WO2011145836A2 - 인트라 블록 및 인터 블록이 혼합된 코딩블록을 이용하는 영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법 - Google Patents

인트라 블록 및 인터 블록이 혼합된 코딩블록을 이용하는 영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법 Download PDF

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Definitions

  • An embodiment of the present invention relates to an image encoding / decoding apparatus and method using a coding block in which an intra block and an inter block are mixed. More specifically, when encoding / decoding is performed using an extended coding block for a high resolution image, encoding / decoding may be performed by dividing one extended coding block into blocks having various sizes, and inter mode.
  • the present invention relates to an image encoding / decoding apparatus and method capable of performing encoding / decoding in units of extended coding blocks even when intra and intra modes are mixed.
  • Moving Picture Experts Group (MPEG) and Video Coding Experts Group (VCEG) have developed video compression techniques that are superior and superior to the existing MPEG-4 Part 2 and H.263 standards.
  • the new standard is called H.264 / AVC (Advanced Video Coding) and was jointly released as MPEG-4 Part 10 AVC and ITU-T Recommendation H.264.
  • the H.264 / AVC uses a spatial predictive encoding method different from the conventional video coding international standards such as MPEG-1, MPEG-2, and MPEG-4 Part2 Visual.
  • 'H.264' uses a spatial predictive encoding method different from the conventional video coding international standards such as MPEG-1, MPEG-2, and MPEG-4 Part2 Visual.
  • the use of " intra prediction " for coefficient values transformed in the DCT transform domain has been used to seek to increase coding efficiency, resulting in deterioration of subjective picture quality in the low-frequency transmission bit rate.
  • a spatial intra prediction algorithm is adopted in a spatial domain rather than a transform domain.
  • the encoding through the spatial intra prediction is predicted from the information of the previous block, which is already encoded and reproduced, and predicts the block information to be currently encoded and only the difference information of the actual block information to be encoded. It is encoded and sent to the video decoder.
  • prediction may be performed by transmitting prediction direction information necessary for prediction to the image decoder or synchronizing the image encoder and the image decoder.
  • the information of the block to be decoded is predicted using the information of the neighboring blocks that have already been decoded and reproduced, and the desired configuration information is obtained by obtaining the sum of the error information transmitted from the video encoder. Will play. In this case, if prediction direction information necessary for prediction is transmitted, the corresponding prediction direction information is decoded and used.
  • H.264 performs encoding or decoding in units of macroblocks having a size of 16 ⁇ 16 pixel blocks using prediction of either intra prediction or inter prediction.
  • Intra prediction according to the H.264 standard includes intra 4 x 4 prediction, intra 8 x 8 prediction, and intra 16 x 16 prediction, and each intra prediction includes a plurality of prediction modes.
  • intra prediction generates a prediction block using pixels that are already encoded or decoded immediately above and to the left of a block to be encoded or decoded.
  • Direct Current mode (mode 2), diagonal left (Diagonal_Down_Left) mode (mode 3), diagonal right (Diagontal_Down_Right) mode (mode 4), vertical right (Vertical_Right) mode (mode 5), horizontal down (Horizontal_Down) mode ( Mode 6) defines nine prediction modes including Vertical Left (Vertical_Left) Mode (Mode 7) and Horizontal Up (Mode) Up Mode (Mode 8).
  • intra 8x8 prediction like the intra 4x4 prediction, the nine prediction directions shown in FIG. 1 are used, and the method of calculating the prediction pixel is also performed in units of 4x4 pixels except for the difference in block size (4x4 pixels and 8x8 pixels). Same as the case of intra prediction coding.
  • the vertical mode (mode 0), the horizontal mode (mode 1), the DC mode (mode 2), and the plane mode (mode 3).
  • mode 0 the vertical mode
  • mode 1 the horizontal mode
  • mode 2 the DC mode
  • mode 3 the plane mode
  • adjacent pixels used for prediction are localized at the left and the top. This is because the pixels that can be used for prediction can use only the reconstructed pixels after the decoding process.
  • the encoder encodes blocks from left to right and top to bottom according to the encoding order, and also transmits the bitstream, which is the compression result of the blocks, to the decoder sequentially. This exists.
  • the fact that the adjacent pixels that can be used in intra prediction are limited to the left and the top has a problem of being a major cause of deterioration of compression efficiency because the spatial redundancy is not effectively reduced in the intra prediction mode.
  • the coding order of blocks is determined according to a raster scan method as shown in FIG. 3.
  • a raster scan method is suitable when only the pixels located above and to the left of the current block to be encoded or decoded as shown in FIGS. 1 and 2 are suitable.
  • the pixels located at the right side and the bottom side are not considered.
  • an encoding / decoding method using a macroblock larger than a 16 x 16 pixel block (hereinafter referred to as an expanded macroblock for convenience) has been studied. Even when such an extended macroblock is used, it is divided into 16 ⁇ 16 pixel block units to perform encoding / decoding similarly to the method of H.264. For example, assuming that the size of the extended macroblock is 32 x 32 pixel blocks, the syntax of the extended macroblock is shown in FIG. 4. Since there are four 16 ⁇ 16 macroblocks, the extended macroblock data includes data in units of 16 ⁇ 16 macroblocks.
  • one macroblock may use only one of intra and inter prediction modes.
  • encoding / decoding of an extended coding block unit should be performed.
  • a large extended coding block such as a 32 x 32 pixel block or a 64 x 64 pixel block, is used as an encoding / decoding unit, various statistical characteristics different from those of the conventional encoding / decoding method are generated.
  • blocks in the extended coding block may be encoded / decoded by using an inter mode and an intra mode to improve compression efficiency. If the existing video encoding / decoding method is used, there is a problem in that the efficiency of encoding / decoding becomes worse and the image quality deteriorates.
  • H.264 generates a prediction block using pixels that are already encoded / decoded, which are directly above and to the left of a block to be encoded or decoded during intra prediction.
  • encoding / decoding is performed in units of an extended coding block
  • the existing intra prediction method is used below the current block to be encoded or decoded.
  • the compression efficiency cannot be increased because the pixels of the pixels and the pixels located on the right side cannot be used.
  • encoding / decoding when encoding / decoding is performed using an extended coding block for a high resolution image, encoding / decoding may be performed by dividing one extended coding block into blocks having various sizes.
  • An object of the present invention is to provide an image encoding / decoding apparatus and method capable of performing encoding / decoding in units of extended coding blocks even when a mode and an intra mode are mixed.
  • an embodiment of the present invention scans a block in consideration of a case of encoding / decoding a current block by using pixels located to the right and / or bottom of the current block when using an extended coding block, that is, extended coding.
  • An object of the present invention is to provide a video encoding / decoding apparatus and method for determining the order of encoding / decoding in a block.
  • an embodiment of the present invention transmits additional bits by arranging information about each block in the extended coding block in the bitstream in the same order as encoding order of each block in the extended coding block layer rather than in each block layer. It is an object of the present invention to provide an image encoding apparatus and method capable of transmitting an encoding or decoding order of each block to a decoding apparatus without having to do so.
  • an image encoding / decoding apparatus divides a coding block into a combination of subblocks having a codeable size, and for each subblock, an interblock and an intrablock. Determine a combination, determine a coding order of intra coded blocks within a coding block in consideration of a reference case of surrounding pixel values of a current block to be intra predictively coded, and bidirectional intra prediction coding for the current block according to the determined coding order.
  • An image encoder for transmitting the encoding mode and the size information of the subblocks before the syntax of the coding block; And reconstructing the encoding mode and the size information of the subblocks in the coding block by decoding the encoded data, reconstructing the inter prediction coding block based on the reconstructed encoding mode information, and encoding mode information and the size information of each subblock in the coding block. And an image decoder that determines the decoding order of the intra prediction mode blocks according to the reference condition of the neighboring blocks of the coding block.
  • an image encoding apparatus divides a coding block into a combination of subblocks having a codeable size, and performs intra prediction mode or inter prediction on a current block to be encoded among the subblocks.
  • a predictor for performing prediction based on a prediction mode to generate a prediction block;
  • a subtractor for generating a residual block by subtracting the current block and the prediction block;
  • a transformer and a quantizer for transforming and quantizing the residual block to produce a quantized transform coefficient;
  • an encoder for encoding the quantized transform coefficient to generate encoded image data.
  • the coding block may have a size of N ⁇ N pixel (where N is an integer of 16 or more).
  • the predictor may split the coding block into any one of square subblocks, square and rectangular subblocks, and rectangular subblocks.
  • the predictor when the prediction is performed in the intra prediction mode with respect to the current block, the predictor may refer to pixels located in at least one of top, left, right, and bottom of the current block.
  • the encoder may first encode an inter prediction block among the subblocks in the coding block, and then encode an intra prediction block.
  • the encoder may determine the encoding order for the subblocks so that the number of neighboring blocks available for intra prediction of the corresponding block is increased when decoding is already performed around the respective subblocks.
  • the encoder may encode all subblocks in a coding block in an intra prediction mode.
  • the subblocks may be predicted with at least one of square-shaped intra prediction and any rectangular-shaped intra prediction.
  • the subblocks in the coding block may be encoded by using an inter prediction mode and an intra prediction mode.
  • the prediction may be performed in at least one of subblocks having square-shaped intra prediction and inter prediction, and any rectangular-shaped intra prediction and inter prediction.
  • the encoder may determine an encoding order for the subblocks according to a presence pattern of pixels available nearby.
  • the encoder may position information on the mode and shape / size of each subblock in the coding block in the syntax of the transport bitstream before the coding block information.
  • the encoder may position information about the mode and the shape / size located at the front of the coding block in the same order as the scanning order of the subblocks in the coding block.
  • the encoder may omit the transmission of additional bits.
  • An image decoding apparatus decodes the encoded data to restore the encoding mode and size information of the subblocks in the coding block, and based on the reconstructed encoding mode information, inter prediction encoding Reconstruct the block, determine the decoding order of the intra prediction mode blocks according to the coding mode information, the size information of each subblock in the coding block and the reference conditions of the surrounding blocks of the coding block, and restore the quantized transform coefficient of the current block A decoder; An inverse quantizer and an inverse transformer for inversely quantizing and inversely transforming a quantized transform coefficient to restore residual subblocks for each subblock; A predictor for generating a predictive block by using encoding mode and size information for reconstructing the current block; And an adder for reconstructing the current block by adding the prediction block and the residual block.
