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KR100896279B1 - 영상 신호의 스케일러블 인코딩 및 디코딩 방법 - Google Patents

영상 신호의 스케일러블 인코딩 및 디코딩 방법 Download PDF

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KR100896279B1
KR100896279B1 KR1020050115577A KR20050115577A KR100896279B1 KR 100896279 B1 KR100896279 B1 KR 100896279B1 KR 1020050115577 A KR1020050115577 A KR 1020050115577A KR 20050115577 A KR20050115577 A KR 20050115577A KR 100896279 B1 KR100896279 B1 KR 100896279B1
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Abstract

본 발명은 영상 신호를 스케일러블하게 인코딩 하고 디코딩 하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서는, 인핸스드 레이어의 레퍼런스 인덱스, 모션 벡터, 모드 등의 모션 정보는 베이스 레이어로부터 유도될 수 있고, 인핸스드 레이어 내의 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스는 베이스 레이어를 기초로 메디언 기준에 따라 결정된다. 즉, 상기 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스는, 상기 영상 블록 내의 픽셀들 중에서 가장 많은 픽셀에 대응되는 베이스 레이어의 블록에 대한 레퍼런스 인덱스가 선택되고, 베이스 레이어의 2개 이상의 블록에 동일한 수의 픽셀이 대응되는 경우에는 더 가까운 레퍼런스 인덱스가 선택된다. 또한, 상기 영상 블록에 대한 모션 벡터는 상기 결정된 레퍼런스 인덱스를 갖는 베이스 레이어의 블록의 모션 벡터가 선택된다. 따라서, 베이스 레이어로부터 파티셔닝 정보, 레퍼런스 인덱스, 모션 벡터 등을 유도할 수 있고, 특히 non-dyadic 경우의 베이스 레이어로부터 모션 정보 등을 유도함으로써, 코딩 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
MCTF, 베이스 레이어, 인핸스드 레이어, 레퍼런스 인덱스, 모션 벡터, 모드, 서브 블록

Description

영상 신호의 스케일러블 인코딩 및 디코딩 방법 { Method for scalably encoding and decoding video signal }
도 1은 인핸스드 레이어의 매크로 블록에 대한 모션 정보를 베이스 레이어로부터 유도하는 종래의 방법에 대한 실시예를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 영상 신호의 스케일러블 코딩 방법이 적용되는 영상 신호 인코딩 장치의 구성을 도시한 것이고,
도 3은 4x4 서브 블록에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 베이스 레이어로부터 유도하는 본 발명에 따른 실시예를 도시한 것이고,
도 4는 8x8 블록에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 베이스 레이어로부터 유도하는 본 발명에 따른 실시예를 도시한 것이고,
도 5는 8x8 블록의 모드를 베이스 레이어로부터 유도하는 본 발명에 따른 실시예를 도시한 것이고,
도 6은 도 2의 장치에 의해 인코딩 된 비트 스트림을 디코딩 하는 장치의 구성을 도시한 것이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : EL 인코더 110 : 텍스처 코딩부
120 : 모션 코딩부 130 : 먹서
140 : BL 인코더 200 : 디먹서
210 : 텍스처 디코딩부 220 : 모션 디코딩부
230 : EL 디코더 240 : BL 디코더
본 발명은, 영상 신호의 스케일러블 인코딩 및 디코딩 방법에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 모션 정보를 베이스 레이어로부터 유도하여 인핸스드 레이어를 인코딩 및 디코딩 하는 방법에 관한 것이다.
현재 널리 사용되고 있는 휴대폰과 노트북, 그리고 앞으로 널리 사용하게 될 이동(mobile) TV와 핸드헬드 PC 등이 무선으로 송수신하는 디지털 영상 신호에 대해서는 TV 신호에서와 같은 넓은 대역을 할당하기가 여의치 않다. 따라서, 이와 같은 이동성 휴대 장치를 위한 영상 압축 방식에 사용될 표준은 좀 더 영상 신호의 압축 효율이 높아야만 한다.
