KR100725407B1 - 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하고디코딩하는 방법 및 장치 - Google Patents

방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하고디코딩하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하고 디코딩하는 방법 및 장치에 관한 발명으로서 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 방법은 기초 계층의 제 1 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 1 잔차 데이터를 산출하는 단계, 상기 기초 계층의 제 1 블록에 대응하는 향상 계층의 제 3 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록에 대응하는 향상 계층의 제 4 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 2 잔차 데이터를 산출하는 단계, 및 상기 제 1 잔차 데이터와 상기 제 2 잔차 데이터의 차분인 제 3 잔차 데이터를 구하여 상기 제 3 블록을 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 인코딩하는 단계를 포함한다.
방향적 인트라 예측, 잔차 데이터, 비디오 압축, 다계층, 인코딩, 디코딩

Description

방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하고 디코딩하는 방법 및 장치{Method and apparatus for video signal encoding and decoding with directional intra residual prediction}
도 1은 다 계층 구조를 이용한 스케일러블 비디오 코덱의 개념도이다.
도 2는 도 1의 3가지 예측 방법을 설명하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 향상 계층과 기초 계층에 인트라 예측을 수행한 잔차 데이터 사이의 차분을 구하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향적 인트라 예측의 잔차 차분 메커니즘을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 방향적 인트라 예측의 방향이 확장된 것을 도시한다.
도 6은 확장된 인트라 예측에 따라 참조하게 되는 블록의 관계를 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향적 인트라 잔차 예측 비디오 데이터를 디코딩하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향적 인트라 잔차 예측에 따른 인코딩 순서를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향적 인트라 잔차 예측에 따른 디코딩 순서를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코더의 구성도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코더의 구성도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
300: 비디오 인코더 310: 기초계층 인트라 예측부
320: 향상계층 인트라 예측부 330: 잔차 인코딩부
600: 비디오 디코더 610: 잔차 디코딩부
620: 향상계층 잔차 디코딩부 630: 기초계층 잔차 디코딩부
본 발명은 비디오 인코딩 및 디코딩에 관한 것으로, 보다 상세하게는 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하고 디코딩하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
멀티미디어 데이터는 그 양이 방대하여 대용량의 저장매체를 필요로 하며 전송시에 넓은 대역폭을 필요로 한다. 따라서 문자, 동영상(moving picture; 이하 "비디오"라고 함), 오디오를 포함한 멀티미디어 데이터를 전송하기 위해서는 압축코딩기법을 사용하는 것이 필수적이다. 이러한 멀티미디어 데이터를 압축하는 방법들 중에서도, 특히 비디오 압축 방법은 소스 데이터의 손실 여부와, 각각의 프레임에 대해 독립적으로 압축하는지 여부와, 압축과 복원에 필요한 시간이 동일한 지 여부 에 따라 각각 손실/무손실 압축, 프레임 내/프레임간 압축, 대칭/비대칭 압축으로 나눌 수 있다. 프레임들의 해상도가 다양한 경우는 스케일러블 압축으로 분류한다.
종래에 비디오 코딩의 목적은 주어진 비트 전송률에 최적화된 정보를 보내는 것이었다. 그러나 인터넷 스트리밍 비디오와 같은 네트워크 비디오 어플리케이션에서는 네트워크의 성능이 일정한 것이 아니라 상황에 따라 다양하게 변화하므로, 종래의 비디오 코딩의, 소정의 비트 전송률에 대한 최적 코딩이라는 목적 이외의 탄력적인 코딩을 필요로 하게 되었다.
스케일러빌리티(Scalability)는 기초 계층(base layer)과 향상 계층(enhancement layer)의 두 계층으로 시간적으로, 공간적으로, SNR(Signal to Noise Ratio) 등의 측면에서 디코더가 프로세싱 상황, 네트워크 상황 등을 살펴보아 선택적으로 디코딩이 가능하도록 하는 기법을 의미한다. 이중 FGS(Fine Granularity Scalability)는 기초 계층과 향상 계층을 인코딩하며, 향상 계층은 인코딩을 거친 후에 네트워크 전송 효율 또는 디코더 측의 상황에 따라 전송되지 않거나 디코딩되지 않을 수 있다. 이를 통해 전송율에 따라 데이터를 적절히 전송할 수 있다.
