KR20140122200A - 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치 - Google Patents

멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 획득하고, 획득된 정보에 기초하여 현재 레이어와 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 획득하는 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법이 개시된다.

Description

멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치 {Method and apparatus for decoding multi-layer video, and method and apparatus for encoding multi-layer video}
본 발명은 멀티 레이어 비디오의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 멀티 레이어 비디오의 복호화 과정 중 참조 영상 세트를 획득하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 영상 데이터는 소정의 데이터 압축 표준, 예를 들어 MPEG(Moving Picture Expert Group)와 같은 압축 표준에 따라서 부호화된 후 비트스트림의 형태로 정보저장매체에 저장되거나 통신 채널을 통해 전송된다.
다양한 통신망과 단말기에 대응하여 정보의 양을 적절히 조정하고 전송하기 위한 비디오 압축 방식으로 스케일러블 비디오 코딩(SVC:Scalable Video Coding)이 있다. 또한, 3차원 영상과 같이 다시점 비디오를 압축하는 다시점 비디오 코딩(MVC:Multi View Coding)이 있다.
이러한 종래의 스케일러블 비디오 코딩 및 다시점 비디오 코딩에서는, 비디오는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들의 복호화시에 이용되는 인터 레이어 참조 픽처 세트를 획득하는 방식에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 멀티 레이어 비디오를 효율적으로 부호화하기 위하여 멀티 레이어에 포함된 각 레이어의 참조 레이어 정보를 획득하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법은 상기 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 획득하는 단계; 및 상기 획득된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 나타내는 정보를 상기 각 레이어에 대하여 획득하는 단계는 상기 현재 레이어보다 하위 레이어에 속하는 각 레이어가 상기 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 나타내는 정보를 상기 현재 레이어의 레이어 인덱스 값을 기준으로 내림차순으로 순차적으로 획득하는 단계를 포함하고, 상기 인터 레이어 RPS는 상기 정보가 획득된 순서대로 정렬된 적어도 하나의 참조 레이어를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 현재 레이어의 확장성 차원(scalability dimension) 정보에 따라 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 적어도 하나의 참조 레이어를 재정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값을 각 레이어에 대하여 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 참조 레이어를 재정렬하는 단계는 상기 현재 레이어와 상기 참조 레이어의 상기 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값의 차이에 따라 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어를 재정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
더하여, 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어의 순서에 따라 상기 현재 레이어에 대한 참조 픽처 리스트를 획득하는 단계; 상기 참조 픽처 리스트에 따라 상기 현재 레이어를 예측 복호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 멀티 레이어 비디오의 복호화 장치는 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 획득하고, 상기 획득된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 획득하는 파싱부; 상기 현재 레이어 픽처를 예측 복호화하는 비디오 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 있어서, 멀티 레이어 비디오의 예측 부호화 방법은 상기 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 결정하는 단계; 및 상기 결정된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 멀티 레이어 비디오의 부호화 장치는 상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하여, 상기 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 결정하는 비디오 부호화부; 및 상기 결정된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 생성하는 RPS 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 방법의 플로우 차트이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 예측 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터 레이어 RPS를 획득하여 멀티 레이어 비디오를 예측 복호화하는 방법에 관한 것이다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 현재 레이어에 대한 인터 레이어 RPS를 획득하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 의한 확장성 차원 정보에 따라 인터 레이어 RPS를 획득하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 RPS를 획득하는 방법의 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터 레이어 RPS를 획득하는 일 예를 나타낸 코드이다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 의한 확장성 차원 정보에 따라 인터 레이어 RPS를 획득하는 일 예를 나타낸 코드이다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 의한 확장성 차원 정보를 획득하는 일 예를 나타낸 신택스이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 '영상'이라는 용어는 '영상'이라는 용어 자체뿐만 아니라, '프레임', '필드', 및 '슬라이스'로서 관련 분야에서 알려질 수 있는 비디오 이미지 정보의 다양한 형태들을 설명하기 위한 포괄적인 용어로서 사용될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 8보다 큰 2의 제곱승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 주파수 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 주파수 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 12을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 1 및 비디오 부호화 장치(100)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(205)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 주파수 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 역변환을 수행할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 은 계층적 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 3에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 4 는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부(400)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 픽처 부호화부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 수행한다. 즉, 인트라 예측부(420)는 현재 영상(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위별로 인트라 예측을 수행하고, 인터 예측부(415)는 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측단위별로 현재 영상(405) 및 복원 픽처 버퍼(410)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다. 현재 영상(405)은 최대부호화 단위로 분할된 후 순차적으로 인코딩이 수행될 수 있다. 이때, 최대 부호화 단위가 트리 구조로 분할될 부호화 단위에 대해 인코딩을 수행될 수 있다.
인트라 예측부(420) 또는 인터 예측부(415)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터를 현재 영상(405)의 인코딩되는 부호화 단위에 대한 데이터로부터 빼줌으로써 레지듀 데이터를 생성하고, 레지듀 데이터는 변환부(425) 및 양자화부(430)를 거쳐 변환 단위별로 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(445), 역변환부(450)을 통해 공간 영역의 레지듀 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 레지듀 데이터는 인트라 예측부(420) 또는 인터 예측부(415)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 더해짐으로써 현재 영상(405)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(455) 및 SAO 수행부(460)를 거쳐 복원 영상으로 생성된다. 생성된 복원 영상은 복원 픽쳐 버퍼(410)에 저장된다. 복원 픽처 버퍼(410)에 저장된 복원 영상들은 다른 영상의 인터예측을 위한 참조 영상으로 이용될 수 있다. 변환부(425) 및 양자화부(430)에서 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(435)를 거쳐 비트스트림(440)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)가 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인터 예측부(415), 인트라 예측부(420), 변환부(425), 양자화부(430), 엔트로피 부호화부(435), 역양자화부(445), 역변환부(450), 디블로킹부(455) 및 SAO 수행부(460)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(420)및 인터예측부(415) 는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(425)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 쿼드 트리에 따른 변환 단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 5 는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부(500)의 블록도를 도시한다.
