KR100303085B1 - 이진형상신호부호화장치및방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 고려하여 콘텍스트를 구성하고, 이 구성된 콘텍스트를 이용하여 이진 형상 신호를 산술 부호화할 수 있도록 한 이진 형상 신호 부호화 기법에 관한 것으로, 이를 위하여 본 발명은, 지그재그 스캐닝을 통해 부호화하고자 하는 BAB 내 이진 화소들의 부호화 순서를 결정하고, 수직 성분의 화소간 상관도와 수평 성분의 화소간 상관도를 동시에 충족시킬 수 있는 이진 화소들로 현재 콘텍스트를 구성하며, 지그재그 스캐닝을 통해 결정되는 목표 화소에 대해 현재 콘텍스트 및/또는 이전 콘텍스트를 이용하는 확률 값 산출을 통해 산술 부호화를 수행하도록 함으로써, 이진 형상 신호의 부호화 효율을 더욱 증진시킬 수 있는 것이다.

Description

이진 형상 신호 부호화 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ENCODING BINARY SHAPE SIGNALS IN SHAPE CODING TECHNIQUE}

본 발명은 영상 프레임에서 추출한 이진 형상 신호를 부호화하는 기법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프레임 또는 필드 단위의 이진 형상 정보를 부호화할 때 이진 형상 신호내의 각 화소 값들을 적응적으로 산술 부호화하는 데 적합한 이진 형상 신호 부호화 장치 및 방법에 관한 것이다.

비디오 전화, 원격 화상 회의 및 고 선명 텔레비전 시스템과 같은 디지털 방송 수신 시스템에 있어서, 비디오 프레임 신호내의 비디오 라인 신호가 화소 값으로서 표현되는 디지털 데이터의 시퀀스(sequence)를 포함하기 때문에, 각각의 비디오 프레임 신호를 규정하는 데에는 다량의 디지털 데이터가 필요하다. 그러나, 통상적인 전송 채널의 사용 가능한 주파수 대역폭은 제한적이므로, 이를 통해 다량의 디지털 데이터를, 특히 비디오 전화 및 원격 화상 회의 시스템에 사용되는 낮은 비트 속도의 비디오 신호 부호화기들(encoders)로 전송하기 위해, 여러 가지 데이터 압축 기법을 사용하여 데이터의 크기(volume)를 압축시키거나 혹은 감소시키는 것이 필수적이다.

낮은 비트율의 부호화 시스템에 있어서, 비디오 신호들을 부호화하기 위한 여러 가지 기법들 중의 하나로서는 객체 지향형 분석-합성 코딩 기법으로 지칭되는 기법이 있으며, 이러한 기법에서 입력 비디오 이미지는 객체들로 분할되고, 각 객체의 움직임, 윤곽선 및 화소 데이터를 정의하기 위한 3 세트의 변수(파라미터)들은 그 신호 특성상 서로 다른 부호화 채널을 통해 각각 처리된다.

이러한 객체 지향형 분석-합성 코딩 체계의 일실시 예는 MPEG(동영상 전문가 그룹)4(MPEG-4)로서 지칭되며, 이것은 낮은 비트 속도 통신과, 쌍방향 멀티미디어(interactive multimedia)(예를 들면, 게임, 쌍방향 TV 등) 및 감시장비와 같은 애플리케이션에서 내용 기반형 쌍방향성(content-based interactivity)과, 개선된 부호화 효율 및/또는 범용 억세스성(accessibility)을 허용하기 위한 오디오-비디오 부호화 표준을 제공하기 위해 마련되었다.

MPEG-4에 따르면, 입력 비디오 이미지는 다수의 비디오 객체 평면들(Video Object Plane : VOP's)로 분할되는 데, 이는 사용자가 액세스할 수 있고 다룰 수 있는 비트 스트림(bitstream)인 실체들에 대응한다. VOP는 객체로서 지칭되며 그 폭과 높이가 각각 객체를 둘러싸는 16 화소(매크로 블록 사이즈)의 정수 배인 사각형 중에서 최소 크기인 경계 사각형(bounding rectangle)으로 표현되므로 부호화기가 입력 비디오 이미지를 VOP 단위로 처리할 수 있다.

MPEG-4에서 설명된 VOP는 루미넌스(luninace) 및 크로미넌스(chrominance) 데이터로 구성되는 형상 정보 및 색 정보(color information)를 포함하는 데, 여기에서 이진 형상 신호들로 표시된 형상 정보는 알파 평면(alpha plane)으로서 지칭된다. 알파 평면은 각각 16 × 16 이진 화소들을 갖는 다수의 이진 알파 블록들(BAB: Binary Alpha Block)로 분할된다. 각각의 이진 화소들은 배경 화소 혹은 객체 화소 중 하나로 분류되며, 객체 내에 있는 객체 화소가 다른 이진 화소 값, 예를 들면 255의 값을 갖도록 할당되는데 사용되는 반면에, 알파 평면내의 객체 밖에 위치된 배경 화소는 이진 화소 값, 예를 들면 0의 값을 갖도록 할당되는데 사용된다.

