KR20160078318A - Method and Apparatus for Video Encoding/Decoding - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an image decoding process. Provided is an image decoding apparatus, comprising: a decoding unit recovering intra prediction mode information in terms of the current block to be recovered from a bit stream, conversion block information, and conversion coefficients, each of which separately responds to each of at least one conversion block divided as a tree structure; a reverse conversion unit recovering residual signals by converting the conversion coefficients separately responding to each of the conversion block through a reverse conversion process; a prediction unit generating prediction pixels based on the intra prediction mode information; and an adding unit adding the residual signals to the prediction pixels. The present invention provides an image decoding apparatus capable of conducting an encoding or a decoding process in an efficient manner by using a tree structure.

Description

영상 부호화/복호화 방법 및 장치{Method and Apparatus for Video Encoding/Decoding}[0001] The present invention relates to a video encoding / decoding method and apparatus,

본 발명의 실시예는 영상 부호화 및 복호화를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예로서, 부호화 시의 컴퓨팅 속도를 향상시키기 위하여 코딩단위(Coding Unit)의 양자화 계수를 통한 최적의 모드가 미리 선별되는 경우 코딩 단위(CU)의 부호화를 종료함으로써 컴퓨팅 성능을 향상시키고자 하는 영상의 부호화/복호화 방법 및 장치가 개시된다.Embodiments of the present invention relate to a method and apparatus for image encoding and decoding. As an embodiment of the present invention, in order to improve the speed of computing at the time of coding, when the optimum mode based on the quantization coefficient of the coding unit (Coding Unit) is selected in advance, encoding of the coding unit (CU) A method and apparatus for encoding / decoding an image to be desired are disclosed.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 반드시 종래기술을 구성하는 것은 아니다.The contents described in this section merely provide background information on the embodiment of the present invention, but do not necessarily constitute the prior art.

MPEG(Moving Picture Experts Group)과 VCEG(Video Coding Experts Group)은 JCT-VC(Joint Collaborative Team on Video Coding)라는 MPEG과 VCEG의 공동 팀을 형성하여 기존의 H.264/AVC(Advanced video Coding)보다 우수하고 뛰어난 HEVC(High Efficiency Video Coding)이라는 새로운 표준안에 대한 표준화가 진행 중이다. 이러한 HEVC에서는 다양한 부호화 방법이 채택되어 화질과 성능 향상 면에서 많은 발전을 가져왔다. HEVC에 대한 회의는 2011년 3월 제네바에서 열린 제 5차 JCT-VC회의 까지 진행되어, 현재 HM3.0및 WD3.0까지 완성되어 있다.Moving Picture Experts Group (MPEG) and Video Coding Experts Group (VCEG) form a joint team of MPEG and VCEG called Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) Standardization of a new standard called High Efficiency Video Coding (HEVC) is underway. In HEVC, a variety of coding methods have been adopted, resulting in improvements in image quality and performance. The meeting for the HEVC proceeded to the 5th JCT-VC meeting held in Geneva in March 2011 and is now completed with HM 3.0 and WD 3.0.

HEVC의 HM3.0 동영상 부호화 방법에서는 기본 부호화 단위로 CTB (Coding Tree Block)을 사용하며, 이 때 CTB는 다양한 크기의 정사각형 모양으로 정의된다. CTB는 주로 코딩단위(Coding Unit)라고 부른다. In the HEVC HM3.0 video coding method, CTB (Coding Tree Block) is used as a basic coding unit, and the CTB is defined as a square shape having various sizes. CTB is mainly called a coding unit.

도 1 는 통상적인 코딩단위(CU)의 크기와 모습을 나타낸다.Figure 1 shows the size and appearance of a typical coding unit (CU).

도 1 를 참조하면, 코딩단위(CU)는 쿼드트리(Quad Tree)의 모습을 하고 있으며, 크기가 64×64인 가장 큰 코딩단위(Largest Coding Unit)일 때 깊이(depth)를 0으로 하여 깊이가 3이 될 때까지, 즉 8×8크기의 코딩단위(CU)까지 반복적(Recursive)으로 부호화를 수행한다.Referring to FIG. 1, a coding unit (CU) is a quad tree, and when a largest coding unit having a size of 64 × 64 is used, Is encoded to a coding unit (CU) of 8x8 size by a recursive method.

예측의 기본 단위는 예측단위(Prediction Unit)로 정의되며, 하나의 코딩단위(CU)는 다수개의 블록으로 분할되어 예측에 사용된다. The basic unit of prediction is defined as a prediction unit (Prediction Unit), and one coding unit (CU) is divided into a plurality of blocks and used for prediction.

도 2 는 통상적인 예측단위(PU)의 종류와 하나의 코딩단위(CU)내에서 예측단위(PU)의 부호화순서를 나타낸다.FIG. 2 shows the type of a conventional prediction unit (PU) and the coding order of a prediction unit (PU) within one coding unit (CU).

도 2 를 참조하면, 크기가 2N×2N인 한 코딩단위(CU) 내에서 스킵(Skip)모드를 수행한 이후에 인터 2N×2N 모드, 인터 2N×N 모드, 인터 N×2N 모드, 인터 N×N 모드, 인트라 2N×2N 모드, 인트라 N×N 모드 순서로 예측을 수행한다. 단, 크기가 8×8(2N×2N)인 코딩단위(CU)를 제외하고는 모든 코딩단위(CU)에서 인터 N×N 모드, 인트라 N×N 모드를 제외한 모든 나머지 예측단위(PU)에 대하여 부호화를 수행한다.Referring to FIG. 2, after a Skip mode is performed in one coding unit CU having a size of 2N × 2N, an inter 2N × 2N mode, an inter 2N × N mode, an inter N × 2N mode, The intra 2N 占 2N mode, and the intra N 占 N mode. However, all the remaining prediction units (PU) excluding the inter N × N mode and the intra N × N mode in all the coding units (CU) except for the coding unit (CU) of size 8 × 8 (2N × 2N) Encoding is performed.

예측방법은 크게 부호화중인 프레임 내에서 부호화된 블록으로부터 예측 값을 사용하여 예측하는 화면 내 예측 부호화 방법과 이전에 복원된 프레임으로부터 움직임을 추정하여 현재 프레임의 블록을 예측하는 화면 간 예측 부호화 방법으로 분류할 수 있다. The prediction method is largely classified into an intra prediction coding method for predicting prediction using a prediction value from a block coded in a coding frame and an inter prediction coding method for predicting a block of a current frame by estimating a motion from a previously reconstructed frame can do.

화면 내 예측 방법으로는 이전에 부호화된 해당 블록의 좌측, 좌측하단, 좌측상단, 상단, 우측상단의 화소 값을 이용하여 여러 방향으로 예측을 수행하는 통합된 화면 내 예측 방법(Unified Intra Prediction)이 사용되고 있다.As the intra prediction method, there is a Unified Intra Prediction method which performs prediction in various directions using pixel values of the left, lower left, upper left, upper and right upper sides of the previously coded corresponding block .

도 3 은 통상적인 인트라 예측 모드의 방향을 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing a direction of a conventional intra prediction mode.

도 3 을 참조하면, 인트라 예측 모드는 DC (Direct Current) 모드, 플라나 (Planar) 모드와 총 33가지의 예측 방향를 가진 각도 (Angular) 모드를 포함하는 총 35가지의 예측 모드가 있다.Referring to FIG. 3, there are a total of 35 prediction modes including an DC (Direct Current) mode, a Planar mode, and an angular mode having a total of 33 prediction directions.

비디오의 화면 간 예측 방법(Inter predictive coding)에는 영상 프레임을 분할해서 이전에 부호화된 프레임으로부터 움직임을 추정하여 현재의 블록을 예측하는 움직임보상을 사용하고 있다.Inter-predictive coding of video uses motion compensation to predict the current block by estimating the motion from the previously encoded frame by dividing the image frame.

화면 내 예측방법 또는 화면 간 예측방법으로 하나의 예측블록이 만들어지게 되면 현재블록의 원 화소값과 예측블록의 예측값 간의 차이값을 계산하여 잔차신호를 생성한다. 잔차신호를 이용하여 주파수변환블록으로 변환하고 이를 양자화(Quantization)시켜 주파수계수블록을 형성한다.When one prediction block is created by the intra prediction method or the inter prediction method, a residual signal is generated by calculating a difference value between the original pixel value of the current block and the prediction value of the prediction block. The residual signal is converted into a frequency conversion block and quantized to form a frequency coefficient block.

