WO2012124961A2 - 영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for encoding and decoding still and moving images, and more particularly, to a method and apparatus for efficiently encoding motion information of a current prediction unit, and a method and apparatus for decoding.
  • codecs such as MPEG-4 H.264 / MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding)
  • MPEG-4 H.264 / MPEG-4 AVC Advanced Video Coding
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for efficiently encoding the motion prediction mode information of the current prediction unit and the reference picture information used for the motion prediction through one syntax, and a method and apparatus for decoding the same. .
  • Embodiments of the present invention provide a method and apparatus for encoding a motion prediction mode and reference picture information through one reference syntax.
  • the information of the prediction direction (prediction mode) and the reference picture information used in the current prediction unit can be efficiently encoded using one reference syntax, the compression efficiency of the image is improved.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus 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 frequency 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 diagram illustrating an example of a reference picture referred to by a prediction unit in a B picture according to an embodiment of the present invention.
  • 15A to 15C illustrate an example of a reference picture index allocated to a reference picture according to an embodiment of the present invention.
  • 16A and 16B illustrate a combined reference picture list used for unidirectional prediction according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a reference syntax value indicating a unidirectional and bidirectional motion prediction mode and a reference picture, based on the number of cases in the unidirectional motion prediction mode and the number of cases in the bidirectional motion prediction mode, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 illustrates an example of a process of binarizing reference syntax information according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • An image encoding method combines a first reference picture list, a second reference picture list, a reference picture included in the first reference picture list, and a reference picture included in the second reference picture list. Obtaining a combined reference picture list; Unidirectional motion prediction mode for performing unidirectional motion prediction for a current prediction unit using a reference picture included in the combined reference list, and for the current prediction unit using the first reference picture list and the second reference picture list.
  • An image encoding apparatus uses the current picture using reference pictures included in a combined reference picture list combining a reference picture included in a first reference picture list and a reference picture included in the second reference picture list.
  • an entropy encoding for encoding one reference syntax representing a motion prediction mode and a reference picture used for encoding the current prediction unit, based on the number of cases of the unidirectional motion prediction mode and the number of cases of the bidirectional motion prediction mode. It is characterized by including a wealth.
  • an image decoding method includes combining a reference picture included in a first reference picture list, a second reference picture list, a reference picture included in the first reference picture list, and a reference picture included in the second reference picture list. Obtaining a combined reference picture list; Based on the number of possible cases of the unidirectional motion prediction mode using the reference picture included in the combined reference list and the number of possible cases of the bidirectional motion prediction mode using the first reference picture list and the second reference picture list, Determining a value of a reference syntax according to a motion prediction mode and a reference picture used for encoding a current prediction unit; Obtaining a reference syntax of the current prediction unit from a bitstream; Determining a motion prediction mode and a reference picture of the current prediction unit by using the obtained reference syntax value; And performing motion compensation on the current prediction unit by using the determined motion prediction mode and the reference picture.
  • An image decoding apparatus combines a first reference picture list, a second reference picture list, a reference picture included in the first reference picture list, and a reference picture included in the second reference picture list.
  • a value of the reference syntax according to the motion prediction mode and the reference picture used for encoding the current prediction unit is determined, and the value is determined using the value of the reference syntax of the current prediction unit obtained from the bitstream.
  • Entropy decoding to determine the motion prediction mode and reference picture of the current prediction unit Section; And a motion compensator configured to perform motion compensation on the current prediction unit by using the determined motion prediction mode and the reference picture.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 includes a maximum coding unit splitter 110, a coding unit determiner 120, and an outputter 130.
  • 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, etc., and may be a square data unit having a square power of 2 with a horizontal and vertical size greater than eight.
  • the image data may be output to the coding unit determiner 120 for at least one maximum coding unit.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • the coding unit determiner 120 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the coding unit determiner 120 encodes the image data in coding units according to depths for each maximum coding unit of the current picture, and selects a depth at which the smallest coding error occurs to determine the coding depth. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 130.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
  • the coding unit determiner 120 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive coding and frequency transform of the largest coding unit may be performed. Similarly, the prediction encoding and the frequency transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth below the maximum depth.
  • encoding including prediction coding and frequency transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the frequency 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, frequency conversion, 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 prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform frequency 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.
  • frequency conversion may be performed based on a data unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the data unit for frequency conversion may include a data unit for an intra mode and a data unit for an inter mode.
  • the data unit on which the frequency conversion is based may be referred to as a 'conversion unit'.
  • the residual data of the coding unit may be partitioned according to the transform unit having a tree structure according to the transform depth.
  • 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 frequency transform related information. Accordingly, the coding unit determiner 120 may determine not only a coding depth that generates a 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 frequency 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 12.
  • the coding unit determiner 120 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the output unit 130 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
  • a minimum unit is a square data unit having a minimum coding unit, which is a lowest coding depth, divided into four pieces, and has a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, and transformation units included in the maximum coding unit. It may be a square data 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.
  • information on the maximum size and information about the maximum depth of the coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted in the header of the bitstream.
  • 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 characteristics of the current picture.
  • coding units having a tree structure may be configured.
  • 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 according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 includes a receiver 210, an image data and encoding information extractor 220, and an image data decoder 230.
  • Definitions of various terms such as coding units, depths, prediction units, transformation units, and information about various encoding modes for various processings of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may 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 extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header for the current picture.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts information about a coded depth and an encoding mode for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit, from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the image data decoder 230. That is, the image data of the bit string may be divided into maximum coding units so that the image data decoder 230 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • 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 a frequency inverse transform process.
  • the image data decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the image data decoder 230 may perform frequency inverse transformation according to each transformation unit for each coding unit based on size information of the transformation unit of the coding unit for each coding depth, for a frequency inverse transformation for each maximum coding unit. have.
  • 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 an encoding process, and use the same to decode the current picture. have. 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.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 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. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer to increase the long axis size to 8. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 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, an operation 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.
  • a parser 510 In order to be applied to the video decoding apparatus 200 according to an exemplary embodiment, a parser 510, an entropy decoder 520, an inverse quantizer 530, and a frequency inverse transform unit which are components of the image decoder 500 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 four. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided. In addition, a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • the depth along the vertical axis is deeper, the coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8, and the depth 4 of depth 4 having a size of 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 having a depth of 4 having a size of 4 ⁇ 4 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the coding unit 610 of size 64x64 having a depth of zero is a prediction unit, the prediction unit may include a partition 610 of size 64x64, partitions 612 of size 64x32, and size included in the coding unit 610 of size 64x64. 32x64 partitions 614, 32x32 partitions 616.
  • the prediction unit of the coding unit 620 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 620 of size 32x32, partitions 622 of size 32x16 and a partition of size 16x32 included in the coding unit 620 of size 32x32. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 630 of size 16x16, partitions 632 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 630 of size 16x16. 634, partitions 636 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 640 of size 8x8, partitions 642 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 640 of size 8x8. 644, partitions 646 of size 4x4.
  • the coding unit 650 of size 4x4 having a depth of 4 is the minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth, and the corresponding prediction unit may also be set only as the partition 650 having a size of 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 may be performed for each prediction unit of a coding unit according to depths 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 transform unit for frequency transformation during 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 Frequency conversion can be performed using the above.
  • the data of the 64x64 coding unit 710 is encoded by performing frequency transformation on the 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 transform units having a size of 64x64 or less, and the transform unit having the least error with the original Can be selected.
  • 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 any one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It is set to.
  • Information 810 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 810 about the prediction mode, whether the partition indicated by the information 800 about the partition type is performed in one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816 is performed. Whether or not can be set.
  • the information about the transform unit size 820 indicates whether to transform the current coding unit based on the transform unit.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second intra transform unit size 828. have.
  • the image data and encoding information extractor 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and transformation for each depth-based coding unit. Information 820 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • 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, a partition type 916 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 918 of size. Although only partitions 912, 914, 916, and 918 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions.
  • prediction encoding For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • the split information for each depth may be set until the depth d-1, and the split information may be set up to the depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 220 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information for each depth, and may use the decoding depth by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 1060 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 1010 have a depth of 0
  • the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths.
  • coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three
  • coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.
  • partitions 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 of the prediction units 1060 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN. Prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 may be frequency transformed or inversely transformed in 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 the embodiment may be an intra prediction / motion estimation / motion compensation operation and a frequency transform / inverse transform operation for the same coding unit. Each can be performed based on separate data units.
  • encoding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit, and thus, an optimal coding unit is determined.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • Partition information, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information about a unit may be included. 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
  • the encoding information extraction unit of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment 220 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetric ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetric ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • 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 having a size of 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N (1336). And nRx2N 1338.
  • partition type information is set to one of symmetric partition types 2Nx2N (1322), 2NxN (1324), Nx2N (1326), and NxN (1328)
  • the conversion unit of size 2Nx2N when the conversion unit partition information (TU size flag) is 0 1134 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 motion predictor 420, the motion compensator 425, and the motion compensator 550 of the image decoder 200 of FIG. 5 according to the embodiment of the present invention of FIG. 4.
  • a process of encoding and decoding motion prediction information performed by the entropy encoder 450 of FIG. 4 and the entropy decoder 520 of FIG. 5 will be described in detail.
  • the aforementioned prediction unit may be referred to as a block.
  • the motion predictor 420 generates a prediction value by performing uni-direction prediction on the prediction unit included in the P slice.
  • the motion prediction unit 420 may use the prediction unit included in the B slice as unidirectional prediction or bi-directional prediction using reference pictures included in two lists, list 0 and list 1. prediction is generated.
  • the reference picture is limited to one reference picture immediately before the current picture and one reference picture immediately after the current picture, but the motion predictor 420 according to an embodiment of the present invention.
  • the bi-prediction mode performed at is not limited to reference pictures before and after the current picture, and may use any two pieces of reference pictures, and may be referred to as a bi-predictive mode.
