코드화 트리 단위

Coding tree unit

Coding Tree Unit(CTU; 코딩 트리 유닛)은 High Efficiency Video Coding(HEVC; 고효율 비디오 코딩) 비디오 표준의 기본 처리 유닛으로 이전의 여러 비디오 [1][2]표준에서 사용되었던 매크로 블록 유닛과 개념적으로 일치합니다.CTU는 최대 부호화 유닛(LCU)[3]이라고도 불립니다.

CTU의 크기는 16x16픽셀에서 64x64픽셀 사이이며 크기가 클수록 코딩 [4][2]효율이 높아집니다.CTU를 사용하는 최초의 비디오 표준은 2013년 [5][6][7]4월 13일 ITU-T 표준이 된 HEVC/H.265입니다.

역사

매크로 블록 부호화 방식은 1988년에 처음 출시된 H.261 이후 디지털 비디오 부호화 표준에서 사용되어 왔습니다.단, 오류 정정 및 신호 대 잡음비의 경우 표준 16x16 매크로 블록크기는 정보 이론과 부호화 이론이 이론적으로나 실질적으로 [8]가능한 비트 감소의 종류를 얻을 수 없습니다.

기술적 세부사항

HEVC는 이전 비디오 표준에서 사용되던 매크로 블록을 최대 64×64픽셀의 더 큰 블록 구조를 사용할 수 있는 CTU로 대체하고 사진을 가변 크기 [4][9]구조로 더 잘 분할할 수 있습니다.

HEVC는 처음에 이미지를 CTU로 나눈 후 각 루마/크로마 구성요소에 대해 코딩 트리 블록(CTB)[4][9]으로 나눕니다.

CTB는 64×64, 32×32 또는 16×16이며 픽셀 블록 크기가 클수록 코딩 효율성이 [4]높아집니다.다음으로 CTB는 1개 또는 복수의 CU(Coding Unit)로 분할되기 때문에 CTU 사이즈가 가장 큰 Coding Unit [4]사이즈이기도 합니다.

  • CTB에서의 CU 배열은 4개의 작은 영역이 [4]분할되기 때문에 쿼드 트리라고 불립니다.
  • 그 후 CU는 64×64에서 4×[4][9]4 사이즈가 다른 인트라픽처 또는 인트라픽처 예측 타입의 예측 유닛(PU)으로 분할된다.복호화 프로세스에서 움직임 보상을 적용할 때 최악의 경우 메모리 대역폭을 제한하기 위해 화상간 예측을 사용하여 코드화된 예측 단위는 단일 기준(단순)에서 예측되는 경우 최소 8×4 또는 4×8로 제한되며, 2개의 기준(단순)[4][10]에서 예측되는 경우 최소 8×8로 제한된다.
  • 예측 잔차를 코드화하기 위해 CU를 DCT 변환 단위(TU)[4][11]의 쿼드 트리로 나눕니다.TU에는 공간 블럭 변환 및 양자화에 [4][9]대한 계수가 포함되어 있습니다.TU는 32×32, 16×16, 8×8 또는 4×4 픽셀 블록 크기입니다.[4]

표준화

2012년 7월 HEVC 회의에서 제안 JCTVC-J0334에 기초하여 32×32 또는 64×[3][12]64의 CTB 크기를 사용하려면 HEVC 레벨 5 이상이 필요하다고 결정되었다.이는 Log2MaxCtbSize [13]변수의 수준 제한으로 국제 표준 초안의 HEVC에 추가되었습니다.

Log2MaxCtbSize는 2012년 10월 HEVC 초안에서는 CtbSizeY로 이름이 변경되었으며 2013년 1월 HEVC [10][14]초안에서는 CtbLog2SizeY로 이름이 변경되었습니다.

부호화 효율

대부분의 비디오 코딩 표준의 설계는 주로 최고의 코딩 [2]효율을 목표로 합니다.코딩 효율이란 비디오 품질을 [2]일정 수준으로 유지하면서 가능한 한 낮은 비트환율로 비디오를 인코딩하는 기능입니다.HEVC는 더 큰 CTB [2]사이즈를 사용함으로써 이점을 얻을 수 있습니다.

이는 HM-8.0 HEVC 인코더를 사용한PSNR 테스트에서 나타나 있습니다.이 테스트에서는 CTU [2]사이즈가 점차 작아집니다.64×64 CTU 크기와 비교했을 때 모든 테스트 시퀀스에서 HEVC 비트 전송률은 32×32 CTU 크기를 사용하도록 강요했을 때 2.2%, 16×16 CTU [2]크기를 사용하도록 강요했을 때 11.0% 증가하는 것으로 나타났습니다.

