KR101859452B1 - 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 방법과 그 장치, 및 비디오 복호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

현재 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위를 결정하고, 변환 단위에 기초한 변환을 포함하여 현재 부호화 단위를 부호화하여, 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보를 출력하는 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 방법이 개시된다.

Description

변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 방법과 그 장치, 및 비디오 복호화 방법 및 그 장치{Method and apparatus for video encoding transformation index regarding structure of data unit for transformation, method and apparatus for video decoding based on the transformation index}

본 발명은 공간 영역 및 변환 영역 간의 변환을 수행하는 비디오 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. 또한, 기존의 비디오 코덱은 매크로블록을 동일한 크기의 블록을 이용하여 변환 및 역변환을 수행하여 비디오 데이터를 부복호화한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 방법은, 현재 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위를 결정하는 단계; 상기 변환 단위에 기초한 변환을 포함하여 상기 현재 부호화 단위를 부호화하는 단계; 및 상기 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 상기 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보를 출력하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 방법은, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)하는 단계; 상기 파싱된 비트스트림으로부터, 현재 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 상기 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보를 추출하는 단계; 및 상기 변환 인덱스 정보에 기초하여 구성된 변환 단위에 기초하여 상기 현재 부호화 단위의 역변환을 수행하여 상기 부호화된 데이터를 복호화하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용 하는 비디오 부호화 장치는, 현재 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위를 결정하는 변환 단위 결정부; 상기 변환 단위에 기초한 변환을 포함하여 상기 현재 부호화 단위를 부호화하는 부호화부; 및 상기 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 상기 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보를 출력하는 부호화 데이터 출력부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용 하는 비디오 복호화 장치는, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱하는 수신부; 상기 파싱된 비트스트림으로부터, 현재 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 상기 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보를 추출하는 추출부; 및 상기 변환 인덱스 정보에 기초하여 구성된 변환 단위에 기초하여 상기 현재 부호화 단위의 역변환을 수행하여 상기 부호화된 데이터를 복호화하는 복호화부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치는, 상기 현재 픽처를 최대 크기의 부호화 단위인 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할하는 최대 부호화 단위 분할부; 상기 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 심도별 부호화 단위들 중에서, 각각의 심도별 부호화 단위마다 부호화 결과를 출력할 부호화 심도의 부호화 단위를 독립적으로 결정하여, 상기 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적이고 다른 영역들에 대해서는 독립적인 부호화 심도의 부호화 단위들로 구성되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하고, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위를 결정하여, 상기 변환 단위에 기초한 변환을 포함하여 상기 현재 부호화 단위를 부호화하는 부호화 단위 결정부; 및 상기 최대 부호화 단위마다, 상기 픽처의 부호화 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 정보, 및 상기 부호화 심도의 부호화 단위의 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보를 부호화하여 출력하는 출력부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 장치는, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱하는 수신부; 상기 파싱된 비트스트림으로부터 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 상기 픽처의 부호화 데이터, 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 정보, 및 상기 부호화 심도의 부호화 단위의 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보를 추출하는 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부; 및 상기 복호화 단계는, 상기 최대 부호화 단위마다, 상기 변환 인덱스 정보에 기초하여 구성된 변환 단위에 기초하여 상기 부호화 심도의 부호화 단위의 역변환을 수행하여, 상기 부호화된 데이터를 복호화하는 영상 데이터 복호화부를 포함하고, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들은, 상기 최대 부호화 단위가 부호화될 때, 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성된 심도별 부호화 단위들 중에서 부호화 결과를 출력하도록 결정된 부호화 심도의 부호화 단위들을 포함한다.

본 발명은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다. 본 발명은, 본 발명의 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따라 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 제 1 실시예에 따른 변환 단위의 구조 및 변환 인덱스를 도시한다.
도 4 는 제 2 실시예에 따른 변환 단위의 구조 및 변환 인덱스를 도시한다.
도 5 및 6 는 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스의 사용례들을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8 는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 9 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 10 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 인덱스를 이용하는 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 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 23 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.

이하 본 명세서에 기재된 본 발명의 다양한 실시예들에서, '영상'은 정지 영상 뿐만 아니라 비디오와 같은 동영상을 포함하여 포괄적으로 지칭할 수 있다.

이하 도 1 내지 도 8을 참조하여, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 비디오의 부호화 및 복호화가 개시된다. 이하 도 9 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 비디오의 부호화 및 복호화가 개시된다.

이하 도 1 내지 도 8을 참조하여, 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 상술된다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치(10)는 변환 단위 결정부(12), 부호화부(14) 및 부호화 데이터 출력부(16)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치(10)를 '비디오 부호화 장치(10)'로 축약하여 지칭한다. 비디오 부호화 장치(10)의 변환 단위 결정부(12), 부호화부(14) 및 부호화 데이터 출력부(16)의 동작은, 비디오 인코딩 프로세서, 중앙 프로세서, 그래픽 프로세서 등에 의해 유기적으로 제어될 수 있다.