도 1은 다 계층 구조를 이용한 스케일러블 비디오 코덱의 개념도이다. 먼저 기초 계층을 QCIF(Quarter Common Intermediate Format), 15Hz(프레임 레이트)로 정의하고, 제1 향상 계층을 CIF(Common Intermediate Format), 30hz로, 제2 향상 계층을 SD(Standard Definition), 60hz로 정의한다. 만약 CIF 0.5Mbps 스트림(stream)을 원한다면, 제1 향상 계층의 CIF_30Hz_0.7M에서 비트율(bit-rate)이 0.5M로 되도록 비트스트림을 잘라서 보내면 된다. 이러한 방식으로 공간적, 시간 적, SNR 스케일러빌리티를 구현할 수 있다.
도 1에서 보는 바와 같이, 동일한 시간적 위치를 갖는 각 계층에서의 프레임(예: 10, 20, 및 30)은 그 이미지가 유사할 것으로 추정할 수 있다. 따라서, 하위 계층의 텍스쳐로부터(직접 또는 업샘플링 후) 현재 계층의 텍스쳐를 예측하고, 예측된 값과 실제 현재 계층의 텍스쳐와의 차이를 인코딩하는 방법이 알려져 있다. "Scalable Video Model 3.0 of ISO/IEC 21000-13 Scalable Video Coding"(이하 "SVM 3.0"이라 함)에서는 이러한 방법을 인트라 BL 예측(Intra_BL prediction)이라고 정의하고 있다.
이와 같이, SVM 3.0에서는, 기존의 H.264에서 현재 프레임을 구성하는 블록 내지 매크로블록에 대한 예측을 위하여 사용된 인터 예측(inter prediction) 및 방향적 인트라 예측(directional intra prediction)이외에도, 현재 블록과 이에 대응되는 하위 계층 블록 간의 연관성(correlation)을 이용하여 현재 블록을 예측하는 방법을 추가적으로 채택하고 있다. 이러한 예측 방법을 "인트라 BL(Intra_BL) 예측"이라고 하고 이러한 예측을 사용하여 부호화하는 모드를 "인트라 BL 모드"라고 한다.
도 2는 도 1의 3가지 예측 방법을 설명하는 개략도로서, 현재 프레임(11)의 어떤 매크로블록(14)에 대하여 인트라 예측을 하는 경우(①)와, 현재 프레임(11)과 다른 시간적 위치에 있는 프레임(12)을 이용하여 인터 예측을 하는 경우(②)와, 상기 매크로블록(14)과 대응되는 기초 계층 프레임(13)의 영역(16)에 대한 텍스쳐 데이터를 이용하여 인트라 BL 예측을 하는 경우(③)를 각각 나타내고 있다.
시간적 인터 예측에서 예측 결과에 따라 인코딩할 비디오와의 차분을 구하여, 잔차 데이터를 인코딩할 경우, 압축 효율이 높다. 또한, 잔차 데이터 간의 차분을 구하여 인코딩할 데이터를 줄여서, 압축 효율을 높일 수 있다. 따라서 방향적 인트라 예측시의 잔차 데이터를 압축하는 방법 및 장치가 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 기초 계층의 방향적 인트라 예측 데이터를 기반으로 향상계층의 잔차 데이터를 구하여, 인코딩할 데이터의 크기를 줄이는데 목적이 있다.
