KR102580910B1 - Motion Compensation Method and Apparatus Using Bi-directional Optical Flow - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동영상 부호화 과정 중에서 화면 간 예측 보정을 위한 적응적인 양방향 옵티컬 플로우(bidrectional optical flow; BIO) 추정 방법을 개시한다. 본 발명은 픽셀 레벨 혹은 서브 블록 레벨의 양방향 옵티컬 플로우의 복잡성 및/또는 비용을 감소시키는 데 그 목적이 있다. The present invention discloses an adaptive bidirectional optical flow (BIO) estimation method for inter-screen prediction correction during the video encoding process. The purpose of the present invention is to reduce the complexity and/or cost of bidirectional optical flow at the pixel level or subblock level.

Description

양방향 옵티컬 플로우를 이용한 움직임 보상 방법 및 장치{Motion Compensation Method and Apparatus Using Bi-directional Optical Flow}Motion Compensation Method and Apparatus Using Bi-directional Optical Flow}

본 발명은 영상 부호화 또는 복호화에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 움직임 보상의 보정을 위한 양방향 옵티컬 플로우(bidrectional optical flow)와 관련된다.The present invention relates to video encoding or decoding. More specifically, it relates to bidirectional optical flow for correction of motion compensation.

이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래 기술을 구성하는 것은 아니다. The content described in this section simply provides background information for this embodiment and does not constitute prior art.

비디오 코딩에 관한 한 압축은 공간적 및 시간적 차원에서 데이터 중복성을 활용하여 이루어진다. 공간 중복성 감소는 변환 코딩에 의해 크게 달성된다. 시간적 중복성은 예측 코딩을 통해 감소된다. 움직임 궤적을 따라 시간 상관이 최대화되는 것을 관찰하면, 움직임 보상 예측이 이러한 목적으로 사용된다. 이러한 맥락에서 움직임 추정의 주된 목적은, 장면에서 '실제' 움직임을 찾지 않는 것이 아니라, 압축 효율을 극대화하는 것이다. 즉, 움직임 벡터는 신호의 정확한 예측을 제공해야 한다. 또한, 움직임 정보는 압축된 비트스트림에서 오버헤드로서 전송되어야 하기 때문에 압축된 표현을 가능하게 해야 한다. 효율적인 움직임 추정은 비디오 코딩에서 높은 압축을 달성하는 데 중요하다.As far as video coding is concerned, compression is achieved by exploiting data redundancy in spatial and temporal dimensions. Spatial redundancy reduction is largely achieved by transform coding. Temporal redundancy is reduced through predictive coding. Observing that temporal correlation is maximized along the motion trajectory, motion compensation prediction is used for this purpose. The main goal of motion estimation in this context is not to find 'real' motion in the scene, but to maximize compression efficiency. In other words, the motion vector must provide an accurate prediction of the signal. Additionally, because motion information must be transmitted as overhead in a compressed bitstream, compressed representation must be possible. Efficient motion estimation is important to achieve high compression in video coding.

비디오 시퀀스에서 움직임은 중요한 정보 소스이다. 움직임(motion)은 물체는 물론 카메라 움직임으로 인해서도 발생한다. 옵티컬 플로우(optical flow)로도 알려진 외관상의 움직임은 이미지 시퀀스에서 픽셀 강도(pixel intensity)의 시공간적인 변화(spatio-temporal variations)를 포착한다. In video sequences, movement is an important source of information. Motion occurs not only due to object but also camera movement. Apparent motion, also known as optical flow, captures spatio-temporal variations in pixel intensity in an image sequence.

양방향 옵티컬 플로우(Bi-directional Optical Flow; BIO)는 JCTVC-C204 및 VCEG-AZ05 BIO에 개시된 움직임 추정/보상 기술로서, 옵티컬 플로우 및 일정한 움직임(steady motion)의 가정에 기초하여 샘플 레벨의 모션 조정(motion refinement)을 수행한다. 현재 논의 중인 양방향 옵티컬 플로우 추정 방법의 경우 움직임 벡터 정보의 세밀한 보정이 가능하다는 장점이 있으나 세밀한 움직임 벡터 정보 보정을 위해 전통적인 양방향 예측보다 훨씬 높은 연산 복잡도를 요하는 단점이 있다. Bi-directional Optical Flow (BIO) is a motion estimation/compensation technology disclosed in JCTVC-C204 and VCEG-AZ05 BIO, which performs sample-level motion adjustment ( motion refinement). The bidirectional optical flow estimation method currently under discussion has the advantage of enabling detailed correction of motion vector information, but has the disadvantage of requiring much higher computational complexity than traditional bidirectional prediction for detailed motion vector information correction.

비특허문헌1: JCTVC-C204 (E. Alshina, et al., Bi-directional optical flow, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 3rd Meeting: Guangzhou, CN, 7-15 October, 2010)Non-patent Document 1: JCTVC-C204 (E. Alshina, et al., Bi-directional optical flow, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11, 3rd Meeting: Guangzhou, CN, 7-15 October, 2010)

비특허문헌2: VCEG-AZ05 (E. Alshina, et al., Known tools performance investigation for next generation video coding, ITU-T SG 16 Question 6, Video Coding Experts Group (VCEG), 52nd Meeting: 19-26 June 2015, Warsaw, Poland)Non-patent Document 2: VCEG-AZ05 (E. Alshina, et al., Known tools performance investigation for next generation video coding, ITU-T SG 16 Question 6, Video Coding Experts Group (VCEG), 52nd Meeting: 19-26 June 2015, Warsaw, Poland)

본 발명은 양방향 옵티컬 플로우(bi-directional optical flow; BIO)의 연산 복잡성을 줄이면서도 화질 열화를 감소시키는 데에 그 목적이 있다. The purpose of the present invention is to reduce image quality degradation while reducing the computational complexity of bi-directional optical flow (BIO).

