KR20150116840A - 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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KR20150116840A
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Abstract

본 발명은 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것으로서, 기결정된 이진화 방식에 기초하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하고, 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 값을 획득하고, 상기 차분 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 획득하고, 상기 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록을 디코딩할 수 있다. 본 발명은 부호화 효율을 높일 수 있다.

Description

비디오 신호 처리 방법 및 장치{VIDEO SIGNAL PROCESSING METHOD AND DEVICE}
본 발명은 비디오 신호의 코딩 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. 다시점 비디오 영상의 일반적인 특징은 공간적 중복성, 시간적 중복성 및 시점 간 중복성을 지니고 있는 점에 특징이 있다.
본 발명의 목적은 비디오 신호의 코딩 효율을 높이고자 함에 있다.
본 발명은 기결정된 이진화 부호어를 이용하여 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 부호화 또는 복원하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 이진화된 뎁스 관련 정보를 부호화하기 위한 확률 모델을 이용하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기결정된 테이블 정보를 이용하여 뎁스 인덱스 정보를 뎁스 값으로 변환하거나 뎁스 값을 인덱스 정보로 인덱스화하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 뎁스 값의 특성을 반영한 기결정된 이진화 부호어 및 확률 모델을 이용하여 뎁스 관련 정보의 비트 수를 줄이고, 부호화 효율을 높일 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 뎁스 코딩이 적용되는 방송 수신기의 내부 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 비디오 디코더의 개략적인 블록도를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 신택스 요소를 부호화하기 위한 문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화 방법의 일례를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 현재 뎁스 블록을 복원하는 일례에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 현재 뎁스 블록을 부호화하는 일례에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 발명은 기결정된 이진화 방식에 기초하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하는 단계, 상기 기결정된 이진화 방식은 단항 이진화 방식과 고정 길이 이진화 방식의 조합으로 코딩하는 방식을 의미함; 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 값을 획득하는 단계; 상기 차분 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 획득하는 단계; 및 상기 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록을 디코딩하는 단계를 포함하는 비디오 신호 처리 방법 및 비디오 디코더다.
또한, 본 발명은, 상기 현재 뎁스 블록의 예측 뎁스 값을 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 현재 뎁스 블록의 뎁스 값은 상기 예측 뎁스 값을 더 이용하여 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법 및 비디오 디코더다.
또한, 최대 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고, 상기 기결정된 이진화 방식은, 상기 최대 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법 및 비디오 디코더다.
또한, 본 발명은 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 값을 획득하는 단계는, 룩업 테이블을 생성하는 단계; 상기 룩업 테이블을 이용하여 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 상기 차분 뎁스 값으로 변환하는 단계; 및 상기 룩업 테이블을 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법 및 비디오 디코더다.
발명의 실시를 위한 형태
다시점 비디오 신호 데이터를 압축 부호화 또는 복호화하는 기술은 공간적 중복성, 시간적 중복성 및 시점 간 존재하는 중복성을 고려하고 있다. 또한, 다시점 영상의 경우, 3차원 영상을 구현하기 위해 2개 이상의 시점에서 촬영된 다시점 텍스쳐 영상을 코딩할 수 있다. 또한, 필요에 따라 다시점 텍스쳐 영상에 대응하는 뎁스 데이터를 더 코딩할 수도 있다. 뎁스 데이터를 코딩함에 있어서, 공간적 중복성, 시간적 중복성 또는 시점 간 중복성을 고려하여 압축 코딩할 수 있음은 물론이다. 뎁스 데이터는 카메라와 해당 화소 간의 거리 정보를 표현한 것이며, 본 명세서 내에서 뎁스 데이터는 뎁스 정보, 뎁스 영상, 뎁스 픽쳐, 뎁스 시퀀스, 뎁스 비트스트림 등과 같이 뎁스에 관련된 정보로 유연하게 해석될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 코딩이라 함은 인코딩과 디코딩의 개념을 모두 포함할 수 있고, 본 발명의 기술적 사상 및 기술적 범위에 따라 유연하게 해석할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 뎁스 코딩이 적용되는 방송 수신기의 내부 블록도를 나타낸다.
본 실시예에 따른 방송 수신기는 공중파 방송신호를 수신하여 영상을 재생하기 위한 것이다. 상기 방송 수신기는 수신된 뎁스 관련 정보들을 이용하여 3차원 콘텐츠를 생성할 수 있다. 상기 방송 수신기는 튜너(100), 복조/채널 디코더(102), 트랜스포트 역다중화부(104), 패킷 해제부(106), 오디오 디코더(108), 비디오 디코더(110), PSI/PSIP 처리부(114), 3D 렌더링부(116), 포맷터(120) 및 디스플레이부(122)를 포함한다.
