WO2019190203A1 - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 영상 복호화 방법은, 360도 비디오를 복원하는 단계, 비트스트림으로부터 뷰 패스 관련 정보를 복호화하는 단계, 및 상기 360도 비디오에 상기 뷰 패스에 대응하는 뷰 포트를 설정하는 단계를 포함할 수 있다. 이때, 상기 뷰 패스 관련 정보는, 뷰 패스의 개수 정보를 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 뷰 포트 정보를 부호화/복호화하여, 360도 비디오의 부호화/복호화 효율을 향상시키는 것에 목적이 있다.

본 발명은 360도 비디오에 복수의 뷰 포트를 설정할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.

본 발명은 뷰 포트의 회전 정보를 부호화/복호화하여, 360도 비디오의 부호화/복호화 효율을 향상시키는 것에 목적이 있다.

본 발명은 비디오 상에 뷰 패스를 출력할 수 있도록 하는 것에 목적이 있다.

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 복호화 방법 및 장치는, 360도 비디오를 복원하고, 비트스트림으로부터 뷰 패스 관련 정보를 복호화하고, 상기 360도 비디오에 상기 뷰 패스에 대응하는 뷰 포트를 설정할 수 있다. 이때, 상기 뷰 패스 관련 정보는, 뷰 패스의 개수 정보를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 영상 부호화 방법 및 장치는, 360도 비디오에 뷰 패스에 대응하는 뷰 포트를 설정하고, 상기 360도 비디오 및 상기 뷰 패스 관련 정보를 부호화할 수 있다. 이때, 상기 뷰 패스 관련 정보는, 뷰 패스의 개수 정보를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 영상 복호화/부호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 뷰 패스의 위치 및 범위는 상기 뷰 포트의 위치 및 범위와 동일하게 설정될 수 있다.

본 발명에 따른 영상 복호화/부호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 뷰 포트의 위치는 Yaw 중심 위치를 나타내는 정보, Pitch 중심 위치를 나타내는 정보 및 Roll 중심 위치를 나타내는 정보를 기초로 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 영상 복호화/부호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 뷰 포트의 범위는 Yaw 범위를 나타내는 정보 및 Pitch 범위를 나타내는 정보를 기초로 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 영상 복호화/부호화 방법 및 장치에 있어서, 상기 뷰 패스는 복수의 뷰 포트들에 매핑될 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, 뷰 포트 정보를 부호화/복호화하여, 360도 비디오의 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, 360도 비디오에 복수의 뷰 포트를 설정할 수 있어, 360도 비디오 플레이시 사용자 편의성을 제공할 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, 뷰 포트의 회전 정보를 부호화/복호화하여, 360도 비디오의 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

본 발명에 의하면, 360도 비디오에 뷰 패스를 출력하여, 360도 비디오 플레이시 사용자 편의성을 제공할 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 페이스 2D 좌표 및 3차원 좌표간 변환을 설명하기 위해 예시한 도면이다.

도 15는 뷰 포트 모드를 설명하기 위한 도면이다.

도 16은 뷰 포트의 위치 및 크기가 특정되는 예를 나타낸 도면이다.

도 17는 비트스트림에 부호화되는 뷰 포트와 관련된 신택스를 나타낸 도면이다.

도 18은 뷰 포트 개수를 나타내는 신택스가 부호화되는 예를 나타낸 도면이다.

도 19는 기준 뷰 포트를 이용하여 현재 뷰 포트 정보를 유도하는 예를 나타낸 도면이다.

도 20은 구의 회전과 관련된 정보가 부호화되는 예를 나타낸 도면이다.

도 21은 3DoF, 3DoF+ 및 6DoF 영상의 개념을 나타낸 도면이다.

도 22는 비디오 위 뷰 패스가 오버레이 출력되는 예를 나타낸 도면이다.

도 23은 경로 정보와 관련한 신택스를 설명하기 위한 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. 구 형태로 근사되는 360도 비디오도, 투영 변환 기법에 따라 복수의 페이스를 가질 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 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(Shpere 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 이점이 있다.

SSP는 구 형태의 360도 비디오를 고위도 지역 및 중위도 지역으로 나누어, 2D 투영 변환을 수행하는 방법이다. 구체적으로, SSP를 따를 경우, 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.

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 14는 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.

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.

후술되는 실시예에서, 특정 투사 방법을 기초로 실시예가 설명되고 있다 하더라도, 특정 투사 방법 이외의 투사 방법에도, 후술되는 실시예가 확장 적용될 수 있다 할 것이다.

사람의 시야각은 대략 120도 정도로 한정되어 있기 때문에, 사용자가 360도 비디오 전체를 한번에 볼 수는 없다. 제한된 시야각으로 인해, 사용자는 360도 비디오의 부분 영상만을 시청하게 된다. 360도 비디오의 전체 영역 중 사용자의 시청 영역에 대응하는 부분 영상을 뷰 포트(View port)라 정의할 수 있다. 플레이 장치는 360도 영상을 복호화하고, 360도 비디오에서 뷰 포트에 대응하는 부분을 렌더링할 수 있다.

