KR102169610B1 - 인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치가 개시된다. 인트라 예측 모드 결정 방식에서는 최대 부호화 단위를 작은 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 작은 크기의 부호화 단위에 대한 에지를 분석한다. 분석된 에지에 기초하여 작은 크기의 부호화 단위가 모두 같은 에지 방향을 갖는 경우 큰 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측이 수행된다.

Description

인트라 예측 모드 결정 방법 및 장치{Method and apparatus for determining intra prediction mode}
본 발명은 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 인트라 예측 모드 결정시 이용되는 부호화 단위의 크기를 효율적으로 결정하기 위한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 인터 예측 및 인트라 예측에서 이용가능한 모든 부호화 모드에서 각각의 매크로 블록을 부호화한 다음, 매크로 블록의 부호화에 소요되는 비트율과 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡 정도에 따라서 부호화 모드를 하나 선택하여 매크로 블록을 부호화한다.
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 예측 모드에 따라 부호화되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 인트라 예측을 위한 부호화 단위의 크기를 최대 부호화 단위에 포함된 에지 성분에 기초하여 효율적으로 결정함으로써, 인트라 예측 모드 결정 과정을 고속화하기 위한 것이다.
이러한 기술적 과제를 해결하기 위한 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법은 최대 부호화 단위를 소정의 제 1 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 에지 방향을 획득하는 단계; 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 중 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들의 에지 방향의 동일성에 기초하여 상기 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들을 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 그룹화하고, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위를 결정하는 단계; 상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들을 이용하여, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹에 대한 인트라 예측을 수행하는 단계; 및 상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들의 인트라 예측에 따른 코스트를 비교하여, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측을 위한 부호화 단위와 상기 부호화 단위의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 장치는 최대 부호화 단위를 소정의 제 1 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 에지 방향을 획득하는 에지 검출부; 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 중 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들의 에지 방향의 동일성에 기초하여 상기 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들을 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 그룹화하고, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위를 결정하는 인트라 예측 모드 후보 결정부; 및 상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들을 이용하여, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹에 대한 인트라 예측을 수행하고, 상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들의 인트라 예측에 따른 코스트를 비교하여, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측을 위한 부호화 단위와 상기 부호화 단위의 인트라 예측 모드를 결정하는 인트라 예측 모드 결정부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 최대 부호화 단위에 포함된 에지 성분에 기초하여 인트라 예측이 수행될 부호화 단위의 크기를 한정함으로써, 인트라 예측 모드 결정 과정을 고속화할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 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 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들을 설명하기 위한 참조도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 앵귤러 모드의 일 예이다.
도 16은 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 17은 일 실시예에 따라서 부호화 단위에 포함된 각 픽셀의 에지 방향을 검출하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 18은 일 실시예에 따라서 에지 방향 검출에 이용되는 대표 에지 방향들을 나타낸다.
도 19는 일 실시예에 따른 에지 방향 히스토그램의 일 예이다.
도 20은 일 실시예에 따라서 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향에 기초하여 최대 부호화 단위에 적용될 인트라 예측 모드를 결정하는 일 예이다.
도 21은 일 실시예에 따라서 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향에 기초하여 최대 부호화 단위에 적용될 인트라 예측 모드를 결정하는 다른 예이다.
도 22는 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 23은 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법의 일 예이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
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 8보다 큰 2의 제곱승인 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 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 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 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 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, 주파수 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 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 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 주파수 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, 주파수 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 3 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 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 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 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. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 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, 일 실시예에 따른 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, 주파수 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 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 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 1 및 비디오 부호화 장치(100)을 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.
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 주파수 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 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 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.
일 실시예에 따른 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 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 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 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 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 4 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 5 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(500)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 6 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. 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 7 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 주파수 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 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8 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 주파수 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 9 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 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 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 주파수 변환 또는 주파수 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 주파수 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 13 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.
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.
이하, 도 4의 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 인트라 예측부(410)에서 수행되는 인트라 예측 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들을 설명하기 위한 참조도이다.
일 실시예에 따른 인트라 예측 모드들은 복수 개의 (dx, dy) 파라메터들을 이용하여 결정되는 tan-1(dy/dx)의 기울기를 갖는 라인을 이용하여 주변 참조 픽셀을 결정하고 결정된 주변 참조 픽셀을 이용하여 예측값을 획득할 수 있다.
