WO2013109115A1 - 병렬 처리가 가능한 엔트로피 부호화 방법 및 장치, 병렬 처리가 가능한 엔트로피 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

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string
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coding unit
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김일구
박정훈
민정혜
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Definitions

  • the present invention relates to entropy encoding and entropy decoding for video encoding and decoding.
  • video codec for efficiently encoding or decoding high resolution or high definition video content.
  • video is encoded according to a limited encoding method based on a macroblock of a predetermined size.
  • Image data in the spatial domain is transformed into coefficients in the frequency domain using frequency transformation.
  • the video codec divides an image into blocks having a predetermined size for fast operation of frequency conversion, performs DCT conversion for each block, and encodes frequency coefficients in units of blocks. Compared to the image data of the spatial domain, the coefficients of the frequency domain are easily compressed. In particular, since the image pixel value of the spatial domain is expressed as a prediction error through inter prediction or intra prediction of the video codec, when frequency conversion is performed on the prediction error, much data may be converted to zero.
  • the video codec reduces data volume by substituting data repeatedly generated continuously with small size data.
  • Entropy encoding is performed to compress a bit string of symbols generated by video encoding. Recently, arithmetic encoding based entropy coding is widely used. For arithmetic encoding-based entropy encoding, after binarizing a symbol into a bit string, context-based arithmetic encoding is performed on the bit string.
  • the present invention proposes a method for parallel processing of an arithmetic encoding-based entropy encoding and decoding method for video encoding and decoding by multiple processors.
  • the entropy encoding method may include blocks arranged in a horizontal direction that constitute a first row of blocks. Performing entropy encoding on the sequential order; The initial entropy coding probability information of the first block of the second block sequence adjacent to the first block sequence is determined as the entropy coding probability information updated by the block of the fixed position of the first block sequence, and the determined initial entropy coding probability is determined.
  • the entropy encoding apparatus and the entropy decoding apparatus determine a maximum coding unit to be referenced at a fixed position closest to each other in order to determine initial code probability information of a first maximum coding unit for each maximum coding unit string, and then, By initializing the internal state information of the buffer in the last maximal coding unit of the column, it can be simplified while minimizing the performance degradation of entropy encoding and entropy decoding that can be processed in parallel.
  • FIG. 1A is a block diagram of an entropy encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a flowchart of an entropy encoding method 11 implemented by the entropy encoding apparatus of FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a block diagram of an entropy decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a flowchart of an entropy encoding method 21 implemented by the entropy decoding apparatus of FIG. 2A.
  • FIG. 3 shows a general coding order of blocks and a wavefront coding order.
  • FIG. 4 illustrates a method of determining wavefront coding order and entropy coding probability information according to an embodiment.
  • 5 and 6 compare the delay degree of subordinate threads by synchronization distance.
  • FIG. 7 illustrates a parallel process of simplified entropy encoding and decoding, according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video encoding apparatus based on coding units according to a tree structure, according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram of a video decoding apparatus based on coding units according to a tree structure, according to an embodiment.
  • FIG. 10 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 17, 18, and 19 illustrate a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • 21 illustrates a physical structure of a disk in which a program is stored, according to an embodiment.
  • Fig. 22 shows a disc drive for recording and reading a program by using the disc.
  • FIG. 23 shows an overall structure of a content supply system for providing a content distribution service.
  • 24 and 25 illustrate an external structure and an internal structure of a mobile phone to which a video encoding method and a video decoding method of the present invention are applied, according to an embodiment.
  • 26 illustrates a digital broadcasting system employing a communication system according to the present invention.
  • FIG. 27 illustrates a network structure of a cloud computing system using a video encoding apparatus and a video decoding apparatus, according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy encoding method may include blocks arranged in a horizontal direction that constitute a first row of blocks. Performing entropy encoding on the sequential order; The initial entropy coding probability information of the first block of the second block sequence adjacent to the first block sequence is determined as the entropy coding probability information updated by the block of the fixed position of the first block sequence, and the determined initial entropy coding probability is determined.
  • performing entropy encoding on successive blocks of the second block sequence may include: determining first entropy coding probability information of the first block of the second block sequence; And referring to the entropy coding probability information updated by the second block of the first block string located at the upper left of the block.
  • To determine a block to be referred to to determine initial entropy coding probability information of the first block of the second block sequence how delayed entropy encoding of the second block sequence compared to the first block sequence in the picture including the image The analysis can be omitted.
  • the step of sequentially performing entropy encoding on successive blocks of the second block sequence may include obtaining updated entropy coding probability information based on symbols of a second block of the first block sequence. And starting entropy encoding from the first block of the second block sequence.
  • the entropy encoding method after obtaining the entropy coding probability information updated by the second block of the second block string, the entropy encoding method may include the first block of the third block string adjacent to the lower end of the second block string. The method may further include performing entropy encoding on the three block strings.
  • Initializing the internal state information of the entropy coded bit stream of the first block stream may include: in the buffer in which the entropy coded bit stream of the first block stream is stored, the last block contacting the boundary of the image; Initializing offset information indicating a location where a code is stored and range information indicating a range of a code interval to a default value; And performing entropy encoding on the fourth block sequence belonging to the same thread as the first block sequence and processed after the first block sequence, based on the initialized internal state information.
  • selecting whether the internal state information of the entropy-encoded bit string is initialized after entropy encoding for the last block in each block sequence. This may be impossible.
  • An entropy decoding method for video decoding includes a first string including a bit string of consecutive blocks in a horizontal direction among blocks of a predetermined size obtained by dividing and encoding an image from a received bitstream. Extracting a block sequence and a second block sequence; Sequentially recovering symbols of blocks of the first block sequence by performing entropy decoding on the first block sequence; The initial entropy coding probability information of the first block of the second block string is determined as entropy coding probability information updated by the block of the fixed position of the first block string, and the second block is based on the determined initial entropy coding probability information. Performing entropy decoding on the first block of the column to sequentially recover symbols of the blocks of the second block string; And after the entropy decoding is completed until the last block of the first block string, initial state information of the bit string of the first block string.
  • the sequentially restoring the symbols of the blocks of the second block string may include: determining the initial entropy coding probability information of the first block of the second block string, at the upper left of the first block of the second block string; And referring to entropy coding probability information updated by the second block of the located first block sequence.
  • entropy encoding of the second block string compared to the first block string in a picture including the image. Information about how much delay is processed may not be parsed from the bitstream.
  • the reconstructing of the symbols of the blocks of the second block sequence may be performed after obtaining updated entropy coding probability information based on the symbols of the second block of the first block sequence. It may include starting to perform entropy decoding from the first block.
  • the entropy decoding method after obtaining entropy coding probability information updated by the second block of the second block string, the entropy decoding method may include the first block of the third block string adjacent to the lower end of the second block string. The method may further include performing entropy decoding on the three block strings.
  • the initializing of the internal state information of the bit string of the first block string may include: storing the code of the last block in contact with the boundary of the image in a buffer in which the bit string of the first block string is stored. Initializing the offset information indicating and the range information indicating the range of code intervals to a default value; And performing entropy decoding on the next bit string belonging to the same thread as the first block string and subsequent to the bit string of the first block string, based on the initialized internal state information to restore blocks of the fourth block string. Can be.
  • information on whether internal state information of the bit string is initialized after entropy decoding for the last block for each block sequence may include: It may not be parsed from the bitstream.
  • sequentially recovering symbols of blocks of the first block sequence may be performed by a first processing core. And performing entropy decoding from the second block of the first block sequence using the entropy coding probability information updated based on the symbol of the first block.
  • the sequentially reconstructing the symbols of the blocks of the second block sequence may include obtaining, by the second processing core, updated entropy coding probability information based on the symbols of the second block of the first block sequence. And starting entropy decoding of the second block sequence from the first block of the second block sequence by using the obtained entropy coding probability information.
  • An entropy decoding operation on the second block string of the second processing core is based on a symbol of a second block of the first block string, compared to an entropy decoding operation on the first block string of the first processing core. It may be delayed by the time until obtaining the updated entropy coding probability information.
  • the entropy decoding method when the entropy decoding method is performed by one processing core, the entropy decoding method may sequentially perform entropy decoding on the blocks of the first block sequence by the first processing core. Restoring symbols of the first block sequence; Initializing, by the first processing core, internal state information of a bit string of the first block string after the entropy decoding is completed to the last block of the first block string; Determine, by the first processing core, initial entropy coding probability information of the first block of the second block string as entropy coding probability information updated by the symbols of the second block of the first block string, and determine the determined initial entropy coding.
  • Sequentially reconstructing symbols of blocks of the second block sequence by performing entropy decoding on the first block of the second block sequence based on probability information; Initializing, by the first processing core, internal state information of a bit string of the second block string after the entropy decoding is completed to the last block of the second block string; And entropy coding probability information updated by the first processing core by symbols of a second block of the second block sequence, initial entropy coding probability information of the first block of the third block sequence adjacent to the bottom of the second block sequence. And entropy decoding is performed on the first block of the third block string by using the determined initial entropy coding probability information and internal state information of the initialized bit string of the first block string, and blocks of the third block string. Sequentially recovering the symbols.
  • entropy encoding apparatus for video encoding among the blocks of a predetermined size obtained by dividing and encoding an image, entropy is sequentially performed on blocks consecutive in the horizontal direction constituting the first block sequence.
  • a first entropy encoder which performs encoding; And determining initial entropy coding probability information of the first block of the second block string adjacent to the first block string as entropy coding probability information updated by the block of the fixed position of the first block string, and determining the determined initial entropy coding.
  • a second entropy encoding unit configured to perform entropy encoding on the first block of the second block sequence based on probability information, and sequentially perform entropy encoding on successive blocks of the second block sequence, and the first entropy. After the entropy encoding is completed to the last block of the first block sequence, the encoder initializes the internal state information of the entropy coded bit string of the first block sequence.
  • An entropy decoding apparatus for video decoding may include a first string including a bit string of consecutive blocks in a horizontal direction among blocks of a predetermined size obtained by dividing and encoding an image from a received bitstream.
  • a receiver which extracts a block sequence and a second block sequence;
  • a first entropy decoder configured to sequentially reconstruct symbols of blocks of the first block sequence by performing entropy decoding on the first block sequence; And determine initial entropy coding probability information of the first block of the second block string as entropy coding probability information updated by a block of the fixed position of the first block string, and based on the determined initial entropy coding probability information.
  • a second entropy decoder configured to sequentially reconstruct the symbols of the blocks of the second block sequence by performing entropy decoding on the first block of the block sequence, wherein the first entropy decoder comprises the entropy until the last block of the first block sequence. After the decoding is completed, the internal state information of the bit string of the first block string is initialized.
  • the present invention proposes a computer readable recording medium for implementing the method according to an embodiment of the present invention computationally.
  • an entropy encoding apparatus for video encoding an entropy decoding apparatus for video decoding, an entropy encoding method, and an entropy decoding method according to an embodiment are described with reference to FIGS. 1A to 7.
  • a video encoding apparatus based on a coding unit having a tree structure and having an entropy encoding method a video decoding apparatus having an entropy decoding method, and a video encoding corresponding thereto.
  • a method and a video decoding method are disclosed. 21 to 27, various embodiments to which a video encoding method and a video decoding method are applicable according to an exemplary embodiment are disclosed.
  • the 'image' may be a still image of the video or a video, that is, the video itself.
  • FIG. 1A is a block diagram of an entropy encoding apparatus 10 according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy encoding apparatus 10 includes a first entropy encoder 12 and a second entropy encoder 14.
  • the entropy encoding apparatus 10 receives symbols generated by encoding each image of a video block by block.
  • a symbol may be generated by performing intra prediction / inter prediction, transformation, and quantization on a block basis with respect to video data in a spatial domain.
  • a video encoding method or an entropy encoding method for a 'block' which is a kind of data unit, will be described below.
  • the video encoding scheme according to various embodiments of the present disclosure is not to be interpreted as being limited to the video encoding scheme for the 'block', and may be applied to various data units.
  • an image is encoded by dividing the image into blocks having a predetermined size.
  • the type of block may be square or rectangular, and may be any geometric shape. It is not limited to data units of a certain size.
  • a block according to an embodiment may be a maximum coding unit, a coding unit, a prediction unit, a transformation unit, or the like among coding units having a tree structure.
  • a video encoding and decoding method based on coding units having a tree structure will be described later with reference to FIGS. 8 to 20.
  • the image may be a picture, but may be one of slice segments generated by dividing a picture in a horizontal direction or one of tiles generated by dividing a picture in a horizontal and vertical direction.
  • the first entropy encoder 12 sequentially performs entropy encoding on blocks consecutive in the horizontal direction constituting the first block sequence among blocks of an image.
  • the second entropy encoder 14 sequentially performs entropy encoding on blocks of the second block sequence adjacent to the first block sequence.
  • the first block sequence and the second block sequence may each be a group of maximum coding units continuous in the horizontal direction.
  • the entropy encoding according to an embodiment may be classified into a binarization process of converting a symbol into a bit string and an arithmetic encoding process of performing context-based arithmetic encoding on the bit string.
  • CABAC Context Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • each bit of the symbol bit string may be a bin of a context, and each bit position may be mapped to a bin index.
  • the length of the bit string that is, the length of the bins, may vary depending on the size of the symbol value.
  • Context-based arithmetic decoding requires context modeling to determine the context of a symbol.
  • context modeling is a process of analyzing a probability of occurrence of 0 or 1 in each bin.
  • the process of updating the context may be repeated for each block by reflecting the result of analyzing the bit-by-bit probability of the symbols of the new block in the context up to now.
  • a probability table in which occurrence probabilities match each bin may be provided.
  • the entropy coding probability information may be information including the context modeling result.
  • entropy encoding may be performed by allocating a code for each bit of the binarized bit string of block symbols based on the context of the entropy coding probability information.
  • first entropy encoder 12 and the second entropy encoder 14 obtain entropy coding probability information to perform entropy encoding for each block will be described in detail with reference to FIG. 1B.
  • FIG. 1B is a flowchart of an entropy encoding method 11 implemented by the entropy encoding apparatus 10 of FIG. 1A.
  • the first entropy encoder 12 sequentially performs entropy encoding on blocks consecutive in the horizontal direction constituting the first block sequence.
  • Initial entropy coding probability information for a block to be processed first among the blocks of the first block sequence may be determined as default probability information.
  • the first entropy encoder 12 may perform entropy encoding on the second block of the first block sequence by using the updated entropy coding probability information based on the symbols of the first block of the first block sequence.
  • the second entropy encoder 14 may determine initial entropy coding probability information of the first block of the second block string as entropy coding probability information updated by a block at a fixed position of the first block string. The second entropy encoder 14 may perform entropy encoding on the first block of the second block string based on the initial entropy coding probability information. Starting with the first block, the second entropy encoder 14 may sequentially perform entropy encoding on consecutive blocks of the second block sequence.
  • the block of the fixed position referred to to obtain the initial entropy coding probability information of the first block of the second block string may be a block located at the upper left of the first block of the second block string.
  • the second entropy encoder 14 may include a block diagram of the first block string located at the upper left of the first block of the second block string. Reference may be made to entropy coding probability information updated by the second block.
  • the second entropy encoder 14 may perform context synchronization between the first block sequence and the second block sequence to determine a block to be referred to for determining initial entropy coding probability information of the first block of the second block sequence. Analysis of when it occurs can be omitted. For every block sequence of the picture, a determination process itself regarding when the context synchronization of the first block sequence and the second block sequence occurs may not be performed.
  • the second entropy encoder 14 may determine a block referred to in order to secure initial entropy coding probability information of the first block of the second block string, at a fixed position instead of a variable position. For example, the process of selecting a reference block from among several blocks is not necessary.
  • the second entropy encoder 14 After obtaining the updated entropy coding probability information based on the symbols of the second block of the first block string, the second entropy encoder 14 according to an embodiment performs entropy encoding from the first block of the second block string. You can start
  • the entropy encoding apparatus 10 obtains entropy coding probability information updated by the second block of the second block string for entropy encoding on the third block string adjacent to the lower end of the second block string. Entropy encoding may be started from the first block of the three block string.
  • the entropy encoding operation for the second block sequence is delayed by the time until obtaining updated entropy coding probability information based on the symbols of the second block of the first block sequence, compared to the entropy encoding operation for the first block sequence. may be delayed.
  • the first entropy encoder 12 initializes the internal state information of the entropy-encoded bit string of the first block string after completing entropy encoding up to the last block of the first block string.
  • the second entropy encoder 14 may also initialize the internal state information of the entropy-encoded bit string of the second block string after completing entropy encoding to the last block of the second block string.
  • the first entropy encoder 12 performs entropy encoding on the first block string, and when the bit string is generated, stores it in the buffer.
  • the internal state information of the entropy-encoded bit string includes offset information indicating a location where a code of a last block in contact with a boundary of an image is stored in a buffer, and range information indicating a range of code intervals. can do.
  • the first entropy encoder 12 may initialize the offset information and the range information of the bit string of the first block string to default values.
  • each block sequence may be processed as one thread.
  • the first block sequence is a first thread
  • the second block sequence is a second thread
  • the third block sequence is performed. May correspond to the third thread.
  • the fourth block row, the fifth block row, and the sixth block row that are adjacent to the third block row in order in the downward direction are the first thread, the second thread, and the third thread, respectively. It may correspond to.
  • the fourth block sequence corresponding to the first thread may be entropy encoded after the first block sequence
  • the fifth block sequence may be entropy encoded after the second block sequence
  • the sixth block sequence may be entropy encoded after the third block sequence.
  • the first entropy encoder 12 may apply internal state information initialized after encoding of the last block of the first block sequence. Based on the entropy encoding, the first block of the fourth block string may be performed.
  • the first entropy encoder 12 may, in order to initialize the internal state information, the internal state of the bit string that has been entropy-encoded after entropy encoding for the last block for each block sequence of the picture including the image. The operation of determining whether the information is initialized is not performed.
  • the second entropy encoder 14 is also based on internal state information initialized after encoding of the last block of the second block sequence. In this case, entropy encoding may be performed on the first block of the fifth block string.
  • FIGS. 1A and 1B a method of restoring block symbols from an entropy-encoded bit string to enable parallel processing according to the block string will be described in detail with reference to FIGS. 2A and 2B.
  • FIG. 2A illustrates a block diagram of an entropy decoding apparatus 20 according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy decoding apparatus 20 includes a receiver 22, a first entropy decoder 24, and a second entropy decoder 26.
  • the receiver 22 receives a bitstream including encoded data of a video.
  • the bitstream may include bit strings in which block symbols of each image constituting the video are generated through entropy encoding.
  • the 'block' of the present invention may be applied to various data units based on coding units having a tree structure.
  • the 'image' may be one of a picture, a slice segment, and a tile.
  • the receiver 22 extracts a first block sequence and a second block sequence including encoded bit strings of the image blocks from the received bitstream, respectively, and thus, respectively, the first entropy decoder 24 and The output may be output to the second entropy decoding unit 26.
  • the first entropy decoding unit 24 may sequentially reconstruct the symbols of the blocks of the first block sequence by performing entropy decoding on the first block sequence.
  • the second entropy decoder 26 may sequentially reconstruct the symbols of the blocks of the second block sequence by performing entropy decoding on the second block sequence.
  • Blocks reconstructed by the first entropy decoding unit 24 and the second entropy decoding unit 24 are the maximum coding units consecutive in the horizontal direction constituting the first block sequence and the second block sequence, respectively. It can be a group of people.
  • video data of a spatial domain may be reconstructed for each block by performing inverse quantization, inverse transformation, and intra prediction / motion compensation on a block basis.
  • first entropy decoding unit 24 and the second entropy decoding unit 26 obtain entropy coding probability information to perform entropy decoding on a block-by-block basis will be described in detail with reference to FIG. 2B.
  • FIG. 2B is a flowchart of an entropy encoding method 21 implemented by the entropy decoding apparatus 20 of FIG. 2A.
  • step 23 when the receiver 22 extracts the first block sequence and the second block sequence from the bitstream, in step 25, the first entropy decoder 24 performs entropy decoding on the first block sequence to perform first entropy decoding.
  • the symbols of the blocks of the block sequence may be sequentially restored.
  • the second entropy decoding unit 26 may determine initial entropy coding probability information of the first block of the second block string as entropy coding probability information updated by a block at a fixed position of the first block string.
  • the second entropy decoder 26 may determine the initial entropy coding probability information of the first block of the second block string.
  • the second entropy decoder 26 may determine the second block of the first block string located at the upper left of the first block of the second block string. Reference may be made to the updated entropy coding probability information.
  • the second entropy decoding unit 26 may entropy encode a second block string compared to the first block string to determine a block to be referred to to determine initial entropy coding probability information of the first block of the second block string. The parsing of information on how much delay is processed can be omitted.
  • the second entropy decoder 26 according to an exemplary embodiment does not perform a determination process on when the context synchronization of the first block sequence and the second block sequence occurs with respect to all block sequences of the picture.
  • the second entropy decoding unit 26 may determine a block referred to to obtain initial entropy coding probability information of the first block of the second block string at a fixed position rather than a variable position. For example, the operation of selecting a reference block from among several blocks is not necessary.
  • the second entropy decoder 26 may perform entropy decoding on the first block of the second block string based on the determined initial entropy coding probability information.
  • the second entropy decoding unit 26 may perform entropy decoding on the second block based on a parsing result of the first block of the second block string. In this manner, block symbols of the second block sequence may be sequentially restored.
  • the second entropy decoder 26 After acquiring updated entropy coding probability information based on the symbol of the second block of the first block sequence, the second entropy decoder 26 performs entropy decoding from the first block of the second block sequence. Since the execution starts, the entropy decoding operation of the second block string may be delayed until the updated entropy coding probability information is obtained in the second block of the first block string.
  • the entropy decoding apparatus 20 After obtaining the entropy coding probability information updated by the second block of the second block string, the entropy decoding apparatus 20 performs entropy decoding on the third block string adjacent to the lower end of the second block string. You can start
  • the first entropy decoder 24 may initialize internal state information of the bit string of the first block sequence.
  • the offset information and the range information of the buffer in which the code of the last block of the first block string is stored as the internal state information of the bit string of the first block string are defaulted. Can be initialized to a value.
  • the first entropy decoding unit 24 performs entropy decoding on the next bit string belonging to the first thread and subsequent to the first block string, based on the initialized internal state information, to block the blocks of the fourth block string. Can be restored
  • the first entropy decoding unit 24 does not need to perform an operation of determining whether or not to initialize the internal state information in the last block of the first block sequence.
  • bitstream decoding for the bitstream may also be performed by two or more processes.
  • the entropy decoding unit 24 that performs entropy decoding on the first block string and the entropy decoding on the second block string are performed.
  • the second entropy decoder 26 may be operated by different processing cores.
  • the first entropy decoding unit 24 parses the symbols of the first block of the first block string, and then entropy coding probability information based on the symbols of the first block of the first block string. May be updated, and entropy decoding may be performed from the second block of the first block sequence using the updated entropy coding probability information. After reconstructing the symbols of the second block of the first block sequence, the first entropy decoder 24 may update the entropy coding probability information based on the reconstructed symbols.
