KR20050120699A - 비디오 엔코딩 및 디코딩 방법 및 대응 디바이스들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 연속적인 비디오 객체 평면들(VOP들)로 세분된 연속적인 장면들(scenes)에 대응하는 입력 비디오 시퀀스에 적용되고, 상기 장면들의 모든 비디오 객체들을 코딩하기 위해, 각 데이터 아이템이 상기 비트스트림의 컨텐츠의 모든 요소들을 인지 및 디코딩하도록 허용하는 비트스트림 신택스에 의해 기술되는 엔코딩된 비디오 데이터로 구성된 코딩된 비트스트림을 발생하는 엔코딩 방법에 관한 것이다. 상기 방법에 따라서, 상기 신택스는 다양한 채널들의 시간 예측의 타입을 독립적으로 기술하기 위해 제공된 부가의 신택스적 정보를 포함하고, 상기 부가의 신택스적 정보는 모든 기존의 채널들에 의해 공유되거거나 또는 상기 채널들의 각각에 대해 특정하며, 코딩된 비트스트림의 이미지 레벨에 배치된 신택스 요소이다.

Description

비디오 엔코딩 및 디코딩 방법 및 대응 디바이스들{Video encoding and decoding methods and corresponding devices}
본 발명은 비디오 압축 분야와, 예를 들어, MPEG 계(MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4)의 비디오 코딩 표준들 및 ITU-H.26X 계(H.261, H.263 및 확장들, H.264)의 비디오 권고들에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 본 발명은 연속적인 비디오 객체 평면들(VOP들)로 세분된 연속적인 장면들(scenes)에 대응하는 입력 비디오 시퀀스에 적용되고, 장면들의 모든 비디오 객체들을 코딩하기 위해, 각 데이터 아이템이 비트스트림의 컨텐츠의 모든 요소들을 인지 및 디코딩하도록 허용하는 비트스트림 신택스에 의해 기술되는 엔코딩된 비디오 데이터로 구성된 코딩된 비트스트림을 발생하는 엔코딩 방법으로서, 컨텐츠는 별도의 채널들에 의해 기술되는, 상기 엔코딩 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 대응 엔코딩 디바이스, 이런 엔코딩 디바이스에 의해 발생된 코딩된 비트스트림으로 구성된 전송가능한 비디오 신호들 및 이런 엔코딩된 비트스트림으로 구성된 비디오 신호를 디코딩하기 위한 디바이스들 및 방법에 관한 것이다.
최초의 비디오 코딩 표준들 및 권고들(MPEG-4 및 H-264 까지)에서, 비디오는 2개의 채도 채널들 및 하나의 휘도 채널에 의해 기술되고 사각형인 것으로 가정되었다. MPEG-4에서, 형상 정보를 가진 부가적인 채널이 도입되었다. 이들 채널들을 압축하는데 INTRA 모드와 INTER 모드인 2개의 모드들이 이용가능하다. INTRA 모드에서 각 채널이 단일 이미지에 대해 주어진 채널내 픽셀들의 공간 중복성(spatial redundancy)을 사용함으로써 엔코딩되고 INTER모드에서 각 채널이 별도의 이미지들간의 시간 중복성(temporal redundancy)을 이용하여 엔코딩된다. INTER 모드는 한 이미지로부터 다른 이미지로 픽셀들의 움직임을 엔코딩함으로써 하나(또는 그 이상)의 이전에 디코딩된 이미지(들)로부터 이미지를 기술하는(describe) 움직임-보상 기술에 의존한다. 보통, 엔코딩될 이미지는 독립 블록들로 분할되며, 블록들 각각에는 움직임 벡터가 할당된다. 다음, 이미지의 예측은 움직임 벡터들의 세트에 따라 기준 이미지(들)에서 픽셀 블록들을 변위시킴으로써 구성된다(휘도 및 채도 채널들은 동일한 움직임 기술(motion description)을 공유한다). 마지막으로, 엔코딩될 이미지와 그 움직임 보상된 예측간의 차이(잔여 신호라 칭함)가 INTER 모드에서 엔코딩되어, 디코딩된 이미지를 추가로 정교하게 한다. 그러나, 모든 픽셀 채널들이 동일한 움직임 정보에 의해 기술된다는 사실은 비디오 코딩 시스템의 압축 효율에 손상을 주는 제한이다.
