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KR100657919B1 - 화상 데이터의 공간상 예측 장치 및 방법과 그를 이용한부호화 장치 및 방법, 화상 데이터의 공간상 예측 보상장치 및 방법과 그를 이용한 복호화 장치 및 방법 - Google Patents

화상 데이터의 공간상 예측 장치 및 방법과 그를 이용한부호화 장치 및 방법, 화상 데이터의 공간상 예측 보상장치 및 방법과 그를 이용한 복호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

화상 데이터의 공간상 예측 장치 및 방법과 그를 이용한 부호화 장치 및 방법, 화상 데이터의 공간상 예측 보상 장치 및 방법과 그를 이용한 복호화 장치 및 방법이 개시된다. 화상 데이터의 공간상 예측장치는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 공간상 예측부를 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 공간상 예측을 할 때에 파이프라인(pipeline) 처리가 가능하도록 함으로써, 실시간 부호화 및 그에 따른 복호화가 이루어질 수 있도록 한다.

Description

화상 데이터의 공간상 예측 장치 및 방법과 그를 이용한 부호화 장치 및 방법, 화상 데이터의 공간상 예측 보상 장치 및 방법과 그를 이용한 복호화 장치 및 방법{Apparatus and method for intra prediction of an image data, apparatus and method for encoding of an image data, apparatus and method for intra prediction compensation of an image data, apparatus and method for decoding of an image data}
도 1은 종래의 공간상 예측에 대한 예측방향을 나타내는 일 예의 도면이다.
도 2는 종래의 공간상 예측에 의해 파이프라인(pipeline) 처리가 이루어지지 못함을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 4는 4*4 블록의 화소값들 및 블록 주변의 화소값들의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 2차원 블록에 해당하는 4*4 블록에 대한 예측 방향의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 1 차원 블록에 해당하는 8*1 블록에 대한 예측 방향의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 의한 화상 데이터의 부호화 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 8은 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 9는 본 발명에 의한 화상 데이터의 부호화 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 10은 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 보상장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 11은 본 발명에 의한 화상 데이터의 복호화 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도이다.
도 12는 본 발명에 의한 화상 데이터의 복호화 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
〈도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명〉
100: 예측방향 결정부 120: 화소값 필터링부
140: 공간상 예측부 200: 예측방향 결정부
210: 화소값 필터링부 220: 공간상 예측부
230: RGB 신호 부호화부 240: 변환 및 양자화부
250: 비트열 생성부 500: 공간상 예측 보상부
600: 비트열 복호화부 620: 역양자화 및 역변환부
640: RGB신호 복호화부 660: 공간상 예측 보상부
본 발명은 화상 데이터의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화상 데이터의 공간상 예측 장치 및 방법과 그를 이용한 부호화 장치 및 방법, 화상 데이터의 공간상 예측 보상 장치 및 방법과 그를 이용한 복호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래에는 화상 데이터를 부호화 하기 위한 과정중의 하나로 공간상 예측을 수행하였다. 공간 예측 부호화(Intra spatial predictive encoding)란 영상의 공간적 상관성을 이용하여 현재 블록의 화소값을 예측하는 기술을 말한다. 보다 상세하게 설명하면, 현재 블록의 화소값과 상관성이 있는 인접 블록의 복호화된 화소값의 차이값을 구하여 현재 블록의 화소값을 예측하는 것이다.
도 1은 종래의 공간상 예측에 대한 예측방향을 나타내는 일 예의 도면이다. 종래의 공간상 예측에 대한 방향을 살펴보면, 현재 블록의 윗열 또는 좌측열의 화소값들을 이용해 도 1에 도시된 바와 같이 다양한 방향으로 공간상 예측을 수행한다.
