WO2013005969A2 - 비디오 데이터의 재생 상태 식별을 위한 비디오 데이터의 다중화 방법 및 장치, 역다중화 방법 및 장치 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for encoding and decoding a video, and more particularly, to a method for multiplexing / demultiplexing video data so that an intra picture reproduced on a decoding side can be identified in a random access or normal reproduction state. And to an apparatus.
  • ITU-T H.261 ISO / IEC MPEG-1 Visual
  • ITU-T H.262 ISO / IEC MPEG-2 Visual
  • ITU-T H.264 ISO / IEC MPEG-4 Visual
  • ITU-T H.261 ISO / IEC MPEG-1 Visual
  • ITU-T H.262 ISO / IEC MPEG-2 Visual
  • ITU-T H.264 ISO / IEC MPEG-4 Visual
  • ITU-T H In a video codec such as .264 (ISO / IEC MPEG-4 AVC), a macroblock is predicted and encoded by inter prediction or intra prediction, and the encoded image data is generated by outputting a bitstream according to a predetermined format defined by each video codec. do.
  • the technical problem to be solved by the present invention is to define a new type of intra picture for random access reproduction, and to identify a general reproduction state and a reproduction state by random access in terms of hardware or software related to a decoding apparatus. will be.
  • Embodiments of the present invention make it possible to identify a reproduction state of an intra picture through syntax included in predetermined transmission data.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 illustrates a concept of coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • 14A and 14B are diagrams for describing a decoding process of a CRA picture during normal playback and random access according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a video data multiplexing device according to an embodiment of the present invention.
  • 16 is a diagram illustrating a configuration of an NAL unit according to an embodiment of the present invention.
  • 17A and 17B are diagrams for describing a decoding process of a CRA picture during normal playback and random access according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of multiplexing video data according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 illustrates a configuration of a video data demultiplexing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 20 is a flowchart illustrating a method of demultiplexing video data according to an embodiment of the present invention.
  • a multiplexing method of video data comprises the steps of: encoding pictures constituting the video data based on a data unit of a hierarchical structure; When there is a transmission request of the encoded data from a decoding apparatus, determining whether the transmission request is a request for normal reproduction or a request for random access; And transmission unit data multiplexed with an intra picture having leading pictures encoded in a display order as an intra picture to be used for random access before the intra picture but after the intra picture in a coding order. And adding a predetermined syntax indicating whether the intra picture is an intra picture provided according to a request according to normal reproduction or a request for random access.
  • An apparatus for multiplexing video data includes a video encoder for encoding pictures constituting the video data based on a data unit having a hierarchical structure; A reproduction state identification unit determining whether the transmission request is a request for normal reproduction or a random access when there is a request for transmission of the encoded data from a decoding apparatus; And transmission unit data obtained by multiplexing an intra picture having leading pictures encoded in the display order as an intra picture used for random access but before the intra picture but after the intra picture in a coding order according to the determination result. And a multiplexer for adding a predetermined syntax indicating whether the intra picture is an intra picture provided according to a request according to normal reproduction or a request for random access.
  • a method of demultiplexing video data comprising: receiving transmission unit data multiplexed with a bitstream obtained by encoding pictures constituting the video data based on a hierarchical data unit; From the transmission unit data multiplexed with an intra picture having leading pictures decoded as an intra picture used for random access among the transmission unit data in the display order but before the intra picture in the decoding order after the intra picture in decoding order, Obtaining a predetermined syntax indicating whether an intra picture is a picture to be decoded according to a state of normal reproduction and random access; And identifying whether the intra picture is a picture normally played or a random access picture based on the obtained syntax.
  • An apparatus for demultiplexing video data receives transmission unit data obtained by multiplexing a bitstream obtained by encoding pictures constituting the video data based on a data unit having a hierarchical structure, and transmits the transmission unit data.
  • An intra picture used for random access wherein the intra picture is generalized from transmission unit data multiplexed with an intra picture having leading pictures decoded before the intra picture in the decoding order but after the intra picture in decoding order.
  • a demultiplexer for obtaining a predetermined syntax indicating whether a picture is decoded according to a state of reproduction and random access; And a reproduction state identification unit for identifying whether the intra picture is a normal picture or a random access picture based on the obtained syntax.
  • an image includes a still image, a moving image, and may be referred to as a video.
  • an image frame may be referred to as a picture.
  • FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 includes a maximum coding unit splitter 110, a coding unit determiner 120, and an outputter 130.
  • the maximum coding unit splitter 110 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, etc., and may be a square data unit having a square power of 2 with a horizontal and vertical size greater than eight.
  • the image data may be output to the coding unit determiner 120 for at least one maximum coding unit.
  • 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 120 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 120 encodes the image data in coding units according to depths for each maximum coding unit of the current picture, and selects a depth at which the smallest coding error occurs to determine the coding depth. The determined coded depth and the image data for each maximum coding unit are output to the outputter 130.
  • 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 coding 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 coding depth may be differently determined according to the position. Accordingly, one or more coding 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 coding depths.
  • the coding unit determiner 120 may determine coding units having a tree structure included in the current maximum coding unit.
  • the coding units having a tree structure according to an embodiment include coding units having a depth determined as a coding depth among all deeper coding units included in the maximum coding unit.
  • the coding unit of the coding depth may be hierarchically determined according to the depth in the same region within the maximum coding unit, and may be independently determined for the other regions.
  • the coded depth for the current region may be determined independently of the coded depth for the other region.
  • the maximum depth according to an embodiment is an index related to the number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the first maximum depth according to an embodiment may represent the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the second maximum depth according to an embodiment may represent the total number of depth levels from the maximum coding unit to the minimum coding unit. For example, when the depth of the largest coding unit is 0, the depth of the coding unit obtained by dividing the largest coding unit once may be set to 1, and the depth of the coding unit divided twice may be set to 2. In this case, if the coding unit divided four times from the maximum coding unit is the minimum coding unit, since depth levels of 0, 1, 2, 3, and 4 exist, the first maximum depth is set to 4 and the second maximum depth is set to 5. Can be.
  • Predictive coding and frequency transform of the largest coding unit may be performed. Similarly, the prediction encoding and the frequency transformation are performed based on depth-wise coding units for each maximum coding unit and for each depth below the maximum depth.
  • encoding including prediction coding and frequency transformation should be performed on all the coding units for each depth generated as the depth deepens.
  • the prediction encoding and the frequency transformation will be described based on the coding unit of the current depth among at least one maximum coding unit.
  • the video encoding apparatus 100 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, frequency conversion, 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 100 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 coding 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 type includes not only symmetric partitions in which the height or width of the prediction unit is divided by a symmetrical ratio, but also partitions divided in an asymmetrical ratio, such as 1: n or n: 1, by a 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 100 may perform frequency conversion of image data of a coding unit based on not only a coding unit for encoding image data, but also a data unit different from the coding unit.
  • frequency conversion may be performed based on a data unit having a size smaller than or equal to the coding unit.
  • the data unit for frequency conversion may include a data unit for an intra mode and a data unit for an inter mode.
  • the data unit on which the frequency conversion is based may be referred to as a 'conversion unit'.
  • the residual data of the coding unit may be partitioned according to the transform unit having a tree structure according to the transform depth.
  • a transform depth indicating a number of divisions between the height and the width of the coding unit divided to 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 encoded information for each coded depth requires not only the coded depth but also prediction related information and frequency transform related information. Accordingly, the coding unit determiner 120 may determine not only a coding depth that generates a minimum coding error, but also a partition type obtained by dividing a prediction unit into partitions, a prediction mode for each prediction unit, and a size of a transformation unit for frequency transformation. .
  • a method of determining a coding unit and a partition according to a tree structure of a maximum coding unit according to an embodiment will be described later in detail with reference to FIGS. 3 to 12.
  • the coding unit determiner 120 may measure a coding error of coding units according to depths using a Lagrangian Multiplier-based rate-distortion optimization technique.
  • the output unit 130 outputs the image data of the maximum coding unit encoded based on the at least one coded depth determined by the coding unit determiner 120 and the information about the encoding modes according to depths in the form of a bit stream.
  • the encoded image data may be a result of encoding residual data of the image.
  • the information about the encoding modes according to depths may include encoding depth information, partition type information of a prediction unit, prediction mode information, size information of a transformation unit, and the like.
  • the coded depth information may be defined using depth-specific segmentation information indicating whether to encode to a coding unit of a lower depth without encoding to the current depth. If the current depth of the current coding unit is a coding 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 coding 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 information about at least one coding mode should be determined for each coding unit of a coding depth, information about at least one coding mode may be determined for one maximum coding unit. Can be.
  • the coding depth may be different for each location, and thus information about the coded depth and the coding mode may be set for the data.
  • the output unit 130 may allocate encoding information about a corresponding coding 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. .
  • a minimum unit is a square data unit having a minimum coding unit, which is a lowest coding depth, divided into four pieces, and has a maximum size that may be included in all coding units, prediction units, and transformation units included in the maximum coding unit. It may be a square data unit.
  • the encoding information output through the output unit 130 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. And the like.
  • information about a maximum size and information about a maximum depth of a coding unit defined for each picture, slice, or GOP may be inserted in a header of a bitstream.
  • the maximum coding unit splitter 110 and the coding unit determiner 120 determine a reference frame of each image frame constituting the image sequence by performing motion prediction and compensation on each image frame of the image sequence for each coding unit. It corresponds to a video coding layer for encoding each image frame using the determined reference frame.
  • the output unit 130 may include a syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required for decoding an image frame in a decoder, a syntax (num_reorder_frames) indicating a number of image frames requiring reordering, and an image sequence.
  • syntax (max_latency_increase) representing the latency information of the image frame having the largest difference in encoding order and display order among the constituent image frames is mapped in units of a network abstraction layer (hereinafter referred to as NAL). Create a bitstream.
  • a coding unit according to depths is a coding unit having a size in which a height and a width of a 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 100 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 characteristics of the current picture.
  • coding units having a tree structure may be configured.
  • 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. 2 is a block diagram of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the video decoding apparatus 200 includes a receiver 210, an image data and encoding information extractor 220, and an image data decoder 230.
  • Definitions of various terms such as coding units, depths, prediction units, transformation units, and information about various encoding modes for various processings of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment may include the video encoding apparatus 100 of FIG. 1 and the video encoding apparatus 100. Same as described above with reference.
  • the receiver 210 receives and parses a bitstream of an encoded video.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts image data encoded for each coding unit from the parsed bitstream according to coding units having a tree structure for each maximum coding unit, and outputs the encoded image data to the image data decoder 230.
  • the image data and encoding information extractor 220 may extract information about a maximum size of a coding unit of the current picture from a header for the current picture.
  • the image data and encoding information extractor 220 extracts information about a coded depth and an encoding mode for the coding units having a tree structure for each maximum coding unit, from the parsed bitstream.
  • the extracted information about the coded depth and the coding mode is output to the image data decoder 230. That is, the image data of the bit string may be divided into maximum coding units so that the image data decoder 230 may decode the image data for each maximum coding unit.
  • the information about the coded depth and the encoding mode for each largest coding unit may be set with respect to one or more coded depth information, and the information about the coding mode according to the coded depths may include partition type information, prediction mode information, and transformation unit of the corresponding coding unit. May include size information and the like.
  • split information for each depth may be extracted as the coded depth information.
  • the information about the coded depth and the encoding mode according to the maximum coding units extracted by the image data and the encoding information extractor 220 may be encoded according to the depth according to the maximum coding unit, as in the video encoding apparatus 100 according to an embodiment.
  • the image data and the encoding information extractor 220 may determine the predetermined data.
  • Information about a coded depth and an encoding mode may be extracted for each unit. If the information about the coded depth and the coding mode of the maximum coding unit is recorded for each of the predetermined data units, the predetermined data units having the information about the same coded depth and the coding mode are inferred as data units included in the same maximum coding unit. Can be.
  • the image data decoder 230 reconstructs the current picture by decoding image data of each maximum coding unit based on the information about the coded depth and the encoding mode for each maximum coding unit. That is, the image data decoder 230 may decode the encoded image data based on the read partition type, 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 a frequency inverse transform process.
  • the image data decoder 230 may perform intra prediction or motion compensation according to each partition and prediction mode for each coding unit based on partition type information and prediction mode information of the prediction unit of the coding unit for each coding depth. .
  • the image data decoder 230 may perform frequency inverse transformation according to each transformation unit for each coding unit based on size information of the transformation unit of the coding unit for each coding depth, for a frequency inverse transformation for each maximum coding unit. have.
