KR20130116783A - 계층적 비디오 부호화에서의 계층정보 표현방식 - Google Patents

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KR20130116783A
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Abstract

[기술분야]
본 발명은 비디오 비트스트림내에 추출정보(extraction)/계층적 정보(scalability information)을 기술하여 적응적 비디오 전송 및 소비를 가능하게 하는 기술에 관한 것이다.
[해결하고자 하는 과제]
본 발명에서는 계층적 비트스트림내의 추출 및 스케일러빌리티 정보를 기술하는 방법을 제안하며, 그 목적은 1) 다양한 종류의 비트스트림의 스케일러빌리티 정보를 표현하기 위한 유연한 방식을 제공하며 2) 패킷레벨에서의 효율적인 적응변환을 가능하게 하기 위함이다.
[과제의 해결 수단]
본 발명의 일 실시예에 따르면 계층적 비디오 부호화에서의 계층정보 표현방식이 제공된다.
[발명의 효과]
본 발명은 계층적 비디오 부호화를 이용하여 부호화된 비트스트림의 다양한 스케일러빌리티 정보들 효율적으로 표현하도록 하여, 비트스트림 추출기가 쉽게 원하는 계층을 추출할 수 있도록 한다.

Description

계층적 비디오 부호화에서의 계층정보 표현방식{Scalable Layer Description for Scalable Coded Video Bitstream}
본 발명은 비디오 비트스트림내에 추출정보(extraction)/계층적 정보(scalability information)을 기술하여 적응적 비디오 전송 및 소비를 가능하게 하는 기술에 관한 것이다.
이종의 통신망 및 다양한 단말로 인해 스케일러빌리티는 현재 비디오 포맷의 중요한 기능이 되었다. AVC(Advanced Video Coding) 의 확장 표준인 SVC(Scalable Video Coding)는 압축효율을 최대한 유지하면서 다양한 범위의 bitrate을 가지는 비트스트림을 생성할 수 있도록 개발되었다. 다양한 디바이스 및 네트워크의 특성과 변화를 만족시키기 위해서 SVC 비트스트림은 쉽게 다양한 방식으로 추출될 수 있다. 즉, spatial, temporal, SNR스케일러빌리티를 제공한다. 한 개의 SVC 비트스트림은 packet-switching network을 통한 비디오의 (적응적) 전송을 용이하게 하는 NAL (Network Abstraction Layer) unit들로 구성된다. 또한, AVC의 또 다른 확장 표준인MVC(Multi-view Video Coding)은 view 스케일러빌리티를 제공한다. 시점간의 관계는 SVC 비트스트림의 공간계층(spatial layer)간의 관계와 유사하다.
콘텐츠 전달경로(content delivery path)에서의 모든 노드에서 비트스트림을 효과적이며 효율적으로 변환하기 위해서는 비트스트림의 스케일러빌리티 정보가 매우 중요하다. 현재 HEVC 표준초안 문서는 NALU header에 계층정보와 관련된 2개의 필드인 temporal_id와 reserved_one_5bits가 존재한다. temporal_id (현재 3 bit 길이)는 비디오 비트스트림의 temporal layer를 나타내며, reserved_one_5bits는 추후에 다른 계층정보를 나타내기 위한 영역으로 채택이 되었다.
본 발명에서는 계층적 비트스트림내의 추출 및 스케일러빌리티 정보를 기술하는 방법을 제안하며, 그 목적은 1) 다양한 종류의 비트스트림의 스케일러빌리티 정보를 표현하기 위한 유연한 방식을 제공하며 2) 패킷레벨에서의 효율적인 적응변환을 가능하게 하기 위함이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 계층적 비디오 부호화에서의 계층정보 표현방식이 제공된다.
본 발명은 계층적 비디오 부호화를 이용하여 부호화된 비트스트림의 다양한 스케일러빌리티 정보들 효율적으로 표현하도록 하여, 비트스트림 추출기가 쉽게 원하는 계층을 추출할 수 있도록 한다.
본 발명에서는 비트스트림을 2가지 타입, 시간 스케일러빌리티(temporal scalability)만을 위한 base type과 그 이외의 스케일러빌리티를 가질 수 있는 extended type으로 나눈다. 비트스트림의 첫번째 type은HEVC의 단일계층 표준)과 일치하며, 두번째 type은 HEVC 기반 계층적 비디오 부호화에서 향상계층(temporal scalability를 위한 향상계층 제외)를 위한 것이다. 다음은 두가지 비트스트림 type들의 스케일러빌리티 정보를 표현하기 위한 개선 방안을 제안한다. 본 발명에서는, extended_type에서 5bit의 reserved_one_5bits는 스케일러블 계층의 식별자를 나타내는 layer_id로 사용된다.