일 예로, (dx, dy)를 이용하여 tan-1(dy/dx)의 방향성을 갖는 예측 모드들은 다음의 표 2 내지 표 4에 표기된 (dx,dy) 파라메터를 정의될 수 있다.
dx Dy dx dy dx dy
-32 32 21 32 32 13
-26 32 26 32 32 17
-21 32 32 32 32 21
-17 32 32 -26 32 26
-13 32 32 -21 32 32
-9 32 32 -17 　 　
-5 32 32 -13 　 　
-2 32 32 -9 　 　
0 32 32 -5 　 　
2 32 32 -2 　 　
5 32 32 0 　 　
9 32 32 2 　 　
13 32 32 5 　 　
17 32 32 9 　 　
dx Dy dx dy dx dy
-32 32 19 32 32 10
-25 32 25 32 32 14
-19 32 32 32 32 19
-14 32 32 -25 32 25
-10 32 32 -19 32 32
-6 32 32 -14 　 　
-3 32 32 -10 　 　
-1 32 32 -6 　 　
0 32 32 -3 　 　
1 32 32 -1 　 　
3 32 32 0 　 　
6 32 32 1 　 　
10 32 32 3 　 　
14 32 32 6 　 　
dx Dy dx dy dx dy
-32 32 23 32 32 15
-27 32 27 32 32 19
-23 32 32 32 32 23
-19 32 32 -27 32 27
-15 32 32 -23 32 32
-11 32 32 -19 　 　
-7 32 32 -15 　 　
-3 32 32 -11 　 　
0 32 32 -7 　 　
3 32 32 -3 　 　
7 32 32 0 　 　
11 32 32 3 　 　
15 32 32 7 　 　
19 32 32 11 　 　
도 14를 참조하면, 현재 예측 단위 내부의 예측하고자 하는 현재 픽셀(P)을 중심으로 (dx, dy)의 값에 따라 정해지는 tan-1(dy/dx)의 각도를 갖는 연장선(1400) 상에 위치한 주변 픽셀(A, B)를 현재 픽셀(P)의 예측자로 이용할 수 있다. 이 때, 예측자로서 이용되는 주변 픽셀은 이전에 부호화되고 복원된, 현재 예측 단위의 상측, 좌측, 우상측 및 좌하측의 이전 예측 단위의 픽셀인 것이 바람직하다. 또한, 연장선(1400)이 정수 위치의 주변 픽셀이 아닌 정수 위치 주변 픽셀의 사이를 통과하는 경우 연장선(1400)에 가까운 주변 픽셀 중 현재 픽셀(P)에 더 가까운 주변 픽셀을 예측자로 이용하거나, 또는 연장선(1400)에 가까운 주변 픽셀들과 연장선(1400)의 교차점 사이의 거리를 고려한 가중 평균값을 현재 픽셀(P)의 예측자로 이용할 수 있다. 이와 같이 현재 픽셀을 기준으로 소정 방향성을 갖는 연장선을 이용하여 주변 픽셀을 결정하는 인트라 예측 모드는 앵귤러(angular) 모드로 정의된다.
도 15는 일 실시예에 따른 앵귤러 모드의 일 예이다.
도 15를 참조하면, 앵귤러 모드는 수직, 수평 방향을 포함해 총 33개의 방향성을 가질 수 있다. 앵귤러 모드에서 현재 픽셀을 기준으로 33개의 방향성에 따른 주변 픽셀이 결정되고, 결정된 주변 픽셀이 현재 픽셀의 예측값으로 결정된다.
일 실시예에 따른 인트라 예측 모드는 33개의 방향성을 갖는 앵귤러(angular) 모드 이외에, 플래너(planar) 모드 및 DC 모드를 포함하여 총 35개의 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다.
예측 단위의 크기에 따라서 예측 단위에 적용되는 인트라 예측 모드의 개수가 설정될 수 있다. 일 예로, 4x4. 8x8, 16x16, 32x32 및 64x64 크기의 예측 단위들 각각에 대해서 35개의 인트라 예측 모드들이 적용될 수 있다. 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드는 종래 H.264/AVC 에서 이용되는 인트라 예측 모드보다 더 많은 방향성을 지원한다. 또한, 전술한 바와 같이 일 실시예에 따르면 다양한 크기의 예측 단위가 이용된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대한 최적의 인트라 예측 모드를 결정하기 위하여 RD(Rate Distortion) 코스트가 계산되어야 하는 인트라 예측 모드의 개수가 매우 많다.