  • the motion prediction mode of the current prediction unit includes a result of encoding a prediction value obtained by performing unidirectional motion prediction on the current prediction unit by referring to reference pictures included in the combined reference list and included in the first reference picture list (List 0). Encoding a predicted value obtained by performing bidirectional motion prediction on a current prediction unit using a second reference picture (L1 picture) included in a first reference picture (L0 picture) and a second reference picture list (List 1). The cost of the result can be compared to determine the prediction mode with the smaller cost as the final prediction mode of the current prediction unit. In cost comparison, a more efficient prediction mode can be determined based on rate-distortion.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a reference picture referred to by a prediction unit in a B picture according to an embodiment of the present invention.
  • the reference picture A 1430 and the reference picture B 1420 are forward pictures in which a picture order count (POC) is earlier than a current picture 1410, and reference picture C 1440 and a reference picture.
  • the reference picture D 1450 is a backward picture in which the POC is slower than the current picture 1410.
  • the prediction units in the current picture 1410 are encoded based on one of prediction modes of intra prediction mode, unidirectional prediction mode, bidirectional prediction mode, and direct prediction mode.
  • intra prediction mode the current prediction unit is predicted using the value of the surrounding pixels.
  • unidirectional prediction mode the current prediction unit is predicted using one reference picture in the combined reference picture list combining the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1).
  • bidirectional prediction mode the current prediction unit is predicted by using a total of two reference pictures of the first reference picture of the first reference picture list (List 0) and the second reference picture of the second reference picture list (List 1).
  • a prediction motion vector generated using the motion vector of the neighboring prediction unit of the current prediction unit is used as the motion vector of the current prediction unit.
  • the prediction mode information and the residual information are encoded information. Is encoded.
  • the prediction unit in a uni-prediction or bi-predicted B picture is i) a prediction unit referencing two different reference pictures in the same direction, ii) a prediction unit referencing two different reference pictures in different directions, iii) the same reference A prediction unit referring to a picture twice, and iv) a prediction unit referring to one reference picture only. i) to iii) correspond to prediction units bidirectionally predicted using two reference pictures, and iv) to prediction units predicted unidirectionally using one reference picture.
  • the prediction unit 1411 predicts using an average value of the corresponding block 1431 of the reference picture A 1430 and the corresponding block 1421 of the reference picture B 1420 before the current picture 1410. do.
  • the prediction unit 1413 is predicted using an average value of the corresponding block 1423 of the reference picture B 1420 and the corresponding block 1442 of the reference picture C 1440.
  • the prediction unit 1414 is predicted using the average value of the corresponding blocks 1432, 1435 of the reference picture A 1430.
  • the prediction unit 1415 is predicted using the corresponding block 1451 of the reference picture D 1450.
  • the motion predictor 420 generates the prediction value of the prediction unit by performing inter prediction using a plurality of reference pictures for each prediction unit.
  • reference picture information and a prediction direction that is, prediction mode information on which picture is referred to each prediction unit, should be transmitted.
  • 15A to 15C illustrate an example of a reference picture index allocated to a reference picture according to an embodiment of the present invention.
  • the motion predictor 420 may refer to two sheets of the first reference picture in the first reference picture list List 0 and the second reference picture in the second reference picture list List 1 as reference pictures of a prediction unit that is bidirectionally predicted. Use a picture.
  • a reference picture index L0_idx for indicating each reference picture in the first reference picture list List 0
  • the smaller reference picture index is allocated, and the next smaller reference picture index is assigned as the closer to the current picture 1510 among the reverse pictures 1530.
  • the reference picture index L1_idx for indicating each reference picture in the second reference picture list List 1 as shown in FIG. 15A, the closer to the current picture 1510 of the reverse pictures 1530, the closer to the current picture 1510.
  • the smaller reference picture index is assigned, and the smaller reference picture index is assigned the next closer to the current picture 1510 of the forward pictures 1520 in the following order.
  • a reference picture index is allocated from the most recent past picture to the previous picture, and then in the order of the next picture from the next nearest future picture.
  • the reference picture index is assigned.
  • reference picture indices are allocated from the nearest future picture to the subsequent picture order, as opposed to the first reference picture list List 0, followed by the next most.
  • the reference picture index is assigned in the order of the most recent picture from the most recent past picture.
  • the entropy encoder 450 may include a first reference picture index L0_idx and a second reference picture list indicating the first reference picture in the first reference picture list List 0.
  • the current prediction unit based on the number of cases in the unidirectional motion prediction mode and the number of cases in the bidirectional motion prediction mode.
  • One reference syntax (Ref Syntax) representing a motion prediction mode and a reference picture used for encoding of P is encoded.
  • Reference picture information of the prediction unit unidirectionally predicted by the motion predictor 420 should also be transmitted to the decoding side.
  • Reference picture information representing a reference picture used for unidirectional prediction may be obtained by using reference syntax assigned to reference pictures in the combined reference picture list combining the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1). Can be sent.
  • 16A and 16B illustrate a combined reference picture list used for unidirectional prediction according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy encoder 450 generates a combined reference picture list combining the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1) used for bidirectional prediction, and generates each reference included in the combined reference picture list. After assigning reference syntax (Ref Syntax) to the pictures, it is possible to encode the information in the unidirectional prediction mode and the reference picture used in the unidirectional prediction mode using the assigned reference syntax.
  • Reference syntax Ref Syntax
  • the entropy encoder 450 may arrange the reference pictures of the first reference picture list (List 0) 1610 and the second reference picture list (List 1) 1620 in the order of arrows shown. While sequentially scanning, the combined reference picture list 1630 may be generated by including the newly scanned reference picture in the combined reference picture list and not including the previously scanned reference picture in the combined reference picture list.
  • (Ref 2) 1641 is not newly added to the combined reference picture list 1630 because it overlaps with a previously scanned reference picture.
  • the entropy encoder 450 uses reference syntax information allocated to the reference picture used for unidirectional prediction as the motion prediction information of the current prediction unit. Encode For example, when the current prediction unit is unidirectionally predicted with reference to Ref 4, the entropy encoder 450 encodes a reference syntax having a value of 1 as a prediction mode and reference picture information of the current prediction unit. . When the decoding side receives a reference syntax having a value of 1, the decoding side may determine that the current prediction unit is unidirectionally predicted with reference to Ref 4.
  • the combined reference picture list may be generated in various ways including only different reference pictures except for the duplicate reference pictures of the first reference picture list and the second reference picture list, in addition to the same as the above-described method of FIG. 16A.
  • the entropy encoder 450 sequentially scans reference pictures of the first reference picture list List 0 and the second reference picture list List 1 1640.
  • the combined reference picture list 1650 may be generated by removing the duplicated reference pictures 1641 and 1644 in the.
  • the method of generating the combined reference picture list is preferably set in advance on the encoding side and the decoding side.
  • a predetermined index is allocated for each method of generating the combined reference picture list, and the encoding side separately transmits the index of the generation method used when generating the combined reference list to the decoding side. It may be. If a scheme for generating a combined reference picture list at the encoding side and a decoding side is set in advance, an index relating to a method for generating the combined reference picture list does not need to be transmitted.
  • the entropy encoder 450 encodes the information of the unidirectional prediction mode, the bidirectional prediction mode, and the reference picture according to each prediction mode by using one reference syntax.
  • the entropy encoder 450 may move the reference syntax information allocated to the reference picture used for the unidirectional prediction to move the current prediction unit. Coded as prediction information. That is, in the above-described example of FIG. 16A, when the reference syntax has a value of 0, the current prediction unit is unidirectionally predicted with reference to Ref 2, and when the reference syntax has a value of 1, the current prediction is predicted. The unit has been predicted unidirectionally with reference to Ref 4 and the reference syntax has a value of 2 The current prediction unit has been unidirectionally predicted with reference to Ref 1 and the reference syntax has a value of 3 The current prediction unit indicates unidirectional prediction with reference to Ref 5.
  • an entropy encoder ( 450) allocates a reference syntax value for each combination of reference pictures available in the bidirectional prediction mode and uses the bidirectional prediction of the current prediction unit based on the number of cases in the unidirectional motion prediction mode and the number of cases in the bidirectional motion prediction mode.
  • the reference syntax value assigned to the combined reference picture is encoded as motion prediction information.
  • 17 is a reference syntax value indicating a unidirectional and bidirectional motion prediction mode and a reference picture, based on the number of cases in the unidirectional motion prediction mode and the number of cases in the bidirectional motion prediction mode, according to an embodiment of the present invention.
  • MaxVal is a value determined based on the sum of the number in the case of the unidirectional motion prediction mode and the number in the case of the bidirectional motion prediction mode (Max Value).
  • the number of cases is classified according to which reference picture in the combined reference picture list is referred to, so that in the unidirectional motion prediction mode, the number of the reference pictures in the combined reference picture list ( NumOfRec_LC).
  • NumOfRef_L0 is the number of reference pictures included in the first reference picture list
  • NumOfRef_L1 is the number of reference pictures included in the second reference picture list
  • the number of reference pictures included in the first reference picture list and the second reference picture list is duplicated.
  • the number of reference pictures included in the combined reference picture list may include NumOfRef_L0 + NumOfRef_L1-NumOfRedundacy non-overlapping reference pictures.
  • the reference syntax as shown in FIG. 17 is allocated only in the case of up to MaxCombinedRefNum, and if it exceeds the MaxCombinedRefNum, it is to be processed separately. Can be.
  • MaxCobinedRefNum is 4
  • the entropy encoder 450 assigns a reference syntax only to the reference pictures from the first reference picture to the fourth reference picture included in the combined reference picture list, and unidirectional predicts the current prediction.
  • the assigned reference syntax is used to determine and encode a unidirectional prediction mode of the current prediction unit and one reference syntax indicating the reference picture to be used.
  • the reference syntax value may be encoded as a MaxValue value.
  • the case where the reference syntax value has MaxValue is an exceptional case deviating from the case according to the prediction mode and the reference picture as shown in FIG. 17, and in this case, exception processing is separately performed.
  • the prediction mode and the reference picture information may be separately encoded for the current prediction unit in the case of exception processing.
  • the number of reference pictures included in the combined reference picture list (NumOfRec_LC) is min (MaxCombinedRefNum, NumOfRef_L0 + NumOfRef_L1-NumOfRedundacy). If the number of reference pictures included in the first reference picture list and the second reference picture list preset by the reference syntax assignment table is limited to a predetermined number n (n is an integer), NumOfRef_L0 is min (n, NumOfRef_L0). , NumOfRef_L1 is adjusted to have a value of min (n, NumOfRef_L1).
