WO2013069991A1 - 비디오의 산술 부호화 방법 및 그 장치, 비디오의 산술 복호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

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박정훈
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    • H04N19/96—Tree coding, e.g. quad-tree coding

Definitions

  • the present invention relates to encoding and decoding of video, and more particularly, to a method and apparatus for entropy encoding and decoding transform coefficients.
  • the image is divided into blocks of a predetermined size, and then inter prediction or intra prediction is performed. intra prediction) to obtain residual data of a block.
  • the residual data is compressed through transform, quantization, scanning, run length coding, and entropy coding.
  • entropy coding a bitstream is output by entropy coding a syntax element, for example, information such as a transform coefficient or a prediction mode.
  • the decoder parses from the bitstream to extract syntax elements and reconstructs an image based on the extracted syntax elements.
  • CABAC Context Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • the present invention classifies symbols for the position of the last valid transform coefficient into prefix and suffix based on a predetermined threshold value, and is independent of each other with respect to bit strings classified as a prefix and bit strings classified as a suffix. Apply arithmetic coding.
  • a trade-off between computation complexity and processing speed is achieved by sequentially applying symbols by grouping symbols, which have high computational complexity but good compression performance and CABAC having low computational complexity, and a fast arithmetic coding scheme having a high processing speed.
  • a trade-off it is possible to improve the compression performance while improving the processing speed in arithmetic encoding and decoding.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration of the syntax element encoder 12 of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of arithmetic encoding and decoding transform coefficient information in units of blocks according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating subsets of partitioned blocks for arithmetically encoding syntax elements related to transform coefficients according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a process of performing arithmetic coding by classifying a position of a last valid transform coefficient into a prefix bit string and a suffix bit string according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a process of performing arithmetic coding on position information of a last valid transform coefficient, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an arithmetic encoding process using a context model performed by the regular coding unit 24 of FIG. 2.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an arithmetic encoding method of a video according to an embodiment of the present invention.
  • 9A is a block diagram illustrating a configuration of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9B is a block diagram illustrating a structure of an arithmetic decoding apparatus included in the syntax element decoding unit 91 of FIG. 9A.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an arithmetic decoding method of video according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a detailed block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a detailed block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • 19 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 20, 21, and 22 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 23 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • An arithmetic decoding method of a video includes a first classifying a first coordinate component of a position of the last valid transform coefficient of the current block based on a threshold determined based on a size of a current block from a received bitstream.
  • An apparatus for decoding a video includes a first coordinate classifying a first coordinate component of the last valid transform coefficient position of the current block based on a threshold determined based on the size of the current block from the received bitstream. Classifying a first coordinate prefix syntax element and a first coordinate suffix syntax element corresponding to each of the prefix bit string and the first coordinate suffix bit string, and the second coordinate component of the last valid transform coefficient position based on the threshold value; A parser configured to acquire a second coordinate prefix syntax element and a second coordinate suffix syntax element corresponding to each of the second coordinate prefix bit string and the second coordinate suffix bit string; And performing arithmetic decoding on the first coordinate prefix syntax element and the second coordinate prefix syntax element sequentially according to a first arithmetic decoding scheme to obtain the first coordinate prefix bit string and the second coordinate prefix bit string.
  • a first coordinate component of a first coordinate prefix bit string and a first coordinate component of a position of the last effective transform coefficient of the current block is based on a threshold determined based on a size of a current block.
  • Classifying the coordinate suffix bit string Classifying a second coordinate component of the last valid transform coefficient position into a second coordinate prefix bit string and a second coordinate suffix bit string based on the threshold; Performing arithmetic encoding on the first coordinate prefix bit stream and the second coordinate prefix bit stream sequentially according to a first arithmetic coding scheme; And performing arithmetic encoding on the first coordinate suffix bit string and the second coordinate suffix bit string according to a second arithmetic coding scheme.
  • An apparatus for encoding a video includes an image encoder configured to generate syntax elements of the blocks by performing prediction, transformation, and quantization on blocks obtained by segmenting an image; And classifying a first coordinate component of a last valid transform coefficient position among syntax elements of the current block into a first coordinate prefix bit string and a first coordinate suffix bit string based on a threshold determined based on a size of a current block, The second coordinate component of the last valid transform coefficient position is classified into a second coordinate prefix bit string and a second coordinate suffix bit string based on the threshold value, and is divided into the first coordinate prefix bit string and the second coordinate prefix bit string.
  • An entropy encoding unit sequentially performing arithmetic coding according to a first arithmetic coding scheme, and performing arithmetic coding on the first coordinate suffix bit string and the second coordinate suffix bit string according to a second arithmetic coding scheme. do.
  • the image may be a still image of the video or a moving image, that is, the video itself.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 10 splits a picture constituting a video into data units having a hierarchical structure, and performs prediction, transformation, and quantization using the data units having a hierarchical structure.
  • a data unit having a hierarchical structure may be a maximum coding unit, a coding unit, a prediction unit, a transformation unit, or the like.
  • the prediction unit and the transformation unit used in the prediction process and the transformation process may be determined based on cost independently of other data units.
  • Recoding is performed recursively for each coding unit of a hierarchical structure included in the largest coding unit to determine an optimal coding unit, and thus data units having a tree structure may be configured. That is, coding units having a tree structure, prediction units having a tree structure, and transformation units may be determined for each largest coding unit.
  • layer information which is information indicating structure information of data units of the hierarchical structure, and out-of-layer information for decoding in addition to the layer information.
  • the information related to the hierarchical structure is information necessary for determining a coding unit of a tree structure, a prediction unit of a tree structure, and a transformation unit of a tree structure, which will be described later, and include information about a size of a maximum coding unit, a coded depth, partition information of a prediction unit, And a split flag indicating whether a coding unit is split, a size information of a transform unit, and a transform unit split flag indicating a split unit of a transform unit.
  • Encoding information other than hierarchical structure information includes prediction mode information of intra / inter prediction applied to each prediction unit, motion vector information, prediction direction information, and color component information applied to a corresponding data unit when a plurality of color components are used, and transformation.
  • Coefficient information and the like may be referred to as a syntax element or a symbol.
  • the data unit is referred to as a block.
  • a block corresponds to a prediction unit or a partition in a prediction process, and corresponds to a transform unit in a transform process.
  • the video encoding apparatus 10 includes an image encoder 11 and a syntax element encoder 12.
  • the image encoder 11 generates syntax elements by performing operations such as prediction, transform, and quantization on the image block.
  • the image encoder 11 generates a prediction value through intra prediction and inter prediction on a block basis, and generates transform coefficients by transforming and quantizing a residual, which is a difference between the original block and the prediction value.
  • the syntax element encoder 12 generates a bitstream by performing arithmetic encoding on syntax elements of transform coefficients generated in units of blocks and various syntax elements generated in other encoding processes.
  • the syntax element encoder 12 according to an embodiment of the present invention is the last valid scanned last according to a predetermined scan order among non-zero transform coefficients (hereinafter, referred to as "significant coefficients") in the block.
  • Column position and row position of the transform coefficients are classified into prefix and suffix based on a threshold determined based on the width or height of the current block, and the bit strings obtained by binarizing the sequential binary are sequentially obtained according to CABAC.
  • Arithmetic coding is performed by applying a model, and after CABAC, arithmetic coding of bit strings obtained by binarizing the suffix in bypass mode is performed.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration of the syntax element encoder 12 of FIG. 1.
  • the syntax element encoder 20 includes a binarizer 21, a context modeler 21, and a binary arithmetic coder 23.
  • the binary arithmetic encoder 23 also includes a regular coding engine 24 and a bypass coding engine 25.
  • the binarization unit 21 binarizes the syntax elements and outputs a bit string, that is, a bin string composed of binary values of 0 or 1.
  • a bin represents each bit of a bit string consisting of zeros or ones.
  • one of Unary Binarization, Truncated Unary Binarization, Exponential Golomb Binarization, and Fixed Length Binarization Binarization may be applied.
  • the binarizer 21 classifies a syntax element that is currently encoded based on a threshold determined based on the size of the current block into a prefix and a suffix, and predetermined independent of each other with respect to the prefix and the suffix.
  • the prefix bit string and the suffix bit string may be output by binarizing by applying a binarization scheme.
  • the binarizer 21 classifies the column position of the last valid transform coefficient into a prefix and a suffix based on a threshold determined based on the width of the current block, and assigns the prefix to the prefix of the column position.
  • the first bit binarization scheme may be used to output the prefix bit string of the column position
  • the second bit binarization scheme may be applied to the suffix of the column position to output the suffix bit string for the column position.
  • the first binarization scheme and the second binarization scheme may be the same or different binarization schemes independently of each other.
  • the binarizer 21 classifies the row position of the last valid transform coefficient into a prefix and a suffix based on a threshold determined based on the height of the current block, and first binarization with respect to the prefix of the row position.
  • a prefix bit string of a row position may be output by applying a scheme
  • a suffix bit string of a row position may be output by applying a second binarization scheme to a suffix of a row position.
  • each bin of the bit string is arithmetic coded by applying a context model in the regular coding unit 24 or arithmetic coded by the bypass coding unit 25.
  • the regular coding unit 24 classifies the positions of the last valid transform coefficients into a prefix bit string and a suffix bit string, first, the bit streams classified as prefixes are sequentially sequenced according to CABAC.
  • the bypass coding unit 25 may perform arithmetic coding on bit streams classified as suffixes in a bypass mode.
  • the context modeler 22 provides the regular coding unit 24 with a context model for arithmetic coding of the current syntax element.
  • the context modeler 22 regular codes the occurrence probability of a binary value for encoding each bin of the prefix bit string when the regular coding unit 24 performs an arithmetic encoding on the prefix bit string of the last valid transform coefficient position. Output to the unit 24.
  • the context model is a probability model for bins, and includes information on which values of 0 and 1 correspond to Most Probable Symbols (MPSs) and Least Probable Symbols (LPSs), and probabilities of MPSs or LPSs.
  • the context modeler 22 updates the context model depending on whether the bin coded by the regular coding unit 24 is 0 or 1.
  • the regular coding unit 24 may determine the last valid transform coefficient position based on the context model provided from the context modeler 22, that is, the information about the Most Probable Symbol (MPS), the Least Probable Symbol (LPS), and the probability information of the MPS or LPS. Arithmetic-encode each bin constituting the prefix bit string.
  • MPS Most Probable Symbol
  • LPS Least Probable Symbol
  • the bypass coding unit 25 performs arithmetic coding on the suffix bit string of the last valid transform coefficient position according to the bypass mode.
  • Bypass mode has a fixed probability that a binary signal of 0 and 1 is generated. Therefore, unlike the arithmetic coding method using a context model that updates the context model while performing arithmetic coding on each bin and uses the updated context model for arithmetic coding of the next bin, the bypass coding unit 25 directly converts the input bit stream. Arithmetic coding is possible.
