KR102553341B1 - 영상 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예들은 비디오 신호 처리 방법 및 장치를 제공한다. 본 발명의 실시예에 따른 영상 신호의 디코딩 방법은, 서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 인트라 예측 모드로부터 변경된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하는 단계와, 상기 변경된 인트라 예측 모드에 기반하여 역방향 비-분리 변환(inverse non-separable transform) 집합을 결정하는 단계와, 상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 역방향 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 역방향 비-분리 변환 행렬을 적용하는 단계를 포함한다.

Description

영상 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치
본 발명은 영상 신호를 처리하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 특히 광각 인트라 예측 모드(wide angle intra prediction mode)를 고려한 변환을 적용하는 영상 신호를 인코딩 또는 디코딩하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 영상 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다. 특히, HEVC(high efficiency video coding) 표준 이후의 비디오 코덱 표준은 보다 높은 정확도를 갖는 예측 기술과 함께 공간 영역(spatial domain)의 비디오 신호를 주파수 영역(frequency domain)으로 변환시키기 위한 효율적인 변환 기술을 필요로 한다.
보다 높은 정확도를 갖는 예측 기법과 함께 예측 모드에 따른 효과적인 변환 기술을 제공하기 위한 방법 및 장치가 요구되고 있다.
따라서, 본 발명의 실시예들은, 높은 정확도를 갖는 예측 모드를 지원할 수 있는 변환을 제공하는 영상 신호 처리 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시예들은, 광각 인트라 예측 모드(wide angle intra prediction mode)를 반영한 저주파수 비-분리 변환(low frequency non-separable transform)의 유도를 통해 효율적인 예측 모드를 지원할 수 있는 변환을 제공하는 영상 신호 처리 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 신호의 디코딩 방법은, 서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 인트라 예측 모드로부터 변경된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하는 단계와, 상기 변경된 인트라 예측 모드에 기반하여 역방향 비-분리 변환(inverse non-separable transform) 집합을 결정하는 단계와, 상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 역방향 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 역방향 비-분리 변환 행렬을 적용하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 변경된 인트라 예측 모드를 결정하는 단계는, 상기 너비가 상기 높이보다 크면서 상기 인트라 예측 모드가 2 보다 크거나 같고 제1 기준 값보다 작은 경우, 상기 인트라 예측 모드에 65를 더한 값을 변경된 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 현재 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2 보다 작거나 같은 경우, 상기 제1 기준 값은 8로 설정되고, 상기 현재 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2 보다 큰 경우, 상기 제1 기준 값은 12로 설정될 수 있다.
또한, 상기 변경된 인트라 예측 모드를 결정하는 단계는, 상기 너비가 상기 높이보다 작으면서 상기 인트라 예측 모드가 제2 기준 값보다 크거나 같고 66 보다 작거나 같은 경우, 상기 인트라 예측 모드에서 67을 뺀 값을 변경된 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 현재 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율이 2 보다 작거나 같은 경우, 상기 제2 기준 값은 61로 설정되고, 상기 현재 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율이 2 보다 큰 경우, 상기 제2 기준 값은 57로 설정될 수 있다.
또한, 상기 역방향 비-분리 변환 집합을 결정하는 단계는, 상기 변경된 인트라 예측 모드에 대응하는 상기 역방향 비-분리 변환 집합의 인덱스를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제1 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제4 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 영상 신호의 디코딩 장치는, 상기 영상 신호를 저장하는 메모리와, 상기 메모리와 결합되면서 상기 영상 신호를 처리하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 변경된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하고, 상기 변경된 인트라 예측 모드에 기반하여 역방향 비-분리 변환(inverse non-separable transform) 집합을 결정하고, 상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 역방향 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 역방향 비-분리 변환 행렬을 적용하도록 설정된다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 너비가 상기 높이보다 크면서 상기 인트라 예측 모드가 2 보다 크거나 같고 제1 기준 값보다 작은 경우, 상기 인트라 예측 모드에 65를 더한 값을 변경된 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 너비가 상기 높이보다 작으면서 상기 인트라 예측 모드가 제2 기준 값보다 크거나 같고 66 보다 작거나 같은 경우, 상기 인트라 예측 모드에서 67을 뺀 값을 변경된 인트라 예측 모드로 결정하도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 프로세서는, 상기 변경된 인트라 예측 모드에 대응하는 상기 역방향 비-분리 변환 집합의 인덱스를 결정하도록 설정될 수 있다.
또한, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제1 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제4 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고, 상기 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 높은 정확도를 갖는 예측 모드를 지원할 수 있는 변환 행렬을 설계할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 광각 인트라 예측 모드(wide angle intra prediction mode)를 반영한 저주파수 비-분리 변환(low frequency non-separable transform)을 유도함으로써 예측 정확도를 증가시키면서 변환 행렬의 설계 복잡도를 감소시킬 수 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 영상 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예들로서, 도 3a는 QuadTree, 도 3b는 Binary Tree, 도 3c는 Ternary Tree, 도 3d는 Asymmetric Tree에 의한 블록 분할 구조들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4와 도 5는 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 4는 인코더 내의 변환 및 양자화부, 역양자화 및 역변환부의 개략적인 블록도를 나타내고, 도 5는 디코더 내의 역양자화 및 역변환부의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 6a와 6b는 예측 모드별 수평 방향 및 수직 방향에 대한 변환 타입의 결정을 위한 테이블의 예를 나타낸다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(multiple transform selection)가 수행되는 인코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS가 수행되는 디코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스를 인코딩하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환 또는 수직 변환을 행 또는 열에 적용하는 디코딩 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 관련 파라미터에 기초하여 역변환을 수행하는 흐름도를 나타낸다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, NSST(non-separable secondary transform)에서 화면내 예측 모드마다 변환 집합(transform set)을 할당하는 것을 보여주는 테이블이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전(Givens rotation)에 대한 계산 플로우 다이어그램을 나타낸다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)와 치환(permutation)들로 구성된 4x4 NSST에서의 한 라운드 구성을 보여준다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소 변환(forward reduced transform) 및 역방향 축소 변환(forward reduced transform)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 스캔 순서에 따라 64번째부터 17번째까지 역방향 스캔을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 1차 변환 및 2차 변환을 통하여 영상 신호를 인코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 2차 변환 및 역방향 1차 변환을 통하여 영상 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 67개의 모드로 구성되는 인트라 예측 모드 구성의 예를 도시한다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개 인트라 예측 모드들의 67개 인트라 예측 모드들에 대한 매핑 테이블의 예를 도시한다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개의 인트라 예측 모드에서 2개의 광각(wide angle) 모드가 추가적으로 구성된 예를 도시한다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개 인트라 예측 모드에서 10개의 광각 모드가 추가적으로 구성된 예를 도시한다.
도 23은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개의 인트라 예측 모드와 67개의 인트라 예측 모드에서 추가된 광각 모드 사이의 인덱스 매핑 테이블의 예를 도시한다.
도 24와 25는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비정방향 블록에 대한 인트라 예측의 예를 도시한다.
도 26은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 2차원 블록을 1차원 벡터로 변화할 때 픽셀들을 정렬하는 순서의 예를 도시하며, 도 26a는 행 우선 순서(row-first order), 26b는 열 우선 순서(column-first order)의 예를 도시한다.
도 27은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 27a는 각 광각 모드에 대해 대칭적으로 변환 집합이 할당되는 경우, 도 27b는 모든 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 27c는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
도 28은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 10개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 28a는 각 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 28b는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
도 29는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 6개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 29a는 각 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 29b는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
도 30은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 4개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 30a는 각 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 30b는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
도 31은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인코더에서 WAIP(wide angle intra prediction)를 고려한 변환을 수행하는 흐름도의 예를 도시한다.
도 32는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 디코더에서 WAIP를 고려한 변환을 수행하는 흐름도의 예를 도시한다.
도 33은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 디코더에서 WAIP를 고려한 변환을 수행하는 흐름도의 다른 예를 도시한다.
도 34는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 영상 처리 장치의 블록도의 예를 도시한다.
도 35는 본 발명이 적용되는 실시예로서 영상 코딩 시스템의 예를 도시한다.
도 36은 본 발명이 적용되는 실시예로서 영상 스트리밍 시스템의 예를 도시한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽처, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
이하 본 명세서에서 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 블록(block), 코딩 유닛(coding unit, CU), 예측 유닛(prediction unit, PU) 또는 변환 블록(transform unit, TU)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도 성분에 대한 단위 또는 색차 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도 성분에 대한 CTB, CB, PU 또는 TB에 해당될 수 있다. 또는, 처리 유닛은 색차 성분에 대한 CTB, CB, PU 또는 TB에 해당할 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도 성분에 대한 단위와 색차 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 수도 있다.
또한, 이하 본 명세서에서 픽셀 또는 화소 등을 샘플로 통칭한다. 그리고, 샘플을 이용한다는 것은 픽셀 값 또는 화소 값 등을 이용한다는 것을 의미할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽처 버퍼(DPB: decoded picture buffer)(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상(input image)(또는, 픽처, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: coding tree unit), 코딩 유닛(CU: coding unit), 예측 유닛(PU: prediction unit) 또는 변환 유닛(TU: transform unit)일 수 있다. 이하의 설명에서, 변환이 수행되는 단위인 변환 유닛(TU)는 변환 블록으로 통칭하도록 한다.
다만, 상기 용어들은 본 발명에 대한 설명의 편의를 위해 사용할 뿐이며, 본 발명은 해당 용어의 정의에 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 비디오 신호를 인코딩 또는 디코딩하는 과정에서 이용되는 단위로써 코딩 유닛이라는 용어를 사용하지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며 발명 내용에 따라 적절하게 해석 가능할 것이다.
인코더(100)는 입력 영상 신호에서 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)를 감산하여 잔차 신호(residual signal)를 생성할 수 있고, 생성된 잔여 신호는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 잔차 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있다. 변환 과정은 쿼드트리(quadtree) 구조의 정사각형 블록, 바이너리트리(binarytree) 구조, 삼진트리(ternary) 구조 또는 비대칭 트리(asymmetric) 구조에 의해 분할된 블록(정사각형 또는 직사각형)에 적용될 수 있다.
변환부(120)는 복수개의 변환(또는 변환 조합들)에 기초하여 변환을 수행할 수 있으며, 이러한 변환 방식을 MTS(multiple transform selection)라 부를 수 있다. MTS는 AMT(adaptive multiple transform) 또는 EMT(enhanced multiple transform)로 부를 수도 있다.
MTS(또는 AMT, EMT)는 복수개의 변환(또는 변환 조합들)로부터 적응적으로 선택되는 변환(또는 변환 조합들)에 기초하여 수행되는 변환 방식을 의미할 수 있다.
복수개의 변환(또는 변환 조합들)은 본 명세서의 도 6a, 6b에 도시된 것과 같이 DCT(discrete cosine transform) 또는 DST(discrete sine transform) 타입의 커널(kernel)에 기반하여 결정될 수 있다. 본 명세서에서, 변환 타입은, 예를 들어 DCT-Type 2, DCT-II, DCT-2, DCT2 와 같이 표기할 수 있으며, 이하 설명에서는 DCT-2로 통일하여 표기하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 변환부(120)는 다음의 실시예들을 수행할 수 있다.
