KR20090103675A - 영상의 인트라 예측 모드 부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents

영상의 인트라 예측 모드 부호화/복호화 방법 및 장치

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KR20090103675A
KR20090103675A KR1020080100754A KR20080100754A KR20090103675A KR 20090103675 A KR20090103675 A KR 20090103675A KR 1020080100754 A KR1020080100754 A KR 1020080100754A KR 20080100754 A KR20080100754 A KR 20080100754A KR 20090103675 A KR20090103675 A KR 20090103675A
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Abstract

본 발명에 따른 인트라 예측 모드의 부호화 방법은, 인트라 예측 모드의 부호화를 수행하는 방법에 있어서, 부호화를 수행할 단위를 입력받는 과정과, 부호화단위에 포함된 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 결정하는 과정과, 상기 과정에서 결정된 현재 부단위의 상기 인트라 예측 모드와, 상기 현재 부단위의 주변 부단위에 대한 인트라 예측 모드의 관계를 확인하는 과정과, 상기 관계를 고려하여, 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 통합하여 부호화하는 과정을 포함한다.

Description

영상의 인트라 예측 모드 부호화/복호화 방법 및 장치{METHOD FOR CODING/DECODING A INTRA PREDICTION MODE OF VIDEO AND APPARATUS FOR THE SAME}
본 발명은 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 인트라 예측 모드의 부호화 방법/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
동영상 신호의 전송이나 저장시에 높은 영상 화질을 유지하면서 낮은 데이터 레이트나 적은 저장 영역을 얻기 위한 다양한 디지털 동영상 압축 기술이 제안되어 왔다. 이러한 동영상 압축 기술은 H.261, H.263, H.264, MPEG-2, MPEG-4 등과 같은 국제 표준 규격들이다. 이러한 압축 기술은 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform) 기법이나 모션 보상(MC: Motion Compensation) 기법 등에 의해, 비교적 높은 압축률을 달성하고 있다. 이러한 동영상 압축 기술은 동영상 데이터의 스트림이 다양한 디지털 네트워크, 예를 들면, 휴대전화 네트워크, 컴퓨터 네트워크, 케이블 네트워크, 위성 네트워크 등에 효율적으로 전달되도록 적용되고 있다. 또한 하드디스크, 광디스크, 디지털 동영상 디스크(DVD) 등의 기억 매체에도 효율적으로 저장되도록 적용되고 있다.
고화질을 위해서는, 동영상 부호화시 많은 양의 데이터를 요구하게 된다. 그러나, 동영상 데이터를 전달하는 통신 네트워크는 부호화에 적용할 수 있는 데이터 레이트를 제한할 수 있다. 예를 들어, 위성방송 시스템의 데이터 채널이나 디지털 케이블 텔레비전 네트워크의 데이터 채널은 일반적으로 고정 비트 레이트(CBR: Constant Bit Rate)로 데이터를 보내고 있다. 또한 디스크와 같은 저장 매체의 저장 용량도 한정되어 있다.
따라서, 동영상 부호화 프로세스는 화질과 이미지 압축에 필요한 비트 수를 적절히 트레이드 오프하게 된다. 또한 동영상 부호화는 비교적 복잡한 처리를 요구하므로, 예를 들어 소프트웨어로 이를 구현하려고 할 경우에는, 동영상 부호화 프로세스는 비교적 많은 CPU 사이클을 필요로 하게 된다. 더욱이 이를 실시간 처리하려고 하면, 시간적인 제약이 부호화 수행시의 정밀함을 제한하게 되며, 이에 따라 달성할 수 있는 화질이 제한된다.
이와 같이, 동영상 부호화는 실제 사용환경에서 중요한 사안이며, 되도록이면 처리 방식의 복잡도와 전송 데이터율을 줄이면서도 고화질을 얻도록 하기 위한 동영상 부호화 방식이 개발되고 있다.
특히, H.264/AVC 표준은 인트라 부호화시 주변 화소값들을 이용하여 공간영역에서의 인트라 예측 부호화를 수행한다. 주변의 어떤 화소값을 이용할지 결정하는 것이 부호화 효율 향상에 중요한데, 이를 위해 최적의 인트라 예측 방향을 정하고 이 방향에 해당하는 주변 화소값들을 사용하여 부호화할 화소의 예측값을 계산한다. 이 경우 부호화기는 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측 방향정보를 복호화기에 전달하여 복호화기도 이와 동일한 방향으로 주변 화소값을 사용하여 복호화할 화소의 예측값을 계산할 수 있도록 한다.
도 1은 H.264 표준에 기초한 4×4 화소 단위의 인트라 예측 모드를 예시하고, 도 2는 H.264 표준에 기초한 16×16 화소 단위의 인트라 예측 모드를 예시한다.
도 1을 참조하면, 4×4 화소 단위의 인트라 예측 모드는 수직모드(0모드), 수평모드(1모드), DC 모드(2모드), 대각선 왼쪽 모드(3모드), 대각선 오른쪽 모드(4모드), 수직 오른쪽 모드(5모드), 수직 왼쪽 모드(6모드), 수평 위쪽 모드(7모드) 및 수평 아래쪽 모드(8모드) 등 총 9개가 존재한다.
한편, 4×4 화소 단위의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측 모드의 부호화의 동작을 설명하면 다음과 같다. 우선, 현재 블록의 예측 모드가 수평 모드(1모드)인 경우, 먼저 4×4 화소 단위의 왼쪽에 인접한 화소 I 내지 L의 화소값을 현재 4×4 화소 단위의 예측 화소값으로 사용한다. 즉, 화소 I의 값을 첫 번째 행에 포함된 4개의 화소들의 예측값으로 사용하고, 화소 J의 값을 현재 4×4 화소 단위의 두 번째 열에 포함된 4개의 화소들의 예측값으로 사용하고, 화소 K의 값을 현재 4×4 화소 단위의 세 번째 열에 포함된 4개의 화소들의 예측값으로 사용하고, 화소 L의 값을 현재 4×4 화소 단위의 네 번째 행에 포함된 4개의 화소들의 예측값으로 사용한다. 이렇게 계산된 상기 예측값들과 현재 4×4 블록의 화소값 사이의 오차를 연산하여 잉여데이터(residual)를 획득한 후, 상기 잉여데이터를 부호화 및 복호화한다. 그런 다음, 복호화된 잉여데이터를 현재 4×4 화소와 결합하여 4×4 화소 단위의 영상 데이터를 재 복원한다. 그리고, 이렇게 재 복원된 영상 데이터와 원본 영상의 4×4 화소 단위의 영상 데이터 사이의 코스트를 연산한다. 이와 동일한 방법으로 현재 4×4 화소 단위를 상기의 9가지 모드에 대해 각각 예측하고, 각 모드의 코스트를 획득한다. 그리고, 가장 코스트가 작은 값을 가지는 모드를 인트라 예측 모드로 선택하여, 선택된 모드를 복호화기에 알려(시그널링) 준다.