  • the second entropy decoding unit 26 obtains updated entropy coding probability information based on the symbol of the second block of the first block sequence.
  • the obtained entropy coding probability information is used.
  • entropy decoding may be performed on the first block of the second block string.
  • the entropy decoding probability information for the second block string of the two processing cores obtains the updated entropy coding probability information based on the symbol of the second block of the first block string. As described above, it is delayed by the time until
  • the entropy decoding apparatus 20 when the entropy decoding apparatus 20 includes only one processing core, one processing core performs both operations of the first entropy decoding unit 24 and the second entropy decoding unit 26. Can be done. In this case, since the first entropy decoding unit 24 and the second entropy decoding unit 26 cannot operate at the same time, the first entropy decoding unit 24 performs the first block under the control of one processing core. After entropy decoding is sequentially performed on the blocks of the column, and after entropy decoding is completed to the last block of the first block string, the internal state information of the bit string of the first block string may be initialized.
  • the second entropy decoding unit 26 updates initial entropy coding probability information of the first block of the second block string by the symbols of the second block of the first block string.
  • Entropy decoding may be performed on the first block of the second block sequence, and the symbols of the blocks of the second block sequence may be sequentially restored.
  • internal state information of the bit string of the second block string may be initialized.
  • the first entropy decoding unit 24 supplies initial entropy coding probability information of the first block of the third block string adjacent to the lower end of the second block string to the second block of the second block string.
  • the entropy decoding apparatus 20 may reconstruct block symbols by entropy decoding sequentially all block sequences encoded by parallel processing.
  • FIG. 3 shows a general coding order of blocks and a wavefront coding order.
  • the image 30 is divided into a plurality of blocks of a predetermined size.
  • Each block is a large coding unit (LCU), and each largest coding unit is composed of coding units 31 having a tree structure.
  • the video encoding apparatus or the video decoding apparatus independently performs intra estimation (intra prediction) / motion estimation (motion compensation), transform (inverse transformation), quantization (inverse quantization), and in-loop filtering (In) for each largest coding unit.
  • -loop filtering) and sample adaptive offset (SAO) compensation may be performed.
  • the coding units 31 of the tree structure constituting each maximum coding unit divide the maximum coding unit in stages, and intra estimation is performed for each of the divided subblocks in stages.
  • motion estimation motion compensation
  • transform inverse transform
  • quantization inverse quantization
  • subblocks having the most coding efficiency among them can be determined.
  • the size of the subblock may vary depending on how many subblocks are divided from the maximum coding unit. Since even one largest coding unit may have spatially different properties for each region, the size of a subblock having a higher coding efficiency for each region may be determined separately from other regions.
  • the finally determined subblock may be referred to as a coding unit.
  • one maximum coding unit may be referred to as coding units 31 having a tree structure, meaning that the largest coding unit includes coding units having various sizes and is composed of coding units divided into various stages.
  • each maximum coding unit is individually encoded, the tree structure of the coding units 31 constituting each maximum coding unit may be determined separately from other maximum coding units, and may be different from each other.
  • the video encoding apparatus encodes the sub-regions in stages within the maximum coding unit to finally determine the coding units 31 according to the tree structure, and the video decoding apparatus according to the embodiment, maximum coding
  • the process of restoring the image data of the largest coding unit by reading the coding units 31 having the tree structure of the unit and decoding the coding units will be described in detail with reference to FIGS. 8 to 20.
  • the regular encoding order 32 and the wavefront encoding order 33 respectively indicate the order in which the largest coding units are coded. Entropy encoding may be performed for each largest coding unit according to the general coding order 32 or the wavefront coding order 33.
  • entropy decoding for the maximum coding units may be performed. That is, when the bitstream is output by entropy encoding the maximum coding units according to the general coding order 32, the maximum coding units are parsed from the bitstream in order according to the general coding order 32 for entropy decoding. Can be. The same applies to the case of encoding / decoding according to the wavefront coding sequence 33.
  • the general coding order 32 and the wavefront coding order 33 consist of a total of 28 maximum coding units, each of seven consecutive maximum coding units in the horizontal direction and four maximum coding units consecutive in the vertical direction. A sequence of maximum coding units in which entropy encoding is performed on an image is shown. Numbers indicated in each maximum coding unit indicate a coding order. The smaller the number, the earlier the coding order, and the larger the number, the later the coding order.
  • encoding is started from the leftmost largest coding unit of the first largest coding unit string located at the top, and the maximum coding units of the first largest coding unit string are sequentially encoded in the horizontal direction.
  • the encoding starts again from the leftmost largest coding unit of the second largest coding unit immediately below the first largest coding unit, and then the largest coding unit of the second largest coding unit.
  • encoding may be performed up to the rightmost maximum coding unit of the fourth largest coding unit located at the lowest end.
  • entropy encoding may be completed when a total of 28 encoding operation cycles are sequentially performed.
  • the wavefront coding order 33 it is not different from the general coding order 32 that the largest coding units listed in the horizontal direction from the leftmost maximum coding unit to the rightmost maximum coding unit are sequentially coded for each maximum coding unit string.
  • the wavefront coding sequence 33 parallel entropy coding for a plurality of maximum coding unit sequences is possible.
  • the entropy encoding for the first largest coding unit sequence is the processing of the first thread (Thread 1)
  • the entropy encoding for the second largest coding unit sequence is the processing of the second thread (Thread 2)
  • the entropy encoding for the third largest coding unit string Is the processing of the third thread (Thread 3)
  • the entropy encoding for the fourth largest coding unit string is performed by the processing of the fourth thread (Thread 4).
  • the difference between the general parallel processing and the parallel processing according to the wavefront coding order 33 is that the processing proceeds with a time difference for each thread. That is, (i) first, entropy encoding is started from the first maximum coding unit of the first maximum coding unit string in the first thread. (ii) When performing entropy encoding on the second largest coding unit of the first largest coding unit string in the first thread, the second thread may start entropy encoding from the first largest coding unit of the second largest coding unit string.
  • entropy encoding starts even though each thread has a time difference, a time difference may occur for each thread even when entropy encoding ends in the last maximum coding unit of each maximum coding unit sequence. As a result, entropy encoding should be performed for 7 maximum coding units for each thread, and entropy encoding starts and ends with a time difference of one maximum coding unit for each thread. If 10 encoding operation cycles are performed for the maximum coding units, entropy encoding for all the largest coding units may be completed.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 may perform entropy encoding and entropy decoding according to the wavefront coding order 33, respectively.
  • an entropy coding scheme and an entropy decoding scheme according to the wavefront coding order will be described in detail with reference to FIG. 4.
  • FIG. 4 illustrates a method of determining wavefront coding order and entropy coding probability information according to an embodiment.
  • the entropy encoding apparatus 10 may entropy-encode the maximum coding unit sequences in parallel according to a wavefront coding order to perform a bitstream. Also, the entropy decoding apparatus 20 according to an embodiment may parse the maximum coding units listed in the wavefront coding order in order from the bitstream and perform entropy decoding on the maximum coding unit strings in parallel.
  • each processing core of the entropy encoding apparatus 10 may simultaneously perform entropy encoding on other maximum coding unit sequences with a predetermined time difference.
  • the entropy decoding apparatus 20 also includes a multicore processor, the maximum coding unit sequences parsed from the bitstream are distributed for each thread so that each processing core processes each thread with a predetermined time difference. Accordingly, entropy decoding for different maximum coding unit sequences may be processed in parallel with a certain time difference.
  • the peripheral maximum coding unit adjacent to the current maximum coding unit may be a reference maximum coding unit in various operations performed during the encoding process of the current maximum coding unit.
  • a reference block for intra prediction a reference block for motion vector prediction, a reference block for merging a maximum coding unit, and a reference block for symbol prediction, such as SAO parameter prediction, may be selected from among neighboring blocks adjacent to the current block. Can be selected.
  • the advantage of the wavefront coding order is that the upper and upper right coding units of the current largest coding unit, which are necessary reference blocks during the encoding process of the current largest coding unit, are processed by other threads, even though they are processed by different threads. Compared to the first code. Referring to FIG. 4, since the first thread is encoded by two maximum coding units ahead of the second thread, when the encoding for the maximum coding unit L21 of the second thread is performed, the maximum coding unit L11 of the first thread is performed. And L12 have already been encoded. Therefore, the symbols of L11 and L12 may be referred to for encoding for L21.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 process the maximum coding unit sequences according to independent threads according to the wavefront coding order, the neighboring maximum coding required in the encoding and decoding process is required. Since the information of the reference block of the unit string can be obtained, the decoding process can be effectively parallelized.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 perform arithmetic encoding and decoding on a symbol for each maximum coding unit, code probability information of a symbol is required.
  • symbol code probability information may be updated for each maximum coding unit.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 may obtain initial code probability information for each maximum coding unit, and update the initial code probability information according to the probability of symbols of the current maximum coding unit. have.
  • the initial code probability information of the current maximum coding unit may be obtained from the last code probability information updated in the maximum coding unit encoded immediately before.
  • the initial code probability information 181 of the maximum coding unit L18 may be determined as the final code probability information 179 of the left maximum coding unit L17.
  • the initial code probability information 261 of the maximum coding unit L26 is determined as the final code probability information 259 of the left maximum coding unit L25
  • the initial code probability information 341 of the maximum coding unit L34 is the left maximum coding.
  • the final code probability information 339 of the unit L33 may be determined, and the initial code probability information 421 of the maximum coding unit L42 may be determined as the final code probability information 419 of the left maximum coding unit L41.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 may determine initial code probability information for the first maximum coding unit L11 of the first column as default code probability information. However, initial code probability information of the first maximum coding units of the remaining columns from the second column may be determined as code probability information of the largest coding unit in which the most context information is accumulated among adjacent neighboring maximum coding units.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 may transmit initial code probability information of the first largest coding unit of the current column to the maximum coding unit at the upper right, that is, the second maximum encoding of the upper column.
  • the final code probability information of the unit may be determined.
  • the initial code probability information 211 of the first maximum coding unit L21 of the second column may be determined as the final code probability information 129 of the maximum coding unit L12 of the upper right corner.
  • the initial code probability information 311 of the first maximum coding unit L31 of the third column is determined by the final code probability information 229 of the maximum coding unit L22 of the upper right corner, and the initial code probability of the first maximum coding unit L41 of the fourth column.
  • the information 411 may be determined as the final code probability information 329 of the maximum coding unit L32 in the upper right corner.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 code the symbols according to the symbols of the second largest coding unit for each thread. After updating the probability information, the final code probability information may be stored in a buffer.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 refer to code probability information of a maximum coding unit processed as an independent thread. The information must be stored according to the wavefront coding order and thus can be easily obtained. In addition, code probability information reflecting the most context information among adjacent neighboring maximum coding units may be obtained.
  • 5 and 6 compare the delay degree of subordinate threads by synchronization distance.
  • a processing delay may be adjusted between neighboring maximum coding unit sequences for parallel processing according to wavefront front order. This is a problem of whether the initial code probability information for entropy encoding and decoding of the current maximum coding unit is synchronized with the last code probability information of which maximum coding unit, or when the context synchronization of the current maximum coding unit string and the uppermost coding unit string occurs. Corresponds. This is because entropy encoding and decoding of the current maximum coding unit is delayed until the final code probability information is determined in the maximum coding unit to be referred to.
  • the horizontal distance between the current maximum coding unit and the maximum coding unit to be referred to as 'synchronization distance'.
  • the initial code probability information of the first largest coding unit of the current column may be determined as the final code probability information of the second largest coding unit located in the upper right corner. Therefore, although the initial code probability information of the first maximum coding unit L511 of the first front is set as the default code probability information, the initial code probability information 5211 of the first maximum coding unit L521 of the second thread is the second maximum coding of the first thread.
  • the final code probability information 5121 of the unit L512 is determined, and the initial code probability information 5311 of the first maximum coding unit L531 of the third thread is the final code probability information 5229 of the second maximum coding unit L522 of the second thread. Can be determined.
  • the initial code probability information of the first maximum coding unit of the current column may be determined as the final code probability information of the fourth maximum coding unit of the upper column. Therefore, although the initial code probability information of the first maximum coding unit L611 of the first thread is set as the default code probability information, the initial code probability information 6211 of the first maximum coding unit L621 of the second thread is the fourth maximum coding of the first thread.
  • the final code probability information 6149 of the unit L614 is determined, and the initial code probability information 6311 of the first maximum coding unit L631 of the third thread is the final code probability information 6249 of the fourth maximum coding unit L624 of the second thread. Can be determined.
  • the code probability information is obtained in which the contexts of the maximum coding units are relatively updated, since the synchronization distance is short, but due to the entropy encoding or the entropy decoding in the entire image 50, since the delay for each maximum coding unit string is short. The time required is shortened.
  • entropy encoding or entropy decoding may be performed by using code probability information in which the context of the maximum coding units is updated a lot, which is advantageous for improving performance of entropy encoding and decoding.
  • the delay at the point of time at which the processing is started has a disadvantage in that the time required for entropy encoding or entropy decoding is extended in the entire image 60.
  • a method of adjusting a synchronization distance by directly selecting a maximum coding unit that provides the code probability information having the best performance of entropy coding.
  • the amount of computation due to the process can increase significantly.
  • information on whether or not the synchronization distance is variable should be transmitted to image additional information such as a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), an adaptive parameter set (APS), or a slice segment header.
  • the decoding end may determine the synchronization distance by parsing information on the synchronization distance from the video additional information such as an SPS, a PPS, an APS, or a slice segment header. Only after confirming the synchronization distance, for the initial code probability information of the first largest coding unit of the next largest candidate unit column, the final code probability information of the largest coding unit located by the synchronization distance from the first largest coding unit for each current maximum coding unit column Can be stored in a buffer.
  • the performance of entropy encoding or entropy decoding may be improved due to code probability information in which the context of the maximum coding units is updated a lot, the degree of improvement in performance may be insignificant.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 fix the synchronization distance to 1 as shown in FIG. 5, and store initial code probability information of the first largest coding unit for each largest coding unit string. It can be synchronized with the final code probability information of the maximum coding unit located on the upper right side. That is, since it is possible to directly determine the reference target of the initial code probability information without considering whether to adjust the synchronization distance at all, the process required for determining the initial code probability information can be simplified and the processing time can be shortened.
  • the entropy encoding apparatus 10 includes the information on the synchronization distance in the SPS, PPS, APS or slice segment header and transmits, or the entropy decoding apparatus 20 is SPS, PPS, APS or slice segment There is no need to parse and read information about the synchronization distance from the header.
  • delays are generated only for processing time of one maximum coding unit between threads for adjacent maximum coding unit strings. It is possible to further maximize the reduction in processing time expected by parallel entropy encoding or parallel entropy decoding.
  • FIG. 7 illustrates a parallel process of simplified entropy encoding and decoding, according to an embodiment.
  • the image 70 illustrates a case where the encoding apparatus 10 according to an embodiment is parallel entropy coded through a first thread and a second thread, that is, two threads.
  • the first, third, fifth, and seventh columns are encoded by the first thread, and the second, fourth, sixth, and eighth columns are encoded by the second thread.
  • the encoding apparatus 10 Since the encoding apparatus 10 according to an embodiment has a fixed synchronization distance for determining the initial code probability information of the first largest coding unit for each largest coding unit column, the encoding apparatus 10 according to an embodiment of the first largest coding unit column
  • the initial code probability information of the first maximum coding unit may be determined by referring to the final code probability information of the maximum coding unit located in the upper right corner.
  • the initial code probability information of the first maximum coding unit 721 of the second column is determined as the final code probability information of the second maximum coding unit 712 of the first column;
  • the initial code probability information of the first maximum coding unit 731 of the third column is determined as the final code probability information of the second maximum coding unit 722 of the second column;
  • the initial code probability information of the first maximum coding unit 741 of the fourth column is determined as the last code probability information of the second maximum coding unit 732 of the third column;
  • Initial code probability information of the first maximum coding unit 751 of the fifth column is determined as final code probability information of the second maximum coding unit 742 of the fourth column;
  • the initial code probability information of the first largest coding unit 761 of the sixth column is determined as the final code probability information of the second largest coding unit 752 of the fifth column;
  • Initial code probability information of the first maximum coding unit 771 of the seventh column is determined as final code probability information of the second maximum coding unit 762 of the sixth column;
  • the initial code probability information of the first maximum coding unit 781 of the eighth column may be determined as the final code probability information of the second maximum coding unit 772 of the seventh column.
  • Encoded data generated through entropy encoding for each maximum coding unit string may be output in a chunk. Since the image characteristics are different and symbols are different for each maximum coding unit column, the chunks C71, C72, C73, C74, C75, and C76 generated for each maximum coding unit column may be different. Therefore, in the buffer in which the encoded data generated for each largest coding unit string is stored, the positions and sizes occupied by each chunk may be different.
  • chunk C73 may be generated from the third column after chunk C71 is generated from the first column of the first thread.
  • chunk C74 may be generated from the fourth column after chunk C72 is generated from the second column of the second thread. In this way, when the first thread and the second thread are each processed by independent processing cores, the chunks C71, C73, C75, ... generated through the first thread are successively stored in the first buffer. In addition, chunks C72, C74, C76, ... generated through the second thread may be sequentially stored in the second buffer.
  • the first and second threads are alternately executed by a single core processor (or for other reasons), they may be processed in the order of the first, second, third, fourth, fifth, sixth, and seventh columns. have.
  • the buffers may be stored in the order of the chunks C71, C72, C73, C74, C75, and C76. Therefore, when a transition between the first thread and the second thread occurs, i.e., after the processing of the last maximum coding unit of each maximum coding unit sequence is completed, the internal state information of each buffer, that is, information for knowing where each chunk is stored in each buffer For example, offset information indicating the position of data stored in each buffer and range information indicating a range in which data is stored are required. According to the related art, offset information and range information are stored as internal state information of a buffer.
  • the offset information and the range information of the buffer are parsed as the internal state information of the buffer, it is difficult to specify a boundary for separating the generated data for each maximum coding unit string, and due to the data that is not exactly separated, The data of the maximum coding unit of a thread may overlap.
  • the transmission bit is increased because 'information on whether the internal state information of the buffer is initialized in the last maximum coding unit of the maximum coding unit string' is added to the SPS, PPS, APS or slice segment header.
  • the entropy encoding apparatus 10 may generate independent chunks based on the independent internal state information for each maximum coding unit column, in order to exclude dependency on the internal state information of the buffer.
  • entropy encoding is performed on the largest coding unit sequences through the first thread and the second thread, respectively, and the last largest coding units (719, 729, 739, 749, 759, and 769) of each largest coding unit string are selected. After processing, you can initialize the current buffer internal status information. Therefore, entropy encoding may be performed based on internal state information of a default value in the first maximum coding unit of all the maximum coding unit strings.
  • the entropy decoding apparatus 20 also performs entropy decoding through the first thread and the second thread to restore each maximum coding unit string, and the last maximum coding units 719 of all the maximum coding unit strings.
  • the default value may be initialized with current buffer internal state information.
  • the entropy encoding apparatus 10 may include 'information on whether internal state information of the buffer is initialized in the last maximum coding unit of the maximum coding unit string' in the SPS, PPS, APS, or slice segment header. It is also necessary for the entropy decoding apparatus 20 to parse and read 'information on whether the internal state information of the buffer is initialized in the last maximum coding unit of the maximum coding unit string' from the SPS, PPS, APS or slice segment header. none.
  • the entropy encoding apparatus 10 and the entropy decoding apparatus 20 may include i) the closest maximum coding unit to be referred to to determine initial code probability information of the first maximum coding unit for each maximum coding unit string. Determining at a fixed position, and ii) by initializing the internal state information of the buffer in the last maximum coding unit of the maximum coding unit sequence, it can be simplified while minimizing the performance degradation of entropy encoding and entropy decoding that can be processed in parallel.
  • blocks in which video data is divided are maximum coding units, and each maximum coding unit is split into coding units having a tree structure. It is as described above.
  • a video encoding method and apparatus therefor, and a video decoding method and apparatus therefor based on a maximum coding unit and a coding unit having a tree structure according to an embodiment are disclosed.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video encoding apparatus 100 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 that includes video prediction based on coding units having a tree structure includes a coding unit determiner 120 and an output unit 130.
  • the video encoding apparatus 100 including video prediction based on coding units having a tree structure according to an embodiment is referred to as a short term “video encoding apparatus 100”.
  • the coding unit determiner 120 may segment the current picture based on a maximum coding unit that is a coding unit having a 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 divided into at least one maximum coding unit.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, or the like, and may be a square data unit having a square of two horizontal and vertical sizes.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth. Depth represents the number of spatial divisions of a coding unit from a maximum coding unit, and as a depth deepens, a coding unit for each depth may be split from a maximum coding unit to a 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. As 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 upper depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • image data of the current picture may be divided into maximum coding units, 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 depth.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times that the height and width of the maximum coding unit can be hierarchically divided 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 of the maximum coding units 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 within the maximum 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 encoding errors of coding units according to depths, a depth having a smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit As the depth of the maximum coding unit becomes deeper, the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases. In addition, even if the coding units of the same depth included in one maximum coding unit, the coding error for each data is measured and it is determined whether to divide into lower depths. Therefore, even if the data is included in one maximum 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 coded 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 coded depths.
  • the coding unit determiner 120 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • 'coding units according to a tree structure' includes coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in a current maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be determined hierarchically 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 splits 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 maximum coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the maximum 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, depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, so the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive encoding and transformation of the largest coding unit may be performed. Similarly, prediction encoding and transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth below the maximum depth.
  • encoding including prediction encoding and transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, transforming, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coded depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit on which prediction coding is based 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 may be a data unit in which the prediction unit of the coding unit is split, and the prediction unit may be a partition having the same size as the coding unit.
  • the partition type may include geometric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided into symmetrical ratios, as well as partitions divided in an asymmetrical ratio such as 1: n or n: 1. 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, thereby selecting a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform the conversion of the image data in the coding unit based on not only the coding unit for encoding the image data but also a data unit different from the coding unit.
  • the transformation may be performed based on a transformation unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the conversion unit may include a data unit for the intra mode and a conversion unit for the inter mode.
  • the transformation unit in the coding unit is also recursively divided into smaller transformation units, so that the residual data of the coding unit is determined according to the tree structure according to the transformation depth. Can be partitioned according to the conversion unit.
  • a transformation depth indicating the number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transformation unit may be set. For example, if the size of the transformation unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the conversion depth is 0, and if the size of the transformation unit is NxN, the conversion depth 1 is set. If the size of the transformation unit is N / 2xN / 2, the conversion depth 2 is set. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and transformation related information. Accordingly, the coding unit determiner 120 may determine not only the coded depth that generated the minimum coding error, but also a partition type obtained by dividing the prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for transformation.
  • a method of determining a coding unit, a prediction unit / partition, and a transformation unit according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described later in detail with reference to FIGS. 10 to 20.
  • the coding unit determiner 120 may measure a coding error of a coding unit for each depth using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, and size information of a transformation unit.