더욱이, 상기와 같은 이동성 휴대 장치는 자신이 처리 또는 표현(presentation)할 수 있는 능력이 다양할 수 밖에 없다. 따라서, 압축된 영상이 그만큼 다양하게 사전 준비되어야만 하는 데, 이는 동일한 하나의 영상원(source)에 대해서 초당 전송 프레임 수, 해상도, 픽셀 당 비트 수 등 다양한 변수들로 각각 조합된 여러 품질의 영상 데이터를 구비하고 있어야 함을 의미하므로, 컨텐츠 제공자에게 많은 부담이 될 수 밖에 없다.
이러한 이유로, 컨텐츠 제공자는, 하나의 영상원에 대해 고속 비트레이트의 압축 영상 데이터를 구비해 두고, 상기와 같은 이동성 장치가 요청하면 압축 영상 을 디코딩 한 다음 요청한 장치의 영상 처리 능력(capability)에 맞는 영상 데이터로 다시 인코딩 하여 이를 제공한다. 하지만 이러한 방식에는 트랜스코딩(transcoding)(decoding+scaling+encoding) 과정이 필히 수반되므로 이동성 장치가 요청한 영상을 제공함에 있어서 다소 시간 지연이 발생한다. 또한 트랜스코딩도 목표 인코딩이 다양함에 따라 복잡한 하드웨어의 디바이스와 알고리즘을 필요로 한다.
이와 같은 불리한 점들을 해소하기 위해 제안된 것이 스케일러블 영상 코덱(SVC : Scalable Video Codec)이다. 이 방식은 영상 신호를 인코딩함에 있어, 최고 화질로 인코딩 하되, 그 결과로 생성된 픽처(프레임) 시퀀스의 부분 시퀀스(시퀀스 전체에서 간헐적으로 선택된 프레임의 시퀀스)를 디코딩 하여도 영상의 화질을 어느 정도 보장할 수 있도록 하는 방식이다.
MCTF(Motion Compensated Temporal Filter(or Filtering))는 상기와 같은 스케일러블 영상 코덱에 사용하기 위해 제안된 인코딩 방식이다. MCTF 방식은 대역폭이 제한된 이동 통신 등과 같은 전송 환경에 적용될 가능성이 높으므로 초당 전송되는 비트 수를 낮추기 위해 높은 압축 효율, 즉 높은 코딩 효율(coding efficiency)을 필요로 한다.
앞서 언급한 바와 같이 스케일러블 방식인 MCTF로 인코딩 된 픽쳐 시퀀스 중 일부만을 수신하여 처리하여도 어느 정도의 화질을 보장하지만, 비트 레이트(bit rate)가 낮아지는 경우에는 화질 저하가 크게 나타난다. 이를 해소하기 위해서 낮은 전송률을 위한 별도의 보조 픽쳐 시퀀스, 예를 들어 소화면 및/또는 초당 프레 임 수 등이 낮은 픽쳐 시퀀스를 제공할 수도 있다.
보조 픽쳐 시퀀스를 베이스 레이어(base layer)라고 부르고, 주 픽쳐 시퀀스를 인핸스드(enhanced)(또는 인핸스먼트(enhancement)) 레이어라고 부른다. 베이스 레이어와 인핸스드 레이어는 동일한 영상 콘텐츠를 공간 해상도나 프레임 레이트 등을 달리하여 인코딩 한 것이므로, 양 레이어의 영상 신호에는 잉여 정보(redundancy)가 존재한다. 따라서, 인핸스드 레이어의 코딩 효율을 높이기 위해, 베이스 레이어의 모션 정보 및/또는 텍스쳐(texture) 정보를 이용하여 인핸스드 레이어의 영상 신호를 예측하는데, 이를 레이어 간 예측 방법(Inter-layer prediction method)이라 한다.
레이어 간 예측 방법에서 이용하는 베이스 레이어의 모션 정보에는, 기준 블록을 포함하는 픽처(프레임)를 가리키는 레퍼런스 인덱스(Reference index) 정보, 기준 블록까지의 이동 변위를 가리키는 모션 벡터 정보, 대응 블록(인코딩 하고자 하는 인핸스드 레이어의 매크로 블록을 포함하는 프레임과 동시간인 베이스 레이스의 프레임 내에 위치하고, 인핸스드 레이어와 베이스 레이어의 화면 크기의 비율에 따라 확대했을 때 상기 매크로 블록을 커버하는 영역을 갖는 블록)의 파티션닝(partitioning) 정보 등이 포함된다.
