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WO2014171770A1 - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 신호 처리 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2014171770A1
WO2014171770A1 PCT/KR2014/003373 KR2014003373W WO2014171770A1 WO 2014171770 A1 WO2014171770 A1 WO 2014171770A1 KR 2014003373 W KR2014003373 W KR 2014003373W WO 2014171770 A1 WO2014171770 A1 WO 2014171770A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
picture
layer
inter
unit
prediction
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/003373
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
오현오
Original Assignee
주식회사 윌러스표준기술연구소
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 윌러스표준기술연구소 filed Critical 주식회사 윌러스표준기술연구소
Priority to CN201480021871.XA priority Critical patent/CN105122801A/zh
Priority to KR1020157029979A priority patent/KR20160009543A/ko
Priority to US14/784,953 priority patent/US20160088305A1/en
Publication of WO2014171770A1 publication Critical patent/WO2014171770A1/ko

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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/30—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using hierarchical techniques, e.g. scalability
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/187—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being a scalable video layer
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
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    • H04N19/70—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for processing a video signal, and more particularly, to a video signal processing method and apparatus for encoding or decoding a video signal.
  • Compression coding refers to a series of signal processing techniques for transmitting digitized information through a communication line or for storing in a form suitable for a storage medium.
  • the object of compression encoding includes objects such as voice, video, text, and the like.
  • a technique of performing compression encoding on an image is called video image compression.
  • Compression coding on a video signal is performed by removing redundant information in consideration of spatial correlation, temporal correlation, and stochastic correlation.
  • An object of the present invention is to improve the coding efficiency of a video signal.
  • the present invention seeks to provide an efficient coding method for a scalable video signal.
  • the video signal processing method receiving a scalable video signal comprising a base layer and an enhancement layer; Receiving inter-layer limited partition set information, wherein the inter-layer limited partition set information indicates whether inter-layer prediction is performed only within a designated partition set; Decoding a picture of the base layer; Decoding a picture of the enhancement layer using the decoded base layer picture, wherein decoding the picture of the enhancement layer comprises: assigning a specified partition set based on the limited partition set information between the layers; The inter-layer prediction is performed only within.
  • a demultiplexer for receiving a scalable video signal including a base layer and an enhancement layer and inter-layer limited partition set information, the inter-layer limited partition set information Indicates whether inter-layer prediction is performed only within the specified partition set;
  • a base layer decoder for decoding a picture of the base layer;
  • an enhancement layer decoder configured to decode a picture of the enhancement layer by using the decoded base layer picture, wherein the enhancement layer decoder is further configured to store a picture within a specified partition set based on the limited partition set information between the layers. Only inter-layer prediction is performed.
  • FIG. 1 is a schematic block diagram of a video signal encoder apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic block diagram of a video signal decoder device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates an example of splitting a coding unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of a method for hierarchically representing the division structure of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating prediction units of various sizes and shapes according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 illustrates an embodiment in which one picture is divided into a plurality of slices.
  • FIG. 7 illustrates an embodiment in which one picture is divided into a plurality of tiles.
  • FIG. 8 is a schematic block diagram of a scalable video coding system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 illustrates a base layer picture of a scalable video signal and an upsampling picture corresponding thereto according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 10 illustrates upsampling samples at partition boundaries in accordance with the present invention.
  • FIG. 11 illustrates an embodiment of a base layer picture, an upsampled base layer picture, and an enhancement layer picture having a plurality of partitions.
  • FIG. 12 illustrates upsampling mode information indicating an upsampling scheme according to an embodiment of the present invention.
  • 13 to 15 are diagrams showing flag information indicating whether or not upsampling is performed for each partition type according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 illustrates a tile set present in the base layer picture 40a and the enhancement layer picture 40c according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates an embodiment of a base layer picture and an enhancement layer picture having different partition boundaries.
  • Coding can be interpreted as encoding or decoding in some cases, and information is a term that includes values, parameters, coefficients, elements, and the like. May be interpreted otherwise, the present invention is not limited thereto.
  • 'Unit' is used to refer to a basic unit of image (picture) processing or a specific position of a picture, and in some cases, may be used interchangeably with terms such as 'block', 'partition' or 'region'.
  • a unit may be used as a concept including a coding unit, a prediction unit, and a transform unit.
  • the encoding apparatus 100 of the present invention is largely composed of a transformer 110, a quantizer 115, an inverse quantizer 120, an inverse transformer 125, a filter 130, and a predictor ( 150 and the entropy coding unit 160.
  • the transform unit 110 obtains a transform coefficient value by converting the pixel value of the received video signal.
  • a discrete cosine transform DCT
  • a wavelet transform may be used.
  • the discrete cosine transform divides the input picture signal into blocks having a predetermined size to perform the transform.
  • the coding efficiency may vary depending on the distribution and the characteristics of the values in the transform domain.
  • the quantization unit 115 quantizes the transform coefficient value output from the transform unit 110.
  • the inverse quantization unit 120 inverse quantizes the transform coefficient value, and the inverse transform unit 125 restores the original pixel value by using the inverse quantized transform coefficient value.
  • the filtering unit 130 performs a filtering operation for improving the quality of the reconstructed picture.
  • a deblocking filter and an adaptive loop filter may be included.
  • the filtered picture is output or stored in a decoded picture buffer 156 for use as a reference picture.
  • the prediction unit 150 predicts the picture using a region already coded, and adds a residual value between the original picture and the predicted picture to the predicted picture to improve coding efficiency.
  • the method of obtaining is used.
  • the intra predictor 152 performs intra prediction within the current picture, and the inter predictor 154 predicts the current picture using a reference picture stored in the decoded picture buffer 156.
  • the intra prediction unit 152 performs intra prediction from the reconstructed regions in the current picture, and transmits intra coding information to the entropy coding unit 160.
  • the inter predictor 154 may further include a motion estimator 154a and a motion compensator 154b.
  • the motion estimation unit 154a obtains a motion vector value of the current region by referring to the restored specific region.
  • the motion estimator 154a transmits the position information (reference frame, motion vector, etc.) of the reference region to the entropy coding unit 160 to be included in the bitstream.
  • the motion compensation unit 154b performs inter-screen motion compensation by using the motion vector value transmitted from the motion estimation unit 154a.
  • the entropy coding unit 160 entropy codes the quantized transform coefficients, inter picture encoding information, intra picture encoding information, and reference region information input from the inter prediction unit 154 to generate a video signal bitstream.
  • a variable length coding (VLC) scheme may be used.
  • the variable length coding (VLC) scheme converts input symbols into consecutive codewords, which may have a variable length. For example, frequently occurring symbols are represented by short codewords and infrequently occurring symbols by long codewords.
  • a context-based adaptive variable length coding (CAVLC) method may be used as a variable length coding method.
  • Arithmetic coding converts consecutive data symbols into a single prime number, which can obtain the optimal fractional bits needed to represent each symbol.
  • Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code (CABAC) may be used as the arithmetic coding.
  • CABAC Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code
  • the generated bitstream is encapsulated in a NAL unit.
  • the NAL unit includes a coded slice segment, which consists of an integer number of coding tree units.
  • the bitstream In order to decode the bitstream in the video decoder, the bitstream must first be divided into NAL unit units, and then each separated NAL unit must be decoded.
  • the decoding apparatus 200 of the present invention largely includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, a filtering unit 230, and a prediction unit 250.
  • the entropy decoding unit 210 entropy decodes the video signal bitstream and extracts transform coefficients, motion vectors, and the like for each region.
  • the inverse quantization unit 220 inverse quantizes the entropy decoded transform coefficient, and the inverse transform unit 225 restores the original pixel value by using the inverse quantized transform coefficient.
  • the filtering unit 230 performs filtering on the picture to improve the picture quality. This may include a deblocking filter to reduce block distortion and / or an adaptive loop filter to remove distortion of the entire picture.
  • the filtered picture is output or stored in a decoded picture buffer (256) for use as a reference picture for the next frame.
  • the predictor 250 of the present invention includes an intra predictor 252 and an inter predictor 254, and includes a coding type decoded by the entropy decoder 210 described above, a transform coefficient for each region, The prediction picture is reconstructed using information such as a motion vector.
  • the intra prediction unit 252 performs the intra prediction from the decoded samples in the current picture.
  • the inter prediction unit 254 generates the predictive picture using the reference picture and the motion vector stored in the decoded picture buffer 256.
  • the inter predictor 254 may again include a motion estimator 254a and a motion compensator 254b.
  • the motion estimator 254a obtains a motion vector indicating the positional relationship between the current block and the reference block of the reference picture used for coding and transfers the motion vector to the motion compensator 254b.
  • the predicted value output from the intra predictor 252 or the inter predictor 254 and the pixel value output from the inverse transform unit 225 are added to generate a reconstructed video frame.
  • a coding unit is a process such as intra / inter prediction, transform, quantization and / or entropy coding in the processing of the video signal described above.
  • the size of the coding unit used in coding one picture may not be constant.
  • the coding unit may have a rectangular shape, and one coding unit may be further divided into several coding units.
  • FIG. 3 illustrates an example of splitting a coding unit according to an embodiment of the present invention.
  • one coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may be divided into four coding units having a size of N ⁇ N.
  • the splitting of such coding units can be done recursively, and not all coding units need to be split in the same form.
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of a method for hierarchically representing a division structure of a coding unit illustrated in FIG. 3 using a flag value.
  • Information indicating whether a coding unit is divided may be allocated to a value of '1' when the corresponding unit is divided and '0' when it is not divided.
  • a flag value indicating whether to split is 1, a coding unit corresponding to a corresponding node is divided into 4 coding units, and when 0, a processing process for the coding unit is performed without being divided further. Can be.
  • the structure of the coding unit described above may be represented using a recursive tree structure. That is, a coding unit split into another coding unit with one picture or maximum size coding unit as a root has as many child nodes as the number of split coding units. Thus, coding units that are no longer split become leaf nodes. Assuming that only square division is possible for one coding unit, one coding unit may be divided into up to four other coding units, so the tree representing the coding unit may be in the form of a quad tree.
  • an optimal coding unit size is selected according to characteristics (eg, resolution) of a video picture or in consideration of coding efficiency, and information about the same or information capable of deriving the coding unit may be included in the bitstream.
  • characteristics eg, resolution
  • information about the same or information capable of deriving the coding unit may be included in the bitstream.
  • the size of the largest coding unit and the maximum depth of the tree can be defined.
  • the minimum coding unit size can be obtained using the above information.