  • the image data decoder 230 may determine the coded 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 split at the current depth, the current depth is the coded depth. Therefore, the image data decoder 230 may decode the coding unit of the current depth using the partition type, the prediction mode, and the transformation unit size information of the prediction unit with respect to the image data of the current maximum coding unit.
  • the image data decoder 230 It may be regarded as one data unit to be decoded in the same encoding mode.
  • the receiver 210 and the image data and encoding information extractor 220 may include a syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required to decode an image frame in a decoder, and a syntax indicating a number of image frames requiring reordering ( num_reorder_frames and a syntax (max_latency_increase) indicating the latency information of the image frame having the largest difference in decoding order and display order among the image frames constituting the image sequence from the bitstream to the image data decoder 230.
  • Decryption is performed at the outputting network abstraction layer.
  • the video decoding apparatus 200 may obtain information about a coding unit that generates a minimum coding error by recursively encoding each maximum coding unit in an encoding process, and use the same to decode the current picture. have. That is, decoding of encoded image data of coding units having a tree structure determined as an optimal coding unit for each maximum coding unit can be performed.
  • the image data can be efficiently used according to the coding unit size and the encoding mode that are adaptively determined according to the characteristics of the image by using the information about the optimum encoding mode transmitted from the encoding end. Can be decoded and restored.
  • 3 illustrates a concept of hierarchical coding units.
  • 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. 3 represents the total number of divisions from the maximum coding unit to the minimum coding unit.
  • the maximum size of the coding size is relatively large not only to improve the coding efficiency but also to accurately shape the image characteristics. Accordingly, the video data 310 or 320 having a higher resolution than the video data 330 may be selected to have a maximum size of 64.
  • the coding unit 315 of the video data 310 is divided twice from a maximum coding unit having a long axis size of 64, and the depth is deepened by two layers, so that the long axis size is 32, 16. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 335 of the video data 330 is divided once from coding units having a long axis size of 16, and the depth is deepened by one layer to increase the long axis size to 8. Up to coding units may be included.
  • the coding unit 325 of the video data 320 is divided three times from the largest coding unit having a long axis size of 64, and the depth is three layers deep, so that the long axis size is 32, 16. , Up to 8 coding units may be included. As the depth increases, the expressive power of the detailed information may be improved.
  • FIG. 4 is a block diagram of an image encoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the image encoder 400 includes operations performed by the encoding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 to encode image data. That is, the intra predictor 410 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode among the current frame 405, and the motion estimator 420 and the motion compensator 425 are the current frame 405 of the inter mode. And the inter frame estimation and motion compensation using the reference frame 495.
  • Data output from the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 is output as a quantized transform coefficient through the frequency converter 430 and the quantizer 440.
  • the quantized transform coefficients are restored to the data of the spatial domain through the inverse quantizer 460 and the frequency inverse transformer 470, and the recovered data of the spatial domain is passed through the deblocking block 480 and the loop filtering unit 490. It is post-processed and output to the reference frame 495.
  • the quantized transform coefficients may be output to the bitstream 455 through the entropy encoder 450.
  • the entropy encoder 450 may include a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating a maximum size of a buffer required for decoding an image frame in a decoder, and a reordering frame number syntax indicating a number of image frames requiring reordering (num_reorder_frames). And a maximum delay increment syntax (max_latency_increase) for determining a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) or a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) representing a maximum value of a difference between an encoding order and a display order of the image frames constituting the image sequence.
  • the bitstream may be generated by mapping in units.
  • the entropy encoder 450 may determine a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum size of a buffer required for decoding an image frame in the decoder, and the number of image frames that need to be rearranged.
  • Sequence Parameter Set which is header information including information related to encoding of the entire video sequence, indicating maximum number of reordering frames (num_reorder_frames) and maximum delayed frame syntax (max_atency_increase) for determining the maximum delayed frame syntax (MaxLatencyFrame). (Hereinafter referred to as 'SPS') as an essential component.
  • an intra predictor 410, a motion estimator 420, a motion compensator 425, and a frequency converter that are components of the image encoder 400 may be used.
  • 430, quantization unit 440, entropy encoding unit 450, inverse quantization unit 460, frequency inverse transform unit 470, deblocking unit 480, and loop filtering unit 490 are all the maximum coding units. In each case, an operation based on each coding unit among the coding units having a tree structure should be performed in consideration of the maximum depth.
  • the intra predictor 410, the motion estimator 420, and the motion compensator 425 partition 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.
  • a prediction mode, and the frequency converter 430 should determine the size of a transform unit in each coding unit among the coding units having a tree structure.
  • FIG. 5 is a block diagram of an image decoder based on coding units, according to an embodiment of the present invention.
  • the bitstream 505 is parsed through the parsing unit 510, and the encoded image data to be decoded and information about encoding necessary for decoding are parsed.
  • the parser 510 includes a maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum size of a buffer required to decode an image frame included as an essential component in the SPS, and the number of rearranged frames indicating the number of image frames requiring reordering.
  • a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining syntax (num_reorder_frames) and maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame) is obtained from the bitstream and output to the entropy decoder 520.
  • maximum delay increase syntax max_latency_increase
  • MaxLatencyFrame maximum delay frame syntax
  • the parser 510 and the entropy decoder 520 are illustrated as separate components, but the process of acquiring the syntax data related to the encoded image data and the acquisition of the image data performed by the parser 510 is performed. May be implemented to be performed by the entropy decoding unit 520.
  • the encoded image data is output as inverse quantized data through the entropy decoder 520 and the inverse quantizer 530, and the image data of the spatial domain is restored through the frequency inverse transformer 540.
  • the intra prediction unit 550 performs intra prediction on the coding unit of the intra mode, and the motion compensator 560 uses the reference frame 585 together to apply the coding unit of the inter mode. Perform motion compensation for the
  • the image frame data reconstructed through the intra predictor 550 and the motion compensator 560 is post-processed by the deblocking unit 570 and output to the DPB 580 which is a decoded picture buffer.
  • the DPB 580 is a decoded picture buffer that stores the decoded image frame for storing the reference frame, switching the display order of the image frame, and outputting the image frame. While the DPB 580 stores the decoded image frame, the maximum decoding frame buffering syntax (max_dec_frame buffering) indicating the maximum buffer size required to normally decode the image frame output from the parser 510 or the entropy decoder 520. Set the maximum size of the buffer required for normal decoding of the video sequence using.
  • the DPB 580 is first decoded and stored by using a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining a reordering frame number syntax (num_reorder_frames) indicating the number of image frames requiring reordering and a maximum delay frame syntax (MaxLatencyFrame). It may be determined whether to output a reference image frame. A detailed process of outputting the reference image frame stored in the DPB 580 will be described later.
  • a maximum delay increase syntax (max_latency_increase) for determining a reordering frame number syntax (num_reorder_frames) indicating the number of image frames requiring reordering
  • MaxLatencyFrame maximum delay frame syntax
  • step-by-step operations after the parser 510 of the image decoder 500 may be performed.
  • the parser 510, the entropy decoder 520, the inverse quantizer 530, and the frequency inverse transform unit which are components of the image decoder 500 may be used.
  • the 540, the intra predictor 550, the motion compensator 560, and the deblocking unit 570 may perform decoding operations based on coding units having a tree structure for each maximum coding unit.
  • the intra predictor 550 and the motion compensator 560 determine partitions and a prediction mode for each coding unit having a tree structure
  • the frequency inverse transformer 540 may determine the size of the transform unit for each coding unit. have.
  • FIG. 6 is a diagram of deeper coding units according to depths, and partitions, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 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 600 of a coding unit illustrates a case in which a maximum height and a width of a coding unit are 64 and a maximum depth is four. Since the depth deepens along the vertical axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit according to an embodiment, the height and the width of the coding unit for each depth are divided. In addition, a prediction unit and a partition on which the prediction encoding of each depth-based coding unit is shown along the horizontal axis of the hierarchical structure 600 of the coding unit are illustrated.
  • the coding unit 610 has a depth of 0 as the largest coding unit of the hierarchical structure 600 of the coding unit, and the size, ie, the height and width, of the coding unit is 64x64.
  • the depth is deeper along the vertical axis, the coding unit 620 of depth 1 having a size of 32x32, the coding unit 630 of depth 2 having a size of 16x16, the coding unit 640 of depth 3 having a size of 8x8, and the depth 4 of depth 4x4.
  • the coding unit 650 exists.
  • a coding unit 650 having a depth of 4 having a size of 4 ⁇ 4 is a minimum coding unit.
  • Prediction units and partitions of the coding unit are arranged along the horizontal axis for each depth. That is, if the coding unit 610 of size 64x64 having a depth of zero is a prediction unit, the prediction unit may include a partition 610 of size 64x64, partitions 612 of size 64x32, and size included in the coding unit 610 of size 64x64. 32x64 partitions 614, 32x32 partitions 616.
  • the prediction unit of the coding unit 620 having a size of 32x32 having a depth of 1 includes a partition 620 of size 32x32, partitions 622 of size 32x16 and a partition of size 16x32 included in the coding unit 620 of size 32x32. 624, partitions 626 of size 16x16.
  • the prediction unit of the coding unit 630 of size 16x16 having a depth of 2 includes a partition 630 of size 16x16, partitions 632 of size 16x8, and a partition of size 8x16 included in the coding unit 630 of size 16x16. 634, partitions 636 of size 8x8.
  • the prediction unit of the coding unit 640 of size 8x8 having a depth of 3 includes a partition 640 of size 8x8, partitions 642 of size 8x4 and a partition of size 4x8 included in the coding unit 640 of size 8x8. 644, partitions 646 of size 4x4.
  • the coding unit 650 of size 4x4 having a depth of 4 is the minimum coding unit and the coding unit of the lowest depth, and the corresponding prediction unit may also be set only as the partition 650 having a size of 4x4.
  • the coding unit determiner 120 of the video encoding apparatus 100 may determine a coding depth of the maximum coding unit 610.
  • the number of deeper coding units according to depths for including data having the same range and size increases as the depth increases. For example, four coding units of depth 2 are 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 600 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 600 of the coding unit the encoding may be performed for each depth, and the minimum coding error may be searched by comparing the representative coding error for each depth.
  • the depth and the partition in which the minimum coding error occurs in the maximum coding unit 610 may be selected as the coding depth and the partition type of the maximum coding unit 610.
  • FIG. 7 illustrates a relationship between coding units and transformation units, according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoding apparatus 100 encodes or decodes an image in coding units having a size smaller than or equal to the maximum coding unit for each maximum coding unit.
  • the size of a transform unit for frequency transformation during the encoding process may be selected based on a data unit that is not larger than each coding unit.
  • the 32x32 transform unit 720 may be selected. Frequency conversion can be performed using the above.
  • the data of the 64x64 coding unit 710 is encoded by performing frequency transformation on the 32x32, 16x16, 8x8, and 4x4 transform units having a size of 64x64 or less, and the transform unit having the least error with the original is obtained. Can be selected.
  • FIG. 8 illustrates encoding information according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 is information about an encoding mode, and information about a partition type 800 and information 810 about a prediction mode for each coding unit of each coded depth.
  • the information 820 about the size of the transformation unit may be encoded and transmitted.
  • the information about the partition type 800 is a data unit for predictive encoding of the current coding unit and indicates 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 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It can be divided and used.
  • the information 800 about the partition type of the current coding unit represents one of a partition 802 of size 2Nx2N, a partition 804 of size 2NxN, a partition 806 of size Nx2N, and a partition 808 of size NxN. It is set to.
  • Information 810 relating to the prediction mode indicates the prediction mode of each partition. For example, through the information 810 about the prediction mode, whether the partition indicated by the information 800 about the partition type is performed in one of the intra mode 812, the inter mode 814, and the skip mode 816 is performed. Whether or not can be set.
  • the information about the transform unit size 820 indicates whether to transform the current coding unit based on the transform unit.
  • the transform unit may be one of a first intra transform unit size 822, a second intra transform unit size 824, a first inter transform unit size 826, and a second intra transform unit size 828. have.
  • the image data and encoding information extractor 210 of the video decoding apparatus 200 may include information about a partition type 800, information 810 about a prediction mode, and transformation for each depth-based coding unit. Information 820 about the unit size may be extracted and used for decoding.
  • FIG. 9 is a diagram of deeper coding units according to depths, according to an embodiment of the present invention.
  • Segmentation information may be used to indicate a change in depth.
  • the split information indicates whether a coding unit of a current depth is split into coding units of a lower depth.