도 1에서는, 인핸스드 레이어의 매크로 블록에 대한 모션 정보, 예를 들어 파티션닝 정보, 레퍼런스 인덱스 정보, 모션 벡터 정보 등을 베이스 레이어로부터 유도하는 종래의 방법에 대한 실시예를 도시하고 있다. 도 1의 (a)에서는 4x4 블록b에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 베이스 레이어로부터 유도하는 실시예를 도시하고 있다.
먼저, 인코딩 하고자 하는 블록의 네 모서리 픽셀(c1 내지 c4) 각각에 대해서, 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터는 상기 각 픽셀에 대응되는 베이스 레이어의 블록에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터 값으로 설정될 수 있다.
하지만, 동시간의 프레임이 베이스 레이어에 존재하지 않는 것과 같이 해당 픽셀에 대응되는 블록이 베이스 레이어에 존재하지 않는 경우, 또는 상기 모서리 픽셀에 대한 대응 블록이 내부 모드(intra mode)로 인코딩 되어 있는 경우, 상기 4x4 블록b는 인트라 블록으로 설정될 수 있다.
상기 모서리 픽셀에 대한 대응 블록이 List_0 내의 프레임을 사용하지 않는 경우에는, List_0 내의 프레임과 List_0 내의 프레임을 향하는 모션 벡터가 상기 4x4 블록b에 설정되지 않는다. List_1에 대해서도 마찬가지이다.
상기 4x4 블록b에 대한 레퍼런스 인덱스(rb(List_x))는 각 모서리 픽셀에 대해 결정된 레퍼런스 인덱스(rci(List_x)) 중 최소값으로 설정되고, 상기 블록(b)에 대한 모션 벡터(mvb(List_x))는 상기 설정된 레퍼런스 인덱스(rb(List_x))를 갖는 모서리 픽셀의 모션 벡터의 평균으로 설정된다.
도 1의 (b)에서는 8x8 블록B에 대한 모션 정보를 4x4 서브 블록으로부터 유도하는 실시예를 도시하고 있다.
4개의 4x4 서브 블록이 모두 인트라 블록인 경우, 8x8 블록B도 인트라 블록으로 설정되고, 그 밖의 경우 다음과 같은 과정으로 8x8 블록B에 대한 레퍼런스 인덱스 정보와 파티션닝 정보가 정해진다.
각 4x4 서브 블록에 대해서, List_0와 List_1 각각에 대한 레퍼런스 인덱스가 동일한 값으로 다시 지정된다. List_0를 예로 들어 설명하는데, List_1에 대해서도 동일한 동작을 수행한다.
어느 4x4 서브 블록도 List_0 내의 프레임을 사용하지 않는 경우, 상기 8x8 블록B에 대해서는 List_0의 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터가 설정되지 않는다.
그렇지 않은 경우, 상기 8x8 블록B에 대한 레퍼런스 인덱스(rB(List_0))는 4개의 4x4 서브 블록의 레퍼런스 인덱스의 최소값으로 계산되고, 상기 계산된 레퍼런스 인덱스(rB(List_0))를 갖는 4x4 서브 블록의 평균 모션 벡터(mvmean(List_0))를 계산한다. 그리고, 4x4 서브 블록은 i) 인트라 블록, ii) List_0를 사용하지 않는 블록, 또는 iii) 상기 계산된 레퍼런스 인덱스(rB(List_0))와 다른 레퍼런스 인덱스(rb(List_0))를 갖는 블록은 상기 계산된 rB(List_0)와 mvmean(List_0) 값으로 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터가 강제된다.
이후, 상기 8x8 블록B에 대한 파티션닝 모드가 다음과 같이 결정된다. 이웃하는 2개의 4x4 서브 블록의 모션 벡터가 동일하면 동일한 것으로 간주되어 합병되는데, 도 1(b)에서 b1과 b2, 및 b3과 b4가 각각 동일하면 파티션팅 모드는 BLK_8x4로 결정되고, 이때 b1과 b3도 동일하면 BLK_8x8로 결정된다. 비슷하게, b1과 b3, 및 b2와 b4가 각각 동일하면 파티션팅 모드는 BLK_4x8로 결정되고, 그밖의 경우 파티션닝 모드는 BLK_4x4로 결정된다.
