WO2011129621A2 - 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 방법과 그 장치, 및 비디오 복호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 방법과 그 장치, 및 비디오 복호화 방법 및 그 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to video encoding and decoding for transforming between a spatial domain and a transform domain.
  • 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.
  • the existing video codec performs decoding and inverse transformation on macroblocks using blocks of the same size to decode and decode video data.
  • the present invention relates to video encoding and decoding for performing a transform between a spatial domain and a transform domain using a predictive partition of a hierarchical structure.
  • a video decoding method using prediction units based on coding units having a tree structure includes: receiving and parsing a bitstream of an encoded video; From the bitstream, coding unit structure information indicating a size and a variable depth of a coding unit that is a data unit for decoding a picture of the video, and information about a coding depth and an encoding mode for coding units of a tree structure of the picture Extracting; And determining coding units of the tree structure based on the coding unit structure information, information about the coding depth, and an encoding mode, and determining a partition type based on a depth of a current coding unit. Decoding the picture based on a partition type.
  • the coding unit may be hierarchically adjusted in consideration of the image characteristics, and thus the image compression efficiency may be increased. Since the encoding end transmits the information about the coded depth and the encoding mode together with the encoded data of the video, the decoding end may determine the coded depths of the coding units according to the tree structure and then decode each image data. The efficiency of encoding and decoding can be improved.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 14 is a flowchart of a video encoding method using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart of a video decoding method using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • a video decoding method using prediction units based on coding units having a tree structure includes: receiving and parsing a bitstream of an encoded video; From the bitstream, coding unit structure information indicating a size and a variable depth of a coding unit that is a data unit for decoding a picture of the video, and information about a coding depth and an encoding mode for coding units of a tree structure of the picture Extracting; And determining coding units of the tree structure based on the coding unit structure information, information about the coding depth, and an encoding mode, and determining a partition type based on a depth of a current coding unit. Decoding the picture based on a partition type.
  • the partition type includes a data unit having the same size as the current coding unit and a partial data unit obtained by dividing one of a height and a width of the current coding unit.
  • a video encoding method using a prediction unit based on a coding unit having a tree structure includes: dividing a picture of a video into at least one maximum coding unit that is a coding unit having a maximum size; For each of the maximum coding units, the picture is encoded based on deeper coding units obtained by hierarchically dividing the maximum coding unit according to depth, and a partition type determined based on a depth of the deeper coding units.
  • a video encoding apparatus including a video encoding processor and using a prediction unit based on coding units having a tree structure includes: a maximum for dividing a picture of a video into at least one maximum coding unit that is a coding unit having a maximum size.
  • a coding unit splitter Based on the partition type determined based on depths of the coding units according to depths and hierarchically partitioning the maximum coding units according to a depth, for each of the maximum coding units, in association with the video encoding processor.
  • a coding unit determiner which encodes a picture and independently determines coding units of a coded depth for each coding unit for each depth, and determines coding units having a tree structure; And an output unit configured to output data encoded based on the coding units having the tree structure and the partition type, information about the coded depth and the coding mode, and coding unit structure information indicating a size and a variable depth of the coding unit.
  • the present invention includes a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing a video encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the present invention includes a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for implementing the video decoding method of the present invention.
  • the term 'image' may refer to a generic image including a still image as well as a video such as a video.
  • FIGS. 1 to 15 a video encoding apparatus, a video decoding apparatus, a video encoding method, and a video decoding method using a prediction unit based on a coding unit having a tree structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 15.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 using a prediction unit based on a coding unit having a tree structure includes a maximum coding unit splitter 110, a coding unit determiner 120, and an outputter 130.
  • the video encoding apparatus 100 using the prediction unit based on the coding unit of the tree structure according to an embodiment is referred to as the "video encoding apparatus 100" for short.
  • 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 maximum depth according to an embodiment may represent the total number of splits 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 depths 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the maximum depth may be set to 4.
  • 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 coding depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit that is the basis of 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 partition type or the size of the prediction unit of the coding unit may be determined based on whether the current coding unit is divided into a depth of a current coding unit or a lower depth of the current coding unit.
  • the symmetric partition of the partition type of the current coding unit may include a partition having the same size as that of the current coding unit, a partition in which one of the height and the width of the current coding unit is divided in half. That is, the symmetric partition type of the coding unit of size 2Nx2N may include partitions of size 2Nx2N, 2NxN, and Nx2N.
  • the symmetric partition of the partition type of the current coding unit may include partitions having the same size as the coding unit of the lower depth. That is, if the current coding unit is the smallest coding unit that can no longer be divided into coding units of a lower depth among the coding units of the current maximum coding unit, the symmetric partition of the current coding unit is a partition having sizes 2Nx2N, 2NxN, and Nx2N. As well as partitions of size NxN.
  • the symmetric partition of the current coding unit may include partitions of size 2Nx2N, 2NxN, Nx2N as well as partitions of size NxN. have.
  • partition types of sizes 2Nx2N, 2NxN, and Nx2N may be set for coding units having a depth that is not the lowest depth.
  • a partition type of size NxN may not be set for a coding unit having a size of 2Nx2N.
  • the partition type of the smallest coding unit of size 2Nx2N may include partitions of size 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • prediction encoding of intra mode and inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, and N ⁇ 2N.
  • intra prediction and inter prediction on the minimum coding unit may be performed in addition to partitions having sizes of 2Nx2N, 2NxN, and Nx2N. It may be performed for NxN size partitions.
  • 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 later in detail with reference to FIGS. 3 to 13.
  • 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 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120.
  • 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 output unit 130 according to an embodiment may include a corresponding encoding depth and an encoding mode according to an embodiment, such as a header, a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), etc., for transmitting encoded data of a video. You can insert information about the output.
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • 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 according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit according to depth 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.
  • coding unit structure information regarding a size and a variable depth of coding units defined for each picture, slice, or GOP may be inserted into a header, an SPS, a PPS, or the like of a bitstream.
  • variable depth may indicate not only the maximum depth allowed for the coding units of the current tree structure but also the lowest depth, the number of depth levels, or the amount of change in the depth of the coding unit of the smallest size.
