WO2013062174A1 - 메모리 관리 방법 및 그를 이용한 복호화 장치 - Google Patents

메모리 관리 방법 및 그를 이용한 복호화 장치 Download PDF

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WO2013062174A1
WO2013062174A1 PCT/KR2011/009569 KR2011009569W WO2013062174A1 WO 2013062174 A1 WO2013062174 A1 WO 2013062174A1 KR 2011009569 W KR2011009569 W KR 2011009569W WO 2013062174 A1 WO2013062174 A1 WO 2013062174A1
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WO
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motion information
buffer
memory management
reference picture
control command
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PCT/KR2011/009569
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English (en)
French (fr)
Inventor
박광훈
김경용
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경희대학교 산학협력단
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/42—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation
    • H04N19/423—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by implementation details or hardware specially adapted for video compression or decompression, e.g. dedicated software implementation characterised by memory arrangements
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation

Definitions

  • the present invention relates to an image processing technique, and more particularly, to a video coding method and apparatus for encoding / decoding an image.
  • HD high definition
  • UHD Ultra High Definition
  • AVC Advanced Video Coding
  • HEVC High Efficiency Video Coding
  • a prediction image may be generated by performing a prediction on an image spatially or temporally, and a difference between an original image and a prediction image may be encoded.
  • Such predictive encoding may increase the efficiency of image encoding.
  • An object of the present invention is to provide a video coding method and apparatus capable of improving encoding / decoding efficiency.
  • Memory management method for solving the above problems, the step of marking the motion information stored in the first buffer according to the memory management control command (MMCO); And deleting the movement information stored in the first buffer or moving to the second buffer according to the marked information.
  • MMCO memory management control command
  • a video decoding apparatus includes: a first buffer in which motion information is stored; And a memory manager configured to mark the motion information stored in the first buffer according to a memory management control command (MMCO), and to delete or move the motion information stored in the first buffer according to the marked information. do.
  • MMCO memory management control command
  • MMCO memory management control command
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating some components of a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a memory management method according to an embodiment of the present invention.
  • Fig. 5 is a diagram showing the first embodiment of the configuration of the memory management control command MMCO.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an example of a method of managing a memory in which a reference picture is stored according to a memory management control command (MMCO).
  • MMCO memory management control command
  • FIG. 7 is a diagram for describing a first embodiment of a method of managing a memory in which motion information is stored according to a memory management control command (MMCO).
  • MMCO memory management control command
  • Fig. 8 is a diagram showing a second embodiment of the configuration of the memory management control command MMCO.
  • FIG. 7 is a diagram for describing a second embodiment of a method of managing a memory in which motion information is stored according to a memory management control command (MMCO).
  • MMCO memory management control command
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • each component shown in the embodiments of the present invention are shown independently to represent different characteristic functions, and do not mean that each component is made of separate hardware or one software component unit.
  • each component is included in each component for convenience of description, and at least two of the components may be combined into one component, or one component may be divided into a plurality of components to perform a function.
  • Integrated and separate embodiments of the components are also included within the scope of the present invention without departing from the spirit of the invention.
  • the components may not be essential components for performing essential functions in the present invention, but may be optional components for improving performance.
  • the present invention can be implemented including only the components essential for implementing the essentials of the present invention except for the components used for improving performance, and the structure including only the essential components except for the optional components used for improving performance. Also included in the scope of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoding apparatus 100 may include a motion predictor 111, a motion compensator 112, an intra predictor 120, a switch 115, a subtractor 125, and a converter 130. And a quantization unit 140, an entropy encoding unit 150, an inverse quantization unit 160, an inverse transform unit 170, an adder 175, a filter unit 180, and a reference image buffer 190.
  • the image encoding apparatus 100 encodes an input image in an intra mode or an inter mode and outputs a bitstream.
  • Intra prediction means intra prediction and inter prediction means inter prediction.
  • the switch 115 In the intra mode, the switch 115 is switched to intra, and in the inter mode, the switch 115 is switched to inter.
  • the image encoding apparatus 100 generates a prediction block for an input block of an input image and then encodes a difference between the input block and the prediction block.
  • the intra predictor 120 In the intra mode, the intra predictor 120 generates a prediction block by performing spatial prediction using pixel values of blocks that are already encoded around the current block.
  • the motion predictor 111 finds a motion vector in the reference picture stored in the reference picture buffer 190 that best matches the input block in the motion prediction process.
  • the motion compensator 112 generates a prediction block by performing motion compensation using the motion vector.
  • the subtractor 125 generates a residual block by the difference between the input block and the generated prediction block.
