WO2013157794A1 - 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 및 복호화를 위한 파라메터 업데이트 방법 및 이를 이용한 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 장치 및 엔트로피 복호화 장치 - Google Patents

변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 및 복호화를 위한 파라메터 업데이트 방법 및 이를 이용한 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 장치 및 엔트로피 복호화 장치 Download PDF

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

Definitions

  • the present invention relates to encoding and decoding of video, and more particularly, to a method and apparatus for updating a parameter used to entropy encode and decode magnitude information of transform coefficients.
  • the image is divided into blocks of a predetermined size, and then inter prediction or intra prediction is performed. intra prediction) to obtain residual data of a block.
  • the residual data is compressed through transform, quantization, scanning, run length coding, and entropy coding.
  • entropy coding a bitstream is output by entropy encoding a syntax element, for example, transform coefficients or motion vector information.
  • syntax elements are extracted from the bitstream, and decoding is performed based on the extracted syntax elements.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to prevent the parameter used when entropy encoding and decoding the transform coefficient level to be changed suddenly due to the large transform coefficient, and to update the parameter so that the parameter can be changed gradually To provide a course.
  • a technical problem to be solved by the present invention is to update a parameter used when binarizing syntax elements such as transform coefficient levels by applying a binarization scheme such as Gollum-rice or concatenate code. To provide a course.
  • a parameter update method in which parameters used in the binarization process of transform coefficient levels are gradually updated.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a detailed block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a detailed block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of entropy encoding and decoding transform coefficient information included in a transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 illustrates a transform unit entropy coded according to an embodiment.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a validity map corresponding to the conversion unit 1510 of FIG. 15.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating coeff_abs_level_greater1_flag corresponding to 4x4 transform unit 1510 of FIG. 15.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating coeff_abs_level_greater2_flag corresponding to 4x4 transform unit 1510 of FIG. 15.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating coeff_abs_level_remaining corresponding to 4x4 transform unit 1510 of FIG. 15.
  • FIGS. 15 to 19 are tables illustrating syntax elements related to the conversion unit illustrated in FIGS. 15 to 19.
  • 21 illustrates another example of coeff_abs_level_remaining that is binarized according to an embodiment.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration of an entropy encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of a binarization apparatus according to an embodiment.
  • 24 is a flowchart illustrating a method of entropy encoding a syntax element indicating a transform coefficient level according to an embodiment.
  • 25 is a block diagram illustrating a configuration of an entropy decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 26 is a block diagram illustrating a configuration of an inverse binarization apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating an entropy decoding method of transform coefficient levels, according to an exemplary embodiment.
  • a parameter updating method for entropy decoding of transform coefficient levels includes parsing transform coefficient level syntax elements indicating the magnitude of transform coefficients included in a transform unit from a bitstream; Comparing the magnitude of the previous transform coefficient restored before the current transform coefficient with a predetermined threshold value obtained based on a previous parameter used for inverse binarization of a previous transform coefficient level syntax element representing the magnitude of the previous transform coefficient, Determining whether or not the parameter is updated; Obtaining a parameter used for inverse binarization of a current transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the current transform coefficient by updating or maintaining the previous parameter based on the determination result; And obtaining the magnitude of the current transform coefficient by inverse binarizing the current transform coefficient level syntax element using the obtained parameter, wherein the predetermined threshold is set to have a value proportional to the previous parameter and the When the previous parameter is updated, the updated parameter is characterized by having a value that is gradually increased compared to the previous parameter.
  • An entropy decoding apparatus of a transform coefficient level may include: a parser configured to obtain transform coefficient level syntax elements indicating magnitudes of transform coefficients included in a transform unit from a bitstream; Comparing the magnitude of the previous transform coefficient restored before the current transform coefficient with a predetermined threshold value obtained based on a previous parameter used for inverse binarization of a previous transform coefficient level syntax element representing the magnitude of the previous transform coefficient, A parameter determining unit that determines whether to update a parameter and obtains a parameter used for inverse binarization of a current transform coefficient level syntax element representing the magnitude of the current transform coefficient by updating or maintaining the previous parameter based on the determination result.
  • a syntax element restoring unit configured to obtain a magnitude of the current transform coefficient by inverse binarizing the current transform coefficient level syntax element by using the obtained parameter, wherein the predetermined threshold value is set to have a value proportional to the previous parameter. And when the previous parameter is updated, the updated parameter has a value that is gradually increased compared to the previous parameter.
  • a parameter updating method for entropy encoding of transform coefficient levels includes obtaining transform coefficient level syntax elements indicating the magnitude of transform coefficients included in a transform unit according to a predetermined scanning order; Comparing the magnitude of a previous transform coefficient encoded before a current transform coefficient with a predetermined threshold value obtained based on a previous parameter used for binarization of a previous transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the previous transform coefficient, Determining whether to update; Obtaining a parameter used for binarization of a transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the current transform coefficient by updating or maintaining the previous parameter based on the determination result; And outputting a bit string corresponding to the transform coefficient level syntax element of the current transform coefficient by binarizing the transform coefficient level syntax element of the current transform coefficient using the obtained parameter, wherein the predetermined threshold value is determined by the parameter.
  • the previous parameter is set to have a value proportional to the previous parameter and the previous parameter is updated, the updated parameter has a value that is gradually increased compared to the previous
  • An entropy encoding apparatus of transform coefficient levels obtains transform coefficient level syntax elements representing the magnitudes of transform coefficients included in a transform unit according to a predetermined scanning order, and encodes a previous transform that is encoded before the current transform coefficient.
  • a parameter determining unit which obtains a parameter used for binarization of a transform coefficient level syntax element representing the magnitude of the current transform coefficient by updating or maintaining the previous parameter based on a result;
  • a bit string generator configured to output a bit string corresponding to the transform coefficient level syntax element of the current transform coefficient by binarizing the transform coefficient level syntax element of the current transform coefficient by using the obtained parameter. Is set to have a value proportional to the previous parameter, and when the previous parameter is updated, the updated parameter has a value gradually increasing compared to the previous parameter.
  • FIGS. 1 to 13 a method and apparatus for encoding and decoding a video based on coding units having a hierarchical tree structure according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 13. 14 to 29, the process of entropy encoding and decoding the syntax element obtained in the encoding and decoding method of the video described with reference to FIGS. 1 to 13 will be described in detail.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 includes a hierarchical encoder 110 and an entropy encoder 120.
  • the hierarchical encoder 110 splits the current picture to be encoded into data units having a predetermined size and performs encoding for each data unit.
  • the hierarchical encoder 110 may divide the current picture based on a maximum coding unit that is a coding unit having a maximum size.
  • the maximum coding unit according to an embodiment is a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, etc., and has a horizontal and vertical size greater than 8, and each side has a square power of 2 power. It may be a data unit.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • the hierarchical encoder 110 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the hierarchical encoder 110 determines the encoding depth by selecting the depth at which the smallest encoding error occurs by encoding the image data in each coding unit of the maximum coding unit of the current picture. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the entropy encoder 120.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
  • the hierarchical encoder 110 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive coding and frequency transform of the largest coding unit may be performed. Similarly, the prediction encoding and the frequency transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth below the maximum depth.
  • encoding including prediction coding and frequency transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the frequency transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, frequency conversion, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coding depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit that is the basis of prediction coding is referred to as a 'prediction unit'.
  • the partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided.
  • the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a geometric form. It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform frequency conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit.
  • frequency conversion may be performed based on a data unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the data unit for frequency conversion may include a data unit for an intra mode and a data unit for an inter mode.
  • the data unit on which the frequency conversion is based may be referred to as a 'conversion unit'.
  • the residual data of the coding unit may be split according to the transform unit having a tree structure according to the transform depth.
  • a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and frequency transform related information. Accordingly, the hierarchical encoder 110 may determine not only a coding depth that generates a minimum encoding error, but also a partition type obtained by dividing a prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for frequency transformation. .
  • a method of determining a coding unit and a partition according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described later in detail with reference to FIGS. 3 to 12.
  • the hierarchical encoder 110 may measure a coding error of coding units according to depths using a rate-distortion optimization technique based on a Lagrangian multiplier.
  • the entropy encoder 120 outputs the image data of the largest coding unit encoded and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bitstream based on the at least one coded depth determined by the hierarchical encoder 110.
  • the encoded image data includes information about transform coefficients as a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the entropy encoder 120 when entropy encoding a syntax element indicating a magnitude of a transform coefficient, uses a parameter indicating a magnitude of a transform coefficient using a gradually updated parameter. Binarizes an element into a string of bits. A process of entropy encoding the transform coefficients in the entropy encoder 120 will be described later.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the entropy encoder 120 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. have.
  • a minimum unit is a square data unit having a minimum coding unit, which is a lowest coding depth, divided into four pieces, and has a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, and transformation units included in the maximum coding unit. It may be a square data unit.
  • the encoding information output through the entropy encoder 120 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit according to depth may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. And the like.
  • information about a maximum size and information about a maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted in a header of a bitstream.
  • a coding unit according to depths is a coding unit having a size in which a height and a width of a coding unit of one layer higher depth are divided by half. That is, if the size of the coding unit of the current depth is 2Nx2N, the size of the coding unit of the lower depth is NxN.
  • the current coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may include up to four lower depth coding units having a size of N ⁇ N.
  • the video encoding apparatus 100 determines a coding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of characteristics of the current picture.
  • coding units having a tree structure may be configured.
  • an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
  • the video encoding apparatus 100 may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 includes a parser 210, an entropy decoder 220, and a hierarchical decoder 230.
  • Definitions of various terms such as coding units, depths, prediction units, transformation units, and information about various encoding modes for various processings of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may include the video encoding apparatus 100 of FIG. 1 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
  • the parser 210 parses a syntax element by receiving a bitstream of an encoded video.
  • the entropy decoder 220 extracts a syntax element representing encoded image data based on coding units having a tree structure by performing entropy decoding on parsed syntax elements, and hierarchically decodes the extracted syntax element. Output to 230. That is, the entropy decoder 220 restores the syntax element by performing entropy decoding on the syntax element received in the form of bit strings of 0 and 1.
  • the entropy decoder 220 extracts additional information such as coding depth, encoding mode, color component information, prediction mode information, and the like for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit.
  • the extracted information about the coded depth, the coding mode, and the like is output to the hierarchical decoder 230. Since the image data of the bit string is divided and encoded in the maximum coding unit, the hierarchical decoder 230 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information, transform coefficient information, and the like.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit extracted by the entropy decoder 220 is repeatedly used for each coding unit according to the maximum coding units in the encoding stage, as in the video encoding apparatus 100 according to an exemplary embodiment.
  • the entropy decoder 220 may encode the coded depth for each predetermined data unit. And information about an encoding mode. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
  • the entropy decoder 220 de-binarizes a syntax element indicating the magnitude of a transform coefficient by using a parameter that is gradually updated.
  • a process of obtaining the size information of the transform coefficient by inverse binarizing the bit string corresponding to the syntax element indicating the magnitude of the transform coefficient by the entropy decoder 220 will be described later.
  • the hierarchical decoder 230 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the image data decoder 230 may decode the encoded image data based on the read partition type, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. Can be.
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and a frequency inverse transform process.
  • the hierarchical decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit, based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the hierarchical decoder 230 may perform frequency inverse transformation according to each transformation unit for each coding unit based on size information of the transformation unit of the coding unit for each coding depth, for a frequency inverse transformation for each maximum coding unit. have.
  • the hierarchical decoder 230 may determine the coded depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer split at the current depth, the current depth is the coded depth. Accordingly, the hierarchical decoder 230 may decode the coding unit of the current depth using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit, for the image data of the current maximum coding unit.
  • the hierarchical decoding unit 230 It may be regarded as one data unit to be decoded in the same encoding mode.
  • the video decoding apparatus 200 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in an encoding process, and use the same to decode the current picture. have. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
  • 3 illustrates a concept of hierarchical coding units.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth illustrated in FIG. 3 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large in order to improve the coding efficiency and accurately reflect the image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer to increase the long axis size to 8. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 4 is a detailed block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the intra predictor 410 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode among the current frame 405, and the motion estimator 420 and the motion compensator 425 refer to the current frame 405 and the reference of the inter mode. Inter estimation and motion compensation are performed using the frame 495.
  • Data output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 is output as a quantized transform coefficient through the frequency converter 430 and the quantizer 440.
  • the quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the frequency inverse transformer 470, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking block 480 and the loop filtering unit 490. It is post-processed and output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 via the entropy encoder 450.