  • the number of depth levels may indicate the number of depth levels of coding units according to depths, which may exist in coding units of a current tree structure.
  • a change amount of depth according to an embodiment may represent a variable number of depth levels of coding units of depths existing in coding units of a current tree structure.
  • Information about the variable depth may be set for each sequence, picture, slice, or GOP. That is, for each data unit of a sequence, picture, slice, or GOP, information about at least one of a maximum size and a minimum size of a coding unit allowable in coding units of a current tree structure and information about a variable depth may be set.
  • the output unit 130 includes, as encoding information, at least two or more pieces of information on a variable depth determined for each picture, slice, or GOP, information about a maximum size of a coding unit, and information about a minimum size of a coding unit. Then, the encoded information can be inserted into the header of the bitstream, that is, the SPS, the PPS, or the like, to output the beestream.
  • the encoding information output through the output unit 130 may include transform indices.
  • the transformation index information may indicate information about a structure of a transformation unit used to transform the current coding unit.
  • the transformation index information according to an embodiment may indicate whether the current transformation unit is divided into lower level transformation units.
  • 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 video encoding apparatus may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 using a prediction unit based on a coding unit having a tree structure includes a receiver 210, an image data and encoding information extractor 220, and an image data decoder 230.
  • the video decoding apparatus 200 using the prediction unit based on the coding unit of the tree structure is abbreviated as “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 may include the video encoding apparatus 100 of FIG. 1 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 include encoding unit structure information regarding a size and a variable depth of coding units of a current picture, from at least one of a header, an SPS, and a PPS for a current picture in a received bitstream, and a coded depth. And information about an encoding mode.
  • the image data and encoding information extractor 220 may, based on the encoding information, the maximum size and the minimum of the coding units allowable in the coding units of the current tree structure, for each data unit of a sequence, picture, slice, or GOP. Information about at least one of the size and information about the variable depth may be extracted.
  • the image data decoder 230 may encode a sequence, a picture, or a slice by using at least two pieces of information about a variable depth, information about a maximum size of a coding unit, and information about a minimum size of a coding unit, among encoding mode information. Alternatively, for each data unit such as a GOP, the maximum and minimum sizes of the coding units that are allowable for the coding units of the current current tree structure may be determined.
  • 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.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • the image data decoder 230 may read information about the transformation indexes from the encoding information.
  • the image data decoder 230 configures a transformation unit of the current coding unit based on the image data and the transformation index information extracted by the encoding information extractor 220, and performs an inverse transformation of the current coding unit based on the transformation unit. Decode the encoded data while performing. As a result of decoding the coding units, the current picture may be reconstructed.
  • 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 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 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 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in the encoding process, and use the same to decode the current picture. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
  • 3 illustrates a concept of hierarchical coding units.
  • 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.
  • 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 illustrated in FIG. 3 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 not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Therefore, the first and second video data 310 and 320 having higher resolution than the third video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the first 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. Up to 32 and 16 coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the third video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer. Up to 8 coding units having a long axis size may be included.
  • the coding unit 325 of the second video data 320 is divided three times from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, thereby increasing the long axis size. Up to 32, 16, and 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • Partition types of size 64x64, 64x32, and 32x64 may be set for coding units of size 64x64. Since the coding unit of size 64x64 is not the minimum coding unit for the first, second, and third video data 310, 320, and 330, the partition type of size 32x32 may be omitted.
  • Partition types of size 32x32, 32x16, and 16x32 may be set for coding units of size 32x32. Since the coding unit of size 32x32 is not the minimum coding unit for the first, second, and third video data 310, 320, and 330, the partition type of size 16x16 may be omitted.
  • partition types having sizes of 16x16, 16x8, and 8x16 may be set.
  • a partition type of size 8x8 may be set because a coding unit of size 16x16 is a minimum coding unit.
  • the partition type of size 8x8 may be omitted.
  • the coding unit of size 8x8 is the minimum coding unit for the first, second, and third video data 310, 320, and 330, not only the partition types of the sizes 8x8, 8x4, and 4x8 but also the partition types of the size 4x4 are set. May be
  • FIG. 4 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. 5 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. 6 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 three.
  • 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.
  • a depth deeper along the vertical axis includes a coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, a coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, and a coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8.
  • a coding unit 640 of depth 3 having a size of 8 ⁇ 8 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. It can be partitioned into 32x64 partitions 614. Since the coding unit 610 of size 64x64 is not the minimum coding unit, partitions of size 32x32 are not set.
  • 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. Can be divided into fields 624. Since the coding unit 620 of size 32x32 is not the minimum coding unit, partitions of size 16x16 are not set.
  • 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. Can be divided into 634. Since the coding unit 630 of size 16x16 is not the minimum coding unit, partitions of size 8x8 are not set.
  • the prediction unit of the coding unit 640 having the size 8x8 of depth 3 is the minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth
  • the prediction unit is the partition of the size 8x8 included in the coding unit 640 of the size 8x8 640. ), Partitions 642 of size 8x4, partitions 644 of size 4x8, and partitions 646 of size 4x4.
  • 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. 7 illustrates a relationship between coding units 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. 8 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 may be divided into one of a type of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, and a partition 806 of size Nx2N.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit is set to represent one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, and a partition 806 of size Nx2N.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit may include a partition 808 having a size NxN when the current coding unit CU_0 having a size of 2Nx2N is a minimum coding unit.
  • 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.
  • FIG. 9 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, and a partition type 916 having a size of N_0x2N_0. can do.
  • partition type 912, 914, and 916 in which the prediction unit is divided in symmetrical proportions are illustrated, the partition type as described above is not limited thereto, and includes asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. can do.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one partition having a size of 2N_0x2N_0, two partitions having a size of 2N_0xN_0, and two partitions having a size of N_0x2N_0.
  • prediction encoding For the size 2N_0x2N_0, the size N_0x2N_0, and the size 2N_0xN_0, prediction encoding may be performed in the intra mode and the inter mode.
  • the skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the encoding error by one of the partition types 912, 914, and 916 of sizes 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0, and N_0x2N_0 is the smallest, it is no longer necessary to divide it into lower depths. However, if the encoding error due to the coding units 930 of the size N_0xN_0 is smaller, the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the coding is repeatedly performed on the depth 1 and the coding units 930 of the size N_0xN_0. We can search for the minimum coding error.
