KR20180008445A - 적응적 가중치 예측을 위한 신택스 시그널링을 이용하여 영상을 부호화 또는 복호화하는 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

가중치 양방향 예측을 이용한 영상 부호화, 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 개시된 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법 및 장치는 수신한 비트스트림으로부터 주 신택스 요소들에 후속하는 부가 신택스 요소들의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함하는 하나 이상의 프리픽스를 획득하고, 하나 이상의 프리픽스에 기초하여, 현재 블록의 예측을 위해 구분된 예측 단위들의 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 포함하는 부가 신택스 요소들을 획득하고, 주 신택스 요소들 및 부가 신택스 요소들에 기초하여 예측 값을 포함하는 예측 블록을 생성한다.

Description

적응적 가중치 예측을 위한 신택스 시그널링을 이용하여 영상을 부호화 또는 복호화하는 방법 및 장치
영상의 부호화 및 복호화 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 가중치 양방향 예측을 수행하기 위해 비트스트림에 부가된 하나 이상의 프리픽스 및 부가 신택스 요소들을 이용하는 영상 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 고해상도, 고품질의 영상에 대한 요구가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 하지만, 영상의 고해상도, 고품질이 될수록 해당 영상에 관한 정보량도 함께 증가한다. 따라서 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 정보를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상 정보를 저장하는 경우, 정보의 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다.
고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상 압축 기술을 이용할 수 있다.
영상 압축의 효율을 높이기 위해, 현재 블록의 정보를 그대로 전송하지 않고, 현재 블록의 주변 블록들의 정보를 이용하여 예측하는 방법을 사용할 수 있다.
예측의 방법으로서, 인터 예측과 인트라 예측을 이용할 수 있다. 인터 예측(inter prediction) 방법에서는 다른 픽처의 정보를 참조하여 현재 픽처(picture)의 화소값을 예측하며, 화면 내 예측 방법(intra prediction)에서는 동일한 픽처 내에서 화소 간 연관 관계를 이용하여 화소값을 예측한다. 인터 예측을 수행하는 경우에는, 다른 픽처에서 예측에 이용되는 부분을 지정하기 위해, 인터 예측 모드인 주변 블록으로부터 참조 픽처를 지시하는 정보와 움직임 벡터를 나타내는 정보를 활용할 수 있다.
부호화 장치에서는 예측 결과를 포함하는 영상 정보를 엔트로피 인코딩하여 비트스트림으로 전송하며, 복호화 장치에서는 수신한 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 영상 정보로 복원하는 절차를 수행한다.
엔트로피 인코딩 및 엔트로피 디코딩을 통해서 영상 정보의 압축 효율을 높일 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 적응적 가중치 예측을 위한 신택스 시그널링을 이용함으로써, 화면 간 예측의 정확도를 높여 전체적인 영상의 부복호화 효율을 향상시키기 위한 것이다.
일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은 수신한 비트스트림으로부터 주 신택스 요소들(main syntax elements)에 후속하는 부가 신택스 요소들(additional syntax elements)의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함하는 하나 이상의 프리픽스(prefix)를 획득하는 단계; 상기 하나 이상의 프리픽스에 기초하여, 현재 블록의 예측을 위해 구분된 예측 단위들의 가중치 양방향 예측(Weighted Bi-Prediction)의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 포함하는 상기 부가 신택스 요소들을 획득하는 단계; 및 상기 주 신택스 요소들 및 상기 부가 신택스 요소들에 기초하여 예측 값을 포함하는 예측 블록을 생성하는 단계를 포함한다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 상기 부가 신택스 요소들의 각각은 상기 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 상기 가중치 정보를 나타내기 위한 2개의 빈(bin)의 세트로 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 상기 하나 이상의 프리픽스는 상기 부가 신택스 요소들 중 상기 가중치 양방향 예측을 수행함을 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 상기 부가 신택스 요소들을 획득하는 단계는, 상기 제 1 카운터 값 및 상기 제 2 카운터 값에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈의 확률 정보를 결정하는 단계; 및 상기 확률 정보에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 상기 확률 정보를 결정하는 단계는, 상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화함에 따라 상기 제 2 카운터 값을 감소시키는 단계; 및 상기 제 1 카운터 값 및 상기 감소된 제 2 카운터 값을 이용하여 상기 확률 정보를 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 상기 예측 블록을 생성하는 단계는, 상기 주 신택스 요소들에 포함된 제 1 움직임 벡터 및 제 2 움직임 벡터로부터 상기 현재 블록과 가장 유사한 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 영역 및 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 영역을 결정하는 단계; 상기 제 1 대응 영역 및 상기 제 2 대응 영역에 기초하여 상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 단계; 상기 제 1 움직임 벡터, 상기 제 2 움직임 벡터 및 상기 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 블록 단위 또는 픽셀 단위의 가중치 양방향 움직임 보상을 수행하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 단계는, 상기 현재 블록의 각 픽셀과 대응되는 상기 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 픽셀 및 상기 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 픽셀의 차이 값이 소정의 임계 값보다 작으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하지 않고, 상기 차이 값이 상기 소정의 임계 값보다 작지 않으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하도록 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 복호화 장치는, 수신한 비트스트림으로부터 주 신택스 요소들(main syntax elements)에 후속하는 부가 신택스 요소들(additional syntax elements)의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함하는 하나 이상의 프리픽스(prefix)를 획득하고, 상기 하나 이상의 프리픽스에 기초하여, 현재 블록의 예측을 위해 구분된 예측 단위들의 가중치 양방향 예측(Weighted Bi-Prediction)의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 포함하는 상기 부가 신택스 요소들을 획득하는 획득부; 및 상기 주 신택스 요소들 및 상기 부가 신택스 요소들에 기초하여 예측 값을 포함하는 예측 블록을 생성하는 복호화부를 포함한다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치에서, 상기 부가 신택스 요소들의 각각은 상기 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 상기 가중치 정보를 나타내기 위한 2개의 빈(bin)의 세트로 구성될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치에서, 상기 하나 이상의 프리픽스는 상기 부가 신택스 요소들 중 상기 가중치 양방향 예측을 수행함을 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값을 포함할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치에서, 상기 부가 신택스 요소들은, 상기 제 1 카운터 값 및 상기 제 2 카운터 값에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈의 확률 정보를 결정하고, 상기 확률 정보에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화함으로써 획득될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치에서, 상기 확률 정보는, 상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화함에 따라 상기 제 2 카운터 값을 감소시키고, 상기 제 1 카운터 값 및 상기 감소된 제 2 카운터 값을 이용하여 상기 확률 정보를 업데이트함으로써 결정될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치에서, 상기 복호화부는, 상기 예측 블록을 생성하기 위해, 상기 주 신택스 요소들에 포함된 제 1 움직임 벡터 및 제 2 움직임 벡터로부터 상기 현재 블록과 가장 유사한 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 영역 및 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 영역을 결정하고, 상기 제 1 대응 영역 및 상기 제 2 대응 영역에 기초하여 상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하고, 상기 제 1 움직임 벡터, 상기 제 2 움직임 벡터 및 상기 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 블록 단위 또는 픽셀 단위의 가중치 양방향 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치에서, 상기 복호화부는, 상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하기 위해, 상기 현재 블록의 각 픽셀과 대응되는 상기 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 픽셀 및 상기 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 픽셀의 차이 값이 소정의 임계 값보다 작으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하지 않고, 상기 차이 값이 상기 소정의 임계 값보다 작지 않으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하도록 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법은, 제 1 참조 픽처 및 제 2 참조 픽처에서 현재 블록과 가장 유사한 제 1 대응 영역 및 제 2 대응 영역을 가리키는 제 1 움직임 벡터 및 제 2 움직임 벡터를 결정하는 단계; 상기 제 1 대응 영역 및 상기 제 2 대응 영역에 기초하여 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 단계; 상기 가중치 양방향 예측을 수행하는 경우, 상기 제 1 움직임 벡터, 상기 제 2 움직임 벡터 및 가중치 값을 이용하여 상기 현재 블록에 대한 블록 단위 또는 픽셀 단위의 상기 가중치 양방향 예측을 수행하는 단계; 및 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 프리픽스 및 상기 현재 블록에 대해 상기 가중치 양방향 예측을 수행하는지 여부를 나타내는 정보가 포함된 상기 부가 신택스 요소를 부호화된 비트스트림에 부가하는 단계를 포함한다.