  • the minimum coding unit size and the maximum depth of the tree may be defined in advance, and the maximum coding unit size may be derived and used. Since the size of the unit changes in a multiple of 2 in square division, the size of the actual coding unit is represented by a logarithm of the base of 2, thereby improving transmission efficiency.
  • the decoder may obtain information indicating whether the current coding unit is split. This information can be obtained only if the information is obtained (transmitted) under certain conditions, thereby increasing efficiency. For example, the condition that the current coding unit can be divided is that the current coding unit is divided by the current coding unit size at the current position is smaller than the picture size and the current unit size is larger than the preset minimum coding unit size. Information indicating whether or not it can be obtained.
  • the size of the coding unit to be split is half of the current coding unit, and is split into four square coding units based on the current processing position. The above process can be repeated for each divided coding units.
  • Picture prediction (motion compensation) for coding is directed to coding units (i.e. leaf nodes of the coding unit tree) that are no longer divided.
  • the basic unit for performing such prediction is hereinafter referred to as a prediction unit or a prediction block.
  • the prediction unit may have a form of square, rectangle, or the like within the coding unit.
  • one prediction unit is not split (2N X 2N), or NXN, 2N XN, NX 2N, 2N XN / 2, 2N X 3N / 2, N / 2 X 2N, 3N as shown in FIG. / 2 X 2N and the like can be divided into various sizes and shapes.
  • the possible division forms of the prediction unit may be defined differently in the intra coding unit and the inter coding unit.
  • the bitstream may include information about whether the prediction unit is divided or in what form. Or this information may be derived from other information.
  • the term unit used in the present specification may be used as a term to replace the prediction unit, which is a basic unit for performing prediction.
  • the present invention is not limited thereto and may be broadly understood as a concept including the coding unit.
  • the decoded portion of the current picture or other pictures in which the current unit is included may be used to reconstruct the current unit in which decoding is performed.
  • a picture (slice) that uses up to one motion vector and a reference index to predict each unit of an inter picture (slice) is called a predictive picture or P picture (slice), and up to two motion vectors and a reference index
  • a picture using a slice is called a bi-predictive picture or a B picture.
  • the intra prediction unit performs intra prediction to predict the pixel value of the target unit from the reconstructed regions in the current picture.
  • the pixel value of the current unit can be predicted from the encoded pixels of units located at the top, left, top left and / or top right with respect to the current unit.
  • the inter prediction unit performs inter prediction for predicting a pixel value of a target unit by using information of other reconstructed pictures other than the current picture.
  • a picture used for prediction is referred to as a reference picture.
  • Which reference region is used to predict the current unit in the inter prediction process may be indicated by using an index indicating a reference picture including the reference region, motion vector information, and the like.
  • the inter prediction may include forward direction prediction, backward direction prediction, and bi-prediction.
  • Forward prediction is prediction using one reference picture displayed (or output) before the current picture in time
  • backward prediction means prediction using one reference picture displayed (or output) after the current picture in time.
  • one set of motion information eg, a motion vector and a reference picture index
  • up to two reference regions may be used.
  • the two reference regions may exist in the same reference picture or may exist in different pictures, respectively. That is, up to two sets of motion information (eg, a motion vector and a reference picture index) may be used in the bi-prediction method, wherein two motion vectors may have the same reference picture index or may have different reference picture indexes. It may be.
  • the reference pictures may be displayed (or output) before or after the current picture in time.
  • the reference unit of the current unit may be obtained using the motion vector and the reference picture index.
  • the reference unit exists in a reference picture having the reference picture index.
  • a pixel value or an interpolated value of a unit specified by the motion vector may be used as a predictor of the current unit.
  • an 8-tap interpolation filter may be used for the luminance signal and a 4-tap interpolation filter may be used for the chrominance signal.
  • motion compensation is performed to predict the texture of the current unit from a previously decoded picture.
  • a reference picture list may be configured of pictures used for inter prediction for the current picture.
  • two reference picture lists are required, and in the following, each of them is referred to as reference picture list 0 (or L0) and reference picture list 1 (or L1).
  • One picture may be divided into slices, slice segments, tiles, and the like. 6 and 7 illustrate various embodiments in which a picture is divided.
  • FIG. 6 illustrates an embodiment in which one picture is divided into a plurality of slices (Slice 0 and Slice 1).
  • the thick line represents the slice boundary and the dotted line represents the slice segment boundary.
  • a slice may consist of one independent slice segment or a set of at least one dependent slice segment contiguous with one independent slice segment.
  • a slice segment is a sequence of coding tree units (CTUs) 30. That is, an independent or dependent slice segment consists of at least one CTU 30.
  • CTUs coding tree units
  • slice 0 is composed of a total of three slice segments, which are composed of an independent slice segment including four CTUs, a dependent slice segment including 35 CTUs, and another dependent slice segment including 15 CTUs.
  • slice 1 is composed of one independent slice segment including 42 CTUs.
  • FIG. 7 illustrates an embodiment in which one picture is divided into a plurality of tiles (Tile 0 and Tile 1).
  • the thick line represents the tile boundary and the dotted line represents the slice segment boundary.
  • a tile is a sequence of CTUs 30, like slices, and has a rectangular shape.
  • one picture is divided into two tiles, that is, tile 0 and tile 1.
  • the picture consists of one slice, and includes one independent slice segment and four consecutive slice segments in succession.
  • one tile may be divided into a plurality of slices. That is, one tile may be composed of CTUs included in one or more slices.
  • one slice may be composed of CTUs included in one or more tiles.
  • each slice and tile must satisfy at least one of the following conditions. i) All CTUs included in one slice belong to the same tile. ii) All CTUs included in one tile belong to the same slice.
  • one picture may be divided into slices and / or tiles, and each partition (slice, tile) may be encoded or decoded in parallel.
  • FIG. 8 shows a schematic block diagram of a scalable video coding (or scalable high efficiency video coding) system according to an embodiment of the invention.
  • the scalable video coding scheme is a compression method for providing video content hierarchically in terms of spatial, temporal and / or image quality according to various user environments such as network conditions or terminal resolutions in various multimedia environments. Spatial scalability may be supported by encoding the same picture with different resolutions for each layer, and temporal hierarchicality may be implemented by adjusting the screen refresh rate per second of the picture.
  • the quality hierarchical structure may provide pictures of various image quality by encoding different quantization parameters for each layer. In this case, a picture sequence having a low resolution, frames per second and / or a low quality is called a base layer, and a picture sequence having a relatively high resolution, frames per second and / or a high quality is called an enhancement layer.
  • the scalable video coding system includes an encoding device 300 and a decoding device 400.
  • the encoding apparatus 300 includes a base layer encoding unit 100a, an enhancement layer encoding unit 100b, and a multiplexer 180
  • the decoding apparatus 400 includes a demultiplexer 280 and a base layer decoding unit 200a.
  • an enhancement layer decoder 200b may generate a base bitstream by compressing the input signal X (n).
  • the enhancement layer encoding unit 100b may generate an enhancement layer bitstream using the information generated by the input signal X (n) and the base layer encoding unit 100a.
  • the multiplexer 180 generates a scalable bitstream using the base layer bitstream and the enhancement layer bitstream.
  • the basic configuration of the base layer encoding unit 100a and the enhancement layer encoding unit 100b may be the same as or similar to that of the encoding apparatus 100 illustrated in FIG. 1.
  • the inter prediction unit of the enhancement layer encoding unit 100b may perform inter prediction using the motion information generated by the base layer encoding unit 100a.
  • the decoded picture buffer DPB of the enhancement layer encoder 100b may sample and store a picture stored in the decoded picture buffer DPB of the base layer encoder 100a. The sampling may include resampling, upsampling, and the like as described below.
  • the scalable bitstream generated as described above is transmitted to the decoding device 400 through a predetermined channel, and the transmitted scalable bitstream is enhanced by the demultiplexer 280 of the decoding device 400 and the base layer bitstream. It can be divided into.
  • the base layer decoder 200a receives the base layer bitstream, restores the base layer bitstream, and generates an output signal Xb (n).
  • the enhancement layer decoding unit 200b receives the enhancement layer bitstream and generates an output signal Xe (n) with reference to the signal reconstructed by the base layer decoding unit 200a.
  • Basic configurations of the base layer decoder 200a and the enhancement layer decoder 200b may be the same as or similar to those of the decoder 200 shown in FIG. 2.
  • the inter predictor of the enhancement layer decoder 200b may perform inter prediction using the motion information generated by the base layer decoder 200a.
  • the decoded picture buffer DPB of the enhancement layer decoder 200b may sample and store a picture stored in the decoded picture buffer DPB of the base layer decoder 200a. The sampling may include resampling, upsampling, and the like.
  • Inter-layer prediction means predicting a picture signal of an upper layer using motion information, syntax information, and / or texture information of a lower layer.
  • the lower layer referred to for encoding the upper layer may be referred to as a reference layer.
  • the enhancement layer may be coded using the base layer as a reference layer.
  • the reference unit of the base layer may be enlarged or reduced through sampling.
  • Sampling may mean changing image resolution or quality.
  • the sampling may include re-sampling, down-sampling, up-sampling, and the like.
  • intra samples may be resampled to perform inter-layer prediction.
  • image resolution may be reduced by regenerating pixel data using a down sampling filter, which is called down sampling.
  • image resolution can be increased by creating additional pixel data using an upsampling filter, called upsampling.
  • upsampling an upsampling filter
  • the single loop method decodes only the picture of the layer to be actually reproduced, and the lower layer does not decode the other pictures except the intra unit. Therefore, in the enhancement layer, motion vectors, syntax information, and the like of the lower layer can be referred to, but texture information of units other than the intra unit cannot be referred to.
  • the multi-loop method is a method of restoring not only the current layer but also all lower layers thereof. Therefore, when the multi-loop method is used, all texture information may be referred to as well as syntax information of a lower layer.
  • FIG. 9 illustrates a base layer picture 40a of a scalable video signal and an upsampling picture 40b corresponding thereto according to an embodiment of the present invention.
  • the base layer picture 40a and the upsampling picture 40b are each divided into two slices.
  • the pictures of the base layer and the enhancement layer which are in a reference relationship may be divided into a plurality of slices and a plurality of tiles.
  • each slice and tile consists of a set of CTUs having the same size.
  • the term “partition” may be used as a concept including both a slice and a tile for dividing a picture.
  • Inter-layer prediction may be used to process the coding unit of the enhancement layer.
  • the reference unit of the reference layer eg, base layer
  • the current unit and the reference unit may be collocated units included in pictures at the same time point in the reproduction order.
  • the upsampling may be performed without considering the partition (slice or tile) boundary of the reference picture.
