KR20180008471A - 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 수신부, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부, 및 예측 블록과 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 현재 블록을 복원하는 복호화부를 포함할 수 있다.

Description

영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치
본 발명은 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 픽셀 값에 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀을 이용하는 인트라 예측을 수행하여 영상의 압축 효율을 향상시키는 영상의 인트라 예측 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 인터 예측 및 인트라 예측에서 이용가능한 모든 부호화 모드에서 각각의 매크로 블록을 부호화한 다음, 매크로 블록의 부호화에 소요되는 비트율과 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡 정도에 따라서 부호화 모드를 하나 선택하여 매크로 블록을 부호화한다.
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 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 예측 모드에 따라 부호화되고 있다.
인트라 예측 모드에서는, 예측을 하고자 하는 현재 블록보다 먼저 복원된 주변 참조 픽셀을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 현재 블록과 인트라 예측을 사용하여 예측된 예측 블록 간의 픽셀 값들의 차이가 잔차(Residual) 데이터로 표현되므로, 부호화 효율 및 복호화 효율이 향상될 수 있다.
픽셀 값에 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하는 비디오 부호화, 복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 비디오 부호화, 복호화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공될 수 있다. 본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
도 1a 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 나타낸다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
도2a는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 나타낸다.
도2b는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
도3은 인트라 예측을 수행하고자 하는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들을 나타낸다.
도4는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도5는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도6a는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도6b는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도7a은 일 실시 예에 따른 주변 참조 픽셀의 분포를 변형하기 위해 필요한 정보를 나타내는 플래그를 나타낸다.
도7b은 일 실시 예에 따라 비디오 복호화 장치가 제1플래그와 제2플래그에 따라 인트라 예측 수행 방법을 다르게 결정하는 흐름도을 나타낸다.
도 8는 본 발명의 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(800)의 블록도를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(900)의 블록도를 도시한다.
도 10은 일 실시 예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 11은 일 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화부(1100)의 블록도를 도시한다.
도 12는 일 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화부(1200)의 블록도를 도시한다.
도 13는 일 실시 예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 14은 일 실시 예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 15은 일 실시 예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
도 16는 일 실시 예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 17, 18 및 19는 일 실시 예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 20은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치는, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 수신부, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부, 및 상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 예측부는, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 상기 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고, 상기 분류된 각 집합 별로 소정의 오프 셋 값을 사용하여 상기 분류된 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 변경시킴으로서, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 예측부는, 상기 주변 참조 픽셀들을, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값들의 평균 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 상기 평균 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합으로 분류하고, 상기 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 제1 오프셋 값을 더하고, 상기 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 대해 제2 오프셋 값을 더하여 상기 분포를 변경하고, 상기 제1 오프셋 값 및 제2 오프셋 값은 양수 또는 음수인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신부는, 상기 비트스트림으로부터 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포에 대한 변경 여부에 대한 정보를 포함하는 제1플래그를 획득하고, 상기 예측부는, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 복수의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하지 않는 것으로 나타낼 경우, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신부는, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 상기 비트스트림으로부터 획득하고, 상기 예측부는, 상기 제2플래그가 나타내는 모드에 따라, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 주변 참조 픽셀들은, 상기 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측에 위치한 N+1개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 및 상기 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 주변 픽셀을 포함하는 Nx4 + 1 개의 주변 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치는, 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부, 및 상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 방법은, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 단계, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계, 상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계, 및 상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 방법은, 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계, 상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계, 및 상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비디오 복호화 방법 또는 상기 비디오 부호화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
발명의 실시를 위한 형태
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 개시된 실시 예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. 이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부" 또는 "모듈"이라는 용어는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소 또는 회로를 의미한다.
이하 도 1a 내지 도 7b을 참조하여, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 및 복호화 장치 및 방법이 제안된다.
또한, 도 8 내지 도 20을 참조하여, 앞서 제안한 비디오 부호화 방법 및 복호화 방법에 적용 가능한 일 실시 예에 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 적용 가능한 일 실시 예들이 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 현재 영상의 부호화 단위 또는 예측 블록을 의미할 수 있다.
먼저, 도 1a 내지 도 7b를 참조하여, 일 실시 예에 따라 인트라 예측을 수행하여 비디오를 부호화 하기 위한 장치 및 방법과 인트라 예측을 수행하여 비디오를 복호화 하기 위한 장치 및 방법이 개시된다.
도 1a 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 나타낸다.
인트라 예측은 현재 블록과 공간적으로 현재 블록과 인접한 다른 영역 간의 유사성을 사용하는 예측 방법을 의미한다. 인트라 예측은 예측을 하고자 하는 현재 블록보다 먼저 부호화 또는 복호화된 주변 참조 픽셀을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 현재 블록과 인트라 예측을 사용하여 예측된 예측 블록 간의 픽셀 값들의 차이가 잔차(Residual) 데이터로 표현될 수 있다. 따라서 현재 블록에 대한 인트라 예측에 의해, 현재 블록의 영상 정보를 직접 출력하는 대신에, 인트라 예측 모드에 대한 정보 및 잔차 데이터를 출력하여 부복호화의 효율을 향상시킬 수 있다.
