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KR20120005934A - 움직임 벡터의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치 - Google Patents

움직임 벡터의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치 Download PDF

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KR20120005934A
KR20120005934A KR20110019100A KR20110019100A KR20120005934A KR 20120005934 A KR20120005934 A KR 20120005934A KR 20110019100 A KR20110019100 A KR 20110019100A KR 20110019100 A KR20110019100 A KR 20110019100A KR 20120005934 A KR20120005934 A KR 20120005934A
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Abstract

움직임 벡터의 부호화 방법 및 장치, 복호화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 방법은 현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하고, 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하고, 주변 블록들 중 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하며, 예측 움직임 벡터와 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화한다.

Description

움직임 벡터의 부호화 방법 및 장치, 그 복호화 방법 및 장치{Method and apparatus for encoding and decoding motion vector}
본 발명은 정지 영상 및 동영상의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하여 부호화하는 방법 및 장치, 복호화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)와 같은 코덱에서는 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 블록들의 움직임 벡터를 이용한다. 현재 블록에 좌측, 상부 및 우측 상부에 인접한 이전한 부호화된 블록들의 움직임 벡터들의 중앙값(median)을 현재 블록의 예측 움직임 벡터(Motion vector Predictor)로 이용한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 움직임 벡터를 부호화하는 방법 및 장치, 복호화하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 방법은 현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 상기 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하는 단계; 상기 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우, 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 및 상기 예측 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 복호화 방법은 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보를 복호화하는 단계; 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 차이값을 복호화하는 단계; 상기 복호화된 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 및 상기 예측 움직임 벡터 및 상기 차이값에 기초해 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 복원하는 단계를 포함하고, 상기 예측 움직임 벡터는 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터이며, 상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 장치는 현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 상기 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하는 움직임 예측부; 및 상기 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하고, 상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하며, 상기 예측 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화하는 움직임 벡터 부호화부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 복호화 장치는 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 차이값을 복호화하는 움직임 벡터 복호화부; 상기 복호화된 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성하고, 상기 예측 움직임 벡터 및 상기 차이값에 기초해 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 복원하는 움직임 보상부를 포함하고, 상기 예측 움직임 벡터는 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터이며, 상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터인 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는 상기 움직임 벡터의 부호화, 복호화 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위의 개념을 도시한다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 후보들을 도시한다.
도 15c 내지 15e는 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록에 인접한 다양한 크기의 블록들을 도시한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 생성 과정을 구체적으로 나타낸 플로우 차트이다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 결정 과정을 구체적으로 설명하기 위한 참조도이다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 후보를 생성하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 암시 모드의 예측 움직임 벡터를 생성하는 방법을 도시한다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 복호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 최대 부호화 단위 분할부(110), 부호화 단위 결정부(120) 및 출력부(130)를 포함한다.
최대 부호화 단위 분할부(110)는 영상의 현재 픽처를 위한 최대 크기의 부호화 단위인 최대 부호화 단위에 기반하여 현재 픽처를 구획할 수 있다. 현재 픽처가 최대 부호화 단위보다 크다면, 현재 픽처의 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위로 분할될 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 크기 32x32, 64x64, 128x128, 256x256 등의 데이터 단위로, 가로 및 세로 크기가 8보다 큰 2의 제곱승인 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 영상 데이터는 적어도 하나의 최대 부호화 단위별로 부호화 단위 결정부(120)로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위는 최대 크기 및 심도로 특징지어질 수 있다. 심도란 최대 부호화 단위로부터 부호화 단위가 공간적으로 분할한 횟수를 나타내며, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지 분할될 수 있다. 최대 부호화 단위의 심도가 최상위 심도이며 최소 부호화 단위가 최하위 부호화 단위로 정의될 수 있다. 최대 부호화 단위는 심도가 깊어짐에 따라 심도별 부호화 단위의 크기는 감소하므로, 상위 심도의 부호화 단위는 복수 개의 하위 심도의 부호화 단위를 포함할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 현재 픽처의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하며, 각각의 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되는 부호화 단위들을 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 최대 부호화 단위는 심도별로 분할되므로, 최대 부호화 단위에 포함된 공간 영역(spatial domain)의 영상 데이터가 심도에 따라 계층적으로 분류될 수 있다.
최대 부호화 단위의 높이 및 너비를 계층적으로 분할할 수 있는 총 횟수를 제한하는 최대 심도 및 부호화 단위의 최대 크기가 미리 설정되어 있을 수 있다.
부호화 단위 결정부(120)는, 심도마다 최대 부호화 단위의 영역이 분할된 적어도 하나의 분할 영역을 부호화하여, 적어도 하나의 분할 영역 별로 최종 부호화 결과가 출력될 심도를 결정한다. 즉 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 픽처의 최대 부호화 단위마다 심도별 부호화 단위로 영상 데이터를 부호화하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여 부호화 심도로 결정한다. 결정된 부호화 심도 및 최대 부호화 단위별 영상 데이터는 출력부(130)로 출력된다.
최대 부호화 단위 내의 영상 데이터는 최대 심도 이하의 적어도 하나의 심도에 따라 심도별 부호화 단위에 기반하여 부호화되고, 각각의 심도별 부호화 단위에 기반한 부호화 결과가 비교된다. 심도별 부호화 단위의 부호화 오차의 비교 결과 부호화 오차가 가장 작은 심도가 선택될 수 있다. 각각의 최대화 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 심도가 결정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 크기는 심도가 깊어짐에 따라 부호화 단위가 계층적으로 분할되어 분할되며 부호화 단위의 개수는 증가한다. 또한, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 동일한 심도의 부호화 단위들이라 하더라도, 각각의 데이터에 대한 부호화 오차를 측정하고 하위 심도로의 분할 여부가 결정된다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터라 하더라도 위치에 따라 심도별 부호화 오차가 다르므로 위치에 따라 부호화 심도가 달리 결정될 수 있다. 따라서, 하나의 최대 부호화 단위에 대해 부호화 심도가 하나 이상 설정될 수 있으며, 최대 부호화 단위의 데이터는 하나 이상의 부호화 심도의 부호화 단위에 따라 구획될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 부호화 단위 결정부(120)는, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 결정될 수 있다. 일 실시예에 따른 '트리 구조에 따른 부호화 단위들'은, 현재 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 심도별 부호화 단위들 중, 부호화 심도로 결정된 심도의 부호화 단위들을 포함한다. 부호화 심도의 부호화 단위는, 최대 부호화 단위 내에서 동일 영역에서는 심도에 따라 계층적으로 결정되고, 다른 영역들에 대해서는 독립적으로 결정될 수 있다. 마찬가지로, 현재 영역에 대한 부호화 심도는, 다른 영역에 대한 부호화 심도와 독립적으로 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 분할 횟수와 관련된 지표이다. 일 실시예에 따른 제 1 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낼 수 있다. 일 실시예에 따른 제 2 최대 심도는 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 심도 레벨의 총 개수를 나타낼 수 있다. 예를 들어, 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 할 때, 최대 부호화 단위가 1회 분할된 부호화 단위의 심도는 1로 설정되고, 2회 분할된 부호화 단위의 심도가 2로 설정될 수 있다. 이 경우, 최대 부호화 단위로부터 4회 분할된 부호화 단위가 최소 부호화 단위라면, 심도 0, 1, 2, 3 및 4의 심도 레벨이 존재하므로 제 1 최대 심도는 4, 제 2 최대 심도는 5로 설정될 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화 및 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예측 부호화 및 주파수 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 주파수 변환을 포함한 부호화가 수행되어야 한다. 이하 설명의 편의를 위해 적어도 하나의 최대 부호화 단위 중 현재 심도의 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화 및 주파수 변환을 설명하겠다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 데이터 단위의 크기 또는 형태를 다양하게 선택할 수 있다. 영상 데이터의 부호화를 위해서는 예측 부호화, 주파수 변환, 엔트로피 부호화 등의 단계를 거치는데, 모든 단계에 걸쳐서 동일한 데이터 단위가 사용될 수도 있으며, 단계별로 데이터 단위가 변경될 수도 있다.
예를 들어 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위의 영상 데이터의 예측 부호화를 수행하기 위해, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 선택할 수 있다.
최대 부호화 단위의 예측 부호화를 위해서는, 일 실시예에 따른 부호화 심도의 부호화 단위, 즉 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 기반으로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 이하, 예측 부호화의 기반이 되는 더 이상한 분할되지 않는 부호화 단위를 '예측 단위'라고 지칭한다. 예측 단위가 분할된 파티션은, 예측 단위 및 예측 단위의 높이 및 너비 중 적어도 하나가 분할된 데이터 단위를 포함할 수 있다.
예를 들어, 크기 2Nx2N(단, N은 양의 정수)의 부호화 단위가 더 이상 분할되지 않는 경우, 크기 2Nx2N의 예측 단위가 되며, 파티션의 크기는 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 등일 수 있다. 일 실시예에 따른 파티션 타입은 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션들뿐만 아니라, 1:n 또는 n:1과 같이 비대칭적 비율로 분할된 파티션들, 기하학적인 형태로 분할된 파티션들, 임의적 형태의 파티션들 등을 선택적으로 포함할 수도 있다.
예측 단위의 예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 적어도 하나일 수 있다. 예를 들어 인트라 모드 및 인터 모드는, 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, NxN 크기의 파티션에 대해서 수행될 수 있다. 또한, 스킵 모드는 2Nx2N 크기의 파티션에 대해서만 수행될 수 있다. 부호화 단위 이내의 하나의 예측 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어 부호화 오차가 가장 작은 예측 모드가 선택될 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는, 영상 데이터의 부호화를 위한 부호화 단위 뿐만 아니라, 부호화 단위와 다른 데이터 단위를 기반으로 부호화 단위의 영상 데이터의 주파수 변환을 수행할 수 있다.
부호화 단위의 주파수 변환을 위해서는, 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 데이터 단위를 기반으로 주파수 변환이 수행될 수 있다. 예를 들어, 주파수 변환을 위한 데이터 단위는, 인트라 모드를 위한 데이터 단위 및 인터 모드를 위한 데이터 단위를 포함할 수 있다.
이하, 주파수 변환의 기반이 되는 데이터 단위는 '변환 단위'라고 지칭될 수 있다. 부호화 단위와 유사한 방식으로, 부호화 단위 내의 변환 단위도 재귀적으로 더 작은 크기의 변환 단위로 분할되면서, 부호화 단위의 레지듀얼 데이터가 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위에 따라 구획될 수 있다.
일 실시예에 따른 변환 단위에 대해서도, 부호화 단위의 높이 및 너비가 분할하여 변환 단위에 이르기까지의 분할 횟수를 나타내는 변환 심도가 설정될 수 있다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위의 변환 단위의 크기가 2Nx2N이라면 변환 심도 0, 변환 단위의 크기가 NxN이라면 변환 심도 1, 변환 단위의 크기가 N/2xN/2이라면 변환 심도 2로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위에 대해서도 변환 심도에 따라 트리 구조에 따른 변환 단위가 설정될 수 있다.
부호화 심도별 부호화 정보는, 부호화 심도 뿐만 아니라 예측 관련 정보 및 주파수 변환 관련 정보가 필요하다. 따라서, 부호화 단위 결정부(120)는 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 심도 뿐만 아니라, 예측 단위를 파티션으로 분할한 파티션 타입, 예측 단위별 예측 모드, 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기 등을 결정할 수 있다.
일 실시예에 따른 최대 부호화 단위의 트리 구조에 따른 부호화 단위 및 파티션의 결정 방식에 대해서는, 도 3 내지 12을 참조하여 상세히 후술한다.
부호화 단위 결정부(120)는 심도별 부호화 단위의 부호화 오차를 라그랑지 곱(Lagrangian Multiplier) 기반의 율-왜곡 최적화 기법(Rate-Distortion Optimization)을 이용하여 측정할 수 있다.
출력부(130)는, 부호화 단위 결정부(120)에서 결정된 적어도 하나의 부호화 심도에 기초하여 부호화된 최대 부호화 단위의 영상 데이터 및 심도별 부호화 모드에 관한 정보를 비트스트림 형태로 출력한다.
부호화된 영상 데이터는 영상의 레지듀얼 데이터의 부호화 결과일 수 있다.
심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 부호화 심도 정보, 예측 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다.