본 발명의 일 측면에 의하면, 제1 참조픽처를 참조하는 제1 움직임벡터에 의해 제1 참조블록을 생성하고, 제2 참조픽처를 참조하는 제2 움직임벡터에 의해 제2 참조블록을 생성하는 단계; 상기 제1 참조블록과 상기 제2 참조블록을 이용하여 현재블록의 텍스처 복잡도를 연산하는 단계; 및 상기 현재블록의 예측블록을 생성하되, 상기 텍스처 복잡도에 근거하여 선택적으로, 상기 BIO 프로세스에 따라 상기 제1 및 제2 참조블록을 이용하여 상기 현재블록의 예측블록을 생성하거나 또는 상기 BIO 프로세스를 적용하지 않고 상기 제1 및 제2 참조블록을 이용하여 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 옵티컬 플로우(Bi-directional Optical flow, BIO)를 이용한 움직임 보상 방법을 제공한다.According to one aspect of the present invention, generating a first reference block using a first motion vector referring to a first reference picture, and generating a second reference block using a second motion vector referring to a second reference picture. ; calculating texture complexity of the current block using the first reference block and the second reference block; And generate a prediction block of the current block, selectively based on the texture complexity, using the first and second reference blocks according to the BIO process, or generate a prediction block of the current block using the BIO process. Provides a motion compensation method using bi-directional optical flow (BIO), comprising generating a prediction block of the current block using the first and second reference blocks without applying the motion compensation method. do.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 제1 참조픽처를 참조하는 제1 움직임벡터에 의해 제1 참조블록을 생성하고, 제2 참조픽처를 참조하는 제2 움직임벡터에 의해 제2 참조블록을 생성하는 참조블록 생성부; 상기 제1 참조블록과 상기 제2 참조블록을 이용하여 현재블록의 텍스처 복잡도를 연산하고, 상기 텍스처 복잡도와 임계값을 비교하여 BIO 프로세스의 스킵 여부를 결정하는 스킵 결정부; 및 상기 스킵 결정부의 결정에 근거하여 선택적으로, 상기 BIO 프로세스에 따라 상기 제1 및 제2 참조블록을 이용하여 상기 현재블록의 예측블록을 생성하거나 또는 상기 BIO 프로세스를 적용하지 않고 상기 제1 및 제2 참조블록을 이용하여 상기 현재블록의 예측블록을 생성하는 예측블록 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 양방향 옵티컬 플로우(Bi-directional Optical flow, BIO)를 이용한 움직임 보상 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, a first reference block is generated using a first motion vector referring to a first reference picture, and a second reference block is generated using a second motion vector referring to a second reference picture. Block generation unit; a skip decision unit that calculates texture complexity of the current block using the first reference block and the second reference block, and determines whether to skip the BIO process by comparing the texture complexity with a threshold; And selectively based on the decision of the skip decision unit, generate a prediction block of the current block using the first and second reference blocks according to the BIO process, or generate the first and second reference blocks without applying the BIO process. 2. A motion compensation device using bi-directional optical flow (BIO) is provided, which includes a prediction block generator that generates a prediction block of the current block using a reference block.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도
도 2는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 영상 복호화 장치에 대한 예시적인 블록도,
도 4는 BIO의 기본적인 개념을 설명하기 위한 참조도,
도 5는 픽셀 기반의 BIO에서 현재픽셀을 중심으로 하는 마스크의 형태에 대한 예시도,
도 6은 마스크 내에서 참조블록을 벗어나는 위치의 픽셀들에 대한 밝기값 및 그래디언트를 패당 방식으로 설정하는 것을 설명하기 위한 예시도,
도 7은 서브블록 기반의 BIO에서 서브블록을 중심으로 하는 마스크의 형태에 대한 예시도,
도 8은 서브블록 기반의 BIO에서 각 픽셀 단위로 마스크를 적용하는 것을 설명하기 위한 예시도,
도 9는 서브블록 기반의 BIO에서 서브블록을 중심으로 하는 또 다른 마스크의 형태에 대한 예시도,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 BIO 프로세스를 선택적으로 적용하여 움직임 보상을 수행하는 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 현재블록의 텍스처 복잡도에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정에 대한 하나의 예시도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 현재블록의 텍스처 복잡도에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정에 대한 다른 예시도,
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 현재블록의 텍스처 복잡도에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정에 대한 또 다른 예시도,
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 현재블록의 크기 및 움직임벡터의 부호화 모드에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정에 대한 예시도,
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 CVC 조건 및 BCC 조건에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정을 도시한 예시도,
도 16은 본 실시예에 따른 주변 블록들의 움직임 벡터 분산값에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정을 도시한 예시도이다
1 is an exemplary block diagram of an image encoding device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an example of the surrounding blocks of the current block,
3 is an exemplary block diagram of an image decoding device according to an embodiment of the present invention;
Figure 4 is a reference diagram for explaining the basic concept of BIO;
Figure 5 is an example of the shape of a mask centered on the current pixel in pixel-based BIO.
Figure 6 is an example diagram to explain setting the brightness value and gradient for pixels outside the reference block within the mask in a per-pad manner;
Figure 7 is an example of the form of a mask centered on a subblock in subblock-based BIO.
Figure 8 is an example to explain applying a mask for each pixel in subblock-based BIO;
Figure 9 is an example of another mask shape centered on a subblock in subblock-based BIO.
Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a device that performs motion compensation by selectively applying a BIO process according to an embodiment of the present invention;
Figure 11 is an example of a process for performing motion compensation by selectively applying a BIO process according to the texture complexity of the current block according to an embodiment of the present invention;
Figure 12 is another example of the process of performing motion compensation by selectively applying the BIO process according to the texture complexity of the current block according to an embodiment of the present invention.
Figure 13 is another example of the process of performing motion compensation by selectively applying the BIO process according to the texture complexity of the current block according to an embodiment of the present invention.
Figure 14 is an example of a process for performing motion compensation by selectively applying a BIO process according to the size of the current block and the encoding mode of the motion vector according to an embodiment of the present invention;
Figure 15 is an example diagram showing a process of performing motion compensation by selectively applying a BIO process according to CVC conditions and BCC conditions according to an embodiment of the present invention;
Figure 16 is an example diagram showing the process of performing motion compensation by selectively applying the BIO process according to the motion vector variance of neighboring blocks according to this embodiment.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 식별 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail through illustrative drawings. In adding identification codes to components in each drawing, it should be noted that the same components are given the same codes as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.

