KR0134489B1 - Adaptive motion compensation apparatus and method therefor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적응적 움직임 보상 영상 부호화 장치에 관한 것으로서, 본 발명은 현재 부호화하고자 하는 프레임으로부터의 제1입력 영상 데이타와 이전에 부호화되어 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임으로부터의 제2입력 영상 데이타를 입력으로 하여 큰 움직임이 발생한 블록을 분류하기 위한 움직임 분류기를 포함하며, 상기 움직임 분류기에서 출력되는 움직임 분류 정보와, 부호화하고자 입력되는 현재 프레임의 영상 데이타와 상기 메모리에 저장되어 있던 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 벡터 정보를 추출하고, 상기 움직임 벡터 정보와 상기 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 보상 예측을 수행하도록 한다. 따라서 큰 움직임이 발생한 영역을 고려하여 움직임 보상을 수행함으로써 정확한 움직임 정보가 추출되어 보다 효율적으로 영상 압축을 수행할 수가 있다.The present invention relates to an adaptive motion compensation image encoding apparatus. The present invention relates to inputting first input image data from a frame to be currently encoded and second input image data from a previous frame previously encoded and stored in a memory. And a motion classifier for classifying blocks in which a large motion has occurred, wherein the motion classifier outputs the motion classification information output from the motion classifier, image data of a current frame input for encoding, and image data of a previous frame stored in the memory. The motion vector information is extracted using the motion vector information, and the motion compensation prediction is performed using the motion vector information and the image data of the previous frame. Therefore, by performing motion compensation in consideration of a region where a large motion occurs, accurate motion information can be extracted and image compression can be performed more efficiently.
Description
제1도는 움직임 보상형 예측과 이산 코사인 변환을 포함하는 종래의 움직임 보상형 동영상 부호화 장치를 도시하는 블록도.1 is a block diagram illustrating a conventional motion compensated video encoding apparatus including motion compensated prediction and discrete cosine transform.
제2도는 움직임 정보를 추출하는 예를 도시한 도면.2 is a diagram illustrating an example of extracting motion information.
제3도는 본 발명에 따른 움직임 보상형 동영상 부호화 장치의 일실시예에 따라 구성된 블록도.3 is a block diagram constructed according to an embodiment of a motion compensation video encoding apparatus according to the present invention.
제4도는 제3도에 도시된 움직임 분류기의 상세 블록도.4 is a detailed block diagram of the motion classifier shown in FIG.
제5도는 MC/no MC 결정 규칙을 예시하는 그래프.5 is a graph illustrating MC / no MC decision rules.
제6도는 MC/no MC 영역을 설명하기 위한 도면.6 is a diagram for explaining an MC / no MC region.
제7도는 탐색 영역에서의 변위 블록 차 신호의 측정을 설명하기 위한 도면.7 is a diagram for explaining measurement of a displacement block difference signal in a search region.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 감산기 12 : 이산 코사인 변환기10 subtractor 12 discrete cosine converter
14 : 양자화기 16 : 역양자화기14 quantizer 16 inverse quantizer
18 : 역이산 코사인 변환기 20 : 가산기18: Inverse Discrete Cosine Converter 20: Adder
22 : 메모리 24 : 움직임 보상형 예측기22: memory 24: motion compensated predictor
26 : 움직임 추정기 28 : 움직임 분류기26: motion estimator 28: motion classifier
281 : 영역 분할기 283 : 큰 움직임 영역 추출기281: Area Divider 283: Large Motion Area Extractor
본 발명은 동영상 부호화 장치에 관한 것으로, 특히 영상간 움직임 물체의 움직임 이동량에 응답하여 움직임 보상 예측 방식을 적용하여 보다 효율적으로 데이타 압축하기 위한 적응적 움직임 보상 동영상 부호화 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a video encoding apparatus, and more particularly, to an adaptive motion compensation video encoding apparatus for more efficiently compressing data by applying a motion compensation prediction method in response to a motion movement amount of an inter-image moving object.
