KR101645295B1 - 비디오 부호화 또는 비디오 복호화를 위한 움직임 벡터 예측 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 부호화 또는 비디오 복호화를 위한 움직임 벡터 예측 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 비디오 부호화 및 비디오 복호화를 위해 움직임 벡터를 예측하는 방법 및 그 장치를 제안한다.
현재블록의 이웃블록들 중에서 현재블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 참조되는 복수의 후보블록들을 결정하고, 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상과 현재블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상(Long-term reference picture)인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 결정하고, 결정된 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 포함하고, 나머지 후보블록들의 후보 움직임 벡터들을 포함하는 후보 움직임벡터 리스트를 이용하여, 현재블록의 움직임 벡터를 결정하는 하는 방법이 개시된다.

Description

비디오 부호화 또는 비디오 복호화를 위한 움직임 벡터 예측 방법 및 장치{Method and apparatus for motion vector determination in video encoding or decoding}
본 발명은 비디오 부복호화에 관한 것이며, 더 구체적으로는 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행하는 비디오 부복호화에 관한 것이다.
고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 효과적으로 부호화하거나 복호화하는 비디오 코덱의 필요성이 증대하고 있다. 기존의 비디오 코덱에 따르면, 비디오는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다.
주파수 변환을 이용하여 공간 영역의 영상 데이터는 주파수 영역의 계수들로 변환된다. 비디오 코덱은, 주파수 변환의 빠른 연산을 위해 영상을 소정 크기의 블록들로 분할하고, 블록마다 DCT 변환을 수행하여, 블록 단위의 주파수 계수들을 부호화한다. 공간 영역의 영상 데이터에 비해 주파수 영역의 계수들이, 압축하기 쉬운 형태를 가진다. 특히 비디오 코덱의 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 공간 영역의 영상 화소값은 예측 오차로 표현되므로, 예측 오차에 대해 주파수 변환이 수행되면 많은 데이터가 0으로 변환될 수 있다. 비디오 코덱은 연속적으로 반복적으로 발생하는 데이터를 작은 크기의 데이터로 치환함으로써, 데이터량을 절감하고 있다.
본 발명은, 움직임 벡터 예측을 통해 움직임 벡터를 결정하는 방법 및 그 장치를 제안하고, 움직임 벡터 예측을 통한 인터 예측 및 움직임 보상을 수반하는 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 움직임 벡터 예측을 통한 움직임 보상을 수반하는 비디오 복호화 방법 및 그 장치를 제안한다.
본 발명의 인터 예측을 위한 움직임 벡터 예측 방법은, 현재블록의 이웃블록들 중에서 상기 현재블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 참조되는 복수의 후보블록들을 결정하는 단계; 상기 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상과 상기 현재블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상(Long-term reference picture)인지 여부에 기초하여, 상기 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 포함하고, 나머지 후보블록들의 후보 움직임 벡터들을 포함하는 후보 움직임벡터 리스트를 이용하여, 상기 현재블록의 움직임 벡터를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따라 상기 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 결정하는 단계는, 상기 현재블록의 참조영상과 상기 후보블록의 참조영상이 모두 상기 롱텀 참조영상인 경우에, 상기 제1 후보블록의 현재 움직임 벡터를 상기 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라 상기 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 결정하는 단계는, 상기 현재블록의 참조영상과 상기 제1 후보블록의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상인 경우에, 상기 현재영상과 상기 현재블록의 참조영상 간의 거리와, 상기 제1 후보블록의 영상과 상기 제1 후보블록의 참조영상 간의 거리 간의 비율에 기초하여 상기 제1 후보블록의 현재 움직임 벡터를 변경하고, 상기 변경된 현재 움직임 벡터를 상기 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 제1 후보블록은, 상기 현재블록을 포함하는 현재영상 내에서 상기 현재블록의 이웃블록 또는 상기 현재영상보다 먼저 복원된 영상 내에서 상기 현재블록과 동일한 위치의 콜로케이티드 블록(Collocated Block)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따라 인터 예측을 위한 움직임 벡터 예측 장치는, 현재블록의 이웃블록들 중에서 상기 현재블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 참조되는 복수의 후보블록들을 결정하고, 상기 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상과 상기 현재블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상(Long-term reference picture)인지 여부에 기초하여, 상기 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 결정하는 후보블록 결정부; 및 상기 결정된 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 포함하고, 나머지 후보블록들의 후보 움직임 벡터들을 포함하는 후보 움직임벡터 리스트를 이용하여, 상기 현재블록의 움직임 벡터를 결정하는 움직임벡터 결정부를 포함한다.
본 발명은, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다.
도 1 은 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3 은 일 실시예에 따른 현재블록에 공간적으로 이웃하는 이웃블록들을 도시한다.
도 4a 은 일 실시예에 따라 후보블록이 다른영상의 콜로케이티드 블록인 경우를 도시한다.
도 4b 는 일 실시예에 따라 후보블록이 동일영상의 이웃블록인 경우을 도시한다.
도 5 는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반한 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 6 는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반한 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7 은 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치를 포함하는 비디오 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 8 은 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치를 포함하는 비디오 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 9 은 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 10 은 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 15 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 16 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 17 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 18, 19 및 20는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 21 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 22 은 일 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크의 물리적 구조를 예시한다.
도 23 는 디스크를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브를 도시한다.
도 24 은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)의 전체적 구조를 도시한다.
도 25 및 26은, 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰의 외부구조와 내부구조를 도시한다.
도 27 은 본 발명에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다.
도 28 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
이하 도 1 내지 도 4b을 참조하여, 일 실시예에 따라 움직임 벡터 예측 장치 및 움직임 벡터를 결정하는 방법이 개시된다. 또한, 도 5 및 도 8을 참조하여, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반하는 비디오 부호화 방법과 비디오 복호화 방법, 비디오 부호화 장치와 비디오 복호화 장치가 개시된다. 또한, 도 9 내지 도 21을 참조하여, 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초하며 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반하는 비디오 부호화 기법 및 비디오 복호화 기법이 개시된다. 이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다.
먼저, 도 1 내지 도 4b을 참조하여, 일 실시예에 따라 움직임 벡터 예측 장치 및 움직임 벡터를 결정하는 방법이 개시된다. 또한, 도 5 및 도 8을 참조하여, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반하는 비디오 부호화 방법과 비디오 복호화 방법, 비디오 부호화 장치와 비디오 복호화 장치가 개시된다.
도 1 은 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는 후보블록 결정부(12) 및 움직임벡터 결정부(14)를 포함한다.
인터 예측은 현재 영상과 다른 영상 간의 유사성을 이용한다. 현재 영상보다 먼저 복원된 참조영상 내에서, 현재 영상의 현재영역과 유사한 참조영역이 검출된다. 현재영역과 참조영역 간의 좌표상의 거리가 움직임 벡터로 표현되고, 현재영역과 참조영역 간의 픽셀값들의 차이가 레지듀얼 데이터로 표현된다. 따라서 현재 영역에 대한 인터 예측에 의해, 현재 영역의 영상 정보를 직접 출력하는 대신에, 참조영상을 가리키는 인덱스, 움직임 벡터 및 레지듀얼 데이터가 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는 비디오의 각각의 영상의 블록별로 인터 예측을 수행할 수 있다. 블록의 타입은 정사각형 또는 직사각형일 수 있으며, 임의의 기하학적 형태일 수도 있다. 일정한 크기의 데이터 단위로 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 블록은, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서는, 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등일 수 있다. 트리구조에 따른 부호화 단위들에 기초한 비디오 부복호화 방식은, 도 9 내지 도 21을 참조하여 후술한다.
현재 영상의 인터 예측을 위해 이용되는 참조영상은 현재 영상보다 먼저 복호화된 영상이어야 한다. 일 실시예에 따른 인터 예측을 위한 참조영상은, 숏텀 참조영상(Short-term Reference Picture)과 롱텀 참조영상(Long-term Reference Picture)으로 분류될 수 있다. 복호픽처 버퍼는, 이전 영상들의 움직임 보상에 의해 생성된 복원영상들을 저장하고 있다. 먼저 생성된 복원영상들은 다른 영상들의 인터 예측을 위한 참조영상으로 이용될 수 있다. 따라서 복호픽처 버퍼에 저장된 복원영상들 중에서, 현재 영상의 인터 예측을 위한 적어도 하나의 숏텀 참조영상 또는 적어도 하나의 롱텀 참조영상이 선택될 수 있다. 숏텀 참조영상은 현재영상과 복호화 순서에 따라 직전 또는 최근에 복호화된 영상인 반면에, 롱텀 참조영상은 현재영상보다 오래전에 복호화되었지만 다른 영상들의 인터 예측을 위한 참조영상으로 사용되기 위해 선택되어 복호픽처 버퍼에 저장된 영상일 수 있다.
움직임 벡터 예측(Motion Vector Prediction), 블록 병합(PU Merging) 또는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 위해서, 다른 블록의 움직임 벡터를 참조하여 현재블록의 움직임 벡터 예측이 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 움직임 벡터를 결정하기 위해 현재블록에 시간적 또는 공간적으로 인접하는 다른 블록의 움직임 벡터를 참조하여 결정할 수 있다. 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 현재블록의 움직임벡터의 참조대상이 될 수 있는 후보블록들의 움직임 벡터들을 다수 포함하는 후보 움직임벡터 리스트를 결정할 수 있다. 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 후보 움직임벡터 리스트 중에서 선택된 하나의 움직임 벡터를 참조하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 후보블록 결정부(12)는, 현재블록을 둘러싼 이웃블록들 중에서, 현재블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 참조되는 복수의 후보블록들을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 후보블록은, 현재블록의 현재영상 내에서 현재블록에 인접하는 이웃블록 또는 현재영상보다 먼저 복원된 영상 내에서 현재블록과 동일한 위치에 있는 콜로케이티드 블록(Collocated Block)일 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 현재블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 참조되는 복수의 후보블록들의 후보 움직임 벡터들을 포함하는 후보 움직임벡터 리스트를 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상과 현재블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상(Long-term reference picture)인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 후보블록의 현재 움직임 벡터들을 후보 움직임 벡터로서 선택하거나, 현재 움직임 벡터들을 크기조절(Scaling)하여 후보 움직임 벡터로 결정할 수 있다. 결정된 후보 움직임 벡터들은 후보 움직임 벡터 리스트에 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 후보 움직임 벡터 리스트에 포함된 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상이 현재블록의 참조영상과 다른 경우에, 현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부를 판단할 수 있다. 움직임벡터 결정부(14)는, 현재블록과 제1 후보블록의 참조영상들이 각각 숏텀 참조영상 또는 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 움직임 벡터를 어떻게 사용할지 여부를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 현재블록의 참조영상과 후보블록의 참조영상이 모두 롱텀 참조영상인 경우에, 후보블록의 현재 움직임 벡터를 후보 움직임 벡터로 결정할 수 있다. 후보 블록의 움직임 벡터의 크기를 크기조절할 필요 없이 그대로 후보 움직임벡터 리스트에 포함될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상인 경우에, 후보 블록의 움직임 벡터의 크기를 조절할 수 있다. 이 경우 후보블록 결정부(12)는, 현재영상과 현재블록의 참조영상 간의 거리와, 제1 후보블록의 영상과 제1 후보블록의 참조영상 간의 거리 간의 비율에 기초하여 제1 후보블록의 현재 움직임 벡터를 크기조절할 수 있다. 움직임벡터 결정부(14)는, 제1 후보블록의 움직임 벡터를 크기조절된 값을 후보 움직임벡터 리스트에 포함시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 현재블록의 참조영상 및 제1 후보블록의 참조영상 중 어느 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 후보 움직임벡터 리스트에서 제1 후보블록의 움직임 벡터를 이용하지 않도록 결정할 수 있다. 제1 후보블록에 대한 참조 가능성 정보가 불능 상태로 설정될 수 있다.
