KR102510696B1 - A method of video processing providing independent properties between coding tree units and coding units, a method and appratus for decoding and encoding video using the processing. - Google Patents

A method of video processing providing independent properties between coding tree units and coding units, a method and appratus for decoding and encoding video using the processing. Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 영상 복호화 방법은, 움직임 정보를 복호화할 현재 블록의 병렬 움직임 정보 예측 유닛 인덱스를 식별하는 단계; 상기 현재 블록의 주변 블록에서 이전 인덱스의 병렬 움직임 정보 예측 유닛에 속한 블록을 제외한 나머지 블록 중, 적어도 하나의 주변 블록의 움직임 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 움직임 정보에 기초하여, 상기 현재 블록에 대한 움직임 정보 예측 복호화를 처리하는 단계를 포함한다.An image decoding method according to an embodiment of the present invention includes identifying a parallel motion information prediction unit index of a current block from which motion information is to be decoded; obtaining motion information of at least one neighboring block from among neighboring blocks of the current block except for a block belonging to a parallel motion information prediction unit of a previous index; and processing motion information prediction and decoding of the current block based on the obtained motion information.

Description

병렬 처리를 위한 움직임 정보를 처리하는 영상 처리 방법, 그를 이용한 영상 복호화, 부호화 방법 및 그 장치{A METHOD OF VIDEO PROCESSING PROVIDING INDEPENDENT PROPERTIES BETWEEN CODING TREE UNITS AND CODING UNITS, A METHOD AND APPRATUS FOR DECODING AND ENCODING VIDEO USING THE PROCESSING.}Video processing method for processing motion information for parallel processing, video decoding and encoding method using the same, and apparatus thereof THE PROCESSING.}

본 발명은 영상 처리 방법, 그를 이용한 영상 복호화, 부호화 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 병렬 처리를 위한 움직임 정보를 처리하는 영상 처리 방법, 그를 이용한 영상 복호화, 부호화 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an image processing method, an image decoding and encoding method using the same, and an apparatus thereof, and more particularly, to an image processing method for processing motion information for parallel processing, an image decoding and encoding method using the same, and an apparatus thereof. will be.

디지털 비디오 기술은 디지털 텔레비전, 디지털 직접 방송 시스템, 무선 방송 시스템, 개인 휴대 정보 단말기 (PDA), 랩탑 또는 데스크탑 컴퓨터, 디지털 카메라, 디지털 레코딩 디바이스, 비디오 게이밍 디바이스, 비디오 게임 콘솔, 셀룰러 또는 위성 라디오 텔레폰 등을 포함하는 광범위의 디지털 비디오 디바이스에 통합적으로 적용될 수 있다. 디지털 비디오 디바이스는 MPEG-2, MPEG-4, 또는 ITU-T H.264/MPEG-4, 파트 10, AVC (Advanced Video Coding), H.265/HEVC (High Efficiency Video Coding) 와 같은 비디오 압축 기술을 구현하여, 디지털 비디오 정보를 보다 효율적으로 송수신한다. 비디오 압축 기술은 공간 예측 및 시간 예측을 수행하여 비디오 시퀀스에 고유한 리던던시를 제거 또는 감소시킨다.Digital video technology includes digital television, digital direct broadcast systems, wireless broadcast systems, personal digital assistants (PDAs), laptop or desktop computers, digital cameras, digital recording devices, video gaming devices, video game consoles, cellular or satellite radio telephones, etc. It can be applied integrally to a wide range of digital video devices including. A digital video device may use a video compression technology such as MPEG-2, MPEG-4, or ITU-T H.264/MPEG-4, Part 10, Advanced Video Coding (AVC), or High Efficiency Video Coding (H.265/HEVC). is implemented to transmit and receive digital video information more efficiently. Video compression techniques perform spatial and temporal prediction to remove or reduce redundancy inherent in video sequences.

이러한 영상 압축 기술로서, 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 엔코딩 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.As such image compression techniques, inter-prediction techniques for predicting pixel values included in the current picture from pictures before or after the current picture, and intra-prediction techniques for predicting pixel values included in the current picture using pixel information within the current picture are used. technology, entropy encoding technology that assigns short codes to values with high frequency of occurrence and assigns long codes to values with low frequency of occurrence, etc. There exist various technologies, and these image compression technologies can be used to effectively compress and transmit or store image data. .

이와 같은 응용에 따라 다양한 해상도, 프레임율 등에 cost-effective하게 대응하기 위해서는, 응용에서 요구되는 성능, 기능에 따라 쉽게 처리 가능한 동영상 복호화 장치를 가지고 있어야 한다.In order to cost-effectively respond to various resolutions, frame rates, etc. according to such applications, it is necessary to have a video decoding device that can be easily processed according to the performance and functions required by the application.

예를 들어, 영상 압축 방법에서는 하나의 픽처(picture)를 소정 크기를 가지는 복수의 블록(block)으로 구분하여 부호화를 수행한다. 또한, 압축 효율을 높이기 위해 픽쳐들 사이의 중복도를 제거하는 인터 예측(inter prediction) 및 인트라 예측(intra prediction) 기술을 이용한다.For example, in an image compression method, encoding is performed by dividing one picture into a plurality of blocks having a predetermined size. In addition, inter-prediction and intra-prediction techniques that remove redundancy between pictures are used to increase compression efficiency.

이 경우, 인트라 예측과 인터 예측을 이용하여 잔차 신호(residual signal)를 만들며, 잔차 신호를 구하는 이유는 잔차 신호를 가지고 코딩을 했을 때 데이터의 양이 작아서 데이터 압축률이 높아지고, 예측이 좋을수록 잔차 신호의 값이 작게 되기 때문이다.In this case, a residual signal is created using intra prediction and inter prediction, and the reason for obtaining the residual signal is that the amount of data is small when coding with the residual signal, so the data compression rate increases, and the better the prediction, the better the residual signal. because the value of is small.

인트라 예측 방법은 현재 블록의 주변의 픽셀을 이용하여 현재 블록의 데이터를 예측한다. 실제 값과 예측 값의 차이를 잔차 신호 블록이라고 한다. HEVC의 경우는 인트라 예측 방법이 기존 H.264/AVC에서 사용되던 9개의 예측모드에서 35개의 예측모드로 증가하여 더욱 세분화하여 예측을 한다.In the intra prediction method, data of a current block is predicted using pixels around the current block. The difference between the actual value and the predicted value is called a residual signal block. In the case of HEVC, the intra prediction method is increased from 9 prediction modes used in the existing H.264/AVC to 35 prediction modes, and prediction is further subdivided.

인터 예측 방법의 경우는 현재 블록을 주변의 픽쳐들 내의 블록들과 비교하여 가장 비슷한 블록을 찾는다. 이때 찾은 블록에 대한 위치정보(Vx, Vy)를 모션 벡터라고 한다. 현재블록과 모션 벡터에 의하여 예측된 예측블록간의 블록내 화소 값들의 차이를 잔차 신호(residual signal) 블록이라고 한다 (motion-compensated residual block).In the case of the inter-prediction method, the most similar block is found by comparing the current block with blocks in neighboring pictures. At this time, the location information (Vx, Vy) of the found block is called a motion vector. A difference between pixel values within a block between a current block and a prediction block predicted by a motion vector is called a residual signal block (motion-compensated residual block).

이와 같이 인트라 예측과 인터 예측이 더 세분화 되어 잔차 신호의 데이터 양이 줄어들고 있으나, 동영상의 처리를 위한 연산량은 크게 증가하였다.In this way, although intra prediction and inter prediction are further subdivided, the amount of residual signal data is reduced, but the amount of computation for video processing is greatly increased.

특히, 영상 부호화 및 복호화를 위한 픽쳐 내 분할 구조를 결정하는 과정에서의 복잡도 증가량으로 인해 파이프라인 구현 등에 있어서의 어려움이 존재하며, 기존의 블록 분할 방법 및 그에 따라 분할된 블록의 크기가 고해상도 영상의 부호화에는 적합하지 않을 수 있다.In particular, there are difficulties in pipeline implementation due to the increased complexity in the process of determining the division structure within a picture for video encoding and decoding, and the existing block division method and the size of the blocks divided accordingly It may not be suitable for coding.

예를 들어, 인터 예측을 위한 움직임 정보의 병렬 처리에 있어서, 좌측, 상측 및 좌상측 주변 블록의 부호화 또는 복호화가 처리 완료된 이후에만 현재 블록의 처리가 가능한 점으로 인해, 병렬 파이프라인 구현시에도 현재 블록에 대한 다른 파이프라인에서 처리되는 주변 블록의 분할 크기 및 블록 모드 결정을 기다려야 하고, 이로 인해 파이프라인 스톨(Pipeline stall)이 발생되는 문제점이 있다.For example, in parallel processing of motion information for inter prediction, due to the fact that the current block can be processed only after encoding or decoding of the left, upper, and upper left neighboring blocks is completed, even when implementing a parallel pipeline, the current block There is a problem in that it has to wait for the decision of the partition size and block mode of neighboring blocks processed in other pipelines for the block, which causes a pipeline stall.

이를 해결하기 위해 HEVC에서는 임의 블록 크기 내 일부 예측 유닛에 대한 움직임 정보를 병합 처리하는 머지(merge) 방식이 제안되었으나, 상기 임의 블록 내의 첫번째 예측 유닛의 움직임 정보 산출시 주변 블록의 움직임 정보가 필요한 동일한 문제점이 발생되며, 이로 인해 부호화 효율도 크게 하락하는 문제점이 있다.To solve this problem, HEVC proposed a merge method for merging and processing motion information of some prediction units within an arbitrary block size. A problem arises, and as a result, there is a problem in that the encoding efficiency is greatly reduced.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 고해상도 영상의 움직임 정보 예측 복호화 및 부호화를 병렬 처리함에 따른 부호화 효율을 향상시키기 위한 영상 복호화, 부호화 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a video decoding and encoding method and an apparatus for improving the encoding efficiency according to parallel processing of motion information prediction decoding and encoding of high-resolution video.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 정보 복호화 방법은, 움직임 정보를 복호화할 현재 블록의 병렬 움직임 정보 예측 유닛 인덱스를 식별하는 단계; 상기 현재 블록의 주변 블록에서 이전 인덱스의 병렬 움직임 정보 예측 유닛에 속한 블록을 제외한 나머지 블록 중, 적어도 하나의 주변 블록의 움직임 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 움직임 정보에 기초하여, 상기 현재 블록에 대한 움직임 정보 예측 복호화를 처리하는 단계를 포함한다.A motion information decoding method according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes identifying a parallel motion information prediction unit index of a current block from which motion information is to be decoded; obtaining motion information of at least one neighboring block from among neighboring blocks of the current block except for a block belonging to a parallel motion information prediction unit of a previous index; and processing motion information prediction and decoding of the current block based on the obtained motion information.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 정보 부호화 방법은, 움직임 정보를 부호화할 현재 블록의 병렬 움직임 정보 예측 유닛 인덱스를 식별하는 단계; 상기 현재 블록의 주변 블록에서 이전 인덱스의 병렬 움직임 정보 예측 유닛에 속한 블록을 제외한 나머지 블록 중, 적어도 하나의 주변 블록의 움직임 정보를 획득하는 단계; 및 상기 획득된 움직임 정보에 기초하여, 상기 현재 블록에 대한 움직임 정보 예측 부호화를 처리하는 단계를 포함한다.A motion information encoding method according to an embodiment of the present invention for solving the above problems includes identifying a parallel motion information prediction unit index of a current block for encoding motion information; obtaining motion information of at least one neighboring block from among neighboring blocks of the current block except for a block belonging to a parallel motion information prediction unit of a previous index; and processing motion information predictive encoding for the current block based on the obtained motion information.

한편, 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 방법은 상기 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램 및 상기 프로그램이 저장되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 비 휘발적 기록 매체로 구현될 수 있다.On the other hand, the method according to the embodiment of the present invention for solving the above problems can be implemented in a program for executing the method in a computer and a computer-readable non-volatile recording medium storing the program.

본 발명의 실시 예에 따르면, 복호화 블록들을 미리 결정된 결정된 병렬 움직임 정보 예측 유닛으로 순차적으로 그룹화할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, decoding blocks may be sequentially grouped into predetermined parallel motion information prediction units.

또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 움직임 정보 복호화에 있어서, 현재 블록의 주변 블록 중 이전 병렬 움직임 정보 예측 유닛에 속한 블록을 제외한 나머지 블록의 움직임 정보를 이용하여 움직임 정보 복호화를 처리할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, in motion information decoding, motion information decoding may be processed using motion information of blocks other than blocks belonging to a previous parallel motion information prediction unit among neighboring blocks of the current block.

이에 따라, 병렬 움직임 정보 예측 유닛별 파이프라인 처리가 독립적으로 가능하게 되며, 파이프라인 스톨을 사전에 차단할 수 있고, 부호화 및 복호화 효율을 향상시킬 수 있다.Accordingly, pipeline processing for each parallel motion information prediction unit can be independently performed, pipeline stalling can be blocked in advance, and encoding and decoding efficiency can be improved.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 5는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 영상 부호화 장치에서 인터 예측을 수행하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 영상 복호화 장치에서 인터 예측을 수행하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 11는 코딩 유닛을 이진 트리 구조로 분할하여 변환 유닛을 구성하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제4 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 14는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 또 다른 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 15 및 도 16은 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여 변환 유닛의 분할 구조를 결정하는 방법에 대한 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17 및 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 병렬 처리를 위한 움직임 정보를 처리하는 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 19 내지 도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 정보 처리방법을 각 케이스별로 예시하기 위한 도면들이다.
1 is a block diagram showing the configuration of an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 to 5 are diagrams for explaining a first embodiment of a method of dividing and processing an image into blocks.
6 is a block diagram for explaining an embodiment of a method of performing inter prediction in an image encoding apparatus.
7 is a block diagram showing the configuration of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a block diagram for explaining an embodiment of a method of performing inter prediction in a video decoding apparatus.
9 is a diagram for explaining a second embodiment of a method of dividing and processing an image into blocks.
10 is a diagram for explaining a third embodiment of a method of dividing and processing an image into blocks.
11 is a diagram for explaining an embodiment of a method of constructing a transform unit by dividing a coding unit into a binary tree structure.
12 is a diagram for explaining a fourth embodiment of a method of dividing and processing an image into blocks.
13 and 14 are diagrams for explaining still other embodiments of a method of dividing and processing an image into blocks.
15 and 16 are diagrams for explaining embodiments of a method of determining a division structure of a conversion unit by performing rate distortion optimization (RDO).
17 and 18 are flowcharts for explaining an image processing method of processing motion information for parallel processing according to an embodiment of the present invention.
19 to 22 are diagrams for illustrating a motion information processing method according to an embodiment of the present invention for each case.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of this invention is described concretely with reference to drawings. In describing the embodiments of the present specification, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present specification, the detailed description thereof will be omitted.

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. It is understood that when a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. It should be. In addition, the description of "including" a specific configuration in the present invention does not exclude configurations other than the corresponding configuration, and means that additional configurations may be included in the practice of the present invention or the scope of the technical spirit of the present invention.

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.Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.

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.In addition, components appearing in the embodiments of the present invention are shown independently to represent different characteristic functions, and do not mean that each component is made of separate hardware or a single software component unit. That is, each component is listed and included as each component for convenience of explanation, and at least two components of each component can be combined to form a single component, or one component can be divided into a plurality of components to perform a function, and each of these components can be divided into a plurality of components. Integrated embodiments and separated embodiments of components are also included in the scope of the present invention as long as they do not depart from the essence of the present invention.

