KR101607308B1 - 이전 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터로 이용하는 영상 부호화, 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

현재 블록 이전에 부호화/복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 결정된 움직임 벡터에 따른 제1 방향, 제2 방향 및 양방향의 예측 중 하나에 기초해 현재 블록을 예측 부호화/복호화하는 방법 및 장치가 개시된다.

Description

이전 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터로 이용하는 영상 부호화, 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding/decoding image by using motion vector of previous block as motion vector of current block}
본 발명은 영상을 부호화, 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세히는 인터 예측에 기초해 영상을 부호화, 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 소정 크기의 블록으로 나눈다. 그런 다음, 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)을 이용해 각각의 블록을 예측 부호화한다.
인터 예측을 위해 현재 블록과 동일 또는 유사한 블록을 적어도 하나의 참조 프레임에서 검색하여, 움직임을 추정하고, 움직임 추정 결과 생성된 움직임 벡터도 픽셀값과 함께 부호화하여 비트스트림에 삽입한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 적어도 하나의 이전 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 결정된 움직임 벡터에 기초해 영상을 부호화, 복호화하는 방법 및 장치를 제공하는데 있고, 상기 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록 이전에 복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 상기 결정된 움직임 벡터를 이용해 현재 블록을 복호화하는 방법은 제1 방향, 제2 방향 및 양방향 중 상기 현재 블록의 복호화에 이용되는 예측 방향에 대한 정보 및 상기 현재 블록의 픽셀 값들에 대한 정보를 복호화하는 단계; 상기 복호화된 예측 방향에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록의 예측 방향을 결정하고, 상기 결정된 예측 방향의 예측을 수행하기 위한 적어도 하나의 움직임 벡터를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 예측 방향의 예측을 위한 적어도 하나의 움직임 벡터 및 상기 복호화된 픽셀 값들에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하고, 상기 제1 방향은 상기 현재 픽처로부터 선행 픽처로의 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 현재 픽처로부터 후행 픽처로의 방향인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록 이전에 부호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 상기 결정된 움직임 벡터를 이용해 현재 블록을 부호화하는 방법은 상기 현재 블록 이전에 부호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 제1 방향의 움직임 벡터 및 제2 방향의 움직임 벡터를 결정하는 단계; 상기 제1 방향의 움직임 벡터 및 제2 방향의 움직임 벡터에 기초한 상기 제1 방향의 예측, 상기 제2 방향의 예측 및 양방향의 예측 중 상기 현재 블록의 부호화에 이용되는 예측을 결정하는 단계; 및 상기 예측 방향에 대한 정보 및 상기 결정된 예측에 기초해 생성된 상기 현재 블록의 픽셀 값들에 대한 정보를 부호화하는 단계를 포함하고, 상기 제1 방향은 상기 현재 픽처로부터 선행 픽처로의 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 현재 픽처로부터 후행 픽처로의 방향인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록 이전에 복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 상기 결정된 움직임 벡터를 이용해 현재 블록을 복호화하는 장치는 제1 방향, 제2 방향 및 양방향 중 상기 현재 블록의 복호화에 이용되는 예측 방향에 대한 정보 및 상기 현재 블록의 픽셀 값들에 대한 정보를 복호화하는 복호화부; 상기 복호화된 예측 방향에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록의 예측 방향을 결정하고, 상기 결정된 예측 방향의 예측을 수행하기 위한 적어도 하나의 움직임 벡터를 결정하는 움직임벡터결정부; 및 상기 결정된 예측 방향의 예측을 위한 적어도 하나의 움직임 벡터 및 상기 복호화된 픽셀 값들에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록을 복원하는 복원부를 포함하고, 상기 제1 방향은 상기 현재 픽처로부터 선행 픽처로의 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 현재 픽처로부터 후행 픽처로의 방향인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록 이전에 부호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 상기 결정된 움직임 벡터를 이용해 현재 블록을 부호화하는 장치는 상기 현재 블록 이전에 부호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 제1 방향의 움직임 벡터 및 제2 방향의 움직임 벡터를 결정하는 움직임벡터결정부; 상기 제1 방향의 움직임 벡터 및 제2 방향의 움직임 벡터에 기초한 상기 제1 방향의 예측, 상기 제2 방향의 예측 및 양방향의 예측 중 상기 현재 블록의 부호화에 이용되는 예측을 결정하고, 상기 예측 방향에 대한 정보 및 상기 결정된 예측에 기초해 생성된 상기 현재 블록의 픽셀 값들에 대한 정보를 부호화하는 부호화부를 포함하고, 상기 제1 방향은 상기 현재 픽처로부터 선행 픽처로의 방향이고, 상기 제2 방향은 상기 현재 픽처로부터 상기 후행 픽처로의 방향인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은 상기 영상 부호화 방법 및/또는 영상 복호화 방법을 실행하기 위한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 적어도 하나의 이전 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터로 이용해 부호화하는 부호화 모드의 발생 확률이 높아지고, 예측의 정확도도 높아져 보다 높은 압축율로 영상을 부호화, 복호화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 단위를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위, 서브 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위를 도시한다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 분할 형태를 도시한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 예측 픽처에 포함된 블록을 예측하는 방법을 도시한다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정하는 방법을 도시한다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 현재 블록의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정하는 방법을 도시한다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 현재 블록의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정하는 방법을 도시한다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 도시한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 심도 결정부(120), 영상 데이터 부호화부(130) 및 부호화 정보 부호화부(140)를 포함한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 프레임 또는 현재 슬라이스를 분할할 수 있다. 현재 프레임 또는 현재 슬라이스를 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 최대 부호화 단위 및 심도를 이용해 부호화 단위가 표현될 수 있다. 전술한 바와 같이 최대 부호화 단위는 현재 프레임의 부호화 단위 중 크기가 가장 큰 부호화 단위를 나타내며, 심도는 부호화 단위가 계층적으로 축소된 정도를 나타낸다. 심도가 커지면서, 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 축소될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 심도는 최소 심도로 정의되고, 최소 부호화 단위의 심도는 최대 심도로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 커짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, k 심도의 서브 부호화 단위는 k보다 큰 심도의 복수 개의 서브 부호화 단위를 포함할 수 있다.
부호화되는 프레임의 크기가 커짐에 따라, 더 큰 단위로 영상을 부호화하면 더 높은 영상 압축률로 영상을 부호화할 수 있다. 그러나, 부호화 단위를 크게 하고, 그 크기를 고정시켜버리면, 계속해서 변하는 영상의 특성을 반영하여 효율적으로 영상을 부호화할 수 없다.
예를 들어, 바다 또는 하늘에 대한 평탄한 영역을 부호화할 때에는 부호화 단위를 크게 할수록 압축률이 향상될 수 있으나, 사람들 또는 빌딩에 대한 복잡한 영역을 부호화할 때에는 부호화 단위를 작게 할수록 압축률이 향상된다.
이를 위해 본 발명의 일 실시예는 프레임 또는 슬라이스마다 상이한 크기의 최대 영상 부호화 단위를 설정하고, 최대 심도를 설정한다. 최대 심도는 부호화 단위가 축소될 수 있는 최대 횟수를 의미하므로, 최대 심도에 따라 최대 영상 부호화 단위에 포함된 최소 부호화 단위 크기를 가변적으로 설정할 수 있게 된다.
부호화 심도 결정부(120)는 최대 심도를 결정한다. 최대 심도는 R-D 코스트(Rate-Distortion Cost) 계산에 기초해 결정될 수 있다. 최대 심도는 프레임 또는 슬라이스마다 상이하게 결정되거나, 각각의 최대 부호화 단위마다 상이하게 결정될 수도 있다. 결정된 최대 심도는 부호화 정보 부호화부(140)로 출력되고, 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 영상 데이터 부호화부(130)로 출력된다.
최대 심도는 최대 부호화 단위에 포함될 수 있는 가장 작은 크기의 부호화 단위 즉, 최소 부호화 단위를 의미한다. 다시 말해, 최대 부호화 단위는 상이한 심도에 따라 상이한 크기의 서브 부호화 단위로 분할될 수 있다. 도 8a 및 8b를 참조하여 상세히 후술한다. 또한, 최대 부호화 단위에 포함된 상이한 크기의 서브 부호화 단위들은 상이한 크기의 처리 단위에 기초해 예측 또는 변환될 수 있다. 변환은 공간 도메인의 픽셀 값들을 주파수 도메인의 계수들로 변환으로서 이산 코사인 변환(discrete cosine transform) 또는 KLT(Karhunen Loever Transform)일 수 있다.