  • the number of the reference pictures of the first reference picture list (List 0) is used as the first reference picture, and the picture of the reference pictures of the 2 reference picture list (List 1) is used. Since it is classified according to whether it is used as the second reference picture, the number of cases in the bidirectional motion prediction mode has a value of NumOfRef_L0 * NumOfRef_L1. For example, when two reference pictures are included in the first reference picture list (List 0) and two reference pictures are included in the second reference picture list (List 1), the number of cases in the bidirectional motion prediction mode is 2 * 2. That is, it can be classified into four cases in total.
  • Max Value NumOfRef_LC + NumOfRef_L0 * NumOfRef_L1.
  • the entropy encoder 450 allocates and assigns one value from 0 to (Max Value-1) to the combination of the reference picture used in the unidirectional motion prediction mode and the reference picture used in the bidirectional motion prediction mode.
  • the obtained value as the value of the reference syntax
  • the information about the motion prediction mode and the used reference picture information can be encoded as one reference syntax.
  • the reference syntax is adaptively determined according to the number of reference pictures included in the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1) and the number of combined reference picture lists. Describe the process in detail. In the following description, it is assumed that the maximum number of reference pictures that can be included in the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1) is limited to two sheets, respectively.
  • the motion prediction mode InterDir represents a motion prediction direction, where LC is a unidirectional motion prediction mode using a combined reference picture list, and BI is a first reference picture (L0 picture) of the first reference picture list List 0.
  • the reference picture index RefIdx indicates a reference picture used in the unidirectional motion prediction mode or the bidirectional motion prediction mode.
  • RefIdx in the unidirectional motion prediction mode LC refers to the reference syntax Ref described in FIG. 16A. Syntax) is a value representing a reference picture on the combined reference picture list. In the case of (x, y) (x, y being 0 or 1), which is RefIdx in the bidirectional motion prediction mode BI, the value of x is the first reference picture (L0 picture) of the first reference picture list (List 0).
  • the entropy encoder 1410 allocates 0 as a value of Ref Syntax when unidirectional motion prediction is performed, and assigns 1 as a value of Ref Syntax when bidirectional motion prediction is performed, and predicts the current.
  • a value of 0 or 1 is encoded as motion information of the current prediction unit according to the prediction mode applied to the unit.
  • 0 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed using a L0 picture (or L1 picture).
  • bidirectional motion prediction is performed by referring to the L0 picture (or L1 picture) twice. do.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 or 1 to a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 2 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 2 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • unidirectional motion prediction is performed using the first reference picture of the two reference pictures included in the combined reference picture list, and 1 is set as the Ref Syntax value.
  • unidirectional motion prediction is performed using a second reference picture of two reference pictures included in the combined reference picture list.
  • the decoding side receives 2 as a reference syntax value
  • the decoding side performs bidirectional motion prediction with reference to the L0 picture and the L1 picture.
  • the number of cases in which each reference picture (L0 and L1 picture) in the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1) is referred to is two cases ((0,0), (1,0)) is present.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 or 1 to a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 2 or 3 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 3 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • the first reference picture list (List 0) includes two reference pictures
  • 0 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed using the first reference picture of the two reference pictures included in the combined reference picture list.
  • 1 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed using a second reference picture of two reference pictures included in the combined reference picture list.
  • the decoding side determines that the reference picture of the first reference index in the first reference picture list (List 0) is an L0 picture, and the second reference picture list (List 1). One reference picture in the frame is determined as an L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 3 as a reference syntax value, the decoding side determines that the reference picture of the second reference index in the first reference picture list (List 0) is an L0 picture, and the one in the second reference picture list (List 1).
  • the reference picture of the chapter is determined as an L1 picture, and then interactive motion prediction is performed.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 or 1 to a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 2 or 3 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 3 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • the first reference picture list (List 0) includes one reference picture
  • 0 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed using the first reference picture of the two reference pictures included in the combined reference picture list.
  • 1 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed using a second reference picture of two reference pictures included in the combined reference picture list.
  • the decoding side determines one reference picture in the first reference picture list (List 0) as an L0 picture, and determines the first reference picture in the second reference picture list (List 1). The reference picture is determined as an L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 3 as a Ref Syntax value, the decoding side determines one reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 to 2 as a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 3 or 4 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 4 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • the first reference picture list (List 0) includes two reference pictures
  • the decoding side determines that the reference picture of the first reference index in the first reference picture list (List 0) is an L0 picture, and the second reference picture list (List 1). One reference picture in the frame is determined as an L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 4 as a reference syntax value
  • the decoding side determines that the reference picture of the second reference index in the first reference picture list (List 0) is an L0 picture, and the one in the second reference picture list (List 1).
  • the reference picture of the chapter is determined as an L1 picture, and then interactive motion prediction is performed.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 to 2 as a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 3 or 4 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 4 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • the first reference picture list (List 0) includes one reference picture
  • the L0 picture If there is no duplicate picture among the L1 pictures, when 0 is received as a reference syntax value, unidirectional motion prediction is performed using the first reference picture of the three reference pictures included in the combined reference picture list.
  • unidirectional motion prediction is performed by using the second reference picture of the three reference pictures included in the combined reference picture list, and 1 is received as the Ref Syntax value. Then, unidirectional motion prediction is performed using the third reference picture among the three reference pictures included in the combined reference picture list.
  • the decoding side determines one reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and determines the first picture in the second reference picture list (List 1). The reference picture is determined as an L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 4 as a reference syntax value, the decoding side determines one reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 or 1 to a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 2 to 5 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 5 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • 0 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed by using the first reference picture of the two reference pictures included in the combined reference picture list, and the reference syntax value is included in the reference syntax value.
  • unidirectional motion prediction is performed using a second reference picture of two reference pictures included in the combined reference picture list.
  • the decoding side determines the first reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and determines the first reference picture in the second reference picture list (List 1).
  • the reference picture is determined as an L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 3 as a reference syntax value, the decoding side determines that the first reference picture in the first reference picture list (List 0) is the L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side determines the second reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and determines the first reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 5 as a reference syntax value, the decoding side determines that the second reference picture in the first reference picture list (List 0) is an L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 to 2 as a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 3 to 6 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 6 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • 0 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed using the first reference picture of the three reference pictures included in the combined reference picture list
  • the reference syntax value is set as the reference syntax value.
  • unidirectional motion prediction is performed using the second of the 3 reference pictures included in the combined reference picture list.
  • 2 is received as the reference syntax value
  • 3 is included in the combined reference picture list.
  • Unidirectional motion prediction is performed using a third reference picture of the chapter reference picture.
  • the decoding side determines the first reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and determines the first reference picture in the second reference picture list (List 1).
  • the reference picture is determined as an L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 4 as a reference syntax value, the decoding side determines that the first reference picture in the first reference picture list (List 0) is the L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side determines that the second reference picture in the first reference picture list (List 0) is an L0 picture, and the first reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 6 as a reference syntax value, the decoding side determines the second reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the entropy encoder 1410 allocates a value of 0 to 3 as a value of a reference syntax according to which reference picture is used in unidirectional motion prediction of the prediction unit of the current picture, and when bidirectional motion prediction is performed.
  • a value of 4 to 7 is assigned as a value of Ref Syntax, and one of values of 0 to 7 is encoded as motion information according to the prediction mode and the reference picture applied to the current prediction unit.
  • 0 is received as a reference syntax value
  • unidirectional motion prediction is performed using the first reference picture among the four reference pictures included in the combined reference picture list, and a reference syntax value is included.
  • the unidirectional motion prediction is performed by using the second reference picture of the four reference pictures included in the combined reference picture list.
  • the signal is included in the combined reference picture list.
  • One-way motion prediction is performed by using the third reference picture among the four reference pictures.
  • 3 is received as the reference syntax value
  • the four reference pictures included in the combined reference picture list are included. Using the second reference picture and performs the unidirectional motion prediction.
  • the decoding side determines that the first reference picture in the first reference picture list (List 0) is an L0 picture, and the first reference picture in the second reference picture list (List 1). The reference picture is determined as an L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 5 as a Ref Syntax value, the decoding side determines the first reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side determines the second reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and determines the first reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the decoding side receives 7 as the reference syntax value, the decoding side determines the second reference picture in the first reference picture list (List 0) as the L0 picture, and the second reference picture in the second reference picture list (List 1). Is determined as the L1 picture, and then bidirectional motion prediction is performed.
  • the entropy encoder 450 may refer to one of the values of the reference syntax from 0 to (Max Value-1) for each combination of the reference picture available in the unidirectional motion prediction mode and the reference picture available in the bidirectional motion prediction mode.
  • the motion prediction mode and the reference picture information of the current prediction unit can be encoded with one reference syntax.
  • the entropy encoding unit 450 based on the number of reference pictures NumOfRef_LC in the combined reference picture list, the reference picture index in the combined reference picture list used as the prediction mode information of the current prediction unit to be unidirectional motion predicted and the reference picture information.
  • the motion information of the current prediction unit may be encoded by allocating values from 0 to (NumOfRef_LC-1).
  • the entropy encoder 450 may refer to any first reference picture in the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1) as the prediction mode information of the current prediction unit and the reference picture, which are bidirectionally predicted.
  • the motion information of the current prediction unit may be encoded by allocating values of NumOfRef_LC to (MaxValue-1) according to whether the picture and the second reference picture are used.
  • the entropy encoder 450 may set an exceptional case instead of a motion prediction mode and a reference picture using a preset reference syntax.
  • the entropy encoder 450 may generate a bitstream by binarizing the reference syntax through truncated unary binarization.
  • FIG. 18 illustrates an example of a process of binarizing reference syntax information according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy encoder 450 may binarize a value of a reference syntax by using a truncated unary binary encoding when encoding a reference syntax. That is, the entropy encoder 450 binarizes the reference syntax by outputting 1 corresponding to the value of the reference syntax as shown in FIG. 17 and one subsequent zero. If it is not a case defined by the reference syntax assignment table as shown in FIG. 17, the entropy encoder 450 may predefine it by outputting a binary bit string consisting of (MaxValue-1) ones. This may indicate an exceptional case.
