KR20130085088A - 스케일러블 비디오 코딩에서의 고속 모드 결정 방법 및 그 장치 - Google Patents

스케일러블 비디오 코딩에서의 고속 모드 결정 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

복수 계층 구조 기반의 스케일러블 비디오 코딩에서의 예측 모드 결정 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 예측 모드 결정 방법은 부호화 대상 픽쳐의 16x16 모드에 대한, 루마(luma) 성분의 CBP(Coded Block Pattern) 값을 도출하는 단계, 도출된 CBP 값에 따라, 부호화 대상 픽쳐에 대한 제1 후보 모드들을 결정하는 단계 및 결정된 제1 후보 모드들에 기반하여, 부호화 대상 픽쳐에 대한 최종 예측 모드를 결정하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 부호화 효율이 향상되고 복잡도가 감소될 수 있다.

Description

스케일러블 비디오 코딩에서의 고속 모드 결정 방법 및 그 장치 {METHOD FOR FAST MODE DECISION IN SCALABLE VIDEO CODING AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스케일러블 비디오 코딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어 네트워크의 발전 및 다양한 멀티미디어 서비스의 활성화에 따라, BcN (Broadband convergence Network) 및 통방융합 인프라가 등장하고 디지털 멀티미디어의 생성, 전송 및 소비 환경은 빠르게 변화되고 있다. 이러한 변화에 따라 HDTV와 UHDTV, 스마트 폰, IPTV, 3DTV, 디지털 극장, AT-DMB등과 같은 비디오 응용기기들이 기하급수적으로 증가되고 있다. 일반적으로 현재 제공되고 있는 대부분의 멀티미디어 서비스 방식에서는, 전송 환경 및 사용자 단말 성능을 고려하여 이미 정해진 환경에 맞춰 압축된 데이터가 사용된다. 그러나 점점 보편화되고 있는 디지털 컨버전스 환경에서, 보다 효율적으로 멀티미디어 서비스를 제공하기 위해서는 전송 환경, 저장 시스템 및 사용자 단말에 적응적으로 컨텐츠를 제공하는 기술이 요구된다.
ITU-T의 비디오 부호화 전문가 그룹(VCEG: Video Coding Experts Group )과 ISO/IEC의 동영상 전문가 그룹(MPEG: Moving Picture Experts Group)은 SVC(scalable Video Coding)를 표준화하였다. SVC는 스케일러블 비디오 코딩으로 불릴 수도 있다. 수시로 대역폭이 변화하는 네트워크 환경에 적용되는 비디오 데이터를 압축하기 위해서는 새로운 압축 기술이 요구되고, 이를 위해 스케일러블(scalable) 비디오 코딩 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 기술적 과제는 부호화 효율을 향상시키고 복잡도를 감소시킬 수 있는 스케일러블 비디오 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 부호화 효율을 향상시키고 복잡도를 감소시킬 수 있는 예측 모드 결정 방법 및 장치를 제공함에 있다.
1. 본 발명의 일 실시 형태는 복수 계층 구조 기반의 스케일러블 비디오 코딩(scalable video coding)에서의 예측 모드 결정 방법이다. 상기 방법은 부호화 대상 픽쳐의 16x16 모드에 대한, 루마(luma) 성분의 CBP(Coded Block Pattern) 값을 도출하는 단계, 상기 도출된 CBP 값에 따라, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 제1 후보 모드들을 결정하는 단계 및 상기 결정된 제1 후보 모드들에 기반하여, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 최종 예측 모드를 결정하는 단계를 포함하되, 상기 부호화 대상 픽쳐는 향상 계층(enhancement layer) 내의 B 픽쳐이다.
2. 1에 있어서, 상기 제1 후보 모드들을 결정하는 단계에서는, 상기 도출된 CBP 값이 0인 경우, 상기 제1 후보 모드들을 제1 클래스로 결정하고, 상기 도출된 CBP 값이 0이 아닌 경우, 상기 제1 후보 모드들을 제2 클래스로 결정할 수 있고, 상기 제1 클래스는 SKIP 모드, 16x8 모드, 8x16 모드를 포함하고, 상기 제2 클래스는 SKIP 모드, 16x8 모드, 8x16 모드, SUB8x8 모드를 포함할 수 있다.
3. 2에 있어서, 상기 최종 예측 모드 결정 단계는, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 참조 픽쳐를 결정하는 단계, 상기 결정된 참조 픽쳐에 관한 정보를 이용하여, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계 및 상기 결정된 제2 후보 모드(들) 중에서 상기 최종 예측 모드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
4. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 공간적(spatial) 계층 구조 또는 화질적(quality) 계층 구조이고, 상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는, 기본 계층(base layer)의 양자화 파라미터 값 및 상기 향상 계층의 양자화 파라미터 값의 차이 값을 기반으로, 상기 참조 픽쳐를 결정할 수 있다.
5. 4에 있어서, 상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는, 상기 기본 계층의 양자화 파라미터 값 및 상기 향상 계층의 양자화 파라미터 값의 차이 값이 4보다 작은 경우, 상기 기본 계층의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정할 수 있다.
6. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 시간적(temporal) 계층 구조이고, 상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는, 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정할 수 있다.
7. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고, 상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는, 상기 부호화 대상 픽쳐가 참조 가능한 기본 계층을 갖는 경우, 상기 기본 계층의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정하고, 상기 부호화 대상 픽쳐가 참조 가능한 기본 계층을 갖지 않는 경우, 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정할 수 있다.
8. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 공간적(spatial) 계층 구조 또는 화질적(quality) 계층 구조이고, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, 상기 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값을 이용하여 상기 제2 후보 모드(들)를 결정할 수 있고, 상기 참조 블록은, 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록일 수 있다.
