KR102472032B1 - 팔레트 모드를 이용한 비디오 코딩 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전자 장치는 비디오 데이터를 디코딩하는 방법을 수행한다. 상기 전자 장치는 먼저 계층 구조를 갖는 비디오 비트스트림으로부터, 상기 계층 구조의 제1 레벨과 연관된 제1 신택스 요소를 수신한다. 상기 제1 신택스 요소가, 팔레트 모드가 상기 비디오 비트스트림의 상기 제1 레벨 아래의 하나 이상의 코딩 유닛(CU)에 대해 인에이블됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 전자 장치는 상기 비디오 비트스트림으로부터, 대응하는 팔레트 표에 따라 상기 하나 이상의 CU 중 적어도 하나의 픽셀 값을 재구축한다. 그러나 상기 제1 신택스 요소가, 팔레트 모드가 상기 하나 이상의 코딩 유닛(CU)에 대해 디스에이블됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 전자 장치는 상기 비디오 비트스트림으로부터, 비팔레트 방식에 따라 상기 하나 이상의 CU 중 어느 CU의 픽셀 값을 재구축한다.

Description

팔레트 모드를 이용한 비디오 코딩 방법 및 장치
본 출원은 일반적으로 비디오 데이터 코딩 및 압축에 관한 것으로, 특히 팔레트 모드(palette mode)를 사용한 비디오 코딩 방법 및 시스템에 관한 것이다.
디지털 비디오는 디지털 텔레비전, 랩톱 또는 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 디지털 카메라, 디지털 기록 기기, 디지털 미디어 플레이어, 비디오 게이밍 콘솔, 스마트폰, 비디오 원격 회의 기기, 비디오 스트리밍 기기 등과 같은, 다양한 전자 기기에 의해 지원된다. 전자 기기는 MPEG-4, ITU-T H.263, ITU-T H.264/MPEG-4, 파트 10, AVC(Advanced Video Coding), HEVC(High Efficiency Video Coding) 및 VVC(Versatile Video Coding) 표준에 의해 정의된 바와 같은 비디오 압축/압축해제 표준을 구현함으로써 디지털 비디오 데이터를 송신, 수신, 인코딩, 디코딩 및/또는 저장한다. 비디오 압축은 전형적으로 비디오 데이터에 고유한 중복성(redundancy)을 줄이거나 제거하기 위해 공간(인트라 프레임) 예측 및/또는 시간(인터 프레임) 예측을 수행하는 것을 포함한다. 블록 기반 비디오 코딩의 경우, 비디오 프레임은 하나 이상의 슬라이스(slice)로 파티셔닝되고(partitioned), 각각의 슬라이스는 CTU(Coding Tree Unit)라고도 하는 다수의 비디오 블록을 포함한다. 각각의 CTU는 하나의 CU(Coding Unit)를 포함하거나 미리 정의된 최소 CU 크기에 도달할 때까지 더 작은 CU로 재귀적으로 쪼개질 수 있다. 각각의 CU(리프(leaf) CU라고도 함)는 하나 또는 다수의 TU(Transform Unit)를 포함하고, 각각의 CU는 하나 또는 다수의 PU(Prediction Unit)도 포함한다. 각각의 CU는 인트라(Intra) 모드, 인터(Inter) 모드 또는 IBC 모드로 코딩될 수 있다. 비디오 프레임의 인트라 코딩된(I) 슬라이스에서의 비디오 블록은 동일한 비디오 프레임 내의 이웃 블록의 참조 샘플에 대한 공간 예측을 사용하여 인코딩된다. 비디오 프레임의 인터 코딩된(P 또는 B) 슬라이스에서의 비디오 블록은 동일한 비디오 프레임 내의 이웃 블록의 참조 샘플에 대한 공간 예측 또는 다른 이전 및/또는 미래 참조 비디오 프레임의 참조 샘플에 대한 시간 예측을 사용할 수 있다.
이전에 인코딩된 참조 블록, 예를 들어 이웃 블록에 기초한 공간 또는 시간 예측은 코딩될 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 결과로서 생성한다. 참조 블록을 찾는 프로세스는 록 매칭 알고리즘에 의해 달성될 수 있다. 코딩될 현재 블록(current block to be coded)과 예측 블록(predictive block) 사이의 픽셀 차이를 나타내는 잔차 데이터는 잔차 블록 또는 예측 오차라고 한다. 인터 코딩된 블록은 예측 블록을 형성하는 참조 프레임 내의 참조 블록을 가리키는 움직임 벡터, 및 잔차 블록에 따라 인코딩된다. 움직임 벡터를 결정하는 프로세스는 전형적으로 움직임 추정이라고 한다. 인트라 코딩된 블록은 인트라 예측 모드 및 잔차 블록에 따라 인코딩된다. 추가 압축을 위해, 잔여 블록은 픽셀 영역(pixel domain)에서 변환 영역(transform domain), 예컨대 주파수 영역(frequency domain)으로 변환된 다음, 양자화될 수 있는 잔차 변환 계수를 결과로서 생성한다. 초기에 2차원 어레이로 배열된 양자화된 변환 계수는 변환 계수의 1차원 벡터를 생성하기 위해 스캔될 수 있으며, 그런 다음 훨씬 더 압축을 달성하기 위해 비디오 비트스트림으로 엔트로피 인코딩될 수 있다.
그런 다음 인코딩된 비디오 비트스트림은 디지털 비디오 능력을 구비한 다른 전자 기기에 의해 액세스되거나 유선 또는 무선으로 전자 기기에 직접 송신될 수 있도록 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체(예: 플래시 메모리)에 저장된다.
그러면 전자 기기는, 예컨대, 인코딩된 비디오 비트스트림을 파싱하여 비트스트림으로부터 신택스 요소를 획득하고 비트스트림으로부터 획득된 신택스 요소에 적어도 부분적으로 기초하여 인코딩된 비디오로부터 디지털 비디오 데이터를 그것의 원래 포맷으로 재구축함으로써(위에서 설명한 비디오 압축의 반대 프로세스인) 비디오 압축해제를 수행하고, 재구축된 디비털 비디오 데이터를 전자 기기의 디스플레이상에 렌더링한다.
디지털 비디오 품질이 고해상도에서 4Kx2K 또는 심지어 8Kx4K로 나아감에 따라, 인코딩/디코딩될 비디오 데이터의 양이 기하급수적으로 증가한다. 디코딩된 비디오 데이터의 이미지 품질을 유지하면서 비디오 데이터를 보다 효율적으로 인코딩/디코딩할 수 있는 방법의 관점에서 이것은 끊임없는 도전이다.
본 출원은 비디오 데이터 인코딩 및 디코딩, 특히 팔레트 모드를 사용한 비디오 인코딩 및 디코딩의 시스템 및 방법과 관련된 구현을 설명한다.
본 출원의 제1 측면에 따르면, 비디오 데이터를 디코딩하는 방법은, 계층 구조(hierarchical structure)를 갖는 비디오 비트스트림으로부터, 상기 계층 구조의 제1 레벨과 연관된 제1 신택스 요소를 수신하는 단계; 상기 제1 신택스 요소가, 팔레트 모드가 상기 비디오 비트스트림의 상기 제1 레벨 아래의 하나 이상의 코딩 유닛(coding unit, CU)에 대해 인에이블됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 비디오 비트스트림으로부터, 대응하는 팔레트 표(palette table)에 따라 상기 하나 이상의 CU 중 적어도 하나의 픽셀 값을 재구축하는 단계; 및 상기 제1 신택스 요소가, 팔레트 모드가 상기 하나 이상의 코딩 유닛(CU)에 대해 디스에이블됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 비디오 비트스트림으로부터, 비팔레트 방식(non-palette scheme)에 따라 상기 하나 이상의 CU 중 어느 CU의 픽셀 값을 재구축하는 단계를 포함한다.
본 출원의 제2 측면에 따르면, 전자 장치는, 하나 이상의 처리 유닛, 메모리 및 상기 메모리에 저장된 복수의 프로그램을 포함한다. 상기 프로그램은 상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 전술한 비디오 데이터를 디코딩하는 방법을 수행하게 한다.
본 출원 제3 측면에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적인 저장 매체는 하나 이상의 처리 유닛을 갖는 전자 장치에의한 실행을 위한 복수의 프로그램을 저장한다. 상기 프로그램은, 상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 전술한 비디오 데이터를 디코딩하는 방법을 수행하게 한다.
본 출원의 제4 측면에 따르면, 비디오 데이터를 인코딩하는 방법은, 계층 구조를 갖는 비디오 비트스트림에 포함시키기 위해, 상기 계층 구조의 제1 레벨과 연관된 제1 신택스 요소를 생성하는 단계 - 상기 제1 신택스 요소는, 팔레트 모드가 상기 제1 레벨 아래의 하나 이상의 코딩 유닛(CU)에 대해 인에이블됨을 지시함 -; 상기 하나 이상의 CU의 픽셀 값 및 상기 제1 신택스 요소를 상기 비디오 비트스트림으로 인코딩하는 단계 - 각각의 CU는 대응하는 팔레트 표를 가짐 -; 및 인코딩된 하나 이상의 CU 및 상기 제1 신택스 요소를 포함하는 비디오 비트스트림을 출력하는 단계를 포함한다.
본 출원의 제5 측면에 따르면, 전자 장치는 하나 이상의 처리 유닛; 메모리 및 상기 메모리에 저장된 복수의 프로그램을 포함한다. 상기 프로그램은 상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 전술한 비디오 데이터를 인코딩하는 방법을 수행하게 한다.
본 출원의 제6 측면에 따르면, 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적인 저장 매체는 하나 이상의 처리 유닛을 갖는 전자 장치에의한 실행을 위한 복수의 프로그램을 저장한다. 상기 프로그램은, 상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 전술한 비디오 데이터를 인코딩하는 방법을 수행하게 한다.
구현예에 대한 추가 이해를 제공하기 위해 포함되고 여기에 통합되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 설명된 구현예을 나타내고 설명과 함께 기본 원리를 설명하는 역할을 한다. 동일한 참조 번호는 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 개시의 일부 구현예에 따른 예시적인 비디오 인코딩 및 디코딩 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일부 구현예에 따른 예시적인 비디오 인코더를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일부 구현예에 따른 예시적인 비디오 디코더를 나타낸 블록도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 개시의 일부 구현예에 따라 프레임이 어떻게 상이한 크기 및 형상의 다수의 비디오 블록으로 재귀적으로 파티셔닝되는지를 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일부 구현예에 따라 비디오 데이터를 코딩하기 위한 팔레트 표를 결정하고 사용하는 예를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일부 구현예에 따른 팔레트 기반 방식을 사용하여 비디오 인코더가 비디오 데이터를 인코딩하는 기법들을 구현하는 예시적인 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 개시의 일부 구현예에 따라 팔레트 기반 방식을 사용하여 비디오 디코더가 비디오 데이터를 디코딩하는 기법들을 구현하는 예시적인 프로세스를 나타낸 흐름도이다.
첨부 도면에 그 예가 예시되어 있는 특정 구현예를 상세하게 참조한다. 이하의 상세한 설명에서는, 여기에 제시된 주제의 이해를 돕기 위해 다수의 비한정적인 구체적인 세부사항을 설명된다. 그러나 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 다양한 대안이 사용될 수 있고 주제는 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 여기에 제시된 주제는 디지털 비디오 능력을 갖는 많은 유형의 전자 기기에서 구현될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 개시의 일부 구현예에 따라 비디오 블록을 병렬로 인코딩 및 디코딩하기 위한 예시적인 시스템(10)을 나타낸 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 목적지 기기(destination device)(14)에 의해 나중에 디코딩될 비디오 데이터를 생성하고 인코딩하는 근원지 기기(source device)(12)를 포함한다. 근원지 기기(12) 및 목적지 기기(14)는 데스크톱 또는 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱 박스, 디지털 텔레비전, 카메라, 디스플레이 기기, 디지털 미디어 플레이어, 비디오 게이밍 콘솔, 비디오 스트리밍 기기 등을 포함한, 다양한 전자 기기 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 일부 구현예에서, 근원지 기기(12) 및 목적지 기기(14)는 무선 통신 능력을 갖추고 있다.
일부 구현예에서, 목적지 기기(14)는 링크(16)를 통해 디코딩될 인코딩된 비디오 데이터를 수신할 수 있다. 링크(16)는 근원지 기기(12)로부터 목적지 기기(14)로 인코딩된 비디오 데이터를 이동할 수 있는 임의의 유형의 통신 매체 또는 기기를 포함할 수 있다. 하나의 예에서, 링크(16)는 근원지 기기(12)가 인코딩된 비디오 데이터를 실시간으로 목적지 기기(14)에 직접 전송할 수 있게 하는 통신 매체를 포함할 수 있다. 인코딩된 비디오 데이터는 무선 통신 프로토콜과 같은 통신 표준에 따라 변조되어, 목적지 기기(14)로 송신될 수 있다. 통신 매체는 무선 주파수(radio frequency, RF) 스펙트럼 또는 하나 이상의 물리적인 송신 라인과 같은, 임의의 무선 또는 유선 통신 매체를 포함할 수 있다. 통신 매체는 근거리 네트워크, 광역 네트워크 또는 인터넷과 같은 글로벌 네트워크와 같은, 패킷 기반 네트워크의 일부를 형성할 수 있다. 통신 매체는 라우터, 교환기, 기지국, 또는 목적지 기기(12)에서 목적지 기기(14)로의 통신을 용이하게 하는 데 유용할 수 있는 기타 장비를 포함할 수 있다.