뷰 포트는 유동성에 따라, 정적 뷰 포트(Static View port) 및 동적 뷰 포트(Dynamic View port)로 분류될 수 있다. 정적 뷰 포트는 위치 변화가 없는 뷰 포트를 의미하고, 동적 뷰 포트는 사용자의 시선이 변화함에 따라 위치가 변하는 뷰 포트를 의미한다. 360도 비디오의 시퀀스 전체에 대해 정적 뷰 포트를 사용하는 경우는 드물고, 대부분 사용자의 시선 움직임에 따라 위치가 변화하는 동적 뷰 포트를 사용한다.

360도 비디오에서 사용자가 주의 깊게 시청해야 하는 영역이 설정될 수 있다. 일 예로, 컨텐트 제작자가, 360도 비디오에서 중점적으로 시청해야 하는 뷰 포트 궤적을 설정할 수 있다. 360도 비디오에 제작자 또는 시청자가 관심을 가질 만한 영역에 대응하는 뷰 포트를 관심 영역(Region of Interest, ROI), 추천 뷰 포트(Recommended View port) 또는 디렉터스 컷(Director's Cut) 등으로 호칭할 수 있다.

뷰 포트를 고려하여, 360도 비디오의 일부만을 부호화할 수도 있다. 일 예로, 360도 비디오 중에서 뷰 포트를 중심으로 360도 비디오를 부호화할 수 있다. 여기서, 뷰 포트를 중심으로 360도 비디오를 부호화하는 것의 의미는, 뷰 포트에 대응하는 사각 영역, 뷰 포트를 포함하는 소정 크기 영역 또는 뷰 포트를 포함하는 타일/슬라이스를 부호화하는 것을 의미할 수 있다.

일 예로, 360도 비디오의 전체 영역 중 관심 영역을 중심으로 360도 비디오를 부호화할 수 있다. 관심 영역을 중심으로 360도 비디오를 부호화하는 것을 관심 영역 모드(ROI mode)라 호칭할 수 있다.

또는, 360도 비디오 전체를 부호화 및 복호화한 뒤, 복호화된 360도 영상에서 뷰 포트에 해당하는 부분 영상만을 추출하고, 추출된 부분 영상을 재부호화할 수도 있다. 이처럼, 360도 비디오 전체를 부호화 및 복호화한 뒤, 복호화된 360도 영상에서 뷰 포트에 해당하는 부분만을 재부호화하는 것을 뷰 포트 모드(View Port mode)라 호칭할 수 있다.

관심 영역 모드에서는 사용자의 시선이 향하는 영역을 시청하는 대신 컨텐트 제작자가 제공하는 관심 영역을 시청하게 되는 한계가 존재한다. 그러나, 뷰 포트 모드에서는, 시청자의 시선 움직임을 따라 동적 뷰 포트를 제공해 줄 수 있는 이점이 있다.

도 15는 뷰 포트 모드를 설명하기 위한 도면이다.

도 15에 도시된 예에서, 서버의 부호화기(Encoder A, 1510)에서는 360도 비디오 전체를 부호화할 수 있다. 부호화된 360도 비디오는 네트워크를 통해 중간 노드로 전송될 수 있다.

서버가 360도 비디오 전체에 대한 비트스트림을 송신하면, 중간 노드의 복호화기(Decoder A, 1520))는 서버로부터 수신한 비트스트림을 통해 360도 비디오 전체를 복호화할 수 있다. 여기서, 중간 노드는, MMT 전송 규격을 따르는 미디어 인지 네트워크 요소(Media Aware Network Element, MANE)를 포함할 수 있다. 그리고, 중간 노드의 직선 영역 추출기(1530)는, 플레이 장치로부터 뷰 포트와 관련한 위치 데이터를 수신하고, 복호화된 360도 비디오에서 뷰 포트에 대응하는 사각 형태의 영역을 추출할 수 있다. 뷰 포트에 대응하는 사각 형태의 영역이 추출되면, 중간 노드의 부호화기(Encoder B, 1540)는, 추출된 사각 형태의 부분 영상을 부호화하고, 네트워크를 통해 부호화된 부분 영상의 비트스트림을 전송할 수 있다.

플레이 장치의 복호화기(Decoder B, 1550)는, 네트워크를 통해 수신된 부분 영상에 대한 비트스트림을 수신하고, 수신된 부분 영상을 복호화할 수 있다. 플레이 장치는 360도 비디오에서 뷰 포트에 대응하는 영역을 출력할 수 있다.

상술한 예에서와 같이, 뷰 포트에 대응하는 부분 영상을 인코딩/디코딩/렌더링하기 위해, 뷰 포트의 위치, 크기 또는 넓이 등을 특정할 필요가 있다. 뷰 포트의 위치 및 크기(또는 넓이) 등은, 뷰 포트의 좌표, 뷰 포트의 너비 및 높이, 및 소정의 중심축과 뷰 포트 사이의 각도 중 적어도 하나에 기초하여 정의될 수 있다. 일 예로, 뷰 포트의 위치 및 크기는 뷰 포트의 중심점 및 뷰 포트의 중심점과 뷰 포트 경계 사이의 각도차에 의해 결정될 수 있다.

