KR20110135471A - 블록 병합을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법 - Google Patents

블록 병합을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 영상의 부호화 방법은 예측 유닛에 대한 움직임 보상 화면간 예측을 수행하는 단계와, 상기 예측 유닛에 대한 파티션 분할후 현재 블록의 주변 샘플들을 포함하는 병합 가능 블록 집합에 속하는 샘플들을 상기 현재 블록과 병합하는 블록 병합을 수행하는 단계를 포함한다. 상기 병합된 블록에 대해서는 동일한 움직임 파라미터를 할당하여 복호화기로 전송한다. 블록 병합 기법을 비대칭 파티션닝 및/또는 기하학적 파티션닝으로 확장 적용하여 움직임 파라미터와 같은 부가 정보의 전송량을 줄임으로써 HD급 이상의 고해상도 영상의 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

블록 병합을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법{APPARATUSES AND METHODS FOR ENCODING/DECODING OF VIDEO USING BLOCK MERGING}
본 발명은 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상의 예측 부호화에 적용할 수 있는 블록 병합을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 영상 압축 방법에서는 압축 효율을 높이기 위해 픽쳐들의 중복도를 제거하는 화면간 예측(inter prediction) 및 화면내 예측(intra prediction) 기술을 이용한다.
화면간 예측을 이용해 영상을 부호화하는 방법은 픽처들 사이의 시간적인 중복성(spatial redundancy)을 제거하여 영상을 압축하는 방법으로서 대표적으로 움직임 보상 예측 부호화 방법이 있다.
움직임 보상 예측 부호화는 현재 부호화되는 픽처의 앞 및/또는 뒤에 위치하는 적어도 하나의 참조 픽처에서 현재 부호화되는 블록과 유사한 영역을 검색하여 움직임 벡터(MV: Motion Vector)를 생성하고, 생성된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 얻어지는 예측 블록과 현재 블록의 잔여값(residue)을 DCT(Discrete Cosine Transform) 변환하고 양자화한 후 엔트로피 부호화하여 전송한다.
움직임 보상 화면간 예측의 경우, 하나의 픽처를 소정 크기를 가지는 복수의 블록(block)으로 구분하여 움직임 벡터(MV)를 생성하고, 생성된 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행한다. 움직임 보상을 수행하여 얻어지는 각각의 예측 블록에 대한 개별적인 움직임 파라미터는 디코더로 전송된다.
HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 고해상도 영상의 경우 하나의 픽처당 블록의 개수가 증가하게 되므로 각각의 예측 블록 마다 움직임 파라미터를 디코더로 전송할 경우 전송되는 움직임 파라미터의 양이 매우 많아지게 되어 코딩 효율 측면에서 바람직하지 못하므로 코딩 효율을 높이기 위한 방법이 요구된다.
본 발명의 제1 목적은 HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 고해상도 영상에 적용할 수 있는 블록 병합을 이용한 영상 부호화 방법 및 부호화 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 고해상도 영상에 적용할 수 있는 블록 병합을 이용한 영상 복호화 방법 및 복호화 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 영상의 부호화 방법은 예측 유닛에 대한 움직임 보상 화면간 예측을 수행하는 단계와, 상기 예측 유닛에 대한 파티션 분할후 현재 블록의 주변 샘플들을 포함하는 병합 가능 블록 집합에 속하는 샘플들을 상기 현재 블록과 병합하는 블록 병합을 수행하는 단계를 포함하되, 상기 병합된 블록에 대해서는 동일한 움직임 파라미터를 할당하여 복호화기로 전송한다. 상기 병합 가능 블록 집합은 비대칭(asymmetric) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 및 기하학적(geometrical) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 영상의 복호화 방법은 수신된 비트 스트림을 엔트로피 복호화하여 잔여값을 역양자화 및 역변환하여 잔여값을 복원하는 단계와, 예측 유닛 정보 및 움직임 파라미터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 예측 유닛을 생성하는 단계와, 상기 예측 유닛에 상기 잔여값을 더하여 영상을 복원하는 단계를 포함하되, 상기 예측 유닛에 대한 파티션 분할후 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록들 중 현재 블록과 병합된 블록에 대해서는 동일한 움직임 파라미터를 가진다. 상기 병합 가능 블록 집합은 비대칭(asymmetric) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 및 기하학적(geometrical) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 엔트로피 복호화를 통해 복호화된 헤더 정보에는 예측 유닛 정보, 움직임 보상 및 예측을 위한 움직임 파라미터를 포함할 수 있다. 상기 움직임 파라미터는 상기 블록 병합에 의해 병합된 블록별로 전송된 움직임 파라미터를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 영상의 복호화 장치는 수신된 비트 스트림을 엔트로피 복호화하여 잔여값을 역양자화하고 역변환하여 잔여값을 복원하는 역양자화 및 역변환부와, 예측 유닛 정보 및 움직임 파라미터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 예측 유닛을 생성하는 움직임 보상부와, 상기 예측 유닛에 상기 잔여값을 더하여 영상을 복원하는 가산부를 포함하되, 상기 예측 유닛에 대한 파티션 분할후 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록들 중 현재 블록과 병합된 블록에 대해서는 동일한 움직임 파라미터를 가진다. 상기 병합 가능 블록 집합은 비대칭(asymmetric) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 및 기하학적(geometrical) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 블록 병합을 이용한 영상 부호화/복호화 장치 및 방법에 따르면, 각각의 예측 블록에 대해 움직임 파라미터를 전송하지 않고 블록 병합을 이용하여 병합된 블록 전체에 대해 한번만 움직임 파라미터를 전송하여 움직임 파라미터와 같은 부가 정보(side information)의 전송량을 줄임으로써 HD급 또는 울트라 HD(Ultra High Definition)급 이상의 고해상도를 가지는 영상의 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 블록 병합(Block merging) 기법을 비대칭(asymmetric) 파티션닝(partitioning) 및/또는 기하학적(geometrical) 파티션닝(partitioning)으로 확장 적용하여 움직임 파라미터와 같은 부가 정보(side information)의 전송량을 줄임으로써 HD급 또는 울트라 HD(Ultra High Definition)급 이상의 고해상도를 가지는 영상의 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환적 코딩 유닛 구조를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 파티션 분할(asymmetric partitioning) 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 기하학적 파티션 분할(geometrical partitioning) 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭적 파티션 분할(asymmetric partitioning)의 경우 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기하학적 파티션 분할(geometrical partitioning)의 경우 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기하학적 파티션 분할(geometrical partitioning)의 경우 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 병합을 이용한 영상 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 병합을 이용한 영상 부호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 일실시예에서는 HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 고해상도에 적용하기 위하여 32x32 픽셀 크기 이상의 확장 매크로블록(Extended Macroblock) 크기를 이용하여 화면간/화면내 예측, 변환, 양자화, 엔트로피 부호화등의 부호화와 복호화를 수행할 수도 있고, 하기 설명하는 순환적(recursive) 코딩 유닛(Coding Unit; CU) 구조를 사용하여 부호화 및 복호화를 수행할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환적 코딩 유닛 구조를 나타낸 개념도이다.