본 발명은 방향적 인트라 예측 데이터에 존재하는 방향 정보에 할당할 심볼의 크기를 줄여, 인트라 예측시 인코딩될 전체 데이터의 크기를 줄이고 압축 효율을 높이는데 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 방법은 기초 계층의 제 1 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 1 잔차 데이터를 산출하는 단계, 상기 기초 계층의 제 1 블록에 대응하는 향상 계층의 제 3 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록에 대응하는 향상 계층의 제 4 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 2 잔차 데이터를 산출하는 단계, 및 상기 제 1 잔차 데이터와 상기 제 2 잔차 데이터의 차분인 제 3 잔차 데이터를 구하여 상기 제 3 블록을 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 인코딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 방법은 수신한 향상계층 잔차 스트림에서 향상 계층의 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 잔차 예측 데이터인 제 3 잔차 데이터를 추출하는 단계, 상기 제 3 블록에 대응하는 기초 계층의 제 1 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 1 잔차 데이터를 수신한 기초계층 잔차 스트림에서 추출하는 단계, 상기 제 3 잔차 데이터와 상기 제 1 잔차 데이터를 더하여 상기 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 2 잔차 데이터를 계산하는 단계, 및 상기 제 2 잔차 데이터를 사용하여 상기 제 3 블록을 복원하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코더는 기초 계층의 제 1 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 1 잔차 데이터를 산출하는 기초계층 인트라 예측부, 상기 기초 계층의 제 1 블록에 대응하는 향상 계층의 제 3 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록에 대응하는 향상 계층의 제 4 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 2 잔차 데이터를 산출하는 향상계층 인트라 예측부, 및 상기 제 1 잔차 데이터와 상기 제 2 잔차 데이터의 차분인 제 3 잔차 데이터를 구하여 상기 제 3 블록을 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 인코딩하는 잔차 인코딩부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코더는 향상계층 잔차 스트림에서 향상 계층의 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 잔차 예측 데이터인 제 3 잔차 데이터 를 추출하는 잔차 디코딩부, 상기 제 3 블록에 대응하는 기초 계층의 제 1 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 1 잔차 데이터를 기초계층 잔차 스트림에서 추출하는 기초계층 잔차 디코딩부, 상기 제 3 잔차 데이터와 상기 제 1 잔차 데이터를 더하여 상기 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 2 잔차 데이터를 계산하는 향상 계층 잔차디코딩부, 및 상기 제 2 잔차 데이터를 사용하여 상기 제 3 블록을 복원하는 향상계층 디코딩부를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다
이하, 본 발명의 실시예들에 의하여 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하고 디코딩하는 방법 및 장치를 설명하기 위한 블록도 또는 처리 흐름도에 대한 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다. 이 때, 처리 흐름도 도면들의 각 블록과 흐름도 도면들의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭 션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 흐름도 블록(들)에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 향상 계층과 기초 계층에 인트라 예측을 수행한 잔차 데이터 사이의 차분을 구하는 과정을 보여주는 도면이다. 기초 계층에서 방향적 인트라 예측(directional intra prediction)에 따라 산출된 잔차 데이터 Rb(102)에는 예측할 블록과 인코딩할 원본 블록(101)의 차분에 대한 정보를 가지고 있다. 방향적 인트라 예측의 경우, 잔차 데이터 Rb(102)는 참조하게 되는 방향성에 대한 정보를 포함한다.
향상 계층의 111 블록은 방향적 인트라 예측을 수행하여 잔차 데이터 Rc(112)가 생성되었다. 잔차 데이터 Rc(112)에는 방향적 인트라 예측을 위해 소정 방향에 위치하는 블록을 참조하기 위해 필요한 방향 정보가 함께 포함되어 있다. 이러한 방향 정보에 따라 참조할 블록 또는 픽셀을 선택하여 디코더 측에서는 복원을 수행한다.
한편, 기초 계층과 향상 계층에서 기초 계층의 인트라 예측에 따른 잔차 데이터는 향상 계층의 인트라 예측에 따른 잔차 데이터와 유사할 가능성이 높다. 따라서 향상 계층에서 방향적 인트라 예측을 수행한 잔차 데이터 Rc를 그대로 인코딩 하는 것 보다는 기초 계층의 잔차 데이터 Rb와의 차분을 구한 R(120)를 인코딩하는 것이 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 방향적 인트라 예측의 잔차 차분 메커니즘을 보여주는 도면이다. 향상 계층의 프레임 또는 소정 슬라이스 (150) 내에 인코딩 하고자 하는 블록 또는 픽셀(151)이 존재한다. 기초 계층 역시 프레임(140) 내에 블록(141)이 존재한다. 기초 계층의 블록 또는 픽셀(141)은 방향적 인트라 예측에 따라 142 블록(또는 픽셀)을 참조하여 그 잔차 데이터 Rb(143)를 생성한다. 이때, 잔차 데이터에는 142 블록을 참조하기 위한 방향 정보(145)도 함께 포함된다.