  • Samples 1, 2, and 3 indicated by solid lines in FIG. 10 represent original samples of the base layer picture, and samples A to F indicated by dotted lines represent new samples generated by upsampling.
  • upsampling is performed on a picture basis, even if two adjacent original samples are not located in the same partition, they may be used to generate new samples. For example, original sample 2 and original sample 3 that are not located in the same partition can be used to generate new samples D and E.
  • up-sampling of the picture unit is performed in this manner, it may be an obstacle of parallel processing when decoding the scalable video signal.
  • each picture is divided into two slices (slice A and slice B, slice A 'and slice B', slice 0 and slice 1), and the boundaries of each slice are aligned with each other. It is.
  • the individual slices (slices) of the upsampled base layer picture 40b may be used. Independent processing for A 'and slice B' should be possible. However, if upsampling of the base layer picture 40a is performed in picture units, slice B 'of the upsampled base layer picture 40b is valid until processing of slice A of the base layer picture 40a is completed. You will not.
  • up-sampling of a partition unit may be performed.
  • Upsampling in a partition unit means generating an upsampling sample using only neighboring samples located in the same partition.
  • upsampling in a partition unit includes upsampling in a slice unit and upsampling in a tile unit.
  • FIG. 12 illustrates upsampling_mode information indicating an upsampling scheme according to an embodiment of the present invention.
  • the upsampling mode information may be included in a video parameter set (VPS), a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), or an extension set thereof, or may be included in Supplemental Enhancement Information (SEI) and have a size of 2 bits. It can have
  • VPS video parameter set
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • SEI Supplemental Enhancement Information
  • upsampling in picture units may be used when the upsampling mode information is 0, and upsampling in slice units may be used when the upsampling mode information value is 1.
  • upsampling mode information value is 2
  • upsampling in units of tiles may be used.
  • the upsampling mode information value 3 may represent upsampling in units of slices and tiles, or may be used as a reserved value.
  • the upsampling scheme indicated by each of the listed upsampling mode information is only an embodiment, and the upsampling mode information mapped to each upsampling scheme may be set differently.
  • 13 to 15 illustrate flag information indicating whether up-sampling is performed for each partition type according to another embodiment of the present invention.
  • a picture based upsampling flag (picture_based_upsampling_flag), a slice based upsampling flag (slice_based_upsampling_flag), and a tile based upsampling flag (tile_based_upsampling_flag) may be used.
  • the flags may be included in a video parameter set (VPS), a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), or an extension set thereof, or may be included in Supplemental Enhancement Information (SEI).
  • VPS video parameter set
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • SEI Supplemental Enhancement Information
  • an upsampling scheme may be indicated using a combination of the three flags. If the picture based upsampling flag value is 1, upsampling of a picture unit may be used. On the other hand, when the picture based up sampling flag value is 0, at least one of slice based up sampling and tile based up sampling may be used. In this case, when the slice-based upsampling flag value is 1, slice-based upsampling may be used, and when it is 0, slice-based upsampling may not be used. Similarly, when the tile-based upsampling flag value is 1, tile-based upsampling may be used, and when it is 0, tile-based upsampling may not be used. If the picture-based up-sampling flag value is 1, it is obvious that picture-based upsampling is performed. Therefore, the slice-based up-sampling flag and the tile-based up-sampling flag may not be included in the bitstream.
  • slice-based upsampling and tile-based upsampling may be restricted from being simultaneously used for coding efficiency. That is, when picture-based upsampling is not used, slice-based upsampling or tile-based upsampling is used, but only one of two upsampling techniques may be used. If a plurality of slices and a plurality of tiles exist together, only tile-based upsampling may be used unless picture-based upsampling is used.
  • an upsampling scheme may be indicated by using a combination of two flags among the three flags.
  • a combination of a picture based upsampling flag (picture_based_upsampling_flag) and a slice based upsampling flag (slice_based_upsampling_flag) may be used.
  • the picture based upsampling flag value is 1, upsampling of a picture unit is used, and if the value is 0, slice based upsampling or tile based upsampling may be used. If the slice-based upsampling flag value is 1, slice-based upsampling may be used, and if the slice-based upsampling flag value is 0, tile-based upsampling may be used. Meanwhile, when a picture based upsampling flag value is 1, the slice based upsampling flag may not be included in the bitstream.
  • a combination of the picture-based upsampling flag (picture_based_upsampling_flag) and the tile-based upsampling flag (tile_based_upsampling_flag) may be used to indicate the upsampling scheme in a similar manner.
  • an upsampling scheme may be indicated using only one flag, that is, a picture-based upsampling flag (picture_based_upsampling_flag).
  • picture_based_upsampling_flag a picture-based upsampling flag
  • the picture based upsampling flag value is 1, upsampling of a picture unit is used, and if the value is 0, slice based upsampling or tile based upsampling may be used.
  • slice based upsampling may be used.
  • tile based upsampling may be used.
  • an in-loop filter is a filter that is applied to a reconstructed picture to produce a picture output to a playback device and inserted into a decoded picture buffer.
  • the picture when partition-based upsampling is used for a base layer picture, the picture may be prohibited from in-loop filtering between partitions. According to another embodiment, when in-loop filtering between partitions is allowed in the base layer picture, partition-based upsampling of the picture may be prohibited.
  • a tile set refers to an area composed of one or more tiles.
  • the base layer picture 40a is divided into four tiles, that is, tile A, tile B, tile C, and tile D, and the enhancement layer picture 40c also corresponds to four tiles, It is divided into tile 0, tile 1, tile 2 and tile 3.
  • tile 0 and tile 2 of the enhancement layer picture 40c form the same tile set (ie, tile set 0), and tile 1 and tile 3 form the same tile set (ie, tile set 1).
  • the enhancement layer picture 40c is also applied to the base layer picture 40a.
  • the tile set area specified in b may be applied equally or correspondingly.
  • 'inter-layer constrained tile sets SEI message' may be used for scalable video coding. That is, by using the 'interlayer limited tile set information', inter-layer prediction may be limited to be performed only within a designated tile set. More specifically, the 'inter-layer limited tile set information' is derived using a sample existing outside the designated tile set (Type-2 sample) and at least one sample existing outside the designated tile set (Type-2 sample). The specified fractional sample position samples (Type-3 samples) are not used for inter-layer prediction for the samples (Type-1 samples) in the specified tile set.
  • the Type-1 sample may be a sample of the enhancement layer picture 40c
  • the Type-2 sample and the Type-3 sample may be a sample of the base layer picture 40a.
  • the reference unit 36a of the base layer picture 40a in the designated tile set is inter-layer prediction of the current unit 36c. Samples 5 located outside the designated tile set may not be used for inter-layer prediction of the current unit 36c.
  • this restriction on the tile set may be set using separate index information.
  • index information having a size of 2 bits may be used.
  • the index information value 1 is a sample of a fractional sample position derived from a sample (Type-2 sample) existing outside the designated tile set and at least one sample (Type-2 sample) existing outside the designated tile set ( Type-3 samples) may not be used for inter-layer prediction for samples (Type-1 samples) in the corresponding tile set.
  • the Type-1 sample may be a sample of the enhancement layer picture 40c
  • the Type-2 sample and the Type-3 sample may be a sample of the base layer picture 40a.
  • the index information value 2 may indicate that inter-layer prediction is not performed on all units located in the designated tile set of the enhancement layer picture 40c. That is, inter-layer prediction using the base layer picture 40a as a reference picture is not performed on all units located in the designated tile set of the enhancement layer picture 40c.
  • the index information value 0 may indicate that inter-layer prediction may or may not be limited with respect to units located in a specified tile set of the enhancement layer picture 40c. Meanwhile, the index information value 3 may be used as a reserved value.
  • index information may be included in 'inter-layer limited tile set information'.
  • the index information may be set individually for a specific tile set or may be set identically for all tile sets.
  • the encoding apparatus of the present invention may generate the 'inter-layer limited tile set information' and / or the index information to include in the bitstream.
  • the decoding apparatus may receive 'inter-layer limited tile set information' and / or index information and perform inter-layer prediction based on the received information.
  • the 'inter-layer constrained tile sets SEI message' has been described, but in a similar manner, the 'inter-layer constrained slice sets SEI message' or 'between layers' Inter-layer constrained partition sets SEI message may be used for scalable video coding.
  • FIG. 17 shows another embodiment of the present invention, which shows a base layer picture 40a and an enhancement layer picture 40c having different partition boundaries. If partition boundaries of the base layer picture and the enhancement layer picture are not aligned with each other, performing partition-based upsampling may not be effective for parallel processing.
  • the partition boundary is aligned, that the parallel samples of the base layer picture respectively corresponding to any two samples belonging to the same partition of the enhancement layer picture belong to the same partition, and different from the enhancement layer picture. Meaning that the collocated samples of the base layer picture respectively corresponding to any two samples belonging to the partition belong to different partitions.
  • partition boundary of the enhancement layer picture 40c should be aligned with the partition boundary of the base layer picture 40a.
  • partition-based upsampling is prohibited.
  • partition boundary of the enhancement layer picture 40c and the partition boundary of the base layer picture 40a may be transmitted through a separate flag. For example, 'flag indicating whether inter-layer tile boundaries are aligned' (tile_boundaries_aligned_flag), 'flag indicating whether inter-layer slice boundaries are aligned' (slice_boundaries_aligned_flag), and 'flag indicating whether inter-layer partition boundaries are aligned'. At least one of (partition_boundaries_aligned_flag) may be received through the bitstream.
  • the aforementioned 'inter-layer constrained tile sets SEI message' has a value of 'flag indicating whether the inter-layer tile boundaries are aligned' (tile_boundaries_aligned_flag) is 1. Can only be received. However, when the value of the "flag indicating whether the inter-layer tile boundary is aligned" is not 1 for all the picture parameter sets, the "inter-layer limited tile set information" may not exist.
  • the present invention can be applied to process and output video signals.

Landscapes

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Abstract

본 발명은 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비디오 신호를 인코딩하거나 디코딩하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어를 포함하는 스케일러블 비디오 신호를 수신하는 단계; 레이어간 제한된 파티션 세트 정보를 수신하는 단계, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보는 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측이 수행되는지 여부를 나타냄; 상기 베이스 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계; 상기 디코딩 된 베이스 레이어의 픽쳐를 이용하여 상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계를 포함하되, 상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계는, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보에 기초하여, 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법 및 이를 이용한 비디오 신호 처리 장치를 제공한다.