· NALU header에서 nal_ref_flag 제거
현재, nal_ref_flag는 non-reference picture를 나타내기 위해서 사용된다. 이 정보는 non-reference picture와 reference picture사이의 대략적인 priority를 주기는 하나, 전송을 위한 nal_ref_flag의 사용은 다소 제한적이다. 특히, 모든 non-reference picture들(대부분 최상위 temporal layer에 해당하는)이 버려진다면(축출된다면), 모든 남은 picture들은 nal_ref_flag = 1이 될 것이다. 그러나, 적응변환된(추출된) 비트스트림의 일부 picture들(남은 비트스트림에서 최상위 temporal layer에 해당하는)은 nal_ref_flag = 1이 라고 하더라도 non-reference picture들이 된다. 다시 말해서, NALU header의 다른 신택스 요소들 (예를들어, temporal_id)는 적응 변환(추출)을 지원하는데 있어서 보다 효과적이다. 즉, 비트스트림이 포함하는 전체 temporal layer의 개수와 NALU header의 temporal_id 값을 이용하여, 원하는 temporal layer를 포함하는 비트스트림을 추출할 수 있다.
또한, nal_ref_flag는 nal_ref_flag를 포함하는 NALU가 구성하는 picture를 디코딩(복원)한 다음 DPB(decoded picture buffer)에 저장 시, 해당 picture를 추후에 참조 picture로 사용한다고 표시할지 아닐지를 결정하는데도 사용된다. nal_ref_flag가 1인경우 추후에 참조 picture로 사용한다고 표시하고, nal_ref_flag가 0인 경우 추후에 참조 picture로 사용하지 않는 다고 표시한다. 그러나, nal_ref_flag가 0인 경우에 추후에 참조 picture로 사용된다고 표시를 하더라도, 디코딩 순서상 해당 picture의 다음 picture를 디코딩함에 있어서, 다음 picture의 slice header에 전달되는 참조 picture 리스트에 해당 picture가 포함되어 있지 않을 것이므로, 문제가 발생하지 않는다.
위와 같은 이유로, NALU header에서 nal_ref_flag을 삭제하거나 nal_ref_flag의 semantics(의미)를 변경하는 것을 제안한다. nal_ref_flag 삭제와 관련된 여러가지 제안은 다음과 같다.
- Option 1: nal_ref_flag를 slice_ref_flag로 명칭을 변경하고 slice header로 옮긴다. Slice header 신택스는 다음과 같이 수정될 수 있다.
Figure pat00001
slice_ref_flag: 주어진 slice가 reference picture의 일부이면 “1”의 값을 가지고, non-reference picure의 일부이면 “0”의 값을 가진다.
- Option 2: nal_ref_flag를 au_ref_flag로 명칭을 변경하고, access unit delimiter로 옮긴다. Access unit delimiter 신택스는 다음과 같이 수정될 수 있다.
Figure pat00002
au_ref_flag: 해당 access unit(AU)이 reference picture를 포함할 때 “1” 값을 가지며, non-reference picture를 포함할 때 “0” 값을 가진다.
- Option 3: 다른 위치로 이동 없이 nal_ref_flag를 NALU header에서 삭제한다.
- Option 4: NALU header에서 nal_ref_flag를 삭제하고 non-reference picture의 NALU 임을 나타내기 위해서 temporal_id를 “7” (혹은 비트스트림에 포함된 최대 temporal layer의 개수-1 (즉, max_temporal_layers_minus1) 혹은 “0”이외의 어떠한 값)을 사용한다.
- Option 5: NALU header에서 nal_ref_flag를 삭제하고, 다음과 같이 non-reference picture들을 나타내기 위해서 reserved_one_5bits를 priority_id element로 사용한다. 즉, 만약에 temporal_id = Ta가 최상위 temporal layer의 식별자 라면, temporal_id = Ta 이며 priority_id = 31(혹은 다른 특정 값)인 NALU를 non-reference picture의 NALU 임을 나타내기 위해서 사용한다.
삭제된 nal_ref_flag를 위해 사용하던 one bit을 다음의 option 가운데 한가지를 위해서 사용할 수 있다.
- nal_unit_type을 위해 사용: nal_unit_type이 7bit이 되며, NALU type의 수가 2배가 될 수 있다.
- temporal_id를 위해 사용: temporal_id가 4bit가 되며, 최대 temporal layer의 수가 2배가 될 수 있다.
- layer_id를 위해 사용: reserved_one_5bits의 5bit과 합해져서 6 bit의 layer_id를 가지게 된 수 있다. layer_id는 계층적 비트스트림의 스케일러블 계층의 식별자로 사용될 수 있으며, 6bit을 사용하게 되면 64개의 스케일러블 계층을 식별할 수 있게된다.
- reserved_one_5bits가 priority를 나타내는지의 여부를 알려주는 flag로 사용
- reserved_bit으로 사용
만약에 nal_ref_flag를 NALU header에서 삭제하지 않는다면, nal_ref_flag의 semantics는 다음과 같이 수정될 수 있다. 본질적으로, nal_ref_flag=0인 NALU는 non-reference picture의 슬라이스만을 포함하는 반면, nal_ref_flag =1인 NALU는 reference picture나 non-reference picture의 slice를 포함할 수도 있다.