근래에 디지탈 영상 기술의 눈부신 발전에 힘입어 영상 회의(Video Conference), 디지탈 방송 코덱(CODEC), 영상 전화(Video Phone)등과 같은 다양한 전자통신 분야에의 응용에 디지탈 영상 압축 기술의 이용이 가능하게 되었다.Recently, thanks to the remarkable development of digital video technology, it is possible to use digital video compression technology for application in various electronic communication fields such as video conference, digital broadcasting codec, video phone, etc. It became.
제1도에는 움직임 보상 예측(Motion Compensated Prediction : MCP)과 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)을 포함하는 종래의 동영상 부호화 장치를 예시하는 블록도가 도시된다. 동 도면에서 입력 신호는 8비트, 즉 0∼255의 레벨을 갖는 PCM 데이타로 가정한다.FIG. 1 is a block diagram illustrating a conventional video encoding apparatus including a motion compensated prediction (MCP) and a discrete cosine transform (DCT). In the figure, it is assumed that the input signal is PCM data having a level of 8 bits, that is, 0 to 255.
먼저 입력 신호는 일정 크기의 거대 블록(Macro Block), 예를 들어 16×16화소(Block Pixel) 블록들로 분할되어 각 블록 단위로 움직임 벡터 정보가 추출되고, 각 블록들을 다시 서브 블록(sub block), 예를들어 8×8화소 블록들로 분할되어 움직임 보상 예측과 이산 코사인 변환이 수행된다.First, the input signal is divided into macro blocks of predetermined size, for example, 16 × 16 pixel blocks, and motion vector information is extracted for each block, and each block is again sub-blocked. For example, motion compensation prediction and discrete cosine transform are performed by dividing into 8x8 pixel blocks.
이때, 거대 블록내의 서브 블록들의 움직임 벡터 정보는 거대 블록의 움직임 벡터(Motion Vector)정보와 같은 것으로 추정하여 움직임 보상 예측에 이용된다. 움직임 보상 예측의 수행은 프레임간(Inter Frame) 물체의 이동을 예측함으로써 프레임간 중복성을 제거하여 영상 압축을 도모하는 것이고, 이산 코사인 변환은 각 서브 블록내의 화소들의 주파수에 따른 에너지 집중도를 이용하여 프레임내 즉, 공간적인(Intra Frame) 중복성을 제거함으로써 영상 압축을 도모하는 것이다.In this case, the motion vector information of the subblocks in the giant block is estimated to be the same as the motion vector information of the giant block and used for motion compensation prediction. The performance of motion compensation prediction is to compress the image by eliminating the inter-frame redundancy by predicting the movement of the Inter Frame object, and the discrete cosine transform uses the energy concentration according to the frequency of the pixels in each sub-block. In other words, image compression is achieved by removing intra frame redundancy.
그러나, 이러한 움직임 보상 예측의 경우에는 상술한 바와 같이 거대 블록 단위로 검출된 움직임 벡터정보를 이용하는데, 여기서는 프레임간의 움직임이 매우 크지 않은 경우를 가정하였지만, 만일 큰 움직임이 있는 경우에는 정확한 움직임을 검출하는 것이 불가능하다.However, in the case of such motion compensation prediction, motion vector information detected in units of large blocks is used as described above. In this case, it is assumed that motion between frames is not very large. However, if there is a large motion, accurate motion is detected. It is impossible to do.