  • the coded depth information may be defined using split information for each depth indicating whether to encode in a coding unit of a lower depth without encoding 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 maximum coding unit, and information on at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information on 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 coding depth and the encoding mode may be set for the data.
  • the output unit 130 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
  • the minimum unit according to an embodiment is a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the minimum unit according to an embodiment may be a square data unit having a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, partition units, and transformation units included in the maximum coding unit.
  • the encoding information output through the output unit 130 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit for each depth may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information on an estimated direction of the inter mode, information on a reference image index of the inter mode, information on a motion vector, information on a chroma component of an intra mode, and information on an interpolation method of an intra mode. And the like.
  • Information about the maximum size and information about the maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice segment, or GOP may be inserted into a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set of a bitstream.
  • the information on the maximum size of the transform unit and the minimum size of the transform unit allowed for the current video may also be output through a header, a sequence parameter set or a picture parameter set of the bitstream.
  • the output unit 130 may encode and output reference information related to prediction, prediction information, slice segment type information, and the like.
  • a coding unit for each depth is a coding unit having a size that is divided by a height and a width of a coding unit of a layer higher depth. 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 an encoding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. Coding units may be configured. In addition, since each maximum coding unit may be encoded in various prediction modes, transformation methods, and the like, an optimal encoding 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.
  • the video encoding apparatus 100 determines coding units having a tree structure for each largest coding unit, and generates symbols as a result of performing encoding for each coding unit.
  • the entropy encoding apparatus 10 may perform entropy encoding on symbols for each maximum coding unit.
  • the entropy encoding apparatus 10 may perform entropy encoding for each maximum coding unit along a maximum coding unit string composed of maximum coding units consecutive in the horizontal direction for each slice segment or tile in which the picture is divided.
  • the entropy encoding apparatus 10 may simultaneously process entropy encoding for two or more maximum coding unit strings in parallel.
  • the first entropy encoder 12 sequentially performs entropy encoding on the maximum coding units consecutive in the horizontal direction constituting the first maximum coding unit string.
  • Initial entropy coding probability information for the largest coding unit to be processed first among the largest coding units of the first largest coding unit string may be determined as default probability information.
  • Entropy encoding may be performed on the second largest coding unit of the first largest coding unit string by using the updated entropy coding probability information based on the symbols of the first largest coding unit of the first largest coding unit string.
  • the second entropy encoder 14 determines the initial entropy coding probability information of the first maximum coding unit of the second maximum coding unit string as the entropy coding probability information updated by the maximum coding unit of the fixed position of the first maximum coding unit string. Can be.
  • the second entropy encoder 14 may perform entropy encoding on the first largest coding unit of the second largest coding unit string based on the initial entropy coding probability information. Starting with the first maximum coding unit, the second entropy encoder 14 may sequentially perform entropy encoding on successive maximum coding units of the second maximum coding unit string.
  • the entropy encoding apparatus 10 may obtain the entropy coding probability information updated by the second largest coding unit of the second largest coding unit string, and then may close the third maximum coding adjacent to the bottom of the second largest coding unit string. Entropy encoding may be performed on the unit string.
  • the first entropy encoder 12 initializes the internal state information of the entropy coded bit string of the first maximum coding unit string after completing the entropy encoding up to the last maximum coding unit of the first maximum coding unit string.
  • the second entropy encoder 14 may also initialize the internal state information of the entropy-encoded bit string of the second largest coding unit string after completing the entropy encoding to the last maximum coding unit of the second maximum coding unit string.
  • FIG. 9 is a block diagram of a video decoding apparatus 200 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 including video prediction based on coding units having a tree structure includes a receiver 210, image data and encoding information extractor 220, and image data decoder 230. do.
  • the video decoding apparatus 200 that includes video prediction based on coding units having a tree structure is abbreviated as “video decoding apparatus 200”.
  • Definition of various terms such as a coding unit, depth, a prediction unit, a transformation unit, and information about various encoding modes for a decoding operation of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may refer to FIG. 8 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 according to coding units having a tree structure for each maximum coding unit from the parsed bitstream, 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, a sequence parameter set, or a picture parameter set 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 the 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 coding mode for each largest coding unit may be set for one or more coded depth information, and the information about the coded mode for each coded depth 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 depths according to the maximum coding units, as in the video encoding apparatus 100 according to an embodiment.
  • the image data and the encoding information extracting unit 220 may use 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 encoding mode of the corresponding maximum coding unit is recorded for each predetermined data unit, the predetermined data units having the same information about the coded depth and the encoding 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 the 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 encoded image data based on the read partition type, prediction mode, and transformation unit for each coding unit among the coding units having a tree structure included in the maximum coding unit. Can be.
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and an inverse transform process.
  • the image data decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the image data decoder 230 may read transform unit information having a tree structure for each coding unit and perform inverse transform based on the transformation unit for each coding unit for inverse transformation for each largest coding unit. Through inverse transformation, the pixel value of the spatial region of the coding unit may be restored.
  • 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, for 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 decoding of the current coding unit may be performed by obtaining information about an encoding mode for each coding unit determined in this way.
  • the receiver 210 may include the entropy decoding apparatus 20 described above with reference to FIG. 2A.
  • the entropy decoding apparatus 20 may parse a plurality of maximum coding unit sequences from the received bitstream.
  • the first entropy decoding unit 24 When the receiver 22 extracts the first maximum coding unit string and the second maximum coding unit string from the bitstream, the first entropy decoding unit 24 performs entropy decoding on the first maximum coding unit string, thereby performing a first maximum.
  • the symbols of the largest coding units of the coding unit sequence may be sequentially restored.
  • the second entropy decoding unit 26 determines initial entropy coding probability information of the first maximum coding unit of the second maximum coding unit string as entropy coding probability information updated by the maximum coding unit of the fixed position of the first maximum coding unit string. Can be.
  • the second entropy decoder 26 may perform entropy decoding on the first largest coding unit of the second maximum coding unit string based on the determined initial entropy coding probability information.
  • the second entropy decoding unit 26 may perform entropy decoding on the second largest coding unit based on a parsing result of the first largest coding unit of the second largest coding unit string. In this manner, the maximum coding unit symbols of the second maximum coding unit string may be sequentially restored.
  • the entropy decoding apparatus 20 only obtains entropy coding probability information updated by the second largest coding unit of the second largest coding unit string, and then closes to the third maximum coding adjacent to the lower end of the second largest coding unit string. Entropy decoding may be performed on the unit string.
  • the first entropy decoding unit 24 may initialize the internal state information of the bit string of the first maximum coding unit string after the entropy decoding is completed to the last maximum coding unit of the first maximum coding unit string.
  • the entropy decoding apparatus 20 may recover symbols of the maximum coding units by simultaneously processing entropy decoding for two or more maximum coding unit strings in parallel.
  • the video decoding apparatus 200 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding the maximum coding units in the encoding process, and may use the information for decoding the current picture. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each largest coding unit can be performed.
  • the image data is 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.
  • FIG. 10 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • a size of a coding unit is represented 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, 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • the coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is set to 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth shown in FIG. 10 represents the total number of splits 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 the maximum coding unit having the long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, and the long axis size is 32, 16. May include up to coding units.
  • 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. May include up to coding units.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the maximum coding unit having the long axis size of 64, and the depth is three layers deep. Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 11 is a block diagram of an image encoder 400 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 the 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 transform unit 430 and the quantization unit 440.
  • the quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the inverse transformer 470, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking block 480 and the loop filtering unit 490. Processed and output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 via the entropy encoder 450.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, the motion compensator 425, and the transform unit may be components of the image encoder 400.
  • quantizer 440, entropy encoder 450, inverse quantizer 460, inverse transformer 470, deblocking unit 480, and loop filtering unit 490 are all maximal per maximum coding unit. Considering the depth, work based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed.
  • 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 transform unit 430 should determine the size of a transform unit in each coding unit among coding units having a tree structure.
  • the entropy encoder 450 may correspond to the entropy encoding apparatus 10 according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram of an image decoder 500 based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parsing unit 510, and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the encoded image data is output as inverse quantized data through the entropy decoding unit 520 and the inverse quantization unit 530, and the image data of the spatial domain is restored through the inverse transformation unit 540.
  • the intra prediction unit 550 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 560 uses the reference frame 585 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the
  • Data in the spatial domain that has passed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 may be post-processed through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 to be output to the reconstructed frame 595.
  • the post-processed data through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 may be output as the reference frame 585.
  • step-by-step operations after the parser 510 of the image decoder 500 may be performed.
  • the parser 510, the entropy decoder 520, the inverse quantizer 530, and the inverse transform unit 540 which are components of the image decoder 500, may be used.
  • the intra predictor 550, the motion compensator 560, the deblocking unit 570, and the loop filtering unit 580 must all perform operations based on coding units having a tree structure for each maximum coding unit. do.
  • the intra predictor 550 and the motion compensator 560 determine partitions and prediction modes for each coding unit having a tree structure, and the inverse transform unit 540 must determine the size of the transform unit for each coding unit.
  • the entropy decoding unit 520 may correspond to the entropy decoding apparatus 20 according to an embodiment.
  • FIG. 13 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 and the video decoding apparatus 200 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 a preset maximum size of a coding unit, a size of a 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.
  • the maximum depth indicates the total number of splits from the maximum coding unit to the minimum coding unit. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided.
  • a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each deeper coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit is shown.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit in the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size of the coding unit, that is, the height and width are 64x64.
  • the depth is deeper along the vertical axis, and the coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8, and the depth 4 of depth 4 having a size of 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 of depth 4 having a size of 4 ⁇ 4 is a minimum coding unit.
  • a prediction unit and partitions of a coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the 64x64 coding unit 610 having a depth of 0 is a prediction unit, the prediction unit is 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.
  • a prediction unit of a 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 be set only to 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 coding unit of each depth included in the maximum coding unit 610 may be used. Encoding must be performed every time.
  • the number of coding units for each depth for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four data units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
  • encoding is performed for each prediction unit of 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. .
  • the depth is deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, the encoding is 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. 14 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 a coding unit having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transformation unit for transformation in the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 transform unit 720 may be selected. The conversion can be performed.
  • the data of the 64x64 size coding unit 710 is converted into 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 size transform units of 64x64 size or less, and then encoded, and the transform unit having the least error with the original is selected. Can be.
  • FIG. 15 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 is 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 indicates 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 video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 may determine an intra mode type according to an intra prediction direction or a prediction form of a prediction unit that is an intra mode 812.
  • a symbol of a current prediction unit may be determined by referring to a symbol of a neighboring prediction unit adjacent to the current prediction unit. Therefore, information indicating the direction of the referenced symbol may be represented by an intra mode type.
  • the type of the intra mode type may include a planar mode type, a horizontal mode type, a vertical mode type, and a DC mode type.
  • planar mode type pixel values of the current prediction unit are predicted as values having a gradation in a specific direction.
  • horizontal mode type pixel values of the current prediction unit are predicted as neighboring pixel values located in the horizontal direction of the current prediction unit.
  • vertical mode type pixel values of the current prediction unit are predicted as neighboring pixel values located in the vertical direction of the current prediction unit.
  • the DC mode type pixel values of the current prediction unit are predicted to be DC values determined based on neighboring pixel values around the current prediction unit.
  • the intra mode type may be represented by a value indicating a specific angle of the prediction direction.
  • the intra mode type of the prediction unit of the chroma component may be determined to be the same as the intra mode type of the same prediction unit of the luma component.
  • the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 may include the current prediction unit when the neighboring prediction unit of the current prediction unit is inaccessible or is not a prediction unit unit of the intra mode.
  • the intra mode type of may be determined as the default mode type.
  • the default mode type is preferably set to have a high probability of occurrence among intra mode types.
  • the default mode type is preferably determined by the DC mode type or the plane mode type.
  • the occurrence probability of the specific type set as the default mode type tends to be the highest.
  • Intra prediction according to the DC mode type has an advantage that the prediction value is determined by a simple equation, and the planar mode type has an advantage in improving subjective picture quality.
  • the intra prediction according to the planar mode type requires an overly complicated operation process compared to the DC mode type.
  • the amount of calculation of the intra prediction according to the planar mode type may be more severe as the size of the prediction unit becomes larger than that of the intra prediction according to the DC mode type.
  • the encoding efficiency of intra prediction may be significantly improved.
  • the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 may determine the DC mode type as a default mode type of the intra mode type. Accordingly, when the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment determine an intra mode type to perform intra prediction on a current prediction unit, a neighboring prediction unit of the current prediction unit may approach. If the data is not countable or not in the prediction unit of the intra mode, the intra mode type of the current prediction unit may be determined as the DC mode type which is the default mode type.
  • the information 820 about the size of the transformation unit indicates which transformation unit to perform the transformation of the current coding unit.
  • the transform unit may be one of the first intra transform unit size 822, the second intra transform unit size 824, the first inter transform unit size 826, and the 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.
  • 16 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, etc. 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 coding unit 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 990 for is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), a partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), and 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).
  • 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 the depth at which the smallest encoding error occurs, and determines the encoding 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.
  • 17, 18, and 19 illustrate a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths, which are 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 of 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 divided into coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN.
  • the prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 is transformed or inversely transformed into a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared with the corresponding prediction unit and partition 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 intra prediction / motion estimation / motion compensation operations and transform / inverse transform operations for the same coding unit. Each can be performed on a separate data unit.
  • encoding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit, and the optimal coding unit is determined. Accordingly, 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 since the current coding unit is a coded depth in which the current coding unit is no longer divided into lower coding units. Can be. If it is necessary to divide one more step according to 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 symmetrical ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, and nRx2N, which are divided by the asymmetrical 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 of 2Nx2N of the current coding unit. If the transformation unit split information is 1, a transformation unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type of 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 data is included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth can be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit can be inferred.
  • the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths may be stored by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1300 includes coding units 1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, and 1318 of a coded depth. Since one coding unit 1318 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the coding unit 1318 of size 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N (1336). And nRx2N 1338.
  • the transformation unit split information (TU size flag) is a kind of transformation index, and the size of the transformation unit corresponding to the transformation index may be changed according to the prediction unit type or the partition type of the coding unit.
  • the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, and NxN 1328
  • the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1342 is set, and if the conversion unit split information is 1, a conversion unit 1344 of size N ⁇ N 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 conversion unit split information is 1, a conversion unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 20 is a flag having a value of 0 or 1, but the conversion unit splitting information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is set to 0 according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and the conversion unit may be divided hierarchically.
  • the transformation unit split information may be used as an embodiment of the transformation index.
  • the size of the transformation unit actually used may be expressed.
  • the video encoding apparatus 100 may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information.
  • the encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS.
  • the video decoding apparatus 200 may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
  • the size of the transform unit may be set to 16x16, and (a-3) when the split unit information is 2, the size of the transform unit may be set to 8x8.
  • the maximum transform unit split information is defined as 'MaxTransformSizeIndex'
  • the minimum transform unit size is 'MinTransformSize'
  • the transform unit split information is 0,
  • the minimum transform unit possible in the current coding unit is defined as 'RootTuSize'.
  • the size 'CurrMinTuSize' can be defined as in relation (1) below.
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may indicate the maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ⁇ MaxTransformSizeIndex)' is a transformation obtained by dividing 'RootTuSize', which is the size of transformation unit when the transformation unit division information is 0, by the number of times corresponding to the maximum transformation unit division information. Since the unit size is 'MinTransformSize' is the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current coding unit.
  • the maximum transform unit size RootTuSize may vary depending on the prediction mode.
  • RootTuSize may be determined according to the following relation (2).
  • 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size
  • 'PUSize' represents the current prediction unit size.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
  • 'RootTuSize' which is the size of the transformation unit when the transformation unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transformation unit size and the current prediction unit size.
  • 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below.
  • 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
  • the conversion unit size 'RootTuSize' when the conversion unit split information is 0 may be set to a smaller value among the maximum conversion unit size and the current partition unit size.
  • the current maximum conversion unit size 'RootTuSize' according to an embodiment that varies according to the prediction mode of the partition unit is only an embodiment, and a factor determining the current maximum conversion unit size is not limited thereto.
  • the image data of the spatial domain is encoded for each coding unit of the tree structure, and the video decoding method based on the coding units of the tree structure.
  • decoding is performed for each largest coding unit, and image data of a spatial region may be reconstructed to reconstruct a picture and a video, which is a picture sequence.
  • the reconstructed video can be played back by a playback device, stored in a storage medium, or transmitted over a network.
  • the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).
  • a video encoding method for performing the entropy encoding method described above with reference to FIGS. 1A to 20 is referred to as a video encoding method of the present invention.
  • the video decoding method for performing the entropy decoding method described above with reference to FIGS. 1A to 20 is referred to as a video decoding method of the present invention.
  • a video encoding apparatus including the video encoding apparatus 100 and the image encoding unit 400 including the entropy encoding apparatus 10 described above with reference to FIGS. 1A to 20 is referred to as the “video encoding apparatus of the present invention”.
  • the video decoding apparatus 200 and the image decoding unit 500 including the entropy decoding apparatus 20 described above with reference to FIGS. 1A to 20 are collectively referred to as the video decoding apparatus of the present invention.
  • a computer-readable storage medium in which a program is stored according to an embodiment of the present invention will be described in detail below.
  • the disk 26000 described above as a storage medium may be a hard drive, a CD-ROM disk, a Blu-ray disk, or a DVD disk.
  • the disk 26000 is composed of a plurality of concentric tracks tr, and the tracks are divided into a predetermined number of sectors Se in the circumferential direction.
  • a program for implementing the above-described quantization parameter determination method, video encoding method, and video decoding method may be allocated and stored in a specific region of the disc 26000 which stores the program according to the above-described embodiment.
  • a computer system achieved using a storage medium storing a program for implementing the above-described video encoding method and video decoding method will be described below with reference to FIG. 22.
  • the computer system 26700 may store a program for implementing at least one of the video encoding method and the video decoding method of the present invention on the disc 26000 using the disc drive 26800.
  • the program may be read from the disk 26000 by the disk drive 26800, and the program may be transferred to the computer system 26700.
  • a program for implementing at least one of the video encoding method and the video decoding method may be stored in a memory card, a ROM cassette, and a solid state drive (SSD). .
  • FIG. 23 illustrates an overall structure of a content supply system 11000 for providing a content distribution service.
  • the service area of the communication system is divided into cells of a predetermined size, and wireless base stations 11700, 11800, 11900, and 12000 that serve as base stations are installed in each cell.
  • the content supply system 11000 includes a plurality of independent devices.
  • independent devices such as a computer 12100, a personal digital assistant (PDA) 12200, a camera 12300, and a mobile phone 12500 may be an Internet service provider 11200, a communication network 11400, and a wireless base station. 11700, 11800, 11900, and 12000 to connect to the Internet 11100.
  • PDA personal digital assistant
  • the content supply system 11000 is not limited to the structure shown in FIG. 24, and devices may be selectively connected.
  • the independent devices may be directly connected to the communication network 11400 without passing through the wireless base stations 11700, 11800, 11900, and 12000.
  • the video camera 12300 is an imaging device capable of capturing video images like a digital video camera.
  • the mobile phone 12500 is such as Personal Digital Communications (PDC), code division multiple access (CDMA), wideband code division multiple access (W-CDMA), Global System for Mobile Communications (GSM), and Personal Handyphone System (PHS). At least one communication scheme among various protocols may be adopted.
  • PDC Personal Digital Communications
  • CDMA code division multiple access
  • W-CDMA wideband code division multiple access
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • PHS Personal Handyphone System
  • the video camera 12300 may be connected to the streaming server 11300 through the wireless base station 11900 and the communication network 11400.
  • the streaming server 11300 may stream and transmit the content transmitted by the user using the video camera 12300 through real time broadcasting.
  • Content received from the video camera 12300 may be encoded by the video camera 12300 or the streaming server 11300.
  • Video data captured by the video camera 12300 may be transmitted to the streaming server 11300 via the computer 12100.
  • Video data captured by the camera 12600 may also be transmitted to the streaming server 11300 via the computer 12100.
  • the camera 12600 is an imaging device capable of capturing both still and video images, like a digital camera.
  • Video data received from the camera 12600 may be encoded by the camera 12600 or the computer 12100.
  • Software for video encoding and decoding may be stored in a computer readable recording medium such as a CD-ROM disk, a floppy disk, a hard disk drive, an SSD, or a memory card that the computer 12100 may access.
  • video data may be received from the mobile phone 12500.
  • the video data may be encoded by a large scale integrated circuit (LSI) system installed in the video camera 12300, the mobile phone 12500, or the camera 12600.
  • LSI large scale integrated circuit
  • a user is recorded using a video camera 12300, a camera 12600, a mobile phone 12500, or another imaging device.
  • the content is encoded and sent to the streaming server 11300.
  • the streaming server 11300 may stream and transmit content data to other clients who have requested the content data.
  • the clients are devices capable of decoding the encoded content data, and may be, for example, a computer 12100, a PDA 12200, a video camera 12300, or a mobile phone 12500.
  • the content supply system 11000 allows clients to receive and play encoded content data.
  • the content supply system 11000 enables clients to receive and decode and reproduce encoded content data in real time, thereby enabling personal broadcasting.
  • the video encoding apparatus and the video decoding apparatus of the present invention may be applied to encoding and decoding operations of independent devices included in the content supply system 11000.
  • the mobile phone 12500 is not limited in functionality and may be a smart phone that can change or expand a substantial portion of its functions through an application program.
  • the mobile phone 12500 includes a built-in antenna 12510 for exchanging RF signals with the wireless base station 12000, and displays images captured by the camera 1530 or images received and decoded by the antenna 12510. And a display screen 12520 such as an LCD (Liquid Crystal Display) and an OLED (Organic Light Emitting Diodes) screen for displaying.
  • the smartphone 12510 includes an operation panel 12540 including a control button and a touch panel. When the display screen 12520 is a touch screen, the operation panel 12540 further includes a touch sensing panel of the display screen 12520.
  • the smart phone 12510 includes a speaker 12580 or another type of audio output unit for outputting voice and sound, and a microphone 12550 or another type of audio input unit for inputting voice and sound.
  • the smartphone 12510 further includes a camera 1530 such as a CCD camera for capturing video and still images.
  • the smartphone 12510 may be a storage medium for storing encoded or decoded data, such as video or still images captured by the camera 1530, received by an e-mail, or obtained in another form. 12570); And a slot 12560 for mounting the storage medium 12570 to the mobile phone 12500.
  • the storage medium 12570 may be another type of flash memory such as an electrically erasable and programmable read only memory (EEPROM) embedded in an SD card or a plastic case.
  • EEPROM electrically erasable and programmable read only memory
  • FIG. 25 illustrates an internal structure of the mobile phone 12500.
  • the power supply circuit 12700 the operation input controller 12640, the image encoder 12720, and the camera interface (12630), LCD control unit (12620), image decoding unit (12690), multiplexer / demultiplexer (12680), recording / reading unit (12670), modulation / demodulation (modulation / demodulation) unit 12660 and
  • the sound processor 12650 is connected to the central controller 12710 through the synchronization bus 1730.