도 1을 참조하면, 각 코딩 유닛(CU)은 정사각형 모양을 가지며, 각 코딩 유닛(CU)은 2N X 2N(단위 pixel) 크기의 가변적인 크기를 가질 수 있다. 화면간 예측, 화면내 예측, 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화는 코딩 유닛(CU) 단위로 이루어질 수 있다. 코딩 유닛(CU)은 최대 코딩 유닛(LCU), 최소 코딩 유닛(SCU)를 포함할 수 있으며, 최대 코딩 유닛(LCU), 최소 코딩 유닛(SCU)의 크기는 8이상의 크기를 가지는 2의 거듭제곱 값으로 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 코딩 유닛(CU)은 순환적인 트리 구조를 가질 수 있다. 도 1은 최대 코딩 유닛(LCU)인 CU0의 한변의 크기(2N0)가 128(N0=64)이고, 최대 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)가 5인 경우를 나타낸다. 순환적인 구조는 일련의 플래그(flag)를 통하여 표현될 수 있다. 예를들어, 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)가 k인 코딩 유닛(CUk)의 플래그(flag)값이 0인 경우, 코딩 유닛(CUk)에 대한 코딩(coding)은 현재의 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)에 대해 이루어지며, 플래그(flag)값이 1인 경우, 현재의 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)가 k인 코딩 유닛(CUk)은 4개의 독립적인 코딩 유닛(CUk+1)으로 분할되며, 분할된 코딩 유닛(CUk+1)은 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)가 k+1이 되며, 크기는 Nk+1 X Nk+1가 된다. 이 경우 코딩 유닛(CUk+1)은 코딩 유닛(CUk)의 서브 코딩 유닛으로 나타낼 수 있다. 코딩 유닛(CUk+1)의 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)가 최대 허용 가능한 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)에 도달할 때까지 코딩 유닛(CUk+1)은 순환적으로(recursive) 처리될 수 있다. 코딩 유닛(CUk+1)의 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)가 최대 허용 가능한 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)-도 2에서는 4인 경우를 예로 들었음-과 동일한 경우에는 더 이상의 분할은 허용되지 않는다.
최대 코딩 유닛(LCU)의 크기 및 최소 코딩 유닛(SCU)의 크기는 시퀀스 파라미터 셋(Sequence Parameter Set; SPS)에 포함될 수 있다. 시퀀스 파라미터 셋(SPS)는 최대 코딩 유닛(LCU)의 최대 허용 가능한 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 경우는 최대 허용 가능한 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)는 5이고, 최대 코딩 유닛(LCU)의 한변의 크기가 128(단위 pixel)인 경우, 128 X 128(LCU), 64 X 64, 32 X 32, 16 X 16 및 8 X 8(SCU)의 5가지 종류의 코딩 유닛 크기가 가능하다. 즉, 최대 코딩 유닛(LCU)의 크기 및 최대 허용 가능한 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth)가 주어지면 허용가능한 코딩 유닛의 크기가 결정될 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 순환적 코딩 유닛 구조를 사용할 경우의 장점은 다음과 같다.
첫째, 기존의 16 X 16 매크로블록보다 큰 사이즈를 지원할 수 있다. 만약 관심 이미지 영역이 균일(homogeneous)하다면, 큰 코딩 유닛(LCU)은 여러 개의 작은 블록들을 사용하는 경우보다 관심 이미지 영역을 더 적은 개수의 심볼들로 표시할 수 있다.
둘째, 고정된 크기의 매크로블록을 사용하는 경우에 비하여 임의의 다양한 크기를 가지는 최대 코딩 유닛(LCU)을 지원함으로써 코덱은 다양한 콘텐츠, 애플리케이션 및 장치에 용이하게 최적화될 수 있다. 즉, 최대 코딩 유닛(LCU) 크기 및 최대 계층 레벨(level) 또는 최대 계층 깊이(depth)를 적절히 선택함으로써, 상기 계층적 블록 구조는 목표로 하는 애플리케이션에 보다 더 최적화 될 수 있다.
셋째, 매크로블록, 서브-매크로블록, 확장 매크로 블록을 구분하지 않고 코딩 유닛(LCU)이라는 한 개의 단일 유닛 형태를 사용함으로써, 멀티레벨 계층적 구조를 최대 코딩 유닛(LCU) 크기, 최대 계층 레벨(level)(또는 최대 계층 깊이(depth)) 및 일련의 플래그를 이용하여 매우 간단하게 나타낼 수 있다. 크기 독립적(size-independent)인 신택스 표현(syntax representation)과 함께 사용될 경우 나머지 코딩 툴들에 대한 하나의 일반화된 크기의 신택스 아이템을 명시하는데 충분하게 되며, 이러한 일관성이 실제 파싱 과정등을 단순화 시킬 수 있다. 계층 레벨(level)(또는 최대 계층 깊이(depth))의 최대값은 임의값을 가질 수 있으며 기존의 H.264/AVC 부호화 방식에서 혀용된 값보다 더 큰 값을 가질 수 있다. 크기 독립적 신택스 표현을 사용하여 코딩 유닛(CU)의 크기에 독립적으로 일관된 방식으로 모든 신택스 엘리먼트(syntax elements)를 명시할 수 있다. 코딩 유닛(CU)에 대한 분할 과정(splitting process)은 순환적으로 명시될 수 있고, 말단 코딩 유닛(leaf coding unit)-계층 레벨의 마지막 코딩 유닛-에 대한 다른 신택스 엘리먼트들은 코딩 유닛 크기에 무관하게 동일한 크기로 정의될 수 있다. 상기와 같은 표현법은 파싱 복잡도를 줄이는 데 매우 효과적이며, 큰 계층 레벨 또는 계층 깊이가 허용되는 경우 표현의 명료성이 향상될 수 있다.
