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KR100759870B1 - H.264 scalable image coding / decoding method and apparatus therefor for performing inter-layer prediction using interpolation filter selected based on CPU - Google Patents

H.264 scalable image coding / decoding method and apparatus therefor for performing inter-layer prediction using interpolation filter selected based on CPU Download PDF

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Publication number
KR100759870B1
KR100759870B1 KR1020060027115A KR20060027115A KR100759870B1 KR 100759870 B1 KR100759870 B1 KR 100759870B1 KR 1020060027115 A KR1020060027115 A KR 1020060027115A KR 20060027115 A KR20060027115 A KR 20060027115A KR 100759870 B1 KR100759870 B1 KR 100759870B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
cbp
image frame
lower layer
interpolation filter
order
Prior art date
Application number
KR1020060027115A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김원하
천민수
오형석
Original Assignee
경희대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 경희대학교 산학협력단 filed Critical 경희대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 H.264 기반 스케일러블 부호화 및 복호화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터에 의해 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 부호화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a H.264-based scalable encoding and decoding method, and more particularly, to encode an image frame of an upper layer to be encoded by an interpolation filter of an order selected based on the CBP of a macroblock in an image frame of a lower layer. It is about how to.

본 발명에 따른 H.264 기반 스케일러블 영상 부호화 및 복호화 방법은 부호화하고자 하는 하위 계층의 영상 프레임을 하위 계층의 영상 프레임 특징, 즉 매크로 블록의 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터를 이용하여 보간하거나 상기 매크로 블록의 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터를 이용하여 복호함으로써, H.264 스케일러블 부호화 또는 복호화에서 공간 계층 간에 예측을 통해 생성되는 잔여 신호의 부호화 효율을 높일 수 있다.The H.264 based scalable image encoding and decoding method according to the present invention interpolates an image frame of a lower layer to be encoded using an interpolation filter of an order selected based on the image frame feature of the lower layer, that is, the CBP of a macroblock. By decoding using an interpolation filter of an order selected based on the CBP of the macroblock, the coding efficiency of the residual signal generated through prediction between spatial layers in H.264 scalable encoding or decoding may be increased.

Description

ＣＢＰ에 기초하여 선택된 보간 필터를 이용하여 공간 계층 간의 예측을 수행하는 Ｈ.264 스케일러블 영상 부호화/복호화 방법 및 그 장치{H.264 scalable encoding/decording Method and apparatus for performing interlayer prediction using selected interpolator filter based on the CBP} H.264 scalable encoding / decoration method and apparatus for performing interlayer prediction using selected interpolator filter based on H.264 scalable image encoding / decoding method using interpolation filter selected based on CPP on the CBP}

도 1은 H.264 기반 스케일러블(scalable) 영상 부호화 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다.FIG. 1 illustrates a functional block diagram of an H.264-based scalable video encoding apparatus.

도 2는 본 발명에 따른 H.264 기반 스케일러블 영상 부호화 장치를 설명하는 기능 블록도이다. 2 is a functional block diagram illustrating an H.264 based scalable video encoding apparatus according to the present invention.

도 3은 매크로 블록을 구성하는 서브 블록의 예를 도시하고 있다.3 shows an example of a sub block constituting a macro block.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 보간 필터부의 기능 블록도를 도시하고 있다.4 is a functional block diagram of an interpolation filter unit according to an embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 잔여 신호 생성부(40)의 기능 블록도를 도시하고 있다.5 shows a functional block diagram of the residual signal generator 40 corresponding to one embodiment of the present invention.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 상응하는 스케일러블 부호화 방법을 설명하는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a scalable encoding method according to an embodiment of the present invention.

도 7은 본 발명의 잔여 신호를 생성하는 단계(단계 9)를 보다 구체적으로 설명하는 흐름도이다.7 is a flow chart illustrating in more detail the step (step 9) of generating the residual signal of the present invention.

본 발명은 H.264 기반 스케일러블 부호화 및 복호화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP(Coded Block Pattern)에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터에 의해 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 부호화하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a H.264-based scalable encoding and decoding method, and more particularly, to a higher layer to be encoded by an interpolation filter of an order selected based on a CBP (Coded Block Pattern) of a macroblock in a lower layer image frame. The present invention relates to a method of encoding a video frame.