  • the transform unit 130 performs a transform on the residual block and outputs a transform coefficient.
  • the quantization unit 140 quantizes the input transform coefficient according to the quantization parameter and outputs a quantized coefficient.
  • the entropy encoder 150 entropy codes the input quantized coefficients according to a probability distribution and outputs a bit stream.
  • the quantized coefficients are inversely quantized by the inverse quantizer 160 and inversely transformed by the inverse transformer 170.
  • the inverse quantized and inverse transformed coefficients are added to the prediction block by the adder 175 and a reconstruction block is generated.
  • the reconstruction block passes through the filter unit 180, and the filter unit 180 applies at least one or more of a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to the reconstructed block or reconstructed picture. can do.
  • the filter unit 180 may be referred to as an adaptive in-loop filter.
  • the deblocking filter can remove block distortion generated at the boundary between blocks.
  • SAO may add an appropriate offset value to pixel values to compensate for coding errors.
  • the ALF may perform filtering based on a value obtained by comparing the reconstructed image with the original image, and may be performed only when high efficiency is applied.
  • the reconstructed block that has passed through the filter unit 180 is stored in the reference image buffer 190.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of an image decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the image decoding apparatus 200 may include an entropy decoder 210, an inverse quantizer 220, an inverse transformer 230, an intra predictor 240, a motion compensator 250, and a filter. 260 and a reference picture buffer 270.
  • the image decoding apparatus 200 receives a bitstream output from the encoder and performs decoding in an intra mode or an inter mode, and outputs a reconstructed image, that is, a reconstructed image.
  • the switch In the intra mode, the switch is switched to intra, and in the inter mode, the switch is switched to inter.
  • the image decoding apparatus 200 obtains a residual block from the input bitstream, generates a prediction block, adds the residual block and the prediction block, and generates a reconstructed block, that is, a reconstruction block.
  • the entropy decoder 210 entropy decodes the input bitstream according to a probability distribution and outputs quantized coefficients.
  • the quantized coefficients are inversely quantized by the inverse quantizer 220 and inversely transformed by the inverse transformer 230, and as a result of the inverse quantization / inverse transformation of the quantized coefficients, a residual block is generated.
  • the intra predictor 240 In the intra mode, the intra predictor 240 generates a predictive block by performing spatial prediction using pixel values of already encoded blocks around the current block.
  • the motion compensator 250 In the inter mode, the motion compensator 250 generates a prediction block by performing motion compensation using the motion vector and the reference image stored in the reference image buffer 270.
  • the residual block and the predictive block are added through the adder 255, and the added block passes through the filter unit 260.
  • the filter unit 260 may apply at least one or more of the deblocking filter, SAO, and ALF to the reconstructed block or the reconstructed picture.
  • the filter unit 260 outputs the reconstructed image, that is, the reconstructed image.
  • the reconstructed picture may be stored in the reference picture buffer 270 to be used for inter prediction.
  • Methods for improving the prediction performance of the encoding / decoding apparatus include a method of increasing the accuracy of an interpolation image and a method of predicting a difference signal.
  • the difference signal is a signal representing the difference between the original image and the predicted image.
  • the "difference signal” may be replaced with “difference signal”, “residual block” or “difference block” according to the context, and those skilled in the art may affect the spirit and the essence of the invention. This can be distinguished to the extent that it does not give.
  • a filtering method using fixed filter coefficients may be used.
  • a filtering method has a limitation in prediction performance because filter coefficients cannot be used adaptively according to image characteristics. Therefore, it is necessary to improve the accuracy of prediction by filtering according to the characteristics of each prediction block.
  • a block means a unit of image encoding and decoding.
  • a coding or decoding unit refers to a divided unit when a single image is divided into subdivided units and encoded or decoded, so that a macroblock, a coding unit (CU), and a prediction unit (PU) are used. It may be called a Prediction Unit, a Transform Unit, a transform block, or the like.
  • One block may be further divided into smaller sub-blocks.
  • reference pictures stored in the reference picture buffer 270 of the decoding apparatus 200 may be managed to be deleted or moved to another buffer according to a memory management control command (MMCO).
  • MMCO memory management control command
  • the memory in which the motion information of the decoding apparatus 200 is stored is also managed according to the memory management control command MMCO, so that the motion information stored in the buffer is stored by the memory management control command MMCO. It can be deleted or moved to another buffer.
  • the decoding apparatus 200 includes a memory manager 280, a first buffer 275, and a second buffer 276. can do.
  • the first buffer 275 may store motion information of previously reconstructed reference pictures.