9. 8에 있어서, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 0이고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SKIP 모드 또는 16x16 모드인 경우, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, SKIP 모드 및 16x16 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정할 수 있다.
10. 8에 있어서, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 7, 11, 13 또는 14이고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SUB8x8 모드인 경우, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, SKIP 모드 및 SUB8x8 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정할 수 있다.
11. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 시간적(temporal) 계층 구조이고, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SKIP 모드 또는 16x16 모드인 경우, SKIP 모드 및 16x16 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하되, 상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록일 수 있다.
12. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 시간적(temporal) 계층 구조이고, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SUB8x8 모드인 경우, SKIP 모드 및 SUB8x8 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하되, 상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록일 수 있다.
13. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, 상기 참조 픽쳐가 기본 계층의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되는 경우, 상기 제2 후보 모드들을 상기 제1 클래스로 결정할 수 있다.
14. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, 상기 참조 픽쳐가 기본 계층의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되고, 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 7, 11, 13 또는 14인 경우, SKIP 모드 및 SUB8x8 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하되, 상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록일 수 있다.
15. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고, 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는, 상기 참조 픽쳐가 시간적 하위 레벨의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되고, 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 0인 경우, SKIP 모드를 상기 제2 후보 모드로 결정하되, 상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록일 수 있다.
16. 3에 있어서, 상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고, 상기 제2 후보 모드들을 결정하는 단계에서는, 상기 참조 픽쳐가 시간적 하위 레벨의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되는 경우, 상기 제2 후보 모드들을 상기 제2 클래스로 결정할 수 있다.
17. 3에 있어서, 상기 최종 예측 모드 결정 단계에서는, 상기 제2 후보 모드(들) 각각에 대해, 율-왜곡 값을 도출하는 단계 및 상기 도출된 율-왜곡 값에 기반하여 상기 최종 예측 모드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
18. 본 발명의 다른 실시 형태는 복수 계층 구조 기반의 스케일러블 비디오 코딩 방법이다. 상기 방법은 부호화 대상 픽쳐의 16x16 모드에 대한, 루마(luma) 성분의 CBP(Coded Block Pattern) 값을 도출하는 단계, 상기 도출된 CBP 값에 따라, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 제1 후보 모드들을 결정하는 단계, 상기 결정된 제1 후보 모드들에 기반하여, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 최종 예측 모드를 결정하는 단계 및 상기 결정된 최종 예측 모드를 기반으로, 상기 부호화 대상 픽쳐를 부호화하는 단계를 포함하되, 상기 부호화 대상 픽쳐는 향상 계층(enhancement layer) 내의 B 픽쳐이다.
본 발명에 따른 스케일러블 비디오 부호화 방법에 의하면, 부호화 효율이 향상되고 복잡도가 감소될 수 있다.
본 발명에 따른 예측 모드 결정 방법에 의하면, 부호화 효율이 향상되고 복잡도가 감소될 수 있다.
도 1은 영상 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 영상 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명이 적용되는, 복수 계층을 이용한 스케일러블 비디오 코딩 구조의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 스케일러블 비디오 코딩에서 사용되는 적응적 인터 계층 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 B 픽쳐에서의 양방향 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 스케일러블 비디오 코딩에서의 모드 결정 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7은 CBP에 대한 비트 할당 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 8은 GOP(Group of Picture) 크기가 8일 때, 픽쳐 간의 시간적 거리를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 9는 복합적 계층 구조에서의 참조 픽쳐 결정 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 아울러, 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.
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.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 영상 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 영상 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180) 및 참조 픽쳐 버퍼(190)를 포함할 수 있다.
영상 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라(intra) 모드 또는 인터(inter) 모드로 부호화를 수행하고 비트스트림을 출력할 수 있다. 인트라 예측은 화면 내 예측, 인터 예측은 화면 간 예측을 의미한다. 인트라 모드인 경우 스위치(115)가 인트라로 전환되고, 인터 모드인 경우 스위치(115)가 인터로 전환될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 입력 영상의 입력 블록에 대한 예측 블록을 생성한 후, 입력 블록과 예측 블록의 차분(residual)을 부호화할 수 있다.
인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록 주변의 이미 부호화된 블록의 픽셀값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장되어 있는 참조 영상에서 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 찾아 움직임 벡터를 구할 수 있다. 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.
감산기(125)는 입력 블록과 생성된 예측 블록의 차분에 의해 잔차 블록(residual block)을 생성할 수 있다. 변환부(130)는 잔차 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 출력할 수 있다. 그리고 양자화부(140)는 입력된 변환 계수를 양자화 파라미터에 따라 양자화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력할 수 있다.
엔트로피 부호화부(150)는, 양자화부(140)에서 산출된 값들 또는 부호화 과정에서 산출된 부호화 파라미터 값 등을 기초로 엔트로피 부호화를 수행하여 비트스트림(bit stream)을 출력할 수 있다.
엔트로피 부호화가 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼(symbol)에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 부호화 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 부호화를 통해서 영상 부호화의 압축 성능이 높아질 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 엔트로피 부호화를 위해 지수 골룸(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 부호화 방법을 사용할 수 있다.
도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치는 인터 예측 부호화, 즉 화면 간 예측 부호화를 수행하므로, 현재 부호화된 영상은 참조 영상으로 사용되기 위해 복호화되어 저장될 필요가 있다. 따라서 양자화된 계수는 역양자화부(160)에서 역양자화되고 역변환부(170)에서 역변환된다. 역양자화, 역변환된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 더해지고 복원 블록이 생성된다.
복원 블록은 필터부(180)를 거치고, 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), SAO(Sample Adaptive Offset), ALF(Adaptive Loop Filter) 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장될 수 있다.
