WO2011087320A2 - 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the encoding and decoding of video.
  • video codec for efficiently encoding or decoding high resolution or high definition video content.
  • video is encoded according to a limited encoding method based on a macroblock of a predetermined size.
  • inter prediction is performed based on a specific size, for example, a 16x16 macroblock.
  • the inter prediction when the macroblock of the specific size is divided into two, four, or more regions, and inter prediction is performed on each motion region, distortion of the reconstructed image is generated, compared to the original image. Overhead for transmitting the inter prediction result may occur. If the motion region for inter prediction is finely divided, the distortion of the reconstructed image is reduced but the overhead is increased compared to the original image. Therefore, a trade-off relationship may be formed between the distortion and the overhead of the reconstructed image compared to the original image in inter prediction.
  • the present invention relates to video encoding and video decoding using partitions of variable shape and size for predictive encoding.
  • the shape and directionality of the partition that is a data unit for predictive encoding of the coding unit Determine a partition to output an encoding result by performing prediction encoding using partitions determined based on a partition mode indicating a partitioning degree in which the coding unit is divided into partitions for detailed motion prediction. Making; And encoding and outputting partition information indicating a first partition mode and a partition level of the determined partition.
  • partitions having the same size as existing macroblocks two-partitioned partitions, and four-partitioned partitions
  • partitions that can take into account changes in texture direction and position and detailed movement of partitions can be determined.
  • shape and direction of the partition capable of predicting the detailed motion of the partition may be adjusted based on the size of the coding unit, prediction encoding and decoding considering the image characteristics may be sufficiently performed.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus using a variable partition according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus using a variable partition according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates coding units of a hierarchical structure, according to an embodiment.
  • FIG. 4 illustrates partitions of a tree structure defined by a first partition mode and a partition level, according to an embodiment.
  • FIG. 5 illustrates a relationship between a first partition mode, a partition level, and a second partition mode according to an embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart of a video encoding method using a variable partition according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a flowchart of a video decoding method using a variable partition according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video decoding apparatus using a variable partition based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of a video decoding apparatus using a variable partition based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 17, 18, and 19 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • 21 is a flowchart of a video encoding method using a variable partition based on a coding unit having a tree structure, according to an embodiment.
  • FIG. 22 is a flowchart of a video decoding method using variable partitions based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the shape and directionality of the partition that is a data unit for predictive encoding of the coding unit Determine a partition to output an encoding result by performing prediction encoding using partitions determined based on a partition mode indicating a partitioning degree in which the coding unit is divided into partitions for detailed motion prediction. Making; And encoding and outputting partition information indicating a first partition mode and a partition level of the determined partition.
  • a video decoding method using a variable partition for predictive encoding In a video decoding method using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment of the present invention, data for predictive encoding of the coding unit, for each coding unit that is a data unit for encoding a picture, from a received bitstream Extracting partition information including a first partition mode indicating a form and direction of a partition as a unit and a partition level indicating a degree in which the coding unit is divided into partitions for detailed motion prediction; And decoding the picture by performing predictive decoding using partitions determined based on the first partition mode and the partition level of the extracted partition information.
  • the shape and directionality of a partition that is a data unit for predictive encoding of the coding unit for each coding unit that is a data unit for encoding a picture Determine a partition to output an encoding result by performing prediction encoding using partitions determined based on a partition mode indicating a partitioning degree in which the coding unit is divided into partitions for detailed motion prediction.
  • An encoder configured to encode the picture to determine an encoding mode of the coding unit; And encoding information including partition information indicating a first partition mode and a partition level of the determined partition, information about a prediction mode of the partition, and information about the encoding mode, and predictively encoding the partition by using the determined partition. And an output unit for encoding and outputting the motion vector and the residual of the partition.
  • a video decoding apparatus using a variable partition for predictive encoding includes data for predictive encoding of the coding unit, for each coding unit that is a data unit for encoding a picture from the received bitstream.
  • Partition information including a first partition mode indicating a shape and a direction of a partition which is a unit, a partition level indicating a degree to which the coding unit is divided into partitions for detailed motion prediction, information on a prediction mode of the partition, and
  • An extraction unit for extracting encoding information including information about an encoding mode, a motion vector, and a residual of the partition; And decoding to perform prediction decoding on the partitions and to decode the picture based on the encoding mode based on the first partition mode of the extracted partition information and the prediction mode of partitions determined based on the partition level.
  • the present invention includes a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing a video encoding method using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment.
  • the present invention includes a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing a video decoding method using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment.
  • the term 'image' may refer to a generic image including a still image as well as a video such as a video.
  • the 'data unit' refers to a set of data of a predetermined range of data constituting the video.
  • FIGS. 1 to 7 encoding and decoding of a video using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment are disclosed.
  • video encoding and decoding using variable partitions for predictive encoding are disclosed based on coding units having a tree structure according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 8 to 22.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 10 using the variable partition according to an embodiment includes an encoder 11 and an output unit 12.
  • a video encoding apparatus 10 using a variable partition according to an embodiment will be referred to as a video encoding apparatus 10.
  • the video encoding apparatus 10 receives an image sequence of a video, encodes the encoded video data by performing inter-picture inter prediction, intra picture intra prediction, transformation, quantization, and entropy encoding for each picture Encoding information including information about an encoding mode is output.
  • the encoding apparatus 10 may divide a picture into data units having a predetermined size and encode each picture unit for efficient encoding of the picture.
  • a data unit for encoding a picture is referred to as a 'coding unit'.
  • the encoder 11 may determine a coding unit and determine a coding scheme to be performed for each coding unit. At this time, the encoding method determined for each coding unit is an encoding mode.
  • Video Data can overlap between temporally successive sequences of video or spatially surrounding areas.
  • a prediction encoding technique for encoding with reference to spatiotemporal peripheral data is performed to reduce the size of encoded data by removing redundant data between adjacent data in space and time.
  • neighboring data overlapping each other is searched based on data units having a predetermined size and shape, and a difference value between the overlapping data units (ie, motion) and the original data and the overlapping data ( That is, residual may be encoded.
  • the encoder 11 may determine a partition, which is a data unit for comparing a movement with surrounding data for prediction encoding, for each coding unit.
  • the size of the partition may be equal to or smaller than the coding unit.
  • the encoder 11 according to an embodiment may output residuals from which data overlapped for each partition is removed according to predictive encoding using the determined partition.
  • the encoder 11 performs prediction encoding on partitions determined based on the first partition mode and the partition level to determine a partition to output an encoding result.
  • the encoder 11 may perform prediction encoding using partitions having various shapes, directions, and sizes for each coding unit, and may determine a partition to finally output residual among the partitions.
  • the encoder 11 may select a partition having the highest encoding efficiency by determining and comparing encoding efficiency according to predictive encoding for each of the various partitions.
  • the encoding efficiency may be determined in consideration of an error between the original data and the reconstructed data, an overhead occurring after the encoding, and the like.
  • the coding efficiency according to the predictive coding may be measured using a Lagrangian multiplier based rate-distortion optimization technique.
  • Partitions according to an embodiment may be defined based on the first partition mode and the partition level.
  • the first partition mode according to an embodiment represents the shape and the orientation of the partition.
  • a partition type such as a partition such as a rectangular partition, a square partition, a non-square partition, or the like may be defined according to the first partition mode.
  • Partitions in which adjacent widths and opposite heights of coding units are divided into adjacent widths and heights; Orientation in which coding units such as such are divided into partitions may be defined.
  • the partition level represents the degree to which a coding unit is divided into partitions for detailed motion prediction.
  • the ratio of the width (height) of the partition to the width (height) of the coding unit may be determined according to the partition level.
  • a partition having a finely divided width and height of a coding unit may be determined. For example, based on a size in which the width or height of the coding unit is divided into n, the width or height of the coding unit is 1: (n-1), 2: (n-2), ..., (n-2 Partitions partitioned in a ratio of: 2, (n-1): 1 can be determined. In this case, n may increase as the partition level increases.
  • the minimum size of a partition according to an embodiment is limited and coding units may not be infinitely divided. Accordingly, at least one of an upper limit and a lower limit of a partition level of a partition may be determined based on the size of a current coding unit whose size is determined according to a hierarchical tree structure. In addition, partition levels may be limited by system or user settings.
  • the partitions of the first partition mode, the shape and orientation of the partition is determined according to the first partition mode, and at least one of the width and height of the partition increases or decreases to a multiple of the minimum width or the minimum height of the partition determined according to the partition level
  • the second partition mode may be defined to point to each of the partitions of the first partition mode.
  • the second partition mode has a width or height of 1: (n-1), It represents each partition divided by the ratio of 2: (n-2), ..., (n-2): 2, (n-1): 1.
  • the encoder 11 may further determine the second partition mode according to the first partition mode, and the type or number of the second partition modes may be determined according to the first partition mode and the partition level. .
  • the output unit 12 may encode and output partition information indicating a first partition mode and a partition level of a partition determined by the encoder 11.
  • the partition information may further include second partition mode information according to the first partition mode.
  • the partition information according to an embodiment may include partition level restriction information that determines a lower limit or an upper limit of a partition level.
  • the output unit 12 may output the motion vector and the residual of the partition generated by predictive encoding using the partition determined by the encoder 11.
  • the output unit 12 encodes encoding information including information about an encoding mode together with information about a prediction mode indicating a prediction encoding method using a partition determined by the encoding unit 11. Can be output.
  • Encoding information according to an embodiment may be inserted into a sequence parameter set (SPS).
  • SPS sequence parameter set
  • Encoding information according to an embodiment may be encoded and inserted for each data unit such as a sequence, a picture, a frame, a slice, and a maximum coding unit.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 20 using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment includes an extractor 21 and a decoder 22.
  • a video decoding apparatus 20 using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment for convenience of description will be referred to as a video decoding apparatus 20 according to an embodiment.
  • the video decoding apparatus 20 receives a bitstream in which a picture sequence of a video is encoded, entropy decoding, inverse quantization, inverse transformation, inter picture inter prediction / compensation, intra intra picture, and the like for encoded picture data.
  • the picture is reconstructed through decoding.
  • the extractor 21 may parse the received bitstream to extract encoded picture data and a motion vector. According to an embodiment, the extractor 21 may extract the encoded residual by parsing the received bitstream.
  • the extractor 21 parses the received bitstream to extract encoding information.
  • the extractor 21 may read information about an encoding mode, partition information, and a prediction mode from among encoding information. From partition information according to an embodiment, a first partition mode and a partition level of a partition of a coding unit may be read.
  • the partition information extracted by the extractor 21 may include a first partition mode and a partition level having the highest coding efficiency among partitions of a hierarchical tree structure configured according to the first partition mode and the partition level. It may include.
  • the decoder 22 may determine a partition for predictive decoding of a picture based on the partition information extracted and read by the extractor 21.
  • the decoder 22 may predictively decode a residual of a partition by using the prediction mode and the motion vector extracted by the extractor 21.
  • the decoder 22 may determine a partition based on partition information for each coding unit.
  • the decoder 22 may determine the partition type and the directionality of splitting the coding unit into partitions based on the first partition mode among the partition information.
  • the decoder 22 may determine the degree to which the coding unit is densely divided into partitions based on the partition level in the partition information.
  • the decoder 22 may determine a partition type of a rectangular partition, a square partition, a non-rectangular partition, or the like based on the first partition mode.
  • the decoder 22 may determine the direction in which the coding unit is divided into partitions based on the first partition mode.
  • a partition according to the first partition mode may include partitions divided into vertical, horizontal, vertical and horizontal directions, and diagonal directions of a coding unit; A partition partitioned to the left, right, top, or bottom of the coding unit; Partitions in which adjacent widths and opposite heights of coding units are divided into adjacent widths and heights; And the like.
  • the decoder 22 may determine a ratio of dividing the width and height of the coding unit based on the partition level. As the partition level increases, a partition in which the width and the height of the coding unit are finely divided may be determined. For example, at least one of the width and height of the coding unit is 1: (n-1), 2: (n-2), ..., (n-2): 2, (n-1): 1 When partitions partitioned by a ratio are determined, n may increase as the partition level increases.
  • An upper limit or a lower limit of a partition level of a partition may be determined based on the size of a current coding unit whose size is determined according to a hierarchical tree structure.
  • a partition level may be extracted from a bitstream in which information on a limit value is received according to a system or user setting.
  • the extractor 21 may further extract, from the partition information, a second partition mode indicating a partition having a predetermined width and height among partitions whose shape and direction are determined based on the first partition mode. Accordingly, the decoder 22 according to an embodiment may determine partitions for each coding unit based on the first partition mode information, the partition level, and the second partition mode information of the partition information.
  • the decoder 22 may increase or decrease the width and height of partitions whose shape and direction are determined based on the first partition mode based on the second partition mode.
  • the width and height of the partitions determined in the second partition mode is at least one of the width and height of the partition having the shape and orientation determined according to the first partition mode, the minimum width or the minimum height of the partition determined according to the partition level It may also be determined as a multiple of.
  • the minimum width and the minimum height of the partition may be determined as n equal values of the width and the height of the coding unit according to the partition level.
  • the decoder 22 may have a width or a height of 1: (n-1), 2: (n-2), ..., (n-2) of a coding unit based on the second partition mode. You can determine each partition divided by the ratio :): 2, (n-1): 1.
  • the decoder 22 may perform prediction decoding on partitions determined based on partition information based on a prediction mode, and decode a picture based on an encoding mode.
  • the video encoding apparatus 10 using the variable partition for the predictive encoding according to the embodiment and the video decoding apparatus 20 using the variable partition for the predictive encoding according to the embodiment are the same size as the existing macroblock.
  • partitions bipartite partitions, and quadrant partitions
  • shape and direction of the partition capable of predicting the detailed movement of the partition can be adjusted based on the size of the coding unit, prediction encoding and decoding can be sufficiently performed in consideration of image characteristics.
  • FIG. 3 illustrates coding units of a hierarchical structure, according to an embodiment.
  • coding unit levels increase to 0, 1, and 2
  • sizes of coding units 31, 32, and 33 may decrease.