Reference picture의 semantics
reference picture: 디코딩 순서상 뒤따라오는 picture(subsequent pictures)의 디코딩시 화면간 예측을 위해 사용될 수 있는 샘플들을 포함하는 picture
Semantics of nal_ref_flag:
nal_ref_flag 값이 1 인 경우 NALU는 sequence parameter set, picture parameter set, adaptation parameter set 또는 picture의 슬라이스를 포함함을 의미하며, nal_ref_flag의 값이 0인 경우 NALU는 non-reference picture의 일부 혹은 전부를 포함하는 slice를 포함함을 의미한다.
Note: nal_ref_flag 값이 1인 NALU는 reference picture 혹은 non-reference picture의 슬라이스를 포함할 수 있다.
nal_ref_flag는 video parameter set, sequence parameter set, picture parameter set NALU들에 대해서 1의 값을 가진다. 특정 picture의 VCL NALU 가운데 하나가 nal_ref_flag 값이 0인경우, 해당 picture의 모든 VCL NALU에 대해 nal_ref_flag는 0의 값을 가진다.
nal_ref_flag 는 nal_unit_type = 4, 5, 6, 7, 8인 NALU에 대해 1의 값을 가지며, nal_unit_type = 29, 30, 31 인 NALU에 대해 0의 값을 가진다.
· Base Type을 위한 NALU header 개선 방안
Base-type 비트스트림에서의 NALU header 개선 방안을 제안한다. 다음의 내용이 개선과 관련된 사항들이다.
1) picture 나 NALUs축출 지원: 최상위 temporal layer를 포함하는 picture는 비트스트림의 복잡도, 비트율, 지연을 감소시키기 위해서 버려질 수 있다. picture들을 버리는 방법은 다양할 수 있다. 즉, 특정 temporal layer 모두를 버릴 수도 있고, priority 값에 따라 버릴 수도 있다.
2) Super high frame rate을 가지는 비트스트림을 표현하는 방식 지원: 특정 비디오들은 매우 높은 frame rate(수만 frames per second)을 가질 수 있고, 따라서, temporal layer의 수는 많을 수 있게 될 것이다. 그러나, 현재 3 bit의 temporal_id는 최대 8개의 temporal layer를 표현할 수 있다. 따라서, 보다 많은 temporal layer들을 표현하기 위해서 다른 요소들을 위한 한 개 이상의 bit이 3bit의 temporal_id와 결합될 수 있다.
NALUs를 축출하는 것을 지원하기 위해서, NALU header에서 reserved_one_5bits의 bit들은 HEVC 단일계층 표준에 적합한 비트스트림을 추출하기 위해서 사용될 수 있다. 특히, 이 5bit들 (혹은 그 중의 일부 bit들)은 다음에서 보여지는 것과 같이 “priority_id”로 명명된 새로운 신택스로 사용될 수 있다.
Figure pat00003
만약에 이러한 특성이 “switchable”하다면, 시그널링은 다양하게 될 수 있다. 첫 번째 가능한 방법은 profile_idc가 아래의 신택스 처럼 HEVC 단일계층 표준에서 사용되는 값과 일치하는지 여부를 확인하는 것이다. 만약에 일치한다면, 5bit은 priority_id를 위해서 사용될 수도 있다. 다른 방법은 시그널링을 위해서 NALU header(예를 들어 nal_ref_flag의 bit) 혹은 parameter set에서의 flag를 사용하는 방법이다.
Figure pat00004
priority_id의 시맨틱스에 대해 다음과 같이 2가지 option을 제안한다.
- Option 1: priority_id는 특정 temporal layer내에서의 NALU들의 priority 값들을 기술한다. 동일한 temporal_layer 내에서, 높은 priority_id값을 가지는 NALU들이 낮은 priority_id 값을 가지는 NALU들보다 먼저 축출될 수 있다.
- Option 2: priority_id는 temporal_id 값과 상관없이 NALU의 priority 값들을 기술한다. 동일한 비트스트림 내에서, 높은 priority_id값을 가지는 NALU들이 낮은 priority_id 값을 가지는 NALU들보다 먼저 축출될 수 있다.
추가적인 방법으로 제안하는 것은 header_mode 라고 하는 새로운 요소를 parameter set(즉, 아래에 정의된 video parameter set)사용하는 것이다. header_mode는 다음과 같이 정의될 수 있다.
- header_mode = 0은 다음을 나타낸다. reserved_one_5bits 요소의 5bit은 NALU들의 priority를 나타낸다.
- header_mode = 1은 다음을 나타낸다. reserved_one_5bits 요소의 5bit이 temporal_id의 3bit과 결합하여 temporal layer를 나타내는데 사용된다 (8bit으로 temporal layer를 나타냄). 작은 값은 낮은 temporal layer를 의미한다.
특정한 profile (예를 들어, profile_idc = 250)는 super high frame rate을 위해 사용할 수 있으며, reserved_one_5bits 요소의 5bit는 header_mode가 “1”인 경우와 동일하게 사용할 수 있다.