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.In addition, some of the components may be optional components for improving performance rather than essential components that perform essential functions in the present invention. The present invention can be implemented by including only components essential to implement the essence of the present invention, excluding components used for performance improvement, and a structure including only essential components excluding optional components used for performance improvement. Also included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 영상 부호화 장치(10)는 픽쳐 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 스캐닝부(131), 엔트로피 부호화부(140), 인트라 예측부(150), 인터 예측부(160), 역양자화부(135), 역변환부(125), 후처리부(170), 픽쳐 저장부(180), 감산부(190) 및 가산부(195)를 포함한다.1 is a block diagram showing the configuration of an image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention. The image encoding apparatus 10 includes a picture division unit 110, a transform unit 120, a quantization unit 130, a scanning unit 131, entropy encoding unit 140, intra prediction unit 150, inter prediction unit 160, inverse quantization unit 135, inverse transformation unit 125, post-processing unit 170, picture storage unit 180 ), a subtraction unit 190 and an addition unit 195 are included.

도 1을 참조하면, 픽쳐 분할부(110)는 입력되는 비디오 신호를 분석하여 픽쳐를 코딩 유닛으로 분할하여 예측 모드를 결정하고, 상기 코딩 유닛별로 예측 유닛의 크기를 결정한다.Referring to FIG. 1 , the picture divider 110 analyzes an input video signal, divides the picture into coding units, determines a prediction mode, and determines the size of the prediction unit for each coding unit.

또한, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 예측 모드(또는 예측 방법)에 따라 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로 보낸다. 또한, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 감산부(190)로 보낸다.Also, the picture division unit 110 sends a prediction unit to be encoded to the intra prediction unit 150 or the inter prediction unit 160 according to a prediction mode (or prediction method). In addition, the picture division unit 110 sends a prediction unit to be encoded to the subtraction unit 190.

여기서, 영상의 픽쳐(picture)는 복수의 슬라이스로 구성되고, 슬라이스는 픽쳐를 분할하는 기본 단위인 복수의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit: CTU)들로 분할될 수 있다.Here, a picture of an image is composed of a plurality of slices, and a slice may be divided into a plurality of Coding Tree Units (CTUs), which are basic units for dividing a picture.

상기 코딩 트리 유닛은 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 2 이상의 코딩 유닛(Coding Unit: CU)들로 분할될 수 있다.The coding tree unit may be divided into one or more coding units (CUs), which are basic units in which inter prediction or intra prediction is performed.

여기서, 상기 코딩 트리 유닛과 코딩 유닛의 최대 크기는 상이할 수 있으며, 이에 대한 시그널링 정보가 복호화 장치(20)로 전송될 수 있다. 이에 대하여는 도 17에서 보다 구체적으로 후술하도록 한다.Here, the maximum size of the coding tree unit and the coding unit may be different, and signaling information for this may be transmitted to the decoding apparatus 20. This will be described later in more detail with reference to FIG. 17 .

코딩 유닛(CU)은 예측이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 그 이상의 예측 유닛(Prediction unit: PU)들로 분할될 수 있다.A coding unit (CU) may be divided into one or more prediction units (PUs), which are basic units in which prediction is performed.

이 경우, 부호화 장치(10)는 상기 분할된 코딩 유닛(CU)들 각각에 대해 인터 예측과 인트라 예측 중 어느 하나를 예측 방법으로 결정하나, 각각의 예측 유닛(PU)에 대해 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다.In this case, the encoding apparatus 10 determines either inter prediction or intra prediction as a prediction method for each of the divided coding units (CUs), but predicts a prediction block differently for each prediction unit (PU). can create

한편, 코딩 유닛(CU)은 잔차 블록(residual block)에 대한 변환이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(Transform Unit: TU)들로 분할될 수 있다.Meanwhile, a coding unit (CU) may be divided into one or two or more transform units (TUs), which are basic units in which transformation of a residual block is performed.

이 경우, 픽쳐 분할부(110)는 상기와 같이 분할된 블록 단위(예를 들어, 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU))로 영상 데이터를 감산부(190)에 전달할 수 있다.In this case, the picture segmentation unit 110 may transmit image data to the subtraction unit 190 in units of blocks divided as described above (eg, a prediction unit (PU) or a transformation unit (TU)).

도 2를 참조하면, 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)는 쿼드 트리(quad tree) 구조로 분할되어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.Referring to FIG. 2 , a coding tree unit (CTU) having a maximum size of 256x256 pixels may be divided into four coding units (CUs) having a square shape by dividing into a quad tree structure.

상기 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들은 각각 쿼드 트리 구조로 재 분할될 수 있으며, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 코딩 유닛(CU)의 깊이(Depth)는 0부터 3 중 어느 하나의 정수 값을 가질 수 있다.Each of the four coding units (CUs) having the shape of a square may be subdivided into a quad tree structure, and the depth (Depth) of the coding units (CUs) split into the quad tree structure as described above is any one of 0 to 3. It can have a single integer value.

코딩 유닛(CU)은 예측 모드에 따라 하나 또는 2 이상의 예측 유닛(PU)들로 분할될 수 있다.A coding unit (CU) may be divided into one or two or more prediction units (PUs) according to a prediction mode.

인트라 예측 모드의 경우, 코딩 유닛(CU)의 크기가 2Nx2N 일 때, 예측 유닛(PU)은 도 3의 (a)에 도시된 2Nx2N 또는 도 3의 (b)에 도시된 NxN의 크기를 가질 수 있다.In the case of the intra prediction mode, when the size of the coding unit (CU) is 2Nx2N, the prediction unit (PU) may have a size of 2Nx2N shown in (a) of FIG. 3 or NxN shown in (b) of FIG. 3 there is.

한편, 인터 예측 모드의 경우, 코딩 유닛(CU)의 크기가 2Nx2N 일 때, 예측 유닛(PU)은 도 4의 (a)에 도시된 2Nx2N, 도 4의 (b)에 도시된 2NxN, 도 4의 (c)에 도시된 Nx2N, 도 4의 (d)에 도시된 NxN, 도 4의 (e)에 도시된 2NxnU, 도 4의 (f)에 도시된 2NxnD, 도 4의 (g)에 도시된 nLx2N 및 도 4의 (h)에 도시된 nRx2N 중 어느 하나의 크기를 가질 수 있다.Meanwhile, in the case of the inter prediction mode, when the size of the coding unit (CU) is 2Nx2N, the prediction unit (PU) is 2Nx2N shown in (a) of FIG. 4, 2NxN shown in (b) of FIG. Nx2N shown in (c) of (c), NxN shown in (d) of FIG. 4, 2NxnU shown in (e) of FIG. 4, 2NxnD shown in (f) of FIG. 4, shown in (g) of FIG. nLx2N and nRx2N shown in (h) of FIG. 4.

도 5를 참조하면, 코딩 유닛(CU)는 쿼드 트리(quad tree) 구조로 분할되어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있다.Referring to FIG. 5 , a coding unit (CU) may be divided into four transform units (TUs) having a quad tree structure and having a square shape.

상기 정사각형의 형태를 가지는 4개의 변환 유닛(TU)들은 각각 쿼드 트리 구조로 재 분할될 수 있으며, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 변환 유닛(TU)의 깊이(Depth)는 0부터 3 중 어느 하나의 정수 값을 가질 수 있다.Each of the four transform units (TUs) having the shape of a square may be re-divided into a quad tree structure, and the depth of each transform unit (TU) divided into the quad tree structure as described above is any one of 0 to 3. It can have a single integer value.

여기서, 코딩 유닛(CU)이 인터 예측 모드인 경우, 해당 코딩 유닛(CU)으로부터 분할된 예측 유닛(PU)와 변환 유닛(TU)은 서로 독립적인 분할 구조를 가질 수 있다.Here, when the coding unit (CU) is in the inter prediction mode, the prediction unit (PU) and the transform unit (TU) divided from the corresponding coding unit (CU) may have a partition structure independent of each other.

코딩 유닛(CU)이 인트라 예측 모드인 경우, 해당 코딩 유닛(CU)으로부터 분할된 변환 유닛(TU)은 예측 유닛(PU)의 크기보다 클 수 없다.When a coding unit (CU) is in intra prediction mode, a transform unit (TU) divided from the corresponding coding unit (CU) cannot be larger than the size of the prediction unit (PU).

또한, 상기와 같이 분할되는 변환 유닛(TU)은 최대 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다.In addition, the transform unit (TU) divided as described above may have a maximum size of 64x64 pixels.

변환부(120)는 입력된 예측 유닛(PU)의 원본 블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)에서 생성된 예측 블록 사이의 잔차 신호인 잔차 블록을 변환하며, 상기 변환은 변환 유닛(TU)을 기본 단위로 하여 수행될 수 있다.The transform unit 120 transforms a residual block, which is a residual signal between an input original block of the prediction unit (PU) and a prediction block generated by the intra predictor 150 or the inter predictor 160, and the transform is It may be performed using a unit (TU) as a basic unit.

상기 변환 과정에서 예측 모드(intra or inter)에 따라 서로 다른 변환 매트릭스가 결정될 수 있으며, 인트라 예측의 잔차 신호는 인트라 예측 모드에 따라 방향성을 가지므로 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 변환 매트릭스가 결정될 수 있다.In the transformation process, different transformation matrices may be determined according to the prediction mode (intra or inter), and since the residual signal of intra prediction has a direction according to the intra prediction mode, the transformation matrix may be adaptively determined according to the intra prediction mode. there is.

변환 단위는 2개(수평, 수직)의 1차원 변환 매트릭스에 의해 변환될 수 있으며, 예를 들어 인터 예측의 경우에는 미리 결정된 1개의 변환 매트릭스가 결정될 수 있다.The transformation unit may be transformed by two (horizontal and vertical) one-dimensional transformation matrices, and for example, in the case of inter prediction, one predetermined transformation matrix may be determined.

한편, 인트라 예측의 경우, 인트라 예측 모드가 수평인 경우에는 잔차 블록이 수직방향으로의 방향성을 가질 확률이 높아지므로, 수직방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용하고, 수평방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를 적용한다. 인트라 예측 모드가 수직인 경우에는 수직방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를, 수평 방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용할 수 있다.On the other hand, in the case of intra prediction, if the intra prediction mode is horizontal, since the probability that the residual block has a vertical direction increases, a DCT-based integer matrix is applied in the vertical direction, and a DST-based or DST-based integer matrix is applied in the horizontal direction. Apply KLT-based integer matrix. When the intra prediction mode is vertical, a DST-based or KLT-based integer matrix may be applied in the vertical direction, and a DCT-based integer matrix may be applied in the horizontal direction.

또한, DC 모드의 경우에는 양방향 모두 DCT 기반 정수 매트릭스를 적용할 수 있다.In addition, in the case of the DC mode, a DCT-based integer matrix can be applied to both directions.

그리고, 인트라 예측의 경우, 변환 유닛(TU)의 크기에 기초하여 변환 매트릭스가 적응적으로 결정될 수도 있다.And, in the case of intra prediction, a transform matrix may be adaptively determined based on the size of a transform unit (TU).

양자화부(130)는 상기 변환 매트릭스에 의해 변환된 잔차 블록의 계수들을 양자화하기 위한 양자화 스텝 사이즈를 결정하며, 양자화 스텝 사이즈는 미리 정해진 크기 이상의 양자화 유닛별로 결정될 수 있다.The quantization unit 130 determines a quantization step size for quantizing coefficients of the residual block transformed by the transformation matrix, and the quantization step size may be determined for each quantization unit having a predetermined size or larger.

양자화 유닛의 크기는 8x8 또는 16x16일 수 있으며, 양자화부(130)는 양자화 스텝 사이즈 및 예측 모드에 따라 결정되는 양자화 매트릭스를 이용하여 변환 블록의 계수들을 양자화한다.The size of the quantization unit may be 8x8 or 16x16, and the quantization unit 130 quantizes the coefficients of the transform block using a quantization matrix determined according to a quantization step size and a prediction mode.

또한, 양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자로서 현재 양자화 유닛에 인접한 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈를 이용할 수 있다.Also, the quantization unit 130 may use a quantization step size of a quantization unit adjacent to the current quantization unit as a quantization step size predictor of the current quantization unit.

양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 좌측 양자화 유닛, 상측 양자화 유닛, 좌상측 양자화 유닛 순서로 검색하여 1개 또는 2개의 유효한 양자화 스텝 사이즈를 이용하여 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자를 생성할 수 있다.The quantization unit 130 searches the left quantization unit, the upper quantization unit, and the upper left quantization unit of the current quantization unit in order, and generates a quantization step size predictor of the current quantization unit using one or two effective quantization step sizes. there is.

예를 들어, 양자화부(130)는 상기 순서로 검색된 유효한 첫번째 양자화 스텝 사이즈를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정하거나, 상기 순서로 검색된 유효한 2개의 양자화 스텝 사이즈의 평균값을 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정하거나, 또는 1개의 양자화 스텝 사이즈만이 유효한 경우에는 이를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정할 수 있다.For example, the quantization unit 130 determines the first effective quantization step size retrieved in the above order as the quantization step size predictor, or determines the average value of two valid quantization step sizes retrieved in the above order as the quantization step size predictor, or If only one quantization step size is valid, this can be determined as a quantization step size predictor.

상기 양자화 스텝 사이즈 예측자가 결정되면, 양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈와 양자화 스텝 사이즈 예측자 사이의 차분값을 엔트로피 부호화부(140)로 전송한다.When the quantization step size predictor is determined, the quantization unit 130 transmits a difference value between the quantization step size predictor of the current quantization unit and the quantization step size predictor to the entropy encoding unit 140 .

한편, 현재 코딩 유닛의 좌측 코딩 유닛, 상측 코딩 유닛, 좌상측 코딩 유닛 모두가 존재하지 않거나. 또는 최대 코딩 유닛 내의 부호화 순서 상으로 이전에 존재하는 코딩 유닛이 존재할 수 있다.Meanwhile, all of the left coding unit, the above coding unit, and the top left coding unit of the current coding unit do not exist. Alternatively, a coding unit previously present in the coding order within the largest coding unit may exist.

따라서, 현재 코딩 유닛에 인접한 양자화 유닛들과 상기 최대 코딩 유닛 내에서는 부호화 순서상 바로 이전의 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈가 후보자가 될 수 있다.Therefore, in quantization units adjacent to the current coding unit and the maximum coding unit, a quantization step size of a quantization unit immediately preceding in coding order may be a candidate.

이 경우, 1) 현재 코딩 유닛의 좌측 양자화 유닛, 2) 현재 코딩 유닛의 상측 양자화 유닛, 3) 현재 코딩 유닛의 좌상측 양자화 유닛, 4) 부호화 순서상 바로 이전의 양자화 유닛 순서로 우선순위가 설정될 수 있다. 상기 순서는 바뀔 수 있고, 상기 좌상측 양자화 유닛은 생략될 수도 있다.In this case, priorities are set in the order of 1) the left quantization unit of the current coding unit, 2) the upper quantization unit of the current coding unit, 3) the upper left quantization unit of the current coding unit, and 4) the immediately previous quantization unit in the coding order. It can be. The order may be reversed, and the upper left quantization unit may be omitted.

한편, 상기와 같이 양자화된 변환 블록은 역양자화부(135)와 스캐닝부(131)로 전달된다.Meanwhile, the quantized transform block as described above is transmitted to the inverse quantization unit 135 and the scanning unit 131.

스캐닝부(131)는 양자화된 변환 블록의 계수들을 스캐닝하여 1차원의 양자화 계수들로 변환하며, 이 경우 양자화 후의 변환 블록의 계수 분포가 인트라 예측 모드에 의존적일 수 있으므로 스캐닝 방식은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.The scanning unit 131 scans the coefficients of the quantized transform block and converts them into 1-dimensional quantization coefficients. In this case, since the coefficient distribution of the transform block after quantization may be dependent on the intra prediction mode, the scanning method is applied to the intra prediction mode. can be determined according to

또한, 계수 스캐닝 방식은 변환 단위의 크기에 따라 달리 결정될 수도 있고, 상기 스캔 패턴은 방향성 인트라 예측 모드에 따라 달라질 수 있으며, 이 경우 양자화 계수들의 스캔 순서는 역방향으로 스캔될 수 있다.In addition, the coefficient scanning method may be determined differently according to the size of the transform unit, and the scan pattern may be changed according to the directional intra prediction mode. In this case, the scan order of quantization coefficients may be scanned in the reverse direction.