Description

비디오 신호 처리 방법 및 장치
본 발명은 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비디오 신호를 인코딩하거나 디코딩하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 압축 부호화의 대상에는 음성, 영상, 문자 등의 대상이 존재하며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다. 비디오 신호에 대한 압축 부호화는 공간적인 상관관계, 시간적인 상관관계, 확률적인 상관관계 등을 고려하여 잉여 정보를 제거함으로써 이루어진다. 그러나 최근의 다양한 미디어 및 데이터 전송 매체의 발전으로 인해, 더욱 고효율의 비디오 신호 처리 방법 및 장치가 요구되고 있다.
한편, 최근 다양한 멀티미디어 환경에서 네트워크의 상황 혹은 단말기의 해상도 등과 같은 사용자 환경의 변화에 따라 공간적, 시간적 및/또는 화질 관점에서 계층적으로 비디오 콘텐츠를 제공하기 위한 스케일러블 비디오 코딩 방식의 수요가 증가하고 있다.
본 발명의 목적은 비디오 신호의 코딩 효율을 높이고자 함에 있다. 특히, 본 발명은 스케일러블 비디오 신호에 대하여 효율적인 코딩 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 비디오 신호 처리 방법은, 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어를 포함하는 스케일러블 비디오 신호를 수신하는 단계; 레이어간 제한된 파티션 세트 정보를 수신하는 단계, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보는 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측이 수행되는지 여부를 나타냄; 상기 베이스 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계; 상기 디코딩 된 베이스 레이어의 픽쳐를 이용하여 상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계를 포함하되, 상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계는, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보에 기초하여, 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 비디오 신호 처리 장치는, 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어를 포함하는 스케일러블 비디오 신호 및 레이어간 제한된 파티션 세트 정보를 수신하는 디멀티 플렉서, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보는 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측이 수행되는지 여부를 나타냄; 상기 베이스 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 베이스 레이어 디코더; 및 상기 디코딩 된 베이스 레이어의 픽쳐를 이용하여 상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 인핸스먼트 레이어 디코더를 포함하되, 상기 인핸스먼트 레이어 디코더는, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보에 기초하여, 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 멀티 루프 디코딩 방식을 사용하는 스케일러블 비디오 신호에 대하여 효율적으로 레이어간 예측을 지원할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비디오 신호 인코더 장치의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비디오 신호 디코더 장치의 개략적인 블록도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 코딩 유닛을 분할하는 일 예를 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 분할 구조를 계층적으로 나타내는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 크기 및 형태의 예측 유닛을 나타낸 도면.
도 6은 하나의 픽쳐가 복수의 슬라이스로 분할되는 실시예를 나타낸 도면.
도 7은 하나의 픽쳐가 복수의 타일로 분할되는 실시예를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 코딩 시스템의 개략적인 블록도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 신호의 베이스 레이어 픽쳐와 이에 대응하는 업 샘플링 픽쳐를 나타낸 도면.
도 10은 본 발명에 따른 파티션 경계에서의 업 샘플링 샘플들을 나타낸 도면.
도 11은 복수의 파티션을 갖는 베이스 레이어 픽쳐, 업 샘플링 된 베이스 레이어 픽쳐 및 인핸스먼트 레이어 픽쳐의 일 실시예를 나타낸 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시예로써, 업 샘플링 방식을 지시하는 업 샘플링 모드 정보를 도시한 도면.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예로써, 각 파티션 유형별 업 샘플링 여부를 나타내는 플래그 정보를 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 베이스 레이어 픽쳐(40a) 및 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)에 존재하는 타일 세트를 나타낸 도면.
도 17은 파티션 경계가 서로 다른 베이스 레이어 픽쳐와 인핸스먼트 레이어 픽쳐의 일 실시예를 나타낸 도면.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
본 발명에서 다음 용어는 다음과 같은 기준으로 해석될 수 있고, 기재되지 않은 용어라도 하기 취지에 따라 해석될 수 있다. 코딩은 경우에 따라 인코딩 또는 디코딩으로 해석될 수 있고, 정보(information)는 값(values), 파라미터(parameter), 계수(coefficients), 성분(elements) 등을 모두 포함하는 용어로서, 경우에 따라 의미는 달리 해석될 수 있으므로 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. '유닛'은 영상(픽쳐) 처리의 기본 단위 또는 픽쳐의 특정 위치를 지칭하는 의미로 사용되었으며, 경우에 따라서는 '블록', '파티션' 또는 '영역' 등의 용어와 서로 혼용하여 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 유닛은 코딩 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛을 모두 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 신호 인코딩 장치의 개략적인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 인코딩 장치(100)는 크게 변환부(110), 양자화부(115), 역양자화부(120), 역변환부(125), 필터링부(130), 예측부(150) 및 엔트로피 코딩부(160)를 포함한다.
변환부(110)는 입력 받은 비디오 신호에 대한 화소값을 변환하여 변환 계수 값을 획득한다. 예를 들어, 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 또는 웨이블릿 변환(Wavelet Transform) 등이 사용될 수 있다. 특히 이산 코사인 변환은 입력된 픽쳐 신호를 일정 크기의 블록 형태로 나누어 변환을 수행하게 된다. 변환에 있어서 변환 영역 내의 값들의 분포와 특성에 따라서 코딩 효율이 달라질 수 있다.
양자화부(115)는 변환부(110)에서 출력된 변환 계수 값을 양자화한다. 역양자화부(120)에서는 변환 계수 값을 역양자화하고, 역변환부(125)에서는 역양자화된 변환 계수값을 이용하여 원래의 화소값을 복원한다.
필터링부(130)는 복원된 픽쳐의 품질 개선을 위한 필터링 연산을 수행한다. 예를 들어, 디블록킹 필터 및 적응적 루프 필터 등이 포함될 수 있다. 필터링을 거친 픽쳐는 출력되거나 참조 픽쳐로 이용하기 위하여 복호 픽쳐 버퍼(Decoded Picture Buffer, 156)에 저장된다.
코딩 효율을 높이기 위하여 픽쳐 신호를 그대로 코딩하는 것이 아니라, 예측부(150)를 통해 이미 코딩된 영역을 이용하여 픽쳐를 예측하고, 예측된 픽쳐에 원 픽쳐와 예측 픽쳐 간의 레지듀얼 값을 더하여 복원 픽쳐를 획득하는 방법이 사용된다. 인트라 예측부(152)에서는 현재 픽쳐 내에서 화면내 예측을 수행하며, 인터 예측부(154)에서는 복호 픽쳐 버퍼(156)에 저장된 참조 픽쳐를 이용하여 현재 픽쳐를 예측한다. 인트라 예측부(152)는 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들로부터 화면내 예측을 수행하여, 화면내 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(160)에 전달한다. 인터 예측부(154)는 다시 모션 추정부(154a) 및 모션 보상부(154b)를 포함하여 구성될 수 있다. 모션 추정부(154a)에서는 복원된 특정 영역을 참조하여 현재 영역의 모션 벡터값을 획득한다. 모션 추정부(154a)에서는 참조 영역의 위치 정보(참조 프레임, 모션 벡터 등) 등을 엔트로피 코딩부(160)로 전달하여 비트스트림에 포함될 수 있도록 한다. 모션 추정부(154a)에서 전달된 모션 벡터값을 이용하여 모션 보상부(154b)에서는 화면간 모션 보상을 수행한다.
엔트로피 코딩부(160)는 양자화된 변환 계수, 화면간 부호화 정보, 화면내 부호화 정보 및 인터 예측부(154)로부터 입력된 참조 영역 정보 등을 엔트로피 코딩하여 비디오 신호 비트스트림을 생성한다. 여기서 엔트로피 코딩부(160)에서는 가변 길이 코딩(Variable Length Coding, VLC) 방식과 산술 코딩(arithmetic coding) 등이 사용될 수 있다. 가변 길이 코딩(VLC) 방식은 입력되는 심볼들을 연속적인 코드워드로 변환하는데, 코드워드의 길이는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 자주 발생하는 심볼들을 짧은 코드워드로, 자주 발생하지 않은 심볼들은 긴 코드워드로 표현하는 것이다. 가변 길이 코딩 방식으로서 컨텍스트 기반 적응형 가변 길이 코딩(Context-based Adaptive Variable Length Coding, CAVLC) 방식이 사용될 수 있다. 산술 코딩은 연속적인 데이터 심볼들을 하나의 소수로 변환하는데, 산술 코딩은 각 심볼을 표현하기 위하여 필요한 최적의 소수 비트를 얻을 수 있다. 산술 코딩으로서 컨텍스트 기반 적응형 산술 부호화(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code, CABAC)가 이용될 수 있다.
상기 생성된 비트스트림은 NAL(Network Abstraction Layer) 유닛을 기본 단위로 캡슐화 되어 있다. NAL 유닛은 부호화된 슬라이스 세그먼트를 포함하는데, 상기 슬라이스 세그먼트는 정수 개의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)으로 이루어진다. 비디오 디코더에서 비트스트림을 디코딩하기 위해서는 먼저 비트스트림을 NAL 유닛 단위로 분리한 후, 분리 된 각각의 NAL 유닛을 디코딩해야 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 신호 디코딩 장치(200)의 개략적인 블록도이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 디코딩 장치(200)는 크게 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(225), 필터링부(230), 예측부(250)를 포함한다.
엔트로피 디코딩부(210)는 비디오 신호 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여, 각 영역에 대한 변환 계수, 모션 벡터 등을 추출한다. 역양자화부(220)는 엔트로피 디코딩된 변환 계수를 역양자화하고, 역변환부(225)는 역양자화된 변환 계수를 이용하여 원래의 화소값을 복원한다.
한편, 필터링부(230)는 픽쳐에 대한 필터링을 수행하여 화질을 향상시킨다. 여기에는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 디블록킹 필터 및/또는 픽쳐 전체의 왜곡 제거를 위한 적응적 루프 필터 등이 포함될 수 있다. 필터링을 거친 픽쳐는 출력되거나 다음 프레임에 대한 참조 픽쳐로 이용하기 위하여 복호 픽쳐 버퍼(Decoded Picture Buffer, 256)에 저장된다.
또한, 본 발명의 예측부(250)는 인트라 예측부(252) 및 인터 예측부(254)를 포함하고, 전술한 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩된 부호화 타입, 각 영역에 대한 변환 계수, 모션 벡터 등의 정보를 활용하여 예측 픽쳐를 복원하게 된다.