부호화 심도 정보는, 현재 심도로 부호화하지 않고 하위 심도의 부호화 단위로 부호화할지 여부를 나타내는 심도별 분할 정보를 이용하여 정의될 수 있다. 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도라면, 현재 부호화 단위는 현재 심도의 부호화 단위로 부호화되므로 현재 심도의 분할 정보는 더 이상 하위 심도로 분할되지 않도록 정의될 수 있다. 반대로, 현재 부호화 단위의 현재 심도가 부호화 심도가 아니라면 하위 심도의 부호화 단위를 이용한 부호화를 시도해보아야 하므로, 현재 심도의 분할 정보는 하위 심도의 부호화 단위로 분할되도록 정의될 수 있다.
현재 심도가 부호화 심도가 아니라면, 하위 심도의 부호화 단위로 분할된 부호화 단위에 대해 부호화가 수행된다. 현재 심도의 부호화 단위 내에 하위 심도의 부호화 단위가 하나 이상 존재하므로, 각각의 하위 심도의 부호화 단위마다 반복적으로 부호화가 수행되어, 동일한 심도의 부호화 단위마다 재귀적(recursive) 부호화가 수행될 수 있다.
하나의 최대 부호화 단위 안에 트리 구조의 부호화 단위들이 결정되며 부호화 심도의 부호화 단위마다 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정되어야 하므로, 하나의 최대 부호화 단위에 대해서는 적어도 하나의 부호화 모드에 관한 정보가 결정될 수 있다. 또한, 최대 부호화 단위의 데이터는 심도에 따라 계층적으로 구획되어 위치 별로 부호화 심도가 다를 수 있으므로, 데이터에 대해 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 설정될 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 출력부(130)는, 최대 부호화 단위에 포함되어 있는 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 적어도 하나에 대해, 해당 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보를 할당될 수 있다.
일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위이며, 최대 부호화 단위에 포함되는 모든 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 내에 포함될 수 있는 최대 크기의 정사각 데이터 단위일 수 있다.
예를 들어 출력부(130)를 통해 출력되는 부호화 정보는, 심도별 부호화 단위별 부호화 정보와 예측 단위별 부호화 정보로 분류될 수 있다. 심도별 부호화 단위별 부호화 정보는, 예측 모드 정보, 파티션 크기 정보를 포함할 수 있다. 예측 단위별로 전송되는 부호화 정보는 인터 모드의 추정 방향에 관한 정보, 인터 모드의 참조 영상 인덱스에 관한 정보, 움직임 벡터에 관한 정보, 인트라 모드의 크로마 성분에 관한 정보, 인트라 모드의 보간 방식에 관한 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 픽처, 슬라이스 또는 GOP별로 정의되는 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보 및 최대 심도에 관한 정보는 비트스트림의 헤더에 삽입될 수 있다.
비디오 부호화 장치(100)의 가장 간단한 형태의 실시예에 따르면, 심도별 부호화 단위는 한 계층 상위 심도의 부호화 단위의 높이 및 너비를 반분한 크기의 부호화 단위이다. 즉, 현재 심도의 부호화 단위의 크기가 2Nx2N이라면, 하위 심도의 부호화 단위의 크기는 NxN 이다. 또한, 2Nx2N 크기의 현재 부호화 단위는 NxN 크기의 하위 심도 부호화 단위를 최대 4개 포함할 수 있다.
따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 현재 픽처의 특성을 고려하여 결정된 최대 부호화 단위의 크기 및 최대 심도를 기반으로, 각각의 최대 부호화 단위마다 최적의 형태 및 크기의 부호화 단위를 결정하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 구성할 수 있다. 또한, 각각의 최대 부호화 단위마다 다양한 예측 모드, 주파수 변환 방식 등으로 부호화할 수 있으므로, 다양한 영상 크기의 부호화 단위의 영상 특성을 고려하여 최적의 부호화 모드가 결정될 수 있다.
따라서, 영상의 해상도가 매우 높거나 데이터량이 매우 큰 영상을 기존 매크로블록 단위로 부호화한다면, 픽처당 매크로블록의 수가 과도하게 많아진다. 이에 따라, 매크로블록마다 생성되는 압축 정보도 많아지므로 압축 정보의 전송 부담이 커지고 데이터 압축 효율이 감소하는 경향이 있다. 따라서, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치는, 영상의 크기를 고려하여 부호화 단위의 최대 크기를 증가시키면서, 영상 특성을 고려하여 부호화 단위를 조절할 수 있으므로, 영상 압축 효율이 증대될 수 있다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 수신부(210), 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220) 및 영상 데이터 복호화부(230)를 포함한다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 각종 프로세싱을 위한 부호화 단위, 심도, 예측 단위, 변환 단위, 각종 부호화 모드에 관한 정보 등 각종 용어의 정의는, 도 1 및 비디오 부호화 장치(100)을 참조하여 전술한 바와 동일하다.
수신부(205)는 부호화된 비디오에 대한 비트스트림을 수신하여 파싱(parsing)한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 따라 부호화 단위마다 부호화된 영상 데이터를 추출하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력한다. 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 현재 픽처에 대한 헤더로부터 현재 픽처의 부호화 단위의 최대 크기에 관한 정보를 추출할 수 있다.
또한, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 파싱된 비트스트림으로부터 최대 부호화 단위별로 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출한다. 추출된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는 영상 데이터 복호화부(230)로 출력된다. 즉, 비트열의 영상 데이터를 최대 부호화 단위로 분할하여, 영상 데이터 복호화부(230)가 최대 부호화 단위마다 영상 데이터를 복호화하도록 할 수 있다.
최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 하나 이상의 부호화 심도 정보에 대해 설정될 수 있으며, 부호화 심도별 부호화 모드에 관한 정보는, 해당 부호화 단위의 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보 및 변환 단위의 크기 정보 등을 포함할 수 있다. 또한, 부호화 심도 정보로서, 심도별 분할 정보가 추출될 수도 있다.
영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)가 추출한 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보는, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)와 같이 부호화단에서, 최대 부호화 단위별 심도별 부호화 단위마다 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시키는 것으로 결정된 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보이다. 따라서, 비디오 복호화 장치(200)는 최소 부호화 오차를 발생시키는 부호화 방식에 따라 데이터를 복호화하여 영상을 복원할 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 심도 및 부호화 모드에 대한 부호화 정보는, 해당 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 할당되어 있을 수 있으므로, 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 소정 데이터 단위별로 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 추출할 수 있다. 소정 데이터 단위별로, 해당 최대 부호화 단위의 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보가 기록되어 있다면, 동일한 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보를 갖고 있는 소정 데이터 단위들은 동일한 최대 부호화 단위에 포함되는 데이터 단위로 유추될 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 최대 부호화 단위별 부호화 심도 및 부호화 모드에 관한 정보에 기초하여 각각의 최대 부호화 단위의 영상 데이터를 복호화하여 현재 픽처를 복원한다. 즉 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위에 포함되는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 가운데 각각의 부호화 단위마다, 판독된 파티션 타입, 예측 모드, 변환 단위에 기초하여 부호화된 영상 데이터를 복호화할 수 있다. 복호화 과정은 인트라 예측 및 움직임 보상을 포함하는 예측 과정, 및 주파수 역변환 과정을 포함할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는, 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위의 파티션 타입 정보 및 예측 모드 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 파티션 및 예측 모드에 따라 인트라 예측 또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
또한, 영상 데이터 복호화부(230)는, 최대 부호화 단위별 주파수 역변환을 위해, 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위의 크기 정보에 기초하여, 부호화 단위마다 각각의 변환 단위에 따라 주파수 역변환을 수행할 수 있다.
영상 데이터 복호화부(230)는 심도별 분할 정보를 이용하여 현재 최대 부호화 단위의 부호화 심도를 결정할 수 있다. 만약, 분할 정보가 현재 심도에서 더 이상 분할되지 않음을 나타내고 있다면 현재 심도가 부호화 심도이다. 따라서, 영상 데이터 복호화부(230)는 현재 최대 부호화 단위의 영상 데이터에 대해 현재 심도의 부호화 단위를 예측 단위의 파티션 타입, 예측 모드 및 변환 단위 크기 정보를 이용하여 복호화할 수 있다.
즉, 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 중 소정 데이터 단위에 대해 설정되어 있는 부호화 정보를 관찰하여, 동일한 분할 정보를 포함한 부호화 정보를 보유하고 있는 데이터 단위가 모여, 영상 데이터 복호화부(230)에 의해 동일한 부호화 모드로 복호화할 하나의 데이터 단위로 간주될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 부호화 과정에서 최대 부호화 단위마다 재귀적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 발생시킨 부호화 단위에 대한 정보를 획득하여, 현재 픽처에 대한 복호화에 이용할 수 있다. 즉, 최대 부호화 단위마다 최적 부호화 단위로 결정된 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화된 영상 데이터의 복호화가 가능해진다.
따라서, 높은 해상도의 영상 또는 데이터량이 과도하게 많은 영상이라도 부호화단으로부터 전송된 최적 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여, 영상의 특성에 적응적으로 결정된 부호화 단위의 크기 및 부호화 모드에 따라 효율적으로 영상 데이터를 복호화하여 복원할 수 있다.
이하 도 3 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들, 예측 단위 및 변환 단위의 결정 방식이 상술된다.
도 3 은 계층적 부호화 단위의 개념을 도시한다.
부호화 단위의 예는, 부호화 단위의 크기는 너비x높이로 표현되며, 크기 64x64인 부호화 단위부터, 32x32, 16x16, 8x8를 포함할 수 있다. 크기 64x64의 부호화 단위는 크기 64x64, 64x32, 32x64, 32x32의 파티션들로 분할될 수 있고, 크기 32x32의 부호화 단위는 크기 32x32, 32x16, 16x32, 16x16의 파티션들로, 크기 16x16의 부호화 단위는 크기 16x16, 16x8, 8x16, 8x8의 파티션들로, 크기 8x8의 부호화 단위는 크기 8x8, 8x4, 4x8, 4x4의 파티션들로 분할될 수 있다.
비디오 데이터(310)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 2로 설정되어 있다. 비디오 데이터(320)에 대해서는, 해상도는 1920x1080, 부호화 단위의 최대 크기는 64, 최대 심도가 3로 설정되어 있다. 비디오 데이터(330)에 대해서는, 해상도는 352x288, 부호화 단위의 최대 크기는 16, 최대 심도가 1로 설정되어 있다. 도 3에 도시된 최대 심도는, 최대 부호화 단위로부터 최소 부호화 단위까지의 총 분할 횟수를 나타낸다.
해상도가 높거나 데이터량이 많은 경우 부호화 효율의 향상 뿐만 아니라 영상 특성을 정확히 반형하기 위해 부호화 사이즈의 최대 크기가 상대적으로 큰 것이 바람직하다. 따라서, 비디오 데이터(330)에 비해, 해상도가 높은 비디오 데이터(310, 320)는 부호화 사이즈의 최대 크기가 64로 선택될 수 있다.
비디오 데이터(310)의 최대 심도는 2이므로, 비디오 데이터(310)의 부호화 단위(315)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 2회 분할하며 심도가 두 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 반면, 비디오 데이터(330)의 최대 심도는 1이므로, 비디오 데이터(330)의 부호화 단위(335)는 장축 크기가 16인 부호화 단위들로부터, 1회 분할하며 심도가 한 계층 깊어져서 장축 크기가 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다.
비디오 데이터(320)의 최대 심도는 3이므로, 비디오 데이터(320)의 부호화 단위(325)는 장축 크기가 64인 최대 부호화 단위로부터, 3회 분할하며 심도가 세 계층 깊어져서 장축 크기가 32, 16, 8인 부호화 단위들까지 포함할 수 있다. 심도가 깊어질수록 세부 정보의 표현능력이 향상될 수 있다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 부호화부의 블록도를 도시한다.
일 실시예에 따른 영상 부호화부(400)는, 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)에서 영상 데이터를 부호화하는데 거치는 작업들을 포함한다. 즉, 인트라 예측부(410)는 현재 프레임(405) 중 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 인터 모드의 현재 프레임(405) 및 참조 프레임(495)를 이용하여 인터 추정 및 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)로부터 출력된 데이터는 주파수 변환부(430) 및 양자화부(440)를 거쳐 양자화된 변환 계수로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470)을 통해 공간 영역의 데이터로 복원되고, 복원된 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)를 거쳐 후처리되어 참조 프레임(495)으로 출력된다. 양자화된 변환 계수는 엔트로피 부호화부(450)를 거쳐 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)에 적용되기 위해서는, 영상 부호화부(400)의 구성 요소들인 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420), 움직임 보상부(425), 주파수 변환부(430), 양자화부(440), 엔트로피 부호화부(450), 역양자화부(460), 주파수 역변환부(470), 디블로킹부(480) 및 루프 필터링부(490)가 모두, 최대 부호화 단위마다 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위에 기반한 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(410), 움직임 추정부(420) 및 움직임 보상부(425)는 현재 최대 부호화 단위의 최대 크기 및 최대 심도를 고려하여 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위의 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 변환부(430)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 중 각각의 부호화 단위 내의 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 부호화 단위에 기초한 영상 복호화부의 블록도를 도시한다.
