KR20180137602A - 동영상 예측 부호화 장치, 동영상 예측 부호화 방법, 동영상 예측 부호화 프로그램, 동영상 예측 복호 장치, 동영상 예측 복호 방법 및 동영상 예측 복호 프로그램 - Google Patents

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Abstract

종래법의 NAL 유닛 헤더에서는, nal_ref_flag의 값이 nal_unit_type의 값에 따라, 일의적으로 결정되는 경우에도, nal_ref_flag 및 nal_unit_type의 각각에 비트를 할당하고 있고, 비효율적인 설계로 되어 있다. 동영상 예측 부호화 장치는, 동영상을 구성하는 복수의 화상을 입력하는 입력 수단과, 화상을, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나의 방법으로 부호화하고, 압축 화상 데이터를 생성하고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화하는 부호화 수단을 구비하고, 패킷 헤더 정보는, 픽쳐 타입을 포함하고, 부호화 수단은, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정한다.

Description

동영상 예측 부호화 장치, 동영상 예측 부호화 방법, 동영상 예측 부호화 프로그램, 동영상 예측 복호 장치, 동영상 예측 복호 방법 및 동영상 예측 복호 프로그램{VIDEO PREDICTIVE ENCODING DEVICE, VIDEO PREDICTIVE ENCODING METHOD, VIDEO PREDICTIVE ENCODING PROGRAM, VIDEO PREDICTIVE DECODING DEVICE, VIDEO PREDICTIVE DECODING METHOD, AND VIDEO PREDICTIVE DECODING PROGRAM}
본 발명은, 동영상 예측 부호화 장치, 동영상 예측 부호화 방법, 동영상 예측 부호화 프로그램, 동영상 예측 복호 장치, 동영상 예측 복호 방법 및 동영상 예측 복호 프로그램에 관한 것이다.
종래의 동영상 압축 기술에서는, 비트 스트림은 네트워크·애브스트랙션(abstraction)·레이어(NAL) 유닛으로 캡슐화된다. NAL 유닛은 자체 완결된 패킷을 제공하고, 비디오·레이어에 상이한 네트워크 환경에서의 동일성을 부여한다. NAL 유닛의 헤더에는 시스템·레이어에서 필요로 하는 정보가 포함되어 있다. NAL 유닛의 헤더는 패킷 네트워크에서의 패킷 헤더의 일부로 되고, 미디어·어웨어·네트워크·엘리먼트(MANEs)에 의해 동작하게 되도록 설계되어 있다.
종래 기술의 NAL 유닛 헤더는 이하의 신택스(syntax)·엘리먼트를 포함하고 있다. nal_ref_flag는, 그 NAL 유닛이 다른 NAL 유닛의 복호 처리에 있어서 참조에 사용될 것인지의 여부를 지시한다. nal_unit_type는 NAL 유닛에 의해 전달되는 내용의 형(型)을 지시한다. NAL 유닛은 파라미터·세트, 부호화 슬라이스, 서프리멘탈(supplemental)·인핸스먼트(enhancement)·인포메이션(SEI) 메시지 등의 정보를 포함한다. temporal_id는 NAL 유닛의 시간 식별자(識別子)를 지시한다.
종래 기술은 비특허 문헌 1에 기재되어 있다.
Benjamin Bross et. al., "High efficiency video coding (HEVC) text specification draft 7", Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT―VC) of ITU―T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11, 9th Meeting: Geneva, CH, 27th April ― 7th May(2012)
MANEs가 패킷의 서두에서 최소한의 바이트 수를 조사하도록 설계되어 있는 바와 같이, NAL 유닛 헤더는 한정된 자원이다. 종래 기술에 있어서는, NAL 유닛 헤더는 2바이트에 지나지 않는다. 그러므로, NAL 유닛 헤더의 모든 신택스 엘리먼트는 중요하며, 가능한 한 수많은, 또 다른 신택스 엘리먼트와는 상관이 없는 정보를 전달해야 하는 것이다.
대부분의 NAL 유닛 타입의 경우, nal_ref_flag는 고정값으로 설정될 필요가 있으므로, nal_ref_flag는 필요하지 않는다. 비특허 문헌 1에 기재된 사양에 있어서, nal_ref_flag가 0 또는 1의 값을 취할 수 있는 NAL 유닛 타입은 3종류뿐이다. 사양으로 정의되어 있는 그 외의 NAL 유닛 타입에서는 nal_ref_flag의 값은 고정되어 있다. 이것을 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1은, nal_unit_type의 값(NAL unit type range열)과 nal_ref_flag가 취할 수 있는 값(Possible nal_ref_flag열)과의 대응을 나타낸 표이다. 여기서, nal_unit_type의 값이 1, 2, 또는 3인 NAL 유닛 타입은, nal_ref_flag의 값으로서 0 또는 1을 취할 수 있다. 나머지의 NAL 유닛 타입은 리저브(reserve)되어 있거나, 또는 사양화되어 있지 않다.
