KR20140090154A - 영상 복호화 장치 - Google Patents

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KR20140090154A
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오수미
양문옥
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인포브릿지 피티이 엘티디
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Abstract

휘도 인트라 예측 모드와 색차 인트라 예측 모드를 유도하고, 휘도 변환 사이즈 정보를 이용하여 휘도 변환 유닛 및 색차 변환 유닛의 사이즈들을 결정하고, 휘도 인트라 예측 모드와 휘도 변환 유닛의 사이즈에 기초하여 현재 휘도 블록의 참조화소들을 적응적으로 필터링하고, 휘도 블록과 색차 블록의 예측 블록들을 생성하고, 휘도 잔차 블록과 색차 잔차 블록을 생성한다. 따라서, 인트라 예측의 거리가 짧아지고, 휘도 및 색차 성분의 인트라 예측 모드 및 잔차 신호를 부호화하는데 소요되는 비트량이 감소하고, 인트라 예측 모드를 적응적으로 부호화하고 참조화소들을 적응적으로 필터링함으로써 부호화 복잡도를 줄일 수 있다.

Description

영상 데이터 복호화 장치{APPARATUS OF DECODING VIDEO DATA}
본 발명은 영상 데이터 복호화 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 휘도 및 색차 성분의 복원 블록을 복원하기 위해, 인트라 예측 모드를 유도하고 예측 블록 및 잔차 블록을 생성하는 장치에 관한 것이다.
H.264/MPEG-4 AVC에서는 하나의 픽쳐가 복수개의 매크로블록으로 분할되고, 인트라 예측 또는 인터 예측을 이용하여 예측 블록을 생성함으로써 각각의 매크로블록을 부호화한다. 원본 블록과 예측 블록의 차분값이 변환되어 변환블록이 생성되고, 양자화 파라미터 및 복수개의 미리 정해진 양자화 매트릭스들 중 하나의 양자화 매트릭스를 이용하여 상기 변환 블록이 양자화된다. 상기 양자화 블록의 양자화 계수는 미리 정해진 스캔 타입에 따라 스캔되어 엔트로피 부호화된다. 상기 양자화 파라미터는 매크로블록마다 조정되고, 양자화 파라미터 예측자로서 이전 양자화 파라미터를 이용하여 부호화된다.
한편, 부호화 효율을 향상시키기 위해 다양한 사이즈의 코딩 유닛을 사용들이 기술들이 소개되고 있다. 또한, 원본 블록에 보다 유사한 예측 블록을 생성하기 위해 인트라 예측모드의 수를 증가시키는 기술들도 소개되고 있다.
그러나, 인트라 예측 모드 수의 증가로 인해 인트라 예측 모드를 후호화하는데 요구되는 부호화 비트량이 증가하게 된다. 또한, 코딩 유닛의 사이즈가 커질수록, 원본 블록과 예측 블록 사이의 차분값이 증가하게 된다. 따라서, 휘도 및 색차 성분의 영상 데이터를 부호화하고 복호화하기 위한 새로운 효과적인 방법이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은 인트라 예측 모드를 유도하고, 참조화소들을 적응적으로 필터링하고 예측 블록을 생성하는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 영상 데이터를 복호화하는 장치는 휘도 인트라 예측 모드와 색차 인트라 예측 모드를 유도하는 예측 모드 복호화부, 휘도 변환 사이즈 정보를 이용하여 휘도 변환 유닛의 사이즈 및 색차 변환 유닛의 사이즈를 결정하는 예측 사이즈 결정부, 적어도 하나의 참조화소가 이용가능하지 않으면 참조화소를 생성하는 참조화소 생성부, 휘도 인트라 예측 모드와 휘도 변환 유닛의 사이즈에 기초하여 현재 휘도 블록의 참조화소들을 적응적으로 필터링하고, 현재 색차 블록의 참조화소들은 필터링하지 않는 참조화소 필터링부, 현재 휘도 블록과 현재 색차 블록의 예측 블록들을 생성하는 예측 블록 생성부 및 휘도 잔차 블록과 색차 잔차 블록을 생성하는 잔차 블록 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
휘도 인트라 예측 모드와 색차 인트라 예측 모드를 유도하고, 휘도 변환 사이즈 정보를 이용하여 휘도 변환 유닛 및 색차 변환 유닛의 사이즈들을 결정하고, 휘도 인트라 예측 모드와 휘도 변환 유닛의 사이즈에 기초하여 현재 휘도 블록의 참조화소들을 적응적으로 필터링하고, 휘도 블록과 색차 블록의 예측 블록들을 생성하고, 휘도 잔차 블록과 색차 잔차 블록을 생성한다. 따라서, 인트라 예측의 거리가 짧아지고, 휘도 및 색차 성분의 인트라 예측 모드 및 잔차 신호를 부호화하는데 소요되는 비트량이 감소하고, 인트라 예측 모드를 적응적으로 부호화하고 참조화소들을 적응적으로 필터링함으로써 부호화 복잡도를 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 예측 블록을 생성하는 방법을 블록도이다.
도 4는 본 발명에 따른 인트라 예측 모드들을 설명하는 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 잔차 블록을 생성하는 장치를 나타내는 블록도이다.
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.
