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KR20050026318A - 인트라 스킵 모드를 포함하는 비디오 인코딩_디코딩 장치및 방법 - Google Patents

인트라 스킵 모드를 포함하는 비디오 인코딩_디코딩 장치및 방법 Download PDF

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KR20050026318A
KR20050026318A KR1020030063358A KR20030063358A KR20050026318A KR 20050026318 A KR20050026318 A KR 20050026318A KR 1020030063358 A KR1020030063358 A KR 1020030063358A KR 20030063358 A KR20030063358 A KR 20030063358A KR 20050026318 A KR20050026318 A KR 20050026318A
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KR
South Korea
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intra
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skip
mode
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Application number
KR1020030063358A
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이남숙
하형석
김소영
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명은 비디오 인코딩 및 디코딩 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인트라 스킵 모드를 통해 압축률을 추가적으로 감소시킬 수 있는 비디오 인코딩 및 디코딩 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의하면 프레임간 예측 모드 뿐 아니라 프레임내 예측 모드에서도 스킵 모드를 사용함으로써, 프레임내 공간적 상관 관계가 큰 프레임의 경우 압축률을 증가시킬 수 있는 인코딩_디코딩 장치 및 방법이 제공된다.

Description

인트라 스킵 모드를 포함하는 비디오 인코딩_디코딩 장치 및 방법{Video Encoding and Decoding device comprising intra skip mode}
본 발명은 비디오 인코딩 및 디코딩 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인트라 스킵 모드를 통해 압축률을 추가적으로 감소시킬 수 있는 비디오 인코딩 및 디코딩 장치 및 방법에 관한 것이다.
MPEG4 및 H.264 표준 같은 비디오 압축 기술에서는 압축효과를 높이기 위해 여러 가지의 예측 기술을 사용한다. 이러한 예측 기술로는 모션 예측 기술에 속하는 매크로블록 스킵 모드가 있다. 이 스킵 모드는 인코더와 디코더 사이의 미리정해진 약속으로서 프레임 사이의 매크로블록 정보에 용장성(redundancy)이 있을 때 주어진 매크로블록의 정보를 전송하지 않고, 1비트의 스킵 플래그만을 전송하는 방법이다.
MPEG 4 에서는, P 픽쳐의 압축 작업중 주어진 매크로블록의 모션 예측의 결과 모션 벡터가 0 이고, 양자화 이 후의 변환 계수 값이 0이면, 스킵 플래그(not_coded)를 1 로 설정하여 전송하고 그 외의 다른 정보는 전송하지 않는다. 디코더에서는 레퍼런스 픽쳐에서 동일한 위치에 존재하는 매크로블록을 복사하여 해당 매크로블록을 재생한다.
H.264 에서는 P 슬라이스내 매크로블록의 모션 예측의 결과, 모션 벡터가 모션 벡터 프리딕터와 동일하고, 레퍼런스 인덱스가 0 이며, 양자화 계수가 모두 0 이면, 스킵 플래그를 전송한다. 인코딩 모드가 CABAC 인 경우, 스킵 플래그는 스킵 플래그(mb_skip_flag)를 1로 설정되고, 인코딩 모드가 CAVLC)인 경우, 인코더는 스킵 플래그(mb_skip_run)를 이용하여 스킵되는 매크로블록의 개수를 전송한다. 이 때 디코더에서는 레퍼런스 픽쳐내에 모션 벡터가 가리키는 곳에 위치한 매크로블록을 복사하여 해당 매크로블록을 재생한다. B 슬라이스인 경우에는, Direct_16*16 모드에서 양자화 후의 변환계수값이 모두 0 이면 스킵 플래그를 1로 설정하며, 디코더에서는 Direct_16*16 모드에서 지정된 방법으로 모션 벡터와 레퍼런스 인덱스를 이용하여 4*4 블록 16 개를 각각 복사함으로써 해당 매크로블록을 재생한다.
도 1 및 도 2 는 H.264 표준의 기존 비디오 압축 기술에서 사용되는 프레임간 스킵 모드(inter skip mode)의 동작을 나타내는 인코딩 및 디코딩 장치의 블록도이다.
모션 예측기(110)는 현재의 프레임(Fn)을 수신하여 레퍼런스 프레임(F'n-1)과 비교함으로써 모션 벡터(111) 및 레퍼런스 인덱스(112)를 생성한다. 모션 보상기(120)는 레퍼런스 프레임(F'n-1), 모션 벡터(111) 및 레퍼런스 인덱스(112)를 수신하여 예측 블록을 생성한다. 잔여 블록 생성기(130)는 현재 프레임(Fn)과 레퍼런스 프레임(F'n-1)의 차분을 취함으로써 잔여 블록(Dn)을 생성한다. 이산 코사인 변환기(140) 및 양자화기(150)는 잔여 블록(Dn)을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환 계수(X)를 생성한다.