본 개시의 기술들은, 일반적으로, 양방향 옵티컬 플로우(bi-directional optical flow; BIO) 기법의 복잡성 및/또는 비용을 감소시키는 것과 관련된다. BIO는 움직임 보상 동안에 적용될 수 있다. 일반적으로, BIO는 현재블록 내 모든 픽셀 또는 서브블록 각각에 대한 움직임 벡터를 옵티컬 플로우를 통해 산정하고, 산정된 각 픽셀 또는 서브블록의 움직임 벡터 값에 근거하여 해당 픽셀 또는 서브블록의 예측값을 갱신하는 데 사용된다.The techniques of this disclosure generally relate to reducing the complexity and/or cost of bi-directional optical flow (BIO) techniques. BIO can be applied during motion compensation. In general, BIO calculates the motion vector for every pixel or subblock in the current block through optical flow, and updates the predicted value of the pixel or subblock based on the calculated motion vector value of each pixel or subblock. It is used to

도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.

영상 부호화 장치는 블록 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함한다. 영상 부호화 장치는 각 구성요소가 하드웨어 칩으로 구현될 수 있으며, 또는 소프트웨어로 구현되고 하나 이상의 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.The image encoding device includes a block division unit 110, a prediction unit 120, a subtractor 130, a transform unit 140, a quantization unit 145, an encoder 150, an inverse quantization unit 160, and an inverse transform unit ( 165), an adder 170, a filter unit 180, and a memory 190. Each component of an image encoding device may be implemented as a hardware chip, or may be implemented as software and one or more microprocessors may be implemented to execute software functions corresponding to each component.

블록 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 복수의 CTU(Coding Tree Unit)으로 분할한 이후에, CTU를 트리 구조(tree structure)를 이용하여 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU (coding unit)가 된다. 트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 이러한 QT 구조 및 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT) 구조를 혼용한 QTBT (QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 즉, CTU를 다수의 CU로 분할하기 위해 QTBT를 사용할 수 있다.The block division unit 110 divides each picture constituting the image into a plurality of CTUs (Coding Tree Units) and then recursively divides the CTUs using a tree structure. A leaf node in the tree structure becomes a CU (coding unit), the basic unit of encoding. The tree structure is a QuadTree (QT) in which a parent node (or parent node) is divided into four child nodes (or child nodes) of the same size, or a QT structure and a parent node is divided into two child nodes. A QTBT (QuadTree plus BinaryTree) structure that combines the BinaryTree (BT) structure can be used. In other words, QTBT can be used to divide a CTU into multiple CUs.

QTBT (QuadTree plus BinaryTree) 구조에서, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달 할 때까지 반복 될 수 있다. 쿼드트리의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 크지 않은 경우, BT 구조로 더 파티셔닝될 수 있다. BT에서는 복수의 분할 타입이 존재할 수 있다. 예컨대, 일부 예시에서, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. 또한, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태로는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태를 포함할 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태를 포함할 수도 있다.In the QTBT (QuadTree plus BinaryTree) structure, the CTU can first be divided into a QT structure. Quadtree splitting can be repeated until the size of the splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of a leaf node allowed in QT. If the leaf nodes of the quadtree are no larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in BT, they can be further partitioned into the BT structure. In BT, multiple split types may exist. For example, in some examples, there may be two types: a type that horizontally divides the block of the node into two blocks of the same size (i.e., symmetric horizontal splitting) and a type that divides it vertically (i.e., symmetric vertical splitting). In addition, there may be an additional type that divides the block of the corresponding node into two asymmetric blocks. The asymmetric form may include dividing the block of the corresponding node into two rectangular blocks with a size ratio of 1:3, or may include dividing the block of the corresponding node diagonally.

블록 분할부(110)가 QTBT 구조에 의해 CTU를 분할하여 생성하는 분할 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. Segmentation information generated by the block division unit 110 by dividing the CTU using the QTBT structure is encoded by the encoder 150 and transmitted to the video decoding device.

