KR19980080602A - 동화상 신호의 부호화 방법 및 장치와, 동화상 신호의 복호화방법 및 장치 - Google Patents

동화상 신호의 부호화 방법 및 장치와, 동화상 신호의 복호화방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 현재 처리 화소 블럭과 관련한 적어도 2개 이상의 움직임 벡터를 부호화 또는 복호화하여, 각 움직임 벡터에 대응하는 부호화된 프레임의 움직임을 보상하고, 현재 처리 화상 블럭과 관련한 2개 이상의 예측 화상들을 생성하고, 이들 2개 이상의 예측 화상들내에 포함된 복호화 오류의 유무에 따라 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용하기 위한 예측 화상을 선택하기 위한, 동화상 신호의 부호화 방법 및 복호화 방법과, 이를 이용한 부호화 장치 및 복호화 장치에 관한 것이다. 따라서, 비트 스트림의 비트 오류에 기인하여 복호화 오류가 발생한 경우, 시간 경과에 따른 화질 저하가 억제될 수 있어, 디지탈 동화상 신호를 우수하게 복호화할 수 있다.

Description

동화상 신호의 부호화 방법 및 장치와, 동화상 신호의 복호화 방법 및 장치
본 발명은 텔레비젼 전화, 텔레비젼 회의, 및 비디오 신호들 및 다양한 통신 신호들의 기록에 이용되는 디지탈 동화상 신호의 부호화 방법 및 복호화 방법과, 이를 이용한 부호화 장치 및 복호화 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로는, 복호화 오류의 영향이 시간적으로 나중의 프레임들과 필드들에 파급되지 않도록 설계된, 디지탈 동화상 신호의 부호화 방법 및 복호화 방법과, 이를 이용한 부호화 장치 및 복호화 장치에 관한 것이다.
텔레비젼 전화 또는 텔레비젼 회의 등에서, 좁은 전송로라도 효율적으로 동화상을 전송하기 위해 동화상이 디지탈화되며, 이 신호는 더욱 디지탈 화상 압축 처리되어 송신되며, 수신측에서는 압축된 디지탈 동화상 신호를 복호화하여 동화상을 재생하고 있다.
비디오 디스크 등에서도 1장의 디스크에 보다 많은 동화상을 저장하기 위해, 디지탈 동화상 신호를 부호화하여 화상을 압축한다.
종래의 디지탈 동화상 신호의 부호화 방법과 복호화 방법은 1993년 3월에 권고된 ITU-T 권고 H.261과, ISO에 의한 MPEG을 포함하며, ITU-T 권고가 본 명세서에서 주로 기술된다. 편의상, 우선 부호화 방법에 대해 설명하고, 다음에 도 4 내지 도 6을 참조하여 복호화 방법을 설명한다.
H.261의 부호화 방법은, 도 4에 도시한 바와 같이, 움직임 벡터 검출 수단(401), 움직임 보상 수단(402), 예측 오차 산출 수단(403), 인트라(intra)/인터(inter) 판정 수단(404), DCT(405), 양자화 수단(406), 가변 길이 부호화 수단(407), 역 양자화 수단(408), 역 DCT(409), 재구성 수단(410), 프레임 메모리(411) 및 인트라/인터 스위치(412)를 포함하는 부호화 장치에 의해 실현된다.
다음에 H.261의 부호화 방법의 각 구성 요소에 대해 설명한다. 우선, 움직임 벡터 검출 수단(401)은 프레임 메모리(411)에 저장한 사전 재구성 프레임과 입력된 현재 프레임 사이의 움직임 벡터를 검출한다. 이 움직임 벡터는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 매크로 블럭이라고 불리는 화소 블럭 단위로 검출된다. 이 움직임 벡터는 사전 재구성 프레임과 현재 프레임 사이의 화소 블럭의 공간적 변위량으로 간주될 수 있다. 이어서, 움직임 보상 수단(402)은 상기 움직임 벡터에 따라, 프레임 메모리(411)에 저장한 사전 재구성 프레임의 화소 블럭을 변위시켜 예측 화상을 생성한다. 이 움직임 보상 처리는 다음 단계에서 예측 오차 산출시 예측 오차값를 감소시키기 위한 처리이다.
예측 오차 산출 수단(403)은 입력된 현재 프레임의 매크로 블럭과 예측 화상의 차분값을 화소 단위로 산출하여 예측 오차값으로서 출력한다. 또한, 현재 프레임의 매크로 블럭과 예측 오차값 모두는 인트라/인터 판정 수단(404)에 입력된다. 여기서는, 예를 들면, 현재 프레임의 매크로 블럭내 화소의 변화와 예측 오차값의 변화를 비교함으로써, 현재 프레임의 매크로 블럭을 그대로 부호화(인트라 부호화)하는 것이 보다 효율적인지 예측 오차값를 부호화(인터 부호화)하는 것이 보다 효율적인지를 판정하고, 그 판정 결과에 따라 현재 프레임의 매크로 블럭 또는 예측 오차값 중의 어느 하나를 출력한다. 동시에, 판정 결과는 인트라/인터 제어 신호로서 출력된다.