본 개시에 따라 다양한 실시예에 따라 제공되는 영상 부호화 방법 및 장치, 그에 상응하는 영상 복호화 방법 및 장치는, 가중치 양방향 예측을 수행하기 위해 비트스트림에 부가된 하나 이상의 프리픽스 및 부가 신택스 요소들을 이용함으로써, 파싱 의존도(parsing dependency)를 감소시켜 보다 효율적인 부호화 및 복호화 방법을 제공할 수 있다.
도 1a는 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)의 개략적인 블록도이다.
도 1b는 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2a는 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20)의 개략적인 블록도이다.
도 2b는 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 양방향 예측에 이용되는 참조 프레임을 도시한다.
도 4a는 일 실시예에 따른 부호화 단위에서 인트라 예측 및 인터 예측이 혼용된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4b는 일 실시예에 따른 예측 단위에서 가중치 양방향 예측이 수행되는 조건을 나타내는 도면이다.
도 5a는 일 실시예에 따른 가중치 양방향 예측을 수행하기 위한 신택스 요소들을 도시한다.
도 5b는 다른 실시예에 따른 가중치 양방향 예측을 수행하기 위한 신택스 요소들을 도시한다.
도 6a는 일 실시예에 따른 프리픽스의 구성을 도시한다.
도 6b는 일 실시예에 따른 부가 신택스 요소의 구성을 도시한다.
도 7은 일 실시예에 따라 부가 신택스 요소들을 획득하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 8a는 일 실시예에 따라 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 8b는 참조 프레임 내의 각 픽셀들에 대해 유사도 체크를 수행한 결과를 예시한 도면이다.
도 9는 다양한 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(100)의 블록도를 도시한다.
도 10은 다양한 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(200)의 블록도를 도시한다.
도 11은 다양한 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 12는 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부(400)의 블록도를 도시한다.
도 13은 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부(500)의 블록도를 도시한다.
도 14는 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 15는 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 16은 다양한 실시예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
도 17은 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 18, 19 및 20은 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 21은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
본 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 명세서에서 "일 실시예" 또는 "실시예"라는 것은 적어도 하나의 실시 예에 포함되는 실시예와 함께 설명된 특성, 구조, 특징 등을 의미하는 것이다. 그러므로, 본 명세서 전반에 걸쳐 다양한 곳에 등장하는 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 어구의 등장은 반드시 모두 동일한 실시예를 가리키는 것은 아니다.
본 명세서에서, 코딩은 경우에 따라 인코딩 또는 디코딩으로 해석될 수 있고, 정보(information)는 값(values), 파라미터(parameter), 계수(coefficients), 성분(elements) 등을 모두 포함하는 것으로 이해될 수 있다.
'화면' 또는 '픽쳐(picture)'는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, '슬라이스(slice)', '프레임(frame)' 등은 실제 비디오 신호의 코딩에 있어서 픽쳐의 일부를 구성하는 단위이며, 필요에 따라서는 픽쳐와 서로 혼용되어 사용 될 수도 있다.
'픽셀(pixel)', '화소' 또는 '펠(pel)'은 하나의 영상을 구성하는 최소의 단위를 의미한다. 또한, 특정한 픽셀의 값을 나타내는 용어로서 '샘플(sample)'을 사용할 수 있다. 샘플은 휘도(Luma) 및 색차(Chroma) 성분으로 나누어질 수 있으나, 일반적으로는 이를 모두 포함하는 용어로써 사용될 수 있다. 상기에서 색차 성분은 정해진 색상들 간의 차이를 나타내는 것으로 일반적으로 Cb 및 Cr로 구성된다.
'유닛(unit)'은 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)과 같이 영상 처리의 기본 단위 또는 영상의 특정 위치를 지칭하며, 경우에 따라서는 '블록(block)' 또는 '영역(area)' 등의 용어와 서로 혼용하여 사용될 수 있다. 또한, 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 구성된 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타내는 용어로 사용될 수도 있다.
'현재 블록(Current Block)'은, 부호화 또는 복호화하고자 하는 영상의 블록을 의미할 수 있다.
'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 상단, 좌측 하단에 위치할 수 있다. 또한 공간적으로 이웃하는 블록뿐 아니라 시간적으로 이웃하는 블록도 포함할 수 있다. 예를 들어, 시간적으로 이웃하는 블록인 대응-위치(co-located) 블록은 참조 픽처의 현재 블록과 동일한 위치의 블록 혹은 동일한 위치의 블록에 인접하는 이웃 블록을 포함할 수 있다.
이하 도 1 내지 도 8을 참조하여, 다양한 실시예에 따라 적응적 가중치 예측을 위한 신택스 시그널링을 이용하여 영상을 부호화 또는 복호화하는 방법 및 장치가 개시된다. 또한, 도 9 내지 도 21을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초하는 영상의 부호화 및 복호화 장치, 영상의 부호화 및 복호화 방법이 개시된다.
도 1a는 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)의 개략적인 블록도이다.
도 1a을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)는 획득부(11) 및 복호화부(12)를 포함한다.
영상 부호화 장치로부터 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 부호화 장치에서 영상 정보가 처리된 절차의 역과정에 따라서 복호화될 수 있다.
예컨대, 영상 부호화 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 문맥 적응 가변 길이 코딩(Context-Adaptive Variable Length Coding; CAVLC) 등의 가변 길이 코딩(Variable Length Coding: VLC, 이하 'VLC' 라 함)이 사용된 경우에, 획득부(11)는 인코딩 장치에서 사용한 VLC 테이블과 동일한 VLC 테이블로 구현하여 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CABAC을 이용한 경우에, 획득부(11)는 이에 대응하여 적응 산술 부호화(Contect-Adaptive Binary Arithmetic Coding; CABAC)을 이용한 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 획득부(11)에서 수행하는 엔트로피 디코딩의 상세한 동작은 도 5 내지 도 7을 통해 후술하기로 한다.
