WO2016182266A1 - 영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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    • H04N19/463—Embedding additional information in the video signal during the compression process by compressing encoding parameters before transmission

Definitions

  • the present invention relates to encoding and decoding of an image, and more particularly, to an intra prediction encoding and decoding method of an image for improving compression efficiency of an image by performing intra prediction using a neighboring reference pixel whose distribution of pixel values is changed. It is about.
  • a picture is divided into macro blocks to encode an image.
  • Each macroblock is encoded in all encoding modes available for inter prediction and intra prediction, and then one encoding mode is selected according to the bit rate required for encoding the macro block and the degree of distortion of the original macro block and the decoded macro block. Select to encode the macro block.
  • video codec for efficiently encoding or decoding high resolution or high definition video content.
  • video is encoded according to a limited prediction mode based on a macroblock of a predetermined size.
  • the current block may be predicted by referring to the neighboring reference pixels reconstructed before the current block to be predicted. Since the difference between the pixel values between the current block and the prediction block predicted using the intra prediction is represented as residual data, the encoding efficiency and the decoding efficiency may be improved.
  • a video encoding, decoding method and apparatus for performing intra prediction using peripheral reference pixels whose distribution of pixel values is changed may be provided.
  • a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing a video encoding and decoding method on a computer can be provided.
  • the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problem as described above, and other technical problems may be inferred from the following embodiments.
  • FIG. 1A is a block diagram of a video encoding apparatus, according to an embodiment.
  • FIG. 1B is a flowchart of a video encoding method, according to an embodiment.
  • FIG. 2A is a block diagram of a video decoding apparatus, according to an embodiment.
  • 2B is a flowchart of a video decoding method, according to an exemplary embodiment.
  • 3 shows pixels of the current block for which intra prediction is to be performed and peripheral reference pixels that can be used for intra prediction.
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of changing a distribution of pixels of a current block and pixel values of neighboring reference pixels that may be used for intra prediction.
  • FIG. 5 illustrates an embodiment in which a distribution of pixel values of pixels of a current block and peripheral reference pixels that may be used for intra prediction is changed.
  • 6A illustrates an embodiment of changing a distribution of pixels of a current block and pixel values of neighboring reference pixels that may be used for intra prediction.
  • 6B illustrates an embodiment of changing a distribution of pixels of a current block and pixel values of neighboring reference pixels that may be used for intra prediction.
  • FIG. 7A illustrates a flag representing information necessary to modify a distribution of peripheral reference pixels, according to an exemplary embodiment.
  • 7B is a flowchart illustrating a method of differently determining an intra prediction method according to a first flag and a second flag, according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video encoding apparatus 800 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a block diagram of a video decoding apparatus 900 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment.
  • FIG. 10 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a block diagram of a video encoder 1100 based on coding units, according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a block diagram of a video decoder 1200 based on coding units, according to an embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment.
  • FIG. 14 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment.
  • 15 is a diagram of encoding information, according to an embodiment.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an exemplary embodiment.
  • 17, 18, and 19 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • a video decoding apparatus may include: a receiver for receiving a bitstream of an encoded video, a distribution of pixel values of previously decoded neighbor reference pixels, and using the neighbor reference pixels whose distribution is changed. And a decoder configured to generate a prediction block by performing intra prediction on the block, and a decoder to reconstruct the current block based on the residual block obtained from the prediction block and the bitstream.
  • the prediction unit classifies the neighboring reference pixels into a plurality of sets based on pixel values of the neighboring reference pixels, and includes the pixels included in the classified sets by using a predetermined offset value for each of the classified sets. By varying the pixel value of these, it may be characterized by changing the distribution.
  • the prediction unit classifies the peripheral reference pixels into a first set including pixels of pixel values smaller than an average value of pixel values of the peripheral reference pixels and a second set including pixels of pixel values larger than the average value. And changing the distribution by adding a first offset value to pixel values of pixels included in the first set, adding a second offset value to pixel values of pixels included in the second set, and performing the first offset value. And the second offset value may be positive or negative.
  • the receiving unit obtains a first flag including information on whether to change a distribution of pixel values of the peripheral reference pixels from the bitstream, and the predicting unit determines that the first flag changes the distribution.
  • the distribution of the pixel values of the plurality of peripheral reference pixels is changed, and when the first flag indicates that the distribution does not change, the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels is not changed. can do.
  • the receiver acquires a second flag indicating one of a plurality of modes indicating a method of changing the distribution for the pixel value from the bitstream.
  • the prediction unit may change the distribution according to the mode indicated by the second flag.
  • the peripheral reference pixels are N + N neighbor pixels located above the current block when the current block is an NxN block having a width and a height of N (N is a positive integer), respectively, the current block.
  • the video encoding apparatus may change a distribution of pixel values of previously encoded neighboring reference pixels and perform intra prediction on a current block by using a plurality of neighboring reference pixels whose distribution is changed to perform a prediction block. And a prediction unit to generate and an encoding unit to generate a bitstream by encoding the residual data between the prediction block and the current block.
  • a video decoding method includes receiving a bitstream of an encoded video, changing a distribution of pixel values of previously decoded peripheral reference pixels, and using the peripheral reference pixels whose distribution is changed. Generating a prediction block by performing intra prediction on the current block, and restoring the current block based on the prediction block and the residual data obtained from the bitstream.
  • a video encoding method includes changing a distribution of pixel values of previously encoded neighboring reference pixels, performing intra prediction on a current block using a plurality of neighboring reference pixels whose distribution has been changed, and then predicting a prediction block Generating a bitstream by encoding the residual data between the prediction block and the current block.
  • a computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the video decoding method or the video encoding method on a computer may be provided.
  • unit or “module” refers to a hardware component or circuit, such as an FPGA or an ASIC.
  • FIGS. 1A to 7B a video encoding and decoding apparatus and method according to an embodiment are proposed with reference to FIGS. 1A to 7B.
  • the 'image' may be a still image of the video or a video, that is, the video itself.
  • sample means data to be processed as data allocated to a sampling position of an image.
  • the pixels in the spatial domain image may be samples.
  • the term 'current block' may mean a coding unit or a prediction block of a current image to be encoded or decoded.
  • an apparatus and method for encoding a video by performing intra prediction and an apparatus and method for decoding a video by performing intra prediction are disclosed according to an embodiment.
  • FIG. 1A is a block diagram of a video encoding apparatus, according to an embodiment.
  • Intra prediction means a prediction method that uses similarity between the current block and another region that is spatially adjacent to the current block. Intra prediction may predict the current block by referring to neighboring reference pixels encoded or decoded before the current block to be predicted. The difference between pixel values between the current block and the prediction block predicted using the intra prediction may be represented as residual data. Therefore, instead of directly outputting image information of the current block by intra prediction on the current block, the information on the intra prediction mode and the residual data may be output to improve the efficiency of the decoding.
  • the video encoding apparatus 10 may include a predictor 12 and an encoder 14.
  • the prediction unit 12 may generate a prediction block for the current block by performing intra prediction using neighboring reference pixels of the current block to be encoded.
  • the peripheral reference pixels used for intra prediction are previously coded pixels located around the current block.
  • the predictor 12 may change a distribution of pixel values of the plurality of peripheral reference pixels.
  • a pixel value may mean a luminance value of a pixel.
  • the color space of the image is YCbCr (Y: luminance component, Cb and Cr: chrominance component)
  • the pixel value may represent the value of Y component
  • the color space is RGB (R: red, G: green).
  • B blue
  • the pixel value may mean a value obtained by dividing the R component, the G component, and the B component by three.
  • the pixel value when the pixel value is represented by 8 bits, the pixel value may be represented by a gray scale value having a value from 0 to 255.
  • the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels may include the pixel values corresponding to each pixel value on the horizontal axis. It may mean a histogram showing the frequency on the vertical axis.
  • the prediction unit 12 may perform intra prediction on the current block and generate a prediction block according to a predetermined intra prediction mode by using neighboring reference pixels of the current block having a changed distribution.
  • the intra prediction mode may include a DC, a planar, and an angular mode.
  • the DC mode is an intra prediction mode using a method of filling prediction samples of a prediction block with an average value of neighboring reference pixels of the current block.
  • planar mode is an intra prediction mode calculated according to Equation 1 for the prediction samples predSample [x], [y] (x and y are 0 to nTbs ⁇ 1).
  • nTbS represents the horizontal or vertical size of the prediction block.
  • the angular mode refers to an intra prediction mode that determines a prediction value for the current pixel from neighboring reference pixels by considering the direction according to the prediction angle among the intra prediction modes.
  • the peripheral reference pixels used for intra prediction may include at least one of pixels located on the upper side, the upper right side, the left side, and the lower left side of the current block.
  • the prediction unit 12 includes N + 1 pixels located on the upper side of the current block, and the upper right side of the current block.
  • Peripheral reference pixels including N pixels located, N pixels located to the left of the current block, and N pixels located to the lower left of the current block may be determined as reference pixels used for intra prediction. That is, the prediction unit 12 may perform intra prediction using Nx4 + 1 neighboring reference pixels positioned on the upper side, upper right side, left side, and lower left side of the current block, and generate a prediction block for the current block.
  • the prediction unit 12 uses the upper pixel 32, the upper right pixel 33, the left pixel 34, and the lower left pixel 35. Intra prediction may be performed. Description of the peripheral reference pixels will be described later in detail with reference to FIG. 3.
  • the predictor 12 may change a distribution of pixel values of neighboring reference pixels.
  • the predictor 12 according to an exemplary embodiment divides the peripheral reference pixels into a plurality of sets based on the pixel values of the peripheral reference pixels, and assigns a predetermined offset value to the pixel values of the pixels included in each set. In addition, it is possible to change the overall distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels.
  • the predetermined offset value may be positive or negative. If the offset value is positive, the pixel value of the pixel may be large (ie, brightened) and if it is negative, the pixel value of the pixel may be small (ie, darkened).
  • the predictor 12 may determine an average pixel value of the peripheral reference pixels whose distribution is to be changed, and classify the peripheral reference pixels into two sets.
  • the two sets may include a first set containing pixels of pixel values smaller than the average pixel value and a second set containing pixels of pixel values larger than the average pixel value.
  • the prediction unit 12 may change the distribution by adding ⁇ to pixel values of pixels included in the first set and ⁇ to pixel values of pixels included in the second set. As described above, ⁇ and ⁇ may be positive or negative.
  • the prediction unit 12 may perform intra prediction without changing the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels. That is, the prediction unit 12 may use the pixel values of the peripheral reference pixels as they are or apply the filter only to change the pixel value of at least one pixel of the peripheral reference pixels and then perform intra prediction. When the distribution unit 12 does not change the distribution of pixel values of the neighboring reference pixels, the prediction unit 12 may indicate information that the distribution of the pixel values of the neighboring reference pixels is not changed in the first flag, which will be described later.
  • the predictor 12 may generate a first flag indicating information on whether to change a distribution of pixel values of neighboring reference pixels.
  • the first flag is 1-bit data, and a value of 1 indicates that the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels is changed, and a value of 0 indicates that the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels is not changed. It may indicate that you do not.
  • the predictor 12 may generate a second flag indicating any one of a plurality of modes indicating a method of changing a distribution of pixel values of neighboring reference pixels.
  • a plurality of modes representing a method of changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels is generated.
  • the second flag indicating any one of the modes may be additionally generated.
  • the second flag according to an embodiment may represent any one of a method of changing a distribution or another method of changing the distribution described later with reference to FIGS. 4 to 6B.
  • the encoder 14 may generate a bitstream by encoding the current block.
  • the encoder 14 may generate a bitstream by encoding information representing an intra prediction mode and information representing residual data between a current block and a prediction block.
  • the first flag indicating information on whether the prediction unit 12 changes the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels and the one of a plurality of modes of changing the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels.
  • the bit stream may be generated by encoding the first flag and the second flag.
  • the encoded bitstream may be transmitted to the video decoding apparatus 20 to be described later.
  • FIG. 1B is a flowchart of a video encoding method, according to an embodiment.
  • the video encoding apparatus 10 may change a distribution of pixel values of previously decoded peripheral reference pixels required for intra prediction.
  • the peripheral reference pixels used for intra prediction may include at least one of pixels located on the upper side, the upper right side, the left side, and the lower left side of the current block.
  • Neighboring reference pixels are N + N blocks in which the current block has a width and height of N (N is a positive integer), respectively, N + 1 pixels located at the top of the current block, and N located at the top right of the current block. Pixels, N pixels located on the left side of the current block, and N pixels located on the lower left side of the current block.
  • the video encoding apparatus 10 classifies peripheral reference pixels into a plurality of sets, and adds a predetermined offset value to the pixel values of the pixels included in each set, thereby providing pixels of the peripheral reference pixels. You can change the distribution of the values.
  • the predetermined offset value may be positive or negative. If the offset value is positive, the pixel value of the pixel may be large (ie, brightened) and if it is negative, the pixel value of the pixel may be small (ie, darkened).
  • the video encoding apparatus 10 may determine an average pixel value of peripheral reference pixels for which a distribution is to be changed, and classify the peripheral reference pixels into two sets.
  • the two sets may include a first set containing pixels of pixel values smaller than the average pixel value and a second set containing pixels of pixel values larger than the average pixel value.
  • the video encoding apparatus 10 may change the distribution by adding ⁇ to pixel values of pixels included in the first set and ⁇ to pixel values of pixels included in the second set.
  • the video encoding apparatus 10 may generate a first flag indicating information on whether to change a distribution of pixel values of peripheral reference pixels.
  • the first flag is 1-bit data, and a value of 1 indicates a change in the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels. A value of 0 indicates that the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels is not changed. It may indicate that you do not.
  • the video encoding apparatus 10 may generate a second flag indicating one mode among a plurality of modes indicating a method of changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels.
  • the video encoding apparatus 10 according to an embodiment may additionally generate a second flag when generating a first flag having a value of 1.