  • an image encoding / decoding method includes dividing a coding block into a combination of subblocks having a codeable size, and combining an inter block and an intra block for each subblock.
  • the coding order of the intra coding blocks in the coding block is determined in consideration of the reference case of the neighboring pixel value of the current block to be intra predictively encoded, and the bidirectional intra prediction coding for the current block is performed according to the determined coding order.
  • a video encoding method comprising: dividing a coding block into a combination of subblocks having a codeable size, and determining a combination of an inter block and an intra block for the sub blocks; Determining an encoding order of intra coded blocks within the coding block by considering a reference case of surrounding pixel values of the current block to be intra predictively coded among the subblocks; Performing bidirectional intra prediction encoding on the current block according to the determined encoding order; And transmitting the encoding mode and the size information for the subblocks before the syntax of the coding block.
  • the combination of the inter block and the intra block having the minimum encoding cost may be determined.
  • a method of decoding an image including: restoring encoding mode and size information of subblocks in a coding block by decoding encoded data; And determining the decoding order of the intra prediction mode blocks according to the encoding mode information, the size information of each subblock in the coding block, and the reference condition of the neighboring blocks of the coding block.
  • the method further includes reconstructing the inter prediction coded block based on the reconstructed encoding mode information, and after the inter prediction coded block is reconstructed, the decoding order of the intra prediction mode blocks may be determined.
  • encoding / decoding when encoding / decoding is performed using an extended coding block for a high resolution image, encoding / decoding may be performed by dividing one extended coding block into blocks having various sizes. Even when inter mode and intra mode are mixed, encoding / decoding can be performed in units of extended coding blocks.
  • encoding / decoding when performing intra prediction encoding / decoding in the extended coding block unit, not only the pixels on the right and the bottom of the current block but also the pixels on the right and the bottom of the current block. In consideration of this, encoding / decoding may be performed to improve prediction performance.
  • an embodiment of the present invention scans a block in consideration of a case of encoding / decoding a current block by using pixels located to the right and / or bottom of the current block when using an extended coding block, that is, extended coding.
  • the order of encoding / decoding in the block can be determined.
  • an embodiment of the present invention transmits additional bits by arranging information about each block in the extended coding block in the bitstream in the same order as encoding order of each block in the extended coding block layer rather than in each block layer.
  • the coding or decoding order of each block can be transmitted to the decoding apparatus without having to do so.
  • 1 is a diagram illustrating nine general 4x4 intra prediction modes according to the H.264 standard.
  • FIG. 2 illustrates four general 16x16 intra prediction modes according to the H.264 standard.
  • FIG 3 is a diagram illustrating a block scan order in case of intra 8 ⁇ 8 prediction and intra 4 ⁇ 4 prediction in a macroblock.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a syntax structure when an extended macroblock is used in a conventional video encoding / decoding method.
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example in which an intra prediction block and an inter prediction block are mixed in an extended coding block.
  • FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating another example in which intra prediction blocks and inter prediction blocks are mixed in an extended coding block, respectively.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating intra prediction encoding according to an embodiment of the present invention.
  • 9 to 23 are diagrams illustrating a case of a 4x4 block as an example of a new intra prediction method designed according to conditions of a referenceable neighboring block.
  • FIG. 24 is a diagram illustrating examples of cases in which information of neighboring pixels, which have been encoded and decoded, may be used among blocks around the current extended coding block.
  • 25 is a flowchart illustrating a method of determining a coding order of inner blocks using interblocks in a coding block.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an encoding sequence of subblocks when the size of an extended coding block is a 32x32 pixel block and the size of a block in the extended coding block is a 16x16 pixel block.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an encoding sequence of subblocks when the size of an extended coding block is a 32x32 pixel block and the size of a block in the extended coding block is a 4x4 pixel block.
  • FIG. 28 is a diagram illustrating an adaptive scan order when intra prediction is used for rectangular shaped subblocks in an extended coding block.
  • 29 is a diagram illustrating an example of a syntax structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating an image encoding method by the image encoding apparatus of FIG. 5.
  • 31 is a diagram schematically illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating an image decoding method by the image decoding apparatus of FIG. 31.
  • a video encoding apparatus (Video Encoding Apparatus) and a video decoding apparatus (Video Decoding Apparatus) are a personal computer (PC), a notebook computer, a personal digital assistant (PDA).
  • a portable multimedia player (PMP: Portable Multimedia Player), a PlayStation Portable (PSP: PlayStation Portable), a mobile communication terminal (Mobile Communication Terminal), a smart phone (Smart Phone), etc.
  • the present invention refers to various devices including a communication device such as a communication modem, a memory for storing various programs and data for encoding or decoding an image, a microprocessor for executing and operating a program, and the like.
  • an image encoded in a bitstream by an image encoding apparatus may be executed in real time or in real time through a wired or wireless communication network such as the Internet, a local area wireless communication network, a wireless LAN network, a WiBro network, a mobile communication network, a wired telephone network, or the like.
  • the device may be transmitted to an image decoding apparatus through a communication interface such as a universal serial bus (USB), and decoded by the image decoding apparatus to be restored and reproduced as an image.
  • a communication interface such as a universal serial bus (USB)
  • FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoding apparatus 500 includes a predictor 510, a subtractor 520, a transformer and a quantizer 530, an encoder 540, an inverse quantizer and an inverse transformer 550, and an adder ( 560, a filter 570, and a picture buffer 580.
  • the predictor 510 may include an intra predictor 512 and an inter predictor 514, and the inter predictor 514 may further include a motion estimator 516 and a motion compensator 518.
  • the intra predictor 512 predicts the current block to generate a predicted block, and the subtractor 520 subtracts the current block and the predictive block to generate a residual block.
  • the transformer and quantizer 530 transforms and quantizes the residual block to generate quantized transform coefficients, and the encoder 540 entropy encodes the quantized transform coefficients to generate encoded data.
  • the converter and quantizer 530 performs 4x4 transform on the remaining blocks of the current block in which intra prediction in units of 4x4, 4x8, and 8x4 pixels in luminance components are selected, and the current block in which intra prediction in units of 8x8, 8x16 and 16x8 pixels is selected.
  • An 8x8 transform may be performed on the residual block of.
  • the converter and quantizer 530 may perform 16x16 transform on the residual block of the current block in which intra prediction of 16x16 pixels or more is selected. In this case, since the unit of intra prediction and the size of the subblock are the same, the type of transform may be determined according to the block size of the subblock.
  • the residual block transformed and quantized by the transformer and quantizer 530 is inversely quantized and inversely transformed by the inverse quantizer and inverse transformer 550 to recover the residual block, and the adder 560 is configured to recover the residual block and the predictor ( The prediction block predicted by 510 is added to reconstruct the current block.
  • the filter 570 filters a picture formed by accumulating the current blocks restored by the adder 560 using a deblocking filter or the like, and the filtered picture is stored in the picture buffer 580 to refer to a next picture. It is used as a picture.
  • the input image may be input to the image encoding apparatus 500 of FIG. 5 in units of frames or fields, or may be divided into coding blocks having NxN pixels (where N is an integer of 16 or more) and input to the image encoding apparatus 500.
  • a coding block consisting of integers with N greater than 16 is called an extended coding unit (CU).
  • the coding unit CU may be formed of a square pixel block having a size of 64x64, 32x32, or the like.
  • the coding block described below may be a coding unit (CU) or a general 16 ⁇ 16 pixel block as a pixel block whose size is not specified.
  • the predictor 510 divides the coding unit CU into smaller subblocks to perform intra prediction encoding or inter prediction encoding. can do.
  • the coding unit CU may perform encoding by using intra prediction encoding and inter prediction encoding on the divided subblocks.
  • prediction coding may be performed in units of blocks of different sizes. For example, assuming that the size of the coding unit CU is a 32x32 pixel block as illustrated in FIG.
  • intra 16x16 prediction encoding, intra 4x4 prediction encoding, or intra 8x8 prediction encoding may be used in combination.
  • the size of the coding unit CU is assumed to be a 32x32 pixel block, but the size of the coding unit CU is not limited thereto.
  • the subblocks in the coding unit CU include two 16x16 pixel blocks on which intra 16x16 prediction coding is performed, one 16x16 pixel block on which intra 4x4 prediction coding is performed, and one 16x16 pixel block on which inter prediction coding is performed. Although shown as being mixed, the number, position, and shape of the blocks subjected to intra prediction coding are not limited thereto.
  • the subblocks in the coding unit CU are described as being encoded in units of 16 ⁇ 16 pixel blocks, the subblocks in the coding unit CU may be encoded in units of pixel blocks having various sizes.
  • a 16x16 pixel block when encoding is performed in units of 16x16 pixel blocks, as shown in FIG. 7A, a 16x16 pixel block performs two intra 8x16 prediction encodings, or one intra 8x16 prediction encoding and two 8x8 prediction blocks.
  • Various sizes of encoding may be performed, such as performing prediction encoding or performing one inter 16x8 prediction encoding and two inter 8x8 prediction encoding.
  • FIG. 7A Various sizes of encoding may be performed, such as performing prediction encoding or performing one inter 16x8 prediction encoding and two inter 8x8 prediction encoding.
  • the intra prediction coding for the subblocks in the coding unit CU is not limited to 16x16 pixel block units, but 8x32 pixel blocks, 32x8 pixel blocks, 16x32 pixel blocks, and 32x16 pixel blocks.
  • Intra-prediction encoding may be performed in units of pixel blocks of various sizes, for example.
  • Intra-prediction coding for pixel blocks of various sizes can be performed by considering not only the pixels above and to the left of the current block to be encoded, but also the coded pixels on the right and below the current block.
  • Intra Block in this figure means a subblock in the coding unit (CU).
  • CU coding unit
  • intra prediction encoding is performed in a more efficient direction using all of them as reference information.
  • the available reconstructed pixel values on the right and the bottom of the current block may be pixels outside the coding unit CU, on the other hand, an already encoded intra mode block or already encoded in the current coding unit CU. It may be one inter mode block.
  • Various intra prediction methods may exist according to the number and positions of pixel values that have already been encoded and decoded.