튜너(100)는 안테나(미도시)를 통해 입력되는 다수의 방송 신호들 중에서 사용자가 선국한 어느 한 채널의 방송 신호를 선택하여 출력한다. 복조/채널 디코더(102)는 튜너(100)로부터의 방송 신호를 복조하고 복조된 신호에 대하여 에러 정정 디코딩을 수행하여 트랜스포트 스트림(TS)을 출력한다. 트랜스포트 역다중화부(104)는 트랜스포트 스트림을 역다중화하여, 비디오 PES와 오디오 PES를 분리하고, PSI/PSIP 정보를 추출해낸다. 패킷 해제부(106)는 비디오 PES와 오디오 PES에 대하여 패킷을 해제하여 비디오 ES와 오디오 ES를 복원한다. 오디오 디코더(108)는 오디오 ES를 디코딩하여 오디오 비트스트림을 출력한다. 오디오 비트스트림은 디지털-아날로그 변환기(미도시)에 의해 아날로그 음성신호로 변환되고, 증폭기(미도시됨)에 의해 증폭된 후, 스피커(미도시됨)를 통해 출력된다. 비디오 디코더(110)는 비디오 ES를 디코딩하여 원래의 영상을 복원한다. 상기 오디오 디코더(108) 및 상기 비디오 디코더(110)의 디코딩 과정은 PSI/PSIP 처리부(114)에 의해 확인되는 패킷 ID(PID)를 토대로 진행될 수 있다. 디코딩 과정에서, 상기 비디오 디코더(110)는 뎁스 정보를 추출할 수 있다. 또한, 가상 카메라 시점의 영상을 생성하는데 필요한 부가 정보, 예를 들어, 카메라 정보, 또는 상대적으로 앞에 있는 객체에 의해 가려지는 영역(Occlusion)을 추정하기 위한 정보(예컨대, 객체 윤곽선 등 기하학적 정보, 객체 투명도 정보 및 컬러 정보) 등을 추출하여 3D 렌더링부(116)에 제공할 수 있다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예에 있어서는, 상기 뎁스 정보 및/또는 부가 정보가 트랜스포트 역다중화부(104)에 의해 분리될 수도 있다.
PSI/PSIP 처리부(114)는 트랜스포트 역다중화부(104)로부터의 PSI/PSIP 정보를 받아들이고, 이를 파싱하여 메모리(미도시) 또는 레지스터에 저장함으로써, 저장된 정보를 토대로 방송이 재생되도록 한다. 3D 렌더링부(116)는 복원된 영상, 뎁스 정보, 부가 정보 및 카메라 파라미터를 이용하여, 가상 카메라 위치에서의 컬러 정보, 뎁스 정보 등을 생성할 수 있다.
또한, 3D 렌더링부(116)는 복원된 영상과, 상기 복원된 영상에 대한 뎁스 정보를 이용하여 3D 와핑(Warping)을 수행함으로써, 가상 카메라 위치에서의 가상 영상을 생성한다. 본 실시예에서는 상기 3D 렌더링부(116)가 상기 비디오 디코더(110)와 별개의 블록으로 구성되어 설명되고 있지만, 이는 일실시예에 불과하며, 상기 3D 렌더링부(116)는 상기 비디오 디코더(110)에 포함되어 수행될 수도 있다.
포맷터(120)는 디코딩 과정에서 복원한 영상 즉, 실제 카메라에 의하여 촬영된 영상과, 3D 렌더링부(116)에 의하여 생성된 가상 영상을 해당 수신기에서의 디스플레이 방식에 맞게 포맷팅하여, 디스플레이부(122)를 통해 3D 영상이 표시되도록 하게 된다. 여기서, 상기 3D 렌더링부(116)에 의한 가상 카메라 위치에서의 뎁스 정보 및 가상 영상의 합성, 그리고 포맷터(120)에 의한 영상 포맷팅이 사용자의 명령에 응답하여 선택적으로 수행될 수도 있다. 즉, 시청자는 리모콘(미도시)을 조작하여 합성 영상이 표시되지 않도록 할 수도 있고, 영상 합성이 이루어질 시점을 지정할 수도 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 3D 영상을 생성하기 위해 뎁스 정보는 3D 렌더링부(116)에서 이용되고 있지만, 다른 실시예로서 상기 비디오 디코더(110)에서 이용될 수도 있다. 이하에서는 상기 비디오 디코더(110)에서 뎁스 정보를 이용하는 다양한 실시예들을 살펴보도록 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 상기 비디오 디코더(110)는 크게 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 디블로킹 필터부(240), 복호 픽쳐 버퍼부(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(270)를 포함할 수 있다. 여기서, 실선은 컬러 픽쳐 데이터의 흐름을 의미하며, 점선은 뎁스 픽쳐 데이터의 흐름을 의미한다. 이와 같이, 상기 도 2에서는 컬러 픽쳐 데이터와 뎁스 픽쳐 데이터를 구분하여 표시하였지만, 이는 별개의 비트스트림을 의미할 수 있고, 또는 하나의 비트스트림 내에서 데이터의 흐름만을 구분한 것으로 볼 수도 있다. 즉, 상기 컬러 픽쳐 데이터와 상기 뎁스 픽쳐 데이터는 하나의 비트스트림, 또는 별개의 비트스트림으로 전송될 수 있고, 도 2에서는 데이터의 흐름을 나타낼 뿐 하나의 디코더 내에서 모두 수행되는 것으로 한정되지 않는다.