  • the entropy encoder 450 outputs a binary bit string consisting of consecutive ones and one following zero, as shown in FIG. 18, according to a value of a reference syntax corresponding to the current prediction unit.
  • the entropy encoder 450 indicates an exceptional case in which the reference syntax has a value of 7 but not in the case of using a combination of a reference picture in a unidirectional motion prediction mode and a reference picture in the bidirectional motion prediction mode. Set to the case, and output "1111111" indicating such exception processing information.
  • 19 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy encoder 450 may determine a reference picture included in a first reference picture list, a second reference picture list, and a first reference picture list and a reference picture included in a second reference picture list. Obtain a combined combined reference picture list.
  • the number of reference pictures included in the first reference picture list is NumOfRef_L0
  • the number of reference pictures included in the second reference picture list is overlapped with NumOfRef_L1, the first reference picture list, and the second reference picture list.
  • the combined reference picture list includes NumOfRef_L0 + NumOfRef_L1-NumOfRedundacy non-overlapping reference pictures.
  • the motion predictor 420 uses the reference picture included in the combined reference list to determine the unidirectional motion prediction for the current prediction unit and the current prediction unit using the first reference picture list and the second reference picture list. Two-way motion prediction is performed, and the motion prediction mode having the smaller cost is determined as the prediction mode of the current prediction unit.
  • the entropy encoder 450 may generate one motion prediction mode and a reference picture used for encoding the current prediction unit based on the number of cases of the unidirectional motion prediction mode and the number of cases of the bidirectional motion prediction mode. Encode the reference syntax.
  • the entropy encoder 450 based on the number of reference pictures NumOfRef_LC in the combined reference picture list according to the prediction mode information of the current prediction unit predicted unidirectional motion and the reference picture index in the combined reference picture list used as the reference picture information. By assigning values from 0 to (NumOfRef_LC-1), motion information of the current prediction unit may be encoded.
  • the entropy encoder 450 may refer to any first reference picture in the first reference picture list (List 0) and the second reference picture list (List 1) as the prediction mode information of the current prediction unit and the reference picture, which are bidirectionally predicted.
  • the motion information of the current prediction unit may be encoded by allocating values of NumOfRef_LC to (MaxValue-1) according to whether the picture and the second reference picture are used.
  • the entropy encoder 450 encodes by setting a case indicating an exceptional case not included in the case of the preset unidirectional motion prediction mode and the case of the bidirectional motion prediction mode. can do.
  • the entropy decoding unit 520 of FIG. 5 combines a first reference picture list, a second reference picture list, a reference picture included in the first reference picture list, and a reference picture included in the second reference picture list.
  • the value of the reference syntax according to the motion prediction mode and the reference picture used for encoding the current prediction unit is determined.
  • the method determines a bidirectional motion prediction mode using a reference picture. As described above, whether the current prediction unit is predicted according to one of the unidirectional motion prediction mode and the bidirectional motion prediction mode, and the information of the reference picture to be used may be determined from the reference syntax value itself.
  • the motion compensator 560 performs unidirectional motion compensation and bidirectional motion compensation on the current prediction unit by using the prediction mode information and the reference picture determined from the reference syntax of the current prediction unit obtained by the entropy decoder 520, and then predict the current. Produce a predicted value of the unit.
  • 20 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy decoding unit 520 may include a reference picture included in a first reference picture list, a second reference picture list, and a reference picture included in the first reference picture list and a reference included in the second reference picture list. Obtain a combined reference picture list combining the pictures.
  • the entropy decoding unit 520 may determine the number of possible cases of the unidirectional motion prediction mode using the reference pictures included in the combined reference list, and the possible cases of the bidirectional motion prediction mode using the first reference picture list and the second reference picture list. Based on the number of, the value of the reference syntax according to the motion prediction mode and the reference picture used for encoding the current prediction unit is determined.
  • the entropy decoder 520 obtains a reference syntax of the current prediction unit from the bitstream.
  • the reference syntax may be coded through truncated unary binary coding, and based on the number of all possible cases of the prediction mode (MaxValue), the current syntax may be any of the cases of the prediction mode shown in FIG. 17. It may be determined whether the case is represented.
  • the entropy decoder 520 determines a motion prediction mode and a reference picture of the current prediction unit using the value of the reference syntax.
  • the motion compensation unit 560 determines the determined motion prediction mode and the reference picture.
  • a prediction value of the current prediction unit is generated by performing motion compensation on the current prediction unit using.
  • the invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

움직임 예측된 현재 예측 단위의 움직임 정보를 부호화하는 방법 및 장치, 복호화하는 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 방법은 제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득하고, 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 하나의 참조 신택스를 부호화한다.

Description

영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치
본 발명은 정지 영상 및 동영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 현재 예측 단위의 움직임 정보를 효율적으로 부호화하는 방법 및 장치, 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)와 같은 코덱에서는 움직임 예측시 현재 블록의 움직임 방향을 나타내는 예측 모드 정보 및 현재 블록의 움직임 예측에 이용되는 참조 픽처 정보를 별도의 신택스를 이용하여 부호화한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 현재 예측 단위의 움직임 예측 모드 정보 및 움직임 예측에 이용된 참조 픽처 정보를 하나의 신택스를 통해 효율적으로 부호화하는 방법 및 장치, 그 복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들은 하나의 참조 신택스를 통해 움직임 예측 모드 및 참조 픽처 정보를 부호화하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 하나의 참조 신택스를 이용하여 현재 예측 단위에 이용된 예측 방향(예측 모드)의 정보 및 참조 픽처 정보를 효율적으로 부호화할 수 있으므로 영상의 압축 효율이 향상된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 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 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 B 픽처 내의 예측 단위가 참조하는 참조 픽처의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따라서 참조 픽처에 할당되는 참조 픽처 인덱스의 일 예를 나타낸다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 단방향 예측에 이용되는 결합 참조 픽처 리스트를 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라서 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 단방향 및 쌍방향 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 참조 신택스값(Value)을 할당하는 테이블이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라서 참조 신택스 정보를 이진화하는 과정의 일 예를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 부호화 방법은 제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득하는 단계; 상기 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하여 현재 예측 단위에 대한 단방향 움직임 예측을 수행하는 단방향 움직임 예측 모드, 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하여 상기 현재 예측 단위에 대한 쌍방향 움직임 예측을 수행하는 쌍방향 움직임 예측 모드 중 하나를 이용하여 상기 현재 예측 단위를 부호화하는 단계; 및 상기 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 상기 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 하나의 참조 신택스를 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치는 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처들을 이용하여 상기 현재 예측 단위에 대한 단방향 움직임 예측을 수행하는 단방향 움직임 예측 모드 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하여 상기 현재 예측 단위에 대한 쌍방향 움직임 예측을 수행하는 쌍방향 움직임 예측 모드 중 하나를 이용하여 상기 현재 예측 단위를 예측하는 움직임 예측부; 및 상기 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 상기 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 하나의 참조 신택스를 부호화하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 방법은 제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득하는 단계; 상기 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하는 단방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수에 기초하여, 상기 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처에 따른 참조 신택스의 값을 결정하는 단계; 비트스트림으로부터 상기 현재 예측 단위의 참조 신택스를 획득하는 단계; 상기 획득된 참조 신택스의 값을 이용하여 상기 현재 예측 단위의 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 이용하여 상기 현재 예측 단위에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 복호화 장치는 제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득하고, 상기 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하는 단방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수에 기초하여, 상기 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처에 따른 참조 신택스의 값을 결정하며, 비트스트림으로부터 획득된 상기 현재 예측 단위의 참조 신택스의 값을 이용하여 상기 현재 예측 단위의 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 결정하는 엔트로피 복호화부; 및 상기 결정된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 이용하여 상기 현재 예측 단위에 대한 움직임 보상을 수행하는 움직임 보상부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
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 8보다 큰 2의 제곱승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 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, 주파수 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, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 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 주파수 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, 주파수 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 12을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 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 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 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, 일 실시예에 따른 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, 주파수 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 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 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)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(205)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
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 주파수 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 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 역변환을 수행할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 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. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 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, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 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(500)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 4인 경우를 도시하고 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
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 주파수 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 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 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), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수 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), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수 변환 또는 주파수 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 주파수 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
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
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), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 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.
이하, 도 4의 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 움직임 예측부(420), 움직임 보상부(425) 및 도 5의 영상 복호화 장치(200)의 움직임 보상부(550)에서 수행되는 움직임 예측 및 보상 과정과, 도 4의 엔트로피 부호화부(450) 및 도 5의 엔트로피 복호화부(520)에서 수행되는 움직임 예측 정보의 부호화 및 복호화 과정에 대하여 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에서, 전술한 예측 단위는 블록이라 지칭될 수도 있다.
움직임 예측부(420)는 P 슬라이스 내에 포함된 예측 단위에 대한 단방향 예측(uni-direction prediction)을 수행하여 예측값을 생성한다. 또한, 움직임 예측부(420)는 B 슬라이스 내에 포함된 예측 단위를 단방향 예측 또는 리스트 0(list 0)와 리스트 1(list 1)의 두 개의 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용한 쌍방향 예측(bi-directional prediction)을 수행함으로써 예측값을 생성한다. 종래 MPEG-2에서 수행되는 쌍방향 예측은 현재 픽처 바로 이전에 나오는 참조 픽처 한 장과 현재 픽처 바로 이후에 나오는 참조 픽처 한장으로 참조 픽처가 제한되나, 본 발명의 실시예에 따른 움직임 예측부(420)에서 수행되는 쌍방향 예측 모드는 현재 픽처의 전후의 참조 픽처에 제한되지 않고 임의의 두 장의 참조 픽처를 사용할 수 있으며, 쌍예측 모드(bi-predictive mode)로 지칭될 수도 있다.