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), 역양자화부(155), 역변환부(145), 후처리부(180), 픽쳐 저장부(190), 감산부(192) 및 가산부(194)를 포함한다.
픽쳐 분할부(110)는 픽쳐를 슬라이스로 분할하고, 슬라이스를 복수개의 LCU(Largest Coding Unit)들로 분할하고, 상기 각각의 LCU를 하나 이상의 코딩 유닛으로 분할한다. 픽쳐 분할부(110)는 각 코딩 유닛의 예측 모드 및 예측 유닛의 사이즈를 결정한다. 픽쳐, 슬라이스 및 코딩 유닛은 휘도성분의 어레이(휘도 어레이)와 2개의 색차성분의 어레이(색차 어레이)로 구성된다. 색차 블록은 휘도 블록의 1/2의 높이와 1/2의 폭을 갖는다. 블록은 LCU, 코딩 유닛 또는 예측 유닛일 수 있다. 여기서부터는 휘도 코딩 유닛, 휘도 예측 유닛 및 휘도 변환 유닛은 각각 코딩 유닛, 예측 유닛 및 변환 유닛으로 명명된다.
하나의 LCU는 하나 또는 복수개의 코딩 유닛(coidng unit)을 포함한다. 상기 LCU는 코딩 유닛의 분할 구조를 나타내기 위해 재귀적 쿼드 트리 구조(recursive quadtree structure)를 갖는다. 코딩 유닛의 최대 사이즈 및 최소 사이즈를 나타내는 파라미터가 시퀀스 파라미터 셋(sequence parameter set)에 포함된다. 상기 분할 구조는 하나 또는 복수개의 분할 코딩 유닛 플래그(split_cu_flag)들을 이용하여 표현된다. 코딩 유닛은 2Nx2N의 사이즈를 갖는다.
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 사이즈는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 또는 NxN이다.
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. 상기 변환 유닛이 4x4가 아니면, 색차 변환 유닛은 상기 변환 유닛의 1/2의 폭과 1/2 높이를 갖는다. 상기 색차 변환 유닛의 최소 사이즈는 4x4이다.
인트라 예측부(120)는 현재 예측 유닛의 인트라 예측모드를 결정하고, 상기 인트라 예측 모드를 이용하여 예측 블록을 생성한다. 예측 블록은 변환 유닛과 동일한 사이즈를 갖는다.
인터 예측부(130)는 픽쳐 저장부(190)에 저장되어 있는 하나 이상의 참조 픽쳐들을 이용하여 현재 예측 유닛의 움직임 정보들을 결정하고, 상기 예측 유닛의 예측 블록을 생성한다. 상기 움직임 정보들은 하나 이상의 참조 픽쳐 인덱스들과 하나 이상의 움직임 벡터들을 포함한다.
변환부(140)는 원본 블록과 예측 블록을 이용하여 생성되는 잔차 신호들을 변환하여 변환 블록을 생성한다. 잔차 신호들은 변환 유닛 단위로 변환된다. 변환 타입은 예측 모드 및 변환 유닛의 사이즈에 따라 결정된다. 변환 타입은 DCT 기반 정수 변환 또는 DST 기반 정수 변환이다. 인터 예측에서는 DCT 기반 정수 변환이 사용된다. 인트라 예측에서는 상기 변환 유닛의 사이즈가 미리 정해진 사이즈보다 작으면, DST 기반 정수 변환을 사용하고, 그렇지 않으면 DCT 기반 정수 변환을 사용한다. 상기 미리 정해진 사이즈는 8x8이다. 상기 색차 변환 유닛의 변환 타입은 대응하는 변환 블록의 변환 타입과 동일하다. 따라서, 색차 변환 유닛의 변환 타입은 DCT 기반 정수 변환이다.
양자화부(150)는 상기 변환 블록을 양자화하기 위한 양자화 파라미터를 결정한다. 양자화 파라미터는 양자화 스텝 사이즈이다. 휘도 양자화 파라미터는 양자화 파라미터로 부른다. 양자화 파라미터는 양자화 유닛마다 결정된다. 상기 기준 사이즈는 양자화 유닛의 최소 사이즈이다. 양자화 유닛의 사이즈는 코딩 유닛의 허용 가능한 사이즈들 중 하나이다. 코딩 유닛의 사이즈가 양자화 유닛의 최소 사이즈보다 크거나 같으면, 상기 코딩 유닛이 양자화 유닛이 된다. 복수개의 코딩 유닛이 최소 양자화 유닛에 포함될 수도 있다. 상기 양자화 유닛의 최소 사이즈는 픽쳐마다 결정되고, 상기 양자화 유닛의 최소 사이즈를 특정하는 파라미터는 픽쳐 파라미터 셋에 포함된다. 색차 양자화 파라미터는 상기 양자화 파라미터에 의해 결정된다. 상기 양자화 파라미터와 색차 양자화 파라미터 사이의 맵핑 관계는 픽쳐마다 결정될 수 있다. 상기 맵핑 관계를 나타내는 파라미터가 픽쳐 파라미터 셋으로 전송된다. 상기 맵핑 관계는 슬라이스마다 변경될 수 있다. 상기 맵핑 관계를 변경하기 위한 또 다른 파라미터가 슬라이스 헤더로 전송될 수 있다.
