WO2013077665A1 - 복호화기의 버퍼 관리를 위한 영상 부호화 방법 및 장치, 그 영상 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

복호화기의 버퍼 관리를 위한 영상 부호화 방법 및 장치, 그 영상 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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박영오
김찬열
최광표
박정훈
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    • H04N19/70—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for encoding and decoding an image, and more particularly, to efficiently control and manage information for a decoded picture buffer (hereinafter, referred to as 'DPB') for storing a decoded picture.
  • 'DPB' decoded picture buffer
  • ITU-T H.261 ISO / IEC MPEG-1 Visual
  • ITU-T H.262 ISO / IEC MPEG-2 Visual
  • ITU-T H.264 ISO / IEC MPEG-4 Visual
  • ITU-T H.261 ISO / IEC MPEG-1 Visual
  • ITU-T H.262 ISO / IEC MPEG-2 Visual
  • ITU-T H.264 ISO / IEC MPEG-4 Visual
  • ITU-T H In a video codec such as .264 (ISO / IEC MPEG-4 AVC), a macroblock is predicted and encoded by inter prediction or intra prediction, and the encoded image data is generated by outputting a bitstream according to a predetermined format defined by each video codec. do.
  • buffer size information necessary for decoding pictures included in an image sequence is essentially added to a bitstream and transmitted, and the decoder allocates as much buffer size as necessary using the buffer size information to perform decoding. Make it work.
  • information for determining an output time point of a picture stored in a buffer is essentially added to a bitstream and transmitted.
  • buffer size information necessary for decoding pictures included in an image sequence is essentially added to a bitstream and transmitted, and the decoder allocates as much buffer size as necessary using the buffer size information to perform decoding. By doing so, it is possible to prevent waste of system resources of the decoder.
  • information necessary for determining an output time of a picture stored in a buffer is essentially added to a bitstream and transmitted, and a decoder uses information for determining an output time of a decoded picture stored in a buffer. First, whether or not the output of the decoded image frame can be determined in advance can prevent the output delay of the decoded image frame.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 14 is a diagram hierarchically classifying a video encoding process and a decoding process according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a diagram illustrating a NAL unit configuration according to an embodiment of the present invention.
  • 16A and 16B are reference diagrams for describing maximum size information of a DPB required according to a decoding order in a video sequence encoding process.
  • FIG. 17 illustrates a process of outputting a decoded picture from a DPB according to a bumping process in a video codec field related to the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a process of outputting a decoded picture in a DPB using maximum delay frame syntax according to an embodiment of the present invention.
  • 19A to 19D are diagrams for describing a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and a reordering frame number syntax (num_reorder_frames) according to an embodiment of the present invention.
  • MaxLatencyFrame maximum delay frame syntax
  • number_reorder_frames reordering frame number syntax
  • 20 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • An image encoding method includes determining a reference frame of each image frame constituting an image sequence by performing motion prediction and compensation, and encoding each image frame using the determined reference frame;
  • a decoder is required to decode each of the image frames based on the encoding order of the respective image frames, the encoding order of the reference frames referenced by the respective image frames, the display order of the respective image frames, and the display order of the reference frames.
  • Determining a maximum size of the buffer and the number of image frames requiring rearrangement Determining latency information of an image frame having a largest difference between an encoding order and a display order among image frames constituting the image sequence, based on the number of image frames that need to be rearranged; And a first sequence indicating a maximum size of the buffer, a second syntax indicating a number of image frames requiring reordering, and a third syntax indicating the delay information, a set of information related to encoding of the video sequence. Characterized in that it comprises the step of adding to.
  • An image encoding apparatus includes an encoder which determines a reference frame of each image frame constituting an image sequence by performing motion prediction and compensation, and encodes each image frame using the determined reference frame; And decoding each of the image frames in the decoder based on the encoding order of the respective image frames, the encoding order of the reference frames referenced by the respective image frames, the display order of the respective image frames, and the display order of the reference frames.
  • the required sequence parameter set which is a set of related information It characterized in that it comprises an output unit for generating a bitstream.
  • a first syntax indicating a maximum size of a buffer required to decode each image frame constituting an image sequence from a bitstream, and a rearrangement is displayed after the image frame to be decoded later.
  • An image decoding apparatus includes a first syntax indicating a maximum size of a buffer required to decode each image frame constituting an image sequence from a bitstream, and a rearrangement after the decoded image frame.
  • a second syntax indicating a required number of image frames and a third syntax indicating latency information of an image frame having a largest difference in decoding order and display order among the image frames constituting the image sequence, and encoding the image frame Image data and encoding information extracting unit for obtaining one encoded data;
  • a decoder which decodes the encoded data to obtain a decoded image frame;
  • a buffer for storing the decoded image frame, wherein the buffer sets a maximum size of a buffer required to decode the image sequence using the first syntax, and uses the second syntax and the third syntax,
  • the method determines whether to output a stored image frame, and wherein the first syntax, the second syntax, and the third syntax are included in a set of essential sequence parameters, which are sets of information related to encoding of the video
  • an image includes a still image, a moving image, and may be referred to as a video.
  • an image frame may be referred to as a picture.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 includes a maximum coding unit splitter 110, a coding unit determiner 120, and an outputter 130.
  • the maximum coding unit splitter 110 may partition the current picture based on the maximum coding unit that is a coding unit of the maximum size for the current picture of the image. If the current picture is larger than the maximum coding unit, image data of the current picture may be split into at least one maximum coding unit.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, etc., and may be a square data unit having a square power of 2 with a horizontal and vertical size greater than eight.
  • the image data may be output to the coding unit determiner 120 for at least one maximum coding unit.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • the coding unit determiner 120 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the coding unit determiner 120 encodes the image data in coding units according to depths for each maximum coding unit of the current picture, and selects a depth at which the smallest coding error occurs to determine the coding depth. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 130.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
  • the coding unit determiner 120 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive coding and frequency transform of the largest coding unit may be performed. Similarly, the prediction encoding and the frequency transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth below the maximum depth.
  • encoding including prediction coding and frequency transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the frequency transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, frequency conversion, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coding depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit that is the basis of prediction coding is referred to as a 'prediction unit'.
  • the partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided.
  • the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a geometric form. It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform frequency conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit.
  • frequency conversion may be performed based on a data unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the data unit for frequency conversion may include a data unit for an intra mode and a data unit for an inter mode.
  • the data unit on which the frequency conversion is based may be referred to as a 'conversion unit'.
  • the residual data of the coding unit may be partitioned according to the transform unit having a tree structure according to the transform depth.
  • a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and frequency transform related information. Accordingly, the coding unit determiner 120 may determine not only a coding depth that generates a minimum coding error, but also a partition type obtained by dividing a prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for frequency transformation. .
  • a method of determining a coding unit and a partition according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described later in detail with reference to FIGS. 3 to 12.
  • the coding unit determiner 120 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the output unit 130 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
  • a minimum unit is a square data unit having a minimum coding unit, which is a lowest coding depth, divided into four pieces, and has a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, and transformation units included in the maximum coding unit. It may be a square data unit.
  • the encoding information output through the output unit 130 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit according to depth may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. And the like.
  • information about a maximum size and information about a maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted in a header of a bitstream.
  • the maximum coding unit splitter 110 and the coding unit determiner 120 determine a reference frame of each image frame constituting the image sequence by performing motion prediction and compensation on each image frame of the image sequence for each coding unit. It corresponds to a video coding layer for encoding each image frame using the determined reference frame.
  • the output unit 130 may include a syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required for decoding an image frame in a decoder, a syntax (num_reorder_frames) indicating a number of image frames requiring reordering, and an image sequence.
  • syntax (max_latency_increase) representing the latency information of the image frame having the largest difference in encoding order and display order among the constituent image frames is mapped in units of a network abstraction layer (hereinafter referred to as NAL). Create 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 may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 includes a receiver 210, an image data and encoding information extractor 220, and an image data decoder 230.
  • Definitions of various terms such as coding units, depths, prediction units, transformation units, and information about various encoding modes for various processings of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may include the video encoding apparatus 100 of FIG. 1 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
  • the receiver 210 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts image data encoded for each coding unit from the parsed bitstream according to coding units having a tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the image data decoder 230.
  • the image data and encoding information extractor 220 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header for the current picture.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts information about a coded depth and an encoding mode for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit, from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the image data decoder 230. That is, the image data of the bit string may be divided into maximum coding units so that the image data decoder 230 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • the information about the coded depth and the encoding mode according to the maximum coding units extracted by the image data and the encoding information extractor 220 may be encoded according to the depth according to the maximum coding unit, as in the video encoding apparatus 100 according to an embodiment.
  • the image data and the encoding information extractor 220 may determine the predetermined data.
  • Information about a coded depth and an encoding mode may be extracted for each unit. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
  • the image data decoder 230 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the image data decoder 230 may decode the encoded image data based on the read partition type, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. Can be.
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and a frequency inverse transform process.
  • the image data decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the image data decoder 230 may perform frequency inverse transformation according to each transformation unit for each coding unit based on size information of the transformation unit of the coding unit for each coding depth, for a frequency inverse transformation for each maximum coding unit. have.
  • the image data decoder 230 may determine the coded depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer split at the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the image data decoder 230 may decode the coding unit of the current depth using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit with respect to the image data of the current maximum coding unit.
  • the image data decoder 230 It may be regarded as one data unit to be decoded in the same encoding mode.
  • the receiver 210 and the image data and encoding information extractor 220 may include a syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required to decode an image frame in a decoder, and a syntax indicating a number of image frames requiring reordering ( num_reorder_frames and a syntax (max_latency_increase) indicating the latency information of the image frame having the largest difference in decoding order and display order among the image frames constituting the image sequence from the bitstream to the image data decoder 230.
  • Decryption is performed at the outputting network abstraction layer.
  • the video decoding apparatus 200 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in an encoding process, and use the same to decode the current picture. have. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
  • 3 illustrates a concept of hierarchical coding units.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth illustrated in FIG. 3 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer to increase the long axis size to 8. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoder 400 includes operations performed by the encoding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 to encode image data. That is, the intra predictor 410 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode among the current frame 405, and the motion estimator 420 and the motion compensator 425 are the current frame 405 of the inter mode. And the inter frame estimation and motion compensation using the reference frame 495.
  • Data output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 is output as a quantized transform coefficient through the frequency converter 430 and the quantizer 440.
