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WO2014116047A1 - 비디오 부호화 방법 및 장치, 비디오 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

비디오 부호화 방법 및 장치, 비디오 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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Publication number
WO2014116047A1
WO2014116047A1 PCT/KR2014/000687 KR2014000687W WO2014116047A1 WO 2014116047 A1 WO2014116047 A1 WO 2014116047A1 KR 2014000687 W KR2014000687 W KR 2014000687W WO 2014116047 A1 WO2014116047 A1 WO 2014116047A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
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layer
information
unit
slice
header
Prior art date
Application number
PCT/KR2014/000687
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
최병두
김찬열
엄명진
Original Assignee
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a method of encoding and decoding video, and in particular, a high level syntax for signaling a reference relationship between layers of a multilayer video and signaling a length of a data unit header when the data unit header has a variable length. (High Level Syntax).
  • parameter sets corresponding to header information may be included in the NAL unit of encoded image data.
  • the parameter set may include a video parameter set (VPS), a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set (PPS), and the like.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to efficiently signal the reference relationship between layers of a multilayer video.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to efficiently signal additional information for determining the length of the data unit header when the data unit header has a variable length for future expansion.
  • Embodiments of the present invention use a parameter set including reference layer information in inter-layer prediction.
  • additional length information for determining a slice header length of a variable length is added to the parameter set.
  • the length information of the slice header for determining the length of the slice header can be efficiently signaled.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a video encoding apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration of the output unit 120 of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a video decoding apparatus according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a specific configuration of the parser 310 of FIG. 3.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an interlayer prediction structure in a multilayer video.
  • FIG. 6 illustrates an example of a video parameter set (VPS) according to an embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of a video encoding method, according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart of a video decoding method, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a reference diagram illustrating a parameter generation method according to an embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a video encoding method, according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a video decoding method, according to an exemplary embodiment.
  • 12A is a diagram illustrating a PPS according to an embodiment.
  • 12B is a diagram illustrating an SPS according to an embodiment.
  • 12C is a diagram illustrating a slice segment header according to an embodiment.
  • FIG. 12D illustrates a slice segment header according to another embodiment.
  • FIG. 13 is a block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • 17 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • 21 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 22, 23, and 24 illustrate a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 25 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 2.
  • FIG. 25 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 2.
  • a multilayer video encoding method includes performing interlayer prediction on a picture of each layer constituting the multilayer video; Determining a reference layer referenced by a picture of each layer based on the inter-layer prediction result; And adding reference layer information of each layer to a parameter set including information commonly applied to layers included in the multilayer video.
  • a multilayer video decoding method includes: obtaining reference layer information of each layer from a parameter set including information commonly applied to layers included in the multilayer video; Determining a reference layer referenced by a picture included in each layer based on reference layer information of each layer; And performing inter prediction on pictures that are inter predicted among pictures included in each layer by using the determined reference layer.
  • a video encoding method includes determining a length of a lower data unit header; Acquiring information about encoding parameters commonly applied to the lower data units; And adding additional length information of the lower data unit header to determine the length of the lower data unit header to a parameter set including the obtained encoding parameter.
  • a video decoding method includes: obtaining, from a bitstream, a parameter set including information about encoding parameters commonly applied to a lower data unit; Obtaining additional length information of the lower data unit header from the parameter set; And determining the length of the lower data unit header based on the additional length information.
  • any part of the specification is to “include” any component, this means that it may further include other components, except to exclude other components unless otherwise stated.
  • the terms “... unit”, “module”, etc. described in the specification mean a unit for processing at least one function or operation, which may be implemented in hardware or software or a combination of hardware and software. .
  • image as used throughout this specification describes not only the term “image” but also various forms of video image information that may be known in the art as "frame”, "field”, and “slice”. Is used as a generic term.
  • the multilayer image may represent a picture included in an image sequence of a plurality of viewpoints, or a picture included in a base layer and an enhancement layer in a scalable video.
  • FIGS. 1 to 12. 13 to 25 a video encoding method and a video decoding method based on coding units having a tree structure according to an embodiment are disclosed.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a video encoding apparatus according to an embodiment.
  • the video encoding apparatus 100 includes an image encoder 110 and an output unit 120.
  • the image encoder 110 corresponds to a video coding layer for encoding the input images.
  • the image encoder 110 divides each picture included in the multilayer video into a maximum coding unit having a maximum size, splits the split maximum coding unit into coding units, and then based on the coding unit. Each picture is encoded.
  • the coding unit has a tree structure in which the largest coding unit is hierarchically divided according to depth.
  • the image encoder 110 performs prediction on the coding unit by using the prediction unit, and converts the coding unit by using the transformation unit.
  • a video encoding and decoding method based on a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit having a tree structure will be described later with reference to FIGS. 14 to 25.
  • the image encoder 110 encodes each of the image sequences of n (n is an integer) viewpoints as one layer.
  • the image encoder 110 encodes each of the image sequence of the base layer and the image sequence of the enhancement layer as one layer.
  • Multilayer video has more data than single layer video. Accordingly, the image encoder 110 may perform predictive encoding by using correlation between layers included in the multilayer video. In other words, the image encoder 110 may predictively encode each layer with reference to another layer.
  • the image encoder 110 may perform inter-view prediction for predicting additional view images by referring to the base view images.
  • the image encoder 110 may perform inter-view prediction for predicting other additional view images by referring to the additional view images.
  • inter-view prediction a residual that is a difference component between the current image and the reference image and a disparity between the current image and the reference image may be generated.
  • Inter-image prediction and inter-view prediction may be performed based on a data unit of a coding unit, a prediction unit, or a transformation unit.
  • the image encoder 110 performs prediction encoding within an image of the same layer or transforms and quantizes a difference between a prediction value and an original signal generated through inter-layer prediction using an image of another layer to perform encoding. Can be done.
  • the image encoder 110 outputs residual information related to a coding unit, prediction mode information, and additional information related to prediction encoding of a coding unit.
  • the image encoder 110 outputs reference layer information referenced by each layer when an image of a predetermined layer is predictively encoded by referring to an image of another layer through inter-layer prediction.
  • the output unit 120 corresponds to a network abstraction layer (NAL) for adding encoded multilayer video data and additional information to a transmission data unit according to a predetermined format and outputting the same.
  • the transmission data unit may be a NAL unit.
  • the outputter 120 adds the predictive coded data of the multilayer video output from the image encoder 110 and additional information related to the predictive coding to the NAL unit and outputs the NAL unit.
  • the output unit 120 may include parameter sets including information commonly applied to image sequences included in a multilayer video, for example, a video parameter set (VPS) and a picture parameter set (PPS). ), And reference layer information of each layer is added to a NAL unit including a sequence parameter set (SPS).
  • SPS sequence parameter set
  • the reference layer information of each layer added to the parameter sets may include a flag (layer_dependency_present_flag) indicating whether each layer refers to another layer and a flag (direct_reference_flag) indicating whether another layer is used as a reference layer of the current layer. Can be.
  • the flag layer_dependency_present_flag and the flag direct_reference_flag may be included in a picture parameter set (PPS).
  • the output unit 120 may include extra_slice_header_bits, which is a syntax indicating slice header additional length information for determining a length of a slice header, in a sequence parameter set (SPS) or a picture parameter set (PPS).
  • the syntax indicating the slice header additional length information may include extra_slice_header_bits_for_independent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of an independently decodable independent slice, and extra_slice_header_bits_dependent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of a dependent slice.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a specific configuration of the output unit 120 of FIG. 1.
  • the output unit 120 generates the NAL unit by including the encoded information in a parameter set such as VPS, SPS, PPS, and the like.
  • the parameter set is proposed to prevent errors due to loss of sequence header or picture header.
  • the sequence parameter set or picture parameter set may include identification information included in the sequence header or the picture header, syntax elements or image information that are commonly used, and the like.
  • the video parameter set may include syntax elements or image information that may be commonly used for sequences of image data having multiple layers. Information included in each parameter set may be used to encode or decode an image corresponding to each image data.
  • a sequence parameter set may be referred to as a sequence parameter set (SPS), a picture parameter set as a picture parameter set (PPS), and a video parameter set as a video parameter set (VPS).
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • VPS video parameter set
  • the parameter set refers to an upper parameter set of each parameter set, so that information included in the upper parameter set may be used to encode or decode image data corresponding to each parameter set.
  • the PPS may refer to an SPS corresponding to a sequence to which a picture corresponding to the PPS belongs
  • the SPS may refer to a VPS of scalable image data to which a sequence corresponding to the SPS belongs. Therefore, as the information of the upper parameter set is obtained, the information may be used to encode or decode an image corresponding to the PPS or the SPS.
  • an upper parameter set may mean a parameter set that can be referred to by a lower parameter set.
  • the VPS may correspond to a higher parameter set for the SPS and the SPS for the PPS.
  • the output unit 200 may include a common information acquirer 210 and a parameter set generator 220.
  • the common information acquirer 210 may acquire common information commonly applied to at least two or more lower parameter sets having the same upper parameter set.
  • the common information may include information commonly applied to two or more of the same rank parameter sets.
  • the common information acquisition unit 210 may acquire common information commonly applied to two or more SPSs referring to the same VPS.
  • the common information may include at least one of image format information, bit depth information, resolution information, and 3D encoding information of the image data to be encoded.
  • the above-described information may be included in an upper parameter set that may be processed before the lower parameter set, and thus may be used for session negotiation or contents selection, which will be described later, during a process of decoding an image. Details of session negotiation or content selection will be described in more detail later in the video decoding apparatus 300.
  • the parameter set generator 220 may add common information acquired by the common information acquirer 210 to at least one lower parameter set among lower parameter sets including common information. Accordingly, the lower parameter set may obtain common information by referring to the upper parameter set to which the common information is added or the at least one lower parameter set.
  • common information that may be added to at least two lower parameter sets may be added to an upper parameter set or at least one lower parameter set. Therefore, common information is not added to two or more lower parameter sets redundantly, and information to be encoded can be minimized.
  • Two or more lower parameter sets to which common information has been inserted may acquire common information in a subsequent decoding process by referring to an upper parameter set to which common information is added or at least one lower parameter set.
  • the parameter set generator 220 may include a flag (layer_dependency_present_flag) indicating whether each layer refers to another layer as reference layer information of each layer of the multi-layer, and another layer as a reference layer of the current layer.
  • a flag (direct_reference_flag) indicating whether it is used may be added.
  • the parameter generator 220 may add extra_slice_header_bits, a syntax indicating slice header additional length information for determining the length of the slice header, to the VPS or the PPS.
  • the syntax indicating the slice header additional length information may include extra_slice_header_bits_for_independent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of an independently decodable independent slice, and extra_slice_header_bits_dependent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of a dependent slice.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a video decoding apparatus according to an embodiment.
  • the video decoding apparatus 300 includes a parser 310 and an image decoder 320.
  • the parser 310 receives and parses a bitstream of an encoded image to obtain and output syntax and flag information regarding the encoded image.
  • the parsing unit 310 may include a flag (layer_dependency_present_flag) indicating whether each layer refers to another layer as reference layer information of each layer of the multi-layer, and whether another layer is used as a reference layer of the current layer.
  • An indicating flag direct_reference_flag may be obtained from parameter sets.
