WO2014109609A1 - 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치 - Google Patents

멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치 Download PDF

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WO2014109609A1
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term
long
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PCT/KR2014/000336
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최병두
박민우
박정훈
윤재원
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삼성전자 주식회사
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    • H04N19/31—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using hierarchical techniques, e.g. scalability in the temporal domain
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding

Definitions

  • the present invention relates to encoding and decoding of multilayer video. More specifically, the present invention relates to a method of managing a decoded picture buffer for storing a decoded picture.
  • image data is encoded according to a predetermined data compression standard, for example, a compression standard such as Moving Picture Expert Group (MPEG), and then stored in an information storage medium in the form of a bitstream or transmitted through a communication channel.
  • a compression standard such as Moving Picture Expert Group (MPEG)
  • MPEG Moving Picture Expert Group
  • Scalable video coding is a video compression method for appropriately adjusting and transmitting information in response to various communication networks and terminals.
  • MVC multi-view video coding
  • video is encoded according to a limited coding scheme based on a macroblock of a predetermined size.
  • the present invention has been made in an effort to provide a method of efficiently managing a decoded picture buffer used when decoding pictures included in a multilayer video.
  • Another object of the present invention is to provide a method for efficiently transmitting reference picture information of each picture included in a multilayer layer in order to efficiently manage a decoded picture buffer during decoding of a multilayer video.
  • the decoded picture buffer is managed by signaling reference picture information referenced by each picture of the multi-layer in inter-layer prediction.
  • a reference relationship between each picture can be efficiently transmitted by reflecting inter-layer prediction of pictures included in a multilayer video.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 14 is a block diagram of a multilayer video encoding apparatus, according to an embodiment of the present invention.
  • 15 is a flowchart of a multilayer video encoding method, according to an embodiment.
  • 16 is a block diagram of a multilayer video decoding apparatus, according to an embodiment.
  • 17 is a flowchart illustrating a multilayer video decoding method, according to an embodiment.
  • FIG 18 illustrates an example of an interlayer prediction structure, according to an embodiment.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a coding structure for explaining an RPS, according to an embodiment.
  • 20 is a flowchart illustrating a process of decoding RPS information and decoding a current picture according to an embodiment.
  • 21 is a reference diagram for explaining remaining RPS subsets except interlayer RPS information according to an embodiment.
  • 22 is a reference diagram for describing interlayer RPS information.
  • a first layer picture is decoded and stored in a decoded picture buffer (DPB), and the first layer picture is a short-term reference picture. Marking; Acquiring inter-layer reference picture set (RPS) information of a second layer picture having the same first picture order count (POC) as the first layer picture and inter-layer predicted with reference to the first layer picture; Marking a first layer picture marked as the short-term reference picture as a long-term reference picture based on the inter-layer RPS information; And performing inter-layer prediction on the second layer picture with reference to the first layer picture marked as the long-term reference picture.
  • RPS inter-layer reference picture set
  • an apparatus for decoding a multilayer video includes: a decoded picture buffer configured to store a decoded picture; Parsing to obtain inter-layer reference picture set (RPS) information of a second layer picture having the same first picture order count (POC) as previously decoded first layer picture and inter-layer predicted with reference to the first layer picture.
  • RPS inter-layer reference picture set
  • POC picture order count
  • a method of encoding a multilayer video performs intra prediction, inter prediction, and inter layer prediction on pictures included in the multilayer to determine a reference relationship between pictures included in the multilayer. step; And based on the reference relationship, interlayer RPS (Reference Picture Set) information indicating a reference relationship between pictures included in different layers and having the same POC (Picture Order Count) is included in each picture included in the other layer. It characterized in that it comprises a step for generating.
  • interlayer RPS Reference Picture Set
  • POC Picture Order Count
  • the encoding apparatus of the multilayer video performs intra prediction, inter prediction, and inter-layer prediction on pictures included in the multilayer to determine reference relations between pictures included in the multilayer.
  • a video encoder and an RPS information generator configured to generate interlayer RPS (Reference Picture Set) information indicating an interlayer reference relationship between pictures included in different layers and having the same POC (Picture Order Count) based on the reference relationship. Characterized in that.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 includes a maximum coding unit splitter 110, a coding unit determiner 120, and an outputter 130.
  • the maximum coding unit splitter 110 may partition the current picture based on the maximum coding unit that is a coding unit of the maximum size for the current picture of the image. If the current picture is larger than the maximum coding unit, image data of the current picture may be split into at least one maximum coding unit.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, etc., and may be a square data unit having a square power of 2 with a horizontal and vertical size greater than eight.
  • the image data may be output to the coding unit determiner 120 for at least one maximum coding unit.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • the coding unit determiner 120 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the coding unit determiner 120 encodes the image data in coding units according to depths for each maximum coding unit of the current picture, and selects a depth at which the smallest coding error occurs to determine the coding depth. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 130.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
  • the coding unit determiner 120 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive coding and frequency transform of the largest coding unit may be performed. Similarly, the prediction encoding and the frequency transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth below the maximum depth.
  • encoding including prediction coding and frequency transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the frequency transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, frequency conversion, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coding depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit that is the basis of prediction coding is referred to as a 'prediction unit'.
  • the partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided.
  • the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a geometric form It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform frequency conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit.
  • frequency conversion may be performed based on a data unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the data unit for frequency conversion may include a data unit for an intra mode and a data unit for an inter mode.
  • the data unit on which the frequency conversion is based may be referred to as a 'conversion unit'.
  • the residual data of the coding unit may be partitioned according to the transform unit having a tree structure according to the transform depth.
  • a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and frequency transform related information. Accordingly, the coding unit determiner 120 may determine not only a coding depth that generates a minimum coding error, but also a partition type obtained by dividing a prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for frequency transformation. .
  • a method of determining a coding unit and a partition according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described later in detail with reference to FIGS. 3 to 12.
  • the coding unit determiner 120 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the output unit 130 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
  • a minimum unit is a square data unit having a minimum coding unit, which is a lowest coding depth, divided into four pieces, and has a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, and transformation units included in the maximum coding unit. It may be a square data unit.
  • the encoding information output through the output unit 130 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit according to depth may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. And the like.
  • information about a maximum size and information about a maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted in a header of a bitstream.
  • a coding unit according to depths is a coding unit having a size in which a height and a width of a coding unit of one layer higher depth are divided by half. That is, if the size of the coding unit of the current depth is 2Nx2N, the size of the coding unit of the lower depth is NxN.
  • the current coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may include up to four lower depth coding units having a size of N ⁇ N.
  • the video encoding apparatus 100 determines a coding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of characteristics of the current picture.
  • coding units having a tree structure may be configured.
  • an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
  • the video encoding apparatus may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 includes a receiver 210, an image data and encoding information extractor 220, and an image data decoder 230.
  • Definitions of various terms such as coding units, depths, prediction units, transformation units, and information about various encoding modes for various processings of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may include the video encoding apparatus 100 of FIG. 1 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
  • the receiver 205 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts image data encoded for each coding unit from the parsed bitstream according to coding units having a tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the image data decoder 230.
  • the image data and encoding information extractor 220 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header for the current picture.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts information about a coded depth and an encoding mode for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit, from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the image data decoder 230. That is, the image data of the bit string may be divided into maximum coding units so that the image data decoder 230 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • the information about the coded depth and the encoding mode according to the maximum coding units extracted by the image data and the encoding information extractor 220 may be encoded according to the depth according to the maximum coding unit, as in the video encoding apparatus 100 according to an embodiment.
  • the image data and the encoding information extractor 220 may determine the predetermined data.
  • Information about a coded depth and an encoding mode may be extracted for each unit. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
  • the image data decoder 230 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the image data decoder 230 may decode the encoded image data based on the read partition type, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. Can be.
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and a frequency inverse transform process.
  • the image data decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the image data decoder 230 may perform frequency inverse transformation according to each transformation unit for each coding unit based on size information of the transformation unit of the coding unit for each coding depth, for a frequency inverse transformation for each maximum coding unit. have.
  • the image data decoder 230 may determine the coded depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer split at the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the image data decoder 230 may decode the coding unit of the current depth using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit with respect to the image data of the current maximum coding unit.
  • the image data decoder 230 It may be regarded as one data unit to be decoded in the same encoding mode.
  • the video decoding apparatus 200 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in an encoding process, and use the same to decode the current picture. have. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
  • 3 illustrates a concept of hierarchical coding units.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth illustrated in FIG. 3 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer to increase the long axis size to 8. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoder 400 includes operations performed by the encoding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 to encode image data. That is, the intra predictor 410 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode among the current frame 405, and the motion estimator 420 and the motion compensator 425 are the current frame 405 of the inter mode. And the inter frame estimation and motion compensation using the reference frame 495.
  • Data output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 is output as a quantized transform coefficient through the frequency converter 430 and the quantizer 440.
  • the motion estimator 420 and the motion compensator 425 according to an embodiment of the present invention compensate for bidirectional motion on a pixel-by-pixel basis in addition to the bidirectional motion predicted and compensated results based on blocks at the time of bidirectional motion prediction and compensation. Do this. This will be described in detail later with reference to FIG. 14.
  • the quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the frequency inverse transformer 470, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking block 480 and the loop filtering unit 490. It is post-processed and output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 via the entropy encoder 450.
  • an intra predictor 410, a motion estimator 420, a motion compensator 425, and a frequency converter that are components of the image encoder 400 may be used.
  • 430, quantization unit 440, entropy encoding unit 450, inverse quantization unit 460, frequency inverse transform unit 470, deblocking unit 480, and loop filtering unit 490 are all the maximum coding units. In each case, an operation based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed in consideration of the maximum depth.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 partition each coding unit among coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • a prediction mode, and the frequency converter 430 should determine the size of a transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parsing unit 510, and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the encoded image data is output as inverse quantized data through the entropy decoder 520 and the inverse quantizer 530, and the image data of the spatial domain is restored through the frequency inverse transformer 540.
  • the intra prediction unit 550 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 560 uses the reference frame 585 together to apply the coding unit of the inter mode.
  • the motion compensator 560 according to an embodiment of the present invention performs bidirectional motion compensation on a pixel-by-pixel basis in addition to a block-based bidirectional motion compensation result in the bidirectional motion compensation. This will be described in detail later with reference to FIG. 14.
  • Data in the spatial domain that has passed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 may be post-processed through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 to be output to the reconstructed frame 595.
  • the post-processed data through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 may be output as the reference frame 585.
  • step-by-step operations after the parser 510 of the image decoder 500 may be performed.
  • a parser 510 In order to be applied to the video decoding apparatus 200 according to an exemplary embodiment, a parser 510, an entropy decoder 520, an inverse quantizer 530, and a frequency inverse transform unit which are components of the image decoder 500 may be used.
