KR20140076583A - 영상 복호화 방법 - Google Patents

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KR20140076583A
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오수미
양문옥
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인포브릿지 피티이 엘티디
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Abstract

본 발명에 따른 방법에서는 이용 가능한 공간 머지 후보자들과 시간 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하여 움직임 정보를 복원하고, 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 양자화 블록을 역양자화하고 역변환하여 잔차 블록을 생성하고, 잔차 블록과 예측 블록을 이용하여 복원 블록을 생성한다. 현재 블록이 비대칭 분할에 의해 분할된 코딩 유닛의 두번째 예측 유닛이면, 상기 코딩 유닛의 첫번째 예측 유닛은 이용 가능하지 않은 공간 머지 후보자로 설정된다. 따라서, 이용 가능하지 않은 머지 후보자를 배제하고 새로운 머지 후보자들을 머지 후보자에 추가하여 움직임 정보의 부호화 효율이 향상된다.

Description

영상 복호화 방법{IMAGE DECODING METHOD}
본 발명은 영상 복호화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 예측 유닛의 사이즈 및 파티션 인덱스에 기초하여 공간 머지 후보자들을 유도하고, 시간 머지 후보자들을 유도하는 방법에 관한 것이다.
영상 데이터를 압축하는 방법들로는 MPEG-2, MPEG-4 및 H.264/MPEG-4 AVC가 있다. 상기 방법들에 따르면, 하나의 픽쳐가 복수개의 매크로블록으로 분할되고, 인트라 예측 또는 인터 예측을 이용하여 예측 블록을 생성함으로써 각각의 매크로블록을 부호화하여 영상을 부호화한다. 원본 블록과 예측 블록의 잔차 블록이 변환되어 변환 블록을 생성하고, 변환 블록은 양자화 파라미터와 미리 정해진 양자화 매트릭스를 이용하여 양자화된다. 양자화 블록의 양자화 계수들은 미리 정해진 스캔 패턴을 이용하여 스캔되고 엔트로피 부호화된다. 상기 양자화 파라미터들은 매크로 블록마다 조절되고, 이전 양자화 파라미터를 이용하여 부호화된다.
H.264/MPEG-4 AVC에서는, 시간적 중복성을 제거하기 위해 연속되는 픽쳐들 간의 움직임 예측이 이용된다. 시간적 중복성을 검출하기 위해서, 현재 블록의 움직임을 예측하기 위하여 복수개의 참조 픽쳐들이 검사되고, 예측 블록을 생성하기 위하여 움직임 정보를 이용하여 움직임 보상이 수행된다. 움직임 정보는 하나 이상의 참조 픽쳐 인덱스들과 하나 이상의 움직임 벡터들을 포함한다. 움직임 벡터는 인접 움직임 벡터들을 이용하여 예측 부호화되고, 참조 픽쳐 인덱스들은 인접 참조 픽쳐 인덱스들을 이용하지 않고 부호화된다.
그러나, 다양한 사이즈를 이용해 인터 예측이 수행되면, 현재 블록의 움직임 정보와 하나 이상의 인접 블록들의 움직임 정보 사이의 연관성이 증가하게 된다. 또한, 현재 블록의 움직임이 인접 블록들 중의 하나의 움직임 정보들과 동일한 경우에는 인접 블록들의 움직임 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보들을 예측 부호화하는 것이 더 효과적이다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은 예측 유닛의 사이즈 및 파티션 인덱스에 기초하여 공간 머지 후보자들을 유도하고, 시간 머지 후보자를 유도하여 움직임 정보를 부호화하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 영상 복호화 방법은 이용 가능한 공간 머지 후보자들과 시간 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하여 움직임 정보를 복원하고, 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 양자화 블록을 역양자화하고 역변환하여 잔차 블록을 생성하고, 잔차 블록과 예측 블록을 이용하여 복원 블록을 생성한다. 현재 블록이 비대칭 분할에 의해 분할된 코딩 유닛의 두번째 예측 유닛이면, 상기 코딩 유닛의 첫번째 예측 유닛은 이용 가능하지 않은 공간 머지 후보자로 설정된다.
본 발명에 따른 방법에서는 이용 가능한 공간 머지 후보자들과 시간 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하여 움직임 정보를 복원하고, 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하고, 양자화 블록을 역양자화하고 역변환하여 잔차 블록을 생성하고, 잔차 블록과 예측 블록을 이용하여 복원 블록을 생성한다. 현재 블록이 비대칭 분할에 의해 분할된 코딩 유닛의 두번째 예측 유닛이면, 상기 코딩 유닛의 첫번째 예측 유닛은 이용 가능하지 않은 공간 머지 후보자로 설정된다. 따라서, 이용 가능하지 않은 머지 후보자를 배제하고 새로운 머지 후보자들을 머지 후보자에 추가하여 움직임 정보의 부호화 효율이 향상된다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 데이터를 부호화하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 3은 본 발명에 따른 머지 모드에서의 움직임 정보를 부호화하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 4는 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 개념적인 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 또 다른 개념적인 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 또 다른 개념적인 블록도이다.
도 8은 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 또 다른 개념적인 블록도이다.
도 9는 본 발명에 따른 시간 머지 후보자 블록의 위치를 설명하는 개념도이다.
도 10은 본 발명에 따른 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 11은 본 발명에 따른 인터 예측 모드에서의 영상을 복호화하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 12는 본 발명에 따른 머지 모드에서의 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하는 순서도이다.
도 13은 본 발명에 따른 인터 예측 모드에서의 잔차 블록을 생성하는 과정을 설명하는 순서도이다.