현재 예측 단위의 움직임 예측 모드는 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처들을 참조하여 현재 예측 단위에 대한 단방향 움직임 예측을 수행하여 획득된 예측값을 부호화한 결과와, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)에 포함된 제 1 참조 픽처(L0 픽처) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)에 포함된 제 2 참조 픽처(L1 픽처)를 이용하여 현재 예측 단위에 대한 쌍방향 움직임 예측을 수행하여 획득된 예측값을 부호화한 결과의 코스트를 비교하여 더 작은 코스트를 갖는 예측 모드를 현재 예측 단위의 최종적인 예측 모드로 결정할 수 있다. 코스트 비교시에는 율-왜곡(Rate-distortion)에 기초하여 더 효율적인 예측 모드를 결정할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 B 픽처 내의 예측 단위가 참조하는 참조 픽처의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 참조 픽처 A(1430) 및 참조 픽처 B(1420)는 현재 픽처(1410)보다 POC(Picture Order Count)가 앞서는 전방향 픽처(forward picture)이며, 참조 픽처 C(1440) 및 참조 픽처 D(1450)는 현재 픽처(1410)보다 POC가 늦는 역방향 픽처(backward picture)이다.
현재 픽처(1410)가 B 픽처인 경우, 현재 픽처(1410) 내의 예측 단위들은 인트라 예측 모드, 단방향 예측 모드, 쌍방향 예측 모드 및 직접 예측 모드 중 하나의 예측 모드에 기초하여 부호화된다. 인트라 예측 모드에서, 현재 예측 단위는 주변 픽셀들의 값을 이용하여 예측된다. 단방향 예측 모드에서, 현재 예측 단위는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)와 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)을 결합한 결합 참조 픽처 리스트 내의 하나의 참조 픽처를 이용하여 예측된다. 쌍방향 예측 모드에서, 현재 예측 단위는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)의 제 1 참조 픽처와 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 제 2 참조 픽처의 총 2개의 참조 픽처를 이용하여 예측된다. 직접 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변 예측 단위의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터를 현재 예측 단위의 움직임 벡터로 이용하는 모드로써, 직접 예측 모드는 예측 모드 정보 및 레지듀얼 정보만이 부호화 정보로써 부호화된다.
단방향 예측 또는 쌍방향 예측되는 B 픽처 내의 예측 단위는 i) 같은 방향의 2장의 서로 다른 참조 픽처를 참조하는 예측 단위, ii) 다른 방향의 2장의 서로 다른 참조 픽처를 참조하는 예측 단위, iii) 동일한 참조 픽처를 2번 참조하는 예측 단위, 및 iv) 임의의 참조 픽처를 1장만 참조하는 예측 단위로 분류될 수 있다. i)~iii)의 경우 두 개의 참조 픽처를 이용하여 쌍방향 예측되는 예측 단위에 해당되며, iv)의 경우 하나의 참조 픽처를 이용하여 단방향 예측되는 예측 단위에 해당된다.
i)의 예로서, 예측 단위(1411)은 현재 픽처(1410) 이전의 참조 픽처 A(1430)의 대응 블록(1431) 및 참조 픽처 B(1420)의 대응 블록(1421)의 평균값을 이용하여 예측된다. ii)의 예로서, 예측 단위(1413)는 참조 픽처 B(1420)의 대응 블록(1423) 및 참조 픽처 C(1440)의 대응 블록(1441)의 평균값을 이용하여 예측된다. iii)의 예로서, 예측 단위(1414)는 참조 픽처 A(1430)의 대응 블록들(1432,1433)의 평균값을 이용하여 예측된다. iv)의 예로서, 예측 단위(1415)는 참조 픽처 D(1450)의 대응 블록(1451)을 이용하여 예측된다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 예측부(420)는 예측 단위별로 복수 개의 참조 픽처를 이용하여 인터 예측을 수행하여 예측 단위의 예측값을 생성한다. 복호화 측에서 예측 단위의 예측값을 생성할 수 있도록, 각 예측 단위마다 어떤 픽처를 참조하고 있는지에 대한 참조 픽처 정보 및 예측 방향, 즉 예측 모드 정보가 전송되어야 한다.
도 15a 내지 도 15c는 본 발명의 일 실시예에 따라서 참조 픽처에 할당되는 참조 픽처 인덱스의 일 예를 나타낸다.
움직임 예측부(420)는 쌍방향 예측되는 예측 단위의 참조 픽처로써 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 제 1 참조 픽처와, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 제 2 참조 픽처의 두 장의 참조 픽처를 이용한다. 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 내의 각 참조 픽처를 나타내기 위한 참조 픽처 인덱스(L0_idx)를 할당하기 위해서, 도 15a에 도시된 바와 같이 순방향 픽처들(1520) 중 현재 픽처(1510)에 가까울수록 작은 참조 픽처 인덱스가 할당되고, 그 다음 순서로 역방향 픽처들(1530) 중 현재 픽처(1510)에 가까울수록 작은 참조 픽처 인덱스가 할당된다. 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 각 참조 픽처를 나타내기 위한 참조 픽처 인덱스(L1_idx)를 할당하기 위해서, 도 15a에 도시된 바와 같이 역방향 픽처들(1530) 중 현재 픽처(1510)에 가까울수록 작은 참조 픽처 인덱스가 할당되고, 그 다음 순서로 순방향 픽처들(1520) 중 현재 픽처(1510)에 가까울수록 작은 참조 픽처 인덱스가 할당된다.
도 15b를 참조하면, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)에서는 가장 최근의 과거 픽처로부터 그 이전의 픽처 순으로 참조 픽처 인덱스가 할당되고, 그 다음으로 가장 가까운 미래 픽처로부터 그 이후의 픽처의 순서로 참조 픽처 인덱스가 할당된다. 도 15c를 참조하면, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)에서는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)와 반대로, 가장 가까운 미래 픽처로부터 그 이후의 픽처 순서로 참조 픽처 인덱스가 할당되고, 그 다음으로 가장 최근의 과거 픽처로부터 그 이전 픽처의 순서로 참조 픽처 인덱스가 할당된다.
후술되는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(450)는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 내의 제 1 참조 픽처를 가리키는 제 1 참조 픽처 인덱스(L0_idx) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 제 2 참조 픽처를 가리키는 제 2 참조 픽처 인덱스(L1_idx)를 그대로 부호화하는 것이 아니라, 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 하나의 참조 신택스(Ref Syntax)를 부호화한다.
움직임 예측부(420)에서 단방향 예측된 예측 단위의 참조 픽처 정보 역시 복호화 측에 전송되어야 한다. 단방향 예측에 이용된 참조 픽처를 나타내는 참조 픽처 정보는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)와 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)을 결합한 결합 참조 픽처 리스트 내의 참조 픽처들에 할당된 참조 신택스를 이용하여 전송될 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 단방향 예측에 이용되는 결합 참조 픽처 리스트를 나타내는 도면이다.
엔트로피 부호화부(450)는 쌍방향 예측에 이용되는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)와 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)을 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 생성하고, 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 각 참조 픽처들에 참조 신택스(Ref Syntax)를 할당한 다음, 할당된 참조 신택스를 이용하여 단방향 예측 모드 정보 및 단방향 예측 모드에 이용된 참조 픽처에 대한 정보를 부호화할 수 있다.
예를 들어, 도 16a를 참조하면 엔트로피 부호화부(450)는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)(1610)와 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)(1620)의 참조 픽처들을 도시된 화살표 순서대로 순차적으로 스캔하면서, 새롭게 스캔되는 참조 픽처는 결합 참조 픽처 리스트에 포함시키고 이전에 스캔된 참조 픽처는 결합 참조 픽처 리스트에 포함시키지 않음으로써 결합 참조 픽처 리스트(1630)를 생성할 수 있다. 결합 참조 픽처 리스트(1630)에서 이전에 스캔된 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)(1610)의 참조 픽처(Ref 4)(1611) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)(1620)의 참조 픽처(Ref 2)(1621)는 이전에 스캔된 참조 픽처와 중복되기 때문에 결합 참조 픽처 리스트(1630)에 새롭게 부가되지 않는다. 그리고, 엔트로피 부호화부(450)는 현재 예측 단위가 결합 참조 픽처 리스트 상의 참조 픽처를 이용하여 단방향 예측된 경우, 단방향 예측에 이용된 참조 픽처에 할당된 참조 신택스 정보를 현재 예측 단위의 움직임 예측 정보로서 부호화한다. 예를 들어, 현재 예측 단위가 Ref 4를 참조하여 단방향 예측된 경우, 엔트로피 부호화부(450)는 현재 예측 단위의 예측 모드 및 참조 픽처 정보로써 1의 값을 갖는 참조 신택스(Ref Syntax)를 부호화한다. 복호화 측에서는 1의 값을 갖는 참조 신택스(Ref Syntax)를 수신한 경우, 현재 예측 단위가 Ref 4를 참조하여 단방향 예측되었음을 결정할 수 있다.
결합 참조 픽처 리스트는 전술한 도 16a와 같은 방식으로 생성되는 이외에 제 1 참조 픽처 리스트와 제 2 참조 픽처 리스트의 중복되는 참조 픽처를 제외하고 서로 다른 참조 픽처만을 포함하는 다양한 방식으로 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 16b를 참조하면, 엔트로피 부호화부(450)는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 참조 픽처들을 순차적으로 스캔한 참조 픽처 리스트(1640)에서 중복된 참조 픽처들(1641,1642)을 제거함으로써 결합 참조 픽처 리스트(1650)을 생성할 수 있다. 결합 참조 픽처 리스트를 생성하는 방식은 부호화 측과 복호화 측에서 동일하게 미리 설정되는 것이 바람직하다. 다양한 방식으로 복수 개의 결합 참조 픽처 리스트를 생성하는 경우, 결합 참조 픽처 리스트를 생성하는 방식마다 소정의 인덱스를 할당하고, 부호화 측에서 결합 참조 리스트 생성시 이용된 생성 방식의 인덱스를 별도로 복호화측에 전송할 수도 있다. 부호화 측과 복호화 측에서 결합 참조 픽처 리스트를 생성하는 방식이 미리 설정된 경우 이러한 결합 참조 픽처 리스트를 생성하는 방식에 관한 인덱스는 전송될 필요가 없다.
본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(450)는 이러한 단방향 예측 모드, 쌍방향 예측 모드 및 각 예측 모드에 따른 참조 픽처의 정보를 하나의 참조 신택스(Ref Syntax)를 이용하여 부호화한다.