  • the second flag according to an embodiment may represent any one of the other distribution changing methods in addition to the distribution changing method described below with reference to FIGS. 4 to 6B.
  • the video encoding apparatus 10 may perform intra prediction on a current block by using neighboring reference pixels.
  • the prediction block generated using the peripheral reference pixels whose distribution of pixel values has been changed is more similar to the current block than the prediction block generated using the peripheral reference pixels whose distribution of pixel values has not changed. Decoding efficiency can be improved.
  • the video encoding apparatus 10 may determine an intra prediction mode, and generate a prediction block by determining a prediction value for pixels in the current block according to the intra prediction mode.
  • the video encoding apparatus 10 may generate a bitstream of the encoded video.
  • the video encoding apparatus 10 may generate a bitstream by encoding information representing an intra prediction mode and information representing residual data between a current block and a prediction block.
  • a bitstream may be generated by encoding the first flag and the second flag.
  • FIG. 2A is a block diagram of a video decoding apparatus, according to an embodiment.
  • the video decoding apparatus 20 may include a receiver 22, a predictor 24, and a decoder 26.
  • the receiver 22 may receive a bitstream of the encoded video.
  • the receiver 22 may receive intra prediction mode information for decoding the current block from the bitstream.
  • the receiver 22 may receive, from the bitstream, a first flag indicating information on whether to change a distribution of pixel values of peripheral reference pixels. Also, the receiver 22 according to an exemplary embodiment may receive a second flag indicating one of a plurality of modes indicating a method of changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels. The receiver 22 according to an embodiment may additionally receive the second flag only when the first flag indicates that the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels is changed.
  • the first flag is 1-bit data, and a value of 1 indicates that the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels is changed, and a value of 0 indicates that the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels is not changed. It may indicate that you do not.
  • the second flag according to an embodiment may represent any one of a distribution change method or another distribution change method described below with reference to FIGS. 4 to 6B.
  • the predictor 24 may change a distribution of pixel values of previously decoded neighboring reference pixels and perform intra prediction using neighboring reference pixels whose distribution is changed.
  • the peripheral reference pixels used for intra prediction may include at least one of pixels located on the upper side, the upper right side, the left side, and the lower left side of the current block.
  • the prediction unit 24 includes N + 1 pixels located on the upper side of the current block, and the upper right side of the current block.
  • Peripheral reference pixels including N pixels located, N pixels located to the left of the current block, and N pixels located to the lower left of the current block may be determined as neighboring pixels used for intra prediction. That is, the prediction unit 24 may perform intra prediction using Nx4 + 1 neighboring reference pixels positioned on the top, right, left, and bottom left sides of the current block, and generate a prediction block for the current block.
  • the prediction unit 24 divides the neighboring reference pixels into a plurality of sets based on the pixel values of the peripheral reference pixels, and assigns a predetermined offset value to the pixel values of the pixels included in each set. In addition, it is possible to change the overall distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels.
  • the predetermined offset value may be positive or negative. If the offset value is positive, the pixel value of the pixel may be large (ie, brightened) and if it is negative, the pixel value of the pixel may be small (ie, darkened).
  • the prediction unit 24 may determine an average pixel value of neighboring reference pixels for changing a distribution, and classify the neighboring reference pixels into two sets.
  • the two sets may include a first set containing pixels of pixel values smaller than the average pixel value and a second set containing pixels of pixel values larger than the average pixel value.
  • the predictor 24 may change the distribution by adding ⁇ to pixel values of the pixels included in the first set and ⁇ to the pixel values of the pixels included in the second set. As described above, ⁇ and ⁇ may be positive or negative.
  • the prediction unit 24 may differently determine a method of changing a distribution according to the received second flag.
  • the prediction unit 24 may determine a prediction value for the pixels in the current block and generate the prediction block based on the received intra prediction mode based on the neighboring reference pixels.
  • the prediction unit 24 may perform intra prediction based on a plurality of peripheral reference pixels whose distribution has not changed. That is, based on the first flag received by the receiver 22, the predictor 24 indicates that the first flag does not change the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels.
  • intra prediction may be performed after changing a pixel value of at least one pixel among neighboring reference pixels by applying only a filter.
  • the decoder 26 may reconstruct the current block by using the received residual data and the generated prediction block.
  • 2B is a flowchart of a video decoding method, according to an exemplary embodiment.
  • the video decoding apparatus 20 may receive a bitstream of an encoded video.
  • the received bitstream may include information on an intra prediction mode for the current block and residual data information.
  • the video decoding apparatus 20 may obtain a first flag indicating information on whether to change a distribution of pixel values of peripheral reference pixels from a bitstream.
  • the video decoding apparatus 20 may acquire a second flag indicating one of a plurality of modes for changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels.
  • the video decoding apparatus 20 may additionally receive the second flag only when the first flag indicates that the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels is changed.
  • the video decoding apparatus 20 may change a distribution of pixel values of neighboring reference pixels of the current block.
  • the peripheral reference pixels used for intra prediction may include at least one of pixels located on the upper side, the upper right side, the left side, and the lower left side of the current block.
  • N is a positive integer
  • Peripheral reference pixels including N pixels located at, N pixels located at the left of the current block, and N pixels located at the lower left of the current block may be used for intra prediction. That is, the video decoding apparatus 20 may perform intra prediction using Nx4 + 1 neighboring reference pixels positioned on the upper side, the upper side, the left side, and the lower left side of the current block, and generate a prediction block for the current block. .
  • the video decoding apparatus 20 determines mode information for changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels based on the second flag obtained in operation 21, and determines pixel values of peripheral reference pixels according to the mode information. You can change the distribution for.
  • the video decoding apparatus 20 may divide the peripheral reference pixels into a plurality of sets based on the pixel values of the peripheral reference pixels, and may set a predetermined offset to the pixel values of the pixels included in each set. By adding an (offset) value, it is possible to change the overall distribution of the pixel values of the surrounding reference pixels.
  • the predetermined offset value may be positive or negative.
  • the video decoding apparatus 20 may determine an average pixel value of the peripheral reference pixels whose distribution is to be changed, and classify the peripheral reference pixels into two sets.
  • the two sets may include a first set containing pixels of pixel values smaller than the average pixel value and a second set containing pixels of pixel values larger than the average pixel value.
  • the video decoding apparatus 20 may change the distribution by adding ⁇ to pixel values of pixels included in the first set and ⁇ to pixel values of pixels included in the second set. As described above, ⁇ and ⁇ may be positive or negative.
  • the video decoding apparatus 20 may perform intra prediction on the current block by using the neighboring reference pixels whose distribution of operation 23 is changed.
  • the video decoding apparatus 20 may generate a prediction block by determining the prediction value of the pixel in the current block according to the intra prediction mode obtained in step 21 using the peripheral reference pixels.
  • the video decoding apparatus 20 may reconstruct the current block.
  • the video decoding apparatus 20 may reconstruct the current block using the residual data received in step 21 and the prediction block generated in step 25.
  • FIG 3 illustrates an embodiment of peripheral reference pixels that may be used for intra prediction.
  • the video encoding apparatus 10 and the video decoding apparatus 20 may use peripheral reference pixels to perform intra prediction.
  • the peripheral reference pixels of the current block 31 used for intra prediction are 9 upper peripheral pixels 32 and 8 upper right peripheral pixels 33 ), Eight left peripheral pixels 34 and eight lower left peripheral pixels 35 may be included. That is, the video decoding apparatus 20 includes 33 which includes 9 upper peripheral pixels 32, 8 upper right peripheral pixels 33, 8 left peripheral pixels 34, and 8 lower left peripheral pixels 35. Intra reference pixels may be used to perform intra prediction. For convenience of explanation, the video decoding apparatus 20 uses only the reference pixels around the upper side 32, the upper right side 33, the left side 34, and the lower left side 35 as pixels used for intra prediction of the current block. Although not necessarily limited thereto, the video decoding apparatus 20 may include pixels other than the pixels around the upper side 32, the upper side 33, the left side 34, and the lower left side 35 in the intra prediction. Can be used.
  • the video decoding apparatus 20 may change a distribution of pixel values of the peripheral reference pixels 32, 33, 34, and 35. For example, the video decoding apparatus 20 classifies 33 peripheral reference pixels stored in one one-dimensional array into a plurality of sets based on pixel values, and adjusts the pixel values of the pixels included in each set to distribute the distribution. You can change it.
  • the video decoding apparatus 20 may change a distribution of pixel values of only some pixels among the peripheral reference pixels 32, 33, 34, and 35.
  • the video decoding apparatus 20 may change the distribution of pixel values for only 17 pixels including 9 upper peripheral reference pixels 32 and 8 left peripheral reference pixels 34.
  • FIG. 4 illustrates an embodiment of changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels that may be used for intra prediction.
  • the video decoding apparatus 20 may store the peripheral reference pixels 420 and 430 of the current block 410 in the one-dimensional array Context Org [X + Y + 1] 440.
  • the circle distribution 450 is a distribution of pixel values of initial peripheral reference pixels before changing the distribution, and displays the pixel values of pixels stored in the context Org [X + Y + 1] 440 on the horizontal axis, and the vertical axis. Histogram showing the frequency of the.
  • the circle distribution 450 for the pixel values of the pixels stored in the array Context Org [X + Y + 1] 440 is a mixed Gaussian distribution in which two Gaussian distributions 452 and 454 exist. May be).
  • the Gaussian distribution 452 may include pixels having a pixel value smaller than the reference value 451
  • the Gaussian distribution 454 may include pixels having a pixel value larger than the reference value 451.
  • the video decoding apparatus 20 may add a constant offset value to pixel values of all pixels included in the Gaussian distribution 452 without changing the Gaussian distribution 454.
  • the Gaussian distribution 452 is shifted in the right direction to become the Gaussian distribution 462, and the circular distribution 450 becomes the modified distribution 460.
  • the Gaussian distribution 452 which is the distribution G (m, ⁇ 2 ) of the mean m, variance ⁇ 2 , is changed by the offset value ⁇ to become a Gaussian distribution 462 of G (m- ⁇ , ⁇ 2 ). ( ⁇ is a positive real number).
  • the video decoding apparatus 20 may add a negative offset value to pixel values of all pixels included in the Gaussian distribution 452 without modifying the distribution of the Gaussian distribution 454.
  • the Gaussian distribution 452 is shifted in the left direction to become a Gaussian distribution 472, and the circular distribution 450 becomes the modified distribution 470.
  • the Gaussian distribution 452 which is the distribution G (m, ⁇ 2 ) of the mean m, variance ⁇ 2 , is changed by the offset value ⁇ to be a Gaussian distribution 472 that is G (m ⁇ ⁇ , ⁇ 2 ). ( ⁇ is a negative real number).
  • the video decoding apparatus 20 may add a constant offset value to the pixel values of all the pixels included in the Gaussian distribution 452 as well as the Gaussian distribution 452. 454) can also shift left or right, of course.
  • the circular distribution 450 of the peripheral reference pixels assumes that two Gaussian distributions are mixed, but the distribution of the peripheral reference pixels may be any other shape, and the distribution of the peripheral reference pixels may be plural in any way. You can classify into a set and change the distribution.
  • FIG. 5 illustrates an embodiment in which a distribution of pixel values of pixels of a current block and peripheral reference pixels that may be used for intra prediction is changed.
  • Distribution 505 represents a histogram of the pixel values of the peripheral reference pixels needed to perform intra prediction on the current block.
  • the video decoding apparatus 20 may determine an average value 515 of pixel values of neighboring reference pixels whose distribution is to be changed.
  • the video decoding apparatus 20 may include a first set 510 including pixels having a pixel value lower than the average value 515 and a second set including pixels having a pixel value higher than the average value 515. Can be classified into a set 520.
  • the video decoding apparatus 20 decreases the pixel values of the pixels included in the first set 510 by 3 and increases the pixel values of the pixels included in the second set 520 by 4 to distribute the video. 505 may be changed.
  • the modified distribution 535 may include a first set 530 in which the distribution is changed and a second set 540 in which the distribution is modified.
  • the first set 510 is mean m 1 , variance ⁇ 1 2 Is a Gaussian distribution G1 (m 1 , ⁇ 1 2 ), and the second set 520 is mean m 2 , variance ⁇ 2 2
  • the first set 530 with modified distribution is Gaussian distribution G1 (m 1 +3, ⁇ 1 2 )
  • the second set 540 with modified distribution Can be a Gaussian distribution G2 (m 2 -4, ⁇ 2 2 ).
  • 6A illustrates another embodiment of changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels that may be used for intra prediction.
  • the distribution 610 represents a histogram of pixel values of peripheral reference pixels.
  • the distribution 610 shows the interval of the pixel values of 29 peripheral reference pixels on the horizontal axis, and the frequency for each pixel value, that is, the number of pixels on the vertical axis. It is displayed.
  • the video decoding apparatus 20 divides the entire interval between the minimum value 615 and the maximum value 645 of the brightness equally into N (N is an integer) intervals, thereby including the pixels included in each interval. Can be classified into a set.
  • the video decoding apparatus 20 may change the distribution 610 by adding the same offset value for each set. For example, the video decoding apparatus 20 adds the ⁇ value to the pixel values of the pixels included in the first set 620, adds the ⁇ value to the pixel values of the pixels included in the second set 630, The distribution may be changed by adding ⁇ to pixel values of the pixels included in the three sets 640.
  • ⁇ , ⁇ , ⁇ can be positive real numbers or negative real numbers.
  • 6B illustrates another embodiment of changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels that may be used for intra prediction.
  • the distribution 650 represents a histogram of pixel values of the peripheral reference pixels.
  • the distribution 650 shows the interval of the pixel values of 30 peripheral reference pixels on the horizontal axis, and the frequency for each pixel value, that is, the number of pixels on the vertical axis. It is displayed.
  • the video decoding apparatus 20 may classify the peripheral reference pixels into a plurality of sets based on the median value 680 of the first peak 665 and the second peak 675.