  • the parsing unit 310 may obtain extra_slice_header_bits, which is a syntax indicating slice header additional length information for determining the length of the slice header from parameter sets.
  • the syntax indicating the slice header additional length information may include extra_slice_header_bits_for_independent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of an independently decodable independent slice, and extra_slice_header_bits_dependent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of a dependent slice.
  • the image decoder 320 decodes an image based on the obtained syntax and flag information.
  • the image decoder 320 may perform decoding using coding units having a hierarchical structure obtained by dividing a maximum coding unit based on a depth. A decoding process using coding units having a hierarchical structure will be described later with reference to FIG. 13 and the like.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a specific configuration of the parser 310 of FIG. 3.
  • the receiver 410 receives and parses a bitstream of an encoded image to extract parameter sets, syntaxes, and flags which are encoded image data.
  • the flag acquirer 420 may obtain a flag indicating whether common information is included in at least one of an upper parameter set and a lower parameter set from the parsed bitstream. According to the flag value, at least one lower parameter set may obtain common information with reference to the upper parameter set or the lower parameter set. That is, when the image decoding apparatus 400 decodes an image corresponding to at least one lower parameter set, the image decoding apparatus 400 may obtain common information by referring to an upper parameter set or a lower parameter set including common information.
  • the flag acquirer 420 may indicate whether the current layer is a dependent layer including a picture predicted by referring to another layer or an independent layer that may be independently decoded without referring to another layer (layer_dependency_present_flag). ). If the flag (layer_dependency_present_flag) is 0, this indicates that the current layer is an independent layer, and if 1, it is a dependent layer referring to another layer.
  • the common information acquirer 430 may obtain common information from an upper parameter set or a lower parameter set according to a flag value obtained by the flag acquirer 420.
  • the common information acquisition unit 430 may obtain a flag (direct_reference_flag) indicating whether another layer is used as a reference layer of the current layer from any one of VPS, SPS, and PPS.
  • the common information acquisition unit 430 may obtain extra_slice_header_bits, which is a syntax indicating slice header additional length information, to determine a variable length of the slice header from one of the VPS, the SPS, and the PPS.
  • the syntax extra_slice_header_bits indicating slice header additional length information may include extra_slice_header_bits_for_independent_slices which is a syntax indicating a header addition length of an independently decodable independent slice and an extra_slice_header_bits_dependent_slice which is a syntax indicating a header addition length of a dependent slice. .
  • a flag (direct_reference_flag) indicating whether another layer added to the parameter set is used as a reference layer of the current layer and slice header additional length information to determine a variable slice header length according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of an interlayer prediction structure in a multilayer video. Arrows in FIG. 5 indicate the reference direction. That is, the image in which the arrow starts in FIG. 5 is a reference picture, and the image in which the arrow ends is a predicted picture using the reference picture. Also, in layer #, # is layer index.
  • the video encoding apparatus 100 may perform interlayer prediction referring to pictures of another layer when predictively encoding pictures included in an image sequence of each layer.
  • the P2 picture 52 of the layer 1 is predicted with reference to the P1 picture 51 of the layer 0, and the P3 picture 53 of the layer 2 includes the P1 picture 51 and the layer 1 of the layer 0. It is assumed that the P2 picture 52 is predicted with reference to the P2 picture 52, and the P4 picture 54 of Layer 3 is predicted with reference to the P1 picture 51 of Layer 0 and the P2 picture 52 of Layer 1.
  • the P6 picture 56 of Layer 1 is predicted with reference to the P5 picture 55 of Layer
  • the P7 picture 57 of Layer 2 is predicted with reference to the P5 picture 55 of Layer
  • Layer 3 It is assumed that the P8 picture 58 is predicted with reference to the P6 picture 56 of Layer 1 and the P7 picture 57 of Layer 2.
  • Layer 0 is an independent layer that does not refer to images of other layers
  • Layers 1, 2, and 3 are dependent layers that refer to other layers.
  • the output unit 120 first determines whether a picture referring to another layer exists for each layer, and independently identifies layers not referring to other layers. The layer is determined as a layer, and a layer referring to another layer is determined as a dependent layer. The output unit 120 generates a flag (layer_dependency_present_flag [i]) indicating whether a layer having an index i is a dependent layer including a picture predicted with reference to another layer. If the flag layer_dependency_present_flag [i] is 0, the layer having the index i is an independent layer. If the flag layer_dependency_present_flag [i] is 0, the layer having the index i is a dependent layer referring to another layer.
  • a flag layer_dependency_present_flag [i]
  • layer_dependency_present_flag [0] 0
  • the output unit 120 generates flag (direct_reference_flag) indicating whether another layer is used as a reference layer with respect to the dependent layers, and adds flag information generated to at least one of VPS, SPS, and PPS.
  • the output unit 120 may include a flag indicating whether a layer i having an index i refers to a layer j having another index j (j is an integer) (direct_reference_flag [i] [j]. ]) And add it to at least one of VPS, SPS, and PPS.
  • a flag indicating whether a layer i having an index i refers to a layer j having another index j (j is an integer) direct_reference_flag [i] [j]. ]
  • the layers are rearranged according to the interlayer prediction structure, so that the index below (i-1) with index i It is assumed that each layer is arranged so as to refer only to the layer having. If direct_reference_flag [i] [j] is 0, this indicates that layer j is not used as a reference layer of layer i. If direct_reference_flag [i] [j] is 1, this indicates that layer j is used as a reference layer of layer i.
  • reference is made in the multilayer prediction structure by using a flag (direct_reference_flag [i] [j]) indicating whether or not layer i refers to layer j having another index j (j is an integer).
  • the number of bits required to represent layer information can be reduced. That is, according to an embodiment of the present invention, the reference layer information is signaled because 1 bit of flag information indicating whether each layer is used as a reference layer is used, compared to the case of transmitting the index value itself of the reference layer referenced by each layer. The number of bits used can be reduced.
  • FIG. 6 illustrates an example of a video parameter set (VPS) according to an embodiment.
  • the VPS includes vps_max_layers_minus1 having a value corresponding to ⁇ (the number of all layers included in the multi-layer video) ⁇ 1 ⁇ .
  • the parsing unit 310 of the decoding side may calculate the value of vps_max_layers_minus1 + 1 to determine the total number of layers included in the video.
  • the VPS includes a layer_dependency_present_flag [i] 61 indicating whether the layer having the index i is an independent layer or a dependent layer.
  • Index i has an integer from 0 to vps_max_layers_minus1.
  • layer_dependency_present_flag [i] (61) has a value of 1, that is, for dependent layers, layer j with j (j is an integer from 0 to (i-1)) index is the reference layer of current layer i
  • Direct_reference_flag [i] [j] which is a flag indicating whether or not it is used, is included in the VPS. As described above, if direct_reference_flag [i] [j] is 0, this indicates that layer j is not used as a reference layer of layer i. If direct_reference_flag [i] [j] is 1, layer j is used as a reference layer of layer i. It is displayed.
  • the decoding side uses direct_reference_flag [i] [j] to determine the number of all layers NumDirectRefLayers [i] referenced by the layer i having the index i and RefLayerId [i] [indicating the index of the reference layer referenced by Layer i j] can be obtained according to the following pseudo-code.
  • layer_id_in_nuh [j] means a unique index assigned to layer j having index j.
  • RefLayerId [i] [k ++] layer_id_in_nuh [j];
  • FIG. 7 is a flowchart of a video encoding method, according to an embodiment.
  • the image encoder 110 performs interlayer prediction on a picture of each layer constituting a multilayer video.
  • the image encoder 110 determines and outputs a reference layer referenced by the picture of each layer based on the interlayer prediction result.
  • the outputter 120 includes adding reference layer information of each layer to a parameter set including information commonly applied to layers included in the multilayer video.
  • the parameter set may be any one of VPS, SPS, and PPS.
  • the outputter 120 may add a flag (layer_dependency_present_flag) indicating whether each layer refers to another layer as reference layer information of each layer of the multi-layer to the parameter set.
  • a 1-bit flag direct_reference_flag indicating whether another layer is used as a reference layer of the current layer may be used.
  • FIG. 8 is a flowchart of a video decoding method, according to an exemplary embodiment.
  • the parser 310 obtains reference layer information of each layer from a parameter set including information commonly applied to layers included in a multilayer video.
  • the parameter set may be any one of VPS, SPS, and PPS.
  • the parser 310 determines a reference layer referenced by a picture included in each layer based on reference layer information of each layer. As described with reference to FIG. 5, for the dependent layer, direct_reference_flag [i] [j] may be obtained from the parameter set, and it may be determined whether the layer i refers to the layer j.
  • the image decoder 320 performs inter prediction on pictures that are inter predicted among pictures included in each layer by using the determined reference layer.
  • FIG. 9 is a reference diagram illustrating a parameter generation method according to an embodiment.
  • VPS 1 and SPS 1 to SPS N referring to VPS 1 exist.
  • the respective parameter sets may be configured as shown by reference numeral 920 or 930.
  • common information included in SPS 1, SPS 2, and SPS 3 is included in VPS 1. Therefore, since common information included in at least two or more SPSs may be encoded only once in VPS 1 without being redundantly encoded, encoding efficiency may be improved. SPS 1, SPS 2, and SPS 3 may obtain common information by referring to VPS 1 in the decoding process.
  • SPS 1 common information included in SPS 1, SPS 2, and SPS 3 is included in SPS 1. Therefore, since common information included in at least two or more SPSs may be encoded only once in SPS 1 without being redundantly encoded, encoding efficiency may be improved.
  • the data size of the VPS 1 may not be larger than that of the reference numeral 920.
  • the SPS 2 and the SPS 3 may obtain common information by referring to the SPS 1 during the decoding process.
  • the header of the slice data including encoding information of each slice includes additional information related to the slice.
  • the slice header may include type information indicating what type of data the current data includes.
  • the slice header may include type information such as whether the current slice is an I slice, a P slice, or a B slice.
  • type information indicating a slice using inter-layer prediction may be included in the slice header.
  • the slice header includes various additional information related to the current slice.
  • the length of the slice header is fixed. When using such a fixed length slice header, the number of bits used to indicate the type information of the slice header is also limited. When the number of bits of a slice is limited, the data type transmitted through the slice header may be limited.
  • various types of coding schemes are expected to emerge, and using a limited length slice header for future expansion and use may be limited.
  • the slice header according to an embodiment may have a variable length.
  • the slice header according to one embodiment consists of (fixed slice header bits) + (additional slice header bits).
  • the fixed length slice header bits are determined according to a coding scheme.
  • the fixed length slice header bits may have a length of 2 bytes, that is, 16 bits.
  • the additional slice header bits are bits that are added to the fixed length slice header bits to configure the entire slice header, and the length of the additional slice header bits may be arbitrarily set.
  • the additional slice header bits may be set to 1 byte, that is, 8 bits.
  • the codec receives a bitstream consisting of 0's and 1's, and determines a slice header by obtaining a predetermined number of bits according to a predefined rule. Therefore, in order to identify which part of the bitstream corresponds to the slice header when the length of the predefined slice header is changed, when the length of the slice header is changed, the change information of the slice header length should be signaled.
  • the output unit 120 adds extra_slice_header_bits, which is a syntax indicating slice header additional length information, to any one parameter set among VPS, SPS, and PPS.