  • 946 may include.
  • the depth 1 is set to depth 2.
  • the minimum coding error may be searched for.
  • the coding units according to depths may be split 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 It is no longer divided into lower depths, and the current coding depth for the largest 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). have.
  • split information is not set for the coding unit 980 having the depth d-1.
  • the prediction unit 910 of the coding unit 900 having the size 2N_0x2N_0 is N_0xN_0 sized partition.
  • the prediction unit 940 of the coding unit 930 of size 2N_1x2N_1 may not include a partition type of size N_1xN_1.
  • the prediction unit 990 of the coding unit 980 of the depth d-1 which is the minimum coding unit may include a partition type 998 having a size N_ (d-1) xN_ (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.
  • 10, 11, and 12 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.
  • the partition type of NxN may be set only when the coding unit 1032 is a minimum coding unit. 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 1 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure, and the encoding information extracting unit 220 of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment receives the received information.
  • Encoding information regarding coding units having a tree structure may be extracted from the 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.
  • the symmetric partition type NxN may be set only when the current coding unit 2Nx2N is the minimum coding unit.
  • 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. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, 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. 13 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 of size 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N 1336, and nRx2N (1338). It can be set to either. When the coding unit 1318 having the size 2Nx2N is the minimum coding unit, partition type information may be set to NxN 1328.
  • the transform unit split information (TU size flag) is a type of transform index, and a size of a transform unit corresponding to the transform index may be changed according to a prediction unit type or a partition type of a 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. 21 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.
  • FIG. 14 is a flowchart of a video encoding method using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the current picture is split into at least one maximum coding unit.
  • a maximum depth indicating the total number of possible divisions may be set in advance.
  • the depth of the at least one partitioned region in which the region of the largest coding unit is divided for each depth is encoded.
  • the depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region is determined, and the coding unit according to the tree structure is determined.
  • the maximum coding unit is spatially divided whenever the depth is deep, and is divided into coding units of a lower depth.
  • Each coding unit may be divided into coding units having a lower depth while being spatially divided independently of other adjacent coding units. Encoding must be repeatedly performed for each coding unit for each depth.
  • a transformation unit for each partition type having the smallest encoding error should be determined.
  • coding errors may be measured and compared for every coding unit according to depths.
  • a picture is encoded based on a partition type determined based on depth-based coding units and depths of a coding unit according to depths, and coding units of a coded depth are independently determined for each coding unit according to depths. According to the coding units may be determined.
  • the partition type of the current coding unit may further include a partition having the same size as the coding unit of the lower depth.
  • the partition type may include at least one of a symmetric partition in which the height or width of the current coding unit is divided by a symmetric ratio, a partition divided by an asymmetric ratio, a partition divided by a geometric shape, and an arbitrary type partition. have. Predictive encoding may be performed based on a partition type and a prediction mode of the prediction unit of the current coding unit.
  • Prediction may be performed using a partition having a size equal to a coding unit of a lower depth of the current coding unit, as well as a partition, a partition partitioned into a geometric shape, and an arbitrary form.
  • the current coding unit may be divided into coding units having a lower depth
  • the current coding unit is not the coding unit having the smallest size among the coding units of the current maximum coding unit, and the current coding unit is the current maximum coding unit
  • intra prediction and inter prediction using a partition having the same size as the coding unit of the lower depth of the current coding unit may be omitted.
  • image data which is a final encoding result of at least one divided region, for each maximum coding unit, and information about an encoding depth and an encoding mode are output.
  • the information about an encoding mode may include information on encoding depth or partition information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, transform unit size information, and transform index information.
  • coding unit structure information about a size and a variable depth of a coding unit may be inserted into at least one of a header, an SPS, and a PPS of a bitstream for each data unit such as a sequence, a picture, a slice, or a GOP.
  • the information about the encoded encoding mode and the coding unit structure information about the variable depth of the coding unit according to an embodiment may be transmitted to the decoding end together with the encoded image data inserted into a header, SPS, PPS, etc. of the bitstream. have.
  • 15 is a flowchart of a video decoding method using prediction units based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • step 1310 a bitstream for the encoded video is received and parsed.
  • the image data of the current picture allocated to the largest coding unit having the maximum size from the parsed bitstream, information about a coding depth and an encoding mode for each maximum coding unit, and coding unit structure information about a size variable depth of the coding unit may be included. Extracted.
  • the information about the coded depth and the coding mode, the coding unit structure information, the split information, etc. according to an embodiment may be extracted from a header, SPS, PPS, etc. of the bitstream.
  • the coding depth for each largest coding unit is a depth selected to have the smallest coding error for each largest coding unit in the encoding process of the current picture.
  • image data is encoded based on at least one data unit obtained by hierarchically dividing the maximum coding unit by depth.
  • the maximum coding unit may be split into coding units having a tree structure.
  • Coding units according to coding units having a tree structure are coding units of coding depths, respectively. Accordingly, the efficiency of encoding and decoding of an image can be improved by decoding the respective image data after determining the coding depth of each coding unit.
  • the maximum and minimum sizes of the coding units of the coding units of the current tree structure Can be determined.
  • a transform unit having a tree structure in the coding unit may be determined.
  • a partition type may be determined based on the depth of the current coding unit, and the picture may be decoded including the prediction decoding based on the coding units and the partition type.
  • a partition type includes a symmetric partition in which the height or width of the current coding unit is divided by a symmetrical ratio, such as a partition having the same size as the current coding unit, and a partition in which one of the height and the width of the current coding unit is half divided And a partition divided in an asymmetrical ratio, a partition divided into geometric shapes, and an arbitrary type partition.
  • the partition type of the current coding unit may further include a partition having the same size as the coding unit of the lower depth.
  • image data of each maximum coding unit is decoded based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit.
  • the maximum size and the minimum size of the coding unit may be read, and coding units of the current tree structure may be determined. From the information about the encoding mode, information about the partition type and the prediction mode of the prediction unit of the coding unit is read, and based on the information about the partition type and the prediction mode, the prediction decoding on the coding unit is performed to determine the current coding unit. Can be decrypted.