  • the first buffer 275 may be implemented in a memory such as the reference picture buffer 270 in which the reference pictures are stored, or may be implemented in a separate memory.
  • the memory manager 280 marks the motion information stored in the first buffer 275 according to the memory management control command MMCO, and deletes the motion information stored in the first buffer 275 according to the marked information.
  • the second buffer 276 may be moved to the second buffer 276.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a memory management method according to an embodiment of the present invention.
  • the memory management method shown in FIG. 3 is combined with a block diagram showing a configuration of a decoding apparatus according to an embodiment of the present invention shown in FIG. It will be described in detail.
  • the memory manager 280 marks the motion information stored in the first buffer 275 according to the memory management control command MMCO (S300).
  • the memory manager 280 checks the marked information (S310), deletes the motion information stored in the first buffer 275 (step S310), or moves to the second buffer 276 (step S320). ).
  • the memory manager 280 may store the first buffer 275 in which motion information is stored to correspond to the memory management control command MMCO. ) Can be managed.
  • the memory management control command MMCO may be for a reference picture and may be for managing a reference picture buffer 270 in which reference pictures are stored.
  • a memory management operation of the memory manager 280 according to the code number of the memory management control command MMCO will be described in detail with reference to FIG. 5.
  • the code number of the memory management control command (MMCO) is '0', it indicates 'end memory management', and when the code number of the memory management control command (MMCO) is '1', the 'short-term reference picture' (Short-Term reference Picture) is marked as an unused reference picture (unused for reference).
  • MMCO memory management control command
  • the code number of the memory management control command (MMCO) is '4', it is related to determining the size of the long-term reference buffer. If the code number of the memory management control command (MMCO) is '5', the 'All reference pictures' Mark them as unused for reference and reset all contents of the buffer.
  • MMCO memory management control command
  • a reference picture marked as an unused reference picture may be deleted from the reference picture buffer 270.
  • the memory manager 280 may select a reference picture corresponding to 'Frame 0' and a reference picture corresponding to 'Frame 1' according to the syntax of the memory management control command MMCO as described above.
  • the reference picture buffer 270 marked as an unused reference picture may be deleted.
  • the memory manager 280 according to the syntax of the memory management control command (MMCO) with respect to the reference picture, movement information of the deleted reference pictures, for example, ' Motion information of Frame 0 and motion information of 'Frame 1' may be deleted from the first buffer 275.
  • MMCO memory management control command
  • the specific short-term reference picture is moved to the long-term reference buffer according to the syntax of the memory management control command (MMCO), and the motion information of the specific short-term reference picture is also corresponding to the second buffer in the first buffer 275. May be moved to buffer 276.
  • MMCO memory management control command
  • unnecessary motion information among the motion information stored in the first buffer 275 may be stored without being deleted or moved to the second buffer 276, that is, included in the reference picture list_. Motion information for all frames may be stored in the first buffer 275.
  • the memory capacity can be greatly increased due to unnecessary memory waste.
  • the memory manager 280 uses the memory management control command syntax (MMCO syntax) for the reference picture as described above with reference to FIGS. 5 and 6 as it is and stores the first buffer in which the motion information is stored. (275) can be managed.
  • MMCO syntax memory management control command syntax
  • the motion information required to encode or decode the current frame is motion information about the immediately preceding reference picture of the current frame in the case of low delay, and immediately in the current frame in the case of random access. It may be motion information for the previous reference picture and the subsequent reference pictures (or motion information for the frames decoded before the current frame).
  • the memory manager 280 may use the memory management control command syntax (MMCO syntax) for the reference picture, as shown in FIG. 9, for the last reference picture of the current frame.
  • MMCO syntax memory management control command syntax
  • the remaining motion information except for the motion information may be deleted from the first buffer 275.
  • the memory manager 280 excludes motion information about the previous reference picture and the subsequent reference pictures of the current frame using a memory management control command syntax (MMCO syntax) for the reference picture.
  • MMCO syntax memory management control command syntax
  • the remaining motion information motion information of a frame not used as a reference picture
  • the memory management control command is for motion information
  • the memory management control command syntax for the motion information is executed separately from the memory management control command syntax for the reference picture. Can be.
  • the motion information stored in the first buffer 275 may be managed by a memory management control command syntax for the motion information, separate from the deletion or movement of the reference picture stored in the reference image buffer 270.
  • FIG 8 illustrates an embodiment of a configuration of a memory management control command (MMCO) for the motion information.
  • MMCO memory management control command
  • a buffer for storing the motion information of the long-term reference picture by marking the motion information of the short-term reference picture as the motion information of the long-term reference picture for example, a second buffer ( Go to 276).