영상 복호화 장치(10)에서 엔트로피 디코딩된 정보 중 예측 블록을 생성하기 위한 정보 및 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값은 복호화부(12)에서 영상의 복원을 위해 이용된다. 구체적으로, 복호화부(12)는 엔트로피 디코딩된 비트스트림을 영상 부호화 장치에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬할 수 있다. 복호화부(12)는 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 복호화부(12)는 부호화 장치에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 부호화 장치에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다. 또한, 복호화부(12)는 부호화 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다. 복호화부(12)는 영상 부호화 장치에서 수행된 양자화 결과에 대해, 부호화 장치의 변환부가 수행한 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform; DCT) 또는 이산 사인 변환(Discrete Sine Transform; DST)에 대해 역DCT 또는 역DST를 수행할 수 있다. 역변환은 부호화 장치에서 결정된 전송 단위 또는 영상의 분할단위를 기초로 수행될 수 있다. 부호화 장치의 변환부에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 DCT 또는 DST가 선택적으로 수행될 수 있고, 복호화 장치(10)의 복호화부(12)는 부호화 장치의 변환부에서 수행된 변환 정보를 기초로 역변환을 수행할 수 있다.
복호화부(12) 획득부(11)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 이전에 복호화된 블록 및/또는 픽처 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 복원 블록은 예측 블록과 레지듀얼 블록을 이용해 생성될 수 있다. 복호화부(12)에서 수행하는 구체적인 예측의 방법은 부호화 장치에서 수행되는 예측의 방법과 동일하다.
현재 블록에 대한 예측 모드가 인트라 예측(intra prediction) 모드인 경우에, 현재 픽처 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성하는 인트라 예측을 수행할 수 있다.
현재 블록에 대한 예측 모드가 인터 예측(inter prediction) 모드인 경우에, 현재 픽처의 이전 픽처 또는 이후 픽처 중 적어도 하나를 참조 픽처로 하고, 참조 픽처에 포함된 정보를 기초로 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 구체적으로, 인터 예측에서는 현재 블록에 대하여, 참조 픽처를 선택하고 현재 블록과 동일한 크기의 참조 블록을 선택해서, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 예컨대, 인터 예측에서는 현재 블록과의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되도록 예측 블록을 생성할 수 있다. 이때, 참조 픽처의 정보를 이용하기 위해, 현재 픽처의 주변 블록들의 정보를 이용할 수 있다. 예컨대, 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 등을 통해, 주변 블록의 정보에 기반하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
예측 블록은 현재 블록의 화소 값을 움직임 보상하여 생성될 수 있다. 그리고, 현재 블록의 움직임 벡터 및 움직임 벡터가 가리키는 참조 블록의 위치는 1/2 화소 샘플 단위와 1/4 화소 샘플 단위와 같은 서브 샘플 단위로 표현될 수 있다. 예컨대 휘도 화소에 대한 움직임 벡터는 1/4 화소 단위로, 색차 화소에 대한 움직임 벡터는 1/8 화소 단위로 표현될 수 있다.
현재 블록의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽처 인덱스 등에 관한 정보는 부호화 장치로부터 수신한 스킵 플래그, 머지 플래그 등을 확인하고 이에 대응하여 유도될 수 있다.
예측이 수행되는 데이터 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 서로 다를 수도 있다. 예컨대, 예측 단위로 예측 모드가 정해져서 예측 단위로 예측이 수행될 수도 있고, 예측 단위로 예측 모드가 정해지고 변환 단위로 화면 내 예측이 수행될 수도 있다.
복호화부(12)에서는 예측 수행 이후 출력된 예측 블록에 레지듀얼 블록이 더해져서 원본 영상을 복원할 수 있다.
복원된 블록 및/또는 픽처는 필터부(미도시)로 제공될 수 있다. 필터부(미도시)는 복원된 블록 및/또는 픽처에 디블록킹 필터링, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 적응적 루프 필터링 등을 적용할 수 있다.
메모리(미도시)는 복원된 픽처 또는 블록을 저장하여 참조 픽처 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽처를 출력부로 제공할 수 있다.
도 1b는 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)에 의해 수행되는 영상 복호화 방법은, 수신한 비트스트림으로부터 주 신택스 요소들(main syntax elements)에 후속하는 부가 신택스 요소들(additional syntax elements)의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함하는 하나 이상의 프리픽스(prefix)를 획득하는 단계(S1010), 하나 이상의 프리픽스에 기초하여, 현재 블록의 예측을 위해 구분된 예측 단위들의 가중치 양방향 예측(Weighted Bi-Prediction)의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 포함하는 부가 신택스 요소들을 획득하는 단계(S1020) 및 주 신택스 요소들 및 부가 신택스 요소들에 기초하여 예측 값을 포함하는 예측 블록을 생성하는 단계를 포함한다.
구체적으로, 주 신택스 요소들, 하나 이상의 프리픽스 및 부가 신택스 요소들은 최대부호화단위(Largest Coding Unit; LCU) 구조 또는 슬라이스 구조 내에서 시그널링될 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 주 신택스 요소들은 부호화 단위로부터 분할되는 하나 이상의 예측 단위들에 대한 움직임 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 하나 이상의 프리픽스는 부가 신택스 요소들의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 하나 이상의 프리픽스는 부가 신택스 요소들 중 가중치 양방향 예측을 수행함을 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에서, 부가 신택스 요소들의 각각은 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 나타내기 위한 2개의 빈(bin)의 세트로 구성될 수 있다.
도 2a는 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20)의 개략적인 블록도이다.
도 2a를 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20)는 부호화부(21) 및 전송부(22)를 포함한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20)는 슬라이스, 픽쳐 등의 단위로 영상들을 입력 받아, 각각의 영상을 블록들로 구획하여 블록별로 부호화한다. 블록의 타입은 정사각형 또는 직사각형일 수 있으며, 임의의 기하학적 형태일 수도 있다. 일정한 크기의 데이터 단위로 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 블록은, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서는, 최대부호화단위, 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위 등일 수 있다. 트리구조에 따른 부호화단위들에 기초한 영상의 부호화 또는 복호화 방식은, 도 9 내지 도 21을 참조하여 후술한다.
부호화부(21)는 현재 블록의 예측 값을 현재 픽처 내에서 찾는 인터 예측을 수행한다. 일 실시예에 따른 부호화부(21)는 인터 예측을 수행함에 있어서, 평균치를 이용한 양방향 예측을 수행할 수 있고, 나아가 가중치가 적용된 가중치 양방향 예측을 수행하여 현재 블록의 예측 값을 획득할 수도 있다.
일 실시예에 따른 전송부(22)는 부호화부(21)에서 결정된 예측 정보를 비트스트림의 형태로 전송한다. 또한, 전송부(22)는 예측 단위들에 대한 움직임 정보, 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 나타내는 정보, 가중치 정보 등을 영상 복호화 장치(10)에 전송하기 위해 신택스 요소, 플래그(flag), 인덱스(index) 등의 형태로 비트스트림에 삽입하여 전송할 수 있다.