한편, 기초 계층의 141 블록에 대응하는(corresponding) 향상 계층의 151 블록 (또는 픽셀)은 기초 계층의 142 블록에 대응하는 152 블록을 참조한다. 그 결과 잔차 데이터 Rc(153)이 생성되며, 잔차데이터(153)에는 152 블록을 참조하기 위한 방향 정보(155)도 함께 포함된다. 여기서, 151 블록이 152 블록을 참조하는 방향 정보(155)와 141 블록이 142 블록을 참조하는 방향 정보(145)는 거의 유사하거나 동일하다. 상대적 위치가 동일하거나 유사하기 때문이다. 또한 텍스쳐 잔차역시 유사할 가능성이 높다. 따라서 이러한 정보들 사이의 유사성을 제거하도록, 잔차 데이터 Rc(153)와 잔차 데이터 Rb(143)사이의 차분을 구한 R(156)을 구하여 방향적 인트라 잔차 예측(directional intra residual prediction)을 구현할 수 있다. 방 향 정보의 경우, 기초 계층의 인트라 예측에 따른 방향 정보(145)와 향상 계층의 인트라 예측에 따른 방향 정보(155)의 차분(168)을 구하는 것을 통해 가능하다.
도 3, 4에 설명된 방향적 인트라 잔차 예측을 수행시, 다계층 인트라 예측이 방향적 인트라 예측 모드의 잔차 예측에 의해 구현될 수 있다. 잔차 예측 플래그(residual_prediction_flag)를 사용하여 향상 계층이 기초 계층의 방향적 인트라 예측 정보를 참조할 것인지 알 수 있다. 또한 기초계층 플래그(blflag)를 사용하여 잔차 계층의 방향이 향상 계층에서 재사용되었는지 여부를 알 수 있다. 예를 들어, blflag가 1이면, 기초계층의 방향 정보를 재사용할 수 있다.
또한 기초 계층의 방향 정보가 향상 계층의 방향 정보와 차이가 날 경우 qpel 플래그에 따라 방향 정보를 조절한 후에 사용할 수 있다. 시간적 인터 예측에 사용되는 residual_prediction_flag와 qpel 플래그를 사용할 수 있다. 여기서, 상기 qpel 플래그는 quaterpixels 플래그의 약어로서, 모션 추정 및 보상 과정에서 모션 벡터를 구할 때 4분의 1 픽셀 단위로 찾을 수 있도록 해주는 플래그이다. 본 발명의 일 실시예에서는, 기초 계층의 방향 정보가 정제된(refined) 상태에서 현재 계층의 방향 정보를 찾기 위해 사용될 수 있다. 이러한 qpel 플래그는 본 발명과 관련되는 당업계에서 일반적으로 주지된 개념이므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
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한편, 도 3, 4의 방향적 인트라 잔차 예측을 수행하기 위해 기존의 인트라 예측 방향의 방향의 종류를 도 5와 같이 확장할 수 있다. 이 경우, 더욱 정확한 방향 예측이 이루어지며, 또한 이를 참조하게 되는 향상 계층에서의 방향 예측의 차이도 정교해져서 방향적 인트라 잔차 예측 결과 인코딩 효율을 높일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따라 방향적 인트라 예측의 방향이 확장된 것을 도시한다.
H.264 스펙에서 제시하는 방향적 인트라 예측의 방향은 도시된 8개와 DC를 포함하여 9개였다. 본 명세서에서 제안하는 확장된 방향적 인트라 예측의 방향은 7개로 전체 총 16개가 된다. 여기에 인트라 BL 4x4에 대한 정보까지 포함시켜서 인트라 예측 방향은 총 17개가 된다. 기존의 방향성에서 나타내기 어려웠던 정보를 확장된 방향성을 통해 나타냄으로써, 인트라 예측의 성능이 향상된다. 그 결과, 기초 계층에 대한 인트라BL이 기초 계층과 향상 계층의 해상도 또는 양자화 크기의 차이로 인해 높은 압축율을 보이지 못할 경우에 인트라 예측을 적용할 수 있다.