  • the intra prediction filter design varies according to various intra prediction directions.
  • a new intra prediction method designed according to the conditions of the reference neighboring block is illustrated in FIGS. 9 to 23.
  • Cases 1 to 15 respectively shown in FIGS. 9 to 23 are classifications according to positions and numbers of pixel values that are already encoded and available around the current coding block.
  • 9 to 23 are examples of 4x4 size blocks.
  • mxn represents the size of the divided subblocks in a coding unit (CU) having NxN (N is an integer greater than or equal to 16)
  • m and n are less than or equal to N
  • the prediction method may be calculated according to the number and positions of the available pixel values of the neighboring blocks (right, up, left, and bottom) for blocks of various sizes, such as Since it is simply derived from one method, a detailed description thereof is omitted.
  • FIGS. 9 to 23 Although only 9 intra predictions are used in FIGS. 9 to 23, not only 9 directions but also more various intra prediction directions may be used. For example, it is possible to predict in 17 directions by adding a prediction direction between 8 directions except DC mode, and further predicts in 34 directions. Even if the number of prediction directions is increased in this way, the prediction filter can be made in both directions by the same method or extended method as the method shown in FIGS. 9 to 23, and since the content thereof is natural, a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 24 illustrates such cases. It is a figure shown as. In the conventional video coding scheme, the cases of FIGS. 24A, 24B, and 24E are available, but the embodiment according to the present invention provides techniques that can be used in other cases. The embodiment of the present invention does not limit how the neighboring blocks available for predictive encoding by encoding and decoding are already present.
  • a method of determining a coding order of inner blocks of a coding unit may include a neighbor that is already decoded around a coding block when each inner coding block is coded and available for intra prediction of the corresponding block. Decide to increase the number of blocks.
  • FIG. 25 is a flowchart illustrating a method of determining a coding order of internal blocks when a coding unit (CU) is encoded.
  • the coding unit CU is divided into a combination of subblocks having a codeable size (S2501), and then the inter subblocks in the coding block are first encoded (S2503).
  • the number of intra subblocks remaining without coding is referred to as T (S2505).
  • T codeable size
  • B_i of referenceable neighboring blocks of each subblock is calculated (S2507).
  • a block having the largest number of referenceable surfaces is selected and it is determined whether the number of subblocks having the largest B_i value is one (S2509).
  • the subblock is intra predictively encoded (S2511). If there is only one subblock having the largest B_i value, the subblock is intra predictively encoded (S2511). If there are a plurality of subblocks having the largest B_i value, the number of blocks capable of bidirectional prediction among the plurality of blocks is calculated (S2517). In this case, bidirectional prediction means that referenceable neighboring blocks exist at the same time on the left and right sides of the current subblock or at the same time on the top and the bottom of the current subblock. In this way, if the number of subblocks having the maximum B_i and capable of bidirectional prediction is one, the subblocks are intra prediction coded (S2511).
  • intra-prediction encoding is performed on the first subblock in the raster scan order among the subblocks having the largest B_i value (S2521 and S2511). ). If there are a plurality of subblocks having a maximum B_i and capable of bidirectional prediction, intra prediction encoding is performed on the first subblocks in raster scan order among the subblocks having a maximum B_i and capable of bidirectional prediction (S2519 and S2511). . After intra-prediction coding of one sub-block through the above method, it is determined whether the current intra prediction-coded block is the last sub-block (S2513).
  • the total number T of remaining sub-intra blocks is reduced by one (S2515), and the B_i value calculation of the remaining sub-blocks is performed again (S2507). The above process is repeated for the remaining intra subblocks that have not been coded yet. All intra sub blocks are coded and then terminate.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an encoding sequence of subblocks when the size of the coding unit CU is 32x32 pixel blocks and the size of the blocks in the coding unit CU is 16x16 pixel blocks. Determined by the method described in.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating an encoding sequence of subblocks when the size of the coding unit CU is 32x32 pixel block and the size of the block in the coding unit CU is 4x4 pixel block.
  • the method of FIG. 25 is applied hierarchically. Assuming that the size of the coding unit (CU) in FIG. 27 is 32x32 size, the coding order between four 16x16 blocks is determined by the method of FIG.
  • FIG. 25 25 and the coding order of subblocks in each 16x16 block is shown in FIG.
  • the algorithm is determined by applying it to subblocks within a 16x16 block.
  • 28 is a diagram illustrating an adaptive scan order when intra prediction is used for rectangular subblocks in a coding unit (CU). Even when intra prediction blocks of various shapes and sizes (square shape or rectangular shape) exist, the coding order may be easily determined using the coding order determining method of FIG. 25.
  • 26 to 28 illustrate coding orders (block scan order) of subblocks when all subblocks in a coding unit (CU) are intra prediction encoded.
  • the adaptive block scan order as shown in FIGS. 26 to 28 has an advantage of determining the scan order of blocks according to the presence pattern of pixels available nearby without additional bit transmission.
  • inter prediction blocks and intra prediction blocks are mixed in the coding unit CU, in order to increase bidirectional prediction efficiency of intra prediction encoding, the inter prediction blocks are first encoded, and then intra prediction within the coding unit CU. Encode coding blocks.
  • the inter prediction encoding mode and the intra prediction encoding mode are mixed in the coding unit CU, and various shapes and sizes of the respective subblocks in the coding unit CU are present.
  • additional flag bits are required, which is a disadvantage in that the compression ratio is lowered. Therefore, in the embodiment of the present invention, the mode and shape / size information of each subblock in the coding unit CU is positioned at the beginning of the coding unit CU information. At this time, the mode and shape / size information located at the front of the coding unit CU are positioned in the raster scan order of the subblocks in the coding unit CU.
  • the position and shape (structure) of the inter prediction coded blocks and the intra prediction coded blocks in the coding unit CU may be known. .
  • the inter prediction coding blocks inside the coding unit (CU) can be decoded first. After decoding the inter prediction coding block first, considering the positions of the referenceable data among the neighboring blocks of the coding unit CU and the positions of the referenceable inter decoding blocks in the coding unit CU, the method of FIG. A scan order of intra prediction coding blocks existing in the coding unit CU may be calculated. By using this method, block information can be transmitted without transmitting additional bits.
  • This syntax structure is as shown in FIG.
  • FIG. 30 is a flowchart illustrating a video encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the predictor 510 divides the coding unit CU into a combination of subblocks having a codeable size (S3001).
  • the predictor 510 performs intra or inter encoding on each subblock in the coding unit CU (S3003).
  • the predictor 510 determines the combination of the subblocks by selecting an inter block and an intra block having a minimum encoding cost with respect to the intra prediction mode or the inter prediction mode for each subblock (S3005).
  • the coding order of the intra coding blocks in the coding unit CU may be determined in consideration of the case where the neighboring pixel value can be referred to with respect to the block to which intra prediction coding is performed among the respective subblocks (S3007).
  • the bidirectional intra prediction may be performed on the current block (S3009).
  • the encoder 540 places the encoding mode / size information of the subblocks in the coding unit CU in front of the syntax of the coding unit CU, and then positions and transmits the data information thereafter (S3011).
  • the image decoding apparatus 3100 may include a decoder 3110, an inverse quantizer and an inverse transformer 3120, a predictor 3130, an adder 3140, a filter 3150, and a picture buffer. And 4560.
  • the decoder 3110 decodes the encoded data to restore encoding mode and size information of the subblocks in the coding unit CU, restores the inter prediction coding block based on the restored encoding mode information, and encodes the coding unit CU.
  • the decoding order of the intra prediction mode blocks is determined according to the encoding mode information, the size information of each subblock in the subframe, and the reference condition of the neighboring blocks of the coding unit (CU), and the quantized transform coefficient of the current block is restored.
  • the inverse quantizer and inverse transformer 3120 inverse quantizes and inverse transforms the quantized transform coefficients to reconstruct the remaining subblocks for each subblock in the coding unit CU.
  • the predictor 3130 generates a prediction block by using the encoding mode and the size information for reconstructing the current block.
  • the intra predictor 3132 performs intra prediction on the target coding unit CU or the subblock to be decoded using the intra prediction mode reconstructed by the decoder 3110 to thereby decode the target coding unit CU or the subblock.
  • a prediction block of a block is generated, and the inter predictor 3134 inter-predicts a target coding unit CU or a subblock thereof to be decoded using motion information reconstructed by the decoder 3110 to generate a target coding unit CU. Or a prediction block of the subblock.
  • the adder 3140 adds the predicted block generated by the predictor 3130 and the residual blocks restored by the inverse quantizer and inverse transformer 3120 to restore the current block.
  • the target coding unit CU reconstructed by the adder 3140 is deblocked filtered by the filter 3150, accumulated in picture units, and output as a reconstructed image, and is stored in a picture buffer 4460 to be subsequently inter-predicted. It may be utilized to predict motion compensation at 4344.
  • the operations of the intra predictor 4452, the inter predictor 4534, the inverse quantizer, and the inverse transformer 4520 may be performed by using the intra predictor 512, the inter predictor 514, or the like of the image encoding apparatus 500 described above with reference to FIG. 5. Since the same or similar to the operation method of the inverse quantizer and inverse transformer 550 will be omitted.
  • FIG. 32 is a flowchart illustrating an image decoding method by the image decoding apparatus of FIG. 31.
  • the decoder 3110 restores coding mode / size information of all blocks in the coding unit CU (S3201). In addition, the decoder 3110 reconstructs all inter blocks in the extended coding unit CU based on the reconstructed coding mode and size information (S3203). After the inter mode blocks in the coding unit CU are decoded, the decoder 3110 according to the size-information encoding mode information of each block in the coding unit CU, and the referenceable conditions of the surrounding blocks of the coding unit CU. The decoding order of the intra mode blocks is determined (S3205).
  • the intra predictor 3132 performs bidirectional intra prediction on the current block in consideration of the reference case of surrounding pixel values of the block to be reconstructed (S3207).
  • encoding / decoding when encoding / decoding is performed using an extended macroblock for a high resolution image, encoding / decoding is performed by dividing one extended macroblock into blocks of various sizes. It is a very useful invention that generates the effect of encoding / decoding in extended macroblock units even when inter mode and intra mode are mixed.

