KR20110065089A - 영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

레지듀얼 영상 데이터의 공간적 변환, 스케일링 및 주파수 변환을 통해 영상의 압축 효율을 향상시키는 영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 영상 부호화 방법은, 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우 레지듀얼 블록의 크기가 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 웨이블릿 변환 또는 다운 샘플링을 통해 레지듀얼 블록을 공간적 변환하고, 공간적 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환하는 것을 특징으로 한다.

Description

영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding video, and method and apparatus for decoding video}
본 발명은 레지듀얼 영상 데이터의 공간적 변환, 스케일링 및 주파수 변환을 통해 영상의 압축 효율을 향상시키는 영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치에 관한 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 예측되고, 변환 및 양자화되어 부호화되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 공간적 변환을 통해 이용가능한 변환 단위의 크기에 적합하도록 레지듀얼 블록의 크기를 변경하고, 변경된 레지듀얼 블록을 주파수 변환함으로써 영상의 압축 효율을 향상시키는 영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법은 현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 차이인 레지듀얼 블록을 생성하는 단계; 상기 레지듀얼 블록의 크기와 이용가능한 변환 단위의 최대 크기를 비교하는 단계; 상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우, 상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 상기 레지듀얼 블록을 공간적 변환하는 단계; 및 상기 공간적 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치는 현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 차이인 레지듀얼 블록의 크기와 현재 이용가능한 변환 단위의 최대 크기를 비교하여, 상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우, 상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 상기 레지듀얼 블록을 공간적 변환하는 공간 변환부; 및 상기 공간적 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보 및 상기 레지듀얼 블록을 이용가능한 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 공간 변환하고 공간 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환함으로써 부호화된 레지듀얼 블록의 정보를 추출하는 단계; 상기 부호화된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로부터 공간 영역으로 역변환하는 단계; 및 상기 추출된 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보를 이용하여 상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 크기가 되도록 공간 역변환을 수행하여 상기 레지듀얼 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보 및 상기 레지듀얼 블록을 이용가능한 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 공간 변환하고 공간 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환함으로써 부호화된 레지듀얼 블록의 정보를 추출하는 파싱부; 상기 부호화된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로부터 공간 영역으로 역변환하는 주파수 역변환부; 및 상기 추출된 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보를 이용하여 상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 크기가 되도록 공간 역변환을 수행하여 상기 레지듀얼 블록을 복원하는 공간적 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치, 영상 부호화 방법 및 영상 복호화 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 심도 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처 또는 현재 슬라이스를 분할한다. 현재 픽처 또는 현재 슬라이스는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할된다. 분할된 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 심도 결정부(120)로 출력될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 최대 부호화 단위 및 심도를 이용해 부호화 단위가 표현될 수 있다. 최대 부호화 단위는 현재 픽처의 부호화 단위 중 크기가 가장 큰 부호화 단위를 나타내며, 심도는 부호화 단위가 계층적으로 분할되는 단계를 나타낸다. 심도가 깊어질수록, 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며, 최소 부호화 단위의 심도는 최하위 심도로 정의될 수 있다. 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, k 심도의 서브 부호화 단위는 k+1 이상의 심도를 갖는 복수 개의 서브 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. 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영 상 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. 이러한 최대 부호화 단위 및 최대 심도는 픽처 또는 슬라이스 단위로 설정될 수 있다. 즉, 픽처 또는 슬라이스마다 상이한 최대 부호화 단위 및 최대 심도를 갖을 수 있으며, 최대 심도에 따라 최대 영상 부호화 단위에 포함된 최소 부호화 단위 크기를 가변적으로 설정할 수 있다. 이와 같이 픽처 또는 슬라이스마다 최대 부호화 단위 및 최대 심도를 가변적으로 설정할 수 있게 함으로써, 평탄한 영역의 영상은 보다 큰 최대 부호화 단위를 이용하여 부호화함으로써 압축률을 향상시키고, 복잡도가 큰 영상은 보다 작은 크기의 부호화 단위를 이용하여 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
부호화 심도 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 심도 결정부(120)는, 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 부호화 심도는 R-D 코스트(Rate-Distortion Cost) 계산에 기초해 결정될 수 있다. 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 축소되며 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. 다시 말해, 최대 부호화 단위는 상이한 심도에 따라 상이한 크기의 서브 부호화 단위로 분할될 수 있다. 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 분할될 수 있다.
또한, 최대 부호화 단위에 포함된 상이한 크기의 서브 부호화 단위들은 상이한 크기의 처리 단위에 기초해 예측 또는 주파수 변환될 수 있다. 다시 말해, 영상 부호화 장치(100)는 영상 부호화를 위한 복수의 처리 단계들을 다양한 크기 및 다양한 형태의 처리 단위에 기초해 수행할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측, 주파수 변환, 엔트로피 부호화 등의 처리 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 크기의 처리 단위가 이용될 수도 있으며, 단계별로 상이한 크기의 처리 단위를 이용할 수 있다.
