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KR20120068743A - 인터 예측 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20120068743A
KR20120068743A KR1020110137042A KR20110137042A KR20120068743A KR 20120068743 A KR20120068743 A KR 20120068743A KR 1020110137042 A KR1020110137042 A KR 1020110137042A KR 20110137042 A KR20110137042 A KR 20110137042A KR 20120068743 A KR20120068743 A KR 20120068743A
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김휘용
정세윤
조숙희
김종호
이하현
이진호
최진수
김진웅
안치득
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명에 따른 인터 예측 방법은, 현재 픽쳐 내의 복호화 대상 유닛에 대한, 참조 움직임 정보를 도출하는 단계 및 도출된 참조 움직임 정보를 이용하여 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 영상 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.

Description

인터 예측 방법 및 그 장치 {METHOD FOR INTER PREDICTION AND APPARATUS THEREOF}
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인터 예측 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 해상도를 가지는 방송 서비스가 국내뿐만 아니라 세계적으로 확대되면서, 많은 사용자들이 고해상도, 고화질의 영상에 익숙해지고 있으며 이에 따라 많은 기관들이 차세대 영상기기에 대한 개발에 박차를 가하고 있다. 또한 HDTV와 더불어 HDTV의 4배 이상의 해상도를 갖는 UHD(Ultra High Definition)에 대한 관심이 증대되면서 보다 높은 해상도, 고화질의 영상에 대한 압축기술이 요구되고 있다.
영상 압축을 위해, 시간적으로 이전 및/또는 이후의 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 픽셀값을 예측하는 인터(inter) 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 픽셀 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 픽셀값을 예측하는 인트라(intra) 예측 기술, 출현 빈도가 높은 심볼(symbol)에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 심볼에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 영상 부호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 영상 복호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 인터 예측 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 시간적 움직임 정보 부호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 효율을 높일 수 있는 시간적 움직임 정보 복호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.
1. 본 발명의 일 실시 형태는 인터 예측 방법이다. 상기 방법은 현재 픽쳐 내의 복호화 대상 유닛에 대한, 참조 움직임 정보를 도출하는 단계 및 상기 도출된 참조 움직임 정보를 이용하여 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상(motion compensation)을 수행하는 단계를 포함하고, 상기 참조 움직임 정보는, 상기 현재 픽쳐에 대한 참조 픽쳐에 포함된 움직임 정보이고, 참조 픽쳐 리스트(reference picture list), 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index), 움직임 벡터(motion vector), 예측 방향(prediction direction) 및 움직임 벡터 예측기(motion vector predictor) 중 적어도 하나를 포함한다.
2. 1에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 도출 단계는, 상기 참조 픽쳐에서 상기 참조 움직임 정보를 추출(extract)하는 단계를 더 포함할 수 있다.
3. 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는, 상기 참조 픽쳐 내의 복수의 움직임 정보 각각의 발생 회수를 카운트(count)하여 카운트 정보를 획득하는 단계 및 상기 획득된 카운트 정보에 기반하여, 상기 참조 픽쳐 내의 복수의 움직임 정보 중에서 상기 참조 움직임 정보를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
4. 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는, 상기 참조 픽쳐 내의 움직임 정보에 대해 중간값 연산(median operation)을 수행하여 움직임 정보 중간값을 도출하는 단계 및 상기 움직임 정보 중간값을 상기 참조 움직임 정보로 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
5. 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는, 상기 참조 픽쳐 내의 움직임 정보에 대해 서브 샘플링(sub-sampling)을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
6. 5에 있어서, 상기 서브 샘플링 수행 단계는, 상기 참조 픽쳐 내의 제1 크기의 블록에 포함된 복수의 제2 크기의 블록 중에서 소정의 위치의 블록을 선택하는 단계 및 상기 선택된 블록에 해당되는 움직임 정보를 상기 참조 움직임 정보로 추출하는 단계를 더 포함하고, 상기 참조 픽쳐 내의 각각의 움직임 정보는, 상기 제2 크기의 블록 단위로 저장될 수 있다.
7. 6에 있어서, 상기 소정의 위치는 상기 제1 크기의 블록 내의 가장 좌측 상단 위치일 수 있다.
8. 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는, 상기 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 복수의 그룹으로 그룹화(grouping)하는 단계 및 상기 복수의 그룹 각각에서, 움직임 정보의 발생 빈도를 기반으로, 소정의 개수의 움직임 정보를 상기 참조 움직임 정보로 선택하는 단계를 더 포함하고, 상기 그룹화 단계에서는, 상기 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 깊이(depth) 값, 상기 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 크기(size) 및 상기 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 파티션(partition) 형태 중 적어도 하나의 특성을 기반으로, 상기 그룹화를 수행할 수 있다.
9. 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는, 상기 참조 픽쳐를 복수의 영역으로 분할하는 단계 및 상기 복수의 영역 각각에서, 움직임 정보의 발생 빈도를 기반으로, 소정의 개수의 움직임 정보를 상기 참조 움직임 정보로 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
10. 2에 있어서, 상기 참조 픽쳐의 개수가 2 이상인 경우, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는, 상기 참조 픽쳐 각각에서, 움직임 정보의 발생 빈도를 기반으로, 소정의 개수의 움직임 정보를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
11. 10에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는, 상기 참조 픽쳐 각각에 대해, 상기 현재 픽쳐로부터의 시간적 거리(temporal distance)를 도출하는 단계 및 상기 도출된 시간적 거리를 기반으로, 상기 선택된 움직임 정보를 스케일링하는 단계를 더 포함할 수 있다.
12. 1에 있어서, 상기 움직임 보상 수행 단계는, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터 차분(motion information difference)을 수신하여 복호화하는 단계, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 예측 움직임 벡터(predicted motion vector)를 도출하는 단계, 상기 복호화된 움직임 벡터 차분 및 상기 도출된 예측 움직임 벡터를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터를 도출하는 단계 및 상기 도출된 움직임 벡터를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
13. 12에 있어서, 상기 예측 움직임 벡터 도출 단계는, 상기 참조 움직임 정보를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 생성하는 단계 및 상기 움직임 벡터 후보를 이용하여, 상기 예측 움직임 벡터를 도출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
14. 1에 있어서, 상기 움직임 보상 수행 단계는, 머지 인덱스(merge index)를 수신하여 복호화하는 단계, 상기 참조 움직임 정보를 이용하여, 머지 후보 리스트(merge candidate list)를 생성하는 단계, 상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 상기 머지 인덱스가 지시하는 움직임 정보를 선택하는 단계 및 상기 선택된 움직임 정보를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
15. 1에 있어서, 상기 참조 움직임 정보의 개수가 2 이상인 경우, 상기 움직임 보상 수행 단계는, 부호화된 움직임 정보 인덱스를 수신하여 복호화하는 단계, 상기 참조 움직임 정보 중에서, 상기 움직임 정보 인덱스가 지시하는 움직임 정보를 선택하는 단계 및 상기 선택된 움직임 정보를 이용하여 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
16. 1에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 도출 단계는, 부호화된 참조 움직임 정보를 수신하는 단계 및 상기 수신된 참조 움직임 정보를 복호화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
17. 16에 있어서, 상기 부호화된 참조 움직임 정보의 개수가 2 이상인 경우, 상기 복호화 단계에서는, DPCM(Differential Pulse Code Modulation)을 이용하여, 상기 수신된 참조 움직임 정보를 복호화할 수 있다.
본 발명에 따른 영상 부호화 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 복호화 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 인터 예측 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 시간적 움직임 정보 부호화 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 시간적 움직임 정보 복호화 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 효율이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 영상 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명이 적용되는 영상 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 하나의 유닛이 복수의 하위 유닛으로 분할되는 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 부호화기에서의 인터 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 5는 참조 픽쳐 분할 방법의 실시예를 나타낸다.
도 6은 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 사용되는 참조 픽쳐의 실시예를 나타낸다.
도 7은 복호화기에서의 인터 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 아울러, 본 발명에서 특정 구성을 “포함”한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 영상 부호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 영상 부호화 장치(100)는 움직임 예측부(111), 움직임 보상부(112), 인트라 예측부(120), 스위치(115), 감산기(125), 변환부(130), 양자화부(140), 엔트로피 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(170), 가산기(175), 필터부(180) 및 참조 픽쳐 버퍼(190)를 포함한다.
영상 부호화 장치(100)는 입력 영상에 대해 인트라(intra) 모드 또는 인터(inter) 모드로 부호화를 수행하고 비트스트림을 출력할 수 있다. 인트라 예측은 화면 내 예측, 인터 예측은 화면 간 예측을 의미한다. 인트라 모드인 경우 스위치(115)가 인트라로 전환되고, 인터 모드인 경우 스위치(115)가 인터로 전환될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 입력 영상의 입력 블록에 대한 예측 블록을 생성한 후, 입력 블록과 예측 블록의 차분(residual)을 부호화할 수 있다.
