WO2014163460A1 - 계층 식별자 확장에 따른 비디오 스트림 부호화 방법 및 그 장치, 계층 식별자 확장에 따른 따른 비디오 스트림 복호화 방법 및 그 장치 - Google Patents

계층 식별자 확장에 따른 비디오 스트림 부호화 방법 및 그 장치, 계층 식별자 확장에 따른 따른 비디오 스트림 복호화 방법 및 그 장치 Download PDF

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image
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video
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박민우
위호천
윤재원
이진영
조용진
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Definitions

  • the present specification relates to a video encoding and decoding method for encoding an image sequence for at least one layer and decoding a received video stream for at least one layer.
  • 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.
  • Image data in the spatial domain is transformed into coefficients in the frequency domain using frequency transformation.
  • the video codec divides an image into blocks having a predetermined size for fast operation of frequency conversion, performs DCT conversion for each block, and encodes frequency coefficients in units of blocks. Compared to the image data of the spatial domain, the coefficients of the frequency domain are easily compressed. In particular, since the image pixel value of the spatial domain is expressed as a prediction error through inter prediction or intra prediction of the video codec, when frequency conversion is performed on the prediction error, much data may be converted to zero.
  • the video codec reduces data volume by substituting data repeatedly generated continuously with small size data.
  • the multilayer video codec encodes and decodes the base layer video and one or more enhancement layer videos.
  • the amount of data of the base layer video and the enhancement layer video may be reduced by removing temporal / spatial redundancy of the base layer video and the enhancement layer video and the redundancy between layers.
  • the bit length of the general layer identifier nuh_layer_id is 6 bits.
  • the maximum number of layers distinguished by six bits is 64.
  • support for more than 64 layers is required.
  • the encoding apparatus provides a method of extending a layer identifier to support 64 or more layers.
  • the layer identifier may represent 64 or more layers by extending the bit length of the 6-bit layer identifier.
  • FIG. 1B is a flowchart of a video stream encoding method, according to various embodiments.
  • FIG. 2A is a block diagram of a video stream decoding apparatus, according to various embodiments.
  • 3B is a diagram for explaining a layer identifier extension decoding method according to a first embodiment.
  • FIG 5 illustrates an interlayer prediction structure, according to an embodiment.
  • FIG. 6 illustrates an interlayer prediction structure of a multiview video stream.
  • NAL 7 illustrates a structure of a network abstract layer (NAL) unit.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video encoding apparatus based on coding units having a tree structure, according to various embodiments.
  • FIG. 10 illustrates a concept of coding units, according to various embodiments.
  • FIG. 11 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to various embodiments.
  • FIG. 12 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to various embodiments.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating deeper coding units according to depths, and partitions, according to various embodiments.
  • FIG. 14 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to various embodiments.
  • 15 is a diagram of deeper encoding information according to depths, according to various embodiments.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to various embodiments.
  • 17, 18, and 19 illustrate a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to various embodiments.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 5.
  • 21 illustrates the physical structure of a disk on which various associated programs are stored.
  • FIG. 23 shows an overall structure of a content supply system for providing a content distribution service.
  • 24 and 25 illustrate an external structure and an internal structure of a mobile phone to which the video encoding method and the video decoding method of the present invention are applied, according to various embodiments.
  • 26 is a diagram illustrating a digital broadcast system employing a communication system, according to various embodiments.
  • FIG. 27 is a diagram illustrating a network structure of a cloud computing system using a video encoding apparatus and a video decoding apparatus, according to various embodiments.
  • the determining of the layer identifier by using the first identifier and the second identifier may include using the first identifier and the second identifier if the value of the first identifier is a maximum value that can be represented by the first identifier. To determine the layer identifier.
  • the determining may include determining whether to use the second identifier for determining the layer identifier according to the value of the extension indication information.
  • the second identifier may be obtained from any one of a slice header, a parameter set header, and a network abstract layer (NAL) unit header.
  • NAL network abstract layer
  • the first identifier and the second identifier may be obtained from a network abstract layer (NAL) unit header.
  • NAL network abstract layer
  • the second identifier may be obtained at a next identifier position of the first identifier in an identifier arrangement order in the bit stream.
  • the second identifier may be a temporal identifier included in the bit stream.
  • Reconstructing the image by decoding the decoding object layer image by using the determined layer identifier may include determining a temporal identifier value of the decoding object layer image according to a value of a temporal identifier of the base layer.
  • Reconstructing the image by decoding the decoding target layer image by using the determined layer identifier may include: obtaining output layer information in an output layer set from the bit stream using an extended maximum layer identifier; And decoding the target layer image by using the output layer information.
  • Obtaining output layer information in an output layer set from the data unit using the extended maximum layer identifier comprises: obtaining an identifier of a maximum layer in a video parameter set from the bit stream; Obtaining the number of bits allocated for the second identifier; And determining the identifier of the extended maximum layer by using the number of bits allocated to the second identifier and the maximum layer identifier.
  • Reconstructing the image by decoding the decoding target layer image by using the determined layer identifier may include obtaining inter-layer direct reference information according to the maximum number of extended layers; And decoding the target layer image by using the inter-layer direct reference information.
  • Obtaining inter-layer direct reference information according to the maximum number of extended layers includes: obtaining an identifier indicating the maximum number of layers in a video parameter set from the bitstream; Obtaining the number of bits allocated for the second identifier; And determining the maximum number of extended layers using an identifier indicating the maximum number of layers and the number of bits allocated to the extension identifier.
  • the generating of the bit stream using the first identifier representing the layer identifier of the encoding target layer image and the second identifier representing the layer identifier outside the expression range of the first identifier may include generating the bit stream.
  • When exceeding the range that can be represented by the first identifier may include setting the first identifier to have a maximum value.
  • the second identifier may be included in any one of a slice header, a parameter set header, and a network abstract layer (NAL) unit header.
  • NAL network abstract layer
  • the second identifier may be a temporal identifier included in the bit stream.
  • the encoding target layer image is an enhancement layer image, and when the temporal identifier value of the encoding target layer image is the same as the temporal identifier value of the base layer image, the temporal identifier of the encoding target layer image may be used as the second identifier. .
  • the image decoding apparatus may obtain a first identifier of at least one decoding target layer image among a plurality of layer images from a bitstream including a plurality of layer encoded image data.
  • a bitstream parsing unit obtaining a second identifier including information representing a layer identifier from the bitstream, the layer identifier being over a representation range of the first identifier;
  • a decoder configured to reconstruct an image by decoding the decoding target layer image using the layer identifier determined using the first identifier and the second identifier.
  • an image encoding apparatus comprising: an encoding unit for generating encoded data of at least one encoding target layer image among a plurality of layer images using an input image; And a bitstream generator configured to generate a bit stream using a first identifier representing a layer identifier of the encoding target layer image and a second identifier representing a layer identifier that is out of a range of the first identifier.
  • the computer-readable recording medium records and stores a program for implementing at least one of an image decoding method and an image encoding method according to an embodiment of the present invention.
  • FIGS. 1A through 7C. 8 to 20 a video encoding apparatus, a video decoding apparatus, a video encoding method, and a video decoding method based on coding units having a tree structure according to various embodiments are disclosed.
  • various embodiments to which the video stream encoding method, the video stream decoding method, the video encoding method, and the video decoding method according to the embodiments of FIGS. 1A to 20 are applicable are described with reference to FIGS. 21 to 27.
  • the 'image' may be a still image of the video or a video, that is, the video itself.
  • a video stream encoding apparatus a video stream encoding method, and a video stream decoding apparatus and a video stream decoding method according to various embodiments are disclosed.
  • 1A is a block diagram of a video stream encoding apparatus 10 according to various embodiments.
  • 1B is a flowchart of a video stream encoding method, according to various embodiments.
  • the video stream encoding apparatus 10 includes an interlayer encoder 12 and a bitstream generator 14.
  • the video stream encoding apparatus 10 may perform inter prediction to predict a current image by referring to images of the same layer. Through inter prediction, a motion vector representing motion information between the current image and the reference image and a residual component between the current image and the reference image may be generated.
  • inter-layer prediction between one base layer image and two or more enhancement layer images may be performed according to the multi-layer prediction structure.
  • the interlayer encoder 12 may generate each bitstream by encoding an image sequence for each layer.
  • the interlayer encoder 12 may encode the current layer image sequence by referring to symbol data of another layer through interlayer prediction.
  • the interlayer encoder 12 may encode an image sequence of each layer by referring to an image sequence of another layer or by referring to an image sequence of the same layer according to a prediction mode.
  • the current sample may be predicted using neighboring samples in the current image
  • the inter mode the current image may be predicted using another image of the same layer.
  • the current picture may be predicted using a reference picture of the same POC as the current picture among other layer pictures.
  • the interlayer encoder 12 may generate the encoded image by encoding the base layer image and the enhancement layer image by using the input image. In encoding the layer image, the interlayer encoder 12 generates a layer identifier nuh_layer_id for each encoded image of each layer.
  • the interlayer encoder 12 may express the layer identifier of the layer image by using more than 6 bits. However, in the current HEVC, since the layer identifier is represented by 6 bits, in order to express more than 64 layer identifiers without changing the configuration of the current HEVC, the interlayer encoder 12 assigns an additional identifier to the layer identifier. Can be expressed.
  • the interlayer encoder 12 may configure a layer identifier by using a plurality of identifiers.
  • the interlayer encoder 12 may configure a layer identifier by using an integer number of identifiers.
  • the interlayer encoder 12 may express the layer identifier using two identifiers consisting of a first identifier and a second identifier.
  • a method of expressing a layer identifier using two identifiers will be described in detail.
  • a method of using a plurality of identifiers will be described by describing a method of expressing a layer identifier using two identifiers.
  • FIG. 3A is a diagram for explaining a layer identifier extension encoding method, according to a first embodiment.
  • the interlayer encoder 12 according to the first embodiment of the present invention allocates a most significant bit (MSB) bits to the first identifier and Na to the second identifier when the layer identifier is represented using N bits.
  • MSB most significant bit
  • LSB least significant bit
  • the layer identifier may be expressed using the first identifier and the second identifier. For example, when N increases, the bit length of the second identifier may increase.
  • the bit length for representing the layer identifier, the MSB bit length assigned to the first identifier, and the LSB bit length assigned to the second identifier may be known to each other between the encoding apparatus and the decoding apparatus, and the encoding apparatus and the decoding apparatus may each know each other.
  • the value of the layer identifier may be encoded and decoded using the first identifier and the second identifier using a bit length of.
  • N may be the maximum bit length for representing the layer identifier promised between the encoding apparatus and the decoding apparatus
  • a may be the bit length of the first identifier. For example, if nine bits are required to represent the maximum layer identifier, and if the bit length of the first identifier is 6 bits, MSB 6 bits of the layer identifier are allocated to the first identifier, and the layer identifier is assigned to the second identifier.
  • the first identifier and the second identifier may be configured by allocating LSB 3 bits.
  • the interlayer encoder 12 indicates that the layer identifier value is expressed using the plurality of identifiers to signal to the decoding apparatus that the layer identifier value is expressed using the plurality of identifiers. Can be generated.
  • the layer extension indicator generated by the interlayer encoder 12 may be signaled to the decoding apparatus. For example, the interlayer encoder 12 may set the value of the layer extension indicator to 1 when the layer identifier value is expressed using a plurality of identifiers.
  • the interlayer encoder 12 sets the first identifier to express a predetermined value, and the layer identifier is a layer identifier.
  • a value obtained by subtracting a specific value set in the first identifier from a value of may be set.
  • the decoding apparatus may determine that the layer identifier is expressed using the plurality of identifiers.
  • the interlayer encoder 12 may generate the first identifier and the second identifier to have bit sizes of integer sizes independent of each other.
  • the first identifier may have a bit length of six bits and the second identifier may have three bit lengths.
  • the first identifier may have a bit length of 6 bits and the second identifier may have 4, 5 or 10 bit lengths.
  • the interlayer encoder 12 may generate the first identifier and the second identifier to be included in different data units.
  • the first identifier and the second identifier may be included together or included in at least one of a NAL unit header, a parameter set, and a slice segment.
  • the first identifier and the second identifier may be included in the parameter set header or the slice segment header.
  • the parameter set may be a video parameter set, a sequence parameter set, or a picture parameter set.
  • the first identifier and the second identifier may be included in the video parameter set extension.
  • the first identifier may be included in the header of the NAL unit.
  • the first identifier may be a layer identifier included in the header of the NAL unit.
  • the first identifier may be 6-bit nuh_layer_id included in the header of the NAL unit.
  • the second identifier may also be included in the header of the NAL unit.
  • the second identifier may be a temporal identifier included in the header of the NAL unit.
  • three bits are assigned to a temporal identifier.
  • the second identifier may be a 3-bit temporal_id included in the header of the NAL unit.
  • temporal identifiers of layers other than the base layer may be interpreted for other purposes.
  • the temporal identifier can be interpreted as additional bits for representing the layer identifier.
  • the bit length of the 6-bit layer identifier can be extended to 9 bits.
  • the layer identifier may have 512 values. In this case, the layer identifier may represent 511 layers.
  • the encoding apparatus uses temporal identifiers of layers other than the base layer as the second identifier and temporal identifier as the second identifier when all layers in the access unit are limited to have the same temporal identifier value.
  • the encoder may set the value of layer_id_extension_flag to 1 to indicate that temporal identifiers of all layers are synchronized.
  • temporal identifier values of layers having a layer identifier other than 0 may be inferred as temporal identifier values of the base layer.
  • the temporal identifier can be used as an additional bit of the layer identifier.
  • the second identifier may be included in at least one of a video parameter set header, a sequence parameter set header, and a slice segment header with a specific bit length.
  • the bit stream generator may generate a bit stream such that at least one of the first identifier and the second identifier is included in any one of a slice header, a parameter set header, and a network abstract layer (NAL) unit header.
  • the bit stream generator may generate a bit stream such that the first identifier and the second identifier are included in the NAL unit header.
  • the bit stream generator may generate the bit stream such that the second identifier is arranged at the next identifier position of the first identifier according to the sequence of arranging the identifiers in the bit stream.
  • the bit stream generator may arrange the second identifier at the position of the temporal identifier.
  • the encoding apparatus generates a bit stream using a first identifier representing a layer identifier of an encoding target layer image and a second identifier representing a layer identifier that is out of a range of the first identifier (S120).
  • the encoding apparatus may indicate that the value of the layer identifier is expressed using the first identifier and the second identifier.
  • the encoding apparatus may generate the bitstream to include extension indication information indicating that the second identifier includes information for representing the layer identifier.
  • the encoding apparatus may set the first identifier and the second identifier to include a specific bit portion of the layer identifier.
  • the encoding apparatus may set the first identifier to include MSB bits of the layer identifier equal to the preset number of bits, and set the second identifier to include LSB bits of the layer identifier equal to the preset number of bits.
  • the second identifier may include LSB bits of the layer identifier not included in the first identifier.
  • the encoding apparatus may include output layer information in the bit stream using the maximum layer identifier.
  • the output layer information is information of a layer to be decoded and output in the output layer set.
  • the maximum layer identifier is an identifier value of the maximum layer to be represented by the layer identifier in the encoding step.
  • the encoding apparatus may include inter-layer direct reference information in the bitstream according to the maximum number of layers.
  • the maximum number of layers is the maximum number of layers generated in the encoding step.
  • the encoding apparatus may arrange the second identifier at the position of the temporal identifier when the encoding target layer image is the enhancement layer image and the value of the temporal identifier of the encoding target layer image is equal to the value of the temporal identifier of the base layer image.
  • the video stream decoding apparatus 20 includes a bitstream parser 22 and an interlayer decoder 24.
  • the video stream decoding apparatus 20 may receive a base layer stream and an enhancement layer stream.
  • the video stream decoding apparatus 20 receives a base layer stream including encoded data of base layer images as a base layer stream according to a scalable video coding method, and includes an enhancement layer including encoded data of enhancement layer images as an enhancement layer stream.
  • the stream can be received.
  • the video stream decoding apparatus 20 may decode a plurality of layer streams according to the scalable video coding scheme.
  • the video stream decoding apparatus 20 may reconstruct base layer images by decoding the base layer stream, and reconstruct enhancement layer images by decoding the enhancement layer stream.
  • a multiview video may be encoded according to a scalable video coding scheme.
  • left view images may be reconstructed by decoding the base layer stream
  • right view images may be reconstructed by decoding the enhancement layer stream.
  • the center view images may be reconstructed by decoding the base layer stream.
  • Left view images may be reconstructed by further decoding the first enhancement layer stream in addition to the base layer stream.
  • Right-view images may be reconstructed by further decoding the second enhancement layer stream in addition to the base layer stream.
  • the video stream decoding apparatus 20 may decode inter-predicted data for each layer and decode inter-layer predicted data between a plurality of layers. Reconstruction may be performed through motion compensation and interlayer decoding based on a coding unit or a prediction unit, according to an embodiment.
  • the video stream decoding apparatus 20 may perform interlayer decoding with reference to base layer images in order to reconstruct an enhancement layer image predicted through interlayer prediction.
  • Inter-layer decoding refers to an operation of reconstructing a reconstructed image of the current image by synthesizing a reference image of another layer determined using the variation information of the current image and a residual component of the current image.
  • the video stream decoding apparatus 20 may perform interlayer decoding for reconstructing second enhancement layer images predicted with reference to the first enhancement layer images.
  • the video stream decoding apparatus 20 decodes each block of each image of the video.
  • a block according to an embodiment may be a maximum coding unit, a coding unit, a prediction unit, a transformation unit, and the like among coding units having a tree structure.
  • the video stream decoding apparatus 20 may reconstruct image sequences by decoding each layer stream based on blocks of a quadtree structure determined according to the HEVC standard method.
  • the interlayer decoder 24 may obtain symbol data reconstructed through entropy decoding for each layer.
  • the interlayer decoder 24 may reconstruct the quantized transform coefficients of the residual component by performing inverse quantization and inverse transform using symbol data.
  • the interlayer decoder 24 may receive a bitstream of quantized transform coefficients. As a result of performing inverse quantization and inverse transformation on the quantized transform coefficients, residual components of images may be reconstructed.
  • the interlayer decoder 24 may reconstruct an image sequence for each layer by decoding a bitstream received for each layer.
  • the interlayer decoder 24 may generate reconstructed images of an image sequence for each layer through motion compensation between the same layer images and interlayer prediction between other layer images.
  • the interlayer decoder 24 may decode the image sequence of each layer by referring to the image sequence of the same layer or by referring to the image sequence of another layer according to the prediction mode.
  • the current block may be reconstructed using neighboring samples in the same image
  • the inter prediction mode the current block may be reconstructed with reference to another image of the same layer.
  • the current block may be reconstructed by using a reference picture to which the same POC as the current picture is allocated among pictures of other layers.
  • the bitstream parsers 22 and 24 parse the bitstream to generate a NAL unit.
  • the bitstream parser 22 and 24 may perform a role of a receiver including a receiver.
  • the bitstream parsers 22 and 24 may generate a NAL unit by parsing the bitstream received from the encoding apparatus.
  • the bitstream parsing unit 22 may obtain, from the bitstream, a first identifier representing a layer identifier of an encoding target layer image and a second identifier for representing a layer identifier outside the range of the first identifier. have.
  • the bitstream parsing unit 22 may obtain extended indication information indicating that the second identifier includes information for representing the layer identifier from the bitstream.
  • the bitstream parser 22 may obtain one of a slice header, a parameter set header, and a network abstract layer (NAL) unit header including at least one of the first identifier and the second identifier from the bitstream.
  • NAL network abstract layer
  • the bitstream parser 22 may obtain a NAL unit header including a first identifier and a second identifier from the bitstream.
  • the bitstream parsing unit 22 may obtain the second identifier arranged at the next identifier position of the first identifier according to the arrangement of the identifiers in the bitstream.
  • the bitstream parser 22 may obtain the second identifier at the position of the temporal identifier.
  • the interlayer decoder 24 may reconstruct an image by decoding a base layer image and an enhancement layer image from encoded data of a multi-layer image included in a bitstream.
  • the interlayer decoder 24 may classify the layer images by using a layer identifier nuh_layer_id assigned to each encoded image of each layer in order to decode each layer.
  • the interlayer decoding unit 24 obtains a layer extension indicator indicating that a layer identifier value is expressed using a plurality of identifiers, checks the value of the layer extension indicator, and uses the plurality of identifiers to identify the layer identifier. You can determine whether a value is expressed. For example, if the value of the layer extension indicator is 1, the interlayer decoder 24 may determine that the value of the layer identifier is expressed using a plurality of identifiers.
  • the layer extension indicator may be signaled from the encoding apparatus.
  • the layer extension indicator may be obtained from at least one of a NAL unit header, a parameter set, and a slice segment.
  • the layer extension indicator may be obtained from a parameter set header or a slice segment header.
  • the parameter set includes a video parameter set, a sequence parameter set and a picture parameter set.
  • the interlayer decoder 24 assigns the a bit obtained from the first identifier to the MSB bit of the layer identifier, and the b bit obtained from the second identifier to the LSB bit of the layer identifier. Can be determined.
  • the bit length of a bit to be obtained from the first identifier and the bit length of b bit to be obtained from the second identifier may be a value preset between the encoding apparatus and the decoding apparatus.
  • the interlayer decoder 24 may determine that the layer identifier is expressed using a plurality of identifiers when the value of the first identifier or the value of the second identifier is a predetermined value. Therefore, in the second embodiment, generation and signaling of the layer extension indicator used in the first embodiment can be omitted.
  • the decoding apparatus may determine that the layer identifier is expressed using the plurality of identifiers.
  • the interlayer decoder 24 may determine the value of the layer identifier by performing an operation using a preset method using the value of the first identifier and the value of the second identifier.
  • the interlayer decoder 24 may determine the value of the layer identifier by using the sum of the value of the first identifier and the value of the second identifier.
  • the position where the first identifier and the second identifier are located in the NAL unit, and the bit lengths of the first identifier and the second identifier are determined by the encoder and the decoder. It may be set in advance.
  • the syntax for obtaining the first identifier and the second identifier in the NAL unit may be predefined between the encoding apparatus and the decoding apparatus.
  • syntax may be predefined between the encoding apparatus and the decoding apparatus with respect to the layer extension indicator indicating that the layer identifier value is expressed using a plurality of identifiers.