또한, 만약에 우선순위에 따른 축출(prioritized discarding)만이 필요하다면, 아래와 같이 reserved_one_5bits 요소의 5bit가 SVC 표준의 priority_id와 동일하게 사용됨을 알리는 priority_id_flag를 정의할 수 있다.
· 효율적인 비트스트림 추출을 위한 기술방식
현재, HEVC 비트스트림은 NALU들을 버리기 위해서, 추출기(extractor)가 NALU header와 몇 가지 parameter set 들을 분석(파싱)할 필요가 있다. 특히, 어느 SPS가 active한지를 알기 위해서 extractor는 모든 slice header 및 관련되는 PPS를 분석해야만 한다. 이것은 extractor가 parameter set들과 slice header의 모든 신택스 요소들을 이해해야만 한다는 것을 의미한다. 반면 이러한 신택스들의 요소 가운데 몇 부분만이 비트스트림 추출을 위해서 필요한 정보들을 포함하고 있다. 이것은 명백히 extractor에게는 커다란 부담이 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서, 다음과 같은 툴들을 제안한다.
- video parameter set: 가장 기본적인 정보를 포함하는 것으로 기존에는 SPS에 존재했던 내용이다. 이 parameter set은 HEVC extension을 위한 신택스를 포함할 수도 있다.
- video parameter set의 activation 시그널링: extractor가 slice header및 이와 관련된 PPS(picture parameter set)의 분석없이 어느 video parameter set이 activation되는지를 알 수 있도록 하는 단순한 방법(들)
A. Video Parameter Set
다음은 video parameter set들의 신택스를 나타낸다.
Figure pat00005
모든 신택스들은 현재 HEVC WD에 있는 SPS의 신택스들과 같은 semantics를 가지며, 그 이외의 요소들의 정의는 다음과 같다.
- video_parameter_set_id: video parameter set의 식별자. SPS(sequence parameter set), SEI(supplemental enhancement information), access unit delimiter 들에서 참조될 수 있다.
- priority_id_flag: 1인 경우는 reserved_one_5bits가 SVC의 priority_id와 동일하게 사용될 수 있음을 나타낸다.
- extension_info_flag: 만약에 비트스트림이 HEVC의 단일계층 표준을 따른다면, “0”의 값을 가지며, HEVC extension을 지원하는 경우(temporal layer를 제외한 향상계층을 포함하는 경우) “1”의 값을 가지고, 계층과 관련된 정보를 제공한다.
VPS의 activation process는 SPS 및 PPS의 activation process와 유사하다. 일단 activation된다면, VPS는 전체 부호화된 비디오 신호에 대해 적용된다. 다시 말해서, active VPS는 IDR access unit에서면 변경될 수 있다.
B. Sequence Parameter Set 수정
Video parameter set을 사용함에 있어서 다음의 신택스 (빨간색으로 표시)는 SPS에서 삭제되며 다음의 신택스가 SPS에 추가된다.
- vps_id: SPS에의해 참조되는 video parameter set의 식별하기 위한 식별자. vps_id는 0에서 X의 범위를 가질 수 있다.
Figure pat00006
C. Video Parameter Set (VPS)를 위한 activation 시그널링
Video parameter set 은 업데이트 될 수도 있다. Extractor가 slice header를 분석하지 않고, 현재 activated된 VPS및 관련된 SPS 혹은 PPS를 알기 위해서 다음의 방법 가운데 한 가지를 사용할 수 있다.
첫 번째 방법은 vps_id, sps_id, pps_id를 access unit delimiter에 포함시키는 방법으로 관련된 AU 내의 NALU들을 위해 사용된 video parameter set, sequence parameter set, picture parameter set의 식별자들을 각각 나타낸다.
Access unit delimiter내에 각 식별자의 존재 여부를 나타내기 위해서 VPS_id present_flag, sps_id_present_flag, pps_id_present_flag를 사용하였으며, 제안하는 access unit delimiter의 신택스는 다음과 같다.
Figure pat00007
또한, 다음과 같이 sps_id 및 pps_id를 제외하고 vps_id만을 access unit delimiter에 포함시켜서 알려주는 방법도 있을 수 있다.
Figure pat00008
두 번째 방법은 새로운 SEI 메시지 (parameter_set_reference())를 사용하는 방법이다. 관련된 AU내의 NALU들를 위해 사용된 video parameter set, sequence parameter set, picture parameter들의 식별자를 나타내는 vps_id, sps_id, pps_id를 알려주기 위해서 사용하는 것이다. 제안한 첫 번째 방법과 유사하게 제안한 SEI 메시지에 각 식별자의 존재 여부를 나타내기 위해서 VPS_id present_flag, sps_id_present_flag, pps_id_present_flag를 사용하였으며, 제안한 SEI 신택스는 다음과 같다.
Figure pat00009
또한, 다음과 같이 pps_id를 제외하고 sps_id와 vps_id를 제안한 SEI 메시지에 포함시켜서 알려주는 방법도 있을 수 있다.