도 6은 확장된 인트라 예측에 따라 참조하게 되는 블록의 관계를 보여주는 도면이다. 170은 종래의 H.264에서 인트라 예측을 위해 참조하게 되는 블록을 보여주는 도면이다. 도 5에서 추가된 방향에 따라 180과 같이 인접한 블록을 참조하게 된다. 상기 추가된 방향의 경우 인접 픽셀로부터 웨이팅을 조절하는 것이 필요하다. 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187이 확장된 인트라 예측을 위해 예측시 참조하는 인접 픽셀들과의 관계를 보여준다. 도 6의 블록은 서브 블록을 포함한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향적 인트라 잔차 예측 비디오 데이터를 디코딩하는 과정을 보여주는 도면이다. 향상 계층 비트 스트림과 기초 계층 비트 스트림에 각각 R(256)와 Rb(243)이 포함되어 있다. R(256)에는 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 기초 계층의 잔차 데이터와의 차분한 결과가 포함된다. 또한 R(256)에는 기초 계층의 방향성(245)에 대한 차분인 값(268)이 포함되어 있다. Rb(243)와 R(256)을 가산하여 향상 계층에서의 방향적 인트라 예측을 위한 잔차 데이터 Rc(253)를 복원할 수 있다. 여기에는 방향성에 대한 정보(255)도 포함된다. 기초 계층은 Rb(243)을 사용하여 통상의 방향적 인트라 예측에 따른 디코딩을 수행하여 240의 241 블록을 복원할 수 있다. 241 블록은 242 블록을 참조한다. 향상 계층은 Rc(255)를 사용하여 복원 과정을 수행한다. 그리고 250의 251 블록을 복원할 수 있다. 251 블록은 252 블록을 참조한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 방향적 인트라 잔차 예측에 따른 인코딩 순서를 보여주는 도면이다.
기초 계층에 대해 방향적 인트라 예측을 수행한다(S301). 도 4를 예를 들어 설명할 경우, 기초 계층의 제 1 블록(도 4의 141)이 같은 기초 계층의 프리엠 내의 제 2 블록(도 4의 142)을 참조하여 방향적 인트라 예측을 수행한다. 그리고 예측 결과인 잔차 데이터 Rb(도 4의 143)를 산출한다(S302).
한편 향상 계층에 대해 방향적 인트라 예측을 수행한다(S303). 기초 계층의 제 1 블록(도 4의 141)에 대응하는 향상 계층의 제 3 블록(도 4의 151)이 기초 계층의 제 2 블록(도 4의 142)에 대응하는 향상 계층의 제 4 블록(도 4의 152)를 참조하여 방향적 인트라 예측을 수행한다. 그리고 예측 결과인 잔차 데이터 Rc(도 4의 153)를 산출한다(S304)
Rc-Rb를 계산하여 향상 계층에 대한 방향적 인트라 잔차 예측 데이터 R(도 4의 156)을 생성한다(S305). 그리고 잔차 데이터 R을 인코딩하여 디코더 측으로 송신한다(S306).
전술한 확장된 방향적 인트라 예측을 적용할 경우, 종래의 방향적 인트라 예측에 사용된 두개의 인접한 방향 사이에 존재하는 제 3의 방향을 토대로 방향적 인트라 예측을 수행할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 방향적 인트라 잔차 예측에 따른 디코딩 순서를 보여주는 도면이다. 도 7의 과정과 함께 살펴본다.
방향적 인트라 잔차 예측 결과인 잔차 데이터 R(도 7의 256)을 디코딩한다(S321). 한편 이 잔차 데이터 R을 통해 최종적으로 복원하고자 하는 블록(도 7의 251)이 참조하는 기초 계층의 블록(도 7의 241)에 대해 수행된 인트라 예측 결과인 잔차 데이터 Rb(도 7의 243)를 추출한다(S322). 그리고 Rb와 R을 더하여 향상 계층의 인트라 예측 결과인 잔차 데이터 Rc(도 7의 253)를 계산한다(S324). 그리고 Rc를 사용하여 향상 계층의 데이터를 복원한다(S325).