비디오 부호화 장치(10)는 예측부(12)와 부호화부(14)를 포함할 수 있다.
예측부(12)는 부호화하고자 하는 현재 블록의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하여, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록 주변에 위치하는 이전에 부호화된 픽셀들이다.
예측부(12)는 복수의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 일 실시 예에 따른 픽셀 값(pixel value)이란, 픽셀의 휘도 값(luminance value)를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상의 색 공간이 YCbCr(Y : 휘도 성분, Cb와 Cr : 색차 성분)인 경우, 픽셀 값은 Y성분의 값을 나타낼 수 있으며, 색 공간이 RGB(R : 적, G : 녹, B : 청)인 경우, 픽셀 값은 R 성분과 G성분과 B성분을 합하여 3으로 나눈 값을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 픽셀 값을 8비트로 표현하는 경우 0부터 255까지의 값을 가지는 그레이 스케일(gray scale) 값으로 표현할 수 있다. 또한, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포는, 주변 참조 픽셀들에 다양한 픽셀 값을 가지는 픽셀들이 분포하고 있을 때, 주변 참조 픽셀들이 가지는 픽셀 값들을 가로 축에, 각 픽셀 값에 해당되는 픽셀의 빈도 수를 세로 축에 나타낸 히스토그램을 의미할 수 있다.
예측부(12)는 분포가 변경된 현재 블록의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 소정의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록에 인트라 예측을 수행하고 예측 블록을 생성할 수 있다. 인트라 예측 모드는 DC, 플래너(Planar), 앵귤러(Angular) 모드를 포함할 수 있다.
여기서 DC 모드는 예측 블록의 예측 샘플들을 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 평균값으로 채워 넣는 방법을 이용하는 인트라 예측 모드이다.
또한 Planar 모드는 예측 샘플 predSample[x],[y](x 및 y 는 0에서부터 nTbs -1) 에 대해 다음의 수학식 1에 따라 계산되는 인트라 예측 모드이다.
[수학식 1]
predSamples[x][y] = ((nTbS-1-x) * p[-1][y] + (x+1) * p[nTbS][-1] + (nTbS-1-y) * p[x][-1] + (y+1) * p[-1][nTbS] + nTbS ) >> (Log2(nTbS) + 1)
여기서, nTbS는 예측 블록의 가로 또는 세로의 크기를 나타낸다.
또한 Angular 모드는 화면 내 예측 모드 중 예측 각도에 따라 방향성을 고려하여, 주변 참조 픽셀들로부터 현재 픽셀에 대한 예측 값을 결정하는 인트라 예측 모드를 의미한다.
인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예측부(12)는 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함하는 주변 참조 픽셀들을 인트라 예측에 사용되는 참조 픽셀들로 결정할 수 있다. 즉, 예측부(12)는 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 Nx4 + 1 개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
도3을 참조하면, 현재 블록의 크기가 8x8 의 크기일 때, 예측부(12)는 상측 픽셀(32), 우상측 픽셀(33), 좌측 픽셀(34), 좌하측 픽셀(35)을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 주변 참조 픽셀들에 대한 설명은 도3을 참조하여 상세히 후술한다.
다시 도1a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분리하고 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프 셋(offset) 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 전체 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다.
예를 들어, 예측부(12)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다. 상술한 바와 같이 α, β는 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다.
다른 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않고 인트라 예측을 수행할 수도 있다. 즉, 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값을 그대로 사용하거나, 필터만을 적용하여 주변 참조 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀의 픽셀 값을 변경시킨 뒤 인트라 예측을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 경우 후술할 제1플래그에 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않았다는 정보를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그는 1비트 데이터로, 1의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것을 나타내고 0의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 제1플래그를 생성하면, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 추가적으로 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제2플래그는 도4내지 6b을 참조하여 후술하는 분포의 변경 방법 또는 그 밖의 다른 변경 방법 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
부호화부(14)는 현재 블록을 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 부호화부(14)는 인트라 예측 모드를 나타내는 정보, 현재 블록과 예측 블록 사이의 잔차 데이터를 나타내는 정보를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 또한, 예측부(12)가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그 및 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 복수의 모드 중 어느 하나를 나타내는 제2플래그를 생성한 경우, 제1플래그 및 제2플래그를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 부호화된 비트스트림은 후술할 비디오 복호화 장치(20)로 전송될 수 있다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
단계 11에서, 비디오 부호화 장치(10)는 인트라 예측을 위해 필요한 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 주변 참조 픽셀들은 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함할 수 있다.
단계 11에서, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고, 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프셋 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 비디오 부호화 장치(10)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다.
단계 11에서, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그는 1비트 데이터로, 1의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것을 나타내고 0의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 1의 값을 가지는 제1플래그를 생성하면, 제2플래그를 추가적으로 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제2플래그는 도4내지 6b을 참조하여 후술하는 분포 변경 방법 외에 다른 분포 변경 방법들 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
단계 13에서, 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다. 픽셀 값에 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 생성된 예측 블록은, 픽셀 값에 대한 분포가 변경되지 않은 주변 참조 픽셀들을 사용하여 생성된 예측 블록과 비교하여, 현재 블록과 더 유사도가 높아 부복호화 효율이 향상될 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 인트라 예측 모드를 결정하고, 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록 내의 픽셀들에 대한 예측 값을 결정하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계 15에서, 비디오 부호화 장치(10)는 부호화된 비디오의 비트스트림을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 인트라 예측 모드를 나타내는 정보, 현재 블록과 예측 블록 사이의 잔차 데이터를 나타내는 정보를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 또한, 단계 11에서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그 및 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 생성한 경우, 제1플래그와 제2플래그를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다.