언제 어디서 누구에게나 영상 정보를 이용하여 통신이 이루어질 수 있도록 하는 이동 통신 서비스나 무선 인터넷 등의 등장으로 사람들은 노트북, 개인 휴대단말기 등과 같은 다양한 컴퓨터와 접합된 정보 가전을 이용하여 원격지의 영상 정보를 얻기를 원한다. 앞으로는 더욱 다양한 형태의 영상 정보 가전들이 출현될 것이며, 출현할 영상 정보 가전제품의 복호화 능력이나 전송 환경 등은 각각의 단말기가 가져야 하는 특성이나 적응 환경에 따라 다르게 된다. With the advent of mobile communication services or wireless Internet, which allows communication to be made by anyone using video information anytime, anywhere, people can obtain video information from remote locations using information appliances connected to various computers such as laptops and personal mobile terminals. Want. In the future, more various types of image information appliances will appear, and the decoding capability and transmission environment of the image information appliances to appear will vary depending on characteristics and adaptation environments that each terminal should have.

이러한 문제를 해결하기 위해 영상을 부호화하여 전송하는데 있어서 수신 단말기 특성이나 성능에 따라 다양한 화질을 제공할 수 있도록 설계되어 있다. 예를 들어, 수신 단말기의 성능이 우수하고 전송 선로 등의 상태가 좋을 때는 고화질의 동영상을 수신하여 디스플레이할 수 있지만 수신 단말기의 성능이 우수하지 않거나 전송 선로의 상태가 좋지 않을 때는 고화질의 동영상을 수신할 수 없다. 위의 두 경우를 모두 수용하기 위해 H.264 표준안에서는 스케일러블 영상 부호화를 규정하는 중이다.In order to solve this problem, in encoding and transmitting an image, it is designed to provide various image quality according to characteristics and performance of a receiving terminal. For example, when the performance of the receiving terminal is excellent and the condition of the transmission line is good, it is possible to receive and display high quality video, but when the performance of the receiving terminal is not good or the condition of the transmission line is poor, the image of high quality is received. Can not. In order to accommodate both of these cases, the H.264 standard defines scalable image coding.

스케일러블 영상 부호화는 수신 단말기에서 다양한 화질의 영상을 수신할 수 있도록 인코더 측에서 스케일러블한 비트스트림을 만들어서 전송하는 것이다. 즉, 전송 비트스트림이 스케일러블하다면 다양한 종류의 수신 단말기가 존재할 수 있게 되어 저성능 수신기는 하위 계층에서 인코딩된 하위 계층의 영상 비트스트림을 전송받아 디스플레이하고 고성능 수신 단말기는 하위 계층의 비트스트림과 상위 계층에서 인코딩된 화질의 영상 스트림을 전송받아 디스플레이할 수 있다.In scalable video encoding, a scalable bitstream is generated and transmitted at an encoder so that a receiver terminal can receive a variety of image quality. That is, if the transmission bitstream is scalable, there can be various types of receiving terminals, so that the low performance receiver receives and displays the video bitstream of the lower layer encoded in the lower layer, and the high performance receiving terminal is higher than the bitstream of the lower layer. The video stream of the encoded picture quality in the layer may be received and displayed.

도 1은 H.264 기반 스케일러블(scalable) 영상 부호화 장치의 기능 블록도를 도시하고 있다. H.264 기반의 스케일러블 영상 부호화 장치는 공간 스케일러빌리티를 구현하기 위해 서로 다른 해상도를 갖는 영상 프레임들로 계층화하여 부호화한다.FIG. 1 illustrates a functional block diagram of an H.264-based scalable video encoding apparatus. The H.264-based scalable image encoding apparatus hierarchically encodes image frames having different resolutions to implement spatial scalability.

도 1을 참고로, 보간부(2)는 낮은 해상도를 가지는 하위 계층의 영상 프레임을 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임과 동일한 해상도로 보간한다. 상기 하위 계층의 영상 프레임을 보간하기 위해 보간 필터가 사용되며 보간 필터의 차수는 2 내지 6 중 어느 하나로 고정되어 있다. 한편, 잔여 신호 생성부(4)는 상기 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임 사이의 중복된 영상 신호를 제거하여 부호화되는 잔여 신호를 생성한다. 부호화부(6)는 양자화(quantization)를 통해 상기 부호화되는 잔여 신호를 압축하고 상기 압축된 영상 정보를 소정의 방식, 예를 들어 예측 부호화, 가변 길이 부호화(variable length coding), 산술 부호화 등의 방식에 따라 부호화하여 H.264 비트스트림을 생성한다.Referring to FIG. 1, the interpolator 2 interpolates an image frame of a lower layer having a lower resolution with the same resolution as an image frame of an upper layer to be currently encoded. An interpolation filter is used to interpolate an image frame of the lower layer, and the order of the interpolation filter is fixed to any one of 2 to 6. Meanwhile, the residual signal generator 4 generates a residual signal to be encoded by removing the overlapped image signal between the interpolated lower layer image frame and the upper layer image frame to be currently encoded. The encoder 6 compresses the residual signal to be encoded through quantization, and compresses the compressed image information in a predetermined manner, for example, a prediction encoding, a variable length coding, or an arithmetic coding scheme. By encoding according to the H.264 bitstream.