비트스트림(505)이 파싱부(510)를 거쳐 복호화 대상인 부호화된 영상 데이터 및 복호화를 위해 필요한 부호화에 관한 정보가 파싱된다. 부호화된 영상 데이터는 엔트로피 복호화부(520) 및 역양자화부(530)를 거쳐 역양자화된 데이터로 출력되고, 주파수 역변환부(540)를 거쳐 공간 영역의 영상 데이터가 복원된다.
공간 영역의 영상 데이터에 대해서, 인트라 예측부(550)는 인트라 모드의 부호화 단위에 대해 인트라 예측을 수행하고, 움직임 보상부(560)는 참조 프레임(585)를 함께 이용하여 인터 모드의 부호화 단위에 대해 움직임 보상을 수행한다.
인트라 예측부(550) 및 움직임 보상부(560)를 거친 공간 영역의 데이터는 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리되어 복원 프레임(595)으로 출력될 수 있다. 또한, 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)를 거쳐 후처리된 데이터는 참조 프레임(585)으로서 출력될 수 있다.
비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 복호화부(230)에서 영상 데이터를 복호화하기 위해, 일 실시예에 따른 영상 복호화부(500)의 파싱부(510) 이후의 단계별 작업들이 수행될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에 적용되기 위해서는, 영상 복호화부(500)의 구성 요소들인 파싱부(510), 엔트로피 복호화부(520), 역양자화부(530), 주파수 역변환부(540), 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560), 디블로킹부(570) 및 루프 필터링부(580)가 모두, 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 작업을 수행하여야 한다.
특히, 인트라 예측부(550), 움직임 보상부(560)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들 각각마다 파티션 및 예측 모드를 결정하며, 주파수 역변환부(540)는 부호화 단위마다 변환 단위의 크기를 결정하여야 한다.
도 6 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위 및 파티션을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 영상 특성을 고려하기 위해 계층적인 부호화 단위를 사용한다. 부호화 단위의 최대 높이 및 너비, 최대 심도는 영상의 특성에 따라 적응적으로 결정될 수도 있으며, 사용자의 요구에 따라 다양하게 설정될 수도 있다. 미리 설정된 부호화 단위의 최대 크기에 따라, 심도별 부호화 단위의 크기가 결정될 수 있다.
일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)는 부호화 단위의 최대 높이 및 너비가 64이며, 최대 심도가 4인 경우를 도시하고 있다. 일 실시예에 따른 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라서 심도가 깊어지므로 심도별 부호화 단위의 높이 및 너비가 각각 분할한다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 각각의 심도별 부호화 단위의 예측 부호화의 기반이 되는 예측 단위 및 파티션이 도시되어 있다.
즉, 부호화 단위(610)는 부호화 단위의 계층 구조(600) 중 최대 부호화 단위로서 심도가 0이며, 부호화 단위의 크기, 즉 높이 및 너비가 64x64이다. 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 크기 32x32인 심도 1의 부호화 단위(620), 크기 16x16인 심도 2의 부호화 단위(630), 크기 8x8인 심도 3의 부호화 단위(640), 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)가 존재한다. 크기 4x4인 심도 4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이다.
각각의 심도별로 가로축을 따라, 부호화 단위의 예측 단위 및 파티션들이 배열된다. 즉, 심도 0의 크기 64x64의 부호화 단위(610)가 예측 단위라면, 예측 단위는 크기 64x64의 부호화 단위(610)에 포함되는 크기 64x64의 파티션(610), 크기 64x32의 파티션들(612), 크기 32x64의 파티션들(614), 크기 32x32의 파티션들(616)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 1의 크기 32x32의 부호화 단위(620)의 예측 단위는, 크기 32x32의 부호화 단위(620)에 포함되는 크기 32x32의 파티션(620), 크기 32x16의 파티션들(622), 크기 16x32의 파티션들(624), 크기 16x16의 파티션들(626)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 2의 크기 16x16의 부호화 단위(630)의 예측 단위는, 크기 16x16의 부호화 단위(630)에 포함되는 크기 16x16의 파티션(630), 크기 16x8의 파티션들(632), 크기 8x16의 파티션들(634), 크기 8x8의 파티션들(636)로 분할될 수 있다.
마찬가지로, 심도 3의 크기 8x8의 부호화 단위(640)의 예측 단위는, 크기 8x8의 부호화 단위(640)에 포함되는 크기 8x8의 파티션(640), 크기 8x4의 파티션들(642), 크기 4x8의 파티션들(644), 크기 4x4의 파티션들(646)로 분할될 수 있다.
마지막으로, 심도 4의 크기 4x4의 부호화 단위(650)는 최소 부호화 단위이며 최하위 심도의 부호화 단위이고, 해당 예측 단위도 크기 4x4의 파티션(650)으로만 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 부호화 단위 결정부(120)는, 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도를 결정하기 위해, 최대 부호화 단위(610)에 포함되는 각각의 심도의 부호화 단위마다 부호화를 수행하여야 한다.
동일한 범위 및 크기의 데이터를 포함하기 위한 심도별 부호화 단위의 개수는, 심도가 깊어질수록 심도별 부호화 단위의 개수도 증가한다. 예를 들어, 심도 1의 부호화 단위 한 개가 포함하는 데이터에 대해서, 심도 2의 부호화 단위는 네 개가 필요하다. 따라서, 동일한 데이터의 부호화 결과를 심도별로 비교하기 위해서, 한 개의 심도 1의 부호화 단위 및 네 개의 심도 2의 부호화 단위를 이용하여 각각 부호화되어야 한다.
각각의 심도별 부호화를 위해서는, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 가로축을 따라, 심도별 부호화 단위의 예측 단위들마다 부호화를 수행하여, 해당 심도에서 가장 작은 부호화 오차인 대표 부호화 오차가 선택될 수다. 또한, 부호화 단위의 계층 구조(600)의 세로축을 따라 심도가 깊어지며, 각각의 심도마다 부호화를 수행하여, 심도별 대표 부호화 오차를 비교하여 최소 부호화 오차가 검색될 수 있다. 최대 부호화 단위(610) 중 최소 부호화 오차가 발생하는 심도 및 파티션이 최대 부호화 단위(610)의 부호화 심도 및 파티션 타입으로 선택될 수 있다.
도 7 은 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는, 최대 부호화 단위마다 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 크기의 부호화 단위로 영상을 부호화하거나 복호화한다. 부호화 과정 중 주파수 변환을 위한 변환 단위의 크기는 각각의 부호화 단위보다 크지 않은 데이터 단위를 기반으로 선택될 수 있다.
예를 들어, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 또는 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서, 현재 부호화 단위(710)가 64x64 크기일 때, 32x32 크기의 변환 단위(720)를 이용하여 주파수 변환이 수행될 수 있다.
또한, 64x64 크기의 부호화 단위(710)의 데이터를 64x64 크기 이하의 32x32, 16x16, 8x8, 4x4 크기의 변환 단위들로 각각 주파수 변환을 수행하여 부호화한 후, 원본과의 오차가 가장 적은 변환 단위가 선택될 수 있다.
도 8 은 본 발명의 일 실시예에 따라, 심도별 부호화 정보들을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 부호화 모드에 관한 정보로서, 각각의 부호화 심도의 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 부호화하여 전송할 수 있다.
파티션 타입에 대한 정보(800)는, 현재 부호화 단위의 예측 부호화를 위한 데이터 단위로서, 현재 부호화 단위의 예측 단위가 분할된 파티션의 형태에 대한 정보를 나타낸다. 예를 들어, 크기 2Nx2N의 현재 부호화 단위 CU_0는, 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806), 크기 NxN의 파티션(808) 중 어느 하나의 타입으로 분할되어 이용될 수 있다. 이 경우 현재 부호화 단위의 파티션 타입에 관한 정보(800)는 크기 2Nx2N의 파티션(802), 크기 2NxN의 파티션(804), 크기 Nx2N의 파티션(806) 및 크기 NxN의 파티션(808) 중 하나를 나타내도록 설정된다.
예측 모드에 관한 정보(810)는, 각각의 파티션의 예측 모드를 나타낸다. 예를 들어 예측 모드에 관한 정보(810)를 통해, 파티션 타입에 관한 정보(800)가 가리키는 파티션이 인트라 모드(812), 인터 모드(814) 및 스킵 모드(816) 중 하나로 예측 부호화가 수행되는지 여부가 설정될 수 있다.
또한, 변환 단위 크기에 관한 정보(820)는 현재 부호화 단위를 어떠한 변환 단위를 기반으로 주파수 변환을 수행할지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 변환 단위는 제 1 인트라 변환 단위 크기(822), 제 2 인트라 변환 단위 크기(824), 제 1 인터 변환 단위 크기(826), 제 2 인트라 변환 단위 크기(828) 중 하나일 수 있다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(210)는, 각각의 심도별 부호화 단위마다 파티션 타입에 관한 정보(800), 예측 모드에 관한 정보(810), 변환 단위 크기에 대한 정보(820)를 추출하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 9 는 본 발명의 일 실시예에 따른 심도별 부호화 단위를 도시한다.
심도의 변화를 나타내기 위해 분할 정보가 이용될 수 있다. 분할 정보는 현재 심도의 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위로 분할될지 여부를 나타낸다.
심도 0 및 2N_0x2N_0 크기의 부호화 단위(900)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(910)는 2N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(912), 2N_0xN_0 크기의 파티션 타입(914), N_0x2N_0 크기의 파티션 타입(916), N_0xN_0 크기의 파티션 타입(918)을 포함할 수 있다. 예측 단위가 대칭적 비율로 분할된 파티션들(912, 914, 916, 918)만이 예시되어 있지만, 전술한 바와 같이 파티션 타입은 이에 한정되지 않고 비대칭적 파티션, 임의적 형태의 파티션, 기하학적 형태의 파티션 등을 포함할 수 있다.
파티션 타입마다, 한 개의 2N_0x2N_0 크기의 파티션, 두 개의 2N_0xN_0 크기의 파티션, 두 개의 N_0x2N_0 크기의 파티션, 네 개의 N_0xN_0 크기의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화가 수행되어야 한다. 크기 2N_0x2N_0, 크기 N_0x2N_0 및 크기 2N_0xN_0 및 크기 N_0xN_0의 파티션에 대해서는, 인트라 모드 및 인터 모드로 예측 부호화가 수행될 수 있다. 스킵 모드는 크기 2N_0x2N_0의 파티션에 예측 부호화가 대해서만 수행될 수 있다.
크기 2N_0x2N_0, 2N_0xN_0 및 N_0x2N_0의 파티션 타입(912, 914, 916) 중 하나에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 더 이상 하위 심도로 분할할 필요 없다.
크기 N_0xN_0의 파티션 타입(918)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 0를 1로 변경하며 분할하고(920), 심도 2 및 크기 N_0xN_0의 파티션 타입의 부호화 단위들(930)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
심도 1 및 크기 2N_1x2N_1 (=N_0xN_0)의 부호화 단위(930)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(940)는, 크기 2N_1x2N_1의 파티션 타입(942), 크기 2N_1xN_1의 파티션 타입(944), 크기 N_1x2N_1의 파티션 타입(946), 크기 N_1xN_1의 파티션 타입(948)을 포함할 수 있다.
또한, 크기 N_1xN_1 크기의 파티션 타입(948)에 의한 부호화 오차가 가장 작다면, 심도 1을 심도 2로 변경하며 분할하고(950), 심도 2 및 크기 N_2xN_2의 부호화 단위들(960)에 대해 반복적으로 부호화를 수행하여 최소 부호화 오차를 검색해 나갈 수 있다.
최대 심도가 d인 경우, 심도별 분할 정보는 심도 d-1일 때까지 설정되고, 분할 정보는 심도 d-2까지 설정될 수 있다. 즉, 심도 d-2로부터 분할(970)되어 심도 d-1까지 부호화가 수행될 경우, 심도 d-1 및 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 부호화 단위(980)의 예측 부호화를 위한 예측 단위(990)는, 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(992), 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(994), 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션 타입(996), 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)을 포함할 수 있다.