인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(120)는 현재 블록 주변의 이미 부호화된 블록의 픽셀값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 모드인 경우, 움직임 예측부(111)는, 움직임 예측 과정에서 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장되어 있는 참조 영상에서 입력 블록과 가장 매치가 잘 되는 영역을 찾아 움직임 벡터를 구할 수 있다. 움직임 보상부(112)는 움직임 벡터를 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 움직임 벡터는 인터 예측에 사용되는 2차원 벡터이며, 현재 부호화/복호화 대상 픽쳐와 참조 픽쳐 사이의 오프셋을 나타낼 수 있다.
감산기(125)는 입력 블록과 생성된 예측 블록의 차분에 의해 잔차 블록(residual block)을 생성할 수 있다. 변환부(130)는 잔차 블록에 대해 변환(transform)을 수행하여 변환 계수(transform coefficient)를 출력할 수 있다. 그리고 양자화부(140)는 입력된 변환 계수를 양자화 파라미터에 따라 양자화하여 양자화된 계수(quantized coefficient)를 출력할 수 있다.
엔트로피 부호화부(150)는, 양자화부(140)에서 산출된 값들 또는 부호화 과정에서 산출된 부호화 파라미터 값 등을 기초로 엔트로피 부호화를 수행하여 비트스트림(bit stream)을 출력할 수 있다.
엔트로피 부호화가 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼(symbol)에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 부호화 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 부호화를 통해서 영상 부호화의 압축 성능이 높아질 수 있다. 엔트로피 부호화부(150)는 엔트로피 부호화를 위해 지수 골룸(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 부호화 방법을 사용할 수 있다.
도 1의 실시예에 따른 영상 부호화 장치는 인터 예측 부호화, 즉 화면 간 예측 부호화를 수행하므로, 현재 부호화된 영상은 참조 영상으로 사용되기 위해 복호화되어 저장될 필요가 있다. 따라서 양자화된 계수는 역양자화부(160)에서 역양자화되고 역변환부(170)에서 역변환된다. 역양자화, 역변환된 계수는 가산기(175)를 통해 예측 블록과 더해지고 복원 블록이 생성된다.
복원 블록은 필터부(180)를 거치고, 필터부(180)는 디블록킹 필터(deblocking filter), SAO(Sample Adaptive Offset), ALF(Adaptive Loop Filter) 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(180)는 적응적 인루프(in-loop) 필터로 불릴 수도 있다. 디블록킹 필터는 블록 간의 경계에 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. SAO는 코딩 에러를 보상하기 위해 픽셀값에 적정 오프셋(offset) 값을 더해줄 수 있다. ALF는 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. 필터부(180)를 거친 복원 블록은 참조 픽쳐 버퍼(190)에 저장될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 영상 복호화 장치의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 상기 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 인트라 예측부(240), 움직임 보상부(250), 가산기(255), 필터부(260) 및 참조 픽쳐 버퍼(270)를 포함한다.
영상 복호화 장치(200)는 부호화기에서 출력된 비트스트림을 입력 받아 인트라 모드 또는 인터 모드로 복호화를 수행하고 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력할 수 있다. 인트라 모드인 경우 스위치가 인트라로 전환되고, 인터 모드인 경우 스위치가 인터로 전환될 수 있다. 영상 복호화 장치(200)는 입력 받은 비트스트림으로부터 잔차 블록(residual block)을 얻고 예측 블록을 생성한 후 잔차 블록과 예측 블록을 더하여 재구성된 블록, 즉 복원 블록을 생성할 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는, 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 복호화하여, 양자화된 계수(quantized coefficient) 형태의 심볼을 포함한 심볼들을 생성할 수 있다. 엔트로피 복호화 방법은 상술한 엔트로피 부호화 방법과 유사하다.
엔트로피 복호화 방법이 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 각 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 복호화 방법을 통해서 영상 복호화의 압축 성능이 높아질 수 있다.
양자화된 계수는 역양자화부(220)에서 역양자화되고 역변환부(230)에서 역변환되며, 양자화된 계수가 역양자화/역변환 된 결과, 잔차 블록(residual block)이 생성될 수 있다.
인트라 모드인 경우, 인트라 예측부(240)는 현재 블록 주변의 이미 부호화된 블록의 픽셀값을 이용하여 공간적 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 인터 모드인 경우, 움직임 보상부(250)는 움직임 벡터 및 참조 픽쳐 버퍼(270)에 저장되어 있는 참조 영상을 이용하여 움직임 보상을 수행함으로써 예측 블록을 생성할 수 있다.
잔차 블록과 예측 블록은 가산기(255)를 통해 더해지고, 더해진 블록은 필터부(260)를 거칠 수 있다. 필터부(260)는 디블록킹 필터, SAO, ALF 중 적어도 하나 이상을 복원 블록 또는 복원 픽쳐에 적용할 수 있다. 필터부(260)는 재구성된 영상, 즉 복원 영상을 출력할 수 있다. 복원 영상은 참조 픽쳐 버퍼(270)에 저장되어 인터 예측에 사용될 수 있다.
이하, 유닛(unit)은 영상 부호화 및 복호화의 단위를 의미한다. 영상 부호화 및 복호화 시 부호화 혹은 복호화 단위는, 영상을 분할하여 부호화 혹은 복호화 할 때 그 분할된 단위를 의미하므로, 블록, 부호화 유닛 (CU: Coding Unit), 부호화 블록, 예측 유닛 (PU: Prediction Unit), 예측 블록, 변환 유닛(TU: Transform Unit), 변환 블록(transform block) 등으로 불릴 수 있다. 하나의 유닛은 크기가 더 작은 하위 유닛으로 더 분할될 수 있다.
여기서, 예측 유닛은 예측 및/또는 움직임 보상 수행의 단위가 되는 기본 유닛을 의미한다. 예측 유닛은 복수의 파티션(partition)으로 분할될 수 있으며, 각각의 파티션은 예측 유닛 파티션(prediction unit partition)으로 불릴 수도 있다. 예측 유닛이 복수의 파티션으로 분할된 경우, 복수의 파티션 각각이 예측 및/또는 움직임 보상 수행의 단위가 되는 기본 유닛일 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 예측 유닛이 분할된 각각의 파티션도 예측 유닛으로 불릴 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 인터 모드에서 부호화기 및 복호화기는 부호화/복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측(inter prediction) 및/또는 움직임 보상(motion compensation)을 수행할 수 있다. 여기서, 부호화/복호화 대상 유닛(encoding/decoding target unit)은 예측 유닛 및/또는 예측 유닛 파티션을 의미할 수 있다. 이 때, 부호화기 및 복호화기는 복원된 주변 유닛(reconstructed neighbor unit) 및/또는 동일 위치 유닛(collocated unit)의 움직임 벡터를 이용함으로써, 부호화/복호화 효율을 향상시킬 수 있다. 여기서, 복원된 주변 유닛은 부호화/복호화 대상 유닛에 인접하거나 부호화/복호화 대상 유닛의 코너에 위치한 주변 유닛으로서, 이미 부호화 또는 복호화되어 복원된 유닛을 의미할 수 있다. 또한, 동일 위치 유닛은 복원된 참조 픽쳐 내에서 부호화/복호화 대상 유닛과 공간적으로 동일한 위치에 존재하는 유닛을 의미할 수 있다. 이하, 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 움직임 벡터는 시간적 움직임 벡터(temporal motion vector)라 한다. 예를 들어, 동일 위치 유닛의 움직임 벡터는 시간적 움직임 벡터로 불릴 수 있다.
일례로, 부호화기 및 복호화기는 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 및/또는 시간적 움직임 벡터를 부호화/복호화 대상 유닛의 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 이 때, 부호화/복호화 대상 유닛에서는 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 및 시간적 움직임 벡터가 사용되므로, 부호화기는 부호화/복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터를 부호화하지 않을 수 있다. 따라서, 복호화기로 전송되는 비트량이 감소되고, 부호화 효율이 향상될 수 있다. 이러한 인터 예측 모드에는 스킵 모드(skip mode) 및/또는 다이렉트 모드(direct mode) 등이 있을 수 있다.
이 때, 부호화기는 복원된 주변 유닛 중 어떤 유닛의 움직임 벡터가 사용되는지 여부를 지시하는 식별자 및/또는 인덱스를 사용할 수 있다. 상기 식별자 및/또는 인덱스가 사용되는 인터 예측 모드는 머지 모드(merge mode)로 불릴 수 있다.
다른 예로, 부호화기 및 복호화기는, 부호화/복호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 이용하여 예측 및/또는 보상을 수행한 후 부호화/복호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 부호화할 때, 상기 부호화/복호화 대상 유닛에 대한 예측 움직임 벡터(predicted motion vector)를 이용할 수 있다. 여기서, 예측 움직임 벡터는 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 또는 시간적 움직임 벡터일 수 있다. 즉, 부호화기 및 복호화기는 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 또는 시간적 움직임 벡터를 예측 움직임 벡터로 사용하여, 부호화/복호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 효율적으로 부호화할 수 있다.