플래그 세팅부(160)는 모션 예측기로부터 모션 벡터(111) 및 레퍼런스 인덱스(112)를 수신하여 모션 벡터 및 레퍼런스 인덱스가 0 인지를 검토한다. 또한 플래그 설정부(160)는 잔여 블록의 변환계수(X)가 0 인지를 검토한다. 모션 벡터(111), 레퍼런스 인덱스(112) 및 변환 계수(X)가 모두 0 이면, 플래그 세팅부(160)는 매크로블록의 데이터 필드내에 존재하는 1비트의 스킵 플래그(mb_skip_flag)를 1 로 설정한다. 엔트로피 인코딩부(170)는 이 스킵 플래그(mb_skip_flag)만을 인코딩하여 비트스트림을 생성할 뿐 해당 매크로블록에 관한 어떠한 정보도 인코딩하지 않는다. 생성된 비트스트림은 전송 매체(NAL)를 통해 디코더로 전송된다.
디코더에서, 전송된 비트스트림은 엔트로피 디코딩부(175)에서 디코딩된 후 스킵 플래그 판정부(165)에 의해 해당 매크로블록의 데이터필드에 존재하는 스킵 플래그(mb_skip_flag)가 1 인지 여부를 판단한다. 스킵 플래그가 1 이면, 이전에 전송된 레퍼런스 프레임(F'n-1)의 정보를 이용하여 해당 매크로블록을 복사함으로써 재생 프레임(F'n)을 생성한다. 즉 디코더는 프레임(F'n)을 재생하기 위해 이미 전송되어 재생(reconstruct)된 레퍼런스 프레임(F'n-1)을 이용한 프레임간 예측을 수행하지 않는다.
그러나, 이러한 종래 기술에 의하면, P 또는 B 유형의 매크로블록에 대해서만 스킵 모드를 수행하고 I 유형의 매크로블록에 대해서는 스킵 모드를 수행하지 않는다. 즉 동일한 픽쳐내의 주변 매크로블록이 해당 매크로블록과 동일한 경우에도 이러한 정보를 활용하지 않음으로써 보다 높은 압축 효율을 얻을 수 있는 기회를 놓치게 된다.
따라서, 본 발명은 P 또는 B 유형 뿐 아니라 I 유형의 픽쳐에 대해서도 스킵 모드를 적용함으로써 압축 효율을 최대한 증가시킨 인코딩 및 디코딩 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비디오 인코딩 장치로서, 미리결정된 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부; 인코딩되어질 매크로 블록과 상기 예측 블록을 차이를 계산하여 잔여 블록을 생성하는 잔여 블록 생성부; 상기 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환계수를 생성하는 변환부; 상기 변환 계수가 0 인지를 판정하는 변환 계수 판정부; 상기 변환 계수가 0 인 경우, 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정하는 플래그 설정부; 및 상기 인트라 스킵 플래그를 엔트로피 인코딩하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 인코딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비디오 디코딩 장치에 있어서, 미리결정된 인트라 예측 모드로 인코딩되어진 매크로블록이 포함된 비트스트림을 엔트로피 디코딩하는 엔트로피 디코딩부; 상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정부; 상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우 상기 미리결정된 인트라 예측 모드와 동일한 모드에 따라 생성된 예측 블록을 사용하여 인코딩되기전의 매크로 블록을 복원하는 매크로블록 복원부를 포함하고, 상기 인트라 스킵 플래그는, 상기 예측 블록과 인코딩되어질 매크로블록의 잔여 블록(Dn)의 변환계수가 0 일 때, 인코딩부에서 1 로 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 비디오 인코딩 장치로서, 미리결정된 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부; 인코딩되어질 매크로 블록과 상기 예측 블록을 차이를 계산하여 잔여 블록을 생성하는 잔여 블록 생성부; 상기 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환계수를 생성하는 변환부; 미리결정된 위치의 주변 매크로블록과 상기 매크로블록이 동일한 지를 판정함으로써 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 결정하는 인트라 스킵 모드 판정부; 상기 인트라 스킵 모드 판정부가 인트라 스킵 모드를 사용할 것으로 결정한 경우, 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정하는 플래그 설정부; 및 상기 인트라 스킵 플래그를 매크로블록의 데이터 필드내에 엔트로피 인코딩하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 인코딩부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에서, 상기 인트라 스킵 모드 판정부는, 인코딩되어질 매크로블록(B)과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 샘플의 차이로 이루어진 잔여 블록(CR)의 변환 계수를 생성한 후, 상기 변환 계수가 0 인지를 판정함으로써 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
또다른 바람직한 실시예에서, 상기 인트라 스킵 모드 판정부는, 인코딩되어질 매크로블록(B)의 변환 계수 및 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 변환 계수를 생성한 후 이 변환 계수들이 동일한지를 판정함으로써, 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 판정하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 비디오 디코딩 장치로서, 미리결정된 인트라 예측 모드로 인코딩되어진 매크로블록이 포함된 비트스트림을 엔트로피 디코딩하는 엔트로피 디코딩부; 상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정부; 상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우, 미리결정된 위치의 주변 매크로블록의 정보를 사용하여 디코딩되어질 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원부를 포함하고, 상기 인트라 스킵 플래그는, 인코딩되어질 매크로블록과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록이 동일할 때, 인코딩부에서 1 로 설정되는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에서, 인코딩되어질 매크로블록과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록이 동일한 지 여부는, 상기 인코딩되어질 매크로블록(B)과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 샘플의 차이로 이루어진 잔여 블록(CR)의 변환 계수를 생성한 후, 상기 변환 계수가 0 인지를 판정함으로써, 결정된다.
