KR20240038134A - 움직임 벡터 부복호화 방법 및 장치 - Google Patents

움직임 벡터 부복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

개시된 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치는, 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들을 사용하여 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 결정하는 예측부, 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보, 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 1화소 단위의 해상도보다 큰 화소 단위의 해상도를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

움직임 벡터 부복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding and decoding motion vector}
본 발명은 비디오 부호화 방법 및 복호화 방법에 대한 것으로, 보다 구체적으로는 비디오 영상의 움직임 벡터를 예측하여 부호화하는 방법 및 장치, 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
H.264 AVC(Advanced Video Coding) 및 HEVC(High Efficiency Video Coding) 과 같은 코덱에서는 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 블록들 또는 이전에 부호화된 픽처 내의 동일 위치에 있는 블록들의 움직임 벡터를 현재 블록의 예측 움직임 벡터(Motion Vector Prediction)로 사용할 수 있다.
비디오 부호화, 복호화 방법에서는 영상을 부호화하기 위해 하나의 픽처를 매크로 블록으로 분할하고, 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intraprediction)을 이용해 각각의 매크로 블록을 예측 부호화할 수 있다.
인터 예측은 픽처들 사이의 시간적인 중복성을 제거하여 영상을 압축하는 방법으로 움직임 추정 부호화가 대표적인 예이다. 움직임 추정 부호화는 적어도 하나의 참조 픽처를 이용해 현재 픽처의 블록들을 각각 예측한다. 소정의 평가 함수를 이용하여 현재 블록과 가장 유사한 참조 블록을 소정의 검색 범위에서 검색한다.
현재 블록을 참조 블록에 기초해 예측하고, 현재 블록에서 예측 결과 생성된 예측 블록을 감산하여 생성된 잔차 블록을 부호화한다. 이 때, 예측을 보다 정확하게 수행하기 위해 참조 픽처의 검색 범위에 대해 보간을 수행하여 화소단위(integer pel unit)보다 작은 픽셀 단위의 부픽셀들을 생성하고, 생성된 부픽셀에 기초해 인터 예측을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 움직임 벡터의 부호화 장치에 있어서, 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들을 사용하여 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 결정하는 예측부, 및 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보, 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 1화소 단위의 해상도보다 큰 화소 단위의 해상도를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 예측부는, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제1예측 움직임 벡터 후보의 집합을 사용하여 상기 제1 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제2예측 움직임 벡터 후보의 집합을 사용하여 상기 제2 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 상기 제1움직임 벡터 해상도와 상기 제2움직임 벡터 해상도는 서로 다른 해상도이고, 상기 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 상기 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은 상기 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록에 포함된 후보 블록 중 서로 다른 후보 블록으로부터 획득되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 예측부는, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제1예측 움직임 벡터 후보의 집합을 사용하여 상기 제1 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제2예측 움직임 벡터 후보의 집합을 사용하여 상기 제2 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 상기 제1움직임 벡터 해상도와 상기 제2움직임 벡터 해상도는 서로 다른 해상도이고, 상기 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 상기 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은 서로 다른 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 부호화부는, 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도의 화소 단위가 최소 움직임 벡터 해상도의 화소 단위보다 큰 경우, 상기 잔차 움직임 벡터를 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도에 따라 다운-스케일링(down-scaling)하여 부호화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 현재 블록이 영상을 구성하는 현재 부호화 단위이고, 부호화 단위 별로 움직임 벡터 해상도가 동일하게 결정되고 상기 현재 부호화 단위 내에 AMVP 모드(Advanced Motion Vector Prediction)로 예측된 예측 단위가 존재하면, 상기 부호화부는, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서 상기 AMVP모드로 예측된 예측 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 한번 부호화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 현재 블록이 영상을 구성하는 현재 부호화 단위이고, 예측 단위 별로 움직임 벡터 해상도가 동일하게 결정되고 상기 현재 부호화 단위 내에 AMVP 모드(Advanced Motion Vector Prediction)로 예측된 예측 단위가 존재하면, 상기 부호화부는, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서, 상기 현재 블록 내에 존재하는 AMVP모드로 예측된 예측 단위 별로 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 움직임 벡터의 부호화 장치에 있어서, 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들을 사용하여 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 결정하는 예측부, 및 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보, 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 예측부는, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제1예측 움직임 벡터 후보의 집합을 사용하여 상기 제1 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제2예측 움직임 벡터 후보의 집합을 사용하여 상기 제2 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 상기 제1움직임 벡터 해상도와 상기 제2움직임 벡터 해상도는 서로 다른 해상도이고, 상기 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 상기 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은, 상기 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록에 포함되는 후보 블록 중 서로 다른 후보 블록으로부터 획득되거나, 서로 다른 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 움직임 벡터의 부호화 장치에 있어서, 현재 블록에 대한 적어도 하나의 머지 후보를 포함하는 머지 후보 리스트(merge candidate list)를 생성하고 상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중 하나의 후보의 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하여 부호화하고, 상기 머지 후보 리스트는, 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보의 움직임 벡터를 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도에 따라 다운-스케일링한 움직임 벡터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 다운-스케일링은, 상기 최소 움직임 벡터 해상도의 움직임 벡터가 가리키는 화소 대신 상기 최소 움직임 벡터 해상도의 움직임 벡터가 가리키는 화소의 주변에 위치한 화소들 중 어느 하나의 화소를 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도에 기초하여 선택하고 상기 선택된 화소를 가리키도록 조정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 움직임 벡터의 복호화 장치에 있어서, 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보를 획득하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득하는 획득부, 및 상기 잔차 움직임 벡터, 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 가리키는 정보 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 복원하는 복호화부를 포함하고, 상기 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 1화소 단위의 해상도보다 큰 화소 단위의 해상도를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들은, 제1움직임 벡터 해상도의 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제1예측 움직임 벡터 후보의 집합 및 제2움직임 벡터 해상도의 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제2예측 움직임 벡터 후보의 집합을 포함하고, 상기 제1움직임 벡터 해상도와 상기 제2움직임 벡터 해상도는 서로 다른 해상도이고, 상기 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 상기 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은, 상기 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록에 포함되는 후보 블록 중 서로 다른 후보 블록으로부터 획득되거나, 서로 다른 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 복호화부는, 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도의 화소 단위가 최소 움직임 벡터 해상도의 화소 단위보다 큰 경우, 상기 잔차 움직임 벡터를 상기 최소 움직임 벡터 해상도에 따라 업-스케일링(up-scaling)하여 복원하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 현재 블록이 영상을 구성하는 현재 부호화 단위이고, 부호화 단위 별로 움직임 벡터 해상도가 동일하게 결정되고 상기 현재 부호화 단위 내에 AMVP 모드(Advanced Motion Vector Prediction)로 예측된 예측 단위가 존재하면, 상기 획득부는, 상기 비트스트림으로부터 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서 상기 AMVP모드로 예측된 예측 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 한번 획득하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 움직임 벡터의 복호화 장치에 있어서, 현재 블록에 대한 적어도 하나의 머지 후보를 포함하는 머지 후보 리스트(merge candidate list)를 생성하고 상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중 하나의 후보의 움직임 벡터를 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하여 복호화하고, 상기 머지 후보 리스트는, 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보의 움직임 벡터를 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도에 따라 다운-스케일링한 움직임 벡터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 움직임 벡터의 복호화 장치에 있어서, 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득하고, 상기 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보를 획득하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득하는 획득부, 및 상기 잔차 움직임 벡터, 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 가리키는 정보 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터 해상도 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 복원하는 복호화부를 포함하고, 상기 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들은, 제1움직임 벡터 해상도의 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제1예측 움직임 벡터 후보의 집합 및 제2움직임 벡터 해상도의 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제2예측 움직임 벡터 후보의 집합을 포함하고, 상기 제1움직임 벡터 해상도와 상기 제2움직임 벡터 해상도는 서로 다른 해상도이고, 상기 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 상기 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은, 상기 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록에 포함된 후보 블록 중 서로 다른 후보 블록으로부터 획득되거나, 서로 다른 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 상기 움직임 벡터 복호화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 복호화 및 부호화 장치 및 방법은 최적의 예측 움직임 벡터 및 움직임 벡터의 해상도를 결정하여 효율적으로 영상을 부호화 또는 복호화 하여 장치의 복잡도를 낮출 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 과제 및 효과들은 이상에서 언급한 특징으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1a 은 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치의 블록도를 나타낸다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 부호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치의 블록도를 나타낸다.
도 2b는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
도3a은 다양한 해상도에 기초하여 움직임 보상을 수행하기 위한 보간을 나타낸다.
도3b는 1/4 화소, 1/2화소, 1화소 및 2화소 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타낸다.
도4a는 예측 움직임 벡터 후보를 획득하기 위한 현재 블록의 후보 블록을 나타낸다.
도 4b는 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 후보의 생성 과정을 나타낸다.
도5a는 일 실시 예에 따른 부호화 단위와 예측 단위를 나타낸다.
도 5b는 적응적으로 결정된 움직임 벡터 해상도를 전송하기 위한 일 실시예에 따른 prediction_unit 신택스의 일부를 나타낸다.
도 5c은 적응적으로 결정된 움직임 벡터 해상도를 전송하기 위한 다른 실시예에 따른 prediction_unit 신택스의 일부를 나타낸다.
도5d는 적응적으로 결정된 움직임 벡터 해상도를 전송하기 위한 다른 실시예에 따른 prediction_unit 신택스의 일부를 나타낸다.
도6a은 복수의 해상도를 사용하여 머지 후보 리스트를 구성하는 일 실시예를 나타낸다.
도6b은 복수의 해상도를 사용하여 머지 후보 리스트를 구성하는 다른 실시예를 나타낸다.
도7a은 해상도가 다른 두 개의 움직임 벡터가 가리키는 화소를 나타낸다.
도7b는 4배로 확대한 픽처를 구성하는 화소들과 서로 다른 해상도의 움직임 벡터를 나타낸다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 9는 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 10은 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 11은 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 12는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 13는 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 14은 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 15은 일 실시예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
도 16는 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 17, 18 및 19는 일 실시예에 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.
도 21은 일 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크의 물리적 구조를 예시한다.
도 22는 디스크를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브를 도시한다.
도 23은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)의 전체적 구조를 도시한다.
도 24는 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰의 외부 구조를 도시한다.
도 25은 휴대폰의 내부 구조를 도시한다.
도 26은 일 실시예에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다.
도 27은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
이하 도 1a 내지 도 7b을 참조하여, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 및 복호화 장치 및 방법을 위한 움직임 벡터 해상도의 부호화 및 복호화 장치 및 방법이 제안된다. 이하, 비디오 부호화 장치 및 방법은 각각 후술할 움직임 벡터 부호화 장치 및 움직임 벡터 부호화 방법을 포함할 수 있다. 또한, 비디오 복호화 장치 및 방법은 각각 후술할 움직임 벡터 복호화 장치 및 움직임 벡터 복호화 방법을 포함할 수 있다.
또한, 도 8 내지 도 20을 참조하여, 앞서 제안한 비디오 부호화 방법 및 복호화 방법에 적용가능한 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 기법 및 비디오 복호화 기법이 개시된다. 또한, 도 21 내지 도 27을 참조하여, 앞서 제안한 비디오 부호화 방법, 비디오 복호화 방법이 적용가능한 일 실시예들이 개시된다.
이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다.
이하 '샘플'은, 영상의 샘플링 위치에 할당된 데이터로서 프로세싱 대상이 되는 데이터를 의미한다. 예를 들어, 공간영역의 영상에서 픽셀들이 샘플들일 수 있다.