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 파라미터를 상기 순서대로 검색된다. 2개 이상의 양자화 파라미터들이 이용가능한 경우, 상기 순서로 검색되는 처음 2개의 이용 가능한 양자화 파라미터의 평균값이 양자화 파라미터 예측자로 설정되고, 하나의 양자화 파라미터만이 이용 가능한 경우에는 상기 이용 가능한 양자화 파라미터가 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 즉, 상기 좌측 및 상측 양자화 파라미터들이 모두 이용 가능하면, 상기 좌측 및 상측 양자화 파라미터들의 평균값이 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 좌측 및 상측 양자화 파라미터들 중에서 하나만이 이용 가능하면, 상기 이용 가능한 양자화 파라미터와 상기 이전 양자화 파라미터의 평균값이 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 좌측 및 상측 양자화 파라미터들이 모두 이용 가능하지 않으면, 상기 이전 양자화 파라미터가 상기 양자화 파라미터 예측자로 설정된다. 상기 평균값은 반올림한 평균값이다.
양자화부(150)는 양자화 매트릭스 및 양자화 파라미터를 이용하여 변환 블록을 양자화하여 양자화 블록을 생성한다. 양자화 블록은 역양자화부(155)와 스캐닝부(160)로 제공된다.
스캐닝부(160)는 스캔 패턴을 결정하고, 상기 스캔 패턴을 상기 양자화 블록에 적용한다. 엔트로피 부호화를 위해 CABAC이 사용될 경우, 상기 스캔 패턴은 다음과 같이 결정된다.
인트라 예측에서는 스캔 패턴은 상기 인트라 예측 모드 및 상기 변환 유닛의 사이즈에 의해 결정된다. 변환 유닛의 사이즈, 변환 블록의 사이즈 및 양자화 블록의 사이즈는 동일하다. 대각선 스캔(diagonal scan), 수직 스캔(vertical scan) 및 수평 스캔(horizontal scan) 중에서 스캔 패턴이 결정된다. 양자화 블록의 양자화된 변환 계수들은 중요 플래그들(significant flags), 계수 부호들(coefficient signs) 및 계수 레벨들(coefficient levels)로 분리된다. 상기 스캔 패턴이 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들에 각각 적용된다. 상기 중요 플래그는 대응하는 양자화 변환 계수가 0인지 아닌지를 나타낸다. 상기 계수 부호는 0이 아닌 양자화 변환 계수의 부호를 나타낸다. 상기 계수 레벨은 0이 아닌 양자화 변환 계수의 절대값을 나타낸다.
변환 유닛의 사이즈가 제1 사이즈보다 작거나 같으면, 수직 모드 및 상기 수직 모드에 인접한 미리 정해진 개수의 인트라 예측 모드들에서는 수평 스캔이 선택되고, 수평 모드 및 상기 수평 모드에 인접한 미리 정해진 개수의 인트라 예측 모드들에서는 수직 스캔이 선택되고, 나머지의 인트라 예측 모드들에서는 대각선 스캔이 선택된다. 변환 유닛의 사이즈가 상기 제1 사이즈보다 크면, 대각선 스캔이 이용된다. 상기 제1 사이즈는 8x8이다. 변환 유닛의 크기가 8x8이면 상기 미리 정해진 개수는 8이다.
인터 예측에서는 변환 유닛의 사이즈에 관계없이 미리 정해진 스캔 패턴이 사용된다. 상기 미리 정해진 스캔 패턴은 대각선 스캔이다.
색차 변환 유닛의 스캔 패턴은 대응하는 휘도 변환 유닛의 스캔 패턴과 동일하다. 따라서, 색차 변환 유닛의 크기가 4x4이면 대각선 스캔, 수직 스캔 및 수평 스캔 중에서 상기 스캔 패턴이 결정되고, 색차 변환 유닛의 크기가 4x4보다 크면 대각선 스캔이 이용된다.
변환 유닛의 사이즈가 제2 사이즈보다 크면, 상기 양자화 블록은 메인 서브셋과 복수개의 잔여 서브셋들로 분할되고, 상기 결정된 스캔 패턴이 각 서브셋에 적용된다. 각 서브셋의 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들이 각각 상기 결정된 스캔 패턴에 따라 스캔된다. 메인 서브셋은 DC 계수를 포함하고, 잔여 서브셋들은 상기 메인 서브셋이 커버하는 영역 이외의 영역을 커버한다. 상기 제2 사이즈는 4x4이다. 상기 서브셋은 16개의 변환 계수들을 포함하는 4x4 블록이다. 색차 서브셋도 16개의 변환 계수들을 포함하는 4x4 블록이다.
서브셋들을 스캔하기 위한 스캔 패턴은 상기 각 서브셋의 양자화된 변환 계수들을 스캔하기 위한 스캔 패턴과 동일하다. 각 서브셋의 양자화된 변환 계수들은 역방향으로 스캔된다. 상기 서브셋들도 역방향으로 스캔된다.