  • the interlayer decoder 24 may obtain a first identifier and a second identifier included in different data units using the above syntax.
  • the first identifier and the second identifier may be included together or included in at least one of a NAL unit header, a parameter set, and a slice segment.
  • the first identifier and the second identifier may be included in the parameter set header or the slice segment header.
  • the parameter set may be a video parameter set, a sequence parameter set, or a picture parameter set.
  • the second identifier may also be included in the header of the NAL unit.
  • the second identifier may be a temporal identifier included in the header of the NAL unit.
  • three bits are assigned to a temporal identifier.
  • the second identifier may be a 3-bit temporal_id included in the header of the NAL unit.
  • the interlayer decoder 24 may determine whether the second identifier is used to extend and express the layer identifier by using the flag. For example, the decoding apparatus may determine whether the second identifier is used to extend the layer identifier by checking the value of the layer_id_extension_flag.
  • the interlayer decoder 24 may determine that all layers in the current access unit have the same temporal identifier value. Accordingly, the interlayer encoder 12 may use the value of the temporal identifier of the base layer as the value of the temporal identifier of the layers other than the base layer, and may use the temporal identifiers of the layers other than the base layer as the second identifier. For example, if the value of layer_id_extension_flag is determined to be 1, the interlayer decoding apparatus may determine that temporal identifiers of all layers are synchronized.
  • the second identifier may be included in at least one of a video parameter set header, a sequence parameter set header, and a slice segment header with a specific bit length.
  • the decoding apparatus obtains a first identifier of at least one decoding target layer image among a plurality of layer images from a bitstream including base layer and enhancement layer encoded image data (S210).
  • the decoding apparatus obtains a second identifier including information representing a layer identifier exceeding a representation range of the first identifier from the bitstream (S220).
  • the decoding apparatus obtains extension indication information indicating that the second identifier includes information for representing the layer identifier from the bitstream, and determines the layer identifier according to the value of the obtained extension indication information. Can be used.
  • the decoding apparatus decodes the decoding target layer image by using the determined layer identifier, and reconstructs the image (S240).
  • the interlayer encoding system 1600 includes a base layer encoding stage 1610 and an enhancement layer encoding stage 1660, and an interlayer prediction stage 1650 between the base layer encoding stage 1610 and the enhancement layer encoding stage 1660. do.
  • the base layer encoder 1610 and the enhancement layer encoder 1660 may be included in the interlayer encoder 12.
  • the in-loop filtering units 1635 and 1685 may perform deblocking filtering and sample adaptive offset (SAO) on a reconstructed image stored in the storages 1630 and 1680 for each coding unit. At least one filtering may be performed. At least one of deblocking filtering and sample adaptive offset (SAO) filtering may be performed on at least one of a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit included in the coding unit.
  • SAO sample adaptive offset
  • various encoding modes for a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit may be set.
  • depth or split information may be set as an encoding mode for a coding unit.
  • a prediction mode, a partition type, intra direction information, reference list information, and the like may be set.
  • a transform depth or split information may be set.
  • the base layer encoder 1610 may determine various depths for a coding unit, various prediction modes for a prediction unit, various partition types, various intra directions, various reference lists, and various transform depths for a transformation unit, respectively. According to the result of applying the encoding, the coding depth, the prediction mode, the partition type, the intra direction / reference list, the transformation depth, etc. having the highest encoding efficiency may be determined. It is not limited to the above-listed encoding modes determined by the base layer encoding stage 1610.
  • the enhancement layer encoding stage 1660 may use the encoding mode of the base layer encoding stage 1610 as an encoding mode for the enhancement layer image, or may refer to the encoding mode of the base layer encoding stage 1610 to improve the encoding layer.
  • An encoding mode for the layer image may be determined.
  • the encoding control unit 1615 of the base layer encoding stage 1610 controls the control signal of the encoding control unit 1665 of the enhancement layer encoding stage 1660 of the base layer encoding stage 1610, thereby improving the encoding layer 1660.
  • the current encoding mode may be used from the encoding mode of the base layer encoding terminal 1610.
  • the multiview video stream 30 includes a center view substream 35, a left view substream 36, and a right view substream 38.
  • the center view substream 35 includes a bitstream generated by encoding the center view images.
  • the left view substream 36 includes a bitstream generated by encoding left view images.
  • the right view substream 37 includes a bitstream generated by encoding right view images.
  • substreams of specific viewpoints may be extracted, decoded, and played back from the multi-view video stream 30. Also, since the multi-view video stream 30 includes a plurality of streams of views, playback views may be selected.
  • only the center view substream 35 and the left view substream 36 may be extracted and decoded from the multiview video stream 30. have.
  • the viewpoint may be converted to play the center view video and the right view video.
  • the center view substream 35 and the left view substream 36 are extracted and decoded from the multiview video stream 30, and the playback point is converted and then the center view substream 35 and the center view substream 35 are extracted.
  • the right-view substream 37 may be extracted and decoded.
  • the point at which the playback point can be converted is limited to a random access point such as a CRA image, a BLA image, or an IDR image, that is, a RAP image.
  • NAL 7 illustrates a structure of a network abstract layer (NAL) unit.
  • the video stream encoding apparatus 10 may encapsulate the video stream in the form of an NAL unit 50 in order to configure a video stream including the encoded data and window related information in a form that is easily transmitted on a network.
  • the NAL unit 50 is composed of a NAL header 51 and a Raw Bytes Sequence Payload (RBSP) 52.
  • RBSP Raw Bytes Sequence Payload
  • the RSBP 52 may be divided into a non-video coding layer (VCL) NAL unit 53 and a video coding layer (VCL) NAL unit 56.
  • VCL NAL unit 56 may include a sample value of the video data or encoded data of the sample value.
  • the non-VCL NAL unit 53 may include a parameter set including parameters related to video data recorded in the VCL NAL unit 56, and time information or additional data.
  • the non-VCL NAL unit 53 may include a VPS 531, an SPS 532, a picture parameter set (PPS) 533, and an SEI message 534.
  • the VPS 531 may include parameters necessary for decoding the entire video sequence, such as the overall characteristic for the currently encoded video sequences.
  • the SPS 532 may include parameters necessary to decode the current video sequence.
  • the PPS 533 may include parameters necessary to decode the current picture.
  • the SEI message 534 may include additional information or time information that is useful information for improving video decoding functionality but is not necessary for decoding.
  • the VCL NAL unit 56 contains the actual coded data of the slices, such as the VCL NAL units 54 containing the encoded data of slice 1 and the VCL NAL units 55 including the encoded data of slice 2. can do.
  • a set of SPS 532, PPS (Picture Parameter Set) 533, SEI message 534, VCL NAL unit 56 represents one video sequence, that is, a single layer of video stream.
  • the SPS 532 may reference one or more parameters of the VPS 531.
  • the PPS 533 may reference one or more parameters of the SPS 532.
  • the VCL NAL unit 56 may also reference one or more parameters of the PPS 533.
  • the SPS 532, the PPS (Picture Parameter Set) 533, the SEI message 534, and the VCL NAL unit 56 are located at a lower level of the VPS 531. Only one set is shown. However, if video sequences of multiple layers are allocated at a lower level of the VPS 531, the VCL NAL unit 56 may be followed by the SPS, PPS, SEI message, and VCL NAL unit for another video sequence.
  • the video stream encoding apparatus 10 may generate a NAL unit 50 that further includes a VPS extension region for recording additional information not included in the VPS 531.
  • the video stream decoding apparatus 20 uses RAP reference layer number information, non-RAP reference layer number information, RAP reference layer identification information, non-RAP reference layer identification information, and multiple standards from the VPS extension region of the NAL unit 50. Information can be obtained.
  • the video stream decoding apparatus 20 performs decoding on the received base layer video stream and the enhancement layer video stream, respectively.
  • inverse quantization, inverse transformation, intra prediction, and motion compensation are performed on the base layer video stream and the enhancement layer video stream for each image block, respectively.
  • the video stream decoding apparatus 20 operates in conjunction with an internal video decoding processor or an external video decoding processor to output a reconstructed image generated as a result of decoding, thereby inverse quantization, inverse transformation, prediction / compensation.
  • the video restoration operation may be performed.
  • the internal video decoding processor of the video stream decoding apparatus 20 may be a separate processor, the video decoding apparatus, the central processing unit, or the graphics processing unit may include a video decoding processing module to perform basic video reconstruction. It may also include implementations.
  • blocks in which video data is divided are divided into coding units having a tree structure, and an interlayer with respect to a coding unit.
  • coding units, prediction units, and transformation units are sometimes used for prediction or inter prediction.
  • a video encoding method and apparatus therefor, a video decoding method, and an apparatus based on coding units and transformation units of a tree structure according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 20.
  • the encoding / decoding process for the base layer images and the encoding / decoding process for the enhancement layer images are performed separately. That is, when inter-layer prediction occurs in the multi-layer video, the encoding / decoding result of the single layer video may be cross-referenced, but a separate encoding / decoding process occurs for each single layer video.
  • the encoder 12 may perform video encoding for each single layer video.
  • the video encoding apparatus 100 of FIG. 8 may be controlled to perform encoding of the single layer video allocated to each video encoding apparatus 100 by including the number of layers of the multilayer video.
  • the video stream encoding apparatus 10 may perform inter-view prediction using encoding results of separate single views of each video encoding apparatus 100. Accordingly, the encoder 12 of the video stream encoding apparatus 10 may generate a base view video stream and an enhancement layer video stream that contain encoding results for each layer.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video encoding apparatus 100 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 including video prediction based on coding units having a tree structure includes a coding unit determiner 120 and an output unit 130.
  • the video encoding apparatus 100 that includes video prediction based on coding units having a tree structure is abbreviated as “video encoding apparatus 100”.
  • the coding unit determiner 120 may partition the current picture based on a maximum coding unit that is a coding unit having a maximum size for the current picture of the image. If the current picture is larger than the maximum coding unit, image data of the current picture may be split into at least one maximum coding unit.
  • the maximum coding unit may be a data unit having a size of 32x32, 64x64, 128x128, 256x256, or the like, and may be a square data unit having a square of two horizontal and vertical sizes.
  • the image data of the current picture may be divided into maximum coding units according to the maximum size of the coding unit, and each maximum coding unit may include coding units divided by depths. Since the maximum coding unit is divided according to depths, image data of a spatial domain included in the maximum coding unit may be hierarchically classified according to depths.
  • the maximum depth and the maximum size of the coding unit that limit the total number of times of hierarchically dividing the height and the width of the maximum coding unit may be preset.
  • 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.
  • Predictive encoding and transformation of the largest coding unit may be performed. Similarly, prediction encoding and transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth less than or equal to the maximum depth.
  • the prediction mode of the prediction unit may be at least one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • the intra mode and the inter mode may be performed on partitions having sizes of 2N ⁇ 2N, 2N ⁇ N, N ⁇ 2N, and N ⁇ N.
  • the skip mode may be performed only for partitions having a size of 2N ⁇ 2N.
  • the encoding may be performed independently for each prediction unit within the coding unit to select a prediction mode having the smallest encoding error.
  • a method of determining a coding unit, a prediction unit / partition, and a transformation unit according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described in detail later with reference to FIGS. 10 to 20.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream.
  • the video stream encoding apparatus 10 described above with reference to FIG. 1A may include as many video encoding apparatuses 100 as the number of layers for encoding single layer images for each layer of a multilayer video.
  • the base layer encoder 12 may include one video encoding apparatus 100
  • the enhancement layer encoder 14 may include as many video encoding apparatuses 100 as the number of enhancement layers.
  • the video decoding apparatus 200 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in the encoding process, and use the same to decode the current picture. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • 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 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. 10 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • 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.
  • the image encoder 400 performs operations that are performed to encode image data by the picture encoder 120 of the video encoding apparatus 100. That is, the intra prediction unit 420 performs intra prediction on each coding unit of the intra mode of the current image 405, and the inter prediction unit 415 performs the current image on the prediction unit of the coding unit of the inter mode. Inter-prediction is performed using the reference image acquired at 405 and the reconstructed picture buffer 410.
  • the current image 405 may be divided into maximum coding units and then sequentially encoded. In this case, encoding may be performed on the coding unit in which the largest coding unit is to be divided into a tree structure.
  • the reconstructed spatial region data is generated as a reconstructed image through the deblocking unit 455 and the SAO performing unit 460.
  • the generated reconstructed image is stored in the reconstructed picture buffer 410.
  • the reconstructed images stored in the reconstructed picture buffer 410 may be used as reference images for inter prediction of another image.
  • the transform coefficients quantized by the transformer 425 and the quantizer 430 may be output as the bitstream 440 through the entropy encoder 435.
  • the entropy decoding unit 515 parses the encoded image data to be decoded from the bitstream 505 and encoding information necessary for decoding.
  • the encoded image data is a quantized transform coefficient
  • the inverse quantizer 520 and the inverse transform unit 525 reconstruct residue data from the quantized transform coefficients.
  • the encoding operation of FIG. 11 and the decoding operation of FIG. 12 have described the video stream encoding operation and the decoding operation in a single layer, respectively. Therefore, if the encoder 12 of FIG. 1A encodes a video stream of two or more layers, the encoder 12 may include an image encoder 400 for each layer. Similarly, if the decoder 26 of FIG. 2A decodes a video stream of two or more layers, it may include an image decoder 500 for each layer.
  • 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 three.
  • the maximum depth indicates the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided.
  • a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • 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 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 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 required for 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.
  • FIG. 14 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to various embodiments.
  • the 32x32 size conversion unit 720 is The conversion can be performed.
  • 15 is a diagram of deeper encoding information according to depths, according to various embodiments.
  • 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 a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second inter transform unit size 828. have.
  • the image data and encoding information extractor 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and transformation for each depth-based coding unit. Information 820 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to various embodiments.
  • 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. Although only partitions 912, 914, 916, and 918 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions.
  • prediction encoding For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions 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.
  • 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 square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • 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 image data and encoding information extractor 220 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 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information for each depth, and may use the decoding depth by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 is transformed or inversely transformed into 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 having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1060. That is, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may be intra prediction / motion estimation / motion compensation operations and transform / inverse transform operations for the same coding unit. Each can be performed on a separate data unit.
  • 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 5 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • 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, partition type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N 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 having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding 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.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the 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 the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • 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 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.
  • the transform unit split information (TU size flag) is a type of transform index, and a size of a transform unit corresponding to the transform index may be changed according to a prediction unit type or a partition type of a coding unit.
  • the partition type information is set to one of the symmetric partition types 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, and NxN 1328
  • the conversion unit partition information is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1342 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.
  • the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 20 is a flag having a value of 0 or 1
  • the conversion unit splitting information according to an embodiment is not limited to a 1-bit flag and is 0 according to a setting. , 1, 2, 3., etc., and may be divided hierarchically.
  • the transformation unit partition information may be used as an embodiment of the transformation index.
  • the size of the transformation unit actually used may be expressed.
  • the video encoding apparatus 100 may encode maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information.
  • the encoded maximum transform unit size information, minimum transform unit size information, and maximum transform unit split information may be inserted into the SPS.
  • the video decoding apparatus 200 may use the maximum transform unit size information, the minimum transform unit size information, and the maximum transform unit split information to use for video decoding.
  • the maximum transform unit split information is defined as 'MaxTransformSizeIndex'
  • the minimum transform unit size is 'MinTransformSize'
  • the transform unit split information is 0,
  • the minimum transform unit possible in the current coding unit is defined as 'RootTuSize'.
  • the size 'CurrMinTuSize' can be defined as in relation (1) below.
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may indicate a maximum transform unit size that can be adopted in the system. That is, according to relation (1), 'RootTuSize / (2 ⁇ MaxTransformSizeIndex)' is a transformation obtained by dividing 'RootTuSize', which is the size of the transformation unit when the transformation unit division information is 0, by the number of times corresponding to the maximum transformation unit division information. Since the unit size is 'MinTransformSize' is the minimum transform unit size, a smaller value among them may be the minimum transform unit size 'CurrMinTuSize' possible in the current coding unit.
  • the maximum transform unit size RootTuSize may vary depending on a prediction mode.
  • RootTuSize may be determined according to the following relation (2).
  • 'MaxTransformSize' represents the maximum transform unit size
  • 'PUSize' represents the current prediction unit size.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
  • 'RootTuSize' which is a transform unit size when the transform unit split information is 0, may be set to a smaller value among the maximum transform unit size and the current prediction unit size.
  • 'RootTuSize' may be determined according to Equation (3) below.
  • 'PartitionSize' represents the size of the current partition unit.
  • the conversion unit size 'RootTuSize' when the conversion unit split information is 0 may be set to a smaller value among the maximum conversion unit size and the current partition unit size.
  • the current maximum conversion unit size 'RootTuSize' according to an embodiment that changes according to the prediction mode of the partition unit is only an embodiment, and a factor determining the current maximum conversion unit size is not limited thereto.
  • the image data of the spatial domain is encoded for each coding unit of the tree structure, and the video decoding method based on the coding units of the tree structure.
  • decoding is performed for each largest coding unit, and image data of a spatial region may be reconstructed to reconstruct a picture and a video that is a picture sequence.
  • the reconstructed video can be played back by a playback device, stored in a storage medium, or transmitted over a network.
  • 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 may include a storage medium such as a magnetic storage medium (eg, a ROM, a floppy disk, a hard disk, etc.) and an optical reading medium (eg, a CD-ROM, a DVD, etc.).
  • the video stream encoding method and / or video encoding method described above with reference to FIGS. 1A to 20 are collectively referred to as the video encoding method of the present invention.
  • the video stream decoding method and / or video decoding method described above with reference to FIGS. 1A to 20 will be referred to as a video decoding method of the present invention.
  • a video encoding apparatus including the video stream encoding apparatus 10, the video encoding apparatus 100, or the image encoding unit 400 described above with reference to FIGS. 1A to 20 is collectively referred to as the “video encoding apparatus of the present invention”.
  • a video decoding apparatus including the video stream decoding apparatus 20, the video decoding apparatus 200, or the image decoding unit 500 described above with reference to FIGS. 1A to 20 is collectively referred to as a video decoding apparatus of the present invention. do.
  • a computer-readable storage medium in which a program is stored according to an embodiment of the present invention will be described in detail below.
  • the disk 26000 described above as a storage medium may be a hard drive, a CD-ROM disk, a Blu-ray disk, or a DVD disk.
  • the disk 26000 is composed of a plurality of concentric tracks tr, and the tracks are divided into a predetermined number of sectors Se in the circumferential direction.
  • a program for implementing the above-described quantization parameter determination method, video encoding method, and video decoding method may be allocated and stored in a specific region of the disc 26000 which stores the program according to the above-described embodiment.
  • a computer system achieved using a storage medium storing a program for implementing the above-described video encoding method and video decoding method will be described below with reference to FIG. 22.
  • the computer system 26700 may store a program for implementing at least one of the video encoding method and the video decoding method of the present invention on the disc 26000 using the disc drive 26800.
  • the program may be read from the disk 26000 by the disk drive 26800, and the program may be transferred to the computer system 26700.
  • a program for implementing at least one of the video encoding method and the video decoding method may be stored in a memory card, a ROM cassette, and a solid state drive (SSD). .
  • FIG. 23 illustrates an overall structure of a content supply system 11000 for providing a content distribution service.
  • the service area of the communication system is divided into cells of a predetermined size, and wireless base stations 11700, 11800, 11900, and 12000 that serve as base stations are installed in each cell.
  • the content supply system 11000 includes a plurality of independent devices.
  • independent devices such as a computer 12100, a personal digital assistant (PDA) 12200, a camera 12300, and a mobile phone 12500 may be an Internet service provider 11200, a communication network 11400, and a wireless base station. 11700, 11800, 11900, and 12000 to connect to the Internet 11100.
  • PDA personal digital assistant
  • the content supply system 11000 is not limited to the structure shown in FIG. 24, and devices may be selectively connected.
  • the independent devices may be directly connected to the communication network 11400 without passing through the wireless base stations 11700, 11800, 11900, and 12000.
  • the video camera 12300 is an imaging device capable of capturing video images like a digital video camera.
  • the mobile phone 12500 is such as Personal Digital Communications (PDC), code division multiple access (CDMA), wideband code division multiple access (W-CDMA), Global System for Mobile Communications (GSM), and Personal Handyphone System (PHS). At least one communication scheme among various protocols may be adopted.
  • PDC Personal Digital Communications
  • CDMA code division multiple access
  • W-CDMA wideband code division multiple access
  • GSM Global System for Mobile Communications
  • PHS Personal Handyphone System
  • the video camera 12300 may be connected to the streaming server 11300 through the wireless base station 11900 and the communication network 11400.
  • the streaming server 11300 may stream and transmit the content transmitted by the user using the video camera 12300 through real time broadcasting.
  • Content received from the video camera 12300 may be encoded by the video camera 12300 or the streaming server 11300.
  • Video data captured by the video camera 12300 may be transmitted to the streaming server 11300 via the computer 12100.
  • Video data captured by the camera 12600 may also be transmitted to the streaming server 11300 via the computer 12100.
  • the camera 12600 is an imaging device capable of capturing both still and video images, like a digital camera.
  • Video data received from the camera 12600 may be encoded by the camera 12600 or the computer 12100.
  • Software for video encoding and decoding may be stored in a computer readable recording medium such as a CD-ROM disk, a floppy disk, a hard disk drive, an SSD, or a memory card that the computer 12100 may access.
  • video data may be received from the mobile phone 12500.
  • the video data may be encoded by a large scale integrated circuit (LSI) system installed in the video camera 12300, the mobile phone 12500, or the camera 12600.
  • LSI large scale integrated circuit
  • a user is recorded using a video camera 12300, a camera 12600, a mobile phone 12500, or another imaging device.
  • the content is encoded and sent to the streaming server 11300.
  • the streaming server 11300 may stream and transmit content data to other clients who have requested the content data.
  • the clients are devices capable of decoding the encoded content data, and may be, for example, a computer 12100, a PDA 12200, a video camera 12300, or a mobile phone 12500.
  • the content supply system 11000 allows clients to receive and play encoded content data.
  • the content supply system 11000 enables clients to receive and decode and reproduce encoded content data in real time, thereby enabling personal broadcasting.
  • the video encoding apparatus and the video decoding apparatus of the present invention may be applied to encoding and decoding operations of independent devices included in the content supply system 11000.