CU는 CTU로부터의 QTBT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다.A CU can have various sizes depending on the QTBT division from the CTU. Hereinafter, the block corresponding to the CU (i.e., leaf node of QTBT) to be encoded or decoded is referred to as the 'current block'.

예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다. The prediction unit 120 predicts the current block and generates a prediction block. The prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124.

일반적으로, 픽처 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽처 이전에 코딩된 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 일반적으로 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.In general, each current block in a picture can be coded predictively. Prediction of the current block is typically performed using intra prediction techniques (using data from the picture containing the current block) or inter prediction techniques (using data from pictures coded before the picture containing the current block). It can be done. Inter prediction includes both one-way prediction and two-way prediction.

각각의 인터 예측된 블록에 대해, 움직임 정보 세트가 이용 가능할 수 있다. 한 세트의 움직임 정보는 순방향(forward) 및 역방향(backward) 예측 방향에 대한 움직임 정보를 포함할 수 있다. 여기서, 순방향 및 역방향 예측 방향은 양방향(bi-directional) 예측 모드의 2개의 예측 방향이고, 용어 "순방향" 및 "역방향"은 반드시 기하학적 의미를 가질 필요는 없다. 대신에, 이들은 일반적으로 참조픽처가 현재 픽처 전에("역방향") 또는 후에("순방향")에 표시될지 여부에 대응한다. 일부 예에서, "순방향" 및 "역방향" 예측 방향은 현재 픽처의 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)에 대응할 수 있다. For each inter predicted block, a set of motion information may be available. One set of motion information may include motion information for forward and backward prediction directions. Here, the forward and backward prediction directions are the two prediction directions of bi-directional prediction mode, and the terms “forward” and “backward” do not necessarily have geometric meaning. Instead, they generally correspond to whether the reference picture will be displayed before (“reverse”) or after (“forward”) the current picture. In some examples, the “forward” and “backward” prediction directions may correspond to reference picture list 0 (RefPicList0) and reference picture list 1 (RefPicList1) of the current picture.

각 예측 방향에 대해, 움직임 정보는 참조 인덱스 및 움직임 벡터를 포함한다. 참조 인덱스는 현재 참조픽처 리스트 (RefPicList0 또는 RefPicList1) 내의 참조픽처를 식별하는데 사용될 수 있다. 움직임 벡터는 수평(x) 및 수직(y) 성분을 갖는다. 일반적으로, 수평 성분은 참조 블록의 x 좌표를 위치 시키는데 필요한, 현재 픽처에서의 현재블록의 위치에 상대적인 참조픽처 내의 수평 변위(horizontal displacement)를 나타낸다. 수직 성분은 참조 블록의 y 좌표를 위치 시키는데 필요한, 현재블록의 위치에 상대적인 참조픽처 내의 수직 변위(vertical displacement)를 나타낸다.For each prediction direction, motion information includes a reference index and a motion vector. The reference index can be used to identify a reference picture in the current reference picture list (RefPicList0 or RefPicList1). A motion vector has horizontal (x) and vertical (y) components. In general, the horizontal component represents the horizontal displacement within the reference picture relative to the position of the current block in the current picture, which is needed to locate the x coordinate of the reference block. The vertical component represents the vertical displacement within the reference picture relative to the position of the current block, which is needed to locate the y coordinate of the reference block.

인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 통해 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(motion vector)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 모션 벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. The inter prediction unit 124 generates a prediction block for the current block through a motion compensation process. The block most similar to the current block is searched within a reference picture that has been encoded and decoded before the current picture, and a prediction block for the current block is generated using the searched block. Then, a motion vector corresponding to the displacement between the current block in the current picture and the prediction block in the reference picture is generated. Typically, motion estimation is performed on the luma component, and motion vectors calculated based on the luma component are used for both the luma component and the chroma component. Motion information including information about reference pictures and motion vectors used to predict the current block is encoded by the encoder 150 and transmitted to the video decoding device.

한편, 양방향 예측의 경우, 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0 및 참조픽처 리스트 1로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 부호화부(150)로 전달한다. 여기서, 두 개의 움직임벡터는 현재픽처 내에서 현재블록의 위치와 제1 참조픽처 내에서 제1 참조블록의 위치 간의 변위에 해당하는 제1 움직임벡터(즉, 제1 참조픽처를 참조하는 움직임벡터)와 현재픽처 내에서 현재블록의 위치와 제2 참조픽처 내에서 제2 참조블록의 위치 간의 변위에 해당하는 제2 움직임벡터(즉, 제2 참조픽처를 참조하는 움직임벡터)를 의미한다.Meanwhile, in the case of bi-prediction, the inter prediction unit 124 selects the first reference picture and the second reference picture from reference picture list 0 and reference picture list 1, respectively, and searches for a block similar to the current block within each reference picture. Thus, a first reference block and a second reference block are created. Then, the first reference block and the second reference block are averaged or weighted to generate a prediction block for the current block. Then, motion information including information about the two reference pictures used to predict the current block and information about the two motion vectors is transmitted to the encoder 150. Here, the two motion vectors are a first motion vector corresponding to the displacement between the position of the current block in the current picture and the position of the first reference block in the first reference picture (i.e., a motion vector referring to the first reference picture) and a second motion vector (i.e., a motion vector referring to the second reference picture) corresponding to the displacement between the position of the current block in the current picture and the position of the second reference block in the second reference picture.