상기와 같은 계층적인 분할 과정이 완료되면 더 이상의 분할 없이 코딩 유닛 계층 트리의 말단 노드에 대해 화면간 예측 또는 화면내 예측을 수행할 수 있으며, 이러한 말단 코딩 유닛이 화면간 예측 또는 화면내 예측의 기본 단위인 예측 유닛(Prediction Unit; PU)으로 사용된다.
즉, 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위하여 상기 말단 코딩 유닛에 대해 파티션(partition) 분할이 수행 된다. 파티션 분할은 예측 유닛(PU)에 대해 수행된다. 여기서, 에측 유닛(PU)는 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위한 기본 단위의 의미이며, 기존의 매크로 블록 단위 또는 서브-매크로 블록 단위가 될 수도 있고, 32 X 32 픽셀 크기 이상의 확장 매크로 블록 단위가 될 수도 있다.
예측과 관련된 모든 정보(움직임 벡터, 움직임 벡터의 차이값등)는 화면간 예측의 기본 단위인 예측 유닛별로 디코더로 전송된다.
상기 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위한 파티션 분할은 비대칭적 파티션 분할(asymmetric partitioning) 방식으로 이루어질 수도 있고, 정사각형이외의 임의의 모양을 가지는 기하학적 파티션 분할(geometrical partitioning) 방식으로 이루어질 수도 있고, 에지 방향에 따른 파티션 분할 방식으로 이루어질 수도 있다. 이하, 본 발명의 실시예들에 따른 파티션 분할 방식에 대해 구체적으로 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비대칭적 파티션 분할(asymmetric partitioning) 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
화면간 예측 또는 화면내 예측을 위한 예측 유닛(PU)의 크기가 M X M(M은 자연수로서 단위는 pixel)인 경우 코딩 유닛의 수평방향으로 비대칭적 파티션 분할을 하거나 또는 수직방향으로 비대칭적 파티션 분할을 할 수 있다. 도 3에서는 예측 유닛(PU)의 크기가 예를 들어 64 X 64인 경우에 대해 도시하였다.
도 2를 참조하면, 수평 방향으로 비대칭적 파티션 분할을 하여 64 X 16크기의 파티션 P11a와 64 X 48 크기의 P21a로 분할하거나, 64 X 48 크기의 파티션 P12a와 64 X 16 크기의 P22a로 분할할 수 있다. 또한, 수직 방향으로 비대칭적 파티션 분할을 하여 16 X 64 크기의 파티션 P13a와 48 X 64 크기의 P23a로 분할하거나, 48 X 64 크기의 파티션 P14a와 16 X 64 크기의 P24a로 분할할 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 다른 실시예들에 따른 기하학적 파티션 분할(geometrical partitioning) 방식을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3a는 예측 유닛(PU)에 대해 정사각형이외의 모양을 가지는 기하학적 파티션 분할을 하는 경우의 일실시예를 나타낸 것이다.
도 3a를 참조하면, 예측 유닛(PU)에 대해 기하학적 파티션의 경계선 L은 다음과 같이 정의할 수 있다. 예측 유닛(PU)의 중심(O)을 X, Y 축을 이용하여 4개 사분면으로 등분한 후 예측 유닛(PU)의 중심(O)으로부터 경계선 L에 수선을 그리면, 예측 유닛(PU)의 중심(O)으로부터 경계선 L까지의 수직 거리 ρ, X축으로부터 반시계 방향으로 상기 수선까지의 회전각도 θ에 의해 임의 방향의 모든 경계선을 특정할 수 있다.
도 3b는 예측 유닛(PU)에 대해 정사각형이외의 모양을 가지는 기하학적 파티션 분할을 하는 경우의 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 3b를 참조하면, 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위한 예측 유닛(PU)을 중심을 기준으로 4개 사분면으로 등분한 후, 2사분면의 좌상단 블록을 파티션 P11b, 나머지 1, 3, 4분면으로 이루어진 '』' 모양의 블록을 파티션 P21b로 분할 할 수 있다. 또는, 3사분면의 좌하단 블록을 파티션 P12b, 나머지 1, 2, 4분면으로 이루어진 블록을 파티션 P22b로 분할 할 수 있다. 또는, 1사분면의 우상단 블록을 파티션 P13b, 나머지 2, 3, 4분면으로 이루어진 블록을 파티션 P23b로 분할 할 수 있다. 또는, 4사분면의 우하단 블록을 파티션 P14b, 나머지 1, 2, 3분면으로 이루어진 블록을 파티션 P24b로 분할 할 수 있다.
상기와 같이 'ㄱ' 자 모양으로 파티션을 분할함으로써 파티션 분할시 에지 블록, 즉 좌상단, 좌하단, 우상단, 우하단 블록에 움직이는 객체(object)가 존재하는 경우 4개 블록으로 파티션 분할하는 경우보다 효과적으로 부호화를 할 수 있다. 상기 4가지 파티션 중에 움직이는 객체(object)가 어느 에지 블록에 위치하느냐에 따라서 해당되는 파티션이 선택되어 사용될 수 있다.
도 3c는 예측 유닛(PU)에 대해 정사각형이외의 모양을 가지는 기하학적 파티션 분할을 하는 경우의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.
도 3c를 참조하면, 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위한 예측 유닛(PU)을 두개의 서로 다른 불규칙 영역으로 분할하거나(모드 0, 1) 또는 서로 다른 사이즈의 직사각형 영역으로 분할(모드 2, 3) 할 수 있다.
