KR20040047977A - 공간적으로 스케일가능한 압축 - Google Patents

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KR20040047977A
KR20040047977A KR10-2004-7006228A KR20047006228A KR20040047977A KR 20040047977 A KR20040047977 A KR 20040047977A KR 20047006228 A KR20047006228 A KR 20047006228A KR 20040047977 A KR20040047977 A KR 20040047977A
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블러스빌헬무스에이치에이
클라인군네비크레이니어비엠
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코닌클리케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

입력 비디오 스트림의 공간적으로 스케일가능한 압축을 효율적으로 수행하기 위한 장치가 개시되어 있다. 베이스 인코더는 베이스 인코더 스트림을 인코딩한다. 변경 수단은 베이스 인코더 스트림의 콘텐트를 변경하여 복수의 베이스 스트림들을 생성한다. 인핸스먼트 인코더는 인핸스먼트 인코더 스트림을 인코딩한다. 변경 수단은 인핸스먼트 인코더 스트림의 콘텐트를 변경하여 복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성한다.

Description

공간적으로 스케일가능한 압축{Spatial scalable compression}
디지털 비디오에 고유한 데이터의 방대한 양 때문에, 완전 동영상, 고선명 디지털 비디오 신호들의 전송은 고선명 텔레비전의 개발의 중요한 문제점이다. 보다 명확히, 각 디지털 이미지 프레임은 특정 시스템의 디스플레이 해상도에 따라 화소들의 어레이로부터 형성된 정영상이다. 결과적으로, 고해상 비디오 시퀀스들에 내포된 원료 디지털 정보의 양은 방대하다. 전송되어야만 하는 데이터의 양을 감소시키기 위해, 데이터를 압축하기 위해 압축 설계안들이 사용된다. MPEG-2, MPEG-4, H.263 및 H.264를 포함하는 다양한 비디오 압축 표준들 또는 프로세스들이 형성되어 왔다.
하나의 스트림내에서 다양한 해상도들 및/또는 품질들로 비디오가 가용한 다수의 어플리케이션들이 가능하다. 이를 달성하기 위한 방법들은 대략 스케일성 기술들이라 지칭된다. 그 위에서 스케일성을 전개할 수 있는 3개의 축들이 존재한다. 첫 번째는 시간축상의 스케일성이며, 종종 시간적 스케일성이라 지칭된다. 두 번째로, 품질 축상의 스케일성이 존재하며, 종종 신호-대-잡음 스케일성 또는 미세-입자 스케일성이라 지칭된다. 세 번째 축은 해상도 축(이미지내의 화소들의 수)이며, 종종 공간적 스케일성 또는 계층화 코딩이라 지칭된다. 계층화 코딩에 있어서, 비트스트림은 둘 이상의 비트스트림들 또는 층들로 분할 된다. 각 층은 단일의 고품질 신호를 형성하도록 조합될 수 있다. 예로서, 베이스 층은 보다 낮은 품질의 비디오 신호를 제공하고, 인핸스먼트 층은 베이스층 이미지를 향상시킬 수 있는 부가적인 정보를 제공할 수 있다.
특히, 공간적 스케일성은 서로 다른 비디오 표준들 또는 디코더 기능들 사이의 호환성을 제공할 수 있다. 공간적 스케일성으로, 베이스 층 비디오는 입력 비디오 시퀀스 보다 낮은 해상도를 가지고, 이 경우에, 인핸스먼트 층은 베이스층의 해상도를 입력 시퀀스 레벨로 복원시킬 수 있는 정보를 수반한다.
대부분의 비디오 압축 표준들은 공간적 스케일성을 지원한다. 도 1은 MPEG-2/MPEG-4 공간적 스케일성을 지원하는 인코더(100)의 블록도를 예시한다. 인코더(100)는 베이스 인코더(112)와 인핸스먼트 인코더(114)를 포함한다. 베이스 인코더는 저역 통과 필터 및 다운샘플러(120), 모션 추정기(122), 모션 보상기(124), 직교 변환(예로서, 이산 코사인 변환(DCT)) 회로(130), 양자화기(132), 가변 길이 코더(134), 비트레이트 제어 회로(135), 역 양자화기(138), 역 변환 회로(140), 스위치들(128, 144) 및 보간 및 업샘플러회로(150)로 구성된다. 인핸스먼트 인코더(114)는 모션 추정기(154), 모션 보상기(155), 선택기(156), 직교 변환(예로서, 이산 코사인 변환(DCT)) 회로(158), 양자화기(160), 가변 길이 코더(162), 비트레이트 제어 회로(164), 역 양자화기(166), 역 변환 회로(168) 및 스위치들(170, 172)을 포함한다. 개별 콤포넌트들의 동작들은 본 기술에 널리 알려져 있으며, 상세히 설명하지 않는다.
불행히, 이 계층화 코딩 설계안의 코딩 효율은 썩 좋지 못하다. 사실, 주어진 화상 품질에 대하여, 시퀀스를 위한 베이스 층 및 인핸스먼트 층 모두의 비트레이트는 한번에 코딩된 동일 시퀀스의 비트레이트 보다 크다.