  • the prediction unit 910 for predictive encoding of the coding unit 900 having depth 0 and 2N_0x2N_0 size includes a partition type 912 having a size of 2N_0x2N_0, a partition type 914 having a size of 2N_0xN_0, a partition type 916 having a size of N_0x2N_0, and a N_0xN_0 It may include a partition type 918 of size. Although only partitions 912, 914, 916, and 918 in which the prediction unit is divided by a symmetrical ratio are illustrated, as described above, the partition type is not limited thereto, and asymmetric partitions, arbitrary partitions, geometric partitions, and the like. It may include.
  • prediction coding For each partition type, prediction coding must be performed repeatedly for one 2N_0x2N_0 partition, two 2N_0xN_0 partitions, two N_0x2N_0 partitions, and four N_0xN_0 partitions.
  • prediction encoding For partitions having a size 2N_0x2N_0, a size N_0x2N_0, a size 2N_0xN_0, and a size N_0xN_0, prediction encoding may be performed in an intra mode and an inter mode. The skip mode may be performed only for prediction encoding on partitions having a size of 2N_0x2N_0.
  • the depth 0 is changed to 1 and split (920), and the encoding is repeatedly performed on the depth 2 and the coding units 930 of the partition type having the size N_0xN_0.
  • the depth 1 is changed to the depth 2 and divided (950), and repeatedly for the depth 2 and the coding units 960 of the size N_2xN_2.
  • the encoding may be performed to search for a minimum encoding error.
  • the split information for each depth may be set until the depth d-1, and the split information may be set up to the depth d-2. That is, when encoding is performed from the depth d-2 to the depth d-1 to the depth d-1, the prediction encoding of the coding unit 980 of the depth d-1 and the size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1)
  • the prediction unit for 990 is a partition type 992 of size 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), partition type 994 of size 2N_ (d-1) xN_ (d-1), size A partition type 996 of N_ (d-1) x2N_ (d-1) and a partition type 998 of size N_ (d-1) xN_ (d-1) may be included.
  • one partition 2N_ (d-1) x2N_ (d-1), two partitions 2N_ (d-1) xN_ (d-1), two sizes N_ (d-1) x2N_ Prediction encoding is repeatedly performed for each partition of (d-1) and four partitions of size N_ (d-1) xN_ (d-1), so that a partition type having a minimum encoding error may be searched. .
  • the coding unit CU_ (d-1) of the depth d-1 is no longer
  • the encoding depth of the current maximum coding unit 900 may be determined as the depth d-1, and the partition type may be determined as N_ (d-1) xN_ (d-1) without going through a division process into lower depths.
  • split information is not set for the coding unit 952 having the depth d-1.
  • the data unit 999 may be referred to as a 'minimum unit' for the current maximum coding unit.
  • the minimum unit may be a square data unit having a size obtained by dividing the minimum coding unit, which is the lowest coding depth, into four divisions.
  • the video encoding apparatus 100 compares the encoding errors for each depth of the coding unit 900, selects a depth at which the smallest encoding error occurs, and determines a coding depth.
  • the partition type and the prediction mode may be set to the encoding mode of the coded depth.
  • the depth with the smallest error can be determined by comparing the minimum coding errors for all depths of depths 0, 1, ..., d-1, d, and can be determined as the coding depth.
  • the coded depth, the partition type of the prediction unit, and the prediction mode may be encoded and transmitted as information about an encoding mode.
  • the coding unit since the coding unit must be split from the depth 0 to the coded depth, only the split information of the coded depth is set to '0', and the split information for each depth except the coded depth should be set to '1'.
  • the image data and encoding information extractor 220 of the video decoding apparatus 200 may extract information about a coding depth and a prediction unit for the coding unit 900 and use the same to decode the coding unit 912. Can be.
  • the video decoding apparatus 200 may identify a depth having split information of '0' as a coding depth using split information according to depths, and may use it for decoding by using information about an encoding mode for a corresponding depth. have.
  • 10, 11, and 12 illustrate a relationship between a coding unit, a prediction unit, and a frequency transformation unit, according to an embodiment of the present invention.
  • the coding units 1010 are coding units according to coding depths determined by the video encoding apparatus 100 according to an embodiment with respect to the maximum coding unit.
  • the prediction unit 1060 is partitions of prediction units of each coding depth of each coding depth among the coding units 1010, and the transformation unit 1070 is transformation units of each coding depth for each coding depth.
  • the depth-based coding units 1010 have a depth of 0
  • the coding units 1012 and 1054 have a depth of 1
  • the coding units 1014, 1016, 1018, 1028, 1050, and 1052 have depths.
  • coding units 1020, 1022, 1024, 1026, 1030, 1032, and 1048 have a depth of three
  • coding units 1040, 1042, 1044, and 1046 have a depth of four.
  • partitions 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 of the prediction units 1060 are obtained by splitting coding units. That is, partitions 1014, 1022, 1050, and 1054 are partition types of 2NxN, partitions 1016, 1048, and 1052 are partition types of Nx2N, and partitions 1032 are partition types of NxN. Prediction units and partitions of the coding units 1010 according to depths are smaller than or equal to each coding unit.
  • the image data of the part 1052 of the transformation units 1070 may be frequency transformed or inversely transformed in a data unit having a smaller size than the coding unit.
  • the transformation units 1014, 1016, 1022, 1032, 1048, 1050, 1052, and 1054 are data units having different sizes or shapes when compared to corresponding prediction units and partitions among the prediction units 1060. That is, the video encoding apparatus 100 according to an embodiment and the video decoding apparatus 200 according to the embodiment may be an intra prediction / motion estimation / motion compensation operation and a frequency transform / inverse transform operation for the same coding unit. Each can be performed based on separate data units.
  • coding is performed recursively for each coding unit having a hierarchical structure for each largest coding unit to determine an optimal coding unit.
  • coding units having a recursive tree structure may be configured.
  • the encoding information may include split information about a coding unit, partition type information, prediction mode information, and transformation unit size information. Table 1 below shows an example that can be set in the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 according to an embodiment.
  • the output unit 130 of the video encoding apparatus 100 outputs encoding information about coding units having a tree structure
  • the encoding information extraction unit of the video decoding apparatus 200 according to an embodiment 220 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 type information, prediction mode, and transform unit size information are defined for the coded depth because the depth in which the current coding unit is no longer divided into the lower coding units is a coded depth. Can be. If it is to be further split by the split information, encoding should be performed independently for each coding unit of the divided four lower depths.
  • the prediction mode may be represented by one of an intra mode, an inter mode, and a skip mode.
  • Intra mode and inter mode can be defined in all partition types, and skip mode can be defined only in partition type 2Nx2N.
  • the partition type information indicates the symmetric partition types 2Nx2N, 2NxN, Nx2N, and NxN, in which the height or width of the prediction unit is divided by the symmetric ratio, and the asymmetric partition types 2NxnU, 2NxnD, nLx2N, nRx2N, which are divided by the asymmetric ratio.
  • the asymmetric partition types 2NxnU and 2NxnD are divided into heights 1: 3 and 3: 1, respectively, and the asymmetric partition types nLx2N and nRx2N are divided into 1: 3 and 3: 1 widths, respectively.
  • the conversion unit size may be set to two kinds of sizes in the intra mode and two kinds of sizes in the inter mode. That is, if the transformation unit split information is 0, the size of the transformation unit is set to the size 2Nx2N of the current coding unit. If the transform unit split information is 1, a transform unit having a size obtained by dividing the current coding unit may be set. In addition, if the partition type for the current coding unit having a size of 2Nx2N is a symmetric partition type, the size of the transform unit may be set to NxN, and if the asymmetric partition type is N / 2xN / 2.
  • Encoding information of coding units having a tree structure may be allocated to at least one of a coding unit, a prediction unit, and a minimum unit unit of a coding depth.
  • the coding unit of the coding depth may include at least one prediction unit and at least one minimum unit having the same encoding information.
  • the encoding information held by each adjacent data unit is checked, it may be determined whether the adjacent data units are included in the coding unit having the same coding depth.
  • the coding unit of the corresponding coding depth may be identified by using the encoding information held by the data unit, the distribution of the coded depths within the maximum coding unit may be inferred.
  • the encoding information of the data unit in the depth-specific coding unit adjacent to the current coding unit may be directly referred to and used.
  • the prediction coding when the prediction coding is performed by referring to the neighboring coding unit, the data adjacent to the current coding unit in the coding unit according to depths is encoded by using the encoding information of the adjacent coding units according to depths.
  • the neighboring coding unit may be referred to by searching.
  • FIG. 13 illustrates a relationship between coding units, prediction units, and transformation units, according to encoding mode information of Table 1.
  • the maximum coding unit 1300 includes coding units 1302, 1304, 1306, 1312, 1314, 1316, and 1318 of a coded depth. Since one coding unit 1318 is a coding unit of a coded depth, split information may be set to zero.
  • the partition type information of the coding unit 1318 having a size of 2Nx2N is partition type 2Nx2N 1322, 2NxN 1324, Nx2N 1326, NxN 1328, 2NxnU 1332, 2NxnD 1334, nLx2N (1336). And nRx2N 1338.
  • partition type information is set to one of symmetric partition types 2Nx2N (1322), 2NxN (1324), Nx2N (1326), and NxN (1328)
  • the conversion unit of size 2Nx2N when the conversion unit partition information (TU size flag) is 0 1134 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1344 of size NxN may be set.
  • the partition type information is set to one of the asymmetric partition types 2NxnU (1332), 2NxnD (1334), nLx2N (1336), and nRx2N (1338), if the conversion unit partition information (TU size flag) is 0, a conversion unit of size 2Nx2N ( 1352 is set, and if the transform unit split information is 1, a transform unit 1354 of size N / 2 ⁇ N / 2 may be set.
  • the video encoding apparatus 100 and the video decoding apparatus 200 perform encoding and decoding by dividing the maximum coding unit into coding units smaller than or equal to the maximum coding unit.
  • Data encoded in the video encoding apparatus 100 is multiplexed using a transmission data unit suitable for a protocol or a format of a communication channel, a storage media, a video editing system, a media framework, and the like. The unit is transmitted to the video decoding apparatus 200.
  • the video decoding apparatus 200 When the video decoding apparatus 200 reproduces the video data, the video decoding apparatus 200 restores and reproduces the video data according to one of a trick play method and a normal play method.
  • the trick play method includes a normal play method, a fast forward method, a fast backward method, and a random access method.
  • the general reproduction method is a method of sequentially processing and reproducing all pictures included in video data.
  • the fast forward or fast backward method is a method of forwarding or backwarding according to a reproduction speed and selecting and playing a reference picture, i.e., an I picture, every predetermined period.
  • the random access method is a method of performing playback by skipping to a key picture of a predetermined position, that is, an I picture.
  • an Instantaneous Decoder Refresh (IDR) picture is used as a key picture for random access.
  • the IDR picture is an intra picture that refreshes the decoding apparatus at the moment of decoding the picture.
  • the decoded picture buffer (DPB) marks a previously decoded picture except a IDR picture as a picture that is no longer referenced when the IDR picture is decoded, and the POC (Picture Order Count) is also initialized.
  • POC Picture Order Count
  • a picture to be decoded after the IDR picture is always behind the IDR picture in the display order, and can be decoded without reference to the picture before the IDR picture.
  • a clean random access (CRA) picture is used as a key picture for random access in addition to the IDR picture.
  • the CRA picture may be referred to as a clean decoding refresh (CDR) picture or a deferred decoding refresh (DDR) picture.
  • a CRA picture is an intra picture and represents an intra picture having pictures that are encoded (or decoded) in advance of the display order but later than the CRA picture in the encoding (or decoding) order.
  • a picture in a GOP same as a CRA picture, leading a picture that is encoded (or decoded) before the CRA picture but later encoded (or decoded) than the CRA picture in the encoding (or decoding) order. It is defined as a picture.
  • IDR pictures and CRA pictures are both intra pictures that can be encoded (decoded) without referring to other pictures, and are common in that they are key pictures for random access, but IDR pictures are followed by pictures in the encoding (decoding) order.
  • the IDR picture is not preceded in the display order, as described above, the CRA picture follows the encoding (decoding) order, but there are leading pictures in the display order.
  • the decoding order and encoding order mean the processing order of pictures on the decoding side and the encoding side, respectively, and the encoding order of the pictures is the same as the decoding order. Therefore, in the following description of the present invention, the encoding order may mean a decoding order, and the decoding order may also mean an encoding order.
  • 14A and 14B are diagrams for describing a decoding process of a CRA picture during normal playback and random access according to an embodiment of the present invention.
