KR102234712B1 - 영상 부호화 방법과 복호화 방법 및 이를 이용한 영상 부호화 장치와 복호화 장치 - Google Patents

영상 부호화 방법과 복호화 방법 및 이를 이용한 영상 부호화 장치와 복호화 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 영상 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 영상 부호화 방법은, 부호화 대상 블록의 주변 블록들에 대하여, 주변 블록들로부터 분할에 관한 정보를 획득하는 단계, 획득한 분할에 관한 정보를 기반으로 부호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계, 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 단계에서 예측한 예측 분할 정보 사이의 차이에 관한 정보를 부호화하는 단계 및 부호화한 정보를 전송하는 단계를 포함하며, 주변 블록들로부터 획득한 분할에 관한 정보는 주변 블록들의 방향성 정보, 주변 블록들의 움직임 정보, 주변 블록들의 필터 정보, 주변 블록들의 변환 정보, 주변 블록들의 크기 정보, 주변 블록들의 화소값 정보, 주변 블록들의 분할 정보 중 어느 하나이며, 부호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계에서는, 주변 블록들로부터 획득한 분할에 관한 정보가 주변 블록들 간에 상이하게 되는 경계에서 부호화 대상 블록의 분할이 이루어지는 것으로 예측할 수 있다.

Description

영상 부호화 방법과 복호화 방법 및 이를 이용한 영상 부호화 장치와 복호화 장치{Methods For Encoding/Decoding Image And Apparatus For Encoder/Decoder Using The Same}
본 발명은 영상 압축 기술에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 영상 부호화 과정에서 부호화 대상 블록의 주변 블록에 대한 분할 정보를 이용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화하는 기술에 관한 것이다.
광대역 통신 기술이 발전함에 따라서, 통신 기술을 이용하여 다양한 영상 서비스가 제공되고 있다. 예컨대, 인터넷을 이용하여 컴퓨터로 다양한 영상 정보를 획득할 수 있을 뿐만 아니라 모바일 폰을 이용하여 고화질의 방송 서비스를 이용할 수도 있다.
이런 서비스 환경에서, 고화질의 영상을 고속의 데이터 전송을 통해 이용하고자 하는 요구가 갈수록 높아가고 있으며, 이에 부응하여 영상 압축 기술에 관한 관심이 증가하고 있다.
영상 압축 기술은 원래의 영상에 포함된 중요한 정보는 보존하면서, 필수적이지는 않은 정보를 다소 제거하여, 원래의 화질을 최대한 유지하면서도 가능한 적은 디지털 데이터로 영상을 표현하고자 한다.
영상 압축 기술은 영상을 표현하는 데이터를 줄이기 위해, 부호화 대상 화면(프레임)을 복수의 화소로 이루어진 블록 단위로 부호화할 수 있다. 또한, 영상 압축 기술은 영상의 품질을 높이기 위해, 필요에 따라 블록을 분할하여 부호화할 수 있다.
본 발명은 부호화/복호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화/복호화함에 있어서, 주변 블록의 정보를 이용하여 부호화/복호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화/복호화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화하는데 필요한 비트량을 줄이고 영상 압축 효율을 높일 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 계층적 영상 부호화에서 하위 계층의 분할 정보를 이용하거나, 시점 간 영상 부호화에서 다른 시점의 분할 정보를 이용하여, 부호화 대상 계층 혹은 시점의 분할 정보를 부호화하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 영상 부호화 방법은, 부호화 대상 블록의 주변 블록들에 대하여, 주변 블록들로부터 분할에 관한 정보를 획득하는 단계, 획득한 분할에 관한 정보를 기반으로 부호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계, 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 단계에서 예측한 예측 분할 정보 사이의 차이에 관한 정보를 부호화하는 단계 및 부호화한 정보를 전송하는 단계를 포함하며, 주변 블록들로부터 획득한 분할에 관한 정보는 주변 블록들의 방향성 정보, 주변 블록들의 움직임 정보, 주변 블록들의 필터 정보, 주변 블록들의 변환 정보, 주변 블록들의 크기 정보, 주변 블록들의 화소값 정보, 주변 블록들의 분할 정보 중 어느 하나이며, 부호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계에서는, 주변 블록들로부터 획득한 분할에 관한 정보가 주변 블록들 간에 상이하게 되는 경계에서 부호화 대상 블록의 분할이 이루어지는 것으로 예측할 수 있다.
이때, 부호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계 이후에, 부호화 대상 블록의 분할을 예측 단계에서의 예측대로 수행할 것인지를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 결정 단계에서, 부호화 대상 블록의 분할을 예측대로 수행하기로 결정한 경우에는, 부호화 대상 블록을 예측대로 분할함과 함께 부호화 대상 블록을 예측대로 분할하였다는 정보를 부호화하고, 결정 단계에서, 부호화 대상 블록의 분할을 예측대로 수행하지 않기로 결정한 경우에, 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측한 정보 사이의 차이에 관한 정보를 부호화할 수 있다.
부호화 대상 블록의 분할을 예측 단계에서의 예측대로 수행할 것인지의 결정에 관한 정보는 전송하는 부호화한 정보에 포함될 수 있다.
부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 분할 정보에 있어서, 블록의 분할 경계는, 소정의 기준점과 상기 기준점을 기준으로 한 방향 및/또는 상기 기준점으로부터의 거리로 표현될 수 있다.
부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 분할 정보에 있어서, 블록의 분할 경계는, 소정의 분할 패턴들 중에서, 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보 및/또는 예측 분할 정보에서의 분할 경계와 가장 유사한 분할 경계를 가지는 패턴을 이용하여 표현될 수도 있다.
부호화 단계에서는, 실제 분할 정보, 예측 분할 정보 및 실제 분할 정보와 상기 예측 분할 정보의 차이값으로 구성된 테이블을 이용하여, 이 테이블에서 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 분할 정보 사이의 차이값을 부호화할 수도 있다.
부호화 단계에서는, 상기 차이에 관한 정보에 대하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있으며, 부호화를 수행한 후에, 부호화 결과를 반영하여 엔트로피 부호화 모델을 갱신하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
본 발명은 영상 복호화 방법에 관한 것으로서, 복호화 대상 블록에 대하여, 부호화된 정보를 수신하는 단계, 복호화 대상 블록의 주변 블록들에 대하여, 주변 블록들로부터 분할에 관한 정보를 획득하는 단계, 획득한 분할에 관한 정보를 기반으로 복호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계, 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보를 예측 단계에서 예측한 예측 분할 정보 및/또는 실제 분할 정보와 예측 분할 정보 사이의 차이에 관한 정보를 이용하여 복호화 하는 단계 및 복호화 한 정보를 기반으로 복호화 대상 블록을 복원하는 단계를 포함하며, 주변 블록들로부터 획득한 분할에 관한 정보는 주변 블록들의 방향성 정보, 주변 블록들의 움직임 정보, 주변 블록들의 필터 정보, 주변 블록들의 변환 정보, 주변 블록들의 크기 정보, 주변 블록들의 화소값 정보, 주변 블록들의 분할 정보 중 어느 하나이며, 복호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계에서는, 주변 블록들로부터 획득한 분할에 관한 정보가 주변 블록들 간에 상이하게 되는 경계에서 복호화 대상 블록의 분할이 이루어졌다고 예측할 수 있다.
