WO2011129619A2 - 트리 구조 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법과 그 장치 및 복호화 방법과 그 장치 - Google Patents

트리 구조 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법과 그 장치 및 복호화 방법과 그 장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the encoding and decoding of video.
  • video codec for efficiently encoding or decoding high resolution or high definition video content.
  • video is encoded according to a limited encoding method based on a macroblock of a predetermined size.
  • a prediction coding method based on a macroblock may cause a blocking effect due to discontinuity of pixel values at boundaries between blocks. Therefore, the video codec performs deblocking filtering to improve the video compression rate and the quality of the reconstructed image.
  • An object of the present invention is to overcome the limitations of the conventional macroblock-based coding scheme and provide a method for performing deblocking filtering in a video codec using a new tree structured coding unit.
  • the present invention provides a method and apparatus for performing deblocking filtering to reduce a blocking effect occurring in a boundary region of a coding unit in a video encoded based on a tree structure coding unit.
  • the quality of the decompressed video can be greatly improved by removing the blocking effect from the decompressed video based on the tree structure coding unit.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus for performing deblocking filtering based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus for performing deblocking filtering based on coding units according to a tree structure, according to an embodiment.
  • FIG. 3 illustrates a concept of coding units according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and prediction units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating data units including a maximum coding unit, coding units having a tree structure subdividing each maximum coding unit, a prediction unit subdividing each coding unit, and a transformation unit, according to an embodiment of the present invention. do.
  • 15 to 17 illustrate filtering boundaries determined based on boundaries of data units having a predetermined size or more for the data units of FIG. 14.
  • FIG. 18 is a reference diagram for describing a deblocking filtering process according to an embodiment of the present invention based on the filtering boundary of FIG. 17.
  • 19A and 19B illustrate pixels located at a filtering boundary for explaining deblocking filtering according to an embodiment of the present invention.
  • 20A and 20B are reference tables for determining thresholds ⁇ and ⁇ according to one embodiment of the invention.
  • 21 is a reference diagram for explaining an offset value setting process set for the threshold value ⁇ according to an embodiment of the present invention.
  • 22 is a reference table used to determine a predetermined intermediate value tc used in the deblocking filtering process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 23 is a flowchart of a video encoding method based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • 24 is a flowchart illustrating a video decoding method based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • a video encoding method for performing deblocking filtering based on coding units includes: dividing a picture into a maximum coding unit that is a data unit having a maximum size; Determining coding units hierarchically configured according to a depth indicating the number of spatial divisions of the largest coding unit, prediction units and transformation units for prediction and transformation of the coding unit; Determining a filtering boundary to perform deblocking filtering based on at least one data unit of the coding units, the prediction units, and the transformation units; Determining a filtering intensity at the filtering boundary based on a prediction mode of a coding unit to which adjacent pixels belong based on the determined filtering boundary and transform coefficient values of pixels adjacent to the filtering boundary; And performing deblocking filtering based on the determined filtering strength.
  • a video decoding method for performing deblocking filtering based on coding units parses a received bitstream and includes a tree structure included in each largest coding unit among the largest coding units in which a current picture is divided. Extracting image data encoded for each coding unit, encoding mode information for the coding units having the tree structure, and information on deblocking filtering of the maximum coding unit, according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units; Determining prediction units and transformation units for prediction and transformation for each coding unit, and decoding the encoded image data based on the encoding mode information on the coding units having the tree structure; Determining a filtering boundary to perform deblocking filtering among boundaries of at least one data unit among the coding units, the prediction units, and the transformation units according to the tree structure by using the information about the deblocking filtering
  • a video encoding apparatus that performs deblocking filtering based on a coding unit according to an embodiment of the present invention, in the largest coding units that are data units of a split maximum size for encoding one picture, the spatial coding of the maximum coding unit
  • a coding unit determiner configured to determine coding units hierarchically configured according to a depth indicating the number of divisions, prediction units and transformation units for prediction and transformation of the coding unit; Determine a filtering boundary on which to perform deblocking filtering based on at least one data unit of the coding units, the prediction units, and the transformation units, and based on the determined filtering boundary, a prediction mode of a coding unit to which adjacent pixels belong;
  • a deblocking filter unit configured to determine a filtering intensity at the filtering boundary based on transform coefficient values of pixels adjacent to the filtering boundary and to perform deblocking filtering based on the determined filtering intensity;
  • a transmitter which encodes the information about the deblocking filtering and transmits the encoded data of the picture and
  • a video decoding apparatus for performing deblocking filtering based on coding units parses a received bitstream and includes a tree structure included in each largest coding unit among the largest coding units in which a current picture is split.
  • a receiving and extracting unit configured to extract image data encoded for each coding unit, encoding mode information for the coding units having the tree structure, and information about deblocking filtering of the maximum coding unit, according to the coding units according to the coding units according to the coding units according to the coding units;
  • a decoder configured to determine prediction units and transformation units for prediction and transformation for each coding unit, and to decode encoded image data, based on encoding mode information on the coding units having the tree structure; And a filtering boundary for performing deblocking filtering among boundaries of at least one data unit among the coding units, the prediction units, and the transformation units according to the tree structure, using the information about the deblocking filtering.
  • a deblocking filtering unit configured to perform deblocking filtering on the decoded image data.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus for performing deblocking filtering based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 (hereinafter, referred to as the “video encoding apparatus 100”) that performs deblocking based on coding units having a tree structure according to an embodiment may include a coding unit determiner 110 and a D.
  • the blocking filtering unit 130 and the transmission unit 120 is included.
  • the coding unit determiner 110 receives input image data of one picture of a video and divides the image data into a maximum coding unit that is a data unit having a maximum size.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, and the like, and may be a square data unit having a square of 2 with a horizontal and vertical size greater than eight.
  • the coding unit determiner 110 determines coding units having a hierarchical structure for each spatially divided region, for each maximum coding unit.
  • the coding units of the hierarchical structure of the maximum coding unit are expressed based on a depth indicating the number of spatial divisions of the maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coding unit determiner 110 encodes coding units according to depths included in a current maximum coding unit, and compares encoding results of coding units of an upper depth and a lower depth for each region to be optimally encoded.
  • a coding unit that outputs a result and a coding depth that is a corresponding depth may be determined.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the coding unit determiner 110 may determine coding units having a tree structure including coding units having a coding depth independently determined for each region, for each largest coding unit.
  • the coding unit determiner 110 performs prediction encoding in a process of determining a coding unit of a coded depth.
  • the coding unit determiner 110 may determine a prediction unit or partition, which is a data unit in which a coding unit of a coded depth is subjected to prediction encoding for outputting an optimal encoding result.
  • a partition type for a coding unit of size 2N ⁇ 2N may include partitions of size 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the partition type includes not only symmetric partitions in which the height or width of a coding unit is divided in a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, in a geometric form. It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • the prediction mode of the partition type may include an inter mode, an intra mode, a skip mode, and the like.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth is an index according to the number of times the coding unit is hierarchically divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding units according to depths may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • a method of determining a coding unit and a partition according to a tree structure of a maximum coding unit, according to an embodiment, will be described later in detail with reference to FIGS. 3 to 13.
  • the deblocking filtering unit 130 determines a filtering boundary to perform deblocking filtering based on at least one data unit among coding units, prediction units, and transformation units, and based on the determined filtering boundary. Based on the prediction mode of the coding unit to which the adjacent pixels belong and the transform coefficient values of the pixels adjacent to the filtering boundary, the filtering intensity at the filtering boundary is determined, and deblocking filtering is performed based on the determined filtering intensity. For example, when the coding unit, the prediction unit, and the transformation unit are determined as described below, the deblocking filtering unit 130 may have a data unit having a predetermined size or more based on the size of the coding unit, the prediction unit, and the transformation unit. The boundary of may be determined as a filtering boundary to perform deblocking filtering, and deblocking filtering may be performed on pixel values adjacent to the filtering boundary.
  • the transmitter 120 encodes information on the deblocking filtering determined by the deblocking filtering unit 130, and applies the encoded data of the picture and coding units according to a tree structure of a maximum coding unit. It can be transmitted with the encoding mode information.
  • the deblocking filtering information includes filtering boundary determination information such as a data unit size for determining a data unit for deblocking filtering among boundaries of data units such as a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit according to a tree structure. It may include.
  • the transmitter 120 may insert information about deblocking filtering into a sequence parameter set (SPS) or picture parameter set (PPS) of a picture and transmit the information.
  • SPS sequence parameter set
  • PPS picture parameter set
  • the coding unit determiner 110 may determine an encoding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. have.
  • an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
  • the coding unit determiner 110 may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby resulting in final compression efficiency for the video. This can be increased.
  • predictive encoding may be performed to reduce an error from an original picture by using a reference picture on which deblocking filtering is performed.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus for performing deblocking filtering based on coding units according to a tree structure, according to an embodiment.
  • the video decoding apparatus 200 (hereinafter, referred to as the video decoding apparatus 200) that performs deblocking filtering based on coding units having a tree structure according to an embodiment may include a reception and extraction unit 210, The decoder 220 and the deblocking filter 230 are included.
