KR101519557B1 - 고속 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR101519557B1
KR101519557B1 KR1020140080202A KR20140080202A KR101519557B1 KR 101519557 B1 KR101519557 B1 KR 101519557B1 KR 1020140080202 A KR1020140080202 A KR 1020140080202A KR 20140080202 A KR20140080202 A KR 20140080202A KR 101519557 B1 KR101519557 B1 KR 101519557B1
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박대현
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Abstract

본 발명은 고속의 화면 내 예측 부호화 방법에 관한 것이다. 본 발명은 화면 내 예측 부호화의 대상이 되는 영상블록을 부호화 유닛(Coding Unit) 및 예측 유닛(Prediction Unit)으로 분할하고 예측 유닛에 적용할 화면 내 예측 부호화모드를 결정함에 있어서, 분할의 대상이 되는 부호화 유닛과 이에 인접한 부호화 유닛 및 상위 부호화 유닛 각각의 크기 정보, 화면 내 예측 부호화모드 정보, SATD(Sum of Absolute Transformed Difference) 기반으로 산출한 율-왜곡 비용 정보들을 이용하여, 일정 조건에서 부호화 유닛을 조기에 분할하거나 분할 절차를 조기에 종결하는 방식으로 추가적인 연산과정을 생략함으로써, 효과적으로 계산의 복잡도를 감소시키면서도 높은 율-왜곡 성능을 갖도록, 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할 구조를 결정하고 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 고속의 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치를 제공한다.

Description

고속 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치{Apparatus and method for fast Intra Prediction Algorithm}
본 발명은 고속의 화면 내 예측 부호화 방법에 관한 것이다.
HEVC(High Efficiency Video Coding)는 초고해상도 및 초고화질의 영상을 높은 압축률로 부호화 및 복호화하기 위하여 제안된 표준기술로써, 국제 표준기구 ISO/IEC 산하의 MPEG과 ITU-T산하의 VCEG이 협력하여 구성한 JCT-VC에서 표준화 작업이 시작되어 표준 승인이 된 국제 표준기술이다. HEVC는 영상 부호화에 있어서 향상된 압축률을 달성하기 위하여 기존의 AVC/H.264 등의 표준기술에서 적용되었던 부호화 방법들을 개선하였고, 그중 화면 내 예측 부호화 방법에 있어서도 보다 개선된 부호화 방법들을 표준으로 채택하였다.
화면 내 예측 부호화 기술이란 영상 압축에 있어서 미리 알고 있는 화면 내의 정보를 활용하여 부호화를 진행하는 것이다. 즉 화면 내 예측 부호화 기술은 복호화를 통해 미리 복원된 영상블록들의 정보를 이용하여 현재 부호화를 진행할 원 영상블록과 최대한 유사한 참조 영상블록을 예측하여 생성하고, 원 영상블록과 상기 예측된 참조 영상블록 간의 차분값을 부호화함으로써, 부호화되는 차분값의 정보량이 줄어들 수 있도록 하는 기술이다. HEVC는 기존의 AVC/H.264가 화면 내 예측 부호화에 있어서 9가지 방향의 모드를 지원하였던 것을 개선하여, 총 35가지 방향의 모드를 지원한다.
일반적으로 영상 부호화의 성능을 평가하는 지표로는 비트율(Rate)과 왜곡(Distortion)을 함께 고려하는 율-왜곡 비용(Rate Distortion Cost)을 이용한다. 즉 부호화된 비트열과 부호화되기 이전의 원 영상을 비교하였을 때 어느 정도의 압축률이 달성되었는지를 나타내는 비트율과, 부호화 된 후 다시 복호화되어 복원된 영상과 원 영상을 비교하였을 때 왜곡된 정도를 함께 고려하여, 영상 부호화의 성능을 평가하는 것이다. 영상 부호화 과정에서는 이러한 율-왜곡 비용를 최소화 하도록 율-왜곡 최적화(RDO, Rate-Distortion Optimization)를 수행하여, 각종 부호화 방법들과 각 부호화 방법의 세부 모드 및 파라미터들을 결정한다.
HEVC는 영상 압축 성능을 개선하기 위하여 최대 64x64 부터 최소 8x8 화소의 다양한 크기를 가지는 부호화 유닛(Coding Unit) 개념을 도입하였다. HEVC는 압축 대상 영상을 그 특성에 따라 가장 적절한 크기의 부호화 유닛 단위로 분할하고, 각 부호화 유닛 별로 적용할 부호화 방법 즉 화면 간 부호화 또는 화면 내 부호화 방법 등을 결정한다. 그리고 위와 같이 분할된 부호화 유닛을 다시 예측 유닛(Prediction Unit)으로 분할하고, 각 예측 유닛 별로 부호화 방법의 세부 동작 모드들을 결정하여 최적화된 부호화가 수행되도록 한다.