  • extra_slice_header_bits is included in any one of VPS, SPS, and PPS
  • the length of the additional slice header bits constituting the slice header additionally is defined in addition to the slice header having a predetermined fixed length.
  • the syntax extra_slice_header_bits indicating slice header additional length information may include extra_slice_header_bits_for_independent_slices which is a syntax indicating a header addition length of an independently decodable independent slice and an extra_slice_header_bits_dependent_slice which is a syntax indicating a header addition length of a dependent slice. . That is, the independent slice and the dependent slice may have separate slice header lengths.
  • 12A is a diagram illustrating a PPS according to an embodiment.
  • the PPS may include pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices and pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices.
  • pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices indicates the length of additional slice header bits, that is, the number of bits of independent slices referring to the current pps. For example, if pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices has a value of 4, four bits in addition to the fixed length slice header correspond to information about the slice header.
  • pps_num_extra_slice_header_bits_for_dependent_slices indicates the length of additional slice header bits, that is, the number of bits of dependent slices referring to the current pps.
  • 12B is a diagram illustrating an SPS according to an embodiment.
  • the SPS may include sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices and sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices.
  • sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices indicates the length of the additional slice header bits, that is, the number of bits of independent slices referring to the current sps. For example, if sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices has a value of 4, in addition to the fixed length slice header in the received bitstream, four bits constitute information about the independent slice header.
  • sps_num_extra_slice_header_bits_for_dependent_slices indicates the length of the additional slice header bits, that is, the number of bits of dependent slices referencing the current sps.
  • 12C is a diagram illustrating a slice segment header according to an embodiment.
  • the slice segment header includes a flag (depedent_slice_segment_flag) indicating whether the current slice is an independent slice or a dependent slice. If the flag depedent_slice_segment_flag is 0, it is an independent slice segment. If the flag depedent_slice_segment_flag is 1, it is a dependent slice segment.
  • num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices indicates the length of the additional slice header for the independent slice segment
  • num_extra_slice_header_bits_for_dependent_slices indicates the length of the additional slice header for the dependent slice segment.
  • the length of the additional slice header may be independently expressed in units of slices as illustrated in FIG. 12C.
  • the length of the additional slice header may be set according to the type of the current slice, that is, whether the current slice is an independent slice segment or a dependent slice segment. That is, in the present invention, an additional slice header length may be separately set for each independent slice segment and the dependent slice segment.
  • FIG. 12D illustrates a slice segment header according to another embodiment.
  • extra_slice_header_present_flag1 indicates whether the current slice header has an additional length. That is, if extra_slice_header_present_flag1 is 0, this indicates that the current slice has no additional length and has a fixed length slice header. If extra_slice_header_present_flag1 is 1, this indicates that the current slice has an additional slice header.
  • extra_slice_header_present_flag2 indicates whether the current slice uses an additional length different from the additional length included in the SPS or PPS.
  • the current slice header uses the additional slice header length defined in the SPS or PPS. If extra_slice_header_present_flag2 is 1, the current slice header is an additional slice header different from the additional slice header length defined in the SPS or PPS. It has a length. As such, the additional slice header length may be determined separately from the additional slice header length information included in the SPS or PPS by using extra_slice_header_present_flag1 or extra_slice_header_present_flag2 in the slice unit.
  • the SPS or PPS simply includes a predetermined flag indicating whether the additional slice header is used, and the length of the additional slice header is a fixed value. It is available.
  • a predetermined flag included in the SPS or PPS signals only whether slices referencing the current SPS or PPS use an additional slice header, and the additional slice header length is a fixed value, for example, a fixed 8 bit. It can be set to have a value.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a video encoding method, according to an embodiment.
  • the outputter 120 determines the length of a lower data unit header. That is, the output unit 120 determines whether to use a fixed length or a variable length slice header as the header for each slice unit.
  • the outputter 120 obtains information about encoding parameters that are commonly applied to lower data units. That is, the output unit 120 obtains information about parameters commonly applied to lower data units such as VPS, PPS, and SPS, and generates parameter sets such as VPS, PPS, and SPS. In particular, the output unit 120 adds additional length information of the lower data unit header to determine the length of the lower data unit header to the parameter set in step 103.
  • the additional length information may include extra_slice_header_bits_for_independent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of an independently decodable independent slice, and extra_slice_header_bits_dependent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of a dependent slice.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a video decoding method, according to an exemplary embodiment.
  • the parser 310 obtains a parameter set including information about encoding parameters commonly applied to lower data units from a bitstream.
  • the parameter set may be one of VPS, SPS, and PPS.
  • the parser 310 obtains additional length information of the lower data unit header from the parameter set. That is, additional length information such as extra_slice_header_bits_for_independent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of an independently decodable independent slice, or extra_slice_header_bits_dependent_slices, which is a syntax indicating a header addition length of a dependent slice, is obtained.
  • the parser 310 determines the length of the lower data unit header based on the additional length information.
  • the encoding header and the decoding side may further receive bits of the additional length indicated by the additional length information in addition to the slice header having a predetermined fixed length to parse the slice header.
  • the encoding method and the video decoding method based on coding units having a tree structure described below include a video encoder 110 of the video encoding apparatus 100 of FIG. 1 and a video decoder 320 of the video decoding apparatus 300 of FIG. 3. It relates to a process of encoding / decoding pictures included in a video performed at.
  • FIG. 13 is a block diagram of a video encoding apparatus 100 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 including video prediction based on coding units having a tree structure may include a maximum coding unit splitter 110, a coding unit determiner 120, and an outputter 130.
  • the video encoding apparatus 100 that includes video prediction based on coding units having a tree structure is abbreviated as “video encoding apparatus 100”.
  • the maximum coding unit splitter 110 may partition the current picture based on the maximum coding unit that is a coding unit of the maximum size for the current picture of the image. If the current picture is larger than the maximum coding unit, image data of the current picture may be split into at least one maximum coding unit.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, or the like, and may be a square data unit having a square of two horizontal and vertical sizes.
  • the image data may be output to the coding unit determiner 120 for at least one maximum coding unit.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • the coding unit determiner 120 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the coding unit determiner 120 encodes the image data in coding units according to depths for each maximum coding unit of the current picture, and selects a depth at which the smallest coding error occurs to determine the coding depth. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 130.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one coding depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more coding depths.
  • the coding unit determiner 120 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive encoding and transformation of the largest coding unit may be performed. Similarly, prediction encoding and transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth less than or equal to the maximum depth.
  • encoding including prediction encoding and transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, transforming, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 100 may select not only a coding unit for encoding the image data, but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a coding depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit that is the basis of prediction coding is referred to as a 'prediction unit'.
  • the partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided.
  • the partition may be a data unit in which the prediction unit of the coding unit is split, and the prediction unit may be a partition having the same size as the coding unit.
  • the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a geometric form It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • the video encoding apparatus 100 may perform conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit.
  • the transformation may be performed based on a transformation unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the transformation unit may include a data unit for intra mode and a transformation unit for inter mode.
  • the transformation unit in the coding unit is also recursively divided into smaller transformation units, so that the residual data of the coding unit is determined according to the tree structure according to the transformation depth. Can be partitioned according to the conversion unit.
  • a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and transformation related information. Accordingly, the coding unit determiner 120 may determine not only the coded depth that generated the minimum coding error, but also a partition type obtained by dividing a prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for transformation.
  • a method of determining a coding unit, a prediction unit / partition, and a transformation unit according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described in detail with reference to FIGS. 15 to 25.
  • the coding unit determiner 120 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the coding depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the output unit 130 may allocate encoding information about a corresponding coding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit. .
  • the minimum unit according to an embodiment is a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the minimum unit according to an embodiment may be a square data unit having a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, partition units, and transformation units included in the maximum coding unit.
  • the encoding information output through the output unit 130 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit according to depth may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. And the like.
  • Information about the maximum size and information about the maximum depth of the coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted into a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set of the bitstream.
  • the information on the maximum size of the transform unit and the minimum size of the transform unit allowed for the current video may also be output through a header, a sequence parameter set, a picture parameter set, or the like of the bitstream.
  • a coding unit according to depths is a coding unit having a size in which a height and a width of a coding unit of one layer higher depth are divided by half. That is, if the size of the coding unit of the current depth is 2Nx2N, the size of the coding unit of the lower depth is NxN.
  • the current coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may include up to four lower depth coding units having a size of N ⁇ N.
  • the video encoding apparatus 100 determines a coding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. Coding units may be configured. In addition, since each of the maximum coding units may be encoded in various prediction modes and transformation methods, an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
  • the video encoding apparatus may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • a video decoding apparatus 200 including video prediction based on coding units having a tree structure includes a receiver 210, image data and encoding information extractor 220, and image data decoder 230. do.
  • the video decoding apparatus 200 that includes video prediction based on coding units having a tree structure is abbreviated as “video decoding apparatus 200”.
  • Definition of various terms such as a coding unit, a depth, a prediction unit, a transformation unit, and information about various encoding modes for a decoding operation of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may refer to the video encoding apparatus 100 of FIG. 1. Same as described above with reference.
  • the receiver 210 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts image data encoded for each coding unit from the parsed bitstream according to coding units having a tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the image data decoder 230.
  • the image data and encoding information extractor 220 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set for the current picture.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts information about a coded depth and an encoding mode for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit, from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the image data decoder 230. That is, the image data of the bit string may be divided into maximum coding units so that the image data decoder 230 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • the information about the coded depth and the encoding mode according to the maximum coding units extracted by the image data and the encoding information extractor 220 may be encoded according to the depth according to the maximum coding unit, as in the video encoding apparatus 100 according to an embodiment.
  • the image data and the encoding information extractor 220 may determine the predetermined data.
  • Information about a coded depth and an encoding mode may be extracted for each unit. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
  • the image data decoder 230 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the image data decoder 230 may decode the encoded image data based on the read partition type, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. Can be.
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and an inverse transform process.
  • the image data decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the image data decoder 230 may read transform unit information having a tree structure for each coding unit, and perform inverse transform based on the transformation unit for each coding unit, for inverse transformation for each largest coding unit. Through inverse transformation, the pixel value of the spatial region of the coding unit may be restored.
  • the image data decoder 230 may determine the coded depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer split at the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the image data decoder 230 may decode the coding unit of the current depth using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit with respect to the image data of the current maximum coding unit.
  • the image data decoder 230 It may be regarded as one data unit to be decoded in the same encoding mode.
  • the decoding of the current coding unit may be performed by obtaining information about an encoding mode for each coding unit determined in this way.
  • the video decoding apparatus 200 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in the encoding process, and use the same to decode the current picture. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth illustrated in FIG. 15 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer to increase the long axis size to 8. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • 16 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoder 400 includes operations performed by the encoding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 to encode image data. That is, the intra predictor 410 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode among the current frame 405, and the motion estimator 420 and the motion compensator 425 are the current frame 405 of the inter mode. And the inter frame estimation and the motion compensation using the reference frame 495.
  • Data output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 is output as a quantized transform coefficient through the transform unit 430 and the quantization unit 440.
