KR102242723B1 - 비디오 신호의 디코딩 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 현재 블록의 블록 타입 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 예측 모드를 확인하는 단계와, 상기 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드를 나타내는 경우, 상기 현재 블록에 인접하는 픽셀을 이용하여 적어도 하나의 상관 파라미터 정보를 획득하는 단계와, 상기 상관 파라미터 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 인트라 예측값을 획득하는 단계 및 상기 현재 블록의 인트라 예측값을 이용하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법을 제공한다.

Description

비디오 신호의 디코딩 방법 및 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR DECODING A VIDEO SIGNAL}
본 발명은 비디오 신호의 디코딩 방법 및 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하는 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 압축 부호화의 대상에는 음성, 영상, 문자 등의 대상이 존재하며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다. 비디오 영상의 일반적인 특징은 공간적 중복성, 시간적 중복성을 지니고 있는 점에 특징이 있다.
이와 같이 공간적 중복성 및 시간적 중복성을 충분히 제거하지 않으면, 비디오 신호를 부호화하는 데 있어서 압축율이 낮아질 뿐만 아니라, 공간적 중복성 및 시간적 중복성을 과도하게 제거하는 경우, 비디오 신호를 디코딩하는 데 있어서 필요한 정보를 생성하지 못하기 때문에 복원율이 나빠지는 문제점이 있었다.
본 발명은, 현재 블록의 블록 타입 정보를 획득하는 단계, 상기 블록 타입 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 예측 모드를 확인하는 단계, 상기 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드를 나타내는 경우, 상기 현재 블록에 인접하는 픽셀을 이용하여 적어도 하나의 상관 파라미터(correlation parameter) 정보를 획득하는 단계, 상기 상관 파라미터 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 인트라 예측값을 획득하는 단계 및 상기 현재 블록의 인트라 예측값을 이용하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 방법을 제공한다.
또한, 본 발명에서, 상기 참조 픽셀은 상기 현재 블록의 좌측, 상단, 좌측 상단 및 우측 상단에 인접한 적어도 하나의 픽셀을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 8x8 예측 모드인 경우, 상기 참조 픽셀은 필터링이 적용된 픽셀인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 상관 파라미터 정보는 상기 현재 블록에 인접하는 픽셀 간의 차이값을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 현재 블록의 예측 모드가 수직 방향 예측 모드인 경우, 상기 상관 파라미터 정보는 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀값을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 현재 블록 내의 현재 픽셀의 인트라 예측값은 상기 현재 픽셀의 수직 좌표와 상기 상관 파라미터 정보 및 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀값을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 현재 블록의 예측 모드가 수평 방향 예측 모드인 경우, 상기 상관 파라미터 정보는 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀값을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 현재 블록 내의 현재 픽셀의 인트라 예측값은 상기 현재 픽셀의 수평 좌표와 상기 상관 파라미터 정보 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀값을 이용하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서, 상기 현재 블록의 예측 모드가 수직 및 수평 방향이 아닌 예측 모드인 경우, 상기 상관 파라미터 정보는 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀값을 이용하여 획득된 수직 상관 파라미터 정보와 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀값을 이용하여 획득된 수평 상관 파라미터 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 현재 블록의 블록 타입 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 예측 모드를 확인하는 예측 모드 확인부, 상기 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 예측 모드를 나타내는 경우, 상기 현재 블록에 인접하는 픽셀을 이용하여 적어도 하나의 상관 파라미터 정보를 획득하는 상관 파라미터 정보 획득부 및 상기 상관 파라미터 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 인트라 예측값을 획득하는 예측값 획득부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 디코딩 장치를 제공한다.
본 발명을 통하여 현재 블록에 인접한 픽셀들의 경향 또는 변화 패턴을 고려하여 현재 블록의 예측값을 획득함으로써 보다 정확한 예측을 수행할 수 있다.
또한, 보다 정확한 인트라 예측값을 생성하기 위해 참조 픽셀의 필터링을 수행하는 경우, 필터링 과정과 예측값 획득 과정에서 중복적으로 발생하는 라운딩 에러를 감소시킴으로써 보다 정확한 예측을 수행할 수 있게 된다.
또한, 현재 블록이 픽쳐의 경계 영역에 위치하는 경우 픽쳐 내의 픽셀들을 이용하여 픽쳐 경계 밖의 픽셀들을 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 픽셀을 함께 이용함으로써 보다 정확한 예측을 수행할 수 있다.
또한, 주변 영역의 하프 픽셀을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측을 수행함으로써 보다 정확한 예측을 수행할 수 있다.
또한, 인트라 스킵 모드를 이용하는 경우, 인터 예측이 비효율적이거나 주변 블록과 유사한 경향을 많이 띄는 비디오 신호의 예측 및 복원에 효율적일 수 있다. 또한, 이 경우 인트라 예측을 수행하지 않고, 레지듀얼 및 CBP를 전송할 필요가 없으므로 사용되는 비트율을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 신호 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측을 설명하기 위한 블록의 구조를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측을 설명하기 위한 예측 모드를 나타낸다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 픽셀간 상관성을 이용하여 예측값을 획득하는 인트라 예측부(300)의 내부 블록도를 나타낸다.
도 5a 내지 도 8은 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 인트라 4x4 수직 예측 모드인 경우 예측 픽셀 값을 획득하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 라운딩 에러(rounding error)를 감소시키기 위한 인트라 예측 방법의 흐름도를 나타낸다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정수 픽셀로부터 생성된 하프 픽셀을 이용하여 인트라 예측의 수행 방법을 설명하기 위해 나타낸 픽셀 구조도이다.
비디오 신호의 비트열 구성을 살펴보면, 동영상 부호화 처리 그 자체를 다루는 VCL(Video Coding Layer, 비디오 부호화 계층)과 부호화된 정보를 전송하고 저장하는 하위 시스템과의 사이에 있는 NAL(Network Abstraction Layer, 네트워크 추상 계층)이라는 분리된 계층 구조로 정의되어 있다. 부호화 과정의 출력은 VCL 데이터이고 전송하거나 저장하기 전에 NAL 단위로 맵핑된다. 각 NAL 단위는 압축된 비디오 데이터 또는 헤더 정보에 해당하는 데이터인 RBSP(Raw Byte Sequence Payload, 동영상 압축의 결과데이터)를 포함한다.