다른 실시예에 따라 현재블록의 참조영상 및 제1 후보블록의 참조영상 중 어느 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터가 0으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임벡터 결정부(14)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 후보 움직임 벡터들 중에서 적어도 하나의 후보 움직임 벡터를 선택하고, 선택된 후보 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 움직임벡터 결정부(14)는, 적어도 하나의 후보 움직임 벡터를 그대로 복사하거나 조합하거나 변형하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
도 2 는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법의 흐름도를 도시한다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)에 따라, 현재블록에 시간적으로 가깝거나 공간적으로 가까운 블록의 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 예측할 수 있다. 또한 움직임 벡터의 예측이 가능한 다수의 후보블록을 결정하고 후보블록들 중에서 하나의 후보블록을 선택하여, 선택된 후보블록의 움직임 벡터를 참조하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
다만 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 후보블록들 중에서 소정 후보블록의 참조인덱스가 가리키는 참조영상이 현재블록의 참조영상과 다른 경우에, 후보블록의 움직임 벡터를 참조하여 현재블록의 움직임 벡터를 예측한다면, 후보블록의 움직임 벡터의 크기를 조절하여 참조한다 하더라도, 예측된 움직임 벡터의 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 현재블록의 참조영상과 후보블록의 참조영상이 다른 경우에, 해당 후보블록의 움직임 벡터의 크기를 조절하여 참조할지 또는 아예 해당 움직임 벡터를 참조하지 않을지 여부를 다시 결정할 수 있다.
이하 단계 21, 23, 25를 참조하여 움직임 벡터 예측 장치(10)가 후보블록의 움직임 벡터로부터 현재블록의 움직임 벡터를 예측하는 방법을 상술한다.
단계 21에서, 움직임 벡터 예측 장치(10)가 현재블록을 공간적으로 인접하는 이웃블록들, 또는 현재영상과 시간상 앞서거나 뒤늦은 영상들 중에서 현재블록과 동일한 위치에 존재하는 블록들 중에서, 현재블록이 참조할 후보블록들을 결정할 수 있다.
단계 23에서, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
단계 25에서, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터와 함께 나머지 후보블록들의 후보 움직임 벡터들을 포함하는 후보 움직임벡터 리스트를 결정할 수 있다. 움직임 벡터 예측 장치(10)는 후보 움직임벡터 리스트 중에서, 적어도 하나의 후보 움직임벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)가 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상이 현재블록의 참조영상과 다른 경우에, 현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 각각 숏텀 참조영상 또는 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 후보 움직임벡터 리스트에서 제1 후보블록의 움직임 벡터를 사용할지 여부를 결정한다.
일 실시예에 따라 움직임 벡터 예측 장치(10)는 현재블록의 참조영상이 롱텀 참조영상인지 여부를 나타내는 롱텀 참조인덱스를 이용하여, 현재블록의 참조영상이 롱텀 참조영상인지 결정할 수 있다. 유사하게, 제1 후보블록의 롱텀참조인덱스를 이용하여 제1 후보블록의 참조영상이 롱텀 참조영상인지 결정할 수 있다.
단계 25에서, 현재블록과 후보블록의 참조영상들이 모두 롱텀 참조영상인 경우에, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 후보블록의 현재 움직임 벡터를 크기 조절하지 않고 현재 움직임 벡터 그대로 후보 움직임 벡터 리스트에 포함시킬 수 있다.
단계 25에서, 현재블록과 제1 후보블록의 참조영상들 중 어느 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에는, 후보 움직임벡터 리스트에서 제1 후보블록의 움직임 벡터를 이용하지 않도록 결정할 수 있다.
단계 25에서, 현재블록과 제1 후보블록의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상인 경우에, 현재영상과 현재블록의 참조영상 간의 거리와, 제1 후보블록의 영상과 제1 후보블록의 참조영상 간의 거리 간의 비율에 기초하여 크기가 조절된 제1 후보블록의 움직임 벡터에 따라, 제1 후보블록의 현재 움직임 벡터를 변형할 수 있다. 변형된 움직임 벡터 값이 후보 움직임벡터 리스트에 포함될 수 있다.
단계 21, 23, 25를 통해 움직임 벡터 예측 장치(10)는 후보 움직임벡터 리스트가 결정될 수 있다. 현재블록과 제1 후보블록의 참조영상 중 어느 하나만 롱텀 참조영상인 경우에, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 제1 후보블록의 움직임 벡터를 후보 움직임벡터 리스트로부터 제외하여 참조대상으로써 이용할 수 없다. 따라서 움직임 벡터 예측 장치(10)는 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 나머지 움직임 벡터를 참조하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
현재블록과 제1 후보블록의 참조영상이 모두 롱텀 참조영상들인 경우에, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 제1 후보블록의 움직임 벡터를 크기 조절하지 않고 후보 움직임벡터 리스트에 포함한다. 따라서, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 나머지 후보 움직임 벡터와 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터 중에서 최적의 참조 움직임 벡터를 선택하고, 선택된 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
현재블록과 제1 후보블록의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상들인 경우에, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 제1 후보블록의 움직임 벡터의 크기를 조절하여 후보 움직임벡터 리스트에 포함한다. 따라서, 움직임 벡터 예측 장치(10)는 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 나머지 후보 움직임 벡터와 크기가 조절된 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터 중에서 최적의 참조 움직임 벡터를 선택하고, 선택된 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
따라서, 도 1 및 2를 참조하여 상술한 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10) 및 움직임 벡터 예측 방법에 따르면, 현재블록과 후보블록의 참조영상들 중에서 적어도 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 후보블록의 움직임 벡터의 크기를 조절하는 프로세스를 생략하거나 후보블록의 움직임 벡터를 참조하는 프로세스를 생략할 수 있다.
즉, 현재블록의 참조영상과 후보블록의 참조영상이 서로 다르고 현재블록과 후보블록의 참조영상들 중에서 적어도 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 후보블록의 움직임 벡터를 참조하여 현재블록의 움직임 벡터를 예측한다면 예측된 움직임 벡터의 정확도가 떨어질 수 있으므로, 예측의 정확도가 떨어지는 후보블록의 움직임 벡터를 참조하기 위한 프로세스를 생략하고, 상대적으로 예측 정확도가 높은 다른 후보블록의 움직임 벡터를 참조하도록 현재블록을 예측하도록 유도할 수 있다. 이에 따라, 움직임 벡터의 예측 프로세스의 효율성이 향상될 수 있다.
도 3 은 일 실시예에 따른 현재블록(20)에 공간적으로 이웃하는 이웃블록들(21, 22, 23, 24, 25)을 도시한다.
일 실시예에 따른 현재블록(20)의 부호화 정보를 예측하기 위해, 현재블록(20)에 공간적으로 이웃하는 이웃블록들 중에서, 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25) 중 적어도 하나의 이웃블록의 부호화 정보가 참조될 수 있다. 도 3에서 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 크기는 실제 이웃블록의 크기를 나타내는 것은 아니다. 다만, 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)은, 현재블록(20)에 대해 상대적인 방향에 위치한 블록들을 나타낸다.
블록의 x좌표는 좌측에서 우측으로 갈수록 커지고, y좌표는 상단에서 하단으로 갈수록 커진다. 블록 A0(21)는, 현재블록(20)의 좌측하단 샘플보다 x좌표 및 y좌표가 모두 작은 샘플들을 포함하는 블록을 나타낼 수 있다. 블록 A1(22)는, 현재블록(20)의 좌측하단 샘플보다 x좌표는 작지만 y좌표는 동일한 샘플을 포함하는 블록을 나타낼 수 있다. 블록 B0(23)는, 현재블록(20)의 우측상단 샘플보다 x좌표와 y좌표가 모두 큰 샘플을 포함하는 블록을 나타낼 수 있다. 블록 B1(24)는, 현재블록(20)의 우측상단 샘플보다 y좌표는 작지만 x좌표가 동일한 샘플을 포함하는 블록을 나타낼 수 있다. 블록 B2(25)는, 현재블록(20)의 좌측상단 샘플보다 x, y좌표 모두가 작은 샘플을 포함하는 블록을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 현재블록(20)의 움직임 벡터를 예측하기 위해, 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)을 후보블록으로 사용할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 현재블록(20)을 둘러싼 이웃블록들 중에서, 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 부호화 정보를 참조할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 후보 움직임 벡터들을 이용하여 현재블록(20)과 예측 정보를 병합(merge)할 후보블록을 결정할 수 있다. 결정된 후보블록의 예측 정보를 현재블록의 예측 정보로서 부호화될 수 있다.
예를 들어, 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25) 중에서 블록 A0(21)의 부호화 정보가 현재블록(20)의 부호화 정보와 동일한 경우에, 현재블록(20)을 블록 A0(21)에 병합하여 부호화될 수 있다. 현재블록(20)과 블록 A0(21) 간의 병합을 통해, 블록 A0(21)과 현재블록(20)의 부호화 정보들 중에서 겹치는 일부 또는 전부가, 반복적으로 부호화되지 않을 수 있다. 따라서, 부호화기가 블록 A0(21)의 부호화 정보로서 먼저 출력되었다면, 현재블록(20)에서는 다시 출력될 필요가 없다. 수신기에서 상호 병합된 현재블록(20)과 블록 A0(21)을 파싱하는 동작에서 현재블록(20)의 부호화 정보가 파싱되지 않더라도, 복호화기는 블록 A0(21)을 위해 먼저 파싱된 부호화 정보를 이용하여, 현재블록(20)을 복호화할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 후보 움직임 벡터들 중 적어도 하나를 조합하여 현재블록(20)의 움직임 벡터를 예측할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 동작에서도, 현재블록(20)을 주변에 위치하는 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 움직임 벡터들을 이용하여, 현재블록(20)의 움직임벡터를 결정할 수 있다. 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 움직임 벡터 추정자들을 이용하여, 현재블록(20)의 움직임 벡터 추정자가 결정될 수도 있다. 다른 예로, 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 움직임 벡터(추정자)들 중에서 둘 이상이 움직임 벡터(추정자)가 조합된 형태로 현재블록(20)의 움직임 벡터 추정자가 결정될 수도 있다.