그런데, 종래와 같이 현재 블록의 인접 블록들의 화소값을 이용해 공간상 예측을 할 때, 현재 블록의 좌측에 위치한 인접 블록의 화소값들을 이용해 공간상 예측을 수행함으로 인해 실시간의 공간상 예측 및 부호화가 이루어지지 못하는 문제점이 발생한다. 도 2는 종래의 공간상 예측에 의해 파이프라인(pipeline) 처리가 이루어지지 못함을 설명하기 위한 도면이다. 파이프 라인 처리라 함은, 이전 블록의 공간상 예측이 이루어진 후에 즉시 현재 블록의 공간상 예측이 이루어지는 것을 의미한다. 그러나, 현재 블록의 좌측에 위치한 인접 블록의 화소값을 이용하여 현재블록의 공간상 예측을 수행하기 위해서는 인접블록의 공간상 예측 과정, 변환 및 양자화 과정, 역양자화 및 역변환 과정 및 공간상 예측 보상 과정이 수행된 이후에야 비로소 복원된 인접 블록의 화소값을 이용해 현재블록의 공간상 예측이 가능하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 좌측에 위치한 인접 블록의 화소값을 이용하게 되면, 파이프 라인 처리가 이루어지지 않게 되며, 이러한 파이프라인 처리가 이루어지지 않는다면, 화상 데이터의 실시간 부호화 및 복호화가 이루어지지 못함으로 인해, 결국 화상 데이터의 신속한 부호화 및 복호화 처리가 지연되는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 공간상 예측을 할 때에 파이프라인(pipeline) 처리에 의해 실시간 부호화가 이루어질 수 있도록 하는 화상 데이터의 공간상 예측 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 파이프라인(pipeline) 처리에 의해 실시간 부호화가 이루어질 수 있도록 하는 화상 데이터의 부호화 장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 공간상 예측을 할 때에 파이프라인(pipeline) 처리에 의해 실시간 부호화가 이루어질 수 있도록 하는 화상 데 이터의 공간상 예측 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 파이프라인(pipeline) 처리에 의해 실시간 부호화가 이루어질 수 있도록 하는 화상 데이터의 부호화 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실시간 부호화가 이루어진 화상 데이터에 대하여 실시간 예측 보상이 가능하도록 하는 화상 데이터의 공간상 예측 보상장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실시간 부호화가 이루어진 화상 데이터에 대하여 실시간 복호화가 가능하도록 하는 화상 데이터의 복호화장치를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실시간 부호화가 이루어진 화상 데이터에 대하여 실시간 예측 보상이 가능하도록 하는 화상 데이터의 공간상 예측 보상방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 실시간 부호화가 이루어진 화상 데이터에 대하여 실시간 복호화가 가능하도록 하는 화상 데이터의 복호화방법을 제공하는데 있다.
상기의 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 공간상 예측 장치는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 공간상 예측부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 부호화 장치는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 공간상 예측부, 공간상 예측된 화소값들을 변환 및 양자화하는 변환 및 양자화부 및 변환 및 양자화된 화소값들에 대한 비트열을 생성하는 비트열 생성부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 공간상 예측 방법은 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 부호화 방법은 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 단계, 공간상 예측된 화소값들을 변환 및 양자화하는 단계 및 변환 및 양자화된 화소값들에 대한 비트열을 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 공간상 예측 보상장치는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 공간상 예측 보상부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 복호화장치는 화상 데이터의 비트열을 복호화하는 비트열 복호화부, 복호화된 화상 데이터를 역양자화 및 역변환하는 역양자화 및 역변환부 및 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 공간상 예측 보상부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 공간상 예측 보상방법은 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기의 다른 과제를 이루기 위해, 본 발명에 따른 화상 데이터의 복호화방법은 화상 데이터의 비트열을 복호화하는 단계, 복호화된 화상 데이터를 역양자화 및 역변환하는 단계 및 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 3은 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 예측 방향 결정부(100), 화소값 필터링부(120) 및 공간상 예측부(140)로 구성된다.
예측 방향 결정부(100)는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들을 이용 하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때에, 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정하고, 결정한 결과를 화소값 필터링부(120)로 출력한다.
공간상의 예측 방향은 수직 방향이 될 수도 있고, 우측 사선 방향 또는 좌측 사선방향 등이 될 수도 있다. 이러한 공간상의 예측 방향은 윗열 인접 블록들의 화소값들을 이용해 결정한다.
도 4는 4*4 블록의 화소값들 및 블록 주변의 화소값들의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 4에 도시된 4*4 블록의 화소값들에 인접하는 인접 블록들의 화소값들을 이용해 공간상의 예측 방향을 결정하는 방법을 알아본다.