  • the current coding unit may be split into coding units having a lower depth
  • the current coding unit is not the coding unit having the smallest size among the coding units of the current maximum coding unit, and the current coding unit is the current maximum coding.
  • intra prediction or inter prediction / compensation using a partition having the same size as the coding unit of the lower depth of the current coding unit may be omitted.
  • the current coding unit cannot be divided into coding units of a lower depth
  • the current coding unit is a coding unit having the smallest size among the coding units of the current maximum coding unit
  • the current coding unit is a coding of the current maximum coding unit.
  • intra prediction or inter prediction / compensation using a partition having the same size as a coding unit of a lower depth of the current coding unit may be performed.
  • the decoded image data may be reproduced by a reproducing apparatus, stored in a storage medium, or transmitted through a network.
  • 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

비디오의 픽처를 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할하여, 최대 부호화 단위마다, 심도에 따라 계층적으로 분할한 심도별 부호화 단위들 및 심도별 부호화 단위의 심도에 기초하여 결정된 파티션 타입을 기초로 픽처를 부호화하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하고, 트리 구조에 따른 부호화 단위들 및 파티션 타입에 기초하여 부호화된 데이터, 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보 및 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보를 출력하는 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 방법이 개시된다.

Description

트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 방법과 그 장치, 및 비디오 복호화 방법 및 그 장치
본 발명은 공간 영역 및 변환 영역 간의 변환을 수행하는 비디오 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. 또한, 기존의 비디오 코덱은 매크로블록을 동일한 크기의 블록을 이용하여 변환 및 역변환을 수행하여 비디오 데이터를 부복호화한다.
본 발명은 계층적 구조의 예측 파티션을 이용하여 공간 영역 및 변환 영역 간의 변환을 수행하는 비디오 부호화 및 복호화에 관한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 복호화 방법은, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)하는 단계; 상기 비트스트림으로부터, 상기 비디오의 픽처를 복호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보 및 상기 픽처의 트리 구조의 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출하는 단계; 및 상기 부호화 단위 구조 정보와 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 트리 구조의 부호화 단위들을 결정하고, 현재 부호화 단위의 심도에 기초하여 파티션 타입을 결정하여, 상기 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 복호화하는 단계를 포함한다.
영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 계층적으로 조절하여 결정할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다. 부호화단에서 비디오의 부호화된 데이터와 함께, 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 전송하므로, 복호화단은, 트리 구조에 따른 부호화 단위별 부호화 심도를 파악한 후 각각의 영상 데이터를 복호화할 수 있으므로, 영상의 부복호화의 효율성이 향상될 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 15 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 복호화 방법은, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)하는 단계; 상기 비트스트림으로부터, 상기 비디오의 픽처를 복호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보 및 상기 픽처의 트리 구조의 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출하는 단계; 및 상기 부호화 단위 구조 정보와 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 트리 구조의 부호화 단위들을 결정하고, 현재 부호화 단위의 심도에 기초하여 파티션 타입을 결정하여, 상기 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 복호화하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 상기 파티션 타입은 상기 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 데이터 단위 및 상기 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나를 분할한 부분적 데이터 단위를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 방법은, 비디오의 픽처를 최대 크기의 부호화 단위인 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할하는 단계; 상기 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위를 심도에 따라 계층적으로 분할한 심도별 부호화 단위들 및 상기 심도별 부호화 단위의 심도에 기초하여 결정된 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 부호화하여, 상기 심도별 부호화 단위마다 독립적으로 부호화 심도의 부호화 단위들을 결정하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하는 단계; 및 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입에 기초하여 부호화된 데이터, 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보 및 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보를 출력하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 비디오 디코딩 프로세서를 포함하고 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 복호화 장치는, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱하는 수신부; 상기 비트스트림으로부터, 상기 비디오의 픽처를 복호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보 및 상기 픽처의 트리 구조의 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출하는 추출부; 및 상기 부호화 단위 구조 정보와 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 트리 구조의 부호화 단위들을 결정하고, 현재 부호화 단위의 심도에 기초하여 파티션 타입을 결정하여, 상기 비디오 디코딩 프로세서와 연동하여 상기 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 복호화하는 복호화부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따라 비디오 인코딩 프로세서를 포함하고 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 장치는, 비디오의 픽처를 최대 크기의 부호화 단위인 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할하는 최대 부호화 단위 분할부; 상기 비디오 인코딩 프로세서와 연동하여, 상기 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위를 심도에 따라 계층적으로 분할한 심도별 부호화 단위들 및 상기 심도별 부호화 단위의 심도에 기초하여 결정된 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 부호화하여, 상기 심도별 부호화 단위마다 독립적으로 부호화 심도의 부호화 단위들을 결정하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하는 부호화 단위 결정부; 및 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입에 기초하여 부호화된 데이터, 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보 및 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보를 출력하는 출력부를 포함한다.
본 발명은, 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다. 본 발명은, 본 발명의 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체를 포함한다.
이하 본 명세서에 기재된 본 발명의 다양한 실시예들에서, '영상'은 정지 영상 뿐만 아니라 비디오와 같은 동영상을 포함하여 포괄적으로 지칭할 수 있다.
이하 도 1 내지 도 15을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 상술된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 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 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 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 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 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 최대 심도는 4로 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 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다.
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 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.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 파티션 타입 또는 예측 단위의 크기는, 현재 부호화 단위의 심도 또는 현재 부호화 단위의 하위 심도로의 분할 여부에 기초하여 결정될 수 있다.
현재 부호화 단위의 파티션 타입의 대칭적 파티션은, 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션, 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나가 반분된 파티션을 포함할 수 있다. 즉 크기 2Nx2N의 부호화 단위의 대칭적 파티션 타입은, 크기 2Nx2N, 2NxN, Nx2N의 파티션들을 포함할 수 있다.
현재 부호화 단위가 더 이상 하위 심도의 부호화 단위로 분할될 수 없다면, 현재 부호화 단위의 파티션 타입의 대칭적 파티션은 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션들을 포함할 수 있다. 즉, 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서, 더 이상 하위 심도의 부호화 단위로 분할될 수 없는 최소 부호화 단위라면, 현재 부호화 단위의 대칭적 파티션은, 크기 2Nx2N, 2NxN, Nx2N의 파티션들 뿐만 아니라 크기 NxN의 파티션을 포함할 수도 있다.