또한, 인터 예측부(124)는 양방향 예측을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성하기 위해 본 개시의 양방향 옵티컬 플로우(bi-directional optical flow; BIO) 프로세스를 수행할 수도 있다. 다시 말해, 인터 예측부(124)는 현재블록에 대한 양방향의 움직임 벡터들을 결정한 후에, 영상 픽셀 단위 혹은 서브 블록 단위로 BIO 프로세스에 따른 움직인 보상을 사용하여 현재블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. 다른 예들에서, 부호화 장치의 하나 이상의 다른 유닛들이 추가적으로 본 개시의 BIO 프로세스를 수행하는 데 관여할 수도 있다. 또한, BIO 프로세스는 부호화 장치와 복호화 장치가 서로 공유하는 기 복호화된 정보를 이용한 명시적인 방정식을 적용하여 수행되므로, BIO 프로세스를 위한 추가적인 정보의 시그널링은 요구되지 않는다. Additionally, the inter prediction unit 124 may perform the bi-directional optical flow (BIO) process of the present disclosure to generate a prediction block of the current block using bi-directional prediction. In other words, after determining bidirectional motion vectors for the current block, the inter prediction unit 124 can generate a prediction block for the current block using motion compensation according to the BIO process on a per-image pixel or sub-block basis. there is. In other examples, one or more other units of the encoding device may additionally be involved in performing the BIO process of the present disclosure. Additionally, since the BIO process is performed by applying an explicit equation using previously decoded information shared between the encoding device and the decoding device, signaling of additional information for the BIO process is not required.

양방향 예측을 이용한 움직임 보상시에 BIO 프로세스를 적용할지 여부는 다양한 방법으로 결정될 수 있다. BIO 프로세스에 대한 상세 및 움직임 보상 과정에서 BIO 프로세스를 적용할지 여부에 대한 상세는 도 4 이하의 도면들을 참조하여 후술한다. Whether to apply the BIO process when compensating for motion using bidirectional prediction can be determined in various ways. Details on the BIO process and whether to apply the BIO process in the motion compensation process will be described later with reference to the drawings in FIG. 4 and below.

움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.Various methods can be used to minimize the amount of bits required to encode motion information.

예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드 (merge mode)'라 한다.For example, if the reference picture and motion vector of the current block are the same as the reference picture and motion vector of the neighboring block, the motion information of the current block can be transmitted to the decoding device by encoding information that can identify the neighboring block. This method is called ‘merge mode’.

머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다. In the merge mode, the inter prediction unit 124 selects a predetermined number of merge candidate blocks (hereinafter referred to as 'merge candidates') from neighboring blocks of the current block.

머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 2에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(L), 상단블록(A), 우상단블록(AR), 좌하단블록(BL), 좌상단블록(AL) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. As shown in Figure 2, the surrounding blocks for deriving merge candidates include the left block (L), top block (A), top right block (AR), and bottom left block (BL) adjacent to the current block in the current picture. ), all or part of the upper left block (AL) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located may be used as a merge candidate. For example, a block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be additionally used as merge candidates.

인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기 결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 복호화 장치로 전달된다.The inter prediction unit 124 uses these neighboring blocks to construct a merge list including a predetermined number of merge candidates. A merge candidate to be used as motion information of the current block is selected from among the merge candidates included in the merge list, and merge index information is generated to identify the selected candidate. The generated merge index information is encoded by the encoder 150 and transmitted to the decoding device.

움직임 정보를 부호화하는 또 다른 방법은 차분 움직임벡터를 부호화하는 것이다.Another way to encode motion information is to encode differential motion vectors.

이 방법에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 2에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(L), 상단블록(A), 우상단블록(AR), 좌하단블록(BL), 좌상단블록(AL) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다.In this method, the inter prediction unit 124 uses neighboring blocks of the current block to derive predicted motion vector candidates for the motion vector of the current block. The surrounding blocks used to derive predicted motion vector candidates include the left block (L), top block (A), top right block (AR), and bottom left block adjacent to the current block in the current picture shown in FIG. 2. BL), or all or part of the upper left block (AL) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located will be used as a surrounding block used to derive prediction motion vector candidates. It may be possible. For example, a block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be used.

인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다. The inter prediction unit 124 derives predicted motion vector candidates using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector for the motion vector of the current block using the predicted motion vector candidates. Then, the predicted motion vector is subtracted from the motion vector of the current block to calculate the differential motion vector.

예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기 정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기 정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.The predicted motion vector can be obtained by applying a predefined function (eg, median, average value calculation, etc.) to the predicted motion vector candidates. In this case, the video decoding device also knows the predefined function. In addition, since the neighboring blocks used to derive predicted motion vector candidates are blocks for which encoding and decoding have already been completed, the video decoding device also already knows the motion vectors of the neighboring blocks. Therefore, the video encoding device does not need to encode information to identify the predicted motion vector candidate. Therefore, in this case, information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block are encoded.

한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.Meanwhile, the predicted motion vector may be determined by selecting one of the predicted motion vector candidates. In this case, information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded, along with information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block.

인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재하며, 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다. 특히, 인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측 모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측 모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측 모드들에 대한 레이트 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 레이트 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 레이트 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측 모드를 선택할 수도 있다. The intra prediction unit 122 predicts pixels within the current block using pixels (reference pixels) located around the current block within the current picture including the current block. There are multiple intra prediction modes depending on the prediction direction, and the surrounding pixels and calculation formulas to be used are defined differently for each prediction mode. In particular, the intra prediction unit 122 can determine the intra prediction mode to be used to encode the current block. In some examples, intra prediction unit 122 may encode the current block using multiple intra prediction modes and select an appropriate intra prediction mode to use from the tested modes. For example, the intra prediction unit 122 calculates rate-distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra-prediction modes, and selects the rate-distortion value with the best rate-distortion characteristics among the tested modes. You can also select intra prediction mode.