예를 들어 영상 부호화 장치(100)는 부호화 단위를 예측하기 위해, 부호화 단위와 다른 처리 단위를 선택할 수 있다. 일 예로, 부호화 단위의 크기가 2Nx2N(단, N은 양의 정수)인 경우, 예측을 위한 처리 단위는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 다시 말해, 부호화 단위의 높이 또는 너비 중 적어도 하나를 반분하는 형태의 처리 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수도 있다. 이하, 예측 부호화의 기초가 되는 데이터 단위는 '예측 단위'라 한다.
예측 모드는 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있으며, 특정 예측 모드는 특정 크기 또는 형태의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 예를 들어, 인트라 모드는 정방형인 2Nx2N, NxN 크기의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 내부에 복수의 예측 단위가 있다면, 각각의 예측 단위에 대해 예측을 수행하여 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치(100)는 부호화 단위와 다른 크기의 처리 단위에 기초해 영상 데이터를 주파수 변환할 수 있다. 부호화 단위의 주파수 변환을 위해서 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 이하, 주파수 변환의 기초가 되는 처리 단위를 '변환 단위'라 한다.
부호화 심도 결정부(120)는 라그랑자 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 측정하여 최적의 부호화 오차를 갖는 최대 부호화 단위의 분할 형태를 결정할 수 있다. 다시 말해, 부호화 심도 결정부(120)는 최대 부호화 단위 가 어떠한 형태의 복수의 서브 부호화 단위로 분할되는지 결정할 수 있는데, 여기서 복수의 서브 부호화 단위는 심도에 따라 크기가 상이하다.
출력부(130)는, 부호화 심도 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 부호화 심도의 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 단위별 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 적어도 하나의 부호화 심도가 결정되며 부호화 심도마다 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 분할되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(140)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 최소 부호화 단위마다 해당 부호화 정보를 설정할 수 있다. 즉, 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 최소 부호화 단위를 하나 이상 포함하고 있다. 이를 이용하여, 인근 최소 부호화 단위들이 동일한 심도별 부호화 정보를 갖고 있다면, 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 최소 부호화 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.
영상 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 심도(k)의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도(k+1)의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 따라서, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 분할 형태를 결정할 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.
영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 종래의 16x16 크기의 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, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 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 영상 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다.
수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처 또는 슬라이스에 대한 헤더로부터 현재 픽처 또는 슬라이스의 최대 부호화 단위에 대한 정보를 추출할 수 있다. 또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다.
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, 부호화 단위별 예측 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.
최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보는 최대 부호화 단위에 포함된 심도에 따라 상이한 크기의 서브 부호화 단위에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 부호화 모드에 관한 정보는 서브 부호화 단위별 예측 단위에 대한 정보, 예측 모드에 대한 정보 및 변환 단위에 대한 정보 등을 포함할 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. 최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보에 기초하여, 영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위에 포함된 서브 부호화 단위를 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 단위별 예측을 위해 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 분할 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 예측 단위 및 예측 모드로 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 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위로 역변환을 수행할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하는 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도로 복호화할 것을 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, 최소 부호화 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 최소 부호화 단위 를 모아, 하나의 데이터 단위로 복호화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 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 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.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 단위를 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 계층적 부호화 단위는 너비x높이가 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8, 및 4x4를 포함할 수 있다. 정사각형 형태의 부호화 단위 이외에도, 너비x높이가 64x32, 32x64, 32x16, 16x32, 16x8, 8x16, 8x4, 4x8인 부호화 단위들이 존재할 수 있다.
도 3에서 비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 최대 부호화 단위의 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 또한, 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 4로 설정되어 있다. 또한, 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 2로 설정되어 있다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 압축률 향상뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반영하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높0은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
최대 심도는 계층적 부호화 단위에서 총 계층수를 나타낸다. 따라서, 비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 8, 4인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 4이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 심도가 네 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8, 4인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 더 작은 서브 부호화 단위에 기초해 영상을 부호화하므로 보다 세밀한 장면을 포함하고 있는 영상을 부호화하는데 적합해진다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 나타낸 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 도 1의 영상 부호화 장치(100)의 부호화 심도 결정부(120)에서 부호화 심도를 결정하기 위하여 거쳐야 되는 영상 데이터 부호화 작업들을 수행한다.