  • the intra predictor 550, the motion compensator 560, the deblocking unit 570, and the loop filtering unit 580 all perform operations based on coding units having a tree structure for each largest coding unit. shall.
  • the intra predictor 550 and the motion compensator 560 determine partitions and prediction modes for each coding unit having a tree structure, and the frequency inverse transform unit 540 must determine the size of the transform unit for each coding unit. do.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 600 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is four. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided. In addition, a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • the depth 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 size conversion unit 720 is Frequency conversion can be performed using the above.
  • the data of the 64x64 coding unit 710 is encoded by performing frequency transformation on the 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 transform units having a size of 64x64 or less, and the transform unit having the least error with the original 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 prediction unit 940 for predictive encoding of the coding unit 930 having a depth of 1 and a size of 2N_1x2N_1 includes a partition type 942 having a size of 2N_1x2N_1, a partition type 944 having a size of 2N_1xN_1, and a partition type having a size of N_1x2N_1.
  • 946, a partition type 948 of size N_1 ⁇ N_1 may be included.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • the split information for each depth may be set until the depth d-1, and the split information may be set up to the depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 220 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information for each depth, and may use the decoding depth by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 1060 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 1010 have a depth of 0
  • the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths.
  • coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three
  • coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.
  • partitions 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 of the prediction units 1060 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN. Prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 may be frequency transformed or inversely transformed in a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1060. That is, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to the embodiment may be an intra prediction / motion estimation / motion compensation operation and a frequency transform / inverse transform operation for the same coding unit. Each can be performed based on separate data units.
  • encoding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit, and thus, an optimal coding unit is determined.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • Partition information, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information about a unit may be included. Table 1 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure
  • the encoding information extraction unit of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment 220 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetrical ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetrical ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referred to and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1300 includes coding units 1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, and 1318 of a coded depth. Since one coding unit 1318 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the coding unit 1318 having a size of 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N (1336). And nRx2N 1338.
  • partition type information is set to one of symmetric partition types 2Nx2N (1322), 2NxN (1324), Nx2N (1326), and NxN (1328)
  • the conversion unit of size 2Nx2N when the conversion unit partition information (TU size flag) is 0 1134 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the maximum coding unit including the coding units of the tree structure described above with reference to FIGS. 1 to 13 may be a coding block tree, a block tree, a root block tree, a coding tree, a coding root, or a tree. It may be variously named as a trunk trunk.
  • the 'image' may be a still image of the video or a video, that is, the video itself.
  • the encoding order is an order of processing an image at the encoding side
  • the decoding order is an order of processing the image at the decoding side
  • the encoding order and the decoding order are the same.
  • FIG. 14 is a block diagram of a multilayer video encoding apparatus, according to an embodiment of the present invention.
  • the multilayer video encoding apparatus 1400 includes a video encoder 1410 and a reference picture set (RPS) information generator 1420.
  • RPS reference picture set
  • the video encoder 1410 receives and encodes a multilayer video.
  • the video encoder 1410 corresponds to a video coding layer that handles the input video encoding process itself.
  • the video encoder 1410 divides each picture included in the multilayer video into a maximum coding unit having a maximum size, and encodes the split maximum coding unit again. After dividing into units, each picture is encoded based on the coding unit.
  • the coding unit has a tree structure in which the largest coding unit is hierarchically divided according to depth.
  • the video encoder 1410 performs prediction on the coding unit by using the prediction unit, and converts the residual, which is a difference between the prediction value and the original signal, by using the transformation unit.
  • the multilayer video may be a multiview video or a scalable video.
  • the video encoder 1410 encodes each of the image sequences of n (n is an integer) viewpoints as one layer.
  • the video encoder 1410 encodes each of the image sequence of the base layer and the image sequence of the enhancement layer.
  • Multilayer video has more data than single layer video. Accordingly, the video encoder 1410 may perform predictive encoding by using correlation between layers of images included in the multilayer video. In other words, the video encoder 1410 may predictively encode each layer image by referring to another layer image. As such, a process of predicting by referring to an image of a layer different from the image of the current layer is defined as inter-layer prediction.
  • the video encoder 1410 may perform inter-view prediction for predicting additional view images with reference to the base view images.
  • the video encoder 1410 may perform inter-view prediction for predicting other additional view images by referring to the additional view images.
  • inter-view prediction a residual that is a difference component between the current image and the reference image and a disparity between the current image and the reference image may be generated.
  • the interlayer prediction process may be performed based on a coding unit, a prediction unit, or a transformation unit having a tree structure.
  • the video encoder 1410 may perform inter prediction and intra prediction within an image of the same layer, or determine a reference relationship between pictures included in the multilayer through inter layer prediction using an image of another layer.
  • the video encoder 1410 may perform encoding by transforming and quantizing the difference between the prediction value generated in the inter prediction, the intra prediction, and the inter layer prediction, and the original signal.
  • the video encoder 1410 outputs residual information related to a coding unit, prediction mode information, and additional information related to prediction encoding of a coding unit.
  • FIG 18 illustrates an example of an interlayer prediction structure, according to an embodiment.
  • the multilayer video encoding apparatus 1400 may perform interlayer prediction referring to pictures of another layer when predictively encoding pictures of each layer.
  • interlayer prediction structure 1800 of FIG. 18 prediction encoding of stereoscopic image sequences including a first layer image of a center view, a second layer image of a left view, and a third layer image of a right view is shown.
  • arrows indicate the reference direction of each picture.
  • the I picture 41 of the first layer is used as a reference picture of the P picture 141 of the second layer and the P picture 241 of the third layer.
  • pictures having the same POC order are arranged in the vertical direction.
  • the POC order of an image indicates an output order or reproduction order of pictures constituting the video.
  • 'POC #' indicates an output order of pictures located in a corresponding column.
  • four consecutive images constitute one GOP (Group of Picture).
  • Each GOP includes images between successive anchor pictures and one anchor picture. The number and configuration of pictures included in the GOP may be changed.
  • An anchor picture is a random access point.
  • the first layer images include base view anchor pictures 41, 42, 43, 44, and 45
  • the second layer images include left view anchor pictures 141, 142, 143, 144, and 145
  • the third layer images include right view anchor pictures 241, 242, 243, 244, and 245.
  • the pictures included in the multi-layer may perform inter-layer prediction that refers to not only pictures of the same layer but also images of other layers.
  • the video encoder 1410 encodes a random access point (RAP) picture set for random access among pictures included in the multi-layer without performing interlayer prediction.
  • the RAP picture includes an Instanteneous Decoding Refresh (IDR) picture, a Clean Random Access (CRA) picture, a Broken Link Access (BLA) picture, a Temporal Sublayer Access (TSA) picture, and a Stepwise Temporal Sublayer Access (STSA) picture. These RAP pictures are encoded through intra prediction without referring to other pictures.
  • the video encoder 1410 may perform interlayer prediction only on pictures that are not RAP pictures among the pictures included in the multi-layer.
  • the RAP picture may be used as a reference picture of another layer.
  • the video encoder 1410 may determine a reference relationship between pictures included in the multilayer through intra prediction, inter prediction, and inter layer prediction. That is, the video encoder 1410 may determine whether a picture included in the multi-layer is predictively encoded with reference to which picture.
  • the optimal reference picture referred to by each picture is determined based on a rate-distortion cost or a reference relationship between the input image sequences is determined according to a predetermined encoding rule set in advance by the video encoder 1410. It may be.
  • the RPS information generator 1420 In order to reconstruct an image in the decoder, information about a reference picture referred to by a picture encoded through inter prediction or inter layer prediction should be transmitted. Accordingly, the RPS information generator 1420 generates and outputs RPS information about the reference picture referred to by each picture included in the multilayer.
  • the RPS information may be information indicating whether a picture previously restored and stored in a decoded picture buffer (hereinafter, referred to as a "DPB") is used as a reference picture of a current picture and pictures after the current picture.
  • DPB decoded picture buffer
  • the RPS information includes first short term RPS information (RefPicSetStCurrBefore), second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter), third short term RPS information (RefPicSetStFoll), and first long term RPS information (RefPicSetLtCurr) indicating reference picture information of the same layer. ) And second long term RPS information (RefPicSetLtFoll).
  • an interlayer indicating a reference relationship at the time of interlayer prediction between pictures transmitted in a same access unit (AU) in consideration of a reference relationship predicted interlayer in multilayer video It further includes RPS information.
  • the interlayer RPS information may include information about whether a picture having the same POC as the current picture, included in another layer, and previously decoded and stored in the DPB is used as a reference picture for interlayer prediction of the current picture.
  • the RPS information may be included in a slice header of each picture and transmitted. Specific RPS information will be described later.
  • 15 is a flowchart of a multilayer video encoding method, according to an embodiment.
  • the video encoder 1410 performs intra prediction, inter prediction, and inter layer prediction on pictures included in a multi-layer, and between pictures included in the multi-layer. Determine the reference relationship.
  • the RPS information generator 1420 generates and outputs RPS information, which is reference picture information referenced by each picture, based on a reference relationship, a coding order, and an output order between the multilayer pictures.
  • the RPS information of each picture may be included in the slice header of each picture and transmitted.
  • the RPS information generation unit 1420 may include first short term RPS information (RefPicSetStCurrBefore), second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter), third short term RPS information (RefPicSetStFoll), and first long term RPS information (RefPicSetLtCurr) for each picture of the multilayer.
  • RPS information generator 1420 may generate interlayer RPS information about a reference picture in the interlayer prediction of the current picture, which is included in another layer and has the same POC as the current picture, and may be added to the slice header of the current picture. have.
  • 16 is a block diagram of a multilayer video decoding apparatus, according to an embodiment.
  • the multilayer video decoding apparatus 1600 includes a parser 1605, a video decoder 1610, a DPB 1620, and a DPB controller 1630.
  • the parser 1605 receives the encoded bitstream and obtains a video parameter set (VPS), a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), a slice, and an SEI message from the bitstream.
  • the parser 1605 obtains, from the bitstream, RPS information for determining a reference relationship between pictures included in the encoded multilayer.
  • the RPS information is included in the slice header of each picture, and the RPS information is first decoded before the decoding process of each picture.
  • the RPS information may include interlayer RPS information indicating a reference relationship in interlayer prediction between pictures of multiple layers included in one access unit and having the same POC.
  • the interlayer RPS information includes information about a reference picture which the current picture refers to in interlayer prediction. Further, the RPS information includes first short term RPS information (RefPicSetStCurrBefore), second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter), third short term RPS information (RefPicSetStFoll), first long term RPS information (RefPicSetLtCurr), and second long term RPS information (RefPicSetLtFoll). May be included.