HEVC는 화면 내 예측 부호화를 수행하는 경우, 율-왜곡 최적화를 수행하여 가장 적절한 크기로 압축 대상 영상블록을 부호화 유닛으로 분할하고, 각 분할된 부호화 유닛을 예측 유닛으로 분할하고, 각 예측 유닛에 적용될 최적의 화면 내 예측 부호화의 모드를 결정한다. 그런데 HEVC는 이상과 같이 최적의 율-왜곡 비용을 갖는 부호화 유닛 분할 구조와 화면 내 예측 부호화모드를 결정하기 위하여, 압축 대상 영상블록을 쿼드 트리 구조로 세부 분할하여 가면서, 모든 경우의 수의 부호화 유닛 분할과 화면 내 예측 부호화모드들에 대하여 각각 율-왜곡 비용을 계산하고, 이들 율-왜곡 비용를 상호 비교하여 최상의 율-왜곡 비용을 가지도록 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할을 하고 화면 내 예측 부호화모드를 결정한다. 따라서 이상과 같은 기존 HEVC의 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할 구조와 화면 내 예측 부호화모드 결정 방식은 그 계산의 복잡도로 인해 부호화 단계에서 많은 시간과 자원을 요구하는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는, HEVC의 화면 내 예측 부호화에서 화면 내 예측 부호화의 대상이 되는 영상블록을 부호화 유닛(Coding Unit) 및 예측 유닛(Prediction Unit)으로 분할하고 예측 유닛에 적용할 화면 내 예측 부호화모드를 결정함에 있어서, 분할의 대상이 되는 부호화 유닛과 이에 인접한 부호화 유닛 및 상위 부호화 유닛 각각의 크기 정보, 화면 내 예측 부호화모드 정보, SATD(Sum of Absolute Transformed Difference) 기반으로 산출한 율-왜곡 비용 정보들을 이용하여, 일정 조건에서 부호화 유닛을 조기에 분할하거나 분할 절차를 조기에 종결하는 방식으로 추가적인 연산과정을 생략함으로써, 모든 경우의 수의 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할과 화면 내 예측 부호화모드에 대하여 율-왜곡 비용을 계산하고 율-왜곡 최적화를 수행하여 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할 구조와 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 기존 HEVC 화면 내 예측 부호화 방식을 개선하여, 효과적으로 계산의 복잡도를 감소시키면서도 높은 율-왜곡 성능을 갖도록, 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할 구조를 결정하고 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 고속의 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치를 제공하는데 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 일 유형에 따른 화면 내 예측 부호화 방법은, 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit)에 속하고 상기 부호화 트리 유닛보다 같거나 작은 크기를 가지는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit)을 설정하는 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계; 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할할지 여부를 조기에 결정하는 제1 분할결정 단계; 및 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 부호화모드 후보 집합 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계는, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측 부호화모드 별로, 화면 내 예측을 하여 참조 영상블록을 생성하고, 상기 생성된 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 최적 부호화모드를 결정하는 최적부호화모드 결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 분할결정 단계는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하기로 결정한 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하고, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계를 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 분할결정 단계는, 하기 식 1에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식 1 :
Figure 112014060904783-pat00001
(여기서
Figure 112014060904783-pat00002
은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 플래그이고,
Figure 112014060904783-pat00003
은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00004
는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00005
는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00006
는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
Figure 112014060904783-pat00007
는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
Figure 112014060904783-pat00008
과
Figure 112014060904783-pat00009
는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
일 실시예에 있어서, 상기 제1 율-왜곡 비용은 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하여 하기 식 2와 식 3에 의하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식 2 :
Figure 112014060904783-pat00010
식 3 :
Figure 112014060904783-pat00011
(여기서
Figure 112014060904783-pat00012
는 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00013
는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00014
는 화면 내 예측 부호화모드 정보를 부호화 하는데 요구되는 비트량이고,
Figure 112014060904783-pat00015
는 상기 제1 율-왜곡 비용을 계산하는 대상 부호화 유닛과 상기 대상 부호화 유닛에 대하여 특정한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측을 수행하여 생성된 참조 영상블록 간의 차분값을 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 한 것이고,
Figure 112014060904783-pat00016
와
Figure 112014060904783-pat00017
는 상기 하다마드 변환된 결과인 2차원 행열의 인덱스이다.)
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 화면 내 예측 부호화 방법은, 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit)에 속하고 상기 부호화 트리 유닛보다 같거나 작은 크기를 가지는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit)을 설정하는 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계; 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 부호화모드 후보 집합 결정 단계; 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측을 하여 생성한 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 산출하는 제1 율-왜곡 비용과, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과, 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 조기에 결정하는 분할종료결정 단계; 및 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합 중 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 최적부호화모드 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계는, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측 부호화모드 별로, 화면 내 예측을 하여 참조 영상블록을 생성하고 상기 생성된 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 것을 특징으로 하고, 상기 최적부호화모드 결정 단계는, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 최적 부호화모드를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계 이후와 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계 이전에, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 조기에 결정하는 제1 분할결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 분할결정 단계는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하기로 결정한 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하고, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계를 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제1 분할결정 단계는, 하기 식 4에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식 4 :
Figure 112014060904783-pat00018
(여기서
Figure 112014060904783-pat00019
은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 플래그이고,
Figure 112014060904783-pat00020
은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00021
는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00022
는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00023
는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
Figure 112014060904783-pat00024
는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
Figure 112014060904783-pat00025
과
Figure 112014060904783-pat00026
는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
일 실시예에 있어서, 상기 제1 율-왜곡 비용은 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하여 하기 식 5와 식 6에 의하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식 5 :
Figure 112014060904783-pat00027
식 6 :
Figure 112014060904783-pat00028
(여기서
Figure 112014060904783-pat00029
는 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00030
는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00031
는 화면 내 예측 부호화모드 정보를 부호화 하는데 요구되는 비트량이고,
Figure 112014060904783-pat00032
는 상기 제1 율-왜곡 비용을 계산하는 대상 부호화 유닛과 상기 대상 부호화 유닛에 대하여 특정한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측을 수행하여 생성된 참조 영상블록 간의 차분값을 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 한 것이고,
Figure 112014060904783-pat00033
와
Figure 112014060904783-pat00034
는 상기 하다마드 변환된 결과인 2차원 행열의 인덱스이다.)
일 실시예에 있어서, 상기 분할종료결정 단계는, 하기 식 7에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식 7 :
Figure 112014060904783-pat00035
(여기서
Figure 112014060904783-pat00036
은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00037
는 미리 정해진 크기의 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00038
은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 나타내는 플래그이고,
Figure 112014060904783-pat00039
는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00040
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00041
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00042
는 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00043
과
Figure 112014060904783-pat00044
는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
일 실시예에 있어서, 상기 분할종료결정 단계는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하는 절차를 종료하기로 결정하는 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 더 이상 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하지 않는 것으로 결정하고, 상기 최적부호화모드 결정 단계를 진행하도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 분할종료결정 단계에서 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하는 절차를 종료하지 않기로 결정하는 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할할지 여부를 조기에 결정하는 제2 분할결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제2 분할결정 단계는, 하기 식 8에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 여부를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식 8 :
Figure 112014060904783-pat00045
(여기서
Figure 112014060904783-pat00046
은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00047
는 미리 정해진 크기의 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00048
은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 나타내는 플래그이고,
Figure 112014060904783-pat00049
는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00050
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00051
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00052
는 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00053
과
Figure 112014060904783-pat00054
는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
일 실시예에 있어서, 상기 제2 분할결정 단계는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하기로 결정한 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하고, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 상기 최적부호화모드 결정 단계를 진행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서 상기 제2 율-왜곡 비용은 하기 식 9에 의하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
식 9 :
Figure 112014060904783-pat00055
(여기서
Figure 112014060904783-pat00056
는 상기 제2 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00057
는 상기 제2 율-왜곡 비용 계산 대상 부호화 유닛과 상기 제2 율-왜곡 비용 계산 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화 하여 복원한 영상블록 간의 차분값에서의 차이의 정도를 나타내는 지표로써, 상기 차분값의 절대값의 합인 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 상기 차분값의 제곱값의 합인 SSD(Sum of Square Difference)를 사용할 수 있고,
Figure 112014060904783-pat00058
는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00059
는 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측 부호화를 하는데 요구되는 비트량이다.)