먼저, 각 방향에 대해, R, G 및 B 별의 현재 블록의 화소값들과 인접블록의 화소값들의 차이값의 합들 중 각각의 차이값들의 합이 최소가 되는 값이 구해지는 방향을 공간상의 예측방향으로 결정한다. 수직 방향에 해당하는 현재 블록의 화소값들과 인접블록의 화소값들의 차이값은 각각 a'=a-A, b'=b-B, c'=c-C, d'=d-D, e'=e-A, f'=f-B, g'=g-C, h'=h-D, i'=i-A, j'=j-B, k'=k-C, l'=l-D, m'=m-A, n'=n-B, o'=o-C, p'=p-D가 된다. 이러한 수직 방향의 R, G 및 B 각각에 대한 차이값들의 합을 각각 S1 S2 및 S3이라 하자. 우측 사선 방향에 해당하는 현재 블록의 화소값들과 인접블록의 화소값들의 차이값은 각각 a'=a-P, b'=b-A, c'=c-B, d'=d-C, e'=e-O, f'=f-P, g'=g-A, h'=h-B, i'=i-N, j'=j-O, k'=k-P, l'=l-A, m'=m-M, n'=n-N, o'=o-O, p'=p-P가 된다. 이러한 우측 사선 방향의 R, G 및 B 각각에 대한 차이값들 의 합을 각각 S4 S5 및 S6라 하자. 좌측 사선 방향에 해당하는 현재 블록의 화소값들과 인접블록의 화소값들의 차이값은 각각 a'=a-B, b'=b-C, c'=c-D, d'=d-E, e'=e-C, f'=f-D, g'=g-E, h'=h-F, i'=i-D, j'=j-E, k'=k-F, l'=l-G, m'=m-E, n'=n-F, o'=o-G, p'=p-H가 된다. 이러한 우측 사선 방향의 R, G 및 B 각각에 대한 차이값들의 합을 각각 S7 S8 및 S9이라 하자. 구해진 차이값들의 합들(S1 , S2, S3, S4, S5, S6, S7 S8 및 S9) 중 R, G 및 B 각각에 대해 차이값들에 대한 크기가 자장 작은 값들을 갖는 예측방향을 R, G 및 B 각각에 대한 공간상의 예측방향으로 결정한다.
이 때 예측 방향은 R, G, B 각각 독립적으로 결정될 수 있고, 또는 R, G, B 공통으로 결정될 수도 있다. R, G, B 독립적으로 결정될 경우 상기 S1, S4 및 S 7 중 가장 작은 값을 갖는 예측 방향이 R 성분의 예측 방향으로 결정되고, 마찬가지로 S2, S5 및 S8 중 가장 작은 값을 갖는 예측 방향이 G 성분의 예측 방향으로 결정되고, S3, S6 및 S9 중 가장 작은 값을 갖는 예측 방향이 B 성분의 예측 방향으로 결정된다.
R, G, B 공통으로 결정될 때에는 SV=S1+S2+S3, SR =S4+S5+S6 및 SL=S7+S8+S 9 중 가장 작은 값을 갖는 예측 방향이 공간상의 예측 방향으로 결정된다.
두 번째 방법은 현재 블록의 화소값들과 인접블록의 화소값들의 차이값의 합과 각 방향에 대한 압축률이 고려된 방향 결정값을 구하여, 구해진 각 방향 결정값 중 크기가 가장 작은 값을 갖는 예측 방향을 공간상 예측 방향을 결정한다. 다음의 수학식 1을 이용해 방향 결정값을 구한다.
[수학식 1]
C=D+λR
여기서, C는 각 방향에 대한 방향 결정값을 의미하고, D는 각 방향에 대한 현재 블록의 화소값들과 인접블록의 화소값들의 차이값의 합을 의미하고, λ는 소정의 상수값이고, R은 각 방향에 대한 압축률을 의미한다.
화소값 필터링부(120)는 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하고, 필터링한 결과를 공간상 예측부(140)로 출력한다. 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 이유는 윗열 인접 블록들의 화소값들만을 이용하여 공간상 예측함으로 인해 나타나는 화질의 열화를 방지하기 위함이다. 도 4를 참조하여 필터링 과정을 설명한다. 수직 방향이 공간상 예측을 위한 방향으로 결정되었다면, 예측에 사용되는 화소값 A를 A의 좌우에 인접하는 화소값들에 대한 평균값으로 치환하여 사용한다. 예를 들어, 공간상 예측에 사용되는 값으로 A 대신에 (P+B)/2, (P+2A+B)/4, (2O+3P+6A+3B+2C)/16 등의 값들 중 어느 하나를 사용한다. 이와 같은 방법으로 공간상 예측에 사용되는 값으로 B 대신에 (A+C)/2, (A+2B+C)/4, (2P+3A+6B+3C+2D)/16 등의 값들 중 어느 하나를 사용한다. 나머지 인접 블록들의 화소값들도 전술한 방식으로 필터링한다. 이렇게 필터링하는 방법은 일 예에 지나지 않으며, 보다 많은 인접블록들의 화소값들을 이용하여 필터링할 수도 있다.