  • the receiving and extracting unit 210 receives and parses a bitstream of a video, and encodes the image data and the tree structure encoded for each coding unit according to the coding units having the tree structure. Coding mode information and deblocking filtering information about the coding units are extracted.
  • the receiving and extracting unit 210 may extract information about deblocking filtering from an SPS or a PPS of a picture.
  • the decoder 220 decodes the image data encoded for each coding unit based on the encoding mode information about the coding units having the tree structure extracted by the reception and extraction unit 210.
  • the decoder 220 may include a coding unit of a coding depth included in a maximum coding unit and a partition type of the coding unit based on coding mode information of coding units having a tree structure for each maximum coding unit. , Prediction mode, transformation unit, etc. may be determined.
  • the decoder 220 decodes encoded image data based on the determined partition type, prediction mode, and transformation unit for each coding unit among coding units having a tree structure included in the maximum coding unit. In this way, the encoded video data of the largest coding unit can be decoded.
  • Image data decoded by the decoder 220 and information on deblocking filtering extracted by the receiver and extractor 210 are input to the deblocking filter 230 according to an embodiment.
  • the deblocking filtering unit 230 deblocking among boundaries of at least one data unit among coding units, prediction units, and transformation units according to a tree structure by using information on deblocking filtering. Determine a filtering boundary on which to perform filtering, and determine the filtering intensity at the filtering boundary based on the prediction mode of the coding unit to which the adjacent pixels belong and the transform coefficient values of the pixels adjacent to the filtering boundary based on the determined filtering boundary. Deblocking filtering is performed on the decoded image data based on the filtering strength.
  • FIG. 3 illustrates a concept of coding units according to an embodiment of the present invention.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • a coding unit of size 64x64 may be divided into prediction units of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, and coding units of size 32x32 are prediction units of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16.
  • Prediction units of size 16x16, 16x8, 8x16, and 8x8, a coding unit of size 8x8 may be divided into prediction units of size 8x8, 8x4, 4x8, 4x4.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is 2.
  • the resolution is set to 1920x1080, the maximum size of the coding unit is 64, and the maximum depth is set to 3.
  • the resolution is set to 352x288, the maximum size of the coding unit is 16, and the maximum depth is 1.
  • the maximum depth illustrated in FIG. 3 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large in order to not only improve coding efficiency but also accurately reflect image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth of the video data 330 is deepened by one layer. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoder 400 may correspond to the video encoding apparatus 100 according to an embodiment. That is, the intra predictor 410 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode among the current frame 405, and the motion estimator 420 and the motion compensator 425 are the current frame 405 of the inter mode. And the inter frame estimation and motion compensation using the reference frame 495.
  • Data output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 is output as a quantized transform coefficient through the frequency transformer 430 and the quantizer 440.
  • the quantized transform coefficients are reconstructed into the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the inverse frequency transformer 470, and the decoded spatial domain data is deblocked by the deblocking unit 480 and the loop filtering unit 490. After processing, the data is output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 via the entropy encoder 450.
  • An intra predictor 410, a motion estimator 420, a motion compensator 425, a frequency converter 430, a quantizer 440, and an inverse quantizer of an image encoder 400 according to an embodiment 460, the inverse frequency transformer 470, the deblocking unit 480, and the loop filtering unit 490 may operate by considering coding units having a tree structure for each largest coding unit.
  • the deblocking filtering unit 480 determines a filtering boundary to perform deblocking filtering based on the maximum size of the coding unit and the coding units according to the tree structure, and the coding unit to which adjacent pixels belong to the determined filtering boundary.
  • the filtering strength is determined at the filtering boundary based on the prediction mode of the transform and the transform coefficient values of the pixels adjacent to the filtering boundary, and deblocking filtering is performed based on the determined filtering intensity.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parser 510, and the encoded video data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the encoded video data is output as dequantized data through the entropy decoding unit 520 and the inverse quantization unit 530, and the image data of the spatial domain is reconstructed through the inverse frequency converter 540.
  • the intra prediction unit 550 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 560 uses the reference frame 585 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the
  • Data in the spatial domain that has passed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 may be post-processed through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 and output to the reconstructed frame 595.
  • the post-processed data through the deblocking unit 570 and the loop filtering unit 580 may be output as the reference frame 585.
  • step-by-step operations after the parser 510 of the image decoder 500 according to an embodiment may be performed. have.
  • the parser 510 the entropy decoder 520, and the inverse quantizer of the image decoder 500 may be used.
  • the 530, the inverse frequency transformer 540, the intra predictor 550, the motion compensator 560, the deblocking unit 570, and the loop filter 580 encode a tree structure according to each largest coding unit. Work should be based on units.
  • the deblocking unit 570 performs deblocking filtering among boundaries of at least one data unit among coding units, prediction units, and transformation units according to a tree structure, by using information about parsed deblocking filtering. Determine the filtering boundary to be performed, determine the filtering intensity at the filtering boundary based on the prediction mode of the coding unit to which the adjacent pixels belong and the transform coefficient values of the pixels adjacent to the filtering boundary based on the determined filtering boundary; Based on the deblocking filtering is performed on the decoded image data. A detailed operation related to the deblocking filtering will be described later with reference to FIG. 14.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and prediction units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 uses coding units having a tree structure independently determined for each region in order to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 600 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is five.
  • the maximum depth illustrated in FIG. 6 represents the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • a prediction unit that is a partial data unit that is the basis of prediction encoding of each depth-based coding unit is illustrated along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • the depth is deeper along the vertical axis, the coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8, and the depth 4 of depth 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 having a depth of 4 having a size of 4 ⁇ 4 is a minimum coding unit.
  • Partitions are arranged as prediction units of coding units along the horizontal axis for each depth. That is, the prediction unit of the coding unit 610 of size 64x64 having a depth of 0 includes a partition 610 of size 64x64, partitions 612 of size 64x32 and a partition of size 32x64 included in the coding unit 610 of size 64x64. 614, partitions 616 of size 32x32.
  • the coding unit may be a data unit of a square size of a minimum size including the prediction units 610, 612, 614, and 616.
  • the prediction unit of the coding unit 620 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 620 of size 32x32, partitions 622 of size 32x16 and a partition of size 16x32 included in the coding unit 620 of size 32x32. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 630 of size 16x16, partitions 632 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 630 of size 16x16. 634, partitions 636 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 640 of size 8x8, partitions 642 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 640 of size 8x8. 644, partitions 646 of size 4x4.
  • the coding unit 650 of size 4x4 having a depth of 4 is a minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth
  • the prediction unit of the coding unit 650 of size 4x4 includes a partition 650 of size 4x4 and a size of 4x2. Partitions 652, partitions 654 of size 2x4, partitions 656 of size 2x2.
  • the coding unit determiner 110 of the video encoding apparatus 100 may determine a coding depth of the maximum coding unit 610.
  • the number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are included in data included in one coding unit of depth 1. Therefore, in order to compare the encoding results of the same data for each depth, each of the coding units having one depth 1 and four coding units having four depths 2 should be encoded.
  • encoding is performed for each prediction unit of each coding unit along a horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. have.
  • a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit the encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and the prediction unit in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 610 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 610.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transform unit for frequency transformation during the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 size conversion unit 720 is Frequency conversion can be performed using the above.
  • the data of the 64x64 coding unit 710 is encoded by performing frequency transformation on the 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 size transformation units of 64x64 size or less, and then the transformation unit having the least error with the original is obtained. Can be selected.
  • FIG. 8 illustrates encoding mode information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 may be encoding mode information about coding units having a tree structure, and may include information about a partition type 800 and information about a prediction mode for each coding unit of each coding depth.
  • Information 820 about the size of the transform unit may be encoded and transmitted.
  • the information about the partition type 800 indicates information about a type in which the current coding unit is divided as a prediction unit (partition) for predictive encoding of the current coding unit.
  • the current coding unit CU_0 of depth 0 and size 2Nx2N includes a prediction unit 802 of size 2Nx2N, a prediction unit 804 of size 2NxN, a prediction unit 806 of size Nx2N, and a prediction unit of size NxN 808.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit includes a prediction unit 802 of size 2Nx2N, a prediction unit 804 of size 2NxN, a prediction unit 806 of size Nx2N, and a prediction unit 808 of size NxN. It is set to indicate one of the.
  • the information 810 about the prediction mode indicates the prediction mode of each coding unit. For example, through the information 810 about the prediction mode, the prediction unit indicated by the information 800 about the partition type is performed by one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816. Can be set.
  • the information about the transform unit size 820 indicates whether to transform the current coding unit based on the transform unit.
  • the transform unit may be one of the first size 822 and the second size 824 of the intra mode, the first size 826 and the second size 828 of the inter mode.
  • the reception and extraction unit 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and a transform unit size for each depth-based coding unit.
  • the information 820 may be extracted, and the decoder 220 may use the information 800, 810, and 820 for decoding.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • Segmentation information may be used to indicate a change in depth.