부호화기는 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터 간의 차분에 의해, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 생성할 수 있다. 여기서, 움직임 벡터 차분은 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터의 차분 값을 의미할 수 있다. 부호화기는 생성된 움직임 벡터 차분을 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 이 때, 복호화기는 움직임 벡터 차분을 복호화하고, 복호화된 움직임 벡터 차분과 예측 움직임 벡터의 합을 통해 복호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 이러한 인터 예측 방법은 MVP(Motion Vector Prediction: 움직임 벡터 예측)로 불릴 수 있다. MVP가 사용됨으로써, 부호화기에서 복호화기로 전송되는 정보량이 감소되고 부호화 효율이 향상될 수 있다.
이 때, 부호화기는 복원된 주변 유닛 중 어떤 유닛의 움직임 벡터가 사용되는지를 지시하는 식별자 및/또는 인덱스를 사용할 수 있다. 상기 식별자 및/또는 인덱스가 추가적으로 이용되는 MVP는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)로 불릴 수 있다.
상술한 스킵 모드, 다이렉트 모드, 머지 모드, MVP, AMVP 등에서는, 참조 픽쳐 내의 움직임 정보가 현재 부호화/복호화 대상 유닛의 예측 및/또는 움직임 보상에 사용될 수 있다. 현재 부호화/복호화 대상 유닛의 예측 및/또는 움직임 보상에 사용되는 참조 픽쳐 내의 움직임 정보는, 시간적 움직임 정보로 불릴 수 있다. 시간적 움직임 정보에는 예를 들어, 시간적 움직임 벡터 등이 있을 수 있다.
여기서, 움직임 정보(motion information)는 인터 예측 및 움직임 보상에 사용되는 부호화 파라미터를 의미한다. 부호화 파라미터는 구문 요소(syntax element)와 같이 부호화기에서 부호화되어 복호화기로 전송되는 정보뿐만 아니라, 부호화 혹은 복호화 과정에서 유추될 수 있는 정보를 포함할 수 있으며, 영상을 부호화하거나 복호화할 때 필요한 정보를 의미한다. 움직임 정보는 참조 픽쳐 리스트(reference picture list), 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index), 움직임 벡터(motion vector), 예측 방향(prediction direction), 움직임 벡터 예측기(motion vector predictor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 참조 픽쳐 리스트는 인터 예측에 사용되는 복수의 참조 영상으로 구성된 리스트이다. 인터 예측에는 2개의 참조 픽쳐 리스트가 사용될 수 있으며, 하나는 참조 픽쳐 리스트0, 다른 하나는 참조 픽쳐 리스트1로 불릴 수 있다. 이 때, 움직임 정보에 포함된 예측 방향(prediction direction)은 인터 예측시 어떤 참조 픽쳐 리스트가 사용되는지를 지시하는 정보일 수 있다. 즉, 예측 방향은 참조 픽쳐 리스트0이 사용되는지, 참조 픽쳐 리스트1이 사용되는지 또는 참조 픽쳐 리스트0과 참조 픽쳐 리스트1이 모두 사용되는지 여부를 지시할 수 있다.
참조 픽쳐 인덱스는 참조 픽쳐 리스트에 포함된 참조 픽쳐들 중에서 부호화/복호화 대상 유닛의 인터 예측에 사용되는 참조 픽쳐를 지시하는 인덱스이다. 또한 움직임 벡터 예측기는, 부호화기 및 복호화기가 움직임 벡터를 예측할 때, 예측 후보가 되는 유닛 및/또는 예측 후보가 되는 유닛의 움직임 벡터를 의미할 수 있다.
상술한 부호화 파라미터는 움직임 정보뿐만 아니라 인터 예측 모드, 부호화 블록 패턴(CBP: Coded Block Pattern), 블록 크기, 블록 분할 정보 등의 값 및/또는 통계를 포함할 수 있다. 여기서, 블록 분할 정보에는 유닛의 깊이(depth)에 관한 정보가 포함될 수 있다. 깊이 정보는 유닛이 분할되는 회수 및/또는 정도를 나타낼 수 있다.
도 3은 하나의 유닛이 복수의 하위 유닛으로 분할되는 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
하나의 유닛은 트리 구조(tree structure)를 기초로 깊이 정보(depth)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 각각의 분할된 하위 유닛은 깊이 정보를 가질 수 있다. 상기 깊이 정보는 유닛이 분할된 회수 및/또는 정도를 나타내므로, 상기 하위 유닛의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.
도 3의 310을 참조하면, 가장 상위 노드는 루트 노드(root node)로 불릴 수 있고, 가장 작은 깊이 값을 가질 수 있다. 이 때, 가장 상위 노드는 레벨 0의 깊이를 가질 수 있으며, 분할되지 않은 최초의 유닛을 나타낼 수 있다.
레벨 1의 깊이를 갖는 하위 노드는 최초 유닛이 한 번 분할된 유닛을 나타낼 수 있으며, 레벨 2의 깊이를 갖는 하위 노드는 최초의 유닛이 두 번 분할된 유닛을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 3의 320에서 노드 a에 대응하는 유닛 a는 최초 유닛에서 한 번 분할된 유닛이고, 레벨 1의 깊이를 가질 수 있다.
레벨 3의 리프 노드(leaf node)는 최초 유닛이 3번 분할된 유닛을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도3의 320에서 노드 d에 대응하는 유닛 d는 최초 유닛에서 세 번 분할된 유닛이고, 레벨 3의 깊이를 가질 수 있다. 따라서, 가장 하위 노드인 레벨 3의 리프 노드는 가장 깊은 깊이를 가질 수 있다.
상술한 바와 같이, 부호화기 및 복호화기는, 스킵 모드, 다이렉트 모드, 머지 모드, MVP, AMVP 등을 이용하여 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행하는 경우, 시간적 움직임 정보(예를 들어, 시간적 움직임 벡터)를 이용할 수 있다. 그러나, 시간적 움직임 정보를 이용한 인터 예측 방법은, 부호화/복호화 대상 픽쳐에 대한 참조 픽쳐가 메모리에 저장되어 있어야 한다는 단점을 가진다. 또한, 참조 픽쳐가 손실되는 경우, 참조 픽쳐 내의 움직임 정보(예를 들어, 시간적 움직임 벡터)가 제대로 사용될 수 없으므로, 부호화/복호화 과정이 진행됨에 따라 에러가 전파(propagation)될 수 있다. 따라서, 시간적 움직임 정보를 이용한 인터 예측 방법은 에러 강인성(error resiliency) 측면에서의 단점도 가질 수 있다. 따라서, 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 효율적으로 부호화/복호화하고, 에러 강인성을 향상시킬 수 있는 인터 예측 방법이 요구된다.
도 4는 부호화기에서의 인터 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 부호화기는 현재 픽쳐에 대한 참조 픽쳐의 움직임 정보를 추출할 수 있다(S410). 이 때, 부호화기는 참조 픽쳐에 포함된 움직임 정보들 중 N개의 움직임 정보를 추출할 수 있다. 상기 추출된 움직임 정보는 현재 픽쳐 내 부호화 대상 유닛의 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 사용될 수 있다. 여기서, N은 양의 정수를 나타내며, 이하 서술되는 실시예들에서 N은 양의 정수를 의미한다.
이하, 참조 픽쳐의 움직임 정보를 추출하는 방법의 실시예들이 서술된다. 부호화기는 후술되는 움직임 정보 추출 방법들 중 적어도 하나를 이용하여, 참조 픽쳐의 움직임 정보를 추출할 수 있다.
움직임 정보 추출 방법의 실시예로, 부호화기는 참조 픽쳐 내의 움직임 정보 발생 빈도에 따라 움직임 정보를 추출할 수 있다. 이 때, 예를 들어 부호화기는 참조 픽쳐 내의 움직임 정보들 중에서 발생 빈도가 높은 순서대로 N개의 움직임 정보를 선택하여 추출할 수 있다. 다음 표 1은 움직임 정보 발생 빈도에 따른 움직임 정보 추출 방법의 일 실시예를 나타낸다.
[표 1]
Figure pat00001

표 1을 참조하면, 부호화기는 부호화 과정에서 참조 픽쳐 내의 움직임 벡터 발생 회수를 카운트(count)하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 이 때, 부호화기는 발생 빈도가 높은 순서로 N개의 움직임 벡터를 선택할 수 있다. 표 1의 실시예에서 N은 3일 때 추출된 움직임 벡터는 [0,0], [1,0], [0,-1]일 수 있다.
다른 예로, 부호화기는 부호화 과정에서 움직임 벡터 자체가 아닌 움직임 벡터의 각 성분에 대한 카운트 정보를 획득할 수도 있다. 여기서, 움직임 벡터는 2차원의 벡터 형태를 가지고 [x,y]로 표현될 수 있으므로, 움직임 벡터의 각 성분은 x 성분, y 성분을 의미할 수 있다. 이 때, 부호화기는 움직임 벡터 성분 각각에 대해 발생 빈도가 높은 순서로 N개의 성분을 선택할 수 있다. 부호화기는 선택된 움직임 벡터 성분을 이용하여 N개의 움직임 벡터를 추출할 수 있다.
