KR20170100564A - 인터 레이어 비디오 복호화 방법 및 그 장치 및 인터 레이어 비디오 부호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

인터 레이어 비디오 복호화 방법 및 그 장치 및 인터 레이어 비디오 부호화 방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득하고, 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 현재 블록에 대응하는 제2 레이어 영상의 블록을 결정하고, 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하고, 참조 블록의 움직임 벡터를 획득하고, 획득된 움직임 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법이 개시된다.

Description

인터 레이어 비디오 복호화 방법 및 그 장치 및 인터 레이어 비디오 부호화 방법 및 그 장치
인터 레이어 비디오 부호화 방법 및 인터 레이어 비디오 복호화 방법에 관한 것이다. 상세하게는 움직임 정보를 갖는 참조 블록을 결정하여 인터 레이어 예측을 수행하는 인터 레이어 비디오 부호화 방법 및 복호화 방법에 관한 것이다.
고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 효과적으로 부호화하거나 복호화하는 비디오 코덱의 필요성이 증대하고 있다. 기존의 비디오 코덱에 따르면, 비디오는 트리 구조의 부호화 단위에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다.
주파수 변환을 이용하여 공간 영역의 영상 데이터는 주파수 영역의 계수들로 변환된다. 비디오 코덱은, 주파수 변환의 빠른 연산을 위해 영상을 소정 크기의 블록들로 분할하고, 블록마다 DCT 변환을 수행하여, 블록 단위의 주파수 계수들을 부호화한다. 공간 영역의 영상 데이터에 비해 주파수 영역의 계수들이, 압축하기 쉬운 형태를 가진다. 특히 비디오 코덱의 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 공간 영역의 영상 화소값은 예측 오차로 표현되므로, 예측 오차에 대해 주파수 변환이 수행되면 많은 데이터가 0으로 변환될 수 있다. 비디오 코덱은 연속적으로 반복적으로 발생하는 데이터를 작은 크기의 데이터로 치환함으로써, 데이터량을 절감하고 있다.
멀티 레이어 비디오 코덱은, 제1 레이어 비디오와 하나 이상의 제2 레이어 비디오를 부복호화한다. 제1 레이어 비디오와 제2 레이어 비디오의 시간적/공간적 중복성(redundancy)과 레이어 간의 중복성을 제거하는 방식으로, 제1 레이어 비디오와 제2 레이어 비디오의 데이터량이 절감될 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터가 가리키는 제2 레이어 영상의 블록을 결정하고, 제2 레이어 영상의 블록에 인접하는 샘플을 포함하는 블록을 움직임 정보를 갖는 참조 블록으로 결정하여 인터 레이어 예측을 수행함으로써, 메모리의 복잡도를 줄일 뿐 아니라, 현재 블록의 움직임 정보와 유사한 참조 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정함으로써 부복호화의 효율을 높이도록 하는 것이 목적이다.
물론, 다양한 실시예의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 특징으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 특징으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
일 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 방법은 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득하는 단계; 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대응하는 제2 레이어 영상의 블록을 결정하는 단계; 상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계; 상기 참조 블록의 움직임 벡터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 샘플은 상기 제2 레이어 영상 내 블록의 우측 하단에 접하는 샘플일 수 있다.
현재 부호화 단위는 비트스트림으로부터 획득한 부호화 단위에 관한 분할 정보를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에서 결정된 적어도 하나 이상의 부호화 단위 중 하나이고, 상기 현재 블록은 상기 현재 부호화 단위로부터 결정된 적어도 하나 이상의 예측 단위 중 하나일 수 있다.
상기 샘플을 포함하는 상기 참조 블록은, 상기 제2 레이어 영상이 소정의 크기를 갖는 복수의 블록들로 분할될 때, 상기 분할된 복수의 블록들 중 상기 샘플을 포함하는 블록일 수 있다.
제1 샘플은 상기 제2 레이어 영상의 블록의 경계에 접하는 상기 샘플이고,
상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
상기 제1 샘플이 상기 제2 레이어 영상의 경계를 벗어나는 경우,
상기 제2 레이어 영상의 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 제2 레이어 영상 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 포함하는 블록을 상기 참조 블록을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디스패리티 벡터는 1/4 샘플 정확도를 갖는 벡터이고,
상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
정수 샘플 정확도의 디스패리티 벡터를 생성하기 위해 상기 디스패리티 벡터에 대해 반올림 연산을 수행하는 단계; 및
상기 정수 샘플 정확도의 디스패리티 벡터, 상기 대응 블록의 위치 및 크기(너비 및 높이)를 이용하여 상기 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 상기 참조 블록을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제1 레이어 영상은 제1 시점(view) 영상이고, 상기 제1 레이어 영상은 제2 시점(view) 영상이고,
상기 획득된 움직임 벡터가 가리키는 상기 제1 시점의 참조 영상 내 블록을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 결정하는 단계를 더 포함하고,
상기 참조 영상은 상기 제1 레이어 영상의 시간과 다른 시간의 영상일 수 있다.
일 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 방법은 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득하는 단계; 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대응하는 제2 레이어 영상의 블록을 결정하는 단계; 상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계; 상기 참조 블록의 움직임 벡터를 획득하는 단계; 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 단계; 상기 결정된 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 결정하는 단계; 및 상기 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 상기 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록을 부호화하는 단계를 포함한다.
상기 샘플은 상기 제2 레이어 영상 내 블록의 우측 하단에 접하는 샘플일 수 있다.
상기 샘플을 포함하는 참조 블록은 상기 제2 레이어 영상이 소정의 크기를 갖는 복수의 블록들로 분할될 때, 상기 분할된 복수의 블록들 중 상기 샘플을 포함하는 블록일 수 있다.제1 샘플은 상기 제2 레이어 영상에 대한 블록의 경계에 접하는 상기 샘플이고,
상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
상기 제1 샘플이 상기 제2 레이어 영상의 경계를 벗어나는 경우, 상기 제2 레이어 영상의 경계에 인접하는 제2 샘플을 결정하는 단계;
상기 결정된 제2 레이어 영상 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 포함하는 블록을 상기 참조 블록으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 디스패리티 벡터는 1/4 샘플 정확도를 갖는 벡터이고,
상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
정수 샘플 정확도(Integer sample accurancy)의 디스패리티 벡터를 생성하기 위해 상기 디스패리티 벡터에 대해 반올림 연산을 수행하는 단계; 및
상기 정수 샘플 정확도의 디스패리티 벡터에 대해 반올림 연산을 수행하는 단계; 및
상기 정수 샘플 정확도의 디스패리티 벡터, 상기 대응블록의 위치 및 크기(너비 및 높이)를 이용하여 상기 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 상기 참조 블록을 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치는 제1 레이어 영상의 현재 블록으로부터 복호화된 제2 레이어 영상의 대응블록을 가리키는 디스패리티 벡터를 획득하는 디스패리티 벡터 획득부; 및 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하고, 상기 참조 블록에 관한 움직임 벡터를 획득하고, 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 예측 블록을 획득하는 복호화부를 포함한다.
일 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치는 제1 레이어 영상의 현재 블록으로부터 부복호화된 제2 레이어 영상의 대응 블록을 가리키는 디스패리티 벡터를 획득하는 디스패리티 벡터 획득부; 및 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하고, 상기 참조 블록에 관한 움직임 벡터를 획득하고, 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 획득하고, 상기 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 상기 현재 블록을 포함하는 상기 제1 레이어 영상을 부호화하는 부호화부를 포함한다.
다양한 실시예에 따른 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따라, 현재 블록의 디스패리티 벡터를 이용하여 현재 블록에 대응하는 다른 레이어 영상의 블록을 결정하고, 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하고, 참조 블록의 움직임 벡터를 획득함으로써 메모리 복잡도를 낮추고, 현재 블록의 움직임 정보와 유사한 참조 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정함으로써 부복호화의 효율을 높일 수 있다.
도 1a 는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 1b 는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2a는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2b는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3a 는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 예측 구조를 도시한다.
도 3b는 다양한 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오를 나타낸 도면이다.
도 3c는 다양한 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오의 부호화된 데이터를 포함하는 NAL 유닛들을 나타낸 도면이다.
도 4a 는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 예측을 위한 디스패리티 벡터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4b는 다양한 실시예에 따른 디스패리티 벡터를 예측하기 위한 공간적 주변 블록 후보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c 는 다양한 실시예에 따른 디스패리티 벡터를 예측 하기 위한 시간적 주변 블록 후보를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치가 움직임 정보를 참조할 참조 블록을 결정하기 위해 디스패리티 벡터를 이용하여 참조 블록에 포함된 샘플을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치가 움직임 정보를 참조할 참조 블록을 결정하기 위해 디스패리티 벡터를 이용하여 참조 블록에 포함된 샘플을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치가 다양한 예측 방법에 따라 참조 블록을 결정하여 예측을 수행하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8 은 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 9 는 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 10 은 다양한 실시예에 따른 부호화단위의 개념을 도시한다.
도 11 은 다양한 실시예에 따른 부호화단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 12 는 다양한 실시예에 따른 부호화단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 13 은 다양한 실시예에 따른 부호화단위 및 파티션을 도시한다.
도 14 는 다양한 실시예에 따른, 부호화단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
도 15 는 일 실시예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
도 16 은 다양한 실시예에 따른 부호화단위를 도시한다.
도 17, 18 및 19 는 다양한 실시예에 따른, 부호화단위, 예측단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
도 20 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화단위, 예측단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
도 21 은 다양한 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크의 물리적 구조를 예시한다.
도 22 는 디스크를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브를 도시한다.
도 23 은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)의 전체적 구조를 도시한다.
도 24 및 25 는, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰의 외부구조와 내부구조를 도시한다.
도 26 은 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다.
도 27 은 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
이하 도 1a 내지 도 7을 참조하여, 인터 레이어 비디오 부호화 기법, 인터 레이어 비디오 복호화 기법이 제안된다. 또한, 도 8 내지 도 20을 참조하여, 앞서 제안한 인터 레이어 비디오 부호화 기법 및 복호화 기법에 적용가능한 다양한 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 기법 및 비디오 복호화 기법이 개시된다. 또한, 도 21 내지 도 27을 참조하여, 앞서 제안한 비디오 부호화 방법, 비디오 복호화 방법이 적용가능한 다양한 실시예들이 개시된다.
이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다.
이하 '샘플'은, 영상의 샘플링 위치에 할당된 데이터로서 프로세싱 대상이 되는 데이터를 의미한다. 예를 들어, 공간영역의 영상에서 픽셀들이 샘플들일 수 있다.
이하 '현재 블록(Current Block)'은, 부호화 또는 복호화하고자 하는 영상의 블록을 의미할 수 있다.
이하 '주변 블록(Neighboring Block)'은, 현재 블록에 이웃하는 부호화되었거나 또는 복호화된 적어도 하나의 블록을 나타낸다. 예를 들어, 주변 블록은 현재 블록의 상단, 현재 블록의 우측 상단, 현재 블록의 좌측, 또는 현재 블록의 좌측 상단에 위치할 수 있다. 또한 공간적으로 이웃하는 블록뿐 아니라 시간적으로 이웃하는 블록도 포함할 수 있다. 예를 들어, 시간적으로 이웃하는 주변 블록은 참조 픽쳐의 현재 블록과 동일한 위치(co-located) 블록 혹은 동일한 위치 블록의 주변 블록을 포함할 수 있다.
먼저, 도 1a 내지 도 7을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 및 부호화 장치 및 방법이 개시된다.
도 1a 은 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 부호화부(12) 및 비트스트림 생성부(18)를 포함한다. 부호화부(12)는 제1 레이어 부호화부(14) 및 제2 레이어 부호화부(16)를 포함할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 디스패리티 벡터 획득부(17)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 스케일러블 비디오 코딩(Scalable Video Coding) 방식에 따라 다수의 영상시퀀스들을 레이어별로 분류하여 각각 부호화하고, 레이어별로 부호화된 데이터를 포함하는 별개의 스트림을 출력할 수 있다. 제1 레이어 부호화부(12)는 제1 레이어 영상들을 부호화하고, 제1 레이어 영상들의 부호화 데이터를 포함하는 제1 레이어 스트림을 출력할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 제2 레이어 영상들을 부호화하고, 제2 레이어 영상들의 부호화 데이터를 포함하는 제2 레이어 스트림을 출력할 수 있다.
인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 제1 레이어 스트림과 제 2레이어 스트림을 멀티플렉서(multiplexer)를 통해 하나의 비트스트림으로 표현하여 부호화할 수 있다.
인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 제1 레이어 영상 시퀀스와 제2 레이어 영상 시퀀스를 서로 다른 레이어로 부호화할 수 있다.
예를 들어, 공간적 스케일러빌러티(Spatial Scalability)에 기반한 스케일러블 비디오 코딩 방식에 따르면, 저해상도 영상들이 제1 레이어 영상들로서 부호화되고, 고해상도 영상들이 제2 레이어 영상들로서 부호화될 수 있다. 제1 레이어 영상들의 부호화 결과가 제1 레이어 스트림으로 출력되고, 제2 레이어 영상들의 부호화 결과가 제2 레이어 스트림으로 출력될 수 있다.
다른 예로, 다시점 비디오가 스케일러블 비디오 코딩 방식에 따라 부호화될 수 있다. 좌시점 영상들은 제1 레이어 영상들로서 부호화되고, 우시점 영상들은 제2 레이어 영상들로서 부호화될 수 있다. 또는, 중앙시점 영상들, 좌시점 영상들과 우시점 영상들이 각각 부호화되고, 이 중에서 중앙시점 영상들은 제1 레이어 영상들로서 부호화되고, 좌시점 영상들은 제1 레이어 영상들, 우시점 영상들은 제3 레이어 영상들로서 부호화될 수 있다. 또는, 중앙시점의 컬러 영상, 중앙시점 뎁스 영상, 좌시점 컬러 영상, 좌시점 뎁스 영상, 우시점 컬러 영상, 우시점 뎁스 영상은 각각 제1 레이어 영상, 제2 레이어 영상, 제3 레이어 영상, 제4 레이어 영상, 제5 레이어 영상, 제6 레이어 영상으로 부호화될 수 있다. 또 다른 예로, 중앙시점 컬러 영상, 중앙시점 뎁스 영상, 좌시점 뎁스 영상, 좌시점 컬러 영상, 우시점 뎁스 영상, 우시점 컬러 영상이 각각 제1 레이어 영상, 제2 레이어 영상, 제3 레이어 영상, 제4 레이어 영상, 제5 레이어 영상, 제6 레이어 영상으로 부호화될 수도 있다.
다른 예로, 시간적 스케일러빌러티에 기반한 시간 계층적 예측(Temporal Hierarchical Prediction)에 따라 스케일러블 비디오 코딩 방식이 수행될 수 있다. 기본 프레임 레이트의 영상들을 부호화하여 생성된 부호화 정보를 포함하는 제1 레이어 스트림이 출력될 수 있다. 프레임 레이트별로 시간적 계층(temporal level)이 분류되고 각 시간적 계층이 각 레이어로 부호화될 수 있다. 기본 프레임 레이트의 영상들을 참조하여 더 높은 프레임 레이트의 영상들을 더 부호화하여, 높은 프레임 레이트의 부호화 정보를 포함하는 제2 레이어 스트림이 출력될 수 있다.
다른 실시예로 텍스처(texture) 영상이 제1 레이어 영상들로서 부호화되고, 뎁스(depth) 영상이 제2 레이어 영상들로서 부호화될 수 있다. 제1 레이어 영상들의 부호화 결과가 제1 레이어 스트림으로 출력되고, 제1 레이어 영상을 참조하여 제2 레이어 영상들을 부호화하여 제2 레이어 스트림으로 출력될 수 있다.
또한, 제1 레이어와 다수의 확장 레이어들(제2 레이어, 제3 레이어, ..., 제K 레이어)에 대한 스케일러블 비디오 코딩이 수행될 수 있다. 확장 레이어가 셋 이상인 경우, 제1 레이어 영상들과 K번째 레이어 영상들이 부호화될 수도 있다. 이에 따라 제1 레이어 영상들의 부호화 결과가 제1 레이어 스트림으로 출력되고, 첫번째, 두번째, ..., K번째 레이어 영상들의 부호화 결과가 각각 첫번째, 두번째, ..., K번째 레이어 스트림으로 출력될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 단일레이어내의 영상들을 참조하여 현재영상을 예측하는 인터 예측(Inter Prediction)을 수행할 수 있다. 인터 예측을 통해, 현재영상과 참조영상 사이의 움직임 정보에 포함된 움직임 벡터(motion vector) 및 현재영상과 참조영상 사이의 레지듀얼 성분(residual) 등을 제1 레이어(기본 레이어)의 대응하는 영역으로부터 예측할 수 있다. 이때, 움직임 정보는 움직임 벡터, 참조 영상 인덱스 및 예측 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다.
인터 레이어 예측을 통해, 현재 영상과 다른 레이어의 참조영상 사이의 위치 차이성분 및 현재 영상과 다른 레이어의 참조영상 사이의 레지듀얼 성분이 생성될 수 있다. 이때, 현재 영상과 다른 레이어의 참조 영상 사이의 위치 차이 성분은 디스패리티 벡터로 표현될 수 있다.
또한, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 제1 레이어 영상들의 예측 정보를 참조하여 제2 레이어 영상들의 예측 정보를 예측하거나, 예측 영상을 생성하는 인터 레이어 예측(Inter-layer Prediction)을 수행할 수 있다. 이때, 예측 정보는 움직임 벡터, 디스패리티 벡터, 참조 영상 인덱스 및 예측 방향을 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 인터 레이어 예측에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는현재 영상과 다른 레이어의 참조영상 사이의 시차 벡터(disparity vector)를 유도하고, 유도된 시차 벡터에 따라 다른 레이어의 참조영상을 이용하여 예측 영상을 생성하고, 예측 영상과 현재 영상과의 차이 성분인 레지듀얼 성분을 생성할 수 있다.