  • the motion information of all reference pictures is marked as unused for motion information and the buffer in which the motion information is stored is stored. 1 buffer 275).
  • the motion information marked as the unused for motion information may be deleted from the first buffer 275.
  • the memory manager 280 uses motion syntax of the memory management control command for the motion information as described above, so that the motion information other than the motion information of the previous reference picture of the current frame is not used. It may be marked as (unused for motion information) and deleted from the first buffer 275.
  • the memory manager 280 may use the syntax of the memory management control command for the motion information to determine the remaining motion information except for the motion information of the previous reference picture and the subsequent reference pictures of the current frame (see later). Motion information of a frame not used as a picture) may be deleted from the first buffer 275.
  • the video encoding method and apparatus may manage a memory in which motion information is stored according to a memory management control command (MMCO), as described with reference to FIGS. 3 to 9.
  • MMCO memory management control command

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Abstract

본 발명은 메모리 관리 방법 및 그를 이용한 비디오 복호화 장치에 관한 것이다. 그 방법은 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 마킹하는 단계; 및 마킹된 정보에 따라 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 삭제하거나 또는 제2 버퍼로 이동시키는 단계를 포함한다.

Description

메모리 관리 방법 및 그를 이용한 복호화 장치
본 발명은 영상 처리 기술에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 영상을 부호화/복호화하는 비디오 코딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 해상도(1280x1024 혹은 1920x1080)를 가지는 방송 서비스가 국내뿐만 아니라 세계적으로 확대되면서, 많은 사용자들이 고해상도, 고화질의 영상에 익숙해지고 있으며 이에 따라 많은 기관들이 차세대 영상기기에 대한 개발에 박차를 가하고 있다. 또한 HDTV와 더불어 HDTV의 4배 이상의 해상도를 갖는 UHD(Ultra High Definition)에 대한 관심이 증대되면서 동영상 표준화 단체들은 보다 높은 해상도, 고화질의 영상에 대한 압축기술의 필요성을 인식하게 되었다. 또한 현재 HDTV, 휴대전화 등에 사용되는 동영상 압축 부호화 표준인 H.264/AVC(Advanced Video Coding)보다 높은 압축 효율을 통해, 기존 부호화 방식과 동일한 화질을 제공하면서도 주파수 대역이나 저장 측면에서 많은 이득을 제공할 수 있는 새로운 표준이 요구되고 있다. 현재 MPEG(Moving Picture Experts Group)과 VCEG(Video Coding Experts Group)은 공동으로 차세대 비디오 코덱인 HEVC(High Efficiency Video Coding)에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다. HEVC의 개략적인 목표는 UHD 영상까지 포함한 영상을 H.264/AVC 대비 2배의 압축효율로 부호화하는 것이다. HEVC는 HD, UHD 영상뿐만 아니라 3D 방송 및 이동통신망에서도 현재보다 낮은 주파수로 고화질의 영상을 제공할 수 있다.
HEVC에서는 공간적 또는 시간적으로 영상에 대한 예측(prediction)이 수행되어 예측 영상이 생성될 수 있으며 원본 영상과 예측 영상과의 차이가 부호화될 수 있다. 이러한 예측 부호화에 의해 영상 부호화의 효율이 높아질 수 있다.
본 발명은 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있는 비디오 코딩 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 관리 방법은, 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 마킹하는 단계; 및 상기 마킹된 정보에 따라 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 삭제하거나 또는 제2 버퍼로 이동시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 일실시예에 따른 비디오 복호화 장치는, 움직임 정보가 저장되는 제1 버퍼; 및 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 마킹하고, 상기 마킹된 정보에 따라 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 삭제하거나 또는 제2 버퍼로 이동시키는 메모리 관리부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 움직임 정보가 저장되는 메모리를 메모리 관리 제어 명령(MMCO, Memory Management Control Operation)을 이용해 관리함으로써, 상기 움직임 정보에 대한 메모리 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 영상 부호화 장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 영상 복호화 장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치의 일부 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 관리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 구성에 대한 제1 실시예를 나타내는 도면이다.
도 6은 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 참조 픽처가 저장된 메모리를 관리하는 방법에 대한 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 움직임 정보가 저장된 메모리를 관리하는 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 구성에 대한 제2 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 움직임 정보가 저장된 메모리를 관리하는 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 아울러, 본 발명에서 특정 구성을 "포함"한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 영상 부호화 장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 영상 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180) 및 참조영상 버퍼(190)를 포함한다.