또한 이 때, 상기 주변 매크로블록 정보는 상기 주변 매크로블록의 샘플값이고, 상기 매크로블록 변환부는 상기 주변 매크로블록 각 샘플값을 복사함으로써 상기 매크로블록을 복원한다.
또다른 바람직한 실시예에서, 인코딩되어질 매크로블록과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록이 동일한 지 여부는, 상기 인코딩되어질 매크로블록(B)의 변환 계수 및 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 변환 계수를 생성한 후 이 변환 계수들이 동일한지를 판정함으로써, 결정된다
또한 이 때, 상기 주변 매크로블록 정보는 상기 주변 매크로블록의 변환 계수이고, 상기 매크로블록 변환부는 상기 주변 매크로블록 변환계수를 복사함으로써 상기 매크로블록을 복원한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인트라 스킵 모드를 사용한 비디오 인코딩_디코딩 방법으로서, 미리결정된 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 인트라 예측 단계; 인코딩되어질 매크로 블록과 상기 예측 블록을 차이를 계산하여 잔여 블록을 생성하는 잔여 블록 생성 단계; 상기 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환계수를 생성하는 단계; 상기 변환 계수가 0 인지를 판정하는 변환 계수 판정 단계; 상기 변환 계수가 0 인 경우, 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정하는 플래그 설정 단계; 상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정 단계; 상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우 상기 미리결정된 인트라 예측 모드와 동일한 모드에 따라 생성된 예측 블록을 사용하여 인코딩되기전의 매크로 블록을 복원하는 매크로블록 복원 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 인트라 스킵 모드를 사용한 비디오 인코딩_디코딩 방법으로서, 미리결정된 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 인트라 예측 단계; 인코딩되어질 매크로 블록과 상기 예측 블록을 차이를 계산하여 잔여 블록을 생성하는 잔여 블록 생성 단계; 상기 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환계수를 생성하는 변환 단계; 미리결정된 위치의 주변 매크로블록과 상기 매크로블록이 동일한 지를 판정함으로써 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 결정하는 인트라 스킵 모드 판정 단계; 상기 인트라 스킵 모드 판정부가 인트라 스킵 모드를 사용할 것으로 결정한 경우, 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정하는 플래그 설정 단계; 상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정 단계; 상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우, 미리결정된 위치의 주변 매크로블록의 정보를 사용하여 디코딩되어질 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 원리를 개략적으로 설명하면 다음과 같다.
본 발명에서는 비디오 코덱의 예측 과정에서 사용되는 인트라 스킵 모드를 제안한다. 인트라 스킵 모드란 해당 I 픽쳐 내에서 얻어진 특정 값 또는 특정 블록을 복사하는 것을 특징으로 하는 예측 모드를 지칭하며, 주어진 매크로블록의 데이터를 전송할 때 1비트의 스킵 플래그 정보이외의 다른 어떠한 정보도 전송하지 않는 예측 모드를 말한다.
인코더에서 I 픽쳐(슬라이스)의 예측 동작 수행의 결과 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)가 0 이면, 인코더는 여느 때와 같이 인트라 예측 모드를 통해 예측 블록(P)을 생성하고, 잔여 블록(D)을 생성하고, 잔여 블록(D)을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환 계수(X)를 생성하는 등의 종래의 코딩 과정을 거친다.
그러나 인코더에서 I 픽쳐(슬라이스)의 예측 동작 수행의 결과 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)가 1 이면, 해당 매크로블록에 관한 다른 어떠한 정보(예측 모드, 잔여블록 등)도 코딩하지 않고 매크로블록 필드내에 스킵 플래그만을 1로 설정하여 전송한다.