  • the quantized transform coefficients are reconstructed into the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the inverse transformer 470, and the data of the reconstructed spatial domain is post-processed through the deblocking unit 480 and the offset adjusting unit 490. And output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 via the entropy encoder 450.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, the motion compensator 425, and the transform unit may be components of the image encoder 400.
  • quantizer 440, entropy encoder 450, inverse quantizer 460, inverse transform unit 470, deblocking unit 480, and offset adjuster 490 all have the maximum depth for each largest coding unit. In consideration of this, operations based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 partition each coding unit among coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • a prediction mode, and the transform unit 430 should determine the size of a transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • 17 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parsing unit 510, and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the encoded image data is output as inverse quantized data through the entropy decoding unit 520 and the inverse quantization unit 530, and the image data of the spatial domain is restored through the inverse transformation unit 540.
  • the intra prediction unit 550 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 560 uses the reference frame 585 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the
  • Data in the spatial region that has passed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 may be post-processed through the deblocking unit 570 and the offset adjusting unit 580 and output to the reconstructed frame 595.
  • the post-processed data through the deblocking unit 570 and the offset adjusting unit 580 may be output as the reference frame 585.
  • step-by-step operations after the parser 510 of the image decoder 500 may be performed.
  • the parser 510, the entropy decoder 520, the inverse quantizer 530, and the inverse transform unit 540 which are components of the image decoder 500, may be used.
  • the intra predictor 550, the motion compensator 560, the deblocking unit 570, and the offset adjuster 580 must all perform operations based on coding units having a tree structure for each maximum coding unit. .
  • the intra predictor 550 and the motion compensator 560 determine partitions and prediction modes for each coding unit having a tree structure, and the inverse transform unit 540 must determine the size of the transform unit for each coding unit. .
  • FIG. 18 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 600 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is three.
  • the maximum depth indicates the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided.
  • a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • a depth along the vertical axis includes a coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, a coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, and a coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8.
  • the coding unit 640 of 3 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the coding unit 610 of size 64x64 having a depth of zero is a prediction unit, the prediction unit may include a partition 610 of size 64x64, partitions 612 of size 64x32, and size included in the coding unit 610 of size 64x64. 32x64 partitions 614, 32x32 partitions 616.
  • the prediction unit of the coding unit 620 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 620 of size 32x32, partitions 622 of size 32x16 and a partition of size 16x32 included in the coding unit 620 of size 32x32. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 630 of size 16x16, partitions 632 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 630 of size 16x16. 634, partitions 636 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 640 of size 8x8, partitions 642 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 640 of size 8x8. 644, partitions 646 of size 4x4.
  • the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 is a minimum coding unit and a coding unit of the lowest depth.
  • the coding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 may determine a coding depth of the maximum coding unit 610.
  • the number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are required for data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
  • encoding may be performed for each prediction unit of a coding unit according to depths along a horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. .
  • a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit the encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and the partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 610 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 610.
  • FIG. 19 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transformation unit for transformation in the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 size conversion unit 720 is The conversion can be performed.
  • the data of the 64x64 coding unit 710 is transformed into 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 transform units of 64x64 size or less, and then encoded, and the transform unit having the least error with the original is selected. Can be.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 is information about an encoding mode, and information about a partition type 800 and information 810 about a prediction mode for each coding unit of each coded depth.
  • the information 820 about the size of the transformation unit may be encoded and transmitted.
  • the information about the partition type 800 is a data unit for predictive encoding of the current coding unit and indicates information about a partition type in which the prediction unit of the current coding unit is divided.
  • the current coding unit CU_0 of size 2Nx2N may be any one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It is set to.
  • Information 810 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 810 about the prediction mode, whether the partition indicated by the information 800 about the partition type is performed in one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816 is performed. Whether or not can be set.
  • the information about the transform unit size 820 indicates whether to transform the current coding unit based on the transform unit.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second inter transform unit size 828. have.
  • the image data and encoding information extractor 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and transformation for each depth-based coding unit. Information 820 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • 21 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • Segmentation information may be used to indicate a change in depth.
  • the split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
  • the prediction unit 910 for predictive encoding of the coding unit 900 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 912 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 914 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 916 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 918 of size. Although only partitions 912, 914, 916, and 918 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions.
  • prediction encoding For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the prediction unit 940 for predictive encoding of the coding unit 930 having a depth of 1 and a size of 2N_1x2N_1 includes a partition type 942 having a size of 2N_1x2N_1, a partition type 944 having a size of 2N_1xN_1, and a partition type having a size of N_1x2N_1.
  • 946, a partition type 948 of size N_1 ⁇ N_1 may be included.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • depth-based coding units may be set until depth d-1, and split information may be set up to depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 220 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information for each depth, and may use the decoding depth by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 22, 23, and 24 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 1060 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 1010 have a depth of 0
  • the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths.
  • coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three
  • coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.
  • partitions 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 of the prediction units 1060 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN. Prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 is transformed or inversely transformed into a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1060. That is, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may be intra prediction / motion estimation / motion compensation operations and transform / inverse transform operations for the same coding unit. Each can be performed on a separate data unit.
  • coding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information. Table 2 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure
  • the encoding information extraction unit of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment 220 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetrical ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetrical ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referred to and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 25 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 25 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1300 includes coding units 1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, and 1318 of a coded depth. Since one coding unit 1318 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the coding unit 1318 having a size of 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N (1336). And nRx2N 1338.
  • the transform unit split information (TU size flag) is a type of transform index, and a size of a transform unit corresponding to the transform index may be changed according to a prediction unit type or a partition type of a coding unit.
  • the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, and NxN 1328
  • the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1342 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the conversion unit partitioning information (TU size flag) described above with reference to FIG. 25 is a flag having a value of 0 or 1, but the conversion unit partitioning information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is set to 0 according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and may be divided hierarchically.
  • the transformation unit partition information may be used as an embodiment of the transformation index.
  • the size of the transformation unit actually used may be expressed.
  • the video encoding apparatus 100 may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information.
  • the encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS.
  • the video decoding apparatus 200 may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
  • the maximum transform unit split information is defined as 'MaxTransformSizeIndex'
  • the minimum transform unit size is 'MinTransformSize'
  • the transform unit split information is 0,
  • the minimum transform unit possible in the current coding unit is defined as 'RootTuSize'.
  • the size 'CurrMinTuSize' can be defined as in relation (1) below.
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may indicate a maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ⁇ MaxTransformSizeIndex)' is a transformation obtained by dividing 'RootTuSize', which is the size of the transformation unit when the transformation unit division information is 0, by the number of times corresponding to the maximum transformation unit division information. Since the unit size is 'MinTransformSize' is the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current coding unit.
  • the maximum transform unit size RootTuSize may vary depending on a prediction mode.
  • RootTuSize may be determined according to the following relation (2).
  • 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size
  • 'PUSize' represents the current prediction unit size.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current prediction unit size.
  • 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below.
  • 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
  • the conversion unit size 'RootTuSize' when the conversion unit split information is 0 may be set to a smaller value among the maximum conversion unit size and the current partition unit size.
  • the current maximum conversion unit size 'RootTuSize' according to an embodiment that changes according to the prediction mode of the partition unit is only an embodiment, and a factor determining the current maximum conversion unit size is not limited thereto.
  • the maximum coding unit including the coding units of the tree structure described above with reference to FIGS. 13 to 25 may be a coding block tree, a block tree, a root block tree, a coding tree, a coding root, or It may also be called variously as a tree trunk.
  • the invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

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Abstract

비디오 부호화, 복호화 방식이 개시된다. 멀티 레이어 비디오 부호화 방법은 상기 멀티 레이어 비디오를 구성하는 각 레이어의 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하는 단계; 상기 인터 레이어 예측 결과에 기초하여, 상기 각 레이어의 픽처가 참조하는 참조 레이어를 결정하는 단계; 및 상기 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트에 상기 각 레이어의 참조 레이어 정보를 부가하는 단계를 포함한다.

Description

비디오 부호화 방법 및 장치, 비디오 복호화 방법 및 장치
본 발명은 비디오의 부호화 및 복호화 방식에 관한 것으로, 구체적으로는 멀티 레이어 비디오의 레이어 사이의 참조 관계를 시그널링하고, 데이터 단위 헤더가 가변적인 길이를 갖는 경우 데이터 단위 헤더의 길이를 시그널링하는 하이 레벨 신택스(High Level Syntax)에 관한 것이다.
최근 디지털 디스플레이 기술이 발전하고 고화질의 디지털 TV 시대가 도래함에 따라 대용량의 동영상 데이터를 처리하기 위한 새로운 코덱(codec)이 제안되고 있다.
HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준에 의하면, 인코딩된 영상 데이터의 NAL 유닛에는 헤더 정보에 해당되는 파라미터 세트들이 포함될 수 있다. 파라미터 세트에는 VPS(Video parameter set), SPS(Sequence parameter set), PPS(Picture parameter set) 등이 포함될 수 있다.
영상을 효율적으로 부호화하기 위해 파라미터 세트를 생성하고 영상을 부호화하거나 복호화하는 방법이 문제된다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 멀티 레이어 비디오의 레이어 사이의 참조 관계를 효율적으로 시그널링하기 위한 것이다. 또한, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 장래 확장을 위해서 데이터 단위 헤더가 가변적인 길이를 가지는 경우, 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하기 위한 부가 정보를 효율적으로 시그널링하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들은 인터 레이어 예측시의 참조 레이어 정보를 포함하는 파라메터 세트를 이용한다. 또한, 파라메터 세트에 가변 길이의 슬라이스 헤더 길이를 결정하기 위한 부가 길이 정보를 부가한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 각 레이어가 참조하는 참조 레이어 인덱스를 직접 시그널링하는 대신에, 참조 레이어로 이용가능한 레이어들이 실제로 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 1비트의 플래그를 통해 전송함으로써 부호화 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 장래 확장을 위해서 슬라이스 헤더가 가변적인 길이를 갖는 경우, 슬라이스 헤더의 길이를 결정하기 위한 슬라이스 헤더의 길이 정보를 효율적으로 시그널링할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1의 출력부(120)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다
도 3은 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 도 3의 파싱부(310)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 멀티레이어 비디오에서 인터 레이어 예측 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 VPS(Video Parameter Set)의 일 예를 나타낸다.
도 7은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법의 플로우 차트이다.
도 8은 일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법의 플로우 차트이다.
도 9는 일 실시예에 따른 파라메터 생성 방식을 나타낸 참조도이다.
도 10은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 11은 일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 12a는 일 실시예에 따른 PPS를 나타낸 도면이다.
도 12b는 일 실시예에 따른 SPS를 나타낸 도면이다.
도 12c는 일 실시예에 따른 슬라이스 세그먼트 헤더를 나타낸 도면이다.