  • the mobile phone 12500 is not limited in functionality and may be a smart phone that can change or expand a substantial portion of its functions through an application program.
  • the mobile phone 12500 includes a built-in antenna 12510 for exchanging RF signals with the wireless base station 12000, and displays images captured by the camera 1530 or images received and decoded by the antenna 12510. And a display screen 12520 such as an LCD (Liquid Crystal Display) and an OLED (Organic Light Emitting Diodes) screen for displaying.
  • the smartphone 12510 includes an operation panel 12540 including a control button and a touch panel. When the display screen 12520 is a touch screen, the operation panel 12540 further includes a touch sensing panel of the display screen 12520.
  • the smart phone 12510 includes a speaker 12580 or another type of audio output unit for outputting voice and sound, and a microphone 12550 or another type of audio input unit for inputting voice and sound.
  • the smartphone 12510 further includes a camera 1530 such as a CCD camera for capturing video and still images.
  • the smartphone 12510 may be a storage medium for storing encoded or decoded data, such as video or still images captured by the camera 1530, received by an e-mail, or obtained in another form. 12570); And a slot 12560 for mounting the storage medium 12570 to the mobile phone 12500.
  • the storage medium 12570 may be another type of flash memory such as an electrically erasable and programmable read only memory (EEPROM) embedded in an SD card or a plastic case.
  • EEPROM electrically erasable and programmable read only memory
  • FIG. 25 illustrates an internal structure of the mobile phone 12500.
  • the power supply circuit 12700 the operation input controller 12640, the image encoder 12720, and the camera interface (12630), LCD control unit (12620), image decoding unit (12690), multiplexer / demultiplexer (12680), recording / reading unit (12670), modulation / demodulation unit (12660) and
  • the sound processor 12650 is connected to the central controller 12710 through the synchronization bus 1730.
  • the power supply circuit 12700 supplies power to each part of the mobile phone 12500 from the battery pack, thereby causing the mobile phone 12500 to operate. Can be set to an operating mode.
  • the central controller 12710 includes a CPU, a read only memory (ROM), and a random access memory (RAM).
  • the digital signal is generated in the mobile phone 12500 under the control of the central controller 12710, for example, the digital sound signal is generated in the sound processor 12650.
  • the image encoder 12720 may generate a digital image signal, and text data of the message may be generated through the operation panel 12540 and the operation input controller 12640.
  • the modulator / demodulator 12660 modulates a frequency band of the digital signal, and the communication circuit 12610 is a band-modulated digital signal. Digital-to-analog conversion and frequency conversion are performed on the acoustic signal.
  • the transmission signal output from the communication circuit 12610 may be transmitted to the voice communication base station or the radio base station 12000 through the antenna 12510.
  • the sound signal acquired by the microphone 12550 is converted into a digital sound signal by the sound processor 12650 under the control of the central controller 12710.
  • the generated digital sound signal may be converted into a transmission signal through the modulation / demodulation unit 12660 and the communication circuit 12610 and transmitted through the antenna 12510.
  • the text data of the message is input using the operation panel 12540, and the text data is transmitted to the central controller 12610 through the operation input controller 12640.
  • the text data is converted into a transmission signal through the modulator / demodulator 12660 and the communication circuit 12610, and transmitted to the radio base station 12000 through the antenna 12510.
  • the image data photographed by the camera 1530 is provided to the image encoder 12720 through the camera interface 12630.
  • the image data photographed by the camera 1252 may be directly displayed on the display screen 12520 through the camera interface 12630 and the LCD controller 12620.
  • the structure of the image encoder 12720 may correspond to the structure of the video encoding apparatus as described above.
  • the image encoder 12720 encodes the image data provided from the camera 1252 according to the video encoding method of the present invention described above, converts the image data into compression-encoded image data, and multiplexes / demultiplexes the encoded image data. (12680).
  • the sound signal acquired by the microphone 12550 of the mobile phone 12500 is also converted into digital sound data through the sound processing unit 12650 during recording of the camera 1250, and the digital sound data is converted into the multiplexing / demultiplexing unit 12680. Can be delivered.
  • the multiplexer / demultiplexer 12680 multiplexes the encoded image data provided from the image encoder 12720 together with the acoustic data provided from the sound processor 12650.
  • the multiplexed data may be converted into a transmission signal through the modulation / demodulation unit 12660 and the communication circuit 12610 and transmitted through the antenna 12510.
  • the signal received through the antenna converts the digital signal through a frequency recovery (Analog-Digital conversion) process .
  • the modulator / demodulator 12660 demodulates the frequency band of the digital signal.
  • the band demodulated digital signal is transmitted to the video decoder 12690, the sound processor 12650, or the LCD controller 12620 according to the type.
  • the mobile phone 12500 When the mobile phone 12500 is in the call mode, the mobile phone 12500 amplifies a signal received through the antenna 12510 and generates a digital sound signal through frequency conversion and analog-to-digital conversion processing.
  • the received digital sound signal is converted into an analog sound signal through the modulator / demodulator 12660 and the sound processor 12650 under the control of the central controller 12710, and the analog sound signal is output through the speaker 12580. .
  • a signal received from the radio base station 12000 via the antenna 12510 is converted into multiplexed data as a result of the processing of the modulator / demodulator 12660.
  • the output and multiplexed data is transmitted to the multiplexer / demultiplexer 12680.
  • the multiplexer / demultiplexer 12680 demultiplexes the multiplexed data to separate the encoded video data stream and the encoded audio data stream.
  • the encoded video data stream is provided to the video decoder 12690, and the encoded audio data stream is provided to the sound processor 12650.
  • the structure of the image decoder 12690 may correspond to the structure of the video decoding apparatus as described above.
  • the image decoder 12690 generates the reconstructed video data by decoding the encoded video data by using the video decoding method of the present invention described above, and displays the reconstructed video data through the LCD controller 1262 through the display screen 1252. ) Can be restored video data.
  • video data of a video file accessed from a website of the Internet can be displayed on the display screen 1252.
  • the sound processor 1265 may convert the audio data into an analog sound signal and provide the analog sound signal to the speaker 1258. Accordingly, audio data contained in a video file accessed from a website of the Internet can also be reproduced in the speaker 1258.
  • the mobile phone 1250 or another type of communication terminal is a transmitting / receiving terminal including both the video encoding apparatus and the video decoding apparatus of the present invention, a transmitting terminal including only the video encoding apparatus of the present invention described above, or the video decoding apparatus of the present invention. It may be a receiving terminal including only.
  • FIG. 26 illustrates a digital broadcasting system employing a communication system, according to various embodiments.
  • the digital broadcasting system according to the embodiment of FIG. 26 may receive digital broadcasting transmitted through a satellite or terrestrial network using the video encoding apparatus and the video decoding apparatus.
  • the broadcast station 12890 transmits the video data stream to the communication satellite or the broadcast satellite 12900 through radio waves.
  • the broadcast satellite 12900 transmits a broadcast signal, and the broadcast signal is received by the antenna 12860 in the home to the satellite broadcast receiver.
  • the encoded video stream may be decoded and played back by the TV receiver 12610, set-top box 12870, or other device.
  • the playback device 12230 can read and decode the encoded video stream recorded on the storage medium 12020 such as a disk and a memory card.
  • the reconstructed video signal may thus be reproduced in the monitor 12840, for example.
  • the video decoding apparatus of the present invention may also be mounted in the set-top box 12870 connected to the antenna 12860 for satellite / terrestrial broadcasting or the cable antenna 12850 for cable TV reception. Output data of the set-top box 12870 may also be reproduced by the TV monitor 12880.
  • the video decoding apparatus of the present invention may be mounted on the TV receiver 12810 instead of the set top box 12870.
  • An automobile 12920 with an appropriate antenna 12910 may receive signals from satellite 12800 or radio base station 11700.
  • the decoded video may be played on the display screen of the car navigation system 12930 mounted on the car 12920.
  • the video signal may be encoded by the video encoding apparatus of the present invention and recorded and stored in a storage medium.
  • the video signal may be stored in the DVD disk 12960 by the DVD recorder, or the video signal may be stored in the hard disk by the hard disk recorder 12950.
  • the video signal may be stored in the SD card 12970. If the hard disk recorder 12950 includes the video decoding apparatus of the present invention according to an embodiment, the video signal recorded on the DVD disk 12960, the SD card 12970, or another type of storage medium is output from the monitor 12880. Can be recycled.
  • the vehicle navigation system 12930 may not include the camera 1530, the camera interface 12630, and the image encoder 12720 of FIG. 26.
  • the computer 12100 and the TV receiver 12610 may not include the camera 1250, the camera interface 12630, and the image encoder 12720 of FIG. 26.
  • FIG. 27 illustrates a network structure of a cloud computing system using a video encoding apparatus and a video decoding apparatus, according to various embodiments.
  • the cloud computing system of the present invention may include a cloud computing server 14100, a user DB 14100, a computing resource 14200, and a user terminal.
  • the cloud computing system provides an on demand outsourcing service of computing resources through an information communication network such as the Internet at the request of a user terminal.
  • service providers integrate the computing resources of data centers located in different physical locations into virtualization technology to provide users with the services they need.
  • the service user does not install and use computing resources such as application, storage, operating system, and security in each user's own terminal, but services in virtual space created through virtualization technology. You can choose as many times as you want.
  • a user terminal of a specific service user accesses the cloud computing server 14100 through an information communication network including the Internet and a mobile communication network.
  • the user terminals may be provided with a cloud computing service, particularly a video playback service, from the cloud computing server 14100.
  • the user terminal may be any electronic device capable of accessing the Internet, such as a desktop PC 14300, a smart TV 14400, a smartphone 14500, a notebook 14600, a portable multimedia player (PMP) 14700, a tablet PC 14800, and the like. It can be a device.
  • the cloud computing server 14100 may integrate and provide a plurality of computing resources 14200 distributed in a cloud network to a user terminal.
  • the plurality of computing resources 14200 include various data services and may include data uploaded from a user terminal.
  • the cloud computing server 14100 integrates a video database distributed in various places into a virtualization technology to provide a service required by a user terminal.
  • the user DB 14100 stores user information subscribed to a cloud computing service.
  • the user information may include login information and personal credit information such as an address and a name.
  • the user information may include an index of the video.
  • the index may include a list of videos that have been played, a list of videos being played, and a stop time of the videos being played.
  • Information about a video stored in the user DB 14100 may be shared among user devices.
  • the playback history of the predetermined video service is stored in the user DB 14100.
  • the cloud computing server 14100 searches for and plays a predetermined video service with reference to the user DB 14100.
  • the smartphone 14500 receives the video data stream through the cloud computing server 14100, the operation of decoding the video data stream and playing the video may be performed by the operation of the mobile phone 12500 described above with reference to FIG. 24. similar.
  • the cloud computing server 14100 may refer to a playback history of a predetermined video service stored in the user DB 14100. For example, the cloud computing server 14100 receives a playback request for a video stored in the user DB 14100 from a user terminal. If the video was being played before, the cloud computing server 14100 may have a streaming method different depending on whether the video is played from the beginning or from the previous stop point according to the user terminal selection. For example, when the user terminal requests to play from the beginning, the cloud computing server 14100 streams the video to the user terminal from the first frame. On the other hand, if the terminal requests to continue playing from the previous stop point, the cloud computing server 14100 streams the video to the user terminal from the frame at the stop point.
  • the user terminal may include the video decoding apparatus as described above with reference to FIGS. 1A through 20.
  • the user terminal may include the video encoding apparatus as described above with reference to FIGS. 1A through 20.
  • the user terminal may include both the video encoding apparatus and the video decoding apparatus as described above with reference to FIGS. 1A through 20.
  • FIGS. 21 through 27 Various embodiments of utilizing the video encoding method, the video decoding method, the video encoding apparatus, and the video decoding apparatus described above with reference to FIGS. 1A through 20 are described above with reference to FIGS. 21 through 27. However, various embodiments in which the video encoding method and the video decoding method described above with reference to FIGS. 1A to 20 are stored in a storage medium or the video encoding apparatus and the video decoding apparatus are implemented in the device are illustrated in FIGS. 21 to 27. It is not limited to.

Landscapes

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Abstract

복수의 레이어 부호화 영상 데이터를 포함하는 비트스트림으로부터 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 복호화 대상 레이어 영상의 제 1 식별자를 얻는 단계, 상기 비트스트림으로부터 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 넘는 계층 식별자를 표현하는 정보를 포함하는 제 2 식별자를 얻는 단계, 상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 단계와 상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계를 포함하여 영상을 복원하는 비디오 스트림 복호화 방법이 제공된다.

Description

계층 식별자 확장에 따른 비디오 스트림 부호화 방법 및 그 장치, 계층 식별자 확장에 따른 따른 비디오 스트림 복호화 방법 및 그 장치
본 명세서는, 적어도 하나의 레이어별로 영상시퀀스를 부호화하고, 적어도 하나의 레이어별로 수신된 비디오스트림을 복호화하는 비디오 부호화 및 복호화 방법에 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.
주파수 변환을 이용하여 공간 영역의 영상 데이터는 주파수 영역의 계수들로 변환된다. 비디오 코덱은, 주파수 변환의 빠른 연산을 위해 영상을 소정 크기의 블록들로 분할하고, 블록마다 DCT 변환을 수행하여, 블록 단위의 주파수 계수들을 부호화한다. 공간 영역의 영상 데이터에 비해 주파수 영역의 계수들이, 압축하기 쉬운 형태를 가진다. 특히 비디오 코덱의 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 공간 영역의 영상 화소값은 예측 오차로 표현되므로, 예측 오차에 대해 주파수 변환이 수행되면 많은 데이터가 0으로 변환될 수 있다. 비디오 코덱은 연속적으로 반복적으로 발생하는 데이터를 작은 크기의 데이터로 치환함으로써, 데이터량을 절감하고 있다.
멀티 레이어 비디오 코덱은, 기본 레이어 비디오와 하나 이상의 향상 레이어 비디오를 부복호화한다. 기본 레이어 비디오와 향상 레이어 비디오의 시간적/공간적 중복성(redundancy)와 레이어 간의 중복성을 제거하는 방식으로, 기본 레이어 비디오와 향상 레이어 비디오의 데이터량이 절감될 수 있다.
HEVC에 있어서, 일반적인 계층 식별자(nuh_layer_id)의 비트 길이는 6비트이다. 따라서, 6개의 비트로 구별되는 레이어들의 최대 개수는 64개이다. 그러나, 초 다시점 영상 부복호화가 요구되는 상황 또는 하이엔드 디바이스들에 있어서, 64개의 레이어 보다 더 많은 개수의 레이어들에 대한 지원이 요구되고 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법은 영상 복호화 방법에 있어서, 복수의 레이어 부호화 영상 데이터를 포함하는 비트스트림으로부터 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 복호화 대상 레이어 영상의 제 1 식별자를 얻는 단계; 상기 비트스트림으로부터 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 넘는 계층 식별자를 표현하는 정보를 포함하는 제 2 식별자를 얻는 단계; 상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 부호화 장치는 64개 이상의 레이어들을 지원하기 위해, 계층 식별자를 확장하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 부복호화 방법으로 6 비트의 계층 식별자의 비트 길이를 확장하여 계층 식별자는 64개이상의 레이어들을 표현할 수 있게 된다.
도 1a 은 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 1b 는 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 2a 은 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2b 는 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3a는 제 1 실시 예에 따른 계층 식별자 확장 부호화 방법을 설명하는 도면이다.
도 3b는 제 1 실시 예에 따른 계층 식별자 확장 복호화 방법을 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 신택스 구조를 도시한다.
도 5 는 일 실시예에 따른 인터 레이어 예측 구조를 도시한다.
도 6 는 다시점 비디오 스트림의 인터 레이어 예측 구조를 도시한다.
도 7은 NAL (NAL; Network Abstract Layer) 유닛의 구조를 도시한다.
도 8 은 다양한 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 9 은 다양한 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 10 은 다양한 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 11 는 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 12 는 다양한 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 13 는 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 14 은 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 15 은 다양한 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 16 는 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 17, 18 및 19는 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 20 은 표 5의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 21 은 다양한 따른 프로그램이 저장된 디스크의 물리적 구조를 예시한다.
도 22 는 디스크를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브를 도시한다.
도 23 은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)의 전체적 구조를 도시한다.
도 24 및 25은, 다양한 실시예 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰의 외부구조와 내부구조를 도시한다.
도 26 은 다양한 실시예에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다.
도 27 은 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법은 영상 복호화 방법에 있어서, 복수의 레이어 부호화 영상 데이터를 포함하는 비트스트림으로부터 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 복호화 대상 레이어 영상의 제 1 식별자를 얻는 단계; 상기 비트스트림으로부터 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 넘는 계층 식별자를 표현하는 정보를 포함하는 제 2 식별자를 얻는 단계; 상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계를 포함한다.
상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 단계는, 상기 제 1 식별자의 값이 상기 제 1 식별자로 표현할 수 있는 최대값이면, 상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정할 수 있다.
상기 비트스트림으로부터 상기 제 2 식별자가 상기 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 얻는 단계를 더 포함하고, 상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 제 1 식별자 값을 결정하는 단계는, 상기 확장 지시 정보의 값에 따라 계층 식별자를 결정하기 위한 상기 제 2 식별자의 사용 여부를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 식별자는 슬라이스 헤더, 파라미터 셋 헤더 및 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더 중 어느 하나로부터 얻어질 수 있다.
상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자는 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더로부터 얻어질 수 있다.
상기 제 2 식별자는 상기 비트 스트림에서의 식별자 배열 순서에 있어서 상기 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에서 얻어질 수 있다.
상기 제 2 식별자는 상기 비트 스트림에 포함된 시간적 식별자일 수 있다.
상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계는, 상기 복호화 대상 레이어 영상의 시간적 식별자 값을 기본 레이어의 시간적 식별자의 값에 따라 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계는, 확장된 최대 계층 식별자를 사용하여 출력 레이어 셋에서의 출력 레이어 정보를 상기 비트 스트림으로부터 얻는 단계; 및 상기 출력 레이어 정보를 사용하여 상기 대상 레이어 영상을 복호화 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 확장된 최대 계층 식별자를 사용하여 출력 레이어 셋에서의 출력 레이어 정보를 상기 데이터 유닛으로부터 얻는 단계는, 상기 비트 스트림으로부터 비디오 파라미터 세트에서의 최대 레이어의 식별자를 얻는 단계; 상기 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수를 얻는 단계; 및 상기 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수 및 상기 최대 계층 식별자를 사용하여 확장된 최대 레이어의 식별자를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계는, 확장된 레이어의 최대 개수에 따라 레이어간 직접 참조 정보를 얻는 단계; 및 상기 레이어간 직접 참조 정보를 사용하여 상기 대상 레이어 영상을 복호화 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 확장된 레이어의 최대 개수에 따라 레이어간 직접 참조 정보를 얻는 단계는, 상기 비트스트림으로부터 비디오 파라미터 세트에서의 최대 레이어 개수를 나타내는 식별자를 얻는 단계; 상기 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수를 얻는 단계; 및 상기 최대 레이어 개수를 나타내는 식별자 및 상기 확장 식별자에 대하여 할당된 비트수를 사용하여 확장된 레이어의 최대 개수를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 부호화 방법은 입력 영상을 사용하여 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 부호화 대상 레이어 영상의 부호화 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성하는 단계는, 상기 계층 식별자가 상기 제 1 식별자로 표현할 수 있는 범위를 넘어서는 경우 상기 제 1 식별자가 최대값을 가지도록 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비트스트림은 상기 제 2 식별자가 상기 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 더 포함할 수 있다.
상기 제 2 식별자는 슬라이스 헤더, 파라미터 셋 헤더 및 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더 중 어느 하나에 포함될 수 있다.
상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자는 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더로부터 얻어질 수 있다.
상기 제 2 식별자는 상기 비트스트림에서의 식별자 배열 순서에 있어서 상기 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에 배열될 수 있다.
상기 제 2 식별자는 상기 비트 스트림에 포함된 시간적 식별자일 수 있다.
상기 부호화 대상 레이어 영상은 향상 레이어 영상이고, 상기 부호화 대상 레이어 영상의 시간적 식별자의 값이 기본 레이어 영상의 시간적 식별자의 값과 동일한 경우 상기 부호화 대상 레이어 영상의 시간적 식별자를 상기 제 2 식별자로 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 장치는 영상 복호화 장치에 있어서, 복수의 레이어 부호화 영상 데이터를 포함하는 비트스트림으로부터 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 복호화 대상 레이어 영상의 제 1 식별자를 얻고 상기 비트스트림으로부터 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 넘는 계층 식별자를 표현하는 정보를 포함하는 제 2 식별자를 얻는 비트스트림 파싱부; 및 상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 복호화부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 부호화 장치는 영상 부호화 장치에 있어서, 입력 영상을 사용하여 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 부호화 대상 레이어 영상의 부호화 데이터를 생성하는 부호화부; 상기 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성하는 비트스트림 생성부를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영상 복호화 방법 및 영상 부호화 방법 중 적어도 하나의 방법을 구현하기 위한 프로그램을 기록하여 저장한다.
이하 도 1a 내지 도 7c을 참조하여, 다양한 실시예에 따라 비디오 스트림 부호화 장치 및 비디오 스트림 복호화 장치와 비디오 스트림 부호화 방법, 비디오 스트림 복호화 방법이 개시된다. 또한, 도 8 내지 도 20을 참조하여, 다양한 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초하는 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 개시된다. 또한, 도 1a 내지 도 20의 실시예들에 따른 비디오 스트림 부호화 방법, 비디오 스트림 복호화 방법, 비디오 부호화 방법, 비디오 복호화 방법이 적용가능한 다양한 실시예들이 도 21 내지 도 27을 참조하여 개시된다. 이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다.
먼저, 도 1a 내지 도 7c을 참조하여, 다양한 실시예에 따라 비디오 스트림 부호화 장치와 비디오 스트림 부호화 방법, 그리고 비디오 스트림 복호화 장치와 비디오 스트림 복호화 방법이 개시된다.
도 1a는 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 블록도를 도시한다. 도 1b는 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 방법의 흐름도를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 인터 레이어 부호화부(12) 및 비트스트림 생성부(14)를 포함한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 스케일러블 비디오 코딩(Scalable Video Coding) 방식에 따라 다수의 비디오스트림들을 레이어별로 분류하여 각각 부호화할 수 있다. 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 기본 레이어 영상들과 향상 레이어 영상들을 서로 다른 레이어로 부호화할 수 있다.