영상 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라(intra) 모드 또는 인터(inter) 모드로 부호화를 수행하고 비트스트림을 출력한다. 인트라 예측은 화면 내 예측, 인터 예측은 화면 간 예측을 의미한다. 인트라 모드인 경우 스위치(115)가 인트라로 전환되고, 인터 모드인 경우 스위치(115)가 인터로 전환된다. 영상 부호화 장치(100)는 입력 영상의 입력 블록에 대한 예측 블록을 생성한 후, 입력 블록과 예측 블록의 차분을 부호화한다.
인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록 주변의 이미 부호화된 블록의 화소값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성한다.
인터 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 영상 버퍼(190)에 저장되어 있는 참조 영상에서 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 찾아 움직임 벡터를 구한다. 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성한다.
감산기(125)는 입력 블록과 생성된 예측 블록의 차분에 의해 잔여 블록(residual block)을 생성한다. 변환부(130)는 잔여 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 출력한다. 그리고 양자화부(140)는 입력된 변환 계수를 양자화 파라미터에 따라 양자화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력한다. 엔트로피 부호화부(150)는 입력된 양자화된 계수를 확률 분포에 따라 엔트로피 부호화하여 비트스트림(bit stream)을 출력한다.
HEVC는 인터 예측 부호화, 즉 화면 간 예측 부호화를 수행하므로, 현재 부호화된 영상은 참조 영상으로 사용되기 위해 복호화되어 저장될 필요가 있다. 따라서 양자화된 계수는 역양자화부(160)에서 역양자화되고 역변환부(170)에서 역변환된다. 역양자화, 역변환된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 더해지고 복원 블록이 생성된다.
복원 블록은 필터부(180)를 거치고, 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), SAO(Sample Adaptive Offset), ALF(Adaptive Loop Filter) 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽처에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 적응적 인루프(in-loop) 필터로 불릴 수도 있다. 디블록킹 필터는 블록 간의 경계에 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. SAO는 코딩 에러를 보상하기 위해 화소값에 적정 오프셋(offset) 값을 더해줄 수 있다. ALF는 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있으며, 고효율이 적용되는 경우에만 수행될 수도 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 영상 버퍼(190)에 저장된다.
도 2는 본 발명이 적용되는 영상 복호화 장치의 일실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 필터부(260) 및 참조 영상 버퍼(270)를 포함한다.
영상 복호화 장치(200)는 부호화기에서 출력된 비트스트림을 입력 받아 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행하고 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력한다. 인트라 모드인 경우 스위치가 인트라로 전환되고, 인터 모드인 경우 스위치가 인터로 전환된다. 영상 복호화 장치(200)는 입력 받은 비트스트림으로부터 잔여 블록(residual block)을 얻고 예측 블록을 생성한 후 잔여 블록과 예측 블록을 더하여 재구성된 블록, 즉 복원 블록을 생성한다.
엔트로피 복호화부(210)는 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 복호화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력한다. 양자화된 계수는 역양자화부(220)에서 역양자화되고 역변환부(230)에서 역변환되며, 양자화된 계수가 역양자화/역변환 된 결과, 잔여 블록(residual block)이 생성된다.
인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(240)는 현재 블록 주변의 이미 부호화된 블록의 화소값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성한다.
인터 모드인 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 영상 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성한다.
잔여 블록과 예측 블록은 가산기(255)를 통해 더해지고, 더해진 블록은 필터부(260)를 거친다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, SAO, ALF 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽처에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력한다. 복원 영상은 참조 영상 버퍼(270)에 저장되어 화면 간 예측에 사용될 수 있다.
부호화/복호화 장치의 예측 성능을 향상시키기 위한 방법에는 보간(interpolation) 영상의 정확도를 높이는 방법과 차신호를 예측하는 방법이 있다. 여기서 차신호란 원본 영상과 예측 영상과의 차이를 나타내는 신호이다. 본 발명에서 "차신호"는 문맥에 따라 "차분 신호", "잔여 블록" 또는 "차분 블록"으로 대체되어 사용될 수 있으며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 발명의 사상, 본질에 영향을 주지 않는 범위 내에서 이를 구분할 수 있을 것이다.
보간 영상의 정확도가 높아져도 차신호는 발생할 수 밖에 없다. 따라서 차신호 예측의 성능을 향상시켜 부호화될 차신호를 최대한 줄임으로써 부호화 성능을 향상시킬 필요가 있다.
차신호 예측 방법으로는 고정된 필터 계수를 이용한 필터링 방법이 사용될 수 있다. 그러나, 이러한 필터링 방법은 영상 특성에 따라 적응적으로 필터 계수가 사용될 수 없으므로, 예측 성능에 한계가 있다. 따라서 예측 블록마다 그 특성에 맞게 필터링이 수행되도록 함으로써 예측의 정확도를 향상시킬 필요가 있다.