통상적인 영상 부호화장치는 기능에 따라 여러 후보의 코딩단위(CU), 예측단위(PU), 변환단위(TU)를 두고 율-왜곡 값(RD cost) 최적화 기법에 따라 최적의 단위를 구한 후 해당 단위로 부호화한 결과를 영상 복호화장치에 정보를 전송한다.A typical image coding apparatus obtains an optimum unit according to a rate-distortion value (RD cost) optimization technique with respect to various candidate coding units (CU), prediction units (PU), and conversion units (TU) And transmits the result of encoding to the video decoding apparatus.

이처럼, 한 코딩단위(CU)내의 모든 예측단위(PU)에 대해 율-왜곡 값(RD cost)을 구하는 방법은 예측 순서상 가장 마지막인 인트라 N×N 모드가 최적 모드로 결정되는 경우에는 효율적이나, 예측 순서상 가장 첫 번째인 인터 2N×2N 모드가 최적 모드로 결정되는 경우에는 시간 상 비효율적이다.As described above, the method of obtaining the rate-distortion value (RD cost) for all prediction units (PU) in one coding unit (CU) is efficient when the intra NxN mode which is the last in the prediction order is determined as the optimal mode , And the inter-2N × 2N mode, which is the first one in the prediction order, is determined to be the optimal mode, it is inefficient in time.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 한 코딩단위(CU)내에서 여러 예측단위(PU) 부호화 시 직전에 부호화된 양자화된 주파수변환계수가 모두 0인 경우 이후의 예측단위(PU)의 부호화를 모두 생략함으로 통상적인 부호화 효율을 유지하면서 영상 부호화에 걸리는 시간을 단축시킬 수 있는 영상 부호화 장치 및 방법이 개시된다.According to an embodiment of the present invention, when the quantized frequency transform coefficients encoded immediately before the encoding of the various prediction units (PU) in one coding unit (CU) are all 0, the encoding of the following prediction unit (PU) An image encoding apparatus and method capable of shortening the time required for image encoding while maintaining a normal encoding efficiency is provided.

또 다른 실시예에 따르면, 잔차 신호에 대한 정보를 트리 구조를 이용하여 효율적으로 부호화 또는 복호화할 수 있는 영상 부호화 또는 복호화 방법 및 장치가 개시된다.According to another embodiment, there is provided a method and apparatus for encoding or decoding an image, which can efficiently encode or decode information on a residual signal using a tree structure.

본 발명의 일 측면에 따르면, 비트스트림으로부터 복호화할 현재블록에 대한 인트라 예측모드 정보를 복원하고, 변환블록 정보를 복원하며, 상기 현재블록으로부터 트리 구조로 분할된 하나 이상의 변환블록 각각에 대응하는 변환계수들을 복원하는 복호화부; 상기 변환블록 각각에 대응하는 변환계수들을 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하는 역변환부; 상기 인트라 예측모드 정보에 근거하여 예측픽셀들을 생성하는 예측부; 및 상기 잔차신호들과 상기 예측픽셀들을 가산하는 가산부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a decoding method for decoding an intra-prediction mode information for a current block to be decoded from a bitstream, restoring transform block information, and performing a transform corresponding to each of the one or more transform blocks, A decoding unit for decoding the coefficients; An inverse transform unit for inversely transforming the transform coefficients corresponding to the transform blocks to reconstruct residual signals; A prediction unit for generating prediction pixels based on the intra prediction mode information; And an adder for adding the residual signals and the prediction pixels.

상기 복호화부는, 상기 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 크기에 대한 블록크기정보를 복호화하고, 상기 블록크기정보에 근거하여 상기 현재블록을 결정할 수 있다. 현재블록의 크기는 8x8로부터 64x64까지의 범위 내에서 결정될 수 있다. 또한, 현재블록은 2n x 2n 크기의 정사각블록일 수 있다.The decoding unit may decode the block size information on the size of the current block from the bitstream, and determine the current block based on the block size information. The size of the current block can be determined within the range of 8x8 to 64x64. In addition, the current block may be a square block having a size of 2 n x 2 n .

또한, 상기 복호화부는, 상기 트리구조에서 어느 한 블록이 하위 레이어의 복수의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할변환플래그를 복원하고, 상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 분할됨을 지시하는지 여부와 상관없이, 상기 어느 한 블록의 제1 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 제1 색차 부호화 블록 플래그 및 상기 어느 한 블록의 제2 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 제2 색차 부호화 블록 플래그를 복원하며, 상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 더 이상 분할되지 않음을 지시할 때, 상기 어느 한 블록의 휘도성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 휘도 부호화 블록 플래그를 복원하고 상기 어느 한 블록을 상기 변환블록으로 식별할 수 있다.The decoding unit restores a division conversion flag indicating whether or not a block in the tree structure is divided into a plurality of blocks in the lower layer, and determines whether the division conversion flag indicates which one of the blocks is divided A first chrominance encoding block flag indicating whether or not the first chrominance component of the one block has at least one non-zero transform coefficient, and a second chrominance encoding block flag indicating whether the second chrominance component of the one block has at least one 0 Wherein when the block conversion flag indicates that the block is not further divided, the luminance component of any one of the blocks is at least one A non-zero conversion coefficient of the luminance encoding block, Can be identified by a conversion block.

여기서, 상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 분할됨을 지시하는 경우, 상기 어느 한 블록은 4개의 동일 크기 블록으로 분할될 수 있다.Herein, when the division conversion flag indicates that one of the blocks is divided, the one block may be divided into four equal size blocks.

한편, 상기 복호화부는, 상기 어느 한 블록의 상위 레이어 블록의 제1 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가질 때, 상기 어느 한 블록의 상기 제1 색차 부호화 블록 플래그를 복원하고, 상기 어느 한 블록의 상위 레이어 블록의 제2 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가질 때, 상기 어느 한 블록의 상기 제2 색차 부호화 블록 플래그를 복원할 수 있다.Meanwhile, when the first chrominance component of the upper layer block of any one of the blocks has at least one non-zero transform coefficient, the decoding unit restores the first color-difference encoding block flag of any one of the blocks, When the second chrominance component of the upper layer block of one block has at least one non-zero transform coefficient, the second color difference coding block flag of any one of the blocks can be restored.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 부호화하고자 하는 현재 코딩단위(CU)에서 추정된 최적 예측단위(PU) 부호화 이후 모든 예측단위(PU)의 부호화를 생략함으로써 또한 조건에 따라 역양자화 및 역변환을 생략함으로써, 통상적인 부호화기의 성능을 유지하면서 부호화에 걸리는 시간을 단축시키는 효과가 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, by omitting the encoding of all prediction units (PU) after encoding the optimal prediction unit (PU) estimated in the current coding unit (CU) to be encoded, By omitting quantization and inverse transformation, there is an effect of shortening the time required for coding while maintaining the performance of a conventional encoder.

또한, 잔차 신호에 대한 정보를 트리 구조를 이용하여 효율적으로 부호화 또는 복호화할 수 있다.In addition, information on the residual signal can be efficiently encoded or decoded using a tree structure.

도 1은 코딩단위(CU)의 크기와 쿼드트리 형태를 나타낸 도면이다.
도 2는 한 코딩단위(CU)내에서 부호화되는 예측단위(PU)의 종류와 순서를 나타낸 도면이다.
도 3은 통상적인 인트라 모드의 방향을 나타낸 도면이다.
도 4는 변환단위(TU)의 쿼드트리 형태와 부호화된 블록 플래그(cbf)와 분열변환 플래그와의 관계를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 코딩단위(CU)내에서 예측단위(PU) 결정을 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
1 is a diagram showing a size of a coding unit (CU) and a quad tree form.
FIG. 2 is a diagram showing the types and order of prediction units (PU) encoded in one coding unit (CU).
3 is a diagram showing a direction of a typical intra mode.
4 is a diagram illustrating the relationship between the quad tree type of the conversion unit TU and the coded block flag cbf and the fragmentation conversion flag.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 6 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
7 is a flowchart for explaining prediction unit (PU) determination in a coding unit (CU) according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
9 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.

