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KR20130051466A - Method and apparatus for encoding video, and method and apparatus for decoding video - Google Patents

Method and apparatus for encoding video, and method and apparatus for decoding video Download PDF

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KR20130051466A
KR20130051466A KR1020130048514A KR20130048514A KR20130051466A KR 20130051466 A KR20130051466 A KR 20130051466A KR 1020130048514 A KR1020130048514 A KR 1020130048514A KR 20130048514 A KR20130048514 A KR 20130048514A KR 20130051466 A KR20130051466 A KR 20130051466A
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coding
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김일구
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삼성전자주식회사
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Abstract

PURPOSE: A coding method of an image, a device thereof, a decoding method thereof, and a device thereof are provided to filter surrounding pixels of a current block, and to perform intra prediction for the current block by using the filtered surrounding pixels, thereby improving compression efficiency of the image. CONSTITUTION: A decoding device extracts intra prediction mode information, which is applied to a current decoding unit, from a bitstream(2020). The decoding device determines corresponding surrounding pixels among surrounding pixels, which are adjacent to the current decoding unit, and filtered surrounding pixels based on a size of the current decoding unit and the intra prediction mode(2030). The decoding device performs intra prediction for the current decoding unit based on the determined surrounding pixels and the intra prediction mode information(2040). [Reference numerals] (2010) Generate filtered surrounding pixels by filtering surrounding pixels of a current decoding unit; (2020) Extract intra prediction mode information applied to the current decoding; (2030) Select the surrounding pixels to be used for intra prediction of the current decoding unit among the filtered surrounding pixels and circle surrounding pixels; (2040) Perform the intra prediction for the current decoding unit by using an extracted prediction mode and the selected surrounding pixels; (AA) Start; (BB) End

Description

영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding video, and method and apparatus for decoding video}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video encoding method and apparatus,

본 발명은 필터링된 주변 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행함으로써 영상의 압축 효율을 향상시키는 영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image encoding method and apparatus for improving compression efficiency of an image by performing intra prediction using filtered neighboring pixels, and a decoding method and apparatus thereof.

MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 인터 예측 및 인트라 예측에서 이용가능한 모든 부호화 모드에서 각각의 매크로 블록을 부호화한 다음, 매크로 블록의 부호화에 소요되는 비트율과 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡 정도에 따라서 부호화 모드를 하나 선택하여 매크로 블록을 부호화한다.In an image compression method such as MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, and H.264 / MPEG-4 Advanced Video Coding (AVC), one picture is divided into macroblocks to encode an image. Then, each macroblock is encoded in all coding modes available for inter prediction and intra prediction, and then an encoding mode is selected according to the bit rate required for encoding the macroblock and the degree of distortion between the original macroblock and the decoded macroblock. And the macro block is encoded.

고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 효과적으로 부호화하거나 복호화하는 비디오 코덱의 필요성이 증대하고 있다. 기존의 비디오 코덱에 따르면, 비디오는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 예측 모드에 따라 부호화되고 있다.Background of the Invention [0002] As the development and dissemination of hardware capable of playing back and storing high-resolution or high-definition video content increases the need for video codecs to effectively encode or decode high-definition or high-definition video content. According to the existing video codec, video is encoded according to a limited prediction mode based on a macroblock of a predetermined size.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 현재 블록의 주변 픽셀들을 필터링하고 필터링된 주변 픽셀을 이용하여 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행함으로써 영상의 압축 효율을 향상시키는 영상의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치를 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an image encoding method and apparatus for improving compression efficiency of an image by filtering neighboring pixels of a current block and performing intra prediction on the current block using the filtered neighboring pixels, and a decoding method thereof. It is to provide a device.

일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은 비트스트림으로부터 현재 예측 단위에 적용된 인트라 예측 모드 정보를 추출하는 단계; 상기 현재 예측 단위의 크기 및 상기 현재 현재 단위에 적용된 인트라 예측 모드에 기초하여, 상기 현재 예측 단위에 인접한 주변 픽셀들과 상기 주변 픽셀들을 필터링한 필터링된 주변 픽셀들 중 상기 현재 예측 단위의 인트라 예측에 이용될 주변 픽셀들을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 주변 픽셀들 및 상기 추출된 인트라 예측 모드 정보에 기초하여 상기 현재 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하며, 상기 영상은 심도에 따라 상기 최대 부호화 단위 크기 정보에 따른 최대 부호화 단위로부터 계층적으로 분할되고, 각각의 부호화 단위는 심도별로 상위 심도의 부호화 단위로부터 분할된 정사각 데이터 단위들 중 하나이며, 상기 각각의 부호화 단위는 이웃 부호화 단위들과 독립적으로 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되고, 상기 계층 구조의 부호화 단위들은 부호화된 부호화 단위들을 포함하는 것을 특징으로 한다.An image decoding method according to an embodiment includes extracting intra prediction mode information applied to a current prediction unit from a bitstream; Based on the size of the current prediction unit and the intra prediction mode applied to the current current unit, the intra prediction of the current prediction unit among the neighboring pixels adjacent to the current prediction unit and the filtered neighboring pixels filtering the neighboring pixels. Determining peripheral pixels to be used; And performing intra prediction on the current prediction unit based on the determined neighboring pixels and the extracted intra prediction mode information, wherein the image is a maximum coding unit according to the maximum coding unit size information according to depth. Each coding unit is hierarchically divided from each other, and each coding unit is one of square data units divided from coding units of an upper depth by depth, and each coding unit is independently coded into lower coding units independently of neighboring coding units. The coding units of the hierarchical structure may be split and include encoded coding units.

일 실시예에 따르면 상기 결정하는 단계는 상기 현재 예측 단위의 크기에 기초하여 소정 개수의 주변 픽셀들을 선택하는 단계; 및 상기 소정 개수의 주변 픽셀들을 필터링하여 상기 필터링된 주변 픽셀들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment, the determining may include selecting a predetermined number of peripheral pixels based on the size of the current prediction unit; And filtering the predetermined number of neighboring pixels to generate the filtered neighboring pixels.

일 실시예에 따르면 상기 필터링된 주변 픽셀들은 상기 주변 픽셀들의 가중 평균값을 이용하여 획득될 수 있다.According to an embodiment, the filtered peripheral pixels may be obtained using a weighted average value of the peripheral pixels.

일 실시예에 따르면 상기 소정 개수의 주변 픽셀들은 현재 블록의 크기를 NxN이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측 및 우상측에 인접한 2N개의 주변 픽셀들과 좌측 및 좌하측에 인접한 2N개의 주변 픽셀들을 포함할 수 있다.According to an embodiment, the predetermined number of neighboring pixels includes 2N neighboring pixels adjacent to the upper and right upper sides of the current block and 2N neighboring pixels adjacent to the left and lower left when the size of the current block is NxN. can do.

일 실시예에 따르면 상기 인트라 예측을 수행하는 단계는 상기 현재 픽셀을 중심으로 tan-1(dy/dx) (dx, dy는 정수)의 각도를 갖는 라인을 이용하여 예측을 수행하는 예측 모드를 포함할 수 있다.According to an embodiment, performing the intra prediction may include a prediction mode that performs prediction using a line having an angle of tan −1 (dy / dx) (dx, dy is an integer) with respect to the current pixel. can do.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 블록도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 단위를 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 나타낸 것이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위별 부호화 정보를 도시한다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 장치(1200)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 크기에 따른 인트라 예측 모드들의 개수를 도시한다.
도 14a 내지 도 14c는 본 발명의 일 실시예에 따른 소정 크기의 부호화 단위에 적용되는 인트라 예측 모드의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 소정 크기의 부호화 단위에 적용되는 인트라 예측 모드의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들을 설명하기 위한 참조도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라서 현재 부호화 단위와 필터링되는 주변 픽셀을 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 픽셀의 필터링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.1 is a block diagram of an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram of an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 illustrates a hierarchical coding unit according to an embodiment of the present invention.
4 is a block diagram of an image encoding unit based on an encoding unit according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram of an image decoding unit based on an encoding unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and prediction units, according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 shows a relationship between an encoding unit and a conversion unit according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 illustrates depth-specific encoding information, in accordance with an embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a depth encoding unit according to an embodiment of the present invention.
FIGS. 10A to 10C show a relationship between an encoding unit, a prediction unit, and a frequency conversion unit according to an embodiment of the present invention.
11 is a diagram of encoding information according to coding units, according to an embodiment of the present invention.
12 is a block diagram showing a configuration of an intra prediction apparatus 1200 according to an embodiment of the present invention.
13 shows the number of intra prediction modes according to the size of an encoding unit according to an embodiment of the present invention.
14A to 14C are views for explaining an example of an intra prediction mode applied to a coding unit of a predetermined size according to an embodiment of the present invention.
15 is a view for explaining another example of an intra prediction mode applied to a coding unit of a predetermined size according to an embodiment of the present invention.
16 is a reference diagram for explaining intra prediction modes having various directions according to an embodiment of the present invention.
17 is a diagram illustrating neighboring pixels filtered with a current coding unit according to an embodiment of the present invention.
18 is a reference diagram for explaining a filtering process of neighboring pixels according to an exemplary embodiment of the present invention.
19 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
20 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치, 영상 부호화 방법 및 영상 복호화 방법을 설명한다.Hereinafter, an image encoding apparatus, an image decoding apparatus, an image encoding method, and an image decoding method according to preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 심도 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the image encoding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes a maximum coding unit splitter 110, a coded depth determiner 120, and an outputter 130.

최대 부호화 단위 분할부(110)는 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처 또는 현재 슬라이스를 분할한다. 현재 픽처 또는 현재 슬라이스는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할된다. 분할된 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 심도 결정부(120)로 출력될 수 있다.The maximum coding unit division unit 110 divides the current picture or the current slice based on the maximum coding unit which is the coding unit of the maximum size. The current picture or current slice is divided into at least one maximum encoding unit. The divided image data may be output to the coding depth determination unit 120 for each of at least one maximum coding unit.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 최대 부호화 단위 및 심도를 이용해 부호화 단위가 표현될 수 있다. 최대 부호화 단위는 현재 픽처의 부호화 단위 중 크기가 가장 큰 부호화 단위를 나타내며, 심도는 부호화 단위가 계층적으로 분할되는 단계를 나타낸다. 심도가 깊어질수록, 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며, 최소 부호화 단위의 심도는 최하위 심도로 정의될 수 있다. 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, k 심도의 서브 부호화 단위는 k+1 이상의 심도를 갖는 복수 개의 서브 부호화 단위를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a coding unit may be expressed using a maximum coding unit and a depth. The maximum coding unit represents a coding unit having the largest size among the coding units of the current picture, and the depth represents a step of hierarchically dividing the coding unit. As the depth increases, the coding unit may be split from the largest coding unit to the smallest coding unit. The depth of the largest coding unit is the highest depth, and the depth of the minimum coding unit may be defined as the lowest depth. As the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the sub coding unit of the depth of k may include a plurality of sub coding units having a depth of k + 1 or more.

전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다. As described above, the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum encoding unit according to an embodiment of the present invention is divided by depth, image data of a spatial domain included in the maximum encoding unit can be hierarchically classified according to depth.

최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다. 이러한 최대 부호화 단위 및 최대 심도는 픽처 또는 슬라이스 단위로 설정될 수 있다. 즉, 픽처 또는 슬라이스마다 상이한 최대 부호화 단위 및 최대 심도를 갖을 수 있으며, 최대 심도에 따라 최대 영상 부호화 단위에 포함된 최소 부호화 단위 크기를 가변적으로 설정할 수 있다. 이와 같이 픽처 또는 슬라이스마다 최대 부호화 단위 및 최대 심도를 가변적으로 설정할 수 있게 함으로써, 평탄한 영역의 영상은 보다 큰 최대 부호화 단위를 이용하여 부호화함으로써 압축률을 향상시키고, 복잡도가 큰 영상은 보다 작은 크기의 부호화 단위를 이용하여 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.The maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset. The maximum encoding unit and the maximum depth may be set in units of pictures or slices. That is, each picture or slice may have a different maximum coding unit and maximum depth, and the minimum coding unit size included in the maximum image coding unit may be variably set according to the maximum depth. By setting the maximum coding unit and the maximum depth for each picture or slice in this manner, it is possible to improve the compression ratio by coding the image of the flat area using a larger maximum coding unit, and the image with a large complexity can be encoded The compression efficiency of the image can be improved by using the unit.