하지만, 인핸스드 레이어와 베이스 레이어의 화면 크기(또는 해상도)의 비율이 2의 배수가 되지 않는 경우(non-dyadic case), 예를 들어 베이스 레이어의 화면 크기가 인핸스드 레이어의 화면 크기의 1/3, 2/3 등이 되는 경우, 레퍼런스 인덱스, 모션 벡터 정보, 파티션닝 정보 등의 모션 정보를 베이스 레이어로부터 유도하기가 쉽지 않고, 따라서 인핸스드 레이어의 스케일러블 인코딩에 레이어 간 예측 방법을 충분히 적용하지 못하였다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 목적은, 코딩 효율을 향상시킬 수 있도록, non-dyadic 경우에도 레이어 간 예측 방법을 효율적으로 적용하는 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 화면 크기의 비율이 2의 배수가 되지 않는 베이스 레이어로부터 적절한 모션 정보를 유도하는 방법과 새로운 기준을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 신호를 인코딩 하는 방법은, 영상 신호를 스케일러블하게 인코딩 하여 제 1 레이어의 비트 스트림을 생성하고, 상기 영상 신호를 소정의 방식으로 인코딩 하여 제 2 레이어의 비트 스트림을 생성하는 것으로 이루어지고, 여기서, 제 1 레이어의 모션 정보는 제 2 레이어로부터 유도되고, 제 1 레이어 내의 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스는 제 2 레이어를 기초로 메디언 기준에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 인코딩 된 영상 비트 스트림을 디코딩 하는 방법은, 스케일러블하게 인코딩 되어 수신되는 제 1 레이어의 비트 스트림을 디코딩 하고, 소정의 방식으로 인코딩 되어 수신되는 제 2 레이어의 비트 스트림을 디코딩 하는 것으로 이루어지고, 여기서, 제 1 레이어의 모션 정보는 제 2 레이어로부터 유도되고, 제 1 레이어 내의 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스는 제 2 레이어를 기초로 메디언 기준에 따라 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시예에서, 상기 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스는, 상기 영상 블록 내의 픽셀들 중에서 가장 많은 픽셀에 대응되는 제 2 레이어의 블록에 대한 레퍼런스 인덱스가 선택되고, 제 2 레이어의 2개 이상의 블록에 동일한 수의 픽셀이 대응되는 경우에는 더 가까운 레퍼런스 인덱스가 선택되는데, 동일한 수의 픽셀이 대응되는 제 2 레이어 2개 이상의 블록에 대한 레퍼런스 인덱스가 동일한 경우 더 작은 크기의 모션 벡터가 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에서, 상기 영상 블록에 대한 모션 벡터는, 상기 결정된 레퍼런스 인덱스를 갖는 제 2 레이어의 블록의 모션 벡터가 선택되고, 상기 결정된 레퍼런스 인덱스를 갖는 제 2 레이어의 블록이 2개 이상인 경우에는 상기 2개 이상의 블록의 모션 벡터 중에서 길이가 짧은 모션 벡터가 선택될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에서, 상기 영상 블록을 구성하는 2개 이상의 동일한 크기의 서브 블록 각각에 대한 레퍼런스 인덱스는 제 2 레이어를 기초로 메디언 기준에 따라 결정되고, 상기 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스는 각 서브 블록에 대한 레퍼런스 인덱스를 기초로 메디언 기준에 따라 결정되는데, 2 이상의 다른 레퍼 런스 인덱스가 선택되는 경우, 상기 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스는 더 가까운 레퍼런스 인덱스로 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 실시예에서, 상기 영상 블록을 구성하는 각 서브 블록은 대응되는 제 2 레이어의 블록으로부터 인트라 모드 또는 인터 모드로 임의로 유도될 수 있는데, 상기 영상 블록에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터는, 인트라 모드로 유도된 서브 블록을 제외한 인터 모드로 유도된 서브 블록들만을 기준으로, 제 2 레이어로부터 유도된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에 따른 영상 신호의 스케일러블 코딩 방법이 적용되는 영상 신호 인코딩 장치의 구성을 도시한 것이다.