이와 관련하여, 상기 인트라 예측부(252)에서는 현재 픽쳐 내의 디코딩된 샘플로부터 화면내 예측을 수행하게 된다. 인터 예측부(254)는 복호 픽쳐 버퍼(256)에 저장된 참조 픽쳐 및 모션 벡터를 이용하여 예측 픽쳐를 생성한다. 인터 예측부(254)는 다시 모션 추정부(254a) 및 모션 보상부(254b)를 포함하여 구성될 수 있다. 모션 추정부(254a)에서는 현재 블록과 코딩에 사용하는 참조 픽쳐의 참조 블록간의 위치 관계를 나타내는 모션 벡터를 획득하여 모션 보상부(254b)로 전달한다.
상기 인트라 예측부(252) 또는 인터 예측부(254)로부터 출력된 예측값, 및 역변환부(225)로부터 출력된 화소값이 더해져서 복원된 비디오 프레임이 생성된다.
이하에서는, 상기 인코딩 장치(100)와 디코딩 장치(200)의 동작에 있어서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 코딩 유닛 및 예측 유닛 등을 분할하는 방법을 설명하기로 한다.
코딩 유닛이란 상기에서 설명한 비디오 신호의 처리 과정에서, 예를 들어 화면내(intra)/화면간(inter) 예측, 변환(transform), 양자화(quantization) 및/또는 엔트로피 코딩(entropy coding) 등의 과정에서 픽쳐를 처리하기 위한 기본 단위를 의미한다. 하나의 픽쳐를 코딩하는 데 있어서 사용되는 코딩 유닛의 크기는 일정하지 않을 수 있다. 코딩 유닛은 사각형 형태를 가질 수 있고, 하나의 코딩 유닛은 다시 여러 개의 코딩 유닛으로 분할 가능하다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 코딩 유닛을 분할하는 일 예를 나타낸 것이다. 예를 들어, 2N X 2N 크기를 가지는 하나의 코딩 유닛은 다시 N X N 크기를 가지는 네 개의 코딩 유닛으로 분할될 수 있다. 이러한 코딩 유닛의 분할은 재귀적으로 이루어질 수 있으며, 모든 코딩 유닛들이 동일한 형태로 분할될 필요는 없다. 다만, 코딩 및 처리과정에서의 편의를 위하여 최대 코딩 유닛(32)의 크기 및/또는 최소 코딩 유닛(34)의 크기에 대한 제한이 있을 수 있다.
하나의 코딩 유닛에 대하여, 해당 코딩 유닛이 분할되는지 여부를 나타내는 정보를 저장할 수 있다. 도 4는 도 3에서 도시하는 코딩 유닛의 분할 구조를 플래그 값을 이용하여 계층적으로 나타내는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 것이다. 코딩 유닛의 분할 여부를 나타내는 정보는 해당 유닛이 분할 된 경우 '1', 분할되지 않은 경우 '0'의 값으로 할당할 수 있다. 도 4에서 도시하듯이, 분할 여부를 나타내는 플래그 값이 1이면 해당 노드에 대응하는 코딩 유닛은 다시 4개의 코딩 유닛으로 나누어지고, 0이면 더 이상 나누어지지 않고 해당 코딩 유닛에 대한 처리 프로세스가 수행될 수 있다.
상기에서 설명한 코딩 유닛의 구조는 재귀적인 트리 구조를 이용하여 나타낼 수 있다. 즉, 하나의 픽쳐 또는 최대 크기 코딩 유닛을 루트(root)로 하여, 다른 코딩 유닛으로 분할되는 코딩 유닛은 분할된 코딩 유닛의 개수만큼의 자식(child) 노드를 가지게 된다. 따라서, 더 이상 분할되지 않는 코딩 유닛이 리프(leaf) 노드가 된다. 하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할만이 가능하다고 가정할 때, 하나의 코딩 유닛은 최대 4개의 다른 코딩 유닛으로 분할될 수 있으므로 코딩 유닛을 나타내는 트리는 쿼드 트리(Quard tree) 형태가 될 수 있다.
인코더에서는 비디오 픽쳐의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 코딩의 효율을 고려하여 최적의 코딩 유닛의 크기가 선택되고 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 예를 들면, 최대 코딩 유닛의 크기 및 트리의 최대 깊이가 정의될 수 있다. 정방형 분할을 할 경우, 코딩 유닛의 높이 및 너비는 부모 노드의 코딩 유닛의 높이 및 너비의 반이 되므로, 상기와 같은 정보를 이용하면 최소 코딩 유닛 크기를 구할 수 있다. 혹은 역으로, 최소 코딩 유닛 크기 및 트리의 최대 깊이를 미리 정의하여 이용하고, 이를 이용하여 최대 코딩 유닛의 크기를 유도하여 이용할 수 있다. 정방형 분할에서 유닛의 크기는 2의 배수 형태로 변화하기 때문에, 실제 코딩 유닛의 크기는 2를 밑으로 하는 로그값으로 나타내어 전송 효율을 높일 수 있다.
디코더에서는 현재 코딩 유닛이 분할되었는지 여부를 나타내는 정보를 획득할 수 있다. 이러한 정보는 특정 조건 하에만 획득하게(전송되게) 하면 효율을 높일 수 있다. 예를 들어 현재 코딩 유닛이 분할 가능한 조건은 현재 위치에서 현재 코딩 유닛 크기를 더한 것이 픽쳐의 크기보다 작고, 현재 유닛 크기가 기 설정된 최소 코딩 유닛 크기보다 큰 경우이므로, 이러한 경우에만 현재 코딩 유닛이 분할되었는지를 나타내는 정보를 획득할 수 있다.
만약 상기 정보가 코딩 유닛이 분할되었음을 나타내는 경우, 분할될 코딩 유닛의 크기는 현재 코딩 유닛의 반이 되고, 현재 처리 위치를 기준으로 하여 4개의 정방형 코딩 유닛들로 분할된다. 각 분할된 코딩 유닛들에 대해서 상기와 같은 처리를 반복할 수 있다.
코딩을 위한 픽쳐 예측(모션 보상)은 더 이상 나누어지지 않는 코딩 유닛(즉 코딩 유닛 트리의 리프 노드)을 대상으로 이루어진다. 이러한 예측을 수행하는 기본 단위를 이하에서는 예측 유닛(prediction unit) 또는 예측 블록(prediction block)이라고 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 크기 및 형태의 예측 유닛을 나타내고 있다. 예측 유닛은 코딩 유닛 내에서 정방형, 직사각형 등의 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 하나의 예측 유닛은 분할되지 않거나(2N X 2N), 도 5에 나타난 바와 같이 N X N, 2N X N, N X 2N, 2N X N/2, 2N X 3N/2, N/2 X 2N, 3N/2 X 2N 등의 다양한 크기 및 형태를 갖도록 분할될 수 있다. 또한, 예측 유닛의 가능한 분할 형태는 인트라 코딩 유닛과 인터 코딩 유닛에서 각기 다르게 정의될 수 있다. 예를 들면, 인트라 코딩 유닛에서는 2N X 2N 또는 N X N 형태의 분할만 가능하고, 인터 코딩 유닛에서는 상기 언급된 모든 형태의 분할이 가능하도록 설정될 수 있다. 이때, 비트스트림에는 상기 예측 유닛이 분할되었는지 여부, 혹은 어떠한 형태로 분할되었는지에 대한 정보가 포함될 수 있다. 혹은 이러한 정보는 다른 정보들로부터 유도될 수도 있다.
이하, 본 명세서에서 사용되는 유닛 이라는 용어는 예측을 수행하는 기본 단위인 상기 예측 유닛을 대체하는 용어로 사용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 더욱 광의적으로는 상기 코딩 유닛을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
디코딩이 수행되는 현재 유닛을 복원하기 위해서 현재 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분이 이용될 수 있다. 복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 화면내 예측과 화면간 예측을 모두 수행할 수 있는 픽쳐(슬라이스)를 인터 픽쳐(슬라이스)라고 한다. 인터 픽쳐(슬라이스) 중 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 모션 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스)라고 하며, 최대 두 개의 모션 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스) 라고 한다.
인트라 예측부에서는 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들로부터 대상 유닛의 픽셀값을 예측하는 화면내 예측(Intra prediction)을 수행한다. 예를 들어, 현재 유닛을 중심으로, 상단, 좌측, 좌측 상단 및/또는 우측 상단에 위치한 유닛들의 부호화된 픽셀로부터 현재 유닛의 픽셀값을 예측할 수 있다.
한편, 인터 예측부에서는 현재 픽쳐가 아닌 복원된 다른 픽쳐들의 정보를 이용하여 대상 유닛의 픽셀값을 예측하는 화면간 예측(Inter prediction)을 수행한다. 이때, 예측에 이용되는 픽쳐를 참조 픽쳐(reference picture)라고 한다. 화면간 예측 과정에서 현재 유닛을 예측하는데 어떤 참조 영역을 이용하는지는, 해당 참조 영역이 포함된 참조 픽쳐를 나타내는 인덱스 및 모션 벡터(motion vector) 정보 등을 이용하여 나타낼 수 있다.
화면간 예측에는 순방향 예측(forward direction prediction), 역방향 예측(backward direction prediction) 및 쌍예측(Bi-prediction)이 있을 수 있다. 순방향 예측은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용한 예측이고, 역방향 예측은 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용한 예측을 의미한다. 이를 위해서는 1세트의 모션 정보(예를 들어, 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스)가 필요할 수 있다. 쌍예측 방식에서는 최대 두 개의 참조 영역을 이용할 수 있는데, 이 두 개의 참조 영역은 동일한 참조 픽쳐에 존재할 수도 있고, 서로 다른 픽쳐에 각각 존재할 수도 있다. 즉, 쌍예측 방식에서는 최대 2세트의 모션 정보(예를 들어, 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스)가 이용될 수 있는데, 두 개의 모션 벡터가 동일한 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있고 서로 다른 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있다. 이때, 참조 픽쳐들은 시간적으로 현재 픽쳐 이전이나 이후 모두에 표시(또는 출력)될 수 있다.
모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스를 이용하여 현재 유닛의 참조 유닛을 획득할 수 있다. 상기 참조 유닛은 상기 참조 픽쳐 인덱스를 가진 참조 픽쳐 내에 존재한다. 또한, 상기 모션 벡터에 의해서 특정된 유닛의 픽셀값 또는 보간(interpolation)된 값이 상기 현재 유닛의 예측값(predictor)으로 이용될 수 있다. 서브펠(sub-pel) 단위의 픽셀 정확도를 갖는 모션 예측을 위하여 이를 테면, 휘도 신호에 대하여 8-탭 보간 필터가, 색차 신호에 대하여 4-탭 보간 필터가 사용될 수 있다. 이와 같이 모션 정보를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 유닛의 텍스쳐를 예측하는 모션 보상(motion compensation)이 수행된다.