상기 언급한 종래의 H.264 기반 스케일러블 영상 부호화 장치에서 상기 보간부(2)는 하위 계층의 영상 프레임을 고정된 차수의 보간 필터를 이용하여 보간한다. 영상 프레임의 종류에 따라 어떠한 차수의 보간 필터를 사용하느냐에 의해 상기 잔여 신호의 부호화 성능이 달라진다. 예를 들어, 영상 프레임의 변화가 적어서 영상 신호 간에 상관도가 아주 높은 경우 또는 영상 프레임의 변화가 아주 커서 영상 신호 간에 상관도가 아주 낮은 경우에는 낮은 차수의 보간 필터를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 영상 프레임의 변화가 아주 크지 않은 경우에는 상대적으로 높은 차수의 보간 필터를 사용하는 것이 바람직하다.In the above-described H.264-based scalable image encoding apparatus, the interpolator 2 interpolates a lower layer image frame using a fixed order interpolation filter. The encoding performance of the residual signal varies depending on the order of the interpolation filter used according to the type of the image frame. For example, it is preferable to use a low-order interpolation filter when there is little change in the image frame and thus the correlation between the image signals is very high or when the change in the image frame is very large and the correlation between the image signals is very low. On the other hand, when the change of the image frame is not very large, it is preferable to use a relatively high order interpolation filter.

따라서, 본 발명이 달성하고자 하는 목적은 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP를 검사하고 상기 검사된 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터를 이용하여 현재 부호화하고자 하는 상위 계층을 부호화하는 방법을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of checking a CBP of a macroblock in an image frame of a lower layer and encoding a higher layer to be currently encoded using an interpolation filter of an order selected based on the checked CBP. It is.

본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP를 검사하고 상기 검사된 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터를 이용하여 현재 부호화하고자 하는 상위 계층을 부호화하는 장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an apparatus for checking a CBP of a macroblock in an image frame of a lower layer and encoding an upper layer to be currently encoded using an interpolation filter of the order selected based on the checked CBP. .

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 H.264 기반 스케일러블 부호화 방법은 하위 계층의 영상 프레임에서 부호화되는 잔여 영상의 서브 블록의 개수를 판단하는 단계(a 단계), 상기 부호화되는 잔여 영상의 서브 블록의 개수에 기초하여 상기 하위 계층의 영상 프레임을 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임과 동일한 해상도로 보간하는 필터의 차수를 제어하는 단계(b 단계) 및 상기 제어된 차수의 보간 필터에 의해 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 상기 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 감산하여 생성되는 잔여 신호를 부호화하는 단계(c 단계)를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the H.264-based scalable encoding method for achieving the above object of the present invention, determining the number of sub-blocks of the residual image encoded in the image frame of the lower layer (step a), the sub-blocks of the encoded residual image Controlling the order of a filter that interpolates the image frame of the lower layer to the same resolution as the image frame of the upper layer to be encoded (step b) and the lower level interpolated by the controlled order interpolation filter And encoding (c) the residual signal generated by subtracting the image frame of the layer and the image frame of the upper layer to be encoded.

바람직하게, 상기 부호화되는 서브 블록의 개수는 상기 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP를 검사하여 부호화되는 잔여 영상의 서브 블록의 개수를 매크로 블록 단위로 판단하는 것을 특징으로 한다. Preferably, the number of subblocks to be encoded is determined by checking the CBP of the macroblock in the image frame of the lower layer to determine the number of subblocks of the residual image to be encoded in macroblock units.

본 발명의 상기 목적을 달성하기 위한 H.264 기반 스케일러블 부호화 장치는 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP를 검사하고 상기 검사된 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터로 상기 하위 계층의 영상 프레임을 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임과 동일한 해상도로 보간하는 보간부, 상기 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 상기 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 차감하여 잔여 신호를 생성하는 잔여 신호 생성부 및 상기 생성된 잔여 신호를 부호화하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.H.264-based scalable coding apparatus for achieving the object of the present invention is to examine the CBP of the macro block in the image frame of the lower layer and the image frame of the lower layer with the interpolation filter of the order selected based on the checked CBP An interpolation unit interpolating the same resolution as an image frame of an upper layer to be encoded, a residual signal generation unit generating a residual signal by subtracting the interpolated lower layer image frame and the image layer of the upper layer to be encoded, and And an encoder which encodes the generated residual signal.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명에 따른 H. 264 기반 스케일러블 부호화 방법 및 장치에 대해 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, an H. 264 based scalable encoding method and apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명에 따른 H.264 기반 스케일러블 영상 부호화 장치를 설명하는 기능 블록도이다. 2 is a functional block diagram illustrating an H.264 based scalable video encoding apparatus according to the present invention.