도 2의 영상 신호 인코딩 장치는, 입력되는 영상 신호를, 예를 들어 MCTF 방식에 의해 매크로 블록(macro block) 단위로 스케일러블하게 인코딩 하고 적절한 관리 정보를 생성하는 인핸스드 레이어(EL) 인코더(100), 상기 인코딩 된 각 매크로 블록의 데이터를 압축된 비트 열로 변환하는 텍스처(Texture) 코딩부(110), 상기 EL 인코더(100)에 의해 얻어지는 영상 블록의 모션 벡터(motion vectors)를 지정된 방식에 의해 압축된 비트 열로 코딩 하는 모션 코딩부(120), 입력 영상 신호를 지정된 방식, 예를 들어 MPEG 1, 2, 또는 4, 또는 H.261, H.264 방식으로 인코딩 하여 필요에 따라 소화면, 예를 들어 원래 크기의 25% 또는 다이아딕이 아닌 경 우(non-dyadic) 경우에는 예를 들어 33%인 픽쳐들의 시퀀스를 생성하는 베이스 레이어(BL) 인코더(140), 상기 텍스처 코딩부(110)의 출력 데이터, 상기 BL 인코더(140)의 소화면 시퀀스 및 상기 모션 코딩부(120)의 출력 벡터 데이터를 기 지정된 포맷으로 인캡슐(encapsulate) 한 다음 기 지정된 전송 포맷으로 상호 먹싱하여 출력하는 먹서(130)를 포함하여 구성된다.
상기 EL 인코더(100)는, 임의 영상 프레임(또는 픽쳐) 내의 각 매크로 블록에 대하여 모션 추정(motion estimation)으로 구한 기준 블록을 감하는 예측 동작을 수행하며, 또한 선택적으로 상기 매크로 블록과 기준 블록의 이미지 차를 그 기준 블록에 더하는 갱신(update) 동작을 수행할 수 있다.
상기 EL 인코더(100)는, 입력되는 영상 프레임 시퀀스를 이미지 차값을 갖게 될 프레임 및 나머지 프레임(또는 선택적으로 상기 이미지 차값이 더해질 프레임), 예를 들어 홀수(odd) 프레임과 짝수(even) 프레임으로 분리하여, 예측 동작 및/또는 갱신 동작을 여러 시간적 분해 레벨에 걸쳐, 예를 들어 하나의 GOP(Group Of Pictures)에 대해 하나의 고주파 프레임(예측 동작에 의해 생성되는 프레임)('H' 프레임)과 하나의 저주파 프레임(갱신 동작에 의해 생성되는 프레임)('L' 프레임)이 생성되는 시간적 분해 레벨까지 수행할 수 있다.
상기 EL 인코더(100)는, 입력 되는 영상 프레임 또는 이전 시간적 분해 레벨에서 얻어진 저주파 프레임 중, 이미지 차값을 갖게 될 프레임을 기 정해진 크기의 매크로 블록(macro-block)으로 분할하고, 각 분할된 매크로 블록과 이미지가 가장 유사한 블록을,전후의 프레임 내에서 또는 자신의 프레임 내에서 찾아서 예측 영상 을 만들고 모션 벡터를 구하는 과정을 수행한다. 상기 EL 인코더(100)는, 상기 프레임 내의 모든 매크로 블록에 대해 상기의 동작을 수행하여, 해당 프레임에 대한 예측 영상인 고주파 프레임을 완성한다.
또는, 상기 EL 인코더(100)는, 인트라 BL 예측 방법을 적용하여 상기 매크로 블록에 대한 기준 블록을 베이스 레이어 프레임에서 찾을 수도 있는데, 상기 BL 인코더(140)에서 생성된 베이스 레이어의 동시간의 프레임 내에 내부 모드로 인코딩 된 대응 블록(상기 매크로 블록을 포함하는 프레임과 동시간인 베이스 레이스의 프레임 내에 위치하고, 인핸스드 레이어와 베이스 레이어의 화면 크기의 비율에 따라 확대했을 때 현재 매크로 블록을 커버하는 영역을 갖는 블록)을 찾아 예측 영상을 생성할 수 있다.
또한, 상기 EL 인코더(100)는, 앞서 설명한 바와 같이 인트라 BL 예측 방법에 의해 베이스 레이어의 이미지 데이터(텍스쳐)를 이용하여 인핸스드 레이어의 매크로 블록을 인코딩 할 뿐만 아니라, 베이스 레이어의 대응 블록의 모드, 레퍼런스 인덱스, 모션 벡터 등의 모션 정보를 기초로 인핸스드 레이어의 매크로 블록을 인코딩 할 수도 있다.
