KR101663762B1 - 다중 예측 필터를 이용하는 경쟁기반 인트라 예측 부호화/복호화 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
다중 예측 필터를 이용하는 경쟁기반 인트라 예측 부호화/복호화 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 장치는, 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 현재블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택하는 최적필터 선택부; 최적필터 선택부에 의해 선택된 필터를 통해 현재블록의 외삽 예측 값을 생성하며, 생성된 현재블록의 외삽 예측 값과 현재블록의 화소 값 사이의 차이를 계산하여 잔여 신호를 생성하는 잔여신호 생성부; 잔여신호 생성부에 의해 생성된 잔여 신호를 변환 및 양자화하는 변환 및 양자화부; 및 변환 및 양자화된 잔여 신호를 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명의 실시예는 인트라 예측 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중에 현재 부호화하고자 하는 블록의 예측 성능 향상을 위한 최적의 외삽 예측 필터를 선택할 수 있도록 하여 더욱 높은 부호화/복호화 성능을 제공할 수 있는 다중 예측 필터를 이용하는 경쟁기반 인트라 예측 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
비디오 데이터 압축 장치에서 인트라 부호화는, 프레임 내 또는 블록 내의 공간적 상관도(Spatial Redundancy)를 효율적으로 제거하여 얻어지는 잔여 신호를 변환 기법 및 양자화, 엔트로피 코딩 과정을 거쳐 효율적으로 압축하는 형태로 이루어진다.
대표적인 인트라 부호화 방법으로는 블록 단위 이산 여현 변환(DCT, Discrete Cosine Transform) 기반 압축 기법인 JPEG(Joint Photographic coding Experts Group), 웨이블릿(Wavelet) 기반의 산술 코딩 기법을 통해 부호화 효율을 높인 JPEG2000 등이 있으며, 최근에는 H.264/AVC의 방향성 기반 외삽 예측(Extrapolation prediction)을 통한 인트라 부호화 기법의 성능이 가장 우수한 것으로 알려져 있다.
H.264/AVC의 방향성 기반 예측을 통한 인트라 부호화는 도 1에 도시한 바와 같이 DC 예측(모드 2)을 포함한 9 가지 방향성 기반으로 부/복호화가 완료된 좌측 및 상단 화소 (A~M)를 이용하여 외삽 예측을 수행한다. 즉, 블록 내에 한 화소 값은 예측 방향을 따라 좌측 및 상단 화소의 값을 가져다가 채우는 형태로 외삽 예측이 이루어진다. 예를 들어 0 번 모드의 경우, 수직 방향(vertical)으로 외삽 예측을 수행하기 때문에, 도 1의 4x4 블록은 상단 화소인 A, B, C, D의 값을 화살표 방향으로 채운 값을 갖게 된다.
하지만, 부호화하고자 하는 블록이 빛에 의해 생기는 화소 간의 공간적 변화도(Spatial gradient)나 복잡한 텍스쳐 영역(Texture)에 해당하는 경우는 인트라 부호화 과정에서 공간 내의 상관도를 효율적으로 제거하지 못하는 한계를 갖는다. 이를 효과적으로 해결하기 위하여 외삽 예측 과정에서 예측하고자 하는 하나의 화소 값을 적어도 2 개 이상의 이웃하는 픽셀들의 조합으로 구성하는 보다 향상된 예측 기법이 제안되었다. 그런데, 이 기법은 오히려 하나의 주요한 에지만을 갖는 블록에 대해서는 잔여 신호를 남기게 되어 예측 성능의 향상에 제약 요소를 가지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 전술한 문제점인, 다양한 특징을 갖는 블록에 대해서 예측 성능에 제약 요소를 가지고 있는 외삽 예측 기법의 한계와 주요한 에지만을 갖는 영상에서의 성능 제약 문제를 효율적으로 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중에 현재 부호화하고자 하는 블록의 예측 성능 향상을 위한 최적의 외삽 예측 필터를 선택할 수 있도록 하여 더욱 높은 부호화/복호화 성능을 제공할 수 있는 다중 예측 필터를 이용하는 경쟁기반 인트라 예측 부호화/복호화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화/복호화 장치는, 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 현재블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택하고, 선택된 필터에 기초하여 현재블록을 인트라 예측 부호화하는 부호화기; 및 복호화하고자 하는 대상블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 대상블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 부호화기로부터 입력되는 부호화 신호에 대하여 대상블록의 부호화에 이용된 필터정보를 수신하고, 수신된 필터정보에 기초하여 대상블록을 인트라 예측 복호화하는 복호화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 장치는, 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 현재블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택하는 최적필터 선택부; 최적필터 선택부에 의해 선택된 필터를 통해 현재블록의 외삽 예측 값을 생성하며, 생성된 현재블록의 외삽 예측 값과 현재블록의 화소 값 사이의 차이를 계산하여 잔여 신호를 생성하는 잔여신호 생성부; 잔여신호 생성부에 의해 생성된 잔여 신호를 변환 및 양자화하는 변환 및 양자화부; 및 변환 및 양자화된 잔여 신호를 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 인트라 예측 부호화 장치는, 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화하는 최적필터 부호부를 더 포함할 수 있다.
