KR20160023492A - Ｓｈｖｃ 장치 및 그 장치에서의 향상 계층 모션 탐색 범위 결정 장치 및 방법 - Google Patents

Ｓｈｖｃ 장치 및 그 장치에서의 향상 계층 모션 탐색 범위 결정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 SHVC 장치에서의 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 탐색 범위 결정 방법으로, 향상 계층(Enhancement Layer)에서 부호화하려는 블록에 대응되는 베이스 계층(Base Layer)의 모션 정보를 이용하여 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 계산하는 단계와, 상기 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 분석하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 모션 벡터 탐색 범위를 결정하는 단계를 포함한다.

Description

ＳＨＶＣ 장치 및 그 장치에서의 향상 계층 모션 탐색 범위 결정 장치 및 방법{SHVC Apparatus and Method for Deciding Motion Search Range of Enhancement Layer thereof}
본 발명은 SHVC(Scalable High Efficiency Video Coding) 기술에 관한 것으로, 특히 향상 계층(Enhancement Layer)의 모션 탐색 범위를 결정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
다양한 공간적 해상도(Spatial Resolution), 다양한 프레임율(Frame-rate)을 지원 가능한 하나의 통합된 데이터를 생성하여 다양한 전송 환경과 다양한 단말들에게 데이터를 효율적으로 전송할 수 있도록 지원하기 위한 비디오 부호화 기술로써, HEVC(High Efficiency Video Coding)를 기반으로 하는 SHVC(Scalable HEVC)에 대한 표준화가 진행 중이다. SHVC에서는 상위 계층의 영상 정보는 하위 계층의 영상 정보를 통해 부호화될 수 있다. 여기서, 하위 계층은 베이스 계층(Base Layer)을 의미할 수도 있다.
일반적으로 SHVC에서의 모션 벡터(Motion Vector : MV) 추정은 베이스 계층(Base Layer)에서 MV를 추정하는 것과 동일한 방식으로 향상 계층(Enhancement Layer)에서도 MV를 추정한다. 즉, integer pel, half pel, quarter pel과 같은 해상도 단위 순서로 MV를 탐색한다. 이러한 SHVC에서는 베이스 계층(Base Layer)의 영상과 향상 계층(Enhancement Layer)의 영상을 모두 부호화해야 하는데, 공간 스케일러빌리티를 지원하는 경우, 향상 계층(Enhancement layer)의 해상도는 하위 계층(lower layer)의 해상도보다 크고, 화질 스케일러빌티를 지원하는 경우는, 계층간 동일 해상도를 가지지만, 향상 계층의 화질을 높게 부호화를 수행한다. 따라서 향상 계층의 부호화 복잡도를 줄이기 위해서는 부호화 복잡도에 큰 영향을 주는 움직임 추정 과정을 개선하여 간략하게 할 필요가 있다.
본 발명에서는 향상 계층(Enhancement Layer)의 부호화 복잡도를 줄이기 위한 SHVC에서의 향상 계층(Enhancement Layer)의 모션 벡터 탐색 범위 결정 장치 및 방법을 제안한다.
본 발명은 SHVC 장치에서의 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 탐색 범위 결정 방법으로, 향상 계층(Enhancement Layer)에서 부호화하려는 블록에 대응되는 베이스 계층(Base Layer)의 모션 정보를 이용하여 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 계산하는 단계와, 상기 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 분석하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 모션 벡터 탐색 범위를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명을 통해 SHVC에서 베이스 계층(Base Layer)의 부호화 정보를 이용하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 탐색 범위를 결정함으로써 향상 계층(Enhancement Layer)의 부호화 속도를 개선시킬 수 있다.
도 1은 SHVC에서의 베이스 계층(Base Layer) 모션 벡터와 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 벡터와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 2a 내지 도 2c는 SHVC에서의 모션 예측 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 탐색 범위 결정하기 위한 SHVC 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 모션 정보의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 초기 탐색 위치를 결정하기 위한 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SHVC에서 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 탐색 범위 결정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 SHVC에서의 베이스 계층(Base Layer) MV와 향상 계층(Enhancement Layer) MV와의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
