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KR102148469B1 - 계층적 데이터 단위의 양자화 파라메터 예측을 포함하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 비디오 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

계층적 데이터 단위의 양자화 파라메터 예측을 포함하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 비디오 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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KR102148469B1
KR102148469B1 KR1020180052801A KR20180052801A KR102148469B1 KR 102148469 B1 KR102148469 B1 KR 102148469B1 KR 1020180052801 A KR1020180052801 A KR 1020180052801A KR 20180052801 A KR20180052801 A KR 20180052801A KR 102148469 B1 KR102148469 B1 KR 102148469B1
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Abstract

비디오 부호화 방법 및 장치, 비디오 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 비디오 복호화 방법은 비트스트림으로부터 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 초기값 결정을 위한 신택스를 획득하고, 획득된 신택스에 기초하여, 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 예측을 위한 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 획득하며 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 이용하여, 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 처리가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값을 획득한다.

Description

계층적 데이터 단위의 양자화 파라메터 예측을 포함하는 비디오 부호화 방법 및 장치, 비디오 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding/decoding video with predicting quantization parameter of hierarchical data unit}
본 발명은 비디오의 부호화 및 복호화에 관한 것이다.
일반적으로 MPEG(Moving Picture Expert Group), H.26X 등의 비디오 압축 표준에서는 영상 데이터를 예측, 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화 과정을 통해 압축하여 비트스트림을 생성한다.
예측 단계에서는 영상의 공간적 상관 관계를 이용한 인트라 예측 또는 시간적 상관 관계를 이용한 인터 예측을 통해 부호화하고자 하는 영상 데이터의 예측 영상을 형성한다.
변환 단계에서는 예측 단계에서 형성된 예측 영상과 원 영상의 차이값인 오차 데이터를 다양한 변환 기법을 이용하여 변환 영역(transform domain)으로 변환한다. 대표적인 변환 기법의 예로 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT), 웨이블렛 변환(Wavelet Transform) 등이 있다.
양자화 단계에서는 변환 단계를 거쳐서 생성된 변환 계수들을 오차값 및 타겟 비트스트림의 크기에 따라서 적절히 손실 압축시킨다. 손실 압축에 기반한 대다수의 표준 이미지 및 비디오 코덱들은 양자화 스텝(quantization step)에 따른 양자화 과정 및 역양자화 과정을 수행한다. 양자화 과정은 입력값을 양자화 스텝으로 나눈 후 정수화함으로써 양자화된 값을 얻는다. 양자화 과정을 통해 정보량이 손실압축된다. 모든 손실 압축 기술은 양자화 단계를 포함하므로 원래 데이터의 완벽한 복원이 불가능하지만 압축률을 높일 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 비디오 데이터의 병렬 처리를 위해 양자화 또는 역양자화시에 이용되는 양자화 파라메터의 예측 과정을 개선하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법은 비트스트림으로부터 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 초기값 결정을 위한 신택스를 획득하는 단계; 상기 획득된 신택스에 기초하여, 상기 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 예측을 위한 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 획득하는 단계; 상기 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 이용하여, 상기 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 복호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값을 획득하는 단계; 상기 획득된 양자화 파라메터 예측값에 기초하여 상기 첫 번째 양자화 그룹에 적용될 양자화 파라메터를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 양자화 파라메터에 기초하여 상기 양자화 그룹에 포함된 부호화 단위에 대한 역양자화를 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치는 비트스트림으로부터 현재 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 초기값 결정을 위한 신택스를 획득하는 엔트로피 복호화부; 및 상기 획득된 신택스에 기초하여, 상기 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 예측을 위한 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 획득하고, 상기 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 이용하여, 상기 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 복호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값을 획득하며. 상기 획득된 양자화 파라메터 예측값에 기초하여 상기 첫 번째 양자화 그룹에 적용될 양자화 파라메터를 결정하고, 상기 결정된 양자화 파라메터에 기초하여 상기 양자화 그룹에 포함된 부호화 단위에 대한 역양자화를 수행하는 역양자화부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법은 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 양자화에 이용된 양자화 파라메터를 획득하는 단계; 상기 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 부호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 예측하기 위한 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 결정하는 단계; 상기 결정된 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 이용하여 상기 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값을 획득하는 단계; 및 상기 결정된 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스 정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계를 포함한다..
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들을 양자화하고, 상기 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 부호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 예측하기 위한 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 결정하며, 상기 결정된 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 이용하여 상기 병렬적 부호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값을 획득하고, 상기 양자화 그룹에 포함된 부호화 단위의 양자화에 이용된 양자화 파라메터와 상기 양자화 파라메터 예측값 사이의 차이값 및 상기 결정된 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 출력하는 양자화부; 및 상기 결정된 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스 정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 부호화 단위의 처리 순서에 상관없이 최초로 양자화 또는 역양자화되는 데이터 단위에 대한 양자화 파라메터 예측값을 상위 데이터 단위의 부호화 정보에 기초하여 획득할 수 있으므로 양자화 또는 역양자화 과정에서 데이터 단위 처리 순서에 따라 일부 데이터 단위의 처리가 완료될 때까지 다른 데이터 단위의 처리가 지연되는 병목 현상을 해결할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 양자화부(440)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 엔트로피 부호화부(450)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라서 픽처를 분할하는데 이용되는 데이터 단위인 슬라이스 세그먼트, 슬라이스, 최대 부호화 단위들을 도시한다.
도 17은 발명의 일 실시예에 따라서 픽처를 분할하는데 이용되는 데이터 단위인 타일과 슬라이스 세그먼트들을 도시한다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 타일, 슬라이스 세그먼트, 슬라이스, 최대 부호화 단위들의 관계를 도시한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 WPP(Wavefront Parallel processing)을 설명하기 위한 참조도이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라서 슬라이스 세그먼트에 포함된 최대 부호화 단위들의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라서 최대 부호화 단위에 포함된 부호화 단위들의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라서 PPS에 부가되는 양자화 파라메터 관련 신택스들을 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따라서 슬라이스 세그먼트 헤더에 부가되는 양자화 파라메터 관련 신택스들을 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따라서 변환 단위 정보에 부가되는 양자화 파라메터 관련 신택스들을 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 엔트로피 복호화부(520)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 역양자화부(530)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
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 8보다 큰 2의 제곱승인 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 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 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 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 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, 주파수 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.
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 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 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 주파수 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, 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 12을 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 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 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. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 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, 일 실시예에 따른 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, 주파수 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 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 1 및 비디오 부호화 장치(100)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(205)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 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 헤더로부터 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 주파수 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 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 역변환을 수행할 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.
일 실시예에 따른 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.
이하 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 은 계층적 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 3에 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 4 는 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)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
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), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(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, 주파수 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 5 는 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, 주파수 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 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(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), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(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, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 6 는 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 4인 경우를 도시하고 있다. 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(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)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 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
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 7 은 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 주파수 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 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8 은 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 주파수 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
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 9 는 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 분할 정보는 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 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 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 주파수 변환 또는 주파수 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 주파수 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 1은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
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
인터

스킵 (2Nx2N만)		 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위
분할 정보 1
2Nx2N
2NxN
Nx2N
NxN		 2NxnU
2NxnD
nLx2N
nRx2N		 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 13 은 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.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 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.