그러므로, 본 발명의 목적은 시간 예측이 형성되는 방법을 적응화(adapting)함으로써 상기 단점을 방지하는 비디오 엔코딩 방법을 제안하는 것이다.
이 목적을 위해, 본 발명은 설명의 도입부 정의된 바와 같은 방법에 관한 것이며, 상기 신택스는 이미지 레벨에서, 다양한 채널들의 시간 예측의 형태를 독립적으로 묘사하기 위해 제공된 부가의 신택스적 정보(additional syntactic information)를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 예측들은 다음의 상황들을 포함하는 리스트내에서 선택된다:
- 시간 예측은 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드를 하나 이상의 기준 화상들상에 직접 적용함으로써 형성된다;
- 시간 예측은 기준 이미지의 복사이다;
- 시간 예측은 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성된다;
- 시간 예측은 현 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성되고, 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드에 의해 추가로 정교화된다.
또한, 본 발명은 대응 엔코딩 디바이스, 이런 엔코딩 디바이스에 의해 발생된 코딩된 비트스트림으로 구성된 전송가능한 비디오 신호, 및 이런 코딩 비트스트림으로 구성된 비디오 신호를 디코딩하기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다.
본 발명에 따라, 비디오 표준에 의해 사용되는 엔코딩 신택스(syntax)의 도입이 제안되며, 다양한 채널들의 보다 효율적이고 독립적인 시간 예측을 엔코딩하기 위해 새로운 가능성들을 개시하고 그들의 유연성의 부족을 지원하는 새로운 신택스적 요소를 수용한다. 예를 들어, "채널 시간 예측"이라 칭하는 부가의 신택스적 요소는 다음의 상징적 값들을 가진다:
움직임_보상(Motion_compensation)
시간_복사(Temporal_copy)
시간_보간(Temporal_interpolation)
움직임_보상된_시간_보간(Motion_compensated_temporal_interpolation) 및 상기 값들의 의미는:
a) 움직임_보상: 시간 예측은 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드(motion field)를 하나 이상의 기준 화상들상에 직접 적용함으로써 형성된다(이 디폴트 모드는 대부분의 현재 코딩 시스템들의 INTER 코딩 모드이다).
b)시간_복사: 시간 예측은 기준 이미지의 사본이다.
c)시간_보간: 시간 예측은 움직임 필드들의 시간 보간에 의해 형성된다.
d)움직임_보상된_시간_보간: 시간 예측은 현재 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성되어, 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드에 의해 추가로 정교화된다.
용어 "시간 보간"은 넓은 의미 즉, Vnew = a.V1 + b.V2 + K와 같은 수식에 의해 규정된 임의의 형태의 동작을 의미하는 것으로 이해되어야 하며, 여기서, 상기 V1 및 V2는 이전에 디코딩된 움직임 필드들을 나타내고, a 및 b는 상기 과거와 미래의 움직임 필드들에 각각 할당된 계수들을 나타내고, K는 오프셋을 나타내며, Vnew는 이렇게 얻어진 새로운 움직임 필드이다. 그러므로, 사실상, 시간 복사의 특정 경우에는 b=0 및 K=0(또는 a=0 및 K=0)에 대해서, 시간 보간의 보다 일반적인 경우에 포함된다는 것을 알 수 있다.