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Abstract

영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 장치는, 코딩유닛(CU)를 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 각각의 서브블록들에 대하여 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하며, 인트라 예측 부호화하고자 하는 현재블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 코딩유닛(CU) 내부의 인트라 부호화 블록들의 부호화 순서를 결정하고, 결정된 부호화 순서에 따라 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측 부호화를 수행하며, 서브블록들에 대한 부호화 모드 및 크기 정보를 코딩유닛(CU)의 신택스 앞에 위치시켜 전송하는 영상 부호화기; 및 부호화 데이터를 복호화하여 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 코딩유닛(CU)의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 영상 복호화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인트라 블록 및 인터 블록이 혼합된 코딩블록을 이용하는 영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법
본 발명의 실시예는 인트라 블록 및 인터 블록이 혼합된 코딩블록을 이용하는 영상 부호화/복호화 장치 및 그 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 고해상도의 영상에 대하여 확장된 코딩블록을 이용하여 부호화/복호화를 수행하는 경우, 하나의 확장된 코딩블록을 다양한 크기의 블록으로 분할하여 부호화/복호화를 수행할 수 있으며, 인터 모드와 인트라 모드가 혼합된 경우에도 확장된 코딩블록 단위로 부호화/복호화를 수행할 수 있는 영상 부호화/복호화 장치 및 방법에 관한 것이다.
MPEG(Moving Picture Experts Group)과 VCEG(Video Coding Experts Group)는 기존의 MPEG-4 Part 2와 H.263 표준안보다 더욱 우수하고 뛰어난 비디오 압축 기술을 개발하였다. 이 새로운 표준안은 H.264/AVC(Advanced Video Coding)라고 하며, MPEG-4 Part 10 AVC와 ITU-T Recommendation H.264로 공동 발표되었다.
이러한 H.264/AVC(이하 'H.264'라 칭함)는 MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 Part2 Visual 등 종래의 동영상 코딩 국제 표준과는 다른 공간 예측 부호화 방법을 사용하고 있다. 종래의 방법에서는 DCT 변환 영역(Transform Domain)에서 변환된 계수(Coefficient)값에 대한 "인트라 예측"을 사용함으로써 부호화 효율 증대를 추구하여 저역 전송 비트율 대의 주관적 화질의 열화를 발생시키는 결과를 초래하였지만, H.264에서는 변환 영역이 아닌 공간 영역(Spatial Domain)에서의 공간적 인트라 예측(Spatial Intra Prediction) 부호화 방법을 채택하고 있다.
이와 같은 공간적 인트라 예측을 통한 부호화를 영상 부호화기의 측면에서 보면, 이미 부호화가 완료되어 재생된 이전 블록의 정보로부터 현재 부호화하고자 하는 블록 정보를 예측하고 부호화하고자 하는 실제 블록 정보의 오차(Difference)정보만을 부호화해서 영상 복호화기에 전송한다. 이때, 예측에 필요한 예측방향정보를 영상 복호화기에 전송하거나, 영상 부호화기와 영상 복호화기를 동기화시킴으로써 예측을 수행할 수도 있다. 영상 복호화기의 측면에서 보면, 이미 복호화가 완료되어 재생된 주변 블록의 정보를 이용하여 현재 복호화하고자 하는 블록의 정보를 예측하고, 영상 부호화기 측에서 전송된 오차정보와의 합을 구하여 원하는 구성정보를 재생하게 된다. 이때도 역시 예측에 필요한 예측방향정보가 전송되었다면 해당 예측방향정보를 복호화하여 이용한다.
H.264는 인트라 예측 또는 인터 예측 중 하나의 예측을 이용하여 16x16 화소 블록 크기의 매크로블록 단위로 부호화 또는 복호화를 수행한다. H.264 표준에 따른 인트라 예측에는 인트라 4 x 4 예측, 인트라 8 x 8 예측 및 인트라 16 x 16 예측 등이 있으며, 각각의 인트라 예측에는 다수의 예측 모드를 포함하고 있다. 또한, 인트라 예측은 부호화 또는 복호화 대상인 블록의 바로 위와 좌측에 위치한 이미 부호화 또는 복호화된 화소를 이용하여 예측 블록을 생성한다.
인트라 4x4 예측의 경우, 인접 픽셀(Adjacent Pixel)의 위치 및 예측의 방향성을 고려하여 도 1에 도시한 바와 같이, 수직(Vertical) 모드(모드 0), 수평(Horizontal) 모드(모드 1), DC(Direct Current) 모드(모드 2), 대각선 왼쪽(Diagonal_Down_Left) 모드(모드 3), 대각선 오른쪽(Diagontal_Down_Right) 모드(모드 4), 수직 오른쪽(Vertical_Right) 모드(모드 5), 수평 아래쪽(Horizontal_Down) 모드(모드 6), 수직 왼쪽(Vertical_Left) 모드(모드 7) 및 수평 위쪽(Horizontal_Up) 모드(모드 8)를 포함하는 9가지 예측 모드를 규정한다.
인트라 8x8 예측의 경우, 인트라 4x4 예측과 같이 도 1에 도시한 9 가지 예측 방향을 이용하며, 예측 화소를 계산하는 방법도 블록의 크기(4x4 화소와 8x8 화소)의 차이를 제외하면 4x4 화소 단위의 인트라 예측 부호화의 경우와 동일하다.
또한, 인트라 16x16 예측의 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 수직(Vertical) 모드(모드 0), 수평(Horizontal) 모드(모드 1), DC 모드(모드 2) 및 플레인(Plane) 모드(모드 3)를 포함하는 4가지의 예측 모드를 규정한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 예측에 이용되는 인접 픽셀들은 좌측과 상단에 국한된다. 그 이유는, 예측에 이용될 수 있는 픽셀은 복호화 과정 후, 복원된 픽셀만을 이용할 수 있기 때문이다. 인코더는 부호화 순서에 따라 좌측에서 우측으로 그리고 위에서 아래의 순서로 블록을 부호화하고 그 블록의 압축 결과인 비트스트림 또한 순차적으로 디코더에 전송하기 때문에 현재 부호화할 블록을 기준으로 좌측과 상단에 복원된 픽셀이 존재한다. 그러나, 인트라 예측에서 사용될 수 있는 인접 픽셀이 좌측과 상단에 국한되는 점은 인트라 예측 모드에 있어서 공간적 중복성을 효과적으로 줄이지 못하여 압축 효율을 떨어뜨리는 주요한 원인이 되는 문제점이 있다.
한편, H.264에서는 매크로블록 내의 인트라 8 x 8 예측 또는 인트라 4 x 4 예측의 경우, 도 3에 도시한 바와 같이 래스터 스캔(Raster Scan) 방법에 따라 블록의 부호화 순서를 결정한다. 그런데, 이와 같은 래스터 스캔 방법은 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 부호화 또는 복호화하고자 하는 현재 블록의 상측 및 좌측에 위치한 화소만을 고려하는 경우에는 적합하지만, 현재 블록의 주변 화소들 중 이미 부호화 또는 복호화된 우측 및 하측에 위치한 화소들을 고려하지 못하는 문제점이 있다.
특히, 최근에는 4K x 2K 영상과 같은 고해상도의 영상을 효율적으로 압축하기 위하여 16 x 16 화소 블록보다 큰 크기의 매크로블록(이하에서는 편의상 확장된 매크로블록이라고 명명한다)을 이용한 부호화/복호화 방법이 연구되고 있는데, 이와 같은 확장된 매크로블록을 사용하는 경우에도 16 x 16 화소 블록 단위로 분할하여 H.264의 방법과 동일하게 부호화/복호화를 수행하는 수준에 그치고 있다. 예를 들어 확장된 매크로블록의 크기가 32 x 32 화소 블록이라고 가정하면, 확장된 매크로블록을 사용하는 경우의 신택스(syntax)의 구조는 도 4에 도시한 바와 같으며, 확장된 매크로블록 내에는 4 개의 16 x 16 크기의 매크로블록들이 존재하므로 확장된 매크로블록의 데이터에는 16 x 16의 매크로블록 단위의 데이터들이 포함된다. 이때, 16 x 16 크기의 매크로블록 단위로 부호화/복호화를 수행할 경우 하나의 매크로블록은 인트라 또는 인터 예측 모드 중 하나의 모드만 이용할 수 있다. 그러나, 고해상도의 영상에 대한 효율적인 부호화/복호화를 위해서는 확장된 코딩블록 단위의 부호화/복호화를 수행할 수 있어야 한다. 32 x 32 화소 블록 또는 64 x 64 화소 블록과 같은 큰 크기의 확장된 코딩블록을 부호화/복호화 단위로 사용하는 경우, 기존의 부호화/복호화 방법에서와 다른 통계적인 특징들이 다양하게 발생하게 된다. 예를 들면, 고해상도 영상에서 움직임이 많거나 공간적으로 복잡한 형태의 신호가 있는 경우, 확장된 코딩블록 내의 블록들은 인터 모드와 인트라 모드를 혼용하여 부호화/복호화를 수행하여야 압축 효율을 향상시킬 수 있는데, 기존의 영상 부호화/복호화 방법을 사용한다면 부호화/복호화의 효율이 나빠지고 화질의 열화가 발생하게 되는 문제점이 있다.