  • FIG. 7 is a diagram for describing an arithmetic encoding process using a context model performed by the regular coding unit 24 of FIG. 2.
  • a binary value of a symbol currently encoded is “010”, and for convenience of explanation, it is assumed that a probability of occurrence of 1 is 0.2 and a probability of occurrence of 0 is fixed to 0.8.
  • the regular coding unit 24 updates the probability of generating a binary value by performing arithmetic coding on the bins of the binary pack "010".
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of arithmetic encoding and decoding transform coefficient information in units of blocks according to an embodiment of the present invention.
  • a coded_block_flag indicating whether a valid non-zero transform coefficient exists among transform coefficients included in a current block is first arithmetic encoded or decoded in step 31.
  • step 32 when there is a valid transform coefficient in the current block, that is, when the value of coded_block_flag is l, a validity map (SigMap) representing the position of the valid transform coefficient is arithmetic encoded or decoded.
  • SigMap validity map
  • the validity map may consist of predetermined information representing the position of the significant bit and the last significant transform coefficient.
  • the valid bit indicates whether a transform coefficient according to each scan index is a valid transform coefficient or 0 and can be expressed using significant_coeff_flag [i].
  • the validity map may be set in a subset unit of a predetermined size obtained by dividing the current block. That is, significant_coeff_flag [i] may indicate whether the transform coefficient of the i th scan index is 0 among transform coefficients included in one subset included in the current block.
  • a flag (End-Of-Block) indicating whether the last valid transform coefficient is the last valid transform coefficient is separately arithmetic coded or decoded.
  • the position information of the last valid transform coefficient is arithmetic encoded or decoded as it is. For example, if the last significant transform coefficient is located in the x (x is an integer) column and y (y is an integer) row of the current block, that is, the position of the last significant transform coefficient is (x , y), the values of x and y are arithmetic encoded or decoded.
  • the syntax element encoder 12 may determine the column position x of the last valid transform coefficient based on a threshold determined based on the width of the current block in the x-axis prefix bit string (or “first coordinate prefix”).
  • Bitstream " and x-axis suffix bitstream (or" first coordinate suffix bitstream "), and the row position of the last valid transform coefficient based on a threshold determined based on the height of the current block.
  • (y) is classified into a y-axis prefix bit string (or "second coordinate prefix bit string”) and a y-axis suffix bit string (or "second coordinate prefix bit string”).
  • the syntax element encoding unit 12 performs arithmetic coding on the x-axis and y-axis prefix bit streams by applying a context model according to CABAC, and performs arithmetic coding on the x-axis and y-axis suffix bit streams in a bypass mode. do.
  • the syntax element encoder 12 may sequentially perform arithmetic encoding by grouping the prefix bit sequences and the suffix bit sequences to which different arithmetic coding schemes are applied.
  • the syntax element encoding unit 12 performs arithmetic coding on the x-axis prefix bit stream and the y-axis prefix bit stream by applying a context model, and after the arithmetic coding process on the prefix bit stream or independently of the arithmetic coding process on the prefix bit stream.
  • the x-axis suffix bit string and the y-axis suffix bit string may be arithmetic encoded according to the bypass mode.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating subsets of partitioned blocks for arithmetically encoding syntax elements related to transform coefficients according to an embodiment of the present invention.
  • reference numeral 41 denotes the last effective transform coefficient in block 40.
  • block 40 may be divided into subsets of a predetermined size for arithmetic coding of syntax elements related to transform coefficients included in block 40.
  • the transform coefficient information includes a validity map (SigMap), a flag indicating whether the effective transform coefficient included in the subset has a value greater than 1 (Greaterthan1 flag), and whether the effective transform coefficient included in the subset has a value greater than 2 A flag indicating the Greaterthan2 flag, information indicating the level of the effective transform coefficient having a value greater than 2 (level-3), position information of the last valid transform coefficient 41, and the like.
  • Syntax elements such as SigMap, Greatherthan1 flag, Greatherthan2 flag, and (level-3) may be arithmetic coded in subset units.
  • transform coefficient information included in each of the subsets may be arithmetic-coded in the order of Subset15 to Subset0 as shown by the arrow direction.
  • syntax elements such as SigMap, Greatherthan1 flag, Greatherthan2 flag, and (level-3) may be arithmetic coded for one block 40 without being divided into a subset. have.
  • each of the column position (x) and the row position (y) of the last valid transform coefficient 41 located last according to a predetermined scan order is the size of the current block.
  • the bit streams are classified into a prefix bit string and a suffix bit string based on the N-D, and the prefix bit strings are arithmetic-coded by applying a context model according to CABAC.
  • FIG. 5 is a diagram for describing a process of performing arithmetic coding by classifying a position of a last valid transform coefficient into a prefix bit string and a suffix bit string according to an embodiment of the present invention.
  • the width of the block is w (w is an integer) and the height is h (h is an integer)
  • the two-dimensional coordinate value of the position of the transform coefficient in the block is (x, y).
  • the column position x of the last valid transform coefficient located in the block may have one of 0 to (w ⁇ 1). Based on the threshold th determined based on the width w of the block, the column position x is classified into a prefix below the threshold th and a suffix of (x-th) above the threshold th.
  • column position x of the last effective transform coefficient is less than or equal to the threshold th
  • column position x is classified only as a prefix and not as a suffix. If the column position x exceeds the threshold th, then the column position x is classified into a prefix corresponding to the threshold th and a suffix of (x-th) exceeding the threshold th. That is, if column position x has a value equal to or less than the threshold th, it is classified only as a prefix and no suffix exists, and column position x is classified as a prefix and a suffix only if column position x exceeds the threshold th.
  • the column position x of the last valid transform coefficient is binarized according to a predetermined first binarization scheme and classified into only the x-axis prefix bit string.
  • the column position x is a second binarization scheme using the x-axis prefix bit string obtained by binning the threshold th according to the first binarization scheme and (x-th). Are classified into binarized x-axis suffix bit strings.
  • the threshold th that classifies column position x into a prefix and a suffix may be determined based on the width w of the block as described above.
  • the threshold th may be (w / 2) -1, which is an intermediate value of 0 to (w-1), which is a range of values that the column position x may have.
  • the threshold th is not limited to this and can be set in various ways.
  • column position x has a value of 3 or less, column position x is immediately binarized and classified as a prefix, and no suffix exists.
  • the prefix 3 and the suffix 2 are binarized by applying respective predetermined binarization schemes.
  • the prefix may be binarized through Truncated Unary Binarization
  • the suffix may be binarized through Fixed Length Binarization.
  • FIG. 5 when the column position x is 5 and the threshold th is 3, the value of 3 classified as a prefix is binarized to 0001 (52) through unary binary encoding, and then to the suffix. Assume that the value of Classified 2 is binarized to 010 (54) through general binarization.
  • 0001 (52) which is a prefix bit string, is arithmetic encoded by applying a context model.
  • a context index may be determined for each bin of '0001', and a context model for arithmetic coding of each bin may be determined based on the determined context index.
  • arithmetic coding is performed without a context modeling process according to the bypass mode. Since the bypass mode assumes that each bin has the same probability state, i.e., the values 0 and 1 have a fixed probability value of 1/2, the input bit string 010 (54) is directly arithmetic encoded without using the context model. Can be.
  • column position x when column position x has a value equal to or less than the threshold th, column position x is classified only as a prefix and no suffix exists.
  • column position x assume that column position x has a value of 1 less than 3, which is the value of threshold th.
  • the value 1 of the column position x is classified into only the prefix bit string through a predetermined binarization scheme and there is no suffix bit string.
  • the prefix bit string is arithmetic encoded by applying a context model, and since the suffix bit string does not exist, the arithmetic encoding process using the bypass mode is skipped.
  • the row position y may be classified into the prefix bit string and the suffix bit string and arithmetic encoded. That is, based on the threshold th determined based on the height h of the block, the row position y is classified into a prefix below the threshold th and a suffix of (y-th) above the threshold th. If the row position y has a value below the threshold th, it is classified only as a prefix and no suffix exists. If the row position y is classified into a prefix and a suffix, each of the prefix and the suffix is binarized through a separate binarization scheme to obtain a prefix bit string and a suffix bit string.
  • the row position y of the last valid transform coefficient is binarized according to the first binarization scheme and classified into only the y-axis prefix bit string. If the row position y of the last valid transform coefficient exceeds the threshold th, then the row position y is equal to the y-axis prefix bit string in which the threshold th is binarized according to the first binarization scheme and (y-th) according to the second binarization scheme. It is classified into a binarized y-axis suffix bit string.
  • the prefix bit string is arithmetic encoded using the context model, and the suffix bit string is arithmetic encoded in the bypass mode.
  • FIG. 6 is a diagram for describing a process of performing arithmetic coding on position information of a last valid transform coefficient, according to an embodiment of the present invention.
  • the syntax element encoder 12 may be based on a threshold determined based on the size of the current block for each of the column position x and the row position y of the last valid transform coefficient.
  • the arithmetic encoding of the prefix bit sequences is performed by applying a context model according to CABAC, and the arithmetic encoding of the bit sequences classified as the suffixes is in a bypass mode.
  • the syntax element encoding unit 12 classifies a column position (x) 61 of the last valid transform coefficient into an x-axis component prefix 62 and an x-axis component suffix 63, and the row position.
  • (y) (65) is classified into y-axis component prefix 66 and y-axis component suffix 67, grouping x-axis component prefix 62 and y-axis component prefix 66 first to model context (68). )
  • To apply arithmetic coding After the context modeling 68 or independently of the context modeling 68, the x-axis component suffix 63 and the y-axis component suffix 67 are grouped to perform arithmetic coding by applying a bypass 69 mode.
  • the syntax element encoder 12 may improve the operation speed by grouping and processing bit strings to which the same arithmetic coding scheme is applied.
  • a bypass mode by grouping the x-axis component suffix 63 and the y-axis component suffix 67 that are arithmetic coded, immediate arithmetic coding on the suffix bit string is possible. Because, as described above, since the fixed probability value is used in the bypass mode, a corresponding encoding result may be directly output for the entire input bit string.
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating an arithmetic encoding method of a video according to an embodiment of the present invention.
  • the syntax element encoder 12 may determine a first coordinate component of a first coordinate prefix bit string and a first coordinate component of the last valid transform coefficient position of the current block based on a threshold determined based on the size of the current block. It is classified into a first coordinate suffix bit string. As described above, when the column position x of the last effective transform coefficient is equal to or less than the threshold th, the syntax element encoder 12 binarizes the column position x according to a predetermined first binarization scheme and classifies the column position x into an x-axis prefix bit string.