예를 들어, 다시점 비디오가 스케일러블 비디오 코딩 방식에 따라 부호화될 수 있다. 좌시점 영상들은 기본 레이어 영상들로서 부호화되고, 우시점 영상들은 향상 레이어 영상들로서 부호화될 수 있다. 또는, 중앙시점 영상들, 좌시점 영상들과 우시점 영상들이 각각 부호화되고, 이 중에서 중앙시점 영상들은 기본 레이어 영상들로서 부호화되고, 좌시점 영상들은 제1 향상 레이어 영상들, 우시점 영상들은 제2 향상 레이어 영상들로서 부호화될 수 있다. 기본 레이어 영상들의 부호화 결과가 기본 레이어 스트림으로 출력되고, 제1 향상 레이어 영상들 및 제2 향상 레이어 영상들의 부호화 결과가 각각 제1 향상 레이어 스트림 및 제2 향상 레이어 스트림으로 출력될 수 있다.
또한, 향상 레이어가 셋 이상인 경우, 기본 레이어 영상들과 첫번째 향상 레이어 영상들, 두번째 향상 레이어 영상들, ..., K번째 향상 레이어 영상들이 부호화될 수도 있다. 이에 따라 기본 레이어 영상들의 부호화 결과가 기본 레이어 스트림으로 출력되고, 첫번째, 두번째, ..., K번째 향상 레이어 영상들의 부호화 결과가 각각 첫번째, 두번째, ..., K번째 향상 레이어 스트림으로 출력될 수 있다.
다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 동일레이어의 영상들을 참조하여 현재영상을 예측하는 인터 예측(Inter Prediction)을 수행할 수 있다. 인터 예측을 통해, 현재영상과 참조영상 사이의 움직임 정보를 나타내는 모션 벡터(motion vector) 및 현재영상과 참조영상 사이의 잔차 성분(residual)이 생성될 수 있다.
또한, 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 기본 레이어 영상들을 참조하여 향상 레이어 영상들을 예측하는 인터 레이어 예측(Inter-layer Prediction)을 수행할 수 있다. 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 첫번째 향상 레이어 영상들을 참조하여 두번째 향상 레이어 영상들을 예측하는 인터 레이어 예측을 수행할 수도 있다. 인터 레이어 예측을 통해, 현재영상과 다른 레이어의 참조영상 사이의 위치 차이성분 및 현재영상과 다른 레이어의 참조영상 사이의 잔차 성분이 생성될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)가 둘 이상의 향상 레이어를 허용하는 경우에는, 멀티 레이어 예측 구조에 따라 하나의 기본 레이어 영상들과 둘 이상의 향상 레이어 영상들 간의 인터 레이어 예측을 수행할 수도 있다.
인터 레이어 예측 구조는 추후 도 3을 참조하여 상술한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 각 레이어마다, 비디오의 각각의 영상의 블록별로 부호화한다. 블록의 타입은 정사각형 또는 직사각형일 수 있으며, 임의의 기하학적 형태일 수도 있다. 일정한 크기의 데이터 단위로 제한되는 것은 아니다. 일 실시예에 따른 블록은, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서는, 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등일 수 있다. 예를 들어 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 각 레이어마다, HEVC 표준 방식에 따른 영상들을 쿼드트리 구조의 블록들로 분할하여 부호화할 수 있다. 트리구조에 따른 부호화단위들에 기초한 비디오 부복호화 방식은, 도 8 내지 도 20을 참조하여 후술한다. 인터 예측 및 인터 레이어 예측은 부호화 단위, 예측 단위 또는 변환 단위의 데이터 단위를 기초로 수행될 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 부호화부(12)는, 적어도 하나의 레이어별로 영상시퀀스를 부호화할 수 있다. 인터 레이어 부호화부(12)는, 각 레이어별로 인터 예측 또는 인트라 예측을 포함하는 소스 코딩 동작들을 수행하여 심볼 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 인터 레이어 부호화부(12)는, 영상 샘플들에 대해 인터 예측 또는 인트라 예측을 수행한 결과 데이터를 수록하는 영상블록에 대해, 변환, 양자화를 수행하여 심볼데이터를 생성하고 심볼데이터에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 비트스트림을 생성할 수 있다.
인터 레이어 부호화부(12)는 각 레이어별로 영상 시퀀스를 부호화하여 각 비트스트림을 생성할 수 있다. 전술한 바와 같이 인터 레이어 부호화부(12)는 인터 레이어 예측을 통해 다른 레이어의 심볼 데이터를 참조하여 현재 레이어 영상 시퀀스를 부호화할 수도 있다. 따라서, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 부호화부(12)는, 예측 모드에 따라 다른 레이어의 영상 시퀀스를 참조하거나 동일 레이어의 영상 시퀀스를 참조하여, 각 레이어의 영상 시퀀스를 부호화할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 모드인 경우에는 현재 영상 내에서 주변 샘플들을 이용하여 현재 샘플을 예측하고, 인터 모드인 경우에는 동일 레이어의 다른 영상을 이용하여 현재 영상을 예측할 수 있다. 인터 레이어 예측 모드인 경우에는, 다른 레이어 영상들 중에서 현재 영상과 동일한 POC의 참조 영상을 이용하여 현재 영상을 예측할 수 있다.
인터 레이어 부호화부(12)가 다시점 비디오를 부호화하고, 각 레이어마다 다른 시점의 영상 시퀀스를 부호화할 수 있다. 다시점 비디오에 대한 인터 레이어 예측 구조에서는, 다른 시점 영상을 참조하여 현재 시점 영상이 부호화되므로 인터-뷰 예측(Inter-View Prediction) 구조라고 볼 수 있다.
HEVC에 있어서, 일반적인 계층 식별자(nuh_layer_id)의 비트 길이는 6비트이다. 따라서, 6개의 비트로 구별되는 레이어들의 최대 개수는 64개일 수 있다. 그러나, 초 다시점 영상 부복호화가 요구되는 상황 또는 하이엔드 디바이스들에 있어서, 64개의 레이어 보다 더 많은 개수의 레이어들이 사용되는 것이 요구될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 부호화 장치는 64개 이상의 레이어들을 지원하기 위해, 계층 식별자를 확장하는 방법을 제공한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 부복호화 방법으로 6 비트의 계층 식별자의 비트 길이를 확장하여 계층 식별자는 64개이상의 레이어들을 표현할 수 있게 된다.
일 실시예에 따른 인터 레이어 부호화부(12)는 입력 영상을 사용하여 기본 레이어 영상 및 확장 레이어 영상을 부호화 하여 부호화 영상을 생성할 수 있다. 인터 레이어 부호화부(12)는 레이어 영상을 부호화함에 있어서 각 레이어을 구분하기 위하여 각 레이어의 부호화 영상 마다 계층 식별자(nuh_layer_id)를 생성한다.
인터 레이어 부호화부(12)는 6비트 보다 많은 비트를 사용하여 레이어 영상의 계층 식별자를 표현할 수 있다. 그러나, 현재 HEVC에서는 6개의 비트로 계층 식별자를 표현하고 있으므로, 현재 HEVC의 구성을 변경하지 않으면서 64개 보다 많은 계층 식별자를 표현하기 위하여, 인터 레이어 부호화부(12)는 추가적인 식별자를 할당하여 계층 식별자를 표현할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 부호화부(12)는 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 구성할 수 있다. 예를들어, 인터 레이어 부호화부(12)는 정수개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 구성할 수 있다. 예를들어, 인터 레이어 부호화부(12)는 제 1 식별자 및 제 2 식별자로 구성되는 2개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 표현할 수 있다. 이하 2개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 표현하는 방법을 상술 한다. 2개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 표현하는 방법을 상술함으로써 복수개의 식별자를 사용하는 방법을 설명한다.
이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 부호화부(12)가 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 구성하는 방법을 설명한다.
도 3a는 제 1 실시 예에 따른 계층 식별자 확장 부호화 방법을 설명하는 도면이다. 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 인터 레이어 부호화부(12)는 계층 식별자가 N 개의 비트를 사용하여 표현되는 경우 제 1 식별자에 a개의 MSB(most significant bit)비트들을 할당하고 제 2 식별자에 N-a개의 LSB(least significant bit) 비트들을 할당함으로써 계층 식별자를 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 표현할 수 있다. 예를들어, N이 증가하는 경우 제 2 식별자의 비트 길이는 증가할 수 있다. 계층 식별자를 표현하기 위한 비트 길이, 제 1 식별자에 할당되는 MSB 비트 길이 및 제 2 식별자에 할당되는 LSB 비트 길이는 부호화 장치와 복호화 장치간에 서로 알려질 수 있고, 부호화 장치와 복호화 장치는 서로 알고있는 각각의 비트 길이를 사용하여 계층 식별자의 값을 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 부호화 하고 복호화할 수 있다.
예를 들어 N은 부호화 장치와 복호화 장치간에 약속된 계층 식별자를 표현하기 위한 최대 비트 길이이고, a는 제 1 식별자의 비트 길이 일 수 있다. 예를들어, 최대 계층 식별자를 표현하기 위하여 9개의 비트가 요구되고, 제 1 식별자의 비트 길이가 6비트인 경우 제 1 식별자에 계층 식별자의 MSB 6비트를 할당하고, 제 2 식별자에 계층 식별자의 LSB 3비트를 할당하여 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 구성할 수 있다.
제 1 실시 예에 있어서, 인터 레이어 부호화부(12)는 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자 값이 표현됨을 복호화 장치에 시그널링 하기 위해, 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자 값이 표현됨을 나타내는 계층 확장 지시자를 생성할 수 있다. 인터 레이어 부호화부(12)에 의하여 생성된 계층 확장 지시자는 복호화 장치로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 인터 레이어 부호화부(12)는 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자 값이 표현되는 경우 계층 확장 지시자의 값을 1로 설정할 수 있다.
인터 레이어 부호화부(12)는 계층 확장 지시자를 복호화 장치로 시그널링할 수 있다. 계층 확장 지시자는 NAL 유닛 헤더, 파라미터 셋, 슬라이스 세그먼트 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 예를 들어, 계층 확장 지시자는 파라미터 셋 헤더 또는 슬라이스 세그먼트 헤더에 포함될 수 있다. 파라미터 셋은 비디오 파라미터 셋, 시퀀스 파라미터 셋 및 픽쳐 파라미터 셋을 포함한다. 예를 들어, 계층 확장 지시자는 비디오 파라미터 셋 익스텐션(extension)에 포함될 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 인터 레이어 부호화부(12)는 제 1 식별자 또는 제 2 식별자에 미리 설정된 특정 값을 설정하고, 다른 하나의 식별자에는 미리 설정된 소정의 방법에 따라 계층 식별자의 값 및 미리 설정된 특정값을 사용하여 결정되는 값을 설정할 수 있다. 예를들어, 제 1 식별자의 값과 제 2 식별자의 값의 합을 사용하여 계층 식별자의 값을 표현하도록 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 구성할 수 있다. 이러한 경우, 복호화 장치는 제 1 식별자의 값 또는 제 2 식별자의 값이 미리 설정된 특정값일 경우 계층 식별자는 복수의 식별자를 사용하여 표현됨을 판단할 수 있다. 따라서, 제 2 실시 예에 서는 제 1 실시 예에서 사용된 계층 확장 지시자의 생성 및 시그널링을 생략할 수 있다.
예를들어, 계층 식별자의 값이 제 1 식별자로 표현 가능한 값의 범위를 넘는 경우, 인터 레이어 부호화부(12)는 제 1 식별자에는 미리 설정된 특정값을 표현하도록 설정하고, 제 2 식별자에는 계층 식별자의 값에서 제 1 식별자에 설정된 특정값을 감한 값을 설정할 수 있다. 이러한 경우, 복호화 장치는 제 1 식별자의 값이 미리 설정된 특정값일 경우 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자가 표현됨을 판단할 수 있다. 다른 실시 예에서, 인터 레이어 부호화부(12)는 제 1 식별자에는 제 1 식별자로 표현할 수 있는 최대 값을 표현하도록 설정하고, 제 2 식별자에는 계층 식별자의 값에서 제 1 식별자로 표현할 수 있는 최대 값을 감한 값을 설정할 수 있다. 한편 인터 레이어 부호화부(12)는 위와 유사하게 제 2 식별자에 특정 값을 설정하고, 설정된 제 2 식별자의 값 및 계층 식별자의 값을 사용하여 제 1 식별자의 값을 설정할 수도 있다.
인터 레이어 부호화부(12)는 제 1 식별자와 제 2 식별자가 서로 독립적인 정수 크기의 비트 크기를 가지도록 생성할 수 있다. 예를들어, 제 1 식별자는 6비트의 비트 길이를 가지고 제 2 식별자는 3개의 비트 길이를 가질 수 있다. 다른 예에서 제 1 식별자는 6비트의 비트 길이를 가지고 제 2 식별자는 4, 5 또는 10개의 비트 길이를 가질 수 있다.
인터 레이어 부호화부(12)는 제 1 식별자와 제 2 식별자가 서로 다른 데이터 유닛에 포함되도록 생성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자와 제 2 식별자는 NAL 유닛 헤더, 파라미터 셋 및 슬라이스 세그먼트 중 적어도 어느 하나에 함께 포함되거나, 각각 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자와 제 2 식별자는 파라미터 셋 헤더 또는 슬라이스 세그먼트 헤더에 포함될 수 있다. 여기서 파라미터셋은 비디오 파라미터 셋(Video Parameter Set), 시퀀스 파라미터 셋(Sequence Parameter Set) 또는 픽쳐 파라미터 셋(Picture Parameter Set)일 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자와 제 2 식별자는 비디오 파라미터 셋 익스텐션(extension)에 포함될 수 있다.
예를들어, 제 1 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함될 수 있다. 예를들어, 제 1 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 계층 식별자일 수 있다. 따라서, 제 1 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 6비트의 nuh_layer_id일 수 있다.
제 2 식별자 또한 NAL 유닛의 헤더에 포함될 수 있다. 예를들어, 제 2 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 시간적 식별자일 수 있다. NAL 유닛 헤더에 있어서, 세개의 비트들이 시간적 식별자로 할당되어 있다. 예를들어, 제 2 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 3비트의 temporal_id 일 수 있다.
하나의 엑세스 유닛에 있어서 모든 레이어들이 동일한 시간적 식별자 값을 가지는 것으로 제한되면, 기본 레이어가 아닌 레이어들의 시간적 식별자의 값은 다른 용도로 해석될 수 있다. 예를 들어, 시간적 식별자는 계층 식별자를 표현하기 위한 추가적인 비트들로 해석될 수 있다. 예를들어, 3 비트의 시간적 식별자를 계층 식별자를 표현하기 위한 추가적인 비트로 사용할 경우, 6 비트의 계층 식별자의 비트 길이를 9비트로 확장할 수 있다. 계층 식별자는 512개의 값을 가질 수 있다. 이러한 경우 계층 식별자는 511개의 레이어를 표현할 수 있다.
부호화 장치는 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 확장하여 표현하였는지를 나타내기 위하여 플래그를 사용할 수 있다. 예를들어, 부호화 장치는 layer_id_extension_flag를 사용하여 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 확장하였는지를 복호화 장치에 시그널링 할 수 있다. 예를들어, layer_id_extension_flag는 1 비트로 표현되는 플래그일 수 있다.
예를들어, 부호화장치는 하나의 엑세스 유닛에 있어서 모든 레이어들이 동일한 시간적 식별자 값을 가지는 것으로 제한되면 기본 레이어가 아닌 레이어 들의 시간적 식별자를 제 2 식별자로 사용하고, 시간적 식별자를 제 2 식별자로 사용하였음을 layer_id_extension_flag의 값을 1로 설정하여 나타낼 수 있다. 따라서, 부호화기는 layer_id_extension_flag의 값을 1로 설정하여 모든 레이어들의 시간적 식별자가 동기화되었음을 나타낼 수 있다. 이러한 경우, 0이 아닌 계층 식별자를 가진 레이어들의 시간적 식별자 값은 기본 레이어의 시간적 식별자 값으로 추론될 수 있다. 따라서, 시간적 식별자는 계층 식별자의 추가적인 비트로 사용될 수 있다.
다른 실시 예에서, 제 2 식별자는 NAL 유닛 헤더에 추가적인 비트로 포함될 수 있다. 예를들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터레이어 부호화부는 제 2 식별자의 비트 길이만큼 NAL 유닛 헤더의 크기를 확장하고, NAL 유닛 헤더에 제 2 식별자를 포함시킬 수 있다.
다른 실시 예에서, 제 2 식별자는 특정한 비트 길이로 비디오 파라미터 셋 헤더, 시퀀스 파라미터 셋 헤더 및 슬라이스 세그먼트 헤더 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
제 2 식별자는 비트스트림에서의 식별자 배열 순서에 있어서 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자와 제 2 식별자는 모두 NAL 유닛 헤더에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자는 NAL 유닛 헤더에 포함된 계층 식별자고, 제 2 식별자는 NAL 유닛 헤더에 포함된 시간적 식별자일 수 있다.
인터 레이어 복호화부(24)가 제 1 식별자와 제 2 식별자를 얻기 위하여, NAL 유닛에서 제 1 식별자와 제 2 식별자가 위치하는 위치 및 제 1 식별자와 제 2 식별자의 비트 길이는 부호화 장치와 복호화 장치간에 미리 설정되어 있을 수 있다. 예를 들어, 부호화 장치와 복호화 장치간에는 NAL 유닛에서 제 1 식별자와 제 2 식별자를 얻기 위한 신택스가 미리 정의될 수 있다. 유사하게, 부호화 장치와 복호화 장치간에는 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자 값이 표현됨을 나타내는 계층 확장 지시자에 대하여 신택스가 미리 정의될 수 있다.
일 실시 예에 따른 비트 스트림 생성부는 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성할 수 있다. 비트 스트림 생성부는 제 2 식별자가 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 더 포함하도록 비트스트림을 생성할 수 있다.
비트 스트림 생성부는 제 1 식별자 및 제 2 식별자 중 적어도 하나가 슬라이스 헤더, 파라미터 셋 헤더 및 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더 중 어느 하나에 포함되도록 비트 스트림을 생성할 수 있다. 예를들어, 비트 스트림 생성부는 제 1 식별자 및 제 2 식별자가 NAL 유닛 헤더에 포함되도록 비트 스트림을 생성할 수 있다. 비트 스트림 생성부는 제 2 식별자가 비트스트림에서의 식별자 배열 순서에 따라 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에 배열되도록 비트 스트림을 생성할 수 있다. 비트 스트림 생성부는 시간적 식별자의 위치에 제 2 식별자를 배열할 수 있다.
도 1b는 비디오 스트림 부호화 장치(10)가 계층 식별자를 표현하는 식별자를 생성하는 방법을 설명하는 도면이다. 이하, 도 1b를 참조하여 비디오 스트림 부호화 장치(10)가 계층 식별자를 생성하는 세부 동작들에 대해 상술한다. 먼저, 부호화 장치는 입력 영상을 사용하여 기본 레이어 영상 및 확장 레이어 영상 중 적어도 하나의 부호화 대상 레이어 영상의 부호화 데이터를 생성한다(S110).
다음으로, 부호화 장치는 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성한다(S120). 부호화 장치는 계층 식별자의 값이 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 표현됨을 나타낼 수 있다.
예를들어, 부호화 장치는 상기 계층 식별자가 상기 제 1 식별자로 표현할 수 있는 범위를 넘어서는 경우 상기 계층 식별자의 값을 미리 설정된 특정값으로 설정할 수 있다. 예를들어, 부호화 장치는 상기 제 1 식별자가 최대값을 가지도록 설정함으로써 계층 식별자의 값이 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 표현됨을 나타낼 수 있다. 부호화 장치는 미리 설정된 방법에 따라 제 1 식별자와 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자의 값이 생성되도록 제 1 식별자와 제 2 식별자의 값을 설정할 수 있다. 일 실시 예에서, 부호화 장치는 제 1 식별자의 값과 제 2 식별자의 값을 더하여 계층 식별자의 값이 생성되도록 제 1 식별자와 제 2 식별자의 값을 설정할 수 있다. 다른 실시 예에서, 부호화 장치는 단순히 제 2 식별자 단독으로 계층 식별자의 값을 나타내도록 설정할 수도 있다.
다른 예에서, 부호화 장치는 제 2 식별자가 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 포함하도록 비트스트림을 생성할 수 있다. 이러한 경우 부호화 장치는 제 1 식별자 및 제 2 식별자가 계층 식별자의 특정 비트 부분을 포함하도록 설정할 수 있다. 예를 들어, 부호화 장치는 제 1 식별자가 미리 설정된 비트수 만큼의 계층 식별자의 MSB 비트를 포함하도록 설정하고, 제 2 식별자가 미리 설정된 비트수 만큼의 계층 식별자의 LSB 비트를 포함하도록 설정 할 수 있다. 예를 들어, 제 2 식별자는 제 1 식별자에 포함되지 않은 계층 식별자의 LSB 비트를 포함할 수 있다.
부호화 장치는 최대 계층 식별자를 사용하여 출력 레이어 정보를 비트 스트림에 포함시킬 수 있다. 출력 레이어 정보는 출력 레이어 셋에서 복호화 되어 출력되기 위한 레이어의 정보이다. 최대 계층 식별자는 부호화 단계에 있어서 계층 식별자로 표현하여야 하는 최대 레이어의 식별자 값이다. 또한, 부호화 장치는 레이어의 최대 개수에 따라 레이어간 직접 참조 정보를 비트스트림에 포함시킬 수 있다. 레이어의 최대 개수는 부호화 단계에 있어서 생성되는 레이어의 최대 개수 이다.
부호화 장치는 제 1 식별자 및 제 2 식별자 중 적어도 하나가 슬라이스 헤더, 파라미터 셋 헤더 및 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더 중 어느 하나에 포함되도록 비트 스트림을 생성할 수 있다. 예를들어, 부호화 장치는 제 1 식별자 및 제 2 식별자가 NAL 유닛 헤더에 포함되도록 비트 스트림을 생성할 수 있다. 부호화 장치는 제 2 식별자가 비트스트림에서의 식별자 배열 순서에 따라 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에 배열되도록 비트 스트림을 생성할 수 있다. 부호화 장치는 부호화 대상 레이어 영상이 향상 레이어 영상이고, 부호화 대상 레이어 영상의 시간적 식별자의 값이 기본 레이어 영상의 시간적 식별자의 값과 동일한 경우 시간적 식별자의 위치에 제 2 식별자를 배열할 수 있다.