0이 아닌 마지막 계수 위치(last non-zero coefficient position)가 부호화되어 복호기로 전송된다. 0이 아닌 마지막 계수 위치는 복호기에서 전송되는 서브셋의 수를 결정하기 위해 사용된다. 0이 아닌 마지막 계수 위치는 변환 유닛 내에서의 0이 아닌 마지막 양자화된 변환 계수의 위치를 나타낸다. 넌제로 서브셋 플래그(non-zero subset flag)가 메인 서브셋과 마지막 서브셋 이외의 각 서브셋에 대해 설정된다. 상기 마지막 서브셋은 0이 아닌 마지막 계수를 커버한다. 넌제로 서브셋 플래그는 서브셋이 0이 아닌 계수들을 포함하는지 여부를 나타낸다.
역양자화부(155)는 양자화 블록의 양자화된 변환 계수들을 역양자화한다.
역변환부(145)는 역양자화 블록을 역변환하여 공간 영역이 잔차 신호들을 생성한다.
가산부(194)는 잔차 블록과 예측 블록을 더하여 복원 블록을 생성한다.
후처리부(180)는 복원된 픽쳐에서 발생하는 블록킹 아티펙트를 제거하기 위한 디블록킹 필터링 과정을 수행한다.
픽쳐 저장부(191)는 후처리부(180)로부터 후처리된 영상을 수신하고, 픽쳐 단위로 상기 영상을 저장한다. 픽쳐는 프레임 또는 필드일 수 있다.
엔트로피 부호화부(170)는 스캐닝부(160)로부터 수신되는 1차원 계수 정보, 인트라 예측부(120)로부터 수신되는 인트라 예측 정보, 인터 예측부(130)로부터 수신되는 움직임 정보 등을 엔트로피 부호화한다.
도 2는 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), 인터 예측부(260), 후처리부(270), 픽쳐 저장부(280) 및 가산부(290)를 포함한다.
엔트로피 복호화부(210)는 수신된 비트 스트림에서 인트라 예측 정보, 인터 예측 정보 및 1차원 계수 정보를 추출한다. 엔트로피 복호화부(210)는 인터 예측 정보를 인터 예측부(260)로 전송하고, 인트라 예측 정보를 인트라 예측부(250)로 전송하고, 상기 계수 정보를 역스캐닝부(220)로 전송한다.
역스캐닝부(220)는 역스캔 패턴을 사용하여 양자화 블록을 생성한다. CABAC이 엔트로피 부호화 방법으로 사용되면, 상기 역스캔 패턴은 다음과 같이 결정된다.
인트라 예측에서는, 인트라 예측 모드 및 변환 유닛의 사이즈에 의해 역스캔 패턴이 결정된다. 역스캔 패턴은 대각선 스캔, 수직 스캔 및 수평 스캔 중에서 선택된다. 상기 선택된 역스캔 패턴이 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들에 각각 적용되어 양자화 블록을 생성한다. 색차 변환 유닛의 역스캔 패턴은 대응하는 휘도 변환 유닛의 스캔 패턴과 동일하다. 색차 변화 유닛의 최소 사이즈는 4x4이다.
변환 유닛의 사이즈가 상기 제1 사이즈보다 작거나 같으면, 수직 모드 및 상기 수직 모드에 인접한 미리 정해진 개수의 인트라 예측 모드들에서는 수평 스캔이 선택되고, 수평 모드 및 상기 수평 모드에 인접한 미리 정해진 개수의 인트라 예측 모드들에서는 수직 스캔이 선택되고, 나머지의 인트라 예측 모드들에서는 대각선 스캔이 선택된다. 상기 변환 유닛의 사이즈가 상기 제1 사이즈보다 크면 대각선 스캔이 이용된다. 상기 제1 사이즈는 8x8이다. 변환 유닛이 8x8이면 상기 미리 정해진 개수는 8이다.
인터 예측에서는 대각선 스캔이 사용된다.
변환 유닛의 사이즈가 제2 사이즈보다 크면, 상기 결정된 스캔 패턴에 따라 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들이 서브셋 단위로 역스캔되어 서브셋들이 생성되고, 상기 서브셋들은 역스캔되어 양자화 블록을 생성한다. 상기 제2 사이즈는 서브셋의 사이즈와 동일하다. 서브셋은 16개의 변환 계수를 포함하는 4x4 블록이다. 색차 서브셋도 4x4 블록이다. 따라서, 색차 변환 유닛이 상기 제2 사이즈보다 크면, 서브셋들이 생성되고 서브셋들이 역스캔된다.
각 서브셋을 생성하기 위해 사용되는 역스캔 패턴은 양자화 블록을 생성하기 위해 사용되는 역스캔 패턴과 동일하다. 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들은 역방향으로 역스캔된다. 서브셋들도 역방향으로 역스캔된다.
0이 아닌 마지막 계수 위치(last non-zero position) 및 넌제로 서브셋 플래그들이 부호화기로부터 수신된다. 0이 아닌 마지막 계수 위치 및 상기 역스캔 패턴에 따라 부호화된 서브셋들의 수가 결정된다. 넌제로 서브셋 플래그는 생성될 서브셋을 선택하기 위해 사용된다. 메인 서브셋과 마직막 서브셋은 상기 역스캔 패턴에 따라 생성된다.