  • texture components of various shapes and directions may be included in the coding unit, and different motion regions may be included in the coding unit according to the passage of time in the video sequence. Therefore, for more precise and accurate predictive coding of coding units, it is necessary to vary the shape, directionality, and size of partitions included in coding units based on the size of coding units.
  • FIG. 4 illustrates partitions of a tree structure defined by a first partition mode and a partition level, according to an embodiment.
  • the tree structure 50 of a partition may be composed of partitions defined by a first partition mode and a partition level.
  • the encoder 11 of the video encoding apparatus 10 performs prediction encoding on all of the partitions constituting the tree structure 50 for each coding unit, and then selects the partition having the highest encoding efficiency.
  • the output unit 12 may encode and output the residual of the determined partition.
  • the first partition mode may indicate a form and direction of a partition, and the partition level may indicate a degree in which a coding unit is divided into partitions for detailed motion prediction.
  • the partition may be defined according to a combination of the first partition mode and the partition level.
  • Partition group 49 of partition level 0 includes partition set 40 of first partition mode 0, partition set 41 of first partition mode 1, partition set 42 of first partition mode 2, and first partition Partition set 43 of mode 3, partition set 44 of first partition mode 4, partition set 45 of first partition mode 5, partition set 46 of first partition mode 6, first partition mode 7 Partition set 47.
  • the partition set 40 of the first partition mode 0 of partition level 0 includes a partition (index 0) having the same size as the coding unit.
  • the partition set 41 of the first partition mode 1 of partition level 0 divides the heights of the coding units facing each other by 1/2, so that the rectangular partitions (index 0 and 1) whose coding units are divided in the horizontal direction are divided into 1/2. It may include.
  • the partition set 42 of the first partition mode 2 of partition level 0 divides the opposite widths of the coding units into 1/2, so that the rectangular partitions (index 0 and 1) whose coding units are divided in the vertical direction are divided into 1/2. It may include.
  • the partition set 43 of the first partition mode 3 of the partition level 0 is divided into two half of each of the opposite height and the opposite width of the coding unit so that the coding unit is divided into four horizontal and vertical directions. Indexes 0, 1, 2, and 3).
  • the partition set 44 of the first partition mode 4 of the partition level 0 includes a rectangular partition (index 0) having a size that is located at the top left of the coding unit and is divided into 1/2 each of the left height and the top width of the coding unit.
  • the remaining pieces may contain non-rectangular partitions (index 1).
  • the partition set 45 of the first partition mode 5 of the partition level 0 includes a rectangular partition (index 1) having a size that is located at the upper right side of the coding unit and is divided into 1/2 each of the right height and the top width of the coding unit.
  • the rest of the fragments may contain non-rectangular partitions (index 0).
  • the partition set 46 of the first partition mode 6 of the partition level 0 includes a rectangular partition (index 0) having a size that is located at the lower left of the coding unit and the left height and the bottom width of the coding unit are divided into 1/2 each.
  • the remaining pieces may contain non-rectangular partitions (index 1).
  • the partition set 47 of the first partition mode 7 of partition level 0 includes a rectangular partition (index 1) having a size that is located at the lower right side of the coding unit and is divided into 1/2 each of the right height and the bottom width of the coding unit.
  • the rest of the fragments may contain non-rectangular partitions (index 0).
  • the first partition modes 1 and 2 may define partitions for accurate prediction encoding when motion is different between upper and lower regions or between left and right regions in a coding unit.
  • the first partition mode 3 may define a partition for detailed prediction encoding for each partition when a plurality of objects or a plurality of regions exist in a coding unit and have a complex motion.
  • first partition modes 4, 5, 6, and 7 when a diagonal edge is located in a coding unit, a partition for accurate prediction encoding of regions partitioned by an edge may be defined.
  • first partition modes 3, 4, 5, 6, and 7 since accurate motion prediction is possible but overhead increases, it is preferable to be used in consideration of a tradeoff between coding efficiency and overhead.
  • the partition level represents the degree to which the coding unit is densely divided into partitions for fine motion prediction. As the partition level increases, the minimum height or the minimum width of the partition may decrease.
  • the minimum width (minimum height) of the partition unit is a size obtained by dividing the width (height) of the coding unit by the square of two, and as the partition level increases, the square of two is increased. Increases.
  • the height (width) of the coding unit is not divided or is divided into 1/2.
  • the minimum height (minimum width) of the partition may be 1/4 of the height (width) of the coding unit.
  • the minimum height (minimum width) of the partition may be 1/8 of the height or width of the coding unit.
  • Partition group 59 of partition level 1 has two times the precision compared to partition level zero.
  • the first partition mode 1 is a partition in which the height of the encoding size is subdivided to a precision of 1/2
  • the first partition mode 1 is a precision in which the height of the encoding size is 1/4. Partition is subdivided into
  • the first partition mode 1 is a partition having a height of an encoding size of 1/8.
  • partitions of the same type may occur redundantly between partition levels.
  • partition sets 43, 44, 45, 46 and 47 at partition level 0 are partition sets 53e, 54e, 55e and 56e at partition level 1, respectively.
  • 57e is the same form.
  • partition sets 51a and 51b of partition level 1 are the same as partition sets 61b and 61e of partition level 2
  • partition sets 52a and 52b of partition level 1 are partitions of partition level 2, respectively. It is the same form as the set 62b, 62e.
  • partitions determined based on the same first partition mode and different partition levels have the same shape
  • only partitions of a lower partition level may be used for predictive encoding.
  • partition set 53e at partition level 1 is the same as partition set 43 at partition level 0, so only partition set 43 of first partition mode 3 at lower partition level 0 is the actual prediction.
  • partition information used for encoding and representing partition set 43 can be encoded. In this case, partition information for representing partition set 53e is not defined.
  • the partition sets 51a and 51b of the first partition mode 1 of the partition level 1 may include rectangular partitions (indexes 0 and 1) whose opposing heights of the coding unit are divided into 1: 3 and 3: 1, respectively. have.
  • the partition sets 52a and 52b of the first partition mode 2 of the partition level 1 may include rectangular partitions (indexes 0 and 1) whose opposing widths of the coding unit are divided into 1: 3 and 3: 1, respectively. Can be.
  • the partition set 53a, 53b, 53c, 53d, 53e, 53f, 53g, 53h, 53i of the first partition mode 3 of partition level 1 may have at least one of the opposite height and the opposite width of the coding unit being 1: 3. , Divided into 2: 2, 3: 1, and quadrature partitions (indexes 0, 1, 2, and 3) in which a coding unit is divided into 4 horizontally and vertically directions may be defined.
  • partition set 53e of partition level 1 overlaps partition set 43 of partition level 0 and thus may not be used for predictive encoding.
  • partition information indicating partition set 53e of first partition mode 3 may not be defined.
  • the partition sets 54a, 54b, 54c, 54d, 54e, 54f, 54g, 54h, and 54i of the first partition mode 4 of partition level 1 are located at the upper left of the coding unit, and among the left height and the top width of the coding unit. At least one may include a rectangular partition (index 0) having a size divided into 1: 3, 2: 2, and 3: 1 and a non-rectangular partition (index 1) of the remaining pieces.
  • partition set 54e of partition level 1 overlaps partition set 44 of partition level 0, it may not be used for predictive encoding.
  • partition information indicating partition set 54e of first partition mode 4 may not be defined.
  • Partition sets 55a, 55b, 55c, 55d, 55e, 55f, 55g, 55h, and 55i of the first partition mode 5 of partition level 1 are located at the upper right side of the coding unit, and among the right height and the top width of the coding unit. At least one may include a rectangular partition (index 1) having a size divided into 1: 3, 2: 2, and 3: 1, and a non-rectangular partition (index 0) of the remaining pieces.
  • the partition set 55e of the partition level 1 is a partition overlapping with the partition set 45 of the partition level 0, and thus may not be used for predictive encoding.
  • partition information indicating partition set 55e of first partition mode 5 may not be defined.
  • the partition sets 56a, 56b, 56c, 56d, 56e, 56f, 56g, 56h, and 56i of the first partition mode 6 of partition level 1 are located at the lower left of the coding unit, and among the left height and the lower width of the coding unit. At least one may include a rectangular partition (index 0) having a size divided into 1: 3, 2: 2, and 3: 1, and a non-rectangular partition (index 1) of the remaining pieces.
  • index 0 rectangular partition
  • index 1 having a size divided into 1: 3, 2: 2, and 3: 1
  • a non-rectangular partition (index 1) of the remaining pieces since the partition set 56e of the partition level 1 is a partition overlapping with the partition set 46 of the partition level 0, it may not be used for predictive encoding.
  • partition information indicating partition set 56e of first partition mode 6 may not be defined.
  • the partition sets 57a, 57b, 57c, 57d, 57e, 57f, 57g, 57h, and 57i of the first partition mode 7 of partition level 1 are located at the lower right of the coding unit, and among the right height and the lower width of the coding unit. At least one may include a rectangular partition (index 1) having a size divided into 1: 3, 2: 2, and 3: 1, and a non-rectangular partition (index 0) of the remaining pieces.
  • partition set 57e of partition level 1 is a partition overlapping with partition set 47 of partition level 0, it may not be used for predictive encoding.
  • partition information indicating partition set 57e of the first partition mode 7 may not be defined.
  • the partition sets 61a, 61b, 61c, 61d, 61e, and 61f of the first partition mode 1 of partition level 2 have opposite heights of coding units 1: 7, 2: 6, 3: 5, respectively. And may include rectangular partitions (index 0, 1) divided into 5: 3, 6: 2, 7: 1.
  • partition sets 61b and 61e of partition level 2 overlap with partition sets 51a and 51b of partition level 1, respectively, so that partition sets 61b and 61e of first partition mode 1 in partition level 2
  • the partition information indicated may not be defined.
  • partition sets 62a, 62b, 62c, 62d, 62e, and 62f of the first partition mode 2 of partition level 2 have opposite widths of coding units of 1: 7, 2: 6, 3: 5, 5: It may include rectangular partitions (index 0, 1) divided into 3, 6: 2, and 7: 1.
  • partition sets 62b and 62e of partition level 2 overlap with partition sets 52a and 52b of partition level 1, so partition sets 62b and 62e of first partition mode 1 in partition level 2
  • the partition information indicated may not be defined.
  • the first partition modes 3, 4, 5, 6, and 7 of partition level 2 are not shown, but in the first partition mode 3 of partition level 2, at least one of an opposing height and an opposing width of a coding unit. Is divided into 1: 7, 2: 6, 3: 5, 4: 4, 5: 3, 6: 2, 7: 1, and quadrature partitions in which a coding unit is divided into four horizontally and vertically directions may be defined.
  • the first partition mode 4 is positioned at the upper left of the coding unit, and at least one of the left height and the top width of the coding unit is 1: 7, 2: 6, 3: 5, 4: 4, 5
  • a rectangular partition of size divided into: 3, 6: 2, 7: 1 and a non-rectangular partition of the remaining pieces can be defined.
  • partition partition level 2 located in the upper right side of the coding unit, at least one of the right height and the top width of the coding unit is 1: 7, 2: 6, 3: 5, 4: 4, 5: 3 , A partition partition of size 6: 2, 7: 1 and a non-rectangular partition of the remaining pieces can be defined.
  • partition partition level 2 located at the lower left of the coding unit, at least one of the left height and the bottom width of the coding unit is 1: 7, 2: 6, 3: 5, 4: 4, 5: 3 , A partition partition of size 6: 2, 7: 1 and a non-rectangular partition of the remaining pieces can be defined.
  • At least one of the right height and the bottom width of the coding unit is 1: 7, 2: 6, 3: 5, 4: 4, 5: 3, 6: 2, 7: 1 Partitioned into, one rectangular partition and a non-rectangular partition of the remaining pieces may be defined at the lower right of the coding unit.
  • partition set can be extended to partition level 3 and partition level 4.
  • the shape and orientation of the partition may be determined based on the first partition mode, and the minimum width and the minimum height of the partition may be determined based on the partition level.
  • Rectangular partitions determined based on the first partition mode and partition level may include partitions having a partition width that is a multiple of the minimum width and a partition height that is a multiple of the minimum height.
  • the second partition mode may refer to a partition having a predetermined width or height among the partitions determined based on the first partition mode and the partition level.
  • the width or height of the remaining partition is determined based on the width or height of the partition having index 0, so that the width or height of the partition having index 0 is for convenience of description. Only talk about height.
  • the partitions 51a and 51b of the first partition mode 1 of the partition level 1 may have a minimum height of 1/4 of the height of the coding unit. Is determined.
  • the heights of the partitions 51a and 51b of the first partition mode 1 of partition level 1 are one and three times the minimum height of the partition, respectively.
  • the second partition mode may be defined to point to each of partition 51a and partition 51b of first partition mode 1 of partition level 1.
  • the minimum width and minimum height of the rectangular partition are determined to be 1/4 of the width and height of the coding unit, and one rectangular partition (left) With index 0), the remaining pieces of non-rectangular partition (index 1) can be formed.
  • the second partition mode of partition level 1 the first partition mode 4, partitions 54a, 54b, 54c, 54d, 54f, wherein at least one of the width and height of the partition is determined to vary by one, two or three times the minimum value. , 54g, 54h, 54i may be defined to indicate each.
  • partition 54e of partition level 1 is not used.
  • the second partition mode does not need to be defined separately.
  • the types of partitions that may exist according to the first partition mode or the partition level vary, the number, range, etc. of the second partition modes may vary.
  • the video encoding apparatus 10 determines prediction of one partition among partitions constituting the tree structure 50, thereby enabling prediction encoding based on partitions of various shapes, directions, and sizes.
  • the video encoding apparatus 10 may determine the partitions included in the tree structure 50.
  • the selection range of the first partition mode, partition level, or second partition mode may be limited.
  • the video encoding apparatus 10 may encode partition information such as a first partition mode, a partition level, and a second partition mode of each partition while encoding prediction mode information, a motion vector, and a residual of the partition. have. Accordingly, the video decoding apparatus 11 according to an embodiment may determine a partition based on the extracted partition information, and perform prediction decoding using the partition.
