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KR102047492B1 - 스케일러블 비디오 부호화 방법 및 장치, 스케일러블 비디오 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

스케일러블 비디오 부호화 방법 및 장치, 스케일러블 비디오 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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KR102047492B1
KR102047492B1 KR1020120044670A KR20120044670A KR102047492B1 KR 102047492 B1 KR102047492 B1 KR 102047492B1 KR 1020120044670 A KR1020120044670 A KR 1020120044670A KR 20120044670 A KR20120044670 A KR 20120044670A KR 102047492 B1 KR102047492 B1 KR 102047492B1
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KR
South Korea
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scalable
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김찬열
박영오
박정훈
이태미
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삼성전자주식회사
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Abstract

스케일러블 비디오 부호화 방법 및 장치, 스케일러블 비디오 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 다른 스케일러블 비디오 부호화 방법은 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 테이블 인덱스 정보 및 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 스케일러블 확장 종류 정보를 비트스트림에 부가한다.

Description

스케일러블 비디오 부호화 방법 및 장치, 스케일러블 비디오 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for scalable video encoding, method and apparatus for scalable video decoding}
본 발명은 스케일러블 비디오 부호화 방법과 복호화 방법, 및 이를 구현하기 위한 스케일러블 비디오 부호화 장치 및 복호화 장치에 관한 것이다.
일반적으로 영상 데이터는 소정의 데이터 압축 표준, 예를 들어 MPEG(Moving Picture Expert Group) 표준에 따른 코덱에 의하여 부호화된 후 비트스트림의 형태로 정보저장매체에 저장되거나 통신 채널을 통해 전송된다.
다양한 통신망과 단말기에 대응하여 정보의 양을 적절히 조정하고 전송하기 위한 비디오 압축 방식으로 스케일러블 비디오 코딩(SVC:Scalable Video Coding)이 있다. 스케일러블 비디오 코딩에서는 하나의 비디오 스트림으로 다양한 전송 네트워크와 다양한 수신 단말에 적응적으로 서비스가 가능한 비디오 부호화 방법을 제공한다.
또한, 최근에는 3차원 멀티미디어 기기 및 3차원 멀티미디어 컨텐츠의 보급에 따라서 3차원 비디오 코딩을 위한 다시점 비디오 코딩(Multiview Video Coding) 기술이 널리 확산되고 있다.
이러한 종래의 스케일러블 비디오 코딩이나 다시점 비디오 코딩에서는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 비디오를 부호화한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 공간적, 시간적, 품질적, 다시점 스케일러블 확장과 같이 비디오를 다양한 종류로 스케일러블하게 부호화할 때 영상의 스케일러블 확장 종류 정보를 효율적으로 전송하기 위한 스케일러블 비디오 부호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 비트스트림으로부터 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류 정보를 획득하여 영상을 복호화하는 스케일러블 비디오 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 방법은 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 종류에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계; 및 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 단계를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 방법은 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 계층에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계; 및 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 단계를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 계층 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 방법은 부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 스케일러블 확장 종류에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 단계를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 방법은 부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 스케일러블 확장 종류에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 단계를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 장치는 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 종류에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 영상 부호화부; 및 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 출력부를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 장치는 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 계층에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 영상 부호화부; 및 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 출력부를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 계층 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 장치는 부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류 정보를 획득하는 수신부; 및 상기 획득된 스케일러블 확장 종류 정보에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 복호화부를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 장치는 부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류 정보를 획득하는 수신부; 및 상기 획득된 스케일러블 확장 종류 정보에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 복호화부를 포함하며, 상기 스케일러블 확장 종류 정보는 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 장래 확장을 위해 준비된 네트워크 추상 계층의 리저브드 영역에 스케일러블 확장 종류를 나타내는 정보를 부가함으로써 다양한 비디오 압축 방식과 호환되면서 영상 부호화시에 적용된 다양한 스케일러블 확장 종류 정보를 효율적으로 전송할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 장치의 블록도이다.
도 2는 도 1의 영상 부호화부(110)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3a는 시간적 스케일러블 영상의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3b는 공간적 스케일러블 영상의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3c는 시간적 및 다시점 스케일러블 영상의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 과정 및 복호화 과정을 계층적으로 분류한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 NAL 단위를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 확장 종류 정보 테이블을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAL 단위를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7의 NAL 단위의 SET(504)에 따라서 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705) 및 제 2 서브 레이어 인덱스(Sub_LID1)(706)가 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 장치의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 방법의 플로우 차트이다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 21, 22 및 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 24는 표 2의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 장치(100)는 영상 부호화부(110) 및 출력부(120)를 포함한다. 스케일러블 비디오 부호화 장치(100)에는 2차원 비디오, 3차원 비디오, 다시점 비디오와 같은 영상 시퀀스가 입력될 수 있다.
