WO2019045393A1 - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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WO2019045393A1
WO2019045393A1 PCT/KR2018/009870 KR2018009870W WO2019045393A1 WO 2019045393 A1 WO2019045393 A1 WO 2019045393A1 KR 2018009870 W KR2018009870 W KR 2018009870W WO 2019045393 A1 WO2019045393 A1 WO 2019045393A1
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padding
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image
current face
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PCT/KR2018/009870
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이배근
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주식회사 케이티
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    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/182—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being a pixel
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    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/563—Motion estimation with padding, i.e. with filling of non-object values in an arbitrarily shaped picture block or region for estimation purposes
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    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/597—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding specially adapted for multi-view video sequence encoding

Definitions

  • the present invention relates to a video signal processing method and apparatus.
  • HD image and UHD image are increasing in various applications.
  • HD image and UHD image are increasing in various applications.
  • the image data has high resolution and high quality, the amount of data increases relative to the existing image data. Therefore, when the image data is transmitted using a medium such as a wired / wireless broadband line or stored using an existing storage medium, The storage cost is increased.
  • High-efficiency image compression techniques can be utilized to solve such problems as image data becomes high-resolution and high-quality.
  • An inter picture prediction technique for predicting a pixel value included in a current picture from a previous or a subsequent picture of a current picture by an image compression technique an intra picture prediction technique for predicting a pixel value included in a current picture using pixel information in the current picture
  • an entropy encoding technique in which a short code is assigned to a value having a high appearance frequency and a long code is assigned to a value having a low appearance frequency.
  • Image data can be effectively compressed and transmitted or stored using such an image compression technique.
  • a method of encoding an image according to the present invention includes the steps of generating a 360 degree projection image including a plurality of paces by projectively transforming a 360 degree image approximated by a three dimensional figure into a two dimensional plane, And encoding the related information.
  • the current face includes a center plane corresponding to one side of the stereogram and a padding region adjacent to at least one side border of the center plane, and the center plane of the neighboring face adjacent to the current face in the two-
  • the padding area may not be set between the current face and the neighbor face if the center face has continuity with the center face of the current face in the three-dimensional space.
  • a method of decoding an image according to the present invention includes decoding a padding-related information of a current face, decoding the current face based on the padding-related information, and outputting a 360-degree projection image including the decoded current pace And backprojecting in a stereoscopic shape.
  • the current face includes a center plane corresponding to one side of the stereogram and a padding region adjacent to at least one side border of the center plane, and the center plane of the neighboring face adjacent to the current face in the two-
  • the padding area may not be set between the current face and the neighbor face if the face has continuity with the center face of the current face in the three-dimensional space.
  • the padding area may be generated based on data of a neighboring plane neighboring the center plane of the current face in a three-dimensional space.
  • the sample value in the padding area may be a copy of a sample value of the neighboring area.
  • the sample value in the padding region may be determined based on an average operation or a weight operation of a sample included in the center plane of the current face and a sample included in the neighboring plane have.
  • the current face may be resampled to set the current face and the neighbor face to have the same size.
  • the center plane of the current face may be resampled to a size smaller than the current face.
  • the projection transformation may be performed based on CMP (Cube Map Projection), and the 360 degree projection image may be such that the plural faces are arranged in 3x2 or 2x3 form.
  • CMP Cube Map Projection
  • the encoding / decoding efficiency can be improved by projectively transforming the 360 degree image into two dimensions.
  • a coding / decoding efficiency can be improved by adding a padding area to a border or face boundary of a 360-degree image.
  • padding is performed using a neighboring face neighboring the current face in a three-dimensional space, thereby preventing image deterioration of the image.
  • the present invention it is possible to determine whether to add a padding area to the boundary of the current face in consideration of the continuity in the three-dimensional space, and there is an advantage that the coding / decoding efficiency can be increased.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a partition mode that can be applied to a coding block when a coding block is coded by inter-picture prediction.
  • FIGS. 4 to 6 are views illustrating a camera apparatus for generating a panoramic image.
  • FIG. 7 is a block diagram of a 360-degree video data generation apparatus and a 360-degree video play apparatus.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the operation of a 360-degree video data generation apparatus and a 360-degree video play apparatus.
  • Figure 9 shows a 2D projection method using the isometric quadrature method.
  • FIG. 11 shows a 2D projection method using a bipartite projection technique.
  • FIG. 13 shows a 2D projection method using a cutting pyramid projection technique.
  • Fig. 15 is a diagram illustrating the conversion between the face 2D coordinate and the three-dimensional coordinate.
  • 16 is a diagram for explaining an example in which padding is performed in an ERP projected image.
  • 17 is a view for explaining an example in which the lengths of the padding regions in the horizontal direction and the vertical direction are differently set in the ERP projection image.
  • 18 is a diagram showing an example in which padding is performed at the boundary of the face.
  • 19 is a diagram showing an example of determining a sample value of a padding area between paces.
  • 20 is a view illustrating a CMP-based 360 degree projection image.
  • 21 is a diagram showing an example in which a plurality of data is included in one face.
  • each face is configured to include a plurality of faces.
  • 23 is a diagram showing an example in which padding is performed only at a part of the face.
  • 24 is a diagram showing an example of converting the upper circle and the lower circle of the cylinder into a rectangular shape.
  • 25 is a view showing a 360-degree projection image based on ECP.
  • 26 is a diagram showing an example in which padding is performed only at a part of the boundary of the face.
  • first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component.
  • / or < / RTI &gt includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoding apparatus 100 includes a picture division unit 110, prediction units 120 and 125, a transform unit 130, a quantization unit 135, a reordering unit 160, an entropy encoding unit An inverse quantization unit 140, an inverse transform unit 145, a filter unit 150, and a memory 155.
  • each of the components shown in FIG. 1 is shown independently to represent different characteristic functions in the image encoding apparatus, and does not mean that each component is composed of separate hardware or one software configuration unit. That is, each constituent unit is included in each constituent unit for convenience of explanation, and at least two constituent units of the constituent units may be combined to form one constituent unit, or one constituent unit may be divided into a plurality of constituent units to perform a function.
  • the integrated embodiments and separate embodiments of the components are also included within the scope of the present invention, unless they depart from the essence of the present invention.
  • the components are not essential components to perform essential functions in the present invention, but may be optional components only to improve performance.
  • the present invention can be implemented only with components essential for realizing the essence of the present invention, except for the components used for the performance improvement, and can be implemented by only including the essential components except the optional components used for performance improvement Are also included in the scope of the present invention.
  • the picture division unit 110 may divide the input picture into at least one processing unit.
  • the processing unit may be a prediction unit (PU), a transform unit (TU), or a coding unit (CU).
  • the picture division unit 110 divides one picture into a plurality of coding units, a prediction unit, and a combination of conversion units, and generates a coding unit, a prediction unit, and a conversion unit combination So that the picture can be encoded.
  • one picture may be divided into a plurality of coding units.
  • a recursive tree structure such as a quad tree structure can be used.
  • a unit can be divided with as many child nodes as the number of divided coding units. Under certain constraints, an encoding unit that is no longer segmented becomes a leaf node. That is, when it is assumed that only one square division is possible for one coding unit, one coding unit can be divided into a maximum of four different coding units.
  • a coding unit may be used as a unit for performing coding, or may be used as a unit for performing decoding.
  • the prediction unit may be one divided into at least one square or rectangular shape having the same size in one coding unit, and one of the prediction units in one coding unit may be divided into another prediction Or may have a shape and / or size different from the unit.
  • intraprediction can be performed without dividing the prediction unit into a plurality of prediction units NxN.
  • the prediction units 120 and 125 may include an inter prediction unit 120 for performing inter prediction and an intra prediction unit 125 for performing intra prediction. It is possible to determine whether to use inter prediction or intra prediction for a prediction unit and to determine concrete information (e.g., intra prediction mode, motion vector, reference picture, etc.) according to each prediction method.
  • the processing unit in which the prediction is performed may be different from the processing unit in which the prediction method and the concrete contents are determined. For example, the method of prediction, the prediction mode and the like are determined as a prediction unit, and the execution of the prediction may be performed in a conversion unit.
  • the residual value (residual block) between the generated prediction block and the original block can be input to the conversion unit 130.
  • the prediction mode information, motion vector information, and the like used for prediction can be encoded by the entropy encoding unit 165 together with the residual value and transmitted to the decoder.
  • the entropy encoding unit 165 When a particular encoding mode is used, it is also possible to directly encode the original block and transmit it to the decoding unit without generating a prediction block through the prediction units 120 and 125.
  • the inter-prediction unit 120 may predict a prediction unit based on information of at least one of a previous picture or a following picture of the current picture, and may predict a prediction unit based on information of a partially- Unit may be predicted.
  • the inter prediction unit 120 may include a reference picture interpolation unit, a motion prediction unit, and a motion compensation unit.
  • the reference picture information is supplied from the memory 155 and pixel information of an integer pixel or less can be generated in the reference picture.
  • a DCT-based interpolation filter having a different filter coefficient may be used to generate pixel information of an integer number of pixels or less in units of quarter pixels.
  • a DCT-based 4-tap interpolation filter having a different filter coefficient may be used to generate pixel information of an integer number of pixels or less in units of 1/8 pixel.
  • the motion prediction unit may perform motion prediction based on the reference picture interpolated by the reference picture interpolating unit.
  • Various methods such as Full Search-based Block Matching Algorithm (FBMA), Three Step Search (TSS), and New Three-Step Search Algorithm (NTS) can be used as methods for calculating motion vectors.
  • the motion vector may have a motion vector value of 1/2 or 1/4 pixel unit based on the interpolated pixel.
  • the motion prediction unit can predict the current prediction unit by making the motion prediction method different.
  • Various methods such as a skip method, a merge method, an AMVP (Advanced Motion Vector Prediction) method, and an Intra Block Copy method can be used as the motion prediction method.
  • AMVP Advanced Motion Vector Prediction
  • the intra prediction unit 125 can generate a prediction unit based on reference pixel information around the current block which is pixel information in the current picture.
  • the reference pixel included in the block in which the inter prediction is performed is referred to as the reference pixel Information. That is, when the reference pixel is not available, the reference pixel information that is not available may be replaced by at least one reference pixel among the available reference pixels.
  • the prediction mode may have a directional prediction mode in which reference pixel information is used according to a prediction direction, and a non-directional mode in which direction information is not used in prediction.
  • the mode for predicting the luminance information may be different from the mode for predicting the chrominance information and the intra prediction mode information or predicted luminance signal information used for predicting the luminance information may be utilized to predict the chrominance information.
  • intraprediction when the size of the prediction unit is the same as the size of the conversion unit, intra prediction is performed on the prediction unit based on pixels existing on the left side of the prediction unit, pixels existing on the upper left side, Can be performed.
  • intra prediction when the size of the prediction unit differs from the size of the conversion unit, intraprediction can be performed using the reference pixel based on the conversion unit. It is also possible to use intraprediction using NxN partitioning only for the minimum encoding unit.
  • the intra prediction method can generate a prediction block after applying an AIS (Adaptive Intra Smoothing) filter to the reference pixel according to the prediction mode.
  • the type of the AIS filter applied to the reference pixel may be different.
  • the intra prediction mode of the current prediction unit can be predicted from the intra prediction mode of the prediction unit existing around the current prediction unit.
  • the prediction mode of the current prediction unit is predicted using the mode information predicted from the peripheral prediction unit, if the intra prediction mode of the current prediction unit is the same as the intra prediction mode of the current prediction unit,
  • the prediction mode information of the current block can be encoded by performing entropy encoding if the prediction mode of the current prediction unit is different from the prediction mode of the neighbor prediction unit.
  • a residual block including a prediction unit that has been predicted based on the prediction unit generated by the prediction units 120 and 125 and a residual value that is a difference value from the original block of the prediction unit may be generated.
  • the generated residual block may be input to the transform unit 130.
  • the transform unit 130 transforms the residual block including the residual information of the prediction unit generated through the original block and the predictors 120 and 125 into a DCT (Discrete Cosine Transform), a DST (Discrete Sine Transform), a KLT You can convert using the same conversion method.
  • the decision to apply the DCT, DST, or KLT to transform the residual block may be based on the intra prediction mode information of the prediction unit used to generate the residual block.
  • the quantization unit 135 may quantize the values converted into the frequency domain by the conversion unit 130. [ The quantization factor may vary depending on the block or the importance of the image. The values calculated by the quantization unit 135 may be provided to the inverse quantization unit 140 and the reorder unit 160.
  • the reordering unit 160 can reorder the coefficient values with respect to the quantized residual values.
  • the reordering unit 160 may change the two-dimensional block type coefficient to a one-dimensional vector form through a coefficient scanning method.
  • the rearranging unit 160 may scan a DC coefficient to a coefficient in a high frequency region using a Zig-Zag scan method, and change the DC coefficient to a one-dimensional vector form.
  • a vertical scan may be used to scan two-dimensional block type coefficients in a column direction, and a horizontal scan to scan a two-dimensional block type coefficient in a row direction depending on the size of the conversion unit and the intra prediction mode. That is, it is possible to determine whether any scanning method among the jig-jag scan, the vertical direction scan and the horizontal direction scan is used according to the size of the conversion unit and the intra prediction mode.
  • the entropy encoding unit 165 may perform entropy encoding based on the values calculated by the reordering unit 160.
  • various encoding methods such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) may be used.
  • the entropy encoding unit 165 receives the residual value count information of the encoding unit, the block type information, the prediction mode information, the division unit information, the prediction unit information and the transmission unit information, and the motion information of the motion unit from the reordering unit 160 and the prediction units 120 and 125 Vector information, reference frame information, interpolation information of a block, filtering information, and the like.
  • the entropy encoding unit 165 can entropy-encode the coefficient value of the encoding unit input by the reordering unit 160.
  • the inverse quantization unit 140 and the inverse transformation unit 145 inverse quantize the quantized values in the quantization unit 135 and inversely transform the converted values in the conversion unit 130.
  • the residual value generated by the inverse quantization unit 140 and the inverse transform unit 145 is combined with the prediction unit predicted through the motion estimation unit, the motion compensation unit and the intra prediction unit included in the prediction units 120 and 125, A block (Reconstructed Block) can be generated.
  • the filter unit 150 may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • a deblocking filter may include at least one of a deblocking filter, an offset correction unit, and an adaptive loop filter (ALF).
  • ALF adaptive loop filter
  • the deblocking filter can remove block distortion caused by the boundary between the blocks in the reconstructed picture. It may be determined whether to apply a deblocking filter to the current block based on pixels included in a few columns or rows included in the block to determine whether to perform deblocking. When a deblocking filter is applied to a block, a strong filter or a weak filter may be applied according to the deblocking filtering strength required. In applying the deblocking filter, horizontal filtering and vertical filtering may be performed concurrently in performing vertical filtering and horizontal filtering.
  • the offset correction unit may correct the offset of the deblocked image with respect to the original image in units of pixels.
  • pixels included in an image are divided into a predetermined number of areas, and then an area to be offset is determined and an offset is applied to the area.
  • Adaptive Loop Filtering can be performed based on a comparison between the filtered reconstructed image and the original image. After dividing the pixels included in the image into a predetermined group, one filter to be applied to the group may be determined and different filtering may be performed for each group.
  • the information related to whether to apply the ALF may be transmitted for each coding unit (CU), and the shape and the filter coefficient of the ALF filter to be applied may be changed according to each block. Also, an ALF filter of the same type (fixed form) may be applied irrespective of the characteristics of the application target block.
  • the memory 155 may store the reconstructed block or picture calculated through the filter unit 150 and the reconstructed block or picture stored therein may be provided to the predictor 120 or 125 when the inter prediction is performed.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image decoder 200 includes an entropy decoding unit 210, a reordering unit 215, an inverse quantization unit 220, an inverse transform unit 225, prediction units 230 and 235, 240, and a memory 245 may be included.
  • the input bitstream may be decoded in a procedure opposite to that of the image encoder.
  • the entropy decoding unit 210 can perform entropy decoding in a procedure opposite to that in which entropy encoding is performed in the entropy encoding unit of the image encoder. For example, various methods such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) may be applied in accordance with the method performed by the image encoder.
  • various methods such as Exponential Golomb, Context-Adaptive Variable Length Coding (CAVLC), and Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding (CABAC) may be applied in accordance with the method performed by the image encoder.
  • CAVLC Context-Adaptive Variable Length Coding
  • CABAC Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • the entropy decoding unit 210 may decode information related to intra prediction and inter prediction performed in the encoder.
  • the reordering unit 215 can perform reordering based on a method in which the entropy decoding unit 210 rearranges the entropy-decoded bitstreams in the encoding unit.
  • the coefficients represented by the one-dimensional vector form can be rearranged by restoring the coefficients of the two-dimensional block form again.
  • the reordering unit 215 can perform reordering by receiving information related to the coefficient scanning performed by the encoding unit and performing a reverse scanning based on the scanning order performed by the encoding unit.
  • the inverse quantization unit 220 can perform inverse quantization based on the quantization parameters provided by the encoder and the coefficient values of the re-arranged blocks.
  • the inverse transform unit 225 may perform an inverse DCT, an inverse DST, and an inverse KLT on the DCT, DST, and KLT transformations performed by the transform unit on the quantization result performed by the image encoder.