비디오 해상도가 2560×1600인 클래스 A 테스트 시퀀스에서는 64×64 CTU 사이즈와 비교하여 HEVC 비트레이트가 32×32 CTU 사이즈를 사용하도록 강요받았을 때 5.7%, 16×16 CTU [2]사이즈를 사용하도록 강요받았을 때 28.2% 증가하는 것으로 나타났습니다.

테스트 결과, 큰 CTU 사이즈는 고해상도 [2]비디오의 부호화 효율성에 있어 더욱 중요해진 것으로 나타났습니다.또한 테스트 결과, 16×16 CTU 크기로 인코딩된 HEVC 비디오를 디코딩하는 데 64×64 CTU [2]크기보다 60% 더 오래 걸린 것으로 나타났습니다.테스트 결과 CTU 사이즈가 클수록 코딩 효율이 향상되고 디코딩 [2]시간도 단축되는 것으로 나타났습니다.테스트는 등가 피크 신호 대 잡음 비(PSNR)[2]에 기초한 HEVC의 메인 프로파일을 사용하여 수행되었습니다.

CTU 사이즈가 작을 경우의[2] 비디오비트레이트 증가
비디오 테스트 시퀀스 비디오 인코딩에 사용되는 최대 CTU 크기
64×64 CTU와 비교하여
64 x 64 CTU 32 x 32 CTU 16 x 16 CTU
클래스 A(2560×1600픽셀) 0% 5.7% 28.2%
클래스 B(1920×1080픽셀) 0% 3.7% 18.4%
클래스 C(832×480픽셀) 0% 1.8% 8.5%
클래스 D(416×240픽셀) 0% 0.8% 4.2%
전반적으로. 0% 2.2% 11.0%
부호화 시간 100% 82% 58%
디코딩 시간 100% 111% 160%

「 」를 참조해 주세요.

  • 고효율 비디오 코딩(HEVC) - 8K UHDTV 및 최대 8192 × 4320 해상도를 지원하는 비디오 표준
  • H.264/MPEG-4 AVC - HEVC의 이전 비디오 표준
  • VP9 - CTU와 유사한 슈퍼블록이 있는 비디오코덱
  • 매크로 블록 - 이전 비디오 표준에서 사용된 기본 처리 장치

레퍼런스

  1. ^ G.J. Sullivan; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand (2012-05-25). "Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard" (PDF). IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology new ownership of coding:GilbertLeeGrimaldoJr.(c)(r)(tm). Retrieved 2013-04-26.
  2. ^ a b c d e f g h i j k l m G.J. Sullivan; Heiko Schwarz; Thiow Keng Tan; Thomas Wiegand (2012-08-22). "Comparison of the Coding Efficiency of Video Coding Standards – Including High Efficiency Video Coding (HEVC)" (PDF). IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. Retrieved 2013-04-26.
  3. ^ a b Gary Sullivan; Jens-Rainer Ohm (2012-10-13). "Meeting report of the 10th meeting of the Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC), Stockholm, SE, 11-20 July 2012". JCT-VC. Retrieved 2013-04-28.
  4. ^ a b c d e f g h i j k G.J. Sullivan; J.-R. Ohm; W.-J. Han; T. Wiegand (2012-05-25). "Overview of the High Efficiency Video Coding (HEVC) Standard" (PDF). IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology. Retrieved 2013-04-26.
  5. ^ "ITU-T Home : Study groups : ITU-T Recommendations : ITU-T H.265 (04/2013)". ITU. 2013-04-13. Retrieved 2013-04-16.
  6. ^ "AAP Recommendation: H.265". ITU. 2013-04-13. Retrieved 2013-04-16.
  7. ^ "AAP Announcement No. 09". ITU. 2013-04-15. Retrieved 2013-04-16.
  8. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2014-01-29. Retrieved 2014-02-06.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  9. ^ a b c d "Description of High Efficiency Video Coding (HEVC)". JCT-VC. 2011-01-01. Retrieved 2012-09-15.
  10. ^ a b "High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 10 (for FDIS & Consent)". JCT-VC. 2013-01-17. Retrieved 2013-01-24.
  11. ^ Thomson, Gavin; Shah, Athar (2017). "Introducing HEIF and HEVC" (PDF). Apple Inc. Retrieved 5 August 2019.
  12. ^ Wade Wan; Tim Hellman (2012-07-03). "Adding a Level Restriction on Coding Tree Block Size". JCT-VC. Retrieved 2012-09-22.
  13. ^ "High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 8". JCT-VC. 2012-07-28. Retrieved 2012-07-31.
  14. ^ "High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 9". JCT-VC. 2012-10-22. Retrieved 2012-10-23.

외부 링크