일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는, 입력된 비디오 중 현재 픽처를 부호화하기 위해, 현재 픽처를 소정 크기의 데이터 단위들로 분할하여 데이터 단위별로 부호화를 수행한다. 이하, 현재 픽처의 부호화를 위한 데이터 단위를 '부호화 단위'라 지칭한다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는, 부호화 단위별로 인터 예측, 인트라 예측을 포함하는 예측 부호화, 변환 및 양자화 및 엔트로피 부호화를 수행함으로써, 현재 픽처의 부호화를 수행할 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 현재 픽처의 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 데이터 단위인 변환 단위를 결정한다. 일 실시예에 따른 변환 단위는 현재 부호화 단위에 포함되고, 현재 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위로 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 현재 부호화 단위의 높이 및 가로를 반분하여 변환 단위를 생성할 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 변환 단위의 높이 및 너비를 다시 반분하여 하위 레벨의 변환 단위들을 생성할 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는 모든 변환 단위들을 하위 레벨의 변환 단위들로 분할함으로써, 현재 부호화 단위가 모두 동일한 크기의 변환 단위들로 분할될 수 있다. 모든 변환 단위들의 높이 및 너비가 반분됨으로써, 현재 부호화 단위가 4의 거듭제곱의 개수의 동일 크기의 변환 단위들로 분할될 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 현재 부호화 단위의 변환을 위한 변환 단위로서, 트리 구조에 따른 변환 단위들을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 트리 구조의 변환 단위들은, 현재 부호화 단위 내의 변환 단위들 중, 변환 결과를 출력하도록 결정된 최종 변환 단위들을 포함한다.

일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 트리 구조에 따른 변환 단위들을 결정하기 위해, 현재 부호화 단위 내의 변환 단위들 중 소정 변환 단위의 높이 및 너비를 반복적으로 반분하여 하위 레벨의 변환 단위들을 생성할 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 각각의 변환 단위를 하위 레벨의 변환 단위들로 분할할지 여부는, 동일한 레벨의 다른 변환 단위와는 독립적으로 결정할 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 현재 부호화 단위에 포함되는 따른 계층적 구조의 모든 레벨의 변환 단위들에 대해, 각각의 레벨의 변환 단위마다 변환을 반복적으로 수행하여, 변환에 따른 오차가 최소화되는 레벨의 변환 단위들을 선택할 수 있다. 최소 오차가 발생하는 레벨의 변환 단위가 변환 결과가 출력될 최종 변환 단위로 결정될 수 있다. 이에 따라 일 실시예에 따른 변환 단위 결정부(12)는, 변환 결과를 출력하도록 결정된 최종 변환 단위들이 포함된 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위들을 결정할 수 있다.

일 실시예에 따른 부호화부(14)는, 현재 부호화 단위의 레지듀얼 데이터를 생성하고, 변환 단위 결정부(12)에 의해 결정된 변환 단위에 기초하여 레지듀얼 데이터에 대한 변환을 수행함으로써, 현재 부호화 단위를 부호화한다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화를 위한 '변환'은 비디오의 공간 영역의 데이터를 변환 영역의 데이터로 변환하기 위한 데이터 처리 기법을 지칭한다. 일 실시예에 따른 부호화부(14)가 비디오 부호화를 위해 수행하는 변환은 주파수 변환, 직교 변환, 정수 변환 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 부호화 데이터 출력부(16)는, 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 변환 인덱스 정보를 출력한다.

일 실시예에 따른 부호화 모드에 대한 정보는, 현재 부호화 단위를 부호화하기 위하여 이용된 각종 방식 등에 대한 정보를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위를 변환하는데 이용된 변환 단위의 구조에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨의 변환 단위까지 분할한 횟수, 변환 단위의 크기 및 형태에 대한 정보를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부를 나타낼 수 있다. 예를 들어 일 실시예에 따른 변환 인덱스 정보로서, 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부를 나타내는 한 비트의 데이터인 변환 단위 분할 비트가 이용될 수 있다.

제 1 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위가 균일한 크기의 변환 단위들로 분할되는지 여부를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 제 1 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위의 높이 및 너비가 한번씩 반분되어 4개의 변환 단위들로 분할되는지, 두번씩 반분되어 16개의 변환 단위들로 분할되는지 여부를 나타낼 수 있다. 즉, 제 1 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위가 분할된 동일한 크기의 변환 단위들의 4의 거듭제곱의 개수를 나타낼 수 있다.

제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위가 일 실시예에 따른 트리 구조에 따라 다양한 크기의 변환 단위들로 분할되는지 여부를 나타낼 수 있다.

예를 들어 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위가 트리 구조에 따른 변환 단위들로 분할되기까지, 각각의 레벨의 변환 단위의 변환 단위 분할 비트가 나열된 비트열로 표현될 수 있다. 제 2 실시예에 따른 변환 단위 인덱스 정보는, 서로 이웃하는 동일 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트가 각각의 변환 단위의 지그재그 스캔 순서로 나열된 비트열을 포함할 수 있다. 또한 소정 변환 단위가 계층적 구조의 하위 레벨의 변환 단위들로 분할될 수 있는 경우, 제 2 실시예에 따른 변환 단위 인덱스 정보는 하위 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트가 각각의 변환 단위의 지그재그 스캔 순서로 나열된 비트열을 포함할 수 있다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 장치(20)는 수신부(22), 추출부(24) 및 복호화부(26)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 장치(20)를 '비디오 복호화 장치(20)'로 축약하여 지칭한다. 비디오 복호화 장치(20)의 수신부(22), 추출부(24) 및 복호화부(26)의 동작은, 비디오 디코딩 프로세서, 그래픽 프로세서, 중앙 프로세서 등에 의해 유기적으로 제어될 수 있다.