이와 같이 nal_ref_flag의 값이, nal_unit_type의 값에 따라, 일의적으로 결정되는 경우에도, 종래 방법에서는 nal_ref_flag 및 nal_unit_type의 각각에 비트를 할당하고 있어, 비효율적인 설계로 되어 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 해결책은 NAL 유닛 헤더에 의해 nal_ref_flag를 명시적으로 보내지 않고, NAL 유닛 타입으로부터 암시하는 것이다. NAL 유닛의 내용이, 참조 픽쳐 또는 비참조 픽쳐가 될 수 있는 3가지의 NAL 유닛 타입에 대하여, nal_ref_flag가 1인 것을 암시하는 3가지의 NAL 유닛 타입을 추가한다. 원래의 3가지의 NAL 유닛 타입에 대해서는, nal_ref_flag가 0인 것을 암시하고 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 부호화 장치는, 동영상을 구성하는 복수의 화상을 입력하는 입력 수단과, 화상을, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나의 방법으로 부호화하고, 압축 화상 데이터를 생성하고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화하는 부호화 수단을 구비하고, 패킷 헤더 정보는, 픽쳐 타입을 포함하고, 부호화 수단은, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정한다. 또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 부호화 장치에 있어서의 부호화 수단은, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 같은 템퍼럴·레이어의 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정한다.
또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 장치는, 동영상을 구성하는 복수의 화상에 대하여, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나에 의해 부호화되고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화된, 압축 화상 데이터를 입력하는 입력 수단과, 패킷 헤더 정보 및 압축 화상 데이터를 복원하는 복호 수단을 구비하고, 패킷 헤더 정보는, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내는 픽쳐 타입을 포함하고, 복호 수단은, 픽쳐 타입에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다.
또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 장치에 있어서의 복호 수단은, 픽쳐 타입과, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 나타내는 정보가 대응된 미리 저장된 대응표에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다. 또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 장치에 있어서의 복호 수단은, 픽쳐 타입에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 같은 템퍼럴·레이어의 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다.
본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 부호화 방법은, 동영상을 구성하는 복수의 화상을 입력하는 입력 단계와, 화상을, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나의 방법으로 부호화하고, 압축 화상 데이터를 생성하고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화하는 부호화 단계를 포함하고, 패킷 헤더 정보는, 픽쳐 타입을 포함하고, 부호화 단계는, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정한다. 또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 부호화 방법에서의 부호화 단계는, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 같은 템퍼럴·레이어의 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정한다.
본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 방법은, 동영상을 구성하는 복수의 화상에 대하여, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나에 의해 부호화되고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화된, 압축 화상 데이터를 입력하는 입력 단계와, 패킷 헤더 정보 및 압축 화상 데이터를 복원하는 복호 단계를 포함하고, 패킷 헤더 정보는, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내는 픽쳐 타입을 포함하고, 복호 단계는, 픽쳐 타입에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다.
본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 방법에서의 복호 단계는, 픽쳐 타입과, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 나타내는 정보가 대응된 미리 저장된 대응표에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다. 또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 방법에서의 복호 단계는, 픽쳐 타입에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 같은 템퍼럴·레이어의 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다.
본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 부호화 프로그램은, 동영상을 구성하는 복수의 화상을 입력하는 입력 모듈과 화상을, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나의 프로그램으로 부호화하고, 압축 화상 데이터를 생성하고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화하는 부호화 모듈을 구비하고, 패킷 헤더 정보는, 픽쳐 타입을 포함하고, 부호화 모듈은, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정한다. 또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 부호화 프로그램에서의 부호화 모듈은, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 같은 템퍼럴·레이어의 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정한다.
본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 프로그램은, 동영상을 구성하는 복수의 화상에 대하여, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나에 의해 부호화되고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화된, 압축 화상 데이터를 입력하는 입력 모듈과 패킷 헤더 정보 및 압축 화상 데이터를 복원하는 복호 모듈을 구비하고, 패킷 헤더 정보는, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내는 픽쳐 타입을 포함하고, 복호 모듈은, 픽쳐 타입에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다.
본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 프로그램에서의 복호 모듈은, 픽쳐 타입과, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 나타내는 정보가 대응된 미리 저장된 대응표에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다. 또한, 본 발명의 일측면에 관한 동영상 예측 복호 프로그램에서의 복호 모듈은, 픽쳐 타입에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 같은 템퍼럴·레이어의 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정한다.
효과는, nal_ref_flag에 사용되고 있는 비트를 절약하고, 다른 지시 정보로서 이용 가능하게 하는 것이다. 이것은 NAL 유닛 헤더의 것보다 효율적인 이용이다. 또 하나의 이용법은, NAL 유닛 타입을 6비트에서 7비트로 확장할 수 있는 것이다. 현시점에서는 이용 가능한 64가지의 nal_unit_type의 값의 절반에는 기존의 NAL 유닛 타입이 할당되어 있고, 32가지의 nal_unit_type의 값에 대해서는 리저브되어, 장래 새로운 NAL 유닛 타입을 규정할 때 이용 가능하다. 이들 리저브된 NAL 유닛 타입의 값 중 3개를 사용하고, 또한 NAL 유닛 타입의 비트수를 7비트로 확장함으로써, 장래적으로 93방법(128―32―3=93)의 또다른 NAL 유닛을 규정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 동영상 예측 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 관한 동영상 예측 복호 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 관한 동영상 예측 부호화 방법의 처리의 흐름을 나타낸 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 관한 동영상 예측 부호화 방법의 처리 중 일부 처리의 상세한 흐름을 나타낸 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 관한 동영상 예측 복호 방법의 처리의 흐름을 나타낸 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 관한 동영상 예측 복호 방법의 처리 중 일부 처리의 상세한 흐름을 나타낸 플로우차트이다.