상술한 실시예에서 부호화기는 참조 픽쳐의 움직임 정보를 양자화(quantization)한 후, 양자화된 움직임 정보의 발생 빈도를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 예를 들어, 부호화기는 부호화 과정에서 1/4 픽셀 단위의 움직임 벡터를 정수 픽셀 단위의 움직임 벡터로 양자화하고, 양자화된 움직임 벡터의 발생 빈도를 카운트할 수 있다. 이 때, 부호화기는 양자화된 움직임 벡터 중에서 발생 빈도가 높은 순서대로 N개의 움직임 벡터를 선택 및/또는 추출할 수 있다.
이 때, 부호화기는 양자화 스텝 크기(quantization step size)에 따라, 움직임 정보에 대한 양자화를 수행할 수 있다. 상기 양자화 스텝 크기에 관한 정보는 부호화기 및 복호화기에 동일하게 저장되어 있을 수 있다. 이 때, 복호화기는 부호화기에서 사용된 양자화 스텝 크기를 알 수 있으므로, 부호화기는 양자화 스텝 크기에 관한 정보를 복호화기로 전송하지 않을 수 있다. 복호화기가 양자화 스텝 크기에 관한 정보를 가지고 있지 않은 경우, 부호화기는 상기 양자화 스텝 크기에 관한 정보를 부호화하여 비트스트림(bitstream)을 통해 복호화기로 전송할 수 있다. 복호화기는 전송된 양자화 스텝 크기 정보를 복호화하여, 움직임 정보의 양자화에 사용할 수 있다.
움직임 정보 추출 방법의 다른 실시예로, 부호화기는 참조 픽쳐에 포함된 복수의 움직임 정보에 대해 소정의 프로세스를 수행하여, 시간적 움직임 정보를 추출할 수 있다.
일례로, 부호화기는 참조 픽쳐에 포함된 복수의 움직임 정보에 대해 중간값 연산(median operation)을 수행하여 시간적 움직임 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 참조 픽쳐 내에 3개의 움직임 벡터 [0,0], [-3,5], [-4,2]가 존재한다고 가정한다. 이 때, 부호화기는 움직임 벡터의 각 성분에 대해 중간값 연산을 수행하여 1개의 움직임 벡터 [-3,2]를 추출할 수 있다.
다른 예로, 부호화기는 참조 픽쳐에 포함된 복수의 움직임 정보에 대해 서브 샘플링(sub-sampling)을 수행하여 N개의 움직임 정보를 추출할 수 있다. 예를 들어, 참조 픽쳐 내의 움직임 벡터들이 다음 표 2에서와 같이 2차원 형태로 배열되어 있다고 가정한다.
[표 2]
Figure pat00002

표 2를 참조하면, 부호화기는 서브 샘플링을 통해, 2차원 형태의 움직임 벡터 배열에서 홀수 번째 행 및 홀수 번째 열에 존재하는 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 이 때, [-2, 4], [0, -1], [5, -1], [-2, 1]와 같이 4개의 움직임 벡터가 추출될 수 있다.
참조 픽쳐에 포함된 복수의 움직임 정보에 대해 서브 샘플링을 수행하여 N개의 움직임 정보를 추출하는 방법의 또 다른 예로, 부호화기는 2차원 형태의 움직임 벡터 배열에서 특정 위치에 해당하는 움직임 벡터를 추출할 수 있다.
일례로, 참조 픽쳐 내의 움직임 벡터들이 상기 표 2에서와 같이 2차원 형태로 배열되어 있는 경우, 부호화기는 2차원 형태의 움직임 벡터 배열에서 특정 위치에 해당하는 움직임 벡터를 추출할 수 있다.
예를 들어, 움직임 벡터들은 4x4 블록 단위로, 2차원 형태의 움직임 벡터 배열에 저장될 수 있다. 이 때, 부호화기는 16x16 크기의 블록에 포함된 4x4 크기의 블록들 중에서, 소정의 위치에 해당하는 블록을 선택할 수 있고, 상기 선택된 블록에 해당하는 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 여기서, 상기 소정의 위치는 예를 들어, 16x16 크기의 블록 내에서 가장 좌측 상단 위치일 수 있다. 표 2의 실시예에서 상기 소정의 위치는 [-2, 4]의 움직임 벡터에 대응하는 위치일 수 있다. 이 때, 부호화기는 [-2, 4]의 움직임 벡터를 추출할 수 있다.
움직임 정보 추출 방법의 또 다른 실시예로, 부호화기는 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 특성을 기준으로, 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 복수 개의 그룹으로 분류 및/또는 그룹화(grouping)할 수 있다. 상기 유닛의 특성에는 유닛의 깊이(depth), 유닛의 크기(size) 및/또는 유닛의 파티션(partition) 형태 등이 있을 수 있다. 이 때, 부호화기는 각각의 그룹에 대해 발생 빈도에 따라 M(이하, M은 양의 정수)개의 움직임 정보를 추출하여, 총 N개의 움직임 정보를 추출할 수 있다.
예를 들어, 참조 픽쳐 내에 유닛들의 깊이 값이 0에서 P-1(이하, P는 양의 정수)까지 존재하는 경우, 부호화기는 유닛의 깊이 값을 기준으로 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 P개의 그룹으로 분류할 수 있다. 이 때, 부호화기는 부호화 과정에서 각각의 그룹에 대해 움직임 벡터의 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 즉, 부호화기는 유닛의 깊이 별로 움직임 벡터의 카운트 정보를 획득할 수 있다. 부호화기는 카운트 정보를 기초로, 각각의 그룹에 대해 발생 빈도가 높은 순서로 M개의 움직임 벡터를 선택하여, 총 N개의 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 여기서, N은 M*P일 수 있다.
다른 예로, 참조 픽쳐 내에 P 종류의 크기의 유닛이 존재하는 경우, 부호화기는 유닛의 크기를 기준으로 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 P개의 그룹으로 분류할 수 있다. 이 때, 부호화기는 부호화 과정에서 각각의 그룹에 대해 움직임 벡터의 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 즉, 부호화기는 유닛의 크기 별로 움직임 벡터의 카운트 정보를 획득할 수 있다. 부호화기는 카운트 정보를 기초로, 각각의 그룹에 대해 발생 빈도가 높은 순서로 M개의 움직임 벡터를 선택하여, 총 N개의 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 여기서, N은 M*P일 수 있다.
또 다른 예로, 참조 픽쳐 내에 P 종류의 파티션 형태가 존재하는 경우, 부호화기는 파티션 형태를 기준으로 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 P개의 그룹으로 분류할 수 있다. 이 때, 부호화기는 부호화 과정에서 각각의 그룹에 대해 움직임 벡터의 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 즉, 부호화기는 파티션 형태 별로 움직임 벡터의 카운트 정보를 획득할 수 있다. 부호화기는 카운트 정보를 기초로, 각각의 그룹에 대해 발생 빈도가 높은 순서로 M개의 움직임 벡터를 선택하여, 총 N개의 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 여기서, N은 N*P일 수 있다. 여기서, 유닛의 파티션은 인터 예측 및 움직임 보상에 사용되는 기본 단위를 의미하고, L*K(L, K는 양의 정수)의 크기를 가질 수 있다.
움직임 정보 추출 방법의 또 다른 실시예로, 부호화기는 참조 픽쳐를 복수의 영역으로 분할할 수 있다. 여기서, 상기 복수의 영역 각각은 슬라이스(slice)로 구분된 영역일 수 있으며, 상기 복수의 영역은 서로 다른 움직임 벡터 발생 분포를 가질 수 있다. 이 때, 부호화기는 각각의 영역에 대해 발생 빈도에 따라 M(이하, M은 양의 정수)개의 움직임 정보를 추출하여, 총 N개의 시간적 움직임 정보를 추출할 수 있다.
도 5는 참조 픽쳐 분할 방법의 실시예를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 참조 픽쳐는 제1 영역(510) 및 제2 영역(520)으로 분할될 수 있다. 다음 표 3은 참조 픽쳐가 제1 영역(510) 및 제2 영역(520)으로 분할된 경우, 움직임 정보 발생 빈도에 따른 움직임 정보 추출 방법의 실시예를 나타낸다.
[표 3]
Figure pat00003

표 3을 참조하면, 부호화기는 부호화 과정에서 영역 별로 움직임 벡터 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 즉, 부호화기는 제1 영역(510) 및 제2 영역(520) 각각에 대해, 움직임 벡터 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 이 때, 부호화기는 카운트 정보를 기초로, 각각의 영역에 대해 발생 빈도가 높은 순서로 M개의 움직임 벡터를 선택하여, 총 N개의 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 예를 들어, 참조 픽쳐가 2개의 영역으로 분할되고 M이 3인 경우, 추출된 움직임 벡터의 개수는 총 6개일 수 있다.
