KR19990026427A - 프레임 메모리에 있어서 움직임벡터 거리 산출방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 움직임 보상장치에 사용되는 프레임 메모리에 있어서 움직임 벡터 거리 산출방법에 관한 것이다.

이러한 본 발명의 방법은, 1 프레임이 복수개의 RAS 박스로 이루어지며, 상기 RAS 박스는 8 매크로블록 * 1 매크로블록 포맷의 8개의 매크로블록(MB0~MB7)로 이루어지는 프레임 메모리(100)에 있어서, 예측된 매크로블록의 기준 포인트에 따라 점프 어드레스에 대응하는 움직임 벡터 거리(MVD)를 구하기 위하여, 기준 포인트의 위치를 판단하는 단계와 각 기준 포인트의 위치에 따라 제1 내지 제5 움직임 벡터 거리(MVD1~MVD5)를 블록위치와 매크로블록 위치로부터 유추하여 산출하는 단계로 이루어져, 예측된 매크로블록의 기준 포인트의 위치에 따라서 수평 혹은 수직 방향의 복수개의 움직임 벡터 거리를 산출할 수 있다.

Description

프레임 메모리에 있어서 움직임벡터 거리 산출방법(Method for calculating of moving-vector distances in a frame memory)

본 발명은 움직임 보상장치용 프레임 메모리에 관한 것으로서, 특히 필드 구조의 프레임 메모리에 있어서 움직임 보상에 의해 예측된 매크로블록을 프레임 메모리로부터 읽어오기 위하여 기준 포인트를 근거로 한 복수개의 움직임 벡터 거리를 산출하는 방법에 관한 것이다.

MPEG(Moving Picture Experts Group)-2 표준안에 사용되는 움직임 보상기술은 매크로블록 단위로 시간적으로 인접한 두 화면간의 움직임을 추정하여 보상함으로써 시간적 중복성(temporal redundancy)을 줄이기 위한 것이다. 즉, 움직임 추정 및 보상과정에서는 인접한 영상과 현재 영상을 비교하여 물체의 움직임에 관한 정보인 움직임 벡터를 검출해 내고, 이 움직임 벡터를 이용하여 현재 영상을 예측해 낸다.

이러한 움직임 보상기술을 이용하는 MPEG-2 영상 복호화기(video encoder)에 있어서, P 픽쳐는 현재 영상에 대해서 이전 영상의 I 픽쳐 또는 P 픽쳐를 기준으로 하여 순방향 움직임 보상을 수행하고, B 픽쳐는 현재 영상에 대해서 이전 영상의 I 픽쳐 혹은 P 픽쳐, 및 다음 영상의 I 픽쳐 혹은 P 픽쳐를 기준으로 하여 순방향 움직임 보상, 역방향 움직임 보상 및 보간형 움직임 보상을 수행하여 얻은 움직임 보상 블록 중 최선의 것을 선택한다.

프레임 메모리는 이와 같이 움직임 보상을 위한 참조영상인 이전 영상의 I 픽쳐 혹은 P 픽쳐, 및 다음 영상의 I 픽쳐 혹은 P 픽쳐를 저장하기 위하여 사용된다. 또한, 프레임 메모리는 MPEG-2 영상 복호화기에 있어서 복호화 순서와 디스플레이 순서가 서로 다른 관계로, 복호화가 완료된 픽쳐를 일시적으로 저장한 다음 디스플레이 순서에 맞게 독출하기 위하여 사용된다.