이하 ‘현재 블록(Current Block)’은, 부호화 또는 복호화하고자 하는 현재 영상의 부호화 단위 또는 예측 단위의 블록을 의미할 수 있다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다 또는 어떤 구성요소로 “구성”된다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "부"라는 용어는 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있으며, "부"는 어떤 역할들을 수행할 수 있다. 그렇지만 "부"는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. "부"는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 "부"는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 "부"들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 "부"들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 "부"들로 더 분리될 수 있다.
먼저, 도 1a 내지 도 7b를 참조하여, 일 실시 예에 따라 비디오를 부호화 하기 위한 움직임 벡터의 부호화 장치 및 방법과 비디오를 복호화 하기 위한 움직임 벡터의 복호화 장치 및 방법이 개시된다.
도 1a는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)의 블록도를 나타낸다.
비디오 부호화에서 인터 예측은 현재 영상과 다른 영상 간의 유사성을 사용하는 예측 방법을 의미한다. 현재 영상보다 먼저 복원된 참조 영상 중에서, 현재 영상의 현재 영역과 유사한 참조 영역이 검출되고, 현재 영역과 참조 영역 사이의 좌표상의 거리가 움직임 벡터로 표현되고, 현재 영역과 참조 영역 간의 픽셀값들의 차이가 잔차(Residual) 데이터로 표현될 수 있다. 따라서 현재 영역에 대한 인터 예측에 의해, 현재 영역의 영상 정보를 직접 출력하는 대신에, 참조 영상을 가리키는 인덱스, 움직임 벡터 및 잔차 데이터를 출력하여 부복호화의 효율을 향상시킬 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 비디오의 각 영상의 블록별로 인터 예측을 수행하기 위해 사용되는 움직임 벡터를 부호화할 수 있다. 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, 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등일 수 있다. 트리구조에 따른 부호화단위들에 기초한 비디오 부복호화 방식은, 도 8 내지 도 20을 참조하여 후술한다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 예측부(11) 및 부호화부(13)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 비디오의 각각의 영상의 블록별로 인터 예측을 위한 움직임 벡터의 부호화를 수행할 수 있다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 움직임 벡터 예측(Motion Vector Prediction), 블록 병합(PU Merging) 또는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 위해서, 현재 블록과 다른 블록의 움직임 벡터를 참조하여 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는, 현재 블록에 시간적 또는 공간적으로 인접하는 다른 블록의 움직임 벡터를 참조하여 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 움직임 벡터 부호화 장치(10)는, 현재 블록의 움직임 벡터의 참조대상이 될 수 있는 후보 블록들의 움직임 벡터들을 포함하는 예측 후보들을 결정할 수 있다. 움직임 벡터 부호화 장치(10)는, 예측 후보들 중에서 선택된 하나의 움직임 벡터를 참조하여 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 부호화 단위(coding unit)로부터 분할되는 예측의 기본이 되는 단위인 예측 단위(Prediction unit)으로 분할하고, 움직임 추정(Motion estimation)을 통해 현재 픽처와 인접한 참조 픽처에서 현재 부호화 단위와 가장 유사한 예측 블록을 검색하고, 현재 블록과 예측 블록간의 움직임 정보를 나타내는 움직임 파라미터(motion parameter)를 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측 단위는 부호화 단위로부터 분할이 시작되며 쿼드 트리 형태로 분할되지 않고 한번만 분할될 수 있다. 예를 들면, 하나의 부호화 단위가 복수개의 예측 단위로 분할될 수 있으며, 분할로 생성된 예측 단위는 다시 추가적으로 분할되지 않을 수 있다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 움직임 추정을 위해 참조 픽처의 해상도를 가로 방향으로 최대 n 배(n은 정수)까지, 세로 방향으로 최대 n배 확대하여 1/n 화소 위치의 정확도로 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 이 경우, n을 픽처의 최소 움직임 벡터 해상도라고 한다.
예를 들어, 최소 움직임 벡터 해상도의 화소 단위가 1/4 화소인 경우, 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 픽처의 해상도를 가로 및 세로 방향으로 4배 확대하여 최대 1/4 화소 위치의 정확도의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 다만, 영상의 특성에 따라 1/4 화소 단위로 움직임 벡터를 결정하는 것이 충분하지 못할 경우도 있으며, 반대로 1/4 화소 단위로 움직임 벡터를 결정하는 것이 1/2 화소 위치의 움직임 벡터를 결정하는 것보다 비효율적일 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도를 적응적으로 결정하고 결정된 예측 움직임 벡터, 실제 움직임 벡터, 움직임 벡터 해상도를 부호화 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(11)는 움직임 벡터 예측 후보들 중 하나를 사용하여 현재 블록의 인터 예측을 위한 최적의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
예측부(11)는, 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득하고, 예측 움직임 벡터 후보들을 사용하여 현재 블록의 예측 움직임 벡터, 현재 블록의 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 결정할 수 있다. 공간적 후보 블록은 현재 블록과 공간적으로 인접한 주변 블록을 적어도 하나 포함할 수 있다. 또한, 시간적 후보 블록은 현재 블록의 POC(Picture Order Count)와 다른 POC를 갖는 참조 픽처 내에서 현재 블록과 동일한 곳에 위치한 블록과 동일 위치의 블록과 공간적으로 인접한 주변 블록을 적어도 하나 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 예측부(11)는, 적어도 하나의 예측 움직임 벡터 후보를 그대로 복사하거나 조합하거나 변형하여 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
예측부(11)는 예측 움직임 벡터 후보들을 사용하여 현재 블록의 예측 움직임 벡터, 현재 블록의 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 결정할 수 있다. 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 1화소 단위의 해상도보다 큰 화소 단위의 해상도를 포함할 수 있다. 즉, 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 2 화소 단위, 3 화소 단위, 4 화소 단위 등의 해상도를 포함할 수 있다. 그러나 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 반드시 1 화소 단위 이상의 해상도를 포함하는 것은 아니며 1 화소 단위 이하의 해상도만으로도 구성될 수 있다.
예측부(11)는 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제1예측 움직임 벡터 후보의 집합(set)을 사용하여 제1 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 선택된 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제2예측 움직임 벡터 후보의 집합을 사용하여 상기 제2 움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색할 수 있다. 제1움직임 벡터 해상도와 제2움직임 벡터 해상도는 서로 다른 해상도일 수 있다. 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록에 포함된 후보 블록 중 서로 다른 후보 블록으로부터 획득될 수 있다. 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은 서로 다른 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 포함할 수 있다.
예측부(11)가 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 사용하여 현재 블록의 예측 움직임 벡터, 현재 블록의 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 결정하는 방법은 도4b를 참조하여 후술한다.
부호화부(13)는 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보, 현재 블록의 움직임 벡터와 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 부호화부(13)는 실제 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터간의 잔차 움직임 벡터를 사용하여 보다 적은 비트를 사용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 부호화할 수 있으므로 영상 부호화의 압축률을 향상 시킬 수 있다. 부호화부(13)는 후술하는 바와 같이, 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 가리키는 인덱스를 부호화할 수 있다. 또한, 부호화부(13)는 최소 움직임 벡터 해상도와 현재 블록의 움직임 벡터 해상도의 차이에 기초하여 잔차 움직임 벡터를 다운-스케일링(down-scaling)하여 부호화할 수 있다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 부호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
단계 12에서, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록의 움직임 벡터를 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득할 수 있다. 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 1화소 단위의 해상도보다 큰 화소 단위의 해상도를 포함할 수 있다.
단계 14에서, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 단계 12에서 획득한 예측 움직임 벡터 후보들을 사용하여 현재 블록의 예측 움직임 벡터, 현재 블록의 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 결정할 수 있다.
단계16에서, 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 단계 14에서 결정된, 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보, 현재 블록의 움직임 벡터와 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다.
도 2a는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치의 블록도를 나타낸다.
움직임 벡터 복호화 장치(20)는 수신된 비트스트림을 파싱하여 현재 블록의 인터 예측을 수행하기 위한 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
획득부(21)는 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득할 수 있다. 공간적 후보 블록은 현재 블록과 공간적으로 인접한 주변 블록을 적어도 하나 포함할 수 있다. 또한, 시간적 후보 블록은 현재 블록의 POC(Picture Order Count)와 다른 POC를 갖는 참조 픽처 내에서 현재 블록과 동일한 곳에 위치한 블록과 동일 위치의 블록과 공간적으로 인접한 주변 블록을 적어도 하나 포함할 수 있다. 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 1화소 단위의 해상도보다 큰 화소 단위의 해상도를 포함할 수 있다. 즉, 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 2 화소 단위, 3 화소 단위, 4 화소 단위 등의 해상도를 포함할 수 있다. 그러나 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 반드시 1 화소 단위 이상의 해상도를 포함하는 것은 아니며 1 화소 단위 이하의 해상도만으로도 구성될 수 있다.
소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들은, 제1움직임 벡터 해상도의 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제1예측 움직임 벡터 후보의 집합(set) 및 제2움직임 벡터 해상도의 하나 이상의 예측 움직임 벡터 후보를 포함하는 제2예측 움직임 벡터 후보의 집합을 포함할 수 있다. 제1움직임 벡터 해상도와 제2움직임 벡터 해상도는 서로 다른 해상도이다. 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록에 포함되는 후보 블록 중 서로 다른 후보 블록으로부터 획득될 수 있다. 또한, 제1예측 움직임 벡터 후보 집합과 제2예측 움직임 벡터 후보 집합은 서로 다른 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 포함할 수 있다.
획득부(21)는 수신된 비트스트림으로부터, 예측 움직임 벡터 후보들 중 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 가리키는 정보를 획득하고, 현재 블록의 움직임 벡터와 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도에 대한 정보를 획득할 수 있다.
복호화부(23)는 획득부(21)에서 획득한 잔차 움직임 벡터, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 가리키는 정보 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도 정보에 기초하여 현재 블록의 움직임 벡터를 복원할 수 있다. 복호화부(23)는 최소 움직임 벡터 해상도와 현재 블록의 움직임 벡터 해상도의 차이에 기초하여 수신된 잔차 움직임 벡터에 대한 데이터를 업-스케일링(down-scaling)하여 복원할 수 있다.
도5a 내지 5d를 참조하여, 다양한 실시예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치(20)가 수신된 비트스트림을 파싱하여 현재 블록에 대한 움직임 벡터 해상도를 획득하는 방법이 후술된다.
도 2b는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
단계 22에서, 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치(20)는, 현재 블록의 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록을 사용하여 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들을 획득할 수 있다.
단계 24에서, 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치(20)는, 비트스트림으로부터, 예측 움직임 벡터 후보들 중 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보를 획득하고, 현재 블록의 움직임 벡터와 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 잔차 움직임 벡터 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득할 수 있다. 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도는 1화소 단위의 해상도보다 큰 화소 단위의 해상도를 포함할 수 있다.
단계 26에서, 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치(20)는, 단계 24에서 획득한 잔차 움직임 벡터, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 가리키는 정보 및 현재 블록의 움직임 벡터 해상도 정보에 기초하여 현재 블록의 움직임 벡터를 복원할 수 있다.
도3a은 다양한 해상도에 기초하여 움직임 보상을 수행하기 위한 보간을 나타낸다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 현재 블록을 인터 예측하기 위한 소정의 복수의 움직임 벡터의 해상도의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 소정의 복수의 움직임 벡터의 해상도는 2k-화소 단위(k는 정수) 의 해상도를 포함할 수 있다. 만약, k 가 0보다 클 경우에는 움직임 벡터는 참조 영상 내의 일부 화소들만 가리킬 수 있으며, k가 0보다 작을 경우에는 n-탭(n은 정수)의 FIR 필터(Finite Impulse Response filter)를 이용해 보간을 수행하여 부화소 단위의 화소를 생성하고 생성된 부화소 단위의 화소를 가리킬 수 있다. 예를 들어, 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 최소 움직임 벡터 해상도를 1/4 화소 단위로, 소정의 복수의 움직임 벡터의 해상도를 1/4, 1/2, 1 및 2 화소 단위로 결정할 수 있다.