움직임 정보 추출 방법의 또 다른 실시예로, 부호화 대상 유닛 및/또는 현재 픽쳐에 대해 복수의 참조 픽쳐가 사용되는 경우, 부호화기는 각각의 참조 픽쳐에 대해 발생 빈도에 따라 M개의 움직임 정보를 추출하여, 총 N개의 시간적 움직임 정보를 추출할 수 있다.
도 6은 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 사용되는 참조 픽쳐의 실시예를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 현재 픽쳐(630)는 부호화 대상 유닛을 포함할 수 있다. 이 때, 부호화 대상 유닛의 인터 예측을 위해 제1 참조 픽쳐(610) 및 제2 참조 픽쳐(620)가 사용될 수 있다. 다음 표 4는 복수의 참조 픽쳐가 사용되는 경우, 움직임 정보 발생 빈도에 따른 움직임 정보 추출 방법의 실시예를 나타낸다.
[표 4]
Figure pat00004

표 4를 참조하면, 부호화기는 부호화 과정에서 참조 픽쳐 별로 움직임 벡터 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 즉, 부호화기는 제1 참조 픽쳐(610) 및 제2 참조 픽쳐(620) 각각에 대해, 움직임 벡터 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 이 때, 부호화기는 카운트 정보를 기초로, 각각의 참조 픽쳐에 대해, 발생 빈도가 높은 순서로 M개의 움직임 벡터를 선택하여, 총 N개의 움직임 벡터를 추출할 수 있다. 예를 들어, 2개의 참조 픽쳐가 사용되고 M이 3인 경우, 추출된 움직임 벡터의 개수는 총 6개일 수 있다.
움직임 정보 추출 방법의 또 다른 실시예로, 부호화 대상 유닛 및/또는 현재 픽쳐에 대해 복수의 참조 픽쳐가 사용되는 경우, 부호화기는 각각의 참조 픽쳐에 대해 M개의 움직임 정보를 선택한 후 선택된 움직임 정보를 스케일링(scaling)함으로써 N개의 시간적 움직임 정보를 추출할 수도 있다.
이 때, 일례로 부호화기는 각각의 참조 픽쳐에 대해, 현재 픽쳐로부터의 시간적 거리를 계산할 수 있고, 상기 계산된 시간적 거리(temporal distance)를 이용하여 스케일링을 수행할 수 있다. 여기서 상기 시간적 거리는, 현재 픽쳐 및 복수의 참조 픽쳐가 디스플레이 순서(display order)로 나열된 경우, 상기 디스플레이 순서에 기반하여 결정되는 거리일 수 있다.
예를 들어, 부호화기는 부호화 과정에서 참조 픽쳐 별로 움직임 벡터 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 즉, 부호화기는 참조 픽쳐 각각에 대해 움직임 벡터 발생 회수를 카운트하여 카운트 정보를 획득할 수 있다. 이 때, 부호화기는 상기 카운트 정보를 기초로, 각각의 참조 픽쳐에 대해, 발생 빈도가 높은 순서로 M개의 움직임 벡터를 선택하여, 총 N개의 움직임 벡터를 선택할 수 있다.
부호화기는 각각의 참조 픽쳐에 대해, 현재 픽쳐로부터의 시간적 거리를 계산할 수 있다. 부호화기는 계산된 시간적 거리를 이용하여 상기 선택된 움직임 벡터에 대한 스케일링을 수행하고, 스케일링된 움직임 벡터를 현재 픽쳐 및/또는 현재 부호화 유닛에 대한 시간적 움직임 벡터로 추출할 수 있다. 이 때, 스케일링된 움직임 벡터 중에서 복수의 움직임 벡터가 서로 동일한 경우, 부호화기는 서로 동일한 움직임 벡터 중에서 한 개의 움직임 벡터만을 시간적 움직임 벡터로 추출할 수 있다.
일례로, 2개의 참조 픽쳐가 사용되고, 상기 참조 픽쳐 각각은 제1 참조 픽쳐, 제2 참조 픽쳐라 가정한다. 또한, 현재 픽쳐와 제1 참조 픽쳐 사이의 제1 시간적 거리는 2이고, 현재 픽쳐와 제2 참조 픽쳐 사이의 제2 시간적 거리는 4라 가정한다.
제1 참조 픽쳐에서 선택된 움직임 벡터가 [0, 2], [1, 1]이고 제2 참조 픽쳐에서 선택된 움직임 벡터가 [0, 4], [2, 4]인 경우, 선택된 움직임 벡터는 [0, 2], [1, 1], [0, 4], [2, 4]일 수 있다. 이 때, 부호화기는 상기 제1 시간적 거리 및 상기 제2 시간적 거리에 기초하여, 제1 참조 픽쳐에서 선택된 움직임 벡터 및/또는 제2 참조 픽쳐에서 선택된 움직임 벡터를 스케일링할 수 있다. 예를 들어, 제2 참조 픽쳐에서 선택된 움직임 벡터 [0, 4], [2, 4]가 스케일링되는 경우, 스케일링된 움직임 벡터는 [0, 2], [1, 2]일 수 있다. 이 때, 스케일링된 움직임 벡터 중 [0, 2]는 제1 참조 픽쳐에서 선택된 움직임 벡터와 동일하므로, 최종적으로 추출되는 시간적 움직임 벡터는 {[0, 2], [1, 1], [1, 2]}와 같이 구성될 수 있다.
한편, 복호화기는 부호화기에서 사용된 움직임 정보 추출 방법과 동일한 방법을 이용하여, 참조 픽쳐의 움직임 정보를 추출할 수 있다. 이 때, 부호화기는 추출된 움직임 정보를 복호화기로 전송하지 않을 수 있다. 반면, 상술한 움직임 정보 추출 과정은 복호화기가 아닌 부호화기에서만 수행될 수도 있다. 이 때, 부호화기는 추출된 움직임 정보를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 부호화기는 추출된 시간적 움직임 정보를 이용하여, 현재 픽쳐 내의 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수 있다(S420).
일례로, 부호화기는 부호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터 예측(MVP: Motion Vector Prediction) 및/또는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 수행함에 있어, 상기 추출된 시간적 움직임 정보를 이용할 수 있다. 이 때, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 벡터를 움직임 벡터 후보(Motion Vector Candidate) 중 하나로 사용할 수 있다. 움직임 벡터 예측 및/또는 AMVP가 적용되는 경우, 부호화기는 블록 매칭 알고리즘, 스킵 모드 또는 다이렉트 모드 등을 이용하여 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
블록 매칭 알고리즘은, 참조 픽쳐 내의 복원된 유닛들 중에서, 부호화 대상 유닛에 대한 참조 유닛을 결정하는 알고리즘을 의미할 수 있다. 부호화기는 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 이용하여, 참조 픽쳐 내의 복원된 유닛들 중에서 부호화 대상 유닛에 대한 참조 유닛을 결정할 수 있다. 이 때, 부호화기는 상기 결정된 참조 유닛을 이용하여 상기 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
스킵 모드 및 다이렉트 모드에서는, 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 및 시간적 움직임 벡터가 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터로 이용될 수 있고, 복원된 주변 유닛의 참조 픽쳐 인덱스가 부호화 대상 유닛의 참조 픽쳐 인덱스로 사용될 수 있다. 상기 다이렉트 모드에서는 현재 부호화 대상 유닛에 대한 잔차 신호(residual signal)가 부호화되어 복호화기로 전송될 수 있다. 그러나, 상기 스킵 모드에서는 잔차 신호(residual)가 존재하지 않을 수 있으므로, 부호화기는 잔차 신호(residual signal)를 부호화하지 않을 수 있다.
다른 예로, 부호화기는 머지(merge) 모드를 이용하여 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수도 있다. 머지 모드에서 부호화기는, 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 및 시간적 움직임 벡터 중 적어도 하나를 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터로 이용하여, 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수 있다. 이 때 부호화기는 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 도출하기 위해 상기 추출된 시간적 움직임 벡터를 이용할 수 있다. 예를 들어, 부호화기는 상기 추출된 시간적 움직임 벡터를 머지 후보 리스트(merge candidate list)에 포함되는 머지 후보들 중 하나로 사용할 수 있다. 즉, 부호화기는 상기 추출된 시간적 움직임 벡터를 이용하여 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다.
이 때, 부호화기는 머지 인덱스를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 여기서, 머지 인덱스는 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 어떤 후보가 부호화 대상 유닛의 인터 예측 및 움직임 보상에 사용되는지를 지시하는 인덱스일 수 있다. 복호화기는 상기 머지 인덱스를 수신하여 복호화할 수 있고, 부호화기와 동일한 방법으로 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 이 때, 복호화기는 생성된 머지 후보 리스트 및 복호화된 머지 인덱스를 이용하여 복호화 대상 유닛의 인터 예측 및 움직임 보상에 이용되는 움직임 정보를 도출할 수 있다.
또한 머지 모드에서도 부호화 대상 유닛에 대한 잔차 신호가 존재하지 않을 수 있다. 이 때, 부호화기는 잔차 신호를 부호화하지 않을 수 있으며, 이러한 부호화 모드는 머지 스킵(merge skip) 모드로 불릴 수 있다.
