KR20140087977A - 계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 부복호화장치 - Google Patents

계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 부복호화장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 적어도 한 개 이상의 계층(layer) (화질(quality), 공간(spatial), 시점(view))을 포함하는 구조의 영상 부호화 및 복호화에 관한 기술로, 상위계층을 부호화, 복호화 함에 있어서 한 개 이상의 참조계층을 이용하여 상위계층 신호를 예측하는 방법에 관한 기술이다. 보다 상세하게는 상위 계층의 부호화, 복호화 영상에 대한 움직임 예측 및 움직임 보상에 사용되는 참조영상 리스트를 생성함에 있어서, 하위계층들로 이루어진 참조계층의 복호화 영상을 포함하여 참조픽처 리스트를 생성 할 수 있다. 참조계층의 복호화 영상을 포함하여 참조픽처 리스트생성시 참조픽처 리스트내에서의 참조계층들의 복호화 영상의 위치 및 참조계층 복호화 영상간의 순서를 조정함에 의해 부호화 효율을 향상시키는 이점이 있다.

Description

계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 부복호화장치{Method and apparatus for image encoding and decoding using inter-prediction with multiple reference layers}
본 발명은 계층적 비디오 부호화에서 다중 참조 계층을 적용한 화면간 부호화/복호화 기술에 관한 것이다.
종래의 한 개 이상의 계층을 포함하는 구조의 영상 부호화 및 복호화에서는 동일한 슬라이드내의 블록들을 부호화하는 경우에 한 개 이상의 참조계층을 이용하여 부호화함에 있어서 부호화 효율을 고려한 효율적인 참조픽처 리스트 생성 및 관리가 이루어지지 못하는 문제를 가지고 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 한 개 이상의 참조계층을 포함한 참조픽처 리스트를 효율적으로 생성 및 관리하기 위한 방안을 제시하여 부호화 효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 계층적 비디오 부호화에서 다중 참조 계층을 적용한 화면간 부호화/복호화 방법 및 그 장치가 제공된다.
본 발명에 따르면, 상위 계층의 부호화, 복호화 영상에 움직임 예측 및 움직임 보상을 위한 참조 영상 리스트를 생성함에 있어, 한 개 이상의 참조계층을 포함하여 참조픽처 리스트를 생성할 수 있다. 참조계층의 복호화 영상을 포함하여 참조픽처 리스트생성시 참조픽처 리스트내에서의 참조계층들의 복호화 영상의 위치 및 참조계층 복호화 영상간의 순서를 조정함에 의해 부호화 효율을 향상시키는 이점이 있다.
도 1은 계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 부호화 방법 (HLS approach)을 나타내는 도면이다.
도 2 내지 도 24는 도 1의 방법을 설명하기 위한 실시예를 나타내는 도면이다.
도 25는 계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 복호화 방법 (HLS approach)을 나타내는 도면이다.
도 1은 계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 부호화 방법 (HLS approach)을 나타내는 도면이다. 도 2 내지 도 24는 도 1의 방법을 설명하기 위한 실시예를 나타내는 도면이다.
통상의 화면 간 예측 방법
화면간 예측은 현재 영상의 이전 영상 또는 이후 영상 중 적어도 하나를 참조픽처로 하고, 참조픽처를 기반으로 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다.
현재 블록의 예측에 이용되는 영상을 참조픽처(reference picture) 또는 참조 프레임(reference frame)이라고 한다.
참조픽처 내의 영역은 참조픽처를 지시하는 참조픽처 인덱스(refIdx) 및 움직임 벡터(motion vector) 등을 이용하여 나타낼 수 있다.
화면간 예측은 참조픽처 및 참조픽처 내에서 현재 블록에 대응하는 참조 블록을 선택해서, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
화면간 예측은 현재 블록과의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되도록 예측 블록을 생성할 수 있다.