전술한 바와 같이, 현재 예측 단위가 결합 참조 픽처 리스트 상의 참조 픽처를 이용하여 단방향 예측된 경우, 엔트로피 부호화부(450)는 단방향 예측에 이용된 참조 픽처에 할당된 참조 신택스 정보를 현재 예측 단위의 움직임 예측 정보로서 부호화한다. 즉, 전술한 도 16a의 예에서 참조 신택스(Ref Syntax)가 0의 값을 갖는 경우 현재 예측 단위는 Ref 2를 참조하여 단방향 예측되었으며, 참조 신택스(Ref Syntax)가 1의 값을 갖는 경우 현재 예측 단위는 Ref 4를 참조하여 단방향 예측되었으며, 참조 신택스(Ref Syntax)가 2의 값을 갖는 경우 현재 예측 단위는 Ref 1를 참조하여 단방향 예측되었으며, 참조 신택스(Ref Syntax)가 3의 값을 갖는 경우 현재 예측 단위는 Ref 5를 참조하여 단방향 예측되었음을 나타낸다.
단방향 예측 모드와 구별되면서, 쌍방향 예측 모드 및 쌍방향 예측 모드에 이용된 2개의 참조 픽처(L0 픽처 및 L1 픽처)에 대한 정보를 하나의 참조 신택스(Ref Syntax)를 통해 부호화하기 위해서, 엔트로피 부호화부(450)는 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 쌍방향 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처의 조합마다 참조 신택스 값을 할당하고 현재 예측 단위의 쌍방향 예측에 이용된 참조 픽처의 조합에 할당된 참조 신택스 값을 움직임 예측 정보로써 부호화한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라서 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 단방향 및 쌍방향 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 참조 신택스값(Value)을 할당하는 테이블이다.
도 17을 참조하면, MaxVal은 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수를 합한 값(Max Value)에 기초하여 결정된 값이다. MaxVal은 참조 신택스값(Value)의 최대값을 나타내는 것으로, MaxVal=MaxValue-1의 값을 갖는다.
전술한 바와 같이, 단방향 움직임 예측 모드의 경우 결합 참조 픽처 리스트 내의 어떤 참조 픽처를 참조하는지에 따라 경우의 수가 분류되므로, 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수는 결국 결합 참조 픽처 리스트 내의 참조 픽처의 개수(NumOfRec_LC)에 따라 결정된다.
제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L0, 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L1, 제 1 참조 픽처 리스트와 제 2 참조 픽처 리스트에 중복되어 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRedundacy라고 할 때, 결합 참조 픽처 리스트 내에 포함된 참조 픽처의 개수(NumOfRec_LC)는 NumOfRef_L0+NumOfRef_L1-NumOfRedundacy개의 서로 중복되지 않는 참조 픽처들을 포함할 수 있다.
한편, 단방향 움직임 예측 모드의 발생가능한 모든 경우마다 참조 신택스를 설정하는 대신에, 최대 MaxCombinedRefNum 개의 경우에만 도 17에 도시된 바와 같은 참조 신택스를 할당하고, MaxCombinedRefNum 개의 경우를 초과하는 경우에는 별도로 처리되도록 할 수 있다. 예를 들어, MaxCobinedRefNum 가 4라고 가정하면, 엔트로피 부호화부(450)는 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 첫 번째 참조 픽처부터 네 번째 참조 픽처까지의 참조 픽처에만 참조 신택스를 할당하고, 단방향 예측되는 현재 예측 단위의 참조 픽처가 결합 참조 픽처 리스트 상의 참조 픽처에 포함된 경우, 할당된 참조 신택스를 이용하여 현재 예측 단위의 단방향 예측 모드 및 이용되는 참조 픽처를 가리키는 하나의 참조 신택스를 결정하여 부호화한다. 만약 현재 예측 단위가 참조하는 참조 픽처가 참조 신택스 할당 테이블에 미리 규정된 경우가 아닌 경우에는 참조 신택스값을 MaxValue 값으로 부호화할 수 있다. 다시 말해서, 참조 신택스값이 MaxValue를 갖는 경우는, 도 17에 도시된 바와 같은 예측 모드 및 참조 픽처에 따른 경우에서 벗어나는 예외적인 경우로써 이 경우 별도로 예외처리를 수행한다. 예외처리되는 경우의 현재 예측 단위에 대해서는 별도로 예측 모드 및 참조 픽처 정보가 부호화될 수 있다.
이와 같이, 참조 신택스 할당 테이블에 의하여 미리 설정되는 결합 참조 픽처 리스트상의 참조 픽처의 최대 개수가 MaxCombinedRefNum 이하로 제한되는 경우, 결합 참조 픽처 리스트 내에 포함된 참조 픽처의 개수(NumOfRec_LC)는 min(MaxCombinedRefNum, NumOfRef_L0+NumOfRef_L1-NumOfRedundacy)의 값을 갖는다. 만약, 참조 신택스 할당 테이블에 의하여 미리 설정된 제 1 참조 픽처 리스트 및 제 2 참조 픽처 리스트에 포함되는 참조 픽처의 개수가 소정 개수 n(n은 정수)로 제한되는 경우, NumOfRef_L0는 min(n, NumOfRef_L0), NumOfRef_L1는 min(n, NumOfRef_L1)의 값을 갖도록 조정된다.
쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)의 참조 픽처들 중 어떤 픽처를 제 1 참조 픽처로 이용하고, 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 참조 픽처들 중 어떤 픽처를 제 2 참조 픽처로 이용하였는지에 따라 분류되므로, 결국 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수는 NumOfRef_L0*NumOfRef_L1 의 값을 갖는다. 예를 들어, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)에 2개의 참조 픽처, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)에 2개의 참조 픽처를 포함하는 경우, 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수는 2*2, 즉 총 4개의 경우로 분류될 수 있다.
결국, 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수를 합한 모든 경우의 수(Max Value)는 다음의 수학식; Max Value=NumOfRef_LC + NumOfRef_L0*NumOfRef_L1 의 값을 갖는다.
따라서, 엔트로피 부호화부(450)는 단방향 움직임 예측 모드에서 이용되는 참조 픽처 및 쌍방향 움직임 예측 모드에서 이용되는 참조 픽처의 조합에 0부터 (Max Value-1)의 값 중 하나의 값을 할당하고, 할당된 값을 참조 신택스의 값(Value)으로서 부호화함으로써 움직임 예측 모드에 관한 정보 및 이용된 참조 픽처 정보를 하나의 참조 신택스로써 부호화할 수 있다.
이하, 도 17을 참조하여 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)에 포함된 참조 픽처의 개수 및 결합 참조 픽처 리스트의 개수에 따라 적응적으로 참조 신택스를 결정하는 과정을 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에서 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)에 포함될 수 있는 참조 픽처의 최대 개수는 각각 2장으로 제한된다고 가정한다. 또한, 도 17에서 움직임 예측 모드(InterDir)는 움직임 예측 방향을 나타내는 것으로 LC는 결합 참조 픽처 리스트를 이용하는 단방향 움직임 예측 모드, BI는 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)의 제 1 참조 픽처(L0 픽처) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 제 2 참조 픽처(L1 픽처)를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드를 나타낸다. 또한, 도 17에서 참조 픽처 인덱스(RefIdx)는 단방향 움직임 예측 모드 또는 쌍방향 움직임 예측 모드에서 이용되는 참조 픽처를 가리키는 것으로, 단방향 움직임 예측 모드(LC)에서의 RefIdx는 도 16a에서 설명된 참조 신택스(Ref Syntax)와 같이 결합 참조 픽처 리스트 상의 참조 픽처를 나타내는 값이다. 쌍방향 움직임 예측 모드(BI)에서의 RefIdx인 (x,y)(x,y는 0 또는 1)의 경우, x의 값은 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)의 제 1 참조 픽처(L0 픽처)의 참조 픽처 인덱스 및 y의 값은 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 제 2 참조 픽처(L1 픽처)의 참조 픽처 인덱스를 나타낸다. 예를 들어 (RefIdx)=(0,0)인 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)의 Refidx=0의 값을 갖는 제 1 참조 픽처(L0 픽처) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 Refidx=0의 값을 갖는 제 2 참조 픽처(L1 픽처)를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드를 나타낸다.
a) MaxVal=1인 경우 (도면 부호 1710의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)가 각각 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=1, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처가 동일한 경우, L0 픽처 및 L1 픽처가 동일하기 때문에 결합 참조 픽처 리스트에는 1장의 참조 픽처만이 포함되므로, 단방향 움직임 예측은 1장의 참조 픽처만을 이용하여 예측되는 1가지 경우만이 존재하며, 쌍방향 움직임 예측은 1장의 동일한 참조 픽처(L0,L1)을 두 번 참조하여 예측되는 1가지 경우만이 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 단방향 움직임 예측되는 경우에 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 1을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드에 따라 0 또는 1의 값을 현재 예측 단위의 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)가 각각 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=1, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처가 동일한 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 L0 픽처(또는 L1 픽처)를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하며, 1을 수신하면 L0 픽처(또는 L1 픽처)를 두 번 참조하여 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
b) MaxVal=2인 경우 (도면 부호 1720의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)가 각각 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=1, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처가 동일하지 않은 경우, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 2장의 참조 픽처가 포함되므로 단방향 움직임 예측은 2장의 참조 픽처를 이용하는 2가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측은 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 1가지 경우만이 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 또는 1의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 2의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 2의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)가 각각 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=1, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처가 동일하지 않은 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다. 또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 2를 수신한 경우 L0 픽처 및 L1 픽처를 참조하여 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
c) MaxVal=3인 경우 (도면 부호 1730의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 2장의 참조 픽처를 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=2, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처 중 1장의 픽처가 중복되는 경우에는, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 2장의 참조 픽처가 포함된다. 따라서 단방향 움직임 예측은 2장의 참조 픽처를 이용하는 2가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측시 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 경우의 수는 2가지 경우((0,0), (1,0))가 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 또는 1의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 2 또는 3의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 3의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 2장의 참조 픽처를 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=2, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처 중 1장의 픽처가 중복되는 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다. 또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 2를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 인덱스의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 한 장의 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 3을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 인덱스의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 한 장의 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
d) MaxVal=3인 경우 (도면 부호 1740의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 1장의 참조 픽처만을 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 2장의 참조 픽처를 포함하며(L0=1, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 1장의 픽처가 중복되는 경우에는, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 2장의 참조 픽처가 포함된다. 따라서 단방향 움직임 예측은 2장의 참조 픽처를 이용하는 2가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측시 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 경우의 수는 2가지 경우((0,0), (0,1))가 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 또는 1의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 2 또는 3의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 3의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 1장의 참조 픽처를 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 2장의 참조 픽처를 포함하며(L0=1, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 1장의 픽처가 중복되는 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다. 또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 2를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 한 장의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 3을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 한 장의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
e) MaxVal=5인 경우 (도면 부호 1750의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 2장의 참조 픽처를 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=2, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처 중 중복되는 픽처가 존재하지 않는 경우, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 3장의 참조 픽처가 포함된다. 따라서 단방향 움직임 예측은 3장의 참조 픽처를 이용하는 3가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측시 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 경우의 수는 2가지 경우((0,0), (1,0))가 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 내지 2의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 3 또는 4의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 4의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 2장의 참조 픽처를 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 1장의 참조 픽처만을 포함하며(L0=2, L1=1), L0 픽처 및 L1 픽처 중 중복되는 픽처가 존재하지 않는 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하며, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 2를 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 세 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다.
