용하지 않는 경우 복호화 시간(decoding time)이 환경 설정에 따라서 평균적으로 low delay 환경에서 19%, all intra의 환경에서 25%의 감소가 이루어진다.However, if the ALF is determined to be applied to the corresponding frame, the complexity of the ALF is greatly increased in the decoding apparatus. In fact, when ALF is not applied, the decoding time decreases by 19% in low delay environment and 25% in all intra environment.
도 2는 BasketballDrill의 각 프레임에서 ALF를 적용한 경우와 적용하지 않았을 때의 RD 비용 이득(Difference of RD Costs)을 나타낸 도면이다.FIG. 2 is a diagram illustrating RD cost gains when and when ALF is applied to each frame of BasketballDrill.
ALF를 적용한 경우, 화질의 향상은 기대할 수 있으나 프레임에 따라서는 그 화질 향상의 폭이 매우 적을 수도 있다. In the case of applying ALF, the improvement of image quality can be expected, but the extent of improvement of image quality may be very small depending on the frame.
즉 도 2에 도시된 바와 같이, 1번째 프레임, 5번째 프레임 등과 같이 RD 비용 이득이 커서 ALF를 적용할 때 분명한 이득을 기대할 수 있는 프레임들이 있는 반면에, 2번째, 10번째, 15번째, 16번째 프레임 등과 같이 ALF를 적용하는 경우에도 화질 향상을 기대하기 어려운 프레임들도 존재한다.That is, as shown in FIG. 2, while there are frames in which the RD cost gain is large, such as the 1st frame, the 5th frame, and the like, the clear gain can be expected when the ALF is applied, whereas the 2nd, 10th, 15th, 16th. Even when ALF is applied, such as the first frame, there are some frames that are difficult to expect an improvement in quality.
그러나, 종래의 ALF 적용 여부의 결정 방법은 RD 비용 이득이 적거나 미미한 경우에도 0(zero)보다 큰 모든 프레임들에 대해 ALF를 적용하도록 결정하고 있어 복호화 장치의 복잡도가 불필요하게 증가하는 문제점이 있다.However, the conventional method of determining whether to apply ALF has a problem in that the complexity of the decoding apparatus is unnecessarily increased because it is decided to apply ALF to all frames larger than zero even if the RD cost gain is small or insignificant. .
따라서, 화질 악화를 최소화하면서도 복호화 장치의 복잡도를 최소화할 수 있는 ALF 적용 여부의 결정 방법이 요구된다.
Therefore, there is a need for a method of determining whether to apply ALF that minimizes deterioration of image quality and can minimize complexity of a decoding apparatus.
본 발명은 화질 악화를 최소화하면서도 복호화 장치의 복잡도를 최소화할 수 있는 부호화 장치 및 프레임 기반 적응적 루프 필터의 사용 여부 결정 방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to provide an encoding apparatus and a method of determining whether to use a frame-based adaptive loop filter that can minimize complexity of a decoding apparatus while minimizing image quality deterioration.
본 발명은 복호화 장치의 복잡도 감소를 통해 에너지 소모량을 감소시킬 수 있어 휴대용 장치의 휴대성을 증대시킬 수 있는 부호화 장치 및 프레임 기반 적응적 루프 필터의 사용 여부 결정 방법을 제공하기 위한 것이다.The present invention provides a method for determining whether to use an encoding device and a frame-based adaptive loop filter that can reduce energy consumption through complexity reduction of a decoding device, thereby increasing portability of a portable device.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description.