  • first short term RPS information (RefPicSetStCurrBefore)
  • second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter)
  • third short term RPS information RefPicSetStFoll
  • first long term RPS information RefPicSetLtCurr
  • second long term RPS information RefPicSetLtFoll
  • the video decoder 1610 decodes pictures included in the multilayer.
  • the video decoder 1610 determines a reference relationship between the multilayer pictures based on the RPS information obtained from the bitstream, and decodes each picture according to the prediction mode of each picture.
  • the video decoder 1120 may decode the multilayer video based on coding units having a tree structure.
  • the picture decoded by the video decoder 1610 is stored in the DPB 1620.
  • the DPB controller 1630 marks the decoded picture as a short-term reference picture by default.
  • a picture marked as a short-term reference picture may be marked as an unused for reference that is not used as a long-term reference picture or a reference picture based on RPS information included in a slice header of a picture to be subsequently decoded. .
  • a picture encoded through inter-layer prediction may be predicted by referring to a picture of another layer that is previously encoded and then reconstructed.
  • the first layer picture is first decoded and stored in the DPB 1620, and the DPB controller 1630 marks the first layer picture as a short-term reference picture by default.
  • the second layer picture having the same POC as the first layer picture is inter-layer predicted with reference to the first layer picture
  • the first layer picture stored in the DPB 1620 is attempted to decode the second layer picture. .
  • the DPB controller 1630 marks the first layer picture marked as the short-term reference picture as the long-term reference picture based on the interlayer RPS information of the second layer picture.
  • the DPB controller 1630 includes information about a reference picture used for interlayer prediction by pictures decoded after the second layer picture and the second layer picture from the slice header of the second layer picture before decoding the second layer picture. Acquire. If the first layer picture stored in the DPB 1620 is included in the interlayer RPS information and is marked as a short-term reference picture, the DPB controller 1630 marks the first layer picture as a long-term reference picture. That is, when the first layer picture is used as a reference picture when interlayer prediction of another layer picture is used, the DPB controller 1630 changes the reference state of the first layer picture from the short term reference state to the long term reference state.
  • the reason why the first layer picture marked as the short-term reference picture is changed to the long-term reference picture when used as the reference picture in inter-layer prediction by default is a predictive motion when using the picture marked as the short-term reference picture as the reference picture.
  • This is because an error occurs in scaling the vector based on the POC difference. For example, if the predicted motion vector is mvp, the POC of the current picture is POC1, and the POC of the short-term reference picture is POC2, the motion vector of the current picture referring to the short-term reference picture is POC as (mvp / (POC1-POC2)). Obtained through scaling including division process using difference values.
  • the video decoder 1610 reconstructs the second layer picture by performing interlayer prediction on the second layer picture with reference to the first layer picture marked as the long-term reference picture.
  • RPS information is obtained from a slice header of a picture included in a next access unit.
  • the DPB controller 1630 determines whether the first layer picture marked as the long-term reference picture is used as a reference picture of other pictures based on the RPS information, thereby maintaining the long-term reference picture state of the first layer picture or as a reference picture. You can change the reference state to an unused state.
  • 17 is a flowchart illustrating a multilayer video decoding method, according to an embodiment.
  • the video decoder 1610 decodes and stores a first layer picture in a DPB 1620, and the DPB controller 1630 stores the decoded first layer picture in a short-term reference picture.
  • the parser 1605 obtains interlayer RPS information of a second layer picture having the same first POC as the first layer picture and interlayer predicted with reference to the first layer picture.
  • the interlayer RPS information of the second layer picture includes information about a reference picture which is referred to at the time of interlayer prediction of the second layer picture and the picture to be decoded after the second layer picture.
  • the DPB controller 1630 marks the first layer picture marked as the short-term reference picture as the long-term reference picture based on the inter-layer RPS information.
  • the DPB controller 1630 is based on the inter-layer RPS information, and the DPB controller 1630 includes one of the reference pictures referred to at the time of inter-layer prediction of the first layer picture decoded after the second layer picture and the second layer picture. If applicable, the reference state of the first layer picture is changed to a long-term reference picture.
  • the video decoder 1610 performs interlayer prediction on the second layer picture with reference to the first layer picture marked as the long-term reference picture.
  • the RPS is information for managing a picture previously decoded and stored in the DPB. Pictures previously decoded and stored in the DPB may no longer be used as reference pictures as decoding proceeds. In consideration of the limited capacity of the DPB, it is necessary to efficiently manage the decoded picture stored in the DPB during the decoding process.
  • the RPS information may be signaled for every slice of each picture. As such, the reason for transmitting the RPS information for each slice of each picture is to secure error robustness.
  • the RPS information may include current picture and reference picture information used by pictures decoded after the current picture.
  • FIG. 19 is a diagram illustrating a coding structure for explaining an RPS, according to an embodiment.
  • FIG. 19 a reference relationship between pictures is shown.
  • the arrow direction indicates the reference direction. That is, the picture I01910 is used as a reference picture of the P1 picture 1920, the B2 picture 1930, and the B3 picture 1940.
  • the numbers described in the I, B, and P pictures indicate the decoding order. That is, the decoding order is the order of the I0 picture 1910, the P1 picture 1920, the B2 picture 1930, the B3 picture 1940, and the B4 picture 1950.
  • the order in which the pictures are arranged means an output order. That is, the output order is the order of the I0 picture 1910, the B3 picture 1940, the B2 picture 1930, the B4 picture 1950, and the P1 picture 1920.
  • Table 2 shows an example of RPS information of a coding structure having a reference relationship illustrated in FIG. 17.
  • the RPS information may include, for example, ⁇ reference picture, used by current picture ⁇ .
  • reference picture indicates a picture that is previously decoded and stored in the DPB based on the current picture in decoding order and is used as a reference picture after the current picture or after the current picture.
  • used by current picture is a flag indicating whether a picture stored in a DPB is used as a reference picture of a current picture or a reference picture of a picture to be decoded after the current picture. That is, if used by current picture is 1, this indicates a picture referred to by the current picture. If used by current picture is 0, it is used as a reference picture of a picture to be decoded after the current picture.
  • the I0 picture 1910 is an IDR picture that is first decoded, and since there is no picture decoded before the IDR picture in decoding order, the RPS information for the I0 picture 1910 that is an IDR picture is not separately signaled. Do not.
  • the P1 picture 1920 decoded second uses the I0 picture as a reference picture. Accordingly, the RPS included in the slice header of the P1 picture 1920 includes RPS information indicating whether a previously decoded I0 picture is used as a reference picture of a P1 picture 1920 or a picture decoded after the P1 picture 1920. ⁇ I0, 1 ⁇ is included.
  • the next decoded B2 picture 1930 uses both the I0 picture 1910 and the P1 picture 1920 previously decoded and stored in the DPB, the RPS information of the B2 picture 1930 is ⁇ I0, 1 ⁇ , ⁇ P1, 1 ⁇ .
  • the decoded B3 picture 1940 is predicted with reference to the I0 picture 1910 and the B2 picture 1930, and thus includes ⁇ I0, 1 ⁇ and ⁇ B2, 1 ⁇ as RPS information.
  • the P1 picture 1920 is not used as a reference picture of the B3 picture 1940, but is used as a reference picture of the B4 picture 1950, which is a picture decoded after the B3 picture 1940. Accordingly, the B3 picture 1940 includes ⁇ P1, 0 ⁇ as RPS information.
  • the P1 picture 1920 is not used as a reference picture of the currently decoded B3 picture 1940, but B3 It can be seen that it is used as a reference picture of a picture to be decoded after the picture 1940.
  • the decoded B4 picture 1950 uses the B2 picture 1930 and the P1 picture 1920 as reference pictures. Accordingly, the RPS information of the B4 picture 1950 includes ⁇ P1, 1 ⁇ and ⁇ B2,1 ⁇ .
  • the reference state of pictures previously decoded and stored in the DPB may be changed based on the RPS information of each picture.
  • the I0 picture 1910 is not included in the RPS information of the B4 picture 1950. Accordingly, the B4 picture 1950 and the picture decoded after the B4 picture 1950 may determine that the I0 picture 1910 is no longer used as the reference picture, and the I0 picture 1910 is not used as the reference picture. Marked as unused for reference.
  • the timing of decoding the RPS information included in the slice header of each picture is first decoded before the current picture is decoded.
  • 20 is a flowchart illustrating a process of decoding RPS information and decoding a current picture according to an embodiment.
  • step 2010 the decoded picture stored in the DPB is marked based on the RPS information of the current picture.
  • the picture in which the RPS information is not available or is initially decoded and stored in the DPB is marked as a short-term reference picture by default.
  • step 2020 pictures stored in the DPB are output or removed from the DPB based on the RPS information of the current picture.
  • the current picture is decoded, and the current picture decoded in operation 2040 is stored in the DPB, and as described above, the decoded current picture stored in the DPB is marked as a short-term reference picture by default.
  • the reference picture state of the current picture marked as the short-term reference picture is changed based on the RPS information of the picture decoded after the current picture.
  • RPS information is first decoded before decoding of the current picture, reference pictures stored in the DPB are arranged based on the RPS information, and the current picture is decoded using the reference pictures of the cleaned DPB.
  • the RPS information is signaled by being included in the slice header of each picture for each picture.
  • the RPS since there is no picture decoded before the IDR picture in the decoding order, the RPS is not signaled for the IDR picture.
  • RPS may be transmitted for an I slice of a RAP picture except for an IDR picture. This is because a case in which a picture to be decoded in decoding order later than an I picture may refer to a picture previously decoded before the I picture may occur.
  • Each picture included in the RPS information may be identified by POC information indicating an output order.
  • the POC of the picture included in the RPS information may be signaled using pic_order_cnt_lsb indicating the LSB (Lease Significant Bit) of the POC among all POC values.
  • reference picture information included in the RPS information may be classified into first short term RPS information (RefPicSetStCurrBefore), second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter), third short term RPS information (RefPicSetStFoll), and first long term RPS information ( RefPicSetLtCurr) and the second long-term RPS information (RefPicSetLtFoll) and inter-layer RPS information (RefPicSetIvCurr) may be classified into six subsets.
  • the first short-term RPS information belongs to the same layer as the current picture to be decoded and includes information about short-term reference pictures that precede the current picture in both decoding order and output order and may be used as a reference picture of the current picture.
  • the second short-term RPS information belongs to the same layer as the current picture, includes information about short-term reference pictures that follow the current picture in decoding order, follow the current picture in output order, and can be used as a reference picture of the current picture. do.
  • the third short-term RPS information (RefPicSetStFoll) may be referred to by pictures that belong to the same layer as the current picture and follow the current picture in decoding order, and may refer to information about short-term reference pictures that are not used as reference pictures of the current picture. Include.