비디오 복호화 장치(20)는, 입력된 비디오 중 현재 픽처를 부호화하기 위해, 현재 픽처의 부호화 단위별로 엔트로피 복호화, 역양자화, 역변환 및 인터 예측/보상과 인트라 예측/보상을 포함하는 예측 복호화를 수행함으로써, 현재 픽처의 복호화를 수행할 수 있다.

일 실시예에 따른 수신부(22)는, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하고 파싱한다. 일 실시예에 따른 추출부(24)는, 수신부(22)에 의해 파싱된 비트스트림으로부터, 현재 픽처의 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 현재 부호화 단위의 변환 인덱스 정보를 추출한다.

일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 추출부(24)에 의해 추출된 변환 인덱스 정보에 기초하여 현재 부호화 단위의 변환 단위를 구성하고, 변환 단위에 기초하여 현재 부호화 단위의 역변환을 수행하면서 부호화된 데이터를 복호화한다. 부호화 단위들의 복호화 결과, 현재 픽처가 복원될 수 있다.

변환 단위의 개념은 도 1 및 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)를 참조하여 전술한 바와 같다. 즉, 일 실시예에 따른 변환 단위는 현재 부호화 단위 또는 상위 레벨의 변환 단위의 높이 및 가로가 반분된 형태이다. 일 실시예에 따른 현재 부호화 단위 내의 모든 변환 단위들은 동일한 크기일 수 있다. 다른 실시예에 변환 단위는, 현재 부호화 단위의 트리 구조에 따른 변환 단위들 중 하나이며, 변환 단위의 레벨별로 반복적으로 하위 레벨의 변환 단위들로 분할될 수 있고, 이웃하는 변환 단위들과 독립적으로 하위 레벨의 변환 단위들로 분할될 수 있다.

일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 일 실시예에 따른 변환 단위 인덱스 정보에 기초하여, 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨의 변환 단위까지 분할한 횟수, 변환 단위의 크기 및 형태에 대한 정보 등을 판독할 수 있다.

일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 변환 인덱스 정보에 기초하여 현재 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부를 판독할 수 있다.

일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 제 1 실시예에 따른 변환 인덱스에 기초하여 변환 단위의 레벨을 판독할 수 있다. 이 경우, 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨의 변환 단위까지 레벨마다 균일한 크기의 변환 단위들로 분할되므로, 우 일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 변환 인덱스에 기초하여 변환 단위의 최종 레벨을 결정하고, 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨까지, 상위 레벨의 모든 변환 단위의 높이 및 너비를 반분함으로써, 동일한 크기의 최종 레벨의 변환 단위들이 결정될 수 있다.

일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보에 기초하여 트리 구조에 따라 분할된 변환 단위들을 결정할 수 있다. 예를 들어 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보의 비트열은 각각의 레벨의 변환 단위에 대한 변환 단위 분할 비트의 비트열을 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화부(26)는 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보의 비트열을 판독하여, 현재 부호화 단위를 이웃하는 동일 레벨의 변환 단위들끼리는 독립적으로 분할하고, 소정 레벨의 변환 단위는 하위 레벨로 반복적으로 분할함으로써, 현재 부호화 단위가 트리 구조에 따라 분할된 변환 단위들을 결정할 수 있다.

이 때 일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 제 2 실시예에 따른 변환 단위 인덱스 정보 중, 서로 이웃하는 동일 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트를 판독하여, 상위 레벨을 변환 단위를 지그재그 스캔 순서에 따라 하위 레벨의 변환 단위들로 분할할 수 있다. 또한 상위 레벨의 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우, 일 실시예에 따른 복호화부(26)는, 상위 변환 단위가 포함하는 하위 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트를 지그재그 스캔 순서로 판독할 수 있다.

일 실시예에 따른 복호화부(26)가 비디오 복호화를 위해 수행하는 역변환은, 변환 영역의 데이터를 공간 영역의 데이터로 변환하는 프로세스를 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화부(26)의 역변환은 주파수 역변환, 직교 역변환, 정수 역변환 등을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는, 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용함으로써, 다양한 크기 및 형태의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 및 복호화 과정에서 변환 및 역변환을 수행하는데 필요한 트리 구조에 따르는 변환 단위의 다양한 크기 및 형태를 결정하기 위한 정보를 효율적으로 부복호화할 수 있다.

도 3 은 제 1 실시예에 따른 변환 단위의 구조 및 변환 인덱스를 도시한다.

부호화 단위 CU0(30)의 변환을 위하여 균일한 크기의 변환 단위들로 구성되는 제 1 실시예에 따른 변환 단위의 구조로서, 변환 인덱스에 따라 레벨 0의 변환 단위 그룹(32), 레벨 1의 변환 단위 그룹(34), 레벨 2의 변환 단위 그룹(36)이 개시되어 있다. 제 1 실시예에 따른 변환 인덱스는 부호화 단위 CUO(30)로부터 현재 레벨의 변환 단위 그룹까지 분할된 횟수, 즉 레벨 수를 나타낸다.