도 2b는 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20)에 의해 수행되는 영상 부호화 방법은, 제 1 참조 픽처 및 제 2 참조 픽처에서 현재 블록과 가장 유사한 제 1 대응 영역 및 제 2 대응 영역을 가리키는 제 1 움직임 벡터 및 제 2 움직임 벡터를 결정하는 단계(S2010), 제 1 대응 영역 및 제 2 대응 영역에 기초하여 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 단계(S2020), 가중치 양방향 예측을 수행하는 경우, 제 1 움직임 벡터, 제 2 움직임 벡터 및 가중치 값을 이용하여 현재 블록에 대한 블록 단위 또는 픽셀 단위의 상기 가중치 양방향 예측을 수행하는 단계(S2030), 및 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 프리픽스 및 현재 블록에 대해 가중치 양방향 예측을 수행하는지 여부를 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소를 부호화된 비트스트림에 부가하는 단계(S2040)를 포함한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 방법에서 주 신택스 요소들, 하나 이상의 프리픽스 및 부가 신택스 요소들은 최대부호화단위 구조 또는 슬라이스 구조의 비트스트림에 부가될 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법에서, 주 신택스 요소들은 부호화 단위로부터 분할되는 하나 이상의 예측 단위들에 대한 움직임 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법에서, 하나 이상의 프리픽스는 부가 신택스 요소들의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함할 수 있다. 다른 실시예에 따른 영상 부호화 방법에서, 하나 이상의 프리픽스는 부가 신택스 요소들 중 가중치 양방향 예측을 수행함을 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법에서, 부가 신택스 요소들의 각각은 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 양방향 예측에 이용되는 참조 프레임을 도시한다.
인터 예측 모드의 경우에 부호화 장치(20) 또는 복호화 장치(10)는 현재 블록의 움직임 정보를 도출하고, 도출된 움직임 정보에 기반하여 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다.
현재 블록의 예측에 이용되는 영상을 참조 픽처(reference picture) 또는 참조 프레임(reference frame)이라고 한다. 참조 픽처 내의 영역은 참조 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스(refIdx) 및 움직임 벡터(motion vector) 등을 이용하여 나타낼 수 있다.
현재 픽처에 대하여, 예측을 위하여 사용되는 픽처들로 참조 픽처 리스트를 구성할 수 있으며, 참조 픽처 인덱스는 참조 픽처 리스트에서 특정 참조 픽처를 지시할 수 있다. P 픽처의 경우에는 하나의 참조 픽처 리스트, 예컨대 참조 리스트 0을 필요로 하며, B 픽처의 경우에는 두 개의 참조 픽처 리스트, 예컨대 참조 리스트 0 및 참조 리스트 1을 필요로 한다.
구체적으로, I 픽처는 인트라 예측에 의해서 부호화/복호화되는 픽처이다. P 픽처는 각 블록의 샘플 값을 예측하기 위해 적어도 하나의 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 이용한 인터 예측을 이용해서 부호화/복호화될 수 있는 픽처이다. B 픽처는 각 블록의 샘플 값을 예측하기 위해 적어도 두 개의 움직임 벡터들과 참조 픽처 인덱스들을 이용한 인터 예측을 이용해서 부호화/복호화될 수 있는 픽처이다.
P 픽처에서는 한 개의 참조 픽처 리스트를 필요로 하며, 이를 참조 픽처 리스트 0(reference picture list 0: L0)이라 지칭한다.
B 픽처는 하나 이상, 예를 들어 2 개의 참조 픽처를 이용하여 순방향, 역방향 또는 양 방향 인터 예측에 의해 인코딩될 수 있는 픽처다. B 픽처는 두 개의 참조 픽처 리스트를 필요로 하며, 두 개의 참조 픽처 리스트는 각각 참조 픽처 리스트 0(reference picture list 0: L0), 참조 픽처 리스트 1(reference picture list 1: L1)이라 지칭한다.
L0으로부터 선택된 참조 픽처를 사용하는 인터 예측을 L0 예측이라 하며, L0 예측은 주로 순방향 예측에 사용된다. L1으로부터 선택된 참조 픽처를 사용하는 인터 예측을 L1 예측이라 하며, L1 예측은 주로 역방향 예측에 사용된다. 다만, L0 예측과 L1 예측의 방향은 단순한 실시예들에 불과하므로 상술한 실시예들로 제한되어 해석되는 것은 아니다. 또한, L0과 L1으로부터 각각 선택된 두 개의 참조 픽처를 사용하는 인터 예측을 양방향 예측(bi-prediction)이라고도 한다.
상기 I 픽처, P 픽처, B 픽처의 특징은 픽처 단위가 아닌 슬라이스 단위로도 정의될 수 있다. 예컨대, 슬라이스 단위에서 I 픽쳐의 특징을 갖는 I 슬라이스, P 픽쳐의 특징을 갖는 P 슬라이스, B 픽쳐의 특징을 갖는 B 슬라이스가 정의될 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따라, 현재 프레임(3020)의 양방향 예측을 위하여 참조 프레임 P0(3010) 및 P1(3030)이 참조될 수 있다. 일 실시예에 따른 양방향 예측 방식은 일정한 크기의 사각형 블록(3025), 예를 들어 16x16 크기의 매크로 블록을 이용하여 참조 프레임 P0(3010) 및 P1(3030)에서 현재 부호화되는 매크로 블록과 가장 유사한 영역을 선택하여 예측값을 생성하는 블록 매칭 알고리즘을 이용할 수 있다. 예를 들어, 이전 프레임 P0(3010) 및 다음 프레임 P1(3030)에서 부호화되는 현재 블록과 가장 유사한 영역들(3015, 3035)을 검색하고, 이전 프레임 P0(3010)에서 검색된 영역(3015)과 다음 프레임 P1(3030)에서 검색된 영역(3035)의 대응되는 픽셀의 평균값 등을 이용하여 현재 블록의 예측값을 생성할 수 있다. 다만, 픽셀의 평균값을 이용하여 움직임을 예측하는 방식은 대부분의 비디오 시퀀스에서 비교적 정확하게 움직임을 검색할 수 있지만, P0(3010)에서 검색된 영역(3015)와 P1(3030)에서 검색된 영역(3035)에 포함된 픽셀 값의 차이가 큰 경우, 픽셀의 평균값을 이용한 예측은 정확하지 않을 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 부호화 장치(20) 및 복호화 장치(10)는 양방향 예측의 수행 시 참조 영역들의 픽셀 값의 차이를 고려하여 가중치를 적용한 예측 블록을 생성할 수 있다.
가중치를 이용한 예측 방법은 크게 명시적 모드(explicit mode)와 묵시적 모드(implicit mode)로 구분할 수 있다. 명시적 모드는 가중치 예측 파라미터(weighted prediction parameter)를 슬라이스 단위로 연산하여 각 슬라이스 마다 최적의 가중치 예측 파라미터를 산출하여 복호화 장치에 전송하는 방법이고, 묵시적 모드는 현재 블록의 예측에 이용되는 가중치를 별도로 산출하거나 부호화하지 않고 현재 영상와 참조 영상들 사이의 시간적 거리에 의해 부호화 장치와 복호화 장치가 약속된 동일한 방법을 통해 가중치를 계산하는 방법이다. 단방향 가중치 예측을 수행하는 경우 수학식 1이 사용될 수 있다.