도 2는 DemoGrafx에 의해 제안된 다른 공지된 인코더(200)를 예시한다. 인코더는 실질적으로 인코더(100)와 동일한 콤포넌트들로 구성되며, 각 동작은 실질적으로 동일하고, 그래서, 개별 콤포넌트들은 설명하지 않는다. 이 구성에서, 업 샘플러(150)로부터의 업샘플된 출력과 입력 블록 사이의 잔류 편차가 모션 추정기(154)에 입력된다. 인핸스먼트 인코더의 모션 추정을 안내/보조하기 위해서, 베이스층으로부터의 스케일형 모션 벡터들은 도 2에 점선으로 도시된 바와 같이 모션 추정기(154)에 사용된다. 그러나, 이 배열은 도 1에 예시된 배열의 문제점들을 크게 극복하지 못한다.
본 발명은 비디오 인코더에 관련한 것으로, 보다 명확히는 복수의 베이스 스트림들 및 복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성하기 위해 공간적으로 스케일가능한 압축 설계안들을 사용하는 비디오 인코더에 관련한 것이다.
이제, 본 발명을 첨부 도면을 참조로 예를 통해 설명한다.
도 1은 공간적 스케일성을 갖는 공지된 인코더의 블록 개략도.
도 2는 공간적 스케일성을 갖는 공지된 인코더의 블록 개략도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간적 스케일성을 갖는 인코더의 블록 개략도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 일련의 감쇠기들을 가지는 변경 디바이스를 예시하는 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 직렬의 감쇠기들을 가지는 변경 디바이스를 예시하는 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더를 예시하는 도면.
본 발명의 목적은 품질 레벨들을 차별화하여 복수의 베이스 스트림들을 생성하고,품질 레벨들을 차별화하여 복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성하는 공간적으로 스케일가능한 압축 설계안을 제공함으로써, 공지된 공간적 스케일성 설계안들의 상술한 단점들의 적어도 일부를 극복하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따라서, 입력 비디오 스트림의 공간적으로 스케일가능한 압축을 효율적으로 수행하기 위한 장치가 개시된다. 베이스 인코더는 베이스 인코더 스트림을 인코딩한다. 변경 수단은 베이스 인코더 스트림의 콘텐트를 변경하여, 복수의 베이스 스트림들을 생성한다. 인핸스먼트 인코더는 인핸스먼트 인코더 스트림을 인코딩한다. 변경 수단은 인핸스먼트 인코더 스트림의 콘텐트를 변경하여 복수의 인핸스먼트 스트림을 생성한다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 입력 비디오 스트림의 공간적으로 스케일가능한 압축을 제공하기 위한 방법 및 장치가 개시된다. 입력 비디오 스트림은 비디오 스트림의 해상도를 감소시키기 위해 다운샘플링된다. 다운샘플링된 비디오 스트림은 인코딩되어 베이스 인코더 스트림을 생성한다. 복수의 베이스 스트림들이 베이스 인코더 스트림으로부터 생성된다. 베이스 인코더 스트림은 디코딩 및 업컨버팅되어 재구성된 비디오 스트림을 생성한다. 재구성된 비디오 스트림과 입력 비디오 스트림으로부터의 프레임들 사이의 기대 모션이 추정되고, 수신된 스트림들의 각 프레임에 대한 모션 벡터들이 업스케일된 베이스 층과 인핸스먼트 층의 합으로부터 계산된다. 재구성된 비디오 스트림은 비디오 스트림으로부터 감산되어 잔여 스트림을 생성한다. 예측 스트림은 잔여 스트림으로부터 감산된다. 결과로서 생긴 잔여 스트림이 인코딩되고, 인핸스먼트 인코더 스트림이 출력된다. 복수의 인핸스먼트 스트림들이 인핸스먼트 인코더 스트림으로부터 생성된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라서, 복수의 코딩된 비디오 신호들을 디코딩하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 각 비디오 스트림이 디코딩되고, 그후, 비디오 스트림들이 조합된다. 디코딩된 비디오 스트림들의 양자화 계수들에 대해 역 양자화 연산이 수행되어 DCT 계수들을 생성한다. 역 DCT 연산은 제 1 신호를 생성하기 위해 DCT 계수들에 대해 수행된다. 예측 화상들은 모션 보상기에서 생성되고, 제 1 신호 및 예측 화상들이 조합되어 출력 신호를 생성한다.
이들 및 본 발명의 다른 양태들은 하기에 설명된 실시예들을 참조로 명백 및 명확해질 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 개략도이다. 도시된 인코딩 시스템(300)은 계층화 압축을 달성하며, 그에 의해, 채널의 일부가 복수의 저 해상도 베이스 층들을 제공하기 위해 사용되며, 나머지 부분은 복수의 인핸스먼트 층들을 전송하기 위해 사용되고, 그에 의해, 다양한 베이스 층들 및 베이스 및 인핸스먼트 층들이 조합되어 다른 품질 레벨들의 비디오 스트림들을 생성한다. 본 기술의 숙련자들은 다른 인코딩 배열들도 다층 베이스 및 인핸스먼트 비디오 스트림을 생성하기 위해 사용될 수 있으며, 본 발명이 그에 한정되지 않는 다는 것을 이해할 것이다.