즉, 예를 들어 제2도에서와 같이 현재 프레임(t)의 블록(a)는 움직임 정보를 추출하고자 하는 현재 블록을 나타낸다. 또 점선으로 된 사각형은 움직임 정보의 추출을 위한 이전 프레임(t-1)내 탐색 영역(Search Area)을 나타내며, 이전 프레임(t-1)의 탐색 영역내 블록(b)는 현재 프레임(t)의 블록(a)와 공간적 위치가 같은 하나의 후보 블록을 나타낸다. 또한 이전 프레임(t-1)의 탐색 영역내 또다른 후보 블록(c)는 현재 프레임(t)에서 블록(a) 위치로 이동한 블록을 나타낸다. 즉,후보 블록(c)가 탐색 영역내에 있을 경우 움직임 벡터 정보는 비교적 정확하게 추출될 수 있지만, 도시된 바와 같이 탐색 영역밖에 있는 큰 움직임이 발생된 경우에는 정확한 움직임 정보를 추출할 수 없게 되어 영상 압축 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.That is, for example, as shown in FIG. 2, a block a of the current frame t indicates a current block from which motion information is to be extracted. In addition, the dotted rectangle represents a search area in the previous frame t-1 for extracting motion information, and the block b in the search area of the previous frame t-1 represents the current frame t. It represents one candidate block having the same spatial position as the block (a) of. In addition, another candidate block c in the search region of the previous frame t-1 represents a block moved from the current frame t to the position of block a. That is, when the candidate block c is in the search region, the motion vector information can be extracted relatively accurately. However, when a large motion outside the search region is generated as shown in the figure, accurate motion information cannot be extracted. There was a problem that the efficiency is lowered.
따라서 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 큰 움직임이 발생한 영역을 고려하여 움직임 보상 예측을 수행하기 위한 적응적 움직임 보상 동영상 부호화 장치를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an adaptive motion compensation video encoding apparatus for performing motion compensation prediction in consideration of a region where a large motion occurs in order to solve the above problem.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 적응적 동영상 부호화 장치는 : 부호화하고자 현재 프레임 내 블록의 영상 데이타에 대하여 움직임 보상 예측을 수행한 영상 데이타를 감산하여 차이 영상 데이타를 생성하는 감산기; 상기 감산기로 부터 출력되는 차이 영상 데이타를 공간 영역상의 중복성을 제거하기 위하여 주파수 영역의 변환 계수로 변환하는 이산 코사인 변환기; 상기 이산 코사인 변환기로부터의 이산 코사인 변환된 변환 계수를 소정의 양자화 스텝사이즈로 양자화하기 위한 양자화기; 상기 양자화기를 통해 양자화된 영상 데이타를 양자화되기 이전의 변환 계수로 복원하기 위한 역양자화기; 상기 역양자화기를 통해 역양자화된 변환 계수를 상기 이산 코사인 변환되기 이전의 공간 영역상의 블록 화소 데이타로 복원하기 위한 역이산 코사인 변환기; 상기 역이산 코사인 변환기를 통해 공간 영역 변환된 블록 화소 데이타와 움직임 보상 예측을 수행한 결과값을 가산하기 위한 가산기; 상기 가산기를 통해 출력되는 영상 데이타를 이전 프레임으로서 저장하기 위한 메모리; 상기 현재 프레임으로부터의 영상 데이타와 상기 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임으로부터의 영상 데이타를 입력으로 하여 큰 움직임이 발생한 블록을 분류하기 위한 움직임 분류기; 상기 움직임 분류기에서 출력되는 움직임 분류정보와, 상기 현재 프레임의 영상 데이타와 상기 메모리에 저장되어 있는 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 벡터 정보를 추출하는 움직임 추정기; 상기 움직임 추정기에서 출력되는 움직임 벡터 정보와 상기 메모리에 저장되어 있던 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 수행하여 상기 감산기와 가산기로 인가하기 위한 움직임 보상 예측기를 포함하며, 상기 움직임 보상 예측을 분류기는 상기 현재 프레임의 블록과 상기 이전 프레임의 탐색 영역 내 다수의 후보 블록들간의 각각의 움직임 변위를 나타내는 변위 블록 차 신호(Displaced Block Difference : DBD)를 구하고, 이들의 평균값을 산출하고, 상기 평균값과 각각의 상기 변위 블록 차 신호(DBD)간의 차 값이 제1문턱값(T1)보다 작은 조건과, 공간적으로 같은 위치에 있는 상기 현재 부호화하고자 하는 프레임의 블록과 상기 이전 프레임 블록간의 블록 차 신호(BD)가 제2문턱값(T2)보다 큰 조건을 만족하면, 상기 큰 움직임 발생 영역으로 판단하며, 상기 제2문턱값(T2)는 0보다 큰 값인 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the adaptive video encoding apparatus includes: a subtractor for generating difference image data by subtracting image data from which motion compensation prediction is performed