NAL 단위는 기본적으로 NAL헤더와 RBSP의 두 부분으로 구성된다. NAL 헤더에는 그 NAL 단위의 참조픽처가 되는 슬라이스가 포함되어 있는지 여부를 나타내는 플래그 정보(nal_ref_idc)와 NAL 단위의 종류를 나타내는 식별자(nal_unit_type)가 포함되어 있다. RBSP 에는 압축된 원본의 데이터를 저장하며, RBSP 의 길이를 8비트의 배수로 표현하기 위해 RBSP 의 마지막에 RBSP 채워넣기 비트(RBSP trailing bit)를 첨가한다. 이러한 NAL 단위의 종류에는 IDR (Instantaneous Decoding Refresh, 순간 복호 리프레쉬) 픽쳐, SPS (Sequence Parameter Set, 시퀀스 파라미터 세트), PPS (Picture Parameter Set, 픽쳐 파라미터 세트), SEI (Supplemental Enhancement Information, 보충적 부가정보) 등이 있다.
또한, 규격에서는 대상 제품을 적당한 비용으로 구현 가능하도록 여러 가지 프로파일 및 레벨로 제약하고 있는데, 복호기는 해당 프로파일과 레벨에서 정해진 제약을 만족시켜야 한다. 이처럼 복호기가 어떤 압축 영상의 범위까지 대응할 수 있는지 그 기능 또는 파라미터를 나타내기 위해 프로파일과 레벨이라는 두 가지의 개념이 정의되었다. 비트스트림이 어떤 프로파일에 기초하는 것인가는 프로파일 식별자(profile_idc)로 식별할 수 있다. 프로파일 식별자란, 비트스트림이 기반을 둔 프로파일을 나타내는 플래그를 의미한다. 예를 들어, H.264/AVC 에서는 프로파일 식별자가 66 이면 베이스라인 프로파일에 기초함을 의미하고, 77 이면 메인 프로파일에 기초함을 의미하며, 88 이면 확장 프로파일에 기초함을 의미한다. 상기 프로파일 식별자는 시퀀스 파라미터 세트에 포함될 수 있다.
시퀀스 파라미터 세트란, 프로파일, 레벨 등 시퀀스 전체의 부호화에 걸쳐있는 정보가 포함되어 있는 헤더 정보를 말한다. 압축된 동영상 전체, 즉 시퀀스는 반드시 시퀀스 헤더로부터 시작하여야 하므로 헤더 정보에 상당하는 시퀀스 파라미터 세트는 그 파라미터 세트를 참조하는 데이터보다 먼저 복호기에 도착하여야 한다. 결국, 시퀀스 파라미터 세트 RBSP 는 동영상 압축의 결과 데이터에 대한 헤더 정보로써의 역할을 한다. 비트스트림이 입력되면, 먼저 프로파일 식별자는 입력된 비트스트림이 복수개의 프로파일 중에서 어떤 프로파일에 기초하는 것인지를 식별하게 된다.
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 신호 디코딩 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 상기 디코딩 장치는 크게 엔트로피 디코딩부(100), 역양자화/역변환부(200), 인트라 예측부(300), 디블록킹 필터부(400), 복호 픽쳐 버퍼부(500), 인터 예측부(600) 등을 포함할 수 있다.
먼저, 디코딩 장치에서는 수신된 비디오 영상을 복호하기 위하여 NAL 단위로 파싱을 수행한다. 일반적으로 하나 또는 그 이상의 시퀀스 파라미터 셋과 픽쳐 파라미터 셋이 슬라이스 헤더와 슬라이스 데이터가 디코딩되기 전에 디코더로 전송된다. 이 때 NAL 헤더 영역 또는 NAL 헤더의 확장 영역에는 여러 가지 속성 정보가 포함될 수 있다.
파싱된 비트스트림은 엔트로피 디코딩부(100)를 통하여 엔트로피 디코딩되고, 각 매크로브록의 계수, 움직임 벡터 등이 추출된다. 역양자화/역변환부(200)에서는 수신된 양자화된 값에 일정한 상수를 곱하여 변환된 계수값을 획득하고, 상기 계수값을 역변환하여 화소값을 복원하게 된다. 상기 복원된 화소값을 이용하여 인트라 예측부(300)에서는 현재 픽쳐 내의 디코딩된 샘플로부터 인트라 예측(intra prediction)을 수행하게 된다. 상기 인트라 예측부(300)에서는 현재 픽쳐 내에서 현재 블록의 주변 블록의 픽셀을 이용하여 현재 블록을 예측하는데, 보다 정확한 예측을 수행할 수 있다면 화질을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 코딩 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 따라서, 인트라 예측을 위한 다양한 실시예들을 이하 도면을 참조하면서 상세히 설명할 것이다.
한편, 디블록킹 필터부(400)에서는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위해 각각의 코딩된 매크로블록에 적용된다. 필터는 블록의 가장자리를 부드럽게 하여 디코딩된 프레임의 화질을 향상시킨다. 필터링 과정의 선택은 경계 세기(boundary strenth)와 경계 주위의 이미지 샘플의 변화(gradient)에 의해 좌우된다. 필터링을 거친 픽쳐들은 출력되거나 참조 픽쳐로 이용하기 위해 복호 픽쳐 버퍼부(500)에 저장된다.
복호 픽쳐 버퍼부(Decoded Picture Buffer unit)(500)에서는 인터 예측(inter prediction)을 수행하기 위해서 이전에 코딩된 픽쳐들을 저장하거나 개방하는 역할 등을 수행할 수 있다. 이 때 복호 픽쳐 버퍼부(500)에 저장하거나 개방하기 위해서 각 픽쳐의 frame_num 과 POC(Picture Order Count)를 이용하게 된다. 이렇게 관리되는 참조 픽쳐들은 인터 예측부(600)에서 이용될 수 있다.
상기와 같은 과정을 통해 인터 예측된 픽쳐들과 인트라 예측된 픽쳐들은 예측 모드에 따라 선택되어 현재 픽쳐를 복원하게 된다. 이하, 도 2부터는 인트라 예측을 위한 다양한 실시예들을 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측을 설명하기 위한 블록의 구조를 나타낸다.
비디오 신호를 압축 코딩함에 있어서, 블록 간의 픽셀 상관성을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. 상기 도 2를 참조하면, 16x16 매크로블록 내에서 4x4 인트라 예측을 수행하기 위한 코딩 순서 및 블록(픽셀) 구조를 볼 수 있다. 먼저, 16x16 화소를 구성하는 0~15의 블록 순서에 따라 코딩을 수행하게 된다. 그리고, 현재 블록의 인트라 예측을 위해 상기 현재 블록에 인접한 블록들 중 이미 코딩된 블록이 참조될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록(6)의 좌측(3), 상단(4), 좌측상단(1) 및 우측상단(5) 블록들이 상기 현재 블록(6)의 인트라 예측을 위해 참조될 수 있다. 이때, 상기 좌측(3), 상단(4), 좌측상단(1) 및 우측상단(5) 블록들 내의 픽셀을 이용하여 현재 블록(6)의 인트라 예측을 수행할 수 있고, 상기 픽셀은 상기 현재 블록(6)에 인접한 픽셀(A,B,C,D)일 수 있다. 이때, 상기 현재 블록에 인접한 픽셀은 필터링을 적용하기 전 또는 후의 픽셀을 의미할 수 있다. 필터링을 적용하게 되는 경우라면, 라운딩 에러를 감소시킴으로서 코딩 효율을 향상시킬 수 있다. 라운딩 에러의 감소에 대해서는 추후 상세하게 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인트라 예측을 설명하기 위한 예측 모드를 나타낸다.