인코더(300)는 베이스 인코더(312)와 인핸스먼트 인코더(314)를 포함한다. 베이스 인코더는 저역 통과 필터 및 다운샘플러(320), 모션 추정기(322), 모션 보상기(324), 직교 변환(예로서, 이산 코사인 변환(DCT)) 회로(330), 양자화기(332), 가변 길이 코더(VLC)(334), 비트레이트 제어 회로(335), 역 양자화기(338), 역 변환 회로(340), 스위치들(328, 344) 및 보간 및 업샘플 회로(350)로 구성된다.
입력 비디오 블록(316)은 분할기(318)에 의해 분할되고, 베이스 인코더(312) 및 인핸스먼트 인코더(314) 양자 모두로 보내진다. 베이스 인코더(312)에서, 입력 블록은 저역 통과 필터 및 다운샘플러(320)에 입력된다. 저역 통과 필터는 추후 모션 추정기(322)에 공급되는 비디오 블록의 해상도를 감소시킨다. 모션 추정기(322)는 각 프레임의 화상 데이터를 I-화상, P-화상 또는 B-화상으로서 처리한다. 순차 입력된 프레임들의 화상들 각각은 I, B, P, B, P, ..., B, P 같은 사전설정된 방식으로 I-, P- 또는 B-화상들 중 하나로서 처리된다. 즉, 모션 추정기(322)는 도시되지 않은 프레임 메모리에 저장된 일련의 화상들의 사전설정된 기준 프레임을 참조하고, 매크로 블록, 즉, 매크로 블록과 매크로 블록의 모션 벡터를 검출하기 위한 기준 프레임 사이의 패턴 매칭(블록 매칭)에 의해 인코딩된 프레임의 16화소들 x 16라인들의 작은 블록의 모션 벡터를 검출한다.
MPEG에서, 4개의 화상 예측 모드들, 즉, 인트라-코딩(인트라-프레임 코딩), 순방향 예측 코딩, 역방향 예측 코딩 및 양방향 예측 코딩이 존재한다. I-화상은 인트라 코딩된 화상이며, P-화상은 인트라 코딩 또는 순방향 예측 코딩 또는 역방향 예측 코딩된 화상이고, B-화상은 인트라 코딩, 순방향 예측 코딩 또는 양방향 예측 코딩된 화상이다.
모션 추정기(322)는 그 모션 벡터를 검출하기 위해 P-화상에 대한 순방향 예측을 수행한다. 부가적으로, 모션 추정기(322)는 각 모션 벡터들을 검출하기 위해, B-프레임을 위한 순방향 예측, 역방향 예측 및 양방향 예측을 수행한다. 공지된 방식으로, 모션 추정기(322)는 프레임 메모리내에서 화소들의 현재 입력 블록에 가장 근사한 화소들의 블록을 검색한다. 다양한 검색 알고리즘이 본 기술에 알려져 있다. 이들은 일반적으로 현재 입력 블록의 화소들과 후보 블록의 것들 사이의 평균 절대 편차(MAD) 또는 평균 자승 에러(MSE)를 평가하는 것에 기초한다. 최소 MAD 또는 MSE를 가지는 후보 블록이 그후 모션 보상된 예측 블록이 되도록 선택된다. 현재 입력 블록의 위치에 관한 그 상대 위치가 모션 벡터이다.
모션 추정기로부터 모션 벡터 및 예측 모드 수신시, 모션 보상기(324)는 예측 모드 및 모션 벡터에 따라 프레임 메모리에 저장된 인코딩된, 그리고, 이미 국지적으로 디코딩된 화상 데이터를 독출하고, 독출된 데이터를 예측 화상으로서 산술 유닛(325) 및 스위치(344)에 제공할 수 있다. 또한, 산술 유닛(325)는 입력 블록을 수신하고, 모션 보상기로부터의 예측 화상과 입력 블록 사이의 편차를 계산한다. 편차값은 그후 DCT 회로(330)에 공급된다.
단지 예측 모드만이 모션 추정기(322)로부터 수신되는 경우에, 즉, 예측 모드가 인트라 코딩 모드인 경우에, 모션 보상기(324)는 예측 화상을 출력할 수 없다. 이런 상황에서, 산술 유닛(325)는 상술된 처리를 수행할 수 없지만, 대신, 입력 블록을 직접적으로 DCT 회로(330)에 출력한다.
DCT 회로(330)는 양자화기(332)에 공급되는 DCT 계수들을 획득하도록 산술 유닛(33)로부터의 출력 신호에 DCT 처리를 수행한다. 양자화기(332)는 피드백으로서 수신된 버퍼(미도시)내의 데이터 저장 품질에 따라 양자화 단계(양자화 스케일)를 설정하고, 양자화 단계를 사용하여 DCT 회로(330)로부터의 DCT 계수들을 양자화한다. 양자화된 DCT 계수들은 설정된 양자화 단계와 함께 VLC 유닛(334)에 공급된다.