  • the quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the frequency inverse transformer 470, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking block 480 and the loop filtering unit 490. It is post-processed and output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 through the entropy encoder 450.
  • the entropy encoder 450 may include a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required for decoding an image frame in a decoder, and a reordering frame number syntax indicating a number of image frames requiring reordering (num_reorder_frames). And a maximum delay increment syntax (max_latency_increase) for determining a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) or a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) representing a maximum value of a difference between an encoding order and a display order of the image frames constituting the image sequence.
  • the bitstream may be generated by mapping in units.
  • the entropy encoder 450 may determine a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum size of a buffer required for decoding an image frame in the decoder, and the number of image frames that need to be rearranged.
  • Sequence Parameter Set which is header information including information related to encoding of the entire video sequence, indicating maximum number of reordering frames (num_reorder_frames) and maximum delayed frame syntax (max_atency_increase) for determining the maximum delayed frame syntax (MaxLatencyFrame). (Hereinafter referred to as 'SPS') as an essential component.
  • an intra predictor 410, a motion estimator 420, a motion compensator 425, and a frequency converter that are components of the image encoder 400 may be used.
  • 430, quantization unit 440, entropy encoding unit 450, inverse quantization unit 460, frequency inverse transform unit 470, deblocking unit 480, and loop filtering unit 490 are all the maximum coding units. In each case, an operation based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed in consideration of the maximum depth.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 partition each coding unit among coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • a prediction mode, and the frequency converter 430 should determine the size of a transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parsing unit 510, and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the parser 510 includes a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum size of a buffer required to decode an image frame included as an essential component in the SPS, and the number of rearranged frames indicating the number of image frames requiring reordering.
  • a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining syntax (num_reorder_frames) and maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) is obtained from the bitstream and output to the entropy decoder 520.
  • maximum delay increase syntax max_latency_increase
  • MaxLatencyFrame maximum delay frame syntax
  • the parser 510 and the entropy decoder 520 are illustrated as separate components, but the process of acquiring the syntax data related to the encoded image data and the acquisition of the image data performed by the parser 510 is performed. May be implemented to be performed by the entropy decoding unit 520.
  • 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
  • the image frame data reconstructed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 is post-processed by the deblocking unit 570 and output to the DPB 580 which is a decoded picture buffer.
  • the DPB 580 is a decoded picture buffer that stores the decoded image frame for storing the reference frame, switching the display order of the image frame, and outputting the image frame. While the DPB 580 stores the decoded image frame, the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum buffer size required to normally decode the image frame output from the parser 510 or the entropy decoder 520. Set the maximum size of the buffer required for normal decoding of the video sequence using.
  • the DPB 580 is first decoded and stored by using a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining a reordering frame number syntax (num_reorder_frames) indicating the number of image frames requiring reordering and a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame). It may be determined whether to output a reference image frame. A detailed process of outputting the reference image frame stored in the DPB 580 will be described later.
  • a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining a reordering frame number syntax (num_reorder_frames) indicating the number of image frames requiring reordering
  • MaxLatencyFrame maximum delay frame syntax
  • step-by-step operations after the parser 510 of the image decoder 500 may be performed.
  • the parser 510, the entropy decoder 520, the inverse quantizer 530, and the frequency inverse transform unit which are components of the image decoder 500 may be used.
  • the 540, the intra predictor 550, the motion compensator 560, and the deblocking unit 570 may perform decoding operations based on coding units having a tree structure for each maximum coding unit.
  • the intra predictor 550 and the motion compensator 560 determine partitions and a prediction mode for each coding unit having a tree structure
  • the frequency inverse transformer 540 may determine the size of the transform unit for each coding unit. have.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 600 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is four. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided. In addition, a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • the depth is deeper along the vertical axis, the coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8, and the depth 4 of depth 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 having a depth of 4 having a size of 4 ⁇ 4 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the coding unit 610 of size 64x64 having a depth of zero is a prediction unit, the prediction unit may include a partition 610 of size 64x64, partitions 612 of size 64x32, and size included in the coding unit 610 of size 64x64. 32x64 partitions 614, 32x32 partitions 616.
  • the prediction unit of the coding unit 620 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 620 of size 32x32, partitions 622 of size 32x16 and a partition of size 16x32 included in the coding unit 620 of size 32x32. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 630 of size 16x16, partitions 632 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 630 of size 16x16. 634, partitions 636 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 640 of size 8x8, partitions 642 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 640 of size 8x8. 644, partitions 646 of size 4x4.
  • the coding unit 650 of size 4x4 having a depth of 4 is the minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth, and the corresponding prediction unit may also be set only as the partition 650 having a size of 4x4.
  • the coding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 may determine a coding depth of the maximum coding unit 610.
  • the number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
  • encoding may be performed for each prediction unit of a coding unit according to depths along a horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. .
  • a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit the encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and the partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 610 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 610.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transform unit for frequency transformation during the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 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.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 is information about an encoding mode, and information about a partition type 800 and information 810 about a prediction mode for each coding unit of each coded depth.
  • the information 820 about the size of the transformation unit may be encoded and transmitted.
  • the information about the partition type 800 is a data unit for predictive encoding of the current coding unit and indicates information about a partition type in which the prediction unit of the current coding unit is divided.
  • the current coding unit CU_0 of size 2Nx2N may be any one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It is set to.
  • Information 810 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 810 about the prediction mode, whether the partition indicated by the information 800 about the partition type is performed in one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816 is performed. Whether or not can be set.
  • the information about the transform unit size 820 indicates whether to transform the current coding unit based on the transform unit.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second intra transform unit size 828. have.
  • the image data and encoding information extractor 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and transformation for each depth-based coding unit. Information 820 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • Segmentation information may be used to indicate a change in depth.
  • the split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
  • the prediction unit 910 for predictive encoding of the coding unit 900 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 912 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 914 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 916 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 918 of size. Although only partitions 912, 914, 916, and 918 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions.
  • prediction encoding For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • the split information for each depth may be set until the depth d-1, and the split information may be set up to the depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 220 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information according to depths, and may use it for decoding by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 1060 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 1010 have a depth of 0
  • the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths.
  • coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three
  • coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.
  • partitions 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 of the prediction units 1060 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN. Prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 may be frequency transformed or inversely transformed in a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1060. That is, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to the embodiment may be an intra prediction / motion estimation / motion compensation operation and a frequency transform / inverse transform operation for the same coding unit. Each can be performed based on separate data units.
  • coding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information. Table 1 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure
  • the encoding information extraction unit of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment 220 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetric ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetric ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referred to and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between 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.
  • FIG. 14 is a diagram hierarchically classifying a video encoding process and a decoding process according to an embodiment of the present invention.
  • the encoding process performed by the image encoding apparatus 100 of FIG. 1 or the image encoding apparatus 400 of FIG. 4 may be performed by a video coding layer (hereinafter, referred to as a video coding layer) that handles the image encoding process itself. VCL '), and the encoded image data and the additional information between the sub-system 1430 for transmitting and storing the encoded image data and the video encoding layer 1410 according to a predetermined format. It may be classified as an encoding process in a network abstraction layer 1420 generated as a stream.
  • the encoded data 1411 that is an output of the encoding process by the maximum coding unit splitter 110 and the coding unit determiner 120 of the image encoding apparatus 100 of FIG.
  • VCL data is VCL data, and is encoded by the output unit 130.
  • Data 1411 is mapped to VCL NAL units 1421.
  • information related to the encoding process of the VCL 1410 directly such as partition information, partition type information, prediction mode information, and transform unit size information, for the coding unit used to generate the data 1411 encoded in the VCL 1410. These are also mapped to the VLC NAL unit 1421.
  • Parameter set information 1412 related to the encoding process is mapped to a non-VCL NAL unit 1422.
  • a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required for decoding an image frame in a decoder, and a reordering frame number syntax indicating a number of image frames requiring reordering (num_reorder_frames).
  • a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) are mapped to the non-VCL NAL unit 1422.
  • Both the VCL NAL unit 1421 and the non-VCL NAL unit 1422 are NAL units, and the VCL NAL unit 1421 includes compressed coded image data, and the non-VCL NAL unit 1422 includes a header of an image sequence and a frame. Contains parameters corresponding to the information.
  • a decoding process performed by the video decoding apparatus 200 of FIG. 2 or the video decoding apparatus 500 of FIG. 5 may also include a video coding layer that handles the video decoding process itself as illustrated in FIG. 14.
  • the receiving unit 210 and the image data and encoding information extracting unit 220 are partitioned information, partition type information, and prediction mode for the coding unit used to generate the encoded image data and the encoded data from the bitstream 1431.
  • a VCL NAL unit 1421 including information such as information and transform unit size information, and a non-VCL NAL unit 1422 including parameter set information related to an encoding process are obtained.
  • a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required for decoding an image frame in a decoder, and a reordering frame number syntax indicating a number of image frames requiring reordering (num_reorder_frames)
  • a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) ratio VCL NAL unit 1422 for determining a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame).
  • 15 is a diagram illustrating a NAL unit configuration according to an embodiment of the present invention.
  • the NAL unit 1500 includes two parts, a NAL header 1510 and a raw byte sequence payload (RBSP) 1520.
  • the RBSP fill bit 1530 is a length adjusting bit pasted to the rear of the RBSP 1520 to express the length of the RBSP 1520 in multiples of 8 bits.
  • RBSP fill bit 1530 consists of consecutive '0's starting from' 1 'and then determined according to the length of RBSP 1520 to have a pattern such as' 100 ....' and the first bit value. Searching for '1' may determine the last bit position of the RBSP 1520 immediately before it.
  • the NAL header 1510 includes flag information (nal_ref_idc) 1512 indicating whether a slice serving as a reference picture of the corresponding NAL unit is included and an identifier (nal_unit_type) 1513 indicating the type of the NAL unit.
  • '1' 1511 located at the head of the NAL header 1510 is a fixed bit.
  • the NAL unit 1500 includes an Instantaneous Decoding Refresh (IDR) picture, a Clean Random Access (CRA) picture, an SPS, Picture Parameter Set (PPS), Supplemental Enhancement Information (SEI), and adaptation according to a value of an identifier (nal_unit_type) 1513. It may be classified into an Adaptation Parameter Set (APS). Table 2 shows an example of the type of the NAL unit 1500 according to the value of the identifier nal_unit_type 1513.