  • the video decoding apparatus 20 may include a first set 660 including pixels having pixel values smaller than the median value 680 and pixels having pixel values greater than the median value 680. It can be divided into a second set 670 including the.
  • the video decoding apparatus 20 changes the distribution 650 by adding an ⁇ value to the pixel values of the pixels included in the first set 660 and adding the ⁇ value to the pixel values of the pixels included in the second set 670. Can be.
  • FIG. 7A illustrates a flag representing information necessary to modify a distribution of peripheral reference pixels, according to an exemplary embodiment.
  • the video encoding apparatus 10 may change the distribution of the first flag 73 indicating whether the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels is changed and the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels.
  • a second flag 75 representing any one of a plurality of modes representing a may be generated.
  • the first flag 73 may be 1 bit data
  • the second flag 75 may be n bit data.
  • the video encoding apparatus 10 may generate the first flag 73 for each coding unit or prediction unit 71.
  • the video encoding apparatus 10 may generate a first flag 73 for each coding unit.
  • the distribution of pixel values of the neighboring reference pixels is changed for all prediction units existing in one coding unit, and the distribution of the pixel values of the neighboring reference pixels is changed from the first flag 73 for the current coding unit. It can be represented as.
  • the video decoding apparatus 20 obtains a first flag 73 for each coding unit, and the first flag 73 for the current coding unit changes the distribution of pixel values of the neighboring reference pixels.
  • intra prediction may be performed by changing a distribution of pixel values of neighboring reference pixels for all prediction units existing in the current coding unit.
  • the video encoding apparatus 10 may generate the first flag 73 for each prediction unit.
  • the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels for the current prediction unit may be changed, and the first flag 73 for the current prediction unit may be represented as the distribution of the pixel values of the peripheral reference pixels.
  • the video decoding apparatus 20 obtains a first flag 73 for each prediction unit, and the first flag 73 for the current prediction unit changes the distribution of pixel values of the neighboring reference pixels.
  • intra prediction may be performed by changing a distribution of pixel values of neighboring reference pixels with respect to the current prediction unit.
  • the second flag 75 may specify a method of changing the distribution of the pixel values of the pixels.
  • the second flag 75 may represent one of the first mode described with reference to FIG. 5, the second mode described with reference to FIG. 6A, and the third mode described with reference to FIG. 6B. If the second flag 75 obtained from the bitstream indicates the first mode, the video decoding apparatus 20 according to an embodiment changes the distribution of peripheral reference pixels and performs intra prediction by the method described with reference to FIG. 5. can do.
  • the video encoding apparatus 10 generates the first flag 73 and the second flag 75 for each transformation unit, and the video decoding apparatus 20 generates the first flag 73 and the first component for each transformation unit. Two flags 75 can be obtained.
  • 7B is a flowchart illustrating a method of differently determining an intra prediction method according to a first flag and a second flag, according to an embodiment.
  • Steps 71, 76, and 77 are the same as steps 21, 25, and 27 of Fig. 2B, respectively, and thus description thereof is omitted.
  • the video decoding apparatus 20 may obtain a first flag indicating whether to change a distribution of pixel values of peripheral reference pixels from an encoded bitstream.
  • the video decoding apparatus 20 may determine whether to change the distribution of pixel values of neighboring reference pixels for intra prediction of the current block, based on the first flag.
  • the first flag may be a 1-bit flag having a value of 0 or 1, and if the value of the first flag is 1, the process may proceed to step 73, and if 0, the process may proceed to step 75. If the value of the first flag is 0, the video decoding apparatus 20 according to an embodiment may proceed to step 76 to perform intra prediction immediately without changing the distribution of pixel values of the peripheral reference pixels or to the peripheral reference pixels.
  • the filter can be applied only to change pixel values and perform intra prediction.
  • the video decoding apparatus 20 may acquire a second flag indicating any one of a plurality of modes indicating a method of changing a distribution of pixel values of peripheral reference pixels.
  • the second flag may be an n-bit flag that specifies a method of classifying peripheral reference pixels into a plurality of sets and includes information on an offset value for changing the pixel value.
  • the video decoding apparatus 20 may change a distribution of pixel values of peripheral reference pixels according to the second flag.
  • the peripheral reference pixels are divided into two sets based on the brightness average value of the peripheral reference pixels, and the distribution is obtained by adding the offset values ⁇ and ⁇ to the pixel values of the pixels included in each set. You can change it.
  • the video decoding apparatus 20 may perform intra prediction with reference to neighboring reference pixels.
  • the video decoding apparatus 20 may perform intra prediction on a current block using an intra prediction mode obtained from a bitstream using peripheral reference pixels, and generate a prediction block for the current block. .
  • the video decoding apparatus 20 may reconstruct the current block using the residual data obtained from the bitstream and the prediction block generated in operation 76.
  • FIGS. 3 to 7B For convenience of description, in FIGS. 3 to 7B, only operations performed by the video encoding apparatus 10 are described in detail, and operations in the video decoding apparatus 20 are omitted, or operations performed by the video decoding apparatus 20, respectively. Although operations of the video encoding apparatus 10 and the video encoding apparatus 10 have been described above, operations corresponding to the video decoding apparatus 20 and the video encoding apparatus 10 may also be performed in the video encoding apparatus 10 and the video decoding apparatus 20. It can be easily understood by those skilled in the art to which the present embodiment pertains that it can be performed.
  • the video encoding apparatus 10 and the video decoding apparatus 20 may divide an image into maximum coding units, and decode and decode the image based on coding units having a tree structure for each maximum coding unit. For example, the video decoding apparatus 20 may determine the size of the maximum coding unit, divide the image into a plurality of maximum coding units, and then determine the current block based on the split information. Also, the video decoding apparatus 20 may include a first flag indicating whether to change a distribution of pixel values of neighboring reference pixels or a distribution of pixel values of neighboring reference pixels for each coding unit or prediction unit. It has been described above that the second flag indicating which one can be received.
  • FIGS. 8 to 20 a video encoding method and apparatus therefor, a video decoding method, and an apparatus based on coding units and transformation units having a tree structure according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 20.
  • FIG. 8 is a block diagram of a video encoding apparatus 800 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment of the present invention.
  • the operations of the video encoding apparatus 10 described above with reference to FIGS. 1A through 7B may be performed by the video encoding apparatus 800. That is, the video encoding apparatus 800 may determine the current block by hierarchically dividing an image based on a tree structure, and perform intra prediction by changing a distribution of neighboring reference pixels of the current block.
  • operations of the predictor 12 of the video encoding apparatus 10 may be performed by the maximum coding unit splitter 810 and the coding unit determiner 820 of the video encoding apparatus 800.
  • an operation of the encoder 14 of the video encoding apparatus 10 may be performed by the output unit 830 of the video encoding apparatus 800.
  • a video encoding apparatus 800 including video prediction based on coding units having a tree structure includes a maximum coding unit splitter 810, a coding unit determiner 820, and an output unit 830.
  • the video encoding apparatus 800 including video prediction based on coding units having a tree structure according to an embodiment is referred to as a short term “video encoding apparatus 800”.
  • the maximum coding unit splitter 810 may partition the current picture based on the maximum coding unit that is a coding unit of the 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, and the like, and may be a square data unit having a square of 2 and a horizontal size.
  • the coding unit according to an embodiment may be characterized by a maximum size and depth.
  • the depth indicates the number of times the coding unit is spatially divided from the maximum coding unit, and as the depth increases, the coding unit for each depth may be split from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the depth of the largest coding unit is the highest depth and the minimum coding unit may be defined as the lowest coding unit.
  • the maximum coding unit decreases as the depth increases, the size of the coding unit for each depth decreases, and thus, the coding unit of the higher depth may include coding units of a plurality of lower depths.
  • the 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 coding unit determiner 820 encodes at least one divided region obtained by dividing the region of the largest coding unit for each depth, and determines a depth at which the final encoding result is output for each of the at least one divided region. That is, the coding unit determiner 820 encodes the image data in coding units according to depths for each maximum coding unit of the current picture, and selects the depth at which the smallest coding error occurs to determine the final depth. The determined final depth and the image data for each maximum coding unit are output to the output unit 830.
  • Image data in the largest coding unit is encoded based on coding units according to depths according to at least one depth less than or equal to the maximum depth, and encoding results based on the coding units for each depth are compared. As a result of comparing the encoding error of the coding units according to depths, a depth having the smallest encoding error may be selected. At least one final depth may be determined for each maximum coding unit.
  • the coding unit is divided into hierarchically and the number of coding units increases.
  • a coding error of each data is measured, and whether or not division into a lower depth is determined. Therefore, even in the data included in one largest coding unit, since the encoding error for each depth is different according to the position, the final depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more final depths may be set for one maximum coding unit, and data of the maximum coding unit may be partitioned according to coding units of one or more final depths.
  • the coding unit determiner 820 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units according to the tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a final depth among all deeper coding units included in the current maximum coding unit.
  • the coding unit of the final depth may be determined hierarchically according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions. Similarly, the final depth for the current area can be determined independently of the final depth for the other area.
  • 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 indicate 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.
  • encoding including prediction encoding and transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 800 may variously select a size or shape of a data unit for encoding image data.
  • the encoding of the image data is performed through prediction encoding, transforming, entropy encoding, and the like.
  • the same data unit may be used in every step, or the data unit may be changed in steps.
  • the video encoding apparatus 800 may select not only a coding unit for encoding the image data but also a data unit different from the coding unit in order to perform predictive encoding of the image data in the coding unit.
  • prediction encoding may be performed based on a coding unit of a final depth, that is, a more strange undivided coding unit, according to an embodiment.
  • a more strange undivided coding unit that is the basis of prediction coding is referred to as a 'prediction unit'.
  • the partition in which the prediction unit is divided may include a data unit in which at least one of the prediction unit and the height and the width of the prediction unit are divided.
  • the partition may be a data unit in which the prediction unit of the coding unit is split, and the prediction unit may be a partition having the same size as the coding unit.
  • the partition mode may include not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided in a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, in geometric form It may optionally include partitioned partitions, arbitrary types of partitions, and the like.
  • 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.
  • the video encoding apparatus 800 may perform the transformation of the image data of the coding unit based on not only a coding unit for encoding the image data but also a data unit different from the coding unit.
  • the transformation may be performed based on a transformation unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the transformation unit may include a data unit for intra mode and a transformation unit for inter mode.
  • the transformation unit in the coding unit is also recursively divided into smaller transformation units, so that the residual data of the coding unit is determined according to the tree structure according to the transformation depth. Can be partitioned according to the conversion unit.
  • a transform depth indicating a split number of times until the height and the width of the coding unit are divided and reaches the transform unit may be set. For example, if the size of the transform unit of the current coding unit of size 2Nx2N is 2Nx2N, the transform depth is 0, the transform depth 1 if the size of the transform unit is NxN, and the transform depth 2 if the size of the transform unit is N / 2xN / 2. Can be. That is, the transformation unit having a tree structure may also be set for the transformation unit according to the transformation depth.
  • the split information for each depth requires not only depth but also prediction related information and transformation related information. Accordingly, the coding unit determiner 820 may determine not only a depth that generates a minimum encoding error, but also a partition mode obtained by dividing a prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for transformation.
  • 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 with reference to FIGS. 9 to 19.
  • the coding unit determiner 820 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 830 outputs, in the form of a bitstream, image data of the maximum coding unit and depth information according to depths, which are encoded based on at least one depth determined by the coding unit determiner 820.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the split information for each depth may include depth information, partition mode information of a prediction unit, prediction mode information, split information of a transformation unit, and the like.
  • the final depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode in a coding unit of a lower depth rather than encoding the current depth. If the current depth of the current coding unit is a depth, since the current coding unit is encoded in a coding unit of the current depth, split information of the current depth may be defined so that it is no longer divided into lower depths. On the contrary, if the current depth of the current coding unit is not the depth, encoding should be attempted using the coding unit of the lower depth, and thus split information of the current depth may be defined to be divided into coding units of the lower depth.
  • encoding is performed on the coding unit divided into the coding units of the lower depth. Since at least one coding unit of a lower depth exists in the coding unit of the current depth, encoding may be repeatedly performed for each coding unit of each lower depth, and recursive coding may be performed for each coding unit of the same depth.
  • coding units having a tree structure are determined in one largest coding unit and at least one split information should be determined for each coding unit of a depth, at least one split information may be determined for one maximum coding unit.
  • the depth since the data of the largest coding unit is partitioned hierarchically according to the depth, the depth may be different for each location, and thus depth and split information may be set for the data.
  • the output unit 830 may allocate encoding information about a corresponding depth and an encoding mode to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit included in the maximum coding unit.
  • the minimum unit according to an embodiment is a square data unit of a size obtained by dividing a minimum coding unit, which is a lowest depth, into four.
  • the minimum unit according to an embodiment may be a square data unit having a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, partition units, and transformation units included in the maximum coding unit.
  • the encoding information output through the output unit 830 may be classified into encoding information according to depth coding units and encoding information according to prediction units.
  • the encoding information for each coding unit according to depth may include prediction mode information and partition size information.
  • the encoding information transmitted for each prediction unit includes information about an estimation direction of the inter mode, information about a reference image index of the inter mode, information about a motion vector, information about a chroma component of an intra mode, and information about an inter mode of an intra mode. , Information about an intra prediction mode, information about a distribution change of reference pixels required for intra prediction, and the like.
  • Information about the maximum size and information about the maximum depth of the coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted into a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set of the bitstream.
  • the information on the maximum size of the transform unit and the minimum size of the transform unit allowed for the current video may also be output through a header, a sequence parameter set, a picture parameter set, or the like of the bitstream.
  • the output unit 830 may encode and output reference information related to prediction, prediction information, slice type information, and the like.