Figure pat00010
- vps _ id 현재 활성화된 video parameter set의 video_parameter_set_id를 나타낸다. vps_id 값은 0~15의 값을 가질 수 있다.
- sps _ id _ present _ flag 가 1의 값을 가지는 경우는 현재 활성화된 sequence parameter set 의 sequence_parameter_set_id 가 해당 SEI 메시지에 포함되어 있다는 것을 의미한다. sps_id_present_flag가 1의 값을 가지는 경우, 활성와된 sequence parameter set의 sequence_parameter_set_id가 해당 SEI 메시지에 명시되지 않음을 나타낸다.
- sps _ id 현재 활성화된 sequence parameter set의 sequence_parameter_set_id를 나타낸다. vps_id 값은 0~31의 값을 가질 수 있다.
- psr _ extension _ flag 가 0의 값을 가지는 경우는 parameter set reference SEI message extension syntax element가 해당 parameter set reference SEI 메시지에 포함되지 않음을 나타낸다. 신택스를 확장하여 사용할 경우에 psr_extension_flag는 1의 값을 가진다.
- psr _ extension _ length 는 psr_extension_length를 위해 사용된 bit들을 포함하지 않은 psr_extension_data의 길이를 byte 단위로 나타낸다. psr_extension_length는 0~256의 범위를 가져야 한다.
- psr _ extension _ data _ byte는 어떠한 값도 가질 수 있다.
또한, 다음과 같이 pps_id를 제외하고 한 개 이상의 sps_id와 vps_id를 제안한 SEI 메시지에 포함시켜서 알려주는 방법도 있을 수 있다.
Figure pat00011
- vps _ id 현재 활성화된 video parameter set의 video_parameter_set_id를 나타낸다. vps_id 값은 0~15의 값을 가질 수 있다.
- sps _ id _ present _ flag 가 1의 값을 가지는 경우는 현재 활성화된 sequence parameter set 의 sequence_parameter_set_id 가 해당 SEI 메시지에 포함되어 있다는 것을 의미한다. sps_id_present_flag가 1의 값을 가지는 경우, 활성와된 sequence parameter set의 sequence_parameter_set_id가 해당 SEI 메시지에 명시되지 않음을 나타낸다.
- num _ reference _ sps 현재 활성화된 vps_id를 참조하는 sequence parameter set의 개수 나타낸다.
- sps _ id (i) 현재 활성화된 sequence parameter set의 sequence_parameter_set_id를 나타낸다. sps_id 값은 0~31의 값을 가질 수 있다.
- psr _ extension _ flag 가 0의 값을 가지는 경우는 parameter set reference SEI message extension syntax element가 해당 parameter set reference SEI 메시지에 포함되지 않음을 나타낸다. 신택스를 확장하여 사용할 경우에 psr_extension_flag는 1의 값을 가진다.
- psr _ extension _ length 는 psr_extension_length를 위해 사용된 bit들을 포함하지 않은 psr_extension_data의 길이를 byte 단위로 나타낸다. psr_extension_length는 0~256의 범위를 가져야 한다.
- psr _ extension _ data _ byte는 어떠한 값도 가질 수 있다.
또한, 다음과 같이 sps_id 및 pps_id를 제외하고 vps_id만을 제안한 SEI 메시지에 포함시켜서 알려주는 방법도 있을 수 있다.
Figure pat00012
세 번째 방법은 Buffering period SEI 메시지를 vps_id, sps_id, pps_id들을 알려주도록 확장하는 것이다. 다음의 신택스에서 각 식별자의 존재 여부를 나타내기 위해서 VPS_id present_flag, sps_id_present_flag, pps_id_present_flag를 사용하였다.
Figure pat00013
또한, 다음과 같이 sps_id 및 pps_id를 제외하고 vps_id만을 Buffering period SEI 메시지에 포함시켜서 알려주는 방법도 있을 수 있다.
Figure pat00014
네 번째 방법은 Recovery point SEI 메시지를 vps_id, sps_id, pps_id 들을 알려주도록 확장하는 것이다. 다음의 신택스에서 각 식별자의 존재 여부를 나타내기 위해서 VPS_id present_flag, sps_id_present_flag, pps_id_present_flag를 사용하였다.
Figure pat00015
또한, 다음과 같이 sps_id 및 pps_id를 제외하고 vps_id만을 Recovery point SEI 메시지에 포함시켜서 알려주는 방법도 있을 수 있다.
Figure pat00016
앞에서 vps_id 혹은 sps_id를 전달하는 메시지들은 IDR access unit에서만 나타날 수 있다. 비트스트림을 추출하기 위해서, 추출기는 만약에 위의 방법들 가운데 적어도 한 개의 방법이 access unit에서 사용된다면, 사용된 방법을 통해서 vps_id, sps_id, pps_id 값을 알아내고, 한 개 혹은 한 개 이상의 VPS/SPS/PPS를 관리해야 한다. 앞에서 언급한 video parameter set은 SEI 메시지(예를 들어, video_parameter_set(payloadSize))로 변경되어 사용될 수 있다. 다시 말해서, SPS가 변경되지 않고, 추출은 SEI 메시지만을 근거로 혹은 access unit delimiter들을 근거로 수행될 수 있다.