본 발명의 일 측면에 따르면, 부호화 장치에 있어서, 대상 프레임에 대해 ALF(Adaptive Loop Filter)를 적용한 경우의 RD(Rate-Distortion) 비용과 ALF를 적용하지 않은 경우의 RD 비용간의 차이인 RD 비용 이득을 산출하는 RD 비용 이득 산출부; 상기 대상 프레임의 직전에 위치한 n(n은 임의의 자연수)개의 프레임들의 RD 비용 이득을 이용하여 기준값을 생성하는 기준값 생성부; 및 상기 대상 프레임의 RD 비용 이득이 상기 기준값보다 큰 경우에만 ALF가 적용되도록 결정하는 결정부를 포함하는 부호화 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, in the encoding device, the RD cost gain which is a difference between the rate of RD (rate-distortion) when the ALF (Adaptive Loop Filter) is applied to the target frame and the RD cost when the ALF is not applied. An RD cost gain calculation unit for calculating a value; A reference value generator for generating a reference value by using RD cost gains of n (n is an arbitrary natural number) frames positioned immediately before the target frame; And a determining unit which determines to apply the ALF only when the RD cost gain of the target frame is larger than the reference value.
상기 기준값 생성부는 상기 n개의 프레임들의 RD 비용 이득의 평균값과 미리 지정된 가중 상수값을 곱셈 연산하여 상기 기준값을 생성할 수 있다.The reference value generator may generate the reference value by multiplying an average value of the RD cost gains of the n frames by a predetermined weighting constant value.
상기 n은 5일 수 있다.N may be 5.
상기 부호화 장치는, 상기 결정부에 의해 결정된 각 프레임별 ALF 적용 여부에 대한 정보를 복호화 장치로 전송된 비트스트림 내에 삽입하는 결정 정보 적용부를 더 포함할 수 있다.The encoding apparatus may further include a determination information applying unit inserting information on whether to apply ALF for each frame determined by the determination unit in a bitstream transmitted to the decoding apparatus.
상기 결정부는, 상기 대상 프레임이 n+1번째 프레임보다 선행하는 프레임인지 여부를 판단하고, 상기 대상 프레임이 n+1번째 프레임보다 선행하는 프레임인 경우에는 상기 대상 프레임이 미리 지정된 k(k는 n보다 작은 임의의 자연수)번째 프레임인지 여부를 판단하며, 상기 대상 프레임이 미리 지정된 k번째 프레임인 경우 상기 k번째 프레임의 RD 비용 이득이 선행하는 프레임들의 0(zero)보다 큰 RD 비용 이득과 비교하여 가장 작은 경우에만 ALF가 적용되지 않도록 결정할 수 있다.The determination unit may determine whether the target frame is a frame preceding the n + 1 th frame, and if the target frame is a frame preceding the n + 1 th frame, the target frame may be predetermined k (k is n And a smaller random natural number) frame, and if the target frame is a predetermined k-th frame, the RD cost gain of the k-th frame is compared with the RD cost gain greater than zero of the preceding frames. You can decide not to apply ALF only in the smallest case.
상기 k는 4일 수 있다.K may be 4.
상기 결정부는, 상기 대상 프레임이 n+1번째 프레임보다 선행하는 프레임이고 상기 k번째 프레임이 아닌 경우에는, 상기 대상 프레임의 RD 비용 이득이 0(zero)보다 큰 경우에는 ALF가 적용되도록 결정할 수 있다.
The determining unit may determine that ALF is applied when the RD cost gain of the target frame is greater than zero when the target frame is a frame preceding the n + 1th frame and is not the kth frame. .
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
Other aspects, features, and advantages will become apparent from the following drawings, claims, and detailed description of the invention.
본 발명의 실시예에 따르면, 화질 악화를 최소화하면서도 복호화 장치의 복잡도를 최소화할 수 있는 효과가 있다.According to the embodiment of the present invention, there is an effect that the complexity of the decoding apparatus can be minimized while minimizing image deterioration.
또한 복호화 장치의 복잡도 감소를 통해 에너지 소모량을 감소시킬 수 있어 휴대용 장치의 휴대성을 증대시킬 수 있는 효과도 있다.
In addition, the energy consumption can be reduced by reducing the complexity of the decoding device, thereby increasing the portability of the portable device.
도 1은 HEVC 표준의 루프내 필터링(In-Loop Filtering) 유닛의 블록 구성도.