  • a coding unit for each depth is a coding unit having a size in which the height and width of the coding unit of one layer higher depth are divided by half. That is, if the size of the coding unit of the current depth is 2Nx2N, the size of the coding unit of the lower depth is NxN.
  • the current coding unit having a size of 2N ⁇ 2N may include up to four lower depth coding units having a size of N ⁇ N.
  • the video encoding apparatus 800 determines a coding unit having an optimal shape and size for each maximum coding unit based on the size and the maximum depth of the maximum coding unit determined in consideration of the characteristics of the current picture. Coding units may be configured. In addition, since each of the maximum coding units may be encoded in various prediction modes and transformation methods, an optimal coding mode may be determined in consideration of image characteristics of coding units having various image sizes.
  • the video encoding apparatus may adjust the coding unit in consideration of the image characteristics while increasing the maximum size of the coding unit in consideration of the size of the image, thereby increasing image compression efficiency.
  • FIG. 9 is a block diagram of a video decoding apparatus 900 based on coding units having a tree structure, according to an embodiment.
  • the operations of the video decoding apparatus 20 described above with reference to FIGS. 2A through 7B may be performed by the video decoding apparatus 900. That is, the video decoding apparatus 900 may determine a current block by hierarchically dividing an image to be decoded based on a tree structure, and perform intra prediction by changing a distribution of neighboring reference pixels of the current block.
  • the receiving unit 910 and the image data and encoding information extracting unit 920 of the video decoding apparatus 900 may perform an operation of the receiving unit 22 of the video decoding apparatus 20.
  • the image data decoder 930 of 900 may perform an operation of the decoder 24 of the video decoding apparatus 20.
  • the video decoding apparatus 900 including video prediction based on coding units having a tree structure includes a receiver 910, an image data and encoding information extractor 920, and an image data decoder 930. do.
  • the video decoding apparatus 900 including video prediction based on coding units having a tree structure according to an embodiment is referred to as a video decoding apparatus 900 for short.
  • the receiver 910 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the image data and encoding information extractor 920 extracts the encoded image data for each coding unit from the parsed bitstream according to the coding units having the tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the image data decoder 930.
  • the image data and encoding information extractor 920 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header, a sequence parameter set, or a picture parameter set for the current picture.
  • the image data and encoding information extractor 920 extracts the final depth and the split information of the coding units having a tree structure for each maximum coding unit from the parsed bitstream.
  • the extracted final depth and split information are output to the image data decoder 930. That is, the image data of the bit string may be divided into maximum coding units so that the image data decoder 930 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the image data and encoding information extractor 920 may extract information about an intra prediction mode and information about a change of a distribution of reference pixels required for intra prediction from the parsed bitstream.
  • the depth and split information for each largest coding unit may be set for one or more depth information, and the split information for each depth may include partition mode information, prediction mode information, split information of a transform unit, and the like, of a corresponding coding unit. .
  • depth-specific segmentation information may be extracted.
  • the depth and split information of the largest coding unit extracted by the image data and the encoding information extractor 920 may be repeatedly used by each coding unit of the deeper coding units according to the maximum coding units, as in the video encoding apparatus 800 according to an exemplary embodiment. Depth and split information determined to perform encoding to generate a minimum encoding error. Accordingly, the video decoding apparatus 900 may reconstruct an image by decoding data according to an encoding method that generates a minimum encoding error.
  • the image data and encoding information extractor 920 may select the predetermined data unit. Depth and segmentation information can be extracted for each. If the depth and the split information of the corresponding maximum coding unit are recorded for each predetermined data unit, the predetermined data units having the same depth and the split information may be inferred as data units included in the same maximum coding unit.
  • the image data decoder 930 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the depth and the split information for each maximum coding unit. That is, the image data decoder 930 decodes the encoded image data based on the read partition mode, the prediction mode, and the transformation unit for each coding unit among the coding units having the tree structure included in the maximum coding unit. Can be.
  • the decoding process may include a prediction process including intra prediction and motion compensation, and an inverse transform process.
  • the image data decoder 930 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit, based on the partition mode information and the prediction mode information of the prediction unit of the coding unit according to depths.
  • the image data decoder 930 may read transform unit information having a tree structure for each coding unit, and perform inverse transform based on the transformation unit for each coding unit, for inverse transformation for each coding unit. Through inverse transformation, the pixel value of the spatial region of the coding unit may be restored.
  • the image data decoder 930 may determine the depth of the current maximum coding unit by using the split information for each depth. If the split information indicates that the split information is no longer divided at the current depth, the current depth is the depth. Therefore, the image data decoder 930 may decode the coding unit of the current depth using the partition mode, the prediction mode, and the transform unit size information of the prediction unit, for the image data of the current maximum coding unit.
  • the image data decoding unit 930 It may be regarded as one data unit to be decoded in the same encoding mode.
  • the decoding of the current coding unit may be performed by obtaining information about an encoding mode for each coding unit determined in this way.
  • FIG. 10 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment.
  • a size of a coding unit may be expressed by a width x height, and may include 32x32, 16x16, and 8x8 from a coding unit having a size of 64x64.
  • Coding units of size 64x64 may be partitioned into partitions of size 64x64, 64x32, 32x64, and 32x32, coding units of size 32x32 are partitions of size 32x32, 32x16, 16x32, and 16x16, and coding units of size 16x16 are 16x16.
  • Coding units of size 8x8 may be divided into partitions of size 8x8, 8x4, 4x8, and 4x4, into partitions of 16x8, 8x16, and 8x8.
  • 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 maximum size of the coding size is relatively large not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Accordingly, the video data 1010 and 1020 having higher resolution than the video data 1030 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 1015 of the video data 1010 is divided twice from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 1035 of the video data 1030 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer so that the long axis size is 8 Up to coding units may be included.
  • the coding unit 1025 of the video data 1020 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 11 is a block diagram of a video encoder 1100 based on coding units, according to an embodiment.
  • the video encoder 1100 performs operations required to encode image data by the picture encoder 1520 of the video encoding apparatus 800. That is, the intra prediction unit 1120 performs intra prediction on each of the prediction units of the intra mode coding unit of the current image 1105, and the inter prediction unit 1115 performs the current image on each prediction unit with respect to the coding unit of the inter mode. Inter-prediction is performed using the reference image acquired in operation 1105 and the reconstructed picture buffer 1110.
  • the current image 1105 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.
  • Residual data is generated by subtracting the prediction data for the coding unit of each mode output from the intra prediction unit 1120 or the inter prediction unit 1115 from the data for the encoding unit of the current image 1105, and The dew data is output as transform coefficients quantized for each transform unit through the transform unit 1125 and the quantization unit 1130.
  • the quantized transform coefficients are reconstructed into residue data in the spatial domain through the inverse quantizer 1145 and the inverse transformer 1150.
  • Residual data of the reconstructed spatial domain is added to the prediction data of the coding unit of each mode output from the intra predictor 1120 or the inter predictor 1115, thereby reconstructing the spatial domain of the coding unit of the current image 1105. The data is restored.
  • the reconstructed spatial area data is generated as a reconstructed image through the deblocking unit 1155 and the SAO performing unit 1160.
  • the generated reconstructed image is stored in the reconstructed picture buffer 1110.
  • the reconstructed images stored in the reconstructed picture buffer 1110 may be used as reference images for inter prediction of another image.
  • the transform coefficients quantized by the transformer 1125 and the quantizer 1130 may be output to the bitstream 1140 through the entropy encoder 1135.
  • the inter predictor 1115, the intra predictor 1120, and the transformer ( 1125, the quantizer 1130, the entropy encoder 1135, the inverse quantizer 1145, the inverse transform unit 1150, the deblocking unit 1155, and the SAO performer 1160 in a tree structure for each maximum coding unit. An operation based on each coding unit among the coding units may be performed.
  • the intra prediction unit 1120 and the inter prediction unit 1115 determine a partition mode and a prediction mode of each coding unit among coding units having a tree structure in consideration of the maximum size and the maximum depth of the current maximum coding unit.
  • the transform unit 1125 may determine whether to split the transform unit according to the quad tree in each coding unit among the coding units having the tree structure.
  • FIG. 12 is a block diagram of a video decoder 1200 based on coding units, according to an embodiment.
  • the entropy decoding unit 1215 parses the encoded image data to be decoded from the bitstream 1205 and encoding information necessary for decoding.
  • the encoded image data is a quantized transform coefficient.
  • the inverse quantizer 1220 and the inverse transform unit 1225 reconstruct residue data from the quantized transform coefficients.
  • the intra prediction unit 1240 performs intra prediction for each prediction unit with respect to the coding unit of the intra mode.
  • the inter prediction unit 1235 performs inter prediction on the coding unit of the inter mode of the current image by using the reference image acquired in the reconstructed picture buffer 1230 for each prediction unit.
  • the data of the spatial domain of the coding unit of the current image 1105 is restored and reconstructed.
  • the data of the space area may be output as the reconstructed image 1260 through the deblocking unit 1245 and the SAO performing unit 1250.
  • the reconstructed images stored in the reconstructed picture buffer 1230 may be output as reference images.
  • step-by-step operations after the entropy decoder 1215 of the video decoder 1200 according to an embodiment may be performed.
  • the entropy decoder 1215, the inverse quantizer 1220, and the inverse transformer ( 1225, the intra prediction unit 1240, the inter prediction unit 1235, the deblocking unit 1245, and the SAO performing unit 1250 are based on respective coding units among coding units having a tree structure for each maximum coding unit. You can do it.
  • the intra prediction unit 1240 and the inter prediction unit 1235 determine a partition mode and a prediction mode for each coding unit among the coding units having a tree structure, and the inverse transform unit 1225 has a quad tree structure for each coding unit. It is possible to determine whether to divide the conversion unit according to.
  • FIG. 13 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment.
  • the video encoding apparatus 800 according to an embodiment and the video decoding apparatus 900 according to an embodiment use hierarchical coding units to consider image characteristics.
  • the maximum height, width, and maximum depth of the coding unit may be adaptively determined according to the characteristics of the image, and may be variously set according to a user's request. According to the maximum size of the preset coding unit, the size of the coding unit for each depth may be determined.
  • the hierarchical structure 1300 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 1300 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided. Also, along the horizontal axis of the hierarchical structure 1300 of the coding unit, a prediction unit and a partition on which the prediction coding of each deeper coding unit is based are illustrated.
  • the coding unit 1310 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 1300 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • a depth deeper along the vertical axis includes a coding unit 1320 having a depth of 32x32, a coding unit 1330 having a depth of 16x16, and a coding unit 1340 having a depth of 8x8.
  • a coding unit 1340 having a depth of 8 having a size of 8 ⁇ 8 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the coding unit 1310 having a size of 64x64 having a depth of 0 is a prediction unit, the prediction unit includes a partition 1310 having a size of 64x64, partitions 1312 having a size of 64x32, and a size included in the coding unit 1310 having a size of 64x64. 32x64 partitions 1314, and 32x32 partitions 1316.
  • the prediction unit of the coding unit 1320 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 1320 having a size of 32x32, partitions 1322 having a size of 32x16, and a partition having a size of 16x32 included in the coding unit 1320 having a size of 32x32. 1324, partitions 1326 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 1330 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 1330 of size 16x16, partitions 1332 of size 16x8 and a partition of size 8x16 included in the coding unit 1330 of size 16x16. 1334, partitions 1336 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 1340 having a size of 8x8 having a depth of 3 includes a partition 1340 having a size of 8x8, partitions 1342 having a size of 8x4, and a partition having a size of 4x8 included in the coding unit 1340 having a size of 8x8. 1344, partitions 1346 of size 4x4.
  • the coding unit determiner 820 of the video encoding apparatus 800 may determine the depth of the maximum coding unit 1310 for each coding unit of each depth included in the maximum coding unit 1310. Encoding must be performed.
  • 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.
  • encoding may be performed for each prediction unit of a coding unit according to depths along a horizontal axis of the hierarchical structure 1300 of the coding unit, and a representative coding error, which is the smallest coding error at a corresponding depth, may be selected. .
  • a depth deeper along the vertical axis of the hierarchical structure 1300 of the coding unit encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 1310 may be selected as the depth and partition mode of the maximum coding unit 1310.
  • FIG. 14 illustrates a relationship between a coding unit and transformation units, according to an embodiment.
  • the video encoding apparatus 800 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transformation unit for transformation in the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the video encoding apparatus 800 or the video decoding apparatus 900 when the current coding unit 1410 is 64x64 size, a 32x32 sized transform unit 1420 is used. The conversion can be performed.
  • the data of the 64x64 coding unit 1410 is transformed into 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 transform units of 64x64 size or less, and then encoded, and the transform unit having the least error with the original is selected. Can be.
  • 15 is a diagram of encoding information, according to an embodiment.
  • the output unit 830 of the video encoding apparatus 800 is split information, and information about a partition mode 1500, information about a prediction mode 1510, and a transform unit size are determined for each coding unit of each depth.
  • Information about 1520 can be encoded and transmitted.
  • the information 1500 about the partition mode is a data unit for predictive encoding of the current coding unit, and represents information about a partition type in which the prediction unit of the current coding unit is divided.
  • the current coding unit CU_0 of size 2Nx2N may be any one of a partition 1502 of size 2Nx2N, a partition 1504 of size 2NxN, a partition 1506 of size Nx2N, and a partition 1508 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 1500 about the partition mode of the current coding unit represents one of a partition 1502 of size 2Nx2N, a partition 1504 of size 2NxN, a partition 1506 of size Nx2N, and a partition 1508 of size NxN. It is set to.
  • Information 1510 about the prediction mode indicates a prediction mode of each partition. For example, through the information 1510 about the prediction mode, whether the partition indicated by the information 1500 about the partition mode is performed in one of the intra mode 1512, the inter mode 1514, and the skip mode 1516. Whether or not can be set.
  • the information 1520 about the size of the transformation unit indicates which transformation unit to transform the current coding unit based on.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 1522, a second intra transform unit size 1524, a first inter transform unit size 1526, and a second inter transform unit size 1528. have.