도 12d는 다른 실시예에 따른 슬라이스 세그먼트 헤더를 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 22, 23 및 24는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 25는 표 2의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 부호화 방법은 상기 멀티 레이어 비디오를 구성하는 각 레이어의 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하는 단계; 상기 인터 레이어 예측 결과에 기초하여, 상기 각 레이어의 픽처가 참조하는 참조 레이어를 결정하는 단계; 및 상기 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트에 상기 각 레이어의 참조 레이어 정보를 부가하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 멀티 레이어 비디오 복호화 방법은 상기 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트로부터 각 레이어의 참조 레이어 정보를 획득하는 단계; 상기 각 레이어의 참조 레이어 정보에 기초하여 상기 각 레이어에 포함된 픽처가 참조하는 참조 레이어를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 참조 레이어를 이용하여 상기 각 레이어에 포함된 픽처들 중 인터 예측된 픽처들에 대한 인터 예측을 수행하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법은 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하는 단계; 상기 하위 데이터 단위에 공통적으로 적용되는 부호화 파라메터에 관한 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 부호화 파라메터를 포함하는 파라메터 세트에 상기 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하기 위한 상기 하위 데이터 단위 헤더의 부가 길이 정보를 부가하는 단계를 포함한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법은 비트스트림으로부터 하위 데이터 단위에 공통적으로 적용되는 부호화 파라메터에 관한 정보를 포함하는 파라메터 세트를 획득하는 단계; 상기 파라메터 세트로부터, 상기 하위 데이터 단위 헤더의 부가 길이 정보를 획득하는 단계; 및 상기 부가 길이 정보에 기초하여 상기 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.
이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 발명의 원리는 임의의 인트라-프레임과 인터-프레임 기반의 인코딩 표준에 적용될 수 있다. 본 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 "영상"이라는 용어는 "영상"이라는 용어 자체뿐만 아니라, "프레임", "필드", 및 "슬라이스"로서 관련 분야에서 알려질 수 있는 비디오 이미지 정보의 다양한 형태들을 설명하기 위한 포괄적인 용어로서 사용된다. 또한, 멀티레이어 영상은 복수 개의 시점의 영상 시퀀스에 포함된 픽처를 나타내거나, 스케일러블 비디오에서 베이스 레이어(base layer) 및 인핸스먼트 레이어(enhancement layer)에 포함된 픽처를 나타낼 수 있다.
이하 도 1 내지 도 12를 참조하여, 일 실시예에 따른 비디오의 부호화 방식 및 비디오 복호화 방식이 개시된다. 또한, 도 13 내지 도 25를 참조하여, 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오의 부호화 방식 및 비디오의 복호화 방식이 개시된다.
도 1은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 영상 부호화부(110) 및 출력부(120)를 포함한다.
영상 부호화부(110)는 입력된 영상들에 대한 부호화를 수행하는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)에 해당한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(110)는 멀티레이어 비디오에 포함된 각 픽처를 최대 크기를 갖는 최대 부호화 단위로 분할하고, 분할된 최대 부호화 단위를 다시 부호화 단위로 분할한 다음, 부호화 단위에 기초하여 각 픽처를 부호화한다. 부호화 단위는 최대 부호화 단위를 심도(depth)에 따라서 계층적으로 분할한 트리 구조를 갖는다. 영상 부호화부(110)는 예측 단위를 이용하여 부호화 단위에 대한 예측을 수행하며, 변환 단위를 이용하여 부호화 단위를 변환한다. 트리구조를 갖는 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 및 복호화 방식은, 도 14 내지 도 25를 참조하여 후술한다.
멀티레이어 비디오가 다시점 비디오인 경우, 영상 부호화부(110)는 n(n은 정수) 개의 시점의 영상 시퀀스들 각각을 하나의 레이어로서 부호화한다. 멀티레이어 비디오가 스케일러블 비디오인 경우, 영상 부호화부(110)는 베이스 레이어의 영상 시퀀스 및 인핸스먼트 레이어의 영상 시퀀스들 각각을 하나의 레이어로서 부호화한다.
멀티레이어 비디오는 단일 레이어 비디오에 비하여 데이터량이 많다. 따라서, 영상 부호화부(110)는 멀티레이어 비디오에 포함된 각 레이어 사이의 상관 관계를 이용하여 예측 부호화를 수행할 수 있다. 다시 말해서, 영상 부호화부(110)는 다른 레이어를 참조하여 각 레이어를 예측 부호화할 수 있다.
일 예로, 영상 부호화부(110)는 기본시점 영상들을 참조하여 부가시점 영상들을 예측하는 시점간 예측(Inter-View Prediction)을 수행할 수 있다. 또한, 영상 부호화부(110)는 소정의 부가 시점 영상들을 참조하여 다른 부가 시점 영상들을 예측하는 시점간 예측을 수행할 수 있다. 시점간 예측을 통해, 현재영상과 참조영상 사이의 변이(disparity) 및 현재영상과 참조영상 사이의 차이성분인 레지듀얼(residual)이 생성될 수 있다. 영상간 예측 및 시점간 예측은 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위의 데이터 단위를 기초로 수행될 수도 있다.
영상 부호화부(110)는 동일 레이어의 영상 내에서 예측 부호화를 수행하거나, 다른 레이어의 영상을 이용하는 인터 레이어(inter-layer) 예측을 통해 생성된 예측값과 원신호의 차이를 변환 및 양자화하여 부호화를 수행할 수 있다. 이러한 비디오 코딩 계층(VCL)에서의 부호화 과정을 통해서, 영상 부호화부(110)는 부호화 단위에 관련된 레지듀얼 정보, 예측 모드 정보 및 부호화 단위의 예측 부호화 관련된 부가 정보를 출력한다. 특히, 영상 부호화부(110)는 인터 레이어 예측을 통해 소정 레이어의 영상이 다른 레이어의 영상을 참조하여 예측 부호화되는 경우, 각 레이어가 참조하는 참조 레이어 정보를 출력한다.
출력부(120)는 부호화된 멀티레이어 비디오 데이터 및 부가 정보를 소정 포맷에 따른 전송 데이터 단위에 부가하여 출력하는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer: NAL)에 해당한다. 전송 데이터 단위는 NAL 단위일 수 있다. 출력부(120)는 영상 부호화부(110)로부터 출력된 멀티레이어 비디오의 예측 부호화 데이터 및 예측 부호화와 관련된 부가 정보를 NAL 단위에 부가하여 NAL 단위를 출력한다. 특히, 일 실시예에 따른 출력부(120)는 멀티 레이어 비디오에 포함된 영상 시퀀스들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트들, 예를 들어 VPS(video Parameter set), PPS(Picture Parameter Set), SPS(sequence parameter set)를 포함하는 NAL 단위에 각 레이어의 참조 레이어 정보를 부가한다. 파라메터 세트들에 부가되는 각 레이어의 참조 레이어 정보는 각 레이어가 다른 레이어를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(layer_dependency_present_flag) 및 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag)를 포함할 수 있다. 플래그(layer_dependency_present_flag) 및 플래그(direct_reference_flag)는 PPS(Picture Parameter Set)에 포함될 수도 있다.
또한, 다른 실시예에 따른 출력부(120)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)에 슬라이스 헤더의 길이를 결정하기 위한 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits를 포함할 수 있다. 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함할 수 있다.
도 2는 도 1의 출력부(120)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
전술한 바와 같이, 출력부(120)는 부호화된 정보를 VPS, SPS, PPS 등의 파라메터 세트에 포함시켜 NAL 단위를 생성하여 출력한다. 파라미터 세트는 시퀀스 헤더 또는 픽쳐 헤더의 손실로 인한 에러를 방지하기 위해 제안된 것이다. 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트는 시퀀스 헤더 또는 픽쳐 헤더에 포함되어 있던 식별 정보, 공통으로 사용되는 신택스 요소 또는 영상 정보 등을 포함할 수 있다. 더하여, 비디오 파라미터 세트는 다수의 레이어를 가지는 영상 데이터의 시퀀스들에 대해 공통으로 사용될 수 있는 신택스 요소 또는 영상 정보를 포함할 수 있다. 각 파라미터 세트에 포함된 정보들은 각 영상 데이터와 대응된 영상이 부호화되거나 복호화하는데 사용될 수 있다.
이하 설명에서 시퀀스 파라미터 세트는 SPS(sequence parameter set), 픽처 파라미터 세트는 PPS(picture parameter set), 비디오 파라미터 세트는 VPS(video parameter set)로 지칭될 수 있다.
파라미터 세트는 각 파라미터 세트의 상위 파라미터 세트를 참조함으로써, 상위 파라미터 세트에 포함된 정보들은 각 파라미터 세트에 대응되는 영상 데이터가 부호화되거나 복호화되는데 이용될 수 있다. 예를 들면, PPS는 PPS에 대응되는 픽처가 속하는 시퀀스에 대응되는 SPS를 참조하고, SPS는 SPS에 대응되는 시퀀스가 속하는 스케일러블 영상 데이터의 VPS를 참조할 수 있다. 따라서, 상위 파라미터 세트의 정보가 획득됨에 따라 PPS 또는 SPS에 대응되는 영상을 부호화하거나 복호화하는데 이용될 수 있다.
이하 설명에서, 상위 파라미터 세트는 하위 파라미터 세트에 의해 참조될 수 있는 파라미터 세트를 의미할 수 있다. 예를 들면, VPS는 SPS에 대하여, SPS는 PPS에 대하여 상위 파라미터 세트에 해당될 수 있다.
도 2를 참조하면, 출력부(200)는 공통 정보 획득부(210) 및 파라미터 세트 생성부(220)를 포함할 수 있다.
공통 정보 획득부(210)는 동일한 상위 파라미터 세트를 가지는 적어도 둘 이상의 하위 파라미터 세트들에 공통으로 적용되는 공통 정보를 획득할 수 있다. 공통 정보는 둘 이상의 동일 순위의 파라미터 세트에 공통으로 적용되는 정보를 포함할 수 있다. 예를 들면, 공통 정보 획득부(210)는 동일한 VPS를 참조하는 둘 이상의 SPS에 공통으로 적용되는 공통 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 공통 정보는 부호화되는 영상 데이터의 영상 포맷 정보, 비트 깊이 정보, 해상도 정보, 3D 부호화 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상술된 정보들은 하위 파라미터 세트보다 먼저 처리될 수 있는 상위 파라미터 세트에 포함됨으로써, 영상을 복호화하는 과정 중 후술될 세션 협상(session negotiation)이나 컨텐츠를 선택(contents selection)하는데 이용될 수 있다. 세션 협상 또는 컨텐츠 선택에 관한 자세한 내용은 후술될 영상 복호화 장치(300)에서 더 자세히 설명하기로 한다.
파라미터 세트 생성부(220)는 공통 정보 획득부(210)에 의해 획득된 공통 정보를 상위 파라미터 세트에 부가하거나, 공통 정보를 포함하는 하위 파라미터 세트 중 적어도 하나의 하위 파라미터 세트에 부가할 수 있다. 따라서, 하위 파라미터 세트는 공통 정보가 부가된 상위 파라미터 세트 또는 적어도 하나의 하위 파라미터 세트를 참조하여 공통 정보를 획득할 수 있다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 적어도 둘 이상의 하위 파라미터 세트에 중복으로 부가될 수 있는 공통 정보가 상위 파라미터 세트 또는 적어도 하나의 하위 파라미터 세트에 부가될 수 있다. 따라서, 공통 정보가 둘 이상의 하위 파라미터 세트에 중복으로 부가되지 않고, 부호화되는 정보를 최소화할 수 있다.