  • the split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
  • the prediction unit 910 for predictive encoding of the coding unit 900 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 912 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 914 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 916 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 918 of size. Only partitions 912, 914, 916, and 918 in which a coding unit is divided in a symmetrical ratio are illustrated, but as described above, the partition type is not limited thereto.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be repeatedly performed for one prediction unit of 2N_0x2N_0 size, two prediction units of 2N_0xN_0 size, two prediction units of N_0x2N_0 size, and four prediction units of N_0xN_0 size.
  • prediction encoding may be performed in intra mode and inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on a prediction unit having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • depth-based coding units may be set until depth d-1, and split information may be set up to depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • the encoding is repeatedly performed through predictive coding for each prediction unit of x2N_ (d-1) and four prediction units of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error Can be retrieved.
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a data unit having a square size in which a minimum coding unit, which is a lowest coding depth, is divided into four, and may be included in coding units, prediction units, and transformation units of all coded depths included in the maximum coding unit. It may be a square data unit of maximum size.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth and the prediction unit of the corresponding depth may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the receiving and extracting unit 210 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 900.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth by using split information according to depths, and may determine the depth of a corresponding coding unit by using information about an encoding mode for the corresponding depth.
  • the encoded data can be decoded.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding unit group 1010 is coding units having a tree structure determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to a current maximum coding unit.
  • the prediction unit group 1060 is prediction units of coding units of respective coding depths of the coding unit group 1010, and the transformation unit group 1070 is transformation units of coding units for each coding depth.
  • the coding unit group 1010 may include coding units 1012 and 1054 of depth 1, coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 of depth 2. 3 coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048, and depth 4 coding units 1040, 1042, 1044, and 1046.
  • Some of the prediction units 1060 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are types in which respective coding units are divided. That is, the prediction units 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2N ⁇ N, the prediction units 1016, 1048, and 1052 are partition types of N ⁇ 2N, and the prediction units 1032 are partition types of N ⁇ N. That is, the prediction unit is smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 is subjected to frequency transformation or inverse frequency transformation in a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units of different sizes or shapes than prediction units of the corresponding coding unit. That is, the transform unit and the prediction unit of one coding unit are each independently determined. Accordingly, the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may be intra prediction / motion estimation / motion compensation operations and frequency transform / inverse transform operations for the same coding unit. Each can be performed based on separate data units.
  • coding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information.
  • Table 1 below shows an example of encoding mode information that may be used in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the transmitter 130 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding mode information on coding units having a tree structure
  • the receiver and extractor of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment. 210 may extract encoding mode information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, since the current coding unit is no longer split, the partition type information, the prediction mode, and the transform unit size information may be defined for the coded depth. If the split information is 1, the data is further split into lower depths. Therefore, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode information may be represented as one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition type information, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information may indicate the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, and nRx2N, in which a height or width of a coding unit is divided by an asymmetric ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • the transformation unit size information may be set to two kinds of sizes according to the transformation unit split information. That is, if the transformation unit split information is 0, the size 2Nx2N of the transformation unit is set to the size of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the partition type is an asymmetric partition type, N / 2xN / 2.
  • Coding mode information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information. Therefore, when the encoding information allocated to each of the adjacent data units is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth. In addition, since the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information allocated to the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referred to and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to a neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit is searched in the coding units according to depths by using encoding information of adjacent coding units.
  • the neighboring coding unit may be referred to.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1300 includes coding units 1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, and 1318 of a coded depth. Since one coding unit 1318 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the prediction unit of the coding unit 1318 having a size of 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N. 1336 and nRx2N 1338.
  • partition type information is set to one of symmetric partition types 2Nx2N (1322), 2NxN (1324), Nx2N (1326), and NxN (1328)
  • the conversion unit of size 2Nx2N when the conversion unit partition information (TU size flag) is 0 1134 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating data units including a maximum coding unit, coding units having a tree structure subdividing each maximum coding unit, a prediction unit subdividing each coding unit, and a transformation unit, according to an embodiment of the present invention. do. That is, FIG. 14 overlaps data units including all coding units, prediction units, and transformation units as shown in FIGS. 10 to 12 and displays them as one.
  • a maximum coding unit size is assumed to be 32x32
  • coding units of a coded depth are shown by solid lines
  • prediction units and transformation units in which coding units of a coded depth are divided are shown by dotted lines in the coding unit.
  • coding depths of coding units having a tree structure are 0, 1, and 2, and a maximum depth is set to 3.
  • the data unit group 1400 includes coding units of coding depths of nine maximum coding units having a size of 32 ⁇ 32.
  • encoding is recursively performed by using coding units having a hierarchical structure distinguished according to depth for each maximum coding unit, thereby determining an optimal coding unit, and optimal prediction for prediction and transformation of each coding unit.
  • Units and transformation units can be determined.
  • the deblocking filtering unit 120 determines a filtering boundary to perform deblocking filtering based on at least one data unit of coding units, prediction units, and transformation units as illustrated in FIG. 14. do.
  • the deblocking filtering unit 120 may determine the filtering boundary based on a boundary of a data unit having a predetermined size or more among coding units, prediction units, and transformation units.
  • the current picture is divided into 32x32 largest coding units, each largest coding unit is further divided into coding units having a hierarchical structure that is distinguished according to depth, and each coding unit is predicted again.
  • a boundary of a data unit having a predetermined size or more among the boundaries of each of the coding units, the prediction units, and the transformation units when it is divided into a prediction unit and a transformation unit having a smaller size than the coding units according to depths for transformation. Only as a filtering boundary in which deblocking filtering is to be performed may be determined.
  • 15 to 17 illustrate filtering boundaries determined based on boundaries of data units having a predetermined size or more for the data units of FIG. 14.
  • the deblocking filtering unit 120 of the boundaries of each of the coding units, the prediction units, and the transformation units is determined. Only the boundary of the data unit having a predetermined size or more may be determined as the filtering boundary for deblocking filtering. For example, as illustrated in FIG. 15, the deblocking filtering unit 120 determines only a boundary of coding units, prediction units, and transformation units having a size of 32x32 or more as a filtering boundary on which deblocking filtering is to be performed.
  • a filtering boundary for deblocking filtering As shown in 16, only the boundary of coding units, prediction units, and transformation units having a size of 16x16 or more is determined as a filtering boundary for deblocking filtering, or as shown in FIG. 17, a coding unit having a size of 8x8 or more.
  • a coding unit having a size of 8x8 or more For example, only the boundaries of the prediction units and the transformation units may be determined as the filtering boundary where the deblocking filtering is to be performed.
  • the filtering boundary in which the filtering is performed even for the same partition type is changed.
  • a coding unit, a transformation unit, and a division of the largest coding unit 1510 having a size of 32x32 may be performed.
  • the inner boundary is not considered as a filtering boundary except for a boundary portion overlapping with the largest coding unit 1510 having a size of 32x32 among the boundaries of the division unit.
  • the maximum coding unit 1610 corresponding to the maximum coding unit 1510 of FIG. 15 is divided.
  • An inner boundary of one coding unit 1611 to 1614 is also determined as a filtering boundary.
  • the deblocking filtering unit 120 does not determine the boundary as a filtering boundary even when the boundary of the data unit having a predetermined size or more corresponds to the frame boundary. That is, deblocking filtering according to an embodiment of the present invention is not performed on the outermost boundary corresponding to the edge of the picture.
  • FIG. 18 is a reference diagram for describing a deblocking filtering process according to an embodiment of the present invention based on the filtering boundary of FIG. 17.
  • the deblocking filtering unit 120 determines a filtering boundary on which the deblocking filtering is to be performed based on a boundary of a data unit of a predetermined size or more, the prediction mode of the coding unit to which adjacent pixels belong to the filtering boundary and the pixels adjacent to the filtering boundary Determine the filtering strength at the filtering boundary based on the transform coefficient values.
  • 19A and 19B illustrate pixels located at a filtering boundary for explaining deblocking filtering according to an embodiment of the present invention.
  • pixel values of pixels adjacent to the upper and lower sides of the horizontal filtering boundary before the deblocking filtering is applied based on the horizontal filtering boundary are defined as p0 to p4 and q0 to q4 1910.
  • pixel values of pixels adjacent to the upper and lower sides of the horizontal filtering boundary are defined as p0 'to p4' and q0 'to q4' (1920).
  • pixel values of pixels adjacent to the left and right sides of the vertical filtering boundary before applying the deblocking filtering based on the vertical filtering boundary are defined as p0 to p4 and q0 to q4 1930.
  • pixel values of pixels adjacent to the left and right sides of the vertical filtering boundary are defined as p0 'to p4' and q0 'to q4' 1940.
  • the deblocking filtering operation based on the horizontal and vertical filtering boundaries operates in the same manner with only differences in directions.
  • the deblocking filtering unit 120 determines whether the prediction mode of the coding unit to which neighboring pixels belong to the filtering boundary is intra mode or inter mode, and whether transform coefficient values of pixels adjacent to the filtering boundary have a nonzero value. Determine the filtering strength.
  • Bs Band strength
  • Bs may be divided into five stages of 0, 1, 2, 3, and 4.
  • the deblocking filtering unit 120 filters the prediction mode of at least one of coding units to which p0 and q0 belong to the intra mode and filters the filtering boundary.