도 2는 BasketballDrill의 각 프레임에서 ALF를 적용한 경우와 적용하지 않았을 때의 RD 비용 이득(Difference of RD Costs)을 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ALF(Adaptive Loop Filter, 적응적 루프 필터) 사용 결정 유닛의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 기반 ALF 사용 여부의 결정 방법을 나타낸 순서도.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 기반 ALF 사용 여부의 결정 기준을 나타낸 도면.1 is a block diagram of an in-loop filtering unit of the HEVC standard.
FIG. 2 is a diagram illustrating difference of RD costs with and without ALF in each frame of BasketballDrill. FIG.
3 is a block diagram showing the configuration of an ALF (Adaptive Loop Filter) usage determination unit according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are flowcharts illustrating a method of determining whether to use frame-based ALF according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a criterion for determining whether to use a frame-based ALF according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.The present invention is capable of various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated and described in the drawings. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, it should be understood to include all transformations, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting of the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprise" or "have" are intended to indicate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, and one or more other features. It is to be understood that the present invention does not exclude the possibility of the presence or the addition of numbers, steps, operations, components, components, or a combination thereof.
또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "…유닛", "…모듈", "…블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.The terms "part", "unit", "unit", "module", "block", and the like described in the specification mean units for processing at least one function or operation. Software or a combination of hardware and software.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, .
본 명세서에서 프레임 순서 등을 표기하는 과정에서 이전 또는 이후를 포함하는 경우 해당 번째 프레임이 포함되는 용어로 해석되어야 한다. 즉, 5번째 이전 프레임이라고 표기된 경우 1 내지 4번째 프레임뿐 아니라 5번째 프레임도 이에 해당되는 것으로 해석되고, 마찬가지로 6번째 이후 프레임이라고 표기된 경우 7번째 프레임 등뿐 아니라 6번째 프레임도 이에 해당되는 것으로 해석되어야 한다.
In the present specification, when including a frame order and the like before or after, it should be interpreted as a term that includes the corresponding frame. That is, when the fifth frame is indicated, not only the 1st to 4th frames but also the fifth frame are interpreted as corresponding ones. Similarly, when the frame is marked as the sixth frame, the sixth frame is interpreted as the seventh frame as well. Should be.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 ALF(Adaptive Loop Filter, 적응적 루프 필터) 사용 결정 유닛의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.3 is a block diagram illustrating a configuration of an ALF (Adaptive Loop Filter) usage determination unit according to an embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, ALF(Adaptive Loop Filter) 사용 결정 유닛(300)은 RD 비용 이득 산출부(310), 기준값 생성부(320), 결정부(330) 및 결정 정보 적용부(340)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the adaptive loop filter
RD 비용(Rate-Distortion Cost) 이득 산출부(310)는 프레임 단위로 ALF를 적용했을 때의 RD 비용(cost)과 ALF를 적용하지 않았을 때의 RD 비용을 비교하여 프레임별 RD 비용 이득(Difference of RD Costs)을 산출한다.Rate-Distortion Cost The
기준값 생성부(320)는 프레임 단위로 ALF를 적용할 것인지 여부를 결정하기 위한 기준값을 생성한다. The
기준값 생성부(320)는 ALF를 적용할 것인지 여부가 결정되어야 하는 현재 프레임인 대상 프레임이 프레임 순서상 6번째 이후에 해당하는 프레임(즉, 6번째이거나 그 이후의 순서를 가지는 프레임)인지를 판단하고, 6번째 이후에 해당하는 프레임인 경우 대상 프레임 직전의 5개 프레임의 RD 비용 이득의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값에 미리 지정된 가중 상수값(예를 들어, 0.8)을 곱셈 연산하여 기준값을 생성한다.The
본 실시예에서는 기준값을 생성하기 위해, 대상 프레임 이전에 5개의 프레임의 RD 비용 이득의 평균을 산출하는 경우를 중심으로 설명되지만, 평균 산출을 위해 고려되는 이전 프레임의 수량을 임의의 자연수인 n개로 지정될 수 있음은 당연하다. 또한, 적절한 화질 유지를 위해 곱셈 연산되는 가중 상수값은 본 발명자는 다수의 실험을 통해 0.8로 지정하였으나, 가중 상수값 역시 실험적 통계적으로 가장 적절한 화질 유지를 위한 임의의 상수값으로 변경 적용될 수도 있음은 당연하다.In the present embodiment, a description is made mainly on the case of calculating the average of the RD cost gains of five frames before the target frame to generate a reference value, but the quantity of the previous frame considered for calculating the average is an arbitrary natural number n. Naturally, it can be designated. In addition, the weighting constant value multiplied to maintain proper image quality is designated as 0.8 through a number of experiments, but the weighting constant value may also be changed to any constant value for maintaining the most appropriate image quality experimentally. Of course.