다시 말해, 영상 부호화 장치(100)는 영상 부호화를 위한 복수의 처리 단계들을 다양한 크기 및 다양한 형태의 처리 단위에 기초해 수행할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측, 변환, 엔트로피 부호화 등의 처리 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 크기의 처리 단위가 이용될 수도 있으며, 단계별로 상이한 크기의 처리 단위를 이용할 수 있다.
예를 들어 영상 부호화 장치(100)는 소정의 부호화 단위를 예측하기 위해, 부호화 단위와 다른 처리 단위를 선택할 수 있다.
부호화 단위의 크기가 2Nx2N(단, N은 양의 정수)인 경우, 예측을 위한 처리 단위는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 다시 말해, 부호화 단위의 높이 또는 너비 중 적어도 하나를 반분하는 형태의 처리 단위를 기반으로 움직임 예측이 수행될 수도 있다. 이하, 예측의 기초가 되는 처리 단위는 '예측 단위'라 한다.
예측 모드는 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있으며, 특정 예측 모드는 특정 크기 또는 형태의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 예를 들어, 인트라 모드는 정방형인 2Nx2N, NxN 크기의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 예측 단위에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 내부에 복수의 예측 단위가 있다면, 각각의 예측 단위에 대해 예측을 수행하여 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치(100)는 부호화 단위와 다른 크기의 처리 단위에 기초해 영상 데이터를 변환할 수 있다. 부호화 단위의 변환을 위해서 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 이하, 변환의 기초가 되는 처리 단위를 '변환 단위'라 한다.
부호화 심도 결정부(120)는 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용해 최대 부호화 단위에 포함된 서브 부호화 단위들을 결정할 수 있다. 다시 말해, 최대 부호화 단위가 어떠한 형태의 복수의 서브 부호화 단위로 분할되는지 결정할 수 있는데, 여기서 복수의 서브 부호화 단위는 심도에 따라 크기가 상이하다. 그런 다음, 영상 데이터 부호화부(130)는 부호화 심도 결정부(120)에서 결정된 분할 형태에 기초해 최대 부호화 단위를 부호화하여 비트스트림을 출력한다.
부호화 정보 부호화부(140)는 부호화 심도 결정부(120)에서 결정된 최대 부호화 단위의 부호화 모드에 대한 정보를 부호화한다. 최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보, 최대 심도에 대한 정보 및 심도별 서브 부호화 단위의 부호화 모드에 대한 정보를 부호화하여 비트스트림을 출력한다. 서브 부호화 단위의 부호화 모드에 대한 정보는 서브 부호화 단위의 예측 단위에 대한 정보, 예측 단위별 예측 모드 정보, 서브 부호화 단위의 변환 단위에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보는 각각의 부호화 단위에 대해 분할 여부를 나타내는 정보일 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위를 분할하여 부호화하는 경우, 최대 부호화 단위에 대해 분할 여부를 나타내는 정보를 부호화하고, 최대 부호화 단위를 분할하여 생성된 서브 부호화 단위를 다시 분할하여 부호화하는 경우에도, 각각의 서브 부호화 단위에 대해서 분할 여부를 나타내는 정보를 부호화한다. 분할 여부를 나타내는 정보는 분할 여부를 나타내는 플래그 정보일 수 있다.
최대 부호화 단위마다 상이한 크기의 서브 부호화 단위가 존재하고, 각각의 서브 부호화 단위마다 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다.
영상 부호화 장치(100)는 심도가 커짐에 따라 최대 부호화 단위를 높이 및 너비를 반분하여 서브 부호화 단위를 생성할 수 있다. 즉, k 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, k+1 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다.
따라서, 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)는 영상의 특성을 고려한 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 분할 형태를 결정할 수 있다. 영상 특성을 고려하여 가변적으로 최대 부호화 단위의 크기를 조절하고, 상이한 심도의 서브 부호화 단위로 최대 부호화 단위를 분할하여 영상을 부호화함으로써, 다양한 해상도의 영상을 보다 효율적으로 부호화할 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 도시한다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(200)는 영상 데이터 획득부(210), 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다.
영상 관련 데이터 획득부(210)는 영상 복호화 장치(200)가 수신한 비트스트림을 파싱하여, 최대 부호화 단위별로 영상 데이터를 획득하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 획득부(210)는 현재 프레임 또는 슬라이스에 대한 헤더로부터 현재 프레임 또는 슬라이스의 최대 부호화 단위에 대한 정보를 추출할 수 있다. 다시 말해, 비트스트림을 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하게 한다.
부호화 정보 추출부(220)는 영상 복호화 장치(200)가 수신한 비트열을 파싱하여, 현재 프레임에 대한 헤더로부터 최대 부호화 단위, 최대 심도, 최대 부호화 단위의 분할 형태, 서브 부호화 단위의 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 분할 형태 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다.
최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보는 최대 부호화 단위에 포함된 심도에 따라 상이한 크기의 서브 부호화 단위에 대한 정보를 포함할 수 있다. 전술한 바와 같이 분할 형태에 대한 정보는 각각의 부호화 단위에 대해 부호화된 분할 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 플래그 정보)일 수 있다. 부호화 모드에 관한 정보는 서브 부호화 단위별 예측 단위에 대한 정보, 예측 모드에 대한 정보 및 변환 단위에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 부호화 정보 추출부에서 추출된 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 프레임을 복원한다.
최대 부호화 단위의 분할 형태에 대한 정보에 기초하여, 영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위에 포함된 서브 부호화 단위를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 인터 예측 과정 및 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 서브 부호화 단위의 예측을 위해, 서브 부호화 단위별 예측 단위에 대한 정보 및 예측 모드에 대한 정보에 기초해 인트라 예측 또는 인터 예측을 수행할 수 있다. 또한, 영상 데이터 복호화부(230)는 서브 부호화 단위의 변환 단위에 대한 정보에 기초해 서브 부호화 단위마다 역변환을 수행할 수 있다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 계층적 부호화 단위를 도시한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 계층적 부호화 단위는 너비x높이가 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8, 및 4x4를 포함할 수 있다. 정사각형 형태의 부호화 단위 이외에도, 너비x높이가 64x32, 32x64, 32x16, 16x32, 16x8, 8x16, 8x4, 4x8인 부호화 단위들이 존재할 수 있다.
도 3을 참조하면, 해상도가 1920x1080인 영상 데이터(310)에 대해서, 최대 부호화 단위의 크기는 64x64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다.
또 다른 해상도가 1920x1080인 영상 데이터(320)에 대해서 최대 부호화 단위의 크기는 64x64, 최대 심도가 4로 설정되어 있다. 해상도가 352x288인 비디오 데이터(330)에 대해서 최대 부호화 단위의 크기는 16x16, 최대 심도가 2로 설정되어 있다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 압축률 향상뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반영하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 영상 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 영상 데이터(310 및 320)는 최대 부호화 단위의 크기가 64x64로 선택될 수 있다.
최대 심도는 계층적 부호화 단위에서 총 계층수를 나타낸다. 영상 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 영상 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 심도가 증가함에 따라 장축 크기가 32, 16인 서브 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
반면, 영상 데이터(330)의 최대 심도는 2이므로, 영상 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 최대 부호화 단위들로부터, 심도가 증가함에 따라 장축 크기가 8, 4인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
영상 데이터(320)의 최대 심도는 4이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 심도가 증가함에 따라 장축 크기가 32, 16, 8, 4인 서브 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 증가할수록 더 작은 서브 부호화 단위에 기초해 영상을 부호화하므로 보다 세밀한 장면을 포함하고 있는 영상을 부호화하는데 적합해진다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부를 도시한다.
인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 예측 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 예측 단위에 대해 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)을 이용해 인터 예측 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 예측 단위에 기초해 레지듀얼 값들이 생성되고, 생성된 레지듀얼 값들은 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다.