  • IDR Instantaneous Decoding Refresh
  • CRA Clean Random Access
  • SPS Picture Parameter Set
  • SEI Supplemental Enhancement Information
  • Table 2 shows an example of the type of the NAL unit 1500 according to the value of the identifier nal_unit_type 1513.
  • nal_unit_type Type of NAL Unit 0 Unspecified One Non-CRA Pictures and Non-IDR Picture Slices 2-3 Reserved for future expansion 4 Slice of CRA Picture 5 Slice of IDR Picture 6 SEI 7 SPS 8 PPS 9 AU Delimiter 10-11 Reserved for future expansion 12 Filler data (fill data) 13 Reserved for future expansion 14 APS 15-23 Reserved for future expansion 24-64 Unspecified
  • the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum size of a buffer required for decoding an image frame in the decoder, and the number of rearranged frames indicating the number of image frames requiring reordering.
  • the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining the syntax (num_reorder_frames) and the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) is included as an essential component of the SPS corresponding to the header information of the NAL unit, in particular, the video sequence.
  • the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum size of a buffer required for decoding an image frame in a decoder included as an essential component of an SPS according to an embodiment of the present invention, and the number of image frames requiring reordering.
  • a process of determining a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining a rearranged frame number syntax (num_reorder_frames) and a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) indicating the encoding process will be described in detail.
  • an image frame decoded in a VCL layer is stored in a decoded picture buffer (DPB) 580 which is an image buffer memory.
  • DPB decoded picture buffer
  • each picture in which a short-term reference picture is referred to for a short term, a long-term reference picture for a long-term reference picture, and a non-referenced picture are stored as non-referenced pictures are marked.
  • the decoded pictures are stored in this DPB 580 and then rearranged according to the output order and output from the DPB 580 at a designated time that is not used for output timing or reference of other image frames.
  • a maximum size of a DBP required to restore an image frame is defined by a profile and a level, or a video usability information (hereinafter referred to as 'VUI') that is selectively transmitted.
  • 'VUI' video usability information
  • Table 3 the regulations on the maximum size of the DPB defined in the H.264 AVC codec are shown in Table 3 below.
  • Table 3 defines the maximum size of the DPB for 30 Hz video.
  • the syntax of the maximum size of the DPB selectively transmitted through the VUI is used (max_dec_frame_buffering) or the maximum size of the DPB in the VUI.
  • the maximum size of the DPB is determined according to a predefined table according to the profile and level as shown in Table 3. If the resolution of the decoder is 400x240 (WQVGA) and the frequency of the output image is 30 Hz, the maximum size of the DPB (MaxDpbSize) is set to 13, that is, the maximum size of the DPB to store 13 decoded pictures.
  • the conventional video codec such maximum size information of the DPB is not necessarily transmitted but is selectively transmitted. Therefore, the conventional video codec may not always use the maximum size information of the buffer required for decoding the video sequence in the decoder.
  • the decoder uses the maximum size MaxDpbSize defined in advance according to the profile and level as shown in Table 3 above.
  • MaxDpbSize the preset maximum size of the DPB as shown in Table 3. Therefore, when using the maximum size of the DPB preset according to the profile and level as shown in Table 3, it is possible to waste system resources of the decoder.
  • the DPB size of the decoder is smaller than the maximum size of the preset DPB (MaxDpbSize) as shown in Table 3, but the size of the DPB is larger than the size of the DPB required to actually restore the image frame. If the maximum size information of the DPB required for the decoding process is not transmitted even though the image sequence can be decoded, the maximum size of the DPB (MaxDpbSize) set in advance is set to the size of the DPB required for decoding as shown in Table 3. Failure to do so may occur.
  • the maximum size of the DPB is included as an essential component of the SPS and transmitted to the decoding apparatus, and the image decoding method and apparatus includes the maximum size of the DPB included in the SPS.
  • the maximum size of the DPB can be set.
  • 16A and 16B are reference diagrams for describing maximum size information of a DPB required according to a decoding order in a video sequence encoding process.
  • the encoder performs encoding in the order of I0, P1, P2, P3, and P4, and performs encoding by referring to the picture in the arrow direction shown.
  • the decoding order is decoded in the order of I0, P1, P2, P3, and P4 in the same manner as the encoding order.
  • the maximum size of the DPB (MaxDpbSize) required to normally decode the video sequence is 1.
  • the decoding order is the same as the encoding order, it is decoded in the order of I0, P2, b1, P4, and b3.
  • the P picture refers to only one reference picture of a previously decoded I picture or P picture
  • the b picture refers to two reference pictures of a previously decoded I picture or P picture.
  • the maximum size of the DPB needed to normally decode (MaxDpbSize) is two.
  • the decoder determines that the maximum size information of the DPB is not transmitted separately. According to the profile, level, etc. of the video codec, the maximum size information of the preset DPB is inevitably available. If the DPB of the decoder can store a maximum value of 3, that is, a maximum of 3 decoded image frames, the maximum size information of the DPB is set in advance according to the profile or level of the video codec. Supposing that 13 is set to 13, even though the DPB is large enough to decode the encoded video frame, the decoder has a smaller value than 13, which is the maximum size of the DPB set according to the profile or level. You can misjudge that it cannot be decrypted.
  • the image encoding apparatus 100 may encode the encoding order (or decoding order) of each image frame constituting the image sequence and the encoding order (or decoding order) of the reference frame referred to by each image frame.
  • the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering) indicating the maximum size of the DPB required for decoding each image frame in the decoder is determined, and the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering) corresponds to the SPS header information of the image sequence. It is included in the code and transmitted to the encoder.
  • the video encoding apparatus 100 includes the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering) in the SPS as mandatory information rather than optional information.
  • the decoder in the conventional video codec may display the decoded picture only when a decoded picture is output from the DPB through this bumping process.
  • a problem occurs in that the output of the previously decoded reference picture is delayed until the bumping process.
  • FIG. 17 illustrates a process of outputting a decoded picture from a DPB according to a bumping process in a video codec field related to the present invention.
  • the maximum size of the DPB (MaxDpbSize) is 4, that is, the DPB can store up to four decoded pictures.
  • the BB process uses bumping.
  • the picture I0 may be output from the DPB and displayed. Therefore, in the case of the I0 picture, it is output with a delay of 4 frames from the decoding time.
  • the image decoding apparatus 200 has a maximum delay frame syntax indicating the maximum number of image frames that are preceded in any display frame in the image sequence, but are later in the decoding sequence.
  • a predetermined delay parameter is set from the moment the DPB is stored, and the delay of the decoded picture stored in the DPB each time each picture in the image sequence is decoded according to the decoding order.
  • the picture decoding apparatus 200 first assigns 0 as a delay parameter to the decoded picture stored in the DPB and decodes the next picture one by one according to the decoding order.
  • the latency parameter of the decoded picture stored in the DPB is increased by one.
  • the DPB compares the delay parameter of the stored decoded picture with the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame), and outputs a decoded picture having the same delay parameter as the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) from the DPB.
  • MaxLatencyFrame maximum delay frame syntax
  • MaxLatencyFrame the maximum delay frame syntax
  • n an integer
  • a value of 0 is assigned to the decoded picture which is first decoded in the decoding order and stored in the DPB.
  • the value of the delay parameter of the first decoded picture is increased by one, and when the value of the delay parameter reaches n, that is, decoding after the first decoded picture.
  • the decoded picture first stored in the DPB after decoding the n-th decoded picture in sequence is output from the DPB.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating a process of outputting a decoded picture in a DPB using maximum delay frame syntax according to an embodiment of the present invention.
  • the maximum size of the DPB (MaxDpbSize) is 4, that is, the DPB can store up to four decoded pictures, and the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) is zero.
  • the image decoding apparatus 200 may directly output the decoded picture.
  • FIG. 18 illustrates a case where the maximum delay frame syntax has a value of 0 as the most extreme case.
  • the process may be performed by a bumping process from the DPB. Compared to a case in which a delay of 4 frames is output from the decoding time point, the time at which the decoded picture is output from the DPB can be advanced.
  • MaxLatencyFrame the maximum delay frame syntax
  • the video encoding apparatus 100 determines a syntax indicating a maximum delay frame based on the maximum value of the difference between the coding order of each video frame and the display order when encoding each video frame constituting the video sequence. Then, the determined syntax (MaxLatencyFrame) is included in an essential component of the SPS and transmitted to the image decoding apparatus 200.
  • the image encoding apparatus 100 may use a syntax indicating information for determining the maximum delay frame syntax and a syntax indicating the number of frames requiring reordering. Instead of the delay frame syntax (MaxLatencyFrame) can be included in the SPS.
  • the image encoding apparatus 100 is first encoded in an encoding order based on an arbitrary image frame among image frames of an image sequence, and is displayed later in the display order than an image frame that is subsequently encoded, thereby requiring rearrangement.
  • the maximum delay frame syntax (max_latency_increase) for determining the MaxLatencyFrame may be included in the SPS instead.
  • MaxLatencyFrame when the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) indicating the value of the reordering frame number syntax (num_reorder_frames) and (MaxLatencyFrames-num_reorder_frame) is included in the SPS and transmitted, the image decoding apparatus 200
  • the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) may be determined using a value of (num_reorder_frame + max_latency_increase).
  • 19A to 19D are diagrams for describing a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and a reordering frame number syntax (num_reorder_frames) according to an embodiment of the present invention.
  • a picture order count (POC) is a display order, and an encoder and a decoder encode and decode video frames constituting an image sequence in the same order.
  • the arrows displayed on the pictures F0 to F9 in the image sequence indicate the reference pictures to which the pictures refer.
  • the F8 picture that is the last in the display order and second encoded in the encoding order is the picture having the largest difference between the display order and the encoding order.
  • the F8 picture is encoded first compared to the F1 to F7 pictures, but corresponds to the picture that needs to be rearranged later than the F2 to F7 pictures in the display order. Accordingly, the reordering frame number syntax (num_reorder_frame) corresponding to the video sequence illustrated in FIG. 19A is 1.
  • FIG. The video encoding apparatus 100 sets a maximum delay frame syntax value of 7 as a difference between the display order and the encoding order of the F8 picture, and sets the maximum delay frame syntax as an essential component of the SPS.
  • the image decoding apparatus 200 may transmit the image decoding apparatus 200.
  • the image encoding apparatus 100 sets a value of 7, which is a difference between 8, which is the value of the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame), and 1, which is the value of the reordering frame number syntax (num_reorder_frame), to a value of the maximum delay increase syntax (max_latency_increase).