일부 다른 구현예에서, 인코딩된 비디오 데이터는 출력 인터페이스(22)로부터 저장 기기(32)로 전송될 수 있다. 그 후에, 저장 기기(32) 내의 인코딩된 비디오 데이터는 입력 인터페이스(28)를 통해 목적지 기기(14)에 의해 액세스될 수 있다. 저장 기기(32)는 하드 드라이브, 블루레이 디스크, DVD, CD-ROM, 플래시 메모리, 휘발성 또는 비휘발성 메모리 또는 인코딩된 비디오 데이터를 저장하기 위한 기타 적절한 디지털 저장 매체와 같은, 다양한 분산형(distributed) 또는 로컬 액세스형(locally accessed) 데이터 저장 매체를 포함할 수 있다. 추가 예에서, 저장 기기(32)는 근원지 기기(12)에 의해 생성된 인코딩된 비디오 데이터를 보유할 수 있는 파일 서버 또는 다른 중간 저장 기기에 대응할 수 있다. 목적지 기기(14)는 스트리밍 또는 다운로드를 통해 저장 기기(32)로부터 저장된 비디오 데이터에 액세스할 수 있다. 파일 서버는 인코딩된 비디오 데이터를 저장하고 인코딩된 비디오 데이터를 목적지 기기(14)에 송신할 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터일 수 있다. 예시적인 파일 서버는 웹 서버(예: 웹사이트용), FTP 서버, NAS(Network Attached Storage) 기기 또는 로컬 디스크 드라이브를 포함한다. 목적지 기기(14)는 파일 서버에 저장된 인코딩된 비디오 데이터에 액세스하는 데 적합한 무선 채널(예: Wi-Fi 연결), 유선 연결(예: DSL, 케이블 모뎀 등), 또는 이들 양자의 조합을 포함한, 임의의 표준 데이터 연결을 통해, 인코딩된 비디오 데이터에 액세스할 수 있다. 저장 기기(32)로부터의 인코딩된 비디오 데이터의 송신은 스트리밍 송신, 다운로드 송신, 또는 이 둘의 조합일 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 근원지 기기(12)는 비디오 소스(18), 비디오 인코더(20) 및 출력 인터페이스(22)를 포함한다. 비디오 소스(18)는 비디오 캡처 기기, 예컨대, 비디오 카메라, 이전에 캡처된 비디오를 포함하는 비디오 아카이브(video archive), 비디오 콘텐츠 제공자로부터 비디오를 수신하기 위한 비디오 피드 인터페이스(video feed interface), 및/또는 소스 비디오인 컴퓨터 그래픽 데이터를 생성하기 위한 컴퓨터 그래픽 시스템, 또는 이러한 소스의 조합과 같은 소스를 포함할 수 있다. 하나의 예로서, 비디오 소스(18)가 보안 감시 시스템의 비디오 카메라인 경우, 근원지 기기(12) 및 목적지 기기(14)는 카메라 폰 또는 비디오 폰을 형성할 수 있다. 그러나 본 출원에서 설명된 구현은 일반적으로 비디오 코딩에 적용될 수 있고, 무선 및/또는 유선 애플리케이션에 적용될 수 있다.
캡처되거나, 미리 캡처되거나, 컴퓨터로 생성된 비디오는 비디오 인코더(20)에 의해 인코딩될 수 있다. 인코딩된 비디오 데이터는 근원지 기기(12)의 출력 인터페이스(22)를 통해 목적지 기기(14)로 직접 송신될 수 있다. 인코딩된 비디오 데이터는 또한(또는 대안적으로) 디코딩 및/또는 재생을 위해 목적지 기기(14) 또는 다른 기기에의한 추후 액세스를 위해 저장 기기(32)에 저장될 수 있다. 출력 인터페이스(22)는 모뎀 및/또는 송신기를 더 포함할 수 있다.
목적지 기기(14)는 입력 인터페이스(28), 비디오 디코더(30), 및 디스플레이 기기(34)를 포함한다. 입력 인터페이스(28)는 수신기 및/또는 모뎀을 포함할 수 있고 링크(16)를 통해 인코딩된 비디오 데이터를 수신할 수 있다. 링크(16)를 통해 통신되거나, 저장 기기(32)상에 제공되는 인코딩된 비디오 데이터는 비디오 데이터의 디코딩 시에 비디오 디코더(30)에 의해 사용하기 위해 비디오 인코더(20)에 의해 생성된 다양한 신택스 요소(syntax element)들을 포함할 수 있다. 이러한 신택스 요소는 통신 매체상에서 송신되거나, 저장 매체에 저장되거나, 파일 서버에 저장된 인코딩된 비디오 데이터 내에 포함될 수 있다.
일부 구현예에서, 목적지 기기(14)는 디스플레이 기기(34)를 포함할 수 있는데, 디스플레이 기기(34)는 목적지 기기(14)와 통신하도록 구성된 통합 디스플레이 기기 및 외부 디스플레이 기기일 수 있다. 디스플레이 기기(34)는 디코딩된 비디오 데이터를 사용자에게 표시하며, 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 플라즈마 디스플레이, 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 디스플레이, 또는 기타 유형의 디스플레이 기기와 같은 다양한 디스플레이 기기 중 임의의 것을 포함할 수 있다.
비디오 인코더(20)와 비디오 디코더(30)는 VVC, HEVC, MPEG-4, Part 10, 고급 비디오 코딩(AVC), 또는 이러한 표준의 확장과 같은, 독점 또는 산업 표준에 따라 작동할 수 있다. 본 출원은 특정 비디오 코딩/디코딩 표준에 한정되지 않고 다른 비디오 코딩/디코딩 표준에 적용될 수 있는 것이 이해되어야 한다. 근원지 기기(12)의 비디오 인코더(20)는 이들 현재 또는 미래의 표준들 중 임의의 것에 따라 비디오 데이터를 인코딩하도록 구성될 수 있다는 것이 일반적으로 고려된다. 유사하게, 목적지 기기(14)의 비디오 디코더(30)가 이들 현재 또는 미래의 표준들 중 임의의 것에 따라 비디오 데이터를 디코딩하도록 구성될 수도 있다는 것이 또한 일반적으로 고려된다.
비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 각각은, 하나 이상의 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array, FPGA), 개별 로직(discrete logic), 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합과 같은, 다양한 적절한 인코더 회로 중 임의의 것으로 구현될 수 있다.
전자 기기는, 소프트웨어로 부분적으로 구현되는 경우, 소프트웨어에 대한 명령어를 적절한 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적인 매체에 저장하고 하나 이상의 프로세서를 사용하여 하드웨어에서 명령어를 실행하여 본 개시에 개시된 비디오 코딩/디코딩 작업을 수행할 수 있다. 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 각각은 하나 이상의 인코더 또는 디코더에 포함될 수도 있고, 둘 중 어느 것이든 결합된 인코더/디코더(CODEC)의 일부로서 개개의 기기에 통합될 수도 있다.
도 2는 본 출원에서 설명된 일부 구현예에 따른 예시적인 비디오 인코더(20)를 나타낸 블록도이다. 비디오 인코더(20)는 비디오 프레임 내의 비디오 블록의 인트라 및 인터 예측 코딩을 수행할 수도 있다. 인트라 예측 코딩은 주어진 비디오 프레임 또는 픽처 내의 비디오 데이터의 공간 중복성을 줄이거나 제거하기 위해 공간 예측에의존한다. 인터 예측 코딩은 인접한 비디오 프레임 또는 비디오 시퀀스의 픽처 내의 비디오 데이터의 시간 중복성을 줄이거나 제거하기 위해 시간 예측에의존한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 비디오 인코더(20)는 비디오 데이터 메모리(40), 예측 처리 유닛(41), 디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(64), 합산기(50), 변환 처리 유닛(52), 양자화 유닛(54) 및 엔트로피 인코딩 유닛(56)을 포함한다. 예측 처리 유닛(41)은 움직임 추정 유닛(42), 움직임 보상 유닛(44), 파티션 유닛(45), 인트라 예측 처리 유닛(46) 및 인트라 블록 복제(block copy, BC) 유닛(48)을 더 포함한다. 일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 또한 역양자화 유닛(58), 역변환 처리 유닛(60), 및 비디오 블록 재구축을 위한 합산기(62)를 포함한다. 디블록킹 필터(deblocking filter)(미도시)는 블록 경계를 필터링하여 재구축된 비디오로부터 블록성 아티팩트(blockiness artifact)를 제거하기 위해 합산기(62)와 DPB(64) 사이에 위치될 수 있다. 인루프 필터(in loop filter)(미도시)는 합산기(62)의 출력을 필터링하기 위해 디블로킹 필터에 더하여 사용될 수도 있다. 비디오 인코더(20)는 고정 또는 프로그램 가능한 하드웨어 유닛의 형태를 취할 수 있거나, 예시된 하나 이상의 고정 또는 프로그램 가능한 하드웨어 유닛 중 하나 이상으로 나뉠 수 있다.
비디오 데이터 메모리(40)는 비디오 인코더(20)의 구성요소들에 의해 인코딩될 비디오 데이터를 저장할 수 있다. 비디오 데이터 메모리(40) 내의 비디오 데이터는 예를 들어, 비디오 소스(18)로부터 획득될 수 있다. DPB(64)는 비디오 인코더(20)에의한 비디오 데이터의 인코딩 시에 사용하기 위한 참조 비디오 데이터를 저장하는 버퍼이다(예: 인트라 또는 인터 예측 코딩 모드에서). 비디오 데이터 메모리(40) 및 DPB(64)는 임의의 다양한 메모리 소자에 의해 형성될 수 있다. 다양한 예에서, 비디오 데이터 메모리(40)는 비디오 인코더(20)의 다른 구성요소와 함께 온칩(on-chip)일 수 있거나, 그러한 구성요소에 대해 오프칩(off-chip)일 수도 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 비디오 데이터를 수신한 후, 예측 처리 유닛(41) 내의 파티션 유닛(45)은 비디오 데이터를 비디오 블록으로 파티셔닝한다. 이 파티셔닝은 또한 비디오 데이터와 연관된 사분 트리 구조(quad-tree structure)와 같은 미리 정의된 분할 구조(splitting structure)에 따라 비디오 프레임을 슬라이스, 타일(tile), 또는 다른 더 큰 코딩 유닛(CU)으로 파티셔닝하는 것을 포함할 수 있다. 비디오 프레임은 다수의 비디오 블록(또는 타일이라고 하는 비디오 블록의 세트)으로 나뉠 수 있다. 예측 처리 유닛(41)은 에러 결과(예: 코딩 레이트 및 왜곡 레벨)에 기초하여 현재 비디오 블록에 대해, 복수의 인트라 예측 코딩 모드 중 하나 또는 복수의 인터 예측 코딩 모드 중 하나와 같은, 복수의 가능한 예측 코딩 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 예측 처리 유닛(41)은 결과로서 생성된 인트라 또는 인터 예측 코딩된 블록을 합산기(50)에 제공하여 잔차 블록을 생성하고 합산기(62)에 제공하여 이후에 참조 프레임의 일부로서 사용하기 위한 인코딩된 블록을 재구축할 수 있다. 예측 처리 유닛(41)은 또한 움직임 벡터, 인트라 모드 지시자, 파티션 정보, 및 기타 신택스 정보와 같은, 신택스 요소를 엔트로피 인코딩 유닛(56)에 제공한다.
현재 비디오 블록에 대한 적절한 인트라 예측 코딩 모드를 선택하기 위해, 예측 처리 유닛(41) 내의 인트라 예측 처리 유닛(46)은 코딩될 현재 블록과 동일한 프레임 내의 하나 이상의 이웃 블록에 대해 현재 비디오 블록의 인트라 예측 코딩을 수행하여 공간 예측을 제공할 수 있다. 예측 처리 유닛(41) 내의 움직임 추정 유닛(42) 및 움직임 보상 유닛(44)은 하나 이상의 참조 프레임 내의 하나 이상의 예측 블록에 대해 현재 비디오 블록의 인터 예측 코딩을 수행하여 시간 예측을 제공할 수 있다. 비디오 인코더(20)는 예컨대, 비디오 데이터의 블록 각각에 대한 적절한 코딩 모드를 선택하기 위해, 다수의 코딩 패스(coding pass)를 수행할 수 있다.
일부 구현예에서, 움직임 추정 유닛(42)은 움직임 벡터를 생성함으로써 현재 비디오 프레임에 대한 인터 예측 모드를 결정하는데, 이는 비디오 프레임의 시퀀스 내의 미리 결정된 패턴에 따라, 참조 비디오 프레임 내의 예측 블록에 대한 현재 비디오 프레임 내의 비디오 블록의 예측 유닛(PU)의 변위를 지시한다. 움직임 추정 유닛(42)에 의해 수행되는 움직임 추정은, 비디오 블록에 대한 움직임을 추정하는 움직임 벡터를 생성하는 프로세스이다. 예를 들어, 움직임 벡터는 현재 프레임(또는 다른 코딩된 유닛) 내의 코딩되는 현재 블록에 대한 참조 프레임(또는 다른 코딩된 유닛) 내의 예측 블록에 대한 현재 비디오 프레임 또는 픽처 내의 비디오 블록의 PU의 변위를 지시할 수 있다. 미리 결정된 패턴은 시퀀스 내의 비디오 프레임을 P 프레임 또는 B 프레임으로 지정할 수 있다. 인트라 BC 유닛(48)은 인터 예측을 위해 움직임 추정 유닛(42)에의한 움직임 벡터의 결정과 유사한 방식으로 인트라 BC 코딩을 위해 벡터를, 예컨대 블록 벡터를 결정할 수 있거나, 블록 벡터를 결정하기 위해 움직임 추정 유닛(42)을 활용할 수 있다.
예측 블록은 절대 차의 합(sum of absolute difference, SAD), 제곱 차의 합(sum of square difference, SSD) 또는 기타 차이 메트릭(difference metric)에 의해 결정될 수 있는, 픽셀 차이의 관점에서, 코딩될 비디오 블록의 PU와 밀접하게 매칭되는 것으로 여겨지는 참조 프레임의 블록이다. 일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 DPB(64)에 저장된 참조 프레임의 정수보다 작은(sub-integer) 픽셀 위치에 대한 값을 계산할 수 있다. 예를 들어, 비디오 인코더(20)는 참조 프레임의 1/4 픽셀 위치, 1/8 픽셀 위치, 또는 다른 분수 픽셀의 값을 보간할 수 있다. 따라서, 움직임 추정 유닛(42)은 전체 픽셀 위치 및 분수 픽셀 위치에 대한 움직임 검색을 수행하고 분수 픽셀 정밀도를 갖는 움직임 벡터를 출력할 수 있다.
움직임 추정 유닛(42)은 PU의 위치를 제1 참조 프레임 목록(List 0) 또는 제2 참조 프레임 목록(List 1)에서 선택된 참조 프레임의 예측 블록의 위치와 비교함으로써 인터 예측 코딩된 프레임 내의 비디오 블록의 PU에 대해 움직임 벡터를 계산하며, 이들 각각은 DPB(64)에 저장된 하나 이상의 참조 프레임을 식별할 수 있게 해준다. 움직임 추정 유닛(42)은 계산된 움직임 벡터를 움직임 보상 유닛(44)에 전송한 다음 엔트로피 인코딩 유닛(56)에 전송한다.