인트라 예측을 수행하기 위해서 현재 블록이 어느 참조 블록의 어느 픽셀 값을 이용할지 여부가 결정될 수 있다. 이때, 어느 참조 블록의 어느 픽셀 값을 이용할지 여부는 예측 방향을 나타내는 예측 모드에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, 도 2와 도 3을 참조하면, 현재 블록(6)의 예측 모드가 0인 경우 수직 방향으로 인접한 블록(4)의 픽셀(C)을 참조할 수 있고, 1인 경우는 수평 방향으로 인접한 블록(3)의 픽셀(A)을 참조할 수 있고, 2인 경우는 수평 및 수직 방향으로 인접한 블록들(3,4)의 픽셀(A,C)을 참조할 수 있다. 그리고, 현재 블록(6)의 예측 모드가 3 또는 7인 경우 상단 블록(4)과 우측 상단 블록(5)의 픽셀(C,D)을 참조할 수 있고, 4 또는 5 또는 6인 경우는 좌측 블록(3), 좌측 상단 블록(1) 및 상단 블록(4)의 픽셀(A,B,C)을 참조할 수 있고, 5인 경우는 수평 및 수직 방향으로 인접한 블록들(3,4)의 픽셀(A,C)을 참조할 수 있으며, 8인 경우는 좌측 블록(3)의 픽셀(A)을 참조할 수 있다. 이때, 현재 블록의 인트라 예측을 위해 이용되는 픽셀은, 예를 들어, 인접 픽셀 값 그대로 이용될 수 있고, 또는 인접 픽셀들 간의 상관성을 반영하여 수정된 픽셀 값이 이용될 수 있으며, 또는 인접 픽셀 값으로부터 내삽(interpolation) 또는 외삽(extrapolation)된 픽셀 값으로 이용될 수 있다. 또는 위의 예시들의 결합에 의해서도 이용될 수 있다. 이하에서는 상기 다양한 예시들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 픽셀간 상관성을 이용하여 예측값을 획득하는 인트라 예측부(300)의 내부 블록도를 나타낸다.
상기 인트라 예측부(300)는 예측 모드 확인부(310), 상관 파라미터 정보 유도부(320) 및 예측값 획득부(330)를 포함한다.
상기 도 3에서 살펴본 바와 같이, 인트라 예측을 위해 이미 코딩된 픽셀들 간의 상관성을 반영하여 수정된 픽셀 값을 이용할 수 있다. 픽셀들 간의 상관성(correlation)이라 함은, 예를 들어, 픽셀들의 픽셀 값 경향, 픽셀들의 위치에 따른 픽셀 값 변화 패턴 또는 픽셀들 간의 차이값 등을 의미할 수 있다. 이때, 픽셀들 간의 상관성을 반영하여 수정된 픽셀 값을 이용하게 되는 경우, 기존의 예측 모드를 수정하거나 새로운 예측 모드를 정의할 필요가 있다.
먼저, 예측 모드 확인부(310)는 현재 매크로블록의 블록 타입을 확인함으로써 상기 현재 매크로블록의 예측 모드를 확인할 수 있다. 또는 기존의 인트라 예측 모드와 다른 새롭게 정의된 예측 모드를 확인할 수도 있다. 상기 예측 모드에 따라 상기 현재 매크로블록이 수정된 픽셀 값을 이용하여 인트라 예측을 수행하게 되는 경우, 상관 파라미터 정보 유도부(320)는, 수정된 픽셀 값을 획득하기 위해 상관 파라미터 정보를 유도할 수 있다. 여기서, 상관 파라미터 정보라 함은, 코딩된 픽셀들의 픽셀 값 경향, 또는 코딩된 픽셀들의 위치에 따른 픽셀 값 변화 패턴 또는 픽셀들 간의 차이값 등을 고려하여 생성된 변수를 의미할 수 있다. 예를 들어, 코딩된 픽셀들의 위치에 따른 픽셀 값 변화가 선형적으로 증가 또는 감소하는 경향이 있는 경우, 상기 상관 파라미터 정보는 선형적인 증가 또는 감소를 나타내는 선형 함수를 이용함으로써 유도될 수 있다. 다른 예로, 코딩된 픽셀들의 위치에 따른 픽셀 값 변화가 불규칙적인 경우, 최소제곱법(least square estimation)을 이용함으로써 상기 상관 파라미터 정보를 유도할 수 있다. 이때, 픽셀 값 변화의 정도에 따라 2이상의 상관 파라미터 정보가 유도될 수 있다.
이처럼, 상관 파라미터 정보가 유도되면 예측값 획득부(330)에서는 상기 유도된 상관 파라미터 정보와 이미 코딩된 픽셀 값을 이용하여 예측 픽셀 값을 획득할 수 있다. 이하에서는, 상기 상관 파라미터 정보를 획득하는 구체적인 실시예를 살펴보기로 한다.
도 5a 내지 도 8은 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 인트라 4x4 수직 예측 모드인 경우 예측 픽셀 값을 획득하는 과정을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
도 5a와 도 5b는 4x4 현재 블록과 그에 인접한 주변 픽셀들을 나타낸다. 상기 주변 픽셀들은 본 실시예에서 현재 블록 이전에 코딩된 픽셀들을 의미하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 픽셀 I,J,K,L은 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 픽셀을 나타내며, 픽셀 M은 현재 블록의 좌측 상단 픽셀과 대각선으로 인접한 픽셀을 나타내며, 픽셀 A,B,C,D는 현재 블록의 상단 경계에 인접한 픽셀을 나타낸다. 상기 현재 블록의 좌측 상단 픽셀의 위치를 (0,0)이라 한다면, 상기 현재 블록 내의 각 픽셀의 좌표는 상기 도 5a와 도 5b에서 표시된 바와 같다. 상기 현재 블록의 예측 모드가 수직 예측 모드를 나타내는 경우, 상기 현재 블록 내 픽셀들의 예측값은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀 A,B,C,D를 이용함으로써 획득될 수 있다. 이때, 아래 수학식 1이 이용될 수 있다.