이하에서 후술할 영상 부호화 장치(Video Encoding Apparatus), 영상 복호화 장치(Video Decoding Apparatus)는 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP: Portable Multimedia Player), 플레이스테이션 포터블(PSP: PlayStation Portable), 무선 통신 단말기(Wireless Communication Terminal), 스마트폰(Smart Phone), TV 등과 같은 사용자 단말기이거나 응용 서버와 서비스 서버 등 서버 단말기일 수 있으며, 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 영상을 부호화하거나 복호화하거나 부호화 또는 복호화를 위해 인터 또는 인트라 예측하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미할 수 있다.The Video Encoding Apparatus and the Video Decoding Apparatus to be described below may be implemented as a personal computer (PC), a notebook computer, a personal digital assistant (PDA), a portable multimedia player (PMP) A portable terminal, a portable multimedia player, a PlayStation Portable (PSP), a wireless communication terminal, a smart phone, a TV, a server terminal such as an application server and a service server, A communication device such as a communication modem for performing communication with various devices or wired or wireless communication networks, a memory for storing various programs and data for inter or intra prediction for encoding or decoding an image, coding or decoding for image, And a microprocessor for controlling It can mean a variety of devices.

또한, 영상 부호화 장치에 의해 비트스트림으로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus) 등과 같은 다양한 통신 인터페이스를 통해 영상 복호화 장치로 전송되어 영상 복호화 장치에서 복호화되어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.In addition, the image encoded by the video encoding apparatus can be transmitted in real time or in non-real time through a wired or wireless communication network such as the Internet, a local area wireless communication network, a wireless LAN network, a WiBro network, a mobile communication network, A serial bus, and the like, and can be decoded and reconstructed into an image and reproduced by an image decoding apparatus.

통상적으로 동영상은 일련의 픽처(Picture)로 구성될 수 있으며, 각 픽처들은 프레임 또는 블록(Block)과 같은 소정의 영역으로 분할될 수 있다. 영상의 영역이 블록으로 분할되는 경우에는 분할된 블록은 부호화 방법에 따라 크게 인트라 블록(Intra Block), 인터 블록(Inter Block)으로 분류될 수 있다. 인트라 블록은 인트라 예측 부호화(Intra Prediction Coding) 방식을 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인트라 예측 부호화란 현재 부호화를 수행하는 현재 픽처 내에서 이전에 부호화되고 복호화되어 복원된 블록들의 화소를 이용하여 현재 블록의 화소를 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재 블록의 화소와의 차분값을 부호화하는 방식이다. 인터 블록은 인터 예측 부호화(Inter Prediction Coding)를 사용하여 부호화되는 블록을 뜻하는데, 인터 예측 부호화란 하나 이상의 과거 픽처 또는 미래 픽처를 참조하여 현재 픽처 내의 현재 블록을 예측함으로써 예측 블록을 생성하고 현재 블록과의 차분값을 부호화하는 방식이다. 여기서, 현재 픽처를 부호화하거나 복호화하는데 참조되는 프레임을 참조 프레임(Reference Frame)이라고 한다.The moving picture may be generally composed of a series of pictures, and each picture may be divided into a predetermined area such as a frame or a block. When an image area is divided into blocks, the divided blocks can be classified into an intra block and an inter block according to a coding method. The intra-block refers to a block that is coded using Intra Prediction Coding (P-Coding) scheme. The intra-prediction coding is performed by using the pixels of previously decoded and decoded blocks in the current picture, A prediction block is generated by predicting the pixels of the block and a difference value between the pixel of the current block and the pixel of the current block is encoded. Inter-block refers to a block that is coded using Inter Prediction Coding. Inter-prediction coding refers to one or more past pictures or a future picture to generate a prediction block by predicting a current block in the current picture, And the difference value is encoded. Here, a frame to be referred to in encoding or decoding a current picture is referred to as a reference frame.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.FIG. 5 is a block diagram illustrating a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(500)는 영상의 현재 블록을 휘도 성분의 움직임 벡터 값을 이용하여 색차 성분의 서브샘플 예측값을 생성하여 영상을 부호화하는 장치로서, 도 6에 도시한 바와 같이, 예측부(510), 감산부(520), 변환부(530), 양자화부(540) 및 부호화부(550)를 포함하여 구성될 수 있다.The image encoding apparatus 500 according to an exemplary embodiment of the present invention generates a sub-sample predictive value of a chrominance component using a motion vector value of a luminance component of a current block of an image, The subtractor 520, the transformer 530, the quantizer 540, and the encoder 550 as shown in FIG.

부호화하고자 하는 입력 영상은 코딩단위(Coding Unit)로 입력이 되는데, 본 발명에서, 코딩단위(Coding Unit)는 N×N 블록 형태일 수 있으며 N은 2n의 크기를 가진다. 코딩단위는 쿼드트리(Quad Tree)의 형태로 이루어질 수 있으며 가장 큰 코딩단위(Largest Coding Unit)로부터 지정된 깊이까지 반복적(Recursive)으로 부호화를 수행한다.The input image to be encoded is input as a coding unit. In the present invention, a coding unit may be in the form of N × N blocks, and N has a size of 2 n . The coding unit may be in the form of a quad tree and performs coding in a recursive manner from the largest coding unit to a specified depth.

하나의 코딩단위(CU)내에서 예측단위(Prediction Unit)별로 예측이 되는데, 이 때, 부호화기에서 예측단위(PU)는 NxM 블록 형태이며 N과 M은 각각 2n, 2m(n>0, M>0)의 크기를 가진다. 하나의 코딩단위(CU) 내에서 예측의 종류는 도 2에 도시한 바와 같이, 예컨대 4개의 인터 예측단위와 2개의 인트라 예측단위(PU)를 가질 수 있으며, 모든 예측단위(PU)에 대해 코딩을 수행하여 압축효율이 가장 좋은 예측단위(PU)의 정보를 영상 복호화장치로 전송한다. The prediction unit (PU) in the encoder is NxM block type, and N and M are 2 n and 2 m (n> 0, respectively) in the coding unit (CU) M > 0). As shown in FIG. 2, the types of predictions in one coding unit (CU) can have, for example, four inter prediction units and two intra prediction units (PU) And transmits the information of the prediction unit (PU) having the best compression efficiency to the image decoding apparatus.

도 7은 예측 부호화 순서를 도시한 도면이다.7 is a diagram showing a predictive encoding procedure.

압축효율에 대한 기준은 영상 정보 전송에 필요한 비트 수와 원본블록과 예측블록간의 차이값을 포함하는 율-왜곡 값(Rate Distortion cost)이다. 도 7에 도시하듯이 현재 예측단위의 부호화 결과에 대한 율-왜곡 값을 계산하고(S710), 양자화된 주파수변환계수 중에 0이 아닌 값이 있는지를 판단하여(S720), 만약 코딩된 예측단위의 양자화된 주파수 변환 계수가 모두 0이 될 경우 율-왜곡 값(RD cost)이 충분히 낮다고 판단하여 해당 코딩단위(CU)의 부호화는 종료되고, 해당 양자화된 주파수 변환 계수가 모두 0인 예측단위(PU)에 대한 정보를 영상 복호화장치로 전송하고, 양자화된 주파수변환계수 중에 0이 아닌 값이 있으면 다음 예측 단위의 부호화 및 율-왜곡 값을 계산한다(S730).The criterion for compression efficiency is the rate distortion cost including the number of bits required for image information transmission and the difference between the original block and the prediction block. 7, a rate-distortion value is calculated for the current prediction unit encoding result (S710), and it is determined whether there is a non-zero value in the quantized frequency conversion coefficient (S720) When the quantized frequency conversion coefficients are all 0, it is judged that the rate-distortion value (RD cost) is sufficiently low. Thus, the coding of the corresponding coding unit (CU) is ended and the quantized prediction coefficients PU ) Is transmitted to the image decoding apparatus, and if the quantized frequency conversion coefficient is not 0, the encoding and rate-distortion value of the next prediction unit is calculated (S730).

