KR20080007177A - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 쌍예측 이미지 블록에 대하여 동일 위치에 있는 이미지 블록의 list 0 움직임 벡터와 list 1 움직임 벡터 중 하나를 상기 쌍예측 이미지 블록의 움직임 벡터들을 유도하기 위한 움직임 벡터로서 결정하는 단계를 포함하되, 상기 list 0 움직임 벡터 또는 list 1 움직임 벡터가 가리키는 픽쳐는 상기 쌍예측 이미지 블록과 다른 시점에 있는 픽쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, 영상 시퀀스의 시간적, 공간적 상관 관계를 이용하여 움직임 정보를 예측함으로써 신호 처리 효율을 높일 수 있다.
다시점, 직접 예측

Description

비디오 신호 처리 방법 및 장치{A method and apparatus for processing a video signal}
본 발명은 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하는 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 압축 부호화의 대상에는 음성, 영상, 문자 등의 대상이 존재하며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다. 비디오 영상의 일반적인 특징은 공간적 중복성, 시간적 중복성을 지니고 있는 점에 특징이 있다. 더 나아가 한 대 이상의 카메라를 이용하여 다양한 시점을 사용자에게 제공하는 3차원(3D) 영상처리의 한 분야로서 다시점 비디오(Multi-view video) 영상이 있다. 이러한 다시점 비디오 영상은 시점들 사이에 높은 상관 관계를 가지고 있기 때문에 시점들 사이의 공간적 예측을 통해서 중복된 정보를 제거할 수 있다. 따라서, 시점들 사이의 예측을 효율적으로 수행하기 위한 다양한 압축 기술이 필요하다.
본 발명의 목적은 다시점 영상 데이터에 대하여 효율적으로 처리하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 비디오 신호의 코딩 정보를 예측하는 방법을 제공함으로써 비디오 신호를 효율적으로 처리하고자 함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 움직임 정보를 예측하는 방법을 제공함으로써 비디오 신호를 효율적으로 처리하고자 함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 쌍예측 이미지 블록에 대하여 동일 위치에 있는 이미지 블록의 list 0 움직임 벡터와 list 1 움직임 벡터 중 하나를 상기 쌍예측 이미지 블록의 움직임 벡터들을 유도하기 위한 움직임 벡터로서 결정하는 단계를 포함하되, 상기 list 0 움직임 벡터 또는 list 1 움직임 벡터가 가리키는 픽쳐는 상기 쌍예측 이미지 블록과 다른 시점에 있는 픽쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 결정된 움직임 벡터가 다른 시점에 있는 픽쳐를 가리키는 경우, 카메라 배열에 따른 위치 차이를 나타내는 움직임 벡터를 카메라 정보에 의해 유도하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 영상 시퀀스의 시간적, 공간적 상관 관계를 이용하여 움직임 정보를 예측함으로써 신호 처리 효율을 높일 수 있다. 또한 현재 블록과 상관 관계가 높은 픽쳐의 코딩 정보를 이용하여 현재 블록의 코딩 정보를 예측함으로써 보다 정확하게 예측이 가능하고, 그에 따른 오차값 전송량이 감소하게 되어 효율적인 코딩을 수행할 수 있다. 그리고, 현재 블록의 움직임 정보가 전송되지 않더라도, 현재 블록의 움직임 정보와 매우 유사한 움직임 정보를 산출할 수 있기 때문에 복원율이 향상되는 효과가 있다. 또한, 카메라 정보를 이용함으로서 보다 정확하게 예측이 가능하고, 그에 따른 데이터 전송량이 감소할 수 있어 효율적인 코딩을 수행할 수 있다.
비디오 신호 데이터를 압축 부호화하는 기술은 공간적 중복성, 시간적 중복성, 스케일러블한 중복성, 시점간 존재하는 중복성을 고려하고 있다. 또한, 이러한 압축 부호화 과정에서 시점 간 존재하는 상호 중복성을 고려하여 압축 코딩을 할 수 있다. 시점간 중복성을 고려하는 압축 코딩에 대한 기술은 본 발명의 실시예일 뿐이며, 본 발명의 기술적 사상은 시간적 중복성, 스케일러블한 중복성 등에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 신호 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
상기 디코딩 장치는 크게 파싱부(100), 엔트로피 디코딩부(200), 역양자화/역변환부(300), 인트라 예측부(400), 디블록킹 필터부(500), 복호 픽쳐 버퍼부(600), 인터 예측부(700) 등을 포함한다. 그리고, 인터 예측부(700)는 조명 차분 예측부(710), 조명 보상부(720), 움직임 보상부(730) 등을 포함한다.