  • the partition of the minimum size may be a partition having a minimum coding unit divided into four parts.
  • the size of a partition according to an embodiment may be determined based on the partition level, but since the size of the partition should be greater than or equal to the minimum size of the partition and less than or equal to the coding unit, the size of the partition is dependent on the size of the coding unit. Therefore, the partition level may also be related to the size of the coding unit.
  • a partition for predicting the motion of the small region is required in the region within the coding unit having a small size.
  • the larger region to the smaller region may occur in the region within the coding unit. Therefore, the larger coding unit requires predictive encoding using a large partition to a smaller partition. Therefore, it is preferable that the partition level is also determined based on the size of the coding unit.
  • partitions of partition level 0 which is the lowest partition level, may be determined for a coding unit having a size of 8 ⁇ 8.
  • Partitions of partition levels 0 and 1 may be determined for a coding unit having a size of 16 ⁇ 16.
  • partitions from partition level 0 to partition levels 2, 3, and 4 may be determined, respectively. Therefore, the partition level may be variably allowed based on the size of the coding unit.
  • FIG. 5 illustrates a relationship between a first partition mode, a partition level, and a second partition mode according to an embodiment. That is, the types of the first partition mode and the second partition mode, which may be defined according to the partition level, may be determined using points inside the coding units 71, 72, and 73 illustrated in FIG. 5.
  • a line inside the coding units 71, 72, and 73 represents a line that may become the height or width of a partition included in the coding units 71, 72, and 73, and a dot represents a width and a height of the partition. Indicates an intersection. For example, when a straight line reaching the width or height of the coding unit 71, 72, 73 from the predetermined intersection point in the coding unit 71, 72, 73 is along the line inside the coding unit 71, 72, 73, the encoding is performed. Partitions in which the units 71, 72, and 73 are divided may be formed.
  • the lines in the coding unit 71 are lines dividing the height or width of the coding unit 71 by two. Lines intersect in the coding unit 71 to form one intersection point, and partitions surrounded by a straight line extending from the intersection to two of a left height, a right height, an upper width, or a lower width of the coding unit 71 may be determined. . That is, the intersection of the lines in the coding unit 71 may be a vertex of the partition. Therefore, only one set of partitions may be defined in the coding unit 71 for each first partition mode of partition level 0. FIG. Since only one set of partitions is defined per first partition mode, the second partition mode may not be set.
  • the lines in the coding unit 72 are lines that divide the height or the width of the coding unit 72 into four.
  • Nine partition vertices may be generated as the lines in the coding unit 72 intersect, but a partition may be generated based on eight vertices except for an intersection point (white intersection point) that overlaps with partition level 0.
  • FIG. Therefore, eight partition sets may be defined in the coding unit 72 for each first partition mode of the partition level 1.
  • the lines in the coding unit 73 are lines that divide the height or width of the coding unit 73 by eight. 49 partition vertices may be generated as the lines in the coding unit 73 intersect, but a partition may be generated based on 40 vertices except for 9 intersection points (white intersection points) that overlap with upper partition level 0 and partition level 1. have. Therefore, 40 partition sets may be defined in the coding unit 72 for each first partition mode of the partition level 2.
  • the number of second partition modes included in one first partition mode may correspond to the number of vertices.
  • FIG. 6 is a flowchart of a video encoding method using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment of the present invention.
  • a prediction encoding is performed on partitions determined based on a first partition mode and a partition level for each coding unit that is a data unit for encoding a picture, thereby determining a partition to output an encoding result.
  • the shape and division direction of the partition may be determined based on the first partition mode, and the minimum width or the minimum height of the partition may be determined based on the partition level. By comparing the prediction encoding results for each partition, a partition having the highest encoding efficiency may be determined, and the residual of the determined partition may be encoded.
  • An allowable range of the partition level may be determined based on the size of the coding unit.
  • a second partition mode for indicating a partition of a predetermined width and height may be further determined. Based on the first partition mode and the partition level, an allowable range of the number of the second partition modes can be determined.
  • partition information indicating the first partition mode and partition level of the partition determined in the previous step 81 is encoded and output.
  • the partition information may further include a second partition mode according to the first partition mode.
  • the motion vector and the residual may be encoded and output for each partition.
  • Encoding information including information about partition information, a prediction mode, and an encoding mode may be encoded and output.
  • FIG. 7 is a flowchart of a video decoding method using a variable partition for predictive encoding according to an embodiment of the present invention.
  • step 91 partition information indicating a first partition mode and a partition level of a partition is extracted for each coding unit from the received bitstream.
  • the motion vector and the residual may be extracted for each partition by parsing the received bitstream.
  • encoding information including information on partition information, prediction mode, and encoding mode may be extracted.
  • step 92 prediction decoding is performed using partitions determined based on the first partition mode and the partition level of the partition information extracted in the previous step 91, and the picture is decoded.
  • the first partition mode and partition level may be read from the partition information, and the second partition mode may be read according to the first partition mode.
  • the shape and division direction of the partition may be determined based on the first partition mode, and the width or height of the partition in comparison to the width or height of the coding unit may be determined based on the partition level.
  • a picture may be decoded by decoding a residual of a partition for each partition.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video decoding apparatus using a variable partition for predictive encoding based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 using merging of data units based on coding units having a tree structure may include a maximum coding unit splitter 110, a coding unit determiner 120, and an outputter 130. Include.
  • the video encoding apparatus 100 using the merging of data units based on coding units having a tree structure according to an embodiment may be referred to as a video encoding apparatus 100.
  • the maximum coding unit splitter 110 may partition the current picture based on the maximum coding unit that is a coding unit of the maximum size for the current picture of the image. If the current picture is larger than the maximum coding unit, image data of the current picture may be split into at least one maximum coding unit.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, or the like, and may be a square data unit having a square of two horizontal and vertical sizes.
  • the image data may be output to the coding unit determiner 120 for at least one maximum coding unit.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • the coding unit determiner 120 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the coding unit determiner 120 encodes the image data in coding units according to depths for each maximum coding unit of the current picture, and selects a depth at which the smallest coding error occurs to determine the coding depth. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 130.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
  • the coding unit determiner 120 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive encoding and transformation of the largest coding unit may be performed. Similarly, prediction encoding and transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth less than or equal to the maximum depth.
  • the transform performed for video encoding may include a frequency transform, an orthogonal transform, an integer transform, and the like.
  • encoding including prediction encoding and transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, transforming, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coded depth, that is, a coding unit that is no longer split.
  • a coding unit that is no longer divided based on prediction coding is referred to as a 'prediction unit'.
  • the partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided.
  • the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a geometric form. It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • the prediction unit may include the partitions described above with reference to FIGS. 1 to 7. That is, the shape and splitting direction of the prediction unit may be determined based on the first partition mode, and the ratio of the size of the prediction unit to the size of the coding unit may be determined based on the partition level.
  • An allowable range of the partition level that is, an upper limit or a lower limit of the partition level may be determined according to the size of a coding unit.
  • a second partition mode for indicating the type of a detailed partition may be determined.
  • the video encoding apparatus 100 performs prediction encoding using prediction units constituting a tree structure based on a hierarchical relationship between a first partition mode and a partition level, and compares prediction results, thereby encoding efficiency. This highest partition can be determined.
  • the video encoding apparatus 100 may determine a partition having a highest partitioning efficiency and a first partition mode for each coding unit.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit.
  • the transformation may be performed based on a transformation unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the transformation unit may include a data unit for intra mode and a transformation unit for inter mode.
  • the transformation unit in the coding unit is also recursively divided into smaller transformation units, so that the residual data of the coding unit is determined according to the tree structure according to the transformation depth. Can be partitioned according to the conversion unit.
  • a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and transformation related information. Accordingly, the coding unit determiner 120 may determine not only the coded depth that generated the minimum coding error, but also a partition type obtained by dividing a prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for transformation.
  • a method of determining a coding unit and a partition according to a tree structure of a maximum coding unit, according to an embodiment, will be described in detail later with reference to FIGS. 11 through 12.
  • the coding unit determiner 120 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the output unit 130 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
  • the minimum unit according to an embodiment is a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the minimum unit according to an embodiment may be a square data unit having a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, partition units, and transformation units included in the maximum coding unit.
  • the encoding information output through the output unit 130 may be classified into encoding information for each coding unit and encoding information for each prediction unit.
  • the encoding information for each coding unit may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. And the like.
  • information about a maximum size and information about a maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted in a header of a bitstream.
  • the outputter 130 encodes partition information including the first partition mode and the partition level of the partition. It can be encoded and output as information.
  • the output unit 130 may encode and output the motion vector and the residual for each prediction unit.
  • a coding unit according to depths is a coding unit having a size in which a height and a width of a coding unit of one layer higher depth are divided by half. That is, if the size of the coding unit of the current depth is 2Nx2N, the size of the coding unit of the lower depth is NxN.
  • the current coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may include up to four lower depth coding units having a size of N ⁇ N.
  • the video encoding apparatus 100 determines a coding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. Coding units may be configured. In addition, since each of the maximum coding units may be encoded in various prediction modes and transformation methods, an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
  • the prediction unit and the type of partition in which the coding unit is divided may also be diversified based on the first partition mode, the partition level, the second partition mode, and so on. Based on predictive coding is possible.
  • FIG. 9 is a block diagram of a video decoding apparatus using a variable partition for predictive coding based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 using merging of data units based on coding units having a tree structure may include a receiver 210, image data and encoding information extractor 220, and image data decoder 230. It includes.
  • the video decoding apparatus 200 using merge of data units based on coding units having a tree structure according to an embodiment is referred to as a video decoding apparatus 200.
  • Definitions of various terms such as coding units, depths, prediction units, transformation units, and information about various encoding modes for various processings of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may be described with reference to FIG. 19 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
  • the receiver 205 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts image data encoded for each coding unit from the parsed bitstream according to coding units having a tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the image data decoder 230.
  • the image data and encoding information extractor 220 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header for the current picture.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts information about a coded depth and an encoding mode for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit, from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the image data decoder 230. That is, the image data of the bit string may be divided into maximum coding units so that the image data decoder 230 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like. Also, the encoding information about the coding depth and the encoding mode according to an embodiment may further include merge related information about the current prediction unit or the current partition.
  • the information about the coded depth and the encoding mode according to the maximum coding units extracted by the image data and the encoding information extractor 220 may be encoded according to the depth according to the maximum coding unit, as in the video encoding apparatus 100 according to an embodiment.
  • the image data and the encoding information extractor 220 may determine the predetermined data.
  • Information about a coded depth and an encoding mode may be extracted for each unit. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
  • the information about an encoding mode may include partition information including a first partition mode and a partition level.
  • the image data decoder 230 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the image data decoder 230 may decode the encoded image data based on the read partition type, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. Can be.
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and an inverse transform process.
  • the image data decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the image data decoder 230 may read partition information among information about an encoding mode, and determine a partition defined based on a first partition mode and a partition level among partition information.
  • the image data decoder 230 determines a shape and a splitting direction of the prediction unit based on the first partition mode, and determines a size ratio of the prediction unit to the size of the coding unit based on the partition level. You can decide.
  • the image data decoder 230 may determine the partition in consideration of the second partition mode for indicating the type of the detailed partition.
  • the first partition mode, the partition level, and the second partition mode perform predictive encoding using prediction units constituting a tree structure based on a hierarchical relationship between the first partition mode and the partition level in the encoding process. By comparing the prediction results, partitions determined to have the highest coding efficiency are defined. Accordingly, the image data decoder 230 according to an embodiment may perform prediction decoding by using a partition having a first partition mode and a partition level having the highest coding efficiency for each coding unit.
  • the image data decoder 230 reads a transform unit having a tree structure including the size information of the transform unit of the coding unit for each coded depth, for the inverse transform for each largest coding unit, and based on the transform unit for each coding unit. Inverse transformation can be performed.
  • the image data decoder 230 may determine the coded depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer split at the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the image data decoder 230 may decode the coding unit of the current depth using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit with respect to the image data of the current maximum coding unit.
  • the image data decoder 230 It may be regarded as one data unit to be decoded in the same encoding mode.
  • the video decoding apparatus 200 obtains encoding information on a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in an encoding process, and uses the same to decode the current picture.
  • a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in an encoding process, and uses the same to decode the current picture.
  • the video decoding apparatus 200 extracts and reads partition information on a determination method of a partition determined by comparing prediction encoding results of prediction units having a tree structure, and performs prediction decoding using partition information. As a result, accurate decoding is possible.
  • FIGS. 10 to 20 a method of determining coding units, a prediction unit, and a transformation unit according to a tree structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 20.
  • FIG. 10 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is set to 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large in order to not only improve coding efficiency but also accurately reflect image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer to increase the long axis size to 8. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 11 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoder 400 includes operations performed by the encoding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 to encode image data. That is, the intra predictor 410 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode among the current frame 405, and the motion estimator 420 and the motion compensator 425 are the current frame 405 of the inter mode. And the inter frame estimation and motion compensation using the reference frame 495.
  • Data output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 is output as a quantized transform coefficient through the frequency converter 430 and the quantizer 440.
  • the quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the frequency inverse transformer 470, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking block 480 and the loop filtering unit 490. It is post-processed and output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 via the entropy encoder 450.
  • an intra predictor 410, a motion estimator 420, a motion compensator 425, and a frequency converter that are components of the image encoder 400 may be used.
  • 430, quantization unit 440, entropy encoding unit 450, inverse quantization unit 460, frequency inverse transform unit 470, deblocking unit 480, and loop filtering unit 490 are all the maximum coding units. In each case, a task based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed in consideration of the maximum depth.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 partition each coding unit among coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • a prediction mode, and the frequency converter 430 should determine the size of a transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • FIG. 12 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parsing unit 510, and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the encoded image data is output as inverse quantized data through the entropy decoder 520 and the inverse quantizer 530, and the image data of the spatial domain is restored through the frequency inverse transformer 540.
  • the intra prediction unit 550 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 560 uses the reference frame 585 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the
  • Data in the spatial domain that has passed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 may be post-processed through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 to be output to the reconstructed frame 595.