상기 양자화된 계수들이 복수의 서브셋(sub-set)들로 분할된 경우, 각각의 서브셋 내의 양자화 계수들에 동일한 스캔 패턴이 적용될 수 있으며, 서브셋 간의 스캔 패턴은 지그재그 스캔 또는 대각선 스캔이 적용될 수 있다.When the quantized coefficients are divided into a plurality of subsets, the same scan pattern may be applied to the quantization coefficients in each subset, and zigzag scan or diagonal scan may be applied to the scan pattern between the subsets.

한편, 상기 스캔 패턴은 DC를 포함하는 메인 서브셋으로부터 순방향으로 잔여 서브셋들로 스캔하는 것이 바람직하나, 그 역방향도 가능하다.Meanwhile, the scan pattern is preferably scanned from the main subset including DC to the remaining subsets in a forward direction, but the reverse direction is also possible.

또한, 서브셋 내의 양자화된 계수들의 스캔 패턴과 동일하게 서브셋 간의 스캔 패턴을 설정할 수도 있으며, 서브셋 간의 스캔 패턴은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.Also, a scan pattern between subsets may be set identically to a scan pattern of quantized coefficients within the subset, and the scan pattern between subsets may be determined according to an intra prediction mode.

한편, 부호화 장치(10)는 상기 변환 유닛(PU) 내에서 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치 및 각 서브셋 내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타낼 수 있는 정보를 비트스트림에 포함시켜 복호화 장치(20)로 전송할 수 있다.On the other hand, the encoding device 10 includes information indicating the position of the last non-zero quantization coefficient in the transform unit PU and the position of the last non-zero quantization coefficient in each subset in a bitstream so that the decoding device ( 20) can be sent.

역양자화부(135)는 상기와 같이 양자화된 양자화 계수를 역양자화하며, 역변환부(125)는 변환 유닛(TU) 단위로 역변환을 수행하여 상기 역양자화된 변환 계수를 공간 영역의 잔차 블록으로 복원할 수 있다.The inverse quantization unit 135 inversely quantizes the quantized coefficients quantized as described above, and the inverse transformation unit 125 performs inverse transformation in units of transform units (TUs) to restore the inversely quantized transform coefficients into residual blocks in the spatial domain. can do.

가산기(195)는 상기 역변환부(125)에 의해 복원된 잔차 블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로부터의 수신된 예측 블록을 합하여 복원 블록을 생성할 수 있다.The adder 195 may generate a reconstructed block by adding the residual block reconstructed by the inverse transform unit 125 and the prediction block received from the intra predictor 150 or the inter predictor 160.

또한, 후처리부(170)는 복원된 픽쳐에 발생하는 블록킹 효과의 제거하기 위한 디블록킹(deblocking) 필터링 과정, 화소 단위로 원본 영상과의 차이 값을 보완하기 위한 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset : SAO) 적용 과정 및 코딩 유닛으로 원본 영상과의 차이 값을 보완하기 위한 적응적 루프 필터링(Adaptive Loof Filtering : ALF) 과정을 수행할 수 있다.In addition, the post-processing unit 170 performs a deblocking filtering process to remove a blocking effect occurring in the reconstructed picture, and a sample adaptive offset (Sample Adaptive Offset: A SAO) application process and an adaptive loop filtering (ALF) process for compensating for a difference value from an original image may be performed by a coding unit.

디블록킹 필터링 과정은 미리 정해진 크기 이상의 크기를 갖는 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU)의 경계에 적용될 수 있다.The deblocking filtering process may be applied to a boundary of a prediction unit (PU) or a transform unit (TU) having a size greater than or equal to a predetermined size.

예를 들어, 디블록킹 필터링 과정은, 필터링할 경계(boundary)를 결정하는 단계, 상기 경계에 적용할 경계 필터링 강도(bounary filtering strength)를 결정하는 단계, 디블록킹 필터의 적용 여부를 결정하는 단계, 상기 디블록킹 필터를 적용할 것으로 결정된 경우, 상기 경계에 적용할 필터를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.For example, the deblocking filtering process may include determining a boundary to be filtered, determining a boundary filtering strength to be applied to the boundary, determining whether to apply a deblocking filter, When it is determined to apply the deblocking filter, selecting a filter to be applied to the boundary may be included.

한편, 상기 디블록킹 필터의 적용 여부는 i) 상기 경계 필터링 강도가 0보다 큰지 여부 및 ii) 상기 필터링할 경계에 인접한 2개의 블록(P 블록, Q블록) 경계 부분에서의 화소값들이 변화 정도를 나타내는 값이 양자화 파라미터에 의해 결정되는 제1 기준값보다 작은지 여부에 의해 결정될 수 있다.On the other hand, whether or not the deblocking filter is applied depends on i) whether the boundary filtering strength is greater than 0 and ii) the degree of change in pixel values at the boundary of two blocks (P block, Q block) adjacent to the boundary to be filtered. It may be determined by whether the indicated value is smaller than the first reference value determined by the quantization parameter.

상기 필터는 적어도 2개 이상인 것이 바람직하다. 블록 경계에 위치한 2개의 화소들간의 차이값의 절대값이 제2 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상대적으로 약한 필터링을 수행하는 필터를 선택한다.It is preferable that the said filter is at least two or more. When the absolute value of the difference between two pixels located at the block boundary is greater than or equal to the second reference value, a filter that performs relatively weak filtering is selected.

상기 제2 기준값은 상기 양자화 파라미터 및 상기 경계 필터링 강도에 의해 결정된다.The second reference value is determined by the quantization parameter and the boundary filtering strength.

또한, 샘플 적응적 오프셋(SAO) 적용 과정은 디블록킹 필터가 적용된 영상 내의 화소와 원본 화소 간의 차이값(distortion)을 감소시키기 위한 것으로, 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 샘플 적응적 오프셋(SAO) 적용 과정을 수행할지 여부가 결정될 수 있다.In addition, the sample adaptive offset (SAO) application process is to reduce the distortion between pixels in the image to which the deblocking filter is applied and original pixels, and the sample adaptive offset (SAO) application process is performed in units of pictures or slices. It can be decided whether or not to do so.

픽쳐 또는 슬라이스는 복수의 오프셋 영역들로 분할될 수 있고, 각 오프셋 영역별로 오프셋 타입이 결정될 수 있으며, 상기 오프셋 타입은 미리 정해진 개수(예를 들어, 4개)의 에지 오프셋 타입과 2개의 밴드 오프셋 타입을 포함할 수 있다.A picture or slice may be divided into a plurality of offset regions, and an offset type may be determined for each offset region, and the offset type includes a predetermined number (eg, 4) of edge offset types and two band offsets. Can contain types.

예를 들어, 오프셋 타입이 에지 오프셋 타입일 경우, 각 화소가 속하는 에지 타입을 결정하여 이에 대응하는 오프셋을 적용하며, 상기 에지 타입은 현재 화소와 인접하는 2개의 화소값의 분포를 기준으로 결정될 수 있다.For example, if the offset type is an edge offset type, an edge type to which each pixel belongs is determined and a corresponding offset is applied, and the edge type may be determined based on a distribution of values of two pixels adjacent to the current pixel. there is.

적응적 루프 필터링(ALF) 과정은 디블록킹 필터링 과정 또는 적응적 오프셋 적용 과정을 거친 복원된 영상과 원본 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다.The adaptive loop filtering (ALF) process may perform filtering based on a value obtained by comparing a reconstructed image that has undergone a deblocking filtering process or an adaptive offset application process with an original video.

픽쳐 저장부(180)는 후처리된 영상 데이터를 후처리부(170)로부터 입력받아 픽쳐(picture) 단위로 영상을 복원하여 저장하며, 픽쳐는 프레임 단위의 영상이거나 필드 단위의 영상일 수 있다.The picture storage unit 180 receives post-processed image data from the post-processing unit 170 and restores and stores the image in units of pictures. The picture may be an image in units of frames or an image in units of fields.

인터 예측부(160)는 픽쳐 저장부(180)에 저장된 적어도 하나 이상의 참조 픽쳐를 이용하여 움직임 추정을 수행하고, 참조 픽쳐를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터를 결정할 수 있다.The inter prediction unit 160 may perform motion estimation using at least one reference picture stored in the picture storage unit 180, and may determine a reference picture index and a motion vector representing the reference picture.

이 경우, 결정된 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터에 따라, 픽쳐 저장부(180)에 저장된 다수의 참조 픽쳐들 중 움직임 추정에 이용된 참조 픽쳐로부터, 부호화하고자 하는 예측 유닛에 대응하는 예측 블록이 추출될 수 있다.In this case, a prediction block corresponding to a prediction unit to be encoded may be extracted from a reference picture used for motion estimation among a plurality of reference pictures stored in the picture storage 180 according to the determined reference picture index and motion vector. there is.

인트라 예측부(150)는 현재 예측 유닛이 포함되는 픽처 내부의 재구성된 화소값을 이용하여 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다.The intra prediction unit 150 may perform intra prediction encoding using reconstructed pixel values inside a picture including a current prediction unit.

인트라 예측부(150)는 예측 부호화할 현재 예측 유닛을 입력받아 현재 블록의 크기에 따라 미리 설정된 개수의 인트라 예측 모드 중에 하나를 선택하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.The intra prediction unit 150 may perform intra prediction by receiving a current prediction unit to be predictively encoded and selecting one of a preset number of intra prediction modes according to the size of a current block.

인트라 예측부(150)는 인트라 예측 블록을 생성하기 위해 참조 화소를 적응적으로 필터링하며, 참조 화소가 이용 가능하지 않은 경우 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 참조 화소들을 생성할 수 있다.The intra predictor 150 may adaptively filter reference pixels to generate an intra prediction block, and generate reference pixels using available reference pixels when a reference pixel is not available.

그리고, 엔트로피 부호화부(140)는 양자화부(130)에 의해 양자화된 양자화 계수, 인트라 예측부(150)로부터 수신된 인트라 예측 정보, 인터 예측부(160)로부터 수신된 움직임 정보 등을 엔트로피 부호화할 수 있다.The entropy encoding unit 140 entropy encodes the quantization coefficients quantized by the quantization unit 130, the intra prediction information received from the intra prediction unit 150, and the motion information received from the inter prediction unit 160. can

도 6은 부호화 장치(10)에서 인터 예측을 수행하는 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 인터 예측 부호화기는 움직임 정보 결정부(161), 움직임 정보 부호화 모드 결정부(162), 움직임 정보 부호화부(163), 예측 블록 생성부(164), 잔차 블록 생성부(165), 잔차 블록 부호화부(166) 및 멀티플렉서(167)를 포함하여 구성될 수 있다.6 is a block diagram showing an embodiment of a configuration for performing inter prediction in the encoding device 10. The inter prediction encoder shown includes a motion information determining unit 161 and a motion information encoding mode determining unit 162. , a motion information encoder 163, a prediction block generator 164, a residual block generator 165, a residual block encoder 166, and a multiplexer 167.

도 6을 참조하면, 움직임 정보 결정부(161)는 현재 블록의 움직임 정보를 결정하며, 움직임 정보는 참조 픽쳐 인덱스와 움직임 벡터를 포함하고, 참조 픽쳐 인덱스는 이전에 부호화되어 복원된 픽쳐 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.Referring to FIG. 6 , the motion information determination unit 161 determines motion information of a current block, the motion information includes a reference picture index and a motion vector, and the reference picture index is one of previously encoded and reconstructed pictures. can represent

현재 블록이 단방향 인터 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0(L0)에 속하는 참조 픽쳐들 중의 어느 하나를 나타내며, 현재 블록이 양방향 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0(L0)의 참조 픽쳐들 중 하나를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스와 리스트 1(L1)의 참조 픽쳐들 중의 하나를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스를 포함할 수 있다.A reference picture indicating one of the reference pictures belonging to list 0 (L0) when the current block is unidirectional inter-prediction coded, and indicating one of the reference pictures of list 0 (L0) when the current block is bi-directional predictive coded. index and a reference picture index indicating one of the reference pictures of List 1 (L1).

또한, 현재 블록이 양방향 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0과 리스트 1을 결합하여 생성된 복합 리스트(LC)의 참조 픽쳐들 중의 1개 또는 2개의 픽쳐를 나타내는 인덱스를 포함할 수 있다.In addition, when the current block is bi-directionally predicted-coded, it may include indices indicating one or two pictures among reference pictures of a composite list (LC) generated by combining list 0 and list 1.

움직임 벡터는 각각의 참조픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 예측 블록의 위치를 나타내며, 상기 움직임 벡터는 화소 단위(정수 단위) 또는 서브 화소 단위일 수 있다.A motion vector represents a position of a prediction block within a picture indicated by each reference picture index, and the motion vector may be in a pixel unit (integer unit) or a sub-pixel unit.

예를 들어, 상기 움직임 벡터는 1/2, 1/4, 1/8 또는 1/16 화소의 해상도를 가질 수 있으며, 움직임 벡터가 정수단위가 아닐 경우 예측 블록은 정수 단위의 화소들로부터 생성될 수 있다.For example, the motion vector may have a resolution of 1/2, 1/4, 1/8, or 1/16 pixels, and if the motion vector is not an integer unit, a prediction block may be generated from pixels in integer units. can

움직임 정보 부호화 모드 결정부(162)는 현재 블록의 움직임 정보에 대한 부호화 모드를 스킵 모드, 머지 모드 및 AMVP 모드 중 어느 하나로 결정할 수 있다.The motion information encoding mode determination unit 162 may determine an encoding mode for the motion information of the current block as one of a skip mode, a merge mode, and an AMVP mode.

스킵 모드는 현재 블록의 움직임 정보와 동일한 움직임 정보를 갖는 스킵 후보자가 존재하고, 잔차 신호가 0인 경우에 적용되며, 상기 스킵 모드는 예측 유닛(PU)인 현재 블록이 코딩 유닛(CU)과 크기가 같을 때 적용될 수 있다.The skip mode is applied when there is a skip candidate having the same motion information as that of the current block and the residual signal is 0. can be applied when is equal to

머지 모드는 현재 블록의 움직임 정보와 동일한 움직임 정보를 갖는 머지 후보자가 존재할 때 적용되며, 상기 머지 모드는 현재 블록이 코딩 유닛(CU)과 크기가 다르거나, 크기가 같을 경우에는 잔차 신호가 존재하는 경우에 적용된다. 한편, 머지 후보자와 스킵 후보자는 동일할 수 있다.The merge mode is applied when there is a merge candidate having the same motion information as the motion information of the current block. applies in case Meanwhile, the merge candidate and the skip candidate may be the same.

AMVP 모드는 스킵 모드 및 머지 모드가 적용되지 않을 때 적용되며, 현재 블록의 움직임 벡터와 가장 유사한 움직임 벡터를 갖는 AMVP 후보자를 AMVP 예측자로 선택할 수 있다.The AMVP mode is applied when the skip mode and merge mode are not applied, and an AMVP candidate having a motion vector most similar to that of the current block may be selected as an AMVP predictor.

움직임 정보 부호화부(163)는 움직임 정보 부호화 모드 결정부(162)에 의해 결정된 방식에 따라 움직임 정보를 부호화할 수 있다.The motion information encoding unit 163 may encode the motion information according to the method determined by the motion information encoding mode determination unit 162 .

예를 들어, 움직임 정보 부호화부(163)는 움직임 정보 부호화 모드가 스킵 모드 또는 머지 모드일 경우에는 머지 움직임 벡터 부호화 과정을 수행하며, AMVP 모드일 경우에는 AMVP 부호화 과정을 수행할 수 있다.For example, the motion information encoder 163 may perform a merge motion vector encoding process when the motion information encoding mode is a skip mode or a merge mode, and may perform an AMVP encoding process when the motion information encoding mode is the AMVP mode.