따라서, 현재블록(20)을 위한 움직임 벡터(추정자)는 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 움직임 벡터(추정자)들로부터 예측될 수 있다. 따라서, 부호화기는 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 움직임 벡터(추정자)들을 먼저 부호화하여 출력했다면, 현재블록(20)을 위한 움직임 벡터(추정자)를 부호화하지 않을 수 있다. 복호화기는, 현재블록(20)을 위한 움직임 벡터(추정자)가 수신되지 않더라도, 먼저 수신된 블록 A0(21), A1(22), B0(23), B1(24), B2(25)의 움직임 벡터(추정자)들을 이용하여, 현재블록(20)을 위한 움직임 벡터(추정자)를 예측할 수 있다.
이하, 도 4a 및 4b를 참조하여 후보블록의 종류에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 상술한다.
도 4a 은 일 실시예에 따라 후보블록이 다른영상의 콜로케이티드 블록인 경우를 도시한다.
콜로케이티드 영상(35)은, 현재영상(30)보다 먼저 복원된 영상으로서 현재영상(30) 중 현재블록(31)의 인터예측을 위해 참조될 수 있는 영상이다. 현재블록(31)의 콜로케이티드 인덱스(32)에 따라 콜로케이티드 영상(35)이 결정될 수 있다.
콜로케이티드 영상(35)에서, 현재영상(30)의 현재블록(31)의 위치와 동일한 위치에 있는 블록이 콜로케이티드 블록(36)으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는 현재블록(31)의 움직임벡터(34)를 예측하기 위한 참조대상인 후보블록으로서, 콜로케이티드 블록(36)를 이용할 수 있다. 따라서, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)를 참조하여 현재블록(31)의 움직임 벡터(34)가 예측될 수 있다.
콜로케이티드 블록(36)의 참조인덱스가 나타내는 POC에 따라 콜로케이티드 참조영상(38)이 결정될 수 있다. 현재블록(31)의 참조인덱스가 나타내는 POC에 따라 현재 참조영상(33)이 결정될 수 있다.
다만, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 콜로케이티드 참조영상(38)과 현재 참조영상(33)이 다른 경우에, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)를 참조하는지 또는 어떻게 참조할지 여부를 다시 결정할 수 있다.
구체적으로 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 콜로케이티드 블록(36)의 참조인덱스와 현재블록(31)의 참조인덱스가 다른 경우에, 콜로케이티드 블록(36)의 롱텀 참조인덱스와 현재블록(31)의 롱텀 참조인덱스를 이용하여, 콜로케이티드 참조영상(38)과 현재 참조영상(33)이 숏텀 참조영상 또는 롱텀 참조영상인지 확인할 수 있다.
다만, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 콜로케이티드 참조영상(38)과 현재 참조영상(33)이 다른 경우에, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)를 참조할지 또는 어떻게 참조할지 여부를 다시 결정할 수 있다.
확인 결과에 따라 현재 참조영상(33)과 콜로케이티드 참조영상(38)이 서로 다르지만 모두 숏텀 참조영상인 경우에는, 콜로케이티드 영상(35) 및 콜로케이티드 참조영상(38) 간의 거리(Td)와 현재영상(30) 및 현재 참조영상(30) 간의 거리(Tb)의 비율에 기초하여, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)의 크기를 조절할 수 있다. 이 때, 현재영상(30) 및 콜로케이티드 참조영상(38) 간의 거리(Td)는 현재영상(30)과 콜로케이티드 참조영상(38)의 POC들의 차이값으로 결정될 수 있다. 이와 유사하게, 현재영상(30) 및 현재 참조영상(33) 간의 거리(Tb)도 현재영상(30)과 현재 참조영상(33)의 POC들의 차이값으로 결정될 수 있다.
즉, 현재 참조영상(33)과 콜로케이티드 참조영상(38)이 모두 숏텀 참조영상인 경우에는, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)(MVcol)에, 콜로케이티드 영상(35) 및 콜로케이티드 참조영상(38) 간의 거리(Td)와 현재영상(30) 및 현재 참조영상(30) 간의 거리(Tb)의 비율을 곱한 값으로 후보 움직임 벡터 MVcol'가 갱신될 수 있다. (MVcol' = MVcol * Tb/Td)
따라서, 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 확인 결과에 따라 현재 참조영상(33)과 콜로케이티드 참조영상(38)이 서로 다르지만 모두 숏텀 참조영상인 경우에는, 후보 움직임벡터 리스트에, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)를, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)(MVcol)에, 콜로케이티드 영상(35) 및 콜로케이티드 참조영상(38) 간의 거리(Td)와 현재영상(30) 및 현재 참조영상(30) 간의 거리(Tb)의 비율(Tb/Td)을 곱한 값(MVcol')으로 변경할 수 있다.
현재 참조영상(33)과 콜로케이티드 참조영상(38) 중 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에는, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)에 사용불가(not-available) 플래그를 할당할 수 있다. 이 경우, 현재블록(30)의 후보 움직임벡터 리스트에서, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)를 제외할 수 있다.
현재 참조영상(33)과 콜로케이티드 참조영상(38) 중 모두가 롱텀 참조영상이인 경우에는, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)를 그대로 유지할 수 있다.이 경우, 후보 움직임벡터 리스트에서, 콜로케이티드 블록(36)의 움직임 벡터(37)를 크기조절 없이 그대로 유지할 수 있다.
도 4b 는 일 실시예에 따라 후보블록이 동일영상의 이웃블록인 경우을 도시한다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는 현재블록(41)의 움직임벡터(44)를 예측하기 위한 참조대상인 후보블록으로서, 현재영상(40)에서 현재블록(41)에 인접하는 이웃블록(46)을 이용할 수 있다. 따라서, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)를 참조하여 현재블록(41)의 움직임 벡터(44)가 예측될 수 있다.
이웃블록(46)의 참조인덱스가 나타내는 POC에 따라 이웃 참조영상(48)이 결정될 수 있다. 현재블록(41)의 참조인덱스가 나타내는 POC에 따라 현재 참조영상(43)이 결정될 수 있다.
다만, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 이웃 참조영상(48)과 현재 참조영상(43)이 다른 경우에, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)를 참조하는지 또는 어떻게 참조할지 여부를 다시 결정할 수 있다.
구체적으로 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 이웃블록(46)의 참조인덱스와 현재블록(41)의 참조인덱스가 다른 경우에, 이웃블록(46)의 롱텀 참조인덱스와 현재블록(41)의 롱텀 참조인덱스를 이용하여, 이웃블록(46)과 현재 참조영상(43)이 숏텀 참조영상 또는 롱텀 참조영상인지 확인할 수 있다.
다만, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 이웃블록(46)과 현재 참조영상(33)이 다른 경우에, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)를 참조할지 또는 어떻게 참조할지 여부를 다시 결정할 수 있다.
확인 결과에 따라 현재 참조영상(43)과 이웃 참조영상(48)이 서로 다르지만 모두 숏텀 참조영상인 경우에는, 현재영상(40) 및 이웃 참조영상(48) 간의 거리(Td)와 현재영상(40) 및 현재 참조영상(40) 간의 거리(Tb)의 비율에 기초하여, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)의 크기를 조절할 수 있다. 현재영상(40) 및 이웃 참조영상(48) 간의 거리(Td)는 현재영상(40)과 이웃 참조영상(48)의 POC들의 차이값으로 결정될 수 있다. 이와 유사하게, 현재영상(40) 및 현재 참조영상(43) 간의 거리(Tb)도 현재영상(40)과 현재 참조영상(43)의 POC들의 차이값으로 결정될 수 있다.
즉, 현재 참조영상(43)과 이웃 참조영상(48)이 모두 숏텀 참조영상인 경우에는, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)(MVne)에, 현재영상(40) 및 이웃 참조영상(48) 간의 거리(Td)와 현재영상(40) 및 현재 참조영상(43) 간의 거리(Tb)의 비율(Tb/Td))을 곱한 값으로, 후보 움직임 벡터(MVne')가 갱신될 수 있다. (MVne' = MVne * Tb/Td)
따라서, 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 확인 결과에 따라 현재 참조영상(43)과 이웃블록(38)의 참조영상(48)이 서로 다르지만 모두 숏텀 참조영상인 경우에는, 후보 움직임벡터 리스트에, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)를, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)(MVne)에, 이웃블록(48) 및 현재블록(40) 간의 거리(Td)와 현재영상(40) 및 현재 참조영상(43) 간의 거리(Tb)의 비율(Tb/Td)을 곱한 값(MVne')으로 변경할 수 있다.
현재 참조영상(43)과 이웃 참조영상(48) 중 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에는, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)에 사용불가 플래그를 할당할 수 있다. 이 경우, 현재블록(40)의 후보 움직임벡터 리스트에서, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)를 제외할 수 있다.
현재 참조영상(43)과 이웃 참조영상(48) 중 모두가 롱텀 참조영상이인 경우에는, 이웃 블록(46)의 움직임 벡터(47)를 그대로 유지할 수 있다. 이 경우, 후보 움직임벡터 리스트에, 이웃블록(46)의 움직임 벡터(47)를 크기조절 없이 그대로 유지할 수 있다.
도 4a 및 4b의 실시예에서, 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 현재블록(31, 41)과 후보블록(콜로케이티드 블록(36), 이웃블록(46))의 롱텀 참조인덱스를 이용하여, 현재 참조영상(33, 43), 후보블록(36, 46)의 참조영상(콜로케이티드 참조영상(38), 이웃 참조영상(48))이 각각 숏텀 참조영상 또는 롱텀 참조영상인지 결정하고, 그 결과에 따라 후보블록(36, 46)의 움직임 벡터(37, 47)를 참조하는지 또는 크기를 조절하여 참조할지를 결정할 수 있다.
이하 도 5 내지 6을 참조하여, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반하는 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 상술한다.
도 5 는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반한 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 51에서, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법에 따라, 현재블록의 이웃블록들 중에서 복수의 후보블록들이 결정되고, 현재블록과 후보블록들의 참조영상들이 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 각 후보블록들의 후보 움직임 벡터들이 결정될 수 있다.
일 실시예에 따라, 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상이 현재블록의 참조영상과 다른 경우에, 현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 움직임 벡터가 그대로 사용될지, 크기가 조절되어 사용될지 여부가 결정될 수 있다.