  • the post-processed data through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 may be output as the reference frame 585.
  • step-by-step operations after the parser 510 of the image decoder 500 may be performed.
  • the parser 510, the entropy decoder 520, the inverse quantizer 530, and the frequency inverse transform unit which are components of the image decoder 400 may be used.
  • the intra predictor 550, the motion compensator 560, the deblocking unit 570, and the loop filtering unit 580 all perform operations based on coding units having a tree structure for each largest coding unit. shall.
  • the intra predictor 550 and the motion compensator 560 determine partitions and prediction modes for each coding unit having a tree structure, and the frequency inverse transform unit 540 must determine the size of the transform unit for each coding unit. do.
  • FIG. 13 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 600 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is four.
  • the maximum depth indicates the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, the height and the width of the coding unit for each depth are respectively divided.
  • a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • the depth is deeper along the vertical axis, the coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8, and the depth 4 of depth 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 having a depth of 4 having a size of 4 ⁇ 4 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the coding unit 610 of size 64x64 having a depth of zero is a prediction unit, the prediction unit may include a partition 610 of size 64x64, partitions 612 of size 64x32, and size included in the coding unit 610 of size 64x64. 32x64 partitions 614, 32x32 partitions 616.
  • the prediction unit of the coding unit 620 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 620 of size 32x32, partitions 622 of size 32x16 and a partition of size 16x32 included in the coding unit 620 of size 32x32. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 630 of size 16x16, partitions 632 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 630 of size 16x16. 634, partitions 636 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 640 of size 8x8, partitions 642 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 640 of size 8x8. 644, partitions 646 of size 4x4.
  • the coding unit 650 of size 4x4 having a depth of 4 is the minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth, and the corresponding prediction unit may also be set only as the partition 650 of size 4x4. Further, partitions 652 of size 4x2, partitions 654 of size 2x4, and partitions 656 of size 2x2 may be used.
  • the first partition modes 0, 1, 2, of partition level 0 with reference to FIGS. 3 may correspond to partition sets 40, 41, 42, and 43.
  • partitions 610, 620, 630, 640 and 650 correspond to partition set 40 of the first partition mode 0 of partition level
  • partitions 612, 622, 632, 642 and 652 correspond to the first partition of partition level 0 It may correspond to partition set 41 of mode 1.
  • Partitions 614, 624, 634, 644, and 654 correspond to partition set 42 of the first partition mode 2 of partition level 0, and partitions 616, 626, 636, 646, and 656 partitions of the first partition mode 3 of partition level 0 May correspond to set 43.
  • the coding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 may determine a coding depth of the maximum coding unit 610.
  • the number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
  • encoding is performed for each prediction unit of each coding unit along a horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. .
  • a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit the encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and the partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 610 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 610.
  • FIG. 14 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transformation unit for transformation in the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 size conversion unit 720 is The conversion can be performed.
  • the data of the 64x64 coding unit 710 is transformed into 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 size transformation units of 64x64 size or less, and then encoded, and the transformation unit having the least error with the original is selected. Can be.
  • FIG. 15 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 is information about an encoding mode, and information about a partition type 800 and information 810 about a prediction mode for each coding unit of each coded depth.
  • the information 820 about the size of the transformation unit may be encoded and transmitted.
  • the information about the partition type 800 is a data unit for predictive encoding of the current coding unit and indicates information about a partition type in which the prediction unit of the current coding unit is divided.
  • the current coding unit CU_0 of size 2Nx2N is any one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It is set to.
  • Information 810 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 810 about the prediction mode, whether the partition indicated by the information 800 about the partition type is performed in one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816 is performed. Whether or not can be set.
  • the information about the transform unit size 820 indicates whether to transform the current coding unit based on the transform unit.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second intra transform unit size 828. have.
  • the image data and encoding information extractor 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and transformation for each depth-based coding unit. Information 820 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • the information about the partition type 800 may include information about the encoding mode according to an embodiment.
  • the information 800 regarding the partition type may include a partition type determined based on the first partition mode information, the partition level, and the second partition mode information.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • Segmentation information may be used to indicate a change in depth.
  • the split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
  • the prediction unit 910 for predictive encoding of the coding unit 900 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 912 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 914 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 916 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 918 of size. Although only partitions 912, 914, 916, and 918 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode.
  • the skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • the split information for each depth may be set until the depth d-1, and the split information may be set up to the depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 220 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information for each depth, and may use the decoding depth by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 17, 18, and 19 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 1060 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 1010 have a depth of 0
  • the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths.
  • coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three
  • coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.
  • partitions 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 of the prediction units 1060 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN. Prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 is transformed or inversely transformed into a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1060. That is, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may be intra prediction / motion estimation / motion compensation operations and transform / inverse transform operations for the same coding unit. Each can be performed on a separate data unit.
  • coding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information. Table 2 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • Segmentation information 0 (coding for coding units of size 2Nx2N of current depth d) Split information 1 Prediction mode Partition type Transformation unit size Iterative coding for each coding unit of lower depth d + 1 Intra, Inter, Skip (2Nx2N only) Symmetric Partition Type Asymmetric Partition Type Conversion unit split information 0 Conversion unit split information 1 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N 2Nx2N NxN (symmetric partition type), N / 2xN / 2 (asymmetric partition type)
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure
  • the encoding information extraction unit of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment 220 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetric ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetric ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively. Referring to the partitions according to the tree structure of FIG.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD correspond to partition sets 51a and 51b of the first partition mode 1 of partition level 1, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N and 2
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set.
  • the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referred to and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1300 includes coding units 1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, and 1318 of a coded depth. Since one coding unit 1318 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the coding unit 1318 having a size of 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N (1336). And nRx2N 1338.
  • partition type 2Nx2N 1322 may correspond to partition 40 (first partition mode 0 of partition level 0).
  • Partition type 2NxN 1324 and Nx2N 1326 may correspond to partition sets 41 and 42 (first partition levels 1 and 2 of partition level 0, respectively).
  • Partition type NxN 1328 may correspond to partition set 43 (first partition mode 3 of partition level 0).
  • Partition type 2NxnU 1332 and 2NxnD 1334 may correspond to partition sets 51a and 51b (both partition level 1 and first partition mode 1), respectively.
  • the partition types nLx2N 1336 and nRx2N 1338 may correspond to partition sets 52a and 52b (both partition level 1 and first partition mode 2).
  • the conversion unit partition information (TU size flag) is a kind of conversion index. The size of the transform unit corresponding to the transform index may be changed according to the prediction unit type or the partition type of the coding unit.
  • the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, and NxN 1328
  • the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1342 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 18 is a flag having a value of 0 or 1, but the conversion unit splitting information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is set to 0 according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and may be divided hierarchically.
  • the transformation unit partition information may be used as an embodiment of the transformation index.
  • the size of the transformation unit actually used may be expressed.
  • the video encoding apparatus 100 may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information.
  • the encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS.
  • the video decoding apparatus 200 may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
  • the maximum transform unit split information is defined as 'MaxTransformSizeIndex'
  • the minimum transform unit size is 'MinTransformSize'
  • the transform unit split information is 0,
  • the minimum transform unit possible in the current coding unit is defined as 'RootTuSize'.
  • the size 'CurrMinTuSize' can be defined as in relation (1) below.
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may indicate a maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ⁇ MaxTransformSizeIndex)' is a transformation obtained by dividing 'RootTuSize', which is the size of the transformation unit when the transformation unit division information is 0, by the number of times corresponding to the maximum transformation unit division information. Since the unit size is 'MinTransformSize' is the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current coding unit.
  • the maximum transform unit size RootTuSize may vary depending on a prediction mode.
  • RootTuSize may be determined according to the following relation (2).
  • 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size
  • 'PUSize' represents the current prediction unit size.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current prediction unit size.
  • 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below.
  • 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
  • the conversion unit size 'RootTuSize' when the conversion unit split information is 0 may be set to a smaller value among the maximum conversion unit size and the current partition unit size.
  • the current maximum conversion unit size 'RootTuSize' according to an embodiment that changes according to the prediction mode of the partition unit is only an embodiment, and a factor determining the current maximum conversion unit size is not limited thereto.
  • the prediction unit or partitions described above with reference to FIGS. 10 to 20 may include the first partition modes 0, 1, 2, 3 of partition level 0 and the first partition of partition level 1 of the tree structure 50 of the partitions of FIG. 4.
  • An embodiment is used that is limited to partitions of mode 1 and 2 only.
  • the upper limit of the partition level and the first partition mode may be selectively limited.
  • the idea of the present invention is not limited to the partition level and the first partition mode disclosed in FIGS.
  • 21 is a flowchart of a video encoding method using a variable partition for prediction encoding, based on a coding unit having a tree structure, according to an embodiment.
  • the current picture of the video may be partitioned into maximum coding units.
  • the image data is encoded in coding units according to depths, for each largest coding unit of the current picture. Prediction encoding using a tree structure partition based on the first partition mode and the partition level is performed for each coding unit, so that the partition or prediction unit having the highest prediction encoding efficiency may be determined.
  • a coding depth including a prediction error may be selected to determine a coding depth, and coding units having a tree structure including coding units having a depth determined as the coding depth may be determined.
  • residual data and a motion vector encoded based on coding units, prediction units, or partitions having a tree structure may be encoded for each largest coding unit.
  • Partition information including first partition information, a partition level, and the like for determining a prediction unit may be encoded together with information about a coded depth, a prediction mode, and a coding mode, and output as encoded information.
  • FIG. 22 is a flowchart of a video decoding method using a variable partition for predictive encoding based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • step 1310 the bitstream for the encoded video is received and parsed.
  • step 1320 information about a coded depth and an encoding mode is extracted for each coding unit according to coding units having a tree structure for each largest coding unit, from the parsed bitstream.
  • Partition information may be extracted from information about an encoding depth and an encoding mode.
  • the partition information may include a first partition mode and a partition level, and may further include a second partition mode according to the first partition mode. Residual data and motion vectors encoded for each prediction unit may be extracted.
  • a coding unit having a tree structure is determined based on information about a coded depth and an encoding mode, a prediction unit and a partition are determined based on partition information, and prediction for the prediction unit and a partition is performed. Decryption can be performed. Based on the first partition information and the partition level of the partition information, the prediction unit in which the coding unit is divided and the shape, the splitting direction, and the size of the partition may be determined. For each prediction unit and partition, the residual data may be decoded using the prediction mode information and the motion vector, thereby reconstructing the picture.
  • the video encoding apparatus 100 using a variable partition based on a coding unit having a tree structure may have various sizes and various shapes according to a tree structure based on a variable size of a coding unit having a tree structure.
  • predictive encoding may be performed using prediction units (partitions) of various prediction modes, and the results may be compared to determine a prediction unit (partition) having the highest coding efficiency. Accordingly, prediction encoding is possible by considering an image characteristic in a coding unit that may change according to the size of the coding unit.
  • the video decoding apparatus 200 using the merging of the data units based on the coding unit having the tree structure according to an embodiment may correctly reconstruct. Can also be guaranteed.
  • the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).

Abstract

본 발명은, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위마다, 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여, 부호화 결과를 출력할 파티션을 결정하고, 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보를 부호화하여 출력하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법을 개시한다.

Description

예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법 및 장치
본 발명은 비디오의 부호화 및 복호화에 관한 것이다.
고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 효과적으로 부호화하거나 복호화하는 비디오 코덱의 필요성이 증대하고 있다. 기존의 비디오 코덱에 따르면, 비디오는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다.
비디오 압축은 크게 공간적 상관관계와 시간적 상관관계를 활용한다. 일반적으로 인터 예측은 특정 크기, 예를 들면 16x16 매크로블록을 기반으로 수행된다. 인터 예측은, 이러한 특정 크기의 매크로블록을 2개, 4개, 혹은 그 이상의 영역으로 분할한 후 각각의 움직임 영역에 대해 인터 예측이 수행되면, 원본 영상에 대비한 복원 영상의 왜곡이 발생하고, 인터 예측 결과를 전송하기 위한 오버헤드가 발생할 수 있다. 인터 예측을 위한 움직임 영역이 세밀하게 분할되면 원본 영상 대비 복원 영상의 왜곡은 줄지만 오버헤드가 증가한다. 따라서 인터 예측에 있어서 원본 영상 대비 복원 영상의 왜곡과 오버헤드 간에는 트레이드 오프 관계가 형성될 수 있다.
본 발명은, 예측 부호화를 위한 가변적인 형태, 크기의 파티션을 이용하는 비디오 부호화 및 비디오 복호화에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법은, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여, 부호화 결과를 출력할 파티션을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보를 부호화하여 출력하는 단계를 포함한다.
기존의 매크로블록과 동일한 크기의 파티션, 2등분된 파티션, 4등분된 파티션 뿐만 아니라, 텍스처의 방향성와 위치의 변화와 파티션의 세부적인 움직임을 고려할 수 있는 파티션이 결정될 수 있다. 또한, 부호화 단위의 크기에 기초하여 파티션의 세부적인 움직임을 예측할 수 있는 파티션의 형태와 방향이 조절될 수 있으므로, 영상 특성을 충분히 고려한 예측 부호화 및 복호화가 가능하다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위를 도시한다.
도 4 는 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨로 정의되는 트리 구조의 파티션들을 도시한다.