  • the entropy encoder 450 may include syntax elements related to a transform unit, for example, a importance map indicating a position of a non-zero transform coefficient, and whether the transform coefficient has a value greater than one.
  • a baselevel determined based on the first threshold flag coeff_abs_level_greater1_flag indicating, the second threshold flag coeff_abs_level_greather2_flag indicating whether the transform coefficient has a value greater than 2, the first threshold flag, and the second threshold flag.
  • the bit string is output by performing arithmetic coding on the magnitude information (coeff_abs_level_remaining) of the transform coefficient corresponding to the difference between the actual transform coefficient and the abscoeff.
  • an intra predictor 410, a motion estimator 420, a motion compensator 425, and a frequency converter that are components of the image encoder 400 may be used.
  • 430, quantization unit 440, entropy encoding unit 450, inverse quantization unit 460, frequency inverse transform unit 470, deblocking unit 480, and loop filtering unit 490 are all the maximum coding units. In each case, an operation based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed in consideration of the maximum depth.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 consider partitions and prediction of each coding unit among the coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • the mode converter 430 determines the size of the transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • FIG. 5 is a detailed block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a hierarchical structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parser 510 and the syntax elements, which are information about the encoded image data and the encoding necessary for decoding, are parsed.
  • the encoded image data is output as dequantized data through an entropy decoding unit 520 and an inverse quantization unit 530.
  • the entropy decoder 520 may include syntax elements related to a transform unit, that is, a importance map and a first threshold flag (coeff_abs_level_greater1_flag) indicating whether a transform coefficient has a value greater than 1 from a bitstream.
  • the baselevel determined by the second threshold flag (coeff_abs_level_greather2_flag) indicating whether the transform coefficient has a value greater than 2, the first threshold flag and the second threshold flag, and the actual transform coefficient (abscoeff).
  • the size information (coeff_abs_level_remaining) of transform coefficients corresponding to the difference between the signals is obtained, and the syntax elements are decoded to recover syntax elements.
  • the frequency inverse transform unit 540 restores inverse quantized data into image data of a spatial domain.
  • the intra prediction unit 550 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 560 uses the reference frame 585 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the
  • Data in the spatial domain that has passed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 may be post-processed through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 to be output to the reconstructed frame 595.
  • the post-processed data through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 may be output as the reference frame 585.
  • a parser 510 In order to be applied to the video decoding apparatus 200 according to an exemplary embodiment, a parser 510, an entropy decoder 520, an inverse quantizer 530, and a frequency inverse transform unit which are components of the image decoder 500 may be used.
  • the intra predictor 550, the motion compensator 560, the deblocking unit 570, and the loop filtering unit 580 all perform operations based on coding units having a tree structure for each largest coding unit. shall.
  • the intra predictor 550 and the motion compensator 560 determine partitions and a prediction mode for each coding unit having a tree structure, and the frequency inverse transform unit 540 must determine the size of a transform unit for each coding unit.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 600 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is four. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided. In addition, a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • the depth is deeper along the vertical axis, the coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8, and the depth 4 of depth 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 having a depth of 4 having a size of 4 ⁇ 4 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the coding unit 610 of size 64x64 having a depth of zero is a prediction unit, the prediction unit may include a partition 610 of size 64x64, partitions 612 of size 64x32, and size included in the coding unit 610 of size 64x64. 32x64 partitions 614, 32x32 partitions 616.
  • the prediction unit of the coding unit 620 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 620 of size 32x32, partitions 622 of size 32x16 and a partition of size 16x32 included in the coding unit 620 of size 32x32. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 630 of size 16x16, partitions 632 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 630 of size 16x16. 634, partitions 636 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 640 of size 8x8, partitions 642 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 640 of size 8x8. 644, partitions 646 of size 4x4.
  • the coding unit 650 of size 4x4 having a depth of 4 is the minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth, and the corresponding prediction unit may also be set only as the partition 650 having a size of 4x4.
  • the coding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 may determine a coding depth of the maximum coding unit 610.
  • the number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
  • encoding may be performed for each prediction unit of a coding unit according to depths along a horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. .
  • a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit the encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and the partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 610 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 610.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transform unit for frequency transformation during the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 transform unit 720 may be selected. Frequency conversion can be performed using the above.
  • the data of the 64x64 coding unit 710 is encoded by performing frequency transformation on the 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 transform units having a size of 64x64 or less, and the transform unit having the least error with the original is obtained. Can be selected.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 is information about an encoding mode, and information about a partition type 800 and information 810 about a prediction mode for each coding unit of each coded depth.
  • the information 820 about the size of the transformation unit may be encoded and transmitted.
  • the information about the partition type 800 is a data unit for predictive encoding of the current coding unit and indicates information about a partition type in which the prediction unit of the current coding unit is divided.
  • the current coding unit CU_0 of size 2Nx2N may be any one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It is set to.
  • Information 810 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 810 about the prediction mode, whether the partition indicated by the information 800 about the partition type is performed in one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816 is performed. Whether or not can be set.
  • the information about the transform unit size 820 indicates whether to transform the current coding unit based on the transform unit.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second intra transform unit size 828. have.
  • the image data and encoding information extractor 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and transformation for each depth-based coding unit. Information 820 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • Segmentation information may be used to indicate a change in depth.
  • the split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
  • the prediction unit 910 for predictive encoding of the coding unit 900 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 912 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 914 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 916 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 918 of size. Although only partitions 912, 914, 916, and 918 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions.
  • prediction encoding For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • the split information for each depth may be set until the depth d-1, and the split information may be set up to the depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 220 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information according to depths, and may use it for decoding by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 1060 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 1010 have a depth of 0
  • the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths.
  • coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three
  • coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.
  • partitions 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 of the prediction units 1060 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN. Prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 may be frequency transformed or inversely transformed in a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1060. That is, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to the embodiment may be an intra prediction / motion estimation / motion compensation operation and a frequency transform / inverse transform operation for the same coding unit. Each can be performed based on separate data units.
  • encoding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit, and thus, coding units having a tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information.
  • Table 1 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the entropy encoder 120 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure, and the entropy decoder of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment (
  • the 210 may parse the received bitstream to extract encoding information about coding units having a tree structure.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetric ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetric ratio.
  • Asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights of 1: n (n is an integer greater than 1) and n: 1, respectively, and asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are 1: n and n: 1, respectively. The form is divided into.
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referred to and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1300 includes coding units 1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, and 1318 of a coded depth. Since one coding unit 1318 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the coding unit 1318 having a size of 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N (1336). And nRx2N 1338.
  • partition type information is set to one of symmetric partition types 2Nx2N (1322), 2NxN (1324), Nx2N (1326), and NxN (1328)
  • the conversion unit of size 2Nx2N when the conversion unit partition information (TU size flag) is 0 1134 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the transform unit split information (TU size flag) is a type of transform index, and a size of a transform unit corresponding to the transform index may be changed according to a prediction unit type or a partition type of a coding unit.
  • the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, and NxN 1328
  • the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1342 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 9 is a flag having a value of 0 or 1
  • the conversion unit splitting information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is set to 0 according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and may be divided hierarchically.
  • the transformation unit partition information may be used as an embodiment of the transformation index.
  • the size of the transformation unit actually used may be expressed.
  • the video encoding apparatus 100 may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information.
  • the encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS.
  • the video decoding apparatus 200 may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
  • the maximum transform unit split information as 'MaxTransformSizeIndex'
  • the minimum transform unit size as 'MinTransformSize'
  • the transform unit split information is 0, that is, the size of the base transform unit RootTu as 'RootTuSize'
  • the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the coding unit may be defined as in Equation (1) below.
  • the base transform unit size 'RootTuSize' may indicate the maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ⁇ MaxTransformSizeIndex)' is a transform unit size obtained by dividing 'RootTuSize', which is the basic transform unit size, by the number of times corresponding to the maximum transform unit partition information, and 'MinTransformSize' is Since the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current current coding unit.
  • the base transform unit size RootTuSize may vary depending on the prediction mode.
  • RootTuSize may be determined according to the following relation (2).
  • 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size
  • 'PUSize' represents the current prediction unit size.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
  • 'RootTuSize' which is a basic transform unit size that is a transform unit when the transform unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current prediction unit size.
  • 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below.
  • 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
  • the base transform unit size 'RootTuSize' may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current partition unit size.
  • the basic transform unit size 'RootTuSize' which is the current maximum transform unit size according to an embodiment that varies according to the prediction mode of the partition unit, is only an embodiment, and a factor for determining the current maximum transform unit size is not limited thereto. It should be noted.
  • the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 perform encoding and decoding by dividing the maximum coding unit into coding units smaller than or equal to the maximum coding unit.
  • the prediction unit and the transformation unit used in the prediction process and the transformation process may be determined based on cost independently of other data units.
  • encoding is recursively performed for each coding unit of a hierarchical structure included in the maximum coding unit to determine an optimal coding unit, thereby configuring data units having a tree structure. That is, coding units having a tree structure, prediction units having a tree structure, and transformation units may be determined for each largest coding unit.
  • layer information which is information indicating structure information of data units of the hierarchical structure, and out-of-layer information for decoding in addition to the layer information.
  • the information related to the hierarchical structure is information necessary for determining the coding unit of the tree structure, the prediction unit of the tree structure, and the transformation unit of the tree structure described above with reference to FIGS. 10 to 12. And a depth flag, partition information of a prediction unit, a split flag indicating whether a coding unit is split, size information of a transform unit, and a transform unit split flag indicating a split unit of a transform unit.
  • Encoding information other than hierarchical structure information includes prediction mode information of intra / inter prediction applied to each prediction unit, motion vector information, prediction direction information, and color component information applied to a corresponding data unit when a plurality of color components are used, and transformation. Coefficient information and the like.
  • the layer information and the out of layer information may be referred to as a syntax element that is an object of entropy encoding and decoding.
  • embodiments of the present invention are for entropy encoding and decoding efficiently the level of transform coefficients, that is, size information, among syntax elements.
  • level of transform coefficients that is, size information
  • an entropy encoding and decoding process of the level of the transform coefficient will be described in detail.
  • FIG. 14 is a flowchart illustrating a process of entropy encoding and decoding transform coefficient information included in a transform unit according to an embodiment of the present invention.
  • coded_block_flag indicating whether a non-zero transform coefficient (hereinafter referred to as a "significant coefficient") among transform coefficients included in the current transform unit in step 1410 is first entropy encoded and Decrypted.
  • coded_block_flag is 0, only a transform coefficient of 0 is present in the current transform unit, so only a value of 0 is entropy encoded and decoded by coded_block_flag, and transform coefficient level information is not entropy encoded and decoded.
  • a significance map representing a position of the valid transform coefficient is entropy encoded and decoded.
  • the validity map may consist of predetermined information representing the position of the significant bit and the last significant transform coefficient.
  • the valid bit indicates whether a transform coefficient according to each scan index is a valid transform coefficient or 0 and can be expressed using significant_coeff_flag [i].
  • the validity map may be set in a subset unit of a predetermined size obtained by dividing the transformation unit. Accordingly, significant_coeff_flag [i] may indicate whether the transform coefficient of the i th scan index is 0 among the transform coefficients included in one subset included in the transform unit.
  • a flag (End-Of-Block) indicating whether the last valid transform coefficient is the last valid transform coefficient is separately entropy encoded and decoded.
  • the position information of the last valid transform coefficient is entropy encoded and decoded as it is.
  • the size of the transform unit is not limited to 4x4 used in the conventional H.264, but may have a large size such as 8x8, 16x16, 32x32.
  • the position information of the last valid transform coefficient may be entropy encoded and decoded as it is. For example, if the position of the last valid transform coefficient is (x, y) (x, y is an integer), the syntax elements last_significant_coeff_x and last_significant_coeff_y representing the (x, y) coordinate value may be entropy encoded and decoded.
  • transform coefficient level information indicating the magnitude of the transform coefficient is entropy encoded and decoded.
  • level information of transform coefficients is represented by one syntax element, coeff_abs_level_minus1.
  • the level information of the transform coefficient is coeff_abs_level_greater1_flag, which is a syntax element of whether the absolute value of the transform coefficient is greater than 1, coeff_abs_level_greater2_flag, which is a syntax element of whether the absolute value is greater than 2, and size information of the remaining transform coefficients. It may be expressed through coeff_abs_level_remaining, which is a syntax element indicating.
  • the syntax element coeff_abs_level_remaining indicating the magnitude information of the remaining transform coefficients has a difference value between the magnitude of the transform coefficient absCoeff and the base level value baselevel determined using coeff_abs_level_greater1_flag and coeff_abs_level_greater2_flag.