인트라/인터 판정 수단(4O4)으로부터 출력된 현재 프레임의 매크로 블럭 또는 예측 오차값은 DCT(405)에 의해 주파수 영역으로 변환되고, 또한 양자화 수단(406)에 의해 양자화 계수로 변환되어 중복성(redundancy)이 감소되고, 또한, 양자화 계수는 가변 길이 부호화 수단(4O7)에 의한 통계적 성질에 기초하여 가변 길이 부호로 변환되어 정보량이 삭감된다. 가변 길이 부호화 수단(407)에서는, 또한, 인트라/인터 제어 신호 및 움직임 벡터가 입력되어, 가변 길이 부호로 부호화된다. 가변 길이 부호화 수단(407)은 이들 모든 가변 길이 부호를 다중화하여, 비트 스트림으로서 출력한다.
한편, 양자화 수단(4O6)의 출력인 양자화 계수는 역 양자화 수단(4O8)에 의해 역 양자화되고, 역 DCT(409)에 의해 주파수 영역으로부터 역변환된다. 현재 부호화중에 있는 매크로 블럭이 인트라 부호화될 때, 인트라/인터 스위치(412)는 오프로 되어, 역 DCT(409)로부터의 출력은 그대로 프레임 메모리(41l)에 저장된다. 반면에, 현재 부호화중에 있는 매크로 블럭이 인터 부호화될 때, 인트라/인터 스위치(412)는 온으로 되어, 역 DCT(409)의 출력과 움직임 보상 수단(402)의 출력은 재구성 수단(410)에서 가산되어 프레임 메모리(411)에 저장된다. 이렇게 하여, 현재의 재구성 프레임이 프레임 메모리(411)에 저장되어, 다음 프레임의 예측에 이용된다.
다음에, H. 261의 복호화 방법은, 도 6에 도시한 바와 같이, 가변 길이 부호 복호화 수단(601), 역 양자화 수단(602), 역 DCT(603), 프레임 메모리(604), 움직임 보상 수단(605), 인트라/인터 스위치(606) 및 재구성 수단(607)을 포함하는 장치에 의해 실현된다.
이하에, H. 261의 복호화 방법의 각 구성 요소에 대하여 설명한다. 우선, 가변 길이 부호 복호화 수단(601)은 입력된 비트 스트림으로부터 가변 길이 부호를 분리하여 복호화하며, 매크로 블럭 단위로 양자화 계수, 인트라/인터 제어 신호, 움직임 벡터를 출력한다. 양자화 계수는 역 양자화 수단(602)에 의해 역 양자화되고, 역 DCT(603)에 의해 주파수 영역으로부터 역변환된다. 움직임 보상 수단(605)은 상기 움직임 벡터에 기초하여 프레임 메모리(604)에 저장한 사전 재구성 프레임의 화소 블럭을 변위시켜 예측 화상을 생성한다.
인트라/인터 제어 신호가 인트라 부호화를 지시할 경우, 인트라/인터 스위치(606)는 오프로 되어, 역 DCT(603)로부터의 출력은 그대로 프레임 메모리(604)에 저장된다. 한편, 인트라/인터 제어 신호가 인터 부호화를 지시할 경우, 인트라/인터 스위치(606)는 온으로 되어, 역 DCT(603)의 출력과 움직임 보상 수단(605)의 출력은 재구성 수단(607)에 의해 가산되어 프레임 메모리(604)에 저장된다. 이렇게 하여, 현재의 재구성 프레임이 프레임 메모리(604)에 저장되어, 다음 프레임의 예측에 이용되며, 또한, 복호화된 화상으로서 출력된다.
상기 H. 261의 부호화 방법과 복호 방법에서, 역 양자화 수단, 역 DCT 및 움직임 보상 수단은 동일한 기능을 처리하기 때문에, 부호화 방법과 복호 방법의 프레임 메모리에 저장된 재구성 프레임들은 항상 서로 일치한다.
전반적으로, 동화상 신호의 부호화 방법에 의해 출력된 비트 스트림은 가변 길이 부호들로 구성되기 때문에, 전송 또는 저장시에 비트 오류가 발생하면, 1 비트가 오류인 경우라도 복호화 오류가 광범위하게 발생하여, 재구성 프레임의 화질이 저하된다. 종래의 동화상 신호의 복호 방법에서는, 복호화 오류에 의해 화질이 저하된 재구성 프레임이 다음 프레임의 예측에 이용되기 때문에, 이러한 화질 저하가 시간적으로 이후의 연속적인 프레임에 파급될 수 있었다.
이러한 문제점을 해결하는 방법을 나타내는 종래기술들중의 하나로서, Error Resilient Video Coding by Dynamic Replacing of Reference Pictures(에스, 후쿠나카 등)(1993 IEEE)가 잘 알려져 있지만, 복호화 오류가 발생했을 때에는, 사전에 복호화된 비디오 신호가 다시 바로 이용되어, 화질 저하의 개선 영향이 미비해진다.
