KR101507997B1 - 참조 영상 버퍼 관리 장치와 방법 및 상기 장치를 구비하는 영상 부호화 장치 - Google Patents

참조 영상 버퍼 관리 장치와 방법 및 상기 장치를 구비하는 영상 부호화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 계층적 비디오 압축 부호화에 있어서 기본 계층의 현재 프레임이 가진 압축 정보를 이용하여 향상 계층의 참조 영상 버퍼 내 다수 참조 영상의 위치를 결정하는 장치와 방법 및 계층적 비디오 압축 부호화를 수행하는 장치를 제안한다. 본 발명에 따른 참조 영상 버퍼 관리 장치는 현재 프레임을 구성하는 기본 계층의 부호화 정보를 획득하는 부호화 정보 획득부; 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 유사도 예측부; 및 유사도를 기초로 버퍼 내에서 현재 프레임을 구성하는 향상 계층을 부호화하는 데에 이용될 참조 영상들의 위치를 결정하는 참조 영상 위치 결정부를 포함한다.

Description

참조 영상 버퍼 관리 장치와 방법 및 상기 장치를 구비하는 영상 부호화 장치 {Apparatus and method for managing reference picture buffer, and device for encoding with the said apparatus}
본 발명은 계층적 비디오 부호화(scalable video coding) 기술 및 다중 참조 영상 부호화(multiple reference frame encoding) 기술에 관한 것이다.
현재 비디오 부호화에 사용되는 다양한 시-중복성(temporal redundancy) 제거 기술 중 한가지로, 다중 참조 영상을 사용하는 기술은 그 효용성이 입증되어 최신 비디오 압축 국제 표준인 H.264|AVC에서 사용되고 있다.
이 기술은 기부호화된 여러 영상을 참조 영상으로 하여, 현재 부호화를 수행하는 부호화 기본 단위에 가장 유사한 영역을 탐색하고, 탐색된 영역을 발췌하여 현재 부호화 단위 영역의 예측 신호로 사용함으로써 압축의 성능을 향상시킬 수 있는 기술이다.
이런 형태로 다중 참조 영상을 사용하는 경우, 매 부호화 기본 단위마다 어떤 참조 영상을 사용했는지를 나타내는 참조 영상 인덱스(reference index)를 전송해야 하고, 따라서 참조 영상 버퍼 내 기부호화된 참조 영상이 어떤 순서로 위치하는지가 그 인덱스를 전송하는 데 필요한 비트 효율에 매우 중요한 영향을 준다.
이와 같은 문제는 계층적 부호화에서도 매우 중요하게 다루어지고 있는데, J. Dong, Y. He, Y. He, G. McCllelan, E.-S. Ryu, X. Xiu, and Y. Ye, "Description of scalable video coding technology proposal by InterDigital Communications," submitted to JCT-VC as JCTVC-K0034, Shanghai, Oct. 2012.에서는 기부호화된 동일 시간의 저해상도 영상으로부터의 참조를 가장 낮은 우선 순위로 처리하도록 버퍼 내 인덱스가 가장 큰 값을 가지도록 처리하였고, 반면 J.W. Kang, H. Lee, J. Lee, J.S. Choi, J.W. Kim, J. Nam, H. Choi, and D. Sim, "Description of scalable video coding technology proposal by ETRI and Kwangwoon Univ.", submitted to JCT-VC as JCTVC-K0037, Shanghai, Oct. 2012.에서는 동일 시간의 저해상도 영상의 버퍼 내 위치를 현재 부호화하는 비디오 프레임의 형식에 따라 서로 다르게 위치시키고 있다.