  • coeff_abs_level_greater1_flag and coeff_abs_level_greater2_flag have a value of 0 or 1
  • the base level value baseLevel may have a value from 1 to 3. Therefore, coeff_abs_level_remaining may vary from (absCoeff-1) to (absCoeff-3).
  • absCoeff-baseLevel which is the difference between the magnitude absCoeff of the original transform coefficient and the base level value baseLevel, as the size information of the transform coefficient is reduced. It is to let.
  • FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration of an entropy encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the entropy encoding apparatus 2200 of FIG. 22 corresponds to the entropy encoding unit 120 of the video encoding apparatus 100 of FIG. 1.
  • an entropy encoding apparatus 2200 may include a binarizer 2210, a context modeler 2220, and a binary arithmetic coder 2230. Include.
  • the binary arithmetic encoder 2230 includes a regular coding engine 2232 and a bypass coding engine 2234.
  • the binarizer 2210 binarizes the syntax elements and outputs a bin string composed of binary values of 0 or 1.
  • a bin represents each bit of a stream composed of 0 or 1, and each bin is encoded through Context Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC). If the syntax element is data having the same frequency of 0 and 1, the syntax element is output to the bypass coding unit 2234 that does not use a probability value and encoded.
  • CABAC Context Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • the binarizer 2210 binarizes and outputs coeff_abs_level_remaining, which is a syntax element indicating the magnitude information of the transform coefficient, into a prefix bit string and a suffix bit string using a parameter (cRiceParam). .
  • coeff_abs_level_remaining which is a syntax element indicating the magnitude information of the transform coefficient
  • the context modeler 2220 provides the regular coding unit 2232 with a probability model for encoding the bit string corresponding to the syntax element.
  • the context modeler 2220 outputs, to the binary arithmetic encoder 2230, a probability of generating a binary value for encoding each binary value of the bit string of the current syntax element.
  • the context model is a probability model for bins, and includes information on which values of 0 and 1 correspond to Most Probable Symbols (MPSs) and Least Probable Symbols (LPSs), and probabilities of MPSs or LPSs.
  • MPSs Most Probable Symbols
  • LPSs Least Probable Symbols
  • the regular coding unit 2232 performs a binary arithmetic operation on a bit string corresponding to a syntax element based on Most Probable Symbol (MPS), Least Probable Symbol (LPS) provided from the context modeler 2220, and probability information of the MPS or LPS. Perform the encoding.
  • MPS Most Probable Symbol
  • LPS Least Probable Symbol
  • the context model used for encoding coeff_abs_level_remaining which is a syntax element indicating the magnitude information of the transform coefficients, may be preset according to a bin index of the transform coefficients.
  • FIG. 23 is a block diagram illustrating a configuration of a binarization apparatus according to an embodiment.
  • the binarization apparatus 2300 of FIG. 23 corresponds to the binarization unit 2210 of FIG. 22.
  • the binarization apparatus 2300 includes a parameter determiner 2310 and a bit string generator 2320.
  • the parameter determiner 2310 may determine a predetermined threshold value obtained based on the magnitude of the previous transform coefficient encoded before the current transform coefficient and the previous parameter used for binarization of the previous transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the previous transform coefficient. In comparison, it is determined whether the previous parameter is updated. The parameter determiner 2310 acquires a parameter used for binarization of the transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the current transform coefficient by updating or maintaining the previous parameter according to the determination result.
  • the parameter determiner 2310 is used for binarization of the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining indicating the magnitude of the current transform coefficient based on the following algorithm. Determine the parameter cRiceParam.
  • cRiceParam Min (cLastRiceParam + (cLastAbsLevel> (3 * (1 ⁇ cLastRiceParam))? 1: 0), 4)
  • the initial parameter is set to zero.
  • the threshold th for determining the update condition of the parameter is determined according to the parameter cRiceParam
  • the threshold th also gradually increases as the parameter cRiceParam is updated. That is, the threshold th is set to have a value proportional to the previous parameter (cLastRiceParam), and when the previous parameter (cLastRiceParam) is updated, the parameter (cRiceParam) is gradually increased by +1 compared to the previous parameter (cLastRiceParam).
  • the value of the threshold value th is gradually increased to 3, 6, 12, and 24.
  • the bit string generator 2320 binarizes the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining of the transform coefficient using the parameter, and outputs a bit string corresponding to the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining of the transform coefficient.
  • bit string generator 2320 may use the following equation (cRiceParam);
  • the parameter cTrMax serves as a reference for dividing the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining into a prefix and a suffix.
  • the bit string generator 2320 divides the value of the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining based on the parameter cTrMax to display a prefix having a value that does not exceed the parameter cTrMax, and a portion indicating a portion that exceeds the parameter cTrMax. Acquire a fix.
  • the suffix is a value corresponding to (coeff_abs_level_remaining-cTrMax). If the current transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining does not exceed cTrMax, only a prefix exists. For example, if the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining is 10 and the parameter cTrMax is 7, the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining is classified into a prefix with a value of 7 and a suffix with a value of 3. .
  • the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining is 6 and the parameter cTrMax is 7, then the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining is classified as a prefix with a value of 6 and has no suffix.
  • the bit string generator 2320 binarizes the prefix and the suffix according to a predetermined binarization scheme. To output a bit string corresponding to the prefix and the suffix. For example, the bit string generator 2320 outputs a bit string by binarizing a prefix having a value corresponding to Min (cTrMax, coeff_abs_level_remaining ') according to a truncated unary binarization scheme, and (coeff_abs_level_remaining-cTrMax).
  • the bit string may be output by binarizing the suffix having the value corresponding to the k-th Expontial Golomb.
  • the value of k may be determined using the parameter cRiceParam determined by the parameter determiner 2320. For example, the value of k may have a value of cRiceParam + 1.
  • a prefix having a value of Min (cTrMax, #coeff_abs_level_remaining ') may be binarized as shown in Table 2 below.
  • the bit string generator 2320 may generate a bit string corresponding to the prefix and the suffix with reference to a table set according to the parameter cRiceParam (Look Up table method).
  • the preset table may be set such that the length of the bit string corresponding to the larger value becomes smaller as the value of cRiceParam increases.
  • the size of the transformation unit 1500 is 16x16, but the size of the transformation unit 1500 is not limited to the illustrated 16x16 and may have various sizes such as 4x4 to 32x32.
  • the transform unit 1500 may be divided into transform units having a smaller size.
  • a process of entropy encoding a syntax element associated with the 4x4 transform unit 1510 included in the transform unit 1500 will be described.
  • Entropy encoding a syntax element related to a transform unit described below may be applied to transform units having different sizes.
  • Each transform coefficient included in the 4x4 transform unit 1510 has a transform coefficient value absCoeff as shown.
  • the transform coefficients included in the 4 ⁇ 4 transform unit 1510 may be serialized and sequentially processed according to a predetermined scan order as shown. The scan order is not limited to that shown and can be changed.
  • syntax elements associated with the 4x4 transform unit 1510 are significant_coeff_flag, a syntax that indicates whether each transform coefficient included in the transform unit is a valid transform coefficient having a nonzero value, and whether the absolute value of the transform coefficient is greater than one.
  • syntax element coeff_abs_level_greater1_flag for, a syntax element coeff_abs_level_greater2_flag for absolute value greater than 2
  • coeff_abs_level_remaining indicating the magnitude information of the remaining transform coefficients.
  • FIG. 16 is a diagram illustrating a validity map corresponding to the conversion unit 1510 of FIG. 15.
  • a validity map (SigMap) 1600 having a value of 1 for valid transform coefficients having a non-zero value among the transform coefficients included in the 4 ⁇ 4 transform unit 1510 of FIG. 15. Is set.
  • the validity map (SigMap) 1600 is entropy encoded and decoded using a preset context model.
  • FIG. 17 is a diagram illustrating coeff_abs_level_greater1_flag corresponding to 4x4 transform unit 1510 of FIG. 15.
  • coeff_abs_level_greater1_flag 1700 which is a flag indicating whether the corresponding effective transform coefficient has a value greater than 1, is determined. Can be set. If coeff_abs_level_greater1_flag (1700) is 1, this transform coefficient is a transform coefficient having a value greater than 1, and if coeff_abs_level_greater1_flag (1700) is 0, this transform coefficient is a transform coefficient having a value of 1. In FIG. 17, coeff_abs_level_greater1_flag 1710 of the transform coefficient position having a value of 1 has a value of zero.
  • FIG. 18 is a diagram illustrating coeff_abs_level_greater2_flag corresponding to 4x4 transform unit 1510 of FIG. 15.
  • a coeff_abs_level_greater2_flag 1800 indicating whether a corresponding transform coefficient has a value greater than 2 is set for a transform coefficient having coeff_abs_level_greater1_flag 1700 set to 1. If coeff_abs_level_greater2_flag (1800) is 1, this transform coefficient is a transform coefficient having a value greater than 2, and if coeff_abs_level_greater2_flag (1800) is 0, this transform coefficient is a transform coefficient having a value of 2. In FIG. 18, coeff_abs_level_greater2_flag 1810 of the transform coefficient position having a value of 2 has a value of zero.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating coeff_abs_level_remaining corresponding to 4x4 transform unit 1510 of FIG. 15.
  • a syntax element coeff_abs_level_remaining 1900 indicating size information of the remaining transform coefficients may be obtained by calculating a value of (absCoeff-baseLevel) for each transform coefficient.
  • the syntax element coeff_abs_level_remaining indicating the magnitude information of the remaining transform coefficients has a difference value between the magnitude of the transform coefficient absCoeff and the base level value baselevel determined using coeff_abs_level_greater1_flag and coeff_abs_level_greater2_flag.
  • the parameter determiner 2310 reads coeff_abs_level_remaining 1900 in the illustrated scan order to obtain magnitudes of the transform coefficients, such as '0 3 12 3 3 3 4 4 5 5 8 8'.
  • the parameter determiner 2310 determines a parameter (cRiceParam) used to binarize the magnitude information of each transform coefficient in order according to the scan order.
  • the initial parameter cRiceParam is set to zero.
  • the parameter is increased only when the condition cLastAbsCoeff> 3 * (1 ⁇ cLastRiceParam) is satisfied. Since the initial parameter (cRiceParam) is 0, the initial parameter (cRiceParam) remains at 0 until the size of the previous transform coefficient (cLastAbsCoeff) is 3 * (1 ⁇ 0), that is, greater than 3. . Referring to FIG.
  • the size of the transform coefficient after the third transform coefficient size '12' 1920 is binarized.
  • the parameter cRiceParam is updated again only when the condition of cLastAbsCoeff> 3 * (1 ⁇ 1), that is, cLastAbsCoeff> 6 is satisfied.
  • the parameter cRiceParam is updated from 1 to 2 since '8' 1930, which is the magnitude of the second to second transform coefficients, has a value greater than 6.
  • FIG. 20 is a table listing syntax elements related to the conversion unit illustrated in FIGS. 15 to 19.
  • GTR1 represents coeff_abs_level_greater1_flag
  • GTR2 represents coeff_abs_level_greater2_flag
  • Remaining represents coeff_abs_level_remaining.
  • coeff_abs_level_remaining which is a syntax element representing a transform coefficient level, is not a binary value and is binarized using a parameter.
  • 21 illustrates another example of coeff_abs_level_remaining that is binarized according to an embodiment.
  • the initial parameter cRiceParam is set to 0, and the parameter cRiceParam is increased by +1 only when the condition cLastAbsCoeff> 3 * (1 ⁇ cLastRiceParam) is satisfied. Since cRiceParam is Min (cLastRiceParam + 1, 4), the updated parameter (cRiceParam) cannot have a value greater than 4.
  • the threshold value 3 * (1 ⁇ cLastRiceParam), which is used to determine whether the parameter is updated, is 3 * (1 ⁇ 0), 3 * according to the previous parameter (cRiceParam) used when binarizing the magnitude of the previous transform coefficient. (1 ⁇ 1), 3 * (1 ⁇ 2) and 3 * (1 ⁇ 3).
  • the parameter cRiceParam increases by +1 after processing of transform coefficients having a value greater than 3, then increases by +1 after processing of transform coefficients greater than 6, and then of transform coefficients greater than 12 Increases by +1 after processing, and finally increases by +1 after processing of transform coefficients greater than 24. That is, the parameter cRiceParam is gradually increased only by +1 even when a sudden large value among the conversion coefficients exists.
  • a parameter cRiceParam having an initial value of 0 is initially increased by +1 after processing of a transform coefficient 2110 having a value of 12 greater than three.