도 2a 은 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)의 블록도를 도시한다. 도 2b 는 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 비디오 복호화 방법의 흐름도를 도시한다.
다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)는 비트스트림 파싱부(22) 및 인터 레이어 복호화부(24)를 포함한다.
비디오 스트림 복호화 장치(20)는, 기본 레이어 스트림과 향상 레이어 스트림을 수신할 수 있다. 비디오 스트림 복호화 장치(20)가, 스케일러블 비디오 코딩 방식에 따라, 기본레이어 스트림으로서 기본 레이어 영상들의 부호화 데이터가 수록된 기본 레이어 스트림을 수신하고, 향상레이어 스트림으로서 향상 레이어 영상들의 부호화 데이터가 수록된 향상 레이어 스트림을 수신할 수 있다.
비디오 스트림 복호화 장치(20)는 다수의 레이어 스트림들을 스케일러블 비디오 코딩 방식에 따라 복호화할 수도 있다. 비디오 스트림 복호화 장치(20)는 기본 레이어스트림을 복호화하여 기본 레이어 영상들을 복원하고, 향상 레이어 스트림을 복호화하여 향상 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
예를 들어, 다시점 비디오가 스케일러블 비디오 코딩 방식에 따라 부호화될 수 있다. 예를 들어, 기본 레이어 스트림을 복호화하여 좌시점 영상들이 복원되고, 향상 레이어 스트림을 복호화하여 우시점 영상들이 복원될 수 있다. 다른 예로, 기본 레이어 스트림을 복호화하여 중앙시점 영상들이 복원될 수 있다. 기본 레이어 스트림에 제1 향상 레이어 스트림을 더 복호화하여 좌시점 영상들이 복원될 수 있다. 기본 레이어 스트림에 제2 향상 레이어 스트림을 더 복호화하여 우시점 영상들이 복원될 수 있다.
또한, 향상 레이어가 셋 이상인 경우, 첫번째 향상 레이어 스트림으로부터 첫번째 향상 레이어에 대한 첫번째 향상 레이어 영상들이 복원되고, 두번째 향상 레이어 스트림을 더 복호화하면 두번째 향상 레이어 영상들이 더 복원될 수 있다. 첫번째 향상 레이어 스트림에 K번째 향상 레이어 스트림을 더 복호화하면 K번째 향상 레이어 영상들이 더 복원될 수도 있다.
비디오 스트림 복호화 장치(20)는, 기본 레이어 스트림과 향상 레이어 스트림으로부터 기본 레이어 영상들 및 향상 레이어 영상들의 부호화된 데이터를 획득하고, 더하여 인터 예측에 의해 생성된 모션 벡터 및 인터 레이어 예측에 의해 생성된 변이 정보를 더 획득할 수 있다.
예를 들어 비디오 스트림 복호화 장치(20)는 각 레이어별로 인터 예측된 데이터를 복호화하고, 다수 레이어 간에 인터 레이어 예측된 데이터를 복호화할 수 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위 또는 예측 단위를 기초로 움직임 보상(Motion Compensation) 및 인터 레이어 복호화를 통한 복원이 수행될 수도 있다.
각 레이어 스트림에 대해서는 동일 레이어의 인터 예측을 통해 예측된 복원영상들을 참조하여, 현재영상을 위한 움직임 보상을 수행함으로써, 영상들을 복원할 수 있다. 움직임 보상은, 현재 영상의 모션 벡터를 이용하여 결정된 참조영상과, 현재 영상의 잔차 성분을 합성하여 현재 영상의 복원 영상을 재구성하는 동작을 의미한다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)는 인터 레이어 예측을 통해 예측된 향상 레이어 영상을 복원하기 위해 기본 레이어 영상들을 참조하여 인터 레이어 복호화를 수행할 수도 있다. 인터 레이어 복호화는, 현재 영상의 변이 정보를 이용하여 결정된 다른 레이어의 참조영상과, 현재 영상의 잔차 성분을 합성하여 현재 영상의 복원 영상을 재구성하는 동작을 의미한다.
일 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)는 첫번째 향상 레이어 영상들을 참조하여 예측된 두번째 향상 레이어 영상들을 복원하기 위한 인터 레이어 복호화를 수행할 수도 있다.
비디오 스트림 복호화 장치(20)는 비디오의 각각의 영상의 블록별로 복호화한다. 일 실시예에 따른 블록은, 트리구조에 따른 부호화단위들 중에서는, 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등일 수 있다. 예를 들어, 비디오 스트림 복호화 장치(20)는 HEVC 표준 방식에 따라 결정되는 쿼드트리 구조의 블록들을 기초로 각 레이어스트림을 복호화하여, 영상시퀀스들을 복원할 수 있다.
인터 레이어 복호화부(24)는, 각 레이어별로 엔트로피 복호화를 통해 복원된 심볼 데이터를 획득할 수 있다. 인터 레이어 복호화부(24)는, 심볼 데이터를 이용하여, 역양자화, 역변환을 수행하여, 잔차 성분의 양자화된 변환계수들을 복원할 수 있다. 다른 실시예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)는, 양자화된 변환계수들의 비트스트림을 수신할 수도 있다. 양자화된 변환계수들에 대해 역양자화, 역변환을 수행한 결과, 영상들의 잔차 성분이 복원될 수도 있다.
다양한 실시예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)는, 레이어별로 수신된 비트스트림을 복호화하여 레이어별로 영상 시퀀스를 복원할 수 있다.
인터 레이어 복호화부(24)는, 동일레이어 영상들 간에는 움직임 보상을 통해, 다른 레이어 영상들 간에는 인터 레이어 예측을 통해, 각 레이어별로 영상시퀀스의 복원영상들을 생성할 수 있다.
따라서, 다양한 실시예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)가, 예측 모드에 따라, 동일 레이어의 영상 시퀀스를 참조하거나, 다른 레이어의 영상 시퀀스를 참조하여, 각 레이어의 영상 시퀀스를 복호화할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측 모드의 경우에는 동일 영상 내의 주변 샘플들을 이용하여 현재 블록을 복원하고, 인터 예측 모드의 경우에는 동일 레이어의 다른 영상을 참조하여 현재 블록을 복원할 수 있다. 인터 레이어 예측 모드의 경우에는 다른 레이어의 영상들 중에서 현재 영상과 동일한 POC가 할당된 참조 영상을 이용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 비트스트림 파싱부(22)(24)는 비트스트림을 파싱하여 NAL 유닛을 생성한다. 비트스트림 파싱부(22)(24)는 수신부를 포함하여 수신부의 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어 비트스트림 파싱부(22)(24)는 부호화 장치로부터 수신한 비트스트림을 파싱하여 NAL 유닛을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비트스트림 파싱부(22)는 비트 스트림으로부터 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 얻을 수 있다. 비트스트림 파싱부(22)는 비트 스트림으로부터 제 2 식별자가 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 얻을 수 있다.
비트스트림 파싱부(22)는 제 1 식별자 및 제 2 식별자 중 적어도 하나가 포함된 슬라이스 헤더, 파라미터 셋 헤더 및 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더 중 어느 하나를 비트 스트림으로부터 얻을 수 있다. 예를들어, 비트스트림 파싱부(22)는 비트스트림으로부터 제 1 식별자 및 제 2 식별자가 포함된 NAL 유닛 헤더를 얻을 수 있다. 비트스트림 파싱부(22)는 비트스트림에서의 식별자 배열 순서에 따라 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에 배열된 제 2 식별자를 얻을 수 있다. 비트스트림 파싱부(22)는 시간적 식별자의 위치에서 제 2 식별자를 얻을 수 있다.
일 실시예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)는 비트스트림에 포함된 복수 레이어 영상의 부호화 데이터로부터 기본 레이어 영상 및 확장 레이어 영상을 복호화 하여 영상을 복원할 수 있다. 인터 레이어 복호화부(24)는 각 레이어를 복호하기 위하여 각 레이어의 부호화 영상 마다 부여된 계층 식별자(nuh_layer_id)를 사용하여 레이어 영상을 구분할 수 있다.
계층 식별자는 앞서 본 발명의 일 실시 예에 따른 부호화 장치에서 설명된 바와 같이 복수의 식별자를 사용하여 표현될 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)는 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정할 수 있다. 예를들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 정수개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정할 수 있다. 예를들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자 및 제 2 식별자로 구성되는 2개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정할 수 있다. 이하 2개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 방법을 상술 한다. 2개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 방법을 상술함으로써 복수개의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 방법을 설명한다.
이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)가 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 방법을 설명한다.
도 3b는 제 1 실시 예에 따른 계층 식별자 확장 복호화 방법을 설명하는 도면이다. 제 1 실시 예에 있어서, 인터 레이어 복호화부(24)는 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자 값이 표현됨을 나타내는 계층 확장 지시자를 얻고, 계층 확장 지시자의 값을 확인하여 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자 값이 표현되었는지 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 계층 확장 지시자의 값이 1이면, 인터 레이어 복호화부(24)는 계층 식별자의 값이 복수의 식별자를 사용하여 표현된 것으로 결정할 수 있다.
계층 확장 지시자는 부호화 장치로부터 시그널링 될 수 있다. 계층 확장 지시자는 NAL 유닛 헤더, 파라미터 셋, 슬라이스 세그먼트 중 적어도 하나로부터 얻어 질 수 있다. 예를 들어, 계층 확장 지시자는 파라미터 셋 헤더 또는 슬라이스 세그먼트 헤더로부터 얻어질 수 있다. 파라미터 셋은 비디오 파라미터 셋, 시퀀스 파라미터 셋 및 픽쳐 파라미터 셋을 포함한다.
본 발명의 제 1 실시 예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자로부터 얻은 a비트를 계층 식별자의 MSB 비트로 할당하고, 제 2 식별자로부터 얻은 b 비트를 계층 식별자의 LSB 비트로 할당함으로써 계층 식별자를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자로부터 얻어야 하는 a비트의 비트 길이 및 제 2 식별자로부터 얻어야하는 b 비트의 비트 길이는 부호화 장치와 복호화 장치간에 미리 설정되어 있는 값일 수 있다. 또는 계층 식별자의 최대 비트 길이 N 및 제 1 식별자로부터 얻어야 하는 비트의 길이 a가 부호화 장치 및 복호화 장치간에 미리 설정되어 있어서, 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자로부터 얻은 a비트를 계층 식별자의 MSB 비트로 할당하고, 제 2 식별자로부터 얻은 (N-a) 비트를 계층 식별자의 LSB 비트로 할당함으로써 계층 식별자를 결정할 수 있다. 이러한 경우, N이 증가하는 경우 제 2 식별자의 비트 길이는 증가할 수 있다. 계층 식별자를 표현하기 위한 비트 길이, 제 1 식별자에 할당되는 MSB 비트 길이 및 제 2 식별자에 할당되는 LSB 비트 길이는 부호화 장치와 복호화 장치간에 서로 알려질 수 있고, 부호화 장치와 복호화 장치는 서로 알고있는 각각의 비트 길이를 사용하여 계층 식별자의 값을 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 부호화 하고 복호화할 수 있다.
예를 들어 N은 계층 식별자를 표현하기 위한 최대 비트 길이이고, a는 제 1 식별자의 비트 길이인 것으로 부호화 장치와 복호화 장치간에 약속될 수 있다. 예를들어, 최대 계층 식별자를 표현하기 위하여 9개의 비트가 요구되고, 제 1 식별자의 비트 길이가 6비트인 경우 제 1 식별자에 계층 식별자의 MSB 6비트를 할당하고, 제 2 식별자에 계층 식별자의 LSB 3비트를 할당하여 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 구성할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시 예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자의 값 또는 제 2 식별자의 값이 미리 설정된 특정값일 경우 계층 식별자가 복수의 식별자를 사용하여 표현됨을 판단할 수 있다. 따라서, 제 2 실시 예에서는 제 1 실시 예에서 사용된 계층 확장 지시자의 생성 및 시그널링을 생략할 수 있다.
예를들어, 복호화 장치는 제 1 식별자의 값이 미리 설정된 특정값일 경우 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자가 표현됨을 판단할 수 있다. 예를들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자의 값과 제 2 식별자의 값을 사용하여 미리 설정된 방법으로 연산을 수행하여 계층 식별자의 값을 결정할 수 있다. 예를들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자의 값과 제 2 식별자의 값의 합을 사용하여 계층 식별자의 값을 결정할 수 있다.
다른 실시 예에서, 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자가 제 1 식별자로 표현할 수 있는 최대 값을 가지고 있으면, 제 1 식별자와 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자의 값을 결정하여야 하는 것으로 결정할 수 있다. 예를들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 제 1 식별자가 제 1 식별자로 표현할 수 있는 최대 값을 가지고 있으면, 제 1 식별자와 제 2 식별자의 값을 더하여 계층 식별자의 값을 결정할 수 있다.
한편 인터 레이어 복호화부(24)는 위와 유사하게 제 2 식별자의 값이 특정한 값이면, 설정된 제 2 식별자의 값 제 1 식별자의 값을 사용하여 계층 식별자의 값을 결정할 수도 있다.
인터 레이어 복호화부(24)가 제 1 식별자와 제 2 식별자를 얻기 위하여, NAL 유닛에서 제 1 식별자와 제 2 식별자가 위치하는 위치 및 제 1 식별자와 제 2 식별자의 비트 길이는 부호화 장치와 복호화 장치간에 미리 설정되어 있을 수 있다. 예를 들어, 부호화 장치와 복호화 장치간에는 NAL 유닛에서 제 1 식별자와 제 2 식별자를 얻기 위한 신택스가 미리 정의될 수 있다. 유사하게, 부호화 장치와 복호화 장치간에는 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자 값이 표현됨을 나타내는 계층 확장 지시자에 대하여 신택스가 미리 정의될 수 있다.
예를 들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 위와 같은 신택스를 사용하여 서로 독립적인 정수 크기의 비트 크기를 가지는 제 1 식별자와 제 2 식별자를 NAL 유닛으로부터 얻을 수 있다. 예를들어, 제 1 식별자는 6비트의 비트 길이를 가지고 제 2 식별자는 3개의 비트 길이를 가질 수 있다. 다른 예에서 제 1 식별자는 6비트의 비트 길이를 가지고 제 2 식별자는 4, 5 또는 10개의 비트 길이를 가질 수 있다.
인터 레이어 복호화부(24)는 위와 같은 신택스를 사용하여 서로 다른 데이터 유닛에 포함된 제 1 식별자와 제 2 식별자를 얻을 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자와 제 2 식별자는 NAL 유닛 헤더, 파라미터 셋 및 슬라이스 세그먼트 중 적어도 어느 하나에 함께 포함되거나, 각각 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자와 제 2 식별자는 파라미터 셋 헤더 또는 슬라이스 세그먼트 헤더에 포함될 수 있다. 여기서 파라미터셋은 비디오 파라미터 셋(Video Parameter Set), 시퀀스 파라미터 셋(Sequence Parameter Set) 또는 픽쳐 파라미터 셋(Picture Parameter Set)일 수 있다.
예를들어, 제 1 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함될 수 있다. 예를들어, 제 1 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 계층 식별자일 수 있다. 따라서, 제 1 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 6비트의 nuh_layer_id일 수 있다.
제 2 식별자 또한 NAL 유닛의 헤더에 포함될 수 있다. 예를들어, 제 2 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 시간적 식별자일 수 있다. NAL 유닛 헤더에 있어서, 세개의 비트들이 시간적 식별자로 할당되어 있다. 예를들어, 제 2 식별자는 NAL 유닛의 헤더에 포함되는 3비트의 temporal_id 일 수 있다.
인터 레이어 복호화부(24)는 하나의 엑세스 유닛에 있어서 모든 레이어들이 동일한 시간적 식별자 값을 가지는 것으로 제한되면, 기본 레이어가 아닌 레이어들의 시간적 식별자의 값을 다른 용도로 해석할 수 있다. 예를 들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 시간적 식별자를 계층 식별자를 표현하기 위한 추가적인 비트들로 해석될 수 있다. 예를들어, 3 비트의 시간적 식별자를 계층 식별자를 표현하기 위한 추가적인 비트로 사용할 경우, 6 비트의 계층 식별자의 비트 길이를 9비트로 확장할 수 있다. 계층 식별자는 512개의 값을 가질 수 있다. 이러한 경우 계층 식별자는 511개의 레이어를 표현할 수 있다.
인터 레이어 복호화부(24)는 플래그를 사용함으로써, 계층 식별자를 확장하여 표현하기 위해 제 2 식별자가 사용되었는지를 결정할 수 있다. 예를들어, 복호화 장치는 layer_id_extension_flag의 값을 확인함으로써, 계층 식별자를 확장하기 위하여 제 2 식별자가 사용되었는 지를 결정할 수 있다.
예를들어, 인터 레이어 복호화부(24)는 layer_id_extension_flag의 값이 1이면 현재 엑세스 유닛에 있어서 모든 레이어들이 동일한 시간적 식별자 값을 가지는 것으로 결정할 수 있다. 따라서 인터 레이어 부호화부(12)는 기본 레이어의 시간적 식별자의 값을 기본 레이어가 아닌 레이어 들의 시간적 식별자의 값으로 사용하고, 기본 레이어가 아닌 레이어 들의 시간적 식별자를 제 2 식별자로 사용할 수 있다. 예를 들어, layer_id_extension_flag의 값이 1로 확인되면, 인터레이어 복호화 장치는 모든 레이어들의 시간적 식별자가 동기화되어 있음을 결정할 수 있다.
다른 실시 예에서, 제 2 식별자는 NAL 유닛 헤더에 추가적인 비트로 포함될 수 있다. 예를들어, 본 발명의 일 실시 예에 따른 인터 레이어 복호화부(24)는 제 2 식별자의 비트 길이만큼 NAL 유닛 헤더의 크기를 확장하고, NAL 유닛 헤더에 제 2 식별자를 포함시킬 수 있다.
다른 실시 예에서, 제 2 식별자는 특정한 비트 길이로 비디오 파라미터 셋 헤더, 시퀀스 파라미터 셋 헤더 및 슬라이스 세그먼트 헤더 중 적어도 하나에 포함될 수 있다.
제 2 식별자는 비트스트림에서의 식별자 배열 순서에 있어서 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에 위치할 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자와 제 2 식별자는 모두 NAL 유닛 헤더에 포함될 수 있다. 예를 들어, 제 1 식별자는 NAL 유닛 헤더에 포함된 계층 식별자고, 제 2 식별자는 NAL 유닛 헤더에 포함된 시간적 식별자일 수 있다.
이하, 도 2b를 참조하여 비디오 스트림 복호화 장치(20)가 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 세부 동작들에 대해 상술한다.
먼저, 복호화 장치는 기본 레이어 및 확장 레이어 부호화 영상 데이터를 포함하는 비트스트림으로부터 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 복호화 대상 레이어 영상의 제 1 식별자를 얻는다(S210). 다음으로, 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제 1 식별자의 표현 범위를 넘는 계층 식별자를 표현하는 정보를 포함하는 제 2 식별자를 얻는다(S220).
다음으로, 복호화 장치는 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정한다(S230). 예를 들어, 복호화 장치는 제 1 식별자의 값이 제 1 식별자로 표현할 수 있는 최대값이면 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정할 수 있다.
예를들어, 복호화 장치는 제 1 식별자가 최대값을 가지면 계층 식별자의 값이 제 1 식별자 및 제 2 식별자를 사용하여 표현됨을 판단할 수 있다. 따라서, 복호화 장치는 부호화 장치와의 관계에서 미리 설정된 방법에 따라 제 1 식별자와 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자의 값을 결정한다. 일 실시 예에서, 복호화 장치는 제 1 식별자의 값과 제 2 식별자의 값을 더하여 계층 식별자의 값을 결정할 수 있다. 다른 실시 예에서, 복호화 장치는 단순히 제 2 식별자의 값을 계층 식별자의 값으로 결정할 수도 있다.
다른 실시 예에서, 복호화 장치는 비트스트림으로부터 제 2 식별자가 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 얻고, 얻어진 확장 지시 정보의 값에 따라 계층 식별자를 결정하기 위한 제 2 식별자의 사용 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 복호화 장치는 확장 지시 정보의 값이 0 또는 1과 같이 제 2 식별자가 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내기 위하여 미리 설정된 값이면 제 2 식별자가 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함하고 있음을 결정할 수 있다. 예를 들어, 복호화 장치는 제 1 식별자로부터 미리 설정된 비트수만큼의 계층 식별자의 MSB 비트를 얻고, 제 2 식별자로부터 미리 설정된 비트수만큼의 계층 식별자의 LSB 비트를 얻을 수 있다. 예를 들어, 제 2 식별자는 제 1 식별자에 포함되지 않은 계층 식별자의 LSB 비트를 포함할 수 있다.
제 2 식별자는 슬라이스 헤더, 파라미터 셋 헤더 및 NAL(Network Abstract Layer) 단위 헤더 중 어느 하나로부터 얻어질 수 있다. 예를들어, 제 1 식별자 및 제 2 식별자는 NAL(Network Abstract Layer) 단위 헤더로부터 얻어질 수 있다. 예를들어, 제 2 식별자는 비트 스트림에서의 식별자 배열 순서에 있어서 제 1 식별자의 다음 식별자 위치에서 얻어질 수 있다. 예를들어, 제 2 식별자는 비트 스트림에 포함된 시간적 식별자일 수 있다.
다음으로, 복호화 장치는 결정된 계층 식별자를 사용하여 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원한다(S240).
복호화 장치는 확대된 최대 계층 식별자를 사용하여 출력 레이어 정보를 비트 스트림으로부터 얻고, 출력 레이어 정보를 사용하여 대상 레이어 영상을 복호화 할 수 있다. 출력 레이어 정보는 출력 레이어 셋에서 복호화 되어 출력되기 위한 레이어의 정보이다. 예를 들어, 복호화 장치는 비트 스트림으로부터 비디오 파라미터 세트에서의 최대 레이어의 식별자를 얻고, 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수를 얻은 후, 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수 및 최대 계층 식별자를 사용하여 확대된 최대 레이어의 식별자를 결정할 수 있다.