도 4를 참조하면, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 예측 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 예측 단위에 대해 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)을 이용해 인터 예측 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 예측 단위에 기초해 레지듀얼 값들이 생성되고, 생성된 레지듀얼 값들은 공간 변환부(415)에 의하여 이용가능한 변환 단위의 최대 크기 이하로 공간적 변환되어 공간 변환된 레지듀얼 값들이 출력된다. 공간 변환된 레지듀얼 값들은 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 공간 변환 과정에 대한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)를 통해 다시 레지듀얼 값으로 복원되고, 복원된 레지듀얼 값들은 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 출력된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법에 따라 부호화하기 위해, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 공간 변환부(415), 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)는 모두 최대 부호화 단위, 심도에 따른 서브 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초해 영상 부호화 과정들을 처리할 수 있다. 인트라 예측 부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 부호화 단위 내의 예측 단위 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 변환 단위의 크기를 고려할 수 있다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력된다. 역양자화된 데이터는 다시 주파수 역변환부(535)를 거쳐 공간 영역으로 변환된다. 공간 역변환부(540)는 비트스트림으로부터 추출된 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보를 이용하여 역변환된 레지듀얼 블록을 원 레지듀얼 블록의 크기로 공간 역변환된다. 여기서, 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보는 현재 레지듀얼 블록이 속하는 최대 복호화 단위의 크기 정보 및 심도 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 공간 역변환에 대한 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
원 레지듀얼 블록의 크기로 공간 역변환된 레지듀얼 블록은 인트라 예측부(550)의 인트라 예측의 결과 또는 움직임 보상부(560)의 움직임 보상 결과와 가산되어 부호화 단위 별로 복원된다. 복원된 부호화 단위는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 다음 부호화 단위 또는 다음 픽처의 예측에 이용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에 따라 복호화하기 위해 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 단위, 심도에 따른 서브 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초해 영상 복호화 과정들을 처리할 수 있다. 특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 부호화 단위 내의 예측 단위 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 변환 단위의 크기를 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 영상 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 수도 있다.
본 발명의 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 분할된다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 기반이 되는 부분적 데이터 단위인 예측 단위가 도시되어 있다.
최대 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.
또한 도 6을 참조하면, 각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위로서, 부분적 데이터 단위들이 도시되어 있다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 최대 부호화 단위(610)의 예측 단위는, 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 부분적 데이터 단위(610), 크기 64x32의 부분적 데이터 단위들(612), 크기 32x64의 부분적 데이터 단위들(614), 크기 32x32의 부분적 데이터 단위들(616)일 수 있다.
심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 부분적 데이터 단위(620), 크기 32x16의 부분적 데이터 단위들(622), 크기 16x32의 부분적 데이터 단위들(624), 크기 16x16의 부분적 데이터 단위들(626)일 수 있다.
심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 부분적 데이터 단위(630), 크기 16x8의 부분적 데이터 단위들(632), 크기 8x16의 부분적 데이터 단위들(634), 크기 8x8의 부 분적 데이터 단위들(636)일 수 있다.
심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 부분적 데이터 단위(640), 크기 8x4의 부분적 데이터 단위들(642), 크기 4x8의 부분적 데이터 단위들(644), 크기 4x4의 부분적 데이터 단위들(646)일 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 데이터 단위(650)이다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 부호화 심도 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 단위 의 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 심도가 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 분할하여 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 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. 특히 후술되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부호화 단위로 예측된 예측 단위가 이용가능한 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우에는 예측 단위를 공간 변환하여 변환 단위의 최대 크기 이하의 크기로 변환하고, 공간 변환된 예측 단위에 대한 주파수 변환을 수행한다. 구체적인 내용은 후술하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 부호화 정보 부호화부는 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 예측 단위로서, 현재 부호화 단위가 분할된 타입에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 심도 0 및 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806), 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 예측 단위로 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806) 및 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 예측 단위의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 예측 단위가 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 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. 또한, 변환 단위 크기에 대한 정보(820)는 도시된 이외에 후술되는 공간 변환의 수행 여부를 나타내는 소정의 신택스 정보가 더 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부는, 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 단위의 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.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 예측 단위, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 네 개의 N_0xN_0 크기의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0, 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 예측 단위에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 움직임 예측이 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(922, 924, 926, 928)에 대해 반복적으로 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