  • the updated parameter cRiceParam is maintained until the transform coefficient greater than 6 is processed.
  • the parameter cRiceParam is increased by +1 to have a value of 2.
  • the value of the updated parameter cRiceParam is maintained as 2 until the transform coefficient greater than 12 is processed.
  • the parameter cRiceParam After the transform coefficient 2120 having a value of 8, after processing of the transform coefficient 2130 having a value of 13 larger than the next threshold of 12, the parameter cRiceParam is increased by +1 to have a value of 3. The value of the updated parameter cRiceParam is maintained as 3 after the transform coefficient 2130 having a value of 13 until the transform coefficient greater than 24 is processed. After the transform coefficient 2130 having a value of 13, the parameter cRiceParam is increased by +1 to have a value of 4 after the processing of the transform coefficient 2140 having a value of 25 greater than the next threshold of 24. In the binarization of the transform coefficients after the transform coefficient 2140 having a value of 25, since the parameter cRiceParam reaches a maximum value of 4, the parameter cRiceParam having a value of 4 is used without further updating.
  • the bit string generator 2320 performs a parameter (cRiceParam).
  • the coeff_abs_level_remaining is classified into a prefix and a suffix based on a parameter determined using cTrMax, and a bit string corresponding to coeff_abs_level_remaining is output by binarizing by applying a preset binarization scheme for each prefix and the suffix.
  • 24 is a flowchart illustrating a method of entropy encoding a syntax element indicating a transform coefficient level according to an embodiment.
  • the parameter determiner 2310 obtains transform coefficient level syntax elements coeff_abs_level_remaining indicating the magnitude of transform coefficients included in a transform unit according to a predetermined scanning order.
  • the parameter determiner 2310 transfers the previous transform coefficient level syntax element used for the binarization of the previous transform coefficient level syntax element indicating the magnitude (cLastAbsCoeff) of the previous transform coefficient encoded before the current transform coefficient and the magnitude (cLastAbsCoeff) of the previous transform coefficient.
  • the predetermined threshold value obtained based on the parameter cLastRiceParam is compared to determine whether the previous parameter cLastRiceParam is updated.
  • the parameter determiner 2310 acquires a parameter used for binarization of the transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the current transform coefficient by updating or maintaining the previous parameter based on the determination result of step 2420.
  • the bit string generator 2320 binarizes the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining of the current transform coefficient using the obtained parameter cRiceParam to correspond to the transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining of the current transform coefficient. Outputs a bit string that is
  • the parameter does not suddenly change. Can be incrementally increased by +1.
  • the process of updating a parameter to entropy-encode a transform coefficient level syntax element may be applied to binarize syntax elements other than the transform coefficient level syntax element.
  • the parameter updating method according to an embodiment may be applied at the time of updating a parameter used when binarizing another syntax element using a gollum rice code.
  • the parameter updating method according to an embodiment may be applied when updating a parameter used when binarizing a syntax element by applying a binarization scheme such as a concatenate code.
  • a binarization scheme such as a concatenate code.
  • syntax elements are classified into prefix and suffix and binarized, and the parameter updating method according to an embodiment may be applied when updating a predetermined parameter for determining the prefix and the suffix.
  • the parameter updating method according to an embodiment may be applied to a process of updating a parameter used when encoding a syntax element using a fixed length code and a VLC table, such as Low Complexity Entropy Coding (LCEC). have.
  • LCEC Low Complexity Entropy Coding
  • the entropy decoding apparatus 2500 of FIG. 25 corresponds to the entropy decoding unit 220 of the video decoding apparatus 200 of FIG. 2.
  • the entropy decoding apparatus 2500 performs an inverse process of the entropy encoding process performed by the entropy encoding apparatus 2200 described above.
  • the entropy decoding apparatus 2500 includes a context modeler 2510, a regular decoding unit 2520, a bypass decoding unit 2530, and an inverse binarization unit 2540.
  • the syntax element encoded by the bypass coding is output to the bypass decoding unit 2530 and decoded, and the syntax element encoded by the regular coding is decoded by the regular decoding unit 2520.
  • the regular decoding unit 2520 outputs a bit string by arithmetically decoding a binary value of a current syntax element based on the context model provided by the context modeler 2510.
  • the context model used for the arithmetic decoding of coeff_abs_level_remaining which is a syntax element indicating the magnitude information of the transform coefficient, may be preset according to a bin index of the transform coefficient.
  • the inverse binarization unit 2340 restores the bit streams arithmetic decoded by the regular decoding unit 2320 or the bypass decoding unit 2330 into syntax elements.
  • the entropy decoding apparatus 2500 arithmically decodes and outputs syntax elements related to transformation units such as SigMap, coeff_abs_level_greater1_flag, coeff_abs_level_greater2_flag, and the like.
  • syntax elements related to transformation units such as SigMap, coeff_abs_level_greater1_flag, coeff_abs_level_greater2_flag, and the like.
  • decoding of data included in the transform unit may be performed through inverse quantization, inverse transform, and predictive decoding based on the reconstructed syntax element.
  • FIG. 26 is a block diagram illustrating a configuration of an inverse binarization apparatus according to an embodiment.
  • the inverse binarization apparatus 2600 of FIG. 26 corresponds to the inverse binarization unit 2540 of FIG. 25.
  • the debinarization apparatus 2600 may include a parameter determiner 2610 and a syntax element restorer 2620.
  • the parameter determiner 2610 may determine a predetermined threshold value obtained based on the magnitude of the previous transform coefficient decoded before the current transform coefficient and the previous parameter used for inverse binarization of the previous transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the previous transform coefficient. Comparing with, determine whether the previous parameter is updated.
  • the parameter determiner 2610 acquires a parameter used for inverse binarization of the transform coefficient level syntax element indicating the magnitude of the current transform coefficient by updating or maintaining the previous parameter according to the determination result.
  • the parameter determiner 2610 updates the previous parameter (cLastRiceParam) by 1 when cLastAbsCoeff is greater than th, and maintains the previous parameter without updating the cLastAbsCoeff when it is not greater than th.
  • the syntax element reconstructor 2620 reconstructs the syntax element coeff_abs_level_remaining indicating the magnitude of the current transform coefficient by inverse binarizing the bit string corresponding to the current transform coefficient level syntax element using the obtained parameter.
  • the syntax element reconstructor 2620 may include a prefix bit string corresponding to a bit string obtained by binning a bit string corresponding to Min (cTrMax, #coeff_abs_level_remaining) according to a truncated unary binarization scheme, and (coeff_abs_level_remaining-).
  • cTrMax is classified into a k-th order (k is cRiceParam + 1) as a suffix bit string corresponding to a bit string binarized according to the k-th Expontial Golomb.
  • the inverse binarization scheme and the suffix bit string are inverse binarized according to the kth order exponential golem inverse binarization scheme to restore the syntax element coeff_abs_level_remaining.
  • FIG. 27 is a flowchart illustrating an entropy decoding method of transform coefficient levels, according to an embodiment.
  • transform coefficient level syntax elements indicating the magnitudes of transform coefficients included in a transform unit from a bitstream are parsed.
  • the parsed transform coefficient level syntax elements coeff_abs_level_remaining is a bit string consisting of 0's and 1's.
  • the parameter determiner 2610 may be used to debinarize the previous transform coefficient level syntax element indicating the magnitude (cLastAbsCoeff) of the previous transform coefficient restored before the current transform coefficient and the magnitude (cLastAbsCoeff) of the previous transform coefficient.
  • the predetermined threshold value th obtained based on the previous parameter cLastRiceParam is compared to determine whether to update the previous parameter cLastRiceParam.
  • the parameter determiner 2610 updates or maintains the previous parameter cLastRiceParam based on the determination result, thereby causing a parameter used for inverse binarization of the current transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining indicating the magnitude of the current transform coefficient.
  • the syntax element reconstruction unit 2620 inversely binarizes the current transform coefficient level syntax element coeff_abs_level_remaining using the obtained parameter cRiceParam to obtain size information of the current transform coefficient.
  • coeff_abs_level_remaining absCoeff-baseLevel
  • the invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

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Abstract

변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 및 복호화에 이용되는 파라메터 업데이트 방식이 개시된다. 변환 계수 레벨을 나타내는 신택스 엘리먼트는 파라메터를 이용하여 이진화된다. 파라메터는 이전 변환 계수의 크기와, 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교한 결과에 기초하여 갱신되거나 유지된다. 소정 임계값은 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는다.

Description

변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 및 복호화를 위한 파라메터 업데이트 방법 및 이를 이용한 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 장치 및 엔트로피 복호화 장치
본 발명은 비디오의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 상세하게는 변환 계수의 크기 정보를 엔트로피 부호화 및 복호화하는데 이용되는 파라메터를 업데이트하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 소정 크기의 블록으로 나눈 다음, 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)을 이용해 블록의 레지듀얼 데이터를 획득한다. 레지듀얼 데이터는 변환, 양자화, 스캐닝, 런 렝스 코딩(Run Length Coding) 및 엔트로피 코딩을 통하여 압축된다. 엔트로피 코딩시에는 신택스 엘리먼트(yntax element), 예를 들어 변환 계수나 움직임 벡터 정보를 엔트로피 부호화하여 비트스트림을 출력한다. 디코더 측면에서, 비트스트림으로부터 신택스 엘리먼트들을 추출하고, 추출된 신택스 엘리먼트들에 기초하여 복호화가 수행된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 변환 계수 레벨을 엔트로피 부호화 및 복호화할 때 이용되는 파라메터가 큰 크기의 변환 계수로 인해서 급격하게 변화되는 것을 방지하고, 파라메터가 점진적으로 변화될 수 있도록 하는 파라메터의 업데이트 과정을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 변환 계수 레벨과 같은 신택스 엘리먼트를 골룸 라이스(Golomb-rice) 또는 컨케터네이트 코드(concatenate code) 등의 이진화 방식을 적용하여 이진화할 때 이용되는 파라메터의 업데이트 과정을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면 변환 계수 레벨의 이진화 과정에 이용되는 파라메터가 점진적으로 업데이트되는 파라메터 업데이트 방식을 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 변환 계수의 레벨 정보를 엔트로피 부호화할 때 이용되는 파라메터를 점진적으로 변화시킴으로써 부호화시 발생되는 비트량을 감소시키고 영상의 게인(gain)을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 구체적인 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 구체적인 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라서 변환 단위에 포함된 변환 계수 정보를 엔트로피 부호화 및 복호화하는 과정을 나타낸 플로우 차트이다.
도 15는 일 실시예에 따라서 엔트로피 부호화되는 변환 단위를 예시한다.
도 16은 도 15의 변환 단위(1510)에 대응되는 유효성 맵을 나타낸 도면이다.
도 17은 도 15의 4x4 변환 단위(1510)에 대응되는 coeff_abs_level_greater1_flag를 나타낸 도면이다.
도 18은 도 15의 4x4 변환 단위(1510)에 대응되는 coeff_abs_level_greater2_flag를 나타낸 도면이다.
도 19는 도 15의 4x4 변환 단위(1510)에 대응되는 coeff_abs_level_remaining을 나타낸 도면이다.
도 20은 도 15 내지 도 19에 도시된 변환 단위와 관련된 신택스 엘리먼트들을 나타낸 표이다.
도 21은 일 실시예에 따라서 이진화되는 coeff_abs_level_remaining의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 23은 일 실시예에 따른 이진화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 24는 일 실시예에 따라서 변환 계수 레벨을 나타내는 신택스 엘리먼트를 엔트로피 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 26은 일 실시예에 따른 역이진화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 27은 일 실시예에 따른 변환 계수 레벨의 엔트로피 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변환 계수 레벨의 엔트로피 복호화를 위한 파라메터 업데이트 방법은 비트스트림으로부터 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 파싱하는 단계; 현재 변환 계수 이전에 복원된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 역이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 크기를 획득하는 단계를 포함하며, 상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변환 계수 레벨의 엔트로피 복호화 장치는 비트스트림으로부터 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 획득하는 파싱부; 현재 변환 계수 이전에 복원된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 파라메터 결정부; 및 상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 역이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 크기를 획득하는 신택스 엘리먼트 복원부를 포함하며, 상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화를 위한 파라메터 업데이트 방법은 소정 스캐닝 순서에 따라서 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 획득하는 단계; 현재 변환 계수 이전에 부호화된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 출력하는 단계를 포함하며, 상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 장치는 소정 스캐닝 순서에 따라서 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 획득하고, 현재 변환 계수 이전에 부호화된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 파라메터 결정부; 및 상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 출력하는 비트열 생성부를 포함하며, 상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명한다.