뷰 포트의 중심점은, z축을 중심으로 하는 회전각 Yaw, x축을 중심으로 하는 회전각 Pitch 및 z축을 중심으로 하는 회전각 Roll을 포함하는 구 좌표에 의해 특정될 수 있다. 또한, 뷰 포트의 너비 및 높이는, 뷰 포트의 범위를 나타내는 정보에 의해 특정될 수 있다. 여기서, 뷰 포트의 범위는, 뷰 포트의 좌측 경계 및 우측 경계 사이의 각도를 나타내는 Yaw 범위 및 뷰 포트의 상단 경계 및 하단 경계 사이의 각도를 나타내는 Pitch 범위를 포함할 수 있다.

도 16은 뷰 포트의 위치 및 크기가 특정되는 예를 나타낸 도면이다.

설명의 편의를 위해, 뷰 포트 중심점의 위치 및 뷰 포트의 범위는 도 16의 (a)에 도시된 예에서와 같이, (Yaw, Picth, Roll)로 나타나는 구 좌표를 이용하여 정의되는 것으로 가정한다.

도 16의 (b)에 도시된 예에서와 같이, 뷰 포트의 위치 및 크기는, 뷰 포트의 중심점과 뷰 포트 범위에 의해 특정될 수 있다. 일 예로, 뷰 포트의 위치 및 크기는, 뷰 포트의 중심 좌표 (Yaw, Roll, Pitch)와, Yaw 범위 (Yaw range) 및 Pitch 범위(Pitch range)에 의해 특정될 수 있다. 여기서, Yaw 범위를 이용하여 뷰 포트의 좌우 범위를 특정하고, Pitch 범위를 이용하여 뷰 포트의 상하 범위를 특정할 수 있다.

360도 영상을 부호화하는 영상 부호화 장치는, 뷰 포트의 위치 및 크기를 특정하기 위해 뷰 포트 관련 정보를 부호화하고, 비트스트림을 통해 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 여기서, 뷰 포트 관련 정보는, 뷰 포트 중심점의 위치를 나타내는 정보 및 뷰 포트 범위를 특정하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 뿐만 아니라, 뷰 포트 관련 정보는, 각도 정밀도 관련 정보, 뷰 포트가 적용되는 픽처 범위를 결정하기 위한 정보 및 뷰 포트와 관련한 인코딩 모드 정보 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

도 17는 비트스트림에 부호화되는 뷰 포트와 관련된 신택스를 나타낸 도면이다.

영상 부호화 장치는, 각도 정밀도를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 17에 도시된 예에서, spherical_viewport_precision은 각도 정밀도를 나타내는 신택스일 수 있다. 각도 정밀도는, spherical_viewport_precision의 값에 10^-2를 곱한값으로 설정될 수 있다. 일 예로, spherical_viewport_precision의 값이 1이면, 각도 정밀도는 0.01도로 설정될 수 있다. 이는, 뷰 포트의 위치 및 범위를 0.01도 단위로 표시할 수 있음을 나타낸다.

또는, 시그널링되는 정보를 기초하여, 복수개의 각도 정밀도 후보 중 하나를 선택할 수도 있다. 예컨대, spherical_viewport_precision은 복수개의 각도 정밀도 후보 중 어느 하나를 특정하는 인덱스일 수 있다.

영상 부호화 장치는, 뷰 포트의 중심점을 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 17에 도시된 예에서, spherical_viewport_yaw는 뷰 포트 중심점의 Yaw 좌표를, spherical_viewport_pitch는 뷰 포트 중심점의 Pitch 좌표를, spherical_viewport_roll은 뷰 포트 중심점의 Roll 좌표를 나타낼 수 있다.

영상 부호화 장치는, 뷰 포트 범위를 특정하기 위한 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 17에 도시된 예에서, spherical_viewport_range_yaw는 뷰 포트의 좌우 범위(즉, Yaw 범위)를 특정하기 위한 것이고, spherical_viewport_range_pitch는 뷰 포트의 상하 범위(즉, Pitch 범위)를 특정하기 위한 것이다.

spherical_viewport_range_yaw 및 spherical_viewport_range_pictch는 뷰 포트 중심점으로부터 뷰 포트의 일측 경계까지의 각도를 나타낼 수 있다. 일 예로, spherical_viewport_range_yaw는 뷰 포트의 중심으로부터 뷰 포트의 좌측 또는 우측 경계까지의 각도를 나타내고, spherical_viewport_range_pictch는 뷰 포트의 중심으로부터 뷰 포트의 상단 또는 하단 경계까지의 각도를 나타낼 수 있다. 이 경우, Yaw 범위는 spherical_viewport_range_yaw에 의해 지정된 영역의 좌우 대칭 영역까지 확장되고, Pitch 범위는 spherical_viewport_range_pitch에 의해 지정된 영역의 상하 대칭 영역까지 확장될 수 있다. 위와 같이, 뷰 포트 범위의 절반에 해당하는 정보를 부호화함으로써, 뷰 포트 범위를 결정하는데 요구되는 비트량을 감소시킬 수 있다.