변환부(120)는 잔차 샘플들을 포함하는 변환 블록의 수평 방향 및 수직 방향 각각에 대해 순방향(forward) 1차 변환(primary transform)을 적용하고, 변환 블록(또는 현재 블록)의 사이즈에 따라 2차 변환(secondary transform)을 적용할 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 사이즈가 4x4 보다 크거나 같은 경우에 대해 이하 설명되는 NSST(non-separable secondary transform) 및/또는 RST(reduced secondary transform)이 적용될 수 있다. 일 실시예에서, 현재 블록의 너비와 높이에 따라 좌상측(top-left) 4x4 또는 8x8 영역에 대해 NSST 및/또는 RST가 적용될 수 있다. 본 문서에서, 블록(행렬)의 크기를 나타내는 'MxN'은 블록의 너비와 높이를 나타내는 것으로서, 예를 들어, 4x4 보다 크거나 같다고 함은 블록의 너비와 높이가 모두 4보다 크거나 같다는 것을 의미한다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다.
변환부(120)와 양자화부(130)는 별개의 기능 유닛으로 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다. 상기 역양자화부(140)와 상기 역변환부(150)의 경우에도, 마찬가지로 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 잔여 신호를 복원할 수 있다. 복원된 잔여 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원 신호가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 발생한 양자화 에러에 의해 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽처에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽처 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽처 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(180)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽처를 화면간 예측 모드에서 참조 픽처로 이용함으로써 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽처 버퍼(170)는 필터링된 픽처를 인터 예측부(180)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(180)는 복원 픽처(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽처는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(180)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽처에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽처(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
한편, 인트라 예측부(185)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 인트라 예측부(185)는 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 화면내 예측(intra prediction)에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 잔차 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 영상 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 파싱부(미도시), 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 필터링부(240), 복호 픽처 버퍼(DPB: decoded picture buffer)(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호을 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩될 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 변환 계수를 역변환하여 잔여 신호(residual signal)를 획득하게 된다.
본 발명의 실시예에 따른 역변환부(230)는 변환 블록의 사이즈가 4x4 보다 크거나 같은 경우, 변환 블록에 대해 역방향 비-분리 2차 변환을 적용하고, 변환 블록에 대해 수평 및 수직 방향으로 분리하여 역방향 1차 변환(primary transform)을 적용하도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록의 너비와 높이에 따라 좌상측(top-left) 4x4 또는 8x8 영역에 대해 역방향 NSST 및/또는 역방향 RST가 적용될 수 있다.
역양자화부(220)와 역변환부(230)는 별개의 기능 유닛으로 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다.
획득된 잔차 신호를 인터 예측부(260) 또는 인트라 예측부(265)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원 신호가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽처 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽처 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(260)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 변환부(120) 및 각 기능 유닛들에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 역변환부(230) 및 대응되는 기능 유닛들에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예들로서, 도 3a는 QT(QuadTree, 이하 'QT'라 함), 도 3b는 BT(Binary Tree, 이하 'BT'라 함), 도 3c는 TT(Ternary Tree, 이하 'TT'라 함) 도 3d는 AT(Asymmetric Tree, 이하 'AT'라 함)에 의한 블록 분할 구조들을 설명하기 위한 도면이다.
비디오 코딩에서 하나의 블록은 QT(QuadTree) 기반으로 분할될 수 있다. 또한, QT에 의해서 분할된 하나의 서브 블록(subblock)은 QT를 사용하여 재귀적으로 더 분할될 수 있다. 더 이상 QT 분할되지 않는 리프 블록 (leaf block)은 BT(Binary Tree), TT(Ternary Tree) 또는 AT(Asymmetric Tree) 중 적어도 하나의 방식에 의해서 분할될 수 있다. BT는 horizontal BT (2NxN, 2NxN)과 vertical BT (Nx2N, Nx2N)의 두 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. TT는 horizontal TT (2Nx1/2N, 2NxN, 2Nx1/2N)와 vertical TT (1/2Nx2N, Nx2N, 1/2Nx2N)의 두 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. AT는 horizontal-up AT (2Nx1/2N, 2Nx3/2N), horizontal-down AT (2Nx3/2N, 2Nx1/2N), vertical-left AT (1/2Nx2N, 3/2Nx2N), vertical-right AT (3/2Nx2N, 1/2Nx2N)의 네 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. 각각의 BT, TT, AT는 BT, TT, AT를 사용하여 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
도 3a는 QT 분할의 예를 보여준다. 블록 A는 QT에 의해서 4개의 서브 블록 (A0, A1, A2, A3)으로 분할될 수 있다. 서브 블록 A1은 다시 QT에 의해서 4개의 서브 블록 (B0, B1, B2, B3)로 분할될 수 있다.
도 3b는 BT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical BT (C0, C1) 또는 horizontal BT (D0, D1)으로 분할될 수 있다. 블록 C0와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal BT (E0, E1) 또는 vertical BT (F0, F1)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
도 3c는 TT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical TT (C0, C1, C2) 또는 horizontal TT (D0, D1, D2)으로 분할될 수 있다. 블록 C1와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal TT (E0, E1, E2) 또는 vertical TT (F0, F1, F2)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
도 3d는 AT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical AT (C0, C1) 또는 horizontal AT (D0, D1)으로 분할 될 수 있다. 블록 C1와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal AT (E0, E1) 또는 vertical TT (F0, F1)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할 될 수 있다.
한편, BT, TT, AT 분할은 함께 사용하여 분할이 가능하다. 예를 들어, BT에 의해 분할된 서브 블록은 TT 또는 AT에 의한 분할이 가능하다. 또한, TT에 의해 분할된 서브 블록은 BT 또는 AT에 의한 분할이 가능하다. AT에 의해 분할된 서브 블록은 BT 또는 TT에 의한 분할이 가능하다. 예를 들어, horizontal BT 분할 이후, 각각의 서브 블록이 vertical BT로 분할될 수 있고, 또는 vertical BT 분할 이후, 각각의 서브 블록이 horizontal BT로 분할될 수도 있다. 상기 두 종류의 분할 방법은 분할 순서는 다르지만 최종적으로 분할되는 모양은 동일하다.
또한, 블록이 분할되면 블록을 탐색하는 순서를 다양하게 정의할 수 있다. 일반적으로, 좌측에서 우측으로, 상단에서 하단으로 탐색을 수행하며, 블록을 탐색한다는 것은 각 분할된 서브 블록의 추가적인 블록 분할 여부를 결정하는 순서를 의미하거나, 블록이 더 이상 분할되지 않을 경우 각 서브 블록의 부호화 순서를 의미하거나, 또는 서브 블록에서 다른 이웃 블록의 정보를 참조할 때의 탐색 순서를 의미할 수 있다.
도 3a 내지 3d과 같은 분할 구조에 의해 분할된 처리 유닛(또는, 변환 블록) 별로 변환이 수행될 수 있으며, 특히, 행(row) 방향과 열(column) 방향 별로 분할되어 변환 행렬이 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 처리 유닛(또는 변환 블록)의 행 방향 또는 열 방향의 길이에 따라 다른 변환 타입이 사용될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 4는 인코더 내의 변환 및 양자화부 (120/130), 역양자화 및 역변환부 (140/150)의 개략적인 블록도를 나타내고, 도 5는 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 4를 살펴보면, 변환 및 양자화부 (120/130)는 1차 변환부(primary transform unit)(121), 2차 변환부(secondary transform unit)(122) 및 양자화부(130)을 포함할 수 있다. 역양자화 및 역변환부 (140/150)는 역양자화부(140), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(151) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(152)를 포함할 수 있다.
도 5를 살펴보면, 역양자화 및 역변환부 (220/230)는 역양자화부(220), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 변환을 수행할 때 복수의 단계를 통해 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 1차 변환(primary transform), 2차 변환(secondary transform)의 2단계를 적용할 수 있고, 또는 알고리즘에 따라 그 이상의 변환 단계가 이용될 수도 있다. 여기서, 상기 1차 변환은 주요 변환(core transform)이라고 부를 수도 있다.
1차 변환부(121)는 잔차 신호에 대해 1차 변환을 적용할 수 있으며, 여기서 1차 변환은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
또한, 1차 변환의 경우, MTS의 여러 변환 타입들(DCT-2, DST-7, DCT-8)의 조합들이 사용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6a, 도 6b에서 도시된 테이블과 같이 변환 타입이 결정될 수 있다.
2차 변환부(122)는 1차 변환된 신호에 대해 2차 변환을 적용할 수 있으며, 여기서 2차 변환은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
일 실시예에서, 2차 변환은 비-분리 2차 변환(NSST)이 조건적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, NSST는 화면내 예측 블록일 경우에만 적용되며, 예측 모드 그룹마다 적용 가능한 변환 셋을 가질 수 있다.
여기서, 예측 모드 그룹은 예측 방향에 대한 대칭성에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 예측 모드 52와 예측 모드 16은 예측 모드 34 (대각 방향)를 기준으로 대칭이므로, 하나의 그룹을 형성하여 동일한 변환 셋(transform set)이 적용될 수 있다. 이때, 예측 모드 52에 대한 변환을 적용할 때 입력 데이터를 전치(transpose)한 후 적용하며, 이는 예측 모드 16과 변환 셋이 동일하기 때문이다.
한편, 플래너 모드(Planar mode)와 DC 모드(DC mode)의 경우 방향에 대한 대칭성이 존재하지 않으므로 각자의 변환 셋을 가지며, 해당 변환 셋은 2개의 변환들로 구성될 수 있다. 나머지 방향성 모드에 대해서는 변환 셋마다 3개의 변환들로 구성될 수 있다.
양자화부(130)는 2차 변환된 신호에 대해 양자화를 수행할 수 있다.
역양자화 및 역변환부 (140/150)는 앞서 설명된 과정을 역으로 수행하며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 5를 살펴보면, 역양자화 및 역변환부 (220/230)는 역양자화부(220), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)를 포함할 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수를 획득한다.
역 2차 변환부(231)에서는 상기 변환 계수에 대해 역 2차 변환을 수행한다. 여기서, 상기 역 2차 변환은 도 4에서 설명한 상기 2차 변환의 역변환을 나타낸다.
역 1차 변환부(232)는 역 2차 변환된 신호(또는 블록)에 대해 역 1차 변환을 수행하고, 잔차 신호(residual signal)를 획득하게 된다. 여기서, 역 1차 변환은 도 4에서 설명한 상기 1차 변환(primary transform)의 역변환을 나타낸다.
일 실시예에서, 1차 변환의 경우, MTS의 여러 변환들(DCT-2, DST-7, DCT-8)의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6a, 도 6b에서 도시된 테이블과 같이 변환 타입이 결정될 수 있다.
도 6a와 6b는 예측 모드별 수평 방향 및 수직 방향에 대한 변환 타입의 결정을 위한 테이블의 예를 나타낸다. 도 6a는 화면 내 예측 모드에서 수평/수직 방향에 대한 변환 타입의 결정을 위한 테이블의 예를 도시하고, 도 6b는 화면간 예측 모드에서 수평/수직 방향에 대한 변환 타입의 결정을 위한 테이블의 예를 도시한다. 도 6a와 6b는 변환 타입의 결정을 위한 조합 테이블의 예로서 JEM(joint exploration model)에 적용된 MTS 조합을 나타내며, 다른 조합도 사용될 수 있다. 예를 들어, 화면 내 예측과 화면간 예측 모두에 대하여 도 6b의 테이블이 사용될 수 있다. 이하 도 6a와 6b를 참조하여 JEM에 적용된 예가 중심적으로 설명된다.