이렇게 제안된 부가의 신택스적 요소는 저장되어야 하는(또는 디코딩측으로 전송되어야 하는)코딩된 비트스트림의 이미지 레벨(또는 MPEG-4 용어에서는 VOP 레벨)에 위치될 것이 기대되고, 하나의 신택스적인 요소가VOP에 있는 모든 채널들에 의해 공유됨을 의미하는, INTER 화상에 위치되거나 또는 신택스적인 요소는 각 현 채널들에 제공된다.
본 발명은 모든 채널들에 대해 움직임 벡터 세트의 엔코딩이 필요하지 않은 식별된 상황들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 연속적인 프레임들간의 움직임이 거의 없는 시퀀스들에서, 움직임 벡터들의 전체 세트를 엔코딩하는 대신, 움직임이 없는 각 매크로블록을 반복하고, 이는 움직임이 없는 신호에 유리할 수 있다. 다른 상황들에서, 움직임 벡터 필드를 엔코딩하는 대신에, 움직임 벡터의 예측이 몇몇 기준 이미지들로부터 이미지를 보간함으로써 구성되거나(이 경우, 디코더는 몇몇 기준 이미지들간의 움직임 필드를 추정하여 현 이미지의 예측을 생성하도록 이를 보간해야 한다) 또는, 움직임 벡터 필드가 하나 또는 몇몇 기준 이미지(들)로부터 직접 해석되지 않고, 대신 기준 이미지들의 시간 보간으로부터 해석되는 신호에 유리할 수 있다. 또한, 시간 예측을 하는 방법의 채널에 기초하여 스위치되는 상황들도 존재한다. 예를 들어, 형상 채널(shape channel)을 갖는 시퀀스의 경우, 형상 정보는 많이 변하지 않지만, 휘도 및 채도 채널은 정보를 변화시킨다(예를 들어, 회전하는 행성을 묘사하는 비디오의 경우: 형상은 항상 원형(disc)이지만, 그 질감은 행성의 회전에 의존한다). 이 상황에서, 형상 채널은 시간 복사 및 움직임 보상된 시간 보간에 의한 휘도 및 채도 채널들에 의해 회복될 수 있다.

Claims (7)

  1. 연속적인 비디오 객체 평면들(VOP들)로 세분된 연속적인 장면들(scenes)에 대응하는 입력 비디오 시퀀스에 적용되고, 상기 장면들의 모든 비디오 객체들을 코딩하기 위해, 엔코딩된 비디오 데이터로 구성된 코딩된 비트스트림을 발생하는 엔코딩 방법으로서, 각 데이터 아이템은 상기 비트스트림의 컨텐츠의 모든 요소들을 인지 및 디코딩하도록 허용하는 비트스트림 신택스에 의해 기술되고, 상기 컨텐츠는 별도의 채널들에 의해 기술되는, 상기 엔코딩 방법에 있어서,
    상기 신택스는 상기 코딩된 발생된 비트스트림(coded generated bitstream)의 이미지 레벨에서, 다양한 채널들의 시간 예측의 타입을 독립적으로 기술하기 위해 제공되는 부가의 신택스적 정보를 포함하고, 상기 시간 예측은,
    - 상기 시간 예측은 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드를 하나 이상의 기준 화상들상에 직접 적용함으로써 형성됨;
    - 상기 시간 예측은 기준 이미지의 복사임;
    - 상기 시간 예측은 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성됨;
    - 상기 시간 예측은 현 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성되고, 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드에 의해 추가로 정교화되는 상황들을 포함하는 리스트내에서 선택되는, 엔코딩 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부가의 신택스적 정보는 의미가 각 현재 채널들에 대해 특정한 신택스적인 요소로 구성된, 엔코딩 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 부가의 신택스적 정보는 의미가 모든 기존의 채널들에 의해 공유될 수 있는 신택스적인 요소인, 엔코딩 방법.