VLC 유닛(334)는 양자화기(332)로부터 제공된 양자화 단계에 따라, 양자화기(332)로부터 제공된 양자화 계수들을 Huffman 코드 같은 가변 길이 코드로 변환한다. 결과적인 변환된 양자화 계수들은 예시되지 않은 버퍼에 출력된다. 양자화 계수들 및 양자화 단계는 또한 역 양자화기(338)에 제공되며, 이는 동일한 것을 DCR 계수들로 변환하도록 양자화 단계에 따른 양자화 계수들을 역 양자화한다. DCT계수들은 DCT 계수들에 대해 역 DCT를 수행하는 역 DCT 유닛(340)에 공급된다. 얻어진 역 DCT 계수들은 그후 산술 유닛(348)에 제공된다.
산술 유닛(348)는 스위치(344)의 위치에 따라 모션 보상기(324)로부터 데이터 및 역 DCT 유닛(340)로부터 역 DCT 계수들을 수신한다. 산술 유닛(348)는 역 DCT 유닛(340)로부터의 신호(예측 나머지들)를 모션 보상기(324)로부터의 예측된 화상에 합산하여 원본 화상을 국지적으로 디코딩한다. 그러나, 예측 모드가 인트라 코딩을 나타내는 경우에, 역 DCT 유닛(340)의 출력은 직접적으로 프레임 메모리에 공급될 수 있다. 산술 유닛(340)에 의해 얻어진 디코딩된 화상은 프레임 메모리로 전송되어 그에 저장되고, 그래서, 추후 인터-코딩된 화상, 순방향 예측 코딩된 화상, 역방향 예측 코딩된 화상 또는 양방향 예측 코딩된 화상을 위한 기준 화상으로서 사용된다.
양자화기(332)로부터의 양자화 계수들은 또한 변경 수단(400)에 제공된다. 변경 디바이스(400)는 도 4에 예시된 바와 같이 직렬로, 또는 도 5에 예시된 바와 같이 병렬 또는 직렬로 배열될 수 있는 복수의 감쇠 단계들을 포함한다. 도 4에 예시된 바와 같이, 양자화기(332)로부터의 양자화 계수들은 감쇠기(401)에 적용된다. 신호는 그후 신호(407)에 의해 전달되는 감쇠된 DCT 계수들을 초래하는 감쇠기(407)에 의해 감쇠된다. 감쇠기(401)와 직렬로, 제 2 감쇠기(403)가 신호(407)에 의해 전달된 DCT 계수들의 진폭을 감쇠시키고, 신호(413)에 의해 전달되는 새로운 감쇠된 계수들을 전달하고, 이는 제 1 베이스 비디오 스트림(BaseBase0)을 생성하기 위해 가변 길이 코더(422)에 의해 코딩된 가변 길이이다.
감쇠기들(401 및 403)은 각각 역 양자화기(402 및 408) 및 가중 디바이스(404 및 410) 각각과, 직렬로 이어지는 양자화기(406 및 412) 각각으로 구성된다. 양자화기(332)로부터의 양자화 계수들은 역 양자화기(402)에 의해 역 양자화된다. 가중은 DCT 블록들에 승산된 8*8 가중 메트릭스에 의해 수행되며, 따라서, 각 DCT 계수는 메트릭스내에 포함된 가중 팩터에 의해 승산되고, 각 승산의 결과는 가장 근접한 정수로 라운딩되고, 가중 매트릭스는 진폭이 예로서, 저 빈도수 값들에 대해서는 1에 근저하고 고 빈도수 값들에 대해서는 0에 근접하도록 설정되거나, 또는, 8*8 DCT 블록내의 모든 계수들이 균등하게 감쇠되도록 균일한 값들로 설정된 0과 1 사이인 값들에 의해 채워진다. 양자화 단계는 양자화된 DCT 계수들을 전달하기 위해 새로운 양자화 팩터에 의해 가중된 DCT 계수들을 나누는 것으로 구성되며, 상기 양자화 팩터는 매크로블록을 구성하는 모든 8*8 블록들의 모든 계수들을 위해 동일하다.
감쇠기(401)에 대한 코딩 에러(415)는 감산 유닛(414)에 의해 양자화기(332)로부터의 신호로부터 신호(407)를 감산함으로써 생성된다. 코딩 에러(415)는 그후, 베이스 인핸스먼트 비디오 스트림(BaseEnh2)을 생성하기 위해 가변 길이 코더(416)에 의해 가변 길이 코딩된다. 감쇠기(403)에 대한 코딩 에러(419)는 감산 유닛(418)에 의해 신호(407)로부터 신호(413)를 감산함으로써 생성된다. 코딩 에러(419)는 그후, 제 2 베이스 인핸스먼트 비디오 스트림(BaseEnh1)을 생성하기 위해 가변 길이 인코더(420)에 의해 가변 길이 코딩된다.
본 실시예에서, 최소 품질 베이스 해상도는 비디오 스트림(BaseBase0)에 의해 제공된다. 중간 품질 베이스 해상도는 비디오 스트림(BaseBase0)을 비디오 스트림(BaseEnh0)과 조합함으로써 제공된다. 고품질 베이스 해상도는 비디오 스트림(BaseBase0), 비디오 스트림(BaseEnh0) 및 비디오 스트림(BaseEnh0)을 조합함으로써 제공된다.