양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 역변환부(470)를 통해 다시 레지듀얼 값으로 복원되고, 복원된 레지듀얼 값들은 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법에 따라 부호화하기 위해, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)는 모두 최대 부호화 단위, 심도에 따른 서브 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초해 영상 부호화 과정들을 처리한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역변환부(540)를 거쳐 레지듀얼 값들로 복원된다. 레지듀얼 값들은 인트라 예측부(550)의 인트라 예측의 결과 또는 움직임 보상부(560)의 움직임 보상 결과와 가산되어 부호화 단위 별로 복원된다. 복원된 부호화 단위는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 다음 부호화 단위 또는 다음 프레임의 예측에 이용된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법에 따라 복호화하기 위해 영상 복호화부(400)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두 최대 부호화 단위, 심도에 따른 서브 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 기초해 영상 복호화 과정들을 처리한다.
특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 최대 부호화 단위 및 심도를 고려하여 서브 부호화 단위 내의 예측 단위 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(540)는 변환 단위의 크기를 고려하여 역변환을 수행한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위, 서브 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하여 부호화, 복호화를 수행하기 위해 계층적인 부호화 단위를 이용한다. 최대 부호화 단위 및 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 설정되거나, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 최대 부호화 단위(610)의 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시한다. 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 증가하고, 심도의 증가에 따라 서브 부호화 단위(620 내지 650)의 너비 및 높이가 축소된다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 최대 부호화 단위(610) 및 서브 부호화 단위(620 내지 650)의 예측 단위가 도시되어 있다.
최대 부호화 단위(610)는 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 너비 및 높이가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 증가하며, 크기 32x32인 심도 1의 서브 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 서브 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 서브 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 서브 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 서브 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
도 6을 참조하면, 각각의 심도별로 가로축을 따라 예측 단위의 예시들이 도시되어 있다. 즉, 심도 0의 최대 부호화 단위(610)의 예측 단위는, 크기 64x64의 부호화 단위(610)와 동일하거나 작은 크기인 크기 64x64의 예측 단위(610), 크기 64x32의 예측 단위(612), 크기 32x64의 예측 단위(614), 크기 32x32의 예측 단위(616)일 수 있다.
심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)와 동일하거나 작은 크기인 크기 32x32의 예측 단위(620), 크기 32x16의 예측 단위(622), 크기 16x32의 예측 단위(624), 크기 16x16의 예측 단위(626)일 수 있다.
심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)와 동일하거나 작은 크기인 크기 16x16의 예측 단위(630), 크기 16x8의 예측 단위(632), 크기 8x16의 예측 단위(634), 크기 8x8의 예측 단위(636)일 수 있다.
심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)와 동일하거나 작은 크기인 크기 8x8의 예측 단위(640), 크기 8x4의 예측 단위(642), 크기 4x8의 예측 단위(644), 크기 4x4의 예측 단위(646)일 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최대 심도의 부호화 단위이고, 예측 단위는 크기 4x4의 예측 단위(650)이다. 그러나, 최대 심도의 부호화 단위라고 하여 반드시 부호화 단위와 예측 단위의 크기가 동일할 필요는 없으며, 다른 부호화 단위(610 내지 650)와 마찬가지로 부호화 단위보다 작은 크기의 예측 단위로 분할하여 예측을 수행할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100) 및 영상 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위 그대로 부호화하거나, 최대 부호화 단위 보다 작거나 같은 서브 부호화 단위로 최대 부호화 단위를 분할하여 부호화한다. 부호화 과정 중 변환을 위한 변환 단위의 크기도 부호화 단위 및 예측 단위와 무관하게 가장 높은 압축률을 위한 크기로 선택될 수 있다. 예를 들어, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 변환이 수행될 수 도 있다.
도 8a 및 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 분할 형태를 도시한다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
도 8a의 좌측은 최대 부호화 단위(810)를 부호화하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)가 선택한 분할 형태를 도시한다. 영상 부호화 장치(100)는 다양한 형태로 최대 부호화 단위(810)를 분할하고, 부호화한 다음 다양한 분할 형태의 부호화 결과를 R-D 코스트에 기초해 비교하여 최적의 분할 형태를 선택한다. 최대 부호화 단위(810)를 그대로 부호화하는 것이 최적일 경우에는 도 8a 및 8b와 같이 최대 부호화 단위(810)를 분할하지 않고 최대 부호화 단위(800)를 부호화할 수도 있다.
도 8a의 좌측을 참조하면, 심도 0인 최대 부호화 단위(810)를 심도 1 이상의 서브 부호화 단위로 분할하여 부호화한다. 최대 부호화 단위(810)를 네 개의 심도 1의 서브 부호화 단위로 분할한 다음, 전부 또는 일부의 심도 1의 서브 부호화 단위를 다시 심도 2의 서브 부호화 단위로 분할한다.
심도 1의 서브 부호화 단위 중 우측 상부에 외치한 서브 부호화 단위 및 좌측 하부에 위치한 서브 부호화 단위가 심도 2 이상의 서브 부호화 단위로 분할되었다. 심도 2 이상의 서브 부호화 단위 중 일부는 다시 심도 3 이상의 서브 부호화 단위로 분할될 수 있다.
도 8b의 우측은 최대 부호화 단위(810)에 대한 예측 단위의 분할 형태를 도시한다.
도 8a의 우측을 참조하면, 최대 부호화 단위에 대한 예측 단위(860)는 최대 부호화 단위(810)와 상이하게 분할될 수 있다. 다시 말해, 서브 부호화 단위들 각각에 대한 예측 단위는 서브 부호화 단위보다 작을 수 있다.
예를 들어, 심도 1의 서브 부호화 단위 중 우측 하부에 외치한 서브 부호화 단위(854)에 대한 예측 단위는 서브 부호화 단위(854)보다 작을 수 있다. 심도 2의 서브 부호화 단위들(814, 816, 818, 828, 850, 852) 중 일부 서브 부호화 단위(815, 816, 850, 852)에 대한 예측 단위는 서브 부호화 단위보다 작을 수 있다.
또한, 심도 3의 서브 부호화 단위(822, 832, 848)에 대한 예측 단위는 서브 부호화 단위보다 작을 수 있다. 예측 단위는 각각의 서브 부호화 단위를 높이 또는 너비 방향으로 반분한 형태일 수도 있고, 높이 및 너비 방향으로 4분한 형태일 수도 있다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 단위 및 변환 단위를 도시한다.
도 8b의 좌측은 도 8a의 우측에 도시된 최대 부호화 단위(810)에 대한 예측 단위의 분할 형태를 도시하고, 도 8b의 우측은 최대 부호화 단위(810)의 변환 단위의 분할 형태를 도시한다.
도 8b의 우측을 참조하면, 변환 단위(870)의 분할 형태는 예측 단위(860)와 상이하게 설정될 수 있다.
예를 들어, 심도 1의 부호화 단위(854)에 대한 예측 단위가 높이를 반분한 형태로 선택되더라도, 변환 단위는 심도 1의 부호화 단위(854)의 크기와 동일한 크기로 선택될 수 있다. 마찬가지로, 심도 2의 부호화 단위(814, 850)에 대한 예측 단위가 심도 2의 부호화 단위(814, 850)의 높이를 반분한 형태로 선택되더라도 변환 단위는 심도 2의 부호화 단위(814, 850)의 원래 크기와 동일한 크기로 선택될 수 있다.
예측 단위보다 더 작은 크기로 변환 단위가 선택될 수도 있다. 예를 들어, 심도 2의 부호화 단위(852)에 대한 예측 단위가 너비를 반분한 형태로 선택된 경우에 변환 단위는 예측 단위보다 더 작은 크기인 높이 및 너비를 반분한 형태로 선택될 수 있다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 부호화 장치를 도시한다. 도 9의 영상 부호화 장치(900)는 도 1의 영상 부호화 장치(100) 및 도 4의 영상 부호화 장치(400)에 포함되어 인터 예측에 기초해 현재 블록을 부호화하는 장치일 수 있다.
도 9를 참조하면, 영상 부호화 장치(900)는 움직임벡터결정부(910) 및 부호화부(920)를 포함한다.