한편, 종래의 이진 형상 부호화 기법에서는 부호화의 효율을 증진시키기 위해 BAB 내의 모든 이진 화소들을 부호화하여 전송하는 것이 아니라 각 BAB들에 대해 부호화 조건을 나타내거나 특징짓는 모드 신호 또는 모드 신호와 부호화된 이진 화소 값(즉, 내용 정보)을 전송하는 방법을 채용하고 있다. 예를 들면, BAB 내의 모든 이진 화소들이 객체 화소들일 때 전송되어야 할 부호화된 이진 화소 값들을 발생시키기 위해 객체 화소들의 이진 화소 값들을 부호화하는 대신에, BAB 내의 모든 이진 화소들이 객체 화소들임을 알려주는 모드 신호만을 부호화하여 전송하는 것이 바람한 데, 이와 같이 BAB에 대한 이진 형상 정보와 같은 대응 부호화 모드 신호를 전송함으로써 부호화 효율을 증진시킬 수 있다.

다른 한편, BAB 내의 각 이진 화소들은 콘텍스트 기반 산술 부호화(context-based arithmetic encoding : CAE) 방법과 같은 통상적인 비트 맵 기반형 형상 코딩 방법을 사용하여 부호화된다. 즉, 인트라 모드(intra mode)에서, 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 모든 이진 화소들은 인트라 CAE 방법을 사용하여 부호화되어 인트라 부호화된 BAB로 생성되는 데, 인트라 CAE 방법에서 현재 프레임 내 BAB의 이진 화소의 콘텍스트 값은 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 이진 화소 주위에 있는 이진 화소의 콘텍스트 값을 이용하여 얻어진다.

반면에, 인터 모드(inter mode)에서 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 모든 이진 화소들은 인터 CAE 방법을 사용하여 부호화되어 인터 부호화된 BAB로 생성되는 데, 인터 CAE 방법에서 현재 프레임 내 BAB의 이진 화소의 콘텍스트 값은 현재 프레임(또는 VOP)내 BAB의 이진 화소 주위에 있는 이진 화소의 콘텍스트 값과 이전 프레임 내 이진 화소의 콘텍스트 값을 이용하여 얻어진다.(참조 : MPEG-4 Video Verification Model Version 7.0, International Organisation for Standardisation, Coding of Moving Pictures And Associated Audio Information, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG97/N1642, Bristol, April 1997, pp 28-30)

한편, 이진 형상 신호 내 이진 화소 값들을 부호화하는 종래 방법에서는, 인트라 모드의 경우 한 화소단위로 부호화하고자 하는 현재 화소 값을 부호화할 때, 현재 화소에 인접하는 기 부호화된 소정범위의 화소 값(즉, 콘텍스트 값)들을 이용하여 산술 부호화를 수행, 즉 일 예로서 도 6a에 도시된 바와 같이, 부호화하고자 하는 목표 화소가 굵은 실선으로 도시되어 참조번호 N으로써 표시된 화소라 할 때기 부호화된 현재 프레임 내 a1 - a10 의 인접 화소들로 된 콘텍스트 값을 이용하여 산술 부호화를 수행하고 있다.

또한, 상기한 종래 방법에서는, 인터 모드의 경우 현재 프레임의 인접 화소 값(현재 콘텍스트 값)들과 이전 프레임의 인접하는 화소 값(이전 콘텍스트 값)들을 이용하여 산술 부호화를 수행, 즉 일 예로서 도 6b 및 도 6c에 각각 도시된 바와 같이, 부호화하고자 하는 현재 화소가 굵은 실선으로 도시되어 참조번호 N으로써 표시된 화소라 할 때 이전에 기 부호화된 현재 프레임 내 b1 - b4 의 인접 화소들로 된 현재 콘텍스트 값 및 이전 프레임 내 b5 - b8 의 인접 화소들로 된 이전 콘텍스트 값을 이용하여 산술 부호화를 수행하고 있다.

즉, 종래 방법에서는 상술한 바와 같이 인트라 모드 또는 인터 모드 시에 한 화소단위로 산술 부호화를 수행하므로 하나의 BAB(예를 들면, 16×16 블록)에 대해 256번의 산술 부호화를 수행하였다.