부호화 심도 결정부(120)는 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 심도 결정부(120)는, 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 부호화 심도는 R-D 코스트(Rate-Distortion Cost) 계산에 기초해 결정될 수 있다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다. The encoding depth determination unit 120 encodes at least one divided area in which the area of the maximum encoding unit is divided for each depth, and determines the depth at which the final encoding result is output for each of at least one of the divided areas. That is, the coding depth determination unit 120 selects the depth at which the smallest coding error occurs, and determines the coding depth as the coding depth by coding the image data in units of coding per depth for each maximum coding unit. The coding depth may be determined based on a Rate-Distortion Cost calculation. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 130.

최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다. Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.

최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 축소되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 다시 말해, 최대 부호화 단위는 상이한 심도에 따라 상이한 크기의 서브 부호화 단위로 분할될 수 있다. 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 분할될 수 있다.As the depth of the maximum encoding unit increases, the encoding unit is hierarchically divided and reduced, and the number of encoding units increases. In addition, even in the case of coding units having the same depth included in one largest coding unit, a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. In other words, the maximum coding unit may be divided into sub-coding units having different sizes according to different depths. One or more coding depths may be set for one maximum coding unit and data of the maximum coding unit may be divided according to the coding units of one or more coding depths.

또한, 최대 부호화 단위에 포함된 상이한 크기의 서브 부호화 단위들은 상이한 크기의 처리 단위에 기초해 예측 또는 주파수 변환될 수 있다. 다시 말해, 영상 부호화 장치(100)는 영상 부호화를 위한 복수의 처리 단계들을 다양한 크기 및 다양한 형태의 처리 단위에 기초해 수행할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측, 주파수 변환, 엔트로피 부호화 등의 처리 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 크기의 처리 단위가 이용될 수도 있으며, 단계별로 상이한 크기의 처리 단위를 이용할 수 있다.Further, the sub-encoding units of different sizes included in the maximum encoding unit can be predicted or frequency-converted based on the processing units of different sizes. In other words, the image encoding apparatus 100 may perform a plurality of processing steps for image encoding based on various sizes and various types of processing units. In order to encode the image data, processing steps such as prediction, frequency conversion, and entropy encoding are performed, and processing units having the same size may be used in all steps, or processing units having different sizes may be used in stages.

예를 들어 영상 부호화 장치(100)는 부호화 단위를 예측하기 위해, 부호화 단위와 다른 처리 단위를 선택할 수 있다. 일 예로, 부호화 단위의 크기가 2Nx2N(단, N은 양의 정수)인 경우, 예측을 위한 처리 단위는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 다시 말해, 부호화 단위의 높이 또는 너비 중 적어도 하나를 반분하는 형태의 처리 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수도 있다. 이하, 예측 부호화의 기초가 되는 데이터 단위는 '예측 단위'라 한다.For example, in order to predict a coding unit, the image coding apparatus 100 may select a coding unit and a different processing unit. For example, when the size of the encoding unit is 2Nx2N (where N is a positive integer), the processing unit for prediction may be 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN, and the like. In other words, predictive coding may be performed based on a processing unit of a type in which at least one of the height or the width of an encoding unit is halved. Hereinafter, a data unit serving as a basis of predictive encoding is referred to as a 'prediction unit'.

예측 모드는 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있으며, 특정 예측 모드는 특정 크기 또는 형태의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 예를 들어, 인트라 모드는 정방형인 2Nx2N, NxN 크기의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 내부에 복수의 예측 단위가 있다면, 각각의 예측 단위에 대해 예측을 수행하여 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.The prediction mode may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode, and the specific prediction mode may be performed only for a prediction unit of a specific size or shape. For example, the intra mode may be performed only for a prediction unit having a square size of 2N × 2N or N × N. In addition, the skip mode can be performed only for a prediction unit of 2Nx2N size. If there are a plurality of prediction units in the coding unit, a prediction mode having the smallest encoding error may be selected by performing prediction for each prediction unit.

또한, 영상 부호화 장치(100)는 부호화 단위와 다른 크기의 처리 단위에 기초해 영상 데이터를 주파수 변환할 수 있다. 부호화 단위의 주파수 변환을 위해서 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 이하, 주파수 변환의 기초가 되는 처리 단위를 '변환 단위'라 한다.Also, the image encoding apparatus 100 can frequency-convert image data based on a processing unit having a different size from the encoding unit. Frequency conversion may be performed based on a data unit having a size smaller than or equal to the coding unit for frequency conversion of the coding unit. Hereinafter, the processing unit which becomes the basis of frequency conversion is called a "conversion unit."

부호화 심도 결정부(120)는 라그랑자 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 측정하여 최적의 부호화 오차를 갖는 최대 부호화 단위의 분할 형태를 결정할 수 있다. 다시 말해, 부호화 심도 결정부(120)는 최대 부호화 단위가 어떠한 형태의 복수의 서브 부호화 단위로 분할되는지 결정할 수 있는데, 여기서 복수의 서브 부호화 단위는 심도에 따라 크기가 상이하다.The coding depth determiner 120 measures the coding error of each depth coding unit using a Lagrangian Multiplier based Rate-Distortion Optimization technique and calculates the maximum coding unit having the optimal coding error Can be determined. In other words, the coding depth determiner 120 can determine which type of the maximum coding unit is divided into a plurality of sub-coding units, wherein the plurality of sub-coding units have different sizes depending on the depth.

출력부(130)는, 부호화 심도 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다. The output unit 130 outputs, in the form of a bit stream, video data of the maximum encoding unit encoded based on at least one encoding depth determined by the encoding depth determination unit 120 and information on the depth encoding mode.

심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 부호화 심도의 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 단위별 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.The information about the encoding modes for each depth may include coded depth information, partition type information of a prediction unit of a coding unit of a coding depth, prediction mode information for each prediction unit, size information of a transformation unit, and the like.

부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.The coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.

현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.If the current depth is not the coded depth, encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.

하나의 최대 부호화 단위 안에 적어도 하나의 부호화 심도가 결정되며 부호화 심도마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 분할되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.Since at least one coding depth is determined in one maximum coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. In addition, since the data of the largest coding unit is hierarchically divided according to the depth, the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.

따라서, 일 실시예에 따른 출력부(140)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 최소 부호화 단위마다 해당 부호화 정보를 설정할 수 있다. 즉, 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 최소 부호화 단위를 하나 이상 포함하고 있다. 이를 이용하여, 인근 최소 부호화 단위들이 동일한 심도별 부호화 정보를 갖고 있다면, 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 최소 부호화 단위일 수 있다.Therefore, the output unit 140 according to an embodiment may set corresponding encoding information for each minimum coding unit included in the maximum coding unit. That is, the coding unit of the coded depth includes at least one minimum coding unit having the same coding information. By using this, if the neighboring minimum coding units have the same depth-specific encoding information, it may be the minimum coding unit included in the same maximum coding unit.

예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호하 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다.For example, the encoding information output through the output unit 130 may be classified into encoding information per depth unit and encoding information per prediction unit. The under-coding-by-depth coding unit information may include prediction mode information and partition size information. The encoding information to be transmitted for each prediction unit includes information about the estimation direction of the inter mode, information about the reference picture index of the inter mode, information on the motion vector, information on the chroma component of the intra mode, information on the interpolation mode of the intra mode And the like. Information on the maximum size of a coding unit defined for each picture, slice or GOP, and information on the maximum depth can be inserted into the header of the bitstream.

영상 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도(k)의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도(k+1)의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 따라서, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.According to the simplest embodiment of the image coding apparatus 100, the depth-dependent coding unit is a coding unit having a height divided by the height and width of the coding unit of one layer higher depth. That is, if the size of the encoding unit of the current depth (k) is 2Nx2N, the size of the encoding unit of the lower depth (k + 1) is NxN. Therefore, the current encoding unit of 2Nx2N size can include a maximum of 4 sub-depth encoding units of NxN size.

따라서, 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 분할 형태를 결정할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.Therefore, the image decoding apparatus 100 according to an exemplary embodiment can determine an optimum shape division type for each maximum encoding unit based on the size and the maximum depth of the maximum encoding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. In addition, since each encoding unit can be encoded by various prediction modes, frequency conversion methods, and the like, an optimal encoding mode can be determined in consideration of image characteristics of encoding units of various image sizes.

영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 종래의 16x16 크기의 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.If an image having a very high image resolution or a very large data amount is encoded in units of a conventional 16x16 macroblock, the number of macroblocks per picture becomes excessively large. This increases the amount of compression information generated for each macroblock, so that the burden of transmission of compressed information increases and the data compression efficiency tends to decrease. Therefore, the image encoding apparatus according to the embodiment of the present invention can increase the maximum size of the encoding unit in consideration of the image size, and adjust the encoding unit in consideration of the image characteristic, so that the image compression efficiency can be increased .

도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치의 블록도를 도시한다.2 is a block diagram of an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 2, an apparatus 200 for decoding an image according to an exemplary embodiment of the present invention includes a receiving unit 210, an image data and coding information extracting unit 220, and an image data decoding unit 230.

수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처 또는 슬라이스에 대한 헤더로부터 현재 픽처 또는 슬라이스의 최대 부호화 단위에 대한 정보를 추출할 수 있다. 또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다.The receiving unit 210 receives and parses a bitstream of the encoded video. The image data and encoding information extractor 220 extracts image data for each largest coding unit from the parsed bitstream and outputs the image data to the image data decoder 230. The image data and encoding information extractor 220 may extract information about a maximum coding unit of the current picture or slice from a header for the current picture or slice. Also, the image data and encoding information extractor 220 extracts information about a coded depth and an encoding mode for each largest coding unit from the parsed bitstream. The extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the image data decoder 230.

최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 단위별 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.The information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set for one or more coded depth information, and the information about the coding mode for each coded depth may include partition type information of a prediction unit for each coding unit, prediction mode information, and the like. The size information of the transformation unit may be included. In addition, as the encoding depth information, depth-based segmentation information may be extracted.

최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보는 최대 부호화 단위에 포함된 심도에 따라 상이한 크기의 서브 부호화 단위에 대한 정보를 포함할 수 있으며, 부호화 모드에 관한 정보는 서브 부호화 단위별 예측 단위에 대한 정보, 예측 모드에 대한 정보 및 변환 단위에 대한 정보 등을 포함할 수 있다. The information on the division type of the maximum encoding unit may include information on sub-encoding units of different sizes according to the depth included in the maximum encoding unit, the information on the encoding mode may include information on a prediction unit for each sub- Information on the prediction mode, information on the conversion unit, and the like.

영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보에 기초하여, 영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위에 포함된 서브 부호화 단위를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 주파수 역변환 과정을 포함할 수 있다.The image data decoder 230 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. The image data decoding unit 230 can decode the sub-encoding unit included in the maximum encoding unit based on the information on the division type of the maximum encoding unit. The decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and an inverse frequency conversion process.

영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 단위별 예측을 위해 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 분할 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 예측 단위 및 예측 모드로 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다. 또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위로 역변환을 수행할 수 있다.The image data decoding unit 230 performs intra prediction or motion prediction in each prediction unit and prediction mode for each coding unit on the basis of the division type information and the prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth, Compensation can be performed. In addition, the image data decoding unit 230 may perform inverse conversion on each conversion unit for each encoding unit, based on the size information of the conversion unit of the encoding unit by encoding depth, for inverse conversion for each maximum encoding unit.

영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하는 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도로 복호화할 것을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다. 즉, 최소 부호화 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 최소 부호화 단위를 모아, 하나의 데이터 단위로 복호화할 수 있다. The image data decoder 230 may determine a coded depth of a current maximum coding unit using split information according to depths. If the split information indicates decoding to the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the image data decoder 230 may decode the coding unit of the current depth using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit with respect to the image data of the current maximum coding unit. In other words, by observing the encoding information set for the minimum coding unit, the minimum coding unit holding the encoding information including the same split information can be collected and decoded into one data unit.

일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 영상 데이터의 복호화가 가능해진다. 따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.The image decoding apparatus 200 according to an exemplary embodiment recursively performs encoding for each maximum encoding unit in the encoding process to obtain information on the encoding unit that has generated the minimum encoding error and can use it for decoding the current picture have. That is, the image data can be decoded in an optimal coding unit for each maximum coding unit. Therefore, even if a high resolution image or an excessively large amount of data is used, the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 단위를 도시한다.FIG. 3 illustrates a hierarchical encoding unit according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 계층적 부호화 단위는 너비x높이가 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8, 및 4x4를 포함할 수 있다. 정사각형 형태의 부호화 단위 이외에도, 너비x높이가 64x32, 32x64, 32x16, 16x32, 16x8, 8x16, 8x4, 4x8인 부호화 단위들이 존재할 수 있다.Referring to FIG. 3, the hierarchical coding unit according to the present invention may include 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 starting from a coding unit having a width x height of 64x64. In addition to the square coding units, there may be coding units having a width x height of 64x32, 32x64, 32x16, 16x32, 16x8, 8x16, 8x4, and 4x8.