  • the reordering frame count syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increasing syntax (max_latency_increase) may be included in an essential component of the SPS instead of the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and transmitted to the image decoding apparatus 200.
  • the video decoding apparatus 200 determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) by adding the rearranged frame number syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) transmitted in the SPS, and determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame).
  • the output time point of the decoded picture stored in the DPB may be determined without a bumping process.
  • pictures having a slow coding order but having a fast display order are pictures that need reordering, such as an F2 picture, an F4 picture, an F6 picture, and an F8 picture.
  • pictures having a slow coding order but having a fast display order are pictures that need reordering, such as an F2 picture, an F4 picture, an F6 picture, and an F8 picture.
  • the F2 picture, the F4 picture, the F6 picture, and the F8 picture there is only one picture having a slow encoding order but a fast display order.
  • the rearrangement frame number syntax (num_reorder_frame) of the video sequence illustrated in FIG. 19B is one.
  • the image encoding apparatus 100 may set 1 as a maximum delay frame syntax value and add a maximum delay frame syntax value as an essential component of the SPS to transmit to the image decoding apparatus 200.
  • the image encoding apparatus 100 sets a value of 0, which is a difference between 1, which is a value of the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and 1, which is a value of the reorder frame count syntax (num_reorder_frame), to a value of the maximum delay increase syntax (max_latency_increase).
  • the reordering frame count syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increasing syntax (max_latency_increase) may be included in an essential component of the SPS instead of the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and transmitted to the image decoding apparatus 200.
  • the video decoding apparatus 200 determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) by adding the rearranged frame number syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) transmitted in the SPS, and determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame).
  • the output time point of the decoded picture stored in the DPB may be determined without a bumping process.
  • the F8 picture that is the last in the display order and is encoded second in the encoding order is the picture having the largest difference value between the display order and the encoding order. Therefore, the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) is 7.
  • the F4 picture and the F8 picture are encoded before the F1 to F3 pictures in decoding order and stored in the DPB, but are rearranged later than the F1 to F3 pictures in the display order, and the rearranged frame count syntax (num_reorder_frame) is 2 to be.
  • the image encoding apparatus 100 may set the maximum delayed frame syntax value as 7 and add the maximum delayed frame syntax as an essential component of the SPS and transmit the maximum delayed frame syntax to the image decoding apparatus 200.
  • the image encoding apparatus 100 sets a value of 5, which is a difference between a value of 7, which is a value of a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame), and a value of 2, which is a value of a reordering frame number syntax (num_reorder_frame), to a value of a maximum delay increase syntax (max_latency_increase).
  • the reordering frame count syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increasing syntax (max_latency_increase) may be included in an essential component of the SPS instead of the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and transmitted to the image decoding apparatus 200.
  • the video decoding apparatus 200 determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) by adding the rearranged frame number syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) transmitted in the SPS, and determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame).
  • the output time point of the decoded picture stored in the DPB may be determined without a bumping process.
  • the F4 picture and the F8 picture are pictures having a value of 3 whose difference between the display order and the encoding order is the maximum value. Therefore, the maximum delay frame syntax is MaxLatencyFrame.
  • the F2 picture and the F4 picture decoded earlier than the F1 picture are pictures that need to be rearranged because their display order is later than that of the F1 picture.
  • the F6 picture and the F8 picture decoded earlier than the F5 picture are displayed later than the F5 picture in order of display and rearranged. Accordingly, the reorder frame number syntax (num_reorder_frame) is two.
  • the image encoding apparatus 100 may set 3 as a maximum delay frame syntax value and add a maximum delay frame syntax value as an essential component of the SPS to transmit to the image decoding apparatus 200.
  • the image encoding apparatus 100 sets a value of 1, which is a difference between 3, which is a value of the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and 2, which is a value of the reordering frame number syntax (num_reorder_frame), to a value of the maximum delay increase syntax (max_latency_increase).
  • the reordering frame count syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increasing syntax (max_latency_increase) may be included in an essential component of the SPS instead of the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) and transmitted to the image decoding apparatus 200.
  • the video decoding apparatus 200 determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) by adding the rearranged frame number syntax (num_reorder_frame) and the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) transmitted in the SPS, and determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame).
  • the output time point of the decoded picture stored in the DPB may be determined without a bumping process.
  • 20 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • a maximum coding unit splitter 110 and a coding unit determiner 120 (hereinafter, collectively referred to as a 'coding unit') that perform encoding in a VCL layer of the image encoding apparatus 100 may be referred to.
  • a 'coding unit' a maximum coding unit splitter 110 and a coding unit determiner 120 that perform encoding in a VCL layer of the image encoding apparatus 100 may be referred to.
  • reference frames of each image frame constituting the image sequence are determined by performing motion prediction and compensation, and each image frame is encoded using the determined reference frame.
  • the output unit 130 may determine each image in the decoder based on an encoding order of each image frame, an encoding order of reference frames referenced by each image frame, a display order of each image frame, and a display order of the reference frame. A maximum size of a buffer required for decoding an image frame and a number of image frames requiring reordering are determined. Specifically, the output unit 130 decodes each image frame in the decoder based on the encoding order (or decoding order) of each image frame and the encoding order (or decoding order) of the reference frame referenced by each image frame.
  • the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering) indicating the maximum size of the required DPB is determined, and the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering) is included in the SPS corresponding to the header information of the video sequence and transmitted to the encoder.
  • the output unit 130 includes the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering) in the SPS as mandatory information rather than optional information.
  • the outputter 130 determines latency information of an image frame having a largest difference in coding order and display order among the image frames constituting the image sequence, based on the number of image frames that need to be rearranged. do.
  • the output unit 130 determines a syntax indicating a maximum delay frame based on the maximum value of the difference between the coding order of each video frame and the display order when encoding each video frame constituting the video sequence. do.
  • the output unit 130 is encoded first in the encoding order based on any of the image frames of the image sequence of the image sequence, and is displayed later in the display order than the image frames encoded later, so that the maximum of the image frames requiring rearrangement is required.
  • num_reorder_frames the number of reordering frame count syntax that represents the count, and determine the difference between the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrames) and the reordering frame count syntax (num_reorder_frame), that is, the value of (MaxLatencyFrames-num_reorder_frame). It may be included in the SPS as the maximum delay frame syntax (max_latency_increase) to determine the.
  • MaxLatencyFrame when the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) indicating the value of the reordering frame number syntax (num_reorder_frames) and (MaxLatencyFrames-num_reorder_frame) is included in the SPS and transmitted, the image decoding apparatus 200
  • the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) may be determined using a value of (num_reorder_frame + max_latency_increase).
  • the output unit 130 may provide the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering) indicating the maximum size of the buffer, the reordering frame number syntax (num_reorder_frames) indicating the number of image frames requiring reordering, and the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) information.
  • the maximum delay increase syntax (max_latency_increase) to be determined is included as an essential component of the SPS to generate a bitstream.
  • 21 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.
  • the image data and encoding information extractor 220 obtains a NAL unit of a network abstraction layer from a bitstream, and indicates a maximum decoding frame indicating a maximum size of a buffer from an NAL unit including an SPS. Obtains a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) indicating buffering syntax (max_dec_frame_buffering), a reordering frame number syntax (num_reorder_frames) indicating the number of image frames requiring reordering, and a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) information.
  • max_latency_increase indicating buffering syntax (max_dec_frame_buffering)
  • num_reorder_frames indicating the number of image frames requiring reordering
  • MaxLatencyFrame maximum delay frame syntax
  • the DPB included in the image data decoder 230 sets a maximum size of a buffer required to decode an image sequence using a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame_buffering).
  • the image data and encoding information extractor 220 obtains encoded data obtained by encoding an image frame included in a VCL NAL unit, and outputs the obtained encoded data to the image data decoder 230.
  • the image data decoder 230 decodes the encoded image data to obtain a decoded image frame.
  • the DPB included in the image data decoder 230 stores the decoded image frame.
  • the DPB determines whether to output the stored decoded picture using the reordering frame number syntax (num_reorder_frames) and the maximum delay increasing syntax (max_latency_increase). In detail, the DPB determines the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) by adding the reordering frame number syntax (num_reorder_frames) and the maximum delay increasing syntax (max_latency_increase). The DPB sets a predetermined latency parameter for each decoded picture to be stored, and counts the latency parameter of the decoded picture stored in the DPB by 1 each time each picture in the video sequence is decoded according to the decoding order. It increments and outputs the decoded picture whose count of delay parameters has reached the maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrames).
  • the invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

Landscapes

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Abstract

복호화기의 버퍼 관리를 위한 영상 부호화 방법 및 장치, 영상 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 영상 부호화 방법은 부호화된 영상 시퀀스의 각 영상 프레임의 부호화 순서, 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서, 각 영상 프레임의 표시 순서 및 참조 프레임의 표시 순서에 기초하여, 복호화기에서 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기 및 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수, 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 결정하고, 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 지연 정보를 나타내는 제 3 신택스를영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 부가한다.

Description

복호화기의 버퍼 관리를 위한 영상 부호화 방법 및 장치, 그 영상 복호화 방법 및 장치
본 발명은 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 복호화된 픽처를 저장하는 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer, 이하 'DPB'라 함)의 제어 및 관리를 위한 정보를 효율적으로 부호화하는 방법 및 장치, 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
ITU-T H.261, ISO/IEC MPEG-1 Visual, ITU-T H.262(ISO/IEC MPEG-2 Visual), ITU-T H.264, ISO/IEC MPEG-4 Visual 및 ITU-T H.264(ISO/IEC MPEG-4 AVC)와 같은 비디오 코덱에서는 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 매크로블록을 예측 부호화하고 부호화된 영상 데이터를 각 비디오 코덱에서 규정된 소정 포맷에 따라 비트스트림을 생성하여 출력한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 복호화기의 버퍼 제어 및 관리를 위한 정보를 효율적으로 부호화하는 영상 부호화 방법 및 장치, 버퍼 제어 및 관리를 위한 정보를 이용하여 버퍼를 효율적으로 관리하는 영상 복호화 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 영상 시퀀스에 포함된 픽처들의 복호화에 필요한 버퍼 크기 정보를 비트스트림에 필수적으로 부가하여 전송하고, 복호화기는 버퍼 크기 정보를 이용하여 필요한 만큼의 버퍼 크기를 할당하여 복호화를 수행할 수 있도록 한다.