예측부(510)는 현재 코딩단위(CU)의 예측단위(PU)를 예측하기 위하여 다른 프레임을 이용하여 예측 블록을 생성하거나 이미 부호화 된 좌측과 상단의 화소값을 이용하여 예측블록을 생성한다. 즉, 화면 내 예측모드에서 예측부(510)는 이미 부호화 과정을 거치고 복원 된 상단과 좌측의 코딩단위(CU)정보를 이용하여 예측모드를 결정하고 이 예측모드를 이용하여 예측블록을 생성하는 반면, 화면 간 예측모드에서 예측부(510)는 이미 부호화 과정을 거치고 복원된 이전 프레임에서 움직임 추정을 통해 움직임 벡터를 생성하고 이 움직임 벡터를 이용한 움직임 보상 과정에서 예측 블록을 생성할 수 있다. The prediction unit 510 generates a prediction block using another frame to predict a prediction unit PU of the current coding unit CU or generates a prediction block using the already coded left and top pixel values. That is, in the intra prediction mode, the predicting unit 510 determines the prediction mode using the reconstructed upper and left coding unit (CU) information, and generates a prediction block using the prediction mode In the inter-picture prediction mode, the predicting unit 510 may generate a motion vector through motion estimation in a previous frame that has undergone a coding process, and may generate a prediction block in a motion compensation process using the motion vector.

감산부(520)는 현재 블록의 각 화소의 원 화소값과 예측부(510)가 생성한 예측값의 차이값을 계산하여 잔차신호를 생성한다.The subtractor 520 calculates the difference between the original pixel value of each pixel of the current block and the predicted value generated by the predictor 510 to generate a residual signal.

변환부(530)는 감산부(520)에 의해 생성된 잔차신호를 주파수 영역으로 변환한다. 변환부(530)는 변환단위(Transform Unit)로 변환이 되는데, 변환단위(TU)는 N×N 블록 형태이며 N은 2n의 크기를 가진다. 변환부(530)에서 현재 예측단위(PU)에 대하여 예측이 모두 수행된 직후에 변환단위(TU) 별로 순차적으로 변환이 수행되며, 변환단위(TU)의 크기는 해당 코딩단위(CU)의 크기보다 같거나 작으며, 해당 예측단위(PU)의 크기와는 무관하다. 변환단위(TU)는 코딩단위(CU)와 같은 쿼드트리 형태를 가질 수 있며, 코딩단위(CU)의 크기로부터 임의로 지정된 깊이까지 반복적으로으로 변환을 수행한다. 이 때 변환단위(TU)의 깊이 별 분열변환플래그(split transform flag)를 영상 복호화장치로 전송하여 최저 율-왜곡 값(RD cost)을 가지는 변환단위(TU)의 크기에 대한 정보를 전송한다. 여기서, 변환부(530)는 이산 코사인 변환(DCT: Discrete Cosine Transform, 이하 'DCT 변환'이라 칭함) 또는 웨이블릿 변환(Wavelet Transform) 등의 시간축의 화상 신호를 주파수축으로 변환하는 다양한 변환 기법을 이용하여 잔차신호를 주파수 영역으로 변환할 수 있다.The transforming unit 530 transforms the residual signal generated by the subtracting unit 520 into a frequency domain. The transform unit 530 is transformed into a transform unit. The transform unit TU has an N × N block form and N has a size of 2n . The conversion unit TU is sequentially converted by the conversion unit 530 immediately after all predictions are performed on the current prediction unit PU and the size of the conversion unit TU is the size of the corresponding coding unit CU And is independent of the size of the prediction unit (PU). The conversion unit (TU) may have a quad tree form such as a coding unit (CU), and performs conversion from the size of the coding unit (CU) to the depth arbitrarily specified. At this time, a split transform flag of the transform unit TU is transmitted to the image decoding apparatus, and the information about the size of the transform unit TU having the lowest rate-distortion value (RD cost) is transmitted. Here, the transforming unit 530 may use various transform techniques for transforming image signals on a time axis, such as discrete cosine transform (DCT) or wavelet transform, to a frequency axis So that the residual signal can be converted into the frequency domain.

도 4 를 참조하면, 변환단위(TU)는 코딩단위(CU)와 비슷한 형태의 쿼드트리 형태이며, 변환단위(TU)의 크기가 현재 코딩단위(CU)와 같을 때의 깊이를 0으로 하여 임의로 지정된 깊이까지 반복적으로 변환과 양자화를 수행한다. 변환단위(TU)의 크기는 해당 코딩단위(CU)의 크기보다 같거나 작으며, 예측단위(PU)의 크기와는 무관하다. 변환단위(TU)의 깊이 별 분열변환플래그(split transform flag)를 영상 복호화 장치로 전송하여 최저 율-왜곡 값(RD cost)을 가지는 변환단위(TU)의 크기에 대한 정보를 전송한다. 분열변환플래그(split transform flag)가 1이면 해당 깊이의 변환단위(TU)보다 최저 율-왜곡 값(RD cost)를 가지는 변환단위(TU)의 깊이가 낮음을 의미한다. 부호화된 블록 플래그(cbf)가 0 이면 양자화의 결과로 나온 주파수계수블록 내 계수가 모두 0임을 의미한다.Referring to FIG. 4, the conversion unit TU is a quad tree type similar to the coding unit CU. The conversion unit TU has a depth of 0 when the size of the conversion unit TU is equal to the current coding unit CU, Conversion and quantization are repeatedly performed to a specified depth. The size of the conversion unit TU is equal to or smaller than the size of the corresponding coding unit CU and is independent of the size of the prediction unit PU. A split transform flag of the transform unit TU is transmitted to the image decoding apparatus and information on the size of the transform unit TU having the lowest rate-distortion value RD is transmitted. If the split transform flag is 1, it means that the depth of the conversion unit (TU) having the lowest rate-distortion value (RD cost) is lower than the conversion unit (TU) of the corresponding depth. If the coded block flag cbf is 0, it means that the coefficients in the frequency coefficient block resulting from the quantization are all zero.

양자화부(540)는 변환부(530)에 의해 주파수 영역으로 변환된 잔차신호로 이루어진 주파수변환블록을 양자화(Quantization)한다. 이 때 양자화된 변환계수가 모두 0 이 되는 휘도신호와 색차신호의 변환단위(TU)에 대하여 계수가 0임을 의미하는 부호화된 블록 플래그(cbf)를 전송한다. 양자화 방식으로는 데드존 균일 경계 양자화(DZUTQ: Dead Zone Uniform Threshold Quantization, 이하 'DZUTQ'라 칭함) 또는 양자화 가중치 매트릭스 (Quantization Weighted Matrix) 등과 같은 다양한 양자화 기법을 이용할 수 있다.The quantization unit 540 quantizes the frequency transform block made up of the residual signal transformed into the frequency domain by the transform unit 530. At this time, the encoded block flag (cbf) indicating that the coefficient is 0 is transmitted for the luminance signal whose quantized transform coefficient is 0 and the transform unit (TU) of the color difference signal. Various quantization techniques such as Dead Zone Uniform Threshold Quantization (DZUTQ) or a Quantization Weighted Matrix can be used as the quantization method.

부호화부(550)는 양자화부(540)에 의해 양자화된 주파수 계수로 이루어진 양자화된 주파수변환블록을 비트스트림으로 부호화한다. 이러한 부호화 기술로서는 엔트로피 부호화(Entropy Encoding) 기술이 사용될 수 있으나, 반드시 이에 한정하지 않고 다른 다양한 부호화 기술이 사용될 수도 있을 것이다.The encoding unit 550 encodes the quantized frequency conversion block having the frequency coefficients quantized by the quantizing unit 540 into a bitstream. As such an encoding technique, entropy encoding technology may be used, but various other encoding techniques may be used without being limited thereto.

또한, 부호화부(550)는 양자화 주파수 계수들을 부호화한 비트열뿐만 아니라 부호화된 비트열을 복호화하는 데 필요한 다양한 정보들을 부호화 데이터에 포함시킬 수 있다. 즉, 부호화 데이터는 부호화된 블록 형태(CBP: Coded Block Pattern), 델타 양자화 계수(Delta Quantization Parameter) 및 양자화 주파수 계수가 부호화 된 비트열이 포함되는 필드와 예측에 필요한 정보(예를 들어, 인트라 예측의 경우 인트라 예측 모드 또는 인터 예측의 경우 움직임 벡터 등)를 위한 비트가 포함되는 필드를 포함할 수 있다.In addition, the encoding unit 550 may include various information necessary for decoding the encoded bit stream as well as the bit stream obtained by encoding the quantized frequency coefficients, in the encoded data. That is, the encoded data includes a field including a coded block pattern (CBP), a delta quantization parameter, and a bit string in which a quantized frequency coefficient is coded and information necessary for prediction (for example, A motion vector in the case of an intra prediction), or the like.