  • the first long-term RPS information includes information about a long-term reference picture belonging to the same layer as the current picture and available as a reference picture of the current picture.
  • the second long-term RPS information may be referred to by pictures that belong to the same layer as the current picture and follow the current picture in decoding order, and include information about a long-term reference picture that is not used as a reference picture of the current picture. do.
  • the interlayer RPS information (RefPicSetIvCurr) has the same POC as the current picture and includes information about a reference picture belonging to a layer different from the current picture and available as a reference picture of the current picture.
  • the DPB controller 1630 marks a picture stored in the DPB 1620 as one of a short-term reference picture, a long-term reference picture, and a picture not used as a reference picture.
  • the DPB control unit 1630 may include the first short term RPS information (RefPicSetStCurrBefore), the second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter), the third short term RPS information (RefPicSetStFoll), the first long term RPS information (RefPicSetLtCurr), and the second long term RPS information (RefPicSetLt). Based on the determination, it may be determined whether a picture stored in the DPB 1620 is used as a reference picture of the current picture.
  • the picture stored in the DPB 1620 is included in one of the first short term RPS information (RefPicSetStCurrBefore), the second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter), the first long term RPS information (RefPicSetLtCurr), and the interlayer RPS information (RefPicSetIvCurr).
  • the picture stored in the DPB 1620 is determined to be used as a reference picture of the current picture.
  • the picture stored in the DPB 1620 is not used as a reference picture of the current picture. It may be used as a reference picture of a picture to be decoded after the current picture.
  • 21 is a reference diagram for explaining remaining RPS subsets except interlayer RPS information according to an embodiment.
  • the current picture is B14 2150
  • the arrow direction is a reference direction
  • only the I0 picture 2110 and the P4 picture 2120 of the pictures previously decoded at the decoding time of the current picture B14 2150 are long-term references. Assume that it is marked as a picture.
  • the order in which the pictures are arranged indicates the output order, and the numbers described in each picture indicate the decoding order.
  • the P8 picture 2130 is referred to by the B14 picture 2150 and precedes both the decoding order and the output order of the B14 picture 2150, and thus, the first short-term RPS of the B14 picture 2150.
  • the information RefPicSetStCurrBefore includes a P8 picture 2130.
  • the P12 picture 2140 is referenced by the B14 picture 2150 and has a decoding order earlier than the B14 picture 2150 but a slower output order. Accordingly, the second short term RPS information (RefPicSetStCurrAfter) of the B14 picture 2150 includes the P12 picture 2140.
  • the P13 picture 2160 is not referenced by the B14 picture 2150 but is referenced by the B15 picture 2170 which is decoded after the B14 picture 2150. Accordingly, the third short term RPS information RefPicSetStFoll of the B14 picture 2150 includes the P13 picture 2160.
  • the P4 picture 2120 is a long term reference picture and is used as a reference picture of the B14 picture 2150. Accordingly, the first long term RPS information RefPicSetLtCurr of the B14 picture 2150 includes the P4 picture 2120.
  • the I0 picture 2110 is a long term reference and is not used as a reference picture of the B14 picture 2150 but is used as a reference picture of the B15 picture 2170 which is decoded after the B14 picture 2150. Therefore, the second long term RPS information (RefPicSetLtFoll) of the B4 picture 2150 includes the I0 picture 2110.
  • the RPS according to an embodiment further includes inter-layer RPS information (RefPicSetIvCurr) about pictures used as reference pictures in inter-layer prediction, in addition to five subsets obtained based on the same layer.
  • RefPicSetIvCurr inter-layer RPS information
  • 22 is a reference diagram for describing interlayer RPS information.
  • the interlayer RPS information (RefPicSetIvCurr) among the RPS information of the second picture 2210 of the second layer includes the first picture 2210 of the first layer used as a reference picture in interlayer prediction.
  • the DPB control unit 1630 uses the first layer of the first layer. It may be determined that the first picture 2210 is used as a reference picture for interlayer prediction of the second picture 2210. As described above, the first picture 2210 used as the reference picture in inter-layer prediction is marked as a long-term reference picture in the short-term reference picture state in consideration of an error that may occur in the process of obtaining the predictive motion vector. The first picture 2210 marked as a long-term reference picture is updated with a reference picture state based on the RPS information of the fourth picture 2240 having another POC of the same first layer.
  • the interlayer RPS information (RefPicSetIvCurr) obtained from the slice header of the second picture 2210 when decoding the second picture 2210 of the second layer
  • the DPB control unit 1630 uses the first layer of the first layer. It may be determined that the first picture 2210 is used as a reference picture for interlayer prediction of the second picture 2210. As described above, the first picture 2210 used as the reference picture in inter-layer prediction is marked as
  • the reference picture state of the first picture 2210 maintains the long-term reference picture state. If the fourth picture 2240 does not refer to the first picture 2210, the first picture 2210 is no longer referred to by other pictures 2250 and 2260 that are decoded after the fourth picture 2240. If not, the reference picture state of the first picture 2210 is updated to a picture that is not used as a reference picture.
  • a reference relationship between each picture can be efficiently transmitted by reflecting inter-layer prediction of pictures included in a multilayer video.
  • 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.

Abstract

멀티 레이어 비디오의 부호화 및 복호화 방식이 개시된다. 멀티 레이어 복호화 방법은 제 1 레이어 픽처를 복호화하여 복호 픽처 버퍼에 저장하고, 제 1 레이어 픽처를 단기 참조 픽처로 마킹하며,제 1 레이어 픽처와 동일한 제 1 POC를 가지며 제 1 레이어 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측되는 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS 정보를 획득하고, 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처로 마킹하며, 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조하여 제 2 레이어 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행한다.

Description

멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치
본 발명은 멀티 레이어 비디오의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 복호화된 픽처를 저장하는 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer)를 관리하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 영상 데이터는 소정의 데이터 압축 표준, 예를 들어 MPEG(Moving Picture Expert Group)와 같은 압축 표준에 따라서 부호화된 후 비트스트림의 형태로 정보저장매체에 저장되거나 통신 채널을 통해 전송된다.
다양한 통신망과 단말기에 대응하여 정보의 양을 적절히 조정하고 전송하기 위한 비디오 압축 방식으로 스케일러블 비디오 코딩(SVC:Scalable Video Coding)이 있다. 또한, 3차원 영상과 같이 다시점 비디오를 압축하는 다시점 비디오 코딩(MVC:Multi View Coding)이 있다.
이러한 종래의 스케일러블 비디오 코딩 및 다시점 비디오 코딩에서는, 비디오는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 멀티 레이어 비디오에 포함된 픽처들의 복호화시에 이용되는 복호 픽처 버퍼를 효율적으로 관리하는 방식을 제공하기 위한 것이다. 또한, 본 발명은 멀티 레이어 비디오의 복호화시의 복호 픽처 버퍼를 효율적으로 관리하기 위하여 멀티 레이어에 포함된 각 픽처의 참조 픽처 정보를 효율적으로 전송하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 멀티 레이어의 각 픽처가 인터 레이어 예측시 참조하는 참조 픽처 정보를 시그널링하여 복호 픽처 버퍼를 관리한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 멀티 레이어 비디오에 포함된 픽처들의 인터 레이어 예측을 반영하여 효율적으로 각 픽처들 사이의 참조 관계를 전송할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 멀티 레이어 비디오의 복호화시에 이용되는 복호 픽처 버퍼의 효율적인 관리가 가능하다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 15는 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 방법의 플로우 차트이다.
도 16은 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 17은 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 18은 일 실시예에 따른 인터 레이어 예측 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 RPS를 설명하기 위한 코딩 구조를 나타낸 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따라서 RPS 정보의 복호화 및 현재 픽처의 복호화 과정을 나타낸 플로우 차트이다.
도 21은 일 실시예에 따라서 인터 레이어 RPS 정보를 제외한 나머지 RPS 서브 세트들을 설명하기 위한 참조도이다.
도 22는 인터 레이어 RPS 정보를 설명하기 위한 참조도이다.
일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법은 제 1 레이어 픽처를 복호화하여 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer:DPB)에 저장하고, 상기 제 1 레이어 픽처를 단기 참조 픽처(short-term reference picture)로 마킹하는 단계; 상기 제 1 레이어 픽처와 동일한 제 1 POC(Picture Order Count)를 가지며 상기 제 1 레이어 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측되는 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 획득하는 단계; 상기 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여, 상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처(long-term reference picture)로 마킹하는 단계; 및 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조하여 상기 제 2 레이어 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오의 복호화 장치는 복호화된 픽처를 저장하는 복호 픽처 버퍼; 이전에 복호화된 제 1 레이어 픽처와 동일한 제 1 POC(Picture Order Count)를 가지며 상기 제 1 레이어 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측되는 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 획득하는 파싱부; 상기 제 1 레이어 픽처를 상기 복호 픽처 버퍼에 저장하고, 상기 제 1 레이어 픽처를 단기 참조 픽처(short-term reference picture)로 마킹하며, 상기 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여 상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처(long-term reference picture)로 마킹하는 복호 픽처 버퍼 제어부; 및 멀티 레이어에 포함된 픽처들을 복호화하며, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조하여 상기 제 2 레이어 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하는 비디오 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법은 상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하여, 상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하는 단계; 및 상기 참조 관계에 기초하여, 동일한 POC(Picture Order Count)를 가지며 서로 다른 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 상기 다른 레이어에 포함된 각 픽처에 대하여 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오의 부호화 장치는 상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하여, 상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하는 비디오 부호화부; 및 상기 참조 관계에 기초하여, 동일한 POC(Picture Order Count)를 가지며 서로 다른 레이어에 포함된 픽처들 사이의 인터 레이어 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 생성하는 RPS 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 8보다 큰 2의 제곱승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 주파수 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 주파수 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 12을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 1 및 비디오 부호화 장치(100)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(205)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 주파수 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 역변환을 수행할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 은 계층적 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 3에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 양방향 움직임 예측 및 보상시에 블록 기반으로 양방향 움직임 예측 및 보상된 결과에 부가하여 픽셀 단위로 양방향 움직임 보상을 수행한다. 이에 대해서는 도 14 이하의 설명에서 상술하기로 한다.
양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 주파수 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 보상부(560)는 양방향 움직임 보상시에 블록 기반으로 양방향 움직임 보상된 결과에 부가하여 픽셀 단위로 양방향 움직임 보상을 수행한다. 이에 대해서는 도 14 이하의 설명에서 상술하기로 한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수 변환 또는 주파수 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 주파수 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다.부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 1은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
표 1
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 1 내지 13을 참조하여 상술한 트리 구조의 부호화 단위들을 포함하는 최대 부호화 단위는, 코딩 블록 트리(Coding Block Tree), 블록 트리, 루트 블록 트리(Root Block Tree), 코딩 트리, 코딩 루트 또는 트리 트렁크(Tree Trunk) 등으로 다양하게 명명될 수 있다.