도 14는 본 발명에 따른 양자화 파라미터를 유도하는 방법을 설명하는 순서도이다.
이하, 본 발명의 여러가지 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 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.
본 발명에 따른 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치는 개인 컴퓨터, 개인 이동 단말기, 이동 멀티미디어 재생기, 스마트폰 또는 무선 통신 터미널 등과 같이 사용자 터미널일 수 있다. 상기 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치는 다양한 기기와 통신하는 통신 유닛과 영상을 부호화 또는 복호화하기 위하여 다양한 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리를 구비한다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(100)를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 인트라 예측부(120), 인터 예측부(130), 변환부(140), 양자화부(150), 스캐닝부(160), 엔트로피 부호화부(170), 역양자화/역변환부(180), 후처리부(190) 및 픽쳐 저장부(195)를 포함한다.
픽쳐 분할부(110)는 픽쳐 또는 슬라이스를 복수개의 LCU(Largest Coding Unit)들로 분할하고, 상기 각각의 LCU를 하나 이상의 코딩 유닛으로 분할한다. LCU의 사이즈는 32x32, 64x64 또는 128x128일 수 있다. 픽쳐 분할부(110)는 각 코딩 유닛의 예측 모드 및 분할 모드(partitioning mode)를 결정한다.
하나의 LCU는 하나 또는 복수개의 코딩 유닛(coidng unit)을 포함한다. 상기 LCU는 분할 구조를 나타내기 위해 재귀적 쿼드 트리 구조(recursive quadtree structure)를 갖는다. 코딩 유닛의 최대 사이즈 및 최소 사이즈를 나타내는 정보가 시퀀스 파라미터 셋(sequence parameter set)에 포함된다. 상기 분할 구조는 하나 또는 복수개의 분할 코딩 유닛 플래그(split_cu_flag)들을 이용하여 특정된다. 코딩 유닛은 2Nx2N의 사이즈를 갖는다. LCU의 사이즈가 64x64이고, 최소 코딩 유닛(SCU:smallest coding unit)이 8x8이면, 코딩 유닛은 64x64, 32x32, 16x16 또는 8x8일 수 있다.
코딩 유닛은 하나 또는 복수개의 예측 유닛(prediction unit)을 포함한다. 인트라 예측에서는 상기 예측 유닛의 사이즈는 2Nx2N 또는 NxN이다. 인터 예측에서는 상기 예측 유닛의 사이즈가 상기 분할 모드에 의해 특정된다. 코딩 유닛이 대칭으로 분할되면, 분할 모드는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 중의 하나이다. 코딩 유닛이 비대칭으로 분할되면, 분할 모드는 2NxnU, 2NxnD, nLx2N 및 nRx2N 중의 하나이다. 하드웨어의 복잡도를 줄이기 위해 코딩 유닛의 사이즈에 치고하여 분할 모드들이 허용된다. 코딩 유닛이 최소 사이즈를 가지면, 비대칭 분할이 허용되지 않을 수 있다. 또한, 코딩 유닛이 최소 사이즈를 가지면, NxN 분할모드가 허용되지 않을 수 있다.
코딩 유닛은 하나 또는 복수개의 변환 유닛(transform unit)을 포함한다. 변환 유닛은 분할 구조를 나타내기 위해 재귀적 쿼드 트리 구조(recursive quadtree structure)를 갖는다. 분할 구조는 하나 또는 복수개의 분할 변환 유닛 플래그(split_tu_flag)들에 의해 표현된다. 변환 유닛의 최대 사이즈 및 최소 사이즈를 나타내는 파라미터가 시퀀스 파라미터 셋에 포함된다.
인트라 예측부(120)는 현재 예측 유닛의 인트라 예측모드를 결정하고, 상기 인트라 예측 모드를 이용하여 예측 블록을 생성한다.
인터 예측부(130)는 픽쳐 저장부(195)에 저장되어 있는 하나 이상의 참조 픽쳐들을 이용하여 현재 예측 유닛의 움직임 정보들을 결정하고, 상기 예측 유닛의 예측 블록을 생성한다. 상기 움직임 정보들은 참조 픽쳐들을 나타내는 하나 이상의 참조 픽쳐 인덱스들과 하나 이상의 움직임 벡터들을 포함한다.
변환부(140)는 잔차 블록을 변환하여 변환 블록을 생성한다. 상기 잔차 블록은 변환 유닛의 사이즈를 갖는다. 예측 유닛이 변환 유닛보다 크면, 현재 블록과 예측 블록 사이의 잔차 신호들은 복수개의 잔차 블록으로 분할된다.
양자화부(150)는 상기 변환 블록을 양자화하기 위한 양자화 파라미터를 결정한다. 양자화 파라미터는 양자화 스텝 사이즈를 의미한다. 양자화 파라미터는 양자화 유닛마다 결정된다. 양자화 유닛의 사이즈는 변경될 수 있고 코딩 유닛의 허용 가능한 사이즈들 중 하나이다. 코딩 유닛의 사이즈가 최소 사이즈보다 크거나 같으면, 상기 코딩 유닛은 양자화 유닛이 된다. 복수개의 코딩 유닛이 최소 사이즈의 양자화 유닛에 포함될 수도 있다. 양자화 유닛의 최소 사이즈는 픽쳐마다 결정되고, 양자화 유닛의 최소 사이즈를 특정하는 파라미터는 픽쳐 파라미터 셋(picture parameter set)에 포함된다.
양자화부(150)는 양자화 파라미터 예측자를 생성하고, 양자화 파라미터로부터 양자화 파라미터 예측자를 빼서 차분 양자화 파라미터를 생성한다. 상기 차분 양자화 파라미터는 부호화된다.