도 7은 기록 매체에 기록된 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨터의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이다.
도 8은 기록 매체에 기억된 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨터의 사시도이다.
도 9는 동영상 예측 부호화 프로그램의 구성예를 나타낸 블록도이다.
도 10은 동영상 예측 복호 프로그램의 구성예를 나타낸 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도 1 내지 도 10을 참조하여 설명한다.
먼저, 동영상 예측 부호화 방법에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시형태에 의한 동영상 예측 부호화 장치를 나타낸 블록도이다. 부호 "101은 입력 단자, 부호 "102는 블록 분할기, 부호 "103"은 예측 신호 생성기, 부호 "104"는 프레임 메모리, 부호 "105"는 감산기, 부호 "106"은 변환기, 부호 "107"은 양자화기, 부호 "108"은 역양자화기, 부호 "109"는 역변환기, 부호 "110"은 가산기, 부호 "111"은 엔트로피 부호화기, 부호 "112"는 출력 단자, 부호 "113"은 입력 단자이다. 입력 단자(101)는 입력 수단에 대응한다. 감산기(105)와 변환기(106)와 양자화기(107)와 엔트로피 부호화기(111)는 부호화 수단에 대응한다. 역양자화기(108), 역변환기(109)와 가산기(110)는 복호 수단에 대응한다.
이상과 같이 구성된 동영상 예측 부호화 장치에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다. 복수 개의 화상으로 이루어지는 동영상의 신호는 입력 단자(101)에 입력된다. 부호화의 대상이 되는 화상은 블록 분할기(102)에 의해, 복수의 영역으로 분할된다. 본 발명에 의한 실시형태에서는, 8x8의 화소로 이루어지는 블록으로 분할되지만, 그 이외의 블록의 크기 또는 형태로 분할해도 된다. 다음에 부호화 처리의 대상이 되는 영역(이하 대상 블록이라고 함)에 대하여, 예측 신호를 생성한다. 본 발명에 의한 실시형태에서는, 2종류의 예측 방법이 사용된다. 즉 화면 간 예측과 화면 내 예측이다.
화면 간 예측에서는, 과거에 부호화된 후에 복원된 재생 화상을 참조 화상으로 하여, 이 참조 화상으로부터 대상 블록에 대한 오차의 가장 작은 예측 신호를 부여하는 동작 정보를 구한다. 이 처리는 모션 검출이라고 한다. 또한 경우에 따라, 대상 블록을 재분할하고, 재분할된 소영역에 대하여 화면 간 예측 방법을 결정해도 된다. 이 경우, 각종 분할 방법 중에서, 대상 블록 전체에 대하여 가장 효율이 양호한 분할 방법 및 각각의 동작 정보를 결정한다. 본 발명에 의한 실시형태에서는, 예측 신호 생성기(103)에 의해 행해지고, 대상 블록은 라인 L102, 참조 화상은 L104를 경유하여 입력된다. 참조 화상으로서는, 과거에 부호화되고 복원된 복수의 화상을 참조 화상으로서 사용한다. 자세한 것은 종래의 기술인 MPEG―2, 4, H.264 중 어느 하나의 방법과 같다. 이와 같이 결정된 동작 정보 및 소영역의 분할 방법은 라인 L112 경유하여 엔트로피 부호화기(111)에 보내어 부호화한 후 출력 단자(112)로부터 송출된다. 또한 복수의 참조 화상 중, 예측 신호가 어느 참조 화상으로부터 취득할 것인지에 관한 정보(레퍼런스·인덱스)도 라인 L112를 경유하여 엔트로피 부호화기(111)에 보내진다. 예측 신호 생성기(103)에서는, 소영역의 분할 방법 및 각각의 소영역에 대응하는, 참조 화상과 동작 정보를 기초로 프레임 메모리(104)로부터 참조 화상 신호를 취득하고, 예측 신호를 생성한다. 이와 같이 생성된 화면 간 예측 신호는 라인 L103를 경유하여 감산기(105)에 보내진다.
화면 내 예측에서는, 대상 블록에 공간적으로 인접하는 이미 재생된 화소값을 사용하여 화면 내 예측 신호를 생성한다. 구체적으로는 예측 신호 생성기(103)에서는, 프레임 메모리(104)로부터 같은 화면 내에 있는 이미 재생된 화소 신호를 취득하고, 이들 신호를 외부 삽입함으로써 화면 내 예측 신호를 생성한다. 외부 삽입의 방법에 관한 정보는 라인 L112를 경유하여 엔트로피 부호화기(111)에 보내어 부호화한 후 출력 단자(112)로부터 송출된다. 이와 같이 생성된 화면 내 예측 신호는 감산기(105)에 보내진다. 예측 신호 생성기(103)에서의 화면 내의 예측 신호 생성 방법은, 종래의 기술인 H.264의 방법과 같다. 전술한 바와 같이 구해진 화면 간 예측 신호와 화면 내 예측 신호에 대하여, 오차가 가장 작은 것이 선택되고, 감산기(105)에 보내진다.
