KR20080067922A - 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

움직임에 적응적인 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법 및 장치가 개시되어 있다. 본 발명은 압축된 영상을 소정의 복호 처리 알고리듬을 통해 복호화하는 과정, 복호화된 영상 신호의 인트라 블록 및 인터블럭 영상에 대해 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링을 수행하는 과정, 안티-엘리어싱 필터링된 영상을 소정의 비율로 다운-샘플링하여 저장하는 과정, 다운-샘플링되어 저장된 영상을 소정 비율로 업-샘플링하여 상기 복호화된 영상의 움직임을 보상하는 과정을 포함한다.

Description

영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for decoding video with image scale-down function}
도 1은 종래의 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 장치를 보이는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 장치를 보이는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법을 보이는 흐름도이다.
본 발명은 영상 복호화 장치에 관한 것이며, 특히 움직임에 적응적인 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
통상적으로 PIP(Picture in Picture) 장치는 입력 영상에 비해 적은 출력 영상을 디스플레이 한다. 종래의 영상 축소 기능을 갖는 영상 재생 장치는 표준 코덱에 의해 복호화된 출력 영상 신호를 스케일-다운하여 축소된 영상을 얻어야만 한다. 따라서 종래의 영상 재생 장치는 영상 축소를 위해 영상 복호화기와 별도로 스 케일-다운 블록을 구비하였다. 그러나 이러한 스케일-다운 블록을 구비한 종래의 영상 재생 장치는 프레임 버퍼에 저장된 영상 데이터를 이용하여 영상 축소 처리를 수행하므로 메모리 사이즈가 커지는 단점이 있다. 따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법 및 장치에 관련된 기술이 US 20030081843(filed 8 Oct. 2002 entitled Compression video decoder including a scale-down function for scaling down an image, and method thereof)에 개시되어 있다.
도 1은 종래의 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 장치를 보이는 블록도이다.
도 1의 영상 복호화 장치는 헤더파서(Header Parser)(102), 가변장 복호화기 (104) 및 IQ (Inverse Quantization)부(106), NxN IDCT(Inverse Discrete Cosine Transform)부(108), NxN MC(Motion Compensation)부(108), 프레임 버퍼(114)로 구성된다.
도 1을 참조하면, 헤더파서(102), 가변장 복호화기(104), IQ부(106)들은 압축 영상 복호화기에서 사용되는 일반화된 블록이며, 압축된 비디오 스트림으로부터 IDCT 계수를 추출한다. 일반적인 블록별 비디오 복호화기에서는 8x8 IDCT와 16x16 MC를 사용한다. 압축 부호화 비디오 스트림으로부터 얻어진 역이산여현변환 (IDCT)할 8x8 블록 DCT 계수 중에서 DC 계수를 기준으로 이미지 축소 비율에 따른 NxN 블록 DCT 계수만을 취하여 각 계수에 N/8을 곱하고 IDCT 처리를 하고, IDCT된 참조 이미지와 현재 이미지를 사용함과 아울러 벡터의 크기와 MC의 범위를 N:8의 비율로 축소하여 MC 처리를 한다.