도 2를 참고로, CBP 검사부(10)는 입력되는 하위 계층의 영상 프레임에서 매 크로 블록의 CBP를 검사한다. 하위 계층의 P 프레임 또는 B 프레임과 같은 영상 프레임은 다수의 매크로 블록으로 구성되어 있으며, 각 매크로 블록은 16×16 픽셀 크기로 6개의 8×8 픽셀의 서브 블록으로 구성되어 있다. 도 3은 매크로 블록의 예로서, 4개의 서브 블록은 휘도(Y0, Y1, Y2, Y3)를 나타내며, 2개의 서브 블록(Cb, Cr)은 색상을 나타낸다. 각 서브 블록들은 부호화 과정에서 소정 양자화 계수로 양자화되 후, DCT 계수가 존재하는 블록들만 부호화된다. 상기 CBP는 양자화된 각 매크로 블록에서 부호화될 서브 블록과 부호화되지 않을 서브 블록를 나타낸다. 예를 들어, 서브 블록이 부호화되는 경우 1로 표현되고, 부호화되지 않는 경우 0으로 표현된다. 따라서, 상기 CBP는 6비트로 표현된다. Referring to FIG. 2, the CBP checking unit 10 checks the CBP of the macro block in the input image frame of the lower layer. An image frame such as a P frame or a B frame of a lower layer is composed of a plurality of macro blocks, and each macro block is composed of six 8 × 8 pixel sub blocks having a size of 16 × 16 pixels. 3 is an example of a macro block, in which four sub blocks represent luminances Y 0 , Y 1 , Y 2 , and Y 3 , and two sub blocks Cb and Cr represent colors. Each subblock is quantized with a predetermined quantization coefficient in the encoding process, and then only blocks having a DCT coefficient are encoded. The CBP represents a subblock to be encoded and a subblock not to be encoded in each quantized macroblock. For example, when a subblock is encoded, it is represented by 1, and when it is not encoded, it is represented by 0. Therefore, the CBP is represented by 6 bits.

차수 제어부(20)는 상기 검사된 매크로 블록의 CBP에 기초하여 하위 계층의 영상 프레임을 보간하는 보간 필터의 차수를 제어한다. H. 264 기반 스케일러블 영상 부호화 방법에서는 다중 계층의 부호화 과정에서 각 계층에 대해 계층 간 중복된 정보를 제거하기 위해 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 해상도보다 낮은 하위 계층을 이용하여 현재 부호화하고자 하는 계층을 보간한다. The order control unit 20 controls the order of the interpolation filter which interpolates the image frame of the lower layer based on the checked CBP of the macroblock. In the H.264-based scalable video encoding method, a layer to be encoded currently is encoded by using a lower layer lower than the resolution of a higher layer to be encoded in order to remove overlapping information between layers in a multi-layer encoding process. Interpolate

하위 계층의 P프레임 또는 B 프레임과 같은 잔여 영상을 이용하여 상위 계층을 보간하는 경우, 상기 하위 계층의 잔여 영상을 보간하는 필터의 차수에 따라 보간 성능이 달라진다. 예를 들어, 인터(inter) 블록들 중에서 배경 영상과 같이 변화가 거의 없는 영역의 매크로 블록은 프레임 간의 예측이 잘되어 신호가 부호화되는 신호가 거의 남지 않는 반면, 변화가 많은 영역의 매크로 블록은 예측이 잘되지 않아 부호화되는 신호가 어느 정도 포함되어 있다. 상기와 같이 예측이 잘되는 매크로 블록은 낮은 차수의 필터를 이용하여 보간하며, 예측이 잘되지 않는 매크로 블록은 높은 차수의 필터를 이용하여 보간하는 것이 효율적이다. 본 발명에 따른 차수 제어부(20)는 CBP 검사부(10)에서 검사된 매크로 블록의 CBP에 기초하여, 매크로 블록의 CBP가 제1 임계값 이하인 경우에는 낮은 차수로 상기 보간 필터의 차수를 제어하며, 매크로 블록의 CBP가 제1 임계값 이상인 경우에는 높은 차수로 상기 보간 필터의 차수를 제어한다.When interpolating an upper layer using a residual image such as a P frame or a B frame of a lower layer, interpolation performance varies according to the order of a filter interpolating the residual image of the lower layer. For example, a macroblock in an area where there is little change among inter blocks, such as a background image, is well predicted between frames, so that a signal in which a signal is encoded hardly remains, whereas a macroblock in an area that has many changes is predicted. This does not go well and contains a signal that is encoded to some extent. As described above, macro blocks that are well predicted are interpolated using low order filters, and macro blocks that are not well predicted are efficiently interpolated using high order filters. The order control unit 20 according to the present invention controls the order of the interpolation filter with a lower order when the CBP of the macroblock is less than or equal to the first threshold value, based on the CBP of the macroblock inspected by the CBP inspection unit 10, When the CBP of the macroblock is greater than or equal to the first threshold, the order of the interpolation filter is controlled at a high order.