파티션 타입 가운데, 한 개의 크기 2N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 2N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션, 두 개의 크기 N_(d-1)x2N_(d-1)의 파티션, 네 개의 크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션마다 반복적으로 예측 부호화를 통한 부호화가 수행되어, 최소 부호화 오차가 발생하는 파티션 타입이 검색될 수 있다.
크기 N_(d-1)xN_(d-1)의 파티션 타입(998)에 의한 부호화 오차가 가장 작더라도, 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위 CU_(d-1)는 더 이상 하위 심도로의 분할 과정을 거치지 않으며, 현재 최대 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도가 심도 d-1로 결정되고, 파티션 타입은 N_(d-1)xN_(d-1)로 결정될 수 있다. 또한 최대 심도가 d이므로, 심도 d-1의 부호화 단위(952)에 대해 분할 정보는 설정되지 않는다.
데이터 단위(999)은, 현재 최대 부호화 단위에 대한 '최소 단위'라 지칭될 수 있다. 일 실시예에 따른 최소 단위는, 최하위 부호화 심도인 최소 부호화 단위가 4분할된 크기의 정사각형의 데이터 단위일 수 있다. 이러한 반복적 부호화 과정을 통해, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)는 부호화 단위(900)의 심도별 부호화 오차를 비교하여 가장 작은 부호화 오차가 발생하는 심도를 선택하여, 부호화 심도를 결정하고, 해당 파티션 타입 및 예측 모드가 부호화 심도의 부호화 모드로 설정될 수 있다.
이런 식으로 심도 0, 1, ..., d-1, d의 모든 심도별 최소 부호화 오차를 비교하여 오차가 가장 작은 심도가 선택되어 부호화 심도로 결정될 수 있다. 부호화 심도, 및 예측 단위의 파티션 타입 및 예측 모드는 부호화 모드에 관한 정보로써 부호화되어 전송될 수 있다. 또한, 심도 0으로부터 부호화 심도에 이르기까지 부호화 단위가 분할되어야 하므로, 부호화 심도의 분할 정보만이 '0'으로 설정되고, 부호화 심도를 제외한 심도별 분할 정보는 '1'로 설정되어야 한다.
일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 부호화 단위(900)에 대한 부호화 심도 및 예측 단위에 관한 정보를 추출하여 부호화 단위(912)를 복호화하는데 이용할 수 있다. 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)는 심도별 분할 정보를 이용하여 분할 정보가 '0'인 심도를 부호화 심도로 파악하고, 해당 심도에 대한 부호화 모드에 관한 정보를 이용하여 복호화에 이용할 수 있다.
도 10, 11 및 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 부호화 단위, 예측 단위 및 주파수 변환 단위의 관계를 도시한다.
부호화 단위(1010)는, 최대 부호화 단위에 대해 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)가 결정한 부호화 심도별 부호화 단위들이다. 예측 단위(1060)는 부호화 단위(1010) 중 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 예측 단위들의 파티션들이며, 변환 단위(1070)는 각각의 부호화 심도별 부호화 단위의 변환 단위들이다.
심도별 부호화 단위들(1010)은 최대 부호화 단위의 심도가 0이라고 하면, 부호화 단위들(1012, 1054)은 심도가 1, 부호화 단위들(1014, 1016, 1018, 1028, 1050, 1052)은 심도가 2, 부호화 단위들(1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, 1048)은 심도가 3, 부호화 단위들(1040, 1042, 1044, 1046)은 심도가 4이다.
예측 단위들(1060) 중 일부 파티션(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 부호화 단위가 분할된 형태이다. 즉, 파티션(1014, 1022, 1050, 1054)은 2NxN의 파티션 타입이며, 파티션(1016, 1048, 1052)은 Nx2N의 파티션 타입, 파티션(1032)은 NxN의 파티션 타입이다. 심도별 부호화 단위들(1010)의 예측 단위 및 파티션들은 각각의 부호화 단위보다 작거나 같다.
변환 단위들(1070) 중 일부(1052)의 영상 데이터에 대해서는 부호화 단위에 비해 작은 크기의 데이터 단위로 주파수 변환 또는 주파수 역변환이 수행된다. 또한, 변환 단위(1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, 1054)는 예측 단위들(1060) 중 해당 예측 단위 및 파티션와 비교해보면, 서로 다른 크기 또는 형태의 데이터 단위이다. 즉, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 다른 비디오 복호화 장치(200)는 동일한 부호화 단위에 대한 인트라 예측/움직임 추정/움직임 보상 작업, 및 주파수 변환/역변환 작업이라 할지라도, 각각 별개의 데이터 단위를 기반으로 수행할 수 있다.
이에 따라, 최대 부호화 단위마다, 영역별로 계층적인 구조의 부호화 단위들마다 재귀적으로 부호화가 수행되어 최적 부호화 단위가 결정됨으로써, 재귀적 트리 구조에 따른 부호화 단위들이 구성될 수 있다.부호화 정보는 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보를 포함할 수 있다. 이하 표 1은, 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)에서 설정할 수 있는 일례를 나타낸다.
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라
인터

스킵 (2Nx2N만)		 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위
분할 정보 1
2Nx2N
2NxN
Nx2N
NxN		 2NxnU
2NxnD
nLx2N
nRx2N		 2Nx2N NxN
(대칭형 파티션 타입)

N/2xN/2
(비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 출력부(130)는 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 출력하고, 일 실시예에 따른 비디오 복호화 장치(200)의 부호화 정보 추출부(220)는 수신된 비트스트림으로부터 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 대한 부호화 정보를 추출할 수 있다.
분할 정보는 현재 부호화 단위가 하위 심도의 부호화 단위들로 분할되는지 여부를 나타낸다. 현재 심도 d의 분할 정보가 0이라면, 현재 부호화 단위가 현재 부호화 단위가 하위 부호화 단위로 더 이상 분할되지 않는 심도가 부호화 심도이므로, 부호화 심도에 대해서 파티션 타입 정보, 예측 모드, 변환 단위 크기 정보가 정의될 수 있다. 분할 정보에 따라 한 단계 더 분할되어야 하는 경우에는, 분할된 4개의 하위 심도의 부호화 단위마다 독립적으로 부호화가 수행되어야 한다.
예측 모드는, 인트라 모드, 인터 모드 및 스킵 모드 중 하나로 나타낼 수 있다. 인트라 모드 및 인터 모드는 모든 파티션 타입에서 정의될 수 있으며, 스킵 모드는 파티션 타입 2Nx2N에서만 정의될 수 있다.
파티션 타입 정보는, 예측 단위의 높이 또는 너비가 대칭적 비율로 분할된 대칭적 파티션 타입 2Nx2N, 2NxN, Nx2N 및 NxN 과, 비대칭적 비율로 분할된 비대칭적 파티션 타입 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N를 나타낼 수 있다. 비대칭적 파티션 타입 2NxnU 및 2NxnD는 각각 높이가 1:3 및 3:1로 분할된 형태이며, 비대칭적 파티션 타입 nLx2N 및 nRx2N은 각각 너비가 1:3 및 3:1로 분할된 형태를 나타낸다.
변환 단위 크기는 인트라 모드에서 두 종류의 크기, 인터 모드에서 두 종류의 크기로 설정될 수 있다. 즉, 변환 단위 분할 정보가 0 이라면, 변환 단위의 크기가 현재 부호화 단위의 크기 2Nx2N로 설정된다. 변환 단위 분할 정보가 1이라면, 현재 부호화 단위가 분할된 크기의 변환 단위가 설정될 수 있다. 또한 크기 2Nx2N인 현재 부호화 단위에 대한 파티션 타입이 대칭형 파티션 타입이라면 변환 단위의 크기는 NxN, 비대칭형 파티션 타입이라면 N/2xN/2로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따른 트리 구조에 따른 부호화 단위들의 부호화 정보는, 부호화 심도의 부호화 단위, 예측 단위 및 최소 단위 단위 중 적어도 하나에 대해 할당될 수 있다. 부호화 심도의 부호화 단위는 동일한 부호화 정보를 보유하고 있는 예측 단위 및 최소 단위를 하나 이상 포함할 수 있다.
따라서, 인접한 데이터 단위들끼리 각각 보유하고 있는 부호화 정보들을 확인하면, 동일한 부호화 심도의 부호화 단위에 포함되는지 여부가 확인될 수 있다. 또한, 데이터 단위가 보유하고 있는 부호화 정보를 이용하면 해당 부호화 심도의 부호화 단위를 확인할 수 있으므로, 최대 부호화 단위 내의 부호화 심도들의 분포가 유추될 수 있다.
따라서 이 경우 현재 부호화 단위가 주변 데이터 단위를 참조하여 예측하기 경우, 현재 부호화 단위에 인접하는 심도별 부호화 단위 내의 데이터 단위의 부호화 정보가 직접 참조되어 이용될 수 있다.
또 다른 실시예로, 현재 부호화 단위가 주변 부호화 단위를 참조하여 예측 부호화가 수행되는 경우, 인접하는 심도별 부호화 단위의 부호화 정보를 이용하여, 심도별 부호화 단위 내에서 현재 부호화 단위에 인접하는 데이터가 검색됨으로써 주변 부호화 단위가 참조될 수도 있다.
도 13 은 표 1의 부호화 모드 정보에 따른 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 관계를 도시한다.
최대 부호화 단위(1300)는 부호화 심도의 부호화 단위들(1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, 1318)을 포함한다. 이 중 하나의 부호화 단위(1318)는 부호화 심도의 부호화 단위이므로 분할 정보가 0으로 설정될 수 있다. 크기 2Nx2N의 부호화 단위(1318)의 파티션 타입 정보는, 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326), NxN(1328), 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 대칭형 파티션 타입 2Nx2N(1322), 2NxN(1324), Nx2N(1326) 및 NxN(1328) 중 하나로 설정되어 있는 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1342)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 NxN의 변환 단위(1344)가 설정될 수 있다.
파티션 타입 정보가 비대칭형 파티션 타입 2NxnU(1332), 2NxnD(1334), nLx2N(1336) 및 nRx2N(1338) 중 하나로 설정된 경우, 변환 단위 분할 정보(TU size flag)가 0이면 크기 2Nx2N의 변환 단위(1352)가 설정되고, 변환 단위 분할 정보가 1이면 크기 N/2xN/2의 변환 단위(1354)가 설정될 수 있다.
이하, 도 4의 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(100)의 움직임 예측부(420), 움직임 보상부(425) 및 도 5의 영상 복호화 장치(200)의 움직임 보상부(550)에서 수행되는 움직임 예측 및 보상 과정에 대하여 구체적으로 설명한다. 이하의 설명에서, 전술한 예측 단위는 블록이라 지칭하기로 한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 14의 움직임 벡터 부호화 장치(1400)는 도 4의 움직임 예측부(420) 및 엔트로피 부호화부(450)와 같은 움직임 벡터의 부호화와 관련된 구성 요소를 도시한 것으로, 도 4의 엔트로피 부호화부(450)는 도 14의 움직임 벡터 부호화부(1420)에서 수행되는 동작을 수행할 수 있다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(1400)는 움직임 예측부(1410) 및 움직임 벡터 부호화부(1420)를 포함한다.
움직임 예측부(1410)는 현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 현재 블록의 움직임 벡터를 생성한다.
일반적으로 어느 블록의 움직임 벡터는 주변 블록의 움직임 벡터와 밀접한 상관 관계를 갖는다. 따라서, 주변 블록의 움직임 벡터로부터 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하고, 주변 블록의 움직임 벡터와 현재 블록의 차분 벡터만을 부호화함으로써 부호화해야 할 비트량을 줄일 수 있다. 따라서, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 움직임 벡터 정보를 부호화하기 위해서 주변 블록들의 움직임 벡터 정보를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하고, 예측 움직임 벡터와 현재 블록의 움직임 벡터 사이의 차이값만 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화한다. 구체적으로, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 현재 블록이 참조한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하고, 주변 블록들 중 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우에는 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성한 다음, 생성된 예측 움직임 벡터와 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화한다. 전술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 영상 부호화 장치에서는 현재 블록의 좌측, 상측 및 우상단에 인접한 주변 블록들의 움직임 벡터들의 중앙값(median)을 현재 블록의 움직임 벡터로 이용했었다. 그러나, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 장치(1400)는 이러한 중앙값 이외에, 다양한 방식으로 주변 블록들로부터 예측 움직임 벡터 후보 그룹을 생성하고, 이러한 예측 움직임 벡터 후보 그룹 중에서 선택된 예측 움직임 벡터를 활용하여 현재 블록의 움직임 벡터의 부호화에 이용함으로써 영상 특성에 따라서 영상의 압축 효율의 향상을 가능하게 한다.