일 실시예에 있어서, 상기 최적부호화모드 결정 단계 이후, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차를 종료할지 여부와 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 판단하는 제3 분할결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 분할결정 단계 이후, 상기 부호화 트리 유닛에 속한 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차가 모두 종료된 경우, 분할된 상기 부호화 트리 유닛의 분할 구조와 예측 유닛(Prediction Unit)을 결정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대하여 적용될 최종적인 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 예측유닛결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 제3 분할결정 단계는, 상기 부호화 트리 유닛이 상기 분할 대상 부호화 유닛까지 분할되어 형성된 쿼드 트리의 깊이 값이 미리 정해진 최대깊이와 같아지는 경우는, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차를 종료하기로 결정하고, 상기 깊이 값이 상기 최대깊이보다 작은 경우는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 예측유닛결정 단계는, 상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 생성된 부호화 유닛들 모두에 대하여 상기 제3 분할결정 단계에서 분할 절차를 종료하기로 결정된 경우, 상기 분할되어 생성된 부호화 유닛들에 대한 상기 제2 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 부호화 트리 유닛의 분할 구조를 결정하고, 상기 분할된 부호화 유닛을 상기 예측 유닛으로 결정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대하여 적용될 최종적인 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위해, 본 발명의 또 다른 유형에 따른 화면 내 예측 부호화 장치는, 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit)을 입력받아 이를 부호화 유닛(Coding Unit)으로 분할하고, 상기 분할된 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하고, 상기 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 따라 참조 영상블록을 생성하는 화면내예측부; 및 상기 화면내예측부에서 생성된 상기 참조 영상블록과 상기 분할된 부호화 유닛의 차분 블록을 생성하는 차분블록생성부를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 화면내예측부는, 상기 부호화 트리 유닛에 속하고 상기 부호화 트리 유닛보다 같거나 작은 크기를 가지는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit)을 설정하고; 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할할지 여부를 제1차로 결정하고; 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측을 하여 생성한 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하고; 상기 결정된 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하고; 상기 부호화 트리 유닛이 상기 분할 대상 부호화 유닛까지 분할되어 형성된 쿼드 트리의 깊이 값이 미리 정해진 최대깊이 보다 작으면 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하기로 결정하고, 상기 깊이 값과 상기 최대깊이가 같으면 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료하기로 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화면내예측부는, 상기 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정한 다음과 상기 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하기 이전에, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 결정하고; 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할할지 여부를 제2차로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화면내예측부는, 만일 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하기로 결정한 경우에는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면내예측부의 동작이 새롭게 진행되도록 하고, 만일 상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 생성된 부호화 유닛들 모두에 대하여 분할 절차를 종료하기로 결정된 경우에는, 상기 분할되어 생성된 부호화 유닛들에 대한 상기 제2 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 부호화 트리 유닛의 분할 구조를 결정하고, 상기 분할된 부호화 유닛을 예측 유닛으로 결정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대하여 적용될 최종적인 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 화면내예측부는, 상기 제1 율-왜곡 비용은 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 이용한 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하고, 상기 생성된 참조 영상블록을 이용하여 산출하고, 상기 제2 율-왜곡 비용은 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 SSD(Sum of Square Difference)를 기반으로 하고, 상기 복원한 영상블록을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, HEVC의 화면 내 예측 부호화 방법에 있어서, 모든 경우의 수의 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할과 화면 내 예측 부호화모드에 대하여 율-왜곡 비용을 계산하고 율-왜곡 최적화를 수행하여 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할 구조와 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 기존 HEVC 화면 내 예측 부호화 방식을 개선하여, 효과적으로 계산의 복잡도를 감소시키면서도 높은 율-왜곡 성능을 갖도록, 부호화 유닛 및 예측 유닛 분할 구조를 결정하고 화면 내 예측 부호화모드를 결정함으로써, 화면 내 예측 부호화를 고속으로 수행하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 중 제1 분할결정 단계의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 중 분할종료결정 단계의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 중 제2 분할결정 단계의 동작을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 장치가 포함된 영상 부호화 장치의 동작을 설명하는 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법에 따라 부호화 트리 유닛이 분할되는 과정을 설명하는 참고도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법에 따라 분할된 부호화 트리 유닛을 설명하는 참고도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
이하 상술할 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치는 특히 국제 표준기구 ISO/IEC 산하의 MPEG과 ITU-T산하의 VCEG이 협력하여 구성한 JCT-VC에서 표준화 작업이 이루어진 국제 표준기술인 HEVC(High Efficiency Video Coding)에 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법의 동작을 설명하는 흐름도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법은 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110), 제1 분할결정 단계(S120), 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130), 분할종료결정 단계(S140), 제2 분할결정 단계(S150), 최적부호화모드 결정 단계(S160), 제3 분할결정 단계(S170), 예측유닛결정 단계(S180)를 포함할 수 있다.
상기 실시예는 본 발명에 따른 최적의 실시예이고, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법은 필요에 따라 제1 분할결정 단계(S120), 분할종료결정 단계(S140), 제2 분할결정 단계(S150), 최적부호화모드 결정 단계(S160), 제3 분할결정 단계(S170), 예측유닛결정 단계(S180)를 선택적으로 포함시키거나 생략할 수 있다. 예를 들어 본 발명의 또 다른 실시예는 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110), 제1 분할결정 단계(S120), 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130), 최적부호화모드 결정 단계(S160), 제3 분할결정 단계(S170), 예측유닛결정 단계(S180)를 포함하는 것으로 구성될 수 있고, 또는 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110), 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130), 분할종료결정 단계(S140), 최적부호화모드 결정 단계(S160), 제3 분할결정 단계(S170), 예측유닛결정 단계(S180)를 포함하는 것으로 구성될 수 있고, 또는 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110), 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130), 분할종료결정 단계(S140), 제2 분할결정 단계(S150), 최적부호화모드 결정 단계(S160), 제3 분할결정 단계(S170), 예측유닛결정 단계(S180)를 포함하는 것으로 구성될 수도 있다.
이하에서는 상기 최적의 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법을 구성하는 각 단계에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110)는 화면 내 예측 부호화를 할 대상이 되는 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit, CTU) 영상블록을 입력받고, 상기 입력받은 부호화 트리 유닛을 쿼드 트리 구조로 분할해 나가는 각 단계에 있어서, 분할할 대상이 되는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit, CU)을 설정한다. 여기서 상기 부호화 트리 유닛은 또 다른 명칭으로 가장 큰 부호화 유닛(Largest Coding Unit, LCU)라고 지칭되기도 하며, 최대 64x64의 크기를 가질 수 있다. 상기 부호화 유닛(CU)은 영상 부호화의 단위가 되는 유닛으로, 상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 크기가 결정되며, 최소 8x8의 크기까지 가질 수 있고, 상기 부호화 유닛 별로 영상 부호화의 방법이 정해진다.