  • the inverse transform can be performed based on the transmission unit determined by the image encoder.
  • a transform technique e.g., DCT, DST, KLT
  • the prediction units 230 and 235 can generate a prediction block based on the prediction block generation related information provided by the entropy decoding unit 210 and the previously decoded block or picture information provided in the memory 245.
  • intraprediction is performed using a reference pixel based on the conversion unit . It is also possible to use intra prediction using NxN division only for the minimum coding unit.
  • the prediction units 230 and 235 may include a prediction unit determination unit, an inter prediction unit, and an intra prediction unit.
  • the prediction unit determination unit receives various information such as prediction unit information input from the entropy decoding unit 210, prediction mode information of the intra prediction method, motion prediction related information of the inter prediction method, and identifies prediction units in the current coding unit. It is possible to determine whether the unit performs inter prediction or intra prediction.
  • the inter prediction unit 230 predicts the current prediction based on the information included in at least one of the previous picture of the current picture or the following picture including the current prediction unit by using information necessary for inter prediction of the current prediction unit provided by the image encoder, Unit can be performed. Alternatively, the inter prediction may be performed on the basis of the information of the partial region previously reconstructed in the current picture including the current prediction unit.
  • a motion prediction method of a prediction unit included in a corresponding encoding unit on the basis of an encoding unit includes a skip mode, a merge mode, an AMVP mode, and an intra block copy mode It is possible to judge whether or not it is any method.
  • the intra prediction unit 235 can generate a prediction block based on the pixel information in the current picture. If the prediction unit is a prediction unit that performs intra prediction, the intra prediction can be performed based on the intra prediction mode information of the prediction unit provided by the image encoder.
  • the intraprediction unit 235 may include an AIS (Adaptive Intra Smoothing) filter, a reference pixel interpolator, and a DC filter.
  • the AIS filter performs filtering on the reference pixels of the current block and can determine whether to apply the filter according to the prediction mode of the current prediction unit.
  • the AIS filtering can be performed on the reference pixel of the current block using the prediction mode of the prediction unit provided in the image encoder and the AIS filter information. When the prediction mode of the current block is a mode in which AIS filtering is not performed, the AIS filter may not be applied.
  • the reference pixel interpolator may interpolate the reference pixels to generate reference pixels in units of pixels less than or equal to an integer value when the prediction mode of the prediction unit is a prediction unit that performs intra prediction based on pixel values obtained by interpolating reference pixels.
  • the reference pixel may not be interpolated in the prediction mode in which the prediction mode of the current prediction unit generates the prediction block without interpolating the reference pixel.
  • the DC filter can generate a prediction block through filtering when the prediction mode of the current block is the DC mode.
  • the restored block or picture may be provided to the filter unit 240.
  • the filter unit 240 may include a deblocking filter, an offset correction unit, and an ALF.
  • the deblocking filter of the video decoder When information on whether a deblocking filter is applied to a corresponding block or picture from the image encoder or a deblocking filter is applied, information on whether a strong filter or a weak filter is applied can be provided.
  • the deblocking filter of the video decoder the deblocking filter related information provided by the video encoder is provided, and the video decoder can perform deblocking filtering for the corresponding block.
  • the offset correction unit may perform offset correction on the reconstructed image based on the type of offset correction applied to the image and the offset value information during encoding.
  • the ALF can be applied to an encoding unit on the basis of ALF application information and ALF coefficient information provided from an encoder.
  • ALF information may be provided in a specific parameter set.
  • the memory 245 may store the reconstructed picture or block to be used as a reference picture or a reference block, and may also provide the reconstructed picture to the output unit.
  • a coding unit (coding unit) is used as a coding unit for convenience of explanation, but it may be a unit for performing not only coding but also decoding.
  • the current block indicates a block to be coded / decoded.
  • the current block includes a coding tree block (or coding tree unit), a coding block (or coding unit), a transform block (Or prediction unit), and the like.
  • 'unit' represents a basic unit for performing a specific encoding / decoding process
  • 'block' may represent a sample array of a predetermined size.
  • the terms 'block' and 'unit' may be used interchangeably.
  • the encoding block (coding block) and the encoding unit (coding unit) have mutually equivalent meanings.
  • the basic block may be referred to as a coding tree unit.
  • the coding tree unit may be defined as a coding unit of the largest size allowed in a sequence or a slice. Information regarding whether the coding tree unit is square or non-square or about the size of the coding tree unit can be signaled through a sequence parameter set, a picture parameter set, or a slice header.
  • the coding tree unit can be divided into smaller size partitions. In this case, if the partition generated by dividing the coding tree unit is depth 1, the partition created by dividing the partition having depth 1 can be defined as depth 2. That is, the partition created by dividing the partition having the depth k in the coding tree unit can be defined as having the depth k + 1.
  • a partition of arbitrary size generated as the coding tree unit is divided can be defined as a coding unit.
  • the coding unit may be recursively divided or divided into basic units for performing prediction, quantization, transformation, or in-loop filtering, and the like.
  • a partition of arbitrary size generated as a coding unit is divided may be defined as a coding unit, or may be defined as a conversion unit or a prediction unit, which is a basic unit for performing prediction, quantization, conversion or in-loop filtering and the like.
  • a prediction block having the same size as the coding block or smaller than the coding block can be determined through predictive division of the coding block.
  • Predictive partitioning of the coded block can be performed by a partition mode (Part_mode) indicating the partition type of the coded block.
  • Part_mode partition mode
  • the size or shape of the prediction block may be determined according to the partition mode of the coding block.
  • the division type of the coding block can be determined through information specifying any one of the partition candidates.
  • the partition candidates available to the coding block may include an asymmetric partition type (for example, nLx2N, nRx2N, 2NxnU, 2NxnD) depending on the size, type, coding mode or the like of the coding block.
  • the partition candidate available to the coding block may be determined according to the coding mode of the current block. For example, FIG. 3 illustrates a partition mode that can be applied to a coding block when the coding block is coded by inter-picture prediction.
  • one of eight partitioning modes can be applied to the coding block, as in the example shown in Fig.
  • the coding mode can be applied to the partition mode PART_2Nx2N or PART_NxN.
  • PART_NxN may be applied when the coding block has a minimum size.
  • the minimum size of the coding block may be one previously defined in the encoder and the decoder.
  • information regarding the minimum size of the coding block may be signaled via the bitstream.
  • the minimum size of the coding block is signaled through the slice header, so that the minimum size of the coding block per slice can be defined.
  • the partition candidates available to the coding block may be determined differently depending on at least one of the size or type of the coding block. In one example, the number or type of partition candidates available to the coding block may be differently determined according to at least one of the size or type of the coding block.
  • the type or number of asymmetric partition candidates among the partition candidates available to the coding block may be limited depending on the size or type of the coding block. In one example, the number or type of asymmetric partition candidates available to the coding block may be differently determined according to at least one of the size or type of the coding block.
  • the size of the prediction block may have a size from 64x64 to 4x4.
  • the coding block is coded by inter-picture prediction, it is possible to prevent the prediction block from having a 4x4 size in order to reduce the memory bandwidth when performing motion compensation.
  • FIGS. 4 to 6 show an example in which a plurality of cameras are used to photograph up and down, right and left, or front and back at the same time.
  • a video generated by stitching a plurality of videos can be referred to as a panoramic video.
  • an image having a degree of freedom (Degree of Freedom) based on a predetermined center axis can be referred to as a 360-degree video.
  • the 360 degree video may be an image having rotational degrees of freedom for at least one of Yaw, Roll, and Pitch.
  • the camera structure (or camera arrangement) for acquiring 360-degree video may have a circular arrangement, as in the example shown in Fig. 4, or a one-dimensional vertical / horizontal arrangement as in the example shown in Fig. Or a two-dimensional arrangement (i.e., a combination of vertical arrangement and horizontal arrangement) as in the example shown in Fig. 5 (b).
  • a plurality of cameras may be mounted on the spherical device.
  • FIG. 7 is a block diagram of a 360-degree video data generation apparatus and a 360-degree video play apparatus
  • FIG. 8 is a flowchart illustrating operations of a 360-degree video data generation apparatus and a 360-degree video data apparatus.
  • the 360-degree video data generation apparatus includes a projection unit 710, a frame packing unit 720, an encoding unit 730, and a transmission unit 740, A parsing unit 750, a decoding unit 760, a frame deblocking unit 770, and an inverse decoding unit 780.
  • the encoding unit and the decoding unit shown in FIG. 7 may correspond to the image encoding apparatus and the image decoding apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 2, respectively.
  • the data generation apparatus can determine a projection transformation technique of a 360-degree image generated by stitching an image photographed by a plurality of cameras.
  • the 3D shape of the 360-degree video is determined according to the determined projection transformation technique, and the 360-degree video is projected on the 2D plane according to the determined 3D shape (S801).
  • the projection transformation technique can represent a 3D shape of 360-degree video and an aspect in which 360-degree video is developed on the 2D plane.
  • 360 degree images can be approximated to have shapes such as spheres, cylinders, cubes, octahedrons, or regular twins, etc., in 3D space according to projection transformation techniques.
  • an image generated by projecting a 360-degree video onto a 2D plane can be referred to as a 360-degree projection image.
  • the 360 degree projection image may be composed of at least one face according to the projection transformation technique.
  • each face constituting the polyhedron can be defined as a pace.
  • the specific surface constituting the polyhedron may be divided into a plurality of regions, and each divided region may be configured to form a separate face.
  • a plurality of faces on the polyhedron may be configured to form one face.
  • one face on the polyhedron and the padding area may be configured to form one face.
  • 360 degree video which approximates spherical shape, can have multiple faces according to the projection transformation technique.
  • the face to be subjected to signal processing will be referred to as a " current face ".
  • the current face may refer to a face to be subjected to encoding / decoding or frame packing / frame deblocking according to the signal processing step.
  • Frame packing may be performed in the frame packing unit 720 in order to increase the encoding / decoding efficiency of the 360-degree video (S802).
  • the frame packing may include at least one of rearranging, resizing, warping, rotating, or flipping the face.
  • the 360 degree projection image can be converted into a form having a high encoding / decoding efficiency (for example, a rectangle) or discontinuous data between faces can be removed.
  • the frame packing may also be referred to as frame reordering or Region-wise Packing.
  • the frame packing may be selectively performed to improve the coding / decoding efficiency for the 360 degree projection image.
  • the 360-degree projection image or the 360-degree projection image in which the frame packing is performed may be encoded (S803).
  • the encoding unit 730 may encode information indicating a projection transformation technique for 360-degree video.
  • the information indicating the projection transformation technique may be index information indicating any one of a plurality of projection transformation techniques.
  • the encoding unit 730 can encode information related to frame packing for 360-degree video.
  • the information related to the frame packing may include at least one of whether or not frame packing has been performed, the number of paces, the position of the pace, the size of the pace, the shape of the pace, or the rotation information of the pace.
  • the transmitting unit 740 encapsulates the bit stream and transmits the encapsulated data to the player terminal (S804).
  • the file parsing unit 750 can parse the file received from the content providing apparatus (S805).
  • the decoding unit 760 the 360-degree projection image can be decoded using the parsed data (S806).
  • the frame deblocking unit 760 may perform a frame de-packing (Region-wise depacking), which is opposite to the frame packing performed on the content providing side (S807).
  • the frame de-packing may be to restore the frame-packed 360 degree projection image to before the frame packing is performed.
  • frame de-packing may be to reverse the pacing, resizing, warping, rotation, or flipping performed at the data generating device.
  • the inverse transformation unit 780 can perform inverse projection on the 360 degree projection image on the 2D plane in 3D form according to the projection transformation technique of 360 degree video (S808).
  • Projection transformation techniques include ERP, Equirectangular Procction, Cube Map Projection (CMP), Icosahedral Projection (ISP), Octahedron Projection (OHP), Cutting Pyramid And may include at least one of Truncated Pyramid Projection (TPP), Sphere Segment Projection (SSP), Equatorial Cylindrical Projection (ECP), and rotated spherical projection (RSP).
  • Figure 9 shows a 2D projection method using the isometric quadrature method.
  • the isometric method is a method of projecting a pixel corresponding to a sphere into a rectangle having an aspect ratio of N: 1, which is the most widely used 2D transformation technique.
  • N may be 2, or may be 2 or less or 2 or more real numbers.
  • the actual length of the sphere corresponding to the unit length on the 2D plane becomes shorter as the sphere becomes closer to the sphere.
  • the coordinates of both ends of the unit length on the 2D plane may correspond to a distance difference of 20 cm in the vicinity of the sphere of the sphere, and a distance difference of 5 cm in the vicinity of the sphere of the sphere.
  • the isochronous quadrature method has a disadvantage in that the image is distorted in the vicinity of the sphere and the coding efficiency is lowered.
  • the cube projection method approximates a 360 degree video with a cube and then transforms the cube into 2D.
  • one face or plane
  • the cube projection method has an advantage in that the coding efficiency is higher than that of the isotropic square method.
  • the 2D projection converted image may be rearranged into a rectangular shape to perform encoding / decoding.
  • FIG. 11 shows a 2D projection method using a bipartite projection technique.
  • the trilateral projection method is a method of approximating a 360-degree video to a twenty-sided shape and transforming it into 2D.
  • the twin-sided projection technique has a strong continuity between faces.
  • the octahedron projection method is a method of approximating a 360 degree video to an octahedron and transforming it into 2D.
  • the octahedral projection technique is characterized by strong continuity between faces. As in the example shown in FIG. 12, it is possible to perform encoding / decoding by rearranging the faces in the 2D projection-converted image.
  • FIG. 13 shows a 2D projection method using a cutting pyramid projection technique.
  • the truncated pyramid projection technique is a method of approximating a 360 degree video with a cutting pyramid and transforming it into 2D.
  • frame packing may be performed such that the face at a particular point in time has a different size from the neighboring face.
  • the Front face may have a larger size than the side face and the back face.
  • the image data at a specific point in time is large and the encoding / decoding efficiency at a specific point is higher than that at the other points.
  • the SSP is a method of performing 2D projection transformation by dividing spherical 360 degree video into high latitude regions and mid-latitude regions. Specifically, as in the example shown in Fig. 14, two high-latitude regions in the north and south directions of the sphere can be mapped to two circles on the 2D plane, and the mid-latitude region of the sphere can be mapped to a rectangle on the 2D plane like the ERP.
  • the boundary between high latitudes and mid-latitudes may be 45 degrees latitude or above or below latitude 45 degrees.
  • ECP is a method of transforming spherical 360 degree video into cylindrical shape and then 2D cylindrical projection of 360 degree video. Specifically, when the ECP is followed, the upper and lower surfaces of the cylinder can be mapped to two circles on the 2D plane, and the body of the cylinder can be mapped to a rectangle on the 2D plane.
  • the RSP represents a method of projecting and transforming a sphere-shaped 360-degree video around a tennis ball into two ellipses on a 2D plane.
  • Each sample of the 360 degree projection image can be identified by face 2D coordinates.
  • the face 2D coordinates may include an index f for identifying the face where the sample is located, and coordinates (m, n) representing a sample grid in the 360 degree projection image.
  • FIG. 15 is an illustration to illustrate the conversion between face 2D coordinates and three-dimensional coordinates.
  • (X, y, z) and the face 2D coordinates (f, m, n) can be performed using the following equations (1) have.
  • the current picture may include at least one face.
  • the number of faces may be 1, 2, 3, 4 or more natural numbers, depending on the projection method.
  • f may be set to a value equal to or less than the number of faces.
  • the current picture may include at least one pace having the same temporal order or output order (POC).
  • the number of paces constituting the current picture may be fixed or variable.
  • the number of paces constituting the current picture may be limited so as not to exceed a predetermined threshold value.
  • the threshold value may be a fixed value promised in the encoder and the decoder.
  • information regarding the maximum number of paces constituting one picture may be signaled through the bit stream.
  • Paces can be determined by partitioning the current picture using at least one of horizontal, vertical, or diagonal lines, depending on the projection method.
  • Each face in the picture may be assigned an index to identify each face.
  • Each face may be capable of parallel processing, such as a tile or a slice. Accordingly, when intra prediction or inter prediction of the current block is performed, a neighboring block belonging to a different face from the current block can be judged as unavailable.
  • Pairs that do not allow parallel processing may be defined, or interdependent paces may be defined.
  • paces for which parallel processing is not allowed or interdependent paces may be sequentially encoded / decoded instead of being parallel-encoded / decoded. Accordingly, even if the neighboring block belongs to a different pace than the current block, the neighboring block may be determined to be available for intra prediction or inter prediction of the current block, depending on whether inter-face parallel processing is possible or dependency.
  • padding can be performed at a picture or face boundary.
  • the padding may be performed as a part of performing the frame packing (S802), or may be performed as a separate step before performing the frame packing.
  • padding may be performed in the preprocessing process before encoding the 360-degree projection image in which the frame packing is performed, or padding may be performed as a part of the encoding step S803.
  • the padding can be performed considering the continuity of the 360 degree image.
  • the continuity of a 360 degree image may indicate whether it is spatially continuous when the 360 degree projection image is projected backwards into a sphere or a polyhedron.
  • spatially contiguous paces can be understood to have continuity in 3D space.