인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측 모드 중에서 하나의 인트라 예측 모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측 모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측 모드에 대한 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.The intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from a plurality of intra prediction modes and predicts the current block using surrounding pixels (reference pixels) and an operation equation determined according to the selected intra prediction mode. Information about the selected intra prediction mode is encoded by the encoder 150 and transmitted to the video decoding device.

감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차 블록을 생성한다.The subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.

변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차 블록 내의 잔차 신호를 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차 블록 내의 잔차 신호들을 현재블록의 크기를 변환 단위로 사용하여 변환할 수 있으며, 또는 잔차 블록을 더 작은 복수의 서브블록을 분할하고 서브블록 크기의 변환 단위로 잔차 신호들을 변환할 수도 있다. 잔차 블록을 더 작은 서브블록으로 분할하는 방법은 다양하게 존재할 수 있다. 예컨대, 기정의된 동일한 크기의 서브블록으로 분할할 수도 있으며, 또는 잔차 블록을 루트 노드로 하는 QT(quadtree) 방식의 분할을 사용할 수도 있다. The converter 140 converts the residual signal in the residual block with pixel values in the spatial domain into a transform coefficient in the frequency domain. The converter 140 may convert the residual signals in the residual block using the size of the current block as a conversion unit, or divide the residual block into a plurality of smaller subblocks and convert the residual signals into a conversion unit of the subblock size. You can also convert it. There may be various ways to divide the residual block into smaller subblocks. For example, it may be divided into predefined subblocks of the same size, or QT (quadtree) type division may be used with the residual block as the root node.

양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 부호화부(150)로 출력한다.The quantization unit 145 quantizes the transform coefficients output from the transform unit 140 and outputs the quantized transform coefficients to the encoder 150.

부호화부(150)는 양자화된 변환 계수들을 CABAC 등의 부호화 방식을 사용하여 부호화하여 비트스트림을 생성한다. 또한, 부호화부(150)는 블록 분할과 관련된 CTU size, MinQTSize, MaxBTSize, MaxBTDepth, MinBTSize, QT 분할 플래그, BT 분할 플래그, 분할 타입 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다.The encoder 150 generates a bitstream by encoding the quantized transform coefficients using an encoding method such as CABAC. In addition, the encoder 150 encodes information such as CTU size, MinQTSize, MaxBTSize, MaxBTDepth, MinBTSize, QT split flag, BT split flag, and split type related to block division, so that the video decoding device is identical to the video encoding device. Allows blocks to be split.

부호화부(150)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보 또는 인터 예측정보를 부호화한다. The encoder 150 encodes information about the prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and encodes intra prediction information or inter prediction information depending on the prediction type.

현재블록이 인트라 예측된 경우에는 인트라 예측정보로서 인트라 예측 모드에 대한 신택스 요소(syntax element)를 부호화한다. 현재블록이 인터 예측된 경우, 부호화부(150)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소를 부호화한다. 인터 예측정보에 대한 신택스 요소는 다음을 포함한다.If the current block is intra-predicted, a syntax element for the intra-prediction mode is encoded as intra-prediction information. If the current block is inter predicted, the encoder 150 encodes syntax elements for inter prediction information. Syntax elements for inter prediction information include the following.

(1) 현재블록의 움직임정보가 머지 모드로 부호화되는지 아니면 차분 움직임벡터를 부호화하는 모드로 부호화되는지 여부를 지시하는 모드 정보(1) Mode information indicating whether the motion information of the current block is encoded in merge mode or in a mode that encodes differential motion vectors.

(2) 움직임정보에 대한 신택스 요소 (2) Syntax elements for motion information

움직임정보가 머지 모드에 의해 부호화되는 경우, 부호화부(150)는 머지 후보들 중 어느 후보가 현재블록의 움직임정보를 추출하기 위한 후보로서 선택되는지를 지시하는 머지 인덱스 정보를 움직임정보에 대한 신택스 요소로 부호화한다. When motion information is encoded by merge mode, the encoder 150 uses merge index information indicating which of the merge candidates is selected as a candidate for extracting motion information of the current block as a syntax element for motion information. Encode.

반면, 움직임정보가 차분 움직임벡터를 부호화하는 모드에 의해 부호화되는 경우, 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 참조픽처에 대한 정보를 움직임정보에 대한 신택스 요소로 부호화한다. 만약, 예측 움직임벡터가 복수의 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나의 후보를 선택하는 방식으로 결정되는 경우에는, 움직임정보에 대한 신택스 요소는 그 선택된 후보를 식별하기 위한 예측 움직임벡터 식별 정보를 추가로 더 포함한다.On the other hand, when the motion information is encoded in a mode that encodes a differential motion vector, information about the differential motion vector and information about the reference picture are encoded as syntax elements for the motion information. If the predicted motion vector is determined by selecting one candidate among a plurality of predicted motion vector candidates, the syntax element for the motion information further includes predicted motion vector identification information to identify the selected candidate. Includes.

역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.The inverse quantization unit 160 inversely quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients. The inverse transform unit 165 restores the residual block by converting the transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from the frequency domain to the spatial domain.

가산부(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀로서 사용된다.The addition unit 170 restores the current block by adding the restored residual block and the prediction block generated by the prediction unit 120. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting the next block.