공간상 예측부(140)는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들을 이용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때에, 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측한다. 종래와 달리 본발명의 공간상 예측부(140)는 공간상 예측을 위한 인접블록들의 화소값들로서 윗열 인접블록들의 화소값들만을 사용한다. 예측방향은 전술한 바와 같이, 수직방향, 우측 사선방향 및 좌측 사선 방향 등이 있을 수 있다.
공간상 예측부(140)는 2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 한다. 2차원 블록은 블록의 행이 적어도 2행 이상인 것을 의미한다. 도 5는 2차원 블록에 해당하는 4*4 블록에 대한 예측 방향의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5a는 4*4 블록에 대한 우측 사선 방향으로의 공간상 예측을 나타내는 도면이고, 도 5b는 4*4 블록에 대한 수직 방향으로의 공간상 예측을 나타내는 도면이고, 도 5c는 4*4 블록에 대한 좌측 사선 방향으로의 공간상 예측을 나타내는 도면이다. 2차원 블록에 대한 도 5에 도시된 공간상 예측 방향은 일 예에 지나지 않는 것으로, 도시된 방향 이외에 보다 다양한 공간상 예측방향이 제시될 수 있다.
한편, 공간상 예측부(140)는 1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측할 수도 있다. 1차원 블록은 블록의 행이 1행에 해당하는 것을 의미한다. 도 6은 1차원 블록에 해당하는 8*1 블록에 대한 예측 방향의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 6a는 8*1 블록에 대한 수직 방향으로의 공간상 예측을 나타내는 도면이고, 도 6b는 8*1 블록에 대한 우측 사선 방향으로의 공간상 예측을 나타내는 도면이고, 도 6c는 8*1 블록에 대한 좌측 사선 방향으로의 공간상 예측을 나타내는 도면이다. 1차원 블록에 대한 도 6에 도시된 공간상 예측 방향은 일 예에 지나지 않는 것으로, 도시 된 방향 이외에 보다 다양한 공간상 예측방향이 제시될 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 부호화 장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 7은 본 발명에 의한 화상 데이터의 부호화 장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 예측방향 결정부(200), 화소값 필터링부(210), 공간상 예측부(220), RGB신호 부호화부(230), 변환 및 양자화부(240) 및 비트열 생성부(250)로 구성된다.
예측 방향 결정부(200)는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들을 이용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때에, 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정하고, 결정한 결과를 화소값 필터링부(210)로 출력한다.
공간상의 예측 방향은 수직 방향이 될 수도 있고, 우측 사선 방향 또는 좌측 사선방향 등이 될 수도 있다. 이러한 공간상의 예측 방향은 윗열 인접 블록들의 화소값들을 이용해 결정한다.
이때, 예측 방향 결정부(200)는 전술한 예측 방향 결정부(100)에서와 같이, R, G, B 각각 독립적으로 예측 방향을 결정할 수도 있고, 또는 R, G, B 공통으로 하나의 예측 방향을 결정할 수도 있다. R, G 및 B 공통으로 하나의 예측 방향을 갖는 경우, 예측방향 결정부(200)는 예측방향 중 어느 한 방향의 예측을 위해 사용되는 윗열 인접블록들과 현재 블록의 화소값들의 차이에 대한 합을 R, G 및 B 각각에 대해 구하고, 구해진 R, G 및 B 각각의 합들을 합산한 값이 최소에 해당하는 예측 방향을 공간상 예측을 위한 방향으로 결정하는 것을 특징으로 한다. 예를 들어, 전술한 각 방향에 따른 R, G 및 B 각각의 윗열 인접블록들과 현재 블록의 화소값들의 차이에 대한 합들이 S1, S2, S3, S4, S 5, S6, S7, S8 및 S9이라 하자. 수직 방향의 R, G 및 B 각각에 대한 차이값들의 합이 각각 S1, S2 및 S3이므로, 이 S 1, S2 및 S3의 합을 구하면, SV=S1+S2+S3 이 된다. 