파싱부(100)에서는 수신된 비디오 영상을 복호하기 위하여 NAL 단위로 파싱 을 수행한다. 일반적으로 하나 또는 그 이상의 시퀀스 파라미터 셋과 픽쳐 파라미터 셋이 슬라이스 헤더와 슬라이스 데이터가 디코딩되기 전에 디코더로 전송된다. 이 때 NAL 헤더 영역 또는 NAL 헤더의 확장 영역에는 여러 가지 속성 정보가 포함될 수 있다. MVC는 기존 AVC 기술에 대한 추가 기술이므로 무조건적으로 추가하기보다는 MVC 비트스트림인 경우에 한해 여러 가지 속성 정보들을 추가하는 것이 더 효율적일 수 있다. 예를 들어, 상기 NAL 헤더 영역 또는 NAL 헤더의 확장 영역에서 MVC 비트스트림인지 여부를 식별할 수 있는 플래그 정보를 추가할 수 있다. 상기 플래그 정보에 따라 입력된 비트스트림이 다시점 영상 코딩된 비트스트림일 경우에 한해 다시점 영상에 대한 속성 정보들을 추가할 수 있다. 예를 들어, 상기 속성 정보들은 시간적 레벨(temporal level) 정보, 시점 레벨(view level) 정보, 인터 뷰 픽쳐 그룹 식별 정보, 시점 식별(view identification) 정보 등을 포함할 수 있다.
파싱된 비트스트림은 엔트로피 디코딩부(200)를 통하여 엔트로피 디코딩되고, 각 매크로브록의 계수, 움직임 벡터 등이 추출된다. 역양자화/역변환부(300)에서는 수신된 양자화된 값에 일정한 상수를 곱하여 변환된 계수값을 획득하고, 상기 계수값을 역변환하여 화소값을 복원하게 된다. 상기 복원된 화소값을 이용하여 인트라 예측부(400)에서는 현재 픽쳐 내의 디코딩된 샘플로부터 화면내 예측을 수행하게 된다. 한편, 디블록킹 필터부(500)에서는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위해 각각의 코딩된 매크로블록에 적용된다. 필터는 블록의 가장자리를 부드럽게 하여 디코딩된 픽쳐의 화질을 향상시킨다. 필터링 과정의 선택은 경계 세기(boundary strenth)와 경계 주위의 이미지 샘플의 변화(gradient)에 의해 좌우된다. 필터링을 거친 픽쳐들은 출력되거나 참조 픽쳐로 이용하기 위해 복호 픽쳐 버퍼부(600)에 저장된다.
복호 픽쳐 버퍼부(Decoded Picture Buffer unit)(600)에서는 화면간 예측을 수행하기 위해서 이전에 코딩된 픽쳐들을 저장하거나 개방하는 역할 등을 수행한다. 이 때 복호 픽쳐 버퍼부(600)에 저장하거나 개방하기 위해서 각 픽쳐의 frame_num 과 POC(Picture Order Count)를 이용하게 된다. 따라서, MVC에 있어서 상기 이전에 코딩된 픽쳐들 중에는 현재 픽쳐와 다른 시점에 있는 픽쳐들도 있으므로, 이러한 픽쳐들을 참조 픽쳐로서 활용하기 위해서는 상기 frame_num 과 POC 뿐만 아니라 픽쳐의 시점을 식별하는 시점 정보도 함께 이용할 수 있다. 상기와 같이 관리되는 참조 픽쳐들은 인터 예측부(700)에서 이용될 수 있다.
인터 예측부(700)에서는 복호 픽쳐 버퍼부(600)에 저장된 참조 픽쳐를 이용하여 화면간 예측을 수행한다. 인터 코딩된 매크로블록은 매크로블록 파티션으로 나누어질 수 있으며, 각 매크로블록 파티션은 하나 또는 두개의 참조 픽쳐로부터 예측될 수 있다. 상기 인터 예측부(700)는 조명 차분 예측부(710), 조명 보상부(720) 및 움직임 보상부(730) 등을 포함한다.