현재블록의 참조영상과 후보블록의 참조영상이 모두 롱텀 참조영상인 경우에, 후보 블록의 움직임 벡터의 크기를 조절할 필요 없이 그대로 후보 움직임벡터 리스트에 포함될 수 있다.
현재블록의 참조영상 및 제1 후보블록의 참조영상 중 어느 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 후보 움직임벡터 리스트에서 제1 후보블록의 움직임 벡터를 이용하지 않도록 결정될 수 있다.
현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상인 경우에, 후보 블록의 움직임 벡터의 크기를 조절하여 후보 움직임벡터 리스트에 포함시킬 수 있다.
단계 53에서, 각 후보블록의 후보 움직임 벡터를 포함하는 후보 움직임벡터 리스트가 결정되고, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 적어도 하나의 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 후보 움직임벡터 리스트 중에서 하나의 후보 움직임 벡터가 참조 움직임 벡터로서 선택될 수 있다. 리스트 중에서 선택된 후보 움직임 벡터가 변형된 형태로 참조 움직임 벡터가 결정될 수도 있다. 적어도 하나의 후보 움직임 벡터가 선택되어 조합된 형태로 현재블록의 움직임 벡터가 결정될 수도 있다. 예를 들어, 움직임 벡터의 차이 정보가 있는 경우에, 참조 움직임 벡터에 차이 정보를 합성함으로써 현재블록의 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
현재블록의 참조영상 내에서 결정된 현재블록의 움직임벡터가 가리키는 참조블록이 결정되면, 참조블록과 현재블록 간의 레지듀얼 데이터가 생성될 수 있다.
단계 55에서, 단계 53에서 생성된 레지듀얼 데이터에 대해 변환 및 양자화를 수행하여 양자화된 변환계수들이 생성될 수 있다.
현재영상의 블록들마다 단계 51, 53, 55의 인터 예측이 수행되고, 변환 및 양자화가 수행됨에 따라 블록별로 양자화된 변환계수들이 생성될 수 있다. 또한, 블록별로 양자화된 변환계수들에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 비트스트림이 생성되어 출력될 수도 있다.
도 5 에 따른 비디오 부호화 방법은 비디오 부호화 장치에 의해 구현될 수 있다. 도 5 에 따른 비디오 부호화 방법을 구현하는 비디오 인코딩 프로세서가 비디오 부호화 장치 내부에 탑재되거나, 외부 비디오 부호화 장치에 연계하여 작동함으로써, 비디오 부호화 장치의 인터 예측, 변환, 양자화를 포함한 비디오 부호화 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 내부 비디오 디코딩 프로세서는, 별개의 프로세서 뿐만 아니라, 비디오 부호화 장치 또는 중앙 연산 장치, 그래픽 연산 장치가 비디오 인코딩 프로세싱 모듈을 포함함으로써 기본적인 비디오 부호화 동작을 구현하는 경우도 포함할 수도 있다.
도 6 는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 방법을 수반한 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 61에서, 현재블록의 참조인덱스와 양자화된 변환계수들, 및 후보블록의 움직임 벡터가 수신될 수 있다.
단계 63에서, 단계 61에서 수신된 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대해 역양자화 및 역변환이 수행되어 현재블록의 레지듀얼 데이터가 복원될 수 있다.
단계 65에서, 현재블록이 움직임 벡터를 예측하기 위해 참조할 후보블록들이 결정될 수 있다. 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상과 현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 후보 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
현재블록의 참조영상과 후보블록의 참조영상이 모두 롱텀 참조영상인 경우에, 후보 블록의 움직임 벡터의 크기를 조절할 필요 없이 원래 형태대로 참조될 수 있다.
현재블록의 참조영상 및 제1 후보블록의 참조영상 중 어느 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 제1 후보블록의 움직임 벡터는 참조되지 않도록 결정될 수 있다.
현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상인 경우에, 후보 블록의 움직임 벡터의 크기가 조절된 후 참조될 수 있다.
단계 67에서, 단계 65에서 결정된 후보 움직임 벡터들이 포함된 후보 움직임벡터 리스트가 결정될 수 있다. 후보 움직임벡터 리스트 중에서 적어도 하나의 후보 움직임 벡터를 이용하여 참조 움직임 벡터가 결정될 수 있다. 하나의 후보 움직임 벡터가 선택되어 그대로 이용되거나 변형된 형태로 참조 움직임 벡터가 결정될 수 있다. 적어도 하나의 참조 움직임 벡터가 조합된 형태로, 참조 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
수신된 현재블록의 참조인덱스가 가리키는 현재블록의 참조영상 내에서, 현재블록의 움직임벡터가 가리키는 참조블록이 결정될 수 있다. 결정된 참조블록과 현재블록의 레지듀얼 데이터를 합성하여 현재블록이 복원될 수 있다.
블록별로 단계 61, 63, 65, 67의 동작들이 수행됨으로써 복원된 블록들을 포함하는 현재영상이 복원될 수 있다. 영상들이 복원됨에 따라 복원영상들의 시퀀스를 포함하는 비디오가 복원될 수 있다.
단계 61, 63, 65, 67의 비디오 복호화 과정은, 비디오 복호화 과정에서 부호화된 비디오스트림을 수신하여 비디오스트림을 복호화하여 비디오를 복원할 때 수행될 수 있다. 이 경우 단계 61은 수신한 비디오스트림을 파싱하여 비디오스트림으로부터 현재블록의 참조인덱스와 양자화된 변환계수들, 및 후보블록의 움직임 벡터를 추출할 수 있다.
또한 도 5를 참조하여 전술한 비디오 부호화 방법에서도, 다른 영상의 인터예측을 위해 참조될 복원영상을 생성하기 위해서도 단계 61, 63, 65, 67의 비디오 복호화 과정이 수행될 수 있다. 이 경우 단계 61은 인터예측, 변환 및 양자화를 통해 생성된 현재블록의 참조인덱스와 양자화된 변환계수들, 및 후보블록의 움직임 벡터를 수신한 후, 단계 63, 65, 67이 단계적으로 수행되어 최종적으로 복원된 현재영상이 다른 영상의 인터예측을 위한 참조영상으로 이용될 수 있다.
도 6 에 따른 비디오 복호화 방법은 비디오 복호화 장치에 의해 구현될 수 있다. 도 6 에 따른 비디오 복호화 방법을 구현하는 비디오 디코딩 프로세서가 비디오 복호화 장치 내부에 탑재되거나, 외부 비디오 복호화 장치에 연계하여 작동함으로써, 비디오 복호화 장치의 역양자화, 역변환, 예측/보상을 포함한 비디오 복호화 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 내부 비디오 디코딩 프로세서는, 별개의 프로세서 뿐만 아니라, 비디오 복호화 장치 또는 중앙 연산 장치, 그래픽 연산 장치가 비디오 디코딩 프로세싱 모듈을 포함함으로써 기본적인 비디오 복호화 동작을 구현하는 경우도 포함할 수도 있다.
이하 도 7 내지 8을 참조하여, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)를 수반하는 비디오 부호화부(70) 및 비디오 복호화부(80)를 상술한다.
도 7 은 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치를 포함하는 비디오 부호화부(70)의 블록도를 도시한다.
비디오 부호화부(70)는, 인터예측부(71) 및 변환양자화부(75)를 포함한다. 인터예측부(71)는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10) 및 레지듀얼 생성부(73)를 포함할 수 있다.
움직임 벡터 예측 장치(10)는, 블록별로 움직임 벡터를 결정한다. 또한 움직임 벡터 예측, 블록 병합 또는 AMVP를 위해서, 다른 블록의 움직임 벡터를 참조하여 현재블록의 움직임 벡터가 예측될 수 있다. 움직임 벡터 예측 장치(10)는 움직임 벡터 예측을 위해 현재블록의 후보 움직임벡터 리스트를 결정할 수 있다. 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 후보 움직임벡터들 중에서 하나의 참조 움직임벡터를 결정할 수 있다.
움직임 벡터 예측 장치(10)는, 현재블록의 후보 움직임벡터 리스트의 복수의 후보블록들 중에서 제1 후보블록의 참조영상과 현재블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 움직임 벡터를 어떻게 참조할지 여부를 결정할 수 있다.
움직임 벡터 예측 장치(10)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중에서 최적의 후보 움직임 벡터를 선택하여 참조 움직임 벡터를 결정하고, 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 예측할 수 있다.
레지듀얼 생성부(73)는, 현재블록의 참조영상 내에서 현재블록의 움직임벡터가 가리키는 참조블록을 결정하고, 참조블록과 현재블록 간의 레지듀얼 데이터를 생성할 수 있다.
이에 따라 인터예측부(71)는, 블록별로 인터예측을 수행한 결과, 블록별로 레지듀얼 데이터를 출력할 수 있다.
변환양자화부(75)는, 인터예측부(71)가 출력한 레지듀얼 데이터에 대해 변환 및 양자화를 수행하여 양자화된 변환계수들을 생성할 수 있다. 변환양자화부(75)는, 인터예측부(71)로부터 수신한 블록별 레지듀얼 데이터에 대해 변환 및 양자화를 수행하여, 블록별로 양자화된 변환계수들을 생성할 수 있다.
비디오 부호화부(70)는, 변환양자화부(75)에 의해 생성된 양자화된 변환계수에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 부호화된 비트스트림을 출력할 수 있다. 또한, 인터예측부(71)로부터 참조인덱스, 움직임 벡터, 롱텀 참조인덱스 등도 출력된 경우에, 비디오 부호화부(70)는, 양자화된 변환계수 뿐만 아니라 참조인덱스, 움직임 벡터, 롱텀 참조인덱스에 대해서도 엔트로피 부호화를 수행하여 비트스트림을 출력할 수 있다.
도 8 은 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치를 포함하는 비디오 복호화부(80)의 블록도를 도시한다.
비디오 복호화부(80)는, 역양자화역변환부(81) 및 움직임 보상부(83)을 포함한다. 움직임 보상부(71)는 일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10) 및 블록 복원부(85)를 포함할 수 있다.
비디오 복호화부(80)는, 현재블록의 참조인덱스와 양자화된 변환계수들, 및 후보블록의 움직임 벡터를 수신할 수 있다. 역양자화역변환부(81)는, 수신된 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대해 역양자화 및 역변환을 수행하여 현재블록의 레지듀얼 데이터를 복원할 수 있다.
움직임 보상부(83)는 인터 예측을 통해 부호화된 현재블록에 대해 움직임 보상을 수행함으로써 현재블록을 복원할 수 있다.
움직임 벡터 예측 장치(10)는, 블록별로 움직임 벡터를 결정한다. 움직임 벡터 예측 장치(10)는 움직임 벡터 예측을 위해 현재블록의 후보 움직임벡터 리스트를 결정할 수 있다. 후보블록은 콜로케이티드 블록이나 이웃블록을 포함할 수 있다. 움직임 벡터 예측 장치(10)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 후보 움직임벡터들 중에서 하나의 참조 움직임벡터를 결정할 수 있다.