감산기(105)에 의해 대상 블록의 신호(라인 L102 경유)로부터 예측 신호(라인 L103을 경유)를 빼고, 잔차(殘差; residual) 신호를 생성한다. 이 잔차 신호는 변환기(106)에 의해 이산 코사인 변환되고, 그 각 계수는 양자화기(107)에 의해 양자화된다. 마지막으로 엔트로피 부호화기(111)에 의해 양자화된 변환 계수를 부호화하여, 예측 방법에 관한 정보와 함께 출력 단자(112)로부터 송출된다.
후속의 대상 블록에 대한 화면 내 예측 또는 화면 간 예측을 행하기 위해, 압축된 대상 블록의 신호는 역처리하여 복원된다. 즉, 양자화된 변환 계수는 역양자화기(108)에 의해 역양자화된 후에 역변환기(109)에 의해 역이산 코사인 변환되고, 잔차 신호를 복원한다. 가산기(110)에 의해 복원된 잔차 신호와 라인 L103로부터 보내진 예측 신호를 가산하고, 대상 블록의 신호를 재생하고, 프레임 메모리(104)에 저장한다. 본 실시형태에서는 변환기(106)와 역변환기(109)를 사용하고 있지만, 이들 변환기에 대신하는 것 외의 변환 처리를 사용해도 된다. 경우에 따라, 변환기(106)와 역변환기(109)가 없어도 된다.
입력 단자(113)로부터 각 화상의 표시 순번 정보나 화상을 부호화하는 타입(화면 내 예측 부호화, 화면 간 예측 부호화, 양 방향 예측 부호화), NAL 유닛 타입에 관한 정보가 입력되고, 이들 정보에 기초하여 예측 신호 생성기(103)가 동작한다. 또한 이들 정보는 라인 L113를 경유하여 엔트로피 부호화기(111)에 보내어, 부호화한 후 출력 단자(112)로부터 송출된다. NAL 유닛 타입을 부호화하기 위한 엔트로피 부호화기(111)의 동작에 대해서는 후술한다.
다음에, 동영상 예측 복호 방법에 대하여 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시형태에 의한 화상 예측 복호 장치의 블록도를 나타낸다. 201은 입력 단자, 202는 데이터 해석기, 203은 역양자화기, 204는 역변환기, 205는 가산기, 206은 출력 단자, 207은 프레임 메모리, 208은 예측 신호 생성기, 209는 프레임 메모리 관리기이다. 입력 단자(201)는 입력 수단에 대응한다. 데이터 해석기(202)와 역양자화기(203)와 역변환기(204)와 가산기(205)는 복호 수단에 대응한다. 복호 수단으로서 그 이외의 것을 사용해도 된다. 또한 역변환기(204)가 없어도 된다.
이상과 같이 구성된 동영상 예측 복호 장치에 대하여, 이하 그 동작을 설명한다. 전술한 방법으로 압축 부호화된 압축 데이터는 입력 단자(201)로부터 입력된다. 이 압축 데이터에는, 화상을 복수의 블록으로 분할된 대상 블록을 예측해 부호화된 잔차 신호 및 예측 신호의 생성에 관련된 정보 등이 포함되어 있다. 예측 신호의 생성에 관련된 정보로서, NAL 유닛 타입에 더하여, 화면 간 예측의 경우에는 블록 분할에 관한 정보(블록의 사이즈)나, 동작 정보와 전술한 레퍼런스·인덱스에 관한 정보가 포함되고, 화면 내 예측의 경우에는 주변의 이미 재생된 화소로부터 외부 삽입 방법에 관한 정보가 포함되어 있다.
데이터 해석기(202)에 의해, 압축 데이터로부터 대상 블록의 잔차 신호, NAL 유닛 타입을 포함하는 예측 신호의 생성에 관련된 정보, 양자화 파라미터, 화상의 표시 순번 정보를 추출한다. 데이터 해석기(202)에서의 NAL 유닛 타입 추출을 위한 동작에 대해서는 후술한다. 대상 블록의 잔차 신호는 역양자화기(203)에 의해 양자화 파라미터(라인 L202 경유)를 기초로 역양자화된다. 그 결과는 역변환기(204)에 의해 역이산 코사인 변환된다.
다음에, 라인 L206을 경유하여, 대상 화상의 표시 순번 정보, 화상의 부호화 타입 NAL 유닛 타입, 및 레퍼런스·인덱스 등 예측 신호의 생성에 관련된 정보가 예측 신호 생성기(208)에 보내진다. 예측 신호 생성기(208)에서는, 예측 신호의 생성에 관련된 정보를 기초로, 프레임 메모리(207)에 액세스하여, 복수의 참조 화상 중에서 참조 신호를 취득하고(라인 L207을 경유) 예측 신호를 생성한다. 이 예측 신호는 라인 L208을 경유하여 가산기(205)에 보내지고, 복원된 잔차 신호에 가산되고, 대상 블록 신호를 재생하고, 라인 L205를 경유하여 출력 단자(206)로부터 출력하는 동시에 프레임 메모리(207)에 저장된다.
프레임 메모리(207)에는, 후속의 화상의 복호·재생에 사용되는 재생 화상이 저장되어 있다.
표 2 및 표 3은, NAL 유닛 헤더의 2바이트의 사용 형태에 관한 2가지의 신택스의 선택 사항을 나타낸 표이다.
Figure pat00002
Figure pat00003
표 2 및 표 3에 있어서, Descriptor열의 괄호 내의 숫자는, 대응하는 항목이 가지는 비트수를 나타낸다.