다양한 네트워크 환경과 다양한 단말기에서 최적의 서비스를 제공할 수 있도록 하기 위해서, 스케일러블 비디오 부호화 장치(100)는 다양한 공간적 해상도(spatial resolution), 화질(quality), 다양한 프레임율(frame-rate) 및 다시점 영상을 포함하는 비트스트림을 구성하여 다양한 단말에서 각 단말의 능력에 맞추어 비트스트림을 받아 복원할 수 있도록 스케일러블하게 비트스트림을 생성하여 출력한다. 즉, 영상 부호화부(110)는 다양한 스케일러블 확장 종류에 따라 입력 영상을 부호화하여 스케일러블 비디오 비트스트림을 생성하여 출력한다. 스케일러블 확장 종류는 시간적, 공간적, 화질적, 다시점적 스케일러빌러티(scalibility)를 포함한다.
비디오 비트스트림은 수신 단말기의 능력에 맞추어 유효한(valid) 서브스트림으로 분리될 수 있는 경우 스케일러블(scalable)하다고 불린다. 예를 들어, 공간적으로 스케일러블한 비트스트림은 원해상도보다 감소된 해상도를 갖는 서브스트림을 포함하며, 시간적으로 스케일러블한 비트스트림은 원 프레임율보다 감소된 서브스트림을 포함한다. 또한, 화질적으로 스케일러블한 비트스트림은 전체 비트스트림과 동일한 시공간적 해상도(spatio-temporal)를 갖지만 전체 비트스트림에 비하여 더 작은 피델러티(fidelity) 또는 신호대 잡음비(Signal-to-Noise Ratio:SNR)를 갖는 서브스트림을 포함한다. 다시점 스케일러블 비트스트림은 하나의 비트스트림 내에서 서로 다른 시점의 서브 스트림들을 포함한다. 일 예로 스테레오 스코픽(stereo scopic) 영상의 경우 좌측 영상과 우측 영상을 포함한다.
서로 다른 스케일러블 확장 종류는 서로 결합될 수 있다. 이 경우 하나의 스케일러블 비디오 비트스트림은 서로 다른 시공간적 해상도, 화질 및 서로 다른 시점의 부호화된 영상을 포함할 수 있다.
출력부(120)는 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 비트스트림에 부가하여 출력한다. 출력부(120)에 의하여 부가되는 스케일러블 확장 종류 정보에 대해서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 후술한다.
도 2는 도 1의 영상 부호화부(110)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 부호화부(110)는 시간적 스케일러블 부호화부(111), 공간적 스케일러블 부호화부(112), 화질 스케일러블 부호화부(113) 및 다시점 부호화부(114)를 포함한다.
시간적 스케일러블 부호화부(111)는 입력 영상을 시간적으로 스케일러블하게 부호화하여 시간적으로 스케일러블한 비트스트림(temporal scalable bitstream)을 생성하여 출력한다. 시간적으로 스케일러블한 비트스트림은 하나의 비트스트림 내에 서로 다른 프레임율을 갖는 서브스트림을 포함한다. 예를 들어, 도 3a를 참조하면, 시간적 스케일러블 부호화부(111)는 7.5 Hz의 프레임율을 갖는 제 1 시간적 계층(330)의 영상들을 부호화하여 기본 계층인 제 1 시간적 계층의 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 경우 제 1 시간적 계층(330)의 영상을 부호화한 비트스트림에는 제 1 시간적 계층(330)에 속한 영상임을 나타내는 시간적 스케일러블 확장 종류 정보로써 temporal ID=0이 부가될 수 있다. 유사하게 시간적 스케일러블 부호화부(111)는 15Hz의 프레임율을 갖는 제 2 시간적 계층(320)의 영상들을 부호화하여 향상 계층인 제 2 시간적 계층의 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 경우 제 2 시간적 계층(320)의 영상을 부호화한 비트스트림에는 제 2 시간적 계층(320)에 속한 영상임을 나타내는 시간적 스케일러블 확장 종류 정보로써 temporal ID=1이 부가될 수 있다. 유사하게 시간적 스케일러블 부호화부(111)는 30Hz의 프레임율을 갖는 제 3 시간적 계층(310)의 영상들을 부호화하여 향상 계층인 제 3 시간적 계층의 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 경우 제 3 시간적 계층(310)의 영상을 부호화한 비트스트림에는 제 3 시간적 계층(310)에 속한 영상임을 나타내는 시간적 스케일러블 확장 종류 정보로써 temporal ID=2 가 부가될 수 있다. 시간적 스케일러블 부호화부(111)는 제 1 시간적 계층(330), 제 2 시간적 계층(320) 및 제 3 시간적 계층(310)에 포함된 영상들을 부호화할 때, 각 시간적 계층 사이의 상관 관계를 이용하여 부호화를 수행할 수 있다. 또한, 시간적 스케일러블 부호화부(111)는 움직임 보상 시간 필터링(Motion Compensated Temporal Filtering) 또는 계층적 B-픽처(Hierarchical B-pictures)를 이용하여 시간적으로 스케일러블한 비트스트림을 생성할 수 있다.