나아가, 인트라 예측 모드 정보의 부호화 효율을 높이기 위해 소정의 화소 단위(예컨대, 4×4 화소 단위)의 인트라 예측 모드를 그대로 부호화하는 것이 아니라 이웃 화소 단위(예컨대, 4×4 화소 단위)의 인트라 예측 모드와의 연관성(correlation)을 이용하여 부호화를 수행한다.
도 3은 H.264/AVC 표준안에 따라 인트라 예측 부호화되는 부단위의 일 예시도이다. 도 3을 참조하면, 부호화 단위는 16×16 화소 단위인 매크로블록을 예시하고, 부단위는 인트라 예측 부호화가 수행되는 단위인 4×4 화소 단위임을 예시한다. 그리고, 현재 C부분의 인트라 예측 부호화가 수행되고 있음을 예시하고, A 및 B 부분은 이미 인트라 예측 부호화가 수행되었음을 예시한다.
우선, 전술한 과정을 통해 C블록의 인트라 예측 모드를 선택한다. 그런 다음, 주변의 인트라 예측 부호화단위인 A 및 B블록의 인트라 예측 모드들의 최우선모드(most_probable_mode)를 계산한다. 최우선모드의 연산은 하기의 수학식 1을 이용한다.
여기서, best_mode(A)와 best_mode(B)는 각각 A와 B블록의 인트라 예측 모드이며, min 함수는 두 개의 모드 중, 작은 값을 갖는 모드를 선택하는 함수이다.
이와 같이, 최우선 모드(most probable mode)로 결정한 후, 최우선 모드와 C블록의 인트라 예측 모드를 비교한 후, 그 결과를 전송한다. 예컨대, H.264/AVC 표준에서는, 최우선 모드와 C블록의 인트라 예측 모드가 동일하면, 한 비트 플래그(use_most_probable_mode)를 '1'설정하여 전송하고, 동일하지 않으면 '0'으로 설정한 후, 상기 최우선 모드를 제외한 나머지 8가지의 인트라 예측 모드 중 하나를 가리키는 3비트의 부호어를 고정장(Fixed Length Coding)으로 부호화하여 전송한다. 구체적으로, 최우선 모드와 비교하여 현재 모드가 같거나 클 경우, 3비트 고정장 부호어로서 현재 모드에서 1을 뺀 값을 부호화한다. 예컨대, A, B. C블록의 인트라 예측 모드가 각각 3모드, 4모드, 4모드일 경우를 가정하면, 최우선 모드는 3이 된다. 최우선 모드와 현재 블록인 C블록의 모드가 서로 다르므로, use_most_probable_mode를 '0'으로 설정한다. 그리고, 3비트 고정장 부호화는 4모드에서 1을 뺄셈 연산한 3을 부호화하여 '011'로 설정하여 전송한다.
이와 같이, 부호화단위(예컨대, 매크로블록)를 16개의 4×4 화소 단위로 인트라 예측 모드 부호화를 수행하는 경우, 각 단위의 인트라 예측 모드가 그 최우선 모드와 동일하더라도, 4×4 화소 단위의 인트라 예측 모드의 부호화를 위해 최소 16비트의 전송이 요구된다.
본 발명은 전술한 점을 고려하여 안출된 것으로서, 주변 블록의 인트라 예측 모드와의 관계를 이용하여 압축률을 효과적으로 높일 수 있는 인트라 예측 모드의 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 인트라 예측 모드의 부호화 방법은, 인트라 예측 모드의 부호화를 수행하는 방법에 있어서, 부호화를 수행할 단위를 입력받는 과정과, 부호화단위에 포함된 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 결정하는 과정과, 상기 과정에서 결정된 현재 부단위의 상기 인트라 예측 모드와, 상기 현재 부단위의 주변 부단위에 대한 인트라 예측 모드의 관계를 확인하는 과정과, 상기 관계를 고려하여, 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 통합하여 부호화하는 과정을 포함한다.
상기 부단위의 인트라 예측 모드의 관계를 확인하는 과정은, 상기 현재 부단위 주변에 이웃한 부단위들의 상기 인트라 예측 모드를 확인하는 과정과, 이웃한 상기 부단위들의 상기 인트라 예측 모드를 이용하여, 상기 현재 부단위의 대표 인트라 모드를 설정하는 과정과, 상기 현재 부단위의 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 지를 확인하는 과정을 더 포함하며, 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위를 통합하여 부호화할 수 있다.
상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위가 분포되는 패턴을 미리 정의하는 과정과, 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위가 미리 정의되는 패턴에 대응하여 분포함에 따라, 상기 패턴을 지시하는 정보를 부호화하는 과정을 포함할 수 있다.
부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우, 이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보를 부호화하는 것이 바람직하다.
부호화단위에 포함된 일부 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우, 이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화하는 것이 바람직하다.
또한, 부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일하지 않은 경우, 이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화하는 것이 바람직하다.
상기 대표 인트라 모드는, 이웃한 부단위의 인트라 예측 모드 중, 최소의 값을 갖는 인트라 예측 모드일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 인트라 예측 모드의 부호화 장치는, 인트라 예측 모드의 부호화를 수행하는 장치에 있어서, 부호화단위에 포함된 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 결정하고, 상기 현재 부단위의 주변 부단위에 대한 인트라 예측 모드의 관계를 확인하는 인트라 예측 모드 결정부와, 상기 관계에 기초하여 형성되는 패턴을 확인하는 패턴 분석부와, 상기 패턴을 지시하는 정보, 또는 상기 패턴을 지시하는 정보 및 부단위의 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하는 통합 인트라 예측 모드 부호화부를 포함한다.
상기 인트라 예측 모드 결정부는, 상기 현재 부단위 주변에 이웃한 부단위들의 상기 인트라 예측 모드를 확인하고, 이웃한 상기 부단위들의 상기 인트라 예측 모드를 이용하여, 상기 현재 부단위의 대표 인트라 모드를 설정하고, 상기 현재 부단위의 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 지를 확인한다.
상기 패턴 분석부는, 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위가 분포되는 패턴을 미리 정의하며, 현재 부호화단위 내에서, 상기 두 모드가 동일한 부단위가 분포된 패턴이, 미리 정의된 패턴과 일치하는 패턴을 확인하고, 확인된 패턴을 통합 인트라 예측 모드 부호화부로 제공한다.
상기 통합 인트라 예측 모드 부호화부는, 부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우, 이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보를 부호화는 것이 바람직하다.
또한, 상기 통합 인트라 예측 모드 부호화부는, 부호화단위에 포함된 일부 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우, 이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화하는 것이 바람직하다.
나아가, 상기 통합 인트라 예측 모드 부호화부는, 부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일하지 않은 경우, 이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 인트라 예측 모드의 복호화 방법은 부호화된 인트라 예측 모드를 복호화하는 방법에 있어서, 부호화된 비트스트림을 수신하는 과정과, 상기 비트스트림을 확인하여, 통합 부호화된 패턴을 지시하는 정보를 복호화하는 과정과, 상기 패턴을 지시하는 정보에 대응하여, 통합 부호화된 부단위의 인트라 예측 모드 및/또는 통합 부호화되지 않은 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하는 과정을 포함한다.
