KR101676790B1 - 트리 구조 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법과 그 장치 및 복호화 방법과 그 장치 - Google Patents

트리 구조 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법과 그 장치 및 복호화 방법과 그 장치 Download PDF

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Abstract

부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방식이 개시된다. 본 발명에 따르면 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다.

Description

트리 구조 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법과 그 장치 및 복호화 방법과 그 장치{Method and apparatus for video encoding with deblocking filtering based on tree-structured data unit, and method and apparatus for video decoding with the same}
본 발명은 비디오의 부호화 및 복호화에 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.
매크로 블록에 기초한 예측 부호화 방식은 블록들간 경계에서 픽셀값의 불연속으로 인해 블록킹 효과(blocking effect)를 유발할 수 있다. 따라서, 비디오 코덱에서는 비디오 압축률을 향상시키고 복원 영상의 화질을 향상시키기 위해 디블록킹 필터링을 수행한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 트리 구조 부호화 단위에 기초하여 부호화되는 비디오에서 부호화 단위의 경계 영역에서 발생하는 블록킹 효과를 감소시키는 디블록킹 필터링을 수행하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법은 하나의 픽처를 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위로 분할하는 단계; 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 상기 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하는 단계; 상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하는 단계; 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법은 수신된 비트스트림을 파싱하여, 현재 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 상기 최대 부호화 단위의 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출하는 단계; 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위별로 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하고 부호화된 영상 데이터를 복호화하는 단계; 상기 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 상기 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하는 단계; 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 장치는 하나의 픽처를 부호화하기 위한 분할된 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위들에 있어서, 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 상기 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하는 부호화 단위 결정부; 상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행하는 디블록킹부 필터링부; 및 상기 디블록킹 필터링에 대한 정보를 부호화하여, 상기 픽처의 부호화 데이터 및 상기 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보와 함께 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치는 수신된 비트스트림을 파싱하여, 현재 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 상기 최대 부호화 단위의 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출하는 수신 및 추출부; 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위별로 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하고 부호화된 영상 데이터를 복호화하는 복호화부; 및 상기 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 상기 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행하는 디블록킹 필터링부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 트리 구조 부호화 단위에 기초하여 압축 복원된 비디오로부터 블록킹 효과를 제거함으로써 압축 복원된 비디오의 품질을 크게 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2은 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 최대 부호화 단위들, 각 최대 부호화 단위를 세분한 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 각 부호화 단위를 세분한 예측 단위 및 변환 단위를 포함하는 데이터 단위들을 도시한다.
도 15 내지 도 17은, 각각 도 14의 데이터 단위들에 대해서 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계를 기초로 결정된 필터링 경계를 도시한다.
도 18은 도 17의 필터링 경계를 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링을 설명하기 위한 필터링 경계에 위치한 픽셀들을 도시한 것이다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α 및 β를 결정하기 위한 참조 테이블이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α에 대해서 설정되는 오프셋값 설정 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라서 디블록킹 필터링 과정에 이용되는 소정의 중간값(tc)를 결정하는데 이용되는 참조 테이블이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 부호화 방법의 플로우차트이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹을 수행하는 비디오 부호화 장치(100)(이하, '비디오 부호화 장치(100)'이라 한다.)는, 부호화 단위 결정부(110), 디블록킹 필터링부(130) 및 전송부(120)를 포함한다.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 비디오의 하나의 픽처의 영상 데이터를 입력받아, 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위로 분할한다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 8보다 큰 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 각각의 최대 부호화 단위마다, 공간적으로 분할된 영역별로 계층적 구조의 부호화 단위들을 결정한다. 최대 부호화 단위의 계층적 구조의 부호화 단위들은, 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 기초하여 표현된다. 바람직하게는, 트리 구조에 따른 부호화 단위들은, 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.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 심도별 부호화 단위들을 각각 부호화하고, 영역별로 상위 심도 및 하위 심도의 부호화 단위에 대한 부호화 결과를 비교하여 최적의 부호화 결과를 출력하는 부호화 단위 및 해당 심도인 부호화 심도를 결정할 수 있다. 또한, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
따라서 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 독립적으로 결정된 부호화 심도의 부호화 단위들로 구성된 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정할 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 부호화 심도의 부호화 단위를 결정하는 과정에서 예측 부호화를 수행한다. 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 부호화 심도의 부호화 단위가 최적의 부호화 결과를 출력하기 위한 예측 부호화가 수행되는 데이터 단위인 예측 단위 또는 파티션을 결정할 수 있다. 예를 들어 크기 2N x 2N의 부호화 단위에 대한 파티션 타입은, 크기 2N x 2N, 2N x N, N x 2N 및 N x N의 파티션들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 부호화 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. 또한 파티션 타입의 예측 모드는, 인터 모드, 인트라 모드, 스킵 모드 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 부호화 단위가 최대 부호화 단위로부터 계층적으로 분할되는 횟수에 따르는 지표이며, 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.