보간 필터부(30)는 차수 제어부(20)에 의해 제어된 차수의 보간 필터를 생성하여, 하위 계층의 영상 프레임을 현재 부호하하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임에 상응하는 해상도로 보간한다. 잔여 신호 생성부(40)는 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임에서 상기 보간된 하위 계층의 영상 프레임을 차감하여 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임 사이에 존재하는 중복된 영상 신호를 제거하여 잔여 신호를 생성한다. 부호화부(50)는 상기 생성된 잔여 신호와 검사된 매크로 블록의 CBP를 소정의 부호화 방법으로 부호화한다. The interpolation filter unit 30 generates an interpolation filter of the order controlled by the order control unit 20, and interpolates the image frame of the lower layer with a resolution corresponding to the image frame of the upper layer to be currently coded. The residual signal generator 40 is present between the interpolated lower layer image frame and the interpolated lower layer image frame by subtracting the interpolated lower layer image frame from the upper layer image frame to be encoded. The redundant signal is removed to generate a residual signal. The encoder 50 encodes the generated residual signal and the CBP of the inspected macroblock by a predetermined encoding method.

스케일러블 부호화하고자 하는 하위 계층의 영상 프레임이 상위 계층의 영상 프레임과 동일한 해상도를 가지는 경우, 하위 계층의 영상 프레임은 보간 필터부(30)에 의해 보간되지 않고 직접 잔여 신호 생성부(40)로 제공될 수 있다.If the lower layer image frame to be scalable encoded has the same resolution as the upper layer image frame, the lower layer image frame is not directly interpolated by the interpolation filter unit 30 and is provided directly to the residual signal generator 40. Can be.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 보간 필터부의 기능 블록도를 도시하고 있다. 입력 영상 신호(x[n])은 각각 쉬프트 레지스터(12-1 내지 12-L)에 의 해 지연되어 계수(g0 내지 gL)와 곱해지고, 모두 합해져 식(1)과 같은 출력 영상 신호(y(n))로 출력된다. 4 is a functional block diagram of an interpolation filter unit according to an embodiment of the present invention. The input video signals x [n] are respectively delayed by the shift registers 12-1 to 12-L and multiplied by the coefficients g 0 to g L , and summed up together to output video signals as shown in equation (1). is output as (y (n)).

[수학식1][Equation 1]

y(n) = gLx[n-L] + gL -1[n-(L-1)] + ......+ g1x[n-1] + g0x[n]y (n) = g L x [nL] + g L -1 [n- (L-1)] + ...... + g 1 x [n-1] + g 0 x [n]

차수 제어부(20)는 상기 검사된 하위 계층의 각 매크로 블록의 CBP에 기초하여 상기 하위 계층의 영상 프레임을 보간하는 보간 필터부(30)가 서로 다른 차수를 가지도록 계수(g0 내지 gL) 값을 제어한다. 바람직하게, 차수 제어부(20)는 상기 매크로 블록의 CBP에 기초하여 보간 필터부(30)의 계수(g0 내지 gL)를 제어하여 각각 (-5/32. 20/32, 20/32, -5/32)와 (16/32, 16/32)의 계수를 가지는 4-탭 필터 또는 H.264/AVC 단순 쌍일차 필터를 생성한다. The order control unit 20 calculates the coefficients g 0 to g L so that the interpolation filter unit 30 interpolating the image frames of the lower layer based on the CBP of each macroblock of the checked lower layer has different orders. Control the value. Preferably, the order control unit 20 controls the coefficients g 0 to g L of the interpolation filter unit 30 based on the CBP of the macroblock, respectively (-5 / 32.20 / 32, 20/32, Create a 4-tap filter or an H.264 / AVC simple bilinear filter with coefficients of -5/32) and (16/32, 16/32).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 상응하는 잔여 신호 생성부(40)의 기능 블록도를 도시하고 있다. 도 5를 참고로, 보간 필터부(30)에 의해 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임은 제1 감산부(42)로 입력된다. 제1 감산부(42)는 상기 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 상위 계층의 영상 프레임을 차감하여 잔여 차감 영상 신호를 생성한다. 5 shows a functional block diagram of the residual signal generator 40 corresponding to one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, an image frame of a lower layer interpolated by the interpolation filter unit 30 and an image frame of an upper layer to be currently encoded are input to the first subtractor 42. The first subtractor 42 subtracts the interpolated lower layer image frame and the upper layer image frame to generate a residual subtraction image signal.