D. Extended type에서 비트스트림의 표현(기술)
HEVC extension을 지원하는 비트스트림을 포함하는 경우(temporal layer를 제외한 향상계층을 포함하는 경우) 스케일러블 계층을 위한 자세한 표현을 전달하기 위해서 VPS의 extension_info()와 새로운 SEI 메시지를 제안한다. 이 표현 방식들의 목적은 다음과 같다.
- layer_id가 layer의 priority 값을 전달하는지 여부를 나타내는 시그널링
- 각 layer_id 값에 대응되는 공간계층(dependency_id 값에 의해 식별), 화질계층(quality_id 값에 의해 식별), 시점들(view_id 값에 의해 식별)을 시그널링. temporal layer는 NALU header의 temporal_id에 의해 식별된다.
- layer_id와 관련되는 비디오의 영역(region_id에 의해 식별)을 시그널링
- 스케일러블 계층 가운데 dependency 정보를 시그널링
- 각 스케일러블 계층의 bitrate 정보 시그널링
- 각 스케일러블 계층의 품질 정보 시그널링
extension_info() 신택스는 다음과 같다.
Figure pat00017
Figure pat00018
extention_info()의 시맨틱스는 다음과 같다.
- num_frame_sizes_minus1 plus 1은 부호화된 비디오 시퀀스내에 포함된 다른 종류의 영상의 크기 정보(i.e., the sets of pic_width_in_luma_samples[i], pic_height_in_luma_samples[i], pic_cropping_flag[i], pic_cropping_flag[i], pic_crop_left_offset[i], pic_crop_right_offsetv[i], pic_crop_top_offset[i], pic_crop_bottom_offset[i])의 최대 개수를 나타낸다. num_frame_sizes_minus1값은 0~X의 범위를 갖는다.
- num_rep_formats_minus1 plus 1은 부호화된 비디오 시퀀스내에 포함된 다른 종류의 bit depth와 chroma format(i.e., the sets of bit_depth_luma_minus8[i], bit_depth_chroma_minus8[i], and chroma_format_idc values[i])의 최대 개수를 나타낸다. num_rep_formats_minus1값은 0~X의 범위를 갖는다.
- pic_width_in_luma_samples[i], pic_height_in_luma_samples[i], pic_cropping_flag[i], pic_cropping_flag[i], pic_crop_left_offset[i], pic_crop_right_offsetv[i], pic_crop_top_offset[i], pic_crop_bottom_offset[i]: 부호화된 비디오 시퀀스의 i번째 pic_width_in_luma_samples, pic_height_in_luma_samples, pic_cropping_flag, pic_cropping_flag, pic_crop_left_offset, pic_crop_right_offsetv, pic_crop_top_offset, pic_crop_bottom_offset 값들을 나타낸다.
- bit_depth_luma_minus8[ i ], bit_depth_chroma_minus8[ i ], and chroma_format_idc[ i ]는 부호화된 비디오 시퀀스의 i번째 bit_depth_luma_minus8, bit_depth_chroma_minus8, and chroma_format_idc 값을 나타낸다.
- num_layers_minus1: 비트스트림에서 가능한 스케일러블 계층의 수를 나타낸다.
- dependency_id_flag: 값이 “1”인 경우 layer_id 값과 관련된 한 개 이상의 dependency_id값이 있음을 나타낸다.
- quality_id_flag: 값이 “1”인 경우 layer_id 값과 관련된 한 개 이상의 quality_id 값이 있음을 나타낸다.
- view_id_flag: 값이 “1”인 경우 layer_id값과 관련된 한 개 이상의 view_id값이 있음을 나타낸다.
- region_id_flag: 값이 “1”인 경우 layer_id 값과 관련된 한 개 이상의 region_id 값이 있음을 나타낸다.
- layer_dependency_info_flag: 값이 “1”인 경우, 스케일러블 계층의 dependency 정보를 제공함을 나타낸다.
- frame_size_idx[i]: layer_id값이 i 인 계층에 적용되는 frame size의 세트에 대한 인덱스를 나타낸다. rep_format_idx[i]는 0 ~ X 범위의 값을 갖는다.
- rep_format_idx[i] layer_id 값이 i인 계층에 적용되는 bit depth와 chroma format의 세트에 대한 인덱스를 나타낸다. rep_format_idx[i]는 0 ~ X 범위의 값을 갖는다.
- one_dependency_id_flag[i]: 값이 “1”인 경우 layer_id 값이 i와 관련된 한 개의 dependency_id만이 존재함을 나타낸다. “0”인 경우 layer_id값이 i와 관련된 두 개 혹은 그 이상의 dependency_id 값이 존재함을 나타낸다.