Figure pct00001
이때, P는 참조 픽처에서 움직임 벡터를 이용하여 생성한 예측 픽셀이고, w는 움직임보상 예측 블록과 가중치 예측 블록 사이의 비율관계를 나타내는 가중치 예측을 위한 스케일 인자(Scale Factor)이고, o는 가중치 예측을 위한 움직임보상 예측 블록과 가중치 예측 블록의 차이를 나타내는 오프셋 인자(Offset Factor)이고, P'는 가중치 예측 픽셀이다.
여기서, 스케일 인자와 오프셋 인자는 가중치 예측 파라미터이다. 이 가중치 예측 파라미터는 임의의 단위로 결정되어 부호화 할 수 있다. 여기서 임의의 단위는 시퀀스, 픽처 및 슬라이스 등이 될 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 단위로 최적의 가중치 예측 파라미터를 결정하고 명시적 모드인 경우, 슬라이스 헤더 또는 적응적 파라미터 헤더에 부호화 할 수 있다. 복호화 장치는 해당 헤더에서 추출한 가중치 예측 파라미터를 이용하여 가중치 예측 블록을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따른 가중치 양방향 예측을 수행하는 경우 수학식 2를 이용할 수 있다.
Figure pct00002
이 때, P0는 L0의 참조 픽처에서 움직임 벡터를 이용하여 생성한 예측 픽셀이고, w0는 L0의 가중치 예측을 위한 스케일 인자(Scale Factor)이고, o0는 L0의 가중치 예측을 위한 오프셋 인자(Offset Factor)이고, P1은 L1의 참조 픽처에서 움직임 벡터를 이용하여 생성한 예측 픽셀이고, w1은 L1의 가중치 예측을 위한 스케일 인자(Scale Factor)이고, o1은 L1의 가중치 예측을 위한 오프셋 인자(Offset Factor)이고, P'는 가중치 예측 픽셀이다. 이러한 경우, 가중치 예측 파라미터는 L0와 L1이 각각의 최적의 가중치 예측 파라미터를 산출할 수 있으며, 명시적 모드인 경우에는 임의의 헤더에 부호화 할 수 있다.
도 4a는 일 실시예에 따른 부호화 단위에서 인트라 예측 및 인터 예측이 혼용된 일 예를 나타낸 도면이다.
고해상도의 입력 영상에 대하여 부호화 단위로 분할하여 부호화 또는 복호화를 수행하는 경우, 부호화 장치(20) 및 복호화 장치(10)는 CTU(Coding Tree Unit; 예를 들어, 64x64 내지 256x256 픽셀 크기의 정사각 블록)(4100) 내의 부호화 단위(4110, 4160, 4170)를 내부적으로 더 작은 부호화 단위들(4120, 4130, 4140, 4150)로 분할하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 수행할 수 있다. 이 때, CTU 내의 부호화 단위들은 인트라 예측 및 인터 예측을 혼용하여 부호화를 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 가중치 양방향 예측은 인터 예측이 수행되는 부호화 단위들(4110, 4130, 4140, 4150)에 대해서만 적용될 수 있다. 따라서, 해당 부호화 단위가 인터 예측을 수행하는 조건이 만족될 때 가중치 양방향 예측이 수행될 수 있다. 가중치 양방향 예측이 수행되기 위한 추가적인 조건은 이하 도 4b를 참조하여 설명한다.
도 4b는 일 실시예에 따른 예측 단위에서 가중치 양방향 예측이 수행되는 조건을 나타내는 도면이다.
도 4b를 참조하면, 다양한 실시예에 따른 최종 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 부호화 단위는 적어도 하나의 예측 단위에 의해 예측이 수행될 수 있다. 예를 들어, 인터 예측이 수행되는 현재 부호화 단위(4200) 내에 예측 단위들 PU1(4210), PU2(4220), PU3(4230), PU4(4240)이 존재할 수 있다. 만약, PU1(4210)이 현재 영역의 샘플 값을 예측하기 위해 두 개의 움직임 벡터들(MV0 및 MV1)을 이용하고, 상기 두 개의 움직임 벡터들에 대응하는 참조 픽처들의 대응 픽셀들의 차이 값이 소정의 임계 값보다 작지 않은 경우라면, PU1(4210)에 대해 가중치 양방향 예측이 수행될 수 있다. 그러나, 만약 PU2(4220)이 현재 영역의 샘플 값을 예측하기 위해 한 개의 움직임 벡터(MV0)만을 이용하는 경우라면, PU2(4220)에 대해 가중치 양방향 예측이 수행될 수 없다. 만약, PU3(4230) 및 PU4(4240)이 현재 영역의 샘플 값을 예측하기 위해 두 개의 움직임 벡터들(MV0 및 MV1)을 이용하더라도, 상기 두 개의 움직임 벡터들에 대응하는 참조 픽처들의 대응 픽셀들의 차이 값이 소정의 임계 값보다 작은 경우라면, PU3(4230) 및 PU4(4240)에 대해 가중치 양방향 예측이 수행될 수 없다. 이 경우, 두 개의 움직임 벡터들(MV0 및 MV1)에 대응하는 참조 픽처들의 대응 픽셀들의 평균 값을 이용한 양방향 예측이 수행될 수 있다. 일 실시예에 따른 소정의 임계 값은 현재 예측 단위에 대한 양자화 파라미터에 종속하는 값일 수 있다.
도 5a는 일 실시예에 따른 가중치 양방향 예측을 수행하기 위한 신택스 요소들을 도시하며, 도 5b는 다른 실시예에 따른 가중치 양방향 예측을 수행하기 위한 신택스 요소들을 도시한다.
도 5a는 최대 부호화 단위(LCU) 구조(5100) 내에 LCU 신택스 요소(5110), 프리픽스(5120) 및 부가 신택스 요소(5130)가 포함된 구조를 도시하고, 도 5b는 슬라이스 구조(5200) 내에 CU 신택스 요소(5210), 프리픽스(5220) 및 부가 신택스 요소(5230)가 포함된 구조를 도시한다. 도 5a 및 도 5b에 도시된 신택스 요소들은 비디오 파라미터 세트 (Video Parameter Set, VPS) 또는 시퀀스 파라미터 세트 (Sequence Parameter Set, SPS) 또는 픽쳐 파라미터 세트(Picture Parameter Set, PPS)와 같은 파라미터 세트에 포함되는 것일 수도 있다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 일 실시예에 따른 프리픽스(5120, 5220) 및 부가 신택스 요소(5230)는 비트스트림 내의 LCU 신택스 요소(5110) 또는 CU 신택스 요소(5210)에 후속하여 부가된다. 일 실시예에 따른 LCU 신택스 요소(5110) 또는 CU 신택스 요소(5210)는 영상을 복호화하기 위해 필요한 정보들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 프리픽스는 부가 신택스 요소들의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함할 수 있다. 추가적으로, 프리픽스는 부가 신택스 요소들 중 가중치 양방향 예측을 수행함을 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값도 포함할 수 있다. 다양한 실시예에 따른 프리픽스는 하나 이상 존재할 수 있으며, 제 1 카운터 또는 제 2 카운터 이외에도 부가 신택스 요소들의 파싱을 위해 필요한 기타 정보들을 포함할 수도 있다. 일 실시예에 따른 부가 신택스 요소들의 각각은 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 나타내기 위한 2개의 빈(bin)의 세트로 구성될 수 있다.