이때, 복호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측하는 단계 이후에, 예측 단계에서 예측한 대로 복호화 대상 블록이 분할되었는지를 판단하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 판단 단계에서, 복호화 대상 블록의 분할이 예측대로 수행되었다고 판단한 경우에는, 복호화 대상 블록에 대한 예측 분할 정보를 복호화 대상 블록에 대한 실제 분할 정보로 이용하여 복호화 대상 블록을 복원하고, 판단 단계에서, 복호화 대상 블록의 분할이 예측대로 수행되지 않았다고 판단한 경우에, 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보를 예측 분할 정보 및 실제 분할 정보와 예측 분할 정보 사이의 차이에 관한 정보를 이용하여 복호화 할 수도 있다.
예측 단계에서 예측한 대로 상기 복호화 대상 블록이 분할되었는지는 부호화된 정보에 포함된 대상 블록의 분할 방법에 관한 정보를 기반으로 판단할 수도 있다.
복호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 분할 정보에 있어서, 블록의 분할 경계는, 소정의 기준점과 상기 기준점을 기준으로 한 방향 및/또는 상기 기준점으로부터의 거리로 표현될 수 있다.
복호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 분할 정보에 있어서, 블록의 분할 경계는, 소정의 분할 패턴들 중에서, 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보 및/또는 예측 분할 정보에서의 분할 경계와 가장 유사한 분할 경계를 가지는 분할 패턴을 이용하여 표현될 수도 있다.
복호화 단계에서는, 실제 분할 정보와 예측 분할 정보의 차이 값을 복호화하고, 예측 단계에서 예측한 예측 분할 정보와 복호화 한 차이 값이 실제 분할 정보, 예측 분할 정보 및 실제 분할 정보와 예측 분할 정보의 차이 값으로 구성된 테이블상에서 지시하는 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보를 획득할 수도 있다.
부호화된 정보는 엔트로피 부호화되어 있을 수 있으며, 엔트로피 부호화에 대한 모델은 부호화된 정보를 수신할 때마다 갱신될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 복호화 방법은 또한, 복호화 대상 블록에 대하여, 부호화된 정보를 수신하는 단계, 복호화 대상 블록의 복호화에 예측 분할 정보를 이용할 것인지를 판단하는 단계, 판단 결과, 예측 분할 정보를 이용하지 않기로 한 경우에는, 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보를 복호화 하는 단계, 복호화 한 정보를 기반으로 복호화 대상 블록을 복원하는 단계를 포함하며, 예측 분할 정보는 주변 블록들로부터 획득한 분할에 관한 정보를 기반으로 복호화 대상 블록의 분할에 관하여 예측한 정보이다.
본 발명에 따른 영상 부호화 장치는, 부호화 대상 블록의 주변 블록들로부터 분할에 관한 정보를 획득하는 분할 정보 획득부, 획득한 분할에 관한 정보를 기반으로 부호화 대상 블록에 대한 분할을 예측하는 분할 정보 예측부 및 부호화 대상 블록의 분할에 관한 정보를 부호화하는 부호화부를 포함하며, 분할에 관한 정보는 주변 블록들의 방향성 정보, 주변 블록들의 움직임 정보, 주변 블록들의 필터 정보, 주변 블록들의 변환 정보, 주변 블록들의 크기 정보, 주변 블록들의 화소값 정보, 주변 블록들의 분할 정보 중 어느 하나이고, 분할 정보 예측부는 분할에 관한 정보가 주변 블록들 간에 상이하게 되는 경계에서 부호화 대상 블록의 분할이 이루어지는 것으로 예측하며, 부호화부는 분할 정보 예측부가 예측한 대로 부호화 대상 블록을 분할할 것인지를 결정하여, 분할 정보 예측부가 예측한 대로 부호화 대상 블록을 분할하는 경우에는, 분할 정보 예측부가 예측한 분할 정보를 부호화하며, 분할 정보 예측부가 예측한 대로 부호화 대상 블록을 분할하지 않는 경우에는 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측한 분할 정보의 차이를 부호화할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 복호화 장치로는, 복호화 대상 블록의 주변 블록들로부터 분할에 관한 정보를 획득하는 분할 정보 획득부, 획득한 분할에 관한 정보를 기반으로 복호화 대상 블록에 대한 분할을 예측하는 분할 정보 예측부 및 복호화 대상 블록의 분할에 관한 정보를 복호화 하여 복호화 대상 블록을 복원하는 복호화부를 포함하며, 분할에 관한 정보는 주변 블록들의 방향성 정보, 주변 블록들의 움직임 정보, 주변 블록들의 필터 정보, 주변 블록들의 변환 정보, 주변 블록들의 크기 정보, 주변 블록들의 화소값 정보, 주변 블록들의 분할 정보 중 어느 하나이고, 분할 정보 예측부는 분할에 관한 정보가 주변 블록들 간에 상이하게 되는 경계에서 복호화 대상 블록의 분할이 이루어진 것으로 예측하며, 복호화부는 분할 정보 예측부가 예측한 대로 복호화 대상 블록이 분할되었는지를 판단하여, 분할 정보 예측부가 예측한 대로 복호화 대상 블록이 분할된 것으로 판단한 경우에, 분할 정보 예측부가 예측한 분할 정보를 이용하여 복호화 대상 블록을 복원하며, 분할 정보 예측부가 예측한 대로 복호화 대상 블록이 분할되지 않은 경우에는 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측한 분할 정보의 차이를 복호화 하여 복호화 대상 블록을 복원할 수 있다.
본 발명에 의하면, 주변 블록의 정보를 이용하여 부호화/복호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화/복호화 할 수 있다.
본 발명에 의하면 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화하는데 필요한 비트 량을 줄이고 영상 압축 효율을 높일 수 있다.
본 발명에 의하면 계층적 영상 부호화에서 하위 계층의 분할 정보를 이용하거나, 시점 간 영상 부호화에서 다른 시점의 분할 정보를 이용하여, 부호화 대상 계층 혹은 시점의 분할 정보를 부호화할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 시스템에서 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화하는 부호기의 동작을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 시스템에서 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복호화 하는 복호기의 동작을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
도 3은 대상 블록의 주변 블록으로부터 방향성 정보를 획득하고, 이를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 대상 블록의 주변 블록으로부터 움직임 정보를 획득하고, 이를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 5는 디블록킹 필터에 대하여, 주변 블록들 사이의 상이성에 기반하여 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 6은 주변 블록들 사이의 변환 크기 상이성에 기반해서 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 7은 주변 블록의 화소값 변화 정도와 변화 방향에 기반해서 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 방법을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 8과 도 9는 주변 블록의 분할 정보를 이용하여 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 10은 본 발명에서 사용하는 (예측) 분할 정보의 표현 방법의 예들을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 11은 대상 블록의 분할 정보 패턴과 예측 분할 정보 패턴을 매핑하는 패턴 테이블의 일 예를 도시한 것이다.