JEM에서, EMT_CU_flag(또는 MTS_CU_flag)라는 신택스 엘레먼트가 도입됨으로써 MTS의 적용이 블록 단위로(HEVC의 경우, CU 단위로) 온/오프(on/off)될 수 있다. 즉, 화면 내 예측 모드에서 MTS_CU_flag가 0이면 기존 HEVC(high efficiency video coding)에서의 DCT-2 또는 DST-7(4x4 블록에 대하여)이 사용되고, MTS_CU_flag가 1이면 도 6a에서 제시하는 MTS 조합이 사용된다. 가능한 MTS 조합은 도 6a와 같이 화면 내 예측 모드에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22 모드에 대하여 수평(horizontal) 방향으로 DST-7과 DCT-5, 수직(vertical) 방향으로 DST-7과 DCT-8이 사용됨으로써, 총 4개의 가능한 조합이 허용된다. 따라서, 4개의 조합들 중 어느 조합이 사용되는지에 대한 정보의 시그널링(signaling)이 필요하다. 2 비트의 MTS_TU_index를 통하여 4개의 조합들 중 하나가 선택된다. 도 6b는 화면간 예측 모드에서 적용될 수 있는 MTS 조합을 나타내며, 도 6a와 달리 DST-7과 DCT-8만으로 가능한 조합이 결정된다. 본 발명의 실시예에 따르면, MTS_CU_flag를 대신하여 EMT_CU_flag가 사용될 수 있다. 예를 들어, 인트라 예측 모드가 적용되는 경우 도 6a의 Set 2가 사용되고, 인터 예측 모드가 적용되는 경우 도 6b가 사용될 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS가 수행되는 인코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서는 기본적으로 수평 방향과 수직 방향에 대해 분리해서 변환을 적용하는 실시예를 설명하고 있으나, 변환 조합은 비-분리 변환(non-separable transform)들로도 구성이 가능하다.
또는, 분리가능한 변환들과 비분리 변환들의 혼합으로도 구성될 수 있다. 이 경우, 비분리 변환이 이용되면 행/열(row/column)별 변환 선택이나 수평/수직(horizontal/vertical) 방향별 선택은 불필요해지며, 분리가능한 변환이 선택되는 경우에만 상기 도 6a 또는 도 6b의 변환 조합들이 이용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 제안하는 방식들은 1차 변환이나 2차 변환에 관계없이 적용할 수 있다. 즉, 둘 중 어느 한쪽에만 적용되어야 한다는 제약이 없으며, 둘 다 적용될 수 있다. 여기서, 1차 변환은 잔차 블록을 맨 처음에 변환하기 위한 변환을 의미할 수 있고, 2차 변환은 상기 1차 변환의 결과로 생성된 블록에 대해 변환을 적용하기 위한 변환을 의미할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 변환 블록의 사이즈가 4x4 보다 크거나 같은 경우, 변환 블록의 너비와 높이에 따라 변환 블록의 좌-상측 4x4 또는 8x8 영역에 대하여 2차 변환이 적용될 수 있다.
먼저, 인코더(100)는 현재 블록에 대응되는 변환 설정 그룹을 결정할 수 있다(S710). 여기서, 변환 설정 그룹은 상기 도 6a, 도 6b와 같은 조합들로 구성될 수도 있다.
상기 인코더는 상기 변환 설정 그룹 내 이용가능한 후보 변환 조합들에 대해 변환을 수행할 수 있다(S720).
상기 변환 수행 결과, 상기 인코더는 RD(rate distortion) 비용이 가장 작은 변환 조합을 결정 또는 선택할 수 있다(S730).
상기 인코더는 상기 선택된 변환 조합에 대응되는 변환 조합 인덱스를 인코딩할 수 있다(S740).
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS가 수행되는 디코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 디코더(200)는 현재 블록을 위한 변환 설정 그룹을 결정할 수 있다(S810). 디코더(200)는 비디오 신호로부터 변환 조합 인덱스를 파싱(또는 획득)할 수 있으며, 여기서 상기 변환 조합 인덱스는 상기 변환 설정 그룹 내 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나에 대응될 수 있다(S820). 예를 들어, 상기 변환 설정 그룹은 DCT-2, DST-7 또는 DCT-8을 포함할 수 있다. 상기 변환 조합 인덱스는 MTS 인덱스로 부를 수 있다. 일 실시예에서, 변환 설정 그룹은 현재 블록의 예측 모드, 블록 크기 또는 블록 모양 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
디코더(100)는 변환 조합 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도할 수 있다(S830). 여기서, 변환 조합은 수평 변환 및 수직 변환으로 구성되고, DCT-2, DST-7 또는 DCT-8중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 변환 조합은 상기 도 6a 또는 도 6b에서 설명한 변환 조합이 사용될 수 있다. 즉, 본 명세서 내 다른 실시예에 따른 다른 변환 조합에 의한 구성도 가능하다.
디코더(100)는 유도된 변환 조합에 기초하여 현재 블록에 대해 역변환을 수행할 수 있다(S840). 변환 조합이 행(수평) 변환과 열(수직) 변환으로 구성된 경우, 행(수평) 변환을 먼저 적용한 후 열(수직) 변환을 적용할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 반대로 적용되거나, 또는 비분리 변환들로 구성된 경우에는 바로 비분리 변환이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 수직 변환 또는 수평 변환이 DST-7 또는 DCT-8인 경우, DST-7의 역변환 또는 DCT-8의 역변환을 열마다 적용하고 난 이후 행마다 적용할 수 있다. 또한, 수직 변환 또는 수평 변환은, 각 행마다 및/또는 각 열마다 다른 변환이 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 변환 조합 인덱스는 MTS가 수행되는지 여부를 나타내는 MTS 플래그에 기초하여 획득될 수 있다. 즉, 변환 조합 인덱스는 MTS 플래그에 따라 MTS가 수행되는 경우 한하여 획득될 수 있다. 또한, 디코더(100)는 0이 아닌 변환 계수(non-zero coefficient)의 개수가 임계값보다 큰지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 변환 조합 인덱스는 상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰 경우에 한하여 획득될 수 있다.
일 실시예에서, MTS 플래그 또는 MTS 인덱스는 시퀀스(sequence), 픽처(picture), 슬라이스(slice), 블록(block), 코딩 유닛(coding unit), 변환 유닛(transform unit), 또는 예측 유닛(prediction) 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다.
일 실시예에서, 역변환은 변환 블록의 너비와 높이가 모두 32 이하일 경우에만 적용될 수 있다.
한편, 다른 실시예로, 변환 설정 그룹을 결정하는 과정과 변환 조합 인덱스를 파싱하는 과정은 동시에 수행될 수 있다. 또는 S810 단계는 인코더(100) 및/또는 디코더(200)에서 기설정되어 생략될 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스를 인코딩하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
인코더(100)는 현재 블록에 대해 MTS가 적용되는지 여부를 결정할 수 있다(S910).
만약, MTS가 적용되는 경우, 인코더(100)는 MTS 플래그 = 1 로 인코딩할 수 있다(S920).
그리고, 인코더(100)는 상기 현재 블록의 예측 모드, 수평 변환, 수직 변환 중 적어도 하나에 기초하여 MTS 인덱스를 결정할 수 있다(S930). 여기서, MTS 인덱스는 각 화면내 예측 모드에 대해 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나를 가리키는 인덱스를 의미하며, MTS 인덱스는 변환 블록마다 전송될 수 있다.
MTS 인덱스가 결정되면, 인코더(100)는 S930 단계에서 결정된 MTS 인덱스를 인코딩할 수 있다(S940).
한편, MTS가 적용되지 않는 경우, 인코더(100)는 MTS 플래그 = 0으로 인코딩할 수 있다(S950).
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환 또는 수직 변환을 행 또는 열에 적용하는 디코딩 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
디코더(200)는 비트스트림으로부터 MTS 플래그를 파싱할 수 있다(S1010). 여기서, MTS 플래그는 현재 블록에 대해 MTS가 적용되는지 여부를 나타낼 수 있다.
디코더(200)는 MTS 플래그에 기반하여 현재 블록에 대해 MTS가 적용되는지 여부를 확인할 수 있다(S1020). 예를 들어, MTS 플래그가 1인지 여부를 확인할 수 있다.
만약, MTS 플래그가 1인 경우, 디코더(200)는 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰지(또는 이상인지) 여부를 확인할 수 있다(S1030). 예를 들어, 변환 계수의 개수에 대한 임계값은 2로 설정될 수 있으며, 임계값은 블록 크기 또는 변환 블록의 크기에 기초하여 다르게 설정될 수 있다.
0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰 경우, 디코더(200)는 MTS 인덱스를 파싱할 수 있다(S1040). 여기서, MTS 인덱스는 각 화면내 예측 모드 또는 화면간 예측 모드에 대해 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나를 가리키는 인덱스를 의미한다. MTS 인덱스는 변환 블록마다 전송될 수 있다. 또한, MTS 인덱스는 기설정된 변환 조합 테이블에 정의된 어느 하나의 변환 조합을 가리키는 인덱스를 의미할 수 있으며, 여기서 기설정된 변환 조합 테이블은 상기 도 6a 또는 도 6b와 같이 설정될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
디코더(100)는 MTS 인덱스 또는 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 수평 변환 및 수직 변환을 유도 또는 결정할 수 있다(S1050). 또한, 디코더(100)는 MTS 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도할 수 있다. 예를 들어, 디코더(100)는 MTS 인덱스에 대응되는 수평 변환 및 수직 변환을 유도 또는 결정할 수 있다.
한편, 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않은 경우, 디코더(200)는 기설정된 수직 역변환을 열마다 적용할 수 있다(S1060). 예를 들어, 수직 역변환은 DST-7의 역변환일 수 있다. 또한, 수직 역변환은 DCT-8의 역변환일 수 있다
그리고, 상기 디코더는 기설정된 수평 역변환을 행마다 적용할 수 있다(S1070). 예를 들어, 상기 수평 역변환은 DST-7의 역변환일 수 있다. 또한, 수평 역변환은 DCT-8의 역변환일 수 있다.
즉, 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않은 경우에는 인코더(100) 또는 디코더(200)에서 기설정된 변환 타입이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 6a 또는 도 6b와 같은 변환 조합 테이블에서 정의된 것이 아니라, 많이 이용되는 변환 타입(예를 들어, DCT-2 등)이 이용될 수 있다.
한편, MTS 플래그가 0인 경우, 디코더(200)는 기설정된 수직 역변환을 열마다 적용할 수 있다(S1080). 예를 들어, 수직 역변환은 DCT-2의 역변환일 수 있다.
그리고, 디코더(200)는 기설정된 수평 역변환을 행마다 적용할 수 있다(S1090). 예를 들어, 수평 역변환은 DCT-2의 역변환일 수 있다. 즉, MTS 플래그가 0인 경우에는 인코더 또는 디코더에서 기설정된 변환 타입이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 6a, 또는 도 6b와 같은 변환 조합 테이블에서 정의된 것이 아니라, 많이 이용되는 변환 타입이 이용될 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 관련 파라미터에 기초하여 역변환을 수행하는 흐름도를 나타낸다.
