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KR20120095814A - 복수 참조 영상을 이용한 영상 부복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치 - Google Patents

복수 참조 영상을 이용한 영상 부복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치 Download PDF

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KR20120095814A
KR20120095814A KR1020120017429A KR20120017429A KR20120095814A KR 20120095814 A KR20120095814 A KR 20120095814A KR 1020120017429 A KR1020120017429 A KR 1020120017429A KR 20120017429 A KR20120017429 A KR 20120017429A KR 20120095814 A KR20120095814 A KR 20120095814A
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KR1020120017429A
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임성창
김휘용
정세윤
조숙희
김종호
이하현
이진호
최진수
김진웅
최해철
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한밭대학교 산학협력단
한국전자통신연구원
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Abstract

복수 참조 영상을 이용한 영상 부/복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치가 개시되어 있다. 복호화 방법은 예측 방향 정보를 복호화하는 단계와 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계를 포함할 수 있다. 따라서 참조 픽쳐 인덱스 수를 줄임으로서 부호화 효율을 높힐 수 있다.

Description

복수 참조 영상을 이용한 영상 부복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치{METHODS OF ENCODING/DECODING USING MULTIPLE REFERENCE PICTURES AND APPARATUSES FOR USING THE SAME}
본 발명은 영상 부/복호화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 복수 참조 영상을 이용한 영상 부/복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 해상도를 가지는 방송 서비스가 국내뿐만 아니라 세계적으로 확대되면서, 많은 사용자들이 고해상도, 고화질의 영상에 익숙해지고 있으며 이에 따라 많은 기관들이 차세대 영상기기에 대한 개발에 박차를 가하고 있다. 또한 HDTV와 더불어 HDTV의 4배 이상의 해상도를 갖는 UHD(Ultra High Definition)에 대한 관심이 증대되면서 보다 높은 해상도, 고화질의 영상에 대한 압축기술이 요구되고 있다.
영상 압축을 위해, 시간적으로 이전 및/또는 이후의 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 인터(inter) 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 인트라(intra) 예측 기술, 출현 빈도가 높은 심볼(symbol)에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 심볼에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등이 사용될 수 있다.
영상 압축 기술에는 유동적인 네트워크 환경을 고려하지 않고 하드웨어의 제한적인 동작 환경하에서 일정한 네트워크 대역폭을 제공하는 기술이 있다. 그러나 수시로 대역폭이 변화하는 네트워크 환경에 적용되는 영상 데이터를 압축하기 위해서는 새로운 압축 기술이 요구되고, 이를 위해 스케일러블(scalable) 비디오 부호화/복호화 방법이 사용될 수 있다.
본 발명의 제1 목적은 화면 간 예측에서 참조 픽쳐 인덱스 정보 표시 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 화면 간 예측에서 참조 픽쳐 인덱스 정보 표시 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 영상 복호화 방법은 예측 방향 정보를 복호화하는 단계와 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 예측 방향 정보는 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐와 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐를 기초로 예측 대상 블록을 예측하는 제1 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제2 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제3 예측 방향일 수 있다. 상기 예측 방향 정보는 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제4 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제5 예측 방향을 더 포함할 수 있다. 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는 예측 대상 블록이 제1 예측 방향일 경우, 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고, 상기 예측 대상 블록이 제2 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제3 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계일 수 있다. 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는 상기 예측 대상 블록이 제4 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제5 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 영상 복호화 방법은 움직임 벡터 정보를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 예측 방향 정보는 구문 요소 정보로서 부호화되는 정보일 수 있다.