  • Bi and bi are bi-predictive pictures predicted using L0 prediction and L1 prediction, and i indicates a display order, that is, a POC.
  • Bi denoted by a capital letter indicates a picture used as a reference picture of another picture
  • bi denoted by a lowercase letter refers to a picture that is not used as a reference picture of another picture.
  • the leading pictures 1420 decoded after the CRA 24 picture 1410 may be normally decoded with reference to a previously decoded reference picture.
  • B 22 picture 1421 is B 18 picture L0 prediction and CRA 24 picture 1410 using the L1 prediction that refers to the city, the normal playback when that bi-directional prediction B 22 pictures which are referred to 1401 ( The 1421 may be normally decoded with reference to the CRA 24 picture 1410 and the B 18 picture 1401 previously decoded and stored in the DPB 1430.
  • the L0 prediction for the prediction of the B 22 picture 1421 is performed by the reference picture in the L0 direction.
  • the reference picture is determined based on the index.
  • the B 6 picture 1402 previously decoded and stored in the DPB 1440 may be determined as a reference picture for L0 prediction of the B 22 picture 1421.
  • the reference picture for L0 prediction of the B 22 picture 1421 should be the B 18 picture 1401, the reference picture between the B 6 picture 1402 and the CRA 24 picture 1410 due to random access. The pictures referring to them cannot be decoded normally.
  • leading pictures 1420 are pictures that are displayed before the CRA 24 picture in the display order, the leading pictures 1420 are displayed after the CRA 24 picture 1410 is decoded and displayed through random access. ) Are not displayed and do not need to be decrypted.
  • the video decoding apparatus 200 merely sequentially decodes and outputs input video data, whether the leading pictures 1420 are pictures decoded after the CRA 24 picture 1410 in normal playback, Otherwise, it is not possible to identify whether the picture is decoded after the CRA 24 picture 1410 by random access. In other words, the position of the video decoding apparatus 200 can not tell whether the CRA 24 picture 1410 is not that the current picture is decoded according to the random access picture to be decoded according to the normal reproduction.
  • embodiments of the present invention decode a CRA picture to predetermined transmission unit data multiplexed with a coded CRA picture to distinguish whether the CRA picture is a picture decoded according to random access or a picture decoded according to normal reproduction. It provides a multiplexing scheme and a demultiplexing scheme that adds syntax for identifying a.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a configuration of a video data multiplexing device according to an embodiment of the present invention.
  • a video data multiplexing apparatus 1500 includes a video encoder 1510, a multiplexer 1520, and a reproduction state identifier 1530.
  • the video encoder 1510 corresponds to the image encoding apparatus 100 of FIG. 1 described above, and the video is based on the hierarchical coding unit described above in the video coding layer that processes the encoding process of the video data itself. Encode the data.
  • the multiplexer 1520 multiplexes the video data using a transmission data unit suitable for a protocol or a storage format of a communication channel, a storage media, a video editing system, a media framework, or the like. As described below, the multiplexer 1520 may multiplex video data using an NAL unit which is a transmission unit in a network abstraction layer (NAL).
  • NAL network abstraction layer
  • the playback state identification unit 1530 may transmit a request for transmission of video data encoded by a client connected through a communication channel, a device managing a storage medium, a video editing system, a media framework (hereinafter, collectively referred to as a "decoding device"), and the like. If so, it is identified whether this transmission request is for sequentially playing video data provided in accordance with normal playback or for transmitting video data for random access.
  • the reproduction state identification unit 1530 may compare the display time of the picture requested from the decoding apparatus with the display time of the picture currently displayed on the decoding apparatus to identify whether the request for transmitting the video data is a request for transmitting the video data by random access. Can be.
  • the multiplexer 1520 is based on the result of the determination of the reproduction state identification unit 1530, any of a request for normal access and a request for random access in a NAL unit including information on a CRA picture, which is a key picture for random access. A predetermined syntax indicating whether a CRA picture is provided upon request is added.
  • 16 is a diagram illustrating a configuration of an NAL unit according to an embodiment of the present invention.
  • the NAL unit 1600 includes two parts, a NAL header 1610 and a raw byte sequence payload (RBSP) 1620.
  • the RBSP fill bit 1630 is a length adjusting bit pasted to the rear of the RBSP 1620 to express the length of the RBSP 1620 in multiples of 8 bits.
  • the RBSP fill bit 1630 consists of consecutive '0's starting from' 1 'and then determined according to the length of the RBSP 1620, having a pattern such as' 100 ....' and the first bit value. Searching for '1' may determine the last bit position of the RBSP 1620 just before it.
  • the NAL header 1610 includes a flag (nal_ref_idc) indicating whether or not a slice including the corresponding NAL unit 1600 is a reference picture is included.
  • the NAL header 1610 according to an embodiment has a status indicating whether a CRA picture is provided in response to a request for normal access and a request for random access in a NAL unit including information on the above-described CRA picture.
  • An identification syntax 1612 is included.
  • the state identification syntax 1612 for identifying the reproduction state of such a CRA picture may be included in an identifier (nal unit type) indicating the type of the NAL unit 1600. That is, the NAL unit multiplexed with the CRA picture provided according to the request according to normal reproduction and the NAL unit multiplexed with the CRA picture provided according to the request for random access may be set to have different types of identifiers (nal unit type). Can be.
  • Table 2 shows an example of the type of the NAL unit 1600 according to the value of the identifier nal_unit_type.
  • nal_unit_type Type of NAL Unit 0 Unspecified One Picture slices other than RAP, TFD, and TLA pictures 2 TFD picture slice 3 TLA picture slice, not TFD 4,5 Slice of CRA Picture 6,7 Slice of BLA Picture 8 Slice of IDR Picture 9-24 Reserved for future expansion 25 VPS 26 SPS 27 PPS 28 APS 29 AU Delimiter 30 Filler data 31 Supplemental Enhancement Information (SEI) 32-47 Reserved for future expansion 48-63 Unspecified
  • the multiplexer 1520 may identify an NAL unit multiplexed with a CRA picture provided according to a request for normal reproduction and an NAL unit multiplexed with a CRA picture provided according to a request for random access, as shown in Table 2 below.
  • Table 2 By assigning different values of 4 and 5 as (nal_unit_type), respectively, the NAL unit having information on the CRA picture is signaled which of the CRA picture provided by normal playback and the CRA picture provided by random access. Can be.
  • the multiplexer 1520 is a syntax added to a header of a NAL unit.
  • the multiplexer 1520 is a NAL unit multiplexed with a CRA picture provided according to a request for normal reproduction and a NAL unit multiplexed with a CRA picture provided according to a request for random access. May use flags set to have different values of either 0 or 1, respectively.
  • 17A and 17B are diagrams for describing a decoding process of a CRA picture during normal playback and random access according to another embodiment of the present invention.
  • the multiplexer 1520 adds type information directly indicating a reproduction state of a CRA picture to the NAL unit. According to another embodiment, the multiplexer 1520, instead of directly signaling a playback state type of the CRA picture, counters of the decoded key pictures prior to the CRA picture and reference of the leading pictures, in advance of the decoding order, before the CRA picture. Information on the POC of the picture used as the picture can be used to identify whether the CRA is in a normal playback state or in a state reproduced by random access.
  • B 38 pictures 1710 and B 40 pictures 1720 referenced by leading pictures b 41 , B 42 , and b 43 pictures as pictures to be decoded before the CRA 44 picture.
  • the B 38 picture 1710 is referred to by a B 42 picture which is a leading picture
  • the B 40 picture 1720 is referred to by a b 41 which is a leading picture.
  • the B 38 picture 1710 and the B 40 picture 1720 used as reference pictures of the leading pictures are defined as brother pictures.
  • the reason for defining such a sibling picture is that a POC of a sibling picture can be used to identify whether a CRA picture is in a normal play state or a play state by random access.
  • the B 38 picture 1710 and the B 40 picture 1720 that were previously decoded at the time of decoding the CRA 44 picture are divided into DPBs. Stored at 1740.
  • CRA if 44 brother-picture in a slice header of the picture B 38 picture 1710 of the POC value 38 and, B POC value, 40 of 40 picture 1720 are added, the decoding side DPB (1740 from the decoding time of the CRA 44 picture ) on whether, CRA 44 picture is that the picture to be reproduced by random access, a picture to be reproduced in accordance with the normal playback by comparing the POC of brother-picture included in the POC with the slice header of the CRA 44 the picture of the picture before the decoding to the stored Can be identified.
  • the POC information of such sibling pictures may confuse whether the current CRA 44 picture is a picture by random access or a picture reproduced by normal reproduction.
  • B 40 picture 1745 The POC value of 40 is stored, and since the POC value of the sibling picture included in the slice header of the CRA 44 picture is equal to the POC value of the previous picture stored in the DPB, the current CRA 44 picture is reproduced by normal playback. It can be mistaken as a picture. As such, the reason why the POC information of the sibling picture alone cannot accurately identify the playback state of the CRA picture is that the POC is reset every time the IDR picture is decoded. This is because a case may have a POC equal to a POC of sibling pictures.
  • the multiplexer 1520 may reset the POC or encode the CRA picture during the process of encoding not only the POC information of the sibling picture but also pictures prior to the CRA picture in the syntax of the transmission unit data of the CRA picture.
  • a PDC POC discontinuity counter
  • PDC PDC discontinuity counter
  • the multiplexer 1520 increases the PDC by 1 each time a POC is reset or a CRA picture is encoded in the process of encoding pictures. Since the POC is reset every time the IDR picture is encoded, the value of the PDC increases by 1 every time the IDR picture is encoded, and the value of the PDC also increases by 1 even when the previous CRA picture except for the current CRA 44 picture is encoded.
  • the multiplexer 1520 adds the PDC value to the header 1740 of the transmission unit data of the CRA picture together with the POC of the sibling picture.
  • the decoding side increases the PDC by 1 each time the POC is reset, i.e., decodes the IDR picture or decodes the CRA picture in the process of decoding the input transmission unit data.
  • the decoding side increases the PDC by 1 each time the POC is reset, i.e., decodes the IDR picture or decodes the CRA picture in the process of decoding the input transmission unit data.
  • the PDC value included in the header 1730 of multiplexing the CRA 44 pictures at the time of decoding the CRA 44 picture transmission unit of data it decodes the picture in the decoding side
  • the counted PDC values 1745 are all equal to three.
  • the PDC value 1785 is determined at the time when the CRA 44 picture is decoded by random access. It has a value of 2, which is different from 3, which is a PDC value included in the transmission data header 1770 multiplexed with the CRA 44 picture. Accordingly, the decoding side may determine that the current CRA picture is a picture reproduced by random access based on the mismatch of the PDC values.
  • FIG. 18 is a flowchart illustrating a method of multiplexing video data according to an embodiment of the present invention.
  • the video encoder 1510 encodes pictures constituting video data based on a data unit having a hierarchical structure.
  • the video encoder 1510 hierarchically hierarchically according to a depth indicating the number of spatial divisions of the largest coding unit for at least one largest coding unit that divides a picture constituting a video into coding units having the largest size. From among the coding units according to depths, coding units having a tree structure including coding units of coding depths are determined, partitions for prediction coding are determined for each coding unit of the coding depths, and transformation units of a hierarchical structure are determined. The transformation is performed on the basis of the transformation unit according to the tree structure. In determining the hierarchical data unit, an optimal hierarchical data unit structure may be determined based on a RD (Rate Distortion) cost.
  • RD Red Distortion
  • the reproduction state identification unit 1530 determines whether the transmission request is a request for normal reproduction or a request for random access.
  • the decoding apparatus collectively refers to a device that stores, plays, or edits encoded video data.
  • the decoding apparatus may be a client connected through a communication channel, an apparatus for managing storage media, a video editing system, a media framework, and the like.
  • the multiplexer 1520 may transmit a request for random access and a request for normal reproduction according to the determination result of operation 1820 on transmission unit data multiplexed with a CRA picture, which is an intra picture having leading pictures. It adds a certain syntax that indicates which of the requests is a CRA picture provided according to the request.
  • a leading picture refers to a picture that is encoded before the CRA picture in the display order but after the CRA picture in the encoding order.
  • the transmission unit data may be a NAL data unit.
  • the multiplexer 1520 may include an NAL unit multiplexed with a CRA picture provided according to a request for normal reproduction and an intra picture provided according to a request for random access to an nal unit type indicating a type of the NAL unit.
  • An identifier (nal unit type) may be added to the header of the NAL unit so that the multiplexed NAL unit has a different type of identifier (nal unit type).