또한 본 발명의 실시예들에 따르면 버퍼에 저장된 픽처의 출력 시점을 결정하기 위한 정보를 비트스트림에 필수적으로 부가하여 전송한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 영상 시퀀스에 포함된 픽처들의 복호화에 필요한 버퍼 크기 정보를 비트스트림에 필수적으로 부가하여 전송하고, 복호화기는 버퍼 크기 정보를 이용하여 필요한 만큼의 버퍼 크기를 할당하여 복호화를 수행할 수 있도록 함으로써, 복호화기의 시스템 자원의 낭비를 방지할 수 있다. 또한 본 발명의 실시예들에 따르면 버퍼에 저장된 픽처의 출력 시점을 결정하기 위한 정보를 비트스트림에 필수적으로 부가하여 전송하고, 복호화기는 버퍼에 저장된 복호화된 픽처의 출력 시점을 결정하기 위한 정보를 이용하여 먼저 복호화된 영상 프레임의 출력 여부를 사전에 결정할 수 있으며 이로 인해 복호화된 영상 프레임의 출력 지연을 방지할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 과정 및 복호화 과정을 계층적으로 분류한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 NAL 단위 구성을 나타낸 도면이다.
도 16a 및 도 16b는 영상 시퀀스의 부호화 과정에서 복호화 순서에 따라서 필요한 DPB의 최대 크기 정보를 설명하기 위한 참조도이다.
도 17은 본 발명과 관련된 비디오 코덱 분야에서 범핑 과정에 따라서 DPB로부터 복호화된 픽처가 출력되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라서 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrames)를 이용하여 DPB에서 복호화된 픽처를 출력하는 과정을 설명하는 도면이다.
도 19a 내지 도 19d는 본 발명의 일 실시예에 따라서 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 및 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames)를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법은 움직임 예측 및 보상을 수행하여 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 참조 프레임을 결정하고, 결정된 참조 프레임을 이용하여 각 영상 프레임을 부호화하는 단계; 상기 각 영상 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임의 표시 순서 및 상기 참조 프레임의 표시 순서에 기초하여, 복호화기에서 상기 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기 및 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 결정하는 단계; 상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수에 기초하여, 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 결정하는 단계; 및 상기 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 지연 정보를 나타내는 제 3 신택스를 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치는 움직임 예측 및 보상을 수행하여 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 참조 프레임을 결정하고, 결정된 참조 프레임을 이용하여 각 영상 프레임을 부호화하는 부호화부; 및 상기 각 영상 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임의 표시 순서 및 상기 참조 프레임의 표시 순서에 기초하여, 복호화기에서 상기 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기 및 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 결정하고, 상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수에 기초하여 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 결정하며, 상기 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 지연 정보를 나타내는 제 3 신택스를 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 부가하여 비트스트림을 생성하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은 비트스트림으로부터 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 이후에 복호화되는 영상 프레임보다 이후에 표시되어 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 제 3 신택스를 획득하는 단계; 상기 제 1 신택스를 이용하여 상기 복호화기에서 상기 영상 시퀀스를 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 설정하는 단계; 상기 비트스트림으로부터 상기 영상 프레임을 부호화한 부호화된 데이터를 획득하고 획득된 부호화된 데이터를 복호화하여 복호화된 영상 프레임을 획득하는 단계; 상기 복호화된 영상 프레임을 상기 복호화기의 버퍼에 저장하는 단계; 및 상기 제 2 신택스 및 제 3 신택스를 이용하여, 상기 복호화기의 버퍼에 저장된 영상 프레임의 출력 여부를 결정하는 단계를 포함하며, 상기 제 1 신택스, 제 2 신택스 및 제 3 신택스는 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 포함된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 이후에 복호화되는 영상 프레임보다 이후에 표시되어 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 제 3 신택스와 상기 영상 프레임을 부호화한 부호화된 데이터를 획득하는 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부; 상기 부호화된 데이터를 복호화하여 복호화된 영상 프레임을 획득하는 복호화부; 상기 복호화된 영상 프레임을 저장하는 버퍼를 포함하며, 상기 버퍼는 상기 제 1 신택스를 이용하여 상기 영상 시퀀스를 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 설정하고, 상기 제 2 신택스 및 제 3 신택스를 이용하여, 저장된 영상 프레임의 출력 여부를 결정하며, 상기 제 1 신택스, 제 2 신택스 및 제 3 신택스는 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 포함된 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 영상은 정지 영상, 동영상을 포함하며 비디오로 지칭될 수도 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 영상 프레임은 픽처로 지칭될 수도 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 8보다 큰 2의 제곱승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 주파수 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 주파수 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 12을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다.
최대 부호화 단위 분할부(110) 및 부호화 단위 결정부(120)는 영상 시퀀스의 각 영상 프레임에 대하여 부호화 단위 별로 움직임 예측 및 보상을 수행하여 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 참조 프레임을 결정하고, 결정된 참조 프레임을 이용하여 각 영상 프레임을 부호화하는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)에 해당한다.
또한, 후술되는 바와 같이 출력부(130)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 신택스(num_reorder_frames) 및 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 신택스(max_latency_increase)를 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer, 이하 'NAL'이라 함) 단위로 매핑하여 비트스트림을 생성한다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 1 및 비디오 부호화 장치(100)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 주파수 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 역변환을 수행할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다.
또한, 수신부(210) 및 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 신택스(num_reorder_frames) 및 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 신택스(max_latency_increase)를 비트스트림으로부터 획득하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력하는 네트워크 추상 계층에서의 복호화 과정을 수행한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 은 계층적 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 3에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 통해 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다. 특히, 엔트로피 부호화부(450)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들의 부호화 순서와 표시 순서의 차이값의 최대값을 나타내는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 또는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 NAL 단위로 매핑하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(450)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 영상 시퀀스 전체의 부호화에 관련된 정보를 포함하는 헤더 정보인 시퀀스 파라메터 세트(Sequence Parameter Set, 이하 'SPS'라 함)에 필수적 구성요소로서 포함시킨다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 특히, 파싱부(510)는 SPS에 필수적 구성 요소로 포함된 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 비트스트림으로부터 획득하여 엔트로피 복호화부(520)로 출력한다. 도 5에서는 파싱부(510) 및 엔트로피 복호화부(520)를 별개의 구성 요소로 도시하였으나, 파싱부(510)에서 수행되는 영상 데이터의 획득 및 부호화된 영상 데이터와 관련된 각 신택스 정보를 획득하는 과정은 엔트로피 복호화부(520)에서 수행되도록 구현될 수도 있다.
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 거쳐서 복원된 영상 프레임 데이터는 디블로킹부(570)를 통해 후처리되어 복호 픽처 버퍼인 DPB(580)로 출력된다. DPB(580)는 참조 프레임의 저장, 영상 프레임의 표시 순서의 전환 및 영상 프레임의 출력을 위해 복호화된 영상 프레임을 저장하는 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer)이다. DPB(580)는 복호화된 영상 프레임을 저장하는 한편, 파싱부(510) 또는 엔트로피 복호화부(520)에서 출력되는 영상 프레임을 정상적으로 복호화하는데 필요한 최대 버퍼 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering)를 이용하여 영상 시퀀스의 정상적인 복호화에 필요한 버퍼의 최대 크기를 설정한다.
또한, DPB(580)는 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 이용하여, 먼저 복호화되어 저장된 참조 영상 프레임의 출력 여부를 결정할 수 있다. 구체적인 DPB(580)에 저장된 참조 영상 프레임의 출력 과정에 대해서는 후술한다.
비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블록킹부(570)는 모두 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 복호화 작업을 수행할 수 있다. 특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정할 수 있다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수 변환 또는 주파수 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 주파수 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 1은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
표 1
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 과정 및 복호화 과정을 계층적으로 분류한 도면이다.
도 1의 영상 부호화 장치(100) 또는 도 4의 영상 부호화 장치(400)에서 수행되는 부호화 과정은, 도 14에 도시된 바와 같이 영상 부호화 처리 그 자체를 다루는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer, 이하 'VCL'이라 함)(1410)에서의 부호화 과정과, 부호화된 영상 데이터를 전송하고 저장하는 하위 시스템(1430)과 비디오 부호화 계층(1410) 사이에서 부호화된 영상 데이터 및 부가 정보를 소정 포맷에 따른 비트스트림으로 생성하는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer)(1420)에서의 부호화 과정으로 분류할 수 있다. 도 1의 영상 부호화 장치(100)의 최대 부호화 단위 분할부(110) 및 부호화 단위 결정부(120)에서 부호화 과정의 출력인 부호화 데이터(1411)는 VCL 데이터이고, 출력부(130)를 통해 부호화 데이터(1411)는 VCL NAL 단위(1421)로 매핑된다. 또한, VCL(1410)에서 부호화된 데이터(1411)를 생성하는데 이용된 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보와 같은 직접적인 VCL(1410)의 부호화 과정과 관련된 정보들 역시 VLC NAL 단위(1421)로 매핑된다. 부호화 과정과 관련된 파라메터 세트 정보들(1412)은 비 VCL NAL 단위(1422)로 매핑된다. 특히, 본 발명의 실시예에 따르면, 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)가 비 VCL NAL 단위(1422)로 매핑된다. VCL NAL 단위(1421)과 비 VCL NAL 단위(1422)는 모두 NAL 단위로써, VCL NAL 단위(1421)는 압축 부호화된 영상 데이터를 포함하며, 비 VCL NAL 단위(1422)는 영상 시퀀스와 프레임의 헤더 정보에 대응되는 파라메터를 포함한다.