역양자화부(560)는 변환 및 양자화된 잔차 블록(즉, 양자화된 주파수변환블록)을 역 양자화(Inverse Quantization)하여 주파수변환블록을 복원하고, 역변환부(570)는 역양자화된 주파수변환블록을 역 변환(Inverse Transform)하여 잔차 블록을 복원(Reconstruction)한다. 여기서, 역 양자화와 역 변환은 변환부(530)가 수행한 변환 과정과 양자화부(540)가 수행한 양자화 과정을 각각 역으로 수행함으로써 이루어질 수 있다. 즉, 역양자화부(560) 및 역변환부(570)는 변환부(530) 및 양자화부(540)로부터 발생되어 전달되는 변환 및 양자화에 관한 정보(예를 들어, 변환 및 양자화 타입에 대한 정보)를 이용하여 역 양자화 및 역 변환을 수행할 수 있다.The inverse quantization unit 560 inverse quantizes the transformed and quantized residual block (i.e., the quantized frequency transform block) to recover the frequency transform block, and the inverse transform unit 570 transforms the inverse quantized frequency transform block Inverse transform is performed to reconstruct the residual block. In this case, the inverse quantization and inverse transform can be performed by reversing the transformation process performed by the transform unit 530 and the quantization process performed by the quantization unit 540, respectively. That is, the inverse quantization unit 560 and the inverse transformation unit 570 convert the information about the transformation and quantization (for example, information about the transformation and the quantization type) generated and transmitted from the transformation unit 530 and the quantization unit 540, To perform inverse quantization and inverse transform.

가산부(580)는 예측부(510)에서 생성된 예측 블록과 역변환부(570)에 의해 생성된 잔차 블록을 가산하여 복원된 블록을 생성한다.The addition unit 580 adds the residual block generated by the inverse transform unit 570 to the prediction block generated by the prediction unit 510 to generate a reconstructed block.

프레임 메모리(590)는 가산부(580)에서 복원된 블록을 저장하여 인트라 혹은 인터 예측 수행 시 예측 블록을 생성하기 위해 참조블록으로 사용된다.The frame memory 590 stores the reconstructed block in the adder 580 and is used as a reference block to generate a predictive block in intra or inter prediction.

도 6은 본 발명의 실시예에 따라 현재 코딩단위(CU)에서 다수의 예측단위(PU)를 부호화하고 최적의 예측단위(PU)를 결정하는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.6 is an exemplary diagram for explaining a process of encoding a plurality of prediction units PU in a current coding unit CU and determining an optimal prediction unit PU according to an embodiment of the present invention.

도 6의 예측단위(PU)의 성능은 수학식 1의 율-왜곡 값(RD cost)에 의해 결정된다.The performance of the prediction unit (PU) of FIG. 6 is determined by the rate-distortion value (RD cost) of Equation (1).

Figure pat00001
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수학식 1에서 예측단위(PU)가 MxM의 크기인 경우를 예로 든 것이고, 수학식 1의 율-왜곡 값(RDcost)에서 왜곡(Distortion)값은 원 화소값과 예측부(510)가 생성한 예측값의 차이값을 제곱하여 모두 더한 값을 나타낸다. 수학식 1에서 B(k, l) 는 예측단위(PU) 내의 (k, l)좌표의 하나의 원 화소값을 뜻하고, B'(k, l)는 하나의 예측 화소값을 뜻한다. 수학식 1에서 율(Rates) 값은 하나의 예측단위(PU)가 예측부, 변환부, 양자화부를 모두 거쳤을 때의 총 부호화된 비트 수를 나타낸다. 즉, 여기서 최적의 예측단위(PU)는 원 화소값과 예측화소값의 차이값이 가장 적고. 예측부에서 양자화부 까지의 부호화 과정을 모두 거쳤을 때, 부호화된 비트 수가 가장 적은 예측단위(PU)를 나타낸다. In the equation (1), the prediction unit (PU) is the size of MxM. The distortion value in the rate-distortion value RDcost of Equation (1) The difference value of the predicted values is squared and added together. In Equation 1, B (k, l) denotes one original pixel value of the (k, l) coordinate in the prediction unit PU and B '(k, l) denotes one predictive pixel value. In Equation (1), a rate value represents the total number of encoded bits when one prediction unit (PU) has passed through all of the prediction unit, the conversion unit, and the quantization unit. That is, the optimal prediction unit (PU) has the smallest difference value between the original pixel value and the predicted pixel value. Denotes a prediction unit (PU) having the smallest number of encoded bits when the encoding process from the prediction unit to the quantization unit has been completed.

여기서, 한 예측단위(PU)에 대해서 율-왜곡 값을 계산하는 것은 예측단위(PU)간의 정확한 비교가 가능하나, 모든 예측단위(PU)에 대한 부호화 과정을 거쳐야 하므로 계산복잡도가 높은 단점이 있다.The calculation of the rate-distortion value for one prediction unit (PU) allows a precise comparison between the prediction units (PU), but has a disadvantage in that the calculation complexity is high because all prediction units (PU) need to be encoded .

부호화를 끝낸 예측단위(PU)의 양자화된 주파수변환계수가 모두 0이라면, 모든 예측단위에 들어가는 움직임 벡터, 예측 모드와 같은 외적 정보(Side information)에 할당 된 비트 외에는 부호화 할 때 비트를 소요하지 않는다. 또한, 양자화된 주파수변환계수가 모두 0이 되기 위해서는 변환부, 양자화부를 거치기 전의 잔차 신호가 충분히 적다는 것을 의미한다. 즉, 양자화된 주파수변환계수가 모두 0인 예측단위(PU)의 율-왜곡 값은 같은 코딩단위(CU) 내의 다른 예측단위(PU)의 율-왜곡값과 비교했을 때 최적의 예측단위(PU)가 되기에 충분하다.If the quantized frequency transform coefficients of the encoded prediction unit (PU) are all 0, no motion vector is input to all the prediction units, bits other than the bits allocated to the side information such as the prediction mode are not used for coding . In addition, it means that the residual signal before passing through the conversion unit and the quantization unit is sufficiently small so that the quantized frequency conversion coefficients become all zero. That is, the rate-distortion value of the prediction unit (PU) in which the quantized frequency conversion coefficients are all 0 is smaller than the rate-distortion value of the prediction unit (PU) in the same coding unit (CU) ).

여기서 사용한 부호화 방법 또는 부호화 장치는 현재 예측단위(PU)의 부호화가 모두 끝났을 때 결과로 나온 양자화된 주파수변환계수가 모두 0이 되었다면, 해당 코딩단위(CU)의 부호화를 종료시켜 계산복잡도를 줄이는 부호화 방법 또는 부호화 장치이다.The encoding method or the encoding device used here is a coding method in which if the quantized frequency conversion coefficients resulting from the end of the encoding of the current prediction unit (PU) are all 0, the encoding of the corresponding coding unit (CU) Method or an encoding device.

여기서, 양자화된 주파수변환계수가 모두 0이 되었다는 것은 부호화된 블록 형태(cbp)또는 부호화된 블록 플래그(cbf)로 나타낼 수 있다. 이 때, 부호화된 블록 플래그(cbf)는 휘도성분과 색차성분마다 하나씩 가지고 있다.Here, the fact that the quantized frequency conversion coefficients are all 0 can be represented by an encoded block type (cbp) or an encoded block flag (cbf). At this time, the coded block flag cbf has one for each of the luminance component and the color difference component.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.6 is a block diagram illustrating a configuration of an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(600)는 영상의 현재 예측단위 블록의 양자화된 주파수변환신호를 이용하여 신호의 역 양자화 및 역 변환과정을 생략하여 복호화하는 장치로서, 복호화부(610), 역양자화부(620), 역변환부(630), 가산부(640) 및 예측부(650)를 포함하여 구성된다.6, an apparatus 600 for decoding an image according to an exemplary embodiment of the present invention may perform a decoding process by omitting a process of dequantizing and inverse-converting a signal using a quantized frequency-converted signal of a current prediction unit block of an image, And includes a decoding unit 610, an inverse quantization unit 620, an inverse transformation unit 630, an addition unit 640, and a prediction unit 650.