도 3에서 비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 최대 부호화 단위의 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 또한, 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 4로 설정되어 있다. 또한, 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 2로 설정되어 있다.3, the resolution is set to 1920 x 1080, the size of the maximum encoding unit is set to 64, and the maximum depth is set to 2 for the video data 310. For the video data 320, the resolution is set to 1920 x 1080, the maximum size of the encoding unit is set to 64, and the maximum depth is set to 4. [ For the video data 330, the resolution is set to 352 x 288, the maximum size of the encoding unit is set to 16, and the maximum depth is set to 2.

해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 압축률 향상뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반영하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.When the resolution is high or the amount of data is large, it is desirable that the maximum size of the coding size be relatively large in order to not only improve the compression ratio but also accurately reflect the image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.

최대 심도는 계층적 부호화 단위에서 총 계층수를 나타낸다. 따라서, 비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 8, 4인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. The maximum depth represents the total number of layers in the hierarchical coding unit. Therefore, since the maximum depth of the video data 310 is 2, the coding unit 315 of the video data 310 is encoded from the largest coding unit having a long axis size of 64 by two layers of depth and having a long axis size of 32 or 16. It can include up to units. On the other hand, since the maximum depth of the video data 330 is 2, the coding unit 335 of the video data 330 has two long depths of encoding from the coding units having the long axis size of 16, so that the long axis sizes are 8 and 4 It can include up to units.

비디오 데이터(320)의 최대 심도는 4이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 심도가 네 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8, 4인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 더 작은 서브 부호화 단위에 기초해 영상을 부호화하므로 보다 세밀한 장면을 포함하고 있는 영상을 부호화하는데 적합해진다.Since the maximum depth of the video data 320 is 4, the coding unit 325 of the video data 320 has a depth of four layers deeper from the maximum coding unit having a long axis size of 64, so that the long axis size is 32, 16, 8, 4 Up to coding units may be included. Since the image is encoded based on a smaller sub-encoding unit as the depth is deeper, it is suitable to encode an image including a finer scene.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 나타낸 것이다.4 is a block diagram of an image encoding unit based on an encoding unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 도 1의 영상 부호화 장치(100)의 부호화 심도 결정부(120)에서 부호화 심도를 결정하기 위하여 거쳐야 되는 영상 데이터 부호화 작업들을 수행한다.The image encoding unit 400 according to an exemplary embodiment of the present invention performs image data encoding operations to be performed in order to determine the encoding depth in the encoding depth determination unit 120 of the image encoding apparatus 100 of FIG.

도 4를 참조하면, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 예측 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 예측 단위에 대해 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)을 이용해 인터 예측 및 움직임 보상을 수행한다.4, the intra-prediction unit 410 performs intra-prediction on a prediction unit of an intra mode in the current frame 405, and the motion estimation unit 420 and the motion compensation unit 425 perform intra- Inter prediction and motion compensation are performed using the current frame 405 and the reference frame 495 with respect to the unit.

인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 예측 단위에 기초해 레지듀얼 값들이 생성되고, 생성된 레지듀얼 값들은 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 특히 도 12를 참조하여 후술되는 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측부(410)는 인트라 예측시에 이용되는 주변 픽셀들을 필터링하고 필터링된 주변 픽셀을 참조 픽셀로 하여 인트라 예측을 수행하며, 인트라 예측된 부호화 단위와 원 부호화 단위의 차이값인 레지듀얼 값들은 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력될 수 있다.Residual values are generated based on the prediction unit output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425, and the generated residual values are the frequency converter 430 and the quantizer. 440 is output as a quantized transform coefficient. In particular, as described below with reference to FIG. 12, the intra predictor 410 according to an embodiment of the present invention filters neighboring pixels used in intra prediction and performs intra prediction using the filtered neighboring pixels as reference pixels. The residual values, which are the difference between the intra-predicted coding unit and the original coding unit, may be output as quantized transform coefficients through the frequency transformer 430 and the quantizer 440.

양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)를 통해 다시 레지듀얼 값으로 복원되고, 복원된 레지듀얼 값들은 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.The quantized transform coefficients are restored to the residual values through the inverse quantizer 460 and the frequency inverse transformer 470, and the restored residual values are passed through the deblocking unit 480 and the loop filtering unit 490. Processed and output to the reference frame 495. The quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 via the entropy encoder 450.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법에 따라 부호화하기 위해, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)는 모두 최대 부호화 단위, 심도에 따른 서브 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초해 영상 부호화 과정들을 처리할 수 있다. 특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 부호화 단위 내의 예측 단위 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 변환 단위의 크기를 고려할 수 있다.In order to perform encoding according to the image encoding method according to an embodiment of the present invention, an intra prediction unit 410, a motion estimation unit 420, a motion compensation unit 425, The inverse quantization unit 460, the inverse quantization unit 470, the deblocking unit 480 and the loop filtering unit 490 of the quantization unit 430, the quantization unit 440, the entropy coding unit 450, the inverse quantization unit 460, , Sub-encoding units according to depth, prediction units, and conversion units. In particular, the intra prediction unit 410, the motion estimation unit 420, and the motion compensation unit 425 determine the prediction unit and the prediction mode in the coding unit in consideration of the maximum size and depth of the coding unit, and the frequency conversion unit 430 ) Can consider the size of the conversion unit considering the maximum size and depth of the encoding unit.

도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 나타낸 것이다.5 is a block diagram of an image decoding unit based on an encoding unit according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 주파수 역변환부(540)를 거쳐 레지듀얼 값들로 복원된다. 레지듀얼 값들은 인트라 예측부(550)의 인트라 예측의 결과 또는 움직임 보상부(560)의 움직임 보상 결과와 가산되어 부호화 단위 별로 복원된다. 복원된 부호화 단위는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 다음 부호화 단위 또는 다음 픽처의 예측에 이용된다.Referring to FIG. 5, the bitstream 505 is parsed by the parser 510, and the encoded image data to be decoded and the encoding information necessary for decoding are parsed. The encoded image data is output as inverse-quantized data through the entropy decoding unit 520 and the inverse quantization unit 530, and is restored to the residual values through the frequency inverse transform unit 540. [ The residual values are added to the result of the intra prediction of the intra predictor 550 or the result of the motion compensation of the motion compensator 560 and reconstructed for each coding unit. The reconstructed coding unit is used for prediction of the next coding unit or the next picture through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에 따라 복호화하기 위해 영상 복호화부(400)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두 최대 부호화 단위, 심도에 따른 서브 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초해 영상 복호화 과정들을 처리할 수 있다. 특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 부호화 단위 내의 예측 단위 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위의 최대 크기 및 심도를 고려하여 변환 단위의 크기를 고려할 수 있다.A parsing unit 510, an entropy decoding unit 520, an inverse quantization unit 530, an inverse frequency transforming unit (hereinafter referred to as an inverse quantization unit) 530, The intra prediction unit 550, the motion compensation unit 560, the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 are all based on the maximum encoding unit, the depth-dependent sub-encoding unit, the prediction unit, And can process the image decoding processes. In particular, the intra prediction unit 550 and the motion compensation unit 560 determine a prediction unit and a prediction mode in an encoding unit in consideration of the maximum size and depth of an encoding unit, and the frequency inverse transform unit 540 transforms the maximum size And the depth of the conversion unit can be taken into consideration.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.FIG. 6 illustrates a depth-based coding unit and a prediction unit according to an embodiment of the present invention.

일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수도 있다.The image encoding apparatus 100 and the image decoding apparatus 200 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics. The maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. The size of each coding unit may be determined according to a maximum size of a predetermined coding unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할된다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 기반이 되는 부분적 데이터 단위인 예측 단위가 도시되어 있다.The hierarchical structure 600 of a coding unit according to an embodiment of the present invention illustrates a case in which the maximum height and width of the coding unit are 64 and the maximum depth is four. Since the depth is deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the encoding unit according to the embodiment, the height and width of each depth-dependent encoding unit are divided. In addition, along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, a prediction unit which is a partial data unit which is a prediction base of each coding unit of depth is shown.

최대 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.The maximum coding unit 610 is the largest coding unit among the hierarchical structures 600 of the coding units and has a depth of 0, and the size of the coding units, i.e., the height and the width, is 64x64. A depth-1 encoding unit 620 having a size of 32x32, a depth-2 encoding unit 620 having a size 16x16, a depth-3 encoding unit 640 having a size 8x8, a depth 4x4 having a size 4x4, There is an encoding unit 650. An encoding unit 650 of depth 4 of size 4x4 is the minimum encoding unit.

또한 도 6을 참조하면, 각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위로서, 부분적 데이터 단위들이 도시되어 있다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 최대 부호화 단위(610)의 예측 단위는, 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 부분적 데이터 단위(610), 크기 64x32의 부분적 데이터 단위들(612), 크기 32x64의 부분적 데이터 단위들(614), 크기 32x32의 부분적 데이터 단위들(616)일 수 있다. Referring also to FIG. 6, partial data units are shown along the horizontal axis for each depth, as a prediction unit of an encoding unit. That is, the prediction unit of the maximum encoding unit 610 having a depth 0 size of 64x64 is a partial data unit 610 of size 64x64, partial data units 612 of size 64x32 included in the encoding unit 610 of size 64x64, Partial data units 614 of size 32x64, and partial data units 616 of size 32x32.

심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 부분적 데이터 단위(620), 크기 32x16의 부분적 데이터 단위들(622), 크기 16x32의 부분적 데이터 단위들(624), 크기 16x16의 부분적 데이터 단위들(626)일 수 있다. The prediction unit of the 32x32 coding unit 620 having the depth 1 is the partial data unit 620 of the size 32x32 included in the coding unit 620 of the size 32x32, the partial data units 622 of the size 32x16, Partial data units 624 of size 16x16, and partial data units 626 of size 16x16.

심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 부분적 데이터 단위(630), 크기 16x8의 부분적 데이터 단위들(632), 크기 8x16의 부분적 데이터 단위들(634), 크기 8x8의 부분적 데이터 단위들(636)일 수 있다. The prediction unit of the 16x16 coding unit 630 of depth 2 is a partial data unit 630 of size 16x16, partial data units 632 of size 16x8, a size of 8x16 16x16 included in the coding unit 630 of size 16x16, Partial data units 634 of size 8x8, and partial data units 636 of size 8x8.

심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 부분적 데이터 단위(640), 크기 8x4의 부분적 데이터 단위들(642), 크기 4x8의 부분적 데이터 단위들(644), 크기 4x4의 부분적 데이터 단위들(646)일 수 있다. The prediction unit of the encoding unit 640 having the depth 3 of 8x8 is a partial data unit 640 of the size 8x8, partial data units 642 of the size 8x4, a size 4x8 of the size 8x8 included in the encoding unit 640 of the size 8x8, Partial data units 644 of size 4x4, and partial data units 646 of size 4x4.

마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 데이터 단위(650)이다.Finally, the coding unit 650 of size 4x4 having a depth of 4 is the minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth, and the corresponding prediction unit is also the data unit 650 having a size of 4x4.

일 실시예에 따른 영상 부호화 장치의 부호화 심도 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다. In order to determine the depth of encoding of the maximum encoding unit 610, the encoding depth determining unit 120 of the image encoding apparatus according to an exemplary embodiment may perform encoding for each depth unit included in the maximum encoding unit 610 Should be performed.

동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.The number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.