잘 알려진 바와 같이, 이진 형상 신호를 부호화에 있어서 콘텍스트에 의한 확률 값은 부호화 효율을 결정하는 중요한 요소 중의 하나이다. 따라서, 콘텍스트를 구성하는 주변 화소들을 어떻게 구성하는 가의 관건은 부호화 효율을 고려할 때 대단히 중요한 요소가 된다고 볼 수 있다.

한편, 상술한 종래 방법에서는 M×M 블록에 대해 행 또는 열 방향으로 각 이진 화소 값들을 산술 부호화하는 데, 이때 이용되는 콘텍스트는 기 부호화된 이진 화소 값들로 구성되므로, 실제적으로 동, 서, 남, 북의 4방향 중 서, 북 방향의 두 이진 화소 값은 콘텍스트로 이용되는 반면에 동, 남 방향의 두 이진 화소 값은 콘텍스트로 이용되지 않는다. 즉, 종래 방법에서는 이진 형상 신호를 산술 부호화할 때 수직 성분의 화소간 상관도는 고려하고 있으나 수평 성분의 화소간 상관도는 고려하지 못하고 있다. 즉, 수직 성분의 화소간 상관도만을 고려한 콘텍스트 구성을 갖는 종래 방법은 이진 형상 신호의 부호화 효율을 증진시키는 데 한계를 가질 수밖에 없었다.

따라서, 이진 형상 신호를 산술 부호화할 때 수직 성분의 화소간 상관도 뿐만 아니라 수평 성분의 화소간 상관도를 고려할 수 있도록 콘텍스트를 구성할 수만 있다면, 이진 형상 신호의 부호화 효율을 더욱 증진시킬 수 있을 것이다.

그러나, 상술한 바와 같이 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 동시에 고려하는 콘텍스트를 구성하여 이진 형상 신호를 산술 부호화를 기법에 대해서는 현재 전혀 알려진 바가 없는 실정이다.

따라서, 본 발명은 상술한 점에 착안하여 안출한 것으로, 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 고려하여 콘텍스트를 구성하고, 이 구성된 콘텍스트를 이용하여 이진 형상 신호를 산술 부호화할 수 있는 이진 형상 신호 부호화 장치 및 그 부호화 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 일 관점에 따른 본 발명은, 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 M×M의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기 설정된 다수의 모드 신호와 부호화할 BAB의 이진 화소 값들인 내용 정보로 분류하여 부호화하는 복합 이진 형상 신호 부호화 시스템에서 상기 내용 정보를 부호화하는 장치에 있어서, 부호화할 M×M의 현재 BAB를 좌상 측으로부터 지그재그 스캐닝하여 부호화하고자 하는 목표 화소들을 순차 결정하는 목표 화소 결정 수단; 상기 다수의 모드 신호 및 부호화할 M×M BAB의 이진 화소 값들에 의거하여 현재 형상 프레임 또는 이전 형상 프레임을 재구성하는 재구성 블록; 재구성된 상기 M×M 현재 BAB를 각 주변에 걸쳐 보더 영역을 갖는 N×N의 확장 현재 BAB로 변환시키는 보더 영역 생성 블록; 부호화를 위한 목표 화소가 결정될 때, 상기 결정된 목표 화소에 인접하는 상기 확장 현재 BAB 내 기 설정된 이진 화소로 된 현재 콘텍스트 및 이전 프레임 내 대응하는 위치의 기 설정된 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 생성하고, 이때 생성되는 현재 콘텍스트가 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 충족시키는 상기 확장 현재 BAB 내 인접하는 이진 화소들로 구성되는 콘텍스트 결정 블록; 및 상기 생성된 현재 콘텍스트 및 이전 콘텍스트를 이용하여 상기 결정된 목표 화소에 대한 확률 값을 산출하고, 이 산출된 확률 값을 산술 부호화하는 산술 부호화 블록으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위한 다른 관점에 따른 본 발명은, 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 M×M의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기 설정된 다수의 모드 신호와 부호화할 BAB의 이진 화소 값들인 내용 정보로 분류하여 부호화하는 복합 이진 형상 신호 부호화 시스템에서 상기 내용 정보를 부호화하는 방법에 있어서, 부호화할 M×M의 현재 BAB를 좌상 측으로부터 지그재그 스캐닝하여 부호화하고자 하는 목표 화소들을 순차 결정하는제 1 과정; 상기 M×M 현재 BAB를 각 주변에 걸쳐 보더 영역을 갖는 N×N의 확장 현재 BAB로 변환시키는 제 2 과정; 인트라 부호화 모드 또는 인터 부호화 모드에 응답하여, 상기 결정된 목표 화소에 인접하는 상기 확장 현재 BAB 내 기 설정된 이진 화소로 된 현재 콘텍스트 및 이전 프레임 내 대응하는 위치의 기 설정된 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 생성하고, 이때 생성되는 현재 콘텍스트가 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 충족시키는 상기 확장 현재 BAB 내 인접하는 이진 화소들로 구성되는 제 3 과정; 상기 생성된 현재 콘텍스트에 부호화되지 않은 미래 이진 화소가 존재하는 지의 여부를 체크하는 제 4 과정; 상기 체크 결과 상기 생성된 현재 콘텍스트 내에 상기 미래 이진 화소가 존재할 때, 상기 미래 이진 화소를 상기 현재 콘텍스트 내 인접하는 이진 화소 값으로 충전시켜 갱신된 현재 콘텍스트를 생성하는 제 5 과정; 및 상기 생성된 또는 갱신된 현재 콘텍스트 및 이전 콘텍스트를 이용하여 상기 결정된 목표 화소에 대한 확률 값을 산출하고, 이 산출된 확률 값을 산술 부호화하는 제 6 과정으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명에 따른 이진 형상 신호 부호화 기법을 적용하는 데 적합한 이진 형상 신호 부호화 시스템의 블록구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이진 형상 신호 부호화 장치의 블록구성도,