상기 양자화 파라미터 예측자는 인접 코딩 유닛들의 양자화 파라미터들 및 이전 코딩 유닛의 양자화 파라미터를 이용하여 다음과 같이 생성된다.
좌측 양자화 파라미터, 상측 양자화 파라미터 및 이전 양자화 파라미터가 상기 순서대로 검색된다. 적어도 2개의 양자화 파라미터들이 이용가능한 경우, 상기 순서로 검색되는 처음 2개의 이용 가능한 양자화 파라미터의 평균값을 양자화 파라미터 예측자로 설정하고, 하나의 양자화 파라미터만이 이용 가능한 경우에는 상기 이용 가능한 양자화 파라미터가 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 즉, 상기 상측 및 좌측 양자화 파라미터들이 이용 가능하면, 상기 상측 및 좌측 양자화 파라미터들의 평균값이 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 상측 및 좌측 양자화 파라미터들 중 하나만이 이용 가능하면, 상기 이용 가능한 양자화 파라미터와 상기 이전 파라미터의 평균값이 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 상측 및 좌측 양자화 파라미터들이 모두 이용 가능하지 않으면, 상기 이전 양자화 파라미터가 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 평균값은 반올림한 값이다.
상기 차분 양자화 파라미터는 이진화 과정을 통해서 상기 차분 양자화 파라미터의 절대값을 나타내는 빈들과 상기 차분 양자화 파라미터의 부호를 나타내는 빈으로 변환되고, 상기 빈들은 산술 부호화된다. dQP의 절대값이 0이면 부호를 나타내는 빈은 생략될 수 있다. 트렁케이티드 유너리(truncated unary) 방식이 상기 절대값의 이진화 표현에 사용된다.
양자화부(150)는 양자화 매트릭스 및 양자화 파라미터를 이용하여 변환 블록을 양자화하여 양자화 블록을 생성한다. 양자화 블록은 역양자화/역변환부(180)로 제공된다.
스캐닝부(160)는 양자화 블록에 스캔 패턴을 적용한다.
인터 예측에서는 엔트로피 부호화를 위해 CABAC이 사용되면 대각선 스캔이 스캔 패턴으로 사용된다. 양자화 블록의 양자화 계수들은 양자화 계수 성분들로 분리된다. 상기 양자화 계수 성분들은 중요 플래그들(significant flags), 계수 부호들(coefficient signs) 및 계수 레벨들(coefficient levels)이다. 대각선 스캔이 상기 계수 성분들 각각에 적용된다. 중요 플래그는 대응하는 양자화 계수가 0인지 아닌지를 나타낸다. 계수 부호는 0이 아닌 양자화 계수의 부호를 나타낸다. 계수 레벨은 0이 아닌 양자화 계수의 절대값을 나타낸다.
변환 유닛의 사이즈가 미리 정해진 사이즈보다 크면, 상기 양자화 블록은 복수개의 서브셋들로 분할되고, 대각선 스캔이 각 서브셋에 적용된다. 각 서브셋의 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들이 상기 대각선 스캔에 따라 각각 스캔된다. 상기 미리 정해진 사이즈는 4x4이다. 상기 서브셋은 16개의 변환 계수를 포함하는 4x4 블록이다.
서브셋들을 스캔하기 위한 스캔 패턴은 상기 각 서브셋의 양자화된 변환 계수들을 스캔하기 위한 스캔 패턴과 동일하다. 각 서브셋의 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들은 역방향으로 스캔된다. 상기 서브셋들도 역방향으로 스캔된다.
0이 아닌 마지막 계수 위치를 나타내는 파라미터가 부호화되어 복호기로 전송된다. 상기 파라미터는 양자화 블록 내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타낸다. 넌제로 서브셋 플래그들(non-zero subset flags)이 첫번째 서브셋 및 마지막 서브셋 이외의 서브셋들에 대해 정의되고 복호기 측으로 전송된다. 상기 첫번째 서브셋은 DC 계수를 포함한다. 상기 마지막 서브셋은 0이 아닌 마지막 양자화 계수를 포함한다. 상기 넌제로 서브셋은 서브셋이 0이 아닌 계수를 포함하는지를 나타낸다.
엔트로피 부호화부(170)는 스캐닝부(160)로부터 수신되는 스캔된 계수 성분, 인트라 예측부(120)로부터 수신되는 인트라 예측 정보, 인터 예측부(130)로부터 수신되는 움직임 정보 등을 엔트로피 부호화한다.
역양자화/역변환부(180)는 양자화 블록의 양자화된 변환 계수들을 역양자화하고, 역양자화 블록을 역변환하여 잔차 블록을 생성한다.
후처리부(190)는 복원된 픽쳐에서 발생하는 블록킹 아티펙트를 제거하기 위한 디블록킹 필터링 과정을 수행한다.
픽쳐 저장부(195)는 후처리부(190)로부터 후처리된 영상을 수신하고, 픽쳐 단위로 상기 영상을 저장한다. 픽쳐는 프레임 또는 필드일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 데이터를 부호화하는 방법을 설명하는 순서도이다.
현재 블록의 움직임 정보가 결정된다(S110). 현재 블록은 예측 유닛이다. 현재 블록의 사이즈는 코딩 유닛의 사이즈 및 분할 모드에 의해 결정된다.
움직임 정보는 예측 타입에 따라 달라진다. 예측 타입이 단방향 예측이면, 상기 움직임 정보는 참조 리스트 0의 픽쳐를 특정하는 참조 인덱스와 하나의 움직임 벡터를 포함한다. 예측 타입이 양방향 예측이면, 상기 움직임 정보는 참조 리스트 0의 픽쳐 및 참조 리스트 1의 픽쳐를 특정하는 2개의 참조 인덱스와 리스트 0 움직임 벡터 및 리스트 1 움직임 벡터를 포함한다.