이하, 블록은 영상 부호화 및 복호화의 단위를 의미한다. 영상 부호화 및 복호화 시 부호화 혹은 복호화 단위는, 하나의 영상을 세분화된 유닛으로 분할하여 부호화 혹은 복호화 할 때 그 분할된 단위를 말하므로, 매크로 블록, 부호화 유닛 (CU: Coding Unit), 예측 유닛 (PU: Prediction Unit), 변환 유닛(TU: Transform Unit), 변환 블록(transform block) 등으로 불릴 수 있다. 하나의 블록은 크기가 더 작은 하위 블록으로 더 분할될 수 있다.
한편, 복호화 장치(200)의 참조 영상 버퍼(270)에 저장된 참조 픽처들은 메모리 관리 제어 명령(MMCO, Memory Management Control Operation)에 따라 삭제 또는 다른 버퍼로 이동되도록 관리될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 복호화 장치(200)의 움직임 정보가 저장되는 메모리도 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 관리되어, 버퍼에 저장된 움직임 정보가 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 의해 삭제되거나 또는 다른 버퍼로 이동될 수 있다.
이하, 도 3 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 관리 방법 및 그를 이용한 복호화 장치에 대해 상세히 설명하기로 한다. 한편, 도 3 내지 도 9에 도시된 구성 중 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일한 것에 대한 설명은 이하 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치의 일부 구성을 블록도로 도시한 것으로, 복호화 장치(200)는 메모리 관리부(280), 제1 버퍼(275) 및 제2 버퍼(276)를 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 제1 버퍼(275)는 이전 복원된 참조 픽처들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 예를 들어, 제1 버퍼(275)는 참조 픽처들이 저장되는 참조 영상 버퍼(270)과 같은 메모리에 구현되거나, 또는 별도의 메모리로 구현될 수도 있다.
한편, 메모리 관리부(280)는 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 제1 버퍼(275)에 저장된 움직임 정보를 마킹하고, 상기 마킹된 정보에 따라 제1 버퍼(275)에 저장된 움직임 정보를 삭제하거나 또는 제2 버퍼(276)로 이동시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 메모리 관리 방법을 흐름도로 도시한 것으로, 도시된 메모리 관리 방법을 도 3에 도시된 본 발명의 일실시예에 따른 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도와 결부시켜 상세히 설명하기로 한다.
도 4를 참조하면, 메모리 관리부(280)는 제1 버퍼(275)에 저장된 움직임 정보를 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 마킹한다(S300 단계).
그리고, 메모리 관리부(280)는 상기 마킹된 정보를 확인하여(S310), 제1 버퍼(275)에 저장된 움직임 정보를 삭제하거나(S310 단계), 또는 제2 버퍼(276)로 이동시킨다(S320 단계).
메모리 관리부(280)는, 현재 프레임을 복호화하는 과정에서 상기 현재 프레임으로부터 메모리 관리 제어 명령(MMCO)이 획득되는 경우, 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 상응하도록 움직임 정보가 저장된 제1 버퍼(275)를 관리할 수 있다.
예를 들어, 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)은 참조 픽처에 대한 것으로서, 참조 픽처들이 저장된 참조 영상 버퍼(270)를 관리하기 위한 것일 수 있다.
도 5를 참조하여 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호에 따른 메모리 관리부(280)의 메모리 관리 동작을 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '0'인 경우 '메모리 관리를 종료한다'라는 것을 나타내고, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '1'인 경우는 '단기 참조 픽처(Short-Term reference Picture)를 사용되지 않는 참조 픽처(unused for reference)로 마킹한다'는 것을 나타낼 수 있다.
또한, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '2'인 경우는 '장기 참조 픽처(Long-Term reference Picture)를 사용되지 않는 참조 픽처(unused for reference)로 마킹한다'라는 것을 나타내고, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '3'인 경우는 '단기 참조 픽처를 장기 참조 픽처로 마킹한 후 장기 참조 버퍼로 이동한다'라는 것을 나타낼 수 있다.
메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드번호가 '4'인 경우는 장기 참조 버퍼의 크기를 결정하는 것에 관련된 것이고, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '5'인 경우는 '모든 참조 픽처들을 사용되지 않는 참조 픽처(unused for reference)로 마킹하고 버퍼의 모든 내용을 리셋한다'라는 것을 나타낼 수 있다.