  • the power supply circuit 12700 supplies power to each part of the mobile phone 12500 from the battery pack, thereby causing the mobile phone 12500 to operate. Can be set to an operating mode.
  • the central controller 12710 includes a CPU, a read only memory (ROM), and a random access memory (RAM).
  • the digital signal is generated in the mobile phone 12500 under the control of the central controller 12710, for example, the digital sound signal is generated in the sound processor 12650.
  • the image encoder 12720 may generate a digital image signal, and text data of the message may be generated through the operation panel 12540 and the operation input controller 12640.
  • the modulator / demodulator 12660 modulates a frequency band of the digital signal, and the communication circuit 12610 is a band-modulated digital signal. Digital-to-analog conversion and frequency conversion are performed on the acoustic signal.
  • the transmission signal output from the communication circuit 12610 may be transmitted to the voice communication base station or the radio base station 12000 through the antenna 12510.
  • the sound signal acquired by the microphone 12550 is converted into a digital sound signal by the sound processor 12650 under the control of the central controller 12710.
  • the generated digital sound signal may be converted into a transmission signal through the modulation / demodulation unit 12660 and the communication circuit 12610 and transmitted through the antenna 12510.
  • the text data of the message is input using the operation panel 12540, and the text data is transmitted to the central controller 12610 through the operation input controller 12640.
  • the text data is converted into a transmission signal through the modulator / demodulator 12660 and the communication circuit 12610, and transmitted to the radio base station 12000 through the antenna 12510.
  • the image data photographed by the camera 1530 is provided to the image encoder 12720 through the camera interface 12630.
  • the image data photographed by the camera 1252 may be directly displayed on the display screen 12520 through the camera interface 12630 and the LCD controller 12620.
  • the structure of the image encoder 12720 may correspond to the structure of the video encoding apparatus as described above.
  • the image encoder 12720 encodes the image data provided from the camera 1252 according to the video encoding method of the present invention described above, converts the image data into compression-encoded image data, and multiplexes / demultiplexes the encoded image data. (12680).
  • the sound signal obtained by the microphone 12550 of the mobile phone 12500 is also converted into digital sound data through the sound processor 12650 during recording of the camera 1250, and the digital sound data is converted into the multiplex / demultiplexer 12680. Can be delivered.
  • the multiplexer / demultiplexer 12680 multiplexes the encoded image data provided from the image encoder 12720 together with the acoustic data provided from the sound processor 12650.
  • the multiplexed data may be converted into a transmission signal through the modulation / demodulation unit 12660 and the communication circuit 12610 and transmitted through the antenna 12510.
  • the signal received through the antenna converts the digital signal through a frequency recovery (Analog-Digital conversion) process .
  • the modulator / demodulator 12660 demodulates the frequency band of the digital signal.
  • the band demodulated digital signal is transmitted to the video decoder 12690, the sound processor 12650, or the LCD controller 12620 according to the type.
  • the mobile phone 12500 When the mobile phone 12500 is in the call mode, the mobile phone 12500 amplifies a signal received through the antenna 12510 and generates a digital sound signal through frequency conversion and analog-to-digital conversion processing.
  • the received digital sound signal is converted into an analog sound signal through the modulator / demodulator 12660 and the sound processor 12650 under the control of the central controller 12710, and the analog sound signal is output through the speaker 12580. .
  • a signal received from the radio base station 12000 via the antenna 12510 is converted into multiplexed data as a result of the processing of the modulator / demodulator 12660.
  • the output and multiplexed data is transmitted to the multiplexer / demultiplexer 12680.
  • the multiplexer / demultiplexer 12680 demultiplexes the multiplexed data to separate the encoded video data stream and the encoded audio data stream.
  • the encoded video data stream is provided to the video decoder 12690, and the encoded audio data stream is provided to the sound processor 12650.
  • the structure of the image decoder 12690 may correspond to the structure of the video decoding apparatus as described above.
  • the image decoder 12690 generates the reconstructed video data by decoding the encoded video data by using the video decoding method of the present invention described above, and displays the reconstructed video data through the LCD controller 1262 through the display screen 1252. ) Can be restored video data.
  • video data of a video file accessed from a website of the Internet can be displayed on the display screen 1252.
  • the sound processor 1265 may convert the audio data into an analog sound signal and provide the analog sound signal to the speaker 1258. Accordingly, audio data contained in a video file accessed from a website of the Internet can also be reproduced in the speaker 1258.
  • the mobile phone 1250 or another type of communication terminal is a transmitting / receiving terminal including both the video encoding apparatus and the video decoding apparatus of the present invention, a transmitting terminal including only the video encoding apparatus of the present invention described above, or the video decoding apparatus of the present invention. It may be a receiving terminal including only.
  • FIG. 26 illustrates a digital broadcasting system employing a communication system according to the present invention.
  • the digital broadcasting system according to the embodiment of FIG. 26 may receive digital broadcasting transmitted through a satellite or terrestrial network using the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • the broadcast station 12890 transmits the video data stream to the communication satellite or the broadcast satellite 12900 through radio waves.
  • the broadcast satellite 12900 transmits a broadcast signal, and the broadcast signal is received by the antenna 12860 in the home to the satellite broadcast receiver.
  • the encoded video stream may be decoded and played back by the TV receiver 12610, set-top box 12870, or other device.
  • the playback device 12230 can read and decode the encoded video stream recorded on the storage medium 12020 such as a disk and a memory card.
  • the reconstructed video signal may thus be reproduced in the monitor 12840, for example.
  • the video decoding apparatus of the present invention may also be mounted in the set-top box 12870 connected to the antenna 12860 for satellite / terrestrial broadcasting or the cable antenna 12850 for cable TV reception. Output data of the set-top box 12870 may also be reproduced by the TV monitor 12880.
  • the video decoding apparatus of the present invention may be mounted on the TV receiver 12810 instead of the set top box 12870.
  • An automobile 12920 with an appropriate antenna 12910 may receive signals from satellite 12800 or radio base station 11700.
  • the decoded video may be played on the display screen of the car navigation system 12930 mounted on the car 12920.
  • the video signal may be encoded by the video encoding apparatus of the present invention and recorded and stored in a storage medium.
  • the video signal may be stored in the DVD disk 12960 by the DVD recorder, or the video signal may be stored in the hard disk by the hard disk recorder 12950.
  • the video signal may be stored in the SD card 12970. If the hard disk recorder 12950 includes the video decoding apparatus of the present invention according to an embodiment, the video signal recorded on the DVD disk 12960, the SD card 12970, or another type of storage medium is output from the monitor 12880. Can be recycled.
  • the vehicle navigation system 12930 may not include the camera 1530, the camera interface 12630, and the image encoder 12720 of FIG. 26.
  • the computer 12100 and the TV receiver 12610 may not include the camera 1250, the camera interface 12630, and the image encoder 12720 of FIG. 26.
  • FIG. 27 illustrates a network structure of a cloud computing system using a video encoding apparatus and a video decoding apparatus, according to an embodiment of the present invention.
  • the cloud computing system of the present invention may include a cloud computing server 14100, a user DB 14100, a computing resource 14200, and a user terminal.
  • the cloud computing system provides an on demand outsourcing service of computing resources through an information communication network such as the Internet at the request of a user terminal.
  • service providers integrate the computing resources of data centers located in different physical locations into virtualization technology to provide users with the services they need.
  • the service user does not install and use computing resources such as application, storage, operating system, and security in each user's own terminal, but services in virtual space created through virtualization technology. You can choose as many times as you want.
  • a user terminal of a specific service user accesses the cloud computing server 14100 through an information communication network including the Internet and a mobile communication network.
  • the user terminals may be provided with a cloud computing service, particularly a video playback service, from the cloud computing server 14100.
  • the user terminal may be any electronic device capable of accessing the Internet, such as a desktop PC 14300, a smart TV 14400, a smartphone 14500, a notebook 14600, a portable multimedia player (PMP) 14700, a tablet PC 14800, and the like. It can be a device.
  • the cloud computing server 14100 may integrate and provide a plurality of computing resources 14200 distributed in a cloud network to a user terminal.
  • the plurality of computing resources 14200 include various data services and may include data uploaded from a user terminal.
  • the cloud computing server 14100 integrates a video database distributed in various places into a virtualization technology to provide a service required by a user terminal.
  • the user DB 14100 stores user information subscribed to a cloud computing service.
  • the user information may include login information and personal credit information such as an address and a name.
  • the user information may include an index of the video.
  • the index may include a list of videos that have been played, a list of videos being played, and a stop time of the videos being played.
  • Information about a video stored in the user DB 14100 may be shared among user devices.
  • the playback history of the predetermined video service is stored in the user DB 14100.
  • the cloud computing server 14100 searches for and plays a predetermined video service with reference to the user DB 14100.
  • the smartphone 14500 receives the video data stream through the cloud computing server 14100, the operation of decoding the video data stream and playing the video may be performed by the operation of the mobile phone 12500 described above with reference to FIG. 24. similar.
  • the cloud computing server 14100 may refer to a playback history of a predetermined video service stored in the user DB 14100. For example, the cloud computing server 14100 receives a playback request for a video stored in the user DB 14100 from a user terminal. If the video was being played before, the cloud computing server 14100 may have a streaming method different depending on whether the video is played from the beginning or from the previous stop point according to the user terminal selection. For example, when the user terminal requests to play from the beginning, the cloud computing server 14100 streams the video to the user terminal from the first frame. On the other hand, if the terminal requests to continue playing from the previous stop point, the cloud computing server 14100 streams the video to the user terminal from the frame at the stop point.
  • the user terminal may include the video decoding apparatus as described above with reference to FIGS. 1A through 20.
  • the user terminal may include the video encoding apparatus as described above with reference to FIGS. 1A through 20.
  • the user terminal may include both the video encoding apparatus and the video decoding apparatus as described above with reference to FIGS. 1A through 20.
  • FIGS. 21 through 27 various embodiments in which the video encoding method and the video decoding method of the present invention described above with reference to FIGS. 1A to 20 are stored in a storage medium or the video encoding apparatus and the video decoding apparatus of the present invention are implemented in a device are illustrated in FIGS. It is not limited to the embodiments of FIG. 27.

Abstract

본 발명은 엔트로피 부호화 및 복호화 방식을 다수의 프로세서로 병렬 처리할 수 있도록 하는 방법을 제안한다. 본 발명에 따라, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서, 제1 블록열에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하고, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하고, 제1 블록열 중 마지막 블록까지 엔트로피 부호화가 완료된 후에, 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 엔트로피 부호화 방법이 개시된다.

Description

병렬 처리가 가능한 엔트로피 부호화 방법 및 장치, 병렬 처리가 가능한 엔트로피 복호화 방법 및 장치
본 발명은 비디오 부호화 및 복호화를 위한 엔트로피 부호화 및 엔트로피 복호화에 관한 것이다.
고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 효과적으로 부호화하거나 복호화하는 비디오 코덱의 필요성이 증대하고 있다. 기존의 비디오 코덱에 따르면, 비디오는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다.
주파수 변환을 이용하여 공간 영역의 영상 데이터는 주파수 영역의 계수들로 변환된다. 비디오 코덱은, 주파수 변환의 빠른 연산을 위해 영상을 소정 크기의 블록들로 분할하고, 블록마다 DCT 변환을 수행하여, 블록 단위의 주파수 계수들을 부호화한다. 공간 영역의 영상 데이터에 비해 주파수 영역의 계수들이, 압축하기 쉬운 형태를 가진다. 특히 비디오 코덱의 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 공간 영역의 영상 화소값은 예측 오차로 표현되므로, 예측 오차에 대해 주파수 변환이 수행되면 많은 데이터가 0으로 변환될 수 있다. 비디오 코덱은 연속적으로 반복적으로 발생하는 데이터를 작은 크기의 데이터로 치환함으로써, 데이터량을 절감하고 있다.
비디오 부호화에 의해 생성된 심볼의 비트열을 압축하기 위해 엔트로피 부호화가 수행된다. 근래 산술부호화 기반의 엔트로피 부호화 방식이 널리 사용되고 있다. 산술부호화 기반의 엔트로피 부호화를 위해, 심볼을 비트열로 이진화한 후에, 비트열에 대해 컨텍스트 기반의 산술부호화가 수행된다.
본 발명은 비디오 부호화 및 복호화를 위한 산술부호화 기반의 엔트로피 부호화 및 복호화 방식을 다수의 프로세서로 병렬 처리할 수 있도록 하는 방법을 제안한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화를 위한 엔트로피 부호화 방법은, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서, 제1 블록열(row of blocks)을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계; 상기 제1 블록열의 아래에 인접하는 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계; 및 제1 블록열 중 마지막 블록까지 상기 엔트로피 부호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치 및 엔트로피 복호화 장치는, 최대부호화단위열마다 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 최대부호화단위를 가장 근접한 고정된 위치에서 결정하고, 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 버퍼의 내부 상태 정보를 초기화함으로써, 병렬 처리가 가능한 엔트로피 부호화 및 엔트로피 복호화의 성능 저하를 최소화하면서 간소화할 수 있다.
도 1a 은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 1b 는 도 1a 의 엔트로피 부호화 장치가 구현하는 엔트로피 부호화 방법(11)의 흐름도를 도시한다.
도 2a 은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2b 는 도 2a 의 엔트로피 복호화 장치가 구현하는 엔트로피 부호화 방법(21)의 흐름도를 도시한다.
도 3 은 블록들의 일반 코딩 순서와 웨이브프론트 코딩 순서를 도시한다.
도 4 는 일 실시예에 따른 웨이브프론트 코딩 순서와 엔트로피 코딩 확률 정보 결정 방식을 도시한다.
도 5 및 6 는 동기화 거리별로 후순위 쓰레드의 딜레이 정도를 비교한다.
도 7 은 일 실시예에 따라 간소화된 엔트로피 부복호화의 병렬 처리 과정을 도시한다.
도 8 은 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 9 은 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위의 개념을 도시한다.
도 11 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화단위 및 파티션을 도시한다.
도 14 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
도 15 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 16 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화단위를 도시한다.
도 17, 18 및 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화단위, 예측단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
도 20 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화단위, 예측단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
도 21 은 일 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크의 물리적 구조를 예시한다.
도 22 는 디스크를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브를 도시한다.
도 23 은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)의 전체적 구조를 도시한다.
도 24 및 25은, 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰의 외부구조와 내부구조를 도시한다.
도 26 은 본 발명에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다.
도 27 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화를 위한 엔트로피 부호화 방법은, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서, 제1 블록열(row of blocks)을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계; 상기 제1 블록열의 아래에 인접하는 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계; 및 제1 블록열 중 마지막 블록까지 상기 엔트로피 부호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계는, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 좌측 상단에 위치하는 제1 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 참조하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 블록을 결정하기 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서 상기 제1 블록열에 비해 상기 제2 블록열의 엔트로피 부호화가 얼마나 지연처리되는지에 대한 분석은 생략할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계는, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록부터 엔트로피 부호화를 수행하기 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 엔트로피 부호화 방법은, 상기 제2 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열의 첫번째 블록부터 상기 제3 블록열에 대한 엔트로피 부호화를 수행하기 시작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계는, 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열이 저장되는 버퍼에서, 상기 영상의 경계에 접하는 상기 마지막 블록의 코드가 저장되는 위치를 나타내는 오프셋 정보와 코드 인터벌(code interval)의 범위를 나타내는 범위 정보를, 디폴트값으로 초기화하는 단계; 및 상기 제1 블록열과 동일한 쓰레드에 속하고 상기 제1 블록열에 이어 처리되는 제4 블록열에 대해, 상기 초기화된 내부 상태 정보에 기초하여 엔트로피 부호화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 상기 내부 상태 정보의 초기화를 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서, 블록열들마다 마지막 블록에 대한 엔트로피 부호화 이후에 상기 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 선택이 불가능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화를 위한 엔트로피 복호화 방법은, 수신된 비트스트림으로부터, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서 가로 방향으로 연속하는 블록들의 비트열을 각각 포함하는 제1 블록열 및 제2 블록열을 추출하는 단계; 상기 제1 블록열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 상기 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계; 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하여, 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계; 및 상기 제1 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 좌측 상단에 위치하는 제1 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 참조하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 블록을 결정하기 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서 상기 제1 블록열에 비해 상기 제2 블록열의 엔트로피 부호화가 얼마나 지연처리되는지에 대한 정보는 상기 비트스트림으로부터 파싱되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록부터 엔트로피 복호화를 수행하기 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 엔트로피 복호화 방법은, 상기 제2 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열의 첫번째 블록부터 상기 제3 블록열에 대한 엔트로피 복호화를 수행하기 시작하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계는, 상기 제1 블록열의 비트열이 저장되는 버퍼에서, 상기 영상의 경계에 접하는 상기 마지막 블록의 코드가 저장되는 위치를 나타내는 오프셋 정보와 코드 인터벌의 범위를 나타내는 범위 정보를 디폴트값으로 초기화하는 단계; 및 상기 제1 블록열과 동일한 쓰레드에 속하고 상기 제1 블록열의 비트열에 이어지는 다음 비트열에 대해 상기 초기화된 내부 상태 정보에 기초하여 엔트로피 복호화를 수행하여, 제4 블록열의 블록들을 복원하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따라 상기 내부 상태 정보의 초기화를 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서, 블록열들마다 마지막 블록에 대한 엔트로피 복호화 이후에 상기 비트열의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 정보는, 상기 비트스트림으로부터 파싱되지 않을 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 엔트로피 복호화 방법이 두 개 이상의 프로세싱 코어에 의해 수행되는 경우에, 상기 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는, 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제1 블록열의 첫번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여, 상기 제1 블록열의 두번째 블록부터 엔트로피 복호화를 수행하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는, 제2 프로세싱 코어에 의해, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득하자마자, 상기 획득된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록부터 상기 제2 블록열의 엔트로피 복호화를 수행하기 시작하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 상기 제2 프로세싱 코어의 상기 제2 블록열에 대한 엔트로피 복호화 동작은 상기 제1 프로세싱 코어의 상기 제1 블록열에 대한 엔트로피 복호화 동작에 비해, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득할 때까지의 시간만큼 지연처리될 수 있다.
일 실시예에 따른 상기 엔트로피 복호화 방법은, 상기 엔트로피 복호화 방법이 하나의 프로세싱 코어에 의해 수행되는 경우에, 제1 프로세싱 코어에 의해 상기 제1 블록열의 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 복호화를 수행하여 상기 제1 블록열의 심볼들을 복원하는 단계; 상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제1 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계; 상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼들에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하여, 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계; 상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 2 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제2 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계; 및 상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제2 블록열의 두번째 블록의 심볼들에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보와 상기 초기화된 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 이용하여, 상기 제3 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하고, 상기 제3 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화를 위한 엔트로피 부호화 장치에 있어서, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서, 제1 블록열을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 제1 엔트로피 부호화부; 및 상기 제1 블록열의 아래에 인접하는 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 제2 엔트로피 부호화부를 포함하고, 상기 제1 엔트로피 부호화부는, 제1 블록열 중 마지막 블록까지 상기 엔트로피 부호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화를 위한 엔트로피 복호화 장치는, 수신된 비트스트림으로부터, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서 가로 방향으로 연속하는 블록들의 비트열을 각각 포함하는 제1 블록열 및 제2 블록열을 추출하는 수신부; 상기 제1 블록열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 상기 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 제1 엔트로피 복호화부; 및 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하여, 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 제2 엔트로피 복호화부를 포함하고, 상기 제1 엔트로피 복호화부는, 상기 제1 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화한다.
본 발명은, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 전산적으로 구현하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체를 제안한다.
이하 도 1a 내지 도 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 비디오 부호화를 위한 엔트로피 부호화 장치 및 비디오 복호화를 위한 엔트로피 복호화 장치, 그리고 이에 상응하는 엔트로피 부호화 방법, 엔트로피 복호화 방법이 개시된다. 또한, 도 8 내지 도 20을 참조하여, 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화단위에 기초하며 엔트로피 부호화 방법을 수반하는 비디오 부호화 장치와 엔트로피 복호화 방법을 수반하는 비디오 복호화 장치, 그리고 이에 상응하는 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 개시된다. 또한, 도 21 내지 도 27을 참조하여, 일 실시예에 따른 따라 비디오 부호화 방법, 비디오 복호화 방법이 적용가능한 다양한 실시예들이 개시된다. 이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다.
먼저, 도 1a 내지 도 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치와 엔트로피 부호화 방법, 그리고 엔트로피 복호화 장치와 엔트로피 복호화 방법이 개시된다.
도 1a 은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)는, 제1 엔트로피 부호화부(12) 및 제2 엔트로피 부호화부(14)를 포함한다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)는 비디오를 구성하는 각각의 영상을 블록별로 부호화하여 생성된 심볼들을 입력받는다. 심볼은 공간영역의 비디오 데이터에 대해, 블록 단위로 인트라 예측/인터 예측, 변환, 양자화를 수행함으로써 생성될 수 있다.
설명의 편의를 위해, 이하 데이터 단위의 일종인 '블록'에 대한 비디오 부호화 기법 또는 엔트로피 부호화 기법을 상술한다. 하지만 본 발명의 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 기법은, '블록'에 대한 비디오 부호화 기법에만 한정되는 것으로 해석되어서는 아니되며, 다양한 데이터 단위에 적용될 수 있다.
영상 부호화의 효율성을 위해 영상을 소정 크기의 블록들로 분할하여 부호화된다. 블록의 타입은 정사각형 또는 직사각형일 수 있으며, 임의의 기하학적 형태일 수도 있다. 일정한 크기의 데이터 단위로 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 블록은, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서는, 최대부호화단위, 부호화단위, 예측단위, 변환단위 등일 수 있다. 트리구조에 따른 부호화단위들에 기초한 비디오 부복호화 방식은, 도 8 내지 도 20을 참조하여 후술한다.
또한, '영상'은 픽처일 수도 있지만, 픽처를 가로 방향으로 분할하여 생성된 슬라이스 세그먼트들 중에 하나이거나, 가로 및 세로 방향으로 분할하여 생성된 타일들 중에 하나일 수도 있다.
일 실시예에 따른 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 영상의 블록들 중에서, 제1 블록열을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행한다. 일 실시예에 따른 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 제1 블록열의 아래에 인접하는 제2 블록열의 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행한다.
상기 블록이, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서 최대부호화단위인 경우에, 제1 블록열 및 제2 블록열은 각각 가로 방향으로 연속하는 최대부호화단위들의 그룹일 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화는, 심볼을 비트열로 변환하는 이진화 과정과, 비트열에 대해 컨텍스트 기반의 산술부호화를 수행하는 산술부호화 과정으로 분류할 수 있다. 컨텍스트 기반의 산술부호화를 수행하는 산술부호화 방식으로 CABAC(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding) 등이 널리 이용되고 있다. 컨텍스트 기반의 산술부복호화에 따르면, 심볼 비트열의 각 비트가 컨텍스트의 각 빈(bin)이 되며, 각 비트 위치가 빈 인덱스로 매핑될 수 있다. 비트열의 길이 즉 빈들의 길이는 심볼 값의 크기에 따라 변할 수 있다. 컨텍스트 기반의 산술부복호화를 위해서는 심볼의 컨텍스트를 결정하는 컨텍스트 모델링이 필요하다.