여기서 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110)는 상기 부호화 트리 유닛을 쿼드 트리 형태로 반복적으로 분할하기 위하여, 최초에 상기 부호화 트리 유닛을 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정한다. 그리고 이하에서 상술할 제1 분할결정 단계(S120) 또는 제2 분할결정 단계(S150) 또는 제3 분할결정 단계(S170)에서 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할하기로 결정한 경우, 분할된 상기 하부 부호화 유닛을 입력받아 이를 다시 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정할 수 있다. 이와 같이 상기 분할된 하부 부호화 유닛이 다시 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정됨에 따라, 상기 부호화 트리 유닛은 반복적으로 분할되어 일정한 깊이를 가지는 쿼드 트리 구조의 부호화 유닛들로 분할될 수 있다.
제1 분할결정 단계(S120)는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 조기에 결정한다. 여기서 화면 내 예측 부호화모드는 화면 내 예측 부호화에서 화면 내 예측의 방향과 방식을 정하는 모드 값을 의미한다.
여기서 제1 분할결정 단계(S120)는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 율-왜곡 비용을 실제 계산하지 아니하고 조기에 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할할 것을 결정함으로써, 화면 내 부호화의 계산 복잡도를 감소시킨다. 제1 분할결정 단계(S120)의 동작은 이하 도 2를 통하여 보다 상세히 설명한다.
여기서 제1 분할결정 단계(S120)은 선택적으로 포함되거나 생략될 수 있고, 만일 생략되는 경우 다음으로 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)가 진행될 수 있다.
부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측 부호화모드 별로, 화면 내 예측을 하여 참조 영상블록을 생성하고, 상기 생성된 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정한다.
여기서 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)는 상기 제1 율-왜곡 비용이 작은 순서대로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드들을 상기 부호화모드의 후보 집합의 원소로 결정하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 제1 율-왜곡 비용은 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하여 하기 수학식 1과 수학식 2에 의하여 산출하는 것이 바람직하다. 본래 율-왜곡 최적화에 사용되는 율-왜곡 비용은 원 영상블록을 부호화하고 다시 복호화하여 복원된 영상블록과 부호화 이전의 원 영상블록 간의 차이값을 이용하여 계산하는 것이나, 상기 제1 율-왜곡 비용은 아래와 같이 복원된 영상블록이 아닌 화면 내 예측된 참조 영상블록을 이용하여 율-왜곡 비용을 계산함으로써, 율-왜곡 최적화에 있어서의 계산 복잡도를 감소시킨다.
Figure 112014060904783-pat00060
Figure 112014060904783-pat00061
(여기서
Figure 112014060904783-pat00062
는 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00063
는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00064
는 화면 내 예측 부호화모드 정보를 부호화 하는데 요구되는 비트량이고,
Figure 112014060904783-pat00065
는 상기 제1 율-왜곡 비용을 계산하는 대상 부호화 유닛과 상기 대상 부호화 유닛에 대하여 특정한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측을 수행하여 생성된 참조 영상블록 간의 차분값을 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 한 것이고,
Figure 112014060904783-pat00066
와
Figure 112014060904783-pat00067
는 상기 하다마드 변환된 결과인 2차원 행열의 인덱스이다.)
분할종료결정 단계(S140)는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측을 하여 생성한 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 산출하는 제1 율-왜곡 비용과, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과, 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 조기에 결정한다.
여기서 분할종료결정 단계(S140)는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 추가로 분할하는 절차를 생략함으로써 화면 내 부호화에서의 계산 복잡도를 감소시킨다. 분할종료결정 단계(S140)의 동작은 이하 도 3을 통하여 보다 상세히 설명한다.
여기서 분할종료결정 단계(S140)는 선택적으로 포함되거나 생략될 수 있고, 만일 생략되는 경우 다음으로 제2 분할결정 단계(S150)가 진행될 수 있고, 제2 분할결정 단계(S150)도 생략되는 경우 최적부호화모드 결정 단계(S160)가 진행될 수 있다.
제2 분할결정 단계(S150)는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할할지 여부를 조기에 결정한다.
여기서 제2 분할결정 단계(S150)는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 아래에서 설명할 제2 율-왜곡 비용을 실제 계산하지 아니하고 조기에 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할할 것을 결정함으로써, 화면 내 부호화의 계산 복잡도를 감소시킨다. 제2 분할결정 단계(S150)의 동작은 이하 도 4를 통하여 보다 상세히 설명한다.
여기서 제2 분할결정 단계(S150)는 선택적으로 포함되거나 생략될 수 있고, 만일 포함되는 경우는 분할종료결정 단계(S140)에서 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하는 절차를 종료하지 않기로 결정하는 경우에 진행될 수 있고, 만일 생략되는 경우 다음으로 최적부호화모드 결정 단계(S160)가 진행될 수 있다.
최적부호화모드 결정 단계(S160)는 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여, 상기 부호화모드 별로 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정한다.
여기서 최적부호화모드 결정 단계(S160)는 상기 후보 집합 중 상기 제2 율-왜곡 비용의 값이 가장 작은 화면 내 예측 부호화모드를 최적의 화면 내 예측 부호화모드로 결정하는 것이 바람직하다.
여기서 상기 제2 율-왜곡 비용은 하기 수학식 3에 의하여 산출하는 것이 바람직하다.
Figure 112014060904783-pat00068
(여기서
Figure 112014060904783-pat00069
는 상기 제2 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00070
는 상기 제2 율-왜곡 비용 계산 대상 부호화 유닛과 상기 제2 율-왜곡 비용 계산 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화 하여 복원한 영상블록 간의 차분값에서의 차이의 정도를 나타내는 지표로써, 상기 차분값의 절대값의 합인 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 상기 차분값의 제곱값의 합인 SSD(Sum of Square Difference)를 사용할 수 있고,
Figure 112014060904783-pat00071
는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00072
는 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측 부호화를 하는데 요구되는 비트량이다.)
제3 분할결정 단계(S170)는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차를 종료할지 여부와 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 판단한다.
여기서 제3 분할결정 단계(S170)는 상기 부호화 트리 유닛이 상기 분할 대상 부호화 유닛까지 분할되어 형성된 쿼드 트리의 값이 미리 정해진 최대깊이와 같아지거나 분할종료결정 단계(S140)에서 분할을 종료하기로 결정한 경우에, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차를 종료하기로 결정한다.
예를 들어 상기 부호화 트리 유닛의 크기가 64x64이고 깊이가 0인 경우, 상기 부호화 트리 유닛이 1회 분할되어 생성된 하부 부호화 유닛은 크기가 32x32이고 깊이가 1이며, 만일 미리 정해진 최대깊이가 2인 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기가 16x16이고 깊이가 2가 되었을 때 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 분할 절차가 종료된다.
