KR20140048806A - 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 장치 및 방법 - Google Patents

공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 장치 및 방법 Download PDF

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KR20140048806A
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광운대학교 산학협력단
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Abstract

다중 계층 비디오를 위한 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법 및 장치에 관한 기술이 개시된다. 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치는 참조 계층에서의 잔차값과 예측값을 가산하여 참조 계층의 복원 픽처를 생성하는 가산부와, 향상 계층의 현재 픽처가 참조할 참조 계층의 복원 픽처에 대한 처리 단계를 나타내는 참조 포인트를 결정하는 참조 포인트 결정부와, 향상 계층의 현재 픽처의 해상도에 기반하여 참조 포인트에서의 참조 계층의 복원 픽처를 보간함으로써 참조 계층의 보간 픽처를 생성하는 보간부를 포함한다. 따라서, 참조 계층에서는 다양한 지점에서의 픽셀값들을 보간부의 입력 값으로 사용함으로써 영상 및 부호화 조건에 따라 보다 효과적인 보간이 가능할 수 있다.

Description

공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR INTER-LAYER PREDICTION BASED ON SPATIAL RESOLUTION}
본 발명은 비디오의 부호화/복호화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다중 계층 비디오를 위한 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 무선망 및 인터넷이 초고속으로 발전함에 따라 다양한 멀티미디어 서비스가 활성화되고 있으며, 특히, 방통 융합망의 등장으로 압축 부호화 기술만을 개발하던 시기와는 달리 멀티미디어의 생성, 전송 및 소비 환경의 다양한 조건들에서 QoS(Quality of Service)를 보장하기 위해 비디오 부호화의 계위성(Scalability)을 제공하기 위한 표준화 작업이 진행되고 있다.
스케일러블 비디오 코딩(SVC: Scalable Video Coding) 기술은, 하나의 압축된 비트스트림에서 서로 다른 종류의 해상도(Spatial), 품질(Quality), 프레임율(Temporal)을 갖는 영상을 다양한 단말기와 네트워크 환경에 적응적으로 복원할 수 있도록 하는 것이다. SVC는 H.264/AVC의 높은 압축률에 다양한 멀티미디어 기기에 적응적으로 대응할 수 있는 계층성을 부여한 비디오 코덱으로, H.264/MPEG-4 PART 10의 수정판(Amendment)으로 JVT(Joint Video Team)에서 표준화를 진행하였다.
또한, 종래의 H.264/AVC와 비교하여 약 2 배 이상의 압축 효율을 갖는 것으로 알려져 있는 차세대 비디오 압축 표준 기술로 HEVC(High Efficiency Video Coding)에 대한 표준화가 진행되고 있다.
HEVC는 쿼드트리(quadtree) 구조를 가진 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit), 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 정의하고 있으며, 샘플 적응적 오프셋(SAO: Sample Adaptive Offset), 디블록킹 필터(Deblocking filter)와 같은 추가적인 인루프 필터를 적용하고 있다. 또한, 기존의 인트라 예측(intra prediction) 및 인터 예측(inter prediction)을 개선하여 압축 부호화 효율을 향상시키고 있다.
한편, 최근에 표준화가 진행되고 있는 HEVC에 대한 확장(extension) 버전으로 SVC에 대한 표준화가 진행되고 있다.
그러나 종래의 SVC 기술은 계층 간 예측에 있어서, 참조 계층과 공간 해상도(temporal and spatial resolution)가 다른 향상 계층을 부호화할 경우 참조 계층을 효과적으로 참조하기 위한 방법이 미흡한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 장치를 제공하는데 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 다른 목적은, 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치는 참조 계층에서의 잔차값과 예측값을 가산하여 참조 계층의 복원 픽처를 생성하는 가산부와, 향상 계층의 현재 픽처가 참조할 참조 계층의 복원 픽처에 대한 처리 단계를 나타내는 참조 포인트를 결정하는 참조 포인트 결정부와, 향상 계층의 현재 픽처의 해상도에 기반하여 참조 포인트에서의 참조 계층의 복원 픽처를 보간함으로써 참조 계층의 보간 픽처를 생성하는 보간부를 포함한다.
여기에서, 상기 참조 포인트 결정부는, 참조 계층의 복원 픽처에 대한 디블록킹 필터링을 수행하기 전, 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset: SAO) 적용 전 및 후 중 어느 하나의 지점을 참조 포인트로 결정할 수 있다.