먼저, 수신된 뎁스 비트스트림(200)을 복호하기 위하여 NAL 단위로 파싱을 수행한다. 이 때 NAL 헤더 영역, NAL 헤더의 확장 영역, 시퀀스 헤더 영역(예를 들어, 시퀀스 파라미터 세트), 시퀀스 헤더의 확장 영역, 픽쳐 헤더 영역(예를 들어, 픽쳐 파라미터 세트), 픽쳐 헤더의 확장 영역, 슬라이스 헤더 영역, 슬라이스 헤더의 확장 영역, 슬라이스 데이터 영역, 또는 매크로 블록 영역에는 뎁스에 관련된 여러 가지 속성 정보가 포함될 수 있다. 뎁스 코딩은 별개의 코덱으로 이용될 수 있지만, 기존 코덱과의 호환을 이루는 경우라면 뎁스 비트스트림인 경우에 한해 뎁스에 관련된 여러 가지 속성 정보들을 추가하는 것이 더 효율적일 수 있다. 예를 들어, 상기 시퀀스 헤더 영역(예를 들어, 시퀀스 파라미터 세트) 또는 시퀀스 헤더의 확장 영역에서 뎁스 비트스트림인지 여부를 식별할 수 있는 뎁스 식별 정보를 추가할 수 있다. 상기 뎁스 식별 정보에 따라, 입력된 비트스트림이 뎁스 코딩된 비트스트림일 경우에 한해 뎁스 시퀀스에 대한 속성 정보들을 추가할 수 있다.
파싱된 뎁스 비트스트림(200)은 엔트로피 디코딩부(210)를 통하여 엔트로피 디코딩되고, 각 매크로블록의 계수, 움직임 벡터 등이 추출된다. 역양자화부(220)에서는 수신된 양자화된 값에 일정한 상수를 곱하여 변환된 계수값을 획득하고, 역변환부(230)에서는 상기 계수값을 역변환하여 뎁스 픽쳐의 뎁스 정보를 복원하게 된다. 인트라 예측부(270)에서는 현재 뎁스 픽쳐의 복원된 뎁스 정보를 이용하여 화면내 예측을 수행하게 된다. 한편, 디블로킹 필터부(240)에서는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위해 각각의 코딩된 매크로블록에 디블로킹 필터링을 적용한다. 필터는 블록의 가장자리를 부드럽게 하여 디코딩된 프레임의 화질을 향상시킨다. 필터링 과정의 선택은 경계 세기(boundary strenth)와 경계 주위의 이미지 샘플의 변화(gradient)에 의해 좌우된다. 필터링을 거친 뎁스 픽쳐들은 출력되거나 참조 픽쳐로 이용하기 위해 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 저장된다.
복호 픽쳐 버퍼부(Decoded Picture Buffer unit)(250)에서는 화면간 예측을 수행하기 위해서 이전에 코딩된 뎁스 픽쳐들을 저장하거나 개방하는 역할 등을 수행한다. 이 때 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 저장하거나 개방하기 위해서 각 픽쳐의 frame_num 과 POC(Picture Order Count)를 이용하게 된다. 따라서, 뎁스 코딩에 있어서 상기 이전에 코딩된 픽쳐들 중에는 현재 뎁스 픽쳐와 다른 시점에 있는 뎁스 픽쳐들도 있으므로, 이러한 픽쳐들을 참조 픽쳐로서 활용하기 위해서는 상기 frame_num 과 POC 뿐만 아니라 뎁스 픽쳐의 시점을 식별하는 뎁스 시점 정보도 함께 이용할 수 있다.