수학식 4 및 수학식 5는 뷰 포트와 관련된 신택스에 의거 하프(Half) 뷰 포트 범위를 유도하는 예를 나타낸 것이다.

spherical_viewport_precision의 값이 1이고, spherical_viewport_range_yaw 값이 4000, spherical_viewport_range_pitch 값이 5000인 경우, 하프 Yaw 범위는 40, 하프 Pitch 범위는 50으로 유도될 수 있다. 이에 따라, 뷰 포트는 뷰 포트의 중심점을 기준으로 좌우 -40도부터 40도 사이의 Yaw 영역 및 뷰 포트의 중심점을 기준으로 상하 -50도부터 50도 사이의 Pitch 영역으로 정의될 수 있다.

다른 예로, spherical_viewport_range_yaw 및 spherical_viewport_range_pictch가 뷰 포트의 양측 경계 사이의 각도를 나타내도록 설정할 수도 있다. 예컨대, spherical_viewport_range_yaw 값에 각도 정밀도를 곱한 값을 Yaw 범위로 유도하거나, spherical_viewport_range_pitch 값에 각도 정밀도를 곱한 값을 Pitch 범위로 유도할 수 있다.

영상 부호화 장치는 뷰 포트 정보가 적용되는 픽처 범위를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 17에 도시된 예에서, spherical_viewport_persistence_flag는 뷰 포트 정보가 현재 픽처에만 적용되는지 또는 다른 픽처에도 적용되는지 여부를 나타내는 신택스이다. 예컨대, spherical_viewport_persistence_flag의 값이 0인 경우(또는 1인 경우), 현재 픽처에서만 뷰 포트 관련 신택스(예컨대, 각도 정밀도, 뷰 포트 중심점 및 뷰 포트 범위 관련 정보)가 적용될 수 있다. 반면, spherical_viewport_persistence_flag의 값이 1인 경우(또는 0인 경우), 새로운 뷰 포트 관련 신택스가 등장하기 전까지 현재 픽처의 뷰 포트 관련 신택스를 다른 픽처에 적용할 수 있다. 여기서, 다른 픽처는 현재 픽처와 상이한 출력 순서(예컨대, Picture Order Count, POC) 또는 디코딩 순서를 갖는 픽처일 수 있다. 예를 들어, spherical_viewport_persistence_flag가 1인 경우, 현재 픽처의 뷰 포트 관련 신택스는 현재 픽처보다 큰 POC 또는 현재 픽처보다 이후에 디코딩되는 픽처에 적용될 수 있다.

영상 부호화 장치는 인코딩 모드와 관련된 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 17에 도시된 예에서, spherical_viewport_mode는, 현재 시퀀스 또는 현재 픽처의 인코딩 모드를 나타낼 수 있다. 예컨대, spherical_viewport_mode가 0(또는 1)인 것은, 현재 시퀀스 또는 현재 픽처에 관심 영역 모드가 적용됨을 나타낼 수 있고, spherical_viewport_mode가 1(또는 0)인 것은, 현재 시퀀스 또는 현재 픽처에 뷰 포트 모드가 적용됨을 나타낼 수 있다.

도 17에 도시된 예에서, 각도 정밀도에 대한 부호화/복호화를 생략하고, 부호화 장치 및 복호화 장치에서 기 정의된 각도 정밀도를 이용할 수도 있다.

도 17에 도시된 뷰 포트 관련 정보들은, SEI (Supplementary Enhancement Information) 메시지, 시퀀스 헤더, 픽처 헤더 또는 슬라이스 헤더 중 적어도 하나를 통해 부호화될 수 있다.

하나의 픽처에 복수개의 뷰 포트를 설정하는 것도 가능하다. 뷰 포트 모드를 예로 들어 설명하면, 360도 비디오를 복수의 시청자가 시청하는 경우, 복수 시청자의 뷰 포트는 상이할 수 있다. 이 경우, 중간 노드는 복호화가 완료된 360도 비디오로부터 각 시청자의 뷰 포트에 대응하는 부분 영역을 재인코딩하고, 재인코딩된 복수 부분 영상을 각 플레이 장치에 전송할 수 있다.

또는, 360도 비디오에 복수의 관심 영역을 설정할 수도 있다. 예컨대, 스포츠 경기에 복수의 관심 영역이 설정되어 있는 경우, 시청자는 복수개 관심 영역 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 관심 영역에 대응하는 부분 영상을 시청할 수 있다. 관심 영역 모드에서, 인코딩 장치는 각 관심 영역 각각에 대응하는 부분 영상을 부호화하고, 사용자가 선택한 관심 영역에 따라, 부호화된 복수의 부분 영상 중 어느 하나를 플레이 장치로 전송할 수 있다.