인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)가 1 로 설정되는 경우는 세 가지 경우가 가능하며 각각의 경우 디코더에서 해당 매크로블록을 디코딩하는 방법이 달라진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일 실시예를 상세히 설명한다.
도 3 및 도 4 는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 비디오 인코딩 및 디코딩 장치를 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치는 인트라 예측 모드에서 생성된 예측 블록과 해당 매크로블록의 차이를 나타내는 잔여 블록의 변환 계수(X)가 0 인지를 판정하는 변환 계수 판정부(300) 및 변환 계수가 0 인 경우 인트라 스킵 모드를 지시하는 인트라 스킵 플래그를 1 로 설정하는 플래그 설정부(310)를 포함한다.
현재 프레임(Fn)은 인트라 모드로 인코딩되어질 프레임을 나타내며, 이 프레임은 매크로블록 단위로 처리되어 진다. 재생된 프레임(F'n)은 인코딩 모드에서 재생 경로를 따라 재생되어진 프레임을 나타내며 이는 디코더에서 동일한 예측 모드를 통해 재생된다. 현재 프레임(Fn) 및 재생 프레임(F'n) 은 모두 예측 메모리라 불리는 가변 지연 메모리(미도시)에 저장되며 필요할 때마다 판독 및 기록된다.
예측 블록(P)과 해당 매크로블록(Fn, 101)의 차이를 나타내는 잔여 블록(Dn)이 생성된 후, 잔여 블록은 이산 코사인 변환기(140) 및 양자화기(150)에 의해 이산 코사인 변환 및 양자화되어 변환 계수(X)가 획득된다. 여기서 예측 블록(P)은 인코더와 디코더 사이에서 미리결정된 특정의 예측 모드에 따라 생성된다. 따라서 디코더는 이미 인코더에서 어떤 모드로 예측 블록을 생성하였는 지 알고 있다.
변환 계수 판정부(300)는 잔여 블록의 모든 변환 계수가 0 인지를 판단한다. 잔여 블록의 변환 계수(X) 가 모두 0 이 아니면, 플래그 설정부(305)는 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 0 으로 설정한다. 인트라 스킵 플래그가 0 으로 설정되면, 엔트로피 인코더(170)는 종래의 인코딩 방법에 따라 변환 계수(X)를 엔트로피 인코딩하여 인코딩된 비트스트림을 매크로블록의 데이터 필드내에 삽입한다.
잔여 블록의 변환 계수(X)가 모두 0 이면, 플래그 설정부(305)는 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정한다. 인트라 스킵 플래그가 1 로 설정되면, 엔트로피 인코더(170)는 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)만을 엔트로피 인코딩하여 비트스트림을 생성하고, 이를 전송 매체(NAL)를 통해 디코더로 전송한다. 해당 매크로블록에 관해서, 인트라 스킵 플래그 외의 정보는 전송되지 않는다.
디코더에서, 엔트로피 디코더(175)는 수신된 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 추출한다. 스킵 플래그 판정부(305)는 추출된 인트라 스킵 플래그가 0 인지 1 인지를 판정한다. 인트라 스킵 플래그가 0 이면, 역양자화기(155) 및 역 변환기(145)는 수신된 변환 계수를 역양자화 및 역 이산 코사인 변환하여 잔여 블록(Dn)을 생성한다. 가산기(135)는 이 잔여 블록에 미리결정된 예측 모드로 생성된 예측 블록(P)을 가산하고, 필터(180)는 가산된 블록(uF'n)을 저주파필터링함으로써 재생된 매크로블록(F'n,103)을 생성한다.
인트라 스킵 플래그가 1 이면, 매크로블록 복원부(320)는 미리결정된 예측 모드에 따라 해당 매크로블록을 재생한다. 매크로블록 복원부(320)는 인코더에서 사용된 예측 모드에 따라 해당 매크로블록의 예측 블록(P)을 생성하고, 이 예측 블록(P)은 재생된 매크로블록(321)으로 간주되어 예측 메모리(103)에 저장된다.
본 실시예에서, 인트라 예측 모드에 있어서의 용장성 정보는 잔여 블록의 변환 계수를 이용한다. 즉 잔여 블록의 이산 코사인 변환 및 양자화한 후의 변환 계수가 0 일 때 해당 매크로블록은 인트라 예측 모드에서 사용한 특정의 예측 블록을 통해 재생된다. 양자화한 후의 변환 계수가 0 일 때 인트라 스킵 모드가 사용되기 때문에, 예측 블록의 샘플값과 해당 매크로블록의 샘플값이 완전히 일치하지 않더라도 인트라 스킵 모드가 사용됨에 유의하라.