움직임 보상 유닛(44)에 의해 수행되는 움직임 보상은 움직임 추정 유닛(42)에 의해 결정된 움직임 벡터에 기초하여 예측 블록을 인출(fetch)하거나 생성하는 것을 포함할 수 있다.
움직임 보상 유닛(44)은, 현재 비디오 블록의 PU에 대한 움직임 벡터를 수신함에 따라, 움직임 벡터가 참조 프레임 목록 중 하나에서 가리키는 예측 블록의 위치를 찾고, DPB(64)로부터 예측 블록을 검색하고, 예측 블록을 합산기(50)에 포워딩할 수 있다. 그러면 합산기(50)는 코딩되는 현재 비디오 블록의 픽셀 값에서 움직임 보상 유닛(44)에 의해 제공된 예측 블록의 픽셀 값을 감산함으로써 픽셀 차이 값의 잔차 비디오 블록을 형성한다. 잔차 비디오 블록을 형성하는 픽셀 차이 값은 루마 또는 크로마 차이 성분 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 움직임 보상 유닛(44)은 또한 비디오 프레임의 비디오 블록을 디코딩할 때 비디오 디코더(30)에 의한 사용을 위해 비디오 프레임의 비디오 블록과 연관된 신택스 요소를 생성할 수 있다. 신택스 요소는, 예를 들어, 예측 블록을 식별하는 데 사용되는 움직임 벡터를 정의하는 신택스 요소, 예측 모드를 지시하는 임의의 플래그, 또는 여기에 설명된 기타 신택스 정보를 포함할 수 있다. 움직임 추정 유닛(42) 및 움직임 보상 유닛(44)은 고도로 통합될 수 있지만, 개념적 목적을 위해 개별적으로 예시된다는 점에 유의하기 바란다.
일부 구현예에서, 인트라 BC 유닛(48)은 움직임 추정 유닛(42) 및 움직임 보상 유닛(44)과 관련하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 벡터를 생성하고 예측 블록을 인출할 수 있지만, 예측 블록은 코딩되는 현재 블록과 동일한 프레임 내에 있고 벡터는 움직임 벡터가 아니라 블록 벡터로 지칭된다. 특히, 인트라 BC 유닛(48)은 현재 블록을 인코딩하는 데 사용할 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 일부 예에서, 인트라 BC 유닛(48)은 예컨대, 개별 인코딩 패스 동안, 다양한 인트라 예측 모드를 사용하여 현재 블록을 인코딩하고, 레이트 왜곡 분석(rate-distortion analysis)을 통해 그들의 성능을 검사할 수 있다. 다음으로, 인트라 BC 유닛(48)은 다양한 검사된 인트라 예측 모드 중에서 사용하기에 적절한 인트라 예측 모드를 선택하고 그에 따라 인트라 모드 지시자를 생성할 수 있다. 예를 들어, 인트라 BC 유닛(48)은 다양한 검사된 인트라 예측 모드에 대한 레이트 왜곡 분석을 사용하여 레이트 왜곡 값을 계산할 수 있고, 검사된 모드 중에서 가장 양호한 레이트 왜곡 특성을 갖는 인트라 예측 모드를 사용할 적절한 인트라 예측 모드로 선택할 수 있다. 레이트 왜곡 분석은 일반적으로 인코딩된 블록과 인코딩된 블록을 생성하기 위해 인코딩되었던 원래의, 인코딩되지 않은 블록 사이의 왜곡(또는 오류)의 양은 물론, 인코딩된 블록의 생성에 사용된 비트레이트(즉, 비트 수)도 결정한다. 인트라 BC 유닛(48)은 블록에 대한 최상의 레이트 왜곡 값을 보이는 인트라 예측 모드를 결정하기 위해 다양한 인코딩된 블록에 대한 왜곡 및 레이트로부터 비율을 계산할 수 있다.
다른 예에서, 인트라 BC 유닛(48)은 움직임 추정 유닛(42) 및 움직임 보상 유닛(44)을 전체적으로 또는 부분적으로 사용하여, 여기에 설명된 구현예에 따른 인트라 BC 예측을 위한 이러한 기능들을 수행할 수도 있다. 어느 경우든, 인트라 블록 복제의 경우, 예측 블록은 픽셀 차이의 관점에서, 절대 차의 합(SAD), 제곱 차의 합(SSD), 또는 다른 차이 메트릭에 의해 결정될 수 있는 코딩될 블록과 밀접하게 매칭되는 것으로 여겨지는 블록일 수 있고, 예측 블록의 식별은 정수 미만의 픽셀 위치에 대한 값의 계산을 포함할 수 있다.
예측 블록이 인트라 예측에 따라 동일한 프레임으로부터 온 것이든 인터 예측에 따라 다른 프레임으로부터 온 것이든, 비디오 인코더(20)는 코딩되는 현재 블록의 픽셀 값에서 예측 블록의 픽셀 값을 감산하여, 픽셀 차이 값을 형성하여 잔차 비디오 블록을 형성할 수 있다. 잔차 비디오 블록을 형성하는 픽셀 차이 값은 루마 및 크로마 성분 차이를 모두 포함할 수 있다.
인트라 예측 처리 유닛(46)은 위에서 설명한 바와 같이, 움직임 추정 유닛(42) 및 움직임 보상 유닛(44)에 의해 수행되는 인터 예측, 또는 인트라 BC 유닛(48)에 의해 수행되는 인트라 블록 복제 예측에 대한 대안으로서, 현재 비디오 블록을 인트라 예측할 수 있다. 특히, 인트라 예측 처리 유닛(46)은 현재 블록을 인코딩하는 데 사용할 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 그렇게 하기 위해, 인트라 예측 처리 유닛(46)은 예컨대, 별개의 인코딩 패스 동안, 다양한 인트라 예측 모드를 사용하여 현재 블록을 인코딩할 수 있고, 인트라 예측 처리 유닛(46)(또는 일부 예에서는 모드 선택 유닛)은 검사된 인트라 예측 모드에서 사용할 적절한 인트라 예측 모드를 선택할 수도 있다. 인트라 예측 처리 유닛(46)은 블록에 대한 선택된 인트라 예측 모드를 나타내는 정보를 엔트로피 인코딩 유닛(56)에 제공할 수 있다. 엔트로피 인코딩 유닛(56)은 선택된 인트라 예측 모드를 나타내는 정보를 비트스트림에 인코딩할 수 있다.
예측 처리 유닛(41)이 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 결정하고, 합산기(50)는 현재 비디오 블록에서 예측 블록을 감산하여 잔차 비디오 블록을 형성한다. 잔차 블록 내의 잔차 비디오 데이터는 하나 이상의 변환 유닛(TU)에 포함될 수 있고 변환 처리 유닛(52)에 제공된다. 변환 처리 유닛(52)은 이산 코사인 변환(discrete cosine transform, DCT) 또는 개념적으로 유사한 변환과 같은, 변환을 사용하여 잔차 비디오 데이터를 잔차 변환 계수로 변환한다.
변환 처리 유닛(52)은 결과로서 얻은 변환 계수를 양자화 유닛(54)으로 전송할 수 있다. 양자화 유닛(54)은 비트 레이트를 더 감소시키기 위해 변환 계수를 양자화한다. 양자화 프로세스는 또한 계수의 일부 또는 전부와 연관된 비트 심도(bit depth)를 감소시킬 수 있다. 양자화의 정도는 양자화 파라미터를 조정함으로써 수정될 수 있다. 일부 예에서, 양자화 유닛(54)은 그런 다음 양자화된 변환 계수를 포함하는 행렬의 스캔을 수행할 수 있다. 대안적으로, 엔트로피 인코딩 유닛(56)이 스캔을 수행할 수도 있다.
양자화에 이어, 엔트로피 인코딩 유닛(56)이 양자화된 변환 계수를, 예컨대, 컨텍스트 적응형 가능 길이 코딩(context adaptive variable length coding, CAVLC), 컨텍스트 적응형 이진 산술 코딩(context adaptive binary arithmetic coding, CABAC), 신택스 기반 컨텍스트 적응형 이진 산술 코딩(syntax-based context-adaptive binary arithmetic coding, SBAC), 확률 간격 파티셔닝 엔트로피(probability interval partitioning entropy, PIPE) 코딩 또는 다른 엔트로피 인코딩 방법 또는 기법을 사용하여 비디오 비트스트림으로 엔트로피 인코딩한다. 그런 다음 인코딩된 비트스트림은 비디오 디코더(30)에 송신되거나, 추후에 비디오 디코더(30)에 송신하기 위해 또는 비디오 디코더(30)에 의한 검색을 위해 저장 기기(32)에 보관될 수 있다. 엔트로피 인코딩 유닛(56)은 또한 코딩되는 현재 비디오 프레임에 대한 움직임 벡터 및 다른 신택스 요소를 엔트로피 인코딩할 수 있다.
역양자화 유닛(58)와 역변환 처리 유닛(60)은 각각 역양자화와 역변환을 적용하여, 다른 비디오 블록의 예측을 위한 참조 블록을 생성하기 위해 픽셀 영역에서 잔차 비디오 블록을 재구축한다. 위에서 언급한 바와 같이, 움직임 보상 유닛(44)은 DPB(64)에 저장된 프레임의 하나 이상의 참조 블록으로부터 움직임 보상된 예측 블록을 생성할 수 있다. 움직임 보상 유닛(44)은 또한 예측 블록에 하나 이상의 보간 필터를 적용하여 움직임 추정에 사용하기 위한 정수 미만 픽셀 값을 계산할 수 있다.
합산기(62)는 재구축된 잔차 블록을 움직임 보상 유닛(44)에 의해 생성된 움직임 보상된 예측 블록에 추가하여 DPB(64)에 저장하기 위한 참조 블록을 생성한다. 그 후 참조 블록은 인트라 BC 유닛(48), 움직임 추정 유닛(42) 및 움직임 보상 유닛(44)에 의해 후속 비디오 프레임 내의 다른 비디오 블록을 인터 예측하기 위한 예측 블록으로서 사용될 수 있다.
도 3은 본 출원의 일부 구현예에 따른 예시적인 비디오 디코더(30)를 나타낸 블록도이다. 비디오 디코더(30)는 비디오 데이터 메모리(79), 엔트로피 디코딩 유닛(80), 예측 처리 유닛(81), 역양자화 유닛(86), 역변환 처리 유닛(88), 합산기(90), 및 DPB(92)를 포함한다. 예측 처리 유닛(81)은 움직임 보상 유닛(82), 인트라 예측 처리 유닛(84) 및 인트라 BC 유닛(85)을 더 포함한다. 비디오 디코더(30)는 도 2와 관련하여 비디오 인코더(20)에 대해 위에서 설명된 인코딩 프로세스와 일반적으로 상반되는 디코딩 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 움직임 보상 유닛(82)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 움직임 벡터에 기초하여 예측 데이터를 생성할 수 있는 반면, 인트라 예측 유닛(84)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 인트라 예측 모드 지시자에 기초하여 예측 데이터를 생성할 수 있다.
일부 예에서, 비디오 디코더(30)의 유닛은 본 출원의 구현예를 수행하도록 임무를 받을 수도 있다. 또한, 일부 예에서, 본 개시의 구현예는 비디오 디코더(30)의 유닛들 중 하나 이상으로 나뉠 수 있다. 예를 들어, 인트라 BC 유닛(85)은 단독으로, 또는 움직임 보상 유닛(82), 인트라 예측 처리 유닛(84), 및 엔트로피 디코딩 유닛(80)과 같은, 비디오 디코더(30)의 다른 유닛과 조합하여, 본 출원의 구현예를 수행할 수 있다. 일부 예에서, 비디오 디코더(30)는 인트라 BC 유닛(85)을 포함하지 않을 수 있고 인트라 BC 유닛(85)의 기능은 움직임 보상 유닛(82)과 같은 예측 처리 유닛(81)의 다른 구성요소에 의해 수행될 수도 있다.
비디오 데이터 메모리(79)는 비디오 디코더(30)의 다른 구성요소에 의해 디코딩될, 인코딩된 비디오 비트스트림과 같은, 비디오 데이터를 저장할 수 있다. 비디오 데이터 메모리(79)에 저장된 비디오 데이터는 예를 들어, 저장 기기(32)로부터, 카메라와 같은 로컬 비디오 소스로부터, 비디오 데이터의 유선 또는 무선 네트워크 통신을 통해, 또는 물리 데이터 저장 매체(예: 플래시 드라이브 또는 하드 디스크)에 액세스함으로써, 획득될 수 있다. 비디오 데이터 메모리(79)는 인코딩된 비디오 비트스트림으로부터 인코딩된 비디오 데이터를 저장하는 코딩된 픽처 버퍼(CPB)를 포함할 수 있다. 비디오 디코더(30)의 디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(92)는 비디오 디코더(30)에 의해 비디오 데이터의 디코딩에 사용하기 위한 참조 비디오 데이터를 저장한다. 비디오 데이터 메모리(79) 및 DPB(92)는 SDRAM(Synchronous DRAM), MRAM(Magneto-resistive RAM), RRAM(Resistive RAM), 또는 기타 유형의 메모리 소자를 포함한, DRAM(Dynamic Random Access Memory)과 같은, 다양한 메모리 소자 중 임의의 것으로 형성될 수 있다. 예시를 위해, 비디오 데이터 메모리(79)와 DPB(92)는 도 3에서 비디오 디코더(30)의 두 개의 개별 구성요소로서 도시된다. 그러나 비디오 데이터 메모리(79)와 DPB(92)가 동일한 메모리 소자 또는 별개의 메모리 소자에 의해 제공될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 일부 예에서, 비디오 데이터 메모리(79)는 비디오 디코더(30)의 다른 구성요소과 함께 온칩이거나 그러한 구성요소에 대해 오프칩일 수 있다.