마지막으로, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드번호가 '6'인 경우는 '현재 픽처를 장기 참조 픽처로 마킹하고 장기 참조 버퍼에 저장한다'라는 것을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 사용되지 않는 참조 픽처(unused for reference)로 마킹된 참조 픽처는 참조 영상 버퍼(270)에서 삭제될 수 있다.
도 6을 참조하면, 메모리 관리부(280)는 상기한 바와 같은 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 신택스(syntax)에 따라 'Frame 0'에 해당하는 참조 픽처와 'Frame 1'에 해당하는 참조 픽처를 사용되지 않는 참조 픽처(unused for reference)로 마킹한 참조 영상 버퍼(270)에서 삭제할 수 있다.
한편, 도 7에 도시된 바와 같이, 메모리 관리부(280)는 상기 참조 픽처에 대한 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 신택스(syntax)에 따라, 삭제된 참조 픽처들이 가지는 움직임 정보들, 예를 들어 'Frame 0'의 움직임 정보와 'Frame 1'의 움직임 정보를 제1 버퍼(275)에서 삭제할 수 있다.
또한, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 신택스(syntax)에 따라 특정 단기 참조 픽처가 장기 참조 버퍼로 이동되며, 그에 대응되도록 상기 특정 단기 참조 픽처가 가지는 움직임 정보도 제1 버퍼(275)에서 제2 버퍼(276)로 이동될 수 있다.
이 경우, 제1 버퍼(275)에 저장된 움직임 정보들 중 불필요한 움직임 정보가 삭제되거나 제2 버퍼(276)로 이동되지 않고 저장된 상태를 유지할 수 있으며, 즉 참조 픽처 리스트(reference picture list_에 포함된 모든 프레임들에 대한 움직임 정보가 제1 버퍼(275)에 저장되어 있을 수 있다.
그에 따라, FHD 이상의 4kx2k의 영상 등과 같은 높은 해상도의 영상을 부호화/복호화하는 경우에 있어서, 불필요한 메모리 낭비에 의해 메모리의 용량이 크게 증가될 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 메모리 관리부(280)는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 참조 픽처를 위한 메모리 관리 제어 명령 신택스(MMCO syntax)를 그대로 이용하여 움직임 정보가 저장된 제1 버퍼(275)를 관리할 수 있다.
예를 들어, 현재 프레임을 부호화 또는 복호화하기 위해 필요한 움직임 정보는, 저 지연(low delay)의 경우 현재 프레임의 바로 이전 참조 픽처에 대한 움직임 정보이며, 랜덤 액세스(random access)의 경우 현재 프레임의 바로 이전 참조 픽처와 이후 참조 픽처들에 대한 움직임 정보(또는, 현재 프레임보다 이전에 복호화된 프레임들에 대한 움직임 정보)일 수 있다.
그에 따라, 메모리 관리부(280)는 저 지연(low delay)의 경우, 도 9에 도시된 바와 같이, 참조 픽처를 위한 메모리 관리 제어 명령 신택스(MMCO syntax)를 이용하여 현재 프레임의 직전 참조 픽처에 대한 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보를 제1 버퍼(275)에서 삭제할 수 있다.
또한, 랜덤 액세스(random access)의 경우, 메모리 관리부(280)는 참조 픽처를 위한 메모리 관리 제어 명령 신택스(MMCO syntax)를 이용하여 현재 프레임의 직전 참조 픽처 및 이후 참조 픽처들에 대한 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보(이후 참조 픽처로 사용되지 않는 프레임의 움직임 정보)를 제1 버퍼(275)에서 삭제할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)은 움직임 정보에 대한 것으로서, 움직임 정보를 위한 메모리 관리 제어 명령 신택스가 참조 픽처를 위한 메모리 관리 제어 명령 신택스와 별도로 존재하여 수행될 수 있다.
이 경우, 제1 버퍼(275)에 저장된 움직임 정보는, 참조 영상 버퍼(270)에 저장된 참조 픽처의 삭제 또는 이동과 별도로, 상기 움직임 정보를 위한 메모리 관리 제어 명령 신택스에 의해 관리될 수 있다.
도 8은 상기 움직임 정보를 위한 메모리 관리 제어 명령 (MMCO)의 구성에 대한 일실시예를 도시한 것이다.
도 8을 참조하면, 상기 움직임 정보를 위한 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '0'인 경우 '움직임 정보가 저장된 메모리에 대한 관리를 종료한다'라는 것을 나타내고, 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '1'인 경우는 '단기 참조 픽처의 움직임 정보를 사용되지 않는 움직임 정보(unused for motion information)로 마킹한다'는 것을 나타낼 수 있다.