여기에서, 상기 복호화 장치는, 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋(inter-layer Sample Adaptive Offset)을 적용하는 계층 간 SAO수행부를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 계층 간 SAO 수행부는, 참조 계층에서 산출된 참조 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용하는 제1 SAO 수행 모듈을 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 제1 SAO 수행 모듈은, 참조 계층과 향상 계층의 비트 심도의 차이를 고려하여 참조 SAO 계수를 조정할 수 있다.
여기에서, 상기 계층 간 SAO 수행부는, 향상 계층에서 산출된 향상 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용하는 제2 SAO 수행 모듈을 포함할 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법은, 향상 계층의 현재 픽처가 참조할 참조 계층의 복원 픽처에 대한 처리 단계를 나타내는 참조 포인트를 결정하는 단계와, 향상 계층의 현재 픽처의 해상도에 기반하여 참조 포인트에서의 참조 계층의 복원 픽처를 보간함으로써 참조 계층의 보간 픽처를 생성하는 단계를 포함한다.
여기에서, 상기 참조 포인트는, 참조 계층의 복원 픽처에 대한 디블록킹 필터링을 수행하기 전, 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset: SAO) 적용 전 및 후 중 어느 하나에 해당할 수 있다.
여기에서, 상기 계층 간 예측 방법은, 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기에서, 상기 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계는, 참조 계층에서 산출된 참조 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
여기에서, 상기 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계는, 참조 계층과 향상 계층의 비트 심도의 차이를 고려하여 참조 SAO 계수를 조정할 수 있다.
여기에서, 상기 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계는, 향상 계층에서 산출된 향상 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 실시예에 따른 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 장치 및 방법은, 참조 계층의 다양한 지점에서의 픽셀값들을 보간부의 입력 값으로 사용함으로써 영상 및 부호화 조건에 따라 보다 효과적인 보간이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 참조 포인트 결정부를 통하여 향상 계층에서 참조 계층의 참조 지점을 명시적으로 시그널링함으로써 보다 효과적으로 참조 지점을 결정할 수 있다.
더 나아가, 참조 계층에서 샘플 적응적 오프셋을 수행하지 않고 보간 과정을 거친 후에 참조 계층에서 기 전송된 샘플 적응적 오프셋 파라미터를 사용하여 추가 정보없이, 보간 픽셀 영역에 대하여 선행(preceding) 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
또한, 추가적으로 향상 계층에서 계층 간 SAO 수행을 위하여 파라미터를 시그널링하고 이를 이용하여 보간된 텍스처 영역에 계층 간 SAO를 수행함으로써 참조 계층의 복원 과정에서 발생된 디블록킹 현상과 보간 과정에서 생기는 에러를 효과적으로 제거함으로써 계층 간 텍스처 예측의 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 향상 계층의 확장된 시퀀스 파라미터의 신택스를 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 향상 계층의 확장된 슬라이스 헤더의 신택스를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 참조 포인트의 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계층 간 SAO 수행부를 설명하기 위한 블록도이다
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계층 간 샘플 적응적 오프셋의 수행을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 SAO 계수의 조정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 band offset의 조정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SAO 계수를 계층 간 샘플 적응적 오프셋의 수행을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SAO 계수를 설명하기 위한 예시도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 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 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서 후술할 영상 부호화 장치(Video Encoding Apparatus), 영상 복호화 장치(Video Decoding Apparatus)는 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP: Portable Multimedia Player), 플레이스테이션 포터블(PSP: PlayStation Portable), 무선 통신 단말기(Wireless Communication Terminal), 스마트폰(Smart Phone), TV 응용 서버와 서비스 서버 등 서버 단말기일 수 있으며, 각종 기기 또 등과 같은 사용자 단말기이거나 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 영상을 부호화하거나 복호화하거나 부호화 또는 복호화를 위해 화면간 또는 화면내 예측하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미할 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치에 의해 비트스트림으로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus) 등과 같은 다양한 통신 인터페이스를 통해 영상 복호화 장치로 전송되어 영상 복호화 장치에서 복호화되어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.