도 5 는 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨과 제 2 파티션 모드의 관계를 도시한다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 8 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 11 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 14 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 15 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 16 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 17, 18 및 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 20 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 21 은 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 22 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법은, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여, 부호화 결과를 출력할 파티션을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보를 부호화하여 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법은, 수신된 비트스트림으로부터, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨을 포함하는 파티션 정보를 추출하는 단계; 및 상기 추출된 파티션 정보의 제 1 파티션 모드 및 상기 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 복호화를 수행하여 상기 픽처를 복호화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치는, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여, 부호화 결과를 출력할 파티션을 결정하고, 상기 픽처를 부호화하여 상기 부호화 단위의 부호화 모드를 결정하는 부호화부; 및 상기 결정된 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보, 상기 파티션의 예측 모드에 대한 정보 및 상기 부호화 모드에 대한 정보를 포함하는 부호화 정보를 부호화하고, 상기 결정된 파티션을 이용하여 예측 부호화된 상기 파티션의 움직임 벡터 및 레지듀얼을 부호화하여 출력하는 출력부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치는, 수신된 비트스트림으로부터, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨을 포함하는 파티션 정보, 상기 파티션의 예측 모드에 대한 정보 및 상기 부호화 모드에 대한 정보를 포함하는 부호화 정보, 및 상기 파티션의 움직임 벡터 및 레지듀얼을 추출하는 추출부; 및 상기 추출된 파티션 정보의 제 1 파티션 모드 및 상기 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들의 예측 모드에 기초하여, 상기 파티션들에 대하여 예측 복호화를 수행하고 상기 부호화 모드에 기초하여 상기 픽처를 복호화하는 복호화부를 포함한다.
본 발명은, 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 포함한다.
본 발명은 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위해 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 포함한다.
이하 본 명세서에 기재된 본 발명의 다양한 실시예들에서, '영상'은 정지 영상 뿐만 아니라 비디오와 같은 동영상을 포함하여 포괄적으로 지칭할 수 있다. 이하 본 명세서에 기재된 본 발명의 다양한 실시예들에서, '데이터 단위'는 비디오를 구성하는 데이터 중 소정 범위의 데이터의 집합을 지칭한다.
이하 도 1 내지 도 7 을 참조하여, 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오의 부호화 및 복호화가 개시된다. 이하 도 8 내지 도 22을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 및 복호화가 개시된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치(10)는, 부호화부(11) 및 출력부(12)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해 일 실시예에 따른 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치(10)를 비디오 부호화 장치(10)로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 비디오의 픽처 시퀀스를 입력받고, 픽처마다 픽처 간 인터 예측, 픽처 내 인트라 예측, 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화의 작업을 거쳐 부호화하여, 부호화된 비디오 데이터 및 부호화 모드에 대한 정보가 수록된 부호화 정보를 출력한다.
일 실시예에 따른 부호화 장치(10)는 픽처의 효율적인 부호화를 위해, 픽처를 소정 크기의 데이터 단위로 구획하여 데이터 단위마다 부호화할 수 있다. 이하 픽처의 부호화를 위한 데이터 단위를 '부호화 단위'라 지칭한다. 일 실시예에 따른 부호화부(11)는, 부호화 단위를 결정하고 부호화 단위마다 수행될 부호화 방식을 결정할 수 있다. 이 때 부호화 단위마다 결정된 부호화 방식을 부호화 모드이다.
비디오의 시간적으로 연속하는 시퀀스 또는 공간적으로 주변 영역 간에 데이터가 중복될 수 있다. 비디오 압축 부호화 방식에서는, 시공간적으로 인접하는 데이터 간의 중복 데이터를 제거하여 부호화된 데이터의 크기를 줄이기 위해, 시공간적 주변 데이터를 참조하여 부호화하는 예측 부호화 기법이 수행된다.
예측 부호화 기법에서는, 소정 크기 및 형태의 데이터 단위에 기초하여 서로 중복되는 주변 데이터를 검색하여, 중복되는 데이터 단위 간의 거리(즉, 움직임(motion))과, 원본 데이터와 중복되는 데이터 간의 차이값(즉 레지듀얼(residual))이 부호화될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화부(11)는, 부호화 단위마다 예측 부호화를 위해 주변 데이터와의 움직임을 비교하기 위한 데이터 단위인 파티션을 결정할 수 있다. 파티션의 크기는 부호화 단위와 같거나 작을 수 있다. 일 실시예에 따른 부호화부(11)는, 결정된 파티션을 이용한 예측 부호화에 따라, 파티션마다 중복되는 데이터를 제거한 레지듀얼을 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화부(11)는, 제 1 파티션 모드와 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여 부호화 결과를 출력할 파티션을 결정한다.
일 실시예에 따른 부호화부(11)는, 부호화 단위마다, 형태, 방향성 및 크기가 다양한 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하고, 파티션들 중에서 최종적으로 레지듀얼을 출력할 파티션을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 부호화부(11)는 다양한 파티션들마다 예측 부호화에 따른 부호화 효율들을 결정하고 비교하여, 부호화 효율이 가장 높은 파티션을 선택할 수 있다.
부호화 효율은, 원본 데이터 및 복원 데이터 간의 오차, 부호화 후 발생하는 오버헤드 등을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 예측 부호화에 따른 부호화 효율은 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정될 수 있다.
일 실시예에 따른 파티션들은, 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 기초하여 정의될 수 있다. 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드는 파티션의 형태와 방향성을 나타낸다.
예를 들어, 제 1 파티션 모드에 따라 직사각형 파티션, 정사각형 파티션, 사각형이 아닌 파티션 등의 파티션 등의 파티션 형태가 정의될 수 있다. 예를 들어, 제 1 파티션 모드에 따라 부호화 단위의 수직, 수평, 수직 및 수평 방향, 대각선 방향으로 분할된 파티션; 부호화 단위의 좌측, 우측, 상단 또는 하단으로 치우쳐 분할된 파티션; 부호화 단위의 마주보는 너비끼리, 마주보는 높이끼리, 인접하는 너비와 높이가 분할된 파티션; 등의 부호화 단위가 파티션으로 분할되는 방향성이 정의될 수 있다.
일 실시예에 따른 파티션 레벨은, 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타낸다. 또한 파티션 레벨에 따라, 부호화 단위의 너비 (높이)에 대비한 파티션의 너비(높이)의 비율이 결정될 수도 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 파티션 레벨이 증가함에 따라, 부호화 단위의 너비 및 높이가 잘게 분할된 파티션이 결정될 수 있다. 예를 들어, 부호화 단위의 너비 또는 높이가 n등분된 크기에 기초하여, 부호화 단위의 너비 또는 높이가 1:(n-1), 2:(n-2), ..., (n-2):2, (n-1):1의 비율로 분할된 파티션들이 결정될 수 있다. 이 경우, 파티션 레벨이 증가함에 따라 n이 증가할 수 있다.
다만, 일 실시예에 따른 파티션의 최소 크기는 제한되어 있고 부호화 단위가 무한히 분할될 수는 없다. 따라서, 계층적인 트리 구조에 따라 크기가 결정되는 현재 부호화 단위의 크기에 기초하여, 파티션의 파티션 레벨의 상한 및 하한 중 적어도 하나가 결정될 수 있다. 또한 시스템 또는 사용자 설정 상 파티션 레벨이 제한될 수도 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드에 기초하여 형태와 방향이 결정된 파티션들 중에서, 파티션들의 너비 및 높이가 증감할 수 있다. 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드에 기초하여 형태와 방향이 결정된 파티션의 너비 및 높이는 제 2 파티션 모드에 따라 정의될 수 있다. 즉, 제 2 파티션 모드는 제 1 파티션 모드에 따라 허용 가능한 파티션들 중 세부적인 파티션 종류를 결정할 수 있다.
또한 제 1 파티션 모드의 파티션들은, 제 1 파티션 모드에 따라 파티션의 형태 및 방향성이 결정되며, 파티션의 너비 및 높이 중 적어도 하나가 파티션 레벨에 따라 결정되는 파티션의 최소 너비 또는 최소 높이의 배수로 증감하므로, 제 2 파티션 모드는 제 1 파티션 모드의 파티션들 중 각각의 파티션을 가리키도록 정의될 수도 있다.
예를 들어, 파티션 레벨에 따라 파티션의 최소 너비 및 최소 높이가 부호화 단위의 너비 및 높이의 n등분 값으로 결정될 때, 제 2 파티션 모드는 부호화 단위의 너비 또는 높이가 1:(n-1), 2:(n-2), ..., (n-2):2, (n-1):1의 비율로 분할된 각각의 파티션을 나타낸다.
따라서 일 실시예에 따른 부호화부(11)는, 제 1 파티션 모드에 따라 제 2 파티션 모드를 더 결정할 수도 있으며, 제 2 파티션 모드의 종류 또는 개수는 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 따라 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 출력부(12)는, 부호화부(11)에서 결정된 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보를 부호화하여 출력할 수 있다. 또한 파티션 정보는, 제 1 파티션 모드에 따라, 제 2 파티션 모드 정보를 더 포함할 수도 있다. 일 실시예에 따른 파티션 정보는, 파티션 레벨의 하한 또는 상한을 결정하는 파티션 레벨 제한 정보를 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따른 출력부(12)는, 부호화부(11)에 의해 결정된 파티션을 이용하여 예측 부호화함으로써 생성된 파티션의 움직임 벡터 및 레지듀얼을 출력할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 출력부(12)는, 부호화부(11)에 의해 결정된 파티션을 이용한 예측 부호화 방식을 나타내는 예측 모드에 대한 정보와 함께, 부호화 모드에 대한 정보를 포함하는 부호화 정보를 부호화하여 출력할 수 있다. 일 실시예에 따른 부호화 정보는, SPS(Sequence Parameter Set)에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 부호화 정보는, 시퀀스, 픽처, 프레임, 슬라이스, 최대 부호화 단위 등의 데이터 단위 별로 부호화되어 삽입될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치(20)는, 추출부(21) 및 복호화부(22)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위한 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치(20)를 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(20)로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 비디오의 픽처 시퀀스가 부호화된 비트스트림을 입력받고, 부호화된 픽처 데이터에 대한 엔트로피 복호화, 역양자화, 역변환, 픽처 간 인터 예측/보상, 픽처 내 인트라 예측을 거친 복호화를 통해 픽처를 복원한다.
일 실시예에 따른 추출부(21)는, 수신된 비트스트림을 파싱하여, 부호화된 픽처 데이터 및 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 일 실시예에 다른 추출부(21)는, 수신된 비트스트림을 파싱하여 부호화된 레지듀얼을 추출할 수 있다.
일 실시예에 따른 추출부(21)는, 수신된 비트스트림을 파싱하여, 부호화 정보를 추출한다. 일 실시예에 따른 추출부(21)는, 부호화 정보 중 부호화 모드에 대한 정보, 파티션 정보 및 예측 모드에 대한 정보를 판독할 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 정보로부터, 부호화 단위의 파티션의 제 1 파티션 모드와 파티션 레벨이 판독될 수 있다.
일 실시예에 따른 추출부(21)에 의해 추출된 파티션 정보는, 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 따라 구성되는 계층적 트리 구조의 파티션들 중 부호화 효율이 가장 높은 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 추출부(21)에 의해 추출되어 판독된 파티션 정보에 기초하여, 픽처의 예측 복호화를 위한 파티션을 결정할 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 추출부(21)에 의해 추출된 예측 모드 및 움직임 벡터를 이용하여 파티션의 레지듀얼을 예측 복호화할 수 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 부호화 단위마다 파티션 정보에 기초하여 파티션을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 파티션 정보 중 제 1 파티션 모드에 기초하여 파티션의 형태와 부호화 단위가 파티션으로 분할되는 방향성을 결정할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 파티션 정보 중 파티션 레벨에 기초하여 부호화 단위가 파티션으로 조밀하게 분할되는 정도를 결정할 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 제 1 파티션 모드에 기초하여, 직사각형 파티션, 정사각형 파티션, 사각형이 아닌 파티션 등의 파티션 형태를 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 제 1 파티션 모드에 기초하여, 부호화 단위가 파티션으로 분할되는 방향성을 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 파티션 모드에 따른 파티션은, 부호화 단위의 수직, 수평, 수직 및 수평 방향, 대각선 방향으로 분할된 파티션; 부호화 단위의 좌측, 우측, 상단 또는 하단으로 치우쳐 분할된 파티션; 부호화 단위의 마주보는 너비끼리, 마주보는 높이끼리, 인접하는 너비와 높이가 분할된 파티션; 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 파티션 레벨에 기초하여, 부호화 단위의 너비 및 높이가 분할되는 비율을 결정할 수 있다. 파티션 레벨이 증가함에 따라, 부호화 단위의 너비 및 높이가 잘게 분할된 파티션이 결정될 수 있다. 예를 들어, 부호화 단위의 너비 및 높이 중 적어도 하나가 1:(n-1), 2:(n-2), ..., (n-2):2, (n-1):1의 비율로 분할된 파티션들이 결정될 때, 파티션 레벨이 증가함에 따라 n이 증가할 수 있다.
계층적인 트리 구조에 따라 크기가 결정되는 현재 부호화 단위의 크기에 기초하여, 파티션의 파티션 레벨의 상한 또는 하한이 결정될 수 있다. 또한 시스템 또는 사용자 설정 상 파티션 레벨이 제한값에 대한 정보가 수신된 비트스트림으로부터 추출될 수도 있다.
일 실시예에 따른 추출부(21)는, 파티션 정보로부터, 제 1 파티션 모드에 기초하여 형태와 방향이 결정된 파티션들 중 소정 너비 및 높이의 파티션을 나타내는 제 2 파티션 모드를 더 추출할 수 있다. 따라서 일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 파티션 정보의 제 1 파티션 모드 정보, 파티션 레벨 및 제 2 파티션 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 파티션들을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 제 1 파티션 모드에 기초하여 형태와 방향이 결정된 파티션들의 너비 및 높이를, 제 2 파티션 모드에 기초하여 증감할 수 있다.
또한, 제 2 파티션 모드에 결정되는 파티션들의 너비 및 높이는, 제 1 파티션 모드에 따라 결정된 형태 및 방향성을 갖는 파티션의 너비 및 높이 중 적어도 하나가, 파티션 레벨에 따라 결정되는 파티션의 최소 너비 또는 최소 높이의 배수값으로 결정될 수도 있다.
예를 들어, 파티션 레벨에 따라 파티션의 최소 너비 및 최소 높이가 부호화 단위의 너비 및 높이의 n등분 값으로 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 제 2 파티션 모드에 기초하여 부호화 단위의 너비 또는 높이가 1:(n-1), 2:(n-2), ..., (n-2):2, (n-1):1의 비율로 분할된 각각의 파티션을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(22)는, 파티션 정보에 기초하여 결정된 파티션들에 대해 예측 모드에 기초하여 예측 복호화를 수행하고, 부호화 모드에 기초하여 픽처를 복호화할 수 있다.