  4. 연속적인 비디오 객체 평면들(VOP들)로 세분된 연속적인 장면들에 대응하는 입력 비디오 시퀀스를 처리하고, 상기 장면들의 모든 비디오 객체들을 코딩하기 위해, 엔코딩된 비디오 데이터로 구성된 코딩된 비트스트림을 발생하는 엔코딩 디바이스로서, 각 데이터 아이템은 상기 비트스트림의 컨텐츠의 모든 요소들을 인지 및 디코딩하도록 허용하는 비트스트림 신택스에 의해 기술되고, 상기 컨텐츠는 별도의 채널들에 의해 기술되는 상기 엔코딩 디바이스에 있어서, 상기 엔코딩 디바이스는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 엔코딩 방법을 실행하기 위해 제공되는, 엔코딩 디바이스.
  5. 엔코딩 디바이스에 의해 발생된 코딩된 비트스트림으로 구성된 전송가능한 비디오 신호로서, 상기 엔코딩 디바이스는 연속적인 비디오 객체 평면들(VOP들)로 세분된 연속적인 장면들에 대응하는 입력 비디오 시퀀스를 처리하고, 상기 장면들의 모든 비디오 객체들을 코딩하기 위해, 엔코딩된 비디오 데이터로 구성된 코딩된 비트스트림을 발생하며 각 데이터 아이템은 상기 비트스트림의 컨텐츠의 모든 요소들을 인지 및 디코딩하도록 허용하는 비트스트림 신택스에 의해 기술되고, 상기 컨텐츠는 별도의 채널들에 의해 기술되는, 상기 전송가능한 비디오 신호에 있어서, 상기 코딩된 발생된 비트스트림의 이미지 레벨에서, 다양한 채널들의 시간 예측의 타입을 독립적으로 기술하기 위해 제공되는 부가의 신택스적 정보를 더 포함하고, 상기 시간 예측은,
    - 상기 시간 예측은 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드를 하나 이상의 기준 화상들상에 직접 적용함으로써 형성됨;
    - 상기 시간 예측은 기준 이미지의 복사임;
    - 상기 시간 예측은 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성됨;
    - 상기 시간 예측은 현 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성되고, 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드에 의해 추가로 정교화되는 상황들을 포함하는 리스트내에서 선택되는, 전송 가능한 비디오 신호.
  6. 엔코딩 디바이스에 의해 발생된 코딩된 비트스트림으로 구성된 전송가능한 비디오 신호를 디코딩하는 방법으로서, 상기 엔코딩 디바이스는 연속적인 비디오 객체 평면들(VOP들)로 세분된 연속적인 장면들에 대응하는 입력 비디오 시퀀스를 처리하고, 상기 장면들의 모든 비디오 객체들을 코딩하기 위해, 엔코딩된 비디오 데이터로 구성된 코딩된 비트스트림을 발생하며 각 데이터 아이템은 상기 비트스트림의 컨텐츠의 모든 요소들을 인지 및 디코딩하도록 허용하는 비트스트림 신택스에 의해 기술되고, 상기 컨텐츠는 별도의 채널들에 의해 기술되고, 상기 전송가능한 비디오 신호는 상기 코딩된 발생된 비트스트림의 이미지 레벨에서, 다양한 채널들의 시간 예측의 타입을 독립적으로 기술하기 위해 제공되는 부가의 신택스적 정보를 포함하고, 상기 시간 예측은,
    - 상기 시간 예측은 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드를 하나 이상의 기준 화상들상에 직접 적용함으로써 형성됨;
    - 상기 시간 예측은 기준 이미지의 복사임;
    - 상기 시간 예측은 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성됨;
    - 상기 시간 예측은 현 움직임 필드의 시간 보간에 의해 형성되고, 엔코더에 의해 송신된 움직임 필드에 의해 추가로 정교화되는 상황들을 포함하는 리스트내에서 선택되는, 디코딩 방법.
  7. 제 6 항에 따른 디코딩 방법을 실행하는 디코딩 디바이스.
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