도 2는 영상 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 가산기(255), 필터부(260) 및 참조 픽쳐 버퍼(270)를 포함한다.
영상 복호화 장치(200)는 부호화기에서 출력된 비트스트림을 입력 받아 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행하고 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력할 수 있다. 인트라 모드인 경우 스위치가 인트라로 전환되고, 인터 모드인 경우 스위치가 인터로 전환될 수 있다. 영상 복호화 장치(200)는 입력 받은 비트스트림으로부터 잔차 블록(residual block)을 얻고 예측 블록을 생성한 후 잔차 블록과 예측 블록을 더하여 재구성된 블록, 즉 복원 블록을 생성할 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는, 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 복호화하여, 양자화된 계수(quantized coefficient) 형태의 심볼을 포함한 심볼들을 생성할 수 있다. 엔트로피 복호화 방법은 상술한 엔트로피 부호화 방법과 유사하다.
엔트로피 복호화 방법이 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 각 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 복호화 방법을 통해서 영상 복호화의 압축 성능이 높아질 수 있다.
양자화된 계수는 역양자화부(220)에서 역양자화되고 역변환부(230)에서 역변환되며, 양자화된 계수가 역양자화/역변환 된 결과, 잔차 블록(residual block)이 생성될 수 있다.
인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(240)는 현재 블록 주변의 이미 부호화된 블록의 픽셀값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 인터 모드인 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 픽쳐 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.
잔차 블록과 예측 블록은 가산기(255)를 통해 더해지고, 더해진 블록은 필터부(260)를 거칠 수 있다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, SAO, ALF 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력할 수 있다. 복원 영상은 참조 픽쳐 버퍼(270)에 저장되어 인터 예측에 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용되는, 복수 계층을 이용한 스케일러블 비디오 코딩 구조의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 3에서 GOP(Group of Picture)는 픽쳐의 그룹을 나타낸다.
비디오 데이터를 전송하기 위해서는 전송 매체가 필요하며, 그 성능은 네트워크 환경에 따라 다양한 전송 매체별로 차이가 있다. 이러한 다양한 전송 매체 또는 네트워크 환경에의 적용을 위해 스케일러블 비디오 코딩 방법이 제공될 수 있다.
스케일러블(scalable) 비디오 코딩 방법은 스케일러빌리티(scalability)를 제공하지 않는 일반적인 영상 부호화/복호화 방법의 확장(extension)에 의해 구현될 수 있으며, 도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치 및 도 2의 실시예에 따른 영상 복호화 장치는 스케일러블 비디오 부호화/복호화 장치의 기초가 될 수 있다. 예를 들어, 스케일러블 비디오 부호화 장치는 도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치와 유사한 형태를 가진 복수의 부호화기를 포함할 수 있다. 일 실시예로 스케일러블 비디오 부호화 장치의 구조는, 도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치에, 도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치와 유사한 형태의 부호화기가 추가된 구조일 수 있다. 상기 추가된 영상 부호화기는 도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치에서 생성되는 비트스트림 및 복원 영상을 이용하여 영상을 부호화할 수 있으며, 스케일러블 비디오 부호화 장치 내에서 도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치에 종속적으로 동작할 수 있다. 스케일러블 비디오 복호화 장치는 도 2의 실시예에 따른 영상 복호화 장치와 유사한 형태를 가진 복수의 복호화기를 포함할 수 있다. 일 실시예로 스케일러블 비디오 복호화 장치의 구조는, 도 2의 실시예에 따른 영상 복호화 장치에, 도 2의 실시예에 따른 영상 복호화 장치와 유사한 형태의 영상 복호화기가 추가된 구조일 수 있다. 상기 추가된 영상 복호화기는 도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치에서 생성된 비트스트림 및 도 2의 실시예에 따른 영상 복호화 장치에서 생성된 복원 영상을 이용하여 영상을 복호화할 수 있으며, 스케일러블 비디오 복호화 장치 내에서 도 2의 실시예에 따른 영상 복호화 장치에 종속적으로 동작할 수 있다.
스케일러블 비디오 코딩(scalable video coding) 방법은 계층(layer) 간의 텍스쳐 정보, 움직임 정보, 잔여 신호 등을 활용하여 계층 간 중복성을 제거하여 부호화/복호화 성능을 높이는 코딩 방법이다. 스케일러블 비디오 코딩 방법은, 전송 비트율, 전송 에러율, 시스템 자원 등의 주변 조건에 따라, 공간적(spatial), 시간적(temporal), 화질적(quality) 관점에서 다양한 스케일러빌리티를 제공할 수 있다.
도 3을 참조하면 스케일러블 비디오 코딩은, 다양한 네트워크 상황에 적용 가능한 비트스트림을 제공할 수 있도록, 복수 계층(multiple layers) 구조를 사용하여 수행될 수 있다. 예를 들어 스케일러블 비디오 코딩 구조는, 일반적인 영상 부호화 방법을 이용하여 영상 데이터를 압축하여 처리하는 기본 계층(base layer)을 포함할 수 있고, 기본 계층의 부호화 정보 및 일반적인 영상 부호화 방법을 함께 사용하여 영상 데이터를 압축 처리하는 향상 계층(enhancement layer)을 포함할 수 있다. 도 3의 실시예에 따른 스케일러블 비디오 코딩 구조는 1개의 기본 계층 및 2개의 향상 계층을 포함하고 있으나, 스케일러블 비디오 코딩에 사용되는 계층의 수는 본 실시예에 한정되지 않고 구현 및/또는 필요에 따라 달리 정해질 수 있다.