예를 들어, n-탭 FIR 필터(Finite Impulse Response filter)를 이용해 보간을 수행하여 1/2 화소 단위의 부화소들(a 내지 l)을 생성할 수 있다. 세로 방향의 1/2 부화소들을 살펴보면, 정수 화소 단위의 A1, A2, A3, A4, A5 및 A6을 이용해 보간을 수행하여 부화소 a를 생성하고, 정수 화소 단위의 B1, B2, B3, B4, B5 및 B6를 이용해 보간을 수행하여 부화소 b를 생성할 수 있다. 동일한 방법으로 부화소 c, d, e 및 f를 생성할 수 있다.
가로 방향의 부화소들의 화소 값들은 다음과 같이 계산될 수 있다. 예를 들어, a=(A1-5×A2+20×A3+20×A4-5×A5+A6)/32, b=(B1-5×B2+20×B3+20×B4-5×B5+B6)/32 와 같이 계산될 수 있다. 부화소 c, d, e 및 f의 화소 값들도 동일한 방법에 의해 계산될 수 있다.
가로 방향의 부화소와 마찬가지로 세로 방향의 부화소들도 6탭 FIR 필터를 이용해 보간을 수행하여 생성할 수 있다. A1, B1, C1, D1, E1 및 F1을 이용해 부화소 g를 생성하고, A2, B2, C2, D2, E2 및 F2를 이용해 부화소 h를 생성할 수 있다.
세로 방향의 부화소들의 화소 값도 가로 방향의 부화소들의 화소 값과 동일한 방법에 의해 계산된다. 예를 들어, g=(A1-5×B1+20×C1+20×D1-5×E1+F1)/32와 같이 계산할 수 있다.
대각 방향의 1/2 화소 단위 부화소 m은 다른 1/2 화소 단위 부화소를 이용하여 보간될 수 있다. 다시 말해, 부화소 m의 화소 값은 m=(a-5×b+20×c+20×d-5×e+f)/32와 같이 계산될 수 있다.
1/2 화소 단위의 부화소들을 생성하면, 정수 화소 단위의 화소의 화소들과 1/2 화소 단위의 부화소들을 이용하여, 1/4 화소 단위의 부화소들을 생성할 수 있다. 인접한 2개 화소들을 이용해 보간을 수행하여 1/4 화소 단위의 부화소들을 생성할 수 있다. 또는, 1/4 화소 단위의 부화소는 1/2 화소 단위의 부화소 값을 이용하지 않고 정수 화소 단위의 화소 값에 직접 보간 필터를 적용하여 생성될 수 있다.
상술한 보간 필터는 6-탭 필터를 예로 들어 기재하였으나, 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 다른 탭 수를 가지는 필터를 사용하여 픽처를 보간할 수 있다. 예를 들어, 보간 필터는 4-탭, 7-탭, 8-탭, 12탭 필터를 포함할 수 있다.
도3a에 도시된 바와 같이 참조 픽처에 대하여 보간을 수행하여 1/2 화소 단위의 부화소들 및 1/4 화소 단위의 부화소들이 생성되면, 보간된 참조 픽처와 현재 블록을 비교하여 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 율-왜곡 (Rate-Distortion) 비용이 최소인 블록을 1/4 화소 단위로 탐색하고, 1/4 화소 단위의 해상도를 갖는 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
도3b는 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소 단위인 경우, 1/4 화소, 1/2화소, 1화소 및 2화소 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타낸다. 도3b의 (a), (b), (c), (d)는 각각 좌표 (0, 0)을 기준으로 1/4 화소, 1/2화소, 1화소 및 2화소 단위의 해상도의 움직임 벡터가 가리킬 수 있는 화소의 좌표(검정색 사각형으로 표시)들을 나타낸다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 부화소 단위로 움직임 보상을 수행하기 위해, 정수 화소 위치에서 결정된 움직임 벡터를 기준으로 부화소 단위에 기초하여 참조 픽처 내에서 현재 블록과 유사한 블록을 검색할 수 있다.
예를 들어, 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 정수 화소 위치에서 움직임 벡터를 결정하고, 참조 픽처의 해상도를 2배로 확대하여 정수 화소 위치에서 결정된 움직임 벡터를 기준으로 (-1, -1)~(1, 1) 범위에서 가장 유사한 예측 블록을 검색할 수 있다. 다음, 다시 해상도를 2배로 확대하여 4배의 해상도에서 1/2 화소 위치의 움직임 벡터를 기준으로 (-1, -1) ~(1, 1) 범위에서 가장 유사한 예측 블록을 검색함으로서, 최종적인 1/4 화소의 해상도에서의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
예를 들어, 정수 화소 위치의 움직임 벡터가 좌표 (0,0)을 기준으로 (-4, -3)인 경우, 1/2 화소의 해상도에서는 움직임 벡터가 (-8,-6)이 되고 만약 (0,-1)만큼 움직였다면 1/2 화소의 해상도의 움직임 벡터는 최종적으로 (-8, -7)로 결정된다. 또한, 1/4 화소의 해상도에서의 움직임 벡터는 (-16, -14)로 변경되고 다시 (-1,0)만큼 움직였다면 1/4 화소의 해상도의 최종적인 움직임 벡터는 (-17, -14)로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 1 화소 단위보다 큰 화소 단위로 움직임 보상을 수행하기 위해, 정수 화소 위치에서 결정된 움직임 벡터를 기준으로 1화소 위치보다 큰 화소 위치에 기초하여 참조 픽처 내에서 현재 블록과 유사한 블록을 검색할 수 있다. 이하, 1화소 위치보다 큰 화소 위치(예를 들어, 2화소, 3화소, 4화소)를 슈퍼 화소(super pixel)이라고 한다.
예를 들어, 정수 화소 위치의 움직임 벡터가 좌표 (0,0)을 기준으로 (-4, -8)인 경우, 2 화소의 해상도에서는 움직임 벡터가 (-2, -4)로 결정된다. 1/4 화소 단위의 움직임 벡터를 부호화하기 위해서는 정수 화소 단위의 움직임 벡터에 비하여 많은 비트가 소모되나, 1/4 화소 단위의 정확한 인터 예측을 수행할 수 있어, 잔차 블록을 부호화하는데 소모되는 비트의 수를 줄일 수 있다.
그러나, 1/4 화소 단위보다 더 작은 화소 단위 예를 들어, 1/8 화소 단위로 보간을 수행하여 부화소들을 생성하고, 이에 기초하여 1/8 화소 단위의 움직임 벡터를 추정하면, 움직임 벡터의 부호화에 너무 많은 비트가 소모되어 오히려 부호화의 압축률이 저하될 수 있다.
또한, 영상에 많은 잡음이 존재하거나 텍스처가 적을 때에는 해상도를 슈퍼 화소 단위로 설정하여 움직임 추정을 하여 부호화의 압축률을 향상시킬 수 있다.
도4a는 예측 움직임 벡터 후보를 획득하기 위한 현재 블록의 후보 블록을 나타낸다.
예측부(11)는 부호화되는 현재 블록의 참조 픽처에 대해 현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하기 위해, 현재 블록의 하나 이상의 예측 움직임 벡터의 후보를 획득할 수 있다. 예측부(11)는 예측 움직임 벡터의 후보를 획득하기 위해, 현재 블록의 공간적 후보 블록과 시간적 후보 블록 중 적어도 하나를 획득할 수 있다.
현재 블록이 다른 POC를 갖는 참조 프레임을 참조하여 예측된 경우, 예측부(11)는 현재 블록의 주변에 위치한 블록들과, 현재 블록과 시간적으로 다른(다른 POC의) 참조 프레임에 속한 동일 위치 블록(co-located block) 및 동일 위치 블록의 주변 블록을 사용하여 예측 움직임 벡터 후보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 공간적 후보 블록은, 현재 블록(410)의 인접 블록인 좌측 블록(A1, 411), 상단 블록(B1, 412), 좌측-상단 블록(B2, 413), 우측-상단 블록(B0, 414) 및 좌측-하단 블록(A0, 425) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 시간적 후보 블록은 현재 블록과 다른 POC를 갖는 참조 프레임에 속한 동일 위치 블록(430) 및 동일 위치 블록(430)의 인접 블록(H, 431) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 시간적 후보 블록 및 공간적 후보 블록의 움직임 벡터를 예측 움직임 벡터 후보로 획득할 수 있다.
예측부(11)는 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보를 획득할 수 있다. 각 예측 움직임 벡터 후보들은 서로 다른 해상도를 가질 수 있다. 즉, 예측부(11)는 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 제1예측 움직임 벡터 후보를 사용하여 제1움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 제2예측 움직임 벡터 후보를 사용하여 제2움직임 벡터 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색할 수 있다. 제1예측 움직임 벡터 후보와 제2예측 움직임 벡터 후보는 공간적 후보 블록 및 시간적 후보 블록에 속하는 블록들 중 서로 다른 블록을 사용하여 획득될 수 있다.
예측부(11)는 움직임 벡터의 해상도에 따라 후보 블록의 집합(즉, 예측 움직임 벡터 후보의 집합)의 개수와 종류를 다르게 결정할 수 있다.
예를 들어, 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소이고, 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도로 1/4 화소, 1/2 화소, 1 화소 및 2 화소 단위를 사용하는 경우, 예측부(11)는 각 해상도마다 소정의 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 생성할 수 있다. 각 해상도의 예측 움직임 벡터 후보는 서로 다른 후보 블록의 움직임 벡터일 수 있다. 예측부(11)는 각 해상도마다 서로 다른 후보 블록을 사용하여 예측 움직임 벡터 후보를 획득함으로서, 최적의 참조 블록을 검색할 수 있는 확률을 높이고 율-왜곡 비용을 감소시킴으로서 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
현재 블록의 움직임 벡터를 결정하기 위하여 예측부(11)는 각 예측 움직임 벡터 후보를 이용하여 참조 픽처 내의 탐색 시작 위치로 결정하고, 각 예측 움직임 벡터 후보의 해상도에 기초하여 최적의 참조 블록을 탐색할 수 있다. 즉, 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보가 획득되면, 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 각 예측 움직임 벡터 후보에 해당하는 소정의 해상도의 화소 단위로 참조 블록을 탐색하고, 현재 블록의 움직임 벡터와 각 예측 움직임 벡터의 차이값에 기초한 율-왜곡비용을 비교하여 최소 비용을 갖는 예측 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
부호화부(13)는 결정된 하나의 예측 움직임 벡터와 현재 블록의 실제 움직임 벡터 사이의 차이 벡터인 잔차 움직임 벡터 및 현재 블록의 인터 예측을 위해 사용된 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다.
부호화부(13)는 잔차 움직임 벡터를 [수학식 1]과 같이 결정하여 부호화할 수 있다. MVx 는 현재 블록의 실제 움직임 벡터의 x 성분이고, MVy 는 현재 블록의 실제 움직임 벡터의 y 성분이다. pMVx 는 현재 블록의 예측 움직임 벡터의 x 성분이고, pMVy 는 현재 블록의 예측 움직임 벡터의 y 성분이다. MVDx 는 현재 블록의 잔차 움직임 벡터의 x 성분이고, MVDy 는 현재 블록의 잔차 움직임 벡터의 y 성분이다.