또한, 상기 복호 픽쳐 버퍼부(250)는 뎁스 픽쳐의 시점간 예측을 위한 참조 픽쳐 리스트를 생성하기 위하여 뎁스 시점에 대한 정보를 이용할 수 있다. 예를 들어, 뎁스-뷰 참조 정보(depth-view reference information)를 이용할 수 있다. 뎁스-뷰 참조 정보란, 뎁스 픽쳐들의 시점간 의존 관계를 나타내기 위해 이용되는 정보들을 말한다. 예를 들어, 전체 뎁스 시점의 개수, 뎁스 시점 식별 번호, 뎁스-뷰 참조 픽쳐의 개수, 뎁스-뷰 참조 픽쳐의 뎁스 시점 식별 번호 등이 있을 수 있다.
상기 복호 픽쳐 버퍼부(250)는 보다 유연하게 화면간 예측을 실현하기 위하여 참조 픽쳐를 관리한다. 예를 들어, 적응 메모리 관리 방법(Memory Management Control Operation Method)과 이동 윈도우 방법(Sliding Window Method)이 이용될 수 있다. 이는 참조 픽쳐와 비참조 픽쳐의 메모리를 하나의 메모리로 통일하여 관리하고 적은 메모리로 효율적으로 관리하기 위함이다. 뎁스 코딩에 있어서, 뎁스 픽쳐들은 복호 픽쳐 버퍼부 내에서 컬러 픽쳐들과 구별하기 위하여 별도의 표시로 마킹될 수 있고, 상기 마킹 과정에서 각 뎁스 픽쳐를 식별해주기 위한 정보가 이용될 수 있다. 이러한 과정을 통해 관리되는 참조 픽쳐들은 인터 예측부(260)에서 뎁스 코딩을 위해 이용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 인터 예측부(260)는 움직임 보상부(261), 가상시점 합성부(262) 및 뎁스 픽쳐 예측부(263)를 포함할 수 있다.
움직임 보상부(261)에서는 엔트로피 디코딩부(210)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 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. 뎁스 코딩에 있어서, 현재 뎁스 픽쳐가 다른 시점에 있는 뎁스 픽쳐를 참조하게 되는 경우, 상기 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 저장되어 있는 뎁스 픽쳐의 시점간 예측을 위한 참조 픽쳐 리스트에 대한 정보를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수 있다. 또한, 그 뎁스 픽쳐의 시점을 식별하는 뎁스 시점 정보를 이용하여 움직임 보상을 수행할 수도 있다.
또한, 가상 시점 합성부(Virtual View Synthesizing Unit)(262)는 현재 컬러 픽쳐의 시점에 이웃하는 시점의 컬러 픽쳐를 이용하여 가상 시점의 컬러 픽쳐를 합성한다. 서로 이웃하는 시점의 컬러 픽쳐들을 이용하기 위해 또는 원하는 특정 시점의 컬러 픽쳐들을 이용하기 위해, 상기 컬러 픽쳐의 시점을 나타내는 시점 식별 정보가 이용될 수 있다. 상기 가상 시점의 컬러 픽쳐를 생성할 경우, 상기 가상 시점의 컬러 픽쳐를 생성할지 여부를 지시하는 플래그 정보를 정의할 수 있다. 상기 플래그 정보가 상기 가상 시점의 컬러 픽쳐를 생성할 것을 지시하는 경우, 상기 시점 식별 정보를 이용하여 가상 시점의 컬러 픽쳐를 생성할 수 있다. 상기 가상 시점 합성부(262)를 통해 획득된 가상 시점의 컬러 픽쳐는 레퍼런스 픽쳐로 사용될 수도 있으며, 이 경우 상기 가상 시점의 컬러 픽쳐에도 상기 시점 식별 정보를 할당할 수 있음은 물론이다.
다른 실시예로, 상기 가상 시점 합성부(262)는 현재 뎁스 픽쳐의 시점에 이웃하는 시점에 있는 뎁스 픽쳐를 이용하여 가상 시점의 뎁스 픽쳐를 합성할 수 있다. 마찬가지로, 뎁스 픽쳐의 시점을 나타내기 위해 뎁스 시점 식별 정보가 이용될 수 있다. 여기서, 상기 뎁스 시점 식별 정보는 대응되는 컬러 픽쳐의 시점 식별 정보로부터 유도될 수 있다. 예를 들어, 상기 대응되는 컬러 픽쳐는 현재 뎁스 픽쳐와 동일한 픽쳐 출력 순서 정보 및 동일한 시점 식별 정보를 가질 수 있다.