on image data of a block in a current frame to be encoded; A discrete cosine converter for converting the difference image data output from the subtractor into a transform coefficient of a frequency domain to remove redundancy on a spatial domain; A quantizer for quantizing the discrete cosine transformed transform coefficients from the discrete cosine transformer to a predetermined quantization step size; An inverse quantizer for reconstructing image data quantized by the quantizer to transform coefficients before quantization; An inverse discrete cosine transformer for restoring inverse quantized transform coefficients through the inverse quantizer into block pixel data on a spatial domain before the discrete cosine transform; An adder for adding spatial domain transformed block pixel data and a result of performing motion compensation prediction through the inverse discrete cosine transformer; A memory for storing the image data output through the adder as a previous frame; A motion classifier for classifying blocks in which large motions are generated by inputting image data from the current frame and image data from a previous frame stored in the memory; A motion estimator for extracting motion vector information using motion classification information output from the motion classifier, image data of the current frame and image data of a previous frame stored in the memory; A motion compensation predictor for performing a motion using the motion vector information output from the motion estimator and the image data of a previous frame stored in the memory and applying the motion to the subtractor and the adder, wherein the motion compensation prediction classifier Displaced Block Difference (DBD) signals representing respective movement displacements between the blocks of the current frame and the plurality of candidate blocks in the search region of the previous frame are obtained, their average values are calculated, and the average values and the respective values are calculated. The block difference signal BD between the block of the frame to be currently encoded and the previous frame block at a position spatially equal to the condition where the difference value between the displacement block difference signal DBD is smaller than the first threshold value T1. If satisfies a condition larger than the second threshold value T2, it is determined that the large motion generation area, Group the second threshold value (T2) is characterized in that the larger value than zero.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3도는 본 발명에 의한 적응적 움직임 보상 동영상 부호화 장치의 일실시예에 따른 블록도로써, 이러한 부호화 장치는 부호화하고자 입력되는 현재 프레임의 영상 데이타에 움직임 보상 예측을 수행한 결과값을 감산하기 위한 감산기(10)와, 감산기(10)를 통하여 출력되는 소정 블록의 영상 데이타에 대하여 주파수 영역으로 변환하여 공간 영역의 중복성을 제거하여 데이타 압축 부호화하는 이산 코사인 변환기(12)와, 이산 코사인 변환기(12)를 통하여 변환된 변환 계수를 소정의 양자화 스텝 사이즈(Quantization Step size)로 양자화하기 위한 양자화기(14)를 포함하며, 또한 양자화기(14)를 통해 양자화된 영상 데이타를 양자화되기 이전의 변환 계수로 복원하기 위한 역양자화기(16)와 역양자화기(16)를 통해 역양자화된 변환 계수를 이산 코사인 변환되기 이전의 공간 영역상의 소정의 블록 화소 데이타로 복원하기 위한 역이산 코사인 변환기(18)와, 역이산 코사인 변환기(18)를 통해 역이산 코사인 변환된 영상 데이타와 움직임 보상 예측을 수행한 결과값을 가산하기 위한 가산기(20)와, 가산기(20)를 통해 출력되는 현재 프레임의 영상 데이타를 저장하기 위한 메모리(22)와, 현재 부호화하고자 하는 프레임으로부터의 제1입력 영상 데이타와 이전에 부호화되어 메모리(22)에 저장되어 있는 이전 프레임으로부터의 제2입력 영상 데이타를 입력으로 하여 큰 움직임이 발생한 블록을 분류하기 위한 움직임 분류기(Motion