그러나 도 1과 같은 종래의 영상 복화화 장치는 8x8 DCT 계수 중에서 저주파 영역의 NxN DCT 계수만을 취하고 고주파 영역의 DCT 계수를 버린다. 따라서 종래의 복호화 장치는 복호화된 영상에서 고주파 특성이 나빠지기 때문에 영상의 경계 부분 등에서 화질 열화가 심한 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 복호화된 영상 신호를 인트라 블록 및 인터 블럭으로 구분하고, 그 구분된 인트라 블록 영상과 인터 블록영상에 대해 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링을 수행함으로써 움직임에 적응적인 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 인트라 블록 영상과 인터 블록영상에 대해 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링을 수행함으로써 움직임에 적응적인 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는 움직임에 적응적인 기능을 갖는 복호화 시스템의 디스플레이 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 압축된 영상을 소정의 복호 처리 알고리듬을 통해 복호화하는 과정;
상기 복호화된 영상 신호의 인트라 블록 및 인터블럭 영상에 대해 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링을 수행하는 과정;
상기 안티-엘리어싱 필터링된 영상을 소정의 비율로 다운-샘플링하여 저장하 는 과정;
상기 다운-샘플링되어 저장된 영상을 소정 비율로 업-샘플링하여 상기 복호화된 영상의 움직임을 보상하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 영상 축소를 위한 영상 복호화 방법에 있어서,
압축된 영상을 소정의 복호화 처리를 통해 복호화하는 과정;
움직임 벡터와 참조 프레임의 영상으로 상기 복호된 영상의 움직임을 보상하는 과정;
상기 복호화된 영상을 인트라 블록과 인터 블록으로 구분하여 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링하는 과정;
상기 안티-엘리어싱 필터링된 영상 또는 상기 복호화된 영상을 소정의 비율로 다운-샘플링하는 과정;
상기 다운 샘플링된 영상을 버퍼에 저장하여 디스플레이하고, 그 저장된 영상을 업-샘플링하여 상기 움직임 보상을 위한 참조 영상으로 생성하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 영상 복호화 장치에 있어서,
압축된 영상을 가변장 복호화하여 이산 코사인 계수 및 인트라/인터 블록 정보를 추출하는 가변장 복호화부;
상기 가변장 복호에서 추출된 상기 이산 코사인 계수를 역 이산 코사인 계수 로 변환하여 영상 신호로 복호하는 역DCT부;
상기 가변장 복호화부에서 발생된 움직임 벡터와 참조 프레임의 영상으로 움직임을 보상하는 움직임 보상부;
상기 가변장 복호화부의 인트라 블록과 인터블럭 정보에 따라 역 DCT부의 복호 영상을 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링하여 서브 샘플링하는 이미지 스케일 처리부;
상기 이미지 스케일러 처리부에서 처리된 영상을 저장하는 프레임 버퍼부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조로하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 장치를 보이는 블록도이다.
도 2의 영상 복호화 장치는 헤더 파서부(210), 가변장 복호화부(220), 역양자화부(230), 역 DCT부(240), 움직임 보상부(250), 이미지 스케일 처리부(260), 프레임 버퍼부(270)로 구성된다. 이미지 스케일 처리부(260)는 안티-엘리어싱 필터부(262), 멀티플렉서(264), 다운-샘플부(268), 업-샘플부(269)를 구비한다.
먼저, 영상 복호화 장치는 영상 부호화 장치(도시안됨)에서 출력되는 압축 영상 스트림을 입력한다. 영상 부호화 장치는 영상 신호를 압축한다. 압축되는 과정을 보면, 먼저, 입력되는 영상 신호를 블록 단위로 예측 처리(prediction process)를 수행한다. 그리고 예측된 영상 신호는 DCT(discrete cosine transform)변환된 후 양자화된다. 양자화된 영상 신호는 움직임 벡터 추정 및 움직임 보상과 함께 가변장 코딩을 거쳐 비트 스트림 형태로 변환된다. 이때 예측 처리는 I 픽처, P 픽처, B 픽처 등의 픽처 속성에 따라 인트라 블록 예측 및/또는 인터 블록 예측이 수행된다. 그리고 인터 블록 부호화 과정은 이전 프레임의 블럭과 현재 프레임의 블럭간의 차분 영상과 움직임 벡터를 부호화한다. 인트라 블록 부호화 과정은 한 프레임의 블록 신호 자체를 부호화한다. 최종적으로 부호화 영상 데이터는 압축 데이터 정보, 인트라/인터 예측 모드 정보 및 움직임 벡터 정보와 함께 영상 복호화 장치로 출력된다.
다시 도 2로 돌아가서, 헤더 파서부(210)는 영상 부호화 장치에서 압축된 영상 스트림으로부터 헤더 부분과 영상 스트림을 구분하고, 그 헤더 부분으로부터 영상 사이즈와 프레임 레이트와 같은 각종 영상 정보를 추출한다.
가변장 복호화부(220)는 헤더 파서부(210)에서 분리된 압축 영상 스트림을 가변장 복호화하여 블록 단위의 양자화 DCT 계수들을 생성한다. 또한 가변장 복호화부(220)는 블록 단위의 움직임 벡터 및 예측 모드 정보(인트라/인터 예측 모드)를 생성한다.
역양자화부(230)는 가변길이복호화부(220)에서 구해진 양자화 DCT 계수 및 움직임 벡터를 역양자화하여 DCT 계수를 발생한다.