표 2의 NAL 유닛 헤더 신택스에서는, nal_ref_flag는 리저브드(reserved) 비토로 치환되고 있다. 이 비트는 현재의 복호 장치에서는 무시되지만, 장래의 복호 장치를 위해 새로운 의미나 시맨틱스를 할당할 수 있다. 그리고, 표 2에서의 비트의 배치는 설명하는 데 불과하고, 리저브드 비트는 2바이트의 헤더 내의 다른 장소에 배치해도 된다.
표 3의 NAL 유닛 헤더 신택스에서는, nal_unit_type에 7비트가 할당되어 있고, 최대 128가지의 상이한 nal_unit_type를 규정할 수 있다. 그리고, 본 실시형태에 있어서는 nal_unit_type에 7비트를 할당하는 것을 선택하였지만, nal_ref_flag로 절약된 비트는, temporal_id로 할당되어도 된다.
표 4에 본 실시형태에 있어서의 NAL 유닛 타입을 나타낸다.
Figure pat00004
표 4는, nal_unit_type의 값으로부터 추정되는 nal_ref_flag의 값을 나타낸 표이다. NAL 유닛 타입은 표 4의 2열째에 나타낸 바와 같이, 복수의 카테고리에 그룹 분류할 수 있다. 그 카테고리는 하기와 같다.
1) RAP 슬라이스(RAP slice): 랜덤·액세스·픽쳐의 부호화 슬라이스를 포함하고 있는 NAL 유닛
2) TLA 슬라이스(TLA slice): 템퍼럴·레이어·액세스의 부호화 슬라이스를 포함하고 있는 NAL 유닛
3) TFD 슬라이스(TFD slice): 디스카드를 위한 태그가 부가된 픽쳐의 부호화 슬라이스를 포함하고 있는 NAL 유닛
4) 그 외의 슬라이스(Other slice): 상기한 어느 것에서도 없는 부호화 슬라이스를 포함하고 있는 NAL 유닛
5) 파라미터·세트(Parameter Set): 비디오, 시퀀스, 픽쳐의 적응 파라미터 세트를 포함하고 있는 NAL 유닛
6) 인포메이션(Information): 액세스·딜리미터, 필러(filler) 데이터, 또는 서프리멘탈·인핸스먼트·인포메이션(SEI)을 포함하고 있는 NAL 유닛
본 실시형태에서는, nal_unit_type(픽쳐 타입)의 값으로서 9, 10, 11에 대응하는 3가지의 새로운 NAL 유닛 타입이 종래 기술의 nal_unit_type에 추가된다. 이들의 nal_unit_type의 값을 가진 NAL 유닛은, 각각 nal_unit_type의 값으로서 1, 2, 3을 가지는 NAL 유닛과 같은 슬라이스 타입을 포함한다. nal_unit_type: 1은 비(非)RAP, 비TFD 또한 비TLA 픽쳐의 부호화 슬라이스를 포함하고, nal_unit_type: 2는 TFD 픽쳐의 부호화 슬라이스를 포함하고, nal_unit_type: 3은 비TFD의 TLA 픽쳐의 부호화 슬라이스를 포함하고 있다.
종래 기술과의 차이는, 본 실시형태에 있어서, 값 1, 2, 3이 비(非)참조 픽쳐에 속하는 부호화 슬라이스이며, 값 9, 10, 11이 비참조 픽쳐에 속하는 부호화 슬라이스인 것이다.
그리고, 각각의 카테고리에 할당되는 값은, 상기에 한정되지 않는다. 또한, 각각의 카테고리를 몇 가지의 서브 카테고리로 확장하고, 표 4에서의 리저브된 값을 사용하여, 신규의 값을 이들 서브 카테고리에 할당해도 된다.
도 3에 본 실시형태에 있어서의 NAL 유닛 헤더의 부호화를 위한 동영상 예측 부호화 장치의 동작을 나타낸다. 단계 110에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 패킷화되는 비디오 데이터를 취득한다. 단계 120에 있어서, 항상 0으로 고정되어 있는 NAL 유닛의 최초의 비트를 부호화한다. 단계 130에 있어서, nal_unit_type를 결정하고, 부호화한다. 단계 140에 있어서, temporal_id를 부호화하고, 단계 150에 있어서, 리저브되어 있는 5비트(reserved_one_5 bits)를 부호화하고, NAL 유닛 헤더를 완결시킨다. 단계 160에 있어서, 나머지의 유료 하중(payload)을 패킷화하고, 처리를 종료한다.
도 4에 전술한 단계 130에서의 nal_unit_type의 결정 및 부호화에서의 처리의 상세를 나타낸다.
단계 210에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 패킷화되는 데이터가 랜덤·액세스·픽쳐(RAP) 중 어느 하나에 속하는 부호화 슬라이스 인지의 여부를 판정하고, RAP 중 어느 하나에 속하는 부호화 슬라이스인 경우(YES)는 단계 220으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 230으로 진행한다.
단계 220에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 RAP 타입에 따라, nal_ref_flag가 1인 것을 암시하는 4에서 8까지의 nal_unit_type를 부호화하고, 단계 140으로 진행한다.
단계 230에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 패킷화되는 데이터가 파라미터·세트 인지의 여부를 판정하고, 파라미터·세트인 경우(YES)는 단계 240으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 250으로 진행한다.