예를 들어, 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 대한 최적의 인트라 예측 모드를 결정하기 위하여, 최대 부호화 단위는 4x4, 8x8, 16x16, 32x32 및 64x64 크기의 예측 단위들로 분할되고, 예측 단위 각각에 대해서 35개의 인트라 예측 모드들이 이용가능하다고 가정한다. 이와 같은 경우, 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 크기에 따라서 RD 코스트가 계산되어야 하는 인트라 예측 모드의 개수는 다음과 같다.
(1) 64x64 예측 단위: 35개의 인트라 예측 모드
(2) 32x32 예측 단위: 35*4=140개의 인트라 예측 모드
(3) 16x16 예측 단위: 35*4*4=560개의 인트라 예측 모드
(4) 8x8 예측 단위: 35*4*4*4=2240개의 인트라 예측 모드
(5) 4x4 예측 단위: 35*4*4*4*4=8960개의 인트라 예측 모드
64x64 크기의 최대 부호화 단위에 대한 최적의 인트라 예측 모드를 결정하기 위하여 총 11,935개의 인트라 예측 모드가 적용되어야 한다. 이와 같이, 하나의 최대 부호화 단위에 대한 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 때, RD 코스트 계산 과정에 많은 처리 시간이 소비된다.
따라서, 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방식에서는 최대 부호화 단위를 작은 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 작은 크기의 부호화 단위에 대한 에지를 분석한다. 그리고, 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방식에서는, 분석된 에지에 기초하여 작은 크기의 부호화 단위가 모두 같은 에지 방향을 갖는 경우 보다 큰 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측이 수행되도록 한다. 이와 같이, 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방식은 작은 크기의 부호화 단위의 에지 성분에 기초하여 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 이용될 부호화 단위의 크기를 한정함으로써, 인트라 예측 모드 결정 과정을 고속화할 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 16의 인트라 예측 모드 결정 장치(1600)는 영상 부호화 장치(100)의 인트라 예측부(410)에 대응된다.
도 16을 참조하면, 인트라 예측 모드 결정 장치(1600)는 에지 검출부(1610), 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620) 및 인트라 예측 모드 결정부(1630)를 포함한다.
에지 검출부(1610)는 최대 부호화 단위를 소정의 제 1 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 에지 방향을 획득한다. 제 1 크기의 부호화 단위는 최대 부호화 단위보다 작은 크기의 부호화 단위로서, 제 1 크기는 최대 부호화 단위보다 작은 부호화 단위들 중 선택될 수 있다. 일 예로, 제 1 크기는 4x4일 수 있다.
인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 제 1 크기의 부호화 단위들 중 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들의 에지 방향의 동일성에 기초하여 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들을 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 그룹화한다. 그리고, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위를 결정한다. 인트라 예측 부호화 단위 그룹은 인트라 예측시에 동일한 크기 범위의 부호화 단위들이 적용되는 영역으로, 2m x 2m(m은 정수)인 정사각형 형태를 갖는 영역으로 정의될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기를 2Nx2N(N은 정수)라고 할 때, 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 최대 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하고, 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기를 2Nx2N으로 결정할 수 있다. 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최소 크기는 임의로 설정될 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 크기를 64x64, 제 1 크기의 부호화 단위를 4x4라고 하고, 최대 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는다고 가정한다. 이와 같은 경우, 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기는 64x64로 설정된다. 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최소 크기는 16x16으로 설정될 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 최대 부호화 단위는 64x64~16x16 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측된다. 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 크기의 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 최대 부호화 단위에 포함된 픽셀들은 공통되는 방향성을 가질 가능성이 크다. 따라서, 8x8 또는 4x4 크기의 부호화 단위와 같이 너무 작은 크기의 부호화 단위에 대해서는 인트라 예측을 수행하지 않을 수 있다.
인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최소 크기를 증가시키는 경우 예측 효율이 떨어지지만, 인트라 예측 모드 결정에 소요되는 처리 시간은 감소될 수 있다. 반대로, 최소 크기를 감소시키는 경우 수행되어야 하는 예측 효율은 향상될 수 있지만, 인트라 예측 모드 결정에 소요되는 처리 시간은 상대적으로 증가한다.