이하, 도 4의 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(400)의 양자화부(440) 및 엔트로피 부호화부(450)에서 양자화 파라메터(Quantization Parameter, 이하 "QP"라고 함)를 부호화하는 과정과, 도 5의 영상 복호화 장치(500)의 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(430)에서 QP를 복호화하는 과정에 대하여 상술한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 양자화부(440)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 14를 참조하면, 양자화부(440)는 양자화 수행부(1410), 양자화 파라메터 예측부(1420) 및 감산부(1430)를 포함한다.
양자화 수행부(1410)는 주파수 영역으로 변환된 레지듀얼 데이터를 양자화한다. 양자화 수행부(1410)는 입력 데이터를 QP에 따라 정해진 양자화 스텝(Q_step)으로 나눈 값에 기초하여 양자화를 수행할 수 있다. 일 예로, 양자화 수행부(1410)는 다음의 수학식; Q_Coeff=sgn(Coeff)*round[(Coeff)/Q_Step + Offset] 에 따라서 입력 데이터(Coeff)에 대한 양자화를 수행할 수 있다. 여기서, Offset은 오프셋, Q_Step은 양자화 스텝(quantization step), Q_Coeff는 양자화된 결과값을 나타낸다. round[X] 연산은 실수 X보다 크기 않으면서 실수 X와 가장 가까운 정수를 출력하는 연산을 의미한다. sgn(Coeff) 함수는 Coeff 값이 0보다 큰 경우 1의 값을 갖고, Coeff 값이 0보다 작은 경우 -1의 값을 갖는 함수이다. 이와 같이, 양자화 수행부(1410)는 입력 데이터를 양자화 스텝(Q_Step)로 나누어 줌으로써 양자화를 수행할 수 있다. 양자화 스텝(Q_Step)은 QP에 따라서 정해진 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 다음의 표 2와 같이 QP에 따라서 양자화 스텝(Q_Step)이 결정될 수 있다.
QP 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 ...
Q_Step 0.625 0.6875 0.8125 0.875 1 1.125 1.25 1.375 1.625 1.75 2 ...
QP ... 18 ... 24 ... 30 ... 36 ... 42 ... 48
Q_Step 5 10 20 40 80 160
표 2를 참조하면, QP가 6 증가할 때마다 양자화 스텝(Q_Step)이 2배씩 증가한다. QP를 이용한 양자화 과정 및 QP에 따른 양자화 스텝은 전술한 예에 한정되지 않고 변경될 수 있다.
역양자화는 양자화 과정과 반대로 QP에 따라서 결정되는 양자화 스텝(Q_step)을 입력 데이터에 곱한 값을 이용하여 수행된다. 일 예로 역양자화는 다음의 수학식; InverseQ_Coeff=sgn(Q_coeff)*round[Q_Coeff*Q_Step + Offset] 과 같이 양자화 계수(Q_Coeff)에 양자화 스텝(Q_Step)을 곱한 후 소정의 오프셋을 더한 값을 획득함으로써 수행될 수 있다.
양자화 파라메터 예측부(1420)는 현재 부호화 단위에 적용된 QP의 예측값인 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득한다. 전술한 바와 같이, 입력 데이터에 대한 양자화 및 역양자화를 수행하기 위해서는 QP 정보가 필요하다. 데이터량을 감소시키기 위하여, QP 정보로서 QP와 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)과의 차분값만이 전송된다. 복호화시에는 부호화시와 동일한 방식으로 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득하고 비트스트림에 포함된 차분값과 가산하여 QP를 복원할 수 있다. 양자화 파라메터 예측부(1420)는 이전에 부호화된 부호화 단위의 양자화시에 결정된 양자화 파라메터를 이용하여 할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 파라메터 예측부(1420)는 소정 데이터 단위의 최초로 양자화되는 부호화 단위에 대해서는 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 구체적으로, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 부호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 슬라이스 레벨에서 설정된 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 예측할 수 있다. 양자화 그룹은 동일한 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 공유하는 적어도 하나의 부호화 단위의 집합을 의미한다. 양자화 그룹은 하나의 부호화 단위로 구성될 수 있으며, 복수 개의 부호화 단위들을 포함할 수도 있다. 후술되는 바와 같이, 병렬적 부호화가 가능한 데이터 단위는 웨이브프론트 병렬 처리(Wavefront parallel processing)에 따라 동일한 행의 최대 부호화 단위들을 포함하는 최대 부호화 단위행 또는 픽처를 적어도 하나의 열 경계 및/또는 행 경계(row boundary)를 기준으로 분할한 타일(tile) 일 수 있다.
또한, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 주변 부호화 단위에서 결정된 QP들을 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 구체적인 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득하는 과정에 대해서는 후술한다.
양자화 파라메터 예측부(1420)는 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득하기 위한 부가 정보를 엔트로피 부호화부(450)로 출력한다.
감산부(1430)는 현재 부호화 단위에 적용된 QP와 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred) 사이의 차이값인 차분 양자화 파라메터(ΔQP)를 출력한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 4의 엔트로피 부호화부(450)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
엔트로피 부호화부(450)는 비디오를 부호화한 결과에 따라 생성된 신택스 엘리먼트들(syntax element)들을 산술 부호화한다. 산술 부호화 방식으로 컨텍스트 기반 산술부호화 방식(Context Adaptive Binary Arithmetic Coding, 이하 "CABAC"이라 함) 등이 이용될 수 있다. 또한, 엔트로피 부호화부(450)는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)에서 산술 부호화된 비디오 데이터 및 비디오 부호화와 관련된 각종 파라메터 정보를 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer)에 따른 포맷으로 변환하여 비트스트림을 생성한다.
구체적으로, 도 15를 참조하면 엔트로피 부호화부(450)는 프로파일, 레벨 등 시퀀스 전체에 관련된 부호화 정보를 포함하는 SPS(Sequence Parameter Set)를 생성하는 SPS 생성부(1510), 시퀀스에 포함된 각 픽처와 관련된 부호화 정보를 포함하는 PPS(Picture Paramter Set)를 생성하는 PPS 생성부(1520), 픽처에 포함된 슬라이스 세그먼트들의 부호화 정보를 포함하는 슬라이스 정보를 생성하는 슬라이스 정보 생성부(1530) 및 변환 과정에서 이용되는 변환 단위와 관련된 정보를 생성하는 변환 단위(Transform Unit, 이하 "TU"라고 함) 정보 생성부(1540) 등을 포함한다. 후술되는 바와 같이, PPS 생성부(1520)는 픽처에 포함된 각 슬라이스의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 획득하기 위한 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)를 PPS에 포함시킬 수 있다. 또한, 슬라이스 정보 생성부(1530)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(sliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 슬라이스 헤더에 포함시킬 수 있다.