그러므로, 본 발명의 목적은 비트 스트림의 비트 오류에 의한 복호화 오류가 발생하고 적은 화질 저하를 갖는 경우에라도, 화질 저하의 시간적 파급을 억제할 수 있는 우수한 디지탈 동화상 신호의 부호화 방법 및 복호화 방법과, 이를 이용한 디지탈 동화상 신호의 부호화 장치 및 복호화 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 디지탈 동화상 신호의 부호화 방법 및 복호화 방법에서, 현재 처리 화소 블럭과 관련하여 적어도 2개 이상의 움직임 벡터를 부호화 또는 복호화하여, 각각의 움직임 벡터에 대응한 복호화된 프레임의 움직임을 보상하고, 현재 처리 화소 블럭과 관련한 2개 이상의 예측 화상을 생성한다. 본 발명의 동화상 신호의 복호화 방법에서는, 상기 2개 이상의 예측 화상에 포함되는 복호하 오류의 유무에 따라 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용되는 예측 화상을 선택한다.
이상과 같이 구성한 본 발명에 의하면, 비트 스트림의 비트 오류에 의한 복호화 오류가 발생한 경우에, 화질 저하의 시간적 파급을 억제할 수 있는 우수한 디지탈 동화상 신호의 부호화 방법 및 복호화 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 동화상 신호의 복호화 방법을 구현하기 위한 복호화 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 2는 본 발명의 실시예 1 및 실시예 2에 따른 동화상 신호의 복호화 방법에서 복호화 오류가 존재하는 경우 매크로 블럭의 추정 방법을 도시하는 도면.
도 3은 본 발명의 실시예 3 및 실시예에 따른 동화상 신호의 부호화 방법을 구현하기 위한 부호화 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 4는 종래기술에 따른 동화상 신호의 부호화 방법을 구현하기 위한 부호화 장치의 구성을 도시하는 도면.
도 5는 움직임 벡터의 검출 방법을 도시하는 도면.
도 6은 종래기술에 따른 동화상 신호의 복호화 방법을 구현하기 위한 복호화 장치의 구성을 도시하는 도면.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
101 ; 가변 길이 부호 복호화 수단 102 ; 역 양자화 수단
103 ; 역 DCT 104 ; 프레임 메모리 A
105 ; 움직임 보상 수단 A 106 ; 인트라/인터 스위치
107 ; 재구성 수단 108 ; 프레임 메모리 전환 스위치
109 ; 프레임 메모리 B 110 ; 움직임 보상 수단 B
111 ; 예측 화상 선택 수단 112 ; 복호화 오류맵 A
113 ; 복호화 오류맵 B 114 ; 복호화 오류맵 전환 스위치
이하에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도 1∼도 3을 참조하여 설명한다.
(실시예 1)
본 발명의 실시예 1은 2개 이상의 예측 화상에 포함되는 복호화 오류의 유무에 따라, 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용하는 예측 화상을 선택하도록 설계한 동화상 신호의 복호화 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예 1의 동화상 신호의 복호화 방법은, 도 1에 도시한 바와 같이, 가변 길이 부호 복호화 수단(101), 역 양자화 수단(102), 역 DCT(103), 프레임 메모리 A(l04), 움직임 보상 수단 A(l05), 인트라/인터 스위치(106), 재구성 수단(107), 프레임 메모리 전환 스위치(108), 프레임 메모리 B(109), 움직임 보상 수단 B(110), 예측 화상 선택 수단(111), 복호화 오류맵 A(l12), 복호화 오류맵 B(113), 복호화 오류맵 전환 스위치(114)를 포함하는 복호화 장치에 의해 실현된다.
이하에, 본 발명의 실시예 1의 동화상 신호의 복호화 방법의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 복호화 오류맵 전환 스위치(114)를 복호화 오류맵 B(113)측에 설정하고, 프레임 메모리 전환 스위치(108)를 프레임 메모리 B(109)측에 설정한다.
가변 길이 부호 복호화 수단(101)은 입력된 비트 스트림으로부터 가변 길이 부호를 분리하여 복호화하며, 매크로 블럭 단위로 양자화 계수, 인트라/인터 제어 신호, 움직임 벡터 A, 움직임 벡터 B를 출력하며, 복호 오류의 유무를 복호화 오류맵 B(113)에 기입한다. 복호화 오류맵은, 예를 들어, 정확하게 복호화된 매크로 블럭을 1로서 복호화 오류를 갖은 매크로 블럭을 0으로서 표현함으로써, 1 프레임내의 모든 매크로 블럭들에 관한 복호화된 상태를 저장하기 위한 메모리이다. 복호화 오류맵 A(112)에는 현재 처리 매크로 블럭으로부터 시간적으로 1 프레임 전에 복호화된 상태가 저장되고, 복호화 오류맵 B(113)에는 현재 처리 매크로 블럭으로부터 시간적으로 2 프레임 전에 복호화된 상태가 저장된다.