디코딩 프로세스 동안, 비디오 디코더(30)는 인코딩된 비디오 프레임의 비디오 블록 및 연관된 신택스 요소를 나타내는 인코딩된 비디오 비트스트림을 수신한다. 비디오 디코더(30)는 비디오 프레임 레벨 및/또는 비디오 블록 레벨에서 신택스 요소를 수신할 수 있다. 비디오 디코더(30)의 엔트로피 디코딩 유닛(80)은 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 양자화된 계수, 움직임 벡터 또는 인트라 예측 모드 지시자, 및 다른 신택스 요소를 생성한다. 그 다음, 엔트로피 디코딩 유닛(80)은 움직임 벡터 및 다른 신택스 요소를 예측 처리 유닛(81)에 포워딩한다.
비디오 프레임이 인트라 예측 코딩된(I) 프레임으로 코딩되거나 다른 유형의 프레임 내의 인트라 코딩된 예측 블록에 대해 코딩되는 경우, 예측 처리 유닛(81)의 인트라 예측 처리 유닛(84)은 시그널링된 인트라 예측 모드 및 현재 프레임의 이전에 디코딩된 블록으로부터의 참조 데이터에 기초하여 현재 비디오 프레임의 비디오 블록에 대한 예측 데이터를 생성할 수 있다.
비디오 프레임이 인터 예측 코딩된(즉, B 또는 P) 프레임으로서 코딩될 때, 예측 처리 유닛(81)의 움직임 보상 유닛(82)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 움직임 벡터 및 다른 신택스 요소에 기초하여 현재 비디오 프레임의 비디오 블록에 대한 하나 이상의 예측 블록을 생성한다. 각각의 예측 블록은 참조 프레임 목록 중 하나 내의 참조 프레임으로부터 생성될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 DPB(92)에 저장된 참조 프레임에 기초하여 디폴트 구성 기술을 사용하여, 참조 프레임 목록: 목록 0 및 목록 1을 구성할 수 있다.
일부 예에서, 비디오 블록이 여기에 설명된 인트라 BC 모드에 따라 코딩되는 경우, 예측 처리 유닛(81)의 인트라 BC 유닛(85)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 블록 벡터 및 다른 신택스 요소에 기초하여 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 예측 블록은 비디오 인코더(20)에 의해 정의된 현재 비디오 블록과 동일한 픽처의 재구축된 범위 내에 있을 수 있다.
움직임 보상 유닛(82) 및/또는 인트라 BC 유닛(85)은 움직임 벡터 및 다른 신택스 요소를 파싱함으로써 현재 비디오 프레임의 비디오 블록에 대한 예측 정보를 결정한 다음, 그 예측 정보를 사용하여 디코딩되는 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 예를 들어, 움직임 보상 유닛(82)은 수신된 신택스 요소 중 일부를 사용하여, 비디오 프레임의 비디오 블록을 코딩하는 데 사용되는 예측 모드(예: 인트라 또는 인터 예측), 인터 예측 프레임 유형(예: B 또는 P), 프레임에 대한 참조 프레임 목록 중 하나 이상에 대한 구축 정보, 프레임의 인터 예측 인코딩된 비디오 블록 각각에 대한 움직임 벡터, 프레임의 인터 예측 코딩된 비디오 블록 각각에 대한 인터 예측 상태, 및 현재 비디오 프레임 내의 비디오 블록을 디코딩하기 위한 기타 정보를 결정한다.
유사하게, 인트라 BC 유닛(85)은 수신된 신택스 요소 중 일부, 예컨대 플래그를 사용하여, 현재 비디오 블록이 인트라 BC 모드를 사용하여 예측되었다는 것, 프레임의 비디오 블록에 대한 구축 정보가 재구축된 영역 내에 있어야 하고 DPB(92)에 저장되어야 한다는 것, 프레임의 인트라 BC 예측된 비디오 블록 각각에 대한 블록 벡터, 프레임의 인트라 BC 예측된 비디오 블록 각각에 대한 인트라 BC 예측 상태, 및 현재 비디오 내의 비디오 블록을 디코딩하기 위한 기타 정보를 결정할 수 있다.
움직임 보상 유닛(82)은 또한 비디오 블록의 인코딩 동안 비디오 인코더(20)에 의해 사용되는 것과 같은 보간 필터를 사용하여 보간을 수행하여 참조 블록의 정수 미만에 대한 보간된 값을 계산할 수 있다. 이 경우에, 움직임 보상 유닛(82)은 수신된 신택스 요소로부터 비디오 인코더(20)에 의해 사용되는 보간 필터를 결정하고 그 보간 필터를 사용하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
역양자화 유닛(86)은 양자화 정도를 결정하기 위해 비디오 프레임 내의 비디오 블록 각각에 대해 비디오 인코더(20)에 의해 계산된 동일한 양자화 파라미터를 사용하여 엔트로피 디코딩 유닛(80)에 의해 디코딩되고 비트스트림으로 제공되는 양자화된 변환 계수를 역양자화한다. 역변환 처리 유닛(88)은 픽셀 영역에서 잔차 블록을 재구축하기 위해 역변환, 예컨대, 역 DCT, 역 정수 변환, 또는 개념적으로 유사한 역변환 프로세스를 변환 계수에 적용한다.
움직임 보상 유닛(82) 또는 인트라 BC 유닛(85)이 벡터 및 다른 신택스 요소에 기초하여 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성한 후, 합산기(90)는 역변환 처리 유닛(88)으로부터의 잔차 블록과 움직임 보상 유닛(82) 및 인트라 BC 유닛(85)에 의해 생성되는 대응하는 예측 블록을 합산함으로써 현재 비디오 블록에 대한 디코딩된 비디오 블록을 재구축한다. 디코딩된 비디오 블록을 추가로 처리하기 위해 합산기(90)와 DPB(92) 사이에 인루프 필터(미도시)가 위치될 수 있다. 그 다음, 주어진 프레임 내의 디코딩된 비디오 블록은 DPB(92)에 저장되며, DPB(92)는 다음 비디오 블록의 후속 움직임 보상에 사용되는 참조 프레임을 저장한다. DPB(92), 또는 DPB(92)와 분리된 메모리 소자도 또한 도 1의 디스플레이 기기(34)와 같은, 디스플레이 기기에 추후 제시하기 위해 디코딩된 비디오를 저장할 수 있다. .
전형적인 비디오 코딩 프로세스에서, 비디오 시퀀스는 전형적으로 프레임 또는 픽처의 정렬된 세트를 포함한다. 각각의 프레임은 SL, SCb 및 SCr로 표시된 3개의 샘플 어레이를 포함할 수 있다. SL은 루마 샘플의 2차원 배열이다. SCb는 Cb 크로마 샘플의 2차원 배열이다. SCr은 Cr 크로마 샘플의 2차원 배열이다. 다른 경우에, 프레임은 단색일 수 있으므로 루마 샘플의 2차원 어레이 하나만 포함한다.
도 4a에 도시된 바와 같이, 비디오 인코더(20)(또는 보다 구체적으로 파티션 유닛(45))는 먼저 프레임을 코딩 트리 유닛(CTU)의 세트로 파티셔닝함으로써 프레임의 인코딩된 표현을 생성한다. 비디오 프레임은 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 래스터 스캔 순서로 연속적으로 정렬된 정수 개의 CTU를 포함할 수 있다. 각각의 CTU는 최대 논리 코딩 유닛이고 CTU의 너비와 높이는 비디오 인코더(20)에 의해 시퀀스 파라미터 세트에서 시그널링되어, 비디오 시퀀스 내의 모든 CTU는 128×128, 64×64, 32×32, 16×16 중 하나인 동일한 크기를 갖는다. 그러나, 본 출원이 반드시 특정한 크기로 한정되는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 각각의 CTU는 루마 샘플의 하나의 코딩 트리 블록(CTB), 크로마 샘플의 두 개의 대응하는 코딩 트리 블록, 및 코딩 트리 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 신택스 요소는 코딩된 픽셀 블록의 상이한 유형의 유닛의 속성 및 인터 또는 인트라 예측, 인트라 예측 모드, 움직임 벡터 및 기타 파라미터를 포함한, 비디오 디코더(30)에서 비디오 시퀀스가 재구축될 수 있는 방법을 설명한다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 색 평면을 갖는 픽처에서, CTU는 코딩 트리 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 단일 코딩 트리 블록 및 신택스 요소를 포함할 수 있다. 코딩 트리 블록은 샘플의 NxN 블록일 수 있다.
더 나은 성능을 달성하기 위해, 비디오 인코더(20)는 CTU의 코딩 트리 블록들에 대해 이분 트리 파티셔닝, 삼분 트리 파티셔닝, 사분 트리 파티셔닝 또는 이들의 조합과 같은 트리 파티셔닝을 재귀적으로 수행하여, CTU를 더 작은 코딩 유닛(CU)으로 나눌 수 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 64x64 CTU(400)는 먼저 각각 32x32의 블록 크기를 갖는 4개의 더 작은 CU로 나뉜다. 4개의 더 작은 CU 중에서, CU(410)와 CU(420)는 각각 블록 크기 16x16의 4개의 CU로 나뉜다. 두 개의 16x16 CU(430 및 440)는 각각 블록 크기에 따라 8x8의 4개의 CU로 더 나뉜다. 도 4d는 도 4c에 도시된 바와 같은 CTU(400)의 파티션 프로세스의 최종 결과를 도시하는 사분 트리 데이터 구조를 도시하며, 사분 트리의 리프 노드 각각은 크기가 32x32에서 8x8 범위인 하나의 CU에 대응한다. 도 4b에 도시된 CTU처럼, 각각의 CU는 루마 샘플의 코딩 블록(CB) 및 동일한 크기의 프레임의 크로마 샘플의 두 개의 대응하는 코딩 블록, 및 코딩 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 색 평면을 갖는 픽처에서, CU는 단일 코딩 블록 및 코딩 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 신택스 구조를 포함할 수 있다. 도 4c 및 도 4d에 도시된 사분 트리 파티셔닝은 단지 예시를 위한 것이며 하나의 CTU는 사분/삼분/이분 트리 파티션에 기초한 다양한 로컬 특성에 적응하기 위해 CU로 분할될 수 있다. 여러 유형의 트리 구조에서, 하나의 CTU는 사분 트리 구조로 파티셔닝되고 각각의 사분 트리 리프 CU는 이분 및 삼분 트리 구조로 더 파티셔닝될 수 있다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 5가지 파티셔닝 유형, 즉 사분 파티셔닝, 수평 이분 파티셔닝, 수직 이분 파티셔닝, 수평 삼분 파티셔닝 및 수직 삼분 파티셔닝이 있다.
일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 추가로 CU의 코딩 블록을 하나 이상의 MxN 예측 블록(PB)으로 파티셔닝할 수 있다. 예측 블록은 동일한 예측(인터 또는 인트라)이 적용되는 샘플의 직사각형(정사각형 또는 비정사각형) 블록이다. CU의 예측 유닛(PU)은 루마 샘플의 예측 블록, 크로마 샘플의 두 개의 대응하는 예측 블록, 및 예측 블록을 예측하는 데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 색 평면을 갖는 픽처에서, PU는 단일 예측 블록 및 예측 블록을 예측하는 데 사용되는 신택스 구조를 포함할 수 있다. 비디오 인코더(20)는 CU의 PU 각각의 루마, Cb, 및 Cr 예측 블록에 대한 예측 루마, Cb, 및 Cr 블록을 생성할 수 있다.
비디오 인코더(20)는 PU에 대한 예측 블록을 생성하기 위해 인트라 예측 또는 인터 예측을 사용할 수 있다. 비디오 인코더(20)가 PU의 예측 블록들을 생성하기 위해 인트라 예측을 사용하면, 비디오 인코더(20)는 PU와 연관된 프레임의 디코딩된 샘플에 기초하여 PU의 예측 블록을 생성할 수 있다. 비디오 인코더(20)가 PU의 예측 블록들을 생성하기 위해 인터 예측을 사용하면, 비디오 인코더(20)는 PU와 연관된 프레임 이외의 하나 이상의 프레임의 디코딩된 샘플에 기초하여 PU의 예측 블록을 생성할 수 있다.
비디오 인코더(20)가 CU의 하나 이상의 PU에 대한 예측 루마, Cb, 및 Cr 블록을 생성한 후, 비디오 인코더(20)는 CU의 예측 루마 블록을 그것의 원래 루마 코딩 블록으로부터 감산함으로써 CU에 대한 루마 잔차 블록을 생성하여 CU의 루마 잔차 블록 내의 샘플 각각이 CU의 예측 루마 블록 중 하나 내의 루마 샘플과 CU의 원래 루마 코딩 블록 내의 대응하는 샘플 간의 차이를 지시하도록 한다. 유사하게, 비디오 인코더(20)는 CU에 대한 Cb 잔차 블록 및 Cr 잔차 블록을 각각 생성하여, CU의 Cb 잔차 블록 내의 샘플 각각이 CU의 예측 Cb 블록 중 하나 내의 Cb 샘플과 CU의 원래 Cb 코딩 블록 내의 대응하는 샘플 사이의 차이를 지시할 수 있고, CU의 Cr 잔차 블록 내의 샘플 각각은 CU의 예측 Cr 블록 중 하나 내의 Cr 샘플과 CU의 원래 Cr 코딩 블록 내의 대응하는 샘플 사이의 차이를 지시할 수 있다.
또한, 도 4c에 도시된 바와 같이, 비디오 인코더(20)는 CU의 루마, Cb, 및 Cr 잔차 블록을 하나 이상의 루마, Cb, 및 Cr 변환 블록으로 분해하기 위해 사분 트리 파티셔닝을 사용할 수 있다. 변환 블록은 동일한 변환이 적용되는 샘플의 직사각형(정사각형 또는 비정사각형) 블록이다. CU의 변환 유닛(TU)은 루마 샘플의 변환 블록, 크로마 샘플의 두 개의 대응하는 변환 블록, 및 변환 블록 샘플을 변환하는 데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 따라서, CU의 TU 각각은 루마 변환 블록, Cb 변환 블록 및 Cr 변환 블록과 연관될 수 있다. 일부 예에서, TU와 연관된 루마 변환 블록은 CU의 루마 잔차 블록의 서브 블록일 수도 있다. Cb 변환 블록은 CU의 Cb 잔차 블록의 서브 블록일 수 있다. Cr 변환 블록은 CU의 Cr 잔차 블록의 서브 블록일 수 있다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 색 평면을 갖는 픽처에서, TU는 단일 변환 블록 및 변환 블록의 샘플을 변환하는 데 사용되는 신택스 구조를 포함할 수 있다.