먼저 도 1 내지 도 13을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 계층적 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오의 부호화 및 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 또한, 도 14 내지 도 29를 참조하여, 도 1 내지 도 13에서 설명된 비디오의 부호화 및 복호화 방식에서 획득된 신택스 엘리먼트를 엔트로피 부호화 및 복호화 과정이 구체적으로 상술된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 계층적 부호화부(110) 및 엔트로피 부호화부(120)을 포함한다.
계층적 부호화부(110)는 부호화되는 현재 픽처를 소정 크기의 데이터 단위들로 분할하여 데이터 단위별로 부호화를 수행한다. 구체적으로, 계층적 부호화부(110)는 현재 픽처를 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 분할할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 8보다 큰 값을 가지며 각 변의 길이가 2의 제곱승(power of 2)인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
계층적 부호화부(110)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 계층적 부호화부(110)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 엔트로피 부호화부(120)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 계층적 부호화부(110)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정할 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 변환을 설명한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 주파수 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 분할될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 주파수 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 계층적 부호화부(110)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 12을 참조하여 상세히 후술한다.
계층적 부호화부(110)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(120)는, 계층적 부호화부(110)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다. 부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과로서 변환 계수들에 관한 정보를 포함한다. 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 특히 후술되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(120)는 변환 계수의 크기를 나타내는 신택스 엘리먼트를 엔트로피 부호화할 때, 점진적으로 업데이트되는 파라메터(Parameter)를 이용하여 변환 계수의 크기를 나타내는 신택스 엘리먼트를 비트열로 이진화(binarization)한다. 엔트로피 부호화부(120)에서 변환 계수를 엔트로피 부호화하는 과정에 대해서는 후술한다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 분할되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(120)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당할 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 엔트로피 부호화부(120)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 파싱부(210), 엔트로피 복호화부(220) 및 계층적 복호화부(230)를 포함한다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 1 및 비디오 부호화 장치(100)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
파싱부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 신택스 엘리먼트를 파싱(parsing)한다. 엔트로피 복호화부(220)는 파싱된 신택스 엘리먼트들에 대한 엔트로피 복호화를 수행함으로써 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 나타내는 신택스 엘리먼트를 추출하고, 추출된 신택스 엘리먼트를 계층적 복호화부(230)로 출력한다. 즉, 엔트로피 복호화부(220)는 0과 1의 비트열 형태로 수신된 신택스 엘리먼트에 대한 엔트로피 복호화를 수행하여 신택스 엘리먼트를 복원한다.
엔트로피 복호화부(220)는 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도, 부호화 모드, 컬러 성분 정보, 예측 모드 정보 등의 부가 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드 등에 관한 정보는 계층적 복호화부(230)로 출력된다. 비트열의 영상 데이터는 최대 부호화 단위로 분할되어 부호화되었으므로, 계층적 복호화부(230)는 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보, 변환 계수 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
엔트로피 복호화부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 엔트로피 복호화부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
후술되는 바와 같이, 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화부(220)는 점진적으로 업데이트되는 파라메터(Parameter)를 이용하여 변환 계수의 크기를 나타내는 신택스 엘리먼트를 역이진화(De-binarization)한다. 엔트로피 복호화부(220)에서 변환 계수의 크기를 나타내는 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 역이진화하여 변환 계수의 크기 정보를 획득하는 과정에 대해서는 후술한다.
계층적 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 주파수 역변환 과정을 포함할 수 있다.
계층적 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 계층적 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 역변환을 수행할 수 있다.
계층적 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 계층적 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 계층적 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 은 계층적 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 3에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 및 영상 특성을 정확히 반영하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 구체적인 블록도를 도시한다.
인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(450)는 변환 단위와 관련된 신택스 엘리먼트들, 예를 들어 0이 아닌 변환 계수의 위치를 나타내는 중요성맵(significance map), 변환 계수가 1보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 제 1 임계값 플래그(coeff_abs_level_greater1_flag), 변환 계수가 2보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 제 2 임계값 플래그(coeff_abs_level_greather2_flag), 제 1 임계값 플래그 및 제 2 임계값 플래그에 기초하여 결정된 기본 레벨(baseLevel)과 실제 변환 계수(abscoeff) 사이의 차이값에 대응되는 변환 계수의 크기 정보(coeff_abs_level_remaining)를 산술 부호화하여 비트열을 출력한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 구체적인 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보인 신택스 엘리먼트들이 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력된다. 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화부(520)는 비트스트림으로부터 변환 단위와 관련된 신택스 엘리먼트들, 즉 중요성맵(significance map), 변환 계수가 1보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 제 1 임계값 플래그(coeff_abs_level_greater1_flag), 변환 계수가 2보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 제 2 임계값 플래그(coeff_abs_level_greather2_flag), 제 1 임계값 플래그 및 제 2 임계값 플래그에 기초하여 결정된 기본 레벨(baseLevel)과 실제 변환 계수(abscoeff) 사이의 차이값에 대응되는 변환 계수의 크기 정보(coeff_abs_level_remaining)를 획득하고 획득된 신택스 엘리먼트들을 산술 복호화하여 신택스 엘리먼트들을 복원한다.
주파수 역변환부(540)는 역양자화된 데이터를 공간 영역의 영상 데이터로 복원한다. 공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수 변환 또는 주파수 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 주파수 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다.
이하 표 1은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
표 1
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 엔트로피 부호화부(120)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 엔트로피 복호화부(210)는 수신된 비트스트림을 파싱하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:n(n은 1보다 큰 정수) 및 n:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:n 및 n:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환 단위의 크기는 부호화 단위의 예측 단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 9를 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환 단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환 단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위, 즉 기초 변환 단위 RootTu의 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
일 실시예에 따른 기초 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위인 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 기초 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기인 기초 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
이하, 도 1의 비디오 부호화 장치(100)의 엔트로피 부호화부(120)에서 수행되는 신택스 엘리먼트들의 엔트로피 부호화 과정 및 도 2의 비디오 복호화 장치(200)의 엔트로피 복호화부(220)에서 수행되는 신택스 엘리먼트들의 엔트로피 복호화 과정에 대하여 상세히 설명한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 비디오 복호화 장치(200)는 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 부호화 단위로 최대 부호화 단위를 분할하여 부호화 및 복호화를 수행한다. 예측 과정 및 변환 과정에 이용되는 예측 단위 및 변환 단위는 다른 데이터 단위와 독립적으로 코스트에 기초하여 결정될 수 있다. 이와 같이 최대 부호화 단위에 포함된, 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 트리 구조에 따른 데이터 단위들이 구성될 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 트리 구조의 부호화 단위, 트리 구조의 예측 단위 및 변환 단위들이 결정될 수 있다. 복호화를 위해서 이러한 계층적 구조의 데이터 단위들의 구조 정보를 나타내는 정보인 계층 정보와, 계층 정보 이외에 복호화를 위한 계층외 정보가 전송될 필요가 있다.
계층적 구조와 관련된 정보는 전술한 도 10 내지 도 12에 설명된 트리 구조의 부호화 단위, 트리 구조의 예측 단위, 및 트리 구조의 변환 단위를 결정하기 위하여 필요한 정보로써, 최대 부호화 단위의 크기, 부호화 심도, 예측 단위의 파티션 정보, 부호화 단위의 분할 여부를 나타내는 분할 플래그(split flag), 변환 단위의 크기 정보, 변환 단위의 분할 여부를 나타내는 변환 단위 분할 플래그(TU size flag) 등을 포함한다. 계층적 구조 정보 이외의 부호화 정보로는 각 예측 단위에 적용된 인트라/인터 예측의 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보, 예측 방향 정보, 복수 개의 컬러 성분이 이용된 경우 해당 데이터 단위에 적용된 컬러 성분 정보, 변환 계수 정보 등을 포함한다. 이하의 설명에서, 계층 정보 및 계층외 정보는 엔트로피 부호화 및 복호화의 대상인 신택스 엘리먼트(syntax element)로 지칭될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예들은 신택스 엘리먼트들 중 변환 계수의 레벨, 즉 크기 정보를 효율적으로 엔트로피 부호화 및 복호화하기 위한 것이다. 이하, 변환 계수의 레벨의 엔트로피 부호화 및 복호화 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라서 변환 단위에 포함된 변환 계수 정보를 엔트로피 부호화 및 복호화하는 과정을 나타낸 플로우 차트이다.
도 14를 참조하면, 단계 1410에서 현재 변환 단위에 포함된 변환 계수들 중에서 0이 아닌 변환 계수(이하 "유효 변환 계수(significant coefficient)"라고 함)가 존재하는지 여부를 나타내는 coded_block_flag가 먼저 엔트로피 부호화 및 복호화된다.
coded_block_flag가 0이면, 현재 변환 단위에 0인 변환 계수만이 존재하므로 coded_block_flag 로써 0의 값만이 엔트로피 부호화 및 복호화되고 변환 계수 레벨 정보는 엔트로피 부호화 및 복호화되지 않는다.
단계 1420에서, 현재 변환 단위에 유효 변환 계수가 존재하는 경우에는 유효 변환 계수의 위치를 나타내는 유효성 맵(SigMap: significance map)이 엔트로피 부호화 및 복호화된다.
유효성 맵은 유효 비트(significant bit) 및 마지막 유효 변환 계수의 위치를 나타내는 소정의 정보로 구성될 수 있다. 유효 비트는 각 스캔 인덱스에 따른 변환 계수가 유효 변환 계수인지 아니면 0인지 여부를 나타내는 것으로 significant_coeff_flag[i]를 이용하여 표현될 수 있다. 유효성 맵은 변환 단위를 분할한 소정 크기의 서브 세트 단위로 설정될 수 있다. 따라서, significant_coeff_flag[i]는 변환 단위에 포함된 하나의 서브 세트에 포함된 변환 계수들 중 i번째 스캔 인덱스의 변환 계수가 0인지 여부를 나타낼 수 있다.
종래 H.264 등에서는 각 유효 변환 계수마다 마지막 유효 변환 계수인지 여부를 나타내는 플래그(End-Of-Block)가 별도로 엔트로피 부호화 및 복호화되었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마지막 유효 변환 계수의 위치 정보가 그대로 엔트로피 부호화 및 복호화된다. 전술한 도 1 내지 13에서 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 변환 단위의 크기가 종래 H.264 등에서 이용되는 4x4 에 한정되지 않고 8x8, 16x16, 32x32 등의 큰 크기를 가질 수 있다. 큰 크기의 변환 단위에 포함된 각 유효 변환 계수마다 마지막 유효 변환 계수인지 여부를 나타내는 플래그(End-Of-Block)를 별도로 엔트로피 부호화 및 복호화하는 것은 플래그(End-Of-Block)의 크기가 증가하여 비효율적이다. 따라서, 일 실시예에 따르면, 마지막 유효 변환 계수의 위치 정보가 그대로 엔트로피 부호화 및 복호화될 수 있다. 예를 들어, 마지막 유효 변환 계수의 위치가 (x,y)(x,y는 정수)라면 (x,y) 좌표값을 나타내는 신택스 엘리먼트들인 last_significant_coeff_x 및 last_significant_coeff_y 이 엔트로피 부호화 및 복호화될 수 있다.
단계 1430에서, 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 정보가 엔트로피 부호화 및 복호화된다. 종래 H.264/AVC에서는 변환 계수의 레벨 정보는 하나의 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_minus1에 의하여 표현되었다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 변환 계수의 레벨 정보는 변환 계수의 절대값이 1보다 큰지에 대한 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_greater1_flag, 절대값이 2보다 큰지에 대한 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_greater2_flag, 나머지 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_remaining를 통해 표현될 수 있다.
나머지 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트 coeff_abs_level_remaining 는 변환 계수의 크기(absCoeff)와, coeff_abs_level_greater1_flag 및 coeff_abs_level_greater2_flag 를 이용하여 결정된 기본 레벨값 baselevel 사이의 차이값을 갖는다. 기본 레벨값 baseLevel은 다음의 수학식; baseLevel=1+coeff_abs_level_greather1_flag + coeff_abs_level_greather2_flag 에 따라서 결정되고, coeff_abs_level_remaining은 다음의 수학식; coeff_abs_level_remaining=absCoeff-baseLevel 에 따라서 결정된다. coeff_abs_level_greater1_flag 및 coeff_abs_level_greater2_flag 이 0 또는 1의 값을 가지므로, 기본 레벨값 baseLevel은 1~3까지의 값을 가질 수 있다. 따라서, coeff_abs_level_remaining은 (absCoeff-1)부터 (absCoeff-3)까지 변화될 수 있다. 이와 같이 원래의 변환 계수의 값을 전송하는 대신에 원 변환 계수의 크기 absCoeff와 기본 레벨값 baseLevel의 차이값인 (absCoeff-baseLevel)을 변환 계수의 크기 정보로서 전송하는 이유는 전송되는 데이터 크기를 감소시키기 위한 것이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 22의 엔트로피 부호화 장치(2200)는 도 1의 비디오 부호화 장치(100)의 엔트로피 부호화부(120)에 대응된다.
