KR20150033194A - 병렬 부호화/복호화 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 병렬 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위들로 분할하는 단계; 상기 분할된 복수개의 병렬처리단위들을 개별적으로 병렬로 부호화하여 각 병렬처리단위에 대응하는 복수의 비트스트림들을 생성하는 단계; 및 상기 복수의 비트스트림들의 각 헤더들 중에서 중복된 헤더를 제거하고, 병합된 비트스트림의 헤더를 생성하여, 상기 영상에 대응하는 하나의 비트스트림으로 병합하는 단계를 포함하는 병렬 부호화 방법 및 장치가 제안된다.

Description

병렬 부호화/복호화 방법 및 장치{Parallel Encoding/Decoding Method and Apparatus}

본 발명은 병렬 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 디지털 디스플레이 기술이 발전함에 따라 비디오코덱이 처리해야할 영상의 크기는 4K 및 8K를 넘어서고 있다. 따라서 이전의 풀 HD영상에 비해 4배, 8배 이상 커졌다.

또한, 상기 4K 및 8K영상 크기의 프레임 레이트(Frame rate)가 60Hz을 넘어선다면, 이전 풀 HD영상의 30Hz에 비해 각각 8배, 16배 이상 처리량이 요구된다. 따라서, 현재의 시스템 사양으로는 영상의 분할 및 병합방법을 이용하는 것 이외에는 현실적으로 8K 영상의 처리가 불가능하다.

한편, 종래의 비트레벨 트랜스코더는, 예를 들면, 제1 코덱으로 인코딩된 비트를 제2 코덱에서 디코딩 될 수 있도록 바꾸는 용도로 사용되었다.

따라서, 하나의 복호화 장치만을 가진 복호화부는, 영상이 분할되어 여러 개의 부호화 장치에서 부호화되더라도, 부호화된 비트를 처리하기위해 복수개의 복호화 장치를 두기보다는 하나의 복호화 장치에서 비트레벨 트랜스코딩을 통해 복호화 하였다. 즉, 비트레벨 트랜스코더를 이용하여 복수의 부호화부에서 부호화된 비트스트림을 하나의 복호화 장치에서 복호화하기 위한 포멧으로 비트레벨 트랜스코딩하여 복호화하였다. 따라서 여전히 복호화부에서 8K 영상을 처리하는데 한계가 있었다.

본 발명은 병렬 부호화/복호화 방법 및 장치에 있어서, 병렬 부호화가 수행되어 생성된 복수의 비트스트림들에 대해, 복호화부에서도 병렬 복호화 수행 가능하도록 비트레벨에서 병합 또는 트랜스코딩 하는 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 부호화 방법은 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위들로 분할하는 단계; 상기 분할된 복수개의 병렬처리단위들을 개별적으로 병렬 부호화하여 각 병렬처리단위에 대응하는 복수의 비트스트림들을 생성하는 단계; 및 상기 복수의 비트스트림들의 각 헤더들 중에서 중복된 헤더를 제거하고, 상기 병합된 비트스트림의 헤더를 생성하여, 상기 영상에 대응하는 하나의 비트스트림으로 병합하는 단계를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 병합하는 단계는, 상기 병합된 비트스트림의 헤더에 포함된 소정의 파라미터를 변경하여 새로운 파라미터를 생성하고, 상기 생성된 파라미터를 상기 생성된 헤더에 기록하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 병합하는 단계는, 상기 생성된 헤더에 상기 병렬처리단위들로 분할 되기 전의 영상 크기를 기록하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 병합하는 단계는,

상기 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림들의 중복되는 구문(Syntax)을 제거하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 병합하는 단계는, 상기 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림들의 중복된 VPS(Video Parameter Set), SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더를 제거하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 병렬처리단위는 슬라이스 경계를 기준으로 분리되어 적어도 하나 이상의 최대 부호화 단위들의 집합으로 구성된 슬라이스일 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위로 분할하는 단계는 슬라이스 어크로스 필터 플래그(slice across filter Flag)를 제거하여 상기 슬라이스들의 간섭(correlation)을 제거하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 병렬처리 단위는 열 경계 및 행 경계를 기준으로 분리된 적어도 하나 이상의 최대 부호화 단위들의 집합으로 구성된 타일 일 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위로 분할하는 단계는 타일 어크로스 필터 플래그(tile across filter Flag)를 제거하여 상기 타일들의 간섭(correlation)을 제거하는 단계를 포함 할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 복호화 방법은, 하나의 영상에 대응하는 비트스트림의 헤더를 이용하여 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원하고, 상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 상기 병렬처리단위에 대응하는 복수개의 비트스트림들로 분할하는 트랜스코딩 단계; 상기 복원된 헤더들을 이용해 상기 트랜스코딩된 복수의 비트스트림들을 개별적으로 병렬 복호화함으로써 상기 복수개의 병렬처리단위들을 복원하는 단계; 및 상기 병렬처리단위들을 병합하여 상기 하나의 영상을 복원하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 트랜스코딩 단계는, 상기 복수의 비트스트림들에 공통적으로 적용되는 헤더정보를 이용하여 상기 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 트랜스코딩 단계는, 상기 복원된 헤더들 각각에 공통되는 VPS(Video parameter set), SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더를 기록하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 트랜스코딩 단계는, 상기 복원된 헤더들 각각에 상기 병렬처리단위에 대응하는 영상 크기를 기록하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 병렬처리단위는 슬라이스 또는 타일일 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 트랜스코딩 단계는, 상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 슬라이스 ID를 이용하여 상기 복수개의 비트스트림들로 트랜스코딩하는 단계를 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 상기 트랜스코딩 단계는, 상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 타일 크기 및 타일 위치를 이용하여 상기 복수개의 비트스트림들로 트랜스코딩하는 단계를 포함 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬 부호화 장치는 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위들로 분할하는 영상 분할부; 상기 분할된 복수개의 병렬처리단위들을 개별적으로 병렬 부호화하여 각 병렬처리단위에 대응하는 복수의 비트스트림들을 생성하는 부호화부; 및 상기 복수의 비트스트림들의 각 헤더들 중에서 중복된 헤더를 제거하고, 상기 병합된 비트스트림의 헤더를 생성하여, 상기 영상에 대응하는 하나의 비트스트림으로 병합하는 병합부를 포함 할 수 있다.