이하, 움직임 벡터 부호화부(1420)에서 수행되는 예측 움직임 벡터의 생성 방식에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 15a 및 15b는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 후보들을 도시한다.
도 15a를 참조하면, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 블록들의 움직임 벡터 중 하나를 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 현재 블록의 상부에 인접한 블록들 중 가장 좌측의 a0 블록(1501), 좌측에 인접한 가장 상부의 b0 블록(1502), 우측상부에 인접한 c 블록(1503), 좌측상부에 인접한 d 블록(1505) 및 좌측하부에 인접한 e 블록(1504)을 모두 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 본 발명에 따르면 비디오의 부호화 방법 및 복호화 방법은 심도에 의해 구분되는 다양한 크기의 부호화 단위를 기초로 부호화 및 복호화가 수행되므로, 좌측하부에 인접한 e 블록(1504)의 움직임 벡터도 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 전술한 도 10을 참조하면, 현재 블록이 부호화 단위(1020)일 때, 현재 블록(1020)의 상부, 좌측상부, 우측상부, 좌측 및 좌측하부의 부호화 단위들(1014, 1016, 1018 및 1022)은 현재 블록(1020) 이전에 부호화된다. 즉, 좌측의 부호화 단위(1018)는 현재 블록이 포함된 부호화 단위(1020)보다 먼저 부호화되므로, 부호화 단위(1018)가 더 깊은 심도를 갖는 부호화 단위로 부호화되는 경우를 고려하면 현재 블록의 좌측하부에 인접한 블록의 움직임 벡터도 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다.
도 15b를 참조하면, 현재 블록의 인접한 모든 블록의 움직임 벡터를 고려해 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 다시 말해, 상부에 인접한 블록들(1510) 중 가장 좌측의 a0 블록뿐만 아니라 상부에 인접한 모든 블록들(a0 내지 aN)의 움직임 벡터를 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있으며, 좌측에 인접한 불록들(1520) 중 가장 상부의 b0 블록뿐만 아니라 좌측에 인접한 모든 블록들(b0 내지 bN)의 움직임 벡터를 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다.
또한, 인접한 블록들의 움직임 벡터의 중앙값을 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 다시 말해, median(mv_a0, mv_b0, mv_c)을 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 여기서, mv_a0은 a0 블록의 움직임 벡터이고, mv_b0는 b0 블록의 움직임 벡터이며, mv_c는 c 블록의 움직임 벡터이다.
다만, 현재 블록의 크기 및 인접한 블록들의 크기에 따라 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보들을 제한할 수 있다. 이에 대해서는, 도 15c 내지 15e를 참조하여 상세히 설명한다.
도 15c 내지 15e는 본 발명의 일 실시예에 따른 현재 블록에 인접한 다양한 크기의 블록들을 도시한다.
전술한 바와 같이 본 발명에 따른 영상 부호화 방법 및 복호화 방법은 심도에 따라 결정되는 다양한 크기의 부호화 단위 및 예측 단위를 이용해 영상을 부호화한다. 따라서, 현재 블록에 인접한 블록들의 크기도 다양할 수 있는 바, 현재 블록의 크기와 일부 인접한 블록들의 크기가 크게 상이하면, 크기가 다른 일부 인접한 블록들의 움직임 벡터는 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용하지 않을 수 있다.
도 15c를 참조하면, 현재 블록(1010)의 상부에 인접한 블록들(1014 내지 1018)은 현재 블록(1010)의 크기보다 작은 블록들이다. 현재 블록(1010)과 크기가 동일한 크기의 인접한 블록(1012)의 움직임 벡터가 현재 블록(1010)의 움직임 벡터와 동일 또는 유사할 가능성이 높을 수 있으므로, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 동일한 크기의 인접한 블록(1012)의 움직임 벡터만을 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다.
크기가 동일하지 않더라도, 소정 크기 이상의 인접한 블록들의 움직임 벡터들만 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(1010)의 크기와 비교하여 1/4 크기 이상인 블록들(1012 및 1018)의 움직임 벡터들만을 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다.
도 15d를 참조하면, 현재 블록(1020)의 좌측에 인접한 블록(1022)의 크기는 현재 블록의 크기의 16배로서, 현저한 크기의 차이가 존재한다고 가정해본다. 현저한 크기의 차이로 인해 좌측에 인접한 블록(1022)의 움직임 벡터가 현재 블록(1020)의 움직임 벡터와 동일 또는 유사할 가능성이 낮을 수 있다. 따라서, 좌측에 인접한 블록(1022)의 움직임 벡터는 현재 블록(1020)의 예측 움직임 벡터로 이용하지 않고, 상부에 인접한 블록(1024) 및 좌측상부에 인접한 블록(1026)의 움직임 벡터만 이용할 수 있다.
도 15e를 참조하면, 현재 블록(1030)의 크기가 인접한 모든 블록들(1031 내지 1037)의 크기보다 크다. 이 때, 인접한 모든 블록들(1031 내지 1037)의 움직임 벡터를 모두 현재 블록(1030)의 예측 움직임 벡터로 이용하면, 현재 블록(1030)의 예측 움직임 벡터 후보들의 개수가 너무 많을 수 있다. 현재 블록(1030)과 인접한 블록들(1031 내지 1037) 사이의 크기 차이가 클수록 예측 움직임 벡터 후보들의 개수는 더 많아진다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화부(1420)는 인접한 블록 중 일부 블록의 움직임 벡터는 현재 블록(1030)의 예측 움직임 벡터로 이용하지 않는다.
예를 들어, 도 15e에 도시된 실시예에서, 좌측하부에 인접한 블록(1031) 및 우측상부에 인접한 블록(1037)의 움직임 벡터는 현재 블록(1030)의 예측 움직임 벡터로 이용하지 않을 수 있다. 즉, 현재 블록(1030)의 크기가 소정 크기 이상이면, 인접한 블록들 중 특정 방향으로 인접한 블록들의 움직임 벡터는 현재 블록(1030)의 예측 움직임 벡터로 이용하지 않을 수 있다.
한편, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 크기 및 인접한 블록들의 크기에 따라 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보들을 제한하여 예측 움직임 벡터 후보들을 생성하는 대신에 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처와 동일한 참조 픽처를 이용하는지 여부, 제 1 참조 픽처와 동일한 리스트 방향에 위치한 참조 픽처를 이용하는지 여부 및 제 1 참조 픽처와 다른 리스트 방향에 위치한 참조 픽처를 이용하는 움직임 블록인지 여부에 따라서 주변 블록으로부터 예측 움직임 벡터를 생성할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화부(1420)는 예측 움직임 벡터 후보들을 생성할 때, 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처와 동일한 참조 픽처를 이용하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하거나, 이러한 제 1 참조 픽처와 동일한 참조 픽처를 이용하는 주변 블록이 존재하지 않는 경우 제 1 참조 픽처의 방향과 동일한 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 이용하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하거나, 이러한 제 1 참조 픽처의 방향과 동일한 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 이용하는 주변 블록도 존재하지 않는 경우에는 제 1 참조 픽처와 다른 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터 후보를 생성할 수 있다.
도 16을 참조하면, 단계 1610에서 움직임 예측부(1410)는 현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 현재 블록의 움직임 벡터를 생성한다.
단계 1620에서, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하고, 주변 블록들 중 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성한다.
단계 1630에서, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 예측 움직임 벡터와 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화한다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 생성 과정을 보다 구체적으로 나타낸 플로우 차트이다.
도 17을 참조하면, 단계 1710에서 움직임 벡터 부호화부(1420)는 소정 스캔 순서에 따라서 현재 블록의 주변 블록의 움직임 정보를 추출한다. 주변 블록의 움직임 정보는 주변 블록이 참조하는 참조 픽처 정보(ref index_N) 및 주변 블록의 움직임 벡터 정보이다. 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 좌측에 인접한 블록에서 제 1 예측 움직임 벡터, 현재 블록의 상측에 인접한 블록에서 제 2 예측 움직임 벡터, 현재 블록의 코너에 위치한 블록에서 제 3 예측 움직임 벡터를 선택하는데, 이러한 제 1 내지 3 예측 움직임 벡터를 선택하기 위해서 현재 블록의 상측, 좌측 및 코너에 위치한 각 블록의 참조 픽처와 현재 블록이 참조하는 참조 픽처 정보를 비교한다. 전술한 도 15b를 참조하면, 소정 스캔 순서는 현재 블록의 좌측에 인접한 블록들(1520)의 경우 위에서 아래쪽, 즉 b0부터 bn의 순서로 주변 블록을 순차적으로 스캔하며, 현재 블록의 상측에 인접한 블록들(1510)의 경우 좌측에서 우측, 즉 a0부터 an의 순서로 주변 블록을 순차적으로 스캔한다. 현재 블록의 코너에 위치한 블록들(1531,1532,1533)의 경우 블록 c(1531), 블록 d(1533) 및 블록 e(1532)의 순서로 스캔될 수 있다. 이러한 스캔 순서는 전술한 바에 한정되지 않고 변경될 수 있다.
단계 1720에서 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록이 참조하는 참조 픽처 정보(ref index_cur)와 스캔된 주변 블록의 참조 픽처 정보(ref index_N)를 비교하여, 주변 블록의 참조 픽처가 현재 블록이 참조하는 참조 픽처, 즉 제 1 참조 픽처와 동일한지 여부를 판단한다. 단계 1730에서, 단계 1720의 판단 결과 현재 스캔된 주변 블록의 참조 픽처가 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처인 경우에는 해당 주변 블록의 움직임 벡터를 예측 움직임 벡터로 결정한다. 이러한 결정 과정은 현재 블록의 상측에 위치한 블록들(1510), 좌측에 위치한 블록들(1520) 및 코너에 위치한 블록들(1531,1532,1533)의 그룹별로 수행되어 제 1 내지 3 예측 움직임 벡터를 생성하게 된다.
단계 1740에서, 단계 1720의 판단 과정이 현재 블록의 상측에 위치한 블록들(1510), 좌측에 위치한 블록들(1520) 및 코너에 위치한 블록들(1531,1532,1533)의 그룹별로 모든 주변 블록에 대해서 수행되었는지 여부가 판단된다. 만약, 현재 블록의 상측에 위치한 블록들(1510), 좌측에 위치한 블록들(1520) 및 코너에 위치한 블록들(1531,1532,1533) 중 어느 하나의 그룹에 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처와 동일한 참조 픽처를 참조하는 주변 블록이 존재하지 않는 경우에는, 단계 1750에서 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처와 동일하지 않지만 현재 블록의 리스트 방향에 위치하는 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록이 존재하는지 여부를 판단한다. 여기서, 리스트 방향이란 현재 픽처보다 선행하는 이전 픽처를 참조하는 L0 방향 및 현재 픽처보다 후행하는 다음 픽처를 참조하는 L1 방향을 의미한다.
단계 1760에서, 단계 1750의 판단 결과 주변 블록의 참조 픽처가 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처와 동일하지 않지만 현재 블록의 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조한다면, 해당 주변 블록의 움직임 벡터를 예측 움직임 벡터로 결정한다. 단계 1770에서, 단계 1750의 판단 과정이 현재 블록의 상측에 위치한 블록들(1510), 좌측에 위치한 블록들(1520) 및 코너에 위치한 블록들(1531,1532,1533)의 모든 주변 블록에 대해서 수행되었는지 여부가 판단된다. 만약, 현재 블록의 상측에 위치한 블록들(1510), 좌측에 위치한 블록들(1520) 및 코너에 위치한 블록들(1531,1532,1533)의 그룹들 중 어느 하나의 그룹에 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처와 동일하지 않지만 현재 블록의 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록이 존재하지 않는 경우에는, 단계 1780에서 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처와 다른 리스트 방향에 위치하는 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 결정한다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 부호화 방법 및 장치에서는, 현재 블록의 좌측에 위치한 주변 블록들로부터 제 1 예측 움직임 벡터, 상측에 위치한 주변 블록들로부터 제 2 예측 움직임 벡터 및 코너에 위치한 주변 블록들로부터 제 3 예측 움직임 벡터를 생성하는데, 이 때 i) 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터, ii) 현재 블록의 참조 픽처와 동일한 리스트 방향에 존재하는 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터, iii) 현재 픽처와 다른 리스트 방향에 존재하는 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터 순서로 주변 블록을 검색하여 검색된 주변 블록의 움직임 벡터를 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보로 결정한다.