전술한 확장된 방향적 인트라 예측에 따라 잔차 예측이 수행된 경우, 종래의 방향적 인트라 예측에 사용된 두개의 인접한 방향 사이에 존재하는 제 3의 방향을 토대로 방향적 인트라 예측이 수행되어 잔차 데이터는 정교하게 예측한 결과가 될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코더의 구성도이다.
비디오 인코더(300)는 향상 계층 데이터에 대해 잔차 스트림을 생성하는 향상 계층 인트라 예측부(320), 잔차 인코딩부(330), 양자화부(340), 엔트로피 부호화부(350) 및 기초 계층 데이터에 대해 잔차 스트림을 생성하는 기초 계층 인트라 예측부(310), 기초계층 양자화부(345), 기초계층 엔트로피 부호화부(355)를 포함한다.
도 4를 참조할 경우, 기초계층 인트라 예측부(310)는 기초 계층의 제 1 블록(도 4의 141)이 동일한 프레임 내의 제 2 블록(도 4의 142)를 참조하여 방향적 인트라 예측을 수행하도록 한다. 그 결과 잔차 데이터 Rb(도 4의 143)를 생성한다. 이 값은 기초 계층 양자화부(345) 및 기초계층 엔트로피 부호화부(355)를 통해 인 코딩 되어 디코더 측으로 송신된다.
한편, 향상계층 인트라 예측부는 상기 기초 계층의 제 1 블록(도 4의 141)에 대응하는 제 3 블록(도 4의 151)에 대해서 방향적 인트라 예측을 수행한다. 이때 참조하는 블록은 제 2 블록(도 4의 142)에 해당하는 향상 계층의 제 4 블록(도 4의 152)이 된다. 방향적 인트라 예측을 수행하면 잔차 데이터 Rc가 생성된다.
잔차 인코딩부(330)는 Rc와 Rb의 잔차를 구하여 방향적 인트라 잔차 예측 결과인 R을 생성한다. R 값은 양자화부(340)와 엔트로피 부호화부(350)를 통해 인코딩된다.
도 10의 양자화 과정과 엔트로피 부호화는 종래의 비디오 인코더에서 사용되는 것이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
향상계층 인트라 예측부(320)와 기초계층 인트라 예측부(310)는 전술한 확장된 방향적 인트라 예측을 적용할 경우, 종래의 방향적 인트라 예측에 사용된 두 개의 인접한 방향 사이에 존재하는 제 3의 방향을 토대로 방향적 인트라 예측을 수행할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코더의 구성도이다.
비디오 디코더(600)는 향상 계층 잔차 스트림을 향상 계층 비디오 데이터로 복원하는 잔차 디코딩부(610), 향상계층 잔차 디코딩부(620), 향상계층 디코딩부(640)를 포함한다. 또한 기초계층 잔차 스트림을 기초 계층 데이터로 복원하는 기초계층 잔차 디코딩부(630)와 기초계층 디코딩부(650)을 포함한다.
잔차 디코딩부(610)는 향상 계층의 제 3 블록(도 7의 251)에 대한 방향적 인 트라 잔차 예측 데이터인 잔차 데이터 R(도 7의 256)를 추출한다. 한편 기초계층 잔차 디코딩부(630)는 상기 제 3 블록에 대응하는 제 1 블록(도 7의 241)에 대해 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 잔차 데이터 Rb를 기초 계층 잔차 스트림으로부터 추출한다.
향상계층 잔차 디코딩부(620)는 R과 Rb를 더하여 제 3 블록(도 7의 251)에 대해 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 잔차 데이터 Rc를 계산한다. 그리고 이 값은 향상 계층 디코딩부(640)를 통해 비디오 데이터로 복원된다.
기초계층 디코딩부(650) 역시 잔차 데이터 Rb를 사용하여 비디오 데이터를 복원한다.