통상적으로 동영상은 일련의 픽처(Picture)로 구성될 수 있으며, 각 픽처들은 프레임 또는 블록(Block)과 같은 소정의 영역으로 분할될 수 있다. 영상의 영역이 블록으로 분할되는 경우에는 분할된 블록은 부호화 방법에 따라 크게 화면내 블록(Intra Block), 인터 블록(Inter Block)으로 분류될 수 있다. 화면내 블록은 화면내 예측 부호화(Intra Prediction Coding) 방식을 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 화면내 예측 부호화란 현재 부호화를 수행하는 현재 픽처 내에서 이전에 부호화되고 복호화되어 복원된 블록들의 화소를 이용하여 현재 블록의 화소를 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재 블록의 화소와의 차분값을 부호화하는 방식이다. 인터 블록은 인터 예측 부호화(Inter Prediction Coding)를 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인터 예측 부호화란 하나 이상의 과거 픽처 또는 미래 픽처를 참조하여 현재 픽처 내의 현재 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재 블록과의 차분값을 부호화하는 방식이다. 여기서, 현재 픽처를 부호화하거나 복호화하는데 참조되는 프레임을 참조 프레임(Reference Frame)이라고 한다. 또한, 이하에 기재된 "픽처(picture)"이라는 용어는 영상(image), 프레임(frame) 등과 같은 동등한 의미를 갖는 다른 용어로 대치되어 사용될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 참조가 되는 픽처는 복원된 픽처를 의미하는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치는 참조 계층에 대한 복호화 장치(100)와 향상 계층에 대한 복호화 장치(200)를 포함한다. 또한, 복호화 장치는 참조 포인트 결정부(300), 보간부(400) 및 계층 간 SAO 수행부(500)를 포함할 수 있다.
스케일러블 비디오 부호화(Scalable Video Coding: SVC)는 시간적(temporal), 공간적(spatial), 화질적(quality) 계위성(Scalability)을 가지는 여러 계층의 영상을 하나의 비트열로 부호화할 수 있는 다중 계층 영상 부호화(multi layer video coding) 기법이다. 따라서, 비디오는 기본 계층(Base Layer)과 적어도 하나의 향상 계층(Enhance Layer)으로 구성될 수 있으며, 참조 계층(Reference Layer)은 보다 상위의 계층에 의해 참조되는 계층일 수 있다. 즉, 참조 계층은 보다 상위에 있는 향상 계층에 의해 참조되는 기본 계층 또는 향상 계층이 될 수 있다.
따라서, 참조 계층에 대한 복호화 장치(100)와 향상 계층에 대한 복호화 장치(200)는 참조 계층 및 향상 계층 각각에 대하여 독립적으로 기능할 수 있다.
각각의 복호화 장치(100, 200)는 엔트로피 복호화부(110, 210), 역양자화부(120, 220), 역변환부(130, 230), 가산부(140, 240), 디블록킹 필터부(150, 250), SAO 수행부(160, 260), 프레임 메모리(170, 270), 인트라 예측부(180, 280) 및 움직임 보상부(190, 290)를 포함한다.
엔트로피 복호화부(110, 210)는 엔트로피 부호화하여 생성된 비트스트림을 부호화 장치로부터 수신하여 엔트로피 복호화할 수 있다. 여기서, 엔트로피 부호화는 양자화에 의해 산출된 양자화 결과값을 CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding) 또는 CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding) 기법 등을 이용하여 엔트로피 부호화할 수 있으며, 양자화 결과값 이외에 영상을 복호화하는데 필요한 정보를 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(120, 220)는 양자화 결과값을 역양자화한다. 즉, 역양자화부(120, 220)는 양자화 결과값으로부터 주파수 영역의 값(주파수 계수)을 복원할 수 있다.
역변환부(130, 230)는 역양자화부(120, 220)에 제공받은 주파수 영역의 값(주파수 계수)을 주파수 영역에서 공간 영역으로 변환함으로써 잔차 영상을 복원할 수 있다.
가산부(140, 240)는 인트라 예측 또는 인터 예측에 의해 생성된 예측 영상에 역변환부(130, 230)에 의해 복원된 잔차 영상을 가산함으로써 입력 영상의 복원 영상을 생성하여 프레임 메모리(170, 270)에 저장할 수 있다.