도 12는 본 발명이 적용되는 시스템에서 영상 부호화 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 구성도이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 시스템에서 영상 복호화 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 구성도이다.
영상을 표현하는 데이터를 줄이기 위해, 부호화 대상 화면(프레임)은 복수의 화소로 이루어진 블록 단위로 부호화될 수 있다. 예컨대, 부호화 대상 화면은, 부호화 단위(Coding Unit: CU), 예측 단위(Prediction Unit: PU), 변환 단위(Transform Unit: TU)로 분할될 수 있다.
부호기가 부호화 대상 블록을 분할하여 부호화하면, 블록의 분할에 관한 정보(이하, '분할 정보'라 한다) 역시 부호화되어 복호기에 전달된다. 이때, 분할 정보를 어떻게 부호화하여 복호기에 전달할 것인지가 문제된다.
상술한 바와 같이, 영상 압축 기술에서는 영상을 표현하는 데이터의 양을 줄이는 것이 중요하다. 부호화 대상 블록을 분할할 때, 주변 블록의 분할 정보를 이용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화하면, 데이터 양을 크게 줄일 수 있다.
본 발명에서는 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화할 때, 주변 블록의 분할 정보를 이용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화함으로써, 분할 정보를 부호화하는데 필요한 비트(bit)를 줄이고, 영상 압축 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 시스템에서 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화하는 부호기의 동작을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
부호기는 부호화 대상 블록의 주변 블록에 대한 분할 정보를 획득한다(S110). 예컨대, 프레임(화면) 좌상(左上) 측의 블록부터 우하(右下) 측의 블록 방향으로 분할과 부호화가 진행되는 경우에, 부호화 대상 블록의 상(上) 측 및/또는 좌(左) 측 블록의 분할 정보를 획득할 수 있다.
부호기는 부호화 대상 블록의 주변 블록에 대하여, 주변 블록들의 방향성 정보, 움직임 정보, 필터링 정보, 변환 정보, 블록 크기 정보 등과 같이 분할에 관한 정보를 획득할 수 있다. 또한 부호기는 주변 블록이 이미 분할된 경우에는 주변 블록의 분할 정보를 그대로 획득할 수도 있다.
부호기는 획득한 주변 블록의 분할 정보를 이용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수 있다(S120).
부호기는 주변 블록들의 분할에 관한 정보들 중에서 상이성이 나타나는 정보들을 이용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수 있다. 예컨대 부호기는 주변 블록 간 방향성 정보의 상이성, 움직임 정보의 상이성, 필터링 정보의 상이성, 변환 정보의 상이성, 블록 크기의 차이, 화소값 변화 정도의 차이 등을 이용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수 있다. 또한, 부호기는 주변 블록이 이미 분할된 경우에는 주변 블록의 분할 정보를 그대로 활용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수도 있다.
부호기는 부호화 대상 블록의 예측한 분할 정보(이하, '예측 분할 정보'라 한다)대로 분할할 것인지를 결정할 수 있다(S130).
부호기는 부호화 대상 블록의 분할을 예측 분할 정보대로 수행할 수 있다. 또한 부호기는 부호화 대상 블록의 분할을 예측 분할 정보와는 다르게 수행할 수도 있다.
부호화 대상 블록의 분할을 예측 분할 정보대로 수행하기로 결정한 경우에, 부호기는 부호화 대상 블록의 분할을 수행하고, 예측 분할 정보대로 분할되었다는 정보를 부호화할 수 있다(S140). 이때, 예측 분할 정보대로 분할되었다는 정보를 수신한 복호기는 주변 블록의 분할 정보로부터 부호기와 동일한 방식으로 부호화 대상 블록의 분할 정보를 예측하여 해당 블록에 대한 복호화를 수행할 수 있다.
부호화 대상 블록의 분할을 예측 분할 정보와는 다르게 수행하기로 결정한 경우에, 부호기는 부호화 대상 블록의 분할을 수행하고, 대상 블록의 분할에 관한 정보를 부호화할 수 있다(S150).
대상 블록의 분할에 관한 정보는, 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보와 예측 분할 정보의 차이에 관한 정보(이하, '차이 정보'라 함)일 수 있다. 이때, 부호기는 차이 정보를 부호화할 수 있으며, 복호기는 예측 분할 정보와 차이 정보로부터 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보를 획득하여 해당 블록에 대한 복호를 수행할 수 있다.
차이 정보에 관하여, 패턴화된 부호화 대상 블록의 분할 정보와 예측 분할 정보 및 이들을 매핑하는 차이 값으로 구성된 테이블을 부호기와 복호기가 공유하고, 이 테이블을 이용하여 부호화 대상 블록의 분할 정보를 획득할 수 있도록 부호기는 분할 대상 블록의 분할 정보와 예측 분할 정보 사이의 차이 값을 부호화할 수도 있다.
대상 블록의 분할에 관한 정보는, 부호화 대상 블록의 실제 분할 정보일 수도 있다. 이 경우에 부호기는 예측 분할 정보를 사용하지 않고, 부호화 대상 블록의 (실제) 분할 정보를 부호화할 수 있다.
한편, 부호기는 엔트로피 부호화를 이용하여 분할에 관한 정보를 부호화할 수 있으며, 부호화 결과를 반영하여 엔트로피 부호화 모델을 갱신할 수도 있다.
부호기는 부호화된 정보를 필요한 절차를 수행하여 전송한다(S160).
도 2는 본 발명이 적용되는 시스템에서 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복호화 하는 복호기의 동작을 개략적으로 설명하는 순서도이다.
복호기는 부호화된 정보를 부호기로부터 수신한다(S210).
부호화된 정보를 수신한 복호기는 예측 분할 정보를 이용할 것인지를 결정할 수 있다(S220). 복호기는 예측 분할 정보를 이용할 것인지를 복호기로부터 수신한 분할에 관한 정보를 기반으로 결정할 수 있다. 예컨대, 부호기는 예측 분할 정보를 이용할 것인지를 나타내는 플래그(flag)나 지시자(indicator) 등을 부호화 정보에 포함하여 전송할 수 있으며, 복호기는 이를 수신하여 예측 분할 정보를 이용할 것인지를 결정할 수 있다. 여기서는, 플래그나 지시자를 이용하는 방법에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 복호기는 다양한 방법으로 예측 분할 정보를 이용할 것인지를 판단할 수 있다.
예측 분할 정보를 이용하기로 결정한 경우에, 복호기는 복호화 대상 블록의 주변 블록에 대한 분할 정보를 획득한다(S230). 예컨대, 프레임(화면)의 좌상(左上) 측 블록부터 우하(右下) 측 블록 방향으로 복호화가 진행되는 경우에, 복호화 대상 블록의 상(上) 측 및/또는 좌(左) 측 블록의 분할 정보를 획득할 수 있다.
복호기는 복호화 대상 블록의 주변 블록에 대하여, 주변 블록들의 방향성 정보, 움직임 벡터 정보, 필터링 정보, 변환 정보, 블록 크기 정보 등과 같이 분할에 관한 정보를 획득할 수 있다. 또한 복호기는 주변 블록이 이미 분할된 경우에는 주변 블록의 분할 정보를 그대로 획득할 수도 있다.