엔트로피 복호화부(515)는 비트스트림(505)으로부터 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보를 파싱한다. 부호화된 영상 데이터는 양자화된 변환계수로서, 역양자화부(520) 및 역변환부(525)는 양자화된 변환 계수로부터 레지듀 데이터를 복원한다.
인트라 예측부(540)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 인트라 예측을 수행한다. 인터 예측부(535)는 현재 영상 중 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 복원 픽처 버퍼(530)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다.
인트라 예측부(540) 또는 인터 예측부(535)를 거친 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 레지듀 데이터가 더해짐으로써 현재 영상(405)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터가 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(545) 및 SAO 수행부(550)를 거쳐 복원 영상(560)으로 출력될 수 있다. 또한, 복원 픽쳐 버퍼(530)에 저장된 복원 영상들은 참조 영상으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 픽처 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 엔트로피 복호화부(515) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
영상 복호화부(500)가 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 엔트로피 복호화부(515), 역양자화부(520), 역변환부(525), 인트라 예측부(540), 인터 예측부(535), 디블로킹부(545) 및 SAO 수행부(550)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반하여 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(540)및 인터 예측부(535)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위마다 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(525)는 부호화 단위마다 쿼드 트리구조에 따른 변환단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수 변환 또는 주파수 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 주파수 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 1은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라
인터

스킵 (2Nx2N만)		 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위
분할 정보 1
2Nx2N
2NxN
Nx2N
NxN		 2NxnU
2NxnD
nLx2N
nRx2N		 2Nx2N NxN
(대칭형 파티션 타입)

N/2xN/2
(비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 1 내지 13을 참조하여 상술한 트리 구조의 부호화 단위들을 포함하는 최대 부호화 단위는, 코딩 블록 트리(Coding Block Tree), 블록 트리, 루트 블록 트리(Root Block Tree), 코딩 트리, 코딩 루트 또는 트리 트렁크(Tree Trunk) 등으로 다양하게 명명될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 20을 참조하여, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다. 또한, 부호화 순서는 부호화 측에서 영상을 처리하는 순서이고, 복호화 순서는 복호화 측에서 영상을 처리하는 순서로, 부호화 순서와 복호화 순서는 동일하다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 14를 참조하면, 멀티 레이어 비디오 부호화 장치(1400)는 비디오 부호화부(1410) 및 RPS(Reference Picture Set) 정보 생성부(1420)를 포함한다.
비디오 부호화부(1410)는 멀티레이어 비디오를 입력받아 부호화한다. 비디오 부호화부(1410)는 입력된 비디오 부호화 처리 그 자체를 다루는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)에 해당한다.
전술한 도 1 내지 도 13과 같이, 일 실시예에 따른 비디오 부호화부(1410)는 멀티레이어 비디오에 포함된 각 픽처를 최대 크기를 갖는 최대 부호화 단위로 분할하고, 분할된 최대 부호화 단위를 다시 부호화 단위로 분할한 다음, 부호화 단위에 기초하여 각 픽처를 부호화한다. 부호화 단위는 최대 부호화 단위를 심도(depth)에 따라서 계층적으로 분할한 트리 구조를 갖는다. 비디오 부호화부(1410)는 예측 단위를 이용하여 부호화 단위에 대한 예측을 수행하며, 예측값과 원 신호 사이의 차이값인 레지듀얼을 변환 단위를 이용하여 변환한다.
멀티 레이어 비디오는 다시점 비디오 또는 스케일러블 비디오일 수 있다. 멀티레이어 비디오가 다시점 비디오인 경우, 비디오 부호화부(1410)는 n(n은 정수) 개의 시점의 영상 시퀀스들 각각을 하나의 레이어로서 부호화한다. 멀티레이어 비디오가 스케일러블 비디오인 경우, 비디오 부호화부(1410)는 베이스 레이어의 영상 시퀀스 및 인핸스먼트 레이어의 영상 시퀀스들 각각을 부호화한다.
멀티 레이어 비디오는 단일 레이어 비디오에 비하여 데이터량이 많다. 따라서, 비디오 부호화부(1410)는 멀티레이어 비디오에 포함된 각 레이어 영상 사이의 상관 관계를 이용하여 예측 부호화를 수행할 수 있다. 다시 말해서, 비디오 부호화부(1410)는 다른 레이어 영상을 참조하여 각 레이어 영상을 예측 부호화할 수 있다. 이와 같이, 현재 레이어의 영상과 다른 레이어의 영상을 참조하여 예측하는 과정을 인터 레이어(inter-layer) 예측으로 정의한다.
일 예로, 비디오 부호화부(1410)는 기본시점 영상들을 참조하여 부가시점 영상들을 예측하는 시점간 예측(Inter-View Prediction)을 수행할 수 있다. 또한, 비디오 부호화부(1410)는 소정의 부가 시점 영상들을 참조하여 다른 부가 시점 영상들을 예측하는 시점간 예측을 수행할 수 있다. 시점간 예측을 통해, 현재영상과 참조영상 사이의 변이(disparity) 및 현재영상과 참조영상 사이의 차이성분인 레지듀얼(residual)이 생성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 인터 레이어 예측 과정은 트리 구조를 갖는 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위를 기초로 수행될 수 있다.
비디오 부호화부(1410)는 동일 레이어의 영상 내에서 인터 예측 및 인트라 예측을 수행하거나, 다른 레이어의 영상을 이용하는 인터 레이어 예측을 통해 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정할 수 있다. 또한, 비디오 부호화부(1410)는 인터 예측, 인트라 예측 및 인터 레이어 예측에 생성된 예측값과 원신호의 차이를 변환 및 양자화하여 부호화를 수행할 수 있다. 이러한 비디오 코딩 계층(VCL)에서의 부호화 과정을 통해서, 비디오 부호화부(1410)는 부호화 단위에 관련된 레지듀얼 정보, 예측 모드 정보 및 부호화 단위의 예측 부호화와 관련된 부가 정보를 출력한다.