이하, 도 14 내지 도 22를 참조하여, 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법 및 장치, 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다. 또한, 부호화 순서는 부호화 측에서 영상을 처리하는 순서이고, 복호화 순서는 복호화 측에서 영상을 처리하는 순서로, 부호화 순서와 복호화 순서는 동일하다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 14를 참조하면, 멀티 레이어 비디오 부호화 장치(1400)는 비디오 부호화부(1410) 및 RPS(Reference Picture Set) 정보 생성부(1420)를 포함한다.
비디오 부호화부(1410)는 멀티레이어 비디오를 입력받아 부호화한다. 비디오 부호화부(1410)는 입력된 비디오 부호화 처리 그 자체를 다루는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)에 해당한다.
전술한 도 1 내지 도 13과 같이, 일 실시예에 따른 비디오 부호화부(1410)는 멀티레이어 비디오에 포함된 각 픽처를 최대 크기를 갖는 최대 부호화 단위로 분할하고, 분할된 최대 부호화 단위를 다시 부호화 단위로 분할한 다음, 부호화 단위에 기초하여 각 픽처를 부호화한다. 부호화 단위는 최대 부호화 단위를 심도(depth)에 따라서 계층적으로 분할한 트리 구조를 갖는다. 비디오 부호화부(1410)는 예측 단위를 이용하여 부호화 단위에 대한 예측을 수행하며, 예측값과 원 신호 사이의 차이값인 레지듀얼을 변환 단위를 이용하여 변환한다.
멀티 레이어 비디오는 다시점 비디오 또는 스케일러블 비디오일 수 있다. 멀티레이어 비디오가 다시점 비디오인 경우, 비디오 부호화부(1410)는 n(n은 정수) 개의 시점의 영상 시퀀스들 각각을 하나의 레이어로서 부호화한다. 멀티레이어 비디오가 스케일러블 비디오인 경우, 비디오 부호화부(1410)는 베이스 레이어의 영상 시퀀스 및 인핸스먼트 레이어의 영상 시퀀스들 각각을 부호화한다.
멀티 레이어 비디오는 단일 레이어 비디오에 비하여 데이터량이 많다. 따라서, 비디오 부호화부(1410)는 멀티레이어 비디오에 포함된 각 레이어 영상 사이의 상관 관계를 이용하여 예측 부호화를 수행할 수 있다. 다시 말해서, 비디오 부호화부(1410)는 다른 레이어 영상을 참조하여 각 레이어 영상을 예측 부호화할 수 있다. 이와 같이, 현재 레이어의 영상과 다른 레이어의 영상을 참조하여 예측하는 과정을 인터 레이어(inter-layer) 예측으로 정의한다.
일 예로, 비디오 부호화부(1410)는 기본시점 영상들을 참조하여 부가시점 영상들을 예측하는 시점간 예측(Inter-View Prediction)을 수행할 수 있다. 또한, 비디오 부호화부(1410)는 소정의 부가 시점 영상들을 참조하여 다른 부가 시점 영상들을 예측하는 시점간 예측을 수행할 수 있다. 시점간 예측을 통해, 현재영상과 참조영상 사이의 변이(disparity) 및 현재영상과 참조영상 사이의 차이성분인 레지듀얼(residual)이 생성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 인터 레이어 예측 과정은 트리 구조를 갖는 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위를 기초로 수행될 수 있다.
비디오 부호화부(1410)는 동일 레이어의 영상 내에서 인터 예측 및 인트라 예측을 수행하거나, 다른 레이어의 영상을 이용하는 인터 레이어 예측을 통해 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정할 수 있다. 또한, 비디오 부호화부(1410)는 인터 예측, 인트라 예측 및 인터 레이어 예측에 생성된 예측값과 원신호의 차이를 변환 및 양자화하여 부호화를 수행할 수 있다. 이러한 비디오 코딩 계층(VCL)에서의 부호화 과정을 통해서, 비디오 부호화부(1410)는 부호화 단위에 관련된 레지듀얼 정보, 예측 모드 정보 및 부호화 단위의 예측 부호화와 관련된 부가 정보를 출력한다.
도 18은 일 실시예에 따른 인터 레이어 예측 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 멀티레이어 비디오 부호화 장치(1400)는 각 레이어의 픽처들을 예측 부호화할 때 다른 레이어의 픽처들을 참조하는 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. 일 예로, 도 18의 인터 레이어 예측 구조(1800)에서는 센터 시점의 제 1 레이어 영상, 좌측 시점의 제 2 레이어 영상 및 우측 시점의 제 3 레이어 영상으로 구성된 스테레오스코픽(stereo scopic) 영상 시퀀스들의 예측 부호화를 위한 예측 구조를 나타낸다. 도 18에서, 화살표는 각 픽처의 참조 방향을 나타낸다. 예를 들어, 제 1 레이어의 I 픽처(41)는 제 2 레이어의 P 픽처(141) 및 제 3 레이어의 P 픽처(241)의 참조 픽처로 이용된다. 또한, 세로 방향으로 POC 순서가 동일한 픽처들이 배열된다. 영상의 POC 순서는 비디오를 구성하는 픽처들의 출력순서 또는 재생순서를 나타낸다. 인터 레이어 예측 구조(1800)에서 'POC #'는, 해당 열에 위치한 픽처들의 출력 순서를 나타낸다. 각 시점별로, 4개의 연속 영상들이 하나의 GOP(Group of Picture)를 구성하고 있다. 각 GOP는 연속하는 앵커픽처들 사이의 영상들과 하나의 앵커픽처(Key Picture)을 포함한다. GOP에 포함되는 영상들의 개수 및 구성은 변경될 수 있다.
앵커픽처는 랜덤 억세스 포인트(Random Access Point)로, 비디오를 재생할 때 영상의 재생 순서, 즉 POC 순서에 따라 배열된 영상들 중에서 임의로 재생 위치가 선택되면, 재생 위치에서 POC순서가 가장 인접하는 앵커픽처가 재생된다. 제 1 레이어 영상들은 기본시점 앵커픽처들(41, 42, 43, 44, 45)을 포함하고, 제 2 레이어 영상들은 좌시점 앵커픽처들(141, 142, 143, 144, 145)을 포함하고, 제 3 레이어 영상들은 우시점 앵커픽처들(241, 242, 243, 244, 245)을 포함한다. 도 18에 도시된 바와 같이, 멀티 레이어에 포함된 픽처들은 동일 레이어의 픽처뿐만이 아니라 다른 레이어의 영상을 참조하는 인터 레이어 예측이 수행될 수 있다.
비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들 중 랜덤 액세스를 위해 설정된 RAP(Random Access Point) 픽처에 대해서는 인터 레이어 예측을 수행하지 않고 부호화한다. RAP 픽처에는 IDR(Instanteneous Decoding Refresh) 픽처, CRA(Clean Random Access) 픽처, BLA(Broken Link Access) 픽처, TSA(Temporal Sublayer Access) 픽처, STSA(Stepwise Temporal Sublayer Access) 픽처가 있다. 이러한 RAP 픽처는 다른 픽처를 참조하지 않고 인트라 예측을 통해 부호화된다. 비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들 중 RAP 픽처가 아닌 픽처들(non-RAP 픽처)에 대해서만 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. RAP 픽처는 다른 레이어의 참조 픽처로는 이용될 수 있다.
비디오 부호화부(1410)는 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 통해 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정할 수 있다. 즉, 비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 각 픽처가 어떤 픽처를 참조하여 예측 부호화되는 것인지 여부를 결정할 수 있다. 각 픽처가 참조하는 최적의 참조 픽처는 율-왜곡(Rate-Distortion) 코스트에 기반하여 결정되거나, 비디오 부호화부(1410)에서 사전에 설정한 소정의 부호화 규칙에 따라 입력 영상 시퀀스 간의 참조 관계를 결정할 수도 있다.
복호화기에서 영상을 복원하기 위해서는, 인터 예측 또는 인터 레이어 예측을 통해 부호화된 픽처가 참조하는 참조 픽처에 대한 정보가 전송되어야 한다. 따라서, RPS 정보 생성부(1420)는 멀티 레이어에 포함된 각 픽처들이 참조하는 참조 픽처에 대한 RPS 정보를 생성하여 출력한다. RPS 정보는 이전에 복원되어 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer, 이하 "DPB"라 함)에 저장된 픽처가 현재 픽처 및 현재 픽처 이후의 픽처들의 참조 픽처로 이용되는지 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 일 실시예에 따른 RPS 정보는 동일 레이어의 참조 픽처 정보를 나타내는 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)를 포함한다. 특히, 일 실시에에 따른 RPS 정보에는 멀티 레이어 비디오에서 인터 레이어 예측되는 참조 관계를 고려하여, 동일 AU(Access unit)에 포함되어 전송되는 픽처들 사이의 인터 레이어 예측시의 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS 정보를 더 포함한다. 인터 레이어 RPS 정보에는 현재 픽처와 동일한 POC를 가지며 다른 레이어에 포함되며 이전에 복호화되어 DPB에 저장된 픽처가 현재 픽처의 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽처로 이용되는지에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 RPS 정보는 각 픽처의 슬라이스 헤더에 포함되어 전송될 수 있다. 구체적인 RPS 정보에 대해서는 후술한다.
도 15는 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 방법의 플로우 차트이다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 단계 1510에서 비디오 부호화부(1410)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하고, 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정한다.
단계 1520에서, RPS 정보 생성부(1420)는 멀티 레이어 픽처들 사이의 참조 관계, 부호화 순서 및 출력 순서에 기초하여 각 픽처가 참조하는 참조 픽처 정보인 RPS 정보를 생성하여 출력한다. 전술한 바와 같이, 각 픽처의 RPS 정보는 각 픽처의 슬라이스 헤더에 포함되어 전송될 수 있다. RPS 정보 생성부(1420)는 멀티 레이어의 각 픽처에 대해서 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)를 생성하여 현재 픽처의 슬라이스 헤더에 부가할 수 있다. 또한, RPS 정보 생성부(1420)는 현재 픽처와 동일한 POC를 가지며 다른 레이어에 포함되고 현재 픽처의 인터 레이어 예측시에 참조 픽처에 관한 인터 레이어 RPS 정보를 생성하여 현재 픽처의 슬라이스 헤더에 부가할 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 16을 참조하면, 멀티 레이어 비디오 복호화 장치(1600)는 파싱부(1605), 비디오 복호화부(1610), DPB(1620) 및 DPB 제어부(1630)를 포함한다.