역양자화부(230)는 엔트로피 복호화부(210)로부터 차분 양자화 파라미터를 수신하고, 양자화 파라미터 예측자를 생성한다. 양자화 파라미터 예측자는 도 1의 양자화부(150)에 의한 동작과 동일한 과정을 통해 생성된다. 그리고나서, 상기 차분 양자화 파라미터와 상기 양자화 파라미터 예측자를 더하여 현재 코딩 유닛의 양자화 파라미터가 생성된다. 현재 코딩 유닛의 차분 양자화 파라미터가 부호기로부터 수신되지 않으면, 상기 차분 양자화 파라미터는 0으로 설정된다.
상기 양자화 파라미터와 색차 양자화 파라미터 사이의 맵핑 관계를 나타내는 파라미터가 픽쳐 파라미터 셋에 포함된다. 슬라이스마다 상기 맵핑 관계를 변경시키는 것이 허용되면 슬라이스 헤더에 추가의 파라미터가 포함될 수 있다. 다라서, 색차 양자화 파라미터는 상기 양자화 파라미터와 픽쳐 파라미터 셋의 상기 파라미터를 이용하거나, 상기 양자화 파라미터와 상기 2개의 파라미터를 이용하여 생성된다.
역양자화부(230)는 양자화 블록을 역양자화한다.
역변환부(240)는 상기 역양자된 블록을 역변환하여 잔차 블록을 복원한다. 역변환 타입은 예측 모드 및 변환 유닛이 사이즈에 따라 결정된다. 역 변환 타입은 DCT 기반 정수 변환 또는 DST 기반 정수 변환이다. 예를 들어, 인터 예측에서는 DCT 기반 정수 변환이 사용된다. 인트라 예측에서는, 상기 변환 유닛의 사이즈가 미리 정해진 사이즈보다 작으면 DST 기반 정수 변환이 사용되고, 그렇지 않으면 DCT 기반 정수 변환이 사용된다. 색차 변환 유닛의 역변환 타입은 대응하는 변환 유닛의 역변환 타입과 동일하다. 따라서, 색차 변환 유닛의 역변환 타입은 DCT 기반 정수 변환이다.
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)와 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 3은 본 발명에 따른 예측 블록을 생성하는 장치(300)의 블록도이다.
본 발명에 따른 장치(300)는 파싱부(310), 예측 모드 복호화부(320), 예측 사이즈 결정부(330), 참조화소 생성부(340), 참조화소 필터링부(350) 및 예측 블록 생성부(360)를 포함한다.
파싱부(310)는 수신된 비트스트림으로부터 현재 예측 유닛의 인트라 예측 파라미터들을 파싱한다.
휘도 인트라 예측 파라미터들은 모드 그룹 지시자 및 예측 모드 인덱스를 포함한다. 상기 모드 그룹 지시자는 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 MPM 그룹(most probable mode group)에 속하는지를 나타내는 플래그이다. 상기 플래그가 1이면, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 MPM 그룹에 속한다. 상기 플래그가 0이면, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 잔여 모드 그룹(residual mode group)에 속한다. 상기 잔여 모드 그룹은 상기 MPM 그룹에 속하는 인트라 예측 모드들 이외의 모드 인트라 예측 모드들을 포함한다. 상기 예측 모드 인덱스는 상기 모드 그룹 지시자에 의해 특정되는 그룹 내에서의 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 특정한다. 색차 인트라 예측 파라미터들은 색차 예측 모드 인덱스에 의해 특정된다.
휘도 인트라 예측 모드는 다음과 같이 유도된다.
인접 예측 유닛들의 인트라 예측 모드들을 이용하여 MPM 그룹이 구성된다. 상기 MPM 그룹의 인트라 예측 모드들은 좌측 인트라 예측 모드 및 상측 인트라 예측 모드들에 의해 적응적으로 결정된다. 상기 좌측 인트라 예측 모드는 좌측에 인접한 예측 유닛의 인트라 예측 모드이고, 상기 상측 인트라 예측 모드는 상측에 인접한 예측 유닛의 인트라 예측 모드이다. 상기 MPM 그룹은 3개의 인트라 예측 모드들로 구성된다.
상기 좌측 또는 상측에 인접한 예측 유닛이 존재하지 않으면, 상기 좌측 또는 상측의 인접 예측 유닛들의 인트라 예측 모드는 이용 가능하지 않은 것으로 설정된다. 예를 들어, 현재 예측 유닛이 픽쳐의 좌측 또는 상측 경계에 위치하면, 좌측 또는 상측에 인접한 예측 유닛이 존재하지 않는다. 좌측 또는 상측에 인접한 예측 유닛이 다른 슬라이스에 속하면, 좌측 또는 상측에 인접한 예측 유닛의 인트라 예측 모드들은 이용 가능하지 않은 것으로 설정된다.
도 4는 본 발명에 따른 인트라 예측 모드들을 설명하는 개념도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 인트라 예측 모드들의 수는 35개이다. DC 모드와 플래너 모드가 비방향성 모드들이고, 나머지들이 방향성 모드들이다.
좌측 인트라 예측 모드 및 상측 인트라 예측 모드가 모두 이용 가능하고 서로 다른 경우에는, 상기 좌측 인트라 예측 모드 및 상기 상측 인트라 예측 모드가 상기 MPM 그룹에 포함되고 1개의 추가 인트라 예측 모드가 상기 MPM 그룹에 추가된다.