일 실시예에 따르면, 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위가 결정된 경우, 고속의 인트라 예측 모드 결정을 위해서 정사각형 형태의 부호화 단위만이 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기로 결정될 수 있다. 전술한 예에서, 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기의 범위가 64x64~16x16인 경우, 이러한 크기 범위에 포함되며 정사각형 형태의 부호화 단위인 64x64, 32x32, 16x16 크기의 부호화 단위가 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용될 부호화 단위의 크기로 결정된다.
만약 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위들이 동일한 에지 방향을 갖지 않는 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 최대 부호화 단위를 n회(n은 정수) 4분할한 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는지 여부를 판단한다. (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하며, (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기를 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 으로 결정할 수 있다. (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최소 크기는 임의로 설정될 수 있다.
예를 들어, 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 크기의 부호화 단위들 중 다른 에지 방향을 갖는 4x4 크기의 부호화 단위가 존재한다고 가정한다. 이 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 최대 부호화 단위를 4분할한 32x32 크기의 부호화 단위들 각각에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향의 동일성 여부를 판단한다. 32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 32x32 크기의 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하며, 32x32 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기를 32x32 로 결정할 수 있다. 32x32 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최소 크기는 임의로 설정될 수 있다. 예를 들어, 동일한 에지 방향을 갖는 4x4 크기의 부호화 단위들을 포함하는 32x32 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에는32x32~8x8 크기의 부호화 단위가 이용될 수 있다. 고속의 인트라 예측을 위해서는 32x32~8x8의 크기 범위에 포함되며 정사각형 형태의 부호화 단위인 32x32, 16x16, 8x8 크기의 부호화 단위가 32x32 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용될 부호화 단위의 크기로 결정될 수 있다.
32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향이 모두 동일하지는 않은 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 32x32 크기의 부호화 단위를 4분할한 16x16 크기의 부호화 단위에 포함된 단위들을 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정할 수 있다. 그러나, 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 크기가 작아지는 경우 인트라 예측 모드 결정 과정을 고속화하는데 바람직하지 않다. 인트라 예측 부호화 단위 그룹이 소정 임계 크기보다 작아지지 않도록 하기 위해서, 소정 임계 크기를 갖는 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향이 일치하지 않는 경우에, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)은 소정 임계 크기를 갖는 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하고, 소정 임계 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용될 부호화 단위의 크기를 감소시킬 수 있다. 전술한 예에서, 32x32 크기가 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 임계 크기라고 가정한다. 32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향이 모두 동일하지 않은 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 32x32 크기의 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하고, 32x32 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기를 16x16 및 8x8로 결정할 수 있다.
인트라 예측 모드 결정부(1630)은 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들을 이용하여, 인트라 예측 부호화 단위 그룹에 대한 인트라 예측을 수행한다. 전술한 예와 같이, 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 최대 부호화 단위는 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정되며, 인트라 예측 모드 결정부(1630)은 최대 부호화 단위에 대하여 64x64, 32x32 및 16x16 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측을 수행한다.
다른 예로서, 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 크기의 부호화 단위들 중 서로 다른 에지 방향을 갖는 4x4 크기의 부호화 단위가 존재하고, 최대 부호화 단위를 4분할한 32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향이 모두 동일한 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 32x32 크기의 부호화 단위를 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하고, 32x32 크기의 부호화 단위에 대하여 32x32, 16x16 및 8x8 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측을 수행한다.
또 다른 예로서, 32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향이 모두 동일하지 않은 경우, 32x32 크기의 부호화 단위가 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정되고, 인트라 예측 모드 결정부(1630)은 32x32 크기의 부호화 단위에 대하여 16x16 및 8x8 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측을 수행한다.
만약 8x8 크기의 부호화 단위에 포함된 4x4 크기의 부호화 단위들의 에지 방향이 일치하지 않는 경우, 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 8x8 크기의 부호화 단위를 분할한 4x4 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측 모드 결정부(1630)는 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들의 인트라 예측에 따른 코스트를 비교하여, 인트라 예측을 위한 최적의 부호화 단위의 크기와 부호화 단위의 인트라 예측 모드를 결정한다. 코스트로는 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 SATD(Sum of Absolute transformed Differences)가 이용될 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따라서 부호화 단위에 포함된 각 픽셀의 에지 방향을 검출하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
에지 검출부(1610)는 소정의 에지 검출 알고리즘을 이용하여 4x4 크기의 부호화 단위에 포함된 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 및 수직 방향 차이값 정도를 획득할 수 있다. 소정의 에지 검출 알고리즘으로 소벨(sobel) 알고리즘이 이용될 수 있다.