동일한 심도의 부호화 단위들(922, 924, 926, 928)에 대해 부호화가 반복적으로 수행되므로, 이중 하나만 예를 들어 심도 1의 부호화 단위의 부호화를 설명한다. 심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 예측 단위(930)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(932), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(934), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(936), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(938)을 포함할 수 있다. 파티션 타입마다, 한 개의 크기 2N_1x2N_1의 예측 단위, 두 개의 크기 2N_1xN_1의 예측 단위, 두 개의 크기 N_1x2N_1의 예측 단위, 네 개의 크기 N_1xN_1의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(938)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하면서(940), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(942, 944, 946, 948)에 대해 반복적으로 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 예측 단위(950)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(952), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(954), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(956), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(958)을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어야 한다. 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)는 더 이상 분할 과정을 거치지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 부호화 단위(912)를 위한 부호화 심도를 결정하기 위해, 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택한다. 예를 들어, 심도 0의 부호화 단위에 대한 부호화 오차는 파티션 타입(912, 914, 916, 918)마다 예측 부호화를 수행한 후 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 예측 단위가 결정된다. 마찬가지로 심도 0, 1, ..., d-1 마다 부호화 오차가 가장 작은 예측 단위가 검색될 수 있다. 심도 d에서는, 크기 2N_dx2N_d의 부호화 단위이면서 예측 단위(960)를 기반으로 한 예측 부호화를 통해 부호화 오차가 결정될 수 있다. 이와 같이 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도 및 해당 심도의 예측 단위는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(912)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출 하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 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 10a, 10b 및 10c는 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 영상 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들이며, 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(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 타입이다. 즉, 예측 단위(1014, 1022, 1050, 1054)는 2NxN의 파티션 타입이며, 예측 단위(1016, 1048, 1052)는 Nx2N의 파티션 타입, 예측 단위(1032)는 NxN의 파티션 타입이다. 즉, 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위는 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 단위와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 예측 및 주파수 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다. 또한, 후술되는 바와 같이, 예측 단위들의 크기에 비하여 이용가능한 변환 단위의 최대 크기가 작은 경우에는 예측 단위들에 대한 공간적 변환을 통해 예측 단위들을 변환 단위의 최대 크기 이하의 크기가 되도록 변환한 다음, 주파수 변환이 수행될 수 있다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위별 부호화 정보를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 단위별 부호화 정보를 출력하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위별 부호화 정보를 추출할 수 있다.
부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 도 11에 도시되어 있는 부호화 정보들은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일 예에 불과하며, 도시된 것에 한정되지 않는다.
분할 정보는 해당 부호화 단위의 부호화 심도를 나타낼 수 있다. 즉, 분할 정보에 따라 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 상위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
파티션 타입 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위의 변환 단위의 파티션 타입을 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 중 하나로 나타낼 수 있다. 예측 모드는, 움직임 예측 모드를 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다. 변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다.
부호화 단위 내의 최소 부호화 단위마다, 소속되어 있는 부호화 심도의 부호화 단위별 부호화 정보를 수록하고 있을 수 있다. 따라서, 인접한 최소 부호화 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 최소 부호화 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 최소 부호화 단위의 부호화 정보가 직접 이용됨으로써 최소 부호화 단위의 데이터가 참조될 수 있다.
또 다른 실시예로, 심도별 부호화 단위의 부호화 정보가 심도별 부호화 단위 내 중 대표되는 최소 부호화 단위에 대해서만 저장되어 있을 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 참조될 수도 있다.
이하, 도 4의 공간 변환부(415) 및 도 5의 공간 역변환부(540)에 의하여 수행되는 레지듀얼 블록의 공간 변환 및 역변환 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라서 현재 레지듀얼 블록을 공간(spatial) 변환하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
종래 기술에 따르면, 현재 레지듀얼 블록(1210)이 2Nx2N의 크기를 갖으며, 이용가능한 변환 단위의 최대 크기가 NxN이라고 하면, 현재 레지듀얼 블록(1210)을 4분할하여 4개의 NxN 블록으로 분할한 다음, 각 NxN 블록에 대한 주파수 변환을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 이와 같이 현재 레지듀얼 블록(1210)의 크기가 이용가능한 변환 단위의 최대 크기에 비하여 작은 경우, 현재 레지듀얼 블록(1210)을 분할하는 대신에 웨이블릿(wavelet) 변환을 통해 소정의 서브 밴드 크기가 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 공간적 변환을 수행하고, 소정의 서브 밴드를 선택하여 주파수 변환을 수행한다. 여기서, 소정의 서브 밴드는 평탄한 영상인 경우, 저주파수 서브 밴드인 것이 바람직하다.
도 12를 참조하면, 공간 변환부(415)는 2Nx2N 크기의 현재 레지듀얼 블록(1210)을 웨이블릿 변환에 의하여 서브 밴드로 분할한다. 서브 밴드에는 수평, 수직 및 대각 위치의 서브 밴드가 있다. 저주파수 서브 밴드, 즉 수평 및 수직 방 향 모두에 대하여 저주파수인 서브 밴드는 "LL"이라고 표기한다. 고주파수 서브밴드는 "LH", "HL", "HH"로 표기하는데, 이는 각각 수평 방향 고주파수, 수직 방향 고주파수, 수평 및 수직 방향 고주파수 서브 밴드를 의미한다. 각 서브 밴드의 오른쪽에 표기된 숫자는 웨이블릿 변환 레벨로서, 몇 단계의 웨이블릿 변환을 통해 해당 서브 밴드가 생성되었는지를 나타낸다.