  • the multiplexer 1520 may set the NAL header to 0 according to whether the NRA unit multiplexes the CRA picture provided according to a request for normal reproduction and the NAL unit multiplexed the CRA picture provided according to a request for random access. Alternatively, a flag having a value of 1 may be added.
  • the multiplexer 1520 obtains a POC discontinuity counter that increases by 1 each time a POC is reset or a CRA picture is encoded in the process of multiplexing pictures, and the POC information of the sibling picture of the CRA picture is obtained.
  • picture order discontinuity counter can be added to the header of NAL unit.
  • FIG. 19 illustrates a configuration of a video data demultiplexing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • a video data demultiplexing apparatus 1900 includes a video decoder 1910, a demultiplexer 1920, and a playback state identifier 1930.
  • the demultiplexer 1920 receives transmission unit data transmitted from the video data multiplexing apparatus 1500 of FIG. 15, that is, NAL unit data, and reproduces a normal CRA picture from NAL unit data obtained by multiplexing a CRA picture among the NAL unit data. And a syntax indicating which picture is decoded according to a state of random access.
  • the reproduction state identification unit 1930 determines whether the CRA picture is a CRA picture in a normal reproduction state or a reproduction state by random access using the C acquired syntax.
  • the NAL unit multiplexes the CRA picture provided in response to a request for normal reproduction to the nal unit type indicating the type of the NAL unit, and the NAL multiplexed the intra picture provided in response to a request for random access.
  • the reproduction state identifier 1930 may recognize the decoding state of the current CRA picture through the values of these identifiers (nal unit types).
  • the header of the NAL unit has a value of 0 or 1
  • the reproduction state identification unit 1930 can know the decoding state of the current CRA picture from this flag information.
  • the reproduction state identification unit 1930 may perform the IDR picture or the CRA in the process of decoding the previous pictures. Each time the picture is decoded, the PDC is increased, and it is determined whether the PDC acquired from the header of the NAL unit and the PDC counted in the decoding process are identical at the time of decoding the current CRA picture. In addition, the reproduction state identification unit 1930 determines whether the POC value of the sibling picture of the CRA picture included in the header of the NAL unit and the POC value of the previous pictures stored in the DPB at the decoding time of the current CRA picture are identical.
  • the reproduction state identification unit 1930 determines that the current CRA picture is reproduced by random access, and the sameness of the PDC values of the PDC and the sibling picture is determined. If satisfied, it is determined that the current CRA picture is a picture reproduced by normal reproduction. If the current CRA picture is a picture reproduced by random access, since the leading pictures of the current CRA picture do not need to be decoded, the playback state identifier 1930 does not need to decode the leading pictures after the current CRA picture. The video decoder 1910 notifies.
  • the video decoder 1910 corresponds to the image decoding apparatus 200 of FIG. 2 or the image decoding apparatus 500 of FIG. 5, and the video decoding unit 1910 may encode encoded image data and encoded data from an NAL unit.
  • the decoding is performed by obtaining partition information, partition type information, prediction mode information, transform unit size information, and parameter set information related to a coding process used for generating.
  • 20 is a flowchart illustrating a method of demultiplexing video data according to an embodiment of the present invention.
  • the demultiplexer 1920 receives transmission unit data obtained by multiplexing a bitstream obtained by encoding pictures constituting video data based on a hierarchical structure of data units.
  • the transmission unit data may be NAL unit data.
  • the demultiplexer 1920 obtains a predetermined syntax indicating whether the CRA picture is a picture decoded according to a state of normal reproduction and random access from the NAL unit data multiplexed with the CRA picture among the NAL unit data. .
  • the reproduction state identification unit 1930 identifies whether the CRA picture is a normal reproduced picture or a random access picture based on the obtained syntax. As described above, when the decoding state of the CRA picture is signaled through an identifier (nal unit type) in a header of a NAL unit, the reproduction state identification unit 1930 may determine the current CRA picture of the current CRA picture through the value of this identifier (nal unit type). The decryption state can be known. If a flag having a value of 0 or 1 is added to the header of the NAL unit, the reproduction state identification unit 1930 may recognize the decoding state of the current CRA picture from such flag information.
  • the reproduction state identification unit 1930 may store the PDC counter and DPB obtained in the decoding process.
  • the decoding state of the current CRA picture may be determined by determining whether the POC values of previous pictures, the PDC counter included in the NAL unit header, and the POCs of sibling pictures are the same.
  • the leading pictures of the CRA picture are not displayed and do not need to be decoded.
  • the system resource of the decoding side can be saved by not decoding the leading pictures of the CRA picture.
  • the invention can also be embodied as computer readable code 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-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, and the like.
  • 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.

Landscapes

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Abstract

비디오 데이터의 다중화/역다중화 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 비디오 데이터의 다중화 방법은 랜덤 액세스에 이용되는 CRA 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터의 헤더에 CRA 픽처의 재생 상태, 즉 일반 재생 및 랜덤 액세스에 의한 재생인지 여부를 나타내는 소정의 신택스를 부가한다.

Description

비디오 데이터의 재생 상태 식별을 위한 비디오 데이터의 다중화 방법 및 장치, 역다중화 방법 및 장치
본 발명은 비디오의 부호화, 복호화 방법 및 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 복호화 측에서 재생되는 인트라 픽처가 랜덤 액세스 또는 일반 재생 중 어떤 재생 상태인지를 식별할 수 있도록 비디오 데이터를 다중화/역다중화하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
ITU-T H.261, ISO/IEC MPEG-1 Visual, ITU-T H.262(ISO/IEC MPEG-2 Visual), ITU-T H.264, ISO/IEC MPEG-4 Visual 및 ITU-T H.264(ISO/IEC MPEG-4 AVC)와 같은 비디오 코덱에서는 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 매크로블록을 예측 부호화하고 부호화된 영상 데이터를 각 비디오 코덱에서 규정된 소정 포맷에 따라 비트스트림을 생성하여 출력한다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 랜덤 액세스 재생을 위한 새로운 유형의 인트라 픽처를 정의하는 한편, 복호화 장치와 관련된 하드웨어 또는 소프트웨어 측면에서 일반 재생 상태와 랜덤 액세스에 의한 재생 상태를 식별할 수 있도록 하기 위한 것이다.
본 발명의 실시예들은 소정 전송 데이터에 포함된 신택스를 통해 인트라 픽처의 재생 상태를 식별할 수 있도록 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면 복호화 장치와 관련된 하드웨어 또는 소프트웨어 측면에서 일반 재생 상태와 랜덤 액세스에 의한 재생 상태를 식별할 수 있으므로, 복호화할 필요가 없는 픽처들의 복호화에 소요되는 시스템 자원을 절약할 수 있도록 한다.
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 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 일반 재생 및 랜덤 액세스시의 CRA 픽처의 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터 다중화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 NAL 단위의 구성을 나타낸 도면이다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 일반 재생 및 랜덤 액세스시의 CRA 픽처의 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 다중화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터 역다중화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 역다중화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 다중화 방법은 계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화하는 단계; 복호화 장치로부터 상기 부호화된 데이터의 전송 요청이 있는 경우, 상기 전송 요청이 일반 재생에 따른 요청인지, 랜덤 액세스를 위한 요청인지 여부를 판단하는 단계; 및 랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 부호화 순서상 상기 인트라 픽처보다 이후에 부호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터에, 상기 판단 결과에 따라 상기 인트라 픽처가 일반 재생에 따른 요청 및 랜덤 액세스를 위한 요청 중 어떤 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 다중화 장치는 계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화하는 비디오 부호화부; 복호화 장치로부터 상기 부호화된 데이터의 전송 요청이 있는 경우, 상기 전송 요청이 일반 재생에 따른 요청인지, 랜덤 액세스를 위한 요청인지 여부를 판단하는 재생 상태 식별부; 및 랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 부호화 순서상 상기 인트라 픽처 이후에 부호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터에, 상기 판단 결과에 따라 상기 인트라 픽처가 일반 재생에 따른 요청 및 랜덤 액세스를 위한 요청 중 어떤 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 부가하는 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 역다중화 방법은 계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화한 비트스트림을 다중화한 전송 단위 데이터를 수신하는 단계; 상기 전송 단위 데이터 중 랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 복호화 순서상 상기 인트라 픽처 이후에 복호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터로부터, 상기 인트라 픽처가 일반 재생 및 랜덤 액세스 중 어떤 상태에 따라 복호화되는 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 신택스에 기초하여 상기 인트라 픽처가 일반 재생되는 픽처인지, 랜덤 액세스 픽처인지를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 역다중화 장치는 계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화한 비트스트림을 다중화한 전송 단위 데이터를 수신하고, 상기 전송 단위 데이터 중 랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 복호화 순서상 상기 인트라 픽처 이후에 복호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터로부터, 상기 인트라 픽처가 일반 재생 및 랜덤 액세스 중 어떤 상태에 따라 복호화되는 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 획득하는 역다중화부; 및 상기 획득된 신택스에 기초하여 상기 인트라 픽처가 일반 재생되는 픽처인지, 랜덤 액세스 픽처인지를 식별하는 재생 상태 식별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 영상은 정지 영상, 동영상을 포함하며 비디오로 지칭될 수도 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 영상 프레임은 픽처로 지칭될 수도 있다.
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.
최대 부호화 단위 분할부(110) 및 부호화 단위 결정부(120)는 영상 시퀀스의 각 영상 프레임에 대하여 부호화 단위 별로 움직임 예측 및 보상을 수행하여 영상 시퀀스를 구성하는 각 영상 프레임의 참조 프레임을 결정하고, 결정된 참조 프레임을 이용하여 각 영상 프레임을 부호화하는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)에 해당한다.
또한, 후술되는 바와 같이 출력부(130)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 신택스(num_reorder_frames) 및 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 부호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 신택스(max_latency_increase)를 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer, 이하 'NAL'이라 함) 단위로 매핑하여 비트스트림을 생성한다.
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(210)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.
또한, 수신부(210) 및 영상 데이터 및 부호화 정보 추출부(220)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 신택스(num_reorder_frames) 및 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들 중 복호화 순서와 표시 순서의 차이가 가장 큰 영상 프레임의 지연(latency) 정보를 나타내는 신택스(max_latency_increase)를 비트스트림으로부터 획득하여 영상 데이터 복호화부(230)로 출력하는 네트워크 추상 계층에서의 복호화 과정을 수행한다.
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 통해 비트스트림(455)으로 출력될 수 있다. 특히, 엔트로피 부호화부(450)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 영상 시퀀스를 구성하는 영상 프레임들의 부호화 순서와 표시 순서의 차이값의 최대값을 나타내는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame) 또는 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 NAL 단위로 매핑하여 비트스트림을 생성할 수 있다. 특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 엔트로피 부호화부(450)는 복호화기에서 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 영상 시퀀스 전체의 부호화에 관련된 정보를 포함하는 헤더 정보인 시퀀스 파라메터 세트(Sequence Parameter Set, 이하 'SPS'라 함)에 필수적 구성요소로서 포함시킨다.
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. 특히, 파싱부(510)는 SPS에 필수적 구성 요소로 포함된 영상 프레임을 복호화하는데 필요한 버퍼의 최대 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering), 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 비트스트림으로부터 획득하여 엔트로피 복호화부(520)로 출력한다. 도 5에서는 파싱부(510) 및 엔트로피 복호화부(520)를 별개의 구성 요소로 도시하였으나, 파싱부(510)에서 수행되는 영상 데이터의 획득 및 부호화된 영상 데이터와 관련된 각 신택스 정보를 획득하는 과정은 엔트로피 복호화부(520)에서 수행되도록 구현될 수도 있다.
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 거쳐서 복원된 영상 프레임 데이터는 디블로킹부(570)를 통해 후처리되어 복호 픽처 버퍼인 DPB(580)로 출력된다. DPB(580)는 참조 프레임의 저장, 영상 프레임의 표시 순서의 전환 및 영상 프레임의 출력을 위해 복호화된 영상 프레임을 저장하는 복호 픽처 버퍼(Decoded Picture Buffer)이다. DPB(580)는 복호화된 영상 프레임을 저장하는 한편, 파싱부(510) 또는 엔트로피 복호화부(520)에서 출력되는 영상 프레임을 정상적으로 복호화하는데 필요한 최대 버퍼 크기를 나타내는 최대 복호 프레임 버퍼링 신택스(max_dec_frame buffering)를 이용하여 영상 시퀀스의 정상적인 복호화에 필요한 버퍼의 최대 크기를 설정한다.