일부 부호화 모드는 현재 블록 이전에 부호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 결정된 움직임 벡터에 기초해 현재 블록을 부호화한다. 직접예측 모드(direct prediction mode)와 스킵 모드(skip mode)가 이러한 모드들의 예시들이다. 직접예측 모드와 스킵 모드는 모두 현재 블록의 움직임 벡터가 이전에 부호화된 정보에 기초해 결정되기 때문에 현재 블록에 대한 정보로서 움직임 벡터를 별도로 부호화하지 않는 부호화 모드들이다.
다만, 직접예측 모드는 현재 블록에서 움직임 벡터에 따라 생성된 예측 블록을 감산하여 생성된 레지듀얼 블록을 픽셀 값에 대한 정보로서 부호화함에 반해, 스킵 모드는 예측 블록이 현재 블록과 동일한 것으로 간주하여 스킵 모드로 부호화되었음을 나타내는 플래그 정보만 픽셀 값에 대한 정보로서 부호화하는 것이 상이하다.
직접예측 모드와 스킵 모드는 모두 인터 예측에 기초한 부호화임에도 불구하고, 움직임 벡터를 별도로 부호화하지 않으므로, 압축률 향상에 크게 영향을 미친다. 그런데, 이러한 직접예측 모드 및 스킵 모드는 특정 예측 방향의 예측만 수행하여 현재 블록을 부호화하기 때문에 발생 확률이 낮고, 예측이 부정확할 가능성이 높다는 단점이 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(900)는 양방향 예측 픽처에 포함된 현재 블록을 직접예측 모드 또는 스킵 모드로 부호화할 때, 다양한 예측 방향으로 예측하여 부호화하는 바, 이하 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 양방향 예측 픽처에 포함된 블록을 예측하는 방법을 도시한다.
도 10을 참조하면, 양방향 예측 픽처인 현재 픽처(1000)에 포함된 현재 블록(1010)을 부호화할 때에 현재 블록은 현재 픽처 이전 시간의 픽처(1020) 및 현재 픽처 이후 시간의 픽처(1030) 중 적어도 하나를 참조하여 예측 부호화된다. 이전 시간의 픽처(1020) 및 이후 시간의 픽처(1030) 중 적어도 하나에서 현재 블록(1010)에 대응되는 적어도 하나의 블록(1022 및 1032)을 검색하고, 검색된 블록에 기초해 현재 블록을 예측 부호화한다.
다시 말해, 현재 픽처(1000)로부터 이전 픽처(1020)로의 방향을 제1 방향(즉, L0 방향)이라할 때, 현재 블록(1010)은 제1 방향의 픽처에서 검색된 대응 블록(1022)에 기초해 예측될 수 있다. (이하 '제1 방향 예측'이라 한다.) 마찬가지로, 현재 픽처(1000)로부터 이후 픽처(1030)로의 방향을 제2 방향(즉, L1 방향)이라할 때, 현재 블록(1010)은 제2 방향의 픽처에서 검색된 대응 블록(1032)에 기초해 예측될 수 있다. (이하, '제2 방향 예측'이라 한다.) 또한, 현재 블록(1010)은 제1 방향 예측 및 제2 방향 예측 모두 즉, 양방향 예측에 기초해 예측될 수도 있다.
그런데, 종래 기술에 따른 직접예측 모드는 현재 블록(1010)에 대해 양방향 예측을 수행하는 경우에만 적용될 수 있다. 다시 말해, 제1 방향 예측만을 수행하여 현재 블록이 예측 부호화되는 경우에는 직접예측 모드에 따라 부호화할 수 없으며, 제2 방향 예측만을 수행하여 현재 블록이 예측 부호화되는 경우에도 직접예측 모드에 따라 부호화할 수 없다. 종래 기술에 따른 스킵 모드도 마찬가지이다. 종래 기술에 따른 스킵 모드에 따르면, 현재 블록(1010)에 인접한 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 의해 결정된 현재 블록(1010)의 움직임 벡터는 제1 방향의 움직임 벡터(mv_L0)이어야 하며, 제1 방향 예측에 기초해 생성된 예측 블록을 현재 블록(1010)과 동일한 것으로 간주하여 스킵 모드로 부호화되었음을 나타내는 플래그 정보를 부호화한다.
요컨대, 종래 기술에 따르면, 양방향 예측 픽처에 포함된 블록에 대해 수행될 수 있는 예측은 제1 방향 예측, 제2 방향 예측 및 양방향 예측임에도 불구하고, 직접예측 모드 및 스킵 모드는 특정 방향으로 예측을 수행하는 경우에만 적용될 수 있으므로, 압축률에 큰 영향을 미치는 직접예측 모드 및 스킵 모드가 제한적으로 적용되는 단점이 있다.
이러한 단점을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 영상 부호화 장치(900)는 현재 블록(1010)의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 정보에 기초해 결정하여, 움직임 벡터는 부호화하지 않으면서, 예측은 모든 방향에 대해 수행할 수 있는 영상 부호화 방법에 따라 부호화를 수행한다.
움직임벡터결정부(910)는 제1 방향 예측, 제2 방향 예측 및 양방향 예측을 수행하기 위해 현재 블록(1010)의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정한다. 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터는 현재 블록 이전에 부호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정한다.
제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터는 종래 기술에 따른 움직임 벡터 결정 방법에 따라 결정할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(1010)을 직접예측 모드 즉, 움직임 벡터에 대한 정보를 부호화하지 않고, 레지듀얼 블록에 대한 정보만 부호화하는 모드에 따라 부호화하는 경우에는 H.264/AVC 직접예측 모드의 움직임 벡터를 결정하는 방법에 따라 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 현재 블록(1010)을 스킵 모드 즉, 움직임 벡터에 대한 정보 및 레지듀얼 블록에 대한 정보를 모두 부호화하지 않는 모드에 따라 부호화하는 경우에는 H.264/AVC 스킵 모드의 움직임 벡터를 결정하는 방법에 따라 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
H.264/AVC 직접예측 모드에는 시간 직접예측 모드와 공간 직접예측 모드가 있다. 따라서, H.264/AVC의 시간 직접예측 모드에서 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 방법 및 공간 직접 예측 모드에서 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 방법이 움직임벡터결정부(910)가 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정하는데 이용될 수 있다. 도 11a 및 11b를 참조하여 상세히 설명한다.
도 11a는 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정하는 방법을 도시한다.
도 11a를 참조하면, 현재 블록(1010)을 시간 직접예측 모드로 부호화하는 경우에는 현재 픽처(1110)의 현재 블록(1010)의 움직임 벡터는 시간적으로 후행하는 픽처(1114)의 동일한 위치(colocated)의 블록(1120)의 움직임 벡터를 이용해 생성될 수 있다.
다시 말해, 시간적으로 후행하는 픽처(1114)를 앵커(anchor) 픽처라 할 때, 앵커 픽처(1114)에서 현재 블록의 동일한 위치의 블록(1120)의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 동일한 위치의 블록(1120)의 움직임 벡터를 현재 픽처(1110)와 선행 픽처(1112) 사이의 시간 거리(temporal distance) 및 앵커 픽처(1114)와 선행 픽처(1112) 사이의 시간 거리에 기초해 블록(1120)의 움직임 벡터를 스케일링(scaling)하여 현재 블록(1010)의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
예를 들어, 현재 블록(1010)과 동일한 위치의 블록(1120)의 움직임 벡터 mv_colA가 현재 픽처(1010) 이전 시간의 픽처(1112)의 검색된 블록(1122)에 대해 생성되면, 현재 블록(1110)의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터인 mv_L0A 및 mv_L1A는 다음과 같이 생성될 수 있다.
mv_L0A = (t1/t2) * mv_colA
mv_L1A = mv_L0A - mv_colA
여기서, mv_L0A는 현재 블록(1010)의 제1 방향 움직임 벡터를 의미하고, mv_L1A는 현재 블록(1010)의 제2 방향 움직임 벡터를 의미한다.
도 11b는 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정하는 방법을 도시한다.
도 11b를 참조하면, 현재 블록(1010)의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터는 현재 블록(1100)에 인접한 블록들(1130 내지 1134)의 움직임 벡터인 mv_A, mv_B 및 mv_C에 기초해 결정될 수 있다. 현재 블록(1010)의 좌측, 상부 및 우측 상부에 위치한 블록들의 움직임 벡터에 기초해 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정한다.