  • Padding between pictures or face boundaries may be performed using spatially continuous samples.
  • 16 is a diagram for explaining an example in which padding is performed in an ERP projected image.
  • the upper boundary on the left has continuity with the upper boundary on the right.
  • pixels G and H outside the upper left boundary line can be predicted to be similar to the inner pixels G 'and H' of the upper right boundary, and pixels I and J Can be predicted to be similar to the inner pixels I 'and J' of the upper left boundary.
  • the upper left boundary has continuity with the upper right boundary.
  • pixels K and L outside the lower left boundary line can be predicted to be similar to the inner pixels K 'and L' of the lower right boundary
  • pixels M and N Can be predicted to be similar to the inner pixels M 'and N' of the lower left boundary.
  • padding can be performed at the boundary of the 360 degree projection image or at the boundary between faces.
  • the padding can be performed using samples contained inside the boundary having continuity with the boundary where the padding is performed.
  • padding is performed using the samples adjacent to the right boundary at the left boundary of the 360 degree projection image
  • padding is performed using the samples adjacent to the left boundary at the right boundary of the 360 degree projection image . That is, at positions A, B and C of the left boundary, padding can be performed using samples at positions A ', B' and C 'contained inside the right boundary, and the positions D, E and F , Padding can be performed using samples of the positions of D ', E' and F 'included inside the left boundary.
  • padding is performed using samples adjacent to the upper right boundary at the upper left boundary
  • padding can be performed using samples adjacent to the upper left boundary at the upper right boundary. That is, at the G and H positions of the upper left boundary, padding is performed using the samples at G 'and H' positions contained in the upper right boundary, and at the I and J positions of the upper right boundary, The padding can be performed by using the samples of the positions I 'and J' contained inside.
  • padding may be performed using samples adjacent to the lower-right boundary at the lower left boundary, and padding may be performed using samples adjacent to the lower left boundary at the lower right boundary. That is, at the K and L positions of the lower left boundary, padding is performed using samples at positions K 'and L' included in the upper right boundary, and at the M and N positions of the upper right boundary, The padding can be performed using the samples at the positions M 'and N' included in the inner side of the padding.
  • a padding area An area where padding is performed may be referred to as a padding area, and a padding area may include a plurality of sample lines.
  • the number of sample lines included in the padding area can be defined as the length of the padding area or the padding size.
  • the length of the padding area is shown as k in both the horizontal and vertical directions.
  • the length of the padding area may be set differently for each horizontal or vertical direction, or different for each face boundary.
  • large distortion occurs at the upper or lower end of the 360 degree projection image using the ERP projection transformation.
  • 17 is a view for explaining an example in which the lengths of the padding regions in the horizontal direction and the vertical direction are differently set in the ERP projection image.
  • the length of the arrow indicates the length of the padding area.
  • the length of the padding area performed in the horizontal direction and the length of the padding area performed in the vertical direction may be set differently, as in the example shown in FIG. For example, if k columns of samples are generated through padding in the horizontal direction, padding may be performed such that 2k rows of samples are generated in the vertical direction.
  • padding may be performed with the same length in both the vertical direction and the horizontal direction, but the length of the padding area may be posteriorly extended through interpolation in at least one of the vertical direction and the horizontal direction.
  • k sample lines in the vertical direction and horizontal direction can be generated, and k sample lines can be additionally generated in the vertical direction through interpolation or the like. That is, k sample lines are generated in both the horizontal and vertical directions (see FIG. 16), and k sample lines are further generated for the vertical direction so that the length in the vertical direction is 2k (refer to FIG. 17) .
  • Interpolation may be performed using at least one of the samples contained within the boundary or the sample contained outside the boundary. For example, after copying the samples inside the lower boundary to the outside of the padding area adjacent to the upper boundary, additional padding areas can be created by interpolating the copied samples and the samples contained in the padding area adjacent to the upper boundary .
  • the interpolation filter may include at least one of a vertical direction filter and a horizontal direction filter. Depending on the position of the sample to be produced, either the vertical filter or the horizontal filter may be selectively used. Alternatively, the vertical filter and the horizontal filter may be used simultaneously to generate a sample included in the additional padding area.
  • the length n in the horizontal direction of the padding area and the length m in the vertical direction of the padding area may have the same value or may have different values.
  • n and m are natural numbers equal to or greater than 0 and may have mutually the same value, or one of m and n may have a smaller value than the other.
  • m and n can be encoded in the encoder and signaled through the bit stream.
  • the length n in the horizontal direction and the length m in the vertical direction in the encoder and decoder may be predefined.
  • the padding area may be generated by copying samples located inside the image.
  • the padding region located adjacent to a predetermined boundary may be generated by copying a sample located inside the boundary having continuity with a predetermined boundary in 3D space.
  • a padding area located at the left boundary of the image may be generated by copying the sample adjacent to the right border of the image.
  • a padding area may be created using at least one sample inside the boundary to be padded and at least one sample outside the boundary. For example, after padding the spatially contiguous samples with the boundary to be padded to the outside of the boundary, a weighted average calculation or an average calculation is performed between the copied samples and the samples included in the boundary, Can be determined. 16 and 17, the sample value of the padding region located at the left boundary of the image may include at least one sample adjacent to the left boundary of the image and at least one sample adjacent to the right boundary of the image Weighted average or averaged.
  • the weight applied to each sample in the weighted average operation may be determined based on the distance to the boundary where the padding region is located. For example, of the samples in the padding region located at the left boundary, a sample close to the left boundary is derived by giving a large weight to samples located inside the left boundary, while a sample far away from the left boundary is sampled That is, samples adjacent to the right border of the image).
  • frame packing can be performed by adding a padding area between faces. That is, a 360 degree projection image can be generated by adding a padding area to the face boundary.
  • 18 is a diagram showing an example in which padding is performed at the boundary of the face.
  • the face located at the upper end of the 360 degree projection image will be referred to as the upper face and the face located at the lower end of the 360 degree projection image will be referred to as the lower face based on the drawing shown in FIG. 18 (a) do.
  • the upper face may represent one of faces 1, 2, 3, and 4, and the lower face may represent any of faces 5, 6, 7,
  • a padding area in the form of surrounding a predetermined face can be set.
  • a padding region containing m samples may be created.
  • the padding area is set to surround the face, but the padding area may be set to only a part of the face boundary. That is, unlike in the example shown in FIG. 18 (b), the padding area may be added only at the boundary of the image, or the padding area may be added only between the faces to perform the frame packing.
  • the length of the padding area between the faces may be set the same or may be set differently depending on the position.
  • the length (i.e., length in the horizontal direction) n of the padding region located at the left or right side of the predetermined face and the length m in the horizontal direction of the padding region located at the upper or lower end of the predetermined face may have the same value, Value.
  • n and m are natural numbers equal to or greater than 0 and may have mutually the same value, or one of m and n may have a smaller value than the other.
  • m and n can be encoded in the encoder and signaled through the bit stream.
  • the length n in the horizontal direction and the length m in the vertical direction may be predefined in the encoder and decoder in accordance with the projection conversion method, the position of the face, the size of the face or the shape of the face.
  • the sample value of the padding area may be determined based on the sample included in the predetermined face or the sample included in the predetermined face and the sample included in the face adjacent to the predetermined face.
  • a sample value of a padding area adjacent to a boundary of a predetermined face may be generated by copying a sample included in the face or interpolating samples included in the face.
  • the upper extension region U of the upper face may be created by copying a sample adjacent to the boundary of the upper face, or by interpolating a predetermined number of samples adjacent to the boundary of the upper face .
  • the lower extension region D of the lower face may be generated by copying a sample adjacent to the boundary of the lower face or by interpolating a predetermined number of samples adjacent to the boundary of the lower face.
  • a sample value of a padding area adjacent to a boundary of a predetermined face may be generated using a sample value included in a face spatially adjacent to the face.
  • the inter-face adjacency can be determined based on whether the faces have continuity when the 360 degree projection image is projected back onto the 3D space.
  • a sample value of a padding area adjacent to a boundary of a predetermined face is generated by copying a sample included in a face spatially adjacent to the face, or a sample included in the face and a sample included in the face spatially adjacent to the face Can be generated by interpolating samples.
  • the left portion of the upper extended region of the second face may be generated based on the samples included in the first face, and the right portion may be generated based on the samples included in the third face.
  • 19 is a diagram showing an example of determining a sample value of a padding area between paces.
  • the padding region between the first face and the second face may be obtained by weighted averaging at least one sample included in the first face and at least one sample included in the second face.
  • the padding region between the upper face and the lower face can be obtained by weighted averaging the upper extension region U and the lower extension region D.
  • the weight w may be determined based on the information encoded and signaled by the encoder. Alternatively, depending on the position of the sample in the padding region, the weight w may be variably determined. For example, the weight w may be determined based on the distance from the position of the sample in the padding region to the first face and the distance from the position of the sample in the padding region to the second face.
  • Equations (4) and (5) show examples in which the weight w is variably determined according to the position of the sample.
  • a sample value of the padding area is generated based on Equation (4) in the lower extended region close to the lower face, and in the upper extended region close to the upper face, A sample value of the padding region can be generated.
  • the filter for the weighting operation may have a vertical direction, a horizontal direction, or a predetermined angle. If the weighted filter has a predetermined angle, the sample included in the first pace and the sample included in the second pace located on the predetermined angle line from the sample in the padding region may be used to determine the sample value of the corresponding sample .
  • the padding region may be generated using only samples included in either the first face or the second face. For example, if any one of the samples included in the first face or the sample included in the second face is not available, padding can be performed using only the available samples. Alternatively, padding may be performed by replacing the unavailable sample with the surrounding available sample.
  • padding-related embodiments are described based on a specific projection transformation method
  • padding can be performed on the same principle as the embodiments described in the projection transformation method other than the exemplified projection transformation method.
  • padding can be performed at a face boundary or an image boundary even in a 360 degree projection image based on CMP, OHP, ECP, RSP, TPP, and the like.
  • padding related information can be signaled through the bitstream.
  • the padding related information may include whether padding has been performed, the position of the padding area or the padding size, and the like.
  • Padding related information may be signaled on a picture, slice or pace basis. In one example, information indicating whether padding was performed on the top boundary, bottom boundary, left boundary, or right boundary on a per-pace basis and the padding size may be signaled.
  • a 360 degree image can be projected and converted into a two dimensional image composed of a plurality of faces.
  • a 360 degree image can be projected and transformed into a two dimensional image composed of six faces.
  • the six paces may be arranged in a 2x3 form, or in a 3x2 form, as in the example shown in Fig.
  • FIG. 20 shows a 360-degree projection image in the form of 3 ⁇ 2.
  • FIG. 20 six square faces of MxM size are illustrated as arranged in 3x2 form.
  • the predetermined pace can be configured to include not only the area corresponding to the predetermined face but also the area adjacent to the corresponding area.
  • a 360-degree image approximated to a cube can be projected and transformed onto a 2D plane such that one face on the cube becomes one face, as in the example shown in FIG.
  • the Nth face of the cube may constitute the face of the index N of the 360 degree projection image.
  • a face can be configured so that data of a plurality of faces are included in one face.
  • the data of a plurality of surfaces may include at least a part of at least one of a surface located at the center of a predetermined face (hereinafter referred to as a 'center surface') and a plurality of surfaces adjacent to the center surface.
  • a 'center surface' a predetermined face
  • one face can be constructed using some data of the adjacent face adjacent to the center face in the 3D space and the center face.
  • 21 is a diagram showing an example in which a plurality of data is included in one face.
  • the face 0 may be configured to include a face located at the front face and at least a partial area of the face adjacent to the face located at the front face. That is, a 360 degree image may be projected and transformed so that at least some of the center planes of face 0 (i.e., the face located at the front face) and the center planes of face 2, face 3, face 4, have. Accordingly, a part of the data included in the face 0 may be overlapped with data included in the face 2, face 3, face 4, and face 5.
  • each face is configured to include a plurality of faces.
  • each face can be configured to include data for a plurality of planes.
  • each face may be configured to include a center plane and a partial area of four sides adjacent to the center plane, as in the example shown in Fig.
  • An area generated based on the adjacent surface adjacent to the center plane in the face may be defined as a padding area.
  • the padding sizes for the vertical direction and the horizontal direction may have the same value.
  • the padding size for the vertical and horizontal directions is illustrated as being set to k.
  • the padding size for the vertical direction and the padding size for the horizontal direction may be set different from each other.
  • the padding size for the vertical and horizontal directions may be adaptively set according to the position of the face.
  • the padding size in the horizontal direction at the face located at the left or right boundary of the 360-degree projection image may be set larger than the padding size in the vertical direction.
  • the padding size may be set differently for each face.
  • the padding size in the horizontal direction at the face located at the left or right boundary of the 360-degree projection image may be set to be larger than the padding size in the horizontal direction at the other face.
  • the predetermined face may be configured to include only a partial area of the adjacent face adjacent to the center face and the center face, or only a partial area of the adjacent face adjacent to the center face and the center face. That is, an area including the data of the adjacent faces only in the left and right or upper and lower sides of the face can be set.
  • the number of adjacent faces included in each face may be set different from the example shown in Fig.
  • the number of adjacent faces included in the face may be determined to be different.
  • faces 2, 3, 4, and 5 in FIG. 22 located at the left and right boundaries of the image are configured to include a center plane and a partial area of the three sides adjacent to the center plane, while the remaining faces Faces 1 and 6 may be configured to include a center plane and a partial area of two sides adjacent to the center plane.
  • a pace can be formed by adding a padding area outside the center plane while maintaining the size of the center plane. For example, by adding a k-sized padding region at the boundary of the center plane of the MxM size, it is possible to construct a face having a width and a height of M + 2k.
  • the center plane may be resampled to a size smaller than the original size, padding may be performed on the remaining area in which the resampled image is disposed, and a predetermined pace may be formed.
  • the center of the MxM size may be resampled to a size smaller than MxM, and the resampled image may be centered on the face.
  • Resampling may be performed by interpolating a predetermined number of samples. At this time, at least one of the intensity, the number of taps, or the coefficient of the interpolation filter may be predefined, and may be adaptively determined according to the size of the face or the position of the resampling sample.
  • information indicating at least one of the strength, the number of taps, or the coefficient of the interpolation filter may be signaled through the bit stream. Thereafter, padding is performed on the remaining area of the pace excluding the resampled image to form a face of MxM size.
  • Resampling can be used to reduce the size of at least one of the width or height of the image corresponding to the center plane.
  • resampling may be performed to make the width and height of the image corresponding to the front face smaller than M, as in the example shown in FIG. That is, a filter for resampling can be applied to both the horizontal direction and the vertical direction.
  • resampling may be performed to keep the size of either the width or the height of the image corresponding to the center plane at M, while making the size of the other one smaller than M. That is, a filter for resampling can be applied only in the horizontal direction or the vertical direction.
  • the padding may be performed using at least one of a sample (or block) located at the boundary of the center plane or a sample (or block) contained in the plane adjacent to the center plane.
  • the value of the sample included in the padding region may be generated by copying a sample located at the boundary of the center plane or a sample contained in the plane adjacent to the center plane, Can be generated based on an averaging operation or a weighting operation of the samples included in the plane.
  • the projection transformation method of constructing the face using the center plane and the adjacent faces adjacent to the center plane can be defined as Overlapped Face Projection. 21 to 23, the face overlap projection conversion method based on the CMP technique has been described.
  • the face overlap projection conversion method can be applied to the projection conversion technique in which a plurality of face generation is caused.
  • the face overlap projection conversion method may be applied to ISP, OHP, TPP, SSP, ECP, or RSP.
  • padding can be set not to be performed between the current face and the neighbor face. That is, in performing the face overlap projection conversion, padding may not be performed on the boundary of the neighboring faces in both the 2D plane and the 3D space.
  • 23 is a diagram showing an example in which padding is performed only at a part of the face.
  • a face adjacent to both the center face of the current face and the 2D plane and the 3D space will be referred to as a common adjacent face.
  • padding may not be performed at the boundary between the center plane and the common adjacent face.
  • the 0-th surface is adjacent to both the 4-th surface and the 5-th surface in the 2D plane and the 3D space. Accordingly, padding may not be performed at the boundary between face 0 and face 4 and at the boundary between face 0 and face 5.
  • the first surface is adjacent to the second surface and the third surface both in the 2D plane and the 3D space. Thus, padding may not be performed at the boundary between face 1 and face 2 and at the boundary between face 1 and face 3.
  • padding using data of the adjacent face can be performed. Specifically, since the 0th face and the 1th face are not mutually common adjacent faces, a padding region using the data of the adjacent faces (more specifically, faces 2 and 3) can be added to the upper and lower boundaries of the 0th face have. Likewise, a padding area using data of adjacent faces (more specifically, faces 4 and 5) may be added to the upper and lower boundaries of the first face.
  • padding may be performed only on a partial boundary of the center plane while maintaining the center plane at the size of MxM.
  • a 360 degree projection image of size (3M + 2k) x (2M + 4k) can be obtained by adding a k-sized padding region to the remaining boundary except for the boundary between the center plane and the common adjacent plane.
  • the 0th face and 1th face have (M-2k) xM size while the 2, 3, 4, and 5 faces have (Mk) xM size.