도 16은 일 실시예에 따른 인터 레이어 예측 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 멀티레이어 비디오 부호화 장치(1400)는 각 레이어의 픽처들을 예측 부호화할 때 다른 레이어의 픽처들을 참조하는 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. 일 예로, 도 16의 인터 레이어 예측 구조(1600)에서는 센터 시점의 제 1 레이어 영상, 좌측 시점의 제 2 레이어 영상 및 우측 시점의 제 3 레이어 영상으로 구성된 스테레오스코픽(stereo scopic) 영상 시퀀스들의 예측 부호화를 위한 예측 구조를 나타낸다. 도 16에서, 화살표는 각 픽처의 참조 방향을 나타낸다. 예를 들어, 제 1 레이어의 I 픽처(41)는 제 2 레이어의 P 픽처(141) 및 제 3 레이어의 P 픽처(241)의 참조 픽처로 이용된다. 또한, 세로 방향으로 POC 순서가 동일한 픽처들이 배열된다. 영상의 POC 순서는 비디오를 구성하는 픽처들의 출력순서 또는 재생순서를 나타낸다. 인터 레이어 예측 구조(1600)에서 'POC #'는, 해당 열에 위치한 픽처들의 출력 순서를 나타낸다. 각 시점별로, 4개의 연속 영상들이 하나의 GOP(Group of Picture)를 구성하고 있다. 각 GOP는 연속하는 앵커픽처들 사이의 영상들과 하나의 앵커픽처(Key Picture)을 포함한다. GOP에 포함되는 영상들의 개수 및 구성은 변경될 수 있다.
앵커픽처는 랜덤 억세스 포인트(Random Access Point)로, 비디오를 재생할 때 영상의 재생 순서, 즉 POC 순서에 따라 배열된 영상들 중에서 임의로 재생 위치가 선택되면, 재생 위치에서 POC순서가 가장 인접하는 앵커픽처가 재생된다. 제 1 레이어 영상들은 기본시점 앵커픽처들(41, 42, 43, 44, 45)을 포함하고, 제 2 레이어 영상들은 좌시점 앵커픽처들(141, 142, 143, 144, 145)을 포함하고, 제 3 레이어 영상들은 우시점 앵커픽처들(241, 242, 243, 244, 245)을 포함한다. 도 16에 도시된 바와 같이, 멀티 레이어에 포함된 픽처들은 동일 레이어의 픽처뿐만이 아니라 다른 레이어의 영상을 참조하는 인터 레이어 예측이 수행될 수 있다.
비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들 중 랜덤 액세스를 위해 설정된 RAP(Random Access Point) 픽처에 대해서는 인터 레이어 예측을 수행하지 않고 부호화한다. RAP 픽처에는 IDR(Instanteneous Decoding Refresh) 픽처, CRA(Clean Random Access) 픽처, BLA(Broken Link Access) 픽처, TSA(Temporal Sublayer Access) 픽처, STSA(Stepwise Temporal Sublayer Access) 픽처가 있다. 이러한 RAP 픽처는 다른 픽처를 참조하지 않고 인트라 예측을 통해 부호화된다. 비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들 중 RAP 픽처가 아닌 픽처들(non-RAP 픽처)에 대해서만 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. RAP 픽처는 다른 레이어의 참조 픽처로는 이용될 수 있다.
비디오 부호화부(1410)는 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 통해 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정할 수 있다. 즉, 비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 각 픽처가 어떤 픽처를 참조하여 예측 부호화되는 것인지 여부를 결정할 수 있다. 각 픽처가 참조하는 최적의 참조 픽처는 율-왜곡(Rate-Distortion) 코스트에 기반하여 결정되거나, 비디오 부호화부(1410)에서 사전에 설정한 소정의 부호화 규칙에 따라 입력 영상 시퀀스 간의 참조 관계를 결정할 수도 있다.
복호화기에서 영상을 복원하기 위해서는, 인터 예측 또는 인터 레이어 예측을 통해 부호화된 픽처가 참조하는 참조 픽처에 대한 정보가 전송되어야 한다. 따라서, RPS 정보 생성부(1420)는 멀티 레이어에 포함된 각 픽처들이 참조하는 참조 픽처에 대한 RPS 정보를 생성하여 출력한다. RPS 정보는 이전에 복원되어 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer, 이하 "DPB"라 함)에 저장된 픽처가 현재 픽처 및 현재 픽처 이후의 픽처들의 참조 픽처로 이용되는지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 특히, 일 실시에에 따른 RPS 정보에는 멀티 레이어 비디오에서 인터 레이어 예측되는 참조 관계를 고려하여, 동일 AU(Access unit)에 포함되어 전송되는 픽처들 사이의 인터 레이어 예측시의 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS 정보를 더 포함한다. 동일한 AU에는 동일한 출력 시간, 즉 동일한 POC을 가지는 픽쳐들을 포함할 수 있다. 인터 레이어 RPS 정보는 현재 픽처와 동일한 POC를 가지며 다른 레이어에 포함되며 이전에 복호화되어 DPB에 저장된 픽처가 현재 픽처의 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽처로 이용되는지에 대한 정보를 더 포함할 수 있다.