상기 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록이 생성된다(S120). 움직임 벡터가 화소 위치를 가리키면, 상기 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 픽쳐의 블록을 복사하여 예측 블록을 생성한다. 상기 움직임 벡터가 서브 화소 위치를 가리키면, 예측 블록은 참조 픽쳐의 화소들을 보간하여 생성된다.
상기 현재 블록과 예측 블록을 이용하여 잔차 블록이 생성된다(S130).
잔차 블록은 변환 유닛과 동일한 사이즈를 갖는다. 예측 유닛이 변환 유닛보다 크면, 현재 블록과 예측 블록 사이의 잔차 신호들은 복수개의 잔차 블록들로 나뉜다.
상기 잔차 블록이 부호화된다(S140). 잔차 블록은 도 1의 변환부(140), 양자화부(150), 스캐닝부(160) 및 엔트로피 부호화부(170)에 의해 부호화된다.
상기 움직임 정보가 부호화된다(S150). 움직임 정보는 현재 블록의 공간 후보자들과 시간 후보자를 이용하여 예측 부호화될 수 있다. 움직임 정보는 스킵 모드, 머지 모드 또는 AMVP 모드로 부호화된다. 스킵 모드에서는 예측 유닛이 코딩 유닛의 사이즈를 갖고, 움직임 정보들은 머지 모드에서와 동일한 방법으로 부호화된다. 머지 모드에서는, 현재 예측 유닛의 움직임 정보가 후보자들 중 하나의 움직임 정보와 동일하다. AMVP 모드에서는 움직임 정보들 중 움직임 벡터가 하나 이상의 움직임 벡터 후보자들을 이용하여 예측 부호화된다.
도 3은 본 발명에 따른 머지 모드에서의 움직임 정보를 부호화하는 방법을 설명하느 순서도이다.
공간 머지 후보자들이 유도된다(S210). 도 4는 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치들을 설명하는 개념도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 머지 후보자 블록은 현재 블록의 이용 가능한 좌측 블록(블록 A), 이용 가능한 상측 블록(블록 B), 이용 가능한 우상측 블록(블록 C) 또는 이용 가능한 좌하측 블록(블록 D)이다. 상기 블록들은 예측 블록들이다. 블록 A, B, C 및 D 중에서 적어도 하나가 이용 가능하지 않으면, 이용 가능한 좌상측 블록(블록 E)이 머지 후보자로 설정된다. 이용 가능한 머지 후보자 블록 N의 움직임 정보가 공간 머지 후보자 N으로 설정된다. N은 A, B, C, D 또는 E이다.
공간 머지 후보자는 현재 블록의 형태 및 위치에 따라서 이용가능하지 않은 것으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 코딩 유닛이 비대칭 분할에 의해 2개의 예측 유닛들(블록 P0 및 블록 P1)로 분할되면, 블록 P0이 움직임 정보와 블록 P1의 움직임 정보가 동일하지 않을 가능성이 높다. 따라서, 현재 블록이 비대칭 블록 P1이면, 도 5 내지 8에 도시된 바와 같이, 블록 P0를 이용가능하지 않은 것으로 설정된다.
도 5는 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 개념적인 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 코딩 유닛은 2개의 비대칭 예측 블록 P0 및 예측 블록 P1으로 분할되고, 상기 분할 모드는 nLx2N 모드이다. 블록 P0의 사이즈는 hNx2N이고, 블록 P1의 사이즈는 (2-h)Nx2N이다. h의 값은 1/2이다. 현재 블록은 블록 P1이다. 블록들 A, B, C, D 및 E가 공간 머지 후보자 블록들이다. 블록 P0는 공간 머지 후보자 블록 A이다.
본 발명에서는, 상기 공간 머지 후보자 블록 A를 이용가능하지 않은 것으로 설정하여 머지 후보자 리스트에 기재되지 않도록 한다. 또한, 상기 공간 머지 후보자 블록 A와 동일한 움직임 정보를 가지는 상기 공간 머지 후보자 블록 B, C, D 또는 E는 이용가능하지 않은 것으로 설정된다.
도 6은 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 또 다른 개념적인 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 코딩 유닛은 2개의 비대칭 예측 블록 P0 및 예측 블록 P1으로 분할되고, 상기 분할 모드는 nRx2N 모드이다. 블록 P0의 사이즈는 (2-h)Nx2N이고, 블록 P1의 사이즈는 hNx2N이다. h의 값은 1/2이다. 현재 블록은 블록 P1이다. 블록들 A, B, C, D 및 E가 공간 머지 후보자 블록들이다. 블록 P0는 공간 머지 후보자 블록 A이다.
본 발명에서는, 상기 공간 머지 후보자 블록 A를 이용가능하지 않은 것으로 설정하여 머지 후보자 리스트에 기재되지 않도록 한다. 또한, 상기 공간 머지 후보자 블록 A와 동일한 움직임 정보를 가지는 상기 공간 머지 후보자 블록 B, C, D 또는 E는 이용가능하지 않은 것으로 설정된다.
도 7은 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 또 다른 개념적인 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 코딩 유닛은 2개의 비대칭 예측 블록 P0 및 예측 블록 P1으로 분할되고, 상기 분할 모드는 2NxnU 모드이다. 블록 P0의 사이즈는 2NxhN이고, 블록 P1의 사이즈는 2Nx(2-h)N이다. h의 값은 1/2이다. 현재 블록은 블록 P1이다. 블록들 A, B, C, D 및 E가 공간 머지 후보자 블록들이다. 블록 P0는 공간 머지 후보자 블록 B이다.