움직임 벡터 예측 장치(10)는, 현재블록의 후보 움직임벡터 리스트의 복수의 후보블록들 중에서, 제1 부호블록의 참조영상과 현재블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 움직임 벡터를 어떻게 참조할지 여부를 결정할 수 있다.
움직임 벡터 예측 장치(10)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중에서 최적의 후보 움직임 벡터를 선택하여 참조 움직임 벡터를 결정하고, 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 예측하여 결정할 수 있다.
블록 복원부(85)는, 비디오 복호화부(80)가 수신한 현재블록의 참조인덱스가 가리키는 현재블록의 참조영상을 결정할 수 있다. 움직임 벡터 예측 장치(10)에서 결정된 현재블록의 움직임벡터가 참조영상 내에서 가리키는 참조블록을 결정하고, 참조블록과 현재블록의 레지듀얼 데이터를 합성하여 현재블록을 복원할 수 있다.
이에 따라 움직임 보상부(83)는, 블록별로 움직임 보상을 수행한 결과 블록별로 복원하고 복원된 블록들을 포함하는 현재영상을 복원할 수 있다. 이에 따라 비디오 복호화부(80)에서, 영상들이 복원됨에 따라 영상시퀀스를 포함하는 비디오가 복원될 수 있다.
비디오 복호화부(80)는, 블록들이 복원됨에 따라 복원된 현재블록 및 복원된 블록들을 포함하는 복원영상에 대해 디블로킹 필터링을 수행하는 인루프 필터링부를 더 포함할 수도 있다.
비디오 복호화단(80)은 부호화된 비디오스트림을 수신하여 비디오스트림을 복호화하여 비디오를 복원할 수도 있다. 이 경우 비디오 복호화단(80)은 수신한 비디오스트림을 파싱하여 비디오스트림으로부터 현재블록의 참조인덱스와 양자화된 변환계수들, 및 후보블록의 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 또한, 비디오 복호화단(80)은, 비트스트림을 수신하여 비트스트림에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여, 비트스트림으로부터 현재블록의 참조인덱스와 양자화된 변환계수들, 및 후보블록의 움직임 벡터를 파싱하여 추출하는 수신부를 더 포함할 수도 있다.
또한 도 7를 참조하여 전술한 비디오 부호화단(70)에서 다른 영상의 인터예측을 위해 참조될 복원영상을 생성하기 위해서, 비디오 부호화단(70)에 비디오 복호화단(80)이 결합될 수도 있다. 이 경우 비디오 복호화단(80)은, 비디오 부호화단(70)에서 인터예측, 변환 및 양자화를 통해 생성하여 출력한 현재블록의 참조인덱스와 양자화된 변환계수들, 및 후보블록의 움직임 벡터를 수신하고, 역양자화역변환부(81) 및 움직임보상부(83)을 통해 최종적으로 복원된 현재영상을 출력할 수 있다. 비디오 복호화단(80)이 출력한 복원영상은 비디오 부호화단(70)의 다른 영상의 인터예측을 위한 참조영상으로 이용될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 예측 장치(10)에서, 비디오 데이터가 분할되는 블록들이 트리 구조의 부호화 단위들로 분할되고, 부호화 단위에 대한 인터 예측을 위한 예측 단위들이 이용되는 경우가 있음은 전술한 바와 같다. 이하 도 9 내지 22을 참조하여, 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(100)의 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 예측 부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 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 예측 부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 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 예측 부호화, 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 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 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 11 내지 22을 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 1 내지 8을 참조하여 전술한 예측과 관련된 참조정보, 예측정보, 단일방향예측 정보, 제4 슬라이스타입을 포함하는 슬라이스 타입 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 9의 비디오 부호화 장치(100)는, 도 1을 참조하여 전술한 움직임 벡터 예측 장치(10) 및 비디오 부호화단(70)의 동작을 수행할 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위마다, 트리 구조에 따른 부호화 단위들별로, 인터 예측을 위한 파티션을 포함하여 예측단위를 결정하고 예측단위마다 인터 예측을 수행할 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는 예측단위별로 움직임 벡터를 결정한다. 또한 움직임 벡터 예측, 예측단위 병합(PU Merging) 또는 AMVP를 위해서, 다른 예측단위의 움직임 벡터를 참조하여 현재 예측단위(파티션)의 움직임 벡터가 예측될 수 있다. 움직임 벡터 예측 장치(10)는 움직임 벡터 예측을 위해 현재 예측단위의 후보 움직임벡터 리스트를 결정할 수 있다. 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 후보 움직임벡터들 중에서 하나의 참조 움직임벡터를 결정할 수 있다. 후보 예측단위는 현재영상 내에서 현재 예측단위에 인접하는 이웃 예측단위이거나, 콜로케이티드 영상 내의 콜로케이티드 예측단위일 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 현재 예측단위의 이웃하는 복수의 후보 예측단위들 중에서, 제1 후보 예측단위의 참조영상과 현재 예측단위의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보 예측단위의 움직임 벡터를 어떻게 참조할지 여부를 결정할 수 있다.
현재 예측단위와 제1 후보 예측단위의 롱텀 참조인덱스에 기초하여, 현재 예측단위와 제1 후보 예측단위의 참조영상들이 각각 숏텀 참조영상 또는 롱텀 참조영상인지 결정될 수 있다.
현재 예측단위의 참조영상과 후보 예측단위의 참조영상이 모두 롱텀 참조영상인 경우에, 후보 예측단위의 움직임 벡터의 크기를 조절할 필요 없이 그대로 참조될 수 있다.
현재 예측단위의 참조영상 및 제1 후보 예측단위의 참조영상 중 어느 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 제1 후보 예측단위의 움직임 벡터를 참조되지 않도록 결정될 수 있다.
현재 예측단위의 참조영상과 제1 후보 예측단위의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상인 경우에, 후보 예측단위의 움직임 벡터의 크기를 조절하여 참조될 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 후보블록별로 결정된 후보 움직임 벡터들 중에서 최적의 후보 움직임 벡터를 선택하여 참조 움직임 벡터를 결정하고, 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재 예측단위의 움직임 벡터를 예측하고 결정할 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 현재 예측단위의 참조영상 내에서 현재블록의 움직임벡터가 가리키는 참조블록을 결정하고, 참조 예측단위과 현재 예측단위 간의 레지듀얼 데이터를 생성할 수 있다.
이에 따라 부호화 단위 결정부(120)는, 예측단위별로 인터예측을 수행한 결과, 예측단위별로 레지듀얼 데이터를 출력할 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 예측단위별 레지듀얼 데이터를 포함하는 부호화 단위의 변환단위들에 대해 변환 및 양자화를 수행하여 양자화된 변환계수들을 생성할 수 있다. 부호화 단위 결정부(120)는, 이에 따라 변환단위별로 양자화된 변환계수들을 생성할 수 있다.
또한, 부호화 단위 결정부(120)는 예측단위의 인터 예측을 위한 참조영상을 생성하기 위해 도 8을 참조하여 전술한 비디오 부호화단(80)의 동작을 수행할 수도 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 수신된 현재 예측단위의 양자화된 변환계수들에 대해 역양자화 및 역변환을 수행하여 현재블록의 레지듀얼 데이터를 복원할 수 있다. 인터 예측을 통해 부호화된 현재 예측단위에 대해 움직임 보상을 수행함으로써 현재 예측단위을 복원할 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 현재 예측단위에 이웃하는 복수의 후보 예측단위들 중에서, 제1 후보블록의 참조영상과 현재블록의 참조영상과 제1 후보블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 움직임 벡터를 어떻게 사용할지 여부를 결정한다는 동작은 전술한 바와 같다.
부호화 단위 결정부(120)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중에서 최적의 후보 움직임 벡터를 선택하여 참조 움직임 벡터를 결정하고, 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 예측하여 결정할 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 수신한 현재 예측단위의 참조인덱스가 가리키는 현재 예측단위의 참조영상을 결정할 수 있다. 수신한 현재 예측단위의 참조인덱스가 나타내는 POC에 따라 현재 예측단위의 참조영상을 결정할 수 있다. 참조영상이 롱텀 참조영상 또는 숏텀 참조영상인지 여부와 상관없이 참조인덱스는 POC를 나타내며 POC가 가리키는 영상을 참조영상으로 결정할 수 있다.
현재 예측단위의 움직임벡터가 참조영상 내에서 가리키는 참조 예측단위을 결정하고, 참조 예측단위과 현재 예측단위의 레지듀얼 데이터를 합성하여 현재 예측단위을 복원할 수 있다.
이에 따라 부호화 단위 결정부(120)는, 예측단위별로 움직임 보상을 수행한 결과 예측단위별로 복원하고 복원 예측단위들을 포함하는 현재영상을 복원할 수 있다. 복원된 예측단위 및 영상은 다른 예측단위 및 영상의 참조 대상이 될 수 있다.
도 10 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(200)의 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 9 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.
또한, 도 10의 비디오 복호화 장치(200) 중 영상데이터 복호화부(230)는, 도 1을 참조하여 전술한 움직임 벡터 예측 장치(10) 및 비디오 복호화단(80)의 동작을 수행할 수 있다.
영상데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위마다, 트리 구조에 따른 부호화 단위들별로, 움직임 보상을 위한 예측단위를 결정하고 예측단위마다 움직임 보상을 수행할 수 있다.
영상데이터 복호화부(230)는, 수신된 현재 예측단위의 양자화된 변환계수들에 대해 역양자화 및 역변환을 수행하여 현재블록의 레지듀얼 데이터를 복원할 수 있다. 인터 예측을 통해 부호화된 현재 예측단위에 대해 움직임 보상을 수행함으로써 현재 예측단위을 복원할 수 있다.
영상데이터 복호화부(230)는, 현재 예측단위에 이웃하는 복수의 후보 예측단위들 중에서, 제1 후보블록의 참조영상과 현재블록의 참조영상이 각각 롱텀 참조영상인지 여부에 기초하여, 제1 후보블록의 움직임 벡터가 그대로 참조될지 변형되어 참조될지 여부를 결정할 수 있다.
후보 예측단위는 현재영상 내에서 현재 예측단위에 인접하는 이웃 예측단위이거나, 콜로케이티드 영상 내의 콜로케이티드 예측단위일 수 있다.
현재 예측단위와 제1 후보 예측단위의 롱텀 참조인덱스에 기초하여, 현재 예측단위와 제1 후보 예측단위의 참조영상들이 각각 숏텀 참조영상 또는 롱텀 참조영상인지 결정될 수 있다.
현재 예측단위의 참조영상과 후보 예측단위의 참조영상이 모두 롱텀 참조영상인 경우에, 후보 예측단위의 움직임 벡터의 크기를 조절할 필요 없이 그대로 후보 움직임벡터로서 결정될 수 있다.