[수학식 1]
MVDx = MVx - pMVx
MVDy = MVy - pMVy
복호화부(23)는 비트스트림으로부터 획득된 예측 움직임 벡터를 가리키는 정보와 잔차 움직임 벡터를 사용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 복원할 수 있다. 복호화부(23)는 [수학식2]와 같이, 예측 움직임 벡터와 잔차 움직임 벡터를 합산함으로서 최종 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
[수학식2]
MVx = pMVx + MVDx
MVy = pMCy + MVDy
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 최소 움직임 벡터 해상도가 부화소 단위라면 예측 움직임 벡터와 실제의 움직임 벡터에 정수 값을 곱하여 정수 값으로 움직임 벡터를 나타낼 수 있다. 만약, 좌표(0,0)에서 출발한 1/4 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터가 좌표가 (1/2, 3/2)를 가리키고 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소 단위라면, 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 예측 움직임 벡터에 정수 4를 곱한 값인 벡터 (2,6)를 예측 움직임 벡터로서 부호화할 수 있다. 만약, 최소 움직임 벡터 해상도가 1/8화소 단위라면, 예측 움직임 벡터에 정수 8을 곱하여 벡터 (4, 12)를 예측 움직임 벡터로서 부호화할 수 있다.
도 4b는 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 후보의 생성 과정을 나타낸다.
상술한 바와 같이, 예측부(11)는 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 예측 움직임 벡터 후보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소이고, 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소, 1/2 화소, 1 화소 및 2 화소를 포함하는 경우, 예측부(11)는 각 해상도마다 소정의 개수의 예측 움직임 벡터 후보를 생성할 수 있다. 예측부(11)는 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도에 따라 예측 움직임 벡터 후보의 집합(460, 470, 480, 490)을 각각 다르게 구성할 수 있다. 각 집합(460, 470, 490, 490)는 서로 다른 후보 블록으로부터 가져온 예측 움직임 벡터를 포함할 수 있으며 서로 다른 개수의 예측 움직임 벡터를 포함할 수 있다. 예측부(11)는 각 해상도마다 서로 다른 후보 블록을 사용함으로서, 최적의 예측 블록을 검색할 수 있는 확률을 높이고 율-왜곡 비용을 감소시킴으로서 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
1/4 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터 후보(460)는 두 개의 서로 다른 시간적 또는 공간적 후보 블록들로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, 예측부(11)는 현재 블록의 좌측 블록(411)의 움직임 벡터와 상단 블록(412)의 움직임 벡터를 1/4 화소의 예측 움직임 벡터 후보(460)로 획득하고, 각 예측 움직임 벡터 후보 별로 최적의 움직임 벡터를 탐색할 수 있다. 즉, 예측부(11)는 현재 블록의 좌측 블록(411)의 움직임 벡터를 이용하여 탐색 시작 위치를 결정하고 1/4 화소 단위로 참조 블록을 탐색하여 최적의 예측 움직임 벡터와 참조 블록을 결정할 수 있다. 또한, 예측부(11)는 상단 블록(412)의 움직임 벡터를 이용하여 탐색 시작 위치를 결정하고 1/4 화소 단위로 참조 블록을 탐색하여 또 다른 최적의 예측 움직임 벡터와 참조 블록을 결정할 수 있다.
1/2 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터 후보(470)는 한 개의 시간적 또는 공간적 후보 블록으로부터 결정될 수 있다. 1/2 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터 후보는 1/4 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터 후보들과 다른 예측 움직임 벡터일 수 있다. 예를 들어, 예측부(11)는 현재 블록의 우측-상단 블록(414)의 움직임 벡터를 1/2 화소의 예측 움직임 벡터 후보(470)로 획득할 수 있다. 즉, 예측부(11)는 우측-상단 블록(414)의 움직임 벡터를 이용하여 탐색 시작 위치를 결정하고 1/2 화소 단위로 참조 블록을 탐색하여 또 다른 최적의 예측 움직임 벡터와 참조 블록을 결정할 수 있다.
1 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터 후보(480)는 한 개의 시간적 또는 공간적 후보 블록으로부터 결정될 수 있다. 1 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터는 1/4-화소 단위의 해상도와 1/2-화소 단위의 해상도에서 사용한 예측 움직임 벡터(460, 470)들과 다른 예측 움직임 벡터일 수 있다. 예를 들어, 예측부(11)는 시간적 후보 블록(430)의 움직임 벡터를 1 화소의 예측 움직임 벡터 후보(480)로 결정할 수 있다. 즉, 예측부(11)는 시간적 후보 블록(430)의 움직임 벡터를 이용하여 탐색 시작 위치를 결정하고 1 화소 단위로 참조 블록을 탐색하여 또 다른 최적의 예측 움직임 벡터와 참조 블록을 결정할 수 있다.
2 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터 후보(490)는 한 개의 시간적 또는 공간적 후보 블록으로부터 결정될 수 있다. 2 화소 단위의 해상도의 예측 움직임 벡터는 다른 해상도에서 사용한 예측 움직임 벡터들과 다른 예측 움직임 벡터일 수 있다. 예를 들어, 예측부(11)는 좌측-하단 블록(425)의 움직임 벡터를 2-화소의 예측 움직임 벡터(490)로 결정할 수 있다. 즉, 예측부(11)는 좌측-하단 블록(425)의 움직임 벡터를 이용하여 탐색 시작 위치를 결정하고 2 화소 단위로 참조 블록을 탐색하여 또 다른 최적의 예측 움직임 벡터와 참조 블록을 결정할 수 있다.
예측부(11)는 현재 블록의 움직임 벡터와 각 예측 움직임 벡터에 기초한 율-왜곡 비용을 비교하여 최종적으로 현재 블록의 움직임 벡터와 하나의 예측 움직임 벡터 및 하나의 움직임 벡터 해상도(495)를 결정할 수 있다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도의 화소 단위가 최소 움직임 벡터 해상도의 화소 단위보다 큰 경우, 잔차 움직임 벡터를 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도에 따라 다운-스케일링(down-scaling)하여 부호화할 수 있다. 또한, 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도의 화소 단위가 최소 움직임 벡터 해상도의 화소 단위보다 큰 경우, 잔차 움직임 벡터를 상기 최소 움직임 벡터 해상도에 따라 업-스케일링(up-scaling)하여 복원할 수 있다.
부호화부(13)는 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소 단위이고 현재 블록의 움직임 벡터 해상도가 1/2 화소 단위의 해상도로 결정되는 경우, 잔차 움직임 벡터의 크기를 줄이기 위해 결정된 실제 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터를 1/2 화소 단위로 조정함으로서 잔차 움직임 벡터를 계산할 수 있다.
부호화부(13)는 실제 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터의 크기를 반으로 감소시키고 잔차 움직임 벡터의 크기 역시 반으로 감소시킬 수 있다. 즉, 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4-화소 단위인 경우, 4로 곱하여 표현된 예측 움직임 벡터(MVx, MVy)를 다시 2로 나누어 예측 움직임 벡터를 표현할 수 있다. 예를 들어, 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소 단위이고 예측 움직임 벡터가 (-24, -16)인 경우, 1/2 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터는 (-12, -8)이 되고 2 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터는 (-3, -2)가 된다. 하기 [수학식 3]은 비트 쉬프트(bit shift) 연산을 사용하여, 실제 움직임 벡터 (MVx, MVy)와 예측 움직임 벡터 (pMVx, pMCy) 의 크기를 반으로 감소시키는 과정을 나타낸다.
[수학식 3]
MVDx = (MVx)>>1 - (pMVx)>>1
MVDy = (MVy)>>1 - (pMCy)>>1
복호화부(23)는 최종적으로 결정된 예측 움직임 벡터(pMVx, pMCy)에 수신된 잔차 움직임 벡터(MVDx, MVDy)를 합산함으로서 [수학식 4]와 같이 현재 블록에 대한 최종 움직임 벡터(MVx, MVy)를 결정할 수 있다. 복호화부(23)는 [수학식 4]와 같이 획득된 예측 움직임 벡터와 잔차 움직임 벡터를 비트 쉬프트 연산을 사용하여 업-스케일링하고, 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 복원할 수 있다.
[수학식 4]
MVx = (pMVx)<<1 + (MVDx)<<1
MVy = (pMCy)<<1 + (MVDy)<<1
일 실시예에 따른 부호화부(13)는 만약 최소 움직임 벡터 해상도가 1/2n 화소이고, 현재 블록에 대해 2k 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터가 결정되는 경우, 아래와 같은 [수학식 5]을 사용하여 잔차 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
[수학식 5]
MVDx = (MVx)>>(k+n) - (pMVx)>> (k+n)
MVDy = (MVy)>> (k+n) - (pMCy)>> (k+n)
복호화부(23)는 최종적으로 결정된 예측 움직임 벡터에 수신된 잔차 움직임 벡터를 합산함으로서 [수학식 6]과 같이 현재 블록의 최종 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
[수학식 6]
MVx = (pMVx)<<(k+n) + (MVDx)<< (k+n)
MVy = (pMCy)<< (k+n) + (MVDy)<< (k+n)
잔차 움직임 벡터의 크기가 감소하면 잔차 움직임 벡터를 표현하는 비트 수가 감소하여 부호화 효율이 향상될 수 있다.
도3a 및 3b를 참조하여 상술한 바와 같이, 2k 화소 단위의 움직임 벡터에서 k가 0보다 작을 경우 참조 픽처는 정수가 아닌 위치의 픽셀들을 생성하기 위해 보간을 수행한다. 반대로, k가 0보다 큰 움직임 벡터인 경우 참조 픽처에서 모든 화소가 아닌 2k 배수의 위치에 존재하는 화소들만 탐색한다. 따라서, 복호화부(23)는, 현재 블록의 움직임 벡터 해상도가 1 화소 단위보다 크거나 같은 경우, 복호화하고자 하는 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도에 따라 참조 픽처의 보간 수행을 생략할 수 있다.
도5a는 일 실시 예에 따른 부호화 단위와 예측 단위를 나타낸다.
현재 블록이 영상을 구성하는 현재 부호화 단위이고, 부호화 단위 별로 인터 예측을 위한 움직임 벡터 해상도가 동일하게 결정되고, 현재 부호화 단위 내에 AMVP 모드(Advanced Motion Vector Prediction)로 예측된 예측 단위가 하나 이상 존재하면, 부호화부(13)는 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서 AMVP모드로 예측된 예측 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 한번만 부호화하여 움직임 벡터 복호화 장치(20)에 전송할 수 있다. 획득부(21)는 비트스트림으로부터 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서 AMVP모드로 예측된 예측 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 한번만 획득할 수 있다.
도 5b는 적응적으로 결정된 움직임 벡터 해상도를 전송하기 위한 일 실시예에 따른 prediction_unit 신택스의 일부를 나타낸다. 도5b는 일 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치(20)가 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득하는 동작을 정의하는 신택스이다.
예를 들어, 도5a 에서 도시한 바와 같이 현재 부호화 단위(560)가 2Nx2N 의 크기이고 예측 단위(563)가 부호화 단위(560)와 동일한 크기(2Nx2N)이고 AMVP 모드를 사용하여 예측된 경우, 부호화부(13)는 현재 부호화 단위(560)에 대해, 부호화 단위(560)의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 1회 부호화하고, 획득부(21)는 부호화 단위(560)의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 비트스트림으로부터 1회 획득할 수 있다.