컨텍스트 모델링을 위해서는, 심볼 비트열의 비트 위치마다, 즉 각각의 빈 인덱스마다 컨텍스트를 새로이 갱신할 필요가 있다. 여기서 컨텍스트 모델링은, 각 빈에서 0 또는 1이 발생할 확률을 분석하는 과정이다. 이제까지의 컨텍스트에 새로운 블록의 심볼들의 비트별 확률을 분석한 결과를 반영하여 컨텍스트를 갱신하는 과정이, 블록마다 반복될 수 있다. 이러한 컨텍스트 모델링의 결과를 수록한 정보로서, 각 빈마다 발생 확률이 매칭된 확률표가 제공될 수 있다. 일 실시예에 따른 엔트로피 코딩 확률 정보는 이러한 컨텍스트 모델링 결과를 수록한 정보일 수 있다.
따라서, 컨텍스트 모델링 정보, 즉 엔트로피 코딩 확률 정보가 확보되면, 엔트로피 코딩 확률 정보의 컨텍스트에 기초하여, 블록 심볼들의 이진화된 비트열의 비트마다 코드를 할당함으로써 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다.
따라서 제1 엔트로피 부호화부(12) 및 제2 엔트로피 부호화부(14)가, 블록별로 엔트로피 부호화를 수행하기 위해 엔트로피 코딩 확률 정보를 어떻게 획득하는지가 이하 도 1b를 참조하여 상술된다.
도 1b 는 도 1a 의 엔트로피 부호화 장치(10)가 구현하는 엔트로피 부호화 방법(11)의 흐름도를 도시한다.
단계 13에서, 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 블록열을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행한다. 제1 블록열의 블록들 중에서 처음으로 처리될 블록을 위한 초기 엔트로피 코딩 확률 정보는 디폴트 확률 정보로 결정될 수 있다. 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 블록열의 첫번째 블록의 심볼들을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여, 제1 블록열의 두번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
단계 15에서, 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정할 수 있다. 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 첫번째 블록을 시작으로, 제2 엔트로피 부호화부(14)는 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
여기서 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 확보하기 위해 참조되는 고정 위치의 블록은, 제2 블록열의 첫번째 블록의 좌측 상단에 위치하는 블록일 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해, 제2 블록열의 첫번째 블록의 좌측 상단에 위치하는 제1 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 참조할 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 블록을 결정하기 위해, 제1 블록열과 제2 블록열의 컨텍스트 동기화가 언제 발생하는지에 대한 분석은 생략할 수 있다. 픽처의 모든 블록열에 대해서, 제1 블록열과 제2 블록열의 컨텍스트 동기화가 언제 발생하는지에 대한 결정 과정 자체가 수행되지 않을 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 확보하기 위해 참조되는 블록을, 가변적인 위치가 아닌 고정된 위치에서 결정할 수 있으므로, 여러 블록들 중에서 참조 블록을 선택하는 과정도 필요 없다.
일 실시예에 따른 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 제2 블록열의 첫번째 블록부터 엔트로피 부호화를 수행하기 시작할 수 있다.
이와 유사하게 엔트로피 부호화 장치(10)는, 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열에 대한 엔트로피 부호화를 위해, 제2 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 제3 블록열의 첫번째 블록부터 엔트로피 부호화를 수행하기 시작할 수 있다.
따라서, 제2 블록열에 대한 엔트로피 부호화 동작은 제1 블록열에 대한 엔트로피 부호화 동작에 비해, 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득할 때까지의 시간만큼 지연처리(delay)될 수 있다.
단계 17에서, 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 블록열 중 마지막 블록까지 엔트로피 부호화를 완료한 후에, 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화한다. 제2 엔트로피 부호화부(14)도, 제2 블록열 중 마지막 블록까지 엔트로피 부호화를 완료한 후에, 제2 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 블록열에 대한 엔트로피 부호화를 수행하여 비트열이 생성되면 버퍼에 저장한다. 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보는, 버퍼에서 영상의 경계에 접하는 마지막 블록의 코드가 저장되는 위치를 나타내는 오프셋 정보와, 코드 인터벌(code interval)의 범위를 나타내는 범위 정보를 포함할 수 있다. 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 블록열의 비트열의 오프셋 정보와 범위 정보를 디폴트값으로 초기화할 수 있다.
프로세싱 코어가 한번에 처리하는 데이터 단위를 쓰레드(Thread)라고 지칭할 수 있다. 일 실시예에 따른 웨이브프론트 병렬 처리(Wavefront Parallel Processing) 방식에 따르면, 각 블록열이 하나의 쓰레드로 처리될 수 있다. 예를 들어, 제1 블록열, 제2 블록열, 제3 블록열 각각에 대한 엔트로피 부호화를 병렬 처리한다면, 제1 블록열을 제1 쓰레드, 제2 블록열은 제2 쓰레드, 제3 블록열은 제3 쓰레드로 대응될 수 있다. 멀티쓰레드 처리가 3개의 쓰레드로만 한정된다면, 다시 제3 블록열의 아래 방향으로 순서대로 인접하는 제4 블록열, 제5 블록열 및 제6 블록열은 각각 제1 쓰레드, 제2 쓰레드, 제3 쓰레드로 대응될 수 있다.
제1 쓰레드에 해당하는 제4 블록열은 제1 블록열에 이어 엔트로피 부호화되고, 제5 블록열은 제2 블록열에 이어, 제6 블록열은 제3 블록열에 이어 엔트로피 부호화될 수 있다.
따라서, 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 쓰레드에 따라 제1 블록열에 이어 처리되는 제4 블록열에 대한 엔트로피 부호화에 있어서, 앞서 제1 블록열의 마지막 블록의 부호화 이후 초기화된 내부 상태 정보에 기초하여 제4 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
특히, 일 실시예에 따른 제1 엔트로피 부호화부(12)는, 내부 상태 정보의 초기화를 위해, 영상을 포함하는 픽처의 블록열들마다 마지막 블록에 대한 엔트로피 부호화 이후에 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대하여 판단하는 동작이 수행하지 않는다.
또한, 제2 엔트로피 부호화부(14)도 제2 쓰레드에 따라 제2 블록열에 이어 처리되는 제5 블록열에 대한 엔트로피 부호화에 있어서, 앞서 제2 블록열의 마지막 블록의 부호화 이후 초기화된 내부 상태 정보에 기초하여 제5 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
마찬가지로 각 블록열마다 마지막 블록의 엔트로피 부호화 후에 비트열 버퍼의 내부 상태 정보는 초기화되므로, 초기화 가능성에 대해 판단할 필요가 없다.
이상 도 1a 및 1b 을 참조하여 블록열에 따라 병렬 처리 가능하도록 엔트로피 부호화된 비트열로부터, 블록 심볼들을 복원하는 방법을 이하 도 2a 및 2b를 참조하여 상술한다.
도 2a 은 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)는, 수신부(22), 제1 엔트로피 복호화부(24) 및 제2 엔트로피 복호화부(26)를 포함한다.
일 실시예에 따른 수신부(22)는 비디오의 부호화 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신한다. 비트스트림은 비디오를 구성하는 각각의 영상의 블록 심볼들이 엔트로피 부호화를 통해 생성된 비트열들을 포함할 수 있다.
이하 데이터 단위의 일종인 '블록'에 대한 비디오 복호화 기법 또는 엔트로피 복호화 기법을 상술한다. 앞서 도 1a 를 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 '블록'은 트리구조의 부호화단위들을 기초한 다양한 데이터 단위에 적용될 수 있다. '영상'은 픽처, 슬라이스 세그먼트, 타일 중에 하나일 수도 있다.
일 실시예에 따른 수신부(22)는, 수신된 비트스트림으로부터, 영상 블록들의 부호화된 비트열을 포함하는 제1 블록열 및 제2 블록열을 추출하여, 각각 제1 엔트로피 복호화부(24) 및 제2 엔트로피 복호화부(26)에게 출력할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 엔트로피 복호화부(24)는, 제1 블록열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 블록열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 엔트로피 복호화부(24) 및 제2 엔트로피 복호화부(24)에 의해 복원된 블록은, 각각 제1 블록열 및 제2 블록열을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 최대부호화단위들의 그룹일 수 있다.
엔트로피 복호화 장치(20)에 의해 복원된 블록 심볼들에 대해, 블록 단위로 역양자화, 역변환 및 인트라 예측/움직임 보상을 수행함으로써 블록마다 공간영역의 비디오 데이터가 복원될 수 있다.
이하, 제1 엔트로피 복호화부(24) 및 제2 엔트로피 복호화부(26)가, 블록별로 엔트로피 복호화를 수행하기 위해 엔트로피 코딩 확률 정보를 어떻게 획득하는지가 이하 도 2b를 참조하여 상술된다.
도 2b 는 도 2a 의 엔트로피 복호화 장치(20)가 구현하는 엔트로피 부호화 방법(21)의 흐름도를 도시한다.
단계 23에서, 수신부(22)가 비트스트림으로부터 제1 블록열 및 제2 블록열을 추출하면, 단계 25에서 제1 엔트로피 복호화부(24)는, 제1 블록열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원할 수 있다.
단계 27에서, 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해, 제2 블록열의 첫번째 블록의 좌측 상단에 위치하는 제1 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 참조할 수 있다.
일 실시예에 따른 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 블록을 결정하기 위해, 제1 블록열에 비해 제2 블록열의 엔트로피 부호화가 얼마나 지연처리되는지에 대한 정보의 파싱은 생략할 수 있다. 일 실시예에 따른 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 픽처의 모든 블록열에 대해서, 제1 블록열과 제2 블록열의 컨텍스트 동기화가 언제 발생하는지에 대한 결정 과정 자체를 수행하지 않는다.
또한, 일 실시예에 따른 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 확보하기 위해 참조되는 블록을, 가변적인 위치가 아닌 고정된 위치에서 결정할 수 있으므로, 여러 블록들 중에서 참조 블록을 선택하는 동작도 필요 없다.
일 실시예에 따른 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 블록열의 첫번째 블록의 파싱 결과를 기초로 두번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 이러한 식으로 순차적으로 제2 블록열의 블록 심볼들이 복원될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 제2 블록열의 첫번째 블록부터 엔트로피 복호화를 수행하기 시작하므로, 제1 블록열의 두번째 블록에서 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득할 때까지, 제2 블록열의 엔트로피 복호화 동작이 딜레이될 수 있다.
이와 유사하게, 엔트로피 복호화 장치(20)는, 제2 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열에 대한 엔트로피 복호화를 수행하기 시작할 수 있다.
단계 27에서, 일 실시예에 따른 제1 엔트로피 복호화부(24)는, 제1 블록열의 마지막 블록까지 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화할 수 있다.
일 실시예에 따라, 제1 블록열의 마지막 블록까지 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보로서, 제1 블록열의 마지막 블록의 코드가 저장되는 버퍼의 오프셋 정보와 범위 정보가 디폴트값으로 초기화될 수 있다.
일 실시예에 따른 제1 엔트로피 복호화부(24)는, 제1 쓰레드에 속하면서 제1 블록열에 이어지는 다음 비트열에 대해, 초기화된 내부 상태 정보에 기초하여 엔트로피 복호화를 수행하여, 제4 블록열의 블록들을 복원할 수 있다.
이 때, 영상을 포함하는 픽처에서, 블록열들마다 마지막 블록에 대한 엔트로피 복호화 이후에 비트열의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 정보는, 비트스트림으로부터 파싱되지 않는다. 따라서, 제1 엔트로피 복호화부(24)는, 제1 블록열의 마지막 블록에서 내부 상태 정보를 초기화할지 말지 여부를 판단하는 동작을 수행할 필요가 없다.
일 실시예에 따른 비트스트림은 병렬 처리가 가능하도록 엔트로피 부호화된 비트열을 수록하고 있기 때문에, 비트스트림에 대한 엔트로피 복호화도 둘 이상의 프로세스에 의해 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)가 2개의 프로세싱 코어들을 구비하는 경우에, 제1 블록열에 대한 엔트로피 복호화를 수행하는 제1 엔트로피 복호화부(24)와 제2 블록열에 대한 엔트로피 복호화를 수행하는 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 각각 다른 프로세싱 코어에 의해 작동될 수 있다.
예를 들어, 제1 프로세싱 코어의 제어에 따라, 제1 엔트로피 복호화부(24)는 제1 블록열의 첫번째 블록의 심볼들을 파싱한 후에, 제1 블록열의 첫번째 블록의 심볼을 기초로 엔트로피 코딩 확률 정보를 갱신하고, 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여, 제1 블록열의 두번째 블록부터 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 제1 엔트로피 복호화부(24)는 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼들을 복원한 후에 복원된 심볼들을 기초로 엔트로피 코딩 확률 정보를 다시 갱신할 수 있다.
이와 동시에, 제2 프로세싱 코어의 제어에 따라, 제2 엔트로피 복호화부(26)는 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득하자마자, 획득된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다.
제1 프로세싱 코어 및 제2 프로세싱 코어가 동시에 개별적으로 동작할 수 있으므로 제1 블록열과 제2 블록열에 대한 엔트로피 복호화가 병렬 처리될 수 있다. 하지만, 2 프로세싱 코어의 제2 블록열에 대한 엔트로피 복호화 동작이 제1 프로세싱 코어의 제1 블록열에 대한 엔트로피 복호화 동작에 비해, 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득할 때까지의 시간만큼 지연처리된다는 점은 전술한 바와 같다.
또한, 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)가 하나의 프로세싱 코어만을 구비하는 경우에는, 하나의 프로세싱 코어가 제1 엔트로피 복호화부(24) 및 제2 엔트로피 복호화부(26)의 동작을 모두 수행할 수 있다. 이 경우, 제1 엔트로피 복호화부(24) 및 제2 엔트로피 복호화부(26)가 동시에 작동할 수는 없으므로, 먼저 하나의 프로세싱 코어의 제어에 따라, 제1 엔트로피 복호화부(24)가 제1 블록열의 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 복호화를 수행하고, 제1 블록열의 마지막 블록까지 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화할 수 있다.
이어서, 제1 프로세싱 코어의 제어에 따라 제2 엔트로피 복호화부(26)가, 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼들에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하면서 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하고, 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원할 수 있다. 제1 프로세싱 코어의 제어에 따라 제2 블록열의 마지막 블록까지 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 제2 블록열의 비트열의 내부 상태 정보가 초기화될 수 있다.
이어서 다시, 하나의 프로세싱 코어의 제어에 따라, 제1 엔트로피 복호화부(24)가, 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 제2 블록열의 두번째 블록의 심볼들에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 앞서 초기화된 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보와 결정된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여, 제3 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 따라서 하나의 프로세싱 코어의 제어에 따라, 제3 블록열의 블록들의 심볼들도 순차적으로 복원될 수 있다.
따라서, 하나의 프로세싱 코어에 의해 구현되더라도 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)는, 병렬 처리로 부호화된 모든 블록열들에 대해 순차적으로 엔트로피 복호화함으로써, 블록 심볼들을 복원할 수 있다.
이하, 도 3 내지 7을 참조하여, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 및 엔트로피 복호화를 위한 병렬 처리 구조를 상술한다.
도 3 은 블록들의 일반 코딩 순서와 웨이브프론트 코딩 순서를 도시한다.
영상(30)이 다수의 소정 크기의 블록들로 분할되어 있다. 각각의 블록은 최대부호화단위(LCU; Largest Coding Unit)이며, 각 최대부호화단위는 트리구조에 따른 부호화단위들(31)로 구성되어 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 또는 비디오 복호화 장치는 최대부호화단위마다, 독립적으로 인트라 추정(인트라 예측)/움직임 추정(움직임 보상), 변환(역변환), 양자화(역양자화), 인루프 필터링(In-loop filtering), SAO(Sample adaptive offset) 보상을 수행할 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 각 최대부호화단위를 구성하는 트리 구조의 부호화단위들(31)은 최대부호화단위를 단계별로 분할하며, 단계별로 분할된 서브블록마다 각각 인트라 추정(인트라 예측)/움직임 추정(움직임 보상), 변환(역변환), 양자화(역양자화)를 수행한 결과, 이 중에서 가장 부호화 효율이 좋은 서브블록들이 결정될 수 있다. 최대부호화단위로부터 몇 단계 분할된 서브블록인지에 따라 서브블록의 크기가 달라질 수 있다. 하나의 최대부호화단위라도 공간적으로 영역마다 성질이 다를 수 있으므로, 영역별로 부호화 효율이 가증 좋은 서브블록의 크기는 다른 영역과 개별적으로 결정될 수 있다.
여기서 최종적으로 결정된 서브블록은 부호화단위(Coding Unit)이라 지칭할 수 있다. 따라서 하나의 최대부호화단위는, 다양한 크기의 부호화단위들로 구성되고, 다양한 단계로 분할된 부호화단위들로 구성된다는 의미로 트리 구조에 따른 부호화단위들(31)이라 지칭할 수 있다.
또한, 각각의 최대부호화단위는 개별적으로 부호화되므로, 각각의 최대부호화단위를 구성하는 부호화단위들(31)의 트리 구조도 다른 최대부호화단위와 개별적으로 결정되어 서로 다를 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치가 최대부호화단위 안에서 단계별 서브영역들로 부호화하여 최종적으로 트리 구조에 따른 부호화단위들(31)을 결정하는 과정, 그리고 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치가, 최대부호화단위의 트리 구조에 따른 부호화단위들(31)를 판독하고 부호화단위들마다 복호화함으로써 최대부호화단위의 영상 데이터를 복원하는 과정은, 도 8 내지 도 20에서 상술될 것이다.
일반 코딩 순서(Regular encoding order)(32) 및 웨이브프론트 코딩 순서(Wavefront encoding order)(33)는 각각 최대부호화단위들이 코딩 처리되는 순서를 나타낸다. 일반 코딩 순서(32) 또는 웨이브프론트 코딩 순서(33)에 따라 최대부호화단위마다 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다.
엔트로피 부호화가 수행될 때의 최대부호화단위의 코딩 순서에 상응하여, 최대부호화단위들에 대한 엔트로피 복호화가 수행될 수 있다. 즉, 일반 코딩 순서(32)에 따라 최대부호화단위들에 대해 엔트로피 부호화하여 비트스트림이 출력된 경우에는, 엔트로피 복호화를 위해 비트스트림으로부터 최대부호화단위들이 일반 코딩 순서(32)에 따라 순서대로 파싱될 수 있다. 웨이브프론트 코딩 순서(33)에 따라 부호화/복호화하는 경우도 마찬가지다.
일반 코딩 순서(32) 및 웨이브프론트 코딩 순서(33)는, 각각 가로 방향으로 7개의 연속하는 최대부호화단위들과 세로 방향으로 연속하는 4개의 최대부호화단위들로 총 28개의 최대부호화단위들로 구성된 영상에 대해 엔트로피 부호화가 수행되는 최대부호화단위의 순서를 도시한다. 각 최대부호화단위 안에 표기된 숫자가 코딩 순서를 의미하며, 숫자가 작을수록 코딩 순서가 앞서고, 숫자가 클수록 코딩 순서가 늦음을 나타낸다.
일반 코딩 순서(32)에 따르면, 최상단에 위치하는 첫번째 최대부호화단위열의 최좌측 최대부호화단위으로부터 부호화가 시작되어, 가로방향으로 첫번째 최대부호화단위열의 최대부호화단위들이 순차적으로 부호화된다. 첫번째 최대부호화단위열의 최우측 최대부호화단위까지 부호화된 후에는 첫번째 최대부호화단위의 바로 하단에 위치하는 두번째 최대부호화단위열의 최좌측 최대부호화단위으로부터 다시 부호화가 시작되어, 두번째 최대부호화단위열의 최대부호화단위들이 순차적으로 부호화된다. 이러한 식으로 최하단에 위치하는 네번째 최대부호화단위의 최우측 최대부호화단위까지 부호화가 수행될 수 있다. 또한, 28개의 최대부호화단위들이 한번에 하나씩 순서대로 부호화되므로, 총 28번의 부호화 동작 주기가 순차적으로 진행되어야 엔트로피 부호화가 완료될 수 있다.
웨이브프론트 코딩 순서(33)에서, 각 최대부호화단위열마다 최좌측 최대부호화단위부터 최우측 최대부호화단위까지 가로방향으로 나열된 최대부호화단위들이 순차적으로 부호화되는 것은 일반 코딩 순서(32)와 다르지 않다. 다만, 웨이브프론트 코딩 순서(33)에 따르면, 다수의 최대부호화단위열에 대한 병렬적인 엔트로피 부호화가 가능하다. 즉, 첫번째 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 부호화는 제1 쓰레드(Thread 1)의 처리로, 두번째 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 부호화는 제2 쓰레드(Thread 2)의 처리로, 세번째 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 부호화는 제3 쓰레드(Thread 3)의 처리로, 네번째 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 부호화는 제4 쓰레드(Thread 4)의 처리로 수행된다.
다만, 일반적인 병렬 처리와 웨이브프론트 코딩 순서(33)에 따른 병렬 처리의 차이점은, 각 쓰레드별로 시간 차이를 두고 처리가 진행된다는 점이다. 즉, (i) 제일 먼저 제1 쓰레드에서 첫번째 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위부터 엔트로피 부호화가 시작된다. (ii) 제1 쓰레드에서 첫번째 최대부호화단위열의 두번째 최대부호화단위에 대해 엔트로피 부호화를 수행할 때, 제2 쓰레드는 두번째 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위부터 엔트로피 부호화를 시작할 수 있다. (iii) 제1 쓰레드에서 첫번째 최대부호화단위열의 세번째 최대부호화단위에 대해 엔트로피 부호화를 수행할 때, 제2 쓰레드는 두번째 최대부호화단위열의 두번째 최대부호화단위에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 제3 쓰레드는 세번째 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위부터 엔트로피 부호화를 시작할 수 있다. (iv) 제1 쓰레드에서 첫번째 최대부호화단위열의 네번째 최대부호화단위에 대해 엔트로피 부호화를 수행할 때, 제2 쓰레드는 두번째 최대부호화단위열의 세번째 최대부호화단위에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 제3 쓰레드는 세번째 최대부호화단위열의 두번째 최대부호화단위에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 제4 쓰레드는 네번째 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위부터 엔트로피 부호화를 시작할 수 있다.
각 쓰레드별로 시간 차이를 가지도 엔트로피 부호화가 시작되므로, 각 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 엔트로피 부호화가 종료되는 시점에서도 쓰레드별로 시간 차이가 발생할 수 있다. 결국, 각 쓰레드마다 7 개의 최대부호화단위들에 대해 엔트로피 부호화가 수행되어야 하고, 각 쓰레드별로 한 최대부호화단위씩 시간 차이를 두고 엔트로피 부호화가 시작되어 종료되므로, 4개의 최대부호화단위열로 구성된 총 28개의 최대부호화단위들에 대해 10번의 부호화 동작 주기가 진행된다면, 모든 최대부호화단위들에 대한 엔트로피 부호화가 완료될 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는 각각 웨이브프론트 코딩 순서(33)에 따라 엔트로피 부호화 및 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 이하 도 4 를 참조하여 웨이브프론트 코딩 순서에 따른 엔트로피 부호화 방식 및 엔트로피 복호화 방식에 대해 상술한다.