인핸스먼트 인코더(314)는 모션 추정기(354), 모션 보상기(356), DCT 회로(368), 양자화기(370), VLC 유닛(372), 비트레이트 콘트롤러(374), 역 양자화기(376), 역 DCT 회로(378), 스위치들(366 및 382), 감산기들(358 및 364) 및 가산기들(380 및 388)을 포함한다. 부가적으로, 인핸스먼트 인코더(314)는 또한 DC-오프셋들(360 및 384), 가산기(362) 및 감산기(386)를 포함할 수 있다. 이들 콤포넌트들 중 다수의 동작은 베이스 인코더(312)의 유사 콤포넌트들의 동작과 유사하며, 상세히 설명하지 않는다.
또한, 산술 유닛(340)의 출력은 일반적으로 디코딩된 비디오 스트림으로부터 필터링 출력 해상도를 재구성하여 고 해상도 입력과 실질적으로 동일한 해상도를 가지는 비디오 데이터 스트림을 제공하는 업 샘플러(350)에 공급된다. 그러나, 필터링 및 압축 및 압축해제로부터 초래하는 손실들 때문에, 재구성된 스트림에는 특정 에러들이 존재한다. 에러들은 원본의 비변경 고해상도 스트림으로부터 재구성된 고 해상도 스트림을 감산함으로써 감산 유닛(356)에 의해 결정된다.
도 3에 예시된 본 발명의 일 실시예에 따라서, 원본 비변경 고 해상도 스트림도 모션 추정기(354)에 제공된다. 재구성된 고 해상도 스트림도 가산기(388)에제공되며, 이 가산기는 역 DCT(378)로부터의 출력(스위치(382)의 위치에 의존하여 모션 보상기(356)의 출력에 의해 변경될 수 있음)을 가산한다. 가산기(388)의 출력은 모션 추정기(354)에 공급된다. 결과적으로, 모션 추정은 원본 고 해상도 스트림 및 재구성된 고 해상도 스트림 사이의 잔류 편차 대신 인핸스먼트 층과 업스케일된 베이스계층화에서 수행된다. 이 모션 추정은 도 1 및 도 2의 공지된 스트림들에 의해 생성된 백터들 보다 양호하게 실제 모션을 추종하는 모션 벡터들을 생성한다. 이는 특히 전문가용 어플리케이션들 보다 낮은 비트 레이트들을 가지는 소비자 어플리케이션들을 위해 지각적으로 보다 양호한 화상 품질을 초래한다.
또한, 클립핑 동작이 이어지는 DC 오프셋 동작이 인핸스먼트 인코더(314)에 도입될 수 있고, 여기서, DC 오프셋 값(360)은 감산 유닛(358)로부터 출력된 잔류 신호에 가산기(362)에 의해 가산된다. 이 선택적 DC-오프셋 및 클립핑 동작은 사전결정된 범위, 예로서, 0...225내에 화소 값들이 존재하는 인핸스먼트 인코더를 위해 현존하는 표준들, 예로서, MPEG를 사용할 수 있게 한다. DC 오프셋 값(360)을 추가함으로써, 샘플들의 집중이 범위의 중앙, 예로서, 8 비트 비디오 샘플들에 대하여 128로 이동될 수 있다. 이 추가의 장점은 인핸스먼트 층을 위한 인코더의 표준 성분들이 사용될 수 있고, 비용 효율적(IP 블록들의 재사용) 해법을 초래한다는 것이다.
다양한 인핸스먼트 층 비디오 스트림들이 상술된 다중 베이스 비디오 스트림들의 생성과 동일한 방식으로 생성된다. 양자화기(370)로부터의 양자화 계수들도 변경 디바이스(450)에 적용된다. 변경 디바이스(450)는 도 4에 예시된 변경 디바이스(400)와 동일한 소자들을 가질 수 있으며, 하기의 설명에서, 유사 소자들을 위해 동일한 참조 번호들이 사용될 것이다. 양자화기(370)로부터의 양자화 계수들은 감쇠기(401)에 적용된다. 그후, 이 신호는 감쇠기(401)에 의해 감쇠되어 신호(407)에 의해 전달되는 감쇠된 DCT 계수들을 초래한다. 감쇠기(401)와 직렬로, 제 2 감쇠기(403)는 신호 407)에 의해 전달된 DCT 계수들의 진폭을 감쇠시키며, 제 1 인핸스먼트 비디오 스트림(EnhBase0)을 생성하기 위해 가변 길이 코더(422)에 의해 코딩된 가변 길이인 신호(413)에 의해 전달된 새로운 감쇠된 계수들을 전달한다.
감쇠기들(401 및 403)은 각각 역 양자화기(402 및 408), 각각 가중 디바이스(404 및 4410) 및 각각 그에 직렬로 이어지는 양자화기(406, 412)로 구성된다. 가중은 DCT 블록들에 승산된 8*8 가중 매트릭스에 의해 수행되며, 각 DCT 계수는 따라서 매트릭스내에 포함된 가중 인자에 의해 승산되고, 각 승산의 결과들은 가장 가까운 정수로 라운딩되고, 가중 매트릭스는 진폭이 예로서, 저 빈도수 값들에 대해서는 1에 근저하고 고 빈도수 값들에 대해서는 0에 근접하도록 설정되거나, 또는, 8*8 DCT 블록내의 모든 계수들이 균등하게 감쇠되도록 균일한 값들로 설정된 0과 1 사이인 값들에 의해 채워진다. 양자화 단계는 양자화된 DCT 계수들을 전달하기 위해 새로운 양자화 팩터에 의해 가중된 DCT 계수들을 나누는 것으로 구성되며, 상기 양자화 팩터는 매크로블록을 구성하는 모든 8*8 블록들의 모든 계수들을 위해 동일하다.