결정부(330)는 대상 프레임이 프레임 순서상 6번째 이후에 해당하는 프레임인 경우 RD 비용 이득 산출부(310)에 의해 산출된 대상 프레임의 RD 비용 이득이 기준값 생성부(320)에 의해 생성된 기준값보다 큰지 여부를 판단하고, 큰 경우라면 대상 프레임을 ALF가 적용될 프레임으로 결정한다. 그러나 만일 대상 프레임의 RD 비용 이득이 기준값 생성부(320)에 의해 생성된 기준값보다 작다면 대상 프레임을 ALF가 적용되지 않을 프레임으로 결정한다. The
또한 결정부(330)는 대상 프레임이 프레임 순서상 5번째 이전(즉, 5번째이거나 그 이전의 순서를 가지는 프레임)에 해당하는 프레임인 경우, 대상 프레임이 4번째 프레임인지 여부를 판단하고, 4번째 프레임이라면 대상 프레임의 RD 비용 이득이 그 이전의 프레임들(즉, 1번째, 2번째 및 3번째 프레임들)과 비교하여 가장 작은지 여부를 판단하여 작은 경우에는 ALF가 적용되지 않을 프레임으로 결정한다. 물론, 4번째 프레임인 대상 프레임의 RD 비용 이득이 0보다 크고, 그 이전의 프레임들 중 하나 이상보다 RD 비용 이득이 더 크다면 대상 프레임은 ALF가 적용될 프레임으로 결정된다. 다만, 이 경우 RD 비용 이득의 크기가 비교되는 이전 프레임들은 0(zero)보다 RD 비용 이득이 큰 프레임들로 제한된다. In addition, the
결정 정보 적용부(340)는 결정부(330)에 의해 결정된 프레임별 ALF 적용 여부에 대한 정보가 복호화 장치로 전송될 비트스트림에 포함되도록 처리한다.The decision
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 ALF 사용 결정 유닛(300)은 ALF를 적용하여도 화질 향상이 적은 프레임에 대해서는 0(zero) 이상의 RD 비용 이득을 가진다할지라도 강제로 ALF를 적용하지 않는 것으로 결정하여, 복호화 장치의 복잡도를 최소화하고 복호화 시간을 감소시키는 특징을 가진다. As described above, the ALF
또한, 본 실시예에 따른 ALF 사용 결정 방법은 기존의 ALF 적용 여부 결정의 절차를 변형시키지 않고 그대로 유지시키면서, 단지 최종적으로 결정된 ALF를 적용했을 때의 RD 비용과 ALF를 적용하지 않은 프레임의 RD 비용을 비교하는 본래의 절차에서 몇 가지 기준(예를 들어, 전술한 기준값 등)을 더 추가한 특징을 가진다. In addition, the method of determining the use of ALF according to the present embodiment does not modify the existing ALF application decision procedure, while maintaining the RD cost of applying the finally determined ALF and the RD cost of the frame without applying the ALF. In the original procedure of comparing the present invention has several features (for example, the above-described reference values).