또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 3을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 인덱스의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 한 장의 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 4를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 인덱스의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 한 장의 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
f) MaxVal=4인 경우 (도면 부호 1760의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 1장의 참조 픽처만을 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 2장의 참조 픽처를 포함하며(L0=1, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 중복되는 픽처가 존재하지 않는 경우, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 3장의 참조 픽처가 포함된다. 따라서 단방향 움직임 예측은 3장의 참조 픽처를 이용하는 3가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측시 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 경우의 수는 2가지 경우((0,0), (0,1))가 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 내지 2의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 3 또는 4의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 4의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)는 1장의 참조 픽처를 포함하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)는 2장의 참조 픽처를 포함하며(L0=1, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 중복되는 픽처가 존재하지 않는 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하며, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 세 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다.
또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 3을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 한 장의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 4를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 한 장의 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
g) MaxVal=5인 경우 (도면 부호 1770의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)이 2장의 참조 픽처를 포함하고(L0=2, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 2장의 참조 픽처가 중복되는 경우, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 2장의 참조 픽처가 포함된다. 따라서 단방향 움직임 예측은 2장의 참조 픽처를 이용하는 2가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측시 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 경우의 수는 4가지 경우((0,0), (0,1), (1,0), (1,1))가 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 또는 1의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 2 내지 5의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 5의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)이 2장의 참조 픽처를 포함하고(L0=2, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 2장의 참조 픽처가 중복되는 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 2장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다.
또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 2를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 3를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 4를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 5를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
h) MaxVal=6인 경우 (도면 부호 1780의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)이 2장의 참조 픽처를 포함하고(L0=2, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 1장의 참조 픽처가 중복되는 경우, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 3장의 참조 픽처가 포함된다. 따라서 단방향 움직임 예측은 3장의 참조 픽처를 이용하는 3가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측시 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 경우의 수는 4가지 경우((0,0), (0,1), (1,0), (1,1))가 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 내지 2의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 3 내지 6의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 6의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)이 2장의 참조 픽처를 포함하고(L0=2, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처 중 1장의 참조 픽처가 중복되는 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하며, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 2를 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 3장의 참조 픽처 중 세 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다.
또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 3을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 4를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 5를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 6을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
i) MaxVal=7인 경우 (도면 부호 1790의 경우)
만약 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)이 2장의 참조 픽처를 포함하고(L0=2, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처에 중복되는 픽처가 존재하지 않는 경우, 결합 참조 픽처 리스트에는 총 4장의 참조 픽처가 포함된다. 따라서 단방향 움직임 예측은 4장의 참조 픽처를 이용하는 4가지 경우가 존재한다. 쌍방향 움직임 예측시 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)의 각 참조 픽처(L0 및 L1 픽처)를 참조하는 경우의 수는 4가지 경우((0,0), (0,1), (1,0), (1,1))가 존재한다.
따라서, 엔트로피 부호화부(1410)는 현재 픽처의 예측 단위의 단방향 움직임 예측시 어떤 참조 픽처가 이용되었는지에 따라서 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 0 내지 3의 값을 할당하고, 양방향 움직임 예측되는 경우 참조 신택스(Ref Syntax)의 값으로 4 내지 7의 값을 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 예측 모드 및 참조 픽처에 따라 0 내지 7의 값 중 하나의 값을 움직임 정보로써 부호화한다.
복호화 측에서는, 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1)이 2장의 참조 픽처를 포함하고(L0=2, L1=2), L0 픽처 및 L1 픽처에 중복되는 픽처가 존재하지 않는 경우, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 0을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 4장의 참조 픽처 중 첫 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하고, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 1을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 4장의 참조 픽처 중 두 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하며, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 2를 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 4장의 참조 픽처 중 세 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행하며, 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 3을 수신하면 결합 참조 픽처 리스트에 포함된 4장의 참조 픽처 중 네 번째 참조 픽처를 이용하여 단방향 움직임 예측을 수행한다.
또한, 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 4를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 5를 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 첫 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 6을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 첫 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다. 복호화 측에서는 참조 신택스(Ref Syntax) 값으로 7을 수신한 경우 제 1 참조 픽처 리스트(List 0)내의 두 번째 참조 픽처를 L0 픽처로 결정하고, 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 두 번째 참조 픽처를 L1 픽처로 결정한 다음 쌍방향 움직임 예측을 수행한다.
이와 같이, 엔트로피 부호화부(450)는 단방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처의 조합마다 0부터 (Max Value-1)의 값 중 하나를 참조 신택스의 값으로서 할당하고, 현재 예측 단위에 적용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처에 따라서 대응되는 참조 신택스의 값을 부호화함으로써, 하나의 참조 신택스로써 현재 예측 단위의 움직임 예측 모드 및 참조 픽처 정보를 부호화할 수 있다.
즉, 엔트로피 부호화부(450)는 결합 참조 픽처 리스트 내의 참조 픽처의 개수 NumOfRef_LC에 기초하여, 단방향 움직임 예측되는 현재 예측 단위의 예측 모드 정보 및 참조 픽처의 정보로써 이용되는 결합 참조 픽처 리스트 내의 참조 픽처 인덱스에 따라서 0 부터 (NumOfRef_LC-1)의 값들을 할당하여 현재 예측 단위의 움직임 정보를 부호화할 수 있다. 또한, 엔트로피 부호화부(450)는 쌍방향 움직임 예측되는 현재 예측 단위의 예측 모드 정보 및 참조 픽처의 정보로써 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 어떤 제 1 참조 픽처 및 제 2 참조 픽처를 이용하는지에 따라서 NumOfRef_LC 부터 (MaxValue-1)의 값들을 할당하여 현재 예측 단위의 움직임 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 엔트로피 부호화부(450)는 참조 신택스(Ref Syntax)가 MaxValue 값을 갖는 경우 미리 설정된 참조 신택스를 이용하여 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 경우가 아닌 예외적인 경우를 나타내는 것으로 설정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(450)는 참조 신택스(Ref Syntax)를 절삭형단항 이진부호화(Truncated Unary Binarization)을 통해 이진화하여 비트스트림을 생성할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라서 참조 신택스 정보를 이진화하는 과정의 일 예를 나타낸다.
도 18을 참조하면, 엔트로피 부호화부(450)는 참조 신택스(Ref Syntax)를 부호화할 때 절산형 단항 이진부호화를 이용하여 참조 신택스의 값을 이진화할 수 있다. 즉, 엔트로피 부호화부(450)는 도 17에 도시된 바와 같은 참조 신택스의 값(Value)에 대응되는 1과 뒤따르는 한 개의 0을 출력함으로써 참조 신택스를 이진화한다. 만약, 도 17에 도시된 바와 같은 참조 신택스 할당 테이블에 의하여 미리 규정된 경우가 아닌 경우, 엔트로피 부호화부(450)는 (MaxValue-1)개의 1로 구성된 이진 비트열을 출력함으로써 미리 규정된 경우가 아닌 예외적인 경우임을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 참조 신택스를 이용하여 미리 설정되는 단방향 움직임 예측 모드 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 총 경우의 수(MaxValue)가 7이며 현재 예측 단위가 미리 참조 신택스에 의하여 설정된 경우 중 하나에 해당되는 경우, 엔트로피 부호화부(450)는 현재 예측 단위에 대응되는 참조 신택스의 값(Value)에 따라서 도 18에 도시된 바와 같이 연속적인 1과 뒤따르는 하나의 0으로 구성된 이진 비트열을 출력한다. 엔트로피 부호화부(450)는 참조 신택스(Ref Syntax)가 7의 값을 갖는 경우를 미리 설정된 단방향 움직임 예측 모드의 참조 픽처 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 참조 픽처의 조합을 이용하는 경우가 아닌 예외적인 경우를 나타내는 경우로 설정하고, 이러한 예외처리정보를 나타내는 "1111111"을 출력한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 19를 참조하면, 단계 1910에서 엔트로피 부호화부(450)는 제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득한다. 전술한 바와 같이, 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L0, 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L1, 제 1 참조 픽처 리스트와 제 2 참조 픽처 리스트에 중복되어 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRedundacy라고 할 때, 결합 참조 픽처 리스트는 NumOfRef_L0+NumOfRef_L1-NumOfRedundacy개의 서로 중복되지 않는 참조 픽처들을 포함하게 된다.
단계 1920에서, 움직임 예측부(420)는 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하여 현재 예측 단위에 대한 단방향 움직임 예측 및 제 1 참조 픽처 리스트와 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하여 현재 예측 단위에 대한 쌍방향 움직임 예측을 수행하고, 더 작은 코스트를 갖는 움직임 예측 모드를 현재 예측 단위의 예측 모드로 결정한다.