도 3은 본 발명에 따라 M×M 블록 내 화소(이진 형상 신호)들을 지그재그 스캐닝하여 부호화를 위한 목표 화소를 결정하는 과정을 설명하기 위해 도시한 블록 예시도,

도 4는 콘텍스트의 생성을 위해 확장된 보더 영역을 갖는 N×N 확장 블록의 일 예를 도시한 도면,

도 5는 본 발명에 따라 이진 형상 신호를 한 화소 단위로 산술 부호화할 때 인접하는 주변 화소 값인 콘텍스트 값을 참조하는 경우의 일 예를 도시한 것으로, 5a는 인트라 모드 부호화의 경우를, 5b 및 5c는 인터 모드 부호화의 경우를 각각 도시한 도면,

도 6은 종래 방법에 따라 이진 형상 신호를 한 화소 단위로 산술 부호화할 때 인접하는 주변 화소 값인 콘텍스트 값을 참조하는 경우의 일 예를 도시한 것으로, 6a는 인트라 모드 부호화의 경우를, 6b 및 6c는 인터 모드 부호화의 경우를 각각 도시한 도면.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

102 : 모드 추출 블록 104 : 모드 부호화 블록

106 : 콘텍스트 발생 블록 108 : 형상 부호화 블록

110 : 데이터 MUX 1060 : 재구성 블록

1062 : 보더 영역 생성 블록 1064 : 콘택스트 결정 블록

1080 : 스캐닝 블록 1082 : 목표 화소 결정 블록

1084 : 확률 테이블 1086 : 산술 부호화 블록

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 이진 형상 신호 부호화 기법을 적용하는 데 적합한 이진 형상 신호 부호화 시스템의 블록구성도를 나타낸다. 동 도면에 도시된 바와 같이, 이진 형상 신호 부호화 시스템은, 모드 추출 블록(102), 모드 부호화블록(104), 콘텍스트 발생 블록(106), 형상 부호화 블록(108) 및 데이터 MUX(110)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 모드 추출 블록(102)에서는, 이진 형상 신호 프레임에서 분할된 각 BAB에 대한 기 설정된 다수의 모드 신호를 추출, 예를 들면 BAB에 대한 형상의 움직임 벡터(예를 들면, 현재 프레임 내 현재 BAB와 이전 프레임에서 결정된 탐색 영역 내 후보 BAB간의 움직임 벡터)가 제로(0)로서 정의되며 BAB 내의 모든 이진 화소들이 부호화될 필요가 없음을 의미하는 모드 신호(S1), 움직임 벡터가 제로(0)로서 정의되지 않으며 BAB 내의 모든 이진 화소들이 부호화될 필요가 없음을 의미하는 모드 신호(S2), BAB 내의 모든 이진 화소들이 배경 화소들로서 정의됨을 의미하는 모드 신호(S3), BAB 내의 모든 이진 화소들이 객체 화소들로서 정의됨을 의미하는 모드 신호(S4), BAB 내 이진 화소 값들이 인트라 CAE 방법으로 부호화되었는지 인터 CAE 방법으로 부호화되었는지를 나타내는 인트라/인터 모드 신호(S5) 등과 같은 다수의 모드 신호를 추출하여 라인 L11을 통해 모드 부호화 블록(104)으로 제공하고, 또한 해당 BAB 내 모든 이진 화소 값들이 부호화될 필요가 있을 때 해당 BAB 내 이진 화소 값들을 라인 L12를 통해 화소 부호화 블록(106)으로 제공한다.