여기서, 파라미터 'pos'는 파티션 경계의 위치를 나타내는데 사용된다. 모드 0, 1의 경우 'pos'는 예측 유닛(PU)의 대각선으로부터 파티션 경계까지의 수평방향으로의 거리를 나타내며, 모드 2, 3의 경우 'pos'는 예측 유닛(PU)의 수직이등분선 또는 수평이등분선으로부터 파티션 경계까지의 수평방향으로의 거리를 나타낸다. 도 4c의 경우 모드 정보가 디코더로 전송될 수 있다. 상기 4가지 모드 중에 RD(Rate Distortion) 관점에서 최소 RD 비용(cost)를 가지는 모드가 화면간 예측을 위해 사용될 수 있다.
상기와 같은 파티션 분할후의 블록의 크기는 가변될 수 있다. 또한, 상기와 같은 파티션 분할후의 블록의 모양은 전술한 비대칭 파티션 분할, 기하학적 파티션 분할을 적용할 경우 기존의 정사각형 모양뿐만 아니라 도 2 내지 도 3c에 도시한 바와 같이 직사각형과 같은 비대칭적 모양, 'ㄱ'자 모양, 삼각형 모양등과 같은 다양한 기하학적 모양을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4를 참조하면, 하나의 픽처가 계층적으로 말단 코딩 유닛까지 분할된 후 현재 블록 X는 이전에 부호화된 Ao블록, Bo블록과 병합되어 블록 Ao, Bo, X는 동일한 움직임 파라미터를 적용하여 디코더로 전송된다. 여기서, 움직임 파라미터는 예를 들어, 움직임 벡터, 움직임 벡터 차이값 등을 포함할 수 있다.
이 경우 블록 병합이 적용되었는지 여부를 나타내는 병합 플래그(merging flag)가 디코더로 전송될 수 있다.
이하, 화면간 예측의 경우 모든 예측 블록들의 집합을 '임시 블록'이라고 하고, 특정 블록과의 병합이 허용되는 블록들의 집합을 '병합 가능 블록'이라고 정의한다. 상기 임시 블록은 현재 블록 이전까지 부호화된 블록들을 포함한다. 상기 병합 가능 블록들의 기준은 예를 들어 현재 블록의 상단(top) 주변 샘플들 및 좌측(left) 주변 샘플들, 또는 현재 블록의 상단(top) 주변 블록 및 좌측(left) 주변 블록의 2개 블록으로 미리 정해둘 수 있다. 또는, 상기 병합 가능 블록들의 기준은 2개 블록 이상, 예를 들어 현재 블록의 상단(top) 주변 블록들 전부 및 좌측(left) 주변 블록들 전부로 미리 정해둘 수도 있다.
상기 병합 가능 블록들의 기준은 인코더 및 디코더간에 서로 약속에 따라 미리 정해질 수 있다. 예를 들어, 디폴트(default) 값으로 상기와 같이 현재 블록의 상단(top) 주변 샘플들 및 좌측(left) 주변 샘플들로 정해놓고 별도로 병합 가능 블록들의 기준을 알려주는 정보를 디코더로 전송하지 않을 수도 있다. 또는 병합 가능 블록들의 기준을 나타내는 정보를 디코더로 보낼 수도 있다.
만약 특정 블록이 부호화되고, 병합 가능 블록이 비어 있지 않은 경우에는 이번 병합 가능 블록이 병합 될 것인지 여부의 정보가 디코더로 전송될 수 있다.
병합 가능 블록들의 집합은 예를 들어 최대 두개의 요소(상기 두개의 샘플 위치들, 즉 좌측 주변 샘플 위치 및 상단 주변 샘플 위치)를 가질 수 있다. 그러나, 병합 가능 블록들의 집합은 반드시 2개의 후보 샘플 위치 또는 2개의 후보 블록만을 가지는 것으로 한정되는 것은 아니며 2개 이상의 후보 샘플 위치 또는 후보 블록을 가질 수도 있다. 이하 병합 가능 블록들의 집합이 2개의 후보 블록들을 가지는 경우를 도 4를 예로 들어 설명한다.
도 4는 하나의 픽처를 쿼드트리 기반 분할(quadtree-based division) 방식으로 예측 블록들(prediction blocks)로 분할한 경우를 나타낸다. 도 4의 상단의 가장 큰 크기의 2개의 블록(P1, P2)은 매크로 블록으로서 가장 큰 크기의 예측 블록이다. 도 4의 나머지 블록들은 해당 매크로블록의 부분 분할(subdivision)에 의해 얻어진다. 현재 블록은 'X'로 표시하였다. 도 4 내지 도 7b에서 점선으로 표시된 영역은 현재 블록 X 이전에 부호화된 블록들을 나타낸 것이며, 전술한 '임시블록'이 될 수 있다.
병합 가능 블록은 다음과 같이 생성될 수 있다.
현재 블록의 상단-좌측(top-left) 샘플 위치로부터 시작하면, 현재 블록의 좌측 주변 샘플 위치 및 현재 블록의 상단 주변 샘플 위치가 블록 병합을 위한 후보 블록 위치가 된다. 병합 가능 블록들의 집합이 비어 있지 않은 경우(not empty)에는, 현재 블록이 병합 가능 블록과 병합됨을 나타내는 병합 플래그가 디코더로 전송된다. 그렇지 않은 경우, 즉, 병합 플래그가 '0'(false)인 경우, 병합 가능한 블록이 존재하지 않는 경우로서 임시블록들 중 어느 하나의 블록과도 블록 병합이 이루어지지 않은 채 움직임 파라미터들이 디코더로 전송된다.
만약 병합 플래그가 '1'(true)인 경우 하기의 동작이 이루어진다. 만약 병합 가능 블록 집합이 단지 한 개 블록만을 포함하는 경우에는, 이러한 병합 가능 블록 집합에 포함된 한 개의 블록은 블록 병합에 사용된다. 병합 가능 블록 집합이 두개의 블록을 포함하고 만약 이러한 두개의 블록의 움직임 파라미터들이 동일하다면, 이러한 병합 가능 블록에 속하는 2개 블록의 움직임 파라미터들은 현재 블록에 대해서도 사용된다. 예를 들어 merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 좌측 주변 샘플 위치가 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 나머지인 상단 주변 샘플 위치가 선택될 수 있다. 상기와 같이 선택된 블록들에 대한 움직임 파라미터들은 현재 블록에 대해서도 사용된다.