일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치(10) 및 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치(20)는, 기존의 매크로블록과 동일한 크기의 파티션, 2등분된 파티션, 4등분된 파티션 뿐만 아니라, 텍스처의 방향성와 위치의 변화와 파티션의 세부적인 움직임을 고려할 수 있는 파티션을 결정할 수 있다. 또한, 부호화 단위의 크기에 기초하여 파티션의 세부적인 움직임을 예측할 수 있는 파티션의 형태와 방향을 조절할 수 있으므로, 영상 특성을 충분히 고려한 예측 부호화 및 복호화가 가능하다.
도 3 은 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위를 도시한다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층적 구조(30)에 따르면, 부호화 단위 레벨이 0, 1, 2로 증가함에 따라, 부호화 단위(31, 32, 33)의 크기가 감소할 수 있다. 부호화 단위(31, 32, 33)의 크기가 증가함에 따라 부호화 단위 안에 다양한 형태와 방향의 텍스처 성분이 포함될 수 있으며, 비디오 시퀀스에서 시간의 흐름에 따라 부호화 단위 안에서 다른 움직임 영역이 포함될 수 있다. 따라서, 부호화 단위의 보다 세밀하고 정확한 예측 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 크기에 기초하여 부호화 단위에 포함되는 파티션의 형태, 방향성 및 크기가 가변적일 필요가 있다.
도 4 는 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨로 정의되는 트리 구조의 파티션들을 도시한다.
일 실시예에 따른 파티션의 트리 구조(50)는, 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨로 정의되는 파티션들로 구성될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)의 부호화부(11)는, 부호화 단위마다, 트리 구조(50)를 구성하는 파티션들을 모두 이용하여 예측 부호화를 수행한 후, 부호화 효율이 가장 높은 파티션을 결정하고, 출력부(12)는 결정된 파티션의 레지듀얼이 부호화되어 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드는 파티션의 형태와 방향성을 나타내고, 파티션 레벨은 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타낼 수 있다. 제 1 파티션 모드와 파티션 레벨의 조합에 따라 파티션이 정의될 수 있다.
파티션 레벨 0의 파티션 그룹(49)은, 제 1 파티션 모드 0의 파티션 세트(40), 제 1 파티션 모드 1의 파티션 세트(41), 제 1 파티션 모드 2의 파티션 세트(42), 제 1 파티션 모드 3의 파티션 세트(43), 제 1 파티션 모드 4의 파티션 세트(44), 제 1 파티션 모드 5의 파티션 세트(45), 제 1 파티션 모드 6의 파티션 세트(46), 제 1 파티션 모드 7의 파티션 세트(47)를 포함한다.
파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 0의 파티션 세트(40)는, 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션(인덱스 0)을 포함한다.
또한 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 1의 파티션 세트(41)는 부호화 단위의 마주보는 높이가 각각 1/2로 분할되어, 부호화 단위가 가로 방향으로 반분된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1)을 포함할 수 있다. 또한 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 2의 파티션 세트(42)는 부호화 단위의 마주보는 너비가 각각 1/2로 분할되어, 부호화 단위가 세로 방향으로 반분된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1)을 포함할 수 있다.
파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 3의 파티션 세트(43)는, 부호화 단위의 마주보는 높이 및 마주보는 너비가 모두 1/2로 분할되어, 부호화 단위가 가로세로 방향으로 4분할된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1, 2, 3)을 포함할 수 있다.
파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 4의 파티션 세트(44)는, 부호화 단위의 좌측 상단에 위치하면서 부호화 단위의 좌측 높이 및 상단 너비가 각각 1/2로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 0)과, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 1)을 포함할 수 있다.
파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 5의 파티션 세트(45)는, 부호화 단위의 우측 상단에 위치하면서 부호화 단위의 우측 높이 및 상단 너비가 각각 1/2로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 1)과, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 0)을 포함할 수 있다.
파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 6의 파티션 세트(46)는, 부호화 단위의 좌측 하단에 위치하면서 부호화 단위의 좌측 높이 및 하단 너비가 각각 1/2로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 0)과, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 1)을 포함할 수 있다.
파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 7의 파티션 세트(47)는, 부호화 단위의 우측 하단에 위치하면서 부호화 단위의 우측 높이 및 하단 너비가 각각 1/2로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 1)과, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 0)을 포함할 수 있다.
제 1 파티션 모드 1 및 2는, 부호화 단위 내의 상하 영역 간에 또는 좌우 영역 간에 움직임이 다른 경우에 정확한 예측 부호화를 위한 파티션을 정의할 수 있다. 제 1 파티션 모드 3은, 부호화 단위 내에 다수의 객체 또는 다수의 영역이 존재하며 복합적인 움직임을 가지는 경우에 파티션별로 세밀한 예측 부호화를 위한 파티션을 정의할 수 있다.
제 1 파티션 모드 4, 5, 6, 7은 부호화 단위 안에 대각선 방향의 에지가 위치할 때, 에지를 경계로 구획되는 영역들의 정확한 예측 부호화를 위한 파티션을 정의할 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 3, 4, 5, 6, 7이 이용되는 경우, 정확한 움직임 예측은 가능하지만 오버헤드가 증가하므로, 부호화 효율과 오버헤드 간의 트레이드 오프를 고려하여 사용되는 것이 바람직하다.
파티션 레벨은 부호화 단위가 세밀한 움직임 예측을 위해 파티션으로 조밀하게 분할된 정도를 나타내므로, 파티션 레벨이 증가할수록 파티션의 최소 높이 또는 최소 너비가 작아질 수 있다.
일 실시예에 따른 파티션의 트리 구조(50)에서, 파티션 단위의 최소 너비(최소 높이)는 부호화 단위의 너비(높이)를 2의 제곱수로 나눈 크기이고, 파티션 레벨이 증가함에 따라 2의 제곱수가 증가한다.
전술한 바와 같이, 파티션 레벨 0일 때는, 부호화 단위의 높이(너비)가 분할되지 않거나, 1/2로 분할된 경우를 포함한다. 파티션 레벨이 1로 증가하면, 파티션의 최소 높이(최소 너비)가 부호화 단위의 높이(너비)의 1/4일 수 있다. 파티션 레벨이 2로 증가하면, 파티션의 최소 높이(최소 너비)가 부호화 단위의 높이 또는 너비의 1/8일 수 있다.
파티션 레벨에 상관없이 부호화 단위의 크기는 동일하다. 파티션 레벨 1의 파티션 그룹(59)은 파티션 레벨 0에 비해 정밀도가 2배 증가한다. 일 실시예로 파티션 레벨 0에서 제 1 파티션 모드 1은 부호화 크기의 높이가 1/2의 정밀도로 세분화된 파티션이고, 파티션 레벨 1에서 제 1 파티션 모드 1은 부호화 크기의 높이가 1/4의 정밀도로 세분화된 파티션이다. 나아가 파티션 레벨 2에서 제 1 파티션 모드 1은 부호화 크기의 높이가 1/8의 정밀도로 세분화된 파티션이다.
하나의 제 1 파티션 모드에서, 파티션 레벨들 간에 동일한 형태의 파티션이 중복적으로 발생할 수 있다. 예를 들어, 제 1 파티션 모드 3, 4, 5, 6, 7에서, 파티션 레벨 0의 파티션 세트 43, 44, 45, 46, 47은, 각각 파티션 레벨 1의 파티션 세트 53e, 54e, 55e, 56e, 57e과 동일한 형태이다. 제 1 파티션 모드 1, 2에서, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 51a, 51b는 각각 파티션 레벨 2의 파티션 세트 61b, 61e와 동일한 형태이며, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 52a, 52b는 각각 파티션 레벨 2의 파티션 세트 62b, 62e와 동일한 형태이다.
동일한 제 1 파티션 모드 및 서로 다른 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들이 서로 동일한 형태인 경우, 하위 파티션 레벨의 파티션만이 예측 부호화를 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 제 1 파티션 모드 3에서, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 53e는 파티션 레벨 0의 파티션 세트 43과 동일한 형태이므로, 이들 중 하위 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 3의 파티션 세트 43만이 실제 예측 부호화에 이용되고 파티션 세트 43을 나타내는 파티션 정보만이 부호화될 수 있다. 이 경우, 파티션 세트 53e을 나타하기 위한 파티션 정보는 정의되지 않는다.
파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 1의 파티션 세트(51a, 51b)는, 부호화 단위의 마주보는 높이가 각각 1:3, 3:1로 분할된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1)을 포함할 수 있다. 또한 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 2의 파티션 세트(52a, 52b)는, 부호화 단위의 마주보는 너비가 각각 1:3, 3:1로 분할된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1)을 포함할 수 있다.
파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 3의 파티션 세트(53a, 53b, 53c, 53d, 53e, 53f, 53g, 53h, 53i)는, 부호화 단위의 마주보는 높이 및 마주보는 너비 중 적어도 하나가 1:3, 2:2, 3:1로 분할되어, 부호화 단위가 가로세로 방향으로 4분할된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1, 2, 3)이 정의될 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 3에서, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 53e는, 파티션 레벨 0의 파티션 세트 43과 중복되므로 예측 부호화를 위해 사용되지 않을 수 있다. 또한, 파티션 레벨 1에서, 제 1 파티션 모드 3의 파티션 세트 53e를 나타내는 파티션 정보가 정의되지 않을 수 있다.
파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 4의 파티션 세트(54a, 54b, 54c, 54d, 54e, 54f, 54g, 54h, 54i)는, 부호화 단위의 좌측 상단에 위치하면서 부호화 단위의 좌측 높이 및 상단 너비 중 적어도 하나가 1:3, 2:2, 3:1로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 0)과 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 1)을 포함할 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 4에서, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 54e는 파티션 레벨 0의 파티션 세트 44와 중복되므로, 예측 부호화를 위해 사용되지 않을 수 있다. 또한, 파티션 레벨 1에서, 제 1 파티션 모드 4의 파티션 세트 54e를 나타내는 파티션 정보가 정의되지 않을 수 있다.
파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 5의 파티션 세트(55a, 55b, 55c, 55d, 55e, 55f, 55g, 55h, 55i)는, 부호화 단위의 우측 상단에 위치하며 부호화 단위의 우측 높이 및 상단 너비 중 적어도 하나가 1:3, 2:2, 3:1로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 1)과, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 0)을 포함할 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 5에서, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 55e는 파티션 레벨 0의 파티션 세트 45와 중복되는 파티션이므로, 예측 부호화를 위해 사용되지 않을 수 있다. 또한, 파티션 레벨 1에서, 제 1 파티션 모드 5의 파티션 세트 55e를 나타내는 파티션 정보가 정의되지 않을 수 있다.
파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 6의 파티션 세트(56a, 56b, 56c, 56d, 56e, 56f, 56g, 56h, 56i)는, 부호화 단위의 좌측 하단에 위치하며 부호화 단위의 좌측 높이 및 하단 너비 중 적어도 하나가 1:3, 2:2, 3:1로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 0)과, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 1)을 포함할 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 6에서, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 56e는 파티션 레벨 0의 파티션 세트 46과 중복되는 파티션이므로, 예측 부호화를 위해 사용되지 않을 수 있다. 또한, 파티션 레벨 1에서, 제 1 파티션 모드 6의 파티션 세트 56e를 나타내는 파티션 정보가 정의되지 않을 수 있다..
파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 7의 파티션 세트(57a, 57b, 57c, 57d, 57e, 57f, 57g, 57h, 57i)는, 부호화 단위의 우측 하단에 위치하며 부호화 단위의 우측 높이 및 하단 너비 중 적어도 하나가 1:3, 2:2, 3:1로 분할된 크기의 사각형 파티션(인덱스 1)과, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 0)을 포함할 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 7에서, 파티션 레벨 1의 파티션 세트 57e는 파티션 레벨 0의 파티션 세트 47과 중복되는 파티션이므로, 예측 부호화를 위해 사용되지 않을 수 있다. 또한, 파티션 레벨 1에서, 제 1 파티션 모드 7의 파티션 세트 57e를 나타내는 파티션 정보가 정의되지 않을 수 있다..
유사한 방식으로, 파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 1의 파티션 세트(61a, 61b, 61c, 61d, 61e, 61f)는, 부호화 단위의 마주보는 높이가 각각 1:7, 2:6, 3:5, 5:3, 6:2, 7:1로 분할된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1)을 포함할 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 1에서, 파티션 레벨 2의 파티션 세트 61b 와 61e는 각각 파티션 레벨 1의 파티션 세트 51a와 51b와 중복되는 파티션이므로, 파티션 레벨 2에서 제 1 파티션 모드 1의 파티션 세트 61b 와 61e를 나타내는 파티션 정보는 정의되지 않을 수 있다. 또한 파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 2의 파티션 세트(62a, 62b, 62c, 62d, 62e, 62f)는, 부호화 단위의 마주보는 너비가 각각 1:7, 2:6, 3:5, 5:3, 6:2, 7:1로 분할된 사각형 파티션들(인덱스 0, 1)을 포함할 수 있다. 다만 제 1 파티션 모드 1에서, 파티션 레벨 2의 파티션 세트 62b 와 62e는 각각 파티션 레벨 1의 파티션 세트 52a와 52b와 중복되는 파티션이므로, 파티션 레벨 2에서 제 1 파티션 모드 1의 파티션 세트 62b와 62e를 나타내는 파티션 정보는 정의되지 않을 수 있다.
지면 관계상, 파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 3, 4, 5, 6, 7을 도시하지는 않았지만, 파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 3에서는, 부호화 단위의 마주보는 높이 및 마주보는 너비 중 적어도 하나가 1:7, 2:6, 3:5, 4:4, 5:3, 6:2, 7:1로 분할되어, 부호화 단위가 가로세로 방향으로 4분할된 사각형 파티션들이 정의될 수 있다.