도2a는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 나타낸다.
비디오 복호화 장치(20)는 수신부(22), 예측부(24) 및 복호화부(26)를 포함할 수 있다.
수신부(22)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따른 수신부(22)는 비트스트림으로부터 현재 블록을 복호화하기 위한 인트라 예측 모드 정보를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 수신부(22)는 비트스트림으로부터, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 수신할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 수신부(22)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따른 수신부(22)는 제1플래그가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내는 경우에 한해, 제2플래그를 추가적으로 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그는 1비트 데이터로, 1의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것을 나타내고 0의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 제2플래그는 도4내지 6b을 참조하여 후술하는 분포의 변경 방법 또는 다른 분포 변경 방법 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
예측부(24)는, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예측부(24)는 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함하는 주변 참조 픽셀들을 인트라 예측에 사용되는 주변 픽셀들로 결정할 수 있다. 즉, 예측부(24)는 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 Nx4 + 1 개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(24)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분리하고 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프 셋(offset) 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 전체 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(24)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 예측부(24)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다. 상술한 바와 같이 α, β는 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(24)는 수신된 제2플래그에 따라 분포를 변경하는 방법을 다르게 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(24)는 주변 참조 픽셀에 기초하여, 수신된 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록 내의 픽셀들에 대한 예측 값을 결정하고 예측 블록을 생성할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 예측부(24)는 분포가 변경되지 않은 복수의 주변 참조 픽셀들에 기초하여 인트라 예측을 수행할 수도 있다. 즉, 예측부(24)는 수신부(22)에서 수신된 제1플래그에 기초하여, 제1플래그가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것으로 나타내면, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값을 그대로 사용하거나, 필터만을 적용하여 주변 참조 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀의 픽셀 값을 변경시킨 뒤 인트라 예측을 수행할 수 있다.
복호화부(26)는 수신된 잔차 데이터와 생성된 예측 블록을 사용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
도2b는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
단계 21에서, 비디오 복호화 장치(20)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신할 수 있다. 수신된 비트스트림은, 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드에 대한 정보, 잔차 데이터 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 획득할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 복수의 모드 중 어느 하나를 나타내는 제2플래그를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1플래그가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내는 경우에 한해, 제2플래그를 추가적으로 수신할 수 있다.
단계 23에서, 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함하는 주변 참조 픽셀들을 인트라 예측에 사용할 수 있다. 즉, 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 Nx4 + 1 개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계 23에서, 비디오 복호화 장치(20)는 단계 21에서 획득된 제2플래그에 기초하여 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 모드 정보를 결정하고, 모드 정보에 따라 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분리하고 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프 셋(offset) 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 전체 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다. 상술한 바와 같이 α, β는 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다.
단계 25에서, 비디오 복호화 장치(20)는 단계 23에서 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여, 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 사용하여 단계 21에서 획득된 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록 내의 픽셀의 예측 값을 결정하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계27에서, 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록을 복원할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 단계 21에서 수신한 잔차 데이터와 단계 25에서 생성된 예측 블록을 사용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
도3은 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 일 실시 예를 나타낸다.
비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)는 인트라 예측을 수행하기 위해, 주변 참조 픽셀들을 사용할 수 있다.
인트라 예측을 수행하고자 하는 현재 블록(31)의 크기가 8x8인 경우, 인트라 예측에 사용되는 현재 블록(31)의 주변 참조 픽셀은 상측 주변 픽셀 9개(32), 우상측 주변 픽셀 8개(33), 좌측 주변 픽셀 8개(34), 좌하측 주변 픽셀 8개(35)를 포함할 수 있다. 즉, 비디오 복호화 장치(20)는 상측 주변 픽셀 9개(32), 우상측 주변 픽셀 8개(33), 좌측 주변 픽셀 8개(34), 좌하측 주변 픽셀 8개(35)를 포함하는 33개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 설명의 편의를 위해 비디오 복호화 장치(20)가 현재 블록을 인트라 예측하기 위해 사용되는 픽셀을 상측(32), 우상측(33), 좌측(34), 좌하측(35) 주변 참조 픽셀만을 사용하는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 비디오 복호화 장치(20)는 도시된 상측(32), 우상측(33), 좌측(34), 좌하측(35) 주변 픽셀 외의 다른 픽셀들도 인트라 예측에 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들(32, 33, 34, 35)의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 하나의 1차원 배열에 저장된 33개의 주변 참조 픽셀들을 픽셀 값을 기준으로 복수 개의 집합으로 분류하고, 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 조정하여 분포를 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들(32, 33, 34, 35)들 중 일부 픽셀들만 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 상측 주변 참조 픽셀 9개(32) 및 좌측 주변 참조 픽셀 8개(34)를 포함하는 17개의 픽셀에 대해서만 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다.