이 경우 최적필터 부호부는, 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 주변의 필터 인덱스 간의 상관도를 이용하여 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화할 수 있다.
또는, 최적필터 부호부는, 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 각각의 외삽 예측 필터 후보에 고정된 비트 값을 할당하며, 선택된 필터에 대응하는 비트 값을 복호기로 전송할 수도 있다.
또한, 인트라 예측 부호화 장치는, 이전의 부호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 필터 갱신부를 더 포함할 수도 있다.
또는, 인트라 예측 부호화 장치는, 부호화하고자 하는 현재 프레임에 대한 모드 정보, 현재블록의 화소 값 및 현재블록의 주변의 화소 값에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 필터 갱신부를 더 포함할 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 장치는, 입력되는 부호화 신호에 대하여, 복호화하고자 하는 대상블록에 대한 정보를 판독하여 복원하는 엔트로피 복호부; 엔트로피 복호부에 의해 복원된 정보를 역양자화 및 역변환하는 역양자화 및 역변환부; 대상블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 대상블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 입력되는 부호화 신호에 대하여 대상블록의 부호화에 이용된 필터정보를 수신하여 복원하고, 외삽 예측 필터 후보 중 수신된 필터정보에 대응하는 필터를 선택하는 필터 선택부; 선택된 필터에 기초하여 대상블록에 대한 외삽 화소값을 예측하는 외삽 예측부; 및 외삽 예측부에 의해 예측된 외삽 화소값에 역양자화 및 역변환부에 의해 출력되는 값을 가산하여 대상블록을 복원하는 현재블록 복호부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
인트라 예측 복호화 장치는, 이전의 복호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 필터 갱신부를 더 포함할 수 있다.
또는, 인트라 예측 복호화 장치는, 복호화하고자 하는 대상 프레임에 대한 모드 정보, 대상블록의 화소 값 및 대상블록의 주변의 화소 값에 기초하여 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 필터 갱신부를 더 포함할 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화/복호화 방법은, 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 현재블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택하고, 선택된 필터에 기초하여 현재블록을 인트라 예측 부호화하는 단계; 및 복호화하고자 하는 대상블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 대상블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 인트라 예측 부호화 단계에 의해 입력되는 부호화 신호에 대하여 대상블록의 부호화에 이용된 필터정보를 수신하고, 수신된 필터정보에 기초하여 대상블록을 인트라 예측 복호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예 따른 인트라 예측 부호화 방법은, 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 현재블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택하는 단계; 최적필터 선택단계에 의해 선택된 필터를 통해 현재블록의 외삽 예측 값을 생성하며, 생성된 현재블록의 외삽 예측 값과 현재블록의 화소 값 사이의 차이를 계산하여 잔여 신호를 생성하는 단계; 잔여신호 생성단계에 의해 생성된 잔여 신호를 변환 및 양자화하는 단계; 및 변환 및 양자화된 잔여 신호를 엔트로피 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 인트라 예측 부호화 방법은, 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화하는 단계는, 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 주변의 필터 인덱스 간의 상관도를 이용하여 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화할 수 있다.