마찬가지로, 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위라면, 현재 부호화 단위의 대칭적 파티션은, 크기 2Nx2N, 2NxN, Nx2N의 파티션들 뿐만 아니라 크기 NxN의 파티션을 포함할 수도 있다. 하지만 최하위 심도가 아닌 심도의 부호화 단위들에 대해서는 크기 2Nx2N, 2NxN, Nx2N의 파티션 타입이 설정될 수 있다.
예를 들어, 현재 심도의 크기 2Nx2N인 부호화 단위가 1회 분할하여 하위 심도의 크기 NxN인 부호화 단위로 분할되면, 크기 NxN인 부호화 단위에 대하여 NxN 크기의 파티션을 이용하여 인트라 예측 및 인터 예측이 수행될 수 있다. 따라서 불필요한 프로세스의 중복을 피하기 위하여. 일 실시예에 따른 계층적인 부호화 단위의 구조에서는, 크기 2Nx2N인 부호화 단위에 대하여 NxN 크기의 파티션 타입이 설정되지 않을 수 있다.
다만, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면 크기 NxN의 부호화 단위로 더 이상 분할될 수 없으므로, 현재 부호화 단위에서 크기 NxN의 파티션들을 이용한 인터 예측 또는 인트라 예측이 수행될 수 있다. 따라서 크기 2Nx2N의 최소 부호화 단위의 파티션 타입은, 크기 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN의 파티션들을 포함할 수 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드의 예측 부호화는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다.
즉, 현재 부호화 단위가 최소 부호화 단위가 아닌 경우, 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되는 경우, 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호하 단위에서 최하위 심도의 부호화 단위가 아닌 경우 중 적어도 하나의 경우에는, NxN 크기의 파티션을 이용한 인트라 예측 및 인터 예측은 생략할 수 있다.
다만, 현재 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면 하위 심도의 부호화 단위에 대하여 인트라 예측 및 인터 예측이 수행될 수 없으므로, 최소 부호화 단위에 대한 인트라 예측 및 인터 예측은 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 크기의 파티션뿐만 아니라, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수도 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 3 내지 13을 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 데이터및 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 출력부(130)는 비디오의 부호화된 데이터를 전송하기 위한 비트스트림의 헤더, SPS(Sequence Parameter Set) 및 PPS(Picture Parameter Set) 등에 일 실시예에 따른 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 정보를 삽입하여 출력할 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, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 크기 및 가변 심도에 관한 부호화 단위 구조 정보가 비트스트림의 헤더, SPS, PPS 등에 삽입될 수 있다.
일 실시예에 따른 가변 심도는, 현재 트리 구조의 부호화 단위들에 대하여 허용되는 최대 심도 뿐만 아니라, 최소 크기의 부호화 단위의 최하위 심도, 심도 레벨의 개수 또는 심도의 변화량을 나타낼 수도 있다.
일 실시예에 따른 심도 레벨의 개수는, 현재 트리 구조의 부호화 단위들에서 존재가능한 심도별 부호화 단위들의 심도 레벨의 개수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 심도의 변화량은, 현재 트리 구조의 부호화 단위들에서 존재하는 심도별 부호화 단위들의 심도 레벨의 가변 횟수를 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따른 가변 심도에 대한 정보는 시퀀스, 픽처, 슬라이스 또는 GOP마다 설정될 수 있다. 즉, 시퀀스, 픽처, 슬라이스 또는 GOP의 데이터 단위마다, 현재 트리 구조의 부호화 단위들에서 허용가능한 부호화 단위의 최대 크기 및 최소 크기 중 적어도 하나에 대한 정보와 가변 심도에 대한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 출력부(130)는, 부호화 정보로서, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 결정된 가변 심도에 관한 정보, 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보, 부호화 단위의 최소 크기에 관한 정보 중 적어도 둘 이상의 정보를 포함하고, 부호화 정보를 비트스트림의 헤더, 즉 SPS, PPS 등에 삽입하여 비스트스트림을 출력할 수 있다. 또한 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 변환 인덱스들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 부호화 단위를 변환하는데 이용된 변환 단위의 구조에 대한 정보를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 변환 인덱스 정보는, 현재 변환 단위가 하위 레벨의 변환 단위로 분할되는지 여부를 나타낼 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 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 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 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 1 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 수신된 비트스트림에서 현재 픽처에 대한 헤더, SPS, PPS 중 적어도 하나로부터, 현재 픽처의 부호화 단위의 크기 및 가변 심도에 관한 부호화 단위 구조 정보와, 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 정보를 추출할 수 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는, 일 실시예에 따른 부호화 정보로부터, 시퀀스, 픽처, 슬라이스 또는 GOP의 데이터 단위마다, 현재 트리 구조의 부호화 단위들에서 허용가능한 부호화 단위의 최대 크기 및 최소 크기 중 적어도 하나에 대한 정보와 가변 심도에 대한 정보를 추출할 수 있다. 영상 데이터 복호화부(230)는 부호화 모드 정보 중에서, 가변 심도에 관한 정보, 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보, 부호화 단위의 최소 크기에 관한 정보 중 적어도 둘 이상의 정보를 이용하여, 시퀀스, 픽처, 슬라이스 또는 GOP 등의 데이터 단위마다, 현재 현재 트리 구조의 부호화 단위들에 대하여 허용 가능한 부호화 단위의 최대 크기 및 최소 크기를 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 정보로부터, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 결정된 가변 심도에 관한 정보, 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보, 부호화 단위의 최소 크기에 관한 정보 중 적어도 둘 이상의 정보가 추출될 수 있으며, 판독된 정보에 기초하여, 현재 데이터 단위에서 허용 가능한 부호화 단위의 최대 크기 및 최소 크기가 결정될 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, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
또한 영상 데이터 복호화부(230)가 파싱된 비트스트림으로부터 추출한 부호화 모드 정보로부터, 부호화 정보로부터 변환 인덱스들에 대한 정보가 판독될 수 있다. 영상 데이터 복호화부(230)는, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)에 의해 추출된 변환 인덱스 정보에 기초하여 현재 부호화 단위의 변환 단위를 구성하고, 변환 단위에 기초하여 현재 부호화 단위의 역변환을 수행하면서 부호화된 데이터를 복호화한다. 부호화 단위들의 복호화 결과, 현재 픽처가 복원될 수 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.