하지만, 고해상도 현재 프레임의 각 기본 부호화 단위가 기부호화된 프레임들과 얼마나 유사한지에 대한 정보는 기본 계층 저해상도의 현재 (동일) 시간 영상이 부호화된 특성을 분석함으로써 예측할 수 있고, 따라서 버퍼 내 기부호화된 고해상도 참조 영상들의 위치 및 동일 시간 저해상도 영상의 버퍼 내 최적 위치는 이러한 저해상도 부호화 정보로부터 얻어질 수 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 계층적 비디오 압축 부호화에 있어서 기본 계층(base layer)의 현재 프레임이 가진 압축 정보를 이용하여 향상 계층(enhancement layer)의 참조 영상 버퍼 내 다수 참조 영상의 위치를 결정하는 장치 및 방법을 제안하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 상기 장치를 이용하여 계층적 비디오 압축 부호화를 수행하는 장치를 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 현재 프레임을 구성하는 기본 계층(base layer)의 부호화 정보를 획득하는 부호화 정보 획득부; 상기 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 상기 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 유사도 예측부; 및 상기 유사도를 기초로 버퍼 내에서 상기 현재 프레임을 구성하는 향상 계층(enhancement layer)을 부호화하는 데에 이용될 상기 참조 영상들의 위치를 결정하는 참조 영상 위치 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 부호화 정보 획득부는 상기 부호화 정보로 상기 기본 계층의 압축 비트열을 획득한다.
바람직하게는, 상기 유사도 예측부는 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보, 잔여 신호에 대한 정보, 및 움직임 벡터에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 유사도를 예측한다.
바람직하게는, 상기 유사도 예측부는 상기 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보로 상기 기본 계층에서 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 이용하고, 상기 잔여 신호에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 잔여 신호의 비트 수를 이용하며, 상기 움직임 벡터에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 움직임 벡터 크기의 평균값을 이용한다.
바람직하게는, 상기 유사도 예측부는 움직임 벡터를 사용하는 블록들 중에서 부호화시 일방향 움직임 변화량과 타방향 움직임 변화량의 합이 지정값과 같은 블록들을 추출하며, 추출된 블록들을 기초로 상기 움직임 벡터 크기의 평균값을 산출한다.
바람직하게는, 상기 유사도 예측부는 상기 기본 계층을 상기 인트라 모드로 부호화된 블록, 움직임 벡터를 사용하는 블록, 및 잔여 신호로 구분한 뒤 상기 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 산출한다.
바람직하게는, 상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 유사도가 가장 높은 제1 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 앞쪽에서 위치시키거나, 상기 유사도가 가장 낮은 제2 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 뒤쪽에서 위치시킨다.
바람직하게는, 상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 참조 영상들의 위치를 결정할 때에 상기 유사도와 더불어 상기 기본 계층을 부호화할 때 이용된 각 참조 영상의 빈도 정보를 이용한다.
바람직하게는, 상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 빈도 정보를 기초로 버퍼 내에서 위치가 결정되지 않은 나머지 참조 영상들의 위치를 결정한다.
또한 본 발명은 현재 프레임을 구성하는 기본 계층(base layer)의 부호화 정보를 획득하는 단계; 상기 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 상기 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 단계; 및 상기 유사도를 기초로 버퍼 내에서 상기 현재 프레임을 구성하는 향상 계층(enhancement layer)을 부호화하는 데에 이용될 상기 참조 영상들의 위치를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법을 제안한다.
바람직하게는, 상기 부호화 정보를 획득하는 단계는 상기 부호화 정보로 상기 기본 계층의 압축 비트열을 획득한다.
바람직하게는, 상기 유사도를 예측하는 단계는 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보, 잔여 신호에 대한 정보, 및 움직임 벡터에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 유사도를 예측한다.
바람직하게는, 상기 유사도를 예측하는 단계는 상기 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보로 상기 기본 계층에서 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 이용하고, 상기 잔여 신호에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 잔여 신호의 비트 수를 이용하며, 상기 움직임 벡터에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 움직임 벡터 크기의 평균값을 이용한다.
바람직하게는, 상기 유사도를 예측하는 단계는 움직임 벡터를 사용하는 블록들 중에서 부호화시 일방향 움직임 변화량과 타방향 움직임 변화량의 합이 지정값과 같은 블록들을 추출하며, 추출된 블록들을 기초로 상기 움직임 벡터 크기의 평균값을 산출한다.