Classifier)(28)와, 움직임 분류기(28)에서 출력되는 움직임 분류 정보와, 부호화하고자 입력되는 현재 프레임의 영상 데이타와 메모리(22)에 저장되어 있던 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 벡터 정보를 추출하는 움직임 추정기(26)와, 움직임 추정기(26)에서 출력되는 움직임 벡터 정보와 메모리(22)에 저장되어 있던 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 보상 예측을 수행하여 감산기(10)와 가산기(20)로 각각 인가하는 움직임 보상 예측기(Motion Compensated Predictor)(24)로 이루어진다.3 is a block diagram of an adaptive motion compensation video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention. The encoding device is configured to subtract a result of performing motion compensation prediction on image data of a current frame input for encoding. A subtractor 10, a discrete cosine transformer 12 for converting image data of a predetermined block output through the subtractor 10 into a frequency domain to remove data redundancy of the spatial domain, and a discrete cosine transformer 12 A quantizer 14 for quantizing the transform coefficients transformed through < RTI ID = 0.0 >) < / RTI > to a predetermined quantization step size, and also before transforming the quantized image data through the quantizer 14 Inverse quantizer (16) and inverse quantizer (16) for restoring the dequantized transform coefficients before discrete cosine transform An inverse discrete cosine transformer 18 for reconstructing the predetermined block pixel data on the spatial domain, and an inverse discrete cosine transformed image data through the inverse discrete cosine transformer 18 and a result value of performing motion compensation prediction An adder 20, a memory 22 for storing image data of a current frame output through the adder 20, a first input image data from a frame to be currently encoded, and previously encoded memory 22 A motion classifier 28 for classifying a block in which a large motion occurs by inputting second input image data from a previous frame stored in the second frame, motion classification information output from the motion classifier 28, A motion vector is generated using the image data of the current frame input to be encoded and the image data of the previous frame stored in the memory 22. The motion estimator 26 extracts the information, the motion vector information output from the motion estimator 26, and the image data of the previous frame stored in the memory 22 to perform motion compensation prediction to subtract the information. Motion Compensated Predictor 24 is applied to each adder 20.
제4도는 제3도에 도시된 움직임 분류기에 상세 블록도이다.4 is a detailed block diagram of the motion classifier shown in FIG.
제4도는 도시된 블록도는 부호화하고자 입력되는 현재 프레임 영상 데이타와 이전 프레임 영상 데이타를 이용하여 CCITT에서 권고한 MC/no MC 결정 규칙에 따라서 영상을 움직임 보상(MC)영역과 비움직임 보상(NO MC)영역으로 분할하기 위한 영역 분할기(281)와, 영역 분할기(281)에서 출력되는 신호에 대하여 큰 움직임이 발생한 영역을 추출하기 위한 큰 움직임 영역 추출기(283)로 이루어진다.4 is a block diagram of a motion compensation (MC) region and a motion compensation (NO) image according to an MC / no MC decision rule recommended by CCITT using current frame image data and previous frame image data input for encoding. And a large motion area extractor 283 for extracting an area where large motion has occurred with respect to the signal output from the area divider 281.
그러면 본 발명의 동작에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.The operation of the present invention will now be described with reference to the accompanying drawings.