공통 정보가 삽입되었던 둘 이상의 하위 파라미터 세트는 공통 정보가 부가된 상위 파라미터 세트 또는 적어도 하나의 하위 파라미터 세트를 참조함으로써 이후 복호화 과정에서 공통 정보를 획득할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 파라메터 세트 생성부(220)는 멀티 레이어의 각 레이어의 참조 레이어 정보로서 각 레이어가 다른 레이어를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(layer_dependency_present_flag) 및 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag)를 부가할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따른 파라메터 생성부(220)는 VPS 또는 PPS에 슬라이스 헤더의 길이를 결정하기 위한 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits를 부가할 수 있다. 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 비디오 복호화 장치(300)는 파싱부(310) 및 영상 복호화부(320)를 포함한다.
파싱부(310)는 부호화된 영상에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)하여 부호화 영상에 관한 신택스 및 플래그 정보를 획득하여 출력한다. 일 실시예에 따른 파싱부(310)는 멀티 레이어의 각 레이어의 참조 레이어 정보로서 각 레이어가 다른 레이어를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(layer_dependency_present_flag) 및 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag)를 파라메터 세트들로부터 획득할 수 있다.
다른 실시예에 따른 파싱부(310)는 파라메터 세트들로부터 슬라이스 헤더의 길이를 결정하기 위한 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits를 획득할 수 있다. 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함할 수 있다.
영상 복호화부(320)는 획득된 신택스 및 플래그 정보에 기초하여 영상을 복호화한다. 일 실시예에 따른 영상 복호화부(320)는 심도에 기초하여 최대 부호화 단위를 분할한 계층적인 구조의 부호화 단위들을 이용하여 복호화를 수행할 수 있다. 계층적인 구조의 부호화 단위들을 이용한 복호화 과정은 도 13 등을 참조하여 후술한다.
도 4는 도 3의 파싱부(310)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 수신부(410)는 부호화된 영상에 대한 비트스트림을 수신하고 파싱하여 부호화 영상 데이터인 파라메터 세트, 신택스 및 플래그를 추출한다. 플래그 획득부(420)는 파싱된 비트스트림으로부터 공통 정보가 상위 파라미터 세트 및 하위 파라미터 세트 중 적어도 하나에 포함되는지 여부를 나타내는 플래그를 획득할 수 있다. 플래그 값에 따라서, 적어도 하나의 하위 파라미터 세트는 상위 파라미터 세트 또는 하위 파라미터 세트를 참조하여 공통 정보를 획득할 수 있다. 즉, 영상 복호화 장치(400)는 적어도 하나의 하위 파라미터 세트에 대응되는 영상을 복호화할 때, 공통 정보를 포함하는 상위 파라미터 세트 또는 하위 파라미터 세트를 참조하여 공통 정보를 획득할 수 있다.
또한, 플래그 획득부(420)는 현재 레이어가 다른 레이어를 참조하여 예측되는 픽처를 포함하는 종속적인 레이어인지, 아니면 다른 레이어를 참조하지 않고 독립적으로 복호화될 수 있는 독립적 레이어인지 여부를 나타내는 플래그 (layer_dependency_present_flag)를 획득한다. 플래그 (layer_dependency_present_flag)가 0이면 현재 레이어는 독립적인 레이어임을 나타내며, 1이면 다른 레이어를 참조하는 종속적인 레이어인 경우를 나타낸다.
공통 정보 획득부(430)는 플래그 획득부(420)에 의해 획득된 플래그 값에 따라 공통 정보를 상위 파라미터 세트 또는 하위 파라미터 세트로부터 획득할 수 있다.
공통 정보 획득부(430)는 VPS, SPS, PPS 중 어느 하나로부터 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag)를 획득할 수 있다. 또한, 공통 정보 획득부(430)는 VPS, SPS, PPS 중 어느 하나로부터 가변적인 슬라이스 헤더의 길이를 결정하기 위하여 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits를 획득할 수 있다. 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스 extra_slice_header_bits는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예들에 따라서 파라메터 세트에 부가되는 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag) 및 가변적인 슬라이스 헤더의 길이를 결정하기 위하여 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits 에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 5는 멀티레이어 비디오에서 인터 레이어 예측 구조의 일 예를 나타낸 도면이다. 도 5의 화살표는 참조 방향을 나타낸다. 즉, 도 5에서 화살표가 시작하는 영상이 참조영상(reference picture)이고, 화살표가 끝나는 영상이 참조영상을 이용하여 예측되는 영상(referenced picture)이다. 또한 layer #에서 #은 레이어 인덱스이다.
전술한 바와 같이, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 각 레이어의 영상 시퀀스에 포함된 픽처들을 예측 부호화할 때 다른 레이어의 픽처들을 참조하는 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. 도 5를 참조하면, Layer 1의 P2 픽처(52)는 Layer 0의 P1 픽처(51)를 참조하여 예측되며, Layer 2의 P3 픽처(53)는 Layer 0의 P1 픽처(51) 및 Layer 1의 P2 픽처(52)를 참조하여 예측되고, Layer 3의 P4 픽처(54)는 Layer 0의 P1 픽처(51) 및 Layer 1의 P2 픽처(52)를 참조하여 예측된다고 가정한다. 또한, Layer 1의 P6 픽처(56)는 Layer 0의 P5 픽처(55)를 참조하여 예측되며, Layer 2의 P7 픽처(57)는 Layer 0의 P5 픽처(55)를 참조하여 예측되고, Layer 3의 P8 픽처(58)는 Layer 1의 P6 픽처(56) 및 Layer 2의 P7 픽처(57)를 참조하여 예측된다고 가정한다. 또한, Layer 0는 다른 레이어의 영상을 참조하지 않는 독립적인 레이어이며, Layer 1, 2, 3는 다른 레이어를 참조하는 종속적인 레이어라고 가정한다.
도 5와 같은 멀티 레이어 사이의 참조 관계를 나타내기 위하여, 출력부(120)는 먼저 각 레이어에 대하여 다른 레이어를 참조하는 픽처가 존재하는지 여부를 판단하여, 다른 레이어를 참조하지 않는 레이어를 독립적인 레이어로 판단하고, 다른 레이어를 참조하는 레이어를 종속적인 레이어로 판단한다. 그리고 출력부(120)는 판단 결과에 기초하여, 인덱스 i를 갖는 레이어가 다른 레이어를 참조하여 예측되는 픽처를 포함하는 종속적인 레이어인지 여부를 나타내는 플래그(layer_dependency_present_flag[i])를 생성한다. 플래그 (layer_dependency_present_flag[i])가 0이면 인덱스 i를 갖는 레이어는 독립적인 레이어임을 나타내며, 1이면 인덱스 i를 갖는 레이어가 다른 레이어를 참조하는 종속적인 레이어인 경우를 나타낸다. 도 5에서, Layer 0만이 독립적인 레이어이므로, layer_dependency_present_flag[0]=0이며, Layer 1 내지 3은 종속적인 레이어이므로 layer_dependency_present_flag[0]=1, layer_dependency_present_flag[0]=1, layer_dependency_present_flag[0]=1 이다.
출력부(120)는 종속적인 레이어들에 대하여 다른 레이어가 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag)를 생성하여 VPS, SPS ,PPS 중 적어도 하나에 생성된 플래그 정보를 부가한다..
구체적으로, 출력부(120)는 인덱스 i를 갖는 레이어 i (layer i)가 다른 인덱스 j(j는 정수)를 갖는 레이어 j (layer j)를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag[i][j])를 생성하여 VPS, SPS ,PPS 중 적어도 하나에 부가한다. 이하의 본원을 설명함에 있어서, 인터 레이어 예측 구조는 인덱스 i를 갖는 레이어 i는 i보다 작은 레이어 인덱스를 갖는 레이어만을 참조하여 예측되는 구조를 갖는다고 가정한다. 인덱스 i를 갖는 레이어는 i보다 큰 값의 인덱스를 갖는 레이어를 참조할 수 없도록 배열된다.다시 말해서 인터 레이어 예측 구조에 따라서 각 레이어를 재배열하여, 인덱스 i를 갖는 (i-1) 이하의 인덱스를 갖는 레이어만을 참조하도록 각 레이어가 배열되어 있다고 가정한다. direct_reference_flag[i][j]가 0이면 layer j가 layer i의 참조 레이어로 이용되지 않음을 나타내며, direct_reference_flag[i][j]가 1이면 layer j가 layer i의 참조 레이어로 이용됨을 나타낸다.
도 5의 예를 참조하면, Layer 1의 P2 픽처(52)는 Layer 0의 P1 픽처(51)를 참조하여 예측되므로, direct_reference_flag[1][0]=1 이다. Layer 2의 P3 픽처(53)는 Layer 0의 P1 픽처(51) 및 Layer 1의 P2 픽처(52)를 참조하여 예측되므로, direct_reference_flag[2][0]=1; direct_reference_flag[2][1]=1 이다. Layer 3의 P4 픽처(54)는 Layer 0의 P1 픽처(51) 및 Layer 1의 P2 픽처(52)를 참조하여 예측되므로, direct_reference_flag[3][0]=1; direct_reference_flag[3][1]=1; direct_reference_flag[3][2]=0 이다.
이와 같이 레이어 i (layer i)가 다른 인덱스 j(j는 정수)를 갖는 레이어 j (layer j)를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag[i][j])를 이용함으로써 멀티 레이어 예측 구조에서 참조 레이어 정보를 나타내는데 필요한 비트수를 절감할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따르면 각 레이어가 참조하는 참조 레이어의 인덱스값 자체를 전송하는 경우에 비하여, 각 레이어가 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 1비트의 플래그 정보를 이용하므로 참조 레이어 정보를 시그널링하는데 이용되는 비트수를 절감할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 VPS(Video Parameter Set)의 일 예를 나타낸다.
도 6을 참조하면, VPS에는 {(멀티 레이어 비디오에 포함된 전체 레이어의 개수)-1}에 해당하는 값을 갖는 vps_max_layers_minus1를 포함한다. 복호화 측의 파싱부(310)에서는 vps_max_layers_minus1+1 의 값을 계산하여 비디오에 포함된 전체 레이어의 개수를 결정할 수 있다.
또한, VPS에는 인덱스 i를 갖는 레이어가 독립적인 레이어인지, 아니면 종속적인 레이어인지 여부를 나타내는 layer_dependency_present_flag[i] (61)가 포함된다. 인덱스 i는 0부터 vps_max_layers_minus1 까지의 정수를 갖는다.
layer_dependency_present_flag[i](61)가 1의 값을 갖는 레이어, 즉 종속적인 레이어에 대해서, j(j는 0부터 (i-1)까지의 정수) 인덱스를 갖는 레이어 j가 현재 레이어 i의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그인 direct_reference_flag[i][j]가 VPS에 포함된다. 전술한 바와 같이, direct_reference_flag[i][j]가 0이면 layer j가 layer i의 참조 레이어로 이용되지 않음을 나타내며, direct_reference_flag[i][j]가 1이면 layer j가 layer i의 참조 레이어로 이용됨을 나타낸다.
한편, 복호화측에서는 direct_reference_flag[i][j]를 이용하여, 인덱스 i를 갖는 레이어 i가 참조하는 전체 레이어의 개수 NumDirectRefLayers[i] 및 Layer i에 의하여 참조되는 참조 레이어의 인덱스를 나타내는 RefLayerId[i][j]를 다음의 pseudo-code에 따라서 획득할 수 있다. layer_id_in_nuh[j]는 인덱스 j를 갖는 layer j에 할당된 고유 인덱스를 의미한다.