이때, 라인 L11 상에 발생하는 모드 신호(S1, S2, S3, S4)와 라인 L12 상에 발생하는 산술 부호화를 위한 각 BAB의 이진 화소 값들은 콘텍스트 발생 블록(106)으로 제공되는 데, 이것은 인터 모드 부호화 또는 인트라 모드 부호화 시에 각 이진 화소 값을 산술 부호화하는 데 이용되는 콘텍스트의 생성을 위해 필요한프레임(현재 프레임 및/또는 이전 프레임)을 재구성하기 하기 위해서이다. 즉, 콘텍스트 발생 블록(106)에서는 다수의 모드 신호와 BAB의 이진 화소 값들에 의거하여 현재 프레임 및/또는 이전 프레임을 재구성한다.

상기와 같이 이진 형상 신호 프레임에서 분할된 각 BAB에 대해 기 설정된 다수의 모드 신호를 검출하는 방법으로서는, 예를 들면 본 출원인에 의해 1997년 12월 30일자로 대한민국 특허청에“이진 형상 신호 부호화 방법 및 장치”의 명칭으로 특허 출원된 것에 상세하게 기술되어 있다.(참조 : 특허 출원번호 제97-78372호)

다음에, 모드 부호화 블록(104)에서는 라인 L11을 통해 모드 추출 블록(102)으로부터 제공되는 다수의 모드 신호를, 예를 들면 호프만 부호화를 통해 부호화하며, 이와 같이 부호화된 모드 신호는 라인 L13을 통해 데이터 MUX(110)로 제공된다.

한편, 콘텍스트 발생 블록(106)에서는 라인 L11 상에 발생하는 모드 신호(S1, S2, S3, S4)와 라인 L12 상에 발생하는 각 BAB의 이진 화소 값들을 이용하여 현재 프레임 및/또는 이전 프레임을 재구성하며, 또한 라인 L14를 통해 형상 부호화 블록(108)으로부터 현재 부호화하고자 하는 목표 화소가 제공될 때 이 목표 화소에 대응하는 콘텍스트를 발생, 예를 들어 현재의 부호화 모드가 인트라 모드일 때 도 5a에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 현재 콘텍스트를 생성하여 라인 L15 상에 제공하고, 현재의 부호화 모드가 인터 모드일 때 도 5b 및 5c에 도시된 바와 같은 구성을 갖는 현재 콘텍스트 및 이전 콘텍스트를 생성하여 라인 L15 상에 제공하는 데, 이와 같이 현재 콘텍스트 및/또는 이전 콘텍스트를 생성하는 구체적인 과정에 대해서는 콘텍스트 발생 블록(106)에 대한 세부 구성을 보여주는 도 2를 참조하여 후에 상세하게 기술될 것이다.

다른 한편, 형상 부호화 블록(108)은, 라인 L12를 통해 모드 추출 블록(102)으로부터 제공되는 BAB내 모든 이진 화소 값들에 대해 기 부호화된 현재 프레임의 콘텍스트 값(현재 콘텍스트 값) 및/또는 이전 프레임의 콘텍스트 값(이전 콘텍스트 값)을 이용하여 한 화소 단위로 산술 부호화를 수행하여 부호화된 이진 화소 값들을 라인 L16을 통해 데이터 MUX(110)로 제공하는 데, 이러한 형상 부호화 블록(108)에서 본 발명에 따라 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 참조하여 BAB 내 이진 화소 값들을 산술 부호화하는 구체적인 동작 과정에 대해서는 첨부된 도 2를 참조하여 후에 상세하게 기술될 것이다.

따라서, 데이터 MUX(110)에서는 라인 L13 상의 부호화된 BAB 모드 신호와 라인 L16 상의 부호화된 BAB 데이터를 다중화하여 도시 생략된 전송기로 전송, 예를 들면 각 BAB의 부호화된 BAB 모드 신호와 각 BAB의 부호화된 데이터(BAB 내의 이진 화소 값들)를 연속적으로 순차 다중화하여 전송기로 전송한다. 이때, 내용 정보(BAB 내의 이진 화소 값들)를 부호화할 필요가 없는 BAB인 경우 해당 BAB에 대한 부호화된 모드 신호만이 전송될 것이다.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 이진 형상 신호 부호화 시스템에 적용 가능하며, 본 발명에 따라 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 참조하여 BAB 내 이진 화소 값들을 적응적으로 산술 부호화하는 방법에대하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는 부호화할 BAB 내 이진 화소 값들을, 전술한 종래 방법에서와 같이 행 또는 열 방향으로 하여 순차 부호화하는 것이 아니라, 지그재그 방향으로 하여 순차 부호화한다는 것으로, 이러한 지그재그 형태의 순차 부호화를 통해 부호화에 이용되는 콘텍스트를 구성할 때 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 동시에 고려한다. 즉, 본 발명에 따라 인트라 CAE 모드 시에 이용되는 현재 콘텍스트는, 일 예로서 도 5a에 도시된 바와 같이, 목표 화소(n13)의 좌하 방향에 있는 화소 값(n12)을 하나 더 포함하고, 인터 CAE 모드 시에 이용되는 현재 콘텍스트 또한, 일 예로서 도 5b에 도시된 바와 같이, 목표 화소(n13)의 좌하 방향에 있는 화소 값(n12)을 하나 더 포함한다.