  • the image data and encoding information extractor 1610 of the video decoding apparatus 900 may include information about a partition mode 1500, information about a prediction mode 1510, and transformation for each depth-based coding unit. Information 1520 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • 16 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an exemplary embodiment.
  • 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 1610 for predictive encoding of the coding unit 1600 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition mode 1612 having a size of 2N_0x2N_0, a partition mode 1614 having a size of 2N_0xN_0, a partition mode 1616 having a size of N_0x2N_0, and N_0xN_0 May include a partition mode 1618 of size.
  • partition mode 1612, 1614, 1616, and 1618 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition mode is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition mode, 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 (1620), and iteratively encodes the coding units 1630 of the depth 2 and partition mode of the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and split (1650), and the coding unit 1660 of the depth 2 and the size N_2xN_2 is repeated.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • depth-based coding units may be set until depth d-1, and split information may be set up to depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 and the encoding is performed to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 1680 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • a partition mode 1696 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition mode 1698 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • partition mode one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_
  • a partition mode in which a minimum encoding error occurs may be searched.
  • the maximum depth is d, so the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer present.
  • the depth of the current maximum coding unit 1600 may be determined as the depth d-1, and the partition mode 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 1652 having the depth d-1.
  • the data unit 1699 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 a minimum coding unit, which is the lowest depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 800 compares depth-to-depth encoding errors of the coding units 1600, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a depth.
  • the partition mode and the prediction mode may be set to the encoding mode of the depth.
  • depths with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, and d.
  • the depth, the partition mode of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as split information.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the depth, only the split information of the depth is set to '0', and the split information for each depth except the depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 920 of the video decoding apparatus 900 may extract information about a depth and a prediction unit of the coding unit 1600 and use the same to decode the coding unit 1612. have.
  • the video decoding apparatus 900 may identify a depth having split information of '0' as a depth using split information for each depth, and use the split information for the corresponding depth for decoding.
  • 17, 18, and 19 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to an embodiment.
  • the coding units 1710 are deeper coding units determined by the video encoding apparatus 800 according to an embodiment with respect to the largest coding unit.
  • the prediction unit 1760 is partitions of prediction units of each deeper coding unit among the coding units 1710, and the transform unit 1770 is transform units of each deeper coding unit.
  • the depth-based coding units 1710 have a depth of 0
  • the coding units 1712 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1714, 1716, 1718, 1728, 1750, and 1752 have depths.
  • coding units 1720, 1722, 1724, 1726, 1730, 1732, and 1748 have a depth of 3
  • coding units 1740, 1742, 1744, and 1746 have a depth of 4.
  • partitions 1714, 1716, 1722, 1732, 1748, 1750, 1752, and 1754 of the prediction units 1760 are divided by coding units. That is, partitions 1714, 1722, 1750, and 1754 are partition modes of 2NxN, partitions 1716, 1748, and 1752 are partition modes of Nx2N, and partitions 1732 are partition modes of NxN.
  • the prediction units and partitions of the coding units 1710 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of some of the transformation units 1770 may be transformed or inversely transformed into data units having a smaller size than that of the coding unit.
  • the transformation units 1714, 1716, 1722, 1732, 1748, 1750, 1752, and 1754 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1760. That is, even if the video encoding apparatus 800 and the video decoding apparatus 900 according to the embodiment are 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 the coding unit, partition mode information, prediction mode information, and transformation unit size information. Table 1 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 800 and the video decoding apparatus 900 according to an embodiment.
  • Segmentation information 0 (coding for coding units of size 2Nx2N of current depth d) Split information 1 Prediction mode Partition mode Transformation unit size Iterative coding for each coding unit of lower depth d + 1 Intra interskip (2Nx2N only) Symmetric Partition Mode Asymmetric Partition Mode Conversion unit split information 0 Conversion unit split information 1 2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (symmetric partition mode) N / 2xN / 2 (asymmetric partition mode)
  • the output unit 830 of the video encoding apparatus 800 outputs encoding information about coding units having a tree structure
  • the encoding information extracting unit of the video decoding apparatus 900 may include an output unit 830.
  • 920 may extract encoding information about coding units having a tree structure from the received bitstream.
  • the split information indicates whether the current coding unit is split into coding units of a lower depth. If the split information of the current depth d is 0, partition mode information, prediction mode, and transform unit size information may be defined for the depth since the current coding unit is a depth in which the current coding unit is no longer divided into lower coding units. have. 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 modes, and skip mode can only be defined in partition mode 2Nx2N.
  • the partition mode information indicates symmetric partition modes 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by symmetrical ratios, and asymmetric partition modes 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, divided by asymmetrical ratios.
  • the asymmetric partition modes 2NxnU and 2NxnD are divided into heights of 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition modes nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • 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 mode for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition mode, the size of the transform unit may be set to NxN, and N / 2xN / 2 if it is an asymmetric partition mode.
  • 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 depth.
  • the coding unit of the 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 data is included in the coding unit having the same depth.
  • the coding unit of the corresponding depth may be identified using the encoding information held by the data unit, the distribution of 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 referenced 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 is searched in the coding unit according to depths by using encoding information of adjacent coding units.
  • the neighboring coding unit may be referred to.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • FIG. 20 illustrates a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a transformation unit, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 2000 includes coding units 2002, 2004, 2006, 2012, 2014, 2016, and 2018 of depth. Since one coding unit 2018 is a coding unit of depth, split information may be set to zero.
  • the partition mode information of the coding unit 2018 having a size of 2Nx2N includes partition modes 2Nx2N (2022), 2NxN (2024), Nx2N (2026), NxN (2028), 2NxnU (2032), 2NxnD (2034), and nLx2N (2036). And nRx2N 2038.
  • 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 mode of the coding unit.
  • the partition mode information is set to one of the symmetric partition modes 2Nx2N (2022), 2NxN (2024), Nx2N (2026), and NxN (2028)
  • the conversion unit partition information is 0, the conversion unit of size 2Nx2N ( 2042 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 2044 of size NxN may be set.
  • partition mode information is set to one of asymmetric partition modes 2NxnU (2032), 2NxnD (2034), nLx2N (2036), and nRx2N (2038)
  • the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 2052 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 2054 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the conversion unit splitting information (TU size flag) described above with reference to FIG. 19 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 set to 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 800 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 900 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 the 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.
  • RootTuSize min (MaxTransformSize, PartitionSize) ........... (3)
  • 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 video encoding method and the video decoding method may be embodied as computer readable codes on a computer readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of computer-readable recording media include ROM, RAM. CD-ROMs, magnetic tapes, floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also include those implemented in the form of carrier waves such as transmission over the Internet.
  • the computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

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Abstract

개시된 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 수신부, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부, 및 예측 블록과 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 현재 블록을 복원하는 복호화부를 포함할 수 있다.

Description

영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치
본 발명은 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 픽셀 값에 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀을 이용하는 인트라 예측을 수행하여 영상의 압축 효율을 향상시키는 영상의 인트라 예측 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 인터 예측 및 인트라 예측에서 이용가능한 모든 부호화 모드에서 각각의 매크로 블록을 부호화한 다음, 매크로 블록의 부호화에 소요되는 비트율과 원 매크로 블록과 복호화된 매크로 블록과의 왜곡 정도에 따라서 부호화 모드를 하나 선택하여 매크로 블록을 부호화한다.
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 예측 모드에 따라 부호화되고 있다.
인트라 예측 모드에서는, 예측을 하고자 하는 현재 블록보다 먼저 복원된 주변 참조 픽셀을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 현재 블록과 인트라 예측을 사용하여 예측된 예측 블록 간의 픽셀 값들의 차이가 잔차(Residual) 데이터로 표현되므로, 부호화 효율 및 복호화 효율이 향상될 수 있다.
픽셀 값에 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하는 비디오 부호화, 복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 비디오 부호화, 복호화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체가 제공될 수 있다. 본 실시 예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 이하의 실시 예들로부터 또 다른 기술적 과제들이 유추될 수 있다.
도 1a 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 나타낸다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
도2a는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 나타낸다.
도2b는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
도3은 인트라 예측을 수행하고자 하는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들을 나타낸다.
도4는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도5는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도6a는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도6b는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
도7a은 일 실시 예에 따른 주변 참조 픽셀의 분포를 변형하기 위해 필요한 정보를 나타내는 플래그를 나타낸다.
도7b은 일 실시 예에 따라 비디오 복호화 장치가 제1플래그와 제2플래그에 따라 인트라 예측 수행 방법을 다르게 결정하는 흐름도을 나타낸다.
도 8는 본 발명의 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(800)의 블록도를 도시한다.
도 9는 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(900)의 블록도를 도시한다.
도 10은 일 실시 예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 11은 일 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화부(1100)의 블록도를 도시한다.
도 12는 일 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화부(1200)의 블록도를 도시한다.
도 13는 일 실시 예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 14은 일 실시 예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 15은 일 실시 예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
도 16는 일 실시 예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 17, 18 및 19는 일 실시 예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 20은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치는, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 수신부, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부, 및 상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 예측부는, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 상기 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고, 상기 분류된 각 집합 별로 소정의 오프 셋 값을 사용하여 상기 분류된 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 변경시킴으로서, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 예측부는, 상기 주변 참조 픽셀들을, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값들의 평균 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 상기 평균 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합으로 분류하고, 상기 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 제1 오프셋 값을 더하고, 상기 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 대해 제2 오프셋 값을 더하여 상기 분포를 변경하고, 상기 제1 오프셋 값 및 제2 오프셋 값은 양수 또는 음수인 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신부는, 상기 비트스트림으로부터 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포에 대한 변경 여부에 대한 정보를 포함하는 제1플래그를 획득하고, 상기 예측부는, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 복수의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하지 않는 것으로 나타낼 경우, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 수신부는, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 상기 비트스트림으로부터 획득하고, 상기 예측부는, 상기 제2플래그가 나타내는 모드에 따라, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 주변 참조 픽셀들은, 상기 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측에 위치한 N+1개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 및 상기 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 주변 픽셀을 포함하는 Nx4 + 1 개의 주변 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치는, 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부, 및 상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 방법은, 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 단계, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계, 상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계, 및 상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 방법은, 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계, 상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계, 및 상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 비디오 복호화 방법 또는 상기 비디오 부호화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공될 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 개시된 실시 예들은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서에서 사용되는 용어는 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다. 이하에서는 도면을 참조하여 실시 예들을 상세히 설명한다. 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
또한, 명세서에서 사용되는 "부" 또는 "모듈"이라는 용어는 FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소 또는 회로를 의미한다.
이하 도 1a 내지 도 7b을 참조하여, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 및 복호화 장치 및 방법이 제안된다.
또한, 도 8 내지 도 20을 참조하여, 앞서 제안한 비디오 부호화 방법 및 복호화 방법에 적용 가능한 일 실시 예에 따른 트리 구조의 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 기법 및 비디오 복호화 기법이 개시된다.
또한, 도 21 내지 도 27을 참조하여, 앞서 제안한 비디오 부호화 방법, 비디오 복호화 방법이 적용 가능한 일 실시 예들이 개시된다.
이하, '영상'은 비디오의 정지영상이거나 동영상, 즉 비디오 그 자체를 나타낼 수 있다.
이하 '샘플'은, 영상의 샘플링 위치에 할당된 데이터로서 프로세싱 대상이 되는 데이터를 의미한다. 예를 들어, 공간영역의 영상에서 픽셀들이 샘플들일 수 있다.
이하 ‘현재 블록(Current Block)’은, 부호화 또는 복호화하고자 하는 현재 영상의 부호화 단위 또는 예측 블록을 의미할 수 있다.
먼저, 도 1a 내지 도 7b를 참조하여, 일 실시 예에 따라 인트라 예측을 수행하여 비디오를 부호화 하기 위한 장치 및 방법과 인트라 예측을 수행하여 비디오를 복호화 하기 위한 장치 및 방법이 개시된다.
도 1a 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 나타낸다.
인트라 예측은 현재 블록과 공간적으로 현재 블록과 인접한 다른 영역 간의 유사성을 사용하는 예측 방법을 의미한다. 인트라 예측은 예측을 하고자 하는 현재 블록보다 먼저 부호화 또는 복호화된 주변 참조 픽셀을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 현재 블록과 인트라 예측을 사용하여 예측된 예측 블록 간의 픽셀 값들의 차이가 잔차(Residual) 데이터로 표현될 수 있다. 따라서 현재 블록에 대한 인트라 예측에 의해, 현재 블록의 영상 정보를 직접 출력하는 대신에, 인트라 예측 모드에 대한 정보 및 잔차 데이터를 출력하여 부복호화의 효율을 향상시킬 수 있다.
비디오 부호화 장치(10)는 예측부(12)와 부호화부(14)를 포함할 수 있다.
예측부(12)는 부호화하고자 하는 현재 블록의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하여, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록 주변에 위치하는 이전에 부호화된 픽셀들이다.
예측부(12)는 복수의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 일 실시 예에 따른 픽셀 값(pixel value)이란, 픽셀의 휘도 값(luminance value)를 의미할 수 있다. 예를 들어, 영상의 색 공간이 YCbCr(Y : 휘도 성분, Cb와 Cr : 색차 성분)인 경우, 픽셀 값은 Y성분의 값을 나타낼 수 있으며, 색 공간이 RGB(R : 적, G : 녹, B : 청)인 경우, 픽셀 값은 R 성분과 G성분과 B성분을 합하여 3으로 나눈 값을 의미할 수 있다. 일 실시 예에 따라, 픽셀 값을 8비트로 표현하는 경우 0부터 255까지의 값을 가지는 그레이 스케일(gray scale) 값으로 표현할 수 있다. 또한, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포는, 주변 참조 픽셀들에 다양한 픽셀 값을 가지는 픽셀들이 분포하고 있을 때, 주변 참조 픽셀들이 가지는 픽셀 값들을 가로 축에, 각 픽셀 값에 해당되는 픽셀의 빈도 수를 세로 축에 나타낸 히스토그램을 의미할 수 있다.