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.
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.
비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 은 계층적 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다.
제 1 비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 제 2 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 제 3 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 3에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 제 3 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 제 1, 2 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
제 1 비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 제 1 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, 제 3 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 제 3 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.
제 2 비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 제 2 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.
크기 64x64의 부호화 단위에 대해 크기 64x64, 64x32, 32x64의 파티션 타입이 설정될 수 있다. 제 1, 2, 3 비디오 데이터(310, 320, 330)에 대해서 크기 64x64의 부호화 단위가 최소 부호화 단위가 아니기 때문에, 크기 32x32의 파티션 타입은 생략될 수 있다.
크기 32x32의 부호화 단위에 대해 크기 32x32, 32x16, 16x32의 파티션 타입이 설정될 수 있다. 제 1, 2, 3 비디오 데이터(310, 320, 330)에 대해서 크기 32x32의 부호화 단위가 최소 부호화 단위가 아니기 때문에, 크기 16x16의 파티션 타입은 생략될 수 있다.
크기 16x16의 부호화 단위에 대해서는 크기 16x16, 16x8, 8x16의 파티션 타입이 설정될 수 있다. 제 1 비디오 데이터(310)에 대해서, 크기 16x16의 부호화 단위가 최소 부호화 단위이기 때문에 크기 8x8의 파티션 타입이 설정될 수 있다. 하지만, 제 2, 3 비디오 데이터(320, 330)에 대해서 크기 16x16의 부호화 단위가 최소 부호화 단위가 아니기 때문에 크기 8x8의 파티션 타입이 생략될 수 있다.
다만, 제 1, 2, 3 비디오 데이터(310, 320, 330)에 대해서 크기 8x8의 부호화 단위는 최소 부호화 단위이기 때문에, 크기 8x8, 8x4, 4x8의 파티션 타입 뿐만 아니라, 크기 4x4의 파티션 타입이 설정될 수도 있다.
도 4 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 5 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 6 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 3인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640)가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614)로 분할될 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 최소 부호화 단위가 아니므로 크기 32x32의 파티션들은 설정되지 않는다.
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)로 분할될 수 있다. 크기 32x32의 부호화 단위(620)가 최소 부호화 단위가 아니므로, 크기 16x16의 파티션들은 설정되지 않는다.
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)로 분할될 수 있다. 크기 16x16의 부호화 단위(630)가 최소 부호화 단위가 아니므로, 크기 8x8의 파티션들은 설정되지 않는다.
마지막으로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이므로, 해당 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.
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 7 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 8 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) 및 크기 Nx2N의 파티션(806) 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) 및 크기 Nx2N의 파티션(806) 중 하나를 나타내도록 설정된다. 다만, 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0가 최소 부호화 단위인 경우에, 크기 NxN의 파티션(808)을 포함할 수 있다.
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.
도 9 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)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916)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 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0에 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. 하지만, 크기 N_0xN_0의 부호화 단위들(930)에 의한 부호화 오차가 더 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 1 및 크기 N_0xN_0의 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) 을 포함할 수 있다.
또한, 크기 2N_1xN_1, N_1x2N_1, 2N_1xN_1의 파티션 타입들(942, 944, 946)에 의한 부호화 오차들보다, 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)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 d-1인 경우, 심도별 부호화 단위는 심도 d-1일 때까지 분할되고, 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 d-1이므로, 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 d-1이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(980)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
심도 0 및 크기 2N_0x2N_0의 부호화 단위(900) 및 심도 1 및 크기 2N_1x2N_1의 부호화 단위(930)은 최소 부호화 단위가 아니므로, 크기 2N_0x2N_0의 부호화 단위(900)의 예측 단위(910)은 N_0xN_0 크기의 파티션 타입을 포함할 수 없으며, 크기 2N_1x2N_1의 부호화 단위(930)의 예측 단위(940)은 크기 N_1xN_1의 파티션 타입을 포함할 수 없다.
다만, 최소 부호화 단위인 심도 d-1의 부호화 단위(980)의 예측 단위(990)는 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
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 10, 11 및 12는 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. NxN의 파티션 타입은 부호화 단위(1032)가 최소 부호화 단위인 경우에만 설정될 수 있다. 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 1은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
표 1
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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. 대칭적 파티션 타입 NxN은 현재 부호화 단위 2Nx2N이 최소 부호화 단위인 경우에만 설정될 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 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13 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), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)가 최소 부호화 단위인 경우에는 파티션 타입 정보가 NxN(1328)로 설정될 수도 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 21을 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 14 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 1210에서, 현재 픽처는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할된다. 또한, 가능한 총 분할 횟수를 나타내는 최대 심도가 미리 설정될 수도 있다.
단계 1220에서, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역시 부호화되어, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도가 결정되고 트리 구조에 따른 부호화 단위가 결정된다.
최대 부호화 단위는 심도가 깊어질 때마다 공간적으로 분할되어, 하위 심도의 부호화 단위들로 분할된다. 각각의 부호화 단위는, 인접하는 다른 부호화 단위와 독립적으로, 공간적으로 분할되면서 다시 하위 심도의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 심도별로 부호화 단위들마다 반복적으로 부호화가 수행되어야 한다.
또한, 심도별 부호화 단위마다, 부호화 오차가 가장 작은 파티션 타입별 변환 단위가 결정되어야 한다. 부호화 단위의 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 심도가 결정되기 위해서, 모든 심도별 부호화 단위마다 부호화 오차가 측정되어 비교될 수 있다.
최대 부호화 단위마다, 심도별 부호화 단위들과 심도별 부호화 단위의 심도에 기초하여 결정된 파티션 타입을 기초로 픽처가 부호화되고, 심도별 부호화 단위마다 독립적으로 부호화 심도의 부호화 단위들이 결정되어, 트리 구조에 따른 부호화 단위들가 결정될 수 있다.