또한, 파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 4에서는, 부호화 단위의 좌측 상단에 위치하며 부호화 단위의 좌측 높이 및 상단 너비 중 적어도 하나가 1:7, 2:6, 3:5, 4:4, 5:3, 6:2, 7:1로 분할된 크기의 사각형 파티션과, 나머지 조각의 비사각형 파티션이 정의될 수 있다.
파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 5에서는, 부호화 단위의 우측 상단에 위치하며 부호화 단위의 우측 높이 및 상단 너비 중 적어도 하나가 1:7, 2:6, 3:5, 4:4, 5:3, 6:2, 7:1로 분할된 크기의 사각형 파티션과, 나머지 조각의 비사각형 파티션이 정의될 수 있다.
파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 6에서는, 부호화 단위의 좌측 하단에 위치하며 부호화 단위의 좌측 높이 및 하단 너비 중 적어도 하나가 1:7, 2:6, 3:5, 4:4, 5:3, 6:2, 7:1로 분할된 크기의 사각형 파티션과, 나머지 조각의 비사각형 파티션이 정의될 수 있다.
파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드 7에서는, 부호화 단위의 우측 높이 및 하단 너비 중 적어도 하나가 1:7, 2:6, 3:5, 4:4, 5:3, 6:2, 7:1로 분할되어, 부호화 단위의 우측 하단에 치우친 한 개의 사각형 파티션과 나머지 조각의 비사각형 파티션이 정의될 수 있다.
부호화 크기가 충분히 크다면, 파티션 레벨 3, 파티션 레벨 4로 파티션 세트가 확장될 수 있다.
따라서 일 실시예에 따른 파티션의 트리 구조(50)에서, 제 1 파티션 모드에 기초하여 파티션의 형태와 방향성이 결정되고, 파티션 레벨에 기초하여 파티션의 최소 너비 및 최소 높이가 결정될 수 있다. 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 기초하여 결정된 사각형 파티션들은, 최소 너비의 배수인 파티션 너비와 최소 높이의 배수인 파티션 높이를 갖는 파티션들을 포함할 수 있다. 이 경우 제 2 파티션 모드는, 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 기초하여 결정된 파티션들 중 소정 너비 또는 높이의 파티션을 가리킬 수 있다.
하나의 부호화 단위가 둘 이상의 파티션들을 포함하는 경우, 인덱스 0인 파티션의 너비 또는 높이가 결정되면 이에 기초하여 나머지 파티션의 너비 또는 높이가 결정되므로, 이하 설명의 편의를 위해 인덱스 0인 파티션의 너비 또는 높이에 대해서만 논한다.
예를 들어 일 실시예에 따른 파티션의 트리 구조(50)에서, 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 1의 파티션들(51a, 51b)은, 파티션의 최소 높이가 부호화 단위의 높이의 1/4로 결정된다. 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 1의 파티션들(51a, 51b)의 높이는, 각각 파티션의 최소 높이의 1배 및 3배이다. 이 경우, 제 2 파티션 모드는, 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 1의 파티션 51a 및 파티션 51b 각각을 가리키도록 정의될 수 있다.
유사한 방식으로, 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 4에서는, 사각형 파티션의 최소 너비 및 최소 높이가 부호화 단위의 너비 및 높이의 1/4로 결정되며, 부호화 단위의 좌측 상단에 치우친 한개의 사각형 파티션(인덱스 0)과 함께, 나머지 조각의 비사각형 파티션(인덱스 1)이 형성될 수 있다. 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 4의 제 2 파티션 모드는, 파티션의 너비 및 높이 중 적어도 하나가 최소값의 1배, 2배 또는 3배로 변동하면서 결정되는 파티션들 54a, 54b, 54c, 54d, 54f, 54g, 54h, 54i 중 각각을 가리키도록 정의될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제 1 파티션 모드 4에서, 파티션 레벨 1의 파티션 54e는 사용되지 않는다.
다만, 파티션 레벨 0에서는 제 2 파티션 모드가 별도로 정의될 필요는 없다. 또한, 제 1 파티션 모드 또는 파티션 레벨에 따라 존재할 수 있는 파티션 종류가 변동하므로, 제 2 파티션 모드의 개수, 범위 등이 변동될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 트리 구조(50)를 구성하는 파티션들 중 하나의 파티션을 결정함으로써, 다양한 형태, 방향성 및 크기의 파티션에 기초한 예측 부호화가 가능하다. 다만 비디오 부호화 장치(10)의 예측 부호화의 정확성과 연산 속도 간의 트레이드 오프에서, 연산 속도가 더 중요한 경우에는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 트리 구조(50)에 포함되는 파티션들의 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨, 또는 제 2 파티션 모드의 선택 범위를 제한할 수도 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 파티션의 예측 모드 정보, 움직임 벡터, 레지듀얼을 부호화하면서, 각 파티션의 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨, 제 2 파티션 모드 등의 파티션 정보를 부호화할 수 있다. 따라서 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(11)는, 추출된 파티션 정보에 기초하여 파티션을 결정하고, 이를 이용하여 예측 복호화를 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 크기의 파티션은, 최소 부호화 단위가 4분할된 파티션일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션의 크기는 파티션 레벨에 기초하여 결정될 수 있지만, 파티션의 최소 크기보다 크거나 같고 부호화 단위보다 작거나 같아야 하므로, 파티션의 크기는 부호화 단위의 크기에 종속된다. 따라서 파티션 레벨도 부호화 단위의 크기에 연관될 수 있다.
또한, 작은 크기의 부호화 단위 내의 영역에서는 작은 영역의 움직임을 예측하기 위한 파티션이 필요하다. 그러나, 부호화 단위가 클수록 부호화 단위 내의 영역에서 큰 영역의 움직임부터 작은 영역의 움직임까지도 발생할 수 있으므로, 크기가 큰 부호화 단위일수록 큰 파티션부터 작은 파티션을 이용한 예측 부호화가 필요하다. 따라서 파티션 레벨도 부호화 단위의 크기에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다.
따라서 일 실시예에 따른 부호화 단위의 크기에 기초하여, 정의 가능한 파티션 레벨의 관계는 표 1과 같다.
표 1
부호화 단위 크기 파티션 레벨=0 파티션 레벨=1 파티션 레벨=2 파티션 레벨=3 파티션 레벨=4
128x128 o o o o o
64x64 o o o o x
32x32 o o o x x
16x16 o o x x x
8x8 o x x x x
따라서, 크기 8x8인 부호화 단위에 대해서는 최하 파티션 레벨인 파티션 레벨 0의 파티션들만이 결정될 수 있다. 크기 16x16인 부호화 단위에 대해서는 파티션 레벨 0 및 1의 파티션들이 결정될 수 있다. 크기 32x32, 64x64, 128x128인 부호화 단위에 대해서는 각각, 파티션 레벨 0으로부터 파티션 레벨 2, 3, 4까지의 파티션들이 결정될 수 있다. 따라서 부호화 단위의 크기에 기초하여 파티션 레벨이 가변적으로 허용될 수 있다.
도 5 는 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨과 제 2 파티션 모드의 관계를 도시한다. 즉, 도 5 에 도시된 부호화 단위(71, 72, 73) 내부의 점들을 이용하여, 파티션 레벨에 따라 정의될 수 있는 제 1파티션 모드 및 제 2파티션 모드의 형태가, 결정될 수 있다.
도 5에서 부호화 단위(71, 72, 73) 내부의 선은, 부호화 단위(71, 72, 73)에 포함되는 파티션의 높이 또는 너비가 될 수 있는 선을 나타내며, 점은 파티션의 너비와 높이가 만나는 교차점을 나타낸다. 예를 들어 부호화 단위(71, 72, 73) 내의 소정 교차점으로부터 부호화 단위(71, 72, 73) 내부의 선을 따라 부호화 단위(71, 72, 73)의 너비 또는 높이까지 닿는 직선을 그리면, 부호화 단위(71, 72, 73)가 분할된 파티션들이 형성될 수 있다.
예를 들어, 파티션 레벨 0에서는, 부호화 단위(71) 내의 선들은 부호화 단위(71)의 높이 또는 너비를 2분할하는 선들이다. 부호화 단위(71) 안에 선들이 교차하여 1개의 교차점이 형성되며, 교차점으로부터 부호화 단위(71)의 좌측 높이, 우측 높이, 상단 너비 또는 하단 너비 중 두 곳까지 뻗은 직선으로 둘러쌓인 파티션들이 결정될 수 있다. 즉, 부호화 단위(71) 내의 선들의 교차점이 파티션의 꼭지점이 될 수 있다. 따라서 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드마다, 부호화 단위(71) 내에서는 한 세트의 파티션만이 정의될 수 있다. 제 1 파티션 모드마다 한 세트의 파티션만이 정의되므로, 제 2 파티션 모드는 설정되지 않을 수도 있다.
또한, 파티션 레벨 1에서는, 부호화 단위(72) 내의 선들은 부호화 단위(72)의 높이 또는 너비를 4분할하는 선들이다. 부호화 단위(72) 내의 선들이 교차하면서 파티션 꼭지점은 9개 생성될 수 있지만, 파티션 레벨 0과 중복되는 가운데 교차점(흰색 교차점)을 제외한 8개 꼭지점을 기초로 파티션이 생성 될수 있다. 따라서 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드마다, 부호화 단위(72) 내에 8개의 파티션 세트가 정의될 수 있다.
유사한 방식으로, 파티션 레벨 2에서는, 부호화 단위(73) 내의 선들은 부호화 단위(73)의 높이 또는 너비를 8분할하는 선들이다. 부호화 단위(73) 내의 선들이 교차하면서 파티션 꼭지점은 49개 생성될 수 있지만, 상위 파티션 레벨 0과 파티션 레벨 1과 중복되는 9개의 교차점(흰색 교차점)들을 제외한 40개 꼭지점을 기초로 파티션이 생성될수 있다. 따라서 파티션 레벨 2의 제 1 파티션 모드마다, 부호화 단위(72) 내에 40개의 파티션 세트가 정의될 수 있다.
따라서 파티션 레벨에 따라, 하나의 제 1 파티션 모드에 포함되는 제 2 파티션 모드의 개수는 꼭지점의 개수에 상응될 수 있다.
도 6 은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 81에서, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위마다, 제 1 파티션 모드와 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여, 부호화 결과를 출력할 파티션이 결정된다.
제 1 파티션 모드에 기초하여 파티션의 형태 및 분할 방향성이 결정되고, 파티션 레벨에 기초하여 파티션의 최소 너비 또는 최소 높이가 결정될 수 있다. 파티션별로 예측 부호화 결과를 비교하여 부호화 효율이 가장 높은 파티션을 결정하고, 결정된 파티션의 레지듀얼이 부호화될 수 있다.
부호화 단위의 크기에 기초하여 파티션 레벨의 허용 범위가 결정될 수 있다. 제 1 파티션 모드에 따라, 소정 너비 및 높이의 파티션을 가리키기 위한 제 2 파티션 모드가 더 결정될 수 있다. 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 기초하여, 제 2 파티션 모드의 개수의 허용 범위가 결정될 수 있다.
단계 82에서는, 전단계 81에서 결정된 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보가 부호화되어 출력된다. 파티션 정보는, 제 1 파티션 모드에 따라 제 2 파티션 모드를 더 포함할 수도 있다. 파티션마다 움직임 벡터 및 레지듀얼이 부호화되어 출력될 수 있다. 파티션 정보, 예측 모드 및 부호화 모드에 대한 정보가 포함된 부호화 정보가 부호화되어 출력될 수도 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 91에서, 수신된 비트스트림으로부터, 부호화 단위들마다 파티션의 제 1 파티션 모드와 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보가 추출된다. 수신된 비트스트림을 파싱하여 파티션별로 움직임 벡터 및 레지듀얼이 추출될 수 있다. 수신된 비트스트림을 파싱하여 파티션 정보, 예측 모드 및 부호화 모드에 대한 정보가 포함된 부호화 정보가 추출될 수도 있다.
단계 92에서, 전단계 91에서 추출된 파티션 정보의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 복호화가 수행되며 픽처가 복호화된다. 파티션 정보로부터 제 1 파티션 모드와 파티션 레벨이 판독될 수 있으며, 제 1 파티션 모드에 따라 제 2 파티션 모드가 판독될 수도 있다. 제 1 파티션 모드에 기초하여 파티션의 형태 및 분할 방향성이 결정되고, 파티션 레벨에 기초하여 부호화 단위의 너비 또는 높이에 대비한 파티션의 너비 또는 높이가 결정될 수 있다. 파티션 별로 파티션의 레지듀얼이 복호화됨으로써, 픽처가 복호화될 수 있다.
이하 도 8 내지 도 22을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 및 복호화가 개시된다.
도 8 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 데이터 단위의 병합을 이용하는 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 데이터 단위의 병합을 이용하는 비디오 부호화 장치(100)는 '비디오 부호화 장치(100)'로 축약하여 지칭한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)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. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 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(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 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 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)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, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 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. 일 실시예에 따라 비디오 부호화를 위해 수행하는 변환은 주파수 변환, 직교 변환, 정수 변환 등을 포함할 수 있다.
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(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다.
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 타입은 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.
또한, 일 실시예에 따른 예측 단위는 도 1 내지 7을 참조하여 전술한 파티션들을 포함할 수도 있다. 즉, 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드에 기초하여 예측 단위의 형태 및 분할 방향성이 결정되고, 파티션 레벨에 기초하여 부호화 단위의 크기에 대비한 예측 단위의 크기 비율이 결정될 수도 있다. 파티션 레벨의 허용 범위, 즉, 파티션 레벨의 상한 또는 하한은 부호화 단위의 크기에 따라 결정될 수 있다.
제 1 파티션 모드에 따라, 세부적인 파티션의 종류를 가리키기 위한 제 2 파티션 모드가 결정될 수도 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨의 계층적 관계에 기초하여 트리 구조를 구성하는 예측 단위들을 이용하여 예측 부호화를 수행하고 예측 결과를 비교하여, 부호화 효율이 가장 높은 파티션을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 부호화 단위마다 부호화 효율이 가장 높은 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨의 파티션을 결정할 수 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(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 변환 단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어 변환 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 변환 단위를 포함할 수 있다.