뎁스 픽쳐 생성부(263)는 뎁스 코딩 정보를 이용하여 현재 뎁스 픽쳐를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 뎁스 코딩 정보는 카메라와 객체간의 거리를 나타내는 거리 변수(예를 들어, 카메라 좌표계상의 Z좌표값 등), 뎁스 코딩을 위한 매크로블록 타입 정보, 뎁스 픽쳐 내의 경계선 식별 정보, RBSP내의 데이터가 뎁스 코딩된 데이터를 포함하고 있는지 여부를 나타내는 정보, 또는 데이터 타입이 뎁스 픽쳐 데이터인지 컬러 픽쳐 데이터인지 또는 패러렉스 데이터인지 여부를 나타내는 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 상기 뎁스 코딩 정보를 이용하여 현재 뎁스 픽쳐를 예측할 수도 있다. 즉, 현재 뎁스 픽쳐에 이웃하는 뎁스 픽쳐를 이용한 인터 예측이 가능하며, 현재 뎁스 픽쳐내 디코딩된 뎁스 정보를 이용한 인트라 예측이 가능할 것이다.
이하에서는 도 3을 참조하여 문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding, CABAC)에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 신택스 요소를 부호화하기 위한 문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화 방법의 일례를 도시한 것이다.
문맥 기반 적응적 이진 산술 부호화는 이진화(Binarization), 문맥 모델링(Context Modeling), 이진 산술 부호화(Binary Arithmetic Coding), 확률 업데이트(Probability Update)로 구성될 수 있다. 이진화 단계에서는 이진화부를 통해 비이진화 값을 갖는 신택스 요소를 빈 스트링(bin string)이라 불리는 이진화된 시퀀스로 변환할 수 있다. 만일, 이진화된 신택스 요소가 입력 신호로 주어지는 경우 이진화 단계는 생략될 수 있다. 빈 스트링의 각각의 요소 또는 각각의 신택스 요소에 대해, 다음 단계들은 부호화 모드에 따라 결정된다. 부호화 모드는 정규 부호화 모드 및 바이패스 부호화 모드를 포함한다.
정규 부호화 모드에서 산술 부호화 과정을 수행하기 전에, 주어진 빈 값은 문맥 모델 단계로 들어간다. 여기서, 빈(bin)은 이진화 단계에서 생성된 빈 스트링 각각의 비트를 나타낸다. 문맥 모델 단계에서 현재 빈 값에 대응하는 확률 모델은 이전에 부호화된 신택스 요소 또는 빈 값에 의해 선택될 수 있다. 확률 모델이 결정된 후, 결정된 확률 모델과 주어진 확률 모델에 따른 빈은 정규 부호화 엔진의 입력이 된다. 그럼, 입력된 빈 및 확률 모델을 이용하여 이진 산술 부호화를 수행하고, 확률 모델 업데이트 단계를 수행하게 된다.
부호화를 수행하는 방법으로 바이패스 부호화 방법이 있다. 주어진 빈 값에 대해 바이패스 부호화 모드가 선택되는 경우, 이전에 부호화된 신택스 요소의 확률 모델을 사용하지 않으므로 단순화된 부호화 엔진이다. 따라서, 빠른 부호화가 가능하다.
이진화부에서는 신택스 요소에 따라 다른 이진 부호화 방식을 적용하여 이진화를 수행할 수 있다. 그러므로, 신택스 요소에 따른 적절한 이진 부호화를 선택하는 것이 중요하다. 예를 들어, 차분 뎁스 인덱스 정보를 이진화할 때 고정 길이 이진화(Fixed Length Binarization)를 이용할 수 있다. 고정 길이 이진화는 고른 확률 분포 특성을 갖는 심볼을 부호화하는데 유리하다. 그러나, 차분 뎁스 인덱스 정보는 라플라시안 확률 분포를 가지므로, 고정 길이 이진화를 이용하여 이진화를 수행하는 경우 부호화 효율을 저하시킬 수 있다.
일반적으로 뎁스 픽쳐 내 뎁스 값은 0부터 255까지 고르게 분포하지 않고 특정 영역에 집중적으로 분포하는 특징이 있다. 이러한 특성을 고려하여 만들어진 룩업 테이블을 통해 뎁스 값 및 예측 뎁스 값을 인덱스화하여 부호화시 비트 수를 줄일 수 있다. 또한, 뎁스 값의 특성을 반영하여 뎁스 값을 이진화 하여 효율적으로 뎁스 관련 정보를 부후화하고 복원할 수 있다. 이하에서는 본 발명에서 제안하는 뎁스 값의 이진화 방법을 이용하여 현재 뎁스 블록을 복원하는 일례에 대해서 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 현재 뎁스 블록을 복원하는 일례에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
부호화된 신호를 포함하는 비트스트림을 수신할 수 있다(S410). 비트스트림 내에는 다시점 영상의 복원에 관련된 정보들이 포함될 수 있다.