또한, 인터 레이어 예측에서, 현재영상과 다른 레이어의 영상로부터 움직임 벡터를 유도하고, 유도된 움직임 벡터에 따라 현재 영상과 유사하면서, 현재 영상과 같은 레이어의 영상인 참조영상을 이용하여 예측 영상을 생성하고, 예측 영상과 현재 영상과의 차이 성분인 레지듀얼 성분이 생성될 수 있다.
또한 일 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)가 제1 레이어, 제2 레이어, 제3 레이어 등 셋 이상의 레이어를 허용하는 경우에는, 멀티 레이어 예측 구조에 따라 하나의 제1 레이어 영상과 제3 레이어 영상 간의 인터 레이어 예측, 제2 레이어 영상과 제3 레이어 영상 간의 인터 레이어 예측을 수행할 수도 있다.
인터 레이어 예측 구조는 추후 도 3a를 참조하여 상술한다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 각 레이어마다, 비디오의 각각의 영상의 블록별로 부호화한다. 블록의 타입은 정사각형 또는 직사각형일 수 있으며, 임의의 기하학적 형태일 수도 있다. 일정한 크기의 데이터 단위로 제한되는 것은 아니다. 블록은, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서는, 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등일 수 있다. 트리 구조의 부호화 단위들을 포함하는 최대부호화단위는, 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit), 코딩 블록 트리(Coding Block Tree), 블록 트리, 루트 블록 트리(Root Block Tree), 코딩 트리, 코딩 루트 또는 트리 트렁크(Tree Trunk) 등으로 다양하게 명명되기도 한다. 트리구조에 따른 부호화단위들에 기초한 비디오 부복호화 방식은, 도 8 내지 도 20을 참조하여 후술한다.
인터 예측 및 인터 레이어 예측은 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위의 데이터 단위를 기초로 수행될 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 제1 레이어 부호화부(14)는, 제1 레이어 영상들에 대해 인터 예측 또는 인트라 예측을 포함하는 소스 코딩 동작들을 수행하여 심볼 데이터를 생성할 수 있다. 심볼데이터는 각 부호화 파라미터의 값 및 레지듀얼의 샘플값을 나타낸다.
예를 들어, 제1 레이어 부호화부(14)는, 제1 레이어 영상들의 데이터 단위의 샘플들에 대해 인터 예측 또는 인트라 예측, 변환, 양자화를 수행하여 심볼데이터를 생성하고 심볼데이터에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 제1 레이어 스트림을 생성할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는, 트리 구조의 부호화 단위들에 기초하여 제2 레이어 영상들을 부호화할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는, 제2 레이어 영상의 부호화 단위의 샘플들에 대해 인터/인트라 예측, 변환, 양자화를 수행하여 심볼데이터를 생성하고 심볼데이터에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 제2 레이어 스트림을 생성할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 제2 레이어 부호화부(16)는, 제1 레이어 영상의 예측 정보를 이용하여, 제2 레이어 영상을 예측하는 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는, 인터 레이어 예측 구조를 통해 제2 레이어 영상 시퀀스 중 제2 레이어 원본영상을 부호화하기 위해, 제2 레이어 현재영상에 대응하는 제1 레이어 복원영상의 예측정보를 이용하여 제2 레이어 현재영상의 예측정보를 결정하고, 결정된 예측정보에 기초하여 제2 레이어 예측영상을 생성하여 제2 레이어 원본영상과 제2 레이어 예측영상 간의 예측 오차를 부호화할 수 있다.
한편, 제2 레이어 부호화부(16)는, 제2 레이어 영상을 부호화 단위 또는 예측 단위별로 인터 레이어 예측을 수행하여, 제2 레이어 영상의 블록이 참조할 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 영상에서 현재 블록의 위치에 상응하여 위치하는 제1 레이어 영상의 복원블록이 결정될 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는, 제2 레이어 블록에 상응하는 제1 레이어 복원블록을 이용하여, 제2 레이어 예측블록을 결정할 수 있다. 이때, 제2 레이어 부호화부(16)는 제2 레이어 블록과 동일한 지점에 위치하는 제1 레이어 복원 블록을 이용하여 제2 레이어 예측블록을 결정할 수 있다. 또한 이때, 제2 레이어 영상이 제1 레이어 영상와 다른 시점을 나타낼 때, 제2 레이어 부호화부(16)는 제2 레이어 블록의 디스패리티 정보에 대응하는 지점에 위치하는 제1 레이어 복원 블록을 이용하여 제2 레이어 예측블록을 결정할 수도 있다. 디스패리티 정보는 디스패리티 벡터, 참조 시점 영상 인덱스, 참조 영상 인덱스 및 예측 방향에 관한 정보를 포함할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는, 인터 레이어 예측 구조에 따라 제1 레이어 복원블록을 이용하여 결정된 제2 레이어 예측블록을, 제2 레이어 원본 블록의 인터 레이어 예측을 위한 참조영상으로서 이용할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는, 제1 레이어 복원영상을 이용하여 제2 레이어 예측블록의 샘플값과 제2 레이어 원본블록의 샘플값 간의 오차, 즉 인터 레이어 예측에 따른 레지듀얼 성분을 변환 및 양자화 하여 엔트로피 부호화할 수 있다.
한편, 전술한 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)가 다시점 비디오를 부호화하는 경우에, 부호화 되는 제1 레이어 영상은 제1 시점 비디오이고, 제2 레이어 영상은 제2 시점 비디오일 수 있다. 이러한, 다시점 영상은 동일한 시간에 취득되기 때문에 각 시점의 영상 별로 유사도가 매우 높다.
하지만, 다시점 영상은 시점별로 촬영각도, 조명 또는 촬상 도구(카메라, 렌즈 등)의 특성이 다름에 따라 시차(disparity)가 나타날 수 있다. 따라서, 이러한 시차를 디스패리티 벡터로 나타내고, 디스패리티 벡터를 이용하여 다른 시점의 영상에서 현재 부호화 하고자 하는 블록과 가장 유사한 영역을 찾아 부호화 하는 디스패리티 보상 예측(Disparity compensated prediction)을 수행함으로써 부호화 효율을 높일 수 있다.
한편, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)가 텍스처-뎁스 영상을 부호화하는 경우에, 부호화 되는 제1 레이어 영상은 텍스처 영상이고, 제2 레이어 영상은 뎁스 영상일 수 있다. 이러한 텍스처-뎁스 영상은 동일한 시간에 취득되기 때문에 각 영상 별로 예측 기법의 유사도가 매우 높다.
따라서, 뎁스 영상에 포함된 블록과 동일 위치(co-located)의 텍스처 영상에 포함된 블록을 찾아, 텍스처 영상의 움직임 정보 혹은 디스패리티 정보를 이용하여 뎁스 영상을 부호화 하는 움직임 보상 예측 또는 디스패리티 보상 예측을 수행함으로써 부호화 효율을 높일 수 있다.
이하에서는 구체적으로 제2 레이어 부호화부(16)가, 움직임 정보를 갖는 참조 블록을 결정하여 제2 레이어에 포함된 현재 블록에 대한 예측을 수행하는 과정을 상술하도록 한다.
제2 레이어 부호화부(16)는 제2 레이어의 현재 블록에 대해 부호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 부호화부(16)는 제2 레이어 영상에서 적어도 하나 이상의 부호화 단위를 결정하고, 적어도 하나 이상의 부호화 단위에 대해 부호화를 수행할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 부호화 단위 중 현재 부호화가 수행되는 부호화 단위를 현재 부호화 단위라고 한다. 또한, 현재 블록은 현재 부호화 단위로부터 결정된 적어도 하나의 예측 단위들 중 하나일 수 있다.
디스패리티 벡터 획득부(17)는 제2 레이어 부호화부(16)가 제2 레이어 영상의 현재 블록에 대해 인터 레이어 예측을 수행한다고 결정하면, 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득할 수 있다.
이때, 디스패리티 벡터는 1/4 샘플 정확도를 갖는 벡터일 수 있다. 1/4 샘플 정확도를 갖는 벡터라함은 벡터 값의 최소 단위가 1/4 샘플 값임을 의미한다. 예를 들어, 하나의 샘플의 높이 및 너비가 1이라고 할 때, 디스패리티 벡터의 각 성분에 대한 값의 최소 단위는 1/4일 수 있다. 다만, 1/4 샘플 정확도를 갖는 벡터는 정수가 아닌 값일 수 있다. 벡터 값이 정수가 아닌 경우, 벡터 성분의 값이 정수가 되도록 벡터 값이 수정될 수 있다. 예를 들어, 벡터 값이 (0.25,0.75)인 경우, 4를 곱하여(스케일링) (1,3)으로 표현하고 버퍼(미도시) 등에 수정된 벡터 성분의 값을 저장할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 현재 블록에 대응하는 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 벡터 성분의 값이 수정(스케일링)된 경우, 수정된 벡터 성분의 값으로부터 수정 전의 벡터 성분의 값을 결정(역스케일링)하고, 수정 전의 벡터 성분의 값을 이용하여 현재 블록에 대응하는 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 또는 수정된 벡터 성분의 값으로부터 정수의 벡터 성분의 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 수정된 벡터 성분의 값이 (1,3)인 경우, 4를 나누어(역스케일링 이때, 나눗셈 결과에서 몫만 취하고, 나머지를 버림) (0,0)을 벡터 성분의 값으로 결정할 수 있다. 또 다른 예로, 수정된 벡터 성분의 값이 (1, 3)인 경우, 4를 나눌 때 반올림을 고려하여(역스케일링 때, 각 성분의 2를 더한 후 나눗셈 한 결과에서 몫만 취하고, 나머지를 버림) (0, 1)을 벡터 성분의 값으로 결정할 수도 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 현재 블록의 소정 위치를 나타내는 성분으로부터 디스패리티 벡터 성분의 값을 더하여 제1 레이어 영상의 블록에 관한 소정 위치를 결정하고, 제2 레이어 부호화부(16)는 상기 제1 레이어 영상의 블록에 관한 소정 위치에 기초하여 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 제1 레이어 영상의 블록에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 이때, 참조 블록은 예측 정보를 참조하기 위해 이용되는 블록을 의미한다. 예를 들어, 참조 블록은 현재 블록을 인터 레이어 예측하는 과정에서 움직임 정보를 참조하기 위해 이용되는 블록일 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 제1 레이어 영상의 블록의 모서리에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 제1 레이어 영상의 블록의 우측 하단에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 움직임 정보를 저장하기 위한 블록 단위에 기초하여 제1 레이어 영상으로부터 적어도 하나의 블록을 결정할 수 있다. 이때, 샘플을 포함하는 블록은 결정된 적어도 하나의 블록 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 제1 레이어 영상은 소정의 크기를 갖는 복수의 블록들로 분할될 수 있고, 샘플을 포함하는 참조 블록은 복수의 블록들 중 상기 샘플을 포함하는 블록일 수 있다.
제1 샘플을 제2 레이어 영상의 블록의 경계에 접하는 샘플이라 할 때, 제2 레이어 부호화부(16)는 제1 샘플이 제2 레이어 영상의 경계를 벗어나는 경우, 제2 레이어 영상의 경계의 내부에 인접하는 제 2 샘플을 결정하고, 결정된 제2 레이어 영상의 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 참조 블록의 움직임 벡터를 획득할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 참조 블록의 움직임 벡터와 함께 참조 블록으로부터 예측 방향 정보 및 참조 방향 인덱스를 함께 획득할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 획득된 움직임 벡터를 이용하여 제2 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 획득된 예측 방향 정보 및 참조 방향 인덱스를 이용하여 현재 블록의 예측 방향 정보 및 참조 방향 인덱스를 결정할 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 현재 블록의 움직임 벡터를 이용하여 참조 영상 내 블록을 결정하고, 결정된 참조 영상 내 블록을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 결정할 수 있다. 이때, 참조 영상은 제2 레이어 영상과 같은 레이어의 영상이면서, 제2 레이어 영상의 시간과 다른 시간의 영상을 의미할 수 있다. 제1 레이어 영상은 제1 시점 영상이고, 제2 레이어 영상은 제2 시점 영상일 수 있다.
제2 레이어 부호화부(16)는 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록을 결정할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 현재 블록의 원본 샘플값 및 예측 블록의 샘플값 간의 차이를 나타내는 레지듀얼 블록을 결정할 수 있다. 제2 레이어 부호화부(16)는 레지듀얼 블록에 대해 변환을 수행하고, 변환된 레지듀얼 블록을 엔트로피 부호화할 수 있다.
비트스트림 생성부(18)는 부호화된 비디오 및 인터 레이어 예측과 관련하여 결정된 인터 레이어 예측 정보를 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다. 예를 들어, 비트스트림 생성부(18)는 엔트로피 부호화된 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록을 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다. 즉, 비트스트림 생성부(18)는 엔트로피 부호화된 레지듀에 관한 정보를 부호화된 비디오로서 포함할 수 있다. 생성된 비트스트림은 복호화 장치로 전송될 수 있다. 이제까지 제2 레이어 부호화부(16)는 블록 기반 인터 레이어 움직임 예측을 수행하는 방법에 대해 설명하였다. 다만 이에 제한되지 않고, 제2 레이어 부호화부(16)는 서브블록을 기반으로 인터 레이어 움직임 예측을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 부호화부(16)는 제2 레이어 영상의 현재 블록으로부터 적어도 하나의 서브블록을 결정하고, 결정된 서브블록을 이용하여 제1 레이어 영상의 후보 서브블록을 결정하고, 후보 서브블록에 접하는 샘플을 포함하는 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록(의 서브블록)의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
이하, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)에서 인터 레이어 비디오 부호화 방법은 도 4 내지 도 7에 대한 설명에 구체적으로 후술한다.
인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 제1 레이어 복원영상을 이용하여 제2 레이어 예측블록의 샘플값과 제2 레이어 원본블록의 샘플값 간의 오차, 즉 인터 레이어 예측에 따른 레지듀얼 성분을 변환 및 양자화 하여 엔트로피 부호화할 수 있다. 또한, 예측 정보간의 오차도 엔트로피 부호화 될 수 있다.
전술한 바와 같이 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 인터 레이어 예측 구조를 통해 제1 레이어 복원영상들을 참조하여 현재 레이어 영상 시퀀스를 부호화할 수도 있다.
다만, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)가, 다른 레이어 샘플들을 참조하지 않고도, 단일 레이어 예측 구조에 따라 제2 레이어 영상 시퀀스를 부호화할 수도 있다. 따라서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)가 제2 레이어 영상 시퀀스를 부호화하기 위해, 인터 레이어 예측 구조의 인터 예측만을 수행한다고 제한적으로 해석하지 않도록 유의하여야 한다.
이하, 인터 레이어 예측을 위한 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)의 자세한 동작을 도 1b를 참조하여 상술한다.
도 1a를 참조하여 전술한 "제1", "제2"표현은 서로 다름을 강조하기 위해 부가한 부분으로, "제1 레이어 영상"이 먼저 부호화된 영상으로, 움직임 정보가 참조되는 영상이고, "제2 레이어 영상, 제3 레이어 영상, 제K 레이어 영상..."은 제1 레이어 영상의 움직임 정보를 참조하는 영상으로 제한 해석하지 않아야 함에 유의한다.
이하 도 1b를 참조하여 상술된 내용에서 제2 레이어 영상은 이전에 부호화된 영상으로, 움직임 정보가 참조되는 영상을 의미하고, 제1 레이어 영상은 현재 부호화 되는 영상으로 움직임 정보를 참조하는 영상을 의미한다.
도 1b 는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 1110에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득할 수 있다. 이때, 현재 블록의 디스패리티 벡터는 비트스트림으로부터 현재 블록의 디스패리티 벡터에 관한 정보를 획득하여 결정될 수 있다. 또는 현재 블록의 디스패리티 벡터는 현재 블록의 주변 블록에 관한 디스패리티 벡터로부터 유도될 수 있다. 단계 1120에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 현재 블록에 대응하는 제2 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 현재 블록으로부터 상기 획득된 디스패리티 벡터가 가리키는 제2 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 단계 1130에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 상기 블록의 모서리에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다.
단계 1140에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 상기 참조 블록의 움직임 벡터를 획득할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 움직임 벡터를 포함하는 움직임 정보를 획득할 수 있다. 여기서 움직임 정보는 움직임 벡터, 참조 영상 인덱스 및 예측 방향의 정보를 포함할 수 있다.
단계 1150에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 움직임 벡터를 포함하는 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다.
단계 1160에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 결정된 현재 블록의 움직임 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 예측 블록을 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 현재 블록의 움직임 벡터를 포함하는 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 예측 블록을 결정할 수 있다. 구체적으로, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 예측 방향 정보를 이용하여 L0 예측 리스트 및 L1 예측 리스트 중 적어도 하나를 결정하고, 적어도 하나의 예측 리스트에서 참조 영상 인덱스를 이용하여 제1 레이어 영상과 동일한 레이어에 속하는 다른 시간의 영상을 결정하고, 움직임 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상과 동일한 레이어에 속하는 영상으로부터 현재 블록에 대응하는 블록을 결정하고, 결정된 블록의 샘플값을 이용하여 현재 블록에 관한 예측 블록의 샘플값을 결정할 수 있다.
단계 1170에서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록을 결정하고, 이를 부호화할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 레지듀얼 블록을 포함하는 비트스트림을 생성할 수 있다.
인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 제1 레이어 부호화부(14), 제2 레이어 부호화부(16) 및 비트스트림 생성부(18)를 총괄적으로 제어하는 중앙 프로세서(미도시)를 포함할 수 있다. 또는, 제1 레이어 부호화부(14) 및 제2 레이어 부호화부(16) 및 비트스트림 생성부(18)가 각각의 자체 프로세서(미도시)에 의해 작동되며, 프로세서(미도시)들이 상호 유기적으로 작동함에 따라 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)가 전체적으로 작동될 수도 있다. 또는, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)의 외부 프로세서(미도시)의 제어에 따라, 제1 레이어 부호화부(14), 제2 레이어 부호화부(16) 및 비트스트림 생성부(18)가 제어될 수도 있다.
인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 제1 레이어 부호화부(14), 제2 레이어 부호화부(16) 및 비트스트림 생성부(18)의 입출력 데이터가 저장되는 하나 이상의 데이터 저장부(미도시)를 포함할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 데이터 저장부(미도시)의 데이터 입출력을 관할하는 메모리 제어부(미도시)를 포함할 수도 있다.