이하, 도4내지 6b를 참조하여 비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)가 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 실시 예들을 설명한다.
도4는 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록(410)의 주변 참조 픽셀(420, 430)을 1차원 배열 Context Org[X+Y+1](440)에 저장할 수 있다.
원 분포(450)는 분포를 변경하기 전의 초기의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포로, 가로축에 Context Org[X+Y+1](440)에 저장된 픽셀들의 픽셀 값을 표시하고, 세로 축에 빈도 수를 표시한 히스토그램이다. 예를 들어, 배열 Context Org[X+Y+1](440)에 저장된 픽셀들의 픽셀 값에 대한 원 분포(450)는 두 개의 가우시안 분포(452, 454)가 존재하는 혼합 가우시안 분포(mixture Gaussian distribution)일 수 있다. 가우시안 분포(452)는 기준 값(451)보다 작은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하고, 가우시안 분포(454)는 기준 값(451)보가 큰 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 가우시안 분포(454)는 변경하지 않고, 가우시안 분포(452)에 포함된 모든 픽셀들의 픽셀 값에 일정한 오프셋 값을 더할 수 있다. 이 경우, 가우시안 분포(452)는 오른쪽 방향으로 쉬프트(shift)되어 가우시안 분포(462)가 되고, 원 분포(450)는 변경된 분포(460)가 된다. 예를 들어, 평균 m, 분산 σ2 의 분포 G(m, σ2)인 가우시안 분포(452)가 오프셋 값 α 에 의해 변경되어 G(m - α, σ2)인 가우시안 분포(462)가 될 수 있다(α는 양의 실수).
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 가우시안 분포(454)의 분포는 변형하지 않고, 가우시안 분포(452)에 포함된 모든 픽셀들의 픽셀 값에 음수의 오프셋 값을 더할 수 있다. 이 경우, 가우시안 분포(452)는 왼쪽 방향으로 쉬프트(shift)되어 가우시안 분포(472)가 되고, 원 분포(450)는 변경된 분포(470)가 된다. 예를 들어, 평균 m, 분산 σ2 의 분포 G(m, σ2)인 가우시안 분포(452)가 오프셋 값 β 에 의해 변경되어 G(m - β, σ2)인 가우시안 분포(472)가 될 수 있다(β는 음의 실수).
도4에 도시되지는 않았으나, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 가우시안 분포(452)뿐만 아니라 가우시안 분포(454)에 포함된 모든 픽셀들의 픽셀 값에 일정한 오프 셋 값을 더함으로서 분포(454) 역시 왼쪽 또는 오른쪽으로 쉬프트할 수 있음은 물론이다.
설명의 편의를 위해, 주변 참조 픽셀들의 원 분포(450)가 두 개의 가우시안 분포가 혼합되었다고 가정하였으나 주변 참조 픽셀들의 분포는 다른 어떠한 형태도 될 수 있으며, 임의의 방법으로 주변 참조 픽셀들의 분포를 복수의 집합으로 분류하고 분포를 변경할 수 있다.
도5는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
분포(505)는 현재 블록에 인트라 예측을 수행하기 위해 필요한 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 히스토그램을 나타낸다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 평균 값(515)를 결정할 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 평균 값(515)보다 낮은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제1집합(510)과 평균 값(515)보다 높은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제2집합(520)으로 분류할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합(510)에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 3만큼 감소시키고, 제2집합(520)에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 4만큼 증가시켜 분포(505)를 변경할 수 있다. 변경된 분포(535)는 분포가 변경된 제1집합(530)과 분포가 변형된 제2집합(540)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1집합(510)이 평균 m1, 분산 σ1 2 인 가우시안 분포 G1(m1, σ1 2)이고, 제2집합(520)이 평균 m2, 분산 σ2 2 인 가우시안 분포 G2(m2, σ2 2) 인 경우, 분포가 변형된 제1집합(530)은 가우시안 분포 G1(m1+3, σ1 2)이고, 분포가 변형된 제2집합(540)은 가우시안 분포 G2(m2-4, σ2 2)가 될 수 있다.
도6a는 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 다른 실시 예를 나타낸다.
분포(610)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 히스토그램을 나타내는 것으로서, 주변 참조 픽셀 29개의 픽셀 값의 구간을 가로 축에 표시하고, 각 픽셀 값에 대한 빈도 수, 즉 픽셀의 개수를 세로 축에 표시한 것이다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 밝기의 최소 값(615)과 최대 값(645) 사이의 전체 구간을 N(N은 정수)개의 구간으로 균등하게 나눔으로서, 각 구간에 포함되는 픽셀들을 하나의 집합으로 분류할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 집합 별로 동일한 오프셋 값을 더해주어 분포(610)를 변경할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합(620)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 α값을 더하고, 제2집합(630)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 β값을 더하고, 제3집합(640)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 γ값을 더하여 분포를 변경할 수 있다. α, β, γ 는 양의 실수 또는 음의 실수일 수 있다.
도6b는 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 다른 실시 예를 나타낸다.