웨이블릿 변환은 현재 레지듀얼 블록(1210)의 크기와 이용가능한 변환 단위의 최대 크기에 기초하여 몇 단계의 레벨로 수행될 것인지 결정될 수 있다. 구체적으로, a단계 레벨로 bxb크기의 레지듀얼 블록에 대하여 웨이블릿 변환을 수행하는 경우, a 단계 레벨로 웨이블릿 변환을 수행한 결과 생성된 저주파수 서브 밴드 LLa는 (b/2a)x(b/2a)의 크기를 갖는다. 따라서, 몇 단계의 레벨로 웨이블릿 변환을 수행할 것인지는 전술한 a 단계 레벨로 웨이블릿 변환된 저주파수 서브 밴드의 크기를 나타내는 (b/2a)x(b/2a)가 이용가능한 변환 단위의 최대 크기보다 작게되는 a값을 계산함으로써 결정될 수 있다. 예를 들어, 도시된 바와 같이 현재 레지듀얼 블록(1210)이 2Nx2N의 크기를 갖고 변환 단위의 최대 크기가 NxN이라고 하면, 1 레벨 웨이블릿 변환을 통해 모든 서브 밴드의 크기가 변환 단위의 최대 크기인 NxN 이하가 된다. 만약, 변환 단위의 최대 크기가 (N/2)x(N/2)라고 하면, 2 레벨 웨이블릿 변환을 수행하는 경우, 저주파수 서브 밴드 LL2(1231)의 크기가 변환 단위의 최대 크기 (N/2)x(N/2) 이하가 된다.
이와 같이 소정 서브 밴드, 즉 저주파수 서브 밴드의 크기가 변환 단위의 최 대 크기 이하가 될 때까지 웨이블릿 변환을 수행하는 이유는, 평탄한 영상의 경우 대부분의 영상 데이터 성분이 저주파수 서브 밴드에 집중되기 때문에, 다른 고주파수 서브 밴드를 별도로 주파수 변환하지 않고 이용 가능한 변환 단위의 크기에 적합하도록 공간 변환된 저주파수 서브 밴드만을 주파수 변환하기 위한 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 변환부(1300)를 나타낸 블록도이다. 도 13의 공간 변환부(1300)는 도 4의 공간 변환부(415)에 대응된다.
도 13을 참조하면, 공간 변환부(1300)는 웨이블릿 변환부(1310) 및 업스케일링부(1320)를 포함한다.
웨이블릿 변환부(1310)는 전술한 바와 같이, 현재 레지듀얼 블록의 크기가 이용가능한 변환 단위의 최대 크기에 비하여 작은 경우, 현재 레지듀얼 블록에 대한 웨이블릿(wavelet) 변환을 통해 소정의 서브 밴드 크기가 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 공간적 변환을 수행하고, 소정의 서브 밴드를 선택하여 주파수 변환을 수행한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라서 웨이블릿 변환 과정을 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 레지듀얼 블록의 각 행은 저역 통과 필터(Low-pass filter:Lx)(1410)과 고역 통과 필터(High-pass filter:Hx)로 필터링되고, 필터링 출력값은 다시 다운 샘플부(1412, 1413)에 의하여 1/2 다운 샘플링되어 중간 이미지 L(1415) 및 H(1416)가 생성된다. L(1415)은 레지듀얼 블록이 저역 통과 필터링되고 x축 방향으로 다운 샘플링된 데이터에 해당되며, H(1416)는 레지듀얼 블록이 고역 통과 필터링되고 x축 방향으로 다운 샘플링된 데이터에 해당한다. 다음, L(1415) 및 H(1416) 이미지의 각 열이 저역 통과 필터(Ly)(1417, 1419)와 고역 통과 필터(Hy)(1418, 1420)로 필터링되고, 각 필터링 출력값은 다시 다운 샘플부(1421 내지 1424)에 의하여 1/2 다운 샘플링되어 4개의 서브 밴드(LL, LH, HL, HH)가 생성된다. 이러한 4개의 서브 밴드들이 합쳐져 원본 레지듀얼 블록과 같은 수의 샘플을 가진 하나의 데이터를 생성하게 된다. 이러한 웨이블릿 변환을 수행하는 필터로서 Haar, 5/3, 9/7, 11/13 등 그 계수의 수에 따라서 서로 다른 특성을 갖는 다양한 필터가 이용될 수 있다.