{
for(i=1;i<=vps_max_layers_minus1; i++){
for (j=0, k=0, NumDirectRefLayers[i]=0; j<i; j++) {
if (direct_dependency_flag[i][j]==1)
{
RefLayerId[i][k++]=layer_id_in_nuh[j];
NumDirectRefLayers[i]++;
}
}
}}
도 7은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법의 플로우 차트이다.
도 7을 참조하면, 단계 71에서 영상 부호화부(110)는 멀티 레이어 비디오를 구성하는 각 레이어의 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행한다. 단계 72에서, 영상 부호화부(110)는 인터 레이어 예측 결과에 기초하여, 각 레이어의 픽처가 참조하는 참조 레이어를 결정하여 출력한다. 단계 73에서, 출력부(120)는 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트에 각 레이어의 참조 레이어 정보를 부가하는 단계를 포함한다. 전술한 바와 같이 파라메터 세트는 VPS, SPS, PPS 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 출력부(120)는 멀티 레이어의 각 레이어의 참조 레이어 정보로서 각 레이어가 다른 레이어를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(layer_dependency_present_flag)를 파라메터 세트에 부가할 수 있다. 참조 레이어 정보는 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 1비트의 플래그(direct_reference_flag)가 이용될 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법의 플로우 차트이다.
도 8을 참조하면, 단계 81에서 파싱부(310)는 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트로부터 각 레이어의 참조 레이어 정보를 획득한다. 전술한 바와 같이 파라메터 세트는 VPS, SPS, PPS 중 어느 하나일 수 있다.
단계 82에서, 파싱부(310)는 각 레이어의 참조 레이어 정보에 기초하여 각 레이어에 포함된 픽처가 참조하는 참조 레이어를 결정한다. 전술한 도 5와 같이, 종속 레이어에 대해서, direct_reference_flag[i][j]를 파라메터 세트로부터 획득하고, 레이어 i가 레이어 j를 참조하는지 여부를 결정할 수 있다.
단계 83에서, 영상 복호화부(320)는 결정된 참조 레이어를 이용하여 각 레이어에 포함된 픽처들 중 인터 예측된 픽처들에 대한 인터 예측을 수행한다.
도 9는 일 실시예에 따른 파라메터 생성 방식을 나타낸 참조도이다.
도 9에 도시된 참조번호 910에 도시된 바와 같이, VPS 1와, VPS 1을 참조하는 SPS 1 내지 SPS N가 존재한다고 가정한다. SPS 1, SPS 2, SPS 3에 공통으로 포함된 정보가 존재하는 경우, 각각의 파라미터 세트들은 참조번호 920 또는 930과 같이 구성될 수 있다.
참조번호 920을 참조하면, SPS 1, SPS 2, SPS 3에 포함된 공통 정보가 VPS 1에 포함되어 있다. 따라서, 적어도 둘 이상의 SPS에 포함된 공통 정보가 중복으로 부호화되지 않고, VPS 1에서 한번만 부호화될 수 있으므로, 부호화 효율이 좋아질 수 있다. SPS 1, SPS 2, SPS 3은 복호화 과정에서 VPS 1을 참조함으로써 공통 정보를 획득할 수 있다.
참조번호 930을 참조하면, SPS 1, SPS 2, SPS 3에 포함된 공통 정보가 SPS 1에 포함되어 있다. 따라서, 적어도 둘 이상의 SPS에 포함된 공통 정보가 중복으로 부호화되지 않고, SPS 1에서 한번만 부호화될 수 있으므로, 부호화 효율이 좋아질 수 있다. 또한, 참조번호 930과 같이 파라메터 세트를 구성하는 경우 참조 번호 920의 경우에 비하여, VPS 1의 데이터 크기가 커지지 않을 수 있다. 참조번호 930의 경우, SPS 2, SPS 3은 복호화 과정에서 SPS 1을 참조함으로써 공통 정보를 획득할 수 있다.
한편, 각 슬라이스의 부호화 정보를 포함하는 슬라이스 데이터의 헤더(이하 "슬라이스 헤더"라고 함)에는 슬라이스에 관련된 부가 정보가 포함된다. 특히 슬라이스 헤더에는 현재 데이터가 어떤 유형의 데이터를 포함하는지 여부를 나타내는 유형 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 헤더에는 현재 슬라이스가 I 슬라이스인지, P 슬라이스인지, B 슬라이스인지 등의 유형 정보를 포함할 수 있다. 또한, 인터 레이어 예측을 이용한 슬라이스를 나타내는 유형 정보가 슬라이스 헤더에 포함될 수 있다. 이와 같이, 슬라이스 헤더에는 현재 슬라이스에 관련된 다양한 부가 정보가 포함되는데, 일반적으로 슬라이스 헤더의 길이는 고정되어 있다. 이러한 고정 길이의 슬라이스 헤더를 이용하는 경우, 슬라이스 헤더의 유형 정보를 나타내는데 이용되는 비트수 역시 제한된다. 슬라이스의 비트수가 제한되는 경우, 슬라이스 헤더를 통해 전송되는 데이터 유형은 제한될 수 있다. 그러나, 비디오 코덱의 발전에 따라서 다양한 유형의 코딩 방식이 등장할 것으로 예상되며, 장래 확장 및 이용을 위해서 제한된 길이의 슬라이스 헤더를 이용하는 것은 한계가 있을 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 슬라이스 헤더는 가변적인 길이를 가질 수 있다. 구체적으로, 일 실시예에 따른 슬라이스 헤더는 (고정 길이의 슬라이스 헤더 비트)+(부가 슬라이스 헤더 비트)로 구성된다. 고정 길이의 슬라이스 헤더 비트는 코딩 방식에 따라서 결정되며, 일 예로 고정 길이의 슬라이스 헤더 비트는 2byte, 즉 16비트의 길이를 가질 수 있다. 부가 슬라이스 헤더 비트는 고정 길이의 슬라이스 헤더 비트에 부가되어 전체 슬라이스 헤더를 구성하는 비트로서, 부가 슬라이스 헤더 비트의 길이는 임의로 설정될 수 있다. 일 예로 부가 슬라이스 헤더 비트는 1byte, 즉 8bit까지 설정될 수 있다. 종래 고정된 길이의 슬라이스 헤더 길이를 갖는 종래 비디오 코덱과 호환되기 위해서는 이러한 부가 슬라이스 헤더 비트의 이용 여부 및 부가 슬라이스 비트의 길이에 대한 정보를 시그널링할 필요가 있다. 특히, 코덱에서는 0과 1로 이루어진 비트스트림들을 수신하고, 미리 규정된 규칙에 따라서 소정 개수의 비트들을 획득함으로써 슬라이스 헤더를 판단한다. 따라서, 미리 규정된 슬라이스 헤더의 길이가 변경되는 경우 비트스트림 중 어느 부분이 슬라이스 헤더에 해당하는지 식별할 수 있도록 하기 위해서, 슬라이스 헤더의 길이가 변경된 경우, 슬라이스 헤더 길이의 변경 정보는 시그널링되어야 한다.
따라서, 출력부(120)는 VPS, SPS, PPS 중 어느 하나의 파라메터 세트에 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits를 부가한다. 복호화측의 파싱부(310)에서는 VPS, SPS, PPS 중 어느 하나의 파라메터 세트에 extra_slice_header_bits가 포함되어 있는 경우, 미리 규정된 고정된 길이의 슬라이스 헤더 이외에 추가적으로 슬라이스 헤더를 구성하는 부가 슬라이스 헤더 비트들의 길이를 판단하여, 비트스트림으로부터 전체 슬라이스 헤더의 일 부분을 구성하는 부가 슬라이스 헤더 비트들을 파싱할 수 있다. 슬라이스 헤더 부가 길이 정보를 나타내는 신택스 extra_slice_header_bits는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함할 수 있다. 즉, 독립 슬라이스와 종속 슬라이스는 서로 별개의 슬라이스 헤더 길이를 가질 수 있다.
도 12a는 일 실시예에 따른 PPS를 나타낸 도면이다.
도 12a를 참조하면, PPS에는 pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices가 포함될 수 있다. pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices 는 현재 pps를 참조하는 독립 슬라이스들의 부가 슬라이스 헤더 비트의 길이, 즉 비트 개수를 나타낸다. 예를 들어, pps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices가 4의 값을 갖는다면, 고정 길이의 슬라이스 헤더 이외에 부가적으로 4개의 비트가 슬라이스 헤더에 관한 정보에 해당하게 된다. pps_num_extra_slice_header_bits_for_dependent_slices 는 현재 pps를 참조하는 종속 슬라이스들의 부가 슬라이스 헤더 비트의 길이, 즉 비트 개수를 나타낸다.
도 12b는 일 실시예에 따른 SPS를 나타낸 도면이다.
도 12b를 참조하면, SPS에는 sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices가 포함될 수 있다. sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices 는 현재 sps를 참조하는 독립 슬라이스들의 부가 슬라이스 헤더 비트의 길이, 즉 비트 개수를 나타낸다. 예를 들어, sps_num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices가 4의 값을 갖는다면, 수신된 비트스트림에서 고정 길이의 슬라이스 헤더 이외에 부가적으로 4개의 비트가 독립 슬라이스 헤더에 관한 정보를 구성한다. sps_num_extra_slice_header_bits_for_dependent_slices 는 현재 sps를 참조하는 종속 슬라이스들의 부가 슬라이스 헤더 비트의 길이, 즉 비트 개수를 나타낸다.
도 12c는 일 실시예에 따른 슬라이스 세그먼트 헤더를 나타낸 도면이다.
도 12c를 참조하면, 슬라이스 세그먼트 헤더에는 현재 슬라이스가 독립 슬라이스인지 종속적인 슬라이스인지를 나타내는 플래그(depedent_slice_segment_flag)가 포함된다. 플래그(depedent_slice_segment_flag)가 0이면 독립 슬라이스 세그먼트, 플래그(depedent_slice_segment_flag)가 1이면 종속 슬라이스 세그먼트이다.
num_extra_slice_header_bits_for_independent_slices 는 독립 슬라이스 세그먼트에 대한 부가 슬라이스 헤더의 길이를 나타내며, num_extra_slice_header_bits_for_dependent_slices 는 종속 슬라이스 세그먼트에 대한 부가 슬라이스 헤더의 길이를 나타낸다.
전술한 도 12a 및 12b의 PPS나 SPS에 포함된 부가 슬라이스 헤더 길이 정보 이외에, 도 12c와 같이 슬라이스 단위로 부가 슬라이스 헤더의 길이를 독립적으로 나타낼 수도 있다. 또한, 부가 슬라이스 헤더의 길이는 현재 슬라이스의 유형, 즉 현재 슬라이스가 독립 슬라이스 세그먼트인지 아니면 종속 슬라이스 세그먼트인지에 따라서 각각 설정될 수 있다. 즉, 본 발명의 경우 독립 슬라이스 세그먼트와 종속 슬라이스 세그먼트 각각에 대해서 별도로 부가 슬라이스 헤더 길이를 설정할 수 있다.
도 12d는 다른 실시예에 따른 슬라이스 세그먼트 헤더를 나타낸다.