상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우, 부호화단위에 포함된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하는 과정과, 상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 일부 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우, 통합되어 부호화된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하는 과정과, 상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정하는 과정과, 통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화하지 않음을 나타내는 경우, 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 각각 복호화하는 과정을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 인트라 예측 모드의 복호화 장치는 인트라 예측 모드의 복호화를 수행하는 장치에 있어서, 부호화된 비트스트림을 수신하고, 통합 부호화된 패턴을 지시하는 정보를 추출하는 디멀티플렉스와, 상기 패턴을 지시하는 정보에 대응하여, 통합 부호화된 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하고, 선택적으로, 통합 부호화되지 않은 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하는 인트라 복호화부를 포함한다.
상기 인트라 복호화부는, 상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우, 부호화단위에 포함된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하여, 상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정한다.
상기 인트라 복호화부는, 상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 일부 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우, 통합되어 부호화된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하여, 상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정하고, 상기 비트스트림에 포함된 정보로부터 통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화한다.
상기 인트라 복호화부는, 상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화하지 않음을 나타내는 경우, 상기 비트스트림에 포함된 정보로부터, 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 각각 복원한다.
본 발명에 따르면, 부호화단위 내에서 직접적인 인트라 예측 모드의 전송없이 인트라 예측 모드의 복화화가 가능한 부단위를 소정의 패턴을 지시하는 정보를 이용하여 부호화할 수 있다.
또한, 각각 인트라 예측 모드를 지시하는 정보를 부호화하지 않고, 소정의 패턴을 지시하는 정보를 이용하여 부호화함으로써, 기존의 압축 방법보다 상대적으로 더 안정적이고 우수한 압축 성능을 유지할 수 있다.
나아가, 영상이 갖고 있는 공간적인 상관도와 시간적인 상관도가 높다는 특성을 최대한 이용하여 잉여도를 최소한으로 줄임으로써, 압축률을 효과적으로 높일 수 있다.
도 1은 H.264 표준에 기초한 4×4 화소 단위의 인트라 예측 모드의 일 예시도,
도 2는 H.264 표준에 기초한 16×16 화소 단위의 인트라 예측 모드의 일 예시도,
도 3은 H.264/AVC 표준안에 따라 인트라 예측 부호화되는 부단위의 일 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 부호화 장치가 적용되는 동영상 부호화 장치의 블록도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부의 상세 구성을 도시하는 블록도,
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 대한 인트라 예측 모드의 일 예시도,
도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 대한 대표 인트라 모드의 일 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1패턴의 일 예시도,
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제2패턴의 일 예시도,
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제3패턴의 일 예시도,
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제4패턴의 일 예시도,
도 9b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제5패턴의 일 예시도,
도 10a는 본 발명의 일 실시예에 따른 제6패턴의 일 예시도,
도 10b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제7패턴의 일 예시도,
도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 제8패턴의 일 예시도,
도 10d는 본 발명의 일 실시예에 따른 제9패턴의 일 예시도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드의 부호화 방법의 순서를 도시하는 흐름도,
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 인트라 복호화부가 적용되는 동영상 복호화장치를 나타내는 블록도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드의 복호화 방법의 순서를 도시하는 흐름도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
본 발명의 실시예에서는 본 발명의 인트라 예측 모드의 부호화 방법 및 장치를 H.264/AVC 표준에 적용함을 예시한다. 따라서, 본 발명의 실시예에서 부호화 단위는, H.264/AVC 표준에서 영상의 픽처에 포함된 화소들을 부호화하는 단위인 매크로블록 단위를 사용한다.
또한, 본 발명의 실시예에서 인트라 예측 모드를 획득하기 위한 단위로서, 부호화단위(예컨대, 매크로블록)를 복수 개로 분할한 단위를 부단위로 정의한다. 나아가, H.264/AVC 표준을 예시하는 본 발명의 실시예에서 상기 부단위는 8×8, 4×4 화소 등으로 이루어진 단위일 수 있다.
비록, 본 발명의 일 실시예에서 인트라 예측 모드를 부호화 및 복호화하는 방법으로서, H.264/AVC 표준에 기초한 부호화 및 복호화 방법을 예시하면서 부호화단위를 매크로블록으로 예시하였고, 부단위를 8×8, 4×4 화소 등으로 이루어진 단위로 예시하였다. 그러나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며 동영상을 부호화 및 복호화하는 방법에 다양하게 적용할 수 있음은 물론이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에서 부호화를 진행하고 있는 픽처를 현재 픽처(CP; Current Picture)로 정의하고, 부호화를 진행하고 있는 매크로블록을 현재 매크로블록(CMB; Current Macroblock)으로 정의하고, 인트라 예측 모드의 부호화를 진행중인 부단위를 현재 부단위(CS; Current Subblock)로 정의한다. 그리고, 도 1 및 도 2와 같이 미리 정해진 단위(예컨대, 16×16, 8×8, 4×4 화소 단위)로 예측된 인트라 예측 모드를 인트라 예측 모드(IPM; Intra Prediction Mode)로 정의한다. 또한, 주변의 부호화단위(또는 부단위)의 인트라 예측 모드를 이용하여 예측한 인트라 예측 모드를 대표 인트라 모드(RIM; Representative Intra Mode)로 정의한다.
나아가, 부호화 단위에 포함된 부단위들의 인트라 예측 모드들 사이에는 상당한 연관성(correlation)이 존재할 수 있다. 따라서, 본 발명의 인트라 예측 모드의 부호화 방법은, 상기 연관성에 기초하여, 인트라 예측 모드를 통합하여 부호화할 수 있는 부단위를 통합하여 부호화함을 특징으로 한다. 예컨대, 상기 연관성에 기초하여, 인트라 예측 모드의 통합 부호화가 가능한 부단위가 형성하는 패턴을 정의하고, 상기 패턴에 기초하여 인트라 예측 모드를 부호화함을 특징으로 한다. 여기서, 인트라 예측 모드의 통합 부호화가 가능한 부단위가 형성하는 패턴은 통합 부호화 패턴(IMIP; Intra Prediction Mode Intergration Pattern)으로 정의한다.
이에 대응하여, 본 발명의 인트라 예측 모드의 복호화 방법은, 통합 부호화된 부단위에 대한 정보(예컨대, 통합 부호화 패턴(IMIP))를 확인한다. 그리고, 상기 확인된 정보를, 부호화 방법에 대응하여 사전에 미리 정의된 조건에 적용하여 부호화단위의 인트라 예측 모드를 복호화함을 특징으로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 부호화 장치가 적용되는 동영상 부호화 장치의 블록도이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 움직임 정보 부호화 장치가 적용되는 동영상 부호화 장치는 인트라 예측부(110), 감산부(125), 메모리(130), 잉여 데이터 부호화부(140), 잉여 데이터 복호화부(150), 가산부(155), 엔트로피 부호화부(160), 제어부(180), 및 멀티플렉서(190)를 포함한다.