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.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 13을 참조하여 상세히 후술한다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(130)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다. 예를 들어, 디블로킹 필터링부(130)는 후술되는 바와 같이 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위가 결정되면, 이들 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 크기 등을 기준으로 소정 크기 이상을 갖는 데이터 단위의 경계를 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계로 결정하고, 필터링 경계에 인접한 픽셀값들에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다..
일 실시예에 따른 전송부(120)는, 디블록킹 필터링부(130)에 의해 결정된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 부호화하여, 픽처의 부호화된 데이터 및 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보와 함께 전송할 수 있다. 디블록킹 필터링에 대한 정보는, 트리 구조에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 등의 데이터 단위가 갖는 경계들 중 디블록킹 필터링이 수행되는 데이터 단위를 결정하기 위한 데이터 단위 크기와 같은 필터링 경계 결정 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전송부(120)는, 디블록킹 필터링에 대한 정보를 픽처의 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)에 삽입하여 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링을 위한 필터링 경계의 결정 및 디블록킹 필터링 과정에 대해서는, 도 14 내지 도 24를 참조하여 후술한다.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 크기가 16x16 또는 8x8로 고정되어 있는 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 부호화 단위 결정부(110)는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 비디오에 대한 최종적인 압축 효율이 증대될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 통해, 디블록킹 필터링이 수행된 참조 픽처를 이용함으로써 원본 픽처와의 오차를 감소시키는 예측 부호화가 수행될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치(200)(이하, '비디오 복호화 장치(200)'이라 한다.)는, 수신 및 추출부(210), 복호화부(220) 및 디블록킹 필터링부(230)를 포함한다.
일 실시예에 따른 수신 및 추출부(210)는, 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱하여, 최대 부호화 단위별로, 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출한다. 일 실시예에 따른 수신 및 추출부(210)는, 디블록킹 필터링에 대한 정보를 픽처의 SPS 또는 PPS로부터 추출할 수도 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(220)는, 수신 및 추출부(210)에 의해 추출된 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터를 복호화한다.
일 실시예에 따른 복호화부(220)는, 최대 부호화 단위별 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 최대 부호화 단위 내에 포함되는 부호화 심도의 부호화 단위 및 해당 부호화 단위의 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(220)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 결정된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화함으로써, 최대 부호화 단위의 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다.
복호화부(220)에 의해 복호화된 영상 데이터 및, 수신 및 추출부(210)에 의해 추출된 디블록킹 필터링에 대한 정보가 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(230)에 입력된다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(230)는 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(230)를 통해 디블록킹필터링이 수행된 참조 픽처를 참조하여, 다음 픽처에 대한 예측 복호화가 수행되므로, 복원 영상과 원본 영상 간의 오차가 감소할 수 있다.
도 3은 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 예측 단위들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 예측 단위들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 예측 단위들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 예측 단위들로 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 3에 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 반영하기 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. 또한, 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 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 대응될 수 있다. 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)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 역주파수변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블록킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)의 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수변환부(430) 및 양자화부(440), 역양자화부(460), 역주파수변환부(470), 디블록킹부(480) 및 루프 필터링부(490)는 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 고려하여 동작할 수 있다.