또한, 상기 EL 인코더(100)는, 입력 되는 영상 프레임 또는 이전 시간적 분해 레벨에서 얻어진 저주파 프레임 중, 이미지 차값이 더해질 프레임 내의 각 매크로 블록에 대해서, 상기 매크로 블록의 일부 또는 전체 영역을 기준으로 하여 예측 동작을 수행하여 이미지 차값을 갖도록 인코딩 된 프레임 내의 대응 영역을 상기 매크로 블록에 더하는 갱신 동작을 필요에 따라 수행한다. 이때, 갱신하고자 하는 매크로 블록에 대한 모션 정보를 베이스 레이어의 대응 블록으로부터 유도하여, 이를 기초로 상기 매크로 블록을 갱신할 수도 있다. 상기 EL 인코더(100)는, 상기 프레임 내의 모든 매크로 블록에 대해 상기의 동작을 수행하여, 해당 프레임에 대한 저주파 프레임을 완성한다.
상기 예측 과정 및/또는 갱신 과정에서 인핸스드 레이어의 매크로 블록에 대한 파티션닝 정보, 레퍼런스 인덱스 정보, 모션 벡터 정보 등의 모션 정보를 베이스 레이어로부터 유도하는 본 발명에 따른 방법을 상세히 설명한다.
4x4 서브 블록에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 베이스 레이어로부터 유도하는 실시예는, 도 3을 참조로 설명되는데, 레퍼런스 인덱스를 결정하기 위하여 메디안(median) 기준을 이용한다.
인핸스드 레이어의 4x4 서브 블록 내의 각 픽셀에 대응되는 베이스 레이어의 블록을 확인하고, 가장 많은 픽셀이 대응되는 베이스 레이어의 블록의 레퍼런스 인덱스를 상기 인핸스드 레이어의 4x4 서브 블록에 대한 레퍼런스 인덱스로 선택한다. 이때, 베이스 레이어의 2개의 블록에 동일한 수의 픽셀이 대응되는 경우에는 좀더 가까운 레퍼런스 인덱스가 선택되고, 상기 2개의 블록의 레퍼런스 인덱스가 동일하면 더 작은 크기를 갖는 모션 벡터가 선택될 수 있다.
모션 벡터로는 상기 선택된 레퍼런스 인덱스를 갖는 베이스 레이어의 블록의 모션 벡터가 선택되고, 상기 선택된 레퍼런스 인덱스를 갖는 베이스 레이어의 블록 이 2개 이상인 경우에는 상기 2개 이상의 블록의 모션 벡터 중에서 길이가 짧은 모션 벡터가 선택될 수 있다.
8x8 블록에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 유도하는 실시예는, 도 4를 참조로 설명되는데, 마찬가지로 레퍼런스 인덱스를 결정하기 위하여 메디안 기준을 이용한다.
먼저, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 본 발명의 실시예에 따라 4개의 4x4 서브 블록 각각에 대해서 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 구하고, 상기 구한 4개의 서브 블록의 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터 중에서 최선의 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 구할 수 있다.
다른 방법으로, 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터가 먼저 구해진 4x4 서브 블록으로부터 8x8 블록에 대한 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터의 후보를 선택하는 대신, 8x8 블록에 대응되는 베이스 레이어의 블록들에 대한 레퍼런스 인덱스로부터 최선의 레퍼런스 인덱스를 선택할 수도 있는데, 4x4 서브 블록에서와 마찬가지로, 이용 가능한 레퍼런스 인덱스 중에서 가장 자주 이용되는 레퍼런스 인덱스가 선택될 수 있다.
예를 들어, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 8x8 블록에 속하는 각 픽셀에 대해서, 대응되는 베이스 레이어의 블록의 레퍼런스 인덱스를 해당 픽셀에 대한 레퍼런스 인덱스로 연결하고, 가장 많은 픽셀에 연결된 레퍼런스 인덱스를 상기 8x8 블록에 대한 레퍼런스 인덱스로 선택할 수 있다.