도시된 계층 구조 이외에도, 엔트로피 부호화부(450)는 부호화 단위의 정보 등 다른 하위 계층의 데이터 단위에 대한 정보를 캡슐화(encapsulation)하여 비트스트림으로 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 병렬적인 처리가 가능한 소정 데이터 단위의 최초로 양자화되는 부호화 단위(또는 양자화 그룹)에 대해서는 슬라이스 레벨에서 설정된 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 여기서 소정 데이터 단위는 픽처 분할 방식들(picture partitioning schemes)에 따라서 픽처를 분할한 데이터 단위들로서 슬라이스, 슬라이스 세그먼트, 타일(tile) 일 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따라서 픽처를 분할하는데 이용되는 데이터 단위인 슬라이스 세그먼트, 슬라이스, 최대 부호화 단위들을 도시한다.
도 16을 참조하면, 픽처는 다수의 최대 부호화 단위들(LCUs:Largest Coding Units)로 분할될 수 있다. 도 16에서는 가로 방향으로 11개, 세로 방향으로 9개, 즉 총 99개의 최대 부호화 단위들로 픽처가 분할된 예를 도시한다. 전술한 도 1 내지 도 13과 같이, 각 최대 부호화 단위는 트리 구조의 부호화 단위들로 분할되어 부호화/복호화될 수 있다.
또한, 픽처는 슬라이스 경계에 따라서 적어도 하나의 슬라이스들로 분할될 수 있다. 도 16에서는 슬라이스 경계에 의해 상단 슬라이스와 하단 슬라이스의 두 개의 슬라이스로 분할된 경우를 도시한다. 또한, 하나의 슬라이스는 적어도 하나의 슬라이스 세그먼트들로 분할될 수 있다. 도 16에서는 상단 슬라이스가 슬라이스 세그먼트 경계에 의하여 슬라이스 세그먼트들(1610,1620,1630)로 분할된 경우를 도시한다. 또한 하단 슬라이스는 하나의 슬라이스 세그먼트(1640)를 포함한다.
슬라이스 세그먼트들(1610, 1620, 1630, 1640)은, 다른 슬라이스 세그먼트에 포함된 정보를 참조하는지 여부에 따라서 종속적 슬라이스 세그먼트(dependent slice segment)과 독립적 슬라이스 세그먼트(independent slice segment)로 분류될 수 있다. 종속적 슬라이스 세그먼트는 슬라이스 세그먼트 헤더에 포함된 일부 신택스 엘리먼트가 부호화/복호화 순서상 이전에 처리된 이전 슬라이스 세그먼트의 신택스 엘리먼트를 참조하여 결정될 수 있는 슬라이스 세그먼트이다. 독립적 슬라이스 세그먼트는 이전 슬라이스 세그먼트의 정보를 참조하지 않고 슬라이스 세그먼트의 헤더에 신택스 엘리먼트가 결정될 수 있는 슬라이스 세그먼트이다.
도 17은 발명의 일 실시예에 따라서 픽처를 분할하는데 이용되는 데이터 단위인 타일과 슬라이스 세그먼트들을 도시한다.
도 17에서는 하나의 픽처(1700)이 열 경계(1701, 1703)를 기준으로 세 개의 타일들로 분할된 경우를 도시한다. 픽처는 열 경계(column boundary) 및/또는 행 경계(row boundary)를 기준으로 복수 개의 타일들로 분할될 수 있다. 도 17에서는 열 경계만을 기준으로 픽처가 타일들로 분할된 경우를 도시하였으나, 픽처는 행 경계만을 기준으로 타일들로 분할되거나, 행 경계 및 열 경계 모두를 기준으로 타일들로 분할될 수 있다. 또한, 하나의 타일은 복수 개의 슬라이스 세그먼트들을 포함할 수 있다. 도 17에서는 타일 #1이 슬라이스 경계(1702, 1704)를 기준으로 세 개의 슬라이스 세그먼트들(1710, 1720, 1730)로 분할된 경우를 도시한다.
타일은 열 경계 및/또는 행 경계를 기준으로 분리된 최대 부호화 단위들(LCUs)의 집합으로, 열 경계 또는 행 경계를 넘어서는 예측이나 컨텍스트 예측은 허용되지 않는 독립적인 데이터 처리 단위이다. 즉 타일은 다른 타일의 정보를 참조하지 않는 독립적인 데이터 처리 단위로서, 각 타일들은 병렬 처리될 수 있다. 열 경계 및 행 경계의 위치 정보는 SPS 또는 PPS에 포함될 수 있다. 복호화시에는 SPS 또는 PPS로부터 열 경계 및 행 경계의 위치 정보를 획득하고, 획득된 열 경계 및 행 경계 위치 정보에 기초하여 픽처를 복수 개의 타일들로 분할한다음, 분할된 각 타일에 대한 병렬적인 복호화 과정을 수행할 수 있다.
따라서 픽처(1700)의 타일 각각에 대한 병렬적인 프로세싱이 수행되면서, 각 타일에서는 최대 부호화 단위별로 부호화/복호화가 수행될 수 있다. 도 3에서 각 최대 부호화 단위들에 표기되어 있는 숫자는, 타일 내에서 최대 부호화 단위들의 스캔 순서, 즉 부호화 또는 복호화 처리되는 순서를 나타낸다.
본 발명의 일 실시예에 따라서 픽처를 분할하는데 이용되는 데이터 단위들인 슬라이스 세그먼트, 슬라이스, 타일 및 최대 부호화 단위들의 관계는 다음과 같이 정의될 수 있다.
각 슬라이스와 타일에 대해서, 소정 스캔 순서에 따라 부호화(복호화)되는 최대 부호화 단위들은 다음의 두 가지 조건들 i, ii 중 적어도 하나의 조건을 만족하여야 한다.
(조건 i) 하나의 슬라이스에 포함되는 모든 최대 부호화 단위들은 동일한 타일에 속한다.
(조건 ii) 하나의 타일에 포함된 모든 최대 부호화 단위들은 동일한 슬라이스에 속한다.
또한, 각 슬라이스 세그먼트와 타일에 대해서, 소정 스캔 순서에 따라 부호화(복호화)되는 최대 부호화 단위들은 다음의 두 가지 조건들 a 및 b 중 적어도 하나의 조건을 만족하여야 한다.
(조건 a) 하나의 슬라이스 세그먼트에 포함되는 모든 최대 부호화 단위들은 동일한 타일에 속한다.
(조건 b) 하나의 타일에 포함되는 모든 최대 부호화 단위들은 동일한 슬라이스 세그먼트에 속한다.
이와 같은 조건 i, ii 중 적어도 하나의 조건 및 조건 a, b 중 적어도 하나의 조건을 만족하는 범위 내에서 하나의 픽처는 슬라이스, 슬라이스 세그먼트, 타일 및 최대 부호화 단위들을 이용하여 분할될 수 있다.
도 18a 및 도 18b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 타일, 슬라이스 세그먼트, 슬라이스, 최대 부호화 단위들의 관계를 도시한다.
도 18a를 참조하면, 픽처(1800)는 슬라이스 세그먼트 경계선들(1803, 1805, 1807, 1809)에 의해 다섯 개의 슬라이스 세그먼트들(1811, 1813, 1815, 1817, 1819)로 분할되어 있다. 또한, 하나의 독립적 슬라이스 세그먼트(1811)와 네 개의 종속적 슬라이스 세그먼트들(1813, 1815, 1817, 1819)로 하나의 슬라이스가 구성되므로, 픽처(1800)는 하나의 슬라이스를 포함하고 있다.