도 18a 내지 도 18c는 본 발명의 일 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 결정 과정을 구체적으로 설명하기 위한 참조도이다.
도 18a는 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처(1810)을 참조하는 주변 블록이 존재하는 경우, 예측 움직임 벡터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 18a를 참조하면, 전술한 바와 같이 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록(180)의 좌측에 위치한 블록들(184,185)로부터 제 1 예측 움직임 벡터를 생성하고, 상측에 위치한 블록들(181,182,183)로부터 제 2 예측 움직임 벡터를 생성하며, 미도시된 코너에 위치한 블록들로부터 제 3 예측 움직임 벡터를 생성한다. 일 예로, 상측에 위치한 블록들(181,182,183)로부터 제 2 예측 움직임 벡터를 생성하는 과정을 중심으로 설명한다. 이러한 제 2 예측 움직임 벡터를 생성하는 과정은 제 1 예측 움직임 벡터 및 제 3 예측 움직임 벡터를 생성할 때도 유사하게 적용될 수 있다.
현재 픽처(1800)의 현재 블록(180)이 참조하는 픽처(1810)를 제 1 참조 픽처라고 하면, 움직임 예측 부호화부(1420)는 상측에 위치한 블록들(181, 182, 183)을 좌측에서 우측의 순서로 스캔하면서 상측에 위치한 블록들(181, 182, 183)이 참조하는 참조 픽처와 현재 블록(180)의 제 1 참조 픽처(1810)가 동일한지 여부를 판단한다. 도 18a에서 상측에 위치한 블록들(181, 182, 183) 중 주변 블록(181)은 현재 픽처(1800)보다 후행하는 참조 픽처(1830)을 참조하고, 주변 블록(182)는 현재 블록(180)과 동일한 제 1 참조 픽처(1810)의 영역(1816)을 통해 예측되는 움직임 블록이며, 주변 블록(183)은 인트라 예측된 블록이라고 가정한다. 이러한 경우, 움직임 예측 부호화부(1420)는 현재 블록(180)과 동일한 제 1 참조 픽처(1810)을 참조하는 최초로 유효한 주변 블록(182)의 움직임 벡터 mv_182를 제 2 예측 움직임 벡터로 결정한다. 이와 같이 주변 블록이 현재 픽처와 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 경우, 선택된 주변 블록의 움직임 벡터 mv_182는 현재 블록(180)의 움직임 벡터 mv_cur와 시간적 거리가 동일하기 때문에 별도로 스케일링될 필요은 없다. 다만, 전술한 도 15c 내지 도 15e와 같이, 움직임 예측 부호화부(1420)는 선택된 주변 블록(182)의 크기가 현재 블록(180)에 비하여 소정 임계값 이하의 크기를 갖는 경우에는 주변 블록(182)의 움직임 벡터 mv_182를 제 2 예측 움직임 벡터로 선택하지 않을 수 있다. 만약, 도 18a에 도시된 바와 같은 현재 블록(180)이 참조하는 제 1 참조 픽처(1810)를 참조하는 주변 블록이 존재하지 않는 경우 다음 도 18b에서 후술되는 판단 과정과 같이 예측 움직임 벡터를 생성하는 과정을 수행한다.
도 18b는 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처(1810)을 참조하는 주변 블록이 존재하지는 않지만 제 1 참조 픽처(1810)와 같은 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록이 존재하는 경우, 예측 움직임 벡터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 18b를 참조하면, 상측에 위치한 블록들(181,182,183) 중 주변 블록(181,182)은 현재 픽처(1800)보다 후행하는 참조 픽처(1830)을 참조하고, 주변 블록(183)은 현재 블록(180)과 동일한 제 1 참조 픽처(1810)는 아니지만 제 1 참조 픽처(1810)과 동일한 리스트 방향, 즉 현재 픽처(1800)에 비하여 시간적으로 선행하는 픽처(1820)을 통해 예측되는 움직임 블록이라고 가정한다. 이러한 경우, 움직임 예측 부호화부(1420)는 제 1 참조 픽처(1810)과 동일한 리스트 방향의 참조 픽처(1820)를 참조하는 최초로 유효한 주변 블록(183)의 움직임 벡터 mv_183를 제 2 예측 움직임 벡터로 결정한다. 이와 같이, 주변 블록이 제 1 참조 픽처(1810)가 아닌 동일한 리스트 방향의 참조 픽처(1820)를 참조하는 경우, 제 1 참조 픽처(1810)과 다른 참조 픽처(1820)의 시간적 거리는 다르기 때문에, 선택된 주변 블록(183)의 움직임 벡터 mv_183는 현재 픽처(1800)와 제 1 참조 픽처(1810) 사이의 시간적 거리(t1) 및 현재 픽처(1800)와 다른 참조 픽처(1820) 사이의 시간적 거리(t2)를 고려하여 스케일링된다. 구체적으로, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 주변 블록(183)의 움직임 벡터 mv_183에 (t1/t2)값을 곱하여 스케일링을 수행하여, mv_183 * (t1/t2)를 제 2 예측 움직임 벡터로 결정한다. 다시 말해서, 현재 픽처(1800)의 POC(Picture Order Count)를 CurrPOC, 현재 블록이 참조하는 참조 픽처의 POC를 CurrRefPOC, 현재 블록의 주변 블록이 참조하는 참조 픽처의 POC를 NeighRefPOC라고 하면, 다음의 수학식; Scale=(CurrPOC-CurrRefPOC)/(CurrPOC-NeighRefPOC)과 같이 스케일링값(scale)을 계산하고, 결정된 움직임 벡터에 상기 스케일링값(Scale)을 곱하여 스케일링을 수행한다.
만약, 현재 블록(180)이 참조하는 제 1 참조 픽처(1810)와 동일한 리스트 방향에 위치하는 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록조차도 존재하지 않는 경우 다음 도 18c에서 후술되는 판단 과정과 같이 예측 움직임 벡터를 생성하는 과정을 수행한다.
도 18c는 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처(1810)와 같은 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록이 존재하지 않는 경우, 예측 움직임 벡터를 생성하는 과정을 설명하기 위한 것이다.
도 18c를 참조하면, 현재 블록(180)은 현재 픽처(1800)보다 후행하는 다음 픽처(1830)을 참조하며, 상측에 위치한 블록들(181, 182, 183) 중 주변 블록(181)은 인트라 예측된 블록, 주변 블록(182)는 현재 픽처(1800)보다 선행하는 참조 픽처(1810)을 참조하고, 주변 블록(183)는 현재 픽처(1800)보다 선행하는 참조 픽처(1820)을 참조하는 움직임 블록이라고 가정한다. 즉, 도 18c에서는 현재 블록(180)의 상측 블록들 중 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처(1830)를 참조하는 주변 블록도 존재하지 않으며, 현재 픽처(1800)보다 후행하는 픽처를 참조 픽처로 이용하는 주변 블록도 존재하지 않는 경우를 도시한 것이다. 이러한 경우, 움직임 예측 부호화부(1420)는 상측 블록들(181,182,183) 중 제 1 참조 픽처(1810)와 다른 리스트 방향, 즉 현재 픽처(1800)에 비하여 선행하는 참조 픽처(1810)를 참조하는 최초로 유효한 주변 블록(182)의 움직임 벡터 mv_182를 제 2 예측 움직임 벡터로 결정한다. 주변 블록이 제 1 참조 픽처(1830)가 아닌 다른 리스트 방향의 참조 픽처(1810)를 참조하는 경우, 제 1 참조 픽처(1830)과 다른 참조 픽처(1810)의 시간적 거리는 다르기 때문에 선택된 주변 블록(182)의 움직임 벡터 mv_182는 현재 픽처(1800)와 제 1 참조 픽처(1830) 사이의 시간적 거리(t3) 및 현재 픽처(1800)와 다른 참조 픽처(1810) 사이의 시간적 거리(t4)와 리스트 방향을 고려하여 스케일링된다. 구체적으로, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 주변 블록(182)의 움직임 벡터 mv_182에 -(t3/t4)값을 곱하여 스케일링을 수행하여, -(mv_182 * (t3/t4))를 제 2 예측 움직임 벡터로 결정한다.
움직임 벡터 부호화부(1420)는 전술한 도 18a 내지 도 18c와 같은 과정을 현재 블록의 좌측 및 코너에 위치한 블록들의 그룹별로 수행하여 제 1 예측 움직임 벡터 및 제 3 예측 움직임 벡터를 결정한다. 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터가 결정되면, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 제1 예측 움직임 벡터, 제2 예측 움직임 벡터 및 제3 예측 움직임 벡터의 중앙값(median value)을 예측 움직임 벡터 후보에 더 포함시킬 수 있다. 만약 제1 예측 움직임 벡터, 제2 예측 움직임 벡터 및 제3 예측 움직임 벡터 모두가 존재하지 않는 경우, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 중앙값으로 0 벡터를 설정한다. 만약 제1 예측 움직임 벡터, 제2 예측 움직임 벡터 및 제3 예측 움직임 벡터 중 하나만 존재하는 경우, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 존재하는 해당 예측 움직임 벡터를 중앙값으로 설정한다. 제1 예측 움직임 벡터, 제2 예측 움직임 벡터 및 제3 예측 움직임 벡터 중 2개만 존재하는 경우, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 존재하지 않는 예측 움직임 벡터를 0 벡터로 설정하고, x축 및 y축의 성분 별로 중앙값을 계산하여, 계산된 중앙값을 예측 움직임 벡터 후보에 포함시킬 수 있다.
한편, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 주변 블록의 움직임 벡터들의 중앙값을 예측 움직임 벡터 후보로 결정할 때, 동일한 유형의 움직임 벡터들만을 이용하여 중앙값을 계산할 수 있다. 즉, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 주변 블록들의 움직임 벡터들 중 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터들만을 이용하여 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터를 결정하고 이러한 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터의 중앙값을 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보에 포함시킬 수 있다.
또한, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 전술한 바와 같이 현재 블록의 주변 블록들 중 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 참조하지는 않지만 동일한 리스트 방향을 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터나, 동일한 리스트 방향은 아니지만 다른 리스트 방향의 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터를 결정하고 이러한 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터의 중앙값을 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보에 포함시킬 수 있다. 이 때, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 주변 블록에서 결정된 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터들이 모두 현재 블록과 다른 참조 픽처를 참조하는 경우에만, 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터의 중앙값을 예측 움직임 벡터 후보에 포함시킬 수 있다.
도 19a 내지 도 19c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 예측 움직임 벡터 후보를 생성하는 과정을 설명하기 위한 참조도이다.
도 19a는 B 픽처(Bi-directional Predictive Picture)의 예측 움직임 벡터를 계산하는 방법을 도시한다. 현재 블록을 포함하는 현재 픽처가 양방향 예측을 수행하는 B 픽처인 경우 시간적 거리(tempral distance)에 기초해 생성된 움직임 벡터가 예측 움직임 벡터 후보일 수 있다.
현재 픽처(1910)의 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터(mv_temporal)는 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 동일한 위치(colocated)의 블록(1920)의 움직임 벡터를 이용해 생성될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(1900)과 동일한 위치의 블록(1920)의 움직임 벡터 mv_colA가 현재 픽처(1910)의 시간적으로 후행하는 픽처(1914)의 검색된 블록(1922)에 대해 생성되면, 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터 후보들인 mv_L0A 및 mv_L1A 는 다음과 같이 생성될 수 있다.
mv_L1A = (t5/t6) x mv_colA
mv_L0A = mv_L1A - mv_colA
여기서, mv_L0A는 시간적으로 선행하는 픽처(1912)에 대한 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터를 의미하고, mv_L1A는 시간적으로 후행하는 픽처(1914)에 대한 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터를 의미한다.
도 19a에 도시된 실시예에서는 B 픽처인 현재 픽처(1910)가 시간적으로 선행하는 픽처(1912)와 시간적으로 후행하는 픽처(1914) 사이에 존재한다. 이 때, 동일한 위치의 블록(1920)의 움직임 벡터 mv_colA가 현재 픽처(1910)의 시간적으로 후행하는 픽처(1914)에 대해 생성되면, mv_L1A에 기초해 현재 블록(1900)의 움직임 벡터를 보다 정확하게 예측할 수 있다. 다시 말해, mv_colA가 도 19a에 도시된 방향과 반대 방향의 움직임 벡터인 경우 즉, 시간적으로 선행하는 픽처(1912) 이전의 다른 픽처에 대해 생성된 경우보다 mv_colA가 도 19a에 도시된 방향의 움직임 벡터인 경우에 현재 블록(1900)의 움직임 벡터를 보다 정확하게 예측할 수 있다.