도 17을 참조하면, 에지 방향을 검출하고자 하는 (i,j)(i,j는 정수) 위치의 픽셀을 Pi ,j라고 하면, Pi ,j와 주변 픽셀들 사이의 픽셀값의 차이를 고려하여, Pi ,j의 수평 방향 차이값 정도(degree)인 dxi ,j 및 수직 방향 차이값 정도 dyi ,j 는 다음과 같이 결정될 수 있다.
dxi ,j = Pi -1,j+1 + 2*Pi ,j+1 + Pi +1,j+1 - Pi -1,j+1 -2*Pi ,j-1 - Pi +1,j-1
dyi ,j = Pi +1,j-1 + 2*Pi +1,j + Pi +1,j+1 - Pi -1,j-1 -2*Pi -1,j - Pi -1,j+1
(dyi ,j / dxi ,j )는 픽셀 Pi , j 의 기울기를 나타낸다. 에지 검출부(1610)는 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 dxi ,j 및 수직 방향 차이값 정도 dyi ,j 에 기초하여 제 1 크기의 부호화 단위에 포함된 픽셀들의 주도적인 에지 방향을 결정한다.
구체적으로, 에지 검출부(1610)는 제 1 크기의 부호화 단위에 포함된 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도를 dxi ,j, 수직 방향 차이값 정도를 dyi ,j라고 할 때, (dyi ,j /dxi ,j) 값에 기초하여 각 픽셀의 에지 방향을 미리 설정된 소정 에지 방향들 중 하나로 매핑한다. 그리고, 에지 검출부(1610)는 제 1 크기의 부호화 단위들에 포함된 각 픽셀의 매핑된 에지 방향의 히스토그램을 결정한다. 에지 검출부(1610)는 수평 방향 차이값 정도 dxi , j 의 절대값 및 수직 방향 차이값 정도 dyi , j 의 절대값 합에 기초하여 에지 강도를 측정하고 에지 강도가 소정 임계값 이하인 경우 해당 픽셀에 대한 에지 방향이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
도 18은 일 실시예에 따라서 에지 방향 검출에 이용되는 대표 에지 방향들을 나타낸다.
도 18을 참조하면, 에지 검출부(1610)는 수평 방향(1), 수직 방향(0), 45도 방향(2) 및 135도 방향(3)을 대표 에지 방향으로 설정하고, 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 dxi ,j 및 수직 방향 차이값 정도 dyi ,j 에 기초하여 각 픽셀의 에지 방향을 가장 가까운 대표 에지 방향 중 하나로 매핑시킨다. 수평 방향 차이값 정도 dxi ,j 및 수직 방향 차이값 정도 dyi , j 의 값에 따른 대표 에지 방향은 룩업 테이블 형태로 미리 결정되어 있을 수 있다. 또는 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 dxi ,j 및 수직 방향 차이값 정도 dyi ,j 에 기초한 소정 함수를 통해, 각 픽셀의 대표 에지 방향이 결정될 수 있다.
에지 검출부(1610)는 제 1 크기의 부호화 단위에 포함된 각 픽셀의 에지 방향을 대표 에지 방향들 중 하나로 매핑한 다음, 매핑된 에지 방향의 빈도수를 나타내는 히스토그램을 결정한다.
도 19는 일 실시예에 따른 에지 방향 히스토그램의 일 예이다.
도 19를 참조하면, 에지 검출부(1610)는 제 1 크기의 부호화 단위에 포함된 각 픽셀에 대하여 매핑된 에지 방향의 빈도수를 카운트하여 에지 방향 히스토그램을 결정한다. 도 19에 예시된 바와 같이, 제 1 크기의 부호화 단위에 포함된 픽셀들 중 수평 방향(1)의 에지 방향을 갖는 픽셀들의 빈도수가 가장 많은 경우 에지 검출부(1610)는 제 1 크기의 부호화 단위의 주도적인 에지 방향을 수평 방향으로 결정하게 된다.
에지 검출부(1610)는 이와 같은 에지 검출 과정을 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위들에 대하여 반복한다.