좌측 및 상측 인트라 예측 모드들 중 하나가 비방향성 모드(non-directional mode)이고 다른 하나가 방향성 모드(directional mode)이면, 나머지 하나의 비방향성 모드가 추가 인트라 예측 모드로 설정된다. 좌측 및 상측 인트라 예측 모드들이 모두 비방향성 모드들이면, 수직 모드가 추가 인트라 예측 모드로 설정된다.
좌측 인트라 예측 모드 및 상측 인트라 예측 모드들 중 하나만 이용 가능한 경우에는, 상기 이용 가능한 인트라 예측 모드가 상기 MPM 그룹에 포함되고, 2개의 추가 인트라 예측 모드들이 상기 MPM 그룹에 추가된다.
상기 이용 가능한 인트라 예측 모드가 비방향성 모드이면, 나머지 하나의 비방향성 모드와 수직 모드가 추가 인트라 예측 모드들로 설정된다. 상기 이용 가능한 인트라 예측 모드가 방향성 모드이면, 2개의 비방향성 모드가 추가 인트라 예측 모드들로 설정된다.
좌측 인트라 예측 모드 및 상측 인트라 예측 모드가 모두 이용가능하지 않는 경우에는, DC 모드, 플래너 모드 및 수직 모드가 상기 MPM 그룹에 추가된다.
상기 모드 그룹 지시자가 상기 MPM 그룹을 나타내면, 상기 예측 모드 인덱스에 의해 특정되는 MPM 그룹 내의 인트라 예측 모드가 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 설정된다.
상기 모드 그룹 지시자가 상기 MPM 그룹을 나타내지 않으면, MPM 그룹 내의 3개의 인트라 예측 모드들이 모드 번호 순서대로 재정렬된다. MPM 그룹의 3개의 인트라 예측 모드들 중에서, 가장 작은 모드 번호를 갖는 인트라 예측 모드가 첫번째 후보자로 설정되고, 중간 모드 번호를 갖는 인트라 예측 모드가 두번째 후보자로 설정되고, 가장 큰 모드 번호를 갖는 인트라 예측 모드가 세번째 후보자로 설정된다.
상기 예측 모드 인덱스가 상기 MPM그룹 내의 첫번째 후보자의 모드번호보다 크거나 같으면, 상기 예측 모드 인덱스의 값이 1만큼 증가한다. 상기 예측 모드 인덱스가 상기 MPM그룹 내의 두번째 후보자의 모드번호보다 크거나 같으면, 상기 예측 모드 인덱스의 값이 1만큼 증가한다. 상기 예측 모드 인덱스가 상기 MPM그룹 내의 세번째 후보자의 모드번호보다 크거나 같으면, 상기 예측 모드 인덱스의 값이 1만큼 증가한다. 상기 최종 예측 모드 인덱스가 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드의 모드 번호로 설정된다.
색차 인트라 예측 모드는 상기 색차 예측 모드 인덱스에 의해 특정되는 인트라 예측 모드로 설정된다. 상기 색차 예측 모드 인덱스가 DM 모드를 나타내면, 상기 색차 인트라 예측 모드는 휘도 인트라 예측 모드와 동일하게 설정된다.
예측 사이즈 결정부(330)는 변환 유닛의 사이즈를 특정하는 변환 사이즈 정보에 기초하여 예측 블록의 사이즈를 결정한다. 상기 변환 사이즈 정보는 하나 이상의 split_tu_flag일 수 있다. 색차 예측 블록의 사이즈도 상기 변환 사이즈 정보에 기초하여 결정된다. 색차 예측 블록의 최소 사이즈는 4x4이다.
변환 유닛의 사이즈가 현재 예측 유닛의 사이즈와 같으면, 예측 블록의 사이즈가 현재 예측 유닛의 사이즈와 같게 된다.
변환 유닛의 사이즈가 현재 예측 유닛의 사이즈보다 작으면, 예측 블록의 사이즈가 변환 유닛의 사이즈와 같게 된다. 이 경우, 복원 블록을 생성하는 과정이 현재 예측 유닛의 각 서브블록마다 수행된다. 즉, 현재 서브블록의 예측 블록과 잔차 블록이 생성되고, 상기 예측 블록과 잔차 블록을 더하여 현재 서브블록의 복원 블록이 생성된다. 그리고 나서, 복호화 순서상 다음 서브블록의 예측 블록, 잔차 블록 및 복원 블록이 생성된다. 복원 인트라 예측 모드가 상기 모든 서브블록의 예측 블록을 생성하는데 사용된다. 현재 서브블록의 복원 블록의 일부 화소들이 다음 서브블록의 참조화소들로 이용된다. 따라서, 원본 서브블록에 더 유사한 예측 블록의 생성이 가능하다.
참조화소 생성부(340)는 현재 블록의 하나 이상의 참조화소들이 이용가능하지 않으면 참조화소들을 생성한다(S1210). 현재 블록의 참조화소들은 (x=0, ..., 2N-1_, y=-1)에 위치하는 상측 참조화소들과, (x=-1, y=0, ..., 2M-1)에 위치하는 좌측 참조화소들과, (x=-1, y=-1)에 위치하는 코너 참조화소로 구성된다. N은 현재 블록의 가로의 길이이고, M은 현재 블록의 세로의 길이이다. 현재 블록은 현재 예측 유닛 또는 변환 유닛의 크기를 갖는 현재 서브블록이다. 현재 색차 블록의 참조화소들도 이용가능하지 않으면 생성된다.