복수 계층 구조는 복수의 공간 계층, 복수의 시간 계층, 복수의 화질 계층 등을 포함할 수 있다. 서로 다른 공간 계층에 포함된 영상들은 서로 다른 공간적 해상도를 가질 수 있으며, 서로 다른 시간 계층에 포함된 영상들은 서로 다른 시간적 해상도(프레임율)를 가질 수 있다. 또한 서로 다른 화질 계층에 포함된 영상들은 서로 다른 화질, 예를 들어 서로 다른 SNR(signal-to-noise ratio)을 가질 수 있다. 따라서, 스케일러블 비디오 코딩 방법은 공간적(spatial), 시간적(temporal), 화질적(quality) 스케일러빌리티를 제공할 수 있다. 즉, 스케일러블 비디오 코딩 방법에서 비디오 데이터는 공간적, 시간적, 화질적 스케일러빌리티를 지원할 수 있는 하나의 비트스트림으로 부호화될 수 있다. 또한, 상술한 공간적, 시간적, 화질적 스케일러빌리티는 서로 혼합되어 사용될 수 있으며, 공간적, 시간적, 화질적 스케일러빌리티 중에서 2 이상이 혼합되어 제공되는 스케일러빌리티는 복합적(combined) 스케일러빌리티로 불릴 수 있다.
도 4는 스케일러블 비디오 코딩에서 사용되는 적응적 인터 계층 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 4는 향상 계층에서의 블록 코딩을 나타낼 수 있다.
스케일러블 비디오 코딩 방법에서는, 스케일러빌리티를 효과적으로 지원하기 위해, 적응적 인터 계층 예측(AILP: Adaptive Inter Layer Prediction) 기술이 사용될 수 있다. 적응적 인터 계층 예측 시에는, 인터 계층 예측 기술 및 스케일러빌리티를 제공하지 않는 영상 부호화/복호화 방법에서 사용되는 일반적인 움직임 예측 기술이 사용될 수 있다.
상기 일반적인 움직임 예측 수행 과정에서는, 다양한 예측 모드를 기반으로 율-왜곡 계산이 수행될 수 있다. 또한 상기 인터 계층 예측 수행 과정에서는, 기본 계층(base layer) 및/또는 하위 계층들(lower layers)의 정보가 이용될 수 있다. 상기 인터 계층 예측이 수행되는 예측 모드에는, 움직임 벡터 예측 모드 (Motion vector prediction mode), 잔차 데이터 예측 모드 (Residual data prediction mode) 및 공간적 텍스쳐 예측 모드 (Intra texture prediction mode)가 있을 수 있다.
도 4를 참조하면, 부호화기는 적응적 인터 계층 예측이 수행되는지 여부를 판단할 수 있다(S410).
적응적 인터 계층 예측이 수행되는 경우, 부호화기는 움직임 탐색(motion search)을 수행할 수 있다(S420). 상기 움직임 탐색은 16x16 모드에서부터 4x4 모드까지 수행될 수 있다. 그리고 부호화기는 기본 계층의 잔차 계수(residual coefficient)가 존재하는지 여부를 판단할 수 있다(S430). 기본 계층의 잔차 계수가 존재하는 경우, 부호화기는 다시 움직임 탐색 수행 과정을 반복하여 수행할 수 있다.
적응적 인터 계층 예측이 수행되지 않거나 기본 계층의 잔차 계수가 존재하지 않는 경우, 부호화기는 인터 계층 예측 모드에서 예측을 수행할 수 있다(S440). 이 때, 인터 계층 예측 모드에서는, 기본 계층의 정보를 이용하는 공간적 텍스쳐 예측이 수행될 수 있으며, SKIP 모드가 적용될 수 있다.
부호화기는 상술한 처리 과정을 통해 최적의 예측 모드를 결정할 수 있다(S450).
상술한 적응적 인터 계층 예측 방법에 의하면, SVC의 부호화 효율이 향상될 수 있다. 그러나, 적응적 인터 계층 예측의 예측 모드들에 대한 율-왜곡 계산은, 적응적 인터 계층 예측이 사용되지 않는 영상 부호화/복호화 방법에 비해, 큰 복잡도를 초래할 수 있다.
도 5는 B 픽쳐에서의 양방향 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
영상 부호화, 복호화에 사용되는 픽쳐에는 I 픽쳐, P 픽쳐 및 B 픽쳐 등이 있을 수 있다. I 픽쳐는 그 화면 내에서 독립적으로 부호화되는 픽쳐이다. P 픽쳐는 하나의 참조 픽쳐를 이용한 화면 간 단방향 예측에 의해 부호화되는 픽쳐이다. B 픽쳐는 2개의 참조 픽쳐를 이용하여 화면 간 순방향, 역방향 또는 양방향 예측에 의해 부호화될 수 있는 픽쳐이다.
B 픽쳐에서의 양방향 예측은 모든 인터 모드에 대해 수행될 수 있다. 도 5를 참조하면, B 픽쳐에서는 과거 참조 픽쳐 및 미래 참조 픽쳐를 모두 사용하여 예측 대상 픽쳐에 대한 예측이 수행될 수 있다. 이 때, 부호화기 및 복호화기는 양방향 예측을 기반으로 율-왜곡 계산을 수행함으로써, 참조 픽쳐 내에서 최적의 예측 블록을 선택할 수 있다.
상술한 양방향 예측 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있으나, 단방향 예측에 비해 큰 복잡도가 초래될 수 있다.
도 4에서 상술된 적응적 인터 계층 예측 기술 및 도 5에서 상술된 양방향 예측 기술은 부호화 효율을 향상시킬 수 있으나, 큰 복잡도를 초래하는 문제점을 가질 수 있다. 이러한 복잡도의 증가는 실시간 부호화를 어렵게 할 수 있다. 따라서, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 갖는 복잡도를 감소시켜 실시간 부호화를 가능하게 하는 스케일러블 비디오 부호화 방법이 요구된다.