여기서 상기 최대깊이는 상기 부호화 트리 유닛을 미리 정해진 부호화 유닛의 최소크기 보다 한 단계 더 작은 크기까지 분할할 때 형성되는 쿼드 트리의 최대깊이로 하는 것이 바람직하다. 이는 아래에서 설명할 예측유닛결정 단계(S180)에서 예측 유닛(Prediction Unit)이 부호화 유닛의 최소크기 보다 한 단계 더 작은 크기로도 정해질 수 있기 때문이다. 따라서 상기 분할 대상 부호화 유닛은 미리 정해진 부호화 유닛의 최소크기보다 한 단계 더 작은 크기까지 분할되어 예측 유닛으로 결정될 수 있다.
예를 들어 상기 부호화 트리 유닛의 크기가 64x64이고, 미리 정해진 부호화 유닛의 최소크기가 8x8인 경우, 예측 유닛은 4x4 크기까지 정해질 수 있고, 이러한 경우 64x64 크기의 상기 부호화 트리 유닛의 깊이가 0이고 1회 분할될 때마다 깊이 값이 1씩 증가하므로, 4x4 크기의 블록의 깊이는 4가 되고, 따라서 상기 최대깊이는 4가 된다.
여기서 제3 분할결정 단계(S170)는 상기 부호화 트리 유닛의 상기 깊이 값이 상기 최대깊이보다 작고 분할종료결정 단계(S140)에서 분할을 종료하지 않기로 결정한 경우에, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차를 더 진행하기로 결정한다. 이때 제3 분할결정 단계(S170)는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110)에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 할 수 있다.
여기서 제3 분할결정 단계(S170)는 분할종료결정 단계(S140)가 생략된 경우 분할종료결정 단계(S140)에서 분할을 종료하기로 결정하였는지 여부에 대한 판단을 생략한다.
여기서 제3 분할결정 단계(S170)는 필요에 따라 선택적으로 포함되거나 생략될 수 있다.
예측유닛결정 단계(S180)는 상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 생성된 부호화 유닛들 모두에 대하여 제3 분할결정 단계(S170)에서 분할 절차를 종료하기로 결정된 경우, 상기 부호화 트리 유닛의 분할 구조와 예측 유닛(Prediction Unit)을 결정한다. 여기서 예측 유닛은 화면 내 예측 부호화모드가 결정되는 단위 유닛으로, 하나의 예측 유닛은 하나의 화면 내 예측 부호화모드로 화면 내 예측 부호화를 한다.
여기서 예측유닛결정 단계(S180)는 상기 분할 대상 부호화 유닛 별로 최적부호화모드 결정 단계(S160)에서 결정된 상기 최적의 화면 내 예측 부호화모드에 대응하여 산출되었던 상기 제2 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 부호화 트리 유닛이 부호화 유닛과 예측 유닛으로 분할되는 구조를 결정한다. 즉 가장 작은 크기로 분할된 부호화 유닛에서부터 시작하여 최상위의 상기 부호화 트리 유닛에 이르기까지, 하부 부호화 유닛 4개의 각 상기 제2 율-왜곡 비용들의 합과 상위 부호화 유닛의 상기 제2 율-왜곡 비용을 비교하여 상기 제2 율-왜곡 비용이 더 작은 쪽을 선택하는 방식으로, 상기 부호화 트리 유닛 내의 상기 제2 율-왜곡 비용이 최소화 되도록 하는 구조로 부호화 트리 유닛의 분할 구조를 결정한다.
여기서 예측유닛결정 단계(S180)는 위와 같이 분할 구조가 결정된 부호화 유닛들을 각각 예측 유닛(Prediction Unit)으로 결정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대응하는 부호화 유닛에 대하여 최적부호화모드 결정 단계(S160)에서 계산되었던 최적의 화면 내 부호화모드를 상기 예측 유닛에 적용될 최종적인 화면 내 예측 부호화모드로 결정한다. 그리고 이때 예측 유닛의 크기는 미리 정해진 최소크기의 부호화 유닛보다 한 단계 더 작은 크기를 가질 수 있는 것으로 한다. 따라서 미리 정해진 최소크기를 가지는 부호화 유닛은 한 단계 더 분할되어 예측 유닛으로 결정될 수 있다.
여기서 예측유닛결정 단계(S180)는 선택적으로 포함되거나 생략될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 중 제1 분할결정 단계(S120)의 동작을 설명하는 흐름도이다.
단계 S121에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이
Figure 112014060904783-pat00073
이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00074
보다 크거나 같은 경우는 단계 S122를 진행하고, 그 이외의 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한다. 여기서 상기
Figure 112014060904783-pat00075
는 32로 하는 것이 바람직하다.
단계 S122에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛이 속한 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 한 변의 길이
Figure 112014060904783-pat00076
가 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이
Figure 112014060904783-pat00077
의 반보다 작고 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 한 변의 길이
Figure 112014060904783-pat00078
가 상기
Figure 112014060904783-pat00079
의 반보다 작은 경우는 단계 S123을 진행하고, 그 이외의 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한다.
단계 S123에서는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값
Figure 112014060904783-pat00080
과 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값
Figure 112014060904783-pat00081
의 차이값의 절대값이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00082
보다 큰 경우는 단계 S124를 진행하고, 그 이외의 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한다. 여기서 상기
Figure 112014060904783-pat00083
는 5로 하는 것이 바람직하다.
단계 S124에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 같은 크기를 가지는 4개의 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110)에 입력하고 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 한다.
여기서 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 제1 분할결정 단계(S120)를 종료하고 다음 단계로 진행한다.
여기서 제1 분할결정 단계(S120)는 하기 수학식 4에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할할지 여부를 결정할 수 있다. 상기 단계 S121부터 상기 단계 S124까지의 동작은 하기 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014060904783-pat00084
(여기서
Figure 112014060904783-pat00085
은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 플래그이고,
Figure 112014060904783-pat00086
은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00087
는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00088
는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00089
는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
Figure 112014060904783-pat00090
는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
Figure 112014060904783-pat00091
과
Figure 112014060904783-pat00092
는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
여기서 상기
Figure 112014060904783-pat00093
는 32로 하고, 상기
Figure 112014060904783-pat00094
는 5로 하는 것이 바람직하다.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 중 분할종료결정 단계(S140)의 동작을 설명하는 흐름도이다.
단계 S141에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이
Figure 112014060904783-pat00095
이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00096
보다 크거나 같은 경우 단계 S142를 진행하고, 그 이외의 경우는 단계 S143을 진행한다. 여기서 상기
Figure 112014060904783-pat00097
은 32로 하는 것이 바람직하다.
단계 S142에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00098
을, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00099
와, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00100
중 더 큰 값으로 나누고, 그 나눈 값이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00101
보다 작은 경우는 단계 S144를 진행하고, 그 이외의 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할종료하지 않기로 결정한다.