필터부(180)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링하고 메모리(190)에 저장한다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.The filter unit 180 performs deblocking filtering on the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts caused by block-level encoding/decoding and stores them in the memory 190. When all blocks in one picture are reconstructed, the reconstructed picture is later used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded.

이하에서는 영상 복호화 장치에 대해 설명한다.Below, the video decoding device will be described.

도 3은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.Figure 3 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.

영상 복호화 장치는 복호화부(310), 역양자화부(320), 역변환부(330), 예측부(340), 가산기(350), 필터부(360) 및 메모리(370)를 포함한다. 도 2의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치는 각 구성요소가 하드웨어 칩으로 구현될 수 있으며, 또는 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.The image decoding device includes a decoding unit 310, an inverse quantization unit 320, an inverse transform unit 330, a prediction unit 340, an adder 350, a filter unit 360, and a memory 370. Like the video encoding device of FIG. 2, each component of the video decoding device may be implemented as a hardware chip, or may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the software function corresponding to each component.

복호화부(310)는 영상 부호화 장치로부터 수신한 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측 정보와 잔차신호에 대한 정보 등을 추출한다.The decoder 310 decodes the bitstream received from the video encoding device, extracts information related to block division, determines the current block to be decoded, and provides prediction information and residual signal information necessary to restore the current block. Extract .

복호화부(310)는 SPS (Sequence Parameter Set) 또는 PPS (Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고 CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할 정보를 추출함으로써 CTU를 트리 구조를 이용하여 분할한다. 예컨대, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT의 분할과 관련된 제2 플래그(BT_split_flag) 및 분할 타입 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 BT 구조로 분할한다.The decoder 310 extracts information about the CTU size from the SPS (Sequence Parameter Set) or PPS (Picture Parameter Set), determines the size of the CTU, and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is determined as the highest layer of the tree structure, that is, the root node, and the CTU is divided using the tree structure by extracting the division information about the CTU. For example, when dividing a CTU using the QTBT structure, first extract the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT and split each node into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of the QT, the second flag (BT_split_flag) and split type information related to the split of the BT are extracted and the leaf node is split into a BT structure.

한편, 복호화부(310)는 트리 구조의 분할을 통해 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. Meanwhile, when the decoder 310 determines the current block to be decoded by dividing the tree structure, it extracts information about the prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted.

예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 복호화부(310)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측 모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. When prediction type information indicates intra prediction, the decoder 310 extracts syntax elements for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block.

예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 복호화부(310)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소를 추출한다. 먼저, 현재블록의 움직임정보가 복수의 부호화 모드 중 어느 모드에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 모드 정보를 추출한다. 여기서, 복수의 부호화 모드는 머지 모드 및 차분 움직임벡터 부호화 모드를 포함한다. 모드 정보가 머지 모드를 지시하는 경우, 복호화부(310)는 머지 후보들 중 어느 후보로부터 현재블록의 움직임벡터를 유도할지 여부를 지시하는 머지 인덱스 정보를 움직임정보에 대한 신택스 요소로서 추출한다. 반면, 모드 정보가 차분 움직임벡터 부호화 모드를 지시하는 경우, 복호화부(310)는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록의 움직임벡터가 참조하는 참조픽처에 대한 정보를 움직임벡터에 대한 신택스 요소로서 추출한다. 한편, 영상 부호화 장치가 복수의 예측 움직임벡터 후보들 중에서 어느 하나의 후보를 현재블록의 예측 움직임벡터로 사용한 경우에는 예측 움직임벡터 식별정보가 비트스트림에 포함된다. 따라서 이 경우에는, 차분 움직임벡터에 대한 정보와 참조픽처에 대한 정보뿐만 아니라 예측 움직임벡터 식별정보도 움직임벡터에 대한 신택스 요소로서 추출한다.When the prediction type information indicates inter prediction, the decoder 310 extracts syntax elements for the inter prediction information. First, mode information indicating which of the plurality of encoding modes has been encoded in the motion information of the current block is extracted. Here, the plurality of encoding modes include merge mode and differential motion vector encoding mode. When the mode information indicates a merge mode, the decoder 310 extracts merge index information indicating which of the merge candidates to derive the motion vector of the current block as a syntax element for the motion information. On the other hand, when the mode information indicates the differential motion vector encoding mode, the decoder 310 extracts information about the differential motion vector and information about the reference picture referenced by the motion vector of the current block as syntax elements for the motion vector. do. Meanwhile, when the video encoding device uses one candidate among a plurality of prediction motion vector candidates as the prediction motion vector of the current block, prediction motion vector identification information is included in the bitstream. Therefore, in this case, not only information about the differential motion vector and information about the reference picture, but also prediction motion vector identification information is extracted as a syntax element for the motion vector.

한편, 복호화부(310)는 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.Meanwhile, the decoder 310 extracts information about the quantized transform coefficients of the current block as information about the residual signal.

역양자화부(320)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고 역변환부(330)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.The inverse quantization unit 320 inversely quantizes the quantized transform coefficients, and the inverse transformation unit 330 inversely transforms the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, thereby generating a residual block for the current block.

예측부(340)는 인트라 예측부(342) 및 인터 예측부(344)를 포함한다. 인트라 예측부(342)는 현재블록의 예측 타입인 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(344)는 현재블록의 예측 타입인 인트라 예측일 때 활성화된다.The prediction unit 340 includes an intra prediction unit 342 and an inter prediction unit 344. The intra prediction unit 342 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction, and the inter prediction unit 344 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction.