도 20은 일 실시예에 따라서 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향에 기초하여 최대 부호화 단위에 적용될 인트라 예측 모드를 결정하는 일 예이다. 도 20에서, 16x16 부호화 단위로 표시된 화살표는, 16x16 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는 경우로서 4x4 부호화 단위의 동일한 에지 방향을 가리킨다.
도 20을 참조하면, 최대 부호화 단위(2010)의 크기를 64x64, 제 1 크기의 부호화 단위를 4x4라고 하고, 최대 부호화 단위(2010)에 포함된 모든 4x4 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는다고 가정한다. 전술한 바와 같이, 최대 부호화 단위(2010)에 포함된 4x4 부호화 단위의 에지 방향이 모두 동일한 경우, 최대 부호화 단위(2010)는 하나의 인트라 예측 부호화 그룹으로 설정된다. 최대 부호화 단위(2010)에 대해서 도면 부호 2020으로 표시된 바와 같이 64x64, 32x32 및 16x16 크기의 부호화 단위를 이용하여 인트라 예측이 수행된다.
도 21은 일 실시예에 따라서 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향에 기초하여 최대 부호화 단위에 적용될 인트라 예측 모드를 결정하는 다른 예이다.
64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 크기의 부호화 단위들 중 다른 에지 방향을 갖는 4x4 크기의 부호화 단위가 존재한다고 가정한다. 이 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 최대 부호화 단위를 4분할한 32x32 크기의 부호화 단위들(2110, 2120, 2130, 2140) 각각에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향의 동일성 여부를 판단한다. 32x32 크기의 부호화 단위(2110, 2120)의 경우 모든 4x4 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는다. 따라서, 32x32 크기의 부호화 단위(2110, 2120) 각각은 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 설정된다. 그리고 도면 부호 2150에 도시된 바와 같이, 32x32 크기의 부호화 단위(2110, 2120) 각각에 대해서 32x32, 16x16, 8x8 크기의 부호화 단위가 인트라 예측에 적용될 부호화 단위로 결정된다.
32x32 크기의 부호화 단위(2130, 2140)에 포함된 4x4 부호화 단위들의 에지 방향은 모두 동일하지 않다. 이와 같은 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 32x32 크기의 부호화 단위(2130, 2140)을 하나의 인트라 예측 부호화 그룹으로 결정하고, 16x16 및 8x8 크기의 부호화 단위를 인트라 예측에 적용될 부호화 단위로 결정할 수 있다.
한편, 16x16 크기의 부호화 단위(2141)에 포함된 4x4 크기의 부호화 단위들의 에지 방향이 모두 다르다고 가정한다. 이와 같은 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 16x16 크기의 부호화 단위(2141)에 대해서만 16x16 및 8x8 크기의 부호화 단위에 부가하여, 4x4 크기의 부호화 단위를 인트라 예측에 적용될 부호화 단위로 결정할 수 있다.
인트라 예측 모드 결정부(1630)는 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향에 기초하여, 적용될 인트라 예측 모드의 방향을 한정할 수 있다. 예를 들어, 도 20에 도시된 바와 같이, 최대 부호화 단위에 포함된 제 1 크기의 부호화 단위들의 주도적인 방향이 수직 방향인 경우, 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 도 15에 도시된 인트라 예측 모드들 중에서 수직 방향에 가까운 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들만을 적용할 수 있다. 유사하게, 도 21에 도시된 바와 같이, 32x32 크기의 부호화 단위(2120)에 대해서, 수직 방향에 가까운 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들만이 인트라 예측 과정에 이용될 수 있다. 또한, 32x32 크기의 부호화 단위(2110)에 대해서, 수평 방향에 가까운 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들만이 인트라 예측 과정에 이용될 수 있다.
도 22는 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 22를 참조하면, 단계 2210에서 에지 검출부(1610)는 최대 부호화 단위를 소정의 제 1 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 에지 방향을 획득한다. 전술한 바와 같이, 에지 검출부(1610)는 소정의 에지 검출 알고리즘을 이용하여 제 1 크기의 부호화 단위에 포함된 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 및 수직 방향 차이값 정도를 획득하고, 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 및 수직 방향 차이값 정도에 기초하여 제 1 크기의 부호화 단위의 주도적인 에지 방향을 결정한다. 그리고, 에지 검출부(1610)는 각 픽셀의 에지 방향을 미리 설정된 소정 에지 방향들 중 하나로 매핑하고, 제 1 크기의 부호화 단위들에 포함된 각 픽셀의 매핑된 에지 방향의 빈도수를 카운트하여 에지 방향의 히스토그램을 결정한다. 그리고, 에지 검출부(1610)는 히스토그램에서 가장 빈도수가 높은 에지 방향을 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향으로 결정한다.