입력된 비트스트림이 다시점 영상에 해당되는 경우, 각 시점 영상(view sequence)들은 각기 다른 카메라에서 취득된 영상들이기 때문에 카메라의 내외적 요인으로 인하여 조명(illumination) 차이가 발생하게 된다. 이를 방지하기 위해서 조명 보상부(720)에서는 조명 보상(illumination compensation)을 수행하게 된다. 조명 보상을 수행함에 있어서, 비디오 신호의 일정 계층에 대한 조명 보상 수행여 부를 나타내는 플래그 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 해당 슬라이스 또는 해당 매크로블록의 조명 보상 수행여부를 나타내는 플래그 정보를 이용하여 조명 보상을 수행할 수 있다. 또한, 상기 플래그 정보를 이용하여 조명 보상을 수행함에 있어서, 여러 가지 매크로블록의 타입(예를 들어, 인터16×16모드 또는 B-skip모드 또는 직접 모드 등)에 적용될 수 있다.
움직임 보상부(730)에서는 엔트로피 디코딩부(200)로부터 전송된 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임을 보상한다. 비디오 신호로부터 현재 블록에 이웃하는 블록들의 움직임 벡터를 추출하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 예측값을 획득한다. 상기 획득된 움직임 벡터 예측값과 상기 비디오 신호로부터 추출되는 차분 벡터를 이용하여 현재 블록의 움직임을 보상한다. 또한, 이러한 움직임 보상은 하나의 참조 픽쳐를 이용하여 수행될 수도 있고, 복수의 픽쳐를 이용하여 수행될 수도 있다. 다시점 비디오 코딩에 있어서, 현재 픽쳐가 다른 시점에 있는 픽쳐들을 참조하게 되는 경우, 상기 복호 픽쳐 버퍼부(600)에 저장되어 있는 시점간 예측을 위한 참조 픽쳐 리스트에 대한 정보를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 또한, 그 픽쳐의 시점을 식별하는 시점 정보를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수도 있다. 또한, 직접 예측 모드(direct mode)는 부호화가 끝난 블록의 움직임 정보로부터 현재 블록의 움직임 정보를 예측하는 부호화 모드이다. 이러한 방법은 움직임 정보를 부호화할 때 필요한 비트수가 절약되기 때문에 압축 효율이 향상된다. 예를 들어, 시간 직접 모드(temporal direct mode)는 시간 방향의 움직임 정보 상관도를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 예측하게 된다. 상기 시간 직접 모드는 서로 다른 움직임을 포함하고 있는 영상에서 그 움직임의 속도가 일정할 때 효과가 있다. 이러한 시간 직접 모드가 다시점 비디오 코딩에서 이용되는 경우, 시점간의 움직임 벡터를 고려하여야 한다. 이에 대해서는 도 2 내지 도 8에서 상세히 설명하도록 한다.
공간 직접 모드(spatial direct mode)는 공간 방향의 움직임 정보 상관도를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 예측하게 된다. 상기 공간 직접 모드는 서로 같은 움직임을 포함하고 있는 영상에서 그 움직임의 속도가 변할 때 효과가 있다.
상기와 같은 과정을 통해 인터 예측된 픽쳐들과 인트라 예측된 픽쳐들은 예측 모드에 따라 선택되어 현재 픽쳐를 복원하게 된다. 이하에서는 비디오 신호의 효율적인 디코딩 방법을 제공하기 위한 다양한 실시예들을 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서 시점 방향을 고려한 움직임 벡터 예측 방법을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
직접 예측 모드(direct prediction mode)는 부호화가 끝난 블록의 움직임 정보로부터 현재 블록의 움직임 정보를 예측하는 모드를 나타낸다. 예를 들어, 직접 예측 모드에서는 List1 레퍼런스 픽쳐 중 가장 작은 참조 번호를 가지는 픽쳐를 앵커 픽쳐라고 정의할 수 있다. 픽쳐 출력 순서상 현재 픽쳐의 역방향으로 가장 가까운 참조 픽쳐가 앵커 픽쳐가 될 수 있다. 그리고, 상기 현재 블록과 같은 공간 위치(co-located)에 있는 앵커 픽쳐의 블록을 앵커 블록이라고 정의할 수 있다. 시간 직접 예측 모드에서는 상기 앵커 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 예측할 수 있다. 상기 앵커 블록의 List0 방향의 움직임 벡터를 mvCol 이라 정의할 수 있다. 이때, 상기 앵커 블록의 List0 방향의 움직임 벡터가 없고, List1 방향의 움직임 벡터가 있다면 List1 방향의 움직임 벡터를 mvCol 로 할 수 있다. 여기서, B픽쳐의 경우, 시간적 또는 공간적 전후에 상관없이 임의의 두 장을 참조 픽쳐로 사용할 수 있는데, 이 때 이용되는 예측을 List0 예측, List1 예측이라 한다. 예를 들어, List0 예측은 포워드 방향에 대한 예측을, List1 예측은 백워드 방향에 대한 예측을 의미할 수 있다.