본 실시예에 따른 ALF 사용 결정 유닛(300)의 처리를 수도 코드(pseudo code)로 표현하면 아래와 같다.
When the processing of the ALF
if (Original_cost > ALF_minimum_cost) if (Original_cost> ALF_minimum_cost)
cost_difference = Original_cost ALF_minimum_cost cost_difference = Original_cost ALF_minimum_cost
if (frame_number >= 6th) if (frame_number> = 6th)
Adaptive_threshold = Average of costs of previous 5 frames Adaptive_threshold = Average of costs of previous 5 frames
if (cost_difference < Adaptive_threshold * 0.8) if (cost_difference <Adaptive_threshold * 0.8)
ALF offALF off
endend
update the average value of costs with current cost_difference update the average value of costs with current cost_difference
elseelse
if (frame_number = 4th) if (frame_number = 4th)
if (cost_difference is smaller than the costs of previous frames) if (cost_difference is smaller than the costs of previous frames)
ALF offALF off
endend
endend
endend
endend
전술한 수도코드에서 대상 프레임의 RD 비용 이득과의 비교를 위한 기준값 생성을 위해 고려되는 이전 프레임의 개수를 나타내는 숫자 5는 앞서 설명한 바와 같이 임의의 자연수인 n으로 대체될 수 있고, 가중 상수값 역시 0.8 이외의 값으로 대체될 수 있음은 당연하다.
In the aforementioned pseudocode, the
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 기반 ALF 사용 여부의 결정 방법을 나타낸 순서도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 프레임 기반 ALF 사용 여부의 결정 기준을 나타낸 도면이다.4 and 5 are flowcharts illustrating a method of determining whether to use a frame-based ALF according to an embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a diagram illustrating a criterion to determine whether to use a frame-based ALF according to an embodiment of the present invention. .
도 4를 참조하면, 단계 410에서 ALF 사용 결정 유닛(300)은 ALF를 적용할 것인지 여부가 결정되어야 하는 현재 프레임인 대상 프레임에 대해 ALF를 적용했을 때의 RD 비용(cost)과 ALF를 적용하지 않았을 때의 RD 비용을 비교하여 프레임별 RD 비용 이득(Difference of RD Costs)을 산출한다.Referring to FIG. 4, in
단계 420에서 ALF 사용 결정 유닛(300)은 대상 프레임이 프레임 순서상 5번째 이전에 해당하는 프레임인지 여부를 판단한다. In
만일 대상 프레임이 5번째 이전에 해당하는 프레임이 아니라면, ALF 사용 결정 유닛(300)은 단계 430에서 대상 프레임의 직전에 위치하는 5개의 프레임에 대한 RD 비용 이득을 이용하여 기준값을 생성한다.If the target frame is not the frame corresponding to the fifth previous, the ALF
즉, ALF 사용 결정 유닛(300)은 대상 프레임 직전의 5개 프레임의 RD 비용 이득의 평균값을 산출하고, 산출된 평균값에 미리 지정된 가중 상수값(예를 들어, 0.8)을 곱셈 연산하여 기준값을 생성한다.That is, the ALF
단계 440에서 ALF 사용 결정 유닛(300)은 대상 프레임의 RD 비용 이득이 기준값 이상인지 여부를 판단한다.In
만일 대상 프레임의 RD 비용 이득이 생성된 기준값 이상이라면, ALF 사용 결정 유닛(300)은 단계 450에서 해당 프레임이 ALF가 사용되어야 하는 프레임인 것으로 결정한다.If the RD cost gain of the target frame is greater than or equal to the generated reference value, the ALF
그러나 만일 대상 프레임의 RD 비용 이득이 생성된 기준값 미만이라면, ALF 사용 결정 유닛(300)은 단계 450에서 해당 프레임이 ALF가 사용되지 않아야 하는 프레임인 것으로 결정한다.However, if the RD cost gain of the target frame is less than the generated reference value, the ALF
프레임 기반 ALF 사용 여부의 결정 기준이 예시된 도 6을 참조하면, 6번째 이후에 위치하는 프레임들 중 기준값 이상의 RD 비용 이득을 가지는 프레임들은 7번째, 9번째, 13번째 및 14번째인 4개의 프레임들이다. 따라서, ALF 사용 결정 유닛(300)은 해당 프레임들에 대해 ALF가 사용되도록 결정할 것이다.Referring to FIG. 6, where a criterion for determining whether to use a frame-based ALF is illustrated, frames having a RD cost gain greater than or equal to a reference value among frames positioned after the sixth are four frames that are the seventh, ninth, thirteenth, and fourteenth frames. admit. Thus, the ALF
그러나, RD 비용 이득이 0(zero)보다 큰 경우에는 ALF가 사용되도록 하는 종래기술에 따르면 7번째, 8번째, 9번째, 10번째, 12번째, 13번째 14번째, 15번째 및 16번째인 9개의 프레임들이다. However, according to the prior art that ALF is used when the RD cost gain is greater than zero, the 9th, 7th, 8th, 9th, 10th, 12th, 13th 14th, 15th and 16th Frames.