  • the deblocking filtering unit 1810 belongs to the nearest pixel p0 based on the horizontal filtering boundary 1810.
  • the prediction unit and the transformation unit of FIG. 11 and FIG. 12, which split the coding units according to depths for transformation, may be determined.
  • the deblocking filtering unit 120 has a transform coefficient value in which the prediction modes of the coding units to which p0 and q0 belong to each other are not the intra mode, and the transform units to which p0 and q0 belong to all are 0, and the prediction units to which p0 and q0 belong to, respectively.
  • the deblocking filtering unit 120 performs deblocking filtering on the filtering boundary based on a result of a comparison between a predetermined threshold and an absolute difference between pixel values of a predetermined number of pixels adjacent to the determined filtering intensity and the filtering boundary. You can decide whether to do it.
  • the deblocking filtering unit 120 is an absolute value of pixel value differences between pixels adjacent to the filtering boundary and separated based on the filtering boundary, and an absolute value of pixel value differences of pixels positioned adjacent to the same side based on the filtering boundary.
  • the deblocking filtering unit 120 may include i) filtering strength Bs not equal to zero, and ii) Deblocking filtering can be turned on / off to perform deblocking filtering on the filtering boundary only when all of the conditions are satisfied.
  • the thresholds ⁇ and ⁇ may be predetermined values based on the quantization parameter QP (Quantization Parameter) used in quantization of the transform unit to which p0 and q0 belong.
  • 20A and 20B are reference tables for determining thresholds ⁇ and ⁇ according to one embodiment of the invention.
  • qPav means an average value of the quantization parameter QP of the transform unit to which p0 and q0 belong.
  • clip3 (a, b, c) refers to an operation of clipping the value of c such that c is in the range a ⁇ c ⁇ b.
  • indexA Clip3 (0, 51, qPav + FilterOffsetA) means 0 if the value of qPav + FilterOffsetA is 0 or less, and 51 if it is 51 or more.
  • FilterOffsetA and FilterOffsetB mean predetermined offset values set for the threshold values ⁇ and ⁇ , respectively.
  • FIG. 21 is a reference diagram for explaining an offset value setting process set for the threshold value ⁇ according to an embodiment of the present invention.
  • the threshold ⁇ is set in proportion to the quantization parameter in the form of a curve as shown in FIG. 21
  • increasing the value of FilterOffsetA increases the value of indexA, and as a result, a curve set as a default as shown in FIG. 21. Is equivalent to moving in the right direction (b direction).
  • FilterOffsetA is decreased, the value of indexA is decreased, which is equivalent to moving the default curve shown in FIG. 21 to the left direction (a direction).
  • FilterOffsetA and FilterOffsetB may be used to adjust the deblocking filtering process strength.
  • the deblocking filtering unit 120 determines whether to perform deblocking filtering on the filtering boundary based on the quantization parameter QP and the predetermined offset value of the transform unit to which p0 and q0 belong.
  • the deblocking filtering unit 120 is based on the filtering boundary and the absolute value of the pixel value difference between the pixels adjacent to the filtering boundary and separated from the filtering boundary. Based on the absolute value of the difference in pixel values of pixels located adjacent to the same side, the number of pixels filtered and the filter tap coefficient are determined adjacent to the filtering boundary. In addition, the deblocking filtering unit 120 performs filtering by changing pixel values of pixels to be filtered through weighted sum based on filter tap coefficients.
  • the deblocking filtering unit 120 uses p4 ', p0, q0 and q1 as inputs to p1', p0 using a 4-tap Finite Impulse Response Filter (FIR). generates', q0 ', q1'.
  • Deblocking filtering unit 120 is the following equation; The delta value is calculated accordingly. Where tc is And the threshold value ⁇ .
  • tc is a reference table used to determine a predetermined intermediate value tc used in the deblocking filtering process according to an embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 22, tc may be determined using a value previously determined in a table form according to indexA and filtering strength bS.
  • the deblocking filtering unit 120 is the same side based on the absolute value and the filtering boundary of the pixel value difference between the pixels adjacent to the filtering boundary and separated based on the filtering boundary. Based on the absolute value of the difference in the pixel values of the pixels located adjacent to, determine the number of pixels filtered and the filter tap coefficient adjacent to the filtering boundary. Specifically, In this case, the deblocking filtering unit 120 sets the input pixel values to p2, p1, p0, q0, and q1 for the pixel p0 closest to the filtering boundary, and has a filter tap coefficient of ⁇ 1,2,2,2,1 ⁇ .
  • the filtered pixel value p0 ' is generated by using a 5-tap filter with.
  • the deblocking filtering unit 120 uses a four tap filter having the input pixel values p2, p1, p0, q1 and having a filter tap coefficient of ⁇ 1,1,1,1 ⁇ . To generate the filtered pixel value p1 '.
  • the deblocking filtering unit 120 sets the input pixel value to p3, p2, p1, p0, q0 and 5 with a filter tap coefficient of ⁇ 2, 3, 1, 1, 1 ⁇ .
  • the filtered pixel value p2 ' is generated using the tap filter.
  • the deblocking filtering unit 120 sets the input pixel value to q2, q1, q0, p0, and p1 for the pixel q0 closest to the filtering boundary, and the filter tap coefficient of ⁇ 1,2,2,2,1 ⁇ .
  • the filtered pixel value q0 ' is generated by using a 5-tap filter with.
  • the deblocking filtering unit 120 sets the input pixel value to q2, q1, q0, p1 and uses a 4-tap filter having a filter tap coefficient of ⁇ 1,1,1,1 ⁇ . To generate the filtered pixel value q1 '.
  • the deblocking filtering unit 120 sets the input pixel value to q3, q2, q1, q0, p0 and 5 with a filter tap coefficient of ⁇ 2, 3, 1, 1, 1 ⁇ .
  • the filtered pixel value q2 ' is generated using the tap filter.
  • the deblocking filtering unit 230 of the video decoding apparatus 200 may use coding units, prediction units, and transformation units according to a tree structure by using information on deblocking filtering parsed from a bitstream. Determining a filtering boundary to perform deblocking filtering among the boundaries of at least one data unit, and based on the prediction mode of the coding unit to which the adjacent pixels belong to the determined filtering boundary and the transform coefficient values of the pixels adjacent to the filtering boundary. The filtering strength is determined based on the filtering boundary, and deblocking filtering is performed on the decoded image data based on the determined filtering strength.
  • An operation of the deblocking filtering unit 230 of the video decoding apparatus 200 is similar to that of the deblocking filtering unit 120 of the video encoding apparatus 100, and thus a detailed description thereof will be omitted.
  • FIG. 23 is a flowchart of a video encoding method based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding unit determiner 110 splits a picture into a maximum coding unit that is a data unit having a maximum size.
  • the coding unit determiner 110 determines coding units configured hierarchically, prediction units and prediction units for prediction and transformation of the coding unit, according to a depth indicating the number of spatial divisions of the largest coding unit. do.
  • the deblocking filtering unit 120 determines a filtering boundary on which to perform deblocking filtering based on at least one data unit among coding units, prediction units, and transformation units.
  • the filtering boundary may be determined based on a boundary of a data unit of a predetermined size or more.
  • the deblocking filtering unit 120 determines the filtering intensity at the filtering boundary based on the prediction mode of the coding unit to which the adjacent pixels belong and the transform coefficient values of the pixels adjacent to the filtering boundary based on the determined filtering boundary.
  • the deblocking filtering is performed based on the filtering strength determined in operation 2350.
  • 24 is a flowchart illustrating a video decoding method based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the receiving and extracting unit 210 parses a received bitstream and encodes a tree according to a tree structure included in each largest coding unit among the largest coding units obtained by splitting a current picture. Accordingly, image data encoded for each coding unit, encoding mode information for the coding units having the tree structure, and information about the deblocking filtering of the maximum coding unit are extracted.
  • the decoder 220 determines prediction units and transformation units for prediction and transformation for each coding unit, and decodes encoded image data, based on encoding mode information about coding units having a tree structure.
  • the deblocking filtering unit 230 uses the information on the parsed deblocking filtering to determine the de-blocking filtering unit 230 based on the boundary of at least one data unit among coding units, prediction units, and transformation units according to a tree structure. Determines the filtering boundary to perform blocking filtering.
  • the deblocking filtering unit 230 determines the filtering intensity at the filtering boundary based on the prediction mode of the coding unit to which the adjacent pixels belong and the transform coefficient values of the pixels adjacent to the filtering boundary based on the determined filtering boundary. .
  • the deblocking filtering unit 230 performs deblocking filtering on the decoded image data based on the determined filtering strength.
  • the above-described embodiments of the present invention can be written as a program that can be executed in a computer, and can be implemented in a general-purpose digital computer that operates the program using a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes storage media such as magnetic storage media (eg, ROM, floppy disk, hard disk, etc.) and optical reading media (eg, CD-ROM, DVD, etc.).

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Abstract

부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방식이 개시된다. 본 발명에 따르면 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다.