공간적 스케일러블 부호화부(112)는 입력 영상을 공간적으로 스케일러블하게 부호화하여 공간적으로 스케일러블한 비트스트림(spatial scalable bitstream)을 생성하여 출력한다. 공간적으로 스케일러블한 비트스트림은 하나의 비트스트림 내에 서로 다른 해상도를 갖는 서브스트림을 포함한다. 예를 들어, 도 3b를 참조하면, 공간적 스케일러블 부호화부(112)는 QVGA의 해상도를 갖는 제 1 공간적 계층(340)의 영상들을 부호화하여 기본 계층인 제 1 공간적 계층의 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 경우 제 1 공간적 계층(340)의 영상을 부호화한 비트스트림에는 제 1 공간적 계층(340)에 속한 영상임을 나타내는 공간적 스케일러블 확장 종류 정보로써 Spatial ID=0이 부가될 수 있다. 유사하게 공간적 스케일러블 부호화부(112)는 VGA의 해상도를 갖는 제 2 공간적 계층(350)의 영상들을 부호화하여 향상 계층인 제 2 공간적 계층의 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 경우 제 2 공간적 계층(350)의 영상을 부호화한 비트스트림에는 제 2 공간적 계층(350)에 속한 영상임을 나타내는 공간적 스케일러블 확장 종류 정보로써 Spatial ID=1이 부가될 수 있다. 유사하게 공간적 스케일러블 부호화부(112)는 WVGA의 해상도를 갖는 제 3 공간적 계층(360)의 영상들을 부호화하여 향상 계층인 제 3 공간적 계층의 비트스트림을 생성할 수 있다. 이 경우 제 3 공간적 계층(360)의 영상을 부호화한 비트스트림에는 제 3 공간적 계층(360)에 속한 영상임을 나타내는 공간적 스케일러블 확장 종류 정보로써 Spatial ID=2 가 부가될 수 있다. 공간적 스케일러블 부호화부(112)는 제 1 공간적 계층(340), 제 2 공간적 계층(350) 및 제 3 공간적 계층(360)에 포함된 영상들을 부호화할 때, 각 공간적 계층 사이의 상관 관계를 이용하여 부호화를 수행할 수 있다.
화질 스케일러블 부호화부(113)는 입력 영상을 화질적으로 스케일러블하게 부호화하여 화질적으로 스케일러블한 비트스트림(quality scalable bitstream)을 생성하여 출력한다. 화질 스케일러블 부호화부(113)는 CGS(Coarse-Grained Scalability) 방식, MGS(Medium-Grained Scalability) 방식, FGS(Fine-Grained Scalability) 방식에 따라서 입력 영상을 화질적으로 스케일러블하게 부호화할 수 있다. 화질 스케일러블 부호화부(113)는 CGS 방식을 이용한 제 1 화질적 계층의 비트스트림을 식별하기 위한 화질적 스케일러블 확장 종류 정보로써 Quality ID=0, MGS 방식을 이용한 제 2 화질적 계층의 비트스트림을 식별하기 위한 화질적 스케일러블 확장 종류 정보로써 Quality ID=1, FGS 방식을 이용한 제 3 화질적 계층의 비트스트림을 식별하기 위한 화질적 스케일러블 확장 종류 정보로써 Quality ID=2을 설정할 수 있다.
다시점 부호화부(114)는 다시점 영상을 부호화여 비트스트림을 생성하고, 비트스트림이 어떤 시점의 영상을 부호화한 것인지를 나타내는 다시점 스케일러블 확장 종류 정보(view ID)를 설정할 수 있다. 예를 들어, 좌측 영상의 view ID는 0, 우측 영상의 view ID를 1이라고 하면, 다시점 부호화부(114)는 좌측 영상을 부호화한 비트스트림에는 view ID=0을 설정하고, 우측 영상을 부호화한 비트스트림에는 view ID=1 을 설정한다. 출력부(120)는 후술되는 바와 같이 다른 스케일러블 확장 종류 정보와 함께 다시점 스케일러블 확장 종류 정보(View ID)를 나타내는 정보를 비트스트림에 부가한다.
전술한 바와 같이, 서로 다른 스케일러블 확장 종류는 서로 결합될 수 있다. 따라서, 영상 부호화부(110)는 입력 영상 시퀀스를 서로 다른 시공간적 해상도, 화질 및 서로 다른 시점의 계층 영상들로 분류하고, 분류된 계층별로 부호화를 수행함으로써 서로 다른 시공간적 해상도, 화질 및 서로 다른 시점을 갖는 비트스트림을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도 3c를 참조하면 영상 부호화부(110)는 좌측 시점, 30Hz의 시간적 해상도를 갖는 영상 시퀀스들(370)을 구성하는 영상 프레임을 부호화하여 비트스트림을 생성한 경우, 영상 시퀀스들(370)에 적용된 스케일러블 확장 종류를 나타내는 정보로서 View ID=0, Temporal ID=1을 설정할 수 있다. 또한, 영상 부호화부(110)는 좌측 시점, 15Hz의 시간적 해상도를 갖는 영상 시퀀스들(375)을 구성하는 영상 프레임을 부호화하여 비트스트림을 생성한 경우, 영상 시퀀스들(375)에 적용된 스케일러블 확장 종류를 나타내는 정보로서 View ID=0, Temporal ID=0을 설정할 수 있다. 또한, 영상 부호화부(110)는 우측 시점, 30Hz의 시간적 해상도를 갖는 영상 시퀀스들(380)을 구성하는 영상 프레임을 부호화하여 비트스트림을 생성한 경우, 영상 시퀀스들(380)에 적용된 스케일러블 확장 종류를 나타내는 정보로서 View ID=1, Temporal ID=1을 설정할 수 있다. 또한, 영상 부호화부(110)는 우측 시점, 15Hz의 시간적 해상도를 갖는 영상 시퀀스들(385)을 구성하는 영상 프레임을 부호화하여 비트스트림을 생성한 경우, 영상 시퀀스들(385)에 적용된 스케일러블 확장 종류를 나타내는 정보로서 View ID=1, Temporal ID=0을 설정할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 출력부(120)는 영상 부호화부(110)에서 부호화된 영상이 속하는 스케일러블 확장 종류 정보를 부호화된 비트스트림에 부가하여 출력한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 과정 및 복호화 과정을 계층적으로 분류한 도면이다.