인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 비디오 부호화 결과를 출력하기 위해, 내부에 탑재된 비디오 인코딩 프로세서 또는 외부 비디오 인코딩 프로세서와 연계하여 작동함으로써, 변환을 포함한 비디오 부호화 동작을 수행할 수 있다. 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)의 내부 비디오 인코딩 프로세서는, 별개의 프로세서로서 비디오 부호화 동작을 구현할 수 있다. 또한, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10) 또는 중앙 연산 장치, 그래픽 연산 장치가 비디오 인코딩 프로세싱 모듈을 포함함으로써 기본적인 비디오 부호화 동작을 구현하는 경우도 가능하다.
도 2a는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 복호화부(22)를 포함할 수 있다. 복호화부(22)는 제1 레이어 복호화부(24) 및 제2 레이어 복호화부(26)를 포함할 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는 디스패리티 벡터 획득부(27)를 포함할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 레이어별로 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신한다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는, 스케일러블 부호화 방식에 따라 레이어별로 비트스트림들을 수신할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 수신하는 비트스트림들의 레이어의 개수가 한정되는 것은 아니다. 하지만, 설명의 편의를 위해 이하 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)의 제1 레이어 복호화부(24)가 제1 레이어 스트림을 수신하여 복호화하고, 제2 레이어 복호화부(26)가 제2 레이어 스트림을 수신하여 복호화하는 실시예에 대해 상술한다.
예를 들어, 공간적 스케일러빌러티에 기반한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는, 서로 다른 해상도의 영상시퀀스가 서로 다른 레이어로 부호화된 스트림을 수신할 수 있다. 제1 레이어 스트림을 복호화하여 저해상도 영상시퀀스가 복원되고, 제2 레이어 스트림을 복호화하여 고해상도 영상 시퀀스가 복원될 수 있다.
다른 예로, 다시점 비디오가 스케일러블 비디오 코딩 방식에 따라 복호화될 수 있다. 스테레오스코픽 비디오 스트림이 다수 레이어로 수신된 경우에, 제1 레이어 스트림을 복호화하여 좌시점 영상들이 복원될 수 있다. 제1 레이어 스트림에 제2 레이어 스트림을 더 복호화하여 우시점 영상들이 복원될 수 있다.
또는 다시점 비디오 스트림이 다수 레이어로 수신된 경우에, 제1 레이어 스트림을 복호화하여 중앙시점 영상들이 복원될 수 있다. 제1 레이어 스트림에 제2 레이어 스트림을 더 복호화하여 좌시점 영상들이 복원될 수 있다. 제1 레이어 스트림에 제3 레이어 스트림을 더 복호화하여 우시점 영상들이 복원될 수 있다.
또는, 텍스처-뎁스 영상 스트림이 다수 레이어로 수신된 경우, 제1 레이어 스트림을 복호화하여 텍스처 영상이 복원될 수 있다. 복원된 텍스처 영상을 이용하여 2 레이어 스트림을 더 복호화하여 뎁스 영상이 복원될 수 있다.
다른 예로, 시간적 스케일러빌러티에 기반한 스케일러블 비디오 코딩 방식이 수행될 수 있다. 제1 레이어 스트림을 복호화하여 기본 프레임 레이트의 영상들이 복원될 수 있다. 제1 레이어 스트림에 제2 레이어 스트림을 더 복호화하여 고속 프레임 레이트의 영상들이 복원될 수 있다.
또한, 제2 레이어가 셋 이상인 경우, 제1 레이어 스트림으로부터 제1 레이어 영상들이 복원되고, 제1 레이어 복원영상들을 참조하여 제2 레이어 스트림을 더 복호화하면 제2 레이어 영상들이 더 복원될 수 있다. 제2 레이어 복원영상을 참조하여 K번째 레이어 스트림을 더 복호화하면 K번째 레이어 영상들이 더 복원될 수도 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는, 제1 레이어 스트림과 제2 레이어 스트림으로부터 제1 레이어 영상들 및 제2 레이어 영상들의 부호화된 데이터를 획득하고, 더하여 인터 예측에 의해 생성된 모션 벡터 및 인터 레이어 예측에 의해 생성된 예측 정보를 더 획득할 수 있다.
예를 들어 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 각 레이어별로 인터 예측된 데이터를 복호화하고, 다수 레이어 간에 인터 레이어 예측된 데이터를 복호화할 수 있다. 부호화 단위 또는 예측 단위를 기초로 움직임 보상(Motion Compensation) 및 인터 레이어 비디오 복호화를 통한 복원이 수행될 수도 있다.
각 레이어 스트림에 대해서는 동일 레이어의 인터 예측을 통해 예측된 복원영상들을 참조하여, 현재영상을 위한 움직임 보상을 수행함으로써, 영상들을 복원할 수 있다. 움직임 보상은, 현재 영상의 모션 벡터를 이용하여 결정된 참조영상과, 현재 영상의 레지듀얼 성분을 합성하여 현재 영상의 복원 영상을 재구성하는 동작을 의미한다.
또한, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터 레이어 예측을 통해 예측된 제2 레이어 영상을 복호화하기 위해 제1 레이어 영상들의 예측 정보를 참조하여 인터 레이어 비디오 복호화를 수행할 수도 있다. 인터 레이어 비디오 복호화는, 현재 영상의 예측 정보를 결정하기 위하여 다른 레이어의 참조블록의 예측 정보를 이용하여 현재 영상의 예측정보를 재구성하는 동작을 의미한다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제2 레이어 영상들을 이용하여 예측된 제3 레이어 영상들을 복원하기 위한 인터 레이어 비디오 복호화를 수행할 수도 있다. 인터 레이어 예측 구조는 추후 도 3a를 참조하여 상술한다.
다만, 다양한 실시예에 따른 제2 레이어 복호화부(26)가, 제1 레이어 영상시퀀스를 참조하지 않고도, 제2 레이어 스트림을 복호화할 수도 있다. 따라서, 제2 레이어 복호화부(26)가 제2 레이어 영상 시퀀스를 복호화하기 위해, 인터 레이어 예측을 수행한다고 제한적으로 해석하지 않도록 유의하여야 한다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 비디오의 각각의 영상의 블록별로 복호화한다. 블록은, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서는, 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등일 수 있다.
제1 레이어 복호화부(24)는, 파싱된 제1 레이어 영상의 부호화 심볼들을 이용하여, 제1 레이어 영상을 복호화할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 트리 구조의 부호화 단위들을 기초로 부호화된 스트림들을 수신한다면, 제1 레이어 복호화부(24)는, 제1 레이어 스트림의 최대 부호화 단위마다, 트리 구조의 부호화 단위들을 기초로 복호화를 수행할 수 있다.
제1 레이어 복호화부(24)는, 최대 부호화 단위마다 엔트로피 복호화를 수행하여, 부호화 정보와 부호화된 데이터를 획득할 수 있다. 제1 레이어 복호화부(24)는, 스트림으로부터 획득한 부호화된 데이터에 대해 역양자화, 역변환을 수행하여, 레지듀얼 성분을 복원할 수 있다. 다른 실시예에 따른 제1 레이어 복호화부(21)는, 양자화된 변환계수들의 비트스트림을 직접 수신할 수도 있다. 양자화된 변환계수들에 대해 역양자화, 역변환을 수행한 결과, 영상들의 레지듀얼 성분이 복원될 수도 있다.
제1 레이어 복호화부(24)는, 동일 레이어 영상들 간에 움직임 보상을 통해, 예측영상을 결정하고, 예측영상과 레지듀얼 성분을 결합하여 제1 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 인터 레이어 예측 구조에 따르면, 제1 레이어 복원영상의 샘플들을 이용하여 제2 레이어 예측영상을 생성할 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는 제2 레이어 스트림을 복호화하여, 인터 레이어 예측에 따른 예측 오차를 획득할 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는, 제2 레이어 예측영상에 예측 오차를 결합함으로써 제2 레이어 복원영상을 생성할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는, 제1 레이어 복호화부(24)에서 복호화된 제1 레이어 복원영상을 이용하여 제2 레이어 예측영상을 결정할 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는, 인터 레이어 예측 구조에 따라, 제2 레이어 영상의 부호화 단위 또는 예측 단위가 참조할 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 영상에서 현재 블록의 위치에 상응하여 위치하는 제1 레이어 영상의 복원블록이 결정될 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는, 제2 레이어 블록에 상응하는 제1 레이어 복원블록을 이용하여, 제2 레이어 예측블록을 결정할 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는 제2 레이어 블록과 동일한 지점에 위치(co-located)하는 제1 레이어 복원 블록을 이용하여 제2 레이어 예측 블록을 결정할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는, 인터 레이어 예측 구조에 따라 제1 레이어 복원블록을 이용하여 결정된 제2 레이어 예측블록을, 제2 레이어 원본블록의 인터 레이어 예측을 위한 참조영상으로서 이용할 수도 있다. 이 경우에 제2 레이어 복호화부(26)는, 제1 레이어 복원영상을 이용하여 결정한 제2 레이어 예측블록의 샘플값과 인터 레이어 예측에 따른 레지듀얼 성분을 합성함으로써, 제2 레이어 블록을 복원할 수 있다.
한편, 전술한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 다시점 비디오를 복호화하는 경우에, 부호화된 제1 레이어 영상은 제1 시점 영상이고, 제2 레이어 영상은 제2 시점 영상일 수 있다. 또한, 전술한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 텍스처-뎁스 영상을 복호화하는 경우에, 부호화 된 제1 레이어 영상은 텍스처 영상이고, 제2 레이어 영상은 깊이 영상일 수 있다.
한편, 다시점 영상은 동일한 시간에 취득되기 때문에 각 시점의 영상 별로 유사도가 매우 높다. 따라서, 디스패리티 벡터를 이용하여 다른 시점의 영상에서 현재 복호화 하고자 하는 블록과 가장 유사한 영역을 찾아 복호화 하는 디스패리티 보상(Disparity compensated)을 수행함으로써 복호화 효율을 높일 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터 레이어 예측을 위한 디스패리티 벡터를 비트스트림을 통해 획득하거나, 또는 다른 부호화 정보들로부터 예측할 수 있다. 예를 들면, 현재 복원되는 블록의 주변블록들의 디스패리티 벡터로부터 디스패리티 벡터가 예측될 수 있다. 또한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 주변 블록의 디스패리티 벡터로부터 디스패리티 벡터를 예측하지 못한다면 기본 디스패리티 벡터를 디스패리티 벡터로 결정할 수 있다.
이하에서는 구체적으로 제2 레이어 복호화부(26)가 제2 레이어에 포함된 현재 블록에 대한 예측을 수행할 때, 예측 정보를 갖는 참조 블록을 결정하는 인터 레이어 비디오 복호화하는 과정을 상술하도록 한다.
제2 레이어 복호화부(26)는 제2 레이어 영상의 현재 블록에 대해 복호화를수행할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 복호화부(26)는 제2 레이어 영상에서 적어도 하나 이상의 부호화 단위를 결정하고, 적어도 하나 이상의 부호화 단위에 대해 복호화를 수행할 수 있다. 이때, 적어도 하나의 부호화 단위 중 현재 부호화가 수행되는 부호화 단위를 현재 부호화 단위라고 한다. 또한, 현재 블록은 현재 부호화 단위로부터 결정된 적어도 하나의 예측 단위들 중 하나일 수 있다.
디스패리티 벡터 획득부(27)는 제2 레이어 복호화부(26)가 제2 레이어 영상에 포함된 현재 블록에 대해 인터 레이어 예측을 수행한다고 결정할 때, 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 현재 블록에 대응하는 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 현재 블록에 대응하는 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는 현재 블록으로부터 디스패리티 벡터가 가리키는 제1 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 제1 레이어 영상의 블록에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 이때, 참조 블록은 예측하는 과정에서 예측 정보를 참조하기 위해 이용되는 블록을 의미한다. 예를 들어, 참조 블록은 현재 블록을 인터 레이어 예측하는 과정에서 움직임 정보를 참조하기 위해 이용되는 블록일 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는 제1 레이어 영상의 블록의 모서리에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 제2 레이어 복호화부(26)는 제1 레이어 영상의 블록의 우측 하단에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 움직임 정보를 저장하기 위한 블록 단위에 기초하여 제1 레이어 영상으로부터 적어도 하나의 참조 블록을 결정할 수 있다. 샘플을 포함하는 참조 블록은 결정된 적어도 하나의 참조 블록 중 하나일 수 있다. 예를 들어, 제1 레이어 영상은 소정의 크기를 갖는 복수의 블록들로 분할될 수 있고, 샘플을 포함하는 참조 블록은 복수의 블록들 중 상기 샘플을 포함하는 블록일 수 있다.
한편, 제1 샘플을 제2 레이어 영상의 블록의 경계에 접하는 샘플이라 할 때, 제2 레이어 복호화부(26)는 제1 샘플이 제2 레이어 영상의 경계를 벗어나는 경우, 제2 레이어 영상의 경계의 내부에 인접하는 제 2 샘플을 결정하고, 결정된 제2 레이어 영상의 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 참조 블록의 움직임 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 복호화부(26)는 참조 블록의 움직임 벡터를 획득할 수 있다. 또한 제2 레이어 복호화부(26)는 참조 블록의 예측 방향의 정보 및 참조 방향 인덱스를 획득할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 획득된 움직임 정보를 이용하여 제2 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 복호화부(26)는 획득된 움직임 벡터를 이용하여 제2 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 또한 제2 레이어 복호화부(26)는 획득된 에측 방향의 정보 및 참조 방향 인덱스를 이용하여 현재 블록의 예측 방향의 정보 및 참조 방향 인덱스를 결정할 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 참조 영상 내 블록을 결정하고, 결정된 참조 영상 내 블록을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제2 레이어 복호화부(26)는 현재 블록의 예측 방향의 정보 및 참조 방향 인덱스를 이용하여 참조 영상을 결정하고, 현재 블록의 움직임 벡터를 이용하여 참조 영상 내 블록을 결정하고, 결정된 블록의 샘플값을 이용하여 현재 블록에 관한 예측 블록의 샘플값을 결정할 수 있다. 여기서 참조 영상은 제2 레이어 영상과 동일한 레이어의 영상이면서 제2 레이어 영상의 시간과 다른 시간의 영상일 수 있다.
제2 레이어 복호화부(26)는 비트스트림으로부터 획득된 현재 블록에 관한레지듀얼 블록 및 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
이상 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터 레이어 예측을 수행하기로 결정되었음을 가정하여 설명하였다.
이하에서는 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 움직임 벡터 후보를 결정하고, 움직임 벡터 후보와 관련된 병합 후보를 포함하는 병합 후보 리스트를 생성하고, 병합 후보 리스트를 이용하여 현재 블록에 대해 인터 레이어 예측을 수행하기로 결정하는 과정을 상술하도록 한다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록에 대한 인터 레이어 예측을 수행하기 위해 다양한 움직임 벡터를 예측하여 다양한 움직임 벡터 후보들을 결정한다.
예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 적어도 하나의 공간적 후보블록으로부터 예측된 적어도 하나의 움직임 벡터를 적어도 하나의 움직임 벡터 후보로 결정할 수 있다. 또한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 적어도 하나의 시간적 후보블록으로부터 예측된 적어도 하나의 움직임 벡터를 적어도 하나의 움직임 벡터 후보로 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측을 위한 움직임 벡터 후보(이하, 인터-시점 움직임 예측 후보라 한다)를 결정할 수 있다.
또한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 쉬프트된(Shifted) 인터-시점 움직임 예측을 위한 움직임 벡터 후보(이하, 쉬프트된(Shifted) 인터-시점 움직임 예측 후보라 한다)를 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제2 레이어 영상(예를 들어, 제2 시점에 관한 영상)의 현재 블록의 디스패리티 벡터를 결정하고, 결정된 디스패리티 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상(제1 시점에 관한 영상)의 블록을 결정할 수 있다. 이 때 제1 레이어 영상의 블록에 대한 결정은 현재 블록 내 특정 위치 샘플에 대응하는 제1 레이어 영상 내 샘플을 결정하고, 대응하는 샘플을 포함하는 블록에 대해 결정하는 것이고, 인터-시점 움직임 예측을 위한 움직임 벡터 후보란, 상기 대응하는 샘플을 포함하는 블록에 관한 움직임 벡터를 의미할 수 있다. 여기서 블록 내 샘플은 블록의 중심(center)에 위치하는 샘플일 수 있다.
쉬프트된(Shifted) 인터-시점 움직임 예측 후보란, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 제2 레이어 영상(제2 시점에 관한 영상)의 현재 블록의 디스패리티 벡터를 결정하고, 결정된 디스패리티 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상(제1 시점에 관한 영상)의 블록을 결정하고, 결정된 블록에 접하는 샘플을 결정하고, 결정된 샘플을 포함하는 블록에 관한 움직임 벡터를 의미할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정하기 위해 참조 시점 인덱스 및 현재 블록의 주변 블록으로부터 유도된 디스패리티 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상(예를 들어, 제1 시점에 관한 영상)에 포함된 블록을 결정할 수 있다. 이때, 참조 시점 인덱스는 복수의 시점 중 참조할 시점에 관한 영상을 나타내는 인덱스로, 여기서는 참조 시점 인덱스가 제1 레이어 영상(예를 들어, 제1 시점에 관한 영상)을 가리킨다고 가정한다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제1 레이어 영상에 포함된 블록 내의 샘플을 결정하고, 결정된 샘플을 포함하는 블록에 관한 움직임 벡터를 획득하여 현재 블록의 움직임 벡터 후보로 결정할 수 있다. 이와 함께 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 샘플을 포함하는 블록에 관한 예측 방향 정보 및 참조 영상 인덱스를 이용하여 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 결정하고, 결정된 예측 방향을 움직임 벡터 후보와 함께 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 예측 방향의 정보를 획득하고, 획득된 예측 방향에 따라 샘플을 포함하는 블록의 예측 리스트들(L0 예측 리스트 및 L1 예측 리스트) 중 적어도 하나의 예측 리스트에서 참조 영상을 나타내는 인덱스(참조 영상 인덱스)를 획득하고, 획득된 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 이용하여 현재 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 결정할 수 있다. 움직임 벡터 후보와 함께 결정할 수 있다.