Description

트리 구조 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법과 그 장치 및 복호화 방법과 그 장치
본 발명은 비디오의 부호화 및 복호화에 관한 것이다.
고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 재생, 저장할 수 있는 하드웨어의 개발 및 보급에 따라, 고해상도 또는 고화질 비디오 컨텐트를 효과적으로 부호화하거나 복호화하는 비디오 코덱의 필요성이 증대하고 있다. 기존의 비디오 코덱에 따르면, 비디오는 소정 크기의 매크로블록에 기반하여 제한된 부호화 방식에 따라 부호화되고 있다.
매크로 블록에 기초한 예측 부호화 방식은 블록들간 경계에서 픽셀값의 불연속으로 인해 블록킹 효과(blocking effect)를 유발할 수 있다. 따라서, 비디오 코덱에서는 비디오 압축률을 향상시키고 복원 영상의 화질을 향상시키기 위해 디블록킹 필터링을 수행한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 종래의 매크로 블록 기반 부호화 방식의 한계를 극복하고 새로운 트리 구조의 부호화 단위를 이용한 비디오 코덱에서 디블록킹 필터링을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 트리 구조 부호화 단위에 기초하여 부호화되는 비디오에서 부호화 단위의 경계 영역에서 발생하는 블록킹 효과를 감소시키는 디블록킹 필터링을 수행하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 트리 구조 부호화 단위에 기초하여 압축 복원된 비디오로부터 블록킹 효과를 제거함으로써 압축 복원된 비디오의 품질을 크게 개선할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2은 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 최대 부호화 단위들, 각 최대 부호화 단위를 세분한 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 각 부호화 단위를 세분한 예측 단위 및 변환 단위를 포함하는 데이터 단위들을 도시한다.
도 15 내지 도 17은, 각각 도 14의 데이터 단위들에 대해서 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계를 기초로 결정된 필터링 경계를 도시한다.
도 18은 도 17의 필터링 경계를 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링을 설명하기 위한 필터링 경계에 위치한 픽셀들을 도시한 것이다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α 및 β를 결정하기 위한 참조 테이블이다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α에 대해서 설정되는 오프셋값 설정 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라서 디블록킹 필터링 과정에 이용되는 소정의 중간값(tc)를 결정하는데 이용되는 참조 테이블이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 부호화 방법의 플로우차트이다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법은 하나의 픽처를 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위로 분할하는 단계; 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 상기 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하는 단계; 상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하는 단계; 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법은 수신된 비트스트림을 파싱하여, 현재 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 상기 최대 부호화 단위의 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출하는 단계; 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위별로 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하고 부호화된 영상 데이터를 복호화하는 단계; 상기 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 상기 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하는 단계; 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 장치는 하나의 픽처를 부호화하기 위한 분할된 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위들에 있어서, 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 상기 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하는 부호화 단위 결정부; 상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행하는 디블록킹부 필터링부; 및 상기 디블록킹 필터링에 대한 정보를 부호화하여, 상기 픽처의 부호화 데이터 및 상기 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보와 함께 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치는 수신된 비트스트림을 파싱하여, 현재 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 상기 최대 부호화 단위의 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출하는 수신 및 추출부; 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위별로 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하고 부호화된 영상 데이터를 복호화하는 복호화부; 및 상기 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 상기 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행하는 디블록킹 필터링부를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹을 수행하는 비디오 부호화 장치(100)(이하, '비디오 부호화 장치(100)'이라 한다.)는, 부호화 단위 결정부(110), 디블록킹 필터링부(130) 및 전송부(120)를 포함한다.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 비디오의 하나의 픽처의 영상 데이터를 입력받아, 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위로 분할한다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 8보다 큰 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 각각의 최대 부호화 단위마다, 공간적으로 분할된 영역별로 계층적 구조의 부호화 단위들을 결정한다. 최대 부호화 단위의 계층적 구조의 부호화 단위들은, 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 기초하여 표현된다. 바람직하게는, 트리 구조에 따른 부호화 단위들은, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 심도별 부호화 단위들을 각각 부호화하고, 영역별로 상위 심도 및 하위 심도의 부호화 단위에 대한 부호화 결과를 비교하여 최적의 부호화 결과를 출력하는 부호화 단위 및 해당 심도인 부호화 심도를 결정할 수 있다. 또한, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
따라서 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 독립적으로 결정된 부호화 심도의 부호화 단위들로 구성된 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정할 수 있다. 또한 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 부호화 심도의 부호화 단위를 결정하는 과정에서 예측 부호화를 수행한다. 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 부호화 심도의 부호화 단위가 최적의 부호화 결과를 출력하기 위한 예측 부호화가 수행되는 데이터 단위인 예측 단위 또는 파티션을 결정할 수 있다. 예를 들어 크기 2N x 2N의 부호화 단위에 대한 파티션 타입은, 크기 2N x 2N, 2N x N, N x 2N 및 N x N의 파티션들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 부호화 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다. 또한 파티션 타입의 예측 모드는, 인터 모드, 인트라 모드, 스킵 모드 등을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 부호화 단위가 최대 부호화 단위로부터 계층적으로 분할되는 횟수에 따르는 지표이며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 13을 참조하여 상세히 후술한다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(130)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다. 예를 들어, 디블로킹 필터링부(130)는 후술되는 바와 같이 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위가 결정되면, 이들 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 크기 등을 기준으로 소정 크기 이상을 갖는 데이터 단위의 경계를 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계로 결정하고, 필터링 경계에 인접한 픽셀값들에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다..
일 실시예에 따른 전송부(120)는, 디블록킹 필터링부(130)에 의해 결정된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 부호화하여, 픽처의 부호화된 데이터 및 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보와 함께 전송할 수 있다. 디블록킹 필터링에 대한 정보는, 트리 구조에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 등의 데이터 단위가 갖는 경계들 중 디블록킹 필터링이 수행되는 데이터 단위를 결정하기 위한 데이터 단위 크기와 같은 필터링 경계 결정 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 전송부(120)는, 디블록킹 필터링에 대한 정보를 픽처의 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)에 삽입하여 전송할 수 있다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링을 위한 필터링 경계의 결정 및 디블록킹 필터링 과정에 대해서는, 도 14 내지 도 24를 참조하여 후술한다.
일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 크기가 16x16 또는 8x8로 고정되어 있는 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(110)는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 비디오에 대한 최종적인 압축 효율이 증대될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 통해, 디블록킹 필터링이 수행된 참조 픽처를 이용함으로써 원본 픽처와의 오차를 감소시키는 예측 부호화가 수행될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 장치(200)(이하, '비디오 복호화 장치(200)'이라 한다.)는, 수신 및 추출부(210), 복호화부(220) 및 디블록킹 필터링부(230)를 포함한다.
일 실시예에 따른 수신 및 추출부(210)는, 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱하여, 최대 부호화 단위별로, 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출한다. 일 실시예에 따른 수신 및 추출부(210)는, 디블록킹 필터링에 대한 정보를 픽처의 SPS 또는 PPS로부터 추출할 수도 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(220)는, 수신 및 추출부(210)에 의해 추출된 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터를 복호화한다.
일 실시예에 따른 복호화부(220)는, 최대 부호화 단위별 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 최대 부호화 단위 내에 포함되는 부호화 심도의 부호화 단위 및 해당 부호화 단위의 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 복호화부(220)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 결정된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화함으로써, 최대 부호화 단위의 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다.
복호화부(220)에 의해 복호화된 영상 데이터 및, 수신 및 추출부(210)에 의해 추출된 디블록킹 필터링에 대한 정보가 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(230)에 입력된다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(230)는 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다.
일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(230)를 통해 디블록킹필터링이 수행된 참조 픽처를 참조하여, 다음 픽처에 대한 예측 복호화가 수행되므로, 복원 영상과 원본 영상 간의 오차가 감소할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 예측 단위들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 예측 단위들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 예측 단위들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 예측 단위들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 3에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반영하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 또한, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 대응될 수 있다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 역주파수변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블록킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)의 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수변환부(430) 및 양자화부(440), 역양자화부(460), 역주파수변환부(470), 디블록킹부(480) 및 루프 필터링부(490)는 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 고려하여 동작할 수 있다.