단계 S143에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00102
을, 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용
Figure 112014060904783-pat00103
으로 나눈 값이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00104
보다 작은 경우는 단계 S144를 진행하고, 그 이외의 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할종료하지 않기로 결정한다.
단계 S144에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하는 절차를 종료하여 더 이상 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하지 않는 것으로 결정한다.
여기서 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할종료하지 않기로 결정한 경우는 분할종료결정 단계(S140)를 종료하고 다음 단계인 제2 분할 결정 단계(S150)로, 만일 제2 분할 결정 단계(S150)가 생략된 경우는 최적부호화모드 결정 단계(S160)로 진행하고, 분할종료하기로 결정한 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 더 이상 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하지 않는 것으로 결정하고, 최적부호화모드 결정 단계(S160)를 진행한다.
여기서 분할종료결정 단계(S140)는 하기 수학식 5에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 결정할 수 있다. 상기 단계 S141부터 상기 단계 S144까지의 동작은 하기 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014060904783-pat00105
(여기서
Figure 112014060904783-pat00106
은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00107
는 미리 정해진 크기의 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00108
은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 나타내는 플래그이고,
Figure 112014060904783-pat00109
는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00110
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00111
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00112
는 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00113
과
Figure 112014060904783-pat00114
는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
여기서 상기
Figure 112014060904783-pat00115
은 32로 하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 중 제2 분할결정 단계(S150)의 동작을 설명하는 흐름도이다.
단계 S151에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이
Figure 112014060904783-pat00116
이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00117
보다 크거나 같은 경우 단계 S142를 진행하고, 그 이외의 경우는 단계 S143을 진행한다. 여기서 상기
Figure 112014060904783-pat00118
은 32로 하는 것이 바람직하다.
단계 S152에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00119
을, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00120
와, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00121
중 더 큰 값으로 나누고, 그 나눈 값이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00122
보다 큰 경우는 단계 S154를 진행하고, 그 이외의 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한다.
단계 S153에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용인
Figure 112014060904783-pat00123
을, 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용
Figure 112014060904783-pat00124
으로 나눈 값이 미리 정해진 크기의 상수
Figure 112014060904783-pat00125
보다 큰 경우는 단계 S154를 진행하고, 그 이외의 경우는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한다.
단계 S154에서는 상기 분할 대상 부호화 유닛을 같은 크기를 가지는 4개의 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계(S110)에 입력하고 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 한다.
여기서 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 제2 분할결정 단계(S150)를 종료하고 다음 단계인 최적부호화모드 결정 단계(S160)로 진행한다.
여기서 제2 분할결정 단계(S150)는 하기 수학식 6에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 여부를 결정할 수 있다. 상기 단계 S151부터 상기 단계 S154까지의 동작은 하기 수학식 6와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014060904783-pat00126
(여기서
Figure 112014060904783-pat00127
은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
Figure 112014060904783-pat00128
는 미리 정해진 크기의 상수이고,
Figure 112014060904783-pat00129
은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 나타내는 플래그이고,
Figure 112014060904783-pat00130
는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 부호화모드 후보 집합 결정 단계(S130)에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00131
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00132
는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00133
는 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
Figure 112014060904783-pat00134
과
Figure 112014060904783-pat00135
는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
여기서 상기
Figure 112014060904783-pat00136
는 32로 하는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 장치가 포함된 영상 부호화 장치의 동작을 설명하는 블록도이다.
상기 화면 내 예측 부호화 장치는 화면내예측부(100)와 차분블록생성부(200)를 포함할 수 있다.
화면내예측부(100)는 부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit)을 입력받아 이를 부호화 유닛(Coding Unit)으로 분할하고, 상기 분할된 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하고, 상기 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 따라 참조 영상블록을 생성한다.
차분블록생성부(200)는 화면내예측부(100)에서 생성된 상기 참조 영상블록과 상기 분할된 부호화 유닛의 차분 블록을 생성한다.
여기서 화면내예측부(100)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법대로 화면 내 예측 부호화를 수행할 수 있다. 이하에서는 상술한 설명과 중복되는 부분을 생략하고 간단하게 서술한다.
화면내예측부(100)는 상기 부호화 트리 유닛에 속하고 상기 부호화 트리 유닛보다 같거나 작은 크기를 가지는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit)을 설정하고;
상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할할지 여부를 제1차로 결정하고;
상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측 부호화모드 별로 화면 내 예측을 하여 상기 참조 영상블록을 생성하고, 상기 생성된 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 화면 내 예측 부호화모드 별로 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하고;
상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 결정하고;
상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할할지 여부를 제2차로 결정하고;
상기 결정된 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하고;
상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 형성된 쿼드 트리의 깊이 값이 미리 정해진 최대깊이 보다 작으면 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하기로 결정하고, 상기 깊이 값과 상기 최대깊이가 같으면 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료하기로 결정할 수 있다.
여기서 화면내예측부(100)는, 만일 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하기로 결정한 경우에는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 화면내예측부(100)의 동작이 새롭게 진행되도록 하고,
만일 상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 생성된 상기 분할 대상 부호화 유닛들 모두에 대하여 분할 절차를 종료하기로 결정된 경우에는, 상기 분할 대상 부호화 유닛들의 상기 제2 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 부호화 트리 유닛이 부호화 유닛으로 분할되는 구조를 결정하고, 상기 분할이 결정된 각각의 부호화 유닛에 따라 예측 유닛(Prediction Unit)을 설정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대하여 적용될 상기 최종적인 화면 내 예측 부호화모드를 결정할 수 있다.
여기서 화면내예측부(100)는, 상기 제1 율-왜곡 비용은 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 이용한 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하고, 상기 생성된 참조 영상블록을 이용하여 산출하고, 상기 제2 율-왜곡 비용은 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 SD(Sum of Square Difference)를 기반으로 하고, 상기 복원한 영상블록을 이용하여 산출할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치에 따라 상기 부호화 트리 유닛이 분할되는 과정을 설명하는 참고도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치에 따라 분할된 상기 부호화 트리 유닛을 설명하는 참고도이다.
도 6에 의하면, 크기가 32x32인 상기 부호화 트리 유닛이 최초로 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정되어 4개의 상기 하부 부호화 유닛으로 분할되고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛이 다시 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정되어 4개의 상기 하부 부호화 유닛으로 분할될 수 있다. 이상과 같이 상기 부호화 트리 유닛이 분할될 때마다 변의 크기는 반으로 줄고 쿼드 트리에서의 깊이는 1이 증가한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 화면 내 예측 부호화 방법 및 그 장치에 따라 상기 부호화 트리 유닛이 도 6과 같이 최종 분할된 경우, 도 7과 같은 최종적인 부호화 유닛 및 예측 유닛의 분할 구조를 갖는다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다.