역 DCT부(240)는 양자화부(230)에서 역 양자화된 DCT 계수를 인트라/인터 블록에 따라 영상 신호 또는 차분 영상 신호로 복호한다. 바람직하게 역 DCT부(240) 는 8×8 블록 단위로 역 DCT를 수행한다. 이때 차분 영상 신호는 영상 부호화 장치의 인터 블록 부호화 과정에서 생성된다.
움직임 보상부(250)는 인터 블록 및 인트라 블록별로 16×16 블록 단위의 움직임 보상을 수행한다. 즉, 인터 블록일 경우 움직임 보상부(250)는 가변장 복호화부(220)에서 추출된 움직임 벡터(MV)가 지시하는 이전 프레임(참조 프레임)의 블록과 역 DCT부(240)에서 역 IDCT된 블록을 가산하여 해당 블록 영상의 움직임을 보상한다. 인트라 블록일 경우 역 IDCT된 블록의 영상은 움직임 보상되지 않는다. 따라서 인트라 블록일 경우 움직임 보상부(250)는 역 DCT부(240)에서 역 IDCT된 블록 영상을 그대로 패스한다.
안티-엘리어싱 필터부(262)는 영상 신호의 다운-샘플링으로 인한 엘리어싱(aliasing)을 방지하기 위해 움직임 보상부(250)에서 출력되는 복호 영상 신호를 안티-엘리어싱 필터링한다. 안티-엘리어싱 필터부(262)는 일 실시예로 데시메이션 (decimation) 필터를 사용한다.
이때 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터를 이용하여 참조 프레임의 영상을 움직임 보상하게 된다. 그러나 참조 프레임의 영상은 이미 안티-엘리어싱 필터(262)에 의해 안티-엘리어싱 필터링된 영상이다. 따라서 움직임 보상된 영상은 이미 한 번의 안티-엘리어싱 필터(262)가 적용된다. 그리고 움직임 보상부(250)에서 역DCT부(240)의 출력 영상과 참조 프레임의 영상과 합한 신호는 다시 안티-엘리어싱 필터(262)가 적용하게 되므로 두 번의 안티-엘리어싱 필터링이 수행되게 된다. 일반적으로 I-픽처 (Intra-Picture)가 올 때까지 입력되는 프레임은 계속해서 참조 프레임으로 사용된다. 따라서 안티-엘리어싱 필터링된 영상은 다음 영상의 참조 영상으로 사용되고, 또 그 움직임 보상된 영상은 다음 영상의 참조 영상으로 사용되므로 안티-엘리어싱 필터(262)가 시간적으로 누적해서 적용된다. 이렇게 안티-엘리어싱 필터(262)를 계속해서 영상 신호에 누적하여 적용되면 영상의 고주파 성분이 손실된다. 그리고 고주파 성분이 손실된 영상은 화질 열화로 나타난다. 따라서 인터 블록인 경우 이미 참조 블록에 안티-엘리어싱 필터(262)가 적용되었기 때문에 움직임 보상부(250)에서 출력되는 영상은 별도의 안티-엘리어싱 필터(262)를 적용하지 않고 단순히 다운-샘플링된다. 그리고 인트라 블록인 경우 복호 영상은 엘리어싱을 방지하기 위해 안티-엘리어싱 필터(262)가 적용된다.
다시 도 2로 돌아가서, 멀티플렉서(264)는 가변장 복호화부(220)에서 발생하는 인트라/인터 예측 모드에 따라 움직임 보상부(250)에서 출력되는 복호 영상 또는 안티-엘리어싱 필터부(262)에서 출력되는 복호 영상을 선택한다. 즉, 멀티플렉서(264)는 인터 블록 예측 모드일 경우 움직임 보상부(250)에서 출력되는 복호 영상을 선택하고, 인트라 블록 예측 모드일 경우 안티-엘리어싱 필터부(262)에서 출력되는 복호 영상을 선택한다.
다운-샘플부(268)는 멀티플렉서(264)에서 선택된 복호 영상을 원하는 스케일 비율 (예를 들면, 16:N, 16은 픽셀 개수, N은 스케일 사이즈)로 서브-샘플링(sub-sampling)한다.
프레임 버퍼부(270)는 다운-샘플부(268)에서 서브-샘플링된 프레임의 영상 신호를 저장하고, 그 저장된 서브-샘플링된 영상 신호를 화면에 디스플레이한다.