즉, 레벨 0의 변환 단위 그룹(32)은, 부호화 단위 CUO(30)의 높이 및 너비가 0회 분할되어, 부호화 단위 CUO(30)와 동일한 크기의 변환 단위 TU0를 포함한다. 이 경우, 레벨 0의 변환 단위 그룹(32)의 변환 인덱스는 0이다.

레벨 1의 변환 단위 그룹(34)은, 부호화 단위 CUO(30)의 높이 및 너비가 1회 반분되어, 부호화 단위 CUO(30)의 높이 및 가로가 각각 절반인 변환 단위 TU10, TU11, TU12 및 TU13를 포함한다. 이 경우, 레벨 1의 변환 단위 그룹(34)의 변환 인덱스는 1이다.

*레벨 2의 변환 단위 그룹(36)은, 부호화 단위 CUO(30)의 높이 및 가로가 2회 반분되어, 부호화 단위 CUO(30)의 높이 및 가로가 각각 1/4인 변환 단위 TU20, TU21, TU22, TU23, TU24, TU25, TU26, TU27, TU28, TU29, TU2A, TU2B, TU2C, TU2D, TU2E 및 TU2F를 포함한다. 이 경우, 레벨 2의 변환 단위 그룹(36)의 변환 인덱스는 2이다.

도 4 는 제 2 실시예에 따른 변환 단위의 구조 및 변환 인덱스를 도시한다.

부호화 단위 CU0(30)의 변환을 위하여 트리 구조에 따른 변환 단위들로 구성되는 제 2 실시예에 따른 변환 단위의 구조로서, 변환 단위 그룹(40)이 개시되어 있다. 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스는, 부호화 단위 CUO(30)로부터 트리 구조의 변환 단위들을 구성하기까지, 각각의 레벨마다 변환 단위 분할 비트의 비트열로 표현된다.

즉, 먼저 부호화 단위 CU0(30)와 동일한 크기의 레벨 0의 변환 단위로부터 레벨 1의 변환 단위들 TU40, TU41, TU42, TU43으로 분할되므로, 레벨 1에 대한 변환 단위 분할 비트 1이 발생하고, 변환 인덱스에 추가될 수 있다. 동일 레벨의 변환 단위 간에는 지그재그 스캔 순서로 변환 단위 분할 비트가 나열되므로, 레벨 0에 대한 변환 단위 분할 비트는 변환 단위들 TU40, TU41, TU42, TU43에 대한 변환 단위 분할 비트의 순서로 나열될 수 있다. 먼저 변환 단위 TU40 및 TU41은 더 이상 분할되지 않으므로, 각각의 변환 단위 분할 비트 0과 0이 순서대로 발생하고, 변환 인덱스에 추가될 수 있다.

레벨 1의 변환 단위 TU42는 레벨 2의 변환 단위들 TU50, TU51, TU52, TU53로 더 분할된다. 따라서 레벨 1의 변환 단위 TU42에 대한 변환 단위 분할 비트 1이 발생할 수 있다. 현재 레벨의 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우, 변환 인덱스에 하위 레벨의 변환 단위에 대한 변환 단위 분할 비트가 추가될 수 있다. 따라서, 레벨 2의 변환 단위 TU50에 대한 변환 단위 분할 비트 0, 레벨 2의 변환 단위 TU51에 대한 변환 단위 분할 비트 1, 레벨 2의 변환 단위 TU52에 대한 변환 단위 분할 비트 0, 레벨 2의 변환 단위 TU53에 대한 변환 단위 분할 비트 0가 순서대로 변환 인덱스에 추가될 수 있다. 레벨 2의 변환 단위 TU51는 레벨 3의 변환 단위 TU60, TU61, TU62, TU63으로 더 분할되지만, 레벨 3의 변환 단위가 최소 변환 단위 또는 최소 단위이므로 더 이상 분할되지 않는다.

즉, 현재 레벨의 변환 단위에 대한 변환 단위 분할 비트가 1이고, 하위 레벨의 변환 단위가 최소 변환 단위 또는 최소 단위가 아니라면, 현재 레벨의 변환 단위에 대한 변환 단위 분할 비트에 연이어 하위 레벨의 변환 단위들에 대한 변환 단위 분할 비트들이 연속적으로 나열될 수 있다.

마지막으로 레벨 1의 변환 단위 TU43은 더 이상 분할되지 않으므로, 변환 단위 분할 비트 0이 변환 인덱스에 추가될 수 있다.

따라서, 최종적으로 부호화 단위 CU0(30)에 대한 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스는 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0으로 결정될 수 있다. 마지막 하위 레벨의 변환 단위들에 대한 변환 단위 분할 비트들이 연속적으로 0이라면, 더 이상의 하위 레벨의 변환 단위들로 분할되지 않는 것으로 해석될 수 있다.

이러한 방식으로 발생된 변환 단위 분할 비트가, 부호화 단위와 동일한 크기의 레벨 0의 변환 단위로부터, 서로 이웃하는 동일 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트는 지그재그 스캔 순서로 나열되고, 소정 변환 단위가 계층적 구조의 하위 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우에 하위 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트가 지그재그 스캔 순서로 나열되어, 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스가 결정될 수 있다.