제3도를 참조하면, 감산기(10)는 부호화하고자 입력되는 현재 프레임의 영상 데이타에 움직임 보상 예측을 수행한 결과값을 감산하여 이산 코사인 변환기(12)로 출력한다. 이산 코사인 변환기(12)는 감산기(10)를 통하여 출력되는 소정 블록, 예를 들어 8×8화소 블록에 대한 영상 데이타를 주파수 영역으로 변환하여 공간 영역의 중복성을 제거하는 데이타 압축을 수행하여 양자화기(14)로 출력한다. 양자화기(14)는 이산 코사인 변환기(12)를 통하여 변환된 소정의 변환 계수를 소정의 야자화 파라메터인 양자화 스텝 사이즈로 양자화하여 다음단의 가변길이 부호기(도시안됨)등으로 출력하는 동시에 역양자화기(16)로 출력한다. 역양자화기(16)는 양자화기(14)를 통해 양자화된 영상 데이타를 양자화되기 이전의 변환 계수로 복원하여 역이산 코사인 변환기(18)로 출력한다. 역이산 코사인 변환기(18)는 역양자화기(16)를 통해 역양자화된 변환 계수를 이산 코사인 변환되기 이전의 공간 영역상의 소정의 블록으로 복원하여 가산기(20)로 출력한다. 가산기(20)는 역이산 코사인 변환기(18)를 통해 역이산 코사인 변환된 소정 블록의 영상 데이타와 움직임 보상 예측을 수행한 결과값을 가산하여 메모리(22)에 저장한다.Referring to FIG. 3, the subtractor 10 subtracts the result of performing the motion compensation prediction to the image data of the current frame input to be encoded and outputs the result to the discrete cosine transformer 12. The discrete cosine transformer 12 converts image data of a predetermined block, for example, 8x8 pixel block, outputted through the subtractor 10 into a frequency domain to perform data compression to remove redundancy of the spatial domain. Output to (14). The quantizer 14 quantizes a predetermined transform coefficient transformed through the discrete cosine transformer 12 to a quantization step size, which is a predetermined palmification parameter, and outputs it to the next variable length coder (not shown). Output to the instrument 16. The inverse quantizer 16 restores the quantized image data through the quantizer 14 to the transform coefficients before being quantized and outputs them to the inverse discrete cosine transformer 18. The inverse discrete cosine transformer 18 restores the dequantized transform coefficients through the inverse quantizer 16 to a predetermined block in the spatial domain before the discrete cosine transform and outputs them to the adder 20. The adder 20 adds the image data of the predetermined block, which is inverse discrete cosine transformed by the inverse discrete cosine transformer 18, and a result of performing motion compensation prediction, and stores the result in the memory 22.
움직임 분류기(28)는 현재 부호화하고자 하는 프레임으로부터의 제1입력 영상 데이타와 이전에 데이타 압축 부호화되어 메모리(22)에 저장되어 있는 이전 프레임으로부터의 제2입력 영상 데이타를 수신하여 큰 움직임이 발생한 블록을 추출한다. 움직임 분류기(28)는 제4도를 통해 상세히 설명하기로 한다.The motion classifier 28 receives the first input image data from the frame to be currently encoded and the second input image data from the previous frame which is previously data compressed and stored in the memory 22 to generate a large motion. Extract The motion classifier 28 will be described in detail with reference to FIG.
제4도에 있어서, 움직임 분류기(28)는 영역 분할기(281)와 큰 움직임 영역 추출기(283)로 구성된다. 영역 분할기(281)는 CCITT에서 권고한 MC/no MC 결정 규칙에 따라서 영상을 움직임 보상 영역(MC)과 비움직임 보상 영역(no MC)으로 분할한다. 여기서 MC/no MC 결정 규칙은 제5도에 도시된 그래프에 의거한다. 큰 움직임 영역 추출기(283)는 영역 분할기(281)에서의 출력신호에 대하여 큰 움직임이 발생한 영역을 추출하기 위한 것이다. 영역 분할기(281)에 의해 분할된 영역에서 큰 움직임이 발생하였을 때의 특징은 다음과 같다.In FIG. 4, the motion classifier 28 is composed of an area divider 281 and a large motion area extractor 283. As shown in FIG. The area divider 281 divides the image into a motion compensation area MC and a no motion compensation area no MC according to the MC / no MC decision rule recommended by CCITT. The MC / no MC decision rule is based on the graph shown in FIG. The large motion region extractor 283 is for extracting a region in which large motion has occurred with respect to the output signal from the region divider 281. The characteristics when large motion occurs in the area divided by the area divider 281 are as follows.