본 발명이 적용되는 디코더(200)는, sps_mts_intra_enabled_flag 또는 sps_mts_inter_enabled_flag를 획득할 수 있다(S1110). 여기서, sps_mts_intra_enabled_flag는 tu_mts_flag가 화면내 예측이 적용되는 코딩 유닛(intra coding unit)의 잔차 신호의 부호화를 위한 신택스(residual coding syntax)에 존재하는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, sps_mts_intra_enabled_flag = 0이면, tu_mts_flag 가 화면내 예측이 적용되는 코딩 유닛의 잔차 신호의 부호화를 위한 신택스에 존재하지 않고, sps_mts_intra_enabled_flag = 0이면, tu_mts_flag가 화면내 예측이 적용되는 코딩 유닛의 잔차 신호의 부호화를 위한 신택스에 존재한다. 그리고, sps_mts_inter_enabled_flag는 tu_mts_flag 가 화면간 예측이 적용되는 코딩 유닛(inter coding unit)의 잔차 신호의 부호화를 위한 신택스(residual coding syntax)에 존재하는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, sps_mts_inter_enabled_flag = 0이면, tu_mts_flag가 화면간 예측이 적용되는 코딩 유닛의 잔차 신호의 부호화를 위한 신택스에 존재하지 않고, sps_mts_inter_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 화면내 예측이 적용되는 코딩 유닛의 잔차 신호의 부호화를 위한 신택스에 존재한다.
디코더(200)는 sps_mts_intra_enabled_flag 또는 sps_mts_inter_enabled_flag에 기초하여 tu_mts_flag를 획득할 수 있다(S1120). 예를 들어, sps_mts_intra_enabled_flag = 1 또는 sps_mts_inter_enabled_flag = 1일 때, 디코더(200)는 tu_mts_flag를 획득할 수 있다. 여기서, tu_mts_flag는 MTS가 루마 변환 블록(luma transform unit)의 잔차 샘플에 적용되는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, tu_mts_flag = 0이면 MTS가 루마 변환 블록의 잔차 샘플에 적용되지 않고, tu_mts_flag = 1이면 MTS가 루마 변환 블록의 잔차 샘플에 적용된다. tu_mts_flag = 1에 대해 본 문서에서 설명되는 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
디코더(200)는 tu_mts_flag에 기초하여 mts_idx를 획득할 수 있다(S1130). 예를 들어, tu_mts_flag = 1일 때, 상기 디코더는 mts_idx를 획득할 수 있다. 여기서, mts_idx는 어떤 변환 커널이 현재 변환 블록의 수평 및/또는 수직 방향에 따른 루마 잔차 샘플들에 적용되는지를 나타낸다. 예를 들어, mts_idx에 대해, 본 문서 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 구체적 예로, 상기 도 6a 또는 도 6b의 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
디코더(200)는 mts_idx에 대응되는 변환 커널을 유도할 수 있다(S1140). 예를 들어, mts_idx에 대응되는 변환 커널은 수평 변환 및 수직 변환으로 구분되어 정의될 수 있다.
다른 예로, 상기 수평 변환 및 수직 변환은 서로 다른 변환 커널이 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 수평 변환 및 수직 변환은 동일한 변환 커널이 적용될 수도 있다.
일 실시예에서, mts_idx는 아래 표 1과 같이 정의될 수 있다.
Figure 112021021159881-pct00001
그리고, 디코더(200)는 S1140 단계에서 유도된 변환 커널에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다(S1150).
도 11에서는, MTS의 적용 여부를 결정하기 위해 tu_mts_flag를 획득하고, 이후 획득된 tu_mts_flag 값에 따라 mts_idx를 획득하여 변환 커널을 결정하는 실시예를 위주로 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 디코더(200)는 tu_mts_flag 파싱 없이 mts_idx를 곧바로 파싱하여 변환 커널을 결정할 수 있다. 이 경우, 상술한 표 1이 이용될 수 있다. 즉, mts_idx 값이 0을 지시하는 경우 수평/수직 방향으로 DCT-2를 적용하고, mts_idx 값이 0 이외의 값을 지시하는 경우, mts_idx 값에 따라 DST-7, 또는 DCT-8이 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로, 변환 과정을 수행하는 디코딩 과정을 설명한다.
디코더(200)는, 변환 크기(nTbS)를 확인할 수 있다. 여기서, 변환 크기(nTbS)는 스케일된 변환 계수들의 수평 샘플 크기를 나타내는 변수일 수 있다.
디코더(200)는, 변환 커널 타입(trType)을 확인할 수 있다. 여기서, 변환 커널 타입(trType)은 변환 커널의 타입을 나타내는 변수일 수 있으며, 본 문서의 다양한 실시예들이 적용될 수 있다. 상기 변환 커널 타입(trType)은 수평 변환 커널 타입(trTypeHor)과 수직 변환 커널 타입(trTypeVer)을 포함할 수 있다.
표 1을 참고하면, 변환 커널 타입(trType)이 0이면 DCT-2를 나타내고, 1이면 DST-7을 나타내고, 2이면 DCT-8을 나타낼 수 있다.
디코더(200)는, 변환 크기(nTbS) 또는 변환 커널 타입 중 적어도 하나에 기초하여 변환 행렬 곱셈을 수행할 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 4이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(1)이 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 8이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(2)가 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 16이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(3)이 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 32이면, 기정의된 변환 행렬(4)가 적용될 수 있다.
마찬가지로, 변환 커널 타입이 2이고 변환 크기가 4, 8, 16, 또는 32이면, 각각 기정의된 변환 행렬(5), (6), (7), (8)이 적용될 수 있다.
여기서, 상기 기정의된 변환 행렬들 (1)~(8)은 각각 다양한 타입의 변환 행렬들 중 어느 하나에 대응될 수 있다. 일예로, 상기 도 6a 및 도 6b에서 예시된 타입의 변환 행렬이 적용될 수 있다.
상기 디코더(200)는, 변환 행렬 곱셈에 기초하여 변환 샘플을 유도할 수 있다.
상기 실시예는 각각 이용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 위 실시예 및 본 명세서의 다른 실시예와 결합하여 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, NSST에서 화면내 예측 모드마다 변환 세트(transform set)를 할당하는 것을 보여주는 테이블이다.
2차 변환부(122)는 1차 변환된 신호에 대해 2차 변환을 적용할 수 있으며, 여기서 2차 변환은 인코더(100) 및/또는 디코더(200)에서 테이블로 기정의될 수 있다.
일 실시예에서, 2차 변환은 NSST가 조건적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, NSST는 화면내 예측 블록일 경우에만 적용되며, 예측 모드 그룹마다 적용 가능한 변환 셋을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변환 블록의 크기가 4x4 보다 크거나 같은 경우, 변환 블록의 너비와 높이에 따라 변환 블록의 좌상측의 4x4 또는 8x8 영역에 대하여 NSST가 적용될 수 있다.
여기서, 상기 예측 모드 그룹은 예측 방향에 대한 대칭성에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 예측 모드 52와 예측 모드 16은 예측 모드 34 (대각 방향)를 기준으로 대칭이므로, 하나의 그룹을 형성하여 동일한 변환 셋(transform set)이 적용될 수 있다. 이때, 상기 예측 모드 52에 대한 변환을 적용할 때 입력 데이터를 전치한 후 적용하며, 이는 예측 모드 16과 변환 셋이 동일하기 때문이다.
한편, 플래너 모드(Planar mode)와 DC 모드(DC mode)의 경우 방향에 대한 대칭성이 존재하지 않으므로 각자의 변환 셋을 가지며, 해당 변환 셋은 2개의 변환들로 구성될 수 있다. 나머지 방향성 모드에 대해서는 변환 셋마다 3개의 변환들로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 각 변환 셋은 복수개의 변환들로 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전(Givens rotation)에 대한 계산 플로우 다이어그램을 나타낸다.
다른 실시예로, NSST는 1차 변환된 블록 전체에 대해 적용되는 것이 아니라 좌상측(top-left) 8x8 영역에 대해서만 적용될 수 있다. 예를 들어, 블록의 크기가 8x8 이상인 경우는 8x8 NSST가 적용되며, 8x8 미만인 경우는 4x4 NSST가 적용되는데, 이때 4x4 블록들로 나눈 후 각기 4x4 NSST가 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, 변환 블록의 크기가 4x4 보다 크거나 같으면 변환 블록의 좌상측의 4x4 영역에 대하여만 NSST가 적용될 수 있다.
다른 실시예로, 4xN/Nx4 (N >= 16)인 경우에도 4x4 NSST가 적용될 수 있다.
8x8 NSST와 4x4 NSST 모두 본 문서에서 설명하는 변환 조합 구성을 따르며, 비분리 변환(non-separable transform)이므로 8x8 NSST는 64개의 데이터를 입력 받아 64개의 데이터를 출력하며 4x4 NSST는 16개의 입력과 16개의 출력을 갖는다.
8x8 NSST와 4x4 NSST 모두 기븐스 회전(Givens rotation)들의 계층적 조합으로 구성된다. 하나의 기븐스 회전(Givens rotation)에 해당하는 행렬은 다음 수학식 1과 같으며, 행렬 곱은 다음 수학식 2와 같다.
Figure 112021021159881-pct00002
Figure 112021021159881-pct00003
도 13과 같이, 하나의 기븐스 회전(Givens rotation)은 2개의 데이터를 회전시키는 것이기 때문에 64개 (8x8 NSST의 경우) 또는 16개의 (4x4 NSST의 경우) 데이터를 처리하기 위해서는 각기 총 32개 또는 8개의 기븐스 회전(Givens rotation)이 필요하다.
따라서, 32개 또는 8개를 묶음으로 하여 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)를 이룬다. 한 기븐스 회전 레이어에 대한 출력 데이터가 정해진 치환(permutation)을 다음 기븐스 회전 레이어에 대한 입력 데이터로 전달된다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)와 치환(permutation)들로 구성된 4x4 NSST에서의 한 라운드 구성을 보여준다.
도 14를 살펴보면, 4x4 NSST의 경우에 대해 4개의 기븐스 회전 레이어가 순차적으로 처리되는 모습을 보이고 있다. 도 14에서와 같이 한 기븐스 회전 레이어에 대한 출력 데이터가 정해진 치환(i.e. shuffling)을 거쳐 다음 기븐스 회전 레이어에 대한 입력 데이터로 전달된다.
도 14에서와 같이 치환되는 패턴은 규칙적으로 정해져 있으며 4x4 NSST의 경우는 4개의 기븐스 회전 레이어와 해당 치환들을 합쳐 하나의 라운드(round)를 이룬다.
8x8 NSST의 경우는 6개의 기븐스 회전 레이어와 해당 치환들이 하나의 라운드를 형성한다. 4x4 NSST는 2번의 라운드를 거치게 되며, 8x8 NSST는 4번의 라운드를 거치게 된다. 서로 다른 라운드들끼리는 동일한 치환 패턴을 사용하지만 적용되는 기븐스 회전 각도들은 각기 다르다. 따라서, 각 변환을 구성하는 모든 기븐스 회전에 대한 각도 데이터를 저장하여야 한다.
맨 마지막 단계로 기븐스 회전 레이어들을 거쳐 출력된 데이터에 대해 최종적으로 한 번의 치환을 더 수행하게 되며, 해당 치환 정보는 변환마다 별도로 저장되어 있다. 순방향 NSST에서는 맨 마지막에 해당 치환이 수행되며, 역방향 NSST에서는 반대로 맨 처음에 해당 역 치환이 적용된다.