도 4를 참조하면, 상단-좌측 샘플 위치 중 직접(상단 또는 좌측) 주변 샘플들을 포함하는 블록들(Ao, Bo 블록)이 병합 가능 블록 집합내에 포함될 수 있다. 따라서, 현재 블록 X는 블록 Ao 또는 블록 Bo와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 Ao 및 블록 Bo 어느것과도 병합되지 않는다. 만약 블록 Ao 및 블록 Bo가 동일한 움직임 파라미터들을 가진다면 블록 Ao 및 블록 Bo 2개 블록들 중 어느 하나와 병합하더라도 동일한 결과가 얻어지므로 두개의 블록 Ao 및 블록 Bo를 구분할 필요는 없다. 따라서, 이 경우에는 merge_left_flag는 전송될 필요가 없다. 그렇지 않은 경우, 즉 만약 블록 Ao 및 블록 Bo가 서로 다른 움직임 파라미터들을 가진다면, merge_left_flag가 1이면 현재 블록 X는 블록 Bo와 병합되고, merge_left_flag가 0이면 현재 블록 X는 블록 Ao와 병합된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 비대칭적 파티션 분할(asymmetric partitioning)의 경우 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5a 내지 도 5c는 화면간 예측시 도 2의 기하학적 파티션 분할을 사용하는 경우의 블록 병합을 3개의 예를 들어 설명한 것으로서 도 5a 내지 도 5c에 도시된 경우로만 한정되는 것은 아니며, 도 2에 도시된 다양한 파티션 분할의 경우들의 조합에 대해서도 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록 병합을 적용할 수 있음은 물론이다.
도 5a를 참조하면, 현재 블록 X의 상단-좌측 샘플 위치 중 상단 또는 좌측 주변 샘플들을 포함하는 블록들(A1a, B1a 블록)이 병합 가능 블록 집합내에 포함될 수 있다. 따라서, 현재 블록 X는 블록 A1a 또는 블록 B1a와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 A1a 및 블록 B1a 어느것과도 병합되지 않는다. 예를 들어 merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 좌측 주변 샘플들을 포함하는 블록 B1a가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 나머지인 상단 주변 샘플들을 포함하는 블록 A1a가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 현재 블록 X는 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록 A1b 또는 블록 B1b와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 A1b 및 블록 B1b 어느것과도 병합되지 않는다. merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 블록 B1b가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 블록 A1b가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있다.
도 5c를 참조하면, 현재 블록 X는 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록 A1c 또는 블록 B1c와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 A1c 및 블록 B1c 어느것과도 병합되지 않는다. merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 블록 B1c가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 블록 A1c가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기하학적 파티션 분할(geometrical partitioning)의 경우 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 6a 내지 도 6b는 화면간 예측시 도 3b의 기하학적 파티션 분할을 사용하는 경우의 블록 병합을 2개의 예를 들어 설명한 것으로서 도 6a 내지 도 6b에 도시된 경우로만 한정되는 것은 아니며, 도 3b에 도시된 다양한 파티션 분할의 경우들의 조합에 대해서도 본 발명의 다른 실시예에 따른 블록 병합을 적용할 수 있음은 물론이다.
도 6a를 참조하면, 현재 블록 X의 상단-좌측 샘플 위치 중 상단 또는 좌측 주변 샘플들을 포함하는 블록들(A2a, B2a)이 병합 가능 블록 집합내에 포함될 수 있다. 따라서, 현재 블록 X는 블록 A2a 또는 블록 B2a와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 A2a 및 블록 B2a 어느것과도 병합되지 않는다. 예를 들어 merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 좌측 주변 샘플들을 포함하는 블록 B2a가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 나머지인 상단 주변 샘플들을 포함하는 블록 A2a가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있다.
도 6b를 참조하면, 현재 블록 X는 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록 A2b 또는 블록 B2b와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 A2b 및 블록 B2b 어느것과도 병합되지 않는다. merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 블록 B2b가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 블록 A2b가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있다.
도 7a 내지 도 7b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기하학적 파티션 분할(geometrical partitioning)의 경우 블록 병합(block merging)을 이용한 부호화 방법을 설명하기 위한 개념도이다. 도 7a 내지 도 7b는 화면간 예측시 도 3a 및 도 3c의 기하학적 파티션 분할을 사용하는 경우의 블록 병합을 2개의 예를 들어 설명한 것으로서 도 6a 내지 도 6b에 도시된 경우로만 한정되는 것은 아니며, 도 3a 및 도 3c에 도시된 다양한 기하학적 파티션 분할의 경우들의 조합에 대해서도 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블록 병합을 적용할 수 있음은 물론이다.
도 7a를 참조하면, 현재 블록 X의 상단-좌측 샘플 위치 중 상단 또는 좌측 주변 샘플들을 포함하는 블록들(A3a, B3a 블록)이 병합 가능 블록 집합내에 포함될 수 있다. 따라서, 현재 블록 X는 블록 A3a 또는 블록 B3a와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 A3a 및 블록 B3a 어느것과도 병합되지 않는다. 예를 들어 merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 좌측 주변 샘플들을 포함하는 블록 B3a가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 현재 블록 X에 대한 상단-좌측 샘플 위치 중 나머지인 상단 주변 샘플들을 포함하는 블록 A3a가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있다.
도 7b를 참조하면, 현재 블록 X는 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록 A3b 또는 블록 B3b와 병합된다. 만약 merge_flag가 0(false) 이면, 현재 블록 X는 블록 A3b 및 블록 B3b 어느것과도 병합되지 않는다. merge_left_flag가 '1'(true)인 경우, 병합 가능 블록 집합 중에서 블록 B3b가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있고, merge_left_flag가 '0'(false)인 경우, 블록 A3b가 현재 블록 X와 병합하기 위하여 선택될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 병합을 이용한 영상 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8을 참조하면, 영상 부호화 장치는 부호화기(630)를 포함하며, 부호화기(630)는 화면간 예측부(632), 인트라 예측부(635), 감산기(637), 변환부(639), 양자화부(641), 엔트로피 부호화부(643), 역양자화부(645), 역변환부(647), 가산기(649) 및 프레임 버퍼(651)를 포함할 수 있다. 화면간 예측부(632)는 움직임 예측부(631)와 움직임 보상부(633)를 포함한다.