따라서, 본 발명에서는 콘텍스트 기반 부호화에서 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 동시에 고려하여 BAB내 이진 화소 값들을 산술 부호화함으로써, 이진 형상 신호에 대한 부호화 효율을 더욱 증진시킬 수 있다.

도 2는 콘텍스트 발생 블록(106)과 형상 부호화 블록(108)으로 된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 이진 형상 신호 부호화 장치의 블록구성도로써, 콘택스트 발생 블록(106)은 재구성 블록(1060), 보더 영역 생성 블록(1062) 및 콘텍스트 결정 블록(1064)을 포함하고, 형상 부호화 블록(108)은 스캐닝 블록(1080), 목표 화소 결정 블록(1082), 확률 테이블(1084) 및 산술 부호화 블록(1086)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 스캐닝 블록(1080)에서는 라인 L12를 통해 도 1의 모드 추출 블록(102)으로부터 제공되는 부호화하고자 하는 BAB의 이진 화소 값들을, 일 예로서 도 3에 점선으로 도시된 바와 같이, 좌상단 화소 값에서부터 점선을 따라 순차적으로 지그재그 스캐닝을 수행하여 다음 단의 목표 화소 결정 블록(1082)으로 전달하며, 목표 화소 결정 블록(1082)에서는 부호화해야 할 목표 화소를 결정한 다음 결정된 목표 화소 값을 라인 L21을 통해 산술 부호화 블록(1086) 및 콘텍스트 결정 블록(1064)으로 전달한다.

또한, 재구성 블록(1060)에서는 라인 L11 상의 각 모드 신호(SSSS) 또는 라인 L12 상의 BAB 내 이진 화소 값들을 이용하여 현재 프레임(또는 이전 프레임)을 재구성하며, 여기에서 재구성되는 BAB는 다음 단의 보더 영역 생성 블록(1062)으로 제공된다.

다음에, 보더 영역 생성 블록(1062)은, 일 예로서 도 4에 도시된 바와 같이, 16×16의 BAB(A)에 대해 확장된 보더 영역(B1, B2)을 갖는 18×18의 확장 BAB로 변환하여 콘텍스트 결정 블록(1064)으로 제공하는 데, 이때 확장되는 보더 영역 내 화소 값들 중 BAB(A)의 상측 및 좌측 부분의 화소 값들(B1)은 현재 프레임의 기 부호화된 인접 BAB의 대응 화소 값들로 채워지고, 아직 존재하지 않는(즉, 부호화되지 않은) 우측 및 하측 부분의 화소 값들(B2)은 모두 제로(0)값으로 채우는 기법을 통해 생성하거나 혹은 본 출원인에 의해 1997년 9월 26일자로 대한민국 특허청에“형태 부호화를 위한 보더 화소 예측 장치 및 방법”의 명칭으로 특허 출원된 기법을 이용하여 실현할 수 있다.(특허 출원 제97-49176호)

여기에서, BAB(A)를 보더 영역(B1, B2)을 갖는 확장 BAB로 변환시키는 것은 BAB내 이진 화소 값을 산술 부호화할 때 필요로 하는 콘텍스트를 형성하기 위한 것으로, 예를 들어 인트라 모드 부호화에서 현재 부호화될 이진 화소 값이 도 4의 n1이라고 가정할 때 이에 대응하여 결정되는 현재 콘텍스트 값은 도 4에서 사선으로 표시된 부호 x와 같이 될 것이다.

한편, 콘텍스트 결정 블록(1064)에서는 라인 L21을 통해 목표 화소 결정 블록(1082)으로부터 현재 부호화하고자 하는 목표 화소 값이 제공될 때 해당 목표 화소 값에 대응하는 콘텍스트 값을 결정하여 라인 L23을 통해 산술 부호화 블록(1086)으로 제공하는 것으로, 현재 부호화 모드가 인트라 CAE 모드일 때 기 부호화된 현재 프레임 내에서 결정된 목표 화소에 대응하는 기 설정된 현재 콘텍스트 값(목표 화소에 인접하는 화소들로 구성된 콘텍스트 값)을 결정하여 라인 L23 상에 발생하고, 현재 부호화 모드가 인터 CAE 모드일 때 기 부호화된 현재 프레임 내에서 결정된 목표 화소에 대응하는 기 설정된 현재 콘텍스트 값과 이전 프레임 내 목표 화소에 대응하는 이전 화소에 인접하는 화소들로 구성된 이전 콘텍스트 값을 각각 결정하여 라인 L23 상에 발생한다.