또한, 픽처(1800)는 타일 경계(1801)에 의해 두 개의 타일로 분할되어 있다. 이에 따라, 좌측 타일은 세 개의 슬라이스 세그먼트들(1811, 1813, 1815)로 구성되고, 우측 타일은 두 개의 슬라이스 세그먼트들(1817, 1819)로 구성되어 있다.
슬라이스 세그먼트들(1811, 1813, 1815, 1817, 1819)와 타일들 및 최대 부호화 단위들이 전술한 조건들 a, b 중 적어도 하나를 만족하는지 여부를 먼저 살펴본다. 슬라이스 세그먼트들(1811, 1813, 1815)의 최대 부호화 단위들은 모두 좌측 타일에 포함되어 있으므로, 조건 a를 만족한다. 또한, 슬라이스 세그먼트들(1817, 1819)의 최대 부호화 단위들은 모두 우측 타일에 포함되어 있으므로, 역시 조건 a를 만족한다.
슬라이스, 타일들 및 최대 부호화 단위들이 전술한 조건들 i, ii 중 적어도 하나를 만족하는지 살펴본다. 좌측 타일의 최대 부호화 단위들은 모두 하나의 슬라이스에 포함되어 있으므로, 조건 ii를 준수하고 있다. 또한 우측 타일의 최대 부호화 단위들도 모두 하나의 슬라이스에 포함되어 있으므로, 조건 ii를 준수하고 있다.
도 18b를 참조하면, 픽처(1850)는 타일 경계선(1851)에 의해 두 개의 타일들, 즉 좌측 타일 및 우측 타일로 분할되어 있다. 또한, 픽처(1850)는 슬라이스 경계선들(1866, 1868)에 의해 세 개의 슬라이스로 분할되어, 좌측 타일은 슬라이스 경계선(1866)을 중심으로 좌측 상단 슬라이스와 좌측 하단 슬라이스로 분할되고, 우측 타일은 하나의 우측 슬라이스로 구성된다.
좌측 상단 슬라이스는 슬라이스 세그먼트 경계선(1863)을 중심으로 하나의 독립적 슬라이스 세그먼트(1861)와 하나의 종속적 슬라이스 세그먼트(1865)로 분할된다. 좌측 하단 슬라이스는 슬라이스 세그먼트 경계선(1883)을 중심으로 하나의 독립적 슬라이스 세그먼트(1881)와 하나의 종속적 슬라이스 세그먼트(1885)로 분할된다. 우측 슬라이스는 슬라이스 세그먼트 경계선(1893)을 중심으로 하나의 독립적 슬라이스 세그먼트(1891)와 하나의 종속적 슬라이스 세그먼트(1895)로 분할될 수 있다.
슬라이스 세그먼트들(1861, 1865, 1881, 1885, 1891, 1895), 타일들 및 최대 부호화 단위들에 대하여 조건들 a, b 중 적어도 하나가 만족되는지 여부를 먼저 살펴본다. 슬라이스 세그먼트들(1861, 1865)의 최대 부호화 단위들은 모두 좌측 타일에 포함되어 있으므로, 조건 a를 만족한다. 또한, 슬라이스 세그먼트들(1881, 1883)의 최대 부호화 단위들도 모두 동일한 좌측 타일에 포함되어 있으므로, 역시 조건 a를 만족한다. 또한, 슬라이스 세그먼트들(1891, 1893)의 최대 부호화 단위들은 모두 동일한 우측 타일에 포함되어 있으므로, 역시 조건 a를 만족한다.
슬라이스들, 타일들 및 최대 부호화 단위들에 대한 조건 i, ii 중 적어도 하나가 만족되는지 여부를 살펴본다. 좌측 상단 슬라이스의 최대 부호화 단위들은 모두 좌측 타일에 포함되어 있으므로, 조건 i을 만족한다. 또한 좌측 하단 슬라이스의 최대 부호화 단위들도 모두 좌측 타일에 포함되어 있으므로, 역시 조건 i을 만족한다. 또한 우측 슬라이스의 최대 부호화 단위들은 모두 우측 타일에 포함되고 우측 타일의 최대 부호화 단위들도 모두 우측 슬라이스에 포함되어 있으므로, 조건 i를 만족한다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 WPP(Wavefront Parallel processing)을 설명하기 위한 참조도이다.
웨이브프론트 병렬 처리(이하, "WPP"라 함)는 병렬적인 부호화/복호화를 위해서 우상측의 최대 부호화 단위의 처리가 완료된 이후에 최대 부호화 단위를 처리하는 것이다. 구체적으로, WPP는 각 행의 첫 번째 최대 부호화 단위(LCU)의 확률 모델을 상측 행의 두 번째 최대 부호화 단위의 처리에 의해 획득된 확률 정보를 이용하여 설정한다. 예를 들어, 도 19를 참조하면 엔트로피 부호화부(450)는 2번째 행(thread 2)의 첫 번째 최대 부호화 단위(1902)의 엔트로피 부호화를 위한 확률 모델을 1번째 행(thread 1)의 2번째 최대 부호화 단위(1901)의 엔트로피 부호화 이후 획득된 확률 모델을 이용하여 설정한다. 이와 같이, 엔트로피 부호화부(450)는 각 행의 최대 부호화 단위들을 엔트로피 부호화할 때 우상측에 위치한 최대 부호화 단위의 처리에 의하여 갱신된 확률 정보를 이용함으로써 병렬적인 엔트로피 부호화 처리가 가능하다.
또한, WPP에 따르면, 각 행의 첫 번째 최대 부호화 단위들은 상측 행의 두 번째 최대 부호화 단위에 대한 처리가 완료된 이후에 처리되기 때문에, 각 행의 최대 부호화 단위들은 상측 행에 위치한 최대 부호화 단위들을 이용하여 움직임 예측 정보, 예를 들어 예측 움직임 벡터 정보를 획득할 수도 있다. 따라서, 도 19에 도시된 1~4번째 각 행들(thread 1 내지 thread 4)에 포함된 최대 부호화 단위는 우상측의 최대 부호화 단위가 완료된 시점에서 각각 병렬처리될 수 있다.
비디오 부호화 장치 또는 복호화 장치의 CPU 또는 GPU의 멀티 코어 각각에 할당되어 병렬 처리되는 데이터 단위를 쓰레드(thread)라고 정의한다. 구체적으로, CPU 또는 GPU가 4개의 멀티 코어로 구성되어 있고 4개의 데이터 단위의 병렬 처리가 가능하다고 가정한다. 이와 같은 경우, 도 19에 도시된 바와 같이, 쓰레드 1 내지 쓰레드 4의 최대 부호화 단위들 각각은 4개의 멀티 코어 각각에 할당되어 병렬처리된다. 전술한 바와 같이, WPP에 따르면 thread N(N은 정수)의 최대 부호화 단위의 처리는 thread (N-1)에 포함된 우상측 최대 부호화 단위의 처리가 완료될 때까지 지연되어 처리된다.