- dependency_id[i]: layer_id값이 i와 관련된 dependency_id 값을 나타낸다.
- dependency_id_min[i] and dependency_id_max[i]: layer_id값이 i와 관련된 최소 dependency_id 값과 최대 dependency_id 값을 각각 나타낸다.
- one_quality_id_flag[i]: 값이 “1”인 경우 layer_id 값이 i와 관련된 한 개의 quality_id만이 존재함을 나타낸다. “0”인 경우 layer_id값이 i와 관련된 두 개 혹은 그 이상의 quality_id 값이 존재함을 나타낸다.
- quality_id[i]: layer_id값이 i와 관련된 quality_id 값을 나타낸다.
- quality_id_min[i] and quality_id_max[i]: layer_id값이 i와 관련된 최소 qualtiy_id 값과 최대 quality_id 값을 각각 나타낸다.
- one_view_id_flag[i] 값이 “1”인 경우 layer_id 값이 i와 관련된 한 개의 view_id만이 존재함을 나타낸다. “0”인 경우 layer_id값이 i와 관련된 두 개 혹은 그 이상의 view_id 값이 존재함을 나타낸다.
- view_id[i] layer_id값이 i와 관련된 view_id 값을 나타낸다.
- depth_flag[i]: 값이 “1”인 경우 layer_id값이 i인 현재 스케일러블 계층이 3D 비디오 비트스트림의 깊이 정보를 포함하고 있음을 나타낸다.
- view_id_min[i] and view_id_max[i]: layer_id값이 i와 관련된 최소 view_id 값과 최대 view_id 값을 각각 나타낸다.
- num_regions_minus1 plus1: layer_id 값이 i와 관련된 영역의 갯수를 나타낸다.
- region_id[j]: layer_id값이 i와 관련된 영역 j의 식별자를 나타낸다.
- num_directly_dependent_layers[ i ]: 현재 스케일러블 계층 i가 직접적으로 연관이 되는 스케일러블 계층(디코딩시 예측신호를 형성하는데 필요한 계층)의 수를 나타낸다.
- directly_dependent_layer_id_delta_minus1[ i ][ j ] plus 1: 현재 스케일러블 계층인 layer_id[i]와 현재 스케일러블 계층이 직접적으로 연관이 있는 j번째 스케일러블 계층의 계층 식별자 사이의 차이를 나타낸다. j번째 직접적으로 연관이 되는 스케일러블 계층의 계층 식별자는 (layer_id[i] - directly_dependent_layer_id_delta_minus1[ i ][ j ] - 1 )과 같다.
Bitrate과 quality 정보를 위해서 다음의 SEI 메시지를 video parameter set과 더불어 제안한다.
Figure pat00019
- num_layers_minus1: 비트스트림에서 제공 가능한 스케일러블 계층의 수를 나타낸다.
- bitrate_info_flag: 값이 “1”인 경우 각각의 스케일러블 계층에 대한 bitrate 정보가 제공됨을 나타낸다.
- quality_info_flag: 값이 “1”인 경우 각각의 스케일러블 계층에 대한 quality 값에 대한 정보가 제공됨을 나타낸다.
- quality_type_flag: 값이 “1”인 경우 각각의 스케일러블 계층에 대한 quality type에 대한 정보가 제공됨을 나타낸다.
- max_bitrate[i], average_bitrate[i]: layer_id값이 i인 스케일러블 계층의 최대 및 평균 bitrate을 나타낸다. (SVC 표준에서 정의된 것과 동일함)
- quality_value[i]: 스케일러블 계층 i의 quality 값을 나타낸다.
- quality_type_uri[ QualityTypeUriIdx ]: UTF-8 character들로 부호화된 null0terminated string의 QualityTypeUriIdx-th byte이며, quality 값들의 type에 대한 표현을 포함하는 URI(universal resource identifier)를 나타낸다.
● 효율적인 비트스트림 추출을 위한 기술방식 개선방안
비트스트림 추출방식을 개선시키기 위해, HEVC text specification 문서초안[1]과 [2]의 base-line approach의 VPS(video parameter set)를 개선시키는 방안을 제시한다.
NAL unit header 에서 priority 요소의 사용방안
현재 NAL unit header의 reserved_zero_6bits이 비트스트림의 계층(scalable layer)를 나타내기 위해서 사용될 예정이다. 이러한 bit들 혹은 bit의 일부는 SVC 표준[3]의 priority_id와 동일하게 사용될 수 있다. 이러한 목적으로 사용되기 위해서 VPS에 다음과 같이 priority_flag를 추가한다.
Figure pat00020
새로 추가된priority_flag의 의미는 다음에 기술된 내용가운데 하나일 수 있다.
- Option 1: priority_flag =1 은 NAL unit header의 reserved_zero_6bits이 SVC 표준의 priority_id와 동일한 의미로 사용됨을 나타낸다.