복수개의 뷰 포트가 사용 가능한 경우, 뷰 포트 정보는 뷰 포트 개수에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 이 경우, 영상 부호화 장치는, 뷰 포트 개수에 관한 정보를 더 부호화할 수 있다.

도 18은 뷰 포트 개수를 나타내는 신택스가 부호화되는 예를 나타낸 도면이다.

영상 부호화 장치는, 뷰 포트의 개수를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 18에 도시된 예에서, viewport_num은 뷰 포트의 개수를 나타낼 수 있다. 도시된 예에서와 달리, 뷰 포트의 개수에서 기 정의된 정수를 차감한 신택스를 부호화하는 것도 가능하다. 예를 들어, viewport_num_minus1은 뷰 포트의 개수에서 1을 차감한 값을 나타낼 수 있다.

상기 뷰 포트의 개수는, 현재 픽처에서 허용 가능한 뷰 포트의 최대 개수 또는 최소 개수 중 적어도 하나를 나타낼 수 있다. 또는, 상기 뷰 포트의 개수는, 현재 픽처를 포함하는 시퀀스, 시간적 레이어, 픽처 또는 슬라이스 중 적어도 하나의 레벨에서 적용되는 개수를 나타낼 수도 있다.

복수개의 뷰 포트가 사용되는 경우, 각 뷰 포트의 위치 및 범위 정보가 부호화될 수 있다. 복수 뷰 포트에 대해 상이한 뷰 포트 인덱스(viewport_idx)가 할당되고, 뷰 포트 인덱스별로 위치 및 범위 정보가 부호화될 수 있다.

일 예로, 도 18에 도시된 예에서, spherical_viewport_yaw[viewport_idx], spherical_viewport_pitch[viewport_idx] 및 spherical_viewport_roll[viewport_idx]는 각각 뷰 포트 인덱스가 [viewport_idx]인 뷰 포트의 중심점 구 좌표 (Yaw, Pitch, Roll)을 나타낸다.

또한, spherical_viewport_range_yaw[viewport_idx] 및 spherical_viewport_range_pitch[viewport_idx]는 각각 뷰 포트 인덱스가 [viewport_idx]인 뷰 포트의 Yaw 범위 및 Pitch 범위를 결정하기 위해 사용된다.

영상 복호화 장치는 뷰 포트의 개수를 나타내는 정보를 복호화하고, 뷰 포트의 개수가 복수개인 경우, 각 뷰 포트의 위치 및 범위 정보를 복호화하여, 각 뷰 포트의 위치 및 크기를 결정할 수 있다.

도시되지는 않았지만, 복수개의 뷰 포트가 허용되는지 여부를 나타내는 정보(예컨대, 플래그)가 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다.

복수개의 뷰 포트가 존재하는 경우, 뷰 포트 각각의 정보를 독립적으로 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 18에 도시된 예에서는, 복수개의 뷰 포트 각각에 대해 위치 정보 및 범위 정보가 시그널링되는 것으로 설명하였다.

다른 예로, 기 부호화/복호화된 뷰 포트 또는 기 정의된 뷰 포트를 이용하여 새로운 뷰 포트 정보를 부호화/복호화할 수도 있다. 구체적으로, 복수개의 뷰 포트 중 기준 뷰 포트를 선정한 뒤, 기준 뷰 포트 정보를 이용하여, 현재 뷰 포트 정보를 유도할 수 있다. 여기서, 기준 뷰 포트로부터 유도되는 현재 뷰 포트 정보는 도 17 및 도 18을 통해 설명한 뷰 포트 관련 신택스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

기준 뷰 포트는 복수개의 뷰 포트 중 부호화 또는 복호화의 기준이 되는 뷰 포트를 의미할 수 있다. 일 예로, 기준 뷰 포트는, 픽처 내 최초로 부호화 또는 복호화되는 뷰 포트, 픽처 내 특정 위치의 뷰 포트 또는 뷰 포트 인덱스가 소정값(예컨대, 0)인 뷰 포트를 의미할 수 있다. 기준 뷰 포트를 결정하기 위한 특정 위치는 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치에서 기 정의된 것일 수 있다. 또는, 기준 뷰 포트를 결정하기 위한 특정 위치를 나타내는 정보가 비트스트림을 통해 시그널링될 수도 있다.

또는, 현재 뷰 포트에 인접한 인접 뷰 포트, 현재 뷰 포트 이전에 부호화/복호화된 뷰 포트를 기준 뷰 포트로 설정할 수도 있다.

기준 뷰 포트의 개수는 하나일 수도 있고, 또는 그 이상일 수도 있다.

도 19는 기준 뷰 포트를 이용하여 현재 뷰 포트 정보를 유도하는 예를 나타낸 도면이다.

뷰 포트 모드 또는 관심 영역 모드에서 복수개의 뷰 포트를 지원하는 경우, 영상 부호화 장치는, 기준 뷰 포트 또는 특정 뷰 포트에 관한 정보를 부호화하고, 기준 뷰 포트를 제외한 잔여 뷰 포트에 대해서는, 기준 뷰 포트와의 차분값을 부호화할 수 있다.