  • the syntax element encoder 12 may determine the x-axis prefix bit string and (x-th) obtained by binarizing the threshold th according to the first binarization scheme when the column position x of the last valid transform coefficient exceeds the threshold th. It is classified into the x-axis suffix bit string binarized according to the second binarization scheme.
  • the syntax element encoder 12 classifies the second coordinate component of the last valid transform coefficient position into a second coordinate prefix bit string and a second coordinate suffix bit string based on the threshold value. As described above, when the row position y of the last valid transform coefficient is equal to or less than the threshold th, the syntax element encoder 12 binarizes the row position y according to a predetermined first binarization scheme and classifies it as a y-axis prefix bit string. In addition, the syntax element encoding unit 12 may determine a predetermined y-axis prefix bit string and (y-th) obtained by binarizing the threshold th according to the first binarization method when the row position y of the last valid transform coefficient exceeds the threshold th.
  • a threshold for classifying each of column position x and row position y into a prefix and a suffix may be determined based on the width and width respectively.
  • the syntax element encoder 12 sequentially performs arithmetic encoding on the first coordinate prefix bit stream and the second coordinate prefix bit stream according to the first arithmetic coding scheme.
  • the syntax element encoder 12 may group and process the prefix bit strings that are arithmetic encoded by using the context model.
  • the syntax element encoder 12 performs arithmetic encoding on the first coordinate suffix bit string and the second coordinate suffix bit string according to the second arithmetic coding scheme. As described above, the syntax element encoder 12 may group and process suffix bit strings using a bypass model.
  • 9A is a block diagram illustrating a configuration of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 90 includes a syntax element decoder 91 and an image reconstruction unit 92.
  • the syntax element decoder 91 receives a bitstream including various syntax elements representing encoded data of a video, and parses the bitstream to obtain syntax elements. This operation may be performed by the parser inside the syntax element decoder 91. Since the syntax element has been encoded by the above-described video encoding apparatus 10 through a binarization and arithmetic encoding process, the syntax element decoder 91 performs arithmetic decoding and inverse binarization on the syntax element as a reverse process of the encoding process.
  • the syntax element decoder 91 classifies the x-axis component prefix classifying the x-axis position of the last valid transform coefficient of the current block based on a threshold determined based on the size of the current block from the received bitstream.
  • the y-axis component prefix bit string classifying the y-axis component prefix syntax element and the x-axis suffix syntax element corresponding to each of the bit string and the x-axis component suffix bit string, and the y-axis position of the last effective transform coefficient based on the threshold.
  • a y-axis component prefix syntax element and a y-axis component suffix syntax element corresponding to each of the y-axis component suffix bit strings.
  • the syntax element decoding unit 91 sequentially performs arithmetic decoding using a first arithmetic decoding method, that is, a context model, on the x-axis component prefix syntax element and the y-axis component prefix syntax element, thereby performing the x-axis component prefix bit string. And a y-axis component prefix bit string.
  • a first arithmetic decoding method that is, a context model
  • the syntax element decoding unit 91 performs arithmetic decoding on the x-axis component suffix syntax element and the y-axis component suffix syntax element in accordance with a second arithmetic decoding method, that is, a bypass mode, thereby performing the x-axis component suffix.
  • a second arithmetic decoding method that is, a bypass mode
  • the syntax element decoding unit 91 When the x-axis component prefix bit string and the y-axis component prefix bit string, the x-axis component suffix bit string, and the y-axis component suffix bit string are obtained, the syntax element decoding unit 91 performs the x-axis component prefix bit string and the x-axis. Inverse binarization of the component suffix bit stream, and the x-axis component is restored by adding the inverse binarized x-axis component prefix and the x-axis component suffix.
  • syntax element decoding unit 910 debinarizes the y-axis component prefix bit string and the x-axis component suffix bit string, adds the inverse binarized y-axis component prefix and the y-axis component suffix to add the y-axis component component.
  • the image reconstructor 92 performs inverse transform and prediction on the current block using various syntax element information reconstructed by the syntax element decoder 91.
  • the image reconstructor 92 may reconstruct the image blocks by performing inverse quantization, inverse transformation, intra prediction / motion compensation, and the like using syntax elements reconstructed for each image block.
  • FIG. 9B is a block diagram illustrating a structure of an arithmetic decoding apparatus included in the syntax element decoding unit 91 of FIG. 9A.
  • the arithmetic decoding apparatus 93 of FIG. 9B corresponds to the syntax element encoding apparatus 20 of FIG. 2.
  • the arithmetic decoding apparatus 93 performs an inverse process of the arithmetic coding process performed by the syntax element encoding apparatus 20 described above.
  • the arithmetic decoding apparatus 93 includes a context modeler 94, a regular decoding unit 95, a bypass decoding unit 96, and an inverse binarization unit 97.
  • the symbol encoded by the bypass mode is output to the bypass decoding unit 96 and decoded, and the symbol encoded by the regular coding is decoded by the regular decoding unit 95.
  • the regular decoding unit 95 performs arithmetic decoding on the binary value of the current coded symbol based on the context model provided by the context modeler 94. As described above, the regular decoding unit 95 sequentially performs arithmetic decoding using a context model on the x-axis component prefix syntax element and the y-axis component prefix syntax element obtained from the received bitstream, thereby performing the x-axis component prefix. Obtain the bit string and y-axis component prefix bit string.
  • the bypass decoding unit 96 performs arithmetic decoding on the x-axis component suffix syntax element and the y-axis component suffix syntax element obtained from the received bitstream in accordance with the bypass mode, thereby performing the x-axis component suffix bit string. And a y-axis component suffix bit string.
  • the inverse binarizer 97 is configured to recover the x-axis component prefix bit string and y-axis component prefix bit string, the x-axis component suffix bit string, and the y-axis component code recovered by the regular decoding unit 95 or the bypass decoding unit 96. Inverse binarization is performed on the fix bit string to recover the x-axis component prefix and the y-axis component prefix, the x-axis component suffix, and the y-axis component suffix.
  • the x-axis component prefix and the x-axis component suffix are added to determine the x-axis position of the last effective transform coefficient position, and the y-axis component prefix and the y-axis component suffix are determined to determine the y-axis position of the last effective transform coefficient position.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating an arithmetic decoding method of video according to an embodiment of the present invention.
  • the syntax element decoder 91 classifies the first coordinate component of the last valid transform coefficient position of the current block based on a threshold determined from the received bitstream based on the size of the current block. Classifying a first coordinate prefix syntax element and a first coordinate suffix syntax element corresponding to each of the first coordinate prefix bit string and the first coordinate suffix bit string, and the second coordinate component of the last valid transform coefficient position based on the threshold value A second coordinate prefix syntax element and a second coordinate suffix syntax element corresponding to each of the second coordinate prefix bit string and the second coordinate prefix bit string are obtained.
  • step 102 the syntax element decoding unit 91 sequentially performs arithmetic decoding using a first arithmetic decoding scheme, that is, a context model, on the first coordinate prefix syntax element and the second coordinate prefix syntax element, and then performs a first coordinate prefix. Obtain the bit string and the second coordinate prefix bit string.
  • a first arithmetic decoding scheme that is, a context model
  • step 103 the syntax element decoding unit 91 performs arithmetic decoding based on a second arithmetic decoding scheme, that is, a bypass mode, on the first coordinate suffix syntax element and the second coordinate suffix syntax element, and thus, the first coordinate.
  • a second arithmetic decoding scheme that is, a bypass mode
  • step 104 the syntax element decoder 91 inverse binarizes the first coordinate prefix bit string and the first coordinate suffix bit string to restore the first coordinate component, and the second coordinate prefix bit string and the second coordinate suffix. Inverse binarization of the bit string restores the second coordinate component.
  • the positions of the last valid transform coefficients are classified into a prefix bit string and a suffix bit string, and the bit streams to which the same arithmetic coding scheme is applied are grouped and sequentially processed. Arithmetic coding and decoding are performed through the context modeling for the prefix bit strings, and arithmetic coding and decoding are performed for the suffix bit strings, and arithmetic coding and decoding are performed according to the bypass mode. Compared to the case of arithmetic encoding and decoding, the amount of computation is reduced, and thus the processing speed of arithmetic encoding and decoding can be improved.
  • blocks in which video data is divided are divided into coding units having a tree structure, and a prediction unit for prediction of a coding unit. Can be used and a conversion unit can be used for the conversion.
  • a video encoding method and apparatus therefor, a video decoding method, and the apparatus based on coding units, prediction units, and transformation units of a tree structure according to an embodiment are disclosed.
  • FIG. 11 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 includes a hierarchical encoder 110 and an entropy encoder 120.
  • the hierarchical encoder 110 splits the current picture to be encoded into data units having a predetermined size and performs encoding for each data unit.
  • the hierarchical encoder 110 may divide the current picture based on a maximum coding unit that is a coding unit having a maximum size.
  • 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 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 hierarchical encoder 110 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 hierarchical encoder 110 determines the encoding depth by selecting the depth at which the smallest encoding error occurs by encoding the image data in each coding unit of the maximum coding unit of the current picture. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the entropy encoder 120.
  • 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 hierarchical encoder 110 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 split 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 11 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 12 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 hierarchical encoder 110 may determine not only a coding depth that generates a minimum encoding 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.
  • the hierarchical encoder 110 may measure a coding error of coding units according to depths using a rate-distortion optimization technique based on a Lagrangian multiplier.
  • the entropy encoder 120 outputs the image data of the largest coding unit encoded and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bitstream based on the at least one coded depth determined by the hierarchical encoder 110.
  • 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 entropy encoder 120 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. have.
  • 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 entropy encoder 120 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 about a maximum size and information about a maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted in a header of a bitstream.
  • 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 100 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. 12 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 includes a syntax element extractor 210, an entropy decoder 220, and a hierarchical decoder 230. Definitions of various terms such as coding units, depths, prediction units, transformation units, and various coding modes for various processings of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may be described with reference to FIG. 11 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
  • the syntax element extractor 210 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the entropy decoder 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 hierarchical decoder 230.
  • the entropy decoder 220 extracts additional information such as a coded depth, an encoding mode, color component information, and a prediction mode information for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth, the coding mode, and the like is output to the hierarchical decoder 230. Since the image data of the bit string is divided and encoded in the maximum coding unit, the hierarchical 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 for each maximum coding unit extracted by the entropy decoder 220 is repeatedly used for each coding unit according to the maximum coding units in the encoding stage, as in the video encoding apparatus 100 according to an exemplary embodiment.
  • the entropy decoder 220 may encode the coded depth for each predetermined data unit. And information about an encoding mode. 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 hierarchical 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 hierarchical 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 hierarchical 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 hierarchical 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. Accordingly, the hierarchical 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, for the image data of the current maximum coding unit.