시간 직접 예측 모드에서 현재 블록의 List0 참조 픽쳐는 상기 mvCol 이 참조하는 픽쳐가 되고, List1 참조 픽쳐는 앵커 픽쳐가 된다. 상기 앵커 블록이 화면내 부호화된 움직임 정보를 가지지 않는 경우 움직임 벡터의 크기는 0이 되고, 시간 직접 예측 모드의 List0 참조 픽쳐는 참조 픽쳐 번호가 0이 된다.
또한, 움직임 벡터 mvCol로부터 List0의 움직임벡터 mvL0와 List1의 움직임 벡터 mvL1을 구할 수 있다. 참조 픽쳐, 현재 픽쳐, 그리고 앵커 픽쳐 사이에서 움직임의 속도가 일정하다고 가정하면, mvL0 와 mvL1의 크기는 참조 픽쳐, 현재 픽쳐, 앵커 픽쳐의 시간 거리에 비례하게 된다. 따라서 비례배분에 의해서 상기 mvL0와 mvL1 을 구할 수 있다. 예를 들어, 참조 픽쳐와 현재 픽쳐의 간격, 그리고 참조 픽쳐와 앵커 픽쳐의 간격을 이용해서 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 다시점 비디오 코딩에 있어서 시점간 예측을 수행하게 되는 경우 시간 직접 예측 모드를 이용하면 압축 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 앵커 블록의 List0 방향 참조 픽쳐가 현재 픽쳐의 시점과 다른 시점에 있는 픽쳐일 때 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 2를 살펴보면, 먼저 현재 픽쳐를 C, 앵커 픽쳐를 D, 앵커 블록의 움직임 벡터가 참조하는 다른 시점의 픽쳐를 A, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터가 참조하는 픽쳐와 동일한 시간에 있고 현재 픽쳐의 시점과 동일한 시점에 있는 픽쳐를 B라고 하자. 상기 픽쳐 B,C,D는 동일한 시점(Va)에 존재하고, 각각 시간 Ta, Tb, Tc 상에 존재한다. 상기 픽쳐 A는 상기 픽쳐 B,C,D와 다른 시점(Vb)에 존재하고, 시간 Ta 상에 존재한다.
이 때 앵커 블록의 List0 방향의 움직임 벡터를 mvCol 이라고 정의할 때, 상기 mvCol이 참조하는 픽쳐(A)는 현재 픽쳐(C)의 시점(Va)과 다른 시점(Vb)에 있는 픽쳐(A)일 수 있다. 또한, 상기 픽쳐(A)는 다른 시간대에 존재할 수 있고, 또는 동일 시간대에 존재할 수도 있다. 동일 시간대에 존재하는 경우에 상기 움직임 벡터는 글로벌 움직임 벡터를 포함할 수 있다. 상기에서 설명한 바와 같이, 앵커 픽쳐란 픽쳐 출력 순서상 현재 픽쳐의 역방향으로 가장 가까운 참조 픽쳐로 정의할 수 있다. 그리고, 현재 블록과 동일한 위치(co-located)에 있는 앵커 픽쳐의 블록을 앵커 블록이라고 정의할 수 있다. 여기서, 상기 동일 위치(co-located)의 블록이란, 동일 픽쳐에 존재하는 현재 블록에 인접한 블록을 의미할 수 있고, 또는 다른 픽쳐에 포함된 상기 현재 블록과 같은 위치에 존재하는 블록일 수도 있다. 예를 들어, 다른 시점에 있는 다른 픽쳐인 경우 공간적 동일 위치(spatial co-located)의 블록이라고 할 수 있고, 동일 시점에 있는 다른 픽쳐의 경우에는 시간적 동일 위치(temporal co-located)의 블록이라고 할 수도 있다.