현재 예측단위의 참조영상 및 제1 후보 예측단위의 참조영상 중 어느 하나가 숏텀 참조영상이고 나머지 하나가 롱텀 참조영상인 경우에, 제1 후보 예측단위의 움직임 벡터를 참조하지 않도록 결정될 수 있다.
현재 예측단위의 참조영상과 제1 후보 예측단위의 참조영상이 모두 숏텀 참조영상인 경우에, 후보 예측단위의 움직임 벡터의 크기를 조절하여 후보 움직임벡터로서 결정될 수 있다.
영상데이터 복호화부(230)는, 후보블록별로 결정된 후보 움직임 벡터들을 포함하는 후보 움직임벡터 리스트를 결정할 수 있다. 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중에서 최적의 후보 움직임 벡터를 선택하여 참조 움직임 벡터를 결정하고, 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재블록의 움직임 벡터를 예측하여 결정할 수 있다.
영상데이터 복호화부(230)는, 수신한 현재 예측단위의 참조인덱스가 나타내는 POC에 따라 현재 예측단위의 참조영상을 결정할 수 있다. 참조영상이 롱텀 참조영상 또는 숏텀 참조영상인지 여부와 상관없이 참조인덱스는 POC를 나타내며 POC가 가리키는 영상을 참조영상으로 결정할 수 있다.
현재 예측단위의 움직임벡터가 참조영상 내에서 가리키는 참조 예측단위을 결정하고, 참조 예측단위과 현재 예측단위의 레지듀얼 데이터를 합성하여 현재 예측단위을 복원할 수 있다.
이에 따라 영상데이터 복호화부(230)는, 예측단위별로 움직임 보상을 수행한 결과 예측단위별로 복원하고 복원 예측단위들을 포함하는 현재영상을 복원할 수 있다. 이에 따라 영상들이 복원됨에 따라 영상시퀀스를 포함하는 비디오가 복원될 수 있다. 또한 복원된 예측단위 및 복원된 영상은 다른 예측단위 및 영상의 참조대상이 될 수 있다.
결국, 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 11 은 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 11에 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 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부(400)의 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 오프셋(SAO; Sample Adaptive Offset) 조정부(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 오프셋(SAO) 조정부(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.
특히, 움직임 추정부(420)는 예측단위 병합(PU Merging) 또는 AMVP를 위해서, 다른 예측단위의 움직임 벡터를 참조하여 현재 예측단위(파티션)의 움직임 벡터를 예측할 수 있다. 일 실시예에 따른 움직임 추정부(420)는, 도 1 내지 4b를 참조하여 전술한 움직임 벡터 예측 방식에 따라 움직임 벡터를 예측할 수 있다.
움직임 추정부(420)는, 후보 움직임벡터 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중에서 최적의 후보 움직임 벡터를 선택하여 참조 움직임 벡터를 결정하고, 참조 움직임 벡터를 이용하여 현재 예측단위의 움직임 벡터를 예측하고 결정할 수 있다. 움직임 추정부(420)는, 현재 예측단위의 참조 프레임(495) 내에서 현재블록의 움직임벡터가 가리키는 참조블록을 결정하고, 참조 예측단위과 현재 예측단위 간의 레지듀얼 데이터를 생성할 수 있다. 이에 따라 움직임 추정부(420)는, 예측단위별로 레지듀얼 데이터를 출력할 수 있다.
또한 움직임 보상부(425)도, 도 1 내지 4b를 참조하여 전술한 움직임 벡터 예측 방식에 따라 움직임 벡터를 예측하고, 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다.
움직임 보상부(425)는, 참조 프레임(495) 내에서 현재 예측단위의 움직임벡터가 가리키는 참조 예측단위를 결정하고, 참조 예측단위과 현재 예측단위의 레지듀얼 데이터를 합성하여 현재 예측단위를 복원할 수 있다.
이에 따라 움직임 보상부(425)는, 예측단위별로 움직임 보상을 수행한 결과 예측단위별로 복원하고 복원 예측단위들을 포함하는 현재영상을 복원할 수 있다. 복원된 예측단위 및 영상은 다른 예측단위 및 영상의 참조 대상이 될 수 있다.
도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부(500)의 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 오프셋(SAO) 조정부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 오프셋(SAO) 조정부(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 오프셋(SAO) 조정부(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.
특히, 움직임 보상부(560)는, 도 1 내지 4b를 참조하여 전술한 움직임 벡터 예측 방식에 따라 움직임 벡터를 예측할 수 있다. 움직임 보상부(560)는, 현재 예측단위의 참조인덱스에 따른 POC가 가리키는 참조 프레임(585)를 결정하고, 참조 프레임(585) 내에서 현재 예측단위의 움직임벡터가 가리키는 참조 예측단위를 결정하고, 참조 예측단위과 현재 예측단위의 레지듀얼 데이터를 합성하여 현재 예측단위를 복원할 수 있다.
이에 따라 움직임 보상부(560)는, 예측단위별로 움직임 보상을 수행한 결과 예측단위별로 복원하고 복원 예측단위들을 포함하는 복원영상을 생성할 수 있다. 복원된 예측단위 및 복원영상은 다른 예측단위 및 영상의 참조 대상이 될 수 있다.
도 14 는 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 예측 부호화의 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) 및 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640)가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640)는 최하위 심도의 부호화 단위이며 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.
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 15 은 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 16 은 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 예측 부호화를 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 예측 부호화가 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 17 는 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 예측 부호화를 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 예측 부호화가 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 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 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 예측 부호화를 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 예측 부호화를 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 예측 부호화를 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 18, 19 및 20는 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 1은, 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 예측 부호화가 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 21 은 표 1의 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.
도 21을 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환 단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환 단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
도 9 내지 21를 참조하여 전술된 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 부호화 기법에 따라, 트리 구조의 부호화 단위들마다 공간영역의 영상 데이터가 부호화되며, 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 복호화 기법에 따라 최대 부호화 단위마다 복호화가 수행되면서 공간 영역의 영상 데이터가 복원되어, 픽처 및 픽처 시퀀스인 비디오가 복원될 수 있다. 복원된 비디오는 재생 장치에 의해 재생되거나, 저장 매체에 저장되거나, 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
한편, 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.
설명의 편의를 위해 앞서 도 1 내지 21을 참조하여 전술된 움직임 벡터 예측 방법에 따른 비디오 부호화 방법은, '본 발명의 비디오 부호화 방법'으로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1 내지 21을 참조하여 전술된 움직임 벡터 예측 방법에 따른 비디오 복호화 방법은 '본 발명의 비디오 복호화 방법'으로 지칭한다
또한, 앞서 도 1 내지 21을 참조하여 전술된 인터 예측 장치(20), 비디오 부호화단(70), 비디오 복호화단(80), 비디오 부호화 장치(100) 또는 영상 부호화부(400)로 구성된 비디오 부호화 장치는, '본 발명의 비디오 부호화 장치'로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1 내지 21을 참조하여 전술된 인터 예측 장치(20), 비디오 복호화단(80), 비디오 복호화 장치(200) 또는 영상 복호화부(500)로 구성된 비디오 복호화 장치는, '본 발명의 비디오 복호화 장치'로 통칭한다.
일 실시예에 따른 프로그램이 저장되는 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체가 디스크(26000)인 실시예를 이하 상술한다.
도 22은 일 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크(26000)의 물리적 구조를 예시한다. 저장매체로서 전술된 디스크(26000)는, 하드드라이브, 시디롬(CD-ROM) 디스크, 블루레이(Blu-ray) 디스크, DVD 디스크일 수 있다. 디스크(26000)는 다수의 동심원의 트랙(tr)들로 구성되고, 트랙들은 둘레 방향에 따라 소정 개수의 섹터(Se)들로 분할된다. 상기 전술된 일 실시예에 따른 프로그램을 저장하는 디스크(26000) 중 특정 영역에, 전술된 양자화 파라미터 결정 방법, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 할당되어 저장될 수 있다.
전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램을 저장하는 저장매체를 이용하여 달성된 컴퓨터 시스템이 도 23를 참조하여 후술된다.
도 23는 디스크(26000)를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브(26800)를 도시한다. 컴퓨터 시스템(26700)은 디스크드라이브(26800)를 이용하여 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램을 디스크(26000)에 저장할 수 있다. 디스크(26000)에 저장된 프로그램을 컴퓨터 시스템(26700)상에서 실행하기 위해, 디스크 드라이브(26800)에 의해 디스크(26000)로부터 프로그램이 판독되고, 프로그램이 컴퓨터 시스템(26700)에게로 전송될 수 있다.
도 22 및 23에서 예시된 디스크(26000) 뿐만 아니라, 메모리 카드, 롬 카세트, SSD(Solid State Drive)에도 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
전술된 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용된 시스템이 후술된다.
도 24은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)(11000)의 전체적 구조를 도시한다. 통신시스템의 서비스 영역은 소정 크기의 셀들로 분할되고, 각 셀에 베이스 스테이션이 되는 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)이 설치된다.
컨텐트 공급 시스템(11000)은 다수의 독립 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터(12100), PDA(Personal Digital Assistant)(12200), 카메라(12300) 및 휴대폰(12500)과 같은 독립디바이스들이, 인터넷 서비스 공급자(11200), 통신망(11400), 및 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거쳐 인터넷(11100)에 연결된다.
그러나, 컨텐트 공급 시스템(11000)은 도 24에 도시된 구조에만 한정되는 것이 아니며, 디바이스들이 선택적으로 연결될 수 있다. 독립 디바이스들은 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거치지 않고 통신망(11400)에 직접 연결될 수도 있다.
비디오 카메라(12300)는 디지털 비디오 카메라와 같이 비디오 영상을 촬영할 수 있는 촬상 디바이스이다. 휴대폰(12500)은 PDC(Personal Digital Communications), CDMA(code division multiple access), W-CDMA(wideband code division multiple access), GSM(Global System for Mobile Communications), 및 PHS(Personal Handyphone System)방식과 같은 다양한 프로토콜들 중 적어도 하나의 통신방식을 채택할 수 있다.
비디오 카메라(12300)는 무선기지국(11900) 및 통신망(11400)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)에 연결될 수 있다. 스트리밍 서버(11300)는 사용자가 비디오 카메라(12300)를 사용하여 전송한 컨텐트를 실시간 방송으로 스트리밍 전송할 수 있다. 비디오 카메라(12300)로부터 수신된 컨텐트는 비디오 카메라(12300) 또는 스트리밍 서버(11300)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 카메라(12300)로 촬영된 비디오 데이터는 컴퓨터(12100)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다.