일 예로, 도 19에 도시된 예에서, spherical_viewport_yaw[0], spherical_viewport_pitch[0] 및 spherical_viewport_roll[0]은 인덱스 [0]인 뷰 포트의 중심점 좌표를 나타낼 수 있다. 아울러, spherical_viewport_range_yaw[0] 및 spherical_viewport_range_pitch[0]는 인덱스 [0]인 뷰 포트의 하프 Yaw 범위 및 하프 Pitch 범위를 나타낼 수 있다.

잔여 뷰 포트에 대한 정보는 기준 뷰 포트 정보와의 차분값으로 부호화될 수 있다. 일 예로, 도 19에 도시된 예에서, delta_viewport_yaw, delta_viewport_pitch 및 delta_viewport_roll는 기준 뷰 포트의 중심점과 현재 뷰 포트의 중심점 사이의 좌표차를 나타낼 수 있다. 뷰 포트가 뷰 포트 인덱스 [0]을 갖는 뷰 포트가 기준 뷰 포트일 때, [viewport_idx]를 갖는 뷰 포트의 delta_viewport_yaw, delta_viewport_pitch 및 delta_viewport_roll는 다음 수학식 6과 같이 정의될 수 있다.

또한, 도 19에 도시된 예에서, delta_viewport_range_yaw 및 delta_viewport_range_pitch는 기준 뷰 포트와 현재 뷰 포트 사이의 하프 Yaw 범위 차분값 및 하프 Pitch 범위 차분값을 나타낼 수 있다. 일 예로, [viewport_idx]를 갖는 뷰 포트의 delta_viewport_range_yaw 및 delta_viewport_range_pitch는 다음 수학식 7과 같이 정의될 수 있다.

다른 예로, 현재 뷰 포트의 이전 뷰 포트(즉, 뷰 포트 인덱스가 현재 인덱스보다 1이 낮은 뷰 포트)를 기준 뷰 포트로 설정할 수도 있다. 이 경우, [viewport_idx]를 갖는 뷰 포트의 delta_viewport_yaw, delta_viewport_pitch 및 delta_viewport_roll는 다음 수학식 8과 같이 [viewport_idx-1]을 갖는 뷰 포트와의 차분값으로 정의될 수 있다.

아울러, [viewport_idx]를 갖는 뷰 포트의 delta_viewport_range_yaw 및 delta_viewport_range_pitch는 다음 수학식 9와 같이 [viewport_idx-1]을 갖는 뷰 포트와의 차분값으로 정의될 수 있다.

영상 복호화 장치는, 기준 뷰 포트에 대한 위치 및 범위 정보와 현재 뷰 포트에 대한 위치 및 범위 차분값을 합하여 현재 뷰 포트의 위치 및 범위를 결정할 수 있다.

뷰 포트 단위로 3차원 회전을 적용한 뒤, 영상을 부호화/복호화할 수 있다. 구체적으로, 뷰 포트의 초기 위치에서, Yaw, Pitch 또는 Roll 중 적어도 하나의 방향으로 구를 회전하여, 최종 뷰 포트의 위치를 획득할 수 있다.

영상 부호화 장치는 뷰 포트의 회전과 관련된 정보를 비트스트림에 부호화할 수 있다. 영상 복호화 장치는, 뷰 포트의 위치 및 범위 정보에 기초하여 설정된 뷰 포트에 복호화된 뷰 포트 회전 정보를 적용하여 회전된 뷰 포트를 획득할 수 있다.

도 20은 구의 회전과 관련된 정보가 부호화되는 예를 나타낸 도면이다.

영상 부호화 장치는, 회전 각도 정밀도를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 20에 도시된 예에서, spherical_viewport_orientation_precision은 회전 각도 정밀도를 나타내는 신택스일 수 있다. 회전 각도 정밀도는 뷰 포트의 회전각을 나타내는 신택스에 적용될 수 있다. 회전 각도 정밀도는, spherical_viewport_orientation_precision의 값에 10^-2를 곱한값으로 설정될 수 있다. 일 예로, spherical_viewport_orientation_precision의 값이 1이면, 각도 정밀도는 0.01도로 설정될 수 있다. 이는, 뷰 포트의 회전 각도를 0.01도 단위로 표시할 수 있음을 나타낸다.

또는, 시그널링되는 정보를 기초하여, 복수개의 회전 각도 정밀도 후보 중 하나를 선택할 수도 있다. 예컨대, spherical_viewport_orientation_precision은 복수개의 회전 각도 정밀도 후보 중 어느 하나를 특정하는 인덱스일 수 있다.

영상 부호화 장치는, 뷰 포트의 회전 각도를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 일 예로, 도 20에 도시된 예에서, spherical_viewport_orientation_yaw는 뷰 포트의 Yaw 방향 회전 정도, spherical_viewport_orientation_pitch는 뷰 포트의 Pitch 방향 회전 정도, spherical_viewport_orientation_roll은 뷰 포트의 Roll 방향 회전 정도를 나타낼 수 있다.