비디오 부호화부(1410)는 RPS 정보를 이용하여 참조 픽처 리스트(reference picture list)를 구성할 수 있다. 참조 픽처는 RPS 정보에 포함된 참조 픽처 순서와 동일한 순서로 참조 픽처 리스트에 추가될 수 있다. 비디오 부호화부(1410)는 참조 픽처 리스트에서 식별된 참조 픽처들을 기초로 하여 현재 픽처를 예측 부호화할 수 있다. 참조 픽쳐 리스트는 참조 픽쳐 인덱스를 사용함으로써 PU(prediction unit) 단위로 전송되는 참조 픽쳐 정보를 줄이기 위해 사용될 수 있다. RPS 정보 생성부(1420)는 RPS 정보에 포함된 픽처의 순서를 조정하여, 현재 픽처를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용되는 참조 픽처에 작은 수의 참조 픽처 인덱스를 할당함으로써 부호화 효율을 높일 수 있다. 즉, RPS 정보 생성부(1420)는 RPS 정보에서 현재 픽처를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용되는 참조 픽처가 앞에 오도록 RPS 정보를 생성함으로써, 현재 픽처를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용되는 참조 픽처가 참조 픽처 리스트에서 작은 수의 참조 픽처 인덱스를 할당받도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 비디오 부호화부(1410)는 RPS 정보 중 인터 레이어 예측시의 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS 정보를 이용하여 참조 픽처 리스트를 생성할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터 레이어 RPS 정보는 현재 레이어의 픽처가 인터 레이어 예측될 때 참조될 수 있는 적어도 하나의 참조 레이어의 식별 정보를 포함할 수 있다. 인터 레이어 RPS 정보에 따라서, 현재 레이어의 픽처가 인터 레이어 예측될 때, 각 참조 레이어의 픽처 중 현재 레이어의 픽처와 동일한 POC를 가지는 픽처가 참조될 수 있다.
인터 레이어 RPS 정보는 기본 레이어(base layer)를 제외한 레이어에 대하여 존재할 수 있다. 즉, 기본 레이어의 인터 레이어 예측이 수행되지 않음에 따라 기본 레이어에 대한 인터 레이어 RPS 정보는 존재하지 않을 수 있다.
참조 레이어는 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 참조 레이어의 순서와 동일한 순서로 참조 픽처 리스트에 추가될 수 있는 점에서, RPS 정보 생성부(1420)는 현재 레이어를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용되는 참조 레이어에 작은 수의 참조 픽처 인덱스가 할당될 수 있도록 인터 레이어 RPS 정보를 생성할 수 있다. 즉, RPS 정보 생성부(1420)는 현재 레이어를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용되는 참조 레이어가 인터 레이어 RPS 정보에서 앞 순서에 위치하도록 인터 레이어 RPS 정보를 생성할 수 있다. 현재 레이어와 가장 가까운 레이어일수록 현재 레이어의 픽처와 가장 비슷한 것으로 판단될 수 있으므로, 현재 레이어와 가장 가까운 레이어가 현재 레이어를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용될 수 있는 참조 레이어일 수 있다. 따라서, RPS 정보 생성부(1420)는 현재 레이어와 레이어 인덱스 값의 차이가 가장 적은 순서대로 참조 레이어를 포함하도록 인터 레이어 RPS 정보를 생성할 수 있다.
현재 픽처를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용되는 참조 픽처가 작은 수의 참조 픽처 인덱스를 할당받도록 하기 위하여, 참조 픽처 리스트 생성 후 리스트 수정 과정을 통해 참조 픽처 리스트에서의 참조 픽처 순서가 수정될 수 있다. 본 발명에 따르면, 현재 레이어와 가장 가까운 순서대로 참조 레이어가 추가된 인터 레이어 RPS 정보에 따라 참조 픽처 리스트가 생성됨으로써 참조 레이어 순서를 수정하기 위한 시그널링이 최소화될 수 있다.
더하여, RPS 정보 생성부(1420)는 레이어 인덱스 값뿐만 아니라 확장성 차원(scalability dimension) 정보에 따른 각 참조 레이어의 인덱스 값을 더 고려하여 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 참조 레이어를 재정렬할 수 있다. 예를 들면, RPS 정보 생성부(1420)는 확장성 차원 정보가 멀티뷰(Multiview)인 경우 각 레이어의 멀티뷰 타입에 따른 뷰 인덱스 값은 각 레이어에 대한 시점 정보를 의미할 수 있다. 즉, 각 레이어에 대한 뷰 인덱스 값에 따라서 각 레이어의 픽처들의 촬영 시점을 식별할 수 있다. 예를 들어, 각 레이어의 뷰 인덱스 값이 1인 경우, 레이어의 촬영 시점은 센터 시점, 0인 경우, 좌시점(left view), 2인 경우 우시점(right view)인 것으로 판단될 수 있다.
현재 레이어의 시점과 동일하거나 현재 레이어와 참조 레이어 간 뷰 인덱스 값의 차이가 적을수록 시점 차이가 적어 동일 POC에서의 현재 레이어의 각 픽처와 참조 레이어의 각 픽처가 가장 비슷한 것으로 판단될 수 있다. 즉, 현재 레이어와의 뷰 인덱스 값의 차이가 적은 레이어일수록 현재 레이어를 예측 부호화 또는 복호화하는데 빈번하게 사용될 수 있는 참조 레이어인 것으로 볼 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 의한 RPS 정보 생성부(1420)는 각 참조 레이어의 뷰 인덱스 값에 따라 인터 레이어 RPS 정보의 참조 레이어를 재정렬할 수 있다. 구체적으로, RPS 정보 생성부(1420)는 현재 레이어와의 뷰 인덱스 값의 차이에 따라 차이가 가장 적은 참조 레이어가 앞 순위가 되도록 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 각 참조 레이어를 재정렬할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 방법의 플로우 차트이다.
도 15를 참조하면, 단계 1510에서 비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하고, 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정한다.