복호화부(610)는 비트스트림을 복호화하여 양자화된 주파수변환블록을 추출한다.The decoding unit 610 decodes the bit stream and extracts the quantized frequency conversion block.

복호화부(610)는 부호화 데이터를 복호화하여 양자화된 주파수변환블록뿐만 아니라 복호화에 필요한 정보들을 복호화하거나 추출할 수 있다. 복호화에 필요한 정보들은 부호화 데이터(즉, 비트스트림) 내의 부호화된 비트열을 복호화하는 데 필요한 정보들을 말하며, 예를 들어 코딩단위(CU), 예측단위(PU), 변환단위(TU)의 크기에 대한 정보, 부호화된 코딩 형태(cbp), 부호화된 코딩 플래그(cbf)에 대한 정보, 움직임 벡터에 대한 정보, 변환 및 양자화 타입에 대한 정보 등이 될 수 있으며, 이외의 다양한 정보들이 될 수 있다.The decoding unit 610 can decode or extract information necessary for decoding as well as the quantized frequency conversion block by decoding the encoded data. Information necessary for decoding refers to information required to decode an encoded bit stream in encoded data (that is, a bit stream). For example, information necessary for decoding includes information such as a coding unit (CU), a prediction unit (PU), and a conversion unit (Cbp), information on a coded coding flag (cbf), information on a motion vector, information on a conversion and a quantization type, and the like, and may be various other information.

즉, 복호화부(610)는 영상 부호화 장치(500)에 의해 부호화된 데이터인 비트스트림을 복호화하여 영상의 현재 블록에 대한 화소 정보를 포함하고 있는 양자화된 주파수변환 블록을 추출하고, 추출된 예측에 필요한 정보를 예측부(850)로 전달한다.That is, the decoding unit 610 decodes the bitstream, which is the data encoded by the image encoding apparatus 500, and extracts the quantized frequency conversion block including the pixel information of the current block of the image, And transfers necessary information to the prediction unit 850. [

예측부(650)는 복호화부(610)로부터 전달된 예측에 필요한 정보를 이용하여 영상 부호화 장치(500)의 예측부(510)와 동일한 방식으로 현재 블록을 예측할 수 있다.The prediction unit 650 can predict a current block in the same manner as the prediction unit 510 of the image encoding apparatus 500 using information required for prediction transmitted from the decoding unit 610. [

역양자화부(620)는 복호화부(610)에 의해 비트스트림으로부터 추출된 양자화된 주파수변환 블록을 역 양자화한다. 역변환부(630)는 역양자화부(620)에 의해 역 양자화된 주파수변환 블록을 시간 영역으로 역 변환한다.The inverse quantization unit 620 dequantizes the quantized frequency transform block extracted from the bit stream by the decoding unit 610. [ The inverse transform unit 630 inversely transforms the frequency transform block inversely quantized by the inverse quantization unit 620 into a time domain.

가산부(640)는 역변환부(630)에 의해 역 변환되어 복원된 잔차신호와 예측부(650)에 의해 예측 화소값을 더하여 현재 블록의 원 화소값을 복원한다.The adder 640 restores the original pixel value of the current block by adding the predicted pixel value by the predictor 650 and the residual signal reconstructed by the inverse transform unit 630 and restored.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(600)의 역양자화부(620), 역변환부(630), 가산부(640)는 만약 양자화된 주파수변환계수가 모두 0일 때, 즉, 비트스트림에 해당하는 블록의 양자화된 주파수변환계수를 포함하지 않을 때는 생략하고 예측부(650)에 의해 생성된 예측화소값이 그대로 프레임메모리로 전달된다.The inverse quantization unit 620, the inverse transformation unit 630 and the addition unit 640 of the image decoding apparatus 600 according to an embodiment of the present invention are configured such that when the quantized frequency transformation coefficients are all 0, The prediction pixel value generated by the prediction unit 650 is transferred to the frame memory as it is.

가산부(640) 또는 예측부(650)에 의해 복원된 현재 블록은 프레임 메모리(660)로 전달되어, 예측부(650)에서 다른 블록을 예측하는 데 활용될 수 있다.The current block restored by the addition unit 640 or the prediction unit 650 is transmitted to the frame memory 660 and can be used for predicting another block in the prediction unit 650. [

프레임 메모리(660)는 복원된 영상을 저장하여 인트라 예측 블록 및 인터 예측 블록 생성을 가능하게 한다.The frame memory 660 stores the reconstructed image to enable generation of an intra prediction block and an inter prediction block.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 장치는 도 5의 영상 부호화 장치(500)의 비트스트림 출력단을 도 6의 영상 복호화 장치(600)의 비트스트림 입력단에 연결하여 구성될 수 있다.The image encoding / decoding apparatus according to an embodiment of the present invention may be configured by connecting a bit stream output end of the image encoding apparatus 500 of FIG. 5 to a bit stream input end of the image decoding apparatus 600 of FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 장치는, 현재 코딩단위(CU) 부호화 시 한 예측단위(PU)를 기준으로 예측 블록을 생성하고, 상기 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 잔차 블록을 생성하고, 상기 잔차 블록을 변환하여 주파수변환블록을 생성하고, 상기 주파수변환블록을 양자화하여 양자화된 주파수변환블록을 생성하고, 상기 주파수 변환 블록이 0이외의 값을 포함하고 있지 않다면, 이후의 모든 예측단위(PU)의 부호화를 모두 생략한 뒤 상기 예측단위(PU)를 최적 예측단위(PU)로 결정하고, 최적 예측단위(PU)의 양자화된 주파수 변환 블록을 비트스트림으로 부호화하는 부호화부 영상 부호화기 및 비트스트림으로부터 양자화된 주파수변환 블록을 생성하고 상기 양자화된 주파수변환블록이 0이 아닌 값을 가지고 있을 경우 상기 양자화된 주파수변환블록을 역 양자화하여 주파수변환블록을 복원하고 상기 주파수변환블록을 역변환하여 잔차 블록을 복원하고 움직임 벡터에 의해 참조되는 참조블록으로부터 예측블록을 생성하고 상기 복원되는 잔차 블록과 상기 생성된 예측 블록을 가산하여 상기 복원할 현재 블록을 복원하거나 상기 양자화된 주파수변환블록이 모두 0인 값을 가질 경우 움직임 벡터에 의해 참조되는 참조블록만을 가지고 상기 복원할 현재 블록을 복원하는 영상 복호화기를 포함한다.The image encoding / decoding apparatus according to an embodiment of the present invention generates a prediction block based on a prediction unit (PU) in the current coding unit (CU) coding, subtracts the prediction block from the current block, And generates a quantized frequency transform block by quantizing the frequency transform block, and if the frequency transform block does not contain a value other than 0, An encoding unit for encoding the quantized frequency conversion block of the optimal prediction unit PU into a bit stream after omitting all the encoding of the prediction unit PU and determining the prediction unit PU as an optimal prediction unit PU; And generates a quantized frequency transform block from an encoder and a bit stream, and when the quantized frequency transform block has a value other than 0, Reconstructs the frequency transform block by inversely quantizing the frequency transform block, reconstructs the residual block by inversely transforming the frequency transform block, generates a prediction block from the reference block referenced by the motion vector, and outputs the reconstructed residual block and the generated prediction block And reconstructs the current block to be reconstructed using only the reference block referenced by the motion vector when the quantized frequency transform block has a value of '0'.

여기서 영상 부호화기는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(500)로 구현 가능하며, 영상 복호화기는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(600)로 구현 가능하다.Here, the image encoder can be implemented by the image encoding apparatus 500 according to an embodiment of the present invention, and the image decoder can be implemented with the image decoding apparatus 600 according to an embodiment of the present invention.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.8 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.