단계 240에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 파라미터·세트에 따라, nal_ref_flag가 1인 것을 암시하는 25에서 28까지의 nal_unit_type를 부호화하고, 단계 140으로 진행한다.
단계 250에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 패킷화되는 데이터가 인포메이션·데이터인지의 여부를 판정하고, 인포메이션·데이터인 경우(YES)는 단계 260으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 270으로 진행한다.
단계 260에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 인포메이션·타입에 따라, nal_ref_flag가 0인 것을 암시하는 29에서 31까지의 nal_unit_type를 부호화하고, 단계 140으로 진행한다.
단계 270에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 패킷화되는 데이터가 참조 픽쳐인지의 여부를 판정하고, 참조 픽쳐인 경우(YES)는 단계 280으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 290으로 진행한다. 여기서, 참조 픽쳐인지의 여부의 판정은, 예측 신호 생성기로부터 출력되는 픽쳐 사이의 참조 정보에 기초하여 행해진다.
단계 270에서의 조건 분기는 다음과 해도 된다. 단계 270에 있어서는, 비디오 데이터는 참조 픽쳐나 비참조 픽쳐인가 중 어느 하나이어야만 한다. 단계 270에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 픽쳐가 참조 픽쳐인지의 여부를 판정하고, 참조 픽쳐인 경우(YES)는 단계 280으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 290으로 진행한다.
단계 280에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 슬라이스 타입에 따라, nal_ref_flag가 1인 것을 암시하는 9에서 11까지의 nal_unit_type를 부호화하고, 단계 140으로 진행한다.
단계 290에 있어서, 동영상 예측 부호화 장치는 슬라이스 타입에 따라, nal_ref_flag가 0인 것을 암시하는 1에서 3까지의 nal_unit_type를 부호화하고, 단계 140으로 진행한다.
도 5에, 본 실시형태에 있어서의 NAL 유닛 헤더의 복호를 위한 동영상 예측 복호 장치의 동작을 나타낸다. 단계 310에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 복호를 위한 다음의 패킷을 취득한다. 단계 320에 있어서, 항상 0으로 고정되어 있는 NAL 유닛의 최초의 비트(forbidden_zero_bit)를 복호한다. 단계 330에 있어서, nal_unit_type를 복호하고, nal_ref_flag의 값을 설정한다. 단계 340에 있어서, temporal_id를 복호하고, 단계 350에 있어서, 리저브되어 있는 5비트(reserved_one_5 bits)를 복호하고, NAL 유닛 헤더를 완결시킨다. 단계 360에 있어서, 나머지의 유료 하중을 패킷으로부터 판독하고, 처리를 종료한다.
도 6에, 전술한 단계 330에서의 nal_unit_type의 복호 및 nal_ref_flag의 값의 설정에서의 처리의 상세를 나타낸다.
단계 400에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 NAL 유닛 헤더를 복호함으로써, nal_unit_type의 값을 취득한다.
단계 410에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_unit_type의 값이 1에서 3까지 중 어느 하나인지의 여부를 판정하고, 1에서 3까지 중 어느 하나인 경우(YES)는 NAL 유닛이 비참조 픽쳐의 부호화 슬라이스의 하나를 포함하고 있고, 단계 420으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 430으로 진행한다.
단계 420에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_ref_flag의 값을 0으로 설정하고, 단계 340으로 진행한다.
단계 430에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_unit_type의 값이 4에서 11까지 중 어느 하나인지의 여부를 판정하고, 4에서 11까지 중 어느 하나인 경우(YES)는 NAL 유닛이 랜덤·액세스·픽쳐의 부호화 슬라이스, 또는 참조 픽쳐의 부호화 슬라이스의 하나를 포함하고 있고, 단계 440으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 450으로 진행한다.
단계 450에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_ref_flag의 값을 1로 설정하고, 단계 340으로 진행한다.
단계 450에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_unit_type의 값이 25에서28까지 중 어느 하나인지의 여부를 판정하고, 25에서 28까지 중 어느 하나인 경우(YES)는 NAL 유닛이 파라미터·세트를 포함하고 있고, 단계 460으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 단계 470으로 진행한다.
단계 460에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_ref_flag의 값을 1로 설정하고, 단계 340으로 진행한다.
단계 470에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_unit_type의 값이 29에서31까지 중 어느 하나인지의 여부를 판정하고, 29에서 31까지 중 어느 하나인 경우(YES)는 NAL 유닛이 인포메이션·데이터를 포함하고 있고, 단계 480으로 진행한다. 그렇지 않은 경우(NO)는 nal_unit_type는 무효인 값이며, 단계 490으로 진행한다.
단계 480에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_ref_flag의 값을 0으로 설정하고, 단계 340으로 진행한다.
단계 490에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_ref_flag의 값은 미정의(未定義)로 하고, 단계 340으로 진행한다.
본 실시형태에 있어서, 전술한 nal_ref_flag의 설정은 논리적인 판정을 통한 것이지만, nal_unit_type를 인덱스로 한 nal_ref_flag의 참조 테이블을 사용하여, nal_ref_flag의 값을 설정해도 된다. 표 5는, nal_unit_type를 인덱스로 한 nal_ref_flag의 참조 테이블의 일례이다.
Figure pat00005
표 5에서는, nal_ref_flag의 32가지의 엔트리는 표 4의 최종열과 마찬가지의 값으로 설정되어 있다.