일반적으로, 전술한 미리결정된 예측 모드는 DC 예측 모드이며, 보다 상세하게는 인트라 16*16 루마 DC 예측 모드, 4*4 루마 DC 예측 모드 또는 크로마 DC 예측 모드일 수 있다. 또한, 예측 모드의 결정 및 사전 합의는 시퀀스, 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 선택될 수 있거나 영원히 고정될 수 있다.
도 5 및 도 6 는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 비디오 인코딩 및 디코딩 장치를 나타내는 도면이다.
도 5 에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 인코딩 장치는 해당 매크로블록과 주변 매크로블록의 잔여 블록(R) 의 변환 계수(CR) 가 0 인지를 판단하는 인트라 스킵 모드 판정부(530)를 포함한다. 인트라 스킵 모드 판정부(530)는 해당 매크로블록(B)과 주변 매크로블록(BN) 의 차이로 형성된 잔여 블록(R)을 생성하고, 잔여 블록의 변환 계수(CR)가 모두 0 인지를 판단한다. 잔여블록의 변환 계수(CR)는 인트라 예측 모드에서 해당 블록과 예측 블록의 차이로 형성된 잔여 블록의 변환 계수(X)와는 구별된다.
잔여 블록의 변환 계수(CR)가 0 이면, 인트라 스킵 모드 판정부(530)는 인트라 스킵 설정 신호(531)를 플래그 설정부(500)로 전송하고, 인트라 스킵 설정 신호를 수신한 플래그 설정부(500)는 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정한다. 잔여 블록의 변환 계수(CR)가 0 이 아니면, 해당 매크로블록(B)대해서 종래의 예측 동작에 따라 잔여 블록(Dn)의 생성, 변환 및 양자화를 거쳐 최종 변환 계수가 매크로블록의 데이터 필드에 삽입된다. 이 때 인트라 스킵 플래그는 0 으로 설정된다.
주변 매크로블록의 위치는 인코더와 디코더 사이에 미리 합의된 위치이다. 이는 영원히 고정될 수도 있고, 시퀀스, 픽처 또는 슬라이스 단위로 선택될 수 있다.
도 6 에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 디코더는 해당 매크로블록 데이터 필드에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지를 판단하는 스킵 플래그 판정부(510) 및 인트라 스킵 플래그에 따라 해당 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원부(520)를 포함한다. 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우, 매크로블록 복원부(520)는 주변 매크로블록의 샘플값(521)을 복사하여 해당 매크로블록에 해당하는 예측 메모리(103)의 위치에 저장한다. 주변 매크로블록의 위치는 인코더와 디코더의 스펙상에서 합의된 위치이므로 매크로블록 복원부(520)는 이 정보에 관한 위치를 스펙값으로 가진다.
도 7 및 도 8 는 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 비디오 인코딩 및 디코딩 장치를 나타내는 도면이다.
도 7 에 나타난 바와 같이, 두 번째 실시예에 의한 인코딩 장치와 유사하게, 본 실시예에 의한 인코더 역시 인트라 스킵 판정부(730) 및 스킵 플래그 설정부(700)를 포함한다. 그러나 본 실시예에 의한 인트라 스킵 판정부(730)는 해당 매크로블록의 변환 계수(C)와 주변 매크로블록의 변환 계수(C')가 동일한 지를 판단한다. 이는 두 번째 실시예가 양 블록의 잔여 블록의 변환 계수가 0 인지를 판단하는 것과 구별된다. 인트라 스킵 판정부(730)는 해당 매크로블록의 변환 계수(C) 및 주변 매크로블록의 변환 계수(C')를 구하기 위해 이산 코사인 변환기(140) 및 양자화기(150)를 이용한다.
해당 매크로블록의 변환 계수(C)와 주변 매크로블록의 변환 계수(C')가 동일하면, 인트라 스킵 판정부(730)는 인트라 스킵 설정 신호(731)를 생성하여 스킵 플래그 설정부(700)로 전송한다. 인트라 스킵 설정 신호(731)를 수신한 스킵 플래그 설정부(700)는 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1로 설정하고 이를 해당 시퀀스의 매크로블록의 데이터 필드에 삽입한다.
해당 매크로블록의 변환 계수(C)와 주변 매크로블록의 변환 계수(C')가 동일하지 않으면, 인트라 스킵 판정부(730)는 인트라 스킵 설정 신호(731)를 생성하지 않으며, 해당 매크로블록(B)대해서 종래의 예측 동작에 따라 생성된 최종 변환 계수가 매크로블록의 데이터 필드에 삽입된다. 이 때 인트라 스킵 플래그는 0 으로 설정된다.