이러한 WPP에 따르면, 엔트로피 부호화 과정에서 각 쓰레드의 최대 부호화 단위는 우상측 최대 부호화 단위에 대한 엔트로피 부호화 과정이 완료된 이후에 엔트로피 부호화를 위한 확률 모델을 결정할 수 있다. 하지만, 엔트로피 부호화되는 신택스 엘리먼트들 중 QP와 QP의 예측값(QP_Pred) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(cu_qp_delta)는 바로 엔트로피 부호화될 수 없다. 왜냐하면, QP와 QP의 예측값(QP_Pred) 사이의 차이값을 획득하기 위해서 QP의 예측값(QP_Pred)이 획득되어야 하는데, QP의 예측값(QP_Pred)은 래스터 스캔 순서 등에 따라서 이전에 처리되는 부호화 단위에서 결정된 QP의 값이 이용되기 때문이다. 구체적으로, 도 19를 참조하면, 종래 기술에 따르면 최대 부호화 단위(1903)의 QP의 예측값(QP_Pred)은 래스터 스캔 순서에 따라서 이전에 처리되는 최대 부호화 단위(1905)의 QP로 예측되거나, 동일 쓰레드의 이전 처리된 최대 부호화 단위(1904)의 양자화 과정에서 결정된 QP로 예측될 수 있다. 어느 경우든, 블록(1903)의 엔트로피 부호화 과정은 래스터 스캔 순서에 따라서 이전에 처리되는 최대 부호화 단위(1905) 또는 동일 쓰레드의 이전 최대 부호화 단위(1904)의 부호화 과정이 완료된 이후에만 수행될 수 있다. 이와 같이 이전 부호화 단위의 양자화 파라메터에 기초하여 양자화 파라메터 예측값을 획득하는 경우, 이전 부호화 단위의 처리시까지 처리가 지연되어 병목 현상(bottle-neck)이 발생할 수 있다. 따라서, 이전 부호화 단위의 양자화 파라메터에 기초하여 양자화 파라메터 예측값을 획득하는 경우 전체적으로 병렬 처리의 성능이 저하될 수 있다.
유사하게 엔트로피 복호화 과정에서 각 쓰레드의 최대 부호화 단위는 우상측 최대 부호화 단위에 대한 엔트로피 복호화 과정이 완료된 이후에 엔트로피 복호화될 수 있다. WPP에 의하더라도, 역양자화 과정에서 병목 현상이 발생할 수 있다. 역양자화를 위해서 필요한 파라메터인 QP를 획득하기 위해서 QP의 예측값(QP_Pred)을 획득하는 과정이 선행되어야 한다. 전술한 예와 같이 종래 기술에 따르면 최대 부호화 단위(1903)의 QP의 예측값(QP_Pred)은 래스터 스캔 순서에 따라서 이전에 처리되는 최대 부호화 단위(1905)의 역양자화 과정에서 결정된 QP의 값으로 예측되거나, 동일 쓰레드의 이전 처리된 최대 부호화 단위(1904)의 역양자화 과정에서 결정된 QP의 값으로 예측될 수 있다. 따라서, 최대 부호화 단위(1903)에 대한 복호화 과정은 래스터 스캔 순서에 따라서 이전에 처리되는 최대 부호화 단위(1905) 또는 동일 쓰레드의 이전 최대 부호화 단위(1904)의 복호화 과정이 완료된 이후에만 수행될 수 있다.
이와 같이, 최대 부호화 단위의 양자화 또는 역양자화를 위한 QP의 예측값(QP_Pred)으로서 이전에 처리되는 최대 부호화 단위에서 결정된 QP 또는 동일 쓰레드의 이전 최대 부호화 단위에서 결정된 QP를 이용하는 경우, 이전의 최대 부호화 단위에 대한 처리가 완료된 이후에만 QP의 예측값이 획득될 수 있는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 픽처를 분할한 데이터 단위들 중 최초로 양자화되는 데이터 단위의 QP 예측자(QP_Predictor)로서 슬라이스 레벨에서 결정된 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용함으로써 데이터 단위의 처리 순서에 상관없이 최초로 양자화되는 데이터 단위에 대한 양자화/역양자화 처리가 가능하도록 한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따라서 슬라이스 세그먼트에 포함된 최대 부호화 단위들의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 도 20에서, 픽처(2000)는 슬라이스 세그먼트 경계를 기준으로 2개의 슬라이스 세그먼트들로 분할되었다고 가정한다.
양자화 수행부(1410)는 율-왜곡 코스트(R-D) 코스트를 고려하여 트리 구조의 부호화 단위들의 양자화를 위한 최적의 QP를 결정하고, 결정된 QP를 이용하여 트리 구조의 부호화 단위들을 양자화하는 한편 QP 정보를 출력한다.
양자화 파라메터 예측부(1420)는 각 부호화 단위의 QP를 예측하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 출력한다. 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)는 현재 부호화 단위의 처리 순서, 위치 등을 고려하여 다양한 방식으로 예측될 수 있다.
일 예로, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬처리 가능한 데이터 단위의 첫 번째로 양자화되는 부호화 단위나 타일에 포함된 첫 번째로 양자화되는 부호화 단위에 대해서 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 도 20을 참조하면, 상위 슬라이스 세그먼트에 포함된 첫 번째 최대 부호화 단위(2001)에 포함되며 최초로 양자화되는 부호화 단위에 대해서, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 유사하게 하위 슬라이스 세그먼트에 포함된 첫 번째 최대 부호화 단위(2004)에 포함되며 최초로 양자화되는 부호화 단위에 대해서, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 각 최대 부호화 단위행의 첫 번째 위치한 최대 부호화 단위에 포함된 최초로 양자화되는 부호화 단위에 대해서 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 다시, 도 20을 참조하면, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 상위 슬라이스 세그먼트에 포함된 최대 부호화 단위행의 첫 번째 위치한 최대 부호화 단위들(2002, 2003)에 포함된 첫 번째로 양자화되는 부호화 단위에 대해서, 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 유사하게, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 하위 슬라이스 세그먼트에 포함된 최대 부호화 단위행의 첫 번째 위치한 최대 부호화 단위들(2005, 2006, 2007)에 포함된 첫 번째로 양자화되는 부호화 단위에 대해서, 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다.
특히 양자화 파라메터 예측부(1420)는 WPP에 따라서 동일한 행에 포함된 최대 부호화 단위행 단위로 병렬적 처리가 가능한 경우에, 슬라이스 세그먼트에 포함된 최대 부호화 단위행의 첫 번째 위치한 최대 부호화 단위들에 포함된 첫 번째로 양자화되는 부호화 단위(양자화 그룹)에 대해서 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)가 예측되도록 할 수 있다. 다시 말해서, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 WPP에 따른 양자화 처리시에, 각 최대 부호화 단위행의 첫 번째 최대 부호화 단위에 포함된 최초로 양자화되는 부호화 단위의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 슬라이스 레벨에서 설정된 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 획득할 수 있다. 양자화 파라메터 예측부(1420)는 WPP가 이용되지 않는 경우에는, 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 슬라이스 세그먼트에 포함된 첫 번째 최대 부호화 단위에 포함된 최초로 양자화되는 부호화 단위에 대해서만 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득하고, 최초로 양자화되는 부호화 단위를 제외한 나머지 부호화 단위의 양자화 파라메터 예측값은 주변 부호화 단위들의 QP들을 이용하여 획득할 수 있다.
