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인트라 픽처만을 이용한 동영상 시퀀스의 부호화시의비트율 제어 방법 및 장치 document_id A220623046635

분류
의약학
라벨 상태 (label_status)
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문맥 (context)
본 발명은 비트율 제어에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 동영상 시퀀스를 모두 인트라 픽처만을 이용하여 부호화할 때의 비트율 제어 방법 및 장치에 관한 것이다. 최근 JVT(Joint Video Team)에서 표준화가 진행중인 H.264 High 4:4:4 프로파일에서는 High 4:4:4 intra-only 프로파일을 별도로 정의하여 동영상 시퀀스 내의 모든 픽처를 인트라 픽처로 부호화하는 방법을 제정하고 있다. 인트라 픽처만을 이용한 코딩(intra-only coding)은 특히, HD(High Definition) 급 이상의 고해상도, 고화질의 영상이 요구되는 의학, 영상 편집 시스템, 전문가용 캠코더 등의 응용 분야에 적용될 수 있다. 적은 지연(low delay) 및 적은 대기시간(low latency)가 요구되는 실시간 동영상 전송 시스템도 인트라 픽처만을 이용한 코딩의 응용 분야 중 하나이다. 실시간 동영상 전송 시스템에서 비트율 제어(rate control)은 상당히 중요한 의미를 지닌다. 실시간 동영상 전송 시스템에서는 적은 지연 및 적은 대기시간이 요구되기 때문에, 최소한 1 프레임의 지연이 필요한 인터 코딩이 적용되기 어려우며, 고정 비트율을 갖는 비트열을 생성할 필요가 있다. 동영상의 부호화 파라미터를 조정하는 것만으로는 고정 비트율을 충족시킬 수 없으므로, 고정 비트율을 생성하기 위해서 비트열을 임시 저장하는 버퍼를 두고 비트율을 조정하게 된다. 적은 대기 시간을 만족시키기 위해서는 비트열 저장을 위한 버퍼의 크기가 작은 크기로 제한된다. 따라서, 버퍼의 언더플로우(underflow) 및 오버플로우(overflow)가 발생할 가능성이 커진다. 종래 비트율 제어 방법에서는 오버플로우가 발생하면 양자화 계수를 증가시키거나 매크로블록 또는 프레임 단위의 스킵을 통해 비트율을 조절하고, 언더플로우가 발생하면 양자화 계수를 감소시키거나 버퍼 제어부에서 널 패킷 등을 삽입함으로써 비트율을 조절한다. 따라서, 오버플로우가 발생하면 영상 품질이 저하되며, 언더플로우가 발생하면 채널 용량이 낭비되는 문제가 발생한다. 특히, 인트라 픽처만을 이용한 코딩에서는 언더플로우보다 오버플로우의 경우가 심각한 문제를 초래할 수 있다. 인트라 픽처만을 이용한 코딩에서는 매크로블록 또는 프레임 단위의 스킵이 불가능하기 때문에, 양자화 계수만을 조절함으로써 오버플로우를 해결하여야 한다. 종래 고정 비트율 제어 방법의 대부분은 인트라 픽처와 인터 픽처로 구성된 동영상 시퀀스를 가정하여 수행된다. 종래 고정 비트율 제어 방법에 따르면, 시퀀스 단위로 목표 비트율이 설정되면 GOP(Group of picture) 단위로 목표 비트량이 할당된다. 여기서 GOP는 1개의 인트라 픽처와 복수 개의 인터 픽처(P 픽처 또는 B 픽처)로 구성되는 픽처 집합을 의미한다. 도 1은 일반적인 GOP의 일 예를 나타낸 도면으로, 도 1에서는 하나의 GOP(10) 내에 1개의 I 픽처, 2개의 P 픽처 및 6개의 B 픽처들이 존재한다. GOP 단위로 할당된 비트량은 픽처 종류와 복잡도 등을 고려하여 GOP 내부의 각 픽처로 분배된다. 픽처 단위로 할당된 목표 비트량과 실제 발생한 비트량, 버퍼 충만도(buffer fullness) 등을 고려하여 최종적인 매크로블록 단위의 양자화 계수가 결정됨으로써 비트율 제어가 수행된다. 그러나, 종래 기술에 따른 비트율 제어 방법은 전술한 바와 같이 GOP 내에 I 픽처 뿐만이 아니라 P 픽처 또는 B 픽처가 혼재된 경우를 가정하고 있기 때문에, 인트라 픽처만을 이용한 코딩시에 적용되기 어려운 문제점이 있다. 또한, 종래 기술에 따른 비트율 제어 방법은 매크로블록 단위로 고정 비트율을 갖는 비트율의 생성이 어렵기 때문에 오버플로우나 언더플로우가 발생할 확률이 크다.
지시문 (instruction)
주어진 원문을 읽고 필요한 정보를 파악하여, 원문에 근거해 질문에 답하라.
질문 (question)
인트라 픽처만을 이용한 코딩(intra-only coding) 환경에서 종래의 비트율 제어 방법을 그대로 적용할 때 발생하는 문제점은 무엇인가?
추론 과정 (compact_reasoning)
  1. 1과제 해석task_interpretation