예측 블록 생성부(164)는 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하며, 움직임 벡터가 정수 단위일 경우 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 움직임 벡터가 나타내는 위치에 대응하는 블록을 복사하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.The prediction block generation unit 164 generates a prediction block using motion information of the current block, and if the motion vector is an integer unit, copies a block corresponding to a position indicated by the motion vector in the picture indicated by the reference picture index to copy the current block. Generates a prediction block of

한편, 움직임 벡터가 정수 단위가 아닌 경우, 예측 블록 생성부(164)는 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 정수 단위 화소들로부터 예측 블록의 화소들을 생성할 수 있다.Meanwhile, when the motion vector is not an integer unit, the prediction block generator 164 may generate pixels of a prediction block from pixels of an integer unit in a picture indicated by a reference picture index.

이 경우, 휘도 화소에 대해 8탭의 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성되며, 색차 화소에 대해서는 4탭 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성될 수 있다.In this case, a predicted pixel may be generated using an 8-tap interpolation filter for a luminance pixel, and a predicted pixel may be generated using a 4-tap interpolation filter for a chrominance pixel.

잔차 블록 생성부(165)는 현재 블록과 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 잔차 블록을 생성하며, 현재 블록의 크기가 2Nx2N인 경우 현재 블록과 현재 블록에 대응하는 2Nx2N 크기의 예측 블록을 이용하여 잔차 블록을 생성할 수 있다.The residual block generation unit 165 generates a residual block using a current block and a prediction block of the current block, and when the size of the current block is 2Nx2N, a residual block is generated using the current block and a prediction block having a size of 2Nx2N corresponding to the current block. blocks can be created.

한편, 예측에 이용되는 현재 블록의 크기가 2NxN 또는 Nx2N인 경우, 2Nx2N을 구성하는 2개의 2NxN 블록 각각에 대한 예측 블록을 구한 후, 상기 2개의 2NxN 예측 블록을 이용하여 2Nx2N 크기의 최종 예측 블록이 생성될 수 있다.Meanwhile, when the size of the current block used for prediction is 2NxN or Nx2N, after obtaining a prediction block for each of two 2NxN blocks constituting 2Nx2N, the final prediction block of size 2Nx2N is obtained by using the two 2NxN prediction blocks. can be created

또한, 상기 2Nx2N 크기의 예측 블록을 이용하여 2Nx2N 크기의 잔차 블록이 생성될 수도 있으며, 2NxN 크기를 가지는 2개의 예측 블록들의 경계 부분의 불연속성을 해소하기 위해 경계 부분의 픽셀들에 대해 오버랩 스무딩이 적용될 수 있다.In addition, a 2Nx2N-sized residual block may be generated using the 2Nx2N-sized prediction block, and overlap smoothing is applied to pixels of the boundary portion in order to resolve the discontinuity of the boundary portion of the two 2NxN-sized prediction blocks. can

잔차 블록 부호화부(166)는 상기 잔차 블록을 하나 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할하여, 각각의 변환 유닛(TU)이 변환 부호화, 양자화 및 엔트로피 부호화될 수 있다.The residual block encoder 166 divides the residual block into one or more transform units (TUs), and each transform unit (TU) can be transform-encoded, quantized, and entropy-encoded.

잔차 블록 부호화부(166)는 인터 예측 방법에 의해 생성된 잔차 블록을 정수기반 변환 매트릭스를 이용하여 변환할 수 있으며, 상기 변환 매트릭스는 정수기반 DCT 매트릭스일 수 있다.The residual block encoder 166 may transform the residual block generated by the inter prediction method using an integer-based transform matrix, and the transform matrix may be an integer-based DCT matrix.

한편, 잔차 블록 부호화부(166)는 변환 매트릭스에 의해 변환된 잔차 블록의 계수들을 양자화하기 위해 양자화 매트릭스를 이용하며, 상기 양자화 매트릭스는 양자화 파라미터에 의해 결정될 수 있다.Meanwhile, the residual block encoder 166 uses a quantization matrix to quantize coefficients of the residual block transformed by the transformation matrix, and the quantization matrix may be determined by a quantization parameter.

상기 양자화 파라미터는 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛(CU) 별로 결정되며, 현재 코딩 유닛(CU)이 상기 미리 정해진 크기보다 작은 경우 상기 미리 정해진 크기 내의 코딩 유닛(CU)들 중 부호화 순서상 첫번째 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터만을 부호화하고 나머지 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터는 상기 파라미터와 동일하므로 부호화하지 않을 수 있다.The quantization parameter is determined for each coding unit (CU) having a predetermined size or more, and when the current coding unit (CU) is smaller than the predetermined size, the first coding unit (CU) among coding units (CUs) within the predetermined size in coding order ( Since only the quantization parameters of the CU) are coded and the quantization parameters of the remaining coding units (CUs) are identical to the above parameters, coding may not be performed.

또한, 상기 양자화 파라미터 및 예측 모드에 따라 결정되는 양자화 매트릭스를 이용하여 상기 변환 블록의 계수들이 양자화될 수 있다.Also, the coefficients of the transform block may be quantized using a quantization matrix determined according to the quantization parameter and the prediction mode.

상기 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛(CU) 별로 결정되는 양자화 파라미터는 현재 코딩 유닛(CU)에 인접한 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터를 이용하여 예측 부호화될 수 있다.A quantization parameter determined for each coding unit (CU) having a predetermined size or larger may be predicted and coded using a quantization parameter of a coding unit (CU) adjacent to the current coding unit (CU).

현재 코딩 유닛(CU)의 좌측 코딩 유닛(CU), 상측 코딩 유닛(CU) 순서로 검색하여 유효한 1개 또는 2개의 유효한 양자화 파라미터를 이용하여 현재 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터 예측자를 생성할 수 있다.A quantization parameter predictor of the current coding unit (CU) may be generated using one or two valid quantization parameters by searching in the order of the left coding unit (CU) and the upper coding unit (CU) of the current coding unit (CU). there is.

예를 들어, 상기 순서로 검색된 유효한 첫번째 양자화 파라미터를 양자화 파라미터 예측자로 결정할 수 있으며, 또한 좌측 코딩 유닛(CU), 부호화 순서상 바로 이전의 코딩 유닛(CU) 순으로 검색하여 유효한 첫번째 양자화 파라미터를 양자화 파라미터 예측자로 결정할 수 있다.For example, the first valid quantization parameter searched in the above order may be determined as the quantization parameter predictor, and the first valid quantization parameter may be quantized by searching in the order of the left coding unit (CU) and the immediately previous coding unit (CU) in the coding order. It can be determined by the parameter predictor.

양자화된 변환 블록의 계수들은 스캐닝되어 1차원의 양자화 계수들로 변환되며, 스캐닝 방식은 엔트로피 부호화 모드에 따라 다르게 설정될 수 있다.Coefficients of the quantized transform block are scanned and converted into one-dimensional quantization coefficients, and a scanning method may be set differently according to an entropy encoding mode.

예를 들어, CABAC으로 부호화될 경우 인터 예측 부호화된 양자화 계수들은 미리 정해진 하나의 방식(지그재그, 또는 대각선 방향으로의 래스터 스캔)으로 스캐닝될 수 있으며, CAVLC으로 부호화될 경우 상기 방식과 다른 방식으로 스캐닝될 수 있다.For example, in the case of CABAC encoding, inter-prediction coded quantization coefficients may be scanned in one predetermined method (zigzag or raster scan in a diagonal direction), and in case of CAVLC encoding, scanning in a different method from the above method. It can be.

예를 들어, 스캐닝 방식이 인터의 경우에는 지그재그, 인트라의 경우에는 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있으며, 계수 스캐닝 방식은 변환 단위의 크기에 따라 상이하게 결정될 수도 있다.For example, the scanning method may be determined according to zigzag in the case of inter and the intra prediction mode in the case of intra, and the coefficient scanning method may be determined differently according to the size of the transformation unit.

한편, 상기 스캔 패턴은 방향성 인트라 예측 모드에 따라 달라질 수 있으며, 양자화 계수들의 스캔 순서는 역방향으로 스캔될 수 있다.Meanwhile, the scan pattern may vary according to the directional intra prediction mode, and the scan order of quantization coefficients may be reversed.

멀티플렉서(167)는 상기 움직임 정보 부호화부(163)에 의해 부호화된 움직임 정보들과 상기 잔차 블록 부호화부(166)에 의해 부호화된 잔차 신호들을 다중한다.The multiplexer 167 multiplexes the motion information encoded by the motion information encoder 163 and the residual signals encoded by the residual block encoder 166.

상기 움직임 정보는 부호화 모드에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 스킵 또는 머지일 경우에는 예측자를 나타내는 인덱스만을 포함하고, AMVP일 경우 현재 블록의 참조 픽쳐 인덱스, 차분 움직임 벡터 및 AMVP 인덱스를 포함할 수 있다.The motion information may vary according to the coding mode. For example, in case of skip or merge, it may include only an index indicating a predictor, and in case of AMVP, it may include a reference picture index of the current block, a differential motion vector, and an AMVP index. .

이하, 도 1에 도시된 인트라 예측부(150)의 동작에 대한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the operation of the intra prediction unit 150 shown in FIG. 1 will be described in detail.

먼저, 인트라 예측부(150)는 픽쳐 분할부(110)로부터 예측 모드 정보 및 예측 유닛(PU)의 크기를 수신하며, 예측 유닛(PU)의 인트라 예측 모드를 결정하기 위해 참조 화소를 픽쳐 저장부(180)로부터 읽어들일 수 있다.First, the intra prediction unit 150 receives prediction mode information and the size of the prediction unit PU from the picture division unit 110, and sets reference pixels to the picture storage unit to determine the intra prediction mode of the prediction unit PU. It can be read from (180).

인트라 예측부(150)는 이용 가능하지 않은 참조 화소가 존재하는지 여부를 검토하여 참조 화소 생성 여부를 판단하며, 상기 참조 화소들은 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는데 사용될 수 있다.The intra prediction unit 150 determines whether a reference pixel is generated by examining whether unavailable reference pixels exist, and the reference pixels can be used to determine an intra prediction mode of a current block.

현재 블록이 현재 픽쳐의 상측 경계에 위치하는 경우에는 현재 블록의 상측에 인접한 화소들이 정의되지 않고, 현재 블록이 현재 픽쳐의 좌측 경계에 위치하는 경우에는 현재 블록의 좌측에 인접한 화소들이 정의되지 않으며, 상기 화소들은 이용 가능한 화소들이 아닌 것으로 판단될 수 있다.If the current block is located on the upper boundary of the current picture, pixels adjacent to the upper side of the current block are not defined, and if the current block is located on the left boundary of the current picture, pixels adjacent to the left of the current block are not defined. The pixels may be determined to be not usable pixels.

또한, 현재 블록이 슬라이스 경계에 위치하여 슬라이스의 상측 또는 좌측에 인접하는 화소들이 먼저 부호화되어 복원되는 화소들이 아닌 경우에도 이용 가능한 화소들이 아닌 것으로 판단될 수 있다.Also, when the current block is located on a slice boundary and pixels adjacent to the upper or left side of the slice are not pixels to be encoded and reconstructed first, it may be determined that they are not usable pixels.

상기와 같이 현재 블록의 좌측 또는 상측에 인접한 화소들이 존재하지 않거나, 미리 부호화되어 복원된 화소들이 존재하지 않는 경우, 이용 가능한 화소들만을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드가 결정될 수도 있다.As described above, when pixels adjacent to the left side or above the current block do not exist or pixels that have been previously encoded and reconstructed do not exist, the intra prediction mode of the current block may be determined using only available pixels.

한편, 현재 블록의 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소가 생성될 수도 있으며, 예를 들어 상측 블록의 화소들이 이용 가능하지 않은 경우 좌측 화소들의 일부 또는 전부를 이용하여 상측 화소들을 생성할 수 있고, 그 역으로도 가능하다.Meanwhile, a reference pixel at an unavailable location may be generated using available reference pixels of the current block. For example, when pixels of the upper block are not available, some or all of the left pixels may be used to generate the upper pixel. can be created, and vice versa.

즉, 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소로부터 미리 정해진 방향으로 가장 가까운 위치의 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소가 생성되거나, 미리 정해진 방향에 이용 가능한 참조 화소가 존재하지 않는 경우 반대 방향의 가장 가까운 위치의 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소가 생성될 수 있다.That is, a reference pixel is generated by copying an available reference pixel at a location closest to a predetermined direction from a reference pixel at an unavailable location, or when there is no reference pixel available in a predetermined direction, the closest available reference pixel in the opposite direction exists. A reference pixel may be created by copying an available reference pixel of a location.

한편, 현재 블록의 상측 또는 좌측 화소들이 존재하는 경우에도 상기 화소들이 속하는 블록의 부호화 모드에 따라 이용 가능하지 않은 참조 화소로 결정될 수 있다.Meanwhile, even when there are pixels above or to the left of the current block, they may be determined as unavailable reference pixels according to the coding mode of the block to which the pixels belong.

예를 들어, 현재 블록의 상측에 인접한 참조 화소가 속하는 블록이 인터 부호화되어 복원된 블록일 경우, 상기 화소들을 이용 가능하지 않은 화소들로 판단할 수 있다.For example, if a block to which a reference pixel adjacent to the upper side of the current block belongs is a block reconstructed by inter-encoding, the pixels may be determined as unavailable pixels.

이 경우, 현재 블록에 인접한 블록이 인트라 부호화되어 복원된 블록에 속하는 화소들을 이용하여 이용 가능한 참조 화소들이 생성될 수 있으며, 부호화 장치(10)가 부호화 모드에 따라 이용 가능한 참조 화소를 판단한다는 정보를 복호화 장치(20)로 전송한다.In this case, a block adjacent to the current block is intra-coded, and usable reference pixels may be generated using pixels belonging to the reconstructed block, and the information that the encoding apparatus 10 determines available reference pixels according to the encoding mode is provided. It is transmitted to the decryption device 20.

인트라 예측부(150)는 상기 참조 화소들을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하며, 현재 블록에 허용 가능한 인트라 예측 모드의 수는 블록의 크기에 따라 달라질 수 있다.The intra predictor 150 determines an intra prediction mode of a current block using the reference pixels, and the number of intra prediction modes allowable for the current block may vary depending on the size of the block.

예를 들어, 현재 블록의 크기가 8x8, 16x16, 32x32인 경우에는 34개의 인트라 예측 모드가 존재할 수 있고, 현재 블록의 크기가 4x4인 경우에는 17개의 인트라 예측 모드가 존재할 수 있다.For example, when the size of the current block is 8x8, 16x16, or 32x32, 34 intra prediction modes may exist, and when the size of the current block is 4x4, 17 intra prediction modes may exist.

상기 34개 또는 17개의 인트라 예측 모드는 적어도 하나 이상의 비방향성 모드(비 directional 모드)와 복수개의 방향성 모드들(directional 모드s)로 구성될 수 있다.The 34 or 17 intra prediction modes may include at least one non-directional mode (non-directional mode) and a plurality of directional modes (directional modes).

하나 이상의 비방향성 모드는 DC 모드 및/또는 플래너(planar) 모드일수 있다. DC 모드 및 플래너모드가 비방향성 모드로 포함되는 경우에는, 현재 블록의 크기에 관계없이 35개의 인트라 예측 모드가 존재할 수도 있다.One or more non-directional modes may be DC modes and/or planar modes. When the DC mode and the planar mode are included as non-directional modes, 35 intra prediction modes may exist regardless of the size of the current block.

이 경우, 2개의 비방향성 모드(DC 모드 및 플래너 모드)와 33개의 방향성 모드가 포함될 수 있다.In this case, two non-directional modes (DC mode and planar mode) and 33 directional modes may be included.