한편, 현재 픽쳐에 대하여, 화면 간 예측을 위하여 사용되는 픽쳐들로 참조 픽쳐 리스트를 구성할 수 있다. B 픽쳐의 경우에는 두 개의 참조 픽쳐 리스트를 필요로 하며, 이하에서는 각각을 참조 픽쳐 리스트 0(또는 L0), 참조 픽쳐 리스트 1(또는 L1)으로 지칭한다.
하나의 픽쳐는 슬라이스, 슬라이스 세그먼트 및 타일 등으로 분할될 수 있다. 도 6 및 도 7은 픽쳐가 분할되는 다양한 실시예들을 나타내고 있다.
먼저, 도 6은 하나의 픽쳐가 복수의 슬라이스(Slice 0, Slice 1)로 분할되는 실시예를 나타내고 있다. 도 6에서 굵은 선은 슬라이스 경계를 나타내며, 점선은 슬라이스 세그먼트 경계를 나타낸다.
슬라이스는 하나의 독립 슬라이스 세그먼트로 구성되거나, 하나의 독립 슬라이스 세그먼트와 연속되는 적어도 하나의 종속 슬라이스 세그먼트의 집합으로 구성될 수 있다. 슬라이스 세그먼트는 코딩 트리 유닛(CTU, 30)의 시퀀스이다. 즉, 독립 또는 종속 슬라이스 세그먼트는 적어도 하나의 CTU(30)로 이루어져 있다.
도 6의 실시예에 따르면, 하나의 픽쳐가 두 개의 슬라이스 즉, 슬라이스 0과 슬라이스 1로 분할되어 있다. 이 중, 슬라이스 0은 총 3개의 슬라이스 세그먼트로 구성되는데, 4개의 CTU를 포함하는 독립 슬라이스 세그먼트, 35개의 CTU를 포함하는 종속 슬라이스 세그먼트, 및 15개의 CTU를 포함하는 또 다른 종속 슬라이스 세그먼트로 이루어져 있다. 또한, 슬라이스 1은 42개의 CTU를 포함하는 하나의 독립 슬라이스 세그먼트로 구성되어 있다.
다음으로, 도 7은 하나의 픽쳐가 복수의 타일(Tile 0, Tile 1)로 분할되는 실시예를 나타내고 있다. 도 7에서 굵은 선은 타일 경계를 나타내며, 점선은 슬라이스 세그먼트 경계를 나타낸다.
타일은 슬라이스와 마찬가지로 CTU(30)의 시퀀스이며, 직사각형 형태를 갖는다. 도 7의 실시예에 따르면, 하나의 픽쳐가 두 개의 타일 즉, 타일 0과 타일 1로 분할되어 있다. 또한, 도 7에서 해당 픽쳐는 하나의 슬라이스로 이루어져 있는데, 하나의 독립 슬라이스 세그먼트와, 연속되는 4개의 종속 슬라이스 세그먼트를 포함한다. 도 7에는 도시되지 않았지만, 하나의 타일이 복수의 슬라이스로 분할될 수도 있다. 즉, 하나의 타일은 하나 이상의 슬라이스에 포함된 CTU로 구성될 수 있다. 마찬가지로, 하나의 슬라이스는 하나 이상의 타일에 포함된 CTU로 구성될 수 있다. 다만, 각 슬라이스와 타일은 다음 조건 중 적어도 하나를 만족해야 한다. i) 하나의 슬라이스에 포함된 모든 CTU는 동일한 타일에 속한다. ii) 하나의 타일에 포함된 모든 CTU는 동일한 슬라이스에 속한다. 이와 같이, 하나의 픽쳐는 슬라이스 및/또는 타일로 분할될 수 있으며, 각 파티션(슬라이스, 타일)은 병렬적으로 인코딩 또는 디코딩 될 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 코딩(또는, 스케일러블 고효율 비디오 코딩) 시스템의 개략적인 블록도를 나타내고 있다.
스케일러블 비디오 코딩 방식은 다양한 멀티미디어 환경에서 네트워크의 상황 혹은 단말기의 해상도 등과 같은 다양한 사용자 환경에 따라 공간적, 시간적 및/또는 화질 관점에서 계층적으로 비디오 콘텐츠를 제공하기 위한 압축 방법이다. 공간적 계층성(scalability)은 동일한 픽쳐에 대해 각 레이어 별로 다른 해상도를 가지고 부호화함으로써 지원될 수 있으며, 시간적 계층성은 픽쳐의 초당 화면 재생 율을 조절하여 구현될 수 있다. 또한, 품질 계층성은 레이어 마다 양자화 파라미터를 다르게 하여 부호화함으로써 다양한 화질의 픽쳐를 제공할 수 있다. 이때, 해상도, 초당 프레임수 및/또는 품질이 낮은 픽쳐 시퀀스를 베이스 레이어라 하고, 상대적으로 해상도, 초당 프레임수 및/또는 품질이 높은 픽쳐 시퀀스를 인핸스먼트 레이어라 한다.
이하에서는 도 8을 참조로 본 발명의 스케일러블 비디오 코딩 시스템의 구성에 대해 보다 구체적으로 설명하도록 한다. 스케일러블 비디오 코딩 시스템은 인코딩 장치(300)와 디코딩 장치(400)를 포함한다. 상기 인코딩 장치(300)는 베이스 레이어 인코딩부(100a), 인핸스먼트 레이어 인코딩부(100b) 및 멀티플렉서(180)를 포함하고, 디코딩 장치(400)는 디멀티플렉서(280), 베이스 레이어 디코딩부(200a) 및 인핸스먼트 레이어 디코딩부(200b)를 포함할 수 있다. 베이스 레이어 인코딩부(100a)는 입력 신호 X(n)을 압축하여 베이스 비트스트림을 생성할 수 있다. 인핸스먼트 레이어 인코딩부(100b)는 입력 신호 X(n)과 베이스 레이어 인코딩부(100a)에 의해 생성되는 정보를 이용하여 인핸스먼트 레이어 비트스트림을 생성할 수 있다. 멀티플렉서(180)는 상기 베이스 레이어 비트스트림과 인핸스먼트 레이어 비트스트림을 이용하여 스케일러블 비트스트림을 생성한다.
상기 베이스 레이어 인코딩부(100a) 및 인핸스먼트 레이어 인코딩부(100b)의 기본적인 구성은 도 1에 도시된 인코딩 장치(100)와 동일하거나 유사할 수 있다. 다만, 인핸스먼트 레이어 인코딩부(100b)의 인터 예측부는 베이스 레이어 인코딩부(100a)에서 생성된 모션 정보를 이용하여 화면간 예측을 수행할 수 있다. 또한, 인핸스먼트 레이어 인코딩부(100b)의 복호 픽쳐 버퍼(DPB)는 베이스 레이어 인코딩부(100a)의 복호 픽쳐 버퍼(DPB)에 저장된 픽쳐를 샘플링하여 저장할 수 있다. 상기 샘플링은 후술하는 바와 같이 리 샘플링, 업 샘플링 등을 포함할 수 있다.
이렇게 생성된 스케일러블 비트스트림은 소정 채널을 통해 디코딩 장치(400)로 전송되고, 전송된 스케일러블 비트스트림은 디코딩 장치(400)의 디멀티플렉서(280)에 의해 인핸스먼트 레이어 비트스트림과 베이스 레이어 비트스트림으로 구분될 수 있다. 베이스 레이어 디코딩부(200a)는 베이스 레이어 비트스트림을 수신하고, 이를 복원하여 출력 신호 Xb(n)을 생성한다. 또한, 인핸스먼트 레이어 디코딩부(200b)는 인핸스먼트 레이어 비트스트림을 수신하고, 베이스 레이어 디코딩부(200a)에서 복원된 신호를 참조하여 출력 신호 Xe(n)을 생성한다.
상기 베이스 레이어 디코딩부(200a) 및 인핸스먼트 레이어 디코딩부(200b)의 기본적인 구성은 도 2에 도시된 디코딩 장치(200)와 동일하거나 유사할 수 있다. 다만, 인핸스먼트 레이어 디코딩부(200b)의 인터 예측부는 베이스 레이어 디코딩부(200a)에서 생성된 모션 정보를 이용하여 화면간 예측을 수행할 수 있다. 또한, 인핸스먼트 레이어 디코딩부(200b)의 복호 픽쳐 버퍼(DPB)는 베이스 레이어 디코딩부(200a)의 복호 픽쳐 버퍼(DPB)에 저장된 픽쳐를 샘플링하여 저장할 수 있다. 상기 샘플링은 리 샘플링, 업 샘플링 등을 포함할 수 있다.
한편, 스케일러블 비디오 코딩에서는 효율적인 예측을 위해 레이어간 예측(interlayer prediction)이 사용될 수 있다. 레이어간 예측이란, 하위 레이어의 모션(motion) 정보, 신택스(syntax) 정보 및/또는 텍스쳐(texture) 정보를 이용하여 상위 레이어의 픽쳐 신호를 예측하는 것을 의미한다. 이때, 상위 레이어의 부호화에 참조되는 하위 레이어는 참조 레이어라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 인핸스먼트 레이어는 베이스 레이어를 참조 레이어로 하여 코딩 될 수 있다.
상기 베이스 레이어의 참조 유닛은 샘플링(sampling)을 통해 확대 또는 축소되어 사용될 수 있다. 샘플링(sampling)이란, 이미지 해상도(image resolution) 또는 품질을 변화시키는 것을 의미할 수 있다. 상기 샘플링은 리 샘플링(re-sampling), 다운 샘플링(down-sampling), 업 샘플링(up-sampling) 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 레이어간 예측을 수행하기 위해 인트라 샘플들을 리 샘플링 할 수 있다. 혹은 다운 샘플링 필터를 이용하여 픽셀 데이터를 재생성함으로써 이미지 해상도를 줄일 수 있는데, 이를 다운 샘플링이라 한다. 혹은 업 샘플링 필터를 사용하여 추가적인 픽셀 데이터를 만들어 냄으로써 이미지 해상도를 크게 할 수 있는데, 이를 업 샘플링이라 한다. 본 명세서에서 샘플링이란 용어는 실시예의 기술적 사상 및 기술적 범위에 따라 적절하게 해석될 수 있을 것이다.