가변 길이 부호 복호화 수단(101)에서, 매크로 블럭의 복호화 오류를 검출하기 위한 수단은 여러가지가 고려될 수 있고, 예를 들면, 다음과 같이 하여 실현된다. 동화상 신호를 복호화할 때, 입력되는 비트 스트림내에 비트 오류가 있는 경우에, 그 오류 비트를 갖는 비트로부터 다음 동기 부호(스타트 코드)가 출현할 때까지의 모든 매크로 블럭을 정확하게 복호화할 수 없게 된다. 전반적으로, 비트 오류 검출 수단이 제공되지 않으면, 비트 오류에 의해 정확하게 복호화될 수 없는 매크로 블럭을 특정할 수 없게 된다. 그러나, 잘못된 비트로부터 다음 동기 부호가 출현하기까지의 비트 스트림을 복호화하는 동안에, (1) 사전에 규정되어 있지 않은 가변 길이 부호화가 출현할 수 있고, (2) 허용된 범위를 초과한 값이 복호화될 수 있는 등의 모순이 높은 확률로 발생할 수 있다.
(1) 또는 (2)의 성질을 이용하여, 그와 같은 복호화의 모순을 갖은 매크로 블럭으로부터 역추적하는 N 개 매크로 블럭과, 복호화의 모순을 발생시키는 매크로 블럭 이후 동기 부호가 출현하기까지의 모든 매크로 블럭에 복호화 오류가 있다고 추정할 수 있다. N=4의 일예를 도 2에 도시하였다. 도 2의 예에서는 복호화의 모순이 제 n+5 매크로 블럭을 복호화할 때에 발생하고 있기 때문에, 그것보다 4개의 매크로 블럭 전의 제 n+1 매크로 블럭으로부터, 동기 부호 직전의 제 n+7 매크로 블럭까지의 모든 매크로 블럭들에 복호화 오류가 있다고 추정하고 있다.
그 결과, 가변 길이 부호 복호화 수단(101)으로부터 출력된 양자화 계수는 역 양자화 수단(102)에 의해 역 양자화되고, 역 DCT(103)에 의해 주파수 영역으로부터 역변환된다.
한편, 프레임 메모리 A(104)에는 현재 처리 매크로 블럭으로부터 시간적으로 1 프레임 전의 재구성 화상이 저장되고, 프레임 메모리 B(109)에는 현재 처리 매크로 블럭으로부터 시간적으로 2 프레임 전의 재구성 화상이 저장되어 있다. 움직임 벡터 A는 프레임 메모리 A(104)에 대응하는 움직임 벡터이고, 움직임 벡터 B는 프레임 메모리 B(109)에 대응하는 움직임 벡터이다. 즉, 움직임 보상 수단 A(105)는 상기 움직임 벡터 A에 따라, 프레임 메모리 A(104)내에 저장된 1 프레임 전의 재구성 프레임의 화소 블럭을 변위시켜 예측 화상 A를 생성한다. 마찬가지로, 움직임 보상 수단 B(110)는 상기 움직임 벡터 B에 따라, 프레임 메모리 B(109)내에 저장된 2 프레임 전의 재구성 프레임의 화소 블럭을 변위시켜 예측 화상 B를 생성한다.
우선, 예측 화상 선택 수단(111)은 입력된 움직임 벡터 A의 값을 이용하여, 움직임이 보상되도록 화소 블럭의 위치를 특정한다. 이러한 화소 블럭의 위치와 복호화 오류맵 A(112)내에 저장된 복호화 오류 정보의 위치를 비교함으로써, 예측 화상 A에 포함된 복호화 오류의 유무를 판정한다. 마찬가지로, 예측 화상 선택 수단(111)은 입력된 움직임 벡터 B의 값과 복호 오류맵 B(113)의 내용으로부터, 예측 화상 B에 포함된 복호화 오류의 유무를 판정한다. 예측 화상 A에 복호화 오류가 포함된다고 판정될 때에는, 예측 화상 선택 수단(111)은 예측 화상 B만을 출력하고, 반대로, 예측 화상 B에 복호화 오류가 포함된다고 판정될 때에는, 예측 화상 A만을 출력한다. 예측 화상 A에도, 예측 화상 B에도 오류가 포함되지 않았다라고 판정한 경우에는, 예측 화상 A와 예측 화상 B의 평균값을 화소 단위로 산출하여 출력한다.
예측 화상 A에도, 예측 화상 B에도 모두 오류가 포함되어 있다라고 판정한 경우에는, 예측 화상 A와 예측 화상 B의 평균값을 화소 단위로 산출하여 출력할 수 있고, 사전에 정해 놓은 바와 같이, 예측 화상 A를 출력할 수 있던가, 예측 화상 B를 출력할 수 있다.