따라서, 현재 블록(1900)으로부터 동일한 위치의 블록(1920)으로의 방향이 List0 방향이라면, 동일한 위치의 블록(1920)의 움직임 벡터 mv_colA는 List1 방향이어야, 도 19a에 도시된 바와 같이 현재 픽처(1910)가 선행하는 픽처(1912)와 후행하는 픽처(1914) 사이에 존재할 가능성이 높아져 mv_colA에 기초해 현재 블록(1900)의 움직임 벡터를 보다 정확하게 예측할 수 있다.
또한, 도 19a에 도시된 픽처들(1910 내지 1914)은 시간 순서에 따라 배열되어 있으므로, POC(Picture Order Count)에 기초해 현재 블록의 예측 움직임 벡터(mv_temporal)를 생성할 수 있다. 현재 블록이 참조하는 픽처가 도 19a에 픽처들(1912 및 1914)가 아닌 다른 픽처일 수 있으므로, POC에 기초해 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성한다.
예를 들어, 현재 픽처의 POC를 CurrPOC이고, 현재 픽처가 참조하는 픽처의 POC를 CurrRefPOC이라면, 현재 블록이 예측 움직임 벡터는 다음과 같이 생성될 수 있다.
Scale = (CurrPOC-CurrRefPOC)/(ColPOC-ColRefPOC)
mv_temporal = Scale*mv_colA
여기서 ColPOC는 동일한 위치의 블록(1920)이 포함되어 있는 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 POC이며, ColRefPOC는 동일한 위치의 블록(1920)이 참조하는 블록(1922)가 포함되어 있는 시간적으로 후행하는 픽처(1914)의 POC이다.
도 19b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 B 픽처의 예측 움직임 벡터를 생성하는 방법을 도시한다. 도 19a에 도시된 방법과 비교해보면, 시간적으로 후행하는 픽처(1914)에 현재 블록(1900)과 동일한 위치의 블록이 존재한다는 점이 상이하다.
도 19b를 참조하면, 현재 픽처(1910)의 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터는 시간적으로 후행하는 픽처(1914)의 동일한 위치(colocated)의 블록(1930)의 움직임 벡터를 이용해 생성될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(1900)과 동일한 위치의 블록(1930)의 움직임 벡터 mv_colB가 현재 픽처(1910)의 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 검색된 블록(1932)에 대해 생성되면, 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터 후보들인 mv_L0B 및 mv_L1B 는 다음과 같이 생성될 수 있다.
mv_L0B = (t7/t8) x mv_colB
mv_L1B = mv_L0B - mv_colB
여기서, mv_L0B는 시간적으로 선행하는 픽처(1912)에 대한 현재 블록(1910)의 예측 움직임 벡터를 의미하고, mv_L1B는 시간적으로 후행하는 픽처(1914)에 대한 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터를 의미한다.
도 19a와 마찬가지로 도 19b에 도시된 실시예에서도 B 픽처인 현재 픽처(1910)가 시간적으로 선행하는 픽처(1912)와 시간적으로 후행하는 픽처(1914) 사이에 존재한다. 따라서, 동일한 위치의 블록(1930)의 움직임 벡터 mv_colB가 시간적으로 선행하는 픽처(1912)에 대해 생성되면, mv_L0B에 기초해 현재 블록(1900)의 움직임 벡터를 보다 정확하게 예측할 수 있다. 다시 말해, mv_colB가 도 19b에 도시된 방향과 반대 방향의 움직임 벡터인 경우 즉, 시간적으로 후행하는 픽처(1914) 이후의 다른 픽처에 대해 생성된 경우보다 mv_colB가 도 19b에 도시된 방향의 움직임 벡터인 경우 현재 블록(1900)의 움직임 벡터를 보다 정확하게 예측할 수 있다..
따라서, 현재 블록(1910)으로부터 동일한 위치의 블록(1930)으로의 방향이 List1 방향이라면, 동일한 위치의 블록(1930)의 움직임 벡터 mv_colB는 List0 방향이어야, 도 19b에 도시된 바와 같이 현재 픽처(1910)가 선행하는 픽처(1912)와 후행하는 픽처(1914) 사이에 존재할 가능성이 높아져 mv_colB에 기초해 현재 블록(1900)의 움직임 벡터를 보다 정확하게 예측할 수 있다.
또한, 현재 블록이 참조하는 픽처가 도 19b에 픽처들(1912 및 1914)이 아닌 다른 픽처일 수 있으므로, POC에 기초해 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성한다. 예를 들어, 현재 픽처의 POC를 CurrPOC이고, 현재 픽처가 참조하는 픽처의 POC를 CurrRefPOC이라면, 현재 블록이 예측 움직임 벡터는 다음과 같이 생성될 수 있다.
Scale = (CurrPOC-CurrRefPOC)/(ColPOC-ColRefPOC)
mv_temporal = Scale*mv_colB
여기서 ColPOC는 동일한 위치의 블록(1930)이 포함되어 있는 시간적으로 후행하는 픽처(1914)의 POC이며, ColRefPOC는 동일한 위치의 블록(1930)이 참조하는 블록(1932)가 포함되어 있는 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 POC이다.
움직임 벡터 부호화부(1420)가 B 픽처의 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터를 생성함에 있어서, 도 19a에 도시된 방법 및 도 19b에 도시된 방법 중 하나를 이용할 수 있다. 다시 말해, 현재 블록(1900)과 동일한 위치의 블록(1920 또는 1930)의 움직임 벡터와 시간적 거리를 이용해 예측 움직임 벡터를 생성하므로, 동일한 위치의 블록(1920 및 1930)의 움직임 벡터가 반드시 존재해야 도 19a 및 19b에 도시된 방법을 이용해 예측 움직임 벡터를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 움직임 벡터 부호화부(1420)는 동일한 위치의 블록들(1920 및 1930) 중 해당 블록에 대한 움직임 벡터가 존재하는 블록만을 이용해 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터를 생성한다.
예를 들어, 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 동일한 위치의 블록(1920)이 인터 예측이 아닌 인트라 예측을 이용해 부호화된 경우 해당 블록(1920)의 움직임 벡터는 존재하지 않으므로, 도 19a에 도시된 바와 같은 예측 움직임 벡터를 생성하는 방법을 이용해 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터를 생성할 수는 없다.
도 19a 및 19b에 도시된 바와 같이 움직임 벡터 부호화부(1420)가 B 픽처의 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터를 생성할 때, 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 동일한 위치의 블록(1920) 및 시간적으로 후행하는 픽처(1914)의 동일한 위치의 블록(1930)을 모두 이용할 수 있다. 따라서, 움직임 벡터를 복호화하는 측에서는 움직임 벡터 부호화부(1420)가 복수의 동일한 위치의 블록(1920 및 1930) 중 어떤 블록을 이용해 예측 움직임 벡터(mv_temporal)를 생성하였는지 알아야 예측 움직임 벡터를 복호화할 수 있다.
이를 위해 움직임 벡터 부호화부(1420)는 복수의 동일한 위치의 블록(1920 및 1930) 중 어떤 블록을 예측 움직임 벡터의 생성에 이용하는지 특정하기 위한 정보를 부호화하여 블록 헤더 또는 슬라이스 헤더에 삽입할 수 있다.
도 19c는 본 발명의 일 실시예에 따른 P 픽처(Predictive Picture)의 예측 움직임 벡터를 생성하는 방법을 도시한다.
도 19c를 참조하면, 현재 픽처(1910)의 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터는 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 동일한 위치(colocated)의 블록(1940)의 움직임 벡터를 이용해 생성될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(1900)과 동일한 위치의 블록(1940)의 움직임 벡터 mv_colC가 또 다른 시간적으로 선행하는 픽처(1916)의 검색된 블록(1942)에 대해 생성되면, 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터 후보인 mv_L0C는 다음과 같이 생성될 수 있다.
mv_L0C = (t10/t9) x mv_colC
도 19a 및 19b와 관련하여 전술한 바와 같이 POC에 기초해 mv_L0C를 생성할 수도 있다. 현재 픽처(1910)의 POC, 현재 픽처(1910)가 참조하는 픽처의 POC, 시간적으로 선행하는 픽처(1912)의 POC 및 또 다른 시간적으로 선행하는 픽처(1916)의 POC에 기초해 mv_L0C를 생성할 수 있다.
현재 픽처(1910)가 P 픽처이므로, 현재 블록(1900)의 예측 움직임 벡터 후보는 도 19a 및 19b와 달리 하나만 생성된다.
정리하면, 움직임 예측 부호화부(1420)에 의하여 생성되는 예측 움직임 벡터 후보들의 집합 C는 다음과 같을 수 있다.
C = {median(mv_a', mv_b', mv_c'), mv_a', mv_b', mv_c', mv_temporal}
여기서, mv_a'는 전술한 도 16 내지 도 18에 따라서 현재 블록의 좌측 블록으로부터 최초로 유효한 주변 블록의 움직임 벡터인 제 1 예측 움직임 벡터, mv_b'는 현재 블록의 상측 블록으로부터 최초로 유효한 주변 블록의 움직임 벡터인 제 2 예측 움직임 벡터, mv_c'는 현재 블록의 코너에 위치한 블록들로부터 유효한 주변 블록의 움직임 벡터인 제 3 예측 움직임 벡터를 의미한다. 이 때, 주변 블록의 유효성 여부는 i) 현재 블록이 참조하는 제 1 참조 픽처를 참조하는지 여부, ii) 현재 블록의 참조 픽처와 동일한 리스트 방향에 존재하는 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는지 여부, iii) 현재 픽처와 다른 리스트 방향에 존재하는 다른 참조 픽처를 참조하는지 여부를 순서대로 판단하여 이러한 조건을 만족하는 최초로 스캔된 주변 블록의 움직임 벡터를 예측 움직임 벡터 후보로 결정한다. 또한, median()은 중앙값을 의미하며, mv_temporal은 도 19a 내지 19c와 관련하여 전술한 시간적 거리를 이용해 생성된 예측 움직임 벡터 후보들을 의미한다. 전술한 바와 같이, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 주변 블록의 움직임 벡터들의 중앙값을 예측 움직임 벡터 후보로 결정할 때, 동일한 유형의 움직임 벡터들만을 이용하여 중앙값을 계산할 수 있다. 즉, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 주변 블록들의 움직임 벡터들 중 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터들만을 이용하여 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터를 결정하고 이러한 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터의 중앙값을 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보에 포함시킬 수 있다. 또한, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 전술한 바와 같이 현재 블록의 주변 블록들 중 현재 블록과 동일한 참조 픽처를 참조하지는 않지만 동일한 리스트 방향을 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터나, 동일한 리스트 방향은 아니지만 다른 리스트 방향의 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터를 결정하고 이러한 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터의 중앙값을 현재 블록의 예측 움직임 벡터 후보에 포함시킬 수 있다. 이 때, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 주변 블록에서 결정된 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터들이 모두 현재 블록과 다른 참조 픽처를 참조하는 경우에만, 제 1 내지 제 3 예측 움직임 벡터의 중앙값을 예측 움직임 벡터 후보에 포함시킬 수 있다.
움직임 벡터 부호화부(1420)는 예측 움직임 벡터 후보의 집합 C의 원소 중 실제 어떤 예측 움직임 벡터를 이용하였는지 여부를 예측 움직임 벡터에 대한 정보로서 비트스트림에 부가할 수 있다. 구체적으로, C 집합의 원소 중 하나를 특정하기 위해 움직임 벡터 부호화부(1420)는 각각의 예측 움직임 벡터 후보에 인덱스를 할당하고, 실제 움직임 벡터의 부호화시에 이용된 예측 움직임 벡터에 해당하는 인덱스 정보를 비트스트림에 부가할 수 있다.
또한, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 예측 움직임 벡터 후보 집합 C가 생성되면, 이용가능한 예측 움직임 벡터에 우선 순위를 두어서 우선 순위가 높은 순서로 실제 움직임 벡터의 부호화시에 이용할 수 있다. 예를 들어, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 median(mv_a', mv_b', mv_c'), mv_a', mv_b', mv_c', mv_temporal의 순서로 우선 순위를 두어 움직임 벡터의 부호화에 이용할 예측 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
전술한 예측 움직임 벡터 후보들 이외에 다른 예측 움직임 벡터 후보들이 이용될 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 이해할 수 있다.