이때, 인트라 모드 부호화에서 본 발명에 따라 결정되는 현재 콘텍스트 및 인터 모드 부호화에서 결정되는 현재 콘텍스트는 수직 성분의 화소간 상관도와 수평 성분의 화소간 상관도를 동시에 고려할 수 있도록 목표 화소의 좌하 측에 위치하는 화소를 포함하는 다수의 인접 화소들로 각각 구성된다. 즉, 일 예로서 도 5a에 도시된 바와 같이, 인트라 모드에서 부호화될 목표 화소가 n13인 경우 현재 콘텍스트는 목표 화소(n13)의 좌하 측에 위치하는 화소(n12)를 포함하는 다수의 인접 화소들(n4, n9, n3, n5, n8, n14, n17, n2, n6, n7)로 구성되며, 인터 모드에서 부호화될 목표 화소가 n13인 경우 현재 콘텍스트는 목표 화소(n13)의 좌하 측에 위치하는 화소(n12)를 포함하는 다수의 인접 화소들(n9, n5, n8, n14)로 구성된다.

여기에서, n12의 이진 화소는 종래 방법에 따라 부호화를 수행하는 경우 아직 부호화되지 않은 미래 화소로서 존재하게 되지만, 본 발명에 따라 지그재그 스캐닝을 통해 순차 부호화를 수행하는 경우 n13의 이진 화소에 앞서 먼저 부호화된 이진 화소로써 존재하기 때문에 콘텍스트를 구성하는 화소로서 이용할 수 있다.

한편, 상기와는 달리 현재 부호화하고자 하는 목표 화소가 BAB의 상측에서 좌하 측으로 내려오는 위치에 존재하는 화소, 예를 들어 도 3에 도시된 BAB에서 목표 화소가 n17인 경우라 가정할 때, n17 목표 화소의 좌하 측에 위치하는 n18의 화소(즉, n17 화소의 콘텍스트를 구성하는 다수의 이진 화소중 한 이진 화소)는 아직 부호화되지 않은 미래 화소이므로 아직 화소 값이 규정되어 있지 않은 상태이다. 따라서, 이 경우에는 규정되지 않은 n18의 화소 값은 그 상측에 위치하는 기 부호화된 n14 화소 값으로 대체(복사)하는 기법을 이용하여 규정함으로써 목표 화소(n17)의 콘텍스트를 구성하는 화소로써 이용할 수 있다.

다른 한편, 확률 테이블(1084)에는 각 이진 화소의 확률 분포에 따른 확률 값들이 저장되는 데, 산술 부호화 블록(1086)에서는 라인 L21을 통해 목표 화소가 제공되고 라인 L23을 통해 콘텍스트 값이 제공될 때, 다수의 인접 화소로 구성된 콘텍스트의 확률 정보에 의거하여 목표 화소에 대한 확률 값을 각각 산출하고, 이 산출된 확률 값을, 예를 들면 2진 산술 코드(binary arithmetic code)를 사용하여 부호화하며, 이와 같이 부호화된 확률 값들은 원격지 수신기로의 전송을 위해 라인L16을 통해 도 1의 데이터 MUX(110)로 전달된다.

이때, 산술 부호화 블록(1086)에서는, 현재 부호화 모드가 인트라 모드일 때 목표 화소에 대해 도 5a에 도시된 바와 같은 인접 화소 구성을 현재 콘텍스트를 이용하여 그 확률 값을 산출하고, 현재 부호화 모드가 인터 모드일 때 목표 화소에 대해 도 5b 및 5c에 도시된 바와 같은 인접 화소 구성을 현재 콘텍스트 및 이전 콘텍스트를 이용하여 그 확률 값을 산출한다.