복호기는 획득한 주변 블록의 분할 정보를 이용하여 복호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수 있다(S240).
복호기는 주변 블록들의 분할에 관한 정보들 중에서 상이성이 나타나는 정보들을 이용하여 복호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수 있다. 예컨대 복호기는 주변 블록 간 방향성 정보의 상이성, 움직임 정보의 상이성, 필터링 정보의 상이성, 변환 정보의 상이성, 블록 크기의 차이, 화소값 변화 정도의 차이 등을 이용하여 복호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수 있다. 또한, 부호기는 주변 블록이 이미 복할된 경우에는 주변 블록의 분할 정보를 그대로 활용하여 복호화 대상 블록의 분할 정보를 예측할 수도 있다.
어떤 정보를 이용하여 분할 정보를 예측할 것인지에 관해서는 부호기와 복호기 사이에 미리 정해져 있을 수 있고, 부호기가 결정하여 이에 대한 정보를 부호화된 정보와 함께 복호기에 전달할 수도 있다. 또한, 주변 블록이 이미 분할된 경우에 이에 관한 정보를 그대로 활용하는 것에 관하여도, 부호기와 복호기 사이에서 미리 결정되어 있거나 부호기가 결정하여 이에 관한 정보를 복호기에 전달할 수도 있다. 이때, 주변 블록의 분할 정보는 부호화되어 복호기에 전달될 수 있다.
복호기는 복호화 대상 블록이 예측 분할 정보대로 분할된 것인지를 판단할 수 있다(S250). 이때, 복호기는 부호기로부터 전달되는 정보를 이용하여 복호화 대상 블록이 예측 분할 정보대로 분할된 것인지를 판단할 수 있다. 예컨대, 복호기는 부호기로부터 예측 분할 정보대로 분할되었다는 것을 지시하는 정보가 전달되었는지를 확인함으로써, 복호화 대상 블록이 예측 분할 정보대로 분할되었는지를 판단할 수 있다.
복호기는 복호화 대상 블록이 예측 분할 정보대로 분할된 것으로 판단한 경우에 획득한 예측 분할 정보를 복호화 대상 블록의 분할 정보로서 활용할 수 있다(S260).
복호기는 또한, 복호화 대상 블록이 예측 분할 정보대로 분할된 것이 아니라고 판단한 경우 또는 에는, 복호화 대상 블록의 분할에 관한 정보 정보를 복호화 할 수 있다(S270).
복호화 대상 블록의 분할에 관한 정보는 복호화 대상 블록에 대한 차이 정보 일 수도 있고, 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보일 수도 있다.
부호기가 부호화(즉, 복호화) 대상 블록의 실제 분할 정보를 부호화하여 전송한 경우에, 복호기는 이 실제 분할 정보를 복호화 할 수 있다.
부호기가 부호화(즉, 복호화) 대상 블록의 분할 정보와 예측 분할 정보의 차이 정보(차이 값)를 부호화하여 전송한 경우에, 복호기는 이 차이 정보를 복호화 할 수 있다.
한편, 복호기는 단계 S220에서 예측 분할 정보를 이용하지 않기로 결정한 경우에도, 복호화 대상 블록의 실제 분할 정보로서의 분할에 관한 정보를 바로 복호화 하여 이용할 수 있다(S270)
복호기는 획득한 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복원할 수 있다(S280).
복호기는, 복호화 대상 블록이 예측 분할 정보대로 분할된 것으로 판단한 경우에 획득한 예측 분할 정보를 복호화 대상 블록의 분할 정보로서 활용함으로써 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복원할 수 있다.
복호기는, 복호화 대상 블록이 예측 분할 정보대로 분할된 것이 아니라고 판단한 경우에, 복호화 한 복호화 대상 블록의 분할에 관한 정보 정보를 이용하여 분할 정보를 복원할 수 있다. 예컨대, 부호기가 대상 블록의 실제 분할 정보를 부호화하여 전송한 경우에, 복호기는 이 실제 분할 정보를 복호화 함으로써 대상 블록의 분할 정보를 복원할 수 있다. 또한, 부호기가 차이 정보를 부호화하여 전송한 경우에, 복호기는 예측 분할 정보와 복호화 한 차이 정보를 이용하여 대상 블록의 분할 정보를 복원할 수 있다. 이때, 패턴화된 부호화 대상 블록의 분할 정보와 예측 분할 정보 및 이들을 매핑(mapping) 하는 차이 값으로 구성된 테이블을 부호기와 복호기가 공유하고 있는 경우라면, 부호기가 대상 블록에 관한 차이 정보(분할 정보와 예측 분할 정보의 차이 값)을 부호화하여 전송하면, 복호기는 테이블상에서 예측 분할 정보와 차이 정보에 매핑 되는 대상 블록의 분할 정보를 획득할 수도 있다.
여기서는 설명의 편의를 위해서, 상술한 바와 같이 주변 블록의 분할 정보를 획득한 후에 복호화 대상 블록의 분할 정보를 예측하고, 이어서 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복호화 해서 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복원하는 것으로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예컨대, 본 발명은 복호화 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 것보다 먼저 주변 블록의 분할 정보를 획득하고, 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복원하는 것보다 먼저 복호화 대상 블록의 분할 정보를 예측하며, 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복원하는 것보다 복호화 대상 블록의 분할 정보를 복호화 하는 등 필요한 몇 가지 순서를 따르는 한, 다양한 방식으로 수행될 수 있다.
이하, 본 발명의 각 실행 단계의 구체적인 내용을 설명한다.
<주변 블록의 분할에 관한 정보와 대상 블록의 예측 분할 정보>
상술한 바와 같이, 부호기/복호기는 부호화/복호화 과정에서 부호화/복호화 대상 블록(이하, '대상 블록'이라 한다)의 주변 블록에 대하여, 주변 블록들의 방향성 정보, 움직임 벡터 정보, 필터링 정보, 변환 정보, 블록 크기 정보 등과 같이 분할에 관한 정보를 획득할 수 있다.
이때, 부호기/복호기는 주변 블록 간 방향성 정보의 상이성, 움직임 정보의 상이성, 필터링 정보의 상이성, 변환 정보의 상이성, 블록 크기의 차이, 화소값 변화 정도의 차이 등을 이용하여 대상 블록의 분할 정보를 예측하여 예측 분할 정보를 획득할 수 있다. 지금부터 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
주변 블록의 방향성 정보를 이용한 대상 블록의 분할 정보 예측
주변 블록들 사이의 화면 내 예측 모드가 상이할 경우, 그 주변 블록들의 경계 근처에서 대상 블록의 분할이 일어날 가능성이 높다.