또한, 도 2의 영상 복호화 장치(200) 또는 도 5의 영상 복호화 장치(500)에서 수행되는 복호화 과정 역시, 도 14에 도시된 바와 같이 영상 복호화 처리 그 자체를 다루는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)(1410)에서의 복호화 과정과, 부호화된 영상 데이터를 수신 및 독출하는 하위 시스템(1430)과 비디오 부호화 계층(1410) 사이에서 수신 및 독출된 비트스트림으로부터 부호화된 영상 데이터 및 부가 정보를 획득하는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer)(1420)에서의 복호화 과정으로 분류할 수 있다. 도 2의 영상 부호화 장치(200)의 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)에서의 복호화 과정은 네트워크 추상 계층(1420)에서의 복호화 과정에 대응되며, 영상 데이터 복호화부(230)에서의 복호화 과정은 비디오 부호화 계층(1410)에서의 복호화 과정에 대응된다. 즉, 수신부(210) 및 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 비트스트림(1431)으로부터 부호화된 영상 데이터 및 부호화된 데이터를 생성하는데 이용된 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보와 같은 정보를 포함하는 VCL NAL 단위(1421)와, 부호화 과정과 관련된 파라메터 세트 정보를 포함하고 있는 비 VCL NAL 단위(1422)를 획득한다. 특히 본 발명의 일 실시예에 따르면 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase) 비 VCL NAL 단위(1422)에 포함된다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 NAL 단위 구성을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, NAL 단위(1500)는 NAL 헤더(1510) 및 RBSP(Raw Byte Sequence Payload)(1520)의 두 부분으로 구성된다. RBSP 채워넣기 비트(1530)는 RBSP(1520)의 길이를 8비트의 배수로 표현하기 위해 RBSP(1520)의 가장 뒤에 붙여넣은 길이 조절용 비트이다. RBSP 채워넣기 비트(1530)는 '1'부터 시작하여 그 후 RBSP(1520)의 길이에 따라 결정되는 연속적인 '0'으로 구성되어 '100....'과 같은 패턴을 가지며 최초의 비트값인 '1'을 검색함으로써 그 직전에 있는 RBSP(1520)의 마지막 비트 위치를 결정할 수 있다.
NAL 헤더(1510)에는 해당 NAL 단위의 참조 픽처가 되는 슬라이스가 포함되어 있는지 여부를 나타내는 플래그 정보(nal_ref_idc)(1512)와 NAL 단위의 종류를 나타내는 식별자(nal_unit_type)(1513)이 포함된다. NAL 헤더(1510)의 선두에 위치한 '1'(1511)은 고정비트이다.
NAL 단위(1500)는 식별자(nal_unit_type)(1513)의 값에 따라서 IDR(Instantaneous Decoding Refresh) 픽처, CRA(Clean Random Access) 픽처, SPS, PPS(Picture Parameter Set), SEI(Supplemental Enhancement Information), 적응적 파라메터 세트(APS: Adaptation Parameter Set) 등으로 분류될 수 있다. 표 2는 식별자(nal_unit_type)(1513)의 값에 따라서 NAL 단위(1500)의 종류를 나타낸 일 예이다.
표 2
nal_unit_type NAL 단위의 종류
0 미정의(Unspecified)
1 CRA 이외의 픽처 및 IDR 이외의 픽처 슬라이스
2-3 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
4 CRA 픽처의 슬라이스
5 IDR 픽처의 슬라이스
6 SEI
7 SPS
8 PPS
9 AU 구분자(Access Unit Delimiter)
10-11 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
12 Filler 데이터(채워넣기 데이터)
13 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
14 APS
15-23 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
24-64 미정의(Unspecified)
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)가 NAL 단위, 특히 영상 시퀀스의 헤더 정보에 해당하는 SPS의 필수 구성 요소로 포함된다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따라서 SPS의 필수 구성 요소로 포함되는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 부호화 과정에서 결정하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(500)와 같이 VCL 계층에서 복호화된 영상 프레임은 영상 버퍼 메모리인 복호 픽처 버퍼(DPB)(580)에 저장된다. DPB(580) 내에서는, 단기간에 참조되는 픽처를 단기간 참조 픽처, 장기간에 걸쳐 참조되는 픽처를 장기간 참조 픽처, 참조되지 않는 픽처를 비참조 픽처로 저장되는 각 픽처를 마킹한다. 복호화된 픽처는 이러한 DPB(580)에 저장된 다음, 출력 순서에 따라 재배열되어 출력 타이밍 또는 다른 영상 프레임의 참조에 이용되지 않는 지정된 시각에 DPB(580)로부터 출력된다.
종래 H.264 AVC 등의 코덱에서는 영상 프레임을 복원하는데 필요한 DBP의 최대 크기를 프로파일(profile) 및 레벨에 의해 정의하거나, 선택적으로 전송되는 비디오 사용성 정보(Video Usability Information, 이하 'VUI'라 함)를 통해 정의되었다. 예를 들어, H.264 AVC 코덱에서 정의되는 DPB의 최대 크기에 관한 규정은 다음의 표 3과 같다.
표 3
해상도 WQVGA WVGA HD 720p HD 1080P
400x240 800x480 1280x720 1920x1080
Minimum level 1.3 3.1 3.1 4
MaxDPB 891.0 6750.0 6750.0 12288.0
MaxDpbSize 13 12 5 5
표 3은 30 Hz 영상에 대해서 DPB의 최대 크기를 규정한 것으로, 종래 H.264 AVC 코덱에서는 VUI를 통해 선택적으로 전송되는 DPB의 최대 크기에 관한 신택스(max_dec_frame_buffering)를 이용하거나, VUI에 DPB의 최대 크기 정보가 포함되어 전송되지 않는 경우에는 표 3과 같이 프로파일 및 레벨에 따라서 미리 정의된 테이블에 따라서 DPB의 최대 크기를 결정한다. 만약 복호화기의 해상도가 400x240(WQVGA)이며 출력 영상의 주파수가 30Hz인 경우 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)는 13, 즉 복호화된 13개의 픽처를 저장하도록 DPB의 최대 크기가 설정된다.
종래 비디오 코덱에서는 이와 같은 DPB의 최대 크기 정보가 필수적으로 전송되는 것이 아니라 선택적으로 전송된다. 따라서 종래 비디오 코덱에서는 복호화기에서 영상 시퀀스를 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기 정보를 항상 이용할 수 있는 것은 아니다. DPB의 최대 크기 정보가 전송되지 않는 경우, 복호화기는 전술한 표 3과 같이 프로파일 및 레벨에 따라 사전에 정의된 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)를 이용한다. 그러나, 실제 영상 시퀀스의 부호화 및 복호화 과정에서 요구되는 DPB의 크기는 표 3과 같이 사전에 설정된 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize) 보다 작은 경우가 많다. 따라서, 표 3과 같이 프로파일 및 레벨에 따라서 미리 설정된 DPB의 최대 크기를 이용하는 경우, 복호화기의 시스템 자원을 낭비할 수 있다. 또한, 종래 비디오 코덱에 따르면 복호화기의 DPB 크기가 표 3과 같이 미리 설정된 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)보다는 작지만 실제로 영상 프레임을 복원하는데 필요한 DPB의 크기보다 큰 DPB의 크기를 갖기 때문에, 복호화기에서 영상 시퀀스를 복호화할 수 있음에도 불구하고 복호화 과정에 필요한 DPB의 최대 크기 정보가 전송되지 않은 경우에는 표 3과 같이 미리 설정된 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)를 복호화에 필요한 DPB의 크기로 설정하게 되므로 복호화를 수행하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법 및 장치에서는 DPB의 최대 크기를 SPS의 필수 구성 요소로 포함시켜 복호화 장치로 전송하며, 영상 복호화 방법 및 장치에서는 SPS에 포함된 DPB의 최대 크기를 이용하여 DPB의 최대 크기를 설정할 수 있다.
도 16a 및 도 16b는 영상 시퀀스의 부호화 과정에서 복호화 순서에 따라서 필요한 DPB의 최대 크기 정보를 설명하기 위한 참조도이다.
도 16a를 참조하면, 부호화기에서 I0, P1, P2, P3, P4의 순서로 부호화를 수행하고, 도시된 화살표 방향의 픽처를 참조하여 부호화가 수행되었다고 가정한다. 복호화 순서는 부호화 순서와 동일하게 I0, P1, P2, P3, P4의 순서로 복호화된다. 도 16a의 예에서, 각 픽처는 바로 이전에 복호화된 하나의 참조 픽처만을 참조하므로 영상 시퀀스를 정상적으로 복호화하는데 필요한 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)의 크기는 1이다.
도 16b를 참조하면, 부호화기에서 I0, P2, b1, P4, b3의 순서로, 도시된 화살표 방향의 픽처를 참조하여 부호화가 수행되었다고 가정한다. 복호화 순서는 부호화 순서와 동일하므로, I0, P2, b1, P4, b3의 순서로 복호화된다. 도 16b의 영상 시퀀스에서, P 픽처는 이전에 복호화된 I 픽처 또는 P 픽처의 하나의 참조 픽처만을 참조하며 b 픽처는 이전에 복호화된 I 픽처 또는 P 픽처의 2개의 참조 픽처를 참조하므로 영상 시퀀스를 정상적으로 복호화하는데 필요한 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)는 2이다. 도 16a 및 도 16b에 도시된 바와 같이 영상 시퀀스를 정상적으로 복호화하는데 필요한 DPB의 최대 크기는 1 또는 2의 상대적으로 작은 값을 갖음에도 불구하고, 이러한 DPB의 최대 크기 정보가 별도로 전송되지 않으면 복호화기에서는 비디오 코덱의 프로파일, 레벨 등에 따라서 미리 설정된 DPB의 최대 크기 정보를 이용할 수 밖에 없다. 만약, 복호화기의 DPB가 최대 3의 값, 즉 최대 3장의 복호화된 영상 프레임을 저장할 수 있으며, DPB의 최대 크기 정보가 비디오 코덱의 프로파일이나 레벨에 따라서 사전에 설정된 값으로 표 3의 일 예와 같이 13으로 설정되는 경우를 가정해보면, 부호화된 영상 프레임을 복호화하는데 충분한 DPB의 크기임에도 불구하고 프로파일이나 레벨에 따라서 설정되는 DPB의 최대 크기인 13보다는 작은 값을 갖기 때문에 복호화기는 부호화된 영상 프레임을 복호화할 수 없는 것으로 잘못 판단할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 부호화 순서(또는 복호화 순서) 및 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서(또는 복호화 순서)에 기초하여, 복호화기에서 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 DPB의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)를 결정하고, 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)를 영상 시퀀스의 헤더 정보에 해당하는 SPS에 포함시켜 부호화기에 전송한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)를 선택적인 정보가 아닌 필수적인(mandatory) 정보로써 SPS에 포함시킨다.