플래너 모드의 경우, 현재 블록의 우하측(bottom-right)에 위치하는 적어도 하나의 화소값(또는 상기 화소값의 예측값, 이하 제1 참조값이라 함)과 참조 화소들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록이 생성된다.In the planar mode, a prediction block of the current block is formed using at least one pixel value (or a predicted value of the pixel value, hereinafter referred to as a first reference value) located at the bottom-right of the current block and reference pixels. is created

본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 영상 부호화 장치(10)의 구성으로부터 도출될 수 있으며, 예를 들어 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 영상 부호화 방법의 과정들을 역으로 수행함으로써 영상을 복호화할 수 있다.The configuration of the video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention may be derived from the configuration of the video encoding apparatus 10 described with reference to FIGS. 1 to 6, and for example, as described with reference to FIGS. 1 to 6 An image may be decoded by performing reversely the processes of the same image encoding method.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 동영상 복호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 복호화 장치(20)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화/역변환부(220), 가산기(270), 디블록킹 필터(250), 픽쳐 저장부(260), 인트라 예측부(230), 움직임 보상 예측부(240) 및 인트라/인터전환 스위치(280)를 구비한다.7 is a block diagram showing the configuration of a video decoding apparatus according to an embodiment of the present invention. The decoding apparatus 20 includes an entropy decoding unit 210, an inverse quantization/inverse transform unit 220, an adder 270, A deblocking filter 250, a picture storage unit 260, an intra prediction unit 230, a motion compensated prediction unit 240, and an intra/inter conversion switch 280 are provided.

엔트로피 복호화부(210)는, 영상 부호화 장치(10)에서 부호화된 비트 스트림을 입력받아 복호화하여 인트라 예측 모드 인덱스, 움직임 정보, 양자화 계수 시퀀스 등으로 분리하며, 복호화된 움직임 정보를 움직임 보상 예측부(240)로 전달한다.The entropy decoding unit 210 receives and decodes the bit stream encoded by the video encoding apparatus 10, separates it into an intra prediction mode index, motion information, a quantization coefficient sequence, etc., and converts the decoded motion information into a motion compensation prediction unit ( 240).

또한, 엔트로피 복호화부(210)는 인트라 예측 모드 인덱스를 인트라 예측부(230)와 역양자화/역변환부(220)로 전달하여, 역양자화 계수 시퀀스를 역양자화/역변환부(220)로 전달할 수 있다.In addition, the entropy decoding unit 210 may transfer the intra prediction mode index to the intra prediction unit 230 and the inverse quantization/inverse transformation unit 220, and transfer the inverse quantization coefficient sequence to the inverse quantization/inverse transformation unit 220. .

역양자화/역변환부(220)는 상기 양자화 계수 시퀀스를 2차원 배열의 역양자화 계수로 변환하며, 상기 변환을 위해 복수의 스캐닝 패턴들 중 하나를 선택할 수 있으며 예를 들어 현재 블록의 예측 모드(즉, 인트라 예측 또는 인터 예측)와 인트라 예측 모드에 기초하여 스캐닝 패턴을 선택할 수 있다.The inverse quantization/inverse transformation unit 220 transforms the quantization coefficient sequence into a 2-dimensional array of inverse quantization coefficients, and may select one of a plurality of scanning patterns for the conversion. For example, the prediction mode of the current block (i.e., , intra prediction or inter prediction) and an intra prediction mode, a scanning pattern may be selected.

역양자화/역변환부(220)는 2차원 배열의 역양자화 계수에 대해 복수의 양자화 매트릭스들 중에서 선택된 양자화 매트릭스를 적용하여 양자화 계수를 복원한다.The inverse quantization/inverse transform unit 220 restores the quantization coefficient by applying a quantization matrix selected from among a plurality of quantization matrices to the inverse quantization coefficient of the two-dimensional array.

한편, 복원하고자 하는 현재 블록의 크기에 따라 서로 다른 양자화 매트릭스가 적용되며, 동일 크기의 블록에 대해서도 상기 현재 블록의 예측 모드 및 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 양자화 매트릭스가 선택될 수 있다.Meanwhile, different quantization matrices are applied according to the size of a current block to be reconstructed, and a quantization matrix may be selected for blocks of the same size based on at least one of a prediction mode and an intra prediction mode of the current block.

역양자화/역변환부(220)는 상기 복원된 양자화 계수를 역변환하여 잔차 블록을 복원하며, 상기 역변환 과정은 변환 유닛(TU)을 기본 단위로 하여 수행될 수 있다.The inverse quantization/inverse transformation unit 220 restores a residual block by inversely transforming the reconstructed quantization coefficient, and the inverse transformation process may be performed using a transform unit (TU) as a basic unit.

가산기(270)는 역양자화/역변환부(220)에 의해 복원된 잔차 블록과 인트라 예측부(230) 또는 움직임 보상 예측부(240)에 의해 생성되는 예측 블록을 합하여 영상 블록을 복원한다.The adder 270 restores an image block by adding the residual block reconstructed by the inverse quantization/inverse transformation unit 220 and the prediction block generated by the intra prediction unit 230 or the motion compensation prediction unit 240.

디블록킹 필터(250)는 가산기(270)에 의해 생성된 복원 영상에 디블록킹 필터 처리를 수행하여, 양자화 과정에 따른 영상 손실에 기인하는 디블록킹 아티펙트를 감소시킬 수 있다.The deblocking filter 250 may reduce deblocking artifacts caused by image loss due to the quantization process by performing a deblocking filter process on the reconstructed image generated by the adder 270.

픽쳐 저장부(260)는 디블록킹 필터(250)에 의해 디블록킹 필터 처리가 수행된 로컬 복호 영상을 저장하기 위한 프레임 메모리이다.The picture storage unit 260 is a frame memory for storing a locally decoded image on which deblocking filter processing is performed by the deblocking filter 250 .

인트라 예측부(230)는 엔트로피 복호화부(210)로부터 수신된 인트라 예측 모드 인덱스에 기초하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 복원하고, 복원된 인트라 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다.The intra prediction unit 230 restores the intra prediction mode of the current block based on the intra prediction mode index received from the entropy decoding unit 210 and generates a prediction block according to the restored intra prediction mode.

움직임 보상 예측부(240)는 움직임 벡터 정보에 기초하여 픽쳐 저장부(260)에 저장된 픽쳐로부터 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하며, 소수 정밀도의 움직임 보상이 적용될 경우 선택된 보간 필터를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다.The motion compensation prediction unit 240 generates a prediction block for a current block from a picture stored in the picture storage unit 260 based on the motion vector information, and when fractional-precision motion compensation is applied, a selected interpolation filter is applied to the prediction block. can create

인트라/인터 전환 스위치(280)는 부호화 모드에 기초하여 인트라 예측부(230)와 움직임 보상 예측부(240)의 어느 하나에서 생성된 예측 블록을 가산기(270)에 제공할 수 있다.The intra/inter conversion switch 280 may provide the prediction block generated by either the intra prediction unit 230 or the motion compensation prediction unit 240 to the adder 270 based on the encoding mode.

도 8는 영상 복호화 장치(20)에서 인터 예측을 수행하는 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 인터 예측 복호화기는 디멀티플렉서(241), 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242), 머지 모드 움직임 정보 복호화부(243), AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244), 예측블록 생성부(245), 잔차 블록 복호화부(246) 및 복원블록 생성부(247)를 포함한다. 여기서, 머지 모드 움직임 정보 복호화부(243), AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244)는 움직임 정보 복호화부(248)에 포함될 수 있다.8 is a block diagram showing an embodiment of a configuration for performing inter prediction in the video decoding apparatus 20. The inter prediction decoder includes a demultiplexer 241, a motion information encoding mode determination unit 242, and a merge mode motion It includes an information decoding unit 243, an AMVP mode motion information decoding unit 244, a prediction block generator 245, a residual block decoding unit 246, and a reconstruction block generator 247. Here, the merge mode motion information decoding unit 243 and the AMVP mode motion information decoding unit 244 may be included in the motion information decoding unit 248 .

도 8을 참조하면, 디-멀티플렉서(241)는 수신된 비트스트림으로부터 현재 부호화된 움직임 정보와 부호화된 잔차 신호들을 역다중화하여, 역다중화된 움직임 정보를 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)로 전송하고, 역다중화된 잔차신호를 잔차블록 복호화부(246)로 전송할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the demultiplexer 241 demultiplexes currently encoded motion information and encoded residual signals from the received bitstream, and transmits the demultiplexed motion information to the motion information encoding mode determination unit 242. and the demultiplexed residual signal may be transmitted to the residual block decoder 246.

움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 판단하며, 수신된 비트스트림의 skip_flag가 1의 값을 갖는 경우 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 스킵 부호화 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.The motion information encoding mode determination unit 242 determines the motion information encoding mode of the current block, and if skip_flag of the received bitstream has a value of 1, it is determined that the motion information encoding mode of the current block is encoded in the skip encoding mode. can do.

움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 수신된 비트스트림의 skip_flag가 0의 값을 갖고, 디-멀티블렉서(241)로부터 수신된 움직임 정보가 머지 인덱스만을 갖는 경우, 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 머지 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.The motion information encoding mode determining unit 242 determines the motion information encoding mode of the current block when skip_flag of the received bitstream has a value of 0 and the motion information received from the demultiplexer 241 has only a merge index. It can be determined that is encoded in the merge mode.

또한, 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 수신된 비트스트림의 skip_flag가 0의 값을 갖고, 디멀티블렉서(241)로부터 수신된 움직임 정보가 참조 픽쳐 인덱스와 차분 움직임 벡터와 AMVP인덱스를 갖는 경우, 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 AMVP 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.In addition, the motion information coding mode determination unit 242 determines that the skip_flag of the received bitstream has a value of 0 and the motion information received from the demultiplexer 241 has a reference picture index, a differential motion vector, and an AMVP index. In this case, it can be determined that the motion information encoding mode of the current block is encoded in the AMVP mode.

머지 모드 움직임 정보 복호화부(243)는 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)가 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 스킵 또는 머지 모드로 판단한 경우에 활성화되며, AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244)는 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)가 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 AMVP 모드로 판단한 경우에 활성화될 수 있다.The merge mode motion information decoding unit 243 is activated when the motion information encoding mode determination unit 242 determines that the motion information encoding mode of the current block is skip or merge mode. It can be activated when the information encoding mode determination unit 242 determines that the motion information encoding mode of the current block is the AMVP mode.

예측블록 생성부(245)는 머지 모드 움직임 정보 복호화부(243) 또는 AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244)에 의해 복원된 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.The prediction block generation unit 245 generates a prediction block of a current block using motion information reconstructed by the merge mode motion information decoding unit 243 or the AMVP mode motion information decoding unit 244.

움직임 벡터가 정수 단위일 경우, 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 움직임 벡터가 나타내는 위치에 대응하는 블록을 복사하여 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다.When the motion vector is an integer unit, a prediction block of the current block may be generated by copying a block corresponding to a position indicated by the motion vector in a picture indicated by a reference picture index.

한편, 움직임 벡터가 정수 단위가 아닐 경우, 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 정수 단위 화소들로부터 예측 블록의 화소들이 생성되며, 이 경우 휘도 화소의 경우에는 8탭의 보간 필터를 사용하고 색차 화소의 경우 4탭 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성될 수 있다.On the other hand, if the motion vector is not an integer unit, pixels of a prediction block are generated from integer unit pixels in the picture indicated by the reference picture index. In this case, an 8-tap interpolation filter is used for luminance pixels and for chrominance pixels A prediction pixel may be generated using a 4-tap interpolation filter.

잔차 블록 복호화부(246)는 잔차 신호를 엔트로피 복호화하고, 엔트로피 복호화된 계수들을 역스캐닝하여 2차원의 양자화된 계수 블록을 생성하며, 역스캐닝 방식은 엔트로피 복호화 방식에 따라 달라질 수 있다.The residual block decoder 246 entropy-decodes the residual signal and inverse-scans the entropy-decoded coefficients to generate a 2-dimensional quantized coefficient block. The inverse scanning method may vary depending on the entropy decoding method.

예를 들어, CABAC 기반으로 복호화된 경우 대각선 방향의 래스터 역스캔 방식으로, CAVLC 기반으로 복호화된 경우에는 지그재그 역스캔 방식으로 상기 역스캐닝 방식이 적용될 수 있다. 또한, 예측 블록의 크기에 따라 상기 역스캐닝 방식이 상이하게 결정될 수도 있다.For example, the inverse scanning method may be applied as a raster inverse scan method in a diagonal direction in case of CABAC-based decoding, and as a zigzag inverse scan method in case of CAVLC-based decoding. Also, the inverse scanning method may be determined differently according to the size of the prediction block.

잔차블록 복호화부(246)는 상기와 같이 생성된 계수블록을 역양자화 매트릭스를 이용하여 역양자화하며, 상기 양자화 매트릭스를 유도하기 위해 양자화 파리미터를 복원할 수 있다. 여기서, 양자화 스텝 사이즈는 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛별로 복원될 수 있다.The residual block decoder 246 inversely quantizes the generated coefficient block using an inverse quantization matrix, and may restore quantization parameters to derive the quantization matrix. Here, the quantization step size may be reconstructed for each coding unit equal to or greater than a predetermined size.

잔차블록 복호화부(260)는 상기 역양자화된 계수 블록을 역변환하여 잔차블록을 복원한다.The residual block decoder 260 inversely transforms the inverse quantized coefficient block to restore a residual block.

복원블록 생성부(270)는 상기 예측블록 생성부(250)에 의해 생성된 예측 블록과 상기 잔차블록 복호화부(260)에 의하여 생성된 잔차 블록을 더하여 복원 블록을 생성한다.The reconstruction block generator 270 generates a reconstruction block by adding the prediction block generated by the prediction block generator 250 and the residual block generated by the residual block decoder 260.

이하, 현재 블록을 인트라 예측을 통해 복원하는 과정에 대한 일실시예를 도 7을 다시 참조하여 설명한다.Hereinafter, an embodiment of a process of reconstructing a current block through intra prediction will be described with reference to FIG. 7 again.

먼저, 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 인트라 예측 모드가 복호화되며, 그를 위해 엔트로피 복호화부(210)는 복수의 인트라 예측 모드 테이블들 중 하나를 참조하여 현재 블록의 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수 있다.First, the intra prediction mode of the current block is decoded from the received bitstream, and for this, the entropy decoding unit 210 restores the first intra prediction mode index of the current block by referring to one of a plurality of intra prediction mode tables. can

상기 복수의 인트라 예측 모드 테이블들 부호화 장치(10)와 복호화 장치(20)가 공유하는 테이블로서, 현재 블록에 인접한 복수 블록들에 대한 인트라 예측 모드의 분포에 따라 선택된 어느 하나의 테이블이 적용될 수 있다.As a table shared by the encoding apparatus 10 and the decoding apparatus 20 of the plurality of intra prediction mode tables, any one table selected according to the distribution of intra prediction modes for a plurality of blocks adjacent to the current block may be applied. .

예를 들어, 현재 블록의 좌측 블록의 인트라 예측 모드와 현재 블록의 상측 블록의 인트라 예측 모드가 동일하면 제1 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원하고, 동일하지 않으면 제2 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수 있다.For example, if the intra prediction mode of the left block of the current block and the intra prediction mode of the upper block of the current block are the same, the first intra prediction mode index of the current block is restored by applying the first intra prediction mode table, and the first intra prediction mode index of the current block is restored. Otherwise, the first intra prediction mode index of the current block may be restored by applying the second intra prediction mode table.