도 1의 스케일러블 비디오 부호화 장치(100)에서 수행되는 부호화 과정은, 도 4에 도시된 바와 같이 비디오 부호화 처리 그 자체를 다루는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer, 이하 'VCL'이라 함)(410)에서의 부호화 과정과, 부호화된 영상 데이터를 전송하고 저장하는 하위 시스템(430)과 비디오 부호화 계층(410) 사이에서 부호화된 영상 데이터 및 부가 정보를 소정 포맷에 따른 비트스트림으로 생성하는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer)(420)에서의 부호화 과정으로 분류할 수 있다. 도 1의 스케일러블 비디오 부호화 장치(100)의 영상 부호화부(110)에서 부호화 과정의 출력인 부호화 데이터(411)는 VCL 데이터이고, 출력부(120)를 통해 부호화 데이터(411)는 VCL NAL 단위(421)로 매핑된다. 또한, VCL(410)에서 부호화된 데이터(411)를 생성하는데 이용된 부호화 단위에 대한 예측 모드 정보 및 스케일러블 확장 종류 정보와 같은 부호화 과정과 관련된 파라메터 세트 정보들(412)은 비 VCL NAL 단위(422)로 매핑된다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 스케일러블 확장 종류 정보는 NAL 단위들 중 장래 확장을 위해 예약된(reserved) NAL 단위에 포함되어 전송된다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 NAL 단위를 나타낸 도면이다.
NAL 단위(500)는 크게 NAL 헤더 및 RBSP(Raw Byte Sequence Payload)의 두 부분으로 구성된다. 도 5를 참조하면, NAL 헤더는 forbidden_zero_bit (F)(501), 중요한 부가 정보의 포함 여부를 나타내는 플래그인 nal_ref_flag (NRF)(502) 및 NAL 단위(500)의 종류를 나타내는 식별자(NUT)(513)를 포함한다. RBSP는 스케일러블 확장 종류 정보를 위한 테이블 인덱스 정보(Scalable Extension Type, 이하 "SET"라 함(514) 및 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보(Layer ID, 이하 "LID"라 함)(515)를 포함한다.
forbidden_zero_bit (F)(501)는 NAL 단위(500)의 식별을 위한 비트로써 0의 값을 갖는다. nal_ref_flag(NRF)(502)는 해당 NAL 단위가 시퀀스 파라메터 세트(sequence parameter set:SPS) 정보, 픽처 파라메터 세트(Picture Parameter Set:PPS) 정보, 다른 픽처의 참조 정보로서 이용되는 참조 픽처에 대한 정보를 포함하거나, 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 경우 1의 값을 갖도록 설정될 수 있다. NUT(nal_unit_type)(513)은 그 값에 따라서, IDR(Instantaneous Decoding Refresh) 픽처, CRA(Clean Random Access) 픽처, SPS, PPS(Picture Parameter Set), SEI(Supplemental Enhancement Information), 적응적 파라메터 세트(APS: Adaptation Parameter Set), 장래 확장을 위해 사용될 것으로 예약된(reserved) NAL 단위, 미정의된 NAL 단위로 분류될 수 있다. 표 1은 식별자(NUT)(513)의 값에 따라서 NAL 단위(500)의 종류를 나타낸 일 예이다.
nal_unit_type NAL 단위의 종류
0 미정의(Unspecified)
1 CRA 이외의 픽처 및 IDR 이외의 픽처 슬라이스
2-3 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
4 CRA 픽처의 슬라이스
5 IDR 픽처의 슬라이스
6 SEI
7 SPS
8 PPS
9 AU 구분자(Access Unit Delimiter)
10-11 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
12 Filler 데이터(채워넣기 데이터)
13 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
14 APS
15-23 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
24-64 미정의(Unspecified)
본 발명의 일 실시예에 따르면, NUT(513)의 값이 2-3, 10-11, 13, 15-23, 24-64의 값 중 어느 하나의 값을 갖는 NAL 단위(500)에 스케일러블 확장 종류를 나타내는 정보를 부가한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면 장래 확장을 위해 사용할 것으로 예약된 NAL 단위나 미정의된 NAL 단위에 스케일러블 확장 종류 정보를 부가함으로써 다른 비디오 압축 표준과 호환되면서 스케일러빌터리틀 제공하는 비트스트림을 생성할 수 있다. 표 1에 예시된 NAL 단위의 종류에 한정되지 않고, 다양한 비디오 압축 표준에서 장래 확장을 위해 예약되거나 미정의된 NAL 단위를 스케일러블 확장 종류 정보를 전송하기 위한 데이터 단위로 이용할 수 있다.