비디오 인코더(20)는 TU의 루마 변환 블록에 하나 이상의 변환을 적용하여 TU에 대한 루마 계수 블록을 생성할 수 있다. 계수 블록은 변환 계수의 2차원 배열일 수 있다. 변환 계수는 스칼라 양일 수 있다. 비디오 인코더(20)는 TU의 Cb 변환 블록에 하나 이상의 변환을 적용하여 TU에 대한 Cb 계수 블록을 생성할 수 있다. 비디오 인코더(20)는 TU의 Cr 변환 블록에 하나 이상의 변환을 적용하여 TU에 대한 Cr 계수 블록을 생성할 수 있다.
계수 블록(예: 루마 계수 블록, Cb 계수 블록 또는 Cr 계수 블록)을 생성한 후, 비디오 인코더(20)는 계수 블록을 양자화할 수도 있다. 양자화는 일반적으로 변환 계수를 양자화하여 변환 계수를 나타내는 데 사용되는 데이터의 양을 가능한 감소시켜 추가 압축을 제공하는 프로세스를 가리킨다. 비디오 인코더(20)가 계수 블록을 양자화한 후에, 비디오 인코더(20)는 양자화된 변환 계수들을 나타내는 신택스 요소를 엔트로피 인코딩할 수 있다. 예를 들어, 비디오 인코더(20)는 양자화된 변환 계수를 지시하는 신택스 요소에 대해 CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)을 수행할 수 있다. 마지막으로, 비디오 인코더(20)는 저장 기기(32)에 저장되거나 목적지 기기(14)에 송신되는, 코딩된 프레임 및 연관된 데이터의 표현을 형성하는 비트들의 시퀀스를 포함하는 비트스트림을 출력할 수 있다.
비디오 인코더(20)에 의해 생성된 비트스트림을 수신한 후, 비디오 디코더(30)는 비트스트림을 파싱하여 비트스트림으로부터 신택스 요소를 획득할 수도 있다. 비디오 디코더(30)는 비트스트림으로부터 획득된 신택스 요소에 적어도 부분적으로 기초하여 비디오 데이터의 프레임을 재구축할 수 있다. 비디오 데이터를 재구축하는 프로세스는 일반적으로 비디오 인코더(20)에 의해 수행되는 인코딩 프로세스의 역이다. 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 현재 CU의 TU와 연관된 계수 블록에 대해 역변환을 수행하여 현재 CU의 TU와 연관된 잔차 블록을 재구축할 수 있다. 비디오 디코더(30)는 또한 현재 CU의 PU에 대한 예측 블록의 샘플을 현재 CU의 TU의 변환 블록의 대응하는 샘플에 추가함으로써 현재 CU의 코딩 블록을 재구축한다. 프레임의 CU 각각에 대한 코딩 블록을 재구축한 후, 비디오 디코더(30)는 프레임을 재구축할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 비디오 코딩은 주로 두 개의 모드, 즉, 인트라 프레임 예측(또는 인트라 예측) 및 인터 프레임 예측(또는 인터 예측)을 사용하여 비디오 압축을 달성한다. 팔레트 기반 코딩은 많은 비디오 코딩 표준에서 채택한 다른 코딩 방식이다. 스크린 생성된(screen-generated) 콘텐츠 코딩에 특히 적합할 수 있는 팔레트 기반 코딩에서, 비디오 코더(예: 비디오 인코더(20) 또는 비디오 디코더(30))는 주어진 블록의 비디오 데이터를 나타내는 색상의 팔레트 표를 형성한다. 팔레트 표에는 주어진 블록에서 가장 지배적인(예: 자주 사용되는) 픽셀 값이 포함된다. 주어진 블록의 비디오 데이터에서 자주 표현되지 않는 픽셀 값은 팔레트 표에 포함되지 않거나 팔레트 표에 이스케이프 색상(escape color)으로 포함된다.
팔레트 표의 엔트리 각각은 팔레트 표에 있는 대응하는 픽셀 값에 대한 색인을 포함한다. 블록 내의 샘플들에 대한 팔레트 색인은 팔레트 표로부터의 어떤 엔트리가 어떤 샘플을 예측하거나 재구축하는 데 사용될 것인지를 지시하기 위해 코딩될 수도 있다. 이 팔레트 모드는 픽처, 슬라이스, 타일 또는 기타 그러한 비디오 블록 그룹화의 첫 번째 블록에 대한 팔레트 예측자(palette predictor)를 생성하는 프로세스로 시작한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 후속 비디오 블록에 대한 팔레트 예측자는 전형적으로 이전에 사용된 팔레트 예측자를 업데이트함으로써 생성된다. 예시를 위해, 팔레트 예측자가 픽처 레벨에서 정의된다고 가정한다. 다시 말해서, 픽처는 다수의 코딩 블록을 포함할 수 있으며, 각각은 자신의 팔레트 표를 갖지만 전체 픽처에 대해 하나의 팔레트 예측자가 있다.
비디오 비트스트림에서 팔레트 엔트리를 시그널링하는 데 필요한 비트를 줄이기 위해, 비디오 디코더는 비디오 블록을 재구축하는 데 사용되는 팔레트 표에서 새로운 팔레트 엔트리를 결정하기 위해 팔레트 예측자를 이용할 수 있다. 예를 들어, 팔레트 예측자는 이전에 사용된 팔레트 표의 팔레트 엔트리를 포함하거나 심지어 가장 최근에 사용된 팔레트 표의 모든 엔트리를 포함함으로써 가장 최근에 사용된 팔레트 표로 초기화될 수도 있다. 일부 구현예에서, 팔레트 예측자는 가장 최근에 사용된 팔레트 표로부터 모든 엔트리보다 적은 수의 엔트리를 포함할 수 있고 그 다음 이전에 사용된 다른 팔레트 표로부터의 일부 엔트리를 통합할 수 있다. 팔레트 예측자는 상이한 블록을 코딩하는 데 사용되는 팔레트 표와 동일한 크기를 가질 수 있거나 상이한 블록을 코딩하는 데 사용되는 팔레트 표보다 크거나 작을 수 있다. 일례에서, 팔레트 예측자는 64개의 팔레트 엔트리를 포함하는 FIFO(First-In-First-Out) 표로서 구현된다.
팔레트 예측자로부터 비디오 데이터의 블록에 대한 팔레트 표를 생성하기 위해, 비디오 디코더는 인코딩된 비디오 비트스트림으로부터, 팔레트 예측자의 엔트리 각각에 대한 1비트 플래그를 수신할 수 있다. 1비트 플래그는 팔레트 예측자의 연관된 엔트리가 팔레트 표에 포함될 것임을 지시하는 제1 값(예: 이진 1) 또는 팔레트 예측자의 연관된 엔트리가 팔레트 표에 포함되지 않을 것임을 지시하는 제2 값(예: 이진 0)을 가질 수 있다. 팔레트 예측자의 크기가 비디오 데이터 블록에 사용되는 팔레트 표보다 크면, 비디오 디코더는 팔레트 표의 최대 크기에 도달하면 더 많은 플래그 수신을 중지할 수 있다.
일부 구현예에서, 팔레트 표의 일부 엔트리는 팔레트 예측자를 사용하여 결정되는 대신 인코딩된 비디오 비트스트림에서 직접 시그널링될 수 있다. 그러한 엔트리의 경우, 비디오 디코더는 인코딩된 비디오 비트스트림으로부터, 루마에 대한 픽셀 값을 지시하는 3개의 개별 m 비트 값 및 엔트리와 연관된 두 개의 크로마 성분을 수신할 수 있으며, 여기서 m은 비디오 데이터의 비트 심도를 나타낸다. 직접 시그널링된 팔레트 엔트리에 필요한 다수의 m 비트 값에 비해, 팔레트 예측자에서 도출된 팔레트 엔트리는 1비트 플래그만 필요로 한다. 따라서, 팔레트 예측자를 사용하여 일부 또는 모든 팔레트 엔트리를 시그널링하는 것은 새로운 팔레트 표의 엔트리를 시그널링하는 데 필요한 비트 수를 상당히 감소시킬 수 있고, 이에 의해 팔레트 모드 코딩의 전체 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
많은 경우에, 하나의 블록에 대한 팔레트 예측자는 하나 이상의 이전에 코딩된 블록을 코딩하는 데 사용되는 팔레트 표에 기초하여 결정된다. 그러나 픽처, 슬라이스 또는 타일의 첫 번째 코딩 트리 유닛을 코딩하는 경우, 이전에 코딩된 블록의 팔레트 표를 사용하지 못할 수 있다. 따라서 이전에 사용된 팔레트 표의 엔트리를 사용하여 팔레트 예측자를 생성할 수 없다. 그러한 경우, 팔레트 예측자 이니셜라이저(palette predictor initializer)의 시퀀스는 이전에 사용된 팔레트 표를 사용할 수 없을 때 팔레트 예측자를 생성하는 데 사용되는 값인 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set, SPS) 및/또는 픽처 파라미터 세트(picture parameter set, PPS)에서 시그널링될 수 있다. SPS는 일반적으로 각각의 슬라이스 세그먼트 헤더에서 발견되는 신택스 요소에 의해 참조되는 PPS에서 발견되는 신택스 요소의 내용에 의해 결정되는 바와 같이 코딩된 비디오 시퀀스(coded video sequence, CVS)라고 하는 일련의 코딩된 비디오 픽처에 적용되는 신택스 요소의 신택스 구조를 가리킨다. PPS는 일반적으로 각각의 슬라이스 세그먼트 헤더에서 발견되는 신택스 요소에 의해 결정되는 CVS 내의 하나 이상의 개별 픽처에 적용되는 신택스 요소의 신택스 구조를 가리킨다. 따라서, SPS는 일반적으로 PPS보다 높은 레벨의 신택스 구조로 간주되며, 이는 SPS에 포함된 신택스 요소가 일반적으로 PPS에 포함된 신택스 요소에 비해 덜 자주 변경되고 비디오 데이터의 더 큰 부분에 적용됨을 의미한다.
도 5는 본 개시의 일부 구현예에 따른 픽처(500) 내의 비디오 데이터를 코딩하기 위한 팔레트 표를 결정하고 사용하는 예를 나타낸 블록도이다. 픽처(500)는 제1 팔레트 표(520)와 연관된 제1 블록(510) 및 제2 팔레트 표(540)와 연관된 제2 블록(530)을 포함한다.
제2 블록(530)이 제1 블록(510)의 오른쪽에 있기 때문에, 제2 팔레트 표(540)는 제1 팔레트 표(520)에 기초하여 결정될 수 있다. 팔레트 예측자(550)는 픽처(500)와 연관되고 제1 팔레트 표(520)로부터 0개 이상의 팔레트 엔트리를 수집하고 제2 팔레트 표(540)에서 0개 이상의 팔레트 엔트리를 구축하는 데 사용된다. 도 5에 도시된 다양한 블록은 전술한 바와 같이 CTU, CU, PU 또는 TU에 대응할 수 있고 블록은 임의의 특정 코딩 표준의 블록 구조에 한정되지 않고 미래의 블록 기반 코딩 표준과 호환될 수 있다.
일반적으로, 팔레트 표는 현재 코딩되고 있는 블록(예: 도 5의 블록(510) 또는 블록(530))에 지배적 및/또는 대표적인 픽셀 값의 수를 포함한다. 일부 예에서, 비디오 코더(예: 비디오 인코더(20) 또는 비디오 디코더(30))는 블록의 색상 성분 각각에 대해 개별적으로 팔레트 표를 코딩할 수 있다. 예를 들어, 비디오 인코더(20)는 블록의 루마 성분에 대한 팔레트 표, 크로마 Cb 성분에 대한 다른 팔레트 표, 및 블록의 크로마 Cr 성분에 대한 또 다른 팔레트 표를 인코딩할 수 있다. 이 경우, 제1 팔레트 표(520) 및 제2 팔레트 표(540)는 각각 다수의 팔레트 표가 될 수 있다. 다른 예에서, 비디오 인코더(20)는 블록의 모든 색 성분에 대한 단일 팔레트 표를 인코딩할 수 있다. 이 경우, 팔레트 표의 i 번째 엔트리는 3중 값(triple value) (Yi, Cbi, Cri)로, 각각의 값은 픽셀의 한 성분에 대응한다. 따라서, 제1 팔레트 표(520) 및 제2 팔레트 표(540)의 표현은 단지 하나의 예일 뿐이고 한정하려는 의도는 아니다.
여기에 설명된 바와 같이, 제1 블록(510)의 실제 픽셀 값을 직접 코딩하는 것보다, 비디오 코더(비디오 인코더(20) 또는 비디오 디코더(30)와 같은)는 팔레트 기반 코딩 방식을 사용하여 색인 I1, …, IN을 사용한 제1 블록(510)의 픽셀을 코딩할 수 있다. 예를 들어, 제1 블록(510) 내의 픽셀 각각에 대해, 비디오 인코더(20)는 픽셀에 대한 색인 값을 인코딩할 수 있으며, 여기서 색인 값은 제1 팔레트 표(520) 내의 픽셀 값과 연관되어 있다. 비디오 인코더(20)는 제1 팔레트 표(520)를 인코딩하고, 그것을 디코더 측에서 팔레트 기반 디코딩을 위해 비디오 디코더(30)에 의해 사용하기 위해 인코딩된 비디오 데이터 비트스트림으로 송신할 수 있다. 일반적으로, 하나 이상의 팔레트 표가 블록 각각에 대해 송신될 수 있거나 서로 다른 블록 간에 공유될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 비디오 인코더(20)에 의해 생성된 비디오 비트스트림으로부터 색인 값을 획득하고 제1 팔레트 표(520)에서 색인 값의 대응하는 픽셀 값을 사용하여 픽셀 값을 재구축할 수 있다. 다시 말해, 블록에 대한 각각의 색인 값에 대해, 비디오 디코더(30)는 제1 팔레트 표(520)에서의 엔트리를 결정할 수 있다. 그런 다음 비디오 디코더(30)는 블록 내의 각각의 색인 값을 제1 팔레트 표(520) 내의 결정된 엔트리에 의해 지정된 픽셀 값으로 대체한다.