상기 mvCol이 참조하는 픽쳐(A)와 동일한 시간(Ta)에 있고, 현재 픽쳐의 시점(Va)과 동일한 시점에 있는 픽쳐(B)를 상기 앵커 블록의 List0 참조 픽쳐라 할 수 있다. 상기 픽쳐 A와 상기 픽쳐 B는 서로 다른 시점에 존재하기 때문에 시점간의 변이 차이가 있을 수 있다. 이를 변이 벡터(disparity vector) 또는 제 1 움직임 벡터라 정의한다. 상기 변이 벡터는 서로 다른 두 시점 사이의 객체간 또는 픽쳐간 변이 차이를 의미할 수 있으며, 또는 글로벌 변이 벡터(global disparity vector)를 의미할 수도 있다. 여기서, 움직임 벡터는 일부 영역(예: 매크로블록, 블록, 픽셀 등)에 대응될 수 있고, 상기 글로벌 변이 벡터는 상기 일부 영역을 포함하는 전체 영역에 대응되는 움직임 벡터를 의미할 수 있다. 상기 전체 영역은 매크로블록, 슬라이스, 픽쳐, 또는 시퀀스에 대응될 수도 있다. 경우에 따라서는, 픽쳐내 하나 이상의 객체(object) 영역 및 배경에 각각 대응될 수도 있다.
따라서, 다시점 비디오 코딩에서 시간 직접 예측 모드를 이용하기 위해서, 앵커 블록의 List0 방향의 움직임 벡터인 mvCol에 상기 변이 벡터를 적용할 수 있다. 이때, 상기 변이 벡터를 적용한, 상기 앵커 블록의 List0 방향의 움직임 벡터를 mvCol' 로 정의할 수 있다. 그리고, 상기 움직임 벡터 mvCol'로부터 현재 블록의 List0 방향 움직임벡터 mvL0와 현재 블록의 List1 방향 움직임 벡터 mvL1을 구할 수 있다. 마찬가지로, 참조 픽쳐(B), 현재 픽쳐(C), 그리고 앵커 픽쳐(D) 사이에서 움직임의 속도가 일정하다고 가정하면, mvL0 와 mvL1의 크기는 참조 픽쳐(B), 현재 픽쳐(C), 앵커 픽쳐(D)의 시간 거리에 비례하게 된다. 따라서 비례배분에 의해서 상기 mvL0와 mvL1 을 구할 수 있다. 예를 들어, 참조 픽쳐와 현재 픽쳐의 시간 간격(Tb - Ta), 그리고 참조 픽쳐와 앵커 픽쳐의 시간 간격(Tc - Ta)을 이용해서 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다. 이에 대해서는 이하 도 3에서 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 다른 실시예로서, 시점 방향을 고려하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
시간 직접 예측 모드가 이용되는 경우에, 상기 도 2에서 살펴본 바와 같이 시점 방향이 고려된 움직임 벡터 mvCol'로부터 현재 블록의 List0 방향 움직임벡터 mvL0와 현재 블록의 List1 방향 움직임 벡터 mvL1을 구할 수 있다. 상기 도 3은 상기 도 2를 시간축에서 바라본 도면이다. 이하 다양한 실시예를 들어보기로 한다.
1) 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있는 경우를 예로 들어본다.
이때, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 다른 시점에 있는 픽쳐라면, 시점 간의 변이 차이인 변이 벡터가 적용될 수 있다. 그리고, 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있기 때문에, 상대적으로 현재 픽쳐와 앵커 픽쳐와의 시간 거리는 0 에 가깝다고 볼 수 있다. 따라서, 아래 수학식 1을 통해 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다.
mvL0 = mvCol + dv = mvCol'
mvL1 = 0
그러나, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 동일한 시점에 있는 픽쳐라면, 시점 간의 변이 차이인 변이 벡터가 적용되지 않아도 된다. 이러한 경우에는 아래 수학식 2를 통해 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다.
mvL0 = mvCol
mvL1 = 0
2) 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있지 않은 경우를 예로 들어본다.
이때, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 다른 시점에 있는 픽쳐라면, 시점 간의 변이 차이인 변이 벡터가 적용될 수 있다. 상기 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있지 않기 때문에 시간 거리의 비례 관계를 이용하여 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다. 아래 수학식 3을 이용할 수 있다.
mvL0 = (mvCol + dv) * (tb/td) = mvCol' * (tb/td)
mvL1 = - (mvCol +dv) * (td- tb) /td = mvL0 - (mvCol + dv)
= mvL0 - mvCol’
그러나, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 동일한 시점에 있는 픽쳐라면, 시점 간의 변이 차이인 변이 벡터가 적용되지 않아도 된다. 이러한 경우에는 아래 수학식 4를 통해 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다.
mvL0 = mvCol * (tb/td)
mvL1 = - mvCol * (td- tb) /td = mvL0 - mvCol
상기에서 살펴본 바와 같이 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 다른 시점에 있는 픽쳐를 참조하고 있으나, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐 리스트에는 상기 다른 시점에 있는 픽쳐가 들어있지 않을 수 있다. 이러한 경우 상기 다른 시점에 있는 참조 블록과 대응되는 블록, 예를 들어 동일한 시간상에 존재하고 현재 픽쳐와 동일한 시점에 있는 픽쳐의 블록을 이용할 수 있다. 이 때 변이 벡터를 이용하여 상기 대응 블록을 획득할 수 있다.