회전 각도 정밀도 및 뷰 포트 회전 정보를 이용하여 뷰 포트의 회전 각도를 특정할 수 있다. 일 예로, 수학식 10은 뷰 포트 회전각을 유도하는 예를 나타낸 것이다.

도시되지는 않았지만, 뷰 포트가 회전되는지 여부를 나타내는 정보를 더 부호화할 수도 있다. 뷰 포트의 회전 정보는, 뷰 포트가 회전되는지 여부를 나타내는 정보에 기초하여 선택적으로 시그널링될 수 있다.

도 20에 도시된 예에서, 회전 각도 정밀도에 대한 부호화/복호화를 생략하고, 부호화 장치 및 복호화 장치에서 기 정의된 회전 각도 정밀도를 이용할 수도 있다. 또는, 회전 각도 정밀도에 대한 부호화/복호화를 생략하고, 각도 정밀도와 동일하게 회전 각도 정밀도를 설정하는 것도 가능하다.

도 20에 도시된 예에서, spherical_viewport_orientation_yaw, spherical_viewport_orientation_pitch 및 spherical_viewport_orientation_roll는 회전 방향 및 회전 각도를 동시에 나타낸다. 일 예로, spherical_viewport_orientation_yaw는 Yaw에 대한 회전 각도를 나타낸다. 회전 방향 및 회전 각도를 모두 나타내는 신택스를 부호화하는 대신, 회전 방향 및 회전 각도를 분리된 정보로 부호화하는 것도 가능하다. 일 예로, 뷰 포트가 소정 방향으로 회전하였는지 여부를 나타내는 정보를 부호화한 뒤, 뷰 포트가 소정 방향으로 회전한 것으로 판단되면 소정 방향에 대한 회전 각도를 나타내는 정보를 부호화할 수 있다. 예컨대, spherical_viewport_yaw_oriented_flag는 뷰 포트가 Yaw 방향으로 회전하였는지 여부를 나타내는 플래그일 수 있다. 상기 플래그가 1인 경우, 뷰 포트의 Yaw 방향 회전 각도를 나타내는 spherical_viewport_orientation_yaw가 추가로 시그널링될 수 있다.

상술한 360도 영상은 3DoF (Degree of Freedom) 영상, 3DoF+ 영상 또는 6DoF 영상일 수 있다. 3DoF 영상은 3개 축에 대한 회전 자유도를 가질 수 있다. 일 예로, 3DoF 영상은 Yaw, Roll 및 Pitch에 대한 자유 회전을 지원할 수 있다. 3DoF+ 영상은 3DoF 영상에 제한적인 선형 자유도를 추가한 것이다. 일 예로, 3DoF+ 영상은 Yaw, Roll 및 Picth에 대한 자유 회전과, x축, y축 또는 z축 중 적어도 하나를 따르는 제한적 이동을 지원할 수 있다. 6DoF 영상은 3DoF 영상에 완전한 선형 자유도를 추가한 것이다. 일 예로, 6DoF 영상은 Yaw, Roll 및 Pitch에 대한 자유 회전가, x축, y축 및 z축에 대한 자유 이동을 지원할 수 있다.

도 21은 3DoF, 3DoF+ 및 6DoF 영상의 개념을 나타낸 도면이다.

3DoF 영상 서비스 이용시, 사용자는 앉은 상태 또는 서있는 상태에서 고개는 움직이며 실감 미디어를 감상할 수 있다. 3DoF 영상 서비스에서 제공되는 360도 영상을 옴니디렉셔널 비디오(omnidirectional video)라 호칭할 수 있다.

3DoF+ 영상 서비스 이용시, 사용자는 고개를 움직이며 실감 미디어를 감상할 수 있다. 아울러, 사용자는 제한된 영역 내에서 이동하며 실감 미디어를 감상할 수 있다.

6DoF 영상 서비스 이용시, 사용자는 고개를 움직이며 실감 미디어를 감상할 수 있다. 아울러, 사용자는 이동하며 실감 미디어를 감상할 수 있다.

사용자의 제한적 이동 또는 사용자의 자유 이동을 지원하는 영상 서비스에서, 컨텐트 제작자가 의도한 경로(path) 정보를 부호화하여 시그날링할 수 있다. 컨텐트 제작자가 의도한 경로 정보를 사용자에게 제공함으로써, 영상 감상을 위한 최적의 이동 경로를 사용자에게 제공할 수 있다. 단일 경로에 대한 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있고 또는, 복수 경로에 대한 정보가 부호화되어 시그날링될 수 있다.

도 22는 비디오 위 뷰 패스가 오버레이 출력되는 예를 나타낸 도면이다.

비디오 상에 경로 정보에 의해 결정되는 뷰 패스를 오버레이 출력할 수 있다. 일 예로, 도 22에 도시된 예에서와 같이, 비디오가 제공하는 가상의 공간 상에 제1 경로(Path 1) 및 제2 경로(Path 2)의 방향이 오버레이 출력될 수 있다.