도 8 에 나타난 바와 같이, 본 실시예에 따른 디코더는 해당 매크로블록 데이터 필드에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지를 판단하는 스킵 플래그 판정부(710) 및 인트라 스킵 플래그에 따라 해당 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원부(720)를 포함한다. 두 번째 실시예의 디코더와 상이하게, 본 실시예에 의한 디코더의 매크로블록 복원부(720)는 주변 매크로블록의 변환 계수를 복사함으로써 해당 매크로블록을 복원한다. 즉 주변 매크로블록의 변환 계수를 디코더내의 예측 메모리로부터 전송받아 이를 해당 매크로블록의 변환 계수(721)로 간주한다. 따라서 매크로블록 복원부(720)의 출력은 역양자화, 역변환 및 인트라 예측 동작을 거친 후 비로소 샘플값을 가지는 매크로블록으로 복원된다.
주변 매크로블록의 위치는, 두 번째 실시예와 마찬가지로, 인코더와 디코더의 스펙상에서 합의된 위치이므로 매크로블록 복원부(720)는 이 정보에 관한 위치를 스펙값으로 가진다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 인코딩 및 디코딩 방법을 나타내는 시간 흐름도이다.
먼저 인코더에서 잔여 블록 생성부는 해당 매크로블록과 예측 블록의 잔여 블록을 생성한다(단계 900). 여기서 예측 블록은 인코더와 디코더사이에서 미리결정된 인트라 예측 모드를 이용하여 생성된다. 바람직한 실시예에서 인트라 예측 모드는 DC 예측 모드이다. 이산 코사인 변환부 및 양자화부는 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환 계수(X)를 생성한다(단계 905). 변환 계수 판정부는 변환 계수가 0 인지를 판정한다. 변환 계수가 0 이면 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)는 1 로 설정되어 해당 매크로블록의 데이터 필드내에 삽입된다(단계 920). 변환 계수가 0 이 아니면, 해당 매크로블록에 대해서 생성된 잔여 블록의 변환계수를 모두 해당 매크로블록의 데이터 필드내에 엔트로피 인코딩하여 삽입한다(단계 925). 해당 매크로블록이 포함된 시퀀스가 디코더로 전송된다(단계 930). 디코더에서, 엔트로피 디코더는 해당 매크로블록을 엔트로피 디코딩하여 인트라 스킵 플래그를 추출하고, 인트라 스킵 플래그가 1인지를 판정한다(단계 940). 인트라 스킵 플래그가 1 이면, 매크로블록 복원부는 인코더와 디코더 사이에 미리결정된 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성하고(단계 950), 해당 매크로블록에 해당하는 예측 메모리의 위치에 전술한 예측 블록을 저장함으로써 해당 매크로블록을 복원한다(단계 960). 인트라 스킵 플래그가 0 이면 해당 매크로블록의 데이터 필드내의 모든 변환 계수를 역변환 하는 등 기존의 디코딩 과정을 모두 수행하여 매크로블록을 재생한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 프레임간 예측 모드 뿐 아니라 프레임내 예측 모드에서도 스킵 모드를 사용함으로써, 프레임내 공간적 상관 관계가 큰 프레임의 경우 압축률을 증가시킬 수 있는 인코딩_디코딩 장치 및 방법이 제공된다.
또한, 전술한 인코딩_디코딩 장치 및 방법은 기존의 H.264 표준의 인코딩 디코딩 시스템을 변경하지 않고 그대로 적용할 수 있어 구현이 용이하다.
도 1 및 도 2 는 H.264 표준의 기존 비디오 압축 기술에서 사용되는 프레임간 스킵 모드의 동작을 수행하는 인코딩 및 디코딩 장치의 블록도이다.
도 3 및 도 4 는 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 비디오 인코딩 및 디코딩 장치를 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6 는 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 비디오 인코딩 및 디코딩 장치를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8 는 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 비디오 인코딩 및 디코딩 장치를 나타내는 도면이다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 인코딩 및 디코딩 방법을 나타내는 시간 흐름도이다.