또한, 기존의 H.264는 전술한 바와 같이 인트라 예측 시 부호화 또는 복호화 대상인 블록의 바로 위쪽과 좌측에 위치한 이미 부호화/복호화가 수행된 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성한다. 확장된 코딩블록 단위로 부호화/복호화를 수행하는 경우에 확장된 코딩블록 내에 인터 모드와 인트라 모드의 부호화/복호화가 혼용되는 상황에서는, 기존의 인트라 예측 방법으로는 부호화 또는 복호화하고자 하는 현재 블록의 아래의 화소들과 오른쪽에 위치한 화소들을 이용하지 못하기 때문에 압축 효율을 높일 수 없다는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 고해상도의 영상에 대하여 확장된 코딩블록을 이용하여 부호화/복호화를 수행하는 경우, 하나의 확장된 코딩블록을 다양한 크기의 블록으로 분할하여 부호화/복호화를 수행할 수 있으며, 인터 모드와 인트라 모드가 혼합된 경우에도 확장된 코딩블록 단위로 부호화/복호화를 수행할 수 있는 영상 부호화/복호화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 확장된 코딩블록 단위로 부호화/복호화를 수행함에 있어 인트라 예측 부호화/복호화를 수행할 때 현재 블록의 위쪽 및 왼쪽에 있는 화소들뿐만 아니라 오른쪽 및 아래쪽에 있는 화소들도 고려하여 부호화/복호화를 수행함으로써 예측의 성능을 향상시킬 수 있는 영상 부호화/복호화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 확장된 코딩블록을 사용하는 경우에 현재 블록의 오른쪽 및/또는 아래쪽에 위치한 화소들을 이용하여 현재 블록을 부호화/복호화하는 경우를 고려하여 블록을 스캔 즉, 확장된 코딩블록 내의 부호화/복호화의 순서를 결정하는 영상 부호화/복호화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 확장된 코딩블록 내의 각 블록에 대한 정보를 각각의 블록 계층이 아닌 확장된 코딩블록 계층에 각각의 블록의 부호화 순서와 같은 순서로 비트스트림 내에 배열함으로써 추가적인 비트를 전송하지 않고도 각 블록의 부호화 또는 복호화 순서를 복호화 장치로 전송할 수 있는 영상 부호화 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 장치는, 코딩블록을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 각각의 서브블록들에 대하여 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하며, 인트라 예측 부호화하고자 하는 현재블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 코딩블록 내부의 인트라 부호화 블록들의 부호화 순서를 결정하고, 결정된 부호화 순서에 따라 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측 부호화를 수행하며, 서브블록들에 대한 부호화 모드 및 크기 정보를 코딩블록의 신택스 앞에 위치시켜 전송하는 영상 부호화기; 및 부호화 데이터를 복호화하여 코딩블록 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 코딩블록 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 코딩블록의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 영상 복호화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 장치는, 코딩블록을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 서브블록들 중 부호화하고자 하는 현재블록에 대하여 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드에 의한 예측을 실행하여 예측블록을 생성하는 예측기; 현재블록과 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하는 감산기; 잔여블록을 변환하고 양자화하여 양자화된 변환계수를 생성하는 변환기 및 양자화기; 및 양자화된 변환계수를 부호화하여 부호화된 영상 데이터를 생성하는 부호화기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 코딩블록은 N x N(여기서, N은 16 이상의 정수) 화소 블록의 크기를 가질 수 있다.
또한, 예측기는, 코딩블록을 정사각형으로 구성된 서브블록들, 정사각형 및 직사각형으로 구성된 서브블록들, 및 직사각형들로 구성된 서브블록들 중의 어느 하나의 형태로 분할할 수 있다.
또한, 예측기는, 현재블록에 대하여 인트라 예측 모드에 의한 예측을 실행하는 경우, 현재블록의 위쪽, 왼쪽, 오른쪽 및 아래쪽 중 적어도 하나에 위치한 화소들을 참조할 수 있다.
또한, 부호화기는, 코딩블록 내의 상기 서브블록들 중 인터 예측 블록을 먼저 부호화한 후, 인트라 예측 블록을 부호화할 수 있다.
또한, 부호화기는, 각각의 서브블록들을 부호화할 때 주위에 이미 복호화가 완료되어 해당 블록의 인트라 예측 시 이용 가능한 주변블록의 개수가 많아지도록 서브블록들에 대한 부호화 순서를 결정할 수 있다.
또한, 부호화기는, 코딩블록 내의 서브블록들이 모두 인트라 예측 모드로 부호화할 수 있다.
여기서, 서브블록들은 정사각형 모양의 인트라 예측 및 임의의 직사각형 모양의 인트라 예측 중의 적어도 하나로 예측이 실행될 수 있다.
또한, 코딩블록 내의 서브블록들이 인터 예측 모드와 인트라 예측 모드가 혼용되어 부호화될 수 있다.
또한, 서브블록들이 정사각형 모양의 인트라 예측 및 인터 예측, 및 임의의 직사각형 모양의 인트라 예측 및 인터 예측 중의 적어도 하나로 예측이 실행될 수 있다.
또한, 부호화기는, 주변에 이용 가능한 화소들의 존재 패턴에 따라서 상기 서브블록들에 대한 부호화 순서를 결정할 수 있다.
또한, 부호화기는, 전송 비트스트림의 신택스에서 상기 코딩블록 내의 각 서브블록들의 모드 및 모양/크기에 대한 정보를 코딩블록 정보의 앞부분에 위치시킬 수 있다.
또한, 부호화기는, 코딩블록의 맨 앞에 위치하는 모드 및 모양/크기에 대한 정보는 코딩블록 내의 서브블록들의 스캔 순서와 같은 순서로 위치시킬 수 있다.
또한, 부호화기는, 추가적인 비트의 전송을 생략할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 장치는, 부호화 데이터를 복호화하여 코딩블록 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 코딩블록 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 코딩블록의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하고, 현재블록의 양자화된 변환계수를 복원하는 복호화기; 양자화된 변환계수를 역양자화 및 역변환하여 각 서브블록들에 대한 잔여 서브블록을 복원하는 역양자화기 및 역변환기; 현재블록을 복원되는 부호화 모드 및 크기 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하는 예측기; 및 예측블록과 잔여블록을 가산하여 현재블록을 복원하는 가산기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화/복호화 방법은, 코딩블록을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 각각의 서브블록들에 대하여 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하며, 인트라 예측 부호화하고자 하는 현재블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 코딩블록 내부의 인트라 부호화 블록들의 부호화 순서를 결정하고, 결정된 부호화 순서에 따라 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측 부호화를 수행하며, 서브블록들에 대한 부호화 모드 및 크기 정보를 상기 코딩블록의 신택스 앞에 위치시켜 전송하는 영상 부호화 단계; 및 부호화 데이터를 복호화하여 코딩블록 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 코딩블록 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 코딩블록의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 영상 복호화 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 영상 부호화 방법은, 코딩블록을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 서브블록들에 대하여 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하는 단계; 서브블록들 중 인트라 예측 부호화하고자 하는 현재블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 코딩블록 내부의 인트라 부호화 블록들의 부호화 순서를 결정하는 단계; 결정된 부호화 순서에 따라 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측 부호화를 수행하는 단계; 및 서브블록들에 대한 부호화 모드 및 크기 정보를 코딩블록의 신택스 앞에 위치시켜 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하는 단계는, 부호화 비용이 최소가 되는 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정할 수 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 부호화 데이터를 복호화하여 코딩블록 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하는 단계; 및 코딩블록 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 코딩블록의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 복원되는 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하는 단계를 더 포함하며, 인터 예측 부호화 블록이 복원된 후에 상기 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 고해상도의 영상에 대하여 확장된 코딩블록을 이용하여 부호화/복호화를 수행하는 경우, 하나의 확장된 코딩블록을 다양한 크기의 블록으로 분할하여 부호화/복호화를 수행할 수 있으며, 인터 모드와 인트라 모드가 혼합된 경우에도 확장된 코딩블록 단위로 부호화/복호화를 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시예는 확장된 코딩블록 단위로 부호화/복호화를 수행함에 있어 인트라 예측 부호화/복호화를 수행할 때 현재 블록의 위쪽 및 왼쪽에 있는 화소들뿐만 아니라 오른쪽 및 아래쪽에 있는 화소들도 고려하여 부호화/복호화를 수행함으로써 예측의 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 확장된 코딩블록을 사용하는 경우에 현재 블록의 오른쪽 및/또는 아래쪽에 위치한 화소들을 이용하여 현재 블록을 부호화/복호화하는 경우를 고려하여 블록을 스캔 즉, 확장된 코딩블록 내의 부호화/복호화의 순서를 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 확장된 코딩블록 내의 각 블록에 대한 정보를 각각의 블록 계층이 아닌 확장된 코딩블록 계층에 각각의 블록의 부호화 순서와 같은 순서로 비트스트림 내에 배열함으로써 추가적인 비트를 전송하지 않고도 각 블록의 부호화 또는 복호화 순서를 복호화 장치로 전송할 수 있다.
도 1은 H.264 표준에 따른 일반적인 9가지 4x4 인트라 예측모드를 나타낸 도면이다.
도 2는 H.264 표준에 따른 일반적인 4가지 16x16 인트라 예측모드를 나타낸 도면이다.
도 3은 매크로블록 내에서 인트라 8 x 8 예측의 경우와 인트라 4 x 4 예측의 경우의 블록 스캔 순서를 나타낸 도면이다.
도 4는 종래의 영상 부호화/복호화 방법에서 확장된 매크로블록을 이용하는 경우의 신택스 구조를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6은 확장된 코딩블록 내의 인트라 예측 블록 및 인터 예측 블록이 혼용된 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7의 (a) 및 (b)는 각각 확장된 코딩블록 내의 인트라 예측 블록 및 인터 예측 블록이 혼용된 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예 따른 인트라 예측 부호화를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9 내지 도 23은 참조 가능한 주변 블록의 조건들에 따라 설계된 새로운 인트라 예측 방법의 예로서, 4x4 블록의 경우를 나타낸 도면이다.
도 24는 현재의 확장된 코딩블록의 주변의 블록들 중에 이미 부호화 및 복호화된 주변 화소들의 정보를 이용할 수 있는 경우들을 예로서 나타낸 도면이다.
도 25는 코딩블록 내에서 인터블록을 이용한 내부 블록 들의 코딩 순서를 결정 하는 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 26는 확장된 코딩블록의 크기를 32x32 화소 블록으로 하고 확장된 코딩블록 내의 블록의 크기를 16x16 화소 블록으로 사용한 경우의 서브블록들의 부호화 순서를 예시한 도면이다.
도 27은 확장된 코딩블록의 크기를 32x32 화소 블록으로 하고 확장된 코딩블록 내의 블록의 크기를 4x4 화소 블록으로 사용한 경우의 서브블록들의 부호화 순서를 예시한 도면이다.
도 28은 확장된 코딩블록 내의 직사각형 모양의 서브블록들에 대하여 인트라 예측이 사용될 때, 적응적인 스캔 순서를 예시한 도면이다.
도 29은 본 발명의 실시예에 따른 신택스 구조의 예를 나타낸 도면이다.