한편, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 현재 블록의 예측 움직임 벡터가 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 영역에 포함된 블록 또는 픽셀에 기초해 생성됨을 지시하는 정보만 부호화할 수 있다. 즉, 움직임 벡터 부호화부(1420)는 예측 움직임 벡터를 특정하기 위한 정보를 부호화하지 않고, 예측 움직임 벡터로 생성함을 지시하는 정보만 부호화할 수 있다. 일반적으로 MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)와 같은 코덱에서는 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하기 위해 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 블록들의 움직임 벡터를 이용한다. 현재 블록에 좌측, 상부 및 우측 상부에 인접한 이전한 부호화된 블록들의 움직임 벡터들의 중앙값을 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용하기로 결정되어 있는 경우, 별도로 예측 움직임 벡터 후보들 중 하나를 선택하기 위한 정보를 부호화하지 않아도 된다.
다시 말해, 부호화 과정에서는 현재 블록의 예측 움직임 벡터가 암시 모드(implicit)로 부호화되었음을 가리키는 정보만 부호화하면, 영상 복호화 과정에서는 현재 블록에 좌측, 상부 및 우측 상부에 인접한 이전한 복호화된 블록들의 움직임 벡터들의 중앙값을 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. 특히, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 움직임 벡터 부호화 방법 및 장치는 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 픽셀 값들을 탬플릿(template)으로 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성할 수 있다. 도 20을 참조하여 상세히 설명한다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 암시 모드의 예측 움직임 벡터를 생성하는 방법을 도시한다.
도 20를 참조하면, 현재 픽처(2010)의 현재 블록(2000)의 예측 움직임 벡터를 생성함에 있어, 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 영역(2020)에 포함된 픽셀들(2022)을 이용한다. 인접한 픽셀들(2022)을 이용해 참조 픽처(2012)를 검색하여 대응되는 픽셀들(2024)을 결정한다. SAD(Sum of Absolute Difference)와 같은 코스트를 계산하여 대응되는 픽셀들(2024)을 결정할 수 있다. 대응되는 픽셀들(2024)이 결정되면, 인접한 픽셀들(2022)의 움직임 벡터 mv_template가 생성되고, mv_template를 현재 블록(2000)의 예측 움직임 벡터로 이용할 수 있다. mv_template를 참조 픽처(2012)에서 검색할 때, 전술한 예측 움직임 벡터 후보들의 집합 C를 이용할 수 있다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 복호화 장치를 나타낸 블록도이다. 도 21의 움직임 벡터 복호화 장치(1400)는 도 5의 움직임 보상부(560) 및 엔트로피 부호화부(520)와 같은 움직임 벡터의 부호화와 관련된 구성 요소를 도시한 것으로, 도 5의 엔트로피 복호화부(520)는 도 21의 움직임 벡터 복호화부(2110)에서 수행되는 동작을 수행할 수 있다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터의 복호화 장치(2100)는 움직임 벡터 복호화부(2110) 및 움직임 보상부(2120)를 포함한다.
움직임 벡터 복호화부(2110)는 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보 및 현재 블록의 움직임 벡터와 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 차이값을 복호화한다. 구체적으로, 움직임 벡터 복호화부(2110)는 전술한 복수 개의 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용된 예측 움직임 벡터를 가리키는 인덱스 정보를 복호화한다. 만약, 복수의 예측 움직임 벡터 후보가 도 19a 내지 도 19c와 관련하여 전술한 mv_temporal을 포함하면, mv_temporal 생성에 기초가 된 동일한 위치의 블록이 현재 픽처에 시간적으로 선행하는 픽처의 블록인지 아니면 후행하는 픽처의 블록인지를 나타내는 정보도 함께 복호화한다. 만약, 도 20에 도시된 바와 같이 암시 모드로 현재 블록의 예측 움직임 벡터가 부호화된 경우에는, 해당 암시 모드를 나타내는 모드 정보가 복호화된다.
움직임 보상부(2120)는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보에 기초해 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성한다. 즉, 움직임 보상부(2120)는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보로부터 현재 블록의 예측 움직임 벡터로써 어떤 예측 움직임 벡터가 이용되었는지를 결정하고, 결정된 예측 움직임 벡터와 복호화된 차이값을 더하여 현재 블록의 움직임 벡터를 복원한다. 전술한 바와 같이 도 16 내지 도 18과 같이 부호화된 예측 움직임 벡터의 경우, 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 주변 블록의 움직임 벡터, 주변 블록들 중 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 움직임 벡터 복호화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 22를 참조하면, 단계 2210 및 2220에서 움직임 벡터 복호화부(2110)는 비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보 및 현재 블록의 움직임 벡터와 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 차이값을 복호화한다. 전술한 바와 같이, 움직임 벡터 복호화부(2110)는 복수 개의 예측 움직임 벡터 후보들 중에서 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터로 이용된 예측 움직임 벡터를 가리키는 인덱스 정보를 복호화한다. 만약, 복수의 예측 움직임 벡터 후보가 도 19a 내지 도 19c와 관련하여 전술한 mv_temporal을 포함하면, mv_temporal 생성에 기초가 된 동일한 위치의 블록이 현재 픽처에 시간적으로 선행하는 픽처의 블록인지 아니면 후행하는 픽처의 블록인지를 나타내는 정보도 함께 복호화한다. 만약, 도 20에 도시된 바와 같이 암시 모드로 현재 블록의 예측 움직임 벡터가 부호화된 경우에는, 해당 암시 모드를 나타내는 모드 정보가 복호화된다.
단계 2230에서, 움직임 보상부(2120)는 복호화된 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보에 기초해 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성하고, 단계 2240에서 움직임 보상부(2120)는 예측 움직임 벡터 및 차이값을 더하여 현재 블록의 움직임 벡터를 복원한다. 전술한 바와 같이 도 16 내지 도 18과 같이 부호화된 예측 움직임 벡터의 경우, 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 주변 블록의 움직임 벡터, 주변 블록들 중 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
본 발명은 또한 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, 광데이터 저장 장치 등이 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 저장되고 실행될 수 있다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (26)

  1. 움직임 벡터의 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 상기 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하는 단계;
    상기 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우, 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계;
    상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 예측 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 예측 움직임 벡터는
    상기 현재 블록의 좌측에 인접한 블록에서 선택된 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 현재 블록의 상측에 인접한 블록에서 선택된 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 현재 블록 이전에 부호화된 상기 현재 블록의 코너에 위치한 블록에서 선택된 제 3 예측 움직임 벡터를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 예측 움직임 벡터는
    상기 제1 예측 움직임 벡터, 상기 제2 예측 움직임 벡터 및 상기 제3 예측 움직임 벡터의 중앙값(median value)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 중앙값은
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터 중 존재하지 않는 예측 움직임 벡터를 0 벡터로 설정하여 계산되는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 중앙값은
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터 중 어느 하나만이 존재하는 경우, 존재하는 예측 움직임 벡터를 상기 중앙값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 좌측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 1 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계;
    상기 현재 블록의 상측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 2 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 코너에 위치한 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 3 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 좌측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 식별된 상기 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 1 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계;
    상기 현재 블록의 상측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 식별된 상기 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 2 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 코너에 위치한 블록들 중 상기 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 3 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터는 상기 제 1 참조 픽처와 같은 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터들 중 상기 소정 스캔 순서에 따라서 첫 번째 식별된 움직임 블록의 움직임 벡터인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처와 같은 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터들이 존재하지 않는 경우,
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터는 상기 제 1 참조 픽처와 다른 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터들 중 상기 소정 스캔 순서에 따라서 첫 번째 식별된 움직임 블록의 움직임 벡터인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 제 2 예측 움직임 벡터 및 제 3 예측 움직임 벡터가 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터인 경우, 상기 현재 블록이 포함된 현재 픽처와 상기 다른 참조 픽처 사이의 시간적 거리에 기초하여 상기 제 1 예측 움직임 벡터, 제 2 예측 움직임 벡터 및 제 3 예측 움직임 벡터를 스케일링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  11. 움직임 벡터의 복호화 방법에 있어서,
    비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보를 복호화하는 단계;
    상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 차이값을 복호화하는 단계;
    상기 복호화된 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 예측 움직임 벡터 및 상기 차이값에 기초해 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 복원하는 단계를 포함하고,
    상기 예측 움직임 벡터는 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터이며, 상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 예측 움직임 벡터는
    상기 현재 블록의 좌측에 인접한 블록에서 선택된 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 현재 블록의 상측에 인접한 블록에서 선택된 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 현재 블록 이전에 부호화된 상기 현재 블록의 코너에 위치한 블록에서 선택된 제 3 예측 움직임 벡터를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 예측 움직임 벡터는
    상기 제1 예측 움직임 벡터, 상기 제2 예측 움직임 벡터 및 상기 제3 예측 움직임 벡터의 중앙값(median value)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 중앙값은
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터 중 존재하지 않는 예측 움직임 벡터를 0 벡터로 설정하여 계산되는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 중앙값은
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터 중 어느 하나만이 존재하는 경우, 존재하는 예측 움직임 벡터를 상기 중앙값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  16. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 좌측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 1 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계;
    상기 현재 블록의 상측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 2 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 코너에 위치한 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 3 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  17. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록의 좌측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 식별된 상기 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 1 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계;
    상기 현재 블록의 상측에 인접한 블록들을 소정 스캔 순서에 따라 스캔하면서 식별된 상기 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 2 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 코너에 위치한 블록들 중 상기 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터를 상기 제 3 예측 움직임 벡터로 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터는 상기 제 1 참조 픽처와 같은 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터들 중 상기 소정 스캔 순서에 따라서 첫 번째 식별된 움직임 블록의 움직임 벡터인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 참조 픽처와 같은 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터들이 존재하지 않는 경우,
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 상기 제 2 예측 움직임 벡터 및 상기 제 3 예측 움직임 벡터는 상기 제 1 참조 픽처와 다른 리스트 방향에 위치한 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 블록의 움직임 벡터들 중 상기 소정 스캔 순서에 따라서 첫 번째 식별된 움직임 블록의 움직임 벡터인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제 1 예측 움직임 벡터, 제 2 예측 움직임 벡터 및 제 3 예측 움직임 벡터가 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터인 경우, 상기 현재 블록이 포함된 현재 픽처와 상기 다른 참조 픽처 사이의 시간적 거리에 기초하여 상기 제 1 예측 움직임 벡터, 제 2 예측 움직임 벡터 및 제 3 예측 움직임 벡터를 스케일링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 방법.
  21. 움직임 벡터의 부호화 장치에 있어서,
    현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 상기 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하는 움직임 예측부; 및
    상기 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하고, 상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하며, 상기 예측 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화하는 움직임 벡터 부호화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 장치.
  22. 움직임 벡터의 복호화 장치에 있어서,
    비트스트림으로부터 복호화되는 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보 및 상기 현재 블록의 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터 사이의 차이값을 복호화하는 움직임 벡터 복호화부;
    상기 복호화된 현재 블록의 예측 움직임 벡터에 대한 정보에 기초해 상기 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 생성하고, 상기 예측 움직임 벡터 및 상기 차이값에 기초해 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 복원하는 움직임 보상부를 포함하고,
    상기 예측 움직임 벡터는 상기 현재 블록의 주변 블록들 중 상기 현재 블록과 동일한 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터이며, 상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 생성된 예측 움직임 벡터인 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 복호화 장치.
  23. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  24. 제 11항 내지 제 20항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  25. 움직임 벡터의 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 상기 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하는 단계;
    상기 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우, 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계;
    상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 참조 픽처와 같은 리스트에 존재하는 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 시간적 거리에 의해 스케일링하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록과 같은 리스트에 존재하는 다른 참조 픽처를 참조하는 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 참조 픽처와 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 시간적 거리에 의해 스케일링하여상기 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 예측 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
  26. 움직임 벡터의 부호화 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 움직임 예측을 수행하여 제 1 참조 픽처에서 상기 현재 블록과 대응되는 영역을 가리키는 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 생성하는 단계;
    상기 현재 블록 이전에 부호화된 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하는 경우, 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계;
    상기 주변 블록들 중 상기 제 1 참조 픽처를 참조하는 움직임 벡터를 갖는 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제 1 참조 픽처와 같은 리스트에 존재하는 다른 참조 픽처를 참조하는 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 시간적 거리에 의해 스케일링하여 상기 예측 움직임 벡터를 생성하는 단계; 및
    상기 예측 움직임 벡터와 상기 현재 블록의 움직임 벡터의 차이값을 상기 현재 블록의 움직임 벡터 정보로서 부호화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 움직임 벡터의 부호화 방법.
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