상술한 본 발명의 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 영상 복호화 장치는 예측 방향 정보를 판단하는 예측 방향 정보 판단부와 상기 예측 방향 정보에 기초하여 예측에 수행된 픽쳐의 인덱스 정보를 결정하는 참조 픽쳐 결정부를 포함할 수 있다. 상기 예측 방향 정보는 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐와 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐를 기초로 예측 대상 블록을 예측하는 제1 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제2 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제3 예측 방향일 수 있다. 상기 예측 방향 정보는 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제4 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제5 예측 방향을 더 포함할 수 있다. 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는 예측 대상 블록이 제1 예측 방향일 경우, 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고, 상기 예측 대상 블록이 제2 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제3 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계일 수 있다. 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는 상기 예측 대상 블록이 제4 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제5 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 영상 복호화 방법은 움직임 벡터 정보를 복호화하여 예측을 수행하는 예측 수행부를 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 부/복호화 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치는 화면 간 예측에서 사용되는 참조 픽쳐 정보를 부/복호화 함으로서 참조 픽쳐의 인덱스 정보를 부호화함에 있어 부호화 효율을 높힐 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 부호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 참조 영상 인덱스를 선택하여 부호화하는 방법을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 복호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 부호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 복호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 일부를 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 일부를 나타낸 개념도이다.
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 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 영상 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180) 및 참조영상 버퍼(190)를 포함한다.
영상 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라(intra) 모드 또는 인터(inter) 모드로 부호화를 수행하고 비트스트림을 출력한다. 이하 본 발명의 실시예에서는 인트라 예측은 화면 내 예측, 인터 예측은 화면 간 예측과 동일한 의미로 사용될 수 있다. 예측 단위에 대한 최적의 예측 방법을 결정하기 위해 예측 단위에 대해 화면 내 예측 방법 및 화면 간 예측 방법이 선택적으로 사용될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 입력 영상의 원본 블록에 대한 예측 블록을 생성한 후, 원본 블록과 예측 블록의 차분을 부호화한다.
화면 내 예측 모드인 경우, 인트라 예측부(120)(또는 화면 내 예측부도 동일한 의미를 가지는 용어로 사용될 수 있다.)는 현재 블록 주변의 이미 부호화된 블록의 화소값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성한다.
화면 간 예측 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 영상 버퍼(190)에 저장되어 있는 참조 영상에서 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 찾아 움직임 벡터를 구한다. 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성한다.
감산기(125)는 입력 블록과 생성된 예측 블록의 차분에 의해 잔여 블록(residual block)을 생성한다. 변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 출력한다. 그리고 양자화부(140)는 입력된 변환 계수를 양자화 파라미터에 따라 양자화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력한다. 엔트로피 부호화부(150)는 입력된 양자화된 계수를 확률 분포에 따라 엔트로피 부호화하여 비트스트림(bit stream)을 출력한다.
엔트로피 부호화가 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼(symbol)에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 부호화 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 부호화를 통해서 영상 부호화의 압축 성능이 높아질 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 엔트로피 부호화를 위해 지수 골룸(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 부호화 방법을 사용할 수 있다.
영상 부호화 시 인터 예측 부호화, 즉 화면 간 예측 부호화를 수행하므로, 현재 부호화된 영상은 참조 영상으로 사용되기 위해 복호화되어 저장될 필요가 있다. 따라서, 역양자화부(160)는 양자화된 계수를 역양자화하고, 역변화부(170)는 역양자화된 계수를 역변환(inverse transform)하여 복원된 차분 블록을 출력한다. 가산기(175)는 예측 블록에 복원된 차분 블록을 더하여 복원 블록을 생성한다.
복원 블록은 필터부(180)를 거치고, 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), SAO(Sample Adaptive Offset), ALF(Adaptive Loop Filter) 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 적응적 인루프(in-loop) 필터로 불릴 수도 있다. 디블록킹 필터는 블록 간의 경계에 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. SAO는 코딩 에러를 보상하기 위해 화소값에 적정 오프셋(offset) 값을 더해줄 수 있다. ALF는 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 영상 버퍼(190)에 저장된다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 필터부(260) 및 참조 영상 버퍼(270)를 포함한다.
영상 복호화 장치(200)는 부호화기에서 출력된 비트스트림을 입력 받아 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행하고 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력한다. 인트라 모드인 경우 화면 내 예측 방법을 사용하여 예측 블록을 생성하고 인터 모드인 경우 화면 간 예측 방법을 사용하여 예측 블록을 생성한다. 영상 복호화 장치(200)는 입력 받은 비트스트림으로부터 복원된 잔여 블록(reconstructed residual block)을 얻고 예측 블록을 생성한 후 복원된 잔여 블록과 예측 블록을 더하여 재구성된 블록, 즉 복원 블록을 생성한다.