현재 부호화 단위(570)의 크기가 2Nx2N 이고, 2NxN 크기의 두 개의 예측 단위(573, 577)로 분할된 경우, 예측 단위(573)는 머지 모드로 예측되었으므로, 부호화부(13)는 예측 단위(573)에 대한 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 전송하지 않고, 예측 단위(577)는 AMVP 모드로 예측되었으므로, 부호화부(13)는 예측 단위(573)에 대한 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 1회 전송하고 획득부(21)는 예측 단위(577)에 대한 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 비트스트림으로부터 1회 획득할 수 있다. 즉, 부호화부(13)는 현재 부호화 단위(570)의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서, 예측 단위(577)에 대한 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 한 번 전송하고, 복호화부(23)는 현재 부호화 단위(570)의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서, 예측 단위(577)에 대한 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 한 번 수신할 수 있다. 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보는 “cu_resolution_idx[x0][y0]”와 같이 소정의 복수의 움직임 벡터들 중에서 어느 하나를 가리키는 인덱스의 형태가 될 수 있다.
도5b 의 신택스를 참조하면, 현재 부호화 단위에 대해 움직임 벡터 해상도가 추출되었는지 여부를 나타내는 정보인 “parsedMVResolution(510)”와 현재 부호화 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보인 “mv_resolution_idx(512)”의 초기값을 각각 0으로 설정할 수 있다. 먼저, 예측 단위(573)의 경우, 머지모드로 예측되었으므로 조건 513을 만족하지 않으므로 획득부(21)는 현재 예측 단위의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보 “cu_resolution_idx[x0][y0]”를 수신하지 않는다.
예측 단위(577)의 경우, AMVP모드로 예측되었으므로 조건 513를 만족하고, “parsedMVResolution” 가 0의 값이므로 조건 514를 만족하고 획득부(21)는 “cu_resolution_idx[x0][y0](516)”을 수신할 수 있다. “cu_resolution_idx[x0][y0]”를 수신하였으므로, “parsedMVResolution” 을 1로 설정(518)할 수 있다. “mv_resolution_idx” 에 수신한 “cu_resolution_idx[x0][y0]”를 저장(520)할 수 있다.
현재 부호화 단위(580)의 크기가 2Nx2N 이고, 2NxN 크기의 두 개의 예측 단위(583, 587)로 분할되었고 예측 단위(583)와 예측 단위(587) 모두 AMVP 모드로 예측된 경우, 부호화부(13)는 현재 부호화 단위(580)의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 1회 부호화하여 전송하고, 획득부(21)는 부호화 단위(580)의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 비트스트림으로부터 1회 수신할 수 있다.
도5b의 신택스를 참조하면, 예측 단위(583)의 경우, 조건 513을 만족하고 “parsedMVResolution” 가 0의 값이므로 조건 514를 만족하고 획득부(21)는 “cu_resolution_idx[x0][y0](516)”을 획득할 수 있다. 복호화부(23)는 “cu_resolution_idx[x0][y0]”를 획득하였으므로, “parsedMVResolution” 을 1로 설정(518)하고 “mv_resolution_idx” 에 획득한 “cu_resolution_idx[x0][y0]”를 저장(520)할 수 있다. 다만, 예측 단위(587)의 경우 이미 “parsedMVResolution”가 1의 값을 가지므로 조건문 514를 만족하지 못하므로 획득부(21)는 “cu_resolution_idx[x0][y0](516)”를 획득하지 않는다. 즉, 획득부(21)는 현재 부호화 단위(580)에 대한 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 예측 단위(583)로부터 이미 수신하였기 때문에 예측 단위(587)로부터는 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보(예측 단위(583)의 움직임 벡터 해상도와 같다)를 획득할 필요가 없다.
현재 부호화 단위(590)의 크기가 2Nx2N 이고, 2NxN 크기의 두 개의 예측 단위(593, 597)로 분할되었고 예측 단위(593)와 예측 단위(597) 모두 머지 모드로 예측된 경우에는 조건문 513을 만족하지 않으므로 획득부(21)는 현재 부호화 단위(590)에 대해, 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득하지 않는다.
다른 실시예에 따른 부호화부(13)는 현재 블록이 영상을 구성하는 현재 부호화 단위이고, 예측 단위 별로 인터 예측을 위한 움직임 벡터 해상도가 동일하게 결정되고, 현재 부호화 단위 내에 AMVP 모드(Advanced Motion Vector Prediction)로 예측된 예측 단위가 하나 이상 존재하면, 부호화부(13)는 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서 현재 블록 내에 존재하는 AMVP 모드로 예측된 예측 단위 별로 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 움직임 벡터 복호화 장치(20)로 전송할 수 있다. 획득부(21)는 비트스트림으로부터 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보로서 현재 블록 내에 존재하는 각 예측 단위 별로 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득할 수 있다.
도 5c은 적응적으로 결정된 움직임 벡터 해상도를 전송하기 위한 다른 실시예에 따른 prediction_unit 신택스의 일부를 나타낸다. 도5c는 다른 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치(20)가 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득하는 동작을 정의하는 신택스이다.
도5c의 신택스가 도5b의 신택스와 다른점은 현재 부호화 단위에 대해 움직임 벡터 해상도가 추출되었는지 여부를 나타내는 “parsedMVResolution(510)”가 존재하지 않으므로 획득부(21)는 현재 부호화 단위 내에 존재하는 예측 단위 별로 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보 “cu_resolution_idx[x0, y0]”를 획득(524)할 수 있다는 것이다.
예를 들어, 도5a를 다시 참조하면, 현재 부호화 단위(580)의 크기가 2Nx2N 이고, 2NxN 크기의 두 개의 예측 단위(583, 587)로 분할되었고 예측 단위(583)와 예측 단위(587) 모두 AMVP 모드로 예측되었으며 예측 단위(583)의 움직임 벡터 해상도는 1/4 화소이고 예측 단위(587)의 움직임 벡터 해상도는 2 화소인 경우, 획득부(21)는 하나의 부호화 단위(580)에 대해 두 개의 움직임 벡터 해상도(즉, 예측 단위(583)의 움직임 벡터 해상도 1/2와 예측 단위(587)의 움직임 벡터 해상도 1/4)를 나타내는 정보를 획득(524)할 수 있다.
다른 실시예에 따른 부호화부(13)는 예측 단위의 예측 모드에 상관 없이 현재 예측 단위에 대해 적응적으로 움직임 벡터 해상도를 결정하는 경우, 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 예측 모드와 상관 없이 예측 단위 별로 부호하하여 전송하고, 획득부(11)는 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 비트스트림으로부터 예측 모드와 상관 없이 예측 단위 별로 획득할 수 있다.
도5d는 적응적으로 결정된 움직임 벡터 해상도를 전송하기 위한 다른 실시예에 따른 prediction_unit 신택스의 일부를 나타낸다. 도5d는 다른 실시 예에 따른 움직임 벡터 복호화 장치(20)가 현재 블록의 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 획득하는 동작을 정의하는 신택스이다.
도5b 내지 5c에서 상술한 신택스는 적응적 움직임 벡터 해상도 결정 방법이 예측 모드가 AMVP 모드인 경우에 한해 적용되는 것을 가정하였으나, 도5d는 적응적 움직임 벡터 해상도 결정 방법이 예측 모드와 상관 없이 적용되는 경우를 가정한 신택스의 예이다. 도5d의 신택스를 참조하면, 획득부(21)는 예측 단위의 예측 모드와 상관 없이 “cu_resolution_idx[x0][y0]” 를 예측 단위 별로 수신(534)할 수 있다.
도5b 내지 5d를 참조하여 상술한 움직임 벡터 해상도를 나타내는 인덱스 “cu_resolution_idx[x0][y0]”는 단항(unary) 또는 고정 길이(fixed length)로 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 2개의 움직임 벡터 해상도만 사용할 경우, “cu_resolution_idx[x0][y0]”는 플래그 형식의 데이터일 수 있다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 부호화에 사용되는 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도를 슬라이스 또는 블록 단위로 적응적으로 구성할 수 있다. 또한, 움직임 벡터 복호화 장치(10)는 복호화에 사용되는 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도를 슬라이스 또는 블록 단위로 적응적으로 구성할 수 있다. 슬라이스 또는 블록 단위로 적응적으로 구성되는 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도를 움직임 벡터 해상도 후보군이라고 지칭할 수 있다. 즉, 움직임 벡터 부호화 장치(10)와 움직임 벡터 복호호 장치(20)는 이미 부호화 또는 복호화된 주변 블록의 정보에 기초하여 현재 블록의 움직임 벡터 후보군의 종류 및 개수를 다르게 구성할 수 있다.
예를 들어, 움직임 벡터 부호화 장치(10) 또는 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소 단위인 경우, 모든 영상에 동일하게 고정된 움직임 벡터 해상도 후보군으로 1/4 화소, 1/2 화소, 1 화소 및 2 화소 단위의 해상도를 사용할 수 있다. 움직임 벡터 부호화 장치(10)또는 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 모든 영상에 동일하게 고정된 움직임 벡터 해상도 후보군을 사용하는 대신, 이미 부호화된 주변 블록의 움직임 벡터 해상도가 작은 경우에는 현재 블록의 움직임 벡터 해상도 후보군으로 1/8 화소, 1/4 화소, 및 1/2 화소 단위를, 주변 블록의 움직임 벡터 해상도가 큰 경우에는 현재 블록의 움직임 벡터 해상도 후보군으로 1/2 화소, 1 화소, 및 2 화소 단위를 사용할 수 있다. 움직임 벡터 부호화 장치(10) 또는 또는 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 움직임 벡터의 크기 및 다른 정보에 기초하여 슬라이스 또는 블록 단위로 움직임 벡터 해상도 후보군의 종류 및 수를 다르게 구성할 수도 있다.
움직임 벡터 해상도 후보군을 구성하는 해상도의 종류 및 개수는 움직임 벡터 부호화 장치(10) 및 움직임 벡터 복호화 장치(20)가 항상 똑같이 설정하여 사용하거나, 주변 블록의 정보 및 그 밖의 정보에 기초하여 동일한 방법으로 유추할 수 있다. 또는, 움직임 벡터 부호화 장치(10)에서 사용한 움직임 벡터 해상도 후보군에 대한 정보를 비트스트림으로 부호화하여 명확하게 움직임 벡터 복호화 장치(20)에게 전송할 수 있다.
도6a은 복수의 해상도를 사용하여 머지 후보 리스트를 구성하는 일 실시예를 나타낸다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 예측 단위 별로 전송되는 움직임 정보에 관련된 데이터량을 줄이기 위해 공간적(spatial)/시간적(temporal) 주변 블록의 움직임 정보에 기초하여 현재 블록의 움직임 정보로 설정하는 머지(merge)모드를 이용할 수 있다. 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 움직임 정보를 예측하기 위한 머지 후보 리스트를 부호화 장치와 복호화 장치에서 동일하게 구성하고, 리스트 내의 후보 선택 정보를 복호화 장치로 전송함으로써 움직임 관련 데이터의 양을 효과적으로 줄일 수 있다.
움직임 벡터 복호화 장치(20)는 현재 블록이 머지 모드를 사용하여 예측하는 예측 단위가 존재하는 경우, 움직임 벡터 부호화 장치(10)와 동일한 방법으로 현재 블록에 대한 머지 후보 리스트를 구성하고, 비트스트림으로부터 리스트 내의 후보 선택 정보를 획득하여 현재 블록의 움직임 벡터를 복호화할 수 있다.
머지 후보 리스트는 공간적 주변 블록의 움직임 정보를 기반으로 한 공간적 후보, 시간적 주변 블록의 움직임 정보를 기반으로 한 시간적 후보를 포함할 수 있다. 움직임 벡터 부호화 장치(10)와 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 소정의 순서에 따라 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도의 공간적 후보, 시간적 후보들을 머지 후보 리스트(Merge Candidate List)에 포함시킬 수 있다.