바람직하게는, 상기 유사도를 예측하는 단계는 상기 기본 계층을 상기 인트라 모드로 부호화된 블록, 움직임 벡터를 사용하는 블록, 및 잔여 신호로 구분한 뒤 상기 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 산출한다.
바람직하게는, 상기 위치를 결정하는 단계는 상기 유사도가 가장 높은 제1 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 앞쪽에서 위치시키거나, 상기 유사도가 가장 낮은 제2 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 뒤쪽에서 위치시킨다.
바람직하게는, 상기 위치를 결정하는 단계는 상기 참조 영상들의 위치를 결정할 때에 상기 유사도와 더불어 상기 기본 계층을 부호화할 때 이용된 각 참조 영상의 빈도 정보를 이용한다.
바람직하게는, 상기 위치를 결정하는 단계는 상기 빈도 정보를 기초로 상기 버퍼 내에서 위치가 결정되지 않은 나머지 참조 영상들의 위치를 결정한다.
또한 본 발명은 현재 프레임을 수신하는 현재 프레임 수신부; 상기 현재 프레임을 기본 계층(base layer)과 향상 계층(enhancement layer)으로 분리하는 계층 분리부; 상기 기본 계층의 부호화 정보를 획득하는 부호화 정보 획득부; 상기 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 상기 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 유사도 예측부; 상기 유사도를 기초로 버퍼 내에서 상기 참조 영상들의 위치를 결정하는 참조 영상 위치 결정부; 및 상기 참조 영상들의 위치를 기초로 상기 향상 계층을 부호화하는 향상 계층 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치를 제안한다.
바람직하게는, 상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 참조 영상들의 위치로 계층간 참조 영상들의 위치를 결정한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 계층적 비디오 부호화에 있어 기본 계층의 부호화 정보를 이용하여 향상 계층의 참조 영상 버퍼를 효율적으로 관리함으로써 계층간 예측에 사용되는 영상의 버퍼 내 위치를 최적화할 수 있으며, 이로부터 예측에 사용된 참조 영상에 대한 인덱스 부호화 성능을 높이고, 향상 계층 부호화 압축 성능을 크게 향상 시킬 수 있다.
둘째, 기본 계층의 기압축된 비트열 정보를 분석하면, 비디오 데이터의 시-중복성(temporal redundancy) 정도를 추정할 수 있고, 따라서 계층 내 예측과 계층 간 예측의 효용성 및 계층 내 예측에 각 참조 영상의 활용 가능 정도를 상대적으로 정확히 추정할 수 있기 때문에, 향상 계층 부호화에 있어 각 예측 블록이 참조 영상을 인덱싱하기 위한 비트 사용을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 향상 계층 참조 영상 버퍼 관리 장치의 개념도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 참조 영상 버퍼 관리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 참조 영상 버퍼 관리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
계층적 비디오 부호화(Scalable Video Coding) 기술은 저해상도 비디오와 고해상도 비디오를 동시에 부호화하는 경우, 저해상도 비디오의 부호화 정보를 활용하여 고해상도 비디오의 압축 성능을 향상시키는 기술로써, 고해상도 비디오의 복원은 기본 계층(Base Layer)에 해당하는 저해상도 비디오를 복원하고, 그 복원 정보를 고해상도 복원을 위한 차이 정보(향상 계층; Enhancement Layer)와 함께 사용함으로써 이루어진다.
여기서 해상도란 단순히 공간적 해상도만을 의미하는 것이 아니라, 프레임율에 해당하는 시간적 해상도 및 압축 부호화된 비디오의 화질을 의미하는 신호-대-잡음비(SNR; Signal to Noise Ratio) 해상도를 모두 의미하는 것으로, 이와 같은 계층적 부호화 기술은 기존 저해상도 서비스와 신규 고해상도 서비스에 역방향 호환성을 제공할 수 있을 뿐 아니라, 전송 매체의 성능에 따른 다중 서비스 제공, 전송 매체의 안정성 변화에 따른 비균일 데이터 보호(UEP; Unequal Error Protection) 등에 필수적인 기술이다.