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.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 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 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 11 내지 12을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 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 부호화 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 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 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 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 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(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 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. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다.
또한, 도 1 내지 7을 참조하여 전술된 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨 등에 기초하여 예측 단위가 결정되는 경우, 출력부(130)는 파티션의 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨을 포함하는 파티션 정보를 부호화 정보로서 부호화하여 출력할 수 있다. 또한 출력부(130)는, 예측 단위별로 움직임 벡터와 레지듀얼을 부호화되어 출력할 수도 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
또한, 부호화 단위의 다양한 크기에 기초하여, 부호화 단위가 분할된 예측 단위 및 파티션의 종류도 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨, 제 2 파티션 모드 등에 기초하여 다양화될 수 있으므로, 부호화 단위 안의 영상 특성에 기반한 예측 부호화가 가능하다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 데이터 단위의 병합을 이용하는 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 데이터 단위의 병합을 이용하는 비디오 복호화 장치(200)는 '비디오 복호화 장치(200)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 19 및 비디오 부호화 장치(100)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(205)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 현재 예측 단위 또는 현재 파티션에 대한 병합 관련 정보를 더 포함할 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 모드에 관한 정보는, 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨을 포함하는 파티션 정보를 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 모드에 관한 정보 중 파티션 정보를 판독하고, 파티션 정보 중 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 기초하여 정의되는 파티션을 결정할 수 있다. 영상 데이터 복호화부(230)는, 일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드에 기초하여 예측 단위의 형태 및 분할 방향성을 결정하고, 파티션 레벨에 기초하여 부호화 단위의 크기에 대비한 예측 단위의 크기 비율을 결정할 수 있다. 제 1 파티션 모드에 따라, 영상 데이터 복호화부(230)는 세부적인 파티션의 종류를 가리키기 위한 제 2 파티션 모드를 고려하여 파티션을 결정할 수도 있다.
일 실시예에 따른 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨 및 제 2 파티션 모드는, 부호화 과정에서 제 1 파티션 모드, 파티션 레벨의 계층적 관계에 기초하여 트리 구조를 구성하는 예측 단위들을 이용하여 예측 부호화를 수행하고 예측 결과를 비교하여, 부호화 효율이 가장 높다고 결정된 파티션을 정의하고 있다. 따라서 일 실시예에 따른 영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 단위마다 부호화 효율이 가장 높은 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨의 파티션을 이용하여 예측 복호화를 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보를 포함하여 트리 구조에 따른 변환 단위를 판독하여, 부호화 단위마다 변환 단위에 기초한 역변환을 수행할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 부호화 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
또한 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 트리 구조에 따른 예측 단위들의 예측 부호화 결과를 비교하여 결정된 파티션의 결정 방식에 대한 파티션 정보를 추출하여 판독하고, 파티션 정보를 이용하여 예측 복호화를 수행하므로, 정확한 복호화가 가능하다.
이하 도 10 내지 도 20을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 10 은 본 발명의 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(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 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 반영하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 11 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 주파수 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(400)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다. 또한, 크기 4x2의 파티션들(652), 크기 2x4의 파티션들(654), 크기 2x2의 파티션들(656)이 이용될 수도 있다.
도 13에 도시된 파티션들은, 각각의 부호화 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 1/2로 분할된 형태이므로, 도 1 내지 7을 참조하여 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 0, 1, 2, 3의 파티션 세트들(40, 41, 42, 43)에 대응될 수 있다. 예를 들어, 파티션 610, 620, 630, 640, 650은 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 0의 파티션 세트 40에 대응되며, 파티션 612, 622, 632, 642, 652은 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 1의 파티션 세트 41에 대응될 수 있다. 파티션 614, 624, 634, 644, 654은 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 2의 파티션 세트 42에 대응되며, 파티션 616, 626, 636, 646, 656은 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 3의 파티션 세트 43에 대응될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 14 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 15 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
파티션 타입에 관한 정보(800)는 일 실시예에 따른 부호화 모드에 관한 정보는 파티션 정보를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 제 1 파티션 모드 정보, 파티션 레벨 및 제 2 파티션 모드 정보에 기초하여 결정된 파티션 타입을 포함할 수도 있다.
도 16 는 본 발명의 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(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 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 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 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 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 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 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 17, 18 및 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 2은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
표 2
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라, 인터, 스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입), N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 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 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다. 도 4의 트리 구조에 따른 파티션들을 참조하면, 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는, 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 1 의 파티션 세트 51a, 51b에 대응되며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N및 2의 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 2 의 파티션 세트 52a, 52b에 대응될 수 있다.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 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 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 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하는 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 20 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
이와 같은 파티션 타입은 도 4에서 명시된 파티션들 중 일부에 대응될 수 있다. 예를 들어, 파티션 타입 2Nx2N(1322)는 파티션 40 (파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 0)에 대응할 수 있다. 파티션 타입 2NxN(1324) 및 Nx2N(1326)은 각각 파티션 세트 41 및 42(각각, 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 레벨 1 및 2)에 대응할 수 있다. 파티션 타입 NxN(1328) 은 파티션 세트 43(파티션 레벨 0 의 제 1 파티션 모드 3)에 대응할 수 있다. 파티션 타입 2NxnU(1332) 및 2NxnD(1334)는 각각 파티션 세트 51a 및 51b (모두 파티션 레벨 1 및 제 1 파티션 모드 1)에 대응할 수 있다. 파티션 타입 nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338)는 각각 파티션 세트 52a 및 52b (모두 파티션 레벨 1 및 제 1 파티션 모드 2)에 대응할 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 타입에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 18을 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(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
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 10 내지 도 20를 참조하여 전술된 예측 단위 또는 파티션들은, 도 4 의 파티션들의 트리 구조(50) 중 파티션 레벨 0의 제 1 파티션 모드 0, 1, 2, 3 과 파티션 레벨 1의 제 1 파티션 모드 1, 2의 파티션들만으로 제한적으로 이용된 실시예를 개시한다. 시스템 상황 및 설정에 따라, 파티션 레벨 및 제 1 파티션 모드의 상한이 선택적으로 제한될 수 있다. 다만 도 10 내지 도 20에서 개시된 파티션 레벨 및 제 1 파티션 모드는, 일 실시예일 뿐이므로 본 발명의 아이디어가 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
도 21 은 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 1210에서, 비디오의 현재 픽처가 최대 부호화 단위들로 구획할 수 있다. 단계 1220에서, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화한다. 부호화 단위 마다 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 기초한 트리 구조의 파티션을 이용한 예측 부호화가 수행되어, 예측 부호화 효율이 가장 높은 파티션 또는 예측 단위가 결정될 수 있다. 예측 오차를 포함하여 부호화 효율이 가장 높은 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정하고, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들로 구성된 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다.
단계 1230에서, 최대 부호화 단위마다, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 또는 파티션들에 기초하여 부호화된 레지듀얼 데이터와 움직임 벡터가 부호화될 수 있다. 예측 단위를 결정하기 위한 제 1 파티션 정보, 파티션 레벨 등을 포함하는 파티션 정보가 부호화 심도, 예측 모드 및 부호화 모드에 관한 정보와 함께 부호화되어, 부호화 정보로서 출력될 수 있다.
도 22 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 예측 부호화를 위한 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 1310에서, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림이 수신되고 파싱된다. 단계 1320에서, 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 추출된다. 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보 중, 일 실시예에 따른 파티션 정보가 추출될 수 있다. 파티션 정보는 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 포함할 수 있으며, 제 1 파티션 모드에 따라 제 2 파티션 모드를 더 포함할 수도 있다. 예측 단위별로 부호화된 레지듀얼 데이터와 움직임 벡터가 추출될 수도 있다.
단계 1330에서, 최대 부호화 단위마다, 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 트리 구조에 따른 부호화 단위를 결정하고, 파티션 정보에 기초하여 예측 단위 및 파티션을 결정하고, 예측 단위 및 파티션에 대한 예측 복호화가 수행될 수 있다. 파티션 정보 중 제 1 파티션 정보 및 파티션 레벨에 기초하여, 부호화 단위가 분할된 예측 단위 및 파티션의 형태, 분할 방향성 및 크기가 결정될 수 있다. 예측 단위 및 파티션마다, 예측 모드 정보 및 움직임 벡터를 이용하여 레지듀얼 데이터가 복호화됨으로써, 픽처가 복원될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치(100)는, 트기 구조에 따른 부호화 단위의 가변적인 크기에 기초하여, 트리 구조에 따른 다양한 크기, 다양한 형태 및 다양한 예측 모드의 예측 단위들(파티션)을 이용하여 예측 부호화를 수행하고, 결과를 비교하여 부호화 효율이 가장 높은 예측 단위(파티션)를 결정할 수 있다. 따라서, 부호화 단위의 크기에 따라 변경될 수 있는 부호화 단위 내 영상 특성을 고려한 예측 부호화가 가능하다.
또한, 예측 부호화에 이용된 예측 단위를 결정한 요소에 대한 정보가 부호화되어 전송됨으로써, 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초하여 데이터 단위의 병합을 이용하는 비디오 복호화 장치(200)는 정확한 복원도 보장될 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.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 비디오 부호화 방법에 있어서,
    픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여, 부호화 결과를 출력할 파티션을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보를 부호화하여 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 파티션 레벨은 상기 부호화 단위가 세밀한 움직임 예측을 위한 파티션으로 조밀하게 분할된 정도를 나타내며,
    상기 파티션 레벨의 하한값 및 상한값 중 적어도 하나는, 계층적인 트리 구조에 따라 크기가 결정되는 현재 부호화 단위의 크기에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 파티션 결정 단계는,
    상기 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 따라 구성되는 계층적 트리 구조의 파티션들 중 각각의 파티션을 이용하여, 상기 부호화 단위를 예측 부호화하여, 부호화 효율이 가장 높은 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨의 파티션을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 파티션 결정 단계는,
    상기 제 1 파티션 모드에 기초하여 형태와 방향이 결정된 파티션의 너비 및 높이를 나타내는 제 2 파티션 모드를 더 결정하고,
    상기 파티션 정보는, 상기 결정된 파티션의 상기 제 2 파티션 모드 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 부호화 방법은,
    상기 결정된 파티션을 이용하여 예측 부호화된 상기 파티션의 움직임 벡터 및 레지듀얼을 부호화하는 단계; 및
    상기 결정된 파티션을 이용한 예측 부호화 방식을 나타내는 예측 모드에 대한 정보를 부호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법.
  6. 비디오 복호화 방법에 있어서,
    수신된 비트스트림으로부터, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨을 포함하는 파티션 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 추출된 파티션 정보의 제 1 파티션 모드 및 상기 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 복호화를 수행하여 상기 픽처를 복호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 파티션 레벨은 상기 부호화 단위가 세밀한 움직임 예측을 위한 파티션으로 조밀하게 분할된 정도를 나타내며,
    상기 파티션 레벨의 상한 및 하한 중 적어도 하나는, 계층적인 트리 구조에 따라 크기가 결정되는 현재 부호화 단위의 크기에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 픽처 복호화 단계는,
    상기 추출된 파티션 정보에 기초하여, 상기 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨에 따라 구성되는 계층적 트리 구조의 파티션들 중 부호화 효율이 가장 높은 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨의 파티션을 이용하여 예측 복호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 파티션 정보는, 상기 제 1 파티션 모드에 기초하여 형태와 방향이 결정된 파티션의 너비 및 높이를 나타내는 제 2 파티션 모드를 더 포함하고,
    상기 픽처 복호화 단계는, 상기 추출된 파티션 정보의 상기 제 1 파티션 모드 정보, 상기 파티션 레벨 및 상기 제 2 파티션 모드 정보에 기초하여 상기 부호화 단위마다 파티션을 결정하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 파티션 모드는, 상기 부호화 단위가 수직 방향으로 분할된 파티션의 경우, 수평 방향으로 분할된 파티션의 경우, 수직 방향 및 수평 방향으로 분할된 파티션의 경우, 대각선 방향으로 분할된 파티션의 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 상기 비디오 복호화 방법은,
    상기 수신된 비트스트림으로부터, 상기 추출된 파티션 정보에 기초하여 결정된 파티션들의 움직임 벡터 및 레지듀얼, 예측 모드에 대한 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 결정된 파티션들의 예측 모드에 기초하여, 상기 파티션들에 대해 상기 추출된 움직임 벡터 및 레지듀얼을 이용하여 예측 복호화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법.
  12. 비디오 부호화 장치에 있어서,
    픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들을 이용하여 예측 부호화를 수행하여, 부호화 결과를 출력할 파티션을 결정하고, 상기 픽처를 부호화하여 상기 부호화 단위의 부호화 모드를 결정하는 부호화부; 및
    상기 결정된 파티션의 제 1 파티션 모드 및 파티션 레벨을 나타내는 파티션 정보, 상기 파티션의 예측 모드에 대한 정보 및 상기 부호화 모드에 대한 정보를 포함하는 부호화 정보를 부호화하고, 상기 결정된 파티션을 이용하여 예측 부호화된 상기 파티션의 움직임 벡터 및 레지듀얼을 부호화하여 출력하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 장치.
  13. 비디오 복호화 장치에 있어서,
    수신된 비트스트림으로부터, 픽처를 부호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위들마다, 상기 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위인 파티션의 형태와 방향성을 나타내는 제 1 파티션 모드와, 상기 부호화 단위가 세부적인 움직임 예측을 위한 파티션으로 분할된 정도를 나타내는 파티션 레벨을 포함하는 파티션 정보, 상기 파티션의 예측 모드에 대한 정보 및 상기 부호화 모드에 대한 정보를 포함하는 부호화 정보, 및 상기 파티션의 움직임 벡터 및 레지듀얼을 추출하는 추출부; 및
    상기 추출된 파티션 정보의 제 1 파티션 모드 및 상기 파티션 레벨에 기초하여 결정되는 파티션들의 예측 모드에 기초하여, 상기 파티션들에 대하여 예측 복호화를 수행하고 상기 부호화 모드에 기초하여 상기 픽처를 복호화하는 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 장치.
  14. 제 1 항의 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  15. 제 6 항의 가변적인 파티션을 이용하는 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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