또 다른 예로써, 현재 블록의 상측 블록과 좌측 블록의 인트라 예측 모드가 모두 방향성 예측 모드(directional intra prediction 모드)일 경우, 상기 상측 블록의 인트라 예측 모드의 방향과 상기 좌측 블록의 인트라 예측 모드의 방향이 소정 각도 이내이면 제 1 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원하고, 소정 각도를 벗어나면 제2 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수도 있다.As another example, when the intra prediction modes of the upper block and the left block of the current block are both directional intra prediction modes, the direction of the intra prediction mode of the upper block and the direction of the intra prediction mode of the left block If the angle is within the predetermined angle, the first intra prediction mode index of the current block is restored by applying the first intra prediction mode table, and if the angle is out of the predetermined angle, the first intra prediction mode index of the current block is restored by applying the second intra prediction mode table. can also be restored.

엔트로피 복호화부(210)는 복원된 현재 블록의 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 인트라 예측부(230)로 전송한다.The entropy decoding unit 210 transmits the first intra prediction mode index of the reconstructed current block to the intra prediction unit 230 .

제1 인트라 예측 모드를 인덱스를 수신한 인트라 예측부(230)는, 상기 인덱스가 최소값을 가질 경우(즉, 0일 경우), 현재 블록의 최대 가능 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.Upon receiving the index of the first intra prediction mode, the intra predictor 230 may determine the maximum possible mode of the current block as the intra prediction mode of the current block when the index has a minimum value (ie, 0). .

한편, 인트라 예측부(230)는, 상기 인덱스가 0 이외의 값을 가질 경우, 현재 블록의 최대 가능 모드가 나타내는 인덱스와 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 비교하고, 비교 결과 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스가 상기 현재 블록의 최대 가능 모드가 나타내는 인덱스보다 작지 않으면 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스에 1을 더한 제2 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정하고, 그렇지 않으면 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.Meanwhile, when the index has a value other than 0, the intra predictor 230 compares the index indicated by the maximum possible mode of the current block with the first intra prediction mode index, and as a result of the comparison, the first intra prediction mode index. If the index is not smaller than the index indicated by the maximum possible mode of the current block, an intra-prediction mode corresponding to a second intra-prediction mode index obtained by adding 1 to the first intra-prediction mode index is determined as the intra-prediction mode of the current block; Otherwise, the intra prediction mode corresponding to the first intra prediction mode index may be determined as the intra prediction mode of the current block.

현재 블록에 허용 가능한 인트라 예측 모드는 적어도 하나 이상의 비방향성 모드(비 directional 모드)와 복수 개의 방향성 모드들(directional 모드s)로 구성될 수 있다.The intra prediction modes allowable for the current block may include at least one non-directional mode (non-directional mode) and a plurality of directional modes (directional modes).

하나 이상의 비방향성 모드는 DC 모드 및/또는 플래너(planar) 모드일수 있다. 또한, DC 모드와 플래너 모드 중 어느 하나가 적응적으로 상기 허용 가능한 인트라 예측 모드 셋에 포함될 수 있다.One or more non-directional modes may be DC modes and/or planar modes. Also, any one of a DC mode and a planner mode may be adaptively included in the set of allowable intra prediction modes.

이를 위해, 픽쳐 헤더 또는 슬라이스 헤더에 상기 허용 가능한 인트라 예측 모드 셋에 포함되는 비방향성 모드를 특정하는 정보가 포함될 수 있다.To this end, information specifying a non-directional mode included in the set of allowable intra prediction modes may be included in a picture header or slice header.

다음으로, 인트라 예측부(230)는 인트라 예측 블록을 생성하기 위해, 참조 화소들을 픽쳐 저장부(260)로터 읽어들이고, 이용 가능하지 않은 참조 화소가 존재하는지 여부를 판단한다.Next, the intra prediction unit 230 reads reference pixels from the picture storage unit 260 to generate an intra prediction block, and determines whether unavailable reference pixels exist.

상기 판단은 현재 블록의 복호된 인트라 예측 모드를 적용하여 인트라 예측 블록을 생성하는데 이용되는 참조 화소들의 존재 여부에 따라 행해질 수도 있다.The determination may be made according to whether reference pixels used to generate an intra-prediction block by applying the decoded intra-prediction mode of the current block exist.

다음으로, 인트라 예측부(230)는 참조 화소를 생성할 필요가 있을 경우에는 미리 복원된 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소들을 생성할 수 있다.Next, when it is necessary to generate a reference pixel, the intra prediction unit 230 may generate reference pixels at unavailable locations using previously reconstructed available reference pixels.

이용 가능하지 않은 참조 화소에 대한 정의 및 참조 화소의 생성 방법은 도 1에 따른 인트라 예측부(150)에서의 동작과 동일할 수 있으나, 현재 블록의 복호화된 인트라 예측 모드에 따라 인트라 예측 블록을 생성하는데 이용되는 참조 화소들이 선택적으로 복원될 수도 있다.The definition of an unavailable reference pixel and the method of generating the reference pixel may be the same as the operation of the intra prediction unit 150 according to FIG. 1, but an intra prediction block is generated according to the decoded intra prediction mode of the current block. Reference pixels used to do this may be selectively reconstructed.

또한, 인트라 예측부(230)는 예측 블록을 생성하기 위해 참조 화소들에 필터를 적용할지 여부를 판단하며, 즉 현재 블록의 인트라 예측 블록을 생성하기 위하여 참조 화소들에 대해 필터링을 적용할지 여부를 상기 복호된 인트라 예측 모드 및 현재 예측 블록의 크기에 기초하여 결정할 수 있다.In addition, the intra prediction unit 230 determines whether or not to apply a filter to reference pixels to generate a prediction block, that is, whether to apply filtering to reference pixels to generate an intra prediction block of the current block. It may be determined based on the decoded intra prediction mode and the size of the current prediction block.

블록킹 아티펙트의 문제는 블록의 크기가 커질수록 커지므로, 블록의 크기가 커질수록 참조 화소를 필터링하는 예측모드의 수를 증가시킬 수 있으나, 블록이 소정 크기보다 커지는 경우 평탄한 영역으로 볼 수 있으므로 복잡도 감소를 위해 참조 화소를 필터링하지 않을 수도 있다.Since the problem of blocking artifacts increases as the size of the block increases, the number of prediction modes for filtering reference pixels can be increased as the size of the block increases. For this, the reference pixel may not be filtered.

상기 참조 화소에 필터 적용이 필요하다고 판단된 경우, 인트라 예측부(230)는 필터를 이용하여 상기 참조 화소들을 필터링한다.When it is determined that a filter needs to be applied to the reference pixel, the intra prediction unit 230 filters the reference pixels using a filter.

상기한 참조 화소들 간의 단차의 차이 정도에 따라 적어도 2개 이상의 필터를 적응적으로 적용할 수도 있다. 상기 필터의 필터계수는 대칭적인 것이 바람직하다.At least two or more filters may be adaptively applied according to the level of difference between the reference pixels. The filter coefficient of the filter is preferably symmetrical.

또한, 상기한 2개 이상의 필터가 현재 블록의 크기에 따라 적응적으로 적용될 수도 있으며, 필터를 적용할 경우 크기가 작은 블록에 대해서는 대역폭이 좁은 필터가, 크기가 큰 블록들에 대해서는 대역폭이 넓은 필터가 적용될 수도 있다.In addition, the above two or more filters may be adaptively applied according to the size of the current block. When applying the filter, a filter with a narrow bandwidth is used for small blocks and a filter with a wide bandwidth is used for large blocks. may be applied.

DC 모드의 경우에는 참조 화소들의 평균값으로 예측 블록이 생성되므로 필터를 적용할 필요가 없으며, 상이 수직 방향으로 연관성(correlation)이 있는 수직 모드에서는 참조 화소에 필터를 적용할 필요가 없고, 영상이 수평 방향으로 연관성이 있는 수평 모드에서도 참조 화소에 필터를 적용할 필요가 없을 수 있다.In the case of DC mode, a prediction block is generated with the average value of reference pixels, so there is no need to apply a filter. It may not be necessary to apply a filter to a reference pixel even in a horizontal mode in which direction is correlated.

이와 같이, 필터링의 적용 여부는 현재 블록의 인트라 예측 모드와도 연관성이 있으므로, 현재 블록의 인트라 예측 모드 및 예측 블록의 크기에 기초하여 참조 화소를 적응적으로 필터링할 수 있다.In this way, since whether filtering is applied is also related to the intra prediction mode of the current block, the reference pixel may be adaptively filtered based on the intra prediction mode of the current block and the size of the prediction block.

다음으로, 인트라 예측부(230)는 상기 복원된 인트라 예측 모드에 따라 참조 화소 또는 필터링된 참조 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록의 생성은 부호화 장치(10)에서의 동작과 동일할 수 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Next, the intra prediction unit 230 generates a prediction block using a reference pixel or filtered reference pixels according to the reconstructed intra prediction mode, and generation of the prediction block is the same as the operation in the encoding apparatus 10. Therefore, a detailed description thereof will be omitted.

인트라 예측부(230)는 상기 생성된 예측 블록을 필터링할지 여부를 판단하며, 상기 필터링 여부는 슬라이스 헤더 또는 부호화 유닛 헤더에 포함된 정보를 이용하거나 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.The intra predictor 230 determines whether to filter the generated prediction block, and the filtering can be determined using information included in a slice header or a coding unit header or according to an intra prediction mode of a current block.

상기 생성된 예측 블록을 필터링할 것으로 판단할 경우, 인트라 예측부(230)는 현재 블록에 인접한 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 생성된 예측 블록의 특정 위치의 화소를 필터링하여 새로운 화소를 생성할 수 있다.When it is determined that the generated prediction block is to be filtered, the intra predictor 230 may generate a new pixel by filtering a pixel at a specific position of the generated prediction block using available reference pixels adjacent to the current block. .

예를 들어, DC 모드에서는 예측 화소들 중 참조 화소들과 접하는 예측 화소는 상기 예측 화소와 접하는 참조 화소를 이용하여 필터링될 수 있다.For example, in the DC mode, among prediction pixels, prediction pixels that come into contact with reference pixels may be filtered using the reference pixels that come into contact with the prediction pixels.

따라서, 예측 화소의 위치에 따라 1개 또는 2개의 참조 화소를 이용하여 예측 화소가 필터링되며, DC 모드에서의 예측 화소의 필터링은 모든 크기의 예측 블록에 적용할 수 있다.Therefore, prediction pixels are filtered using one or two reference pixels according to the position of the prediction pixels, and prediction pixel filtering in the DC mode can be applied to prediction blocks of all sizes.

한편, 수직 모드에서는 예측 블록의 예측 화소들 중 좌측 참조 화소와 접하는 예측 화소들은 상기 예측블록을 생성하는데 이용되는 상측 화소 이외의 참조 화소들을 이용하여 변경될 수 있다.Meanwhile, in the vertical mode, among prediction pixels of a prediction block, prediction pixels adjacent to a left reference pixel may be changed using reference pixels other than an upper pixel used to generate the prediction block.

마찬가지로, 수평 모드에서는 생성된 예측 화소들 중 상측 참조 화소와 접하는 예측 화소들은 상기 예측블록을 생성하는데 이용되는 좌측 화소 이외의 참조 화소들을 이용하여 변경될 수 있다.Similarly, in the horizontal mode, among generated prediction pixels, prediction pixels contacting an upper reference pixel may be changed using reference pixels other than the left pixel used to generate the prediction block.

이와 같은 방식으로 복원된 현재 블록의 예측 블록과 복호화한 현재 블록의 잔차 블록을 이용하여 현재 블록이 복원될 수 있다.The current block may be reconstructed using the predicted block of the current block reconstructed in this way and the residual block of the current block decoded.

도 9는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도시한 것이다.9 is a diagram for explaining a second embodiment of a method of dividing and processing an image into blocks.

도 9를 참조하면, 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)은 먼저 쿼드 트리(quad tree) 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a coding tree unit (CTU) having a maximum size of 256x256 pixels may be first divided into a quad tree structure and then divided into four coding units (CUs) having a square shape.

여기서, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리(bunary tree) 구조로 나뉘어, 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수 있다.Here, at least one of the coding units divided into the quad tree structure may be divided into a binary tree structure and re-divided into two coding units (CUs) having a rectangular shape.

한편, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수도 있다.Meanwhile, at least one of the coding units divided into the quad tree structure may be divided into the quad tree structure and re-divided into four coding units (CUs) having a square shape.

그리고 상기 이진 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.In addition, at least one of the coding units re-divided into the binary tree structure may be divided into two coding units (CUs) having a square or rectangular shape.

한편, 상기 쿼드 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조 또는 이진 크리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수도 있다.Meanwhile, at least one of the coding units re-divided into the quad-tree structure may be further divided into a quad-tree structure or a binary tree structure and divided into coding units (CUs) having a square or rectangular shape.

상기와 같이 이진 트리 구조로 분할되어 구성된 코딩 블록(Coding Block : CB)들은, 더 이상 분할되지 않고, 예측 및 변환에 이용될 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같은 코딩 블록(CB)에 속하는 예측 유닛(PU)과 변환 유닛(TU)의 크기는, 해당 코딩 블록(CB)의 크기와 동일할 수 있다.Coding blocks (CBs) configured by being divided into a binary tree structure as described above can be used for prediction and transformation without being further divided. That is, the size of the prediction unit (PU) and the transform unit (TU) belonging to the coding block (CB) shown in FIG. 9 may be the same as the size of the corresponding coding block (CB).

상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 방법을 이용하여 하나 또는 2 이상의 예측 유닛(PU)들로 분할될 수 있다.Coding units divided into a quad tree structure as described above may be divided into one or two or more prediction units (PUs) using the method described with reference to FIGS. 3 and 4 .

또한, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같은 방법을 이용하여 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있으며, 상기 분할된 변환 유닛(TU)은 최대 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다.In addition, the coding unit divided into the quad tree structure as described above may be divided into one or two or more transform units (TUs) using the method described with reference to FIG. 5, and the divided transform units (TUs) may have a maximum size of 64x64 pixels.

그리고, 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하기 위해 사용되는 신택스(syntax) 구조는 분할 정보를 flag를 이용하여 나타낼 수 있다. 예를 들어, 코딩 유닛(CU)의 분할 여부는 split_cu_flag를 이용하여 나타내어 지며, 이진 트리를 이용하여 분할되는 코딩 유닛(CU)의 깊이는 binary_depth를 이용하여 나타내어질 수 있다. 또한, 코딩 유닛(CU)이 이진 트리 구조로 분할되는지 여부는 별도의 binary_split_flag로 나타내어 질 수도 있다.In addition, a syntax structure used to divide and process an image in block units may indicate division information using a flag. For example, whether to split a coding unit (CU) is indicated using split_cu_flag, and the depth of a coding unit (CU) split using a binary tree may be indicated using binary_depth. In addition, whether the coding unit (CU) is split into a binary tree structure may be indicated as a separate binary_split_flag.

도 9를 참조하여 설명한 바와 같은 방법에 의해 분할된 블록들(예를 들어, 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU))에 대해 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 방법들이 적용됨으로써, 영상에 대한 부호화 및 복호화가 수행될 수 있다.As described with reference to FIGS. 1 to 8 for blocks (eg, coding unit (CU), prediction unit (PU), and transform unit (TU)) divided by the method as described with reference to FIG. By applying the same methods, encoding and decoding of an image can be performed.

이하에서는, 도 10 내지 도 15를 참조하여, 코딩 유닛(CU)을 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할하는 방법에 대한 또 다른 실시예들을 설명하기로 한다.Hereinafter, other embodiments of a method of dividing a coding unit (CU) into one or more transform units (TUs) will be described with reference to FIGS. 10 to 15 .

본 발명의 실시예에 따르면, 코딩 유닛(CU)은 이진 트리 구조로 나뉘어 잔차 블록에 대한 변환이 수행되는 기본 단위인 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a coding unit (CU) may be divided into a binary tree structure and divided into transform units (TUs), which are basic units in which transform on a residual block is performed.