예측부(12)는 분포가 변경된 현재 블록의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 소정의 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록에 인트라 예측을 수행하고 예측 블록을 생성할 수 있다. 인트라 예측 모드는 DC, 플래너(Planar), 앵귤러(Angular) 모드를 포함할 수 있다.
여기서 DC 모드는 예측 블록의 예측 샘플들을 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 평균값으로 채워 넣는 방법을 이용하는 인트라 예측 모드이다.
또한 Planar 모드는 예측 샘플 predSample[x],[y](x 및 y 는 0에서부터 nTbs -1) 에 대해 다음의 수학식 1에 따라 계산되는 인트라 예측 모드이다.
[수학식 1]
predSamples[x][y] = ((nTbS-1-x) * p[-1][y] + (x+1) * p[nTbS][-1] + (nTbS-1-y) * p[x][-1] + (y+1) * p[-1][nTbS] + nTbS ) >> (Log2(nTbS) + 1)
여기서, nTbS는 예측 블록의 가로 또는 세로의 크기를 나타낸다.
또한 Angular 모드는 화면 내 예측 모드 중 예측 각도에 따라 방향성을 고려하여, 주변 참조 픽셀들로부터 현재 픽셀에 대한 예측 값을 결정하는 인트라 예측 모드를 의미한다.
인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예측부(12)는 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함하는 주변 참조 픽셀들을 인트라 예측에 사용되는 참조 픽셀들로 결정할 수 있다. 즉, 예측부(12)는 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 Nx4 + 1 개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
도3을 참조하면, 현재 블록의 크기가 8x8 의 크기일 때, 예측부(12)는 상측 픽셀(32), 우상측 픽셀(33), 좌측 픽셀(34), 좌하측 픽셀(35)을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 주변 참조 픽셀들에 대한 설명은 도3을 참조하여 상세히 후술한다.
다시 도1a를 참조하면, 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분리하고 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프 셋(offset) 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 전체 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다.
예를 들어, 예측부(12)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다. 상술한 바와 같이 α, β는 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다.
다른 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않고 인트라 예측을 수행할 수도 있다. 즉, 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값을 그대로 사용하거나, 필터만을 적용하여 주변 참조 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀의 픽셀 값을 변경시킨 뒤 인트라 예측을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 경우 후술할 제1플래그에 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않았다는 정보를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그는 1비트 데이터로, 1의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것을 나타내고 0의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 나타낼 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(12)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 제1플래그를 생성하면, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 추가적으로 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제2플래그는 도4내지 6b을 참조하여 후술하는 분포의 변경 방법 또는 그 밖의 다른 변경 방법 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
부호화부(14)는 현재 블록을 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 부호화부(14)는 인트라 예측 모드를 나타내는 정보, 현재 블록과 예측 블록 사이의 잔차 데이터를 나타내는 정보를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 또한, 예측부(12)가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그 및 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 복수의 모드 중 어느 하나를 나타내는 제2플래그를 생성한 경우, 제1플래그 및 제2플래그를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 부호화된 비트스트림은 후술할 비디오 복호화 장치(20)로 전송될 수 있다.
도 1b는 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
단계 11에서, 비디오 부호화 장치(10)는 인트라 예측을 위해 필요한 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 주변 참조 픽셀들은 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함할 수 있다.
단계 11에서, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고, 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프셋 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 비디오 부호화 장치(10)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다.
단계 11에서, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그는 1비트 데이터로, 1의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것을 나타내고 0의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 1의 값을 가지는 제1플래그를 생성하면, 제2플래그를 추가적으로 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제2플래그는 도4내지 6b을 참조하여 후술하는 분포 변경 방법 외에 다른 분포 변경 방법들 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
단계 13에서, 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다. 픽셀 값에 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 생성된 예측 블록은, 픽셀 값에 대한 분포가 변경되지 않은 주변 참조 픽셀들을 사용하여 생성된 예측 블록과 비교하여, 현재 블록과 더 유사도가 높아 부복호화 효율이 향상될 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 인트라 예측 모드를 결정하고, 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록 내의 픽셀들에 대한 예측 값을 결정하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계 15에서, 비디오 부호화 장치(10)는 부호화된 비디오의 비트스트림을 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 인트라 예측 모드를 나타내는 정보, 현재 블록과 예측 블록 사이의 잔차 데이터를 나타내는 정보를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 또한, 단계 11에서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그 및 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 생성한 경우, 제1플래그와 제2플래그를 부호화하여 비트스트림을 생성할 수 있다.
도2a는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 나타낸다.
비디오 복호화 장치(20)는 수신부(22), 예측부(24) 및 복호화부(26)를 포함할 수 있다.
수신부(22)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따른 수신부(22)는 비트스트림으로부터 현재 블록을 복호화하기 위한 인트라 예측 모드 정보를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따른 수신부(22)는 비트스트림으로부터, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 수신할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 수신부(22)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따른 수신부(22)는 제1플래그가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내는 경우에 한해, 제2플래그를 추가적으로 수신할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그는 1비트 데이터로, 1의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것을 나타내고 0의 값을 가지면 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 제2플래그는 도4내지 6b을 참조하여 후술하는 분포의 변경 방법 또는 다른 분포 변경 방법 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
예측부(24)는, 이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예측부(24)는 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함하는 주변 참조 픽셀들을 인트라 예측에 사용되는 주변 픽셀들로 결정할 수 있다. 즉, 예측부(24)는 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 Nx4 + 1 개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(24)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분리하고 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프 셋(offset) 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 전체 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(24)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 예측부(24)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다. 상술한 바와 같이 α, β는 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 일 실시 예에 따른 예측부(24)는 수신된 제2플래그에 따라 분포를 변경하는 방법을 다르게 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 예측부(24)는 주변 참조 픽셀에 기초하여, 수신된 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록 내의 픽셀들에 대한 예측 값을 결정하고 예측 블록을 생성할 수 있다.
다른 실시 예에 따른 예측부(24)는 분포가 변경되지 않은 복수의 주변 참조 픽셀들에 기초하여 인트라 예측을 수행할 수도 있다. 즉, 예측부(24)는 수신부(22)에서 수신된 제1플래그에 기초하여, 제1플래그가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것으로 나타내면, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값을 그대로 사용하거나, 필터만을 적용하여 주변 참조 픽셀들 중 적어도 하나의 픽셀의 픽셀 값을 변경시킨 뒤 인트라 예측을 수행할 수 있다.
복호화부(26)는 수신된 잔차 데이터와 생성된 예측 블록을 사용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
도2b는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 방법의 흐름도를 나타낸다.
단계 21에서, 비디오 복호화 장치(20)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신할 수 있다. 수신된 비트스트림은, 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드에 대한 정보, 잔차 데이터 정보를 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 지 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그를 획득할 수 있다. 또한, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 복수의 모드 중 어느 하나를 나타내는 제2플래그를 획득할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1플래그가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내는 경우에 한해, 제2플래그를 추가적으로 수신할 수 있다.
단계 23에서, 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 인트라 예측에 사용되는 주변 참조 픽셀들은 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 픽셀들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 현재 블록의 상측에 위치한 N+1 개의 픽셀, 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 픽셀, 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 픽셀을 포함하는 주변 참조 픽셀들을 인트라 예측에 사용할 수 있다. 즉, 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록의 상측, 우상측, 좌측, 좌하측에 위치한 Nx4 + 1 개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계 23에서, 비디오 복호화 장치(20)는 단계 21에서 획득된 제2플래그에 기초하여 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 모드 정보를 결정하고, 모드 정보에 따라 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분리하고 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 소정의 오프 셋(offset) 값을 더함으로서, 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 전체 분포를 변경할 수 있다. 소정의 오프셋 값은 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다. 오프셋 값이 양수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 커지고(즉, 밝아지고) 음수일 경우에는 픽셀의 픽셀 값은 작아질 수(즉, 어두워질 수) 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 평균 픽셀 값을 결정하고, 주변 참조 픽셀들을 두 개의 집합으로 분류할 수 있다. 두 개의 집합은, 평균 픽셀 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 평균 픽셀 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합을 포함할 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 α를 더하고, 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다. 상술한 바와 같이 α, β는 양수일 수도 있고 음수일 수도 있다.
단계 25에서, 비디오 복호화 장치(20)는 단계 23에서 대한 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여, 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 사용하여 단계 21에서 획득된 인트라 예측 모드에 따라 현재 블록 내의 픽셀의 예측 값을 결정하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계27에서, 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록을 복원할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 단계 21에서 수신한 잔차 데이터와 단계 25에서 생성된 예측 블록을 사용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
도3은 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 일 실시 예를 나타낸다.
비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)는 인트라 예측을 수행하기 위해, 주변 참조 픽셀들을 사용할 수 있다.
인트라 예측을 수행하고자 하는 현재 블록(31)의 크기가 8x8인 경우, 인트라 예측에 사용되는 현재 블록(31)의 주변 참조 픽셀은 상측 주변 픽셀 9개(32), 우상측 주변 픽셀 8개(33), 좌측 주변 픽셀 8개(34), 좌하측 주변 픽셀 8개(35)를 포함할 수 있다. 즉, 비디오 복호화 장치(20)는 상측 주변 픽셀 9개(32), 우상측 주변 픽셀 8개(33), 좌측 주변 픽셀 8개(34), 좌하측 주변 픽셀 8개(35)를 포함하는 33개의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 설명의 편의를 위해 비디오 복호화 장치(20)가 현재 블록을 인트라 예측하기 위해 사용되는 픽셀을 상측(32), 우상측(33), 좌측(34), 좌하측(35) 주변 참조 픽셀만을 사용하는 것으로 도시하였으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며 비디오 복호화 장치(20)는 도시된 상측(32), 우상측(33), 좌측(34), 좌하측(35) 주변 픽셀 외의 다른 픽셀들도 인트라 예측에 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들(32, 33, 34, 35)의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 하나의 1차원 배열에 저장된 33개의 주변 참조 픽셀들을 픽셀 값을 기준으로 복수 개의 집합으로 분류하고, 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 조정하여 분포를 변경할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들(32, 33, 34, 35)들 중 일부 픽셀들만 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 상측 주변 참조 픽셀 9개(32) 및 좌측 주변 참조 픽셀 8개(34)를 포함하는 17개의 픽셀에 대해서만 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다.
이하, 도4내지 6b를 참조하여 비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)가 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 실시 예들을 설명한다.
도4는 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 현재 블록(410)의 주변 참조 픽셀(420, 430)을 1차원 배열 Context Org[X+Y+1](440)에 저장할 수 있다.
원 분포(450)는 분포를 변경하기 전의 초기의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포로, 가로축에 Context Org[X+Y+1](440)에 저장된 픽셀들의 픽셀 값을 표시하고, 세로 축에 빈도 수를 표시한 히스토그램이다. 예를 들어, 배열 Context Org[X+Y+1](440)에 저장된 픽셀들의 픽셀 값에 대한 원 분포(450)는 두 개의 가우시안 분포(452, 454)가 존재하는 혼합 가우시안 분포(mixture Gaussian distribution)일 수 있다. 가우시안 분포(452)는 기준 값(451)보다 작은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하고, 가우시안 분포(454)는 기준 값(451)보가 큰 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 가우시안 분포(454)는 변경하지 않고, 가우시안 분포(452)에 포함된 모든 픽셀들의 픽셀 값에 일정한 오프셋 값을 더할 수 있다. 이 경우, 가우시안 분포(452)는 오른쪽 방향으로 쉬프트(shift)되어 가우시안 분포(462)가 되고, 원 분포(450)는 변경된 분포(460)가 된다. 예를 들어, 평균 m, 분산 σ2 의 분포 G(m, σ2)인 가우시안 분포(452)가 오프셋 값 α 에 의해 변경되어 G(m - α, σ2)인 가우시안 분포(462)가 될 수 있다(α는 양의 실수).
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 가우시안 분포(454)의 분포는 변형하지 않고, 가우시안 분포(452)에 포함된 모든 픽셀들의 픽셀 값에 음수의 오프셋 값을 더할 수 있다. 이 경우, 가우시안 분포(452)는 왼쪽 방향으로 쉬프트(shift)되어 가우시안 분포(472)가 되고, 원 분포(450)는 변경된 분포(470)가 된다. 예를 들어, 평균 m, 분산 σ2 의 분포 G(m, σ2)인 가우시안 분포(452)가 오프셋 값 β 에 의해 변경되어 G(m - β, σ2)인 가우시안 분포(472)가 될 수 있다(β는 음의 실수).
도4에 도시되지는 않았으나, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 가우시안 분포(452)뿐만 아니라 가우시안 분포(454)에 포함된 모든 픽셀들의 픽셀 값에 일정한 오프 셋 값을 더함으로서 분포(454) 역시 왼쪽 또는 오른쪽으로 쉬프트할 수 있음은 물론이다.
설명의 편의를 위해, 주변 참조 픽셀들의 원 분포(450)가 두 개의 가우시안 분포가 혼합되었다고 가정하였으나 주변 참조 픽셀들의 분포는 다른 어떠한 형태도 될 수 있으며, 임의의 방법으로 주변 참조 픽셀들의 분포를 복수의 집합으로 분류하고 분포를 변경할 수 있다.
도5는 현재 블록의 픽셀들과 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 일 실시 예를 나타낸다.