또한, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 병렬적인 가능한 각 타일의 첫 번째로 양자화된 양자화 그룹에 대해서 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 예측할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라서 최대 부호화 단위에 포함된 부호화 단위들의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 21에서, A는 QP와 QP_Pred 사이의 차이값인 cu_qp_delta 신택스를 가질 수 있는 최소 부호화 단위의 한 변의 길이를 의미한다. 다시 말해서, 만약 부호화 단위가 QP와 QP_Pred 사이의 차이값인 cu_qp_delta 신택스를 가질 수 있는 경우, 즉 cu_qp_delta_enable_flag가 1로 설정된 경우, 한 변의 길이가 A 이상인 부호화 단위만이 cu_qp_delta 신택스를 포함할 수 있다. cu_qp_delta 신택스를 갖는 부호화 단위에 대해서는 부호화 단위 레벨에서 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)이 변경될 수 있다. B는 최대 부호화 단위(LCU)의 한 변의 길이를 나타낸다. 또한, 도 21에서 NA는 다른 슬라이스 세그먼트에 포함되어 이용가능하지 않은 주변 부호화 단위(Non-Available coding unit)를 의미한다.
도 21을 참조하면, 소정 스캔 순서에 따라서 슬라이스 세그먼트에 포함된 첫 번째 최대 부호화 단위에 포함된 최초로 양자화되는 양자화 그룹은 도면 부호 2110으로 표시된 부호화 단위 a, b, c, d를 포함한다. 양자화 그룹 a에 대한 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)은 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 획득된다. 첫번째 양자화 그룹(2110)에 포함된 부호화 단위 a,b,c,d는 cu_qp_delta 신택스를 가질 수 있는 최소 부호화 단위보다 작으므로 모두 동일한 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 갖는다.
다른 예로서, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 최초 부호화 단위 이외에 다른 부호화 단위에 대해서는 상측 및 좌측에 인접한 부호화 단위의 양자화 파라메터의 평균값에 기초하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득할 수도 있다. 예를 들어, 부호화 단위 e,f,g,h (2120)의 양자화 파라메터 예측값은 좌측의 부호화 단위 α의 양자화 파라메터(QP_α) 및 상측의 부호화 단위의 양자화 파라메터의 평균값을 이용하여 결정될 수 있다. 다만, 부호화 단위 e,f,g,h(2120)의 상측에 위치한 부호화 단위는 이용가능하지 않으므로, 상측에 위치한 부호화 단위 대신에 이전에 처리된 부호화 단위의 양자화 파라메터를 대신 이용할 수 있다. 즉, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 부호화 단위 e,f,g,h 각각의 양자화 파라메터 예측값을 다음과 같이 획득할 수 있다.
QP_Pred_e=(QP_α+ QP_α+ 1)>>1;
QP_Pred_f=(QPα+ QP_e + 1)>>1;
QP_Pred_g=(QP_α+ QP_f + 1)>>1;
QP_Pred_h=(QP_α+ QP_g + 1)>>1;
부호화 단위 i,j,k,l(2130)의 양자화 파라메터 예측값은 좌측의 부호화 단위β의 양자화 파라메터(QP_β) 및 상측의 부호화 단위 γ의 양자화 파라메터(QP_γ)의 평균값을 이용하여 결정될 수 있다. 좌측의 부호화 단위 β의 양자화 파라메터(QP_β) 및 상측의 부호화 단위 γ의 양자화 파라메터(QP_γ)가 모두 이용가능하므로, 부호화 단위 i,j,k,l(2130)은 모두 (QP_β+ QP_γ+ 1)>>1 의 값을 양자화 파라메터 예측값으로 가질 수 있다.
최초로 처리되는 양자화 그룹(2110) 의 상측 및 좌측에 인접한 부호화 단위가 이용가능하지 않으므로, 부호화 단위 a,b,c,d의 상측 및 좌측에 인접한 부호화 단위의 양자화 파라메터를 각각 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)로 가정한다면, 최초로 양자화되는 양자화 그룹(2110)에 포함된 a,b,c,d의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred) 역시 다른 부호화 단위와 마찬가지로 상측 및 좌측의 부호화 단위의 양자화 파라메터의 평균값을 통해 예측되는 것으로 해석할 수 있다.
전술한 바와 같이, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 처리가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹에 대해서, 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득한다. 이하, 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 획득하는 과정에 대하여 설명한다.
슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터(init_qp_minus26)와, 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 이용하여 다음의 수학식; SliceQP=26+init_qp_minus26+slice_qp_delta 와 같이 획득될 수 있다. 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터(init_qp_minus26)는 픽처에 포함된 각 슬라이스의 최초 부호화 단위의 양자화 파라메터의 평균값 또는 미리 설정된 상수값에서 26을 뺀 값이다. 신택스(slice_qp_delta)는 슬라이스에 포함된 부호화 단위들의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 결정하기 위한 조정값에 해당되며, 부호화 단위 레벨에서 설정될 수 있는 cu_qp_delta에 의하여 변경될 수 있다. cu_qp_delta 는 부호화 단위 레벨에서 양자화 파라메터를 변경하기 위한 조정값으로, cu_qp_delta_enable_flag가 1로 설정된 경우, diff_cu_qp_delta_depth 신택스에 따라 결정된 최소 부호화 단위 크기 이상인 부호화 단위는 cu_qp_delta 를 가질 수 있다. 일 예로, 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)와 각 최대 부호화 단위행의 첫 번째 위치한 최대 부호화 단위에 포함된 최초로 양자화되는 부호화 단위의 양자화 파라메터(QP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스 정보(cu_qp_delta)는 부호화 단위의 변환 정보를 포함하는 변환 단위 데이터 집합에 포함될 수 있다.
도 22 내지 도 24는 본 발명의 일 실시예에 따라서 양자화 파라메터의 예측을 위해 계층 구조의 데이터 단위 헤더들에 포함되는 신택스들을 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라서 PPS에 부가되는 양자화 파라메터 관련 신택스들을 나타낸 도면이다.