[수학식 1]
pred4x4L[x,y] = p[x,-1], 여기서 x,y=0..3
상기 x,y는 상기 현재 블록 내 픽셀의 위치를 나타내고, pred4x4L[x,y] 는 각 픽셀의 예측값을 나타낸다.
본 발명의 실시예에서는 상기 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴을 고려하여 상기 현재 블록의 예측값을 획득할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드가 수직 모드를 나타내는 경우 상기 수학식 1에서처럼 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀 값을 그대로 이용하지 않고, 상기 현재 블록의 인접한 픽셀 값들의 변화를 고려하여 예측값을 획득할 수 있다. 이때, 이용되는 인접한 픽셀은 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀(I,J,K,L), 좌측 상단에 인접한 픽셀(M) 및 좌측 하단에 인접한 픽셀(미도시) 중 적어도 하나일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 따라서, 상기 현재 블록의 인접한 픽셀 값들의 변화가 고려된 상관 파라미터 정보를 획득할 필요가 있다.
도 6은, 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀(I,J,K,L)과 좌측 상단에 인접한 픽셀(M)의 위치에 따른 픽셀 값을 좌표 상에 나타낸 것이다. x축은 좌측 상단에 인접한 픽셀(M)을 기준으로 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀(I,J,K,L)들의 위치를 나타낸 것이고, y축은 픽셀 값을 나타낸다. 이때, 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴이 상기 픽셀(M)을 기준으로 선형적이라고 가정한다면, 아래 수학식 2의 최소제곱법을 이용하여 아래 수학식 3과 같이 상관 파라미터 정보를 획득할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112020052033661-pat00001
[수학식 3]
Figure 112020052033661-pat00002
상기 실시예에서는 픽셀(M)을 기준으로 상관 파라미터 정보를 획득하였다. 즉, 상기 수학식 2에서 y0 값에 상기 픽셀(M) 값을 대입하고, 상기 픽셀(M)과 인접 픽셀들 간의 차이값을 이용하여 상관 파라미터 정보를 획득할 수 있다.
상관 파라미터 정보를 획득하는 다른 실시예로서, 도 7을 참조하면, 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴이 상기 픽셀(M)과 상기 픽셀(M)으로부터 가장 멀리 떨어진 픽셀(L)을 직선으로 연결한 선형이라 가정하여 상관 파라미터 정보를 획득할 수도 있다. 이러한 경우, 상관 파라미터 정보는 아래 수학식 4에 의해 획득될 수 있다.
[수학식 4]
Figure 112020052033661-pat00003
상기에서 도 6 내지 도 7에서 설명한 실시예들은 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴이 선형적이라는 가정 하에서 상관 파라미터 정보를 획득하는 실시예를 설명한 것이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 다른 실시예로서, 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴이 비선형적일 경우 상관 파라미터 정보를 획득하는 것을 설명하기 위해 나타낸 것이다.
상기 도 8은, 상기 도 6에서와 마찬가지로, 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀(I,J,K,L)과 좌측 상단에 인접한 픽셀(M)의 위치에 따른 픽셀 값을 좌표 상에 나타낸 것이다. 이때, 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴이 상기 픽셀(M)을 기준으로 비선형적인 경우, 아래 수학식 5의 최소제곱법을 이용하여 상관 파라미터 정보를 획득할 수 있다.
[수학식 5]
Figure 112020052033661-pat00004
여기서, a,b 는 상관 파라미터 정보를 나타내고, 상기 상관 파라미터 정보는 상기 수학식 2 내지 수학식 3의 과정에서와 같이 획득될 수 있다.
이렇게 획득된 상관 파라미터 정보는 현재 블록의 인트라 예측값을 획득하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 4x4 수직 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록 내 픽셀들의 예측값은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀들(A,B,C,D)과 상기 상관 파라미터 정보를 이용함으로써 획득될 수 있다. 이때, 아래 수학식 6이 이용될 수 있다.
[수학식 6]
pred4x4L[x,y] = round( (y+1)*a + p[x,y-1]), 여기서 x,y=0..3
상기 x,y는 상기 현재 블록 내 픽셀의 위치를 나타내고, 상기 a는 상관 파라미터 정보를 나타내며, pred4x4L[x,y] 는 각 픽셀의 예측값을 나타낸다. 상기 수학식 6은 픽셀들의 변화 패턴이 선형인 경우에 적용될 수 있으며, 비선형인 경우에는 상기 상관 파라미터 정보 a,b가 모두 이용되는 수학식이 따로 정의될 수 있을 것이다. 상기 도 5a에서는 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴이 선형적일 경우 각 픽셀들의 인트라 예측값을 나타내고, 상기 도 5b에서는 현재 블록에 인접한 픽셀들의 변화 패턴이 비선형적일 경우 각 픽셀들의 인트라 예측값을 나타낸다.
본 발명의 다른 실시예로서, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 4x4 수평 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록 내 픽셀들의 예측값은 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀들(I,J,K,L)을 이용함으로써 획득될 수 있다. 이때, 아래 수학식 7이 이용될 수 있다.
[수학식 7]
pred4x4L[x,y] = p[-1, y], 여기서 x,y=0..3
상기 x,y는 상기 현재 블록 내 픽셀의 위치를 나타내고, pred4x4L[x,y] 는 각 픽셀의 예측값을 나타낸다. 상기 도 5 내지 도 8의 인트라 4x4 수직 예측 모드의 실시예에서 설명한 방법과 동일한 방식으로 본 실시예에 적용할 수 있을 것이다. 예를 들어, 상기 수학식 7처럼 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀 값을 그대로 이용하지 않고, 상기 현재 블록의 인접한 픽셀 값들의 변화를 고려하여 예측값을 획득할 수 있다. 이때, 이용되는 인접한 픽셀은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀(A,B,C,D), 좌측 상단에 인접한 픽셀(M) 및 우측 상단에 인접한 픽셀(미도시) 중 적어도 하나일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 도 5 내지 도 8에서 설명한 방식을 적용하여 상관 파라미터 정보를 획득할 수 있고, 이렇게 획득된 상관 파라미터 정보는 현재 블록의 인트라 예측값을 획득하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 4x4 수평 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록 내 픽셀들의 예측값은 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀들(I,J,K,L)과 상기 상관 파라미터 정보를 이용함으로써 획득될 수 있다. 이때, 아래 수학식 8이 이용될 수 있다.
[수학식 8]
pred4x4L[x,y] = round( (x+1)*a + p[x-1,y]), 여기서 x,y=0..3
상기 x,y는 상기 현재 블록 내 픽셀의 위치를 나타내고, 상기 a는 상관 파라미터 정보를 나타내며, pred4x4L[x,y] 는 각 픽셀의 예측값을 나타낸다.