파싱부(1605)는 부호화된 비트스트림을 수신하고, 비트스트림으로부터 VPS(Video Parameter Set), SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set), 슬라이스 및 SEI 메시지를 획득한다. 특히, 파싱부(1605)는 부호화된 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하기 위한 RPS 정보를 비트스트림으로부터 획득한다. RPS 정보는 각 픽처의 슬라이스 헤더에 포함되며 각 픽처의 복호화 과정 이전에 RPS 정보가 먼저 복호화된다. RPS 정보에는 하나의 액세스 단위(Access Unit)에 포함되어 동일한 POC를 갖는 멀티 레이어의 픽처들 사이의 인터 레이어 예측시에 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS 정보가 포함될 수 있다. 즉, 인터 레이어 RPS 정보에는 현재 픽처가 인터 레이어 예측시에 참조하는 참조 픽처에 대한 정보가 포함된다. 또한, RPS 정보에는 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)가 포함될 수 있다.
비디오 복호화부(1610)는 멀티 레이어에 포함된 픽처들을 복호화한다. 비디오 복호화부(1610)는 비트스트림으로부터 획득된 RPS 정보에 기초하여 멀티 레이어 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하고, 각 픽처의 예측 모드에 따라서 각 픽처를 복호화한다. 비디오 복호화부(1120)는 트리 구조의 부호화 단위들에 기초하여 멀티레이어 비디오를 복호화할 수 있다.
비디오 복호화부(1610)에 의하여 복호화된 픽처는 DPB(1620)에 저장된다. 복호화된 픽처가 DPB(1620)에 최초로 저장될 때, DPB 제어부(1630)는 디폴트로 복호화된 픽처를 단기(short-term) 참조 픽처로 마킹한다. 단기 참조 픽처로 마킹된 픽처는 이후에 복호화되는 픽처의 슬라이스 헤더에 포함된 RPS 정보에 기초하여 장기(lont-term) 참조 픽처 또는 참조 픽처로 이용되지 않는 픽처(unused for reference)로 마킹될 수 있다.
일 실시예에 따르면, 인터 레이어 예측을 통해 부호화된 픽처는 이전에 부호화된 후 복원된 다른 레이어의 픽처를 참조하여 예측될 수 있다. 제 1 레이어 픽처가 먼저 복호화되어 DPB(1620)에 저장되고, DPB 제어부(1630)는 제 1 레이어 픽처를 디폴트로 단기 참조 픽처로 마킹한다. 제 1 레이어 픽처와 동일한 POC를 갖는 제 2 레이어 픽처가 제 1 레이어 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측된 경우, 제 2 레이어 픽처의 복호화를 위해서 DPB(1620)에 저장된 제 1 레이어 픽처를 참조를 시도한다. 이와 같은 시도가 있는 경우 DPB 제어부(1630)는 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여, 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처로 마킹한다. 구체적으로, DPB 제어부(1630)는 제 2 레이어 픽처를 복호화하기 전에 제 2 레이어 픽처의 슬라이스 헤더로부터 제 2 레이어 픽처 및 제 2 레이어 픽처 이후에 복호화되는 픽처들이 인터 레이어 예측시 이용하는 참조 픽처에 대한 정보를 획득한다. DPB 제어부(1630)는 단기 참조 픽처로 마킹되어 DPB(1620)에 저장된 제 1 레이어 픽처가 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 경우, 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처로 마킹한다. 즉, DPB 제어부(1630)는 제 1 레이어 픽처가 다른 레이어 픽처의 인터 레이어 예측시 참조 픽처로 이용되는 경우, 제 1 레이어 픽처의 참조 상태를 단기 참조 상태에서 장기 참조 상태로 변경한다.
이와 같이, 디폴트로 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 인터 레이어 예측시 참조 픽처로 이용될 때 장기 참조 픽처로 변경되는 이유는, 단기 참조 픽처로 마킹된 픽처를 참조 픽처로 이용할 때는 예측 움직임 벡터를 POC 차이에 기초하여 스케일링하는 과정에서 에러가 발생하기 때문이다. 일 예로, 예측 움직임 벡터를 mvp, 현재 픽처의 POC를 POC1, 단기 참조 픽처의 POC를 POC2라고 하면, 단기 참조 픽처를 참조하는 현재 픽처의 움직임 벡터는 (mvp/(POC1-POC2))와 같이 POC 차이값을 이용한 디비젼 과정을 포함하는 스케일링을 통해 획득된다. 그러나, 인터 레이어 예측시에는 현재 픽처와 참조 픽처의 POC가 동일하므로 (POC1-POC2)는 0의 값을 갖는다. 따라서, 현재 픽처와 동일한 POC를 갖는 참조 픽처를 단기 참조 픽처로 이용하는 경우, 현재 픽처의 움직임 벡터를 결정하는 과정에서 에러가 발생할 수 있다. 이에 반하여 장기 참조 픽처로 마킹된 참조 픽처를 이용하는 경우 스케일링 과정을 통해 움직임 벡터가 획득되는 것이 아니라, 별도의 정보를 통해 현재 픽처의 움직임 벡터가 획득된다. 따라서, DPB 제어부(1630)는 복호화되는 현재 픽처가 동일 POC를 갖는 다른 레이어의 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측된 경우, 단기 참조 픽처로 마킹된 참조 픽처를 장기 참조 픽처로 변경한다.
비디오 복호화부(1610)는 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조하여 제 2 레이어 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하여 제 2 레이어 픽처를 복원한다. 제 1 레이어 픽처와 제 2 레이어 픽처가 포함되는 현재 액세스 단위 다음의 액세스 단위에 포함된 픽처들이 복호화될 때, 다음 액세스 단위에 포함된 픽처의 슬라이스 헤더로부터 RPS 정보가 획득된다. DPB 제어부(1630)는 RPS 정보에 기초하여 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 다른 픽처들의 참조 픽처로 이용되는지 여부를 판단하여, 제 1 레이어 픽처의 장기 참조 픽처 상태를 유지하거나 참조 픽처로 이용되지 않는 상태로 참조 상태를 변경할 수 있다.
도 17은 일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 단계 1710에서 비디오 복호화부(1610)는 제 1 레이어 픽처를 복호화하여 DPB(1620)에 저장하고, DPB 제어부(1630)는 복호화된 제 1 레이어 픽처를 단기 참조 픽처로 마킹한다.
단계 1720에서, 파싱부(1605)는 제 1 레이어 픽처와 동일한 제 1 POC를 가지며 제 1 레이어 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측되는 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS 정보를 획득한다. 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS 정보는 제 2 레이어 픽처 및 제 2 레이어 픽처 이후에 복호화되는 픽처의 인터 레이어 예측시에 참조되는 참조 픽처에 관한 정보를 포함한다.
단계 1730에서, DPB 제어부(1630)는 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여, 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처로 마킹한다. 구체적으로, DPB 제어부(1630)는 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여, 제 1 레이어 픽처가 제 2 레이어 픽처 및 제 2 레이어 픽처 이후에 복호화되는 픽처의 인터 레이어 예측시에 참조되는 참조 픽처들 중 하나에 해당하는 경우 제 1 레이어 픽처의 참조 상태를 장기 참조 픽처로 변경한다.
단계 1740에서, 비디오 복호화부(1610)는 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조하여 제 2 레이어 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행한다.
이하, 일 실시예에 따라서 이전에 복호화되어 DPB에 저장된 픽처들의 참조 픽처 상태를 결정하는데 이용되는 RPS 정보에 대하여 구체적으로 설명한다.
RPS는 이전에 복호화되어 DPB에 저장된 픽처를 관리하기 위한 정보이다. 이전에 복호화되어 DPB에 저장된 픽처는 복호화가 진행됨에 따라서 더 이상 참조 픽처로 이용되지 않을 수도 있다. 한정된 DPB의 용량을 고려하여 복호화 과정에서 DPB에 저장된 복호화된 픽처를 효율적으로 관리하는 것이 필요하다.
이전에 복호화되어 DPB에 저장된 픽처는 "used for shot-term reference"( 단기 참조 픽처로 이용되는 상태), "used for long-term reference"(장기 참조 픽처로 이용되는 상태), 및 "unused for reference"(참조 픽처로 이용되지 않는 상태) 중 하나로 마킹된다. 참조 픽처로 이용되지 않는 상태로 마킹된 참조 픽처는 더 이상 예측 과정에서 참조 픽처로 이용되지 않으며 DPB로부터 제거될 수 있다. 일 실시예에 따르면, RPS 정보는 각 픽처의 매 슬라이스마다 시그널링될 수 있다. 이와 같이 각 픽처의 매 슬라이스마다 RPS 정보를 전송하는 이유는 에러 강성(error robustness)을 확보하기 위한 것이다. 또한, 일 실시예에 따르면 RPS 정보는 현재 픽처 및 현재 픽처 이후에 복호화되는 픽처들에 의하여 이용되는 참조 픽처 정보를 포함할 수 있다.
도 19는 일 실시예에 따른 RPS를 설명하기 위한 코딩 구조를 나타낸 도면이다.
도 19에서 픽처들 사이의 참조 관계가 도시된다. 화살표 방향은 참조 방향을 나타낸다. 즉 I0 픽처(1910)은 P1 픽처(1920), B2 픽처(1930) 및 B3 픽처(1940)의 참조 픽처로 이용됨을 나타낸다. 각 I,B,P 픽처에 기재된 숫자는 복호화 순서를 나타낸다. 즉, 복호화 순서는 I0 픽처(1910), P1 픽처(1920), B2 픽처(1930), B3 픽처(1940), B4 픽처(1950)의 순서이다. 또한, 각 픽처가 배열된 순서는 출력 순서를 의미한다. 즉, 출력 순서는 I0 픽처(1910), B3 픽처(1940), B2 픽처(1930), B4 픽처(1950), P1 픽처(1920)의 순서이다.
표 2는 도 17에 도시된 참조 관계를 갖는 코딩 구조의 RPS 정보의 일 예를 나타낸다.
표 2
Picture RPS {reference picture, used by current picture}
I0 -
P1 {I0, 1}
B2 {I0, 1}, {P1, 1}
B3 {I0, 1}, {P1, 0}, {B2,1}
B4 {P1, 1}, {B2, 1}
표 2를 참조하면, RPS 정보는 일 예로 {reference picture, used by current picture}를 포함할 수 있다. "reference picture"는 복호화 순서에 따라서 현재 픽처를 기준으로 이전에 복호화되어 DPB에 저장된 픽처로서 현재 픽처 또는 현재 픽처 이후에 참조 픽처로서 이용되는 픽처를 나타낸다. "used by current picture"는 DPB에 저장된 픽처가 현재 픽처의 참조 픽처로 이용되는지 아니면 현재 픽처 이후에 복호화되는 픽처의 참조 픽처로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그이다. 즉, used by current picture가 1이면 현재 픽처에 의하여 참조되는 픽처를 나타내며, used by current picture가 0이면 현재 픽처 이후에 복호화되는 픽처의 참조 픽처로 이용됨을 나타낸다.