또는, 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화하는 단계는, 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 각각의 외삽 예측 필터 후보에 고정된 비트 값을 할당하며, 선택된 필터에 대응하는 비트 값을 복호기로 전송할 수도 있다.
바람직하게는, 인트라 예측 부호화 방법은, 이전의 부호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또는, 인트라 예측 부호화 방법은, 부호화하고자 하는 현재 프레임에 대한 모드 정보, 현재블록의 화소 값 및 현재블록의 주변의 화소 값에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 방법은, 입력되는 부호화 신호에 기초하여, 복호화하고자 하는 대상블록에 대한 엔트로피를 복원하는 단계; 대상블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 대상블록 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 입력되는 부호화 신호에 대하여 대상블록의 부호화에 이용된 필터정보를 수신하여 복원하고, 외삽 예측 필터 후보 중 수신된 필터정보에 대응하는 필터를 선택하는 단계; 엔트로피 복원단계에 의해 복원된 정보를 역양자화 및 역변환하는 단계; 선택된 필터에 기초하여 대상블록에 대한 외삽 화소값을 예측하는 단계; 및 외삽 화소값 예측단계에 의해 예측된 외삽 화소값에 역양자화 및 역변환단계에 의해 출력되는 값을 가산하여 대상블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 인트라 예측 복호화 방법은, 이전의 복호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 인트라 예측 복호화 방법은, 복호화하고자 하는 대상 프레임에 대한 모드 정보, 대상블록의 화소 값 및 대상블록의 주변의 화소 값에 기초하여 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 특징을 갖는 블록에 대해서 예측 성능에 제약 요소를 가지고 있는 외삽 예측 기법의 한계와 주요한 에지만을 갖는 영상에서의 성능 제약 문제를 효율적으로 해결할 수 있으며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중에 현재 부호화하고자 하는 블록의 예측 성능 향상을 위한 최적의 외삽 예측 필터를 선택할 수 있도록 하여 더욱 높은 부호화/복호화 성능을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 H.264에 따른 인트라 예측 모드를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 M개의 인트라 예측 모드에 대한 N개의 서로 다른 외삽 예측 필터를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 M개의 인트라 예측 모드에 대한 N개의 서로 다른 외삽 예측 필터를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 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, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 장치(200)는, 최적필터 선택부(210), 잔여신호 생성부(220), 변환 및 양자화부(230), 엔트로피 부호부(240), 최적필터 부호부(250) 및 필터 갱신부(260)를 포함할 수 있다.
최적필터 선택부(210)는 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 현재블록의 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택한다. 즉, 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 도 3에 도시한 바와 같이 현재블록 주변의 화소들을 필터링하기 위한 N개의 외삽 예측 필터 후보가 구비될 수 있다. 예를 들어, H.264에 따른 9개의 인트라 예측 모드의 경우, 각각의 예측 모드 별로 N개의 외삽 예측 필터 후보가 구비될 수 있다. 여기서, 외삽 예측 필터는 훈련 과정을 통해 생성될 수 있으며, 현재블록의 화소값에 대한 주변블록의 화소값의 가중치에 따라 차등적으로 구비될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드의 종류는 H.264의 9가지 인트라 예측 모드에 한정되는 것은 아니며, 다양하게 변형된 인트라 예측 모드의 경우에도 적용될 수 있다.