  • a small-sized face can be resampled to the size of another face, or a large-sized face can be resampled to the size of another face.
  • the 0th face and the 1th face may be resampled to (M-k) xM so that all faces have a size of (M-k) xM.
  • all faces may be resampled to a predetermined size square (e.g., MxM, etc.).
  • FIG. 23 shows an example in which paces are arranged in a 3x2 form
  • the present invention can also be applied to the illustrated embodiment even when paces are arranged in a 2x3 form.
  • a padding area is added to the left and right of the paces arranged in the middle row, while a padding area may not be set above and below the faces arranged in the middle row.
  • the ECP is a method of approximating a sphere-shaped 360-degree image in the form of a cylinder, and converting a cylinder-shaped 360-degree video into a 2D projection. Specifically, a circle corresponding to a cylinder upper surface (hereinafter referred to as a higher circle) and a circle corresponding to a cylinder lower surface (hereinafter referred to as a lower circle) can be converted into a rectangular shape.
  • 24 is a diagram showing an example of converting the upper circle and the lower circle of the cylinder into a rectangular shape.
  • the region having a higher latitude than the predefined latitude with the predefined latitude of the sphere can be converted into the upper and lower sides of the cylinder, respectively, and the remaining region can be converted into the cylinder body.
  • the predefined latitude is 41.81 degrees, but it is also possible to set the previously defined latitude.
  • the upper and lower circles of the cylinder can be transformed into a rectangular shape.
  • the upper and lower circles are converted into squares having the same length as the diameter of one side.
  • the body of the cylinder can be deployed in a rectangular plane similar to the ERP.
  • the cylinder body of the rectangular shape can be divided into a plurality of faces.
  • 25 is a view showing a 360-degree projection image based on ECP.
  • the upper and lower circles of the cylinder can be converted into a rectangular shape, and each converted square can be set as a face.
  • each converted square can be set as a face.
  • the face corresponding to the upper circle is set to face 0
  • the face corresponding to the lower circle is set to face 1.
  • the converted rectangle can be divided into a plurality of faces.
  • the cylinder body is illustrated as being divided into four faces (face 2 to face 5).
  • each face can be placed on a 2D plane to obtain a 360 degree projection image.
  • the widths of face 0 and face 1 are equal to the width of the cylinder body (i.e., the width of face 2 to face 5), as in the example shown in FIG. 25 (a)
  • the face 2 to the face 5 corresponding to the cylinder body in the 360 degree projection image.
  • each face may be arranged in 3x2 or 2x3 form.
  • three of the four paces corresponding to the face body (face, 2, 3, 4) are arranged in a row and the remaining one
  • the face (face 5) and the face 0 corresponding to the upper circle and the face 1 corresponding to the lower circle can be arranged in a line.
  • each side of the face 0 corresponding to the upper circle has continuity with four face upper sides corresponding to the face body in the 3D space
  • each side of the face 1 corresponding to the lower circle has four faces corresponding to the face body in the 3D space It has continuity with the bottom side. Accordingly, in consideration of the continuity in the 3D space, one remaining face (face 5) corresponding to the torso, face 0 and face 1 can be arranged in a line.
  • three faces arranged in a line among four faces corresponding to the face body have continuity in both the 2D plane and the 3D plane. Accordingly, three faces arranged in a line among the four faces corresponding to the face body can be redefined as one face.
  • three faces arranged in a line among four faces corresponding to the face body are defined as a front face, and the remaining one face is defined as a back face .
  • the top face corresponds to the upper circle
  • the bottom face corresponds to the lower circle.
  • 25 (a) to 25 (c) may be set to be sequentially performed in the frame packing process.
  • a padding area may be added at the boundary of the face. At this time, as described with reference to FIG. 23, padding can be set not to be performed at the boundary between the current face and the common adjacent face.
  • 26 is a diagram showing an example in which padding is performed only at a part of the boundary of the face.
  • a padding area may be added to the boundary of the current face, but no padding may be performed at the boundary between the current face and the common adjacent face.
  • the back face is continuous in both the top face and the bottom face, the 2D plane, and the 3D space. Accordingly, a padding area may not be added to the boundary between the back face and the top face, and between the back face and the bottom face.
  • the front face does not have continuity with neighboring paces in 3D space, so padding areas can be added to all borders of the front face.
  • the sizes of the faces at the bottom row may differ.
  • the size of the back face may be (M-2k) xM while the size of the top face and bottom face may be (M-k) xM.
  • Information regarding the face overlap projection conversion method can be signaled through the bit stream.
  • the information on the face overlap projection conversion method includes information indicating whether or not the face overlap projection conversion method is used, information indicating the number of adjacent faces included in the face, information indicating whether or not the padding area exists, Information indicating padding size, information indicating whether a padding area is set between the current face and the common adjacent face, or information indicating whether face resampling has been performed.
  • the 360 degree video play device may perform decoding / frame depacking on the 360 degree projection image using information on the face overlap projection transformation method.
  • each of the components (for example, units, modules, etc.) constituting the block diagram may be implemented by a hardware device or software, and a plurality of components may be combined into one hardware device or software .
  • the above-described embodiments may be implemented in the form of program instructions that may be executed through various computer components and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program commands, data files, data structures, and the like, alone or in combination.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • the hardware device may be configured to operate as one or more software modules for performing the processing according to the present invention, and vice versa.
  • the present invention can be applied to an electronic device capable of encoding / decoding an image.

Landscapes

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  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 발명에 따른 영상 부호화 방법은, 입체 도형으로 근사되는 360도 영상을 2차원 평면에 투영 변환함으로써 복수의 페이스를 포함하는 360도 투사 영상을 생성하는 단계, 및 상기 복수의 페이스 중 현재 페이스의 패딩 관련 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

비디오 신호 처리 방법 및 장치
본 발명은 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
한편, 고해상도 영상에 대한 수요가 증가함과 함께, 새로운 영상 서비스로서 입체 영상 컨텐츠에 대한 수요도 함께 증가하고 있다. 고해상도 및 초고해상도의 입체 영상 콘텐츠를 효과적으로 제공하기 위한 비디오 압축 기술에 대하여 논의가 진행되고 있다.
본 발명은 360도 영상을 2차원으로 투영 변환하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 360도 영상의 경계 또는 페이스 경계에 패딩 영역을 추가하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 3차원 공간상에서 현재 페이스에 이웃하는 이웃 페이스를 이용하여 패딩을 수행하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 3차원 공간상에서의 연속성을 고려하여 현재 페이스의 경계에 패딩 영역을 추가할 것인지 여부를 결정하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 영상 부호화 방법은, 입체 도형으로 근사되는 360도 영상을 2차원 평면에 투영 변환함으로써 복수의 페이스를 포함하는 360도 투사 영상을 생성하는 단계, 및 상기 복수의 페이스 중 현재 페이스의 패딩 관련 정보를 부호화하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 현재 페이스는 상기 입체 도형의 일면에 대응하는 중심면과, 상기 중심면의 적어도 일측 경계에 인접한 패딩 영역을 포함하고, 상기 2차원 평면에서 상기 현재 페이스에 이웃하는 이웃 페이스의 중심면이 상기 현재 페이스의 중심면과 3차원 공간상에서 연속성을 갖는 경우, 상기 현재 페이스와 상기 이웃 페이스 사이에는 상기 패딩 영역이 설정되지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 페이스의 패딩 관련 정보를 복호화하는 단계, 상기 패딩 관련 정보에 기초하여, 상기 현재 페이스를 복호화하는 단계, 및 상기 복호화된 현재 페이스를 포함하는 360도 투사 영상을 입체 도형 형태로 역투영하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 현재 페이스는 상기 입체 도형의 일면에 대응하는 중심면과, 상기 중심면의 적어도 일측 경계에 인접한 패딩 영역을 포함하고, 상기 2차원 평면에서 상기 현재 페이스에 이웃하는 이웃 페이스의 중심면이 상기 현재 페이스의 중심면과 3차원 공간상에서 연속성을 갖는 경우, 상기 현재 페이스와 상기 이웃 페이스 사이에는 상기 패딩 영역이 설정되지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 있어서, 상기 패딩 영역은, 3차원 공간상에서 상기 현재 페이스의 중심면과 이웃하는 이웃면의 데이터 기초로 생성될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 있어서, 상기 패딩 영역 내 샘플값은 상기 이웃면의 샘플값을 복사한 것일 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 있어서, 상기 패딩 영역 내 샘플값은, 상기 현재 페이스의 중심면에 포함된 샘플과, 상기 이웃면에 포함된 샘플의 평균 연산 또는 가중 연산을 기초로 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 있어서, 상기 현재 페이스와 상기 이웃 페이스를 동일한 크기로 설정하기 위해, 상기 현재 페이스는 리샘플링이 수행될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 있어서, 상기 현재 페이스의 중심면은, 상기 현재 페이스보다 작은 크기로 리샘플링될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화/복호화 방법에 있어서, 상기 투영 변환은 CMP (Cube Map Projection)을 기초로 수행되고, 상기 360도 투사 영상은 상기 복수 페이스들이 3x2 또는 2x3 형태로 배열된 것일 수 있다.
본 발명에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 발명의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 발명에 의하면, 360도 영상을 2차원으로 투영 변환하여 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 의하면, 360도 영상의 경계 또는 페이스 경계에 패딩 영역을 추가하여 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 의하면, 3차원 공간상에서 현재 페이스에 이웃하는 이웃 페이스를 이용하여 패딩을 수행함으로써, 영상의 화질 저하를 예방할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 3차원 공간상에서의 연속성을 고려하여 현재 페이스의 경계에 패딩 영역을 추가할 것인지 여부를 결정할 수 있어, 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화되었을 때, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드를 예시한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 파노라믹 영상 생성을 위한 카메라 장치를 예시한 도면이다.
도 7은 360도 비디오 데이터 생성 장치 및 360도 비디오 플레이 장치의 블록도이다.
도 8은 360도 비디오 데이터 생성 장치 및 360도 비디오 플레이 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 등장방형도법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
도 10은 정육면체 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
도 11은 이십면체 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
도 12는 정팔면체 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
도 13은 절삭형 피라미드 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
도 14는 SSP 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
도 15는 페이스 2D 좌표 및 3차원 좌표간 변환을 설명하기 위해 예시한 도면이다.
도 16은 ERP 투사 영상에서 패딩이 수행되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 ERP 투사 영상에서 수평 방향 및 수직 방향의 패딩 영역 길이가 상이하게 설정된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 페이스의 경계에서 패딩이 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
도 19는 페이스들 사이의 패딩 영역의 샘플값을 결정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 20은 CMP 기반의 360도 투사 영상을 나타낸 도면이다.
도 21은 하나의 페이스에 복수 면의 데이터가 포함된 예를 나타낸 도면이다.
도 22는 각 페이스가 복수 면을 포함하도록 구성된 360도 투영 영상을 나타낸 도면이다.
도 23은 페이스의 일부 경계에서만 패딩이 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
도 24는 실린더의 상위 원과 하위 원을 사각 형태로 변환하는 예를 나타낸 도면이다.
도 25는 ECP에 기초한 360도 투사 영상을 나타낸 도면이다.
도 26은 페이스의 일부 경계에서만 패딩이 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다거나 "직접 접속되어"있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120, 125), 변환부(130), 양자화부(135), 재정렬부(160), 엔트로피 부호화부(165), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150) 및 메모리(155)를 포함할 수 있다.
도 1에 나타난 각 구성부들은 영상 부호화 장치에서 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시한 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위는 예측 단위(Prediction Unit: PU)일 수도 있고, 변환 단위(Transform Unit: TU)일 수도 있으며, 부호화 단위(Coding Unit: CU)일 수도 있다. 픽쳐 분할부(110)에서는 하나의 픽쳐에 대해 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 부호화 할 수 있다.
예를 들어, 하나의 픽쳐는 복수개의 부호화 단위로 분할될 수 있다. 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리 구조(Quad Tree Structure)와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있는데 하나의 영상 또는 최대 크기 부호화 단위(largest coding unit)를 루트로 하여 다른 부호화 단위로 분할되는 부호화 유닛은 분할된 부호화 단위의 개수만큼의 자식 노드를 가지고 분할될 수 있다. 일정한 제한에 따라 더 이상 분할되지 않는 부호화 단위는 리프 노드가 된다. 즉, 하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할만이 가능하다고 가정하는 경우, 하나의 부호화 단위는 최대 4개의 다른 부호화 단위로 분할될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 부호화 단위는 부호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있고, 복호화를 수행하는 단위의 의미로 사용할 수도 있다.
예측 단위는 하나의 부호화 단위 내에서 동일한 크기의 적어도 하나의 정사각형 또는 직사각형 등의 형태를 가지고 분할된 것일 수도 있고, 하나의 부호화 단위 내에서 분할된 예측 단위 중 어느 하나의 예측 단위가 다른 하나의 예측 단위와 상이한 형태 및/또는 크기를 가지도록 분할된 것일 수도 있다.
부호화 단위를 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위를 생성시 최소 부호화 단위가 아닌 경우, 복수의 예측 단위 NxN 으로 분할하지 않고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예측부(120, 125)는 인터 예측을 수행하는 인터 예측부(120)와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부(125)를 포함할 수 있다. 예측 단위에 대해 인터 예측을 사용할 것인지 또는 인트라 예측을 수행할 것인지를 결정하고, 각 예측 방법에 따른 구체적인 정보(예컨대, 인트라 예측 모드, 모션 벡터, 참조 픽쳐 등)를 결정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 예측 단위로 결정되고, 예측의 수행은 변환 단위로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(130)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 모션 벡터 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(165)에서 부호화되어 복호화기에 전달될 수 있다. 특정한 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(120, 125)를 통해 예측 블록을 생성하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
인터 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있고, 경우에 따라서는 현재 픽쳐 내의 부호화가 완료된 일부 영역의 정보를 기초로 예측 단위를 예측할 수도 있다. 인터 예측부(120)는 참조 픽쳐 보간부, 모션 예측부, 움직임 보상부를 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(155)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
모션 예측부는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 모션 예측을 수행할 수 있다. 모션 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 모션 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 모션 벡터값을 가질 수 있다. 모션 예측부에서는 모션 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 모션 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법, 인트라 블록 카피(Intra Block Copy) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
인트라 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 현재 블록 주변의 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 주변 블록이 인터 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 인터 예측을 수행한 픽셀일 경우, 인터 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 인트라 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀 중 적어도 하나의 참조 픽셀로 대체하여 사용할 수 있다.
인트라 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보를 예측하기 위해 사용된 인트라 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다. 그러나 인트라 예측을 수행할 때 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수 있다.
인트라 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 참조 화소에 적용되는 AIS 필터의 종류는 상이할 수 있다. 인트라 예측 방법을 수행하기 위해 현재 예측 단위의 인트라 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 인트라 예측 모드로부터 예측할 수 있다. 주변 예측 단위로부터 예측된 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 예측하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 인트라 예측 모드가 동일하면 소정의 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이하면 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다.
또한, 예측부(120, 125)에서 생성된 예측 단위를 기초로 예측을 수행한 예측 단위와 예측 단위의 원본 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(130)로 입력될 수 있다.
변환부(130)에서는 원본 블록과 예측부(120, 125)를 통해 생성된 예측 단위의 잔차값(residual)정보를 포함한 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지, DST를 적용할지 또는 KLT를 적용할지는 잔차 블록을 생성하기 위해 사용된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 결정할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(135)에서 산출된 값은 역양자화부(140)와 재정렬부(160)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.
재정렬부(160)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(160)에서는 지그-재그 스캔(Zig-Zag Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 지그-재그 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160) 및 예측부(120, 125)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 모션 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)에서는 재정렬부(160)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서는 양자화부(135)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(130)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(140) 및 역변환부(145)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(120, 125)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 인트라 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)을 생성할 수 있다.
필터부(150)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행 처리되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF(Adaptive Loop Filtering)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 수행될 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보는 휘도 신호는 부호화 단위(Coding Unit, CU) 별로 전송될 수 있고, 각각의 블록에 따라 적용될 ALF 필터의 모양 및 필터 계수는 달라질 수 있다. 또한, 적용 대상 블록의 특성에 상관없이 동일한 형태(고정된 형태)의 ALF 필터가 적용될 수도 있다.
메모리(155)는 필터부(150)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 인터 예측을 수행 시 예측부(120, 125)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 영상 복호화기(200)는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230, 235), 필터부(240), 메모리(245)가 포함될 수 있다.
영상 부호화기에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 영상 부호화기와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 영상 부호화기의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 예를 들어, 영상 부호화기에서 수행된 방법에 대응하여 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 방법이 적용될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화기에서 수행된 인트라 예측 및 인터 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화기에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 영상 부호화기에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 변환 즉, DCT, DST, 및 KLT에 대해 역변환 즉, 역 DCT, 역 DST 및 역 KLT를 수행할 수 있다. 역변환은 영상 부호화기에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 영상 복호화기의 역변환부(225)에서는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 변환 기법(예를 들어, DCT, DST, KLT)이 선택적으로 수행될 수 있다.
예측부(230, 235)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(245)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 영상 부호화기에서의 동작과 동일하게 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행하지만, 인트라 예측을 수행시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 인트라 예측을 사용할 수도 있다.