이때 상기 8x8 블록에 대해 둘 이상의 다른 레퍼런스 인덱스가 선택되는 경 우, 더 가까운 레퍼런스 인덱스로 결정된다.
한편, 8x8 블록의 모드가 베이스 레이어로부터 유도되는 경우에는, 8x8 블록 내에는 NxN 인트라 서브 블록 모드와 NxN 인터 서브 블록 모드가 같이 존재할 수도 있다. 따라서, 본 발명에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 4x4 인트라 모드, 4x4 인터 모드, 및 8x4 인터 모드로 구성되는 8x8 블록의 모드도 유도될 수 있는데, 이때, 블록의 병합에는 종래의 방법이 적용될 수 있다.
8x8 블록의 모드가 유도되어 결정되면, 8x8 블록 내에 인트라 모드로 유도된 4x4 서브 블록을 제외한 인터 모드로 유도된 서브 블록들만을 기준으로, 앞서 설명한 방법에 따라 하나의 레퍼런스 인덱스가 선택된다.
지금까지 설명한 방법에 의해 인코딩 된 데이터 스트림은 유선 또는 무선으로 디코딩 장치에 전송되거나 기록 매체를 매개로 하여 전달되며, 디코딩 장치는 이후 설명하는 방법에 따라 원래의 영상 신호를 복원하게 된다.
도 6은 도 2의 장치에 의해 인코딩 된 비트 스트림을 디코딩 하는 장치의 블록도이다. 도 6의 디코딩 장치는, 수신되는 비트 스트림에서 압축된 모션 벡터 스트림과 압축된 매크로 블록 정보 스트림을 분리하는 디먹서(200), 압축된 매크로 블록 정보 스트림을 원래의 비압축 상태로 복원하는 텍스처 디코딩부(210), 압축된 모션 벡터 스트림을 원래의 비압축 상태로 복원하는 모션 디코딩부(220), 압축 해제된 매크로 블록 정보 스트림과 모션 벡터 스트림을, 예를 들어 MCTF 방식에 따라 원래의 영상 신호로 역변환하는 인핸스드 레이어(EL) 디코더(230), 및 베이스 레이어 스트림을 정해진 방식, 예를 들어 MCTF, MPEG-4, 또는 H.264 방식에 의해 디코딩 하는 베이스 레이어(BL) 디코더(240)를 포함하여 구성된다.
상기 EL 디코더(230)는, 인코딩 되어 입력되거나 또는 이전 시간적 레벨에서 디코딩 되어 생성된, 'L' 프레임 내의 매크로 블록에 대해, 레퍼런스 인덱스와 모션 벡터를 참조하여, 상기 매크로 블록의 일부 또는 전체 영역을 기준으로 예측되어 이미지 차값으로 인코딩 된 'H' 프레임 내의 영역이 있는지 확인하고, 상기 확인된 영역의 이미지 차값을 상기 매크로 블록의 이미지 값으로부터 감하는 역갱신 동작을 수행한다. 상기 EL 디코더(230)는, 상기 'L' 프레임 내의 모든 매크로 블록에 대해 상기의 동작을 수행하여, 해당 시간적 레벨의 'L' 프레임을 완성한다.
이때, 상기 레퍼런스 인덱스 및 모션 벡터 정보는, 상기 모션 벡터 디코딩부(220)로부터 제공될 수 있고, 또는 상기 BL 디코더(240)로부터 제공되는 정보 또는 데이터를 기초로, 도 3과 도 4를 참조로 설명한 방법에 의해 베이스 레이어로부터 유도될 수도 있다.
또한, 인핸스드 레이어의 매크로 블록의 서브 블록의 모양 및 각 서브 블록에 대한 모션 벡터는, 상기 매크로 블록의 헤더에 기록되어 있는 파티션닝 정보를 기초로 구해질 수 있다. 또는, 상기 매크로 블록의 서브 블록의 모양, 각 서브 블록의 모드, 및 모션 벡터는, 도 5를 참조로 설명한 방법에 의해 베이스 레이어로부터 유도될 수도 있다.