디블록킹 필터부(150, 250)는 복원 영상에 디블록킹 필터링을 수행하고, SAO 수행부(160, 260)는 복원 영상에 대해 샘플 적응적 오프셋(SAO: Sample Adaptive Offset)을 수행한다. 여기서, 디블록킹 필터링은 블록 간의 경계를 부드럽게 하여 부호화 또는 복호화된 화면의 화질을 향상시킬 수 있으며, SAO는 양자화 등의 부호화 과정을 통해 발생하는 원본 영상과 복원 영상 간의 왜곡에 따른 원본 영상의 화소와 복원 영상의 화소의 차분치를 이용하거나 그에 기반한 계수(SAO 계수)를 이용하는 필터를 통해 왜곡을 보상할 수 있다.
프레임 메모리(170)는 참조 계층에 대한 예측 부호화를 통하여 생성된 참조 계층의 복원 픽처를 저장할 수 있다. 또한, 프레임 메모리(270)는 향상 계층에 대한 예측 부호화를 통하여 생성된 향상 계층의 복원 픽처를 저장할 수 있다.
예측부는 인트라 예측부(180, 280)와 움직임 보상부(190, 290)를 포함하여 인트라 예측 및 인터 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(180, 280)는 인트라 예측(Intra Prediction)을 수행하며, 움직임 보상부(190, 290)는 인터 예측(Inter Prediction)을 위한 움직임 벡터를 보상할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 예측부는 향상 계층의 현재 픽처에 대한 부호화/복호화를 위하여 참조 계층의 복원 픽처를 참조하여 계층 간 예측(inter-layer prediction)을 수행할 수 있다. 여기서, 계층 간 예측은 향상 계층에 대한 부호화 또는 복호화에 있어서, 참조 계층의 복원 픽처를 참조하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 수행하는 것을 의미할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 예측부는 참조 계층의 복원 픽처에 대한 디블록킹 필터링을 수행하기 전, 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaitive Offset: SAO) 적용 전 및 후 중 어느 하나의 지점을 참조 포인트로 결정하고, 결정된 참조 포인트에서의 참조 계층의 복원 픽처를 계층 간 예측에 활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 복호화 장치는 향상 계층의 공간 해상도에 따라 참조 계층의 복원 픽처를 보간(interpolation)할 수 있으며, 보간된 복원 픽처에 대하여 추가적인 계층 간 SAO를 수행할 수 있다.
상세하게는, 가산부(140)는 참조 계층에서의 잔차값과 예측값을 가산하여 참조 계층의 복원 픽처를 생성할 수 있다.
참조 포인트 결정부(300)는 향상 계층의 현재 픽처가 참조할 참조 계층의 복원 픽처에 대한 처리 단계를 나타내는 참조 포인트를 결정할 수 있다. 예를 들어, 참조 포인트 결정부(300)는 참조 계층의 복원 픽처에 대한 디블록킹 필터링을 수행하기 전, 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset: SAO) 적용 전 및 후 중 어느 하나의 지점을 참조 포인트로 결정할 수 있다.
보간부(400)는 향상 계층의 현재 픽처의 해상도에 기반하여 참조 포인트에서의 참조 계층의 복원 픽처를 보간함으로써 참조 계층의 보간 픽처를 생성할 수 있다.
더 나아가, 계층 간 SAO수행부(500)는 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋(inter-layer Sample Adaptive Offset)을 적용할 수 있다. 또한, 계층 간 SAO수행부(500)는 제 1 SAO 수행 모듈(510)과 제 2 SAO 수행 모듈(520)을 포함할 수 있다.
제1 SAO 수행 모듈(510)은 참조 계층에서 산출된 참조 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다. 즉, 제1 SAO 수행 모듈(510)은 참조 계층의 엔트로피 복호화부(110)로부터 참조 SAO 계수를 전달받아 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
또한, 제1 SAO 수행 모듈(510)은 참조 계층과 향상 계층의 비트 심도의 차이를 고려하여 참조 SAO 계수를 조정할 수 있다.
한편, 제2 SAO 수행 모듈(520)은 향상 계층에서 산출된 향상 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용할 수 있다. 즉, 제2 SAO 수행 모듈(520)은 향상 계층의 엔트로피 복호화부(210)로부터 향상 SAO 계수를 전달받아 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
결론적으로, 본 발명에서는 참조 계층의 텍스처 영역을 향상 계층에서 효과적으로 사용하기 위하여 적응적으로 참조 포인트 (point)를 선택하며, 선택된 참조 포인트에서의 픽셀들을 입력값으로 사용하여 계층 간 보간 (interpolation)을 수행한다. 참조 영역에 대한 보간 후에는 추가적으로 계층 간 샘플 적응적 오프셋 (sample adaptive offset; SAO)을 적용할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 향상 계층의 확장된 시퀀스 파라미터의 신택스를 나타내는 예시도이다.