본 발명의 일 실시 예에 따른 병렬 복호화 장치는 하나의 영상에 대응하는 비트스트림의 헤더를 이용하여 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원하고, 상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 상기 병렬처리단위에 대응하는 복수개의 비트스트림들로 분할하는 트랜스코딩부; 상기 복원된 헤더를 이용해 상기 트랜스코딩된 복수의 비트스트림들을 개별적으로 병렬 복호화하여 상기 복수개의 병렬처리단위들을 복원하는 복호화부; 및 상기 병렬처리단위들을 병합하여 상기 하나의 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함할 수 있다.

본 발명은, 일 실시예에 따른 병렬 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 병렬 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다.

도 1 은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 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 일 실시예에 따른 비디오 병렬 부호화/복호화 개념을 설명하기 위한 참조도이다.
도 15a는 일 실시예에 따른 병렬 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 15b는 일 실시예에 따른 병렬 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 16은 일 실시예에 따른 슬라이스 단위를 설명하기 위한 참조도이다.
도 17은 일 실시예에 따른 타일 단위를 설명하기 위한 참조도이다.
도 18a는 일 실시예에 따른 병렬 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 18b는 일 실시예에 따른 병렬 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.

이하, 본 발명을 제조하고 사용하는 방법이 상세하게 설명된다. 본 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 명세서에서 본 발명의 원리의 "일 실시예" 또는 "실시예"라는 것은 본 발명의 원리의 적어도 하나의 실시 예에 포함되는 실시예와 함께 설명된 특별한 특성, 구조, 특징 등을 의미하는 것이다. 그러므로, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에 등장하는 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 어구의 등장은 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.

도 1 내지 도 13을 참조하여 일 실시예에 따라 공간적으로 계층적인 데이터 단위에 기반한 비디오의 부호화 및 비디오의 복호화가 설명된다. 도 14 내지 도 18을 참조하여 일 실시예에 따라 병렬 처리를 수행하기 위해 비트레벨에서의 병합을 이용하는 비디오의 부호화, 또는 비트레벨에서의 트랜스코딩을 이용하는 비디오의 복호화가 설명된다.

도 1 은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 '비디오 부호화 장치(100)'로 축약하여 지칭한다.

부호화 단위 결정부(120)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 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 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 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 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 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 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, 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 단위뿐만 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. 파티션은 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측 단위는 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션일 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 단위뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 변환을 수행할 수 있다. 부호화 단위의 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 변환 단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어 변환 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 변환 단위를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 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 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, 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.

일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위/파티션, 및 변환 단위의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 12를 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 단위이다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위, 파티션 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.

픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등에 삽입될 수 있다.

또한 현재 비디오에 대해 허용되는 변환 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 변환 단위의 최소 크기에 관한 정보도, 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등을 통해 출력될 수 있다. 출력부(130)는, 예측과 관련된 참조정보, 예측정보, 슬라이스 타입 정보 등을 부호화하여 출력할 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, 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, 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.

비디오 부호화 장치(100)가 기본 레이어 영상들을 부호화하는 경우에, 부호화 단위 결정부(120)는 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위별로 영상간 예측을 위한 예측단위를 결정하고, 예측단위마다 영상간 예측을 수행할 수 있다.

비디오 부호화 장치(100)가 향상 레이어 영상들을 부호화하는 경우에도, 부호화 단위 결정부(120)는 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위를 결정하고, 예측단위마다 인터 예측을 수행할 수 있다.

부호화 단위 결정부(120)가 기본 레이어 영상들을 부호화하는 경우에는, 랜덤 억세스가 가능한 RPA 영상들을 지정하고 기본 레이어 RPA 영상들에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다. 랜덤 억세스나 레이어 변환이 발생하는 경우에는, 이전 복원영상이 없더라도 RPA 영상을 복원할 수 있다.

부호화 단위 결정부(120)가 향상 레이어 스트림을 부호화하는 경우에는, 기본 레이어 스트림의 RPA 영상에 대응하는 위치에서 기본 레이어 RAP 영상과 동일한 RPA 타입의 RPA 영상을 부호화할 수 있다. 부호화 단위 결정부(120)는, 향상 레이어 RPA 영상들에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다.

부호화 단위 결정부(120)는, RPA 영상과 다른 넌 RPA 영상 중 적어도 하나를 참조하여 넌 RPA 영상에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 기본 레이어의 RASL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RASL 영상으로서, 후행하는 RPA 영상과 선행하는 RPA 영상을 참조할 수 있다. 기본 레이어 스트림의 RADL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RADL 영상으로서 후행하는 RPA 영상만 참조할 수 있다. 기본 레이어 노말 영상에 대응하는 향상 레이어 영상은 CRA 영상, RADL/RASL 영상 또는 노말 영상으로서 부호화될 수 있다.