인트라 예측부(110)는 상기 제어부(180)로부터 도 1에 도시된 인트라 예측 모드(IPM) 중, 어느 하나의 모드를 입력받는다. 그리고, 메모리(130)에 저장된 이미 인트라 예측이 완료된 화소(예컨대, 현재 부단위(CS)의 상부 또는 좌측에 이웃한 화소)를 참조하여, 입력받은 상기 모드(IPM)에 대응하는 단위(예컨대, 8×8, 4×4 화소 단위)로 인트라 예측을 수행한다. 인트라 예측부(110)는 인트라 예측을 통해 복원되는 부단위의 코스트를 연산한다. 그리고, 인트라 예측부(110)는, 도 1에 도시된 인트라 예측 모드(IPM)에 대해 인트라 예측을 수행하고, 각각의 모드(IPM)에 대한 코스트를 연산한다. 나아가, 인트라 예측부(110)는, 도 1에 도시된 인트라 예측 모드(IPM) 중 최소의 코스트를 갖는 모드를, 현재 부단위(CS)의 인트라 예측 모드(ICM)로 선택한다.
비록, 본 발명의 일 실시예에서, 인트라 예측부(110)가 상기 제어부(180)로부터 인트라 예측 모드(IPM) 중, 어느 하나의 모드를 입력받는 것을 예시하였다. 그러나 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 상기 제어부(180)로부터 부단위의 인트라 예측을 지시받고, 인트라 예측부(110)가 상기 각 모드들에 대해 순차적으로 인트라 예측을 수행하는 것도 가능하다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부(110)는, 현재 부단위(CS)의 주변에 위치한 부단위의 인트라 예측 모드(ICM)를 이용하여, 대표 인트라 모드(RIM)를 결정한다. 대표 인트라 모드(RIM)는 현재 부단위(CS)의 인트라 모드와 주변에 위치한 부단위의 인트라 예측 모드(ICM)의 연관성을 고려하여 설정되는 것으로써, 하기의 수학식 2와 같이 설정될 수 있다.
예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 함수는 두 개의 값 중 최소의 값을 선택하는 min함수 일 수 있다. 비록 본 발명의 일 실시예에서, 상기 함수는 min함수임을 예시하고 있으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 예컨대, 최대값을 선택하는 max함수 등이 될 수도 있다.
또한, 인트라 예측부(110)는 부단위로 선택된 인트라 예측 모드(ICM)와 대표 인트라 모드(RIM)가 동일한지를 확인하고, 상기 두 모드(ICM, RIM)가 동일한 부단위의 분포를 확인하고, 상기 부단위의 분포가 미리 정해진 통합 부호화 패턴(IMIP)에 대응하는지를 확인한 후, 대응되는 통합 부호화 패턴(IMIP)을 선택한다. 그리고, 선택된 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 생성한다.
감산부(125)는 인트라 예측 모드를 부호화하는 경우, 원본 영상의 부단위와 인트라 예측부(110)로부터 입력되는 인트라 예측된 부단위(이하, 예측부단위라 함.) 사이의 차분 연산을 수행하여 잉여(residue)데이터를 출력한다.
잉여 데이터 부호화부(140)는 감산부(125)로부터 출력된 잉여 데이터를 DCT 변환 및 양자화 연산한 후, 부호화된 데이터로 변환한다. 그리고, 잉여 데이터 복호화부(150)는 부호화된 잉여 데이터를 다시 복원하여 출력한다.
가산부(155)는 인트라 예측부(110)로부터 입력되는 상기 예측부단위와 잉여 데이터 복호화부(150)를 통해 출력된 잉여 데이터를 결합하여 복원된 부단위(이하, 복원부단위라 함.)영상을 생성한다.
엔트로피 부호화부(160)는 인트라 예측부(110)로부터 출력되는 인트라 예측 모드(IPM) 및 잉여 데이터 부호화부(140)로부터 출력되는 잉여 데이터를 엔트로피 부호화하여 출력한다.
멀티플렉서(190)는 엔트로피 부호화된 데이터, 통합 부호화 패턴(IMIP), 인트라 예측 모드(IPM), 및 부호화된 잉여 데이터에 대한 정보를 정렬하여 비트스트림을 출력한다.
제어부(180)는 상기 각 기능부들의 동작을 총괄적으로 제어한다. 특히, 제어부(180)는 현재 부단위(CS)의 인트라 예측 모드(ICM)를 선택하기 위해, 인트라 예측부(110), 감산부(125), 메모리(130), 잉여 데이터 부호화부(140), 잉여 데이터 복호화부(150), 가산부(155) 등의 동작을 제어한다.
즉, 제어부(180)는, 인트라 예측부(110)가 복수의 인트라 예측 모드(IPM)에 대응하는 인트라 예측을 수행하여, 복수의 예측부단위를 생성하도록 제어하고, 각 모드(IPM)에 대응하는 예측부단위와 원본의 현재 부단위(CS) 사이의 잉여 데이터를 부호화 및 복호화하도록, 감산부(125), 잉여 데이터 부호화부(140), 잉여 데이터 복호화부(150)의 동작을 제어하고, 상기 예측부단위와 복원된 잉여 데이터를 조합하여 복원부단위를 생성 및 저장하도록 가산부(155) 및 메모리(130)의 동작을 제어한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부의 상세 구성을 도시하는 블록도이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부(110)는 인트라 예측 모드 결정부(111), 패턴 분석부(113), 및 통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)를 포함한다.
인트라 예측 모드 결정부(111)는, 현재 부단위(CS)의 인트라 예측 모드(IPM)를 결정한다. 제어부(180)로부터 각각의 인트라 예측 모드(IPM)를 입력받고, 입력받은 상기 모드(IPM)에 기초하여 주변의 화소 값을 확인한 후, 상기 모드(IPM)에 따른 예측부단위를 생성한다. 예컨대, 인트라 예측 모드 결정부(111)는 도 1에 도시된 복수의 모드에 대응하는 예측부단위를 생성한다. 또한, 인트라 예측 모드 결정부(111)는, 복수의 예측부단위에 기초하여 복원된 복원부단위를 입력받고, 상기 복원부단위의 코스트를 각각 연산하여, 최소의 코스트를 갖는 복원부단위를 확인한다. 그리고, 최소의 코스트를 갖는 복원부단위에 대응하는 인트라 예측 모드(IPM)를 현재 부단위(CS)의 인트라 모드로 결정한다.
인트라 예측 모드 결정부(111)는, 상기와 같은 동작을 반복하여, 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 결정한다.
또한, 인트라 예측 모드 결정부(111)는, 주변의 부호화단위(또는 부단위)의 상기 인트라 예측 모드를 이용하여, 대표 인트라 모드(RIM; Representative Intra Mode)로 결정한다. 바람직하게, 인트라 예측 모드 결정부(111)는 상기 수학식 2를 연산하여 현재 부단위(CS)의 대표 인트라 모드(RIM)를 결정할 수 있다. 여기서, 수학식 2에 개시된 상기 함수는 min함수 일 수 있다. 즉, 인트라 예측 모드 결정부(111)는 현재 부단위(CS)의 상부에 위치한 부단위와 좌측에 위치한 부단위 중, 최소의 식별값을 갖는 인트라 예측 모드(IPM)를 대표 인트라 모드(RIM)로 결정할 수 있다.