복호화 장치는 확대된 레이어의 최대 개수에 따라 레이어간 직접 참조 정보를 얻고, 레이어간 직접 참조 정보를 사용하여 대상 레이어 영상을 복호화할 수 있다. 예를들어, 복호화 장치는 비트스트림으로부터 비디오 파라미터 세트에서의 최대 레이어 개수를 나타내는 식별자를 얻고, 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수를 얻음으로써, 최대 레이어 개수를 나타내는 식별자 및 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수를 사용하여 확대된 레이어의 최대 개수를 결정할 수 있다.
복호화 장치는 복호화 대상 레이어 영상의 시간적 식별자 값을 기본 레이어의 시간적 식별자의 값에 따라 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 시그널링 하기 위한 신택스이다. 이하 도 4를 참조하여 복수의 식별자를 사용하여 계층 식별자를 시그널링 하기 위한 신택스를 설명한다.
layer_id_extension_flag(401)는 값이 1일 경우 0아닌 nuh_layer_id를 가지는 레이어들의 TemporalID가 nuh_layer_id가 0인 기본 레이어들의 TemporalID의 값과 같은 것임을 나타낸다. 예를 들어, layer_id_extension_flag가 1이면, nuh_temporal_id_plus1은 nuh_layer_id의 추가적인 비트로 사용된다.
예를들어, 도 4의 계층 식별자를 구하는 신택스 부분(402)과 같이 layer_id_extension_flag가 1이면 nuh_temporal_id_plus1은 nuh_layer_id의 추가적인 비트로 사용된다. layer_id_in_nuh 식별자의 크기는 u(9)로 지시되어 9비트를 사용하도록 신택스가 정의될 수 있다.
vps_nuh_layer_id_present_flag는 비디오 파라미터 셋 신택스 내에서 layer_id_in_nuh 식별자를 통해 계층 식별자가 제공됨을 나타내는 플래그이다.
layer_id_in_nuh[i]는 i번째 레이어의 VCL NAL 유닛에 있어서의 nuh_layer_id의 값을 나타낸다.
TemporalId는 아래의 표에 나타난 수도 코드와 같이 nuh_layer_id의 값이 0일 경우 nuh_temporal_id_plus1 - 1로 계산된다. nuh_layer_id의 값이 0이 아닐 경우 nuh_layer_id가 0과 같은 기본 레이어 NAL 유닛의 nuh_temporal_id_plus1에서 1을 감한 값으로 계산된다.
표 1
Figure PCTKR2014003005-appb-T000001
레이어 최대 개수인 MaxNumLayers(404)는 아래의 표에 나타난 수도코드와 같이 layer_id_extension_flag가 1의 값을 가지면, (vps_max_layers_minus1) *(1<<3 -1) + 1로써 계산된다. MaxNumLayers는 layer_id_extension_flag가 1의 값을 가지지 않으면 vps_max_layers_minus1 + 1로 계산된다. vps_max_layer_id는 비디오 파라미터 셋에서의 최대 계층 식별자를 나타낸다.
표 2
Figure PCTKR2014003005-appb-T000002
확장된 계층 식별자인 ExtLayerId는 layer_id_extension_flag가 1이고 nuh_layer_id가 0보다 큰 값을 가지면 (nuh_layer_id-1)*(1<<3 -1) + nuh_temporal_id_plus1로 계산되고, ExtLayerId는 layer_id_extension_flag가 1이 아니거나, nuh_layer_id가 0이면 nuh_layer_id 의 값을 가진다.
표 3
Figure PCTKR2014003005-appb-T000003
확장된 최대 계층 식별자인 ExtMaxLayerId(403)는 아래의 표에 나타난 수도코드와 같이 layer_id_extension_flag가 1의 값을 가지면 vps_max_layer_id *(1<<3 -1)로 계산된다. ExtMaxLayerId는 layer_id_extension_flag가 1이 아니면 vps_max_layer_id의 값을 가진다.
표 4
Figure PCTKR2014003005-appb-T000004
이하 도 5를 참조하여 다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 부호화부(12)에서 수행될 수 있는 인터 레이어 예측 구조를 상술한다.
도 5는 일 실시예에 따른 인터 레이어 예측 구조를 도시한다.
인터 레이어 부호화 시스템(1600)은 기본 레이어 부호화단(1610)과 향상 레이어 부호화단(1660), 그리고 기본 레이어 부호화단(1610)와 향상 레이어 부호화단(1660) 간의 인터 레이어 예측단(1650)으로 구성된다. 기본 레이어 부호화단(1610) 및 향상 레이어 부호화단(1660)은, 인터 레이어 부호화부(12)에 포함될 수 있다.
기본 레이어 부호화단(1610)는, 기본 레이어 영상 시퀀스를 입력받아 영상마다 부호화한다. 향상 레이어 부호화단(1660)은, 향상 레이어 영상 시퀀스를 입력받아 영상마다 부호화한다. 기본 레이어 부호화단(1610)과 향상 레이어 부호화단(1620)의 동작들 중에서 중복되는 동작은 동시에 후술한다.
블록 분할부(1618, 1668)를 통해 입력 영상(저해상도 영상, 고해상도 영상)은, 최대 부호화 단위, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위 등으로 분할된다. 블록 분할부(1618, 1668)로부터 출력된 부호화 단위의 부호화를 위해, 부호화 단위의 예측단위별로 인트라예측 또는 인터예측이 수행될 수 있다. 예측 스위치(1648, 1698)는, 예측단위의 예측모드가 인트라 예측모드 또는 인터 예측모드인지 여부에 따라, 움직임 보상부(1640, 1690)로부터 출력된 이전 복원영상을 참조하여 인터 예측이 수행되거나, 또는 인트라 예측부(1645, 1695)로부터 출력된 현재 입력 영상 내에서 현재 예측단위의 이웃 예측단위를 이용하여 인트라 예측이 수행될 수 있다. 인터 예측을 통해 예측단위별로 례지듀얼 정보가 생성될 수 있다.
부호화 단위의 예측단위별로, 예측단위와 주변영상 간의 레지듀얼 정보가 변환/양자화부(1620, 1670)에 입력된다. 변환/양자화부(1620, 1670)는, 부호화 단위의 변환단위를 기초로, 변환단위별로 변환 및 양자화를 수행하여 양자화된 변환계수를 출력할 수 있다.
스케일링/역변환부(1625, 1675)는, 다시 부호화 단위의 변환단위별로 양자화된 변환계수에 대해 스케일링 및 역변환을 수행하여 공간영역의 레지듀얼 정보를 생성할 수 있다. 예측 스위치(1648, 1698)에 의해 인터 모드로 제어되는 경우에, 레지듀얼 정보는 이전 복원영상 또는 이웃 예측단위와 합성됨으로써, 현재 예측단위를 포함하는 복원영상이 생성되고 현재 복원영상은 스토리지(1630, 1680)에 저장될 수 있다. 현재 복원영상은 다시 다음에 부호화되는 예측단위의 예측모드에 따라 인트라예측부(1645, 1695)/움직임보상부(1640, 1690)로 전달될 수 있다.
특히, 인터모드의 경우, 인루프필터링(In-Loop Filtering)부(1635, 1685)는, 스토리지(1630, 1680)에 저장된 복원영상에 대해, 부호화 단위별로 디블로킹 필터링 및 SAO (Sample Adaptive Offset) 필터링 중 적어도 하나의 필터링을 수행할 수 있다. 부호화 단위 및 부호화 단위에 포함된 예측 단위 및 변환 단위 중 적어도 하나에 대해 디블로킹 필터링 및 SAO (Sample Adaptive Offset) 필터링) 중 적어도 하나의 필터링이 수행될 수 있다.
디블로킹 필터링은 데이터 단위의 블록킹 현상을 완화시키기 위한 필터링이고, SAO 필터링은 데이터 부호화 및 복호화에 의해 변형되는 픽셀값을 보상하기 위한 필터링이다. 인루프필터링부(1635, 1685)에 의해 필터링된 데이터는, 예측 단위별로 움직임보상부(1640, 1690)에게 전달될 수 있다. 다시 블록분할부(1618, 1668)로부터 출력된, 다음 순서의 부호화 단위의 부호화를 위해, 움직임보상부(1640, 1690) 및 블록분할부(1618, 1668)가 출력한 현재 복원영상과 다음 부호화 단위 간의 레지듀얼 정보가 생성될 수 있다.
이러한 식으로, 입력 영상의 부호화 단위마다 전술한 부호화 동작이 반복될 수 있다.
또한, 인터레이어 예측을 위해 향상 레이어 부호화단(1660)은, 기본 레이어 부호화단(1610)의 스토리지(1630)에 저장된 복원영상을 참조할 수 있다. 기본 레이어 부호화단(1610)의 부호화 컨트롤부(1615)는 기본 레이어 부호화단(1610)의 스토리지(1630)를 제어하여, 기본 레이어 부호화단(1610)의 복원영상을 향상 레이어 부호화단(1660)에게 전달할 수 있다. 인터 레이어 예측단(1650)에서는, 인터 레이어 필터링부(1655)가 기본 레이어 부호화단(1610)의 스토리지(1610)로부터 출력된 기본 레이어 복원영상에 대해 디블로킹 필터링 또는 SAO 필터링을 수행할 수 있다. 인터 레이어 예측단(1650)은, 기본 레이어와 향상 레이어의 영상 간에 해상도가 다른 경우에, 기본 레이어의 복원영상을 업샘플링하여 향상 레이어 부호화단(1660)으로 전달할 수 있다. 향상 레이어 부호화단(1660)의 스위치(1698)의 제어에 따라 인터 레이어 예측이 수행되는 경우에는, 인터 레이어 예측단(1650)을 통해 전달된 기본 레이어 복원영상을 참조하여 향상 레이어 영상의 인터 레이어 예측이 수행될 수도 있다.
영상의 부호화를 위해, 부호화 단위, 예측 단위, 변환 단위를 위한 각종 부호화 모드를 설정할 수 있다. 예를 들어, 부호화 단위에 대한 부호화 모드로서, 심도 또는 분할 정보(split flag) 등이 설정될 수 있다. 예측 단위에 대한 부호화 모드로서, 예측 모드, 파티션 타입, 인트라 방향 정보, 참조리스트 정보 등이 설정될 수 있다. 변환 단위에 대한 부호화 모드로서, 변환심도 또는 분할정보 등이 설정될 수 있다.
기본레이어 부호화단(1610)은, 부호화 단위를 위한 다양한 심도들, 예측 단위에 대한 다양한 예측모드들, 다양한 파티션 타입들, 다양한 인트라 방향들, 다양한 참조리스트들, 변환단위를 위한 다양한 변환심도를 각각 적용하여 부호화를 수행한 결과에 따라, 부호화 효율이 가장 높은 부호화심도, 예측모드, 파티션타입, 인트라 방향/참조리스트, 변환심도 등을 결정할 수 있다. 기본레이어 부호화단(1610)에서 결정되는 상기 열거된 부호화 모드에 한정되지는 않는다.
기본레이어 부호화단(1610)의 부호화 컨트롤부(1615)는, 각각 구성요소들의 동작에 다양한 부호화 모드들이 적절히 적용될 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 부호화 컨트롤부(1615)는, 향상 레이어 부호화단(1660)의 인터 레이어 부호화를 위해, 향상 레이어 부호화단(1660)이 기본레이어 부호화단(1610)의 부호화 결과를 참조하여 부호화 모드 또는 레지듀얼 정보를 결정하도록 제어할 수 있다.
예를 들어, 향상 레이어 부호화단(1660)은, 기본레이어 부호화단(1610)의 부호화 모드를 향상 레이어 영상을 위한 부호화 모드로서 그대로 이용하거나, 기본레이어 부호화단(1610)의 부호화 모드를 참조하여 향상 레이어 영상을 위한 부호화 모드를 결정할 수 있다. 기본레이어 부호화단(1610)의 부호화 컨트롤부(1615)는 기본레이어 부호화단(1610)의 향상 레이어 부호화단(1660)의 부호화 컨트롤부(1665)의 제어 신호를 제어하여, 향상 레이어 부호화단(1660)이 현재 부호화 모드를 결정하기 위해, 기본레이어 부호화단(1610)의 부호화 모드로부터 현재 부호화 모드를 이용할 수 있다.
도 5에서 도시된 인터 레이어 예측 방식에 따른 인터 레이어 부호화 시스템(1600)과 유사하게, 인터 레이어 예측 방식에 따른 인터 레이어 복호화 시스템도 구현될 수 있다. 즉, 멀티 레이어 비디오의 인터 레이어 복호화 시스템은, 기본레이어 비트스트림 및 향상 레이어 비트스트림을 수신할 수 있다. 인터 레이어 복호화 시스템의 기본레이어 복호화단에서 기본레이어 비트스트림을 복호화하여 기본레이어 영상들을 복원할 수 있다. 멀티 레이어 비디오의 인터 레이어 복호화 시스템의 향상 레이어 복호화단에서는, 기본레이어 복원영상과 파싱한 부호화정보를 이용하여 향상 레이어 비트스트림을 복호화하여 향상 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
다양한 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 부호화부(12)에서 인터 레이어 예측을 수행했다면, 비디오 스트림 복호화 장치(20)의 복호화부(26)에서도 전술한 인터 레이어 복호화 시스템에 따라 멀티 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
이하 도 6을 참조하여, 비디오 스트림 부호화 장치(10) 및 비디오 스트림 복호화 장치(20)가, 다시점 비디오에 대해 인터 레이어 예측 구조를 적용하는 실시예가 상술된다. 다시점 비디오의 인터-뷰 예측 구조에서 개별시점 비디오는 각각 하나의 레이어에 할당되므로, 인터-뷰 예측 구조도 인터 레이어 예측 구조로 해석될 수 있다.
도 6은 다시점 비디오 스트림의 인터 레이어 예측 구조를 도시한다.
일 실시예에 따른 다시점 비디오 스트림(30)은, 중앙시점 서브스트림(35), 좌시점 서브스트림(36), 우시점 서브스트림(38)을 포함한다.
중앙시점 서브트스트림(35)은 중앙시점 영상들을 부호화하여 생성된 비트스트림을 포함한다. 좌시점 서브트스트림(36)은 좌시점 영상들을 부호화하여 생성된 비트스트림을 포함한다. 우시점 서브트스트림(37)은 우시점 영상들을 부호화하여 생성된 비트스트림을 포함한다.
원하는 시점들의 비디오를 복호화하기 위해 모든 시점들의 서브스트림들을 복호화할 필요 없이, 다시점 비디오 스트림(30)으로부터 특정 시점들의 서브스트림들만이 추출되어 복호화되고 재생될 수 있다. 또한 다시점 비디오 스트림(30)은 다수의 시점들의 스트림들을 포함하고 있으므로, 재생시점들이 선택될 수 있다.
예를 들어, 중앙시점 비디오와 좌시점 비디오만을 재생하도록 선택하는 경우에는, 다시점 비디오 스트림(30)으로부터 중앙시점 서브트스트림(35)과 좌시점 서브트스트림(36)만을 추출하여 복호화할 수 있다.
또한, 중앙시점 비디오와 좌시점 비디오을 재생하다가, 중앙시점 비디오와 우시점 비디오를 재생하도록 시점을 변환할 수 있다. 이 경우에는, 다시점 비디오 스트림(30)으로부터 중앙시점 서브트스트림(35)과 좌시점 서브트스트림(36)이 추출되어 복호화되다가, 재생시점이 변환된 후 중앙시점 서브트스트림(35)과 우시점 서브트스트림(37)이 추출되어 복호화될 수 있다.
관련 기술에 따르면, 재생시점이 변환될 수 있는 지점은 CRA 영상, BLA 영상, 또는 IDR 영상과 같은 랜덤 억세스 포인트, 즉 RAP 영상으로 한정된다.
이하, 도 7을 참조하여, 비디오 스트림 부호화 장치(10) 및 비디오 스트림 복호화 장치(20)가 변경 가능한 인터 레이어 예측 방식에 대한 정보를 시그널링하기 위한 다양한 실시예가 상술된다.
도 7은 NAL (NAL; Network Abstract Layer) 유닛의 구조를 도시한다.
비디오 스트림 부호화 장치(10)는 부호화된 데이터와 윈도우 관련 정보를 포함하는 비디오스트림을 네트워크 상에서 전송하기 용이한 형태로 구성하기 위해, 비디오스트림을 NAL 유닛(50)의 형태로 캡슐화할 수 있다. NAL 유닛(50)은 NAL 헤더(51) 및 RBSP(Raw Bytes Sequence Payload)(52)로 구성된다.
RSBP(52)는 넌VCL (Non-Video Coding Layer) NAL 유닛(53)과 VCL (Video Coding Layer) NAL 유닛(56)으로 구분될 수 있다. VCL NAL 유닛(56)은, 비디오 데이터의 샘플값 또는 샘플값의 부호화 데이터를 포함할 수 있다. 넌VCL NAL 유닛(53)은, VCL NAL 유닛(56)에 수록된 비디오 데이터와 관련된 파라미터들을 포함하는 파라미터 세트와, 시간 정보 또는 부가 데이터를 포함할 수 있다.
구체적으로, 넌VCL NAL 유닛(53)은 VPS(531), SPS(532), PPS (Picture Parameter Set)(533), SEI 메시지(534)를 포함할 수 있다. VPS(531)는 현재 부호화된 비디오 시퀀스들에 대한 전체적인 특성과 같이 전체 비디오 시퀀스를 복호화하는데 필요한 파라미터들을 포함할 수 있다. SPS(532)는 현재 비디오 시퀀스를 복호화하는데 필요한 파라미터들을 포함할 수 있다. PPS(533)는 현재 픽처를 복호화하는데 필요한 파라미터들을 포함할 수 있다. SEI 메시지(534)는 비디오 복호화 기능성을 향상시키는데 유용한 정보이기는 하지만 복호화를 위해 반드시 필요하지는 않은 부가 정보 또는 시간 정보를 포함할 수 있다.
VCL NAL 유닛(56)은, 슬라이스 1의 부호화 데이터를 포함하는 VCL NAL 유닛들(54), 슬라이스 2의 부호화 데이터를 포함하는 VCL NAL 유닛들(55)과 같이, 슬라이스들의 실제 부호화된 데이터를 포함할 수 있다.
한 세트의 SPS(532), PPS (Picture Parameter Set)(533), SEI 메시지(534), VCL NAL 유닛(56)는 하나의 비디오 시퀀스, 즉 단일 레이어의 비디오스트림을 나타낸다. SPS(532)는 VPS(531)의 하나 이상의 파라미터를 참조할 수 있다. PPS(533)은 SPS(532)의 하나 이상의 파라미터를 참조할 수 있다. VCL NAL 유닛(56)도 PPS(533)의 하나 이상의 파라미터를 참조할 수 있다.
설명의 편의상, 도 7의 NAL 유닛(50)에서는, VPS(531)의 하위 레벨에 SPS(532), PPS (Picture Parameter Set)(533), SEI 메시지(534), VCL NAL 유닛(56)의 한 세트만이 도시되어 있다. 하지만, VPS(531)의 하위 레벨에 다수의 레이어의 비디오시퀀스들이 할당되어 있다면, VCL NAL 유닛(56) 다음에, 다른 비디오시퀀스를 위한 SPS, PPS, SEI 메시지, VCL NAL 유닛이 이어질 수 있다.
또한, 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 VPS(531)에 수록하지 못한 추가 정보를 수록하기 위한 VPS 익스텐션 영역을 더 포함하는 NAL 유닛(50)을 생성할 수 있다. 비디오 스트림 복호화 장치(20)는, NAL 유닛(50)의 VPS 익스텐션 영역으로부터 RAP 참조 레이어 개수 정보, 넌-RAP 참조 레이어 개수 정보, RAP 참조 레이어 식별 정보, 넌-RAP 참조 레이어 식별 정보, 다수 표준 사용 정보를 획득할 수 있다.
도 1a 에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)는, 영상 블록별로 인트라 예측, 인터 예측, 인터 레이어 예측, 변환, 양자화를 수행하여 샘플들을 생성하고, 샘플들에 대해 엔트로피 부호화를 수행하여 비트스트림의 형태로 출력할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 비디오 부호화 결과, 즉 기본 레이어 비디오스트림 및 향상 레이어 비디오스트림을 출력하기 위해, 비디오 스트림 부호화 장치(10)는 내부에 탑재된 비디오 인코딩 프로세서 또는 외부 비디오 인코딩 프로세서와 연계하여 작동함으로써, 변환, 양자화를 포함한 비디오 부호화 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 내부 비디오 인코딩 프로세서는 별개의 프로세서일 수 있지만, 비디오 부호화 장치 또는 중앙 연산 장치, 그래픽 연산 장치가 비디오 인코딩 프로세싱 모듈을 포함함으로써 기본적인 비디오 부호화 동작을 구현하는 경우도 포함할 수도 있다.
또한, 도 2a 에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)는, 수신된 기본 레이어 비디오스트림 및 향상 레이어 비디오스트림에 대해 각각 복호화를 수행한다. 즉 기본 레이어 비디오스트림 및 향상 레이어 비디오스트림에 대해 각각, 영상 블록별로 역양자화, 역변환, 인트라 예측, 움직임 보상(영상간 움직임 보상, 인터 레이어 변이 보상)을 수행하여, 기본 레이어 비디오스트림으로부터 기본 레이어 영상들의 샘플들을 복원하고 향상 레이어 비디오스트림으로부터 향상 레이어 영상들의 샘플들을 복원할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)는 복호화 결과 생성된 복원영상을 출력하기 위해, 내부에 탑재된 비디오 디코딩 프로세서 또는 외부 비디오 디코딩 프로세서와 연계하여 작동함으로써, 역양자화, 역변환, 예측/보상을 포함한 비디오 복원 동작을 수행할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)의 내부 비디오 디코딩 프로세서는, 별개의 프로세서일 수도 있지만, 비디오 복호화 장치 또는 중앙 연산 장치, 그래픽 연산 장치가 비디오 디코딩 프로세싱 모듈을 포함함으로써 기본적인 비디오 복원 동작을 구현하는 경우도 포함할 수도 있다.
일 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10) 및 일 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)에서, 비디오 데이터가 분할되는 블록들이 트리 구조의 부호화 단위들로 분할되고, 부호화 단위에 대한 인터 레이어 예측 또는 인터 예측을 위해 부호화 단위들, 예측 단위들, 변환 단위들이 이용되는 경우가 있음은 전술한 바와 같다. 이하 도 8 내지 20을 참조하여, 일 실시예에 따른 트리 구조의 부호화 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다.