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(200)의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 '비디오 복호화 장치(200)'로 축약하여 지칭한다.

일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 8 및 비디오 부호화 장치(100)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.

수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 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 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트로부터 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 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 역변환을 위해, 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 변환 단위 정보를 판독하여, 부호화 단위마다 변환 단위에 기초한 역변환을 수행할 수 있다. 역변환을 통해, 부호화 단위의 공간 영역의 화소값이 복원할 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. 이런 식으로 결정된 부호화 단위마다 부호화 모드에 대한 정보를 획득하여 현재 부호화 단위의 복호화가 수행될 수 있다.

기본 레이어 영상스트림이 수신된 경우에는, 비디오 복호화 장치(200)의 영상데이터 복호화부(230)는, 추출부(220)에 의해 기본 레이어 영상스트림으로부터 추출된 기본 레이어 영상들의 샘플들을 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 나눌 수 있다. 영상데이터 복호화부(230)는 기본 레이어 영상들의 샘플들의 트리 구조에 따른 부호화 단위들마다, 영상간 예측을 위한 예측단위별로 움직임 보상을 수행하여 기본 레이어 영상들을 복원할 수 있다.

향상 레이어 영상스트림이 수신된 경우에는, 비디오 복호화 장치(200)의 영상데이터 복호화부(230)는, 추출부(220)에 의해 향상 레이어 영상스트림으로부터 추출된 향상 레이어 영상들의 샘플들을 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 나눌 수 있다. 영상데이터 복호화부(230)는, 향상 레이어 영상들의 샘플들의 부호화 단위들마다 영상간 예측을 위한 예측단위별로 움직임 보상을 수행하여 향상 레이어 영상들을 복원할 수 있다.

영상데이터 복호화부(230)가 기본 레이어 스트림을 복호화하는 경우에는, 날 유닛 타입에 기초하여 RPA 영상들을 복원할 수 있다. 랜덤 억세스나 레이어 변환이 발생하는 경우에는, 이전 복원영상이 없더라도 RPA 영상을 복원할 수 있다.

영상데이터 복호화부(230)가 향상 레이어 스트림을 복호화하는 경우에는, 기본 레이어 스트림의 RPA 영상에 대응하는 위치에서 기본 레이어 RAP 영상과 동일한 RPA 타입의 RPA 영상을 복원할 수 있다. 영상데이터 복호화부(230)는, 향상 레이어 RPA 영상들에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다.

영상데이터 복호화부(230)는, RPA 영상과 다른 넌 RPA 영상 중 적어도 하나를 참조하여 넌 RPA 영상에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 기본 레이어의 RASL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RASL 영상으로서, 후행하는 RPA 영상과 선행하는 RPA 영상을 참조할 수 있다. 기본 레이어 스트림의 RADL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RADL 영상으로서 후행하는 RPA 영상만 참조할 수 있다. 기본 레이어 노말 영상에 대응하는 향상 레이어 영상은 CRA 영상, RADL/RASL 영상 또는 노말 영상으로서 복원될 수 있다.

결국, 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.

도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 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 10에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.

해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 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 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부(400)의 블록도를 도시한다.

일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)을 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.

인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 오프셋 조정부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.

일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 오프셋 조정부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.

특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.

영상 부호화부(400)가 향상 레이어 스트림을 생성하는 경우에는, 기본 레이어 스트림의 RPA 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들을 동종의 RPA 영상으로 지정할 수 있다. 인트라 예측부(410)는, RPA 영상들에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다.

움직임 추정부(420)는, RPA 영상과 다른 넌 RPA 영상 중 적어도 하나를 참조하여 넌 RPA 영상에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 움직임 보상부(425)는, RPA 영상과 다른 넌 RPA 영상 중 적어도 하나를 참조하여 넌 RPA 영상에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 기본 레이어의 RASL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RASL 영상으로서, 후행하는 RPA 영상과 선행하는 RPA 영상을 참조할 수 있다. 기본 레이어 스트림의 RADL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RADL 영상으로서 후행하는 RPA 영상만 참조할 수 있다. 기본 레이어 노말 영상에 대응하는 향상 레이어 영상은 CRA 영상, RADL/RASL 영상 또는 노말 영상으로서 부복호화될 수 있다.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부(500)의 블록도를 도시한다.

비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.

공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.

인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 오프셋 조정부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.

비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.

일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 오프셋 조정부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.

특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.

영상 복호화부(500)가 향상 레이어 스트림을 복호화하는 경우에는, 기본 레이어 스트림의 RPA 영상에 대응하는 위치에서 기본 레이어 RAP 영상과 동일한 RPA 타입의 RPA 영상을 복원할 수 있다. 인트라 예측부(550)는, 향상 레이어 RPA 영상들에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다.

움직임 보상부(560)는, RPA 영상과 다른 넌 RPA 영상 중 적어도 하나를 참조하여 넌 RPA 영상에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다. 기본 레이어의 RASL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RASL 영상으로서, 후행하는 RPA 영상과 선행하는 RPA 영상을 참조할 수 있다. 기본 레이어 스트림의 RADL 영상에 대응하는 위치의 향상 레이어 영상들도 RADL 영상으로서 후행하는 RPA 영상만 참조할 수 있다. 기본 레이어 노말 영상에 대응하는 향상 레이어 영상은 CRA 영상, RADL/RASL 영상 또는 노말 영상으로서 복원될 수 있다.

도 6 은 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 3인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 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)가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640)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.

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 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 변환이 수행될 수 있다.

또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 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 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 인터 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 부호화 단위는 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 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 변환 또는 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 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.