특히, 디블록킹 필터링부(480)는 부호화 단위의 최대 크기 및 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 비디오 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 비디오 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역주파수변환부(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 디블록킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블록킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화부(220)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 동작들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 상응하므로, 영상 복호화부(500)의 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 역주파수변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블록킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 디블록킹부(570)는 파싱된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다. 디블록킹 필터링에 관한 구체적인 동작은 도 14 이하에서 후술한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(100)는 영상 특성을 고려하기 위해 영역별로 독립적으로 결정된 트리 구조에 따른 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 5인 경우를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 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 부분적 데이터 단위인 예측 단위(또는 파티션)가 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위로서, 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)의 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)일 수 있다. 반대로 보면, 부호화 단위는 예측 단위들(610, 612, 614, 616)을 포함하는 최소 크기의 정사각형의 데이터 단위일 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)일 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)일 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)일 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 크기 4x4의 부호화 단위(650)의 예측 단위는, 크기 4x4의 파티션(650), 크기 4x2의 파티션들(652), 크기 2x4의 파티션들(654), 크기 2x2의 파티션들(656)일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(110)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, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 포함된다. 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 수 있다. 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 예측 단위가 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7은 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 주파수변환을 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 주파수변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 모드 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 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 위해 예측 단위(파티션)로서, 현재 부호화 단위가 분할된 타입에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 심도 0 및 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806), 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 예측 단위로 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806) 및 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 부호화 단위의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 예측 단위가 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 주파수변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 인트라 모드의 제 1 크기(822) 및 제 2 크기(824), 인터 모드의 제 1 크기(826) 및 제 2 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 수신 및 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하고, 복호화부(220)가 이 정보(800, 810, 820)를 복호화에 이용할 수 있다.
도 9는 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. 부호화 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되는 것은 아니다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 예측 단위, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 네 개의 N_0xN_0 크기의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 예측 단위에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 예측 단위에 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 중, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위마다 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 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 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 해당 심도의 예측 단위는 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 수신 및 추출부(210)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(900)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 해당 부호화 단위의 부호화된 데이터를 복호화할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위 그룹(1010)은, 현재 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 트리 구조에 따른 부호화 단위들이다. 예측 단위 그룹(1060)은 부호화 단위 그룹(1010) 중 각각의 부호화 심도의 부호화 단위의 예측 단위들이며, 변환 단위 그룹(1070)은 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
부호화 단위 그룹(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 심도 1의 부호화 단위들(1012, 1054), 심도 2의 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052), 심도 3의 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048), 심도 4의 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)를 포함한다.
예측 단위들(1060) 중 일부(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 각각의 부호화 단위가 분할된 타입이다. 즉, 예측 단위(1014, 1022, 1050, 1054)는 2NxN의 파티션 타입이며, 예측 단위(1016, 1048, 1052)는 Nx2N의 파티션 타입, 예측 단위(1032)는 NxN의 파티션 타입이다. 즉, 예측 단위는 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수변환 또는 역주파수변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 해당 부호화 단위의 예측 단위와 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 하나의 부호화 단위의 변환 단위 및 예측 단위는 각각 독립적으로 결정된다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 주파수변환/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 이용될 수 있는 부호화 모드 정보의 일례를 도시한다.
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 전송부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 수신 및 추출부(210)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 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 더 이상 분할되지 않는 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보가 1이라면 하위 심도로 한 단계 더 분할되므로, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드 정보는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입 정보에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN과, 부호화 단위의 높이 또는 너비가 높이 또는 너비가 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 크기 정보는, 변환 단위 분할 정보에 따라 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기 2Nx2N이 현재 부호화 단위의 크기로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 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 모드 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 할당된 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위에 할당된 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 예측 부호화하기 위해, 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 데이터를 검색함으로써, 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13은 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 예측 단위의 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.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 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 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 최대 부호화 단위들, 각 최대 부호화 단위를 세분한 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 각 부호화 단위를 세분한 예측 단위 및 변환 단위를 포함하는 데이터 단위들을 도시한다. 즉, 도 14는 전술한 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같은 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위를 전부 포함하는 데이터 단위들을 오버래핑하여 하나로 표시한 것이다. 도 14에서, 최대 부호화 단위의 크기는 32x32으로 가정하며, 부호화 심도의 부호화 단위들은 실선으로 도시되며, 부호화 심도의 부호화 단위가 분할된 형태의 예측 단위 및 변환 단위는 부호화 단위 내에 점선으로 도시된다. 또한, 트리 구조의 부호화 단위의 부호화 심도는 0, 1, 2이며, 최대 심도는 3으로 설정된 것으로 가정한다.