도 4 는 일 실시예에 따른 웨이브프론트 코딩 순서와 엔트로피 코딩 확률 정보 결정 방식을 도시한다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)는 웨이브프론트 코딩 순서에 따라 최대부호화단위열들에 대해 병렬로 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 할 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)는, 비트스트림으로부터 웨이브프론트 코딩 순서에 따라 나열된 최대부호화단위들을 순서대로 파싱하여, 최대부호화단위열들에 대해 병렬로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다.
특히, 엔트로피 부호화 장치(10)의 프로세싱 코어가 멀티코어 프로세서인 경우에, 각 프로세싱 코어마다 다른 쓰레드의 엔트로피 부호화를 처리할 수 있으므로, 다수의 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 부호화가 동시에 가능하다. 또한, 웨이브프론트 코딩 순서에 따르는 경우, 엔트로피 부호화 장치(10)의 각 프로세싱 코어는 일정한 시간 차이를 두고 다른 최대부호화단위열들에 대한 엔트로피 부호화를 동시에 진행될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)도 멀티코어 프로세서를 구비한다면, 비트스트림으로부터 파싱된 최대부호화단위열들을 쓰레드별로 배분하여, 각 프로세싱 코어가 일정한 시간 차이를 두고 각 쓰레드를 처리함에 따라 다른 최대부호화단위열들에 대한 엔트로피 복호화가 일정한 시간 차이를 두고 병렬 처리될 수 있다.
현재 최대부호화단위에 인접하는 주변 최대부호화단위는, 현재 최대부호화단위의 부호화 과정 중에 수행되는 각종 동작에서 참조 최대부호화단위이 될 수 있다. 예를 들어, 인트라 예측을 위한 참조블록, 움직임 벡터 예측을 위한 참조블록, 최대부호화단위의 병합을 위한 참조블록, SAO 파라미터 예측과 같은 심볼 예측을 위한 참조블록은, 현재 블록에 인접하는 주변블록 중에서 선택될 수 있다.
웨이브프론트 코딩 순서의 장점은, 현재 최대부호화단위의 부호화 과정 중에 필요한 참조블록이 되는, 현재 최대부호화단위의 상단 최대부호화단위 및 우측상단 최대부호화단위이 비록 다른 쓰레드에 의해 처리되더라도, 현재 최대부호화단위에 비해 먼저 부호화되어 있을 수 있다는 점이다. 도 4를 참조하면, 제1 쓰레드는 제2 쓰레드에 비해 두 최대부호화단위씩 앞서 부호화가 진행되므로, 제2 쓰레드의 최대부호화단위 L21에 대한 부호화가 수행될 때, 제1 쓰레드의 최대부호화단위 L11 및 L12는 이미 부호화가 완료되어 있다. 따라서 L21에 대한 부호화를 위해 L11 및 L12의 심볼들이 참조될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는 웨이브프론트 코딩 순서에 따라 최대부호화단위열들을 각각 독립적인 쓰레드에 따라 처리하더라도, 부복호화 과정에서 필요한 이웃하는 최대부호화단위열의 참조블록의 정보는 획득할 수 있으므로, 부복호화 과정을 효과적으로 병렬 처리할 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는 각각 최대부호화단위별로 심볼에 대한 산술부복호화를 수행하므로, 심볼의 코드 확률 정보가 필요하다. 또한, 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는, 컨텍스트를 기반으로 하는 산술부복호화를 수행하므로, 심볼 코드 확률 정보는 최대부호화단위마다 갱신될 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는, 최대부호화단위마다 초기 코드 확률 정보를 획득하고, 초기 코드 확률 정보를 현재 최대부호화단위의 심볼들의 확률에 따라 갱신될 수 있다.
예를 들어, 현재 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보는, 직전에 부호화된 최대부호화단위에서 갱신된 최종 코드 확률 정보로부터 획득될 수 있다. 구체적인 예를 들어보면, 최대부호화단위 L18의 초기 코드 확률 정보(181)는 좌측 최대부호화단위 L17의 최종 코드 확률 정보(179)로 결정될 수 있다. 이와 유사하게, 최대부호화단위 L26의 초기 코드 확률 정보(261)는 좌측 최대부호화단위 L25의 최종 코드 확률 정보(259)로 결정되고, 최대부호화단위 L34의 초기 코드 확률 정보(341)은 좌측 최대부호화단위 L33의 최종 코드 확률 정보(339)로 결정되고, 최대부호화단위 L42의 초기 코드 확률 정보(421)은 좌측 최대부호화단위 L41의 최종 코드 확률 정보(419)로 결정될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10) 및 엔트로피 복호화 장치(20)는, 첫번째 열의 첫번째 최대부호화단위 L11에 대한 초기 코드 확률 정보는 디폴트 코드 확률 정보로 결정할 수 있다. 다만, 두번째 열부터 나머지 열들의 첫번째 최대부호화단위들에 대한 초기 코드 확률 정보는, 인접하는 주변 최대부호화단위들 중에서 컨텍스트 정보가 가장 많이 축적된 최대부호화단위의 코드 확률 정보로 결정할 수 있다.
이에 따라, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10) 및 엔트로피 복호화 장치(20)는, 현재 열의 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보를, 우측 상단에 있는 최대부호화단위, 즉 상단 열의 두번째 최대부호화단위의 최종 코드 확률 정보로 결정할 수 있다.
구체적인 예를 들어보면, 두번째 열의 첫번째 최대부호화단위 L21의 초기 코드 확률 정보(211)는 우측 상단의 최대부호화단위 L12의 최종 코드 확률 정보(129)로 결정될 수 있다. 이와 유사하게, 세번째 열의 첫번째 최대부호화단위 L31의 초기 코드 확률 정보(311)는 우측 상단의 최대부호화단위 L22의 최종 코드 확률 정보(229)로 결정되고, 네번째 열의 첫번째 최대부호화단위 L41의 초기 코드 확률 정보(411)은 우측 상단의 최대부호화단위 L32의 최종 코드 확률 정보(329)로 결정될 수 있다.
따라서, 각 최대부호화단위열마다 첫번째 최대부호화단위를 위한 초기 코드 확률 정보를 원활히 획득하기 위해, 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는 각 쓰레드마다 두번째 최대부호화단위의 심볼에 따라 코드 확률 정보를 갱신한 후에 최종 코드 확률 정보를 버퍼에 저장할 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는산술부복호화를 위한 컨텍스트 기반의 코드 확률 정보를 획득하기 위해서, 독립적인 쓰레드로 처리된 최대부호화단위의 코드 확률 정보를 참조하여야 하는데, 웨이브프론트 코딩 순서에 따라 이미 저장된 정보이므로 용이하게 획득할 수 있다. 또한, 인접하는 주변 최대부호화단위들 중에서 컨텍스트 정보가 가장 많이 반영된 코드 확률 정보가 획득될 수 있다.
도 5 및 6 는 동기화 거리별로 후순위 쓰레드의 딜레이 정도를 비교한다.
관련 기술에 따르면 웨이브프론트프론트순서에 따른 병렬 처리를 위해, 이웃하는 최대부호화단위열 간에 처리 딜레이가 조절될 수도 있다. 이는, 현재 최대부호화단위의 엔트로피 부복호화를 위한 초기 코드 확률 정보를 어느 최대부호화단위의 최종 코드 확률 정보와 동기화하는지, 또는 현재 최대부호화단위열과 상단 최대부호화단위열의 컨텍스트 동기화가 언제 발생하는지라는 문제와 상응한다. 참조 대상이 되는 최대부호화단위에서 최종 코드 확률 정보가 결정될 때까지, 현재 최대부호화단위의 엔트로피 부복호화는 지연되기 때문이다.
현재 최대부호화단위와 참조 대상이 되는 최대부호화단위 사이의 수평 거리를 '동기화 거리'라 지칭한다.
도 5 는 동기화 거리가 1인 경우를 도시한다. 현재 열의 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보는, 바로 우측 상단에 위치하는 두번째 최대부호화단위의 최종 코드 확률 정보로 결정될 수 있다. 따라서, 제1 프론트의 첫번째 최대부호화단위 L511은 초기 코드 확률 정보는 디폴트 코드 확률 정보로 설정되지만, 제2 쓰레드의 첫번째 최대부호화단위 L521의 초기 코드 확률 정보(5211)는 제1 쓰레드의 두번째 최대부호화단위 L512의 최종 코드 확률 정보(5129)로 결정되고, 제3 쓰레드의 첫번째 최대부호화단위 L531의 초기 코드 확률 정보(5311)는 은 제2 쓰레드의 두번째 최대부호화단위 L522의 최종 코드 확률 정보(5229)로 결정될 수 있다.
도 6 은 동기화 거리가 3인 경우를 도시한다. 현재 열의 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보는, 상단 열의 네번째 최대부호화단위의 최종 코드 확률 정보로 결정될 수 있다. 따라서, 제1 쓰레드의 첫번째 최대부호화단위 L611은 초기 코드 확률 정보는 디폴트 코드 확률 정보로 설정되지만, 제2 쓰레드의 첫번째 최대부호화단위 L621의 초기 코드 확률 정보(6211)는 제1 쓰레드의 네번째 최대부호화단위 L614의 최종 코드 확률 정보(6149)로 결정되고, 제3 쓰레드의 첫번째 최대부호화단위 L631의 초기 코드 확률 정보(6311)는 은 제2 쓰레드의 네번째 최대부호화단위 L624의 최종 코드 확률 정보(6249)로 결정될 수 있다.
도 5 이 동기화 거리가 짧기 때문에, 최대부호화단위들의 컨텍스트들이 상대적으로 덜 갱신된 코드 확률 정보가 획득되겠지만, 최대부호화단위열마다의 딜레이가 짧기 때문에 전체 영상(50)에서 엔트로피 부호화 또는 엔트로피 복호화로 인해 소요되는 시간이 단축되는 효과가 있다.
도 6 의 동기화 거리가 길기 때문에, 최대부호화단위들의 컨텍스트가 많이 갱신된 코드 확률 정보를 이용하여 엔트로피 부호화 또는 엔트로피 복호화가 수행될 수 있어 엔트로피 부호화 및 복호화의 성능 향상에 유리하지만, 최대부호화단위열마다 처리가 시작되는 시점의 딜레이가 길어져서 전체 영상(60)에서 엔트로피 부호화 또는 엔트로피 복호화로 인해 소요되는 시간이 연장되는 단점이 있다.
또한 관련 기술에 따르면, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화의 성능이 가장 좋은 코드 확률 정보를 제공한 최대부호화단위를 직접 선택하여 동기화 거리를 조절하는 방식도 있다. 이 경우에는, 동기화 거리가 가변적인지 여부를 확인하는 동작, 가변적이라면 주변 최대부호화단위마다 해당 코드 확률 정보를 이용한 엔트로피 부호화의 성능들을 비교하여 성능이 가장 우수한 참조블록를 결정하는 동작까지, 부수적으로 수행되어야 하는 프로세스로 인한 연산량이 상당히 증가할 수 있다.
이러한 관련 기술에 따르면, SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set), APS(Adaptive Parameter Set) 또는 슬라이스 세그먼트 헤더와 같은 영상 부가정보에, 동기화 거리가 가변적인지 여부 정보가 추가되어 전송되어야 한다. 복호화단은 SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 세그먼트 헤더와 같은 영상 부가정보로부터 동기화 거리에 대한 정보를 파싱하여 동기화 거리가 얼마인지 확인할 수 있다. 동기화 거리를 확인한 후에야 비로소, 다음 최대 후보화 단위열의 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보를 위해, 현재 최대부호화단위열마다 첫번째 최대부호화단위으로부터 동기화 거리만큼 떨어져 위치하는 최대부호화단위의 최종 코드 확률 정보를, 버퍼에 저장할 수 있다.
하지만 엔트로피 부호화 또는 엔트로피 복호화의 병렬 처리는, 다수의 최대부호화단위열들에 대한 쓰레드들을 동시에 수행하여 처리 시간을 단축하기 위해 수행된다. 따라서, 쓰레드들 간의 딜레이가 길어져 전체 처리 시간이 연장되는 것은 바람직하지 않다.
더욱이, 실질적으로 최대부호화단위들의 컨텍스트가 많이 갱신된 코드 확률 정보로 인해 엔트로피 부호화 또는 엔트로피 복호화의 성능이 향상될지도라도, 성능의 향상 정도는 미비할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)는, 도 5와 같이 동기화 거리를 1로 고정하여, 각 최대부호화단위열마다 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보를 상단 우측에 위치하는 최대부호화단위의 최종 코드 확률 정보와 동기화할 수 있다. 즉, 동기화 거리를 조절할지 여부를 전혀 고려하지 않고, 초기 코드 확률 정보의 참조 대상을 바로 결정할 수 있으므로, 초기 코드 확률 정보를 결정하는데 필요한 프로세스를 간소화하고 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)가 SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 세그먼트 헤더에 동기화 거리에 대한 정보를 수록하여 전송하거나, 엔트로피 복호화 장치(20)가 SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 세그먼트 헤더로부터 동기화 거리에 대한 정보를 파싱하여 판독할 필요도 없다.
따라서, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)와 엔트로피 복호화 장치(20)에 따르면, 인접하는 최대부호화단위열들에 대한 쓰레드들 간에, 한 개의 최대부호화단위의 처리 시간만큼만 딜레이가 발생하므로, 병렬 엔트로피 부호화 또는 병렬 엔트로피 복호화로 인해 기대되는 처리 시간의 단축 효과를 더욱 극대화할 수 있다.
도 7 은 일 실시예에 따라 간소화된 엔트로피 부복호화의 병렬 처리 과정을 도시한다.
영상(70)은 일 실시예에 따른 부호화 장치(10)가, 제1 쓰레드 및 제2 쓰레드, 즉 두개의 쓰레드를 통해 병렬 엔트로피 부호화된 경우를 도시한다. 제1 쓰레드를 통해, 첫번째, 세번째, 다섯번째, 일곱번째 열이 부호화되고, 제2 쓰레드를 통해 두번째, 네번째, 여섯번째, 여덟번째 열이 부호화된다.
일 실시예에 따른 부호화 장치(10)는 각 최대부호화단위열마다 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보를 결정하기 위한 동기화 거리가 1로 고정되어 있기 때문에, 최대부호화단위열마다 첫번째 최대부호화단위의 우측 상단에 위치하는 최대부호화단위의 최종 코드 확률 정보를 참조하여, 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보를 결정할 수 있다.
즉, 두번째 열의 첫번째 최대부호화단위(721)의 초기 코드 확률 정보는 첫번째 열의 두번째 최대부호화단위(712)의 최종 코드 확률 정보로 결정되고;
세번째 열의 첫번째 최대부호화단위(731)의 초기 코드 확률 정보는 두번째 열의 두번째 최대부호화단위(722)의 최종 코드 확률 정보로 결정되고;
네번째 열의 첫번째 최대부호화단위(741)의 초기 코드 확률 정보는 세번째 열의 두번째 최대부호화단위(732)의 최종 코드 확률 정보로 결정되고;
다섯번째 열의 첫번째 최대부호화단위(751)의 초기 코드 확률 정보는 네번째 열의 두번째 최대부호화단위(742)의 최종 코드 확률 정보로 결정되고;
여섯번째 열의 첫번째 최대부호화단위(761)의 초기 코드 확률 정보는 다섯번째 열의 두번째 최대부호화단위(752)의 최종 코드 확률 정보로 결정되고;
일곱째 열의 첫번째 최대부호화단위(771)의 초기 코드 확률 정보는 여섯번째 열의 두번째 최대부호화단위(762)의 최종 코드 확률 정보로 결정되고;
여덟번째 열의 첫번째 최대부호화단위(781)의 초기 코드 확률 정보는 일곱번째 열의 두번째 최대부호화단위(772)의 최종 코드 확률 정보로 결정될 수 있다.
각 최대부호화단위열마다 엔트로피 부호화를 통해 생성된 부호화 데이터는 청크(Chunk) 라는 데이터 단위로 출력될 수 있다. 각 최대부호화단위열마다 영상 특성이 다르고 심볼들이 다르므로, 각 최대부호화단위열마다 생성되는 청크 C71, C72, C73, C74, C75, C76는 서로 다를 수 있다. 따라서, 각 최대부호화단위열마다 생성된 부호화 데이터가 저장되는 버퍼 내에서, 각 청크가 차지하는 위치 및 크기가 다를 수 있다.
멀티코어 프로세서에 의해(또는 다른 이유로 인해), 제1 쓰레드와 제2 쓰레드가 독립적으로 처리되는 경우에는, 제1 쓰레드의 첫번째 열로부터 청크 C71가 발생한 다음에 세번째 열로부터 청크 C73가 발생될 수 있다. 제2 쓰레드의 두번째 열로부터 청크 C72가 발생한 다음에 네번째 열로부터 청크 C74가 발생될 수 있다. 이러한 식으로, 제1 쓰레드 및 제2 쓰레드가 각각 독립적인 프로세싱 코어에 의해 처리되는 경우에는, 제1 쓰레드를 통해 생성된 청크 C71, C73, C75, ...가 연속하여 제1 버퍼에 저장되고, 또한 제2 쓰레드를 통해 생성된 청크 C72, C74, C76, ...가 연속하여 제2 버퍼에 저장될 수 있다.
하지만, 싱글코어 프로세서에 의해(또는 다른 이유로 인해), 제1 쓰레드와 제2 쓰레드가 번갈아 수행되는 경우에는, 첫번째, 두번째, 세번째, 네번째, 다섯번째, 여섯번째, 일곱번째 열의 순서로 처리될 수 있다. 이 경우에는 청크 C71, C72, C73, C74, C75, C76 의 순서로 버퍼에 저장될 수 있다. 따라서 제1 쓰레드와 제2 쓰레드 간의 전환이 발생할 때, 즉 각 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위의 처리가 완료된 후에, 각 버퍼의 내부 상태 정보, 즉 각 버퍼 안에서 각 청크가 저장된 위치를 알기 위한 정보로서, 각 버퍼에서 저장된 데이터의 위치를 나타내는 오프셋 정보와, 데이터가 저장된 범위를 나타내는 범위 정보가 필요하다. 관련 기술에 따르면, 버퍼의 내부 상태 정보로서, 오프셋 정보와 범위 정보를 저장한다.
하지만, 버퍼의 내부 상태 정보로서, 버퍼의 오프셋 정보 및 범위 정보가 파싱된다 하더라도, 실제로 각 최대부호화단위열마다 생성된 데이터를 분리하기 위한 경계를 특정하기가 어렵고, 정확히 분리되지 않은 데이터로 인해 다른 쓰레드의 최대부호화단위열의 데이터끼리 중첩되는 현상이 발생할 수도 있다.
관련 기술에 따르면 시퀀스, 픽처, 또는 슬라이스 세그먼트마다, 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 버퍼의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부를 결정하는 방식도 있다. 하지만 이 경우에는, SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 세그먼트 헤더에 '최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 버퍼의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 정보'를 추가되어 전송하여야 하므로 전송 비트가 증가한다. 또한, 엔트로피 복호화를 위해 SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 세그먼트 헤더로부터 '최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 버퍼의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 정보'를 파싱하고 파싱 결과에 따라 버퍼의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부를 결정하는 동작 등의 추가적인 프로세스가 증가할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)는, 버퍼의 내부 상태 정보에 의존성을 배제하기 위해, 각 최대부호화단위열마다 독립적인 내부 상태 정보를 기초로 독립적인 청크를 생성할 수 있다. 이를 위해, 제1 쓰레드 및 제2 쓰레드 각각을 통해 최대부호화단위열들에 대해 엔트로피 부호화를 수행하면서, 각 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위들(719, 729, 739, 749, 759, 769)을 처리한 후에는 현재 버퍼 내부 상태 정보를 초기화할 수 있다. 따라서 모든 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위에서는 다시 디폴트값의 내부 상태 정보를 기초로 엔트로피 부호화가 수행될 수 있다.
마찬가지로, 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)도 제1 쓰레드 및 제2 쓰레드를 통해 엔트로피 복호화를 수행하여 각 최대부호화단위열들을 복원하면서, 모든 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위들(719, 729, 739, 749, 759, 769)을 처리한 후에는 현재 버퍼 내부 상태 정보를 디폴트값을 초기화할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)가 SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 세그먼트 헤더에 '최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 버퍼의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 정보'를 수록하여 전송하거나, 엔트로피 복호화 장치(20)가 SPS, PPS, APS 또는 슬라이스 세그먼트 헤더로부터 '최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 버퍼의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 정보'를 파싱하여 판독할 필요도 없다.
따라서, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10) 및 엔트로피 복호화 장치(20)는, i) 최대부호화단위열마다 첫번째 최대부호화단위의 초기 코드 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 최대부호화단위를 가장 근접한 고정된 위치에서 결정하고, ii) 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위에서 버퍼의 내부 상태 정보를 초기화함으로써, 병렬 처리가 가능한 엔트로피 부호화 및 엔트로피 복호화의 성능 저하를 최소화하면서 간소화할 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10) 및 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)에서, 비디오 데이터가 분할되는 블록들이 최대부호화단위이고, 각 최대부호화단위는 트리 구조의 부호화단위들로 분할된다는 점은 전술한 바와 같다. 이하 도 8 내지 20을 참조하여, 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위와 트리 구조의 부호화단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다.
도 8 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 부호화 장치(100)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 부호화단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 '비디오 부호화 장치(100)'로 축약하여 지칭한다.
부호화단위 결정부(120)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화단위인 최대부호화단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대부호화단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대부호화단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대부호화단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대부호화단위로부터 부호화단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화단위는 최대부호화단위로부터 최소 부호화단위까지 분할될 수 있다. 최대부호화단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화단위가 최하위 부호화단위로 정의될 수 있다. 최대부호화단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대부호화단위로 분할하며, 각각의 최대부호화단위는 심도별로 분할되는 부호화단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대부호화단위는 심도별로 분할되므로, 최대부호화단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대부호화단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화단위 결정부(120)는, 심도마다 최대부호화단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대부호화단위마다 심도별 부호화단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대부호화단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대부호화단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대부호화단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대부호화단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대부호화단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대부호화단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대부호화단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화단위 결정부(120)는, 현재 최대부호화단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화단위들'은, 현재 최대부호화단위에 포함되는 모든 심도별 부호화단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화단위는, 최대부호화단위 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 최대부호화단위로부터 최소 부호화단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대부호화단위로부터 최소 부호화단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대부호화단위로부터 최소 부호화단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대부호화단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대부호화단위가 1회 분할된 부호화단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대부호화단위로부터 4회 분할된 부호화단위가 최소 부호화단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대부호화단위의 예측 부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 변환도 마찬가지로, 최대부호화단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화단위를 기반으로 수행된다.