도 11의 복원 과정은 종래의 비디오 디코더에서 사용되는 것이므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
향상계층 디코딩부(640)와 기초계층 디코딩부(650)는 전술한 확장된 방향적 인트라 예측을 적용할 경우, 종래의 방향적 인트라 예측에 사용된 두 개의 인접한 방향 사이에 존재하는 제 3의 방향을 토대로 비디오 데이터를 복원할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변 형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명을 구현함으로써 멀티루프 디코딩의 변경 없이 효율적인 디코딩을 수행할 수 있다.
또한 향상 계층에 대해 방향적 인트라 예측을 수행하는 경우, 방향에 대한 심볼의 코딩 크기를 크게 줄일 수 있으며, 기초 계층의 방향에 대한 정보를 참조하여 그 차분만큼 조절할 수 있다.
현재 시간적 인터 예측에서 사용되는 잔차 예측 플래그와 qpel 플래그를 방향적 인트라 예측에도 사용할 수 있다.

Claims (32)

  1. 기초 계층의 제 1 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 1 잔차 데이터를 산출하는 단계;
    상기 기초 계층의 제 1 블록에 대응하는 향상 계층의 제 3 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록에 대응하는 향상 계층의 제 4 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 2 잔차 데이터를 산출하는 단계; 및
    상기 제 1 잔차 데이터와 상기 제 2 잔차 데이터의 차분인 제 3 잔차 데이터를 구하여 상기 제 3 블록을 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 인코딩하는 단계를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 잔차 데이터는 상기 제 1 블록과 상기 제 2 블록의 차분 값이며, 상기 제 2 블록의 방향에 대한 정보를 포함하는, 인코딩 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 잔차 데이터는 상기 제 3 블록과 상기 제 4 블록의 차분 값이며, 상기 제 4 블록의 방향에 대한 정보를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보와 상기 제 2 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보의 차이를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 방향적 인트라 잔차 예측을 알리는 잔차 예측 모드의 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보를 재사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보을 조절하여 사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 잔차 데이터 또는 제 2 잔차 데이터를 산출하는 단계에 있어서,
    상기 제 2 블록 또는 상기 제 4 블록은
    방향적 인트라 예측에 사용되는 인접한 제 1 방향과 제 2 방향 사이에 존재하는 제 3 방향에 존재하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  9. 수신한 향상계층 잔차 스트림에서 향상 계층의 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 잔차 예측 데이터인 제 3 잔차 데이터를 추출하는 단계;
    상기 제 3 블록에 대응하는 기초 계층의 제 1 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 1 잔차 데이터를 수신한 기초계층 잔차 스트림에서 추출하는 단계;
    상기 제 3 잔차 데이터와 상기 제 1 잔차 데이터를 더하여 상기 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 2 잔차 데이터를 계산하는 단계; 및
    상기 제 2 잔차 데이터를 사용하여 상기 제 3 블록을 복원하는 단계를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 잔차 데이터는 상기 제 1 블록과 상기 제 1 블록이 방향적 인트라 예측에 따라 참조하는 제 2 블록의 차분 값이며, 상기 제 2 블록의 방향에 대한 정 보를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 잔차 데이터는 상기 제 3 블록과 상기 제 3 블록이 방향적 인트라 예측에 따라 참조하는 상기 제 4 블록의 차분 값이며, 상기 제 4 블록의 방향에 대한 정보를 포함하는, 디코딩 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보와 상기 제 2 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보의 차이를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 방향적 인트라 잔차 예측을 알리는 잔차 예측 모드의 정보가 포함된, 디코딩 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보를 재사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보을 조절하여 사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  16. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 잔차 데이터 또는 제 2 잔차 데이터는
    방향적 인트라 예측에 사용되는 인접한 제 1 방향과 제 2 방향 사이에 존재하는 제 3 방향에 존재하는 상기 제 2 블록 또는 상기 제 4 블록을 참조하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  17. 기초 계층의 제 1 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 1 잔차 데이터를 산출하는 기초계층 인트라 예측부;
    상기 기초 계층의 제 1 블록에 대응하는 향상 계층의 제 3 블록이 상기 기초 계층의 제 2 블록에 대응하는 향상 계층의 제 4 블록을 참조하여 방향적 인트라 예측에 따른 제 2 잔차 데이터를 산출하는 향상계층 인트라 예측부; 및
    상기 제 1 잔차 데이터와 상기 제 2 잔차 데이터의 차분인 제 3 잔차 데이터를 구하여 상기 제 3 블록을 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 인코딩하는 잔차 인코딩부를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비 디오 인코더.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 잔차 데이터는 상기 제 1 블록과 상기 제 2 블록의 차분 값이며, 상기 제 2 블록의 방향에 대한 정보를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비디오 인코더.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제 2 잔차 데이터는 상기 제 3 블록과 상기 제 4 블록의 차분 값이며, 상기 제 4 블록의 방향에 대한 정보를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비디오 인코더.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보와 상기 제 2 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보의 차이를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비디오 인코더.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 방향적 인트라 잔차 예측을 알리는 잔차 예측 모드의 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비 디오 인코더.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보를 재사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비디오 인코더.