즉, 영상 부호화 장치(500)는 영상의 현재 블록을 움직임 벡터 값을 이용하여 예측값을 생성하는 예측단계(810), 현재 블록의 원 화소값과 예측 화소값의 차이값을 계산하여 잔차신호를 생성하는 감산단계(820), 생성된 잔차신호를 DCT 변환 또는 웨이블릿 변환 등을 이용하여 주파수 영역으로 변환하는 변환단계(830), 주파수 영역으로 변환된 잔차신호를 양자화하는 양자화단계(840), 최적의 양자화된 주파수변환 잔차신호를 결정하여 비트스트림으로 부호화하는 부호화단계(850)를 거쳐 영상을 부호화한다.That is, the image encoding apparatus 500 generates a predicted value using a motion vector value of a current block of an image, generates a residual signal by calculating a difference value between the original pixel value and the predicted pixel value of the current block, A transform step 820 for transforming the generated residual signal into a frequency domain using DCT or wavelet transform, a quantization step 840 for quantizing the residual signal transformed into the frequency domain, The quantized frequency transform residual signal is determined and then encoded into a bitstream through an encoding step 850 to encode the image.

여기서, 예측단계(810)는 예측부(510)의 기능에, 감산단계(820)는 감산부(520)의 기능에, 변환단계(830)는 변환부(530)의 기능에, 양자화단계(840)는 양자화부(540)의 기능에, 부호화단계(850)는 부호화부(550)의 기능에 각각 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.Here, the prediction step 810 corresponds to the function of the predicting unit 510, the subtraction step 820 corresponds to the function of the subtractor 520, the transform step 830 corresponds to the function of the transform unit 530, 840 correspond to the functions of the quantization unit 540 and the encoding step 850 correspond to the functions of the encoding unit 550, respectively.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 순서도이다.9 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.

유무선 통신망 또는 케이블 등을 통해 영상에 대한 비트스트림을 수신하여 저장한 영상 복호화 장치(600)는 사용자의 선택 또는 실행 중인 다른 프로그램의 알고리즘에 따라 영상을 재생하기 위해, 영상의 현재 블록을 움직임 벡터 값을 이용하여 예측값을 생성하고 양자화된 주파수변환계수가 존재할 경우에만 역양자화되고 역변환된 잔차신호를 더한 원 화소값 영상을 복호화하여 복원한다.The video decoding apparatus 600 receives and stores a bitstream of an image through a wired / wireless communication network or a cable, and stores the current block of the video as a motion vector value And decodes and restores the original pixel value image obtained by adding the inversely quantized and inverse transformed residual signal only when the quantized frequency conversion coefficient exists.

이를 위해, 영상 복호화 장치(600)는 비트스트림을 복호화하여 영상의 현재 블록의 화소값에 대한 정보를 나타내는 양자화된 주파수변환 잔차신호를 추출하는 복호화단계(910). 양자화된 주파수변환 잔차신호를 역 양자화하는 역양자화단계(920), 역 양자화된 주파수변환 잔차신호를 시간 영역으로 역변환하는 역변환단계(930), 움직임 벡터 값을 이용하여 예측값을 생성하는 예측단계(940), 단계 930에서 복원된 현재 블록의 잔차신호와 단계 940에서 예측된 현재 블록의 각 화소의 예측 화소값을 더하여 현재 블록의 원 화소값을 복원하는 가산단계(950)를 거쳐 전송된 또는 양자화된 주파수변환 잔차신호가 없을 경우 예측단계(940)를 거쳐 전송된 비트스트림을 복호화한다.To this end, the image decoding apparatus 600 decodes the bit stream and extracts a quantized frequency transform residual signal representing information on the pixel value of the current block of the image. An inverse quantization step 920 for inversely quantizing the quantized frequency transform residual signal, an inverse transform step 930 for inversely transforming the inversely quantized frequency transform residual signal into a time domain, a prediction step 940 for generating a predictive value using a motion vector value ), The residual signal of the current block restored in step 930 and the predicted pixel value of each pixel of the current block predicted in step 940 are added to restore the original pixel value of the current block, And if there is no frequency transform residual signal, decodes the transmitted bit stream through the prediction step 940.

여기서, 복호화단계(910)는 복호화부(610)의 동작에 대응되며, 역양자화단계(920)는 역양자화부(620)의 동작에 대응되며, 역변환단계(930)는 역변환부(630)의 동작에 대응되며, 예측단계(940)는 예측부(650)의 동작에 대응되며, 가산단계(950)는 가산부(640)의 동작에 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.Here, the decoding step 910 corresponds to the operation of the decoding unit 610, the dequantization step 920 corresponds to the operation of the dequantization unit 620, and the inverse transformation step 930 corresponds to the operation of the inverse transformation unit 630 The prediction step 940 corresponds to the operation of the predicting unit 650, and the adding step 950 corresponds to the operation of the adding unit 640, so a detailed description will be omitted.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 방법은, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법과 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 결합하여 구현함으로써 실현할 수 있다.An image encoding / decoding method according to an embodiment of the present invention can be realized by combining an image encoding method according to an embodiment of the present invention and an image decoding method according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 방법은, 현재 코딩단위(CU) 부호화 시 한 예측단위(PU)를 기준으로 예측 블록을 생성하고 상기 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 잔차 블록을 생성하고 상기 잔차 블록을 변환하여 주파수변환블록을 생성하고 상기 주파수변환블록을 양자화하여 양자화된 주파수변환블록을 생성하고 상기 주파수 변환 블록이 0이외의 값을 포함하고 있지 않다면, 이후의 모든 예측단위(PU)의 부호화를 모두 생략한 뒤 최적 예측단위(PU)로 결정하고, 최적 예측단위(PU)의 주파수 변환 블록을 비트스트림으로 부호화하는 부호화부 영상 부호화단계 및 비트스트림으로부터 양자화된 주파수변환 블록을 생성하고 상기 양자화된 주파수변환블록이 0이 아닌 값을 가지고 있을 경우 상기 양자화된 주파수변환블록을 역 양자화하여 주파수변환블록을 복원하고 상기 주파수변환블록을 역변환하여 잔차 블록을 복원하고 움직임 벡터에 의해 참조되는 참조블록으로부터 예측블록을 생성하고 상기 복원되는 잔차 블록과 상기 생성된 예측 블록을 가산하여 상기 복원할 현재 블록을 복원하거나 상기 양자화된 주파수변환블록이 모두 0인 값을 가질 경우 움직임 벡터에 의해 참조되는 참조블록만을 가지고 상기 복원할 현재 블록을 복원하는 영상 복호화단계를 포함한다.The image encoding / decoding method according to an embodiment of the present invention generates a prediction block based on a prediction unit (PU) when coding a current coding unit (CU) and subtracts a prediction block from the current block to generate a residual block Transforms the residual block to generate a frequency transform block, quantizes the frequency transform block to generate a quantized frequency transform block, and if the frequency transform block does not contain a value other than 0, ) Encoding the frequency transform block of the optimal prediction unit (PU) into a bit stream, and a step of generating a quantized frequency transform block from the bit stream And if the quantized frequency transform block has a value other than 0, the quantized frequency transform block is dequantized Reconstructs a frequency transform block, inversely transforms the frequency transform block, reconstructs a residual block, generates a prediction block from a reference block referred to by a motion vector, adds the reconstructed residual block and the generated prediction block, And reconstructing the current block to be reconstructed using only the reference block referenced by the motion vector when the quantized frequency transform block has a value of 0, respectively.

여기서 영상 부호화단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 단계로 구현 가능하며, 영상 복호화단계는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 단계로 구현 가능하다.Here, the image encoding step may be implemented as an image encoding step according to an embodiment of the present invention, and the image decoding step may be implemented as an image decoding step according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.Although all of the constituent elements constituting the embodiment of the present invention can be implemented by one independent hardware, some or all of the constituent elements may be selectively combined to perform some or all of the functions combined in one or a plurality of hardware As a computer program having a program module for performing the functions described herein. The codes and code segments constituting the computer program may be easily deduced by those skilled in the art. Such a computer program can be stored in a computer-readable storage medium, readable and executed by a computer, thereby realizing an embodiment of the present invention. As the storage medium of the computer program, a magnetic recording medium, an optical recording medium, a carrier wave medium, or the like may be included.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The foregoing description is merely illustrative of the technical idea of the present invention, and various changes and modifications may be made by those skilled in the art without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the embodiments disclosed in the present invention are intended to illustrate rather than limit the scope of the present invention, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The scope of protection of the present invention should be construed according to the following claims, and all technical ideas within the scope of equivalents should be construed as falling within the scope of the present invention.