분포(650)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 히스토그램을 나타내는 것으로서, 주변 참조 픽셀 30개의 픽셀 값의 구간을 가로 축에 표시하고, 각 픽셀 값에 대한 빈도 수, 즉 픽셀의 개수를 세로 축에 표시한 것이다. 제1피크(665)는 분포(650) 내에서, 가장 빈도 수(=6)가 많은 픽셀 값을 가리키고, 제2피크(675)는 제1피크(665) 다음으로 빈도 수(=4)가 많은 픽셀 값을 가리킨다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1피크(665)와 제2피크(675)의 중간 값(680)을 기준으로 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는, 주변 참조 픽셀들을 중간 값(680)보다 작은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제1집합(660)과 중간 값(680)보다 큰 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제2집합(670)으로 나눌 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합(660)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 α값을 더하고, 제2집합(670)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 β값을 더하여 분포(650)를 변경할 수 있다.
도7a은 일 실시 예에 따른 주변 참조 픽셀의 분포를 변형하기 위해 필요한 정보를 나타내는 플래그를 나타낸다.
상술한 바와 같이 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포의 변경 여부를 나타내는 제1플래그(73)와 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그(75)를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그(73)는 1비트 데이터일 수 있으며, 제2플래그(75)는 n비트 데이터일 수 있다.
비디오 부호화 장치(10)는 부호화 단위 또는 예측 단위(71)별로 제1플래그(73)를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 부호화 단위 별로 제1플래그(73)를 생성할 수 있다. 이 경우, 하나의 부호화 단위 내에 존재하는 모든 예측 단위에 대해서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고 현재 부호화 단위에 대한 제1플래그(73)를 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 부호화 단위 별로 제1플래그(73)을 획득하고, 현재 부호화 단위에 대한 제1플래그(73)가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 현재 부호화 단위 내에 존재하는 모든 예측 단위에 대해서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 예측 단위 별로 제1플래그(73)를 생성할 수 있다. 이 경우, 현재 예측 단위에 대해 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고 현재 예측 단위에 대한 제1플래그(73)를 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 예측 단위 별로 제1플래그(73)을 획득하고, 현재 예측 단위에 대한 제1플래그(73)가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 현재 예측 단위에 대해서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
제2플래그(75)는 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 특정할 수 있다. 예를 들어, 제2플래그(75)는 도5를 참조하여 설명한 제1모드, 도6a를 참조하여 설명한 제2모드, 도6b를 참조하여 설명한 제3모드 중 어느 하나의 모드를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 획득된 제2플래그(75)가 제1모드를 나타내면, 도5를 참조하여 설명한 방법으로 주변 참조 픽셀들의 분포를 변경하고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 변환 단위 별로 제1플래그(73)와 제2플래그(75)를 생성하고, 비디오 복호화 장치(20)는 변환 단위 별로 제1플래그(73)와 제2플래그(75)를 획득할 수 있다.
도7b은 일 실시 예에 따라 비디오 복호화 장치가 제1플래그와 제2플래그에 따라 인트라 예측 수행 방법을 다르게 결정하는 흐름도을 나타낸다.
단계 71, 76, 77은 각각 도2b의 단계 21, 25, 27와 동일하므로 설명을 생략한다.
단계 72에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 부호화된 비트스트림으로부터 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경 여부를 나타내는 제1플래그를 획득할 수 있다.
단계 73에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1플래그에 기초하여, 현재 블록의 인트라 예측을 위해 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1플래그는 0 또는 1의 값을 가지는 1비트의 플래그일 수 있으며, 제1플래그의 값이 1이면 단계 73으로 넘어가고, 0이면 단계 75로 넘어갈 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1플래그의 값이 0이면, 단계 76으로 넘어가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않고 바로 인트라 예측을 수행하거나, 주변 참조 픽셀들에 대해 필터만을 적용하여 픽셀 값을 변경하고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
단계 74에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제2플래그는 주변 참조 픽셀들을 복수 개의 집합으로 분류하는 방법을 특정하고 픽셀 값을 변경하기 위한 오프셋 값에 대한 정보를 포함하는 n 비트의 플래그일 수 있다.
단계 75에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제2플래그에 따라 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2플래그에 따라, 주변 참조 픽셀들을 주변 참조 픽셀들의 밝기 평균 값을 기준으로 두 개의 집합으로 나누고, 각각의 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 오프셋 값 α과 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다.
단계 76에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 참조하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 사용하여 비트스트림으로부터 획득된 인트라 예측 모드를 사용하여 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계 77에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터 및 단계 76에서 생성된 예측 블록을 사용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해 도 3 내지 도 7b 에서는 각각 비디오 부호화 장치(10)가 수행하는 동작만을 상술하고 비디오 복호화 장치(20)에서의 동작은 생략하거나, 비디오 복호화 장치(20)가 수행하는 동작만을 상술하고 비디오 부호화 장치(10)에서의 동작을 생략하였으나, 각 비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)에서도 각 비디오 복호화 장치(20) 및 비디오 부호화 장치(10)와 대응되는 동작이 수행될 수 있음을 본 실시 예가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)는 영상을 최대 부호화 단위들로 분할하고, 최대 부호화 단위마다 트리 구조의 부호화 단위들을 기초로 부복호화 할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 최대 부호화 단위의 크기를 결정하고, 영상을 복수의 최대 부호화 단위로 분할한 다음 분할 정보에 기초하여 현재 블록을 결정할 수 있다. 또한, 비디오 복호화 장치(20)는 부호화 단위 또는 예측 단위 별로 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할지 여부를 나타내는 제1플래그와 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 복수의 모드 중 어느 하나를 나타내는 제2플래그를 수신할 수 있음은 상술하였다.