최대부호화단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화단위에 대해 예측 부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대부호화단위 중 현재 심도의 부호화단위를 기반으로 예측 부호화 및 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화단위 뿐만 아니라, 부호화단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대부호화단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화단위를 '예측단위'라고 지칭한다. 예측단위가 분할된 파티션은, 예측단위 및 예측단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다. 파티션은 부호화단위의 예측단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측단위는 부호화단위와 동일한 크기의 파티션일 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측단위의 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.
예측단위의 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. 부호화단위 이내의 하나의 예측단위마다 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 부호화단위 뿐만 아니라, 부호화단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화단위의 영상 데이터의 변환을 수행할 수 있다. 부호화단위의 변환을 위해서는, 부호화단위보다 작거나 같은 크기의 변환단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어 변환단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 변환단위를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화단위와 유사한 방식으로, 부호화단위 내의 변환단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환단위로 분할되면서, 부호화단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환단위에 대해서도, 부호화단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화단위의 변환단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측단위별 예측 모드, 변환을 위한 변환단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대부호화단위의 트리 구조에 따른 부호화단위 및 예측단위/파티션, 및 변환단위의 결정 방식에 대해서는, 도 10 내지 20을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화단위 결정부(120)는 심도별 부호화단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대부호화단위의 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, 예측단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화단위는 현재 심도의 부호화단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화단위로 분할된 부호화단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화단위 내에 하위 심도의 부호화단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대부호화단위 안에 트리 구조의 부호화단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대부호화단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대부호화단위의 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, 최대부호화단위에 포함되어 있는 부호화단위, 예측단위 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 부호화단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최대부호화단위에 포함되는 모든 부호화단위, 예측단위, 파티션 단위 및 변환단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화단위별 부호화 정보와 예측단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측단위별로 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.
픽처, 슬라이스 세그먼트 또는 GOP별로 정의되는 부호화단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등에 삽입될 수 있다.
또한 현재 비디오에 대해 허용되는 변환단위의 최대 크기에 관한 정보 및 변환단위의 최소 크기에 관한 정보도, 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등을 통해 출력될 수 있다. 출력부(130)는, 예측과 관련된 참조정보, 예측정보, 슬라이스 세그먼트 타입 정보 등을 부호화하여 출력할 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화단위는 한 계층 상위 심도의 부호화단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대부호화단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대부호화단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대부호화단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화단위의 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 부호화단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 최대부호화단위마다 트리구조의 부호화단위들을 결정하여, 부호화단위마다 부호화를 수행한 결과 심볼들이 생성된다. 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)는, 최대부호화단위마다 심볼들에 대해 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 특히 엔트로피 부호화 장치(10)는, 픽처가 분할된 슬라이스 세그먼트 또는 타일마다, 가로방향으로 연속하는 최대부호화단위들로 구성된 최대부호화단위열을 따라 각 최대부호화단위에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 또한, 엔트로피 부호화 장치(10)는, 둘 이상의 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 부호화를 동시에 병렬 처리할 수 있다.
제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 최대부호화단위열을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 최대부호화단위들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행한다. 제1 최대부호화단위열의 최대부호화단위들 중에서 처음으로 처리될 최대부호화단위을 위한 초기 엔트로피 코딩 확률 정보는 디폴트 확률 정보로 결정될 수 있다.
제1 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위의 심볼들을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여, 제1 최대부호화단위열의 두번째 최대부호화단위에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
제2 엔트로피 부호화부(14)는, 제2 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 제1 최대부호화단위열의 고정 위치의 최대부호화단위에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정할 수 있다. 제2 엔트로피 부호화부(14)는, 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 제2 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위에 대한 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 첫번째 최대부호화단위을 시작으로, 제2 엔트로피 부호화부(14)는 제2 최대부호화단위열의 연속하는 최대부호화단위들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
이와 유사하게, 엔트로피 부호화 장치(10)는, 제2 최대부호화단위열의 두번째 최대부호화단위에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에야, 제2 최대부호화단위열의 하단에 인접하는 제3 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 부호화를 수행하기 시작할 수 있다.
제1 엔트로피 부호화부(12)는, 제1 최대부호화단위열 중 마지막 최대부호화단위까지 엔트로피 부호화를 완료한 후에, 제1 최대부호화단위열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화한다. 제2 엔트로피 부호화부(14)도, 제2 최대부호화단위열 중 마지막 최대부호화단위까지 엔트로피 부호화를 완료한 후에, 제2 최대부호화단위열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 복호화 장치(200)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 '비디오 복호화 장치(200)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화 동작을 위한 부호화단위, 심도, 예측단위, 변환단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 8 및 비디오 부호화 장치(100)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대부호화단위별로 트리 구조에 따른 부호화단위들에 따라 부호화단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트로부터 현재 픽처의 부호화단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대부호화단위별로 트리 구조에 따른 부호화단위들에 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 최대부호화단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대부호화단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대부호화단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환단위의 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 최대부호화단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대부호화단위별 심도별 부호화단위마다 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 부호화단위, 예측단위 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 최대부호화단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대부호화단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대부호화단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대부호화단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대부호화단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화단위들 가운데 각각의 부호화단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화단위의 예측단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대부호화단위별 역변환을 위해, 부호화단위별로 트리 구조에 따른 변환단위 정보를 판독하여, 부호화단위마다 변환단위에 기초한 역변환을 수행할 수 있다. 역변환을 통해, 부호화단위의 공간 영역의 화소값이 복원할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대부호화단위의 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 최대부호화단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화단위를 예측단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화단위, 예측단위 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. 이런 식으로 결정된 부호화단위마다 부호화 모드에 대한 정보를 획득하여 현재 부호화단위의 복호화가 수행될 수 있다.
수신부(210)은 도 2a 를 참조하여 전술한 엔트로피 복호화 장치(20)를 포함할 수 있다. 엔트로피 복호화 장치(20)는 수신된 비트스트림으로부터 다수의 최대부호화단위열들을 파싱할 수 있다.
수신부(22)가 비트스트림으로부터 제1 최대부호화단위열 및 제2 최대부호화단위열을 추출하면, 제1 엔트로피 복호화부(24)는, 제1 최대부호화단위열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 제1 최대부호화단위열의 최대부호화단위들의 심볼들을 순차적으로 복원할 수 있다.
제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 제1 최대부호화단위열의 고정 위치의 최대부호화단위에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정할 수 있다.
제2 엔트로피 복호화부(26)는, 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 제2 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위에 대한 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 제2 엔트로피 복호화부(26)는, 제2 최대부호화단위열의 첫번째 최대부호화단위의 파싱 결과를 기초로 두번째 최대부호화단위에 대한 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 이러한 식으로 순차적으로 제2 최대부호화단위열의 최대부호화단위 심볼들이 복원될 수 있다.
이와 유사하게, 엔트로피 복호화 장치(20)는, 제2 최대부호화단위열의 두번째 최대부호화단위에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에야, 제2 최대부호화단위열의 하단에 인접하는 제3 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 복호화를 수행하기 시작할 수 있다.
제1 엔트로피 복호화부(24)는, 제1 최대부호화단위열의 마지막 최대부호화단위까지 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 제1 최대부호화단위열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화할 수 있다.
따라서, 엔트로피 복호화 장치(20)는, 둘 이상의 최대부호화단위열에 대한 엔트로피 복호화를 동시에 병렬 처리함으로써, 최대부호화단위들의 심볼들을 복원할 수 있다.
결국, 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대부호화단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대부호화단위마다 최적 부호화단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화단위들의 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 부호화단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
도 10 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위의 개념을 도시한다.
부호화단위의 예는, 부호화단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 10에 도시된 최대 심도는, 최대부호화단위로부터 최소 부호화단위까지의 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 부호화단위(315)는 장축 크기가 64인 최대부호화단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화단위(325)는 장축 크기가 64인 최대부호화단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 11 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 기초한 영상 부호화부(400)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)을 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대부호화단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화단위들 중 각각의 부호화단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대부호화단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화단위들 중 각각의 부호화단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화단위들 중 각각의 부호화단위 내의 변환단위의 크기를 결정하여야 한다.
특히, 엔트로피 부호화부(450)는 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(10)에 상응할 수 있다.
도 12 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화단위에 기초한 영상 복호화부(500)의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두, 최대부호화단위마다 트리 구조에 따른 부호화단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(540)는 부호화단위마다 변환단위의 크기를 결정하여야 한다. 특히 엔트로피 복호화부(520)는, 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치(20)에 상응할 수 있다.
도 13 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화단위를 사용한다. 부호화단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화단위의 계층 구조(600)는 부호화단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대부호화단위로부터 최소 부호화단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 일 실시예에 따른 부호화단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화단위(610)는 부호화단위의 계층 구조(600) 중 최대부호화단위로서 심도가 0이며, 부호화단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화단위(650)는 최소 부호화단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화단위의 예측단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화단위(610)가 예측단위라면, 예측단위는 크기 64x64의 부호화단위(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 부호화단위(620)의 예측단위는, 크기 32x32의 부호화단위(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 부호화단위(630)의 예측단위는, 크기 16x16의 부호화단위(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 부호화단위(640)의 예측단위는, 크기 8x8의 부호화단위(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 부호화단위(650)는 최소 부호화단위이며 최하위 심도의 부호화단위이고, 해당 예측단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화단위 결정부(120)는, 최대부호화단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대부호화단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화단위 및 네 개의 심도 2의 부호화단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화단위의 예측단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대부호화단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대부호화단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 14 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대부호화단위마다 최대부호화단위보다 작거나 같은 크기의 부호화단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 변환을 위한 변환단위의 크기는 각각의 부호화단위보다 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 부호화단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환단위(720)를 이용하여 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환단위들로 각각 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환단위가 선택될 수 있다.
도 15 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 부호화단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화단위의 예측단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화단위 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 부호화단위의 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.
특히 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 비디오 복호화 장치(200)는, 인트라 모드(812)인 예측단위의 인트라 예측 방향 또는 예측 형태에 따라 인트라 모드 타입을 결정할 수 있다.
인트라 모드 타입에 따른 인트라 예측에 따르면, 현재 예측단위에 인접하는 이웃 예측단위의 심볼을 참조하여, 현재 예측단위의 심볼이 결정될 수 있다. 따라서, 참조되는 심볼의 방향을 나타내는 정보가 인트라 모드 타입으로 표현될 수 있다.
인트라 모드 타입의 종류는 플라나 모드(Planar mode) 타입, 수평 모드 타입, 수직 모드 타입, DC 모드 타입을 포함할 수 있다. 플라나 모드 타입에 따르면, 현재 예측단위의 픽셀값들이 특정 방향으로 그라데이션을 갖는 값들로 예측된다. 수평 모드 타입에 따르면, 현재 예측단위의 픽셀값들이 현재 예측단위의 수평 방향에 위치한 이웃 픽셀값들로 예측된다. 수직 모드 타입에 따르면, 현재 예측단위의 픽셀값들이 현재 예측단위의 수직 방향에 위치한 이웃 픽셀값들로 예측된다. DC 모드 타입에 따르면, 현재 예측단위의 픽셀값들이 현재 예측단위의 주변에 이웃 픽셀값들을 기초로 결정된 DC값으로 예측된다.
또한 인트라 모드 타입은, 예측 방향의 구체적인 각도를 가리키는 값으로 표현될 수도 있다. 또한, 크로마 성분의 예측단위의 인트라 모드 타입은 루마성분의 동일 예측단위의 인트라 모드 타입과 동일하게 결정될 수도 있다.
다만, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 비디오 복호화 장치(200)는, 현재 예측단위의 이웃 예측단위가 접근할 수 없는 데이터이거나 인트라 모드의 예측단위 단위가 아닌 경우에, 현재 예측단위의 인트라 모드 타입을 디폴트모드 타입으로 결정될 수 있다.
디폴트 모드 타입은, 인트라 모드 타입들 중에서 발생 확률이 높은 것으로 설정되는 것이 바람직하다. 특히, DC 모드 타입 또는 플레인 모드 타입으로 디폴트 모드 타입이 결정되는 것이 바람직하다. 하지만, 디폴트 모드 타입을 특정 타입으로 설정한 후 영상 전체의 예측단위들 중에서 발생 확률이 가장 높은 타입을 분석해보면, 디폴트 모드 타입으로 설정된 특정 타입의 발생 확률이 가장 높게 결정되는 경향이 있다.
DC 모드 타입에 따른 인트라 예측은 단순한 연산식에 의해 예측값이 결정된다는 장점이 있으며, 플라나 모드 타입은 주관적인 화질 향상에 장점이 있다. 하지만, 플라나 모드 타입에 따른 인트라 예측은, DC 모드 타입에 비해 지나치게 복잡한 연산과정을 요구한다. 특히, DC 모드 타입에 따른 인트라 예측의 연산량과 비교하여 플라나 모드 타입에 따른 인트라 예측의 연산량은, 예측단위의 크기가 커질수록 더욱더 차이가 심해질 수 있다. 이에 반해 DC 모드 타입에 따른 인트라 예측의 경우, 특히 스크린 컨텐트와 같은 인공 영상의 균일한 영역에서, 인트라 예측의 부호화 효율이 현저하게 향상될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 비디오 복호화 장치(200)는, 인트라 모드 타입의 디폴트 모드 타입으로서 DC 모드 타입을 결정할 수 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 비디오 복호화 장치(200)는, 현재 예측단위에 대한 인트라 예측을 수행하기 위해 인트라 모드 타입을 결정할 때, 현재 예측단위의 이웃 예측단위가 접근할 수 없는 데이터이거나 인트라 모드의 예측단위 단위가 아닌 경우에, 현재 예측단위의 인트라 모드 타입을 디폴트 모드 타입인 DC 모드 타입으로 결정할 수 있다.
또한, 변환단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화단위를 어떠한 변환단위를 기반으로 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환단위는 제 1 인트라 변환단위 크기(822), 제 2 인트라 변환단위 크기(824), 제 1 인터 변환단위 크기(826), 제 2 인트라 변환단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 16 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화단위가 하위 심도의 부호화단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측단위(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. 예측단위가 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 부호화단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측단위(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 부호화단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 부호화단위는 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 부호화단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측단위(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 부호화단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대부호화단위(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 부호화단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대부호화단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화단위(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 예측단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화단위가 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 부호화단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측단위에 관한 정보를 추출하여 부호화단위(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 17, 18 및 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화단위, 예측단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
부호화단위(1010)는, 최대부호화단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화단위들이다. 예측단위(1060)는 부호화단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화단위의 예측단위들의 파티션들이며, 변환단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화단위의 변환단위들이다.
심도별 부호화단위들(1010)은 최대부호화단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화단위가 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 부호화단위들(1010)의 예측단위 및 파티션들은 각각의 부호화단위보다 작거나 같다.
변환단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측단위들(1060) 중 해당 예측단위 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 부호화단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대부호화단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환단위 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 부호화단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환단위 분할 정보 0 변환단위 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 부호화단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화단위가 하위 심도의 부호화단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화단위가 현재 부호화단위가 하위 부호화단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화단위마다 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, 예측단위의 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.
변환단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환단위 분할 정보가 0 이라면, 변환단위의 크기가 현재 부호화단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화단위가 분할된 크기의 변환단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화단위, 예측단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화단위를 확인할 수 있으므로, 최대부호화단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화단위에 인접하는 심도별 부호화단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화단위가 주변 부호화단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화단위 내에서 현재 부호화단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화단위가 참조될 수도 있다.
도 20 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화단위, 예측단위 및 변환단위의 관계를 도시한다.
최대부호화단위(1300)는 부호화 심도의 부호화단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화단위(1318)는 부호화 심도의 부호화단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화단위(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.
변환단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환단위의 크기는 부호화단위의 예측단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환단위(1342)가 설정되고, 변환단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환단위(1352)가 설정되고, 변환단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 20을 참조하여 전술된 변환단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 변환단위 분할 정보를 변환단위의 최대 크기, 변환단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환단위 크기 정보, 최소 변환단위 크기 정보 및 최대 변환단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환단위 크기 정보, 최소 변환단위 크기 정보 및 최대 변환단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환단위 크기 정보, 최소 변환단위 크기 정보 및 최대 변환단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화단위가 크기 64x64이고, 최대 변환단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환단위 분할 정보가 0일 때 변환단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환단위 분할 정보가 1일 때 변환단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환단위 분할 정보가 2일 때 변환단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화단위가 크기 32x32이고, 최소 변환단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환단위 분할 정보가 0일 때 변환단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화단위가 크기 64x64이고, 최대 변환단위 분할 정보가 1이라면, 변환단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환단위 크기를 'MinTransformSize', 변환단위 분할 정보가 0인 경우의 변환단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화단위에서 가능한 최소 변환단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화단위에서 가능한 최소 변환단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환단위 분할 정보가 0인 경우의 변환단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환단위 분할 정보가 0인 경우의 변환단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화단위에서 가능한 최소 변환단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 변환단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측단위 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환단위 분할 정보가 0인 경우의 변환단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환단위 크기 및 현재 예측단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 변환단위 분할 정보가 0인 경우의 변환단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
도 8 내지 20를 참조하여 전술된 트리 구조의 부호화단위들에 기초한 비디오 부호화 기법에 따라, 트리 구조의 부호화단위들마다 공간영역의 영상 데이터가 부호화되며, 트리 구조의 부호화단위들에 기초한 비디오 복호화 기법에 따라 최대부호화단위마다 복호화가 수행되면서 공간 영역의 영상 데이터가 복원되어, 픽처 및 픽처 시퀀스인 비디오가 복원될 수 있다. 복원된 비디오는 재생 장치에 의해 재생되거나, 저장 매체에 저장되거나, 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
설명의 편의를 위해 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 엔트로피 부호화 방법을 수행하는 비디오 부호화 방법은, '본 발명의 비디오 부호화 방법'으로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 엔트로피 복호화 방법을 수행하는 비디오 복호화 방법은 '본 발명의 비디오 복호화 방법'으로 지칭한다
또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 엔트로피 부호화 장치(10)를 포함하는 비디오 부호화 장치(100) 및 영상 부호화부(400)로 구성된 비디오 부호화 장치는, '본 발명의 비디오 부호화 장치'로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 엔트로피 복호화 장치(20)를 포함하는 비디오 복호화 장치(200) 및 영상 복호화부(500)는, '본 발명의 비디오 복호화 장치'로 통칭한다.
일 실시예에 따른 프로그램이 저장되는 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체가 디스크(26000)인 실시예를 이하 상술한다.
도 21은 일 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크(26000)의 물리적 구조를 예시한다. 저장매체로서 전술된 디스크(26000)는, 하드드라이브, 시디롬(CD-ROM) 디스크, 블루레이(Blu-ray) 디스크, DVD 디스크일 수 있다. 디스크(26000)는 다수의 동심원의 트랙(tr)들로 구성되고, 트랙들은 둘레 방향에 따라 소정 개수의 섹터(Se)들로 분할된다. 상기 전술된 일 실시예에 따른 프로그램을 저장하는 디스크(26000) 중 특정 영역에, 전술된 양자화 파라미터 결정 방법, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 할당되어 저장될 수 있다.
전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램을 저장하는 저장매체를 이용하여 달성된 컴퓨터 시스템이 도 22를 참조하여 후술된다.
도 22는 디스크(26000)를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브(26800)를 도시한다. 컴퓨터 시스템(26700)은 디스크드라이브(26800)를 이용하여 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램을 디스크(26000)에 저장할 수 있다. 디스크(26000)에 저장된 프로그램을 컴퓨터 시스템(26700)상에서 실행하기 위해, 디스크 드라이브(26800)에 의해 디스크(26000)로부터 프로그램이 판독되고, 프로그램이 컴퓨터 시스템(26700)에게로 전송될 수 있다.
도 21 및 22에서 예시된 디스크(26000) 뿐만 아니라, 메모리 카드, 롬 카세트, SSD(Solid State Drive)에도 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
전술된 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용된 시스템이 후술된다.
도 23은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)(11000)의 전체적 구조를 도시한다. 통신시스템의 서비스 영역은 소정 크기의 셀들로 분할되고, 각 셀에 베이스 스테이션이 되는 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)이 설치된다.
컨텐트 공급 시스템(11000)은 다수의 독립 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터(12100), PDA(Personal Digital Assistant)(12200), 카메라(12300) 및 휴대폰(12500)과 같은 독립디바이스들이, 인터넷 서비스 공급자(11200), 통신망(11400), 및 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거쳐 인터넷(11100)에 연결된다.
그러나, 컨텐트 공급 시스템(11000)은 도 24에 도시된 구조에만 한정되는 것이 아니며, 디바이스들이 선택적으로 연결될 수 있다. 독립 디바이스들은 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거치지 않고 통신망(11400)에 직접 연결될 수도 있다.
비디오 카메라(12300)는 디지털 비디오 카메라와 같이 비디오 영상을 촬영할 수 있는 촬상 디바이스이다. 휴대폰(12500)은 PDC(Personal Digital Communications), CDMA(code division multiple access), W-CDMA(wideband code division multiple access), GSM(Global System for Mobile Communications), 및 PHS(Personal Handyphone System)방식과 같은 다양한 프로토콜들 중 적어도 하나의 통신방식을 채택할 수 있다.
비디오 카메라(12300)는 무선기지국(11900) 및 통신망(11400)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)에 연결될 수 있다. 스트리밍 서버(11300)는 사용자가 비디오 카메라(12300)를 사용하여 전송한 컨텐트를 실시간 방송으로 스트리밍 전송할 수 있다. 비디오 카메라(12300)로부터 수신된 컨텐트는 비디오 카메라(12300) 또는 스트리밍 서버(11300)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 카메라(12300)로 촬영된 비디오 데이터는 컴퓨터(12100)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다.
카메라(12600)로 촬영된 비디오 데이터도 컴퓨터(12100)를 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다. 카메라(12600)는 디지털 카메라와 같이 정지영상과 비디오 영상을 모두 촬영할 수 있는 촬상 장치이다. 카메라(12600)로부터 수신된 비디오 데이터는 카메라(12600) 또는 컴퓨터(12100)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 부호화 및 복호화를 위한 소프트웨어는 컴퓨터(12100)가 억세스할 수 있는 시디롬 디스크, 플로피디스크, 하드디스크 드라이브, SSD , 메모리 카드와 같은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다.
또한 휴대폰(12500)에 탑재된 카메라에 의해 비디오가 촬영된 경우, 비디오 데이터가 휴대폰(12500)으로부터 수신될 수 있다.
비디오 데이터는, 비디오 카메라(12300), 휴대폰(12500) 또는 카메라(12600)에 탑재된 LSI(Large scale integrated circuit) 시스템에 의해 부호화될 수 있다.
일 실시예에 따른 컨텐트 공급 시스템(11000)에서, 예를 들어 콘서트의 현장녹화 컨텐트와 같이, 사용자가 비디오 카메라(12300), 카메라(12600), 휴대폰(12500) 또는 다른 촬상 디바이스를 이용하여 녹화된 컨텐트가 부호화되고, 스트리밍 서버(11300)로 전송된다. 스트리밍 서버(11300)는 컨텐트 데이터를 요청한 다른 클라이언트들에게 컨텐트 데이터를 스트리밍 전송할 수 있다.