비트스트림으로부터 연속 이진화 방법을 이용하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득할 수 있다(S420). 차분 뎁스 인덱스 정보는 뎁스 인덱스 정보와 예측 뎁스 인덱스 정보의 차이 값을 나타낸다. 차분 인덱스 정보는 연속 이진화(concatenation binarization) 방법을 통해 이진화될 수 있다. 따라서, 엔트로피 디코딩부는 연속 이진화 방법을 이용하여 차분 인덱스 정보를 획득할 수 있다.
연속 이진화 방법은 특정 값에 대해서는 단항 이진화 방법(unary binarization)만을 이용하여 접두부(prefix part)만으로 이진화하고, 특정 값에 대해서는 접두부 및 접미부를 포함하여 접두부는 단항 이진화 방법으로 이진화하고, 접미부(suffix part)는 고정 길이 이진화 방법(fixed length binrization)으로 이진화하는 방법이다. 여기서, 단항 이진화 방법은 이진화하는 특정 값 보다 1작은 수만큼의 1 및 마지막의 0을 나열하여 이진화하는 방법이다. 그리고, 고정 길이 부호화 방법은 고정 길이만큼 특정 값을 이진화하는 방법으로, 고정 길이 부호화 방법에 의해 이진화되는 값은 고정 길이 만큼의 이진열을 갖는다.
접두부만으로 이진화되는 영역은 전체 뎁스 인덱스 정보의 3/4 영역이고, 접미부가 포함되어 이진화되는 영역은 나머지 1/4 영역일 수 있다. 예를 들어, 표 1과 같이 뎁스 값이 뎁스 인덱스 정보 1부터 12까지로 변환되는 경우, 뎁스 픽쳐에 포함되는 뎁스 인덱스 정보의 3/4 영역인 1부터 9까지는 접두부만으로 단항 이진화 방법으로 이진화될 수 있다.
또는, 뎁스 인덱스 정보의 최대 값을 이용하여 단항 이진화 방법으로 이진화되는 접두부만을 포함하는 뎁스 인덱스 정보의 영역과 고정 길이 이진화 방법으로 이진화되는 뎁스 인덱스 정보 영역을 수학식 1을 이용하여 나눌 수 있다.
Figure pct00001
수학식 1에서 numDepthValues은 뎁스 인덱스 정보의 개수 또는 뎁스 인덱스 정보의 최대 값인 최대 뎁스 인덱스 정보를 나타내고, cMaxPrefix는 접두부만으로 이진화되는 뎁스 인덱스 정보의 최대 값을 나타낸다. 예를 들어, 뎁스 인덱스 정보가 12개인 경우, 수학식 1을 통해 접두부만으로 이진화되는 뎁스 인덱스 정보의 최대 값인 9를 획득할 수 있다. 따라서, 1부터 9까지의 뎁스 인덱스 정보는 단항 이진화 방법으로 이진화된 접두부만을 획득하고, 10부터 12까지 뎁스 인덱스 정보는 고정 길이 이진화 방법으로 이진화된 접두부 및 접미부를 획득할 수 있다.
아래의 표 1은 상술한 연속 이진화 방법에 따라 이진화된 뎁스 인덱스 정보의 일례를 도시한 것이다.
Figure pct00002
단항 이진화 방법은 뎁스 인덱스 정보를 뎁스 인덱스 정보에 대응되는 개수의 1과 마지막의 0으로 이진화할 수 있다. 일례로, 뎁스 인덱스 정보 6은 다섯 개의 1과 마지막의 0을 포함하여 111110으로 이진화될 수 있다. 또한, 뎁스 인덱스 정보의 10부터 12는 단항 이진화 방법으로 표시되는 접두부(11111111) 및 고정 길이 이진화 방법으로 표시되는 접미부로 구분하여 이진화될 수 있다. 고정 길이 이진화 방법은 최대 값에 대응되는 고정 길이로 뎁스 인덱스 정보를 이진화할 수 있다. 뎁스 인덱스 정보의 접미부 값은 수학식 2를 이용하여 획득될 수 있다.
Figure pct00003
예를 들어, 뎁스 인덱스 정보 11은 수학식 2를 통해 접미부 값 1을 획득하고, 고정 길이 2인 이진화된 접미부 01을 포함하여 1111111101로 이진화될 수 있다.
차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 값을 획득할 수 있다(S430). 차분 뎁스 인덱스 정보는 차분 뎁스 값이 룩업 테이블을 통해 인덱스화된 뎁스 관련 정보이므로, 차분 뎁스 값은 룩업 테이블을 이용하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 변환하여 획득될 수 있다. 여기서, 룩업 테이블은 뎁스 값을 뎁스 인덱스 정보로 또는 뎁스 인덱스 정보를 뎁스 값으로 변환하기 위한 기결정된 값을 포함하는 표이다.