또한, 우측 사선 방향의 R, G 및 B 각각에 대한 차이값들의 합이 각각 S4, S5 및 S6이므로, 이 S4, S 5 및 S6의 합을 구하면, SR=S4+S5+S6 이 된다. 또한, 좌측 사선 방향의 R, G 및 B 각각에 대한 차이값들의 합이 각각 S7, S8 및 S9이므로, 이 S7, S8 및 S 9의 합을 구하면, SL=S7+S8+S9가 된다. 이 합들(SV, SR 및 SL) 중 값의 크기가 가장 작은 예측 방향이 공간상 예측방향으로 결정된다. 한편, R, G 및 B 각각의 합을 구할 때, 각각의 에 대해 가중치를 달리하여 합산할 수 있다. 예를 들어, S1이 R에 대한 화소값들의 차이에 대한 합이라고 하고, S2가 G에 대한 화소값들의 차이에 대한 합이라고 하고, S3이 B에 대한 화소값들의 차이에 대한 합이라 할 때, S1, S2 및 S3의 가중치를 달리하여 합을 구할 수도 있다. 즉, SV=0.3*S1+0.6*S2+0.1*S3로 표현될 수 있다. 이렇게 합산되는 S1, S2 및 S3의 가중치를 달리하는 이유는 화상에 있어서 G에 대한 처리가 중요하기 때문이다. 전술한 가중치는 예시적인 것으로 다양한 가중치가 적용될 수 있다.
한편, 전술한 화소값들의 차이값들에 대한 R, G 및 B 각각의 합들을 합산한 값과 각 방향에 대한 압축률이 고려된 방향 결정값을 구하여, 구해진 각 방향 결정값 중 크기가 가장 작은 값을 갖는 예측 방향을 공간상 예측 방향을 결정한다. 방향 결정값은 전술한 수학식 1을 이용해 구한다.
화소값 필터링부(210)는 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하고, 필터링한 결과를 공간상 예측부(220)로 출력한다. 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 이유는 윗열 인접 블록들의 화소값들만을 이용하여 공간상 예측함으로 인해 나타나는 화질의 열화를 방지하기 위함이다. 필터링 방식은 전술한 화소값 필터링부(120)에서 도시된 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
공간상 예측부(220)는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들을 이용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때에, 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하고, 예측한 결과를 RGB 신호 부호화부(230)로 출력한다. 공간상 예측부(220)는 공간상 예측을 위한 인접블록들의 화소값들로서 윗열 인접블록들의 화소값들만을 사용한다. 예측방향은 전술한 바와 같이, 수직방향, 우측 사선방향 및 좌측 사선 방향 등이 있을 수 있다.
공간상 예측부(220)는 2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 한다. 2차원 블록은 블록의 행이 적어도 2행 이상인 것을 의미한다. 2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 공간상 예측부(220)의 상세한 설명은 전술한 도 5에 설명된 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
공간상 예측부(220)는 1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측할 수도 있다. 1차원 블록은 블록의 행이 1행인 것을 의미한다. 1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 공간상 예측부(220)의 상세한 설명은 전술한 도 6에 설명된 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
RGB 신호 부호화부(230)는 공간상 예측된 R, G 및 B 화소값들 중 중복되는 정보를 제거하고, 중복된 정보가 제거된 RGB 신호를 부호화하여 변환 및 양자화부(240)로 출력한다. RGB 화상의 R, G 및 B 각각의 색상에 대해 직접 화소값들을 공간상 예측하였을 때, 공간상 예측된 R, G 및 B 각각의 색상에 대한 화소값들의 상관관계(correlation)를 이용하여 중복되는 정보를 제거하고, 중복된 부분이 제거된 RGB 신호를 부호화한다. 이러한 R, G 및 B 각각의 화소값들에 대한 상관관계를 이용하여, 중복되는 정보를 제거하는 과정에 대한 상세한 설명은 대한민국 출원발명(출원번호 03-84714)인 "레지듀 변환을 이용한 컬러영상 부호화 및 복호화방법 및 장치"에 기술되어 있다.