그리고, 전술한 nal_ref_flag의 추정 또는 설정 방법은 동영상 예측 복호 장치에 한정되지 않고, MANEs에도 적용할 수 있다.
본 실시형태에 있어서, 동영상 예측 복호 장치는 nal_ref_flag의 설정을 행하지 않는 것을 선택하고, 복호된 픽쳐가 참조 픽쳐인지의 여부를 결정할 때, nal_unit_type의 값을 직접 사용해도 된다. 이것은 논리적인 표현을 사용하면 다음과 같이 설명된다. 상기 픽쳐의 nal_unit_type가 1, 2, 또는 3인 경우, 상기 픽쳐는 비참조 픽쳐이다. 그렇지 않은 경우, 상기 픽쳐는 참조 픽쳐이며, 다른 픽쳐가 참조에 사용하므로 보존된다.
본 실시형태에서는, 참조 픽쳐 및 비참조 픽쳐의 정의는 영상 전체에 대하여 적용된다. 그러나, 영상이, 더욱 높은 템퍼럴·레이어의 픽쳐를 버리는, 선택 프레임 드롭의 처리가 행해진 경우에는, 이 정의는 이제는 정확하지는 않을 가능성이 있다.
그와 같은 상황에 있어서는, 몇 가지의 참조 픽쳐는 실제로는 참조되지 않는 픽쳐가 될 수 있다. 이것을 회피하기 위해, nal_unit_type가 9, 10, 11인 참조 픽쳐, 및 nal_unit_type가 1, 2, 3인 비참조 픽쳐는 다음과 같이 정의해도 된다.
참조 픽쳐란 상기 픽쳐와 같은 템퍼럴·레이어의 다른 어느 하나의 픽쳐에 의해 화면 간 예측을 위해 사용되는 픽쳐이다.
비참조 픽쳐란 상기 픽쳐와 같은 템퍼럴·레이어의 다른 어느 픽쳐에 의해서도 화면 간 예측을 위해 사용되지 않는 픽쳐이다.
비특허 문헌 1에 기재된 종래법에 있어서는, 화면 간 예측은 어느 픽쳐가 화면 간 예측을 위해 이용 가능한지를 규정하는 레퍼런스·픽쳐·세트(RPS)의 내용물에 의해 지시된다. 그러므로, 전술한 정의는 하기와 같이 기재해도 된다.
비참조 픽쳐(nal_unit_type가 1, 2 또는 3)는 상기 픽쳐와 같은 템퍼럴·레이어의 다른 어느 픽쳐의 RPS에도 포함되지 않다.
참조 픽쳐(nal_unit_type가 9, 10 또는 11)는 상기 픽쳐와 같은 템퍼럴·레이어의 다른 어느 하나의 픽쳐의 RPS에 포함된다.
컴퓨터를 전술한 동영상 예측 부호화 장치 및 동영상 예측 복호 장치로서 기능하게 하기 위한 동영상 예측 부호화 프로그램 및 동영상 예측 복호 프로그램은, 프로그램으로서 기록 매체에 저장되어 제공된다. 기록 매체로서는, 플로피(등록상표) 디스크, CD―ROM, DVD, 또는 ROM 등의 기록 매체, 또는 반도체 메모리 등이 예시된다.
도 7은, 기록 매체에 기록된 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨터의 하드웨어 구성을 나타낸 도면이며, 도 8은, 기록 매체에 기억된 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨터의 사시도이다. 컴퓨터로서, CPU를 구비하고 소프트 웨어에 의한 처리나 제어를 행하는 DVD 플레이어, 셋탑 박스, 휴대 전화기 등을 포함한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 컴퓨터(30)는, 플로피(등록상표) 디스크 드라이브 장치, CD―ROM 드라이브 장치, DVD 드라이브 장치 등의 판독 장치(12)와, 오퍼레이션 시스템을 상주시킨 작업용 메모리(RAM)(14)와, 기록 매체(10)에 기억된 프로그램을 기억하는 메모리(16)와, 디스플레이라는 표시 장치(18)와, 입력 장치인 마우스(20) 및 키보드(22)와, 데이터 등의 송수신을 행하기 위한 통신 장치(24)와, 프로그램의 실행을 제어하는 CPU(26)를 구비하고 있다. 컴퓨터(30)는, 기록 매체(10)가 판독 장치(12)에 삽입되면, 판독 장치(12)로부터 기록 매체(10)에 저장된 동영상 예측 부호화·복호 프로그램에 액세스 가능해지고, 상기 동영상 예측 부호화·복호 프로그램에 의해, 동영상 예측 부호화 장치·복호 장치로서 동작하는 것이 가능하게 된다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 동영상 예측 부호화 프로그램 또는 동영상 복호 프로그램은, 반송파(搬送波)에 중첩된 컴퓨터 데이터 신호(40)로서 네트워크를 통하여 제공되는 것이라도 된다. 이 경우, 컴퓨터(30)는, 통신 장치(24)에 의해 수신한 동영상 예측 부호화 프로그램 또는 동영상 예측 복호 프로그램을 메모리(16)에 저장하고, 상기 동영상 예측 부호화 프로그램 또는 동영상 예측 복호 프로그램을 실행할 수 있다.