카메라(12600)로 촬영된 비디오 데이터도 컴퓨터(12100)를 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다. 카메라(12600)는 디지털 카메라와 같이 정지영상과 비디오 영상을 모두 촬영할 수 있는 촬상 장치이다. 카메라(12600)로부터 수신된 비디오 데이터는 카메라(12600) 또는 컴퓨터(12100)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 부호화 및 복호화를 위한 소프트웨어는 컴퓨터(12100)가 억세스할 수 있는 시디롬 디스크, 플로피디스크, 하드디스크 드라이브, SSD , 메모리 카드와 같은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다.
또한 휴대폰(12500)에 탑재된 카메라에 의해 비디오가 촬영된 경우, 비디오 데이터가 휴대폰(12500)으로부터 수신될 수 있다.
비디오 데이터는, 비디오 카메라(12300), 휴대폰(12500) 또는 카메라(12600)에 탑재된 LSI(Large scale integrated circuit) 시스템에 의해 부호화될 수 있다.
일 실시예에 따른 컨텐트 공급 시스템(11000)에서, 예를 들어 콘서트의 현장녹화 컨텐트와 같이, 사용자가 비디오 카메라(12300), 카메라(12600), 휴대폰(12500) 또는 다른 촬상 디바이스를 이용하여 녹화된 컨텐트가 부호화되고, 스트리밍 서버(11300)로 전송된다. 스트리밍 서버(11300)는 컨텐트 데이터를 요청한 다른 클라이언트들에게 컨텐트 데이터를 스트리밍 전송할 수 있다.
클라이언트들은 부호화된 컨텐트 데이터를 복호화할 수 있는 디바이스이며, 예를 들어 컴퓨터(12100), PDA(12200), 비디오 카메라(12300) 또는 휴대폰(12500)일 수 있다. 따라서, 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 재생할 수 있도록 한다. 또한 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 실시간으로 복호화하고 재생할 수 있도록 하여, 개인방송(personal broadcasting)이 가능하게 한다.
컨텐트 공급 시스템(11000)에 포함된 독립 디바이스들의 부호화 동작 및 복호화 동작에 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 적용될 수 있다.
도 25 및 26을 참조하여 컨텐트 공급 시스템(11000) 중 휴대폰(12500)의 일 실시예가 상세히 후술된다.
도 25은, 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰(12500)의 외부 구조를 도시한다. 휴대폰(12500)은 기능이 제한되어 있지 않고 응용 프로그램을 통해 상당 부분의 기능을 변경하거나 확장할 수 있는 스마트폰일 수 있다.
휴대폰(12500)은, 무선기지국(12000)과 RF신호를 교환하기 위한 내장 안테나(12510)을 포함하고, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상들 또는 안테나(12510)에 의해 수신되어 복호화된 영상들을 디스플레이하기 위한 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes)화면 같은 디스플레이화면(12520)를 포함한다. 스마트폰(12510)은 제어버튼, 터치패널을 포함하는 동작 패널(12540)를 포함한다. 디스플레이화면(12520)이 터치스크린인 경우, 동작 패널(12540)은 디스플레이화면(12520)의 터치감지패널을 더 포함한다. 스마트폰(12510)은 음성, 음향을 출력하기 위한 스피커(12580) 또는 다른 형태의 음향출력부와, 음성, 음향이 입력되는 마이크로폰(12550) 또는 다른 형태의 음향입력부를 포함한다. 스마트폰(12510)은 비디오 및 정지영상을 촬영하기 위한 CCD 카메라와 같은 카메라(12530)를 더 포함한다. 또한, 스마트폰(12510)은 카메라(12530)에 의해 촬영되거나 이메일(E-mail)로 수신되거나 다른 형태로 획득된 비디오나 정지영상들과 같이, 부호화되거나 복호화된 데이터를 저장하기 위한 저장매체(12570); 그리고 저장매체(12570)를 휴대폰(12500)에 장착하기 위한 슬롯(12560)을 포함할 수 있다. 저장매체(12570)는 SD카드 또는 플라스틱 케이스에 내장된 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)와 같은 다른 형태의 플래쉬 메모리일 수 있다.
도 26은 휴대폰(12500)의 내부 구조를 도시한다. 디스플레이화면(12520) 및 동작 패널(12540)로 구성된 휴대폰(12500)의 각 파트를 조직적으로 제어하기 위해, 전력공급회로(12700), 동작입력제어부(12640), 영상부호화부(12720), 카메라 인터페이스(12630), LCD제어부(12620), 영상복호화부(12690), 멀티플렉서/디멀티플렉서(multiplexer/demultiplexer)(12680), 기록/판독부(12670), 변조/복조(modulation/demodulation)부(12660) 및 음향처리부(12650)가, 동기화 버스(12730)를 통해 중앙제어부(12710)에 연결된다.
사용자가 전원 버튼을 동작하여 '전원꺼짐' 상태에서 '전원켜짐' 상태로 설정하면, 전력공급회로(12700)는 배터리팩으로부터 휴대폰(12500)의 각 파트에 전력을 공급함으로써, 휴대폰(12500)가 동작 모드로 셋팅될 수 있다.
중앙제어부(12710)는 CPU, ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함한다.
휴대폰(12500)이 외부로 통신데이터를 송신하는 과정에서는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 휴대폰(12500)에서 디지털 신호가 생성된다, 예를 들어, 음향처리부(12650)에서는 디지털 음향신호가 생성되고, 영상 부호화부(12720)에서는 디지털 영상신호가 생성되며, 동작 패널(12540) 및 동작 입력제어부(12640)를 통해 메시지의 텍스트 데이터가 생성될 수 있다. 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 디지털 신호가 변조/복조부(12660)에게 전달되면, 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 변조하고, 통신회로(12610)는 대역변조된 디지털 음향신호에 대해 D/A변환(Digital-Analog conversion) 및 주파수변환(frequency conversion) 처리를 수행한다. 통신회로(12610)로부터 출력된 송신신호는 안테나(12510)를 통해 음성통신기지국 또는 무선기지국(12000)으로 송출될 수 있다.
예를 들어, 휴대폰(12500)이 통화 모드일 때 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 음향처리부(12650)에서 디지털 음향신호로 변환된다. 생성된 디지털 음향신호는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 거쳐 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
데이터통신 모드에서 이메일과 같은 텍스트 메시지가 전송되는 경우, 동작 패널(12540)을 이용하여 메시지의 텍스트 데이터가 입력되고, 텍스트 데이터가 동작 입력제어부(12640)를 통해 중앙제어부(12610)로 전송된다. 중앙제어부(12610)의 제어에 따라, 텍스트 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)에게로 송출된다.
데이터통신 모드에서 영상 데이터를 전송하기 위해, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터가 카메라 인터페이스(12630)를 통해 영상부호화부(12720)로 제공된다. 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터는 카메라 인터페이스(12630) 및 LCD제어부(12620)를 통해 디스플레이화면(12520)에 곧바로 디스플레이될 수 있다.
영상부호화부(12720)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상부호화부(12720)는, 카메라(12530)로부터 제공된 영상 데이터를, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방식에 따라 부호화하여, 압축 부호화된 영상 데이터로 변환하고, 부호화된 영상 데이터를 다중화/역다중화부(12680)로 출력할 수 있다. 카메라(12530)의 녹화 중에 휴대폰(12500)의 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호도 음향처리부(12650)를 거쳐 디지털 음향데이터로 변환되고, 디지털 음향데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달될 수 있다.
다중화/역다중화부(12680)는 음향처리부(12650)로부터 제공된 음향데이터와 함께 영상부호화부(12720)로부터 제공된 부호화된 영상 데이터를 다중화한다. 다중화된 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
휴대폰(12500)이 외부로부터 통신데이터를 수신하는 과정에서는, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 주파수복원(frequency recovery) 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 신호를 변환한다. 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 복조한다. 대역복조된 디지털 신호는 종류에 따라 비디오 복호화부(12690), 음향처리부(12650) 또는 LCD제어부(12620)로 전달된다.
휴대폰(12500)은 통화 모드일 때, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 증폭하고 주파수변환 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 음향 신호를 생성한다. 수신된 디지털 음향 신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 변조/복조부(12660) 및 음향처리부(12650)를 거쳐 아날로그 음향 신호로 변환되고, 아날로그 음향 신호가 스피커(12580)를 통해 출력된다.
데이터통신 모드에서 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 데이터가 수신되는 경우, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)으로부터 수신된 신호는 변조/복조부(12660)의 처리결과 다중화된 데이터를 출력하고, 다중화된 데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달된다.
안테나(12510)를 통해 수신한 다중화된 데이터를 복호화하기 위해, 다중화/역다중화부(12680)는 다중화된 데이터를 역다중화하여 부호화된 비디오 데이터스트림과 부호화된 오디오 데이터스트림을 분리한다. 동기화 버스(12730)에 의해, 부호화된 비디오 데이터스트림은 비디오 복호화부(12690)로 제공되고, 부호화된 오디오 데이터스트림은 음향처리부(12650)로 제공된다.
영상복호화부(12690)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 복호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상복호화부(12690)는 전술된 본 발명의 비디오 복호화 방법을 이용하여, 부호화된 비디오 데이터를 복호화하여 복원된 비디오 데이터를 생성하고, 복원된 비디오 데이터를 LCD제어부(12620)를 거쳐 디스플레이화면(12520)에게 복원된 비디오 데이터를 제공할 수 있다.
이에 따라 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 비디오 데이터가 디스플레이화면(12520)에서 디스플레이될 수 있다. 이와 동시에 음향처리부(12650)도 오디오 데이터를 아날로그 음향 신호로 변환하고, 아날로그 음향 신호를 스피커(12580)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일에 포함된 오디오 데이터도 스피커(12580)에서 재생될 수 있다.
휴대폰(12500) 또는 다른 형태의 통신단말기는 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함하는 송수신 단말기이거나, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치만을 포함하는 송신단말기이거나, 본 발명의 비디오 복호화 장치만을 포함하는 수신단말기일 수 있다.
본 발명의 통신시스템은 도 24를 참조하여 전술한 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 27은 본 발명에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다. 도 27의 일 실시예에 따른 디지털 방송 시스템은, 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하여, 위성 또는 지상파 네트워크를 통해 전송되는 디지털 방송을 수신할 수 있다.
구체적으로 보면, 방송국(12890)은 전파를 통해 비디오 데이터스트림을 통신위성 또는 방송위성(12900)으로 전송한다. 방송위성(12900)은 방송신호를 전송하고, 방송신호는 가정에 있는 안테나(12860)에 의해 위성방송수신기로 수신된다. 각 가정에서, 부호화된 비디오스트림은 TV수신기(12810), 셋탑박스(set-top box)(12870) 또는 다른 디바이스에 의해 복호화되어 재생될 수 있다.