도3a 내지 4b를 참조하여 상술한 움직임 벡터 해상도 결정 방법은 현재 블록의 예측 단위가 AMVP모드를 사용하여 부호화되는 경우에 한해서 적용되지 않고, 잔차 움직임 벡터를 전송하지 않고 예측 움직임 벡터 후보들 중 하나의 예측 움직임 벡터를 최종 움직임 벡터로 바로 사용하는 예측 모드(예를 들면, 머지(merge)모드)를 사용하는 경우에도 적용될 수 있다.
즉, 움직임 벡터 부호화 장치(10)와 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 예측 움직임 벡터 후보를 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도에 맞게 조정하고, 조정된 예측 움직임 벡터 후보를 현재 블록의 움직임 벡터로 결정할 수 있다. 즉, 머지 후보 리스트 내에 포함된 후보 블록의 움직임 벡터는, 최소 움직임 벡터 해상도의 움직임 벡터를 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도에 따라 다운-스케일링한 움직임 벡터를 포함할 수 있다. 다운-스케일링의 방법은 도7a 및 7b를 참조하여 후술한다.
예를 들어, 최소 움직임 벡터 해상도가 1/4 화소이고 소정의 복수의 움직임 벡터 해상도 후보가 1/4 화소, 1/2 화소, 1 화소 및 2 화소이고 머지 후보 리스트가 (A1, B1, B0, A0, B2, 동일 위치(Co-located) 블록)으로 구성되었다고 가정한다. 움직임 벡터 복호화 장치(20)의 획득부(21)는 도6a와 같이 1/4 해상도에서의 예측 움직임 벡터 후보들을 구성하고, 1/4 해상도의 예측 움직임 벡터를 1/2 화소, 1 화소 및 2 화소의 해상도로 조정하여 해상도의 순서에 따라 순차적으로 복수의 해상도의 머지 후보 리스트를 획득할 수 있다.
도6b은 복수의 해상도를 사용하여 머지 후보 리스트를 구성하는 다른 실시예를 나타낸다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)와 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 도6b와 같이 1/4 화소 단위의 해상도에서의 예측 움직임 벡터 후보들을 구성하고, 1/4 화소 단위의 해상도의 각 예측 움직임 벡터 후보를 1/2 화소, 1 화소 및 2 화소 단위의 해상도로 조정하여 예측 움직임 벡터 후보의 순서에 따라 순차적으로 머지 후보 리스트를 획득할 수도 있다.
움직임 벡터 복호화 장치(20)는 현재 블록이 머지 모드를 사용하여 예측하는 예측 단위가 존재하는 경우, 획득부(21)가 획득한 복수의 해상도의 머지 후보 리스트와 비트스트림으로부터 획득한 머지 후보 인덱스에 대한 정보에 기초하여, 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
도7a은 해상도가 다른 두 개의 움직임 벡터가 가리키는 화소를 나타낸다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 고해상도의 움직임 벡터를 대응되는 저해상도 움직임 벡터로 조정(adjust)하기 위해, 고해상도의 기존의 움직임 벡터가 가리키는 화소 대신 주변의 화소들을 가리키도록 움직임 벡터를 조정할 수 있다. 주변의 화소들 중 어느 하나의 화소를 선택하는 것이 라운딩(rounding)이다.
예를 들어, 좌표(0,0)을 기준으로 (19, 27)를 가리키는 1/4 화소의 해상도의 움직임 벡터를 1 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터로 조정하기 위해 1/4 화소의 해상도의 움직임 벡터 (19, 27)을 정수 4로 나누게 되고 나누는 과정에서 라운딩(rounding)이 발생한다. 설명의 편의를 위해 이하, 각 해상도의 움직임 벡터는 좌표 (0,0)에서 출발하여 좌표(x, y)(x, y 는 정수)를 가리킨다고 가정한다.
도7a를 참조하면, 최소 움직임 벡터의 해상도가 1/4 화소 단위이고, 1/4 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터(715)를 1 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터로 조정하기 위해, 1/4 화소 움직임 벡터(715)가 가리키는 화소(710) 주변의 4 개의 정수 화소(720, 730, 740, 750)들이 대응되는 1 화소 움직임 벡터(725, 735, 745, 755)가 가리키는 후보 화소들이 될 수 있다. 즉, 좌표(710)의 값이 (19, 27)라면, 좌표(1020)는 (7, 24), 좌표(730)는 (16, 28), 좌표(740)는 (20, 28), 좌표(750)는 (20, 24)가 될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 1/4 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터(710)를 대응되는 1 화소 단위 해상도의 움직임 벡터로 조정할 때, 우측-상단의 정수 화소(740)를 가리키도록 결정할 수 있다. 즉, 1/4 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터가 좌표(0,0)을 출발하여 좌표 (19, 27)를 가리킨다면, 대응되는 1 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터는 좌표(0,0)을 출발하여 좌표 (20, 28)을 가리키게 되고, 최종적인 1 화소 단위의 해상도의 움직임 벡터는 (5, 7)이 될 수 있다.
일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 고해상도 움직임 벡터를 저해상도 움직임 벡터로 조정할 때, 조정된 저해상도 움직임 벡터는 항상 고해상도 움직임 벡터가 가리키는 화소의 우측-상단을 가리키도록 할 수 있다. 다른 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 조정된 저해상도 움직임 벡터는 항상 고해상도 움직임 벡터가 가리키는 화소의 좌측-상단, 좌측-하단, 또는 우측-하단의 화소를 가리키도록 할 수 있다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 고해상도 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터의 해상도에 따라, 고해상도 움직임 벡터가 가리키는 화소의 주변에 위치한 좌측-상단, 우측-상단, 좌측-하단, 우측-하단의 4개의 화소들 중에서, 대응되는 저해상도 움직임 벡터가 가리키는 화소를 다르게 선택할 수 있다.
예를 들어, 도7b를 참조하면, 1/2-화소의 움직임 벡터는 1/4-화소 움직임 벡터가 가리키는 화소(1060)의 좌측-상단의 화소(1080)를, 1-화소의 움직임 벡터는 1/4-화소 움직임 벡터가 가리키는 화소의 우측-상단의 화소(1070)를, 2-화소의 움직임 벡터는 1/4-화소 움직임 벡터가 가리키는 화소의 우측-하단의 화소(1090)를 가리키도록 조정할 수 있다.
움직임 벡터 부호화 장치(10)는 기존의 고해상도의 움직임 벡터가 가리키는 화소 대신 주변 화소들 중 어느 하나의 화소를 가리키도록 할 때, 해상도, 1/4 화소의 움직임 벡터 후보, 주변 블록의 정보, 부호화 정보, 임의의 패턴 중 적어도 하나에 기초하여 가리키는 화소의 위치를 결정할 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해 도 3a 내지 도 7b 에서는 각각 움직임 벡터 부호화 장치(10)가 수행하는 동작만을 상술하고 움직임 벡터 복호화 장치(20)에서의 동작은 생략하거나, 움직임 벡터 복호화 장치(20)가 수행하는 동작만을 상술하고 움직임 벡터 부호화 장치(10)에서의 동작을 생략하였으나, 각 움직임 벡터 부호화 장치(10) 및 움직임 벡터 복호화 장치(20)에서도 각 움직임 벡터 복호화 장치(20) 및 움직임 벡터 부호화 장치(10)와 대응되는 동작이 수행될 수 있음을 본 실시예가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
이하 도 8 내지 20을 참조하여, 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다. 도1a 내지 도7b를 참조하여 상술한 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 비디오 부호화 장치(800)에 포함될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 부호화 장치(10)는 비디오 부호화 장치(800)가 부호화하고자 하는 영상의 인터 예측을 수행하기 위한 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보, 잔차 움직임 벡터, 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 도1a 내지 도7b를 참조하여 상술한 방법에 의해 부호화할 수 있다.
도 8는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(800)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(800)는 부호화 단위 결정부(820) 및 출력부(830)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(800)는 '비디오 부호화 장치(800)'로 축약하여 지칭한다.
부호화 단위 결정부(820)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 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 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. 일 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(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 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(820)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 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.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 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 실시예에 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 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, 일 실시예에 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 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.
일 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(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 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(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 실시예에 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 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 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(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 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 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(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 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 9는 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(900)의 블록도를 도시한다.
도1b 내지 도7b를 참조하여 상술한 움직임 벡터 복호화 장치(20)는 비디오 복호화 장치(900)에 포함될 수 있다. 즉, 움직임 벡터 복호화 장치 (20)는 비디오 복호화 장치(900)가 복호화하고자 하는 영상의 인터 예측을 수행하기 위한 예측 움직임 벡터를 나타내는 정보, 잔차 움직임 벡터, 움직임 벡터 해상도를 나타내는 정보를 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱하고, 파싱된 정보에 기초하여 움직임 벡터를 복원할 수 있다.
일 실시예에 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 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(900)는 '비디오 복호화 장치(900)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 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.
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 실시예에 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 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(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 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(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 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화부(1100)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 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 실시예에 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 실시예에 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 실시예에 따른 비디오 복호화부(1200)의 엔트로피 복호화부(1215) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
비디오 복호화부(1200)가 일 실시예에 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 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시예에 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 실시예에 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 실시예에 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 실시예에 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 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 또는 일 실시예에 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 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 또는 일 실시예에 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 실시예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 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 실시예에 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 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(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 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 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 실시예에 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 실시예에 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 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1710)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 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 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시예에 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 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(900)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(800)의 출력부(830)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 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 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 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 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, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 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 실시예에 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 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 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
도 8 내지 20를 참조하여 전술된 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 부호화 기법에 따라, 트리 구조의 부호화 단위들마다 공간영역의 영상 데이터가 부호화되며, 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 복호화 기법에 따라 최대 부호화 단위마다 복호화가 수행되면서 공간 영역의 영상 데이터가 복원되어, 픽처 및 픽처 시퀀스인 비디오가 복원될 수 있다. 복원된 비디오는 재생 장치에 의해 재생되거나, 저장 매체에 저장되거나, 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
설명의 편의를 위해 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 방법 및/또는 비디오 부호화 방법은, '본 발명의 비디오 부호화 방법'으로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 복호화 방법 및/또는 비디오 복호화 방법은 '본 발명의 비디오 복호화 방법'으로 지칭한다.
또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 장치, 비디오 부호화 장치(800) 또는 비디오 부호화부(1100)로 구성된 비디오 부호화 장치는, '본 발명의 비디오 부호화 장치'로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 복호화 장치 (900) 또는 비디오 복호화부(1200)로 구성된 비디오 복호화 장치는, '본 발명의 비디오 복호화 장치'로 통칭한다.
일 실시예에 따른 프로그램이 저장되는 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체가 디스크(26000)인 실시예를 이하 상술한다.
도 21은 일 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크(26000)의 물리적 구조를 예시한다. 저장매체로서 전술된 디스크(26000)는, 하드드라이브, 시디롬(CD-ROM) 디스크, 블루레이(Blu-ray) 디스크, DVD 디스크일 수 있다. 디스크(26000)는 다수의 동심원의 트랙(tr)들로 구성되고, 트랙들은 둘레 방향에 따라 소정 개수의 섹터(Se)들로 분할된다. 상기 전술된 일 실시예에 따른 프로그램을 저장하는 디스크(26000) 중 특정 영역에, 전술된 양자화 파라미터 결정 방법, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 할당되어 저장될 수 있다.
전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램을 저장하는 저장매체를 이용하여 달성된 컴퓨터 시스템이 도 22를 참조하여 후술된다.
도 22는 디스크(26000)를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브(26800)를 도시한다. 컴퓨터 시스템(26700)은 디스크드라이브(26800)를 이용하여 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램을 디스크(26000)에 저장할 수 있다. 디스크(26000)에 저장된 프로그램을 컴퓨터 시스템(26700)상에서 실행하기 위해, 디스크 드라이브(26800)에 의해 디스크(26000)로부터 프로그램이 판독되고, 프로그램이 컴퓨터 시스템(26700)에게로 전송될 수 있다.