각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도가 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다. For each depth coding, encoding may be performed for each prediction unit of a coding unit according to depths along a horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. . In addition, a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, the encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth. The depth in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 610 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 610.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다. FIG. 7 shows a relationship between an encoding unit and a conversion unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 분할하여 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 주파수 변환이 수행될 수 있다. 또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.The image encoding apparatus 100 and the image decoding apparatus 200 according to an embodiment of the present invention divide and encode or decode an image with a coding unit smaller than or equal to the maximum encoding unit for each maximum encoding unit. The size of the conversion unit for frequency conversion during encoding can be selected based on data units that are not larger than the respective encoding units. For example, when the current coding unit 710 is 64x64 size, frequency conversion may be performed using the 32x32 size transform unit 720. In addition, the data of the encoding unit 710 of 64x64 size is encoded by performing the frequency conversion with the conversion units of 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 size of 64x64 or smaller, respectively, and then the conversion unit having the smallest error with the original Can be selected.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.FIG. 8 illustrates depth-specific encoding information, in accordance with an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 부호화 정보 부호화부는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.The encoding information encoding unit of the image encoding apparatus 100 according to an embodiment of the present invention includes information on the encoding mode, information 800 about the partition type, information on the prediction mode 810 ), And information 820 on the conversion unit size may be encoded and transmitted.

파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 예측 단위로서, 현재 부호화 단위가 분할된 타입에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 심도 0 및 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806), 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 예측 단위로 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806) 및 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.The partition type information 800 indicates a prediction unit for predictive encoding of the current encoding unit and information on the type in which the current encoding unit is divided. For example, the current coding unit CU_0 of depth 0 and size 2Nx2N includes a prediction unit 802 of size 2Nx2N, a prediction unit 804 of size 2NxN, a prediction unit 806 of size Nx2N, and a prediction unit of size NxN 808. ) May be divided into any one type and used as a prediction unit. In this case, the information 800 about the partition type of the current coding unit includes a prediction unit 802 of size 2Nx2N, a prediction unit 804 of size 2NxN, a prediction unit 806 of size Nx2N, and a prediction unit 808 of size NxN. It is set to indicate one of the.

예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 예측 단위의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 예측 단위가 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.Information 810 about the prediction mode indicates a prediction mode of each prediction unit. For example, through the information 810 about the prediction mode, the prediction unit indicated by the information 800 about the partition type is performed by one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816. Can be set.

또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.In addition, the information 820 on the conversion unit size indicates whether to perform frequency conversion on the basis of which conversion unit the current encoding unit is performed. For example, the transform unit may be one of a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second intra transform unit size 828. have.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.The encoding information extracting unit of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment of the present invention extracts the information 800 about the partition type, the information 810 about the prediction mode, Information 820 can be extracted and used for decoding.

도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다. FIG. 9 shows a depth encoding unit according to an embodiment of the present invention.

심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다. Partition information may be used to indicate changes in depth. The division information indicates whether the current-depth encoding unit is divided into lower-depth encoding units.

심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. The prediction unit 910 for predictive encoding of coding units having a depth of 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 912 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type having a size of 2N_0xN_0 (914), a partition type having a size of N_0x2N_0 (916), and a partition having a size of N_0xN_0 Type 918 may be included.

파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 예측 단위, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 네 개의 N_0xN_0 크기의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0, 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 예측 단위에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 움직임 예측이 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다.For each partition type, prediction coding must be repeatedly performed for one prediction unit of 2N_0x2N_0 size, two prediction units of 2N_0xN_0 size, two prediction units of N_0x2N_0 size, and four prediction units of N_0xN_0 size. For a prediction unit of size 2N_0x2N_0, size N_0x2N_0, size 2N_0xN_0, and size N_0xN_0, motion prediction can be performed in intra mode and inter mode. The skip mode can be performed only for the prediction unit of size 2N_0x2N_0.

크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(922, 924, 926, 928)에 대해 반복적으로 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다. If the encoding error of the partition type 918 having the size N_0xN_0 is the smallest, the depth 0 is changed to 1 (920), and the depth 2 and the coding units 922, 924, 926, and 928 of the partition type having the size N_0xN_0 are changed. We can repeatedly search for the minimum coding error.

동일한 심도의 부호화 단위들(922, 924, 926, 928)에 대해 부호화가 반복적으로 수행되므로, 이중 하나만 예를 들어 심도 1의 부호화 단위의 부호화를 설명한다. 심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 예측 단위(930)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(932), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(934), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(936), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(938)을 포함할 수 있다. 파티션 타입마다, 한 개의 크기 2N_1x2N_1의 예측 단위, 두 개의 크기 2N_1xN_1의 예측 단위, 두 개의 크기 N_1x2N_1의 예측 단위, 네 개의 크기 N_1xN_1의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다.Since encoding is repeatedly performed on the encoding units 922, 924, 926, and 928 of the same depth, encoding of only one of the encoding units of depth 1, for example, will be described. The prediction unit 930 for predictive encoding of a coding unit having a depth of 1 and a size of 2N_1x2N_1 (= N_0xN_0) includes a partition type 932 of size 2N_1x2N_1, a partition type 934 of size 2N_1xN_1, and a partition type 936 of size N_1x2N_1. It may include a partition type 938 of size N_1xN_1. For each partition type, prediction encoding must be repeatedly performed for each prediction unit of size 2N_1x2N_1, prediction units of two sizes 2N_1xN_1, prediction units of two sizes N_1x2N_1, and prediction units of four sizes N_1xN_1.

또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(938)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하면서(940), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(942, 944, 946, 948)에 대해 반복적으로 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다. Also, if the encoding error of the partition type 938 having the size N_1xN_1 is the smallest, the depth 1 is changed to the depth 2 (940), and the coding units 942, 944, 946, and 948 of the depth 2 and the size N_2xN_2 are used. We can repeatedly search for the minimum coding error.

최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 예측 단위(950)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(952), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(954), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(956), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(958)을 포함할 수 있다. In the case where the maximum depth is d, the split information for each depth may be set until the depth d-1. That is, the prediction unit 950 for the prediction encoding of the coding unit of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1) is a partition having the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1). Partition type 954 of type 952, size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), partition type 956 of size N_ (d-1) x2N_ (d-1), size N_ (d- 1) xN_ (d-1) may include a partition type 958.

파티션 타입마다, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어야 한다. 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)는 더 이상 분할 과정을 거치지 않는다.(D-1) x2N_ (d-1), two predicted units of two sizes 2N_ (d-1) (d-1) x2N_ (d-1), four sizes N_ (d-1) xN_ (d-1). Since the maximum depth is d, the coding unit 952 of the depth d-1 no longer undergoes a division process.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 부호화 단위(912)를 위한 부호화 심도를 결정하기 위해, 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택한다. 예를 들어, 심도 0의 부호화 단위에 대한 부호화 오차는 파티션 타입(912, 914, 916, 918)마다 예측 부호화를 수행한 후 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 예측 단위가 결정된다. 마찬가지로 심도 0, 1, ..., d-1 마다 부호화 오차가 가장 작은 예측 단위가 검색될 수 있다. 심도 d에서는, 크기 2N_dx2N_d의 부호화 단위이면서 예측 단위(960)를 기반으로 한 예측 부호화를 통해 부호화 오차가 결정될 수 있다. 이와 같이 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도 및 해당 심도의 예측 단위는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다. The image encoding apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention compares depth-based encoding errors to determine depths for encoding units 912 and selects the depths at which the smallest encoding error occurs. For example, as the encoding error for the coding unit having a depth of 0, a prediction unit in which the smallest coding error occurs after predictive encoding is performed for each partition type 912, 914, 916, and 918 is determined. Similarly, prediction units having the smallest coding error may be searched for depths 0, 1, ..., d-1. In the depth d, a coding error may be determined through prediction coding based on the prediction unit 960 which is a coding unit having a size of 2N_dx2N_d. In this way, the minimum coding errors of the depths 0, 1, ..., d-1, and d are compared with each other, and the depth with the smallest error is selected to be determined as the coding depth. The coded depth and the prediction unit of the corresponding depth may be encoded and transmitted as information about an encoding mode. In addition, since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(912)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.The encoding information extracting unit 220 of the image decoding apparatus 200 according to an embodiment of the present invention extracts information on the encoding depth and the prediction unit for the encoding unit 912 and uses the information on the encoding depth 912 to decode the encoding unit 912 . The image decoding apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present invention uses the division information according to the depth to determine the depth with the division information of '0' as a coding depth and can use it for decoding using the information about the coding mode for the corresponding depth have.

도 10a, 10b 및 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.FIGS. 10A, 10B, and 10C illustrate the relationship between an encoding unit, a prediction unit, and a frequency conversion unit according to an embodiment of the present invention.

부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.The encoding unit 1010 is encoding units for encoding depth determined by the image encoding apparatus 100 according to the embodiment with respect to the maximum encoding unit. The prediction unit 1060 is prediction units of coding units of respective coding depths of the coding unit 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of coding units of each coding depth.

심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다. If the depth-based coding units 1010 have a depth of 0, the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1, and the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths. 2, coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three, and coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.

예측 단위들(1060) 중 일부(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 타입이다. 즉, 예측 단위(1014, 1022, 1050, 1054)는 2NxN의 파티션 타입이며, 예측 단위(1016, 1048, 1052)는 Nx2N의 파티션 타입, 예측 단위(1032)는 NxN의 파티션 타입이다. 즉, 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위는 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다. Some of the prediction units 1060 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are types in which coding units are split. That is, the prediction units 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2N × N, the prediction units 1016, 1048, and 1052 are partition types of N × 2N, and the prediction units 1032 are partition types of N × N. That is, the prediction unit of the deeper coding units 1010 is smaller than or equal to each coding unit.

변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수 변환 또는 주파수 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 예측 및 주파수 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.The image data of a part 1052 of the conversion units 1070 is subjected to frequency conversion or frequency inverse conversion in units of data smaller in size than the encoding unit. In addition, the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared to the corresponding prediction unit among the prediction units 1060. That is, the image encoding apparatus 100 and the image decoding apparatus 200 according to an exemplary embodiment of the present invention perform prediction and frequency conversion / inverse transform operations on the same encoding unit, respectively, based on separate data units .

도 11 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위별 부호화 정보를 도시한다.11 is a diagram of encoding information according to coding units, according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 단위별 부호화 정보를 출력하고, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위별 부호화 정보를 추출할 수 있다.The output unit 130 of the image encoding apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention outputs encoding information for each encoding unit and outputs the encoding information to the encoding information extracting unit 200 of the image decoding apparatus 200 according to an embodiment of the present invention 220) can extract the encoding information for each encoding unit.

부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 도 11에 도시되어 있는 부호화 정보들은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일 예에 불과하며, 도시된 것에 한정되지 않는다.The encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information. The encoding information shown in FIG. 11 is only an example that can be set in the image encoding apparatus 100 and the image decoding apparatus 200 according to an embodiment of the present invention, and is not limited to the illustrated ones.

분할 정보는 해당 부호화 단위의 부호화 심도를 나타낼 수 있다. 즉, 분할 정보에 따라 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 상위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.The split information may indicate a coded depth of a corresponding coding unit. That is, since a depth that is no longer divided according to the split information is a coded depth, partition type information, a prediction mode, and transform unit size information may be defined for the coded depth. If it is necessary to further divide by one division according to the division information, encoding should be performed independently for each of the four higher-depth-depth coding units.

파티션 타입 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위의 변환 단위의 파티션 타입을 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 중 하나로 나타낼 수 있다. 예측 모드는, 움직임 예측 모드를 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다. 변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다.The partition type information may indicate a partition type of a transformation unit of a coding unit of a coding depth as one of 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN. The prediction mode may indicate the motion prediction mode as one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode. Intra mode and inter mode may be defined in partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N and NxN, and a skip mode may be defined only in partition type 2Nx2N. The conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode.

부호화 단위 내의 최소 부호화 단위마다, 소속되어 있는 부호화 심도의 부호화 단위별 부호화 정보를 수록하고 있을 수 있다. 따라서, 인접한 최소 부호화 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.For each of the minimum coding units in the coding unit, encoding information for each coding unit of the coded depth to which they belong may be stored. Therefore, when the encoding information held by the adjacent minimum coding units are respectively checked, it may be determined whether the information is included in the coding unit having the same coding depth. In addition, since the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the minimum coding unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.

따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 최소 부호화 단위의 부호화 정보가 직접 이용됨으로써 최소 부호화 단위의 데이터가 참조될 수 있다.In this case, when the current encoding unit is predicted with reference to the neighboring data unit, the encoding information of the minimum encoding unit in the depth encoding unit adjacent to the current encoding unit is directly used, so that the data of the minimum encoding unit can be referred to.

또 다른 실시예로, 심도별 부호화 단위의 부호화 정보가 심도별 부호화 단위 내 중 대표되는 최소 부호화 단위에 대해서만 저장되어 있을 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 참조될 수도 있다.In another embodiment, the encoding information of the coding units according to depths may be stored only for the smallest coding unit that is represented among the coding units according to depths. In this case, when the current coding unit is predicted with reference to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit may be referred to in the depth-wise coding unit by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.