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 대한 인트라 예측 모드의 일 예시도이고, 도 6b는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 대한 대표 인트라 모드의 일 예시도이다. 도 6a에서, 각 부단위에 기재된 숫자는 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 설정하는 순서를 지시한다.
인트라 예측 모드 결정부(111)는 도 6a에 도시된 바와 같이 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 결정하고, 도 6b에 도시된 바와 같이 상기 부단위의 대표 인트라 모드(RIM)를 결정할 수 있다. 예컨대, 7번째 인트라 예측되는 부단위(7)의 인트라 예측 모드(IPM)는 제2 인트라 예측 모드(IPM2)이고, 대표 인트라 모드(RIM)는 상부 및 좌측 블록(5,6) 중, 최소의 식별값을 갖는 제0 인트라 예측모드(IPM0)로 결정함을 예시한다.
비록, 본 발명의일 실시예에서, 상기 함수는 min함수임을 예시하고 있으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며, 예컨대, max함수 등이 될 수도 있다.
한편, 패턴 분석부(113)는 미리 정해진 통합 부호화 패턴(IMIP)을 미리 정의한다.
상기 미리 정해진 통합 부호화 패턴(IMIP)은 도 7 내지 도 10과 같이 정의될 수 있다. 즉, 미리 정해진 통합 부호화 패턴(IMIP)은, 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일한 부단위가 도 7과 같이 부호화단위에 포함된 부단위의 전체 영역에 분포하는 경우를 제1패턴, 도 8a와 같이 우측 8×16블록의 영역에 분포하는 경우를 제2패턴, 도 8b와 같이 좌측 8×16블록의 영역에 분포하는 경우를 제3패턴, 도 9a와 같이 하부 16×8블록의 영역에 분포하는 경우를 제4패턴, 도 9b와 같이 상부 16×8블록의 영역에 분포하는 경우를 제5패턴, 도 10a와 같이 좌측 상부 8×8블록을 제외한 나머지 영역에 분포하는 경우를 제6패턴, 도 10b와 같이 우측 상부 8×8블록을 제외한 나머지 영역에 분포하는 경우를 제7패턴, 도 10c와 같이 좌측 하부 8×8블록을 제외한 나머지 영역에 분포하는 경우를 제8패턴, 도 10d와 같이 좌측 하부 8×8블록을 제외한 나머지 영역에 분포하는 경우를 제9패턴, 상기 9개의 패턴 이외의 영역에 분포하는 경우를 제10패턴으로 정의한다.
그리고, 패턴 분석부(113)는 인트라 예측 모드 결정부(111)로부터 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드(IPM) 및 대표 인트라 모드(RIM)를 제공받는다.
패턴 분석부(113)는 부단위의 인트라 예측 모드(IPM) 및 대표 인트라 모드(RIM)가 서로 동일한지를 확인하고, 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일한 부단위의 분포를 확인한다. 그리고, 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일한 부단위가, 상기 미리 정해진 통합 부호화 패턴(IMIP)과 일치하게 분포되는 지를 확인하여, 미리 정해진 통합 부호화 패턴(IMIP) 중 하나의 패턴(IMIP)을 선택한다.
통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)는, 패턴 분석부(113)로부터 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 제공받는다. 통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)는, 제공받은 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 부호화하여 출력한다. 그리고, 상기 패턴(IMIP)에 대응하여 선택적으로, 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일하지 않은 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 부호화하여 출력한다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치는 H.264/AVC 표준에 기초하여, 움직임 예측부, 움직임 보상부, 디블록킹 필터 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 잉여 데이터 부호화부(140) 및 잉여 데이터 복호화부(150)는 H.264/AVC 표준에 기초하여, 잉여 데이터의 DCT 변환 및 양자화(역 DCT 변환 및 역 양자화) 연산뿐 아니라, 특정 픽처(예컨대, P 또는 B 픽처)에 대한 DCT 변환 및 양자화(역 DCT 변환 및 역 양자화) 연산을 더 수행할 수도 있다.
또한, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치는 변환(Transform)기법으로 DCT 변환을 예시하였으나, 본 발명이 이를 한정하는 것은 아니며 DCT 변환 외에 다양한 변환 기법이 사용될 수 있음은 물론이다.
나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 장치는 본 발명의 인트라 예측 모드의 부호화 뿐 아니라, H.264/AVC 표준에 기초한 영상 데이터의 부호화를 더 수행할 수 있다.
이하에서는, 상기 제어부(180) 및 인트라 예측부(110)의 동작을 중심으로 본 발명의 특징에 따른 인트라 예측모드 부호화 방법을 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 부호화 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다. 도 11을 참조하면, 410단계에서는 우선 부호화단위의 블록, 예컨대 매크로블록을 입력받는다.
다음으로, 420단계에서는 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측을 수행하여, 최적의 코스트(Cost)를 갖는 인트라 예측 모드(IPM)를 선택한다. 즉, 상기 제어부(180)는 도 1에 도시된 9가지의 인트라 예측 모드(IPM)를 순차적으로, 인트라 예측부(110)에 제공하면서, 동시에 인트라 예측부(110)의 동작을 지시한다. 그러면, 인트라 예측부(110)에 구비된 인트라 예측 모드 결정부(111)는 각각의 모드(IPM)에 대해 인트라 예측을 수행하여 예측부단위를 생성한다. 이렇게 생성된 예측부단위는 감산부(125)로 제공된다. 상기 예측부단위는 감산부(125), 잉여 데이터 부호화부(140), 잉여 데이터 복호화부(150)를 순차적으로 통과하게 되고, 이를 통해 복원된 잉여 데이터가 생성된다. 상기 예측부단위와 복원된 상기 잉여 데이터는 가산부(155)로 전달되어 조합되고, 복원부단위를 생성한다. 이와 같은 과정을 통해, 9가지의 인트라 예측 모드(IPM)에 대응하는 복원부단위가 생성되고, 생성된 복원부단위들은 메모리(130)에 저장된다. 나아가, 상기 복원부단위는 인트라 예측부(110)에 제공되며, 인트라 예측부(110)는 원본의 부단위와 상기 복원부단위들 사이의 코스트를 각각 연산한다. 그리고 연산된 코스트 중, 가장 작은 값을 갖는 코스트에 대응하는 인트라 예측 모드(IPM)를 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)로 결정한다. 420단계에서는 이와 같은 과정을 반복 수행함으로써, 부호화 단위에 포함된 부단위들의 인트라 예측 모드(IPM)를 결정한다.