    인트라 픽처 전용 코딩 시 종래 비트율 제어 방식이 갖는 한계와 문제점을 파악해야 한다.

    • 인트라 픽처만을 이용한 코딩(intra-only coding)은 특히, HD(High Definition) 급 이상의 고해상도, 고화질의 영상이 요구되는 의학, 영상 편집 시스템, 전문가용 캠코더 등의 응용 분야에 적용될 수 있다.
  2. 2정보 추출information_extraction

    종래 기술의 특징과 인트라 픽처 전용 코딩의 제약 사항을 추출한다.

    • 종래 비트율 제어 방법에서는 오버플로우가 발생하면 양자화 계수를 증가시키거나 매크로블록 또는 프레임 단위의 스킵을 통해 비트율을 조절하고
    • 인트라 픽처만을 이용한 코딩에서는 매크로블록 또는 프레임 단위의 스킵이 불가능하기 때문에
  3. 3근거 선택evidence_selection

    종래 방식이 인트라 픽처 전용 환경에서 왜 부적합한지 직접적인 근거를 선별한다.

    • 종래 기술에 따른 비트율 제어 방법은 전술한 바와 같이 GOP 내에 I 픽처 뿐만이 아니라 P 픽처 또는 B 픽처가 혼재된 경우를 가정하고 있기 때문에, 인트라 픽처만을 이용한 코딩시에 적용되기 어려운 문제점이 있다.
  4. 4논리 통합logical_integration

    종래 방식은 스킵을 통해 비트율을 조절하지만, 인트라 픽처 전용 코딩은 스킵이 불가능하여 양자화 계수 조절에만 의존해야 한다는 논리적 관계를 연결한다.

    • 인트라 픽처만을 이용한 코딩에서는 매크로블록 또는 프레임 단위의 스킵이 불가능하기 때문에, 양자화 계수만을 조절함으로써 오버플로우를 해결하여야 한다.
  5. 5결론 도출conclusion_formulation

    종래 방식은 I/P/B 픽처가 혼재된 GOP를 가정하므로, 인트라 픽처로만 구성된 환경에는 적용이 어렵고 매크로블록 단위의 고정 비트율 생성이 어려워 오버플로우나 언더플로우 발생 확률이 높다는 결론을 도출한다.

  6. 6답변 생성answer_generation

    질문에 대해 기술적 제약 사항과 그로 인한 결과를 포함하여 답변을 작성한다.

최종 답변 (final_answer)
종래의 비트율 제어 방법은 I 픽처와 P/B 픽처가 혼재된 GOP를 가정하여 설계되었기 때문에 인트라 픽처만을 이용하는 코딩 환경에는 적용하기 어렵다. 또한, 매크로블록 단위로 고정 비트율을 생성하는 것이 어려워 오버플로우나 언더플로우가 발생할 확률이 높다는 문제점이 있다.
핵심 해석 (core_interpretation)
종래의 비트율 제어 방법은 I 픽처와 P 픽처 또는 B 픽처가 혼재된 GOP를 가정하여 설계되었기 때문에 인트라 픽처만을 이용하는 코딩 환경에 적용하기 어렵다.