예측 모드가 상이한지는 예측 모드의 값이 다른지를 판단하여 정할 수 있다. 또한, 예측 모드가 상이한지는 예측 모드의 각도, 즉 예측 방향의 각도에 의해 판단할 수도 있다. 예컨대, 예측 모드의 각도 차이가 소정의 각도보다 큰 경우에는 예측 모드가 상이하고, 소정의 각도보다 작은 경우에는 예측 모드가 동일한 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 대상 블록의 주변 블록으로부터 방향성 정보를 획득하고, 이를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 3과 같이, 주변 블록의 화면 내 예측 모드가 분포한다고 할 때, 대상 블록(300) 상측의 블록에서는 블록(310)과 블록(320)의 예측 모드가 상이하며, 대상 블록(300) 좌측의 블록에서는 블록(330)과 DC 모드인 블록(340)의 예측 모드가 상이하다. 따라서, 예측 모드가 상이한 블록(310)과 블록(320)의 경계, 블록(330)과 블록(340)의 경계를 따라서 점선과 같은 분할 경계를 갖도록 대상 블록이 분할될 것을 예측할 수 있다.
주변 블록의 움직임 정보를 이용한 대상 블록의 분할 정보 예측
주변 블록들 사이의 움직임 정보, 예컨대, 움직임 벡터의 크기 및/또는 방향, 참조 영상의 인덱스 등이 상이할 경우에는, 그 주변 블록들 사이의 경계가 객체의 경계가 될 확률이 높다. 따라서 이 경계 근처에서 대상 블록의 분할이 일어날 가능성이 높다.
도 4는 대상 블록의 주변 블록으로부터 움직임 정보를 획득하고, 이를 기반으로 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 4와 같이, 주변 블록의 화면 내 움직임 벡터가 분포한다고 할 때, 대상 블록(400)의 주변 블록들 중에서 블록(410, 430, 450)과 블록(420, 440)의 움직임 벡터 방향이 상이한 것을 알 수 있다. 따라서, 움직임 벡터의 방향이 상이한 블록 사이의 경계를 잇는 점선과 같은 분할 경계를 갖도록 대상 블록이 분할될 것을 예측할 수 있다.
도 4에서는 움직임 벡터의 방향을 기준으로 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 것을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 움직임 벡터의 방향 및/또는 크기를 기준으로 주변 블록 사이의 상이성을 판단하여 대상 블록의 분할 경계를 예측할 수도 있다. 주변 블록들의 움직임 벡터에 대하여, 그 방향 및/또는 크기를 비교해서 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 경우에는, 현재 영상과 참조 영상 사이의 시간 간격에 따라서 스케일(scale)한 후에 움직임 벡터의 방향 및/또는 크기를 비교함으로써, 움직임 벡터 크기의 상이성을 판단할 때 정확도를 높일 수도 있다.
주변 블록의 필터 정보를 이용한 대상 블록의 분할 정보 예측
주변 블록에 적용되는 필터에 관한 정보를 기반으로 대상 블록의 분할에 관하여 예측할 수 있다.
예컨대, 디블록킹(deblocking) 필터에 대하여, 주변 블록들 사이에서 필터의 적용 여부, 필터링 강도, 필터 탭 수 등에 관한 차이가 소정의 기준을 넘는 경우에는, 그 블록들의 경계 근처에서 대상 블록의 분할이 일어날 가능성이 높다. 혹은 ALF(Adaptive Loop Filter) 또는 QALF(Quadtree-based Adaptive Loop Filter) 등과 같은 인루프(in-loop) 필터에 대하여, 주변 블록들 사이에서 필터의 적용 여부, 필터의 종류 등의 차이가 있을 경우, 이 블록들의 경계 근처에서 대상 블록의 분할이 일어나 가능성이 높다.
도 5는 디블록킹 필터에 대하여, 주변 블록들 사이의 상이성에 기반하여 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 5를 참조하면, 경계의 BS(Boundary Strength) 값이 클수록 경계 양 측의 블록들이 상이한 특성을 보이게 된다. 따라서, 주변 블록의 경계에서 BS(Boundary Strength) 값이 도시된 바와 같을 때, 수직 방향으로는 큰 BS 값의 차이를 보이는 블록(520)과 블록(530)의 경계, 그리고 수평 방향으로는 블록(510)의 경계를 통해서 점선과 같이 대상블록(500)의 분할 경계를 예측할 수 있다.
주변 블록의 변환 정보를 이용한 대상 블록의 분할 정보 예측
주변 블록에 적용되는 필터에 관한 정보를 기반으로 대상 블록의 분할에 관하여 예측할 수 있다. 주변 블록들 사이에서 변환 정보, 예컨대, 변환 크기, 변환 계수 존재 여부, 변환 계수의 개수, QP(Quantization Parameter) 등이 상이할 경우에, 그 블록들의 경계에서 대상 블록의 분할이 일어날 가능성이 높다.
도 6은 주변 블록들 사이의 변환 크기 상이성에 기반해서 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 대상 블록(600)의 주변 블록들 중에서, 블록(610)은 16X16의 변환 크기를 가지며, 블록(620)은 8X8의 변환 크기를 가지므로, 블록(610)과 블록(620)은 변환 크기가 상이하다. 또한, 블록(630)은 16X16의 변환 크기를 가지며, 블록(640)은 8X8의 변환 크기를 가지므로, 블록(630)과 블록(640)은 변환 크기가 상이하다. 따라서, 블록(610)과 블록(620)의 경계, 그리고 블록(630)과 블록(640)의 경계를 따라서, 점선과 같이 대상 블록의 분할 경계를 예측할 수 있다.
주변 블록의 화소값 변화 정보를 이용한 대상 블록의 분할 정보 예측
주변 블록에서 Y, Cb, Cr과 같은 화소값의 변화 정도가 큰 화소들이 대상 블록에 인접해 있다면, 이 화소들의 근처에서 대상 블록이 분할될 가능성이 높다. 이때, 화소값의 변화 정도와 함께, 화소값의 변화 방향도 고려하여 대상 블록의 분할 경계를 예측할 수 있다.
화소값의 변화 정도와 변화 방향은 소벨 오퍼레이터(Sobel Operator), 라플라시안 오퍼레이터(Laplacian Operator), 그래디언트 오퍼레이터(Gradient Operator), 캐니 에지 디텍터(Canny Edge Detector) 등을 이용하여 구할 수 있다.
대상 블록의 분할 경계는 주변 블록의 화소값 변화 정도와 변화 방향을 이용하여 다양한 방법으로 예측할 수 있다. 예컨대, 화소값의 변화 정도에 대한 소정의 임계값(threshold)을 정하고, 화소값의 변화 정도가 이 임계값을 넘는 화소들을 선별해서, 다시 이 화소들 중에서 화소값의 변화가 가장 큰 화소와 그 변화 방향을 찾아내는 방법 등을 이용할 수 있다.
도 7은 주변 블록의 화소값 변화 정도와 변화 방향에 기반해서 대상 블록의 분할 경계를 예측하는 방법을 개략적으로 설명하는 도면이다. 도 7을 참조하면, 주변 블록(910)의 화소값 변화 측정 대상 영역(920)과 주변 블록(930)의 화소값 변화 측정 대상 영역(930)에서 측정한 화소값의 변화가 큰 화소에 대하여, 그 변화의 방향을 따라서 대상 블록(900)의 분할 경계를 점선과 같이 예측할 수 있다.
주변 블록의 분할 정보를 이용한 대상 블록의 분할 정보 예측
주변 블록이 이미 분할된 경우에는, 주변 블록들 사이에서 정보의 상이성을 이용하여 대상 블록의 분할을 예측하는 대신에, 주변 블록의 분할 정보를 직접 이용하여 대상 블록의 분할을 예측할 수도 있다. 주변 블록의 분할 경계 근처에서 대상 블록이 분할될 가능성이 높기 때문이다.