도 6a는 일 실시예에 따른 프리픽스의 구성을 도시한다.
일반적인 엔트로피 디코딩 동작에서는 데이터의 블록에 대한 각각의 빈을, 각각의 빈에 대한 확률 추정값들을 이용하여 코딩할 수 있다. 확률 추정값들은 주어진 이진수 값 (예컨대, "0" 또는 "1") 을 갖는 빈의 우도(likelihood)를 나타낼 수도 있다. 확률 추정 값들은, 또한 "컨텍스트 모델"이라고 지칭될 수도 있는 확률 모델 내에 포함될 수 있다. 영상 복호화 장치는 빈에 대한 컨텍스트를 결정함으로써 확률 모델을 선택할 수도 있다. 신택스 엘리먼트의 빈에 대한 컨텍스트는 이전에 코딩된 이웃 신택스 엘리먼트들의 관련된 빈들의 값들을 포함할 수도 있다.
하나의 예로서, 신택스 요소(예컨대, 코딩된 블록 패턴, 또는 "CBP") 의 빈에 대한 컨텍스트는, 예컨대, 현재 신택스 요소의 상단 및 좌측의 이전에 코딩된 이웃 신택스 요소들의 관련된 빈들의 값들을 포함할 수 있다. 이 경우, 상이한 확률 모델이 각각의 컨텍스트에 대해 정의된다. 빈을 코딩한 후, 확률 모델은 가장 최신의 확률 추정값들을 반영하기 위해 빈의 값에 기초하여 추가로 업데이트된다.
그러나, 컨텍스트 적응 코딩을 수행하는 경우, 일부 예들에서, 다수의 피드백 루프들로 인해 비교적 높은 직렬 의존관계들(dependencies)이 있을 수 있다. 예를 들어, 빈을 코딩하기 위한 특정 확률 모델을 나타내는 컨텍스트는, 이전에 코딩된 빈들, 예컨대, 이전에 코딩된 신택스 요소들의 관련된 빈들의 값들에 의해 영향을 받을 수도 있다. 덧붙여서, 빈을 코딩하는데 사용된 확률 모델은 또한 이전에 코딩된 빈들의 값들에 의해 영향을 받을 수도 있다.
도 6a를 참조하면, 일 실시예에 따른 하나 이상의 프리픽스는 제 1 프리픽스(6110) 및 제 2 프리픽스(6120)을 포함할 수 있다. 제 1 프리픽스(6110)는 주 신택스 요소에 후속하는 부가 신택스 요소들의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값 N을 포함할 수 있다. 제 2 프리픽스(6120)는 2개의 빈의 세트로 구성된 부가 신택스 요소들 중 첫 번째 빈의 값으로 1을 갖는 부가 신택스 요소들의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값 N1을 포함할 수 있다. 그 결과, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)는 제 1 프리픽스(6110) 및 제 2 프리픽스(6120)를 이용하여 각 부가 신택스 요소의 첫 번째 빈의 발생 확률(P = N1/N)을 계산할 수 있다. 영상 복호화 장치(10)는 빈의 발생 확률을 정확히 계산할 수 있기 때문에 빈의 발생 확률을 추정할 때 발생하는 파싱 의존도(parsing dependency)의 문제를 개선할 수 있다.
도 6b는 일 실시예에 따른 부가 신택스 요소의 구성을 도시한다.
도 6b를 참조하면, 일 실시예에 따른 부가 신택스 요소는 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 나타내기 위한 2개의 빈의 세트로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 부가 신택스 요소는 첫 번째 빈(6210) 및 두 번째 빈(6220)을 이용하여 예측의 3가지 모드를 시그널링 할 수 있다. 첫 번째 빈(6210)이 1인 경우 가중치 양방향 예측이 수행됨을 나타낼 수 있고 첫 번째 빈(6210)이 0인 경우 가중치 양방향 예측이 수행되지 않음을 나타낼 수 있다. 가중치 양방향 예측 수행되는 경우 두 번째 빈(6220)의 값에 따라 가중치 값이 결정될 수 있다. 예를 들어, 두 번째 빈(6220)의 값이 0인 경우 가중치 예측을 위한 스케일 인자가 P1 대신 P0에 적용될 수 있고, 두 번째 빈(6220)의 값이 1인 경우 가중치 예측을 위한 스케일 인자가 P0 대신 P1에 적용될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따라 부가 신택스 요소들을 획득하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)는 부가 신택스 요소들을 획득하기 위해 하나 이상의 프리픽스에 포함된 카운터 값들을 이용할 수 있다. 하나 이상의 프리픽스에 포함된 제 1 카운터 값 N은 부가 신택스 요소의 개수를 나타내고, 제 2 카운터 값 N1은 부가 신택스 요소들 중 첫 번째 빈의 값으로 1을 갖는 부가 신택스 요소들의 개수를 나타낸다 (S7100). 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)는 부가 신택스 요소의 첫 번째 빈의 발생 확률 P(bin1==1)을 제 1 카운터 값 N 및 제 2 카운터 값 N1을 이용하여 Cnt_1/Cnt 와 같이 계산한다 (S7200). 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)는 첫 번째 빈의 발생 확률 P(bin1==1)에 기초하여 부가 신택스 요소의 빈을 엔트로피 디코딩하고 (S7300), 필요한 경우 두 번째 빈도 엔트로피 디코딩할 수 있다. 그 후, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(10)는 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 엔트로피 디코딩함에 따라 제 1 카운터 값 및/또는 제 2 카운터 값을 감소시킨다(S7500, S7600). 이후, 감소된 제 1 카운터 값 및/또는 제 2 카운터 값은 엔트로피 디코딩을 수행할 다음 부가 신택스 요소의 첫 번째 빈의 확률 정보를 업데이트하는데 이용된다 (S7700).
도 8a는 일 실시예에 따라 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20) 및 영상 복호화 장치(10)는 부호화 단위의 예측 모드, 신택스 정보 및 움직임 벡터를 확인한다 (S8100). 부호화 단위의 예측 모드가 인트라 모드인 경우, 또는 움직임 벡터가 MV0 하나만 존재하는 경우에는 가중치 양방향 예측이 수행되지 않으며, 예측 단위들에 대한 부가 신택스 요소들 또한 획득될 필요가 없다. 그리고, 움직임 벡터 MV0 과 MV1 가 동일 참조 프레임을 나타내는 경우, MV0 과 MV1 의 차이 값 |MV0x-MV1x|+|MV0y-MV1y| 이 소정의 임계 값 MV_T 보다 작다면 마찬가지로 가중치 양방향 예측이 수행되지 않는다. MV0x 및 MV1x 는 각각 MV0 및 MV1의 x 성분을 나타내고, MV0y 및 MV1y 는 각각 MV0 및 MV1의 y 성분을 나타낸다. 이 경우, 평균치를 이용한 양방향 예측이 수행된다 (S8400).