일부 구현예에서, 비디오 코더(예: 비디오 인코더(20) 또는 비디오 디코더(30))는 픽처(500)와 연관된 팔레트 예측자(550)에 적어도 부분적으로 기초하여 제2 팔레트 표(540)을 결정한다. 팔레트 예측자(550)는 제1 팔레트 표(520)의 엔트리의 일부 또는 전부를 포함하고 다른 팔레트 표로부터의 엔트리도 포함할 수 있다. 일부 예에서, 팔레트 예측자(550)는 선입선출 표를 사용하여 구현되며, 여기서 제1 팔레트 표(520)의 엔트리를 팔레트 예측자(550)에 추가할 때, 팔레트 예측자(550)의 현재 가장 오래된 엔트리는 팔레트 예측자(550)를 최대 크기 이하로 유지하기 위해 삭제된다. 다른 예에서, 팔레트 예측자(550)는 다른 기술을 사용하여 업데이트 및/또는 유지될 수 있다.
하나의 예에서, 비디오 인코더(20)는 블록에 대한 팔레트 표가 이웃 블록(510)과 같은 하나 이상의 다른 블록과 연관된 하나 이상의 팔레트 표로부터 예측되는지를 지시하기 위해 각각의 블록(예: 제2 블록(530))에 대한 pred_palette_flag를 인코딩할 수도 있다. 예를 들어, 그러한 플래그의 값이 이진 1인 경우, 비디오 디코더(30)는 제2 블록(530)에 대한 제2 팔레트 표(540)가 하나 이상의 이전에 디코딩된 팔레트 표로부터 예측되고 따라서 pred_palette_flag를 포함하는 비디오 비트스트림에 포함되는 제2 블록(530)에 대한 새로운 팔레트 표는 없다고 결정할 수 있다. 그러한 플래그가 이진 0일 때, 비디오 디코더(30)는 제2 블록(530)에 대한 제2 팔레트 표(540)가 새로운 팔레트 표로서 비디오 비트스트림에 포함된다고 결정할 수 있다. 일부 예에서, pred_palette_flag는 블록의 상이한 색상 성분 각각에 대해 개별적으로 코딩될 수 있다(예: YCbCr 공간의 비디오 블록에 대해 Y에 대해 하나, Cb에 대해 하나, Cr에 대해 하나의 플래그). 다른 예에서, 단일 pred_palette_flag가 블록의 모든 색상 성분에 대해 코딩될 수 있다.
위의 예에서, pred_palette_flag는 현재 블록에 대한 팔레트 표의 모든 엔트리가 예측된다는 것을 지시하기 위해 블록별로 시그널링된다. 이는 제2 팔레트 표(540)가 제1 팔레트 표(520)과 동일하고 어떠한 추가 정보도 시그널링되지 않는다는 것을 의미한다. 다른 예에서, 하나 이상의 신택스 요소가 엔트리 별로 시그널링될 수 있다. 즉, 그 엔트리가 현재 팔레트 표에 존재하는지를 지시하기 위해 이전 팔레트 표의 각각의 엔트리에 대해 플래그가 시그널링될 수 있다. 팔레트 엔트리가 예측되지 않으면, 팔레트 엔트리는 명시적으로 시그널링될 수 있다. 다른 예에서는 이 두 가지 방법을 결합할 수 있다.
제1 팔레트 표(520)에 따라 제2 팔레트 표(540)를 예측할 때, 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 예측 팔레트 표가 결정되는 블록의 위치를 찾아낼 수 있다. 예측 팔레트 표는 현재 코딩되고 있는 블록, 즉, 제2 블록(530)의 하나 이상의 이웃 블록과 연관될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 제2 블록(530)에 대한 예측 팔레트 표를 결정할 때, 왼쪽 이웃 블록, 즉 제1 번째 블록(510)의 위치를 찾아낼 수 있다. 다른 예에서, 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 픽처(500) 내의 상위 블록과 같은, 제2 블록(530)에 대한 다른 위치에서 하나 이상의 블록의 위치를 찾아낼 수 있다. 다른 예에서, 팔레트 모드를 사용한 스캔 순서의 마지막 블록에 대한 팔레트 표가 제2 블록(530)에 대한 예측 팔레트 표로서 사용될 수 있다.
비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 블록 위치의 미리 결정된 순서에 따라 팔레트 예측을 위한 블록을 결정할 수 있다. 예를 들어, 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 팔레트 예측을 위해, 좌측 이웃 블록, 즉, 제1 블록(510)을 초기에 식별할 수 있다. 왼쪽 이웃 블록이 예측에 이용할 수 없으면(예: 왼쪽 이웃 블록이 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드와 같은 팔레트 기반 코딩 모드 이외의 모드로 코딩되거나 픽처 또는 슬라이스의 가장 왼쪽 에지에 위치함), 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 픽처(500)에서 상부 이웃 블록을 식별할 수 있다. 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 팔레트 예측에 이용 가능한 팔레트 표를 갖는 블록을 찾을 때까지 블록 위치의 미리 결정된 순서에 따라 이용 가능한 블록을 계속 검색할 수 있다. 일부 예에서, 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 하나 또는 복수의 이웃 블록(공간적으로 또는 스캔 순서상)의 조합의 팔레트 표에 기초하여 예측 팔레트 표를 생성하기 위해, 하나 이상의 공식, 함수, 규칙 등을 적용하여 다수의 블록 및/또는 이웃 블록의 재구축된 샘플들에 기초하여 예측 팔레트를 결정할 수 있다. 하나의 예에서, 하나 이상의 이전에 코딩된 이웃 블록으로부터의 팔레트 엔트리를 포함하는 예측 팔레트 표는 엔트리의 다수의 엔트리 N을 포함한다. 이 경우에, 비디오 인코더(20)는 먼저 예측 팔레트 표와 동일한 크기, 즉 크기 N을 갖는 이진 벡터 V를, 비디오 디코더(30)에 송신한다. 이진 벡터의 엔트리 각각은 예측 팔레트 표 내의 대응하는 엔트리가 현재 블록에 대한 팔레트 표에 재사용 또는 복제될 것인지를 지시한다. 예를 들어, V(i)=1은 이웃 블록에 대한 예측 팔레트 표의 i 번째 엔트리가 현재 블록에서 다른 색인을 가질 수 있는, 현재 블록에 대한 팔레트 표에 재사용 또는 복제됨을 의미한다.
또 다른 예에서, 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 팔레트 예측을 위한 다수의 잠재적 후보를 포함하는 후보 목록을 구축할 수 있다. 그러한 예에서, 비디오 인코더(20)는 팔레트 예측에 사용되는 현재 블록이 선택되는 목록 내의 후보 블록을 지시하기 위해 후보 목록에 대한 색인을 인코딩할 수 있다. 비디오 디코더(30)는 동일한 방식으로 후보 목록을 구축하고, 색인을 디코딩하고, 디코딩된 색인을 사용하여 현재 블록과 함께 사용하기 위해 대응하는 블록의 팔레트를 선택할 수 있다. 다른 예에서, 목록에 지시된 후보 블록의 팔레트 표는 현재 블록에 대한 팔레트 표의 엔트리별 예측을 위한 예측 팔레트 표로서 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 하나 이상의 신택스 요소는 제2 팔레트 표(540)와 같은 팔레트 표가 예측 팔레트(예: 제1 팔레트 표(520), 하나 이상의 이전에 코딩된 블록으로부터의 엔트리로 구성될 수 있음)부터 전적으로 예측되는지 또는 제2 팔레트 표(540)의 특정 엔트리가 예측되는지를 지시할 수 있다. 예를 들어, 초기 신택스 요소는 제2 팔레트 표(540) 내의 모든 엔트리가 예측되는지를 지시할 수 있다. 초기 신택스 요소가 모든 엔트리가 예측되는 것은 아님을 지시하면(예: 이진 0의 값을 갖는 플래그), 하나 이상의 추가 신택스 요소는 예측 팔레트 표로부터 제2 팔레트 표(540)의 어느 엔트리가 예측되는지를 지시할 수 있다.
일부 구현예에서, 팔레트 표의 크기는 예컨대, 팔레트 표에 포함된 픽셀 값의 수와 관련하여 고정될 수 있거나 인코딩된 비트스트림에서 하나 이상의 신택스 요소를 사용하여 시그널링될 수 있다.
일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 팔레트 표의 픽셀 값을 비디오 데이터의 대응하는 블록의 실제 픽셀 값과 정확히 매칭시키지 않고 블록의 픽셀을 코딩할 수 있다. 예를 들어, 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30)는 엔트리의 픽셀 값이 서로의 미리 결정된 범위 내에 있는 경우 팔레트 표에서 서로 다른 엔트리를 병합 또는 결합(즉, 양자화)할 수 있다. 다시 말해, 새로운 픽셀 값의 오차 범위 내에 있는 기존 픽셀 값이 이미 있으면, 새로운 팩셀 값은 팔레트 표에 추가되지 않는 한편, 새로운 픽셀 값에 대응하는 블록에서의 샘플은 기존 픽셀 값의 색인을 사용하여 코딩된다. 손실 코딩의 이 프로세스는 비디오 디코더(30)의 작업에 영향을 미치지 않는데, 이는 특정 팔레트 표가 손실인지 무손실인지에 관계없이, 동일한 방식으로 픽셀 값을 디코딩할 수 있다.
일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 블록의 픽셀 값을 인코딩하기 위한 예측 픽셀 값으로서 팔레트 표의 엔트리를 선택할 수 있다. 다음 비디오 인코더(20)는 실제 픽셀 값과 선택된 엔트리 간의 차이를 잔차로서 결정하고 이 잔차를 인코딩할 수 있다. 비디오 인코더(20)는 팔레트 표의 엔트리에 의해 예측된 블록의 픽셀에 대한 잔차 값을 포함하는 잔차 블록을 생성한 다음 (도 2와 관련하여 앞서 설명된 바와 같이) 잔차 블록에 변환 및 양자화를 적용할 수도 있다. 이러한 방식으로, 비디오 인코더(20)는 양자화된 잔차 변환 계수들을 생성할 수 있다. 다른 예에서, 잔차 블록은 무손실(변환 및 양자화 없이) 또는 변환 없이 코딩될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 잔차 블록을 재생하기 위해 변환 계수를 역변환 및 역양자화한 다음, 픽셀 값에 대한 예측 팔레트 엔트리 값 및 잔차 값을 사용하여 픽셀 값을 재구축할 수 있다.
일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 팔레트 표를 구축하기 위해, 델타 값으로 지칭되는, 오차 임계값(error threshold)을 결정할 수 있다. 예를 들어, 블록 내의 위치에 대한 실제 픽셀 값이 델타 값보다 작거나 같은 팔레트 표의 기존 픽셀 값 엔트리와 실제 픽셀 값 사이의 절대 차를 생성하면, 비디오 인코더(20)는 색인 값을, 그 위치에 대한 실제 픽셀 값의 재구축에 사용하기 위해 팔레트 표에서 픽셀 값 엔트리의 대응하는 색인을 식별하기 위해 전송할 수 있다. 블록 내의 위치에 대한 실제 픽셀 값이 델타 값보다 큰 팔레트 표의 기존 픽셀 값 엔트리와 실제 픽셀 값 사이의 절대 차를 생성하면, 비디오 인코더(20)는 실제 픽셀 값을 송신하고 실제 픽셀 값을 새로운 엔트리로서 팔레트 표에 추가할 수 있다. 팔레트 표를 구축하기 위해, 비디오 디코더(30)는 인코더에 의해 시그널링되는 델타 값을 사용하거나, 고정되거나 알려진 델타 값에 의존하거나, 델타 값을 추론 또는 도출할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 비디오 인코더(20) 및/또는 비디오 디코더(30)는 비디오 데이터를 코딩할 때, 인트라 예측 모드, 인터 예측 모드, 무손실 코딩 팔레트 모드, 및 손실 코딩 팔레트 모드를 포함한 코딩 모드를 사용할 수 있다. 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30)는 팔레트 기반 코딩이 인에이블되는지를 지시하는 하나 이상의 신택스 요소를 코딩할 수 있다. 예를 들어, 각각의 블록에서, 비디오 인코더(20)는 팔레트 기반 코딩 모드가 블록(예: CU 또는 PU)에 대해 사용된지를 지시하는 신택스 요소를 인코딩할 수 있다. 예를 들어, 이 신택스 요소는 블록 레벨(예: CU 레벨)에서 인코딩된 비디오 비트스트림에서 시그널링된 다음, 인코딩된 비디오 비트스트림을 디코딩할 때 비디오 디코더(30)에 의해 수신될 수 있다.
일부 구현예에서, 전술한 신택스 요소는 블록 레벨보다 더 높은 레벨에서 송신될 수 있다. 예를 들어, 비디오 인코더(20)는 슬라이스 레벨, 타일 레벨, PPS 레벨, 또는 SPS 레벨에서 그러한 신택스 요소를 시그널링할 수 있다. 이 경우, 1과 같은 값은 이 레벨 또는 이 레벨 아래의(이 레벨 이하의) 모든 블록이 팔레트 모드를 사용하여 인코딩되어 추가 모드 정보, 예컨대 팔레트 모드 또는 다른 모드가 블록 레벨에서 시그널링되지 않는다는 것을 지시한다. 0과 같은 값은 레벨 이하의 블록은 팔레트 모드를 사용하여 인코딩되지 않음을 지시한다.
일부 구현에서, 상위 레벨의 신택스 요소가 팔레트 모드를 가능하게 한다는 사실은, 이 상위 레벨 이하의 각각의 블록이 팔레트 모드로 코딩되어야 한다는 것을 의미하지 않는다. 오히려, 다른 CU 레벨 또는 심지어 TU 레벨 신택스 요소는 CU 또는 TU 레벨의 블록이 팔레트 모드로 코딩되는지를 지시하기 위해 여전히 필요할 수 있으며, 그렇다면, 대응하는 팔레트 표가 구축되어야 한다. 일부 구현예에서, 비디오 코더(예: 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30))는 블록 크기가 임계값 미만인 블록에 대해 팔레트 모드가 허용되지 않도록, 최소 블록 크기에 대한 블록 내의 샘플의 수의 관점에서 임계값(예: 32)을 선택한다. 이 경우 그러한 블록에 대한 신택스 요소의 시그널링은 없다. 최소 블록 크기에 대한 임계값은 비트스트림에서 명시적으로 시그널링되거나 암묵적으로 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 모두에 의해 준수되는 디폴트값으로 설정될 수 있다.