부호화기(630)는 입력된 영상에 대해 부호화를 수행한다. 상기 입력된 영상은 예측 유닛(PU) 단위로 화면간 예측부(632)에서의 화면간 예측 또는 인트라 예측부(635)에서의 화면내 예측을 위해 사용될 수 있다.
상기 화면간 예측 또는 화면내 예측에 적용되는 예측 유닛의 크기는 입력된 영상을 부호화기 내부에 마련된 버퍼(미도시)에 저장한 후 저장된 프레임(또는 픽처)의 시간적 주파수 특성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어, 예측 유닛 결정부(610)는 n-1번째 프레임(또는 픽처)과 n번째 프레임(또는 픽처)의 시간 주파수 특성을 분석하고, 분석된 시간 주파수 특성값이 미리 설정된 제1 임계값 미만인 경우에는 예측 유닛의 크기를 64x64 픽셀로 결정하고, 분석된 시간 주파수 특성값이 미리 설정된 제1 임계값 이상 제2 임계값 미만인 경우에는 예측 유닛의 크기를 32x32 픽셀로 결정하며, 분석된 시간 주파수 특성값이 미리 설정된 제2 임계값 이상인 경우에는 예측 유닛의 크기를 16x16 픽셀 이하의 크기로 결정할 수 있다. 여기서, 제1 임계값은 제2 임계값보다 프레임(또는 픽처)간의 변화량이 작은 경우의 시간 주파수 특성값을 나타낼 수 있다.
상기 화면간 예측 또는 화면내 예측에 적용되는 예측 유닛의 크기는 입력된 영상을 부호화기 내부에 마련된 버퍼(미도시)에 저장한 후 저장된 프레임(또는 픽처)의 공간 주파수 특성에 따라 결정될 수 있다. 예를 들어 입력되는 프레임(또는 픽처)의 영상 평탄도 또는 균일도가 높은 경우에는 예측 유닛의 크기를 32x32 픽셀 이상으로 크게 설정하고, 프레임(또는 픽처)의 영상 평탄도 또는 균일도가 낮은 경우(즉, 공간 주파수가 높은 경우)에는 예측 유닛의 크기를 16x16 픽셀 이하로 작게 설정할 수 있다.
도 8에서는 도시하지 않았으나, 예측 유닛의 크기를 결정하는 동작은 상기 입력 영상을 입력받아 부호화 제어부(미도시)에서 수행되거나 또는 상기 입력 영상을 입력받아 별도의 예측 유닛 결정부(미도시)에서 수행될 수도 있다. 예를 들어, 예측 유닛의 크기는 16x16 픽셀 이하의 크기, 32x32 픽셀 크기, 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다.
전술한 바와 같이 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위해 결정된 예측 유닛 크기를 포함하는 예측 유닛 정보를 엔트로피 부호화부(643)에 제공하고, 결정된 크기를 가지는 예측 유닛 단위로 부호화기(630)에 제공한다. 구체적으로, 확장 매크로블록(Extended Macroblock) 및 확장 매크로 블록 크기를 이용하여 부호화 및 복호화하는 경우에는 예측 블록 정보는 매크로 블록 크기 정보 또는 확장 매크로 블록 크기 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 확장 매크로 블록 크기는 32x32 픽셀 크기 이상을 의미하며, 예를 들어, 32x32 픽셀, 64x64 픽셀, 또는 128x128 픽셀 크기를 포함할 수 있다. 전술한 순환적(recursive) 코딩 유닛(Coding Unit; CU)을 사용하여 부호화 및 복호화를 수행할 경우에는 예측 유닛 정보는 상기 마크로 블록의 크기 정보 대신 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위해 사용될 말단 코딩 유닛(LCU)의 크기 정보, 즉 예측 유닛의 크기 정보를 포함할 수 있으며, 더 나아가 예측 유닛 정보는 최대 코딩 유닛(LCU)의 크기, 최소 코딩 유닛(SCU)의 크기, 최대 허용 가능한 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth), 플래그(flag) 정보를 더 포함할 수 있다.
부호화기(630)는 상기 결정된 크기를 가지는 예측 유닛에 대해 부호화를 수행한다.
화면간 예측부(632)는 제공된 현재 부호화될 예측 유닛을 전술한 비대칭 파티션 분할, 기하학적 파티션 분할등의 파티션 분할 방법을 사용하여 분할하고, 상기 파티션 분할된 블록 단위로 움직임을 추정하여 움직임 벡터를 생성한다.
움직임 예측부(631)는 제공된 현재 예측 유닛을 전술한 다양한 파티션 분할 방법을 사용하여 분할하고, 상기 파티션 분할된 블록 별로 현재 부호화되는 픽처의 앞 및/또는 뒤에 위치하는 적어도 하나의 참조 픽처(프레임 버퍼(651)에 부호화가 완료되어 저장됨)에서 현재 부호화되는 파티션 분할된 블록과 유사한 영역을 검색하여 블록 단위로 움직임 벡터를 생성한다. 여기서, 상기 움직임 추정에 사용되는 블록의 크기는 가변될 수 있으며, 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 비대칭 파티션 분할, 기하학적 파티션 분할을 적용할 경우 상기 블록의 모양도 기존의 정사각형 모양뿐만 아니라 도 2 내지 도 3c에 도시한 바와 같이 직사각형과 같은 비대칭적 모양, 'ㄱ' 모양, 삼각형 모양등과 같은 기하학적 모양을 가질 수 있다.
움직임 보상부(633)는 움직임 예측부(631)로부터 생성된 움직임 벡터와 참조 픽처를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 얻어지는 예측 블록(또는 예측된 예측 유닛)을 생성한다.
화면간 예측부(632)는 전술한 블록 병합을 수행하여 병합된 블록별로 움직임 파라미터를 구한다. 전술한 블록 병합을 수행하여 병합된 블록별 움직임 파라미터는 디코더로 전송된다.