특히, 디블록킹 필터링부(480)는 부호화 단위의 최대 크기 및 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 비디오 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 비디오 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 역주파수변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블록킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블록킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화부(220)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 동작들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 상응하므로, 영상 복호화부(500)의 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 역주파수변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블록킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 디블록킹부(570)는 파싱된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 결정된 필터링 강도에 기초하여 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다. 디블록킹 필터링에 관한 구체적인 동작은 도 14 이하에서 후술한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 예측 단위를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(100)는 영상 특성을 고려하기 위해 영역별로 독립적으로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 5인 경우를 도시하고 있다. 도 6에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낸다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 부분적 데이터 단위인 예측 단위(또는 파티션)가 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위로서, 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)의 예측 단위는, 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)일 수 있다. 반대로 보면, 부호화 단위는 예측 단위들(610, 612, 614, 616)을 포함하는 최소 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)일 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)일 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)일 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 크기 4x4의 부호화 단위(650)의 예측 단위는, 크기 4x4의 파티션(650), 크기 4x2의 파티션들(652), 크기 2x4의 파티션들(654), 크기 2x2의 파티션들(656)일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(110)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 포함된다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수 있다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 예측 단위가 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 주파수변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 모드 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위해 예측 단위(파티션)로서, 현재 부호화 단위가 분할된 타입에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 심도 0 및 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806), 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 예측 단위로 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 예측 단위(802), 크기 2NxN의 예측 단위(804), 크기 Nx2N의 예측 단위(806) 및 크기 NxN의 예측 단위(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 부호화 단위의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 예측 단위가 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 인트라 모드의 제 1 크기(822) 및 제 2 크기(824), 인터 모드의 제 1 크기(826) 및 제 2 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 수신 및 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하고, 복호화부(220)가 이 정보(800, 810, 820)를 복호화에 이용할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 부호화 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되는 것은 아니다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 예측 단위, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 예측 단위, 네 개의 N_0xN_0 크기의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 예측 단위에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 예측 단위에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다. 또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 부호화 단위는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 중, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 예측 단위, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 예측 단위마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도 및 해당 심도의 예측 단위는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 수신 및 추출부(210)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(900)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 해당 부호화 단위의 부호화된 데이터를 복호화할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위 그룹(1010)은, 현재 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 트리 구조에 따른 부호화 단위들이다. 예측 단위 그룹(1060)은 부호화 단위 그룹(1010) 중 각각의 부호화 심도의 부호화 단위의 예측 단위들이며, 변환 단위 그룹(1070)은 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
부호화 단위 그룹(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 심도 1의 부호화 단위들(1012, 1054), 심도 2의 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052), 심도 3의 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048), 심도 4의 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)를 포함한다.
예측 단위들(1060) 중 일부(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 각각의 부호화 단위가 분할된 타입이다. 즉, 예측 단위(1014, 1022, 1050, 1054)는 2NxN의 파티션 타입이며, 예측 단위(1016, 1048, 1052)는 Nx2N의 파티션 타입, 예측 단위(1032)는 NxN의 파티션 타입이다. 즉, 예측 단위는 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수변환 또는 역주파수변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 해당 부호화 단위의 예측 단위와 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 하나의 부호화 단위의 변환 단위 및 예측 단위는 각각 독립적으로 결정된다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 주파수변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다.
부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 1은 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 이용될 수 있는 부호화 모드 정보의 일례를 도시한다.
표 1
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 전송부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 수신 및 추출부(210)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보가 1이라면 하위 심도로 한 단계 더 분할되므로, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드 정보는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입 정보에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN과, 부호화 단위의 높이 또는 너비가 높이 또는 너비가 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기 정보는, 변환 단위 분할 정보에 따라 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기 2Nx2N이 현재 부호화 단위의 크기로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 모드 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다. 따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 할당된 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위에 할당된 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측 부호화하기 위해, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터를 검색함으로써, 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 예측 단위의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따라, 최대 부호화 단위들, 각 최대 부호화 단위를 세분한 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 각 부호화 단위를 세분한 예측 단위 및 변환 단위를 포함하는 데이터 단위들을 도시한다. 즉, 도 14는 전술한 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같은 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위를 전부 포함하는 데이터 단위들을 오버래핑하여 하나로 표시한 것이다. 도 14에서, 최대 부호화 단위의 크기는 32x32으로 가정하며, 부호화 심도의 부호화 단위들은 실선으로 도시되며, 부호화 심도의 부호화 단위가 분할된 형태의 예측 단위 및 변환 단위는 부호화 단위 내에 점선으로 도시된다. 또한, 트리 구조의 부호화 단위의 부호화 심도는 0, 1, 2이며, 최대 심도는 3으로 설정된 것으로 가정한다.
도 14를 참조하면, 데이터 단위 그룹(1400)은, 크기 32x32의 9개의 최대 부호화 단위들의 부호화 심도의 부호화 단위들을 포함하고 있다. 전술한 바와 같이 최대 부호화 단위마다, 심도에 따라 구별되는 계층적인 구조의 부호화 단위들을 이용하여 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정되는 한편, 각 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 최적의 예측 단위 및 변환 단위가 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링부(120)는 도 14에 도시된 바와 같은 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정한다.
구체적으로, 디블록킹 필터링부(120)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계에 기초하여 필터링 경계를 결정할 수 있다. 다시 말해서, 도 14를 참조하면, 현재 픽처가 32x32 크기의 최대 부호화 단위로 분할되고, 각 최대 부호화 단위는 다시 심도에 따라 구별되는 계층적인 구조의 부호화 단위들로 분할되며, 각 부호화 단위는 다시 예측 및 변환을 위해 심도별 부호화 단위보다 더 작은 크기의 예측 단위 및 변환 단위로 분할된다고 하였을 때, 이러한 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 각각이 갖는 경계들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정할 수 있다.
도 15 내지 도 17은, 각각 도 14의 데이터 단위들에 대해서 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계를 기초로 결정된 필터링 경계를 도시한다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 도 14의 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들이 결정되면, 디블록킹 필터링부(120)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 각각의 경계들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정할 수 있다. 예를 들어, 디블록킹 필터링부(120)는 도 15에 도시된 바와 같이 32x32 이상의 크기를 갖는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들의 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정하거나, 도 16에 도시된 바와 같이 16x16 이상의 크기를 갖는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들의 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정하거나, 도 17에 도시된 바와 같이 8x8 이상의 크기를 갖는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들의 경계만을 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계로 결정할 수 있다. 이와 같이, 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계만을 디블록킹 필터링이 수행되는 필터링 경계로 결정하면, 동일한 분할 형태에 대해서도 필터링이 수행되는 필터링 경계는 변화된다. 예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이 32x32 이상의 크기를 갖는 데이터 단위의 경계에 대해서만 디블록킹 필터링이 수행된다고 가정하였을 때, 32x32 크기의 최대 부호화 단위(1510)를 분할한 부호화 단위, 변환 단위 및 분할 단위의 경계들 중 32x32 크기의 최대 부호화 단위(1510)와 중복되는 경계 부분은 제외하고 내부 경계는 필터링 경계로 고려되지 않는다. 이에 반하여, 도 16에 도시된 바와 같이 16x16 이상의 크기를 갖는 데이터 단위의 경계에 대해서만 디블록킹 필터링이 수행되는 경우에는, 도 15의 최대 부호화 단위(1510)에 대응되는 최대 부호화 단위(1610)를 분할한 부호화 단위들(1611 내지 1614)이 갖는 내부 경계 역시 필터링 경계로 결정된다.
한편, 디블록킹 필터링부(120)는 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계라도 프레임 경계에 해당하는 경우에는 해당 경계를 필터링 경계로 결정하지 않는다. 즉, 픽처의 가장자리에 해당하는 최외곽의 경계에 대해서는 본 발명의 실시예에 따른 디블록킹 필터링이 수행되지 않는다.
도 18은 도 17의 필터링 경계를 기준으로 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
디블록킹 필터링부(120)는 소정 크기 이상의 데이터 단위의 경계를 기준으로 디블록킹 필터링이 수행될 필터링 경계가 결정되면, 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정한다.
이하 도 18의 수평 방향 필터링 경계(1810) 및 수직 방향 필터링 경계(1820)와 같은 필터링 경계를 기준으로 디블록킹 필터링을 수행하는 과정을 설명한다.
도 19a 및 도 19b는 본 발명의 일 실시예에 따른 디블록킹 필터링을 설명하기 위한 필터링 경계에 위치한 픽셀들을 도시한 것이다.
도 19a를 참조하면, 수평 방향 필터링 경계를 기준으로 디블록킹 필터링을 적용하기 전의 수평 방향 필터링 경계의 상측 및 하측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0 내지 p4 및 q0 내지 q4(1910)로 정의한다. 또한, 디블록킹 필터링을 적용한 후 수평 방향 필터링 경계의 상측 및 하측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0' 내지 p4' 및 q0' 내지 q4'(1920)로 정의한다. 유사하게 도 19b를 참조하면 수직 방향 필터링 경계를 기준으로 디블록킹 필터링을 적용하기 전의 수직 방향 필터링 경계의 좌측 및 우측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0 내지 p4 및 q0 내지 q4(1930)로 정의한다. 또한, 디블록킹 필터링을 적용한 후 수직 방향 필터링 경계의 좌측 및 우측으로 인접한 픽셀들의 픽셀값을 p0' 내지 p4' 및 q0' 내지 q4'(1940)로 정의한다. 수평 방향 및 수직 방향 필터링 경계를 기준으로 한 디블록킹 필터링 동작은 방향의 차이만 있을 뿐 동일하게 동작한다.
디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인트라 모드인지 인터 모드인지 여부 및 필터링 경계에 인접한 픽셀의 변환 계수값들이 0이 아닌 값을 갖는지 여부에 따라 필터링 강도를 결정한다. 필터링 강도를 Bs(Boundary strength)라 할 때, Bs는 0, 1, 2, 3, 4의 5단계로 구분될 수 있다. Bs의 크기는 필터링 강도에 비례한다. 즉, Bs=4인 경우가 가장 강한 디블록킹 필터링 강도를 의미하며, Bs=0인 경우는 가장 약한 디블록킹 필터링 강도를 의미한다. Bs=0인 경우는 디블록킹 필터링이 수행되지 않을 수 있다.