그러나, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 다른 시점에 있는 픽쳐를 참조하고 있으나 변이 벡터를 이용할 수 없는 경우에는 상기 변이 벡터를 이용하지 않고 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다. 이러한 경우, 상기 수학식 1 내지 수학식 4에서 변이 벡터의 개념을 제외하면 동일한 방식으로 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다. 다만, 상기 mvCol이 가리키는 참조 픽쳐가 아닌 현재 픽쳐와 동일 시점 상에 있는 픽쳐를 이용하게 되므로, 참조 픽쳐 번호가 달라질 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 다른 실시예로서, 시점 방향을 고려하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측할 때, 카메라 정보를 이용할 수 있다. 이는 도 4 내지 도 5에서 상세히 설명하도록 한다.
도 4 및 도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 카메라 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 일반적으로 카메라들을 수평으로 배열해둔 상태에 서 촬영하기 때문에, 시점이 다른 픽쳐들간의 움직임 벡터(disparity vector)는 대체적으로 수평 방향(x방향)으로의 성분만이 존재한다. 여기서, 수평 방향의 움직임 벡터를 DVx라 하면, 이는 시점이 다른 픽쳐내 객체 및 배경의 움직임 차이에 의해 생긴다. 그러나 카메라들이 일직선상에 위치하지 않은 경우에는, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이 에피폴라(epipolar line) 라인(실제 물체에서 같은 지점을 이은 선)(E1, E2, E3)이 평행하지 않기 때문에, 블록의 위치에 따라(특히 E1 이나 E3 부근의 블록에서는) 보다 정확한 움직임벡터를 획득하기 위해서는 수평 방향의 움직임 벡터뿐만 아니라 수직 방향(y방향)의 움직임 벡터도 고려해야 한다. 여기서, 수직 방향의 움직임 벡터를 DVy라 하면, 이는 카메라 배열에 따른 위치 차이에 의해 생긴다. 예를 들어, 도 4(a)에서의 현재 블록(cur)은 에피폴라 라인에서 벗어나 있는데 비해, 수평 방향의 성분을 갖는 움직임 벡터가 가리키는 블록(ref)은 도 4(b)에서는 에피폴라 라인 상에 존재하게 되므로 실제와 부합하지 않는다. 즉, 실제와 부합하는 대응 블록(ref)을 가리키는 움직임벡터(dv)를 획득하기 위해, 상기 수직 방향의 움직임벡터를 산출할 수 있다. 이때, 상기 수직 방향의 움직임벡터의 값은 블록마다 달라질 수 있다.
상기 수평 방향의 움직임 벡터와 상기 수직 방향의 움직임 벡터를 이용하여 다음 수학식 5과 같이 현재 블록의 시점간 움직임 벡터(dv)를 획득할 수 있다.
dv(x,y) = DVx + DVy
이 때 상기 수평 방향의 움직임 벡터(DVy)는 카메라 정보를 이용하여 획득할 수 있다. 여기서, 카메라정보란 일련의 픽처들인 시퀀스를 생성하는 카메라에 관한 정보로서, 하나의 카메라에 의해 촬영되는 일련의 픽쳐들은 하나의 시점을 구성할 수 있다. 또는 카메라의 위치가 변경되는 경우에도 새로운 시점을 구성할 수 있다.
한편, 상기 카메라 정보의 유형은, 1) 카메라 파라미터, 2) 호모지니어스 매트릭스, 3) 카메라 매트릭스, 및 4) 기본 매트릭스 등이 있을 수 있다. 이하 도 6내지 도 8에서 상세히 설명하도록 한다.
도 6내지 도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 카메라 정보의 유형을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
카메라 파라미터는 고유의(intrinsic) 카메라 파라미터 및 비고유의 카메라 파라미터(extrinsic) 카메라 파라미터가 있을 수 있는데, 고유의 카메라 파라미터에는 초점 거리(focal length), 가로세로비(aspect ratio), 삐뚤어진 각도(skew), 주점(principal point) 등이 있을 수 있고, 비고유의 카메라 파라미터에는 세계 좌표계에서의 카메라의 위치정보 등이 있을 수 있다.