도 5 및 6 는 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스의 사용례들을 도시한다.

도 4를 참조하여 전술한 바와 같이, 하위 레벨의 변환 단위로 더 이상 분할되지 않는 경우 더 이상의 변환 단위 분할 비트가 발생하지 않으므로, 최소 변환 단위 또는 최소 단위의 크기에 따라 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스가 다르게 설정될 수 있다.

크기 2Nx2N의 부호화 단위(50)의 최소 변환 단위(52)의 크기가 NxN인 경우, 부호화 단위(50)는 크기 NxN의 변환 단위까지만 분할될 수 있으므로, 변환 단위 그룹(54)을 위한 부호화 단위(50)의 변환 인덱스는 1로 설정될 수 있다.

반면에, 크기 2Nx2N의 부호화 단위(60)의 최소 변환 단위(62)의 크기가 (N/2)x(N/2)인 경우, 변환 단위 그룹(64)의 크기 NxN의 변환 단위들은 각각 한번씩 더 분할될 가능성이 있다. 따라서, 변환 단위 그룹(64)을 위한 부호화 단위(60)의 변환 인덱스는, 레벨 0의 변환 단위에 대한 변환 단위 분할 비트 1 뿐만 아니라, 변환 단위 그룹(64)의 레벨 1의 변환 단위들에 대한 변환 단위 분할 비트 0, 0, 0, 0이 추가적으로 포함할 수 있다.

이상 도 3 내지 6을 참조하여 전술된 변환 단위는 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)의 변환 단위 결정부(12)에 의해 결정되고, 변환 인덱스는 부호화 데이터 출력부(14)에 부호화될 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(20)의 추출부(24)는 변환 인덱스 정보를 추출하고, 복호화부(26)는 변환 인덱스를 판독하여 변환 단위를 구성하고 역변환을 수행할 수 있다.

도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.

단계 72에서, 현재 픽처의 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위의 변환을 수행하기 위한 변환 단위가 결정된다. 일 실시예에 따른 변환 단위는, 현재 부호화 단위에 포함되도록 현재 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위로 결정될 수 있으며, 부호화 단위의 높이 및 가로가 반분됨으로써 변환 단위가 생성될 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 단위는 계층적 구조를 구성할 수 있으므로, 상위 변환 단위의 높이 및 너비가 반분되어 하위 레벨의 변환 단위들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 현재 부호화 단위 내의 소정 레벨의 모든 변환 단위들이 하위 레벨의 변환 단위들로 분할되어, 동일한 크기의 변환 단위가 4의 거듭제곱의 개수만큼 생성될 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 단위는, 현재 부호화 단위 내의 변환 단위들 중, 변환 결과를 출력하도록 결정된 최종 변환 단위들을 포함할 수 있다.

일 실시예에 따라 계층적 구조를 따르는 변환 단위는 트리 구조에 따를 수 있다. 현재 부호화 단위 내의 변환 단위들 중 현재 변환 단위의 높이 및 너비가 반복적으로 반분되면서 주변 영역의 다른 변환 단위들와는 독립적으로 분할 여부가 결정되어 하위 레벨의 변환 단위들이 생성되고, 동일 영역 내의 레벨별 변환 단위들 간에는 계층적 구조가 형성될 수 있다. 이렇게 생성된 변환 단위들 중 변환 결과를 출력하도록 최종 변환 단위들이 결정됨으로써, 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 변환 단위가 구성될 수 있다.

일 실시예에 따라 변환 결과를 출력하는 최종 변환 단위는, 현재 부호화 단위에 포함되는 따른 계층적 구조의 변환 단위들에 대해 레벨마다 변환을 반복적으로 수행하고 그 결과들을 비교하여, 각각의 변환 단위마다 변환에 따른 오차가 최소화되는 레벨의 변환 단위들로 선택될 수 있다.

단계 74에서, 변환 단위에 기초한 변환을 포함하여 현재 부호화 단위가 부호화된다. 단계 76에서, 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 변환 인덱스 정보가 출력된다.

일 실시예에 따른 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보는, 현재 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨의 변환 단위까지 분할한 횟수, 변환 단위의 크기 및 형태 등의 정보를 포함할 수 있다.

제 1 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨의 변환 단위까지의 분할된 횟수를 나타내는 레벨을 나타낼 수 있다. 각각의 레벨의 변환 단위들은 균일한 크기로 구성될 수 있다.

제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위가 반복적으로 분할되어 트리 구조에 따른 변환 단위들을 구성하기까지의 분할 여부를 나타낼 수 있다. 제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 각각의 레벨의 변환 단위마다 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부를 나타내는 변환 단위 분할 비트가 나열된 비트열의 형태일 수 있다. 변환 단위 인덱스 정보의 비트열은, 서로 이웃하는 동일 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트가 각각의 변환 단위의 지그재그 스캔 순서로 나열된 형태일 수 있다. 또한 현재 변환 단위가 계층적 구조의 하위 레벨의 변환 단위들을 포함하는 경우에는 하위 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트가 해당 하위 레벨의 변환 단위의 지그재그 스캔 순서에 따라 나열되도록 변환 단위 인덱스 정보의 비트열이 결정될 수 있다.