최적필터 선택부(210)는 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 구비된 외삽 예측 필터 후보들을 이용하여 현재블록의 외삽 예측 값을 생성할 경우에 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택한다. 이때, 최적필터 선택부(210)는 현재블록의 주변 화소들로부터 현재블록의 인트라 예측 방향을 예측하고, 해당 인트라 예측 방향에 구비된 외삽 예측 필터 후보들 중에서 최적의 필터를 선택할 수 있다. 또는, 최적필터 선택부(210)는 현재블록의 모든 인트라 예측 방향에 대한 각각의 외삽 예측 필터 후보들의 외삽 예측에 따른 부호화 비용을 비교하고, 그 중에서 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택할 수도 있다.
잔여신호 생성부(220)는 최적필터 선택부(210)에 의해 선택된 필터를 통해 현재블록의 외삽 예측 값을 생성하며, 생성된 현재블록의 외삽 예측 값과 현재블록의 화소 값 사이의 차이를 계산하여 잔여신호를 생성한다.
변환 및 양자화부(230)는 잔여신호 생성부(220)에 의해 생성된 잔여신호에 대해 KLT(Karhunen-Loeve Transform), SVD(Singular Value Decomposition), DCT(Discrete Cosine Transform) 등의 블록 기반 변환 또는 DWT(Discrete Wavelet Transform)와 같은 이미지 기반 변환을 수행하고 양자화한다.
엔트로피 부호부(240)는 변환 및 양자화부(230)에 의해 변환 및 양자화된 잔여신호를 지수 골롬(Exponential Golomb), 문맥기반 적응적 가변길이 부호화(CAVLC: Context-Adaptive Variable Length Coding), 문맥기반 적응적 이진산술 부호화(CABAC: Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등의 엔트로피 기법을 통해 0과 1의 비트열을 생성한다.
최적필터 부호부(250)는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화한다. 이때, 최적필터 부호부(250)는 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 주변의 필터 인덱스 사이의 상관도를 이용하여 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화할 수 있다. 또는, 최적필터 부호부(250)는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 각각의 외삽 예측 필터 후보에 고정된 비트 값을 할당하며, 선택된 필터에 대응하는 비트 값을 복호기로 전송할 수도 있다.
필터 갱신부(260)는 이전의 부호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수 있다. 예를 들어, 부호화할 대상블록의 좌측 또는 상단의 이미 부호화가 완료된 블록들의 예측 모드로부터 대상블록의 인트라 예측 방향을 예측하고, 해당 예측에 사용된 주변 블록으로부터 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 예측하여 대상블록에 대한 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수 있다.
또는, 필터 갱신부(260)는 부호화하고자 하는 현재 프레임에 대한 모드 정보, 현재블록의 화소 값 및 현재블록의 주변의 화소 값에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수도 있다. 즉, 필터 갱신부(260)는 부호화하고자 하는 현재 프레임에 대한 모드 정보, 현재블록의 화소 값 및 현재블록의 주변의 화소 값에 기초하여 현재블록의 화소에 대한 주변블록의 화소들의 가중치를 결정하고, 결정된 가중치에 따라 차등적으로 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수도 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 장치(400)는 엔트로피 복호부(410), 역양자화 및 역변환부(420), 필터 선택부(430), 외삽 예측부(440), 현재블록 복호부(450) 및 필터 갱신부(460)를 구비할 수 있다.
엔트로피 복호부(410)는 인트라 예측 부호화 장치(200)로부터 입력되는 부호화 신호(비트열)에 대하여, 복호화하고자 하는 대상브록에 대한 정보를 판독하여 복원한다.
역양자화 및 역변환부(420)는 엔트로피 복호부(410)에 의해 복원된 정보에 대하여 역양자화 및 역주파수 변환 등을 거쳐 복호화를 수행한다.
필터 선택부(430)는 대상블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모들 별로 대상블록의 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 인트라 예측 부호화 장치(200)로부터 입력되는 부호화 신호에 대하여 대상블록의 부호화에 이용된 필터정보를 수신하고, 외삽 예측 필터 후보들 중에서 수신된 필터 정보에 대응하는 필터를 선택한다. 즉, 필터 선택부(430)는 인트라 예측 부호화 장치(200)로부터 수신된 비트열로부터 복호화 대상블록의 인트라 예측 방향 및 사용된 외삽 예측 필터에 대한 필터정보를 수신하며, 외삽 예측 필터 후보들에서 수신된 필터정보에 대응하는 필터를 선택한다.