도 14를 참조하면, 데이터 단위 그룹(1400)은, 크기 32x32의 9개의 최대 부호화 단위들의 부호화 심도의 부호화 단위들을 포함하고 있다. 전술한 바와 같이 최대 부호화 단위마다, 심도에 따라 구별되는 계층적인 구조의 부호화 단위들을 이용하여 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정되는 한편, 각 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 최적의 예측 단위 및 변환 단위가 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(120)는 도 14에 도시된 바와 같은 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정한다.
구체적으로, 디블록킹 필터링부(120)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계에 기초하여 필터링 경계를 결정할 수 있다. 다시 말해서, 도 14를 참조하면, 현재 픽처가 32x32 크기의 최대 부호화 단위로 분할되고, 각 최대 부호화 단위는 다시 심도에 따라 구별되는 계층적인 구조의 부호화 단위들로 분할되며, 각 부호화 단위는 다시 예측 및 변환을 위해 심도별 부호화 단위보다 더 작은 크기의 예측 단위 및 변환 단위로 분할된다고 하였을 때, 이러한 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 각각이 갖는 경계들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정할 수 있다.
도 15 내지 도 17은, 각각 도 14의 데이터 단위들에 대해서 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계를 기초로 결정된 필터링 경계를 도시한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 도 14의 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들이 결정되면, 디블록킹 필터링부(120)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 각각의 경계들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정할 수 있다. 예를 들어, 디블록킹 필터링부(120)는 도 15에 도시된 바와 같이 32x32 이상의 크기를 갖는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들의 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정하거나, 도 16에 도시된 바와 같이 16x16 이상의 크기를 갖는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들의 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정하거나, 도 17에 도시된 바와 같이 8x8 이상의 크기를 갖는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들의 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정할 수 있다. 이와 같이, 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계만을 디블록킹 필터링이 수행되는 필터링 경계로 결정하면, 동일한 분할 형태에 대해서도 필터링이 수행되는 필터링 경계는 변화된다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이 32x32 이상의 크기를 갖는 데이터 단위의 경계에 대해서만 디블록킹 필터링이 수행된다고 가정하였을 때, 32x32 크기의 최대 부호화 단위(1510)를 분할한 부호화 단위, 변환 단위 및 분할 단위의 경계들 중 32x32 크기의 최대 부호화 단위(1510)와 중복되는 경계 부분은 제외하고 내부 경계는 필터링 경계로 고려되지 않는다. 이에 반하여, 도 16에 도시된 바와 같이 16x16 이상의 크기를 갖는 데이터 단위의 경계에 대해서만 디블록킹 필터링이 수행되는 경우에는, 도 15의 최대 부호화 단위(1510)에 대응되는 최대 부호화 단위(1610)를 분할한 부호화 단위들(1611 내지 1614)이 갖는 내부 경계 역시 필터링 경계로 결정된다.
한편, 디블록킹 필터링부(120)는 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계라도 프레임 경계에 해당하는 경우에는 해당 경계를 필터링 경계로 결정하지 않는다. 즉, 픽처의 가장자리에 해당하는 최외곽의 경계에 대해서는 본 발명의 실시예에 따른 디블록킹 필터링이 수행되지 않는다.
도 18은 도 17의 필터링 경계를 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
디블록킹 필터링부(120)는 소정 크기 이상의 데이터 단위의 경계를 기준으로 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계가 결정되면, 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정한다.
이하 도 18의 수평 방향 필터링 경계(1810) 및 수직 방향 필터링 경계(1820)와 같은 필터링 경계를 기준으로 디블록킹 필터링을 수행하는 과정을 설명한다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링을 설명하기 위한 필터링 경계에 위치한 픽셀들을 도시한 것이다.