인트라 예측부(635)는 블록간의 화소 상관도를 사용하여 화면내 예측 부호화를 수행한다. 인트라 예측부(635)는 현재 예측 유닛의 예측 블록을 현재 프레임(또는 픽처)내의 블록의 이미 부호화된 화소값으로부터 화소값을 예측하여 구하는 인트라 예측(Intra Prediction)을 수행한다.
감산기(637)는 움직임 보상부(633)에서 제공된 예측 블록(또는 예측된 예측 유닛)과 현재 블록(또는 현재 예측 유닛)을 감산하여 잔여값을 생성하고, 변환부(639) 및 양자화부(641)는 상기 잔여값(residue)을 DCT(Discrete Cosine Transform)변환하고 양자화한다. 여기서, 변환부(639)는 예측 유닛 크기 정보에 기초하여 변환을 수행할 수 있고, 예를 들어, 32x32 또는 64x64 픽셀 크기로 변환을 수행할 수 있다. 또는 변환부(639)는 예측 유닛 결정부(610)로부터 제공된 예측 유닛 크기 정보와 독립적으로 별도의 변환 유닛(Transform Unit; TU) 단위로 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 변환 유닛(TU) 크기는 최소 4 X 4 픽셀 크기부터 최대 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다. 또는 변환 유닛(TU)의 최대 크기는 64x64 픽셀 크기 이상- 예를 들어 128 X 128 픽셀 크기-를 가질수도 있다. 상기 변환 유닛 크기 정보는 변환 유닛 정보에 포함되어 디코더로 전송될 수 있다.
엔트로피 부호화부(643)는 양자화된 DCT 계수들과 움직임 벡터, 결정된 예측 유닛 정보, 파티션 정보, 변환 유닛 정보 등의 헤더 정보를 엔트로피 부호화하여 비트 스트림을 생성한다.
역양자화부(645) 및 역변환부(647)는 양자화부(641)를 통해 양자화된 데이터를 역양자화하고 역변환한다. 가산기(649)는 역변환된 데이터와 움직임 보상부(633)에서 제공된 예측된 예측 유닛을 더하여 영상을 복원하여 프레임 버퍼(651)에 제공하고, 프레임 버퍼(651)는 복원된 영상이 저장된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 블록 병합을 이용한 영상 부호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 먼저 부호화 장치에 입력 영상이 입력되면(단계 901), 상기 입력 영상에 대해 화면간 예측 또는 화면내 예측을 위한 예측 유닛을 전술한 다양한 파티션 분할 방법을 사용하여 분할하고, 상기 파티션 분할된 블록 별로 현재 부호화되는 픽처의 앞 및/또는 뒤에 위치하는 적어도 하나의 참조 픽처(프레임 버퍼(651)에 부호화가 완료되어 저장됨)에서 현재 부호화되는 파티션 분할된 블록과 유사한 영역을 검색하여 블록 단위로 움직임 벡터를 생성하고, 생성된 움직임 벡터와 픽처를 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록(또는 예측된 예측 유닛)을 생성한다(단계 903).
그 다음, 부호화 장치는 파티션 분할된 예측 유닛(PU)에 대하여 전술한 블록 병합을 수행하여 병합된 블록별로 움직임 파라미터를 생성한다(단계 905). 전술한 블록 병합을 수행하여 병합된 블록별 움직임 파라미터는 디코더로 전송된다.
부호화 장치는 현재 예측 유닛과 상기 예측된 예측 유닛 사이의 차이를 구하여 잔여값(residue)을 생성한다(단계 907).
이후, 부호화 장치는 생성된 잔여값을 변환 및 양자화한 후(단계 909), 양자화된 DCT 계수들과 움직임 파라미터 등의 헤더 정보들을 엔트로피 부호화하여 비트 스트림을 생성한다(단계 911).
본 발명의 실시예들에 따른 블록 병합을 이용한 영상 부호화 장치 및 부호화 방법에서는 각각의 예측 블록에 대해 움직임 파라미터를 전송하지 않고 블록 병합을 이용하여 병합된 블록 전체에 대해 한번만 움직임 파라미터를 전송하여 움직임 파라미터의 전송량을 줄임으로써 HD급 또는 울트라 HD(Ultra High Definition)급 이상의 고해상도를 가지는 영상의 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
도 10는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(731), 역양자화부(733), 역변환부(735), 움직임 보상부(737), 인트라 예측부(739), 프레임 버퍼(741) 및 가산부(743)을 포함한다.
엔트로피 복호화부(731)는 압축된 비트 스트림을 수신하고 엔트로피 복호화를 수행하여 양자화된 계수를 생성한다. 역양자화부(733) 및 역변환부(735)는 양자화된 계수에 대한 역양자화 및 역변환을 수행하여 잔여값을 복원한다.
엔트로피 복호화부(731)에 의해 복호화된 헤더 정보에는 예측 유닛 크기 정보가 포함될 수 있고, 상기 예측 유닛 크기는 예를 들어, 16x16 픽셀 크기 또는 32x32 픽셀, 64x64 픽셀, 128x128 픽셀 크기의 확장 매크로 블록 크기가 될 수 있다. 또한, 상기 복호화된 헤더 정보는 움직임 보상 및 예측을 위한 움직임 파라미터를 포함할 수 있다. 상기 움직임 파라미터는 본 발명의 실시예들에 따른 블록 병합 방법들에 의해 병합된 블록별로 전송된 움직임 파라미터를 포함할 수 있다.
움직임 보상부(737)는 엔트로피 복호화부(731)에 의해 비트 스트림으로부터 복호화된 헤더 정보를 이용하여 부호화된 예측 유닛의 크기와 동일한 크기의 예측 유닛에 대해 상기 움직임 파라미터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 예측된 예측 유닛을 생성한다. 움직임 보상부(737)는 본 발명의 실시예들에 따른 블록 병합 방법들에 의해 병합된 블록별로 전송된 움직임 파라미터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 예측된 예측 유닛을 생성한다.