외삽 예측부(440)는 필터 선택부(430)에 의해 선택된 필터에 기초하여 대상블록에 대한 외삽 화소 값을 예측한다.
현재블록 복호부(450)는 외삽 예측부(440)에 의해 예측된 외삽 화소 값에 역양자화 및 역변환부(420)에 의해 출력되는 값을 가산하여 대상블록을 복원한다.
필터 갱신부(460)는 이전의 복호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 현재의 복호화 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수 있다. 예를 들어, 복호화할 대상블록의 좌측 또는 상단의 이미 부호화가 완료된 블록들의 예측 모드로부터 대상블록의 인트라 예측 방향을 예측하고, 해당 예측에 사용된 주변 블록으로부터 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 예측하여 대상블록에 대한 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수 있다.
또는, 필터 갱신부(460)는 복호화하고자 하는 대상 프레임에 대한 모드 정보, 대상블록의 화소 값 및 대상블록의 주변의 화소 값에 기초하여 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수도 있다. 즉, 필터 갱신부(460)는 복호화하고자 하는 대상 프레임에 대한 모드 정보, 대상블록의 화소 값 및 대상블록의 주변의 화소 값에 기초하여 대상블록의 화소에 대한 주변블록의 화소들의 가중치를 결정하고, 결정된 가중치에 따라 차등적으로 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
최적필터 선택부(210)는 부호화하고자 하는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 모드 별로 현재블록의 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택한다(S501). 이때, 최적필터 선택부(210)는 현재블록의 주변 화소들로부터 현재블록의 인트라 예측 방향을 예측하고, 해당 인트라 예측 방향에 구비된 외삽 예측 필터 후보들 중에서 최적의 필터를 선택할 수 있다. 또는, 최적필터 선택부(210)는 현재블록의 모든 인트라 예측 방향에 대한 각각의 외삽 예측 필터 후보들의 외삽 예측에 따른 부호화 비용을 비교하고, 그 중에서 부호화 비용이 가장 적은 필터를 선택할 수도 있다.
잔여신호 생성부(220)는 최적필터 선택부(210)에 의해 선택된 필터를 통해 현재블록의 외삽 예측 값을 생성하며, 생성된 현재블록의 외삽 예측 값과 현재블록의 화소 값 사이의 차이를 계산하여 잔여신호를 생성한다(S503).
변환 및 양자화부(230)는 잔여신호 생성부(220)에 의해 생성된 잔여신호에 대해 KLT(Karhunen-Loeve Transform), SVD(Singular Value Decomposition), DCT(Discrete Cosine Transform) 등의 블록 기반 변환 또는 DWT(Discrete Wavelet Transform)와 같은 이미지 기반 변환을 수행하고 양자화한다(S505).
엔트로피 부호부(240)는 변환 및 양자화부(230)에 의해 변환 및 양자화된 잔여신호를 지수 골롬(Exponential Golomb), 문맥기반 적응적 가변길이 부호화(CAVLC: Context-Adaptive Variable Length Coding), 문맥기반 적응적 이진산술 부호화(CABAC: Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등의 엔트로피 기법을 통해 0과 1의 비트열을 생성한다(S507).
최적필터 부호부(250)는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화한다(S509). 이때, 최적필터 부호부(250)는 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 주변의 필터 인덱스 사이의 상관도를 이용하여 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화할 수 있다. 또는, 최적필터 부호부(250)는 현재블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모드 별로 각각의 외삽 예측 필터 후보에 고정된 비트 값을 할당하며, 선택된 필터에 대응하는 비트 값을 복호기로 전송할 수도 있다.