이하, 도 4의 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 인트라 예측부(410) 및 도 5의 영상 복호화 장치(200)의 인트라 예측부(550)에서 수행되는 인트라 예측에 대하여 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에서, 부호화 단위는 영상의 부호화 단계에서 현재 부호화되는 블록을 지칭하는 용어이며, 복호화 단위는 영상의 복호화 단계에서 현재 복호화되는 블록을 지칭하는 용어이다. 부호화 단위와 복호화 단위라는 용어는 영상의 부호화 단계 및 복호화 단계 중 어느 단계에서 지칭되느냐의 차이만 있을 뿐이며 부호화 단계에서의 부호화 단위는 복호화 단계에서의 복호화 단위로 불리울 수 있다. 용어의 통일성을 위하여 특별한 경우를 제외하고는 부호화 단계 및 복호화 단계에서 동일하게 부호화 단위로 통일하여 부르기로 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 방법 및 장치는 일반적인 영상 코덱에서의 인트라 예측에도 적용될 수 있음을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 명세서를 통해 이해할 수 있을 것이다.The intraprediction performed by the intraprediction unit 410 of the video encoding apparatus 100 and the intraprediction unit 550 of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment of the present invention shown in FIG. This will be described in detail. In the following description, a coding unit is a term referring to a block currently coded in an image coding step, and a decoding unit is a term referring to a block to be currently decoded in an image decoding step. The terms encoding unit and decode unit are merely the difference between the encoding step and the decoding step of the image and the encoding unit in the encoding step may be referred to as a decode unit in the decode step. For the sake of uniformity of terms, except for special cases, they shall be uniformly coded in the coding step and the decoding step in the same coding unit. In addition, it should be understood that the intra prediction method and apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention can be applied to intra prediction in a general image codec, as well as those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs .

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 장치(1200)의 구성을 나타낸 블록도이다.12 is a block diagram showing a configuration of an intra prediction apparatus 1200 according to an embodiment of the present invention.

도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 장치(1200)는 주변 픽셀 필터링부(1210), 참조픽셀 결정부(1220) 및 인트라 예측 수행부(1230)를 포함한다.Referring to FIG. 12, an intra prediction apparatus 1200 according to an embodiment of the present invention includes a neighboring pixel filter 1210, a reference pixel determiner 1220, and an intra prediction performer 1230.

주변 픽셀 필터링부(1210)는 부호화되는 현재 부호화 단위의 인트라 예측에 이용되는 주변 픽셀들을 필터링하여 필터링된 주변 픽셀들을 생성한다. 주변 픽셀을 필터링하는 과정에 대하여 도 17 및 도 18을 참조하여 설명한다.The neighbor pixel filter 1210 generates filtered neighbor pixels by filtering the neighbor pixels used for intra prediction of the current coding unit to be encoded. A process of filtering the neighboring pixels will be described with reference to FIGS. 17 and 18.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따라서 현재 부호화 단위와 필터링되는 주변 픽셀을 나타낸 도면이다.17 is a diagram illustrating neighboring pixels filtered with a current coding unit according to an embodiment of the present invention.

도 17을 참조하면, 주변 픽셀 필터링부(1210)는 현재 인트라 예측되는 현재 부호화 단위(1700)의 상측의 X개의 주변 픽셀(1710) 및 좌측에 Y개의 주변 픽셀(1720)에 대하여 적어도 1회 이상의 필터링을 수행하여 필터링된 주변 픽셀을 생성한다. 여기서, 현재 부호화 단위(1700)의 크기를 NxN이라고 하면, 주변 픽셀 필터링부(1210)는 현재 부호화 단위(1700)의 상측에 인접한 2N개의 주변 픽셀들(1710) 및 좌측에 인접한 2N개의 주변 픽셀들(1720)의 총 4N개의 주변 픽셀들에 대해서 필터링을 수행하는 것이 바람직하다. 즉, X=2N, Y=2N인 것이 바람직하다. 주변 픽셀 필터링부(1210)에 의하여 필터링되는 상측 및 좌측의 주변 픽셀들(1710, 1720)의 개수는 이에 한정되지 않고 현재 부호화 단위에 적용되는 인트라 예측 모드의 방향성을 고려하여 변경될 수 있다.Referring to FIG. 17, the neighboring pixel filtering unit 1210 may perform at least one or more times on the X neighboring pixels 1710 on the upper side of the current coding unit 1700 that is currently intra predicted and on the Y neighboring pixels 1720 on the left. Perform filtering to generate filtered peripheral pixels. Here, if the size of the current coding unit 1700 is NxN, the neighboring pixel filtering unit 1210 may have 2N neighboring pixels 1710 adjacent to the upper side of the current coding unit 1700 and 2N neighboring pixels adjacent to the left. It is desirable to perform filtering on a total of 4N neighboring pixels of 1720. That is, it is preferable that X = 2N and Y = 2N. The number of upper and left peripheral pixels 1710 and 1720 filtered by the neighboring pixel filtering unit 1210 is not limited thereto and may be changed in consideration of the directionality of the intra prediction mode applied to the current coding unit.

또한 도 17에서, NxN 크기의 현재 부호화 단위의 상측과 좌측에 인접한 X+Y개의 원 주변 픽셀들을 ContextOrg[n](n은 0부터 X+Y-1까지의 정수)라고 하면, 좌측의 주변 픽셀들 중 제일 하단의 주변 픽셀이 n=0인 경우, 즉 ContextOrg[0]이며 상측의 주변 픽셀들 중 제일 우측의 주변 픽셀이 n=X+Y-1, 즉 ContextOrg[X+Y-1]로 설정된다. In addition, in FIG. 17, when the X + Y circle peripheral pixels adjacent to the upper and left sides of the current coding unit having the size of N × N are ContextOrg [n] (n is an integer from 0 to X + Y-1), the left peripheral pixel is shown. If the bottommost peripheral pixel is n = 0, that is, it is ContextOrg [0], and the rightmost peripheral pixel of the upper peripheral pixels is n = X + Y-1, that is, ContextOrg [X + Y-1]. Is set.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 주변 픽셀의 필터링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.18 is a reference diagram for explaining a filtering process of neighboring pixels according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 18을 참조하면, NxN 크기의 현재 부호화 단위의 상측과 좌측에 인접한 4N개의 원 주변 픽셀들을 ContextOrg[n](n은 0부터 4N-1까지의 정수)라고 하면, 주변 픽셀 필터링부(1210)은 원 주변 픽셀들 사이의 가중 평균값을 계산함으로써 원 주변 픽셀들을 필터링하여 제 1 필터링된 주변 픽셀 ContextFiltered1[n]을 생성한다. 예를 들어, 주변 픽셀 필터링부(1210)는 다음의 수학식 1과 같이 원 주변 픽셀들(ContextOrg[n])에 3-탭 필터를 적용하여 제 1 필터링된 주변 픽셀을 생성한다.Referring to FIG. 18, when 4N circle surrounding pixels adjacent to an upper side and a left side of a current coding unit having an N × N size are ContextOrg [n] (n is an integer from 0 to 4N−1), the neighboring pixel filtering unit 1210 Filters the circle surrounding pixels by calculating a weighted average value between the circle surrounding pixels to produce a first filtered surrounding pixel ContextFiltered1 [n]. For example, the peripheral pixel filtering unit 1210 generates a first filtered peripheral pixel by applying a 3-tap filter to the original peripheral pixels ContextOrg [n], as shown in Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1을 참조하면, 주변 픽셀 필터링부(1210)는 원 주변 픽셀들 중 현재 필터링되는 주변 픽셀(ContextOrg[n])과 그 좌우에 위치한 주변 픽셀(ContextOrg[n-1], ContextOrg[n+1])의 가중 평균값을 계산함으로써 제 1 필터링된 주변 픽셀을 생성한다. 제 1 필터링된 주변 픽셀들 중 양 끝의 필터링된 주변 픽셀은 원래의 주변 픽셀의 값을 갖는다. 즉, ContextFiltered1[0]=ContextOrg[0], ContextFiltered1[4N-1]=ContextOrg[4N-1]이다.Referring to Equation 1, the neighboring pixel filtering unit 1210 includes the surrounding pixels ContextOrg [n] that are currently filtered among the surrounding pixels and the surrounding pixels ContextOrg [n-1] and ContextOrg [n + A first filtered peripheral pixel is generated by calculating the weighted average of 1]). The filtered peripheral pixel at both ends of the first filtered peripheral pixels has the value of the original peripheral pixel. That is, ContextFiltered1 [0] = ContextOrg [0] and ContextFiltered1 [4N-1] = ContextOrg [4N-1].

유사하게 주변 픽셀 필터링부(1210)는 제 1 필터링된 주변 픽셀들(ContextFiltered1[n]) 사이의 가중 평균값을 다시 계산하여 제 2 필터링된 주변 픽셀(ContextFiltered2[n])을 생성할 수 있다. 예를 들어, 주변 픽셀 필터링부(1210)는 다음의 수학식 2와 같이 제 1 필터링된 주변 픽셀들(ContextFiltered1[n])에 3-탭 필터를 적용하여 제 2 필터링된 주변 픽셀을 생성한다.Similarly, the peripheral pixel filter 1210 may generate a second filtered peripheral pixel ContextFiltered2 [n] by recalculating a weighted average value between the first filtered peripheral pixels ContextFiltered1 [n]. For example, the peripheral pixel filtering unit 1210 generates a second filtered peripheral pixel by applying a 3-tap filter to the first filtered peripheral pixels ContextFiltered1 [n] as shown in Equation 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 2를 참조하면, 주변 픽셀 필터링부(1210)는 제 1 필터링된 주변 픽셀들 중 현재 필터링되는 주변 픽셀(ContextFiltered1[n])과 그 좌우에 위치한 주변 픽셀(ContextFiltered1[n-1], ContextFiltered1[n+1])의 가중 평균값을 계산함으로써 제 2 필터링된 주변 픽셀을 생성한다. 제 2 필터링된 주변 픽셀들 중 양 끝의 제 2 필터링된 주변 픽셀은 원래의 제 1 필터링된 주변 픽셀의 값을 갖는다. 즉, ContextFiltered2[0]=ContextFiltered1[0], ContextFiltered2[4N-1]=ContextFiltered1[4N-1]이다. 이와 같은 주변 픽셀에 대한 필터링 과정은 2회 이상 반복하여 수행될 수 있다.Referring to Equation 2, the neighboring pixel filtering unit 1210 may include the neighboring pixels ContextFiltered1 [n] currently filtered among the first filtered neighboring pixels, and the neighboring pixels ContextFiltered1 [n-1] and ContextFiltered1 located to the left and right of the first filtered neighboring pixels. generate a second filtered peripheral pixel by calculating a weighted average of [n + 1]). The second filtered peripheral pixel at both ends of the second filtered peripheral pixels has the value of the original first filtered peripheral pixel. That is, ContextFiltered2 [0] = ContextFiltered1 [0] and ContextFiltered2 [4N-1] = ContextFiltered1 [4N-1]. The filtering process for the surrounding pixels may be repeated two or more times.

참조 픽셀 결정부(1220)는 필터링된 주변 픽셀들과 원래 주변 픽셀들 중에서 현재 부호화 단위의 인트라 예측에 이용될 참조 픽셀을 결정한다. 구체적으로, 참조 픽셀 결정부(1220)는 현재 부호화 단위의 크기 및 현재 수행될 인트라 예측 모드의 종류에 따라서 원래의 주변 픽셀, 제 1 필터링된 주변 픽셀 및 제 2 필터링된 주변 픽셀 중 어떠한 주변 픽셀을 이용할 것인지를 선택할 수 있다. 예를 들어, 원래의 주변 픽셀을 이용하는 예측 모드의 참조 인덱스를 0, 제 1 필터링된 주변 픽셀을 이용하는 예측 모드의 참조 인덱스를 1, 제 2 필터링된 주변 픽셀을 이용하는 예측 모드의 참조 인덱스를 2라고 하면, 참조 픽셀 결정부(1220)는 다음의 표 1과 같이 현재 부호화 단위의 크기 및 현재 수행될 인트라 예측 모드의 종류에 따라서 인트라 예측에 이용된 주변 픽셀의 종류를 결정할 수 있다.The reference pixel determiner 1220 determines a reference pixel to be used for intra prediction of the current coding unit among the filtered neighboring pixels and the original neighboring pixels. Specifically, the reference pixel determiner 1220 may select any peripheral pixel among the original peripheral pixel, the first filtered peripheral pixel, and the second filtered peripheral pixel according to the size of the current coding unit and the type of the intra prediction mode to be performed. You can choose whether or not to use. For example, the reference index of the prediction mode using the original neighboring pixel is 0, the reference index of the prediction mode using the first filtered neighboring pixel is 1, and the reference index of the prediction mode using the second filtered neighboring pixel is 2. The reference pixel determiner 1220 may determine the type of the neighboring pixel used for intra prediction according to the size of the current coding unit and the type of the intra prediction mode to be currently performed, as shown in Table 1 below.