참조픽처의 정보를 이용하기 위해, 현재 블록의 주변 블록들의 정보를 이용할 수 있다. 예컨대, 스킵(Skip)모드, 머지(merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)등을 통해, 주변 블록의 정보에 기반하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
스킵 모드의 경우에, 주변 블록의 정보를 그대로 현재 블록에 이용할 수 있다. 따라서 스킵 모드의 경우에, 부호화기는 현재 블록의 움직임 정보로서 어떤 블록의 움직임 정보를 이용할 것인지를 지시하는 정보 외에 레지듀얼 등과 같은 신택스 정보를 복호화기에 전송하지 않는다.
머지 모드의 경우에, 주변 블록의 움직임 정보를 그대로 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 부호화기는 머지 모드를 적용하는지에 관한 정보와 어떤 블록의 움직임 정보를 이용할지에 관한 정보, 레지듀얼 정보등을 복호화기에 전송할 수 있다. 복호화기는 예측 블록과 부호화기로부터 전송되는 레지듀얼을 더하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
AMVP의 경우에는 주변 블록들의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하고, (1) 어떤 주변 블록의 움직임 정보를 이용하는지에 관한 정보, (2) 현재 블록의 움직임 벡터와 예측된 움직임 벡터 사이의 차이, (3) 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 복호화기에 전송할 수 있다. 복호화기는 주변 블록의 움직임 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하고, 부호화기로부터 수신한 레지듀얼을 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 복호화기는 유도한 움직임 벡터와 부호화기로부터 수신한 참조 픽처 인덱스 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
화면간 예측의 경우, 복호화기는 현재 블록의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 등에 관한 정보를 부호화기로부터 수신한 스킵 플래그, 머지 플래그 등을 확인하고 이에 대응하여 유도할 수 있다.
예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 서로 다를 수 있다. 예컨대, PU단위로 예측모드가 정해져서 TU단위로 예측이 수행될 수도 있고, PU 단위로 예측 모드가 정해지고 TU 단위로 화면 내 예측이 수행될 수 도 있다.
[ E1 ] 현재 부호화 대상 영상이 참조 가능한 계층의 리스트를 구성하는 단계
비트스트림이 적어도 한가지 이상의 스케일러빌리티 (예를 들어, 공간, 화질, 시점 스케일러빌리티)를 지원하며 적어도 한 개 이상의 계층 구조를 사용하는 비디오 부호화 방법에 있어서 참조계층 리스트를 구성하는 단계임
현재 부호화 대상 계층의 하위계층들 가운데 현재 부호화 대상 계층이 부호화시 참조할 적어도 한 개 이상의 계층들로 참조계층 리스트를 구성할 수 있다.
[ E1 -1] 전체 비트스트림에서 현재 부호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층 리스트 를 구성하는 단계
현재 부호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조 가능한 참조계층 리스트를 다음의 방법 가운데 하나로 구성할 수 있다.
- 임의의 순서로 구성할 수 있다.
- layer_id값이 부호화 대상 계층의 layer_id 값과 차이가 작은 계층 (즉, 가까운 계층) 부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다.
- Priority가 높은 계층부터 낮은 계층의 순서로 구성할 수 있다.
Priority 관련 정보는 NALU header 혹은 video parameter set 등에서 시그널링할 수 있다.
- 현재 부호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 부호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 현재 부호화 대상 계층의 layer_id값과 차이가 작은 계층(즉, 가까운 계층)부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다. 추가로, 현재 부호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 부호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
예를들어, [도2]과 같은 비트스트림 구조에서 layer_id = n의 참조계층 리스트는 (n-1, n-2, n-3, n-4, n-5, n-6, n-7, n-8, n-9, n-10, n-11)의 순서로 구성할 수 있다.
- 현재 부호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 부호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 부호화하고자 하는 QP값이 낮은 값에서 높은 값의 순서로(즉, 복호시 화질이 좋은 계층부터 낮은 계층순서) 구성할 수 있다. 추가로, 현재 부호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 부호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
비트스트림내의 각각의 layer_id를 가지는 계층들이 참조 가능한 참조계층들을 기술할 수 있다.
예를 들어, [도3]와 같이 video parameter set에서 nuh_layer_id[i]의 값을 가지는 계층의 참조계층들 (ref_layer_id)을 기술하여 시그널링 할 수 있다.
예를들어, [도4]과 같이 같이 video parameter set에서 nuh_layer_id의 값을 가지는 계층의 참조계층들을 기술하여 시그널링할 수 있다.