도 21 및 22에서 예시된 디스크(26000) 뿐만 아니라, 메모리 카드, 롬 카세트, SSD(Solid State Drive)에도 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
전술된 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용된 시스템이 후술된다.
도 23은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)(11000)의 전체적 구조를 도시한다. 통신시스템의 서비스 영역은 소정 크기의 셀들로 분할되고, 각 셀에 베이스 스테이션이 되는 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)이 설치된다.
컨텐트 공급 시스템(11000)은 다수의 독립 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터(12100), PDA(Personal Digital Assistant)(12200), 카메라(12300) 및 휴대폰(12500)과 같은 독립디바이스들이, 인터넷 서비스 공급자(11200), 통신망(11400), 및 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거쳐 인터넷(11100)에 연결된다.
그러나, 컨텐트 공급 시스템(11000)은 도 24에 도시된 구조에만 한정되는 것이 아니며, 디바이스들이 선택적으로 연결될 수 있다. 독립 디바이스들은 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거치지 않고 통신망(11400)에 직접 연결될 수도 있다.
비디오 카메라(12300)는 디지털 비디오 카메라와 같이 비디오 영상을 촬영할 수 있는 촬상 디바이스이다. 휴대폰(12500)은 PDC(Personal Digital Communications), CDMA(code division multiple access), W-CDMA(wideband code division multiple access), GSM(Global System for Mobile Communications), 및 PHS(Personal Handyphone System)방식과 같은 다양한 프로토콜들 중 적어도 하나의 통신방식을 채택할 수 있다.
비디오 카메라(12300)는 무선기지국(11900) 및 통신망(11400)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)에 연결될 수 있다. 스트리밍 서버(11300)는 사용자가 비디오 카메라(12300)를 사용하여 전송한 컨텐트를 실시간 방송으로 스트리밍 전송할 수 있다. 비디오 카메라(12300)로부터 수신된 컨텐트는 비디오 카메라(12300) 또는 스트리밍 서버(11300)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 카메라(12300)로 촬영된 비디오 데이터는 컴퓨터(12100)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다.
카메라(12600)로 촬영된 비디오 데이터도 컴퓨터(12100)를 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다. 카메라(12600)는 디지털 카메라와 같이 정지영상과 비디오 영상을 모두 촬영할 수 있는 촬상 장치이다. 카메라(12600)로부터 수신된 비디오 데이터는 카메라(12600) 또는 컴퓨터(12100)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 부호화 및 복호화를 위한 소프트웨어는 컴퓨터(12100)가 억세스할 수 있는 시디롬 디스크, 플로피디스크, 하드디스크 드라이브, SSD, 메모리 카드와 같은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다.
또한 휴대폰(12500)에 탑재된 카메라에 의해 비디오가 촬영된 경우, 비디오 데이터가 휴대폰(12500)으로부터 수신될 수 있다.
비디오 데이터는, 비디오 카메라(12300), 휴대폰(12500) 또는 카메라(12600)에 탑재된 LSI(Large scale integrated circuit) 시스템에 의해 부호화될 수 있다.
일 실시예에 따른 컨텐트 공급 시스템(11000)에서, 예를 들어 콘서트의 현장녹화 컨텐트와 같이, 사용자가 비디오 카메라(12300), 카메라(12600), 휴대폰(12500) 또는 다른 촬상 디바이스를 이용하여 녹화된 컨텐트가 부호화되고, 스트리밍 서버(11300)로 전송된다. 스트리밍 서버(11300)는 컨텐트 데이터를 요청한 다른 클라이언트들에게 컨텐트 데이터를 스트리밍 전송할 수 있다.
클라이언트들은 부호화된 컨텐트 데이터를 복호화할 수 있는 디바이스이며, 예를 들어 컴퓨터(12100), PDA(12200), 비디오 카메라(12300) 또는 휴대폰(12500)일 수 있다. 따라서, 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 재생할 수 있도록 한다. 또한 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 실시간으로 복호화하고 재생할 수 있도록 하여, 개인방송(personal broadcasting)이 가능하게 한다.
컨텐트 공급 시스템(11000)에 포함된 독립 디바이스들의 부호화 동작 및 복호화 동작에 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 적용될 수 있다.
도 24 및 25을 참조하여 컨텐트 공급 시스템(11000) 중 휴대폰(12500)의 일 실시예가 상세히 후술된다.
도 24은, 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰(12500)의 외부 구조를 도시한다. 휴대폰(12500)은 기능이 제한되어 있지 않고 응용 프로그램을 통해 상당 부분의 기능을 변경하거나 확장할 수 있는 스마트폰일 수 있다.
휴대폰(12500)은, 무선기지국(12000)과 RF신호를 교환하기 위한 내장 안테나(12510)을 포함하고, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상들 또는 안테나(12510)에 의해 수신되어 복호화된 영상들을 디스플레이하기 위한 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes)화면 같은 디스플레이화면(12520)를 포함한다. 스마트폰(12510)은 제어버튼, 터치패널을 포함하는 동작 패널(12540)를 포함한다. 디스플레이화면(12520)이 터치스크린인 경우, 동작 패널(12540)은 디스플레이화면(12520)의 터치감지패널을 더 포함한다. 스마트폰(12510)은 음성, 음향을 출력하기 위한 스피커(12580) 또는 다른 형태의 음향출력부와, 음성, 음향이 입력되는 마이크로폰(12550) 또는 다른 형태의 음향입력부를 포함한다. 스마트폰(12510)은 비디오 및 정지영상을 촬영하기 위한 CCD 카메라와 같은 카메라(12530)를 더 포함한다. 또한, 스마트폰(12510)은 카메라(12530)에 의해 촬영되거나 이메일(E-mail)로 수신되거나 다른 형태로 획득된 비디오나 정지영상들과 같이, 부호화되거나 복호화된 데이터를 저장하기 위한 저장매체(12570); 그리고 저장매체(12570)를 휴대폰(12500)에 장착하기 위한 슬롯(12560)을 포함할 수 있다. 저장매체(12570)는 SD카드 또는 플라스틱 케이스에 내장된 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)와 같은 다른 형태의 플래쉬 메모리일 수 있다.
도 25은 휴대폰(12500)의 내부 구조를 도시한다. 디스플레이화면(12520) 및 동작 패널(12540)로 구성된 휴대폰(12500)의 각 파트를 조직적으로 제어하기 위해, 전력공급회로(12700), 동작입력제어부(12640), 영상부호화부(12720), 카메라 인터페이스(12630), LCD제어부(12620), 영상복호화부(12690), 멀티플렉서/디멀티플렉서(multiplexer/demultiplexer)(12680), 기록/판독부(12670), 변조/복조(modulation/demodulation)부(12660) 및 음향처리부(12650)가, 동기화 버스(12730)를 통해 중앙제어부(12710)에 연결된다.
사용자가 전원 버튼을 동작하여 '전원꺼짐' 상태에서 '전원켜짐' 상태로 설정하면, 전력공급회로(12700)는 배터리팩으로부터 휴대폰(12500)의 각 파트에 전력을 공급함으로써, 휴대폰(12500)가 동작 모드로 셋팅될 수 있다.
중앙제어부(12710)는 CPU, ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함한다.
휴대폰(12500)이 외부로 통신데이터를 송신하는 과정에서는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 휴대폰(12500)에서 디지털 신호가 생성된다, 예를 들어, 음향처리부(12650)에서는 디지털 음향신호가 생성되고, 비디오 부호화부(12720)에서는 디지털 영상신호가 생성되며, 동작 패널(12540) 및 동작 입력제어부(12640)를 통해 메시지의 텍스트 데이터가 생성될 수 있다. 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 디지털 신호가 변조/복조부(12660)에게 전달되면, 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 변조하고, 통신회로(12610)는 대역변조된 디지털 음향신호에 대해 D/A변환(Digital-Analog conversion) 및 주파수 변환(frequency conversion) 처리를 수행한다. 통신회로(12610)로부터 출력된 송신신호는 안테나(12510)를 통해 음성통신기지국 또는 무선기지국(12000)으로 송출될 수 있다.
예를 들어, 휴대폰(12500)이 통화 모드일 때 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 음향처리부(12650)에서 디지털 음향신호로 변환된다. 생성된 디지털 음향신호는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 거쳐 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
데이터통신 모드에서 이메일과 같은 텍스트 메시지가 전송되는 경우, 동작 패널(12540)을 이용하여 메시지의 텍스트 데이터가 입력되고, 텍스트 데이터가 동작 입력제어부(12640)를 통해 중앙제어부(12610)로 전송된다. 중앙제어부(12610)의 제어에 따라, 텍스트 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)에게로 송출된다.
데이터통신 모드에서 영상 데이터를 전송하기 위해, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터가 카메라 인터페이스(12630)를 통해 영상부호화부(12720)로 제공된다. 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터는 카메라 인터페이스(12630) 및 LCD제어부(12620)를 통해 디스플레이화면(12520)에 곧바로 디스플레이될 수 있다.
영상부호화부(12720)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상부호화부(12720)는, 카메라(12530)로부터 제공된 영상 데이터를, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방식에 따라 부호화하여, 압축 부호화된 영상 데이터로 변환하고, 부호화된 영상 데이터를 다중화/역다중화부(12680)로 출력할 수 있다. 카메라(12530)의 녹화 중에 휴대폰(12500)의 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호도 음향처리부(12650)를 거쳐 디지털 음향데이터로 변환되고, 디지털 음향데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달될 수 있다.
다중화/역다중화부(12680)는 음향처리부(12650)로부터 제공된 음향데이터와 함께 영상부호화부(12720)로부터 제공된 부호화된 영상 데이터를 다중화한다. 다중화된 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
휴대폰(12500)이 외부로부터 통신데이터를 수신하는 과정에서는, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 주파수복원(frequency recovery) 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 신호를 변환한다. 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 복조한다. 대역복조된 디지털 신호는 종류에 따라 비디오 복호화부(12690), 음향처리부(12650) 또는 LCD제어부(12620)로 전달된다.
휴대폰(12500)은 통화 모드일 때, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 증폭하고 주파수변환 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 음향 신호를 생성한다. 수신된 디지털 음향 신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 변조/복조부(12660) 및 음향처리부(12650)를 거쳐 아날로그 음향 신호로 변환되고, 아날로그 음향 신호가 스피커(12580)를 통해 출력된다.
데이터통신 모드에서 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 데이터가 수신되는 경우, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)으로부터 수신된 신호는 변조/복조부(12660)의 처리결과 다중화된 데이터를 출력하고, 다중화된 데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달된다.
안테나(12510)를 통해 수신한 다중화된 데이터를 복호화하기 위해, 다중화/역다중화부(12680)는 다중화된 데이터를 역다중화하여 부호화된 비디오 데이터스트림과 부호화된 오디오 데이터스트림을 분리한다. 동기화 버스(12730)에 의해, 부호화된 비디오 데이터스트림은 비디오 복호화부(12690)로 제공되고, 부호화된 오디오 데이터스트림은 음향처리부(12650)로 제공된다.
영상복호화부(12690)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 복호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상복호화부(12690)는 전술된 본 발명의 비디오 복호화 방법을 이용하여, 부호화된 비디오 데이터를 복호화하여 복원된 비디오 데이터를 생성하고, 복원된 비디오 데이터를 LCD제어부(1262)를 거쳐 디스플레이화면(1252)에게 복원된 비디오 데이터를 제공할 수 있다.