또는, 시청자가 복수 경로 중 어느 하나를 선택하기 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.

경로 정보는 복수 뷰 패스의 지원 여부를 나타내는 정보 또는 뷰 패스의 개수 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술한 뷰 포트 관련 정보를 이용하여, 뷰 패스의 위치 및 범위를 나타낼 수 있다.

하나의 뷰 패스가 복수의 뷰 포트를 지원하거나, 복수의 뷰 패스가 하나의 뷰 포트를 지원할 수 있다.

도 23은 경로 정보와 관련한 신택스를 설명하기 위한 도면이다.

viewpath_num_minus1+1 은 view path의 개수를 나타낸다. viewpath_idx는 뷰 패스의 인덱스를 나타낸다.

spherical_viewport_yaw[view_path_idx][viewport_idx]는 뷰 패스 인덱스가 view_path_idx 이고 뷰 포트 인덱스가 viewport_idx인 뷰 패스의 yaw 중심 위치를 나타낸다.

spherical_viewport_pitch[view_path_idx][viewport_idx]는 뷰 패스 인덱스가 view_path_idx 이고 뷰 포트 인덱스가 viewport_idx인 뷰 패스의 pitch 중심 위치를 나타낸다.

spherical_viewport_roll[view_path_idx][viewport_idx]는 뷰 패스 인덱스가 view_path_idx이고 뷰 포트 인덱스가 viewport_idx인 뷰 패스의 roll 중심 위치를 나타낸다.

spherical_viewport_range_yaw[view_path_idx][viewport_idx]는 뷰 패스 인덱스가 view_path_idx 이고 뷰 포트 인덱스가 viewport_idx인 뷰 패스의 yaw 범위를 나타낸다.

spherical_viewport_range_pitch[view_path_idx][viewport_idx]는 뷰 패스 인덱스가 view_path_idx 이고 뷰 포트 인덱스가 viewport_idx인 뷰 패스의 pitch 범위를 나타낸다.

view_path_idx에 대응하는 viewport_idx의 개수는 하나 또는 그 이상일 수 있다. 또한, view_path_idx와 viewport_idx 사이의 매핑 관계는 재생 시점에 따라 변경될 수 있다.

사용자가 어느 하나의 뷰 패스를 선택하는 경우, 선택된 뷰 패스에 대응하는 뷰 포트 영상이 출력될 수 있다. 선택된 뷰 패스에 대응하는 뷰 포트가 복수개인 경우, 복수개의 뷰 포트들 중 대표 뷰 포트 영상이 출력되거나, 복수 뷰 포트들 중 어느 하나를 선택하기 위한 인터페이스가 출력될 수 있다. 대표 뷰 포트 영상은 기 정의된 인덱스를 갖는 뷰 포트에 대응하는 것이거나, 또는 인덱스가 가장 작은 혹은 인덱스가 가장 작은 뷰 포트에 대응하는 것일 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 (10)

1. 360도 비디오를 복원하는 단계;

   비트스트림으로부터 뷰 패스 관련 정보를 복호화하는 단계; 및

   상기 360도 비디오에 상기 뷰 패스에 대응하는 뷰 포트를 설정하는 단계를 포함하되,

   상기 뷰 패스 관련 정보는, 뷰 패스의 개수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
2. 제1 항에 있어서,

   상기 뷰 패스의 위치 및 범위는 상기 뷰 포트의 위치 및 범위와 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
3. 제2 항에 있어서,

   상기 뷰 포트의 위치는 Yaw 중심 위치를 나타내는 정보, Pitch 중심 위치를 나타내는 정보 및 Roll 중심 위치를 나타내는 정보를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
4. 제3 항에 있어서,

   상기 뷰 포트의 범위는 Yaw 범위를 나타내는 정보 및 Pitch 범위를 나타내는 정보를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
5. 제1 항에 있어서,

   상기 뷰 패스는 복수의 뷰 포트들에 매핑되는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 방법.
6. 360도 비디오에 뷰 패스에 대응하는 뷰 포트를 설정하는 단계; 및

   상기 360도 비디오 및 상기 뷰 패스 관련 정보를 부호화하는 단계를 포함하되,

   상기 뷰 패스 관련 정보는, 뷰 패스의 개수 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
7. 제6 항에 있어서,

   상기 뷰 패스의 위치 및 범위는 상기 뷰 포트의 위치 및 범위와 동일하게 설정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
8. 제7 항에 있어서,

   상기 뷰 포트의 위치는 Yaw 중심 위치를 나타내는 정보, Pitch 중심 위치를 나타내는 정보 및 Roll 중심 위치를 나타내는 정보를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
9. 제8 항에 있어서,

   상기 뷰 포트의 범위는 Yaw 범위를 나타내는 정보 및 Pitch 범위를 나타내는 정보를 기초로 결정되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.
10. 제6 항에 있어서,

    상기 뷰 패스는 복수의 뷰 포트들에 매핑되는 것을 특징으로 하는, 영상 부호화 방법.

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