또한, DPB(580)는 재정렬이 필요한 영상 프레임의 개수를 나타내는 재정렬 프레임 개수 신택스(num_reorder_frames) 및 최대 지연 프레임 신택스(MaxLatencyFrame)을 결정하기 위한 최대 지연 증가 신택스(max_latency_increase)를 이용하여, 먼저 복호화되어 저장된 참조 영상 프레임의 출력 여부를 결정할 수 있다. 구체적인 DPB(580)에 저장된 참조 영상 프레임의 출력 과정에 대해서는 후술한다.
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), 디블록킹부(570)는 모두 최대 부호화 단위마다 트리 구조에 따른 부호화 단위들에 기반하여 복호화 작업을 수행할 수 있다. 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 결정할 수 있다.
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.
표 1
분할 정보 0 (현재 심도 d의 크기 2Nx2N의 부호화 단위에 대한 부호화) 분할 정보 1
예측 모드 파티션 타입 변환 단위 크기 하위 심도 d+1의 부호화 단위들마다 반복적 부호화
인트라 인터스킵 (2Nx2N만) 대칭형 파티션 타입 비대칭형 파티션 타입 변환 단위 분할 정보 0 변환 단위 분할 정보 1
2Nx2N2NxNNx2NNxN 2NxnU2NxnDnLx2NnRx2N 2Nx2N NxN (대칭형 파티션 타입) N/2xN/2 (비대칭형 파티션 타입)
일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100)의 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.
전술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 부호화 장치(100) 및 비디오 복호화 장치(200)는 최대 부호화 단위보다 작거나 같은 부호화 단위로 최대 부호화 단위를 분할하여 부호화 및 복호화를 수행한다. 비디오 부호화 장치(100)에서 부호화된 데이터는 통신 채널이나 저장 미디어, 비디오 편집 시스템, 미디어 프레임 워크(media framework) 등이 갖는 프로토콜(protocol)이나 포맷에 적합한 전송 데이터 단위를 이용하여 다중화되며, 전송 데이터 단위는 비디오 복호화 장치(200)로 전송된다.
비디오 복호화 장치(200)는 비디오 데이터를 재생하는 경우 트릭 플레이 방식, 노멀 플레이 방식 중 하나에 따라 비디오 데이터를 복원하여 재생한다. 트릭 플레이 방식은 일반 재생(normal play) 방식, 패스트 포워드(fast forward) 방식 또는 패스트 백워드 방식(fast backward) 방식 및 랜덤 액세스(random access) 방식을 포함한다. 일반 재생 방식은 비디오 데이터에 포함된 모든 픽처를 순차적으로 처리하여 재생하는 방식이다. 패스트 포워드 또는 패스트 백워드 방식은 재생 속도에 따라 순행 또는 역행하며 소정 주기마다의 기준 픽처, 즉 I 픽처를 선택하여 재생하는 방식이다. 랜덤 액세스 방식은 소정 위치의 키(key) 픽처, 즉 I 픽처로 건너뛰어 재생을 수행하는 방식이다. H.264 규격에 따르면, 랜덤 액세스를 위한 키 픽처로써 IDR(Instantaneous Decoder Refresh) 픽처를 이용한다. IDR 픽처는 해당 픽처를 복호화하는 순간 복호화 장치를 리프레쉬하는 인트라 픽처이다. 구체적으로, IDR 픽처가 복호화되는 순간 DPB(Decoded Picture Buffer)는 IDR 픽처를 제외한 이전에 복호화된 픽처를 더 이상 참조되지 않는 픽처로 마킹하며, POC(Picture Order Count) 역시 초기화된다. 또한, IDR 픽처 이후에 복호화되는 픽처는 IDR 픽처보다 표시 순서상 항상 뒤에 있으며, IDR 픽처 이전의 픽처를 참조하지 않고 복호화될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 이러한 IDR 픽처 이외에 랜덤 액세스를 위한 키 픽처로써 CRA(Clean Random Access) 픽처를 이용한다. CRA 픽처는 CDR(Clean Decoding Refresh) 픽처 또는 DDR(Deferred Decoding Refresh) 픽처로 불릴 수도 있다. CRA 픽처는 인트라 픽처로써, 표시 순서상 앞서지만 부호화(또는 복호화) 순서상 CRA 픽처보다 늦게 부호화(또는 복호화)되는 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 나타낸다. 이하의 설명에서, CRA 픽처와 동일한 GOP(Group Of Picture) 내의 픽처로서, CRA 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 부호화(또는 복호화) 순서상 CRA 픽처보다 늦게 부호화(또는 복호화)되는 픽처를 리딩(leading) 픽처라고 정의한다.
IDR 픽처와 CRA 픽처는 모두 다른 픽처를 참조하지 않고 부호화(복호화) 될 수 있는 인트라 픽처로 랜덤 액세스를 위한 키 픽처라는 점에서 공통되지만, IDR 픽처는 부호화(복호화) 순서에 있어서 후행하는 픽처가, 표시 순서상 IDR 픽처를 앞서는 경우는 없지만, 전술한 바와 같이 CRA 픽처는 부호화(복호화) 순서상 후행하지만 표시 순서상 앞서는 리딩 픽처가 존재한다. 복호화 순서와 부호화 순서는 각각 복호화 측 및 부호화 측을 기준으로 픽처의 처리 순서를 의미하는 것으로 픽처의 부호화 순서는 복호화 순서와 동일하다. 따라서, 이하 본 발명을 설명함에 있어서 부호화 순서는 복호화 순서를 의미할 수 있으며, 또한 복호화 순서 역시 부호화 순서를 의미할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 본 발명의 일 실시예에 따라서 일반 재생 및 랜덤 액세스시의 CRA 픽처의 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 14a 및 도 14b에서 Bi 및 bi는 L0 예측 및 L1 예측을 이용하여 예측되는 쌍방향(Bi-predictive) 픽처로써, i는 표시 순서, 즉 POC를 가리킨다. 또한, 대문자로 표시된 Bi는 다른 픽처의 참조 픽처로 이용되는 픽처를 가리키며, 소문자로 표시된 bi는 다른 픽처의 참조 픽처로 이용되지 않는 픽처를 가리킨다.
도 14a를 참조하면, 일반 재생시, 즉 모든 픽처를 복호화하여 재생하는 경우 CRA24 픽처(1410) 이후에 복호화되는 리딩 픽처들(1420)은 이전에 복호화된 참조 픽처를 참조하여 정상적으로 복호화될 수 있다. 예를 들어, B22 픽처(1421)이 B18 픽처(1401)를 참조하는 L0 예측 및 CRA24 픽처(1410)를 참조하는 L1 예측을 이용하여 쌍방향 예측되었다고 할 때, 일반 재생시 B22 픽처(1421)은 이전에 복호화되어 DPB(1430)에 저장된 CRA24 픽처(1410) 및 B18 픽처(1401)를 참조하여 정상적으로 복호화될 수 있다.
도 14b를 참조하면, B6 픽처(1402)의 복호화 이후에 랜덤 액세스를 통해 CRA24 픽처(1410)의 복호화가 개시된 경우, B22 픽처(1421)의 예측을 위한 L0 예측은 L0 방향의 참조 픽처 인덱스에 기초하여 참조 픽처를 결정하게 된다. 이 경우 이전에 복호화되어 DPB(1440)에 저장된 B6 픽처(1402)가 B22 픽처(1421)의 L0 예측을 위한 참조 픽처로 결정될 수 있다. 이 경우, B22 픽처(1421)의 L0 예측을 위한 참조 픽처는 B18 픽처(1401)가 되어야 함에도 불구하고, 랜덤 액세스로 인해 B6 픽처(1402)와 CRA24 픽처(1410) 사이의 참조 픽처들을 참조하는 픽처는 정상적으로 복호화될 수 없다.
또한, 다시 도 14a를 참조하면 리딩 픽처들(1420)은 표시 순서상 CRA24 픽처보다 먼저 표시되는 픽처들이므로, 랜덤 액세스를 통해 CRA24 픽처(1410)가 복호화되어 표시된 이후에는 리딩 픽처들(1420)은 표시되지 않으므로 복호화될 필요성도 없다.
그러나, 비디오 복호화 장치(200)의 입장에서는 입력된 비디오 데이터를 순차적으로 복호화하여 출력하는 것에 불과하기 때문에, 리딩 픽처들(1420)이 일반 재생에서 CRA24 픽처(1410) 이후에 복호화되는 픽처인지, 아니면 랜덤 액세스에 의하여 CRA24 픽처(1410) 이후에 복호화되는 픽처인지를 식별할 수가 없다. 다시 말해서, 비디오 복호화 장치(200)의 입장에서는 CRA24 픽처(1410)가 랜덤 액세스에 따라 복호화되는 픽처인지 아니면 일반 재생에 따라 복호화되는 픽처인지를 구별할 수 없다.
따라서, 본 발명의 실시예들은 CRA 픽처가 랜덤 액세스에 따라 복호화되는 픽처인지 아니면 일반 재생에 따라 복호화되는 픽처인지를 구별할 수 있도록 부호화된 CRA 픽처를 다중화한 소정 전송 단위 데이터에 CRA 픽처의 복호화 상태를 식별하기 위한 신택스를 부가하는 다중화 방식 및 역다중화 방식을 제공한다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 다중화 방법 및 장치에 대하여 설명한다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터 다중화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 일 실시예에 따른 비디오 데이터 다중화 장치(1500)는 비디오 부호화부(1510), 다중화부(1520) 및 재생 상태 식별부(1530)를 포함한다.
비디오 부호화부(1510)는 전술한 도 1의 영상 부호화 장치(100)에 대응되는 것으로, 비디오 데이터의 부호화 처리 자체를 다루는 비디오 부호화 계층(Video Coding Layer)에서 전술한 계층적 부호화 단위에 기초하여 비디오 데이터를 부호화한다. 다중화부(1520)는 통신 채널이나 저장 미디어, 비디오 편집 시스템, 미디어 프레임 워크(media framework) 등이 갖는 프로토콜(protocol)이나 저장 포맷에 적합한 전송 데이터 단위를 이용하여 비디오 데이터를 다중화한다. 후술되는 바와 같이 다중화부(1520)는 네트워크 추상 계층(Network Abstraction Layer:NAL)에서의 전송 단위인 NAL 단위를 이용하여 비디오 데이터를 다중화할 수 있다.
재생 상태 식별부(1530)는 통신 채널을 통해 연결된 클라이언트, 저장 미디어를 관리하는 장치, 비디오 편집 시스템, 미디어 프레임 워크(이하, "복호화 장치"로 총칭힌다) 등에서 부호화된 비디오 데이터에 관한 전송 요청이 있는 경우, 이러한 전송 요청이 일반 재생에 따라서 제공되는 비디오 데이터를 순차적으로 재생하기 위한 경우인지, 아니면 랜덤 액세스를 위한 비디오 데이터의 전송 요청인지를 식별한다. 재생 상태 식별부(1530)는 복호화 장치로부터 요청된 픽처의 표시 시간과 현재 복호화 장치에서 표시되는 픽처의 표시 시간을 비교하여 비디오 데이터의 전송 요청이 랜덤 액세스에 의한 비디오 데이터의 전송 요청인지를 식별할 수 있다.
다중화부(1520)는 재생 상태 식별부(1530)의 판단 결과에 기초하여 랜덤 액세스를 위한 키 픽처인 CRA 픽처에 대한 정보를 포함하는 NAL 단위에 일반 재생에 따른 요청 및 랜덤 액세스를 위한 요청 중 어떤 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 부가한다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 NAL 단위의 구성을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, NAL 단위(1600)는 NAL 헤더(1610) 및 RBSP(Raw Byte Sequence Payload)(1620)의 두 부분으로 구성된다. RBSP 채워넣기 비트(1630)는 RBSP(1620)의 길이를 8비트의 배수로 표현하기 위해 RBSP(1620)의 가장 뒤에 붙여넣은 길이 조절용 비트이다. RBSP 채워넣기 비트(1630)는 '1'부터 시작하여 그 후 RBSP(1620)의 길이에 따라 결정되는 연속적인 '0'으로 구성되어 '100....'과 같은 패턴을 가지며 최초의 비트값인 '1'을 검색함으로써 그 직전에 있는 RBSP(1620)의 마지막 비트 위치를 결정할 수 있다.
NAL 헤더(1610)에는 0의 값을 갖는 forbidden_zero_bit(1611) 이외에 해당 NAL 단위(1600)가 참조 픽처가 되는 슬라이스가 포함되어 있는지 여부를 나타내는 플래그(nal_ref_idc) 등을 포함한다. 특히, 일 실시예에 따른 NAL 헤더(1610)에는 전술한 CRA 픽처에 대한 정보를 포함하는 NAL 단위에 일반 재생에 따른 요청 및 랜덤 액세스를 위한 요청 중 어떤 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처인지를 나타내는 상태 식별 신택스(1612)가 포함된다.