필터 갱신부(260)는 이전의 부호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수 있다(S611). 예를 들어, 부호화할 대상블록의 좌측 또는 상단의 이미 부호화가 완료된 블록들의 예측 모드로부터 대상블록의 인트라 예측 방향을 예측하고, 해당 예측에 사용된 주변 블록으로부터 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 예측하여 대상블록에 대한 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수 있다. 또는, 필터 갱신부(260)는 부호화하고자 하는 현재 프레임에 대한 모드 정보, 현재블록의 화소 값 및 현재블록의 주변의 화소 값에 기초하여 현재블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
엔트로피 복호부(410)는 인트라 예측 부호화 장치(200)로부터 입력되는 부호화 신호(비트열)에 대하여, 복호화하고자 하는 대상브록에 대한 정보를 판독하여 복원한다(S601).
필터 선택부(430)는 대상블록의 각각의 인트라 예측 방향 또는 예측 모들 별로 대상블록의 주변의 화소들을 필터링하는 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 구비하며, 인트라 예측 부호화 장치(200)로부터 입력되는 부호화 신호에 대하여 대상블록의 부호화에 이용된 필터정보를 수신하고, 외삽 예측 필터 후보들 중에서 수신된 필터 정보에 대응하는 필터를 선택한다(S603). 즉, 필터 선택부(430)는 인트라 예측 부호화 장치(200)로부터 수신된 비트열로부터 복호화 대상블록의 인트라 예측 방향 및 사용된 외삽 예측 필터에 대한 필터정보를 수신하며, 외삽 예측 필터 후보들에서 수신된 필터정보에 대응하는 필터를 선택한다.
역양자화 및 역변환부(420)는 엔트로피 복호부(410)에 의해 복원된 정보에 대하여 역양자화 및 역주파수 변환 등을 거쳐 복호화를 수행한다(S605).
외삽 예측부(440)는 필터 선택부(430)에 의해 선택된 필터에 기초하여 대상블록에 대한 외삽 화소 값을 예측한다(S607).
현재블록 복호부(450)는 외삽 예측부(440)에 의해 예측된 외삽 화소 값에 역양자화 및 역변환부(420)에 의해 출력되는 값을 가산하여 대상블록을 복원한다(S609).
필터 갱신부(460)는 이전의 복호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 현재의 복호화 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수 있다(S611). 또는, 필터 갱신부(460)는 복호화하고자 하는 대상 프레임에 대한 모드 정보, 대상블록의 화소 값 및 대상블록의 주변의 화소 값에 기초하여 대상블록에 대한 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 설계할 수도 있다.
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는, 다양한 특징을 갖는 블록에 대해서 예측 성능에 제약 요소를 가지고 있는 외삽 예측 기법의 한계와 주요한 에지만을 갖는 영상에서의 성능 제약 문제를 효율적으로 해결할 수 있으며, 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중에 현재 부호화하고자 하는 블록의 예측 성능 향상을 위한 최적의 외삽 예측 필터를 선택할 수 있도록 하여 더욱 높은 부호화/복호화 성능을 제공할 수 있도록 하는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.