  23. 제 17항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보을 조절하여 사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비디오 인코더.
  24. 제 17항에 있어서,
    상기 기초 계층 인트라 예측부 또는 향상계층 인트라 예측부는 제 1 잔차 데이터 또는 제 2 잔차 데이터를 산출함에 있어서,
    방향적 인트라 예측에 사용되는 인접한 제 1 방향과 제 2 방향 사이에 존재하는 제 3 방향에 존재하는 상기 제 2 블록 또는 상기 제 4 블록을 참조하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하는 비디오 인코더.
  25. 향상계층 잔차 스트림에서 향상 계층의 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 잔 차 예측 데이터인 제 3 잔차 데이터를 추출하는 잔차 디코딩부;
    상기 제 3 블록에 대응하는 기초 계층의 제 1 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 1 잔차 데이터를 기초계층 잔차 스트림에서 추출하는 기초계층 잔차 디코딩부;
    상기 제 3 잔차 데이터와 상기 제 1 잔차 데이터를 더하여 상기 제 3 블록에 대한 방향적 인트라 예측을 수행한 결과인 제 2 잔차 데이터를 계산하는 향상 계층 잔차디코딩부; 및
    상기 제 2 잔차 데이터를 사용하여 상기 제 3 블록을 복원하는 향상계층 디코딩부를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
  26. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1 잔차 데이터는 상기 제 1 블록과 상기 제 1 블록이 방향적 인트라 예측에 따라 참조하는 제 2 블록의 차분 값이며, 상기 제 2 블록의 방향에 대한 정보를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
  27. 제 25항에 있어서,
    상기 제 2 잔차 데이터는 상기 제 3 블록과 상기 제 3 블록이 방향적 인트라 예측에 따라 참조하는 상기 제 4 블록의 차분 값이며, 상기 제 4 블록의 방향에 대 한 정보를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
  28. 제 25항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보와 상기 제 2 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보의 차이를 포함하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
  29. 제 25항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 방향적 인트라 잔차 예측을 알리는 잔차 예측 모드의 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
  30. 제 25항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보를 재사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
  31. 제 25항에 있어서,
    상기 제 3 잔차 데이터는 상기 기초 계층의 상기 제 1 잔차 데이터에 포함된 방향의 정보을 조절하여 사용할 것인지 여부를 알리는 플래그 정보가 포함된, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
  32. 제 25항에 있어서,
    상기 제 1 잔차 데이터 또는 제 2 잔차 데이터는
    방향적 인트라 예측에 사용되는 인접한 제 1 방향과 제 2 방향 사이에 존재하는 제 3 방향에 존재하는 상기 제 2 블록 또는 상기 제 4 블록을 참조하는, 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 디코딩하는 비디오 디코더.
KR1020050110927A 2005-07-21 2005-11-18 방향적 인트라 잔차 예측에 따라 비디오 신호를 인코딩하고디코딩하는 방법 및 장치 KR100725407B1 (ko)

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