따라서, 본 실시예에 따를 때 복호화 장치에서는 동일한 데이터를 처리함에 있어 5개(즉, 9-4=5)의 프레임에 대해 ALF를 사용할 필요가 없어 복호화 시간을 현저히 절감시킬 수 있는 특징을 가진다.Therefore, according to the present embodiment, the decoding apparatus does not need to use ALF for five frames (that is, 9-4 = 5) in processing the same data, thereby reducing the decoding time significantly.
단계 470에서 ALF 사용 결정 유닛(300)은 현재의 대상 프레임이 마지막 프레임인지 여부를 판단한다.In
만일 대상 프레임이 마지막 프레임이라면 단계를 종료하지만, 그렇지 않은 경우라면 후속하는 프레임에 대한 ALF 사용 여부의 결정을 위해 단계 410으로 다시 진행한다.If the target frame is the last frame, the step ends, but otherwise, the process returns to step 410 to determine whether to use the ALF for the subsequent frame.
다시 단계 420을 참조하면, 단계 420의 판단 결과로 만일 대상 프레임이 5번째 이전에 해당하는 프레임인 경우라면 도 5의 단계 510으로 진행한다.Referring back to step 420, if the target frame is the frame corresponding to the fifth previous as a result of the determination of
단계 510에서 ALF 사용 결정 유닛(300)은 대상 프레임이 프레임 순서상 4번째 위치한 프레임인지 여부를 판단한다. In
만일 대상 프레임이 4번째 프레임이 아닌 경우라면, 단계 520에서 ALF 사용 결정 유닛(300)은 종래기술에 따른 결정 방법, 즉 RD 비용 이득이 0(zero)보다 큰 경우에는 ALF가 사용되도록 결정하는 방법을 이용하여 처리한다.If the target frame is not the fourth frame, in
그러나 만일 대상 프레임이 4번째 프레임이라면, 단계 530에서 ALF 사용 결정 유닛(300)은 대상 프레임의 RD 비용 이득이 0(zero)보다 큰지 여부를 판단한다.However, if the target frame is the fourth frame, then in
만일 대상 프레임의 RD 비용 이득이 0(zero) 이하라면 도 4의 단계 460으로 진행하여 대상 프레임에 대해 ALF가 사용되지 않은 것으로 결정한다.If the RD cost gain of the target frame is equal to or less than zero, the process proceeds to step 460 of FIG. 4 to determine that ALF is not used for the target frame.