이후, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20) 및 영상 복호화 장치(10)는 참조 프레임 P0 및 P1 간의 유사도를 확인한다(S8200). 만약 P0 의 대응 픽셀 값과 P1 의 대응 픽셀 값의 차이 값 |P0(i,j)-P1(i,j)| 이 소정의 임계 값 TPixel(QP, Color) 보다 작다면 해당 픽셀은 유사도 체크를 통과(pass)하지 못한 것으로 판단한다. 유사도 체크를 통과하지 못한 픽셀은 "nm" (not-matched) 값으로 부여된다. 만약 P0 의 대응 픽셀 값과 P1 의 대응 픽셀 값의 차이 값 |P0(i,j)-P1(i,j)| 이 소정의 임계 값 TPixel(QP, Color) 보다 작지 않다면 해당 픽셀은 유사도 체크를 통과한 것으로 판단한다. 유사도 체크를 통과한 픽셀은 "m" (matched) 값으로 부여된다.
도 8b는 참조 프레임 내의 각 픽셀들에 대해 유사도 체크를 수행한 결과를 예시한 도면이다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 참조 프레임(8500) 내의 각 픽셀에 대해 "m" 또는 "nm" 값이 각각 부여되기 때문에, 양방향 예측 수행 시에 개별 픽셀에 대해 적응적으로 가중치를 적용할 수 있다. 예를 들어, "nm"으로 부여된 픽셀들에 대해서는 평균 값을 이용한 양방향 예측을 수행하고, "m"으로 부여된 픽셀들에 대해서는 가중치를 이용한 양방향 예측을 수행할 수 있다 (S8300).
일 실시예에 따라, 양방향 예측 수행 시 개별 픽셀에 대해 적응적으로 가중치를 적용하는 방식을 픽셀 단위 가중치 양방향 예측 또는 픽셀 단위 가중치 양방향 움직임 보상 방식이라고 한다. 일 실시예에 따른 픽셀 단위 가중치 양방향 움직임 보상은, "m" 값으로 부여된 픽셀에 대해서는 수학식 3을 이용하며, "nm" 값으로 부여된 픽셀에 대해서는 수학식 4를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
이 때, P0(i,j) 및 P1(i,j)는 각각 L0 및 L1의 참조 픽처에서 움직임 벡터를 이용하여 생성한 (i, j) 좌표의 예측 픽셀이다. w0 및 w1은 각각 L0 및 L1의 가중치 예측을 위한 스케일 인자이고, offset 및 offset1은 가중치 예측을 위한 오프셋 인자이고, '>>' 는 데이터를 비트 단위로 이동시켜 값을 증감시키는 연산자이다. 예를 들어, 비트 연산자 'a>>b'는 비트 시프트(bit shift)를 나타내며, 비트열 a를 b 비트만큼 오른쪽으로 시프트하는 연산을 나타낸다. 비트 연산자 'a>>b'를 10진수로 설명하면, 10진수 값 a를 2의 b자승으로 나누는 연산과 동일하다.
일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20) 및 영상 복호화 장치(10)는 상술한 픽셀 단위의 가중치 양방향 움직임 보상을 수행하는 대신, 블록 단위의 가중치 양방향 움직임 보상을 수행할 수도 있다. 일 실시예에 따른 블록 단위의 가중치 양방향 움직임 보상은, "m"이 부여된 픽셀을 포함하는 예측 단위 내의 모든 픽셀들에 대해 가중치 양방향 예측을 수행하는 방식이다. 즉, 일 실시예에 따른 블록 단위의 가중치 양방향 예측은 예측 단위 내의 모든 픽셀들에 대해 수학식 5를 적용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 가중치 값에 대한 정보는 부가 신택스 요소에 포함될 수 있다.
Figure pct00005
도 8b를 참조하여, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20) 및 영상 복호화 장치(10)는 참조 프레임(8500) 내의 각 픽셀에 대해 추가적인 유사도 체크를 수행할 수 있다. 예를 들어, "nm" 값이 부여된 픽셀(8510)의 주변 픽셀들 중, "nm" 값이 부여된 주변 픽셀들의 값의 총합
Figure pct00006
이 소정의 임계 값 T2 보다 작으면 픽셀(8510)에 부여된 "nm" 값을 "m" 값으로 수정할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20) 및 영상 복호화 장치(10)는 참조 프레임 P0 및 P1 간의 유사도를 확인함에 있어서 "nm" 값이 부여된 픽셀들의 주변 픽셀들의 값을 이용할 수도 있다. 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(20) 및 영상 복호화 장치(10)는 다양한 방식으로 참조 프레임 P0 및 P1 간의 유사도를 확인함으로써 적응적으로 가중치 양방향 예측을 수행하므로, 부호화 및 복호화 동작의 정확도가 향상될 수 있다.
이상 설명한 다양한 실시예들에서, 인터 예측이 수행될 때 사용되는 참조 블록은, 부호화 단위 또는 예측 단위일 수 있다. 부호화 단위는 심도에 따라 계층적으로 구성된 부호화 트리 중 하나일 수 있다. 이하 도 9 내지 23을 참조하여 계층적인 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 및 복호화를 수행하기 위해, 데이터 프로세싱 단위가 되는 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위의 관계에 대해 상술한다.
도 9는 다양한 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 제1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 다양한 실시예에 따른 제2 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 제1 최대 심도는 4, 제2 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 이용될 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 이상 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다. 파티션은 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측 단위는 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션일 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 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 단위 뿐만 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, 움직임 정보, 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 10는 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 10 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.
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 11은 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 11에 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 12는 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 픽처 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 13은 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 픽처 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 12의 인터 예측부(415) 및 도 13의 인터 예측부(535)은, 인터 예측을 위해 움직임 벡터가 부화소 위치를 가리킬 때, 부화소 단위의 샘플 값을 생성하기 위해, 참조 픽처 내에서 정수 화소 단위의 참조 샘플들에 대해 보간 필터링을 수행할 수 있다. 앞서 도 1 내지 9를 참조하여 상술한 바와 같이, 참조 샘플들 간의 변화도에 기초하여, 보간 필터들 중에서 저주파수 성분 및 고주파수 성분의 보존이 가능한 전역 통과 보간 필터가 선택되거나, 저주파수 성분의 보존만이 필요할 때는 저주파수 대역 통과를 위한 보간 필터가 선택될 수도 있다.