이에 따라 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 비디오 데이터가 디스플레이화면(1252)에서 디스플레이될 수 있다. 이와 동시에 음향처리부(1265)도 오디오 데이터를 아날로그 음향 신호로 변환하고, 아날로그 음향 신호를 스피커(1258)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일에 포함된 오디오 데이터도 스피커(1258)에서 재생될 수 있다.
휴대폰(1250) 또는 다른 형태의 통신단말기는 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함하는 송수신 단말기이거나, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치만을 포함하는 송신단말기이거나, 본 발명의 비디오 복호화 장치만을 포함하는 수신단말기일 수 있다.
본 발명의 통신시스템은 도 24를 참조하여 전술한 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 26은 일 실시예에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다.
도 26의 일 실시예에 따른 디지털 방송 시스템은, 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하여, 위성 또는 지상파 네트워크를 통해 전송되는 디지털 방송을 수신할 수 있다.
구체적으로 보면, 방송국(12890)은 전파를 통해 비디오 데이터스트림을 통신위성 또는 방송위성(12900)으로 전송한다. 방송위성(12900)은 방송신호를 전송하고, 방송신호는 가정에 있는 안테나(12860)에 의해 위성방송수신기로 수신된다. 각 가정에서, 부호화된 비디오스트림은 TV수신기(12810), 셋탑박스(set-top box)(12870) 또는 다른 디바이스에 의해 복호화되어 재생될 수 있다.
재생장치(12830)에서 본 발명의 비디오 복호화 장치가 구현됨으로써, 재생장치(12830)가 디스크 및 메모리 카드와 같은 저장매체(12820)에 기록된 부호화된 비디오스트림을 판독하여 복호화할 수 있다. 이에 따라 복원된 비디오 신호는 예를 들어 모니터(12840)에서 재생될 수 있다.
위성/지상파 방송을 위한 안테나(12860) 또는 케이블TV 수신을 위한 케이블 안테나(12850)에 연결된 셋탑박스(12870)에도, 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수 있다. 셋탑박스(12870)의 출력데이터도 TV모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
다른 예로, 셋탑박스(12870) 대신에 TV수신기(12810) 자체에 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수도 있다.
적절한 안테나(12910)를 구비한 자동차(12920)가 위성(12800) 또는 무선기지국(11700)으로부터 송출되는 신호를 수신할 수도 있다. 자동차(12920)에 탑재된 자동차 네비게이션 시스템(12930)의 디스플레이 화면에 복호화된 비디오가 재생될 수 있다.
비디오 신호는, 본 발명의 비디오 부호화 장치에 의해 부호화되어 저장매체에 기록되어 저장될 수 있다. 구체적으로 보면, DVD 레코더에 의해 영상 신호가 DVD디스크(12960)에 저장되거나, 하드디스크 레코더(12950)에 의해 하드디스크에 영상 신호가 저장될 수 있다. 다른 예로, 비디오 신호는 SD카드(12970)에 저장될 수도 있다. 하드디스크 레코더(12950)가 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 복호화 장치를 구비하면, DVD디스크(12960), SD카드(12970) 또는 다른 형태의 저장매체에 기록된 비디오 신호가 모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
자동차 네비게이션 시스템(12930)은 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 비디오 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(12100) 및 TV수신기(12810)도, 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 비디오 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다.
도 27은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
본 발명의 클라우드 컴퓨팅 시스템은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100), 사용자 DB(14100), 컴퓨팅 자원(14200) 및 사용자 단말기를 포함하여 이루어질 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 시스템은, 사용자 단말기의 요청에 따라 인터넷과 같은 정보 통신망을 통해 컴퓨팅 자원의 온 디맨드 아웃소싱 서비스를 제공한다. 클라우드 컴퓨팅 환경에서, 서비스 제공자는 서로 다른 물리적인 위치에 존재하는 데이터 센터의 컴퓨팅 자원를 가상화 기술로 통합하여 사용자들에게 필요로 하는 서비스를 제공한다. 서비스 사용자는 어플리케이션(Application), 스토리지(Storage), 운영체제(OS), 보안(Security) 등의 컴퓨팅 자원을 각 사용자 소유의 단말에 설치하여 사용하는 것이 아니라, 가상화 기술을 통해 생성된 가상 공간상의 서비스를 원하는 시점에 원하는 만큼 골라서 사용할 수 있다.
특정 서비스 사용자의 사용자 단말기는 인터넷 및 이동통신망을 포함하는 정보통신망을 통해 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)에 접속한다. 사용자 단말기들은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)로부터 클라우드 컴퓨팅 서비스 특히, 동영상 재생 서비스를 제공받을 수 있다. 사용자 단말기는 데스트탑 PC(14300), 스마트TV(14400), 스마트폰(14500), 노트북(14600), PMP(Portable Multimedia Player)(14700), 태블릿 PC(14800) 등, 인터넷 접속이 가능한 모든 전자 기기가 될 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 클라우드 망에 분산되어 있는 다수의 컴퓨팅 자원(14200)을 통합하여 사용자 단말기에게 제공할 수 있다. 다수의 컴퓨팅 자원(14200)은 여러가지 데이터 서비스를 포함하며, 사용자 단말기로부터 업로드된 데이터를 포함할 수 있다. 이런 식으로 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 여러 곳에 분산되어 있는 동영상 데이터베이스를 가상화 기술로 통합하여 사용자 단말기가 요구하는 서비스를 제공한다.
사용자 DB(14100)에는 클라우드 컴퓨팅 서비스에 가입되어 있는 사용자 정보가 저장된다. 여기서, 사용자 정보는 로그인 정보와, 주소, 이름 등 개인 신용 정보를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 정보는 동영상의 인덱스(Index)를 포함할 수 있다. 여기서, 인덱스는 재생을 완료한 동영상 목록과, 재생 중인 동영상 목록과, 재생 중인 동영상의 정지 시점 등을 포함할 수 있다.
사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 정보는, 사용자 디바이스들 간에 공유될 수 있다. 따라서 예를 들어 노트북(14600)으로부터 재생 요청되어 노트북(14600)에게 소정 동영상 서비스를 제공한 경우, 사용자 DB(14100)에 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리가 저장된다. 스마트폰(14500)으로부터 동일한 동영상 서비스의 재생 요청이 수신되는 경우, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)을 참조하여 소정 동영상 서비스를 찾아서 재생한다. 스마트폰(14500)이 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)를 통해 동영상 데이터스트림을 수신하는 경우, 동영상 데이터스트림을 복호화하여 비디오를 재생하는 동작은, 앞서 도 24을 참조하여 전술한 휴대폰(12500)의 동작과 유사하다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)에 저장된 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리를 참조할 수도 있다. 예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로부터 사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 재생 요청을 수신한다. 동영상이 그 전에 재생 중이었던 것이면, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로의 선택에 따라 처음부터 재생하거나, 이전 정지 시점부터 재생하느냐에 따라 스트리밍 방법이 달라진다. 예를 들어, 사용자 단말기가 처음부터 재생하도록 요청한 경우에는 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 첫 프레임부터 스트리밍 전송한다. 반면, 단말기가 이전 정지시점부터 이어서 재생하도록 요청한 경우에는, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 정지시점의 프레임부터 스트리밍 전송한다.
이 때 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 복호화 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함할 수도 있다.
도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법, 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 활용되는 일 실시예들이 도 21 내지 도 27에서 전술되었다. 하지만, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 저장매체에 저장되거나 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 디바이스에서 구현되는 일 실시예들은, 도 21 내지 도 27의 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명에 의한 방법, 프로세스, 장치, 제품 및/또는 시스템은 간단하고, 비용적으로 효과적이며, 복잡하지 않으면서 매우 다양하고 정확하다. 또한 본 발명에 의한, 프로세스, 장치, 제품 및 시스템에 알려진 구성 요소를 적용함으로써 즉시 이용할 수 있으면서 효율적이고 경제적인 제조, 응용 및 활용을 구현할 수 있다. 본 발명의 또 다른 중요한 측면은 비용 감소, 시스템 단순화, 성능 증가를 요구하는 현 추세에 부합한다는 것이다. 이러한 본 발명의 실시 예에서 볼 수 있는 유용한 양상은 결과적으로 적어도 현 기술의 수준을 높일 수 있을 것이다.
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.본 발명에 의한 방법, 프로세스, 장치, 제품 및/또는 시스템은 간단하고, 비용적으로 효과적이며, 복잡하지 않으면서 매우 다양하고 정확하다. 또한 본 발명에 의한, 프로세스, 장치, 제품 및 시스템에 알려진 구성 요소를 적용함으로써 즉시 이용할 수 있으면서 효율적이고 경제적인 제조, 응용 및 활용을 구현할 수 있다. 본 발명의 또 다른 중요한 측면은 비용 감소, 시스템 단순화, 성능 증가를 요구하는 현 추세에 부합한다는 것이다. 이러한 본 발명의 실시 예에서 볼 수 있는 유용한 양상은 결과적으로 적어도 현 기술의 수준을 높일 수 있을 것이다.
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 (3)

  1. 움직임 벡터의 복호화 방법에 있어서,
    현재 블록의 예측 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 잔차 움직임 벡터를 획득하는 단계;
    상기 현재 블록의 상기 잔차 움직임 벡터의 해상도에 대응하는 시프트 값을 획득하는 단계;
    상기 시프트 값을 이용한 레프트-시프트(left-shift) 연산을 수행하여 상기 잔차 움직임 벡터를 업스케일하는 단계; 및
    상기 업스케일된 잔차 움직임 벡터와 상기 예측 움직임 벡터에 기초하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 복원하는 단계를 포함하고,
    상기 시프트 값은, 0과 동일한 시프트 값 및 0보다 큰 적어도 하나의 시프트 값을 포함하는 정수 값들 중 어느 하나이고,
    상기 현재 블록은 상위 블록을 분할함으로써 획득되는, 복호화 방법.
  2. 움직임 벡터의 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록의 예측 움직임 벡터를 획득하는 단계;
    잔차 움직임 벡터의 해상도에 대응하는 시프트 값을 획득하는 단계;
    상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 예측 움직임 벡터에 기초하여 상기 현재 블록의 잔차 움직임 벡터를 획득하는 단계;
    상기 시프트 값을 이용한 라이트-시프트(right-shift) 연산을 수행하여 상기 현재 블록의 상기 잔차 움직임 벡터를 다운스케일하는 단계; 및
    상기 다운스케일된 잔차 움직임 벡터를 부호화하는 단계를 포함하고,
    상기 시프트 값은, 0과 동일한 시프트 값 및 0보다 큰 적어도 하나의 시프트 값을 포함하는 정수 값들 중 어느 하나이고,
    상기 현재 블록은 상위 블록을 분할함으로써 획득되는, 부호화 방법.
  3. 비트스트림을 기록하기 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서, 상기 비트스트림은,
    부호화된 다운스케일된 잔차 움직임 벡터를 포함하고,
    상기 부호화된 다운스케일된 잔차 움직임 벡터는,
    현재 블록의 예측 움직임 벡터를 획득하고,
    잔차 움직임 벡터의 해상도에 대응하는 시프트 값을 획득하고,
    상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 예측 움직임 벡터에 기초하여 상기 현재 블록의 잔차 움직임 벡터를 획득하고,
    상기 시프트 값을 이용한 라이트-시프트(right-shift) 연산을 수행하여 상기 현재 블록의 상기 잔차 움직임 벡터를 다운스케일하고,
    상기 다운스케일된 잔차 움직임 벡터를 부호화함으로써 생성되며,
    상기 시프트 값은, 0과 동일한 시프트 값 및 0보다 큰 적어도 하나의 시프트 값을 포함하는 정수 값들 중 어느 하나이고,
    상기 현재 블록은 상위 블록을 분할함으로써 획득되는, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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