한편, 종래 비디오 코덱에서 복호화기의 DPB에 복호화된 픽처를 저장할 때, 새롭게 복호화된 픽처를 저장하기 위하여 새로운 공간이 필요한 경우 범핑(bumping)을 통해 표시 순서(Picture Order Count)가 가장 작은 참조 픽처를 DPB로부터 출력하여 새로운 참조 픽처의 저장을 위한 빈 공간을 확보한다. 종래 비디오 코덱에서의 복호화기는 이러한 범핑 처리 과정을 통해 DPB로부터 복호화된 픽처가 출력되어야지만 복호화된 픽처를 표시할 수 있다. 그러나, 이와 같이 범핑 처리를 통해 복호화된 픽처를 표시하는 경우, 이전에 복호화된 참조 픽처의 출력이 범핑 처리시까지 지연되는 문제점이 발생한다.
도 17은 본 발명과 관련된 비디오 코덱 분야에서 범핑 과정에 따라서 DPB로부터 복호화된 픽처가 출력되는 과정을 나타낸 도면이다. 도 17에서 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)는 4, 즉 DPB는 최대 4개의 복호화된 픽처를 저장할 수 있는 경우라고 가정한다.
도 17을 참조하면, 종래 비디오 코덱 분야에서는 가장 먼저 디코딩된 I0 픽처가 디코딩 순서상 가장 먼저 복호화되었음에도 불구하고, I0 픽처보다 4 프레임 이후에 복호화되는 P4 프레임이 DPB에 저장되어야하는 경우 범핑 처리를 통해 I0 픽처가 DPB로부터 출력되어 표시될 수 있다. 따라서, I0 픽처의 경우 복호화 시점으로부터 4 프레임 지연되어 출력된다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)는 영상 시퀀스 내의 임의의 프레임보다 표시 순서상 앞서지만, 복호화 순서에 있어서는 뒤에 있는 영상 프레임의 최대 개수를 나타내는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrames)를 이용하여, DPB에 저장되는 각 복호화된 픽처마다 DPB가 저장된 순간부터 소정의 지연(Latency) 파라메터를 설정하고 복호화 순서에 따라서 영상 시퀀스 내의 각 픽처를 복호화할 때마다 DPB에 저장된 복호화된 픽처의 지연(Latency) 파라메터의 카운트를 1씩 증가시키고, 지연 파라메터의 카운트가 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrames)에 도달한 복호화된 픽처를 DPB로부터 출력함으로써, 범핑 과정없이 DPB로부터 복호화된 픽처가 보다 빨리 출력될 수 있도록 한다. 즉, 영상 복호화 장치(200)는 복호화된 픽처를 DPB에 저장할 때, DPB에 저장되는 복호화된 픽처에 최초로 지연(Latency) 파라메터로써 0을 할당하고, 복호화 순서에 따라서 다음 픽처를 하나씩 복호화될 때마다 DPB에 저장된 복호화된 픽처의 지연(Latency) 파라메터를 1씩 증가시킨다. 그리고, DPB는 저장되어 있는 복호화된 픽처의 지연 파라메터와 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 비교하여, 그 지연 파라메터가 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)와 동일한 값을 갖는 복호화된 픽처를 DPB로부터 출력한다.
예를 들어, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)가 n(n은 정수)이라고 하면, 복호화 순서상 가장 먼저 복호화되어 DPB에 저장되는 복호화 픽처에는 지연 파라메터로 0의 값이 할당된다. 그리고 복호화 순서에 따라서 이후의 부호화된 픽처들을 복호화함에 따라서 최초로 복호화된 픽처의 지연 파라메터의 값은 1씩 증가하게 되고, 그 지연 파라메터의 값이 n에 도달하게 되면, 즉 최초 복호화된 픽처 이후에 복호화 순서상 n번째로 복호화되는 픽처를 복호화한 이후에 DPB에 최초로 저장된 복호화된 픽처는 DPB로부터 출력된다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따라서 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrames)를 이용하여 DPB에서 복호화된 픽처를 출력하는 과정을 설명하는 도면이다. 도 18에서 DPB의 최대 크기(MaxDpbSize)는 4, 즉 DPB는 최대 4개의 복호화된 픽처를 저장할 수 있으며, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)는 0이라고 가정한다.
도 18을 참조하면, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)가 0의 값을 가지므로, 영상 복호화 장치(200)는 복호화된 픽처를 바로 출력할 수 있다. 도 18에서는 가장 극단적인 경우로써 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)가 0의 값을 갖는 경우를 예시하였으나, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)가 4보다 작은 값을 갖는 경우라면, DPB로부터 범핑 처리 과정에 의하여 복호화 시점부터 4 프레임 지연되어 출력되는 경우에 비하여 복호화된 픽처가 DPB로부터 출력되는 시점을 앞당길 수 있다.
한편, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)가 작은 값을 가질수록 DPB로부터 복호화된 픽처의 출력 시점은 앞당겨지지만, DPB에 저장된 복호화된 픽처는 부호화기에서 결정된 표시 순서와 동일한 표시 순서에 따라서 표시되어야 하기 때문에 이전에 복호화된 경우라도 그 표시 순서에 도달하기 전까지는 DPB로부터 출력되어서는 안된다.
따라서, 영상 부호화 장치(100)는 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임을 부호화할 때 각 영상 프레임의 부호화 순서 및 그 표시 순서의 차이의 최대값에 기초하여 최대 지연 프레임을 나타내는 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정하고 결정된 신택스(MaxLatencyFrame)를 SPS의 필수 구성 요소에 포함시켜 영상 복호화 장치(200)로 전송한다.
또한, 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 직접적으로 SPS에 포함시키는 대신에, 최대 지연 프레임 신택스를 결정하기 위한 정보를 나타내는 신택스와 재정렬이 필요한 프레임의 개수를 나타내는 신택스를 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 대신에 SPS에 포함시킬 수 있다. 구체적으로, 영상 부호화 장치(100)는 영상 시퀀스의 영상 프레임들 중 임의의 영상 프레임을 기준으로 부호화 순서상 먼저 부호화되고, 이후에 부호화되는 영상 프레임보다 표시 순서상 이후에 표시되어 재정렬이 필요한 영상 프레임의 최대 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames)를 결정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrames)와 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 사이의 차이값, 즉 (MaxLatencyFrames-num_reorder_frame)의 값을 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정하기 위한 최대 지연 프레임 신택스(max_latency_increase)로써 대신에 SPS에 포함시킬 수 있다. 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 대신에, 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames)와 (MaxLatencyFrames-num_reorder_frame)의 값을 나타내는 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)가 SPS에 포함되어 전송되는 경우, 영상 복호화 장치(200)는 (num_reorder_frame+max_latency_increase)의 값을 이용하여 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정할 수 있다.
도 19a 내지 도 19d는 본 발명의 일 실시예에 따라서 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 및 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames)를 설명하기 위한 도면이다. 도 19a 내지 도 19d에서 POC(Picture Order Count)는 표시 순서이며, 부호화기 및 복호화기에서 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들을 부호화하는 순서 및 복호화하는 순서는 동일하다. 또한 도 19a 내지 도 19d에서 영상 시퀀스 내의 각 픽처들(F0 내지 F9) 위에 표시된 화살표는 각 픽처들이 참조하는 참조 픽처를 가리킨다.
도 19a를 참조하면, 표시 순서상 가장 마지막이면서 부호화 순서상 2번째로 부호화되는 F8 픽처는 그 표시 순서와 부호화 순서의 차이값이 가장 큰 픽처이다. 또한, F8 픽처는 F1 픽처 내지 F7 픽처에 비하여 먼저 부호화되지만, 그 표시 순서상 F2 픽처 내지 F7 픽처에 비하여 뒤에 있어서 재정렬이 필요한 픽처에 해당한다. 따라서 도 19a에 도시된 영상 시퀀스에 대응되는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)는 1이다. 영상 부호화 장치(100)는 F8 픽처의 표시 순서와 부호화 순서의 차이값인 7의 값을 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값으로 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값을 SPS의 필수 구성 요소로써 부가하여 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)의 값인 8과 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)의 값인 1의 차이값인 7의 값을 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)의 값으로 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 대신에 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 SPS의 필수 구성 요소에 포함시켜 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 SPS에 포함되어 전송된 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 가산하여 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 이용하여 DPB에 저장된 복호화된 픽처의 출력 시점을 범핑 처리 과정없이 결정할 수 있다.
도 19b의 영상 시퀀스에서는 F0 픽처를 제외한 모든 픽처들의 표시 순서와 부호화 순서의 차이가 1이다. 도 19b의 영상 시퀀스의 픽처들 중 부호화 순서는 늦지만 표시 순서가 빠른 픽처가 존재하는 픽처로서 재정렬이 필요한 픽처는 F2 픽처, F4 픽처, F6 픽처, F8 픽처이다. F2 픽처, F4 픽처, F6 픽처, F8 픽처 각각을 기준으로 부호화 순서는 늦지만 표시 순서가 빠른 픽처는 오직 하나이다. 예를 들어, F2 픽처보다 부호화 순서는 늦지만 표시 순서가 빠른 픽처는 F1 픽처 하나만이 존재한다. 따라서, 도 19b에 도시된 영상 시퀀스의 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)은 1이다. 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값으로 1을 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값을 SPS의 필수 구성 요소로써 부가하여 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)의 값인 1과 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)의 값인 1의 차이값인 0의 값을 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)의 값으로 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 대신에 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 SPS의 필수 구성 요소에 포함시켜 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 SPS에 포함되어 전송된 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 가산하여 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 이용하여 DPB에 저장된 복호화된 픽처의 출력 시점을 범핑 처리 과정없이 결정할 수 있다.
도 19c의 영상 시퀀스에서, 표시 순서상 가장 마지막이면서 부호화 순서상 2번째로 부호화되는 F8 픽처는 그 표시 순서와 부호화 순서의 차이값이 7로써 가장 큰 픽처이다. 따라서 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)는 7이다. 또한, F4 픽처 및 F8 픽처는 복호화 순서상 F1 픽처 내지 F3 픽처보다 먼저 부호화되어 DPB에 저장되지만 표시 순서상 F1 픽처 내지 F3 픽처보다 늦게 표시되어 재정렬되어야 되는 픽처로서 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)는 2이다. 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값으로 7을 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값을 SPS의 필수 구성 요소로써 부가하여 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)의 값인 7과 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)의 값인 2의 차이값인 5의 값을 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)의 값으로 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 대신에 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 SPS의 필수 구성 요소에 포함시켜 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 SPS에 포함되어 전송된 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 가산하여 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 이용하여 DPB에 저장된 복호화된 픽처의 출력 시점을 범핑 처리 과정없이 결정할 수 있다.