본 발명에서는, 상기 공간 머지 후보자 블록 B를 이용가능하지 않은 것으로 설정하여 머지 후보자 리스트에 기재되지 않도록 한다. 또한, 상기 공간 머지 후보자 블록 B와 동일한 움직임 정보를 가지는 상기 공간 머지 후보자 블록 C, D 또는 E는 이용가능하지 않은 것으로 설정된다.
도 8은 본 발명에 따른 공간 머지 후보자 블록들의 위치를 설명하는 또 다른 개념적인 블록도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 코딩 유닛은 2개의 비대칭 예측 블록 P0 및 예측 블록 P1으로 분할되고, 상기 분할 모드는 2NxnD 모드이다. 블록 P0의 사이즈는 2Nx(2-h)N이고, 블록 P1의 사이즈는 2NxhN이다. h의 값은 1/2이다. 현재 블록은 블록 P1이다. 블록들 A, B, C, D 및 E가 공간 머지 후보자 블록들이다. 블록 P0는 공간 머지 후보자 블록 B이다.
본 발명에서는, 상기 공간 머지 후보자 블록 B를 이용가능하지 않은 것으로 설정하여 머지 후보자 리스트에 기재되지 않도록 한다. 또한, 상기 공간 머지 후보자 블록 B와 동일한 움직임 정보를 가지는 상기 공간 머지 후보자 블록 C, D 또는 E는 이용가능하지 않은 것으로 설정된다.
또한, 공간 머지 후보자 블록이 머지 영역에 기초하여 이용가능하지 않은 것으로 설정될 수도 있다. 현재 블록과 공간 머지 후보자 블록이 동일 머지 영역에 포함되면, 상기 공간 머지 후보자 블록이 이용 가능하지 않은 것으로 설정된다. 머지 영역은 움직임 예측이 행해지는 영역 단위이고, 상기 머지 영역을 특정하는 정보는 비트스트림에 포함된다.
시간 머지 후보자가 유도된다(S220). 시간 머지 후보자는 참조 픽쳐 인덱스와 움직임 벡터를 포함한다.
시간 머지 후보자의 참조 픽쳐 인덱스는 인접 블록들의 하나 이상의 참조 픽쳐 인덱스들을 이용하여 유도될 수 있다. 예를 들어, 좌측 인접 블록, 상측 인접 블록 및 코너 인접 블록의 참조 픽쳐 인덱스들 중 하나가 시간 머지 후보자의 참조 픽쳐 인덱스로 설정된다. 코너 인접 블록은 우상측 인접 블록, 좌하측 인접 블록 및 좌상측 인접 블록 중 하나이다. 또는 복잡도 감소를 위해 시간 머지 후보자의 참조 픽쳐 인덱스를 0으로 설정할 수 있다.
시간 머지 후보자의 움직임 벡터는 다음과 같이 유도된다.
먼저, 시간 머지 후보자 픽쳐가 결정된다. 시간 머지 후보자 픽쳐는 시간 머지 후보자 블록을 포함한다. 슬라이스 내에서 하나의 머지 후보자 픽쳐가 사용된다. 시간 머지 후보자 픽쳐의 참조 픽쳐 인덱스는 0으로 설정될 수도 있다.
현재 슬라이스가 P 슬라이스이면, 참조 픽쳐 리스트 0의 참조 픽쳐들 중 하나가 시간 머지 후보자 픽쳐로 설정된다. 현재 슬라이스가 B 슬라이스이면, 참조 픽쳐 리스트 0과 1의 참조픽쳐들 중 하나가 시간 머지 후보자 픽쳐로 설정된다. 현재 슬라이스가 B 슬라이스이면, 시간 머지 후보자 픽쳐가 참조 픽쳐 리스트 0에 속하는지 1에 속하는지를 나타내는 리스트 지시자가 슬라이스 헤더에 포함된다. 시간 머지 후보자 픽쳐를 특정하는 참조 픽쳐 인덱스가 슬라이스 헤더에 포함될 수 있다.
다음으로, 시간 머지 후보자 블록이 결정된다. 시간 머지 후보자 블록은 제1 후보자 블록 및 제2 후보자 브록 중 하나일 수 있다. 제1 후보자 블록이 이용 가능하면, 제1 후보자 블록이 시간 머지 후보자 블록으로 설정된다. 제1 후보자 블록이 이용 가능하지 않으면, 제2 후보자 블록이 시간 머지 후보자 블록으로 설정된다. 제2 후보자 블록이 이용 가능하지 않으면, 시간 후보자 블록은 이용 가능하지 않은 것으로 설정된다.
도 9는 본 발명에 따른 시간 머지 후보자 블록의 위치를 설명하는 개념도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 머지 후보자 블록은 블록 C의 우하측 코너 블록(블록 H)이다. 블록 C는 현재 블록과 동일 사이즈를 갖고 동일 위치에 존재하고, 상기 시간 머지 후보자 픽쳐에 위치한다. 제2 머지 후보자 블록은 블록 C의 센터의 우하측 화소를 포함하는 블록이다.
시간 머지 후보자 블록이 결정되면, 시간 머지 후보자 블록의 움직임 벡터가 상기 시간 머지 후보자의 움직임 벡터로 설정된다.