한편, 움직임 벡터 보간부(44)는 하위 계층의 영상 프레임으로부터 계산된 움직임 벡터를 이용하여 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임에 대한 움직임 벡터를 보간한다. 움직임 보상부(46)는 상기 보간된 움직임 벡터를 이용하여 참조 영상으로부터 현재 부호화하고자 하는 상위 계층 영상의 영상 프레임에 대 한 예측 영상 신호를 생성한다. 제2 감산부(48)는 상기 잔여 차감 영상 신호와 예측 영상 신호를 차감하여 부호화되는 잔여 신호를 생성한다. On the other hand, the motion vector interpolator 44 interpolates the motion vector for the image frame of the upper layer to be currently encoded using the motion vector calculated from the image frame of the lower layer. The motion compensator 46 generates a predictive image signal for an image frame of an upper layer image to be currently encoded from a reference image by using the interpolated motion vector. The second subtractor 48 subtracts the residual subtraction video signal and the prediction video signal to generate a residual signal that is encoded.

바람직하게, 움직임 벡터 보상부(44)와 움직임 보상부(46)는 마크로 블록 단위로 예측 영상 신호를 생성하며, 제1 감산부(42)와 제2 감산부(48)는 각각 마크로 블록 단위로 잔여 차감 영상 신호와 부호화되는 잔여 신호를 생성한다.Preferably, the motion vector compensator 44 and the motion compensator 46 generate a predictive image signal in units of macro blocks, and the first subtractor 42 and the second subtractor 48 each operate in units of macro blocks. A residual subtraction video signal and a residual signal encoded are generated.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 상응하는 스케일러블 부호화 방법을 설명하는 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a scalable encoding method according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참고로, 상기 하위 계층의 영상 프레임에 포함되어 있는 각 매크로 블록의 CBP를 검사한다(단계 1). 상기 매크로 블록의 CBP는 매크로 블록에서 부호화되는 서브 블록의 개수로 상기 검사된 매크로 블록의 CBP에 기초하여 보간될 하위 계층의 영상 프레임의 특징을 판단한다.Referring to FIG. 6, the CBP of each macro block included in the image frame of the lower layer is examined (step 1). The CBP of the macroblock is the number of subblocks encoded in the macroblock, and determines the feature of the video frame of the lower layer to be interpolated based on the checked CBP of the macroblock.

상기 검사된 매크로 블록의 CBP에 기초하여, 하위 계층의 영상 프레임을 보간할 필터의 차수, 즉 보간 필터의 계수를 제어한다(단계 3). 상기 보간 필터의 계수 값들을 0 또는 0 이외의 값으로 설정함으로써, 상기 보간 필터의 차수를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 보간 필터를 4-탭 필터와 같이 4의 차수로 설정하기 위해 상기 보간 필터의 계수에 각각 -5/32, 20/32, 20/32, -5/32의 값을 설정하고 그 외의 보간 필터의 계수에는 0의 값을 설정한다. 한편, 상기 보간 필터를 H.264/AVC 단순 쌍일차 필터와 같이 2의 차수로 설정하기 위해 상기 보간 필터의 계수에 각각 16/32, 16/32의 값을 설정하고 그 외의 보간 필터 계수에는 0의 값을 설정한다.Based on the checked CBP of the macroblock, the order of the filter to interpolate the image frame of the lower layer, that is, the coefficient of the interpolation filter is controlled (step 3). By setting coefficient values of the interpolation filter to 0 or a value other than 0, the order of the interpolation filter may be controlled. For example, in order to set the interpolation filter to the order of 4 like the 4-tap filter, the values of -5/32, 20/32, 20/32, and -5/32 are set to the coefficients of the interpolation filter, respectively. A value of 0 is set for the coefficients of other interpolation filters. On the other hand, in order to set the interpolation filter to the order of 2 as in the H.264 / AVC simple bilinear filter, values of 16/32 and 16/32 are respectively set to the coefficients of the interpolation filter, and 0 to the other interpolation filter coefficients. Set the value of.

상기 보간 필터의 차수를 제어함으로써 상기 검사된 매크로 블록의 CBP에 기초하여 서로 다른 차수를 가지는 복수의 보간 필터를 생성하고(단계 7), 상기 생성된 보간 필터를 이용하여 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 상위 계층의 영상 프레임 사이의 잔여 신호를 생성한다(단계 9). By controlling the order of the interpolation filter, a plurality of interpolation filters having different orders are generated based on the checked CBP of the macroblock (step 7), and the image frames of the lower layer interpolated using the generated interpolation filter. And a residual signal between the upper and the video frames of the upper layer (step 9).