인트라 예측부(739)는 블록간의 화소 상관도를 사용하여 화면내 예측 부호화를 수행한다. 인트라 예측부(739)는 현재 예측 유닛의 예측 블록을 현재 프레임(또는 픽처)내의 블록의 이미 부호화된 화소값으로부터 화소값을 예측하여 구하는 인트라 예측(Intra Prediction)을 수행한다.
가산부(743)는 역변환부(735)에서 제공된 잔여값과, 움직임 보상부(737)에서 제공된 예측된 예측 유닛을 더하여 영상을 복원하여 프레임 버퍼(741)에 제공하고, 프레임 버퍼(741)는 복원된 영상을 저장한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 먼저 복호화 장치는 부호화 장치로부터 비트 스트림을 수신한다(단계 1110).
이후, 복호화 장치는 수신된 비트 스트림에 대한 엔트로피 복호화를 수행한다(단계 1103). 엔트로피 복호화를 통해 복호화된 데이터에는 현재 예측 유닛과 예측된 예측 유닛 사이의 차이를 나타내는 잔여값(residue)을 포함된다. 엔트로피 복호화를 통해 복호화된 헤더 정보에는 예측 유닛 정보, 움직임 보상 및 예측을 위한 움직임 파라미터와 같은 부가 정보가 포함될 수 있다. 상기 예측 유닛 정보는 예측 유닛 크기 정보를 포함할 수 있다. 상기 움직임 파라미터는 본 발명의 실시예들에 따른 블록 병합 방법들에 의해 병합된 블록별로 전송된 움직임 파라미터를 포함할 수 있다.
여기서, 확장 매크로블록(Extended Macroblock) 및 확장 매크로 블록 크기를 이용하여 부호화 및 복호화하는 방식대신 전술한 순환적(recursive) 코딩 유닛(Coding Unit; CU)을 사용하여 부호화 및 복호화를 수행할 경우에는 상기 예측 유닛(PU) 정보는 최대 코딩 유닛(LCU)의 크기, 최소 코딩 유닛(SCU)의 크기, 최대 허용 가능한 계층 레벨(level) 또는 계층 깊이(depth), 플래그(flag) 정보를 포함할 수 있다.
복호화 제어부(미도시)에서는 부호화 장치에서 적용한 예측 유닛(PU)의 크기에 대한 정보를 부호화 장치로부터 전송받아 부호화 장치에서 적용한 예측 유닛(PU)의 크기에 따라 후술할 움직임 보상 복호화 또는 역변환 또는 역양자화를 수행할 수 있다.
복호화 장치는 상기 엔트로피 복호화된 잔여값을 역양자화하고 역변환한다(단계 1105). 상기 역변환과정은 예측 유닛 크기(예를 들면, 32x32 또는 64x64 픽셀) 단위로 수행될 수 있다.
복호화 장치는 예측 유닛 크기 정보, 움직임 보상 및 예측을 위한 움직임 파라미터, 이전에 복원된 픽처를 이용하여 화면간 예측 또는 화면내 예측을 수행하여 예측된 예측 유닛을 생성한다(단계 1107). 복호화 장치는 예측 유닛 크기 정보, 본 발명의 실시예들에 따른 블록 병합 방법들에 의해 병합된 블록별로 전송된 움직임 파라미터를 이용하여 화면간 예측 또는 화면내 예측을 수행한다.
복호화기는 역양자화하고 역변환된 잔여값과 상기 화면간 예측 또는 화면내 예측을 통하여 예측된 예측 유닛을 더하여 영상을 복원한다(단계 1109).
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
630 : 부호화기 632 : 화면간 예측부
730 : 복호화기

Claims (8)

  1. HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 영상의 부호화 방법에 있어서,
    예측 유닛에 대한 움직임 보상 화면간 예측을 수행하는 단계; 및
    상기 예측 유닛에 대한 파티션 분할후 현재 블록의 주변 샘플들을 포함하는 병합 가능 블록 집합에 속하는 샘플들을 상기 현재 블록과 병합하는 블록 병합을 수행하는 단계를 포함하되,
    상기 병합된 블록에 대해서는 동일한 움직임 파라미터를 할당하여 복호화기로 전송하는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 병합 가능 블록 집합은 비대칭(asymmetric) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 및 기하학적(geometrical) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상 부호화 방법.
  3. HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 영상의 복호화 방법에 있어서,
    수신된 비트 스트림을 엔트로피 복호화하여 잔여값을 역양자화 및 역변환하여 잔여값을 복원하는 단계;
    예측 유닛 정보 및 움직임 파라미터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 예측 유닛을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 유닛에 상기 잔여값을 더하여 영상을 복원하는 단계를 포함하되, 상기 예측 유닛에 대한 파티션 분할후 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록들 중 현재 블록과 병합된 블록에 대해서는 동일한 움직임 파라미터를 가지는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상의 복호화 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 병합 가능 블록 집합은 비대칭(asymmetric) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 및 기하학적(geometrical) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상의 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 엔트로피 복호화를 통해 복호화된 헤더 정보에는 예측 유닛 정보, 움직임 보상 및 예측을 위한 움직임 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상의 복호화 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 움직임 파라미터는 상기 블록 병합에 의해 병합된 블록별로 전송된 움직임 파라미터를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상의 복호화 방법.
  7. HD(High Definition)급 이상의 해상도를 가지는 영상의 복호화 장치에 있어서,
    수신된 비트 스트림을 엔트로피 복호화하여 잔여값을 역양자화하고 역변환하여 잔여값을 복원하는 역양자화 및 역변환부;
    예측 유닛 정보 및 움직임 파라미터를 이용하여 움직임 보상을 수행하여 예측 유닛을 생성하는 움직임 보상부; 및
    상기 예측 유닛에 상기 잔여값을 더하여 영상을 복원하는 가산부를 포함하되, 상기 예측 유닛에 대한 파티션 분할후 병합 가능 블록 집합에 속하는 블록들 중 현재 블록과 병합된 블록에 대해서는 동일한 움직임 파라미터를 가지는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상의 복호화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 병합 가능 블록 집합은 비대칭(asymmetric) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 및 기하학적(geometrical) 파티션닝(partitioning)에 의해 생성된 블록 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 블록 병합을 이용한 영상의 복호화 장치.
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