모든 참조화소들이 이용 가능하지 않으면, 모든 참조화소들이 2L-1로 대체된다. L의 값은 휘도 화소의 값을 표현하는데 사용되는 비트들의 수이다.
이용 가능한 참조화소들이 이용 가능하지 않은 참조화소의 한쪽 방향에만 존재하면, 상기 이용 가능하지 않은 참조화소의 값은 상기 이용 가능하지 않은 참조화소에 가장 가까운 위치의 참조 화소의 값으로 대체된다.
이용 가능한 참조화소들이 이용 가능하지 않은 참조화소의 양쪽 방향에 모두 존재하면, 각 방향의 가장 가까운 참조화소들의 평균값 또는 미리 정해진 방향으로 상기 이용 가능하지 않은 참조화소에 가장 가까운 위치의 참조화소의 값으로 대체된다.
참조화소 필터링부(350)는 상기 인트라 예측 모드 및 변환 유닛의 사이즈에 기초하여 현재 휘도 블록의 참조화소들이 적응적으로 필터링한다.
DC 모드에서는 참조화소들이 필터링되지 않는다. 수직 모드 및 수평 모드에서도 참조화소들이 필터링되지 않는다. 상기 수직 모드 및 수평 모드 이외의 방향성 모드들에서는 참조화소들이 상기 현재 블록의 사이즈에 따라 적응적으로 필터링된다.
현재 블록의 사이즈가 4x4이면, 모든 인트라 예측 모드들에서 상기 참조화소들이 필터링되지 않는다. 8x8, 16x16 및 32x32의 사이즈에서는, 참조화소가 필터링되어야 하는 인트라 예측 모드의 수가 현재 블록의 사이즈가 커질수록 증가한다. 예를 들어, 수직 모드와 상기 수직 모드에 인접한 미리 정해진 개수의 인트라 예측 모드들에서는 참조화소가 필터링되지 않는다. 수평 모드와 상기 수평 모드에 가장 인접한 미리 정해진 개수의 인트라 예측 모드들에서도 참조화소가 필터링되지 않는다. 상기 미리 정해진 개수는 0~7 사이에 존재하고 현재 블록의 사이즈가 커질수록 감소한다.
참조화소 필터링부(350)는 인트라 예측 모드 및 변환 유닛의 사이즈에 관계없이 현재 색차 블록의 참조화소들을 필터링하지 않는다.
예측 블록 생성부(360)는 상기 복원된 인트라 예측 모드에 따라 참조 화소들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
DC 모드에서는 (x=0, ..., N-1, y=-1)에 위치하는 N개의 참조 화소들과, (x=-1, y=0, ..., M-1)에 위치하는 M개의 참조화소들을 평균하여 예측화소들이 생성된다. 참조화소에 접하는 예측 블록의 예측 화소는 하나 또는 2개의 상기 예측 화소에 접하는 참조화소들을 이용하여 필터링된다. 색차 예측 화소는 필터링되지 않는다.
수직 모드에서는 수직 참조 화소의 값을 복사하여 예측화소들이 생성된다. 좌측 참조화소에 접하는 예측 화소들은 상기 좌측 인접 참조화소와 코너 참조 화소를 이용하여 필터링된다. 색차 예측 화소는 필터링되지 않는다.
수평 모드에서도 수평 참조 화소의 값을 복사하여 예측화소들이 생성된다. 상측 참조화소에 접하는 예측 화소들은 상기 상측 인접 참조화소와 코너 참조 화소를 이용하여 필터링된다. 색차 예측 화소는 필터링되지 않는다.
도 5는 본 발명에 따른 잔차 블록을 생성하는 장치(400)의 블록도이다.
본 발명에 따른 장치(400)는 엔트로피 복호화부(410), 역스캔부(420), 역양자화부(430) 및 역변환부(440)를 포함한다.
엔트로피 복호화부(410)는 부호화된 잔차 신호들은 엔트로피 복호화되어 양자화 계수 성분들을 생성한다. 엔트로피 코딩에 CABAC이 사용되면, 상기 양자화된 계수 성분들은 중요 플래그들, 계수 부호들 및 계수 레벨들을 포함한다. 상기 중요 플래그는 대응하는 양자화 변환 계수가 0인지 아닌지를 나타낸다. 상기 계수 부호는 0이 아닌 양자화 변환 계수의 부호를 나타내고, 상기 계수 레벨은 0이 아닌 양자화 변환 계수의 절대값을 나타낸다.
역스캔부(420)는 역스캔 패턴을 결정하고 상기 역스캔 패턴에 따라 양자화 블록을 생성한다. 역스캔부(420)은 도 2의 역스캔부(220)와 동일하게 동작한다.
역양자화부(430)는 양자화 파라미터를 유도하고, 역양자화 매트릭스를 선택하고, 상기 양자화 블록을 역양자화하여 변환 블록을 생성한다.
휘도 양자화 파라미터는 다음과 같이 유도된다.