상기에서 설명한 실시예는 현재 블록에 인접한 픽셀들을 기준으로 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 픽셀(M) 열에 있는 픽셀들의 변화 패턴을 고려하여 픽셀(A) 열의 예측값을 획득하고, 획득된 픽셀(A) 열의 변화 패턴을 고려하여 픽셀 (B) 열의 예측값을 획득할 수 있다. 픽셀(C) 열과 픽셀(D) 열도 동일한 방법을 이용할 수 있다. 이러한 방법들은 이하의 실시예들에서도 적용가능할 것이다.
본 발명의 다른 실시예로서, 현재 블록 내 픽셀들의 예측값은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀(A,B,C,D), 좌측 상단에 인접한 픽셀(M) 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀(I,J,K,L) 중 적어도 하나를 이용함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록에 인접한 상단 픽셀 및 좌측 픽셀의 픽셀 값 변화 패턴을 모두 고려하여 상관 파라미터 정보를 획득할 수 있다. 이 경우, 상단 픽셀의 픽셀 값 변화 패턴은 상기에서 설명한 수직 예측 모드의 경우를 적용할 수 있고, 좌측 픽셀의 픽셀 값 변화 패턴은 상기에서 설명한 수평 예측 모드의 경우를 적용할 수 있다.
구체적 예로, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 4x4 대각 좌하향(diagonal down-left) 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록에 인접한 상단 픽셀 및 좌측 픽셀의 픽셀 값 변화 패턴을 모두 고려하여 상관 파라미터 정보를 획득할 수 있다. 획득된 상관 파라미터 정보를 이용하여 아래 수학식 9와 같이 현재 블록의 예측값을 획득할 수 있다.
[수학식 9]
pred4x4L[x,y] = pred4x4L[x,y]PIX + round( -aH *(y+1) + aV *(x+1))
여기서 x,y=0..3 의 값으로 상기 현재 블록 내 픽셀의 위치를 나타내고, 상기 aH 는 상기 현재 블록에 인접한 상단 픽셀의 픽셀 값 변화 패턴을 고려한 상관 파라미터 정보를 나타내며, 상기 aV 는 상기 현재 블록에 인접한 좌측 픽셀의 픽셀 값 변화 패턴을 고려한 상관 파라미터 정보를 나타낸다. 그리고, pred4x4L[x,y] 는 상기 현재 블록 내 각 픽셀의 예측값을 나타내고, pred4x4L[x,y]PIX 는 주변 픽셀들의 변화 패턴을 고려하지 않고 획득된 예측값을 나타낸다.
이와 동일한 방식으로, 현재 블록의 예측 모드가 인트라 4x4 대각 좌우향(diagonal down-right) 예측 모드, 인트라 4x4 수직 우향(vertical right) 예측 모드, 인트라 4x4 수평 하향(horizontal-down) 예측 모드, 인트라 4x4 수직 좌향(vertical left) 예측 모드 및 인트라 4x4 수평 상향(horizontal-up) 예측 모드인 경우, 각각 아래 수학식 10 내지 14와 같이 현재 블록의 예측값을 획득할 수 있다.
[수학식 10]
pred4x4L[x,y] = pred4x4L[x,y]PIX + round( aH *(y+1) + aV *(x+1))
[수학식 11]
pred4x4L[x,y] = pred4x4L[x,y]PIX + round( aH *(y+1) + aV *(x+1))
[수학식 12]
pred4x4L[x,y] = pred4x4L[x,y]PIX + round( aH *(y+1) + aV *(x+1))
[수학식 13]
pred4x4L[x,y] = pred4x4L[x,y]PIX + round( -aH *(y+1) + aV *(x+1))
[수학식 14]
pred4x4L[x,y] = pred4x4L[x,y]PIX + round( aH *(y+1) - aV *(x+1))
상기에서 설명한 수학식 9 내지 14는 일실시예를 나타내고, 다른 실시예로서 상기 수평 또는 수직 상관 파라미터 정보에 예측 방향을 고려한 가중치가 부여될 수도 있다.
상기에서 설명한 실시예들은 4x4 블록을 기준으로 설명하였지만, 본 발명의 실시예에서 설명하는 기술적 사상은 8x8 블록, 16x16 블록 및 그 이상의 사이즈 블록(예를 들어, 32x32 블록, 64x64 블록 등)에도 적용가능할 것이다. 또한, 본 발명에서 제안하는 예측 방법은 기존의 예측 모드에 의한 예측값 획득 과정을 수정하거나 새로운 예측 모드를 정의함으로써 수행될 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 라운딩 에러(rounding error)를 감소시키기 위한 인트라 예측 방법의 흐름도를 나타낸다.
먼저, 현재 블록의 블록 타입을 매크로블록 레이어로부터 획득할 수 있다(S910). 상기 획득된 블록 타입에 기초하여 상기 현재 블록의 예측 모드를 확인할 수 있고(S920). 상기 현재 블록의 예측 모드가 인트라 8x8 예측 모드를 나타내는 경우, 인트라 8x8 예측을 수행하게 된다.
인트라 예측을 수행할 때, 참조 픽셀의 필터링 여부가 코딩 효율 또는 화질 향상에 영향을 미치는 경우가 있다. 여기서, 참조 픽셀이라 함은, 예측값을 생성하기 위해 이용되는 현재 블록에 인접한 픽셀들을 의미할 수 있다. 예를 들어, 도 5의 픽셀 A,B,C,D,M,I,J,K,L 등을 의미할 수 있다. 또는 상기 참조 픽셀은 현재 블록에 인접한 픽셀들로부터 유도된 값, 예를 들어 보간 픽셀, 필터링된 픽셀 등을 의미할 수도 있다.
따라서, 참조 픽셀로서 필터링된 값을 이용하는 경우, 필터링 과정에서 라운딩 에러가 발생할 수 있다. 여기서, 라운딩 에러(rounding error)라 함은, 반올림, 올림, 내림 등의 연산 과정 중에 발생하는 오차를 의미한다. 예를 들어, 도 5를 참조하면 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀들(B,C,D)와 우측 상단에 인접한 픽셀들(미도시)에 대해 다음 수학식 15를 이용하여 필터링을 수행할 수 있다.
[수학식 15]
p'[x,-1] = (p[x-1,-1] + 2*p[x,-1] + p[x+1,-1] + 2)>>2 , x = 1..7
또한, 이렇게 필터링된 참조 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행하는 경우, 예측값 획득 과정에서 다시 라운딩 에러가 발생할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드가 대각 좌하향(diagonal down left) 예측 모드인 경우, 다음 수학식 16을 이용하여 예측값을 획득할 수 있다.