변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환 단위의 크기는 부호화 단위의 예측 단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다.

예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 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 13을 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환 단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환 단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다.

이 경우, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.

예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.

다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.

또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.

따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.

CurrMinTuSize

= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)

현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.

일 실시예에 따른 최대 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.

예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.

RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)

즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.

현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.

RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)

즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.

다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.

도 1 내지 13을 참조하여 전술된 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 부호화 기법에 따라, 트리 구조의 부호화 단위들마다 공간영역의 영상 데이터가 부호화되며, 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 복호화 기법에 따라 최대 부호화 단위마다 복호화가 수행되면서 공간 영역의 영상 데이터가 복원되어, 픽처 및 픽처 시퀀스인 비디오가 복원될 수 있다. 복원된 비디오는 재생 장치에 의해 재생되거나, 저장 매체에 저장되거나, 네트워크를 통해 전송될 수 있다.

이하, 도 1 의 비디오 부호화 장치(100) 및 도 4 의 영상 부호화 장치(400)는 도 14, 15a의 영상 부호화 장치(1420, 1500)에 해당할 수 있다. 또한, 도 2 의 비디오 복호화 장치(200) 및 도 5의 영상 복호화 장치(500)는 도 14, 도 18a에서 후술하는 영상 복호화 장치(1440, 1800)에 해당할 수 있다.

따라서, 도 14 내지 도 18을 참조하여 일 실시예에 따라 병렬 처리를 수행하기 위해 비트레벨에서의 병합을 이용하는 비디오의 부호화, 또는 비트레벨에서의 트랜스코딩을 이용하는 비디오의 복호화를 상술한다.

도 14는 일 실시예에 따른 비디오 데이터 단위의 병렬 처리를 수행하기 위해 비트스트림을 병합 또는 트랜스코딩하는 개념을 설명하기 위한 참조도이다.

도 14를 참조하면, 일 실시예에 따라 부호화 장치(1420) 측에서는 하나의 영상(1410)이 복수개의 병렬 처리단위(1411,1412, 1413, 1414)로 분할되며, 각각은 복수의 부호화부(1421, 1422, 1423, 1424)에서 개별적으로 부호화 될 수 있다. 이때, 복수개의 병렬 처리단위(1411,1412, 1413, 1414)들은 상호 의존적이지 않고, 부호화 장치(1420)에 구비된 CPU 또는 GPU의 멀티 코어들에 독립적으로 할당되어 병렬적으로 부호화 될 수 있다. 따라서 상호 독립적인 복수개의 비트스트림들(1431, 1432, 4133, 1434)이 생성 될 수 있다.

다음으로, 부호화 장치(1420)는 생성된 비트스트림들(1431, 1432, 4133, 1434)을 하나의 영상(1410)에 대응하는 비트스트림(1430)으로 병합하여 복호화 장치(1440) 측으로 전송할 수 있다. 여기서, 전송되는 비트스트림(1430)은 하나의 영상(1410)에 대응되도록 병합되고, 전송되어 영상(1450)이 복원 될 수 있다. 또한, 각각의 병렬 처리단위(1411, 1412, 1413, 1414)는 상호 의존적이지 않고 독립적으로 처리되기 때문에, 복호화 장치(1440) 측에서 전송되는 비트스트림(1430)은 트랜스코딩을 통해 병렬처리단위(1441, 1442, 1443, 1444)에 대응하는 복수의 비트스트림(1431, 1432, 1433, 1434)으로 독립적으로 분할가능 하다. 따라서 각각의 병렬처리단위(1441, 1442, 1443, 1444)별로 병렬 복호화 수행이 가능해 질 수 있다.

일 실시예에 따른 복호화장치(1440) 측에서는 병합된 하나의 비트스트림(1430)을 트랜스코딩하여 복수의 비트스트림들(1431, 1432, 4133, 1434)을 생성할 수 있다. 다음으로, 각각의 비트스트림들(1431, 1432, 4133, 1434)은 복수의 복호화부(1441, 1442, 1443, 1444)에서 병렬 복호화 될 수 있다.

이때, 복수개의 비트스트림들(1431, 1432, 4133, 1434)은 상호 의존적이지 않고, 복호화 장치(1440)에 구비된 CPU 또는 GPU의 멀티 코어들에 독립적으로 할당되어 병렬적으로 부호화 될 수 있다. 따라서 복수개의 병렬 처리단위(1451, 1452, 4153, 1454)이 복호화 될 수 있다.

마지막으로 복호화장치(1440) 측에서는 복호화된 복수개의 병렬처리단위(1451, 1452, 4153, 1454)를 병합하여 하나의 영상(1450)을 복원 할 수 있다.

따라서, 상술한 바와 같이 하나의 영상이 분할된 병렬처리단위를 복수의 복호화 부에서 병렬 복호화함으로써, UHD(Ultra High Definition)영상도 실시간으로 복호화 가능하다. 여기서 UHD는 화면에 표시되는 화소수가 4K, 8K 또는 그 이상의 해상도를 가지는 영상이다.

한편, 상술한 병렬 처리를 위해서는 병렬 처리된 복수의 비트스트림들(1431,1432,1433,1434) 각각이 하나의 비트스트림(1430)으로 병합하여 전송된 뒤, 다시 비트레벨의 트랜스코딩을 통해 하나의 비트스트림(1430)에서 병렬 처리를 위한 복수의 비트스트림(1431,1432,1433,1434)으로 복원 될 수 있다.

이를 위해서, 일 실시예에 따른 비트스트림의 병합 및 트랜스코딩 동작시 비트스트림의 헤더에 포함된 파라미터를 변경 할 수 있다.