예측부(230, 235)는 예측 단위 판별부, 인터 예측부 및 인트라 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부(210)에서 입력되는 예측 단위 정보, 인트라 예측 방법의 예측 모드 정보, 인터 예측 방법의 모션 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 인터 예측을 수행하는지 아니면 인트라 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 인터 예측부(230)는 영상 부호화기에서 제공된 현재 예측 단위의 인터 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 또는, 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐 내에서 기-복원된 일부 영역의 정보를 기초로 인터 예측을 수행할 수도 있다.
인터 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 모션 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode), 인트라 블록 카피 모드 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
인트라 예측부(235)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 인트라 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 인트라 예측 모드 정보를 기초로 인트라 예측을 수행할 수 있다. 인트라 예측부(235)에는 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. AIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 영상 부호화기에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 AIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 AIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 AIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, AIS 필터는 적용되지 않을 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 인트라 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(240)로 제공될 수 있다. 필터부(240)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
영상 부호화기로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 영상 복호화기의 디블록킹 필터에서는 영상 부호화기에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 영상 복호화기에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값 정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 부호화기로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 적용될 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(245)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
또한, 현재 블록은, 부호화/복호화 대상 블록을 나타내는 것으로, 부호화/복호화 단계에 따라, 코딩 트리 블록(또는 코딩 트리 유닛), 부호화 블록(또는 부호화 유닛), 변환 블록(또는 변환 유닛) 또는 예측 블록(또는 예측 유닛) 등을 나타내는 것일 수 있다. 본 명세서에서, '유닛'은 특정 부호화/복호화 프로세스를 수행하기 위한 기본 단위를 나타내고, '블록'은 소정 크기의 샘플 어레이를 나타낼 수 있다. 별도의 구분이 없는 한, '블록'과 '유닛'은 동등한 의미로 사용될 수 있다. 예컨대, 후술되는 실시예에서, 부호화 블록(코딩 블록) 및 부호화 유닛(코딩 유닛)은 상호 동등한 의미인 것으로 이해될 수 있다.
하나의 픽쳐는 정방형 또는 비정방형의 기본 블록으로 분할되어 부호화/복호화될 수 있다. 이때, 기본 블록은, 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)이라 호칭될 수 있다. 코딩 트리 유닛은, 시퀀스 또는 슬라이스에서 허용하는 가장 큰 크기의 코딩 유닛으로 정의될 수도 있다. 코딩 트리 유닛이 정방형 또는 비정방형인지 여부 또는 코딩 트리 유닛의 크기와 관련한 정보는 시퀀스 파라미터 셋트, 픽처 파라미터 셋트 또는 슬라이스 헤더 등을 통해 시그널링될 수 있다. 코딩 트리 유닛은 더 작은 크기의 파티션으로 분할될 수 있다. 이때, 코딩 트리 유닛을 분할함으로써 생성된 파티션을 뎁스 1이라 할 경우, 뎁스 1인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 2로 정의될 수 있다. 즉, 코딩 트리 유닛 내 뎁스 k인 파티션을 분할함으로써 생성된 파티션은 뎁스 k+1을 갖는 것으로 정의될 수 있다.
코딩 트리 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션을 코딩 유닛이라 정의할 수 있다. 코딩 유닛은 재귀적으로 분할되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위로 분할될 수 있다. 일 예로, 코딩 유닛이 분할됨에 따라 생성된 임의 크기의 파티션은 코딩 유닛으로 정의되거나, 예측, 양자화, 변환 또는 인루프 필터링 등을 수행하기 위한 기본 단위인 변환 유닛 또는 예측 유닛으로 정의될 수 있다.
또는, 코딩 블록이 결정되면, 코딩 블록의 예측 분할을 통해 코딩 블록과 동일한 크기 또는 코딩 블록보다 작은 크기를 갖는 예측 블록(Prediction Block)을 결정할 수 있다. 코딩 블록의 예측 분할은 코딩 블록의 분할 형태를 나타내는 파티션 모드(Part_mode)에 의해 수행될 수 있다. 예측 블록의 크기 또는 형태는 코딩 블록의 파티션 모드에 따라 결정될 수 있다. 코딩 블록의 분할 형태는 파티션 후보 중 어느 하나를 특정하는 정보를 통해 결정될 수 있다. 이때, 코딩 블록이 이용할 수 있는 파티션 후보에는 코딩 블록의 크기, 형태 또는 부호화 모드 등에 따라 비대칭 파티션 형태(예컨대, nLx2N, nRx2N, 2NxnU, 2NxnD)가 포함될 수 있다. 일 예로, 코딩 블록이 이용할 수 있는 파티션 후보는 현재 블록의 부호화 모드에 따라 결정될 수 있다. 일 예로, 도 3은 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화되었을 때, 코딩 블록에 적용될 수 있는 파티션 모드를 예시한 도면이다.
코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 코딩 블록에는 도 3에 도시된 예에서와 같이, 8개의 파티션 모드 중 어느 하나가 적용될 수 있다.
반면, 코딩 블록이 화면 내 예측으로 부호화된 경우, 코딩 블록에는 파티션 모드 PART_2Nx2N 또는 PART_NxN 이 적용될 수 있다.
PART_NxN은 코딩 블록이 최소 크기를 갖는 경우 적용될 수 있다. 여기서, 코딩 블록의 최소 크기는 부호화기 및 복호화기에서 기 정의된 것일 수 있다. 또는, 코딩 블록의 최소 크기에 관한 정보는 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다. 일 예로, 코딩 블록의 최소 크기는 슬라이스 헤더를 통해 시그널링되고, 이에 따라, 슬라이스별로 코딩 블록의 최소 크기가 정의될 수 있다.
다른 예로, 코딩 블록이 이용할 수 있는 파티션 후보는 코딩 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 따라 상이하게 결정될 수도 있다. 일 예로, 코딩 블록이 이용할 수 있는 파티션 후보의 개수 또는 종류는 코딩 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
또는, 코딩 블록이 이용할 수 있는 파티션 후보들 중 비대칭 파티션 후보들의 종류 또는 개수를 코딩 블록의 크기 또는 형태에 따라 제한할 수도 있다. 일 예로, 코딩 블록이 이용할 수 있는 비대칭 파티션 후보의 개수 또는 종류는 코딩 블록의 크기 또는 형태 중 적어도 하나에 따라 상이하게 결정될 수 있다.
일반적으로, 예측 블록의 크기는 64x64 부터 4x4의 크기를 가질 수 있다. 단, 코딩 블록이 화면 간 예측으로 부호화된 경우, 움직임 보상을 수행할 때, 메모리 대역폭(memory bandwidth)을 줄이기 위해, 예측 블록이 4x4 크기를 갖지 않도록 할 수 있다.
카메라의 화각에 따라 카메라가 촬영한 비디오의 시야는 제한된다. 이를 극복하기 위해, 복수의 카메라를 이용하여 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 스티칭하여 하나의 비디오 또는 하나의 비트스트림을 구성할 수 있다. 일 예로, 도 4 내지 도 6은 복수개의 카메라를 이용하여 동시에 상하, 좌우 또는 전후방을 촬영하는 예를 나타낸다. 이처럼, 복수의 비디오를 스티칭하여 생성된 비디오를 파노라믹 비디오라 호칭할 수 있다. 특히, 소정의 중심축을 기준으로 회전 자유도(Degree of Freedom)를 갖는 영상을 360도 비디오라 호칭할 수 있다. 예컨대, 360도 비디오는 Yaw, Roll, Pitch 중 적어도 하나에 대한 회전 자유도를 갖는 영상일 수 있다.
360도 비디오를 획득하기 위한 카메라 구조(또는 카메라 배치)는, 도 4에 도시된 예에서와 같이, 원형 배열을 띠거나, 도 5의 (a)에 도시된 예에서와 같이 일차원 수직/수평 배치 또는 도 5의 (b)에 도시된 예에서와 같이 이차원 배치(즉, 수직 배치와 수평 배치가 혼합된 형태)를 띨 수 있다. 또는, 도 6에 도시된 예에서와 같이, 구형 디바이스에 복수개의 카메라를 장착한 형태를 띨 수도 있다.
후술되는 실시예는, 360도 비디오를 중심으로 설명할 것이나, 360도 비디오가 아닌 파노라믹 비디오에도 후술되는 실시예를 적용하는 것은 본 발명의 기술적 범주에 포함된다 할 것이다.
도 7은 360도 비디오 데이터 생성 장치 및 360도 비디오 플레이 장치의 블록도이고, 도 8은 360도 비디오 데이터 생성 장치 및 360도 비디오 플레이 장치의 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 360도 비디오 데이터 생성 장치는, 투영부(710), 프레임 패킹부(720), 인코딩부(730) 및 전송부(740)를 포함하고, 360도 비디오 플레이 장치는, 파일 파싱부(750), 디코딩부(760), 프레임 디패킹부(770) 및 역투영부(780)를 포함할 수 있다. 도 7에 도시된 인코딩부 및 디코딩부는 각각 도 1 및 도 2에 도시된 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치에 대응하는 것일 수 있다.
데이터 생성 장치는, 복수의 카메라로 촬영된 영상을 스티칭함으로써 생성된 360도 영상의 투영 변환 기법을 결정할 수 있다. 투사부(710)에서는, 결정된 투영 변환 기법에 따라, 360도 비디오의 3D 형태를 결정하고, 결정된 3D 형태에 따라, 360도 비디오를 2D 평면상에 투영할 수 있다(S801). 여기서, 투영 변환 기법은, 360도 비디오의 3D 형태 및 2D 평면상에 360도 비디오가 전개되는 양상을 나타낼 수 있다. 360도 영상은 투영 변환 기법에 따라, 3D 공간상에서, 구, 원통, 정육면체, 정팔면체 또는 정이십면체 등의 형태를 갖는 것으로 근사될 수 있다. 투영 변환 기법에 따라, 360도 비디오를 2D 평면에 투영하여 생성된 영상을 360도 투사 영상이라 호칭할 수 있다.
360도 투사 영상은 투영 변환 기법에 따라 적어도 하나의 페이스로 구성될 수 있다. 일 예로, 360도 비디오가 다면체로 근사되는 경우, 다면체를 구성하는 각각의 면을 페이스라 정의할 수 있다. 또는, 다면체를 구성하는 특정면을 복수 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역이 별개의 페이스를 구성하도록 설정할 수도 있다. 또는, 다면체 상의 복수의 면을 하나의 페이스를 구성하도록 설정할 수도 있다. 또는, 다면체 상의 하나의 면과 패딩 영역이 하나의 페이스를 구성하도록 설정할 수도 있다. 구 형태로 근사되는 360도 비디오도, 투영 변환 기법에 따라 복수의 페이스를 가질 수 있다. 설명의 편의를 위해, 신호 처리 대상인 페이스를 '현재 페이스'라 호칭하기로 한다. 일 예로, 현재 페이스는 신호 처리 단계에 따라, 부호화/복호화 대상 또는 프레임 패킹/프레임 디패킹의 대상이 되는 페이스를 의미할 수 있다.
360도 비디오에 대한 부호화/복호화 효율을 높이기 위해, 프레임 패킹부(720)에서 프레임 패킹(Frame Packing)이 수행될 수 있다(S802). 프레임 패킹은, 페이스의 재정렬, 크기 변경, 와핑(Warping), 회전 또는 플리핑(flipping) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 프레임 패킹을 통해, 360도 투사 영상을 부호화/복호화 효율이 높은 형태(예컨대, 직사각형)로 변환하거나, 페이스들 사이의 불연속 데이터를 제거할 수 있다. 프레임 패킹을 프레임 재정렬 또는 리전 와이즈 패킹(Region-wise Packing)이라 호칭할 수도 있다. 프레임 패킹은 360도 투사 영상에 대한 부호화/복호화 효율을 향상시키기 위해 선택적으로 수행될 수도 있다.
인코딩부(730)에서는, 360도 투사 영상 또는 프레임 패킹이 수행된 360도 투사 영상에 대해 부호화를 수행할 수 있다(S803). 이때, 인코딩부(730)는, 360도 비디오에 대한 투영 변환 기법을 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 여기서, 투영 변환 기법을 나타내는 정보는, 복수의 투영 변환 기법 중 어느 하나를 나타내는 인덱스 정보일 수 있다.
또한, 인코딩부(730)는, 360도 비디오에 대한 프레임 패킹과 관련된 정보를 부호화할 수 있다. 여기서, 프레임 패킹과 관련된 정보는, 프레임 패킹이 수행되었는지 여부, 페이스의 개수, 페이스의 위치, 페이스의 크기, 페이스의 형태 또는 페이스의 회전 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
전송부(740)에서는 비트스트림을 캡슐화(Encapsulation)하고, 캡슐화된 데이터를 플레이어 단말로 전송할 수 있다(S804).
파일 파싱부(750)는, 컨텐트 제공 장치로부터 수신한 파일을 파싱(Parsing)할 수 있다(S805). 디코딩부(760)에서는, 파싱된 데이터를 이용하여 360도 투사 영상을 디코딩할 수 있다(S806).
360도 투사 영상에 프레임 패킹이 수행된 경우, 프레임 디패킹부(760)는, 컨텐트 제공 측에서 수행된 프레임 패킹과 반대인 프레임 디패킹(Region-wise depacking)을 수행할 수 있다(S807). 프레임 디패킹은, 프레임 패킹된 360도 투사 영상을, 프레임 패킹이 수행되기 이전으로 복원하는 것일 수 있다. 예컨대, 프레임 디패킹은, 데이터 생성 장치에서 수행된 페이스의 재정렬, 크기 변경, 와핑(Warping), 회전 또는 플리핑(flipping)을 역으로 수행하는 것일 수 있다.
역투영부(780)는, 360도 비디오의 투영 변환 기법에 따라, 2D 평면상의 360도 투사 영상을 3D 형태로 역투영(Inverse Projection)할 수 있다(S808).
투영 변환 기법은, 등장방형도법(ERP, Equirectangular Procection), 정육면체 투영 변환(Cube Map Projection, CMP), 이십면체 투영 변환(Icosahedral Projection, ISP), 정팔면체 투영 변환(Octahedron Projection, OHP), 절삭형 피라미드 투영 변환(Truncated Pyramid Projection, TPP), SSP(Sphere Segment Projection), ECP(Equatorial cylindrical projection) 또는 RSP(rotated sphere projection) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 9는 등장방형도법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
등장방형도법은 구에 대응하는 픽셀을 N:1의 종횡비를 갖는 직사각형으로 투영하는 방법으로, 가장 널리 사용되는 2D 변환 기법이다. 여기서, N은 2일 수도 있고, 2 이하 또는 2 이상의 실수일 수도 있다. 등장형도법을 이용할 경우, 구의 극으로 갈수록 2D 평면 상에서 단위 길이에 대응하는 구의 실제 길이가 짧아진다. 예컨대, 2D 평면 상의 단위 길이 양끝의 좌표가 구의 적도 부근에서는 20cm의 거리 차이에 상응하는 반면, 구의 극 부근에서는 5cm의 거리 차이에 상응할 수 있다. 이에 따라, 등장방형도법은, 구의 극 부근에서는 영상 왜곡이 커 부호화 효율이 낮아지는 단점이 있다.
도 10은 정육면체 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
정육면체 투영 기법은, 360도 비디오를 정육면체로 근사한 뒤, 정육면체를 2D로 투영 변환하는 것이다. 360도 비디오를 정육면체로 투영할 경우, 하나의 페이스(face)(또는 면(plane))는 4개의 페이스와 인접하도록 구성된다. 각 페이스 간 연속성이 높아, 정육면체 투영 방법은 등장방형도법에 비해 부호화 효율이 높은 이점이 있다. 360도 비디오를 2D로 투영 변환한 이후, 2D 투영 변환된 영상을 사각형 형태로 재정렬하여 부호화/복호화를 수행할 수도 있다.
도 11은 이십면체 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
이십면체 투영 기법은, 360도 비디오를 이십면체로 근사하고, 이를 2D로 투영 변환하는 방법이다. 이십면체 투영 기법은 페이스간 연속성이 강한 특징이 있다. 도 11에 도시된 예에서와 같이, 2D 투영 변환된 영상 내 페이스들을 재정렬하여 부호화/복호화를 수행할 수도 있다.
도 12는 정팔면체 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
정팔면체 투영 방법은, 360도 비디오를 정팔면체로 근사하고, 이를 2D로 투영 변환하는 방법이다. 정팔면체 투영 기법은 페이스간 연속성이 강한 특징이 있다. 도 12에 도시된 예에서와 같이, 2D 투영 변환된 영상 내 페이스들을 재정렬하여 부호화/복호화를 수행할 수도 있다.
도 13은 절삭형 피라미드 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
절삭형 피라미드 투영 기법은, 360도 비디오를 절삭형 피라미드로 근사하고, 이를 2D로 투영 변환하는 방법이다. 절삭형 피라미드 투영 기법 하에서, 특정 시점의 페이스는 이웃하는 페이스와 상이한 크기를 갖도록 프레임 패킹이 수행될 수 있다. 예컨대, 도 13에 도시된 예에서와 같이, Front 페이스는 측면 페이스 및 Back 페이스보다 큰 크기를 가질 수 있다. 절삭형 피라미드 투영 기법을 이용할 경우, 특정 시점의 영상 데이터가 커, 특정 시점의 부호화/복호화 효율이 타 시점에 비해 높은 특징이 있다.