도 30는 도 5의 영상 부호화 장치에 의한 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 31는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 32은 도31의 영상 복호화 장치에 의한 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
후술할 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(Video Encoding Apparatus)와 영상 복호화 장치(Video Decoding Apparatus)는 개인용 컴퓨터(PC: Personal Computer), 노트북 컴퓨터, 개인 휴대 단말기(PDA: Personal Digital Assistant), 휴대형 멀티미디어 플레이어(PMP: Portable Multimedia Player), 플레이스테이션 포터블(PSP: PlayStation Portable), 이동통신 단말기(Mobile Communication Terminal), 스마트 폰(Smart Phone) 등일 수 있으며, 각종 기기 또는 유무선 통신망과 통신을 수행하기 위한 통신 모뎀 등의 통신 장치, 영상을 부호화하거나 복호화하기 위한 각종 프로그램과 데이터를 저장하기 위한 메모리, 프로그램을 실행하여 연산 및 제어하기 위한 마이크로프로세서 등을 구비하는 다양한 장치를 의미한다.
또한, 영상 부호화 장치에 의해 비트스트림으로 부호화된 영상은 실시간 또는 비실시간으로 인터넷, 근거리 무선 통신망, 무선랜망, 와이브로망, 이동통신망, 유선 전화망 등의 유무선 통신망 등을 통하거나 케이블, 범용 직렬 버스(USB: Universal Serial Bus) 등의 통신 인터페이스를 통해 영상 복호화 장치로 전송되어 영상 복호화 장치에서 복호화되어 영상으로 복원되고 재생될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상부호화 장치(500)는 예측기(510), 감산기(520), 변환기 및 양자화기(530), 부호화기(540), 역양자화기 및 역변환이기(550), 가산기(560), 필터(570) 및 픽처 버퍼(580)를 포함하여 구성될 수 있다.
예측기(510)는 인트라 예측기(512)와 인터 예측기(514)를 포함할 수 있으며, 인터 예측기(514)는 다시 움직임 추정기(516)와 움직임 보상기(518)를 포함할 수 있다.
인트라 예측기(512)는 현재 블록을 예측하여 예측 블록(Predicted Block)을 생성하고, 감산기(520)는 현재 블록과 예측 블록을 감산하여 잔여 블록(Residual Block)을 생성한다. 변환기 및 양자화기(530)는 잔여 블록을 변환 및 양자화하여 양자화된 변환 계수를 생성하고, 부호화기(540)는 양자화된 변환 계수를 엔트로피 부호화하여 부호화 데이터를 생성한다.
변환기 및 양자화기(530)는 휘도 성분의 4x4, 4x8, 8x4 화소 단위의 인트라 예측이 선택된 현재 블록의 잔여 블록에 대해서는 4x4 변환을 수행하고, 8x8, 8x16, 16x8 화소 단위의 인트라 예측이 선택된 현재 블록의 잔여 블록에 대해서는 8x8 변환을 수행할 수 있다. 또한, 변환기 및 양자화기(530)는 16x16 화소 단위 이상의 인트라 예측이 선택된 현재 블록의 잔여 블록에 대해서는 16x16 변환을 수행할 수 있다. 이 경우, 인트라 예측의 단위와 서브블록의 크기가 동일하므로, 변환의 종류는 서브블록의 블록 크기에 따라 결정할 수 있다.
변환기 및 양자화기(530)에 의해 변환 및 양자화된 잔여 블록은 역양자화기 및 역변환기(550)에 의해 역양자화 및 역변환되어 잔여 블록이 복원되고, 가산기(560)는 복원된 잔여 블록과 예측기(510)에 의해 예측된 예측 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다.
필터(570)는 가산기(560)에 의해 복원된 현재 블록들이 누적되어 만들어지는 픽처를 디블록킹 필터 등을 사용하여 필터링을 수행하고, 필터링된 픽처는 픽처 버퍼(580)에 저장되어 다음 픽처의 참조 픽처로서 이용된다.
입력 영상은 프레임 단위 또는 필드 단위로 도 5의 영상 부호화 장치(500)에 입력되거나, NxN(단, N은 16이상의 정수) 화소를 가지는 코딩블록들로 분할되어 영상 부호화 장치(500)에 입력될 수 있다. 즉, 입력 영상이 4Kx2K 영상과 같은 고해상도 영상인 경우, N이 16보다 큰 정수로 이루어진 코딩블록으로 분할하여 부호화를 수행함으로써 영상 압축의 효율 향상을 꾀할 수 있다. 여기서, N이 16보다 큰 정수로 이루어진 코딩블록을 확장된 코딩유닛(CU:Coding Unit)이라고 명명한다. 예를 들어, 코딩유닛 CU는 64x64, 32x32 등과 같은 크기의 정방형의 화소 블록으로 이루어질 수 있다. 이하에 기재하는 코딩블록은 크기를 특정하지 않은 화소 블록으로서 코딩유닛(CU)이거나 일반적인 16x16 화소 블록을 지칭할 수 있음에 유의한다.
고해상도의 입력 영상에 대하여 코딩유닛(CU) 단위로 분할하여 부호화를 수행하는 경우, 예측기(510)는 코딩유닛(CU)을 내부적으로 더 작은 서브블록으로 분할하여 인트라 예측 부호화 또는 인터 예측 부호화를 수행할 수 있다. 이때, 코딩유닛(CU)는 분할된 서브블록들에 대하여 인트라 예측 부호화 및 인터 예측 부호화를 혼용하여 부호화를 수행할 수 있다. 또한, 코딩유닛(CU) 내의 인트라 예측 부호화된 서브블록이로고 하더라도 다른 크기의 블록 단위로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 예를 들어, 코딩유닛(CU)의 크기가 도 6에 도시한 바와 같이 32x32 화소 블록이라고 가정하면, 인트라 16x16 예측 부호화, 인트라 4x4 예측 부호화 또는 인트라 8x8 예측 부호화를 혼용하여 부호화를 수행할 수 있다. 도 6에서 코딩유닛(CU)의 크기를 32x32 화소 블록으로 가정하였으나, 코딩유닛(CU)의 크기는 이에 한정되지 않는다. 또한, 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들은 인트라 16x16 예측 부호화가 수행되는 2개의 16x16 화소 블록과, 인트라 4x4 예측 부호화가 수행되는 1개의 16x16 화소 블록과, 인터 예측 부호화가 수행되는 1개의 16x16 화소 블록이 혼용되어 있는 것으로 도시하였지만, 인트라 예측 부호화되는 블록의 개수, 위치 및 모양은 이에 한정되지 않는다. 또한, 코딩유닛(CU) 내의 서브블록은 16x16 화소 블록 단위로 부호화가 수행되는 것으로 설명하였으나, 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들은 다양한 크기의 화소 블록 단위로 부호화가 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 7의 (a)에 도시한 바와 같이 16x16 화소 블록 단위로 부호화를 수행하는 경우에 16x16 화소 블록은 2개의 인트라 8x16 예측 부호화를 수행하거나, 1개의 인트라 8x16 예측 부호화와 2개의 8x8 예측 부호화를 수행하거나, 1개의 인터 16x8 예측 부호화와 2개의 인터 8x8 예측 부호화를 수행하는 등의 다양한 크기의 부호화가 수행될 수 있다. 또한, 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 코딩유닛(CU) 내의 서브블록에 대한 인트라 예측 부호화는 16x16 화소 블록 단위에 한정되지 않고 8x32 화소 블록, 32x8 화소 블록, 16x32 화소 블록, 32x16 화소 블록 등의 다양한 크기의 화소 블록 단위로 인트라 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이와 같은 다양한 크기의 화소 블록에 대한 인트라 예측 부호화는 부호화하고자 하는 현재 블록의 위쪽 및 왼쪽에 있는 화소들뿐만 아니라, 현재 블록의 오른쪽 및 아래쪽에 있는 부호화된 화소들을 고려함으로써 가능해진다.
도 8은 본 발명의 실시예 따른 인트라 예측 부호화를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 본 도면의 Intra Block은 코딩유닛(CU) 내의 서브블록을 의미한다. 전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 부호화는 부호화하고자 하는 현재 블록의 위쪽 및 왼쪽에 있는 화소들뿐만 아니라, 오른쪽과 아래쪽에도 이미 부호화 및 복호화가 완료되어 참조할 수 있는 화소값이 있다면, 이들 모두를 참고 정보로 이용하여 더 효율적인 방향으로 인트라 예측 부호화를 수행한다. 이때, 현재 블록의 오른쪽과 아래쪽의 이용 가능한 복원 화소값들은 코딩유닛(CU)의 외부에 있는 화소일 수도 있고, 다른 한편으로는 현재의 코딩유닛(CU) 내의 이미 부호화한 인트라 모드 블록 또는 이미 부호화한 인터 모드 블록일 수 있다. 이미 부호화 및 복호화를 수행해서 이용 가능한 화소값들의 개수 및 위치에 따라서 다양한 인트라 예측 방법이 존재할 수 있다.
다양한 인트라 예측 방향에 따라서 인트라 예측 필터 디자인은 달라지게 된다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 4x4 블록에 적용했을 때, 참조 가능한 주변 블록의 조건들에 따라 설계된 새로운 인트라 예측 방법을 도 9 내지 도 23에 나타내었다. 도 9 내지 도 23에 각각 나타낸 case 1 내지 15는 현재 부호화 블록의 주변에 이미 부호화되어 이용 가능한 화소값들의 위치 및 개수에 따른 분류이다. 여기서, 도 9 내지 도 23은 4x4 크기 블록에 대한 한 예시이다. 4x4 블록 이외에 8x8 블록, 16x16, 그리고 직사각형 모양의 m x n(여기서, m x n은 NxN(N은 16 이상의 정수) 크기를 갖는 코딩유닛(CU) 내의 분할된 서브블록의 크기를 나타내며, m 및 n은 N 이하의 정수) 등 다양한 크기의 블록들에 대해서도 주변 블록(오른쪽, 위쪽, 왼쪽, 아래쪽)의 이용 가능한 화소값들의 개수 및 위치에 따라서 예측 방법을 계산할 수 있으며, 그 방법들은 도 9 내지 도 23에서 표시한 방법으로부터 간단히 유도되기 때문에, 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
또한 도 9 내지 도 23에서는 9가지 인트라 예측만 사용하였지만 9가지 방향뿐 아니라 더 많은 다양한 인트라 예측방향에서 사용될 수 있다. 예를 들어 DC모드를 제외한 8가지 방향들간의 사이에 예측 방향을 추가하여 17가지 방향으로 예측 할 수 있으며, 더 나아가 34가지 방향으로도 예측이 가능하다. 이렇게 예측 방향의 숫자가 증가하여도 도 9 내지 도 23에서 표시한 방법과 같은 방법 내지 확장된 방법으로 양방향으로 예측 필터를 만들 수 있고, 그 내용이 당연하기 때문에 이에 대한 구체적인 설명을 생략한다.