단계 1930에서, 엔트로피 부호화부(450)는 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 하나의 참조 신택스를 부호화한다. 엔트로피 부호화부(450)는 결합 참조 픽처 리스트 내의 참조 픽처의 개수 NumOfRef_LC에 기초하여, 단방향 움직임 예측되는 현재 예측 단위의 예측 모드 정보 및 참조 픽처의 정보로써 이용되는 결합 참조 픽처 리스트 내의 참조 픽처 인덱스에 따라서 0 부터 (NumOfRef_LC-1)의 값들을 할당하여 현재 예측 단위의 움직임 정보를 부호화할 수 있다. 또한, 엔트로피 부호화부(450)는 쌍방향 움직임 예측되는 현재 예측 단위의 예측 모드 정보 및 참조 픽처의 정보로써 제 1 참조 픽처 리스트(List 0) 및 제 2 참조 픽처 리스트(List 1) 내의 어떤 제 1 참조 픽처 및 제 2 참초 픽처를 이용하는지에 따라서 NumOfRef_LC 부터 (MaxValue-1)의 값들을 할당하여 현재 예측 단위의 움직임 정보를 부호화할 수 있다. 또한, 엔트로피 부호화부(450)는 참조 신택스(Ref Syntax)가 MaxValue 값을 갖는 경우 미리 설정된 단방향 움직임 예측 모드의 경우 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우에 포함되지 않는 예외적인 경우를 나타내는 경우로 설정하여 부호화할 수 있다.
복호화 과정에서, 도 5의 엔트로피 복호화부(520)는 제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득하고, 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하는 단방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수 및 제 1 참조 픽처 리스트와 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수에 기초하여, 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처에 따른 참조 신택스의 값을 결정한다.
구체적으로, 엔트로피 복호화부(520)는 전술한 엔트로피 부호화부(450)과 동일하게, 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수를 합한 모든 경우의 수 Max Value를 다음의 수학식; Max Value=NumOfRef_LC + NumOfRef_L0*NumOfRef_L1 에 따라 계산한 후, 참조 신택스(Ref Syntax)가 0 부터 (NumOfRef_LC-1)의 값을 갖는 경우에는 NumOfRef_LC 개의 결합 참조 픽처 리스트들 중 하나의 참조 픽처를 참조하여 단방향 움직임 예측되는 경우를 나타내며, 참조신택스가 NumOfRef_LC 부터 (MaxValue-1)의 값을 갖는 경우에는 제 1 참조 픽처 리스트의 제 1 참조 픽처와 제 2 참조 픽처 리스트의 제 2 참조 픽처의 조합에 따른 2개의 참조 픽처를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드로 결정한다. 전술한 바와 같이, 현재 예측 단위가 단방향 움직임 예측 모드 및 쌍방향 움직임 예측 모드 중 어느 예측 모드에 따라 예측되었는지 및 이용되는 참조 픽처의 정보는 참조 신택스값 자체로부터 결정될 수 있다.
움직임 보상부(560)는 엔트로피 복호화부(520)에서 획득된 현재 예측 단위의 참조 신택스로부터 결정된 예측 모드 정보 및 참조 픽처를 이용하여 현재 예측 단위에 대한 단방향 움직임 보상 및 쌍방향 움직임 보상을 수행하여 현재 예측 단위의 예측값을 생성한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 20을 참조하면, 단계 2010에서 엔트로피 복호화부(520)는 제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득한다. 단계 2020에서 엔트로피 복호화부(520)는 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하는 단방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수 및 제 1 참조 픽처 리스트와 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수에 기초하여, 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처에 따른 참조 신택스의 값을 결정한다.
단계 2030에서, 엔트로피 복호화부(520)는 비트스트림으로부터 현재 예측 단위의 참조 신택스를 획득한다. 전술한 바와 같이 참조 신택스는 절삭형 단항이진부호화를 통해 부호화될 수 있으며, 예측 모드의 모든 가능한 경우의 수(MaxValue)에 기초하여 현재 참조 신택스가 도 17에 도시된 예측 모드의 경우의 수 중 어떤 경우를 나타내는지 결정될 수 있다.
단계 2040에서, 엔트로피 복호화부(520)는 참조 신택스의 값을 이용하여 상기 현재 예측 단위의 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 결정하고, 단계 2050에서 움직임 보상부(560)는 결정된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 이용하여 현재 예측 단위에 대한 움직임 보상을 수행하여 현재 예측 단위의 예측값을 생성한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장 장치 등이 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
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. 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. 영상의 부호화 방법에 있어서,
    제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득하는 단계;
    상기 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하여 현재 예측 단위에 대한 단방향 움직임 예측을 수행하는 단방향 움직임 예측 모드, 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하여 상기 현재 예측 단위에 대한 쌍방향 움직임 예측을 수행하는 쌍방향 움직임 예측 모드 중 하나를 이용하여 상기 현재 예측 단위를 부호화하는 단계; 및
    상기 단방향 움직임 예측 모드의 경우의 수 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 경우의 수에 기초하여, 상기 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 나타내는 하나의 참조 신택스를 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 참조 신택스를 부호화하는 단계는
    상기 단방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처의 조합마다 서로 다른 값을 갖는 참조 신택스를 할당하고, 상기 현재 예측 단위의 움직임 예측 모드 및 상기 현재 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 픽처에 대응되는 참조 신택스의 값을 부호화하는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법..
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_LC, 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L0, 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L1, 상기 현재 예측 단위가 단방향 움직임 예측 및 쌍방향 움직임 예측되는 모든 경우의 수를 Max Value라고 할 때, 상기 모든 경우의 수 Max Value는 다음의 수학식; Max Value=NumOfRef_LC + NumOfRef_L0*NumOfRef_L1 의 값을 가지며,
    상기 단방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처의 조합마다 0부터 (Max Value-1)의 값 중 하나가 상기 참조 신택스의 값으로서 할당되는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 중복되어 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRedundacy라고 할 때, 상기 결합 참조 픽처 리스트는 NumOfRef_L0+NumOfRef_L1-NumOfRedundacy개의 서로 중복되지 않는 참조 픽처들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 현재 예측 단위가 단방향 움직임 예측된 경우, 상기 현재 예측 단위가 참조하는 상기 결합 참조 픽처 리스트의 참조 픽처에 따라서 0 부터 (NumOfRef_LC-1)의 값이 상기 현재 예측 단위의 참조 신택스로서 부호화되는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 현재 예측 단위가 쌍방향 움직임 예측된 경우, 상기 현재 예측 단위가 참조하는 제 1 참조 픽처 리스트의 제 1 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트의 제 2 참조 픽처의 조합에 따라서 NumOfRef_LC 부터 (MaxValue-1)의 값이 상기 현재 예측 단위의 참조 신택스로서 부호화되는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 참조 신택스가 Max Value의 값을 갖는 경우, 미리 설정된 상기 단방향 움직임 예측 모드의 참조 픽처 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 참조 픽처의 조합을 이용하지 않는 예외적인 경우를 나타내는 것을 특징으로 하는 영상의 부호화 방법.
  8. 영상의 복호화 방법에 있어서,
    제 1 참조 픽처 리스트, 제 2 참조 픽처 리스트 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처를 결합한 결합 참조 픽처 리스트를 획득하는 단계;
    상기 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처를 이용하는 단방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수 및 상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트를 이용하는 쌍방향 움직임 예측 모드의 가능한 경우의 수에 기초하여, 상기 현재 예측 단위의 부호화에 이용된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처에 따른 참조 신택스의 값을 결정하는 단계;
    비트스트림으로부터 상기 현재 예측 단위의 참조 신택스를 획득하는 단계;
    상기 획득된 참조 신택스의 값을 이용하여 상기 현재 예측 단위의 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 움직임 예측 모드 및 참조 픽처를 이용하여 상기 현재 예측 단위에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처 리스트는 상기 현재 픽처에 가장 가까운 전방향 참조 픽처로부터 그 이전의 참조 픽처 순서로 참조 픽처 인덱스가 할당되며, 상기 제 2 참조 픽처 리스트는 상기 현재 픽처에 가장 가까운 역방향 참조 픽처로부터 그 이후의 참조 픽처 순서로 참조 픽처 인덱스가 할당되는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 참조 신택스는
    상기 단방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처의 조합마다 할당된 값을 갖는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 결합 참조 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_LC, 상기 제 1 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L0, 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRef_L1, 상기 현재 예측 단위가 단방향 움직임 예측 및 쌍방향 움직임 예측되는 모든 경우의 수를 Max Value라고 할 때, 상기 모든 경우의 수 Max Value는 다음의 수학식; Max Value=NumOfRef_LC + NumOfRef_L0*NumOfRef_L1 의 값을 가지며,
    상기 단방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드에서 이용가능한 참조 픽처의 조합마다 0부터 (Max Value-1)의 값 중 하나가 상기 참조 신택스의 값으로서 할당되는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처 리스트와 상기 제 2 참조 픽처 리스트에 중복되어 포함된 참조 픽처의 개수를 NumOfRedundancy라고 할 때, 상기 결합 참조 픽처 리스트는 NumOfRef_L0+NumOfRef_L1-NumOfRedundancy개의 서로 중복되지 않는 참조 픽처들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 현재 예측 단위가 단방향 움직임 예측된 경우, 상기 현재 예측 단위가 참조하는 상기 결합 참조 픽처 리스트의 참조 픽처에 따라서 0 부터 (NumOfRef_LC-1)의 값이 상기 현재 예측 단위의 참조 신택스로서 복호화되는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 현재 예측 단위가 쌍방향 움직임 예측된 경우, 상기 현재 예측 단위가 참조하는 제 1 참조 픽처 리스트의 제 1 참조 픽처와 상기 제 2 참조 픽처 리스트의 제 2 참조 픽처의 조합에 따라서 NumOfRef_LC 부터 (MaxValue-1)의 값이 상기 현재 예측 단위의 참조 신택스로서 복호화되는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 참조 신택스가 Max Value의 값을 갖는 경우, 미리 설정된 상기 단방향 움직임 예측 모드의 참조 픽처 및 상기 쌍방향 움직임 예측 모드의 참조 픽처의 조합을 이용하지 않는 예외적인 경우를 나타내는 것을 특징으로 하는 영상의 복호화 방법.
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