예측모드Prediction Mode 부호화 단위 크기Coding unit size 예측모드Prediction Mode 부호화 단위 크기Coding unit size 00 4x44x4 8x88x8 16x1616x16 32x3232x32 64x6464x64 NxN(N>64)NxN (N> 64) 4x44x4 8x88x8 16x1616x16 32x3232x32 64x6464x64 NxN(N>64)NxN (N> 64) 1One 00 1One 00 00 00 00 1717 -- -- 22 22 -- -- 22 00 1One 00 00 00 00 1818 -- -- 22 22 -- -- 33 00 1One 00 00 00 00 1919 -- -- 22 22 -- -- 44 00 1One 00 00 00 00 2020 -- -- 22 22 -- -- 55 1One 22 22 22 22 22 2121 -- -- 22 22 -- -- 66 1One 22 22 22 -- -- 2222 -- -- 22 22 -- -- 77 1One 22 22 22 -- -- 2323 -- -- 22 22 -- -- 88 1One 22 22 22 -- -- 2424 -- -- 22 22 -- -- 99 -- -- 22 22 -- -- 2525 -- -- 22 22 -- -- 1010 -- -- 22 22 -- -- 2626 -- -- 22 22 -- -- 1111 -- -- 22 22 -- -- 2727 -- -- 22 22 -- -- 1212 -- -- 22 22 -- -- 2828 -- -- 22 22 -- -- 1313 -- -- 22 22 -- -- 2929 -- -- 22 22 -- -- 1414 -- -- 22 22 -- -- 3030 -- -- 22 22 -- -- 1515 -- -- 22 22 -- -- 3131 -- -- 22 22 -- -- 1616 -- -- 22 22 -- -- 3232 -- -- 22 22 -- --

표 1을 참조하면, 예를 들어 현재 부호화 단위가 32x32의 크기를 갖으며, 인트라 예측 모드 4로 인트라 예측되는 경우, 참조 인덱스는 0이므로 참조 픽셀 결정부(1220)는 현재 부호화 단위의 인트라 예측에 이용되는 참조 픽셀로서 원 주변 픽셀 ContextOrg[n]을 결정한다. 표 1에서 각 인트라 예측 모드는 후술되는 표 2에 도시된 바와 같은 인트라 예측 모드들을 나타낸다. 또한, 표 1에서 "-"로 표시된 것은 해당 부호화 단위 크기에 대한 인트라 예측 모드가 정의되어 있지 않은 것을 의미한다. 표 1은 후술되는 표 2에 표기된 인트라 예측 모드에 기초한 것으로 하나의 예시에 불과하며, 표 2와 다르게 부호화 단위 크기별로 인트라 예측 모드가 설정된 경우라면 해당 부호화 크기에 대하여 적용되는 인트라 예측 모드에 원 주변 픽셀과 필터링된 주변 픽셀들 중 어떠한 주변 픽셀을 이용할 것인지에 대하여 표 1에 예시된 것과 다르게 참조 인덱스가 설정될 수 있을 것이다.Referring to Table 1, for example, when the current coding unit has a size of 32x32 and is intra predicted in the intra prediction mode 4, the reference index is 0, so that the reference pixel determiner 1220 may determine the intra prediction of the current coding unit. The surrounding pixel ContextOrg [n] is determined as the reference pixel to be used. Each intra prediction mode in Table 1 represents intra prediction modes as shown in Table 2 described below. Also, in Table 1, "-" means that the intra prediction mode for the corresponding coding unit size is not defined. Table 1 is based on the intra prediction mode shown in Table 2, which will be described below. This is just one example. Unlike in Table 2, when the intra prediction mode is set for each coding unit size, Table 1 is surrounded by an intra prediction mode applied to the corresponding coding size. The reference index may be set differently from the one illustrated in Table 1 with respect to which of the pixels and the filtered neighboring pixels to use.

다시 도 12를 참조하면, 참조 픽셀 결정부(1220)에서 원 주변 픽셀들과 필터링된 주변 픽셀들 중에서 현재 부호화 단위의 인트라 예측에 이용할 참조 픽셀들이 결정되면, 인트라 예측 수행부(1230)는 결정된 참조 픽셀들을 이용하여 현재 부호화 단위의 크기에 따라서 이용가능한 인트라 예측 모드들에 따라서 인트라 예측을 수행하고 예측 부호화 단위를 생성한다.Referring back to FIG. 12, when reference pixels to be used for intra prediction of the current coding unit are determined among the original neighbor pixels and the filtered neighbor pixels in the reference pixel determiner 1220, the intra prediction performer 1230 determines the determined reference. Intra prediction is performed according to intra prediction modes available according to the size of a current coding unit using pixels, and a prediction coding unit is generated.

도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 크기에 따른 인트라 예측 모드들의 개수를 도시한다.13 shows the number of intra prediction modes according to the size of an encoding unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따르면 부호화 단위(복호화 단계에서는 복호화 단위)의 크기에 따라서 부호화 단위에 적용할 인트라 예측 모드들의 개수를 다양하게 설정할 수 있다. 일 예로 도 13을 참조하면 인트라 예측되는 부호화 단위의 크기를 NxN이라고 할 때, 2x2, 4x4, 8x8, 16x16, 32x32, 64x64, 128x128 크기의 부호화 단위 각각에 대하여 실제 수행되는 인트라 예측 모드의 개수는 각각 5, 9, 9, 17, 33, 5, 5개(Example 2의 경우)로 설정될 수 있다. 이와 같이 부호화 단위의 크기에 따라서 실제 수행되는 인트라 예측 모드의 개수를 차별화하는 이유는 부호화 단위의 크기에 따라서 예측 모드 정보를 부호화하기 위한 오버헤드가 다르기 때문이다. 다시 말해서, 작은 크기의 부호화 단위의 경우 전체 영상에서 차지하는 부분이 작음에도 불구하고 이러한 작은 부호화 단위의 예측 모드 등의 부가 정보를 전송하기 위한 오버헤드가 증가할 수 있다. 따라서, 작은 부호화 단위를 너무 많은 예측 모드로 부호화하는 경우 비트량이 증가하여 압축 효율이 저하될 수 있다. 또한, 큰 크기를 갖는 부호화 단위, 예를 들어 64x64 이상의 크기를 갖는 부호화 단위는 일반적으로 영상의 평탄한 영역에 대한 부호화 단위로서 선택되는 경우가 많기 때문에, 이러한 평탄한 영역을 부호화하는데 많이 선택되는 큰 크기의 부호화 단위를 너무 많은 예측 모드로 부호화하는 것 역시 압축 효율 측면에서 비효율적일 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the number of intra prediction modes to be applied to a coding unit can be variously set according to the size of a coding unit (decoding unit in the decoding step). For example, referring to FIG. 13, the number of intraprediction modes actually performed for each of 2x2, 4x4, 8x8, 16x16, 32x32, 64x64, and 128x128 encoding units is NxN, 5, 9, 9, 17, 33, 5, and 5 (in the case of Example 2). The reason for differentiating the number of actually performed intraprediction modes according to the size of the encoding unit is that the overhead for encoding the prediction mode information differs depending on the size of the encoding unit. In other words, in the case of a small-sized coding unit, the overhead for transmitting the additional information such as the prediction mode of the small coding unit may increase although the portion occupying the entire image is small. Therefore, when a small coding unit is coded in too many prediction modes, the bit amount increases and the compression efficiency may be lowered. In addition, since a coding unit having a large size, for example, a coding unit having a size of 64x64 or more is generally selected as a coding unit for a flat region of an image, a coding unit having a large size Encoding of an encoding unit into too many prediction modes may also be inefficient in terms of compression efficiency.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 부호화 단위가 크게 N1xN1(2≤N1≤8, N1은 정수), N2xN2(16≤N2≤32, N2는 정수), N3xN3(64≤N3, N3는 정수)의 적어도 3종류의 크기로 분류되며, N1xN1 크기를 갖는 부호화 단위마다 수행될 인트라 예측 모드의 개수를 A1(A1은 양의 정수), N2xN2 크기를 갖는 부호화 단위마다 수행될 인트라 예측 모드의 개수를 A2(A2는 양의 정수), N3xN3 크기를 갖는 부호화 단위마다 수행될 인트라 예측 모드의 개수를 A3(A3는 양의 정수)라고 할 때, A3≤A1≤A2 관계를 만족하도록 각 부호화 단위의 크기에 따라서 수행될 인트라 예측 모드의 개수를 설정하는 것이 바람직하다. 즉, 현재 픽처가 작은 크기의 부호화 단위, 중간 크기의 부호화 단위, 큰 크기의 부호화 단위로 크게 분류된다고 할 때, 중간 크기의 부호화 단위가 가장 많은 수의 예측 모드를 갖으며, 작은 크기의 부호화 단위 및 큰 크기의 부호화 단위는 상대적으로 보다 작은 수의 예측 모드를 갖도록 설정하는 것이 바람직하다. 다만, 이에 한정되지 않고 작은 크기 및 큰 크기의 부호화 단위에 대하여도 보다 많은 수의 예측 모드를 갖도록 설정할 수도 있을 것이다. 도 13에 도시된 각 부호화 단위의 크기에 따른 예측 모드의 개수는 일 실시예에 불과하며, 각 부호화 단위의 크기에 따른 예측 모드의 개수는 변경될 수 있다.Therefore, according to an embodiment of the present invention, the coding unit is composed of N1xN1 (2≤N1≤8, N1 is an integer), N2xN2 (16≤N2≤32, N2 is an integer), N3xN3 (A1 is a positive integer), and the number of intra prediction modes to be performed for each coding unit having a size of N2xN2 is defined as the number of intra prediction modes to be performed for each coding unit having the size N1xN1 A2 (A2 is a positive integer), and the number of intra prediction modes to be performed for each coding unit having a size of N3xN3 is A3 (A3 is a positive integer), the size of each coding unit It is desirable to set the number of intra prediction modes to be performed according to the number of intra prediction modes. That is, when the current picture is categorized into a small-sized coding unit, a medium-sized coding unit, and a large-sized coding unit, the medium-sized coding unit has the largest number of prediction modes, And a coding unit of a large size are set to have a relatively smaller number of prediction modes. However, the present invention is not limited to this, and it may be possible to set a larger number of prediction modes for small and large size coding units. The number of prediction modes according to the size of each coding unit shown in FIG. 13 is only one embodiment, and the number of prediction modes according to the size of each coding unit can be changed.

도 14a는 본 발명의 일 실시예에 따른 소정 크기의 부호화 단위에 적용되는 인트라 예측 모드의 일 예를 설명하기 위한 도면이다. 14A is a diagram for explaining an example of an intra prediction mode applied to a coding unit of a predetermined size according to an embodiment of the present invention.

도 13 및 도 14a를 참조하면, 일 예로 4×4 크기를 갖는 부호화 단위의 인트라 예측시에 수직(Vertical) 모드(모드 0), 수평(Horizontal) 모드(모드 1), DC(Direct Current) 모드(모드 2), 대각선 왼쪽(Diagonal Down-Left) 모드(모드 3), 대각선 오른쪽(Diagonal Down-Right) 모드(모드 4), 수직 오른쪽(Vertical-Right) 모드(모드 5), 수평 아래쪽(Horizontal-Down) 모드(모드 6), 수직 왼쪽( Vertical-Left) 모드(모드 7) 및 수평 위쪽(Horizontal-Up) 모드(모드 8)를 갖을 수 있다.Referring to FIGS. 13 and 14A, for example, a vertical mode (mode 0), a horizontal mode (mode 1), a DC (direct current) mode (Mode 2), Diagonal Down-Left Mode (Mode 3), Diagonal Down-Right Mode (Mode 4), Vertical-Right Mode (Mode 5) (Mode 6), Vertical-Left (Mode 7), and Horizontal-Up (Mode 8) modes.