즉, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 참조 포인트 결정부(300) 및 계층 간 SAO 수행부(500)를 사용하기 위한 향상 계층의 확장된 시퀀스 파라미터 셋의 신택스 요소를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 향상 계층에서는 참조 계층의 텍스처 영역에 대하여 효과적으로 필터링, 보간 및 계층 간 SAO 수행을 위한 신택스 요소를 포함한다. 향상 계층의 확장된 시퀀스 파라미터 셋의 inter_layer_referencing_point_prsent_flag는 향상 계층에서 참조 계층의 텍스처 영역을 참조하기 위하여 슬라이스 단위로 참조 포인트를 명시적으로 알려주는지에 대한 여부를 알려주는 플래그이다. inter_layer_referencing_point_prsent_flag 값이 1인 경우 향상 계층의 각 슬라이스 헤더 단위에서 참조 계층의 참조 포인트를 명시적으로 시그널링할 수 있다.
또한, inter_layer_referencing_point_prsent_flag 값이 0인 경우 향상 계층의 각 슬라이스 헤더에서는 참조 계층의 참조 포인트를 명시적으로 시그널링 하지 않을 수 있다.
향상 계층의 확장된 시퀀스 파라미터 셋의 inter_layer_sao_enabled_flag는 참조 계층의 보간된 텍스처 영역에 대하여 계층 간 SAO를 적용하는지에 대한 여부를 슬라이스 단위로 명시적으로 알려주는지에 대한 여부를 알려주는 플래그이다. inter_layer_sao_enabled_flag 값이 1인 경우 향상 계층의 각 슬라이스 헤더에서는 휘도 성분과 색차 성분 각각에 대하여 계층 간 SAO를 수행할지에 대한 여부를 명시적으로 시그널링하며, 0인 경우에는 명시적으로 시그널링하지 않을 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 향상 계층의 확장된 슬라이스 헤더의 신택스를 나타내는 예시도이다.
즉, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 참조 포인트 결정부(300) 및 계층 간 SAO 수행부(500)를 사용하기 위한 향상 계층의 확장된 슬라이스 헤더 신택스 요소의 예를 나타낸다.
도 3를 참조하면, 향상 계층의 확장된 시퀀스 파라미터 셋의 inter_layer_referencing_point_prsent_flag 값이 1인 경우 향상 계층의 확장된 슬라이스 헤더에서 inter_layer_referencing_point 값을 시그널링할 수 있다.
inter_layer_referencing_point 값이 0인 경우, 디블록킹 필터링을 수행하기 전을 참조 포인트로 사용하는 것을 의미하며, 해당 값이 1인 경우 디블록킹 필터링이 수행되고 SAO 수행되기 전을 참조 포인트로 사용하는 것을 의미할 수 있다.
또한, inter_layer_referencing_point 값이 2인 경우 SAO 수행된 후를 참조 포인트로 사용하는 것을 의미할 수 있다.
추가적으로 inter_layer_referencing_point 값이 1인 경우, reference_layer_sao_reuse_flag를 시그널링함으로써 참조 계층의 SAO 신택스 요소를 재사용하여 선행(preceding) 계층 간 SAO를 수행할 것인지 여부를 알려줄 수 있다.
reference_layer_sao_reuse_flag 값이 1인 경우 향상 계층에서는 보간된 텍스처에 선행 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다. 여기서, 선행 계층 간 샘플 적응적 오프셋은 참조 계층에서 산출된 참조 SAO 계수를 이용한 계층 간 SAO의 수행을 의미할 수 있다.
또한, 향상 계측의 확장된 시퀀스 파라미터 셋의 inter_layer_sao_enabled_flag 값이 1인 경우 슬라이스 단위로 inter_layer_slice_sao_luma_flag 와 inter_layer_slice_sao_chroma_flag 신택스 요소를 통하여 향상 계층의 현재 슬라이스에서 계층 간 SAO를 휘도 및 색차 성분에 대하여 수행할 지에 대한 여부를 알려줄 수 있다. inter_layer_slice_sao_luma_flag 또는 inter_layer_slice_sao_chroma_flag 값이 1인 경우 향상 계층에서 산출된 향상 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용할 수 있다.