스케일러블 비디오 코딩 구조가 갖는 복잡도를 감소시키기 위해, 빠른 모드 결정을 가능하게 하는 모드 결정 방법이 고려될 수 있다. 스케일러블 비디오 코딩에 사용되는, 향상 계층의 예측 모드에는 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4 블록 모드 등이 있을 수 있다. 부호화기는 향상 계층에서 예측 모드를 결정하기 위해, 16x16, 16x8, 8x16, 8x8, 8x4, 4x8, 4x4 블록 모드에 대한 움직임 벡터 예측 및 움직임 보상을 수행할 수 있다. 그러나, 이 경우 부호화 복잡도가 증가할 수 있으므로, 빠른 모드 결정을 가능하게 하기 위해, 향상 계층의 CBP(Coded Block Pattern) 정보를 이용하여 모드를 결정하는 방법이 제공될 수 있다.
도 6은 스케일러블 비디오 코딩에서의 모드 결정 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다. 도 6의 실시예에 따른 모드 결정 방법은 향상 계층의 픽쳐를 부호화하는 경우에 적용될 수 있다. 이하, 향상 계층 내의 부호화 대상 픽쳐는 현재 픽쳐라 한다. 또한, 현재 픽쳐 내의 부호화 대상 블록은 현재 블록이라 한다.
도 6을 참조하면, 부호화기는 현재 픽쳐가 B 픽쳐인지 여부를 판단할 수 있다(S610).
현재 픽쳐가 B 픽쳐가 아닌 경우, 부호화기는 16x16 모드부터 4x4 모드까지의 모드 각각에 대해 움직임 탐색을 수행한 후, 율-왜곡 값을 계산할 수 있다(S680). 이 때, 부호화기는 계산된 율-왜곡 값에 기반하여, 현재 픽쳐에 대한 최적의 최종 모드를 결정할 수 있다(S690).
현재 픽쳐가 B 픽쳐인 경우, 부호화기는 현재 픽쳐의 16x16 모드에 대해 움직임 탐색을 수행할 수 있다(S620). 움직임 탐색 수행 후, 부호화기는 16x16 모드의 루마(luma) 성분에 대한 CBP(Coded Block Pattern) 값을 계산할 수 있다(S630). 여기서, CBP는 루마 성분 블록 및 크로마 성분 블록 각각에 대해, 0이 아닌 변환 계수를 포함하는지 여부를 나타낼 수 있다.
도 7은 CBP에 대한 비트 할당 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 7의 실시예에서, Y 는 루마(luma) 성분 블록을 나타내고, Cb 및 Cr은 크로마(chroma) 성분 블록을 나타낼 수 있다. 또한 루마 성분 블록의 크기는 16x16이고, 루마 성분 블록 내의 블록들(b0, b1, b2, b3)의 크기는 각각 8x8일 수 있다. 크로마 성분 블록들(b4, b5)의 크기는 8x8일 수 있다.
도 7을 참조하면, CBP의 각 비트 필드에는, 부호화된 블록 위치에 기반하여 비트 값이 할당될 수 있다. 예를 들어, 부호화된 블록, 즉 0이 아닌 변환 계수를 포함하는 블록에 대응하는 비트 필드에는 1이 할당될 수 있고, 부호화되지 않은 블록, 즉 0이 아닌 변환 계수를 포함하지 않는 블록에 대응하는 비트 필트에는 0이 할당될 수 있다. 따라서, CBP 값은 루마 성분과 크로마 성분에 대해, 부호화된 블록 패턴을 나타낼 수 있다.
16x16 모드의 루마 성분에 대한 CBP 값은 다음 수학식 1에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 1]
CBPluma = b0 + 2b1 + 4b2 + 8b3
여기서, CBPluma 는 16x16 모드의 루마 성분에 대한 CBP 값을 나타낼 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 부호화기는 16x16 모드의 루마 성분에 대한 CBP 정보를 이용하여 제1 후보 모드를 선택할 수 있다(S640).
부호화기는 CBPluma 값에 따라, 제1 후보 모드를 달리 선택할 수 있다. 다음 표 1은 CBPluma 값이 0인 경우에 최종적으로 선택되는 최적 모드의 분포를 퍼센트(%) 단위로 나타내는 테이블이다.
[표 1]
Figure pat00001

표 1에서, Foreman, Mobile, Football은 영상 부호화/복호화 실험에 사용되는 테스트 시퀀스(test sequence)의 명칭을 나타낸다. 표 1을 참조하면, CBPluma 값이 0인 경우, 대부분의 블록들이 대블록 모드(SKIP 모드, 16x16 모드)로 부호화될 수 있다.
따라서, CBPluma 값이 0인 경우, 부호화기는 SKIP 모드, 16x8 모드, 8x16 모드를 제1 후보 모드로 선택할 수 있다. 이 때, 제1 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x8, 8x16}과 같이 구성될 수 있다. CBPluma 값이 0이 아닌 경우, 부호화기는 SKIP 모드, 16x8 모드, 8x16 모드, SUB8x8 모드를 제1 후보 모드로 선택할 수 있다. 이 때, 제1 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x8, 8x16, SUB8x8}과 같이 구성될 수 있다. 여기서, SUB8x8 모드의 경우, 8x8 크기의 블록은 8x4, 4x8, 4x4 크기의 블록으로 더 분할될 수 있고, 따라서 SUB8x8 모드는 8x8 모드, 8x4 모드, 4x8 모드, 4x4 모드를 포함할 수 있다. 이하, CBPluma 값이 0인 경우의 제1 후보 모드 리스트 {SKIP, 16x8, 8x16}는 제1 클래스라 하고, CBPluma 값이 1인 경우의 제1 후보 모드 리스트 {SKIP, 16x8, 8x16, SUB8x8}는 제2 클래스라 한다.