원칙적으로 멀티 레이어 비디오를 위한 부호화/복호화 과정에서, 기본 레이어 영상들을 위한 부호화/복호화 과정과, 향상 레이어 영상들을 위한 부호화/복호화 과정이 따로 수행된다. 즉, 멀티 레이어 비디오 중 인터 레이어 예측이 발생하는 경우에는 싱글 레이어 비디오의 부호화/복호화 결과가 상호 참조될 수 있지만, 싱그 레이어 비디오마다 별도의 부호화/복호화 과정이 발생한다.
따라서 설명의 편의를 위해 도 8 내지 20을 참조하여 후술되는 트리구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 과정 및 비디오 복호화 과정은, 싱글 레이어 비디오에 대한 비디오 부호화 과정 및 비디오 복호화 과정이므로, 인터 예측 및 움직임 보상이 상술된다. 하지만, 도 1a 내지 7b을 참조하여 전술한 바와 같이, 비디오 스트림 부호화/복호화를 위해, 기본시점 영상들과 향상 레이어 영상들 간의 인터 레이어 예측 및 보상이 수행된다.
따라서, 일 실시예에 따른 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 부호화부(12)가 트리구조의 부호화 단위에 기초하여 멀티 레이어 비디오를 부호화하기 위해서는, 각각의 싱글 레이어 비디오마다 비디오 부호화를 수행하기 위해 도 8의 비디오 부호화 장치(100)를 멀티 레이어 비디오의 레이어 개수만큼 포함하여 각 비디오 부호화 장치(100)마다 할당된 싱글 레이어 비디오의 부호화를 수행하도록 제어할 수 있다. 또한 비디오 스트림 부호화 장치(10)는, 각 비디오 부호화 장치(100)의 별개 단일시점의 부호화 결과들을 이용하여 시점간 예측을 수행할 수 있다. 이에 따라 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 부호화부(12)는 레이어별로 부호화 결과를 수록한 기본시점 비디오스트림과 향상 레이어 비디오스트림을 생성할 수 있다.
이와 유사하게, 일 실시예에 따른 비디오 스트림 복호화 장치(20)의 복호화부(26)가 트리 구조의 부호화 단위에 기초하여 멀티 레이어 비디오를 복호화하기 위해서는, 수신한 기본 레이어 비디오스트림 및 향상 레이어 비디오스트림에 대해 레이어별로 비디오 복호화를 수행하기 위해 도 9의 비디오 복호화 장치(200)를 멀티 레이어 비디오의 레이어 개수만큼 포함하고 각 비디오 복호화 장치(200)마다 할당된 싱글 레이어 비디오의 복호화를 수행하도록 제어할 수 있다, 그리고 비디오 스트림 복호화 장치(20)가 각 비디오 복호화 장치(200)의 별개 싱글 레이어의 복호화 결과를 이용하여 인터 레이어 보상을 수행할 수 있다. 이에 따라 비디오 스트림 복호화 장치(20)의 복호화부(26)는, 레이어별로 복원된 기본 레이어 영상들과 향상 레이어 영상들을 생성할 수 있다.
도 8 는 본 발명의 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(100)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(100)는 '비디오 부호화 장치(100)'로 축약하여 지칭한다.
부호화 단위 결정부(120)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 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.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 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. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 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.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 변환도 마찬가지로, 최대 부호화 단위마다, 최대 심도 이하의 심도마다 심도별 부호화 단위를 기반으로 수행된다.
최대 부호화 단위가 심도별로 분할될 때마다 심도별 부호화 단위의 개수가 증가하므로, 심도가 깊어짐에 따라 생성되는 모든 심도별 부호화 단위에 대해 예측 부호화 및 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다. 파티션은 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 형태의 데이터 단위이고, 예측 단위는 부호화 단위와 동일한 크기의 파티션일 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 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.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 변환을 수행할 수 있다. 부호화 단위의 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 변환 단위를 기반으로 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어 변환 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 변환 단위를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위/파티션, 및 변환 단위의 결정 방식에 대해서는, 도 10 내지 20을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위, 파티션 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다.
픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등에 삽입될 수 있다.
또한 현재 비디오에 대해 허용되는 변환 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 변환 단위의 최소 크기에 관한 정보도, 비트스트림의 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트 등을 통해 출력될 수 있다. 출력부(130)는, 예측과 관련된 참조정보, 예측정보, 슬라이스 타입 정보 등을 부호화하여 출력할 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 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 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 1a 을 참조하여 전술한 비디오 스트림 부호화 장치(10)는, 멀티 레이어 비디오의 레이어들마다 싱글 레이어 영상들의 부호화를 위해, 레이어 개수만큼의 비디오 부호화 장치(100)들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기본 레이어 부호화부(12)가 하나의 비디오 부호화 장치(100)를 포함하고, 향상 레이어 부호화부(14)가 향상 레이어의 개수만큼의 비디오 부호화 장치(100)를 포함할 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)가 기본 레이어 영상들을 부호화하는 경우에, 부호화 단위 결정부(120)는 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위별로 영상간 예측을 위한 예측단위를 결정하고, 예측단위마다 영상간 예측을 수행할 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)가 향상 레이어 영상들을 부호화하는 경우에도, 부호화 단위 결정부(120)는 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위를 결정하고, 예측단위마다 인터 예측을 수행할 수 있다.
도 9 는 다양한 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(200)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(200)는 '비디오 복호화 장치(200)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 8 및 비디오 부호화 장치(100)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(210)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더, 시퀀스 파라미터 세트 또는 픽처 파라미터 세트로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 역변환을 위해, 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 변환 단위 정보를 판독하여, 부호화 단위마다 변환 단위에 기초한 역변환을 수행할 수 있다. 역변환을 통해, 부호화 단위의 공간 영역의 화소값이 복원할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다. 이런 식으로 결정된 부호화 단위마다 부호화 모드에 대한 정보를 획득하여 현재 부호화 단위의 복호화가 수행될 수 있다.
도 1a를 참조하여 전술한 비디오 스트림 부호화 장치(10)의 복호화부(12)는, 멀티 레이어 비디오의 레이어들마다 인터 예측을 위한 참조영상을 생성하기 위해, 비디오 복호화 장치(200) 중 영상데이터 복호화부(230)를 레이어 개수만큼 포함할 수 있다.
또한, 도 2a를 참조하여 전술한 비디오 스트림 복호화 장치(20)의 복호화부(26)는, 수신된 기본 레이어 영상스트림 및 향상 레이어 영상스트림을 복호화하여 기본 레이어 영상들 및 향상 레이어 영상들을 복원하기 위해, 비디오 복호화 장치(200)를 시점 개수만큼 포함할 수 있다.
기본 레이어 영상스트림이 수신된 경우에는, 비디오 복호화 장치(200)의 영상데이터 복호화부(230)는, 추출부(220)에 의해 기본 레이어 영상스트림으로부터 추출된 기본 레이어 영상들의 샘플들을 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 나눌 수 있다. 영상데이터 복호화부(230)는 기본 레이어 영상들의 샘플들의 트리 구조에 따른 부호화 단위들마다, 영상간 예측을 위한 예측단위별로 움직임 보상을 수행하여 기본 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
향상 레이어 영상스트림이 수신된 경우에는, 비디오 복호화 장치(200)의 영상데이터 복호화부(230)는, 추출부(220)에 의해 향상 레이어 영상스트림으로부터 추출된 향상 레이어 영상들의 샘플들을 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위들로 나눌 수 있다. 영상데이터 복호화부(230)는, 향상 레이어 영상들의 샘플들의 부호화 단위들마다 영상간 예측을 위한 예측단위별로 움직임 보상을 수행하여 향상 레이어 영상들을 복원할 수 있다.
결국, 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
도 10 은 다양한 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 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 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 10에 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 반형하기 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. 반면, 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 11은 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부(400)의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 픽처 부호화부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 수행한다. 즉, 인트라 예측부(420)는 현재 영상(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위별로 인트라 예측을 수행하고, 인터 예측부(415)는 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측단위별로 현재 영상(405) 및 복원 픽처 버퍼(410)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다. 현재 영상(405)은 최대부호화 단위로 분할된 후 순차적으로 인코딩이 수행될 수 있다. 이때, 최대 부호화 단위가 트리 구조로 분할될 부호화 단위에 대해 인코딩을 수행될 수 있다.
인트라 예측부(420) 또는 인터 예측부(415)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터를 현재 영상(405)의 인코딩되는 부호화 단위에 대한 데이터로부터 빼줌으로써 레지듀 데이터를 생성하고, 레지듀 데이터는 변환부(425) 및 양자화부(430)를 거쳐 변환 단위별로 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(445), 역변환부(450)을 통해 공간 영역의 레지듀 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 레지듀 데이터는 인트라 예측부(420) 또는 인터 예측부(415)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 더해짐으로써 현재 영상(405)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(455) 및 SAO 수행부(460)를 거쳐 복원 영상으로 생성된다. 생성된 복원 영상은 복원 픽쳐 버퍼(410)에 저장된다. 복원 픽처 버퍼(410)에 저장된 복원 영상들은 다른 영상의 인터예측을 위한 참조 영상으로 이용될 수 있다. 변환부(425) 및 양자화부(430)에서 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(435)를 거쳐 비트스트림(440)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)가 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인터 예측부(415), 인트라 예측부(420), 변환부(425), 양자화부(430), 엔트로피 부호화부(435), 역양자화부(445), 역변환부(450), 디블로킹부(455) 및 SAO 수행부(460)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(420)및 인터예측부(415) 는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 변환부(425)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 쿼드 트리에 따른 변환 단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 12 는 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부(500)의 블록도를 도시한다.
엔트로피 복호화부(515)는 비트스트림(505)으로부터 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보를 파싱한다. 부호화된 영상 데이터는 양자화된 변환계수로서, 역양자화부(520) 및 역변환부(525)는 양자화된 변환 계수로부터 레지듀 데이터를 복원한다.
인트라 예측부(540)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 인트라 예측을 수행한다. 인터 예측부(535)는 현재 영상 중 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 복원 픽처 버퍼(530)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다.
인트라 예측부(540) 또는 인터 예측부(535)를 거친 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 레지듀 데이터가 더해짐으로써 현재 영상(405)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터가 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(545) 및 SAO 수행부(550)를 거쳐 복원 영상(560)으로 출력될 수 있다. 또한, 복원 픽쳐 버퍼(530)에 저장된 복원 영상들은 참조 영상으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 픽처 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 엔트로피 복호화부(515) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
영상 복호화부(500)가 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 엔트로피 복호화부(515), 역양자화부(520), 역변환부(525), 인트라 예측부(540), 인터 예측부(535), 디블로킹부(545) 및 SAO 수행부(550)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반하여 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(540)및 인터 예측부(535)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위마다 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(525)는 부호화 단위마다 쿼드 트리구조에 따른 변환단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 11의 부호화 동작 및 도 12의 복호화 동작은 각각 단일 레이어에서의 비디오스트림 부호화 동작 및 복호화 동작을 상술한 것이다. 따라서, 도 1a의 부호화부(12)가 둘 이상의 레이어의 비디오스트림을 부호화한다면, 레이어별로 영상부호화부(400)를 포함할 수 있다. 유사하게, 도 2a의 복호화부(26)가 둘 이상의 레이어의 비디오스트림을 복호화한다면, 레이어별로 영상복호화부(500)를 포함할 수 있다.
도 13 는 다양한 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 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 3인 경우를 도시하고 있다. 이 때, 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 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 예측 단위 및 파티션이 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)가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 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)로 분할될 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)로 분할될 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)로 분할될 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)로 분할될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)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 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 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 수다. 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 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 14 은 다양한 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 변환을 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 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 15 은 다양한 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 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 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 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 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인터 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 16 는 다양한 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. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 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 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 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 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 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 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 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)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 복호화에 이용할 수 있다.
도 17, 18 및 19는 다양한 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 변환/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 5는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
표 5
Figure PCTKR2014003005-appb-T000005
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 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 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 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 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 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 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 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 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 예측하기 경우, 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 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 20 은 표 5의 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 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.
변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 변환 인덱스의 일종으로서, 변환 인덱스에 대응하는 변환 단위의 크기는 부호화 단위의 예측 단위 타입 또는 파티션 타입에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 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 20을 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보가 1비트의 플래그로 한정되는 것은 아니며 설정에 따라 0, 1, 2, 3.. 등으로 증가하며 변환 단위가 계층적으로 분할될 수도 있다. 변환 단위 분할 정보는 변환 인덱스의 한 실시예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 부호화할 수 있다. 부호화된 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보는 SPS에 삽입될 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 최대 변환 단위 크기 정보, 최소 변환 단위 크기 정보 및 최대 변환 단위 분할 정보를 이용하여, 비디오 복호화에 이용할 수 있다.
예를 들어, (a) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 크기는 32x32이라면, (a-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32, (a-2) 변환 단위 분할 정보가 1일 때 변환 단위의 크기가 16x16, (a-3) 변환 단위 분할 정보가 2일 때 변환 단위의 크기가 8x8로 설정될 수 있다.
다른 예로, (b) 현재 부호화 단위가 크기 32x32이고, 최소 변환 단위 크기는 32x32이라면, (b-1) 변환 단위 분할 정보가 0일 때 변환 단위의 크기가 32x32로 설정될 수 있으며, 변환 단위의 크기가 32x32보다 작을 수는 없으므로 더 이상의 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
또 다른 예로, (c) 현재 부호화 단위가 크기 64x64이고, 최대 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 변환 단위 분할 정보는 0 또는 1일 수 있으며, 다른 변환 단위 분할 정보가 설정될 수 없다.
따라서, 최대 변환 단위 분할 정보를 'MaxTransformSizeIndex', 최소 변환 단위 크기를 'MinTransformSize', 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기를 'RootTuSize'라고 정의할 때, 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'는 아래 관계식 (1) 과 같이 정의될 수 있다.
CurrMinTuSize
= max (MinTransformSize, RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)) ... (1)
현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'와 비교하여, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 시스템상 채택 가능한 최대 변환 단위 크기를 나타낼 수 있다. 즉, 관계식 (1)에 따르면, 'RootTuSize/(2^MaxTransformSizeIndex)'는, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'를 최대 변환 단위 분할 정보에 상응하는 횟수만큼 분할한 변환 단위 크기이며, 'MinTransformSize'는 최소 변환 단위 크기이므로, 이들 중 작은 값이 현재 현재 부호화 단위에서 가능한 최소 변환 단위 크기 'CurrMinTuSize'일 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 변환 단위 크기 RootTuSize는 예측 모드에 따라 달라질 수도 있다.
예를 들어, 현재 예측 모드가 인터 모드라면 RootTuSize는 아래 관계식 (2)에 따라 결정될 수 있다. 관계식 (2)에서 'MaxTransformSize'는 최대 변환 단위 크기, 'PUSize'는 현재 예측 단위 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PUSize) ......... (2)
즉 현재 예측 모드가 인터 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 예측 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
현재 파티션 단위의 예측 모드가 예측 모드가 인트라 모드라면 모드라면 'RootTuSize'는 아래 관계식 (3)에 따라 결정될 수 있다. 'PartitionSize'는 현재 파티션 단위의 크기를 나타낸다.
RootTuSize = min(MaxTransformSize, PartitionSize) ...........(3)
즉 현재 예측 모드가 인트라 모드라면, 변환 단위 분할 정보가 0인 경우의 변환 단위 크기인 'RootTuSize'는 최대 변환 단위 크기 및 현재 파티션 단위 크기 중 작은 값으로 설정될 수 있다.
다만, 파티션 단위의 예측 모드에 따라 변동하는 일 실시예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시예일 뿐이며, 현재 최대 변환 단위 크기를 결정하는 요인이 이에 한정되는 것은 아님을 유의하여야 한다.
도 8 내지 20를 참조하여 전술된 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 부호화 기법에 따라, 트리 구조의 부호화 단위들마다 공간영역의 영상 데이터가 부호화되며, 트리 구조의 부호화 단위들에 기초한 비디오 복호화 기법에 따라 최대 부호화 단위마다 복호화가 수행되면서 공간 영역의 영상 데이터가 복원되어, 픽처 및 픽처 시퀀스인 비디오가 복원될 수 있다. 복원된 비디오는 재생 장치에 의해 재생되거나, 저장 매체에 저장되거나, 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
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), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)와 같은 저장매체를 포함한다.
설명의 편의를 위해 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 스트림 부호화 방법 및/또는 비디오 부호화 방법은, '본 발명의 비디오 부호화 방법'으로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 스트림 복호화 방법 및/또는 비디오 복호화 방법은 '본 발명의 비디오 복호화 방법'으로 지칭한다
또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 스트림 부호화 장치(10), 비디오 부호화 장치(100) 또는 영상 부호화부(400)로 구성된 비디오 부호화 장치는, '본 발명의 비디오 부호화 장치'로 통칭한다. 또한, 앞서 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 스트림 복호화 장치(20), 비디오 복호화 장치(200) 또는 영상 복호화부(500)로 구성된 비디오 복호화 장치는, '본 발명의 비디오 복호화 장치'로 통칭한다.
일 실시예에 따른 프로그램이 저장되는 컴퓨터로 판독 가능한 저장매체가 디스크(26000)인 실시예를 이하 상술한다.
도 21은 다양한 실시예에 따른 프로그램이 저장된 디스크(26000)의 물리적 구조를 예시한다. 저장매체로서 전술된 디스크(26000)는, 하드드라이브, 시디롬(CD-ROM) 디스크, 블루레이(Blu-ray) 디스크, DVD 디스크일 수 있다. 디스크(26000)는 다수의 동심원의 트랙(tr)들로 구성되고, 트랙들은 둘레 방향에 따라 소정 개수의 섹터(Se)들로 분할된다. 상기 전술된 일 실시예에 따른 프로그램을 저장하는 디스크(26000) 중 특정 영역에, 전술된 양자화 파라미터 결정 방법, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램이 할당되어 저장될 수 있다.
전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법을 구현하기 위한 프로그램을 저장하는 저장매체를 이용하여 달성된 컴퓨터 시스템이 도 22를 참조하여 후술된다.
도 22는 디스크(26000)를 이용하여 프로그램을 기록하고 판독하기 위한 디스크드라이브(26800)를 도시한다. 컴퓨터 시스템(26700)은 디스크드라이브(26800)를 이용하여 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램을 디스크(26000)에 저장할 수 있다. 디스크(26000)에 저장된 프로그램을 컴퓨터 시스템(26700)상에서 실행하기 위해, 디스크 드라이브(26800)에 의해 디스크(26000)로부터 프로그램이 판독되고, 프로그램이 컴퓨터 시스템(26700)에게로 전송될 수 있다.
도 21 및 22에서 예시된 디스크(26000) 뿐만 아니라, 메모리 카드, 롬 카세트, SSD(Solid State Drive)에도 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법 중 적어도 하나를 구현하기 위한 프로그램이 저장될 수 있다.
전술된 실시예에 따른 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용된 시스템이 후술된다.
도 23은 컨텐트 유통 서비스(content distribution service)를 제공하기 위한 컨텐트 공급 시스템(content supply system)(11000)의 전체적 구조를 도시한다. 통신시스템의 서비스 영역은 소정 크기의 셀들로 분할되고, 각 셀에 베이스 스테이션이 되는 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)이 설치된다.
컨텐트 공급 시스템(11000)은 다수의 독립 디바이스들을 포함한다. 예를 들어, 컴퓨터(12100), PDA(Personal Digital Assistant)(12200), 카메라(12300) 및 휴대폰(12500)과 같은 독립디바이스들이, 인터넷 서비스 공급자(11200), 통신망(11400), 및 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거쳐 인터넷(11100)에 연결된다.
그러나, 컨텐트 공급 시스템(11000)은 도 24에 도시된 구조에만 한정되는 것이 아니며, 디바이스들이 선택적으로 연결될 수 있다. 독립 디바이스들은 무선 기지국(11700, 11800, 11900, 12000)을 거치지 않고 통신망(11400)에 직접 연결될 수도 있다.
비디오 카메라(12300)는 디지털 비디오 카메라와 같이 비디오 영상을 촬영할 수 있는 촬상 디바이스이다. 휴대폰(12500)은 PDC(Personal Digital Communications), CDMA(code division multiple access), W-CDMA(wideband code division multiple access), GSM(Global System for Mobile Communications), 및 PHS(Personal Handyphone System)방식과 같은 다양한 프로토콜들 중 적어도 하나의 통신방식을 채택할 수 있다.
비디오 카메라(12300)는 무선기지국(11900) 및 통신망(11400)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)에 연결될 수 있다. 스트리밍 서버(11300)는 사용자가 비디오 카메라(12300)를 사용하여 전송한 컨텐트를 실시간 방송으로 스트리밍 전송할 수 있다. 비디오 카메라(12300)로부터 수신된 컨텐트는 비디오 카메라(12300) 또는 스트리밍 서버(11300)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 카메라(12300)로 촬영된 비디오 데이터는 컴퓨터(12100)을 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다.
카메라(12600)로 촬영된 비디오 데이터도 컴퓨터(12100)를 거쳐 스트리밍 서버(11300)로 전송될 수도 있다. 카메라(12600)는 디지털 카메라와 같이 정지영상과 비디오 영상을 모두 촬영할 수 있는 촬상 장치이다. 카메라(12600)로부터 수신된 비디오 데이터는 카메라(12600) 또는 컴퓨터(12100)에 의해 부호화될 수 있다. 비디오 부호화 및 복호화를 위한 소프트웨어는 컴퓨터(12100)가 억세스할 수 있는 시디롬 디스크, 플로피디스크, 하드디스크 드라이브, SSD , 메모리 카드와 같은 컴퓨터로 판독 가능한 기록 매체에 저장될 수 있다.
또한 휴대폰(12500)에 탑재된 카메라에 의해 비디오가 촬영된 경우, 비디오 데이터가 휴대폰(12500)으로부터 수신될 수 있다.
비디오 데이터는, 비디오 카메라(12300), 휴대폰(12500) 또는 카메라(12600)에 탑재된 LSI(Large scale integrated circuit) 시스템에 의해 부호화될 수 있다.