엔트로피 복호화부(210)는 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 복호화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력한다. 양자화된 계수는 역양자화부(220)에서 역양자화되고 역변환부(230)에서 역변환되며, 양자화된 계수가 역양자화/역변환 된 결과, 복원된 잔여 블록(reconstructed residual block)이 생성된다.
엔트로피 복호화 방법이 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로서, 각 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 복호화 방법을 통해서 영상 복호화의 압축 성능이 높아질 수 있다.
화면 내 예측 모드인 경우, 인트라 예측부(240)(또는 화면 간 예측부)는 현재 블록 주변의 이미 복호화된 블록의 화소값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성한다.
화면 간 예측 모드인 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 영상 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성한다.
복원된 잔여 블록과 예측 블록은 가산기(255)를 통해 더해지고, 더해진 블록은 필터부(260)를 거친다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, SAO, ALF 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력한다. 복원 영상은 참조 영상 버퍼(270)에 저장되어 화면 간 예측에 사용될 수 있다.
부호화/복호화 장치의 예측 성능을 향상시키기 위한 방법에는 보간(interpolation) 영상의 정확도를 높이는 방법과 차신호를 예측하는 방법이 있다. 여기서 차신호란 원본 영상과 예측 영상과의 차이를 나타내는 신호이다. 본 발명에서 “차신호”는 문맥에 따라 “차분 신호”, “잔여 블록” 또는 “차분 블록”으로 대체되어 사용될 수 있으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 사상, 본질에 영향을 주지 않는 범위 내에서 이를 구분할 수 있을 것이다.
전술한 바와 같이 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화 뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다. 이하, 본 발명의 실시예에 따른 도 1 내지 도 9에서 설명하는 복수 참조 영상을 이용한 화면 간 예측 방법은 도 1 및 도 2에서 전술한 각 모듈의 기능에서 맞게 구현될 수 있고 이러한 부호화기 및 복호화기는 본 발명의 권리범위에 포함된다. 즉, 본 발명의 실시예에서 후술할 영상 부호화 방법 및 영상 복호화 방법은 도 1 및 도 2에서 전술한 영상 부호화기 및 영상 복호화기에 포함된 각 구성부에서 수행될 수 있다. 구성부의 의미는 하드웨어적인 의미 뿐만 아니라 알고리즘을 통해 수행될 수 있는 소프트웨어적인 처리 단위도 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 주로 2개의 참조 픽쳐 리스트(L0 리스트 및 L1 리스트)를 이용하여 예측을 수행하는 방법에 대해 기술하나 2 개 이상의 참조 픽쳐 리스트를 이용하여 예측을 수행하는 것도 가능하고 이러한 실시예 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 부호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3을 참조하면, 예측 방향 정보를 부호화한다(단계 S300).
복수 참조 영상을 사용하여 예측을 수행하는 부호화 대상 블록을 예측하기 위한 참조 픽쳐 리스트로서 L0 리스트와 L1 리스트를 사용할 수 있다. L0 리스트는 예측 대상 픽쳐와 가까운 순방향일수록 작은 인덱스 번호를 할당받을 수 있고 예측 대상 픽쳐와 먼 역방향일수록 큰 인덱스 번호를 할당받을 수 있다. 반대로 L1 리스트는 예측 대상 픽쳐와 가까운 역방향일수록 작은 인덱스 번호를 할당받을 수 있고 예측 대상 픽쳐와 먼 순방향일수록 큰 인덱스 번호를 할당받을 수 있다. 두개의 참조 픽쳐를 사용한 예측 방법으로 3 가지 방법을 사용될 수 있고, 예측 방향 정보는 아래와 같이 부호화될 수 있다.
제1 예측 방향은 양방향 예측 방법으로서 순방향에 속하는 영상 중 적어도 하나의 참조 영상과 적어도 하나의 움직임 벡터를 사용하고 역방향에 속하는 영상 중 적어도 하나의 참조 영상과 적어도 하나의 움직임 벡터를 사용하여 현재 블록에 대한 화면 간 예측을 수행할 수 있다.