상술한 제1 후보 모드 선택 방법에서는, CBPluma 값에 따라 두 가지 형태의 클래스 중 하나의 클래스가 제1 후보 모드 리스트로 선택될 수 있다. 상술한 제1 후보 모드 선택 방법에 의하면, 부호화기는 CBPluma 값을 이용하여 SUB8x8 모드를 조기에 생략하거나 제거함으로써, 부호화시의 복잡도를 감소시킬 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 부호화기는 제2 후보 모드 결정에 사용되는 참조 픽쳐를 결정할 수 있다(S650).
부호화기는 기본 계층의 픽쳐 또는 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다. 이 때, 부호화기는 기본 계층의 픽쳐 및 시간적 하위 레벨의 픽쳐 중에서 어떤 픽쳐가 현재 픽쳐와 가장 유사한 정보를 가지고 있는지 판단할 수 있다. 참조 픽쳐를 결정하는 판단 기준은 스케일러블 비디오 코딩의 계층 구조에 따라 달라질 수 있다.
일 실시예로, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 공간적 계층 구조 또는 화질적 계층 구조인 경우를 가정한다. 이 경우, 부호화기는 기본 계층과 향상 계층 간의 양자화 파라미터 차이를 기준으로 참조 픽쳐를 결정할 수 있다. 예를 들어, 양자화 파라미터 차이 값이 4보다 작은 경우에, 부호화기는 기본 계층의 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다. 양자화 파라미터 차이 값은 일 실시예로 다음 수학식 2에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 2]
QPdifference = |QPBL - QPEL|
여기서, QPBL 은 기본 계층의 양자화 파라미터 값을 나타내고, QPEL 은 향상 계층의 양자화 파라미터 값을 나타낼 수 있다. 또한, QPdifference 은 양자화 파라미터 차이 값을 나타낼 수 있다.
양자화 파라미터 차이 값이 4보다 큰 경우, 부호화기는 현재 픽쳐와 시간적 하위 레벨의 픽쳐 간의 시간적 거리를 계산할 수 있다.
도 8은 GOP(Group of Picture) 크기가 8일 때, 픽쳐 간의 시간적 거리를 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 8을 참조하면, 픽쳐 810, 820, 830 및 840은 서로 다른 시간적 레벨을 가진다. 이 때, 픽쳐 810 및 픽쳐 820 간의 시간적 거리는 1, 픽쳐 820 및 픽쳐 830 간의 시간적 거리는 2, 픽쳐 830 및 픽쳐 840 간의 시간적 거리는 4일 수 있다.
현재 픽쳐와 시간적 하위 레벨의 픽쳐 간의 시간적 거리가 3보다 작은 경우, 부호화기는 상기 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다. 그러나, 현재 픽쳐와 시간적 하위 레벨의 픽쳐 간의 시간적 거리가 3 이상인 경우, 부호화기는 기본 계층의 픽쳐를 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다.
다른 실시예로, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 시간적 계층 구조인 경우를 가정한다. 이 경우, 참조 픽쳐로 선택될 수 있는 기본 계층의 픽쳐가 존재하지 않으므로, 부호화기는 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다.
또 다른 실시예로, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 복합적(combined) 계층 구조인 경우를 가정한다. 이 경우, 부호화기는 기본 계층의 픽쳐 또는 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다.
도 9는 복합적 계층 구조에서의 참조 픽쳐 결정 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 9를 참조하면 복합적 계층 구조에서는, 참조할 수 있는 기본 계층을 갖는 향상 계층 및 참조할 수 있는 기본 계층을 갖지 않는 향상 계층이 존재할 수 있다. 현재 픽쳐가 참조 가능한 기본 계층을 갖는 경우, 부호화기는 기본 계층의 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다. 현재 픽쳐가 참조 가능한 기본 계층을 갖지 않는 경우, 부호화기는 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 참조 픽쳐로 결정할 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 부호화기는 제1 후보 모드 리스트 및 도출된 참조 픽쳐를 이용하여, 제2 후보 모드를 결정할 수 있다(S660).
상술한 바와 같이, 제1 후보 모드 리스트는 16x16 모드의 루마 성분에 대한 CBP 값에 따라, 제1 클래스 및 제2 클래스로 분류될 수 있다. 여기서, 제1 클래스에 해당되는 제1 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x8, 8x16}이고, 제2 클래스에 해당되는 제1 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x8, 8x16, SUB8x8}일 수 있다.
제2 후보 모드를 결정하는 방법은 스케일러블 비디오 코딩의 계층 구조에 따라 달라질 수 있다. 이하, 각각의 계층 구조에 따른 제2 후보 모드 결정 방법의 실시예들이 서술된다.
일 실시예로, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 공간적 계층 구조 또는 화질적 계층 구조인 경우를 가정한다. 이 때, 부호화기는 참조 픽쳐 내의 블록 중 현재 블록에 대응하는 블록이 갖는 CBPluma 값을 이용하여, 제2 후보 모드를 결정할 수 있다. 여기서, CBPluma는 루마 성분에 대한 CBP 값을 나타낼 수 있다.
이하, 참조 픽쳐 내의 블록 중 현재 블록에 대응하는 블록은 참조 블록이라 한다. 여기서, 참조 블록은 일례로 기본 계층의 블록일 수 있다.