도 14는 SSP 투영 기법을 이용한 2D 투영 방법을 나타낸 것이다.
SSP는 구 형태의 360도 비디오를 고위도 지역 및 중위도 지역으로 나누어, 2D 투영 변환을 수행하는 방법이다. 구체적으로, 도 14에 도시된 예에서와 같이, 구 상의 남북 2개의 고위도 지역을 2D 평면 상의 2개의 원으로 매핑시키고, 구 상의 중위도 지역을 ERP와 같이 2D 평면 상의 직사각형으로 매핑시킬 수 있다. 고위도 및 중위도의 경계는 위도 45도이거나 위도 45도 이상/이하일 수 있다.
ECP는 구 형태의 360도 비디오를 원통 형으로 변환한 뒤, 원통 형의 360도 비디오를 2D 투영 변환하는 방법이다. 구체적으로, ECP를 따를 경우, 원통의 윗면 및 아랫면을 2D 평면상의 2개의 원으로 매핑시키고, 원통의 몸통을 2D 평면 상의 직사각형으로 매핑시킬 수 있다.
RSP는 테니스공을 감싸는 구 형태의 360도 비디오를 2D 평면 상의 2개의 타원으로 투영 변환하는 방법을 나타낸다.
360도 투사 영상의 각 샘플은, 페이스 2D 좌표로 식별될 수 있다. 페이스 2D 좌표는, 샘플이 위치한 페이스를 식별하기 위한 인덱스 f, 360도 투사 영상에서의 샘플 그리드를 나타내는 좌표 (m, n)을 포함될 수 있다.
페이스 2D 좌표 및 3차원 좌표간 변환을 통해, 2D 투영 변환 및 영상 렌더링이 수행될 수 있다. 일 예로, 도 15는 페이스 2D 좌표 및 3차원 좌표간 변환을 설명하기 위해 예시한 도면이다. ERP에 기초하여 360도 투사 영상이 생성된 경우, 하기 수학식 1 내지 3을 이용하여, 3차원 좌표 (x, y, z) 및 페이스 2D 좌표 (f, m, n) 간 변환이 수행될 수 있다.
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360도 투사 영상에서 현재 픽처는 적어도 하나 이상의 페이스를 포함할 수 있다. 이때, 페이스의 개수는 투영 방법에 따라, 1, 2, 3, 4 또는 그 이상의 자연수일 수 있다. 페이스 2D 좌표 중 f는 페이스 개수보다 같거나 작은 값으로 설정될 수 있다. 현재 픽처는 동일한 시간적 순서 또는 출력 순서(POC)를 갖는 적어도 하나 이상의 페이스를 포함할 수 있다.
또는, 현재 픽처를 구성하는 페이스의 개수는 고정적 혹은 가변적일 수 있다. 예컨대, 현재 픽처를 구성하는 페이스의 개수는 소정의 문턱값을 넘지 않도록 제한될 수 있다. 여기서, 문턱값은 부호화기 및 복호화기에서 기 약속된 고정된 값일 수 있다. 또는, 하나의 픽처를 구성하는 페이스의 최대 개수에 관한 정보를 비트스트림을 통해 시그널링할 수도 있다.
페이스들은 투영 방법에 따라, 현재 픽처를 수평 라인, 수직 라인 또는 대각 방향 라인 중 적어도 하나를 이용하여 구획함으로써 결정될 수 있다.
픽처 내 각 페이스들에는, 각 페이스들을 식별하기 위한 인덱스가 할당될 수 있다. 각 페이스는 타일(tile) 또는 슬라이스(slice) 등과 같이 병렬처리가 가능할 수 있다. 이에 따라, 현재 블록의 인트라 예측 또는 인터 예측을 수행할 때, 현재 블록과 상이한 페이스에 속하는 이웃 블록은, 이용 불가능한 것으로 판단될 수 있다.
병렬 처리가 허용되지 않는 페이스들(또는 비 병렬처리 영역)을 정의하거나, 상호 의존성을 갖는 페이스들이 정의될 수도 있다. 예컨대, 병렬 처리가 허용되지 않는 페이스들 또는 상호 의존성을 갖는 페이스들은, 병렬 부호화/복호화되는 대신, 순차적으로 부호화/복호화될 수 있다. 이에 따라, 현재 블록과 상이한 페이스에 속하는 이웃 블록이라 하더라도, 페이스간 병렬처리 가능 여부 또는 의존성 등에 따라, 현재 블록의 인트라 예측 또는 인터 예측 시 이용 가능한 것으로 판단될 수도 있다.
360도 투사 영상의 부호화/복호화 효율을 높이기 위해, 픽처 또는 페이스 경계에서 패딩을 수행할 수 있다. 패딩은 프레임 패킹 수행 단계(S802)의 일부로서 수행될 수도 있고, 프레임 패킹 수행 전 별도의 단계로 수행될 수도 있다. 또는, 프레임 패킹이 수행된 360도 투사 영상을 부호화하기에 앞서 전처리 과정으로 패딩이 수행될 수도 있고, 부호화 단계(S803)의 일부로 패딩이 수행될 수도 있다.
패딩은 360도 영상의 연속성을 고려하여 수행될 수 있다. 360도 영상의 연속성은 360도 투사 영상을 구 또는 다면체로 역투영하였을 때, 공간적으로 연속하는지 여부를 의미할 수 있다. 일 예로, 360도 투사 영상을 구 또는 다면체로 역투영하였을 때, 공간적으로 연속하는 페이스들은 3D 공간에서 연속성을 갖는 것으로 이해될 수 있다. 픽처 또는 페이스 경계 사이의 패딩은 공간적으로 연속인 샘플들을 이용하여 수행될 수 있다.
도 16은 ERP 투사 영상에서 패딩이 수행되는 예를 설명하기 위한 도면이다.
ERP를 이용할 경우, 구로 근사되는 360도 영상을 2:1의 비율을 갖는 직사각형으로 펼쳐 2차원의 360도 투사 영상을 획득할 수 있다. 직사각형 형태의 360도 투사 영상을 다시 구로 역투영하게될 경우, 360도 투사 영상의 좌측 경계는, 우측 경계와 연속성을 갖는다. 예컨대, 도 16에 도시된 예에서, 좌측 경계선 바깥의 픽셀들 A, B 및 C는 우측 경계선 안쪽의 픽셀들 A', B' 및 C'와 유사한 값을 가질 것으로 예상할 수 있고, 우측 경계선 바깥의 픽셀들 D, E 및 F는 좌측 경계선 안쪽의 픽셀들 D', E' 및 F'과 유사한 값을 가질 것으로 예상할 수 있다.
또한, 360도 투사 영상을 2등분하는 세로 방향의 중심선을 기준으로, 왼편에 있는 상단 경계는 오른편의 상단 경계와 연속성을 갖는다. 예컨대, 도 16에 도시된 예에서, 좌상측 경계선 바깥의 픽셀들 G 및 H는 우상측 경계의 안쪽 픽셀 G' 및 H'과 유사할 것을 예측할 수 있고, 우상측 경계선 바깥의 픽셀들 I 및 J는 좌상측 경계의 안쪽 픽셀 I' 및 J'과 유사할 것을 예측할 수 있다.
마찬가지로, 360도 투사 영상을 2등분하는 세로 방향의 중심선을 기준으로, 왼편에 있는 상단 경계는 오른편의 상단 경계와 연속성을 갖는다. 예컨대, 도 16에 도시된 예에서, 좌하측 경계선 바깥의 픽셀들 K 및 L은 우하측 경계의 안쪽 픽셀 K' 및 L'과 유사할 것을 예측할 수 있고, 우하측 경계선 바깥의 픽셀들 M 및 N은 좌하측 경계의 안쪽 픽셀 M' 및 N'과 유사할 것을 예측할 수 있다.
3차원 공간상에서의 연속성을 고려하여, 360도 투사 영상의 경계 또는 페이스간 경계에서 패딩을 수행할 수 있다. 구체적으로, 패딩은, 패딩이 수행되는 경계와 연속성을 갖는 경계의 내측에 포함된 샘플들을 이용하여 수행될 수 있다. 예컨대, 도 16에 도시된 예에서, 360도 투사 영상의 좌측 경계에서는, 우측 경계에 인접한 샘플들을 이용하여 패딩이 수행되고, 360도 투사 영상의 우측 경계에서는 좌측 경계에 인접한 샘플들을 이용하여 패딩이 수행될 수 있다. 즉, 좌측 경계의 A, B 및 C 위치에서는, 우측 경계의 안쪽에 포함된 A', B' 및 C' 위치의 샘플을 이용하여 패딩이 수행될 수 있고, 우측 경계의 D, E 및 F 위치에서는, 좌측 경계의 안쪽에 포함된 D', E' 및 F'의 위치의 샘플을 이용하여 패딩이 수행될 수 있다.
또한, 상단 경계를 이분하였을 때, 좌상측 경계에서는, 우상측 경계에 인접한 샘플들을 이용하여 패딩이 수행되고, 우상측 경계에서는, 좌상측 경계에 인접한 샘플들을 이용하여 패딩이 수행될 수 있다. 즉, 좌상측 경계의 G 및 H 위치에서는, 우상측 경계의 안쪽에 포함된, G' 및 H' 위치의 샘플을 이용하여 패딩이 수행되고, 우상측 경계의 I 및 J 위치에서는, 좌상측 경계의 안쪽에 포함된 I' 및 J' 위치의 샘플이 이용하여 패딩이 수행될 수 있다.
마찬가지로, 하단 경계를 이분하였을 때, 좌하측 경계에서는, 우하측 경계에 인접한 샘플들을 이용하여 패딩이 수행되고, 우하측 경계에서는, 좌하측 경계에 인접한 샘플들을 이용하여 패딩이 수행될 수 있다. 즉, 좌하측 경계의 K 및 L 위치에서는, 우상측 경계의 안쪽에 포함된, K' 및 L' 위치의 샘플을 이용하여 패딩이 수행되고, 우상측 경계의 M 및 N 위치에서는, 좌상측 경계의 안쪽에 포함된 M' 및 N' 위치의 샘플을 이용하여 패딩이 수행될 수 있다.
패딩이 수행되는 영역을 패딩 영역이라 호칭할 수 있고, 패딩 영역은 복수의 샘플 라인을 포함할 수 있다. 이때, 패딩 영역에 포함되는 샘플 라인의 개수를 패딩 영역의 길이 또는 패딩 사이즈라 정의할 수 있다. 도 16에서는 패딩 영역의 길이가 수평 및 수직 방향 모두 k인 것으로 도시되었다.
패딩 영역의 길이는, 수평 방향 또는 수직 방향별로 상이하게 설정되거나, 페이스 경계 별로 상이하게 설정될 수 있다. 특히 ERP 투영 변환을 사용하는 경우, 360도 투사 영상의 상단부 또는 하단부에 가까울수록, 단위 길이에 대응하는 구의 실제 길이가 짧아지게 된다. 이에 따라, ERP 투영 변환을 사용한 360도 투사 영상의 상단부 또는 하단부에서는 큰 왜곡이 발생하게 된다. 왜곡 발생에 따른 부호화/복호화 효율 감소를 최소화하기 위해, 왜곡 발생 정도에 따라 패딩 영역의 길이를 적응적으로 설정하거나, 평활 필터(Smoothing Filter)를 활용하는 방안을 고려할 수 있다.
도 17은 ERP 투사 영상에서 수평 방향 및 수직 방향의 패딩 영역 길이가 상이하게 설정된 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 17에 도시된 예에서, 화살표의 길이는, 패딩 영역의 길이를 나타낸다.
도 17에 도시된 예에서와 같이, 수평 방향으로 수행되는 패딩 영역의 길이와 수직 방향으로 수행되는 패딩 영역의 길이를 상이하게 설정할 수 있다. 일 예로, 수평 방향으로의 패딩을 통해 k개 열의 샘플이 생성되었다면, 수직 방향으로는 2k개 행의 샘플이 생성되도록 패딩이 수행될 수 있다.
다른 예로, 수직 방향 및 수평 방향 모두 동일한 길이로 패딩을 수행하되, 수직 방향 또는 수평 방향 중 적어도 하나에서, 보간을 통해 패딩 영역의 길이를 사후적으로 확장할 수도 있다. 예컨대, 수직 방향 및 수평 방향으로 k개의 샘플 라인을 생성하되, 보간(Interpolation) 등을 통해 수직 방향에 대해 k개의 샘플 라인을 추가 생성할 수 있다. 즉, 수평 및 수직 방향 모두 k 개의 샘플 라인을 생성한 뒤(도 16 참조), 수직 방향에 대해 k개의 샘플 라인을 추가 생성하여, 수직 방향의 길이가 2k 되도록 구성할 수 있다(도 17 참조).
보간은 경계 안쪽에 포함된 샘플 또는 경계 바깥쪽에 포함된 샘플 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 예를 들어, 하단 경계 내측에 인접한 샘플들을 상단 경계에 인접한 패딩 영역의 바깥에 복사한 뒤, 복사된 샘플들과 상단 경계에 인접한 패딩 영역에 포함된 샘플들을 보간하여 추가 패딩 영역을 생성할 수 있다. 보간 필터는 수직 방향의 필터와 수평 방향의 필터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 생성되는 샘플의 위치에 따라, 수직 방향의 필터 및 수평 방향의 필터 중 하나가 선택적으로 이용될 수 있다. 또는, 수직 방향의 필터 및 수평 방향의 필터를 동시에 이용하여 추가 패딩 영역에 포함되는 샘플을 생성할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 패딩 영역의 수평 방향의 길이 n과 패딩 영역의 수직 방향의 길이 m은 동일한 값을 가질 수도 있고 또는 상이한 값을 가질 수도 있다. 예컨대, n 및 m은 0이상의 자연수로, 상호 동일한 값을 갖거나, m 및 n 중 어느 하나는 다른 하나에 비해 작은 값을 가질 수 있다. 이때, m 과 n은 부호화기에서 부호화되어 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 또는, 투영 변환 방법에 따라, 부호화기 및 복호화기에서 수평 방향의 길이 n과 수직 방향의 길이 m이 기 정의되어 있을 수 있다.
패딩 영역은, 영상 내측에 위치한 샘플들을 복사하여 생성될 수 있다. 구체적으로, 소정 경계에 인접 위치하는 패딩 영역은 3D 공간상에서 소정 경계와 연속성을 갖는 경계 내측에 위치한 샘플을 복사하여 생성될 수 있다. 일 예로, 도 16 및 도 17에 도시된 예에서, 영상의 좌측 경계에 위치하는 패딩 영역은 영상의 우측 경계에 인접한 샘플을 복사함으로써 생성될 수 있다.
다른 예로, 패딩을 수행하고자 하는 경계의 내측에 포함된 적어도 하나의 샘플과 해당 경계의 바깥쪽에 위치한 적어도 하나의 샘플을 이용하여 패딩 영역을 생성할 수도 있다. 예컨대, 패딩을 수행하고자 하는 경계와 공간적으로 연속하는 샘플들을 해당 경계의 바깥쪽에 복사한 뒤, 복사한 샘플들과 해당 경계의 내측에 포함된 샘플들 사이의 가중 평균 연산 또는 평균 연산을 통해 패딩 영역의 샘플값을 결정할 수 있다. 일 예로, 도 16 및 도 17에 도시된 예에서, 영상의 좌측 경계에 위치하는 패딩 영역의 샘플값은, 영상의 좌측 경계에 인접한 적어도 하나의 샘플과 영상의 우측 경계에 인접한 적어도 하나의 샘플을 가중 평균 또는 평균하여 결정될 수 있다.
가중 평균 연산시 각 샘플에 적용되는 가중치는 패딩 영역이 위치하는 경계와의 거리를 기초로 결정될 수 있다. 예컨대, 좌측 경계에 위치하는 패딩 영역 내 샘플들 중 좌측 경계에 가까운 샘플은 좌측 경계 내측에 위치한 샘플들에 큰 가중치를 부여하여 유도되는 반면, 좌측 경계에 먼 샘플은 좌측 경계 바깥에 위치한 샘플들(즉, 영상의 우측 경계에 인접한 샘플들)에 큰 가중치를 부여하여 유도될 수 있다.
360도 투사 영상이 복수의 페이스를 포함하는 경우, 페이스 사이에 패딩 영역을 추가하여 프레임 패킹이 수행될 수 있다. 즉, 페이스 경계에 패딩 영역을 추가하여 360도 투사 영상을 생성할 수 있다.
도 18은 페이스의 경계에서 패딩이 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
설명의 편의를 위해, OHP에 기반하여 투영 변환된 360도 투사 영상을 기초로 실시예를 설명하기로 한다. 또한, 도 18의 (a)에 도시된 도면을 기준으로, 360도 투사 영상의 상단에 위치하는 페이스를 상단 페이스라 호칭하고, 360도 투사 영상의 하단에 위치하는 페이스를 하단 페이스라 호칭하기로 한다. 일 예로, 상단 페이스는, 페이스 1, 2, 3, 4 중 어느 하나를 나타내고, 하단 페이스는, 페이스 5, 6, 7, 8 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
소정 페이스에 대해, 소정 페이스를 둘러싼 형태의 패딩 영역이 설정될 수 있다. 일 예로, 도 18의 (a)에 도시된 예에서와 같이, 삼각형 모양의 페이스에 대해, m개의 샘플을 포함하는 패딩 영역을 생성할 수 있다.