구체적으로, 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들을 p0 및 q0라고 할 때, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 필터링 경계가 부호화 단위의 경계인 경우 필터링 강도 Bs를 가장 강한 필터링을 나타내는 Bs=4의 값을 갖도록 결정한다. 예를 들어, 도 18의 수평 방향 필터링 경계(1810)을 기준으로 디블록킹 필터링을 수행하는 경우, 디블록킹 필터링부(1810)는 수평 방향 필터링 경계(1810)을 기준으로 최근접의 픽셀 p0가 속하는 부호화 단위(1840) 및 q0가 속하는 부호화 단위(1830) 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며, 현재 필터링 경계가 부호화 단위의 경계인 경우에는 Bs=4의 값을 갖도록 필터링 강도를 결정한다. 여기서, 수평 방향 필터링 경계(1810)이 부호화 단위의 경계인지 여부는 최근접의 픽셀 p0가 속하는 부호화 단위(1840) 및 q0가 속하는 부호화 단위(1830)가 심도별 부호화 단위에 기초한 데이터 단위인지 아니면 예측 및 변환을 위해 심도별 부호화 단위를 분할한 도 11 및 도 12의 예측 단위 및 변환 단위의 경계에 해당하는지에 따라서 결정될 수 있을 것이다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 필터링 경계가 부호화 단위의 경계가 아닌 경우에는 필터링 강도 Bs=3의 값을 갖도록 결정한다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 적어도 하나는 0이 아닌 변환 계수값을 갖는 경우, 필터링 강도 Bs가 Bs=2의 값을 갖도록 결정한다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터 중 어느 하나가 다른 경우, 필터링 강도 Bs가 Bs=1의 값을 갖도록 결정한다.
또한, 디블록킹 필터링부(120)는 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터가 동일한 경우, 필터링 강도 Bs가 가장 약한 필터링 강도를 나타내는 Bs=0의 값을 갖도록 결정한다.
한편, 디블록킹 필터링부(120)는 결정된 필터링 강도 및 필터링 경계를 기준으로 인접한 소정 개수의 픽셀들의 픽셀값 사이의 절대값 차이와 소정의 임계값의 비교 결과에 기초하여 필터링 경계에 대한 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정할 수 있다. 구체적으로, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값 및 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값이 픽셀들이 속한 변환 단위의 양자화 파라메터에 따라 결정된 소정 임계값보다 작으면서, 필터링 강도가 가장 약한 필터링 강도가 아닌 경우에만 디블록킹 필터링을 수행하는 것으로 결정한다. 예를 들어, 디블록킹 필터링부(120)는 i) 필터링 강도 Bs가 0이 아니면서, ii)
Figure PCTKR2011002647-appb-I000001
인 조건을 모두 만족하는 경우에만 필터링 경계에 대하여 디블록킹 필터링을 수행하도록 디블록킹 필터링을 on/off 할 수 있다. 여기서, 임계값 α 및 β는 p0 및 q0가 속하는 변환 단위의 양자화시에 이용된 양자화 파라메터 QP(Quantization Parameter)에 기초하여 미리 정해진 값일 수 있다.
도 20a 및 도 20b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α 및 β를 결정하기 위한 참조 테이블이다.
도 20a 및 도 20b를 참조하면, 임계값 α 및 β는 indexA 및 indexB에 기초하여 결정되는데, indexA 및 indexB는 다음의 수학식들; indexA=Clip3(0, 51, qPav+FilterOffsetA) 및 indexB=Clip3(0, 51, qPav+FilterOffsetB)에 따라서 결정되는 값이다. 상기 수학식들에서 qPav는 p0 및 q0가 속하는 변환 단위가 갖는 양자화 파라메터 QP의 평균값을 의미한다. clip3(a,b,c)는 c의 범위가 a≤c≤b가 되도록 c의 값을 클리핑(clipping)하는 연산을 의미한다. 예를 들어, 전술한 수학식; indexA=Clip3(0, 51, qPav+FilterOffsetA)는 qPav+FilterOffsetA의 값이 0 이하이면 0으로 하고, 51이상이면 51로 한다는 의미이다. 또한, FilterOffsetA 및 FilterOffsetB는 임계값 α 및 β 각각에 대해서 설정된 소정의 오프셋값을 의미한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따라서 임계값 α에 대해서 설정되는 오프셋값 설정 과정을 설명하기 위한 참조도이다. 일 예로 도 21에 도시된 바와 같은 곡선 형태로 양자화 파라메터에 비례하게 임계값 α가 설정되는 경우에 FilterOffsetA값을 증가시키면 indexA의 값이 증가하게 되어, 결국 도 21에 도시된 바와 같이 디폴트로 설정된 곡선을 우측 방향(b 방향)으로 이동시키는 것과 같다. 만약 FilterOffsetA값을 감소시키면 indexA의 값이 감소하게 되어, 도 21에 도시된 디폴트로 설정된 곡선을 좌측 방향(a 방향)으로 이동시키는 것과 같다. 이와 같이, FilterOffsetA 및 FilterOffsetB는 디블록킹 필터링 처리 강도를 조정하는데 이용될 수 있다.
디블록킹 필터링부(120)에서는 이와 같이 p0 및 q0가 속하는 변환 단위의 양자화 파라메터 QP 및 소정의 오프셋값에 기초하여 필터링 경계에 대한 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정하게 된다.
디블록킹이 필터링이 수행되기로 결정된 경계에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 강도 및 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값과 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들 픽셀값의 차이의 절대값에 기초하여, 필터링 경계에 인접하여 필터링되는 픽셀들의 개수 및 필터 탭 계수를 결정한다. 또한, 디블록킹 필터링부(120)는 필터 탭 계수에 기초한 가중합을 통해 필터링되는 픽셀들의 픽셀값을 변경함으로써 필터링을 수행한다.
구체적으로, 현재 필터링 경계의 필터링 강도 Bs<4인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 p1, p0, q0, q1을 입력으로 하는 4탭 FIR(Finite Impulse Response Filter)를 이용하여 p1', p0', q0', q1'을 생성한다. 디블록킹 필터링부(120)는 다음의 수학식;
Figure PCTKR2011002647-appb-I000002
에 따라서 델타(△)값을 계산한다. 여기서 tc는
Figure PCTKR2011002647-appb-I000003
와 임계값 β에 따라 결정될 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따라서 디블록킹 필터링 과정에 이용되는 소정의 중간값(tc)를 결정하는데 이용되는 참조 테이블이다. tc는 도 22에 도시된 바와 같이 indexA 및 필터링 강도(bS)에 따라서 미리 테이블 형태로 결정된 값을 이용하여 결정될 수 있다.
그리고, 디블록킹 필터링부(120)는 다음의 수학식들; p0'=p0+△; q0'=q0+△ 와 같이 경계에 최근접한 픽셀 p0 및 q0에 대한 디블록킹 필터링된 픽셀값을 생성한다. 필터링 경계에 최근접한 픽셀 p0 및 q0 다음으로 인접한 픽셀 p1 및 q1은 다음의 수학식들;p1'=p1+△/2; q1'=q1+△/2 을 통해 픽셀값이 변경된다.
한편, 현재 필터링 경계의 필터링 강도 Bs=4인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계와 인접하면서 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값과 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들 픽셀값의 차이의 절대값에 기초하여, 필터링 경계에 인접하여 필터링되는 픽셀들의 개수 및 필터 탭 계수를 결정한다. 구체적으로,
Figure PCTKR2011002647-appb-I000004
인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계에 최근접한 픽셀 p0에 대해서는 입력 픽셀값을 p2, p1, p0, q0, q1으로 하고 {1,2,2,2,1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 p0'를 생성한다.
p0 다음으로 인접한 픽셀 p1에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 p2, p1, p0, q1으로 하고 {1,1,1,1}의 필터탭 계수를 갖는 4 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 p1'를 생성한다.
p1 다음으로 인접한 픽셀 p2에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 p3, p2, p1, p0, q0로 하고 {2, 3, 1, 1, 1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 p2'를 생성한다.
유사하게,
Figure PCTKR2011002647-appb-I000005
인 경우, 디블록킹 필터링부(120)는 필터링 경계에 최근접한 픽셀 q0에 대해서는 입력 픽셀값을 q2, q1, q0, p0, p1으로 하고 {1,2,2,2,1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 q0'를 생성한다.
q0 다음으로 인접한 픽셀 q1에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 q2, q1, q0, p1으로 하고 {1,1,1,1}의 필터탭 계수를 갖는 4 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 q1'를 생성한다.
q1 다음으로 인접한 픽셀 q2에 대해서, 디블록킹 필터링부(120)는 입력 픽셀값을 q3, q2, q1, q0, p0로 하고 {2, 3, 1, 1, 1}의 필터탭 계수를 갖는 5 탭 필터를 이용하여 필터링된 픽셀값 q2'를 생성한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 디블록킹 필터링부(230)는 비트스트림으로부터 파싱된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하고, 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다. 비디오 복호화 장치(200)의 디블록킹 필터링부(230)의 동작은 비디오 부호화 장치(100)의 디블록킹 필터링부(120)의 동작과 유사한 바 구체적인 설명은 생략한다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 부호화 방법의 플로우차트이다.