도 8 는 본 발명의 일 실시예에 따른 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.

단계 82에서, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림이 수신되고 파싱된다.

단계 84에서, 파싱된 비트스트림으로부터, 현재 픽처의 현재 부호화 단위의 부호화된 데이터, 부호화 모드에 대한 정보 및 변환 인덱스 정보가 추출된다.

단계 86에서, 변환 인덱스 정보에 기초하여 구성된 변환 단위에 기초하여, 현재 부호화 단위의 역변환을 수행하여 부호화된 데이터가 복호화된다. 부호화 단위별로 복호화된 결과 현재 픽처가 복원될 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보에 기초하여 현재 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부가 판독되고, 변환 단위가 결정될 수 있다. 변환 단위에 기초하여 현재 부호화 단위의 역변환이 수행될 수 있다.

일 실시예에 따른 변환 단위의 구조에 대한 변환 인덱스 정보에 기초하여, 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨의 변환 단위까지 분할한 횟수, 변환 단위의 크기 및 형태 등의 정보가 판독될 수 있다.

제 1 실시예에 따른 변환 인덱스 정보에 기초하여 현재 부호화 단위로부터 최종 레벨의 변환 단위까지의 분할 레벨이 판독될 수 있다. 변환 단위의 레벨은, 현재 부호화 단위가 균일한 크기의 변환 단위들로 4분할된 횟수를 나타낸다. 이에 따라 현재 부호화 단위가 균일한 크기의 변환 단위들로 분할된 변환 단위들의 구조가 결정될 수 있다.

제 2 실시예에 따른 변환 인덱스 정보에 기초하여, 현재 부호화 단위가 반복적으로 분할되어 상기 트리 구조에 따른 변환 단위들을 구성하기까지, 각각의 레벨의 변환 단위마다 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부를 나타내는 변환 단위 분할 비트의 비트열이 판독되고, 이에 따라 현재 부호화 단위가 트리 구조에 따라 분할된 변환 단위들의 구조가 결정될 수 있다.

예를 들어 제 2 실시예에 따른 변환 단위 인덱스 정보 중, 서로 이웃하는 동일 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트는 변환 단위들의 지그재그 스캔 순서로 판독될 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따른 변환 단위 인덱스 정보 중 소정 변환 단위가 포함하는 계층적 구조의 하위 레벨의 변환 단위들의 변환 단위 분할 비트는 하위 레벨의 변환 단위들의 지그재그 스캔 순서로 판독될 수 있다.

이하 도 9 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 인덱스에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 상술된다.

도 9 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 부호화 단위들에 기초하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 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 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 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.

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.

앞서 도 1 내지 8을 참조하여 전술한 바와 같이 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 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 11 내지 12을 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 데이터및 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 부호하 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. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다. 또한 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 도 1 내지 8을 참조하여 전술한 다양한 실시예예에 따른 변환 인덱스들을 포함할 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 10 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 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 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 이용하는 비디오 복호화 장치(200)는 '비디오 복호화 장치(200)'로 축약하여 지칭한다.

일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 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(205)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 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 헤더로부터 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. 또한 부호화 모드 정보로서, 도 1 내지 8을 참조하여 전술된 다양한 실시예예에 따른 변환 인덱스들에 대한 정보가 추출될 수 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 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보를 포함하여 트리 구조에 따른 변환 단위를 판독하여, 부호화 단위마다 변환 단위에 기초한 역변환을 수행할 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.

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.

이하 도 11 내지 도 21을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.

도 11 은 계층적 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 부호화부의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.

인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.

일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.

특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.

도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.

비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 주파수 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.

공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.

인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.

*비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.

일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(400)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.

특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.

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), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.

각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.

마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.

마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.

마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.

마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.

일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.

동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.

각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.

도 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 분할 정보는 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 22 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 사용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.

단계 1210에서, 현재 픽처는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할된다. 또한, 가능한 총 분할 횟수를 나타내는 최대 심도가 미리 설정될 수도 있다.

단계 1220에서, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역시 부호화되어, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도가 결정되고 트리 구조에 따른 부호화 단위가 결정된다.

최대 부호화 단위는 심도가 깊어질 때마다 공간적으로 분할되어, 하위 심도의 부호화 단위들로 분할된다. 각각의 부호화 단위는, 인접하는 다른 부호화 단위와 독립적으로, 공간적으로 분할되면서 다시 하위 심도의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 심도별로 부호화 단위들마다 반복적으로 부호화가 수행되어야 한다.

또한, 심도별 부호화 단위마다, 부호화 오차가 가장 작은 파티션 타입별 변환 단위가 결정되어야 한다. 부호화 단위의 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 심도가 결정되기 위해서, 모든 심도별 부호화 단위마다 부호화 오차가 측정되어 비교될 수 있다.