제2 예측 방향은 순방향 예측 방법으로서 순방향에 속하는 영상 중 복수개의 참조 영상과 그에 대응되는 복수개의 움직임 벡터를 이용하여 화면 간 예측을 수행할 수 있다. 이때 복수개의 참조 영상은 동일할 수 있다.
제3 예측 방향은 역방향 예측 방법으로서 역방향에 속하는 영상 중 복수개의 참조 영상과 그에 대응되는 복수개의 움직임 벡터를 이용하여 화면 간 예측을 수행할 수 있다. 이때 복수개의 참조 영상은 동일할 수 있다.
즉, 단계 S300에서는 현재 예측 대상 블록이 어떤 참조 픽쳐를 사용하여 예측을 수행하는지에 따라 3가지 방향(양방향, 순방향, 역방향)을 사용하여 예측을 수행할 수 있고 이러한 예측 방향 정보를 부호화할 수 있다. 예측 방향 정보는 소정의 구문 요소 정보를 이용하여 부호화될 수 있고 구문 요소로 부호화된 예측 방향 정보는 복호화되어 복호화 단계에서 예측 대상 블록의 예측 방향 정보로 사용될 수 있다.
예측 방향 정보를 기초로 참조 영상 인덱스를 부호화한다(단계 S310).
본 발명의 실시예에 따른 참조 영상 인덱스 부호화 방법은 예측 방향에 따라 인덱스를 부호화하기 위한 리스트를 다르게 사용함으로서 예측 대상 블록에서 화면 간 예측을 수행하는데 사용되는 픽쳐 인덱스 번호가 작은 수를 가질 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 참조 영상 인덱스를 선택하여 부호화하는 방법을 나타낸 개념도이다.
예를 들어, 기존의 참조 픽쳐 부호화 방법에서는 순방향에서 복수개의 참조 픽쳐(예를 들어 픽쳐 1과 픽쳐 2)를 이용하여 화면 간 예측을 수행하는 경우, 픽쳐 1은 L0 리스트(List0 리스트)에서 인덱싱되는 숫자인 0을 사용하고 픽쳐 2는 L1 리스트(List1 리스트)에서 인덱싱되는 숫자인 3을 사용하여 예측 대상 블록에서 사용하는 참조 픽쳐 정보를 부호화를 수행하였다. L0 리스트의 경우 예측 대상 픽쳐와 가까운 순방향일수록 작은 인덱스 번호를 할당받을 수 있고 예측 대상 픽쳐와 먼 역방향일수록 큰 인덱스 번호를 할당받을 수 있다. 반대로 L1 리스트의 경우 예측 대상 픽쳐와 가까운 역방향일수록 작은 인덱스 번호를 할당받을 수 있고 예측 대상 픽쳐와 먼 순방향일수록 큰 인덱스 번호를 할당받을 수 있다. 따라서 순방향 또는 역방향(즉, 동일한 방향)으로 두 개의 참조 픽쳐를 사용하여 예측을 수행하는 경우는 참조 픽쳐에 할당된 인덱스가 커지고 따라서 큰 인덱스를 부호화하기 위해 많은 비트가 필요하게 되어 부호화 효율이 낮아진다. 따라서 본 발명의 실시예에 따른 참조 픽쳐 인덱스 부호화 방법에서는 순방향 또는 역방향일 경우 하나의 리스트에서 인덱스 정보를 산출하여 사용하는 방법을 통해 작은 크기의 인덱스 번호를 기초로 예측 대상 블록에서 사용하는 참조 픽쳐 정보를 표현할 수 있다.