변환 및 양자화부(240)는 공간상 예측된 화소값들을 변환 및 양자화하고, 변환 및 양자화한 결과를 비트열 생성부(250)로 출력한다. 변환 방식은 직교 변환 부호화 방식이 적용될 수 있다. 직교 변환 부호화 방식 중에서 많이 사용되는 방식은 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform)이 있다. 이산 코사인 변환은 고속 푸리에 변환(FFT)과 마찬가지로 시간축의 화상 신호를 주파수축으로 변환하는데, 변환을 위한 계수로서 이산적 코사인 함수를 사용한다. 이산 코사인 변환은 시간축의 화상 신호를 몇 개의 신호 전력이 큰 주파수 영역과 작은 주파수 영역으로 분해하여 변환하는데, 화상 신호의 전력은 저주파수 영역에 집중되어 있기 때문에 적절한 비트 배분으로 양자화하면 전체의 비트 수를 적게 하여 데이터를 압축할 수 있다.
비트열 생성부(250)는 예측 방향 정보와 변환 및 양자화된 화소값들에 대한 비트열을 생성한다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 방법을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 8은 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
먼저, 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정한다(제300 단계). 공간상의 예측 방향은 수직 방향이 될 수도 있고, 우측 사선 방향 또는 좌측 사선방향 등이 될 수도 있다. 이러한 공간상의 예측 방향은 윗열 인접 블록들의 화소값들을 이용해 결정한다.
공간상의 예측방향을 결정하는 방식에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
제300 단계 후에, 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링한다(제302 단계). 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 이유는 윗열 인접 블록들의 화소값들만을 이용하여 공간상 예측함으로 인해 나타나는 화질의 열화를 방지하기 위함이다.
윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 방식에 대한 상세한 설명은 전술 한 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
제302 단계 후에, 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들을 이용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때에, 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측한다(제304 단계). 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때, 1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측할 수도 있고, 2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측할 수도 있다.
현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 방식에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 부호화 방법을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 9는 본 발명에 의한 화상 데이터의 부호화 방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
먼저, 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정한다(제400 단계). 공간상의 예측 방향은 수직 방향이 될 수도 있고, 우측 사선 방향 또는 좌측 사선방향 등이 될 수도 있다. 이러한 공간상의 예측 방향은 윗열 인접 블록들의 화소값들을 이용해 결정한다. 특히, 예측방향 중 어느 한 방향의 예측을 위해 사용되는 윗열 인접블록들과 현재 블록의 화소값들의 차이에 대한 합을 R, G 및 B 각각에 대해 구하고, 구해진 R, G 및 B 각각의 합들을 합산한 값이 최소에 해당 하는 예측 방향을 공간상 예측을 위한 방향으로 결정하는 것을 특징으로 한다.
공간상의 예측방향을 결정하는 방식에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
제400 단계 후에, 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링한다(제402 단계). 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 이유는 윗열 인접 블록들의 화소값들만을 이용하여 공간상 예측함으로 인해 나타나는 화질의 열화를 방지하기 위함이다.
윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 방식에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
제402 단계 후에, 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들을 이용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때에, 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측한다(제404 단계). 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측할 때, 1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측할 수도 있고, 2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측할 수도 있다.
현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 방식에 대한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로, 이하 설명을 생략한다.
제404 단계 후에, 공간상 예측된 R, G 및 B 화소값들 중 중복되는 정보를 제거하고, 중복된 정보가 제거된 RGB 신호를 부호화한다(제406 단계). RGB 화상의 R, G 및 B 각각의 색상에 대해 직접 화소값들을 공간상 예측하였을 때, 공간상 예측된 R, G 및 B 각각의 색상에 대한 화소값들의 상관관계(correlation)를 이용하여 중복되는 정보를 제거하고, 중복된 부분이 제거된 RGB 신호를 부호화한다.
제406 단계 후에, 공간상 예측된 화소값들을 변환 및 양자화한다(제408 단계). 변환 방식은 직교 변환 부호화 방식이 적용될 수 있다. 직교 변환 부호화 방식 중에서 많이 사용되는 방식은 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform)이 있다.
제408 단계 후에, 변환 및 양자화 된 화소값들에 대한 비트열을 생성한다(제410 단계). 손실 부호화 또는 무손실 부호화 방식에 의해 비트열을 생성한다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 보상장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 10은 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 보상장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 공간상 예측 보상부(500)로 구성된다.
공간상 예측 보상부(500)는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다.