룩업 테이블은 기결정된 픽쳐를 기초로 하여 생성될 수 있다. 그런데, 룩업 테이블을 생성하기 위해 사용되는 픽쳐와 룩업 테이블의 생성에 영향을 주지 않은 픽쳐의 특성이 다른 경우 적절하지 않은 룩업 테이블은 효율을 저하시킬 수 있다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 인덱스화 과정에서 주기적으로 룩업 테이블을 업데이트할 수 있다. 1) 픽쳐 단위로 룩업 테이블을 업데이트하거나 2) 인트라 픽쳐 주기로 룩업 테이블을 업데이트할 수 있다.
첫번째 방법으로 픽쳐 단위로 룩업 테이블을 업데이트하는 방법은 다음과 같다. 하나의 뎁스 픽쳐를 룩업 테이블에 의해 인덱스화하면서 뎁스 픽쳐 내 뎁스 값을 탐색한다. 그리고, 탐색된 뎁스 값이 룩업 테이블에 없는 경우 뎁스 값에 대응되는 뎁스 인덱스 정보를 룩업 테이블에 추가하여 룩업 테이블을 업데이트한다. 반대로, 룩업 테이블에는 존재하나 뎁스 픽쳐에서 이용되지 않은 뎁스 인덱스 정보는 이를 제거하여 룩업 테이블을 업데이트한다. 업데이트된 룩업 테이블은 픽쳐 단위로 뎁스 값을 탐색하고 인덱스화되는 과정에서 계속하여 업데이트될 수 있다.
두번째 방법은 인트라 픽쳐 주기로 룩업 테이블을 업데이트하는 방법은 다음과 같다. 예를 들어, 인트라 픽쳐 주기가 16이면 16픽쳐마다 룩업 테이블을 업데이트할 수 있다. 업데이트하는 방법은 첫번째 방법과 동일하게 룩업 테이블 내 뎁스 값의 유무로서 업데이트될 수 있다.
현재 뎁스 블록의 예측 뎁스 값을 획득할 수 있다(S440). 인트라 예측부에서는 현재 뎁스 픽쳐 내의 복원된 영역들로부터 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 예측하는 화면내 예측(인트라 예측)을 수행한다. 예를 들어, 현재 뎁스 블록을 중심으로, 상단, 좌측, 좌측 상단 및/또는 우측 상단에 위치한 블록들의 부호화된 뎁스 값으로부터 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 예측할 수 있다.
인트라 예측 모드는 뎁스 값 예측에 사용되는 참조 픽셀들이 위치한 참조 영역의 방향 및 예측 방식에 따라 크게 수직(Vertical), 수평(Horizontal), DC, Angular 모드 등으로 나눌 수 있다. 수직 모드는 현재 뎁스 블록의 수직으로 인접한 영역의 값을 현재 뎁스 블록의 예측값으로, 수평 모드는 수평으로 인접한 영역을 참조 영역으로 이용한다. DC 모드에서는 참조 영역들의 평균값을 예측값으로 이용하게 된다. 한편 Angular 모드는 참조 영역이 임의의 방향에 위치한 경우로, 현재 뎁스 값과 참조 픽셀간의 각도로 해당 방향을 나타낼 수 있다. 편의를 위하여, 기 정해진 각도 및 예측 모드 번호를 사용할 수 있고, 사용되는 각도의 수는 현재 뎁스 블록의 크기에 따라서 달라질 수 있다.
차분 뎁스 값 및 예측 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 획득할 수 있다(S450). 현재 뎁스 블록의 뎁스 값은 차분 뎁스 값과 예측 뎁스 값의 합으로 획득될 수 있다.
현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 이용하여 디코딩할 수 있다(S460).
뎁스 블록의 복호화 과정과 부호화 과정은 각각의 역과정으로 이루어진다. 이하에서는 뎁스 값을 부호화하는 일례에 대해서 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명이 적용되는 일 실시예로서, 현재 뎁스 블록을 부호화하는 일례에 대한 흐름도를 도시한 것이다.
현재 뎁스 블록의 뎁스 값과 예측 뎁스 값을 획득할 수 있다(S510). 뎁스 값은 현재 뎁스 블록의 실제 뎁스 값을 나타내고, 예측 뎁스 값은 인트라 예측에 의해 예측된 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 나타낸다.
획득된 뎁스 값 및 예측 뎁스 값을 인덱스화하여 뎁스 인덱스 정보 및 예측 뎁스 인덱스 정보를 획득할 수 있다(S520). 본 단계의 인덱스화는 도 4의 S430에서 설명한 룩업 테이블을 이용하여 뎁스 값 및 예측 뎁스 값에 대응되는 뎁스 인덱스 정보 및 예측 뎁스 인덱스 정보로 변환하는 과정을 포함할 수 있다.