[수학식 16]
pred8x8L[x,y] = (p'[x+y,-1] + 2*p'[x+y+1,-1] + p'[x+y+2,-1] + 2)>>2 , x,y = 0..7
여기서, p'[x,y]는 필터링된 참조 픽셀을 의미한다.
이처럼, 필터링 과정과 예측값 획득 과정에서 중복적으로 발생하는 라운딩 에러를 감소시킬 경우 보다 정확한 예측을 수행할 수 있게 된다. 따라서, 상기 필터링 과정과 상기 예측값 획득 과정을 하나의 수식으로 결합시킨다면 라운딩 에러를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 수학식 15와 16을 하나의 수식으로 결합시켜 새로운 수학식 17을 만들 수 있다.
[수학식 17]
pred8x8L[x,y] = (p[x+y-1,-1] + 4*p[x+y,-1] + 6*p[x+y+1,-1] + 4*p[x+y+2,-1] + p[x+y+3,-1] + 8)>>4
즉, 상기 수학식 17에서는 필터링된 픽셀이 아닌 참조 픽셀을 이용하여 예측값을 획득하게 된다. 이때, 상기 수학식 17은 필터링이 적용된 수식에 해당된다. 따라서, 상기 필터링이 적용된 수식을 이용하여 상기 현재 블록의 예측값을 획득할 수 있다(S930). 그리고, 상기 예측값을 이용하여 상기 현재 블록을 복원할 수 있다(S940).
상기 도 9에서 설명한 실시예는 8x8 블록을 기준으로 설명하였지만, 본 발명의 실시예에서 설명하는 기술적 사상은 4x4 블록, 16x16 블록 및 그 이상의 사이즈 블록(예를 들어, 32x32 블록, 64x64 블록 등)에도 적용가능할 것이다. 또한, 상기 도 3에서 설명한 9가지 예측 모드 중 라운딩 에러가 중복되는 예측 모드에 대해서도 적용가능할 것이다. 또한, 인트라 예측뿐만 아니라 디코딩 프로세스 전반에 걸쳐 라운딩 에러가 중복되는 부분에 대해서도 적용가능할 것이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정수 픽셀로부터 생성된 하프 픽셀을 이용하여 인트라 예측의 수행 방법을 설명하기 위해 나타낸 픽셀 구조도이다.
상기 도 10을 참조하면, 현재 블록의 인코딩(또는 디코딩)할 픽셀들이 존재하고, 그 픽셀들 주변(좌측, 좌측 상단, 상단, 우측 상단) 영역에 이미 인코딩(또는 디코딩)된 정수 픽셀들이 위치한다. 현재 블록의 픽셀 및 주변 블록의 정수 픽셀(또는 정수 펠(pel)) 사이에 하프 픽셀(또는 하프 펠)이 위치함을 알 수 있다. 현재 블록의 좌측 상단 픽셀의 위치가 (0,0)일 때, 하프 픽셀의 위치는 다음 수학식 18과 같을 수 있다.
[수학식 18]
하프 픽셀(x,y) = (m/c, n/c)
여기서, m 및 n 중 적어도 하나는 -1, c는 정수인 상수를 나타낸다. 하프 픽셀도 정수 픽셀과 마찬가지로 현재 블록의 좌측 영역, 좌측 상단 영역, 상단 영역, 우측 상단 영역에 존재하게 된다. 이러한 하프 픽셀을 생성하는 방법으로는 다양한 실시예들이 존재할 수 있다. 먼저, 현재 블록의 주변 블록 내의 정수 픽셀과 필터를 이용하여 하프 픽셀을 생성할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록에 주변 블록 내 적어도 2 이상의 정수 픽셀과 수직 필터를 이용하여 제 1 하프 픽셀을 생성할 수 있다. 또한, 현재 블록의 주변 블록 내 적어도 2 이상의 정수 픽셀과 수평 필터를 이용하여 제 2 하프 픽셀을 생성할 수 있다. 이때, 상기 주변 블록은 현재 블록의 좌측, 좌측 상단, 상단 및 우측 상단에 있는 블록을 포함할 수 있다. 또는 상기 주변 블록은 현재 블록에 인접한 이미 코딩된 블록을 의미할 수 있다. 그리고, 상기 제 1, 제 2 하프 픽셀은 상기 현재 블록에 인접한 하프 픽셀일 수 있다.
또한, 상기 제 1 하프 픽셀과 수평 필터를 이용하여 제 3 하프 픽셀을 생성할 수 있고, 상기 제 2 하프 픽셀과 수직 필터를 이용하여 제 4 하프 픽셀을 생성할 수 있다. 또한, 정수 픽셀과 기 생성된 하프 픽셀의 조합을 이용하여 보다 정밀한 픽셀을 생성할 수도 있다.
이렇게 생성된 하프 픽셀들을 이용하여 인트라 예측을 수행할 경우 보다정확한 예측을 수행할 수 있다.
한편, 인코딩 장치(미도시)에서는 하프 픽셀과 정수 픽셀 중 적어도 하나를 이용하여 현재 블록의 예측 모드를 결정할 수 있다. 예를 들어, 하프 픽셀을 이용한 경우, 정수 픽셀을 이용한 경우, 또는 하프 픽셀과 정수 픽셀 모두를 이용한 경우의 코딩 효율을 계산하여 이 중 가장 최적의 경우를 선택하여 예측 모드를 설정할 수 있다. 그리고, 예측 모드를 나타내는 정보를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이때, 상기 예측 모드는 새롭게 정의할 수 있고, 또는 기존의 예측 모드를 이용하되 인트라 예측 수행 과정을 수정할 수도 있다. 예를 들어, 하프 픽셀을 이용한 예측 모드(half_pel_pred_mode)를 새롭게 정의하는 경우 상기 도 3과 마찬가지로 9가지 예측 모드로 정의할 수 있고, 또는 그 일부만으로 정의할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 하프 픽셀을 생성하기 위해 현재 블록의 주변 블록과 패딩된 현재 블록의 정수 픽셀을 이용할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 예측 모드가 패딩 모드(padding mode)임을 나타내는 경우, 현재 블록의 픽셀에 임의의 값들이 패딩되고, 이렇게 패딩된 정수 픽셀들과 주변 블록의 정수 픽셀들을 이용하여 하프 픽셀을 생성할 수 있다. 여기서, 패딩 모드(padding mode)란, 예측 방향을 나타내는 모드를 의미한다. 즉, 현재 블록의 주변 블록에 있는 정수 픽셀 값을 이용하여 상기 현재 블록의 픽셀값으로 설정하는 경우 이용되는 정수 픽셀의 방향을 의미한다.