[ E1 -2] 현재 부호화 대상 계층이 참조하는 참조계층 리스트를 구성하는 단계
현재 부호화하고자 하는 영상의 현재 부호화 대상 계층이 참조 가능한 참조계층 리스트를 다음의 방법 가운데 하나로 구성할 수 있다.
- 임의의 순서로 구성할 수 있다.
- layer_id값이 부호화 대상 계층의 layer_id 값과 차이가 작은 계층 (즉, 가까운 계층) 부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다.
- Priority가 높은 계층부터 낮은 계층의 순서로 구성할 수 있다.
Priority 관련 정보는 NALU header 혹은 video parameter set 등에서 시그널링할 수 있다.
- 현재 부호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 부호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 현재 부호화 대상 계층의 layer_id값과 차이가 작은 계층(즉, 가까운 계층)부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다. 추가로, 현재 부호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 부호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
예를들어, [도2]과 같은 비트스트림 구조에서 layer_id = n의 참조계층 리스트는 (n-1, n-2, n-3, n-4, n-5, n-6, n-7, n-8, n-9, n-10, n-11)의 순서로 구성할 수 있다.
- 현재 부호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 부호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 부호화하고자 하는 QP값이 낮은 값에서 높은 값의 순서로(즉, 복호시 화질이 좋은 계층부터 낮은 계층순서) 구성할 수 있다. 추가로, 현재 부호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 부호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
해당 슬라이스가 부호화시 참조할 수 있는 계층들을 기술할 수 있다.
예를 들어, [도5]에서 [도24]까지의 방식 가운데 하나를 사용해서, slice header에 참조계층들을 기술하여 시그널링할 수 있다.
[도5]부터 [도12]까지의 실시예는 vps에서 시그널링 되는 전체 비트스트림에서 현재 부호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층들의 sub-set 가운데 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스가 참조할 수 있는 계층들을 항상 기술하는 방식을 나타낸다. 이 때, 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스가 계층간 예측을 사용하여 부호화하는 경우에만, [도5]부터 [도12]까지의 실시예 가운데 하나를 사용할 수도 있다.
[도13]부터 [도16]까지의 실시예는 vps에서 시그널링 되는 현재 부호화 대상계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층들을 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스에서 동일하게 사용하는지 여부를 알려주는 flag (예를 들어, layer_dependency_sps_flag)를 slice header에 시그널링하여 해당 flag가 “1”인 경우에는 vps에서 시그널링되는 참조계층 정보를 사용하고, “0”인 경우에는 slice header에 참조계층들을 기술하여 시그널링하는 방식을 나타낸다. 이 때, 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스 혹은 픽처가 계층간 예측을 사용하여 부호화하는 경우에만, [도13]부터 [도16]까지의 실시예 가운데 하나를 사용할 수도 있다.
[도17]부터 [도20]까지의 실시예는 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스의 참조계층 수를 시그널링 (예를들어, slice_num_direct_ref_layers)하고, 시그널링된 참조계층수가 vps에서 시그널링되는 현재 부호화 대상계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층수(예를들어, NumDirectRefLayers[nuh_layer_id])와 동일하지 않은 경우에만, 참조계층들을 시그널링하는 방식을 나타낸다. 이 때, 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스가 계층간 예측을 사용하여 부호화하는 경우에만, [도17]부터 [도20]까지의 실시예 가운데 하나를 사용할 수도 있다.