이때, 주변 블록의 분할 정보는, 대상 블록의 분할 정보와 마찬가지로 다양한 방식의 표현이 가능하다.
도 8과 도 9는 주변 블록의 분할 정보를 이용하여 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 것을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 8을 참조하면, 대상 블록(800)의 분할 경계는 주변 블록(810, 820, 830) 중에서 이미 분할된 주변 블록(810)의 분할 경계와 주변 블록(830)의 분할 경계를 따라서 점선과 같이 예측될 수 있다.
도 9를 참조하면, 대상 블록(900)의 분할 경계는 이미 분할된 주변 블록(910)의 분할 경계와 주변 블록(920)의 분할 경계를 따라서 점선과 같이 예측될 수 있다.
두 개 이상의 분할 경계가 예측되는 경우
대상 블록의 분할 경계가 두 개 이상 존재할 수도 있으며, 상술한 예측을 통해서 대상 블록의 분할 경계가 두 개 이상 예측될 수도 있다.
이 경우에는 예측된 분할 경계를 모두 사용할 수도 있고, 예측된 분할 경계 중에 하나 이상의 분할 경계를 선택하여 사용할 수도 있다. 이때, 두 개 이상의 분할 경계들 사이에서 교차점을 정의하고, 이를 이용하여 (예측) 분할 정보를 표현할 수도 있다.
도 8 및 도 9 역시 둘 이상의 분할 경계가 예측된 일 예들이다. 도 8에서는 도시된 두 점선을 모두 이용한 분할 경계를 예측할 수도 있고, 블록(810)의 분할 경계만을 이용하여 상측 점선만의 분할 경계를 예측할 수도 있으며, 블록(830)의 분할 경계를 이용하여 하측 점선만의 분할 경계를 예측할 수도 있다.
또한, 도 9에서도 도시된 두 점선을 모두 이용한 분할 경계를 예측할 수도 있고, 블록(910)의 분할 경계만을 이용한 수평 점선으로 대상 블록을 상하로 나누는 분할을 예측할 수도 있으며, 블록(920)의 분할 경계를 이용한 수직 점선으로 대상 블록을 좌우로 나누는 분할을 예측할 수도 있다.
<(예측) 분할 정보의 표현 방법>
분할 정보와 예측 분할 정보는 다양한 방법으로 표현할 수 있으며, 어떤 표현을 사용할 것인지는 부호기와 복호기 사이에서 미리 정해져 있을 수도 있고, 어떤 표현을 사용하였는지에 관한 정보를 부호기가 복호기에 전달할 수도 있다.
도 10은 본 발명에서 사용하는 (예측) 분할 정보의 표현 방법의 예들을 개략적으로 설명하는 도면이다.
블록의 분할 정보는 도 10a와 같이, 블록의 분할 경계에 위치하는 분할점(P)을 정의하고, 분할점의 위치를 통해 표현할 수 있다. 또한, 블록의 분할 정보는 도 10b와 같이, 블록의 분할 경계에 위치하는 분할점(P)과 분할 방향(θ)을 통해 표현할 수도 있다.
블록의 분할 정보는 도 10c와 같이, 블록의 분할 기준점(p)을 정의하여 표현할 수도 있다. 분할 기준점을 이용하여, 도 10d와 같이, 분할 기준점(p)과 방향(θ)으로 블록의 분할 정보를 표현할 수 있다. 또한, 분할 기준점을 이용하여, 도 10e 및 도 10f와 같이, 분할 기준점(p)과 분할 기준점으로부터의 거리(ρ)로 블록의 분할 정보를 표현할 수 있다.
블록의 분할 정보는 분할 정보의 패턴을 미리 정해두고 예측 결과와 가장 유사한 패턴을 이용하여 표현할 수도 있다. 분할 정보의 패턴은 인덱스로 표시될 수 있으며, 테이블을 통해 이용할 수도 있다. 이때, 패턴을 정하여 이용할 수 있는 분할 정보는 분할 경계뿐만 아니라, 분할점, 분할 방향, 부할 기준점 등도 패턴화 하여 분할 정보를 표현하는데 이용할 수 있다. 도 10g는 블록의 분할 경계를 패턴화하고 각 패턴을 인덱스로 표현한 예를 개략적으로 도시한 것이다.
<분할 정보의 표현 방법을 이용한 분할 정보의 예측>
대상 블록의 분할은 상술한 바와 같이 주변 블록의 분할에 관한 정보로부터 예측할 수 있으며, 예측된 분할 정보는 상술한 분할 정보의 표현 방법을 이용하여 표현될 수 있다.
*이때, 미리 정해진 분할 정보의 패턴을 이용하여 대상 블록의 분할 정보를 예측하는 경우에는, 예측 결과와 가장 유사한 분할 정보 패턴을 선택하여 대상 블록의 예측 분할 정보로 이용할 수 있다. 대상 블록의 예측 결과와 분할 정보 패턴 사이의 유사성은 예측 결과에서의 분할점과 분할 정보 패턴에서의 분할점 사이 거리, 예측 결과에서의 분할 기준점과 분할 정보 패턴에서의 분할 기준점 사이 거리, 예측 결과에서의 분할 방향과 분할 정보 패턴에서의 분할 방향 사이의 차이, 예측 결과에서 분할 기준점과 분할 경계의 거리와 분할 정보 패턴에서 분할 기준점과 분할 경계의 거리 사이의 차이 등을 기준으로 판단할 수 있다. 이때, 예측 결과와 가장 차이가 적은 분할 정보 패턴, 즉 예측 결과와 가장 유사한 분할 정보 패턴을 대상 블록의 예측 분할 정보로서 이용할 수 있다.
<(예측) 분할 정보의 부호화/복호화 방법>
부호기는 데이터 양을 줄이기 위해 분할 정보와 예측 분할 정보를 다양한 방식으로 부호화할 수 있다. 이에 대하여, 복호기는 부호화된 정보를 부호기가 사용한 부호화 방식을 기반으로 복호화 할 수 있다.
이하, 부호기/복호기의 부호화/복호화 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
분할 정보와 예측 분할 정보의 차이 정보를 부호화 - 패턴 테이블 이용
분할 정보를 부호화/복호화 하기 위해, 분할 정보와 예측 분할 정보를 패턴화하고, 이 두 정보 사이를 매핑하는 테이블을 구성하여 이용할 수 있다.
예컨대, 분할 정보의 패턴과 예측 분할 정보의 패턴을 정하고, 양 패턴 사이의 차이값을 부호화함으로써, 데이터 양을 크게 줄일 수 있다.
도 11은 대상 블록의 분할 정보 패턴과 예측 분할 정보 패턴을 매핑하는 패턴 테이블의 일 예를 도시한 것이다.