부호화 단위의 결정 과정에 있어서, 부호화 단위의 변환을 위한 변환 단위가 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 단위는 부호화 단위의 변환에 따른 오차를 최소화하는 데이터 단위로 결정될 수 있다. 변환 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 모두 동일한 크기로 구성되도록 결정될 수 있다. 또한, 현재 부호화 단위 내에서 변환 심도에 따른 레벨별로 변환을 수행한 결과 주변 영역의 변환 단위와는 독립적이고 동일 영역의 변환 심도별 변환 단위들 간에는 계층적인 구조를 형성하는 트리 구조에 따른 변환 단위가 결정될 수도 있다.

단계 1230에서, 최대 부호화 단위마다 적어도 하나의 분할 영역 별 최종 부호화 결과인 영상 데이터와, 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 출력된다. 부호화 모드에 관한 정보는 부호화 심도에 관한 정보 또는 분할 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보 및 변환 인덱스 정보 등을 포함할 수 있다. 부호화된 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화된 영상 데이터와 함께 복호화단으로 전송될 수 있다.

도 23 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 변환 단위에 기초하여 변환 인덱스를 사용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.

단계 1310에서, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림이 수신되어 파싱된다.

단계 1320에서, 파싱된 비트스트림으로부터 최대 크기의 최대 부호화 단위에 할당되는 현재 픽처의 영상 데이터 및 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 추출된다. 최대 부호화 단위별 부호화 심도는, 현재 픽처의 부호화 과정에서 최대 부호화 단위별로 부호화 오차가 가장 적은 심도로 선택된 심도이다. 최대 부호화 단위별 부호화는, 최대 부호화 단위를 심도별로 계층적으로 분할한 적어도 하나의 데이터 단위에 기반하여 영상 데이터가 부호화된 것이다.

일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 따르면, 최대 부호화 단위가 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 분할될 수 있다. 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따른 부호화 단위는, 각각 부호화 심도의 부호화 단위이다. 따라서, 부호화 단위별 부호화 심도를 파악한 후 각각의 영상 데이터를 복호화함으로써 영상의 부복호화의 효율성이 향상될 수 있다.

또한 부호화 모드에 관한 정보 중 변환 인덱스에 따르면, 부호화 단위 내의 트리 구조에 따른 변환 단위가 결정될 수 있다. 예를 들어 변환 인덱스에 기초하여, 현재 부호화 단위로부터 변환 단위까지의 분할 횟수가 판독될 수 있다. 또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 하위 변환 단위로 분할될지 여부가 판독되어, 현재 부호화 단위의 영역별로 최상위 변환 단위로부터 하위 변환 단위까지의 분할 여부를 나타내는 비트열에 기초하여, 최종적으로 트리 구조에 따른 변환 단위들의 구조가 판독될 수 있다.

단계 1330에서, 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터가 복호화된다. 복호화된 영상 데이터는 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.

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 (10)