단계 1520에서, RPS 정보 생성부(1420)는 멀티 레이어 픽처들 사이의 참조 관계, 부호화 순서 및 출력 순서에 기초하여 각 픽처가 참조하는 참조 픽처 정보인 RPS 정보를 생성하여 출력한다. RPS 정보는 현재 레이어와의 레이어 인덱스 값의 차이에 따라 정렬된 참조 레이어의 식별 정보를 포함하는 인터 레이어 RPS 정보를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이, 각 픽처의 RPS 정보는 각 픽처의 슬라이스 헤더에 포함되어 전송될 수 있다. RPS 정보 생성부(1420)는 멀티 레이어의 각 픽처에 대해서 RPS 정보를 생성하여 현재 픽처의 슬라이스 헤더에 부가할 수 있다. 더하여, RPS 정보 생성부(1420)는 현재 레이어의 인터 레이어 예측을 위한 참조 레이어에 관한 인터 레이어 RPS 정보를 생성하여 현재 픽처의 슬라이스 헤더에 부가할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시 예에 의한 현재 레이어를 예측 부호화하는데 빈번하게 사용될 수 있는 참조 레이어가 우선 순위를 가질 수 있도록 인터 레이어 RPS 정보가 생성될 수 있다. 즉, 인터 레이어 RPS 정보는 현재 레이어와 레이어 인덱스 값의 차이가 가장 적은 순서대로 각 참조 레이어가 정렬된 참조 레이어에 관한 정보를 포함할 수 있다. 다시 말하면, 현재 레이어에 대한 인터 레이어 RPS 정보는 현재 레이어와 레이어 인덱스 값의 차이가 가장 적은 순서대로 참조 레이어의 식별 정보가 인터 레이어 RPS 정보에 추가됨으로써 생성될 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 17을 참조하면, 멀티 레이어 비디오 복호화 장치(1700)는 파싱부(1705), 비디오 복호화부(1710)를 포함한다.
파싱부(1705)는 부호화된 비트스트림을 수신하고, 비트스트림으로부터 VPS(Video Parameter Set), SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set), 슬라이스 및 SEI 메시지를 획득한다. 특히, 파싱부(1705)는 부호화된 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하기 위한 RPS 정보를 비트스트림으로부터 획득한다. RPS 정보는 각 픽처의 슬라이스 헤더에 포함되며 각 픽처의 복호화 과정 이전에 RPS 정보가 먼저 복호화된다. RPS 정보에는 하나의 액세스 단위(Access Unit)에 포함되어 동일한 POC를 갖는 멀티 레이어의 픽처들 사이의 인터 레이어 예측시에 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS 정보가 포함될 수 있다. 즉, 인터 레이어 RPS 정보에는 현재 레이어가 인터 레이어 예측시에 참조하는 참조 레이어에 대한 정보가 포함될 수 있다. 예를 들면, 인터 레이어 RPS 정보는 참조 레이어의 레이어 아이디(layer_id_in_nuh) 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 인터 레이어 RPS 정보는 현재 레이어와의 레이어 인덱스 값의 차이에 따라 정렬된 참조 레이어의 식별 정보를 포함할 수 있다. 파싱부(1705)는 현재 레이어와의 레이어 인덱스 값의 차이가 가장 적은 순서로, 즉 현재 레이어의 레이어 인덱스 값을 기준으로 하여 내림차순으로 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 순차적으로 판단할 수 있다. 예를 들면, 파싱부(1705)는 현재 레이어의 레이어 식별 값을 기준으로 내림 차순(descending order)으로 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 판단할 수 있다. 현재 레이어의 레이어 식별 값이 i라면, 파싱부(1705)는 i-1부터 내림차순으로 0까지 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 순차적으로 판단할 수 있다. 그리고, 파싱부(1705)는 참조 레이어로 판단된 레이어의 식별 값을 인터 레이어 RPS 정보에 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인 것으로 판단된 순서대로 추가할 수 있다. 따라서, 파싱부(1705)는 현재 레이어와 레이어 식별값의 차이가 가장 적은 참조 레이어가 첫번째에 존재하는 인터 레이어 RPS 정보를 획득할 수 있다. 예를 들면, 레이어 식별값이 i-1인 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인 것으로 판단된 경우, i-1의 레이어 식별 값은 인터 레이어 RPS 정보에서 첫번째 값이 될 수 있다. 그리고, i-1에서 내림차순으로 현재 레이어의 참조 레이어인 것으로 판단된 레이어의 식별 값이 인터 레이어 RPS 정보에 각각 다음 순서의 값으로 포함될 수 있다.
더하여, 파싱부(1705)는 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값을 더 고려하여 인터 레이어 RPS 정보의 참조 레이어를 재정렬할 수 있다. 예를 들면, 파싱부(1705)는 확장성 차원 정보가 멀티뷰(Multiview)인 경우, 각 참조 레이어의 뷰 인덱스(View index) 값에 따라 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 참조 레이어를 재정렬할 수 있다. 즉, 파싱부(1705)는 현재 레이어와 참조 레이어의 뷰 인덱스 값의 차이가 가장 적은 순서대로 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 각 참조 레이어를 재정렬할 수 있다.
예를 들어, 레이어 0은 좌측 시점(뷰 인덱스 0)의 레이어, 레이어 1은 센터 시점(뷰 인덱스 1)의 레이어, 레이어 2는 우측 시점(뷰 인덱스 2)의 레이어, 레이어 3은 좌측 시점(뷰 인덱스 0)의 1차 확장(enhancement) 레이어, 레이어 4는 센터 시점(뷰 인덱스 1)의 1차 확장 레이어, 레이어 5는 우측 시점(뷰 인덱스 2)의 1차 확장 레이어인 것으로 가정한다. 그리고, 현재 레이어가 레이어 5일 때 인터 레이어 RPS 정보가 {4, 2, 1, 0} (순서대로, 레이어 4, 2, 1, 0)라고 가정한다.
본 발명의 일 실시 예에 따라 인터 레이어 RPS 정보의 참조 레이어가 재정렬되는 경우, 인터 레이어 RPS 정보는 {4, 2, 1, 0}에서, 각 참조 레이어 및 현재 레이어의 뷰 인덱스 값에 따라 {2, 4, 1, 0}으로 재정렬될 수 있다.
비디오 복호화부(1710)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들을 복호화한다. 비디오 복호화부(1710)는 비트스트림으로부터 획득된 RPS 정보에 기초하여 멀티 레이어 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하고, 각 픽처의 예측 모드에 따라서 각 픽처를 복호화한다. 비디오 복호화부(1710)는 트리 구조의 부호화 단위들에 기초하여 멀티레이어 비디오를 복호화할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터 레이어 RPS를 획득하여 멀티 레이어 비디오를 예측 복호화하는 방법에 관한 것이다.