현재 블록을 공간 직접예측 모드로 부호화하는 경우에는 mv_A, mv_B 및 mv_C 중 제1 방향의 움직임 벡터들의 중앙값을 현재 블록(1010)의 제1 방향 움직임 벡터로 결정하고, mv_A, mv_B 및 mv_C 중 제2 방향의 움직임 벡터들의 중앙값(median)을 현재 블록(1010)의 제2 방향 움직임 벡터로 결정한다. 제1 방향 움직임 벡터를 결정할 때, mv_A, mv_B 및 mv_C 중 제2 방향인 움직임 벡터는 '0'으로 설정하여 중앙값을 계산하고, 제2 방향 움직임 벡터를 결정할 때, mv_A, mv_B 및 mv_C 중 제1 방향인 움직임 벡터는 '0'으로 설정하고, 중앙값을 계산한다.
mv_A, mv_B 및 mv_C에 따른 제1 방향 참조 번호 중 제일 작은 번호에 대응되는 픽처를 제1 방향 참조 픽처로 결정하고, mv_A, mv_B 및 mv_C에 따른 제2 방향 참조 번호 중 제일 작은 번호에 대응되는 픽처를 제2 방향 참조 픽처로 결정한다.
현재 블록(1010)을 스킵 모드로 부호화하는 경우에는 도 11b에 도시된 바와 같이 현재 블록(1010)에 인접한 블록들(1130 내지 1134)의 움직임 벡터 mv_A, mv_B 및 mv_C 중에서 제1 방향 움직임 벡터들의 중앙값을 현재 블록의 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
도 11a 및 11b에 따라 영상 부호화 장치(900)가 움직임 벡터를 결정하고, 현재 블록을 부호화하면, 복호화하는 측에서는 도 11a 및 11b와 동일한 방법을 이용해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 복원할 수 있다. 다시 말해, 영상을 부호화하는 측과 복호화하는 측은 동일한 움직임 벡터 결정 방법을 암묵적(implicit)으로 공유하고, 공유된 움직임 벡터 결정 방법에 따라 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
그러나, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 부호화하는 측이 현재 블록 이전에 부호화된 복수의 블록의 움직임 벡터에 기초해 복수의 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 움직임 벡터를 특정하기 위한 정보를 명시적(explicit)으로 부호화하여 비스트스트림에 삽입하고, 복호화하는 측은 명시적으로 부호화되어 삽입된 정보에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 이하 도 12a 및 12d를 참조하여 상세히 설명한다.
도 12a 및 12b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 현재 블록의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정하는 방법을 도시한다.
도 12a를 참조하면, 움직임벡터결정부(910)는 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 블록들의 움직임 벡터에 기초해 복수의 움직임 벡터 후보를 생성할 수 있다. 현재 블록의 상부에 인접한 블록들 중 가장 좌측의 a0 블록, 좌측에 인접한 가장 상부의 b0 블록, 우측상부에 인접한 c 블록, 좌측상부에 인접한 d 블록 및 우측하부에 인접한 e 블록의 움직임 벡터가 복수의 움직임 벡터 후보일 수 있다.
a0 블록, b0 블록, c 블록 및 d 블록의 움직임 벡터 중 제1 방향의 움직임 벡터들 중 하나가 현재 블록의 제1 방향의 움직임 벡터로 결정되고, a0 블록, b0 블록, c 블록 및 d 블록의 움직임 벡터 중 제2 방향의 움직임 벡터들 중 하나가 현재 블록의 제2 방향의 움직임 벡터로 결정될 수 있다. 예를 들어, a0 블록, b0 블록, c 블록 및 d 블록의 움직임 벡터 중 a0 블록 및 b0 블록의 움직임 벡터가 제1 방향의 움직임 벡터들이라면, a0 블록의 움직임 벡터 및 b0 블록의 움직임 벡터 중 하나를 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터로 결정할 수 있고, 나머지 c 블록 및 d 블록의 움직임 벡터 중 하나를 현재 블록의 제2 방향 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
복수의 움직임 벡터 후보 중 하나를 현재 블록의 움직임 벡터로 결정하는 방법에는 제한이 없으나, 일반적으로 현재 블록을 보다 정확하게 예측할 수 있는 움직임 벡터를 선택할 수 있다. 전술한 예에서, 제1 방향의 움직임 벡터인 a0 블록의 움직임 벡터 및 b0 블록의 움직임 벡터 중 a0 블록의 움직임 벡터에 따라 예측을 수행하였을 때, 현재 블록이 보다 더 정확하게 예측된다면, a0 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터로 결정할 수 있다. 각각의 움직임 벡터에 따라 예측한 결과 생성된 예측 블록을 현재 블록에서 감산하여 생성된 레지듀얼 블록의 SAD(sum of absolute difference)를 계산하고, SAD가 작은 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
도 12b를 참조하면, 현재 블록의 인접한 모든 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 후보로서 이용할 수 있다. 다시 말해, 상부에 인접한 블록들 중 가장 좌측의 a0 블록뿐만 아니라 상부에 인접한 모든 블록들의 움직임 벡터가 움직임 벡터 후보로서 이용될 수 있고, 좌측에 인접한 불록들 중 가장 상부의 b0 블록뿐만 아니라 좌측에 인접한 모든 블록들의 움직임 벡터가 움직임 벡터 후보로서 이용될 수 있다.
도 12a와 관련하여 전술한 바와 같이 모든 블록의 움직임 벡터 후보에서 제1 방향의 움직임 벡터들 중 하나가 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터로서 결정되고, 제2 방향의 움직임 벡터들 중 하나가 현재 블록의 제2 방향 움직임 벡터로서 결정될 수 있다.
종합하면, 도 11a, 11b, 12a 및 12b에 따라 움직임벡터결정부(910)는 다음과 같이 다음과 같은 복수의 움직임 벡터 후보 중에서 하나를 현재 블록의 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
C = {median(mv_a0, mv_b0, mv_c), mv_a0, mv_a1 ..., mv_aN, mv_b0, mv_b1, ... , mv_bN, mv_c, mv_d, mv_e, mv_L0A, mv_L1A}
mv_L0A 및 mv_L1A는 도 11a에 따른 움직임 벡터일 수 있으며, median(mv_a0, mv_b0, mv_c)은 도 11b에 따른 움직임 벡터일 수 있다. 나머지 움직임 벡터들은 도 12a 및 12b와 관련하여 전술하였다.
C 집합에 포함된 제1 방향의 움직임 벡터들 중에서 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터가 결정되고, C 집합에 포함된 제2 방향의 움직임 벡터들 중에서 현재 블록의 제2 방향 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 후보들의 개수를 줄이고, 그 중에서 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수도 있다.
C = {median(mv_a', mv_b', mv_c'), mv_a', mv_b', mv_c', mv_L0A, mv_L1A}
여기서, mv_x는 x 블록의 움직임 벡터를 의미하고, median()은 중앙값을 의미하며, mv_a'은 mv_a0, mv_a1 ..., mv_aN 중 유효한 최초의 움직임 벡터를 의미한다. 예를 들어, a0 블록이 인트라 예측을 이용해 부호화된 경우 a0의 움직임 벡터인 mv_a0은 유효하지 않으므로, mv_a'=mv_a1이 되며, a1 블록의 움직임 벡터도 유효하지 않은 경우에는 mv_a'=mv_a2이다.
마찬가지로, mv_b'은 mv_b0, mv_b1, ... , mv_bN 중 유효한 최초의 움직임 벡터를 의미하고, mv_c'은 mv_c, mv_d, mv_e 중 유효한 최초의 움직임 벡터를 의미한다.
mv_L0A 및 mv_L1A는 도 11a에 따른 움직임 벡터일 수 있다. 또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, mv_L0A 및 mvL1A 대신 인접한 픽처들 사이의 시간 거리를 이용해 생성된 다른 움직임 벡터가 후보에 포함될 수 있다. 도 13a 및 13b를 참조하여 상세히 설명한다.
도 13a 및 13b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 현재 블록의 움직임 벡터를 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 결정하는 방법을 도시한다.
도 13a를 참조하면, 시간 거리에 기초해 결정된 움직임 벡터 후보는 종래 기술에 따른 시간 직접예측 모드와 다른 방법으로 다른 방법으로 결정될 수 있다.