[도21]부터 [도24]까지의 실시예는 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스가 계층간 예측을 사용하여 부호화하는 경우에 대해서만 시그널링 하는 방식이다. [도3]에서와 같이 vps에서 현재 부호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층의 수가 최대 한 개인지 여부를 알려주는 flag (예를들어, max_one_active_ref_layer_flag)를 시그널링하는 경우에, 해당 flag가 “0”일때 (즉, 두개 이상의 참조계층을 가질때) 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스의 참조계층 수를 시그널링(예를 들어, slice_num_direct_ref_layers)하는 방식을 나타낸다. 보다 구체적으로, [도21]과 [도23]는 vps에서 시그널링되는 참조계층들을 해당 슬라이스에서 동일하게 사용하는지 여부를 알려주는 flag(예를 들어, layer_dependency_sps_flag)를 slice header에 시그널링하여 해당 flag가 “1”인 경우에는 vps에서 시그널링되는 참조계층 정보를 사용하고, “0”인 경우에는 slice header에 참조계층들을 기술하여 시그널링하는 방식이며, [도22]과 [도24]은 현재 부호화하고자 하는 해당 슬라이스의 참조계층 수(예를 들어, slice_num_direct_ref_layers )가 vps에서 시그널링되는 현재 부호화 대상계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층수와 동일하지 않은 경우에만 참조계층들을 시그널링하는 방식을 나타낸다.
이때, 기술되는 해당 슬라이스가 부호화시 참조할 수 있는 계층들은 전체 비트스트림에서 현재 부호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층들의 sub-set일 수 있다.
예를 들어, slice header에 시그널링 되는 참조계층들은 video parameter set에서 시그널링되는 현재 부호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층 리스트의 sub-set일 수 있다.
[ E2 ] 참조 가능한 계층의 복호화 영상을 포함하여 현재 부호화 대상 영상의 화면 간 예측을 위한 참조픽처 집합( reference picture set ) 구성 및 참조픽처 형태 표시( reference picture marking ) 단계
참조계층 리스트에 포함된 영상들로 구성된 참조픽처 집합(1)은 “used for long term reference”로 표시하여 현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측 시 long-term reference picture로 취급할 수 있다.
참조계층 리스트에 포함된 영상들로 구성된 참조픽처 집합 이외에 현재 복호화 대상 계층과 동일한 계층의 영상으로 이루어진 화면간 예측을 위한 다음과 같은 참조픽처 집합들이 존재할 수 있다.
(2)현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측에 사용되며, 디스플레이 순서상 현재 복호화 대상 영상을 기준으로 이전인 short-term reference picture
(3)현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측에 사용되며, 디스플레이 순서상 현재 복호화 대상 영상을 기준으로 이후인 short-term reference picture
(4)현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측을 위한 long-term reference picture
(5)현재 복호화 대상 영상 이후에 복호화할 수 있는 영상을 위한 short-term reference picture
(6)현재 복호화 대상 영상 이후에 복호화할 수 있는 영상을 위한 long-term reference picture
[ E3 ] 참조픽처 집합과 참조픽처 형태에 따라 참조 픽처 리스트를 생성하는 단계
현재 부호화 대상 영상의 참조픽처 리스트를 생성함에 있어서, 현재 부호화 대상 영상과 동일한 계층의 영상들로 구성된 참조픽처 집합들로 구성된 화면간 참조영상 리스트 L0 및 L1에 [E2]에서 생성한 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합을 다음과 같이 추가하여 최종 참조픽처 리스트를 생성할 수 있다.
[ E3 -1] 참조픽처 리스트 생성시마다, 고정된 위치에 참조계층의 복호화 영상들을 추가하는 단계
L0 list의 경우 (1)을 마지막 혹은 첫 번째(ref_idx=0) 혹은 두 번째(ref_idx=1) 위치에부터 추가할 수 있다. (리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L0 list의 경우 (1)로 첫 번째 (ref_idx=0) 혹은 두 번째 (ref_idx=1) 위치에서부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L0 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 추가할 수 있다.(리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L0 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L0 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 추가할 수 있다. (추가된 영상들의 해당위치 및 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L0 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 있는 참조영상들을 대체할 수 있다.
L1 list의 경우 (1)을 마지막 혹은 첫 번째 (ref_idx=0) 혹은 두 번째 (ref_idx=1) 위치에 추가할 수 있다. (리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L1 list의 경우 (1)로 첫 번째 (ref_idx=0) 혹은 두 번째 (ref_idx=1) 위치에서부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L1 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 추가할 수 있다.(리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L1 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L1 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 추가할 수 있다. (추가된 영상들의 해당위치 및 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L1 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 있는 참조영상들을 대체할 수 있다.