도 12a 및 12b와 같이 PPS나 SPS에 부가 슬라이스 헤더 길이 정보가 포함된 경우라도, 슬라이스 세그먼트 헤더에 현재 슬라이스가 별도의 부가 슬라이스 헤더 길이를 갖는지 여부를 시그널링할 수 있다. 도 12d를 참조하면, extra_slice_header_present_flag1은 현재 슬라이스 헤더가 부가 길이를 갖는지 여부를 나타낸다. 즉, extra_slice_header_present_flag1 가 0이면 현재 슬라이스는 부가 길이를 갖지 않고 고정된 길이의 슬라이스 헤더를 가지는 것을 나타내며, extra_slice_header_present_flag1가 1이면, 현재 슬라이스는 부가 슬라이스 헤더를 가지는 것을 나타낸다. 또한, extra_slice_header_present_flag2는 현재 슬라이스가 SPS나 PPS에 포함된 부가 길이와는 다른 부가 길이를 이용하는지 여부를 나타낸다. 즉, extra_slice_header_present_flag2가 0이면, 현재 슬라이스 헤더는 SPS나 PPS에서 정의된 부가 슬라이스 헤더 길이를 이용하며, extra_slice_header_present_flag2가 1이면, 현재 슬라이스 헤더는 SPS나 PPS에서 정의된 부가 슬라이스 헤더 길이와는 다른 부가 슬라이스 헤더 길이를 가짐을 나타낸다. 이와 같이, 슬라이스 단위에서 extra_slice_header_present_flag1나 extra_slice_header_present_flag2를 이용하여, SPS나 PPS에 포함된 부가 슬라이스 헤더 길이 정보와 분리하여 별도로 부가 슬라이스 헤더 길이가 결정될 수 있다.
한편, SPS나 PPS에 가변적인 부가 슬라이스 헤더 길이 정보를 포함하는 대신에, SPS나 PPS에는 단순히 부가 슬라이스 헤더의 이 용여부를 나타내는 소정의 플래그만을 포함시키고, 부가 슬라이스 헤더의 길이는 고정된 값을 이용할 수 있다. 다시 말해서, SPS나 PPS에 포함된 소정 플래그를 통해 현재 SPS나 PPS를 참조하는 슬라이스들이 부가 슬라이스 헤더를 이용하는지 여부만을 시그널하고, 그 부가 슬라이스 헤더 길이는 고정된 값, 예를 들어 8bit의 고정된 값을 갖는 것으로 설정될 수 있다. 이와 같이 고정된 부가 슬라이스 헤더의 길이를 이용하는 경우에는 별도로 부가 슬라이스 헤더의 길이를 전송할 필요가 없다.
도 10는 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 10을 참조하면, 단계 101에서, 출력부(120)는 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정한다. 즉, 출력부(120)는 슬라이스 단위의 헤더를 고정 길이를 이용할지 아니면 가변 길이의 슬라이스 헤더를 이용할지 여부를 결정한다.
단계 102에서, 출력부(120)는 하위 데이터 단위에 공통적으로 적용되는 부호화 파라메터에 관한 정보를 획득한다. 즉, 출력부(120)는 VPS, PPS, SPS 등의 하위 데이터 단위에 공통적으로 적용되는 파라메터들에 관한 정보를 획득하고, VPS, PPS, SPS와 같은 파라메터 세트를 생성한다. 특히, 출력부(120)는 단계 103에서, 파라메터 세트에 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하기 위한 하위 데이터 단위 헤더의 부가 길이 정보를 부가한다. 전술한 바와 같이, 부가 길이 정보는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함할 수 있다.
도 11은 일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 11을 참조하면, 단계 111에서, 파싱부(310)는 비트스트림으로부터 하위 데이터 단위에 공통적으로 적용되는 부호화 파라메터에 관한 정보를 포함하는 파라메터 세트를 획득한다. 파라메터 세트는 VPS, SPS, PPS 중 하나일 수 있다. 단계 112에서, 파싱부(310)는 파라메터 세트로부터, 하위 데이터 단위 헤더의 부가 길이 정보를 획득한다. 즉, 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 또는 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 와 같은 부가 길이 정보를 획득한다.
단계 113에서, 파싱부(310)는 부가 길이 정보에 기초하여 상기 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정한다. 부가 길이 정보가 포함된 경우, 부호화 측과 복호화 측에서 사전에 결정된 고정 길이의 슬라이스 헤더에 추가하여 상기 부가 길이 정보가 가리키는 부가 길이만큼의 비트를 더 수신하여, 슬라이스 헤더를 파싱할 수 있다.
도 13 내지 도 25를 참조하여, 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 기법 및 비디오 복호화 기법이 상술된다. 이하 설명되는 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 부호화 기법 및 비디오 복호화 기법은 도 1의 비디오 부호화 장치(100)의 비디오 부호화부(110) 및 도 3의 비디오 복호화 장치(300)의 비디오 복호화부(320)에서 수행되는 비디오에 포함된 픽처들을 부호화/복호화하는 과정과 관련된다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(100)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 '비디오 부호화 장치(100)'로 축약하여 지칭한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다. 파티션은 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측 단위는 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션일 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 변환을 수행할 수 있다. 부호화 단위의 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 변환 단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어 변환 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 변환 단위를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위/파티션, 및 변환 단위의 결정 방식에 대해서는, 도 15 내지 25를 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위, 파티션 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등에 삽입될 수 있다.
또한 현재 비디오에 대해 허용되는 변환 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 변환 단위의 최소 크기에 관한 정보도, 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등을 통해 출력될 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 '비디오 복호화 장치(200)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 1의 비디오 부호화 장치(100)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 역변환을 위해, 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 변환 단위 정보를 판독하여, 부호화 단위마다 변환 단위에 기초한 역변환을 수행할 수 있다. 역변환을 통해, 부호화 단위의 공간 영역의 화소값이 복원할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다. 이런 식으로 결정된 부호화 단위마다 부호화 모드에 대한 정보를 획득하여 현재 부호화 단위의 복호화가 수행될 수 있다.
결국, 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 15에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)을 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 오프셋 조정부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 오프셋 조정부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 오프셋 조정부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 오프셋 조정부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 오프셋 조정부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 3인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 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 인터 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 부호화 단위는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 22, 23 및 24는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다. 부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 2은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
표 1
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 25은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환 단위의 크기는 부호화 단위의 예측 단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 25를 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환 단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환 단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
앞서 도 13 내지 25를 참조하여 상술한 트리 구조의 부호화 단위들을 포함하는 최대 부호화 단위는, 코딩 블록 트리(Coding Block Tree), 블록 트리, 루트 블록 트리(Root Block Tree), 코딩 트리, 코딩 루트 또는 트리 트렁크(Tree Trunk) 등으로 다양하게 명명되기도 한다.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장 장치 등이 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 멀티 레이어 비디오 부호화 방법에 있어서,
    상기 멀티 레이어 비디오를 구성하는 각 레이어의 픽처에 대한 인터 레이어 예측을 수행하는 단계;
    상기 인터 레이어 예측 결과에 기초하여, 상기 각 레이어의 픽처가 참조하는 참조 레이어를 결정하는 단계; 및
    상기 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트에 상기 각 레이어의 참조 레이어 정보를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 참조 레이어 정보는
    VPS(Video Parameter Set). SPS(Sequence Parameter Set) 및 PPS(Picture Parameter Set) 중 적어도 하나에 부가되며, 각 레이어가 다른 레이어를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(layer_dependency_present_flag) 및 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 참조 레이어 정보는
    인덱스 i를 갖는 레이어 i 가 다른 인덱스 j를 갖는 레이어 j 를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그 direct_reference_flag[i][j]를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 인덱스 i를 갖는 레이어 i는 상기 인덱스값 i보다 큰 값을 갖는 인덱스를 갖는 레이어를 참조하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 부호화 방법.
  5. 멀티 레이어 비디오 복호화 방법에 있어서,
    상기 멀티 레이어 비디오에 포함된 레이어들에 공통적으로 적용되는 정보를 포함하는 파라메터 세트로부터 각 레이어의 참조 레이어 정보를 획득하는 단계;
    상기 각 레이어의 참조 레이어 정보에 기초하여 상기 각 레이어에 포함된 픽처가 참조하는 참조 레이어를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 참조 레이어를 이용하여 상기 각 레이어에 포함된 픽처들 중 인터 예측된 픽처들에 대한 인터 예측을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 참조 레이어 정보는
    VPS(Video Parameter Set). SPS(Sequence Parameter Set) 및 PPS(Picture Parameter Set) 중 적어도 하나로부터 획득되며, 각 레이어가 다른 레이어를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그(layer_dependency_present_flag) 및 다른 레이어가 현재 레이어의 참조 레이어로 이용되는지 여부를 나타내는 플래그(direct_reference_flag)를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 참조 레이어 정보는
    인덱스 i를 갖는 레이어 i 가 다른 인덱스 j를 갖는 레이어 j 를 참조하는지 여부를 나타내는 플래그 direct_reference_flag[i][j]를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 인덱스 i를 갖는 레이어 i는 상기 인덱스값 i보다 큰 값을 갖는 인덱스를 갖는 레이어를 참조하지 않는 것을 특징으로 하는 멀티 레이어 비디오 복호화 방법.
  9. 비디오 부호화 방법에 있어서,
    하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하는 단계;
    상기 하위 데이터 단위에 공통적으로 적용되는 부호화 파라메터에 관한 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 부호화 파라메터를 포함하는 파라메터 세트에 상기 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하기 위한 상기 하위 데이터 단위 헤더의 부가 길이 정보를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 하위 데이터 단위는 슬라이스이며,
    상기 부가 길이 정보는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 하위 데이터 단위는 슬라이스이고, 상기 파라메터 세트는 PPS 또는 SPS이며,
    상기 PPS 또는 SPS와는 독립적으로 슬라이스 단위에 부가 슬라이스 헤더의 길이 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 슬라이스 단위는 현재 슬라이스 헤더가 부가 길이를 갖는지 여부를 나타내는 플래그(extra_slice_header_present_flag1) 및 현재 슬라이스가 SPS나 PPS에 포함된 부가 길이와는 다른 부가 길이를 이용하는지 여부를 나타내는 플래그(extra_slice_header_present_flag2) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  13. 비디오 복호화 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 하위 데이터 단위에 공통적으로 적용되는 부호화 파라메터에 관한 정보를 포함하는 파라메터 세트를 획득하는 단계;
    상기 파라메터 세트로부터, 상기 하위 데이터 단위 헤더의 부가 길이 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 부가 길이 정보에 기초하여 상기 하위 데이터 단위 헤더의 길이를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 하위 데이터 단위는 슬라이스이며,
    상기 부가 길이 정보는 독립적으로 복호화 가능한 독립 슬라이스(independent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_for_independent_slices 및 종속 슬라이스(depedent slice)의 헤더 부가 길이를 나타내는 신택스인 extra_slice_header_bits_dependent_slices 를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  15. 제 9항에 있어서,
    상기 하위 데이터 단위는 슬라이스이고, 상기 파라메터 세트는 PPS 또는 SPS이며,
    상기 PPS 또는 SPS와는 독립적으로 슬라이스 단위는 부가 슬라이스 헤더의 길이 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
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