이러한 CRA 픽처의 재생 상태를 식별하기 위한 상태 식별 신택스(1612)는 NAL 단위(1600)의 유형을 나타내는 식별자(nal unit type)에 포함될 수 있다. 즉, 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위가 서로 다른 유형의 식별자(nal unit type)를 갖도록 설정될 수 있다.
표 2는 식별자(nal_unit_type)의 값에 따라서 NAL 단위(1600)의 종류를 나타낸 일 예이다.
표 2
nal_unit_type NAL 단위의 종류
0 미정의(Unspecified)
1 RAP, TFD, TLA 픽처 이외의 픽처 슬라이스
2 TFD 픽처 슬라이스
3 TFD가 아닌 TLA 픽처 슬라이스
4,5 CRA 픽처의 슬라이스
6,7 BLA 픽처의 슬라이스
8 IDR 픽처의 슬라이스
9-24 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
25 VPS
26 SPS
27 PPS
28 APS
29 AU 구분자(Access Unit Delimiter)
30 Filler data
31 Supplemental Enhancement Information(SEI)
32-47 장래 확장을 위해 사용(Reserved)
48-63 미정의(Unspecified)
일 실시예에 따른 다중화부(1520)는 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위에 표 2와 같이 식별자(nal_unit_type)로써 각각 4,5의 서로 다른 값을 할당함으로써, CRA 픽처에 대한 정보를 구비한 NAL 단위가 일반 재생에 따라 제공되는 CRA 픽처 및 랜덤 액세스에 의하여 제공되는 CRA 픽처 중 어떤 것인지를 시그널링할 수 있다.
또한 다중화부(1520)는 NAL 단위의 헤더에 부가되는 신택스로써, 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위가 각각 0 또는 1 중 어느 하나의 서로 다른 값을 갖도록 설정된 플래그를 이용할 수 있다.
도 17a 및 도 17b는 본 발명의 다른 실시예에 따라서 일반 재생 및 랜덤 액세스시의 CRA 픽처의 복호화 과정을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예에 따른 다중화부(1520)는 NAL 단위에 CRA 픽처의 재생 상태를 직접적으로 알려주는 유형 정보를 부가하였다. 다른 실시예에 따른 다중화부(1520)는 CRA 픽처의 재생 상태 유형을 직접적으로 시그널링하는 대신에, CRA 픽처 이전에 복호화된 키픽처들의 카운터와, CRA 픽처보다 복호화 순서상 앞서면서, 리딩 픽처들의 참조 픽처로 이용되는 픽처의 POC에 대한 정보를 이용하여, CRA가 일반 재생 상태인지, 아니면 랜덤 액세스에 의하여 재생되는 상태인지를 식별할 수 있도록 한다.
도 17a 및 도 17b를 참조하면, CRA44 픽처 이전에 복호화되는 픽처로써, 리딩 픽처들인 b41, B42, b43 픽처들이 참조하는 B38 픽처(1710), B40 픽처(1720)가 존재한다. B38 픽처(1710)는 리딩 픽처인 B42 픽처에 의하여 참조되며, B40 픽처(1720)는 리딩 픽처인 b41에 의하여 참조된다. 이러한 CRA 픽처보다 복호화 순서상 앞서면서, 리딩 픽처들의 참조 픽처로 이용되는 B38 픽처(1710), B40 픽처(1720)를 형제 픽처(brother picture)로 정의한다. 이러한 형제 픽처(brother picture)를 정의하는 이유는 형제 픽처의 POC를 이용하여 CRA 픽처가 일반 재생 상태인지, 아니면 랜덤 액세스에 의한 재생 상태인지를 식별할 수 있기 때문이다.
예를 들어, 도 17a를 참조하면, 일반 재생 상태에서 픽처들이 순차적으로 복호화됨에 따라서, CRA44 픽처를 복호화하는 시점에서 이전에 복호화된 B38 픽처(1710), B40 픽처(1720)가 DPB(1740)에 저장된다. 만약, CRA44 픽처의 슬라이스 헤더에 형제 픽처인 B38 픽처(1710)의 POC값 38과, B40 픽처(1720)의 POC 값인 40이 부가된다면, 복호화 측에서는 CRA44 픽처의 복호화 시점에서 DPB(1740)에 이전에 복호화되어 저장된 픽처들의 POC와 CRA44 픽처의 슬라이스 헤더에 포함되어 있는 형제 픽처들의 POC를 비교하여, CRA44 픽처가 랜덤 액세스에 의하여 재생되는 픽처인지, 일반 재생에 따라서 재생되는 픽처인지를 식별할 수 있다. 왜냐하면, 랜덤 액세스에 의한 재생의 경우 CRA44 픽처로 재생 순서, 즉 복호화 순서가 점프하기 때문에, 만약 CRA44 픽처의 복호화 시점에서 DPB(1740)에 저장된 이전에 복호화된 픽처들의 POC가 형제 픽처들의 POC가 아닌 경우, 현재 CRA44 픽처는 랜덤 액세스에 의한 픽처일 가능성이 크기 때문이다.
다만, 이러한 형제 픽처의 POC 정보만으로는 현재 CRA44 픽처가 랜덤 액세스에 의한 픽처인지, 일반 재생에 의하여 재생되는 픽처인지를 혼동할 수 있는 경우가 발생할 수 있다.
예를 들어, 도 17b를 참조하면, B40 픽처(1745)를 복호화한 이후 랜덤 액세스에 의하여 CRA44 픽처가 복호화되는 경우, CRA44 픽처의 복호화 시점에서 DPB(1780)에는 B40 픽처(1745)의 POC 값인 40이 저장되어 있고, 복호화 측에서는 CRA44 픽처의 슬라이스 헤더에 포함된 형제 픽처의 POC 값인 40과 DPB에 저장된 이전 픽처의 POC 값이 동일하므로, 현재 CRA44 픽처가 일반 재생에 의하여 재생되는 픽처로 오인할 수 있다. 이와 같이 형제 픽처의 POC 정보만으로는 CRA 픽처의 재생 상태를 정확히 식별할 수 없는 이유는 IDR 픽처를 복호화할 때마다 POC가 리셋되므로, 랜덤 액세스시에 형제 픽처들이 참조하는 실제 참조 픽처와는 다른 참조 픽처가 형제 픽처들의 POC와 동일한 POC를 갖는 경우가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 다른 실시예에 따른 다중화부(1520)는 CRA 픽처의 전송 단위 데이터의 신택스에 형제 픽처의 POC 정보뿐만이 아니라, CRA 픽처보다 이전의 픽처들을 부호화하는 과정 중에서 POC가 리셋되거나 CRA 픽처를 부호화할 때마다 1씩 증가되는 값을 갖는 카운터인 PDC(POC discontinuity counter)를 획득하고 PDC를 CRA 픽처의 전송 단위 데이터의 신택스에 부가한다.
다시 도 17a를 참조하면, 전술한 바와 같이 다중화부(1520)는 픽처들을 부호화하는 과정에서 POC가 리셋되거나 CRA 픽처를 부호화할 때마다 PDC를 1씩 증가시킨다. IDR 픽처가 부호화될 때마다 POC는 리셋되므로 IDR 픽처를 부호화할 때마다 PDC의 값이 1씩 증가하며, 현재 CRA44 픽처를 제외한 이전의 CRA 픽처를 부호화할 때에도 PDC의 값이 1씩 증가한다. 다중화부(1520)는 이러한 PDC값을 형제 픽처의 POC와 함께 CRA 픽처의 전송 단위 데이터의 헤더(1740)에 부가한다. 복호화 측에서는 부호화 측에서와 마찬가지로, 입력된 전송 단위 데이터를 복호화하는 과정에서 POC가 리셋되거나, 즉 IDR 픽처를 복호화하거나 CRA 픽처를 복호화할 때마다 PDC를 1씩 증가시킨다. 도 17a에 도시된 바와 같이, 일반 재생의 경우 CRA44 픽처를 복호화하는 시점에서 CRA44 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터의 헤더(1730)에 포함된 PDC값과, 복호화 측에서 픽처들을 복호화하는 과정에서 카운트한 PDC 값(1745)는 모두 3으로 동일하게 된다.
다시 도 17b를 참조하면, 랜덤 액세스시에 CRA44 픽처 이전에 복호화된 IDR 픽처가 1개, CRA 픽처가 1개만 존재하므로, 랜덤 액세스에 의하여 CRA44 픽처가 복호화되는 시점에서 PDC값(1785)은 2의 값을 가지며, 이는 CRA44 픽처를 다중화한 전송 데이터 헤더(1770)에 포함되어 있는 PDC 값인 3과 다르다. 따라서, 복호화 측에서는 이러한 PDC 값의 불일치에 기초하여, 현재 CRA 픽처가 랜덤 액세스에 의하여 재생되는 픽처임을 판단할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 다중화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 18을 참조하면, 단계 1810에서 비디오 부호화부(1510)는 계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화한다. 전술한 바와 같이, 비디오 부호화부(1510)는 비디오를 구성하는 픽처를 최대 크기의 부호화 단위로 분할한 적어도 하나의 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 심도별 부호화 단위들 중에서, 부호화 심도의 부호화 단위들을 포함하는 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하고, 상기 부호화 심도의 부호화 단위마다 예측 부호화를 위한 파티션을 결정하며, 계층적 구조의 변환 단위들을 기초로 변환을 수행하여 트리 구조에 따른 변환 단위들을 결정한다. 이러한 계층적 데이터 단위의 결정은 RD(Rate Distortion) 코스트에 기초하여 최적의 계층적 데이터 단위의 구조가 결정될 수 있다.
단계 1820에서, 재생 상태 식별부(1530)는 복호화 장치로부터 부호화된 데이터의 전송 요청이 있는 경우, 전송 요청이 일반 재생에 따른 요청인지, 랜덤 액세스를 위한 요청인지 여부를 판단한다. 전술한 바와 같이 복호화 장치는 부호화된 비디오 데이터를 저장하거나 재생, 편집하는 장치를 통칭하는 것으로 통신 채널을 통해 연결된 클라이언트, 저장 미디어를 관리하는 장치, 비디오 편집 시스템, 미디어 프레임 워크 등일 수 있다.
단계 1830에서, 다중화부(1520)는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처인 CRA 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터에, 단계 1820의 판단 결과에 따라 인트라 픽처가 일반 재생에 따른 요청 및 랜덤 액세스를 위한 요청 중 어떤 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 부가한다. 전술한 바와 같이, 리딩 픽처는 CRA 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 부호화 순서상 CRA 픽처보다 이후에 부호화되는 픽처를 의미한다. 또한, 전송 단위 데이터는 NAL 데이타 단위일 수 있다. 또한, 다중화부(1520)는 NAL 단위의 유형을 나타내는 식별자(nal unit type)에 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처를 다중화한 NAL 단위가 서로 다른 유형의 식별자(nal unit type)를 갖도록 NAL 단위의 헤더에 식별자(nal unit type)를 부가할 수 있다. 또한, 다중화부(1520)는 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위인지에 따라서 NAL 단위의 헤더에 0 또는 1의 값을 갖는 플래그를 부가할 수 있다. 또한, 다중화부(1520)는 픽처들을 다중화하는 과정에서 POC가 리셋되거나 CRA 픽처를 부호화할 때마다 1씩 증가하는 픽처 순서 불연속 카운터(POC discontinuity counter)를 획득하고, CRA 픽처의 형제 픽처의 POC 정보와 픽처 순서 불연속 카운터를 NAL 단위의 헤더에 부가할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터 역다중화 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 일 실시예에 따른 비디오 데이터 역다중화 장치(1900)는 비디오 복호화부(1910), 역다중화부(1920) 및 재생 상태 식별부(1930)를 포함한다.
역다중화부(1920)는 도 15의 비디오 데이터 다중화 장치(1500)로부터 전송된 전송 단위 데이터, 즉 NAL 단위 데이터를 수신하고, NAL 단위 데이터 중 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 데이터로부터 CRA 픽처가 일반 재생 및 랜덤 액세스 중 어떤 상태에 따라 복호화되는 픽처인지를 나타내는 신택스를 획득한다.
재생 상태 식별부(1930)는 C획득된 신택스를 이용하여 CRA 픽처가 일반 재생 상태의 CRA 픽처인지, 아니면 랜덤 액세스에 의한 재생 상태인지를 판단한다.