[ E3 -2] 참조픽처 리스트를 생성한 후, 추가로 효율적인 부호화를 위해 참조계층의 복호화 영상의 위치를 변경하는 단계
추가로, 참조계층의 복호화 영상의 위치를 참조픽처 리스트의 어떠한 위치로든지 변경할 수 있으며, 이를 slice header 혹은 picture parameter set에서 시그널링을 할 수 있다.
[ E4 ] 참조픽처 리스트내의 참조픽처를 이용하여 현재 부호화 대상 영상에 대한 움직임 예측 및 움직임 보상을 수행하는 단계
통상적인 화면 간 예측 방법으로 참조픽처 리스트내의 참조픽처를 이용하여 현재 부호화 대상 영상에 대한 움직임 예측 및 움직임 보상을 수행할 수 있다.
도 25는 계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 복호화 방법 (HLS approach)을 나타내는 도면이다.
[ D1 ] 현재 복호화 대상 영상이 참조하고 있는 참조계층의 리스트를 구성하는 단계
비트스트림이 적어도 한가지 이상의 스케일러빌리티 (예를 들어, 공간, 화질, 시점 스케일러빌리티)를 지원하며 적어도 한 개 이상의 계층 구조를 사용하는 비디오 복호화 방법에 있어서 참조계층 리스트를 구성하는 단계임
시그널링되는 현재 복호화 대상 계층의 참조계층 정보를 이용하여 다음과 같이 참조계층 리스트를 구성할 수 있다.
[ D1 -1] 전체 비트스트림에서 현재 복호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층 리스트 를 구성하는 단계
구성된 참조계층 리스트는 현재 복호화 대상 영상이 속한 계층과 동일한 계층에 속한 영상들을 복호화하기 위해 사용될 수 있다.
video parameter set에서 시그널링되는 현재 복호화 대상 계층의 참조계층 정보를 이용하여 참조계층 리스트를 구성할 수 있다.
예를 들어, [도3]와 같이 시그널링되는 nuh_layer_id[i]의 값 가운데, 현재 복호화 대상 영상이 속한 계층과 동일한 nuh_layer_id 값을 가지는 계층의 참조계층들 (ref_layer_id)로 참조계층 리스트를 구성할 수 있다.
예를들어, [도4]과 같이 시그널링 되는 nuh_layer_id의 값 가운데, 현재 복호화 대상 영상이 속한 계층과 동일한 nuh_layer_id 값을 가지는 계층의 참조계층들로 참조계층 리스트를 구성할 수 있다.
시그널링된 참조계층 정보를 이용하여, 참조계층 리스트를 구성함에 있어서, 리스트내에서의 참조계층의 순서는 다음의 방법 가운데 하나로 정해질 수 있다.
- [도3] 혹은 [도4]에서 시그널링되는 순서대로 구성할 수 있다.
- layer_id값이 복호화 대상 계층의 layer_id 값과 차이가 작은 계층 (즉, 가까운 계층) 부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다.
- Priority가 높은 계층부터 낮은 계층의 순서로 구성할 수 있다.
Priority 관련 정보는 NALU header 혹은 video parameter set 등에서 시그널링할 수 있다.
- 현재 복호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 복호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 현재 복호화 대상 계층의 layer_id값과 차이가 작은 계층(즉, 가까운 계층)부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다. 추가로, 현재 복호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 복호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
예를들어, [도3]과 같은 비트스트림 구조에서 layer_id = n의 참조계층 리스트는 (n-1, n-2, n-3, n-4, n-5, n-6, n-7, n-8, n-9, n-10, n-11)의 순서로 구성할 수 있다.
- 현재 복호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 복호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 복호화하고자 하는 QP값이 낮은 값에서 높은 값의 순서로(즉, 복호시 화질이 좋은 계층부터 낮은 계층순서) 구성할 수 있다. 추가로, 현재 복호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 복호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
[ D1 -2] 현재 복호화 대상 계층이 참조하는 참조계층 리스트를 구성하는 단계
구성된 참조계층 리스트는 현재 복호화 대상 영상을 복호화하기 위해 사용될 수 있다.
현재 복호화 대상 계층의 slice header에서 시그널링되는 참조계층 정보를 이용하여 참조 계층 리스트를 구성할 수 있다.