가변 길이 부호 복호 수단(101)으로부터 출력된 인트라/인터 제어 신호가 인트라 부호화를 지시하는 경우에는, 인트라/인터 스위치(106)는 오프로 되어, 역 DCT(103)로부터의 출력은 그대로 프레임 메모리 B(109)에 저장된다. 한편, 인트라/인터 제어 신호가 인터 부호화를 지시하는 경우에는, 인트라/인터 스위치(106)는 온으로 되어, 역 DCT(103)의 출력과 예측 화상 선택 수단(111)의 출력은 재구성 수단(107)에 의해 가산되어, 프레임 메모리 B(109)에 저장된다. 이렇게 하여, 현재 재구성 프레임은 프레임 메모리 B(109)에 저장되고, 복호화된 화상으로서 출력된다.
현재 프레임의 복호화 처리가 완료된 후, 복호화 오류맵 전환 스위치(114)는 복호오류맵 A(112)측으로 전환되고, 프레임 메모리 전환 스위치(108)는 프레임 메모리 A(104)측으로 전환된다. 이러한 전환에 의해, 다음 프레임의 복호화시, 시간적으로 2 프레임 전에 복호화된 상태는 복호화 오류맵 A(112)에 저장되고, 시간적으로 1 프레임 전에 복호화된 상태는 복호화 오류맵 B(113)에 저장된다. 마찬가지로, 시간적으로 2 프레임 전의 재구성 화상은 프레임 메모리 A(104)에 저장되고, 시간적으로 1 프레임 전의 재구성 화상은 프레임 메모리 B(109)에 저장된다.
본 발명의 실시예 1에서는 동화상 신호의 복호화 방법을 상기한 바와 같이 구성하였기 때문에, 복호화 오류를 포함하지 않은 예측 화상만을 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용함으로써, 복호화 오류에 의한 화질 저하는 이후의 프레임에 시간적으로 파급되지 않도록 할 수 있다.
전술한 본 발명의 동화상 신호의 복호화 방법에서는 복호화 오류맵 및 프레임 메모리를 각각 2개 제공하지만, 3개 이상을 이용하여 시간적으로 3 개 이상의 프레임 전에 복호화된 상태 및 재구성 화상을 저장할 수 있다. 또한, 복호화의 모순에 의한 복호화 오류를 갖는 매크로 블럭을 추정하는 수단 및 복호화 오류맵을 이용하여 예측 화상에 포함된 복호화 오류를 판정하는 수단은 일례이며, 그들은 다른 수단들에 의해 구성될 수도 있다.
(실시예 2)
본 발명의 실시예 2는 2개 이상의 예측 화상중 복수의 예측 화상에 복호화 오류가 포함되지 않은 경우에는, 복호화 오류가 포함되지 않은 예측 화상중 시간적으로 가장 새로운 복호화된 프레임으로부터 생성된 예측 화상들을 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용하도록 한 동화상 신호의 복호화 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예 2의 동화상 신호의 복호화 방법은 실시예 1과 같이 도 1에 도시한 동일한 복호화 장치에 의해 실현된다. 이하에, 본 발명의 실시예 2의 동화상 신호의 복호화 방법의 동작에 대하여 설명한다. 예측 화상 선택 수단(111)의 동작 이외는 실시예 1과는 별다른 차이점이 없다.
예측 화상 선택 수단(111)에 있어서, 예측 화상 A에도, 예측 화상 B에도 오류가 포함되지 않았다라고 판정한 경우에는, 예측 화상 A 또는 예측 화상 B중 보다 새로운 쪽만을 출력하도록 구성한다. 즉, 예측 화상 A에도, 예측 화상 B에도 오류가 포함되지 않았다라고 판정한 경우에는, 항상 시간적으로 1 프레임 전의 재구성 화상으로부터 생성된 예측 화상만을 출력하도록 구성한다.
도 1에 도시한 복호화 장치에서 실현되는 동화상 신호의 복호화 방법에서는 복호화 오류맵 및 프레임 메모리를 각각 2개 갖고 있지만, 3개 이상으로 구성하여, 시간적으로 3 이상의 프레임 전에 복호화된 상태 및 재구성 화상을 저장할 수 있다. 3개의 예측 화상이 있는 경우, 예측 화상 A, 예측 화상 B, 예측 화상 C중, 예를 들어, 최신의 예측 화상 A에 오류가 있고, 예측 화상 B와 예측 화상 C에는 오류가 없다라고 하면, 예측 화상 B와 예측 화상 C중 최신의 예측 화상 B를 출력하도록 구성한다. 4개 이상 화상들이 있는 경우에도 마찬가지다. 모든 예측 화상에 오류가 있는 경우에는, 사전결정한 1개의 예측 화상을 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예 2에서는 동화상 신호의 복호화 방법을 상기한 바와 같이 구성하였기 때문에, 동화상의 시간적인 유사성(similarity)에 의해 재구성되어야 할 현재 처리 화소 블럭과 예측 화상의 상관성이 높게 되어 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 필요한 부호량이 감소된다.