도 22를 참조하면, 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화 장치(2200)는 이진화부(Binarizer)(2210), 컨텍스트 모델러(Context modeler)(2220), 이진 산술 부호화부(Binary arithmetic coder)(2230)를 포함한다. 또한, 이진 산술 부호화부(2230)는 레귤러 코딩부(Regular coding engine)(2232)와 바이패스 코딩부(Bypass coding engine)(2234)를 포함한다.
엔트로피 부호화 장치(2100)로 입력되는 신택스 엘리먼트들이 이진값이 아닌 경우 이진화부(2210)은 신택스 엘리먼트들을 이진화하여 0 또는 1의 이진값들로 구성된 빈(Bin) 스트링을 출력한다. 빈(Bin)은 0 또는 1로 구성된 스트림의 각 비트를 나타내는 것으로, 각 빈(Bin)은 CABAC(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding)을 통해 부호화된다. 신택스 엘리먼트가 0과 1의 빈도가 동일한 데이터라면, 확률값을 이용하지 않는 바이패스 코딩부(2234)로 출력되어 부호화된다.
특히, 일 실시예에 따른 이진화부(2210)는 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_remaining 를 파라메터(cRiceParam)를 이용하여 프리픽스(prefix) 비트열과 서픽스(suffix) 비트열로 이진화하여 출력한다. 이진화부(2210)에서 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_remaining를 이진화하는 과정에 대해서는 후술한다.
컨텍스트 모델러(2220)는 레귤러 코딩부(2232)로 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 부호화하기 위한 확률 모델을 제공한다. 구체적으로, 컨텍스트 모델러(2220)는 현재 신택스 엘리먼트의 비트열의 각 이진값을 부호화하기 위한 이진값의 발생 확률을 이진 산술 부호화부(2230)로 출력한다.
컨텍스트 모델은 빈(bin)에 대한 확률 모델로써, 0과 1 중 어떤 값이 MPS(Most Probable Symbol)및 LPS(Least Probable Symbol)에 해당하는지에 대한 정보와, MPS 또는 LPS의 확률을 포함한다.
레귤러 코딩부(2232)는 컨텍스트 모델러(2220)으로부터 제공된 MPS(Most Probable Symbol), LPS(Least Probable Symbol)에 대한 정보 및 MPS 또는 LPS의 확률 정보에 기초하여 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열에 대한 이진 산술 부호화를 수행한다.
변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_remaining를 부호화하는데 이용되는 컨텍스트 모델은 변환 계수의 빈 색인(bin index)에 따라서 미리 설정될 수 있다.
도 23은 일 실시예에 따른 이진화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 23의 이진화 장치(2300)는 도 22의 이진화부(2210)에 대응된다.
도 23을 참조하면, 이진화 장치(2300)는 파라메터 결정부(2310) 및 비트열 생성부(2320)를 포함한다.
파라메터 결정부(2310)는 현재 변환 계수 이전에 부호화된 이전 변환 계수의 크기와, 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단한다. 그리고, 파라메터 결정부(2310)는 판단 결과에 따라서, 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용되는 파라메터를 획득한다.
구체적으로, 이전 변환 계수의 크기를 cLastAbsCoeff, 이전 파라메터를 cLastRiceParam라고 할 때, 파라메터 결정부(2310)는 다음의 알고리즘에 기초하여 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트 coeff_abs_level_remaining의 이진화에 이용될 파라메터 cRiceParam를 결정한다.
cRiceParam= Min(cLastRiceParam+(cLastAbsLevel>(3*(1<<cLastRiceParam))?1:0),4)
이는 pseudo code로 다음과 같이 표현 할 수 있다.
{
If cLastAbsCoeff > 3*(1<<cLastRiceParam)
cRiceParam= Min (cLastRiceParam+1, 4)
}
상기 알고리즘에 기재된 바와 같이, 파라메터 결정부(2310)는 다음의 수학식; th=3*(1<<cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 임계값 th와 cLastRiceParam를 비교한다. 파라메터 결정부(2310)는 cLastAbsCoeff가 th보다 큰 경우에 이전 파라메터(cLastRiceParam)를 1만큼 증가시켜 갱신하고, cLastAbsCoeff가 th보다 크지 않은 경우에 이전 파라메터를 갱신하지 않고 유지한다.
초기 파라메터는 0으로 설정된다. 파라메터(cRiceParam)가 갱신되는 경우 이전 파라메터(cLastRiceParam)에 비하여 +1만큼 점진적으로 증가된다. 또한, 파라메터의 갱신 조건을 결정하기 위한 임계값 th은 파라메터(cRiceParam)에 따라서 결정되므로, 파라메터(cRiceParam)가 갱신됨에 따라서 임계값 th 역시 점진적으로 증가된다. 즉, 임계값 th는 이전 파라메터(cLastRiceParam)에 비례하는 값을 갖도록 설정되고, 이전 파라메터(cLastRiceParam)가 갱신되는 경우 파라메터(cRiceParam)는 이전 파라메터(cLastRiceParam)에 비하여 +1만큼 점진적으로 증가되는 값을 갖는다. 파라메터(cRiceParam)는 0~4까지의 범위 내에서 갱신되므로, 임계값 th의 값은 3, 6, 12, 24로 점진적으로 증가된다.
비트열 생성부(2320)는 파라메터를 이용하여 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)를 이진화하고, 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)에 대응되는 비트열을 출력한다.
구체적으로, 비트열 생성부(2320)은 획득된 파라메터(cRiceParam)를 이용하여 다음의 수학식; cTrMax=4<<cRiceParam 에 따라서 매개 변수 cTrMax를 획득한다. 매개변수 cTrMax는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)을 프리픽스(Prefix)와 서픽스(Suffix)로 분할하는 기준이 된다.
비트열 생성부(2320)는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)의 값을 매개변수 cTrMax를 기준으로 분할하여 매개변수 cTrMax를 초과하지 않는 값을 갖는 프리픽스와, 매개변수 cTrMax를 초과하는 부분을 나타내는 서픽스를 획득한다. 비트열 생성부(2320)는 다음의 수학식; Prefix=Min (cTrMax, coeff_abs_level_remaining)을 통해 cTrMax를 초과하지 않는 범위 내에서 프리픽스를 결정한다. 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)가 cTrMax 보다 큰 값을 갖는 경우에만 서픽스가 존재한다. 서픽스는 (coeff_abs_level_remaining - cTrMax)에 해당하는 값이다. 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)가 cTrMax을 초과하지 않는 경우에는 프리픽스만이 존재한다. 예를 들어, 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)가 10이고, 매개변수 cTrMax가 7이라고 하면, 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)는 7의 값을 갖는 프리픽스와 3의 값을 갖는 서픽스로 분류된다. 다른 예로서, 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)가 6이고, 매개변수 cTrMax가 7이라고 하면, 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)는 6의 값을 갖는 프리픽스로 분류되고 서픽스는 갖지 않는다.
비트열 생성부(2320)는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)의 값을 매개변수 cTrMax를 기준으로 분할하여 프리픽스와 서픽스가 결정되면, 프리픽스와 서픽스 각각을 미리 설정된 소정의 이진화 방식에 따라서 이진화하여 프리픽스 및 서픽스에 대응되는 비트열을 출력한다. 예를 들어, 비트열 생성부(2320)는 Min(cTrMax,　coeff_abs_level_remaining　)에 대응되는 값을 갖는 프리픽스를 절삭형 단형 이진화 방식(Truncated Unary Binarization)에 따라서 이진화하여 비트열을 출력하고, (coeff_abs_level_remaining-cTrMax　) 에 대응되는 값을 갖는 서픽스를 k차 지수골룸 이진화 방식(k-th Expontial Golomb)에 따라서 이진화하여 비트열을 출력할 수 있다. k의 값은 파라메터 결정부(2320)에서 결정된 파라메터(cRiceParam)를 이용하여 결정될 수 있다. 일 예로, k의 값은 cRiceParam+1의 값을 가질 수 있다.
절삭형 단형 이진화 방식에 따라서, Min(cTrMax,　coeff_abs_level_remaining　)의 값을 갖는 프리픽스는 다음의 표 2와 같이 이진화될 수 있다.
표 2
Min(cTrMax,　coeff_abs_level_remaining　) 출력 비트열
0 0
1 10
2 110
3 1110
..... ....
비트열 생성부(2320)는 파라메터(cRiceParam)에 따라서 미리 설정된 표를 참조하여 프리픽스와 서픽스에 대응되는 비트열을 생성할 수도 있다(Look Up table 방식). 룩업 테이블 방식에 의할 때, 미리 설정된 표는 cRiceParam의 값이 커질수록 큰 값에 대응되는 비트열의 길이가 작아지도록 설정될 수 있다.
도 15 내지 도 21을 참조하여, 일 실시예에 따른 변환 단위와 관련된 신택스 엘리먼트들을 엔트로피 부호화하는 과정에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 15는 일 실시예에 따라서 엔트로피 부호화되는 변환 단위를 예시한다. 도 15에서는 변환 단위(1500)의 크기가 16x16인 경우를 도시하였으나, 변환 단위(1500)의 크기는 도시된 16x16에 한정되지 않고 4x4~32x32 등의 다양한 크기를 가질 수 있다.
도 15를 참조하면, 변환 단위(1500)에 포함된 변환 계수의 엔트로피 부호화 및 복호화를 위하여, 변환 단위(1500)는 더 작은 크기의 변환 단위들로 분할될 수 있다. 이하에서는, 변환 단위(1500)에 포함된 4x4 변환 단위(1510)와 관련된 신택스 엘리먼트를 엔트로피 부호화하는 과정을 설명한다. 이하에서 설명되는 변환 단위와 관련된 신택스 엘리먼트를 엔트로피 부호화하는 과정은 다른 크기를 갖는 변환 단위에 대해서도 적용될 수 있다.
4x4 변환 단위(1510)에 포함된 각 변환 계수는 도시된 바와 같은 변환 계수값(absCoeff)을 갖는다. 4x4 변환 단위(1510)에 포함된 변환 계수들은 도시된 바와 같은 소정 스캔 순서에 따라 직렬화되어 순차적으로 처리될 수 있다. 스캔 순서는 도시된 바에 한정되지 않고 변경될 수 있다.
전술한 바와 같이, 4x4 변환 단위(1510)와 관련된 신택스 엘리먼트들은 변환 단위에 포함된 각 변환 계수가 0이 아닌 값을 갖는 유효 변환 계수인지를 나타내는 신택스인 significant_coeff_flag, 변환 계수의 절대값이 1보다 큰지에 대한 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_greater1_flag, 절대값이 2보다 큰지에 대한 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_greater2_flag, 나머지 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_remaining 가 있다.
도 16은 도 15의 변환 단위(1510)에 대응되는 유효성 맵을 나타낸 도면이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 도 15의 4x4 변환 단위(1510)에 포함된 변환 계수들 중 0이 아닌 값을 갖는 유효 변환 계수들에 대하여 1의 값을 갖는 유효성 맵(SigMap)(1600)이 설정된다. 이러한 유효성 맵(SigMap)(1600)은 미리 설정된 컨텍스트 모델을 이용하여 엔트로피 부호화 및 복호화된다.
도 17은 도 15의 4x4 변환 단위(1510)에 대응되는 coeff_abs_level_greater1_flag를 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 17을 참조하면, 유효성 맵(SigMap)(1600)이 1의 값을 갖는 유효 변환 계수에 대하여, 해당 유효 변환 계수가 1보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 플래그인 coeff_abs_level_greater1_flag(1700)이 설정될 수 있다. coeff_abs_level_greater1_flag(1700)가 1이면 해당 변환 계수는 1보다 큰 값을 갖는 변환 계수임을 나타내며, coeff_abs_level_greater1_flag(1700)가 0이면 해당 변환 계수는 1의 값을 갖는 변환 계수임을 나타낸다. 도 17에서 1의 값을 갖는 변환 계수 위치의 coeff_abs_level_greater1_flag(1710)은 0의 값을 갖게 된다.