순방향 예측을 수행함에 있어 사용되는 픽쳐 인덱스 정보는 L0 리스트의 픽쳐 인덱스 정보를 기초로 부호화를 수행할 수 있는데, 각 예측 방향에 따라 다른 방법으로 참조 영상 인덱스를 부호화할 수 있다. 예를 들어, 제1 예측 방향의 경우 순방향에 존재하는 참조 픽쳐는 L0 리스트의 인덱스 정보를 기초로 부호화하고 역방향에 존재하는 참조 픽쳐는 L1 리스트에 포함되어 있는 인덱스값을 기초로 부호화할 수 있다. 제2 예측 방향은 순방향이므로 참조 픽쳐들의 L0 리스트 인덱스 정보를 기초로 예측 대상 블록이 사용하는 참조 픽쳐 인덱스 정보를 표현할 수 있다. 제3 예측 방향은 역방향이므로 참조 픽쳐들의 L1 리스트 인덱스 정보를 기초로 예측 대상 블록이 사용하는 참조 픽쳐 인덱스 정보를 표현할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 참조 픽쳐 인덱스 정보 표현 방법에서는 예측 대상 블록이 사용하는 참조 픽쳐 정보를 더 작은 인덱스를 이용해 부호화하기 위해 예측 방향에 따라 서로 다른 리스트의 인덱스 정보를 사용하여 픽쳐를 인덱싱한다.
참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터를 부호화한다(단계 S320).
제1 예측 방향의 경우 예측 대상 픽쳐의 순방향과 역방향에 존재하는 참조 픽쳐에 대한 각각의 움직임 벡터를 부호화할 수 있고, 제2 예측 방향의 경우 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐에 대한 각 움직임 벡터를 부호화할 수 있고 제3 예측 방향의 경우 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐에 대한 각 움직임 벡터를 부호화할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 복호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 예측 방향 정보를 복호화한다(단계 S500).
예측 방향은 전술한 바와 같이 제1 예측 방향, 제2 예측 방향, 제3 예측 방향으로 3가지 예측 방향이 존재할 수 있고 어떠한 방향으로 예측을 수행할 것인지에 대해 부호화된 정보를 복호화할 수 있다.
예측 방향 정보에 따라 참조 영상 인덱스 정보를 복호화한다(단계 S510).
예측 방향 정보에 따라 참조 영상 인덱스 정보를 산출하는 방법이 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 예측 방향의 경우, 순방향과 역방향에서 참조 픽쳐를 사용하므로 복호화된 인덱스 정보 중 적어도 하나는 L0 리스트에서의 인덱스 정보를 나타내고 복호화된 인덱스 정보 중 적어도 하나는 L1 리스트에서의 인덱스 정보를 나타낸다. 제2 예측 방향은 순방향에서 복수개의 참조 픽쳐를 사용하되 인덱스 정보는 모두 L0 리스트에서 인덱싱되는 픽쳐 정보를 나타낸다. 제3 예측 방향은 역방향에서 복수개의 참조 픽쳐를 사용하되 인덱스 정보는 모두 L1 리스트에서 인덱싱되는 픽쳐 정보를 나타낸다.
예측 방향 정보에 따라 움직임 벡터를 복호화한다(단계 S520).
전술한 바와 같이 각 예측 방향에 따라 참조 픽쳐를 인덱싱하는 방법이 다르므로 각 예측 방향에 따라 다르게 인덱싱된 참조 픽쳐에 대하여 움직임 벡터를 복호화한 후, 복호화된 움직임 벡터를 적용하여 부호화 단계와 동일하게 예측 블록을 생성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 부호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 예측 방향 정보를 부호화한다(단계 S600).
도 3 내지 5에서는 두 개의 참조 픽쳐를 이용하여 예측 대상 블록의 참조 픽쳐 인덱스 정보를 부호화하는 방법에 대해 개시하였으나 이하, 본 발명의 실시예에서는 하나의 참조 픽쳐를 이용하여 예측 대상 블록의 참조 픽쳐 인덱스 정보를 부호화하는 방법도 포함하여 개시한다. 예를 들어, B 픽쳐에 포함된 블록은 복수개의 움직임 벡터(두개의 참조 픽쳐에서 각각의 움직임 벡터 또는 하나의 참조 픽쳐이지만 두개의 움직임 벡터)를 사용하여 예측을 수행하거나 하나의 움직임 벡터(하나의 참조 픽쳐에서 하나의 움직임 벡터)를 사용하여 예측을 수행할 수 있고 따라서 도 3 내지 도 5에서 개시한 예측 방향에서 추가적으로 순방향으로 예측을 수행하는 경우 및 역방향으로 예측을 수행하는 경우인 두가지 예측 방법이 추가적으로 사용될 수 있다.