그러나 만일 대상 프레임의 RD 비용 이득이 0(zero)보다 크다면, ALF 사용 결정 유닛(300)은 단계 540에서 대상 프레임의 RD 비용 이득이 선행하는 이전 프레임들(즉, 1번째, 2번째 및 3번째 프레임들)의 RD 비용 이득에 비해 가장 작은 값을 가지는지 여부를 판단한다.However, if the RD cost gain of the target frame is greater than zero, then the ALF
만일 이전 프레임들에 비해 가장 작은 RD 비용 이득을 가진다면, 도 4의 단계 460으로 진행하여 대상 프레임에 대해 ALF가 사용되지 않은 것으로 결정한다.If it has the smallest RD cost gain compared to the previous frames, proceed to step 460 of FIG. 4 to determine that ALF is not used for the target frame.
그러나 만일 이전 프레임들에 비해 가장 작은 RD 비용 이득을 가지지 않는다면, 도 4의 단계 450으로 진행하여 대상 프레임에 대해 ALF가 사용되는 것으로 결정한다.However, if it does not have the smallest RD cost gain compared to the previous frames, proceed to step 450 of FIG. 4 to determine that ALF is used for the target frame.
본 실시예에 따른 프레임 기반 ALF 사용 여부의 결정 방법 적용시의 효율성에 대한 실험 결과가 하기 표 1 및 2에 제시되어 있다. 참고로, 표 1은 실험 환경을 나타내고, 표 2는 실험 결과를 나타낸다. 표 2를 참조하면, MPEG-H HEVC test model 3.0과 비교하여, 복호화 시간이 약 7% 감소됨을 확인할 수 있고, 이에 비하여 비트레이트 0.16%의 이득과 PSNR 0.01 dB의 감소가 나타남을 확인할 수 있다.
Experimental results on the efficiency of applying the method of determining whether to use the frame-based ALF according to the present embodiment are shown in Tables 1 and 2 below. For reference, Table 1 shows the experimental environment, and Table 2 shows the experimental results. Referring to Table 2, it can be seen that the decoding time is reduced by about 7% compared to the MPEG-H HEVC test model 3.0, compared with the gain of 0.16% bitrate and 0.01 dB reduction of PSNR.
· Class C (832'80): BasketballDrill , BQMall , PartyScene , and RaceHorsesC
· Class D (416x240): BasketballPass , BQSquare , BlowingBubbles , and RaceHorses
· Class E (1280'20): Vidyo1 , and Vidyo3 · Class B (1920'080): BasketballDrive , ParkScene, Cactus, and BQTerrace
· Class C (832'80): BasketballDrill , BQMall , PartyScene , and RaceHorsesC
· Class D (416x240): BasketballPass , BQSquare , BlowingBubbles , and RaceHorses
· Class E (1280'20): Vidyo1 , and Vidyo3
toto
bebe
CodedCoded
·Other Classes: 3 seconds of video duration · Class D: 10 seconds of video duration
· Other Classes: 3 seconds of video duration
상술한 프레임 기반 ALF 사용 여부의 결정 방법은 부호화 장치에 내장된 소프트웨어 프로그램 등에 의해 시계열적 순서에 따른 자동화된 절차로 수행될 수도 있음은 자명하다. 상기 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 정보저장매체(computer readable media)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써 상기 방법을 구현한다. 상기 정보저장매체는 자기 기록매체, 광 기록매체 및 캐리어 웨이브 매체를 포함한다.It is apparent that the above-described method of determining whether to use the frame-based ALF may be performed by an automated procedure according to a time series sequence by a software program or the like embedded in the encoding apparatus. The codes and code segments that make up the program can be easily deduced by a computer programmer in the field. In addition, the program is stored in a computer readable media, and read and executed by a computer to implement the method. The information storage medium includes a magnetic recording medium, an optical recording medium, and a carrier wave medium.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention as defined in the following claims And changes may be made without departing from the spirit and scope of the invention.