도 18은 도 15의 4x4 변환 단위(1510)에 대응되는 coeff_abs_level_greater2_flag를 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 18을 참조하면, coeff_abs_level_greater1_flag(1700)가 1로 설정된 변환 계수에 대하여, 해당 변환 계수가 2보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 coeff_abs_level_greater2_flag(1800)가 설정된다. coeff_abs_level_greater2_flag(1800)가 1이면 해당 변환 계수는 2보다 큰 값을 갖는 변환 계수임을 나타내며, coeff_abs_level_greater2_flag(1800)가 0이면 해당 변환 계수는 2의 값을 갖는 변환 계수임을 나타낸다. 도 18에서 2의 값을 갖는 변환 계수 위치의 coeff_abs_level_greater2_flag(1810)은 0의 값을 갖게 된다.
도 19는 도 15의 4x4 변환 단위(1510)에 대응되는 coeff_abs_level_remaining을 나타낸 도면이다.
도 15 내지 도 19를 참조하면, 나머지 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트 coeff_abs_level_remaining(1900)는 각 변환 계수마다 (absCoeff-baseLevel)의 값을 계산하여 획득될 수 있다.
전술한 바와 같이, 나머지 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트 coeff_abs_level_remaining 는 변환 계수의 크기(absCoeff)와, coeff_abs_level_greater1_flag 및 coeff_abs_level_greater2_flag 를 이용하여 결정된 기본 레벨값 baselevel 사이의 차이값을 갖는다. 기본 레벨값 baseLevel은 다음의 수학식; baseLevel=1+coeff_abs_level_greather1_flag + coeff_abs_level_greather2_flag 에 따라서 결정되고, 다음의 수학식; coeff_abs_level_remaining=absCoeff-baseLevel 에 따라서 coeff_abs_level_remaining가 결정된다.
파라메터 결정부(2310)는 도시된 스캔 순서에 따라서 coeff_abs_level_remaining(1900)을 읽어서, '0 3 12 3 3 3 4 4 5 5 8 8'과 같이 변환 계수의 크기들을 획득한다.
파라메터 결정부(2310)는 스캔 순서에 따라서 순차적으로 각 변환 계수의 크기 정보를 이진화하는데 이용되는 파라메터(cRiceParam)를 결정한다. 먼저, 초기 파라메터(cRiceParam)는 0으로 설정된다. 전술한 알고리즘에 따라서 cLastAbsCoeff > 3*(1<<cLastRiceParam) 인 조건을 만족하는 경우에만 파라메터는 증가한다. 초기 설정된 파라메터(cRiceParam)는 0이므로 이전 변환 계수의 크기(cLastAbsCoeff)가 3*(1<<0), 즉 3보다 큰 값을 갖기 전까지는 초기에 설정된 파라메터(cRiceParam)는 0의 값을 유지한다. 도 19를 참조하면, 3번째의 변환 계수 크기인 '12'(1920)는 3보다 큰 값을 가지므로, 3번째의 변환 계수 크기인 '12'(1920) 이후의 변환 계수의 크기를 이진화할 때는 0에서 1로 갱신된 값을 갖는 파라메터(cRiceParam)를 이용한다. 파라메터(cRiceParam)가 1로 갱신되면, cLastAbsCoeff > 3*(1<<1), 즉 cLastAbsCoeff > 6의 조건을 만족하는 경우에만 파라메터(cRiceParam)가 다시 갱신된다. 도 19에서 마지막에서 2번째의 변환 계수의 크기인 '8'(1930)이 6보다 큰 값을 가지므로, 파라메터(cRiceParam)는 1에서 2로 갱신된다.
도 20은 도 15 내지 도 19에 도시된 변환 단위와 관련된 신택스 엘리먼트들을 정리한 표이다. 도 20에서 GTR1은 coeff_abs_level_greater1_flag, GTR2는 coeff_abs_level_greater2_flag, Remaining은 coeff_abs_level_remaining 를 나타낸다. 도 20을 참조하면, 변환 계수 레벨을 나타내는 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_remaining 는이진값이 아니므로 파라메터를 이용하여 이진화된다.
도 21은 일 실시예에 따라서 이진화되는 coeff_abs_level_remaining의 다른 예를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 초기 파라메터(cRiceParam)는 0으로 설정되고, cLastAbsCoeff > 3*(1<<cLastRiceParam) 인 조건을 만족하는 경우에만 파라메터(cRiceParam)는 +1씩 증가한다. cRiceParam는 Min (cLastRiceParam+1, 4) 이므로 갱신된 파라메터(cRiceParam)는 4를 초과하는 값을 가질 수 없다. 파라메터의 갱신 여부를 판단하는데 이용되는 임계값인 3*(1<<cLastRiceParam)는 이전 변환 계수의 크기를 이진화할 때 이용된 이전 파라메터(cRiceParam)에 따라서 3*(1<<0), 3*(1<<1), 3*(1<<2) 및 3*(1<<3)의 값을 갖는다. 따라서, 파라메터(cRiceParam)는 3보다 큰 값을 갖는 변환 계수의 처리 이후에 +1만큼 증가하고, 다음으로 6보다 큰 변환 계수의 처리 이후에 +1만큼 증가하고, 다음으로 12보다 큰 변환 계수의 처리 이후에 +1만큼 증가하며, 최종적으로 24보다 큰 변환 계수의 처리 이후에 +1만큼 증가한다. 즉, 파라메터(cRiceParam)는 변환 계수들 중 갑작스럽게 큰 값이 존재하는 경우라도 +1씩만 점진적으로 증가된다.
도 21을 참조하면, 초기 설정된 0의 값을 갖는 파라메터(cRiceParam)는 최초로 3보다 큰 12의 값을 갖는 변환 계수(2110)의 처리 이후에 +1만큼 증가된다. 12의 값을 갖는 변환 계수(2110) 이후에 다음 임계치인 6보다 큰 변환 계수를 처리하기 전까지는 갱신된 파라메터(cRiceParam)가 유지된다. 12의 값을 갖는 변환 계수(2110) 이후에 다음 임계치인 6보다 큰 8의 값을 갖는 변환 계수(2120)의 처리 이후에 파라메터(cRiceParam)는 +1만큼 증가하여 2의 값을 갖는다. 8의 값을 갖는 변환 계수(2120) 이후에 다음 임계치인 12보다 큰 변환 계수를 처리하기 전까지는 갱신된 파라메터(cRiceParam)의 값은 2로써 유지된다. 8의 값을 갖는 변환 계수(2120) 이후에 다음 임계치인 12보다 큰 13의 값을 갖는 변환 계수(2130)의 처리 이후에 파라메터(cRiceParam)는 +1만큼 증가하여 3의 값을 갖는다. 13의 값을 갖는 변환 계수(2130) 이후에 다음 임계치인 24보다 큰 변환 계수를 처리하기 전까지는 갱신된 파라메터(cRiceParam)의 값은 3으로써 유지된다. 13의 값을 갖는 변환 계수(2130) 이후에 다음 임계치인 24보다 큰 25의 값을 갖는 변환 계수(2140)의 처리 이후에 파라메터(cRiceParam)는 +1만큼 증가하여 4의 값을 갖는다. 25의 값을 갖는 변환 계수(2140) 이후의 변환 계수들의 이진화 과정에서는 파라메터(cRiceParam)가 최대값인 4에 도달하였으므로 더 이상의 갱신 과정없이 4의 값을 갖는 파라메터(cRiceParam)가 이용된다.
전술한 바와 같이, 파라메터 결정부(2310)에서 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트 coeff_abs_level_remaining의 이진화에 이용되는 파라메터(cRiceParam)가 결정되면, 비트열 생성부(2320)는 파라메터(cRiceParam)를 이용하여 결정된 매개 변수(cTrMax)에 기초하여 coeff_abs_level_remaining를 프리픽스와 서픽스로 분류하고, 프리픽스와 서픽스 각각에 대해 미리 설정된 이진화 방식을 적용하여 이진화함으로써 coeff_abs_level_remaining에 대응되는 비트열을 출력한다.
도 24는 일 실시예에 따라서 변환 계수 레벨을 나타내는 신택스 엘리먼트를 엔트로피 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 24를 참조하면, 단계 2410에서, 파라메터 결정부(2310)는 소정 스캐닝 순서에 따라서 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들(coeff_abs_level_remaining)을 획득한다.
단계 2420에서, 파라메터 결정부(2310)는 현재 변환 계수 이전에 부호화된 이전 변환 계수의 크기(cLastAbsCoeff)와, 이전 변환 계수의 크기(cLastAbsCoeff)를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용된 이전 파라메터(cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 이전 파라메터(cLastRiceParam)의 갱신 여부를 판단한다.
단계 2430에서, 파라메터 결정부(2310)는 단계 2420의 판단 결과에 기초하여 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용되는 파라메터를 획득한다. 전술한 바와 같이, 파라메터 결정부(2310)는 th=3*(1<<cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 임계값 th와 cLastRiceParam를 비교하고 cLastAbsCoeff가 th보다 큰 경우에 이전 파라메터(cLastRiceParam)를 1만큼 증가시켜 갱신하고, cLastAbsCoeff가 th보다 크지 않은 경우에 이전 파라메터를 갱신하지 않고 유지한다. 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 +1만큼만 점진적으로 증가된다.
단계 2440에서, 비트열 생성부(2320)는 획득된 파라메터(cRiceParam)를 이용하여 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)를 이진화하여 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)에 대응되는 비트열을 출력한다.
전술한 본 발명의 실시예에 따른 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 엔트로피 부호화 과정에 의하면 소정 스캔 순서에 따라 처리되는 변환 계수들 중 갑자기 큰 값을 갖는 변환 계수가 존재하는 경우에도 파라메터가 갑작스럽게 변경되지 않고 +1씩 점진적으로 증가될 수 있다.
한편, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 엔트로피 부호화하기 위하여 파라메터를 업데이트하는 과정은 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트 이외의 다른 신택스 엘리먼트를 이진화하는데 적용될 수 있다.
일 실시예에 따른 파라메터 업데이트 방법은 다른 신택스 엘리먼트를 골룸 라이스 코드를 이용하여 이진화할 때 이용되는 파라메터의 업데이트시에 적용될 수 있다. 또한, 일 실시예에 따른 파라메터 업데이트 방법은 컨케터네이트 코드(concatenate code) 등의 이진화 방식을 적용하여 신택스 엘리먼트를 이진화할 때 이용되는 파라메터를 업데이트할 때 적용될 수 있다. 컨케터네이트 코드를 이용할 때 신택스 엘리먼트는 프리픽스 및 서픽스로 분류되어 이진화되며, 일 실시예에 따른 파라메터 업데이트 방법은 프리픽스 및 서픽스를 결정하기 위한 소정 파라메터를 업데이트할 때 적용될 수 있다. 유사하게 일 실시예에 따른 파라메터 업데이트 방법은 LCEC(Low Complexity Entropy Coding)과 같이 신택스 엘리먼트를 고정 길이 부호(fixed length code) 및 VLC 테이블을 이용하여 부호화할 때 이용되는 파라메터를 업데이트하는 과정에 적용될 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 25의 엔트로피 복호화 장치(2500)는 도 2의 비디오 복호화 장치(200)의 엔트로피 복호화부(220)에 대응된다. 엔트로피 복호화 장치(2500)는 전술한 엔트로피 부호화 장치(2200)에서 수행되는 엔트로피 부호화 과정의 역과정을 수행한다.
도 25를 참조하면, 엔트로피 복호화 장치(2500)는 컨텍스트 모델러(2510), 레귤러 디코딩부(2520), 바이패스 디코딩부(2530), 역이진화부(2540)를 포함한다.
바이패스 코딩에 의하여 부호화된 신택스 엘리먼트는 바이패스 디코딩부(2530)로 출력되어 복호화되고, 레귤러 코딩에 의하여 부호화된 신택스 엘리먼트는 레귤러 디코딩부(2520)에 의하여 디코딩된다. 레귤러 디코딩부(2520)는 컨텍스트 모델러(2510)에서 제공되는 컨텍스트 모델에 기초하여 현재 신택스 엘리먼트의 이진값을 산술 복호화하여 비트열을 출력한다. 변환 계수의 크기 정보를 나타내는 신택스 엘리먼트인 coeff_abs_level_remaining를 산술 복호화하는데 이용되는 컨텍스트 모델은 변환 계수의 빈 색인(bin index)에 따라서 미리 설정될 수 있다.
역이진화부(2340)는 레귤러 디코딩부(2320) 또는 바이패스 디코딩부(2330)에서 산술 복호화된 비트열들을 다시 신택스 엘리먼트로 복원한다.