단계 2220에서, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 제 1 크기의 부호화 단위들 중 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들의 에지 방향의 동일성에 기초하여 인접한 제 1 크기의 부호화 단위들을 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 그룹화하고, 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위를 결정한다.
단계 2230에서, 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들을 이용하여, 인트라 예측 부호화 단위 그룹에 대한 인트라 예측을 수행한다.
단계 2240에서, 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 서로 다른 크기의 부호화 단위를 인트라 예측에 적용하였을 때의 코스트를 비교하여, 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측을 위한 부호화 단위와 부호화 단위의 인트라 예측 모드를 결정한다.
도 23은 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드 결정 방법의 일 예이다. 최대 부호화 단위의 크기를 64x64, 제 1 크기의 부호화 단위를 4x4라고 가정한다.
단계 2310에서, 에지 검출부(1610)는 제 1 크기의 부호화 단위들에 대해 에지 방향 정보를 획득한다.
단계 2320에서, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는지 여부를 판단한다. 만약, 64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 인트라 예측 모드 후보 결정부(1620)는 64x64, 32x32, 16x16의 부호화 단위를 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 크기로 결정한다.
64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 단계 2330에서 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 최대 부호화 단위를 64x64, 32x32, 16x16의 부호화 단위들로 분할하여 인트라 예측을 수행하고, 최적의 코스트를 갖는 부호화 단위의 크기 및 인트라 예측 모드 방향을 결정한다.
64x64 크기의 최대 부호화 단위에 포함된 4x4 크기의 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는 경우가 아니라면, 단계 2340에서 64x64 크기의 부호화 단위를 4분할한 각 32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 크기의 부호화 단위의 에지 방향이 동일한지 여부가 판단된다.
32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 크기의 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖는 경우라면, 단계 2350에서 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 32x32 크기의 부호화 단위를 32x32, 16x16, 8x8의 부호화 단위들로 분할하여 인트라 예측을 수행하고, 최적의 코스트를 갖는 부호화 단위의 크기 및 인트라 예측 모드 방향을 결정한다.
32x32 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 크기의 부호화 단위가 모두 동일한 에지 방향을 갖지 않는 경우, 단계 2360에서 32x32 크기의 부호화 단위를 4분할한 각 16x16 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 크기의 부호화 단위의 에지 방향이 동일한지 여부가 판단된다.
16x16 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 크기의 부호화 단위의 에지 방향이 동일한 경우, 단계 2370에서 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 16x16 크기의 부호화 단위를 16x16, 8x8의 부호화 단위들로 분할하여 인트라 예측을 수행하고, 최적의 코스트를 갖는 부호화 단위의 크기 및 인트라 예측 모드 방향을 결정한다.
16x16 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 4x4 크기의 부호화 단위의 에지 방향이 동일하지 않다면, 단계 2380에서 인트라 예측 모드 결정부(1630)는 16x16 크기의 부호화 단위를 8x8, 4x4의 부호화 단위들로 분할하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장 장치 등이 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
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. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (12)

  1. 인트라 예측 모드 결정 방법에 있어서,
    최대 부호화 단위를 소정의 제 1 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 에지 방향을 획득하는 단계;
    상기 최대 부호화 단위에 포함된 상기 제 1 크기의 부호화 단위들이 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 상기 제 1 크기보다 큰 크기의 부호화 단위들을 인트라 예측을 위한 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 부호화 단위 크기 범위로 결정하는 단계;
    상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들을 이용하여, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹에 대한 인트라 예측을 수행하는 단계; 및
    상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들의 인트라 예측에 따른 코스트를 비교하여, 상기 인트라 예측을 위한 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 부호화 단위와 상기 부호화 단위의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 에지 방향을 획득하는 단계는
    소정의 에지 검출 알고리즘을 이용하여 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각에 포함된 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 및 수직 방향 차이값 정도를 획득하는 단계; 및
    상기 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 및 수직 방향 차이값 정도에 기초하여 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 주도적인 에지 방향을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 주도적인 에지 방향을 결정하는 단계는