역방향 NSST의 경우는 순방향 NSST에서 적용되었던 기븐스 회전 레이어들과 치환들을 역순으로 수행하면 되며, 각 기븐스 회전의 각도에 대해서도 (-) 값을 취해 회전시킨다.
또한, 실시예에 따라, NSST는 이하 설명되는 RST(reduced secondary transform)으로 대체될 수 있다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소 변환(forward reduced transform) 및 역방향 축소 변환(forward reduced transform)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
Reduced Secondary Transform (RST)
한 변환을 나타내는 직교 행렬이 NxN 형태를 갖는다고 했을 때, 축소 변환(Reduced Transform, 이하 'RT'라 함)는 N개의 변환 기저 벡터들 중에 R개만을 남기는 것이다 (R < N). 변환 계수를 생성하는 순방향 RT에 대한 행렬은 다음 수학식 3과 같이 주어진다.
Figure 112021021159881-pct00004
역방향 RT에 대한 행렬은 순방향 RT 행렬의 전치 행렬(transpose matrix)이 되므로, 순방향 RT와 역방향 RT의 적용을 도식화하면 도 15와 같다.
1차 변환을 거친 변환 블록의 좌상단 8x8 블록에 대해 RT를 적용하는 경우를 가정하면, 상기 RT를 8x8 축소 2차 변환 (8x8 RST)이라 명명할 수 있다.
수학식 3에서의 R 값을 16이라 할 때, 순방향 8x8 RST는 16x64 행렬 형태를 가지며 역방향 8x8 RST는 64x16 행렬 형태를 가진다.
또한, 8x8 RST에 대해서도, 도 12에서와 동일한 변환 세트 구성을 적용할 수 있다. 즉, 도 12에서의 변환 세트에 따라 대응되는 8x8 RST가 적용될 수 있다.
일실시예로, 도 12에서 하나의 변환 세트가 인트라 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환들로 구성되어 있을 때, 2차 변환을 적용하지 않는 경우를 포함하여 최대 4개의 변환들 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 여기서, 하나의 변환은 항등 행렬이라고 볼 수 있다.
4개의 변환에 대해 각각 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여할 때, NSST 인덱스라는 신택스 요소(syntax element)를 변환 블록마다 시그널링하여 대응되는 변환을 지정할 수 있다. 즉, NSST 인덱스를 통해 8x8 좌상단 블록에 대해, NSST의 경우는 8x8 NSST를 지정할 수 있고, RST 구성에서는 8x8 RST를 지정할 수 있다. 또한, 이때, 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있다.
수학식 3과 같은 순방향 8x8 RST를 적용하게 되면 16개의 유효한 변환 계수가 생성되므로, 8x8 영역을 구성하는 64개의 입력 데이터가 16개의 출력 데이터로 축소된다고 볼 수 있다. 2차원 영역 관점에서 보면 1/4만큼의 영역에만 유효한 변환 계수가 채워지게 된다. 따라서, 순방향 8x8 RST를 적용하여 얻은 16개의 출력 데이터를 도 16에서의 4x4 좌상단 영역에 채울 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 저주파수 영역(예: 변환 블록의 좌상단 4x4 영역)에 대하여 비-분리 변환을 적용하는 저주파수 비-분리 변환(low frequency non-separable transform, LFNST)이 2차 변환으로서 사용될 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 스캔 순서에 따라 64번째부터 17번째까지 역방향 스캔을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 16은 순방향 스캔 순서가 1부터 시작된다고 할 때 (순방향 스캔 순서 상) 17번째 계수에서 64번째 계수에 대한 스캐닝을 수행하는 것을 나타낸다. 다만, 도 16에서는 역방향 스캔을 보여주고 있는 바, 이는 64번째부터 17번째까지 역방향 스캐닝을 수행하는 것을 나타낸다.
도 16을 살펴보면, 좌상단 4x4 영역이 유효한 변환 계수가 할당되는 관심 영역 (region of interest, ROI)이고, 나머지 영역은 비워지게 된다. 즉, 나머지 영역에는 0 값이 디폴트로 할당될 수 있다.
만약, 도 16의 ROI 영역 이외에 0이 아닌 유효한 변환 계수가 존재한다면 8x8 RST가 적용되지 않는 것을 의미하므로, 이 경우 그에 대응되는 NSST 인덱스 코딩을 생략할 수 있다.
반대로, 도 16의 ROI 영역 이외에서 0이 아닌 변환 계수가 존재하지 않는다면(8x8 RST가 적용되는 경우, ROI 이외의 영역에 대해서는 0으로 할당될 때) 8x8 RST가 적용되었을 가능성이 있으므로 NSST 인덱스를 코딩할 수 있다.
이와 같이, 조건적 NSST 인덱스 코딩은 0이 아닌 변환 계수의 존재 유무를 확인하여야 하므로 레지듀얼 코딩 과정 이후에 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 변환 블록의 크기가 4x4 보다 크거나 같은 경우, 변환 블록의 좌상측 4x4 또는 8x8 영역에 대하여 NSST가 적용될 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 1차 변환 및 2차 변환을 통하여 영상 신호를 인코딩하는 흐름도를 나타낸다.
인코더(100)는 현재 블록의 예측 모드, 블록 모양 및/또는 블록 크기 중 적어도 하나에 기초하여 순방향 2차 변환을 결정(또는 선택)할 수 있다(S1710). 이때, 상기 순방향 2차 변환의 후보는 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 인코더(100)는 이후 설명되는 것과 같이 광각 인트라 예측 모드(wide angle intra prediction mode)의 적용에 의해 변경된(modified) 인트라 예측 모드를 고려하여 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
인코더(100)는 RD 최적화(rate-distortion optimization)를 통해 최적의 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다. 최적의 순방향 2차 변환은 복수개의 변환 조합 중 하나에 대응될 수 있고, 복수개의 변환 조합은 변환 인덱스에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, RD 최적화를 위해, 인코더(100)는 각 후보들에 대해 순방향 2차 변환, 양자화, 레지듀얼 코딩 등을 모두 수행한 결과를 비교할 수 있다. 이때,
Figure 112021021159881-pct00005
또는
Figure 112021021159881-pct00006
등의 수식이 이용될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
인코더(100)는 최적의 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 시그널링할 수 있다(S1720). 여기서, 2차 변환 인덱스는 본 명세서에서 설명한 다른 실시예들이 적용될 수 있다.
예를 들어, 2차 변환 인덱스는 도 12의 변환 세트 구성이 사용될 수 있다. 하나의 변환 세트는 인트라 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환들로 구성되어 있으므로, 2차 변환을 적용하지 않는 경우까지 포함하여 최대 4개의 변환들 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 4개의 변환들에 대해 각각 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여한다고 했을 때, 인코더(100)는 2차 변환 인덱스를 변환 계수 블록마다 시그널링함으로써 적용될 변환을 지정할 수 있다. 이때, 인코더(100)는 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있다. 또한, 2차 변환 인덱스는 도 27a 내지 도 30b와 같이 광각 인트라 예측 모드가 적용되는 경우에 대한 인덱스 매핑 테이블과 같이 구성될 수 있다.
다른 일실시예로, 2차 변환 인덱스의 시그널링은, 1) 레지듀얼 코딩 이전, 2) 레지듀얼 코딩 중간 (마지막 0이 아닌 변환 계수 위치 코딩 이후), 또는 3) 레지듀얼 코딩 이후 중 어느 하나의 단계에서 수행될 수 있다. 위 실시예들을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 레지듀얼 코딩 이전에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더(100)는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
인코더(100)는 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다.
인코더(100)는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
인코더(100)는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다.
2) 레지듀얼 코딩 중간에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더(100)는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
인코더(100)는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우, 인코더(100)는 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다. 여기서, 특정 영역은, 축소된 2차 변환이 적용되는 경우, 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타낸다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
인코더(100)는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다.
3) 레지듀얼 코딩 이후에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더(100)는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
인코더(100)는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
인코더(100)는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다.
0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우, 인코더(100)는 레지듀얼 코딩 이후 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다. 여기서, 특정 영역은 축소된 2차 변환이 적용되는 경우 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타낸다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
한편, 인코더(100)는 현재 블록(레지듀얼 블록)에 대해 순방향 1차 변환을 수행할 수 있다(S1730). 여기서, 순방향 1차 변환은 상기 S1710 단계 및/또는 S1720 단계가 유사하게 적용될 수 있다.
인코더(100)는 최적의 순방향 2차 변환을 이용하여 현재 블록에 대해 순방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S1740). 예를 들어, 순방향 2차 변환은 축소된 2차 변환일 수 있다. 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 의미한다.
일실시예로, 축소된 2차 변환은 현재 블록의 특정 영역에 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록이 NxN 일때, 특정 영역은 좌상측 N/2xN/2 영역을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예측 모드, 블록 모양, 또는 블록 크기 중 적어도 하나에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록이 NxN 일때, 특정 영역은 좌상측 MxM 영역(M≤N)을 의미할 수 있다. 또한, 변환 블록의 저주파수 영역에 해당하는 적어도 일부 영역(예: 좌상단 4x4 영역)에 대하여 비-분리 변환(low frequency non-separable transform)이 2차 변환으로서 적용될 수 있다.
한편, 인코더(100)는, 현재 블록에 대해 양자화를 수행함으로써, 변환 계수 블록을 생성할 수 있다(S1750).
인코더(100)는, 변환 계수 블록에 대해 엔트로피 인코딩을 수행하여, 비트스트림을 생성할 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 2차 변환 및 역방향 1차 변환을 통하여 영상 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
디코더(200)는 비트스트림으로부터 2차 변환 인덱스를 획득할 수 있다(S1810). 여기서, 2차 변환 인덱스는 본 명세서에서 설명한 다른 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 2차 변환 인덱스는 상기 도 6a, 6b 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 2차 변환 인덱스는 도 27a 내지 도 30b에 도시된 인덱스 맵핑 테이블에 기반하여 결정될 수 있다.
다른 일실시예로, 2차 변환 인덱스의 획득 단계는, 1) 레지듀얼 디코딩 이전, 2) 레지듀얼 디코딩 중간 (마지막 0이 아닌 변환 계수 위치 디코딩 이후), 또는 3) 레지듀얼 디코딩 이후 중 어느 하나의 단계에서 수행될 수 있다.
디코더(200)는 2차 변환 인덱스에 대응되는 2차 변환을 유도할 수 있다(S1820). 이때, 상기 2차 변환의 후보는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다만, S1810 및 S1820 단계는 일실시예이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 디코더(200)는 2차 변환 인덱스를 획득하지 않고, 현재 블록의 예측 모드, 블록 모양 및/또는 블록 크기 중 적어도 하나에 기초하여 2차 변환을 유도할 수 있다.
한편, 디코더(200)는 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 변환 계수 블록을 획득하고, 상기 변환 계수 블록에 대해 역양자화를 수행할 수 있다(S1830).
디코더(200)는 역양자화된 변환 계수 블록에 대해 역방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S1840). 예를 들어, 역방향 2차 변환은 축소된 2차 변환일 수 있다. 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되고, L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 의미한다.