  • the hierarchical decoding unit 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.
  • FIGS. 13 to 23 a method of determining coding units, a prediction unit, and a transformation unit according to a tree structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 13 to 23.
  • FIG. 13 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. 13 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large in order to improve the coding efficiency and accurately reflect 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. 14 is a detailed block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, according to an embodiment of the present invention.
  • 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 refer to the current frame 405 and the reference of the inter mode. Inter estimation and motion compensation are performed using the 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 consider partitions and prediction of each coding unit among the coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • the mode converter 430 determines the size of the transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • FIG. 15 is a detailed block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, 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.
  • 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 a prediction mode for each coding unit having a tree structure, and the frequency inverse transform unit 540 must determine the size of a transform unit for each coding unit.
  • 16 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 is deeper along the vertical axis, the coding unit 620 of depth 11 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 12 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 23 having a size of 8x8, and the depth of 14 having a depth of 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 of depth 14 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 depth of 32x32 has a size of 32x32 partitions 620, 32x16 partitions 622, and 16x32 partitions included in the 32x32 coding unit 620. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 12 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 23 is 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 having a depth of 4x4 having a depth of 14 may be a minimum coding unit and a coding unit having a lowest depth, and the corresponding prediction unit may also be set only as a 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 data units of depth 12 are required for data included in one coding unit of depth 11. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 11 and four coding units having four depths 12 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. 17 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a 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 transform unit 720 may be selected. 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 is obtained. Can be selected.
  • 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.
  • 19 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 12 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the prediction unit 940 for prediction encoding of the coding unit 930 having a depth of 11 and a size of 2N_1x2N_1 includes a partition type 942 having a size of 2N_1x2N_1, a partition type 944 having a size of 2N_1xN_1, and a partition type having a size of N_1x2N_1.
  • 946, a partition type 948 of size N_1 ⁇ N_1 may be included.
  • the depth 11 is changed to the depth 12 and split (950), and the depth 12 and the coding units 960 of the size N_2xN_2 are repeatedly.
  • 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 according to depths, and may use it for decoding by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 20, 21, and 22 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 to determine an optimal coding unit, and thus, coding units having a tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information. Table 1 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the entropy encoder 120 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure, and the entropy decoder of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment (
  • the 210 may parse the received bitstream to extract encoding information about coding units having a tree structure.
  • 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.
  • Asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights of 1: n (n is an integer greater than 1) and n: 1, respectively, and asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are 1: n and n: 1, respectively. The form is divided into.
  • 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. 23 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 23 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, 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 transform unit split information (TU size flag) is a type of transform index, and a size of a transform unit corresponding to the transform index may be changed according to a prediction unit type or a partition type of a coding unit.
  • the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, and NxN 1328
  • the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1342 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 19 is a flag having a value of 0 or 1, but the conversion unit splitting information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is set to 0 according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and may be divided hierarchically.
  • the transformation unit partition information may be used as an embodiment of the transformation index.
  • the size of the transformation unit actually used may be expressed.
  • the video encoding apparatus 100 may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information.
  • the encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS.
  • the video decoding apparatus 200 may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
  • the maximum transform unit split information as 'MaxTransformSizeIndex'
  • the minimum transform unit size as 'MinTransformSize'
  • the transform unit split information is 0, that is, the size of the base transform unit RootTu as 'RootTuSize'
  • the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the coding unit may be defined as in Equation (1) below.
  • the base transform unit size 'RootTuSize' may indicate the maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ⁇ MaxTransformSizeIndex)' is a transform unit size obtained by dividing 'RootTuSize', which is the basic transform unit size, by the number of times corresponding to the maximum transform unit partition information, and 'MinTransformSize' is Since the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current current coding unit.
  • the base transform unit size RootTuSize may vary depending on the prediction mode.
  • RootTuSize may be determined according to the following relation (2).
  • 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size
  • 'PUSize' represents the current prediction unit size.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
  • 'RootTuSize' which is a basic transform unit size that is a transform unit when the transform unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current prediction unit size.
  • 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below.
  • 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
  • the base transform unit size 'RootTuSize' may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current partition unit size.
  • the basic transform unit size 'RootTuSize' which is the current maximum transform unit size according to an embodiment that varies according to the prediction mode of the partition unit, is only an embodiment, and a factor for determining the current maximum transform unit size is not limited thereto. It should be noted.
  • 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.

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Abstract

비디오 데이터의 산술 부호화/복호화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 산술 복호화 방법은 블록 내의 마지막 유효 변환 계수의 2차원 위치를 나타내는 프리픽스 비트열들을 순차적으로 컨텍스트 모델을 이용하여 산술 복호화하고, 서픽스 비트열들은 바이패스 모드를 이용하여 산술 복호화하며, 산술 복호화된 프리픽스 비트열들 및 서픽스 비트열들을 역이진화하여 블록 내의 마지막 유효 변환 계수의 위치를 획득한다.

Description

비디오의 산술 부호화 방법 및 그 장치, 비디오의 산술 복호화 방법 및 그 장치
본 발명은 비디오의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변환 계수를 엔트로피 부호화 및 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 소정 크기의 블록으로 나눈 다음, 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)을 이용해 블록의 레지듀얼 데이터를 획득한다. 레지듀얼 데이터는 변환, 양자화, 스캐닝, 런 렝스 코딩(Run Length Coding) 및 엔트로피 코딩을 통하여 압축된다. 엔트로피 코딩시에는 신택스 엘리먼트(Syntax element), 예를 들어 변환 계수나 예측 모드 등의 정보를 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 출력한다. 디코더는 비트스트림으로부터 파싱하여 신택스 엘리먼트들을 추출하고, 추출된 신택스 엘리먼트에 기초하여 영상을 복원한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 압축 성능은 높지만 연산 복잡도가 큰 컨텍스트 기반 적응적 이진 산술 부호화 방식(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding, 이하 "CABAC"이라 함) 방식과 압축 성능(throughput)은 CABAC에 비하여 떨어지지만 연산 복잡도가 낮은 바이패스(bypass) 산술 부호화 방식을 조합하여 변환 계수에 대한 심볼들을 산술 부호화 및 복호화하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 마지막 유효 변환 계수의 위치에 대한 심볼들을 소정 임계값을 기준으로 프리픽스(prefix) 및 서픽스로 분류하고, 프리픽스로 분류된 비트열들과 서픽스로 분류된 비트열들에 대하여 서로 독립적인 산술 부호화 방식을 적용한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 심볼들을 그룹화하여 연산 복잡도가 높지만 압축 성능은 좋은 CABAC과 연산 복잡도가 낮아서 처리 속도가 빠른 바이패스 산술 부호화 방식을 순차적으로 적용함으로써, 연산 복잡도와 처리 속도 사이의 트레이드 오프(trade-off)를 통해 산술 부호화 및 복호화시의 처리 속도를 향상시키면서 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 신택스 엘리먼트 부호화부(12)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 블록 단위로 변환 계수 정보를 산술 부호화 및 복호화하는 과정을 나타낸 플로우 차트이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 변환 계수와 관련된 신택스 엘리먼트를 산술 부호화하기 위하여 블록을 분할한 서브 세트들을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서 마지막 유효 변환 계수의 위치를 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류하여 산술 부호화하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 마지막 유효 변환 계수의 위치 정보를 산술 부호화하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2의 레귤러 코딩부(24)에서 수행되는 컨텍스트 모델을 이용한 산술 부호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 산술 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9b는 도 9a의 신택스 엘리먼트 복호화부(91)에 구비된 산술 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 산술 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 13 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 구체적인 블록도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 구체적인 블록도를 도시한다.
도 16 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 17 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 18 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 19 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 20, 21 및 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 23 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 산술 복호화 방법은 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 분류한 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트와, 상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 분류한 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트를 획득하는 단계; 상기 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 순차적으로 제 1 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열을 획득하는 단계; 상기 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해 제 2 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 획득하는 단계; 및 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 1 좌표 성분을 복원하고, 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 2 좌표 성분을 복원하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 복호화 장치는 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 분류한 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트와, 상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 분류한 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트를 획득하는 파싱부; 및 상기 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 순차적으로 제 1 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열을 획득하고, 상기 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해 제 2 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 획득하며, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 1 좌표 성분을 복원하고, 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 2 좌표 성분을 복원하는 산술 복호화부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 산술 부호화 방법은 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열로 분류하는 단계; 상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열로 분류하는 단계; 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열에 대해서 순차적으로 제 1 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 단계; 및 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열에 대해서 제 2 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 부호화 장치는 영상을 분할한 블록들에 대해 예측, 변환 및 양자화를 수행하여 상기 블록들의 신택스 엘리먼트들을 생성하는 영상 부호화부; 및 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 신택스 엘리먼트들 중 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열로 분류하고, 상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열로 분류하며, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열에 대해서 순차적으로 제 1 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하고, 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열에 대해서 제 2 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 엔트로피 부호화부를 포함한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에서, 영상은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다.
먼저, 도 1 내지 10을 참조하여, 일 실시예에 따른 산술 부호화 방법 및 이를 이용한 비디오 부호화 장치와, 일 실시예에 따른 산술 복호화 방법 및 이를 이용한 비디오 복호화 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
비디오 부호화 장치(10)는 비디오를 구성하는 픽처를 계층적 구조의 데이터 단위들로 분할하고, 계층적 구조의 데이터 단위를 이용하여 예측, 변환 및 양자화를 수행한다. 도 11 내지 도 23를 참조하여 후술되는 바와 같이, 계층적 구조의 데이터 단위는 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등일 수 있다. 예측 과정 및 변환 과정에 이용되는 예측 단위 및 변환 단위는 다른 데이터 단위와 독립적으로 코스트에 기초하여 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위에 포함된, 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 트리 구조에 따른 데이터 단위들이 구성될 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 트리 구조의 부호화 단위, 트리 구조의 예측 단위 및 변환 단위들이 결정될 수 있다. 복호화를 위해서 이러한 계층적 구조의 데이터 단위들의 구조 정보를 나타내는 정보인 계층 정보와, 계층 정보 이외에 복호화를 위한 계층외 정보가 전송될 필요가 있다.