이와 같은 계층적 비디오 부호화 기술은 1990년대 이후 꾸준히 연구, 개발되고 있으며, 현재 SHVC(Scalable High efficiency Video Coding)라는 명칭으로 국제 압축 표준화가 진행 중에 있다.
이러한 계층적 비디오 압축 부호화에 있어, 고해상도 비디오의 한 영상 프레임을 부호화할 때, 기부호화된 고해상도 영상 프레임들과 현재 부호화할 위치의 저해상도 영상 및 기부호화된 저해상도 영상에 대한 정보가 존재하고, 이 정보들을 효과적으로 이용하여 고해상도 영상의 부호화가 효율적으로 수행될 수 있도록 해야 한다. 즉, 부호화하는 저해상도 비디오와 고해상도 비디오의 유사성을 최대한 활용하여 고해상도 비디오의 압축 성능을 개선하는 것이 중요한 문제라 할 수 있다.
다중 참조 영상을 사용하는 비디오 부호화에 있어, 참조 영상의 버퍼 내 위치는 압축 성능에 매우 중요한 영향을 준다. 본 발명에서는 계층적 비디오 부호화에 있어, 기부호화된 현재 시점의 저해상도 비디오 정보를 이용하여, 부호화하려는 고해상도 영상이 가진 시간축 중복성(temporal redundancy)을 효과적으로 예측하고, 이를 통해 버퍼 내 참조 영상의 위치를 결정 및 관리함으로써 보다 우수한 압축 성능을 제공할 수 있는 계층적 비디오 압축 부호화 장치 및 방법을 제안한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 향상 계층 참조 영상 버퍼 관리 장치의 개념도이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 부호화된 저해상도 영상의 현재 프레임 정보를 참조하여 비디오 데이터의 공간적 중복성 정도를 예측함으로써 참조 영상 버퍼(Reference Picture Buffer)의 효율적 위치를 결정하고, 이를 통해 보다 우수한 계층적 비디오 압축 성능을 제공하는 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
이와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해, 본 발명에서는 기본 계층의 부호화 정보, 즉 저해상도 비디오의 압축 비트율을 분석하여 시-중복성의 변화를 검출하고, 이렇게 검출된 시-중복성에 기반하여 참조 프레임들의 버퍼 내 위치를 관리하는 향상 계층 참조 영상 버퍼 관리 장치(100)를 제안한다.
다음은 본 발명의 사상을 구현하는 일실시예를 설명하는 것으로, 그 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 기본 계층 압축 비트율을 입력으로 시-중복성을 예측하는 시-중복성 예측부(110)와 예측된 시-중복성을 입력으로 참조 영상 버퍼 내 참조 영상들의 위치를 관리하는 참조 영상 버퍼 관리부(120)로 이루어져 있다. 하기 예시의 구성 및 각 부에서 사용하는 모수, 수치 및 버퍼 관리 기법은 본 발명의 일실시를 보여주는 하나의 예시일 뿐 그 자체가 본 발명의 사상을 제한할 수는 없다.
(1) 시-중복성 예측부(110)
시-중복성 예측부(110)의 입력은 기부호화된 현재 시간의 기본 계층 압축 비트열이고, 부호화된 결과로부터 현재 프레임이 이전 프레임들과 얼마만큼 유사한지에 대한 정보를 분석하고 이를 참조 영상 버퍼 관리부(120)에 전달한다.
시-중복성은 비디오 압축에서 매우 효율적으로 사용되는데, 가장 대표적 사용 방법은 움직임 벡터의 추정/복원 기법이다. 따라서, 부호화된 움직임 벡터의 크기가 클수록 이전 프레임들과 유사도가 떨어지고 부호화하기 어렵다는 의미로 해석할 수 있는데, 본 예시에서는 이러한 움직임 벡터의 정보를 히스토그램으로 가공하여 참조 영상 버퍼 관리부(120)에 전달한다.
여기서, 이러한 히스토그램 형태는 본 발명을 실시하는 한가지 예일 뿐이고, 움직임 벡터의 정보를 전달한다는 본 발명의 사상이 히스토그램에 의해 제한되지 않는다.