도 14b는 도 14a의 인트라 예측 모드들의 방향을 나타내는 도면이다. 도 14b에서 화살표의 끝에 있는 숫자는 그 방향으로 예측을 수행할 경우 해당 모드값을 나타낸다. 여기서 모드 2는 방향성이 없는 DC 예측 모드로서 도시되어 있지 않다. 14B is a diagram showing the directions of the intra prediction modes of FIG. 14A. The number at the end of the arrow in FIG. 14B indicates the corresponding mode value when the prediction is performed in that direction. Mode 2 is not shown as a directional DC prediction mode.

도 14c는 도 14a에 도시된 부호화 단위에 대한 인트라 예측 방법을 도시한 도면이다. FIG. 14C is a diagram illustrating an intra prediction method for the encoding unit shown in FIG. 14A.

도 14c를 참조하면, 부호화 단위의 크기에 의하여 결정된 이용가능한 인트라 예측 모드에 따라서 현재 부호화 단위의 주변 픽셀인 A - M을 이용하여 예측 부호화 단위를 생성한다. 예를 들어, 도 14a의 모드 0, 즉 수직 모드에 따라, 4×4 크기의 현재 부호화 단위를 예측 부호화하는 동작을 설명한다. 먼저 4×4 크기의 현재 부호화 단위의 위쪽에 인접한 화소 A 내지 D의 화소값을 4×4 현재 부호화 단위의 화소값으로 예측한다. 즉, 화소 A의 값을 4×4 현재 부호화 단위의 첫 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 B의 값을 4×4 현재 부호화 단위의 두 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 C의 값을 4×4 현재 부호화 단위의 세 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로, 화소 D의 값을 4×4 현재 부호화 단위의 네 번째 열에 포함된 4개의 화소값으로 예측한다. 다음, 상기 화소 A 내지 D를 이용하여 예측된 4×4 현재 부호화 단위와 원래의 4×4 현재 부호화 단위에 포함된 화소의 실제값을 감산하여 오차값을 구한 후 그 오차값을 부호화한다. 한편, 다양한 인트라 예측 모드를 적용할 때, 참조 픽셀로서 이용되는 주변 픽셀들은 원 주변 픽셀들과 필터링된 주변 픽셀들 중 선택될 수 있음은 전술한 바와 같다.Referring to FIG. 14C, a predictive encoding unit is generated using A - M, which is the neighboring pixel of the current encoding unit, according to the available intra prediction mode determined by the size of the encoding unit. For example, an operation of predicting a 4x4 current encoding unit according to mode 0, that is, a vertical mode in Fig. 14A will be described. First, the pixel values of the pixels A to D adjacent to the upper side of the current encoding unit of 4 × 4 size are predicted as pixel values of the 4 × 4 current encoding unit. That is, the value of the pixel A is divided into four pixel values included in the first column of the 4x4 current coding unit, the pixel B is divided into four pixel values included in the second column of the 4x4 current coding unit, Is predicted to the four pixel values included in the third column of the 4x4 current encoding unit and the pixel D value is predicted to the four pixel values included in the fourth column of the 4x4 current encoding unit. Next, an error value is calculated by subtracting the 4x4 current encoding unit predicted using the pixels A to D and the actual value of the pixel included in the original 4x4 current encoding unit, and the error value is encoded. Meanwhile, when the various intra prediction modes are applied, it is as described above that the peripheral pixels used as the reference pixels may be selected from the original peripheral pixels and the filtered peripheral pixels.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 소정 크기의 부호화 단위에 적용되는 인트라 예측 모드의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다. 15 is a view for explaining another example of an intra prediction mode applied to a coding unit of a predetermined size according to an embodiment of the present invention.

도 13 및 도 15를 참조하면, 일 예로 2×2 크기를 갖는 부호화 단위의 인트라 예측시에 수직(Vertical) 모드, 수평(Horizontal) 모드, DC(Direct Current) 모드, 플레인(plane) 모드 및 대각선 오른쪽(Diagonal Down-Right) 모드의 총 5개의 모드가 존재할 수 있다.Referring to FIGS. 13 and 15, for example, in the intra prediction of a 2 × 2 encoding unit, a vertical mode, a horizontal mode, a DC (Direct Current) mode, a plane mode, And a right (Diagonal Down-Right) mode.

한편, 도 13에 도시된 바와 같이 32x32 크기를 갖는 부호화 단위가 33개의 인트라 예측 모드를 갖는다고 할 때, 33개의 인트라 예측 모드의 방향을 설정할 필요가 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같은 인트라 예측 모드 이외에, 다양한 방향의 인트라 예측 모드를 설정하기 위하여 부호화 단위 내의 픽셀을 중심으로 참조 픽셀로서 이용될 주변 픽셀을 선택하기 위한 예측 방향을 dx, dy 파라메터를 이용하여 설정한다. 일 예로, 33개의 예측 모드들을 각각 mode N(N은 0부터 32까지의 정수)이라고 정의할 때, mode 0은 수직 모드, mode 1은 수평 모드, mode 2는 DC 모드, mode 3는 플레인 모드로 설정하고 mode 4 ~ mode31 각각은 다음의 표 2에 표기된 바와 같은 (1,-1), (1,1), (1,2), (2,1), (1,-2), (2,1), (1,-2), (2,-1), (2,-11), (5,-7), (10,-7), (11,3), (4,3), (1,11), (1,-1), (12,-3), (1,-11), (1,-7), (3,-10), (5,-6), (7,-6), (7,-4), (11,1), (6,1), (8,3), (5,3), (5,7), (2,7), (5,-7), (4,-3) 중 하나의 값으로 표현되는 (dx, dy)를 이용하여 tan-1(dy/dx)의 방향성을 갖는 예측 모드로 정의할 수 있다. On the other hand, as shown in FIG. 13, when a coding unit having a size of 32x32 has 33 intra prediction modes, it is necessary to set the directions of 33 intra prediction modes. In an embodiment of the present invention, in addition to the intraprediction modes as shown in FIGS. 14 and 15, in order to set intra prediction modes in various directions, a method for selecting a neighboring pixel to be used as a reference pixel, The prediction direction is set using the dx and dy parameters. For example, when 33 prediction modes are defined as mode N (N is an integer from 0 to 32), mode 0 is a vertical mode, mode 1 is a horizontal mode, mode 2 is a DC mode, and mode 3 is a plane mode (1, 1), (1,1), (1,2), (2,1), (1, -2), (2) (1, -2), (2, -1), (2, -11), (5, -7) , (1,11), (1,1), (12,3), (1,11), (1,7), (3,10), 7, -6), (7, -4), (11,1), (6,1), (8,3), (5,3), (5,7) 5, -7), (4, 3) by using a (dx, dy) is expressed with a value of can be defined as a prediction mode having a directionality of tan -1 (dy / dx).

mode #mode # dxdx dydy mode #mode # dxdx dydy mode 4mode 4 1One -1-One mode 18mode 18 1One -11-11 mode 5mode 5 1One 1One mode 19mode 19 1One -7-7 mode 6mode 6 1One 22 mode 20mode 20 33 -10-10 mode 7mode 7 22 1One mode 21mode 21 55 -6-6 mode 8mode 8 1One -2-2 mode 22mode 22 77 -6-6 mode 9mode 9 22 -1-One mode 23mode 23 77 -4-4 mode 10mode 10 22 -11-11 mode 24mode 24 1111 1One mode 11mode 11 55 -7-7 mode 25mode 25 66 1One mode 12mode 12 1010 -7-7 mode 26mode 26 88 33 mode 13mode 13 1111 33 mode 27mode 27 55 33 mode 14mode 14 44 33 mode 28mode 28 55 77 mode 15mode 15 1One 1111 mode 29mode 29 22 77 mode 16mode 16 1One -1-One mode 30mode 30 55 -7-7 mode 17mode 17 1212 -3-3 mode 31mode 31 44 -3-3 mode 0은 수직 모드, mode 1은 수평 모드, mode 2는 DC 모드, mode 3는 플레인 모드, mode 32는 Bi-linear 모드임.mode 0 is a vertical mode, mode 1 is a horizontal mode, mode 2 is a DC mode, mode 3 is a plane mode, and mode 32 is a bi-linear mode.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들을 설명하기 위한 참조도이다.16 is a reference diagram for explaining intra prediction modes having various directions according to an embodiment of the present invention.

표 2를 참조하여 전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 인트라 예측 모드들은 복수 개의 (dx, dy) 파라메터들을 이용하여 tan-1(dy/dx)의 다양한 방향성을 갖을 수 있다.As described above with reference to Table 2, intra prediction modes according to an embodiment of the present invention may have various directionalities of tan −1 (dy / dx) using a plurality of (dx, dy) parameters.

도 16을 참조하면, 현재 부호화 단위 내부의 예측하고자 하는 현재 픽셀(P)을 중심으로 표 2에 표기된 모드별 (dx, dy)의 값에 따라 정해지는 tan-1(dy/dx)의 각도를 갖는 연장선(150) 상에 위치한 주변 픽셀(A, B)를 현재 픽셀(P)의 예측자로 이용할 수 있다. 이 때, 예측자로서 이용되는 주변 픽셀은 이전에 부호화되고 복원된, 현재 부호화 단위의 상측 및 좌측의 이전 부호화 단위의 픽셀인 것이 바람직하다. 또한, 연장선(160)이 정수 위치의 주변 픽셀이 아닌 정수 위치 주변 픽셀의 사이를 통과하는 경우 연장선(160)에 더 가까운 주변 픽셀을 현재 픽셀(P)의 예측자로 이용할 수 있다. 또한, 도시된 바와 같이 연장선(160)과 만나는 상측의 주변 픽셀(A) 및 좌측의 주변 픽셀(B)의 두 개의 주변 픽셀이 존재하는 경우 상측의 주변 픽셀(A) 및 좌측의 주변 픽셀(B)의 평균값을 현재 픽셀(P)의 예측자로 이용하거나, 또는 dx*dy 값이 양수인 경우에는 상측의 주변 픽셀(A)을 이용하고 dx*dy 값이 음수인 경우에는 좌측의 주변 픽셀(B)을 이용할 수 있다. 또한, 참조 픽셀로서 이용되는 주변 픽셀들은 원 주변 픽셀들과 필터링된 주변 픽셀들 중 선택될 수 있음은 전술한 바와 같다.Referring to FIG. 16, an angle of tan −1 (dy / dx) determined according to values of (dx, dy) for each mode shown in Table 2 around the current pixel P to be predicted in the current coding unit is determined. Peripheral pixels A and B positioned on the extension line 150 may be used as predictors of the current pixel P. In this case, the neighboring pixels used as the predictor are preferably pixels of the previous coding unit on the upper side and the left side of the current coding unit, which have been previously encoded and restored. Further, a peripheral pixel closer to the extension line 160 can be used as a predictor of the current pixel P when the extension line 160 passes between pixels around an integer position rather than a peripheral pixel at an integer position. As shown in the figure, when two peripheral pixels of the upper side peripheral pixel A and the left side peripheral pixel B that meet the extension line 160 exist, the upper peripheral pixel A and the left peripheral pixel B Is used as the predictor of the current pixel P or when the dx * dy value is positive, the upper neighboring pixel A is used and when the dx * dy value is negative, the neighboring pixel B is used. Can be used. In addition, as described above, the peripheral pixels used as the reference pixel may be selected among the original peripheral pixels and the filtered peripheral pixels.

표 2에 표기된 바와 같은 다양한 방향성을 갖는 인트라 예측 모드는 부호화단과 복호화단에서 미리 설정되어서, 각 부호화 단위마다 설정된 인트라 예측 모드의 해당 인덱스만이 전송되도록 하는 것이 바람직하다.It is preferable that the intra prediction modes having various directionalities as shown in Table 2 are preset in the encoding end and the decoding end so that only corresponding indexes of the intra prediction modes set for each coding unit are transmitted.