머지 후보자 리스트가 구성된다(S230). 이용 가능한 공간 후보자 및 시간 후보자들이 미리 정해진 순서로 리스트된다. 공간 머지 후보자들은 A, B, C, D 및 E의 순서로 4개까지 포함될 수 있다. 시간 머지 후보자는 B와 C 사이 또는 공간 후보자들 뒤에 위치할 수 있다.
하나 이상의 머지 후보자들이 생성되어야 하는지를 판단한다(S240). 상기 결정은 상기 머지 후보자 리스트 상의 머지 후보자들이 수와 미리 정해진 수를 비교하여 수행된다. 상기 미리 정해진 수는 픽쳐 또는 슬라이스마다 결정될 수 있다.
머지 후보자 리스트 상의 머지 후보자들의 수가 상기 미리 정해진 수보다 작으면, 하나 이상의 머지 후보자들이 생성된다(S250). 생성된 머지 후보자들은 마지막 위치의 머지 후보자 다음에 위치한다.
이용 가능한 머지 후보자들의 수가 2보다 크거나 같고, 이들 중 하나가 리스트 0 움직임 정보를 갖고, 다른 하나가 리스트 1 움직임 정보를 가지면, 리스트 0 움직임 정보와 리스트 1 움직임 정보를 결합하여 머지 후보자들을 생성할 수 잇다. 복수개의 조합이 존재하면, 복수개의 후보자들이 생성될 수 있다.
하나 이상의 제로 머지 후보자들이 리스트에 추가될 수도 있다. 슬라이스 타입이 P이면 상기 제로 머지 후보자들은 리스트 0 움직임 정보만을 갖는다. 슬라이스 타입이 B이면, 상기 제로 머지 후보자들은 리스트 0 움직임 정보와 리스트 1 움직임 정보를 갖는다.
상기 머지 후보자 리스트의 머지 후보자들 중에서 머지 예측자가 선택되고, 상기 머지 예측자를 특정하는 머지 인덱스가 부호화된다(S260).
도 10은 본 발명에 따른 영상 복호화 장치(200)를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역스캐닝부(220), 역양자화부(230), 역변환부(240), 인트라 예측부(250) 및 인터 예측부(260), 후처리부(270), 픽쳐 저장부(280) 및 가산부(290)를 포함한다.
엔트로피 복호화부(210)는 CABAD(context-adaptive binary arithmetic decoding) 방법을 이용하여 수신된 비트 스트림에서 인트라 예측 정보, 인터 예측 정보 및 양자화 계수 성분들을 추출한다.
역스캐닝부(220)는 역스캔 패턴을 양자화 계수 성분들에 적용하여 양자화 블록을 생성한다. 인터 예측에서는 역스캔 패턴이 대각선 스캔이다. 양자화 계수 성분들은 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들을 포함한다.
변환 유닛의 사이즈가 미리 정해진 사이즈보다 크면, 서브셋 단위로 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들이 상기 대각선 스캔에 따라 각각 역스캔되어 서브셋들을 생성하고, 상기 서브셋들이 상기 대각선 스캔에 따라 역스캔되어 양자화 블록을 생성한다. 상기 미리 정해진 사이즈는 4x4이다. 상기 서브셋은 16개의 변환 계수를 포함하는 4x4 블록이다. 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들은 역방향으로 스캔된다. 상기 서브셋들도 역방향으로 스캔된다.
0이 아닌 마지막 계수 위치를 나타내는 파라미터 및 넌제로 서브셋 플래그들이 비트스트림으로부터 추출된다. 부호화된 서브셋의 수가 상기 0이 아닌 마지막 계수 위치에 기초하여 결정된다. 넌제로 서브셋 플래그는 대응 서브셋이 적어도 하나의 0이 아닌 계수를 갖는지 여부를 결정하는데 이용된다. 넌제로 서브셋 플래그가 1이면, 서브셋이 대각선 스캔을 이용하여 생성된다 . 첫번째 및 마지막 서브셋도 상기 역스캔 패턴을 사용하여 생성된다.
역양자화부(230)는 엔트로피 복호화부(201)로부터 차분 양자화 파라미터를 수신하고, 코딩 유닛의 양자화 파라미터 예측자를 생성한다. 양자화 파라미터 예측자는 도 1의 양자화부(150)에 의한 동작과 동일한 과정을 통해 생성된다. 그리고, 상기 차분 양자화 파라미터와 상기 양자화 파라미터 예측자를 더하여 현재 코딩 유닛의 양자화 파라미터를 생성한다. 현재 코딩 유닛의 차분 양자화 파라미터가 부호기로부터 수신되지 않으면, 상기 차분 양자화 파라미터는 0으로 설정된다.
역양자화부(230)는 양자화 블록을 역양자화한다.
역변환부(240)는 상기 역양자된 블록을 역변환하여 잔차 블록을 복원한다. 역변환 타입은 예측 모드 및 변환 유닛의 사이즈에 따라 결정된다. 역 변환 타입은 DCT 기반 정수 변환 또는 DST 기반 정수 변환이다. 인터 예측에서는 DCT 기반 정수 변환이 사용된다.
인트라 예측부(250)는 수신된 인트라 예측 정보를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복원하고, 상기 복원된 인트라 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다.
인터 예측부(260)는 수신된 인터 예측 정보를 이용하여 현재 예측 유닛의 움직임 정보를 복원하고, 상기 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성한다.
후처리부(270)는 도 1의 후처리부(180)과 동일하게 동작한다.
픽쳐 저장부(280)는 후처리부(270)로부터 후처리된 영상을 수신하고, 픽쳐 단위로 상기 영상을 저장한다. 픽쳐는 프레임 또는 필드일 수 있다.
가산부(290)는 복원된 잔차 블록과 예측 블록을 더하여 복원 블록을 생성한다.