다음으로, 430단계에서는 주변의 부호화단위(또는 부단위)의 상기 인트라 예측 모드(IPM)를 이용하여, 대표 인트라 모드(RIM; Representative Intra Mode)를 결정한다. 바람직하게, 대표 인트라 모드(RIM)는 상기 수학식 2의 연산을 통해 현재 부단위(CS)의 대표 인트라 모드(RIM)를 결정할 수 있다. 여기서, 수학식 2에 개시된 상기 함수는 min함수 일 수 있다.
이러한, 430단계는 인트라 예측 모드 결정부(111)의 동작에 의해 수행될 수 있다. 인트라 예측 모드 결정부(111)는 현재 부단위(CS)의 상부에 위치한 부단위와 좌측에 위치한 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 확인한다. 그리고, 상기 두 개의 부단위 중, 최소의 식별값을 갖는 인트라 예측 모드(IPM)를 대표 인트라 모드(RIM)로 결정한다.
예컨대, 도 6a을 참조하면, 숫자는 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드의 부호화를 진행하는 순서를 나타낸다. 도 6a 중, 9번째로 부호화가 진행되는 부단위(9)의 대표 인트라 모드(RIM)를 설정하는 과정을 예시한다. 9번째로 부호화가 진행되는 부단위(9)의 상부에 위치한 부단위(3)의 인트라 예측 모드(IPM)는 제2 인트라 예측 모드(IPM2)이고, 좌측에 위치한 부단위(8)의 인트라 예측 모드(IPM)는 제1 인트라 예측 모드(IPM1)이다. 따라서, 도 6b와 같이, 상기 두 개의 부단위(3,8) 중, 최소의 식별값을 갖는 제1 인트라 예측 모드(IPM1)를 9번째로 부호화가 진행되는 부단위(9)의 대표 인트라 모드(RIM)로 결정한다.
나아가, 패턴분석부(113)가 인트라 예측 모드 결정부(111)로부터 상기 인트라 예측 모드(IPM) 및 대표 인트라 모드(RIM)를 제공받으면, 부단위의 인트라 예측 모드(IPM) 및 대표 인트라 모드(RIM)가 서로 동일한지를 확인하고, 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일한 부단위의 분포를 확인한다. 이때, 부호화단위에 포함된 부단위의 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일한지에 대해 우선적으로 확인한다(440단계).
만약, 부호화단위에 포함된 부단위의 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일한 경우(440-예) 450 및 460단계를 수행한다. 즉, 패턴분석부(113)는 미리 정의된 통합 부호화 패턴(IMIP) 중, 부호화단위에 포함된 부단위의 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일함을 지시하는 제1패턴임을 확인하여, 이에 대한 정보를 통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)에 제공한다(450단계). 그리면, 통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)는 부호화단위의 인트라 예측 모드에 대한 정보로서, 상기 제1패턴을 지시하는 식별자만을 부호화한다(460단계).
한편, 적어도 하나의 부단위의 상기 두 모드(IPM,RIM)가 서로 동일하지 않은 경우, 470, 480 및 490단계를 수행하여 인트라 예측 모드(IPM)의 부호화를 진행한다.
구체적으로, 470단계에서, 패턴분석부(113)는, 동일한 두 모드(IPM,RIM)를 갖는 부단위가 전술한 제2패턴 내지 제10패턴 중, 어느 패턴인지를 확인한다. 그리고, 480단계에서는, 확인된 상기 패턴에 기초하여 현재 부호화단위에 포함된 부단위 중, 통합 부호화가 가능하지 않은 각각의 부단위에 대한 인트라 예측 모드(IPM)를 확인한다.
다음으로, 패턴분석부(113)에서 확인된 정보, 예컨대 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보 및 통합 부호화가 가능하지 않은 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)는 통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)에 제공된다. 그러면, 통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)는 패턴분석부(113)로부터 제공받은 상기 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보 및 인트라 예측 모드(IPM))를 부호화한다(490단계).
나아가, 통합 인트라 예측 모드 부호화부(115)는 각 부단위의 대표 인트라 모드(RIM)를 제외한 나머지 모드들 중, 하나의 인트라 예측 모드를 지시하는 식별정보를 고정장 길이 또는 가변장 길이 부호화하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 부호화방법에 따르면, 부단위의 인트라 예측 모드를 통합하여 부호화함에 따라, 부호화단위 또는 부호화단위에 포함된 일부 부단위에 대해 각각 인트라 예측 모드를 부호화하여 전송할 필요 없이, 인트라 예측 모드(IPM)와 대표 인트라 모드(RIM)가 동일한 부단위가 형성하는 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 부호화하는 것만으로, 복수의 인트라 예측 모드(IPM)를 부호화하는 것이 가능하다. 따라서, 부호화단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 지시하는 식별자의 비트 수를 최소화하면서 정확한 단위로 인트라 예측 모드(IPM)를 부호화할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에서 언급한 상기 제1패턴의 경우 부호화단위의 상기 패턴(IMIP)을 지시하는 정보만을 부호화할 수 있고, 상기 제2패턴 내지 제5패턴의 경우 상기 패턴(IMIP)을 지시하는 정보 및 8개 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 지시하는 정보를 부호화할 수 있고, 상기 제6패턴 내지 제9패턴의 경우 상기 패턴(IMIP)을 지시하는 정보 및 4개 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 지시하는 정보를 부호화할 수 있다. 따라서, 부호화단위의 인트라 예측 모드(IPM)의 부호화에 소요되는 비트 수를 현저하게 줄일 수 있다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 인트라 복호화부가 적용되는 동영상 복호화장치를 나타내는 블록도이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 동영상 복호화 장치는 디멀티플렉서(410), 인트라 복호화부(420), 메모리(430), 엔트로피 복호화부(460), 잉여 데이터 복호화부(470), 가산부(475), 및 제어부(480)를 포함한다.
디멀티플렉서(410)는 부호화된 비트스트림을 파싱(parsing)하여, 인트라 예측 모드(IPM)에 대한 정보 중, 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 복호화하고, 이를 인트라 복호화부(420)로 제공한다. 여기서, 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보는 인트라 예측 모드 부호화장치와 사전에 미리 정의된다. 디멀티플렉서(410)는 부호화단위에 포함된 전체의 부단위가 통합 부호화된 경우(즉, 통합 부호화된 패턴(IMIP)이 제1패턴일 경우), 인트라 예측 모드(IPM)에 대한 정보를 획득하지 않는다. 반면, 부호화단위에 포함된 부단위의 일부가 통합 부호화되거나 통합 부호화된 부단위가 존재하지 않는 경우(즉, 통합 부호화된 패턴(IMIP)이 제2 내지 제10패턴일 경우), 디멀티플렉서(410)는 데이터 스트림으로부터 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보와, 통합 부호화되지 않은 부단위의 부호화된 인트라 예측 모드(IPM)를 복호화한다. 그리고, 디멀티플렉서(410)는 복호화된 상기 정보(통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보 및 부호화된 인트라 예측 모드(IPM))를 인트라 복호화부(420)로 제공하고, 부호화된 잉여 데이터는 엔트로피 복호화부(460)로 제공한다.