다시 도 5를 참조하면, 출력부(120)는 NAL 단위(500)의 RBSP 영역에 해당하는 L(L은 정수)개의 비트들에 스케일러블 확장 종류 정보를 부가할 수 있다. 출력부(120)는 스케일러블 확장 종류 정보를 위한 L개의 비트를 M(M은 정수)개의 비트들로 구성된 SET(514) 및 N(N은 정수)개의 비트들로 구성된 LID(515)로 분류한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 확장 종류 정보 테이블을 나타낸 도면이다.
SET(514)가 특정값을 가질 때, 하나의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블이 정의된다. 도 6을 참조하면, 하나의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블은 LID(515)의 값에 따라서 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 하나를 나타낸다. SET(514)가 k(k는 정수)의 값을 갖는다고 하면, 도시된 바와 같이 하나의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블이 정의되며, LID(515)의 값이 무엇인지에 따라서 어떠한 스케일러블 확장 종류의 조합을 나타내는지가 결정될 수 있다. 예를 들어, SET(514)가 k, LID(515)가 6의 값을 갖는다고 가정하면, 해당 NAL 단위는 도면 부호 610으로 표시된 스케일러블 확장 종류의 조합인 Dependent flag=0, Reference layer ID=0, Dependancy ID=1, Quality ID=0, View ID=1, Temporal ID=0인 스케일러블 확장 종류 정보를 나타낸다.
도 6에서는 SET(514)가 특정한 값인 k의 값을 갖는 경우의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블을 도시하였으나, 도 5와 같이 SET(514)가 M개의 비트들로 구성된 경우 SET(514)는 최대 2^M개의 값을 가질 수 있으므로, SET(514)의 값에 따라서 최대 2^M개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블이 미리 정의될 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같은 스케일러블 확장 종류 정보 테이블은 비디오 부호화 장치와 비디오 복호화 장치에 사전에 미리 정의될 수도 있고, SPS, PPS 및 SEI(Supplemental Enhancement Information) 메시지를 통해 비디오 부호화 장치로부터 비디오 복호화 장치로 전달될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 NAL 단위를 나타낸 도면이다.
NAL 단위(700) 중 NAL 헤더에 해당되는 forbidden_zero_bit (F)(701), nal_ref_flag (NRF)(702) 및 NAL 단위의 종류를 나타내는 식별자(NUT)(703)은 전술한 도 5와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다. 전술한 도 5의 NAL 단위(500)와 마찬가지로, 장래 확장을 위해 사용될 것으로 예약된(reserved) NAL 단위나 미정의된 NAL 단위의 RBSP 영역에 스케일러블 확장 유형 정보가 포함될 수 있다.
출력부(120)는 NAL 단위(700)의 RBSP 영역에 해당하는 L(L은 정수)개의 비트들에 스케일러블 확장 종류 정보를 부가할 수 있다. 출력부(120)는 스케일러블 확장 종류 정보를 위한 L개의 비트를 M개의 비트들로 구성된 SET(704), J(J는 정수)개의 비트들로 구성된 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705) 및 K개의 비트들로 구성된 제 2 서브 레이어 인덱스(Sub_LID1)(706)으로 분류한다.
도 7의 SET(704)는 도 5의 SET(504)와 다르게, 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705) 및 제 2 서브 레이어 인덱스(Sub_LID1)(706)가 어떤 스케일러블 확장 종류 정보인지를 나타내는 결합 스케일러블 인덱스 정보로써, 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705) 및 제 2 서브 레이어 인덱스(Sub_LID1)(706) 각각이 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보들 중 어떤 것에 해당하는지를 결정하기 위한 정보이다.
도 8은 도 7의 NAL 단위의 SET(504)에 따라서 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705) 및 제 2 서브 레이어 인덱스(Sub_LID1)(706)가 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 나타낸 도면이다.
도 8을 참조하면, SET(714)의 값에 따라서 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705) 및 제 2 서브 레이어 인덱스(Sub_LID1)(706)가 어떤 종류의 스케일러블 확장 종류 정보를 나타내는 값인지를 나타낼 수 있다. 예를 들어, SET(714)가 1의 값을 갖는 경우, 도면 부호 810으로 표시된 바와 같이 SET(714) 이후의 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705)의 값은 시간적 스케일러블 확장 종류 정보(View ID)를 나타내며, 제 2 서브레이어 인덱스(Sub_LID1)(706)의 값은 화질적 스케일러블 확장 종류 정보(View ID)를 나타낸다.
도 7에서는 제 1 서브 레이어 인덱스(Sub-LID0)(705) 및 제 2 서브 레이어 인덱스(Sub_LID1)(706)의 총 2개의 서브 레이어 인덱스가 포함된 경우를 예시하였으나, 이에 한정되지 않고 서브 레이어 인덱스는 이용가능한 비트수의 범위 내에서 2개 이상의 스케일러블 확장 종류 정보를 나타내도록 확장될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 9를 참조하면, 단계 910에서 영상 부호화부(110)는 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 종류에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성한다. 전술한 바와 같이, 영상 부호화부(110)는 입력 영상 시퀀스를 서로 다른 시공간적 해상도, 화질 및 서로 다른 시점의 계층 영상들로 분류하고, 분류된 계층별로 부호화를 수행함으로써 서로 다른 시공간적 해상도, 화질 및 서로 다른 시점을 갖는 비트스트림을 생성할 수 있다.