각 페이스를 둘러싸는 형태로 패딩 영역을 설정하여 프레임 패킹을 수행한 결과, 도 18의 (b)에 도시된 예에서와 같이, 영상의 경계 및 페이스들 사이에 패딩 영역이 추가된 360도 투사 영상을 획득할 수 있다.
도 18의 (a)에서는, 페이스를 둘러싸는 형태로 패딩 영역이 설정되는 것으로 도시되었으나, 페이스 경계 중 일부에만 패딩 영역을 설정할 수도 있다. 즉, 도 18의 (b)에 도시된 예에서와 달리, 영상의 경계에서만 패딩 영역을 추가하거나, 페이스들 사이에만 패딩 영역을 추가하여 프레임 패킹을 수행할 수도 있다.
또는, 페이스간 연속성을 고려하여, 3D 공간상에서 연속하지 않는 페이스들 경계에만 패딩 영역을 추가할 수도 있다.
페이스들 사이의 패딩 영역의 길이는, 동일하게 설정될 수도 있고, 위치에 따라 상이하게 설정될 수도 있다. 예컨대, 소정 페이스이 좌측 또는 우측에 위치한 패딩 영역의 길이(즉, 수평 방향의 길이) n과 소정 페이스의 상단 또는 하단에 위치한, 패딩 영역의 수평 방향의 길이 m은 서로 동일한 값을 가질 수도 있고 또는 상이한 값을 가질 수도 있다. 예컨대, n 및 m은 0이상의 자연수로, 상호 동일한 값을 갖거나, m 및 n 중 어느 하나는 다른 하나에 비해 작은 값을 가질 수 있다. 이때, m 과 n은 부호화기에서 부호화되어 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 또는, 투영 변환 방법, 페이스의 위치, 페이스의 크기 또는 페이스의 형태 등에 따라, 부호화기 및 복호화기에서 수평 방향의 길이 n과 수직 방향의 길이 m이 기 정의되어 있을 수 있다.
패딩 영역의 샘플값은, 소정 페이스에 포함된 샘플 또는, 소정 페이스에 포함된 샘플과 소정 페이스에 인접하는 페이스에 포함된 샘플을 기초로 결정될 수 있다.
일 예로, 소정 페이스의 경계에 인접한 패딩 영역의 샘플값은, 해당 페이스에 포함된 샘플을 복사하거나, 해당 페이스에 포함된 샘플들을 보간하여 생성한 것일 수 있다. 일 예로, 도 18의 (a)에 도시된 예에서, 상단 페이스의 상측 확장 영역 U는 상단 페이스의 경계에 인접한 샘플을 복사하거나, 상단 페이스의 경계에 인접한 소정 개수의 샘플들을 보간함으로써 생성된 것일 수 있다. 마찬가지로, 하단 페이스의 하측 확장 영역 D는 하단 페이스의 경계에 인접한 샘플을 복사하거나, 하단 페이스의 경계에 인접한 소정 개수의 샘플들을 보간함으로써 생성된 것일 수 있다.
또는, 소정 페이스의 경계에 인접한 패딩 영역의 샘플값은 해당 페이스와 공간적으로 인접한 페이스에 포함된 샘플값을 이용하여 생성될 수도 있다. 여기서, 페이스간 인접성은, 360도 투영 영상을 3D 공간상에 역투영 하였을 때, 페이스들이 연속성을 갖는지 여부에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 소정 페이스의 경계에 인접한 패딩 영역의 샘플값은, 해당 페이스와 공간적으로 인접한 페이스에 포함된 샘플을 복사하여 생성되거나, 해당 페이스에 포함된 샘플과 해당 페이스에 공간적으로 인접한 페이스에 포함된 샘플을 보간하여 생성될 수 있다. 예컨대, 2번 페이스의 상측 확장 영역 중 좌측 부분은 1번 페이스에 포함된 샘플들을 기초로 생성되고, 우측 부분은 3번 페이스에 포함된 샘플들을 기초로 생성될 수 있다.
도 19는 페이스들 사이의 패딩 영역의 샘플값을 결정하는 예를 나타낸 도면이다.
제1 페이스 및 제2 페이스 사이의 패딩 영역은, 제1 페이스에 포함된 적어도 하나의 샘플 및 제2 페이스에 포함된 적어도 하나의 샘플을 가중 평균하여 획득할 수 있다. 구체적으로, 상측 페이스 및 하측 페이스 사이의 패딩 영역은, 상측 확장 영역 U와 하측 확장 영역 D를 가중 평균하여 획득될 수 있다.
가중치 w는 부호화기에서 부호화되어 시그널링되는 정보를 기초로 결정될 수 있다. 또는, 패딩 영역 내 샘플의 위치에 따라, 가중치 w가 가변적으로 결정될 수도 있다. 예컨대, 가중치 w는 패딩 영역 내 샘플의 위치로부터 제1 페이스까지의 거리 및 패딩 영역 내 샘플의 위치로부터 제2 페이스까지의 거리를 기초로 결정될 수 있다.
수학식 4 및 수학식 5는 샘플의 위치에 따라, 가중치 w가 가변적으로 결정되는 예를 도시한 도면이다. 상단 페이스 및 하단 페이스 사이에 패딩이 수행될 때, 하단 페이스와 가까운 하측 확장 영역에서는, 수학식 4를 기초로 패딩 영역의 샘플값이 생성되고, 상단 페이스와 가까운 상측 확장 영역에서는 수학식 5을 기초로 패딩 영역의 샘플값이 생성될 수 있다.
Figure PCTKR2018009870-appb-M000004
Figure PCTKR2018009870-appb-M000005
가중 연산을 위한 필터는 수직 방향, 수평 방향 또는 소정의 각도를 가질 수 있다. 가중 필터가 소정의 각도를 갖는 경우, 패딩 영역 내 샘플로부터 소정의 각도 라인 상에 위치한 제1 페이스에 포함된 샘플 및 제2 페이스에 포함된 샘플이 해당 샘플의 샘플값을 결정하는데 이용될 수 있다.
다른 예로, 패딩 영역의 적어도 일부는, 제1 페이스 또는 제2 페이스 중 어느 하나의 페이스에 포함된 샘플들만을 이용하여 생성될 수도 있다. 예를 들어, 제1 페이스에 포함된 샘플 또는 제2 페이스에 포함된 샘플 중 어느 하나의 샘플이 가용하지 않은 경우, 가용한 샘플만을 이용하여 패딩을 수행할 수 있다. 또는, 가용하지 않은 샘플을 주변의 가용 샘플로 대체하여 패딩을 수행할 수도 있다.
비록 특정의 투영 변환 방법을 기초로 패딩 관련 실시예들을 설명하였지만, 예시된 투영 변환 방법 이외의 투영 변환 방법에도 설명한 실시예들과 동일한 원리로 패딩이 수행될 수 있다할 것이다. 예컨대, CMP, OHP, ECP, RSP, TPP 등에 기반한 360도 투사 영상에도 페이스 경계 또는 영상 경계에서 패딩이 수행될 수 있다.
또한, 패딩 관련 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 여기서, 패딩 관련 정보는, 패딩이 수행되었는지 여부, 패딩 영역의 위치 또는 패딩 사이즈 등을 포함할 수 있다. 패딩 관련 정보는 픽처, 슬라이스 또는 페이스 단위로 시그널링될 수 있다. 일 예로, 페이스 단위로 상단 경계, 하단 경계, 좌측 경계 또는 우측 경계에서 패딩이 수행되었는지 여부 및 패딩 사이즈를 나타내는 정보가 시그널링될 수 있다.
투영 변환 기법에 따라, 360도 영상은 복수개의 페이스로 구성된 2차원 영상으로 투영 변환될 수 있다. 일 예로, CMP 기법 하에서, 360도 영상은 6개의 페이스로 구성된 2차원 영상으로 투영 변환될 수 있다.
6개의 페이스는 도 10에 도시된 예에서와 같이, 2x3 형태로 배열될 수도 있고 또는 3x2의 형태로 배열될 수도 있다. 일 예로, 도 20은 3x2 형태의 360도 투사 영상을 나타낸 도면이다.
도 20에서, MxM 크기의 정사각형 페이스들 6개가 3x2 형태로 배열되는 것으로 예시되었다.
복수의 페이스가 존재하는 투영 변환 기법을 이용하여 360도 영상을 부호화/복호화할 경우, 페이스의 경계에서 화질 열화(즉, 페이스 아티팩트)가 발생할 수 있다. 페이스 아티팩트의 발생을 방지하기 위해, 특정 페이스와 특정 페이스에 인접한 데이터를 하나의 페이스로 투영 변환하는 방법을 고려할 수 있다. 즉, 소정 페이스에 대응하는 영역뿐만 아니라, 해당 영역에 인접하는 영역이 포함되도록 소정 페이스를 구성할 수 있다.
CMP 기법을 예로 들면, CMP 기법 하에서, 정육면체로 근사되는 360도 영상은, 도 20에 도시된 예에서와 같이, 정육면체 상의 한면이 하나의 페이스가 되도록 2D 평면상에 투영 변환될 수 있다. 일 예로, 정육면체의 N번 면은 360도 투사 영상의 인덱스 N인 페이스를 구성할 수 있다.
다만, 도 20에 도시된 예에서와 같이, 정육면체 상의 한면이 하나의 페이스가 되도록 360도 투사 영상을 구성할 경우, 페이스 경계에서 화질 열화가 발생하는 것을 피할 수 없다. 특히, 2D 평면상에서는 공간적으로 연속이나, 3D 공간상에서는 공간적으로 연속하지 않는 페이스들의 경계에서 상대적으로 큰 아티팩트가 발생할 수 있다.
페이스 아티팩트의 발생을 감소시키기 위해, 복수 면의 데이터가 하나의 페이스에 포함되도록 페이스를 구성할 수 있다. 여기서, 복수면의 데이터는 소정 페이스의 중심에 위치하는 면(이하, '중심면'이라 호칭함)과 중심면에 인접한 복수 면 중 적어도 하나의 적어도 일부 영역을 포함할 수 있다. 구체적으로, 3D 공간상에서 중심면에 인접한 인접면의 일부 데이터와 중심면을 이용하여 하나의 페이스가 구성될 수 있다.
도 21은 하나의 페이스에 복수 면의 데이터가 포함된 예를 나타낸 도면이다.
도 21에 도시된 예에서와 같이, 페이스 0은 정면에 위치하는 면과, 정면에 위치하는 면에 인접한 면의 적어도 일부 영역을 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 페이스 0의 중심면(즉, 정면에 위치하는 면)과 페이스 2, 페이스 3, 페이스 4 및 페이스 5의 중심면들 중 적어도 일부 영역이 페이스 0에 포함되도록 360도 영상이 투영 변환될 수 있다. 이에 따라, 페이스 0에 포함된 데이터 일부는 페이스 2, 페이스 3, 페이스 4 및 페이스 5에 포함된 데이터와 중복되는 것일 수 있다.
도 22는 각 페이스가 복수 면을 포함하도록 구성된 360도 투영 영상을 나타낸 도면이다.
도 22에 도시된 예에서와 같이, 각 페이스는 복수 면의 데이터를 포함하도록 구성될 수 있다. 이때, 각 페이스는 도 22에 도시된 예에서와 같이, 중심면 및 중심면에 인접한 네면의 일부 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.
페이스 내 중심면에 인접한 인접면을 기준으로 생성되는 영역을 패딩 영역으로 정의할 수도 있다. 이때, 수직 방향 및 수평 방향에 대한 패딩 사이즈는 동일한 값을 가질 수 있다. 일 예로, 도 22에서는 수직 방향 및 수평 방향에 대한 패딩 사이즈가 k로 설정되는 것으로 예시되었다. 도시된 예에서와 달리, 수직 방향에 대한 패딩 사이즈 및 수평 방향에 대한 패딩 사이즈를 서로 상이하게 설정할 수도 있다.
나아가, 수직 방향 및 수평 방향에 대한 패딩 사이즈가 페이스의 위치에 따라 적응적으로 설정될 수도 있다. 일 예로, 360도 투사 영상의 좌측 또는 우측 경계에 위치하는 페이스에서의 수평 방향으로의 패딩 사이즈는 수직 방향으로의 패딩 사이즈보다 크게 설정될 수 있다.
다른 예로, 페이스 별로 패딩 사이즈가 상이하게 설정될 수도 있다. 일 예로, 360도 투사 영상의 좌측 또는 우측 경계에 위치하는 페이스에서의 수평 방향으로의 패딩 사이즈는 타 페이스에서의 수평 방향으로의 패딩 사이즈보다 크게 설정될 수 있다.
소정 페이스는 중심면 및 중심면의 좌우에 인접한 인접면의 일부 영역만을 포함되도록 구성되거나, 중심면 및 중심면의 상하에 인접한 인접면의 일부 영역만을 포함되도록 구성될 수 있다. 즉, 페이스의 좌우 또는 상하에만 인접면의 데이터를 포함하는 영역이 설정될 수 있다.
또는, 각 페이스에 포함되는 인접 면의 개수는 도 22에 도시된 예와 다르게 설정될 수 있다. 일 예로, 페이스의 위치에 따라, 페이스에 포함되는 인접면의 개수가 상이하게 결정될 수도 있다. 영상의 좌우 경계에 위치하는 페이스(예컨대, 도 22의 페이스 2, 3, 4 및 5)는 중심면과 중심면에 인접하는 세면의 일부 영역을 포함하도록 구성되는 한편, 잔여 페이스(예컨대, 도 22의 페이스 1 및 6)은 중심면과 중심면에 인접하는 두면의 일부 영역을 포함하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중심면의 크기를 그대로 유지한 채, 중심면 외측에 패딩 영역을 추가함으로써 페이스를 구성할 수 있다. 일 예로, MxM 크기의 중심면의 경계에 k 크기의 패딩 영역을 추가함으로써, 너비 및 높이가 M+2k인 페이스를 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 중심면을 원래 크기보다 작은 크기로 리샘플링한 뒤, 리샘플링된 영상이 배치되고 남은 영역에 패딩을 수행하여, 소정 페이스를 구성할 수 있다. 일 예로, MxM 크기의 중심면을 MxM 보다 작은 크기로 리샘플링한 뒤, 리샘플링된 영상을 페이스의 중앙에 배치할 수 있다. 리샘플링은 소정 개수 샘플을 보간함으로써 수행될 수 있다. 이때, 보간 필터의 강도, 탭수 또는 계수 중 적어도 하나는 기 정의된 것일 수도 있고, 페이스의 크기 또는 리샘플링 샘플의 위치에 따라 적응적으로 결정될 수 있다. 또는, 보간 필터의 강도, 탭수 또는 계수 중 적어도 하나를 나타내는 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다. 이후, 리샘플링된 영상을 제외한 페이스의 잔여 영역에는 패딩을 수행하여 MxM 크기의 페이스를 구성할 수 있다.
리샘플링은, 중심면에 대응하는 영상의 너비 또는 높이 중 적어도 하나의 크기를 줄이기 위해 이용될 수 있다. 일 예로, 도 21에 도시된 예에서와 같이, 정면에 대응하는 영상의 너비 및 높이를 M보다 작게하기 위해 리샘플링을 수행할 수 있다. 즉, 수평 방향 및 수직 방향 모두에 리샘플링을 위한 필터를 적용할 수 있다.
또는, 중심면에 대응하는 영상의 너비 또는 높이 중 어느 하나의 크기는 M으로 유지하면서, 다른 하나의 크기를 M보다 작게하기 위해 리샘플링이 수행될 수도 있다. 즉, 수평 방향 또는 수직 방향에만 리샘플링을 위한 필터를 적용할 수 있다.
패딩은 중심면의 경계에 위치하는 샘플(또는 블록) 또는 중심면에 인접한 면에 포함된 샘플(또는 블록) 중 적어도 하나를 이용하여 수행될 수 있다. 일 예로, 패딩 영역에 포함된 샘플의 값은, 중심면의 경계에 위치하는 샘플 또는 중심면에 인접한 면에 포함된 샘플을 복사하여 생성되거나, 중심면의 경계에 위치하는 샘플과 중심면에 인접한 면에 포함된 샘플의 평균 연산 또는 가중 연산을 기초로 생성될 수 있다.
상술한 예에서와 같이, 중심면 및 중심면에 인접한 인접 면을 이용하여 페이스를 구성하는 투영 변환 방법을 페이스 오버랩 투영 변환 방법(Overlapped Face Projection)이라 정의할 수 있다. 도 21 내지 도 23에서는 CMP 기법에 기초한 페이스 오버랩 투영 변환 방법을 설명하였으나, 페이스 오버랩 투영 변환 방법은 복수의 페이스 생성이 야기되는 투영 변환 기법에도 적용될 수 있다. 일 예로, ISP, OHP, TPP, SSP, ECP 또는 RSP 등에도 페이스 오버랩 투영 변환 방법이 적용될 수 있다.