현재의 코딩유닛(CU)의 주변의 블록들 중에 일부는 이미 부호화 및 복호화되어, 현재의 코딩유닛(CU)을 부호화할 때 그 정보를 이용할 수 있는 경우가 있는데, 도 24는 이와 같은 경우들을 예로서 나타낸 도면이다. 종래의 비디오 코딩 방식에서는 도 24의 (a), (b) 및 (e)의 경우가 이용 가능한 경우이나, 본 발명에 따른 실시예에서는 그 외의 경우에서도 이용 가능한 기술을 제시한다. 본 발명의 실시예에서는 이미 부호화 및 복호화를 수행하여 예측부호화에 이용 가능한 주변블록들이 어떤 방법을 통해서 존재하는지에 대해서는 제한하지 않는다.
코딩유닛(CU)을 부호화할 때, 참조할 수 있는 주변 블록의 개수 및 종류에 따라서, 내부 블록들의 코딩 순서가 적응적으로 변하게 된다. 본 발명의 실시예에서 코딩유닛(CU)의 내부 블록들의 코딩 순서를 정하는 방법은, 각 내부 코딩 블록을 코딩할 때 그 코딩 블록의 주위에 이미 복호화가 완료되어 해당 블록의 인트라 예측 시 이용 가능한 주변 블록의 개수가 많아지도록 결정한다.
도 25는 코딩유닛(CU)를 부호화 할 때, 내부 블록 들의 코딩 순서를 결정 하는 방법을 나타낸 흐름도이다. 먼저 코딩유닛(CU)을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할한 다음(S2501), 코딩블록 내의 인터 서브블록들을 먼저 부호화 한다(S2503). 코딩하지 않고 남은 인트라 서브블록들의 개수를 T라고 한다(S2505). 인트라 예측 부호화 하려는 각 서브 블록들의 주위 화소값의 참조가능한 경우를 고려한다. 각 서브블록들의 참조가능한 주변블록들의 개수 B_i를 계산한다(S2507). 참조가능한 면의수가 가장 많은 블록을 선택하고 그 가장 큰 B_i값을 갖는 서브블록의 개수가 1개인지 판단한다(S2509). 가장 큰 B_i값을 갖는 서브블록이 1개이면 그 서브블록을 인트라 예측부호화한다(S2511). 만약 가장 큰 B_i값을 갖는 서브블록이 복수개라면, 그 복수개 블록들 중 양방향 예측이 가능한 블록의 개수가 몇 개인지 계산한다(S2517). 이 때 양방향 예측이란 참조가능한 주변블록들이 현재 서브블록의 왼쪽과 오른쪽에 동시에 존재하거나, 또는 현재 서브블록의 윗쪽과 아랫쪽에 동시에 존재하는 경우를 의미한다. 이와 같이 최대의 B_i값을 가지면서 양방향 예측이 가능한 서브블록의 개수가 1개이면 그 서브 블록을 인트라 예측부호화환다(S2511). 최대 B_i값을 갖는 서브블록들 중에 양방향 예측부호화가 가능한 서브블록들이 존재하지 않는 경우는 가장 큰 B_i 값을 갖는 서브블록들 가운데 raster scan 순서에서 가장 먼저 오는 서브블록을 인트라 예측부호화한다(S2521, S2511). 만약 최대 B_i값을 가지면서 양방향 예측이 가능한 서브블록들이 복수개 존재한다면 최대 B_i값을 가지면서 양방향 예측이 가능한 서브블록들 가운데 raster scan 순서 상 가장 먼저 위치한 서브블록을 인트라 예측 부호화한다(S2519, S2511). 이와 같은 방법을 통해 한 개의 서브 블록을 인트라 예측 부호화한 후에는 현재 인트라 예측부호화한 블록이 마지막 서브 블록인지 판별한다(S2513). 만약 인트라 예측부호화하지 않고 남은 서브 블록이 있다면 남은 서브 인트라 블록의 총 개수 T를 한 개 줄여 설정한 후(S2515), 남은 서브 블록들의 B_i값 계산을 다시 한다(S2507). 아직 코딩되지 않고 남은 인트라 서브블록들에 대해서 앞의 과정을 반복 수행한다. 모든 인트라 서브 블록들이 코딩된 후 종료한다.
도 26는 코딩유닛(CU)의 크기를 32x32 화소 블록으로 하고 코딩유닛(CU) 내의 블록의 크기를 16x16 화소 블록으로 사용한 경우의 서브블록들의 부호화 순서를 예시한 도면이며, 이때 코딩순서는 도25에 설명된 방법으로 결정한다. 도 27은 코딩유닛(CU)의 크기를 32x32 화소 블록으로 하고 코딩유닛(CU) 내의 블록의 크기를 4x4 화소 블록으로 사용한 경우의 서브블록들의 부호화 순서를 예시한 도면이다. 도 27에서 코딩순서를 결정할 때 도 25의 방법을 계층적으로 적용한다. 도 27에서 코딩유닛(CU)의 크기를 32x32 크기로 가정할 때, 도 25의 방법으로 4개의 16x16크기의 블록들간 코딩순서를 결정하고, 또 각 16x16 블록 내의 서브블록의 코딩순서는 도 25의 알고리즘을 16x16 블록내의 서브블록들에 적용하여 결정한다. 또한, 도 28은 코딩유닛(CU) 내의 직사각형 모양의 서브블록들에 대하여 인트라 예측이 사용될 때, 적응적인 스캔 순서를 예시한 도면이다. 다양한 모양 및 크기(정사각형 모양 또는 직사각형 모양)의 인트라 예측 블록들이 존재하는 경우에도 도 25의 코딩순서 결정방법을 이용하여 코딩순서를 쉽게 결정 할 수 있다.
도 26 내지 도 28은 코딩유닛(CU) 내의 모든 서브블록들이 인트라 예측 부호화되는 경우, 서브블록들의 부호화 순서(블록 스캔 순서)를 나타내었다. 본 발명에 따른 실시예에서, 도 26 내지 도 28과 같은 적응적인 블록 스캔 순서는 추가적인 비트 전송이 필요 없이 주변에 이용 가능한 화소들의 존재 패턴에 따라서 블록의 스캔 순서를 결정할 수 있는 장점이 있다.
코딩유닛(CU)의 내부에 인터 예측 블록과 인트라 예측 블록이 혼용되어 있는 경우, 인트라 예측 부호화의 양방향 예측 효율을 높이기 위해, 인터 예측 블록들을 먼저 부호화한 후, 코딩유닛(CU) 내부의 인트라 예측 부호화 블록들을 부호화한다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화는, 코딩유닛(CU)내에 인터 예측 부호화 모드와 인트라 예측 부호화 모드가 혼용되고, 코딩유닛(CU)내의 각 서브블록들의 모양과 크기가 다양하게 존재한다. 이 블록들의 모드 정보 및 크기 정보를 부호화하기 위해서는 추가의 플래그(flag) 비트가 필요하게 되고, 이는 압축률이 낮아지는 단점이 된다. 이에 본 발명의 실시예에서는 코딩유닛(CU)내 각 서브블록들의 모드 및 모양/크기 정보를 코딩유닛(CU) 정보의 맨 앞부분에 위치시킨다. 이때, 코딩유닛(CU)의 맨 앞에 위치하는 모드 및 모양/크기 정보들은 코딩유닛(CU)내 서브블록들의 래스터 스캔(raster scan) 순서로 위치하게 된다. 이와 같은 순서로 수신 및 복호화된 각 세부 블록들의 모드 정보(MB_type 정보들)를 이용하면, 코딩유닛(CU) 내의 인터 예측 부호화 블록들과 인트라 예측 부호화 블록들의 위치 및 모양(구조)을 알 수 있다. 이 정보를 이용하여, 코딩유닛(CU)내부의 인터 예측 부호화 블록들을 먼저 복호화할 수 있다. 인터 예측 부호화 블록을 먼저 복호화한 후, 코딩유닛(CU)의 주변 블록들 중 참조 가능한 데이터들의 위치와 코딩유닛(CU)내의 참조 가능한 인터 복호화 블록들의 위치를 고려하면, 도 25의 방법을 이용하여 코딩유닛(CU)내에 존재하는 인트라 예측 부호화 블록들의 스캔 순서를 계산할 수 있다. 이와 같은 방법을 사용함으로써, 추가적인 비트를 전송하지 않고도 블록 정보를 전송할 수 있다. 이와 같은 신택스(Syntax) 구조는 도 29에 도시한 바와 같다.
도 30는 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 흐름도이다. 도 30를 참조하면, 예측기(510)는 코딩유닛(CU)을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할한다(S3001).
다음에, 예측기(510)는 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들에 대하여 인트라 또는 인터 부호화를 수행한다(S3003). 이때, 예측기(510)는 각각의 서브블록들에 대한 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드에 대하여 부호화 비용이 최소가 되는 인터 블록과 인트라 블록을 선택하여 서브블록들의 조합을 결정한다(S3005). 이때, 각 서브블록들 중 인트라 예측 부호화를 수행하고자 하는 블록에 대하여, 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 코딩유닛(CU) 내부의 인트라 부호화 블록들의 코딩 순서를 결정할 수 있다(S3007). 또한, 인트라 예측 부호화하려는 블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여, 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측을 수행할 수 있다(S3009).
부호화기(540)는 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 부호화 모드/크기 정보를 코딩유닛(CU)의 신택스 맨 앞에 위치시킨 후, 그 뒤에 데이터 정보를 위치시켜 전송한다(S3011).