도 19를 참조하면, I0 픽처(1910)는 최초로 복호화되는 IDR 픽처로서, 복호화 순서상 IDR 픽처 이전에 복호화되는 픽처는 존재하지 않기 때문에 IDR 픽처인 I0 픽처(1910)에 대한 RPS 정보는 별도로 시그널링되지 않는다. 두 번째로 복호화되는 P1 픽처(1920)는 참조 픽처로서 I0 픽처를 이용한다. 따라서, P1 픽처(1920)의 슬라이스 헤더에 포함된 RPS에는 이전에 복호화된 I0 픽처가 P1 픽처(1920) 또는 P1 픽처(1920) 이후에 복호화되는 픽처의 참조 픽처로 이용되는지 여부를 나타내는 RPS 정보인 {I0, 1}가 포함된다. 유사하게, 다음 복호화되는 B2 픽처(1930)는 이전에 복호화되어 DPB에 저장된 I0 픽처(1910) 및 P1 픽처(1920)를 모두 참조 픽처로 이용하므로, B2 픽처(1930)의 RPS 정보는 {I0, 1}, {P1, 1}를 포함한다.
다음 복호화되는 B3 픽처(1940)는 I0 픽처(1910) 및 B2 픽처(1930)를 참조하여 예측되므로 RPS 정보로서 {I0, 1}, {B2, 1}를 포함한다. P1 픽처(1920)는 B3 픽처(1940)의 참조 픽처로 이용되지는 않으나, B3 픽처(1940) 이후에 복호화되는 픽처인 B4 픽처(1950)의 참조 픽처로 이용된다. 따라서, B3 픽처(1940)는 RPS 정보로서 {P1, 0}를 포함한다. 다시 말해서, B3 픽처(1940)의 슬라이스 헤더에 포함된 RPS 정보에 {P1, 0}이 포함된 경우, P1 픽처(1920)가 현재 복호화되는 B3 픽처(1940)의 참조 픽처로 이용되지는 않으나 B3 픽처(1940) 이후에 복호화되는 픽처의 참조 픽처로 이용됨을 알 수 있다.
다음 복호화되는 B4 픽처(1950)는 B2 픽처(1930) 및 P1 픽처(1920)를 참조 픽처로 이용한다. 따라서, B4 픽처(1950)의 RPS 정보는 {P1, 1}, {B2,1}을 포함한다.
복호화 순서에 따라서 각 픽처를 복호화할 때, 각 픽처의 RPS 정보에 기초하여 이전에 복호화되어 DPB 에 저장된 픽처들의 참조 상태를 변경할 수 있다. 예를 들어, B4 픽처(1950)의 RPS 정보에는 I0 픽처(1910)가 포함되어 있지 않다. 따라서, B4 픽처(1950) 및 B4 픽처(1950) 이후에 복호화되는 픽처는 I0 픽처(1910)를 더 이상 참조 픽처로 이용하지 않는 것으로 판단할 수 있으며, I0 픽처(1910)는 참조 픽처로 이용되지 않는 상태(unused for reference)로 마킹된다.
한편, 본 발명의 실시예에 따라서 각 픽처의 슬라이스 헤더에 포함된 RPS 정보를 복호화하는 시기는 현재 픽처가 복호화되기 이전에 먼저 복호화된다.
도 20은 일 실시예에 따라서 RPS 정보의 복호화 및 현재 픽처의 복호화 과정을 나타낸 플로우 차트이다.
도 20을 참조하면, 단계 2010에서 현재 픽처의 RPS 정보에 기초하여, DPB에 저장된 복호화된 픽처를 마킹한다. RPS 정보가 이용가능하지 않거나 최초로 복호화되어 DPB에 저장되는 픽처는 디폴트로 단기 참조 픽처로 마킹된다.
단계 2020에서, 현재 픽처의 RPS 정보에 기초하여 DPB에 저장된 픽처들이 출력되거나 DPB로부터 제거된다.
단계 2030에서, 현재 픽처가 복호화되고, 단계 2040에서 복호화된 현재 픽처는 DPB에 저장되며 전술한 바와 같이 DPB에 저장되는 복호화된 현재 픽처는 디폴트로 단기 참조 픽처로 마킹된다. 현재 픽처 이후에 복호화되는 픽처의 RPS 정보에 기초하여 단기 참조 픽처로 마킹된 현재 픽처의 참조 픽처 상태는 변경된다.
이와 같이, 일 실시예에 따르면 현재 픽처의 복호화 이전에 먼저 RPS 정보가 복호화되고, RPS 정보에 기초하여 DPB 에 저장된 참조 픽처들이 정리되며, 정리된 DPB의 참조 픽처들을 이용하여 현재 픽처가 복호화된다.
전술한 바와 같이, 각 픽처마다 RPS 정보가 각 픽처의 슬라이스 헤더에 포함되어 시그널링된다. 다만, IDR 픽처는 복호화 순서상 IDR 픽처보다 먼저 복호화되는 픽처가 존재하지 않으므로 IDR 픽처에 대해서는 RPS가 시그널링되지 않는다. 다만, IDR 픽처를 제외한 RAP 픽처의 I 슬라이스에 대해서는 RPS가 전송되는 경우가 있을 수 있다. 왜냐하면, I 픽처보다 복호화 순서상 뒤에 복호화되는 픽처가 I 픽처보다 이전에 복호화된 픽처를 참조하는 것을 허용하는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
RPS 정보에 포함되는 각 픽처는 출력 순서를 나타내는 POC 정보로 식별될 수 있다. RPS 정보에 포함되는 픽처의 POC는 전체 POC 값 중에서 POC의 LSB(Lease Significant Bit)를 나타내는 pic_order_cnt_lsb를 이용하여 시그널링될 수 있다.
한편, 일 실시예에 따른 RPS 정보에 포함된 참조 픽처 정보는 크게 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)와 인터 레이어 RPS 정보(RefPicSetIvCurr)의 6개의 서브 세트들로 분류될 수 있다.
제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore)는 복호화되는 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서 및 출력 순서상 모두 현재 픽처를 앞서고 현재 픽처의 참조 픽처로 이용될 수 있는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함한다.
제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter)는 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 현재 픽처를 앞서며 출력 순서상 현재 픽처를 뒤따르고 현재 픽처의 참조 픽처로 이용될 수 있는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함한다. 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll)는 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 현재 픽처를 뒤따르는 픽처들에 의하여 참조될 수 있으며 현재 픽처의 참조 픽처로는 이용되지 않는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함한다.
제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr)는 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 현재 픽처의 참조 픽처로 이용가능한 장기 참조 픽처에 관한 정보를 포함한다. 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)는 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 현재 픽처를 뒤따르는 픽처들에 의하여 참조될 수 있으며 현재 픽처의 참조 픽처로는 이용되지 않는 장기 참조 픽처에 관한 정보를 포함한다.
인터 레이어 RPS 정보(RefPicSetIvCurr)는 현재 픽처와 동일한 POC를 가지며, 현재 픽처와 다른 레이어에 속하며 현재 픽처의 참조 픽처로 이용가능한 참조 픽처에 관한 정보를 포함한다.
전술한 바와 같이, DPB 제어부(1630)는 DPB(1620)에 저장된 픽처를 단기 참조 픽처, 장기 참조 픽처 및 참조 픽처로 이용되지 않는 픽처 중 하나로 마킹한다. DPB 제어부(1630)는 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)에 기초하여 DPB(1620)에 저장된 픽처가 현재 픽처의 참조 픽처로 이용되는지를 판단할 수 있다. 만약, DPB(1620)에 저장된 픽처가 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 인터 레이어 RPS 정보(RefPicSetIvCurr) 중 하나에 포함된 경우, DPB(1620)에 저장된 픽처는 현재 픽처의 참조 픽처로 이용되는 것으로 판단된다. DPB(1620)에 저장된 픽처가 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll) 중 하나에 포함된 경우, DPB(1620)에 저장된 픽처는 현재 픽처의 참조 픽처로는 이용되지 않고 현재 픽처 이후에 복호화되는 픽처의 참조 픽처로 이용될 수 있다.
도 21은 일 실시예에 따라서 인터 레이어 RPS 정보를 제외한 나머지 RPS 서브 세트들을 설명하기 위한 참조도이다.
도 21에서 현재 픽처는 B14(2150)이며, 화살표 방향은 참조 방향이고, 현재 픽처 B14(2150)의 복호화 시점에서 이전에 복호화된 픽처들 중 I0 픽처(2110) 및 P4 픽처(2120)만이 장기 참조 픽처로 마킹된 상태로 가정한다. 또한, 각 픽처들이 배열된 순서는 출력 순서를 가리키며, 각 픽처에 기재된 숫자는 복호화 순서를 나타낸다.
B14 픽처(2150)의 복호화 시점에서 P8 픽처(2130)는 B14 픽처(2150)에 의하여 참조되며 B14 픽처(2150)보다 복호화 순서 및 출력 순서상 모두 앞서므로, B14 픽처(2150)의 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore)는 P8 픽처(2130)를 포함한다. P12 픽처(2140)는 B14 픽처(2150)에 의하여 참조되며 B14 픽처(2150)보다 복호화 순서는 앞서지만 출력 순서는 늦다. 따라서, B14 픽처(2150)의 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter)는 P12 픽처(2140)를 포함한다. P13 픽처(2160)는 B14 픽처(2150)에 의하여 참조되지 않지만 B14 픽처(2150) 이후에 복호화되는 B15 픽처(2170)에 의하여 참조된다. 따라서, B14 픽처(2150)의 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll)는 P13 픽처(2160)를 포함한다.
P4 픽처(2120)는 장기 참조 픽처이며 B14 픽처(2150)의 참조 픽처로 이용된다. 따라서, B14 픽처(2150)의 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr)는 P4 픽처(2120)를 포함한다. I0 픽처(2110)는 장기 참조이며 B14 픽처(2150)의 참조 픽처로 이용되지는 않으나 B14 픽처(2150) 이후에 복호화되는 B15 픽처(2170)의 참조 픽처로 이용된다. 따라서, B4 픽처(2150)의 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)는 I0 픽처(2110)를 포함한다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 RPS에는 동일 레이어를 기준으로 획득된 5개의 서브 세트이외에 인터 레이어 예측시에 참조 픽처로 이용되는 픽처들에 관한 인터 레이어 RPS 정보(RefPicSetIvCurr)가 더 포함된다.
도 22는 인터 레이어 RPS 정보를 설명하기 위한 참조도이다.