향상 계층에서 계층 간 샘플 적응적 오프셋 파라미터의 시그널링은 도 3의 slice_sao 함수를 통해서 수행될 수 있으며, 해당 함수에서는 슬라이스 내의 CTU 단위로 SAO 파라미터를 시그널링하며 CTU 단위의 SAO 파라미터에 관련된 신택스 요소는 HEVC 참조 계층의 SAO를 위한 신택스 요소와 동일한 신택스 구조를 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 참조 포인트의 결정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 참조 포인트 결정부(300)는 향상 계층의 확장된 슬라이스 헤더에서 시그널링 되는 inter_layer_referencing_point 값에 기반하여 적응적으로 참조 포인트를 결정할 수 있다.
향상 계층에서 복호화하려는 슬라이스의 확장된 슬라이스 헤더에서 inter_layer_referencing_point 값이 0인지 확인할 수 있다(S410). inter_layer_referencing_point 값이 0 경우, 참조 계층에서 디블록킹 필터링을 수행하기 전을 참조 포인트로 결정할 수 있다(S420).
다음으로, inter_layer_referencing_point 값이 1인지 확인할 수 있다(S430). inter_layer_referencing_point 값이 1인 경우에는 참조 계층에서 디블록킹 필터링을 수행하고, 샘플 적응적 오프셋 수행 전을 참조 포인트로 결정할 수 있다(S440)
마지막으로, inter_layer_referencing_point 값이 2인 경우에는 참조 계층에서 샘플 적응적 오프셋 수행 후를 참조 포인트로 결정할 수 있다(S450).
따라서, 각각의 참조 포인트에서의 참조 계층의 복원 픽처를 향상 계층에서 참조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 계층 간 SAO 수행부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 계층 간 SAO 수행부(500)는 제 1 SAO 수행 모듈(510)과 제 2 SAO 수행 모듈을 포함한다.
제1 SAO 수행 모듈(510)은 참조 계층에서 산출된 참조 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용할 수 있다. 즉, 제1 SAO 수행 모듈(510)은 참조 계층의 엔트로피 복호화부(110)로부터 참조 SAO 계수를 전달받아 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
또한, 제1 SAO 수행 모듈(510)은 참조 계층과 향상 계층의 비트 심도의 차이를 고려하여 참조 SAO 계수를 조정할 수 있다. 예를 들어, 제1 SAO 수행 모듈(510)은 보간부(400)를 거친 참조 계층의 복원 픽처의 픽셀들에 참조 계층에서 기 전송된 SAO 계수를 사용하여 계층 간 SAO를 수행하기에 앞서서 band offset과 edge offset의 계수값을 향상 계층과 참조 계층의 특성에 따라 조정하는 과정을 수행할 수 있다.
한편, 제2 SAO 수행 모듈(520)은 향상 계층에서 산출된 향상 SAO 계수를 이용하여 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용할 수 있다. 즉, 제2 SAO 수행 모듈(520)은 향상 계층의 엔트로피 복호화부(210)로부터 향상 SAO 계수를 전달받아 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 계층 간 샘플 적응적 오프셋의 수행을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 계층 간 SAO 수행부(500)는 향상 계층의 확장된 슬라이스 헤더에서 시그널링 되는 reference_layer_sao_reuse_flag 값에 따라 선택적으로 선행 계층 간 SAO를 수행할 수 있다.
상세하게는 reference_layer_sao_reuse_flag 값이 0인지를 판단(S610)한 후 해당 값이 0인 경우에는 선행 계층 간 SAO를 수행하지 않을 수 있다.
reference_layer_sao_reuse_flag 값이 1인 경우에는 참조 계층에서 기 전송된 샘플 적응적 오프셋의 계수를 사용하여 선행 계층 간 SAO를 수행할 수 있다(S620). 여기서, 선행 계층 간 SAO는 향상 계층을 위한 참조 텍스처 영역을 위하여 보간부(400)를 거쳐 보간된 텍스처 영역에 추가적으로 계층 간 SAO를 수행하는 기술이다. 이때, 선행 계층 간 SAO에서는 SAO를 위한 파라미터를 향상 계층에서 추가적으로 전송하지 않고, 참조 계층에서 기 전송된 신택스 요소(참조 SAO 계수)를 사용하여 SAO를 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
선행 계층 간 SAO 수행(S620) 후에는 다시 inter_layer_slice_sao_luma_flag 또는 inter_layer_slice_sao_chroma_flag 값이 1인지 판단할 수 있다(S630). inter_layer_slice_sao_luma_flag 또는 inter_layer_slice_sao_chroma_flag 값이 1인 경우 계층 간 SAO를 수행하고(S640), 그렇지 않은 경우에는 계층 간 SAO를 수행하지 않을 수 있다(S650).