구체적으로는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 동영상 예측 부호화 프로그램(P100)은, 동영상을 구성하는 복수의 화상을 입력하는 입력 모듈(P101)과, 화상을, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나의 프로그램으로 부호화하고, 압축 화상 데이터를 생성하고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화하는 부호화 모듈(P102)을 구비하고, 패킷 헤더 정보는, 픽쳐 타입을 포함하고, 부호화 모듈(P102)은, 픽쳐 타입을, 부호화된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내도록 결정하는, 동영상 예측 부호화 프로그램이다.
마찬가지로, 도 10에 나타낸 바와 같이, 동영상 예측 복호 프로그램(P200)은, 동영상을 구성하는 복수의 화상에 대하여, 화면 내 예측 또는 화면 간 예측 중 어느 하나에 의해 부호화되고, 패킷 헤더 정보와 함께 패킷화된, 압축 화상 데이터를 입력하는 입력 모듈(P201)과, 패킷 헤더 정보 및 압축 화상 데이터를 복원하는 복호 모듈(P202)을 구비하고, 패킷 헤더 정보는, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 일의적으로 나타내는 픽쳐 타입을 포함하고, 복호 모듈(P202)은, 픽쳐 타입에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정하는 동영상 예측 복호 프로그램이다.
복호 모듈(P202)은, 픽쳐 타입과, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 나타내는 정보가 대응된 미리 저장된 대응표에 기초하여, 복원된 픽쳐 데이터가, 다른 픽쳐를 복호할 때 참조를 위해 사용될 것인지의 여부를 결정하는 것으로 해도 된다.
101…입력 단자, 102…블록 분할기, 103…예측 신호 생성기, 104…프레임 메모리, 105…감산기, 106…변환기, 107…양자화기, 108…역양자화기, 109…역변환기, 110…가산기, 111…엔트로피 부호화기, 112…출력 단자, 113…입력 단자, 201…입력 단자, 202…데이터 해석기, 203…역양자화기, 204…역변환기, 205…가산기, 206…출력 단자, 207…프레임 메모리, 208…예측 신호 생성기.

Claims (6)

  1. 동영상을 구성하는 복수의 픽쳐를 입력하는 입력 수단과,
    픽쳐를 부호화하고, 압축 화상 데이터를 생성하며, NAL 유닛 헤더 정보와 함께 NAL 유닛에 캡슐화하는 부호화 수단
    을 포함하고,
    상기 NAL 유닛 헤더 정보는 nal_unit_type을 포함하고,
    상기 부호화 수단은, nal_unit_type을, 부호화된 픽쳐 데이터가 다른 픽쳐를 복호할 때에 참조를 위해 사용되는지 여부를 일의적으로 나타내도록 결정하는,
    통영상 예측 부호화 장치.
  2. 동영상을 구성하는 복수의 픽쳐가 부호화되어, NAL 유닛 헤더 정보와 함께 NAL 유닛에 캡슐화된, 압축 화상 데이터를 입력하는 입력 수단과,
    NAL 유닛 헤더 정보 및 압축 화상 데이터를 복원하는 복호 수단
    을 포함하고,
    NAL 유닛 헤더 정보는, 복원된 픽쳐 데이터가 다른 픽쳐를 복호할 때에 참조를 위해 사용되는지 여부를 일의적으로 나타내는 nal_unit_type을 포함하고,
    상기 복호 수단은, nal_unit_type에 기초하여, 압축 화상 데이터를 복호하는,
    동영상 예측 복호 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복호 수단은, nal_unit_type과, 복원된 픽쳐 데이터가 다른 픽쳐를 복호할 때에 참조를 위해 사용되는지 여부를 나타내는 정보가 대응된 미리 저장된 대응표에 기초하여, 압축 화상 데이터를 복호하는, 동영상 예측 복호 장치.
  4. 동영상을 구성하는 복수의 픽쳐를 입력하는 입력 단계와,
    픽쳐를 부호화하고, 압축 화상 데이터를 생성하며, NAL 유닛 헤더 정보와 함께 NAL 유닛에 캡슐화하는 부호화 단계
    를 포함하고,
    상기 NAL 유닛 헤더 정보는 nal_unit_type을 포함하고,
    상기 부호화 단계는, nal_unit_type을, 부호화된 픽쳐 데이터가 다른 픽쳐를 복호할 때에 참조를 위해 사용되는지 여부를 일의적으로 나타내도록 결정하는,
    통영상 예측 부호화 방법.
  5. 동영상을 구성하는 복수의 픽쳐가 부호화되어, NAL 유닛 헤더 정보와 함께 NAL 유닛에 캡슐화된, 압축 화상 데이터를 입력하는 입력 단계와,
    NAL 유닛 헤더 정보 및 압축 화상 데이터를 복원하는 복호 단계
    를 포함하고,
    NAL 유닛 헤더 정보는, 복원된 픽쳐 데이터가 다른 픽쳐를 복호할 때에 참조를 위해 사용되는지 여부를 일의적으로 나타내는 nal_unit_type을 포함하고,
    상기 복호 단계는, nal_unit_type에 기초하여, 압축 화상 데이터를 복호하는,
    동영상 예측 복호 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복호 단계는, nal_unit_type과, 복원된 픽쳐 데이터가 다른 픽쳐를 복호할 때에 참조를 위해 사용되는지 여부를 나타내는 정보가 대응된 미리 저장된 대응표에 기초하여, 압축 화상 데이터를 복호하는, 동영상 예측 복호 방법.
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