Claims (32)

  1. 비디오 인코딩 장치로서,
    미리결정된 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부;
    인코딩되어질 매크로 블록과 상기 예측 블록을 차이를 계산하여 잔여 블록을 생성하는 잔여 블록 생성부;
    상기 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환계수를 생성하는 변환부;
    상기 변환 계수에 기초하여 인트로 스킵 모드의 동작 여부를 판단하는 스킵 모드 판단부; 및
    상기 인트라 스킵 모드에 따라 생성된 매크로블록을 엔트로피 인코딩하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 인코딩부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 스킵 모드 판단부는,
    상기 변환 계수가 0 인지를 판정하는 변환 계수 판정부; 및
    상기 변환 계수가 0 인 경우, 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정하는 플래그 설정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 플래그는 신텍스에 있어서 매크로블록의 데이터 필드에 위치하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 플래그는, 상기 엔트로피 인코딩부의 인코딩 모드가 내용-기반 적응형 산술 인코딩(CABAC,Context-based adaptive arithmetic coding)인 경우, 하나의 매크로블록 스킵을 지시하는 플래그(mb_skip_flag)인 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 플래그는, 상기 엔트로피 인코딩부의 인코딩 모드가 내용-기반 가변 길이 인코딩(CAVLC, Context-based adaptive variable length coding)인 경우, 스킵되는 매크로블록의 수를 지시하는 플래그(mb_skip_run)인 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  6. 비디오 디코딩 장치에 있어서,
    전송된 인트라 스킵 플래그에 기초하여 인트라 스킵 모드의 여부를 판정하는 스킵 모드 판정부; 및
    상기 인트라 스킵 모드로 판정된 경우, 전송된 변환 계수의 디코딩 없이 이미 전송된 매크로블록의 정보를 이용하여 해당 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원부를 포함하고,
    상기 인트라 스킵 플래그는 해당 매크로블록이 해당 매크로블록이 포함된 프레임의 다른 매크로블록과 동일한 지 여부를 나타내는 비디오 디코딩 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 스킵 모드 판정부는,
    상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정부;
    상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우 상기 미리결정된 인트라 예측 모드와 동일한 모드에 따라 생성된 예측 블록을 사용하여 인코딩되기전의 매크로 블록을 복원하는 매크로블록 복원부를 포함하고,
    상기 인트라 스킵 플래그는, 상기 예측 블록과 인코딩되어질 매크로블록의 잔여 블록(Dn)의 변환계수에 기초하여 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 플래그는 상기 예측 블록과 인코딩되어질 매크로블록의 잔여 블록(Dn)의 변환계수가 0 일 때, 인코딩부에서 1 로 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 미리결정된 예측 모드는 디코더와 인코더의 스펙으로 영구히 고정적으로 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 미리결정된 예측 모드는 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스에 따라 다르게 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  11. 제 7 항에 있어서, 상기 미리결정된 예측 모드는 DC 예측 모드인 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  12. 비디오 인코딩 장치로서,
    미리결정된 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 인트라 예측부;
    인코딩되어질 매크로 블록과 상기 예측 블록을 차이를 계산하여 잔여 블록을 생성하는 잔여 블록 생성부;
    상기 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환계수를 생성하는 변환부;
    미리결정된 위치의 주변 매크로블록과 상기 매크로블록이 동일한 지를 판정함으로써 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 결정하는 인트라 스킵 모드 판정부;
    상기 인트라 스킵 모드 판정부가 인트라 스킵 모드를 사용할 것으로 결정한 경우, 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정하는 플래그 설정부; 및
    상기 인트라 스킵 플래그를 매크로블록의 데이터 필드내에 엔트로피 인코딩하여 비트스트림을 생성하는 엔트로피 인코딩부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 모드 판정부는, 인코딩되어질 매크로블록(B)과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 샘플의 차이로 이루어진 잔여 블록(CR)의 변환 계수를 생성한 후, 상기 변환 계수가 0 인지를 판정함으로써 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 모드 판정부는, 인코딩되어질 매크로블록(B)의 변환 계수 및 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 변환 계수를 생성한 후 이 변환 계수들이 동일한지를 판정함으로써, 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 플래그는, 상기 엔트로피 인코딩부의 인코딩 모드가 내용-기반 적응형 산술 인코딩(CABAC,Context-based adaptive arithmetic coding)인 경우, 하나의 매크로블록 스킵을 지시하는 플래그(mb_skip_flag)인 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  16. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 인트라 스킵 플래그는, 상기 엔트로피 인코딩부의 인코딩 모드가 내용-기반 가변 길이 인코딩(CAVLC, Context-based adaptive variable length coding)인 경우, 스킵되는 매크로블록의 수를 지시하는 플래그(mb_skip_run)인 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 장치.