클라이언트들은 부호화된 컨텐트 데이터를 복호화할 수 있는 디바이스이며, 예를 들어 컴퓨터(12100), PDA(12200), 비디오 카메라(12300) 또는 휴대폰(12500)일 수 있다. 따라서, 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 재생할 수 있도록 한다. 또한 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 실시간으로 복호화하고 재생할 수 있도록 하여, 개인방송(personal broadcasting)이 가능하게 한다.
컨텐트 공급 시스템(11000)에 포함된 독립 디바이스들의 부호화 동작 및 복호화 동작에 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 적용될 수 있다.
도 24 및 25을 참조하여 컨텐트 공급 시스템(11000) 중 휴대폰(12500)의 일 실시예가 상세히 후술된다.
도 24은, 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰(12500)의 외부 구조를 도시한다. 휴대폰(12500)은 기능이 제한되어 있지 않고 응용 프로그램을 통해 상당 부분의 기능을 변경하거나 확장할 수 있는 스마트폰일 수 있다.
휴대폰(12500)은, 무선기지국(12000)과 RF신호를 교환하기 위한 내장 안테나(12510)을 포함하고, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상들 또는 안테나(12510)에 의해 수신되어 복호화된 영상들을 디스플레이하기 위한 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes)화면 같은 디스플레이화면(12520)를 포함한다. 스마트폰(12510)은 제어버튼, 터치패널을 포함하는 동작 패널(12540)를 포함한다. 디스플레이화면(12520)이 터치스크린인 경우, 동작 패널(12540)은 디스플레이화면(12520)의 터치감지패널을 더 포함한다. 스마트폰(12510)은 음성, 음향을 출력하기 위한 스피커(12580) 또는 다른 형태의 음향출력부와, 음성, 음향이 입력되는 마이크로폰(12550) 또는 다른 형태의 음향입력부를 포함한다. 스마트폰(12510)은 비디오 및 정지영상을 촬영하기 위한 CCD 카메라와 같은 카메라(12530)를 더 포함한다. 또한, 스마트폰(12510)은 카메라(12530)에 의해 촬영되거나 이메일(E-mail)로 수신되거나 다른 형태로 획득된 비디오나 정지영상들과 같이, 부호화되거나 복호화된 데이터를 저장하기 위한 저장매체(12570); 그리고 저장매체(12570)를 휴대폰(12500)에 장착하기 위한 슬롯(12560)을 포함할 수 있다. 저장매체(12570)는 SD카드 또는 플라스틱 케이스에 내장된 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)와 같은 다른 형태의 플래쉬 메모리일 수 있다.
도 25은 휴대폰(12500)의 내부 구조를 도시한다. 디스플레이화면(12520) 및 동작 패널(12540)로 구성된 휴대폰(12500)의 각 파트를 조직적으로 제어하기 위해, 전력공급회로(12700), 동작입력제어부(12640), 영상부호화부(12720), 카메라 인터페이스(12630), LCD제어부(12620), 영상복호화부(12690), 멀티플렉서/디멀티플렉서(multiplexer/demultiplexer)(12680), 기록/판독부(12670), 변조/복조(modulation/demodulation)부(12660) 및 음향처리부(12650)가, 동기화 버스(12730)를 통해 중앙제어부(12710)에 연결된다.
사용자가 전원 버튼을 동작하여 '전원꺼짐' 상태에서 '전원켜짐' 상태로 설정하면, 전력공급회로(12700)는 배터리팩으로부터 휴대폰(12500)의 각 파트에 전력을 공급함으로써, 휴대폰(12500)가 동작 모드로 셋팅될 수 있다.
중앙제어부(12710)는 CPU, ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함한다.
휴대폰(12500)이 외부로 통신데이터를 송신하는 과정에서는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 휴대폰(12500)에서 디지털 신호가 생성된다, 예를 들어, 음향처리부(12650)에서는 디지털 음향신호가 생성되고, 영상 부호화부(12720)에서는 디지털 영상신호가 생성되며, 동작 패널(12540) 및 동작 입력제어부(12640)를 통해 메시지의 텍스트 데이터가 생성될 수 있다. 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 디지털 신호가 변조/복조부(12660)에게 전달되면, 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 변조하고, 통신회로(12610)는 대역변조된 디지털 음향신호에 대해 D/A변환(Digital-Analog conversion) 및 주파수변환(frequency conversion) 처리를 수행한다. 통신회로(12610)로부터 출력된 송신신호는 안테나(12510)를 통해 음성통신기지국 또는 무선기지국(12000)으로 송출될 수 있다.
예를 들어, 휴대폰(12500)이 통화 모드일 때 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 음향처리부(12650)에서 디지털 음향신호로 변환된다. 생성된 디지털 음향신호는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 거쳐 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
데이터통신 모드에서 이메일과 같은 텍스트 메시지가 전송되는 경우, 동작 패널(12540)을 이용하여 메시지의 텍스트 데이터가 입력되고, 텍스트 데이터가 동작 입력제어부(12640)를 통해 중앙제어부(12610)로 전송된다. 중앙제어부(12610)의 제어에 따라, 텍스트 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)에게로 송출된다.
데이터통신 모드에서 영상 데이터를 전송하기 위해, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터가 카메라 인터페이스(12630)를 통해 영상부호화부(12720)로 제공된다. 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터는 카메라 인터페이스(12630) 및 LCD제어부(12620)를 통해 디스플레이화면(12520)에 곧바로 디스플레이될 수 있다.
영상부호화부(12720)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상부호화부(12720)는, 카메라(12530)로부터 제공된 영상 데이터를, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방식에 따라 부호화하여, 압축 부호화된 영상 데이터로 변환하고, 부호화된 영상 데이터를 다중화/역다중화부(12680)로 출력할 수 있다. 카메라(12530)의 녹화 중에 휴대폰(12500)의 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호도 음향처리부(12650)를 거쳐 디지털 음향데이터로 변환되고, 디지털 음향데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달될 수 있다.
다중화/역다중화부(12680)는 음향처리부(12650)로부터 제공된 음향데이터와 함께 영상부호화부(12720)로부터 제공된 부호화된 영상 데이터를 다중화한다. 다중화된 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
휴대폰(12500)이 외부로부터 통신데이터를 수신하는 과정에서는, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 주파수복원(frequency recovery) 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 신호를 변환한다. 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 복조한다. 대역복조된 디지털 신호는 종류에 따라 비디오 복호화부(12690), 음향처리부(12650) 또는 LCD제어부(12620)로 전달된다.
휴대폰(12500)은 통화 모드일 때, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 증폭하고 주파수변환 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 음향 신호를 생성한다. 수신된 디지털 음향 신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 변조/복조부(12660) 및 음향처리부(12650)를 거쳐 아날로그 음향 신호로 변환되고, 아날로그 음향 신호가 스피커(12580)를 통해 출력된다.
데이터통신 모드에서 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 데이터가 수신되는 경우, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)으로부터 수신된 신호는 변조/복조부(12660)의 처리결과 다중화된 데이터를 출력하고, 다중화된 데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달된다.
안테나(12510)를 통해 수신한 다중화된 데이터를 복호화하기 위해, 다중화/역다중화부(12680)는 다중화된 데이터를 역다중화하여 부호화된 비디오 데이터스트림과 부호화된 오디오 데이터스트림을 분리한다. 동기화 버스(12730)에 의해, 부호화된 비디오 데이터스트림은 비디오 복호화부(12690)로 제공되고, 부호화된 오디오 데이터스트림은 음향처리부(12650)로 제공된다.
영상복호화부(12690)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 복호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상복호화부(12690)는 전술된 본 발명의 비디오 복호화 방법을 이용하여, 부호화된 비디오 데이터를 복호화하여 복원된 비디오 데이터를 생성하고, 복원된 비디오 데이터를 LCD제어부(1262)를 거쳐 디스플레이화면(1252)에게 복원된 비디오 데이터를 제공할 수 있다.
이에 따라 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 비디오 데이터가 디스플레이화면(1252)에서 디스플레이될 수 있다. 이와 동시에 음향처리부(1265)도 오디오 데이터를 아날로그 음향 신호로 변환하고, 아날로그 음향 신호를 스피커(1258)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일에 포함된 오디오 데이터도 스피커(1258)에서 재생될 수 있다.
휴대폰(1250) 또는 다른 형태의 통신단말기는 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함하는 송수신 단말기이거나, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치만을 포함하는 송신단말기이거나, 본 발명의 비디오 복호화 장치만을 포함하는 수신단말기일 수 있다.
본 발명의 통신시스템은 도 24를 참조하여 전술한 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 26은 본 발명에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다. 도 26의 일 실시예에 따른 디지털 방송 시스템은, 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하여, 위성 또는 지상파 네트워크를 통해 전송되는 디지털 방송을 수신할 수 있다.
구체적으로 보면, 방송국(12890)은 전파를 통해 비디오 데이터스트림을 통신위성 또는 방송위성(12900)으로 전송한다. 방송위성(12900)은 방송신호를 전송하고, 방송신호는 가정에 있는 안테나(12860)에 의해 위성방송수신기로 수신된다. 각 가정에서, 부호화된 비디오스트림은 TV수신기(12810), 셋탑박스(set-top box)(12870) 또는 다른 디바이스에 의해 복호화되어 재생될 수 있다.
재생장치(12830)에서 본 발명의 비디오 복호화 장치가 구현됨으로써, 재생장치(12830)가 디스크 및 메모리 카드와 같은 저장매체(12820)에 기록된 부호화된 비디오스트림을 판독하여 복호화할 수 있다. 이에 따라 복원된 비디오 신호는 예를 들어 모니터(12840)에서 재생될 수 있다.
위성/지상파 방송을 위한 안테나(12860) 또는 케이블TV 수신을 위한 케이블 안테나(12850)에 연결된 셋탑박스(12870)에도, 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수 있다. 셋탑박스(12870)의 출력데이터도 TV모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
다른 예로, 셋탑박스(12870) 대신에 TV수신기(12810) 자체에 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수도 있다.
적절한 안테나(12910)를 구비한 자동차(12920)가 위성(12800) 또는 무선기지국(11700)으로부터 송출되는 신호를 수신할 수도 있다. 자동차(12920)에 탑재된 자동차 네비게이션 시스템(12930)의 디스플레이 화면에 복호화된 비디오가 재생될 수 있다.
비디오 신호는, 본 발명의 비디오 부호화 장치에 의해 부호화되어 저장매체에 기록되어 저장될 수 있다. 구체적으로 보면, DVD 레코더에 의해 영상 신호가 DVD디스크(12960)에 저장되거나, 하드디스크 레코더(12950)에 의해 하드디스크에 영상 신호가 저장될 수 있다. 다른 예로, 비디오 신호는 SD카드(12970)에 저장될 수도 있다. 하드디스크 레코더(12950)가 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 복호화 장치를 구비하면, DVD디스크(12960), SD카드(12970) 또는 다른 형태의 저장매체에 기록된 비디오 신호가 모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
자동차 네비게이션 시스템(12930)은 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(12100) 및 TV수신기(12810)도, 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
본 발명의 클라우드 컴퓨팅 시스템은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100), 사용자 DB(14100), 컴퓨팅 자원(14200) 및 사용자 단말기를 포함하여 이루어질 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 시스템은, 사용자 단말기의 요청에 따라 인터넷과 같은 정보 통신망을 통해 컴퓨팅 자원의 온 디맨드 아웃소싱 서비스를 제공한다. 클라우드 컴퓨팅 환경에서, 서비스 제공자는 서로 다른 물리적인 위치에 존재하는 데이터 센터의 컴퓨팅 자원를 가상화 기술로 통합하여 사용자들에게 필요로 하는 서비스를 제공한다. 서비스 사용자는 어플리케이션(Application), 스토리지(Storage), 운영체제(OS), 보안(Security) 등의 컴퓨팅 자원을 각 사용자 소유의 단말에 설치하여 사용하는 것이 아니라, 가상화 기술을 통해 생성된 가상 공간상의 서비스를 원하는 시점에 원하는 만큼 골라서 사용할 수 있다.
특정 서비스 사용자의 사용자 단말기는 인터넷 및 이동통신망을 포함하는 정보통신망을 통해 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)에 접속한다. 사용자 단말기들은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)로부터 클라우드 컴퓨팅 서비스 특히, 동영상 재생 서비스를 제공받을 수 있다. 사용자 단말기는 데스트탑 PC(14300), 스마트TV(14400), 스마트폰(14500), 노트북(14600), PMP(Portable Multimedia Player)(14700), 태블릿 PC(14800) 등, 인터넷 접속이 가능한 모든 전자 기기가 될 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 클라우드 망에 분산되어 있는 다수의 컴퓨팅 자원(14200)을 통합하여 사용자 단말기에게 제공할 수 있다. 다수의 컴퓨팅 자원(14200)은 여러가지 데이터 서비스를 포함하며, 사용자 단말기로부터 업로드된 데이터를 포함할 수 있다. 이런 식으로 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 여러 곳에 분산되어 있는 동영상 데이터베이스를 가상화 기술로 통합하여 사용자 단말기가 요구하는 서비스를 제공한다.
사용자 DB(14100)에는 클라우드 컴퓨팅 서비스에 가입되어 있는 사용자 정보가 저장된다. 여기서, 사용자 정보는 로그인 정보와, 주소, 이름 등 개인 신용 정보를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 정보는 동영상의 인덱스(Index)를 포함할 수 있다. 여기서, 인덱스는 재생을 완료한 동영상 목록과, 재생 중인 동영상 목록과, 재생 중인 동영상의 정지 시점 등을 포함할 수 있다.
사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 정보는, 사용자 디바이스들 간에 공유될 수 있다. 따라서 예를 들어 노트북(14600)으로부터 재생 요청되어 노트북(14600)에게 소정 동영상 서비스를 제공한 경우, 사용자 DB(14100)에 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리가 저장된다. 스마트폰(14500)으로부터 동일한 동영상 서비스의 재생 요청이 수신되는 경우, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)을 참조하여 소정 동영상 서비스를 찾아서 재생한다. 스마트폰(14500)이 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)를 통해 동영상 데이터스트림을 수신하는 경우, 동영상 데이터스트림을 복호화하여 비디오를 재생하는 동작은, 앞서 도 24을 참조하여 전술한 휴대폰(12500)의 동작과 유사하다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)에 저장된 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리를 참조할 수도 있다. 예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로부터 사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 재생 요청을 수신한다. 동영상이 그 전에 재생 중이었던 것이면, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로의 선택에 따라 처음부터 재생하거나, 이전 정지 시점부터 재생하느냐에 따라 스트리밍 방법이 달라진다. 예를 들어, 사용자 단말기가 처음부터 재생하도록 요청한 경우에는 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 첫 프레임부터 스트리밍 전송한다. 반면, 단말기가 이전 정지시점부터 이어서 재생하도록 요청한 경우에는, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 정지시점의 프레임부터 스트리밍 전송한다.
이 때 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 복호화 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함할 수도 있다.
도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법, 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 활용되는 다양한 실시예들이 도 21 내지 도 27에서 전술되었다. 하지만, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 저장매체에 저장되거나 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 디바이스에서 구현되는 다양한 실시예들은, 도 21 내지 도 27의 실시예들에 한정되지 않는다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 비디오 부호화를 위한 엔트로피 부호화 방법에 있어서,
    영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서, 제1 블록열(row of blocks)을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계;
    상기 제1 블록열의 아래에 인접하는 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계; 및
    제1 블록열 중 마지막 블록까지 상기 엔트로피 부호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계는,
    상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 좌측 상단에 위치하는 제1 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 참조하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 블록을 결정하기 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서 상기 제1 블록열과 상기 제2 블록열의 컨텍스트 동기화가 언제 발생하는지에 대한 분석은 생략하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 단계는, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록부터 엔트로피 부호화를 수행하기 시작하는 단계를 포함하고,
    상기 엔트로피 부호화 방법은,
    상기 제2 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열의 첫번째 블록부터 상기 제3 블록열에 대한 엔트로피 부호화를 수행하기 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계는,
    상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열이 저장되는 버퍼에서, 상기 영상의 경계에 접하는 상기 마지막 블록의 코드가 저장되는 위치를 나타내는 오프셋 정보와 코드 인터벌(code interval)의 범위를 나타내는 범위 정보를, 디폴트값으로 초기화하는 단계; 및
    상기 제1 블록열과 동일한 쓰레드에 속하고 상기 제1 블록열에 이어 처리되는 제4 블록열에 대해, 상기 초기화된 내부 상태 정보에 기초하여 엔트로피 부호화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 내부 상태 정보의 초기화를 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서, 블록열들마다 마지막 블록에 대한 엔트로피 부호화 이후에 상기 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 선택이 불가능한 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영상은, 픽처를 가로 방향으로 분할하여 생성된 슬라이스 세그먼트들 중에 하나이거나, 가로 및 세로 방향으로 분할하여 생성된 타일들 중에 하나이고,
    상기 영상의 블록들은 트리 구조의 부호화단위들을 포함하는 최대부호화단위이고, 상기 제1 블록열 및 제2 블록열은 각각 가로 방향으로 연속하는 최대부호화단위들의 그룹인 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.
  6. 비디오 복호화를 위한 엔트로피 복호화 방법에 있어서,
    수신된 비트스트림으로부터, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서 가로 방향으로 연속하는 블록들의 비트열을 각각 포함하는 제1 블록열 및 제2 블록열을 추출하는 단계;
    상기 제1 블록열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 상기 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계;
    상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하여, 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계; 및
    상기 제1 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는,
    상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 좌측 상단에 위치하는 제1 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 참조하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를 결정하기 위해 참조될 블록을 결정하기 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서 상기 제1 블록열과 상기 제2 블록열의 컨텍스트 동기화가 언제 발생하는지에 대한 정보는 상기 비트스트림으로부터 파싱되지 않는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록부터 엔트로피 복호화를 수행하기 시작하는 단계를 포함하고,
    상기 엔트로피 복호화 방법은,
    상기 제2 블록열의 두번째 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득한 이후에, 상기 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열의 첫번째 블록부터 상기 제3 블록열에 대한 엔트로피 복호화를 수행하기 시작하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계는,
    상기 제1 블록열의 비트열이 저장되는 버퍼에서, 상기 영상의 경계에 접하는 상기 마지막 블록의 코드가 저장되는 위치를 나타내는 오프셋 정보와 코드 인터벌의 범위를 나타내는 범위 정보를 디폴트값으로 초기화하는 단계; 및
    상기 제1 블록열과 동일한 쓰레드에 속하고 상기 제1 블록열의 비트열에 이어지는 다음 비트열에 대해 상기 초기화된 내부 상태 정보에 기초하여 엔트로피 복호화를 수행하여, 제4 블록열의 블록들을 복원하는 단계를 포함하고,
    상기 내부 상태 정보의 초기화를 위해, 상기 영상을 포함하는 픽처에서, 블록열들마다 마지막 블록에 대한 엔트로피 복호화 이후에 상기 비트열의 내부 상태 정보가 초기화되는지 여부에 대한 정보는, 상기 비트스트림으로부터 파싱되지 않는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 영상은, 픽처를 가로 방향으로 분할하여 생성된 슬라이스 세그먼트들 중에 하나이거나, 가로 및 세로 방향으로 분할하여 생성된 타일들 중에 하나이고,
    상기 영상의 블록들은 트리 구조의 부호화단위들을 포함하는 최대부호화단위이고, 상기 제1 블록열 및 제2 블록열은 각각 가로 방향으로 연속하는 최대부호화단위들의 그룹인 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 엔트로피 복호화 방법이 두 개 이상의 프로세싱 코어에 의해 수행되는 경우에, 상기 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는, 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제1 블록열의 첫번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여, 상기 제1 블록열의 두번째 블록부터 엔트로피 복호화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계는, 제2 프로세싱 코어에 의해, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득하자마자, 상기 획득된 엔트로피 코딩 확률 정보를 이용하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록부터 상기 제2 블록열의 엔트로피 복호화를 수행하기 시작하는 단계를 포함하고,
    상기 제2 프로세싱 코어의 상기 제2 블록열에 대한 엔트로피 복호화 동작은 상기 제1 프로세싱 코어의 상기 제1 블록열에 대한 엔트로피 복호화 동작에 비해, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼을 기초로 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보를 획득할 때까지의 시간만큼 지연처리되는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 방법.
  12. 제 6 항에 있어서, 상기 엔트로피 복호화 방법은,
    상기 엔트로피 복호화 방법이 하나의 프로세싱 코어에 의해 수행되는 경우에, 제1 프로세싱 코어에 의해 상기 제1 블록열의 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 복호화를 수행하여 상기 제1 블록열의 심볼들을 복원하는 단계;
    상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제1 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계;
    상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 두번째 블록의 심볼들에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하여, 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계;
    상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 2 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제2 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 단계; 및
    상기 제1 프로세싱 코어에 의해, 상기 제2 블록열의 하단에 인접하는 제3 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제2 블록열의 두번째 블록의 심볼들에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보와 상기 초기화된 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 이용하여, 상기 제3 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하고, 상기 제3 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 방법.
  13. 비디오 부호화를 위한 엔트로피 부호화 장치에 있어서,
    영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서, 제1 블록열을 구성하는 가로 방향으로 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 제1 엔트로피 부호화부; 및
    상기 제1 블록열의 아래에 인접하는 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 부호화를 수행하고, 상기 제2 블록열의 연속하는 블록들에 대해 순차적으로 엔트로피 부호화를 수행하는 제2 엔트로피 부호화부를 포함하고,
    상기 제1 엔트로피 부호화부는, 제1 블록열 중 마지막 블록까지 상기 엔트로피 부호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 엔트로피 부호화된 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 장치.
  14. 비디오 복호화를 위한 엔트로피 복호화 장치에 있어서,
    수신된 비트스트림으로부터, 영상을 분할하여 부호화한 소정 크기의 블록들 중에서 가로 방향으로 연속하는 블록들의 비트열을 각각 포함하는 제1 블록열 및 제2 블록열을 추출하는 수신부;
    상기 제1 블록열에 대해 엔트로피 복호화를 수행하여 상기 제1 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 제1 엔트로피 복호화부; 및
    상기 제2 블록열의 첫번째 블록의 초기 엔트로피 코딩 확률 정보를, 상기 제1 블록열의 고정 위치의 블록에 의해 갱신된 엔트로피 코딩 확률 정보로 결정하고, 상기 결정된 초기 엔트로피 코딩 확률 정보에 기초하여 상기 제2 블록열의 첫번째 블록에 대한 엔트로피 복호화를 수행하여, 상기 제2 블록열의 블록들의 심볼들을 순차적으로 복원하는 제2 엔트로피 복호화부를 포함하고,
    상기 제1 엔트로피 복호화부는, 상기 제1 블록열의 마지막 블록까지 상기 엔트로피 복호화가 완료된 후에, 상기 제1 블록열의 비트열의 내부 상태 정보를 초기화하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 장치.
  15. 제 1 항 및 제 6 항 중 어느 한 항의 방법을 전산적으로 구현하기 위한 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체.
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