도 14는 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 이용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 이용자의 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 15는 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 16은 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 제1 인트라 변환 단위 크기(822), 제2 인트라 변환 단위 크기(824), 제1 인터 변환 단위 크기(826), 제2 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 17은 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 18, 19 및 20은 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 파티션과 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 1은, 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 다양한 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 모드 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 모드 비대칭형 파티션 모드 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 모드) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 모드)
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 21은 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 20를 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 10 내지 22를 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 본 개시의 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 22를 참조하여 전술된 인터 레이어 비디오 부호화 방법 및/또는 비디오 부호화 방법은, '본 개시의 비디오 부호화 방법'으로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 22를 참조하여 전술된 인터 레이어 비디오 복호화 방법 및/또는 비디오 복호화 방법은 '본 개시의 비디오 복호화 방법'으로 지칭한다
또한, 앞서 도 1a 내지 22를 참조하여 전술된 멀티 레이어 비디오 부호화 장치(10), 비디오 부호화 장치(100) 또는 영상 부호화부(400)로 구성된 비디오 부호화 장치는, '본 개시의 비디오 부호화 장치'로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 22를 참조하여 전술된 멀티 레이어 비디오 복호화 장치(20), 비디오 복호화 장치(200) 또는 영상 복호화부(500)로 구성된 비디오 복호화 장치는, '본 개시의 비디오 복호화 장치'로 통칭한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장 장치 등이 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 수신한 비트스트림으로부터 주 신택스 요소들(main syntax elements)에 후속하는 부가 신택스 요소들(additional syntax elements)의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함하는 하나 이상의 프리픽스(prefix)를 획득하는 단계;
    상기 하나 이상의 프리픽스에 기초하여, 현재 블록의 예측을 위해 구분된 예측 단위들의 가중치 양방향 예측(Weighted Bi-Prediction)의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 포함하는 상기 부가 신택스 요소들을 획득하는 단계; 및
    상기 주 신택스 요소들 및 상기 부가 신택스 요소들에 기초하여 예측 값을 포함하는 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부가 신택스 요소들의 각각은 상기 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 상기 가중치 정보를 나타내기 위한 2개의 빈(bin)의 세트로 구성된, 영상 복호화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프리픽스는 상기 부가 신택스 요소들 중 상기 가중치 양방향 예측을 수행함을 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값을 포함하는, 영상 복호화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 부가 신택스 요소들을 획득하는 단계는,
    상기 제 1 카운터 값 및 상기 제 2 카운터 값에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈의 확률 정보를 결정하는 단계; 및
    상기 확률 정보에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화하는 단계를 포함하는, 영상 복호화 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 확률 정보를 결정하는 단계는,
    상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화함에 따라 상기 제 2 카운터 값을 감소시키는 단계; 및
    상기 제 1 카운터 값 및 상기 감소된 제 2 카운터 값을 이용하여 상기 확률 정보를 업데이트하는 단계를 포함하는, 영상 복호화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 예측 블록을 생성하는 단계는,
    상기 주 신택스 요소들에 포함된 제 1 움직임 벡터 및 제 2 움직임 벡터로부터 상기 현재 블록과 가장 유사한 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 영역 및 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 영역을 결정하는 단계;
    상기 제 1 대응 영역 및 상기 제 2 대응 영역에 기초하여 상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 단계;
    상기 제 1 움직임 벡터, 상기 제 2 움직임 벡터 및 상기 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 블록 단위 또는 픽셀 단위의 가중치 양방향 움직임 보상을 수행하는 단계를 포함하는, 영상 복호화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 단계는,
    상기 현재 블록의 각 픽셀과 대응되는 상기 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 픽셀 및 상기 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 픽셀의 차이 값이 소정의 임계 값보다 작으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하지 않고, 상기 차이 값이 상기 소정의 임계 값보다 작지 않으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하도록 결정하는 단계를 포함하는, 영상 복호화 방법.
  8. 수신한 비트스트림으로부터 주 신택스 요소들(main syntax elements)에 후속하는 부가 신택스 요소들(additional syntax elements)의 개수를 나타내는 제 1 카운터 값을 포함하는 하나 이상의 프리픽스(prefix)를 획득하고, 상기 하나 이상의 프리픽스에 기초하여, 현재 블록의 예측을 위해 구분된 예측 단위들의 가중치 양방향 예측(Weighted Bi-Prediction)의 수행 여부에 관한 정보 및 가중치 정보를 포함하는 상기 부가 신택스 요소들을 획득하는 획득부; 및
    상기 주 신택스 요소들 및 상기 부가 신택스 요소들에 기초하여 예측 값을 포함하는 예측 블록을 생성하는 복호화부를 포함하는, 영상 복호화 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부가 신택스 요소들의 각각은 상기 가중치 양방향 예측의 수행 여부에 관한 정보 및 상기 가중치 정보를 나타내기 위한 2개의 빈(bin)의 세트로 구성된, 영상 복호화 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 프리픽스는 상기 부가 신택스 요소들 중 상기 가중치 양방향 예측을 수행함을 나타내는 정보가 포함된 부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 제 2 카운터 값을 포함하는, 영상 복호화 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 부가 신택스 요소들은, 상기 제 1 카운터 값 및 상기 제 2 카운터 값에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈의 확률 정보를 결정하고, 상기 확률 정보에 기초하여 상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화함으로써 획득되는, 영상 복호화 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 확률 정보는, 상기 부가 신택스 요소들의 빈을 순차적으로 복호화함에 따라 상기 제 2 카운터 값을 감소시키고, 상기 제 1 카운터 값 및 상기 감소된 제 2 카운터 값을 이용하여 상기 확률 정보를 업데이트함으로써 결정되는, 영상 복호화 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 복호화부는, 상기 예측 블록을 생성하기 위해,
    상기 주 신택스 요소들에 포함된 제 1 움직임 벡터 및 제 2 움직임 벡터로부터 상기 현재 블록과 가장 유사한 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 영역 및 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 영역을 결정하고, 상기 제 1 대응 영역 및 상기 제 2 대응 영역에 기초하여 상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하고, 상기 제 1 움직임 벡터, 상기 제 2 움직임 벡터 및 상기 가중치 정보를 이용하여 상기 현재 블록에 대한 블록 단위 또는 픽셀 단위의 가중치 양방향 움직임 보상을 수행하는, 영상 복호화 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 복호화부는, 상기 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하기 위해,
    상기 현재 블록의 각 픽셀과 대응되는 상기 제 1 참조 픽처의 제 1 대응 픽셀 및 상기 제 2 참조 픽처의 제 2 대응 픽셀의 차이 값이 소정의 임계 값보다 작으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하지 않고, 상기 차이 값이 상기 소정의 임계 값보다 작지 않으면 상기 가중치 양방향 예측을 수행하도록 결정하는, 영상 복호화 장치.
  15. 제 1 참조 픽처 및 제 2 참조 픽처에서 현재 블록과 가장 유사한 제 1 대응 영역 및 제 2 대응 영역을 가리키는 제 1 움직임 벡터 및 제 2 움직임 벡터를 결정하는 단계;
    상기 제 1 대응 영역 및 상기 제 2 대응 영역에 기초하여 가중치 양방향 예측을 수행할지 여부를 확인하는 단계;
    상기 가중치 양방향 예측을 수행하는 경우, 상기 제 1 움직임 벡터, 상기 제 2 움직임 벡터 및 가중치 값을 이용하여 상기 현재 블록에 대한 블록 단위 또는 픽셀 단위의 상기 가중치 양방향 예측을 수행하는 단계; 및
    부가 신택스 요소의 개수를 나타내는 프리픽스 및 상기 현재 블록에 대해 상기 가중치 양방향 예측을 수행하는지 여부를 나타내는 정보가 포함된 상기 부가 신택스 요소를 부호화된 비트스트림에 부가하는 단계를 포함하는, 영상 부호화 방법.
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