    상기 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도를 dxi ,j, 수직 방향 차이값 정도를 dyi,j라고 할 때, (dyi ,j /dxi ,j) 값에 기초하여 각 픽셀의 에지 방향을 미리 설정된 소정 에지 방향들 중 하나로 매핑하고, 상기 제 1 크기의 부호화 단위들에 포함된 각 픽셀의 매핑된 에지 방향의 히스토그램을 결정하는 단계; 및
    상기 히스토그램에서 가장 빈도수가 높은 에지 방향을 상기 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 에지 검출 알고리즘은 소벨(sobel) 알고리즘인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 부호화 단위의 크기 범위를 결정하는 단계는
    상기 최대 부호화 단위의 크기를 2Nx2N(N은 정수)라고 할 때, 상기 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 상기 최대 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하며 상기 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기를 2Nx2N 으로 결정하며,
    상기 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖지 않고, 상기 최대 부호화 단위를 n회(n은 정수) 4분할한 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 상기 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하며, 상기 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기를 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 으로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 부호화 단위의 크기 범위를 결정하는 단계는
    상기 최대 부호화 단위에 포함된 상기 제 1 크기의 부호화 단위들이 동일한 에지 방향을 갖지 않는 경우, 상기 최대 부호화 단위를 분할하여 획득된 상기 최대 부호화 단위보다 작은 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는지 여부에 기초하여 인트라 예측을 위한 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 부호화 단위 크기 범위로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 방법.
  7. 인트라 예측 모드 결정 장치에 있어서,
    최대 부호화 단위를 소정의 제 1 크기의 부호화 단위들로 분할하고, 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 에지 방향을 획득하는 에지 검출부;
    상기 최대 부호화 단위에 포함된 상기 제 1 크기의 부호화 단위들이 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 상기 제 1 크기보다 큰 크기의 부호화 단위들을 인트라 예측을 위한 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 부호화 단위 크기 범위로 결정하는 인트라 예측 모드 후보 결정부; 및
    상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들을 이용하여, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹에 대한 인트라 예측을 수행하고, 상기 크기 범위에 포함되는 크기를 갖는 부호화 단위들의 인트라 예측에 따른 코스트를 비교하여, 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹의 인트라 예측을 위한 부호화 단위와 상기 부호화 단위의 인트라 예측 모드를 결정하는 인트라 예측 모드 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 에지 검출부는
    소정의 에지 검출 알고리즘을 이용하여 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각에 포함된 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 및 수직 방향 차이값 정도를 획득하고, 상기 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도 및 수직 방향 차이값 정도에 기초하여 상기 제 1 크기의 부호화 단위들 각각의 주도적인 에지 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 에지 검출부는
    상기 각 픽셀의 수평 방향 차이값 정도를 dxi ,j, 수직 방향 차이값 정도를 dyi,j라고 할 때, (dyi ,j /dxi ,j) 값에 기초하여 각 픽셀의 에지 방향을 미리 설정된 소정 에지 방향들 중 하나로 매핑하고, 상기 제 1 크기의 부호화 단위들에 포함된 각 픽셀의 매핑된 에지 방향의 히스토그램을 결정하고, 상기 히스토그램에서 가장 빈도수가 높은 에지 방향을 상기 제 1 크기의 부호화 단위의 에지 방향으로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 에지 검출 알고리즘은 소벨(sobel) 알고리즘인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 인트라 예측 모드 결정부는
    상기 최대 부호화 단위의 크기를 2Nx2N(N은 정수)라고 할 때, 상기 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 상기 최대 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하며 상기 최대 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기를 2Nx2N 으로 결정하며,
    상기 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖지 않고, 상기 최대 부호화 단위를 n회(n은 정수) 4분할한 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는 경우, 상기 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위를 하나의 인트라 예측 부호화 단위 그룹으로 결정하며, 상기 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 크기의 부호화 단위의 인트라 예측에 적용할 부호화 단위의 최대 크기를 (2N/(2^n)) x (2N/(2^n)) 으로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 장치.
  12. 제 7항에 있어서,
    상기 최대 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖지 않는 경우, 상기 최대 부호화 단위를 분할하여 획득된 상기 최대 부호화 단위보다 작은 크기의 부호화 단위에 포함된 모든 제 1 크기의 부호화 단위가 동일한 에지 방향을 갖는지 여부에 기초하여 상기 인트라 예측 부호화 단위 그룹을 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 결정 장치.
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