도 22를 참조하면, PPS 생성부(1520)는 픽처에 포함된 각 슬라이스의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 획득하기 위한 부가 정보인 init_qp_minus26 신택스(2210)를 PPS에 포함시킬 수 있다. 또한, PPS 생성부(1520)는 부호화 단위 레벨에서 QP값을 변경할 수 있는지 여부를 나타내는 플래그 cu_qp_delta_enabled_flag(2220) 및 cu_qp_delta를 가질 수 있는 최소 부호화 단위의 크기를 결정하기 위한 신택스(diff_cu_qp_delta_depth)(2230)를 PPS에 포함시킬 수 있다. 신택스(diff_cu_qp_delta_depth)(2230)는 cu_qp_delta를 가질 수 있는 최소 부호화 단위의 크기의 심도를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 심도 0의 최대 부호화 단위의 크기를 64x64라고 할 때, 신택스(diff_cu_qp_delta_depth)(2230)이 2의 값을 갖는다면 심도 2의 부호화 단위, 즉 16x16 크기 이상의 부호화 단위들만이 cu_qp_delta를 가질 수 있다. 또한, PPS 생성부(1520)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 각 최대 부호화 단위행에 대한 병렬적인 엔트로피 부호화가 수행되었는지 여부를 나타내는 entropy_coding_sync_enabled_flag(2240)를 PPS에 포함시킬 수 있다. entropy_coding_sync_enabled_flag(2240)가 1인 경우 전술한 바와 같이 WPP에 따라서 각 최대 부호화 단위행에 대한 병렬적인 엔트로피 부호화가 수행된 경우를 나타내며, entropy_coding_sync_enabled_flag(2240)가 0인 경우 WPP에 따른 병렬적인 엔트로피 부호화가 수행되지 않음을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 파라메터 예측부(1420)는 WPP가 수행되는 경우에, 슬라이스 세그먼트에 포함된 최대 부호화 단위행의 첫 번째 위치한 최대 부호화 단위들에 포함된 첫 번째로 양자화되는 부호화 단위에 대해서 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)가 예측되도록 할 수 있다. 또한, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 병렬적인 가능한 각 타일의 첫 번째로 양자화된 양자화 그룹에 대해서 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 예측할 수 있다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따라서 슬라이스 세그먼트 헤더에 부가되는 양자화 파라메터 관련 신택스들을 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 슬라이스 정보 생성부(1530)는 슬라이스 세그먼트 헤더에 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(sliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 슬라이스 헤더에 포함시킬 수 있다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따라서 변환 단위 정보에 부가되는 양자화 파라메터 관련 신택스들을 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, TU 정보 생성부(1540)는 부호화 단위 레벨에서 QP와 QP의 예측값(QP_Pred) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(cu_qp_delta)의 크기 정보(cu_qp_delta_abs)(2410) 및 부호(sign) 정보(cu_qp_delta_sign)(2420)를 TU 단위 정보에 포함시킬 수 있다.
도 25는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 25를 참조하면, 단계 2510에서 양자화 수행부(1410)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 양자화에 이용된 양자화 파라메터를 획득한다.
단계 2520에서, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 부호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 예측하기 위한 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터를 결정한다. 전술한 바와 같이, 병렬적 부호화가 가능한 데이터 단위는 웨이브프론트 병렬 처리(Wavefront parallel processing)에 따라 동일한 행의 최대 부호화 단위들을 포함하는 최대 부호화 단위행이거나, 픽처를 적어도 하나의 열 경계 및/또는 행 경계(row boundary)를 기준으로 분할한 타일(tile) 일 수 있다.
단계 2530에서, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 결정된 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득한다. 구체적으로, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 WPP에 따라서 슬라이스 세그먼트에 포함된 각 최대 부호화 단위행에 대한 병렬적인 엔트로피 부호화가 수행된 경우, 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 각 최대 부호화 단위행의 첫 번째 위치한 최대 부호화 단위에 포함된 최초로 양자화되는 부호화 단위의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득할 수 있다. 또한, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 병렬적인 가능한 각 타일의 첫 번째로 양자화된 양자화 그룹에 대해서 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 예측할 수 있다.
또한, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 WPP에 의하지 않은 경우에도, 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 슬라이스 세그먼트에 포함된 첫 번째 최대 부호화 단위에 포함된 최초로 양자화되는 부호화 단위에 대한 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득할 수 있다. 또한, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 타일에 포함된 최초로 양자화되는 부호화 단위에 대한 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득할 수 있다. 또한, 양자화 파라메터 예측부(1420)는 부호화 단위의 상측 및 좌측에 인접한 부호화 단위의 양자화 파라메터의 평균값에 기초하여 부호화 단위에 대한 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득할 수 있다.
단계 2540에서, 엔트로피 부호화부(450)는 결정된 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 결정하기 위한 신택스 정보를 비트스트림에 부가한다. 전술한 바와 같이, PPS 생성부(1520)는 픽처에 포함된 각 슬라이스의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 획득하기 위한 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)를 PPS에 포함시킬 수 있다. 또한, 슬라이스 정보 생성부(1530)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(sliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 슬라이스 헤더에 포함시킬 수 있다. TU 정보 생성부(1540)는 부호화 단위 레벨에서 QP와 QP의 예측값(QP_Pred) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(cu_qp_delta)의 크기 정보(cu_qp_delta_abs)(2410) 및 부호(sign) 정보(cu_qp_delta_sign)(2420)를 TU 단위 정보에 포함시킬 수 있다.
도 26은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 엔트로피 복호화부(520)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
엔트로피 복호화부(520)는 비트스트림으로부터 신택스 엘리먼트들(syntax element)들을 획득하여 산술 복호화한다. 구체적으로, 도 26을 참조하면 엔트로피 복호화부(520)는 프로파일, 레벨 등 시퀀스 전체에 관련된 부호화 정보를 포함하는 SPS를 획득하는 SPS 획득부(2610), 시퀀스에 포함된 각 픽처와 관련된 부호화 정보를 포함하는 PPS를 획득하는 PPS 획득부(2620), 픽처에 포함된 슬라이스 세그먼트들의 부호화 정보를 포함하는 슬라이스 정보를 획득하는 슬라이스 정보 획득부(2630) 및 변환 과정에서 이용되는 변환 단위와 관련된 정보를 획득하는 변환 단위 정보 획득부(2640) 등을 포함한다.
엔트로피 복호화부(520)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 초기값 결정을 위한 신택스를 획득한다. 구체적으로, PPS 획득부(2620)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)를 획득한다. 또한, 슬라이스 정보 획득부(2630)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(sliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 슬라이스 헤더로부터 획득한다. 또한, 엔트로피 복호화부(520)는 슬라이스 세그먼트에 포함된 각 최대 부호화 단위행에 대한 병렬적인 엔트로피 부호화가 수행되었는지 여부를 나타내는 신택스 (entropy_coding_sync_enabled_flag)를 획득할 수 있다. entropy_coding_sync_enabled_flag가 1인 경우 전술한 바와 같이 WPP에 따라서 각 최대 부호화 단위행에 대한 병렬적인 엔트로피 복호화가 가능하며, entropy_coding_sync_enabled_flag가 0인 경우 WPP에 따른 병렬적인 엔트로피 복호화가 불가능하다. 도 27은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 5의 역양자화부(530)의 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 27을 참조하면, 역양자화부(530)는 양자화 파라메터 예측부(2710), 가산부(2720) 및 역양자화 수행부(2730)를 포함한다.
양자화 파라메터 예측부(2710)는 전술한 도 14의 양자화 파라메터 예측부(1420)과 유사하게 부호화 단위들의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득할 수 있다.본 발명의 일 실시예에 따른 양자화 파라메터 예측부(2710)는 병렬적인 처리가 가능한 소정 데이터 단위의 최초로 역양자화되는 부호화 단위(양자화 그룹)에 대해서는 슬라이스 레벨에서 설정되는 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)를 획득할 수 있다. 전술한 바와 같이, 양자화 그룹은 동일한 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 공유하는 적어도 하나의 부호화 단위의 집합을 의미한다. 양자화 그룹은 하나의 부호화 단위로 구성될 수 있으며, 복수 개의 부호화 단위들을 포함할 수도 있다. 병렬적 복호화가 가능한 데이터 단위는 WPP에 따라 동일한 행의 최대 부호화 단위들을 포함하는 최대 부호화 단위행이거나, 픽처를 적어도 하나의 열 경계 및/또는 행 경계를 기준으로 분할한 타일일 수 있다.