(실시예 3)
본 발명의 실시예 3은 2개 이상의 움직임 벡터들로 움직임 보상되는 2개 이상의 예측 화상들 사이의 상관성이 높을 때에는 현재 처리 화소 블럭을 인터 부호화하고, 2개 이상의 예측 화상들 사이의 상관성이 낮을 때에는 현재 처리 화소 블럭을 인트라 부호화하도록 한 동화상 신호의 부호화 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예 3의 동화상 신호의 부호화 방법은 도 3에 도시한 바와 같이 움직임 벡터 검출 수단 A(301), 움직임 보상 수단 A(302), 예측 오차 산출 수단(303), 인트라/인터 판정 수단(304), DCT(305), 양자화 수단(306), 가변 길이 부호화 수단(307), 역 양자화 수단(308), 역 DCT(309), 재구성 수단(310), 프레임 메모리 A(311), 인트라/인터 스위치(312), 움직임 벡터 검출 수단 B(313), 움직임 보상 수단 B(314), 예측 화상 합성 수단(315), 프레임 메모리 B(316), 프레임 메모리 전환 스위치(317)를 포함하는 부호화 장치에 의해 실현된다.
이하에, 본 발명의 실시예 3의 동화상 신호의 부호화 방법의 동작에 대하여 설명한다. 우선, 프레임 메모리 전환 스위치(317)는 프레임 메모리 B(316)측으로 설정되도록 구성한다.
우선, 움직임 벡터 검출 수단 A(301)는 프레임 메모리 A(311)에 저장된 재구성 프레임과 입력된 현재 프레임에 의해 움직임 벡터 A를 검출한다. 마찬가지로, 움직임 벡터 검출 수단 B(313)는 프레임 메모리 B(316)에 저장된 재구성 프레임과 입력된 현재 프레임에 의해 움직임 벡터 B를 검출한다. 여기서, 프레임 메모리 A(311)에는 현재 처리 매크로 블럭으로부터 시간적으로 1 프레임 전의 재구성 화상이 저장되고, 프레임 메모리 B(316)에는 현재 처리 매크로 블럭으로부터 시간적으로 2 프레임 전의 재구성 화상이 저장된다.
움직임 보상 수단 A(302)는 상기 움직임 벡터 A에 근거하여, 프레임 메모리 A(311)에 저장된 1 프레임 전의 재구성 프레임의 화소 블럭을 변위시켜 예측 화상 A를 생성한다. 마찬가지로, 움직임 보상 수단 B(314)는 상기 움직임 벡터 B에 근거하여 프레임 메모리 B(316)에 저장된 2 프레임 전의 재구성 프레임의 화소 블럭을 변위시켜 예측 화상 B를 생성한다. 예측 화상 합성 수단(315)은 입력된 예측 화상 A와 예측 화상 B의 평균값을 화소 단위로 산출하여 출력한다. 예측 오차 산출 수단(303)은 입력된 현재 프레임의 매크로 블럭과 예측 화상 합성 수단(315)의 출력의 차분을 화소 단위로 산출하여 예측 오차값으로서 출력한다.
또한, 현재 프레임의 매크로 블럭, 상기 예측 오차값, 예측 화상 A 및 예측 화상 B는 인트라/인터 판정 수단(304)으로 입력된다. 여기서, 우선, 제 1 단계의 처리로서, 예를 들어, 현재 프레임의 매크로 블럭내의 화소의 변화와 예측 오차값의 변화를 비교함으로써, 현재 프레임의 매크로 블럭을 인트라 부호화로 처리하는지 인터 부호화로 처리하는지를 판정한다. 제 1 단계의 처리의 결과로서 인터 부호화로 판정된 경우에는, 제 2 단계의 처리로서 예측 화상 A와 예측 화상 B의 상관성을 평가하여 현재 프레임의 매크로 블럭을 인트라 부호화로 하는지 인터 부호화로 처리하는지를 판정한다.
예측 화상 A와 예측 화상 B의 상관성의 평가와 제 2 단계에서의 인트라/인터 판정은, 예를 들어, 아래와 같이 실행된다. 우선, 예측 화상 A와 예측 화상 B에 관해 화소 단위로 절대 차분합을 계산한다. 상기 절대 차분합이 사전결정한 임계값보다 큰 경우에는, 상관성이 작다라고 하여 현재 프레임의 매크로 블럭을 인트라 부호화에 의해 처리하도록 판정한다. 반대로, 상기 절대 차분합이 임계값보다 작은 경우에는, 상관성이 크다라고 하여 현재 프레임의 매크로 블럭을 인터 부호화에 의해 처리하도록 판정한다.
제 1 단계 및 제 2 단계의 처리로 이루어지는 인트라/인터 판정 수단(304)의 판정 결과에 따라, 현재 프레임의 매크로 블럭 또는 적절한 예측 오차값이 출력된다. 또한, 동시에, 판정 결과는 인트라/인터 제어 신호로서 출력된다. 인트라/인터 판정 수단(304)으로부터 출력된 현재 프레임의 매크로 블럭 또는 적절한 예측 오차값은 DCT(305)와 양자화 수단(306)을 통해 가변 길이 부호화 수단(307)에 입력된다. 가변 길이 부호화 수단(307)에는, 또한, 인트라/인터 제어 신호와, 움직임 벡터 A 및 움직임 벡터 B도 입력되어 가변 길이 부호로 부호화된다. 가변 길이 부호화 수단(307)은 이들 모든 가변 길이 부호를 다중화하여 비트 스트림으로서 출력한다.