재생장치(12830)에서 본 발명의 비디오 복호화 장치가 구현됨으로써, 재생장치(12830)가 디스크 및 메모리 카드와 같은 저장매체(12820)에 기록된 부호화된 비디오스트림을 판독하여 복호화할 수 있다. 이에 따라 복원된 비디오 신호는 예를 들어 모니터(12840)에서 재생될 수 있다.
위성/지상파 방송을 위한 안테나(12860) 또는 케이블TV 수신을 위한 케이블 안테나(12850)에 연결된 셋탑박스(12870)에도, 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수 있다. 셋탑박스(12870)의 출력데이터도 TV모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
다른 예로, 셋탑박스(12870) 대신에 TV수신기(12810) 자체에 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수도 있다.
적절한 안테나(12910)를 구비한 자동차(12920)가 위성(12800) 또는 무선기지국(11700)으로부터 송출되는 신호를 수신할 수도 있다. 자동차(12920)에 탑재된 자동차 네비게이션 시스템(12930)의 디스플레이 화면에 복호화된 비디오가 재생될 수 있다.
비디오 신호는, 본 발명의 비디오 부호화 장치에 의해 부호화되어 저장매체에 기록되어 저장될 수 있다. 구체적으로 보면, DVD 레코더에 의해 영상 신호가 DVD디스크(12960)에 저장되거나, 하드디스크 레코더(12950)에 의해 하드디스크에 영상 신호가 저장될 수 있다. 다른 예로, 비디오 신호는 SD카드(12970)에 저장될 수도 있다. 하드디스크 레코더(12950)가 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 복호화 장치를 구비하면, DVD디스크(12960), SD카드(12970) 또는 다른 형태의 저장매체에 기록된 비디오 신호가 모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
자동차 네비게이션 시스템(12930)은 도 24의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(12100) 및 TV수신기(12810)도, 도 24의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
본 발명의 클라우드 컴퓨팅 시스템은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100), 사용자 DB(14100), 컴퓨팅 자원(14200) 및 사용자 단말기를 포함하여 이루어질 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 시스템은, 사용자 단말기의 요청에 따라 인터넷과 같은 정보 통신망을 통해 컴퓨팅 자원의 온 디맨드 아웃소싱 서비스를 제공한다. 클라우드 컴퓨팅 환경에서, 서비스 제공자는 서로 다른 물리적인 위치에 존재하는 데이터 센터의 컴퓨팅 자원를 가상화 기술로 통합하여 사용자들에게 필요로 하는 서비스를 제공한다. 서비스 사용자는 어플리케이션(Application), 스토리지(Storage), 운영체제(OS), 보안(Security) 등의 컴퓨팅 자원을 각 사용자 소유의 단말에 설치하여 사용하는 것이 아니라, 가상화 기술을 통해 생성된 가상 공간상의 서비스를 원하는 시점에 원하는 만큼 골라서 사용할 수 있다.
특정 서비스 사용자의 사용자 단말기는 인터넷 및 이동통신망을 포함하는 정보통신망을 통해 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)에 접속한다. 사용자 단말기들은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)로부터 클라우드 컴퓨팅 서비스 특히, 동영상 재생 서비스를 제공받을 수 있다. 사용자 단말기는 데스트탑 PC(14300), 스마트TV(14400), 스마트폰(14500), 노트북(14600), PMP(Portable Multimedia Player)(14700), 태블릿 PC(14800) 등, 인터넷 접속이 가능한 모든 전자 기기가 될 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 클라우드 망에 분산되어 있는 다수의 컴퓨팅 자원(14200)을 통합하여 사용자 단말기에게 제공할 수 있다. 다수의 컴퓨팅 자원(14200)은 여러가지 데이터 서비스를 포함하며, 사용자 단말기로부터 업로드된 데이터를 포함할 수 있다. 이런 식으로 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 여러 곳에 분산되어 있는 동영상 데이터베이스를 가상화 기술로 통합하여 사용자 단말기가 요구하는 서비스를 제공한다.
사용자 DB(14100)에는 클라우드 컴퓨팅 서비스에 가입되어 있는 사용자 정보가 저장된다. 여기서, 사용자 정보는 로그인 정보와, 주소, 이름 등 개인 신용 정보를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 정보는 동영상의 인덱스(Index)를 포함할 수 있다. 여기서, 인덱스는 재생을 완료한 동영상 목록과, 재생 중인 동영상 목록과, 재생 중인 동영상의 정지 시점 등을 포함할 수 있다.
사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 정보는, 사용자 디바이스들 간에 공유될 수 있다. 따라서 예를 들어 노트북(14600)으로부터 재생 요청되어 노트북(14600)에게 소정 동영상 서비스를 제공한 경우, 사용자 DB(14100)에 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리가 저장된다. 스마트폰(14500)으로부터 동일한 동영상 서비스의 재생 요청이 수신되는 경우, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)을 참조하여 소정 동영상 서비스를 찾아서 재생한다. 스마트폰(14500)이 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)를 통해 동영상 데이터스트림을 수신하는 경우, 동영상 데이터스트림을 복호화하여 비디오를 재생하는 동작은, 앞서 도 21을 참조하여 전술한 휴대폰(12500)의 동작과 유사하다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)에 저장된 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리를 참조할 수도 있다. 예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로부터 사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 재생 요청을 수신한다. 동영상이 그 전에 재생 중이었던 것이면, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로의 선택에 따라 처음부터 재생하거나, 이전 정지 시점부터 재생하느냐에 따라 스트리밍 방법이 달라진다. 예를 들어, 사용자 단말기가 처음부터 재생하도록 요청한 경우에는 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 첫 프레임부터 스트리밍 전송한다. 반면, 단말기가 이전 정지시점부터 이어서 재생하도록 요청한 경우에는, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 정지시점의 프레임부터 스트리밍 전송한다.
이 때 사용자 단말기는, 도 1 내지 23을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 복호화 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로, 사용자 단말기는, 도 1 내지 23을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말기는, 도 1 내지 23을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함할 수도 있다.
도 1 내지 21을 참조하여 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법, 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 활용되는 다양한 실시예들이 도 22 내지 도 28에서 전술되었다. 하지만, 도 1 내지 21을 참조하여 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 저장매체에 저장되거나 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 디바이스에서 구현되는 다양한 실시예들은, 도 22 내지 도 28의 실시예들에 한정되지 않는다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 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 (4)

  1. 영상 디코딩 방법에 있어서,
    현재 영상보다 먼저 복원된 영상 내에서 현재블록과 동일한 위치의 콜로케이티드 블록(Collocated Block)을 결정하는 단계;
    상기 콜로케이티드 블록의 참조 영상 및 상기 현재블록의 참조 영상 중 하나가 롱텀 참조영상일 때, 상기 콜로케이티드 블록의 움직임벡터가 사용불가임을 결정하는 단계;
    상기 콜로케이티드 블록의 참조 영상 및 상기 현재블록의 참조 영상이 모두 롱텀 참조영상일 때, 상기 콜로케이티드 블록의 움직임벡터를 스케일링(scaling)하지 않고 시간적 움직임벡터 예측 후보를 획득하는 단계;
    상기 현재블록의 참조 영상 및 상기 콜로케이티드 블록의 참조 영상이 모두 숏텀 참조영상(Short-term reference picture)일 때, 상기 콜로케이티드 블록의 움직임 벡터를 스케일링하여 상기 시간적 움직임벡터 예측 후보를 획득하는 단계; 및
    상기 시간적 움직임벡터 예측 후보를 포함하는 움직임벡터 예측 후보들 중에서 상기 현재블록의 움직임 벡터 예측을 결정하는 단계; 및
    상기 움직임벡터 예측을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 현재 영상은 복수의 최대부호화 단위로 분할되고, 상기 최대부호화 단위는 분할정보에 따라 현재 심도와 하위 심도 중 적어도 하나를 포함하는 심도의 부호화 단위로 계층적으로 분할되고,
    상기 분할정보가 현재 심도에서 분할됨을 나타낼 때, 상기 현재 심도의 부호화 단위는 이웃 부호화 단위들과 독립적으로 정사각형인 하위 심도의 부호화 단위들로 4분할되고,
    상기 분할정보가 상기 현재 심도에서 분할되지 않음을 나타낼 때, 현재 예측단위를 포함하는 하나 이상의 예측단위는 상기 현재 심도의 부호화 단위에 기반하여 획득되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
    　
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 후보 움직임 벡터를 후보 움직임벡터 리스트에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
    　
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 콜로케이티드 블록의 참조 영상 및 상기 현재블록의 참조 영상 중 어느 하나가 롱텀 참조 영상일 때, 상기 콜로케이티드 블록을 참조불능 상태로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.　
  4. 영상 디코딩 장치에 있어서,
    움직임벡터 예측 후보들 중에서 현재블록의 움직임벡터 예측을 결정하고, 상기 움직임벡터 예측을 이용하여 상기 현재블록의 움직임 벡터를 생성하기 위한 프로세서를 포함하고,
    상기 프로세서는, 현재 영상보다 먼저 복원된 영상 내에서 상기 현재블록과 동일한 위치의 콜로케이티드 블록(Collocated Block)을 결정하고,
    상기 콜로케이티드 블록의 참조 영상 및 상기 현재블록의 참조 영상이 모두 롱텀 참조영상일 때, 상기 콜로케이티드 블록의 움직임벡터를 스케일링(scaling)하지 않고 시간적 움직임벡터 예측 후보를 획득하고,
    상기 콜로케이티드 블록의 참조 영상 및 상기 현재블록의 참조 영상 중 하나가 롱텀 참조영상일 때, 상기 콜로케이티드 블록의 움직임벡터가 사용불가임을 결정하고,
    상기 현재블록의 참조 영상 및 상기 콜로케이티드 블록의 참조 영상이 모두 숏텀 참조영상(Short-term reference picture)일 때, 상기 콜로케이티드 블록의 움직임 벡터를 스케일링하여 상기 시간적 움직임벡터 예측 후보를 획득하고,
    상기 시간적 움직임벡터 예측 후보를 포함하는 상기 움직임벡터 예측 후보들 중에서 상기 현재블록의 움직임 벡터 예측을 결정하고,
    상기 현재 영상은 복수의 최대부호화 단위로 분할되고, 상기 최대부호화 단위는 분할정보에 따라 현재 심도와 하위 심도 중 적어도 하나를 포함하는 심도의 부호화 단위로 계층적으로 분할되고,
    상기 분할정보가 현재 심도에서 분할됨을 나타낼 때, 상기 현재 심도의 부호화 단위는 이웃 부호화 단위들과 독립적으로 정사각형인 하위 심도의 부호화 단위들로 4분할되고,
    상기 분할정보가 상기 현재 심도에서 분할되지 않음을 나타낼 때, 현재 예측단위를 포함하는 하나 이상의 예측단위는 상기 현재 심도의 부호화 단위에 기반하여 획득되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 장치.
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