첫째, 작은 탐색 영역을 이용하는 블록 정합 알고리즘(Block Matching Algorithm)으로는 정확한 움직임 추정이 불가능하고, 둘째, 첫번째의 특징으로 인해 작은 탐색 영역내의 변위 블록 차 신호(Displaced Block Difference : DBD)의 분포가 불규칙한(random) 형상을 보이고, 셋째, 현재 부호화하고자 하는 프레임의 블록과 공간적 위치가 같은 이전 프레임의 후보 블록과의 차를 나타내는 블록 차 신호(또는 블록 오차 : Block Difference : BD)가 큰 값을 나나낸다. 여기서 DBD는 원신호와 복원된 신호로부터 얻어진 변위 프레임의 거대 블록간의 차이값이다.First, it is impossible to estimate the exact motion with Block Matching Algorithm using small search area. Second, the distribution of Displaced Block Difference (DBD) in small search area is irregular due to the first feature. Third, a block difference signal (or block difference: BD) indicating a difference between a block of the frame to be currently encoded and a candidate block of a previous frame having the same spatial position is a large value. . Where DBD is the difference between the large blocks of the displacement frame obtained from the original and reconstructed signals.
본 발명에서는 움직임 영역내에서의 큰 움직임만을 고려하고, 큰 움직임의 블록 위치는 제6도에서와 같이 빗금친(주위)영역들이 MC 영역이고, 빈(Blank)(자신)영역은 no MC 영역인 것으로 나타난다.In the present invention, only large motion is considered in the motion area, and block positions of the large motion are MC areas in which the shaded (peripheral) areas are MC areas, and blank (self) areas are no MC areas as shown in FIG. Appears to be.
제6도에서 있어서, 블록 A, B, C, D가 큰 움직임 발생 특징에 해당하는 전술한 3가지 조건을 만족시킬 경우, 큰 움직임 영역으로 분류된다. 그러므로 전술한 3가지 특징으로부터 수식적인 관계를 도출하면 다음과 같다.In FIG. 6, when the blocks A, B, C, and D satisfy the above-mentioned three conditions corresponding to the large motion generation features, they are classified into a large motion area. Therefore, a mathematical relationship is derived from the three characteristics described above.
먼저, 제6도에서와 같은 빈영역은 no MC 영역이고, 빈영역 인접의 상, 하, 좌, 우 4개의 블록 중에서 3개 이상이 MC 영역인 경우 DBD의 불규칙성 또는 비일정성(Randomness)조사, 즉, BMA의 첫번째 단계에서 제7도에서와 같이 조사한다.First, as shown in FIG. 6, the empty area is a no MC area, and when three or more of the four blocks above, below, left and right adjacent to the blank area are MC areas, irregularity or randomness investigation of the DBD is performed. That is, in the first step of the BMA, the investigation is performed as in FIG.
제7도는 탐색 영역에서의 탐색위치를 나타내는 것으로서, '0'은 공간적으로 같은 블록 위치를 나타내고, 나머지 블록 위치들은 3단계 BMA에서의 첫번째 단계에 해당하는 위치를 나타낸다.7 shows a search position in the search area, where '0' indicates a spatially same block position, and the remaining block positions indicate a position corresponding to the first stage in the three-stage BMA.
이때 '0'위치의 현재 프레임의 블록과 나머지 '0'가 아닌 위치의 이전 프레임의 후보 블록들과의 DBD를 각각 DBD(1), DBD(2), …,DBD(8)로 나타내기로 한다. 여기서 DBD(i)(i=1, …,8)로 평균 절대치 오차(Mean Absolute Error) 또는 평균 자승 오차(Mean Square Error)일 수 있다.In this case, DBDs of the blocks of the current frame at position '0' and the candidate blocks of the previous frame at positions other than '0' are respectively represented by DBD (1), DBD (2),... It is represented by DBD (8). Here, DBD (i) (i = 1, ..., 8) may be a mean absolute error or a mean square error.