예측 방향 정보는 L1 예측 리스트 및 L0 예측 리스트 중 적어도 하나의 예측 방향을 나타내는 정보이다. 예를 들어 예측 방향 정보는 L0 예측 리스트가 이용가능함을 나타내는 L0 예측 방향 정보 및 L1 예측 리스트가 이용가능함을 나타내는 L1 예측 방향 정보를 포함할 수 있다. 즉, 예측 방향을 결정한다 함은 L0 예측 리스트 및 L1 예측 리스트 중 어느 예측 리스트를 이용하여 예측할 것인지를 결정하는 것을 의미한다. 참조 영상 인덱스는 L0 예측 리스트에 포함된 영상들 중 참조할 영상을 가리키는 인덱스 및 L1 예측 리스트에 포함된 영상들 중 참조할 영상을 가리키는 인덱스를 포함할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 움직임 벡터 후보를 결정하면, 병합 후보 리스트를 생성한다. 예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 공간적 병합 후보, 시간적 병합 후보, 인터-시점 움직임 예측 병합 후보, 인터-시점 디스패리티 예측 병합 후보 및 움직임 파라미터 상속 병합 후보와 같은 다양한 병합 후보를 포함하는 병합 후보 리스트를 생성한다.
이때, 병합 후보에 대해서 인터 레이어 예측에 이용될 수 있는 움직임 벡터 후보, 예측 방향 및 참조 영상 인덱스가 결정되어 있을 수 있다. 병합 후보는 움직임 벡터 예측 기법을 나타내는 지시자일 수 있고, 보다 구체적으로 병합 후보는 움직임 벡터 예측 기법에 이용된 블록을 의미할 수 있다.
먼저, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 각 병합 후보들의 우선순위에 따라 각 병합 후보가 이용가능한지를 결정한다. 여기서 병합 후보가 이용가능하다 함은 병합 후보와 관련된 적어도 하나의 예측 방향이 결정되어 있음을 의미한다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 이용가능한 병합 후보를 병합 후보 리스트에 추가한다.
예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 시간적 병합 후보가 이용가능한지를 판단하고, 시간적 병합 후보가 이용가능하다면 시간적 병합 후보를 병합 후보 리스트에 추가한다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 병합후보의 우선순위에 따라, 다음 우선순위인 인터-시점 움직임 예측 병합 후보가 이용가능한지를 결정할 수 있다.
만약 인터-시점 움직임 예측 병합 후보가 이용가능하다면, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측 병합 후보를 병합 후보 리스트에 추가한다. 또한 움직임 파라미터 상속 병합 후보가 이용가능하다면, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 움직임 파라미터 상속 병합 후보를 병합 후보 리스트에 추가한다.
한편, 병합 후보 리스트에 추가될 수 있는 병합 후보의 개수는 제한될 수 있다. 따라서 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 병합 후보들 간의 우선순위에 따라 이용가능한 병합 후보를 추가하고, 현재 추가된 병합 후보의 개수가 병합 후보 리스트와 관련하여 정해진 병합 후보의 개수보다 큰 경우, 더 이상 병합 후보를 병합 후보 리스트에 추가하지 않는다.
한편 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 병합 인덱스를 획득한다. 병합 인덱스는 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 병합 인덱스는 병합 후보 리스트에 추가된 병합 후보들 중 하나를 가리키는 인덱스를 의미한다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 병합 인덱스를 이용하여 병합 후보 리스트 중 하나의 병합 후보를 결정한다.
만약 병합 인덱스를 이용하여 결정된 하나의 병합 후보가 인터-시점 움직임 예측 병합 후보인 경우, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측을 통해 결정된 움직임 벡터 후보, 예측방향 정보 및 참조 영상 인덱스를 이용하여 움직임 보상을 수행한다. 만약 병합 인덱스를 이용하여 결정된 하나의 병합 후보가 쉬프트된(Shifted) 인터-시점 움직임 예측 병합 후보인 경우, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 쉬프트된(Shifted) 인터-시점 움직임 예측 병합 후보와 관련된 쉬프트된(Shifted) 인터-시점 움직임 벡터 후보, 예측 방향 정보 및 참조 영상 인덱스를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 병합 인덱스를 이용하여 결정된 병합 후보가 인터-시점 움직임 예측 병합후보 및 쉬프트된(Shifted) 인터-시점 움직임 예측 병합후보 중 하나인 경우, 해당 움직임 벡터 후보를 이용하여 현재 블록에 대해 움직임 보상을 수행하여, 현재 블록에 대한 예측 샘플값을 생성한다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(40)는 움직임 벡터 후보, 예측 방향 정보를 이용하여 예측 방향 정보가 나타내는 예측 리스트에서, 참조 영상 인덱스가 가리키는 참조 영상을 결정하고, 참조 영상에서 현재 블록에 대한 참조 블록을 결정한다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(40)는 결정된 참조 블록의 샘플값을 이용하여 현재 블록에 대한 예측 샘플값을 생성한다.
예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 예측 방향 정보를 이용하여 L0 예측 리스트 및 L1 예측 리스트 중 적어도 하나를 결정하고, 참조 영상 인덱스를 이용하여 결정된 적어도 하나의 예측 리스트에 포함된 영상들 중 참조 영상을 결정할 수 있게 된다. 또한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 영상이 결정되면, 결정된 움직임 벡터 후보에 포함된 움직임 벡터를 이용하여 현재블록으로부터 참조 영상 내 블록을 결정할 수 있고, 참조 영상 내 블록의 샘플값을 이용하여 현재 블록에 관한 예측 블록의 샘플값을 결정할 수 있게 된다.
한편, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 서브블록 기반으로 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다. 마찬가지로, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 서브블록을 기반으로 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다.
여기서 서브블록 기반 인터-시점 움직임 예측 후보는 제2 레이어 영상의 현재 블록으로부터 적어도 하나의 서브블록을 결정하고, 결정된 서브블록을 이용하여 제1 레이어 영상의 후보 서브블록을 결정하고, 후보 서브블록 내 샘플을 포함하는 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록(의 서브블록에) 대해 결정된 움직임 벡터 후보를 의미하고, 서브블록 기반 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보는 후보 서브블록에 인접하는 샘플을 포함하는 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록(의 서브블록에) 대해 결정된 움직임 벡터 후보를 의미할 수 있다. 서브블록 기반 인터-시점 움직임 예측 후보 및 서브블록 기반 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보는 현재 블록의 크기보다 작거나 같은 서브블록을 이용하여 움직임 벡터를 예측함으로써 예측 오차를 최소화할 수 있다.
예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록에 대해 뎁스 기반 블록 파티션 예측(Depth Based Block Partion Prediction)을 수행하지 않는다고 결정하고, 제1 레이어 영상이 텍스쳐(texture) 영상인 경우, 서브블록 기반 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다. 만약 그렇지 않은 경우(otherwise), 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다. 또한, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 영상이 뎁스 영상이 아닌 경우, 쉬프트된(Shfited) 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다.
구체적으로 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록의 위치, 너비 및 높이, 현재 블록에 대한 참조 시점 인덱스 및 현재 블록에 대한 디스패리티 벡터를 이용하여 움직임 벡터를 결정함으로써 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다. 또한, 움직임 벡터와 함께 인터-시점 움직임 예측 후보와 관련하여 참조 영상 인덱스 및 예측 방향이 결정될 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록에 대한 디스패리티 벡터를 이용하여 제2 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제2 레이어 영상의 블록 내의 샘플을 결정하여 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록 내의 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 이때, 결정된 참조 블록이 인트라 예측 모드에서 부호화되지 않은 경우, 참조 블록으로부터 참조 블록에 대한 예측 방향, 참조 블록에 대한 참조 픽처 인덱스 및 움직임 벡터를 획득하고, 참조 블록에 대한 참조 픽처 리스트 내 참조 픽처 인덱스가 나타내는 영상이 현재 블록에 대한 참조 픽처 리스트 내 i번째 영상과 동일한 경우, 인터-시점 움직임 예측 후보가 이용가능하다고 결정하고, 참조 픽처 인덱스를 i로 결정할 수 있고, 참조 블록의 움직임 벡터를 인터-시점 움직임 예측 후보로 결정할 수 있다.
한편, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 쉬프트된(Shifted) 제2 레이어 영상의 블록에 인접한 샘플을 결정하여 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록에 인접한 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 참조 블록을 결정한 이후, 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정하는 과정은 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정하는 과정과 동일하므로, 자세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 서브블록 기반 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 때, 제2 레이어 영상에 포함된 현재 블록에 대한 디스패리티 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상의 블록을 결정하고, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제1 레이어 영상의 블록으로부터 적어도 하나의 서브블록을 결정할 수 있다. 마찬가지로 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록으로부터 적어도 하나의 서브블록을 결정할 수 있다. 이때, 현재 블록으로부터 결정된 적어도 하나의 서브블록의 개수 및 현재 블록 내 적어도 하나의 서브블록의 상대적인 위치는 제2 레이어 영상의 블록으로부터 결정된 적어도 하나의 서브블록의 개수 및 현재 블록 내 적어도 하나의 서브블록의 상대적인 위치는 동일할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록 내 각 서브블록에 대해 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 있다. 구체적으로 현재 블록 내 각 서브블록에 대해 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정하는 과정은 현재 블록에 대해 인터-시점 움직임 예측 부호를 결정하는 과정과 블록의 크기 및 위치에서 차이가 날뿐, 유사하므로 자세한 설명은 생략하도록 한다. 만약 현재 블록 내 서브블록 중 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정할 수 없는 서브블록이 존재하는 경우, 해당 서브블록의 인터-시점 움직임 예측 후보는 다른 서브블록의 인터-시점 움직임 예측 후보를 이용하여 결정될 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 서브블록의 인터-시점 움직임 예측 후보를 이용하여 각 서브블록에 대해 움직임 보상을 수행한다.
이상 도 2a를 참조하여, 제1 레이어 영상을 기본 레이어 영상, 제2 레이어 영상을 향상 레이어 영상임을 가정하여 상술하였다. 기본 레이어는 자기 자신의 레이어만을 이용하여 복원될 수 있는 레이어를 의미하고, 향상 레이어는 다른 레이어의 정보를 이용하여 복원될 수 있는 레이어를 의미한다.
도 2a를 참조하여 전술한 "제1", "제2"표현은 서로 다름을 강조하기 위해 부가한 부분으로, "제1 레이어 영상"이 먼저 부호화된 영상으로, 움직임 정보가 참조되는 영상이고, "제2 레이어 영상, 제3 레이어 영상, 제K레이어 영상..."은 제1 레이어 영상의 움직임 정보를 참조하는 영상으로 제한 해석하지 않아야 함에 유의한다.
이하 도 2b를 참조하여 상술된 내용에서 제2 레이어 영상은 이전에 부호화된 영상으로, 움직임 정보가 참조되는 영상을 의미하고, 제1 레이어 영상은 현재 부호화 되는 영상으로 움직임 정보를 참조하는 영상을 의미할 수 있다.
도 2b 는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 1210에서, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득할 수 있다.
단계 1220에서, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 현재 블록에 대응하는 제2 레이어 영상의 블록을 결정할 수 있다.
단계 1230에서, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 상기 블록의 모서리에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정할 수 있다.
단계 1240에서, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 상기 참조 블록의 움직임 벡터를 획득할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 상기 참조 블록의 움직임 벡터와 함께 참조 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 획득할 수 있다.
단계 1250에서, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 상기 획득된 참조 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 이용하여 현재 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 결정된 현재 블록의 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 결정할 수 있다. 구체적으로, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 이용하여 참조 영상을 결정하고, 현재 블록의 움직임 벡터를 이용하여 참조 영상 내 블록을 결정하고, 결정된 참조 블록의 샘플값을 이용하여 현재 블록에 관한 예측 블록의 샘플값을 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록을 획득할 수 있고, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록 및 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 현재 블록을 복원할 수 있다. 구체적으로 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록의 샘플값에 현재 블록에 관한 예측 블록의 샘플값을 합하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
이하 도 3a를 참조하여 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)에서 수행될 수 있는 인터 레이어 예측 구조를 상술한다.
도 3a는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 예측 구조를 도시한다.
일 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 도 3a에 도시된 다시점 비디오 예측 구조의 재생순서(30)에 따라 기본시점 영상들, 좌시점 영상들 및 우시점 영상들을 예측 부호화할 수 있다.
관련기술에 따른 다시점 비디오 예측 구조의 재생순서(30)에 따르면, 가로 방향으로 동일시점(View)의 영상들이 배열되어 있다. 따라서 'Left'로 표기된 좌시점 영상들이 가로 방향으로 일렬로 배열되고, 'Center'로 표기된 기본시점 영상들이 가로 방향으로 일렬로 배열되고, 'Right'로 표기된 우시점 영상들이 가로 방향으로 일렬로 배열되고 있다. 기본시점 영상들은, 좌시점/우시점 영상들에 대비하여, 중앙시점 영상들일 수 있다.
또한, 세로 방향으로 POC 순서가 동일한 영상들이 배열된다. 영상의 POC 순서는 비디오를 구성하는 영상들의 재생순서를 나타낸다. 다시점 비디오 예측 구조(30)에서 표시되어 있는 'POC X'는, 해당 열에 위치한 영상들의 상대적인 재생순서를 나타내며, X의 숫자가 작을수록 재생순서가 앞서고, 커질수록 재생순서가 늦어진다.
따라서 관련기술에 따른 다시점 비디오 예측 구조의 재생순서(30)에 따르면, 'Left'로 표기된 좌시점 영상들이 POC 순서(재생순서)에 따라 가로 방향으로 배열되고, 'Center'로 표기된 기본시점 영상들이 POC 순서(재생순서)에 따라 가로 방향으로 배열되고, 'Right'로 표기된 우시점 영상들이 POC 순서(재생순서)에 따라 가로 방향으로 배열되고 있다. 또한, 기본시점 영상과 동일한 열(column)에 위치한 좌시점 영상 및 우시점 영상은, 모두 시점은 다르지만 POC 순서(재생순서)가 동일한 영상들이다.
각 시점별로, 4개의 연속 영상들이 하나의 GOP(Group of Picture)를 구성하고 있다. 각 GOP는 연속하는 앵커픽처들 사이의 영상들과 하나의 앵커픽처(Key Picture)을 포함한다.
앵커픽처는 랜덤 억세스 포인트(Random Access Point)로, 비디오를 재생할 때 영상의 재생 순서, 즉 POC 순서에 따라 배열된 영상들 중에서 임의로 재생 위치가 선택되면, 재생 위치에서 POC순서가 가장 인접하는 앵커픽처가 재생된다. 기본시점 영상들은 기본시점 앵커픽처들(31, 32, 33, 34, 35)을 포함하고, 좌시점 영상들은 좌시점 앵커픽처들(131, 132, 133, 134, 135)을 포함하고, 우시점 영상들은 우시점 앵커픽처들(231, 232, 233, 234, 235)을 포함한다.
다시점 영상들은 GOP 순서대로 재생되고 예측(복원)될 수 있다. 먼저 다시점 비디오 예측 구조의 재생순서(30)에 따르면, 각 시점별로, GOP 0에 포함된 영상들이 재생된 후, GOP 1에 포함된 영상들이 재생될 수 있다. 즉, GOP 0, GOP 1, GOP 2, GOP 3의 순으로, 각 GOP에 포함된 영상들이 재생될 수 있다. 또한, 다시점 비디오 예측 구조의 코딩순서에 따르면, 각 시점별로, GOP 0에 포함된 영상들이 예측(복원)된 후, GOP 1에 포함된 영상들이 예측(복원)될 수 있다. 즉, GOP 0, GOP 1, GOP 2, GOP 3의 순으로, 각 GOP에 포함된 영상들이 예측(복원)될 수 있다.
다시점 비디오 예측 구조의 재생순서(30)에 따르면, 영상들에 대해 시점간 예측(인터 레이어 예측) 및 인터 예측이 모두 수행된다. 다시점 비디오 예측 구조에서, 화살표가 시작하는 영상이 참조영상이고, 화살표가 끝나는 영상이 참조영상을 이용하여 예측되는 영상이다.
기본시점 영상들의 예측 결과는 부호화된 후 기본시점 영상스트림의 형태로 출력되고, 부가시점 영상들의 예측 결과는 부호화된 후 레이어 비트스트림의 형태로 출력될 수 있다. 또한 좌시점 영상들의 예측부호화 결과는 제1 레이어 비트스트림으로, 우시점 영상들의 예측부호화 결과는 제2 레이어 비트스트림으로 출력될 수 있다.
기본시점 영상들에 대해서는 인터 예측만이 수행된다. 즉, I-픽처타입인 앵커픽처들(31, 32, 33, 34, 35)은 다른 영상들을 참조하지 않지만, B-픽처타입 및 b-픽처타입인 나머지 영상은 다른 기본시점 영상들을 참조하여 예측된다. B-픽처타입 영상들은 POC 순서가 앞서는 I-픽처타입 앵커픽처과 뒤따르는 I-픽처타입 앵커픽처를 참조하여 예측된다. b-픽처타입 영상들은 POC 순서가 앞서는 I-픽처타입 앵커픽처과 뒤따르는 B-픽처타입 영상을 참조하거나, POC 순서가 앞서는 B-픽처타입 영상과 뒤따르는 I-픽처타입 앵커픽처를 참조하여 예측된다.
좌시점 영상들 및 우시점 영상들에 대해서는 각각, 다른 시점 영상들을 참조하는 시점간 예측(인터 레이어 예측) 및 동일 시점 영상들을 참조하는 인터 예측이 수행된다.