도 31은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 장치(3100)는, 복호화기(Decoder, 3110), 역양자화기 및 역변환기(3120), 예측기(3130), 가산기(3140), 필터(3150) 및 픽처 버퍼(4560)을 포함하여 구성될 수 있다.
복호화기(3110)는 부호화 데이터를 복호화하여 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 코딩유닛(CU)의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하고, 현재블록의 양자화된 변환계수를 복원한다.
역양자화기 및 역변환기(3120)는 양자화된 변환계수를 역양자화 및 역변환하여 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들에 대한 잔여 서브블록을 복원한다.
예측기(3130)는 현재블록을 복원되는 부호화 모드 및 크기정보를 이용하여 예측 블록을 생성한다. 이를 위해, 인트라 예측기(3132)는 복호화하고자 하는 대상 코딩유닛(CU) 또는 그 서브블록을 복호화기(3110)에 의해 복원되는 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측함으로써 대상 코딩유닛(CU) 또는 그 서브블록의 예측 블록을 생성하며, 인터 예측기(3134)는 복호화하고자 하는 대상 코딩유닛(CU) 또는 그 서브블록을 복호화기(3110)에 의해 복원되는 움직임 정보를 이용하여 인터 예측함으로써 대상 코딩유닛(CU) 또는 그 서브블록의 예측 블록을 생성한다.
가산기(3140)는 예측기(3130)에 의해 생성된 예측블록과 역양자화기 및 역변환기(3120)에 의해 복원되는 잔여블록을 가산하여 현재블록을 복원한다.
가산기(3140)에 의해 복원되는 대상 코딩유닛(CU)은 필터(3150)에서 디블로킹 필터링 등이 수행되어 픽처 단위로 누적된 후 복원 영상으로 출력되며, 픽처 버퍼(4460)에 저장되어 추후 인터 예측기(4434)에서 움직임 보상 예측하는 데 활용될 수 있다.
인트라 예측기(4532), 인터 예측기(4534), 역양자화기 및 역변환기(4520)의 동작 방법은 도 5를 통해 전술한 영상 부호화 장치(500)의 인트라 예측기(512), 인터 예측기(514), 역양자화기 및 역변환기(550)의 동작 방법과 동일 또는 유사하므로 상세한 설명은 생략한다.
도 32은 도 31의 영상 복호화 장치에 의한 영상 복호화 방법을 나타낸 흐름도이다.
도면을 참조하면, 복호화기(3110)는 코딩유닛(CU) 내의 모든 블록들의 부호화 모드/크기 정보를 복원한다(S3201). 또한, 복호화기(3110)는 복원된 부호화 모드 및 크기 정보에 기초하여 확장된 코딩유닛(CU) 내의 모든 인터 블록들을 복원한다(S3203). 코딩유닛(CU) 내의 인터 모드 블록들이 복호된 후, 복호화기(3110)는 코딩유닛(CU) 내의 각 블록들의 크기 정보화 부호화 모드 정보, 및 코딩유닛(CU)의 주위 블록들의 참조 가능한 조건에 따라서 인트라 모드 블록들의 복호화 순서를 결정한다(S3205).
인트라 예측기(3132)는 복원하려는 블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여, 현재블록에 대해 양방향 인트라 예측을 수행하여 복호화한다(S3207).
이상에서, 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예는, 고해상도의 영상에 대하여 확장된 매크로블록을 이용하여 부호화/복호화를 수행하는 경우, 하나의 확장된 매크로블록을 다양한 크기의 블록으로 분할하여 부호화/복호화를 수행할 수 있으며, 인터 모드와 인트라 모드가 혼합된 경우에도 확장된 매크로블록 단위로 부호화/복호화를 수행할 수 있는 효과를 발생하는 매우 유용한 발명이다.
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Claims (21)

  1. 영상 부호화/복호화 장치에 있어서,
    코딩유닛블록을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 각각의 상기 서브블록들에 대하여 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하며, 인트라 예측 부호화하고자 하는 현재블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 상기 코딩유닛(CU) 내부의 인트라 부호화 블록들의 부호화 순서를 결정하고, 결정된 상기 부호화 순서에 따라 상기 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측 부호화를 수행하며, 상기 서브블록들에 대한 부호화 모드 및 크기 정보를 상기 코딩유닛(CU)의 신택스 앞에 위치시켜 전송하는 영상 부호화기; 및
    부호화 데이터를 복호화하여 상기 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 상기 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 상기 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 상기 코딩유닛(CU)의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 영상 복호화기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화/복호화 장치.
  2. 영상 부호화 장치에 있어서,
    코딩유닛(CU)을 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 상기 서브블록들 중 부호화하고자 하는 현재블록에 대하여 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드에 의한 예측을 실행하여 예측블록을 생성하는 예측기;
    상기 현재블록과 예측블록을 감산하여 잔여블록을 생성하는 감산기;
    상기 잔여블록을 변환하고 양자화하여 양자화된 변환계수를 생성하는 변환기 및 양자화기; 및
    상기 양자화된 변환계수를 부호화하여 부호화된 영상 데이터를 생성하는 부호화기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 코딩유닛(CU)은 N x N(여기서, N은 16 이상의 정수) 화소 블록의 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 예측기는,
    상기 코딩유닛(CU)를 정사각형으로 구성된 서브블록들, 정사각형 및 직사각형으로 구성된 서브블록들, 및 직사각형들로 구성된 서브블록들 중의 어느 하나의 형태로 분할하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 예측기는,
    상기 현재블록에 대하여 인트라 예측 모드에 의한 예측을 실행하는 경우, 상기 현재블록의 위쪽, 왼쪽, 오른쪽 및 아래쪽 중 적어도 하나에 위치한 화소들을 참조하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  6. 제 2항에 있어서, 상기 부호화기는,
    상기 코딩유닛(CU)내의 상기 서브블록들 중 인터 예측 블록을 먼저 부호화한 후, 인트라 예측 블록을 부호화하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 부호화기는,
    각각의 상기 서브블록들을 부호화할 때 주위에 이미 복호화가 완료되어 해당 블록의 인트라 예측 시 이용 가능한 주변블록의 개수가 많아지도록 상기 서브블록들에 대한 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 코딩유닛(CU) 내의 상기 서브블록들이 모두 인트라 예측 모드로 부호화되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 서브블록들이 정사각형 모양의 인트라 예측 및 임의의 직사각형 모양의 인트라 예측 중의 적어도 하나로 예측이 실행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 코딩유닛(CU) 내의 상기 서브블록들이 인터 예측 모드와 인트라 예측 모드가 혼용되어 부호화되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 서브블록들이 정사각형 모양의 인트라 예측 및 인터 예측, 및 임의의 직사각형 모양의 인트라 예측 및 인터 예측 중의 적어도 하나로 예측이 실행되는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  12. 제 2항에 있어서,
    주변에 이용 가능한 화소들의 존재 패턴에 따라서 상기 서브블록들에 대한 부호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  13. 제 2항에 있어서, 상기 부호화기는,
    전송 비트스트림의 신택스에서 상기 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들의 모드 및 모양/크기에 대한 정보를 코딩유닛(CU) 정보의 앞부분에 위치시키는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 부호화기는,
    상기 코딩유닛(CU)의 맨 앞에 위치하는 모드 및 모양/크기에 대한 정보는 상기 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 래스터 스캔 순서와 같은 순서로 위치하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서, 상기 부호화기는,
    추가적인 비트의 전송을 생략하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  16. 영상 복호화 장치에 있어서,
    부호화 데이터를 복호화하여 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 상기 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 상기 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 상기 코딩유닛(CU)의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하고, 현재블록의 양자화된 변환계수를 복원하는 복호화기;
    상기 양자화된 변환계수를 역양자화 및 역변환하여 상기 각 서브블록들에 대한 잔여 서브블록을 복원하는 역양자화기 및 역변환기;
    상기 현재블록을 복원되는 상기 부호화 모드 및 크기 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하는 예측기; 및
    상기 예측블록과 상기 잔여블록을 가산하여 상기 현재블록을 복원하는 가산기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  17. 영상 부호화/복호화 방법에 있어서,
    코딩유닛(CU)를 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 각각의 상기 서브블록들에 대하여 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하며, 인트라 예측 부호화하고자 하는 현재블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 상기 코딩유닛(CU) 내부의 인트라 부호화 블록들의 부호화 순서를 결정하고, 결정된 상기 부호화 순서에 따라 상기 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측 부호화를 수행하며, 상기 서브블록들에 대한 부호화 모드 및 크기 정보를 상기 코딩유닛(CU)의 신택스 앞에 위치시켜 전송하는 영상 부호화 단계; 및
    부호화 데이터를 복호화하여 상기 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하고, 복원되는 상기 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하며, 상기 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 상기 코딩유닛(CU)의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 영상 복호화 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화/복호화 방법.
  18. 영상 부호화 방법에 있어서,
    코딩유닛(CU)를 부호화 가능한 크기의 서브블록들의 조합으로 분할하고, 상기 서브블록들에 대하여 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하는 단계;
    상기 서브블록들 중 인트라 예측 부호화하고자 하는 현재블록의 주위 화소값의 참조 가능한 경우를 고려하여 상기 코딩유닛(CU) 내부의 인트라 부호화 블록들의 부호화 순서를 결정하는 단계;
    결정된 상기 부호화 순서에 따라 상기 현재블록에 대한 양방향 인트라 예측 부호화를 수행하는 단계; 및
    상기 서브블록들에 대한 부호화 모드 및 크기 정보를 상기 코딩유닛(CU)의 신택스 앞에 위치시켜 전송하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하는 단계는, 부호화 비용이 최소가 되는 인터 블록과 인트라 블록의 조합을 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  20. 영상 복호화 방법에 있어서,
    부호화 데이터를 복호화하여 코딩유닛(CU) 내의 서브블록들의 부호화 모드 및 크기 정보를 복원하는 단계; 및
    상기 코딩유닛(CU) 내의 각 서브블록들의 부호화 모드 정보, 크기 정보 및 상기 코딩유닛(CU)의 주위 블록들의 참조가능 조건에 따라서 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    복원되는 상기 부호화 모드 정보에 기초하여 인터 예측 부호화 블록을 복원하는 단계를 더 포함하며,
    상기 인터 예측 부호화 블록이 복원된 후에 상기 인트라 예측 모드 블록들의 복호화 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
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