이하 도 8 내지 20을 참조하여, 일 실시 예에 따른 트리 구조의 부호화 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다.
도 8는 본 발명의 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(800)의 블록도를 도시한다.
도1a 내지 도7b를 참조하여 상술한 비디오 부호화 장치(10)의 동작은 비디오 부호화 장치(800)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 비디오 부호화 장치(800)는 영상을 트리 구조에 기초하여 계층적으로 분할하여 현재 블록을 결정하고, 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예를 들어, 비디오 부호화 장치(10)의 예측부(12)의 동작은 비디오 부호화 장치(800)의 최대 부호화 단위 분할부(810) 및 부호화 단위 결정부(820)에서 수행될 수 있다. 또한, 비디오 부호화 장치(10)의 부호화부(14)의 동작은 비디오 부호화 장치(800)의 출력부(830)에서 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(800)는 최대 부호화 단위 분할부(810), 부호화 단위 결정부(820) 및 출력부(830)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(800)는 '비디오 부호화 장치(800)'로 축약하여 지칭한다.
최대 부호화 단위 분할부(810)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시 예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 실시 예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 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(820)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(820)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(830)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, 일 실시 예에 따른 부호화 단위 결정부(820)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시 예에 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.
일 실시 예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시 예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 변환을 설명하겠다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)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(800)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, 일 실시 예에 따른 최종 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다. 파티션은 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측 단위는 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션일 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시 예에 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, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)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.
일 실시 예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시 예에 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(820)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.
일 실시 예에 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(820)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(830)는, 부호화 단위 결정부(820)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, 일 실시 예에 따른 출력부(830)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.
일 실시 예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 실시 예에 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(830)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, 인트라 예측 모드에 관한 정보, 인트라 예측에 필요한 참조 픽셀들의 분포 변경에 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(830)는, 예측과 관련된 참조정보, 예측정보, 슬라이스 타입 정보 등을 부호화하여 출력할 수 있다.
비디오 부호화 장치(800)의 가장 간단한 형태의 실시 예에 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(800)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시 예에 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 9는 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(900)의 블록도를 도시한다.
도2a 내지 도7b를 참조하여 상술한 비디오 복호화 장치(20)의 동작은 비디오 복호화 장치(900)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 비디오 복호화 장치(900)는 복호화하고자 하는 영상을 트리 구조에 기초하여 계층적으로 분할하여 현재 블록을 결정하고, 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예를 들어, 비디오 복호화 장치(900)의 수신부(910) 및 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 비디오 복호화 장치(20)의 수신부(22)의 동작을 수행할 수 있으며, 비디오 복호화 장치(900)의 영상 데이터 복호화부(930)는 비디오 복호화 장치(20)의 복호화부(24)의 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(900)는 수신부(910), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920) 및 영상 데이터 복호화부(930)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(900)는 '비디오 복호화 장치(900)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 분할정보 등 각종 용어의 정의는, 도 8 및 비디오 부호화 장치(800)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(910)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(930)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)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(920)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(930)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(930)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 파싱된 비트스트림으로부터, 인트라 예측 모드에 관한 정보 및 인트라 예측을 위해 필요한 참조 픽셀들의 분포의 변경에 관한 정보를 추출할 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(920)가 추출한 최대 부호화 단위별 심도 및 분할정보는, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)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(900)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시 예에 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(920)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(930)는 최대 부호화 단위별 심도 및 분할정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(930)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(930)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(930)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 화소 값이 복원할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(930)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(930)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(930)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 10은 일 실시 예에 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(1010)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(1020)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(1030)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(1030)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(1010, 1020)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(1010)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(1010)의 부호화 단위(1015)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(1030)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(1030)의 부호화 단위(1035)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(1020)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(1020)의 부호화 단위(1025)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 11은 일 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화부(1100)의 블록도를 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화부(1100)는, 비디오 부호화 장치(800)의 픽처 부호화부(1520)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 수행한다. 즉, 인트라 예측부(1120)는 현재 영상(1105) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위별로 인트라 예측을 수행하고, 인터 예측부(1115)는 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측단위별로 현재 영상(1105) 및 복원 픽처 버퍼(1110)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다. 현재 영상(1105)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(1120) 또는 인터 예측부(1115)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터를 현재 영상(1105)의 인코딩되는 부호화 단위에 대한 데이터로부터 빼줌으로써 레지듀 데이터를 생성하고, 레지듀 데이터는 변환부(1125) 및 양자화부(1130)를 거쳐 변환 단위별로 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(1145), 역변환부(1150)을 통해 공간 영역의 레지듀 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 레지듀 데이터는 인트라 예측부(1120) 또는 인터 예측부(1115)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 더해짐으로써 현재 영상(1105)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(1155) 및 SAO 수행부(1160)를 거쳐 복원 영상으로 생성된다. 생성된 복원 영상은 복원 픽쳐 버퍼(1110)에 저장된다. 복원 픽처 버퍼(1110)에 저장된 복원 영상들은 다른 영상의 인터예측을 위한 참조 영상으로 이용될 수 있다. 변환부(1125) 및 양자화부(1130)에서 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(1135)를 거쳐 비트스트림(1140)으로 출력될 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화부(1100)가 비디오 부호화 장치(800)에 적용되기 위해서, 비디오 부호화부(1100)의 구성 요소들인 인터 예측부(1115), 인트라 예측부(1120), 변환부(1125), 양자화부(1130), 엔트로피 부호화부(1135), 역양자화부(1145), 역변환부(1150), 디블로킹부(1155) 및 SAO 수행부(1160)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(1120)및 인터예측부(1115)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(1125)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 쿼드 트리에 따른 변환 단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화부(1200)의 블록도를 도시한다.