현재 복호화대상 영상이 한 개 이상의 슬라이스로 나누어져 있는 경우에도 slice header에서 시그널링되는 참조계층 정보는 동일할 수도 있고, 각 슬라이스마다 다른 참조계층정보를 가질수도 있다.
예를 들어, [도5]에서 [도24]까지 방식 가운데 하나를 사용해서 시그널링되는 참조계층들로 참조계층 리스트를 구성할 수 있다.
이때, slice header에 시그널링되는 참조계층들은 전체 비트스트림에서 현재 복호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층들의 sub-set일 수 있다.
예를들어, slice header에 시그널링 되는 참조계층들은 video parameter set에서 시그널링되는 현재 복호화 대상 계층과 동일한 계층들이 참조할 수 있는 참조계층 리스트의 sub-set일 수 있다.
시그널링된 참조계층 정보를 이용하여, 참조계층 리스트를 구성함에 있어서, 리스트내에서의 참조계층의 순서는 다음의 방법 가운데 하나로 정해질 수 있다.
- [도5]에서 [도24]까지 실시예 가운데 실재로 시그널링되는 순서대로 구성할 수 있다.
- layer_id값이 복호화 대상 계층의 layer_id 값과 차이가 작은 계층 (즉, 가까운 계층) 부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다.
- Priority가 높은 계층부터 낮은 계층의 순서로 구성할 수 있다.
Priority 관련 정보는 NALU header 혹은 video parameter set 등에서 시그널링할 수 있다.
- 현재 복호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 복호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 현재 복호화 대상 계층의 layer_id값과 차이가 작은 계층(즉, 가까운 계층)부터 큰 계층 순서로 구성할 수 있다. 추가로, 현재 복호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 복호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다.
예를들어, [도3]과 같은 비트스트림 구조에서 layer_id = n의 참조계층 리스트는 (n-3, n-6, n-1, n-4, n-7, n-10, n-2, n-5, n-8, n-11)의 순서로 구성할 수 있다.
- 현재 복호화 대상 계층과 동일한 시점의 계층들에 대해, 현재 복호화 대상 계층과 공간해상도 차이가 작은 계층부터 큰 계층 순으로, 동일한 공간해상도에서의 화질 참조계층 순서는 복호화하고자 하는 QP값이 낮은 값에서 높은 값의 순서로(즉, 복호시 화질이 좋은 계층부터 낮은 계층순서) 구성할 수 있다. 추가로, 현재 복호화 대상 계층의 시점과 가까운 시점부터 먼 시점순으로 계층들을 참조계층 리스트에 포함할 수 있으며, 동일한 시점내의 계층들을 참조계층리스트에 포함시키는 순서는 앞에서 기술한 현재 복호화 대상 계층과 동일시점의 계층들과 동일한 방식을 적용할 수 있다. 구성된 참조계층 리스트는 해당 슬라이스를 복호화하기 위해 사용될 수 있다.
최대한 참조할 수 있는 계층의 수는 비트스트림 전체에 대해 제한할 수 있으며, 이를 video parameter set, sequence parameter set 혹은 slice header 등에서 시그널링 할 수도 있고, 프로파일 및 레벨에 따라 제약을 할 수 도 있다.
구성된 참조계층 리스트는 추가 시그널링(예를 들어, slice header 와 같은 상위레벨의 시그널링) 이 있을 경우 시그널링에서 표현하는 내용에 따라 리스트내에서의 순서를 변경할 수 있다.
[ D2 ] 참조계층의 복호화 영상을 포함하여 현재 복호화 대상 영상의 화면 간 예측을 위한 참조픽처 집합( reference picture set ) 구성 및 참조픽처 형태 표시( reference picture marking ) 단계
참조계층 리스트에 포함된 영상이 복원된 영상으로 available 한지를 확인하고 available 한 경우 해당 복원영상을 참조픽처 집합에 포함시키고, available하지 않은 경우 해당 복원영상을 “no reference picture”로 표시할 수 있다.
참조계층 리스트에 포함된 영상들로 구성된 참조픽처 집합(1)은 “used for long term reference”로 표시하여 현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측시 long-term reference picture로 취급할 수 있다.