단계 1810에서, 파싱부(1705)는 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 획득할 수 있다. 예를 들면, 파싱부(1705)는 현재 레이어의 레이어 식별 값을 기준으로 내림 차순으로 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 각 레이어를 현재 레이어의 인터 레이어 RPS에 추가시킬 수 있다.
단계 1820에서, 파싱부(1705)는 현재 레이어와 참조 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 현재 레이어의 인터 레이어 RPS를 획득할 수 있다. 파싱부(1705)는 현재 레이어의 레이어 식별 값을 기준으로 내림 차순으로 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 판단함으로써, 판단결과에 따라 순차적으로 인터 레이어 RPS에 각 레이어를 현재 레이어의 참조 레이어로써 추가시킬 수 있다. 따라서, 현재 레이어의 인터 레이어 RPS에 포함된 참조 레이어는 현재 레이어와 레이어 인덱스 값의 차이가 가장 적은 순서대로 정렬될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 있어서, 현재 레이어에 대한 인터 레이어 RPS를 획득하는 방법을 나타낸 순서도이다.
단계 1910에서, 파싱부(1705)는 현재 레이어의 레이어 식별값이 i일 때 j를 i-1로 둘 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 현재 레이어의 하위 레이어 중 현재 레이어와 레이어 식별값의 차이가 가장 적은 i-1의 레이어부터 참조 레이어에 해당되는지 여부가 판단될 수 있다.
이하 설명에서 레이어 식별값이 i인 레이어를 표시할 때, 레이어(i)로 표기하기로 한다.
단계 1920에서, 파싱부(1705)는 레이어(j)가 현재 레이어(i)의 참조 레이어인지 판단할 수 있다.
단계 1920에서, 파싱부(1705)는 레이어(j)가 현재 레이어(i)의 참조 레이어인 것으로 판단된 경우, 단계 1930에서, 현재 레이어의 인터 레이어 RPS에 레이어(j)를 추가할 수 있다. 파싱부(1705)는 인터 레이어 RPS에 참조 레이어인 것으로 판단된 순서대로 레이어 아이디를 추가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 현재 레이어의 참조 레이어 중 현재 레이어와 레이어 식별값의 차이가 가장 적은 레이어부터 인터 레이어 RPS에 추가됨으로써, 인터 레이어 RPS에 포함된 참조 레이어는 현재 레이어와 레이어 식별값이 가장 적은 순서대로 정렬될 수 있다.
한편, 단계 1920에서 파싱부(1705)에서 레이어(j)가 현재 레이어(i)의 참조 레이어가 아닌 것으로 판단된 경우, 단계 1950에서 j-1의 값으로 j를 재정의하여 단계 1920에서 레이어(j)가 현재 레이어(i)의 참조레이어 인지 여부를 판단할 수 있다. 또한, 단계 1940에서 j 값이 0이 아닌 경우에도, 단계 1950에서 j-1의 값으로 j이 재정의되어 단계 1920에서 레이어(j)가 현재 레이어(i)의 참조레이어 인지 여부가 판단될 수 있다.
단계 1960에서, 파싱부(1705)는 i 값이 미리 결정된 최대 레이어 개수에서 1 작은 값보다 작은 것으로 판단된 경우, i+1 의 값으로 i를 재정의하여, 다른 레이어에 대한 인터 레이어 RPS를 획득할 수 있다. 한편, 단계 1960에서, 파싱부(1705)는 i 값이 미리 결정된 최대 레이어 개수에서 1 작은 값과 같거나 큰 것으로 판단된 경우, 모든 레이어의 인터 레이어 RPS를 획득한 것으로 판단하고, 인터 레이어 RPS를 획득하기 위한 절차를 종료할 수 있다. 레이어 식별 값은 0부터 존재하는 점에서 최대 레이어 개수에서 1 작은 값과 i가 비교될 수 있다.
도 20는 본 발명의 일 실시 예에 의한 확장성 차원 정보에 따라 인터 레이어 RPS를 획득하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 20를 참조하면, 단계 2010에서 파싱부(1705)는 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 획득할 수 있다. 예를 들면, 파싱부(1705)는 현재 레이어의 레이어 식별 값을 기준으로 내림 차순으로 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 판단할 수 있고, 판단 결과에 따라 각 레이어를 현재 레이어의 인터 레이어 RPS에 추가시킬 수 있다.
단계 2020에서, 파싱부(1705)는 현재 레이어와 참조 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 현재 레이어의 인터 레이어 RPS를 획득할 수 있다. 파싱부(1705)는 현재 레이어의 레이어 식별 값을 기준으로 내림 차순으로 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 판단함으로써, 판단결과에 따라 순차적으로 인터 레이어 RPS에 각 레이어를 현재 레이어의 참조 레이어로써 추가시킬 수 있다. 따라서, 현재 레이어의 인터 레이어 RPS에 포함된 참조 레이어는 현재 레이어와 레이어 인덱스 값의 차이가 가장 적은 순서대로 인터 레이어 RPS에서 정렬될 수 있다.
단계 2030에서, 파싱부(1705)는 확장성 차원 정보(scalability dimension)에 따른 인덱스 값을 현재 레이어 및 참조 레이어에 대하여 획득할 수 있다. 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값이 획득될 수 있는 참조 레이어는 현재 레이어의 인터 레이어 RPS에 포함된 참조 레이어 중 적어도 하나일 수 있다.
확장성 차원 정보(sclability_mask)는 멀티 레이어 비디오의 VPS(Video Parameter Set)에 포함되어 시그널링될 수 있으며, 각 레이어는 확장성 차원 정보(scalability_mask[i])에 따른 인덱스 값(예를 들면, view_id)을 가질 수 있다. 예를 들어, 확장성 차원 정보가 1의 값을 가지는 멀티뷰(Multiview) 타입에 해당하는 경우(scalability_mask[i]=1), scalability_mask[i]가 1의 값을 가지는 각 레이어(i)는 멀티뷰에 따른 뷰 인덱스 값을 가질 수 있다.