전술한 공간상 예측부((140, 220)에서 공간상 예측된 화소값들은 현재 블록들의 인접블록들 중 윗열에 해당하는 윗열 인접블록들의 화소값들만을 이용하여 예측한 것이다. 이렇게 예측된 화소값들을 복호화 할 때, 공간상 예측 보상부(500)는 공간상 예측부((140, 220)의 역과정에 따라 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 복호화장치를 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 11은 본 발명에 의한 화상 데이터의 복호화장치를 설명하기 위한 일 실시예의 블록도로서, 비트열 복호화부(600), 역양자화 및 역변환부(620), RGB 신호 복호화부(640) 및 공간상 예측 보상부(660)로 구성된다.
비트열 복호화부(600)는 화상 데이터의 비트열을 복호화하고, 복호화한 결과를 역양자화 및 역변환부(620)로 출력한다.
역양자화 및 역변환부(620)는 복호화된 화상 데이터를 역양자화 및 역변환하고, 역양자화 및 역변환 된 결과를 RGB 신호 복호화부(640)로 출력한다. 역양자화 및 역변환부(620)는 변환 및 양자화 과정의 역 과정의 수행을 통해 복호화된 비트열에 대해 역양자화 및 역변환한다.
RGB 신호 복호화부(640)는 역양자화 및 역변환 된 RGB 신호를 복호화하하고, 복호화된 RGB 신호를 공간상 예측 보상부(660)로 출력한다.
공간상 예측 보상부(660)는 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다.
전술한 공간상 예측부((140, 220)에서 공간상 예측된 화소값들은 현재 블록들의 인접블록들 중 윗열에 해당하는 윗열 인접블록들의 화소값들만을 이용하여 예측한 것이다. 이렇게 예측된 화소값들을 복호화 할 때, 공간상 예측 보상부(660)는 공간상 예측부((140, 220)의 역과정에 따라 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 보상방법을 다음과 같이 설명한다.
현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다.
공간상 예측된 화소값들은 현재 블록들의 인접블록들 중 윗열에 해당하는 윗열 인접블록들의 화소값들만을 이용하여 예측한 것이다. 이렇게 예측된 화소값들을 복호화 할 때, 공간상 예측의 역과정에 따라, 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다.
이하, 본 발명에 의한 화상 데이터의 복호화방법을 첨부된 도면을 참조하여 다음과 같이 설명한다.
도 12는 본 발명에 의한 화상 데이터의 복호화방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
먼저, 화상 데이터의 비트열을 복호화한다(제700 단계).
제700 단계 후에, 복호화된 화상 데이터를 역양자화 및 역변환한다(제702 단계). 변환 및 양자화 과정의 역 과정의 수행을 통해 복호화된 비트열에 대해 역양자화 및 역변환을 수행한다.
제702 단계 후에, 역양자화 및 역변환 된 RGB 신호를 복호화한다(제704 단계).
제704 단계 후에, 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다(제706 단계). 공간상 예측된 화소값들은 현재 블록들의 인접블록들 중 윗열에 해당하는 윗열 인접블록들의 화소값들만을 이용하여 예측한 것이다. 이렇게 예측된 화소값들을 복호화 할 때, 공간상 예측의 역과정에 따라, 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상한다.
이러한 본원 발명인 화상 데이터의 공간상 예측 장치 및 방법과 그를 이용한 부호화 장치 및 방법, 화상 데이터의 공간상 예측 보상 장치 및 방법과 그를 이용한 복호화 장치 및 방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 화상 데이터의 공간상 예측 장치 및 방법과 그를 이용한 부호화 장치 및 방법, 화상 데이터의 공간상 예측 보상 장치 및 방법과 그를 이용한 복호화 장치 및 방법은 공간상 예측을 할 때에 파이프라인(pipeline) 처리가 가능하도록 함으로써, 실시간 부호화 및 그에 따른 복호화가 이루어질 수 있도록 한다.

Claims (28)

  1. 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 상기 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 상기 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 공간상 예측부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 화상 데이터의 공간상 예측 장치는
    상기 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정하는 예측방향 결정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 장치.
  3. 제1 항에 있어서, 화상 데이터의 공간상 예측 장치는
    상기 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 상기 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 화소값 필터링부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 장치.
  4. 제1 항에 있어서, 공간상 예측부는
    1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 공간상 예측부는
    2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 장치.
  6. 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 상기 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 상기 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 공간상 예측부;
    상기 공간상 예측된 화소값들을 변환 및 양자화하는 변환 및 양자화부; 및
    상기 변환 및 양자화된 화소값들에 대한 비트열을 생성하는 비트열 생성부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화장치.