도 22를 참조하면, 제 1 레이어의 제 1 픽처(2210)가 먼저 복호화되어 DPB에 단기 참조 픽처로 마킹되어 저장되어 있다고 가정한다. 도 22에 도시된 바와 같이 제 1 레이어의 제 1 픽처(2210)는 제 2 레이어의 제 2 픽처(2220) 및 동일 레이어의 다른 POC를 갖는 제 4 픽처(2240)의 참조 픽처라고 가정한다. 이와 같은 경우, 제 2 레이어의 제 2 픽처(2210)의 RPS 정보 중 인터 레이어 RPS 정보(RefPicSetIvCurr)에는 인터 레이어 예측시 참조 픽처로 이용되는 제 1 레이어의 제 1 픽처(2210)가 포함된다. 따라서, 제 2 레이어의 제 2 픽처(2210)를 복호화할 때 제 2 픽처(2210)의 슬라이스 헤더로부터 획득된 인터 레이어 RPS 정보(RefPicSetIvCurr)에 기초하여, DPB 제어부(1630)에서는 제 1 레이어의 제 1 픽처(2210)가 제 2 픽처(2210)의 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽처로 이용되는 것으로 판단할 수 있다. 전술한 바와 같이, 인터 레이어 예측시에 참조 픽처로 이용되는 제 1 픽처(2210)는 예측 움직임 벡터의 획득 과정에서 발생할 수 있는 에러를 고려하여 단기 참조 픽처 상태에서 장기 참조 픽처로 마킹된다. 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 픽처(2210)는 동일한 제 1 레이어의 다른 POC를 갖는 제 4 픽처(2240)의 RPS 정보에 기초하여 참조 픽처 상태가 갱신된다. 도 22의 경우, 제 4 픽처(2240)는 제 1 픽처(2210)를 참조하므로, 제 1 픽처(2210)의 참조 픽처 상태는 장기 참조 픽처 상태를 유지하게 된다. 만약, 제 4 픽처(2240)가 제 1 픽처(2210)를 참조하지 않으며, 제 4 픽처(2240) 이후에 복호화되는 다른 픽처들(2250, 2260) 등에 의해서도 제 1 픽처(2210)가 더 이상 참조되지 않는 경우에는 제 1 픽처(2210)의 참조 픽처 상태는 참조 픽처로 사용되지 않는 픽처(unused for reference)로 갱신된다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 멀티 레이어 비디오에 포함된 픽처들의 인터 레이어 예측을 반영하여 효율적으로 각 픽처들 사이의 참조 관계를 전송할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따르면 멀티 레이어 비디오의 복호화시에 이용되는 복호 픽처 버퍼의 효율적인 관리가 가능하다.
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. 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법에 있어서,
    제 1 레이어 픽처를 복호화하여 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer:DPB)에 저장하고, 상기 제 1 레이어 픽처를 단기 참조 픽처(short-term reference picture)로 마킹하는 단계;
    상기 제 1 레이어 픽처와 동일한 제 1 POC(Picture Order Count)를 가지며 상기 제 1 레이어 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측되는 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 획득하는 단계;
    상기 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여, 상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처(long-term reference picture)로 마킹하는 단계; 및
    상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조하여 상기 제 2 레이어 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인터 레이어 RPS 정보는
    상기 제 2 레이어 픽처 및 상기 제 2 레이어 픽처 이후에 복호화되는 픽처들의 인터 레이어 예측을 위해 이용되는 참조 픽처에 관한 정보를 포함하며,
    상기 장기 참조 픽처로 마킹하는 단계는
    상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 상기 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 경우, 상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 상기 장기 참조 픽처로 마킹하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제 2 레이어 픽처 이후에 복호화되며 상기 제 1 레이어 픽처와 다른 제 2 POC를 갖는 픽처의 RPS 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 제 2 POC를 갖는 픽처의 RPS 정보에 기초하여, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처의 참조 픽처 상태를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 갱신하는 단계는
    상기 제 2 POC를 갖는 픽처의 RPS 정보로부터, 상기 제 2 POC를 갖는 픽처 및 상기 제 2 POC를 갖는 픽처 이후에 복호화되는 픽처들의 참조 픽처에 관한 정보를 획득하고, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 상기 RPS 정보에 포함된 경우 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처의 참조 픽처 상태를 유지하며, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 상기 RPS 정보에 포함되지 않은 경우 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조 픽처로 사용되지 않는 상태(unused for reference)로 마킹하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 획득하는 단계는
    복호화되는 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서 및 출력 순서상 모두 상기 현재 픽처를 앞서고 상기 현재 픽처의 참조 픽처로 이용될 수 있는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함하는 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 상기 현재 픽처를 앞서며 출력 순서상 상기 현재 픽처를 뒤따르고 상기 현재 픽처의 참조 픽처로 이용될 수 있는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함하는 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 상기 현재 픽처를 뒤따르는 픽처들에 의하여 참조될 수 있으며 상기 현재 픽처의 참조 픽처로는 이용되지 않는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함하는 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 상기 현재 픽처의 참조 픽처로 이용가능한 장기 참조 픽처에 관한 정보를 포함하는 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 상기 현재 픽처를 뒤따르는 픽처들에 의하여 참조될 수 있으며 상기 현재 픽처의 참조 픽처로는 이용되지 않는 장기 참조 픽처에 관한 정보를 포함하는 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)를 획득하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 획득된 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)와 상기 인터 레이어 RPS 정보를 이용하여 상기 복호 픽처 버퍼에 저장된 복호화된 픽처를 상기 단기 참조 픽처, 상기 장기 참조 픽처 및 참조 픽처로 이용되지 않는 픽처 중 하나로 마킹하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 복호화 방법.
  7. 멀티 레이어 비디오의 복호화 장치에 있어서,
    복호화된 픽처를 저장하는 복호 픽처 버퍼;
    이전에 복호화된 제 1 레이어 픽처와 동일한 제 1 POC(Picture Order Count)를 가지며 상기 제 1 레이어 픽처를 참조하여 인터 레이어 예측되는 제 2 레이어 픽처의 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 획득하는 파싱부;
    상기 제 1 레이어 픽처를 상기 복호 픽처 버퍼에 저장하고, 상기 제 1 레이어 픽처를 단기 참조 픽처(short-term reference picture)로 마킹하며, 상기 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여 상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 장기 참조 픽처(long-term reference picture)로 마킹하는 복호 픽처 버퍼 제어부; 및
    멀티 레이어에 포함된 픽처들을 복호화하며, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조하여 상기 제 2 레이어 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하는 비디오 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 인터 레이어 RPS 정보는
    상기 제 2 레이어 픽처 및 상기 제 2 레이어 픽처 이후에 복호화되는 픽처들의 인터 레이어 예측을 위해 참조 픽처로 이용되는 인터 레이어 RPS 정보를 포함하며,
    상기 복호 픽처 버퍼 제어부는
    상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 상기 인터 레이어 RPS 정보에 포함된 경우, 상기 단기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 상기 장기 참조 픽처로 마킹하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 수신부는
    상기 제 2 레이어 픽처 이후에 복호화되며 상기 제 1 레이어 픽처와 다른 제 2 POC를 갖는 픽처의 인터 레이어 RPS 정보를 획득하고,
    상기 복호 픽처 버퍼 제어부는
    상기 제 2 POC를 갖는 픽처의 인터 레이어 RPS 정보에 기초하여, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처의 참조 픽처 상태를 갱신하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복호 픽처 버퍼 제어부는
    상기 제 2 POC를 갖는 픽처의 RPS 정보로부터, 상기 제 2 POC를 갖는 픽처 및 상기 제 2 POC를 갖는 픽처 이후에 복호화되는 픽처들의 참조 픽처에 관한 정보를 획득하고, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 상기 RPS 정보에 포함된 경우 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처의 참조 픽처 상태를 유지하며, 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처가 상기 RPS 정보에 포함되지 않은 경우 상기 장기 참조 픽처로 마킹된 제 1 레이어 픽처를 참조 픽처로 사용되지 않는 상태(unused for reference)로 마킹하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 장치.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 수신부는
    복호화되는 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서 및 출력 순서상 모두 상기 현재 픽처를 앞서고 상기 현재 픽처의 참조 픽처로 이용될 수 있는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함하는 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 상기 현재 픽처를 앞서며 출력 순서상 상기 현재 픽처를 뒤따르고 상기 현재 픽처의 참조 픽처로 이용될 수 있는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함하는 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 상기 현재 픽처를 뒤따르는 픽처들에 의하여 참조될 수 있으며 상기 현재 픽처의 참조 픽처로는 이용되지 않는 단기 참조 픽처들에 관한 정보를 포함하는 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 상기 현재 픽처의 참조 픽처로 이용가능한 장기 참조 픽처에 관한 정보를 포함하는 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 상기 현재 픽처와 동일 레이어에 속하며 복호화 순서상 상기 현재 픽처를 뒤따르는 픽처들에 의하여 참조될 수 있으며 상기 현재 픽처의 참조 픽처로는 이용되지 않는 장기 참조 픽처에 관한 정보를 포함하는 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)를 획득하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 복호화 장치.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 복호 픽처 버퍼 제어부는
    상기 획득된 제 1 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrBefore), 제 2 단기 RPS 정보(RefPicSetStCurrAfter), 제 3 단기 RPS 정보(RefPicSetStFoll), 제 1 장기 RPS 정보(RefPicSetLtCurr) 및 제 2 장기 RPS 정보(RefPicSetLtFoll)와 상기 인터 레이어 RPS 정보를 이용하여 상기 복호 픽처 버퍼에 저장된 복호화된 픽처를 상기 단기 참조 픽처, 상기 장기 참조 픽처 및 참조 픽처로 이용되지 않는 픽처 중 하나로 마킹하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오의 복호화 장치.
  13. 멀티 레이어 비디오의 부호화 방법에 있어서,
    상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하여, 상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하는 단계; 및
    상기 참조 관계에 기초하여, 동일한 POC(Picture Order Count)를 가지며 서로 다른 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 상기 다른 레이어에 포함된 각 픽처에 대하여 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 인터 레이어 RPS 정보는
    상기 멀티 레이어에 포함된 각 픽처 및 상기 각 픽처 이후에 복호화되는 픽처가 인터 레이어 예측시 이용하는 참조 픽처에 대한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 방법.
  15. 멀티 레이어 비디오의 부호화 장치에 있어서,
    상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들에 대해서 인트라 예측, 인터 예측 및 인터 레이어 예측을 수행하여, 상기 멀티 레이어에 포함된 픽처들 사이의 참조 관계를 결정하는 비디오 부호화부; 및
    상기 참조 관계에 기초하여, 동일한 POC(Picture Order Count)를 가지며 서로 다른 레이어에 포함된 픽처들 사이의 인터 레이어 참조 관계를 나타내는 인터 레이어 RPS(Reference Picture Set) 정보를 생성하는 RPS 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 장치.
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