감쇠기(401)에 대한 코딩 에러(415)는 감산 유닛(414)에 의해 양자화기(370)로부터의 신호로부터 신호(407)를 감산함으로써 생성된다. 코딩 에러(415)는 그후제 2 인핸스먼트 비디오 스트림(EnhEnh2)을 생성하기 위해 가변 길이 코더(416)에 의해 코딩된 가변 길이이다. 감쇠기(403)에 대한 코딩 에러(419)는 감산 유닛(418)에 의해 신호(407)로부터 신호(413)를 감산함으로써 생성된다. 그후, 코딩 에러(419)는 제 3 베이스 인핸스먼트 비디오 스트림(EnhEnh1)을 생성하기 위해 가변 길이 인코더(420)에 의해 코딩된 가변 길이이다.
본 실시예에서, 최소 품질 완전 해상도는 고 품질 베이스 해상도 비디오 스트림에 비디오 스트림(EbhBase0)을 추가함으로써 제공된다. 중간 품질 완전 해상도는 고 품질 베이스 해상도와 비디오 스트림들(EnhBase0 및 EnhBase1)을 조합함으로써 제공될 수 있다. 고 품질 완전 해상도는 고 품질 베이스 해상도와 스트림들(EnhBase0, EnhEnh1 및 EnhEnh2)을 조합함으로서 제공될 수 있다.
도 5는 감쇠기들이 직렬 또는 병렬로 접속된 변경 디바이스를 예시한다. 변경 디바이스(500)는 디바이스들(400 및 450)을 변경하기 위한 치환체로서 베이스 층 및 인핸스먼트 층 양자 모두에 사용될 수 있다. 양자화기(332)(또는 양자화기(370))로부터의 양자화 계수들은 제 1 감쇠기(501)에 공급된다. 감쇠기(501)는 역 양자화기(502), 가중 디바이스(504) 및 양자화기(506)를 포함한다. 양자화 계수들은 역 양자화기(502)에서 역 양자화되고, 그후, 도 4에 관하여 설명한 바와 같이, 가중 디바이스(504) 및 양자화기(506)내에서 가중 및 양자화된다. 감쇠된 DCT 계수들은 신호(513)에 의해 전달되고, 그후, 제 1 베이스(인핸스먼트) 스트림을 생성하기 위해 가변 길이 코더(514)로 코딩된다.
감쇠기(501)의 코딩 에러(517)는 감산 유닛(516)에 의해 양자화기(332)(양자화기 370)로부터의 신호로부터 신호(517)를 감산함으로써 생성된다. 코딩 에러는 제 2 감쇠기(503)에 적용되고, 이 감쇠기는 역 양자화기(508), 가중 디바이스(510) 및 양자화기(512)로 구성되어 있다. 감쇠된 신호(519)는 제 2 베이스(또는 인핸스먼트) 스트림을 생성하는 가변 길이 코더(520)에 의해 인코딩된다. 감쇠기(503)의 코딩 에러(523)는 감산 유닛(522)에 의해 신호(517)로부터 신호(519)를 감산함으로써 생성된다. 코딩 에러(523)는 제 3 베이스(인핸스먼트) 스트림을 생성하는 가변 길이 코더(524)에 의해 인코딩된다.
도 6은 변경 디바이스들에 의해 생성된 다수의 베이스 또는 인핸스먼트 스트림들을 디코딩하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더를 예시한다. 다수의 베이스(인핸스먼트) 스트림들은 복수의 가변 길이 디코더들(602, 604 및 606)에 의해 디코딩된다. 그후, 디코딩된 스트림들은 산술 유닛(608)에서 함께 가산된다. 조합된 스트림의 디코딩된 양자화 계수들은 역 양자화기(610)로 공급되고, 이 역 양자화기는 양자화 계수들을 DCT 계수들로 변환하도록 양자화 단계에 따라 양자화 계수를 역양자화한다. DCT 계수들은 역 DCT 유닛(612)에 공급되고 이는 DCT 계수들에 대해 역 DCT를 수행한다. 얻어진 역 DCT 계수들은 그후 산술 유닛(614)에 공급된다. 산술 유닛(614)는 역 DCT 유닛(612)로부터의 역 DCT 계수들 및 모션 보상기(616)로부터의 데이터(공지된 방식으로 생성됨)를 수신한다. 산술 유닛(614)는 역 DCT 유닛(612)로부터의 스트림을 모션 보상기(616)로부터의 예측 화상에 합산하여 디코딩된 베이스(또는 인핸스먼트) 스트림을 생성한다. 디코딩된 베이스 및 인핸스먼트 스트림들은 공지된 방식으로 조합되어 디코딩된 비디오 출력을 생성할수 있다.