도 19d의 영상 시퀀스에서, F4 픽처 및 F8 픽처는 그 표시 순서와 부호화 순서의 차이값이 최대값인 3의 값을 갖는 픽처들이다. 따라서 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)는 3이다. 또한, F1 픽처에 비하여 먼저 복호화된 F2 픽처 및 F4 픽처는 F1 픽처보다 표시 순서가 늦어서 재정렬되어야 하는 픽처이다. 또한, F5 픽처에 비하여 먼저 복호화된 F6 픽처 및 F8 픽처는 표시 순서상 F5 픽처보다 늦게 표시되어 재정렬되어야 되는 픽처이다. 따라서, 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)는 2이다. 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값으로 3을 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 값을 SPS의 필수 구성 요소로써 부가하여 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다. 또한, 영상 부호화 장치(100)는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)의 값인 3과 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame)의 값인 2의 차이값인 1의 값을 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)의 값으로 설정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 대신에 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 SPS의 필수 구성 요소에 포함시켜 영상 복호화 장치(200)로 전송할 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 SPS에 포함되어 전송된 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 가산하여 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 이용하여 DPB에 저장된 복호화된 픽처의 출력 시점을 범핑 처리 과정없이 결정할 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 20을 참조하면, 단계 2010에서 영상 부호화 장치(100)의 VCL 계층에서의 부호화를 수행하는 최대 부호화 단위 분할부(110) 및 부호화 단위 결정부(120)(이하, 통칭하여 '부호화부'라 함)는 움직임 예측 및 보상을 수행하여 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 참조 프레임을 결정하고, 결정된 참조 프레임을 이용하여 각 영상 프레임을 부호화한다.
단계 2020에서, 출력부(130)는 각 영상 프레임의 부호화 순서, 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서, 각 영상 프레임의 표시 순서 및 상기 참조 프레임의 표시 순서에 기초하여, 복호화기에서 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기 및 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 결정한다. 구체적으로, 출력부(130)는 각 영상 프레임의 부호화 순서(또는 복호화 순서) 및 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서(또는 복호화 순서)에 기초하여, 복호화기에서 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 DPB의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)를 결정하고, 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)를 영상 시퀀스의 헤더 정보에 해당하는 SPS에 포함시켜 부호화기에 전송한다. 전술한 바와 같이 출력부(130)는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)를 선택적인 정보가 아닌 필수적인(mandatory) 정보로써 SPS에 포함시킨다.
단계 2030에서, 출력부(130)는 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수에 기초하여, 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 결정한다. 구체적으로, 출력부(130)는 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임을 부호화할 때 각 영상 프레임의 부호화 순서 및 그 표시 순서의 차이의 최대값에 기초하여 최대 지연 프레임을 나타내는 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정한다. 또한, 출력부(130)는 영상 시퀀스의 영상 프레임들 중 임의의 영상 프레임을 기준으로 부호화 순서상 먼저 부호화되고, 이후에 부호화되는 영상 프레임보다 표시 순서상 이후에 표시되어 재정렬이 필요한 영상 프레임의 최대 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames)를 결정하고, 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrames)와 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frame) 사이의 차이값, 즉 (MaxLatencyFrames-num_reorder_frame)의 값을 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정하기 위한 최대 지연 프레임 신택스(max_latency_increase)로써 SPS에 포함시킬 수 있다. 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 대신에, 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames)와 (MaxLatencyFrames-num_reorder_frame)의 값을 나타내는 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)가 SPS에 포함되어 전송되는 경우, 영상 복호화 장치(200)는 (num_reorder_frame+max_latency_increase)의 값을 이용하여 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정할 수 있다.
단계 2040에서 출력부(130)는 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 정보를 결정하기 위한 나타내는 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 SPS의 필수 구성 요소로 포함시켜 비트스트림을 생성한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 21을 참조하면, 단계 2110에서 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 비트스트림으로부터 네트워크 추상 계층의 NAL 단위를 획득하고, SPS를 포함하고 있는 NAL 단위로부터 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 정보를 결정하기 위한 나타내는 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 획득한다.
단계 2120에서, 영상 데이터 복호화부(230)에 포함된 DPB는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)를 이용하여 영상 시퀀스를 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 설정한다.
단계 2130에서, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 VCL NAL 단위에 포함된 영상 프레임을 부호화한 부호화된 데이터를 획득하고, 획득된 부호화된 데이터를 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 복호화부(230)는 부호화된 영상 데이터를 복호화하여 복호화된 영상 프레임을 획득한다.
단계 2140에서, 영상 데이터 복호화부(230)에 포함된 DPB는 복호화된 영상 프레임을 저장한다.
단계 2150에서, DPB는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)을 이용하여 저장된 복호화된 픽처의 출력 여부를 결정하다. 구체적으로, DPB는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 가산하여 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)를 결정한다. DPB는 저장되는 각 복호화된 픽처마다 소정의 지연(Latency) 파라메터를 설정하고 복호화 순서에 따라서 영상 시퀀스 내의 각 픽처를 복호화할 때마다 DPB에 저장된 복호화된 픽처의 지연(Latency) 파라메터의 카운트를 1씩 증가시키고, 지연 파라메터의 카운트가 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrames)에 도달한 복호화된 픽처를 출력한다.
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. 영상 부호화 방법에 있어서,
    움직임 예측 및 보상을 수행하여 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 참조 프레임을 결정하고, 결정된 참조 프레임을 이용하여 각 영상 프레임을 부호화하는 단계;
    상기 각 영상 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임의 표시 순서 및 상기 참조 프레임의 표시 순서에 기초하여, 복호화기에서 상기 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기 및 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 결정하는 단계;
    상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수에 기초하여, 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 결정하는 단계;
    상기 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 지연 정보를 나타내는 제 3 신택스를 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 신택스는
    상기 각 영상 프레임의 부호화 순서 및 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서에 기초하여 획득된 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 신택스는
    상기 영상 시퀀스의 영상 프레임들 중 부호화 순서상 먼저 부호화되고, 이후에 부호화되는 영상 프레임보다 표시 순서상 이후에 표시되는 영상 프레임의 최대 개수에 기초하여 획득된 신택스(num_reorder_frames)인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 3 신택스는
    상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이의 최대값(MaxLatencyFrames)과 상기 제 2 신택스(num_reorder_frames)의 차이값을 이용하여 획득되는 신택스(max_latency_increase)인 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  5. 영상 부호화 장치에 있어서,
    움직임 예측 및 보상을 수행하여 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 참조 프레임을 결정하고, 결정된 참조 프레임을 이용하여 각 영상 프레임을 부호화하는 부호화부; 및
    상기 각 영상 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 부호화 순서, 상기 각 영상 프레임의 표시 순서 및 상기 참조 프레임의 표시 순서에 기초하여, 복호화기에서 상기 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기 및 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 결정하고, 상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수에 기초하여 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 결정하며, 상기 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 상기 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 지연 정보를 나타내는 제 3 신택스를 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 부가하여 비트스트림을 생성하는 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  6. 영상 복호화 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 이후에 복호화되는 영상 프레임보다 이후에 표시되어 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 제 3 신택스를 획득하는 단계;
    상기 제 1 신택스를 이용하여 상기 복호화기에서 상기 영상 시퀀스를 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 설정하는 단계;
    상기 비트스트림으로부터 상기 영상 프레임을 부호화한 부호화된 데이터를 획득하고 획득된 부호화된 데이터를 복호화하여 복호화된 영상 프레임을 획득하는 단계;
    상기 복호화된 영상 프레임을 상기 복호화기의 버퍼에 저장하는 단계; 및
    상기 제 2 신택스 및 제 3 신택스를 이용하여, 상기 복호화기의 버퍼에 저장된 영상 프레임의 출력 여부를 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 제 1 신택스, 제 2 신택스 및 제 3 신택스는 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 포함된 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 버퍼는 참조 프레임의 저장, 영상 프레임의 표시 순서의 전환 및 영상 프레임의 출력을 위해 복호화된 영상 프레임을 저장하는 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 신택스는
    상기 각 영상 프레임의 복호화 순서 및 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 복호화 순서에 기초하여 획득된 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 제 2 신택스는
    상기 영상 시퀀스의 영상 프레임들 중 복호화 순서상 먼저 복호화되고, 이후에 복호화되는 영상 프레임보다 표시 순서상 이후에 표시되는 영상 프레임의 최대 개수를 이용하여 획득된 신택스(num_reorder_frames)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 제 3 신택스는
    상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이의 최대값(MaxLatencyFrames)과 상기 제 2 신택스(num_reorder_frames)의 차이값을 이용하여 획득된 신택스(max_latency_increase)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  11. 영상 복호화 장치에 있어서,
    비트스트림으로부터 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 제 1 신택스, 이후에 복호화되는 영상 프레임보다 이후에 표시되어 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 제 2 신택스 및 상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 제 3 신택스와 상기 영상 프레임을 부호화한 부호화된 데이터를 획득하는 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부;
    상기 부호화된 데이터를 복호화하여 복호화된 영상 프레임을 획득하는 복호화부;
    상기 복호화된 영상 프레임을 저장하는 버퍼를 포함하며,
    상기 버퍼는 상기 제 1 신택스를 이용하여 상기 영상 시퀀스를 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 설정하고, 상기 제 2 신택스 및 제 3 신택스를 이용하여, 저장된 영상 프레임의 출력 여부를 결정하며,
    상기 제 1 신택스, 제 2 신택스 및 제 3 신택스는 상기 영상 시퀀스의 부호화에 관련된 정보의 집합인 필수 시퀀스 파라메터 집합에 포함된 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 버퍼는 참조 프레임의 저장, 영상 프레임의 표시 순서의 전환 및 영상 프레임의 출력을 위해 복호화된 영상 프레임을 저장하는 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 신택스는
    상기 각 영상 프레임의 복호화 순서 및 각 영상 프레임이 참조하는 참조 프레임의 복호화 순서에 기초하여 획득된 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame_buffering)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2 신택스는
    상기 영상 시퀀스의 영상 프레임들 중 복호화 순서상 먼저 복호화되고, 이후에 복호화되는 영상 프레임보다 표시 순서상 이후에 표시되는 영상 프레임의 최대 개수를 이용하여 획득된 신택스(num_reorder_frames)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제 3 신택스는
    상기 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이의 최대값(MaxLatencyFrames)과 상기 제 2 신택스(num_reorder_frames)의 차이값을 이용하여 획득된 신택스(max_latency_increase)인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
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