도 19a를 참조하면, 수평 방향 필터링 경계를 기준으로 디블록킹 필터링을 적용하기 전의 수평 방향 필터링 경계의 상측 및 하측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0 내지 p4 및 q0 내지 q4(1910)로 정의한다. 또한, 디블록킹 필터링을 적용한 후 수평 방향 필터링 경계의 상측 및 하측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0' 내지 p4' 및 q0' 내지 q4'(1920)로 정의한다. 유사하게 도 19b를 참조하면 수직 방향 필터링 경계를 기준으로 디블록킹 필터링을 적용하기 전의 수직 방향 필터링 경계의 좌측 및 우측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0 내지 p4 및 q0 내지 q4(1930)로 정의한다. 또한, 디블록킹 필터링을 적용한 후 수직 방향 필터링 경계의 좌측 및 우측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0' 내지 p4' 및 q0' 내지 q4'(1940)로 정의한다. 수평 방향 및 수직 방향 필터링 경계를 기준으로 한 디블록킹 필터링 동작은 방향의 차이만 있을 뿐 동일하게 동작한다.
디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인트라 모드인지 인터 모드인지 여부 및 필터링 경계에 인접한 픽셀의 변환 계수값들이 0이 아닌 값을 갖는지 여부에 따라 필터링 강도를 결정한다. 필터링 강도를 Bs(Boundary strength)라 할 때, Bs는 0, 1, 2, 3, 4의 5단계로 구분될 수 있다. Bs의 크기는 필터링 강도에 비례한다. 즉, Bs=4인 경우가 가장 강한 디블록킹 필터링 강도를 의미하며, Bs=0인 경우는 가장 약한 디블록킹 필터링 강도를 의미한다. Bs=0인 경우는 디블록킹 필터링이 수행되지 않을 수 있다.
구체적으로, 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들을 p0 및 q0라고 할 때, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 필터링 경계가 부호화 단위의 경계인 경우 필터링 강도 Bs를 가장 강한 필터링을 나타내는 Bs=4의 값을 갖도록 결정한다. 예를 들어, 도 18의 수평 방향 필터링 경계(1810)을 기준으로 디블록킹 필터링을 수행하는 경우, 디블록킹 필터링부(1810)는 수평 방향 필터링 경계(1810)을 기준으로 최근접의 픽셀 p0가 속하는 부호화 단위(1840) 및 q0가 속하는 부호화 단위(1830) 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며, 현재 필터링 경계가 부호화 단위의 경계인 경우에는 Bs=4의 값을 갖도록 필터링 강도를 결정한다. 여기서, 수평 방향 필터링 경계(1810)이 부호화 단위의 경계인지 여부는 최근접의 픽셀 p0가 속하는 부호화 단위(1840) 및 q0가 속하는 부호화 단위(1830)가 심도별 부호화 단위에 기초한 데이터 단위인지 아니면 예측 및 변환을 위해 심도별 부호화 단위를 분할한 도 11 및 도 12의 예측 단위 및 변환 단위의 경계에 해당하는지에 따라서 결정될 수 있을 것이다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 필터링 경계가 부호화 단위의 경계가 아닌 경우에는 필터링 강도 Bs=3의 값을 갖도록 결정한다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 적어도 하나는 0이 아닌 변환 계수값을 갖는 경우, 필터링 강도 Bs가 Bs=2의 값을 갖도록 결정한다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터 중 어느 하나가 다른 경우, 필터링 강도 Bs가 Bs=1의 값을 갖도록 결정한다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터가 동일한 경우, 필터링 강도 Bs가 가장 약한 필터링 강도를 나타내는 Bs=0의 값을 갖도록 결정한다.