또한, 양자화 파라메터 예측부(2710)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터(init_qp_minus26)와, 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 이용하여 다음의 수학식; SliceQP=26+init_qp_minus26+slice_qp_delta 에 따라서 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 획득할 수 있다. 또한, 양자화 파라메터 예측부(2710)는 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여, 현재 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적인 처리가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득한다.
가산부(2720)는 부호화 단위에 적용된 QP와 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred) 사이의 차이값인 차분 양자화 파라메터(?QP)와 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 가산하여 양자화 파라메터를 복원한다.
역양자화 수행부(2730)는 복원된 양자화 파라메터에 따라 결정된 양자화 스텝(Q_step)을 이용하여 입력 데이터에 대한 역양자화를 수행한다. 전술한 바와 같이, 역양자화 수행부(2730)는 양자화 과정과 반대로 QP에 따라서 결정되는 양자화 스텝(Q_step)을 입력 데이터에 곱한 값을 이용하여 역양자화를 수행한다.
도 28은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 28을 참조하면, 단계 2810에서 엔트로피 복호화부(520)는 비트스트림으로부터 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 처리가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 초기값 결정을 위한 신택스를 획득한다. 전술한 바와 같이, 엔트로피 복호화부(520)에 포함된 PPS 획득부(2620)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)를 획득하고, 슬라이스 정보 획득부(2630)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터를 나타내는 신택스(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(sliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 슬라이스 헤더로부터 획득한다.
단계 2820에서, 양자화 파라메터 예측부(2710)는 획득된 신택스에 기초하여, 슬라이스 세그먼트에 포함된 부호화 단위들의 역양자화에 이용되는 양자화 파라메터의 예측을 위한 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 획득한다. 전술한 바와 같이, 양자화 파라메터 예측부(2710)는 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터(init_qp_minus26)와, 픽처 레벨의 초기 양자화 파라메터(init_qp_minus26)와 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP) 사이의 차이값을 나타내는 신택스(slice_qp_delta)를 이용하여 다음의 수학식; SliceQP=26+init_qp_minus26+slice_qp_delta 에 따라서 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 획득할 수 있다.
단계 2830에서, 양자화 파라메터 예측부(2710)는 슬라이스 레벨의 초기 양자화 파라메터(SliceQP)를 이용하여, 슬라이스 세그먼트에 포함된 병렬적 복호화가 가능한 데이터 단위의 첫 번째 양자화 그룹의 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 획득한다.
단계 2840에서, 가산부(2720)는 부호화 단위에 적용된 QP와 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred) 사이의 차이값인 차분 양자화 파라메터(?QP)와 양자화 파라메터 예측값(QP_Pred)을 가산하여 양자화 파라메터를 결정한다.
단계 2850에서, 역양자화 수행부(2730)는 결정된 양자화 파라메터에 기초하여 양자화 스텝(Q_step)을 획득하고 양자화 스텝(Q_step)을 이용하여 양자화 그룹에 포함된 부호화 단위에 대한 역양자화를 수행한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
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. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 비디오 복호화 방법에 있어서,
    슬라이스의 양자화 파라메터를 획득하는 단계;
    상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 제1 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하는 단계;
    상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하는 단계;
    상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 제2 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하는 단계;
    상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 양자화 그룹, 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹, 상기 제2 양자화 그룹 및 상기 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹에 대해 역양자화를 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제1 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제2 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제2 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행을 포함하는 복수의 행들 각각은 복수의 최대 부호화 단위를 포함하고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행 각각은 상기 슬라이스에 포함된 상기 복수의 행들 중 하나인 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 행들 각각의 첫번째 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터는 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 생성된 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 양자화 그룹은 상기 제1 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 공유하는 적어도 하나의 부호화 단위의 집합인 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
  4. 비디오 복호화 장치에 있어서,
    슬라이스의 양자화 파라메터를 획득하는 엔트로피 복호화부; 및
    상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 제1 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하고, 상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하고, 상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 제2 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하고, 상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하고,
    상기 제1 양자화 그룹, 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹, 상기 제2 양자화 그룹, 및 상기 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹에 대해 역양자화를 수행하는 역양자화부를 포함하고,
    상기 제1 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제1 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제2 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제2 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행을 포함하는 복수의 행들 각각은 복수의 최대 부호화 단위를 포함하고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행 각각은 상기 슬라이스에 포함된 상기 복수의 행들 중 하나인 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 양자화 그룹은 상기 제1 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 공유하는 적어도 하나의 부호화 단위의 집합인 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  6. 비디오 부호화 방법에 있어서,
    슬라이스에 포함된 제1 양자화 그룹 및 제2 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 예측하기 위한 상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 결정하는 단계;
    상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 제1 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 생성하는 단계;
    상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 제2 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 생성하는 단계;
    상기 결정된 슬라이스의 양자화 파라메터를 나타내는 신택스 정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 제1 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제1 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제2 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제2 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행을 포함하는 복수의 행들 각각은 복수의 최대 부호화 단위를 포함하고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행 각각은 상기 슬라이스에 포함된 상기 복수의 행들 중 하나이고,
    상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터가 생성되고,
    상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터가 생성되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 방법.
  7. 비디오 부호화 장치에 있어서,
    슬라이스에 포함된 제1 양자화 그룹 및 제2 양자화 그룹에 대해 양자화를 수행하고, 상기 슬라이스에 포함된 제1 양자화 그룹 및 제2 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 예측하기 위한 상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 결정하고, 상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 제1 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하고, 상기 슬라이스의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 제2 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터를 생성하는 양자화부; 및
    상기 결정된 슬라이스의 양자화 파라메터를 나타내는 신택스 정보를 포함하는 비트스트림을 생성하는 엔트로피 부호화부를 포함하고,
    상기 제1 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제1 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제2 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제2 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행을 포함하는 복수의 행들 각각은 복수의 최대 부호화 단위를 포함하고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행 각각은 상기 슬라이스에 포함된 상기 복수의 행들 중 하나이고,
    상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터가 생성되고,
    상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 2 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터가 생성되는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  8. 슬라이스에 포함된 제1 양자화 그룹 및 제2 양자화 그룹의 양자화 파라메터를 예측하기 위한 슬라이스의 양자화 파라메터를 나타내는 신택스 정보; 및
    상기 제1 양자화 그룹에 포함된 부호화 단위에 대한 양자화를 수행하기 위해 이용되는 양자화 파라메터와 상기 제1 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터의 차이를 나타내는 정보를 포함하고,
    상기 제1 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제1 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제2 양자화 그룹은 상기 슬라이스에 포함된 제2 행에서 첫 번째 양자화 그룹이고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행을 포함하는 복수의 행들 각각은 복수의 최대 부호화 단위를 포함하고,
    상기 제1 행 및 상기 제2 행 각각은 상기 슬라이스에 포함된 상기 복수의 행들 중 하나이고,
    상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터가 생성되고,
    상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 이용가능성에 따라 상기 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 주변 블록의 양자화 파라메터를 이용하여 상기 슬라이스에 포함된 제 1 행의 첫번째 양자화 그룹 이후의 일 양자화 그룹의 예측된 양자화 파라메터가 생성되는 것을 특징으로 하는 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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