인트라 복호화부(420)는 디멀티플렉서(410)로부터 수신된 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 수신하고, 상기 패턴(IMIP)을 지시하는 정보에 대응하여 인트라 예측 모드의 복호화를 수행하며, 이미 복원된 주변의 화소값을 이용하여 복호화된 인트라 예측 모드(IPM)에 대응하는 예측 부단위를 생성한다.
구체적으로, 상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 전체 부단위가 통합 부호화를 지시하는 경우, 인트라 복호화부(420)는 이미 복호화된 주변 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 확인하여 대표 인트라 모드(RIM)를 연산하고, 연산된 대표 인트라 모드(RIM)를 현재 부단위(CS)의 인트라 예측 모드(IPM)로 결정한다. 이때, 대표 인트라 모드(RIM)의 연산은, 인트라 예측 모드를 부호화하는 장치(또는 방법)에서 대표 인트라 모드(RIM)의 연산과 동일하게 수행된다. 이를 위해, 대표 인트라 모드(RIM)의 연산은 사전에 미리 정해진 방법을 이용한다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 모드 부호화 방법에서, 대표 인트라 모드(RIM)는 수학식 2의 연산을 통해 결정됨을 예시하고 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 복호화부(420)도 이와 동일하게 수학식 2의 연산을 통해 대표 인트라 모드(RIM)를 결정한다.
또한, 상기 패턴(IMIP)을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위의 일부가 통합 부호화됨을 지시하는 경우, 즉 상기 패턴(IMIP)이 제2내지 제9패턴일 경우, 인트라 복호화부(420)는 미리 정의된 바에 대응하여, 통합 부호화된 부단위가 분포된 영역을 확인한다. 그리고, 통합 부호화된 부단위의 대표 인트라 모드(RIM)를 연산하고, 연산된 대표 인트라 모드(RIM)를 현재 부단위(CS)의 인트라 예측 모드(IPM)로 결정한다. 또한, 인트라 복호화부(420)는 디멀티플렉서(410)로부터 수신된 부호화된 인트라 예측 모드(IPM)를 복호화하여, 통합 부호화되지 않은 나머지 영역의 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 설정한다.
나아가, 상기 패턴(IMIP)을 지시하는 정보가, 통합 부호화된 부단위가 존재하지 않음을 지시하는 경우, 즉 상기 패턴(IMIP)이 제10패턴인 경우, 인트라 복호화부(420)는 데이터 스트림에 포함된 부호화된 인트라 예측 모드(IPM)를 복호화하여, 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 설정한다.
인트라 복호화부(420)는 상기와 같은 방법으로 복호화된 인트라 예측 모드(IPM)에 기초하여 주변의 화소를 이용한 인트라 예측 부단위를 생성한다.
한편, 엔트로피 복호화부(460)는 압축된 비트스트림을 수신하고 엔트로피 복호화를 수행하여 양자화된 계수를 생성하고, 잉여 데이터 복호화부(470)는 양자화된 계수에 대한 역양자화 및 역변환을 수행하여 잉여 데이터를 복원한다.
가산부(475)는 복원된 상기 잉여 데이터에 인트라 복호화부(420)에 의해 생성된 예측 부단위 데이터를 가산하여 영상정보를 복원한다.
한편, 제어부(480)는 상기 각 기능부들의 동작을 총괄적으로 제어하여 영상 복호화 장치의 전반적인 동작을 제어하는 기능을 수행한다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 동영상 복호화 장치는 H.264/AVC 표준에 기초하여, 움직임 예측부, 움직임 보상부, 디블록킹 필터 등을 더 포함할 수 있다. 또한, 잉여 데이터 복호화부(470)는 H.264/AVC 표준에 기초하여, 잉여 데이터의 역 DCT 변환 및 역 양자화 연산뿐 아니라, 특정 픽처(예컨대, P 또는 B 픽처)에 대한 역 DCT 변환 및 역 양자화 연산을 더 수행할 수도 있다. 나아가, 본 발명의 일 실시예에 따른 동영상 복호화 장치는 본 발명의 인트라 예측 모드의 복호화 뿐 아니라, H.264/AVC 표준에 기초하여 부호화된 영상 데이터의 복원을 더 수행할 수 있다.
이하에서는, 전술한 구성요소를 참조하여, 본 발명에 따른 인트라 예측 모드의 복호화 방법을 적용한 동영상 복원 과정을 설명한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드의 복호화 방법의 순서를 도시하는 흐름도이다. 도 13을 참조하면, 610단계에서 디멀티플렉서(410)는 비트스트림을 입력받고, 620단계에서 상기 비트스트림으로부터 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 복호화한다. 또한, 디멀티플렉서(410)는 상기 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보를 확인하여, 부호화단위에 포함된 전체의 부단위가 통합 부호화되었는지(즉, 통합 부호화 패턴(IMIP)이 제1패턴인지)를 확인한다(630단계).
만약, 부호화단위에 포함된 전체의 부단위가 통합 부호화된 경우, 640 및 650단계를 통해 부호화단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 복호화한다. 즉, 디멀티플렉서(410)는 상기 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보만을 인트라 복호화부(420)로 제공하며, 인트라 복호화부(420)는 이미 복호화된 주변 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 확인하여 대표 인트라 모드(RIM)를 연산한다(640단계). 그리고, 인트라 복호화부(420)는 연산된 대표 인트라 모드(RIM)를 현재 부단위(CS)의 인트라 예측 모드(IPM)로 결정하여 복화화한다. 이때, 대표 인트라 모드(RIM)의 연산은, 인트라 예측 모드를 부호화하는 장치(또는 방법)에서 사용된 대표 인트라 모드(RIM)의 연산과 동일하게 수행된다. 예컨대, 수학식 2의 연산을 통해 대표 인트라 모드(RIM)를 결정한다(650단계).
한편, 부호화단위에 포함된 전체의 부단위가 통합 부호화되지 않은 경우(630-아니오), 디멀티플렉서(410)는 상기 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보 및 통합 부호화되지 않은 부단위의 부호화된 인트라 예측 모드(IPM)를 인트라 복호화부(420)로 제공한다. 그러면, 인트라 복호화부(420), 상기 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보가 부호화단위에 포함된 부단위의 일부가 통합 부호화됨을 지시하는 경우(635-예) 즉 상기 패턴이 제2내지 제9패턴일 경우, 660, 670, 및 680단계를 수행하여 인트라 예측 모드(IPM)를 복호화하고, 상기 통합 부호화 패턴(IMIP)을 지시하는 정보가 통합 부호화된 부단위가 존재하지 않음을 지시하는 경우(635-아니오), 즉 상기 패턴이 제10패턴인 경우, 660 및 670단계를 생략하고, 바로 680단계를 수행한다.
660단계 및 670단계는 인트라 복호화부(420)에 의해 수행된다. 우선 660단계에서, 인트라 복호화부(420)는 사전에 미리 정의된 바에 따라, 통합 부호화된 부단위가 분포된 영역을 확인하고, 주변의 인트라 예측 모드(IPM)를 이용하여 통합 부호화된 부단위의 대표 인트라 모드(RIM)를 복호화한다. 다음으로, 670단계에서는 복호화된 각각의 상기 대표 인트라 모드(RIM)를 각 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)로 설정하게 된다.