엔트로피 복호화부(1215)는 비트스트림(1205)으로부터 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보를 파싱한다. 부호화된 영상 데이터는 양자화된 변환계수로서, 역양자화부(1220) 및 역변환부(1225)는 양자화된 변환 계수로부터 레지듀 데이터를 복원한다.
인트라 예측부(1240)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 인트라 예측을 수행한다. 인터 예측부(1235)는 현재 영상 중 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 복원 픽처 버퍼(1230)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다.
인트라 예측부(1240) 또는 인터 예측부(1235)를 거친 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 레지듀 데이터가 더해짐으로써 현재 영상(1105)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터가 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(1245) 및 SAO 수행부(1250)를 거쳐 복원 영상(1260)으로 출력될 수 있다. 또한, 복원 픽쳐 버퍼(1230)에 저장된 복원 영상들은 참조 영상으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(900)의 픽처 복호화부(930)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화부(1200)의 엔트로피 복호화부(1215) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
비디오 복호화부(1200)가 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)에 적용되기 위해서, 비디오 복호화부(1200)의 구성 요소들인 엔트로피 복호화부(1215), 역양자화부(1220), 역변환부(1225), 인트라 예측부(1240), 인터 예측부(1235), 디블로킹부(1245) 및 SAO 수행부(1250)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반하여 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(1240)및 인터 예측부(1235)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위마다 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(1225)는 부호화 단위마다 쿼드 트리구조에 따른 변환단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 13는 일 실시 예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(1300)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 3인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 일 실시 예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(1300)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(1300)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(1310)는 부호화 단위의 계층 구조(1300) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(1320), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(1330), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(1340)가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(1340)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(1310)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(1310)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(1310), 크기 64x32의 파티션들(1312), 크기 32x64의 파티션들(1314), 크기 32x32의 파티션들(1316)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(1320)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(1320)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(1320), 크기 32x16의 파티션들(1322), 크기 16x32의 파티션들(1324), 크기 16x16의 파티션들(1326)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(1330)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(1330)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(1330), 크기 16x8의 파티션들(1332), 크기 8x16의 파티션들(1334), 크기 8x8의 파티션들(1336)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(1340)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(1340)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(1340), 크기 8x4의 파티션들(1342), 크기 4x8의 파티션들(1344), 크기 4x4의 파티션들(1346)로 분할될 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)의 부호화 단위 결정부(820)는, 최대 부호화 단위(1310)의 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(1310)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(1300)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(1300)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(1310) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(1310)의 심도 및 파티션 모드로 선택될 수 있다.