현재 페이스의 중심면과 이웃 페이스의 중심면이 2D 평면에서 뿐만 아니라 3D 공간에서도 연속이라면, 패딩 영역이 추가되지 않더라도 상기 두 페이스의 경계에의 화질 열화는 크게 나타나지 않을 수 있다. 이에, 현재 페이스의 중심면과 이웃 페이스의 중심면이 3D 공간에서 연속인 경우, 현재 페이스와 이웃 페이스 사이에는 패딩을 수행하지 않도록 설정할 수 있다. 즉, 페이스 오버랩 투영 변환을 수행함에 있어서, 2D 평면 및 3D 공간상에서 모두 이웃하는 면들의 경계에는 패딩을 수행하지 않을 수 있다.
도 23은 페이스의 일부 경계에서만 패딩이 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
설명의 편의를 위해, 현재 페이스의 중심면과 2D 평면 및 3D 공간상에서 모두 인접하는 페이스를 공통 인접면이라 호칭하기로 한다.
도 23에 도시된 예에서와 같이, 중심면과 공통 인접면 사이의 경계에서는 패딩이 수행되지 않을 수 있다. 예컨대, 도 23에 도시된 예에서 0번 면은 4번 면 및 5번 면과 2D 평면 및 3D 공간상에서 모두 인접한다. 이에 따라, 페이스 0와 페이스 4 사이의 경계 및 페이스 0와 페이스 5 사이의 경계에서는 패딩이 수행되지 않을 수 있다. 또한, 1번 면은 2번 면 및 3번 면과 2D 평면 및 3D 공간상에서 모두 인접한다. 이에 따라, 페이스 1과 페이스 2 사이의 경계 및 페이스 1과 페이스 3 사이의 경계에서는 패딩이 수행되지 않을 수 있다.
공통 인접면과 이웃하지 않거나, 360도 투사 영상의 경계를 이루는 현재 페이스의 경계에서는 인접면의 데이터를 이용한 패딩이 수행될 수 있다. 구체적으로, 0번 면과 1번 면은 상호 공통 인접면이 아니므로, 0번 면의 상하 경계에는 인접면(구체적으로, 2번 면 및 3번 면)의 데이터를 이용한 패딩 영역이 추가될 수 있다. 마찬가지로 1번 면의 상하 경계에도 인접면(구체적으로, 4번 면 및 5번 면)의 데이터를 이용한 패딩 영역이 추가될 수 있다.
중심면을 MxM 크기보다 작은 크기로 리샘플링한 뒤, 중심면의 일부 경계에서만 k 크기의 패딩을 수행함으로써, 도 23에 도시된 예에서와 같이, (3M-4k)x2M 크기의 360도 투사 영상을 획득할 수 있다.
다른 예로, 중심면을 MxM 크기로 유지하면서, 중심면의 일부 경계에서만 패딩을 수행할 수도 있다. 일 예로, 중심면과 공통 인접면 사이의 경계를 제외한 잔여 경계에 k 크기의 패딩 영역을 추가함으로써, (3M+2k)x(2M+4k) 크기의 360도 투사 영상을 획득할 수 있다.
중심면의 크기를 동일하게 유지하면서, 중심면의 일부 경계에만 패딩 영역을 추가하는 경우, 페이스들의 크기가 상이한 문제점이 발생할 수 있다. 일 예로, 도 23에 도시된 예에서, 0번 페이스 및 1번 페이스는 (M-2k)xM 크기를 갖는 반면, 2, 3, 4, 5번 페이스는 (M-k)xM 크기를 갖는다. 이와 같은 문제점을 해소하기 위해, 크기가 작은 페이스를 다른 페이스의 크기에 맞춰 리샘플링하거나, 크기가 큰 페이스를 다른 페이스의 크기에 맞춰 리샘플링할 수 있다. 일 예로, 0번 페이스 및 1번 페이스를 (M-k)xM으로 리샘플링하여, 모든 페이스가 (M-k)xM의 크기를 갖도록 설정할 수 있다. 모든 페이스의 크기를 (M-k)xM으로 설정함으로써, 3(M-k)x2M 크기의 360도 투사 영상을 획득할 수 있다.
또는, 2, 3, 4, 5번 페이스를 (M-2k)xM으로 리샘플링하여 모든 페이스가 (M-2k)xM 크기를 갖도록 설정할 수 있다. 모든 페이스의 크기를 (M-2k)xM으로 설정함으로써, 3(M-2k)x2M 크기의 360도 투사 영상을 획득할 수 있다.
또는, 모든 페이스를 소정 크기의 정방형(예컨대, MxM 등)으로 리샘플링할 수도 있다.
도 23에서는 페이스들이 3x2 형태로 배열된 예를 도시하였으나, 페이스들이 2x3 형태로 배열된 경우에도 설명한 실시예에 적용될 수 있다. 일 예로, 페이스들이 2x3 형태로 배열된 경우, 중간 행에 배치된 페이스들의 좌우에 패딩 영역이 추가되는 한편, 중간 행에 배치된 페이스들의 상하에는 패딩 영역이 설정되지 않을 수 있다.
다음으로, ECP에서의 페이스 오버랩 투영 변환의 수행 예에 대해 살펴보기로 한다.
ECP는 구 형태의 360도 영상을 실린더(Cylinder) 형태로 근사하고, 실린더 형태의 360도 비디오를 2D 투영 변환하는 방법이다. 구체적으로, 실린더 윗면에 대응하는 원(이하, 상위 원이라 함)과 실린더 아랫면에 대응하는 원(이하, 하위 원이라 함)을 사각 형태로 변환할 수 있다.
도 24는 실린더의 상위 원과 하위 원을 사각 형태로 변환하는 예를 나타낸 도면이다.
도 24에 도시된 예에서와 같이, 구의 기 정의된 위도를 경계로 기 정의된 위도보다 고위도인 영역을 각각 실린더의 윗면 및 아랫면으로 변환하고, 잔여 영역을 실린더의 몸통으로 변환할 수 있다. 도 24에서는 기 정의된 위도가 41.81º인 것으로 예시되었으나, 이와 다르게 기 정의된 위도를 설정할 수도 있다. 실린더 형태의 360도 투사 영상을 2D 평면상에 투영하기 위해, 실린더의 상위 원과 하위 원을 사각 형태로 변환할 수 있다. 도 24에 도시된 예에서는 상위 원 및 하위 원이 한변의 길이가 원의 지름과 동일한 정사각형으로 변환되는 것이 예시되었다.
도시된 예에서와 달리, 상위 원 및 하위 원을 실린더의 몸통과 동일한 너비를 갖는 직사각형 형태로 변환하는 것도 가능하다.
실린더의 몸통은 ERP와 유사하게 직사각형 형태의 평면에 전개할 수 있다. 직사각형 형태의 실린더 몸통을 복수의 페이스로 분할할 수 있다.
도 25는 ECP에 기초한 360도 투사 영상을 나타낸 도면이다.
실린더의 상위 원 및 하위 원을 사각형태로 변환하고, 변환된 각 사각형을 페이스로 설정할 수 있다. 일 예로, 도 25의 (a)에서는, 상위 원에 대응하는 페이스는 페이스 0로 설정되고, 하위 원에 대응하는 페이스는 페이스 1로 설정된 것으로 예시되었다.
또한, 실린더의 몸통 부분을 직사각형 형태로 변환한 뒤, 변환된 직사각형을 복수의 페이스로 분할할 수 있다. 일 예로, 도 25의 (a)에서는, 실린더 몸통이 4개의 페이스(페이스 2 부터 페이스 5)로 분할된 것으로 예시되었다.
이후, 각 페이스들을 2D 평면상에 배치하여 360도 투사 영상을 획득할 수 있다.
일 예로, 페이스 0 및 페이스 1의 너비가 실린더 몸통의 너비(즉, 페이스 2 내지 페이스 5의 너비)와 동일한 경우, 도 25의 (a)에 도시된 예에서와 같이, 페이스 0 및 페이스 1 사이에 실린더 몸통에 해당하는 페이스 2 내지 페이스 5를 배치함으로써 360도 투사 영상을 획득할 수 있다.
또는, CMP와 동일하게, 6개의 페이스를 3x2 또는 2x3 형태로 배치할 수도 있다. 일 예로, 도 25의 (b)에 도시된 예에서와 같이, 페이스 몸통에 해당하는 4개의 페이스 중 3개(페이스, 2, 3, 4)를 일렬로 배치하고, 몸통에 해당하는 잔여 1개 페이스(페이스 5)와 상위 원에 대응하는 페이스 0 및 하위 원에 대응하는 페이스 1을 일렬로 배치할 수 있다. 이때, 상위 원에 대응하는 페이스 0의 각변은 3D 공간상에서 페이스 몸통에 해당하는 4개의 페이스 윗변과 연속성을 갖고, 하위 원에 대응하는 페이스 1의 각변은 3D 공간상에서 페이스 몸통에 해당하는 4개의 페이스 아랫변과 연속성을 갖는다. 이에 따라, 3D 공간상에서 연속성을 고려하여, 몸통에 해당하는 잔여 1개 페이스(페이스 5)와 페이스 0 및 페이스 1을 일렬로 배치할 수 있다.
또한, 페이스 몸통에 해당하는 4개의 페이스 중 일렬로 배치되는 3개의 페이스는 2D 평면 및 3D 평면 상에서 모두 연속성을 갖는다. 이에 따라, 페이스 몸통에 해당하는 4개의 페이스 중 일렬로 배치되는 3개의 페이스를 하나의 페이스로 재정의할 수 있다. 일 예로, 도 25의 (c)에 도시된 예에서와 같이, 페이스 몸통에 해당하는 4개의 페이스 중 일렬로 배치되는 3개의 페이스를 Front 페이스로 정의하고, 잔여 1개의 페이스를 Back 페이스로 정의할 수 있다. 도 25의 (c)에서 Top 페이스는 상위 원에 대응하는 것이고, Bottom 페이스는 하위 원에 대응하는 것일 수 있다.
도 25의 (a) 내지 (c)는 프레임 패킹 과정으로 순차적으로 수행되도록 설정될 수도 있다.
페이스 경계에서의 열화를 방지하기 위해, 페이스의 경계에 패딩 영역을 추가할 수 있다. 이때, 도 23을 통해 설명한 바와 같이, 현재 페이스와 공통 인접 페이스 사이 경계에서는 패딩을 수행하지 않도록 설정할 수 있다.
도 26은 페이스의 일부 경계에서만 패딩이 수행되는 예를 나타낸 도면이다.
도 26에 도시된 예에서와 같이, 현재 페이스의 경계에 패딩 영역을 추가하되, 현재 페이스와 공통 인접 페이스 사이의 경계에서는 패딩을 수행하지 않을 수 있다. 일 예로, Back 페이스는 Top 페이스 및 Bottom 페이스와 2D 평면 및 3D 공간상에서 모두 연속이다. 이에 따라, Back 페이스와 Top 페이스의 경계 및 Back 페이스와 Bottom 페이스의 경계에는 패딩 영역을 추가하지 않을 수 있다. Front 페이스는 이웃하는 페이스들과 3D 공간상에서 연속성을 갖지 않으므로, Front 페이스의 모든 경계에는 패딩 영역이 추가될 수 있다.
Back 페이스와 Top 페이스의 경계 및 Back 페이스와 Bottom 페이스의 경계에 패딩 영역이 추가되지 않음에 따라, 하단 행에 위치하는 페이스들의 크기는 상이할 수 있다. 일 예로, 도 26에 도시된 예에서와 같이, Back 페이스의 크기는 (M-2k)xM인 반면, Top 페이스 및 Bottom 페이스의 크기는 (M-k)xM일 수 있다.
페이스들의 크기가 상이하게 설정되는 것을 방지하기 위해, 작은 크기의 페이스를 보다 크게 리샘플링하거나, 큰 크기의 페이스를 보다 작게 리샘플링할수 있다. 일 에로, Top 페이스 및 Bottom 페이스의 크기에 맞춰 Back 페이스를 리샘플링함으로써, 세 페이스가 모두 동일한 크기(예컨대, (M-k)xM)를 갖도록 설정할 수 있다.
하단 행의 페이스를 리샘플링함에 따라, 하단 행의 크기가 변경되면, 이에 맞춰 상단 행에 위치한 Front 페이스도 리샘플링할 수 있다. 하단 행 페이스들의 너비에 맞춰 Front 페이스의 크기를 3(M-k)xM으로 리샘플링할 수 있다.
페이스 오버랩 투영 변환 방법에 관한 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수 있다. 페이스 오버랩 투영 변환 방법에 관한 정보는, 페이스 오버랩 투영 변환 방법이 사용되었는지 여부를 나타내는 정보, 페이스에 포함되는 인접면의 개수를 나타내는 정보, 패딩 영역이 존재하는지 여부를 나타내는 정보, 패딩 영역의 위치를 나타내는 정보, 패딩 사이즈를 나타내는 정보, 현재 페이스와 공통 인접 페이스 사이에 패딩 영역이 설정되는지 여부를 나타내는 정보 또는 페이스 리샘플링이 수행되었는지 여부를 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 360도 비디오 플레이 장치는 페이스 오버랩 투영 변환 방법에 관한 정보를 이용하여 360도 투사 영상에 복호화/프레임 디패킹을 수행할 수 있다.
상술한 실시예는 일련의 단계 또는 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 이는 발명의 시계열적 순서를 한정한 것은 아니며, 필요에 따라 동시에 수행되거나 다른 순서로 수행될 수 있다. 또한, 상술한 실시예에서 블록도를 구성하는 구성요소(예를 들어, 유닛, 모듈 등) 각각은 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있고, 복수의 구성요소가 결합하여 하나의 하드웨어 장치 또는 소프트웨어로 구현될 수도 있다. 상술한 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
본 발명은 영상을 부호화/복호화할 수 있는 전자 장치에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 입체 도형으로 근사되는 360도 영상을 2차원 평면에 투영 변환함으로써 복수의 페이스를 포함하는 360도 투사 영상을 생성하는 단계; 및
    상기 복수의 페이스 중 현재 페이스의 패딩 관련 정보를 부호화하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 페이스는 상기 입체 도형의 일면에 대응하는 중심면과, 상기 중심면의 적어도 일측 경계에 인접한 패딩 영역을 포함하고,
    상기 2차원 평면에서 상기 현재 페이스에 이웃하는 이웃 페이스의 중심면이 상기 현재 페이스의 중심면과 3차원 공간상에서 연속성을 갖는 경우, 상기 현재 페이스와 상기 이웃 페이스 사이에는 상기 패딩 영역이 설정되지 않는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 패딩 영역은, 3차원 공간상에서 상기 현재 페이스의 중심면과 이웃하는 이웃면의 데이터 기초로 생성되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 패딩 영역 내 샘플값은 상기 이웃면의 샘플값을 복사한 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 패딩 영역 내 샘플값은, 상기 현재 페이스의 중심면에 포함된 샘플과, 상기 이웃면에 포함된 샘플의 평균 연산 또는 가중 연산을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 현재 페이스와 상기 이웃 페이스를 동일한 크기로 설정하기 위해, 상기 현재 페이스는 리샘플링이 수행되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 현재 페이스의 중심면은, 상기 현재 페이스보다 작은 크기로 리샘플링되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 투영 변환은 CMP (Cube Map Projection)을 기초로 수행되고, 상기 360도 투사 영상은 상기 복수 페이스들이 3x2 또는 2x3 형태로 배열된 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  8. 현재 페이스의 패딩 관련 정보를 복호화하는 단계;
    상기 패딩 관련 정보에 기초하여, 상기 현재 페이스를 복호화하는 단계; 및
    상기 복호화된 현재 페이스를 포함하는 360도 투사 영상을 입체 도형 형태로 역투영하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 페이스는 상기 입체 도형의 일면에 대응하는 중심면과, 상기 중심면의 적어도 일측 경계에 인접한 패딩 영역을 포함하고,
    상기 2차원 평면에서 상기 현재 페이스에 이웃하는 이웃 페이스의 중심면이 상기 현재 페이스의 중심면과 3차원 공간상에서 연속성을 갖는 경우, 상기 현재 페이스와 상기 이웃 페이스 사이에는 상기 패딩 영역이 설정되지 않는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 패딩 영역은, 3차원 공간상에서 상기 현재 페이스의 중심면과 이웃하는 이웃면의 데이터 기초로 생성되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  10. 제8 항에 있어서,
    상기 패딩 영역 내 샘플값은 상기 이웃면의 샘플값을 복사한 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  11. 제8 항에 있어서,
    상기 패딩 영역 내 샘플값은, 상기 현재 페이스의 중심면에 포함된 샘플과, 상기 이웃면에 포함된 샘플의 평균 연산 또는 가중 연산을 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  12. 제8 항에 있어서,
    상기 현재 페이스의 크기를 상기 이웃 페이스와 동일하게 조절하기 위해 상기 현재 페이스는 리샘플링이 수행된 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
  13. 제8 항에 있어서,
    상기 현재 페이스의 중심면은, 상기 현재 페이스보다 작은 크기로 리샘플링된 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
  14. 제8 항에 있어서,
    상기 360도 투사 영상은 CMP (Cube Map Projection)을 기초로 투영 변환된 것이고, 상기 360도 투사 영상은 상기 복수 페이스들이 3x2 또는 2x3 형태로 배열된 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
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