한편, 디블록킹 필터링부(120)는 결정된 필터링 강도 및 필터링 경계를 기준으로 인접한 소정 개수의 픽셀들의 픽셀값 사이의 절대값 차이와 소정의 임계값의 비교 결과에 기초하여 필터링 경계에 대한 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값 및 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값이 픽셀들이 속한 변환 단위의 양자화 파라메터에 따라 결정된 소정 임계값보다 작으면서, 필터링 강도가 가장 약한 필터링 강도가 아닌 경우에만 디블록킹 필터링을 수행하는 것으로 결정한다. 예를 들어, 디블록킹 필터링부(120)는 i) 필터링 강도 Bs가 0이 아니면서, ii)
Figure 112014104344746-pat00001
인 조건을 모두 만족하는 경우에만 필터링 경계에 대하여 디블록킹 필터링을 수행하도록 디블록킹 필터링을 on/off 할 수 있다. 여기서, 임계값 α 및 β는 p0 및 q0가 속하는 변환 단위의 양자화시에 이용된 양자화 파라메터 QP(Quantization Parameter)에 기초하여 미리 정해진 값일 수 있다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α 및 β를 결정하기 위한 참조 테이블이다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 임계값 α 및 β는 indexA 및 indexB에 기초하여 결정되는데, indexA 및 indexB는 다음의 수학식들; indexA=Clip3(0, 51, qPav+FilterOffsetA) 및 indexB=Clip3(0, 51, qPav+FilterOffsetB)에 따라서 결정되는 값이다. 상기 수학식들에서 qPav는 p0 및 q0가 속하는 변환 단위가 갖는 양자화 파라메터 QP의 평균값을 의미한다. clip3(a,b,c)는 c의 범위가 a≤c≤b가 되도록 c의 값을 클리핑(clipping)하는 연산을 의미한다. 예를 들어, 전술한 수학식; indexA=Clip3(0, 51, qPav+FilterOffsetA)는 qPav+FilterOffsetA의 값이 0 이하이면 0으로 하고, 51이상이면 51로 한다는 의미이다. 또한, FilterOffsetA 및 FilterOffsetB는 임계값 α 및 β 각각에 대해서 설정된 소정의 오프셋값을 의미한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α에 대해서 설정되는 오프셋값 설정 과정을 설명하기 위한 참조도이다. 일 예로 도 21에 도시된 바와 같은 곡선 형태로 양자화 파라메터에 비례하게 임계값 α가 설정되는 경우에 FilterOffsetA값을 증가시키면 indexA의 값이 증가하게 되어, 결국 도 21에 도시된 바와 같이 디폴트로 설정된 곡선을 우측 방향(b 방향)으로 이동시키는 것과 같다. 만약 FilterOffsetA값을 감소시키면 indexA의 값이 감소하게 되어, 도 21에 도시된 디폴트로 설정된 곡선을 좌측 방향(a 방향)으로 이동시키는 것과 같다. 이와 같이, FilterOffsetA 및 FilterOffsetB는 디블록킹 필터링 처리 강도를 조정하는데 이용될 수 있다.
디블록킹 필터링부(120)에서는 이와 같이 p0 및 q0가 속하는 변환 단위의 양자화 파라메터 QP 및 소정의 오프셋값에 기초하여 필터링 경계에 대한 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정하게 된다.
디블록킹이 필터링이 수행되기로 결정된 경계에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 강도 및 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값과 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들 픽셀값의 차이의 절대값에 기초하여, 필터링 경계에 인접하여 필터링되는 픽셀들의 개수 및 필터 탭 계수를 결정한다. 또한, 디블록킹 필터링부(120)는 필터 탭 계수에 기초한 가중합을 통해 필터링되는 픽셀들의 픽셀값을 변경함으로써 필터링을 수행한다.
구체적으로, 현재 필터링 경계의 필터링 강도 Bs<4인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 p1, p0, q0, q1을 입력으로 하는 4탭 FIR(Finite Impulse Response Filter)를 이용하여 p1', p0', q0', q1'을 생성한다. 디블록킹 필터링부(120)는 다음의 수학식;
Figure 112014104344746-pat00002
에 따라서 델타(△)값을 계산한다. 여기서 tc는
Figure 112014104344746-pat00003
와 임계값 β에 따라 결정될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라서 디블록킹 필터링 과정에 이용되는 소정의 중간값(tc)를 결정하는데 이용되는 참조 테이블이다. tc는 도 22에 도시된 바와 같이 indexA 및 필터링 강도(bS)에 따라서 미리 테이블 형태로 결정된 값을 이용하여 결정될 수 있다.