일실시예로, 축소된 2차 변환은 현재 블록의 특정 영역에 적용될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록이 NxN 일때, 특정 영역은 좌상측 N/2xN/2 영역을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예측 모드, 블록 모양, 또는 블록 크기 중 적어도 하나에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 현재 블록이 NxN 일 때, 특정 영역은 좌상측 MxM 영역(M≤N) 또는 MxL (M≤N, L≤N)을 의미할 수 있다.
또한, 역양자화된 변환 계수들을 포함하는 변환 블록의 저주파수 영역(예: 좌상단 4x4 영역)에 대해서 적용되는 비-분리 변환(low frequency non-separable transform)이 역방향 2차 변환으로서 적용될 수 있다.
그리고, 디코더(200)는 역방향 2차 변환된 결과에 대해 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다(S1850).
디코더(200)는 S1850 단계를 통해 레지듀얼 블록을 생성하고, 레지듀얼 블록과 예측 블록을 더함으로써 복원 블록을 생성한다.
이하, 상술한 2차 변환(또는 역방향 2차 변환)을 결정하는 과정에 있어서, 광각 인트라 예측 모드(wide angle intra prediction mode)를 고려함으로써 보다 예측 정확도를 향상시키면서 효율적인 변환을 수행하는 방법 및 장치에 대해 설명하도록 한다.
이하 후술하는 본 발명의 실시예들은 정지 영상 또는 동영상 인코딩/디코딩 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 WAIP(wide angle intra prediction) 적용시 광각(wide angle) 모드에 대한 2차 변환 집합 맵핑 방법(secondary transform set mapping), WAIP로 인해 광각 모드로 전환될 때 2차 변환을 적용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예는 WAIP 적용시 광각 모드에 대해 2차 변환 집합(secondary transform set)을 할당하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예는 WAIP가 적용되는 조건이 만족됨으로 인해 예측 방향이 변경되었을 경우 변경된 예측 방향에 따라 변환 입력 데이터를 전치(transpose)함으로써(또는 그대로 두고) 해당 2차 변환을 적용하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예들은 정지 영상 또는 동영상을 부호화 또는 복호화할 때, 광각 인트라 예측 모드의 적용에 따른 각각의 광각 모드에 대해 적합한 2차 변환 집합을 적용하고 입력 데이터도 광각 모드에 맞도록 정렬함으로써 압축 성능을 향상시킬 수 있다.
이하 설명되는 비-분리 변환은 비-분리 변환은 상술한 LFNST(low frequency non-separable transform), NSST(non-separable secondary transform), 및/또는 RST(reduced secondary transform)에 해당할 수 있다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 67개의 모드로 구성되는 인트라 예측 모드 구성의 예를 도시한다.
인트라(화면 내) 예측 방법(intra prediction)은 비방향성 예측 모드인 플래너(planar) 모드, DC 모드와, 각각 방향성을 갖는 복수개의 방향성 예측 모드들을 포함한다. 기존의 영상 압축 표준(예: HEVC)은 35개의 인트라 예측 모드들을 사용하며, 35개의 인트라 예측 모드들 중에서 33개가 방향성 예측 모드에 해당한다. 현재 논의 중인 VVC(versatile video coding) 표준이나 JEM에서, 67개의 인트라 예측 모드들이 고려되고 있거나 사용 중이며, 67개의 인트라 예측 모드들은 플래너 모드, DC 모드, 및 65개의 방향성 인트라 예측 모드들을 포함한다. 67개의 인트라 예측 모드들의 구성은 도 19와 같이 표현될 수 있다.
도 19에서, 실선 화살표로 표시된 부분이 기존 35개의 인트라 예측 모드들에 해당하고, 점선 화살표로 표시된 부분이 추가된 방향성 인트라 예측 모드들에 해당한다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개 인트라 예측 모드들의 67개 인트라 예측 모드들에 대한 매핑 테이블의 예를 도시한다.
기존 35개의 인트라 예측 모드들의 인덱스들 각각의 67개의 인트라 예측 모드들의 인덱스에 대한 맵핑이 도 20과 같이 설정될 수 있다.
도 20과 같이, 67개의 모드 구성에서 또한 0번 인덱스와 1번 인덱스는 각각 플래너 모드와 DC 모드에 해당한다. 이하, 본 문서에서 35개의 인트라 예측 모드들에 의해 인트라 예측이 설정되는 경우를 '35 모드' 또는 '35 모드 구성'으로 지칭하며, 67개의 인트라 예측 모드들에 의해 인트라 예측이 설정되는 경우를 '67 모드' 또는 '67 모드 구성'으로 지칭하도록 한다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개의 인트라 예측 모드에서 2개의 광각(wide angle) 모드가 추가적으로 구성된 예를 도시한다.
본 발명의 실시예를 통해 설명되는 광각 인트라 예측(wide angle intra prediction)의 일 예가 도 21과 같을 수 있다. 도 21은 35 모드 구성에서 34번 모드 이후 우측 방향으로 2개의 광각 모드들(35, 36)이 추가된 경우의 예를 도시한다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개 인트라 예측 모드에서 10개의 광각 모드가 추가적으로 구성된 예를 도시한다.
도 22는 35 모드에서 아래쪽 방향으로 5개, 위쪽 방향으로 5개의 광각 모드가 추가된 경우의 예를 도시한다. 아래쪽 방향으로 추가된 모드는 위에서부터 -1, -2, -3, -4, -5의 인덱스를 가지며, 위쪽 방향으로 추가된 모드는 왼쪽에서부터 35, 36, 37, 38, 39의 인덱스를 갖는다. 67 모드는 35 모드들에서 추가된 모드들과 함께 아래쪽과 위쪽에 각각 10개씩의 모드가 추가될 수 있다. 이 경우, 아래쪽 10개의 모드들은 -1, -2, ..., -10의 인덱스들을 갖고, 위쪽 10개의 모드들은 67, 68, ..., 76의 인덱스들을 가질 수 있다. 추가된 모드들에 대한 35 모드와 67 모드 사이의 맵핑 테이블을 도 23과 같이 구성될 수 있다.
도 23은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개의 인트라 예측 모드와 67개의 인트라 예측 모드에서 추가된 광각 모드 사이의 인덱스 매핑 테이블의 예를 도시한다.
67 모드 중에서 도 23에 포함되지 않은 광각 모드들에 대응하는 인덱스들은 -1, -3, -5, -7, -9, 67, 69, 71, 73, 75인데, 67 모드를 기준으로 각각 2번과 -2번 사이, -2번과 -4번 사이, -4 번과 -6번 사이, -6번과 -8번 사이, -8번과 -10번 사이, 66번과 68번 사이, 68번과 70번 사이, 70번과 72번 사이, 72번과 74번 사이, 74번과 76번 사이에 존재할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 특정 조건이 만족되면 특정 인트라 예측 모드를 대신하여 변경된 인트라 예측 모드(광각 인트라 예측 모드)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 35 모드를 기준으로 2번 모드를 대신하여 35번 모드를 사용한 예측이 수행될 수 있다.
변환 블록(또는 변환 유닛)의 너비(수평방향 길이)를 nWidth로, 높이(수직방향 길이)를 nHeight로 표기하였을 때, 인트라 예측 모드의 인덱스(predModeIntra)는 아래의 표 2와 같이 변환될 수 있다.
Figure 112021021159881-pct00007
표 2에 따른 광각 인트라 예측 모드의 적용에 따라 변경된 인트라 예측 모드가 사용되는 조건 및 변경된 인트라 예측 모드의 인덱스의 설정은 아래와 같다.
(a) 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율(nWidth/nHeight)이 2보다 작거나 같고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 2보다 크거나 같고 4보다 작거나 같은 경우(nWidth/nHeight<=2 and 2<=predModeIntra<=4), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 33을 더한 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra+33).
(b) 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율(nWidth/nHeight)이 2보다 크고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 2보다 크거나 같고 6보다 작거나 같은 경우(nWidth/nHeight>2 and 2<=predModeIntra<=6), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 33을 더한 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra+33).
(c) 변환 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율(nHeight/nWidth)이 2보다 작거나 같고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 32보다 크거나 같고 34보다 작거나 같은 경우(nHeight/nWidth<=2 and 32<=predModeIntra<=34), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 35을 뺀 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra-35).
(d) 변환 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율(nHeight/nWidth)이 2보다 크고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 30보다 크거나 같고 34보다 작거나 같은 경우(nHeight/nWidth>2 and 30<=predModeIntra<=34), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 35을 뺀 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra-35).
표 2에서, (c)와 (d)의 경우에 대해 변경된 인트라 예측 모드는 음수가 되는데, 도 22를 기준으로 2번 모드 바로 아래 방향에 -1이 할당되고 아래쪽으로 내려갈 수록 인덱스 값이 하나씩 감소한다.
67 모드를 기준으로, 광각 인트라 예측 모드의 적용에 따라 변경된 인트라 예측 모드가 사용되는 조건 및 변경된 인트라 예측 모드의 인덱스의 설정은 아래의 표 3과 같을 수 있다.
Figure 112021021159881-pct00008
(a) 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율(nWidth/nHeight)이 2보다 작거나 같고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 2보다 크거나 같고 7보다 작거나 같은 경우(nWidth/nHeight<=2 and 2<=predModeIntra<=7), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 65을 더한 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra+65).
(b) 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율(nWidth/nHeight)이 2보다 크고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 2보다 크거나 같고 11보다 작거나 같은 경우(nWidth/nHeight>2 and 2<=predModeIntra<=11), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 65을 더한 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra+65).
(c) 변환 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율(nHeight/nWidth)이 2보다 작거나 같고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 61보다 크거나 같고 66보다 작거나 같은 경우(nHeight/nWidth<=2 and 61<=predModeIntra<=66), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 67을 뺀 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra-67).
(d) 변환 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율(nHeight/nWidth)이 2보다 크고 인트라 모드의 인덱스(predModeIntra)가 57보다 크거나 같고 66보다 작거나 같은 경우(nHeight/nWidth>2 and 57<=predModeIntra<=66), 변경된(modified) 인트라 예측 모드의 인덱스는 인트라 예측 모드의 인덱스에서 67을 뺀 값으로 설정된다(predModeIntra = predModeIntra-67).
즉, 표 3의 (a)와 (b)에서, 변환 블록의 너비가 높이보다 크면서 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 제1 기준 값보다 작은 경우, 인트라 예측 모드에서 65를 더한 값이 변경된 인트라 예측 모드로 결정된다. 여기서, 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2보다 작거나 같은 경우 제1 기준 값은 8로 설정되고((a)의 경우), 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2보다 큰 경우 제1 기준 값은 12로 설정될 수 있다((b)의 경우).
또한, 표 3의 (c)와 (d)에서, 변환 블록의 너비가 높이보다 작으면서 인트라 예측 모드가 제2 기준 값보다 크거나 같고 66보다 작거나 같은 경우, 인트라 예측 모드에서 67을 뺀 값이 변경된 인트라 예측 모드로 결정된다. 여기서, 변환 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율이 2보다 작거나 같은 경우 제2 기준 값은 61로 설정되고((c)의 경우), 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2 보다 큰 경우 제2 기준 값은 57로 설정될 수 있다((d)의 경우).
상술한 바와 같은 광각 인트라 예측 방법이 유리하게 적용될 수 있는 경우에 대해 도 24 및 25를 참고하여 설명한다.