또한, 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '2'인 경우는 '장기 참조 픽처의 움직임 정보를 사용되지 않는 움직임 정보(unused for motion information)로 마킹한다'라는 것을 나타내고, 메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드 번호가 '3'인 경우는 '단기 참조 픽처의 움직임 정보를 장기 참조 픽처의 움직임 정보로 마킹하여 장기 참조 픽처의 움직임 정보를 저장하는 버퍼(예를 들어, 제2 버퍼(276)으로 이동한다'라는 것을 나타낼 수 있다.
메모리 관리 제어 명령(MMCO)의 코드번호가 '4'인 경우는 '모든 참조 픽처들의 움직임 정보를 사용되지 않는 움직임 정보(unused for motion information)로 마킹하고 움직임 정보가 저장된 버퍼(예를 들어, 제1 버퍼(275))의 모든 내용을 리셋한다'라는 것을 나타낼 수 있다.
한편, 상기 사용되지 않는 움직임 정보(unused for motion information)로 마킹된 움직임 정보는 제1 버퍼(275)에서 삭제될 수 있다.
도 9를 참조하면, 메모리 관리부(280)는 상기한 바와 같은 움직임 정보를 위한 메모리 관리 제어 명령의 신택스를 이용하여 현재 프레임의 직전 참조 픽처에 대한 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보를 사용되지 않는 움직임 정보(unused for motion information)로 마킹하여 제1 버퍼(275)에서 삭제할 수 있다.
또한, 랜덤 액세스의 경우, 메모리 관리부(280)는 상기 움직임 정보를 위한 메모리 관리 제어 명령의 신택스를 이용하여 현재 프레임의 직전 참조 픽처 및 이후 참조 픽처들에 대한 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보(이후 참조 픽처로 사용되지 않는 프레임의 움직임 정보)를 제1 버퍼(275)에서 삭제할 수 있다.
상기에서는 비디오 복호화 방법 및 장치를 중심으로 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 코딩 방법 및 장치에 대해 설명하였으나, 본 발명의 일실시예에 따른 비디오 복호화 방법 및 장치는 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 부호화 방법에 따른 일련의 단계들을 수행함에 의해 구현될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 장치는, 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 움직임 정보가 저장되는 메모리를 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 관리할 수도 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (12)

  1. 움직임 정보가 저장되는 메모리를 관리하는 방법에 있어서,
    제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 마킹하는 단계; 및
    상기 마킹된 정보에 따라 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 삭제하거나 또는 제2 버퍼로 이동시키는 단계를 포함하는 메모리 관리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)은
    상기 움직임 정보를 가지는 참조 픽처에 대한 것인 메모리 관리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보는
    상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따른 상기 참조 픽처의 삭제 또는 이동에 대응되도록 관리되는 메모리 관리 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 메모리 관리 제어 명령(MMCO)은
    상기 움직임 정보에 대한 것인 메모리 관리 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보는
    상기 움직임 정보를 가지는 참조 픽처의 삭제 또는 이동과 별도로 관리되는 메모리 관리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보들 중 현재 프레임의 직전 참조 픽처의 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보들은 삭제되거나 상기 제2 버퍼로 이동되는 메모리 관리 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보들 중 현재 프레임의 직전 참조 픽처 및 이후 2개 참조 픽처들의 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보들은 삭제되거나 상기 제2 버퍼로 이동되는 메모리 관리 방법.
  8. 움직임 정보를 이용한 움직임 보상을 수행하여 영상을 복호화하는 장치에 있어서,
    움직임 정보가 저장되는 제1 버퍼; 및
    메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 마킹하고, 상기 마킹된 정보에 따라 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 삭제하거나 또는 제2 버퍼로 이동시키는 메모리 관리부를 포함하는 복호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 메모리 관리부는
    상기 움직임 정보를 가지는 참조 픽처에 대한 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라, 상기 참조 픽처의 삭제 또는 이동에 대응되도록 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 관리하는 복호화 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 메모리 관리부는
    상기 움직임 정보에 대한 메모리 관리 제어 명령(MMCO)에 따라, 상기 움직임 정보를 가지는 참조 픽처의 삭제 또는 이동과 별도로 상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보를 관리하는 복호화 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 메모리 관리부는
    상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보들 중 현재 프레임의 직전 참조 픽처의 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보들을 삭제하거나 상기 제2 버퍼로 이동시키는 복호화 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 메모리 관리부는
    상기 제1 버퍼에 저장된 움직임 정보들 중 현재 프레임의 직전 참조 픽처 및 이후 2개 참조 픽처들의 움직임 정보를 제외한 나머지 움직임 정보들을 삭제하거나 상기 제2 버퍼로 이동시키는 복호화 장치.
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