업-샘플부(269)는 프레임 버퍼부(270)의 서브-샘플링된 영상 신호를 소정의 비율((예를 들면, N:16)로 업-샘플링한다. 이때 업-샘플링된 영상 신호는 영상 움직임을 보상하기 위한 참조 프레임의 영상으로 사용하기 위해 움직임 보상부(250)로 입력된다. 업-샘플링은 바람직하게 인터폴레이션(interpolation) 기법을 사용한다.
도 3은 본 발명에 따른 영상 축소 기능을 갖는 영상 복호화 방법을 보이는 흐름도이다.
먼저, 영상 부호화 장치로부터 압축 영상 스트림을 수신한다(310 과정).
이어서, 압축된 영상을 가변장 복호화하여 이산 코사인 계수 및 예측 모드 정보를 추출한다(320 과정).
이어서, 이산 코사인 계수를 역 양자화 및 역 이산 코사인 계수로 변환하여 영상 신호로 복호한다(330, 340 과정).
이어서, 복호된 영상을 인트라 블록 및 인터블럭으로 구분하고, 구분된 인트라 블록 영상과 인터 블록영상에 대해 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링을 수행한다. 즉, 가변장 부호화 과정에서 추출되는 예측 모드에 근거하여 해당 블록이 인터 블록인가를 체크한다(350 과정). 이때 해당 블록이 인터블록이면 복호된 블록에 안티-엘리어싱 필터를 적용하지 않으며, 움직임 벡터를 참조하여 복호된 영상에 참조 영상을 더하여 해당 블록 영상의 움직임을 보상한다(354 과정). 또한 해당 블록이 인트라 블록이면 엘리어싱을 방지하기 위해 복호된 영상에 안티-엘리어싱 필터를 적용한다(352 과정).
이어서, 안티-엘리어싱 필터링된 영상 또는 움직임 보상된 영상을 원하는 비율로 다운-샘플링한다(360 과정).
이어서, 다운-샘플링된 영상 신호를 프레임 버퍼에 저장한다(370 과정).
이때 프레임 버퍼에 저장된 영상 신호는 업-샘플링되어 움직임 보상을 위한 참조 영상으로 생성된다(380 과정). 예를 들면, 프레임 버퍼에 저장된 영상 신호가 수평과 수직으로 각각 16:N으로 축소되어 있다면 N/16이 곱해진 움직임 벡터를 사용하여 움직임을 보상한다. 그리고 참조 영상은 N:16의 인터폴레이션으로 생성된다. N:16 인터폴레이션된 참조 영상을 사용하여 정상적으로 16 × 16 움직임 보상을 수행한다. 영상 축소는 수평과 수직 방향으로 동일하게 적용된다.
이어서, 프레임 버퍼에 저장된 영상 신호는 화면에 디스플레이된다(390 과정).
복호된 영상을 인트라 블록 및 인터블럭으로 구분하고, 구분된 인트라 블록 영상과 인터 블록영상에 대해 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링을 수행한다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.
또한 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 영상 복호기 내에서 영상을 축소함으로서 화질을 향상시키고 프레임 버퍼 용량 및 메모리 전송 대역폭(Bandwidth)을 줄일 수 있다. 예를 들면, 프레임 버퍼 용량은 (N*N)/(16*16)으로 줄일 수 있다. 또한 다운 샘플링시 모든 영상에 안티-엘리어싱 필터를 적용하지 않고 인트라 블록과 인터 블록에 선택적으로 적용된 안티-엘리어싱 필터를 사용해서 스케일 다운이 이루어지므로 화질 열화를 최소화 할 수 있다.