계층적 구조와 관련된 정보는 후술되는 트리 구조의 부호화 단위, 트리 구조의 예측 단위, 및 트리 구조의 변환 단위를 결정하기 위하여 필요한 정보로써, 최대 부호화 단위의 크기, 부호화 심도, 예측 단위의 파티션 정보, 부호화 단위의 분할 여부를 나타내는 분할 플래그(split flag), 변환 단위의 크기 정보, 변환 단위의 분할 여부를 나타내는 변환 단위 분할 플래그(TU size flag) 등을 포함한다. 계층적 구조 정보 이외의 부호화 정보로는 각 예측 단위에 적용된 인트라/인터 예측의 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보, 예측 방향 정보, 복수 개의 컬러 성분이 이용된 경우 해당 데이터 단위에 적용된 컬러 성분 정보, 변환 계수 정보 등을 포함한다. 이하의 설명에서, 엔트로피 부호화 및 복호화의 대상인 계층 정보 및 계층외 정보는 신택스 엘리먼트(syntax element) 또는 심볼(symbol)로 지칭될 수 있다. 또한, 설명의 편의를 위해 데이터 단위는 블록으로 지칭된다. 블록은 예측 과정에서는 예측 단위 또는 파티션에 대응되며, 변환 과정에서는 변환 단위에 대응된다.
도 1을 참조하면, 비디오 부호화 장치(10)는 영상 부호화부(11) 및 신택스 엘리먼트 부호화부(12)를 포함한다.
영상 부호화부(11)는 영상 블록에 대해 예측, 변환 및 양자화 등의 동작을 수행하여 신택스 엘리먼트들을 생성한다. 구체적으로, 영상 부호화부(11)는 블록 단위로 인트라 예측 및 인터 예측을 통해 예측값을 생성하고, 원 블록과 예측값 사이의 차이인 레지듀얼을 변환 및 양자화하여 변환 계수를 생성한다.
신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 블록 단위로 생성된 변환 계수에 대한 신택스 엘리먼트들 및 기타 부호화 과정에서 생성된 다양한 신택스 엘리먼트들을 산술 부호화하여 비트스트림을 생성한다. 특히, 본 발명의 실시예에 따른 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 블록 내의 0이 아닌 변환 계수(이하 "유효 변환 계수(significant coefficient)"라고 함) 중 소정 스캔 순서에 따라서 마지막으로 스캔된 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 및 행 위치를 현재 블록의 폭 또는 높이에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 프리픽스(prefix) 및 서픽스(surfix)로 분류하고, 프리픽스를 이진화한 비트열들을 순차적으로 CABAC에 따른 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화하며, CABAC 이후에 서픽스를 이진화한 비트열들을 바이패스(bypass) 모드로 산술 부호화한다.
도 2는 도 1의 신택스 엘리먼트 부호화부(12)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 신택스 엘리먼트 부호화부(20)는 이진화부(Binarizer)(21), 컨텍스트 모델러(Context modeler)(21) 및 이진 산술 부호화부(Binary arithmetic coder)(23)를 포함한다. 또한, 이진 산술 부호화부(23)는 레귤러 코딩부(Regular coding engine)(24)와 바이패스 코딩부(Bypass coding engine)(25)를 포함한다.
이진화부(21)는 신택스 엘리먼트들이 이진값이 아닌 경우 신택스 엘리먼트를 이진화하여 0 또는 1의 이진값들로 구성된 비트열, 즉 빈(Bin) 스트링을 출력한다. 빈(Bin)은 0 또는 1로 구성된 비트열의 각 비트를 나타낸다. 신택스 엘리먼트의 유형에 따라, 단항 이진화 방식(Unary Binarization), 절삭형 단형 이진화 방식(Truncated Unary Binarization), 지수 골룸 결합형 이진화 방식(Exponential Golomb Binarization) 및 고정길이 이진화 방식(Fixed Length Binarization) 중 하나의 이진화 방식이 적용될 수 있다.
특히, 일 실시예에 따른 이진화부(21)는 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계값을 기준으로 현재 부호화되는 신택스 엘리먼트를 프리픽스 및 서픽스로 분류하고, 프리픽스 및 서픽스에 대해서 서로 독립적인 소정 이진화 방식을 적용하여 이진화하여 프리픽스 비트열 및 서픽스 비트열을 출력할 수 있다. 예를 들어, 이진화부(21)는 현재 블록의 폭(width)에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로, 마지막 유효 변환 계수의 열(column) 위치를 프리픽스 및 서픽스로 분류하고, 열 위치의 프리픽스에 대해 소정의 제 1 이진화 방식을 적용하여 열 위치의 프리픽스 비트열을 출력하고, 열 위치의 서픽스에 대해 소정의 제 2 이진화 방식을 적용하여 열 위치에 대한 서픽스 비트열을 출력할 수 있다. 제 1 이진화 방식과 제 2 이진화 방식은 서로 독립적으로, 동일하거나 다른 이진화 방식일 수 있다.
유사하게, 이진화부(21)는 현재 블록의 높이(height)에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로, 마지막 유효 변환 계수의 행 위치를 프리픽스 및 서픽스로 분류하고, 행 위치의 프리픽스에 대해 제 1 이진화 방식을 적용하여 행 위치의 프리픽스 비트열을 출력하고, 행 위치의 서픽스에 대해 제 2 이진화 방식을 적용하여 행 위치의 서픽스 비트열을 출력할 수 있다. 현재 부호화되는 신택스 엘리먼트를 프리픽스 및 서픽스로 분류하는 과정에 대해서는 도 5를 참조하여 후술한다.
신택스 엘리먼트의 유형에 따라서, 비트열의 각 빈(Bin)은 레귤러 코딩부(24)에서 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화되거나, 바이패스 코딩부(25)에 의하여 산술 부호화된다. 특히, 일 실시예에 따른 레귤러 코딩부(24)는 마지막 유효 변환 계수의 위치를 프리픽스 비트열 및 서픽스 비트열로 분류한 경우, 먼저 프리픽스로 분류된 비트열들을 순차적으로 CABAC에 따른 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화하고, 바이패스 코딩부(25)는 서픽스로 분류된 비트열들을 바이패스(bypass) 모드로 산술 부호화할 수 있다.
컨텍스트 모델러(22)는 레귤러 코딩부(24)에 현재 신택스 엘리먼트의 산술 부호화를 위한 컨텍스트 모델을 제공한다. 특히, 컨텍스트 모델러(22)는 레귤러 코딩부(24)에서 마지막 유효 변환 계수 위치의 프리픽스 비트열을 산술 부호화할 때, 프리픽스 비트열의 각 빈(bin)을 부호화하기 위한 이진값의 발생 확률을 레귤러 코딩부(24)로 출력한다. 컨텍스트 모델은 빈(bin)에 대한 확률 모델로써, 0과 1 중 어떤 값이 MPS(Most Probable Symbol)및 LPS(Least Probable Symbol)에 해당하는지에 대한 정보와, MPS 또는 LPS의 확률을 포함한다. 컨텍스트 모델러(22)는 레귤러 코딩부(24)에서 부호화된 빈(bin)의 값이 0인지 1인지에 따라서 컨텍스트 모델을 업데이트한다.
레귤러 코딩부(24)는 컨텍스트 모델러(22)로부터 제공된 컨텍스트 모델, 즉 MPS(Most Probable Symbol), LPS(Least Probable Symbol)에 대한 정보 및 MPS 또는 LPS의 확률 정보에 기초하여 마지막 유효 변환 계수 위치의 프리픽스 비트열을 구성하는 각 빈(bin)들을 산술 부호화한다.
바이패스 코딩부(25)는 마지막 유효 변환 계수 위치의 서픽스 비트열을 바이패스 모드에 따라 산술 부호화한다. 바이패스 모드는 0과 1의 이진 신호의 발생 확률이 고정된 값을 갖는다. 따라서, 각 빈들을 산술 부호화하면서 컨텍스트 모델을 업데이트하고 업데이트된 컨텍스트 모델을 다음 빈의 산술 부호화에 이용하는 컨텍스트 모델을 이용한 산술 부호화 방식과는 달리, 바이패스 코딩부(25)는 입력된 비트열을 바로 산술 부호화할 수 있다.
도 7은 도 2의 레귤러 코딩부(24)에서 수행되는 컨텍스트 모델을 이용한 산술 부호화 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 7에서 현재 부호화되는 심볼의 이진값은 "010"이며, 설명의 편의를 위해 1의 발생확률은 0.2, 0의 발생확률은 0.8로 고정된 값이라고 가정한다. 실제로, 레귤러 코딩부(24)는 이진갑 "010"의 각 빈들을 산술 부호화함에 따라 이진값의 발생 확률을 업데이트한다.
도 7을 참조하면, 이진값 "010" 중 처음 빈(bin) 값 "0"을 부호화하는 경우 초기 구간 [0.0~1.0] 중에서 하단 80% 부분인 [0.0~0.8]이 새로운 구간으로 갱신되고, 다음 빈 값 "1"을 부호화하는 경우 [0.0~0.8]의 상단의 20% 부분인 [0.64~0.8]이 새로운 구간으로 갱신된다. 또한, 다음 "0"을 부호화하는 경우 [0.64~0.8]의 하단의 80% 부분인 [0.64~0.768]이 새로운 구간으로 갱신된다. 최종적인 구간 [0.64~0.768] 사이에 들어가는 실수인 0.75에 대응되는 이진수 0.11에서 최초 0을 제외한 소수점 이하의 "11"이 부호화되는 심볼의 이진값 "010"에 대응되는 비트스트림으로 출력된다.
이하, 변환 계수와 관련된 정보들, 즉 변환 계수와 관련된 신택스 엘리먼트들을 산술 부호화 및 산술 복호화하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서 블록 단위로 변환 계수 정보를 산술 부호화 및 복호화하는 과정을 나타낸 플로우 차트이다.
도 3을 참조하면, 단계 31에서 현재 블록에 포함된 변환 계수들 중에서 0이 아닌 유효 변환 계수가 존재하는지 여부를 나타내는 coded_block_flag가 먼저 산술 부호화 또는 복호화된다.
현재 블록에 0인 변환 계수들만이 포함되고 0이 아닌 유효 변환 계수는 포함되지 않은 경우, coded_block_flag로서 0의 값이 산술 부호화되고 다른 나머지 변환 계수들에 관한 신택스 엘리먼트들의 산술 부호화 과정은 스킵된다.
단계 32에서, 현재 블록에 유효 변환 계수가 존재하는 경우, 즉 coded_block_flag의 값이 l인 경우에는 유효 변환 계수의 위치를 나타내는 유효성 맵(SigMap: significance map)이 산술 부호화 또는 복호화된다.
유효성 맵은 유효 비트(significant bit) 및 마지막 유효 변환 계수의 위치를 나타내는 소정의 정보로 구성될 수 있다. 유효 비트는 각 스캔 인덱스에 따른 변환 계수가 유효 변환 계수인지 아니면 0인지 여부를 나타내는 것으로 significant_coeff_flag[i]를 이용하여 표현될 수 있다. 유효성 맵은 현재 블록을 분할한 소정 크기의 서브 세트 단위로 설정될 수 있다. 즉, significant_coeff_flag[i]는 현재 블록에 포함된 하나의 서브 세트에 포함된 변환 계수들 중 i번째 스캔 인덱스의 변환 계수가 0인지 여부를 나타낼 수 있다.