뎁스 인덱스 정보와 예측 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하고, 차분 뎁스 인덱스 정보를 이진화할 수 있다(S430). 차분 뎁스 인덱스 정보는 뎁스 인덱스 정보와 예측 인덱스 정보의 차로 획득될 수 있다. 그리고, 차분 뎁스 인덱스 정보는 도 4의 S420에서 설명한 연속 이진화 방법을 이용하여 이진화될 수 있다.
이진화된 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 이진 신호의 확률 모델(context model)을 획득할 수 있다(미도시). 도 4의 S420에서 상술한 연속 이진화 방법에 따라 차분 뎁스 인덱스 정보는 단항 이진화 방법으로 이진화된 접두부와 고정 길이 이진화 방법으로 이진화된 접미부로 나뉜다. 접두부를 이진화한 단항 이진화 방법은 1의 발생이 많으므로 확률 분포가 한쪽으로 치우치기 쉽다. 따라서 적은 수의 확률 모델을 사용하여 효율적으로 부호화할 수 있다. 그리고, 접미부를 이진화한 고정 길이 이진화 방법은 0과 1의 발생 확률이 50:50이므로, 동일 확률 모델을 적용하여 부호화를 수행할 수 있다. 이에 따른 확률 모델은 표 2와 같다.
Figure pct00004
뎁스 인덱스 정보(1~12)를 모두 고정 길이 이진화 방법으로 이진화하는 경우, 60개의 확률 모델이 정의되어야 한다. 그러나, 본 발명에서 제안하는 이진화 방법에 의하면 표 2와 같이 고정 길이 이진화 방법에 비해 확률 모델의 수를 20배 감소시킬 수 있다.
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 디코딩하는데 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.
본 발명은 비디오 신호를 코딩하는데 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 기결정된 이진화 방식에 기초하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하는 단계, 상기 기결정된 이진화 방식은 단항 이진화 방식과 고정 길이 이진화 방식의 조합으로 코딩하는 방식을 의미함;
    상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 값을 획득하는 단계;
    상기 차분 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 획득하는 단계; 및
    상기 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록을 디코딩하는 단계를 포함하는, 비디오 신호 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 현재 뎁스 블록의 예측 뎁스 값을 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 현재 뎁스 블록의 뎁스 값은 상기 예측 뎁스 값을 더 이용하여 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    최대 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하는 단계를 더 포함하고,
    상기 기결정된 이진화 방식은, 상기 최대 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 값을 획득하는 단계는,
    룩업 테이블을 생성하는 단계;
    상기 룩업 테이블을 이용하여 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 상기 차분 뎁스 값으로 변환하는 단계; 및
    상기 룩업 테이블을 업데이트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  5. 현재 뎁스 블록의 뎁스 값과 예측 뎁스 값을 획득하는 단계;
    기결정된 룩업 테이블, 상기 뎁스 값 및 상기 예측 뎁스 값을 이용하여 뎁스 인덱스 정보 및 예측 뎁스 인덱스 정보를 획득하는 단계;
    상기 뎁스 인덱스 정보 및 상기 예측 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 기결정된 이진화 부호어를 이용하여 이진화하는 단계를 포함하는, 비디오 신호 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기결정된 이진화 부호어는 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 접두부 및 접미부로 나누어 이진화하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 방법.
  7. 기결정된 이진화 방식에 기초하여 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하고, 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하여 차분 뎁스 값을 획득하는 엔트로피 디코딩부를 포함하고, 상기 차분 뎁스 값을 이용하여 현재 뎁스 블록의 뎁스 값을 획득하는 인트라 예측부를 포함하되,
    상기 기결정된 이진화 방식은 단항 이진화 방식과 고정 길이 이진화 방식의 조합으로 코딩하는 방식을 의미는 것을 특징으로 하는 비디오 디코더.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 인트라 예측부는 상기 현재 뎁스 블록의 예측 뎁스 값을 획득하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코더.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 인트로피 디코딩부는 최대 차분 뎁스 인덱스 정보를 획득하고,
    상기 기결정된 이진화 방식은, 상기 최대 차분 뎁스 인덱스 정보를 이용하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코더.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 엔트로피 디코딩부는, 룩업 테이블을 생성하고, 상기 룩업 테이블을 이용하여 상기 차분 뎁스 인덱스 정보를 상기 차분 뎁스 값으로 변환하고, 상기 룩업 테이블을 업데이트하는 것을 특징으로 하는 비디오 디코더.
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