한편, 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 정보는 2개 이상일 수 있다. 이 경우, 부호화기는 추출된 복수의 시간적 움직임 정보 중 1개를 선택하여, 선택된 시간적 움직임 정보를 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 이용할 수 있다. 이 때, 부호화기는 율-왜곡 최적화(RDO: Rate-Distortion Optimization) 방법에 의해 최적의 시간적 움직임 정보를 선택할 수 있다. 여기서, 율-왜곡 최적화 방법은 율(distortion)과 왜곡(rate)의 관점에서 최적의 부호화 방식을 선택하는 방법을 의미할 수 있다.
예를 들어, 부호화기는 복수의 시간적 움직임 벡터 각각에 대해, 부호화가 수행되는 경우의 율-왜곡 비용(rate-distortion cost)을 계산할 수 있다. 이 때, 부호화기는 최소의 율-왜곡 비용 값을 갖는 1개의 시간적 움직임 벡터를 선택할 수 있다. 부호화기는 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행함에 있어, 상기 선택된 시간적 움직임 벡터를 이용할 수 있다. 또한, 부호화기는 상기 선택된 시간적 움직임 벡터에 대한 움직임 벡터 인덱스를 부호화할 수 있고, 부호화된 움직임 벡터 인덱스는 비트스트림에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다.
부호화기는 부호화 대상 유닛의 움직임 정보를 부호화하기 위해 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 정보를 이용할 수도 있다. 이 때, 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 정보는, 부호화 대상 유닛의 움직임 정보에 대한 예측값으로 사용될 수 있다. 이하, 부호화 대상 유닛의 움직임 정보에 대한 예측값은 예측 움직임 정보라 하고, 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터에 대한 예측값은 예측 움직임 벡터라 한다.
예를 들어, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 벡터를 부호화 대상 유닛에 대한 예측 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 부호화기는 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터와 예측 움직임 벡터의 차분에 의해, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 구할 수 있다. 이 때, 부호화기는 상기 구해진 움직임 벡터 차분을 부호화할 수 있으며, 부호화된 움직임 벡터 차분은 비트스트림에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다. 다음 수학식 1은 움직임 벡터 차분 계산 방법의 실시예를 나타낸다.
[수학식 1]
motion_vector_difference = motion_vector - extracted_motion_vector
여기서, motion_vector_difference는 움직임 벡터 차분을 나타낼 수 있다. 또한, motion_vector는 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 나타내고, extracted_motion_vector는 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 벡터를 나타낼 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보 및/또는 상기 움직임 정보에 관련된 정보를 부호화할 수 있다(S430). 상기 부호화된 정보는 부호화 대상 유닛에 대한 시퀀스 파라미터 세트(SPS: Sequence Parameter Set), 픽쳐 파라미터 세트(PPS: Picture Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더(Slice Header)에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다.
일 실시예로, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보가 부호화되어 복호화기로 전송되는지 여부를 지시하는, 움직임 정보 부호화 지시자를 부호화할 수 있다. 이 때, 움직임 정보 부호화 지시자는 추출된 움직임 정보가 인터 예측 및 움직임 보상에 이용되는지 여부를 나타낼 수도 있다. 부호화된 움직임 정보 부호화 지시자는 비트스트림에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다.
예를 들어, 상기 움직임 정보 부호화 지시자는 coded_motion_vector_present_flag라는 구문 요소(syntax element)에 의해 나타내어질 수 있다. 상기 구문 요소는, 픽쳐 파라미터 세트 또는 슬라이스 헤더에서 부호화될 수 있다.
coded_motion_vector_present_flag의 값이 1인 경우, 부호화기는 추출된 시간적 움직임 정보를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 이 때, 복호화기는 전송된 시간적 움직임 정보를 복호화할 수 있다. 복호화기는 상기 복호화된 시간적 움직임 정보를 이용하여, 복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및 움직임 보상을 수행할 수 있다. coded_motion_vector_present_flag의 값이 0인 경우, 부호화기는 추출된 시간적 움직임 정보를 부호화하지 않을 수 있다. 이 때, 복호화기는 인터 예측 및 움직임 보상을 수행함에 있어, 상기 추출된 시간적 움직임 정보를 이용하지 않을 수 있다.
또한, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보 값을 부호화할 수 있다. 부호화된 움직임 정보 값은 비트스트림에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다.
참조 픽쳐에서 복수 개의 움직임 벡터가 추출된 경우, 부호화기는 DPCM(Difference Pulse Code Modulation)을 이용하여 추출된 움직임 벡터 값을 부호화할 수 있다. 이 때, 부호화기는 DPCM을 이용하여, 각 움직임 벡터에 대한 예측을 수행할 수 있다.
예를 들어, 참조 픽쳐에서 2개의 움직임 벡터가 추출된다고 가정한다. 추출된 움직임 벡터는 각각 제1 움직임 벡터, 제2 움직임 벡터라 한다. 여기서, 제1 움직임 벡터는 extracted_motion_vector_1에 의해 나타내어질 수 있고, 제2 움직임 벡터는 extracted_motion_vector_2에 의해 나타내어질 수 있다. DPCM이 이용되는 경우, 상기 제1 움직임 벡터 값은 제2 움직임 벡터 값에 대한 예측값으로 사용될 수 있다. 이 때, 부호화기는 제2 움직임 벡터 값을 부호화할 때, 상기 예측값(제1 움직임 벡터 값)을 이용하여 제2 움직임 벡터에 대한 움직임 벡터 차분을 구할 수 있다. 이는 일례로, 다음 수학식 2에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 2]
motion_vector_difference_2
= extracted_motion_vector_2 - extracted_motion_vector_1
여기서, motion_vector_difference_2는 제2 움직임 벡터에 대한 움직임 벡터 차분을 나타낼 수 있다. 상술한 방법에 의해 움직임 벡터 차분이 도출되면, 부호화기는 도출된 움직임 벡터 차분 값을 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다.
참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보가 1개인 경우, 부호화기는 추출된 움직임 정보에 대한 예측을 수행하지 않고, 추출된 움직임 정보 값 자체를 부호화할 수 있다. 이 때, 부호화된 움직임 정보 값은 비트스트림에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보의 개수는 2개 이상일 수 있다. 추출된 움직임 정보의 개수가 2개 이상인 경우, 부호화기는 추출된 복수의 움직임 정보 중 1개를 선택하여, 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 이용할 수 있다. 이 때, 부호화기는 추출된 복수의 움직임 정보 중 어떤 움직임 정보가 사용되는지를 지시하는 움직임 정보 인덱스를 부호화할 수 있다. 부호화된 움직임 정보 인덱스는 비트스트림에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다.
다음 표 5는 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 벡터의 개수가 2개 이상인 경우, 추출된 움직임 벡터의 실시예를 나타낸다.
[표 5]
Figure pat00005

표 5를 참조하면, 각각의 움직임 벡터에는 움직임 정보 인덱스가 할당될 수 있다. 예를 들어, 추출된 복수의 움직임 벡터 중 [0, -1]이 사용되는 경우, 부호화기는 움직임 정보 인덱스 값 2를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 이 때, 복호화기는 상기 전송된 움직임 정보 인덱스를 이용하여, 인터 예측 및 움직임 보상에 사용되는 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보가 1개인 경우, 부호화기는 움직임 정보 인덱스를 부호화하지 않을 수 있다.
후술되는 바와 같이, 복호화기는 부호화기와 동일한 방법으로 N(N은 양의 정수)개의 시간적 움직임 정보를 추출할 수 있다. 상기 추출된 시간적 움직임 정보는, 복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및 움직임 보상에 이용될 수 있다. 이 때, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 정보 값 및/또는 움직임 정보 인덱스를 부호화하지 않을 수도 있다.
상술한 인터 예측 방법에 의하면, 부호화기는 영상 부호화시에 시간적 움직임 정보를 효율적으로 부호화할 수 있다. 또한 부호화기는 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 메모리에 저장하지 않을 수 있으므로, 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및 움직임 보상 시에, 메모리 요구량(memory requirement) 및 메모리 대역폭(memory bandwidth)이 감소되고, 에러 강인성이 향상될 수 있다. 따라서 전체적인 영상 부호화 효율이 향상될 수 있다.
도 7은 복호화기에서의 인터 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 복호화기는 현재 픽쳐에 대한 참조 픽쳐의 움직임 정보를 추출할 수 있다(S710).
복호화기는 참조 픽쳐에 포함된 움직임 정보들 중 N개의 움직임 정보를 추출할 수 있다. 상기 추출된 움직임 정보는 현재 픽쳐 내 복호화 대상 유닛의 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 사용될 수 있다. 여기서, N은 양의 정수를 나타내며, 이하 서술되는 실시예들에서 N은 양의 정수를 의미한다.
복호화기는 부호화기에서 사용된 움직임 정보 추출 방법과 동일한 방법을 이용하여, 참조 픽쳐의 움직임 정보를 추출할 수 있다. 이 때, 복호화기는 부호화기에서 추출된 시간적 움직임 정보와 동일한 움직임 정보를 추출할 수 있다. 움직임 정보 추출 방법의 실시예들은 도 4에서 상술한 바 있으므로, 생략하기로 한다.