680단계에서 인트라 복호화부(420)는 디멀티플렉서(410)로부터 수신한 부호화된 인트라 예측 모드(IPM)를 순차적으로 복호화하고, 통합 부호화되지 않은 영역에 대한 부단위의 인트라 예측 모드(IPM)를 순차적으로 복호화하게 된다.
나아가, 이와 같은 방법으로 복호화된 인트라 예측 모드(IPM)는 인트라 예측을 수행하는데 필요한 정보로 사용된다.
전술한 바와 같은, 본 발명에 따른 인트라 예측 모드의 부호화/복호화 방법 및 장치에 따르면, 주변 부단위의 인트라 예측 모드만을 이용하여 복호화가 가능한 부단위에 대하여, 각각 인트라 예측 모드를 지시하는 정보를 부호화할 필요없이 부호화 단위당 하나의 패턴을 지시하는 정보를 이용하여 부호화할 수 있다. 이로써 기존의 압축 방법보다 상대적으로 더 안정적이고 우수한 압축 성능을 유지할 수 있다. 또한, 영상이 갖고 있는 공간적인 상관도와 시간적인 상관도가 높다는 특성을 최대한 이용하여 잉여도를 최소한으로 줄임으로써, 압축률을 효과적으로 높일 수 있다.
본 발명에 따른 인트라 예측 모드의 부호화/복호화 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 디스크 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (21)

  1. 인트라 예측 모드의 부호화를 수행하는 방법에 있어서,
    부호화를 수행할 단위를 입력받는 과정과,
    부호화단위에 포함된 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 결정하는 과정과,
    상기 과정에서 결정된 현재 부단위의 상기 인트라 예측 모드와, 상기 현재 부단위의 주변 부단위에 대한 인트라 예측 모드의 관계를 확인하는 과정과,
    상기 관계를 고려하여, 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 통합하여 부호화하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부단위의 인트라 예측 모드의 관계를 확인하는 과정은,
    상기 현재 부단위와 이웃한 부단위들의 상기 인트라 예측 모드를 확인하는 과정과,
    상기 이웃한 부단위의 인트라 예측 모드를 이용하여, 상기 현재 부단위의 대표 인트라 모드를 설정하는 과정과,
    상기 현재 부단위의 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 지를 확인하는 과정을 더 포함하며,
    상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위를 통합하여 부호화함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위가 분포되는 패턴을 미리 정의하는 과정과,
    상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위가 미리 정의되는 패턴에 대응하여 분포함에 따라, 상기 패턴을 지시하는 정보를 부호화하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우,
    이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보를 부호화함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    부호화단위에 포함된 일부 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우,
    이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일하지 않은 경우,
    이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 방법.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 대표 인트라 모드는,
    이웃한 부단위의 인트라 예측 모드 중, 최소의 값을 갖는 인트라 예측 모드인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 방법.
  8. 인트라 예측 모드의 부호화를 수행하는 장치에 있어서,
    부호화단위에 포함된 복수의 부단위의 인트라 예측 모드를 결정하고, 현재 부단위와 이웃한 부단위의 인트라 예측 모드 관계를 확인하는 인트라 예측 모드 결정부와,
    상기 관계에 기초하여 형성되는 패턴을 확인하는 패턴 분석부와,
    상기 패턴을 지시하는 정보, 또는 상기 패턴을 지시하는 정보 및 부단위의 인트라 예측 모드에 대한 정보를 부호화하는 통합 인트라 예측 모드 부호화부를 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 인트라 예측 모드 결정부는,
    상기 현재 부단위와 이웃한 부단위들의 상기 인트라 예측 모드를 확인하고,
    상기 이웃한 부단위들의 인트라 예측 모드를 이용하여, 상기 현재 부단위의 대표 인트라 모드를 설정하고,
    상기 현재 부단위의 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 지를 확인하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 패턴 분석부는,
    상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 부단위가 분포되는 패턴을 미리 정의하며,
    현재 부호화단위 내에서, 상기 두 모드가 동일한 부단위가 분포된 패턴이, 미리 정의된 패턴과 일치하는 패턴을 확인하고, 확인된 패턴을 통합 인트라 예측 모드 부호화부로 제공하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 통합 인트라 예측 모드 부호화부는,
    부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우,
    이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보를 부호화함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 통합 인트라 예측 모드 부호화부는,
    부호화단위에 포함된 일부 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일한 경우,
    이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 장치.
  13. 제10항에 있어서, 상기 통합 인트라 예측 모드 부호화부는,
    부호화단위에 포함된 부단위의 상기 인트라 예측 모드와 상기 대표 인트라 모드가 동일하지 않은 경우,
    이에 대응하는 패턴을 지시하는 정보 및 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 부호화함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 부호화 장치.
  14. 부호화된 인트라 예측 모드를 복호화하는 방법에 있어서,
    부호화된 비트스트림을 수신하는 과정과,
    상기 비트스트림을 확인하여, 통합 부호화된 패턴을 지시하는 정보를 복호화하는 과정과,
    상기 패턴을 지시하는 정보에 대응하여, 통합 부호화된 부단위의 인트라 예측 모드 및/또는 통합 부호화되지 않은 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 복호화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우,
    부호화단위에 포함된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하는 과정과,
    상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 복호화 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 일부 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우,
    통합되어 부호화된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하는 과정과,
    상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정하는 과정과,
    통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 복호화 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화하지 않음을 나타내는 경우,
    부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 각각 복호화하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드의 복호화 방법.
  18. 인트라 예측 모드의 복호화를 수행하는 장치에 있어서,
    부호화된 비트스트림을 수신하고, 통합 부호화된 패턴을 지시하는 정보를 추출하는 디멀티플렉스와,
    상기 패턴을 지시하는 정보에 대응하여, 통합 부호화된 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하고, 선택적으로, 통합 부호화되지 않은 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하는 인트라 복호화부를 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 복호화 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 인트라 복호화부는,
    상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우,
    부호화단위에 포함된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하여, 상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 복호화 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 인트라 복호화부는,
    상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 일부 부단위를 통합하여 부호화함을 나타내는 경우,
    통합되어 부호화된 부단위의 대표 인트라 모드를 복호화하여, 상기 대표 인트라 모드를 부단위의 인트라 예측 모드로 설정하고,
    상기 비트스트림에 포함된 정보로부터 통합되어 부호화되지 않는 부단위의 인트라 예측 모드를 복호화하는 것을 포함함을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 복호화 장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 인트라 복호화부는,
    상기 패턴을 지시하는 정보가, 부호화단위에 포함된 부단위를 통합하여 부호화하지 않음을 나타내는 경우,
    상기 비트스트림에 포함된 정보로부터, 부호화단위에 포함된 부단위의 인트라 예측 모드를 각각 복호화하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 복호화 장치.
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