좌시점 앵커픽처들(131, 132, 133, 134, 135)에 대해, 각각 POC순서가 동일한 기본시점 앵커픽처(31, 32, 33, 34, 35)을 참조하여 시점간 예측(인터 레이어 예측)이 수행될 수 있다. 우시점 앵커픽처들(231, 232, 233, 234, 235)에 대해서는, 각각 POC순서가 동일한 기본시점 영상(31, 32, 33, 34, 35) 또는 좌시점 앵커픽처(131, 132, 133, 134, 135)을 참조하여 시점 간 예측이 수행될 수 있다. 또한, 좌시점 영상들 및 우시점 영상들 중 앵커픽처(131, 132, 133, 134, 135, 231, 232, 233, 234, 235)이 아닌 나머지 영상들에 대해서도, POC가 동일한 다른시점 영상을 참조하는 시점간 예측(인터 레이어 예측)이 수행될 수 있다.
좌시점 영상들 및 우시점 영상들 중 앵커픽처들(131, 132, 133, 134, 135, 231, 232, 233, 234, 235)이 아닌 나머지 영상들은 동일시점 영상들을 참조하여 예측된다.
다만, 좌시점 영상들 및 우시점 영상들은 각각, 동일시점의 부가시점 영상들 중에서 재생순서가 선행하는 앵커픽처를 참조하여 예측되지 않을 수 있다. 즉, 현재 좌시점 영상의 인터 예측을 위해, 현재 좌시점 영상보다 재생순서가 선행하는 좌시점 앵커픽처를 제외한 좌시점 영상들이 참조될 수 있다. 마찬가지로, 현재 우시점 영상의 인터 예측을 위해, 현재 우시점 영상보다 재생순서가 선행하는 우시점 앵커픽처를 제외한 우시점 영상들이 참조될 수 있다.
또한, 현재 좌시점 영상의 인터 예측을 위해, 현재 좌시점 영상이 속한 현재 GOP보다 선행하는 이전 GOP에 속하는 좌시점 영상은 참조하지 않고, 현재 GOP에 속하지만 현재 좌시점 영상보다 먼저 복원될 좌시점 영상을 참조하여 예측이 수행되는 것이 바람직하다. 우시점 영상의 경우도 마찬가지다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는, 도 3a에 도시된 다시점 비디오 예측 구조의 재생순서(30)에 따라 기본시점 영상들, 좌시점 영상들 및 우시점 영상들을 복원할 수 있다.
좌시점 영상들은, 기본시점 영상들을 참조하는 시점간 디스패리티 보상과 좌시점 영상들을 참조하는 인터 움직임 보상을 통해 복원될 수 있다. 우시점 영상들은, 기본시점 영상들 및 좌시점 영상들을 참조하는 시점간 디스패리티 보상과 우시점 영상들을 참조하는 인터 움직임 보상을 통해 복원될 수 있다. 좌시점 영상들 및 우시점 영상들의 디스패리티 보상 및 움직임 보상을 위해 참조영상들이 먼저 복원되어야 한다.
좌시점 영상의 인터 움직임 보상을 위해, 복원된 좌시점의 참조영상을 참조하는 인터 움직임 보상을 통해 좌시점 영상들이 복원될 수 있다. 우시점 영상의 인터 움직임 보상을 위해, 복원된 우시점의 참조영상을 참조하는 인터 움직임 보상을 통해, 우시점 영상들이 복원될 수 있다.
또한, 현재 좌시점 영상의 인터 움직임 보상을 위해, 현재 좌시점 영상이 속한 현재 GOP보다 선행하는 이전 GOP에 속하는 좌시점 영상은 참조하지 않고, 현재 GOP에 속하지만 현재 좌시점 영상보다 먼저 복원될 좌시점 영상만 참조되는 것이 바람직하다. 우시점 영상의 경우도 마찬가지다.
도 3b는 다양한 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오를 나타낸 도면이다.
다양한 네트워크 환경과 다양한 단말기에서 최적의 서비스를 제공할 수 있도록 하기 위해서, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 다양한 공간적 해상도(spatial resolution), 다양한 화질(quality), 다양한 프레임율(frame-rate), 서로 다른 시점을 갖는 멀티 레이어 영상 시퀀스들을 부호화하여 스케일러블한 비트스트림을 출력할 수 있다. 즉, 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는 다양한 스케일러빌리티 유형에 따라 입력 영상을 부호화하여 스케일러블 비디오 비트스트림을 생성하여 출력할 수 있다. 스케일러빌리티는 시간적, 공간적, 화질적, 다시점적 스케일러빌리티 및 이러한 스케일러빌리티의 조합을 포함한다. 이러한 스케일러빌리티들은 각 유형에 따라 구분 될 수 있다. 또한, 스케일러빌리티들은 각 유형 내에서 차원 식별자로 구분될 수 있다.
예를들어, 스케일러빌리티는 시간적, 공간적, 화질적 및 다시점적 스케일러빌리티와 같은 스케일러빌리티 유형을 가진다. 그리고 각 유형에 따라 스케일러빌리티 차원 식별자로 구분될 수 있다. 예를들어, 서로 다른 스케일러빌리티를 가진다면 서로 다른 차원 식별자를 가질 수 있다. 예를들어, 해당 스케일러빌리티 유형에 대한 고차원적인 스케일러빌리티일수록 스케일러빌리티 차원을 높게 할당할 수도 있다.
비트스트림으로부터 유효한(valid) 서브스트림들로 분리될 수 있는 경우 비트스트림은 스케일러블(scalable)하다고 불린다. 공간적으로 스케일러블한 비트스트림은 다양한 해상도의 서브스트림들을 포함한다. 동일한 스케일러빌리티 유형에서 서로 다른 스케일러빌리티를 구별하기 위하여 스케일러빌리티 차원을 사용한다. 스케일러빌리티 차원은 스케일러빌리티 차원 식별자로 표현될 수 있다.
예를 들어, 공간적으로 스케일러블한 비트스트림은 QVGA, VGA, WVGA 등과 같은 서로 다른 해상도를 갖는 서브스트림으로 분리될 수 있다. 예를들어, 서로 다른 해상도를 갖는 각 레이어는 차원식별자를 사용하여 구별될 수 있다. 예를들어, QVGA 서브스트림은 공간적 스케일러빌리티 차원 식별자 값으로 0을 가질 수 있고, VGA 서브스트림은 공간적 스케일러빌리티 차원 식별자 값으로 1을 가질 수 있고, WVGA 서브스트림은 공간적 스케일러빌리티 차원 식별자 값으로 2를 가질 수 있다.
시간적으로 스케일러블한 비트스트림은 다양한 프레임율을 갖는 서브스트림들을 포함한다. 예를 들어, 시간적으로 스케일러블한 비트스트림은 7.5Hz의 프레임율, 15Hz의 프레임율, 30Hz의 프레임율, 60Hz의 프레임율을 갖는 서브스트림으로 분리될 수 있다. 화질적으로 스케일러블한 비트스트림은 CGS(Coarse-Grained Scalability) 방식, MGS(Medium-Grained Scalability) 방식, FGS(Fine-Grained Scalability) 방식에 따라서 서로 다른 화질(quality)를 갖는 서브스트림으로 분리될 수 있다. 시간적 스케일러빌리티도 서로 다른 프레임율에 따라 서로 다른 차원으로 구분될 수 있으며, 화질적 스케일러빌리티도 서로 다른 방식에 따라 서로 다른 차원으로 구분될 수 있다.
다시점 스케일러블 비트스트림은 하나의 비트스트림 내에서 서로 다른 시점의 서브 스트림들을 포함한다. 일 예로 스테레오 스코픽(stereo scopic) 영상의 경우 비트스트림은 좌측 영상과 우측 영상을 포함한다. 또한, 스케일러블 비트스트림은 다시점 영상 및 뎁스맵(depth map)의 부호화된 데이터에 관한 서브스트림들을 포함할 수 있다. 시점적 스케일러빌리티도 각각의 시점에 따라 서로 다른 차원으로 구분될 수 있다.
서로 다른 스케일러블 확장 유형은 서로 결합될 수 있다. 즉, 스케일러블 비디오 비트스트림은 시간적, 공간적, 화질적, 다시점적 스케일러빌러티 중 적어도 하나가 서로 다른 영상들로 구성된 멀티 레이어의 영상 시퀀스들을 부호화한 서브스트림들을 포함할 수 있다.
도 3b에서는 서로 다른 스케일러블 확장 유형을 갖는 영상 시퀀스들(3010,3020,3030)을 도시한다. 제 1 레이어의 영상 시퀀스(3010), 제 2 레이어의 영상 시퀀스(3020) 및 제 n(n은 정수) 레이어의 영상 시퀀스(3030)들은 해상도, 화질, 시점 중 적어도 하나가 서로 다른 영상 시퀀스들일 수 있다. 또한, 제 1 레이어의 영상 시퀀스(3010), 제 2 레이어의 영상 시퀀스(3020) 및 제 n(n은 정수) 레이어의 영상 시퀀스(3030)들 중 하나의 레이어의 영상 시퀀스는 기본 레이어의 영상 시퀀스이고, 다른 레이어의 영상 시퀀스들은 향상 레이어의 영상 시퀀스일 수 있다.
일 예로, 제 1 레이어의 영상 시퀀스(3010)는 제 1 시점의 영상들, 제 2 레이어의 영상 시퀀스(3020)는 제 2 시점의 영상들, 제 n 레이어의 영상 시퀀스(3030)은 제 n 시점의 영상들일 수 있다. 다른 예로, 제 1 레이어의 영상 시퀀스(3010)는 기본 레이어의 좌시점 영상, 제 2 레이어의 영상 시퀀스(3020)는 기본 레이어의 우시점 영상, 제 n 레이어의 영상 시퀀스(3030)은 향상 레이어의 우시점 영상일 수 있다. 전술한 예에 한정되지 않고, 서로 다른 스케일러블 확장 유형을 갖는 영상 시퀀스들(3010, 3020, 3030)은 각각 서로 다른 영상 속성(attribute)을 갖는 영상 시퀀스들일 수 있다.
도 3c는 다양한 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오의 부호화된 데이터를 포함하는 NAL 유닛들을 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 비트스트림 생성부(18)는 부호화된 멀티 레이어 비디오 데이터 및 부가 정보를 포함하는 NAL(Network Abstraction Layer) 유닛들을 출력한다. 비디오 파라메터 세트(Video Parameter Set, 이하 "VPS"라 함)는 멀티 레이어 비디오에 포함된 멀티 레이어 영상 시퀀스들(3120, 3130, 3140)에 적용되는 정보를 포함한다. VPS에 관한 정보를 포함하는 NAL 유닛을 VPS NAL 유닛(3110)라 한다.
VPS NAL 유닛(3110)는 멀티 레이어 영상 시퀀스들(3120, 3130, 3140)에 의하여 공유되는 공통적인 신택스 엘리먼트(syntax element), 불필요한 정보의 전송을 막기 위하여 동작점(operation point)에 관한 정보, 프로파일(profile)이나 레벨과 같이 세션 논의(session negotiation) 단계에서 필요한 동작점에 관한 필수 정보 등을 포함한다. 특히, 일 실시예에 따른 VPS NAL 유닛(3110)에는 멀티 레이어 비디오에서의 스케일러빌리티의 구현을 위한 스케일러빌리티 식별자에 관련된 스케일러빌리티 정보가 포함된다. 스케일러빌리티 정보는 멀티 레이어 비디오에 포함된 멀티 레이어 영상 시퀀스들(3120, 3130, 3140)에 적용되는 스케일러빌리티를 결정하기 위한 정보이다.
스케일러빌리티 정보는 멀티 레이어 비디오에 포함된 멀티 레이어 영상 시퀀스들(3120, 3120, 3140)에 적용되는 스케일러빌리티 유형 및 스케일러빌리티 차원에 대한 정보를 포함한다. 제 1 실시 예에 따른 부복호화 방법에서 스케일러빌리티 정보는 NAL 유닛 헤더에 포함된 계층 식별자의 값으로부터 직접적으로 얻어질 수 있다. 계층 식별자는 VPS에 포함된 다수의 레이어를 구분하기 위한 식별자이다. VPS는 각 레이어에 대한 계층 식별자를 VPS 익스텐션(VPS extension)을 통하여 시그널링할 수 있다. VPS의 각 레이어에 대한 계층 식별자는 VPS NAL 유닛에 포함되어 시그널링될 수 있다. 예를들어, VPS의 특정 레이어에 속하는 NAL 유닛들의 계층 식별자는 VPS NAL 유닛에 포함될 수 있다. 예를 들어, VPS에 속하는 NAL 유닛의 계층 식별자는 VPS 익스텐션(VPS extension)을 통하여 시그널링 될 수 있다. 따라서, 다양한 실시 예에 따른 부복호화 방법에서 VPS를 사용하여 해당 VPS에 속하는 NAL 유닛들의 레이어에 대한 스케일러빌리티 정보를 해당 NAL 유닛들의 계층 식별자 값을 사용하여 얻을 수 있다.
도 4a 는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 예측을 위한 디스패리티 벡터를 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 디스패리티 벡터(DV)를 이용하여 제2 레이어 현재 픽처(1400)의 현재 블록(1401)에 대응되는 제1 레이어 참조 영상(1402)의 제1 레이어 참조 블록(1403)을 결정하는 인터 레이어 예측을 수행하고, 제1 레이어 참조 블록(1403)을 이용하여 디스패리티 보상을 수행할 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터 움직임 보상을 위해, 제2 레이어 현재 블록(1401)의 디스패리티 벡터(DV)가 가리키는 제1 레이어 참조 블록(1403)의 참조 움직임 벡터(MVref)를 획득하고, 획득된 참조 움직임 벡터(MVref))를 이용하여 현재 블록(1401)의 움직임 벡터(MVcur)를 예측할 수 있다. 이 경우 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 예측된 움직임 벡터(MVref)를 이용하여 제2 레이어 영상 간(Tn-1, Tn)에 움직임 보상을 수행할 수 있다.
전술한 바와 같이 서로 다른 시점의 영상을 참조하는 인터 레이어 예측을 수행하기 위해서는 디스패리티 벡터가 필요하다. 디스패리티 벡터는 별도의 정보로써 비트스트림을 통해 부호화 장치에서 복호화 장치로 전송될 수도 있고, 뎁스 영상 또는 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 예측될 수 있다. 즉, 예측되는 디스패리티 벡터는 NBDV(Neighboring Blocks Disparity Vector) 및 DoNBDV(Depth oritented NBDV)일 수 있다.
먼저 NBDV는 주변 블록 후보들 중에서 디스패리티 벡터(인터 레이어 방향의 움직임 벡터)가 획득되는 경우, 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 예측된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 의미한다.
한편, 다른 레이어 영상에 대응되는 뎁스 영상이 부호화되고 복호화된 경우, NBDV를 이용하여 현재 블록에 대응하는 뎁스 블록이 결정될 수 있다. 이때 결정된 뎁스 블록에 포함된 뎁스 값(Depth Value) 중 대표 뎁스 값이 결정되고, 카메라 파라미터를 이용하여 대표 뎁스 값이 디스패리티 벡터로 변환된다. DoNBDV는 변환된 디스패리티 벡터를 이용하여 예측된 디스패리티 벡터를 의미한다.
도 4b 는 다양한 실시예에 따른 디스패리티 벡터를 예측하기 위한 공간적 주변 블록 후보를 설명하기 위한 도면이다
도 4b를 참조하면, 일 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 픽처(4000)에서 현재 블록(1500)의 디스패리티 벡터를 예측하기 위해 공간적 주변 블록 후보들을 소정 검색 순서(예컨대, z-scan 또는 raster scan)에 따라 검색할 수 있다. 여기서 검색되는 주변 블록 후보들은 현재 블록(1500)에 공간적으로 이웃하는 블록일 수 있다. 이때, 공간적으로 이웃하는 블록은 부호화 단위 또는 예측단위일 수 있다.
또는 예를 들어, 다른 실시예에 의하면 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록(1500)의 좌측 하단에 위치하는 주변블록 A0(1510), 현재 블록(1500)의 좌측에 위치하는 주변블록 A1(1520), 현재 블록(1500)의 우측상단에 위치하는 주변블록 B0(1530), 현재 블록(1500)의 상단에 위치하는 주변블록 B1(1540), 현재 블록(1500)의 좌측상단에 위치하는 주변블록 B2(1550)들이 디스패리티 벡터를 획득하기 위한 공간적 주변 블록 후보들이 될 수 있다. 디스패리티 벡터를 획득하기 위해 주변 블록 후보 A1(1520), B1(1540), B0(1530), A0(1510), B2(1550)의 순서로 소정 위치의 주변블록들이 탐색될 수 있다.
도 4c 는 다양한 실시예에 따른 디스패리티 벡터를 예측하기 위한 시간적 주변 블록 후보를 설명하기 위한 도면이다.
도 4c를 참조하면, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 픽처(4000)에 포함된 현재 블록(1500)의 인터 예측을 위해, 참조 영상(4100)에 포함되며 현재 블록(1500)과 콜로케이티드(co-located)인 블록 Col(1560) 및 콜로케이드 블록 Col(1560)의 주변의 블록 중 적어도 하나가 시간적 주변 블록 후보에 포함될 수 있다. 예를 들어, 콜로케이티드(co-located)인 블록 Col(1560)의 우측 하단 블록 BR(1570)이 시간적 예측 후보에 포함될 수 있다. 한편, 시간적 예측 후보 결정에 이용되는 블록은 부호화 단위 또는 예측 단위일 수 있다.
도 5는 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치가 움직임 정보를 참조할 참조 블록을 결정하기 위해 디스패리티 벡터를 이용하여 참조 블록에 포함된 샘플을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 시점 1 영상(5000)의 현재 블록(5010)에 대해 인터 레이어 예측을 수행한다고 결정한 경우, 현재 블록(5010)의 디스패리티 벡터(5020)를 결정할수 있다. 예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 주변블록으로부터 현재 블록(5010)의 디스패리티 벡터(5020)를 유도하거나, 비트스트림으로부터 현재 블록(5010)의 디스패티리 벡터(5020)를 획득할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 디스패리티 벡터(5020)를 이용하여 현재 블록(5010)에 대응하는 시점 0 영상(5100)의 블록(5110)을 결정 할 수 있다. 이때, 시점 0 영상(5100)은 시점 1 영상(5000)과 동일 시간대의 다른 시점의 영상을 의미할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록을 결정하기 위해 시점 0 영상(5100)의 블록(5110)의 내부에 위치하는 posin 샘플(5200)을 결정하고, 결정된 샘플(5200)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 이때, 결정된 샘플(5200)을 포함하는 참조 블록은 블록(5110)과 동일할 수 있다.