종래 H.264 등에서는 각 유효 변환 계수마다 마지막 유효 변환 계수인지 여부를 나타내는 플래그(End-Of-Block)가 별도로 산술 부호화 또는 복호화되었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마지막 유효 변환 계수의 위치 정보가 그대로 산술 부호화 또는 복호화된다. 예를 들어, 마지막 유효 변환 계수가 현재 블록의 x(x는 정수)번째 열(column) 및 y(y는 정수) 번째 행(row)에 위치하는 경우, 즉 마지막 유효 변환 계수의 위치가 (x,y)라면, x 및 y의 값이 산술 부호화 또는 복호화된다.
특히, 일 실시예에 따른 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 현재 블록의 폭에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 마지막 유효 변환 계수의 열 위치(x)를 x축 프리픽스 비트열(또는 "제 1 좌표 프리픽스 비트열"이라 함)과 x축 서픽스 비트열(또는 "제 1 좌표 서픽스 비트열"이라 함)로 분류하고, 현재 블록의 높이에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 마지막 유효 변환 계수의 행 위치(y)를 y축 프리픽스 비트열(또는 "제 2 좌표 프리픽스 비트열"이라 함)과 y축 서픽스 비트열(또는 "제 2 좌표 서픽스 비트열"이라 함)로 분류한다. 그리고, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 x축 및 y축 프리픽스 비트열에 대해서는 CABAC에 따른 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화하고, x축 및 y축 서픽스 비트열들은 바이패스(bypass) 모드로 산술 부호화한다. 또한, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 서로 다른 산술 부호화 방식이 적용되는 프리픽스 비트열들과 서픽스 비트열들을 그룹화하여 순차적으로 산술 부호화를 수행할 수 있다. 즉, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 x축 프리픽스 비트열 및 y축 프리픽스 비트열에 대해서 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화하고, 프리픽스 비트열에 대한 산술 부호화 과정 이후 또는 프리픽스 비트열에 대한 산술 부호화 과정과 독립적으로 x축 서픽스 비트열 및 y축 서픽스 비트열을 바이패스 모드에 따라 산술 부호화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 변환 계수와 관련된 신택스 엘리먼트를 산술 부호화하기 위하여 블록을 분할한 서브 세트들을 나타낸 도면이다. 도 4에서, 도면 부호 41은 블록(40) 내의 마지막 유효 변환 계수를 나타낸다.
도 4를 참조하면, 블록(40)에 포함된 변환 계수와 관련된 신택스 엘리먼트들의 산술 부호화를 위하여, 블록(40)은 소정 크기의 서브 세트들로 분할될 수 있다. 변환 계수 정보는 유효성 맵(SigMap), 서브 세트에 포함된 유효 변환 계수가 1보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 플래그(Greaterthan1 flag), 서브 세트에 포함된 유효 변환 계수가 2보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 플래그(Greaterthan2 flag), 2보다 큰 값을 갖는 유효 변환 계수의 레벨을 나타내는 정보(level-3) 및 마지막 유효 변환 계수(41)의 위치 정보 등이 있다. SigMap, Greatherthan1 flag, Greatherthan2 flag 및 (level-3) 등의 신택스 엘리먼트들은 서브 세트 단위로 산술 부호화될 수 있다. 서브 세트들 사이의 처리 순서는 다양하게 설정될 수 있다. 일 예로 도시된 화살표 방향과 같이 Subset15로부터 Subset0의 순서로 각 서브 세트들에 포함된 변환 계수 정보가 산술 부호화될 수 있다. 이에 한정되지 않고 블록(40)의 크기가 작은 경우에는 서브 세트로 분할되지 않고 하나의 블록(40)에 대해서 SigMap, Greatherthan1 flag, Greatherthan2 flag 및 (level-3)와 같은 신택스 엘리먼트들이 산술 부호화될 수 있다.
전술한 바와 같이, 블록(40)에 포함된 유효 변환 계수들 중 소정 스캔 순서에 따라 마지막에 위치한 마지막 유효 변환 계수(41)의 열 위치(x) 및 행 위치(y) 각각은 현재 블록의 크기에 기초하여 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류되고, 프리픽스 비트열들은 CABAC에 따른 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화되고, 서픽스로 분류된 비트열들은 바이패스(bypass) 모드로 산술 부호화된다.
이하, 일 실시예에 따라서 마지막 유효 변환 계수의 위치를 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서 마지막 유효 변환 계수의 위치를 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류하여 산술 부호화하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
블록의 폭을 w(w는 정수), 높이를 h(h는 정수)라고 하면, 블록 내의 변환 계수의 위치의 2차원 좌표값을 (x,y)라고 가정한다. 블록의 최좌상측 코너에 위치한 변환 계수의 위치를 (0,0), 최우하측 코너에 위치한 변환 계수의 위치를 ((w-1), (h-1))로 정의하는 경우, 블록 내의 변환 계수의 열 위치 x는 0 내지 (w-1) 중 하나의 값을 갖으며, 변환 계수의 행 위치 y는 0 내지 (h-1) 중 하나의 값을 갖는다.
먼저 열 위치 x를 프리픽스 비트열 및 서픽스 비트열로 분류하고 산술 부호화하는 과정에 대하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 블록 내에 위치한 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x는 0~(w-1) 중 하나의 값을 갖을 수 있다. 블록의 폭(w)에 기초하여 결정된 임계값 th를 기준으로, 열 위치 x는 임계값 th 이하의 프리픽스와 임계값 th를 초과하는 (x-th)의 서픽스로 분류된다.
구체적으로, 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 임계값 th 이하인 경우 열 위치 x는 프리픽스로만 분류되고 서픽스로는 분류되지 않는다. 열 위치 x가 임계값 th를 초과하는 경우, 열 위치 x는 임계값 th에 해당하는 프리픽스와 임계값 th를 초과하는 (x-th)의 서픽스로 분류된다. 즉, 열 위치 x가 임계값 th 이하의 값을 갖는 경우 프리픽스로만 분류되고 서픽스는 존재하지 않으며, 열 위치 x가 임계값 th를 초과하는 경우에만 열 위치 x는 프리픽스와 서픽스로 분류된다.
다시 말해서, 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 임계값 th 이하인 경우 열 위치 x는 소정의 제 1 이진화 방식에 따라 이진화되어 x축 프리픽스 비트열만으로 분류된다. 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 임계값 th를 초과하는 경우, 열 위치 x는 임계값 th를 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 x축 프리픽스 비트열과 (x-th)를 소정의 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 x축 서픽스 비트열로 분류된다.
열 위치 x를 프리픽스와 서픽스로 분류하는 임계값 th는 전술한 바와 같이 블록의 폭(w)에 기초하여 결정될 수 있다. 일 예로, 임계값 th는 열 위치 x가 가질 수 있는 값의 범위인 0~(w-1)의 중간값인 (w/2)-1 일 수 있다. 다른 예로, 블록의 폭(w)가 2의 거듭 제곱(power of 2)라고 할 때, 임계값 th는 다음의 수학식; th = (log2w << 1) - 1 에 따라 결정될 수 있다. 임계값 th는 이에 한정되지 않고 다양한 방식으로 설정될 수 있다.
구체적인 예로, 블록 폭 w가 8의 값을 갖는 경우 임계값 th는 (8/2)-1=3 이므로, 3의 값을 기준으로 열 위치 x는 프리픽스와 서픽스로 분류될 수 있다. 열 위치 x가 3을 초과하는 경우, 예를 들어 열 위치 x가 5의 값을 갖는다면 x=th+2=3+2 이므로 3의 값을 갖는 프리픽스와 2의 값을 갖는 서픽스로 분류된다. 열 위치 x가 3 이하의 값을 갖는 경우에는 열 위치 x는 바로 이진화되어 프리픽스로 분류되고, 서픽스는 존재하지 않는다.
전술한 예에서 프리픽스 3과 서픽스 2는 각각 개별적인 소정의 이진화 방식이 적용되어 이진화된다. 예를 들어, 프리픽스는 절삭형 단항 이진 부호화(Truncated Unary Binarization)을 통해 이진화되고, 서픽스는 고정 길이 이진 부호화(Fixed Length Binarization)을 통해 이진화될 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 5에서는 열 위치 x가 5, 임계값 th가 3인 경우 프리픽스로 분류된 3의 값은 단항 이진부호화(Unary Binarization)을 통해 0001(52)로 이진화되고, 서픽스로 분류된 2의 값을 일반적인 이진화를 통해 010(54)로 이진화된 경우라고 가정한다.
전술한 바와 같이, 프리픽스 비트열인 0001(52)는 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화된다. '0001'의 각 빈마다 컨텍스트 인덱스가 결정되고, 결정된 컨텍스트 인덱스에 기초하여 각 빈의 산술 부호화를 위한 컨텍스트 모델이 결정될 수 있다. 서픽스 비트열인 010(54)는 바이패스 모드에 따라 컨텍스트 모델링 과정없이 산술 부호화가 수행된다. 바이패스 모드에서는 각 빈마다 동일한 확률 상태, 즉 0과 1의 값이 1/2의 고정된 확률값을 갖는다고 가정하므로, 컨텍스트 모델을 이용하지 않고 입력된 비트열 010(54)이 바로 산술 부호화될 수 있다.
전술한 바와 같이, 열 위치 x가 임계값 th 이하의 값을 갖는 경우 열 위치 x는 프리픽스로만 분류되고 서픽스는 존재하지 않는다. 전술한 예에서, 만약 열 위치 x가 임계값 th의 값인 3보다 작은 1의 값을 갖는다고 가정한다. 이 경우 열 위치 x의 값 1은 소정의 이진화 방식을 통해 프리픽스 비트열로만 분류되고 서픽스 비트열은 존재하지 않는다. 전술한 바와 같이, 프리픽스 비트열은 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화되고, 서픽스 비트열은 존재하지 않으므로 바이패스 모드를 이용한 산술 부호화 과정은 스킵된다.
열 위치 x를 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류하여 산술 부호화하는 것과 유사하게, 행 위치 y는 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류되어 산술 부호화될 수 있다. 즉, 블록의 높이(h)에 기초하여 결정된 임계값 th를 기준으로, 행 위치 y는 임계값 th 이하의 프리픽스와 임계값 th를 초과하는 (y-th)의 서픽스로 분류된다. 만약, 행 위치 y가 임계값 th 이하의 값을 갖는 경우 프리픽스로만 분류되고 서픽스는 존재하지 않는다. 행 위치 y가 프리픽스와 서픽스로 분류되면, 프리픽스와 서픽스 각각은 개별적인 이진화 방식을 통해 이진화되어 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열이 획득된다.