여기서, 계층 간 SAO의 수행은 inter_layer_slice_sao_luma_flag 값이 1인 경우 보간부(400)를 거쳐 보간된 텍스처 영역 중 휘도 성분에 대하여 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다. 또한, inter_layer_slice_sao_chroma_flag 값이 1인 경우 보간부(400)를 거쳐 보간된 텍스처 영역 중 색차 성분에 대하여 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
계층 간 SAO의 수행은 향상 계층에서 계층 간 SAO 수행을 위하여 시그널링한 SAO 파라미터(향상 SAO 계수)를 사용하여 보간된 텍스처 영역의 픽셀들에 대하여 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 SAO 계수의 조정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7를 참조하면, 제 1 SAO 수행 모듈(510)은 해당 슬라이스 내의 모든 CTU에 대하여 CTU 단위로 참조 계층의 SAO가 band offset 인지를 확인할 수 있다(S710). 해당 CTU가 참조 계층에서 band offset type 경우에는 band offset 계수 값을 조정하고, edge offset type인 경우에는 edge offset 계수 값을 조정할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 band offset의 조정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8을 참조하여 참조 계층의 SAO가 band offset type인 경우를 설명한다.
도 8a는 참조 계층의 비트 심도 (bit depth)가 향상 계층의 비트 심도 (bit depth)와 같은 경우를 나타낸다. 이러한 경우, 참조 계층의 band offset 값이 그대로 조정된 참조 계층의 band offset으로 사용될 수 있다.
예를 들어, HEVC의 SAO는 band offset인 경우 휘도 또는 색차 성분의 밝기 값을 8단계로 나누어 offset 값을 전송할 수 있다 즉, 참조 계층의 band offset에서 0~7의 밝기 값에 대한 offset 값이 그대로 조정된 참조 계층의 band offset에서 0~7의 밝기 값에 대한 offset 값으로 사용될 수 있다.
도 8b는 참조 계층의 비트 심도와 향상 계층의 비트 심도가 다른 경우에는 비트 심도의 차이를 고려하여 참조 계층의 band offset 값을 조정된 참조 계층의 band offset으로 매핑할 수 있다.
예를 들어, 참조 계층의 비트 심도가 8비트이고, 향상 계층의 비트 심도가 9비트인 경우 0~7 밝기 값에 대한 offset 값은 조정된 참조 계층의 band offset에서 0~15 밝기 값에 대한 offset 값으로 매핑될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 SAO 계수를 계층 간 샘플 적응적 오프셋의 수행을 설명하기 위한 예시도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 SAO 계수를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 참조 포인트 결정부(300)를 통하여 결정된 참조 포인트에서의 픽셀들(901, 902, 903)을 보간부(400)를 통하여 향상 계층의 해상도에 맞춰 보간(900)할 수 있다.
보간된 픽셀 영역에 대하여 선행 계층 간 SAO를 수행하는 경우, 정수 위치 및 비 정수 위치의 픽셀에 대하여 SAO를 수행할 수 있다.
예를 들어, 참조 계층의 CTU가 "1D 0-degree edge offset"이었고 보간된 픽셀 영역에서 비 정수 위치의 보간 픽셀(905)를 중심으로 세 픽셀(920)이 "1D 0-degree edge offset"에 해당하는 경우 복호화기에서는 카테고리를 판단하고 카테고리 별로 기 전송된 offset(o1~o4)을 사용하여 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다. 또한, 이러한 과정은 세 픽셀 단위(930, 940)로 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 장치 및 방법은, 참조 계층의 다양한 지점에서의 픽셀값들을 보간부의 입력 값으로 사용함으로써 영상 및 부호화 조건에 따라 보다 효과적인 보간이 가능할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 참조 포인트 결정부를 통하여 향상 계층에서 참조 계층의 참조 지점을 명시적으로 시그널링함으로써 보다 효과적으로 참조 지점을 결정할 수 있다.