200: 인트라 예측 부호화 장치
210: 최적픽처 선택부 220: 잔여신호 생성부
230: 변환 및 양자화부 240: 엔트로피 부호부
250: 최적필터 부호부 260: 필터 갱신부
400: 인트라 예측 복호화 장치
410: 엔트로피 복호부 420: 역양자화 및 역변환부
430: 필터 선택부 440: 외삽 예측부
450: 현재블록 복호부 460: 필터 갱신부
210: 최적픽처 선택부 220: 잔여신호 생성부
230: 변환 및 양자화부 240: 엔트로피 부호부
250: 최적필터 부호부 260: 필터 갱신부
400: 인트라 예측 복호화 장치
410: 엔트로피 복호부 420: 역양자화 및 역변환부
430: 필터 선택부 440: 외삽 예측부
450: 현재블록 복호부 460: 필터 갱신부
Claims (20)
- 삭제
- 인트라 예측 부호화 장치에 있어서,
부호화하고자 하는 현재블록의 인트라 예측 모드를 복수의 인트라 예측 모드로부터 선택하고, 상기 선택된 인트라 예측 모드를 위하여 구비된 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중에서 필터를 선택하는 최적필터 선택부;
상기 최적필터 선택부에 의해 선택된 필터를 이용하여 상기 현재블록에 인접한 주변화소들을 필터링하고, 상기 필터링된 주변화소들을 이용하여 상기 현재블록의 예측 값을 생성하며, 상기 현재블록의 예측 값과 상기 현재블록의 화소 값 사이의 차이를 계산하여 잔여 신호를 생성하는 잔여신호 생성부;
상기 잔여신호 생성부에 의해 생성된 잔여 신호를 변환 및 양자화하는 변환 및 양자화부; 및
변환 및 양자화된 상기 잔여 신호를 엔트로피 부호화하는 엔트로피 부호부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 부호화 장치. - 제 2항에 있어서,
상기 현재블록의 인트라 예측 모드를 위하여 구비된 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중에서 선택된 상기 필터에 대한 인덱스를 부호화하는 최적필터 부호부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 부호화 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 최적필터 부호부는,
상기 현재블록의 인트라 예측 모드 별로 주변블록의 필터 인덱스 간의 상관도를 이용하여 상기 선택된 필터에 대한 인덱스를 부호화하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 부호화 장치. - 제 3항에 있어서,
상기 최적필터 부호부는,
상기 현재블록의 각각의 인트라 예측 모드 별로 각각의 상기 외삽 예측 필터 후보에 할당된 고정 비트 값을 이용하여 상기 선택된 필터에 대응하는 비트 값을 복호기로 전송하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 부호화 장치. - 제 2항에 있어서,
이전의 부호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 상기 현재블록에 대한 상기 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 결정하는 필터 갱신부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 부호화 장치. - 제 2항에 있어서,
부호화하고자 하는 현재 프레임에 대한 모드 정보, 상기 현재블록의 화소 값 및 상기 현재블록의 주변의 화소 값에 기초하여 상기 현재블록에 대한 상기 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 결정하는 필터 갱신부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 부호화 장치. - 인트라 예측 복호화 장치에 있어서,
입력되는 부호화 신호에 대하여, 복호화하고자 하는 대상블록에 대한 정보를 판독하여 복원하는 엔트로피 복호부;
상기 엔트로피 복호부에 의해 복원된 정보를 역양자화 및 역변환하는 역양자화 및 역변환부;
상기 부호화 신호를 이용하여 상기 대상블록의 인트라 예측 모드를 복수의 인트라 예측 모드로부터 선택하고 상기 부호화 신호를 이용하여 상기 대상블록의 부호화에 이용된 필터정보를 복원하고, 상기 선택된 인트라 예측 모드를 위하여 구비된 복수 개의 외삽 예측 필터 후보 중에서 상기 복원된 필터정보에 대응하는 필터를 선택하는 필터 선택부;
선택된 상기 필터에 기초하여 상기 대상블록에 대한 화소값을 예측하는 외삽 예측부; 및
상기 외삽 예측부에 의해 예측된 상기 화소값에 상기 역양자화 및 역변환부에 의해 출력되는 값을 가산하여 상기 대상블록을 복원하는 현재블록 복호부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 장치. - 제 8항에 있어서,
이전의 복호화가 완료된 블록에서 이용된 필터에 기초하여 상기 대상블록에 대한 상기 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 결정하는 필터 갱신부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 장치. - 제 8항에 있어서,
복호화하고자 하는 대상 프레임에 대한 모드 정보, 상기 대상블록의 화소 값 및 상기 대상블록의 주변의 화소 값에 기초하여 상기 대상블록에 대한 상기 복수 개의 외삽 예측 필터 후보를 결정하는 필터 갱신부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 장치. - 삭제
- 삭제
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