스케일러블 비디오 코딩의 복호화 방식에는 크게 싱글 루프 방식과 멀티 루프 방식이 있다. 싱글 루프 방식은 실제로 재생하고자 하는 레이어의 픽쳐만 복호화 하고, 그 하위 레이어는 인트라 유닛을 제외한 나머지 픽쳐에 대해서는 복호화 하지 않는다. 그렇기 때문에 인핸스먼트 레이어에서는 하위 레이어의 모션 벡터, 신택스 정보 등은 참조가 가능하지만, 인트라 유닛 이외의 다른 유닛에 대한 텍스쳐 정보는 참조할 수 없다. 한편, 멀티 루프 방식은 현재 재생할 레이어 뿐만 아니라 그 하위 레이어를 모두 복원 하는 방식이다. 따라서, 멀티 루프 방식을 사용하면 하위 레이어의 신택스 정보뿐만 아니라 모든 텍스쳐 정보를 참조할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 신호의 베이스 레이어 픽쳐(40a)와 이에 대응하는 업 샘플링 픽쳐(40b)를 나타내고 있다. 도 9의 실시예에서 베이스 레이어 픽쳐(40a) 및 업 샘플링 픽쳐(40b)는 각각 두 개의 슬라이스로 분할되어 있다.
스케일러블 비디오 코딩에서 참조 관계에 있는 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어의 픽쳐는 모두 복수의 슬라이스와 복수의 타일로 분할될 수 있다. 전술한 바와 같이 각 슬라이스 및 타일은 동일한 크기를 갖는 CTU의 집합으로 구성된다. 본 명세서에서는 픽쳐를 분할하는 슬라이스와 타일을 모두 포함하는 개념으로 “파티션”이라는 용어가 사용될 수 있다.
인핸스먼트 레이어의 코딩 유닛을 처리하는 데에는 레이어간 예측이 사용될 수 있다. 공간적 계층성(spatial scalability)을 갖는 비디오 신호에서 레이어간 예측을 위해서는, 인핸스먼트 레이어의 현재 유닛에 대응하는 참조 레이어(이를 테면, 베이스 레이어)의 참조 유닛이 업 샘플 되어야 한다. 이때, 상기 현재 유닛과 참조 유닛은 재생 순서 상으로 동일한 시점에 있는 픽쳐들에 각각 포함된 병치의(collocated) 유닛일 수 있다. 그러나 참조 레이어의 샘플들이 픽쳐 단위로 업 샘플링 된다면, 참조 픽쳐의 파티션(슬라이스 혹은 타일) 경계가 고려되지 않은 채로 상기 업 샘플링이 수행될 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 파티션 경계에서의 업 샘플링 샘플들을 나타내고 있다. 도 10에서 실선으로 표시된 샘플 1, 2 및 3은 베이스 레이어 픽쳐의 원본 샘플들을 나타내며, 점선으로 표시된 샘플 A ~ F는 업 샘플링에 의해 생성된 새로운 샘플들을 나타낸다.
전술한 바와 같이 업 샘플링이 픽쳐 단위로 수행된다면, 인접하는 두 개의 원본 샘플들이 동일한 파티션에 위치하지 않는 경우에도 새로운 샘플들을 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 동일한 파티션에 위치하지 않는 원본 샘플 2와 원본 샘플 3은 새로운 샘플 D 및 E를 생성하는데 사용될 수 있다. 그러나 이와 같이 픽쳐 단위의 업 샘플링이 수행되면, 스케일러블 비디오 신호의 복호화시 병렬 프로세싱의 장애 요인이 될 수 있다.
도 11은 복수의 파티션을 갖는 베이스 레이어 픽쳐(40a), 업 샘플링 된 베이스 레이어 픽쳐(40b) 및 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 일 실시예를 나타내고 있다. 도 11의 실시예에서 각 픽쳐는 두 개의 슬라이스(슬라이스 A와 슬라이스 B, 슬라이스 A’와 슬라이스 B’, 슬라이스 0와 슬라이스 1)로 나뉘어져 있으며, 각 슬라이스의 경계가 서로 나란하게 맞추어져(aligned) 되어 있다.
도 11의 실시예에서, 베이스 레이어 픽쳐(40a)와 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)에 대하여 각 픽쳐의 슬라이스 단위로 병렬 프로세싱이 수행되려면, 업 샘플링 된 베이스 레이어 픽쳐(40b)의 개별 슬라이스들(슬라이스 A’, 슬라이스 B’가)에 대한 독립적인 프로세싱이 가능해야 한다. 그러나 베이스 레이어 픽쳐(40a)에 대한 업 샘플링이 픽쳐 단위로 수행된다면, 업 샘플링 된 베이스 레이어 픽쳐(40b)의 슬라이스 B’는 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 슬라이스 A에 대한 프로세싱이 완료될 때까지 유효하지 않게 된다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 실시예에 따르면, 파티션 단위의 업 샘플링이 수행될 수 있다. 파티션 단위의 업 샘플링이란, 동일한 파티션 내에 위치한 이웃 샘플들만을 이용하여 업 샘플링 샘플을 생성하는 것을 의미한다. 본 발명에서 파티션 단위의 업 샘플링은 슬라이스 단위의 업 샘플링 및 타일 단위의 업 샘플링을 포함한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예로써, 업 샘플링 방식을 지시하는 업 샘플링 모드 (upsampling_mode) 정보를 도시하고 있다. 상기 업 샘플링 모드 정보는 비디오 파라미터 셋(VPS), 시퀀스 파라미터 셋(SPS), 픽쳐 파라미터 셋(PPS) 또는 이들의 확장 셋에 포함되거나, SEI(Supplemental Enhancement Information)에 포함될 수 있으며, 2비트의 크기를 가질 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 업 샘플링 모드 정보가 0일 때에는 픽쳐 단위의 업 샘플링이 이용되고, 업 샘플링 모드 정보 값이 1일 때에는 슬라이스 단위의 업 샘플링이 이용될 수 있다. 또한, 업 샘플링 모드 정보 값이 2일 때에는 타일 단위의 업 샘플링이 이용될 수 있다. 한편, 업 샘플링 모드 정보 값 3은 슬라이스 및 타일 단위의 업 샘플링을 나타낼 수 있으며, 또는 예약된 값으로 사용될 수 있다. 다만, 상기 열거된 업 샘플링 모드 정보 각각이 지시하는 업 샘플링 방식은 일 실시예에 불과하며, 각 업 샘플링 방식에 맵핑 되는 업 샘플링 모드 정보는 이와 다르게 설정할 수도 있다.
도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 실시예로써, 각 파티션 유형별 업 샘플링 여부를 나타내는 플래그 정보를 도시하고 있다.
구체적으로, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 (picture_based_upsampling_flag), 슬라이스 기반 업 샘플링 플래그 (slice_based_upsampling_flag) 및 타일 기반 업 샘플링 플래그 (tile_based_upsampling_flag)가 이용될 수 있다. 상기 플래그 들은 비디오 파라미터 셋(VPS), 시퀀스 파라미터 셋(SPS), 픽쳐 파라미터 셋(PPS) 또는 이들의 확장 셋에 포함되거나, SEI(Supplemental Enhancement Information)에 포함될 수 있다.
먼저 도 13을 참조하면, 상기 세 개의 플래그의 조합을 이용하여 업 샘플링 방식을 지시할 수 있다. 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우, 픽쳐 단위의 업 샘플링이 이용될 수 있다. 반면에, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 0일 경우, 슬라이스 기반 업 샘플링 및 타일 기반 업 샘플링 중 적어도 하나가 이용될 수 있다. 이때, 슬라이스 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우 슬라이스 기반 업 샘플링이 이용되고, 0일 경우 슬라이스 기반 업 샘플링이 이용되지 않을 수 있다. 마찬가지로, 타일 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우 타일 기반 업 샘플링이 이용되고, 0일 경우 타일 기반 업 샘플링이 이용되지 않을 수 있다. 만약, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우, 픽쳐 단위의 업 샘플링이 수행되는 것이 자명하므로, 상기 슬라이스 기반 업 샘플링 플래그 및 타일 기반 업 샘플링 플래그는 비트스트림에 포함되지 않을 수 있다.
한편, 코딩 효율을 위해 슬라이스 기반 업 샘플링과 타일 기반 업 샘플링이 동시에 사용되지 않도록 제약할 수 있다. 즉, 픽쳐 기반 업 샘플링이 사용되지 않을 경우, 슬라이스 기반 업 샘플링 또는 타일 기반 업 샘플링이 사용되도록 하되, 두 가지 업 샘플링 기법 중 어느 하나만 사용될 수 있다. 만약 복수의 슬라이스와 복수의 타일이 함께 존재할 경우, 픽쳐 기반 업 샘플링이 사용되지 않는다면 타일 기반 업 샘플링만 사용되도록 할 수 있다.
다음으로 도 14를 참조하면, 상기 세 개의 플래그 중 두 개의 플래그의 조합을 이용하여 업 샘플링 방식을 지시할 수 있다. 예를 들어, 도 14에 도시된 바와 같이 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 (picture_based_upsampling_flag)와 슬라이스 기반 업 샘플링 플래그 (slice_based_upsampling_flag)의 조합이 이용될 수 있다.
만약, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우 픽쳐 단위의 업 샘플링이 이용되고, 그 값이 0일 경우 슬라이스 기반 업 샘플링 또는 타일 기반 업 샘플링이 이용될 수 있다. 만약, 슬라이스 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우 슬라이스 기반 업 샘플링이 이용되고, 그 값이 0일 경우 타일 기반 업 샘플링이 이용될 수 있다. 한편, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우, 상기 슬라이스 기반 업 샘플링 플래그는 비트스트림에 포함되지 않을 수 있다. 한편 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 (picture_based_upsampling_flag)와 타일 기반 업 샘플링 플래그 (tile_based_upsampling_flag)의 조합이 이용해서도 유사한 방법으로 업 샘플링 방식을 지시할 수 있다.
다음으로 도 15를 참조하면, 하나의 플래그 즉, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 (picture_based_upsampling_flag) 만을 이용하여 업 샘플링 방식을 지시할 수 있다. 만약, 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 1일 경우 픽쳐 단위의 업 샘플링이 이용되고, 그 값이 0일 경우 슬라이스 기반 업 샘플링 또는 타일 기반 업 샘플링이 이용될 수 있다. 상기 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 0이고, 해당 픽쳐에 타일 분할이 이루어지지 않은 경우 (즉, 전체 픽쳐가 하나의 타일인 경우), 슬라이스 기반 업 샘플링이 이용될 수 있다. 그러나 픽쳐 기반 업 샘플링 플래그 값이 0이고, 한 개 이상의 타일이 해당 픽쳐에 존재할 경우, 타일 기반 업 샘플링이 이용될 수 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 픽쳐 내에 복수의 슬라이스 및/또는 복수의 타일이 존재할 경우, 해당 픽쳐에 대한 파티션(슬라이스 및/또는 타일) 기반의 인-루프(in-loop) 필터링이 수행될 수 있다. 인-루프 필터는 재생 장치로의 출력 및 복호 픽쳐 버퍼에 삽입되는 픽쳐를 생성하기 위하여 복원된 픽쳐에 적용하는 필터이다.