제1 예측 방향 내지 제3 예측 방향의 경우, 도 3 내지 도 5에서 개시한 예측 방향에 추가적으로 순방향에 존재하는 하나의 참조 픽쳐와 해당 참조 픽쳐로부터 예측을 수행하는 하나의 움직임 벡터를 사용하여 화면 간 예측을 수행하는 제4 예측 방향과 역방향에 존재하는 하나의 참조 픽쳐와 해당 참조 픽쳐로부터 예측을 수행하는 하나의 움직임 벡터를 사용하여 화면 간 예측을 수행하는 제5 예측 방향을 사용하여 예측 대상 블록에 대해 예측을 수행할 수 있다. 예측 방향 정보는 구문 요소, 예를 들어, inter_pred_idc와 같은 구문 요소로 나타낼 수 있고 각 구문 요소의 값은 예측 대상 블록이 사용한 예측 방향 정보로 매핑되어 부호화될 수 있다.
예측 방향 정보를 기초로 참조 영상 인덱스를 부호화한다(단계 S610).
단계 S600에서 산출된 예측 방향 정보를 기초로 참조 영상 인덱스 정보를 부호화할 수 있다. 순방향과 역방향의 양방향 예측을 수행하는 제1 예측 방향의 경우 L0 리스트에 포함되는 참조 영상 인덱스값과 L1 리스트에 포함되는 참조 픽쳐의 인덱스값을 부호화할 수 있다. 순방향에서 복수개 픽쳐를 기초로 예측을 수행하는 제2 예측 방향의 경우, L0 리스트에 포함되는 참조 픽쳐의 인덱스값에 대하여 부호화할 수 있고 역방향에서 복수개의 픽쳐를 기초로 예측을 수행하는 제3 예측 방향의 경우, L1 리스트에 포함되는 참조 픽쳐의 인덱스값에 대하여 부호화를 수행할 수 있다. 제4 예측 방향은 L0 리스트에 포함되는 참조 영상의 색인값을 부호화하여 예측 대상 블록의 인덱스 정보를 부호화할 수 있고 제5 예측 방향은 L1 리스트에 포함되는 참조 영상의 색인값을 부호화하여 예측 대상 블록의 인덱스 정보를 부호화할 수 있다.
참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터를 부호화한다(단계 S620).
예측 방향에 따라 결정된 참조 픽쳐를 기초로 예측 대상 블록의 예측 블록을 생성하기 위한 움직임 벡터를 부호화한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 복수 참조 영상을 이용한 영상 복호화 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7을 참조하면, 예측 방향 정보를 복호화한다(단계 S700).
예측 방향은 도 6에서 전술한 바와 같이 제1 예측 방향 내지 제5 예측 방향이 존재할 수 있고 예측 대상 블록이 사용한 참조 픽쳐 정보를 알기 위해 예측 대상 블록의 부호화 정보를 복호화할 수 있다.
예측 방향 정보를 기초로 참조 영상 인덱스를 복호화한다(단계 S710).
예측 방향 정보에 따라 예측에 사용되는 픽쳐의 인덱스가 가리키는 픽쳐가 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 예측 방향의 경우, 복호화된 인덱스값이 L0 리스트의 인덱스값과 L1 리스트의 인덱스값이 될 수 있고, 제2 예측 방향 및 제4 예측 방향의 경우, 복호화된 인덱스값이 L0 리스트의 인덱스값, 제3 예측 방향 및 제5 예측 방향의 경우, 복호화된 인덱스값이 L1 리스트의 인덱스값이 될 수 있다.
예측 방향 정보에 따라 움직임 벡터를 복호화한다(단계 S720).
각 예측 방향에 따라 다르게 인덱싱된 참조 픽쳐를 결정할 수 있고 결정된 참조 픽쳐에 대한 복호화 대상 블록의 예측 블록을 생성하기 위한 움직임 벡터를 복호화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 일부를 나타낸 개념도이다.