도 10을 참조하면, 이진 트리 구조로 분할되어 Nx2N 또는 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 블록들(CB0, CB1) 중 적어도 하나는, 다시 이진 트리 구조로 나뉘어, NxN의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU0, TU1)로 분할될 수 있다.Referring to FIG. 10, at least one of the rectangular coding blocks CB0 and CB1 having a size of Nx2N or 2NxN divided into a binary tree structure is divided into a binary tree structure, and a square transformation unit having a size of NxN It can be divided into (TU0, TU1).

상기한 바와 같이, 블록 기반의 영상 부호화 방법은, 예측, 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화 단계들을 수행할 수 있다.As described above, the block-based video encoding method may perform prediction, transformation, quantization, and entropy encoding steps.

상기 예측 단계에서는, 현재 부호화를 수행하는 블록과 기존의 부호화된 영상 또는 주변 영상을 참조하여 예측 신호를 생성하며, 이를 통해 현재 블록과의 차분 신호를 계산할 수 있다.In the prediction step, a prediction signal is generated by referring to a block to be currently encoded and an existing encoded image or neighboring images, and a difference signal between the current block and the current block can be calculated through this.

한편, 변환 단계에서는, 상기 차분 신호를 입력으로 하여 다양한 변환 함수를 이용하여 변환을 수행하며, 상기 변환된 신호는 DC 계수와 AC 계수들로 분류되 에너지 집중(Energy compaction)되어 부호화 효율이 향상될 수 있다.On the other hand, in the conversion step, conversion is performed using various conversion functions by taking the differential signal as an input, and the converted signal is classified into DC coefficients and AC coefficients, and energy compaction is performed to improve coding efficiency. can

또한, 양자화 단계에서는 변환 계수(Transform coefficient)들을 입력으로 양자화가 수행하며, 이후 양자화된 신호에 대해 엔트로피 부호화가 수행됨으로써 영상이 부호화될 수 있다.Also, in the quantization step, quantization is performed using transform coefficients as inputs, and then entropy encoding is performed on the quantized signal, so that an image can be encoded.

한편, 영상 복호화 방법은 상기와 같은 부호화 과정의 역순으로 진행되며, 영상의 화질 왜곡 현상이 양자화 단계에서 발생할 수 있다.Meanwhile, the video decoding method proceeds in the reverse order of the above encoding process, and image quality distortion may occur in the quantization step.

부호화 효율을 향상시키면서 화질 왜곡 현상을 줄이기 위한 방법으로서, 변환 단계에서 입력으로 들어오는 차분 신호의 분포 및 영상의 특징에 따라 변환 유닛(TU)의 크기 또는 모양과 적용되는 변환 함수 종류를 다양하게 할 수 있다.As a method for reducing image quality distortion while improving coding efficiency, the size or shape of the transform unit (TU) and the type of applied transform function can be varied according to the distribution of the difference signal coming into the input in the transform step and the characteristics of the image. there is.

예를 들어, 예측 단계에서 블록 기반 움직임 추정 과정을 통해 현재 블록과 유사한 블록을 찾는 경우, SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 MSE(Mean Square error) 등과 같은 코스트(cost) 측정 방법을 이용하여, 차분 신호의 분포는 영상의 특성에 따라 다양한 형태로 생길 수 있다.For example, in the case of finding a block similar to the current block through a block-based motion estimation process in the prediction step, using a cost measurement method such as SAD (Sum of Absolute Difference) or MSE (Mean Square Error), the difference Distribution of signals may occur in various forms depending on characteristics of an image.

그에 따라, 다양한 차분 신호의 분포에 기초해 선택적으로 변환 유닛(CU)의 크기 또는 모양을 결정하여 변환을 수행함으로써, 효과적인 부호화가 수행될 수 있다.Accordingly, effective encoding can be performed by performing transformation by selectively determining the size or shape of the transform unit (CU) based on the distribution of various differential signals.

예를 들어, 임의의 코딩 블록(CBx) 에서 차분 신호가 발생하는 경우, 해당 코딩 블록(CBx)을 이진 트리 구조로 나누어 2개의 변환 유닛(TU)들로 분할함으로써 효과적인 변환이 수행되도록 할 수 있다. DC 값은 일반적으로 입력 신호의 평균값을 나타낸다고 말할 수 있으므로, 차분 신호가 변환 과정의 입력으로 수신되는 경우, 코딩 블록(CBx)을 2개의 변환 유닛(TU)들로 분할함으로써 효과적으로 DC 값을 나타낼 수 있다.For example, when a differential signal is generated in a certain coding block (CBx), effective transformation can be performed by dividing the corresponding coding block (CBx) into a binary tree structure and dividing it into two transform units (TUs). . Since a DC value can generally be said to represent an average value of an input signal, when a differential signal is received as an input of a transform process, the DC value can be effectively represented by dividing the coding block CBx into two transform units (TUs). there is.

도 11을 참조하면, 2Nx2N의 크기를 가지는 정사각형의 코딩 유닛(CU0)이 이진 트리 구조로 나뉘어, Nx2N 또는 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 변환 유닛들(TU0, TU1)로 분할될 수 있다.Referring to FIG. 11 , a square coding unit CU0 having a size of 2Nx2N may be divided into a binary tree structure and may be divided into rectangular transform units TU0 and TU1 having a size of Nx2N or 2NxN.

본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 코딩 유닛(CU)을 이진 트리 구조로 분할하는 단계를 2회 이상 반복해 수행하여, 복수의 변환 유닛(TU)들로 분할할 수 있다.According to another embodiment of the present invention, the step of dividing the coding unit (CU) into a binary tree structure as described above may be repeatedly performed twice or more to divide the coding unit (CU) into a plurality of transform units (TUs).

도 12를 참조하면, Nx2N의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 블록(CB1)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN 또는 NxN/2의 크기를 가지는 직사각형의 블록을 구성한 후, 상기 N/2xN 또는 NxN/2의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN/2의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2, TU4, TU5)로 분할할 수 있다.Referring to FIG. 12, a rectangular coding block CB1 having a size of Nx2N is divided into a binary tree structure, and the divided block having a size of NxN is further divided into a binary tree structure of N/2xN or NxN/2. After constructing a rectangular block having a size of N/2xN or NxN/2, the block having a size of N/2xN or NxN/2 is divided into a binary tree structure to form square transformation units (TU1, TU2) having a size of N/2xN/2. , TU4, TU5).

도 13을 참조하면, 2Nx2N의 크기를 가지는 정사각형의 코딩 블록(CB0)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 Nx2N의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 NxN의 크기를 가지는 정사각형의 블록을 구성한 후, 상기 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN의 크기를 가지는 직사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2)로 분할할 수 있다.Referring to FIG. 13, a square coding block CB0 having a size of 2Nx2N is divided into a binary tree structure, and the divided block having a size of Nx2N is again divided into a binary tree structure to form a square coding block having a size of NxN. After constructing a block, the block having a size of NxN may be divided into a binary tree structure and divided into rectangular transform units TU1 and TU2 having a size of N/2xN.

도 14를 참조하면, 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 블록(CB0)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 쿼드 트리 구조로 분할하여 N/2xN/2의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2, TU3, TU4)로 분할할 수 있다.Referring to FIG. 14, a rectangular coding block CB0 having a size of 2NxN is divided into a binary tree structure, and the divided block having a size of NxN is again divided into a quad tree structure to have a size of N/2xN/2. It can be divided into square transform units (TU1, TU2, TU3, TU4) having .

도 10 내지 도 14를 참조하여 설명한 바와 같은 방법에 의해 분할된 블록들(예를 들어, 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU))에 대해 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 방법들이 적용됨으로써, 영상에 대한 부호화 및 복호화가 수행될 수 있다.1 to 8 for blocks (eg, coding unit (CU), prediction unit (PU), and transform unit (TU)) partitioned by the method as described with reference to FIGS. 10 to 14 By applying the methods as described above, encoding and decoding of an image can be performed.

이하에서는, 본 발명에 따른 부호화 장치(10)가 블록 분할 구조를 결정하는 방법에 대한 실시예들에 대해 설명한다.Hereinafter, embodiments of a method for determining a block division structure by the encoding apparatus 10 according to the present invention will be described.

영상 부호화 장치(10)에 구비된 픽쳐 분할부(110)는 미리 설정된 순서에 따라 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여, 상기한 바와 같이 분할 가능한 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU)의 분할 구조를 결정할 수 있다.The picture divider 110 provided in the image encoding apparatus 10 performs Rate Distortion Optimization (RDO) according to a preset order, and as described above, divideable Coding Units (CUs), Prediction Units (PUs), and Transformation A division structure of the unit (TU) may be determined.

예를 들어, 블록 분할 구조를 결정하기 위해, 픽쳐 분할부(110)는 RDO-Q(Rate distortion Optimization- Quantization)를 수행하면서 비트레이트(bitrate)와 디스토션(distortion) 측면에서 최적의 블록 분할 구조를 결정할 수 있다. For example, in order to determine the block division structure, the picture division unit 110 performs RDO-Q (Rate Distortion Optimization-Quantization) while determining an optimal block division structure in terms of bitrate and distortion. can decide

도 15를 참조하면, 코딩 유닛(CU)이 2Nx2N 픽셀 크기의 형태를 가지는 경우, (a)에 도시된 2Nx2N 픽셀 크기, (b)에 도시된 NxN 픽셀 크기, (c)에 도시된 Nx2N 픽셀 크기, (d)에 도시된 2NxN 픽셀 크기의 변환 유닛(PU) 분할 구조 순서로 RDO를 수행하여 변환 유닛(PU)의 최적 분할 구조를 결정할 수 있다.Referring to FIG. 15, when the coding unit (CU) has a shape of 2Nx2N pixels, the 2Nx2N pixel size shown in (a), the NxN pixel size shown in (b), and the Nx2N pixel size shown in (c) , it is possible to determine an optimal partition structure of the transform unit (PU) by performing RDO in the order of the partition structure of the transform unit (PU) of 2NxN pixel size shown in (d).

도 16을 참조하면, 코딩 유닛(CU)이 Nx2N 또는 2NxN 픽셀 크기의 형태를 가지는 경우, (a)에 도시된 Nx2N(또는, 2NxN)의 픽셀 크기, (b)에 도시된 NxN의 픽셀 크기, (c)에 도시된 N/2xN(또는, NxN/2)와 NxN의 픽셀 크기, (d)에 도시된 N/2xN/2, N/2xN 및 NxN의 픽셀 크기, (e)에 도시된 N/2xN의 픽셀 크기의 변환 유닛(PU) 분할 구조 순서로 RDO를 수행하여 변환 유닛(PU)의 최적 분할 구조를 결정할 수 있다.Referring to FIG. 16, when the coding unit (CU) has a pixel size of Nx2N or 2NxN, the pixel size of Nx2N (or 2NxN) shown in (a), the pixel size of NxN shown in (b), Pixel sizes of N/2xN (or NxN/2) and NxN shown in (c), pixel sizes of N/2xN/2, N/2xN and NxN shown in (d), N shown in (e) It is possible to determine an optimal division structure of the conversion unit (PU) by performing RDO in the order of the division structure of the conversion unit (PU) having a pixel size of /2xN.

상기에서는 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여 블록 분할 구조가 결정되는 것을 예로 들어 본 발명의 블록 분할 방법을 설명하였으나, 픽쳐 분할부(110)는 SAD(Sum of Absolute difference) 또는 MSE(Mean Square Error)를 이용하여 블록 분할 구조를 결정함으로써 복잡도를 저감시키면서도 적절한 효율을 유지할 수 있다.In the above, the block division method of the present invention has been described by taking as an example that the block division structure is determined by performing rate distortion optimization (RDO), but the picture division unit 110 is SAD (Sum of Absolute Difference) or MSE (Mean Square Error) ) to determine the block division structure, it is possible to maintain appropriate efficiency while reducing complexity.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 영상 처리 방법 및 이에 따른 부호화 및 복호화 방법에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, an image processing method according to an embodiment of the present invention and an encoding and decoding method according to the method will be described in more detail.

도 17 및 도 18은 본 발명의 실시 예에 따른 병렬 처리를 위한 움직임 정보를 처리하는 영상 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 19 내지 도 22는 본 발명의 실시 예에 따른 움직임 정보 처리방법을 각 케이스별로 예시하기 위한 도면들이다.17 and 18 are flowcharts for explaining an image processing method of processing motion information for parallel processing according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 19 to 22 show a motion information processing method according to an embodiment of the present invention. These are drawings for exemplifying each case.

전술한 바와 같이, 부호화 장치(10)의 움직임 보상부(160) 및 복호화 장치(20)의 움직임 정보 복호화부(248)에서 각각 머지 및 AMVP모드로의 움직임 정보 부호화 및 복호화를 처리함에 있어서, 움직임 보상, 모드 결정, 엔트로피 부호화 등의 처리가 각각 하드웨어 모듈로서 병렬 파이프라인 시스템으로 구현될 수 있다.As described above, when the motion compensation unit 160 of the encoding apparatus 10 and the motion information decoding unit 248 of the decoding apparatus 20 process motion information encoding and decoding in merge and AMVP modes, respectively, motion Processing such as compensation, mode determination, and entropy encoding can be implemented as a parallel pipeline system as hardware modules, respectively.

이에 따라, 이전 블록의 모드 결정(mode decision) 이 현재 블록의 처리시점보다 늦게 종료된 경우, 현재 블록의 움직임 보상 처리를 진행하지 못함으로써, 파이프라인 스톨(pipeline stall)이 발생할 수 있다.Accordingly, when the mode decision of the previous block is terminated later than the processing time of the current block, motion compensation processing of the current block cannot proceed, and thus a pipeline stall may occur.

이를 해결하기 위해, 본 발명의 실시 예에 따르면, 부호화 장치(10) 또는 복호화 장치(20)는 미리 결정된 임의의 크기에 따라, 복수의 블록들을 병렬 움직임 정보 예측 유닛으로 순차적으로 그룹화하고(S101), 주변 블록에서 현재 블록의 이전 병렬 움직임 정보 예측 유닛에 속한 블록을 제외한 나머지 블록 중, 이용가능한 적어도 하나의 블록의 움직임 정보를 획득하여(S103), 획득된 움직임 정보에 기초한 움직임 정보 예측 리스트를 구성함으로써(S105), 움직임 정보 예측 리스트에 기초한 모드별 움직임 정보 예측 복호화 처리를 수행(S107)할 수 있다. 다만, 상기 S103 단계에서, 이용가능한 블록이 없는 경우에는 미리 결정된 영 움직임 벡터(zero MV) 또는 이전 프레임의 동일 위치의 움직임 벡터(collocated MV)를 이용하여 S105 단계에서의 움직인 정보 예측 리스트가 구성될 수 있다.To solve this problem, according to an embodiment of the present invention, the encoding device 10 or the decoding device 20 sequentially groups a plurality of blocks into parallel motion information prediction units according to a predetermined size (S101) , Obtains motion information of at least one usable block among blocks other than blocks belonging to a previous parallel motion information prediction unit of the current block in neighboring blocks (S103), and constructs a motion information prediction list based on the obtained motion information. By doing (S105), motion information prediction decoding processing for each mode based on the motion information prediction list can be performed (S107). However, in step S103, if there is no available block, a motion information prediction list is constructed in step S105 using a previously determined zero motion vector (zero MV) or a motion vector (collocated MV) of the same position of the previous frame. It can be.

보다 구체적으로, 부호화 및 복호화 대상 블록은 미리 결정된 크기의 병렬 움직임 정보 예측 유닛(PMU; parallel MVP unit)들로 부호화 및 복호화 순서에 따라 순차적으로 그룹화될 수 있다.More specifically, encoding and decoding target blocks may be sequentially grouped into parallel MVP units (PMUs) having a predetermined size according to encoding and decoding orders.