분포(505)는 현재 블록에 인트라 예측을 수행하기 위해 필요한 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 히스토그램을 나타낸다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 분포를 변경하고자 하는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 평균 값(515)를 결정할 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 평균 값(515)보다 낮은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제1집합(510)과 평균 값(515)보다 높은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제2집합(520)으로 분류할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합(510)에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 3만큼 감소시키고, 제2집합(520)에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 4만큼 증가시켜 분포(505)를 변경할 수 있다. 변경된 분포(535)는 분포가 변경된 제1집합(530)과 분포가 변형된 제2집합(540)을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1집합(510)이 평균 m1, 분산 σ1 2 인 가우시안 분포 G1(m1, σ1 2)이고, 제2집합(520)이 평균 m2, 분산 σ2 2 인 가우시안 분포 G2(m2, σ2 2) 인 경우, 분포가 변형된 제1집합(530)은 가우시안 분포 G1(m1+3, σ1 2)이고, 분포가 변형된 제2집합(540)은 가우시안 분포 G2(m2-4, σ2 2)가 될 수 있다.
도6a는 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 다른 실시 예를 나타낸다.
분포(610)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 히스토그램을 나타내는 것으로서, 주변 참조 픽셀 29개의 픽셀 값의 구간을 가로 축에 표시하고, 각 픽셀 값에 대한 빈도 수, 즉 픽셀의 개수를 세로 축에 표시한 것이다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 밝기의 최소 값(615)과 최대 값(645) 사이의 전체 구간을 N(N은 정수)개의 구간으로 균등하게 나눔으로서, 각 구간에 포함되는 픽셀들을 하나의 집합으로 분류할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 집합 별로 동일한 오프셋 값을 더해주어 분포(610)를 변경할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합(620)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 α값을 더하고, 제2집합(630)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 β값을 더하고, 제3집합(640)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 γ값을 더하여 분포를 변경할 수 있다. α, β, γ 는 양의 실수 또는 음의 실수일 수 있다.
도6b는 인트라 예측에 사용될 수 있는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 다른 실시 예를 나타낸다.
분포(650)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 히스토그램을 나타내는 것으로서, 주변 참조 픽셀 30개의 픽셀 값의 구간을 가로 축에 표시하고, 각 픽셀 값에 대한 빈도 수, 즉 픽셀의 개수를 세로 축에 표시한 것이다. 제1피크(665)는 분포(650) 내에서, 가장 빈도 수(=6)가 많은 픽셀 값을 가리키고, 제2피크(675)는 제1피크(665) 다음으로 빈도 수(=4)가 많은 픽셀 값을 가리킨다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1피크(665)와 제2피크(675)의 중간 값(680)을 기준으로 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는, 주변 참조 픽셀들을 중간 값(680)보다 작은 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제1집합(660)과 중간 값(680)보다 큰 픽셀 값을 가지는 픽셀들을 포함하는 제2집합(670)으로 나눌 수 있다. 비디오 복호화 장치(20)는 제1집합(660)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 α값을 더하고, 제2집합(670)에 포함된 픽셀의 픽셀 값에 β값을 더하여 분포(650)를 변경할 수 있다.
도7a은 일 실시 예에 따른 주변 참조 픽셀의 분포를 변형하기 위해 필요한 정보를 나타내는 플래그를 나타낸다.
상술한 바와 같이 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포의 변경 여부를 나타내는 제1플래그(73)와 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그(75)를 생성할 수 있다. 일 실시 예에 따른 제1플래그(73)는 1비트 데이터일 수 있으며, 제2플래그(75)는 n비트 데이터일 수 있다.
비디오 부호화 장치(10)는 부호화 단위 또는 예측 단위(71)별로 제1플래그(73)를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 부호화 단위 별로 제1플래그(73)를 생성할 수 있다. 이 경우, 하나의 부호화 단위 내에 존재하는 모든 예측 단위에 대해서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고 현재 부호화 단위에 대한 제1플래그(73)를 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 부호화 단위 별로 제1플래그(73)을 획득하고, 현재 부호화 단위에 대한 제1플래그(73)가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 현재 부호화 단위 내에 존재하는 모든 예측 단위에 대해서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 예측 단위 별로 제1플래그(73)를 생성할 수 있다. 이 경우, 현재 예측 단위에 대해 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고 현재 예측 단위에 대한 제1플래그(73)를 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 예측 단위 별로 제1플래그(73)을 획득하고, 현재 예측 단위에 대한 제1플래그(73)가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 현재 예측 단위에 대해서 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
제2플래그(75)는 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 특정할 수 있다. 예를 들어, 제2플래그(75)는 도5를 참조하여 설명한 제1모드, 도6a를 참조하여 설명한 제2모드, 도6b를 참조하여 설명한 제3모드 중 어느 하나의 모드를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 획득된 제2플래그(75)가 제1모드를 나타내면, 도5를 참조하여 설명한 방법으로 주변 참조 픽셀들의 분포를 변경하고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10)는 변환 단위 별로 제1플래그(73)와 제2플래그(75)를 생성하고, 비디오 복호화 장치(20)는 변환 단위 별로 제1플래그(73)와 제2플래그(75)를 획득할 수 있다.
도7b은 일 실시 예에 따라 비디오 복호화 장치가 제1플래그와 제2플래그에 따라 인트라 예측 수행 방법을 다르게 결정하는 흐름도을 나타낸다.
단계 71, 76, 77은 각각 도2b의 단계 21, 25, 27와 동일하므로 설명을 생략한다.
단계 72에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 부호화된 비트스트림으로부터 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경 여부를 나타내는 제1플래그를 획득할 수 있다.
단계 73에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1플래그에 기초하여, 현재 블록의 인트라 예측을 위해 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 제1플래그는 0 또는 1의 값을 가지는 1비트의 플래그일 수 있으며, 제1플래그의 값이 1이면 단계 73으로 넘어가고, 0이면 단계 75로 넘어갈 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제1플래그의 값이 0이면, 단계 76으로 넘어가 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않고 바로 인트라 예측을 수행하거나, 주변 참조 픽셀들에 대해 필터만을 적용하여 픽셀 값을 변경하고 인트라 예측을 수행할 수 있다.
단계 74에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 획득할 수 있다. 예를 들어, 제2플래그는 주변 참조 픽셀들을 복수 개의 집합으로 분류하는 방법을 특정하고 픽셀 값을 변경하기 위한 오프셋 값에 대한 정보를 포함하는 n 비트의 플래그일 수 있다.
단계 75에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 제2플래그에 따라 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할 수 있다. 예를 들어, 제2플래그에 따라, 주변 참조 픽셀들을 주변 참조 픽셀들의 밝기 평균 값을 기준으로 두 개의 집합으로 나누고, 각각의 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 오프셋 값 α과 β를 더하여 분포를 변경할 수 있다.
단계 76에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 참조하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 주변 참조 픽셀들을 사용하여 비트스트림으로부터 획득된 인트라 예측 모드를 사용하여 현재 블록에 대해 인트라 예측을 수행하고, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
단계 77에서, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(20)는 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터 및 단계 76에서 생성된 예측 블록을 사용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
한편, 설명의 편의를 위해 도 3 내지 도 7b 에서는 각각 비디오 부호화 장치(10)가 수행하는 동작만을 상술하고 비디오 복호화 장치(20)에서의 동작은 생략하거나, 비디오 복호화 장치(20)가 수행하는 동작만을 상술하고 비디오 부호화 장치(10)에서의 동작을 생략하였으나, 각 비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)에서도 각 비디오 복호화 장치(20) 및 비디오 부호화 장치(10)와 대응되는 동작이 수행될 수 있음을 본 실시 예가 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(10) 및 비디오 복호화 장치(20)는 영상을 최대 부호화 단위들로 분할하고, 최대 부호화 단위마다 트리 구조의 부호화 단위들을 기초로 부복호화 할 수 있다. 예를 들어, 비디오 복호화 장치(20)는 최대 부호화 단위의 크기를 결정하고, 영상을 복수의 최대 부호화 단위로 분할한 다음 분할 정보에 기초하여 현재 블록을 결정할 수 있다. 또한, 비디오 복호화 장치(20)는 부호화 단위 또는 예측 단위 별로 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경할지 여부를 나타내는 제1플래그와 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 복수의 모드 중 어느 하나를 나타내는 제2플래그를 수신할 수 있음은 상술하였다.
이하 도 8 내지 20을 참조하여, 일 실시 예에 따른 트리 구조의 부호화 단위 및 변환 단위에 기초한 비디오 부호화 방법 및 그 장치, 비디오 복호화 방법 및 그 장치가 개시된다.
도 8는 본 발명의 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화 장치(800)의 블록도를 도시한다.
도1a 내지 도7b를 참조하여 상술한 비디오 부호화 장치(10)의 동작은 비디오 부호화 장치(800)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 비디오 부호화 장치(800)는 영상을 트리 구조에 기초하여 계층적으로 분할하여 현재 블록을 결정하고, 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예를 들어, 비디오 부호화 장치(10)의 예측부(12)의 동작은 비디오 부호화 장치(800)의 최대 부호화 단위 분할부(810) 및 부호화 단위 결정부(820)에서 수행될 수 있다. 또한, 비디오 부호화 장치(10)의 부호화부(14)의 동작은 비디오 부호화 장치(800)의 출력부(830)에서 수행될 수 있다.
일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(800)는 최대 부호화 단위 분할부(810), 부호화 단위 결정부(820) 및 출력부(830)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 부호화 장치(800)는 '비디오 부호화 장치(800)'로 축약하여 지칭한다.
최대 부호화 단위 분할부(810)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 실시 예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 2의 자승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다.
일 실시 예에 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 실시 예에 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(820)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(820)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 최종 심도로 결정한다. 결정된 최종 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(830)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 최종 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 최종 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 최종 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 최종 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시 예에 따른 부호화 단위 결정부(820)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시 예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 최종 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 최종 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 최종 심도는, 다른 영역에 대한 최종 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시 예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시 예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시 예에 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 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)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(800)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 실시 예에 따른 최종 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 실시 예에 따른 파티션 모드는 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 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)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 실시 예에 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 실시 예에 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.
심도별 분할 정보는, 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(820)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 모드, 예측 단위별 예측 모드, 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 예측단위/파티션, 및 변환 단위의 결정 방식에 대해서는, 도 9 내지 19를 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(820)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(830)는, 부호화 단위 결정부(820)에서 결정된 적어도 하나의 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 분할정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 분할정보는, 심도 정보, 예측 단위의 파티션 모드 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 분할 정보 등을 포함할 수 있다.
최종 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 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 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 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 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 분할정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 분할정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 심도 및 분할정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시 예에 따른 출력부(830)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시 예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이다. 일 실시 예에 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(830)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, 인트라 예측 모드에 관한 정보, 인트라 예측에 필요한 참조 픽셀들의 분포 변경에 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(830)는, 예측과 관련된 참조정보, 예측정보, 슬라이스 타입 정보 등을 부호화하여 출력할 수 있다.
비디오 부호화 장치(800)의 가장 간단한 형태의 실시 예에 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(800)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 실시 예에 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 9는 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화 장치(900)의 블록도를 도시한다.
도2a 내지 도7b를 참조하여 상술한 비디오 복호화 장치(20)의 동작은 비디오 복호화 장치(900)에 의해 수행될 수 있다. 즉, 비디오 복호화 장치(900)는 복호화하고자 하는 영상을 트리 구조에 기초하여 계층적으로 분할하여 현재 블록을 결정하고, 현재 블록의 주변 참조 픽셀들의 분포를 변경하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예를 들어, 비디오 복호화 장치(900)의 수신부(910) 및 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 비디오 복호화 장치(20)의 수신부(22)의 동작을 수행할 수 있으며, 비디오 복호화 장치(900)의 영상 데이터 복호화부(930)는 비디오 복호화 장치(20)의 복호화부(24)의 동작을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(900)는 수신부(910), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920) 및 영상 데이터 복호화부(930)를 포함한다. 이하 설명의 편의를 위해, 일 실시 예에 따라 트리 구조에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 예측을 수반하는 비디오 복호화 장치(900)는 '비디오 복호화 장치(900)'로 축약하여 지칭한다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 복호화 동작을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 분할정보 등 각종 용어의 정의는, 도 8 및 비디오 부호화 장치(800)를 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(910)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(930)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)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(920)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 최종 심도 및 분할정보를 추출한다. 추출된 최종 심도 및 분할정보는 영상 데이터 복호화부(930)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(930)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 파싱된 비트스트림으로부터, 인트라 예측 모드에 관한 정보 및 인트라 예측을 위해 필요한 참조 픽셀들의 분포의 변경에 관한 정보를 추출할 수 있다.
최대 부호화 단위별 심도 및 분할정보는, 하나 이상의 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 심도별 분할정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 모드 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 분할 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)가 추출한 최대 부호화 단위별 심도 및 분할정보는, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 심도 및 분할정보다. 따라서, 비디오 복호화 장치(900)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시 예에 따른 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(920)는 소정 데이터 단위별로 심도 및 분할정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 심도 및 분할정보가 기록되어 있다면, 동일한 심도 및 분할정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(930)는 최대 부호화 단위별 심도 및 분할정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(930)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 모드, 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(930)는, 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 모드 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(930)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 화소 값이 복원할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(930)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 심도다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(930)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 모드, 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(930)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 10은 일 실시 예에 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(1010)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(1020)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(1030)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(1030)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(1010, 1020)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(1010)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(1010)의 부호화 단위(1015)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(1030)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(1030)의 부호화 단위(1035)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(1020)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(1020)의 부호화 단위(1025)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 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 부호화부(1100)의 블록도를 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화부(1100)는, 비디오 부호화 장치(800)의 픽처 부호화부(1520)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 수행한다. 즉, 인트라 예측부(1120)는 현재 영상(1105) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위별로 인트라 예측을 수행하고, 인터 예측부(1115)는 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측단위별로 현재 영상(1105) 및 복원 픽처 버퍼(1110)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다. 현재 영상(1105)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(1120) 또는 인터 예측부(1115)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터를 현재 영상(1105)의 인코딩되는 부호화 단위에 대한 데이터로부터 빼줌으로써 레지듀 데이터를 생성하고, 레지듀 데이터는 변환부(1125) 및 양자화부(1130)를 거쳐 변환 단위별로 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(1145), 역변환부(1150)을 통해 공간 영역의 레지듀 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 레지듀 데이터는 인트라 예측부(1120) 또는 인터 예측부(1115)로부터 출력된 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 더해짐으로써 현재 영상(1105)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터로 복원된다. 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(1155) 및 SAO 수행부(1160)를 거쳐 복원 영상으로 생성된다. 생성된 복원 영상은 복원 픽쳐 버퍼(1110)에 저장된다. 복원 픽처 버퍼(1110)에 저장된 복원 영상들은 다른 영상의 인터예측을 위한 참조 영상으로 이용될 수 있다. 변환부(1125) 및 양자화부(1130)에서 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(1135)를 거쳐 비트스트림(1140)으로 출력될 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화부(1100)가 비디오 부호화 장치(800)에 적용되기 위해서, 비디오 부호화부(1100)의 구성 요소들인 인터 예측부(1115), 인트라 예측부(1120), 변환부(1125), 양자화부(1130), 엔트로피 부호화부(1135), 역양자화부(1145), 역변환부(1150), 디블로킹부(1155) 및 SAO 수행부(1160)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(1120)및 인터예측부(1115)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(1125)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 쿼드 트리에 따른 변환 단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 12는 일 실시 예에 따른 부호화 단위에 기초한 비디오 복호화부(1200)의 블록도를 도시한다.