단계 920에서 출력부(120)는 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 비트스트림에 부가한다. 전술한 바와 같이 이러한 스케일러블 확장 종류 정보는 NAL 단위 중 장래 사용을 위해 리저브된 NAL 단위나 미사용되는 NAL 단위의 RBSP 영역에 포함되어 전송될 수 있다.
구체적으로, 출력부(120)는 전술한 도 5와 같이 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 테이블 인덱스 정보(SET)(514) 및 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보(LID)(515)를 NAL 단위의 RBSP에 포함시킬 수 있다.
또한, 다른 실시예로서 출력부(120)는 전술한 도 7과 같이 NAL 단위의 RBSP 영역에 결합 스케일러블 인덱스 정보(SET)(704) 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들(Sub-LID0, Sub-LID1)(705,706)을 포함시키고, 결합 스케일러블 인덱스 정보(SET)(704)는 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 복수 개의 스케일러블 확장 계층 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내도록 값을 설정하고, 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들(Sub-LID0, Sub-LID1)(705,706) 각각은 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것으로 설정할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 장치의 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 장치(1000)는 수신부(1010) 및 복호화부(1020)를 포함한다.
수신부(1010)는 네트워크 추상 계층의 NAL 단위를 수신하고, 본 발명의 실시예들에 따라서 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위를 획득한다. 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위는 NAL 단위의 종류를 나타내는 식별자인 nal_unit_type(NUT)를 이용하여 결정될 수 있다. 전술한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 따른 스케일러블 확장 종류 정보는 장래 확장을 위해 리저브드된 NAL 단위 또는 미사용되는 NAL 단위에 포함될 수 있다.
수신부(1010)는 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위를 파싱하여 현재 복호화되는 영상이 어떤 스케일러빌러티를 갖는 영상인지를 결정한다. 만약, 도 5에 도시된 바와 같이, 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위가 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 테이블 인덱스 정보(SET)(514) 및 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보(LID)(515)를 포함하는 경우, 수신부(1010)는 테이블 인덱스 정보(SET)(514)의 값에 따라서 복수 개의 스케일러블 확장 종류 테이블 중 하나를 결정하고, 레이어 인덱스 정보(LID)(515)를 이용하여 결정된 스케일러블 확장 종류 테이블 중 하나의 스케일러블 확장 종류의 조합을 결정한다.
만약, 도 7에 도시된 바와 같이, 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위가 결합 스케일러블 인덱스 정보(SET)(704) 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들(Sub-LID0, Sub-LID1)(705,706)을 포함하는 경우, 수신부(1010)는 결합 스케일러블 인덱스 정보(SET)(704)의 값에 기초하여 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들(Sub-LID0, Sub-LID1)(705,706)이 복수 개의 스케일러블 확장 종류들 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 결정하고, 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들(Sub-LID0, Sub-LID1)(705,706) 각각의 값에 따라서 매핑된 특정 스케일러블 확장 종류를 결정한다.
복호화부(1020)는 획득된 스케일러블 확장 종류에 따라서 부호화된 영상을 복호화하여 스케일러블 복원 영상을 출력한다. 즉, 복호화부(1020)는 비트스트림을 복호화하여 서로 다른 시공간적 해상도, 화질 및 서로 다른 시점의 계층 영상들을 복원하여 출력한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 복호화 방법의 플로우 차트이다.
도 11을 참조하면, 단계 1110에서 수신부(1010)는 부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 획득한다. 전술한 바와 같이, 수신부(1010)는 본 발명의 실시예들에 따라서 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위를 획득하고, 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위를 파싱하여 현재 복호화되는 영상이 어떤 스케일러빌러티를 갖는 영상인지를 결정할 수 있다. 만약, 도 5에 도시된 바와 같은 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위인 경우, 수신부(1010)는 테이블 인덱스 정보(SET)(514)의 값에 따라서 복수 개의 스케일러블 확장 종류 테이블 중 하나를 결정하고, 레이어 인덱스 정보(LID)(515)를 이용하여 결정된 스케일러블 확장 종류 테이블 중 하나의 스케일러블 확장 종류의 조합을 결정한다. 만약, 도 7에 도시된 바와 같은 스케일러블 확장 종류 정보를 포함하는 NAL 단위를 수신한 경우, 수신부(1010)는 결합 스케일러블 인덱스 정보(SET)(704)의 값에 기초하여 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들(Sub-LID0, Sub-LID1)(705,706)이 복수 개의 스케일러블 확장 종류들 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 결정하고, 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들(Sub-LID0, Sub-LID1)(705,706) 각각의 값에 따라서 매핑된 특정 스케일러블 확장 종류를 결정한다.