도 13을 다시 참조하면, 업 스케일링부(1320)는 웨이블릿 변환을 통해 생성된 소정의 서브 밴드에 소정의 가중치를 곱하여 스케일링된 서브 밴드를 생성한다. 전술한 바와 같이, 소정의 서브 밴드는 저주파수 서브 밴드인 것이 바람직하다. 도 14에 도시된 바와 같은 웨이블릿 변환 과정에서 n개의 샘플을 갖는 이산 신호에 대해 한 쌍의 필터를 적용시켜 저주파 대역과 고주파 대역으로 분리하고, 각 대역은 2라는 요소로 서브 샘플링되었으므로 n/2개의 샘플을 포함한다. 따라서, 주파수 변환을 수행하기 이전에, 업 스케일링부(1320)는 웨이블릿 변환을 통해 생성된 소정 서브 밴드에 소정의 가중치를 곱하여, 소정 서브 밴드만을 주파수 변환하더라도 원 레지듀얼 블록을 주파수 변환하는 결과값과 유사하도록 한다. 이 때, 가중치는 레지듀얼 블록에 대해서 N(N은 양의 정수)레벨의 웨이블릿 변환이 수행된 경우 2N의 값을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들어, 업스케일링부(1320)는 레지듀얼 블록에 대해서 1 레벨 웨이블릿 변환이 수행된 경우 1 레벨 웨이블릿 변환에 의하여 생성된 저주파수 서브 밴드(LL1)의 각 계수에 가중치 2를 곱하여 스케일링된 서브 밴드를 생성한다.
이와 같이 도 13의 공간 변환부(1300)에 의하여 웨이블릿 변환 및 업스케일링된 소정의 스케일링된 서브 밴드는 주파수 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화 과정을 거쳐 비트스트림이 생성되다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 변환부(1500)를 나타낸 블록도이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 변환부(1500)는 서브 샘플링부(1510) 및 저주파수 대역 필터링부(1520)를 포함한다.
서브 샘플링부(1510)는 현재 레지듀얼 블록의 크기가 이용가능한 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우, 현재 레지듀얼 블록을 서브 샘플링하여 변환 단위의 최대 크기 이하로 변환한다. 예를 들어, 현재 레지듀얼 블록의 크기가 2Nx2N이고 변환 단위의 최대 크기가 MxM이라고 하면, 서브 샘플링부(1510)는 현재 레지듀얼 블록을 구성하는 픽셀들 중 일부의 픽셀을 선택하는 서브 샘플링 과정을 통해 현재 레지듀얼 블록의 크기를 MxM로 공간 변환한다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 15의 공간 변환부(1500)에서 수행되는 서브 샘플링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 16을 참조하면, 현재 레지듀얼 블록(1600)의 크기가 2Nx2N이며, 이용가능한 변환 단위의 최대 크기가 (N/2)x(N/2)인 경우, 현재 레지듀얼 블록(1600)의 크 기를 (N/2)x(N/2)이하가 되도록 하기 위해서 인접한 4개의 픽셀들(1610) 중 한 개의 픽셀(1611)을 샘플링한다. 이와 같은 서브 샘플링에 의한 공간 변환은 현재 레지듀얼 블록의 크기가 CxC이고, 변환 단위의 최대 크기가 DxD라고 할 때, 1:((CxC)/(DxD))의 비율로 현재 레지듀얼 블록 내의 픽셀을 샘플링함으로써 수행될 수 있다.
다시 도 15를 참조하면, 저주파수 대역 필터링부(1520)는 서브 샘플링부(1510)에 의하여 변환 단위의 최대 크기 이하로 공간 변환된 레지듀얼 블록에 대해서 저주파수 대역 필터링을 수행한다. 이는 서브 샘플링으로 인해 발생될 수 있는 고주파수 성분을 제거하기 위한 것이다.
전술한 본 발명에 따르면, 종래 기술과 같이 레지듀얼 블록을 이용 가능한 변환 단위의 크기로 분할하여 주파수 변환을 수행하는 대신에, 레지듀얼 블록의 공간 변환을 통해 레지듀얼 블록의 크기를 변환 단위의 최대 크기 이하로 공간 변환한 다음, 공간 변환된 레지듀얼 블록에 대한 주파수 변환을 수행한다. 본 발명은 특히 평탄하면서 큰 크기를 갖는 영상 부호화 단위에 대해서 이용가능한 변환 단위의 크기가 부호화 단위의 크기에 미치지 못하는 경우 공간 변환된 부호화 단위에 대해 한 번의 주파수 변환만을 수행하면 되므로 연산량을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
단계 1710에서, 현재 블록의 예측 블록과 현재 블록 사이의 차이인 레지듀얼 블록이 생성된다.
단계 1720에서, 레지듀얼 블록의 크기와 이용가능한 변환 단위의 최대 크기를 비교된다. 단계 1720의 판단 결과, 레지듀얼 블록의 크기가 변환 단위의 최대 크기보다 크지 않은 경우라면, 단계 1730에서 레지듀얼 블록의 크기에 따라서 적합한 크기의 변환 단위를 선택하여 주파수 변환을 수행한다.
단계 1720의 판단 결과, 레지듀얼 블록의 크기가 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우 단계 1740에서 레지듀얼 블록의 크기가 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 레지듀얼 블록을 공간적 변환한다. 전술한 바와 같이, 공간적 변환은 웨이블릿 변환을 통해 생성된 소정의 서브 밴드를 선택하거나, 서브 샘플링을 통해 수행될 수 있다. 웨이블릿 변환을 통해 공간적 변환을 수행하는 경우 웨이블릿 변환의 단계에 따라 소정의 가중치를 곱하는 것이 바람직하며, 서브 샘플링을 통해 공간적 변환을 수행하는 경우 저주파수 대역 필터링을 통해 필터링을 수행하는 것이 바람직하다.