마찬가지로, 패딩 모드를 이용하여 획득된 하프 픽셀을 이용하여 인트라 예측을 수행할 경우 보다 정확한 예측을 수행할 수 있다.
상기에서 설명한 실시예들의 기술적 사상은 본 명세서 내의 다른 실시예들에도 유사한 방식으로 적용가능하며, 각 실시예들의 조합을 모두 설명하지는 않지만 그 조합 또한 가능하다. 예를 들어, 상기에서 설명한 하프 픽셀을 생성할 때 도 4 내지 도 8에서 설명한 주변 픽셀들의 상관성을 고려하여 상관 파라미터 정보를 생성할 수 있다. 즉, 상관 파라미터 정보가 적용된 하프 픽셀들을 생성할 수 있고, 이를 나타내는 예측 모드를 새롭게 정의할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 현재 블록이 픽쳐의 경계 영역에 위치하는 경우 픽쳐 내의 픽셀들을 이용하여 픽쳐 경계 밖의 픽셀들을 생성할 수 있다. 그리고, 생성된 픽셀을 함께 이용함으로써 보다 정확한 예측을 수행할 수 있다. 이때, 픽쳐 경계 밖의 픽셀들은 보간법, 필터링, 패딩 중 적어도 하나를 이용하여 생성될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 인트라 예측을 이용하여 현재 픽쳐를 복원하는 경우, 블록 단위로써 지그재그(zig-zag) 방향으로 복원하는 것과 달리, 현재 픽쳐를 구성하는 복수개의 블록들이 동시에 픽셀 단위로 복원되는 새로운 인트라 예측 모드를 제안한다. 즉, 현재 픽쳐에서 좌측 상단에 위치하는 블록이 인트라 예측을 수행한 후, 우측 블록의 인트라 예측을 순차적으로 진행하는 것이 아니라, 현재 픽쳐를 구성하는 복수개의 블록들에서 기 설정된 순서에 따라 픽셀들이 순차적으로 인트라 예측을 수행할 수 있다.
예를 들어, 현재 블록은 먼저 복원된 이전 프레임에 위치하는 주변 블록을 이용하여 현재 블록의 제 1 픽셀을 예측할 수 있다. 이 때, 현재 블록에서 가장 먼저 인트라 예측되는 제 1 픽셀은 현재 블록에서 가장 오른쪽 하단에 위치하는 픽셀일 수 있으나, 이에 한정되지는 아니한다. 그 후, 제 1 픽셀, 픽셀 예측 정보(Pixel Prediction Information) 및 레지듀얼을 이용하여 인접 픽셀의 인트라 예측을 수행한다. 상기 픽셀 예측 정보(Pixel Prediction Information)는 인접 픽셀의 인트라 예측에 이용된 예측 픽셀(프리딕터), 예측 방법(Prediction Method), 예측 방향(Prediction Direction) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
구체적 예로, 이전 프레임에 위치하는 픽셀들을 이용하여 현재 블록 중 가장 오른쪽 하단에 위치한 제 1 픽셀을 가장 먼저 인트라 예측한다. 이 때, 제 1 픽셀을 예측하기 위한 예측 모드는 상기에서 설명한 9 가지 예측 모드를 모두 이용할 수 있다. 그리고, 제 2 픽셀의 인트라 예측은 상기 제 1 픽셀을 이용하여 수행될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 예측 모드는 제 2 픽셀 내지 제 N 픽셀(제 1 픽셀은 제외)의 인트라 예측 모드로 다음과 같은 두 가지 방법을 이용하나, 이에 한정되지는 아니한다.
첫번째 방법은, 인접한 픽셀들의 평균값을 이용하여 예측하는 방법(Averaging Mode)이고, 두번째 방법은 방향성에 따라 예측하는 방법(Directional Mode)이다. 즉, 첫번째 방법은 인트라 예측을 수행하려는 현재 픽셀과 가장 인접한 픽셀들의 평균값을 예측 픽셀로 하여, 현재 픽셀의 인트라 예측을 수행한다. 두번째 방법은 먼저 현재 픽셀을 중심으로 가능한 8가지의 방향 각각에 대하여 가장 가까운 두 픽셀간의 차이를 계산하여, 가장 작은 차이값을 갖는 방향을 예측 방향(Prediction Direction)으로 결정한다. 선택된 예측 방향에서 현재 픽셀과 가장 가까운 두 픽셀의 평균값이 현재 픽셀의 예측 픽셀로 하여, 현재 픽셀의 인트라 예측을 수행한다. 이때, 상기 제 2 픽셀은 제 1 픽셀들의 평균값을 이용하여 인트라 예측을 수행할 수 있고, 제 2 픽셀을 중심으로 제 1 방향에 위치한 제 1 픽셀들간의 차이를 계산하고, 제 1 픽셀들의 평균값을 예측 픽셀로 하여 인트라 예측을 수행한다.
그리고, 제 3 픽셀은 주변의 예측이 완료된 제 1 픽셀 및 제 2 픽셀을 제 3 픽셀의 예측 픽셀로 이용하여, 제 3 픽셀의 인트라 예측을 수행한다. 제 3 픽셀은 인접한 제 1 픽셀 및 제 2 픽셀의 평균값을 예측 픽셀로 이용할 수 있다.
그리고, 제 4 픽셀은 예측이 완료된 제 1 픽셀 내지 제 3 픽셀을 제 4 픽셀의 예측 픽셀로 이용하여, 제 4 픽셀의 인트라 예측을 수행한다. 제 4 픽셀은 인접한 제 1 픽셀, 제 2 픽셀, 및 제 3 픽셀들의 평균값을 예측 픽셀로 이용할 수 있다.
그리고, 제 5 픽셀은 예측이 완료된 제 1 픽셀 내지 제 4 픽셀을 제 5 픽셀의 예측 픽셀로 이용하여, 제 5 픽셀의 인트라 예측을 수행한다. 제 5 픽셀은 인접한 제 1 픽셀, 제 2 픽셀, 및 제 3 픽셀들의 평균값을 예측 픽셀로 이용할 수 있다. 예를 들어, 제 3 픽셀 및 제 4 픽셀을 포함하는 제 1 방향과 제 1 픽셀 및 제 2 픽셀을 포함하는 제 2 방향 각각에서의 두 픽셀간의 차이를 구하고, 이를 비교하여 더 작은 값을 갖는 방향을 예측 방향으로 결정한다. 만일 제 1 방향이 예측 방향으로 선택되는 경우, 제 5 픽셀을 인트라 예측하기 위한 예측 픽셀은, 제 5 픽셀과 제 1 방향에서 인접한 제 3 픽셀과 제 4 픽셀의 평균일 수 있다.