도 23을 참조하면, 단계 2310에서, 부호화 단위 결정부(110)는 하나의 픽처를 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위로 분할한다. 그리고, 단계 2320에서 부호화 단위 결정부(110)는 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정한다.
단계 2330에서, 디블록킹 필터링부(120)는 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정한다. 전술한 바와 같이, 필터링 경계에는 소정 크기 이상의 데이터 단위의 경계를 기준으로 결정될 수 있다.
단계 2340에서, 디블록킹 필터링부(120)는 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하며, 단계 2350에서 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행한다.
도 24는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기반한 비디오 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 24를 참조하면, 단계 2410에서, 수신 및 추출부(210)는 수신된 비트스트림을 파싱하여, 현재 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 상기 최대 부호화 단위의 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출한다.
단계 2420에서, 복호화부(220)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위별로 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하고 부호화된 영상 데이터를 복호화한다
단계 2430에서, 디블록킹 필터링부(230)는 파싱된 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정한다.
단계 2440에서, 디블록킹 필터링부(230)는 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정한다.
단계 2450에서, 디블록킹 필터링부(230)는 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행한다.
한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등) 및 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 하나의 픽처를 최대 크기의 데이터 단위인 최대 부호화 단위로 분할하는 단계;
    상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 부호화 단위들과 상기 부호화 단위의 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하는 단계;
    상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하는 단계;
    상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 디블록킹 필터링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 필터링 경계를 결정하는 단계는
    상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계에 기초하여 상기 필터링 경계를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 필터링 강도를 결정하는 단계는
    상기 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인트라 모드인지 인터 모드인지 여부 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀의 변환 계수값들이 0이 아닌 값을 갖는지 여부 및 상기 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인터 모드인 경우, 상기 인접한 픽셀들이 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터에 기초하여 상기 필터링 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 필터링 강도를 결정하는 단계는
    상기 필터링 강도를 Bs라 할 때, 상기 Bs는 0, 1, 2, 3, 4의 5단계로 구분되며, 상기 필터링 경계와 인접하면서 상기 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들을 p0 및 q0라고 할 때,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 상기 필터링 경계가 부호화 단위의 경계인 경우 상기 필터링 강도 Bs는 가장 강한 필터링을 나타내는 Bs=4의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 상기 필터링 경계가 부호화 단위의 경계가 아닌 경우 상기 필터링 강도 Bs는 Bs=3의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 상기 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 적어도 하나는 0이 아닌 변환 계수값을 갖는 경우, 상기 필터링 강도 Bs는 Bs=2의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 상기 p0 및 q0 가 속하는 부호화 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 상기 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터 중 어느 하나가 다른 경우, 상기 필터링 강도 Bs는 Bs=1의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 상기 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 상기 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터가 동일한 경우, 상기 필터링 강도 Bs는 가장 약한 필터링 강도를 의미하는 Bs=0의 값을 갖도록 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 디블록킹 필터링을 수행하는 단계는
    상기 필터링 강도 및 상기 필터링 경계를 기준으로 인접한 소정 개수의 픽셀들의 픽셀값 사이의 절대값 차이와 소정의 임계값의 비교 결과에 기초하여 상기 필터링 경계에 대한 상기 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정하는 단계는
    상기 필터링 경계와 인접하면서 상기 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값 및 상기 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값이 상기 픽셀들이 속한 변환 단위의 양자화 파라메터에 따라 결정된 소정 임계값보다 작으면서, 상기 필터링 강도가 가장 약한 필터링 강도가 아닌 경우에만 상기 디블록킹 필터링을 수행하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 디블록킹 필터링을 수행하는 단계는
    상기 필터링 강도, 및 상기 필터링 경계와 인접하면서 상기 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값과 상기 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들 픽셀값의 차이의 절대값에 기초하여, 상기 필터링 경계에 인접하여 필터링되는 픽셀들의 개수 및 필터 탭 계수를 결정하는 단계; 및
    상기 필터 탭 계수에 기초한 가중합을 통해 상기 필터링되는 픽셀들의 픽셀값을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 부호화 방법.
  8. 수신된 비트스트림을 파싱하여, 현재 픽처가 분할된 최대 부호화 단위들 중 각각의 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라, 부호화 단위별로 부호화된 영상 데이터, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보 및 상기 최대 부호화 단위의 디블록킹 필터링에 대한 정보를 추출하는 단계;
    상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 모드 정보에 기초하여, 상기 부호화 단위별로 예측 및 변환을 위한 예측 단위들 및 변환 단위들을 결정하고 부호화된 영상 데이터를 복호화하는 단계;
    상기 디블록킹 필터링에 대한 정보를 이용하여, 상기 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 상기 예측 단위들 및 변환 단위들 중 적어도 하나의 데이터 단위의 경계들 중 디블록킹 필터링을 수행할 필터링 경계를 결정하는 단계;
    상기 결정된 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀들의 변환 계수값들에 기초하여 상기 필터링 경계에서의 필터링 강도를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 필터링 강도에 기초하여 상기 복호화된 영상 데이터에 대해 디블록킹 필터링을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 필터링 경계를 결정하는 단계는
    상기 부호화 단위들, 예측 단위들 및 변환 단위들 중 소정 크기 이상의 데이터 단위가 갖는 경계에 기초하여 상기 필터링 경계를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 필터링 강도를 결정하는 단계는
    상기 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인트라 모드인지 인터 모드인지 여부 및 상기 필터링 경계에 인접한 픽셀의 변환 계수값들이 0이 아닌 값을 갖는지 여부에 따라 상기 필터링 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 필터링 강도를 결정하는 단계는
    상기 필터링 경계를 기준으로 인접한 픽셀들이 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 인터 모드인 경우, 상기 인접한 픽셀들이 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터에 기초하여 상기 필터링 강도를 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  12. 제 8항에 있어서,
    상기 필터링 강도를 Bs라 할 때, 상기 Bs는 0, 1, 2, 3, 4의 5단계로 구분되며, 상기 필터링 경계와 인접하면서 상기 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들을 p0 및 q0라고 할 때,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 상기 필터링 경계가 부호화 단위의 경계인 경우 상기 필터링 강도 Bs는 가장 강한 필터링을 나타내는 Bs=4의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위 중 적어도 하나의 예측 모드가 인트라 모드이며 상기 필터링 경계가 부호화 단위의 경계가 아닌 경우 상기 필터링 강도 Bs는 Bs=3의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 상기 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 적어도 하나는 0이 아닌 변환 계수값을 갖는 경우, 상기 필터링 강도 Bs는 Bs=2의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 상기 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 상기 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터 중 어느 하나가 다른 경우, 상기 필터링 강도 Bs는 Bs=1의 값을 갖도록 결정되며,
    상기 p0 및 q0가 속하는 부호화 단위의 예측 모드가 모두 인트라 모드가 아니며 상기 p0 및 q0 가 속하는 변환 단위가 모두 0인 변환 계수값을 갖고 상기 p0 및 q0가 속하는 예측 단위의 움직임 예측에 이용되는 참조 프레임 및 움직임 벡터가 동일한 경우, 상기 필터링 강도 Bs는 가장 약한 필터링 강도를 의미하는 Bs=0의 값을 갖도록 결정되는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  13. 제 8항에 있어서,
    상기 디블록킹 필터링을 수행하는 단계는
    상기 필터링 강도 및 상기 필터링 경계를 기준으로 인접한 소정 개수의 픽셀들의 픽셀값 사이의 절대값 차이와 소정의 임계값의 비교 결과에 기초하여 상기 필터링 경계에 대한 상기 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 디블록킹 필터링 수행 여부를 결정하는 단계는
    상기 필터링 경계와 인접하면서 상기 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값 및 상기 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값이 상기 픽셀들이 속한 부호화 단위의 양자화 파라메터에 따라 결정된 소정 임계값보다 작으면서, 상기 필터링 강도가 가장 약한 필터링 강도가 아닌 경우에만 상기 디블록킹 필터링을 수행하는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 디블록킹 필터링을 수행하는 단계는
    상기 필터링 강도, 및 상기 필터링 경계와 인접하면서 상기 필터링 경계를 기준으로 분리된 픽셀들의 픽셀값 차이의 절대값과 상기 필터링 경계를 기준으로 동일 측면에 인접하여 위치한 픽셀들 픽셀값의 차이의 절대값에 기초하여, 상기 필터링 경계에 인접하여 필터링되는 픽셀들의 개수 및 필터 탭 계수를 결정하는 단계; 및
    상기 필터 탭 계수에 기초한 가중합을 통해 상기 필터링되는 픽셀들의 픽셀값을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 부호화 단위에 기반한 디블록킹 필터링을 수행하는 비디오 복호화 방법.
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