현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는다면, 또는 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위라면, 또는 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위라면, 현재 부호화 단위의 파티션 타입은 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 더 포함할 수도 있다. 파티션 타입은, 현재 부호화 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션, 비대칭적 비율로 분할된 파티션, 기하학적인 형태로 분할된 파티션, 및 임의적 형태의 파티션 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 현재 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드에 기초하여 예측 부호화가 수행될 수 있다.
따라서, 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 경우, 또는 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위인 경우, 및 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위인 경우 중 적어도 하나의 경우에는, 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션, 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나가 반분된 대칭적 파티션, 비대칭적 비율로 분할된 파티션, 기하학적인 형태로 분할된 파티션, 및 임의적 형태의 파티션 뿐만 아니라, 현재 부호화 단위의 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 이용한 예측이 수행될 수 있다.
또한, 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될 수 있는 경우, 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위가 아닌 경우, 및 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위가 아닌 경우 중 적어도 하나의 경우에는, 현재 부호화 단위의 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 이용한 인트라 예측 및 인터 예측은 생략할 수 있다.
단계 1230에서, 최대 부호화 단위마다 적어도 하나의 분할 영역 별 최종 부호화 결과인 영상 데이터와, 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 출력된다. 일 실시예에 따른 부호화 모드에 관한 정보는 부호화 심도에 관한 정보 또는 분할 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보 및 변환 인덱스 정보 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라 시퀀스, 픽처, 슬라이스 또는 GOP 등의 데이터 단위마다 부호화 단위의 크기 및 가변 심도에 대한 부호화 단위 구조 정보가 비트스트림의 헤더, SPS, PPS 중 적어도 하나에 삽입되어 출력될 수 있다. 일 실시예에 따른 부호화된 부호화 모드에 관한 정보 및 부호화 단위의 크기 가변 심도에 대한 부호화 단위 구조 정보는, 비트스트림의 헤더, SPS, PPS 등에 삽입되어 부호화된 영상 데이터와 함께 복호화단으로 전송될 수 있다.
도 15 은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 예측 단위를 이용하는 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
단계 1310에서, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림이 수신되어 파싱된다.
단계 1320에서, 파싱된 비트스트림으로부터 최대 크기의 최대 부호화 단위에 할당되는 현재 픽처의 영상 데이터 및 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보와 부호화 단위의 크기 가변 심도에 대한 부호화 단위 구조 정보가 추출된다. 일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보, 부호화 단위 구조 정보, 분할 정보 등은 비트스트림의 헤더, SPS, PPS 등으로부터 추출될 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도는, 현재 픽처의 부호화 과정에서 최대 부호화 단위별로 부호화 오차가 가장 적은 심도로 선택된 심도이다. 최대 부호화 단위별 부호화는, 최대 부호화 단위를 심도별로 계층적으로 분할한 적어도 하나의 데이터 단위에 기반하여 영상 데이터가 부호화된 것이다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 따르면, 최대 부호화 단위가 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 분할될 수 있다. 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따른 부호화 단위는, 각각 부호화 심도의 부호화 단위이다. 따라서, 부호화 단위별 부호화 심도를 파악한 후 각각의 영상 데이터를 복호화함으로써 영상의 부복호화의 효율성이 향상될 수 있다.
부호화 정보 중 현재 트리 구조의 부호화 단위들에 대한 가변 심도에 관한 정보, 부호화 단위의 크기에 관한 정보 중 적어도 둘 이상의 정보에 기초하여, 현재 트리 구조의 부호화 단위들의 부호화 단위의 최대 크기 및 최소 크기가 결정될 수 있다.
또한 부호화 모드에 관한 정보 중 변환 인덱스에 따르면, 부호화 단위 내의 트리 구조에 따른 변환 단위가 결정될 수 있다.
현재 부호화 단위의 심도에 기초하여 파티션 타입이 결정되고, 부호화 단위들 및 파티션 타입을 기초로 예측 복호화를 포함하여 픽처가 복호화될 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은, 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션, 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나가 반분된 파티션과 같이 현재 부호화 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션과, 비대칭적 비율로 분할된 파티션, 기하학적인 형태로 분할된 파티션, 및 임의적 형태의 파티션 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되지 않는다면, 또는 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위라면, 또는 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위라면, 현재 부호화 단위의 파티션 타입은 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 더 포함할 수도 있다.
단계 1330에서, 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터가 복호화된다.
부호화 단위 구조 정보 및 분할 정보에 기초하여, 부호화 단위의 최대 크기 및 최소 크기가 판독되어, 현재 트리 구조의 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 부호화 모드에 관한 정보로부터, 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드에 관한 정보가 판독되고, 파티션 타입 및 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 부호화 단위에 대한 예측 복호화가 수행되어 현재 부호화 단위가 복호화될 수 있다.
예를 들어, 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될 수 있는 경우, 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위가 아닌 경우, 및 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위가 아닌 경우 중 적어도 하나의 경우에는, 현재 부호화 단위의 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 이용한 인트라 예측, 또는 인터 예측/보상은 생략할 수 있다.
다만, 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될 수 없는 경우, 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위인 경우, 및 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위인 경우 중 적어도 하나의 경우에는, 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션, 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나가 반분된 파티션과, 현재 부호화 단위가 비대칭적 형태로 분할된 파티션들 뿐만 아니라, 현재 부호화 단위의 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 이용한 인트라 예측, 또는 인터 예측/보상도 수행할 수 있다.