단계 2040에서, 파싱부(1705)는 현재 레이어와 참조 레이어의 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값의 차이에 따라 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어를 재정렬할 수 있다.
예를 들어, 확장성 차원 정보가 멀티뷰(Multiview)인 경우, 각 레이어는 멀티뷰에 따른 뷰 인덱스 값을 가질 수 있다. 파싱부(1705)는 단계 2030에서 획득한 각 레이어의 뷰 인덱스 값을 이용하여 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어를 재정렬할 수 있다. 즉, 파싱부(1705)는 현재 레이어와 참조 레이어의 뷰 인덱스 값의 차이값이 가장 적은 순서대로 인터 레이어 RPS에 포함된 참조 레이어들을 재정렬할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 현재 레이어의 예측 복호화 시 빈번하게 사용될 수 있는 참조 레이어가 인터 레이어 RPS에서 앞 순위로 정렬됨에 따라, RPS로부터 참조 픽처 리스트가 구성될 때 빈번하게 사용되는 참조 레이어에 작은 수의 참조 픽처 인덱스가 할당될 수 있어 부호화 효율이 높아질 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 RPS를 획득하는 방법의 일 예를 나타낸 예시도이다.
도 21을 참조하면, 레이어 식별값이 0인 기본 레이어(base layer)의 제 0 픽처(2110), 레이어 2의 제2 픽처(2130), 레이어 3의 제3 픽처(2140)는 레이어 4의 제 4 픽처(2150)의 참조 픽처라고 가정한다. 이와 같은 경우, 레이어 4의 제 4 픽처(2150)의 RPS 정보 중 인터 레이어 RPS 정보(RefPicSetIvCurr)에는 인터 레이어 예측시 참조 레이어로 사용될 수 있는 제 0 픽처(2110), 레이어 2의 제2 픽처(2130), 레이어 3의 제3 픽처(2140)가 포함될 수 있다.
파싱부(1705)는 레이어 4에 대한 인터 레이어 RPS를 획득하기 위해 레이어 3, 레이어 2, 레이어 1, 레이어 0 순으로 레이어 4의 참조 레이어인지 여부를 나타내는 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 파싱부(1705)는 획득된 정보에 따라 레이어 4의 인터 레이어 RPS를 획득할 수 있다. 레이어 4는 앞서 정의한바와 같이 레이어 3, 2, 0을 참조하여 예측 복호화될 수 있으므로, 파싱부(1705)는 레이어 3, 레이어 2, 레이어 0 순으로 참조 레이어 정보가 정렬된 인터 레이어 RPS를 획득할 수 있다.
더하여, 파싱부(1705)는 각 레이어에 대한 뷰 인덱스 정보를 더 고려하여, 레이어 4의 인터 레이어 RPS의 참조 레이어들을 재정렬할 수 있다. 즉, 파싱부(1705)는 레이어 4의 뷰 인덱스 값인 2와 동일한 뷰 인덱스 값을 가지는 레이어 2를 우선 순위로 둘 수 있다. 따라서, 파싱부(1705)는 레이어 2, 레이어 3, 레이어 0 순으로 참조 레이어 정보가 정렬된 인터 레이어 RPS를 획득할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시 예에 의한 인터 레이어 RPS를 획득하는 일 예를 나타낸 코드이다.
도 22를 참조하면, 각 레이어(j)가 현재 레이어(i)의 참조 레이어인지 여부가 판단될 수 있도록 각 레이어의 식별값을 의미하는 j는 i-1부터 내림차순으로 참조 레이어인지 판단하기 위한 정보(direct_dependency_flag[i][j])가 획득될 수 있다.
인터 레이어 RPS 정보가 획득될 수 있는 각 레이어(i)는, 레이어 인덱스 값이 1인 값부터 VPS에서 미리 정해진 최대 레이어 수에서 1 작은 값(vps_max_layers_minus1)까지의 레이어를 포함할 수 있다.
for()(2120) 중 NumDirectRefLayers[i]는 레이어(i)의 참조 레이어 수를 의미하며, 인터 레이어 RPS에 참조 레이어(j)가 추가될 때 마다 1씩 증가할 수 있다. j는 i-1부터 시작하여 내림차순(j--)으로 if문 이하(2230, 2240)가 수행될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 현재 레이어와 가장 가까운 레이어부터 참조 레이어인지 여부가 판단되고, 판단된 순서대로 현재 레이어의 인터 레이어 RPS 정보에 참조 레이어가 추가될 수 있다.
direct_dependency_flag[i][j](2130)는 레이어(j)가 레이어(i)의 참조 레이어로 사용되는지 여부를 나타내는 플래그로 1의 값을 가지는 경우, 레이어(j)가 레이어(i)의 참조 레이어로 사용됨을 의미한다.
RefLayerId[i][NumDirectRefLayers[i]++](2240)는 레이어(i)에 대한 인터 레이어 RPS 정보를 의미하고, (direct_dependency_flag[i][j]==1)(2230)인 경우, 레이어(j)의 레이어 아이디(layer_id_in_nuh[j]) 값이 인터 레이어 RPS에 추가될 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시 예에 의한 확장성 차원 정보에 따라 인터 레이어 RPS를 획득하는 일 예를 나타낸 코드다.