현재 픽처(1110)의 현재 블록(1010)의 움직임 벡터 후보는 선행 픽처(1112)의 동일한 위치(colocated)의 블록(1320)의 움직임 벡터를 이용해 생성될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(1010)과 동일한 위치의 블록(1320)의 움직임 벡터 mv_colB가 후행 픽처(1114)의 검색된 블록(1322)에 대해 생성되면, 현재 블록(1010)의 움직임 벡터 후보들인 mv_L0B 및 mv_L1B 는 다음과 같이 생성될 수 있다.
mv_L1B = (t3/t4) * mv_colB
mv_L0B = mv_L1B - mv_colB
여기서, mv_L0B는 현재 블록(1010)의 제1 방향 움직임 벡터 후보를 의미하고, mv_L1B는 현재 블록(1010)의 제2 방향 움직임 벡터 후보를 의미한다.
도 13b를 참조하면, 현재 픽처(1110)의 현재 블록(1010)의 움직임 벡터 후보는 선행 픽처(1112)의 동일한 위치(colocated)의 블록(1330)의 움직임 벡터를 이용해 결정할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(1010)과 동일한 위치의 블록(1330)의 움직임 벡터 mv_colC가 또 다른 선행 픽처(1116)의 검색된 블록(1332)에 대해 생성되면, 현재 블록(1010)의 움직임 벡터 후보인 mv_L0C는 다음과 같이 생성될 수 있다.
mv_L0C = (t6/t5) x mv_colC
도 13a 및 13b와 관련하여 전술한 mv_L0B, mv_L1B 및 mv_L0B는 전술한 현재 블록(1010)의 움직임 벡터의 후보들인 C 집합에 포함될 수 있다. mv_L0A, mv_L1A를 대신해 C 집합에 포함될 수도 있고, 추가로 C 집합에 포함될 수도 있다.
다시 도 9를 참조하면, 움직임벡터결정부(910)가 현재 블록 이전에 부호화된 블록들의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하면, 부호화부(920)는 현재 블록에 대한 정보를 부호화한다.
현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터가 결정되면, 부호화부(920)는 결정된 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터에 기초해 제1 방향의 예측, 제2 방향의 예측 및 양방향 예측을 수행한다. 그런 다음, 현재 블록을 가장 정확하게 예측하는 예측 방향을 결정한다. 제1 방향의 예측 결과, 제2 방향의 예측 결과 및 양방향 예측 결과를 현재 블록과 비교하여 레지듀얼 블록의 SAD가 가장 적은 예측 방향을 결정할 수 있다. 제1 방향의 예측, 제2 방향의 예측 및 양방향 예측을 모두 수행하여, 부호화한 결과를 RD 코스트(rate distortion cost)에 기초해 비교하여 예측 방향을 결정할 수도 있다.
예측 방향이 결정되면, 결정된 예측 방향에 대한 정보 및 픽셀 값들에 대한 정보를 부호화한다. 예측 방향에 대한 정보가 시퀀스 파라미터, 슬라이스 파라미터 또는 블록 파라미터로서 부호화될 수 있다. 제1 방향, 제2 방향 및 양방향에 소정의 이진수를 할당하고, 현재 블록의 부호화에 이용되는 예측 방향에 대응되는 이진수를 엔트로피 부호화하여 비트스트림에 삽입할 수 있다.
픽셀 값들에 대한 정보로서 직접예측 모드와 같이 레지듀얼 블록에 대한 정보를 별도로 부호화할 수 있다. 결정된 예측 방향에 따른 예측 결과 생성된 예측 블록을 현재 블록에서 감산하여 레지듀얼 블록을 생성하고, 레지듀얼 블록을 변환하여, 주파수 영역의 계수들을 생성하고, 생성된 계수들을 양자화, 엔트로피 부호화할 수 있다. 변환은 이산 코사인 변환 또는 KLT 변환일 수 있다.
또한, 픽셀 값들에 대한 정보로서 종래 기술에 따른 스킵 모드와 예측 블록과 현재 블록이 동일함을 나타내는 플래그 정보만 부호화할 수도 있다. 결정된 예측 방향에 따른 예측 결과 생성된 예측 블록을 현재 블록과 동일한 것으로 간주하여 현재 블록과 예측 블록이 동일함을 나타내는 플래그 정보만 부호화할 수 있다.
예측을 위해 참조하는 픽처는 이전에 부호화된 블록들의 참조 번호(reference index)에 기초해 유추될 수 있다. 도 11b와 관련하여 전술한 바와 같이 이전에 부호화된 블록들의 참조 번호에 기초해 현재 블록의 참조 번호를 결정하고, 이에 대응되는 참조 픽처가 결정될 수도 있다. 또한, 움직임벡터결정부(910)에서 결정된 움직임 벡터에 대응되는 참조 픽처가 현재 블록의 참조 픽처로 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 11a와 관련하여 전술한 바와 같이 mv_L0A가 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터로 결정되면, mv_L0A에 따른 선행 픽처(1112)가 현재 블록의 참조 픽처로서 자동적으로 결정될 수 있다.
움직임벡터결정부(910)가 도 12a, 12b, 13a 및 13b와 같이 복수의 움직임 벡터 후보들 중에서 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 명시적으로 결정한 경우에 부호화부(920)는 복수의 임직임 벡터 후보에서 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터 중 적어도 하나를 지시(signalling)하는 정보를 부호화할 수도 있다.
예측 방향을 결정한 결과 제1 방향으로만 예측을 수행하는 것으로 결정된 경우에는 복수의 움직임 벡터 후보들에서 제1 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보만 부호화한다. 제2 방향으로만 예측을 수행하는 경우에도 제2 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보만 부호화할 수 있다. 그러나, 양방향 예측을 수행하는 경우에는 복수의 움직임 벡터 후보들에서 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보를 부호화할 수 있다.
전술한 C 집합에 포함된 모든 움직임 벡터 각각에 이진수를 할당하고, 그 중 현재 블록의 움직임 벡터로서 결정된 제1 방향 움직임 벡터 및/또는 제2 방향 움직임 벡터에 할당된 이진수를 부호화할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터는 C 집합에 포함된 제1 방향의 움직임 벡터들 중에서 하나로 결정되는 바, C 집합에 포함된 제1 방향의 움직임 벡터들에 순서대로 할당된 이진수 중에서 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터로 결정된 움직임 벡터에 할당된 이진수를 제1 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보로서 부호화할 수 있다. 제2 방향 움직임 벡터도 마찬가지로, C 집합에 포함된 제2 방향의 움직임 벡터들에 순서대로 할당된 이진수 중에서 현재 블록의 제2 방향 움직임 벡터로 결정된 움직임 벡터에 할당된 이진수를 제2 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보로서 부호화할 수 있다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상 복호화 장치를 도시한다. 도 14의 영상 복호화 장치(1400)는 도 2의 영상 복호화 장치(200) 및 도 5의 영상 부호화 장치(500)에 포함되어 인터 예측을 수행하여, 현재 블록을 복호화하는 장치일 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(1400)는 복호화부(1410), 움직임벡터결정부(1420) 및 복원부(1430)를 포함한다.
복호화부(1410)는 현재 블록에 대한 데이터를 포함하는 비트스트림을 수신하고, 예측 방향에 대한 정보를 복호화한다. 영상 복호화 장치(1400)는 현재 블록 이전에 복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하고, 결정된 움직임 벡터에 기초해 현재 블록을 복원하는 복호화 모드에 따라 복호화를 수행하는 바, 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하기에 앞서, 현재 블록의 예측 방향에 대한 정보를 복호화한다. 시퀀스 파라미터, 슬라이스 파라미터 또는 블록 파라미터로서 비트스트림에 포함되어 있는 예측 방향에 대한 정보를 복호화한다.
직접예측 모드나 스킵 모드와 같이 이전에 부호화된 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 부호화/복호화 모드는 특정 방향의 예측만을 이용하여 현재 블록을 부호화/복호화하였으나, 본 발명에 따른 부호화/복호화 방법은 제1 방향의 예측, 제2 방향의 예측 및 양방향 예측 모두에 기초해 직접예측 모드나 스킵 모드로 현재 블록을 부호화/복호화할 수 있다. 이를 위해 전술한 영상 부호화 장치(900)는 예측 방향에 대한 정보를 부호화하여 비트스트림에 삽입한다. 복호화부(1410)는 영상 부호화 장치(900)에서 비스트스트림에 삽입한 예측 방향에 대한 정보를 복호화한다.