그리고, 현재 복호화 대상 블록이 속한 n번째 병렬 움직임 정보 예측 유닛을 PMU(n)이라 하면, 움직임 보상부(160) 또는 움직임 정보 복호화부(248)에서는, AMVP 혹은 Merge 등과 같이 주변 블록의 움직임 벡터 정보가 필요한 부호화 및 복호화 처리를 수행함에 있어서, 현재 블록보다 바로 이전에 부호화 또는 복호화된 PMU(n-1)에 포함된 블록은 상기 주변 블록에서 제외될 수 있다.And, if the n-th parallel motion information prediction unit to which the current decoding object block belongs is PMU(n), in the motion compensation unit 160 or the motion information decoding unit 248, motion vector information of neighboring blocks such as AMVP or Merge In performing encoding and decoding processes that require , a block included in the PMU(n-1) encoded or decoded immediately prior to the current block may be excluded from the neighboring blocks.

즉, 움직임 보상부(160) 또는 움직임 정보 복호화부(248)는 현재 블록이 속한 PMU(n) 에 대하여 바로 이전에 부/복호화된 PMU(n-1) 내에 포함된 블록의 움직임 정보는 현재 블록의 움직임 정보 예측(MVP) 후보 리스트 구성시 제외시킬 수 있다. 이에 따라, 현재 블록에 대응하는 MVP 후보 리스트는 주변 블록 중 PMU(n-1)에 포함되지 않는 블록의 움직임 정보로부터 결정될 수 있다.That is, the motion compensator 160 or the motion information decoder 248 converts motion information of a block included in PMU(n-1) encoded/decoded immediately before with respect to PMU(n) to which the current block belongs, to the current block. Can be excluded when configuring the motion information prediction (MVP) candidate list of . Accordingly, the MVP candidate list corresponding to the current block may be determined from motion information of blocks not included in PMU(n-1) among neighboring blocks.

다만, 이로 인해 가용할 수 있는 주변 블록의 움직임 벡터 수는 감소될 수 있으므로 부호화 효율 하락을 방지하기 위해, 도 19에 도시된 바와 같이 기존 주변 블록(A~E) 대비 더 많은 주변 블록 (F ~ I) 의 움직임 정보가 움직임 벡터 예측(MVP) 후보 리스트 구성에 더 이용될 수 있다.However, since the number of available motion vectors of neighboring blocks may be reduced, as shown in FIG. 19, in order to prevent a decrease in encoding efficiency, more neighboring blocks (F to The motion information of I) can be further used to construct a motion vector prediction (MVP) candidate list.

이에 따라, PMU(n-1)에 포함되지 않는 주변 블록 중 이용가능한(예를 들어, 동일 픽쳐/타일/슬라이스상의 블록) 블록들의 움직임 벡터 중 적어도 하나가 최종 움직임 벡터 예측(MVP) 후보 리스트로 결정될 수 있다.Accordingly, at least one of the motion vectors of available blocks (eg, blocks on the same picture/tile/slice) among neighboring blocks not included in the PMU(n-1) is used as a final motion vector prediction (MVP) candidate list. can be determined

한편, 도 18에 도시된 바와 같이, 움직임 보상부(160) 또는 움직임 정보 복호화부(248)는 미리 결정된 위치의 주변 블록을 이용하여 움직임 정보를 복호화함에 있어서, PMU(n)에 속한 현재 블록의 움직임 에측에 이용될 주변 블록을 식별하고(S201), PMU(n-1)에 포함된 주변 블록이 존재하는 경우(S203), PMU(n-1)에 포함된 주변 블록의 움직임 정보의 대체정보를 획득하며(S205), PMU(n-1)에 포함된 주변 블록의 움직임 정보 없이, 상기 대체정보를 이용한 현재 블록의 움직임 예측 복호화를 처리한다(S207).Meanwhile, as shown in FIG. 18, the motion compensation unit 160 or the motion information decoding unit 248 decodes motion information using a neighboring block at a predetermined position, of a current block belonging to PMU(n). A neighboring block to be used for motion prediction is identified (S201), and if there is a neighboring block included in the PMU(n-1) (S203), alternative information of the motion information of the neighboring block included in the PMU(n-1) is acquired (S205), and motion prediction decoding of the current block is processed using the replacement information without the motion information of neighboring blocks included in the PMU(n-1) (S207).

여기서, 상기 대체정보는 해당 위치의 실제 움직임 벡터 정보는 알지 못하더라도 미리 결정된 디폴트 값으로 산출되거나, PMU(n)내 포함된 주변 블록들로부터 유도 결정된 값일 수 있다. 예를 들어, PMU(n-1)에 포함된 주변 블록의 대체 정보는 영 벡터(zero MV) 또는 이전 프레임의 동일 위치의 모션 벡터(collocated MV)로 구성될 수 있다.Here, the replacement information may be calculated as a predetermined default value even if the actual motion vector information of the corresponding position is not known, or may be a value derived from neighboring blocks included in the PMU(n). For example, replacement information of a neighboring block included in PMU(n−1) may include a zero vector (zero MV) or a collocated motion vector (collocated MV) of the previous frame.

이와 같은 처리를 위해, 부호화 장치(10)는 PMU 의 크기 정보를 시퀀스, 픽처 또는 슬라이스 헤더 정보에 신택스 형태로 포함시켜 전송할 수 있다. PMU의 크기 정보는 CTU 크기, CU (or PU) 최소, 최대 크기와 관련된 값으로서 명시적 혹은 암묵적으로도 시그널링 될 수 있다.For such processing, the encoding device 10 may include size information of the PMU in sequence, picture, or slice header information in the form of a syntax and transmit it. The size information of the PMU is a value related to the CTU size, minimum and maximum size of a CU (or PU), and may be explicitly or implicitly signaled.

또한, 부호화 장치(10)는 PMU를 미리 설정된 크기에 따라 순차적으로 그룹화할 수 있으며, 각 유닛에 병렬 움직임 정보 예측 유닛 인덱스를 할당하여 인덱싱할 수 있고, 할당된 인덱스 정보가 명시적으로 전송되거나, 또는 복호화 장치(20)에서 인덱스 정보가 유도될 수 있다.In addition, the encoding device 10 may sequentially group the PMUs according to a preset size, assign a parallel motion information prediction unit index to each unit, and perform indexing, and the assigned index information may be explicitly transmitted. Alternatively, index information may be derived from the decoding apparatus 20.

예를 들어 PMU의 크기는 항상 최소 PU 크기와 동일할 수 있으며, 또는 PMU 크기는 현재 부/복호화 중인 PU 혹은 CU 크기와 동일할 수 있다. 이와 같은 경우에는 PMU 크기 정보가 명시적으로 전송되지 않을 수 있으며, 순차적 그룹화에 따라 인덱스가 식별될 수 있다.For example, the size of the PMU may always be the same as the minimum PU size, or the PMU size may be the same as the size of the PU or CU currently being coded/decoded. In this case, PMU size information may not be explicitly transmitted, and an index may be identified according to sequential grouping.

도 20을 참조하면, 굵은 선은 CTU를 나타내며, 그 내부 실선은 PU를 나타내고, 적색 점선은 PMU를 나타낸다.Referring to FIG. 20 , a thick line indicates a CTU, an internal solid line indicates a PU, and a red dotted line indicates a PMU.

본 발명의 실시 예에 따르면, 현재(current) PU 의 주변 움직임 벡터 중 좌측 하단의 움직임 벡터는 부호화 및 복호화 순서에 따라, 바로 이전의 PMU(n-1)에 포함된 블록의 움직임 벡터일 수 있다. 이에 따라, 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)는 움직임 벡터 예측 부호화 및 복호화에 있어서, 바로 이전의 PMU(n-1)에 포함된 주변 블록의 움직임 벡터는 움직임 벡터 후보 리스트 구성시 제외시킬 수 있다. 그리고, 바로 이전 인덱스의 PMU(n-1)에 포함된 블록의 대체 정보로서, 영 벡터(zero MV) 또는 이전 프레임의 동일 위치의 모션 벡터(collocated MV)가 움직임 벡터 후보 리스트 구성시 이용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, among the motion vectors adjacent to the current PU, the motion vector of the lower left corner may be the motion vector of the block included in the immediately previous PMU(n-1) according to the encoding and decoding order. . Accordingly, in motion vector predictive encoding and decoding, the encoding apparatus 10 and the decoding apparatus 20 exclude motion vectors of neighboring blocks included in the immediately previous PMU(n-1) when constructing a motion vector candidate list. can And, as replacement information of a block included in the PMU(n-1) of the immediately previous index, a zero vector (zero MV) or a collocated motion vector (collocated MV) of the same position in the previous frame may be used when constructing the motion vector candidate list. there is.

한편, 도 21을 참조하면, 우측상단의 주변 블록이 바로 이전 PMU(n-1) 에 포함되어있기 때문에, 현재 블록의 모션 벡터 예측 부호화 및 복호화에 있어서 후보 모션 벡터에서 제외되며, 대신 영 벡터(zero MV) 또는 이전 프레임의 동일 위치의 모션 벡터(collocated MV)가 후보 모션 벡터로서 이용될 수 있다.Meanwhile, referring to FIG. 21, since the neighboring block in the upper right corner is included in the immediately previous PMU(n-1), it is excluded from the candidate motion vector in predictive encoding and decoding of the current block, and instead the zero vector ( zero MV) or a collocated motion vector (collocated MV) of the previous frame may be used as a candidate motion vector.

그리고, 도 22를 참조하면, 좌측의 모든 주변 블록들이 이전 PMU(n-1) 에 포함되어 있는 경우를 예시한다. 도 22에 도시돤 바와 같이, 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)는 모션 벡터 예측 부호화 및 복호화 처리에 있어서, 좌측 모든 주변 블록들의 모션 벡터는 후보 모션 벡터에서 제외하며, 대신 상단(좌상단 및 우상단) 주변 블록의 모션 벡터들을 이용하여, 모션 벡터 예측을 위한 후보 리스트를 구성할 수 있다.And, referring to FIG. 22, a case in which all neighboring blocks on the left side are included in the previous PMU(n-1) is exemplified. As shown in FIG. 22, the encoding device 10 and the decoding device 20 exclude the motion vectors of all left neighboring blocks from the candidate motion vectors in motion vector predictive encoding and decoding processing, and instead use the upper (upper left and upper left and Top right) A candidate list for motion vector prediction may be constructed using motion vectors of neighboring blocks.

이와 같은 구성에 의해, 병렬 움직임 정보 예측 유닛간 의존성을 분리시킬 수 있으며, 주변 블록 중 이전 파이프라인에서 처리되는 블록의 처리 완료를 기다리지 않고도, 움직임 정보 복호화를 처리할 수 있으므로, 파이프라인 스톨(Pipeline stall)을 사전에 차단할 수 있고, 이에 따른 부호화 및 복호화 효율을 향상시킬 수 있다.With this configuration, dependencies between parallel motion information prediction units can be separated, and motion information decoding can be processed without waiting for processing completion of blocks processed in the previous pipeline among neighboring blocks. stall) can be blocked in advance, and thus the encoding and decoding efficiency can be improved.

상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 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.The method according to the present invention described above may be produced as a program to be executed on a computer and stored in a computer-readable recording medium. Examples of the computer-readable recording medium include ROM, RAM, CD-ROM, and magnetic tape. , floppy disks, optical data storage devices, and the like, and also includes those implemented in the form of carrier waves (for example, transmission through the Internet).

컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The computer-readable recording medium is distributed to computer systems connected through a network, so that computer-readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the method can be easily inferred by programmers in the technical field to which the present invention belongs.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. Of course, various modifications are possible by those skilled in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.

Claims (3)

영상 복호화 방법에 있어서,
현재 블록의 공간적 주변 블록을 이용하여 제 1 움직임 정보 후보를 유도하는 단계;
상기 공간적 주변 블록을 제외한 현재 픽처의 특정 영역에 포함된 적어도 하나의 블록을 이용하여 제 2 움직임 정보 후보를 유도하는 단계;
상기 제 1 움직임 후보 및 상기 제 2움직임 후보 중 적어도 하나를 이용하여 후보 리스트를 생성하는 단계; 및
상기 후보 리스트에 기초하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 현재 픽처에 포함되는 특정 영역은 상기 현재 블록을 포함하는 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)이고, 상기 특정 영역에 포함된 적어도 하나의 블록은 상기 현재 블록보다 기복호화된 블록 블록이고,
상기 공간적 주변 블록들은 상기 현재 블록의 좌측 블록 및 상단 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
In the video decoding method,
deriving a first motion information candidate using spatial neighboring blocks of the current block;
deriving a second motion information candidate using at least one block included in a specific region of a current picture excluding the spatial neighboring blocks;
generating a candidate list using at least one of the first motion candidate and the second motion candidate; and
Generating a prediction block of the current block based on the candidate list,
The specific region included in the current picture is a coding tree unit including the current block, and at least one block included in the specific region is a block that has been decoded more than the current block,
The spatial neighboring blocks include a left block and an upper block of the current block.
영상 부호화 방법에 있어서,
현재 블록의 공간적 주변 블록을 이용하여 제 1 움직임 정보 후보를 유도하는 단계;
상기 공간적 주변 블록을 제외한 현재 픽처의 특정 영역에 포함된 적어도 하나의 블록을 이용하여 제 2 움직임 정보 후보를 유도하는 단계;
상기 제 1 움직임 후보 및 상기 제 2움직임 후보 중 적어도 하나를 이용하여 후보 리스트를 생성하는 단계; 및
상기 후보 리스트에 기초하여 상기 현재 블록의 움직임 정보를 부호화하는 단계를 포함하되,
상기 현재 픽처에 포함되는 특정 영역은 상기 현재 블록을 포함하는 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)이고, 상기 특정 영역에 포함된 적어도 하나의 블록은 상기 현재 블록보다 기부호화된 블록이고,
상기 공간적 주변 블록들은 상기 현재 블록의 좌측 블록 및 상단 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 부호화 방법.
In the video encoding method,
deriving a first motion information candidate using spatial neighboring blocks of the current block;
deriving a second motion information candidate using at least one block included in a specific region of a current picture excluding the spatial neighboring blocks;
generating a candidate list using at least one of the first motion candidate and the second motion candidate; and
Encoding motion information of the current block based on the candidate list;
A specific region included in the current picture is a coding tree unit including the current block, and at least one block included in the specific region is a block that is less coded than the current block;
The spatial neighboring blocks include a left block and an upper block of the current block.
영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 포함하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 있어서,
상기 영상 부호화 방법은,
영상 부호화 방법에 있어서,
현재 블록의 공간적 주변 블록을 이용하여 제 1 움직임 정보 후보를 유도하는 단계;
상기 공간적 주변 블록을 제외한 현재 픽처의 특정 영역에 포함된 적어도 하나의 블록을 이용하여 제 2 움직임 정보 후보를 유도하는 단계;
상기 제 1 움직임 후보 및 상기 제 2움직임 후보 중 적어도 하나를 이용하여 후보 리스트를 생성하는 단계; 및
상기 현재 픽처에 포함되는 특정 영역은 상기 현재 블록을 포함하는 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)이고, 상기 특정 영역에 포함된 적어도 하나의 블록은 상기 현재 블록보다 기부호화된 블록이고,
상기 공간적 주변 블록들은 상기 현재 블록의 좌측 블록 및 상단 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 기록매체.
In a non-transitory computer-readable recording medium containing a bitstream generated by an image encoding method,
The video encoding method,
In the video encoding method,
deriving a first motion information candidate using spatial neighboring blocks of the current block;
deriving a second motion information candidate using at least one block included in a specific region of a current picture excluding the spatial neighboring blocks;
generating a candidate list using at least one of the first motion candidate and the second motion candidate; and
A specific region included in the current picture is a coding tree unit including the current block, and at least one block included in the specific region is a block that is less coded than the current block;
The spatial neighboring blocks include a left block and an upper block of the current block.
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