도 23을 참조하면, 도 22의 코드에 더하여 sort(RefLayerId[i][j], ViewId)(2310)가 추가될 수 있다.
sort는 현재 레이어(i)의 인터 레이어 RPS 정보인 RefLayerId[i][j]의 각 참조 레이어(j)를 현재 레이어(i)의 ViewId를 기준으로 재정렬하기 위한 코드다. 현재 레이어(i)의 ViewId를 기준으로 ViewId 값의 차이가 가장 적은 순으로 또는 내림차순으로 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 참조 레이어가 재정렬될 수 있다. RefLayerId[i][j]의 j는 참조 레이어의 레이어 식별값이 아닌 NumDirectRefLayers[i]에 의해 정의된 값으로 참조 레이어의 정렬 순서를 나타내는 값일 수 있다. 예를 들면, 현재 레이어(i)의 인터 레이어 RPS 중 첫번째 참조 레이어의 경우, RefLayerId[i][1]로 표현될 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시 예에 의한 확장성 차원 정보를 획득하는 일 예를 나타낸 신택스이다.
각 레이어의 확장성 차원 정보(scalability_mask[i](2310))와 어느 타입의 확장성 차원 정보를 기준으로 인터 레이어 RPS 정보를 재정렬할 지 여부를 나타내는 정보(sclability_type_priority(2420))가 VPS_extension()에 포함될 수 있다. VPS_extension()은 멀티 레이어에 공통적으로 적용될 수 있는 파라미터 정보들을 포함할 수 있다.
sclability_type_priority(2420)은 0에서 15까지의 값을 가질 수 있으며, 1의 값을 가지는 경우, 각 레이어는 멀티뷰 타입에 따른 View Id 값을 가질 수 있다.
sclability_type_priority(2420)에 따라 어느 타입의 확장성 차원 정보를 기준으로 할지 결정되면, scalability_mask[i](2410) 값이 sclability_type_priority(2420)와 동일한 값을 가지는 레이어(i)의 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값이 획득될 수 있다.
예를 들어, sclability_type_priority(2420) 값이 1인 경우, scalability_mask[i] 값이 1인 레이어의 인터 레이어 RPS가 재정렬될 수 있다. 즉, scalability_mask[i] 값이 1인 레이어의 ViewId 값과 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어의 ViewId 값의 차이가 적은 순으로 인터 레이어 RPS에 포함된 참조 레이어가 재정렬될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 빈번하게 사용되는 참조 레이어에 작은 수의 참조 픽처 인덱스가 할당되도록 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들의 인터 레이어 참조 픽처 세트를 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의한 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.

Claims (15)

  1. 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법에 있어서,
    상기 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 나타내는 정보를 상기 각 레이어에 대하여 획득하는 단계는
    상기 현재 레이어보다 하위 레이어에 속하는 각 레이어가 상기 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 나타내는 정보를 상기 현재 레이어의 레이어 인덱스 값을 기준으로 내림차순으로 순차적으로 획득하는 단계를 포함하고,
    상기 인터 레이어 RPS는 상기 정보가 획득된 순서대로 정렬된 적어도 하나의 참조 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 현재 레이어의 확장성 차원(scalability dimension) 정보에 따라 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 적어도 하나의 참조 레이어를 재정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값을 각 레이어에 대하여 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 참조 레이어를 재정렬하는 단계는
    상기 현재 레이어와 상기 참조 레이어의 상기 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값의 차이에 따라 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어를 재정렬하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어의 순서에 따라 상기 현재 레이어에 대한 참조 픽처 리스트를 획득하는 단계;
    상기 참조 픽처 리스트에 따라 상기 현재 레이어를 예측 복호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 복호화 방법.
  6. 멀티 레이어 비디오의 복호화 장치에 있어서,
    멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 획득하고, 상기 획득된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 획득하는 파싱부;
    상기 현재 레이어 픽처를 예측 복호화하는 비디오 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 파싱부는
    상기 현재 레이어보다 하위 레이어에 속하는 각 레이어가 상기 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 나타내는 정보를 상기 현재 레이어의 레이어 인덱스 값을 기준으로 내림차순으로 순차적으로 획득하고,
    상기 인터 레이어 RPS는 상기 정보가 획득된 순서대로 정렬된 적어도 하나의 참조 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 파싱부는
    상기 현재 레이어의 확장성 차원(scalability dimension) 정보에 따라 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 적어도 하나의 참조 레이어를 재정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 파싱부는
    상기 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값을 각 레이어에 대하여 획득하고,
    상기 현재 레이어와 상기 참조 레이어의 상기 확장성 차원 정보에 따른 인덱스 값의 차이에 따라 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어를 재정렬하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  10. 제6항에 있어서, 상기 파싱부는
    상기 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어의 순서에 따라 상기 현재 레이어에 대한 참조 픽처 리스트를 획득하고,
    상기 비디오 복호화부는 상기 참조 픽처 리스트에 따라 상기 현재 레이어를 예측 복호화하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  11. 멀티 레이어 비디오의 예측 부호화 방법에 있어서,
    상기 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 부호화 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
    상기 현재 레이어보다 하위 레이어에 속하는 각 레이어가 상기 현재 레이어의 참조 레이어인지 여부를 나타내는 정보를 상기 현재 레이어의 레이어 인덱스 값을 기준으로 내림차순으로 순차적으로 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 인터 레이어 RPS는 상기 정보가 결정된 순서대로 정렬된 적어도 하나의 참조 레이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 부호화 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 현재 레이어의 확장성 차원(scalability dimension) 정보에 따라 상기 인터 레이어 RPS에 포함된 적어도 하나의 참조 레이어를 재정렬하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 부호화 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 인터 레이어 RPS에 포함된 각 참조 레이어의 순서에 따라 상기 현재 레이어에 대한 참조 픽처 리스트를 생성하는 단계;
    상기 참조 픽처 리스트에 따라 상기 현재 레이어를 예측 부호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 예측 부호화 방법.
  15. 멀티 레이어 비디오의 부호화 장치에 있어서,
    상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하여, 상기 멀티 레이어에 포함된 각 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 정보를 각 레이어별로 결정하는 비디오 부호화부; 및
    상기 결정된 정보에 기초하여 상기 현재 레이어와 상기 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는 레이어 간 레이어 인덱스 값의 차이값에 따라 각 참조 레이어가 정렬된 상기 현재 레이어의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set)를 생성하는 RPS 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 장치.
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