300 : ALF(Adaptive Loop Filter) 사용 결정 유닛
310 : RD 비용 이득 산출부
320 : 기준값 생성부
330 : 결정부
340 : 결정 정보 적용부300: ALF (Adaptive Loop Filter) use determination unit
310: RD cost gain calculation unit
320: reference value generation unit
330: decision unit
340: decision information application unit
Claims (7)
대상 프레임에 대해 ALF(Adaptive Loop Filter)를 적용한 경우의 RD(Rate-Distortion) 비용과 ALF를 적용하지 않은 경우의 RD 비용간의 차이인 RD 비용 이득을 산출하는 RD 비용 이득 산출부;
상기 대상 프레임의 직전에 위치한 n(n은 임의의 자연수)개의 프레임들의 RD 비용 이득을 이용하여 기준값을 생성하는 기준값 생성부; 및
상기 대상 프레임의 RD 비용 이득이 상기 기준값보다 큰 경우에만 ALF가 적용되도록 결정하는 결정부를 포함하는 부호화 장치.
In the encoding device,
An RD cost gain calculator configured to calculate an RD cost gain, which is a difference between a rate-distortion (RD) cost when an adaptive loop filter (ALF) is applied to a target frame and an RD cost when an ALF is not applied;
A reference value generator for generating a reference value by using RD cost gains of n (n is an arbitrary natural number) frames positioned immediately before the target frame; And
And a determining unit to determine that the ALF is applied only when the RD cost gain of the target frame is larger than the reference value.
상기 기준값 생성부는 상기 n개의 프레임들의 RD 비용 이득의 평균값과 미리 지정된 가중 상수값을 곱셈 연산하여 상기 기준값을 생성하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
The method of claim 1,
And the reference value generator generates the reference value by multiplying an average value of the RD cost gains of the n frames by a predetermined weighting constant value.
상기 n은 5인 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
The method of claim 1,
N is 5, characterized in that the encoding device.
상기 결정부에 의해 결정된 각 프레임별 ALF 적용 여부에 대한 정보를 복호화 장치로 전송된 비트스트림 내에 삽입하는 결정 정보 적용부를 더 포함하는 부호화 장치.
The method of claim 1,
And a decision information applying unit which inserts information on whether to apply ALF for each frame determined by the decision unit in the bitstream transmitted to the decoding device.
상기 결정부는,
상기 대상 프레임이 n+1번째 프레임보다 선행하는 프레임인지 여부를 판단하고,
상기 대상 프레임이 n+1번째 프레임보다 선행하는 프레임인 경우에는 상기 대상 프레임이 미리 지정된 k(k는 n보다 작은 임의의 자연수)번째 프레임인지 여부를 판단하며,
상기 대상 프레임이 미리 지정된 k번째 프레임인 경우 상기 k번째 프레임의 RD 비용 이득이 선행하는 프레임들의 0(zero)보다 큰 RD 비용 이득과 비교하여 가장 작은 경우에만 ALF가 적용되지 않도록 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
The method of claim 1,
Wherein,
It is determined whether the target frame is a frame preceding the n + 1 th frame,
If the target frame is a frame preceding the n + 1 th frame, it is determined whether the target frame is a predetermined k (k is an arbitrary natural number smaller than n) th frame.
If the target frame is a predetermined k-th frame, it is determined that the ALF is not applied only when the RD cost gain of the k-th frame is smaller than the RD cost gain greater than zero of the preceding frames. Encoding device.
상기 k는 4인 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
The method of claim 5,
K is four.
상기 결정부는, 상기 대상 프레임이 n+1번째 프레임보다 선행하는 프레임이고 상기 k번째 프레임이 아닌 경우에는, 상기 대상 프레임의 RD 비용 이득이 0(zero)보다 큰 경우에는 ALF가 적용되도록 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 장치.
The method of claim 5,
The determining unit determines that the ALF is applied when the RD cost gain of the target frame is greater than zero when the target frame is a frame preceding the n + 1th frame and is not the kth frame. An encoding device characterized by the above-mentioned.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020120059052A KR101307431B1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Encoder and method for frame-based adaptively determining use of adaptive loop filter |
Applications Claiming Priority (1)
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| KR1020120059052A KR101307431B1 (en) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | Encoder and method for frame-based adaptively determining use of adaptive loop filter |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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