움직임 벡터 히스토그램 MV의 자세한 내용은 다음과 같다.
MV = {dmvi}i=1,2,…,K
dvmi = 다음을 만족하는 프레임 내 예측 블록의 개수
|mvx| + |mvy| = i
상기 수식에서 mvx와 mvy는 움직임 벡터를 사용하는 예측 블록의 부호화된 x-방향, y-방향 움직임 벡터를 의미하고(즉, 움직임 벡터 예측값을 뺀 움직임 벡터 차이값을 의미함), | |는 절대값을 나타낸다.
비디오 프레임 간에 시-중복성이 충분히 큰 경우, 일반적으로 압축 부호화 효율이 상당히 높아지고, 많은 부호화 단위들이 프레임간 예측을 사용하게 된다. 따라서, 프레임을 부호화한 전체 비트수 또는 각 문법 요소별 사용 비트수 및 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 통해 이전 프레임들과 현재 프레임 사이의 상관도를 예측할 수 있는데, 본 예시에서는 이와 같은 정보를 다음과 같이 시-중복성 계수의 일환으로 사용한다.
B = {nbi}i=mode, mv, res
I = 프레임 내 인트라 블록의 개수
상기 수식에서 기본 계층의 압축 비트열을 크게 모드 정보(i=mode), 움직임 벡터 정보(i=mv), 그리고 잔여신호 정보(i=res)로 나누어, 각 분류별 비트 수 nbi를 출력하도록 하였는데, 이러한 분류 역시 한가지 예시일 뿐, 비트열의 구조와 분포를 사용하여 시-중복성을 판단한다는 본 발명의 사상을 제한하지 아니한다.
시-중복성 예측부(110)는 상기에서 설명한 {MV, B, I}를 시-중복성을 예측하기 위한 중복성 계수를 참조 영상 버퍼 관리부(120)로 전달하고, 이와 함께 보다 효율적인 버퍼 관리를 위해 기본 계층의 참조 영상 버퍼에 위치한 참조 영상들이 어떠한 빈도로 예측에 사용되었는지에 대한 정보를 함께 전달한다. 즉, 전달할 참조 영상 활용 정보를 L이라 할 때, 이는 다음과 같이 저해상도 영상에 존재하는 참조 영상의 프레임 넘버(F)와 예측 블록에서 이 참조 영상을 사용한 횟수(N)을 모아 놓은 것이다.
L = {(Fi, Ni)}i = 1, 2, …, M
상기 수식에서 M은 참조 영상 버퍼에 포함된 참조 영상의 수를 의미한다.
(2) 참조 영상 버퍼 관리부(120)
참조 영상 버퍼 관리부(120)는 시-중복성 예측부(110)에서 출력한 기본 계층의 시-중복성 예측 정보에 기반하여, 향상 계층의 참조 영상 버퍼 내 참조 영상들의 위치를 관리하는데, 가장 유사도가 높은 참조 영상을 버퍼의 맨 앞쪽(즉, 각 예측 블록에서 사용하는 참조 인덱스 비트가 가장 적은 위치)에 위치시키는 것이 기본적인 관리 전략이다. 이와 같은 전략을 효과적으로 구현하기 위해, 시-중복성 파라미터 R을 다음과 같이 계산한다.
R = α·Smv + β·nbres + γ·I
여기서, Smv는 MV를 이용해 계산된 움직임 벡터 크기의 평균값을 의미하고, nbres는 B의 구성 요소 중 잔여 신호의 비트 수, 그리고 I는 입력된 인트라 블록의 개수를 나타내고, α, β, γ는 가중치로써 Smv, nbres, I가 모두 같은 단위로 시-중복성 파라미터를 나타낼 수 있도록 해준다.
이와 같은 시-중복성 파라미터 R은 시간적 중복성이 낮을수록 높은 값을 가지는 특성이 있는데, 이와 같은 계산은 주어진 입력을 사용하는 한 예시일 뿐 기본 계층의 움직임 벡터 정보, 비트 정보 및 모드 정보를 활용하여 버퍼를 관리한다는 본 발명의 사상을 제한하지 않는다.