도 7은 본 발명의 잔여 신호를 생성하는 단계(단계 9)를 보다 구체적으로 설명하는 흐름도이다.7 is a flow chart illustrating in more detail the step (step 9) of generating the residual signal of the present invention.

도 7을 참고로, 상기 생성된 보간 필터를 이용하여 하위 계층의 영상 프레임을 보간한다(단계 11). 상기 하위 계층의 영상 프레임을 보간하는 필터의 차수는 상기 하위 계층의 영상 프레임의 특징, 즉 하위 계층의 영상 프레임을 구성하는 매크로 블록에 포함되어 있는 CBP에 기초하여 제어된다.Referring to FIG. 7, an image frame of a lower layer is interpolated using the generated interpolation filter (step 11). The order of the filter interpolating the video frame of the lower layer is controlled based on the characteristics of the video frame of the lower layer, that is, the CBP included in the macro block constituting the video frame of the lower layer.

상기 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 차감하여 잔여 신호를 생성하고(단계 13), 상기 생성된 잔여 신호와 각 매크로 블록의 CBP를 소정의 부호화 방식으로 부호화한다(단계 15). 상기 부호화된 잔여 신호와 각 매크로 블록의 CBP는 안테나를 통해 수신 단말기로 송신된다. The residual signal is generated by subtracting the interpolated lower layer image frame and the image frame of the upper layer to be currently encoded (step 13), and the generated residual signal and the CBP of each macro block are encoded by a predetermined encoding method. (Step 15). The encoded residual signal and the CBP of each macro block are transmitted to a receiving terminal through an antenna.

수신 단말기에서는 상기 부호화된 잔여 신호와 각 매크로 블록의 CBP를 수신하고, 상기 수신된 CBP에 기초하여 수신된 잔여 신호를 보간하는 필터의 계수를 선택하여 상기 수신된 잔여 신호를 복호화한다.The receiving terminal receives the encoded residual signal and the CBP of each macro block, and selects a coefficient of a filter to interpolate the received residual signal based on the received CBP to decode the received residual signal.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.Meanwhile, the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 마그네틱 저장 매체(예를 들어, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장 매체를 포함한다.The computer-readable recording medium may be a magnetic storage medium (for example, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.), an optical reading medium (for example, a CD-ROM, DVD, etc.) and a carrier wave (for example, the Internet). Storage medium).

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the technical spirit of the appended claims.

본 발명에 따른 H.264 기반 스케일러블 영상 부호화 및 복호화 방법은 부호화하고자 하는 하위 계층의 영상 프레임을 하위 계층의 영상 프레임 특징, 즉 매크로 블록의 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터를 이용하여 보간하거나 상기 매크로 블록의 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터를 이용하여 복호함으로써, H.264 스케일러블 부호화 또는 복호화에서 공간 계층 간에 예측을 통해 생성되는 잔여 신호의 부호화 효율을 높일 수 있다.The H.264 based scalable image encoding and decoding method according to the present invention interpolates an image frame of a lower layer to be encoded using an interpolation filter of an order selected based on the image frame feature of the lower layer, that is, the CBP of a macroblock. By decoding using an interpolation filter of an order selected based on the CBP of the macroblock, the coding efficiency of the residual signal generated through prediction between spatial layers in H.264 scalable encoding or decoding may be increased.

Claims (8)