한편, 상술한 바와 같이 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보 값을 부호화할 수 있고, 부호화된 움직임 정보 값은 비트스트림에 포함되어 복호화기로 전송될 수 있다. 이 경우, 복호화기는 전송된 비트스트림으로부터 참조 픽쳐의 움직임 정보를 도출할 수 있으므로, 복호화기는 움직임 정보 추출 과정을 수행하지 않을 수 있다.
다시 도 7을 참조하면, 복호화기는 부호화기에서 전송된 참조 픽쳐의 움직임 정보 및/또는 상기 움직임 정보에 관련된 정보를 복호화할 수 있다(S720). 복호화기는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: Sequence Parameter Set), 픽쳐 파라미터 세트(PPS: Picture Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더(Slice Header)에서 상기 정보들을 복호화할 수 있다.
일 실시예로, 복호화기는 부호화기에서 추출된 시간적 움직임 정보가 부호화되어 복호화기로 전송되는지 여부를 지시하는, 움직임 정보 부호화 지시자를 복호화할 수 있다. 이 때, 움직임 정보 부호화 지시자는 부호화기에서 추출된 시간적 움직임 정보가 인터 예측 및 움직임 보상에 이용되는지 여부를 나타낼 수도 있다.
예를 들어, 상기 움직임 정보 부호화 지시자는 coded_motion_vector_present_flag라는 구문 요소(syntax element)에 의해 나타내어질 수 있다. 상기 구문 요소는, 픽쳐 파라미터 세트 또는 슬라이스 헤더에서 복호화될 수 있다.
coded_motion_vector_present_flag의 값이 1인 경우, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 정보를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 이 때, 복호화기는 전송된 시간적 움직임 정보를 복호화할 수 있다. 복호화기는 상기 복호화된 시간적 움직임 정보를 이용하여, 복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및 움직임 보상을 수행할 수 있다. coded_motion_vector_present_flag의 값이 0인 경우, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 정보를 부호화하지 않을 수 있다. 이 때, 복호화기는 상기 추출된 시간적 움직임 정보를 복호화하지 않을 수 있고, 인터 예측 및 움직임 보상을 수행함에 있어, 상기 추출된 시간적 움직임 정보를 이용하지 않을 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보 값을 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 이 때, 복호화기는 전송된 움직임 정보 값을 수신하여 복호화할 수 있다.
참조 픽쳐에서 복수 개의 움직임 벡터가 추출된 경우, 부호화기는 DPCM을 이용하여 추출된 움직임 벡터 값을 예측한 후, 예측된 움직임 벡터 값과 추출된 움직임 벡터 값의 차분, 즉 움직임 벡터 차분을 부호화할 수 있다. 부호화된 움직임 벡터 차분은 복호화기로 전송될 수 있으며, 복호화기는 전송된 움직임 벡터 차분을 이용하여, 시간적 움직임 정보를 도출할 수 있다.
예를 들어, 부호화기에서 2개의 움직임 벡터가 부호화된다고 가정한다. 부호화된 움직임 벡터는 각각 제1 움직임 벡터, 제2 움직임 벡터라 한다. 여기서, 제1 움직임 벡터는 extracted_motion_vector_1에 의해 나타내어질 수 있고, 제2 움직임 벡터는 extracted_motion_vector_2에 의해 나타내어질 수 있다. DPCM이 이용되는 경우, 상기 제1 움직임 벡터 값은 제2 움직임 벡터 값에 대한 예측값으로 사용될 수 있다. 이 때, 상술한 바와 같이 부호화기는 제2 움직임 벡터에 대한 움직임 벡터 차분을 복호화기로 전송할 수 있다. 여기서, 상기 제2 움직임 벡터에 대한 움직임 벡터 차분은 motion_vector_difference_2로 나타내어질 수 있다.
복호화기는 제1 움직임 벡터 값을 복호화할 수 있다. 또한, 복호화기는 제2 움직임 벡터에 대한 움직임 벡터 차분을 복호화하고, 복호화된 움직임 벡터 차분을 제1 움직임 벡터 값과 더하여 제2 움직임 벡터 값을 도출할 수 있다. 이는 일례로, 다음 수학식 3에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 3]
extracted_motion_vector_2
= motion_vector_difference_2 + extracted_motion_vector_1
참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보가 1개인 경우, 부호화기는 추출된 움직임 정보에 대한 예측을 수행하지 않고, 추출된 움직임 정보 값 자체를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 이 때, 복호화기는 움직임 정보에 대한 예측을 수행하지 않고, 전송된 움직임 정보 값 자체를 복호화할 수 있다.
한편, 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보의 개수는 2개 이상일 수 있다. 상기 움직임 정보는 부호화기에서 추출되어 복호화기로 전송될 수도 있고, 복호화기에서 추출될 수도 있다. 이 때, 복호화기는 복수의 움직임 정보 중 1개를 선택하여, 복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보의 개수가 2개 이상인 경우, 부호화기는 움직임 정보 인덱스를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 여기서, 움직임 정보 인덱스는 추출된 복수의 움직임 정보 중 어떤 움직임 정보가 사용되는지를 지시하는 인덱스이다. 이 때, 복호화기는 수신된 움직임 정보 인덱스를 복호화할 수 있다. 복호화기는 부호화기에서 추출된 움직임 정보와 동일한 복수의 움직임 정보를 가질 수 있으므로, 상기 복호화된 움직임 정보 인덱스를 이용하여, 인터 예측 및 움직임 보상에 이용되는 움직임 정보를 선택할 수 있다.
다음 표 6은 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 벡터의 개수가 2개 이상인 경우, 추출된 움직임 벡터의 실시예를 나타낸다.
[표 6]
Figure pat00006

표 6을 참조하면, 각각의 움직임 벡터에는 움직임 정보 인덱스가 할당될 수 있다. 예를 들어, 부호화기로부터 전송된 움직임 정보 인덱스 값이 2라면, 복호화기는 2의 인덱스 값이 할당된 움직임 벡터 [0, -1]을 인터 예측 및 움직임 보상에 사용할 수 있다.
참조 픽쳐에서 추출된 움직임 정보가 1개인 경우, 부호화기는 움직임 정보 인덱스를 부호화하지 않을 수 있다. 이 때, 부호화기는 움직임 정보 인덱스를 전송하지 않으므로, 복호화기는 움직임 정보 인덱스를 복호화하지 않을 수 있다.
또한 상술한 바와 같이, 복호화기는 부호화기와 동일한 방법으로 N(N은 양의 정수)개의 시간적 움직임 정보를 추출할 수 있다. 상기 추출된 시간적 움직임 정보는, 복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및 움직임 보상에 이용될 수 있다. 이 때, 부호화기는 참조 픽쳐에서 추출된 시간적 움직임 정보 값 및/또는 움직임 정보 인덱스를 부호화하지 않을 수 있다. 이 때, 복호화기는 움직임 정보 값 및 움직임 정보 인덱스 등을 복호화하지 않을 수 있다. 즉, 상술한 움직임 정보 값 및 움직임 정보 인덱스 등의 복호화 과정은 생략될 수 있다.
상술한 움직임 정보 추출 과정(S710) 및/또는 움직임 정보 복호화 과정(S720)에 의해, 복호화기는 참조 픽쳐의 시간적 움직임 정보를 도출할 수 있다. 복호화기에서 도출된 참조 픽쳐의 움직임 정보는 부호화기에서 추출된 시간적 움직임 정보와 동일할 수 있다. 이하, 복호화기에서 도출된 참조 픽쳐의 움직임 정보는 참조 움직임 정보라 하며, 복호화기에서 도출된 참조 픽쳐의 움직임 벡터는 참조 움직임 벡터라 한다.
다시 도 7을 참조하면, 복호화기는 상술한 방법에 의해 도출된, 참조 움직임 정보를 이용하여, 현재 픽쳐 내의 복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수 있다(S730).
일례로, 복호화기는 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터 예측(MVP: Motion Vector Prediction) 및/또는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)를 수행함에 있어, 상기 참조 움직임 정보를 이용할 수 있다. 이 때, 복호화기는 참조 움직임 벡터를 움직임 벡터 후보(Motion Vector Candidate) 중 하나로 사용할 수 있다. 움직임 벡터 예측 및/또는 AMVP가 적용되는 경우, 복호화기는 참조 움직임 벡터를 이용하여 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수 있다.
스킵 모드 및 다이렉트 모드에서는, 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 및 시간적 움직임 벡터가 복호화 대상 유닛의 움직임 벡터로 이용될 수 있고, 복원된 주변 유닛의 참조 픽쳐 인덱스가 복호화 대상 유닛의 참조 픽쳐 인덱스로 사용될 수 있다. 상기 다이렉트 모드에서는 현재 복호화 대상 유닛에 대한 잔차 신호(residual signal)가 복호화될 수 있다. 그러나, 상기 스킵 모드에서는 잔차 신호(residual)가 존재하지 않을 수 있으므로, 복호화기는 잔차 신호(residual signal)를 복호화하지 않을 수 있다.