다만 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(5110)을 참조 블록으로 결정하지 않고, 움직임 정보를 포함하는 블록(5201)을 참조 블록으로 결정할 수 있다.
예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 시점 0 영상(5100)으로부터 움직임 정보를 저장하는 소정의 크기를 갖는 단위들(이하, 움직임 정보 단위라 함)을 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 결정된 움직임 정보 단위들 중 샘플을 포함하는 움직임 정보 단위를 참조 블록으로 결정할 수 있다. 또한, 예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 하나 이상의 예측 단위를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 결정된 예측 단위들 중 샘플을 포함하는 예측 단위를 참조 블록으로 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록의 움직임 벡터를 획득하고, 참조 블록의 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록(5010)의 움직임 벡터를 결정하고, 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록의 움직임 벡터를 인터-시점 움직임 예측 후보로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 움직임 벡터와 함께 현재 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측 후보와 관련된 병합 후보(인터-시점 움직임 예측 병합후보)를 포함하는 복수의 병합 후보 중 하나의 병합 후보를 결정하고, 하나의 병합 후보와 관련된 움직임 정보를 이용하여 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다. 이때, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 복수의 병합 후보 중 인터-시점 움직임 예측 병합 후보를 결정한 경우, 인터-시점 움직임 예측 병합 후보와 관련된 움직임 정보(인터-시점 움직임 예측 후보 및 이와 관련된 예측 방향 및 참조 영상 인덱스)를 이용하여 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측 후보의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정하고, 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록을 결정하기 위해 시점 0 영상(5100)의 블록(5110)에 접하는 샘플들(5301,5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 하나의 샘플을 결정하고, 결정된 하나의 샘플(이하 참조 샘플이라 한다)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 시점 0 영상(5100)의 움직임 정보 단위들 중 참조 샘플을 포함하는 움직임 정보 단위를 참조 블록으로 결정하거나, 시점 0 영상(5100)의 예측 단위들 중 참조 샘플을 포함하는 예측 단위를 참조 블록으로 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록의 움직임 벡터를 획득하고, 참조 블록의 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록(5010)의 움직임 벡터를 결정하고, 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다.
구체적으로, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록의 움직임 벡터를 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 움직임 벡터와 함께 현재 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 인터-시점 움직임 예측 후보와 관련된 병합 후보(인터-시점 움직임 예측 병합후보)를 포함하는 복수의 병합 후보 중 하나의 병합 후보를 결정하고, 하나의 병합 후보와 관련된 움직임 정보를 이용하여 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다. 이때, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 복수의 병합 후보 중 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 병합 후보를 결정한 경우, 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정하고, 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행할 수 있다.
시점 0 영상(5100)의 블록(5110)에 접하는 샘플들(5301,5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 하나의 샘플은 미리 결정될 수 있다. 예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 시점 0 영상(5100)의 블록(5110)에 접하는 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 pos1 샘플(5301)을 미리 결정할 수 있고, 샘플(5301)을 포함하는 블록(5202)을 참조 블록으로 결정하고, 참조 블록의 움직임 벡터를 쉬프트된 인터 움직임 예측 후보로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 움직임 벡터와 함께 참조 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 이용하여 현재 블록의 예측 방향 및 참조 영상 인덱스를 결정할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 시점 0 영상(5100)의 블록(5110)의 내부에 위치하는 샘플(5300) 또는 블록(5110)에 접하는 샘플들(5301,5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308)의 위치는 블록(5110)을 기준으로 미리 결정될 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(5110)의 오른쪽 아래 블록을 참조 블록으로 유도하기 위해 블록(5110)의 오른쪽 아래에 접하는 pos1 샘플(5301)을 결정할 수 있고, pos1 샘플(5301)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 또는 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(5110)의 오른쪽 블록을 참조 블록으로 유도하기 위해 블록(5110)의 오른쪽에 접하는 pos2 샘플(5302)을 결정할 수 있고, pos2 샘플(5302)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(5110)의 오른쪽 위 블록을 참조 블록으로 유도하기 위해 블록(5110)의 오른쪽 위에 접하는 pos3 샘플(5301)을 결정할 수 있고, pos3 샘플(5301)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(5110)의 위쪽 블록을 유도하기 위해 블록(5110)의 위쪽에 접하는 pos4 샘플(5304)을 결정하고, pos4 샘플(5304)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(5110)의 왼쪽 위 블록을 참조 블록으로 유도하기 위해 블록(5110)의 왼쪽 위에 접하는 pos5 샘플(5305)을 결정하고, pos5 샘플(5305)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 왼쪽 블록을 참조 블록으로 유도하기 위해 블록(5110)의 왼쪽에 접하는 pos6 샘플(5306)을 결정하고, pos6 샘플(5306)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 왼쪽 아래 블록을 참조 블록으로 유도하기 위해 블록(5110)의 왼쪽 아래에 접하는 pos7 샘플(5307)을 결정하고, pos7 샘플(5307)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 아래 블록을 참조 블록으로 유도하기 위해 블록(5110)의 아래에 접하는 pos8 샘플(5308)을 결정하고, pos8 샘플(5308)을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다.
pos2 샘플(5302), pos4 샘플(5304), pos6 샘플(5306), pos8 샘플(5308)의 위치는 블록(5110)의 내부에 위치하는 posin 샘플(5300)과 일직선 상에 위치하도록 미리 결정될 수 있다. 블록(5110)의 내부에 위치하는 posin 샘플(5300)의 위치는 블록(5110)의 중심에 위치할 수 있으나, 이에 제한되지 않고, 블록 내부의 다른 지점에 위치할 수 있고, 이 경우, pos2 샘플(5302), pos4 샘플(5304), pos6 샘플(5306), pos8 샘플(5308)의 위치는 posin 샘플(5300)의 위치에 따라 변경될 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록을 결정하면, 참조 블록의 움직임 정보를 획득하고, 획득된 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 시점 1 영상(5000)과 다른 시간의 참조 영상(미도시)의 블록을 결정하고, 참조 영상의 블록을 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 현재 블록의 레지듀얼 블록을 획득하고, 현재 블록의 예측 블록 및 현재 블록의 레지듀얼 블록을 이용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
한편, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록을 결정하기 위해 시점 0 영상(5100)의 블록(5110)에 인접한 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 하나의 샘플을 결정할 수 있다. 예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 소정의 스캔 순서에 따라 각 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308)을 포함하는 블록에 관한 움직임 벡터의 이용가능여부를 결정하고, 결정된 움직임 벡터의 이용가능여부에 기초하여 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 하나의 샘플을 결정할 수 있다. 또는 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 샘플들 중 하나의 샘플을 나타내는 정보를 비트스트림으로부터 획득하고, 획득된 정보를 이용하여 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 하나의 샘플을 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 소정의 스캔 순서에 따라 각각의 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308)을 포함하는 각각의 블록의 움직임 정보를 비교하여 최적의 움직임 정보를 갖는 블록에 포함된 샘플을 결정할 수 있다. 또한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록(5010)과 블록(5110)과의 위치 관계에 기초하여 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 하나의 샘플을 결정할 수 있다. 예를 들어, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 시점 0 영상(5100)에서 블록(5110)의 위치가 시점 1 영상(5000)에서 현재 블록(5010)의 위치의 오른쪽 아래인 경우, 블록(5110)의 오른쪽 아래 위치한 샘플(5301)을 결정할 수 있다.
이제까지 도 5를 참조하여, 다른 시점의 영상의 참조 블록을 결정하는 과정에 대해서 상술하였으나, 이에 제한되지 않고, 같은 시점 내 다른 시간의 영상의 참조 블록을 결정하는 과정에서 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록(5010)과 동일한 위치(co-located)의 블록의 내부 샘플 또는 현재 블록(5010)과 동일한 위치의 블록에 접하는 샘플을 결정하고, 결정된 샘플을 포함하는 블록을 참조 블록으로 결정할 수 있다.
이제까지 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308)중 하나의 샘플을 결정하는 과정을 상술하였으나, 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308)에 제한되지 않고, 블록(5110)에 접하는 다른 샘플들을 이용할 수 있고, 샘플들(5301, 5302, 5303, 5304, 5305, 5306, 5307, 5308) 중 일부만을 이용할 수 있음을 당업자는 용이하게 이해할 수 있다.
도 6은 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치가 움직임 정보를 참조할 참조 블록을 결정하기 위해 디스패리티 벡터를 이용하여 참조 블록에 포함된 샘플을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 쉬프트된 인터-시점 움직임 예측 후보를 결정함을 가정한다.
도 6을 참조하면, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 주변 블록의 디스패리티 벡터를 이용하여 시점 1 영상(6000) 내 현재 블록(6010)의 디스패리티 벡터(6020)를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록(6010)의 디스패리티 벡터(6020)를 이용하여 디스패리티 벡터가 가리키는 시점 0 영상(6100) 내 블록(6110)을 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록을 결정하기 위해 블록(6110)으로부터 떨어져 있는 pos9 샘플(6200)을 결정하지 않고, 블록(6110)에 바로 접하는 pos1 샘플(6201)을 결정할 수 있다.
구체적으로, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 다음 수학식 1 및 수학식 2에 의해 pos1 샘플(6201)의 위치를 결정할 수 있다.
Figure pct00001
Figure pct00002
여기서 xRefFull은 pos1 샘플(6201)의 x좌표 위치, yRefFull은 pos1 샘플의 y좌표 위치를 나타낼 수 있다. xPb는 현재 블록(내 좌상단 픽셀)의 x좌표 위치, yPb는 현재 블록(내 좌상단 픽셀)의 y좌표 위치를 나타낼 수 있다. nPbW는 현재 블록의 너비, nPbH는 현재 블록의 높이를 나타낼 수 있다. DVx는 1/4 픽셀 정확도(즉, Fractional Pixel Accuracy) 의 디스패리티 벡터에 관한 x 성분을 의미할 수 있고, DVy는 1/4 픽셀 정확도의 디스패리티 벡터에 관한 y성분을 의미 할 수 있다. DVx 및 DVy는 1/4 픽셀 정확도를 갖는 디스패리티 벡터이므로 소수점 표현을 포함할 수 있으나, 여기서는 4를 곱하여 정수 형태로 표현되었다고 가정한다. 이때, xRefFull 및 yRefFull은 정수 픽셀(Integer Pixel)의 위치를 나타낼 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 참조 블록을 결정하기 위해 샘플의 위치를 추가적으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 pos1 샘플의 위치를 이용하여 샘플의 위치를 추가적으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 다음 수학식 3 및 수학식 4에 의해 샘플의 위치 (xRef, yRef)를 결정할 수 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
여기서 PicWidthInSamplesL은 루마 샘플을 기준으로 영상 전체의 너비를 의미하고, PicHeightInSamplesL은 루마 샘플을 기준으로 영상 전체의 높이를 의미하며, N은 움직임 정보가 저장되어 있는 소정 크기의 블록 단위에 log2를 취한 값을 의미할 수 있다. 예를 들어, 움직임 정보가 저장되어 있는 블록 단위가 8x8인 경우, N은 3일 수 있다. 또한 Clip3(x,y,z) 함수는 z<x인 경우 x를 출력으로 하고, z>y인 경우, y를 출력으로 하고, 그렇지 않은 경우(otherwise) z를 출력으로 하는 함수일 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 (xRef, yRef)에 위치하는 샘플을 포함하는 블록(6202)의 움직임 정보를 획득하고, 획득된 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 이때, (xRef, yRef)에 위치하는 샘플을 포함하는 블록은 시점 0 영상(6100)으로부터 결정된 예측 단위들 중 샘플을 포함하는 예측 단위일 수 있다.
도 7은 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 다양한 예측 방법에 따라 참조 블록을 결정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(7011)의 주변 블록에 포함된 샘플들(7015,7016,7017,7018,7019) 중 하나의 샘플을 결정하고, 개별적으로 적어도 하나의 샘플을 포함하는 블록을 각각의 참조 블록으로 결정하고, 참조 블록의 움직임 정보를 획득하고, 참조 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 복호화하려는 블록(7011)의 움직임 정보를 결정할 수 있다.
또한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 주변 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 복호화하려는 블록(7011)의 움직임 정보를 유도하고, 유도된 현재 복호화하려는 블록(7011)의 움직임 정보를 이용하여 현재 복호화하려는 제1 영상(7010)의 시점과 같은 시점이고, 제1 영상(7010)의 시간과 다른 시간의 영상(7020)에 포함된 블록(7021)을 결정할 수 있고, 해당 블록의 내부 posin(COL)샘플(7022) 또는 해당 블록에 접하는 pos1(BR)샘플(7023) 중 하나의 샘플을 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 하나의 샘플을 포함하는 블록을 결정하고, 하나의 샘플을 포함하는 블록의 움직임 정보를 이용하여 블록(7011)의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 하나의 샘플을 포함하는 블록의 움직임 정보를 획득하는 과정에서 메모리에 저장된 움직임 정보를 메모리로부터 인출(fetch)할 수 있다.
이하는 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 제2 영상(7100)을 복호화하려고 한다고 가정한다. 제2 영상(7100)은 제1 영상(7010)의 시점과 다른 시점이고, 제1 영상(7010)의 시간과 다른 시간의 영상이고, 영상(7020)의 시간과 같은 시간의 영상일 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제2 영상(7100) 내 현재 블록(7101) 의 디스패리티 벡터(7102)를 결정하고, 현재 블록(7101)의 디스패리티 벡터(7102)를 이용하여 영상(7020)에 포함된 블록(7021)을 결정할 수 있다.
인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(7021)으로부터 떨어진 샘플(7024)을 결정하고, 샘플(7024)을 포함하는 블록(7031)을 참조 블록으로 결정할 수 있다. 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 블록(7031)의 움직임 정보를 획득하고, 블록(7030)의 움직임 정보를 이용하여 제2 영상(7100) 내 현재 블록(7101)의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 이때, 샘플(7024)은 이전에 제1 영상을 복호화하는 시점에 이용된 샘플(7023)과 상이하고 따라서 움직임 정보를 획득한 블록(7031)도 제1 영상을 복호화할 때 이용된 블록(7030)과 상이할 수 있다. 따라서 이전에 메모리로부터 인출(fetch)한 블록(7030)의 움직임 정보를 이용하지 못하고, 블록(7031)의 움직임 정보를 추가적으로 인출(fetch)하여야 한다. 따라서 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 각각의 움직임 정보를 두번 인출(fetch)하기 때문에 메모리의 복잡도가 증가할 수 있다. 하지만 제1 영상(7010)을 복호화할때와 제2 영상(7100)을 복호화할때, 동일한 샘플(7023)을 이용한다고 결정한 경우, 동일한 샘플(7023)을 포함하는 블록(7030)도 동일하게 결정되고, 따라서 동일한 블록(7031)의 움직임 정보를 이용하게 된다. 따라서 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 제1 영상(7010)을 복호화할 때 인출(fetch)한 움직임 정보를 이용하여 제2 영상(7100)의 현재 블록(7101)의 움직임 정보를 결정할 수 있다. 즉, 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 추가적으로 움직임 정보를 인출(fetch)하지 않기 때문에 메모리 복잡도를 낮출 수 있다.
또한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는 제2 영상(7100) 내 현재 블록(7101)을 복호화할 때, 샘플(7024)이 아닌, 샘플(7023)을 결정하고, 샘플(7024)의 블록(7031)보다 가까운 블록(7030)을 참조 블록으로 결정함으로써, 블록(7021)으로부터 떨어진 블록(7031)의 움직임 정보에 비해 현재 블록의 움직임 정보와 더 유사한 참조 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 결정함으로써 부복호화의 효율을 높일 수 있다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10) 및 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)에서, 비디오 데이터가 분할되는 블록들이 트리 구조의 부호화 단위들로 분할되고, 부호화 단위에 대한 인터 레이어 예측 또는 인터 예측을 위해 부호화 단위들, 예측 단위들, 변환 단위들이 이용되는 경우가 있음은 전술한 바와 같다. 이하 도 8 내지 20을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다.
원칙적으로 멀티 레이어 비디오를 위한 부호화/복호화 과정에서, 제1 레이어 영상들을 위한 부호화/복호화 과정과, 제2 레이어 영상들을 위한 부호화/복호화 과정이 따로 수행된다. 즉, 멀티 레이어 비디오 중 인터 레이어 예측이 발생하는 경우에는 싱글 레이어 비디오의 부호화/복호화 결과가 상호 참조될 수 있지만, 싱그 레이어 비디오마다 별도의 부호화/복호화 과정이 발생한다.
따라서 설명의 편의를 위해 도 8 내지 20을 참조하여 후술되는 트리구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 과정 및 비디오 복호화 과정은, 싱글 레이어 비디오에 대한 비디오 부호화 과정 및 비디오 복호화 과정이므로, 인터 예측 및 움직임 보상이 상술된다. 하지만, 도 1a 내지 7를 참조하여 전술한 바와 같이, 비디오 스트림 부호화/복호화를 위해, 기본시점 영상들과 제2 레이어 영상들 간의 인터 레이어 예측 및 보상이 수행된다.
따라서, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)의 부호화부(12)가 트리구조의 부호화 단위에 기초하여 멀티 레이어 비디오를 부호화하기 위해서는, 각각의 싱글 레이어 비디오마다 비디오 부호화를 수행하기 위해 도 8의 비디오 부호화 장치(100)를 멀티 레이어 비디오의 레이어 개수만큼 포함하여 각 비디오 부호화 장치(100)마다 할당된 싱글 레이어 비디오의 부호화를 수행하도록 제어할 수 있다. 또한 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 각 비디오 부호화 장치(100)의 별개 단일시점의 부호화 결과들을 이용하여 시점간 예측을 수행할 수 있다. 이에 따라 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)의 부호화부(12)는 레이어별로 부호화 결과를 수록한 기본시점 비디오스트림과 제2 레이어 비디오스트림을 생성할 수 있다.