그러나, 상기한 바와 같은 프레임 메모리는 I 픽쳐와 P 픽쳐 혹은 P 픽쳐와 P 픽쳐간의 거리(M)에 따라 적어도 3 프레임 분의 영상 데이터를 저장할 수 있는 용량을 가져야 하므로 그 가격이 비싸고, 따라서 전체 영상 복호화기의 가격을 상승시키는 요인이 될 뿐 아니라, 복호화 완료 이후 디스플레이까지의 지연시간이 증가하는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 움직임 보상시 참조 영상 데이터를 저장하는 영역, 디스플레이를 위해 복호화가 완료된 영상 데이터를 저장하는 영역 및 영상 복호화기로 입력되는 부호화된 비트스트림을 저장하는 영역이 하나의 메모리 모듈 상에 구현된 프레임 메모리에 있어서, 움직임 보상에 의해 예측된 매크로블록을 프레임 메모리로부터 읽어오기 위해 예측된 매크로블록의 기준 포인트의 위치에 따라서 기준 포인트를 근거로 한 복수개의 움직임 벡터 거리 산출방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 제공하기 위한 본 발명의 장치는, 1 프레임은 복수개의 RAS 박스로 이루어지며, 상기 RAS 박스는 8 매크로블록 * 1 매크로블록 포맷의 8개의 매크로블록(MB0~MB7)로 이루어지는 프레임 메모리에 있어서, 예측된 매크로블록의 기준 포인트를 산출하는 단계, 기준 포인트가 위치하는 블록을 판단하는 단계, 및 기준 포인트가 위치하는 블록에 따라 제1 내지 제5 움직임 벡터 거리(MVD1~MVD5)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명에서 채택한 프레임 메모리의 구조를 나타낸 도면,

도 2는 도 1에 도시된 프레임 메모리의 스케쥴링 순서를 나타낸 도면,

도 3은 도 1에 도시된 프레임 메모리에 있어서 본 발명에서 사용된 1 프레임에 대한 RAS 박스 설정방법의 예를 나타낸 도면,

도 4는 도 3에 도시된 RAS 박스에 있어서 매크로블록 구조의 예를 나타낸 도면,

도 5는 도 3 및 도 4와 같은 구조의 프레임 메모리에 있어서 예측된 매크로블록이 위치하는 블록에 따른 각 움직임 벡터의 수평 및 수직 거리를 나타낸 도면,

도 6은 본 발명에 의한 움직임 벡터 거리 산출방법을 설명하는 흐름도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 프레임 메모리

100-1~100-4 : 제1 내지 제4프레임 저장영역

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.

도 1은 본 발명에서 채택한 프레임 메모리의 구조를 나타낸 것으로서, 프레임 메모리(100)는 복원된 영상 데이터 쓰기 동작, 움직임 보상을 위한 데이터 읽기 동작, 디스플레이를 위한 데이터 읽기 동작이 메모리 제어부(미도시)에 의해 제어된다. 프레임 메모리(100)는 뱅크 1과 뱅크 2의 두 개의 메모리 뱅크를 가지며, 뱅크 1에는 제1 및 제2프레임 저장영역(100-1,100-2)이 있고, 뱅크 2에는 제3 및 제4프레임 저장영역(100-3,100-4)이 있다. 여기서, 제1 내지 제4프레임 저장영역(100-1,100-2,100-3,100-4)은 각각 1 프레임 분량의 화소 데이터를 저장할 수 있는 용량을 가지며, 제1 내지 제4프레임 저장영역(100-1,100-2,100-3,100-4)은 각각 1,024 개의 행 어드레스(row address)를 가지고, 256워드(여기서, 1워드는 8비트)의 열 어드레스(column address)를 가진다. 그리고, 하나의 어드레스에는 8개의 Y 화소, 2개의 Cr 화소 및 2 개의 Cb 화소, 총 12 화소 데이터가 저장된다. 여기서, 1,024 개의 행 어드레스는 RAS 박스의 번호를 의미한다. 그리고, 256워드의 열 어드레스는 하나의 RAS 박스당 8개의 매크로블록*한개의 매크로블록당 32개의 박스(=256 박스)에 의해 나온 것이다.