따라서, 도 1의 데이터 MUX(110)에서는 라인 L13을 통해 모드 부호화 블록(104)에서 제공되는 부호화된 BAB 모드 신호와 도 2의 산술 부호화 블록(1086)에서 제공되는 부호화된 BAB 데이터를 다중화하여 도시 생략된 전송기로 전송한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 영상 프레임에서 추출한 이진 형상 신호 내 이진 화소 값들을 콘텍스트(현재 콘텍스트 또는 이전 콘텍스트)를 이용하여 산술 부호화할 때, 지그재그 스캐닝을 통해 BAB 내 이진 화소들의 부호화 순서를 결정하고, 수직 성분의 화소간 상관도와 수평 성분의 화소간 상관도를 동시에 충족하도록 콘텍스트를 구성함으로써, 이진 형상 신호의 부호화 효율을 더욱 증진시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 M×M의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기 설정된 다수의 모드 신호와 부호화할 BAB의 이진 화소 값들인 내용 정보로 분류하여 부호화하는 복합 이진 형상 신호 부호화 시스템에서 상기 내용 정보를 부호화하는 장치에 있어서,

   부호화할 M×M의 현재 BAB를 좌상 측으로부터 지그재그 스캐닝하여 부호화하고자 하는 목표 화소들을 순차 결정하는 목표 화소 결정 수단;

   상기 다수의 모드 신호 및 부호화할 M×M BAB의 이진 화소 값들에 의거하여 현재 형상 프레임 또는 이전 형상 프레임을 재구성하는 재구성 블록;

   재구성된 상기 M×M 현재 BAB를 각 주변에 걸쳐 보더 영역을 갖는 N×N의 확장 현재 BAB로 변환시키는 보더 영역 생성 블록;

   부호화를 위한 목표 화소가 결정될 때, 상기 결정된 목표 화소에 인접하는 상기 확장 현재 BAB 내 기 설정된 이진 화소로 된 현재 콘텍스트 및 이전 프레임 내 대응하는 위치의 기 설정된 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 생성하고, 이때 생성되는 현재 콘텍스트가 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 충족시키는 상기 확장 현재 BAB 내 인접하는 이진 화소들로 구성되는 콘텍스트 결정 블록; 및

   상기 생성된 현재 콘텍스트 및 이전 콘텍스트를 이용하여 상기 결정된 목표 화소에 대한 확률 값을 산출하고, 이 산출된 확률 값을 산술 부호화하는 산술 부호화 블록으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 현재 BAB 는 16×16 이고, 상기 확장 현재 BAB는 18×18 인 것을 특징으로 하는 이진 형상 신호 부호화 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 현재 콘텍스트가 부호화되지 않은 미래 이진 화소를 포함할 때, 상기 미래 이진 화소는 상기 현재 콘텍스트 내 인접하는 이진 화소 값으로 대체되는 것을 특징으로 하는 이진 형상 신호 부호화 장치.
4. 영상 프레임에서 분리된 이진 형상 신호를 M×M의 이진 알파 블록(BAB)으로 분할하고, 이 분할된 각 BAB를 그 특성을 나타내는 기 설정된 다수의 모드 신호와 부호화할 BAB의 이진 화소 값들인 내용 정보로 분류하여 부호화하는 복합 이진 형상 신호 부호화 시스템에서 상기 내용 정보를 부호화하는 방법에 있어서,

   부호화할 M×M의 현재 BAB를 좌상 측으로부터 지그재그 스캐닝하여 부호화하고자 하는 목표 화소들을 순차 결정하는 제 1 과정;

   상기 M×M 현재 BAB를 각 주변에 걸쳐 보더 영역을 갖는 N×N의 확장 현재 BAB로 변환시키는 제 2 과정;

   인트라 부호화 모드 또는 인터 부호화 모드에 응답하여, 상기 결정된 목표 화소에 인접하는 상기 확장 현재 BAB 내 기 설정된 이진 화소로 된 현재 콘텍스트 및 이전 프레임 내 대응하는 위치의 기 설정된 다수의 화소들로 된 이전 콘텍스트를 생성하고, 이때 생성되는 현재 콘텍스트가 수직 성분의 화소간 상관도 및 수평 성분의 화소간 상관도를 충족시키는 상기 확장 현재 BAB 내 인접하는 이진 화소들로 구성되는 제 3 과정;

   상기 생성된 현재 콘텍스트에 부호화되지 않은 미래 이진 화소가 존재하는 지의 여부를 체크하는 제 4 과정;

   상기 체크 결과 상기 생성된 현재 콘텍스트 내에 상기 미래 이진 화소가 존재할 때, 상기 미래 이진 화소를 상기 현재 콘텍스트 내 인접하는 이진 화소 값으로 충전시켜 갱신된 현재 콘텍스트를 생성하는 제 5 과정; 및

   상기 생성 또는 갱신된 현재 콘텍스트 및 이전 콘텍스트를 이용하여 상기 결정된 목표 화소에 대한 확률 값을 산출하고, 이 산출된 확률 값을 산술 부호화하는 제 6 과정으로 이루어진 이진 형상 신호 부호화 방법.