그리고, 디블록킹 필터링부(120)는 다음의 수학식들; p0'=p0+△; q0'=q0+△ 와 같이 경계에 최근접한 픽셀 p0 및 q0에 대한 디블록킹 필터링된 픽셀값을 생성한다. 필터링 경계에 최근접한 픽셀 p0 및 q0 다음으로 인접한 픽셀 p1 및 q1은 다음의 수학식들;p1'=p1+△/2; q1'=q1+△/2 을 통해 픽셀값이 변경된다.
한편, 현재 필터링 경계의 필터링 강도 Bs=4인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값과 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들 픽셀값의 차이의 절대값에 기초하여, 필터링 경계에 인접하여 필터링되는 픽셀들의 개수 및 필터 탭 계수를 결정한다. 구체적으로,
Figure 112014104344746-pat00004
인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계에 최근접한 픽셀 p0에 대해서는 입력 픽셀값을 p2, p1, p0, q0, q1으로 하고 {1,2,2,2,1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 p0'를 생성한다.
p0 다음으로 인접한 픽셀 p1에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 p2, p1, p0, q1으로 하고 {1,1,1,1}의 필터탭 계수를 갖는 4 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 p1'를 생성한다.
p1 다음으로 인접한 픽셀 p2에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 p3, p2, p1, p0, q0로 하고 {2, 3, 1, 1, 1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 p2'를 생성한다.
유사하게,
Figure 112014104344746-pat00005
인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계에 최근접한 픽셀 q0에 대해서는 입력 픽셀값을 q2, q1, q0, p0, p1으로 하고 {1,2,2,2,1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 q0'를 생성한다.
q0 다음으로 인접한 픽셀 q1에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 q2, q1, q0, p1으로 하고 {1,1,1,1}의 필터탭 계수를 갖는 4 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 q1'를 생성한다.
q1 다음으로 인접한 픽셀 q2에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 q3, q2, q1, q0, p0로 하고 {2, 3, 1, 1, 1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 q2'를 생성한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 디블록킹 필터링부(230)는 비트스트림으로부터 파싱된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다. 비디오 복호화 장치(200)의 디블록킹 필터링부(230)의 동작은 비디오 부호화 장치(100)의 디블록킹 필터링부(120)의 동작과 유사한 바 구체적인 설명은 생략한다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 부호화 방법의 플로우차트이다.
도 23을 참조하면, 단계 2310에서, 부호화 단위 결정부(110)는 하나의 픽처를 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위로 분할한다. 그리고, 단계 2320에서 부호화 단위 결정부(110)는 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정한다.
단계 2330에서, 디블록킹 필터링부(120)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정한다. 전술한 바와 같이, 필터링 경계에는 소정 크기 이상의 데이터 단위의 경계를 기준으로 결정될 수 있다.
단계 2340에서, 디블록킹 필터링부(120)는 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 단계 2350에서 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 24를 참조하면, 단계 2410에서, 수신 및 추출부(210)는 수신된 비트스트림을 파싱하여, 현재 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 상기 최대 부호화 단위의 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출한다.
단계 2420에서, 복호화부(220)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위별로 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하고 부호화된 영상 데이터를 복호화한다
단계 2430에서, 디블록킹 필터링부(230)는 파싱된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정한다.
단계 2440에서, 디블록킹 필터링부(230)는 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정한다.
단계 2450에서, 디블록킹 필터링부(230)는 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다.