(a) 하위 계층의 영상 프레임에 포함되어 있는 매크로 블록의 CBP를 검사하는 단계;(a) checking a CBP of a macroblock included in an image frame of a lower layer; (b) 상기 검사한 CBP에 기초하여 상기 하위 계층의 영상 프레임을 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임과 동일한 해상도로 보간하는 필터의 차수를 제어하는 단계; 및(b) controlling an order of a filter that interpolates the video frame of the lower layer to the same resolution as the video frame of the upper layer to be currently encoded based on the checked CBP; And (c) 상기 제어한 차수의 보간 필터에 의해 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 상기 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 감산하여 생성되는 잔여 신호를 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 부호화 방법.(c) encoding a residual signal generated by subtracting the video frame of the lower layer interpolated by the controlled order interpolation filter and the video frame of the upper layer to be currently encoded. 264 Scalable Image Coding Method. 제 1 항에 있어서, 상기 (a) 단계에서 CBP는According to claim 1, wherein in the step (a) CBP is 공간 계층의 예측시 사용되는 하위 계층의 영상 프레임을 구성하는 각 매크로 블록에서 부호화되는 서브 블록의 수를 나타내는 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 부호화 방법.H.264 scalable video encoding method characterized by indicating the number of sub-blocks to be encoded in each macroblock constituting a video frame of a lower layer used in the prediction of the spatial layer. 제 2 항에 있어서, 상기 (b) 단계는The method of claim 2, wherein step (b) 상기 검사한 매크로 블록의 CBP에 기초하여 보간 필터의 차수를 선택하는 단계; 및Selecting an order of an interpolation filter based on the CBP of the examined macroblock; And 상기 선택한 차수의 보간 필터를 생성하기 위해 보간 필터의 계수를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 부호화 방법.And controlling the coefficients of the interpolation filter to generate the interpolation filter of the selected order. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 검사한 CBP가 제1 임계값보다 적은 매크로 블록은 CBP가 제1 임계값보다 큰 매크로 블록보다 낮은 차수의 보간 필터로 선택되는 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 부호화 방법.And the macroblock having the checked CBP less than the first threshold is selected as an interpolation filter having a lower order than the macroblock having the CBP greater than the first threshold. 제 2 항에 있어서, 상기 (c) 단계는The method of claim 2, wherein step (c) 상기 제어한 차수의 보간 필터를 이용하여 하위 계층의 영상 프레임을 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임과 동일한 해상도로 보간하는 단계;Interpolating an image frame of a lower layer with the same resolution as an image frame of an upper layer to be currently encoded using the controlled order interpolation filter; 상기 보간한 하위 계층의 영상 프레임과 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 감산하여 잔여 신호를 생성하는 단계; 및Generating a residual signal by subtracting the interpolated lower layer image frame and the upper layer image frame to be currently encoded; And 상기 생성한 잔여 신호 및 상기 매크로 블록의 CBP를 함께 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 부호화 방법.And encoding the generated residual signal and the CBP of the macro block together. 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP를 검사하고 상기 검사한 CBP에 기초하여 선택된 차수의 보간 필터로 상기 하위 계층의 영상 프레임을 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임과 동일한 해상도로 보간하는 보간부;An interpolation unit that inspects the CBP of the macro block in the image frame of the lower layer and interpolates the image frame of the lower layer with the same resolution as the image frame of the upper layer to be currently encoded with an interpolation filter of the order selected based on the checked CBP. ; 상기 보간한 하위 계층의 영상 프레임과 상기 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 차감하여 잔여 신호를 생성하는 잔여 신호 생성부; 및A residual signal generator for generating a residual signal by subtracting the interpolated lower layer image frame and the upper layer image frame to be encoded; And 상기 생성한 잔여 신호를 부호화하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 부호화 장치. And an encoding unit encoding the generated residual signal. 제 6 항에 있어서, 상기 보간부는The method of claim 6, wherein the interpolation unit 상기 하위 계층의 영상 프레임에 포함되어 있는 매크로 블록의 CBP를 검사하는 CBP 검사부;A CBP inspection unit that inspects a CBP of a macro block included in the image frame of the lower layer; 상기 하위 계층의 영상 프레임을 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임으로 보간하는 보간 필터부; 및An interpolation filter unit interpolating the image frame of the lower layer to the image frame of the upper layer to be encoded; And 상기 검사한 CBP에 기초하여 상기 보간 필터부의 차수를 제어하는 차수 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 부호화 장치.And an order control unit for controlling the order of the interpolation filter unit based on the checked CBP. 수신된 영상 신호에서 매크로 블록의 CBP에 기초하여 보간 필터의 차수를 선택하고, 상기 선택한 차수의 보간 필터를 이용하여 상기 수신된 영상 신호를 복호화하며,Selecting an order of an interpolation filter based on the CBP of the macro block in the received video signal, decoding the received video signal using the selected interpolation filter, 상기 수신된 영상 신호는 하위 계층의 영상 프레임에서 매크로 블록의 CBP에 기초하여 상기 하위 계층의 영상 프레임을 보간하는 필터의 차수를 선택하고, 상기 선택한 차수의 보간 필터를 이용하여 보간된 하위 계층의 영상 프레임과 현재 부호화하고자 하는 상위 계층의 영상 프레임을 차감하여 생성되는 잔여 신호가 부호화된 것을 특징으로 하는 H.264 스케일러블 영상 복호화 방법.The received video signal selects an order of a filter for interpolating the video frame of the lower layer based on the CBP of the macro block in the video frame of the lower layer, and uses the selected interpolation filter of the selected order to interpolate the video of the lower layer. A residual signal generated by subtracting a frame and an image frame of a higher layer to be currently encoded is encoded.
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