엔트로피 복호화 장치(2500)는 coeff_abs_level_remaing 이외에, SigMap, coeff_abs_level_greater1_flag, coeff_abs_level_greater2_flag 등의 변환 단위에 관련된 신택스 엘리먼트를 산술 복호화하여 출력한다. 변환 단위에 관련된 신택스 엘리먼트가 복원되면, 복원된 신택스 엘리먼트에 기초하여 역양자화, 역변환 및 예측 복호화 과정을 통해 변환 단위에 포함된 데이터에 대한 복호화가 수행될 수 있다.
도 26은 일 실시예에 따른 역이진화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 26의 역이진화 장치(2600)는 도 25의 역이진화부(2540)에 대응된다.
도 26을 참조하면, 역이진화 장치(2600)는 파라메터 결정부(2610) 및 신택스 엘리먼트 복원부(2620)를 포함한다.
파라메터 결정부(2610)는 현재 변환 계수 이전에 복호화된 이전 변환 계수의 크기와, 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단한다. 그리고, 파라메터 결정부(2610)는 판단 결과에 따라서, 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용되는 파라메터를 획득한다. 전술한 도 23의 파라메터 결정부(2310)와 동일하게, 파라메터 결정부(2610)는 다음의 수학식; th=3*(1<<cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 임계값 th와 cLastRiceParam를 비교한다. 파라메터 결정부(2610)는 cLastAbsCoeff가 th보다 큰 경우에 이전 파라메터(cLastRiceParam)를 1만큼 증가시켜 갱신하고, cLastAbsCoeff가 th보다 크지 않은 경우에 이전 파라메터를 갱신하지 않고 유지한다.
신택스 엘리먼트 복원부(2620)는 획득된 파라메터를 이용하여 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 역이진화함으로써 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)를 복원한다. 구체적으로, 신택스 엘리먼트 복원부(2620)는 비트열을 Min(cTrMax,　coeff_abs_level_remaining　)에 대응되는 값을 절삭형 단형 이진화 방식(Truncated Unary Binarization)에 따라서 이진화한 비트열에 대응되는 프리픽스 비트열과, (coeff_abs_level_remaining-cTrMax　) 에 대응되는 값을 k차(k는 cRiceParam+1) 지수골룸 이진화 방식(k-th Expontial Golomb)에 따라서 이진화한 비트열에 대응되는 서픽스 비트열로 분류하고, 프리픽스 비트열은 절삭형 단형 역이진화 방식, 서픽스 비트열은 k차 지수골룸 역이진화 방식에 따라서 역이진화하여 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)를 복원한다.
도 27은 일 실시예에 따른 변환 계수 레벨의 엔트로피 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 27을 참조하면, 단계 2710에서 비트스트림으로부터 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들이 파싱된다. 파싱된 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들(coeff_abs_level_remaining)은 0과 1로 구성된 비트열이다.
단계 2720에서, 파라메터 결정부(2610)는 현재 변환 계수 이전에 복원된 이전 변환 계수의 크기(cLastAbsCoeff)와, 이전 변환 계수의 크기(cLastAbsCoeff)를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용된 이전 파라메터(cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 소정 임계값(th)을 비교하여, 이전 파라메터(cLastRiceParam)의 갱신 여부를 판단한다.
단계 2730에서, 파라메터 결정부(2610)는 판단 결과에 기초하여 이전 파라메터(cLastRiceParam)를 갱신하거나 유지함으로써, 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)의 역이진화에 이용되는 파라메터(cRiceParam)를 획득한다. 전술한 바와 같이, 파라메터 결정부(2610)는 th=3*(1<<cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 임계값 th와 cLastRiceParam를 비교하고 cLastAbsCoeff가 th보다 큰 경우에 이전 파라메터(cLastRiceParam)를 1만큼 증가시켜 갱신하고, cLastAbsCoeff가 th보다 크지 않은 경우에 이전 파라메터를 갱신하지 않고 유지한다. 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 +1만큼만 점진적으로 증가된다.
단계 2740에서, 신택스 엘리먼트 복원부(2620)는 획득된 파라메터(cRiceParam)를 이용하여 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트(coeff_abs_level_remaining)를 역이진화하여 현재 변환 계수의 크기 정보를 획득한다. 전술한 바와 같이, coeff_abs_level_remaining=absCoeff-baseLevel 이므로, coeff_abs_level_remaining 이외에 coeff_abs_level_greather1_flag 및 coeff_abs_level_greather2_flag 를 복원하고, 다음의 수학식; baseLevel=1+coeff_abs_level_greather1_flag + coeff_abs_level_greather2_flag 에 따라서 기본 레벨값 baseLevel이 결정되면, 다음의 수학식; absCoeff=coeff_abs_level_remaining+baseLevel 에 따라서 현재 변환 계수의 크기가 결정될 수 있다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장 장치 등이 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 변환 계수 레벨의 엔트로피 복호화를 위한 파라메터 업데이트 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 파싱하는 단계;
    현재 변환 계수 이전에 복원된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 역이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 크기를 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 변환 계수의 크기를 absCoeff, 상기 변환 계수가 1보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 신택스 엘리먼트를 coeff_abs_level_greater1_flag, 상기 변환 계수가 2보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 신택스 엘리먼트를 coeff_abs_level_greather2_flag, 다음의 수학식; baseLevel=1+coeff_abs_level_greather1_flag + coeff_abs_level_greather2_flag 에 따라서 결정된 기본 레벨값을 baseLevel라고 할 때,
    상기 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트는 상기 변환 계수의 크기 absCoeff와 상기 기본 레벨값 baseLevel의 차이값인 (abs-baseLevel)의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 갱신 여부를 판단하는 단계는
    상기 이전 변환 계수의 크기를 cLastAbsCoeff, 상기 이전 파라메터를 cLastRiceParam라고 할 때, 다음의 수학식; th=3*(1<<cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 상기 임계값 th와 상기 cLastAbsCoeff를 비교하여, 상기 cLastAbsCoeff가 상기 th보다 큰 경우에 상기 이전 파라메터를 갱신하는 것으로 판단하고, 상기 cLastAbsCoeff가 상기 th보다 크지 않은 경우에 상기 이전 파라메터를 유지하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 파라메터를 획득하는 단계는
    상기 이전 파라메터를 갱신하는 것으로 판단된 경우, 상기 이전 파라메터를 소정 범위내에서 1만큼 증가시켜 상기 파라메터를 갱신하는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 갱신된 파라메터는 4를 초과하지 않는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 현재 변환 계수의 크기를 획득하는 단계는
    상기 획득된 파라메터를 이용하여 결정된 소정의 매개 변수에 기초하여, 상기 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트가 갖는 비트열을 프리픽스 비트열과 서픽스 비트열로 분류하는 단계; 및
    상기 프리픽스 비트열과 상기 서픽스 비트열 각각에 대해 미리 설정된 역이진화 방식을 적용하여 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 파라메터 업데이트 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 현재 변환 계수의 크기를 coeff_abs_level_remaining, 상기 획득된 파라메터를 cRiceParam, 상기 매개 변수를 cTrMax, 라고 할 때, 상기 매개 변수 cTrMax는 다음의 수학식; cTrMax=4<<cRiceParam 에 따라서 결정되며,
    상기 프리픽스 비트열은 Min(cTrMax,　coeff_abs_level_remaining　)에 대응되는 값을 절삭형 단형 이진화 방식(Truncated Unary Binarization)에 따라서 이진화한 비트열에 대응되며, 상기 서픽스 비트열은 (coeff_abs_level_remaining-cTrMax　) 에 대응되는 값을 k차(k는 cRiceParam+1) 지수골룸 이진화 방식(k-th Expontial Golomb)에 따라서 이진화한 비트열에 대응되는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  8. 변환 계수 레벨의 엔트로피 복호화 장치에 있어서,
    비트스트림으로부터 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 획득하는 파싱부;
    현재 변환 계수 이전에 복원된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 역이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 파라메터 결정부; 및
    상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 역이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 크기를 획득하는 신택스 엘리먼트 복원부를 포함하며,
    상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화 장치.
  9. 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화를 위한 파라메터 업데이트 방법에 있어서,
    소정 스캐닝 순서에 따라서 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 획득하는 단계;
    현재 변환 계수 이전에 부호화된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 변환 계수의 크기를 absCoeff, 상기 변환 계수가 1보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 신택스 엘리먼트를 coeff_abs_level_greater1_flag, 상기 변환 계수가 2보다 큰 값을 갖는지 여부를 나타내는 신택스 엘리먼트를 coeff_abs_level_greather2_flag, 다음의 수학식; baseLevel=1+coeff_abs_level_greather1_flag + coeff_abs_level_greather2_flag 에 따라서 결정된 기본 레벨값을 baseLevel라고 할 때,
    상기 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트는 상기 변환 계수의 크기 absCoeff와 상기 기본 레벨값 baseLevel의 차이값인 (abs-baseLevel)의 크기를 나타내는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 갱신 여부를 판단하는 단계는
    상기 이전 변환 계수의 크기를 cLastAbsCoeff, 상기 이전 파라메터를 cLastRiceParam라고 할 때, 다음의 수학식; th=3*(1<<cLastRiceParam)에 기초하여 획득된 상기 임계값 th와 상기 cLastAbsCoeff를 비교하여, 상기 cLastAbsCoeff가 상기 th보다 큰 경우에 상기 이전 파라메터를 갱신하는 것으로 판단하고, 상기 cLastAbsCoeff가 상기 th보다 크지 않은 경우에 상기 이전 파라메터를 유지하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 파라메터를 획득하는 단계는
    상기 이전 파라메터를 갱신하는 것으로 판단된 경우, 상기 이전 파라메터를 소정 범위내에서 1만큼 증가시켜 상기 파라메터를 갱신하는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  13. 제 9항에 있어서,
    상기 비트열을 출력하는 단계는
    상기 획득된 파라메터를 이용하여 결정된 소정의 매개 변수에 기초하여, 상기 현재 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 프리픽스와 서픽스로 분류하는 단계; 및
    상기 프리픽스와 상기 서픽스 각각에 대해 미리 설정된 이진화 방식을 적용하여 프리픽스 비트열 및 서픽스 비트열을 생성하여 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 파라메터 업데이트 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 현재 변환 계수의 크기를 coeff_abs_level_remaining, 상기 획득된 파라메터를 cRiceParam, 상기 매개 변수를 cTrMax, 라고 할 때, 상기 매개 변수 cTrMax는 다음의 수학식; cTrMax=4<<cRiceParam 에 따라서 결정되며,
    상기 프리픽스 비트열은 Min(cTrMax,　coeff_abs_level_remaining　)에 대응되는 값을 절삭형 단형 이진화 방식(Truncated Unary Binarization)에 따라서 이진화한 비트열에 대응되며, 상기 서픽스 비트열은 (coeff_abs_level_remaining-cTrMax　) 에 대응되는 값을 k차(k는 cRiceParam+1) 지수골룸 이진화 방식(k-th Expontial Golomb)에 따라서 이진화한 비트열에 대응되는 것을 특징으로 하는 파라메터 업데이트 방법.
  15. 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 장치에 있어서,
    소정 스캐닝 순서에 따라서 변환 단위에 포함된 변환 계수들의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트들을 획득하고, 현재 변환 계수 이전에 부호화된 이전 변환 계수의 크기와, 상기 이전 변환 계수의 크기를 나타내는 이전 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용된 이전 파라메터에 기초하여 획득된 소정 임계값을 비교하여, 상기 이전 파라메터의 갱신 여부를 판단하고, 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이전 파라메터를 갱신하거나 유지함으로써, 상기 현재 변환 계수의 크기를 나타내는 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트의 이진화에 이용되는 파라메터를 획득하는 파라메터 결정부; 및
    상기 획득된 파라메터를 이용하여 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트를 이진화함으로써 상기 현재 변환 계수의 변환 계수 레벨 신택스 엘리먼트에 대응되는 비트열을 출력하는 비트열 생성부를 포함하며,
    상기 소정 임계값은 상기 이전 파라메터에 비례하는 값을 갖도록 설정되고 상기 이전 파라메터가 갱신되는 경우 갱신된 파라메터는 상기 이전 파라메터에 비하여 점진적으로 증가되는 값을 갖는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 장치.
PCT/KR2013/003151 2012-04-15 2013-04-15 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 및 복호화를 위한 파라메터 업데이트 방법 및 이를 이용한 변환 계수 레벨의 엔트로피 부호화 장치 및 엔트로피 복호화 장치 WO2013157794A1 (ko)

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