베이스 계층(Base Layer)과 향상 계층(Enhancement Layer)은 동시간대의 영상인데, 각각 해상도에 있어서 차이가 있다. 도 1에는 베이스 계층(Base Layer)과 향상 계층(Enhancement Layer)의 스케일 팩터(Scale Factor)가 1:2인 경우의 예가 도시되어 있다.
베이스 계층(Base Layer)과 향상 계층(Enhancement Layer)의 서로 대응되는 영역의 MV의 방향은 유사한데, 즉, 도 1에 도시된 바와 같이 베이스 계층(Base Layer)의 half pel 단위의 MV(10) 방향은 향상 계층(Enhancement Layer)의 integer 단위 MV(11) 방향과 유사하다. 또한, 베이스 계층(Base Layer)의 quarter pel 단위 MV 방향은 향상 계층(Enhancement Layer)의 half pel 단위의 MV 방향과 유사하다. 따라서, SHVC의 모션을 예측할 수 있는데, 모션 예측은 화면 간 예측 모드에서 수행된다.
도 2a 내지 도 2c는 SHVC에서의 모션 예측 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 2a를 참조하면, 모션 예측함에 있어 모든 화소들에 대해 MV를 탐색하지 않고, PMV를 시작점으로 일정 범위 이내에 있는 주위 integer pel들에 대해서만 MV를 탐색한다. 이때, 각 탐색 위치에서의 비용값(cost)을 비교하여 최소 비용값을 갖는 half pel 위치를 결정한다.
그런 후, 도 2b에 도시된 바와 같이, 전 단계에서 결정된 최소 비용값을 갖는 integer pel 위치를 기준으로 일정 범위 이내에 있는 주변 half pel들에 대해서 MV를 탐색한다. 이때, 각 탐색 위치에서 비용값을 계산하고, 최소 비용값을 갖는 half pel 화소를 선택한다.
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 최소 비용값을 갖는 half pel의 위치를 기준으로, 일정 범위 이내에 있는 주변 quarter pel들에 대해서 MV를 탐색한다. 이때 각 탐색 위치에서는 비용값을 계산하고, 최소 비용값을 갖는 quarter pel 위치를 선택한다. 이렇게 얻은 MV가 현재 PU에 대한 MV가 된다.
전술한 바와 같이 향상 계층(Enhancement Layer)의 해상도는 베이스 계층(Base Layer)의 해상도보다 훨씬 큰데, 향상 계층(Enhancement Layer)의 부호화 복잡도를 줄이기 위해서는 부호화 복잡도의 가장 큰 영향을 주는 MV 추정 과정을 개선하여 간단하게 할 필요가 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 탐색 범위 결정하기 위한 SHVC 장치의 구성도이다.
도 3을 참조하면, SHVC 장치는 특징값 계산부(310) 및 모션 벡터 탐색부(320)로 구성된다.
특징값 계산부(310)는 향상 계층(Enhancement Layer)에서 부호화하려는 블록에 대응되는 베이스 계층(Base Layer)의 모션 정보를 이용하여 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 계산한다. 여기서, 모션 정보는 PMV, MVD, MV 등을 포함하며, 모션 정보를 이용하여 베이스 계층(Base Layer)의 특징값
Figure pat00001
를 계산한다.
도 4는 본 발명에 따른 모션 정보의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면,
Figure pat00002
를 향상 계층(Enhancement Layer)에 대응하는 베이스 계층(Base Layer) 블록들의 MVD 평균으로 할 경우,
Figure pat00003
는 다음의 <수학식 3>과 같이 정의될 수 있다.
<수학식 3>
Figure pat00004
다시 도 3을 참조하면, 모션 벡터 탐색부(320)는 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 분석하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 MV 탐색 범위를 결정한다. 상세하게는, 초기 탐색 위치 결정부(321) 및 탐색 단계 결정부(322)로 구성된다.
초기 탐색 위치 결정부(321)는 하기의 <수학식 1>과 같이 특징값
Figure pat00005
과 임계값
Figure pat00006
을 비교하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 초기 탐색 위치를 결정한다.
<수학식 1>
Figure pat00007
<수학식 1>을 참조하면, 특징값
Figure pat00008
이 임계값
Figure pat00009
이하일 경우, 도 5a에 도시된 바와 같이 블록들로부터 계산된 PMV들을 이용하여 MV 탐색 초기 위치를 정한다. 반대로, 특징값
Figure pat00010
이 임계값
Figure pat00011
을 초과할 경우, 도 5b에 도시된 바와 베이스 계층(Base Layer)의 MV를 이용하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 MV 탐색 초기 위치를 정한다.
탐색 단계 결정부(322)는 하기의 <수학식 2>와 같이 특징값
Figure pat00012
이 임계값
Figure pat00013