이와 유사하게, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)의 복호화부(22)가 트리 구조의 부호화 단위에 기초하여 멀티 레이어 비디오를 복호화하기 위해서는, 수신한 제1 레이어 비디오스트림 및 제2 레이어 비디오스트림에 대해 레이어별로 비디오 복호화를 수행하기 위해 도 9의 비디오 복호화 장치(200)를 멀티 레이어 비디오의 레이어 개수만큼 포함하고 각 비디오 복호화 장치(200)마다 할당된 싱글 레이어 비디오의 복호화를 수행하도록 제어할 수 있다, 그리고 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)가 각 비디오 복호화 장치(200)의 별개 싱글 레이어의 복호화 결과를 이용하여 인터 레이어 보상을 수행할 수 있다. 이에 따라 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)의 복호화부(22)는, 레이어별로 복원된 제1 레이어 영상들과 제2 레이어 영상들을 생성할 수 있다.
도 8 는 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(100)의 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. 다양한 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
다양한 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. 다양한 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 최종 심도로 결정한다. 결정된 최종 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 최종 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 최종 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 최종 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 최종 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 다양한 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 다양한 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 최종 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 최종 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 최종 심도는, 다른 영역에 대한 최종 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 다양한 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 다양한 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.
다양한 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 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 다양한 실시예에 따른 최종 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 부호화 단위로부터 예측을 위한 파티션 안 예측 단위를 결정한다. 예측 단위는 부호화 단위 및 부호화 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 파티션을 포함할 수 있다. 파티션은 부호화 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 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. 다양한 실시예에 따른 파티션 모드는 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, 다양한 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.
다양한 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.
다양한 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.
심도별 분할 정보는, 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 모드, 예측 단위별 예측 모드, 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위/파티션, 및 변환 단위의 결정 방식에 대해서는, 도 9 내지 19를 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 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 분할정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 분할정보는, 심도 정보, 예측 단위의 파티션 모드 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 분할 정보 등을 포함할 수 있다.
최종 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 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 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 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 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 분할정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 분할정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 심도 및 분할정보가 설정될 수 있다.
따라서, 다양한 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 다양한 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, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 1a 을 참조하여 전술한 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10)는, 멀티 레이어 비디오의 레이어들마다 싱글 레이어 영상들의 부호화를 위해, 레이어 개수만큼의 비디오 부호화 장치(100)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 레이어 부호화부(12)가 하나의 비디오 부호화 장치(100)를 포함하고, 제2 레이어 부호화부(16)가 제2 레이어의 개수만큼의 비디오 부호화 장치(100)를 포함할 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)가 제1 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 제2 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.
비디오 부호화 장치(100)는, 제1 레이어 영상과 제2 레이어 영상 간의 휘도 차를 보상하기 위해 휘도 차를 부호화할 수 있다. 다만, 부호화 단위의 부호화 모드에 따라 휘도 수행 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 예측 단위에 대해서만 휘도보상이 수행될 수 있다.
도 9 는 다양한 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.
다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 분할정보 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 최종 심도 및 분할정보를 추출한다. 추출된 최종 심도 및 분할정보는 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 심도 및 분할정보는, 하나 이상의 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 심도별 분할정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 모드 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 분할 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 심도 및 분할정보는, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 심도 및 분할정보다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 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 심도 및 분할정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 심도 및 분할정보가 기록되어 있다면, 동일한 심도 및 분할정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 심도 및 분할정보에 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 모드, 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, 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 모드 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 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 심도다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 모드, 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.
도 2a를 참조하여 전술한 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20)는, 수신된 제1 레이어 영상스트림 및 제2 레이어 영상스트림을 복호화하여 제1 레이어 영상들 및 제2 레이어 영상들을 복원하기 위해, 비디오 복호화 장치(200)를 시점 개수만큼 포함할 수 있다.
제1 레이어 영상스트림이 수신된 경우에는, 비디오 복호화 장치(200)의 영상데이터 복호화부(230)는, 추출부(220)에 의해 제1 레이어 영상스트림으로부터 추출된 제1 레이어 영상들의 샘플들을 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 나눌 수 있다. 영상데이터 복호화부(230)는 제1 레이어 영상들의 샘플들의 트리 구조에 따른 부호화 단위들마다, 영상간 예측을 위한 예측단위별로 움직임 보상을 수행하여 제1 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
제2 레이어 영상스트림이 수신된 경우에는, 비디오 복호화 장치(200)의 영상데이터 복호화부(230)는, 추출부(220)에 의해 제2 레이어 영상스트림으로부터 추출된 제2 레이어 영상들의 샘플들을 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 나눌 수 있다. 영상데이터 복호화부(230)는, 제2 레이어 영상들의 샘플들의 부호화 단위들마다 영상간 예측을 위한 예측단위별로 움직임 보상을 수행하여 제2 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
추출부(220)는, 제1 레이어 영상과 제2 레이어 영상 간의 휘도 차를 보상하기 위해 휘도 오차와 관련된 정보를 비트스트림으로부터 획득할 수 있다. 다만, 부호화 단위의 부호화 모드에 따라 휘도 수행 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 예측 단위에 대해서만 휘도보상이 수행될 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 분할정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
도 10 은 다양한 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 11 은 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부(400)의 블록도를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 픽처 부호화부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 수행한다. 즉, 인트라 예측부(420)는 현재 영상(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위별로 인트라 예측을 수행하고, 인터 예측부(415)는 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측단위별로 현재 영상(405) 및 복원 픽처 버퍼(410)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다. 현재 영상(405)은 최대부호화 단위로 분할된 후 순차적으로 인코딩이 수행될 수 있다. 이때, 최대 부호화 단위가 트리 구조로 분할될 부호화 단위에 대해 인코딩을 수행될 수 있다.
인트라 예측부(420) 또는 인터 예측부(415)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터를 현재 영상(405)의 인코딩되는 부호화 단위에 대한 데이터로부터 빼줌으로써 레지듀 데이터를 생성하고, 레지듀 데이터는 변환부(425) 및 양자화부(430)를 거쳐 변환 단위별로 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(445), 역변환부(450)을 통해 공간 영역의 레지듀 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 레지듀 데이터는 인트라 예측부(420) 또는 인터 예측부(415)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 더해짐으로써 현재 영상(405)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(455) 및 SAO 수행부(460)를 거쳐 복원 영상으로 생성된다. 생성된 복원 영상은 복원 픽쳐 버퍼(410)에 저장된다. 복원 픽처 버퍼(410)에 저장된 복원 영상들은 다른 영상의 인터예측을 위한 참조 영상으로 이용될 수 있다. 변환부(425) 및 양자화부(430)에서 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(435)를 거쳐 비트스트림(440)으로 출력될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 영상 부호화부(400)가 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인터 예측부(415), 인트라 예측부(420), 변환부(425), 양자화부(430), 엔트로피 부호화부(435), 역양자화부(445), 역변환부(450), 디블로킹부(455) 및 SAO 수행부(460)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(420)및 인터예측부(415) 는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(425)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 쿼드 트리에 따른 변환 단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 12 는 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부(500)의 블록도를 도시한다.
엔트로피 복호화부(515)는 비트스트림(505)으로부터 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보를 파싱한다. 부호화된 영상 데이터는 양자화된 변환계수로서, 역양자화부(520) 및 역변환부(525)는 양자화된 변환 계수로부터 레지듀 데이터를 복원한다.
인트라 예측부(540)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 인트라 예측을 수행한다. 인터 예측부(535)는 현재 영상 중 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 복원 픽처 버퍼(530)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다.
인트라 예측부(540) 또는 인터 예측부(535)를 거친 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 레지듀 데이터가 더해짐으로써 현재 영상(405)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터가 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(545) 및 SAO 수행부(550)를 거쳐 복원 영상(560)으로 출력될 수 있다. 또한, 복원 픽쳐 버퍼(530)에 저장된 복원 영상들은 참조 영상으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 픽처 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 다양한 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 엔트로피 복호화부(515) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
영상 복호화부(500)가 다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 엔트로피 복호화부(515), 역양자화부(520), 역변환부(525), 인트라 예측부(540), 인터 예측부(535), 디블로킹부(545) 및 SAO 수행부(550)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반하여 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(540)및 인터 예측부(535)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위마다 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(525)는 부호화 단위마다 쿼드 트리구조에 따른 변환단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 10의 부호화 동작 및 도 11의 복호화 동작은 각각 단일 레이어에서의 비디오스트림 부호화 동작 및 복호화 동작을 상술한 것이다. 따라서, 도 1a의 부호화부(12)가 둘 이상의 레이어의 비디오스트림을 부호화한다면, 레이어별로 영상부호화부(400)를 포함할 수 있다. 유사하게, 도 2a의 복호화부(26)가 둘 이상의 레이어의 비디오스트림을 복호화한다면, 레이어별로 영상복호화부(500)를 포함할 수 있다.
도 13 는 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 다양한 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.
다양한 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. 다양한 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.
다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 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 심도 및 파티션 모드로 선택될 수 있다.
도 14 은 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 다양한 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, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 다양한 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 15 은 다양한 실시예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 분할정보로서, 각각의 심도의 부호화 단위마다 파티션 모드에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 모드에 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 모드에 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 모드에 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.
다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 모드에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 16 는 다양한 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 모드(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 모드(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 모드(916), N_0xN_0 크기의 파티션 모드(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 모드는 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 모드마다, 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 모드(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 모드(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 모드의 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 모드(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 모드(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 모드(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 모드(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 모드(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 모드(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 모드(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(998)을 포함할 수 있다.
파티션 모드 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 모드가 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(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 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 모드는 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. 다양한 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 심도를 결정하고, 해당 파티션 모드 및 예측 모드가 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 심도로 결정될 수 있다. 심도, 및 예측 단위의 파티션 모드 및 예측 모드는 분할정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 분할정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 17, 18 및 19는 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 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 모드며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 모드, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 모드다. 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, 다양한 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 모드 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 1는, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
Figure pct00005
다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 다양한 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 심도이므로, 심도에 대해서 파티션 모드 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 모드에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 모드 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 모드 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 모드 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 모드 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 모드 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 모드 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 모드가 대칭형 파티션 모드이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 모드이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 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 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 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 20 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 모드 정보는, 파티션 모드 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 모드에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 모드 정보가 대칭형 파티션 모드 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 모드 정보가 비대칭형 파티션 모드 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 19 를 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 다양한 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, 다양한 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 다양한 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. 다양한 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.
다양한 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 다양한 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 8 내지 20를 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.
한편, 상술한 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.
설명의 편의를 위해 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 인터 레이어 비디오 부호화 방법 및/또는 비디오 부호화 방법은, ' 비디오 부호화 방법'으로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 인터 레이어 비디오 복호화 방법 및/또는 비디오 복호화 방법은 ' 비디오 복호화 방법'으로 지칭한다
또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 인터 레이어 비디오 부호화 장치(10), 비디오 부호화 장치(100) 또는 영상 부호화부(400)로 구성된 비디오 부호화 장치는, ' 비디오 부호화 장치'로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 인터 레이어 비디오 복호화 장치(20), 비디오 복호화 장치(200) 또는 영상 복호화부(500)로 구성된 비디오 복호화 장치는, ' 비디오 복호화 장치'로 통칭한다.
다양한 실시예에 따른 프로그램이 저장되는 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체가 디스크(26000)인 실시예를 이하 상술한다.
도 21은 다양한 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크(26000)의 물리적 구조를 예시한다. 저장매체로서 전술된 디스크(26000)는, 하드드라이브, 시디롬(CD-ROM) 디스크, 블루레이(Blu-ray) 디스크, DVD 디스크일 수 있다. 디스크(26000)는 다수의 동심원의 트랙(tr)들로 구성되고, 트랙들은 둘레 방향에 따라 소정 개수의 섹터(Se)들로 분할된다. 상기 전술된 다양한 실시예에 따른 프로그램을 저장하는 디스크(26000) 중 특정 영역에, 전술된 양자화 파라미터 결정 방법, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 할당되어 저장될 수 있다.
전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램을 저장하는 저장매체를 이용하여 달성된 컴퓨터 시스템이 도 22를 참조하여 후술된다.
도 22는 디스크(26000)를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브(26800)를 도시한다. 컴퓨터 시스템(26700)은 디스크드라이브(26800)를 이용하여 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램을 디스크(26000)에 저장할 수 있다. 디스크(26000)에 저장된 프로그램을 컴퓨터 시스템(26700)상에서 실행하기 위해, 디스크 드라이브(26800)에 의해 디스크(26000)로부터 프로그램이 판독되고, 프로그램이 컴퓨터 시스템(26700)에게로 전송될 수 있다.
도 21 및 22에서 예시된 디스크(26000) 뿐만 아니라, 메모리 카드, 롬 카세트, SSD(Solid State Drive)에도 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
전술된 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용된 시스템이 후술된다.
도 23은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)(11000)의 전체적 구조를 도시한다. 통신시스템의 서비스 영역은 소정 크기의 셀들로 분할되고, 각 셀에 베이스 스테이션이 되는 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)이 설치된다.
컨텐트 공급 시스템(11000)은 다수의 독립 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터(12100), PDA(Personal Digital Assistant)(12200), 카메라(12300) 및 휴대폰(12500)과 같은 독립디바이스들이, 인터넷 서비스 공급자(11200), 통신망(11400), 및 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거쳐 인터넷(11100)에 연결된다.
그러나, 컨텐트 공급 시스템(11000)은 도 24에 도시된 구조에만 한정되는 것이 아니며, 디바이스들이 선택적으로 연결될 수 있다. 독립 디바이스들은 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거치지 않고 통신망(11400)에 직접 연결될 수도 있다.
비디오 카메라(12300)는 디지털 비디오 카메라와 같이 비디오 영상을 촬영할 수 있는 촬상 디바이스이다. 휴대폰(12500)은 PDC(Personal Digital Communications), CDMA(code division multiple access), W-CDMA(wideband code division multiple access), GSM(Global System for Mobile Communications), 및 PHS(Personal Handyphone System)방식과 같은 다양한 프로토콜들 중 적어도 하나의 통신방식을 채택할 수 있다.
비디오 카메라(12300)는 무선기지국(11900) 및 통신망(11400)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)에 연결될 수 있다. 스트리밍 서버(11300)는 사용자가 비디오 카메라(12300)를 사용하여 전송한 컨텐트를 실시간 방송으로 스트리밍 전송할 수 있다. 비디오 카메라(12300)로부터 수신된 컨텐트는 비디오 카메라(12300) 또는 스트리밍 서버(11300)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 카메라(12300)로 촬영된 비디오 데이터는 컴퓨터(12100)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다.
카메라(12600)로 촬영된 비디오 데이터도 컴퓨터(12100)를 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다. 카메라(12600)는 디지털 카메라와 같이 정지영상과 비디오 영상을 모두 촬영할 수 있는 촬상 장치이다. 카메라(12600)로부터 수신된 비디오 데이터는 카메라(12600) 또는 컴퓨터(12100)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 부호화 및 복호화를 위한 소프트웨어는 컴퓨터(12100)가 억세스할 수 있는 시디롬 디스크, 플로피디스크, 하드디스크 드라이브, SSD , 메모리 카드와 같은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다.
또한 휴대폰(12500)에 탑재된 카메라에 의해 비디오가 촬영된 경우, 비디오 데이터가 휴대폰(12500)으로부터 수신될 수 있다.
비디오 데이터는, 비디오 카메라(12300), 휴대폰(12500) 또는 카메라(12600)에 탑재된 LSI(Large scale integrated circuit) 시스템에 의해 부호화될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 컨텐트 공급 시스템(11000)에서, 예를 들어 콘서트의 현장녹화 컨텐트와 같이, 사용자가 비디오 카메라(12300), 카메라(12600), 휴대폰(12500) 또는 다른 촬상 디바이스를 이용하여 녹화된 컨텐트가 부호화되고, 스트리밍 서버(11300)로 전송된다. 스트리밍 서버(11300)는 컨텐트 데이터를 요청한 다른 클라이언트들에게 컨텐트 데이터를 스트리밍 전송할 수 있다.
클라이언트들은 부호화된 컨텐트 데이터를 복호화할 수 있는 디바이스이며, 예를 들어 컴퓨터(12100), PDA(12200), 비디오 카메라(12300) 또는 휴대폰(12500)일 수 있다. 따라서, 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 재생할 수 있도록 한다. 또한 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 실시간으로 복호화하고 재생할 수 있도록 하여, 개인방송(personal broadcasting)이 가능하게 한다.
컨텐트 공급 시스템(11000)에 포함된 독립 디바이스들의 부호화 동작 및 복호화 동작에 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 적용될 수 있다.
도 24 및 25을 참조하여 컨텐트 공급 시스템(11000) 중 휴대폰(12500)의 일 실시예가 상세히 후술된다.
도 24은, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰(12500)의 외부 구조를 도시한다. 휴대폰(12500)은 기능이 제한되어 있지 않고 응용 프로그램을 통해 상당 부분의 기능을 변경하거나 확장할 수 있는 스마트폰일 수 있다.
휴대폰(12500)은, 무선기지국(12000)과 RF신호를 교환하기 위한 내장 안테나(12510)을 포함하고, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상들 또는 안테나(12510)에 의해 수신되어 복호화된 영상들을 디스플레이하기 위한 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes)화면 같은 디스플레이화면(12520)를 포함한다. 스마트폰(12510)은 제어버튼, 터치패널을 포함하는 동작 패널(12540)를 포함한다. 디스플레이화면(12520)이 터치스크린인 경우, 동작 패널(12540)은 디스플레이화면(12520)의 터치감지패널을 더 포함한다. 스마트폰(12510)은 음성, 음향을 출력하기 위한 스피커(12580) 또는 다른 형태의 음향출력부와, 음성, 음향이 입력되는 마이크로폰(12550) 또는 다른 형태의 음향입력부를 포함한다. 스마트폰(12510)은 비디오 및 정지영상을 촬영하기 위한 CCD 카메라와 같은 카메라(12530)를 더 포함한다. 또한, 스마트폰(12510)은 카메라(12530)에 의해 촬영되거나 이메일(E-mail)로 수신되거나 다른 형태로 획득된 비디오나 정지영상들과 같이, 부호화되거나 복호화된 데이터를 저장하기 위한 저장매체(12570); 그리고 저장매체(12570)를 휴대폰(12500)에 장착하기 위한 슬롯(12560)을 포함할 수 있다. 저장매체(12570)는 SD카드 또는 플라스틱 케이스에 내장된 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)와 같은 다른 형태의 플래쉬 메모리일 수 있다.