시-중복성 파라미터 R을 기반으로 계층간 참조 영상(즉, 기본 계층의 동일 시간 프레임 정보)의 위치를 다음과 같이 결정한다.
R < T1 : 리스트의 맨 뒤
R > T2 : 리스트의 맨 앞
여기서, T1과 T2는 계층간 참조 영상의 사용이 거의 필요 없는 경우와 가장 중요하게 사용되어야 할 경우를 구분하는 문턱치 값이고, 위 두 경우에 해당하지 않는 때에는 다음과 같이 처리한다. 단, 위의 둘 중 한 경우로 계층간 참조 영상 위치가 결정되고 나면, 입력된 L을 이용하여 가장 많은 빈도로 예측에 활용된 참조 영상 순서대로 나머지 버퍼 위치를 앞쪽에서부터 채워 나간다.
우선, L에서 가장 많이 사용된 프레임 F*를 찾아 이를 리스트의 맨 앞에 위치시킨다. N*는 F*의 사용 빈도를 의미한다.
(F*, N*) = argmaxi Ni
그리고, 그 다음으로 많이 사용된 프레임 F'을 찾고, 그 사용 빈도 N'을 문턱치 T3와 비교하여, N' < T3인 경우 계층간 참조 영상을 현재 비어있는 버퍼 위치 중 가장 앞쪽 위치에 위치시키고, 그렇지 않으면 F'을 그 위치에 위치시킨다. 계층간 참조 영상이 버퍼 내에 위치되지 않았으면, 이와 같은 과정을 계속 반복하여 계층간 참조 영상을 위치시키고, 일단 계층간 참조 영상이 위치되고 나면, 남은 참조 영상들을 참조된 빈도 순으로 정렬하여 나머지 버퍼 영역을 채운다.
이상 도 1을 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하 도 1의 일실시예를 기초로 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 참조 영상 버퍼 관리 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2에 따르면, 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)는 부호화 정보 획득부(210), 유사도 예측부(220), 참조 영상 위치 결정부(230), 전원부(240) 및 제1 주제어부(250)를 포함한다.
전원부(240)는 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)를 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 제1 주제어부(250)는 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
부호화 정보 획득부(210)는 현재 프레임을 구성하는 기본 계층(base layer)의 부호화 정보를 획득하는 기능을 수행한다. 부호화 정보 획득부(210)는 부호화 정보로 기본 계층의 압축 비트열을 획득할 수 있다.
유사도 예측부(220)는 부호화 정보 획득부(210)에 의해 획득된 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 기능을 수행한다.
유사도 예측부(220)는 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보, 잔여 신호에 대한 정보, 및 움직임 벡터에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 유사도를 예측할 수 있다. 특히 유사도 예측부(220)는 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보로 기본 계층에서 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 이용하고, 잔여 신호에 대한 정보로 기본 계층에 포함된 잔여 신호의 비트 수를 이용하며, 움직임 벡터에 대한 정보로 기본 계층에 포함된 움직임 벡터 크기의 평균값을 이용할 수 있다.
유사도 예측부(220)는 움직임 벡터를 사용하는 블록들 중에서 부호화시 일방향 움직임 변화량과 타방향 움직임 변화량의 합이 지정값과 같은 블록들을 추출하며, 추출된 블록들을 기초로 움직임 벡터 크기의 평균값을 산출할 수 있다.
유사도 예측부(220)는 기본 계층을 인트라 모드로 부호화된 블록, 움직임 벡터를 사용하는 블록, 및 잔여 신호로 구분한 뒤 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 산출할 수 있다.
참조 영상 위치 결정부(230)는 유사도 예측부(220)에 의해 예측된 유사도를 기초로 버퍼 내에서 현재 프레임을 구성하는 향상 계층(enhancement layer)을 부호화하는 데에 이용될 참조 영상들의 위치를 결정하는 기능을 수행한다.