도 24와 25는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비정방향 블록에 대한 인트라 예측의 예들을 도시한다.
도 24와 같이 블록의 너비가 높이보다 큰 경우, 위쪽에 위치한 참조 샘플들이 대체로 왼쪽에 위치한 참조 샘플들보다 예측하고자 하는 블록 내부의 위치들과 더 가깝기 때문에 우상측(top-right) 방향으로 예측하는 것보다 좌하측(bottom-left) 방향으로 예측하는 것이 더 정확할 수 있다. 반대로, 도 25와 같이 블록의 높이가 너비보다 큰 경우는, 반대로 왼쪽 참조 샘플들이 대체로 위쪽 참조 샘플들보다 예측하고자 하는 블록 내부의 위치들과 더 가깝기 때문에 좌하측(bottom-left) 방향으로 예측하는 것보다 우상측(top-right) 방향으로 예측하는 것이 보다 정확할 수 있다. 따라서, 상술한 인트라 예측 모드의 인덱스를 변환하는 것이 더 유리할 수 있다. 변환의 대상이 되는 인트라 예측 모드들을 35 모드와 67 모드에 대해 정리하면 아래의 표 4 및 표 5와 같을 수 있다.
Figure 112021021159881-pct00009
Figure 112021021159881-pct00010
표 4는 35 모드 구성에서 변환의 대상이 되는 인트라 예측 모드들을 나타내고, 표 5는 67 모드 구성에서 변환의 대상이 되는 인트라 예측 모드들을 나타낸다. 표 4와 표 5에서 W는 변환 블록의 너비, H는 변환 블록의 높이를 나타낸다.
일 실시에에서, 광각 인트라 예측 모드의 인덱스는 인덱스 변환 이전의 인덱스가 코딩된다. 즉, 67 모드 구성에서 2번 인트라 예측 모드가 67번 인트라 예측 모드로 변환되는 경우에도, 이전의 모드의 인덱스인 2가 코딩된다.
도 26은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 2차원 블록을 1차원 벡터로 변화할 때 픽셀들을 정렬하는 순서의 예를 도시하며, 도 26a는 행 우선 순서(row-first order), 26b는 열 우선 순서(column-first order)의 예를 도시한다.
상술한 바와 같이, 광각 인트라 예측 모드가 적용되는 경우 도 22와 같이 기존의 인트라 예측에서 광각 인트라 예측 모드에 해당하는 방향이 추가되었다. 아래쪽에 추가된 예측 모드들이 ML 1 내지 ML N으로 표현되고, 위쪽에 추가된 예측 모드들이 MT 1 내지 MT M으로 표현된다. 예를 들어, 2번 모드와 가장 가까운 모드가 ML 1-이고, 아래쪽 방향으로 각 예측 모드에 대응하는 인덱스(1 내지 N)가 증가하여(예측 모드 값 ML 1 내지 ML N은 감소) 가장 아래쪽의 모드가 ML N으로 표현되며, 35 모드와 67 모드에 대해 각각 34번과 66번 모드에 가장 인접한 모드가 MT 1으로 표현되고 오른쪽 방향으로 인덱스(1 내지 M)가 증가하여 가장 오른쪽의 모드가 MT M으로 표현된다.
모드 ML 1 내지 ML N과 MT 1 내지 MT M에 대하여 도 12와 같이 2차 변환 집합이 맵핑될 수 있다. 도 12에서 대각선 방향(67 모드 구성에서 34번 모드, 35 모드 구성에서 18번 모드)을 중심으로 대칭인 방향성 모드 쌍(예: 32번과 36번)에 대하여 동일한 2차 변환 집합이 적용되는데, 광각 인트라 예측 모드인 ML 1 내지 ML N과 MT 1 내지 MT M에 대해 동일하거나 유사한 방식이 적용될 수 있다. 예를 들어, M=N이고 MLa와 MTa가 대각선 방향을 중심으로 대칭인 경우(a=1, ..., N), MLa와 MTa에 대해 동일한 변환 집합이 적용될 수 있다.
단, MTa 모드에 대하여, 2차원 입력 데이터가 먼저 전치(transpose)된 이후 MLa에 대한 2차 변환이 적용된다. 즉, 도 26a 및 도 26b와 같이 2차원 입력 데이터를 행-우선(또는 열-우선) 방향으로 읽음으로써 1차원 입력 데이터로 변환한 후 MLa에 대한 변환이 적용된다면, MTa에 대한 변환은 열-우선(또는 행-우선) 방향으로 입력 데이터를 읽음으로써 1차원 데이터로 변환한 후 MLa와 동일한 변환이 MTa에 대해 적용된다. 도 26a 및 도 26b의 각 위치에 표기된 숫자는 픽셀 값이 아니라 픽셀 위치를 나타내기 위한 인덱스를 나타낸다.
도 27은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 35개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 27a는 각 광각 모드에 대해 대칭적으로 변환 집합이 할당되는 경우, 도 27b는 모든 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 27c는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
도 27a에서, 도 12와 동일한 변환 집합 인덱스가 0번 내지 66번 모드들에 대해 할당되며, 광각 모드들에 해당하는 모드 쌍들에 대해서(여기서, 모드 쌍은 (MLa, MTa), a=1, 2, ..., 10에 해당함) 각각 다른 추가적인 변환 집합의 인덱스가 할당될 수 있다.
또한, 도 27b와 같이 추가적인 광각 모드들에 대해 변환 집합 인덱스 2번 인덱스가 재사용될 수 있고, 도 27c와 같이 추가적인 광각 모드들에 대해 별도의 변환 집합 인덱스 35번이 할당될 수 있다.
도 28은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 10개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 28a는 각 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 28b는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
0번 내지 66번 인트라 예측 모드들에 대하여 도 28a 및 도 28b와 같이 10개의 변환 집합들이 맵핑될 수 있다. 도 28a 및 도 28b에 나타난 인덱스는 변환 집합을 구분하기 위한 것으로서, 도 27a 내지 27c와 동일한 인덱스가 동일한 변환 집합에 대응할 수 있고 다른 변환 집합에 대응할 수도 있다.
도 28a와 같이 추가적인 광각 인트라 예측 모드들에 대해 2번 변환 집합이 재사용될 수 있고, 도 28b와 같이 별도 변환 집합으로서 35번 변환 집합이 할당될 수 있다.
도 29는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 6개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 29a는 각 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 29b는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
0번 내지 66번 인트라 예측 모드들에 대해 도 29a와 도 29b와 같이 6개의 변환 집합이 맵핑될 수 있다. 도 29a 및 도 29b에 나타난 인덱스는 변환 집합을 구분하기 위한 것으로서, 도 27a 내지 28b와 동일한 인덱스가 동일한 변환 집합에 대응할 수 있고 다른 변환 집합에 대응할 수도 있다.
도 29a와 같이 추가적인 광각 인트라 예측 모드들에 대해 2번 변환 집합이 재사용될 수 있고, 도 29b와 같이 추가적인 광각 인트라 예측 모드들에 대해 35번 변환 집합이 할당될 수 있다.
도 30은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 4개의 변환 집합들과 인트라 예측 모드의 매핑 테이블의 예를 도시하며, 도 30a는 각 광각 모드에 대해 2번 변환 집합이 할당되는 경우, 도 30b는 모든 광각 모드에 대해 동일한 추가 변환 집합이 할당되는 경우의 예를 도시한다.
0번 내지 66번 인트라 예측 모드들에 대해 도 30a와 도 30b와 같이 4개의 변환 집합이 맵핑될 수 있다. 도 30a 및 도 30b에 나타난 인덱스는 변환 집합을 구분하기 위한 것으로서, 도 27a 내지 29b와 동일한 인덱스가 동일한 변환 집합에 대응할 수 있고 다른 변환 집합에 대응할 수도 있다.
도 30a와 같이 추가적인 광각 인트라 예측 모드들에 대해 2번 변환 집합이 재사용될 수 있고, 도 30b와 같이 추가적인 광각 인트라 예측 모드들에 대해 35번 변환 집합이 할당될 수 있다.
즉, 도 30a와 같이, 광각 인트라 예측 모드의 적용으로 인해 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제1 인덱스 값(0)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제2 인덱스 값(2)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제3 인덱스 값(18)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제4 인덱스 값(34)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제3 인덱스 값(18)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제2 인덱스 값(2)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제2 인덱스 값(2)으로 결정될 수 있다.
도 31은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인코더에서 WAIP(wide angle intra prediction)를 고려한 변환을 수행하는 흐름도의 예를 도시한다. 도 31은 인코더(100)에 의한 동작의 예를 도시한다. 도 31은 인코더(100) 측을 기준으로 예측 단계 및 1차 변환 단계 이후 양자화 단계 이전에 수행되는 2차 변환 단계의 예를 도시한다.
인코더(100)는 WAIP를 고려하여 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다(S3110). 본 발명의 실시예에 따르면, 도 24 또는 도 25와 같이 비 정방형의 예측 유닛에 대하여 보다 정확한 예측 샘플을 생성하기 위하여 WAIP가 적용될 수 있다. WAIP가 적용되는 경우, 표 2 내지 5와 같이 특정 인트라 예측 모드를 대신하여 변경된 인트라 예측 모드가 사용될 수 있다.
또한, 인코더(100)는 적용된 인트라 예측 모드에 대응하는 인덱스를 코딩한다(S1350). 여기서, 인코더(100)는 인덱스 변경 전 원래의 인트라 예측 모드를 코딩할 수 있다. 예를 들어, 67 모드 구성에서 2번 인트라 예측 모드가 67번 인트라 예측 모드로 변환되는 경우에도, 이전의 인트라 예측 모드의 인덱스인 2가 코딩된다.
인코더(100)는 미리 설정된 맵을 사용하여 2차 변환 집합을 결정한다(S3120). 여기서, 미리 설정된 맵은 도 27a 내지 30b에 도시된 인덱스 맵핑 테이블일 수 있다.
이후, 인코더(100)는 1차 변환 적용 후의 율-왜곡 비용(rate-distortion cost) 비교를 통해 최적의 2차 변환을 선택하고(S3130), 선택된 2차 변환에 대한 인덱스를 코딩할 수 있다(S3140). 본 발명의 실시예에 따르면, 2차 변환은 1차 변환이 적용된 이후 변환 블록의 좌상단 영역(저 주파수 영역)에 대해 적용되는 비-분리 변환일 수 있다. 2차 변환이 적용된 변환 블록에 대하여, 인코더(100)는 양자화 및 엔트로피 코딩을 통해 비트스트림을 출력할 수 있다. 인코더(100)는 2차 변환에 앞서 코딩 유닛에서 예측 샘플들이 제외된 변환 블록에 대한 1차 변환을 적용할 수 있으며, 여기서 1차 변환은 행 방향과 열 방향에 대해 분리 가능한 변환에 해당할 수 있다.
도 32는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 디코더에서 WAIP를 고려한 변환을 수행하는 흐름도의 예를 도시한다. 도 32는 디코더(200)에 의한 동작의 예를 도시한다. 도 32는 디코더(200) 측을 기준으로 역양자화 단계 이후 역방향 1차 변환 단계 이전에 수행되는 역방향 2차 변환 단계의 예를 도시한다.