블록의 한 위치에서의 픽셀 값은 블록의 다른 위치에서의 픽셀 값과 동일할 수 있다(또는 델타 값 내). 예를 들어, 블록의 이웃 픽셀 위치들은 동일한 픽셀 값을 가지거나 팔레트 표에서 동일한 색인 값에 매핑될 수 있는 것이 일반적이다. 따라서, 비디오 인코더(20)는 동일한 픽셀 값 또는 색인 값을 갖는 주어진 스캔 순서에서 연속하는 픽셀 또는 색인 값의 수를 지시하는 하나 이상의 신택스 요소를 인코딩할 수 있다. 유사한 값의 픽셀 또는 색인 값의 문자열(string)은 "런(run)"이라고 한다. 예를 들어, 주어진 스캔 순서에서 두 개의 연속 픽셀 또는 색인이 다른 값을 갖는 경우 런은 0과 같다. 주어진 스캔 순서에서 두 개의 연속 픽셀 또는 색인이 동일한 값을 갖지만 스캔 순서의 세 번째 픽셀 또는 색인이 다른 값을 갖는 경우 런 1과 같다. 동일한 값을 가진 세 개의 연속 색인 또는 픽셀의 경우, 런은 2이다. 비디오 디코더(30)는 인코딩된 비트스트림으로부터 런을 지시하는 신택스 요소를 획득하고 그 데이터를 사용하여 동일한 픽셀 또는 색인 값을 갖는 연속적인 위치의 수를 결정할 수 있다.
도 6은 본 개시의 일부 구현예에 따른 팔레트 기반 방식을 사용하여 비디오 데이터를 인코딩하는 기술을 비디오 인코더가 구현하는 예시적인 프로세스(600)를 나타낸 흐름도이다. 예를 들어, 비디오 인코더(20)는 팔레트 모드를 사용하여 비디오 비트스트림을 인코딩하도록 구성되고, 비디오 비트스트림은 계층 구조로 조직화되는데, 도 4c 및 도 4e에 각각 도시된 바와 같이, 예컨대 비디오에서의 픽처 각각이 다수의 CTU로 파티셔닝되고 각각의 CTU가 서로 다른 형상 및 크기의 다수의 CU로 추가로 나뉜다. 팔레트 기반 방식을 구현하기 위해, 비디오 인코더(20)는 비디오 스트림에 포함시키기 위해, 계층 구조의 제1 레벨과 연관된 제1 신택스 요소를 생성한다(610). 위에서 언급한 바와 같이, 제1 신택스 요소와 연관된 제1 레벨은 CU 레벨보다 더 높은 레벨, 예컨대, 타일, 슬라이스, 또는 심지어 픽처 레벨에 있도록 선택된다. 제1 신택스 요소는 SPS, PPS, 타일 그룹 헤더 또는 슬라이스 헤더의 일부로서 저장될 수 있다. 제1 신택스 요소가 이진 1의 값을 갖는 경우, 이는 비디오 비트스트림의 제1 레벨 아래의 하나 이상의 코딩 유닛(CU)에 대해 팔레트 모드가 인에블됨을 지시한다.
다음으로, 비디오 인코더(20)는 하나 이상의 CU의 픽셀 값 및 제1 신택스 요소를 비디오 비트스트림으로 인코딩하며, 각각의 CU는 대응하는 팔레트 표를 갖는다(630). 예를 들어, 비디오 비트스트림으로 인코딩된 각각의 CU에 대해, 비디오 인코더(20)는 CU와 연관된 제2 신택스 요소를 생성한다(630-1). 위에서 언급한 바와 같이, 제1 신택스 요소가, 팔레트 모드가 하나 이상의 CU에 대해 인에이블되었음을 지시하더라도, 이것은 각각의 개별 CU가 팔레트 표에 따라 확실히 인코딩될 것이라는 것을 의미하지는 않는다. 오히려, 특정 CU의 비디오 블록이 팔레트 모드에 따라 인코딩되는지를 결정하는 것은 제2 구문 요소의 값이다. 제2 신택스 요소가, 팔레트 모드가 CU에 대해 인에이블됨을 지시하는 이진 1의 값을 갖는다고 가정하면, 비디오 인코더(20)는 CU에 대한 팔레트 표를 구축한다(630-3).
팔레트 표를 구축하는 다양한 기술은 도 5과 관련하여 위에서 설명하였다. 예를 들어, 팔레트 예측자는 팔레트 표를 구축하는 데 사용될 수 있고 팔레트 예측자는, 일부 구현예에서, 비디오 데이터에 의해 가장 자주 사용되는 팔레트 엔트리의 세트를 유지하는 FIFO 표이다. 팔레트 표를 사용하여, 비디오 인코더(20)는 CU의 비디오 블록에서 샘플을 식별하고, 팔레트 표에서 샘플에 대한 샘플의 픽셀 값 및 팔레트 색인을 결정한다(630-5). 위에서 언급했듯이 CU의 샘플에는 다양한 가능성이 있다. 첫째, CU의 샘플에 대응하는 팔레트 표에 기존 팔레트 엔트리가 있다. 그렇다면, 이 기존 팔레트 엔트리의 팔레트 색인은 비디오 비트스트림 내의 샘플을 나타내는 데 사용된다. 둘째, 샘플의 픽셀 값과 매칭되는 기존 팔레트 엔트리가 없다. 그렇다면, 비디오 인코더(20)는 팔레트 표에 새로운 엔트리를 추가하고 샘플을 표현하기 위해 새로운 엔트리의 팔레트 색인을 사용할 수 있다. 이 경우, 새로운 엔트리가 동일한 또는 유사한(델타 값 내) 픽셀 값을 갖는 CU의 다른 샘플을 나타내는 데 사용될 수 있다. 일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 샘플의 픽셀 값을 팔레트 표의 이스케이프 색상 엔트리(escape color entry)로서 인코딩할 수 있다. 어느 경우이든, 비디오 인코더(20)는 샘플에 대응하는 결정된 팔레트 색인을 비디오 비트스트림으로 인코딩한다(630-7).
일부 구현예에서, 비디오 인코더(20)는 팔레트 모드가 CU에 대해 디스에이블됨을 지시하는, 특정 CU에 대한 이진 값 0의 제2 신택스 값을 선택할 수 있다. 이 경우에, 비디오 인코더(20)는 다른 예측 방식, 예컨대, 인트라 예측 또는 인터 예측을 사용하여 CU를 인코딩하고, 그에 따라 대응하는 신택스 요소를 인코딩하도록 선택할 수도 있다. 다시 말해, 제1 신택스 요소가 팔레트 모드가 인에이블됨을 지시한다는 사실은. 여전히 제1 레벨 아래의 특정 CU가 비팔레트 모드를 선택하는 것을 허용할 수 있다. 대조적으로, 제1 신택스 요소가 이진 0으로 설정되어, 팔레트 모드가 제1 레벨에서 디스에이블됨을 지시하면, 제1 레벨 아래의 CU는 어느 것도 팔레트 모드를 사용하여 인코딩되지 않으므로, 비트스트림으로 인코딩될 제2 신택스 요소 또는 팔레트 표는 없다.
마지막으로, 비디오 인코더(20)는 인코딩된 하나 이상의 CU 및 제1 레벨의 제1 신택스 요소 및 CU 레벨의 제2 신택스 요소를 포함하는 인코딩된 비디오 비트스트림을 비디오 디코더(30) 또는 도 1에 도시된 저장 기기로 출력한다(650). 일부 구현예에서, 제1 레벨은 제1 레벨 아래의 하나 이상의 CU와 연관된 미리 정의된 임계값보다 작지 않은 연관된 블록 크기를 갖는다. 예를 들어, 128개의 샘플 크기를 갖는 조상 노드가 각각 크기가 32, 64, 및 32인 세 개의 CU로 삼원 분할(ternary split)된다고 가정한다. 팔레트 모드를 공유하기 위한 제1 레벨을 결정하는 데 사용되는 미리 정의된 임계값이 64이면, 3개의 CU는 동일한 팔레트 모드를 공유하는 3개의 리프 노드이다. 일부 구현예에서, 코딩 효율성을 위해, 32개 이하의 샘플을 갖는 블록에 대해 팔레트 모드가 인에이블되지 않도록 미리 정의된 임계값에 대한 하한(예: 32개 샘플)이 있다. 일부 구현예에서, 제1 신택스 요소 및 제2 신택스 요소 각각은 1비트 플래그이다.
일부 구현예에서, CU는 팔레트 모드하에서 각각의 세그먼트가 다수의 샘플(예: M개의 샘플)을 포함하는 다수의 세그먼트로 나뉘고, M은 16 또는 32의 양수이다. 각각의 세그먼트에 대해, 팔레트 색인 값, 팔레트 색인 런 및 양자화된 색상과 같은 팔레트 관련 신택스의 코딩 및/또는 CABAC 파싱은 동일한 CU에 있는 다른 세그먼트의 그것과 독립적이다. 이를 달성하기 위해, 팔레트 모드하에서 모든 CABAC 파싱 종속성(예: 컨텍스트 모델링) 및 디코딩 종속성(예: 복제 위 모드(copy-above mode))은 이웃 세그먼트들 걸쳐 디스에이블된다.
일부 구현예에서, 예를 들어 트래버스 스캔 순서(traverse scan order)에 기초하여, 팔레트 모드 하에서 CU를 다수의 세그먼트로 나누기 위해 상이한 방법이 사용될 수 있다. 즉, 스캔 순서에 따라 첫 빈째 M개의 샘플이 세그먼트 1로 그룹화되고, 스캔 순서에 따라 두 번째 M개의 샘플이 세그먼트 2로 그룹화되는 등등이다. 다른 예에서, CU는 이분, 삼분 또는 사분 트리 파티션 구조에 기초하여 다수의 세그먼트로 분할될 수 있다. 각각의 세그먼트 내에서, 트래버스 스캔 순서는 여전히 세그먼트의 팔레트 코딩에 사용될 수 있다. 예를 들어, 세그먼트에 대한 색인 값의 수가 먼저 시그널링되고, 그 다음에 절단된 이진 코딩을 사용하여 전체 세그먼트에 대한 실제 팔레트 색인 값이 시그널링된다. 색인 수와 팔레트 색인 값 모두 색인 관련 바이패스 빈(index-related bypass bin)을 함께 그룹화하는 바이패스 모드에서 코딩된다. 그런 다음 색인 런(index run)이 시그널링된다. 마지막으로, 세그먼트에서 이스케이프 샘플(escape sample)에 대응하는 구성요소 이스케이프 값(component escape value)은 함께 그룹화되고 바이패스 모드로 코딩된다.
위에서 언급한 바와 같이, 공유 팔레트 노드를 식별하기 위해 상이한 블록 크기 임계값이 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 고정된 임계값이 시그널링 없이 인코더와 디코더 모두에 의해 공유된다. 다른 실시예에서, 비트스트림에서 공유 팔레트 임계값을 시그널링하기 위해 하나의 신택스 요소가 제안된다.
도 7은 본 개시의 일부 구현예에 따른 팔레트 기반 방식을 사용하여 비디오 데이터를 디코딩하는 기술을 비디오 디코더(30)가 구현하는 예시적인 프로세스를 나타낸 흐름도이다. 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 팔레트 모드를 사용하여 비디오 비트스트림을 디코딩하도록 구성되고 비디오 비트스트림은 계층 구조로 조직화되는데, 예컨대, 비디오에서 각각의 픽처는 다수의 CTU로 파티셔닝되고 각각의 CTU는 도 4c 및 도 4e에 도시된 바와 같이 서로 다른 형상 및 크기의 다수의 CU로 더 나뉜다. 팔레트 기반 방식을 구현하기 위해, 비디오 디코더(30)는 계층 구조의 제1 레벨과 연관된 제1 신택스 요소를 비디오 비트스트림으로부터 수신한다(710). 위에서 언급한 바와 같이, 제1 신택스 요소와 연관된 제1 레벨은 CU 레벨보다 더 높은 레벨, 예컨대, 타일, 슬라이스, 또는 심지어 픽처 레벨에 있도록 선택된다. 제1 신택스 요소는 비디오 인코더(20)에 의해 생성되었고 SPS, PPS, 타일 그룹 헤더 또는 슬라이스 헤더의 일부로서 저장될 수도 있다. 제1 신택스 요소가 이진 1의 값을 가지면, 이는 비디오 비트스트림에서 제1 레벨 아래에 있는 하나 이상의 코딩 유닛(CU)에 대해 팔레트 모드가 인에이블됨을 지시한다.
제1 신택스 요소의 값 1에 기초하여, 비디오 디코더(30)는 대응하는 팔레트 표에 따라 하나 이상의 CU 중 적어도 하나의 픽셀 값을, 비디오 비트스트림으로부터 재구축한다(730). 예를 들어, 비디오 비트스트림으로 인코딩된 각각의 CU에 대해, 비디오 디코더(30)는 CU와 연관된 제2 신택스 요소를 수신한다(730-1). 위에서 언급한 바와 같이, 제1 신택스 요소가 팔레트 모드가 하나 이상의 CU에 대해 인에이블되었음을 지시하더라도, 그것은 각각의 개별 CU가 팔레트 표에 따라 확실히 인코딩될 것이라는 것을 의미하지는 않는다. 이것은 특정 CU의 비디오 블록이 팔레트 모드에 따라 인코딩되었는지를 결정하는 제2 신택스 요소의 값이다. 제2 신택스 요소가 팔레트 모드가 CU에 대해 인에이블됨을 지시하는 이진 1의 값을 갖는다고 가정하면, 비디오 디코더(30)는 비디오 비트스트림으로부터, 각각의 CU에 대한 팔레트 표를 재구축한다(730-3).
팔레트 표를 구축하는 다양한 기술은 도 5과 관련하여 위에서 설명하였다. 5. 예를 들어, 팔레트 예측자는 팔레트 표를 구축하는 데 사용될 수 있고 팔레트 예측자는, 일부 구현예에서, 비디오에 의해 가장 자주 사용되는 팔레트 엔트리 세트를 유지하는 FIFO 표이다. 팔레트 표를 사용하여, 비디오 디코더(30)는 CU의 비디오 블록에서 샘플을 식별하고, 팔레트 색인을 결정한 다음 팔레트 표에서 샘플에 대한 픽셀 값을 결정하고, 샘플에 대한 픽셀 값을 재구축한다(730-5). 위에서 언급한 바와 같이, 픽셀 값의 재구축은 샘플에 대한 잔차 값의 역양자화 및 역변환을 필요로 할 수 있으며, 이는 샘플의 재구축된 픽셀 값으로서 팔레트 표로부터의 픽셀 값에 추가된다. 일부 구현예에서, 비디오 디코더(30)는 팔레트 표에서의 이스케이프 색상 엔트리로부터 샘플의 픽셀 값을 재구축할 수 있다.