더 나아가, 참조 계층에서 샘플 적응적 오프셋을 수행하지 않고 보간 과정을 거친 후에 참조 계층에서 기 전송된 샘플 적응적 오프셋 파라미터를 사용하여 추가 정보 없이, 보간 픽셀 영역에 대하여 선행(preceding) 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행할 수 있다.
또한, 추가적으로 향상 계층에서 계층 간 SAO 수행을 위하여 파라미터를 시그널링하고 이를 이용하여 보간된 텍스처 영역에 계층 간 SAO를 수행함으로써 참조 계층의 복원 과정에서 발생된 디블록킹 현상과 보간 과정에서 생기는 에러를 효과적으로 제거함으로써 계층 간 텍스처 예측의 성능을 향상시킬 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 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.
100, 200: 복호화 장치 110, 210: 엔트로피 복호화부
120: 220: 역양자화부 130, 230: 역변환부
140, 240: 가산부 150, 250: 디블록킹 필터부
160, 260: SAO 수행부 170, 270: 프레임 메모리
180, 280: 인트라 예측부 190, 290: 움직임 보상부
300: 참조 포인트 결정부 400: 보간부
500: 계층 간 SAO 수행부 510: 제 1 SAO 수행 모듈
520: 제 2 SAO 수행 모듈

Claims (12)

  1. 다중 계층 비디오에 위한 복호화 장치에 있어서,
    참조 계층에서의 잔차값과 예측값을 가산하여 참조 계층의 복원 픽처를 생성하는 가산부;
    향상 계층의 현재 픽처가 참조할 상기 참조 계층의 복원 픽처에 대한 처리 단계를 나타내는 참조 포인트를 결정하는 참조 포인트 결정부; 및
    상기 향상 계층의 현재 픽처의 해상도에 기반하여 상기 참조 포인트에서의 상기 참조 계층의 복원 픽처를 보간함으로써 참조 계층의 보간 픽처를 생성하는 보간부를 포함하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 참조 포인트 결정부는,
    상기 참조 계층의 복원 픽처에 대한 디블록킹 필터링을 수행하기 전, 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaitive Offset: SAO) 적용 전 및 후 중 어느 하나의 지점을 상기 참조 포인트로 결정하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋(inter-layer Sample Adaptive Offset)을 적용하는 계층 간 SAO수행부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 계층 간 SAO 수행부는,
    상기 참조 계층에서 산출된 참조 SAO 계수를 이용하여 상기 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용하는 제1 SAO 수행 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1 SAO 수행 모듈은,
    상기 참조 계층과 상기 향상 계층의 비트 심도의 차이를 고려하여 상기 참조 SAO 계수를 조정하는 것을 특징으로 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치.
  6. 청구항 3에 있어서,
    상기 계층 간 SAO 수행부는,
    상기 향상 계층에서 산출된 향상 SAO 계수를 이용하여 상기 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 적용하는 제2 SAO 수행 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측을 이용한 복호화 장치.
  7. 다중 계층 비디오에 대한 부호화/복호화에 있어서,
    향상 계층의 현재 픽처가 참조할 참조 계층의 복원 픽처에 대한 처리 단계를 나타내는 참조 포인트를 결정하는 단계; 및
    상기 향상 계층의 현재 픽처의 해상도에 기반하여 상기 참조 포인트에서의 상기 참조 계층의 복원 픽처를 보간함으로써 참조 계층의 보간 픽처를 생성하는 단계를 포함하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 참조 포인트는,
    상기 참조 계층의 복원 픽처에 대한 디블록킹 필터링을 수행하기 전, 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaitive Offset: SAO) 적용 전 및 후 중 어느 하나에 해당하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계는,
    상기 참조 계층에서 산출된 참조 SAO 계수를 이용하여 상기 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계는,
    상기 참조 계층과 상기 향상 계층의 비트 심도의 차이를 고려하여 상기 참조 SAO 계수를 조정하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법.
  12. 청구항 9에 있어서,
    상기 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 단계는,
    상기 향상 계층에서 산출된 향상 SAO 계수를 이용하여 상기 참조 계층의 보간 픽처에 계층 간 샘플 적응적 오프셋을 수행하는 것을 특징으로 하는 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 방법.
KR1020130119606A 2012-10-09 2013-10-08 공간 해상도에 기반한 계층 간 예측 장치 및 방법 KR20140048806A (ko)

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