도 14은 일 실시 예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 또는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 또는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)에서, 현재 부호화 단위(1410)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(1420)를 이용하여 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(1410)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 15은 일 실시 예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)의 출력부(830)는 분할정보로서, 각각의 심도의 부호화 단위마다 파티션 모드에 관한 정보(1500), 예측 모드에 관한 정보(1510), 변환 단위 크기에 대한 정보(1520)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 모드에 대한 정보(1500)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(1502), 크기 2NxN의 파티션(1504), 크기 Nx2N의 파티션(1506), 크기 NxN의 파티션(1508) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 모드에 관한 정보(1500)는 크기 2Nx2N의 파티션(1502), 크기 2NxN의 파티션(1504), 크기 Nx2N의 파티션(1506) 및 크기 NxN의 파티션(1508) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(1510)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(1510)를 통해, 파티션 모드에 관한 정보(1500)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(1512), 인터 모드(1514) 및 스킵 모드(1516) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(1520)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(1522), 제 2 인트라 변환 단위 크기(1524), 제 1 인터 변환 단위 크기(1526), 제 2 인터 변환 단위 크기(1528) 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(1610)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 모드에 관한 정보(1500), 예측 모드에 관한 정보(1510), 변환 단위 크기에 대한 정보(1520)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 16는 일 실시 예에 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(1600)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(1610)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 모드(1612), 2N_0xN_0 크기의 파티션 모드(1614), N_0x2N_0 크기의 파티션 모드(1616), N_0xN_0 크기의 파티션 모드(1618)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(1612, 1614, 1616, 1618)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(1612, 1614, 1616) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 모드(1618)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(1620), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 모드의 부호화 단위들(1630)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(1630)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(1640)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 모드(1642), 크기 2N_1xN_1의 파티션 모드(1644), 크기 N_1x2N_1의 파티션 모드(1646), 크기 N_1xN_1의 파티션 모드(1648)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 모드(1648)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(1650), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(1660)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(1670)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(1680)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(1690)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 모드(1692), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(1694), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 모드(1696), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(1698)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(1698)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(1600)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(1652)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(1699)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)는 부호화 단위(1600)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.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 부호화 단위(1600)에 대한 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(1612)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)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 일 실시 예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1710)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)가 결정한 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1760)는 부호화 단위(1710) 중 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1770)는 각각의 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1710)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1712, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1714, 1716, 1718, 1728, 1750, 1752)은 심도가 2, 부호화 단위들(1720, 1722, 1724, 1726, 1730, 1732, 1748)은 심도가 3, 부호화 단위들(1740, 1742, 1744, 1746)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1760) 중 일부 파티션(1714, 1716, 1722, 1732, 1748, 1750, 1752, 1754)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1714, 1722, 1750, 1754)은 2NxN의 파티션 모드며, 파티션(1716, 1748, 1752)은 Nx2N의 파티션 모드, 파티션(1732)은 NxN의 파티션 모드다. 심도별 부호화 단위들(1710)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1770) 중 일부(1752)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1714, 1716, 1722, 1732, 1748, 1750, 1752, 1754)는 예측 단위들(1760) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시 예에 다른 비디오 복호화 장치(900)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, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)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)
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)의 출력부(830)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 부호화 정보 추출부(920)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.
일 실시 예에 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 실시 예로, 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 20은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(2000)는 심도의 부호화 단위들(2002, 2004, 2006, 2012, 2014, 2016, 2018)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(2018)는 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(2018)의 파티션 모드 정보는, 파티션 모드 2Nx2N(2022), 2NxN(2024), Nx2N(2026), NxN(2028), 2NxnU(2032), 2NxnD(2034), nLx2N(2036) 및 nRx2N(2038) 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(2022), 2NxN(2024), Nx2N(2026) 및 NxN(2028) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(2042)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(2044)가 설정될 수 있다.
파티션 모드 정보가 비대칭형 파티션 모드 2NxnU(2032), 2NxnD(2034), nLx2N(2036) 및 nRx2N(2038) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(2052)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(2054)가 설정될 수 있다.
도 19를 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시 예에 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 실시 예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시 예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
일 실시 예에 따른 최대 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시 예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시 예일 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, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법은 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, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 특정한 최상의 실시 예와 관련하여 설명되었지만, 이외에 본 발명에 대체, 변형 및 수정이 적용된 발명들은 전술한 설명에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 즉, 청구범위는 이러한 모든 대체, 변형 및 수정된 발명을 포함하도록 해석한다. 그러므로 이 명세서 및 도면에서 설명한 모든 내용은 예시적이고 비제한적인 의미로 해석해야 한다.

Claims (14)

  1. 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 수신부;
    이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부; 및
    상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 상기 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고,
    상기 분류된 각 집합 별로 소정의 오프 셋 값을 사용하여 상기 분류된 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 변경시킴으로서, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들을, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값들의 평균 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 상기 평균 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합으로 분류하고,
    상기 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 제1 오프셋 값을 더하고, 상기 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 대해 제2 오프셋 값을 더하여 상기 분포를 변경하고,
    상기 제1 오프셋 값 및 제2 오프셋 값은 양수 또는 음수인 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 비트스트림으로부터 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포에 대한 변경 여부에 대한 정보를 포함하는 제1플래그를 획득하고,
    상기 예측부는,
    상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 복수의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하지 않는 것으로 나타낼 경우, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 상기 비트스트림으로부터 획득하고,
    상기 예측부는,
    상기 제2플래그가 나타내는 모드에 따라, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주변 참조 픽셀들은,
    상기 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측에 위치한 N+1개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 및 상기 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 주변 픽셀을 포함하는 Nx4 + 1 개의 주변 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  7. 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부; 및
    상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 상기 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고,
    상기 분류된 각 집합 별로 소정의 오프 셋 값을 사용하여 상기 분류된 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 변경시킴으로서, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들을, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값들의 평균 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 상기 평균 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합으로 분류하고,
    상기 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 제1 오프셋 값을 더하고, 상기 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 대해 제2 오프셋 값을 더하여 상기 분포를 변경하고,
    상기 제1 오프셋 값 및 제2 오프셋 값은 양수 또는 음수인 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 부호화부는, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그 및 상기 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 부호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 주변 참조 픽셀들은,
    상기 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측에 위치한 N+1개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 및 상기 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 주변 픽셀을 포함하는 Nx4 + 1 개의 주변 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  12. 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 단계;
    이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계;
    상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 비디오 복호화 방법.
  13. 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계;
    상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하는 비디오 부호화 방법.
  14. 제 12항 내지 13항 중 어느 한 항에서 수행되는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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