양자화 유닛의 최소 사이즈가 결정된다. 양자화 유닛의 최소 사이즈는 픽쳐 파라미터 셋에 포함되는 QU 사이즈 지시자를 사용하여 픽쳐마다 결정된다. QU 사이즈 지시자는 양자화 유닛의 최소 사이즈를 특정한다.
현재 코딩 유닛의 차분 양자화 파라미터(dQP)가 복원된다. dQP는 엔트로피 복호화를 통해 양자화 유닛마다 생성된다. 현재 코딩 유닛이 부호화된 dQP를 포함하지 않으면, dQP는 0으로 설정된다. 양자화 유닛이 복수개의 코딩 유닛을 포함하면, dQP가 0이 아닌 계수를 포함하는 첫번째 코딩 유닛의 비트스트림에 포함된다.
현재 코딩 유닛의 상기 양자화 파라미터 예측자가 생성된다. 상기 양자화 파라미터 예측자는 도 2의 역양자화부(230)의 동작과 동일하게 생성된다. 양자화 유닛이 복수개의 코딩 유닛을 포함하면, 복호화 순서상 첫번째 코딩 유닛의 양자화 파라미터 예측자가 생성되고, 상기 생성된 양자화 파라미터 예측자가 상기 양자화 유닛내의 모든 양자화 유닛들에 사용된다.
dQP와 상기 양자화 파라미터 예측자를 이용하여 양자화 파라미터가 생성된다.
색차 양자화 파라미터는 휘도 양자화 파라미터 및 상기 휘도 양자화 파라미터와 색차 양자화 파라미터의 맵핑 관계를 나타내는 오프셋 파라미터(offset parameter)를 이용하여 생성된다. 상기 오프셋 파라미터는 픽쳐 파라미터 셋에 포함된다. 상기 오프셋이 슬라이스마다 변경되는 것이 허용되면, 상기 오프셋 파라미터는 슬라이스 헤더에 포함되는 오프셋 조절 파라미터(offset adjusting paramter)에 의해 변경된다.
역변환부(440)는 상기 변환 블록을 역변환하여 잔차 블록을 생성한다. 역변환 타입은 예측 모드 및 변환 유닛의 사이즈에 따라 결정된다. 변환 타입은 DCT 기반 정수 변환 또는 DST 기반 정수 변환이다. 인트라 예측에서는 휘도 변환 유닛의 사이즈가 8x8보다 작으면, DST 기반 정수 변환을 사용하고, 그렇지 않으면 DCT 기반 정수 변환을 사용한다. 색차 변환 블록에 대해서는 DCT 기반 정수 변환을 사용한다.
상기 예측 블록과 잔차 블록이 가산되어 복원 블록이 생성된다. 복원 블록의 사이즈는 변환 유닛의 사이즈와 같다. 따라서, 예측 유닛의 사이즈가 변환 유닛보다 크면, 첫번째 복원 블록이 생성된 후에 마지막 복원블록이 생성될 때까지 복호화 순서상 다음 블록의 예측블록, 잔차블록이 생성하여 복원블록을 생성한다. 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 상기 예측 블록들 및 잔차 블록들을 생성하는데 이용된다.
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.
120 : 인트라 예측부

Claims (6)

  1. 영상 데이터를 복호화하는 장치에 있어서,
    휘도 인트라 예측 모드와 색차 인트라 예측 모드를 유도하는 예측 모드 복호화부;
    휘도 변환 사이즈 정보를 이용하여 휘도 변환 유닛의 사이즈 및 색차 변환 유닛의 사이즈를 결정하는 예측 사이즈 결정부;
    적어도 하나의 참조화소가 이용가능하지 않으면 참조화소를 생성하는 참조화소 생성부;
    휘도 인트라 예측 모드와 휘도 변환 유닛의 사이즈에 기초하여 현재 휘도 블록의 참조화소들을 적응적으로 필터링하고, 현재 색차 블록의 참조화소들은 필터링하지 않는 참조화소 필터링부;
    현재 휘도 블록과 현재 색차 블록의 예측 블록들을 생성하는 예측 블록 생성부; 및
    휘도 잔차 블록과 색차 잔차 블록을 생성하는 잔차 블록 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 색차 인트라 예측 모드가 DM 모드이면, 상기 색차 인트라 예측 모드는 상기 휘도 인트라 예측 모드와 동일한 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 휘도 인트라 예측 모드는 3개의 MPM 후보들, 모드 그룹 지시자 및 예측 모드 인덱스를 이용하여 유도되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 좌측 인트라 예측 모드와 상기 상측 인트라 예측 모드 중 하나만이 이용 가능한 경우, 상기 이용 가능한 인트라 예측 모드와 상기 이용 가능한 인트라 예측 모드에 의해 결정되는 2개의 추가 인트라 예측 모드들이 상기 3개의 MPM 후보자들로 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 이용 가능한 인트라 예측 모드가 비방향성 모드이면, 나머지 하나의 비방향성 모드와 수직 모드가 상기 추가 인트라 예측 모드들로 설정되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 예측 유닛의 사이즈가 변환 유닛의 사이즈보다 크면, 상기 색차 인트라 예측 모드가 상기 색차 예측 유닛 내의 다른 블록들의 색차 예측 블록들을 생성하는데 이용되는 것을 특징으로 하는 장치.

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