한편, 양자화 수단(306)의 출력인 양자화 계수는 역양자화 수단(308), 역 DCT(309)를 통해 재구성 수단(310)에 입력된다. 현재 부호화중인 매크로 블럭이 인트라 부호화되었을 때, 인트라/인터 스위치(312)는 오프로 되어, 역 DCT(309)로부터의 출력은 그대로 프레임 메모리 B(316)에 저장된다. 반대로, 현재 부호화중인 매크로 블럭이 인터 부호화되었을 때, 인트라/인터 스위치(312)는 온으로 되어, 역 DCT(309)의 출력과 예측 화상 합성 수단(315)의 출력은 재구성 수단(310)에 의해 가산되어 프레임 메모리 B(316)에 저장된다. 이렇게 하여, 현재 재구성 프레임은 프레임 메모리 B(316)에 저장된다.
현재 프레임의 부호화 처리가 완료된 후, 프레임 메모리 전환 스위치(317)는 프레임 메모리 A(311)측으로 전환된다. 이러한 전환에 의해, 다음 프레임의 부호화에서, 시간적으로 2 프레임 전의 재구성 화상은 프레임 메모리 A(311)에 저장되고, 시간적으로 1 프레임 전의 재구성 화상은 프레임 메모리 B(316)에 저장된다.
본 발명의 실시예 3에서 동화상 신호의 부호화 방법을 상기한 바와 같이 구성하였기 때문에, 동화상 신호의 복호화 방법에서 부호화측과 다른 예측 화상이 선택되었을 경우라도 인터 부호화는 예측 화상 사이의 상관성이 높을 때에만 실행될 수 있어서 예측 화상의 부정합(mis-matching)을 최소한으로 억제할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예 3의 동화상 신호의 부호화 방법에서 프레임 메모리들을 2개 갖고 있지만, 3개 이상으로 구성하여, 시간적으로 3 프레임 이상 전의 재구성 화상을 저장할 수 있다. 또한, 예측 화상 A와 예측 화상 B의 상관성을 평가하는 수단은 일례로서 다른 수단에 의해 구성될 수 있다.
(실시예 4)
본 발명의 실시예 4는 2개 이상의 움직임 벡터에 의해 움직임 보상되는 2개 이상의 예측 화상중 시간적으로 가장 새로운 복호화된 프레임으로부터 생성되는 예측 화상을 현재 처리 화소 블럭의 부호화에 이용하도록 한 동화상 신호의 부호화 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예 4의 동화상 신호의 부호화 방법은 실시예 3과 마찬가지로, 도 3에 도시한 부호화 장치에 의해 실현된다. 이하에, 본 발명의 실시예 4의 동화상 신호의 부호화 방법의 동작에 대하여 설명한다. 예측 화상 합성 수단(315)의 동작 이외는 실시예 3과 별다른 차이점이 없다.
예측 화상 합성 수단(315)을 예측 화상 A 또는 예측 화상 B중 보다 새로운 쪽만을 출력하도록 구성한다. 즉, 항상 시간적으로 1 프레임 전의 재구성 화상으로부터 생성된 예측 화상만을 출력하도록 구성한다. 프레임 메모리들을 3개 이상으로 구성하여, 시간적으로 3 프레임 이상 전의 재구성 화상을 저장할 수 있도록 한 경우에도 최신의 예측 화상만을 출력할 수 있다.
본 발명의 실시예 4에서는 동화상 신호의 부호화 방법을 상기한 바와 같이 구성하였기 때문에, 동화상의 시간적인 유사성에 의해 현재 처리 화소 블럭에 관한 예측 오차가 작아져 발생 부호량이 감소된다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 복호화 오류가 없는 예측 화상을 선택함으로써 현재 처리 화소 블럭을 재구성하기 때문에, 복호화 오류에 의한 화질 저하가 시간적으로 파급되지 않아, 비트 스트림의 전송 또는 저장시 발생한 비트 오류에 의한 재생 화질의 저하를 최소한으로 억제한다라고 하는 유리한 효과가 있다.

Claims (11)

  1. 현재 처리 화소 블럭과 관련한 적어도 2개 이상의 움직임 벡터를 복호화하여, 상기 2개 이상의 움직임 벡터들의 각각에 대응하는 복호화된 프레임의 움직임을 보상하며, 현재 처리 화소 블럭과 관련한 2개 이상의 예측 화상을 생성하기 위한 동화상 신호의 복호화 방법에 있어서,
    상기 2개 이상의 예측 화상들에 포함되는 복호화 오류의 유무에 따라 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용하는 예측 화상을 선택하는 동화상 신호의 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 예측 화상들에서 복호화 오류가 포함되지 않은 복수의 예측 화상들이 존재하는 경우, 복호화 오류가 포함되지 않은 복수의 예측 화상들중 시간적으로 최신의 복호화된 프레임으로부터 생성된 예측 화상을 상기 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용하는 동화상 신호의 복호화 방법.