또한, 부호화 단계 및 복호화 동작 모두에서, 복수의 부호화 장치 및 복수의 복호화 장치를 이용하여 병렬 처리 가능하다. 이하 도 15 내지 도 18에서 구체적으로 일 실시예에 따라 병렬 처리를 수행하기 위해 비트스트림의 병합을 이용하는 비도호 부호화 방법 및 트랜스코딩 이용하는 비디오의 복호화 방법에 대해 상술한다.

도 15a는 일 실시예에 따른 병렬 부호화 장치(1500)를 나타낸 블록도이다.

도 15a를 참조하면, 일 실시예에 따른 병렬 부호화 장치(1500)는 영상 분할부(1510), 복수의 부호화부(1520) 및 병합부(1530)를 포함할 수 있다.

일 실시예에 따른 영상 분할부(1510)는 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위들로 분할할 수 있다. 예를 들면, 영상 분할부(1510)는 비디오 코덱의 규격에 따라 다른 데이터 단위와의 간섭(correlation)이 제거되어 독립적으로 부호화 하기 위하여 이용되는 병렬처리단위들로 영상을 분할할 수 있다. 여기서, 병렬처리단위는 비디오 코덱에서 이용되는 복수의 슬라이스 또는 타일에 대응될 수 있다. 여기서, 슬라이스는 슬라이스 경계를 기준으로 분리된 적어도 하나 이상의 최대 부호화 단위를 포함하는 데이터 처리 단위이며, 타일은 열 경계 및 행 경계를 기준으로 분리된 최대 부호화 단위들의 집합으로 구성된 독립적인 데이터 처리 단위를 의미한다. 슬라이스 또는 타일에 대한 상세한 설명은 도 16 및 도 17을 참조하여 후술한다.

일 실시 예에 따른 분할부(1510)는, 병렬처리단위가 슬라이스라면 헤더에서 슬라이스 어크로스 필터 플래그(slice across filter Flag)를 제거하여 슬라이스들의 간섭(correlation)을 제거할 수 있다. 또한 일 실시 예에 따른 분할부(1510)는, 병렬처리 단위가 타일이라면, 헤더에서 타일 어크로스 필터 플래그(tile across filter Flag)를 제거하여 타일들의 간섭(correlation)을 제거 할 수 있다.

물론, 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 상술한 병렬처리단위들 간의 간섭은 후술하는 병합 동작 또는 트랜스코딩 동작 중에 제거될 수도 있다.

다음으로, 일 실시예에 따른 복수의 부호화부(1520)는 분할된 복수개의 병렬단위들을 개별적으로 병렬 부호화하여, 각 병렬단위에 대응하는 복수의 비트스트림들을 생성할 수 있다. 예를 들면, 영상의 병렬처리단위 수에 대응하는 복수의 부호화부(1520)를 구비하여, 각각 병렬처리단위들을 동시에 부호화 함으로써, 병렬처리단위 수에 상응하는 개수의 비트스트림을 생성할 수 있다.

일 실시예에 따른 병합부(1530)는 상술한 복수의 비트스트림을 병합할 수 있다. 이때, 병합부(1530)는 복수의 비트스트림들의 중복된 헤더를 제거하고, 병합된 비트스트림의 헤더를 생성하여 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 생성할 수 있다.

구체적으로, 복수의 부호화부(1520)에서 생성된 비트스트림들은 각각 독립된 헤더를 가질 수 있다. 예를 들면, 각각의 비트스트림 헤더는 개별적으로 VPS(Video Parameter Set), SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 및 슬라이스 헤더 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

또한, 상술한 병렬처리단위가 슬라이스라면 비트스트림들 헤더에는 슬라이스 ID, 슬라이스 어스로스 필러 플래그 및 슬라이스 경계를 나타내는 구문(Syntax)이 포함될 수 있다. 다른 예로, 병렬처리단위가 타일이라면 비트스트림 헤더에는 타일 어크로스 필터 플래그, 타일 개수 및 타일 위치를 나타내는 구문이 포함될 수 있다.

그런데, 병렬처리단위에 상응하는 복수의 비트스트림을 하나의 비트스트림으로 병합한다면, 상술한 헤더들이 중복되므로, 일 실시예에 따른 병합부(1520)는 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림들의 중복된 VPS, SPS 또는 PPS를 제거할 수 있다. 또한, 복수의 비트스트림의 중복된 구문들을 제거할 수도 있다.

또한, 일 실시예에 따른 병합부(1530)는 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림의 헤더에 포함된 소정의 파라미터를 변경하여, 병합된 비트스트림의 헤더를 생성할 수 있다. 예를 들면, 병합된 비트스트림의 헤더에 병렬처리단위들로 분할 되기 전의 영상 크기를 기록하여 하나의 영상에 대한 병합된 비트스트림을 생성할 수 있다. 여기서, 병렬처리단위들로 분할되기 전의 영상 크기는 각 병렬처리단위에 대응되는 비트스트림 헤더에 기록된 영상크기에 병렬처리단위의 수를 곱함으로써 구할 수 있다. 다른 예로 병렬처리단위들로 분할되기 전의 영상 크기는 각 병렬처리단위에 대응되는 비트스트림 헤더에 기록된 영상크기들을 더함으로써 구할 수도 있다.

상술한 바에 따라서, 복수의 부호화부(1520)에 각각 부호화된 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림은 병합부(1530)에 의해서 하나의 부호화된 비트스트림으로 만들어 질 수 있다.