한편, 프레임 메모리(100)의 실제 물리적인 행 어드레스(physical row address)는 제1 내지 제4프레임 저장영역(100-1~100-4)에 대하여 각각 000_H~ 3FF_H, 400_H~ 7FF_H, 800_H~ BFF_H, C00_H~ FFF_H로 할당된다. 그러나, 제1 내지 제4프레임 저장영역(100-1~100-4)은 각각 독립적으로 존재하며, 제1프레임 저장영역(100-1)의 소정 행 어드레스에 위치한 매크로블록에 대응하는 제2 및 제3프레임 저장영역(100-2,100-3)의 매크로블록은 동일한 행 어드레스를 가진다. 이와 같이, 제1 내지 제3프레임 저장영역(100-1~100-3) 내에서의 행 어드레스를 가상적인 행 어드레스(virtual row address)라 한다. 그리고, 움직임 보상시 도 2에 도시된 바와 같은 프레임 메모리(100)의 스케쥴링 순서에 의거하여, 참조 영상이 위치한 해당 저장영역에서의 가상적인 행 어드레스를 물리적인 행 어드레스로 변환시키는데 사용되는 어드레스를 프레임 옵셋 어드레스(frame offset address)라 하며, RA[11:10]라 둔다. 즉, RA[11:10]이 '00'이면 제1프레임 저장영역(100-1), '01'이면 제2프레임 저장영역(100-2), '10'이면 제3프레임 저장영역(100-3), '11'이면 제4프레임 저장영역(100-4)을 각각 나타낸다.

여기서, 제1 및 제2프레임 저장영역(100-1,100-2)은 복원된 I 픽쳐 혹은 움직임 보상된 P 픽쳐 영상 데이터를 움직임 보상을 위한 기준 영상으로 사용하는 것과 동시에 디스플레이하기 위하여 저장하는데 사용되고, 제3프레임 저장영역(100-3)은 움직임 보상된 B 픽쳐 영상 데이터를 디스플레이하기 위하여 저장하는데 사용되고, 제4프레임 저장영역(100-4)은 영상 복호화기로 입력되는 부호화된 비트스트림을 소정의 비트 단위로 저장하는데 사용된다.

도 2는 도 1에 도시된 프레임 메모리(100)의 스케쥴링 순서를 나타낸 것으로서, 복호화 순서가 I,P,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B,I,P,B,B,... 이고, 디스플레이 순서가 I,B,B,P,B,B,P,B,B,P,B,B,P,I,B,B,... 이고, 디스플레이 잠복기(display latency)가 2 픽쳐인 경우를 예로 든 것이다. 여기서, 밑줄이 그어져 있는 부분이 현재 복호화되고 있는 픽쳐를 나타내고, 화살표는 움직임 보상을 위해 참조되는 픽쳐를 나타내고, 'D'가 부가되어 있는 저장영역은 디스플레이를 위해 영상 데이터가 페치되고 있음을 나타낸다.

도 3은 도 1에 도시된 프레임 메모리(100)에 있어서 1 프레임에 대한 RAS 박스 설정방법의 예를 나타낸 것으로서, 예를 들어 1 프레임이 1,920 화소*1,088 화소로 이루어지는 경우, 30 개 RAS 박스*34 개 RAS 박스, 총 1,020 개의 RAS(Row Address Strobe) 박스로 분할된다. 즉, RAS 박스의 번호가 프레임 메모리(100)의 행 어드레스(row address:RA)가 된다. 여기서, 하나의 RAS 박스는 8 개 매크로블록*1개 매크로블록, 총 8 개의 매크로블록(MB0~MB7)으로 이루어진다. 그리고, 각 매크로블록은 휘도(Y) 블록을 예로 들 경우, 4개의 블록(b0~b3)으로 나누어진다.