Claims (12)

영상을 복호화하는 장치에 있어서,
비트스트림으로부터 복호화할 현재블록에 대한 인트라 예측모드 정보를 복원하고, 변환블록 정보를 복원하며, 상기 현재블록으로부터 트리 구조로 분할된 하나 이상의 변환블록 각각에 대응하는 변환계수들을 복원하는 복호화부;
상기 변환블록 각각에 대응하는 변환계수들을 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하는 역변환부;
상기 인트라 예측모드 정보에 근거하여 예측픽셀들을 생성하는 예측부; 및
상기 잔차신호들과 상기 예측픽셀들을 가산하는 가산부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
An apparatus for decoding an image, the apparatus comprising:
A decoding unit for restoring intraprediction mode information on a current block to be decoded from the bitstream, restoring the transformed block information, and restoring transform coefficients corresponding to each of the transformed blocks divided from the current block into a tree structure;
An inverse transform unit for inversely transforming the transform coefficients corresponding to the transform blocks to reconstruct residual signals;
A prediction unit for generating prediction pixels based on the intra prediction mode information; And
An adder for adding the residual signals to the prediction pixels,
And an image decoding unit for decoding the image.
제 1항에 있어서,
상기 복호화부는,
상기 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 크기에 대한 블록크기정보를 복호화하고, 상기 블록크기정보에 근거하여 상기 현재블록을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the decoding unit comprises:
Decodes block size information on the size of the current block from the bitstream, and determines the current block based on the block size information.
제 2항에 있어서,
상기 현재블록의 크기는 8x8로부터 64x64까지의 범위 내에서 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the size of the current block is determined within a range of 8x8 to 64x64.
제 1항에 있어서,
상기 현재블록은 2n x 2n 크기의 정사각블록인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the current block is a square block having a size of 2 n x 2 n .
제 1항에 있어서,
상기 복호화부는,
상기 트리구조에서 어느 한 블록이 하위 레이어의 복수의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할변환플래그를 복원하고,
상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 분할됨을 지시하는지 여부와 상관없이, 상기 어느 한 블록의 제1 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 제1 색차 부호화 블록 플래그 및 상기 어느 한 블록의 제2 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 제2 색차 부호화 블록 플래그를 복원하며,
상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 더 이상 분할되지 않음을 지시할 때, 상기 어느 한 블록의 휘도성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 휘도 부호화 블록 플래그를 복원하고 상기 어느 한 블록을 상기 변환블록으로 식별하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the decoding unit comprises:
Restoring a division conversion flag indicating whether or not a block in the tree structure is divided into a plurality of blocks in a lower layer,
The first chrominance code block flag indicating whether or not the first chrominance component of any one of the blocks has at least one non-zero conversion coefficient, regardless of whether the split conversion flag indicates that the one block is divided, And a second chrominance coding block flag indicating whether the second chrominance component of the one block has at least one non-zero transform coefficient,
And restores the luminance encoding block flag indicating whether or not the luminance component of any one of the blocks has at least one non-zero conversion coefficient when the division conversion flag indicates that the one block is not further divided And identifies any one of the blocks as the transform block.
제 5항에 있어서,
상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 분할됨을 지시할 때, 상기 어느 한 블록은 4개의 동일 크기 블록으로 분할되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein when the division conversion flag indicates that one of the blocks is divided, the one block is divided into four equal-size blocks.
제 5항에 있어서,
상기 복호화부는,
상기 어느 한 블록의 상위 레이어 블록의 제1 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가질 때, 상기 어느 한 블록의 상기 제1 색차 부호화 블록 플래그를 복원하고,
상기 어느 한 블록의 상위 레이어 블록의 제2 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가질 때, 상기 어느 한 블록의 상기 제2 색차 부호화 블록 플래그를 복원하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the decoding unit comprises:
When the first chrominance component of an upper layer block of the one block has at least one non-zero transform coefficient, restores the first color difference encoding block flag of the one block,
And when the second chrominance component of the upper layer block of the one block has at least one non-zero transform coefficient, restores the second chrominance encoding block flag of the one block.
영상을 복호화하는 방법에 있어서,
비트스트림으로부터 복호화할 현재블록에 대한 인트라 예측모드 정보를 복원하고, 변환블록 정보를 복원하며, 상기 현재블록으로부터 트리 구조로 분할된 하나 이상의 변환블록 각각에 대응하는 변환계수들을 복원하는 복호화 단계;
상기 변환블록 각각에 대응하는 변환계수들을 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하는 역변환 단계;
상기 인트라 예측모드 정보에 근거하여 예측픽셀들을 생성하는 예측 단계; 및
상기 잔차신호들과 상기 예측픽셀들을 가산하는 가산 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
A method for decoding an image,
A decoding step of restoring intraprediction mode information on a current block to be decoded from a bitstream, restoring transform block information, and restoring transform coefficients corresponding to each of at least one transform block divided into a tree structure from the current block;
An inverse transform step of inversely transforming the transform coefficients corresponding to each of the transform blocks to reconstruct residual signals;
A prediction step of generating prediction pixels based on the intra prediction mode information; And
An adding step of adding the residual signals and the prediction pixels;
And decoding the decoded image.
제 8항에 있어서,
상기 복호화 단계는,
상기 비트스트림으로부터 상기 현재블록의 크기에 대한 블록크기정보를 복호화하고, 상기 블록크기정보에 근거하여 상기 현재블록을 결정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
9. The method of claim 8,
The decoding step includes:
Decoding the block size information on the size of the current block from the bitstream, and determining the current block based on the block size information
And decoding the decoded image.
제 8항에 있어서,
상기 복호화 단계에서, 상기 변환블록 정보를 복원하는 것은,
상기 트리구조에서 어느 한 블록이 하위 레이어의 복수의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할변환플래그를 복원하는 단계;
상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 분할됨을 지시하는지 여부와 상관없이, 상기 어느 한 블록의 제1 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 제1 색차 부호화 블록 플래그 및 상기 어느 한 블록의 제2 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 제2 색차 부호화 블록 플래그를 복원하는 단계; 및
상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 더 이상 분할되지 않음을 지시할 때, 상기 어느 한 블록의 휘도성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가지는지 여부를 지시하는 휘도 부호화 블록 플래그를 복원하고 상기 어느 한 블록을 상기 변환블록으로 식별하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
9. The method of claim 8,
In the decoding step, restoring the transform block information includes:
Restoring a segmentation transform flag indicating whether or not a block in the tree structure is divided into a plurality of blocks in a lower layer;
The first chrominance code block flag indicating whether or not the first chrominance component of any one of the blocks has at least one non-zero conversion coefficient, regardless of whether the split conversion flag indicates that the one block is divided, And restoring a second color difference coding block flag indicating whether or not the second color difference component of the one block has at least one non-zero conversion coefficient; And
And restores the luminance encoding block flag indicating whether or not the luminance component of any one of the blocks has at least one non-zero conversion coefficient when the division conversion flag indicates that the one block is not further divided Identifying the one block as the transform block
And decoding the decoded image.
제 10항에 있어서,
상기 분할변환플래그가 상기 어느 한 블록이 분할됨을 지시할 때, 상기 어느 한 블록은 4개의 동일 크기 블록으로 분할되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein when one of the blocks is divided, the one block is divided into four equal-sized blocks.
제 10항에 있어서,
상기 어느 한 블록의 상기 제1 색차 부호화 블록 플래그는 상기 어느 한 블록의 상위 레이어 블록의 제1 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가질 때 복원되고,
상기 어느 한 블록의 상기 제2 색차 부호화 블록 플래그는 상기 어느 한 블록의 상위 레이어 블록의 제2 색차성분이 적어도 하나의 0이 아닌 변환계수를 가질 때 복원되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the first color difference coding block flag of any one of the blocks is restored when the first color difference component of the upper layer block of the one block has at least one non-zero transform coefficient,
Wherein the second color difference coding block flag of any one of the blocks is restored when the second color difference component of the upper layer block of any one of the blocks has at least one non-zero transform coefficient.
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