1. 비디오 부호화 방법에 있어서,
   현재 부호화 단위에 관한 변환 단위의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내는 변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하는 단계;
   상기 최다 분할 레벨을 나타내는 최다 분할 정보를 생성하는 단계;
   상기 현재 부호화 단위로부터 결정된 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 현재 변환 단위에 대한 서브 분할 정보를 생성하는 단계;
   상기 현재 변환 단위가 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우, 상기 서브 분할 정보가 상기 현재 변환 단위의 분할을 나타내도록 결정하는 단계;
   상기 현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들을 생성하는 단계; 및
   상기 최다 분할 정보, 상기 서브 분할 정보 및 상기 현재 변환 단위의 상기 양자화된 변환 계수들에 기초한 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하는, 비디오 부호화 방법.
2. 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리; 및
   상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   현재 부호화 단위에 관한 변환 단위의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내는 변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하고,
   상기 최다 분할 레벨을 나타내는 최다 분할 정보를 생성하고,
   상기 현재 부호화 단위로부터 결정된 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 현재 변환 단위에 대한 서브 분할 정보를 생성하고,
   상기 현재 변환 단위가 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우, 상기 서브 분할 정보가 상기 현재 변환 단위의 분할을 나타내도록 결정하고,
   상기 현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들을 생성하고,
   상기 최다 분할 정보, 상기 서브 분할 정보 및 상기 현재 변환 단위의 상기 양자화된 변환 계수들에 기초한 비트스트림을 생성하는, 비디오 부호화 장치.
3. 비디오 부호화 방법에 있어서,
   현재 부호화 단위에 관한 변환 단위의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내는 변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하는 단계;
   상기 최다 분할 레벨을 나타내는 최다 분할 정보를 생성하는 단계;
   상기 현재 부호화 단위로부터 결정된 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 현재 변환 단위에 대한 서브 분할 정보를 생성하는 단계;
   상기 현재 변환 단위가 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우, 상기 서브 분할 정보가 상기 현재 변환 단위의 분할을 나타내도록 결정하는 단계;
   상기 현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들을 생성하는 단계; 및
   상기 최다 분할 정보, 상기 서브 분할 정보 및 상기 현재 변환 단위의 상기 양자화된 변환 계수들에 기초한 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하고,
   상기 현재 변환 단위는 상기 현재 변환 단위의 주변 변환 단위들과 독립적으로 상기 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는, 비디오 부호화 방법.
4. 하나 이상의 명령을 저장하는 메모리; 및
   상기 메모리에 저장된 상기 하나 이상의 명령을 실행하는 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   현재 부호화 단위에 관한 변환 단위의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내는 변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하고,
   상기 최다 분할 레벨을 나타내는 최다 분할 정보를 생성하고,
   상기 현재 부호화 단위로부터 결정된 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 현재 변환 단위에 대한 서브 분할 정보를 생성하고,
   상기 현재 변환 단위가 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우, 상기 서브 분할 정보가 상기 현재 변환 단위의 분할을 나타내도록 결정하고,
   상기 현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들을 생성하고,
   상기 최다 분할 정보, 상기 서브 분할 정보 및 상기 현재 변환 단위의 상기 양자화된 변환 계수들에 기초한 비트스트림을 생성하며,
   상기 현재 변환 단위는 상기 현재 변환 단위의 주변 변환 단위들과 독립적으로 상기 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는, 비디오 부호화 장치.
5. 비디오 부호화 방법에 있어서,
   현재 부호화 단위에 관한 변환 단위의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내는 변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하는 단계;
   상기 최다 분할 레벨을 나타내는 최다 분할 정보를 생성하는 단계;
   상기 현재 부호화 단위로부터 결정된 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 현재 변환 단위에 대한 서브 분할 정보를 생성하는 단계;
   상기 현재 변환 단위가 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는 경우, 상기 서브 분할 정보가 상기 현재 변환 단위의 분할을 나타내도록 결정하는 단계;
   상기 현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들을 생성하는 단계; 및
   상기 최다 분할 정보, 상기 서브 분할 정보 및 상기 현재 변환 단위의 상기 양자화된 변환 계수들에 기초한 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하고,
   상기 최다 분할 레벨과 동일한 레벨의 변환 단위의 크기는 변환 단위의 최소 크기인, 비디오 부호화 방법.
6. 비트스트림이 기록된 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 있어서, 상기 비트스트림은,
   변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하기 위한 최다 분할 정보;
   현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들에 기초하여 생성된 부호화된 데이터를 포함하고,
   현재 부호화 단위로부터 결정된 상기 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 비트스트림은 상기 현재 변환 단위를 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할하기 위한 서브 분할 정보를 더 포함하고,
   상기 최다 분할 정보는 상기 현재 부호화 단위에 관한 변환 단위들의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
7. 비트스트림이 기록된 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 있어서, 상기 비트스트림은,
   변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하기 위한 최다 분할 정보;
   현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들에 기초하여 생성된 부호화된 데이터를 포함하고,
   현재 부호화 단위로부터 결정된 상기 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 비트스트림은 상기 현재 변환 단위를 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할하기 위한 서브 분할 정보를 더 포함하고,
   상기 최다 분할 정보는 상기 현재 부호화 단위에 관한 변환 단위들의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내고,
   상기 다음 분할 레벨의 변환 단위들은 상기 현재 변환 단위의 높이 및 너비를 분할하여 정사각형 형태로 4분할한 것인, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
8. 비트스트림이 기록된 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 있어서, 상기 비트스트림은,
   변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하기 위한 최다 분할 정보;
   현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들에 기초하여 생성된 부호화된 데이터를 포함하고,
   현재 부호화 단위로부터 결정된 상기 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 비트스트림은 상기 현재 변환 단위를 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할하기 위한 서브 분할 정보를 더 포함하고,
   상기 최다 분할 정보는 상기 현재 부호화 단위에 관한 변환 단위들의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내고,
   상기 현재 변환 단위는 상기 현재 변환 단위의 주변 변환 단위들과 독립적으로 상기 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되는, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
9. 비트스트림이 기록된 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 있어서, 상기 비트스트림은,
   변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하기 위한 최다 분할 정보;
   현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들에 기초하여 생성된 부호화된 데이터를 포함하고,
   현재 부호화 단위로부터 결정된 상기 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 비트스트림은 상기 현재 변환 단위를 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할하기 위한 서브 분할 정보를 더 포함하고,
   상기 최다 분할 정보는 상기 현재 부호화 단위에 관한 변환 단위들의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내고,
   상기 최다 분할 레벨과 동일한 레벨의 변환 단위의 크기는 변환 단위의 최소 크기인, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
10. 비트스트림이 기록된 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 있어서, 상기 비트스트림은,
    변환 단위의 최다 분할 레벨을 결정하기 위한 최다 분할 정보;
    현재 변환 단위의 양자화된 변환 계수들에 기초하여 생성된 부호화된 데이터를 포함하고,
    현재 부호화 단위로부터 결정된 상기 현재 변환 단위의 현재 분할 레벨이 상기 최다 분할 레벨보다 작은 경우, 상기 비트스트림은 상기 현재 변환 단위를 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할하기 위한 서브 분할 정보를 더 포함하고,
    상기 최다 분할 정보는 상기 현재 부호화 단위에 관한 변환 단위들의 허용가능한 레벨들의 총 개수를 나타내고,
    상기 현재 변환 단위는 상기 현재 변환 단위의 주변 변환 단위들과 독립적으로 상기 다음 분할 레벨의 변환 단위들로 분할되고,
    상기 최다 분할 레벨과 동일한 레벨의 변환 단위의 크기는 변환 단위의 최소 크기인, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.

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