또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
S110 : 분할 대상 부호화유닛 설정 단계
S120 : 제1 분할결정 단계
S130 : 부호화모드 후보집합 결정 단계
S140 : 분할종료결정 단계
S150 : 제2 분할결정 단계
S160 : 최적부호화모드 결정 단계
S170 : 제3 분할결정 단계
S180 : 예측유닛결정 단계

Claims (26)

  1. 영상 부호화의 화면 내 예측 부호화 방법에 있어서,
    부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit)에 속하고 상기 부호화 트리 유닛보다 같거나 작은 크기를 가지는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit)을 설정하는 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계;
    상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할할지 여부를 조기에 결정하는 제1 분할결정 단계; 및
    상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 부호화모드 후보 집합 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계는,
    상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측 부호화모드 별로, 화면 내 예측을 하여 참조 영상블록을 생성하고, 상기 생성된 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 최적 부호화모드를 결정하는 최적부호화모드 결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 분할결정 단계는,
    상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하기로 결정한 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하고,
    상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 분할결정 단계는, 하기 식 1에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
    식 1 :
    Figure 112014060904783-pat00137

    (여기서
    Figure 112014060904783-pat00138
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 플래그이고,
    Figure 112014060904783-pat00139
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00140
    는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00141
    는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00142
    는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
    Figure 112014060904783-pat00143
    는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
    Figure 112014060904783-pat00144
    과
    Figure 112014060904783-pat00145
    는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
  6. 제2항에 있어서, 상기 제1 율-왜곡 비용은 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하여 하기 식 2와 식 3에 의하여 산출하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
    식 2 :
    Figure 112014060904783-pat00146

    식 3 :
    Figure 112014060904783-pat00147

    (여기서
    Figure 112014060904783-pat00148
    는 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00149
    는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
    Figure 112014060904783-pat00150
    는 화면 내 예측 부호화모드 정보를 부호화 하는데 요구되는 비트량이고,
    Figure 112014060904783-pat00151
    는 상기 제1 율-왜곡 비용을 계산하는 대상 부호화 유닛과 상기 대상 부호화 유닛에 대하여 특정한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측을 수행하여 생성된 참조 영상블록 간의 차분값을 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 한 것이고,
    Figure 112014060904783-pat00152
    와
    Figure 112014060904783-pat00153
    는 상기 하다마드 변환된 결과인 2차원 행열의 인덱스이다.)
  7. 영상 부호화의 화면 내 예측 부호화 방법에 있어서,
    부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit)에 속하고 상기 부호화 트리 유닛보다 같거나 작은 크기를 가지는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit)을 설정하는 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계;
    상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 부호화모드 후보 집합 결정 단계;
    상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측을 하여 생성한 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 산출하는 제1 율-왜곡 비용과, 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과, 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 조기에 결정하는 분할종료결정 단계; 및
    상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합 중 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 최적부호화모드 결정 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계는,
    상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측 부호화모드 별로, 화면 내 예측을 하여 참조 영상블록을 생성하고 상기 생성된 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하는 것을 특징으로 하고,
    상기 최적부호화모드 결정 단계는,
    상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 최적 부호화모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계 이후와 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계 이전에, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 조기에 결정하는 제1 분할결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제1 분할결정 단계는,
    상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하기로 결정한 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하고,
    상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1 분할결정 단계는, 하기 식 4에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
    식 4 :
    Figure 112014060904783-pat00154

    (여기서
    Figure 112014060904783-pat00155
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 결정하는 플래그이고,
    Figure 112014060904783-pat00156
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00157
    는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00158
    는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00159
    는 상기 부호화 트리 유닛의 상측에 바로 인접한 좌단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
    Figure 112014060904783-pat00160
    는 상기 부호화 트리 유닛의 좌측에 바로 인접한 상단의 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드의 값이고,
    Figure 112014060904783-pat00161
    과
    Figure 112014060904783-pat00162
    는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
  12. 제7항에 있어서, 상기 제1 율-왜곡 비용은 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하여 하기 식 5와 식 6에 의하여 산출하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
    식 5 :
    Figure 112014060904783-pat00163

    식 6 :
    Figure 112014060904783-pat00164

    (여기서
    Figure 112014060904783-pat00165
    는 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00166
    는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
    Figure 112014060904783-pat00167
    는 화면 내 예측 부호화모드 정보를 부호화 하는데 요구되는 비트량이고,
    Figure 112014060904783-pat00168
    는 상기 제1 율-왜곡 비용을 계산하는 대상 부호화 유닛과 상기 대상 부호화 유닛에 대하여 특정한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측을 수행하여 생성된 참조 영상블록 간의 차분값을 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 한 것이고,
    Figure 112014060904783-pat00169
    와
    Figure 112014060904783-pat00170
    는 상기 하다마드 변환된 결과인 2차원 행열의 인덱스이다.)
  13. 제7항에 있어서, 상기 분할종료결정 단계는,
    하기 식 7에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
    식 7 :
    Figure 112014060904783-pat00171

    (여기서
    Figure 112014060904783-pat00172
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00173
    는 미리 정해진 크기의 상수이고,
    Figure 112014060904783-pat00174
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 나타내는 플래그이고,
    Figure 112014060904783-pat00175
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00176
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00177
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00178
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00179
    과
    Figure 112014060904783-pat00180
    는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
  14. 제7항에 있어서, 상기 분할종료결정 단계는,
    상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하는 절차를 종료하기로 결정하는 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 더 이상 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하지 않는 것으로 결정하고, 상기 최적부호화모드 결정 단계를 진행하도록 하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 분할종료결정 단계에서 상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하는 절차를 종료하지 않기로 결정하는 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할할지 여부를 조기에 결정하는 제2 분할결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 제2 분할결정 단계는,
    하기 식 8에 의하여 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
    식 8 :
    Figure 112014060904783-pat00181

    (여기서
    Figure 112014060904783-pat00182
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛의 한 변의 길이이고,
    Figure 112014060904783-pat00183
    는 미리 정해진 크기의 상수이고,
    Figure 112014060904783-pat00184
    은 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 나타내는 플래그이고,
    Figure 112014060904783-pat00185
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 상기 부호화모드 후보 집합 결정 단계에서 정해진 상기 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용했을 때 가장 작은 값의 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00186
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 좌측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00187
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛의 상측에 인접한 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00188
    는 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 바로 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 최적으로 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 대한 상기 제1 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00189
    과
    Figure 112014060904783-pat00190
    는 미리 정해진 크기의 상수이다.)