여기서, 전송되는 비트스트림은 하나의 영상에 대응되도록 병합 되므로, 실시간으로 전송되어 영상이 복원 될 수 있다. 또한, 각각의 병렬 처리단위는 상호 의존적이지 않고 독립적으로 처리되기 때문에, 복호화부에서 수신한 비트스트림은 트랜스코딩을 통해 병렬처리단위에 대응하는 복수의 비트스트림으로 분할가능 하다. 따라서 각각의 병렬처리단위 별로 병렬 복호화 수행이 가능해 질 수 있다.

도 15b는 일 실시예에 따른 병렬 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 15b를 참조하면, 병렬 부호화 방법은 도 15a에 도시된 병렬 부호화 장치(1400)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 15a에 도시된 병렬 부호화 장치(1400)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 15b에 도시된 방법에도 적용됨을 알 수 있다.

단계 1515에서, 일 실시예에 따른 영상 분할부(1510)는 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위들로 분할할 수 있다.

단계 1525에서, 일 실시예에 따른 복수의 부호화부(1520)는 상기 분할된 복수개의 병렬단위들을 개별적으로 병렬 부호화하여 각 병렬단위에 대응하는 복수의 비트스트림들을 생성할 수 있다. 예를 들면, 영상의 병렬처리단위 수에 대응하는 복수의 부호화부(1520)를 구비하여, 각각 병렬처리단위들을 동시에 부호화 함으로써, 복수의 비트스트림을 생성할 수 있다.

단계 1535에서, 일 실시예에 따른 병합부(1530)는 복수의 비트스트림들의 각 헤더들 중에서 중복된 헤더를 제거하고, 병합된 비트스트림의 헤더를 생성하여, 하나의 영상에 대응하는 하나의 비트스트림으로 병합할 수 있다. 예를 들면, 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림들의 중복된 VPS, SPS 또는 PPS를 제거할 수 있다. 또한, 복수의 비트스트림의 중복된 구문들을 제거할 수도 있다.

또한, 병합된 비트스트림의 헤더에는 병렬처리단위들로 분할 되기 전의 영상 크기를 기록하여 하나의 영상에 대한 병합된 비트스트림이 생성될 수 있다.

도 16은 일 실시예에 따른 슬라이스 단위를 설명하기 위한 참조도이다.

도 16을 참조하면, 하나의 픽처는 슬라이스들(1610,1620,1630)로 분할될 수 있다. 여기서, 하나의 슬라이스는 적어도 하나 이상의 최대 부호화 단위(LCU)를 포함하는 부호화 단위 일 수 있다. 도 16에서는 하나의 픽처가 슬라이스 경계를 기준으로 3개의 슬라이스들(1610,1620,1630)로 분할된 경우를 도시한다. 하지만, 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 더 많은 수의 슬라이스로 분할 될 수 있다.

한편, 픽처에 포함된 슬라이스는 부호화 과정에서 다른 슬라이스에 대한 데이터 의존성이 존재하는 슬라이스와 데이터 의존성이 없는 슬라이스로 구분될 수 있다. 하지만, 일 실시예에 따른 슬라이스들(1610,1620,1630)는 슬라이스 ID를 이용하여 각각 독립된 병렬처리단위로써 구별된다. 독립된 병렬처리단위는 복수의 부호화부를 통해 개별적으로 부호화 되기 때문에 데이터 의존성이 없는 독립된 슬라이스로 처리된다. 물론, 다른 실시에에 따라 데이터 의존성이 없는 슬라이스들만을 각각의 독립된 병렬처리 단위로 분할할 수도 있다.

다만, 각 슬라이스 경계에 있어서 영상처리가 수행될 때, 슬라이스간의 간섭이 존재하여 각 슬라이스를 병렬 처리하기 어려울 수 있다. 하지만 이 경우에 있어서도, 일 실시예에 따라 슬라이스들(1610,1620,1630)간의 간섭이 비트레벨에서 제거됨으로써, 각각의 슬라이스들(1610,1620,1630)은 복수의 부호화부(1520)에서 동시에 병렬 부호화 되거나 또는 복수의 복호화부(도 18a의 1820)에서 동시에 병렬 복호화 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따른 분할부(1510)는 비트스트림 헤더의 슬라이스 어크로스 필터 플래그(slice across filter Flag)를 0으로 설정하여 슬라이스들(1610,1620,1630)의 간섭(correlation)을 제거할 수 있다.

한편, 슬라이스들이 각각 복수의 부호화부(도 15a의 1520)에서 부호화 되면, 복수의 비트스트림이 생성된다. 생성된 비트스트림은 각각 개별적인 헤더를 가질 수 있다. 예를 들면, 각각의 비트스트림 헤더는 VPS, SPS, PPS 또는 슬라이스 헤더를 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 비트스트림을 병합하되 이러한 중복되는 헤더를 삭제함으로써, 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 생성할 수 있다. 또한 비트스트림들 헤더에는 영상크기, 슬라이스 ID, 슬라이스 필터 플래그 및 슬라이스 경계를 나타내는 구문(Syntax)이 포함될 수 있다. 즉, 비트스트림들의 구문들에 있어서도 중복되는 사항을 제거하거나 또는 하나의 영상에 대응하도록 수정하여 병합된 비트스트림이 생성되도록 할 수 있다.

또 다른 예를 들면, 도 17은 일 실시예에 따른 타일 단위를 설명하기 위한 참조도이다.