  3. 현재 처리 화소 블럭과 관련한 적어도 2개 이상의 움직임 벡터들을 검출 및 부호화하기 위한 동화상 신호의 부호화 방법에 있어서,
    상기 2개 이상의 움직임 벡터들에 의해 움직임 보상된 2개 이상의 예측 화상들의 상관성이 높을 때, 상기 현재 처리 화소 블럭을 인터 부호화하는 단계와,
    상기 2개 이상의 예측 화상들의 상관성이 낮을 때, 상기 현재 처리 화소 블럭을 인트라 부호화하는 단계를 포함하는 동화상 신호의 부호화 방법.
  4. 현재 처리 화소 블럭과 관련한 적어도 2개 이상의 움직임 벡터들을 검출 및 부호화하기 위한 동화상 신호의 부호화 방법에 있어서,
    상기 2개 이상의 움직임 벡터에 의해 움직임 보상되는 2개 이상의 예측 화상중 시간적으로 가장 최신의 복호화된 프레임으로부터 생성되는 예측 화상을 상기 현재 처리 화소 블럭의 부호화에 이용하는 단계를 포함하는 동화상 신호의 부호화 방법.
  5. 동화상 신호의 복호화 장치에 있어서,
    현재 처리 화소 블럭과 관련한 적어도 2개 이상의 움직임 벡터들을 복호화하기 위한 가변 길이 부호 복호화 수단과,
    상기 2개 이상의 움직임 벡터들중 각각에 대응하는 부호화된 프레임의 움직임을 보상하여 현재 처리 화소 블럭과 관련한 2개 이상의 예측 화상들을 생성하기 위한 움직임 보상 수단과,
    상기 가변 길이 부호 복호화 수단의 출력으로부터 비트 오류를 검출하기 위한 비트 오류 검출 수단과,
    상기 비트 오류 검출 수단의 비트 오류 검출 결과를 저장하기 위한 메모리 수단과,
    상기 2개 이상의 예측 화상들에 포함된 복호화 오류의 유무를 판정하여, 상기 현재 처리 화소 블럭의 재구성에 이용되는 예측 화상을 선택하기 위한 예측 화상 선택 수단을 포함하는 동화상 신호의 복호화 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 비트 오류 검출 수단은 상기 가변 길이 부호 복호화 수단에 의해 복호화된 화소 블럭의 가변 길이 부호가 규정된 표준에 모순될 때 화소 블럭내의 비트 오류를 검출하는 동화상 신호의 복호화 장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 메모리 수단은 각 프레임에서 비트 오류가 검출되는 화소 블럭들을 맵 형태로 도시함으로써 프레임들내의 비트 오류들을 저장하는 동화상 신호의 복호화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 메모리 수단은 시간적으로 연속하는 각 프레임을 저장하는 복수의 복호화 오류맵 메모리들과 전환 수단을 포함하며, 상기 복수의 복호화 오류맵 메모리는 상기 전환 수단에 의해 전환되어 출력되는 동화상 신호의 복호화 장치.
  9. 동화상 신호의 부호화 장치에 있어서,
    상기 현재 처리 화소 블럭과 관련한 적어도 2개 이상의 움직임 벡터들을 검출하기 위한 움직임 벡터 검출 수단과,
    상기 움직임 벡터 검출 수단의 출력으로부터 복수의 예측 화상들을 출력하기 위한 움직임 보상 수단과,
    상기 움직임 보상 수단의 출력으로서, 상기 2개 이상의 움직임 벡터들에 의해 움직임 보상된 2개 이상의 예측 화상들의 상관성이 높을 때, 상기 현재 처리 화소 블럭을 인터 부호화하며, 상기 2개 이상의 예측 화상들의 상관성이 낮을 때, 상기 현재 처리 화소 블럭을 인트라 부호화하기 위한 인트라/인터 판정 수단을 포함하는 동화상 신호의 부호화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 2개 이상의 움직임 벡터들에 의해 보상된 2개 이상의 예측 화상들을 합성하기 위한 예측 화상 합성 수단과,
    상기 예측 화상 합성 수단의 출력과 현재 프레임의 매크로 블럭으로부터 예측 오차값을 산출하기 위한 예측 오차 산출 수단을 더 포함하며,
    상기 인트라/인터 판정 수단은 현재 처리 화소 블럭의 변화와 예측 오차 산출 수단의 출력으로부터 예측 오차값의 변화를 비교함으로써 판정 처리 전에 인트라/인터 부호화 이전의 처리를 판정하여 인터 부호화라고 판정될 경우에만 다음의 인트라/인터 판정을 처리하는 동화상 신호의 부호화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 예측 화상 합성 수단은 상기 2개 이상의 움직임 벡터에 의해 움직임 보상된 2개 이상의 예측 화상들 중 시간적으로 가장 최근에 복호화된 프레임으로부터 생성된 예측 화상을 출력하여 상기 현재 처리 화소 블럭의 부호화에 이용하는 동화상 신호의 부호화 장치.
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