단계 1120에서, 복호화부(1020)는 획득된 스케일러블 확장 종류에 따라서 부호화된 영상을 복호화하여 스케일러블 복원 영상을 출력한다. 즉, 복호화부(1020)는 비트스트림을 복호화하여 서로 다른 시공간적 해상도, 화질 및 서로 다른 시점의 계층 영상들을 복원하여 출력한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 스케일러블 비디오 부호화 장치(100) 및 스케일러블 비디오 복호화 장치(1000)는 종래 매크로 블록 대신에 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 부호화 및 복호화를 수행할 수 있다.
이하, 도 12 내지 24를 참조하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 기초로 예측 단위 및 파티션에 대해 예측부호화를 수행하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 그리고 예측복호화를 수행하는 비디오 복호화 방법 및 장치가 상술된다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 '비디오 부호화 장치(100)'로 축약하여 지칭한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측부호화 및 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측부호화 및 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측부호화, 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다. 파티션은 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측 단위는 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션일 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 변환을 수행할 수 있다. 부호화 단위의 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 변환 단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어 변환 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 변환 단위를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위/파티션, 및 변환 단위의 결정 방식에 대해서는, 도 17 내지 24를 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위, 파티션 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등에 삽입될 수 있다.
또한 현재 비디오에 대해 허용되는 변환 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 변환 단위의 최소 크기에 관한 정보도, 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등을 통해 출력될 수 있다. 출력부(130)는, 도 5 내지 8을 참조하여 전술한 부호화 단위의 스케일러빌터리에 관한 정보 등을 부호화하여 출력할 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 '비디오 복호화 장치(200)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 12 및 비디오 부호화 장치(100)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 역변환을 위해, 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 변환 단위 정보를 판독하여, 부호화 단위마다 변환 단위에 기초한 역변환을 수행할 수 있다. 역변환을 통해, 부호화 단위의 공간 영역의 화소값이 복원할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다. 이런 식으로 결정된 부호화 단위마다 부호화 모드에 대한 정보를 획득하여 현재 부호화 단위의 복호화가 수행될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 9에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)을 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 부호화 단위는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 21, 22 및 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 2는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라
인터

스킵 (2Nx2N만)		 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위
분할 정보 1
2Nx2N
2NxN
Nx2N
NxN		 2NxnU
2NxnD
nLx2N
nRx2N		 2Nx2N NxN
(대칭형 파티션 타입)

N/2xN/2
(비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 24는 표 2의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환 단위의 크기는 부호화 단위의 예측 단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
본 발명에서 개시된 블록도들은 본 발명의 원리들을 구현하기 위한 회로를 개념적으로 표현한 형태라고 당업자에게 해석될 수 있을 것이다. 유사하게, 임의의 흐름 차트, 흐름도, 상태 전이도, 의사코드 등은 컴퓨터 판독가능 매체에서 실질적으로 표현되어, 컴퓨터 또는 프로세서가 명시적으로 도시되든지 아니든지 간에 이러한 컴퓨터 또는 프로세서에 의해 실행될 수 있는 다양한 프로세스를 나타낸다는 것이 당업자에게 인식될 것이다. 따라서, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
도면들에 도시된 다양한 요소들의 기능들은 적절한 소프트웨어와 관련되어 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어뿐만 아니라 전용 하드웨어의 이용을 통해 제공될 수 있다. 프로세서에 의해 제공될 때, 이런 기능은 단일 전용 프로세서, 단일 공유 프로세서, 또는 일부가 공유될 수 있는 복수의 개별 프로세서에 의해 제공될 수 있다. 또한, 용어 "프로세서" 또는 "제어부"의 명시적 이용은 소프트웨어를 실행할 수 있는 하드웨어를 배타적으로 지칭하는 것으로 해석되지 말아야 하며, 제한 없이, 디지털 신호 프로세서(DSP) 하드웨어, 소프트웨어를 저장하기 위한 판독 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM), 및 비휘발성 저장장치를 묵시적으로 포함할 수 있다.
본 명세서의 청구항들에서, 특정 기능을 수행하기 위한 수단으로서 표현된 요소는 특정 기능을 수행하는 임의의 방식을 포괄하고, 이러한 요소는 특정 기능을 수행하는 회로 요소들의 조합, 또는 특정 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 수행하기 위해 적합한 회로와 결합된, 펌웨어, 마이크로코드 등을 포함하는 임의의 형태의 소프트웨어를 포함할 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 원리들의 '일 실시예'와 이런 표현의 다양한 변형들의 지칭은 이 실시예와 관련되어 특정 특징, 구조, 특성 등이 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 표현 '일 실시예에서'와, 본 명세서 전체를 통해 개시된 임의의 다른 변형례들은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 'A와 B 중 적어도 하나'의 경우에서 '~중 적어도 하나'의 표현은, 첫 번째 옵션 (A)의 선택만, 또는 두 번째 열거된 옵션 (B)의 선택만, 또는 양쪽 옵션들 (A와 B)의 선택을 포괄하기 위해 사용된다. 추가적인 예로 'A, B, 및 C 중 적어도 하나'의 경우는, 첫 번째 열거된 옵션 (A)의 선택만, 또는 두 번째 열거된 옵션 (B)의 선택만, 또는 세 번째 열거된 옵션 (C)의 선택만, 또는 첫 번째와 두 번째 열거된 옵션들 (A와 B)의 선택만, 또는 두 번째와 세 번째 열거된 옵션 (B와 C)의 선택만, 또는 모든 3개의 옵션들의 선택(A와 B와 C)이 포괄할 수 있다. 더 많은 항목들이 열거되는 경우에도 당업자에게 명백하게 확장 해석될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.