도 11을 참조하면, 패턴 테이블은 예측 분할 정보 패턴의 행(row)과 분할 정보 패턴의 열(column)로 구성될 수 있다. 분할 정보 패턴과 예측 분할 정보 패턴은 패턴 테이블의 엔트리에 의해 매핑된다. 예컨대, 부호기는 대상 블록의 분할 정보를 예측한 결과, 예측 분할 정보 패턴 2에 대응하는 예측 결과를 얻었고, 실제로 수행한 대상 블록의 분할은 분할 정보 패턴 3에 대응한다면, 둘 사이를 매핑하는 값 3을 부호화하여 분할 정보를 복호기에 전달할 수 있다. 복호기는 부호기와 동일한 방법으로 대상 블록의 분할 정보를 예측하여, 예측 분할 정보가 예측 분할 정보 패턴 2에 대응한다는 것을 확인하고, 부호화되어 전달된 매핑 엔트리값 3을 복호화함으로써, 해당 예측 분할 정보 패턴과 매핑 엔트리값에 대응하는 분할 정보가 분할 정보 패턴 3이라는 것을 알 수 있게 된다.
이때, 매핑 엔트리값들은 분할 정보 패턴과 예측 분할 정보 패턴 사이의 차이값일 수도 있고, 부호기와 복호기 사이에 미리 정해진 소정의 값들일 수도 있다.
또한, 부호기는 매핑 엔트리값들을 엔트로피 부호화할 수 있다. 엔트로피 부호화를 하는 경우에는, 매핑 엔트리값들의 발생 빈도에 따라서 엔트로피 부호화 모델을 갱신할 수 있으며, 자주 발생하는 매핑 엔트리값에 더 적은 비트가 할당되도록 하여 부호화 성능을 향상 시킬 수 있다.
분할 정보와 예측 분할 정보의 차이 정보를 부호화 - 차이 값을 그대로 부호화
대상 블록의 분할 정보(분할 결과)와 예측 분할 정보(예측된 결과)의 차이 정보는, 예측 분할 정보에서의 분할점과 분할 정보에서의 분할점 사이의 거리, 예측 분할 정보에서의 분할 방향과 분할 정보에서의 분할 방향의 차이, 예측 분할 정보에서의 분할 기준점 위치와 분할 정보에서의 분할 기준점 위치, 예측 분할 정보에서 분할 기준점으로부터 분할 경계까지의 거리와 분할 정보에서 분할 기준점으로부터 분할 경계까지의 거리 사이의 차이 등으로부터 구할 수 있다.
이때, 분할 정보 및/또는 예측 분할 정보는 소정의 패턴을 통해서 표현될 수도 있으며, 패턴 간의 차이 값으로 차이 정보를 나타낼 수도 있다.
부호기는 이 차이 값(차이 정보)를 그대로 부호화할 수도 있으며, 분할 정보와 예측 분할 정보 사이의 차이 값(차이 정보)은 상술한 바와 같이 엔트로피 부호화할 수 있다.
분할 정보에 대한 엔트로피 부호화 모델의 갱신
엔트로피 부호화 모델은 발생 빈도수, 발생 확률 등을 반영하여 구현될 수 있으며, 확률 천이 방법 또는 이진 부호화 방법, 예컨대 가변 길이 부호화나 산술 부호화 등의 방법을 이용하여 구현될 수 있다.
엔트로피 부호화 모델은 실행될 때마다 실행 결과를 반영하여, 발생 빈도수, 발생 확률 등 엔트로피 부호화 모델을 구현하기 위한 정보를 갱신할 수 있으며, 이를 통해서 부호화 성능을 향상시킬 수 있다.
<예측 분할 정보대로 대상 블록을 분할하는 방법>
상술한 바와 같이, 주변 블록들의 정보를 이용하여 대상 블록에 관한 분할 정보를 예측하고, 이 예측 분할 정보를 이용하여 실제 대상 블록의 분할에 관한 분할 정보를 부호화/복호화하는 방법 외에, 예측 분할 정보를 실제 대상 블록의 분할에 관한 분할 정보로 사용할 수도 있다.
이때, 어떤 주변 블록의 정보를 이용하여 대상 블록의 (예측) 분할 정보를 획득할 것인지는 부호기와 복호기 사이에서 미리 정해져 있을 수도 있고, 부호기가 이에 관한 정보를 복호기에 전달할 수도 있다.
부호기는 주변 블록 정보로부터 예측한 대로 대상 블록을 분할하여 부호화하며, 복호기는 주변 블록으로부터 예측한 대로 대상 블록의 분할에 관한 정보를 획득하고, 대상 블록을 복원할 수 있다. 따라서, 부호기는 분할 정보를 복호기에 따로 전달할 필요가 없으므로, 데이터 양을 크게 줄일 수 있다.
지금까지는 대상 블록의 예측 분할 정보를 이용하여 부호화/복호화하는 경우에 대하여 설명하였으나, 대상 블록의 분할 정보를 부호화할 때, 예측 분할 정보를 반드시 이용해야 하는 것은 아니다. 따라서, 부호기는 시퀀스 파라미터 세트, 픽처 파라미터 세트, 슬라이스 헤더 등에 예측 분할 정보를 이용하였는지 아닌지를 나타내는 플래그 정보를 삽입할 수 있다.
예측 분할 정보를 이용하였는지 아닌지를 나타내는 플래그 정보는 각 부호화 블록별로 삽입할 수 있다. 상술한 바와 같이, 대상 블록의 예측 분할 정보를 대상 블록의 분할 정보로 사용하는 경우에도 부호기는 예측 분할 정보를 그대로 분할 정보로 사용할 것인지를 나타내는 플래그를 데이터에 삽입하여 복호기에 전달할 수 있다.
상술한 플래그들을 삽입하는 경우에, 항상 플래그 정보를 삽입할 수도 있지만, (1) 주변 블록의 분할에 관한 정보를 획득하는 단계에서, 획득한 주변 블록 간 방향성 정보의 상이성, 움직임 정보의 상이성, 필터링 정보의 상이성, 변환 정보의 상이성, 블록 크기의 차이 등이 일정 기준보다 큰 경우, (2) 주변 블록이 이미 분할된 경우, 또는 (3) 주변 블록에서 화소값 변화 정도가 일정 기준보다 큰 경우 등 대상 블록의 분할 가능성이 큰 경우에만 플래그를 사용할 수도 있다.
도 12는 본 발명이 적용되는 시스템에서 영상 부호화 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 구성도이다. 영상 부호화 장치는 본 발명에서 제안된 부호기의 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 도 12를 참조하면, 영상 부호화 장치(1210)는 분할 정보 획득부(1220), 분할 정보 예측부(1230), 부호화부(1240)를 포함한다.
분할 정보 획득부(1220)는 부호화 대상 블록의 주변 블록으로부터 대상 블록의 분할에 필요한 정보를 획득할 수 있다.
분할 정보 예측부(1230)는 분할 정보 획득부(1220)가 획득한 주변 블록들의 정보로부터 대상 블록의 분할에 관한 정보를 예측하고, 예측 분할 정보를 생성할 수 있다.