참조계층 리스트에 포함된 영상들로 구성된 참조픽처 집합 이외에 현재 복호화 대상 계층과 동일한 계층의 영상으로 이루어진 화면간 예측을 위한 다음과 같은 참조픽처 집합들이 존재할 수 있다.
(2)현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측에 사용되며, 디스플레이 순서상 현재 복호화 대상 영상을 기준으로 이전인 short-term reference picture
(3)현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측에 사용되며, 디스플레이 순서상 현재 복호화 대상 영상을 기준으로 이후인 short-term reference picture
(4)현재 복호화 대상 영상의 화면간 예측을 위한 long-term reference picture
(5)현재 복호화 대상 영상 이후에 복호화할 수 있는 영상을 위한 short-term reference picture
(6)현재 복호화 대상 영상 이후에 복호화할 수 있는 영상을 위한 long-term reference picture
[ D3 ] 참조픽처 집합과 참조픽처 형태에 따라 참조픽처 리스트를 생성하는 단계
현재 복호화 대상 영상의 참조픽처 리스트를 생성함에 있어서, 현재 복호화 대상 영상과 동일한 계층의 영상들로 구성된 참조픽처 집합들로 구성된 화면간 참조영상 리스트 L0 및 L1에 [D2]에서 생성한 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합을 다음과 같이 추가하여 최종 참조픽처 리스트를 생성할 수 있다.
[ D3 -1] 참조픽처 리스트 생성시마다, 고정된 위치에 참조계층의 복호화 영상을 추가하는 단계
L0 list의 경우 (1)을 마지막 혹은 첫 번째(ref_idx=0) 혹은 두 번째(ref_idx=1) 위치에부터 추가할 수 있다. (리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L0 list의 경우 (1)로 첫 번째 (ref_idx=0) 혹은 두 번째 (ref_idx=1) 위치에서부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L0 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 추가할 수 있다.(리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L0 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L0 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 추가할 수 있다. (추가된 영상들의 해당위치 및 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L0 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 있는 참조영상들을 대체할 수 있다.
L1 list의 경우 (1)을 마지막 혹은 첫 번째 (ref_idx=0) 혹은 두 번째 (ref_idx=1) 위치에 추가할 수 있다. (리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L1 list의 경우 (1)로 첫 번째 (ref_idx=0) 혹은 두 번째 (ref_idx=1) 위치에서부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L1 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 추가할 수 있다.(리스트의 중간 위치에 추가하는 경우, 해당위치 및 그 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L1 list의 경우 (1)을 임의의 시그널링된 위치에서 부터 참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수 만큼의 참조영상들을 대체할 수 있다.
L1 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 추가할 수 있다. (추가된 영상들의 해당위치 및 이후에 있던 영상들의 리스트에서의 인덱스를 추가한 참조계층 수(참조계층 리스트로 구성된 참조픽처 집합의 수) 만큼씩 증가시킬 수 있다.)
L1 list의 경우 (1)의 참조계층 리스트에 포함된 각각의 픽처들을 임의의 서로 다른 위치에 있는 참조영상들을 대체할 수 있다.
[ D3 -2] 참조픽처 리스트 생성한 후, 추가로 효율적인 부호화를 위해 참조계층의 복호화 영상의 위치를 변경하는 단계
추가로, Slice header 혹은 picture parameter set에서의 부호화 파라미터를 이용하여 참조계층의 복호화 영상의 위치를 참조픽처 리스트의 어떠한 위치로든지 변경할 수 있다.
[ D4 ] 참조픽처 리스트내의 참조픽처를 이용하여 현재 복호화 대상 영상에 대한 움직임 예측 및 움직임 보상을 수행하는 단계
통상적인 화면 간 예측 방법으로 참조픽처 리스트내의 참조픽처를 이용하여 현재 복호화 대상 영상에 대한 움직임 예측 및 움직임 보상을 수행할 수 있다.

Claims (1)

  1. 계층적 비디오 부호화에서 다중참조계층을 적용한 화면간 부/복호화 방법 및 그 장치.
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