일 실시예에 따른 컨텐트 공급 시스템(11000)에서, 예를 들어 콘서트의 현장녹화 컨텐트와 같이, 사용자가 비디오 카메라(12300), 카메라(12600), 휴대폰(12500) 또는 다른 촬상 디바이스를 이용하여 녹화된 컨텐트가 부호화되고, 스트리밍 서버(11300)로 전송된다. 스트리밍 서버(11300)는 컨텐트 데이터를 요청한 다른 클라이언트들에게 컨텐트 데이터를 스트리밍 전송할 수 있다.
클라이언트들은 부호화된 컨텐트 데이터를 복호화할 수 있는 디바이스이며, 예를 들어 컴퓨터(12100), PDA(12200), 비디오 카메라(12300) 또는 휴대폰(12500)일 수 있다. 따라서, 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 재생할 수 있도록 한다. 또한 컨텐트 공급 시스템(11000)은, 클라이언트들이 부호화된 컨텐트 데이터를 수신하여 실시간으로 복호화하고 재생할 수 있도록 하여, 개인방송(personal broadcasting)이 가능하게 한다.
컨텐트 공급 시스템(11000)에 포함된 독립 디바이스들의 부호화 동작 및 복호화 동작에 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 적용될 수 있다.
도 24 및 25을 참조하여 컨텐트 공급 시스템(11000) 중 휴대폰(12500)의 일 실시예가 상세히 후술된다.
도 24은, 다양한 실시예에 따른 본 발명의 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 적용되는 휴대폰(12500)의 외부 구조를 도시한다. 휴대폰(12500)은 기능이 제한되어 있지 않고 응용 프로그램을 통해 상당 부분의 기능을 변경하거나 확장할 수 있는 스마트폰일 수 있다.
휴대폰(12500)은, 무선기지국(12000)과 RF신호를 교환하기 위한 내장 안테나(12510)을 포함하고, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상들 또는 안테나(12510)에 의해 수신되어 복호화된 영상들을 디스플레이하기 위한 LCD(Liquid Crystal Display), OLED(Organic Light Emitting Diodes)화면 같은 디스플레이화면(12520)를 포함한다. 스마트폰(12510)은 제어버튼, 터치패널을 포함하는 동작 패널(12540)를 포함한다. 디스플레이화면(12520)이 터치스크린인 경우, 동작 패널(12540)은 디스플레이화면(12520)의 터치감지패널을 더 포함한다. 스마트폰(12510)은 음성, 음향을 출력하기 위한 스피커(12580) 또는 다른 형태의 음향출력부와, 음성, 음향이 입력되는 마이크로폰(12550) 또는 다른 형태의 음향입력부를 포함한다. 스마트폰(12510)은 비디오 및 정지영상을 촬영하기 위한 CCD 카메라와 같은 카메라(12530)를 더 포함한다. 또한, 스마트폰(12510)은 카메라(12530)에 의해 촬영되거나 이메일(E-mail)로 수신되거나 다른 형태로 획득된 비디오나 정지영상들과 같이, 부호화되거나 복호화된 데이터를 저장하기 위한 저장매체(12570); 그리고 저장매체(12570)를 휴대폰(12500)에 장착하기 위한 슬롯(12560)을 포함할 수 있다. 저장매체(12570)는 SD카드 또는 플라스틱 케이스에 내장된 EEPROM(electrically erasable and programmable read only memory)와 같은 다른 형태의 플래쉬 메모리일 수 있다.
도 25은 휴대폰(12500)의 내부 구조를 도시한다. 디스플레이화면(12520) 및 동작 패널(12540)로 구성된 휴대폰(12500)의 각 파트를 조직적으로 제어하기 위해, 전력공급회로(12700), 동작입력제어부(12640), 영상부호화부(12720), 카메라 인터페이스(12630), LCD제어부(12620), 영상복호화부(12690), 멀티플렉서/디멀티플렉서(multiplexer/demultiplexer)(12680), 기록/판독부(12670), 변조/복조(modulation/demodulation)부(12660) 및 음향처리부(12650)가, 동기화 버스(12730)를 통해 중앙제어부(12710)에 연결된다.
사용자가 전원 버튼을 동작하여 '전원꺼짐' 상태에서 '전원켜짐' 상태로 설정하면, 전력공급회로(12700)는 배터리팩으로부터 휴대폰(12500)의 각 파트에 전력을 공급함으로써, 휴대폰(12500)가 동작 모드로 셋팅될 수 있다.
중앙제어부(12710)는 CPU, ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 포함한다.
휴대폰(12500)이 외부로 통신데이터를 송신하는 과정에서는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 휴대폰(12500)에서 디지털 신호가 생성된다, 예를 들어, 음향처리부(12650)에서는 디지털 음향신호가 생성되고, 영상 부호화부(12720)에서는 디지털 영상신호가 생성되며, 동작 패널(12540) 및 동작 입력제어부(12640)를 통해 메시지의 텍스트 데이터가 생성될 수 있다. 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 디지털 신호가 변조/복조부(12660)에게 전달되면, 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 변조하고, 통신회로(12610)는 대역변조된 디지털 음향신호에 대해 D/A변환(Digital-Analog conversion) 및 주파수변환(frequency conversion) 처리를 수행한다. 통신회로(12610)로부터 출력된 송신신호는 안테나(12510)를 통해 음성통신기지국 또는 무선기지국(12000)으로 송출될 수 있다.
예를 들어, 휴대폰(12500)이 통화 모드일 때 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 음향처리부(12650)에서 디지털 음향신호로 변환된다. 생성된 디지털 음향신호는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 거쳐 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
데이터통신 모드에서 이메일과 같은 텍스트 메시지가 전송되는 경우, 동작 패널(12540)을 이용하여 메시지의 텍스트 데이터가 입력되고, 텍스트 데이터가 동작 입력제어부(12640)를 통해 중앙제어부(12610)로 전송된다. 중앙제어부(12610)의 제어에 따라, 텍스트 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)에게로 송출된다.
데이터통신 모드에서 영상 데이터를 전송하기 위해, 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터가 카메라 인터페이스(12630)를 통해 영상부호화부(12720)로 제공된다. 카메라(12530)에 의해 촬영된 영상 데이터는 카메라 인터페이스(12630) 및 LCD제어부(12620)를 통해 디스플레이화면(12520)에 곧바로 디스플레이될 수 있다.
영상부호화부(12720)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상부호화부(12720)는, 카메라(12530)로부터 제공된 영상 데이터를, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 방식에 따라 부호화하여, 압축 부호화된 영상 데이터로 변환하고, 부호화된 영상 데이터를 다중화/역다중화부(12680)로 출력할 수 있다. 카메라(12530)의 녹화 중에 휴대폰(12500)의 마이크로폰(12550)에 의해 획득된 음향신호도 음향처리부(12650)를 거쳐 디지털 음향데이터로 변환되고, 디지털 음향데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달될 수 있다.
다중화/역다중화부(12680)는 음향처리부(12650)로부터 제공된 음향데이터와 함께 영상부호화부(12720)로부터 제공된 부호화된 영상 데이터를 다중화한다. 다중화된 데이터는 변조/복조부(12660) 및 통신회로(12610)를 통해 송신신호로 변환되고, 안테나(12510)를 통해 송출될 수 있다.
휴대폰(12500)이 외부로부터 통신데이터를 수신하는 과정에서는, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 주파수복원(frequency recovery) 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 신호를 변환한다. 변조/복조부(12660)는 디지털 신호의 주파수대역을 복조한다. 대역복조된 디지털 신호는 종류에 따라 비디오 복호화부(12690), 음향처리부(12650) 또는 LCD제어부(12620)로 전달된다.
휴대폰(12500)은 통화 모드일 때, 안테나(12510)를 통해 수신된 신호를 증폭하고 주파수변환 및 A/D변환(Analog-Digital conversion) 처리를 통해 디지털 음향 신호를 생성한다. 수신된 디지털 음향 신호는, 중앙제어부(12710)의 제어에 따라 변조/복조부(12660) 및 음향처리부(12650)를 거쳐 아날로그 음향 신호로 변환되고, 아날로그 음향 신호가 스피커(12580)를 통해 출력된다.
데이터통신 모드에서 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 데이터가 수신되는 경우, 안테나(12510)를 통해 무선기지국(12000)으로부터 수신된 신호는 변조/복조부(12660)의 처리결과 다중화된 데이터를 출력하고, 다중화된 데이터는 다중화/역다중화부(12680)로 전달된다.
안테나(12510)를 통해 수신한 다중화된 데이터를 복호화하기 위해, 다중화/역다중화부(12680)는 다중화된 데이터를 역다중화하여 부호화된 비디오 데이터스트림과 부호화된 오디오 데이터스트림을 분리한다. 동기화 버스(12730)에 의해, 부호화된 비디오 데이터스트림은 비디오 복호화부(12690)로 제공되고, 부호화된 오디오 데이터스트림은 음향처리부(12650)로 제공된다.
영상복호화부(12690)의 구조는, 전술된 본 발명의 비디오 복호화 장치의 구조와 상응할 수 있다. 영상복호화부(12690)는 전술된 본 발명의 비디오 복호화 방법을 이용하여, 부호화된 비디오 데이터를 복호화하여 복원된 비디오 데이터를 생성하고, 복원된 비디오 데이터를 LCD제어부(1262)를 거쳐 디스플레이화면(1252)에게 복원된 비디오 데이터를 제공할 수 있다.
이에 따라 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일의 비디오 데이터가 디스플레이화면(1252)에서 디스플레이될 수 있다. 이와 동시에 음향처리부(1265)도 오디오 데이터를 아날로그 음향 신호로 변환하고, 아날로그 음향 신호를 스피커(1258)로 제공할 수 있다. 이에 따라, 인터넷의 웹사이트로부터 억세스된 비디오 파일에 포함된 오디오 데이터도 스피커(1258)에서 재생될 수 있다.
휴대폰(1250) 또는 다른 형태의 통신단말기는 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함하는 송수신 단말기이거나, 전술된 본 발명의 비디오 부호화 장치만을 포함하는 송신단말기이거나, 본 발명의 비디오 복호화 장치만을 포함하는 수신단말기일 수 있다.
본 발명의 통신시스템은 도 24를 참조하여 전술한 구조에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 26은 다양한 실시예에 따른 통신시스템이 적용된 디지털 방송 시스템을 도시한다. 도 26의 일 실시예에 따른 디지털 방송 시스템은, 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하여, 위성 또는 지상파 네트워크를 통해 전송되는 디지털 방송을 수신할 수 있다.
구체적으로 보면, 방송국(12890)은 전파를 통해 비디오 데이터스트림을 통신위성 또는 방송위성(12900)으로 전송한다. 방송위성(12900)은 방송신호를 전송하고, 방송신호는 가정에 있는 안테나(12860)에 의해 위성방송수신기로 수신된다. 각 가정에서, 부호화된 비디오스트림은 TV수신기(12810), 셋탑박스(set-top box)(12870) 또는 다른 디바이스에 의해 복호화되어 재생될 수 있다.
재생장치(12830)에서 본 발명의 비디오 복호화 장치가 구현됨으로써, 재생장치(12830)가 디스크 및 메모리 카드와 같은 저장매체(12820)에 기록된 부호화된 비디오스트림을 판독하여 복호화할 수 있다. 이에 따라 복원된 비디오 신호는 예를 들어 모니터(12840)에서 재생될 수 있다.
위성/지상파 방송을 위한 안테나(12860) 또는 케이블TV 수신을 위한 케이블 안테나(12850)에 연결된 셋탑박스(12870)에도, 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수 있다. 셋탑박스(12870)의 출력데이터도 TV모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
다른 예로, 셋탑박스(12870) 대신에 TV수신기(12810) 자체에 본 발명의 비디오 복호화 장치가 탑재될 수도 있다.
적절한 안테나(12910)를 구비한 자동차(12920)가 위성(12800) 또는 무선기지국(11700)으로부터 송출되는 신호를 수신할 수도 있다. 자동차(12920)에 탑재된 자동차 네비게이션 시스템(12930)의 디스플레이 화면에 복호화된 비디오가 재생될 수 있다.
비디오 신호는, 본 발명의 비디오 부호화 장치에 의해 부호화되어 저장매체에 기록되어 저장될 수 있다. 구체적으로 보면, DVD 레코더에 의해 영상 신호가 DVD디스크(12960)에 저장되거나, 하드디스크 레코더(12950)에 의해 하드디스크에 영상 신호가 저장될 수 있다. 다른 예로, 비디오 신호는 SD카드(12970)에 저장될 수도 있다. 하드디스크 레코더(12950)가 일 실시예에 따른 본 발명의 비디오 복호화 장치를 구비하면, DVD디스크(12960), SD카드(12970) 또는 다른 형태의 저장매체에 기록된 비디오 신호가 모니터(12880)에서 재생될 수 있다.
자동차 네비게이션 시스템(12930)은 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터(12100) 및 TV수신기(12810)도, 도 26의 카메라(12530), 카메라 인터페이스(12630) 및 영상 부호화부(12720)를 포함하지 않을 수 있다.
도 27은 다양한 실시예에 따른 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 이용하는 클라우드 컴퓨팅 시스템의 네트워크 구조를 도시한다.
본 발명의 클라우드 컴퓨팅 시스템은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100), 사용자 DB(14100), 컴퓨팅 자원(14200) 및 사용자 단말기를 포함하여 이루어질 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 시스템은, 사용자 단말기의 요청에 따라 인터넷과 같은 정보 통신망을 통해 컴퓨팅 자원의 온 디맨드 아웃소싱 서비스를 제공한다. 클라우드 컴퓨팅 환경에서, 서비스 제공자는 서로 다른 물리적인 위치에 존재하는 데이터 센터의 컴퓨팅 자원를 가상화 기술로 통합하여 사용자들에게 필요로 하는 서비스를 제공한다. 서비스 사용자는 어플리케이션(Application), 스토리지(Storage), 운영체제(OS), 보안(Security) 등의 컴퓨팅 자원을 각 사용자 소유의 단말에 설치하여 사용하는 것이 아니라, 가상화 기술을 통해 생성된 가상 공간상의 서비스를 원하는 시점에 원하는 만큼 골라서 사용할 수 있다.
특정 서비스 사용자의 사용자 단말기는 인터넷 및 이동통신망을 포함하는 정보통신망을 통해 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)에 접속한다. 사용자 단말기들은 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)로부터 클라우드 컴퓨팅 서비스 특히, 동영상 재생 서비스를 제공받을 수 있다. 사용자 단말기는 데스트탑 PC(14300), 스마트TV(14400), 스마트폰(14500), 노트북(14600), PMP(Portable Multimedia Player)(14700), 태블릿 PC(14800) 등, 인터넷 접속이 가능한 모든 전자 기기가 될 수 있다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 클라우드 망에 분산되어 있는 다수의 컴퓨팅 자원(14200)을 통합하여 사용자 단말기에게 제공할 수 있다. 다수의 컴퓨팅 자원(14200)은 여러가지 데이터 서비스를 포함하며, 사용자 단말기로부터 업로드된 데이터를 포함할 수 있다. 이런 식으로 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 여러 곳에 분산되어 있는 동영상 데이터베이스를 가상화 기술로 통합하여 사용자 단말기가 요구하는 서비스를 제공한다.
사용자 DB(14100)에는 클라우드 컴퓨팅 서비스에 가입되어 있는 사용자 정보가 저장된다. 여기서, 사용자 정보는 로그인 정보와, 주소, 이름 등 개인 신용 정보를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 정보는 동영상의 인덱스(Index)를 포함할 수 있다. 여기서, 인덱스는 재생을 완료한 동영상 목록과, 재생 중인 동영상 목록과, 재생 중인 동영상의 정지 시점 등을 포함할 수 있다.
사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 정보는, 사용자 디바이스들 간에 공유될 수 있다. 따라서 예를 들어 노트북(14600)으로부터 재생 요청되어 노트북(14600)에게 소정 동영상 서비스를 제공한 경우, 사용자 DB(14100)에 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리가 저장된다. 스마트폰(14500)으로부터 동일한 동영상 서비스의 재생 요청이 수신되는 경우, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)을 참조하여 소정 동영상 서비스를 찾아서 재생한다. 스마트폰(14500)이 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)를 통해 동영상 데이터스트림을 수신하는 경우, 동영상 데이터스트림을 복호화하여 비디오를 재생하는 동작은, 앞서 도 24을 참조하여 전술한 휴대폰(12500)의 동작과 유사하다.
클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 DB(14100)에 저장된 소정 동영상 서비스의 재생 히스토리를 참조할 수도 있다. 예를 들어, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로부터 사용자 DB(14100)에 저장된 동영상에 대한 재생 요청을 수신한다. 동영상이 그 전에 재생 중이었던 것이면, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)는 사용자 단말기로의 선택에 따라 처음부터 재생하거나, 이전 정지 시점부터 재생하느냐에 따라 스트리밍 방법이 달라진다. 예를 들어, 사용자 단말기가 처음부터 재생하도록 요청한 경우에는 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 첫 프레임부터 스트리밍 전송한다. 반면, 단말기가 이전 정지시점부터 이어서 재생하도록 요청한 경우에는, 클라우드 컴퓨팅 서버(14100)가 사용자 단말기에게 해당 동영상을 정지시점의 프레임부터 스트리밍 전송한다.
이 때 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 복호화 장치를 포함할 수 있다. 다른 예로, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치를 포함할 수 있다. 또한, 사용자 단말기는, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술한 본 발명의 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치를 모두 포함할 수도 있다.
도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법, 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 활용되는 다양한 실시예들이 도 21 내지 도 27에서 전술되었다. 하지만, 도 1a 내지 20을 참조하여 전술된 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법이 저장매체에 저장되거나 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치가 디바이스에서 구현되는 다양한 실시예들은, 도 21 내지 도 27의 실시예들에 한정되지 않는다.
이제까지 개시된 다양한 실시예들이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 명세서에서 개시된 실시예들의 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 명세서의 개시 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 명세서의 개시범위에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. 영상 복호화 방법에 있어서,
    복수의 레이어 부호화 영상 데이터를 포함하는 비트스트림으로부터 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 복호화 대상 레이어 영상의 제 1 식별자를 얻는 단계;
    상기 비트스트림으로부터 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 넘는 계층 식별자를 표현하는 정보를 포함하는 제 2 식별자를 얻는 단계;
    상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 단계는,
    상기 제 1 식별자의 값이 상기 제 1 식별자로 표현할 수 있는 최대값이면, 상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 계층 식별자를 결정하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 비트스트림으로부터 상기 제 2 식별자가 상기 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 얻는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 제 1 식별자 값을 결정하는 단계는,
    상기 확장 지시 정보의 값에 따라 계층 식별자를 결정하기 위한 상기 제 2 식별자의 사용 여부를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 식별자는 슬라이스 헤더, 파라미터 셋 헤더 및 NAL(Network Abstract Layer) 유닛 헤더 중 어느 하나로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계는,
    확장된 최대 계층 식별자를 사용하여 출력 레이어 셋에서의 출력 레이어 정보를 상기 비트 스트림으로부터 얻는 단계; 및
    상기 출력 레이어 정보를 사용하여 상기 대상 레이어 영상을 복호화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 복호화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 확장된 최대 계층 식별자를 사용하여 출력 레이어 셋에서의 출력 레이어 정보를 상기 데이터 유닛으로부터 얻는 단계는,
    상기 비트 스트림으로부터 비디오 파라미터 세트에서의 최대 레이어의 식별자를 얻는 단계;
    상기 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수를 얻는 단계; 및
    상기 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수 및 상기 최대 계층 식별자를 사용하여 확장된 최대 레이어의 식별자를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 단계는,
    확장된 레이어의 최대 개수에 따라 레이어간 직접 참조 정보를 얻는 단계; 및
    상기 레이어간 직접 참조 정보를 사용하여 상기 대상 레이어 영상을 복호화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로하는 복호화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 확장된 레이어의 최대 개수에 따라 레이어간 직접 참조 정보를 얻는 단계는,
    상기 비트스트림으로부터 비디오 파라미터 세트에서의 최대 레이어 개수를 나타내는 식별자를 얻는 단계;
    상기 제 2 식별자에 대하여 할당된 비트수를 얻는 단계; 및
    상기 최대 레이어 개수를 나타내는 식별자 및 상기 확장 식별자에 대하여 할당된 비트수를 사용하여 확장된 레이어의 최대 개수를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복호화 방법.
  9. 영상 부호화 방법에 있어서,
    입력 영상을 사용하여 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 부호화 대상 레이어 영상의 부호화 데이터를 생성하는 단계;
    상기 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성하는 단계는,
    상기 계층 식별자가 상기 제 1 식별자로 표현할 수 있는 범위를 넘어서는 경우 상기 제 1 식별자가 최대값을 가지도록 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 비트스트림은 상기 제 2 식별자가 상기 계층 식별자를 표현하기 위한 정보를 포함함을 나타내는 확장 지시 정보를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 부호화 대상 레이어 영상은 향상 레이어 영상이고, 상기 부호화 대상 레이어 영상의 시간적 식별자의 값이 기본 레이어 영상의 시간적 식별자의 값과 동일한 경우 상기 부호화 대상 레이어 영상의 시간적 식별자를 상기 제 2 식별자로 사용하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
  13. 영상 복호화 장치에 있어서,
    복수의 레이어 부호화 영상 데이터를 포함하는 비트스트림으로부터 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 복호화 대상 레이어 영상의 제 1 식별자를 얻고 상기 비트스트림으로부터 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 넘는 계층 식별자를 표현하는 정보를 포함하는 제 2 식별자를 얻는 비트스트림 파싱부; 및
    상기 제 1 식별자 및 상기 제 2 식별자를 사용하여 결정된 계층 식별자를 사용하여 상기 복호화 대상 레이어 영상을 복호화하여 영상을 복원하는 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 장치.
  14. 영상 부호화 장치에 있어서,
    입력 영상을 사용하여 복수의 레이어 영상 중 적어도 하나의 부호화 대상 레이어 영상의 부호화 데이터를 생성하는 부호화부;
    상기 부호화 대상 레이어 영상의 계층 식별자를 표현하는 제 1 식별자 및 상기 제 1 식별자의 표현 범위를 벗어나는 계층 식별자를 표현하기 위한 제 2 식별자를 사용하여 비트 스트림을 생성하는 비트스트림 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 장치.
  15. 제 1 항의 방법을 구현하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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