부호화부(1240)는 분할 정보 예측부(1230)가 생성한 예측 분할 정보를 이용하여 대상 블록의 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화부(1240)는 분할 정보 예측부(1230)가 생성한 예측 분할 정보를 그대로 대상 블록의 분할 정보로 사용할 것을 결정할 수 있으며, 이 경우에는 예측 분할 정보를 대상 블록의 분할 정보로 사용한다는 것을 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 또한, 부호화부(1240)는 분할 정보 예측부(1230)가 생성한 예측 분할 정보를 사용하지 않을 것을 결정할 수 있으며, 이를 나타내는 플래그를 블록별로 포함시킬 수도 있다.
도 13은 본 발명이 적용되는 시스템에서 영상 복호화 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 구성도이다. 영상 복호화 장치는 본 발명에서 제안된 복호기의 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 도 13을 참조하면, 영상 복호화 장치(1250)는 분할 정보 획득부(1260), 분할 정보 예측부(1270), 복호화부(1280), 복원부(1290)를 포함한다.
분할 정보 획득부(1260)는 부호화 대상 블록의 주변 블록으로부터 대상 블록의 분할에 필요한 정보를 획득할 수 있다.
분할 정보 예측부(1270)는 분할 정보 획득부(1260)가 획득한 주변 블록들의 정보로부터 대상 블록의 분할에 관한 정보를 예측하고, 예측 분할 정보를 생성할 수 있다. 분할 정보 예측부(1270)는 부호화부(1240)가 예측 분할 정보를 그대로 대상 블록의 분할 정보로 사용할 것을 결정한 경우에는, 영상 부호화 장치(1210)가 예측 분할 정보를 획득한 방법과 동일한 방법으로 예측 분할 정보를 획득할 수 있다.
복호화부(1280)는 분할 정보 예측부(1270)가 생성한 예측 분할 정보를 이용하여 대상 블록의 분할 정보를 복호화할 수 있다. 복호화부(1280)는 부호기가 예측 분할 정보를 그대로 대상 블록의 분할 정보로 사용할 것을 결정한 경우에는, 예측 분할 정보를 획득하여 대상 블록의 분할 정보로서 이용하여 대상 블록의 복호화에 이용할 수 있다. 또한, 복호화부(1280)는 부호화 장치가 예측 분할 정보를 사용하지 않을 것을 결정한 경우에는, 예측 분할 정보를 이용하지 않고 대상 블록의 분할 정보를 복호화할 수도 있다.
복원부(1290)는 복호화부(1280)에서 복호된 정보를 이용하여 대상 블록의 정보를 복원할 수 있다.
한편, 복수의 계층(layer)으로 영상 정보를 전송하면서, 계층 간의 텍스쳐 정보, 움직임 정보, 잔여 신호 등을 활용하여 계층 간 정보의 중복성을 제거하고 부호화/복호화 성능을 높이는 코딩 방법으로서 스케일러블 비디오 코딩(Scalable Video Coding: SVC, 이하, ‘SVC’라 함) 방법이 있다. SVC는, 전송 비트율, 전송 에러율, 시스템 자원 등의 주변 조건에 따라, 공간적, 시간적, 화질적 관점에서 다양한 스케일러빌리티(scalability)를 제공할 수 있다.
SVC는, 다양한 네트워크 상황에 적용 가능한 비트스트림을 제공할 수 있도록, 다중 계층(multiple layers) 구조를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어 SVC의 계층 구조는, 일반적인 영상 부호화 방법을 이용하여 영상 데이터를 압축하여 처리하는 베이스 계층(base layer)을 포함할 수 있고, 베이스 계층의 부호화 정보 및 일반적인 영상 부호화 방법을 함께 사용하여 영상 데이터를 압축 처리하는 인핸스드 계층(enhanced layer)을 포함할 수 있다. 계층 구조는 복수의 공간 계층, 복수의 시간 계층, 복수의 화질 계층 등을 포함할 수 있다.
여기서, 계층(layer)은 공간(예를 들어, 영상 크기), 시간(예를 들어, 부호화 순서, 영상 출력 순서), 화질, 복잡도 등을 기준으로 구분되는 영상 및 비트스트림(bitstream)의 집합을 의미한다. 또한 복수의 계층들은 서로 간에 종속성을 가질 수도 있다.
상술한 본 발명의 내용들은 SVC의 계층적 영상 부호화에서 하위 계층의 분할 정보를 이용하여 부호화 대상 계층의 분할 정보를 부호화하는데 적용될 수 있다. 구체적으로, 상술한 본 발명을 계층적 부호화/복호화에 적용하는 경우에는, 전술한 발명의 구성은 동일하게 적용하되, 상술한 설명들 중에서 “주변 블록”혹은 “주변”을 계층 구조에서의 “하위 계층”으로 대체하여 해석함으로써, 상술한 본 발명을 계층적 부호화/복호화에 적용할 수 있다.
한편, 최근 복수의 시점(視點; view)을 적용하여 3차원 영상을 제공하는 다시점 영상 부호화/복호화 방법이 이용되고 있다. 각 시점은 서로 다른 카메라로부터 얻어지는 영상의 시점을 의미할 수 있다. 서로 다른 시점 사이에서도 영상을 예측할 수 있으며, 대상 시점 내의 다른 영상으로부터의 예측은 시간 예측(temporal prediction), 다른 시점 내의 영상으로부터의 예측은 시점 간 예측(inter-view prediction)이라 할 수 있다. 앞서 상술한 본 발명의 내용들은, 시점 간 영상 부호화를 수행하는 경우에 있어서 다른 시점의 분할 정보를 이용하여 부호화 대상 시점의 분할 정보를 부호화하는데 적용될 수 있다. 구체적으로, 상술한 본 발명을 시점 간 부호화/복호화에 적용하는 경우에는, 전술한 발명의 구성은 동일하게 적용하되, 상술한 설명들 중 “주변 블록”혹은 “주변”을 “다른 시점”으로 대체하여 해석함으로써, 상술한 본 발명의 내용을 시점 간 부호화/복호화에 적용할 수 있다.
본 발명에서 특정 구성을 "포함"한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
상술한 예시적인 시스템에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (2)

  1. 복호화 대상 블록의 주변 블록들로부터 상기 주변 블록들에 대한 블록 크기 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득한 블록 크기 정보에 기반하여 상기 복호화 대상 블록의 예측 분할 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 예측 분할 정보를 이용하여 상기 복호화 대상 블록의 분할 정보를 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 복호화 대상 블록의 주변 블록들은 상기 복호화 대상 블록의 좌측 인접 블록 및 상측 인접 블록을 포함하고,
    상기 복호화 대상 블록은 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 중 어느 하나의 단위의 블록인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.

  2. 부호화 대상 블록의 주변 블록들로부터 상기 주변 블록들에 대한 블록 크기 정보를 획득하는 단계;
    상기 획득한 블록 크기 정보에 기반하여 상기 부호화 대상 블록의 예측 분할 정보를 예측하는 단계; 및
    상기 예측 분할 정보를 이용하여 상기 부호화 대상 블록의 분할 정보를 부호화하는 단계를 포함하고,
    상기 부호화 대상 블록의 주변 블록들은 상기 부호화 대상 블록의 좌측 인접 블록 및 상측 인접 블록을 포함하고,
    상기 부호화 대상 블록은 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 중 어느 하나의 단위의 블록인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.


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