디코더(200)는 영상 신호에서 엔트로피 디코딩 및 역양자화가 수행된 변환 블록에 대한 인트라 예측 모드의 인덱스를 파싱(parsing)한다(S3210). 또한, 디코더(200)는 영상 신호와 관련된 비트스트림으로부터 2차 변환의 인덱스를 파싱한다. 여기서, 인트라 예측 모드의 인덱스와 2차 변환의 인덱스는 영상 신호와 함께 인코더(100)로부터 전송될 수 있다.
디코더(200)는 WAIP를 고려하여 인트라 예측 모드를 결정한다(S3220). 본 발명의 실시예에 따르면, 도 24 또는 도 25와 같이 비 정방형의 예측 유닛에 대하여 보다 정확한 예측 샘플을 생성하기 위하여 WAIP가 적용될 수 있다. WAIP가 적용되는 경우, 표 2 내지 5와 같이 특정 인트라 예측 모드를 대신하여 변경된 인트라 예측 모드가 사용될 수 있다. 또한, 인코더(100)로부터 전달된 인트라 예측 모드의 인덱스는 WAIP의 적용에 의해 변경된 인덱스가 아닌 변경 전 원래의 인트라 예측 모드의 인덱스일 수 있다. 이 경우, 디코더(200)는 표 2 내지 5을 참고하여 원래의 인덱스에 대해 변환이 수행된 이후의 변경된 인트라 예측 모드의 인덱스를 결정할 수 있다.
디코더(200)는 미리 정해진 맵으로부터 2차 변환 집합을 선택한다(S3230). 여기서, 미리 설정된 맵은 도 27a 내지 30b에 도시된 인덱스 맵핑 테이블일 수 있다.
디코더(200)는 선택된 2차 변환 집합 중에서 2차 변환을 선택하고(S3240), 변환 블록에 대해 역방향 2차 변환을 적용한다(S3250). 여기서, 2차 변환은 1차 변환이 적용된 이후 변환 블록의 좌상단 영역(저 주파수 영역)에 대해 적용되는 비-분리 변환일 수 있다. 이후, 디코더(200)는 역방향 2차 변환이 적용된 변환 블록에 대해 역방향 1차 변환을 적용함으로써 잔차 샘플을 생성할 수 있으며, 여기서 역방향 1차 변환은 행 방향과 열 방향에 대해 분리 가능한 변환에 해당할 수 있다.
도 33은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 디코더에서 WAIP를 고려한 변환을 수행하는 흐름도의 다른 예를 도시한다.
본 발명의 실시예에 따른 영상 신호의 디코딩 방법은, 서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 인트라 예측 모드로부터 변경된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하는 단계(S3310)와, 상기 변경된 인트라 예측 모드에 기반하여 역방향 비-분리 변환(inverse non-separable transform) 집합을 결정하는 단계(S3320)와, 상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 역방향 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 역방향 비-분리 변환 행렬을 적용하는 단계(S3330)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로, 먼저, 디코더(200)는 인코더(100)에 의해 생성된 영상 신호의 비트스트림에 대하여 엔트로피 디코딩 및 역양자화를 통해 주파수 영역의 계수들로 구성된 블록(현재 블록)을 생성할 수 있다.
S3310 단계에서, 디코더(200)는, 현재 블록이 비정방형인 경우(현재 블록의 너비와 높이가 상이한 경우), 현재 블록의 너비와 높이에 대한 조건 및 코딩된 인트라 예측 모드의 범위에 대한 조건을 고려하여 변경된 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 코딩된 인트라 예측 모드의 인덱스와 변경된 인트라 예측 모드 사이의 변환은 표 2 내지 표 4와 같이 설정될 수 있다.
예를 들어, 표 3를 기준으로, 즉, 표 3의 (a)와 (b)에서, 변환 블록의 너비가 높이보다 크면서 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 제1 기준 값보다 작은 경우, 인트라 예측 모드에서 65를 더한 값이 변경된 인트라 예측 모드로 결정된다. 여기서, 현재 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2보다 작거나 같은 경우 제1 기준 값은 8로 설정되고((a)의 경우), 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2보다 큰 경우 제1 기준 값은 12로 설정될 수 있다((b)의 경우). 또한, 표 3의 (c)와 (d)에서, 변환 블록의 너비가 높이보다 작으면서 인트라 예측 모드가 제2 기준 값보다 크거나 같고 66보다 작거나 같은 경우, 인트라 예측 모드에서 67을 뺀 값이 변경된 인트라 예측 모드로 결정된다. 여기서, 변환 블록의 높이에서 너비를 나눈 비율이 2보다 작거나 같은 경우 제2 기준 값은 61로 설정되고((c)의 경우), 변환 블록의 너비에서 높이를 나눈 비율이 2 보다 큰 경우 제2 기준 값은 57로 설정될 수 있다((d)의 경우).
S3320 단계에서, 디코더(200)는 변경된 인트라 예측 모드에 기반하여 역방향 비-분리 변환 집합을 결정한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디코더(200)는 변경된 인트라 예측 모드에 대응하는 저 주파수 비-분리 변환 행렬 집합의 인덱스를 결정할 수 있으며, WAIP를 고려하여 변경된 인트라 예측 모드의 인덱스와 역방향 비-분리 변환 사이의 맵핑은 도 27a 내지 30b와 같이 설정될 수 있다.
예를 들어, 도 30a와 같이, 광각 인트라 예측 모드의 적용으로 인해 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제1 인덱스 값(0)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제2 인덱스 값(2)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제3 인덱스 값(18)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제4 인덱스 값(34)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제3 인덱스 값(18)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제2 인덱스 값(2)으로 결정되고, 변경된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우, 비-분리 2차 변환 집합의 인덱스는 제2 인덱스 값(2)으로 결정될 수 있다.
S3330 단계에서, 디코더(200)는 S3320 단계에서 결정된 역방향 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 역방향 비-분리 변환 행렬을 현재 블록에 적용할 수 있다. 예를 들어, 디코더(200)는 S3320 단계에서 결정된 역방향 비-분리 변환 집합으로부터 인덱스에 의해 지정된 역방향 비-분리 변환 행렬을 현재 블록에 적용할 수 있다. 이후, 디코더(200)는 추가적인 역변환(inverse transform)(또는 역방향 1차 변환)을 적용함으로써 잔차 신호(residual signal) 또는 잔차 블록을 생성할 수 있다.
도 34는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 영상 처리 장치의 블록도의 예를 도시한다. 영상 처리 장치는 디코딩 장치 또는 인코딩 장치에 해당할 수 있다.
영상 신호를 처리하는 영상 처리 장치(3400)는, 영상 신호를 저장하는 메모리(3420)와, 상기 메모리와 결합되면서 영상 신호를 처리하는 프로세서(3410)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 프로세서(3410)는 영상 신호의 처리를 위한 적어도 하나의 프로세싱 회로로 구성될 수 있으며, 영상 신호를 인코딩 또는 디코딩을 위한 명령어들을 실행함으로써 영상 신호를 처리할 수 있다. 즉, 프로세서(3410)는 상술한 인코딩 또는 디코딩 방법들을 실행함으로써 원본 영상 데이터를 인코딩하거나 인코딩된 영상 신호를 디코딩할 수 있다.
도 35는 본 발명이 적용되는 실시예로서 영상 코딩 시스템의 예를 도시한다.
영상 코딩 시스템은 소스 디바이스(source device) 및 수신 디바이스(receiving device)를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스(video source), 인코딩 장치(encoding apparatus), 전송부(transmitter)를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부(receiver), 디코딩 장치(decoding apparatus) 및 렌더러(renderer)를 포함할 수 있다. 상기 인코딩 장치는 비디오/영상 인코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 비디오/영상 디코딩 장치라고 불릴 수 있다. 송신기는 인코딩 장치에 포함될 수 있다. 수신기는 디코딩 장치에 포함될 수 있다. 렌더러는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
인코딩 장치는 입력 비디오/영상을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치는 압축 및 코딩 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 인코딩된 데이터(인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림(bitstream) 형태로 출력될 수 있다.
전송부는 비트스트림 형태로 출력된 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스의 수신부로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘레먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘레멘트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 추출하여 디코딩 장치로 전달할 수 있다.
디코딩 장치는 인코딩 장치의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 디코딩할 수 있다.
렌더러는 디코딩된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
도 36은 본 발명이 적용되는 실시예로서 영상 스트리밍 시스템의 예를 도시한다.
도 36을 참조하면, 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 발명이 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가등이 가능할 것이다.

Claims (17)

  1. 영상 신호를 디코딩하기 위한 방법에 있어서,
    서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 인트라 예측 모드로부터 수정된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하는 단계;
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 기반하여 비-분리 역변환(inverse non-separable transform) 집합을 결정하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 비-분리 역변환 집합으로부터 선택된 비-분리 역변환 행렬을 적용하는 단계를 포함하고,
    상기 비-분리 역변환 집합을 결정하는 단계는,
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 관련된 상기 비-분리 역변환 집합의 인덱스를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제1 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제4 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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  15. 영상 신호를 인코딩하기 위한 방법에 있어서,
    서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 인트라 예측 모드로부터 수정된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하는 단계;
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 기반하여 비-분리 변환(non-separable transform) 집합을 결정하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 비-분리 변환 행렬을 적용하는 단계를 포함하고,
    상기 비-분리 변환 집합을 결정하는 단계는,
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 관련된 상기 비-분리 변환 집합의 인덱스를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제1 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제4 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 특정 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 디지털 저장 매체에 있어서, 상기 특정 방법은,
    서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 인트라 예측 모드로부터 수정된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하는 단계;
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 기반하여 비-분리 변환(non-separable transform) 집합을 결정하는 단계; 및
    상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 비-분리 변환 행렬을 적용하는 단계를 포함하고,
    상기 비-분리 변환 집합을 결정하는 단계는,
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 관련된 상기 비-분리 변환 집합의 인덱스를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제1 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제4 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 저장 매체.
  17. 영상에 대한 데이터의 전송 방법에 있어서, 상기 전송 방법은,
    비트스트림을 획득하는 단계, 여기서 상기 비트스트림은 서로 다른 너비(width)와 높이(height)를 갖는 현재 블록에 대하여, 상기 현재 블록의 너비와 높이 사이의 비율과 인트라 예측 모드에 기반하여 상기 인트라 예측 모드로부터 수정된(modified) 인트라 예측 모드를 결정하는 단계, 상기 수정된 인트라 예측 모드에 기반하여 비-분리 변환(non-separable transform) 집합을 결정하는 단계 및 상기 현재 블록의 너비와 높이에 따라 결정되는 상기 현재 블록의 좌-상단(top-left) 영역에 대해, 상기 비-분리 변환 집합으로부터 선택된 비-분리 변환 행렬을 적용하는 단계를 기반으로 생성됨; 및
    상기 비트스트림을 포함하는 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 비-분리 변환 집합을 결정하는 단계는,
    상기 수정된 인트라 예측 모드에 관련된 상기 비-분리 변환 집합의 인덱스를 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 크거나 같고 1보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제1 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 2보다 크거나 같고 12보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 13보다 크거나 같고 23보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 24보다 크거나 같고 44보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제4 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 45보다 크거나 같고 55보다 작거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제3 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 56보다 크거나 같은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되고,
    상기 수정된 인트라 예측 모드가 0보다 작은 경우를 기반으로, 상기 인덱스는 제2 인덱스 값으로 결정되는 것을 특징으로 하는 전송 방법.

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