엔트로피 복호화부(1215)는 비트스트림(1205)으로부터 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화 정보를 파싱한다. 부호화된 영상 데이터는 양자화된 변환계수로서, 역양자화부(1220) 및 역변환부(1225)는 양자화된 변환 계수로부터 레지듀 데이터를 복원한다.
인트라 예측부(1240)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 인트라 예측을 수행한다. 인터 예측부(1235)는 현재 영상 중 인터 모드의 부호화 단위에 대해 예측 단위 별로 복원 픽처 버퍼(1230)에서 획득된 참조 영상을 이용하여 인터 예측을 수행한다.
인트라 예측부(1240) 또는 인터 예측부(1235)를 거친 각 모드의 부호화 단위에 대한 예측 데이터와 레지듀 데이터가 더해짐으로써 현재 영상(1105)의 부호화 단위에 대한 공간 영역의 데이터가 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(1245) 및 SAO 수행부(1250)를 거쳐 복원 영상(1260)으로 출력될 수 있다. 또한, 복원 픽쳐 버퍼(1230)에 저장된 복원 영상들은 참조 영상으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(900)의 픽처 복호화부(930)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화부(1200)의 엔트로피 복호화부(1215) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
비디오 복호화부(1200)가 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)에 적용되기 위해서, 비디오 복호화부(1200)의 구성 요소들인 엔트로피 복호화부(1215), 역양자화부(1220), 역변환부(1225), 인트라 예측부(1240), 인터 예측부(1235), 디블로킹부(1245) 및 SAO 수행부(1250)가 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반하여 작업을 수행할 수 있다.
특히, 인트라 예측부(1240)및 인터 예측부(1235)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위마다 파티션 모드 및 예측 모드를 결정하며, 역변환부(1225)는 부호화 단위마다 쿼드 트리구조에 따른 변환단위의 분할 여부를 결정할 수 있다.
도 13는 일 실시 예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)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 실시 예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(1300)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 실시 예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(1300)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(1300)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(1310)는 부호화 단위의 계층 구조(1300) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(1320), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(1330), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(1340)가 존재한다. 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(1340)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(1310)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(1310)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(1310), 크기 64x32의 파티션들(1312), 크기 32x64의 파티션들(1314), 크기 32x32의 파티션들(1316)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(1320)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(1320)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(1320), 크기 32x16의 파티션들(1322), 크기 16x32의 파티션들(1324), 크기 16x16의 파티션들(1326)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(1330)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(1330)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(1330), 크기 16x8의 파티션들(1332), 크기 8x16의 파티션들(1334), 크기 8x8의 파티션들(1336)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(1340)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(1340)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(1340), 크기 8x4의 파티션들(1342), 크기 4x8의 파티션들(1344), 크기 4x4의 파티션들(1346)로 분할될 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)의 부호화 단위 결정부(820)는, 최대 부호화 단위(1310)의 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(1310)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(1300)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(1300)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(1310) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(1310)의 심도 및 파티션 모드로 선택될 수 있다.
도 14은 일 실시 예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 또는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)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 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 또는 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)에서, 현재 부호화 단위(1410)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(1420)를 이용하여 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(1410)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 15은 일 실시 예에 따라, 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)의 출력부(830)는 분할정보로서, 각각의 심도의 부호화 단위마다 파티션 모드에 관한 정보(1500), 예측 모드에 관한 정보(1510), 변환 단위 크기에 대한 정보(1520)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 모드에 대한 정보(1500)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(1502), 크기 2NxN의 파티션(1504), 크기 Nx2N의 파티션(1506), 크기 NxN의 파티션(1508) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 모드에 관한 정보(1500)는 크기 2Nx2N의 파티션(1502), 크기 2NxN의 파티션(1504), 크기 Nx2N의 파티션(1506) 및 크기 NxN의 파티션(1508) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(1510)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(1510)를 통해, 파티션 모드에 관한 정보(1500)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(1512), 인터 모드(1514) 및 스킵 모드(1516) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(1520)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(1522), 제 2 인트라 변환 단위 크기(1524), 제 1 인터 변환 단위 크기(1526), 제 2 인터 변환 단위 크기(1528) 중 하나일 수 있다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(1610)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 모드에 관한 정보(1500), 예측 모드에 관한 정보(1510), 변환 단위 크기에 대한 정보(1520)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 16는 일 실시 예에 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(1600)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(1610)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 모드(1612), 2N_0xN_0 크기의 파티션 모드(1614), N_0x2N_0 크기의 파티션 모드(1616), N_0xN_0 크기의 파티션 모드(1618)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(1612, 1614, 1616, 1618)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 모드는 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 모드마다, 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 모드(1612, 1614, 1616) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 모드(1618)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(1620), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 모드의 부호화 단위들(1630)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(1630)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(1640)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 모드(1642), 크기 2N_1xN_1의 파티션 모드(1644), 크기 N_1x2N_1의 파티션 모드(1646), 크기 N_1xN_1의 파티션 모드(1648)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 모드(1648)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(1650), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(1660)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(1670)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(1680)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(1690)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 모드(1692), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(1694), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 모드(1696), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(1698)을 포함할 수 있다.
파티션 모드 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 모드가 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 모드(1698)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(1600)에 대한 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 모드는 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(1652)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(1699)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시 예에 따른 최소 단위는, 최하위 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)는 부호화 단위(1600)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 심도를 결정하고, 해당 파티션 모드 및 예측 모드가 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 심도로 결정될 수 있다. 심도, 및 예측 단위의 파티션 모드 및 예측 모드는 분할정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(920)는 부호화 단위(1600)에 대한 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(1612)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 분할정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 17, 18 및 19는 일 실시 예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1710)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)가 결정한 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1760)는 부호화 단위(1710) 중 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1770)는 각각의 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1710)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1712, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1714, 1716, 1718, 1728, 1750, 1752)은 심도가 2, 부호화 단위들(1720, 1722, 1724, 1726, 1730, 1732, 1748)은 심도가 3, 부호화 단위들(1740, 1742, 1744, 1746)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1760) 중 일부 파티션(1714, 1716, 1722, 1732, 1748, 1750, 1752, 1754)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1714, 1722, 1750, 1754)은 2NxN의 파티션 모드며, 파티션(1716, 1748, 1752)은 Nx2N의 파티션 모드, 파티션(1732)은 NxN의 파티션 모드다. 심도별 부호화 단위들(1710)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1770) 중 일부(1752)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 변환 또는 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1714, 1716, 1722, 1732, 1748, 1750, 1752, 1754)는 예측 단위들(1760) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시 예에 다른 비디오 복호화 장치(900)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 모드 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 1는, 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800) 및 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 모드 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 모드 비대칭형 파티션 모드 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 모드) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 모드)
일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)의 출력부(830)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)의 부호화 정보 추출부(920)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 심도이므로, 심도에 대해서 파티션 모드 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 모드에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 모드 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 모드 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 모드 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 모드 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 모드 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 모드 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 모드가 대칭형 파티션 모드이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 모드이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시 예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 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 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 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 실시 예로, 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 20은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(2000)는 심도의 부호화 단위들(2002, 2004, 2006, 2012, 2014, 2016, 2018)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(2018)는 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(2018)의 파티션 모드 정보는, 파티션 모드 2Nx2N(2022), 2NxN(2024), Nx2N(2026), NxN(2028), 2NxnU(2032), 2NxnD(2034), nLx2N(2036) 및 nRx2N(2038) 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 모드에 따라 변경될 수 있다.
예를 들어, 파티션 모드 정보가 대칭형 파티션 모드 2Nx2N(2022), 2NxN(2024), Nx2N(2026) 및 NxN(2028) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(2042)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(2044)가 설정될 수 있다.
파티션 모드 정보가 비대칭형 파티션 모드 2NxnU(2032), 2NxnD(2034), nLx2N(2036) 및 nRx2N(2038) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(2052)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(2054)가 설정될 수 있다.
도 19를 참조하여 전술된 변환 단위 분할 정보(TU size flag)는 0 또는 1의 값을 갖는 플래그이지만, 일 실시 예에 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 실시 예로써 이용될 수 있다.
이 경우, 일 실시 예에 따른 변환 단위 분할 정보를 변환 단위의 최대 크기, 변환 단위의 최소 크기와 함께 이용하면, 실제로 이용된 변환 단위의 크기가 표현될 수 있다. 일 실시 예에 따른 비디오 부호화 장치(800)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 실시 예에 따른 비디오 복호화 장치(900)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 실시 예에 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 실시 예에 따른 현재 최대 변환 단위 크기 'RootTuSize'는 일 실시 예일 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, 비디오 부호화 방법 및 비디오 복호화 방법은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM. CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 인터넷을 통한 전송 등과 같은 캐리어 웨이브의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 프로세서가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명은 특정한 최상의 실시 예와 관련하여 설명되었지만, 이외에 본 발명에 대체, 변형 및 수정이 적용된 발명들은 전술한 설명에 비추어 당업자에게 명백할 것이다. 즉, 청구범위는 이러한 모든 대체, 변형 및 수정된 발명을 포함하도록 해석한다. 그러므로 이 명세서 및 도면에서 설명한 모든 내용은 예시적이고 비제한적인 의미로 해석해야 한다.

Claims (14)

  1. 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 수신부;
    이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부; 및
    상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 복호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 상기 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고,
    상기 분류된 각 집합 별로 소정의 오프 셋 값을 사용하여 상기 분류된 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 변경시킴으로서, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들을, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값들의 평균 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 상기 평균 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합으로 분류하고,
    상기 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 제1 오프셋 값을 더하고, 상기 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 대해 제2 오프셋 값을 더하여 상기 분포를 변경하고,
    상기 제1 오프셋 값 및 제2 오프셋 값은 양수 또는 음수인 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 비트스트림으로부터 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포에 대한 변경 여부에 대한 정보를 포함하는 제1플래그를 획득하고,
    상기 예측부는,
    상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 복수의 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하지 않는 것으로 나타낼 경우, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하지 않는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 수신부는,
    상기 제1플래그가 상기 분포를 변경하는 것으로 나타내면, 상기 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 상기 비트스트림으로부터 획득하고,
    상기 예측부는,
    상기 제2플래그가 나타내는 모드에 따라, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 주변 참조 픽셀들은,
    상기 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측에 위치한 N+1개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 및 상기 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 주변 픽셀을 포함하는 Nx4 + 1 개의 주변 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 복호화 장치.
  7. 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하고, 상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 예측부; 및
    상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 기초하여, 상기 주변 참조 픽셀들을 복수의 집합으로 분류하고,
    상기 분류된 각 집합 별로 소정의 오프 셋 값을 사용하여 상기 분류된 각 집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값을 변경시킴으로서, 상기 분포를 변경하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 예측부는,
    상기 주변 참조 픽셀들을, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값들의 평균 값보다 작은 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제1집합과 상기 평균 값보다 큰 픽셀 값의 픽셀들이 포함된 제2집합으로 분류하고,
    상기 제1집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 제1 오프셋 값을 더하고, 상기 제2집합에 포함된 픽셀들의 픽셀 값에 대해 제2 오프셋 값을 더하여 상기 분포를 변경하고,
    상기 제1 오프셋 값 및 제2 오프셋 값은 양수 또는 음수인 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 부호화부는, 상기 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경 여부에 대한 정보를 나타내는 제1플래그 및 상기 분포를 변경하는 방법을 나타내는 복수의 모드들 중 어느 하나의 모드를 나타내는 제2플래그를 부호화하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  11. 제7항에 있어서, 상기 주변 참조 픽셀들은,
    상기 현재 블록이 너비와 높이가 각각 N(N은 양의 정수)의 크기를 가지는 NxN 블록이라고 할 때, 상기 현재 블록의 상측에 위치한 N+1개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 우상측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 상기 현재 블록의 좌측에 위치한 N개의 주변 픽셀, 및 상기 현재 블록의 좌하측에 위치한 N개의 주변 픽셀을 포함하는 Nx4 + 1 개의 주변 픽셀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 부호화 장치.
  12. 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하는 단계;
    이전에 복호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계;
    상기 분포가 변경된 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록과 상기 비트스트림으로부터 획득된 잔차 데이터에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 비디오 복호화 방법.
  13. 이전에 부호화된 주변 참조 픽셀들의 픽셀 값에 대한 분포를 변경하는 단계;
    상기 분포가 변경된 복수의 주변 참조 픽셀들을 사용하여 현재 블록에 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록과 상기 현재 블록 사이의 잔차 데이터를 부호화하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하는 비디오 부호화 방법.
  14. 제 12항 내지 13항 중 어느 한 항에서 수행되는 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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