도 4는 도 3에 도시된 RAS 박스에 있어서 매크로블록 구조의 예를 나타낸 것으로서, 4개의 휘도(Y) 블록(b0~b3), 1개의 색차(Cr) 블록 및 1개의 색차(Cb) 블록으로 구성되고, 4개의 휘도(Y) 블록은 각각 8개의 박스(b0-0~b0-7, b1-0~b1-7, b2-0~b2-7, b3-0~b3-7)로 구성되고, 2개의 색차(Cr,Cb) 블록은 각각 8개의 서브 박스(sb0-0~sb0-7, sb1-0~sb1-7, sb2-0~sb2-7, sb3-0~sb3-7)로 구성된다. 그리고, Y 블록을 구성하는 각 박스에는 8*1 포맷의 8개의 화소 데이터, Cr 블록을 구성하는 각 박스에는 2*1 포맷의 2개의 화소 데이터, Cb 블록을 구성하는 각 박스에는 2*1 포맷의 2개의 화소 데이터가 존재한다.

도 3 및 도 4에 있어서, 열어드레스(CA[7:0])를 살펴보면, 하나의 RAS 박스내에서의 매크로블록의 위치를 CA[7:5], 해당 매크로블록 내에서의 블록의 위치를 CA[4:3], 해당 블록내에서의 박스의 위치를 CA[2:0]이라 하고, 해당 박스 내에서의 화소의 위치를 화소 어드레스 PA[2:0]라 한다. 또한, 1 프레임내에서 행어드레스가 변경되는 라인을 RAS(Row Address Strobe) 라인, 열어드레스가 변경되는 라인을 CAS(Column Address Strobe) 라인이라 한다.

도 5는 움직임 보상하고자 하는 현재 매크로블록의 시작 어드레스 즉, 슬라이스 위치(slice-position) 및 매크로블록 위치(mb-position)와, 수직 및 수평 움직임 벡터로부터 예측된 매크로블록(MBp)이 위치하는 블록에 따른 각 움직임 벡터의 수평 및 수직 거리를 나타낸 것이다.

도 6은 본 발명에 따른 움직임 벡터 거리 산출방법을 나타낸 흐름도로서, 예측된 매크로블록(MB)의 기준 포인트 산출단계(제61단계), 기준 포인트가 위치하는 블록에 따라서 움직임 벡터 거리를 산출하는 단계(제62 내지 제69단계)로 이루어진다.

다음, 본 발명에 따른 움직임 벡터 거리 산출방법을 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 방법은 움직임 보상에 의해 예측된 매크로블록의 기준포인트를 예측에 사용된 매크로블록의 슬라이스 위치 및 매크로블록 위치와 움직임 벡터에 의해 산출하고(제61단계), 프레임 메모리(100)에서 예측된 매크로블록의 기준 포인트가 위치하는 블록을 판단한다(제62,64,66,68단계). 기준포인트의 위치에 따른 각 경우에 대하여 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 예측된 매크로블록(MBp)의 기준포인트가 도 5에 도시된 케이스 a와 같이 블록(b0)에 위치한 경우에는, 기준포인트(RP)를 근거로 하여 다음과 같이 제1 내지 제5 움직임벡터거리(MVD1~MVD5)를 구한다(제63단계).

MVD1 = RP + x

MVD2 = RP + (x + x') = RP + mv_h(inc)

MVD3= RP + y

MVD4 = RP + x + y

MVD5= RP + y + x + x' = RP + mv_h(inc) + y

둘째, 케이스 b와 같이 예측된 매크로블록(MBp)의 기준포인트가 블록(b1)에 위치한 경우로서, 기준포인트(RP)를 근거로 하여 다음과 같이 제1 내지 제5 움직임벡터거리(MVD1~MVD5)를 구한다(제65단계).

MVD1 = RP + x'

MVD2 = RP + (x + x') = RP + mv_h(inc)

MVD3= RP + y

MVD4 = RP + x' + y

MVD5= RP + y + x + x' = RP + mv_h(inc) + y

셋째, 케이스 c와 같이 예측된 매크로블록(MBp)의 기준포인트가 블록(b2)에 위치한 경우로서, 기준포인트(RP)를 근거로 하여 다음과 같이 제1 내지 제5 움직임벡터거리(MVD1~MVD5)를 구한다(제67단계).