참조 영상 위치 결정부(230)는 유사도가 가장 높은 제1 참조 영상을 버퍼 내에서 가장 앞쪽에서 위치시키거나, 유사도가 가장 낮은 제2 참조 영상을 버퍼 내에서 가장 뒤쪽에서 위치시킬 수 있다.
참조 영상 위치 결정부(230)는 참조 영상들의 위치를 결정할 때에 유사도와 더불어 기본 계층을 부호화할 때 이용된 각 참조 영상의 빈도 정보를 이용할 수 있다.
참조 영상 위치 결정부(230)는 빈도 정보를 기초로 버퍼 내에서 위치가 결정되지 않은 나머지 참조 영상들의 위치를 결정할 수 있다.
다음으로 도 2에서 설명한 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)의 작동 방법에 대하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 참조 영상 버퍼 관리 방법을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 이하 설명은 도 2와 도 3을 참조한다.
먼저 부호화 정보 획득부(210)가 현재 프레임을 구성하는 기본 계층(base layer)의 부호화 정보를 획득한다(S310).
이후 유사도 예측부(220)가 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측한다(S320). 이때 유사도 예측부(220)는 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보, 잔여 신호에 대한 정보, 및 움직임 벡터에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 유사도를 예측할 수 있다.
이후 참조 영상 위치 결정부(230)가 유사도 예측부(220)에 의해 예측된 유사도를 기초로 버퍼 내에서 현재 프레임을 구성하는 향상 계층(enhancement layer)을 부호화하는 데에 이용될 참조 영상들의 위치를 결정한다(S330).
참조 영상 위치 결정 방법은 예컨대 다음과 같을 수 있다. 먼저 참조 영상 위치 결정부(230)는 유사도가 가장 높은 제1 참조 영상을 버퍼 내에서 가장 앞쪽에서 위치시키거나, 유사도가 가장 낮은 제2 참조 영상을 버퍼 내에서 가장 뒤쪽에서 위치시킨다. 이후 참조 영상 위치 결정부(230)는 기본 계층을 부호화할 때 이용된 각 참조 영상의 빈도 정보를 기초로 버퍼 내에서 위치가 결정되지 않은 나머지 참조 영상들의 위치를 결정한다.
다음으로 도 2에서 설명한 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)를 구비하는 영상 부호화 장치에 대하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 4에 따르면, 영상 부호화 장치(400)는 현재 프레임 수신부(410), 계층 분리부(420), 향상 계층 부호화부(430), 제2 주제어부(440) 및 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)를 포함한다.
제2 주제어부(440)는 영상 부호화 장치(400)를 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
참조 영상 버퍼 관리 장치(200)에 대해서는 도 2를 참조하여 전술하였는 바, 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
현재 프레임 수신부(410)는 현재 프레임을 수신하는 기능을 수행한다.
계층 분리부(420)는 현재 프레임 수신부(410)로 수신된 현재 프레임을 기본 계층(base layer)과 향상 계층(enhancement layer)으로 분리하는 기능을 수행한다.
향상 계층 부호화부(430)는 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)에 의해 참조 영상들의 위치가 결정되면 그 위치에 대한 정보를 기초로 향상 계층을 부호화하는 기능을 수행한다.