본 명세서를 통해 개시된 모든 실시예들과 조건부 예시들은, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자가 독자가 본 발명의 원리와 개념을 이해하도록 돕기 위한 의도로 기술된 것으로, 당업자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 스케일러블 비디오 부호화 방법에 있어서,
    복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 종류에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계; 및
    상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 단계를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 하나의 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류는
    공간적 스케일러블 확장, 시간적 스케일러블 확장, 화질적 스케일러블 확장 및 다시점 스케일러블 확장 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer) 단위 중 리저브드(reserved)된 네트워크 추상 계층 단위에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블은 비디오 부호화 장치와 비디오 복호화 장치에 사전에 미리 정의되거나, SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 및 SEI(Supplemental Enhancement Information) 메시지 중 하나를 통해 상기 비디오 부호화 장치로부터 상기 비디오 복호화 장치로 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  5. 스케일러블 비디오 부호화 방법에 있어서,
    복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 계층에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계; 및
    상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 단계를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 계층 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류는
    공간적 스케일러블 확장, 시간적 스케일러블 확장, 화질적 스케일러블 확장 및 다시점 스케일러블 확장 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  7. 제 5항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer) 단위 중 리저브드(reserved)된 네트워크 추상 계층 단위에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  8. 제 5항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블은 비디오 부호화 장치와 비디오 복호화 장치에 사전에 미리 정의되거나, SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 및 SEI(Supplemental Enhancement Information) 메시지 중 하나를 통해 상기 비디오 부호화 장치로부터 상기 비디오 복호화 장치로 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법.
  9. 스케일러블 비디오 복호화 방법에 있어서,
    부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 스케일러블 확장 종류에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 단계를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 하나의 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류는
    공간적 스케일러블 확장, 시간적 스케일러블 확장, 화질적 스케일러블 확장 및 다시점 스케일러블 확장 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer) 단위 중 리저브드(reserved)된 네트워크 추상 계층 단위에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블은 비디오 부호화 장치와 비디오 복호화 장치에 사전에 미리 정의되거나, SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 및 SEI(Supplemental Enhancement Information) 메시지 중 하나를 통해 상기 비디오 부호화 장치로부터 상기 비디오 복호화 장치로 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  13. 스케일러블 비디오 복호화 방법에 있어서,
    부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 스케일러블 확장 종류에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 단계를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류는
    공간적 스케일러블 확장, 시간적 스케일러블 확장, 화질적 스케일러블 확장 및 다시점 스케일러블 확장 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer) 단위 중 리저브드(reserved)된 네트워크 추상 계층 단위에 포함되어 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블은 비디오 부호화 장치와 비디오 복호화 장치에 사전에 미리 정의되거나, SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 및 SEI(Supplemental Enhancement Information) 메시지 중 하나를 통해 상기 비디오 부호화 장치로부터 상기 비디오 복호화 장치로 전송되는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 방법.
  17. 스케일러블 비디오 부호화 장치에 있어서,
    복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 종류에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 영상 부호화부; 및
    상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 출력부를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 하나의 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 장치.
  18. 스케일러블 비디오 부호화 장치에 있어서,
    복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 적어도 하나의 소정 스케일러블 확장 계층에 따라서 영상을 부호화하여 비트스트림을 생성하는 영상 부호화부; 및
    상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 스케일러블 확장 종류 정보를 상기 비트스트림에 부가하는 출력부를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 계층 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 부호화 장치.
  19. 스케일러블 비디오 복호화 장치에 있어서,
    부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류 정보를 획득하는 수신부; 및
    상기 획득된 스케일러블 확장 종류 정보에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 복호화부를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 이용가능한 조합을 정의한 복수 개의 스케일러블 확장 종류 정보 테이블들 중 하나를 나타내는 하나의 테이블 인덱스 정보 및 상기 스케일러블 확장 종류 정보 테이블에 포함된 복수 개의 스케일러블 확장 종류의 조합들 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류를 나타내는 레이어 인덱스 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 장치.
  20. 스케일러블 비디오 복호화 장치에 있어서,
    부호화된 영상의 비트스트림을 수신하고 파싱하여, 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 상기 부호화된 영상의 스케일러블 확장 종류 정보를 획득하는 수신부; 및
    상기 획득된 스케일러블 확장 종류 정보에 따라서 상기 부호화된 영상을 복호화하는 복호화부를 포함하며,
    상기 스케일러블 확장 종류 정보는 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보 및 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들을 포함하며, 상기 하나의 결합 스케일러블 인덱스 정보는 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들이 상기 복수 개의 스케일러블 확장 종류 중 어떤 스케일러블 확장 종류에 매핑되는지를 나타내며, 상기 복수 개의 서브 레이어 인덱스 정보들 각각은 상기 부호화된 영상의 특정 스케일러블 확장 종류를 나타내는 것을 특징으로 하는 스케일러블 비디오 복호화 장치.
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