도 11은 본 발명에 따른 인터 예측 모드에서의 영상 복호화 방법을 설명하는 순서도이다.
현재 블록의 움직임 정보가 유도된다(S310). 현재 블록은 예측 유닛이다. 현재 블록의 사이즈는 코딩 유닛의 사이즈 및 분할 모드에 따라 결정된다.
움직임 정보는 예측 타입에 따라 달라진다. 예측 타입이 단방향 예측이면, 상기 움직임 정보는 참조 리스트 0의 픽쳐를 특정하는 참조 인덱스와 하나의 움직임 벡터를 포함한다. 예측 타입이 양방향 예측이면, 상기 움직임 정보는 참조 리스트 0의 픽쳐 및 참조 리스트 1의 픽쳐를 특정하는 2개의 참조 인덱스와 리스트 0 움직임 벡터 및 리스트 1 움직임 벡터를 포함한다.
*움직임 정보는 부호화 모드에 따라 적응적으로 복호화된다. 움직임 정보의 부호화 모드는 스킵 플래그와 머지 플래그에 의해 결정된다. 스킵 플래그가 1이면, 머지 플래그가 존재하지 않고 부호화 모드는 스킵 모드이다. 스킵 플래그가 0이고 머지 플래그가 1이면, 부호화 모드는 머지 모드이다. 스킵 플래그 및 머지 플래그가 0이면, 부호화 모드는 AMVP 모드이다.
상기 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록이 생성된다(S320).
움직임 벡터가 화소 위치를 가리키면, 예측 블록은 상기 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 픽쳐의 블록을 복사하여 생성된다. 움직임 벡터가 서브 화소 위치를 가리키면, 예측 블록은 참조 픽쳐의 화소들을 보간하여 생성된다.
잔차 블록이 생성된다(S330). 잔차 블록은 도 10의 엔트로피 복호화부(210), 역스캐닝부(220), 역양자화부(230) 및 역변환부(240)에 의해 생성된다.
상기 예측 블록과 잔차 블록을 이용하여 복원 블록이 생성된다(S340).
예측 블록은 예측 유닛과 동일한 사이즈를 갖고, 잔차 블록은 변환 유닛과 동일한 사이즈를 갖는다. 따라서, 동일 사이즈의 잔차 신호와 예측 신호가 더해져서 복원 신호들이 생성된다.
도 12는 본 발명에 따른 머지 모드에서의 움직임 정보를 유도하는 방법을 설명하는 순서도이다.
머지 인덱스가 비트스트림으로부터 추출된다(S410). 머지 인덱스가 존재하지 않으면, 머지 후보자들의 수는 1로 설정된다.
공간 머지 후보자들이 유도된다(S420). 이용 가능한 공간 머지 후보자들은 도 3의 S210에 기술된 내용과 동일하다.
시간 머지 후보자가 유도된다(S430). 시간 머지 후보자는 참조픽쳐 인덱스와 움직임 벡터를 포함한다. 시간 머지 후보자의 참조픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터는 도 3의 S220에 도시된 바와 동일하다.
머지 후보자 리스트가 구축된다(S440). 머지 후보자 리스트는 도 3의 S230에서와 동일하게 구축된다.
하나 이상의 머지 후보자가 생성되는지를 결정한다(S450). 상기 결정은 머지 후보자 리스트 상의 머지 후보자들의 수와 미리 정해진 수를 비교하여 행해진다. 미리 정해진 수는 픽쳐 또는 슬라이스마다 결정된다.
머지 후보자 리스트 상의 머지 후보자들의 수가 상기 미리 정해진 수보다 작으면, 하나 이상의 머지 후보자들이 생성된다(S460). 생성된 머지 후보자는 이용 가능한 마지막 머지 후보자의 뒤에 위치하게 된다. 머지 후보자는 도 3의 S250에 기술된 것과 동일한 방법으로 생성된다.
머지 인덱스에 의해 특정되는 머지 후보자를 현재 블록의 움직임 정보로 설정한다(S470).
도 13은 본 발명에 따른 인터 예측 모드에서의 잔차 블록을 생성하는 과정을 설명하는 순서도이다.
양자화 계수 성분들이 엔트로피 복호화되어 생성된다(S510).
양자화 블록은 대각선 스캔에 따라서 상기 양자화 계수 성분들을 역스캔하여 생성한다(S520). 양자화 계수 성분들은 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들을 포함한다.
변환 유닛의 사이즈가 미리 정해진 사이즈보다 크면, 대각선 스캔에 따라서 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들이 서브셋 단위로 역스캔되어 서브셋들을 생성하고, 상기 서브셀들은 대각선 스캔에 따라서 역스캔되어 양자화 블록을 생성한다. 상기 미리 정해진 사이즈는 서브셋의 사이즈와 동일한다. 서브셋은 16개의 계수를 포함하는 4x4 블록이다. 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들은 역방향으로 역스캔된다. 서브셋들도 역방향으로 역스캔된다.
0이 아닌 양자화 계수의 위치를 나타내는 파라미터 및 넌제로 서브셋 플래그들이 비트스트림으로부터 추출된다. 부호화된 서브셋의 수는 상기 0이 아닌 계수 의 위치에 기초하여 결정된다. 넌제로 서브셋 플래그는 대응 서브셋이 0이 아닌 계수를 적어도 하나 포함하는지를 결정하기 위해 사용된다. 넌제로 서브셋 플래그가 1이면, 서브셋은 대각선 스캔을 사용하여 생성된다. 처음 및 마지막 서브셋은 역스캔 패턴을 이용하여 생성된다.