복호화부(1410)는 예측 방향에 대한 정보와 함께 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 움직임 벡터를 지시하는 정보를 복호화할 수도 있다. 현재 블록의 움직임 벡터가 전술한 바와 같이 부호화 측과 복호화 측 사이에 공유된 움직임 벡터 결정 방법에 따라 암시적으로 결정되는 경우에는 현재 블록의 움직임 벡터는 이미 정해진 방법에 따라 하나로 결정되므로, 움직임 벡터를 지시하는 정보를 복호화할 필요가 없다. 그러나, 전술한 바와 같이 이전에 부호화된 복수의 블록의 움직임 벡터에 기초해 복수의 움직임 벡터 후보를 생성하고, 그 중에서 현재 블록의 움직임 벡터가 결정된 경우에는 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 움직임 벡터를 특정하기 위한 정보를 복호화할 수 있다.
또한, 복호화부(1410)는 현재 블록의 픽셀 값에 대한 정보를 복호화한다. 현재 블록의 레지듀얼 블록에 대한 정보를 복호화하거나, 현재 블록이 예측 블록과 동일함을 나타내는 플래그 정보를 복호화한다. 복호화부(1410)는 레지듀얼 블록에 대한 정보를 엔트로피 복호화, 역양자화, 역변환하여 레지듀얼 블록을 복원할 수 있다.
움직임벡터결정부(1420)는 복호화부(1410)에서 복호화된 예측 방향에 대한 정보에 기초해 소정 방향의 예측을 수행하기 위한 현재 블록의 움직임 벡터를 결정한다. 복호화된 예측 방향에 대한 정보를 참조한 결과, 제1 방향의 예측을 수행하는 것으로 판단되면, 제1 방향 움직임 벡터를 결정하고, 제2 방향의 예측을 수행하는 것으로 판단되면, 제2 방향 움직임 벡터를 결정한다. 양방향 예측을 수행하는 것으로 판단되면, 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정한다.
부호화 측과 복호화 측 사이의 공유된 움직임 벡터 결정 방법에 따라 암묵적으로 현재 블록의 움직임 벡터가 결정되는 경우에는 공유된 움직임 벡터 결정 방법에 따라 현재 블록의 움직임 벡터를 결정한다. 암묵적으로 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 방법은 도 11a 및 11b와 관련하여 전술하였다.
그러나, 복수의 움직임 벡터 후보 중에서 현재 블록의 움직임 벡터를 결정하는 경우에는 복호화부(1410)에서 복호화된 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록을 지시하는 정보에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정한다. 현재 블록 이전에 복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터를 이용해 복수의 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 움직임 벡터를 결정한다.
현재 블록이 제1 방향의 예측만 이용하는 경우에는 복호화부(1410)에서 복호화된 제1 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보를 참조해 복수의 움직임 벡터 후보들 중에서 제1 방향 움직임 벡터를 결정하고, 현재 블록이 제2 방향의 예측만 이용하는 경우에는 복호화부(1410)에서 복호화된 제2 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보를 참조해 복수의 움직임 벡터 후보들 중에서 제2 방향 움직임 벡터를 결정한다. 현재 블록이 양방향 예측을 이용하는 경우에는 복호화부(1410)에서 복호화된 제1 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보 및 제2 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보를 참조해, 복수의 움직임 벡터 후보들 중에서 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
복원부(1430)는 복호화부(1410)에서 복호화된 픽셀 값들에 대한 정보 및 움직임벡터결정부(1420)에서 결정된 현재 블록의 움직임 벡터에 기초해 현재 블록을 복원한다.
움직임벡터결정부(1410)에서 결정된 움직임 벡터에 따라 제1 방향의 예측, 제2 방향의 예측 또는 양방향의 예측을 수행하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다. 복호화부(1410)에서 픽셀 값들에 대한 정보를 복호화한 결과, 레지듀얼 블록이 복원된 경우에는 복원된 레지듀얼 블록과 예측 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다. 복호화부(1410)에서 예측 블록이 현재 블록과 동일함을 나타내는 플래그 정보가 복호화된 경우에는 예측 블록을 그대로 복원된 현재 블록으로 이용한다.
예측을 위해 참조하는 픽처는 이전에 복호화된 블록들의 참조 번호(reference index)에 기초해 유추될 수 있다. 도 11b와 관련하여 전술한 바와 같이 이전에 복호화된 블록들의 참조 번호에 기초해 현재 블록의 참조 번호를 결정하고, 이에 대응되는 참조 픽처가 결정될 수도 있다. 또한, 움직임벡터결정부(1410)에서 결정된 움직임 벡터에 대응되는 참조 픽처가 현재 블록의 참조 픽처로 결정될 수 있다. 예를 들어, 도 11a와 관련하여 전술한 바와 같이 mv_L0A가 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터로 결정되면, mv_L0A에 따른 선행 픽처(1112)가 현재 블록의 참조 픽처로서 자동적으로 결정될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 단계 1510에서 영상 부호화 장치는 현재 블록의 움직임 벡터를 결정한다. 양방향 예측 픽처인 현재 픽처에 포함된 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정한다. 현재 블록의 움직임 벡터는 도 11a 및 11b를 참조하여 전술한 바와 같이 부호화하는 측과 복호화하는 측 사이에 공유된 움직임 벡터 결정 방법에 따라 암묵적으로 결정될 수도 있고, 도 12a, 12b, 13a 및 13b를 참조하여 전술한 바와 같이 복수의 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 복수의 움직임 벡터 후보 중에서 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 결정할 수도 있다.
단계 1520에서 영상 부호화 장치는 제1 방향 예측, 제2 방향 예측 및 양방향 예측 중 현재 블록의 부호화에 이용되는 예측을 결정한다. 제1 방향 움직임 벡터에 따른 제1 방향 예측, 제2 방향 움직임 벡터에 따른 제2 방향 예측, 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터에 따른 양방향 예측 중 현재 블록의 부호화에 이용되는 예측을 결정한다.
제1 방향 예측, 제2 방향 예측 및 양방향 예측 중 현재 블록을 가장 정확하게 예측할 수 있는 예측을 현재 블록을 부호화하는데 이용되는 예측으로 결정할 수 있다. 전술한 바와 같이 예측 블록과 현재 블록의 SAD가 가장 장은 예측이 현재 블록을 부호화하는데 이용되는 예측으로 결정될 수 있다.
단계 1530에서 영상 부호화 장치는 단계 1530에서 결정된 예측의 예측 방향에 대한 정보를 부호화한다. 제1 방향, 제2 방향 및 양방향에 각각 이진수를 할당하고, 현재 블록의 부호화에 이용되는 예측 방향에 대응되는 이진수를 부호화할 수 있다. 부호화된 이진수를 소정의 엔트로피 부호화 방법에 의해 엔트로피 부호화될 수 있다. 예측 방향에 대한 정보가 시퀀스 파라미터, 슬라이스 파라미터 또는 블록 파라미터로서 부호화될 수 있다.
현재 블록의 픽셀 값들에 대한 정보도 부호화되는데, 현재 블록에서 예측 블록을 감산하여 생성된 레지듀얼 블록의 레지듀얼 값들에 대한 정보를 부호화할 수 있다. 레지듀얼 블록을 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 예측 블록이 현재 블록과 동일함을 나타내는 플래그 정보만 부호화할 수도 있다.