단계 1750에서, 공간적 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환한다. 주파수 영역으로 변환하기 위해서 이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform)이 이용될 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 역변환부를 나타낸 블록도이다. 도 18의 공간 역변환부(1800)는 도 5의 공간 역변환부(540)에 대응된다. 전술한 바와 같이, 도 5의 파싱부(510)에 의하여 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보 및 부호화된 레지듀얼 블록의 정보가 추출된다. 여기서, 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보는 최대 부호화 단위의 크기 정보 및 심도 정보일 수 있다. 부호화된 레지듀얼 블록의 정보는 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530) 및 주파수 역변환부(535)를 통해 역양자화 및 역변환되어서 주파수 영역으로부터 공간 영역으로 변환된다. 이러한 공간 영역으로 변환된 레지듀얼 데이터가 공간 역변환부(1800)로 입력된다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 역변환부(1800)는 다운 스케일링부(1810) 및 웨이블릿 역변환부(1820)를 포함한다.
다운 스케일링부(1810)는 도 13의 업 스케일링부(1320)에서 수행된 업스케일링 과정의 역과정으로서 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록을 소정의 가중치로 나누는 역스케일링을 수행한다. 여기서, 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록은 도 13의 공간 변환부(1310)에 의하여 생성된 웨이블릿 변환된 레지듀얼 블록의 저주파수 서브 밴드에 대응되는 것으로서, 다운 스케일링부(1810)를 통해 다운 스케일링이 수행되면 업스케일링 이전의 저주파수 서브 밴드가 획득된다.
웨이블릿 역변환부(1820)는 다운스케일링된 저주파수 서브 밴드에 대하여 웨이블릿 역변환을 수행하여 원 레지듀얼 블록의 크기의 레지듀얼 블록으로 확장하는 공간 역변환을 수행한다. 예를 들어, 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 NxN이고 원 레지듀얼 블록의 크기가 2Nx2N이라고 할 때, 1 단계 웨이블릿 역변환을 통해 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기는 NxN으로부터 2Nx2N의 원 레지듀얼 블록 크기로 확장된다. 몇 단계의 역웨이블릿 변환을 수행할 것인지는 원 레지듀얼 블록의 크기 정보에 기초하여 결정될 수 있다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 역변환부(1900)을 나타낸 블록도이다. 도 19의 공간 역변환부(1900)는 도 5의 공간 역변환부(540)에 대응되며, 공간 영역으로 변환된 레지듀얼 데이터가 공간 역변환부(1900)로 입력된다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 역변환부(1900)는 업샘플링부(1910) 및 저주파수 대역 필터링부(1920)를 포함한다.
업샘플링부(1910)는 도 15의 서브 샘플링부(1510)에서 수행된 다운 샘플링 과정의 역과정으로서 업샘플링을 수행한다. 이러한 업샘플링 과정은 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 블록의 크기와 동일할 때까지 반복될 수 있다. 업샘플링은 움직임 예측시에 1/2 화소나, 1/4 화소를 보간하는 방식 등 다양한 방식을 적용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 주변의 픽셀의 평균값을 이용하여 다운 샘플링시에 스킵된 픽셀을 생성함으로써 보간이 수행될 수 있다. 전술한 도 16의 예에서, 인접한 서브 샘플링된 픽셀의 평균값을 계산함으로써 인접한 서브 샘플링된 픽셀들 사이에 위치한 스킵된 픽셀의 값을 계산할 수 있다.
저주파수 대역 필터링부(1920)는 업샘플링된 레지듀얼 블록에 대해서 저주파수 대역 통과 필터를 적용하여 필터링을 수행한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 20을 참조하면, 단계 2010에서 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보 및 레지듀얼 블록을 이용가능한 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 공간 변환하고 공간 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환함 으로써 부호화된 레지듀얼 블록의 정보를 추출한다.
단계 2020에서, 부호화된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로부터 공간 영역으로 역변환한다.
단계 2030에서, 추출된 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보를 이용하여 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 크기가 되도록 공간 역변환을 수행하여 레지듀얼 블록을 복원한다. 여기서 공간 역변환을 수행하는 방식으로는 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록에 대한 역웨이블릿 변환을 수행하거나, 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록에 대한 업샘플링을 수행함으로써 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 크기가 되도록 공간 역변환을 수행한다.