본 발명의 다른 실시예들은 본 발명의 전체 동작에 영향을 미치지 않고 일부 단계들의 시기가 상호교체될 수 있기 때문에, 상술한 단계들의 정확한 순서에 한정되지 않는다. 또한, 용어 "포함"은 다른 엘리먼트들 또는 단계들을 배제하지 않으며, 용어 "일(a 또는 an)"은 복수 및 단일 프로세서나 다른 유닛이 청구범위에 기재된 몇몇 유닛들 또는 회로들의 기능들을 충족할 수 있다는 것을 배제하지 않는다.

Claims (21)

  1. 입력 비디오 스트림의 공간적으로 스케일가능한 압축을 효율적으로 수행하기 위한 장치에 있어서:
    베이스 인코더 스트림을 인코딩하기 위한 베이스 인코더;
    복수의 베이스 스트림들을 생성하기 위해, 상기 베이스 인코더 스트림의 콘텐트를 변경하기 위한 수단;
    인핸스먼트 인코더 스트림을 인코딩하기 위한 인핸스먼트 인코더; 및
    복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성하기 위해, 상기 인핸스먼트 인코더 스트림의 콘텐트를 변경하기 위한 수단을 포함하는, 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 변경은 직렬로 조립되는 상기 베이스 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 단계들 및 각 감쇠 단계에 의한 코딩 에러로부터 상기 복수의 베이스 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 상기 감쇠 단계들 각각에 연계된 재인코딩 단계에 의해 수행되는, 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 변경은 직렬로 조립되는 상기 인핸스먼트 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 단계들 및 각 감쇠 단계에 의한 코딩 에러로부터 상기 복수의 인핸스먼트 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 상기 감쇠 단계들 각각에 연계된 재인코딩 단계에 의해 수행되는, 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 변경은 캐스케이드로 조립되는 상기 베이스 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 단계들 및 각 감쇠 단계에 의한 코딩 에러로부터 상기 복수의 베이스 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 상기 감쇠 단계들 각각에 연계된 재인코딩 단계에 의해 수행되는, 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 변경은 캐스케이드로 조립되는 상기 인핸스먼트 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 단계들 및 각 감쇠 단계에 의한 코딩 에러로부터 상기 복수의 인핸스먼트 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 상기 감쇠 단계들 각각에 연계된 재인코딩 단계에 의해 수행되는, 장치.
  6. 입력 비디오 스트림을 인코딩하기 위한 계층화 인코더에 있어서:
    상기 비디오 스트림의 해상도를 감소시키기 위한 다운샘플링 유닛;
    베이스 인코더 스트림을 인코딩하기 위한 베이스 인코더;
    상기 베이스 인코더 스트림의 콘텐트를 변경함으로써 복수의 베이스 스트림들을 생성하기 위한 수단;
    재구성된 비디오 스트림을 생성하도록 상기 베이스 인코더 스트림의 상기 해상도를 디코딩 및 증가시키기 위한 업컨버팅 유닛;
    상기 입력 비디오 스트림 및 상기 재구성된 비디오 스트림을 수신하고, 업스케일된 베이스 층과 인핸스먼트 층의 합에 기초하여 상기 수신된 스트림들의 각 프레임에 대한 모션 벡터들을 계산하는 모션 추정 유닛;
    잔여 스트림을 생성하기 위해, 상기 입력 비디오 스트림으로부터 상기 재구성된 비디오 스트림을 감산하기 위한 제 1 감산 유닛;
    상기 모션 추정 유닛로부터 상기 모션 벡터들을 수신하고 예측된 스트림을 생성하는 모션 보상 유닛;
    상기 잔여 스트림으로부터 상기 예측된 스트림을 감산하기 위한 제 2 감산 유닛;
    상기 감산 유닛으로부터 상기 결과로서 생긴 스트림을 인코딩하고, 인핸스먼트 인코더 스트림을 출력하기 위한 인핸스먼트 인코더; 및
    상기 인핸스먼트 인코더 스트림의 콘텐트를 변경함으로써 복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성하기 위한 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 베이스 스트림들을 생성하기 위한 수단은
    상기 복수의 베이스 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 직렬로 조립되는, 상기 베이스 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 수단, 및
    각 감쇠 수단에 의해 생성된 코딩 에러로부터, 상기 복수의 베이스 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 각 감쇠 수단과 연계된 재인코딩 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 복수의 베이스 스트림들을 생성하기 위한 수단은
    상기 복수의 베이스 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 캐스케이드로 조립되는, 상기 베이스 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 수단, 및
    각 감쇠 수단에 의해 생성된 코딩 에러로부터, 상기 복수의 베이스 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 각 감쇠 수단과 연계된 재인코딩 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성하기 위한 수단은