예를 들어, 제1 클래스에 대해, 참조 블록의 CBPluma 값이 0이고 참조 블록의 최적 모드가 SKIP 모드 또는 16x16 모드인 경우, 부호화기는 SKIP 모드 및 16x16 모드를 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x16}과 같이 구성될 수 있다. 또한, 제2 클래스에 대해, 참조 블록의 CBPluma 값이 7, 11, 13 또는 14이고 참조 블록의 최적 모드가 SUB8x8 모드인 경우, 부호화기는 SKIP 모드 및 SUB8x8 모드를 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP, SUB8x8}과 같이 구성될 수 있다. 상술한 경우에 해당되지 않는 경우, 부호화기는 제1 후보 모드 리스트에서 최적 모드를 결정할 수 있다.
다른 실시예로, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 시간적 계층 구조인 경우를 가정한다. 이 때, 부호화기는 참조 블록이 갖는 모드 정보를 이용하여 제2 후보 모드를 결정할 수 있다.
스케일러블 비디오 코딩 구조가 시간적 계층 구조인 경우, 제2 후보 모드 결정에 사용되는 참조 블록은 시간적 하위 레벨의 블록을 의미할 수 있다. 그러나, 현재 픽쳐와 시간적 하위 레벨의 픽쳐 간의 시간적 거리가 먼 경우, 현재 픽쳐와 시간적 하위 레벨의 픽쳐 간의 유사성이 낮을 수 있다. 따라서, 후술되는 제2 후보 모드 결정 방법은 현재 픽쳐와 시간적 하위 레벨의 픽쳐 간의 시간적 거리가 3보다 작은 경우에 한해 적용될 수도 있다.
예를 들어, 제1 후보 모드 리스트가 제1 클래스에 해당되고 참조 블록이 대블록 모드(SKIP 모드, 16x16 모드)로 부호화된 경우, 부호화기는 SKIP 모드 및 16x16 모드를 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x16}과 같이 구성될 수 있다. 또한, 제1 후보 모드 리스트가 제2 클래스에 해당되고 참조 블록이 소블록 모드(SUB8x8 모드)로 부호화된 경우, 부호화기는 SKIP 모드 및 SUB8x8 모드 모드를 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP, SUB8x8}과 같이 구성될 수 있다.
또 다른 실시예로, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 복합적(combined) 계층 구조인 경우를 가정한다. 이 때, 부호화기는 참조 픽쳐가 기본 계층의 픽쳐인지 또는 시간적 하위 레벨의 픽쳐인지에 따라 제2 후보 모드 결정 방법을 달리할 수 있다.
일례로, 참조 픽쳐는 기본 계층의 픽쳐일 수 있다. 이 경우, 제1 후보 모드 리스트가 제1 클래스에 해당되는 경우, 부호화기는 제2 후보 모드를 별도로 찾지 않고, 제1 후보 모드 리스트에 포함된 제1 후보 모드를 그대로 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x8, 8x16}과 같이 구성될 수 있다. 또한, 제1 후보 모드 리스트가 제2 클래스에 해당되고 참조 블록의 CBPluma 값이 7, 11, 13 또는 14인 경우, 부호화기는 SKIP 모드 및 SUB8x8 모드 모드를 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP, SUB8x8}과 같이 구성될 수 있다.
다른 예로, 참조 픽쳐는 시간적 하위 레벨의 픽쳐일 수 있다. 이 경우, 제1 후보 모드 리스트가 제1 클래스에 해당되고 참조 블록의 CBPluma 값이 0인 경우, 부호화기는 SKIP 모드를 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP}과 같이 구성될 수 있다. 또한, 제1 후보 모드 리스트가 제2 클래스에 해당되는 경우, 부호화기는 제2 후보 모드를 별도로 찾지 않고, 제1 후보 모드 리스트에 포함된 제1 후보 모드를 그대로 제2 후보 모드로 결정할 수 있다. 이 때, 제2 후보 모드 리스트는 {SKIP, 16x8, 8x16, SUB8x8}과 같이 구성될 수 있다.
다시 도 6을 참조하면, 부호화기는 제2 후보 모드 리스트에 포함된 제2 후보 모드 각각에 대해, 율-왜곡 값 계산을 수행할 수 있다(S670). 이 때, 부호화기는 제2 후보 모드 리스트에 포함된 제2 후보 모드 중에서 가장 작은 율-왜곡 값을 갖는 모드를 현재 블록 및/또는 현재 픽쳐에 대한 최종 모드로 결정할 수 있다(S690).
최종 모드가 결정되면, 부호화기는 상기 결정된 최종 모드를 기반으로 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다. 또한, 부호화기는 상기 최종 모드에 대한 정보를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 복호화기는 상기 전송된 최종 모드에 대한 정보를 수신하여 복호화할 수 있으며, 복호화된 최종 모드 정보를 이용하여 복호화 대상 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다.