- Option 2: priority_flag =1 은 NAL unit header의 reserved_zero_6bits의 처음 몇 개의 bit이 SVC 표준의 priority_id와 동일한 의미로 사용됨을 나타낸다. (처음 몇 개의 bit에서 몇 개는 1,2,3,4 혹은 5일 수 있다.)
- Option 3: priority_flag = 1은NAL unit header의 reserved_zero_6bits와 temporal_id의 bit들이 합해서 SVC 표준의 priority_id와 동일한 의미로 사용됨을 나타낸다.
계층 참조( Layer referencing )
현재, [2]에서 계층 참조를 위한 solution은 하나의 계층을 그 계층이 참조하는 계층(dependent layer)를 직접적으로 연관짓는(참조하는) 리스트를 구성한다.
그러나, 특정 dimension(들)에서, 특정 계층(예를 들어 temporal layer 3)가 다음의 낮은 계층(예를 들어 temporal layer 2)를 직접적으로 참조하는 것은 일반적일 수 있다.
그래서, 이와 같은 경우를 나타내기 위해서, 기본 참조(default direct dependency)를 가지는 dimension(들)을 먼저 기술할 것을 제안한다. 그 다음에, 특정 연관성(dependency)를 계층(scalable layer)의 description loop에서 구체적으로 기술할 수 있다.
또한, [2]에서의 두가지 방안은 NAL unit의 scalability dimensions를 기술하는 2가지 방안을 제시한다. 본 발명에서는 이 두가지 방법을 조합하기 위해서 dimension_type을 사용하는 방안을 제시한다. vps_extension을 위한 개선된 신택스는 다음과 같다.
Syntax for approach 1:
Figure pat00021
Semantics of new elements:
- all _ default _ dependency _ flag 이 1인 경우는, 모든 scalability dimension들이 기본 참조(default dependency)를 가진다는 것을 의미한다. 즉, 특정 dimension i에서 dimension_id[i] = n인 계층은 default로 dimension_id[i] = n-1을 가지는 다른 계층을 직접적으로 참조함을 의미한다.
- num _ default _ dim _ minus1 plus 1 은 기본 참조(default dependency)를 가지는 dimension들의 수를 나타낸다.
- specific _ dependency _ flag [i] 이 1인 경우는, 이 계층을 위해 기술 구체적으로 기술된 직접 참조(direct dependences/references)가 있음을 의미한다.
- dimension [j] 는 기본 참조(default dependency)를 가지는 계층(scalability) dimension의 타입을 명시한다. 이 dimension에서 상위 계층(예를 들어 dimension_id =n)은 다음 하위 계층(예를 들어, dimension_id = n-1)을 직접적으로 참조할 것이다.
Note: 계층 C가 계층B를 직접적으로 참조한다는 것은 계층 C를 복호화 하기 위해서, 디코더는 계층 B의 정보(디코딩 되거나 디코딩 되지 않은)를 사용해야만 한다는 의미이다. 그러나, 만약 계층 B가 직접적으로 계층 A의 정보를 사용한다면, 계층 C는 계층 A를 직접적으로 참조한다고 여겨지지 않는다.
Syntax for approach 2:
Figure pat00022
Semantics of the new elements is the same as above, except:
- num _ dimensions _ minus1 plus 1 specifies the number of scalability dimension present in the NAL unit header
위와 동일한 목적을 위해서 다른 방식의 신택스를 사용하는 것도 가능하다. 기본 참조(default dependency)를 나타내는 다른 실시예는 다음과 같다.
Syntax for approach 1:
Figure pat00023
Syntax for approach 2:
Figure pat00024
default_dependency_flag[i]를 제외한 새로 정의된 요소들의 semantics는 앞에서 정의한 동일한 이름의 요소들과 같다.
default_dependency_flag [i] scalability dimension type i 가 기본 참조를 사용하는지 여부를 나타낸다. 해당 dimension에서 높은 계층(예를 들어 dimension_id[i]=n)은 바로 아래계층(예를들어, dimension_id[i]=n-1)을 직접적으로 참조한다.
계층( scalability ) dimensions
[2]에서, scalability dimension의 몇가지 기본 유형이 열거되었다. 본 발명에서는 다음의 두가지 dimension type을 추가로 제안한다.
Figure pat00025
dimension_type[i][j]은 기본적으로 0에서 5사이의 값을 가질 수 있다. 다른 값들은 추후에 정의될 수 있으며, 디코더는 0에서 5사이의 값이 아닌 경우에 dimension_type[i][j]의 값을 무시할 수 있다.
dimension_type이 4의 값을 가지는 경우, 해당되는 dimension_id는 SVC 표준에서 비트스트림의 priority 계층의 id를 나타낸다.
dimension_type이 5의 값을 가지는 경우, 해당되는 dimension_id는 비트스트림의 특정 영역의 id를 나타냄을 의미한다. 특정 영역은 비트스트림내에서 하나 이상의 시공간 세그먼트(spatio-temporal segment)가 될 수 있다.
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  1. 계층적 비디오 부호화에서의 계층정보 표현방식.
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