제1 신택스 요소가 CU에 대해 팔레트 모드가 디스에이블됨을 지시하는 0의 값을 가지면, 비디오 디코더(30)는 비디오 비트스트림으로부터, 비팔레트 방식에 따라 하나 이상의 CU의 픽셀 값을 재구축한다(750). 위에서 언급된 바와 같이, 비디오 디코더(30)는 다른 모드, 예컨대, 위에서 설명된 바와 같은 인트라 예측 또는 인터 예측을 사용하여 CU를 재구축할 수 있다. 도 6과 관련하여 위에서 설명된 제1 신택스 요소 및 제2 신택스 요소와 관련된 모든 특징은 도 7과 관련하여 여기에 설명된 팔레트 기반 디코딩 프로세스에 적용됨에 유의하기 바란다.
일부 구현예에서, CCLM(Cross-Component Linear Model)은 루마 팔레트 예측으로부터 크로마 팔레트 예측을 생성하는 데 사용된다. 하나의 예에서, CCLM은 이웃한 루마 및 크로마 샘플을 사용하여 계산될 수 있다. 선형 모델이 결정된 후, 선형 모델과 함께 동일한 CU의 루마 팔레트 표에 기초하여 크로마 팔레트 예측을 계산할 수 있다. 하나의 예에서, 크로마 팔레트 예측은 다음과 같이 도출될 수 있다:
Figure 112021115948544-pct00001
여기서 predC(i,j)는 CU의 예측된 크로마 팔레트를 나타내고 recL'(i,j)는 동일한 CU의 재구축된 루마 팔레트 샘플을 나타낸다. 선형 모델 파라미터 α 및 β는 다른 도출 방법이 사용될 수 있는 경우 도출된다. 하나의 예시적인 방법은 두 개의 샘플, 즉 루마 팔레트 표에서 최소 루마 샘플 A (xA, yA) 및 최대 루마 샘플 B (xB, yB)로부터의 루마 값과 크로마 값 사이의 직선 관계이다. 여기서 (xA, yA)는 샘플 A에 대한 루마 값 및 크로마 값이고, (xB, yB)는 샘플 B에 대한 루마 값 및 크로마 값이다. 선형 모델 파라미터 α 및 β는 다음 식에 따라 얻는다:
Figure 112021115948544-pct00002
일부 구현예에서, 현재 블록의 형상에 기초한 상이한 컨텍스트가 팔레트 모드하에서 트래버스 스캔 방향을 시그널링하기 위해 사용된다. 현재 블록의 형상에 따라, 다른 CABAC 컨텍스트가 선택되어, 다른 CABAC 확률의 사용을 초래할 수 있다. 이러한 컨텍스트는 또한 이웃 블록의 트래버스 스캔 방향에 따라 달라질 수 있다.
일부 구현예에서, 현재 블록의 형태에 따라, 트래버스 스캔 방향의 시그널링은 조건부로 생략될 수 있다. 이 경우에, 비디오 디코더(30)는 현재 블록의 형상에 기초하여 트래버스 스캔 방향을 추론한다. 예를 들어, 블록의 종횡비가 특정 임계값보다 높으면, 트래버스 스캔 방향은 팔레트 모드하에서 시그널링되지 않고 블록의 긴 변과 동일한 것으로 추론된다. 그렇지 않으면, 트래버스 스캔 방향은 정상적으로 시그널링된다. 다른 예에서, 블록의 종횡비가 특정 임계값보다 높으면, 팔레트 모드하에서는 트래버스 스캔 방향이 시그널링되지 않는다. 비디오 디코더(30)는 트랜버스 스캔 방향이 블록의 짧은 변과 동일한 것으로 추론한다. 그렇지 않으면, 트래버스 스캔 방향은 정상적으로 시그널링된다.
하나 이상의 예에서, 설명된 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 하나 이상의 명령어 또는 코드로서, 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되거나 이를 통해 전송될 수 있고 하드웨어 기반 처리 유닛에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 데이터 저장 매체와 같은 유형의 매체에 대응하는 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체, 또는 예를 들어, 통신 프로토콜에 따라 컴퓨터 프로그램을 한 장소에서 다른 장소로 전송하는 것을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터로 판독 가능한 매체는 일반적으로 (1) 비일시적인, 유형의 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체 또는 (2) 신호 또는 반송파와 같은 통신 매체에 대응할 수 있다. 데이터 저장 매체는 본 출원에서 설명된 구현예를 구현을 위한 명령어, 코드 및/또는 데이터 구조를 검색하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터로 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다.
여기에서 구현예의 설명에 사용된 용어는 특정 구현예을 설명하기 위한 목적으로만 사용되며 청구 범위를 한정하려는 것은 아니다.
구현예 및 첨부된 청구범위의 설명에 사용된 바와 같이, 단수형은 문맥에서 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수형도 포함하도록 의도된다. 또한, 본 명세서에서 사용된 용어 "및/또는"은 관련된 나열된 항목 중 하나 이상의 모든 가능한 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용될 때 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만 하나 이상의 다른 특징, 요소, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 이해할 것이다.
제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소는 이러한 용어에 의해 한정되어서는 안 된다는 것이 또한 이해될 것이다. 이러한 용어는 한 요소를 다른 요소와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 구현의 범위를 벗어나지 않으면서, 제1 전극은 제2 전극으로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 전극도 제1 전극으로 명명될 수 있다. 제1 전극과 제2 전극은 모두 전극이지만 동일한 전극은 아니다.
본 출원의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었으며, 본 발명을 총 망라하거나 개시된 형태로 한정하려는 의도는 아니다. 많은 수정, 변형 및 대안적인 구현이 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 당업자에게 명백할 것이다. 본 실시예는 본 발명의 원리, 실제 적용을 가장 잘 설명하고, 당업자가 다양한 구현을 위해 본 발명을 이해하고 기본 원리 및 다양한 수정을 가한 다양한 구현을 가장 잘 활용할 수 있도록 고려되는 특정 용도에 적합한 것으로서 선택되고 설명되었다. 따라서, 청구항의 범위는 개시된 구현의 특정 예에 한정되지 않고 수정 및 다른 구현이 첨부된 청구 범위 내에 포함되도록 의도됨을 이해해야 한다.

Claims (21)

  1. 비디오 데이터를 디코딩하는 방법으로서,
    계층 구조를 갖는 비디오 비트스트림으로부터, 상기 계층 구조의 제1 레벨과 연관된 제1 신택스 요소를 수신하는 단계 - 상기 제1 레벨이 미리 정의된 임계값보다 큰 블록 크기와 연관되어, 팔레트 모드가 상기 미리 정의된 임계값보다 크지 않은 블록 크기를 갖는 적어도 하나의 코딩 유닛(coding unit, CU)에 대해 적용되지 않음 - ; 및
    상기 제1 신택스 요소가, 상기 팔레트 모드가 상기 비디오 비트스트림의 상기 제1 레벨의 또는 상기 제1 레벨 아래의 하나 이상의 CU에 대해 적용됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 비디오 비트스트림으로부터, 대응하는 팔레트 표(palette table)에 따라 상기 하나 이상의 CU 중 적어도 하나의 픽셀 값을 재구축하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신택스 요소가, 팔레트 모드가 상기 하나 이상의 CU에 대해 디스에이블됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 비디오 비트스트림으로부터, 비팔레트 방식(non-palette scheme)에 따라 상기 하나 이상의 CU 중 임의의 CU의 픽셀 값을 재구축하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정의된 임계값은 32보다 작지 않은, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 미리 정의된 임계값은 16보다 큰, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신택스 요소는 1비트 플래그를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 비디오 비트스트림으로부터, 대응하는 팔레트 표에 따라 상기 하나 이상의 코딩 유닛(CU) 중 적어도 하나의 픽셀 값을 재구축하는 단계는,
    상기 비디오 비트스트림으로부터, 상기 하나 이상의 CU의 CU 각각과 연관된 제2 신택스 요소를 수신하는 단계;
    상기 제2 신택스 요소가, 상기 팔레트 모드가 상기 CU 각각에 대해 적용됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 비디오 비트스트림으로부터, 상기 CU 각각에 대한 팔레트 표를 재구축하고; 상기 비디오 비트스트림으로부터, 재구축된 팔레트 표를 사용하여 상기 CU 각각의 픽셀 값을 재구축하는 단계; 및
    상기 제2 신택스 요소가, 상기 팔레트 모드가 상기 CU 각각에 대해 디스에이블됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 비디오 비트스트림으로부터, 비팔레트 방식에 따라 상기 CU 각각의 픽셀 값을 재구축하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 신택스 요소는 시퀀스 파라미터 세트(sequence parameter set, SPS), 픽처 파라미터 세트(picture parameter set, PPS), 타일 그룹 헤더(tile group header), 및 슬라이스 헤더(slice header) 중 하나에 있고,
    상기 대응하는 팔레트 표는 상기 하나 이상의 CU에 의해 공유되며,
    상기 하나 이상의 CU 각각은 미리 정의된 파티션 트리 구조(partition tree structure)에 기초하여 복수의 세그먼트로 나뉘고,
    각각의 세그먼트는, 팔레트 색인의 총수 및 제1 레벨 팔레트 표와 연관된 대응하는 팔레트 색인의 세트를 포함하는 팔레트 모드 파라미터의 세트를 갖는, 방법.
  8. 전자 장치로서,
    하나 이상의 처리 유닛;
    상기 하나 이상의 처리 유닛에 결합된 메모리; 및
    상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하게 하는, 상기 메모리에 저장된 복수의 프로그램
    을 포함하는 전자 장치.
  9. 하나 이상의 처리 유닛을 갖는 전자 장치에 의한 실행을 위한 복수의 프로그램을 저장하는, 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적인 저장 매체로서,
    상기 복수의 프로그램은, 상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하게 하는,
    컴퓨터로 판독 가능한 비일시적인 저장 매체.
  10. 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 비디오 신호를 디코딩하기 위한, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어를 포함하고,
    상기 명령어는 프로세서에 의해 실행됨에 따라, 상기 프로세서로 하여금 제1항 내지 제7항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하게 하는,
    컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
  11. 비디오 데이터를 인코딩하는 방법으로서,
    계층 구조를 갖는 비디오 비트스트림에 포함시키기 위해, 상기 계층 구조의 제1 레벨과 연관된 제1 신택스 요소를 생성하는 단계 - 상기 제1 레벨이 미리 정의된 임계값보다 큰 블록 크기와 연관되어, 팔레트 모드가 상기 미리 정의된 임계값보다 크지 않은 블록 크기를 갖는 적어도 하나의 코딩 유닛(coding unit, CU)에 대해 적용되지 않고, 그리고 상기 제1 신택스 요소는, 상기 팔레트 모드가 상기 제1 레벨의 또는 상기 제1 레벨 아래의 하나 이상의 CU에 대해 적용됨을 지시함 -;
    상기 하나 이상의 CU의 픽셀 값 및 상기 제1 신택스 요소를 상기 비디오 비트스트림으로 인코딩하는 단계 - 각각의 CU는 대응하는 팔레트 표를 가짐 -; 및
    인코딩된 하나 이상의 CU 및 상기 제1 신택스 요소를 포함하는 비디오 비트스트림을 출력하는 단계
    를 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 미리 정의된 임계값은 32보다 작지 않은, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 미리 정의된 임계값은 16보다 큰, 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 제1 신택스 요소는 1비트 플래그를 포함하는, 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 하나 이상의 코딩 유닛(CU)의 픽셀 값 및 상기 제1 신택스 요소를 상기 비디오 비트스트림으로 인코딩하는 단계 - 각각의 CU는 대응하는 팔레트 표를 가짐 -는,
    상기 비디오 비트스트림에 포함시키기 위해, 상기 하나 이상의 CU의 CU 각각과 연관된 제2 신택스 요소를 생성하는 단계;
    상기 제2 신택스 요소가, 상기 팔레트 모드가 상기 CU 각각에 대해 적용됨을 지시한다는 결정에 따라, 상기 CU 각각에 대한 팔레트 표를 구축하고; 상기 팔레트 표로부터, 상기 CU 각각의 샘플에 대해 팔레트 색인을 결정하고; 상기 샘플에 대응하는 결정된 팔레트 색인을 상기 비디오 비트스트림으로 인코딩하는 단계를 포함하고;
    상기 제1 신택스 요소는 시퀀스 파라미터 세트(SPS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 타일 그룹 헤더 및 슬라이스 헤더 중 하나에 있고;
    상기 하나 이상의 CU 각각은 미리 정의된 파티션 트리 구조에 기초하여 복수의 세그먼트로 나뉘고,
    각각의 세그먼트는, 팔레트 색인의 총수 및 제1 레벨 팔레트 표와 연관된 대응하는 팔레트 색인의 세트를 포함하는 팔레트 모드 파라미터의 세트를 갖는, 방법.
  16. 전자 장치로서,
    하나 이상의 처리 유닛;
    상기 하나 이상의 처리 유닛에 결합된 메모리; 및
    상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 제11항 내지 제15항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하게 하는, 상기 메모리에 저장된 복수의 프로그램
    을 포함하는 전자 장치.
  17. 하나 이상의 처리 유닛을 갖는 전자 장치에 의한 실행을 위한 복수의 프로그램을 저장하는, 컴퓨터로 판독 가능한 비일시적인 저장 매체로서,
    상기 복수의 프로그램은, 상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 제11항 내지 제15항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하게 하는,
    컴퓨터로 판독 가능한 비일시적인 저장 매체.
  18. 컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은 비디오 신호를 인코딩하기 위한, 컴퓨터로 실행 가능한 명령어를 포함하고,
    상기 명령어는 프로세서에 의해 실행됨에 따라, 상기 프로세서로 하여금 제11항 내지 제15항 중 어느 하나의 항의 방법을 수행하게 하는,
    컴퓨터 판독가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램.
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