다른 예로, 복호화기는 머지(merge) 모드를 이용하여 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수도 있다. 머지 모드에서 복호화기는, 복원된 주변 유닛의 움직임 벡터 및 시간적 움직임 벡터 중 적어도 하나를 복호화 대상 유닛의 움직임 벡터로 이용하여, 인터 예측 및/또는 움직임 보상을 수행할 수 있다. 이 때 복호화기는 복호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 도출하기 위해, 참조 움직임 벡터를 이용할 수 있다. 예를 들어, 복호화기는 참조 움직임 벡터를 머지 후보 리스트(merge candidate list)에 포함되는 머지 후보들 중 하나로 사용할 수 있다.
머지 모드에서도 복호화 대상 유닛에 대한 잔차 신호가 존재하지 않을 수 있다. 이 때, 복호화기는 잔차 신호를 복호화하지 않을 수 있으며, 이러한 부호화 모드는 머지 스킵(merge skip) 모드로 불릴 수 있다.
한편, 복호화기에서 도출된 참조 움직임 정보는 2개 이상일 수 있다. 이 경우, 복호화기는 도출된 복수의 참조 움직임 정보 중 1개를 선택하여, 선택된 참조 움직임 정보를 부호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및/또는 움직임 보상에 이용할 수 있다. 이 때, 일례로, 복호화기는 부호화기로부터 전송된 움직임 정보 인덱스를 복호화할 수 있고, 복호화된 움직임 정보 인덱스를 이용하여, 인터 예측 및 움직임 보상에 이용되는 참조 움직임 정보를 선택할 수 있다. 여기서, 움직임 정보 인덱스는 도출된 복수의 참조 움직임 정보 중 어떤 참조 움직임 정보가 사용되는지를 지시할 수 있다.
복호화기는 복호화 대상 유닛의 움직임 정보를 도출하기 위해 참조 움직임 정보를 이용할 수도 있다. 이 때, 참조 움직임 정보는, 복호화 대상 유닛의 움직임 정보에 대한 예측값으로 사용될 수 있다.
예를 들어, 복호화기는 참조 움직임 벡터를 복호화 대상 유닛에 대한 예측 움직임 벡터로 사용할 수 있다. 여기서, 예측 움직임 벡터는 복호화 대상 유닛의 움직임 벡터에 대한 예측값을 의미할 수 있다. 상술한 바와 같이, 부호화기는 부호화 대상 유닛의 움직임 벡터와 참조 픽쳐에서 추출된 움직임 벡터 간의 움직임 벡터 차분을 도출하여 복호화기로 전송할 수 있다. 이 때, 복호화기는 상기 움직임 벡터 차분을 수신하여 복호화할 수 있고, 복호화된 움직임 벡터 차분 및 참조 움직임 벡터를 더하여, 복호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 이는, 예를 들어 다음 수학식 4에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 4]
motion_vector = motion_vector_difference + extracted_motion_vector
여기서, motion_vector는 복호화 대상 유닛의 움직임 벡터를 나타낼 수 있다. 또한, motion_vector_difference는 움직임 벡터 차분을 나타내고, extracted_motion_vector는 참조 움직임 벡터를 나타낼 수 있다.
상술한 인터 예측 방법에 의하면, 복호화기는 영상 복호화시에 시간적 움직임 정보를 효율적으로 복호화할 수 있다. 또한 복호화기는 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 메모리에 저장하지 않을 수 있으므로, 복호화 대상 유닛에 대한 인터 예측 및 움직임 보상 시에, 메모리 요구량(memory requirement) 및 메모리 대역폭(memory bandwidth)이 감소되고, 에러 강인성이 향상될 수 있다. 따라서 전체적인 영상 복호화 효율이 향상될 수 있다.
상술한 실시예들에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로서 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 순서도에 나타난 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나, 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (17)

  1. 현재 픽쳐 내의 복호화 대상 유닛에 대한, 참조 움직임 정보를 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 참조 움직임 정보를 이용하여 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상(motion compensation)을 수행하는 단계를 포함하고,
    상기 참조 움직임 정보는, 상기 현재 픽쳐에 대한 참조 픽쳐에 포함된 움직임 정보이고, 참조 픽쳐 리스트(reference picture list), 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index), 움직임 벡터(motion vector), 예측 방향(prediction direction) 및 움직임 벡터 예측기(motion vector predictor) 중 적어도 하나를 포함하는 인터 예측 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 도출 단계는,
    상기 참조 픽쳐에서 상기 참조 움직임 정보를 추출(extract)하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는,
    상기 참조 픽쳐 내의 복수의 움직임 정보 각각의 발생 회수를 카운트(count)하여 카운트 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 카운트 정보에 기반하여, 상기 참조 픽쳐 내의 복수의 움직임 정보 중에서 상기 참조 움직임 정보를 선택하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는,
    상기 참조 픽쳐 내의 움직임 정보에 대해 중간값 연산(median operation)을 수행하여 움직임 정보 중간값을 도출하는 단계; 및
    상기 움직임 정보 중간값을 상기 참조 움직임 정보로 추출하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는,
    상기 참조 픽쳐 내의 움직임 정보에 대해 서브 샘플링(sub-sampling)을 수행하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 서브 샘플링 수행 단계는,
    상기 참조 픽쳐 내의 제1 크기의 블록에 포함된 복수의 제2 크기의 블록 중에서 소정의 위치의 블록을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 블록에 해당되는 움직임 정보를 상기 참조 움직임 정보로 추출하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 소정의 위치는 상기 제1 크기의 블록 내의 가장 좌측 상단 위치인 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
  8. 청구항 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는,
    상기 참조 픽쳐 내의 움직임 정보를 복수의 그룹으로 그룹화(grouping)하는 단계; 및
    상기 복수의 그룹 각각에서, 움직임 정보의 발생 빈도를 기반으로, 소정의 개수의 움직임 정보를 상기 참조 움직임 정보로 선택하는 단계를 더 포함하고,
    상기 그룹화 단계에서는, 상기 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 깊이(depth) 값, 상기 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 크기(size) 및 상기 참조 픽쳐에 포함된 유닛의 파티션(partition) 형태 중 적어도 하나의 특성을 기반으로, 상기 그룹화를 수행하는 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
  9. 청구항 2에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는,
    상기 참조 픽쳐를 복수의 영역으로 분할하는 단계; 및
    상기 복수의 영역 각각에서, 움직임 정보의 발생 빈도를 기반으로, 소정의 개수의 움직임 정보를 상기 참조 움직임 정보로 선택하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  10. 청구항 2에 있어서,
    상기 참조 픽쳐의 개수가 2 이상인 경우,
    상기 참조 움직임 정보 추출 단계는,
    상기 참조 픽쳐 각각에서, 움직임 정보의 발생 빈도를 기반으로, 소정의 개수의 움직임 정보를 선택하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 추출 단계는,
    상기 참조 픽쳐 각각에 대해, 상기 현재 픽쳐로부터의 시간적 거리(temporal distance)를 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 시간적 거리를 기반으로, 상기 선택된 움직임 정보를 스케일링하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 움직임 보상 수행 단계는,
    상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터 차분(motion information difference)을 수신하여 복호화하는 단계;
    상기 복호화 대상 유닛에 대한 예측 움직임 벡터(predicted motion vector)를 도출하는 단계;
    상기 복호화된 움직임 벡터 차분 및 상기 도출된 예측 움직임 벡터를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터를 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 움직임 벡터를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 예측 움직임 벡터 도출 단계는,
    상기 참조 움직임 정보를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 생성하는 단계; 및
    상기 움직임 벡터 후보를 이용하여, 상기 예측 움직임 벡터를 도출하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 움직임 보상 수행 단계는,
    머지 인덱스(merge index)를 수신하여 복호화하는 단계;
    상기 참조 움직임 정보를 이용하여, 머지 후보 리스트(merge candidate list)를 생성하는 단계;
    상기 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 상기 머지 인덱스가 지시하는 움직임 정보를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 움직임 정보를 이용하여, 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 참조 움직임 정보의 개수가 2 이상인 경우,
    상기 움직임 보상 수행 단계는,
    부호화된 움직임 정보 인덱스를 수신하여 복호화하는 단계;
    상기 참조 움직임 정보 중에서, 상기 움직임 정보 인덱스가 지시하는 움직임 정보를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 움직임 정보를 이용하여 상기 복호화 대상 유닛에 대한 움직임 보상을 수행하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  16. 청구항 1에 있어서, 상기 참조 움직임 정보 도출 단계는,
    부호화된 참조 움직임 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 수신된 참조 움직임 정보를 복호화하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 부호화된 참조 움직임 정보의 개수가 2 이상인 경우,
    상기 복호화 단계에서는,
    DPCM(Differential Pulse Code Modulation)을 이용하여, 상기 수신된 참조 움직임 정보를 복호화하는 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
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