다시 말해서, 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 임계값 th 이하인 경우 행 위치 y는 제 1 이진화 방식에 따라 이진화되어 y축 프리픽스 비트열만으로 분류된다. 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 임계값 th를 초과하는 경우, 행 위치 y는 임계값 th를 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 y축 프리픽스 비트열과 (y-th)를 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 y축 서픽스 비트열로 분류된다.
그리고, 프리픽스 비트열은 컨텍스트 모델을 이용하여 산술 부호화되고, 서픽스 비트열은 바이패스 모드로 산술 부호화된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 마지막 유효 변환 계수의 위치 정보를 산술 부호화하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 마지막 유효 변환 계수의 열 위치(x) 및 행 위치(y) 각각에 대하여 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계값을 기준으로 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류되면, 프리픽스 비트열들을 CABAC에 따른 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 부호화하고, 서픽스로 분류된 비트열들을 바이패스(bypass) 모드로 산술 부호화한다.
도 6을 참조하면, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 마지막 유효 변환 계수의 열 위치(x)(61)가 x축 성분 프리픽스(62) 및 x축 성분 서픽스(63)으로 분류되고, 행 위치(y)(65)가 y축 성분 프리픽스(66) 및 y축 성분 서픽스(67)로 분류되면, x축 성분 프리픽스(62) 및 y축 성분 프리픽스(66)을 그룹화하여 먼저 컨텍스트 모델링(68)을 적용하여 산술 부호화한다. 그리고, 컨텍스트 모델링(68) 이후 또는 컨텍스트 모델링(68)과 독립적으로 x축 성분 서픽스(63) 및 y축 성분 서픽스(67)을 그룹화하여 바이패스(69) 모드를 적용하여 산술 부호화한다. 이와 같이, 일 실시예에 따른 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 동일한 산술 부호화 방식이 적용되는 비트열들을 그룹화하여 처리함으로써 연산 속도를 향상시킬 수 있다. 특히, 산술 부호화되는 x축 성분 서픽스(63) 및 y축 성분 서픽스(67)를 그룹화하여 바이패스 모드를 적용함으로써 서픽스 비트열에 대한 즉각적인 산술 부호화가 가능하다. 왜냐하면, 전술한 바와 같이 바이패스 모드에서는 고정된 확률값을 이용하므로 입력된 비트열 전체에 대해서 대응되는 부호화 결과를 바로 출력할 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이 마지막 유효 변환 계수의 열 위치(x) 또는 행 위치(y)가 소정 임계값 이하의 값을 갖는 경우에는 해당 서픽스 비트열은 존재하지 않으므로 서픽스 비트열에 대한 산술 부호화 과정은 스킵될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 산술 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 8을 참조하면, 단계 81에서 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열로 분류한다. 전술한 바와 같이, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 임계값 th 이하인 경우 열 위치 x를 소정의 제 1 이진화 방식에 따라 이진화하여 x축 프리픽스 비트열로 분류한다. 또한 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 임계값 th를 초과하는 경우 임계값 th를 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 x축 프리픽스 비트열과 (x-th)를 소정의 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 x축 서픽스 비트열로 분류한다.
단계 82에서, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 임계치를 기준으로 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열로 분류한다. 전술한 바와 같이, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 임계값 th 이하인 경우 행 위치 y를 소정의 제 1 이진화 방식에 따라 이진화하여 y축 프리픽스 비트열로 분류한다. 또한 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 임계값 th를 초과하는 경우 임계값 th를 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 y축 프리픽스 비트열과 (y-th)를 소정의 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 y축 서픽스 비트열로 분류한다. ,블록의 폭과 높이가 동일한 경우 열 위치 x 및 행 위치 y를 프리픽스와 서픽스로 분류하는 기준인 임계값은 동일하다. 블록이 정사각형이 아닌 직사각형 형태인 경우에는, 폭 및 넓이 각각에 기초하여 열 위치 x 및 행 위치 y 각각을 프리픽스와 서픽스로 분류하기 위한 임계값이 결정될 수 있다.
단계 83에서, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열에 대해서 순차적으로 제 1 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행한다. 전술한 바와 같이, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 컨텍스트 모델을 이용하여 산술 부호화되는 프리픽스 비트열들을 그룹화하여 처리할 수 있다.
단계 84에서, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열에 대해서 제 2 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행한다. 전술한 바와 같이, 신택스 엘리먼트 부호화부(12)는 바이패스 모델을 이용하여 서픽스 비트열들을 그룹화하여 처리할 수 있다.
도 9a는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 9a를 참조하면, 비디오 복호화 장치(90)는 신택스 엘리먼트 복호화부(91) 및 영상 복원부(92)를 포함한다.
신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 비디오의 부호화된 데이터를 나타내는 다양한 신택스 엘리먼트들이 포함된 비트스트림을 수신하고, 비트스트림을 파싱하여 신택스 엘리먼트들을 획득한다. 이러한 동작은 신택스 엘리먼트 복호화부(91) 내부 의 파싱부에서 수행될 수 있다. 신택스 엘리먼트는 전술한 비디오 부호화 장치(10)에 의하여 이진화 및 산술 부호화 과정을 통해 부호화되었으므로, 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 부호화 과정의 역과정으로 신택스 엘리먼트를 산술 복호화 및 역이진화하여 복원한다.
특히, 일 실시예에 따른 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수의 x축 위치를 분류한 x축 성분 프리픽스 비트열 및 x축 성분 서픽스 비트열 각각에 대응되는 x축 성분 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 x축 서픽스 신택스 엘리먼트와, 임계치를 기준으로 마지막 유효 변환 계수의 y축 위치를 분류한 y축 성분 프리픽스 비트열 및 y축 성분 서픽스 비트열 각각에 대응되는 y축 성분 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 y축 성분 서픽스 신택스 엘리먼트를 획득한다.
그리고, 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 x축 성분 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 y축 성분 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 순차적으로 제 1 산술 복호화 방식, 즉 컨텍스트 모델을 이용한 산술 복호화를 수행하여, x축 성분 프리픽스 비트열 및 y축 성분 프리픽스 비트열을 획득한다.
또한, 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 x축 성분 서픽스 신택스 엘리먼트 및 y축 성분 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해 제 2 산술 복호화 방식, 즉 바이 패스 모드에 따라서 산술 복호화를 수행하여, x축 성분 서픽스 비트열 및 y축 성분 서픽스 비트열을 획득한다. 전술한 바와 같이, 열 위치 x 또는 행 위치 y의 값이 소정 임계값 th 이하인 경우 서픽스는 존재하지 않으므로, 이러한 경우 서픽스 신택스 엘리먼트에 대한 산술 복호화 과정은 스킵된다.
x축 성분 프리픽스 비트열 및 y축 성분 프리픽스 비트열, x축 성분 서픽스 비트열 및 y축 성분 서픽스 비트열을 획득되면, 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 x축 성분 프리픽스 비트열 및 x축 성분 서픽스 비트열을 역이진화하고, 역이진화된 x축 성분 프리픽스와 x축 성분 서픽스를 가산하여 x축 성분을 복원한다. 또한, 신택스 엘리먼트 복호화부(910)는 y축 성분 프리픽스 비트열 및 x축 성분 서픽스 비트열을 역이진화하고, 역이진화된 y축 성분 프리픽스와 y축 성분 서픽스를 가산하여 y축 성분 성분을 복원한다.
영상 복원부(92)는 신택스 엘리먼트 복호화부(91)에서 복원된 다양한 신택스 엘리먼트 정보를 이용하여 현재 블록에 대해 역변환 및 예측을 수행한다. 영상 복원부(92)는, 영상 블록들마다 복원된 신택스 엘리먼트들을 이용하여 역양자화, 역변환, 인트라 예측/움직임 보상 등의 동작을 수행하여 영상 블록들을 복원할 수 있다.
도 9b는 도 9a의 신택스 엘리먼트 복호화부(91)에 구비된 산술 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 9b의 산술 복호화 장치(93)는 도 2의 신택스 엘리먼트 부호화 장치(20)에 대응된다. 산술 복호화 장치(93)은 전술한 신택스 엘리먼트 부호화 장치(20)에서 수행되는 산술 부호화 과정의 역과정을 수행한다.
도 9b를 참조하면, 산술 복호화 장치(93)는 컨텍스트 모델러(94), 레귤러 디코딩부(95), 바이패스 디코딩부(96) 및 역이진화부(97)를 포함한다.
바이패스 모드에 의하여 부호화된 심볼은 바이패스 디코딩부(96)로 출력되어 복호화되고, 레귤러 코딩에 의하여 부호화된 심볼은 레귤러 디코딩부(95)에 의하여 디코딩된다. 레귤러 디코딩부(95)는 컨텍스트 모델러(94)에서 제공되는 컨텍스트 모델에 기초하여 현재 부호화 심볼의 이진값을 산술 복호화한다. 전술한 바와 같이, 레귤러 디코딩부(95)는 수신된 비트스트림으로부터 획득된 x축 성분 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 y축 성분 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 순차적으로 컨텍스트 모델을 이용한 산술 복호화를 수행하여, x축 성분 프리픽스 비트열 및 y축 성분 프리픽스 비트열을 획득한다.
바이패스 디코딩부(96)는 수신된 비트스트림으로부터 획득된 x축 성분 서픽스 신택스 엘리먼트 및 y축 성분 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해 바이 패스 모드에 따라서 산술 복호화를 수행하여, x축 성분 서픽스 비트열 및 y축 성분 서픽스 비트열을 획득한다.
역이진화부(97)는 레귤러 디코딩부(95) 또는 바이패스 디코딩부(96)에서 복원된 x축 성분 프리픽스 비트열 및 y축 성분 프리픽스 비트열, x축 성분 서픽스 비트열 및 y축 성분 서픽스 비트열에 대한 역이진화를 수행하여 x축 성분 프리픽스 및 y축 성분 프리픽스, x축 성분 서픽스 및 y축 성분 서픽스를 복원한다. x축 성분 프리픽스와 x축 성분 서픽스를 더하여 마지막 유효 변환 계수 위치의 x축 위치가 결정되며, y축 성분 프리픽스와 y축 성분 서픽스를 더하여 마지막 유효 변환 계수 위치의 y축 위치가 결정된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오의 산술 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 10을 참조하면, 단계 101에서 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 분류한 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트, 임계치를 기준으로 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 분류한 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트를 획득한다.
단계 102에서, 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 순차적으로 제 1 산술 복호화 방식, 즉 컨텍스트 모델을 이용한 산술 복호화를 수행하여, 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열을 획득한다.
단계 103에서, 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트 및 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해 제 2 산술 복호화 방식, 즉 바이패스 모드에 따른 산술 복호화를 수행하여, 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 획득한다.