전술한 바와 같이, NAL 단위의 유형을 나타내는 식별자(nal unit type)에 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처를 다중화한 NAL 단위가 서로 다른 유형의 식별자(nal unit type)를 갖도록 설정된 경우, 재생 상태 식별부(1930)는 이러한 식별자(nal unit type)의 값을 통해 현재 CRA 픽처의 복호화 상태를 알 수 있다. 만약, 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위인지에 따라서 NAL 단위의 헤더에 0 또는 1의 값을 갖는 플래그를 부가된 경우, 재생 상태 식별부(1930)는 이러한 플래그 정보로부터 현재 CRA 픽처의 복호화 상태를 알 수 있다.
또한, 픽처 순서 불연속 카운터(POC discontinuity counter) 및 형제 픽처의 POC(Picture Order Count) 정보가 NAL 단위 헤더에 포함된 경우, 재생 상태 식별부(1930)는 이전 픽처들을 복호화하는 과정에서 IDR 픽처 또는 CRA 픽처를 복호화할 때마다 PDC를 증가시키고, 현재 CRA 픽처의 복호화 시점에서 NAL 단위의 헤더로부터 획득된 PDC와 복호화 과정에서 카운트된 PDC의 동일성 여부를 판단한다. 또한, 재생 상태 식별부(1930)는 NAL 단위의 헤더에 포함된 CRA픽처의 형제 픽처의 POC 값과, 현재 CRA 픽처의 복호화 시점에서 DPB에 저장된 이전 픽처들의 POC값의 동일성 여부를 판단한다. 만약 PDC나 형제 픽처의 POC 값 중 어느 하나라도 일치하지 않는 경우, 재생 상태 식별부(1930)는 현재 CRA 픽처가 랜덤 액세스에 의하여 재생되는 픽처로 판단하며, PDC와 형제 픽처의 POC 값의 동일성이 충족되는 경우, 현재 CRA 픽처를 일반 재생에 의하여 재생되는 픽처로 판단한다. 만약, 현재 CRA 픽처가 랜덤 액세스에 의하여 재생되는 픽처인 경우 현재 CRA 픽처의 리딩 픽처들은 복호화될 필요가 없으므로, 재생 상태 식별부(1930)는 현재 CRA 픽처 이후의 리딩 픽처들을 복호화할 필요가 없음을 비디오 복호화부(1910)로 통지한다.
비디오 복호화부(1910)는 도 2의 영상 복호화 장치(200) 또는 도 5의 영상 복호화 장치(500)에 대응되는 것으로, 비디오 복호화부(1910)는 NAL 단위로부터 부호화된 영상 데이터 및 부호화된 데이터를 생성하는데 이용된 부호화 단위에 대한 분할 정보, 파티션 타입 정보, 예측 모드 정보, 변환 단위 크기 정보, 부호화 과정과 관련된 파라메터 세트 정보를 획득하여 복호화를 수행한다.
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 데이터의 역다중화 방법을 나타낸 플로우 차트이다.
도 20을 참조하면, 단계 2010에서 역다중화부(1920)는 계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화한 비트스트림을 다중화한 전송 단위 데이터를 수신한다. 전술한 바와 같이 전송 단위 데이터는 NAL 단위 데이터일 수 있다.
단계 2020에서, 역다중화부(1920)는 NAL 단위 데이터 중 CRA 픽처를 다중화한 NAL 단위 데이터로부터, CRA 픽처가 일반 재생 및 랜덤 액세스 중 어떤 상태에 따라 복호화되는 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 획득한다.
단계 2030에서, 재생 상태 식별부(1930)는 획득된 신택스에 기초하여 CRA 픽처가 일반 재생되는 픽처인지, 랜덤 액세스 픽처인지를 식별한다. 전술한 바와 같이 NAL 단위의 헤더에 식별자(nal unit type)를 통해 CRA 픽처의 복호화 상태를 시그널링하는 경우, 재생 상태 식별부(1930)는 이러한 식별자(nal unit type)의 값을 통해 현재 CRA 픽처의 복호화 상태를 알 수 있다. 만약, NAL 단위의 헤더에 0 또는 1의 값을 갖는 플래그가 부가된 경우, 재생 상태 식별부(1930)는 이러한 플래그 정보로부터 현재 CRA 픽처의 복호화 상태를 알 수 있다. 또한, 픽처 순서 불연속 카운터(POC discontinuity counter) 및 형제 픽처의 POC(Picture Order Count) 정보가 NAL 단위 헤더에 포함된 경우, 재생 상태 식별부(1930)는 복호화 과정에서 획득된 PDC 카운터 및 DPB에 저장된 이전 픽처들의 POC 값과, NAL 단위 헤더에 포함된 PDC 카운터 및 형제 픽처들의 POC의 동일성 여부를 판단하여 현재 CRA 픽처의 복호화 상태를 알 수 있다.
CRA 픽처가 랜덤 액세스에 의한 재생 상태로 판단된 경우, CRA 픽처의 리딩 픽처들은 표시되지 않으므로 복호화될 필요가 없다. 본 발명의 실시예들에 따르면 이러한 랜덤 액세스 상태에서 재생되는 CRA 픽처를 식별하여, CRA 픽처의 리딩 픽처들에 대한 복호화를 수행하지 않음으로써 복호화측의 시스템 자원을 절약할 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 (15)

  1. 비디오 데이터의 재생 상태 식별을 위한 비디오 데이터의 다중화 방법에 있어서,
    계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화하는 단계;
    복호화 장치로부터 상기 부호화된 데이터의 전송 요청이 있는 경우, 상기 전송 요청이 일반 재생에 따른 요청인지, 랜덤 액세스를 위한 요청인지 여부를 판단하는 단계; 및
    랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 부호화 순서상 상기 인트라 픽처보다 이후에 부호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터에, 상기 판단 결과에 따라 상기 인트라 픽처가 일반 재생에 따른 요청 및 랜덤 액세스를 위한 요청 중 어떤 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 다중화 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전송 단위 데이터는
    네트워크 추상 계층(Network Adaptive Layer:NAL) 단위의 데이터인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 다중화 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 소정의 신택스는
    상기 NAL 단위의 유형을 나타내는 식별자(nal unit type)이며, 상기 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 상기 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처를 다중화한 NAL 단위가 서로 다른 유형의 식별자(nal unit type)를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 다중화 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 신택스를 부가하는 단계는
    상기 인트라 픽처보다 부호화 순서상 앞서면서, 상기 리딩 픽처들의 참조 픽처로 이용되는 형제 픽처의 POC(Picture Order Count)를 상기 전송 단위 데이터에 부가하는 단계;
    상기 인트라 픽처보다 이전의 픽처들을 부호화하는 과정 중에서 POC가 리셋되거나 상기 인트라 픽처를 부호화할 때마다 카운트가 증가하는 픽처 순서 불연속 카운터를 획득하는 단계;
    상기 픽처 순서 불연속 카운터를 상기 전송 단위 데이터에 부가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 다중화 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 부호화하는 단계는
    상기 비디오를 구성하는 픽처를 최대 크기의 부호화 단위로 분할한 적어도 하나의 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 심도별 부호화 단위들 중에서, 부호화 심도의 부호화 단위들을 포함하는 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하고, 상기 부호화 심도의 부호화 단위마다 예측 부호화를 위한 파티션을 결정하며, 계층적 구조의 변환 단위들을 기초로 변환을 수행하여 트리 구조에 따른 변환 단위들을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 다중화 방법.
  6. 비디오 데이터의 재생 상태 식별을 위한 비디오 데이터의 다중화 장치에 있어서,
    계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화하는 비디오 부호화부;
    복호화 장치로부터 상기 부호화된 데이터의 전송 요청이 있는 경우, 상기 전송 요청이 일반 재생에 따른 요청인지, 랜덤 액세스를 위한 요청인지 여부를 판단하는 재생 상태 식별부; 및
    랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 부호화 순서상 상기 인트라 픽처 이후에 부호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터에, 상기 판단 결과에 따라 상기 인트라 픽처가 일반 재생에 따른 요청 및 랜덤 액세스를 위한 요청 중 어떤 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 부가하는 다중화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 다중화 장치.
  7. 비디오 데이터의 재생 상태 식별을 위한 비디오 데이터의 역다중화 방법에 있어서,
    계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화한 비트스트림을 다중화한 전송 단위 데이터를 수신하는 단계;
    상기 전송 단위 데이터 중 랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 복호화 순서상 상기 인트라 픽처 이후에 복호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터로부터, 상기 인트라 픽처가 일반 재생 및 랜덤 액세스 중 어떤 상태에 따라 복호화되는 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 신택스에 기초하여 상기 인트라 픽처가 일반 재생되는 픽처인지, 랜덤 액세스 픽처인지를 식별하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 전송 단위 데이터는
    네트워크 추상 계층(Network Adaptive Layer:NAL) 단위의 데이터인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 소정의 신택스는
    상기 NAL 단위의 유형을 나타내는 식별자(nal unit type)이며, 일반 재생에 따른 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처를 다중화한 NAL 단위 및 랜덤 액세스를 위한 요청에 따라 제공되는 인트라 픽처를 다중화한 NAL 단위가 서로 다른 유형의 식별자(nal unit type)를 갖도록 설정되는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 신택스는
    상기 인트라 픽처보다 부호화 순서상 앞서면서 상기 리딩 픽처들의 참조 픽처로 이용되는 형제 픽처의 POC(Picture Order Count) 및 상기 인트라 픽처보다 이전의 픽처들을 복호화하는 과정 중에서 POC가 리셋되거나 상기 인트라 픽처를 복호화할 때마다 카운트가 증가하는 픽처 순서 불연속 카운터인 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 식별하는 단계는
    상기 인트라 픽처보다 이전의 픽처들을 복호화하는 과정에서 POC가 리셋되거나 상기 인트라 픽처를 복호화할 때마다 복호화기의 픽처 순서 불연속 카운터를 증가시키는 단계;
    상기 전송 단위 데이터로부터 획득된 픽처 순서 불연속 카운터와 상기 복호화기의 픽처 순서 불연속 카운터를 비교하는 단계; 및
    상기 비교 결과에 기초하여 상기 인트라 픽처가 일반 재생인지, 랜덤 액세스에 따른 재생인지를 판단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 판단하는 단계는
    상기 전송 단위 데이터로부터 획득된 픽처 순서 불연속 카운터와 상기 복호화기의 픽처 순서 불연속 카운터가 불일치하는 경우, 상기 인트라 픽처를 랜덤 액세스에 따라 재생되는 픽처인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  13. 제 7항에 있어서,
    상기 인트라 픽처가 랜덤 액세스에 따라 복호화되는 픽처인 경우, 상기 리딩 픽처들에 대한 복호화 과정을 스킵하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  14. 제 7항에 있어서,
    상기 비트스트림은 상기 비디오를 구성하는 픽처를 최대 크기의 부호화 단위로 분할한 적어도 하나의 최대 부호화 단위마다, 상기 최대 부호화 단위의 공간적 분할 횟수를 나타내는 심도에 따라 계층적으로 구성되는 심도별 부호화 단위들 중에서, 부호화 심도의 부호화 단위들을 포함하는 트리 구조에 따른 부호화 단위들을 결정하고, 상기 부호화 심도의 부호화 단위마다 예측 부호화를 위한 파티션을 결정하며, 계층적 구조의 변환 단위들을 기초로 변환을 수행하여 트리 구조에 따른 변환 단위들을 결정하여 부호화 된 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 방법.
  15. 비디오 데이터의 재생 상태 식별을 위한 비디오 데이터의 역다중화 장치에 있어서,
    계층적 구조의 데이터 단위에 기초하여 상기 비디오 데이터를 구성하는 픽처들을 부호화한 비트스트림을 다중화한 전송 단위 데이터를 수신하고, 상기 전송 단위 데이터 중 랜덤 액세스에 이용되는 인트라 픽처로서 상기 인트라 픽처보다 표시 순서상 앞서지만 복호화 순서상 상기 인트라 픽처 이후에 복호화되는 리딩(leading) 픽처들을 갖는 인트라 픽처를 다중화한 전송 단위 데이터로부터, 상기 인트라 픽처가 일반 재생 및 랜덤 액세스 중 어떤 상태에 따라 복호화되는 픽처인지를 나타내는 소정의 신택스를 획득하는 역다중화부; 및
    상기 획득된 신택스에 기초하여 상기 인트라 픽처가 일반 재생되는 픽처인지, 랜덤 액세스 픽처인지를 식별하는 재생 상태 식별부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 데이터의 역다중화 장치.
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