이와 같은 방법으로, 예측이 완료된 주변 픽셀을 이용하여 제 6 픽셀 내지 제 16픽셀까지 인트라 예측을 수행할 수 있다.
한편, 인코딩 장치(미도시)에서는 제1 픽셀 내지 제 N 픽셀의 인트라 예측이 수행되고, 각 픽셀에 관한 픽셀 예측 정보와 레지듀얼이 생성될때마다, 현재 블록의 인트라 예측이 완료되었는지 여부를 판단한다. 현재 블록의 인트라 예측이 완료된 경우, 제 1 픽셀 내지 제 N 픽셀에 대한 픽셀 예측 정보와 레지듀얼을 전송하게 된다.
본 발명의 비디오 신호의 디코딩 장치의 인트라 예측부(300)는, 제 1 픽셀 내지 제 N 픽셀에 대한 픽셀 예측 정보와 레지듀얼을 수신받아, 현재 블록의 복원을 수행한다. 먼저, 수신된 제 1 픽셀의 픽셀 예측 정보와 레지듀얼을 이용하여, 현재 블록의 제 1 픽셀을 복원하고, 복원된 제 1 픽셀과 제 2 픽셀의 픽셀 예측 정보 및 레지듀얼을 이용하여 현재 블록의 제 2 픽셀을 복원한다. 이와 같은 방식으로, 현재 블록의 제 N 픽셀까지 순차적으로 복원하여 현재블록의 복원을 완료할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 비디오 신호의 디코딩 방법은 현재 블록이 주변 블록의 픽셀뿐만 아니라, 현재 블록의 인접 픽셀을 인트라 예측에 이용 이용함으로써 보다 정확한 예측이 가능하게 된다. 또한, 인접 픽셀들은 두 개 이상의 방향으로부터 선택된 프리딕터 값을 이용하여 예측하므로, 이산 코사인 변환시 보다 많은 0의 계수를 갖는 블록이 생성되므로 코딩 효율을 높일 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 다른 실시예로서, 현재 블록의 인트라 예측을 수행함에 있어서, 일정한 경우 주변 블록으로부터 예측을 수행하지 아니하고, 주변 블록의 픽셀값을 그대로 이용하는 인트라 스킵 모드(intra skip mode)를 제안한다.
종래의 인트라 예측은 16*16 블록, 8*8 블록, 및 4*4 블록을 이용하며, 9 가지의 인트라 예측 모드를 이용하여 수행된다. 그러나, 화면간 상관도(correlation)가 떨어져 인트라 예측 모드를 이용해야 하는 경우 중, 현재 블록과 주변 블록이 유사한(homogeneous) 경우에는 종래의 인트라 예측을 수행하는 것보다 주변 블록을 그대로 이용하는 것이 더 효율적일 수 있다.
인코딩 장치(미도시)에서는 현재 블록이 인트라 스킵 모드를 이용하는 경우, 효율이 더 좋은 경우 인트라 스킵 모드를 채택하고, 예측 블록을 결정하며, 인트라 스킵 정보 및 선택된 예측 블록 정보를 디코딩 장치로 전송한다. 상기 인트라 스킵 정보는 현재 블록이 인트라 스킵 모드를 이용하였는지 여부를 나타내는 플래그 정보(intra_Skip_flag)일 수 있다.
인트라 스킵 모드 플래그 정보(intra_skip_flag)가 1인 경우, 주변 블록 내 참조 픽셀값을 현재 블록의 픽셀값으로 그대로 이용할 수 있다. 반면, 현재 블록이 인트라 스킵 모드를 수행하지 않는 경우에는, 종래의 인트라 예측 방법(또는 상기에서 설명한 다른 인트라 예측 방법)을 이용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따라 인트라 스킵 모드를 이용하는 경우, 인터 예측이 비효율적이며 주변 블록과 유사(homogeneous)한 비디오 신호의 예측 및 복원에 효율적일 수 있다. 또한, 인트라 예측을 수행할 필요가 없고, 레지듀얼 및 CBP를 전송할 필요가 없으므로 사용되는 비트율을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코딩 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 본 발명이 적용되는 인코딩 방법에 의해 생성된 비트스트림은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장되거나, 유/무선 통신망을 이용해 전송될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

Claims (3)

  1. 인트라 예측에 기반하여 비디오 신호를 인코딩하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계, 상기 인트라 예측 모드는 수직 방향 예측 모드 또는 수평 방향 예측 모드를 포함하며; 및
    상기 결정된 인트라 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 픽셀에 대한 예측값을 획득하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 방향 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 픽셀에 대한 예측값은 상기 현재 블록에 인접한 좌측 이웃 픽셀과 상기 현재 블록에 인접한 좌측 상단 이웃 픽셀 간의 차이값 및 상기 현재 블록에 인접한 상단 이웃 픽셀에 기반하여 획득되고,
    상기 상단 이웃 픽셀은 상기 현재 블록의 픽셀과 동일한 수평 좌표를 가지고, 상기 좌측 이웃 픽셀은 상기 현재 블록의 픽셀과 동일한 수직 좌표를 가지고, 상기 좌측 상단 이웃 픽셀은 상기 상단 이웃 픽셀과 동일한 수직 좌표를 가지고 상기 좌측 이웃 픽셀과 동일한 수평 좌표를 가지는, 방법.
  2. 청구항 1의 방법에 따라 인코딩된 비트스트림이 저장된, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체.
  3. 인트라 예측에 기반하여 비디오 신호를 인코딩하도록 구성된 장치에 있어서,
    현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하고, 상기 인트라 예측 모드는 수직 방향 예측 모드 또는 수평 방향 예측 모드를 포함하며, 상기 결정된 인트라 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 픽셀에 대한 예측값을 획득하도록 구성된 인트라 예측부를 포함하되,
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드가 수직 방향 예측 모드인 경우, 상기 현재 블록의 픽셀에 대한 예측값은 상기 현재 블록에 인접한 좌측 이웃 픽셀과 상기 현재 블록에 인접한 좌측 상단 이웃 픽셀 간의 차이값 및 상기 현재 블록에 인접한 상단 이웃 픽셀에 기반하여 획득되고,
    상기 상단 이웃 픽셀은 상기 현재 블록의 픽셀과 동일한 수평 좌표를 가지고, 상기 좌측 이웃 픽셀은 상기 현재 블록의 픽셀과 동일한 수직 좌표를 가지고, 상기 좌측 상단 이웃 픽셀은 상기 상단 이웃 픽셀과 동일한 수직 좌표를 가지고 상기 좌측 이웃 픽셀과 동일한 수평 좌표를 가지는, 장치.
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