복수의 움직임 벡터 후보들에서 현재 블록의 부호화에 이용된 움직임 벡터를 특정하기 위한 정보도 부호화할 수 있다. 현재 블록 이전에 부호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 복수의 움직임 벡터 후보를 생성하고, 그 중 하나를 현재 블록의 움직임 벡터를 선택하여 현재 블록의 움직임 벡터로서 이용한 경우에 복수의 움직임 벡터 후보에서 선택된 움직임 벡터를 지시하는 정보를 부호화할 수 있다. 단계 1520에서 현재 블록의 예측 방향으로 제1 방향이 결정되었으면, 제1 방향 움직임 벡터에 대한 정보만 부호화되고, 단계 1530에서 현재 블록의 예측 방향으로 제2 방향이 결정되었으면, 제2 방향 움직임 벡터에 대한 정보만 부호화될 수 있다. 단계 1520에서 현재 블록의 예측 방향으로 양방향 예측이 결정되었으면, 제1 방향 움직임 벡터에 대한 정보 및 제2 방향 움직임 벡터에 대한 정보가 모두 부호화된다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 단계 1610에서 영상 복호화 장치는 제1 방향, 제2 방향 및 양방향 중 현재 블록의 복호화에 이용되는 예측 방향에 대한 정보를 복호화한다. 비트스트림에 포함되어 있는 예측 방향에 대한 정보를 복호화한다. 제1 방향, 제2 방향 및 양방향 각각에 할당되어 있는 이진수는 현재 블록의 복호화에 이용되는 예측 방향에 대응되는 이진수를 복호화한다. 시퀀스 파라미터, 슬라이스 파라미터 또는 블록 파라미터로서 비트스트림에 포함되어 있는 예측 방향에 대한 정보를 복호화한다.
또한, 영상 복호화 장치는 단계 1610에서 현재 블록의 픽셀 값들에 대한 정보를 복호화한다. 현재 블록의 레지듀얼 블록에 포함된 레지듀얼 값들에 대한 정보를 복호화할 수 있다. 레지듀얼 블록에 대한 데이터를 엔트로피 복호화, 역양자화, 역변환하여 레지듀얼 블록을 복원한다. 현재 블록이 예측 블록과 동일함을 나타내는 정보를 복호화할 수도 있다.
현재 블록의 움직임 벡터가 전술한 복수의 움직임 벡터 후보 중에서 결정되는 경우에는 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 복호화에 이용되는 움직임 벡터를 특정하기 위한 정보가 복호화될 수 있다. 예측 방향에 대한 정보를 복호화한 결과, 현재 블록의 예측 방향이 제1 방향이면, 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보가 복호화될 수 있고, 현재 블록의 예측 방향이 제2 방향이면, 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 제2 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보가 복호화될 수 있다. 현재 블록의 예측 방향이 양방향이면, 복수의 움직임 벡터 후보에서 제1 방향 움직임 벡터 및 제2 방향 움직임 벡터를 지시하는 정보가 복호화될 수 있다.
단계 1620에서 영상 복호화 장치는 단계 1610에서 복호화된 예측 방향에 대한 정보에 기초해 현재 블록의 예측 방향을 결정한다. 단계 1610에서 복호화된 예측 방향에 대응되는 이진수에 기초해 현재 블록의 예측 방향을 결정한다. 예측 방향에 결정되면, 결정된 예측 방향의 예측을 수행하기 위한 적어도 하나의 움직임 벡터를 결정한다.
전술한 바와 같이 부호화하는 측과 복호화하는 측 사이에 공유된 움직임 벡터 결정 방법에 따라 암시적으로 현재 블록의 움직임 벡터가 결정될 수 있다. 또한, 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 움직임 벡터를 명시적으로 선택한 경우에는 현재 블록 이전에 복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초해 복수의 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 단계 1610에서 복호화된 복수의 움직임 벡터 후보에서 현재 블록의 움직임 벡터를 지시하는 정보에 기초해 현재 블록의 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 단계 1610에서 복호화된 정보에 기초해 제1 방향 움직임 벡터, 제2 방향 움직임 벡터 중 적어도 하나가 결정될 수 있다.
단계 1630에서 영상 복호화 장치는 현재 블록을 복원한다. 단계 1620에서 결정된 현재 블록의 움직임 벡터에 기초해 예측 블록을 생성하고, 생성된 예측 블록에 기초해 현재 블록을 복원한다.
단계 1620에서 결정된 현재 블록의 제1 방향 움직임 벡터 및/또는 제2 방향 움직임 벡터에 기초해 제1 방향 예측, 제2 방향 예측 및 양방향 예측 중 하나를 수행하여, 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
단계 1610에서 레지듀얼 블록이 복원된 경우에는 생성된 예측 블록과 복원된 레지듀얼 블록을 가산하여 현재 블록을 복원한다. 단계 1610에서 예측 블록과 현재 블록과 현재 블록이 동일함을 나타내는 정보가 복호화된 경우에는 예측 블록이 현재 블록이 된다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다.
예를 들어, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 영상 부호화 장치, 영상 복호화 장치, 움직임 벡터 부호화 장치 및 움직임 벡터 복호화 장치는 도 1, 2, 4, 5, 9 및 14에 도시된 바와 같은 장치의 각각의 유닛들에 커플링된 버스, 상기 버스에 결합된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 명령, 수신된 메시지 또는 생성된 메시지를 저장하기 위해 상기 버스에 결합되어, 전술한 바와 같은 명령들을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 커플링된 메모리를 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장장치 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.

Claims (17)

  1. 영상을 복호화하는 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 획득된 분할 여부를 나타내는 정보에 따라 최대 부호화 단위를 적어도 하나의 부호화 단위들로 계층적으로 분할하는 단계;
    상기 적어도 하나의 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위에 포함된 현재 블록을 결정하는 단계;
    상기 비트스트림으로부터 L0 방향, L1 방향 및 양방향 중 어느 하나를 나타내는 상기 현재 블록의 예측 방향에 대한 정보를 획득하는 단계;
    상기 현재 블록의 이전에 복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터 후보를 생성하는 단계; 및
    상기 예측 방향에 대한 정보에 따라, 상기 움직임 벡터 후보에 포함된 L0 방향의 움직임 벡터 후보 및 L1 방향의 움직임 벡터 후보 중 적어도 어느 하나의 움직임 벡터 후보를 이용하여 상기 현재 블록의 적어도 하나의 움직임 벡터를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 영상이 최대 크기를 갖는 상기 최대 부호화 단위로 분할되고, 상기 최대 부호화 단위는 심도를 가지는 상기 적어도 하나의 부호화 단위들로 계층적으로 분할되고, 현재 심도의 부호화 단위는 상위 심도의 부호화 단위로부터 분할된 정사각형의 부호화 단위들 중 하나이며, 상기 현재 심도의 부호화 단위는 이웃 부호화 단위들과 독립적으로 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되며,
    상기 현재 심도의 부호화 단위가 예측 복호화를 위해 적어도 하나의 예측 단위들로 분할되는 경우, 상기 현재 블록은 상기 현재 심도의 부호화 단위를 분할한 적어도 하나의 예측 단위인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
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  15. 영상을 복호화하는 장치에 있어서,
    비트스트림으로부터 획득된 분할 여부를 나타내는 정보에 따라 최대 부호화 단위를 적어도 하나의 부호화 단위들로 계층적으로 분할하고, 상기 적어도 하나의 부호화 단위들 중 현재 부호화 단위에 포함된 현재 블록을 결정하고, 상기 비트스트림으로부터 L0 방향, L1 방향 및 양방향 중 어느 하나를 나타내는 상기 현재 블록의 예측 방향에 대한 정보를 획득하는 복호화부; 및
    상기 현재 블록의 이전에 복호화된 적어도 하나의 블록의 움직임 벡터에 기초하여 상기 현재 블록의 움직임 벡터 후보를 생성하고, 상기 예측 방향에 대한 정보에 따라, 상기 움직임 벡터 후보에 포함된 L0 방향의 움직임 벡터 후보 및 L1 방향의 움직임 벡터 후보 중 적어도 어느 하나의 움직임 벡터 후보를 이용하여 상기 현재 블록의 적어도 하나의 움직임 벡터를 결정하는 움직임벡터결정부를 포함하고,
    상기 영상이 최대 크기를 갖는 상기 최대 부호화 단위로 분할되고, 상기 최대 부호화 단위는 심도를 가지는 상기 적어도 하나의 부호화 단위들로 계층적으로 분할되고, 현재 심도의 부호화 단위는 상위 심도의 부호화 단위로부터 분할된 정사각형의 부호화 단위들 중 하나이며, 상기 현재 심도의 부호화 단위는 이웃 부호화 단위들과 독립적으로 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되며,
    상기 현재 심도의 부호화 단위가 예측 복호화를 위해 적어도 하나의 예측 단위들로 분할되는 경우, 상기 현재 블록은 상기 현재 심도의 부호화 단위를 분할한 적어도 하나의 예측 단위인 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
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