또한, 상기 EL 디코더(230)는, 인코딩 되어 입력되는 임의의 시간적 레벨의 'H' 프레임 내의 매크로 블록에 대해, 상기 모션 벡터 디코딩부(220)로부터 제공되거나 또는 베이스 레이어로부터 유도되는 레퍼런스 인덱스, 파티션닝 정보, 및 모션 벡터를 참조하여, 상기 역갱신 동작에 의해 생성된 다음 시간적 레벨의 'L' 프레임 내의 기준 영역을 확인하고, 상기 매크로 블록의 이미지 차값에 상기 기준 영역의 이미지 값을 더하는 역예측 동작을 수행한다. 상기 EL 디코더(230)는, 상기 'H' 프레임 내의 모든 매크로 블록에 대해 상기의 동작을 수행하여, 다음 시간적 레벨의 'L' 프레임을 완성한다. 상기 완성된 'L' 프레임은 역갱신되어 완성된 'L' 프레임과 교대로 배열된다.
전술한 방법에 따라, 인코딩 된 데이터 스트림이 완전한 영상 프레임 시퀀스로 복구된다. 특히, MCTF 방식을 예로 들어 설명한 인코딩 과정에서 예측 동작과 갱신 동작을 한 GOP에 대해서 N회(N 시간적 분해 레벨) 수행한 경우, MCTF 디코딩 과정에서 역갱신 동작과 역예측 동작을 N회 수행하면 원래 영상 신호의 화질을 얻을 수 있고, 그 보다 작은 횟수로 수행하면 화질이 다소 저하되지만 비트 레이트는 보다 낮은 영상 프레임 시퀀스를 얻을 수 있다. 따라서, 디코딩 장치는 자신의 성능에 맞는 정도로 상기 역갱신 동작과 역예측 동작을 수행하도록 설계된다.
전술한 디코딩 장치는 이동 통신 단말기 등에 실장되거나 또는 기록 매체를 재생하는 장치에 실장될 수 있다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것으 로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서 또 다른 다양한 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.
따라서, 베이스 레이어로부터 파티셔닝 정보, 레퍼런스 인덱스, 모션 벡터 등을 유도할 수 있고, 특히 인핸스드 레이어의 화면 크기와 2의 배수가 되지 않는 베이스 레이어로부터 모션 정보 등을 유도함으로써, 코딩 효율을 향상시킬 수 있게 된다.

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  9. 인핸스드 레이어에 있는 현재 블록에 의해 참조되는, 베이스 레이어에 있는 대응 블록으로부터 대응 픽셀값을 유도하는 단계;
    여기서, 상기 베이스 레이어는 업샘플된 베이스 레이어를 나타내고, 상기 업샘플된 베이스 레이어의 공간 해상도는 상기 인핸스드 레이어의 공간 해상도에 대응됨.
    상기 대응 블록의 블록 타입이 인트라 모드이면, 상기 대응 픽셀값으로 상기 현재 블록의 픽셀 예측값을 획득하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 픽셀 예측값과 수신된 차분값에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계
    를 포함하되,
    상기 차분값은 상기 현재 블록의 픽셀값과 픽셀 예측값 사이의 차이값을 나타내는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
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  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 대응 블록이 상기 베이스 레이어 상의 복수개의 블록과 겹쳐져 있는 경우, 상기 대응 블록 내의 각 서브 블록의 위치 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 파티션 정보를 결정하는 단계를 더 포함하되,
    상기 결정된 파티션 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 픽셀 예측값이 변경되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 서브 블록의 위치 정보는 상기 서브 블록의 좌측 상단의 구석 픽셀의 위치 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 서브 블록은 4X4 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법.
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  16. 인핸스드 레이어에 있는 현재 블록에 의해 참조되는, 베이스 레이어에 있는 대응 블록의 대응 픽셀값을 유도하고, 상기 대응 블록의 블록 타입이 인트라 모드이면 상기 대응 픽셀값으로 상기 현재 블록의 픽셀 예측값을 획득하고, 상기 현재 블록의 픽셀 예측값과 수신된 차분값에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 인핸스드 레이어 디코더를 포함하되,
    상기 베이스 레이어는 업샘플된 베이스 레이어를 나타내고, 상기 업샘플된 베이스 레이어의 공간 해상도는 상기 인핸스드 레이어의 공간 해상도에 대응되고, 상기 차분값은 상기 현재 블록의 픽셀값과 픽셀 예측값 사이의 차이값을 나타내는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 장치.
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