도 17을 참조하면, 하나의 픽처는 복수 개의 타일들(1710,1720,1730,1740,1750,1760)로 분할될 수 있다. 타일은 열 경계(1745) 및 행 경계(1755)를 기준으로 분리된 최대 부호화 단위들(LCUs)의 집합으로, 열 경계(1745) 또는 행 경계(1755)를 넘어서는 움직임 예측이나 컨텍스트 예측은 불가능한 독립적인 데이터 처리 단위를 의미한다. 즉 타일은 다른 타일의 정보를 참조하지 않는 독립적인 데이터 처리 단위로서, 각 타일들(1710,1720,1730,1740,1750,1760)은 각각 독립된 병렬처리단위로써 병렬 부호화 및 병렬 복호화 가능할 것이다.

다만, 각 타일 경계에 있어서 영상처리가 수행될 때, 슬라이스간의 간섭이 존재하여 각 타일을 병렬 처리하기 어려울 수 있다. 하지만, 일 실시예에 따라 타일들(1710,1720,1730,1740,1750,1760)간의 간섭이 비트레벨에서 제거됨으로써, 각각의 타일들(1710,1720,1730,1740,1750,1760)은 복수의 부호화부(1520)에서 동시에 병렬 부호화 되거나 또는 복수의 복호화부(도 18a의 1820)에서 동시에 병렬 복호화 될 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따른 분할부(1510)는 비트스트림 헤더의 타일 어크로스 필터 플래그(tile across filter Flag)를 0으로 설정하여 타일들(1710,1720,1730,1740,1750,1760)의 간섭(correlation)을 제거할 수 있다.

한편, 타일들이 각각 복수의 부호화부(도 15a의 1520)에서 부호화 되면, 복수의 비트스트림이 생성된다. 생성된 비트스트림은 각각 개별적인 헤더를 가질 수 있다. 예를 들면, 각각의 비트스트림 헤더는 VPS, SPS, PPS 또는 슬라이스 헤더를 포함할 수 있다. 따라서, 복수의 비트스트림을 병합하되 이러한 중복되는 헤더를 삭제함으로써, 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 생성할 수 있다. 또한, 비트스트림들 헤더에는 영상크기, 타일 어크로스 필터 플래그, 타일 크기 및 타일 위치에 대응하는 구문이 포함될 수 있다. 이러한 구문들에 있어서도 중복되는 사항을 제거하거나 또는 하나의 영상에 대응하도록 수정하여, 병합된 비트스트림이 생성되도록 할 수 있다.

도 18a는 일 실시예에 따른 병렬 복호화 장치(1800)를 나타낸 블록도이다.

도 18a를 참조하면, 일 실시예에 따른 복호화 장치(1800)는 트랜스코딩부(1810), 복수의 복호화부(1820) 및 영상복원부(1830)을 포함 할 수 있다.

일 실시예에 따른 트랜스코딩부(1810)는 하나의 영상에 대응하는 비트스트림의 헤더를 이용하여 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원하고, 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 병렬처리단위에 대응하는 복수개의 비트스트림들로 분할할 수 있다. 즉, 트랜스코딩부(1810) 부호화 동작에서 제거된 분할된 비트스트림들의 헤더를 복원하여 복수의 비트스트림으로 트랜스코딩할 수 있다.

구체적으로, 일 실시예에 따른 트랜스코딩부(1810)는, 복수의 비트스트림들에 공통적으로 적용되는 헤더정보를 이용하여 각각의 비트스트림의 헤더를 복원할 수 있다. 예를 들면, 일 실시예에 따른 트랜스코딩부(1810)는 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림들 헤더 각각에 중복된 VPS, SPS, PPS 또는 슬라이스 헤더를 할당할 수 있다.

한편, 일 실시예에 따른, 병렬처리단위는 비디오 코덱 규격에서 이용되는 복수의 슬라이스 또는 타일에 대응될 수 있다. 예를 들어, 병렬처리단위가 슬라이스라면 하나의 영상에 대응하는 비트스트림이 슬라이스 ID를 이용하여 복수개의 비트스트림들로 트랜스코딩 될 수 있다.

또한, 병렬처리단위가 타일이라면 하나의 영상에 대응하는 비트스트림이 타일 크기 및 타일 위치를 이용하여 복수개의 비트스트림들로 트랜스코딩 될 수 있다.

다음으로, 일 실시예에 따른 복수의 복호화부(1820)는 트랜스 코딩된 복수의 비트스트림을 개별적으로 병렬 복호화 하여 복수개의 병렬처리단위들을 복원 할 수 있다.

마지막으로, 일 실시예에 따른 영상 복원부(1830)는 복호화된 복수개의 병렬처리단위들을 병합하여 영상을 복원할 수 있다.

상술한 바에 따라, 일 실시예에 따른 복호화 장치(1800)는 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 병렬처리단위에 대응하는 복수의 비트스트림으로 트랜스코딩하여, 복수의 복호화 부에서 병렬 복호화 함으로써, UHD 초해상도 영상도 실시간으로 복호화 가능하다.

도 18b는 일 실시예에 따른 병렬 복호화 방법을 나타낸 블록도이다.

도 18b를 참조하면, 병렬 복호화 방법은 도 18a에 도시된 병렬 복호화 장치(1800)에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하에서 생략된 내용이라 하더라도 도 18a에 도시된 병렬 부호화 장치(1800)에 관하여 이상에서 기술된 내용은 도 18b에 도시된 방법에도 적용됨을 알 수 있다.

단계 1815에서, 일 실시예에 따른 트랜스코딩부(1810)는 하나의 영상에 대응하는 비트스트림의 헤더를 이용하여 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원할 수 있다.

단계 1816에서, 일 실시예에 따른 트랜스코딩부(1810)는 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 병렬처리단위에 대응하는 복수개의 비트스트림들로 분할할 수 있다.