본 발명에 따른 영상의 부호화, 복호화 방법은 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, 광 데이터 저장장치 등이 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 단위를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 나타낸 것이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위별 부호화 정보를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따라서 현재 레지듀얼 블록을 공간(spatial) 변환하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 변환부(1300)를 나타낸 블록도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라서 웨이블릿 변환 과정을 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 변환부(1500)를 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 15의 공간 변환부(1500)에서 수행되는 서브 샘플링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 공간 역변환부를 나타낸 블록도이다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른 공간 역변환부(1900)을 나타낸 블록도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.

Claims (21)

  1. 영상 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 차이인 레지듀얼 블록을 생성하는 단계;
    상기 레지듀얼 블록의 크기와 이용가능한 변환 단위의 최대 크기를 비교하는 단계;
    상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우, 상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 상기 레지듀얼 블록을 공간적 변환하는 단계; 및
    상기 공간적 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 레지듀얼 블록을 공간적 변환하는 단계는
    소정의 서브 밴드 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록, 상기 레지듀얼 블록에 대한 웨이블릿 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 소정의 서브 밴드는 저주파수 서브 대역인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이블릿 변환은 상기 소정의 서브 밴드의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기 이하가 될 때까지 상기 레지듀얼 블록에 대해서 반복되어 수행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 웨이블릿 변환을 통해 생성된 소정의 서브 밴드에 대하여 소정의 가중치를 곱하여 스케일링된 서브 밴드를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 가중치는
    상기 레지듀얼 블록에 대해서 N(N은 양의 정수)회의 웨이블릿 변환이 수행된 경우 2N의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 레지듀얼 블록을 공간적 변환하는 단계는
    상기 레지듀얼 블록에 대한 서브 샘플링을 수행함으로써 상기 레지듀얼 블록을 상기 변환 단위의 최대 크기 이하로 변환하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 서브 샘플링된 레지듀얼 블록에 대해서 저주파수 대역 통과 필터를 적용하여 필터링을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환하는 단계는
    이산 여현 변환(Discrete Cosine Transform)을 이용하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  10. 영상 부호화 장치에 있어서,
    현재 블록의 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 차이인 레지듀얼 블록의 크기와 현재 이용가능한 변환 단위의 최대 크기를 비교하여, 상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기보다 큰 경우, 상기 레지듀얼 블록의 크기가 상기 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 상기 레지듀얼 블록을 공간적 변환하는 공간 변환부; 및
    상기 공간적 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환하는 주파수 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  11. 영상 복호화 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보 및 상기 레지듀얼 블록을 이용가능한 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 공간 변환하고 공간 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환함으로써 부호화된 레지듀얼 블록의 정보를 추출하는 단계;
    상기 부호화된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로부터 공간 영역으로 역변환하는 단계; 및
    상기 추출된 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보를 이용하여 상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 크기가 되도록 공간 역변환을 수행하여 상기 레지듀얼 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 부호화된 레지듀얼 블록을 공간 영역으로 역변환하는 단계는
    이산 여현 역변환(Discrete Cosine Inverse-Transform)을 이용하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록은 웨이블릿 변환된 레지듀얼 블록의 소정의 서브 밴드에 대응되며,
    상기 레지듀얼 블록을 복원하는 단계는
    상기 소정의 서브 밴드 크기가 상기 추출된 현재 레지듀얼 블록의 크기와 동일하게 되도록, 상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록에 대한 역웨이블릿 변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 소정의 서브 밴드는 저주파수 서브 대역인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 소정의 서브 밴드에 대응되는 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록을 소정의 가중치를 나누어서 역스케일링된 서브 밴드를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 가중치는
    상기 레지듀얼 블록에 대해서 N(N은 양의 정수)회의 웨이블릿 변환이 수행된 경우 2N의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 레지듀얼 블록을 복원하는 단계는
    상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록에 대한 업샘플링을 수행함으로써 상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 크기가 되도록 공간 역변환을 수행하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 업샘플링된 레지듀얼 블록에 대해서 저주파수 대역 통과 필터를 적용하여 필터링을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  19. 영상 복호화 장치에 있어서,
    비트스트림으로부터 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보 및 상기 레지듀얼 블록을 이용가능한 변환 단위의 최대 크기 이하가 되도록 공간 변환하고 공간 변환된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로 변환함으로써 부호화된 레지듀얼 블록의 정보를 추출하는 파싱부;
    상기 부호화된 레지듀얼 블록을 주파수 영역으로부터 공간 영역으로 역변환 하는 주파수 역변환부; 및
    상기 추출된 복호화되는 현재 레지듀얼 블록의 크기 정보를 이용하여 상기 공간 영역으로 역변환된 레지듀얼 블록의 크기가 원 레지듀얼 크기가 되도록 공간 역변환을 수행하여 상기 레지듀얼 블록을 복원하는 공간적 역변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  20. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램으로 기록한 기록 매체.
  21. 제 11항 내지 제 18항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터로 판독 가능한 프로그램으로 기록한 기록 매체.
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