  7. 제6 항에 있어서, 상기 화상 데이터 부호화 장치는
    공간상 예측된 R, G 및 B 화소값들 중 중복되는 정보를 제거하고, 상기 중복된 정보가 제거된 RGB 신호를 부호화하는 RGB 신호 부호화부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화장치.
  8. 제7 항에 있어서, 화상 데이터의 부호화 장치는
    상기 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정하는 예측방향 결정부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화장치.
  9. 제8 항에 있어서, 예측방향 결정부는
    예측방향 중 어느 한 방향의 예측을 위해 사용되는 상기 윗열 인접블록들과 상기 현재 블록의 화소값들의 차이에 대한 합을 R, G 및 B 각각에 대해 구하고, 상기 구해진 R, G 및 B 각각의 합들을 합산한 값이 최소에 해당하는 예측 방향을 공간상 예측을 위한 방향으로 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화장치.
  10. 제6 항에 있어서, 화상 데이터의 부호화 장치는
    상기 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 상기 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 화소값 필터링부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화 장치.
  11. 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 상기 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 상기 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 화상 데이터의 공간상 예측 방법은
    상기 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 방법.
  13. 제11 항에 있어서, 화상 데이터의 공간상 예측 방법은
    상기 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 상기 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 방법.
  14. 제11 항에 있어서, 화상 데이터의 공간상 예측 방법은
    1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 방법.
  15. 제11 항에 있어서, 화상 데이터의 공간상 예측 방법은
    2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 방법.
  16. (a) 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 상기 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 상기 현재 블록의 화소값들을 공간상 예측하는 단계;
    (b) 상기 공간상 예측된 화소값들을 변환 및 양자화하는 단계; 및
    (c) 상기 변환 및 양자화 된 화소값들에 대한 비트열을 생성하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화 방법.
  17. 제16 항에 있어서, 상기 화상 데이터의 부호화 방법은
    (d) 상기 윗열 인접 블록들의 화소값들에 따라 공간상의 예측 방향을 결정하고 상기 (a) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화 방법.
  18. 제16 항에 있어서, 상기 화상 데이터의 부호화 방법은
    상기 현재 블록의 공간상 예측에 사용되는 상기 윗열 인접 블록들의 화소값들을 필터링하고 상기 (a) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화 방법.
  19. 제16 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    1차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화 방법.
  20. 제16 항에 있어서, 상기 (a) 단계는
    2차원 블록에 대한 화소값들을 공간상 예측하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화 방법.
  21. 제17 항에 있어서, 상기 화상 데이터 부호화 방법은
    상기 (a) 단계 후에, 공간상 예측된 R, G 및 B 화소값들 중 중복되는 정보를 제거하고, 상기 중복된 정보가 제거된 RGB 신호를 부호화하고, 상기 (b) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화 방법.
  22. 제21 항에 있어서, 상기 (d) 단계는
    예측방향 중 어느 한 방향의 예측을 위해 사용되는 상기 윗열 인접블록들과 상기 현재 블록의 화소값들의 차이에 대한 합을 R, G 및 B 각각에 대해 구하고, 상기 구해진 R, G 및 B 각각의 합들을 합산한 값이 최소에 해당하는 예측 방향을 공간상 예측을 위한 방향으로 결정하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 부호화방법.
  23. 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 공간상 예측 보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 보상 장치.
  24. 화상 데이터의 비트열을 복호화하는 비트열 복호화부;
    상기 복호화된 화상 데이터를 역양자화 및 역변환하는 역양자화 및 역변환부; 및
    현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 공간상 예측 보상부를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 복호화장치.
  25. 제24 항에 있어서, 상기 화상 데이터의 복호화장치는
    RGB 신호를 복호화하는 RGB 신호 복호화부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 복호화 장치.
  26. 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 공간상 예측 보상 방법.
  27. (a) 화상 데이터의 비트열을 복호화하는 단계;
    (b) 상기 복호화된 화상 데이터를 역양자화 및 역변환하는 단계; 및
    (c) 현재 블록과 공간상 인접하는 인접 블록들 중 현재 블록의 윗열에 해당하는 윗열 인접 블록들만을 사용하여 공간상 예측된 화소값들을 보상하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터의 복호화 방법.
  28. 제27 항에 있어서, 상기 화상 데이터의 복호화방법은
    상기 (b) 단계 후에, RGB 신호를 복호화하고, 상기 (c) 단계로 진행하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 데이터 복호화 방법.
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