Claims (11)

  1. 영상 복호화 방법에 있어서,
    압축된 영상을 소정의 복호 처리 알고리듬을 통해 복호화하는 과정;
    상기 복호화된 영상 신호의 인트라 블록 및 인터블럭 영상에 대해 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링을 수행하는 과정;
    상기 안티-엘리어싱 필터링된 영상을 소정의 비율로 다운-샘플링하여 저장하는 과정;
    상기 다운-샘플링되어 저장된 영상을 소정 비율로 업-샘플링하여 상기 복호화된 영상의 움직임을 보상하는 과정을 포함하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복호화 과정은 압축된 영상을 가변장 복호화하여 이산 코사인 계수 및 예측 모드 정보를 추출하고, 상기 이산 코사인 계수를 역 이산 코사인 계수로 변환하여 영상 신호로 복호하는 것임을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 안티-엘리어싱 필터링 과정은
    상기 인트라 블록 영상에 대해서 상기 안티-엘리어싱 필터링하는 것임을 특징으로 하는 영상 보호화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 다운 샘플링은 서브-샘플링임을 특징으로 하는 영상 보호화 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 다운 샘플링 과정은 해당 블록 영상이 상기 인트라 블록이면 안티-엘리어싱 필터링하여 다운 샘플링하고, 상기 해당 블록 영상이 인터 블록이면 움직임 보상하여 다운 샘플링하는 것임을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  6. 영상 복호화 방법에 있어서,
    압축된 영상을 소정의 복호화 처리를 통해 복호화하는 과정;
    움직임 벡터와 참조 프레임의 영상으로 상기 복호된 영상의 움직임을 보상하는 과정;
    상기 복호화된 영상의 인트라 블록과 인터 블록을 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링하는 과정;
    상기 안티-엘리어싱 필터링된 영상 또는 상기 복호화된 영상을 소정의 비율로 다운-샘플링하는 과정;
    상기 다운 샘플링된 영상을 버퍼에 저장하고, 그 저장된 다운 샘플링된 영상을 소정 비율로 업-샘플링하여 상기 움직임 보상을 위한 참조 영상으로 생성하는 과정을 포함하는 영상 복호화 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 업-샘플링은 인터폴레이션임을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 안티-엘리어싱 필터링 과정은 인터블럭 영상에 대해 안티-엘리어싱 필터링을 수행하지 않고, 상기 인트라 블록 영상에 대해서 상기 안티-엘리어싱 필터링을 수행하는 것임을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  9. 영상 축소 기능을 갖는 복호화 시스템의 디스플레이 방법에 있어서,
    압축된 영상을 소정의 복호화 처리를 통해 복호화하는 과정;
    움직임 벡터와 참조 프레임의 영상으로 상기 복호된 영상의 움직임을 보상하는 과정;
    상기 복호화된 영상의 인트라 블록과 인터 블록을 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링하는 과정;
    상기 안티-엘리어싱 필터링된 영상 또는 상기 복호화된 영상을 소정의 비율로 다운-샘플링하여 영상을 축소하는 과정;
    상기 축소된 영상을 버퍼에 저장하여 화면에 디스플레이하고, 그 저장된 축소 영상을 소정 비율로 업-샘플링하여 상기 움직임 보상을 위한 참조 영상으로 생성하는 과정을 포함하는 디스플레이 방법.
  10. 영상 복호화 장치에 있어서,
    압축된 영상을 가변장 복호화하여 이산 코사인 계수 및 인트라/인터 예측 정보를 추출하는 가변장 복호화부;
    상기 가변장 복호에서 추출된 상기 이산 코사인 계수를 역 이산 코사인 계수로 변환하여 영상 신호로 복호하는 역DCT부;
    상기 가변장 복호화부에서 발생된 움직임 벡터와 참조 영상으로 상기 역 DCT부에서 복호된 영상의 움직임을 보상하는 움직임 보상부;
    상기 가변장 복호화부의 인트라/인터 예측 정보에 따라 상기 역 DCT부 및 움직임 보상부에서 출력되는 영상을 선택적으로 안티-엘리어싱 필터링하여 다운-샘플링하고, 그 다운-샘플링된 영상을 업-샘플링하여 상기 참조 영상으로 생성하는 이미지 스케일 처리부;
    상기 이미지 스케일러 처리부에서 처리된 영상을 저장하는 프레임 버퍼부를 포함하는 영상 복호화 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 이미지 스케일 처리부는
    복호된 영상을 안티-엘리어싱 필터링하는 안티-엘리어싱 필터부;
    가변장 부호화부에서 생성된 인트라/인터 블록 정보에 따라 상기 안티-엘리어싱 필터부에서 필터링된 영상 또는 상기 움직임 보상부에서 움직임 보상된 영상을 선택하는 멀티플렉서부;
    상기 멀티플렉서부에서 선택된 영상을 소정의 비율로 다운 샘플링하는 다운-샘플링부;
    프레임 버퍼부에 저장된 다운 샘플링된 영상 신호를 소정의 비율로 업-샘플링하여 참조 영상으로 생성하는 업-샘플링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
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