    상기 복수의 인핸스먼트 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 직렬로 조립되는, 상기 인핸스먼트 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 수단, 및
    각 감쇠 수단에 의해 생성된 코딩 에러로부터, 상기 복수의 인핸스먼트 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 각 감쇠 수단과 연계된 재인코딩 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성하기 위한 수단은
    상기 복수의 인핸스먼트 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 캐스케이드로 조립되는, 상기 인핸스먼트 인코더 스트림을 구성하는 계수들에 적용된 한 세트의 감쇠 수단, 및
    각 감쇠 수단에 의해 생성된 코딩 에러로부터, 상기 복수의 인핸스먼트 스트림들 중 하나를 전달하기 위해 각 감쇠 수단과 연계된 재인코딩 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 감쇠 수단은 블록 레벨에서 수행되는, 상기 계수들을 양자화하기 위한 양자화 수단이 직렬로 이어지는 빈도 가중 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  12. 제 7 항에 있어서, 각 재인코딩 수단은 상기 코딩 에러를 전달하기 위해 상기 연계된 감쇠 수단의 입력 신호로부터 출력 신호를 감산하기 위한 감산 수단, 및 상기 코딩 에러로부터 상기 베이스 스트림들 중 하나를 생성하기 위한 가변 길이 코딩 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 감쇠 수단은 블록 레벨에서 수행되는, 상기 계수들을 양자화하기 위한 양자화 수단이 직렬로 이어지는 빈도 가중 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  14. 제 13 항에 있어서, 각 재인코딩 수단은 상기 코딩 에러를 전달하기 위해 상기 연계된 감쇠 수단의 입력 신호로부터 출력 신호를 감산하기 위한 감산 수단 및상기 코딩 에러로부터 상기 베이스 스트림들 중 하나를 생성하기 위한 가변 길이 코딩 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  15. 제 9 항에 있어서, 상기 감쇠 수단은 블록 레벨에서 수행되는, 상기 계수들을 양자화하기 위한 양자화 수단이 직렬로 이어지는 빈도 가중 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  16. 제 7 항에 있어서, 각 재인코딩 수단은 상기 코딩 에러를 전달하기 위해 상기 연계된 감쇠 수단의 입력 신호로부터 출력 신호를 감산하기 위한 감산 수단 및 상기 코딩 에러로부터 상기 인핸스먼트 스트림들 중 하나를 생성하기 위한 가변 길이 코딩 수단을 포함하는, 계층화 인코더.
  17. 입력 비디오 스트림의 공간적으로 스케일가능한 압축을 제공하기 위한 방법에 있어서:
    상기 비디오 스트림의 해상도를 감소시키기 위해 상기 입력 비디오 스트림을 다운샘플링하는 단계;
    베이스 인코더 스트림을 생성하기 위해 상기 다운샘플링된 비디오 스트림을 인코딩하는 단계;
    상기 베이스 인코더 스트림의 콘텐트를 변경함으로써 복수의 베이스 스트림들을 생성하는 단계;
    재구성된 비디오 스트림을 생성하도록 상기 베이스 스트림을 디코딩 및 업컨버팅하는 단계;
    상기 재구성된 비디오 스트림 및 상기 입력 비디오 스트림으로부터의 프레임들 사이의 기대 모션을 추정하고, 업스케일된 베이스 층과 인핸스먼트 층의 합에 기초하여 상기 수신된 스트림들의 각 프레임에 대한 모션 벡터들을 계산하는 단계;
    상기 비디오 스트림으로부터 상기 재구성된 비디오 스트림을 감산하여 잔여 스트림을 생성하는 단계;
    모션 보상 유닛에서 상기 모션 벡터들을 사용하여 예측 스트림을 계산하는 단계;
    상기 잔여 스트림으로부터 상기 예측 스트림을 감산하는 단계;
    상기 결과적인 잔여 스트림을 인코딩하고 인핸스먼트 인코더 스트림을 출력하는 단계; 및
    상기 인핸스먼트 인코더 스트림의 콘텐트를 변경함으로써 복수의 인핸스먼트 스트림들을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 복수의 코딩된 비디오 신호들을 디코딩하기 위한 디코더에 있어서:
    상기 비디오 스트림들을 디코딩하기 위한, 각 비디오 스트림에 대하여 하나씩의 복수의 디코더들;
    상기 디코딩된 비디오 스트림들을 조합하기 위한 산술 유닛;
    상기 디코딩된 비디오 스트림들에서 양자화 계수들에 대해 역 양자화 연산을수행하여 DCT 계수들을 생성하기 위한 역 양자화 수단;
    상기 DCT 계수들에 대해 역 DCT 연산을 수행하여 제 1 신호를 생성하기 위한 역 DCT 수단;
    예측된 화상들을 생성하기 위한 모션 보상 유닛; 및
    상기 제 1 신호 및 상기 예측된 화상들을 조합하여 출력 신호를 생성하기 위한 산술 유닛을 포함하는, 디코더.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 복수의 코딩된 비디오 스트림들은 베이스 스트림들인, 디코더.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 복수의 비디오 스트림들은 인핸스먼트 스트림들인, 디코더.
  21. 복수의 코딩된 비디오 신호들을 디코딩하기 위한 방법에 있어서:
    상기 비디오 스트림들 각각을 디코딩하는 단계;
    상기 디코딩된 비디오 스트림들을 조합하는 단계;
    상기 디코딩된 비디오 스트림들에서 양자화 계수들에 대해 역 양자화 연산을 수행하여 DCT 계수들을 생성하는 단계;
    상기 DCT 계수들에 대해 역 DCT 연산을 수행하여 제 1 신호를 생성하는 단계;
    모션 보상기에서 예측 화상들을 생성하는 단계; 및
    상기 예측된 화상들 및 상기 제 1 신호를 조합하여 출력 신호를 생성하는 단계를 포함하는, 디코딩 방법.
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