상술한 모드 결정 방법에 의하면, 부호화기는 향상 계층의 16x16 모드 CBP 정보를 이용하여, 조기에 후보 모드를 결정할 수 있다. 또한, 부호화기는 각각의 계층 구조 및/또는 각각의 스케일러빌리티 종류에 따라, 효율적으로 참조 픽쳐를 선택할 수 있으며, 선택된 참조 픽쳐의 정보를 이용하여, 효율적인 모드 생략을 가능하게 한다. 따라서, 본 발명은 스케일러블 비디오 코딩에 있어, 빠른 모드 결정 및/또는 고속 모드 예측을 가능하게 하고, 스케일러블 비디오 코딩 구조가 갖는 복잡도를 감소시킬 수 있다. 이러한 스케일러블 비디오 부호화기의 복잡도 감소 및/또는 고속화 방법은 실시간 방송 및 실시간 압축 전송 시스템 등에도 적용될 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 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 (18)

  1. 복수 계층 구조 기반의 스케일러블 비디오 코딩(scalable video coding)에서의 예측 모드 결정 방법으로서,
    부호화 대상 픽쳐의 16x16 모드에 대한, 루마(luma) 성분의 CBP(Coded Block Pattern) 값을 도출하는 단계;
    상기 도출된 CBP 값에 따라, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 제1 후보 모드들을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 제1 후보 모드들에 기반하여, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 최종 예측 모드를 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 부호화 대상 픽쳐는 향상 계층(enhancement layer) 내의 B 픽쳐인 예측 모드 결정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 후보 모드들을 결정하는 단계에서는,
    상기 도출된 CBP 값이 0인 경우, 상기 제1 후보 모드들을 제1 클래스로 결정하고,
    상기 도출된 CBP 값이 0이 아닌 경우, 상기 제1 후보 모드들을 제2 클래스로 결정하고,
    상기 제1 클래스는 SKIP 모드, 16x8 모드, 8x16 모드를 포함하고, 상기 제2 클래스는 SKIP 모드, 16x8 모드, 8x16 모드, SUB8x8 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 최종 예측 모드 결정 단계는,
    상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 참조 픽쳐를 결정하는 단계;
    상기 결정된 참조 픽쳐에 관한 정보를 이용하여, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 제2 후보 모드(들) 중에서 상기 최종 예측 모드를 결정하는 단계를 더 포함하는 예측 모드 결정 방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 공간적(spatial) 계층 구조 또는 화질적(quality) 계층 구조이고,
    상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는,
    기본 계층(base layer)의 양자화 파라미터 값 및 상기 향상 계층의 양자화 파라미터 값의 차이 값을 기반으로, 상기 참조 픽쳐를 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는,
    상기 기본 계층의 양자화 파라미터 값 및 상기 향상 계층의 양자화 파라미터 값의 차이 값이 4보다 작은 경우, 상기 기본 계층의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 시간적(temporal) 계층 구조이고,
    상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는,
    시간적 하위 레벨의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  7. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고,
    상기 참조 픽쳐 결정 단계에서는,
    상기 부호화 대상 픽쳐가 참조 가능한 기본 계층을 갖는 경우, 상기 기본 계층의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정하고,
    상기 부호화 대상 픽쳐가 참조 가능한 기본 계층을 갖지 않는 경우, 시간적 하위 레벨의 픽쳐를 상기 참조 픽쳐로 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  8. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 공간적(spatial) 계층 구조 또는 화질적(quality) 계층 구조이고,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    상기 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값을 이용하여 상기 제2 후보 모드(들)를 결정하고,
    상기 참조 블록은, 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록인 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 0이고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SKIP 모드 또는 16x16 모드인 경우,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    SKIP 모드 및 16x16 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 7, 11, 13 또는 14이고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SUB8x8 모드인 경우,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    SKIP 모드 및 SUB8x8 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  11. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 시간적(temporal) 계층 구조이고,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SKIP 모드 또는 16x16 모드인 경우,
    SKIP 모드 및 16x16 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하되,
    상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록인 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  12. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 시간적(temporal) 계층 구조이고,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되고, 상기 참조 블록의 예측 모드가 SUB8x8 모드인 경우,
    SKIP 모드 및 SUB8x8 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하되,
    상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록인 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  13. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    상기 참조 픽쳐가 기본 계층의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되는 경우,
    상기 제2 후보 모드들을 상기 제1 클래스로 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  14. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    상기 참조 픽쳐가 기본 계층의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되고, 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 7, 11, 13 또는 14인 경우,
    SKIP 모드 및 SUB8x8 모드를 상기 제2 후보 모드들로 결정하되,
    상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록인 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  15. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    상기 참조 픽쳐가 시간적 하위 레벨의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제1 클래스로 결정되고, 참조 블록이 갖는 루마 성분의 CBP 값이 0인 경우,
    SKIP 모드를 상기 제2 후보 모드로 결정하되,
    상기 참조 블록은 상기 참조 픽쳐 내의 블록들 중에서 부호화 대상 블록에 대응하는 블록인 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  16. 청구항 3에 있어서,
    상기 복수 계층 구조는 복합적(combined) 계층 구조이고,
    상기 제2 후보 모드(들)를 결정하는 단계에서는,
    상기 참조 픽쳐가 시간적 하위 레벨의 픽쳐이고, 상기 제1 후보 모드들이 상기 제2 클래스로 결정되는 경우,
    상기 제2 후보 모드들을 상기 제2 클래스로 결정하는 것을 특징으로 하는 예측 모드 결정 방법.
  17. 청구항 3에 있어서,
    상기 최종 예측 모드 결정 단계에서는,
    상기 제2 후보 모드(들) 각각에 대해, 율-왜곡 값을 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 율-왜곡 값에 기반하여 상기 최종 예측 모드를 결정하는 단계를 더 포함하는 예측 모드 결정 방법.
  18. 복수 계층 구조 기반의 스케일러블 비디오 코딩 방법으로서,
    부호화 대상 픽쳐의 16x16 모드에 대한, 루마(luma) 성분의 CBP(Coded Block Pattern) 값을 도출하는 단계;
    상기 도출된 CBP 값에 따라, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 제1 후보 모드들을 결정하는 단계;
    상기 결정된 제1 후보 모드들에 기반하여, 상기 부호화 대상 픽쳐에 대한 최종 예측 모드를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 최종 예측 모드를 기반으로, 상기 부호화 대상 픽쳐를 부호화하는 단계를 포함하되,
    상기 부호화 대상 픽쳐는 향상 계층(enhancement layer) 내의 B 픽쳐인 스케일러블 비디오 코딩 방법.
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