단계 104에서, 신택스 엘리먼트 복호화부(91)는 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 제 1 좌표 성분을 복원하고, 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 제 2 좌표 성분을 복원한다.
전술한 본 발명의 실시예들에 따르면, 마지막 유효 변환 계수의 위치를 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류하고, 동일한 산술 부호화 방식이 적용되는 비트열들을 그룹화하여 순차적으로 처리한다. 프리픽스 비트열에 대해서는 컨텍스트 모델링을 통한 산술 부호화 및 복호화를 수행하고, 서픽스 비트열에 대해서는 컨텍스트 모델링을 생략하고 바이패스 모드에 따라서 산술 부호화 및 복호화를 수행하므로, 마지막 유효 변환 계수의 위치를 모두 컨텍스트 모델링을 통하여 산술 부호화 및 복호화하는 경우에 비하여 연산량이 감소되어 산술 부호화 및 복호화의 처리 속도가 향상될 수 있다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(90)에서, 비디오 데이터가 분할되는 블록들이 트리 구조의 부호화 단위들로 분할되고, 부호화 단위의 예측을 위한 예측 단위들이 이용되고 변환을 위해 변환단위가 이용될 수 있다. 이하 도 11 내지 23을 참조하여, 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 계층적 부호화부(110) 및 엔트로피 부호화부(120)을 포함한다.
계층적 부호화부(110)는 부호화되는 현재 픽처를 소정 크기의 데이터 단위들로 분할하여 데이터 단위별로 부호화를 수행한다. 구체적으로, 계층적 부호화부(110)는 현재 픽처를 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 분할할 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.
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.
계층적 부호화부(110)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 계층적 부호화부(110)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 엔트로피 부호화부(120)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 계층적 부호화부(110)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정할 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 설명한다.
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 분할될 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 11, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 12로 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, 계층적 부호화부(110)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 후술한다.
계층적 부호화부(110)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(120)는, 계층적 부호화부(110)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 분할되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(120)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 할당할 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 엔트로피 부호화부(120)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 장치(100)는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 구문요소 추출부(210), 엔트로피 복호화부(220) 및 계층적 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 11 및 비디오 부호화 장치(100)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
구문요소 추출부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 엔트로피 복호화부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 계층적 복호화부(230)로 출력한다.
엔트로피 복호화부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도, 부호화 모드, 컬러 성분 정보, 예측 모드 정보 등의 부가 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드 등에 관한 정보는 계층적 복호화부(230)로 출력된다. 비트열의 영상 데이터는 최대 부호화 단위로 분할되어 부호화되었으므로, 계층적 복호화부(230)는 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화할 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.
엔트로피 복호화부(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, 엔트로피 복호화부(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.
계층적 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.
계층적 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, 계층적 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.
계층적 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, 계층적 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, 계층적 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 13 내지 도 23을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 13 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 13에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 및 영상 특성을 정확히 반영하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 14 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 구체적인 블록도를 도시한다.
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.
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 결정한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 구체적인 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.
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.
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 16은 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 11의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 12의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 23의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 14의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 14의 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 11의 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 12의 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 23의 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 14의 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 11의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 12의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 11의 부호화 단위 및 네 개의 심도 12의 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 17 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 18 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 19 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 12 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 11 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 11을 심도 12로 변경하며 분할하고(950), 심도 12 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 20, 21 및 22는 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, 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 엔트로피 부호화부(120)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 엔트로피 복호화부(210)는 수신된 비트스트림을 파싱하여 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:n(n은 1보다 큰 정수) 및 n:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:n 및 n: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 23 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.
변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환 단위의 크기는 부호화 단위의 예측 단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 19를 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환 단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환 단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위, 즉 기초 변환 단위 RootTu의 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
일 실시예에 따른 기초 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위인 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기인 기초 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
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. 비디오의 산술 복호화 방법에 있어서,
    수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 분류한 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트와, 상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 분류한 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트를 획득하는 단계;
    상기 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 순차적으로 제 1 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열을 획득하는 단계;
    상기 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해 제 2 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 획득하는 단계; 및
    상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 1 좌표 성분을 복원하고, 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 2 좌표 성분을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산술 복호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 현재 블록의 폭을 w(w는 정수), 상기 현재 블록의 높이를 h(h는 정수), 상기 제 1 좌표 성분은 상기 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x(x는 0 내지 (w-1)의 정수), 상기 제 2 좌표 성분은 상기 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y(y는 0 내지 (h-1)의 정수), 상기 임계값을 th라고 할 때,
    상기 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 상기 임계값 th 이하인 경우 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열은 상기 열 위치 x를 소정의 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 비트열이며, 상기 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 상기 임계값 th를 초과하는 경우 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열은 상기 임계값 th를 상기 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 비트열이고 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열은 (x-th)를 소정의 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 비트열이며,
    상기 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 상기 임계값 th 이하인 경우 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열은 상기 행 위치 y를 상기 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 비트열이며, 상기 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 상기 임계값 th를 초과하는 경우 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열은 상기 임계값 th를 상기 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 비트열이고 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열은 (y-th)를 상기 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 비트열인 것을 특징으로 하는 산술 복호화 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 이진화 방식 및 상기 제 2 이진화 방식은
    단항 이진화 방식(Unary Binarization), 절삭형 단형 이진화 방식(Truncated Unary Binarization), 지수 골룸 결합형 이진화 방식(Exponential Golomb Binarization) 및 고정길이 이진화 방식(Fixed Length Binarization) 중 하나인 것을 특징으로 하는 산술 복호화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하는 단계는
    상기 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 CABAC(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding)에 따른 컨텍스트 모델을 적용하여 산술 복호화함으로써 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열을 획득하는 것을 특징으로 하는 산술 복호화 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 컨텍스트 모델은 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열의 비트 위치마다 미리 할당된 소정 컨텍스트 인덱스에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 산술 복호화 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하는 단계는
    상기 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 바이패스 모드를 적용하여 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 획득하는 것을 특징으로 하는 산술 복호화 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 복원하는 단계는
    미리 설정된 이진화 방식에 기초하여, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열, 제 1 좌표 서픽스 비트열, 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하는 단계; 및
    상기 역이진화된 제 1 좌표 프리픽스 비트열과 제 1 좌표 서픽스 비트열을 가산하여 상기 제 1 좌표 성분을 복원하고, 상기 역이진화된 제 2 좌표 프리픽스 비트열과 제 2 좌표 서픽스 비트열을 가산하여 상기 제 2 좌표 성분을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산술 복호화 방법.
  8. 비디오의 복호화 장치에 있어서,
    수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 분류한 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트와, 상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 분류한 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열 각각에 대응되는 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트를 획득하는 파싱부; 및
    상기 제 1 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 신택스 엘리먼트에 대해서 순차적으로 제 1 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열을 획득하고, 상기 제 1 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트 및 상기 제 2 좌표 서픽스 신택스 엘리먼트에 대해 제 2 산술 복호화 방식에 따라서 산술 복호화를 수행하여, 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 획득하며, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 1 좌표 성분을 복원하고, 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열을 역이진화하여 상기 제 2 좌표 성분을 복원하는 산술 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  9. 비디오의 산술 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열로 분류하는 단계;
    상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열로 분류하는 단계;
    상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열에 대해서 순차적으로 제 1 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 단계; 및
    상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열에 대해서 제 2 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 산술 부호화 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 현재 블록의 폭을 w(w는 정수), 상기 현재 블록의 높이를 h(h는 정수), 상기 제 1 좌표 성분은 상기 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x(x는 0 내지 (w-1)의 정수), 상기 제 2 좌표 성분은 상기 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y(y는 0 내지 (h-1)의 정수), 상기 임계값을 th라고 할 때,
    상기 분류하는 단계는
    상기 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 상기 임계값 th 이하인 경우 상기 열 위치 x를 소정의 제 1 이진화 방식에 따라 이진화하여 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열만으로 분류하며, 상기 마지막 유효 변환 계수의 열 위치 x가 상기 임계값 th를 초과하는 경우 상기 임계값 th를 상기 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 제 1 좌표 프리픽스 비트열과 (x-th)를 소정의 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 제 1 좌표 서픽스 비트열로 분류하며,
    상기 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 상기 임계값 th 이하인 경우 상기 행 위치 y를 상기 제 1 이진화 방식에 따라 이진화하여 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열만으로 분류하며, 상기 마지막 유효 변환 계수의 행 위치 y가 상기 임계값 th를 초과하는 경우 상기 임계값 th를 상기 제 1 이진화 방식에 따라 이진화한 제 2 좌표 프리픽스 비트열과 (y-th)를 상기 제 2 이진화 방식에 따라 이진화한 제 2 좌표 서픽스 비트열로 분류하는 것을 특징으로 하는 산술 부호화 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제 1 이진화 방식 및 상기 제 2 이진화 방식은
    단항 이진화 방식(Unary Binarization), 절삭형 단형 이진화 방식(Truncated Unary Binarization), 지수 골룸 결합형 이진화 방식(Exponential Golomb Binarization) 및 고정길이 이진화 방식(Fixed Length Binarization) 중 하나인 것을 특징으로 하는 산술 부호화 방법.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 단계는
    상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열에 대해서 CABAC(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding)에 따른 컨텍스트 모델을 적용하여 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 프리픽스 비트열을 순차적으로 산술 부호화하는 것을 특징으로 하는 산술 부호화 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 컨텍스트 모델은 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열의 비트 위치마다 미리 할당된 소정 컨텍스트 인덱스에 따라서 결정되는 것을 특징으로 하는 산술 부호화 방법.
  14. 제 9항에 있어서,
    상기 제 2 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 단계는
    상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열에 대해서 바이패스 모드를 적용하여 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열을 산술 부호화하는 것을 특징으로 하는 산술 부호화 방법.
  15. 비디오의 부호화 장치에 있어서,
    영상을 분할한 블록들에 대해 예측, 변환 및 양자화를 수행하여 상기 블록들의 신택스 엘리먼트들을 생성하는 영상 부호화부; 및
    현재 블록의 크기에 기초하여 결정된 임계치를 기준으로 상기 현재 블록의 신택스 엘리먼트들 중 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 1 좌표 성분을 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 제 1 좌표 서픽스 비트열로 분류하고, 상기 임계치를 기준으로 상기 마지막 유효 변환 계수 위치의 제 2 좌표 성분을 제 2 좌표 프리픽스 비트열 및 제 2 좌표 서픽스 비트열로 분류하며, 상기 제 1 좌표 프리픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 프리픽스 비트열에 대해서 순차적으로 제 1 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하고, 상기 제 1 좌표 서픽스 비트열 및 상기 제 2 좌표 서픽스 비트열에 대해서 제 2 산술 부호화 방식에 따라서 산술 부호화를 수행하는 엔트로피 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
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