호모지니어스(Homogeneous) 매트릭스는, 도 6 및 수학식 6과 같이 특정 뷰(view)(x)를 세계 좌표계의 정렬된 뷰(x')로 바꾸기 위한 것이다.
Figure 112007051226692-PAT00001
Figure 112007051226692-PAT00002
여기서, x'는 세계 좌표계에서의 점, x는 각 뷰의 로컬 좌표계에서의 점, H는 호모지니어스 매트릭스를 나타낸다.
카메라 매트릭스(Camera Matrix)는 각 뷰에서의 로컬 좌표계, 및 세계 좌표계간의 관계를 기술하는 것으로서, 이 관계는 도 7 및 수학식 7과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007051226692-PAT00003
여기서, x는 현재 뷰의 로컬 좌표계에서의 점, X는 세계 좌표계에서의 점, P는 카메라 매트릭스를 나타낸다. 상기 카메라 매트릭스(P)는 카메라 파라미터를 이용하여 다음 수학식 8과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007051226692-PAT00004
여기서, A는 현재 카메라의 고유의 파라미터, R은 로테이션(rotation), t는 이동(translation)을 나타낸다. 상기 수학식 8에서 벡터 A를 자세하게 표현하면 다음 수학식 9와 같다.
Figure 112007051226692-PAT00005
여기서, r은 가로세로비(aspect ratio), s는 삐뚤어진 각도(skew), f는 초점 거리, x0, y0은 주점을 나타낸다.
기본 매트릭스(Fundamental matrix)는 한 쌍의 시점간의 기하학적 관계를 기술하는 것으로서, 도 8 및 수학식 10과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112007051226692-PAT00006
여기서, x' 및 x는 각 로컬 좌표계에서의 점들, F는 기본 매트릭스를 나타낸다. 그리고, 기본 매트릭스는 두 카메라의 고유의(intrinsic) 카메라 파라미터 및 비고유의(extrinsic) 카메라 파라미터를 통해 획득될 수 있다.
상기와 같은 카메라 정보에 의해 상기 수직 방향의 움직임 벡터(DVy)를 획득할 수 있다. 그리고 상기 수직 방향의 움직임 벡터(DVy)를 시점 방향을 고려한 시간 직접 예측 모드에 이용할 수 있다. 이하 다양한 실시예를 들어보기로 한다.
1) 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있는 경우를 예로 들어본다.
이때, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 다른 시점에 있는 픽쳐라면, 상기 수평 방향의 움직임 벡터(DVx)와 상기 수직 방향의 움직임 벡터(DVy)가 적용될 수 있다. 그리고, 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있기 때문에, 상대적으로 현재 픽쳐와 앵커 픽쳐와의 시간 거리는 0 에 가깝다고 볼 수 있다. 따라서, 아래 수학식 11을 통해 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다.
mvL0 = mvCol + DVx + DVy = mvCol''
mvL1 = 0
그러나, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 동일한 시점에 있는 픽쳐라면, 상기 시점간의 움직임 벡터(DVx + DVy)가 적용되지 않아도 된다. 이러한 경우에는 아래 수학식 12을 통해 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다.
mvL0 = mvCol
mvL1 = 0
2) 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있지 않은 경우를 예로 들어본다.
이때, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 다른 시점에 있는 픽쳐라면, 상기 시점간의 움직임 벡터(DVx + DVy)가 적용될 수 있다. 상기 앵커 블록의 List0 레퍼런스 인덱스가 장기 참조 픽쳐를 참조하고 있지 않기 때문에 시간 거리의 비례 관계를 이용하여 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다. 아래 수학식 13를 이용할 수 있다.
mvL0 = (mvCol + DVx + DVy) * (tb/td) = mvCol'' * (tb/td)
mvL1 = -(mvCol + DVx + DVy) * (td- tb) /td = mvL0 - (mvCol + DVx + DVy)
= mvL0 - mvCol''
그러나, 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 참조하는 List0 참조 픽쳐가 현재 블록과 동일한 시점에 있는 픽쳐라면, 상기 시점간의 움직임 벡터(DVx + DVy)가 적용되지 않아도 된다. 이러한 경우에는 아래 수학식 14를 통해 mvL0와 mvL1을 구할 수 있다.