  17. 제15항에 있어서, 상기 제2 분할결정 단계는,
    상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하기로 결정한 경우, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하고,
    상기 분할 대상 부호화 유닛을 분할하지 않기로 결정한 경우, 상기 최적부호화모드 결정 단계를 진행하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  18. 제3항 또는 제7항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제2 율-왜곡 비용은 하기 식 9에 의하여 산출하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
    식 9 :
    Figure 112014060904783-pat00191

    (여기서
    Figure 112014060904783-pat00192
    는 상기 제2 율-왜곡 비용이고,
    Figure 112014060904783-pat00193
    는 상기 제2 율-왜곡 비용 계산 대상 부호화 유닛과 상기 제2 율-왜곡 비용 계산 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화 하여 복원한 영상블록 간의 차분값에서의 차이의 정도를 나타내는 지표로써, 상기 차분값의 절대값의 합인 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 상기 차분값의 제곱값의 합인 SSD(Sum of Square Difference)를 사용할 수 있고,
    Figure 112014060904783-pat00194
    는 최적화에 사용되는 라그랑지안 상수이고,
    Figure 112014060904783-pat00195
    는 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 화면 내 예측 부호화를 하는데 요구되는 비트량이다.)
  19. 제3항 또는 제7항 내지 제17항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 최적부호화모드 결정 단계 이후, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차를 종료할지 여부와 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할할지 여부를 판단하는 제3 분할결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 제3 분할결정 단계 이후, 상기 부호화 트리 유닛에 속한 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차가 모두 종료된 경우, 분할된 상기 부호화 트리 유닛의 분할 구조와 예측 유닛(Prediction Unit)을 결정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대하여 적용될 최종적인 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 예측유닛결정 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  21. 제 19항에 있어서, 상기 제3 분할결정 단계는,
    상기 부호화 트리 유닛이 상기 분할 대상 부호화 유닛까지 분할되어 형성된 쿼드 트리의 깊이 값이 미리 정해진 최대깊이와 같아지는 경우는, 상기 분할 대상 부호화 유닛의 분할 절차를 종료하기로 결정하고,
    상기 깊이 값이 상기 최대깊이보다 작은 경우는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛 설정 단계에서의 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여, 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면 내 예측 부호화가 새롭게 진행되도록 하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 예측유닛결정 단계는,
    상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 생성된 부호화 유닛들 모두에 대하여 상기 제3 분할결정 단계에서 분할 절차를 종료하기로 결정된 경우, 상기 분할되어 생성된 부호화 유닛들에 대한 상기 제2 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 부호화 트리 유닛의 분할 구조를 결정하고, 상기 분할된 부호화 유닛을 상기 예측 유닛으로 결정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대하여 적용될 최종적인 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 방법.
  23. 화면 내 예측 부호화 장치에 있어서,
    부호화 트리 유닛(Coding Tree Unit)을 입력받아 이를 부호화 유닛(Coding Unit)으로 분할하고, 상기 분할된 부호화 유닛의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하고, 상기 결정된 화면 내 예측 부호화모드에 따라 참조 영상블록을 생성하는 화면내예측부; 및
    상기 화면내예측부에서 생성된 상기 참조 영상블록과 상기 분할된 부호화 유닛의 차분 블록을 생성하는 차분블록생성부를 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 화면내예측부는,
    상기 부호화 트리 유닛에 속하고 상기 부호화 트리 유닛보다 같거나 작은 크기를 가지는 분할 대상 부호화 유닛(Coding Unit)을 설정하고;
    상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기 정보와, 상기 부호화 트리 유닛에 인접한 부호화 유닛들의 크기와 화면 내 예측 부호화모드 정보를 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 하부 부호화 유닛(Sub Coding Unit)으로 분할할지 여부를 제1차로 결정하고;
    상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 화면 내 예측을 하여 생성한 참조 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제1 율-왜곡 비용(Rate-Distortion Cost)을 산출하고, 상기 산출한 제1 율-왜곡 비용을 기준으로 특정 개수의 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정하고;
    상기 결정된 화면 내 예측 부호화모드의 후보 집합에 속한 화면 내 예측 부호화모드를 적용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛을 화면 내 예측 부호화하고 다시 복호화하여 복원한 영상블록과 상기 분할 대상 부호화 유닛의 정보를 이용하여 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대한 제2 율-왜곡 비용을 산출하고, 상기 산출한 제2 율-왜곡 비용을 기준으로 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하고;
    상기 부호화 트리 유닛이 상기 분할 대상 부호화 유닛까지 분할되어 형성된 쿼드 트리의 깊이 값이 미리 정해진 최대깊이 보다 작으면 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할하기로 결정하고, 상기 깊이 값과 상기 최대깊이가 같으면 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료하기로 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 장치.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 화면내예측부는, 상기 예측 부호화모드의 후보 집합을 결정한 다음과 상기 최적의 화면 내 예측 부호화모드를 결정하기 이전에,
    상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하는 절차를 종료할지 여부를 결정하고;
    상기 분할 대상 부호화 유닛의 크기와 상기 분할 대상 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛에 인접한 부호화 유닛들에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용과 상기 분할 대상 부호화 유닛이 분할되기 이전의 상위 부호화 유닛에 대하여 산출된 상기 제1 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛들로 분할할지 여부를 제2차로 결정하는 것을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 화면내예측부는,
    만일 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하기로 결정한 경우에는, 상기 분할 대상 부호화 유닛을 상기 하부 부호화 유닛으로 분할하고, 상기 분할된 하부 부호화 유닛들을 각각 상기 분할 대상 부호화 유닛으로 설정하여 각각의 상기 분할된 하부 부호화 유닛에 대하여 상기 화면내예측부의 동작이 새롭게 진행되도록 하고,
    만일 상기 부호화 트리 유닛이 분할되어 생성된 부호화 유닛들 모두에 대하여 분할 절차를 종료하기로 결정된 경우에는, 상기 분할되어 생성된 부호화 유닛들에 대한 상기 제2 율-왜곡 비용을 이용하여, 상기 부호화 트리 유닛의 분할 구조를 결정하고, 상기 분할된 부호화 유닛을 예측 유닛으로 결정하고, 각각의 상기 예측 유닛들에 대하여 적용될 최종적인 화면 내 예측 부호화모드를 결정하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 장치.
  26. 제23항 또는 제24항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 화면내예측부는, 상기 제1 율-왜곡 비용은 하다마드 변환(Hadamard Transform)을 이용한 SATD(Sum of Absolute Transformed Difference)를 기반으로 하고, 상기 생성된 참조 영상블록을 이용하여 산출하고, 상기 제2 율-왜곡 비용은 SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 SSD(Sum of Square Difference)를 기반으로 하고, 상기 복원한 영상블록을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 화면 내 예측 부호화 장치.
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