를 비교하여 integer pel, half pel 또는 quarter pel의 탐색 단계를 결정하고, 결정된 탐색 단계에 맞는 MV의 탐색 초기 위치를 스케일링(scaling)한다.
<수학식 2>
Figure pat00014
여기서, 특징값
Figure pat00015
는 베이스 계층(Base Layer)의 MV들의 분산값으로 정하고, 임계값
Figure pat00016
과 비교하여 탐색 단계를 결정한다. 즉, 특징값
Figure pat00017
가 임계값
Figure pat00018
이하일 경우, 초기 탐색 위치는
Figure pat00019
로 하며, 탐색 단계는 integer pel과 half pel 단계를 생략하고 quarter pel에 대해서만 탐색한다.
그러나, 특징값
Figure pat00020
가 임계값
Figure pat00021
을 초과하고
Figure pat00022
이하일 경우, 초기 탐색 위치는 half pel 위치
Figure pat00023
로 스케일링하며, 탐색 단계는 integer pel 단계를 생략하고 quarter pel에 대해 탐색한다.
또한, 특징값
Figure pat00024
가 임계값
Figure pat00025
을 초과할 경우, 초기 탐색 위치는 integer pel 위치
Figure pat00026
로 스케일링하며, 탐색 단계는 integer pel부터 모든 단계에 대해 탐색한다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SHVC에서의 향상 계층(Enhancement Layer)의 모션 탐색 범위 결정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, SHVC 장치는 향상 계층(Enhancement Layer)에서 부호화하려는 블록에 대응되는 베이스 계층(Base Layer)의 모션 정보를 이용하여 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 계산한다(S605). 여기서, 모션 정보는 PMV, MVD, MV 등을 포함하며, 모션 정보를 이용하여 베이스 계층(Base Layer)의 특징값
Figure pat00027
(
Figure pat00028
,
Figure pat00029
)를 계산한다.
SHVC 장치는 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 분석하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 MV 탐색 범위를 결정하는데, 우선 특징값
Figure pat00030
과 임계값
Figure pat00031
을 비교한다(S610).
S610의 비교 결과 특징값
Figure pat00032
이 임계값
Figure pat00033
이하일 경우, SHVC 장치는 블록들로부터 계산된 PMV들을 이용하여 MV 탐색 초기 위치를 정한다(S620).
반면, S610의 비교 결과 특징값
Figure pat00034
이 임계값
Figure pat00035
을 초과할 경우, SHVC 장치는 베이스 계층(Base Layer)의 MV를 이용하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 MV 탐색 초기 위치를 정한다(S630).
다음으로, SHVC 장치는 integer pel, half pel 또는 quarter pel의 탐색 단계를 결정하는데, 우선 특징값
Figure pat00036
이 임계값
Figure pat00037
를 비교한다(S640, S660).
S640의 비교 결과 특징값
Figure pat00038
가 임계값
Figure pat00039
이하일 경우, SHVC 장치는 초기 탐색 위치
Figure pat00040
로 하며(S650), 탐색 단계는 integer pel과 half pel 단계를 생략하고, S710으로 진행하여 quarter pel에 대해서만 탐색한다.
그러나, S640, S660의 비교 결과 특징값
Figure pat00041
가 임계값
Figure pat00042
을 초과하고
Figure pat00043
이하일 경우, SHVC 장치는 초기 탐색 위치를 half pel 위치
Figure pat00044
로 스케일링하며(S670), 탐색 단계는 integer pel 단계를 생략하고, S700, S710에서 Half pel, quarter pel에 대해 탐색한다.
또한, S660의 비교 결과, 특징값
Figure pat00045
가 임계값
Figure pat00046
을 초과할 경우, SHVC 장치는 초기 탐색 위치를 integer pel 위치
Figure pat00047
로 스케일링하며(S680), 탐색 단계는 integer pel부터 모든 단계에 대해 탐색한다(S690~S710).

Claims (1)

  1. SHVC 장치에서의 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 탐색 범위 결정 방법에 있어서,
    향상 계층(Enhancement Layer)에서 부호화하려는 블록에 대응되는 베이스 계층(Base Layer)의 모션 정보를 이용하여 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 계산하는 단계와,
    상기 베이스 계층(Base Layer)의 특징값을 분석하여 향상 계층(Enhancement Layer)의 모션 벡터 탐색 범위를 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 SHVC에서의 향상 계층(Enhancement Layer) 모션 탐색 범위 결정 방법.
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