  17. 비디오 디코딩 장치로서,
    미리결정된 인트라 예측 모드로 인코딩되어진 매크로블록이 포함된 비트스트림을 엔트로피 디코딩하는 엔트로피 디코딩부;
    상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정부;
    상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우, 미리결정된 위치의 주변 매크로블록의 정보를 사용하여 디코딩되어질 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원부를 포함하고,
    상기 인트라 스킵 플래그는, 인코딩되어질 매크로블록과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록이 동일할 때, 인코딩부에서 1 로 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 인코딩되어질 매크로블록과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록이 동일한 지 여부는, 상기 인코딩되어질 매크로블록(B)과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 샘플의 차이로 이루어진 잔여 블록(CR)의 변환 계수를 생성한 후, 상기 변환 계수가 0 인지를 판정함으로써, 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 주변 매크로블록 정보는 상기 주변 매크로블록의 샘플값이고, 상기 매크로블록 변환부는 상기 주변 매크로블록 각 샘플값을 복사함으로써 상기 매크로블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  20. 제 17 항에 있어서, 인코딩되어질 매크로블록과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록이 동일한 지 여부는, 상기 인코딩되어질 매크로블록(B)의 변환 계수 및 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 변환 계수를 생성한 후 이 변환 계수들이 동일한지를 판정함으로써, 결정되는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 주변 매크로블록 정보는 상기 주변 매크로블록의 변환 계수이고, 상기 매크로블록 변환부는 상기 주변 매크로블록 변환계수를 복사함으로써 상기 매크로블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 주변 매크로블록 정보는 상기 주변 매크로블록의 변환 계수 중 일부이고, 상기 매크로블록 변환부는 상기 주변 매크로블록의 일부의 변환계수를 복사함으로써 상기 매크로블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  23. 제 21 항에 있어서, 상기 주변 매크로블록 정보는 각 샘플값의 DC값인 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 장치.
  24. 인트라 스킵 모드를 사용한 비디오 인코딩 방법으로서,
    미리결정된 인트라 예측 모드로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 인트라 예측 단계;
    인코딩되어질 매크로 블록과 상기 예측 블록을 차이를 계산하여 잔여 블록을 생성하는 잔여 블록 생성 단계;
    상기 잔여 블록을 이산 코사인 변환 및 양자화하여 변환계수를 생성하는 단계;
    상기 변환 계수에 기초하여 인트라 스킵 모드의 동작 여부를 판단하는 스킵 모드 판정 단계; 및
    상기 인트라 스킵 모드에 따라 생성된 매크로블록을 엔트로피 인코딩하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 인코딩 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 스킵 모드 판정 단계는,
    상기 변환 계수가 0 인지를 판정하는 변환 계수 판정 단계; 및
    상기 변환 계수가 0 인 경우, 인트라 스킵 플래그(I_skip_flag)를 1 로 설정하는 플래그 설정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 상기 스킵 모드 판정 단계는, 인코딩되어질 매크로블록(B)과 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 샘플의 차이로 이루어진 잔여 블록(CR)의 변환 계수를 생성한 후, 상기 변환 계수가 0 인지를 판정함으로써 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 방법.
  27. 제 24 항에 있어서, 상기 스킵 모드 판정 단계는, 인코딩되어질 매크로블록(B)의 변환 계수 및 미리결정된 위치의 주변 매크로블록(BN)의 변환 계수를 생성한 후 이 변환 계수들이 동일한지를 판정함으로써, 인트라 스킵 모드의 사용 여부를 판정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 인코딩 방법.
  28. 인트라 스킵 모드를 사용한 비디오 디코딩 방법으로서,
    전송된 인트라 스킵 플래그에 기초하여 인트라 스킵 모드의 여부를 판정하는 스킵 모드 판정 단계;
    상기 인트라 스킵 모드로 판정된 경우, 전송된 변환 계수의 디코딩 없이 이미 전송된 매크로블록의 정보를 이용하여 해당 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원 단계를 포함하고,
    상기 인트라 스킵 플래그는 해당 매크로블록이 해당 매크로블록이 포함된 프레임의 다른 매크로블록과 동일한 지 여부를 나타내는 비디오 디코딩 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 스킵 모드 판정 단계는,
    상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정 단계;
    상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우 상기 미리결정된 인트라 예측 모드와 동일한 모드에 따라 생성된 예측 블록을 사용하여 인코딩되기전의 매크로 블록을 복원하는 매크로블록 복원 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 매크로블록내에 포함된 인트라 스킵 플래그가 1 인지 판정하는 스킵 플래그 판정 단계;
    상기 인트라 스킵 플래그가 1 인 경우, 미리결정된 위치의 주변 매크로블록의 정보를 사용하여 디코딩되어질 매크로블록을 복원하는 매크로블록 복원 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
  31. 제 29 항에 있어서, 상기 주변 매크로블록 정보는 상기 주변 매크로블록의 샘플값이고, 상기 매크로블록 복원 단계는 상기 주변 매크로블록 각 샘플값을 복사함으로써 상기 매크로블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
  32. 제 29 항에 있어서, 상기 주변 매크로블록 정보는 상기 주변 매크로블록의 변환 계수이고, 상기 매크로블록 복원 단계는 상기 주변 매크로블록 변환계수를 복사함으로써 상기 매크로블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코딩 방법.
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