도 25은 휴대폰(12500)의 내부 구조를 도시한다. 디스플레이화면(12520) 및 동작 패널(12540)로 구성된 휴대폰(12500)의 각 파트를 조직적으로 제어하기 위해, 전력공급회로(12700), 동작입력제어부(12640), 영상부호화부(12720), 카메라 인터페이스(12630), LCD제어부(12620), 영상복호화부(12690), 멀티플렉서/디멀티플렉서(multiplexer/demultiplexer)(12680), 기록/판독부(12670), 변조/복조(modulation/demodulation)부(12660) 및 음향처리부(12650)가, 동기화 버스(12730)를 통해 중앙제어부(12710)에 연결된다.
사용자가 전원 버튼을 동작하여 '전원꺼짐' 상태에서 '전원켜짐' 상태로 설정하면, 전력공급회로(12700)는 배터리팩으로부터 휴대폰(12500)의 각 파트에 전력을 공급함으로써, 휴대폰(12500)가 동작 모드로 셋팅될 수 있다.
중앙제어부(12710)는 CPU, ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함한다.
휴대폰(12500)이 외부로 통신데이터를 송신하는 과정에서는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 휴대폰(12500)에서 디지털 신호가 생성된다, 예를 들어, 음향처리부(12650)에서는 디지털 음향신호가 생성되고, 영상 부호화부(12720)에서는 디지털 영상신호가 생성되며, 동작 패널(12540) 및 동작 입력제어부(12640)를 통해 메시지의 텍스트 데이터가 생성될 수 있다. 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 디지털 신호가 변조/복조부(12660)에게 전달되면, 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 변조하고, 통신회로(12610)는 대역변조된 디지털 음향신호에 대해 D/A변환(Digital-Analog conversion) 및 주파수변환(frequency conversion) 처리를 수행한다. 통신회로(12610)로부터 출력된 송신신호는 안테나(12510)를 통해 음성통신기지국 또는 무선기지국(12000)으로 송출될 수 있다.
예를 들어, 휴대폰(12500)이 통화 모드일 때 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 음향처리부(12650)에서 디지털 음향신호로 변환된다. 생성된 디지털 음향신호는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 거쳐 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
데이터통신 모드에서 이메일과 같은 텍스트 메시지가 전송되는 경우, 동작 패널(12540)을 이용하여 메시지의 텍스트 데이터가 입력되고, 텍스트 데이터가 동작 입력제어부(12640)를 통해 중앙제어부(12610)로 전송된다. 중앙제어부(12610)의 제어에 따라, 텍스트 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)에게로 송출된다.
데이터통신 모드에서 영상 데이터를 전송하기 위해, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터가 카메라 인터페이스(12630)를 통해 영상부호화부(12720)로 제공된다. 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터는 카메라 인터페이스(12630) 및 LCD제어부(12620)를 통해 디스플레이화면(12520)에 곧바로 디스플레이될 수 있다.
영상부호화부(12720)의 구조는, 전술된 비디오 부호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상부호화부(12720)는, 카메라(12530)로부터 제공된 영상 데이터를, 전술된 비디오 부호화 방식에 따라 부호화하여, 압축 부호화된 영상 데이터로 변환하고, 부호화된 영상 데이터를 다중화/역다중화부(12680)로 출력할 수 있다. 카메라(12530)의 녹화 중에 휴대폰(12500)의 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호도 음향처리부(12650)를 거쳐 디지털 음향데이터로 변환되고, 디지털 음향데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달될 수 있다.
다중화/역다중화부(12680)는 음향처리부(12650)로부터 제공된 음향데이터와 함께 영상부호화부(12720)로부터 제공된 부호화된 영상 데이터를 다중화한다. 다중화된 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
휴대폰(12500)이 외부로부터 통신데이터를 수신하는 과정에서는, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 주파수복원(frequency recovery) 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 신호를 변환한다. 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 복조한다. 대역복조된 디지털 신호는 종류에 따라 비디오 복호화부(12690), 음향처리부(12650) 또는 LCD제어부(12620)로 전달된다.
휴대폰(12500)은 통화 모드일 때, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 증폭하고 주파수변환 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 음향 신호를 생성한다. 수신된 디지털 음향 신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 변조/복조부(12660) 및 음향처리부(12650)를 거쳐 아날로그 음향 신호로 변환되고, 아날로그 음향 신호가 스피커(12580)를 통해 출력된다.
데이터통신 모드에서 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 데이터가 수신되는 경우, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)으로부터 수신된 신호는 변조/복조부(12660)의 처리결과 다중화된 데이터를 출력하고, 다중화된 데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달된다.
안테나(12510)를 통해 수신한 다중화된 데이터를 복호화하기 위해, 다중화/역다중화부(12680)는 다중화된 데이터를 역다중화하여 부호화된 비디오 데이터스트림과 부호화된 오디오 데이터스트림을 분리한다. 동기화 버스(12730)에 의해, 부호화된 비디오 데이터스트림은 비디오 복호화부(12690)로 제공되고, 부호화된 오디오 데이터스트림은 음향처리부(12650)로 제공된다.
영상복호화부(12690)의 구조는, 전술된 비디오 복호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상복호화부(12690)는 전술된 비디오 복호화 방법을 이용하여, 부호화된 비디오 데이터를 복호화하여 복원된 비디오 데이터를 생성하고, 복원된 비디오 데이터를 LCD제어부(1262)를 거쳐 디스플레이화면(1252)에게 복원된 비디오 데이터를 제공할 수 있다.
이에 따라 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 비디오 데이터가 디스플레이화면(1252)에서 디스플레이될 수 있다. 이와 동시에 음향처리부(1265)도 오디오 데이터를 아날로그 음향 신호로 변환하고, 아날로그 음향 신호를 스피커(1258)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일에 포함된 오디오 데이터도 스피커(1258)에서 재생될 수 있다.
휴대폰(1250) 또는 다른 형태의 통신단말기는 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함하는 송수신 단말기이거나, 전술된 비디오 부호화 장치만을 포함하는 송신단말기이거나, 비디오 복호화 장치만을 포함하는 수신단말기일 수 있다.
통신시스템은 도 24를 참조하여 전술한 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 26은 다양한 실시예에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다. 도 26의 다양한 실시예에 따른 디지털 방송 시스템은, 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하여, 위성 또는 지상파 네트워크를 통해 전송되는 디지털 방송을 수신할 수 있다.
구체적으로 보면, 방송국(12890)은 전파를 통해 비디오 데이터스트림을 통신위성 또는 방송위성(12900)으로 전송한다. 방송위성(12900)은 방송신호를 전송하고, 방송신호는 가정에 있는 안테나(12860)에 의해 위성방송수신기로 수신된다. 각 가정에서, 부호화된 비디오스트림은 TV수신기(12810), 셋탑박스(set-top box)(12870) 또는 다른 디바이스에 의해 복호화되어 재생될 수 있다.
재생장치(12830)에서 비디오 복호화 장치가 구현됨으로써, 재생장치(12830)가 디스크 및 메모리 카드와 같은 저장매체(12820)에 기록된 부호화된 비디오스트림을 판독하여 복호화할 수 있다. 이에 따라 복원된 비디오 신호는 예를 들어 모니터(12840)에서 재생될 수 있다.
위성/지상파 방송을 위한 안테나(12860) 또는 케이블TV 수신을 위한 케이블 안테나(12850)에 연결된 셋탑박스(12870)에도, 비디오 복호화 장치가 탑재될 수 있다. 셋탑박스(12870)의 출력데이터도 TV모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
다른 예로, 셋탑박스(12870) 대신에 TV수신기(12810) 자체에 비디오 복호화 장치가 탑재될 수도 있다.
적절한 안테나(12910)를 구비한 자동차(12920)가 위성(12800) 또는 무선기지국(11700)으로부터 송출되는 신호를 수신할 수도 있다. 자동차(12920)에 탑재된 자동차 네비게이션 시스템(12930)의 디스플레이 화면에 복호화된 비디오가 재생될 수 있다.
비디오 신호는, 비디오 부호화 장치에 의해 부호화되어 저장매체에 기록되어 저장될 수 있다. 구체적으로 보면, DVD 레코더에 의해 영상 신호가 DVD디스크(12960)에 저장되거나, 하드디스크 레코더(12950)에 의해 하드디스크에 영상 신호가 저장될 수 있다. 다른 예로, 비디오 신호는 SD카드(12970)에 저장될 수도 있다. 하드디스크 레코더(12950)가 다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치를 구비하면, DVD디스크(12960), SD카드(12970) 또는 다른 형태의 저장매체에 기록된 비디오 신호가 모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
자동차 네비게이션 시스템(12930)은 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(12100) 및 TV수신기(12810)도, 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다.
도 27은 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
클라우드 컴퓨팅 시스템은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100), 사용자 DB(14100), 컴퓨팅 자원(14200) 및 사용자 단말기를 포함하여 이루어질 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 시스템은, 사용자 단말기의 요청에 따라 인터넷과 같은 정보 통신망을 통해 컴퓨팅 자원의 온 디맨드 아웃소싱 서비스를 제공한다. 클라우드 컴퓨팅 환경에서, 서비스 제공자는 서로 다른 물리적인 위치에 존재하는 데이터 센터의 컴퓨팅 자원를 가상화 기술로 통합하여 사용자들에게 필요로 하는 서비스를 제공한다. 서비스 사용자는 어플리케이션(Application), 스토리지(Storage), 운영체제(OS), 보안(Security) 등의 컴퓨팅 자원을 각 사용자 소유의 단말에 설치하여 사용하는 것이 아니라, 가상화 기술을 통해 생성된 가상 공간상의 서비스를 원하는 시점에 원하는 만큼 골라서 사용할 수 있다.
특정 서비스 사용자의 사용자 단말기는 인터넷 및 이동통신망을 포함하는 정보통신망을 통해 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)에 접속한다. 사용자 단말기들은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)로부터 클라우드 컴퓨팅 서비스 특히, 동영상 재생 서비스를 제공받을 수 있다. 사용자 단말기는 데스트탑 PC(14300), 스마트TV(14400), 스마트폰(14500), 노트북(14600), PMP(Portable Multimedia Player)(14700), 태블릿 PC(14800) 등, 인터넷 접속이 가능한 모든 전자 기기가 될 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 클라우드 망에 분산되어 있는 다수의 컴퓨팅 자원(14200)을 통합하여 사용자 단말기에게 제공할 수 있다. 다수의 컴퓨팅 자원(14200)은 여러가지 데이터 서비스를 포함하며, 사용자 단말기로부터 업로드된 데이터를 포함할 수 있다. 이런 식으로 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 여러 곳에 분산되어 있는 동영상 데이터베이스를 가상화 기술로 통합하여 사용자 단말기가 요구하는 서비스를 제공한다.
사용자 DB(14100)에는 클라우드 컴퓨팅 서비스에 가입되어 있는 사용자 정보가 저장된다. 여기서, 사용자 정보는 로그인 정보와, 주소, 이름 등 개인 신용 정보를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 정보는 동영상의 인덱스(Index)를 포함할 수 있다. 여기서, 인덱스는 재생을 완료한 동영상 목록과, 재생 중인 동영상 목록과, 재생 중인 동영상의 정지 시점 등을 포함할 수 있다.
사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 정보는, 사용자 디바이스들 간에 공유될 수 있다. 따라서 예를 들어 노트북(14600)으로부터 재생 요청되어 노트북(14600)에게 소정 동영상 서비스를 제공한 경우, 사용자 DB(14100)에 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리가 저장된다. 스마트폰(14500)으로부터 동일한 동영상 서비스의 재생 요청이 수신되는 경우, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)을 참조하여 소정 동영상 서비스를 찾아서 재생한다. 스마트폰(14500)이 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)를 통해 동영상 데이터스트림을 수신하는 경우, 동영상 데이터스트림을 복호화하여 비디오를 재생하는 동작은, 앞서 도 24을 참조하여 전술한 휴대폰(12500)의 동작과 유사하다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)에 저장된 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리를 참조할 수도 있다. 예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로부터 사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 재생 요청을 수신한다. 동영상이 그 전에 재생 중이었던 것이면, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로의 선택에 따라 처음부터 재생하거나, 이전 정지 시점부터 재생하느냐에 따라 스트리밍 방법이 달라진다. 예를 들어, 사용자 단말기가 처음부터 재생하도록 요청한 경우에는 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 첫 프레임부터 스트리밍 전송한다. 반면, 단말기가 이전 정지시점부터 이어서 재생하도록 요청한 경우에는, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 정지시점의 프레임부터 스트리밍 전송한다.
이 때 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 비디오 복호화 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 비디오 부호화 장치를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함할 수도 있다.
도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법, 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 활용되는 다양한 실시예들이 도 21 내지 도 27에서 전술되었다. 하지만, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 저장매체에 저장되거나 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 디바이스에서 구현되는 다양한 실시예들은, 도 21 내지 도 27의 실시예들에 한정되지 않는다.
이제까지 개시된 다양한 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 개시된 실시예들의 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 명세서의 개시 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 명세서의 개시범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대응하는 제2 레이어 영상의 블록을 결정하는 단계;
    상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계;
    상기 참조 블록의 움직임 벡터를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 단계를 포함하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플은 상기 제2 레이어 영상 내 블록의 우측 하단에 접하는 샘플인 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    현재 부호화 단위는 비트스트림으로부터 획득한 부호화 단위에 관한 분할 정보를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에서 결정된 적어도 하나 이상의 부호화 단위 중 하나이고,
    상기 현재 블록은 상기 현재 부호화 단위로부터 결정된 적어도 하나 이상의 예측 단위 중 하나인 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 샘플을 포함하는 상기 참조 블록은
    상기 제2 레이어 영상이 소정의 크기를 갖는 복수의 블록들로 분할될 때, 상기 분할된 복수의 블록들 중 상기 샘플을 포함하는 블록인 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    제1 샘플은 상기 제2 레이어 영상의 블록의 경계에 접하는 상기 샘플이고,
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
    상기 제1 샘플이 상기 제2 레이어 영상의 경계를 벗어나는 경우, 상기 제2 레이어 영상의 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 제2 레이어 영상 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 포함하는 블록을 상기 참조 블록으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스패리티 벡터는 1/4 샘플 정확도(sample accuracy)를 갖는 벡터이고,
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
    정수 샘플 정확도의 디스패리티 벡터를 생성하기 위해 상기 디스패리티 벡터에 대해 반올림 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 정수 샘플 정확도의 디스패리티 벡터, 상기 대응 블록의 위치 및 크기(너비 및 높이)를 이용하여 상기 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 상기 참조 블록을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 레이어 영상은 제1 시점(view) 영상이고, 상기 제2 레이어 영상은 제2 시점(view) 영상이고,
    상기 획득된 움직임 벡터가 가리키는 상기 제1 시점의 참조 영상 내 블록을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 참조 영상은 상기 제1 레이어 영상의 시간과 다른 시간의 영상인 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 복호화 방법.
  8. 제1 레이어 영상에 포함된 현재 블록의 디스패리티 벡터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 현재 블록에 대응하는 제2 레이어 영상의 블록을 결정하는 단계;
    상기 블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계;
    상기 참조 블록의 움직임 벡터를 획득하는 단계;
    상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 단계;
    상기 결정된 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 결정하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 상기 현재 블록에 관한 레지듀얼 블록을 부호화하는 단계를 포함하는 인터 레이어 비디오 부호화 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 샘플은 상기 제2 레이어 영상내 블록의 우측 하단에 접하는 샘플인 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 부호화 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 샘플을 포함하는 참조 블록은
    상기 제2 레이어 영상이 소정의 크기를 갖는 복수의 블록들로 분할될 때, 상기 분할된 복수의 블록들 중 상기 샘플을 포함하는 블록인 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 부호화 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    제1 샘플은 상기 제2 레이어 영상에 대한 블록의 경계에 접하는 상기 샘플이고,
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
    상기 제1 샘플이 상기 제2 레이어 영상의 경계를 벗어나는 경우, 상기 제2 레이어 영상의 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 제2 레이어 영상 경계의 내부에 인접하는 제2 샘플을 포함하는 블록을 상기 참조 블록으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 부호화 방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 디스패리티 벡터는 1/4 샘플 정확도를 갖는 벡터이고,
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하는 단계는,
    정수 샘플 정확도(Integer sample accurancy)의 디스패리티 벡터를 생성하기 위해 상기 디스패리티 벡터에 대해 반올림 연산을 수행하는 단계; 및
    상기 정수 샘플 정확도의 디스패리티 벡터, 상기 대응 블록의 위치 및 크기(너비 및 높이)를 이용하여 상기 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 상기 참조 블록을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 레이어 비디오 부호화 방법.
  13. 제1 레이어 영상의 현재 블록으로부터 복호화된 제2 레이어 영상의 대응 블록을 가리키는 디스패리티 벡터를 획득하는 디스패리티 벡터 획득부; 및
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하고, 상기 참조 블록에 관한 움직임 벡터를 획득하고, 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 제1 레이어 영상에 대한 현재 블록의 예측 블록을 획득하는 복호화부를 포함하는 인터 레이어 비디오 복호화 장치.
  14. 제1 레이어 영상의 현재 블록으로부터 부복호화된 제2 레이어 영상의 대응 블록을 가리키는 디스패리티 벡터를 획득하는 디스패리티 벡터 획득부; 및
    상기 획득된 디스패리티 벡터를 이용하여 상기 제2 레이어 영상에 대한 대응블록의 경계에 접하는 샘플을 포함하는 참조 블록을 결정하고, 상기 참조 블록에 관한 움직임 벡터를 획득하고, 상기 획득된 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 획득하고, 상기 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 상기 현재 블록을 포함하는 상기 제1 레이어 영상을 부호화하는 부호화부를 포함하는 인터 레이어 비디오 부호화 장치.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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