한편 참조 영상 버퍼 관리 장치(200)는 참조 영상들로 계층간 참조 영상들을 이용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

  1. 현재 프레임을 구성하는 기본 계층(base layer)의 부호화 정보를 획득하는 부호화 정보 획득부;
    상기 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 상기 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 유사도 예측부; 및
    상기 유사도를 기초로 버퍼 내에서 상기 현재 프레임을 구성하는 향상 계층(enhancement layer)을 부호화하는 데에 이용될 상기 참조 영상들의 위치를 결정하는 참조 영상 위치 결정부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부호화 정보 획득부는 상기 부호화 정보로 상기 기본 계층의 압축 비트열을 획득하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 유사도 예측부는 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보, 잔여 신호에 대한 정보, 및 움직임 벡터에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 유사도를 예측하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 유사도 예측부는 상기 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보로 상기 기본 계층에서 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 이용하고, 상기 잔여 신호에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 잔여 신호의 비트 수를 이용하며, 상기 움직임 벡터에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 움직임 벡터 크기의 평균값을 이용하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 유사도 예측부는 움직임 벡터를 사용하는 블록들 중에서 부호화시 일방향 움직임 변화량과 타방향 움직임 변화량의 합이 지정값과 같은 블록들을 추출하며, 추출된 블록들을 기초로 상기 움직임 벡터 크기의 평균값을 산출하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 유사도 예측부는 상기 기본 계층을 상기 인트라 모드로 부호화된 블록, 움직임 벡터를 사용하는 블록, 및 잔여 신호로 구분한 뒤 상기 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 산출하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 유사도가 가장 높은 제1 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 앞쪽에서 위치시키거나, 상기 유사도가 가장 낮은 제2 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 뒤쪽에서 위치시키는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 참조 영상들의 위치를 결정할 때에 상기 유사도와 더불어 상기 기본 계층을 부호화할 때 이용된 각 참조 영상의 빈도 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 빈도 정보를 기초로 상기 버퍼 내에서 위치가 결정되지 않은 나머지 참조 영상들의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 장치.
  10. 현재 프레임을 구성하는 기본 계층(base layer)의 부호화 정보를 획득하는 단계;
    상기 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 상기 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 단계; 및
    상기 유사도를 기초로 버퍼 내에서 상기 현재 프레임을 구성하는 향상 계층(enhancement layer)을 부호화하는 데에 이용될 상기 참조 영상들의 위치를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유사도를 예측하는 단계는 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보, 잔여 신호에 대한 정보, 및 움직임 벡터에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 상기 유사도를 예측하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 유사도를 예측하는 단계는 상기 인트라 모드로 부호화된 블록에 대한 정보로 상기 기본 계층에서 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 이용하고, 상기 잔여 신호에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 잔여 신호의 비트 수를 이용하며, 상기 움직임 벡터에 대한 정보로 상기 기본 계층에 포함된 움직임 벡터 크기의 평균값을 이용하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 유사도를 예측하는 단계는 움직임 벡터를 사용하는 블록들 중에서 부호화시 일방향 움직임 변화량과 타방향 움직임 변화량의 합이 지정값과 같은 블록들을 추출하며, 추출된 블록들을 기초로 상기 움직임 벡터 크기의 평균값을 산출하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 유사도를 예측하는 단계는 상기 기본 계층을 상기 인트라 모드로 부호화된 블록, 움직임 벡터를 사용하는 블록, 및 잔여 신호로 구분한 뒤 상기 인트라 모드로 부호화된 블록의 개수를 산출하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 위치를 결정하는 단계는 상기 유사도가 가장 높은 제1 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 앞쪽에서 위치시키거나, 상기 유사도가 가장 낮은 제2 참조 영상을 상기 버퍼 내에서 가장 뒤쪽에서 위치시키는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 위치를 결정하는 단계는 상기 참조 영상들의 위치를 결정할 때에 상기 유사도와 더불어 상기 기본 계층을 부호화할 때 이용된 각 참조 영상의 빈도 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 위치를 결정하는 단계는 상기 빈도 정보를 기초로 상기 버퍼 내에서 위치가 결정되지 않은 나머지 참조 영상들의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 참조 영상 버퍼 관리 방법.
  18. 현재 프레임을 수신하는 현재 프레임 수신부;
    상기 현재 프레임을 기본 계층(base layer)과 향상 계층(enhancement layer)으로 분리하는 계층 분리부;
    상기 기본 계층의 부호화 정보를 획득하는 부호화 정보 획득부;
    상기 기본 계층의 부호화 정보를 기초로 상기 현재 프레임과 참조 영상들 간 유사도를 예측하는 유사도 예측부;
    상기 유사도를 기초로 버퍼 내에서 상기 참조 영상들의 위치를 결정하는 참조 영상 위치 결정부; 및
    상기 참조 영상들의 위치를 기초로 상기 향상 계층을 부호화하는 향상 계층 부호화부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 참조 영상 위치 결정부는 상기 참조 영상들의 위치로 계층간 참조 영상들의 위치를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
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