MVD1 = RP + x

MVD2 = RP + (x + x') = RP + mv_h(inc)

MVD3= RP + y'

MVD4 = RP + x + y'

MVD5= RP + y' + x + x' = RP + mv_h(inc) + y'

넷째, 케이스 d와 같이 예측된 매크로블록(MBp)의 기준포인트가 블록(b3)에 위치한 경우로서, 기준포인트(RP)를 근거로 하여 다음과 같이 제1 내지 제5 움직임벡터거리(MVD1~MVD5)를 구한다(제69단계).

MVD1 = RP + x'

MVD2 = RP + (x + x') = RP + mv_h(inc)

MVD3= RP + y'

MVD4 = RP + x' + y'

MVD5= RP + y' + x + x' = RP + mv_h(inc) + y'

상기 케이스 a 내지 d에 있어서, x를 살펴보면

blk_i+1= blk_i+ 1 로 나타낼 수 있으므로, 수평 움직임 벡터 mv_h(3)을 1 증가시킨 값이 되고, x'를 살펴보면

blk_i+1= blk_i- 1 , MB_i+1= MB_i+ 1 로 나타낼 수 있으므로, 수평 움직임 벡터 mv_h(3)을 1 감소시키고 수평 움직임 벡터 mv_h(9:4)를 1 증가시킨 값이 된다. 그리고 y를 살펴보면

blk_i+1= blk_i+ 2 로 나타낼 수 있으므로, 수직 움직임 벡터 mv_v(3)을 1 증가시킨 값이 되고, y'를 살펴보면

blk_i+1= blk_i- 2 , MB_i+1= MB_i+ 120 로 나타낼 수 있으므로, 수직 움직임 벡터 mv_v(3)을 1 감소시키고, 수직 움직임 벡터 mv_v(5:4)를 1 증가시킨 값이 된다.

여기서,

x + x' : mv_h_i+1= mv_h_i+ 1 이고, 이를 수평 움직임 벡터 mv_h(9:4)의 증가분, 즉 mv_h(inc)로 나타낸다. 또한,

y + y' : mv_v_i+1= mv_v_i+ 120 이고, 이를 수직 움직임 벡터 mv_v(5:4)의 증가분, 즉 mv_v(inc)로 나타낸다.

한편, 상기한 상세한 설명은 여기에 제시된 특정의 실시예를 설명하고자 한 것이며, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 당업자라면, 상기한 상세한 설명 및 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상내에서 RAS 박스의 구조 및 매크로블록 블록의 구조에 따라 여러 가지 변형 및 수정을 가할 수 있을 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 방법은 제1 내지 제4프레임 저장영역이 하나의 메모리 모듈 상에 구현되며, 필드 구조의 프레임 메모리에 있어서, 현재 매크로블록의 시작 어드레스와 움직임 벡터에 의해 예측된 매크로블록을 프레임 메모리로부터 읽어오기 위해 예측된 매크로블록의 기준 포인트의 위치에 따라서 수평 혹은 수직 방향의 복수개의 움직임 벡터 거리를 산출할 수 있다.

Claims (1)

1 프레임은 복수개의 RAS 박스로 이루어지며, 상기 RAS 박스는 8 매크로블록 * 1 매크로블록 포맷의 8개의 매크로블록(MB0~MB7)로 이루어지는 프레임 메모리에 있어서,

예측된 매크로블록의 기준 포인트를 산출하는 단계;

기준 포인트가 위치하는 블록을 판단하는 단계; 및

기준 포인트가 위치하는 블록에 따라 제1 내지 제5 움직임 벡터 거리(MVD1~MVD5)를 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레임 메모리에 있어서 움직임 벡터 거리 산출방법.