본 발명의 일 실시예에 따르면 부호화 단위의 크기에 따라서 다양하게 설정된 인트라 예측 모드들에 따라서 예측 부호화를 수행함으로써 영상의 특성에 따라서 보다 효율적인 압축을 가능하게 한다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면 원 주변 픽셀들과 필터링된 주변 픽셀들을 선택적으로 적용하여 인트라 예측을 수행함으로써 보다 다양한 방식으로 예측을 수행하여 영상의 압축 효율을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, predictive coding is performed according to various intra prediction modes set according to the size of a coding unit, thereby enabling more efficient compression according to the characteristics of an image. In addition, according to an embodiment of the present invention, by performing intra prediction by selectively applying the original peripheral pixels and the filtered peripheral pixels, the compression efficiency of the image may be improved by performing prediction in various ways.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 일 실시예와 같이 현재 부호화 단위의 크기 및 현재 수행될 인트라 예측 모드의 종류에 따라서 미리 결정된 주변 픽셀을 이용하는 대신에, 인트라 예측 수행부(1230)는 원래의 주변 픽셀, 제 1 필터링된 주변 픽셀 및 제 2 필터링된 주변 픽셀 각각을 참조 픽셀로 이용하여 현재 부호화 단위에서 이용가능한 인트라 예측 모드에 따라 예측을 수행하고, 참조 픽셀 결정부(1220)은 가장 작은 코스트를 갖는 주변 픽셀을 최종적으로 현재 부호화 단위의 인트라 예측에 이용할 참조 픽셀로 선택할 수 있다.In another embodiment of the present invention, instead of using the neighboring pixel predetermined according to the size of the current coding unit and the type of the intra prediction mode to be currently performed, the intra prediction performing unit 1230 is used as an embodiment. A prediction is performed according to the intra prediction mode available in the current coding unit by using the pixel, the first filtered neighboring pixel, and the second filtered neighboring pixel as reference pixels, and the reference pixel determiner 1220 determines the smallest cost. Finally, the neighboring pixel having the selected pixel may be selected as a reference pixel to be used for intra prediction of the current coding unit.

도 19은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.19 is a flowchart illustrating an image encoding method according to an embodiment of the present invention.

도 19를 참조하면, 단계 1910에서, 부호화되는 현재 부호화 단위의 주변 픽셀들을 필터링하여 필터링된 주변 픽셀들을 생성한다. 전술한 바와 같이, 주변 픽셀 필터링부(1210)는 현재 부호화 단위의 상측 및 좌측의 주변 픽셀에 대하여 적어도 1회 이상의 필터링을 수행하여 필터링된 주변 픽셀을 생성한다. 여기서, 부호화 단위는 최대 크기를 갖는 부호화 단위인 최대 부호화 단위 및 최대 부호화 단위의 계층적 분할 정보인 심도에 기초하여 현재 픽처를 분할한 부호화 단위일 수 있다. Referring to FIG. 19, in operation 1910, neighboring pixels of a current coding unit to be encoded are filtered to generate filtered neighboring pixels. As described above, the neighboring pixel filtering unit 1210 performs at least one or more filtering on the neighboring pixels on the upper side and the left side of the current coding unit to generate the filtered neighboring pixels. Here, the coding unit may be a coding unit obtained by dividing the current picture based on a maximum coding unit that is a coding unit having a maximum size and a depth that is hierarchical split information of the maximum coding unit.

단계 1920에서, 필터링된 주변 픽셀들과 원 주변 픽셀들 중 현재 부호화 단위의 인트라 예측에 이용될 주변 픽셀을 선택한다. 전술한 바와 같이, 참조 픽셀 결정부(1220)는 표 1에 예시된 바와 같이 현재 부호화 단위의 크기 및 현재 수행될 인트라 예측 모드의 종류에 따라서, 원 주변 픽셀과 필터링된 주변 픽셀들 중에서 현재 부호화 단위의 인트라 예측에 이용될 주변 픽셀을 결정할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 참조 픽셀 결정부(1220)는 원 주변 픽셀과 필터링된 주변 픽셀들 각각을 이용한 인트라 예측 부호화 결과에 따른 코스트를 비교하여 최종적으로 인트라 예측에 이용할 주변 픽셀을 결정할 수 있다.In operation 1920, a neighboring pixel to be used for intra prediction of the current coding unit is selected from the filtered neighboring pixels and the original neighboring pixels. As described above, the reference pixel determiner 1220 according to the size of the current coding unit and the type of intra prediction mode to be performed currently, according to the size of the current coding unit, the current coding unit among the original surrounding pixels and the filtered surrounding pixels. A neighboring pixel to be used for intra prediction of may be determined. In another embodiment, the reference pixel determiner 1220 may finally determine the neighboring pixel to be used for intra prediction by comparing the cost according to the intra prediction encoding result using the original neighboring pixel and the filtered neighboring pixels.

단계 1930에서, 선택된 주변 픽셀을 이용하여 현재 부호화 단위에 대한 인트라 예측을 수행한다. 전술한 바와 같이, 인트라 예측 수행부(1230)는 결정된 참조 픽셀을 이용하여 현재 부호화 단위에서 이용가능한 인트라 예측 모드들을 적용하여 현재 부호화 단위의 인트라 예측된 예측 부호화 단위를 생성하여 출력한다.In operation 1930, intra prediction on the current coding unit is performed using the selected neighboring pixel. As described above, the intra prediction performing unit 1230 generates and outputs an intra predicted prediction coding unit of the current coding unit by applying intra prediction modes available in the current coding unit by using the determined reference pixel.

도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.20 is a flowchart illustrating an image decoding method according to an embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 단계 2010에서, 복호화되는 현재 복호화 단위의 주변 픽셀들을 필터링하여 필터링된 주변 픽셀들을 생성한다.Referring to FIG. 20, in operation 2010, neighboring pixels of the current decoding unit to be decoded are filtered to generate filtered neighboring pixels.

단계 2020에서, 비트스트림으로부터 분할된 복호화 단위에 적용된 인트라 예측 모드 정보를 추출한다. 인트라 예측 모드 정보로는 현재 복호화 단위에 적용된 인트라 예측 모드 정보 및 원 주변 픽셀과 필터링된 주변 픽셀들 중에서 어떠한 주변 픽셀이 참조 픽셀로서 이용되었는지를 나타내는 참조 인덱스 정보가 포함될 수 있다. 만약, 전술한 표 1에 기재된 바와 같이 현재 복호화 단위의 인트라 예측 모드 및 크기 정보에 따라서 어떠한 참조 픽셀을 이용할 것인지가 부호화단과 복호화단에서 동일하게 설정되어 있는 경우라면, 이러한 참조 인덱스 정보는 반드시 전송될 필요는 없다.In operation 2020, intra prediction mode information applied to a divided decoding unit is extracted from the bitstream. The intra prediction mode information may include intra prediction mode information applied to the current decoding unit and reference index information indicating which neighboring pixel among the original neighboring pixel and the filtered neighboring pixel is used as the reference pixel. If, as described in Table 1, which reference pixel is to be used in accordance with the intra prediction mode and the size information of the current decoding unit, the encoding end and the decoding end are set to be the same, this reference index information must be transmitted. There is no need.

단계 2030에서, 필터링된 주변 픽셀들과 원 주변 픽셀들 중 현재 복호화 단위의 인트라 예측에 이용될 주변 픽셀을 선택한다. 전술한 바와 같이, 만약 참조 인덱스 정보를 별도로 비트스트림에 포함시킨 경우에는 추출된 참조 인덱스 정보를 이용하여 현재 복호화 단위의 인트라 예측에 원 주변 픽셀과 필터링된 주변 픽셀들 중 어떠한 주변 픽셀을 참조 픽셀로서 이용할지를 선택한다. 만약, 표 1에 기재된 바와 같이, 현재 복호화 단위의 크기 및 현재 복호화 단위에 적용된 인트라 예측 모드 정보로부터 참조 픽셀을 결정할 수 있는 경우에는, 현재 복호화 단위 및 현재 복호화 단위에 적용된 인트라 예측 모드로부터 원 주변 픽셀, 필터링된 주변 픽셀들 중 어떠한 주변 픽셀을 참조 픽셀로 이용할 것인지를 결정할 수 있다.In operation 2030, a neighboring pixel to be used for intra prediction of the current decoding unit is selected from the filtered neighboring pixels and the original neighboring pixels. As described above, if reference index information is separately included in the bitstream, any neighboring pixel among the original neighboring pixel and the filtered neighboring pixel is used as the reference pixel in the intra prediction of the current decoding unit by using the extracted reference index information. Choose whether to use. If the reference pixel can be determined from the size of the current decoding unit and the intra prediction mode information applied to the current decoding unit, as shown in Table 1, the original neighboring pixel from the current prediction unit and the intra prediction mode applied to the current decoding unit It may be determined which neighboring pixel among the filtered neighboring pixels is used as the reference pixel.

단계 2040에서, 추출된 예측 모드 및 선택된 주변 픽셀을 이용하여 현재 복호화 단위에 대한 인트라 예측을 수행한다.In operation 2040, intra prediction is performed on the current decoding unit by using the extracted prediction mode and the selected neighboring pixel.

본 발명에 따른 영상의 부호화, 복호화 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 포함된. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The image coding and decoding method according to the present invention can also be implemented as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage, and the like. The computer readable recording medium may also be distributed over a networked computer system so that computer readable code can be stored and executed in a distributed manner.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다. So far I looked at the center of the preferred embodiment for the present invention. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.

Claims (5)

영상 복호화 방법에 있어서,
비트스트림으로부터 현재 예측 단위에 적용된 인트라 예측 모드 정보를 추출하는 단계;
상기 현재 예측 단위의 크기 및 상기 현재 현재 단위에 적용된 인트라 예측 모드에 기초하여, 상기 현재 예측 단위에 인접한 주변 픽셀들과 상기 주변 픽셀들을 필터링한 필터링된 주변 픽셀들 중 상기 현재 예측 단위의 인트라 예측에 이용될 주변 픽셀들을 결정하는 단계; 및
상기 결정된 주변 픽셀들 및 상기 추출된 인트라 예측 모드 정보에 기초하여 상기 현재 예측 단위에 대한 인트라 예측을 수행하는 단계를 포함하며,
상기 영상은 심도에 따라 상기 최대 부호화 단위 크기 정보에 따른 최대 부호화 단위로부터 계층적으로 분할되고, 각각의 부호화 단위는 심도별로 상위 심도의 부호화 단위로부터 분할된 정사각 데이터 단위들 중 하나이며, 상기 각각의 부호화 단위는 이웃 부호화 단위들과 독립적으로 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되고, 상기 계층 구조의 부호화 단위들은 부호화된 부호화 단위들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.In the image decoding method,
Extracting intra prediction mode information applied to the current prediction unit from the bitstream;
Based on the size of the current prediction unit and the intra prediction mode applied to the current current unit, the intra prediction of the current prediction unit among the neighboring pixels adjacent to the current prediction unit and the filtered neighboring pixels filtering the neighboring pixels. Determining peripheral pixels to be used; And
Performing intra prediction on the current prediction unit based on the determined neighboring pixels and the extracted intra prediction mode information,
The image is hierarchically divided from a maximum coding unit according to the maximum coding unit size information according to a depth, and each coding unit is one of square data units divided from coding units of a higher depth for each depth. The coding unit is divided into coding units having a lower depth independently of neighboring coding units, and the coding units of the hierarchical structure include coded coding units. 제 1항에 있어서, 상기 결정하는 단계는
상기 현재 예측 단위의 크기에 기초하여 소정 개수의 주변 픽셀들을 선택하는 단계; 및
상기 소정 개수의 주변 픽셀들을 필터링하여 상기 필터링된 주변 픽셀들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.The method of claim 1, wherein the determining step
Selecting a predetermined number of peripheral pixels based on the size of the current prediction unit; And
And filtering the predetermined number of neighboring pixels to generate the filtered neighboring pixels. 제 1항에 있어서,
상기 필터링된 주변 픽셀들은 상기 주변 픽셀들의 가중 평균값을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.The method of claim 1,
And the filtered neighboring pixels are obtained using a weighted average value of the neighboring pixels. 제 1항에 있어서, 상기 소정 개수의 주변 픽셀들은
현재 블록의 크기를 NxN이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측 및 우상측에 인접한 2N개의 주변 픽셀들과 좌측 및 좌하측에 인접한 2N개의 주변 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.The method of claim 1, wherein the predetermined number of peripheral pixels
When the size of the current block is NxN, the image decoding method comprising 2N neighboring pixels adjacent to the upper and right upper sides of the current block and 2N neighboring pixels adjacent to the left and lower left. 제 1 항에 있어서,
상기 인트라 예측을 수행하는 단계는
상기 현재 픽셀을 중심으로 tan-1(dy/dx) (dx, dy는 정수)의 각도를 갖는 라인을 이용하여 예측을 수행하는 예측 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.The method of claim 1,
Performing the intra prediction
And a prediction mode for performing prediction using a line having an angle of tan −1 (dy / dx) (dx, dy is an integer) about the current pixel.
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