일 실시예에 따르면, 베이스 레이어 픽쳐에 파티션 기반 업 샘플링이 이용될 경우, 해당 픽쳐는 파티션 간의 인-루프 필터링이 금지될 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 베이스 레이어 픽쳐에서 파티션 간의 인-루프 필터링이 허용될 경우, 해당 픽쳐의 파티션 기반 업 샘플링은 금지될 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 베이스 레이어 픽쳐(40a) 및 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)에 존재하는 타일 세트를 나타내고 있다. 본 발명에서 타일 세트란 하나 또는 그 이상의 타일로 구성된 영역을 나타낸다. 도 16을 참조하면, 베이스 레이어 픽쳐(40a)는 네 개의 타일 즉, 타일 A, 타일 B, 타일 C 및 타일 D로 분할되어 있으며, 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c) 역시 이에 대응하는 네 개의 타일 즉, 타일 0, 타일 1, 타일 2 및 타일 3으로 분할되어 있다. 이때, 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 타일 0와 타일 2는 동일한 타일 세트(즉, 타일 세트 0)를 이루고, 타일 1과 타일 3은 동일한 타일 세트(즉, 타일 세트 1)를 이룬다. 한편, 도 16의 실시예에서와 같이 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)와 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 타일 경계가 얼라인(align) 되어 있다면, 베이스 레이어 픽쳐(40a)에도 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)에서 특정된 타일 세트 영역이 동일하게 또는 대응하도록 적용될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’ (inter-layer constrained tile sets SEI message)가 스케일러블 비디오 코딩에 사용될 수 있다. 즉, 상기 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’를 이용하여, 지정된 타일 세트 내에서만 레이어간 예측이 수행되도록 제한할 수 있다. 더욱 구체적으로, 상기 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’는 지정된 타일 세트 밖에 존재하는 샘플(Type-2 샘플)과, 상기 지정된 타일 세트 밖에 존재하는 적어도 하나의 샘플(Type-2 샘플)을 이용하여 파생된 분수 단위 샘플 위치의 샘플(Type-3 샘플)들이 해당 지정된 타일 세트 내의 샘플(Type-1 샘플)에 대한 레이어간 예측에 사용되지 않도록 한다. 이때, 상기 Type-1 샘플은 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 샘플이고, Type-2 샘플 및 Type-3 샘플은 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 샘플일 수 있다. 도 16을 참조로 하면, 타일 세트 0 내에 있는 현재 유닛(36c)의 복/부호화시, 지정된 타일 세트 내에 있는 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 참조 유닛(36a)은 현재 유닛(36c)의 레이어간 예측에 이용될 수 있지만, 지정된 타일 세트 밖에 위치한 샘플들(5)은 현재 유닛(36c)의 레이어간 예측에 이용될 수 없다.
본 발명의 실시예에 따르면, 타일 세트에 대한 이러한 제한 사항을 별도의 인덱스 정보를 이용하여 설정할 수 있다. 예를 들면, 2비트의 크기를 갖는 인덱스 정보가 이용될 수 있다. 상기 인덱스 정보 값 1은 지정된 타일 세트 밖에 존재하는 샘플(Type-2 샘플)과, 상기 지정된 타일 세트 밖에 존재하는 적어도 하나의 샘플(Type-2 샘플)을 이용하여 파생된 분수 단위 샘플 위치의 샘플(Type-3 샘플)들이 해당 지정된 타일 세트 내의 샘플(Type-1 샘플)에 대한 레이어간 예측에 사용되지 않음을 나타낼 수 있다. 이때, 상기 Type-1 샘플은 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 샘플이고, Type-2 샘플 및 Type-3 샘플은 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 샘플일 수 있다.
또한, 상기 인덱스 정보 값 2는 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 지정된 타일 세트 내에 위치한 모든 유닛에 레이어간 예측이 수행되지 않음을 나타낼 수 있다. 즉, 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 지정된 타일 세트 내에 위치한 모든 유닛에는 베이스 레이어 픽쳐(40a)를 참조 픽쳐로 한 레이어간 예측이 수행되지 않는다.
또한, 상기 인덱스 정보 값 0은 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 지정된 타일 세트 내에 위치한 유닛들에 대하여 레이어간 예측이 제한될 수도 있고 제한되지 않을 수도 있음을 나타낼 수 있다. 한편, 상기 인덱스 정보 값 3은 예약된 값으로 사용될 수 있다.
전술한 상기 인덱스 정보는 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’에 포함될 수 있다. 또한, 상기 인덱스 정보는 특정 타일 세트에 대해서 개별적으로 설정될 수도 있으며, 모든 타일 세트에 대해서 동일하게 설정될 수도 있다.
본 발명의 인코딩 장치는 상기 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’ 및/또는 상기 인덱스 정보를 생성하여 비트스트림에 포함시킬 수 있다. 디코딩 장치는 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’ 및/또는 인덱스 정보를 수신하고, 수신된 정보에 기초하여 레이어간 예측을 수행할 수 있다.
이상에서는 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’ (inter-layer constrained tile sets SEI message)에 대하여 설명하였지만, 유사한 방법으로 ‘레이어간 제한된 슬라이스 세트 정보’ (inter-layer constrained slice sets SEI message) 또는 ‘레이어간 제한된 파티션 세트 정보’ (inter-layer constrained partition sets SEI message)가 스케일러블 비디오 코딩에 사용될 수 있다.
도 17은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것으로써, 파티션 경계가 서로 다른 베이스 레이어 픽쳐(40a)와 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)를 나타내고 있다. 베이스 레이어 픽쳐와 인핸스먼트 레이어 픽쳐의 파티션 경계가 서로 얼라인(align) 되지 않을 경우에는, 파티션 기반의 업 샘플링을 수행하는 것이 병렬 프로세싱에 효율적이지 않을 수 있다. 본 발명에서 파티션 경계가 얼라인 되었다는 것은, 인핸스먼트 레이어 픽쳐의 동일한 파티션에 속하는 임의의 두 개의 샘플에 각각 대응하는 베이스 레이어 픽쳐의 병치의 샘플들은 동일한 파티션에 속하게 되고, 인핸스먼트 레이어 픽쳐의 서로 다른 파티션에 속하는 임의의 두 개의 샘플에 각각 대응하는 베이스 레이어 픽쳐의 병치의 샘플들은 서로 다른 파티션에 속하게 됨을 의미한다.
따라서, 코딩 효율을 위해 다음과 같은 제한이 사용될 수 있다. 만약 파티션 기반의 업 샘플링이 이용된다면, 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 파티션 경계는 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 파티션 경계와 얼라인 되어야 한다. 또는, 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 파티션 경계와 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 파티션 경계가 얼라인 되지 않은 경우, 파티션 기반 업 샘플링은 금지 된다.
한편, 인핸스먼트 레이어 픽쳐(40c)의 파티션 경계와 베이스 레이어 픽쳐(40a)의 파티션 경계의 얼라인 여부는 별도의 플래그를 통해 전달될 수 있다. 이를 테면, ‘레이어간 타일 경계의 얼라인 여부를 나타내는 플래그’ (tile_boundaries_aligned_flag), ‘레이어간 슬라이스 경계의 얼라인 여부를 나타내는 플래그’ (slice_boundaries_aligned_flag) 및 ‘레이어간 파티션 경계의 얼라인 여부를 나타내는 플래그’ (partition_boundaries_aligned_flag) 중 적어도 하나가 비트스트림을 통해 수신될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’ (inter-layer constrained tile sets SEI message)는 ‘레이어간 타일 경계의 얼라인 여부를 나타내는 플래그’ (tile_boundaries_aligned_flag) 값이 1일 경우에만 수신될 수 있다. 그러나 모든 픽쳐 파라미터 셋에 대한 ‘레이어간 타일 경계의 얼라인 여부를 나타내는 플래그’ 값이 1이 아닐 경우, 상기 ‘레이어간 제한된 타일 세트 정보’는 존재하지 않을 수 있다.
이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.
전술한 바와 같이, 발명의 실시를 위한 최선의 형태에서 관련 사항을 기술하였다.
본 발명은 비디오 신호를 처리하고 출력하는데 적용될 수 있다.

Claims (7)

  1. 비디오 신호 처리 방법에 있어서,
    베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어를 포함하는 스케일러블 비디오 신호를 수신하는 단계;
    레이어간 제한된 파티션 세트 정보를 수신하는 단계, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보는 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측이 수행되는지 여부를 나타냄;
    상기 베이스 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계;
    상기 디코딩 된 베이스 레이어의 픽쳐를 참조하여 상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계를 포함하되,
    상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계는, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보에 기초하여, 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 단계는,
    지정된 파티션 세트 밖에 존재하는 샘플이 해당 지정된 파티션 세트 내의 샘플에 대한 레이어간 예측에 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 지정된 파티션 세트 밖에 존재하는 적어도 하나의 샘플을 이용하여 파생된 분수 단위 샘플 위치의 샘플들이 해당 지정된 파티션 세트 내의 샘플에 대한 레이어간 예측에 사용되지 않는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    레이어간 파티션 경계의 얼라인 여부를 나타내는 플래그 정보를 수신하는 단계를 더 포함하며,
    상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보는 상기 플래그 정보가 상기 레이어간 파티션 경계가 얼라인 되었음을 나타낼 경우 수신되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 파티션은 정수 개의 코딩 트리 유닛 시퀀스인 타일을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 파티션은 정수 개의 코딩 트리 유닛 시퀀스인 슬라이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  7. 베이스 레이어와 인핸스먼트 레이어를 포함하는 스케일러블 비디오 신호 및 레이어간 제한된 파티션 세트 정보를 수신하는 디멀티 플렉서, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보는 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측이 수행되는지 여부를 나타냄;
    상기 베이스 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 베이스 레이어 디코더; 및
    상기 디코딩 된 베이스 레이어의 픽쳐를 이용하여 상기 인핸스먼트 레이어의 픽쳐를 디코딩 하는 인핸스먼트 레이어 디코더를 포함하되,
    상기 인핸스먼트 레이어 디코더는, 상기 레이어간 제한된 파티션 세트 정보에 기초하여, 지정된 파티션 세트 내에서만 레이어간 예측을 수행하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
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