도 8을 참조하면, 영상 부호화 장치의 예측부는 예측 방향 정보 산출부(800), 인덱스 정보 산출부(820), 움직임 벡터 정보 산출부(840)를 포함할 수 있다. 예측 방향 정보 산출부(800)는 전술한 도 3 및 도 6에서와 같이 예측 대상 블록의 예측 방향을 제1 예측 방향 내지 제5 예측 방향 중 하나의 방향으로 결정하여 해당 정보를 산출할 수 있다. 인덱스 정보 산출부(820)는 예측 방향 정보에 기초하여 예측 대상 블록에 대한 예측을 수행하기 위한 참조 픽쳐 인덱스값을 산출할 수 있다. 움직임 벡터 정보 산출부(840)는 예측 대상 블록을 예측하기 위한 움직임 벡터 정보를 부호화할 수 있다.
산출된 예측 방향 정보, 인덱스 정보, 움직임 벡터 정보는 엔트로피 부호화부에서 부호화될 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 일부를 나타낸 개념도이다.
도 9를 참조하면, 영상 복호화 장치의 예측부는 예측 방향 정보 판단부(900), 참조 픽쳐 결정부(920), 예측 수행부(940)를 포함할 수 있다. 엔트로피 복호화부에서 복호화된 예측 방향 정보, 인덱스 정보, 움직임 벡터 정보에 기초하여 예측 방향 정보 판단부(900)에서는 현재 픽쳐에 대한 예측을 수행하기 위한 방향이 제1 예측 방향 내지 제5 예측 방향 중 어떤 방향인지 여부를 판단할 수 있다. 참조 픽쳐 결정부(920)는 예측 방향 정보를 기초로 예측 대상 블록이 어떠한 참조 픽쳐 인덱스값을 가지는지를 판단할 수 있다. 예측 수행부(940)는 복호화된 움직임 벡터 정보와 참조 픽쳐 결정부(920)에서 산출된 인덱스 정보에 기초하여 예측을 수행할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (13)

  1. 예측 방향 정보를 복호화하는 단계; 및
    상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계를 포함하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예측 방향 정보는,
    예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐와 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐를 기초로 예측 대상 블록을 예측하는 제1 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제2 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제3 예측 방향인 영상 복호화 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 예측 방향 정보는,
    상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제4 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제5 예측 방향을 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는,
    예측 대상 블록이 제1 예측 방향일 경우, 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고, 상기 예측 대상 블록이 제2 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제3 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계인 영상 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는,
    상기 예측 대상 블록이 제4 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제5 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    움직임 벡터 정보를 복호화하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 예측 방향 정보는,
    구문 요소 정보로서 부호화되는 정보인 영상 복호화 방법.
  8. 예측 방향 정보를 판단하는 예측 방향 정보 판단부; 및
    상기 예측 방향 정보에 기초하여 예측에 수행된 픽쳐의 인덱스 정보를 결정하는 참조 픽쳐 결정부를 포함하는 영상 복호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 예측 방향 정보는,
    예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐와 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐를 기초로 예측 대상 블록을 예측하는 제1 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제2 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 복수개의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제3 예측 방향인 영상 복호화 장치.
  10. 제9항에 있어서 상기 예측 방향 정보는,
    상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제4 예측 방향, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에 존재하는 픽쳐 중 하나의 픽쳐를 기초로 상기 예측 대상 블록을 예측하는 제5 예측 방향을 더 포함하는 영상 복호화 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는,
    예측 대상 블록이 제1 예측 방향일 경우, 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 적어도 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고, 상기 예측 대상 블록이 제2 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제3 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 복수개의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계인 영상 복호화 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 예측 방향 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스 정보를 복호화하는 단계는,
    상기 예측 대상 블록이 제4 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 순방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하고 상기 예측 대상 블록이 제5 예측 방향일 경우, 상기 예측 대상 픽쳐의 역방향에서 하나의 픽쳐 인덱스를 복호화하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    움직임 벡터 정보를 복호화하여 예측을 수행하는 예측 수행부를 더 포함하는 영상 복호화 장치.
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