단계 1825에서, 일 실시예에 따른 복수의 복원부(1820)는 복원된 헤더를 이용해 트랜스코딩된 복수의 비트스트림들을 개별적으로 병렬 복호화하여 복수개의 병렬처리단위들을 복원할 수 있다.

단계 1835에서, 일 실시예에 따른 영상 복원부(1830)는 복호화된 병렬처리단위들을 병합하여 영상을 복원할 수 있다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (19)

1. 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위들로 분할하는 단계;
   상기 분할된 복수개의 병렬처리단위들을 개별적으로 병렬 부호화하여 각 병렬처리단위에 대응하는 복수의 비트스트림들을 생성하는 단계; 및
   상기 복수의 비트스트림들의 각 헤더들 중에서 중복된 헤더를 제거하고, 병합된 비트스트림의 헤더를 생성하여, 상기 영상에 대응하는 하나의 비트스트림으로 병합하는 단계를 포함하는 병렬 부호화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 병합하는 단계는,
   상기 병합된 비트스트림의 헤더에 포함된 소정의 파라미터를 변경하여 새로운 파라미터를 생성하고, 상기 생성된 파라미터를 상기 생성된 헤더에 기록하는 단계를 포함하는 병렬 부호화 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 병합하는 단계는,
   상기 생성된 헤더에 상기 병렬처리단위들로 분할 되기 전의 영상 크기를 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 부호화 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 병합하는 단계는,
   상기 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림들의 중복되는 구문(Syntax)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 부호화 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 병합하는 단계는,
   상기 병렬처리단위에 대응하는 비트스트림들의 중복된 VPS(Video Parameter Set), SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 부호화 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 병렬처리단위는 슬라이스 경계를 기준으로 분리되어 적어도 하나 이상의 최대 부호화 단위들의 집합으로 구성된 슬라이스인 것을 특징으로 하는 병렬 부호화 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위로 분할하는 단계는
   슬라이스 어크로스 필터 플래그(slice across filter Flag)를 제거하여 상기 슬라이스들의 간섭(correlation)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 부호화 방법.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 병렬처리 단위는 열 경계 및 행 경계를 기준으로 분리된 적어도 하나 이상의 최대 부호화 단위들의 집합으로 구성된 타일인 것을 특징으로 하는 병렬 부호화 방법.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위로 분할하는 단계는
   타일 어크로스 필터 플래그(tile across filter Flag)를 제거하여 상기 타일들의 간섭(correlation)을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 부호화 방법.
10. 하나의 영상에 대응하는 비트스트림의 헤더를 이용하여 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원하고, 상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 상기 병렬처리단위에 대응하는 복수개의 비트스트림들로 분할하는 트랜스코딩 단계;
    상기 복원된 헤더들을 이용해 상기 트랜스코딩된 복수의 비트스트림들을 개별적으로 병렬 복호화함으로써 상기 복수개의 병렬처리단위들을 복원하는 단계; 및
    상기 병렬처리단위들을 병합하여 상기 하나의 영상을 복원하는 단계를 포함하는 병렬 복호화 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 트랜스코딩 단계는,
    상기 복수의 비트스트림들에 공통적으로 적용되는 헤더정보를 이용하여 상기 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 복호화 방법.
12. 제 11항에 있어서, 상기 트랜스코딩 단계는,
    상기 복원된 헤더들 각각에 공통되는 VPS(Video parameter set), SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더를 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 복호화 방법.
13. 제 10 항에 있어서, 상기 트랜스코딩 단계는,
    상기 복원된 헤더들 각각에 상기 병렬처리단위에 대응하는 영상 크기를 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 복호화 방법.
14. 제 10 항에 있어서, 상기 병렬처리단위는 슬라이스 또는 타일인 것을 특징으로 하는 병렬 복호화 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 트랜스코딩 단계는,
    상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 슬라이스 ID를 이용하여 상기 복수개의 비트스트림들로 트랜스코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 복호화 방법.
16. 제 14 항에 있어서, 상기 트랜스코딩 단계는,
    상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 타일 크기 및 타일 위치를 이용하여 상기 복수개의 비트스트림들로 트랜스코딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 병렬 복호화 방법.
17. 제 1항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
18. 영상을 독립된 복수개의 병렬처리단위들로 분할하는 영상 분할부;
    상기 분할된 복수개의 병렬처리단위들을 개별적으로 병렬 부호화하여 각 병렬처리단위에 대응하는 복수의 비트스트림들을 생성하는 부호화부; 및
    상기 복수의 비트스트림들의 각 헤더들 중에서 중복된 헤더를 제거하고, 병합된 비트스트림의 헤더를 생성하여, 상기 영상에 대응하는 하나의 비트스트림으로 병합하는 병합부를 포함하는 병렬 부호화 장치
19. 하나의 영상에 대응하는 비트스트림의 헤더를 이용하여 병렬처리단위에 상응하는 복수개의 비트스트림들의 헤더들을 복원하고, 상기 하나의 영상에 대응하는 비트스트림을 상기 병렬처리단위에 대응하는 복수개의 비트스트림들로 분할하는 트랜스코딩부;
    상기 복원된 헤더를 이용해 상기 트랜스코딩된 복수의 비트스트림들을 개별적으로 병렬 복호화하여 상기 복수개의 병렬처리단위들을 복원하는 복호화부; 및
    상기 병렬처리단위들을 병합하여 상기 하나의 영상을 복원하는 영상 복원부를 포함하는 병렬 복호화 장치.
    
    
    

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