mvL0 = mvCol * (tb/td)
mvL1 = - mvCol * (td- tb) /td = mvL0 - mvCol
상기에서 살펴본 바와 같이 상기 앵커 블록의 움직임 벡터(mvCol)가 다른 시점에 있는 픽쳐를 참조하고 있으나, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐 리스트에는 상기 다른 시점에 있는 픽쳐가 들어있지 않을 수 있다. 이러한 경우 상기 다른 시점에 있는 참조 블록과 대응되는 블록, 예를 들어 동일한 시간상에 존재하고 현재 픽쳐와 동일한 시점에 있는 픽쳐의 블록을 이용할 수 있다. 이 때 상기 시점간의 움직임 벡터(DVx + DVy)를 이용하여 상기 대응 블록을 획득할 수 있다. 그리고, 상기 수직 방향의 시점간 움직임 벡터(DVy) 값은 상기 카메라 정보들에 의해 획득할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 다른 실시예로서, 상기 도 2에서 설명한 시점간 움직임 벡터와 상기 도 5에서 설명한 수직 방향의 시점간 움직임 벡터(DVy)를 모두 이용하여 움직임 벡터를 예측할 수도 있다. 이는 상기 도 2내지 도 8에서 설명한 방식과 유사한 방식으로 적용가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 적용되는 디코딩/인코딩 장치는 DMB(Digital Multimedia Broadcasting)과 같은 멀티미디어 방송 송/수신 장치에 구비되어, 비디오 신호 및 데이터 신호 등을 복호화하는데 사용될 수 있다. 또한 상기 멀티미디어 방송 송/수신 장치는 이동통신 단말기를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코딩/인코딩 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 상기 인코딩 방법에 의해 생성된 비트스트림은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되거나, 유/무선 통신망을 이용해 전송될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 신호 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서 시점 방향을 고려한 움직임 벡터 예측 방법을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 다른 실시예로서, 시점 방향을 고려하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 카메라 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하는 방법을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
도 6내지 도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 카메라 정보의 유형을 설명하기 위해 나타낸 것이다.

Claims (12)

  1. 쌍예측 이미지 블록에 대하여 동일 위치에 있는 이미지 블록의 list 0 움직임 벡터와 list 1 움직임 벡터 중 하나를 상기 쌍예측 이미지 블록의 움직임 벡터들을 유도하기 위한 움직임 벡터로서 결정하는 단계를 포함하되,
    상기 list 0 움직임 벡터 또는 list 1 움직임 벡터가 가리키는 픽쳐는 상기 쌍예측 이미지 블록과 다른 시점에 있는 픽쳐를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 비디오 신호 처리 방법은,
    상기 결정된 움직임 벡터로부터 상기 쌍예측 이미지 블록의 list 0 움직임 벡터와 list 1 움직임 벡터를 유도하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 쌍예측 이미지 블록의 list 0 움직임 벡터와 list 1 움직임 벡터는 시점 간의 변이 벡터를 이용하여 유도되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 비디오 신호 처리 방법은,
    상기 결정된 움직임 벡터가 다른 시점에 있는 픽쳐를 가리키는 경우, 상기 쌍예측 이미지 블록의 시점과 상기 다른 시점 사이의 변이 차이를 나타내는 제 1 움직임 벡터를 획득하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 비디오 신호 처리 방법은,
    상기 결정된 움직임 벡터와 상기 제 1 움직임 벡터로부터 상기 쌍예측 이미지 블록의 list 0 움직임 벡터와 list 1 움직임 벡터를 유도하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제 1 움직임 벡터를 이용할 수 없는 경우, 상기 쌍예측 이미지 블록의 list 0 움직임 벡터와 list 1 움직임 벡터는 상기 결정된 움직임 벡터로부터 유도되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 결정된 움직임 벡터가 다른 시점에 있는 픽쳐를 가리키는 경우, 카메라 배열에 따른 위치 차이를 나타내는 제 2 움직임 벡터를 획득하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2 움직임 벡터는 카메라 정보에 의해 유도되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 카메라 정보는, 카메라 파라미터, 호모지니어스 매트릭스 성분, 카메라 매트릭스 성분, 및 기본 매트릭스 성분 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 동일 위치에 있는 이미지 블록은 list 1 레퍼런스 픽쳐와 관련되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 신호 처리 방법은,
    상기 결정된 움직임 벡터가 가리키는 레퍼런스 픽쳐를 list 0 레퍼런스 픽쳐로서 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 비디오 신호 처리 방법은,
    상기 결정된 움직임 벡터를 포함하는 상기 동일 위치에 있는 이미지 블록의 레퍼런스 정보로부터 list 0 레퍼런스 픽쳐를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
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