역양자화 매트릭스 및 양자화 파라미터를 이용하여 양자화 블록이 역양자화된다(S530).
도 14는 본 발명에 따른 양자화 파라미터를 유도하는 방법을 설명하는 순서도이다.
양자화 유닛의 최소 사이즈가 결정된다(S531). 상기 최소 사이즈를 특정하는 파라미터(cu_qp_delta_enabled_info)가 PPS로부터 추출되고, 양자화 유닛의 최소 사이즈는 다음과 같이 유도된다.
Log2(MinQUSize) = Log2(MaxCUSize)-cu_qp_deltal_enabled_info
MinQUSize는 양자화 유닛의 최소 사이즈이다. MaxCUSize는 LCU의 사이즈이다. cu_qp_delta_enabled_info는 픽쳐 파라미터 셋으로부터 추출된다.
현재 코딩 유닛의 차분 양자화 파라미터(dQP)가 복원된다(S532). 차분 양자화 파라미터는 양자화 유닛마다 포함된다. 따라서, 현재 코딩 유닛의 사이즈가 상기 최소 사이즈보다 크거나 같으면, 현재 코딩 유닛에 대해 차분 양자화 파라미터가 복원된다. 차분 양자화 파라미터가 존재하지 않으면, 차분 양자화 파라미터는 0으로 설정된다. 복수개의 코딩 유닛이 하나의 양자화 유닛에 포함하면, 복호화 순서에서 0이 아닌 계수를 적어도 하나 갖는 최초의 코딩 유닛이 차분 양자화 파라미터를 포함한다.
상기 부호화된 차분 양자화 파라미터는 산술복호화되어 차분 양자화 파라미터의 절대값을 나타내는 빈 스트링과 차분 양자화 파라미터의 부호를 나타내는 빈이 생성된다. 상기 빈 스트링은 트렁케이티디 유너리(truncated unary) 방식으로 이진화된 빈 스트링이다. 상기 차분 양자화 파라미터의 절대값이 0이면, 상기 부호를 나타내는 빈은 존재하지 않는다. 상기 절대값을 나타내는 빈 스트링과 상기 부호를 나타내는 빈을 이용하여 상기 차분 양자화 파라미터가 유도된다.
현재 코딩 유닛의 상기 양자화 파라미터 예측자가 생성된다(S533). 상기 양자화 파라미터 예측자는 인접 코딩 유닛들의 양자화 파라미터들과 이전 코딩 유닛의 양자화 파라미터를 이용하여 생성된다.
좌측 양자화 파라미터, 상측 양자화 파라미터 및 이전 양자화 파라미터가 상기 순서대로 검색된다. 적어도 2개의 양자화 파라미터들이 이용가능한 경우, 상기 순서로 검색되는 처음 2개의 이용 가능한 양자화 파라미터의 평균값을 양자화 파라미터 예측자로 설정하고, 하나의 양자화 파라미터만이 이용 가능한 경우에는 상기 이용 가능한 양자화 파라미터가 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 즉, 상기 좌측 양자화 파라미터 및 상기 상측 양자화 파라미터가 모두 이용 가능하면, 상기 좌측 양자화 파라미터 및 상기 상측 양자화 파라미터의 평균값이 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 좌측 양자화 파라미터 및 상기 상측 양자화 파라미터 중에서 하나만이 이용 가능하면, 상기 이용 가능한 양자화 파라미터와 상기 이전 양자화 파라미터의 평균값이 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 좌측 양자화 파라미터 및 상기 상측 양자화 파라미터가 모두 이용 가능하지 않으면, 상기 이전 양자화 파라미터가 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다.
양자화 유닛이 복수개의 코딩 유닛을 포함하면, 복호화 순서상 첫번째 코딩 유닛의 양자화 파라미터 예측자가 생성되고, 상기 생성된 양자화 파라미터 예측자가 상기 양자화 유닛내의 모든 코딩 유닛들에 사용된다.
상기 차분 양자화 파라미터와 상기 양자화 파라미터 예측자를 이용하여 양자화 파라미터가 생성된다(S534).
상기 역양자화 블록을 역변환한여 잔차 블록을 생성한다(S540). 1차원의 수평 및 수직 역 DCT 기반 변환이 사용된다.
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.
130 : 인터 예측부

Claims (2)

  1. 영상 복호화 방법에 있어서,
    현재 블록의 이용 가능한 공간 머지 후보자들과 시간 머지 후보자를 이용하여 머지 후보자 리스트를 생성하고, 머지 인덱스와 머지 후보자 리스트를 이용하여 움직임 정보를 복원하는 단계;
    상기 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하는 단계;
    양자화 파라미터를 이용하여 양자화 블록을 역양자화하고 상기 역양자화 블록을 역변환하여 잔차 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 잔차 블록과 예측 블록을 이용하여 복원 블록을 생성하는 단계;를 포함하고,
    현재 블록이 비대칭 분할에 의해 분할된 코딩 유닛의 두번째 예측 유닛이면, 상기 코딩 유닛의 첫번째 예측 유닛은 이용 가능하지 않은 공간 머지 후보자로 설정되고,
    좌측 양자화 파라미터, 상측 양자화 파라미터 및 이전 양자화 파라미터 중 2개 이상이 이용 가능하면, 상기 양자화 파라미터는 미리 정해진 순서에 의해 결정되는 2개의 양자화 파라미터들의 평균과 차분 양자화 파라미터를 더하여 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 현재 블록의 사이즈는 (3/2)Nx2N이고, 상기 첫번째 예측 유닛의 사이즈는 (1/2)Nx2N인 것을 특징으로 하는 방법
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