복호화된 영상 데이터는 재생 장치에 의해 재생되거나, 저장 매체에 저장되거나, 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
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. 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)하는 단계;
    상기 비트스트림으로부터, 상기 비디오의 픽처를 복호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보 및 상기 픽처의 트리 구조의 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출하는 단계; 및
    상기 부호화 단위 구조 정보와 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 트리 구조의 부호화 단위들을 결정하고, 현재 부호화 단위의 심도에 기초하여 파티션 타입을 결정하여, 상기 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 복호화하는 단계를 포함하고,
    상기 파티션 타입은 상기 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 데이터 단위 및 상기 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나를 분할한 부분적 데이터 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되지 않는 경우, 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위인 경우, 및 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위인 경우 중 적어도 하나의 경우에, 상기 현재 부호화 단위의 파티션 타입은 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되지 않는 경우, 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위인 경우, 및 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위인 경우 중 적어도 하나의 경우에, 상기 현재 부호화 단위의 파티션 타입은 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 더 포함하고,
    상기 복호화 단계는, 상기 파티션 타입을 이용하여 인트라 예측 또는 인터 보상을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 복호화 단계는,
    상기 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되는 경우, 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위가 아닌 경우, 및 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위가 아닌 경우 중 적어도 하나의 경우에, 상기 현재 부호화 단위의 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 이용한 인트라 예측 또는 인터 보상을 생략하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 추출 단계는, 상기 부호화 모드에 관한 정보로부터, 상기 부호화 단위의 예측 복호화를 수행하기 위한 데이터 단위인 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드에 관한 정보를 추출하고,
    상기 복호화 단계는, 상기 추출된 파티션 타입 및 예측 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위에 대한 예측 복호화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 파티션 타입은, 현재 부호화 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션, 비대칭적 비율로 분할된 파티션, 기하학적인 형태로 분할된 파티션, 및 임의적 형태의 파티션 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    심도별 부호화 단위는 각각의 심도에 따른 공간적 분할 횟수만큼 최대 부호화 단위가 분할된 영역이며,
    상기 부호화 단위는 상기 심도별 부호화 단위 중 상기 부호화 심도에 따라 상기 최대 부호화 단위가 분할된 영역이며,
    상기 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며, 상기 심도별 부호화 단위의 크기는 한 계층 상위 심도의 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 반분된 크기이고,
    상기 픽처는 심도에 따라 최대 부호화 단위 및 상기 부호화 단위들로 계층적으로 분할되고, 상기 부호화 단위들은 각각의 부호화 심도에 따라 독립적으로 분할되고,
    상기 최대 부호화 단위에 대해 적어도 하나의 부호화 심도가 결정되고, 상기 최대 부호화 단위는 상기 적어도 하나의 부호화 심도에 따라 적어도 하나의 부호화 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  7. 비디오의 픽처를 최대 크기의 부호화 단위인 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할하는 단계;
    상기 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위를 심도에 따라 계층적으로 분할한 심도별 부호화 단위들 및 상기 심도별 부호화 단위의 심도에 기초하여 결정된 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 부호화하여, 상기 심도별 부호화 단위마다 독립적으로 부호화 심도의 부호화 단위들을 결정하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하는 단계; 및
    상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입에 기초하여 부호화된 데이터, 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보 및 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보를 출력하는 단계를 포함하고,
    상기 파티션 타입은, 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 데이터 단위 및 상기 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나를 분할한 부분적 데이터 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되지 않는 경우, 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위인 경우, 및 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위인 경우 중 적어도 하나의 경우에, 상기 현재 부호화 단위의 파티션 타입은 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되지 않는 경우, 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위인 경우, 및 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위인 경우 중 적어도 하나의 경우에,, 상기 현재 부호화 단위의 파티션 타입은 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 더 포함하고,
    상기 부호화 단위 결정 단계는, 상기 파티션 타입을 이용하여 인트라 예측 또는 인터 보상을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 부호화 단위 결정 단계는,
    상기 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할되는 경우, 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최소 크기의 부호화 단위가 아닌 경우, 및 상기 현재 부호화 단위가 현재 최대 부호화 단위의 부호화 단위들 중에서 최하위 심도의 부호화 단위가 아닌 경우 중 적어도 하나의 경우에, 상기 현재 부호화 단위의 하위 심도의 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션을 이용한 인트라 예측 또는 인터 예측을 생략하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 부호화 단계는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 수행하기 위한 데이터 단위인 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드에 기초하여 예측 부호화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 출력 단계는, 상기 부호화 모드에 관한 정보로서, 상기 현재 부호화 단위의 파티션 타입 및 예측 모드에 관한 정보를 비트스트림에 삽입하여 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 파티션 타입은, 현재 부호화 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션, 비대칭적 비율로 분할된 파티션, 기하학적인 형태로 분할된 파티션, 및 임의적 형태의 파티션 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  12. 비디오 디코딩 프로세서를 포함하는 비디오 복호화 장치에 있어서,
    부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)하는 수신부;
    상기 비트스트림으로부터, 상기 비디오의 픽처를 복호화하기 위한 데이터 단위인 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보 및 상기 픽처의 트리 구조의 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출하는 추출부; 및
    상기 부호화 단위 구조 정보와 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여, 상기 트리 구조의 부호화 단위들을 결정하고, 현재 부호화 단위의 심도에 기초하여 파티션 타입을 결정하여, 상기 비디오 디코딩 프로세서와 연동하여 상기 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 복호화하는 복호화부를 포함하고,
    상기 파티션 타입은 상기 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 데이터 단위 및 상기 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나를 분할한 부분적 데이터 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  13. 비디오 인코딩 프로세서를 포함하는 비디오 부호화 장치에 있어서,
    비디오의 픽처를 최대 크기의 부호화 단위인 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할하는 최대 부호화 단위 분할부;
    상기 비디오 인코딩 프로세서와 연동하여, 상기 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위를 심도에 따라 계층적으로 분할한 심도별 부호화 단위들 및 상기 심도별 부호화 단위의 심도에 기초하여 결정된 파티션 타입을 기초로 상기 픽처를 부호화하여, 상기 심도별 부호화 단위마다 독립적으로 부호화 심도의 부호화 단위들을 결정하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하는 부호화 단위 결정부; 및
    상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들 및 상기 파티션 타입에 기초하여 부호화된 데이터, 상기 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보 및 부호화 단위의 크기 및 가변 심도를 나타내는 부호화 단위 구조 정보를 출력하는 출력부를 포함하고,
    상기 파티션 타입은, 현재 부호화 단위와 동일한 크기의 데이터 단위 및 상기 현재 부호화 단위의 높이 및 너비 중 하나를 분할한 부분적 데이터 단위를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  14. 제 1 항의 비디오 복호화 방법을 컴퓨터로 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
  15. 제 7 항의 비디오 부호화 방법을 컴퓨터로 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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