이때, 평균값(A_DBD)은 다음과 같은 수학식(1)에 의해 산출될 수 있다.In this case, the average value A_DBD may be calculated by the following equation (1).
또한, 평균값(A_DBD)과 개별 DBD(i)의 차값(D_DBD(i))은 하기 수학식(2)에 의해 계산된다.In addition, the difference value D_DBD (i) between the average value A_DBD and the individual DBD (i) is calculated by the following equation (2).
그리고, 하기 수학식(3)으로부터 DBD(i)의 비일정성을 판단한다.Then, the non-constantness of DBD (i) is determined from the following equation (3).
여기서 T1은 문턱값을 나타낸다.Where T1 represents a threshold.
즉, 전술한 수학식(3)으로부터 개별 DBD(i)값과 평균값(A_DBD) 사이의 오차가 모두 기설정된 문턱값 T1이하일 경우, DBD(i)의 분포는 불규칙하다고 판단한다.That is, when the error between the individual DBD (i) value and the average value A_DBD is less than or equal to the predetermined threshold value T1 from Equation (3), it is determined that the distribution of the DBD (i) is irregular.
두번째 단계로는 세번째의 특징으로부터 공간적으로 같은 위치의 블록간 오차 BD의 크기로부터 불규칙함을 판단하며, 이는 다음과 같은 수학식(4)으로 규정된다.In the second step, an irregularity is determined from the size of the inter-block error BD at the same position spatially from the third feature, which is defined by the following equation (4).
즉, 블록 오차(BD)가 기설정된 문턱값 T2보다 큰 경우를 나타낸다. 여기서 T2는 0보다 큰 값을 갖는다. 그러므로, 본 발명에서는 수학식(3)과 (4)을 모두 만족하는 블록을 큰 움직임 영역으로 분류하고, 이 분류 정보를 움직임 추정기(26)로 인가한다.That is, the block error BD is larger than the preset threshold T2. Where T2 has a value greater than zero. Therefore, in the present invention, a block satisfying both equations (3) and (4) is classified into a large motion area, and the classification information is applied to the motion estimator 26.
움직임 추정기(26)는 움직임 분류기(28)로부터 입력되는 움직임 분류 정보와, 부호화하고자 입력되는 현재 프레임의 영상 데이타와 메모리(22)에 저장되어 있던 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 벡터 정보를 추정하여, 움직임 예측기로 전달함으로써 보다 정확한 움직임 보상 예측을 할 수 있게 된다.The motion estimator 26 estimates the motion vector information by using the motion classification information input from the motion classifier 28, the image data of the current frame input to be encoded, and the image data of the previous frame stored in the memory 22. Therefore, the motion predictor can be more accurately predicted by the motion predictor.
움직임 보상 예측기(24)는 움직임 추정기(26)에서 출력되는 움직임 벡터 정보와 메모리(22)에 저장되어 있던 이전 프레임의 영상 데이타를 이용하여 움직임 보상 예측을 수행하여 그 결과를 감산기(10)와 가산기(20)로 전달한다.The motion compensation predictor 24 performs motion compensation prediction using the motion vector information output from the motion estimator 26 and the image data of the previous frame stored in the memory 22, and subtracts the result from the subtractor 10 and the adder. Deliver to 20.
상술한 바와 같이 본 발명에 의한 적응적 움직임 보상 동영상 부호화 방법 및 장치에서는 큰 움직임이 발생한 영역을 고려하여 움직임 보상 예측을 수행하여 정확한 움직임 벡터 정보를 추출함으로써, 보다 효율적으로 영상 데이타를 압축할 수 있는 이점이 있다.As described above, in the adaptive motion compensation video encoding method and apparatus according to the present invention, by performing motion compensation prediction in consideration of a region where a large motion has occurred, extracting accurate motion vector information, it is possible to compress image data more efficiently. There is an advantage.
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