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) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
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 (5)

  1. 비디오 복호화 장치가 수행하는 비디오 복호화 방법에 있어서,
    최대 부호화 단위의 크기에 대한 정보 및 분할 정보에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신하는 단계;
    상기 최대 부호화 단위의 크기에 대한 정보를 이용하여 픽처를 복수의 최대 부호화 단위로 분할하는 단계;
    상기 최대 부호화 단위들 중 하나의 최대 부호화 단위를 상기 분할 정보에 기초하여 적어도 하나의 부호화 단위로 계층적으로 분할하는 단계;
    대칭적 파티션 타입 및 비대칭적 파티션 타입 중 하나를 나타내는 파티션 타입 정보를 이용하여 상기 부호화 단위에서 적어도 하나의 예측 단위를 결정하는 단계;
    변환 단위의 수직 크기 및 수평 크기를 나타내는 변환 단위의 크기 정보를 이용하여 상기 부호화 단위에서 적어도 하나의 변환 단위를 결정하는 단계;
    상기 변환 단위를 이용하여 역 변환을 수행하고, 상기 예측 단위를 이용하여 예측을 수행하여 상기 부호화 단위를 복원하는 단계;
    상기 복원된 부호화 단위에 포함된 경계가 상기 예측 단위의 경계 및 상기 변환 단위의 경계 중 적어도 하나일 때, 0이 아닌 변환 계수, 예측 모드, 움직임 벡터 및 참조 인덱스 중 적어도 하나에 기초하여 상기 경계의 경계 강도를 결정하는 단계;
    상기 경계 강도 및 경계에 인접한 샘플들의 샘플 값에 기초하여, 필터 탭의 개수 및 디블로킹 필터링될 샘플들의 위치 중 적어도 하나를 포함하는 디블록킹 필터링 방식을 결정하는 단계; 및
    상기 디블록킹 필터링 방식에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 분할 정보가 분할됨을 나타낼 때, 현재 심도의 부호화 단위는 주변 부호화 단위들과 독립적으로 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되고,
    상기 분할 정보가 분할되지 않음을 나타낼 때, 상기 적어도 하나의 예측 단위는 상기 현재 심도의 상기 부호화 단위로부터 획득되고, 상기 적어도 하나의 변환 단위는 상기 현재 심도의 상기 부호화 단위로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 경계 강도를 결정하는 단계는
    상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계에 기초하여 상기 경계를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 경계 강도를 결정하는 단계는
    상기 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인트라 모드인지 인터 모드인지 여부 및 상기 경계에 인접한 픽셀의 변환 계수값들이 0이 아닌 값을 갖는지 여부에 따라 상기 경계 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 경계 강도를 결정하는 단계는
    상기 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인터 모드인 경우, 상기 인접한 픽셀들이 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터에 기초하여 상기 경계 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  5. 비디오 복호화 장치에 있어서,
    최대 부호화 단위의 크기에 대한 정보 및 분할 정보에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신하는 수신부;
    상기 최대 부호화 단위의 크기에 대한 정보를 이용하여 픽처를 복수의 최대 부호화 단위로 분할하고, 상기 최대 부호화 단위들 중 하나의 최대 부호화 단위를 상기 분할 정보에 기초하여 적어도 하나의 부호화 단위로 계층적으로 분할하고, 대칭적 파티션 타입 및 비대칭적 파티션 타입 중 하나를 나타내는 파티션 타입 정보를 이용하여 상기 부호화 단위에서 적어도 하나의 예측 단위를 결정하고, 변환 단위의 수직 크기 및 수평 크기를 나타내는 변환 단위의 크기 정보를 이용하여 상기 부호화 단위에서 적어도 하나의 변환 단위를 결정하는 프로세서;
    상기 변환 단위를 이용하여 역 변환을 수행하고, 상기 예측 단위를 이용하여 예측을 수행하여 상기 부호화 단위를 복원하는 복원부; 및
    상기 복원된 부호화 단위에 포함된 경계가 상기 예측 단위의 경계 및 상기 변환 단위의 경계 중 적어도 하나일 때 0이 아닌 변환 계수, 예측 모드, 움직임 벡터 및 참조 인덱스 중 적어도 하나에 기초하여 상기 경계의 경계 강도를 결정하고, 상기 경계 강도 및 경계에 인접한 샘플들의 샘플 값에 기초하여, 필터 탭의 개수 및 디블록킹 필터링될 샘플들의 위치 중 적어도 하나를 포함하는 디블로킹 필터링 방식을 결정하고, 상기 결정된 디블록킹 필터링 방식에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행하는 디블록킹 필터링부를 포함하고,
    상기 분할 정보가 분할됨을 나타낼 때, 현재 심도의 부호화 단위는 주변 부호화 단위들과 독립적으로 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되고,
    상기 분할 정보가 분할되지 않음을 나타낼 때, 상기 적어도 하나의 예측 단위는 상기 현재 심도의 상기 부호화 단위로부터 획득되고, 상기 적어도 하나의 변환 단위는 상기 현재 심도의 상기 부호화 단위로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
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