인트라 예측부(342)는 복호화부(310)로부터 추출된 인트라 예측 모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측 모드 중 현재블록의 인트라 예측 모드를 결정하고, 인트라 예측 모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다. The intra prediction unit 342 determines the intra prediction mode of the current block among a plurality of intra prediction modes from the syntax elements for the intra prediction mode extracted from the decoder 310, and determines the intra prediction mode of the current block according to the intra prediction mode. Use these to predict the current block.

인터 예측부(344)는 복호화부(310)로부터 추출된 인트라 예측 모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임정보를 결정하고, 결정된 움직임정보를 이용하여 현재블록을 예측한다.The inter prediction unit 344 determines motion information of the current block using syntax elements for the intra prediction mode extracted from the decoder 310, and predicts the current block using the determined motion information.

먼저, 인터 예측부(344)는 복호화부(310)로부터 추출된 인터 예측에서의 모드 정보를 확인한다. 모드 정보가 머지 모드를 지시하는 경우, 인터 예측부(344)는 현재블록의 주변블록을 이용하여 기 결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 인터 예측부(344)가 머지 리스트를 구성하는 방법은 영상 부호화 장치의 인터 예측부(124)와 동일하다. 그리고, 복호화부(310)으로부터 전달된 머지 인덱스 정보를 이용하여 머지 리스트 내의 머지 후보들 중에서 하나의 머지 후보를 선택한다. 그리고 선택된 머지 후보의 움직임정보, 즉, 머지 후보의 움직임벡터와 참조픽처를 현재블록의 움직임벡터와 참조픽처로 설정한다. First, the inter prediction unit 344 checks the mode information in the inter prediction extracted from the decoder 310. When the mode information indicates a merge mode, the inter prediction unit 344 constructs a merge list including a predetermined number of merge candidates using neighboring blocks of the current block. The method of the inter prediction unit 344 constructing the merge list is the same as that of the inter prediction unit 124 of the video encoding device. Then, one merge candidate is selected from among the merge candidates in the merge list using the merge index information transmitted from the decoder 310. Then, the motion information of the selected merge candidate, that is, the motion vector and reference picture of the merge candidate, are set as the motion vector and reference picture of the current block.

반면, 모드 정보가 차분 움직임벡터 부호화 모드를 지시하는 경우, 인터 예측부(344)는 현재블록의 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 인터 예측부(344)가 예측 움직임벡터 후보들을 유도하는 방법은 영상 부호화 장치의 인터 예측부(124)와 동일하다. 만약, 영상 부호화 장치가 복수의 예측 움직임벡터 후보들 중에서 어느 하나의 후보를 현재블록의 예측 움직임벡터로 사용한 경우에는 움직임정보에 대한 신택스 요소는 예측 움직임벡터 식별정보를 포함한다. 따라서, 이 경우에, 인터 예측부(344)는 예측 움직임벡터 후보들 중 예측 움직임벡터 식별정보에 의해 지시되는 후보를 예측 움직임벡터로 선택할 수 있다. 그러나, 영상 부호화 장치가 복수의 예측 움직임벡터 후보들에 기 정의된 함수를 사용하여 예측 움직임벡터를 결정한 경우에는, 인터 예측부는 영상 부호화 장치와 동일한 함수를 적용하여 예측 움직임벡터를 결정할 수도 있다. 현재블록의 예측 움직임벡터가 결정되면, 인터 예측부(344)는 예측 움직임벡터와 복호화부(310)로부터 전달된 차분 움직임벡터를 가산하여 현재블록의 움직임벡터를 결정한다. 그리고 복호화부(310)로부터 전달된 참조픽처에 대한 정보를 이용하여 현재블록의 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정한다.On the other hand, when the mode information indicates the differential motion vector encoding mode, the inter prediction unit 344 derives prediction motion vector candidates using the motion vectors of neighboring blocks of the current block, and uses the prediction motion vector candidates to predict the current block. Determine the predicted motion vector for the motion vector of . The method by which the inter prediction unit 344 derives predicted motion vector candidates is the same as that of the inter prediction unit 124 of the video encoding device. If the video encoding device uses one candidate among a plurality of predicted motion vector candidates as the predicted motion vector of the current block, the syntax element for the motion information includes predicted motion vector identification information. Therefore, in this case, the inter prediction unit 344 may select the candidate indicated by the prediction motion vector identification information among the prediction motion vector candidates as the prediction motion vector. However, when the video encoding device determines the predicted motion vector using a predefined function for a plurality of predicted motion vector candidates, the inter prediction unit may determine the predicted motion vector by applying the same function as that of the video encoding device. When the predicted motion vector of the current block is determined, the inter prediction unit 344 adds the predicted motion vector and the differential motion vector delivered from the decoder 310 to determine the motion vector of the current block. Then, the reference picture referenced by the motion vector of the current block is determined using information about the reference picture transmitted from the decoder 310.

머지 모드 또는 차분 움직임벡터 부호화 모드에서 현재블록의 움직임벡터와 참조픽처가 결정되면, 인터 예측부(344)는 참조픽처 내에서 움직임벡터가 지시하는 위치의 블록을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다.When the motion vector and reference picture of the current block are determined in merge mode or differential motion vector coding mode, the inter prediction unit 344 generates a prediction block of the current block using the block at the position indicated by the motion vector within the reference picture. do.

한편, 양방향 예측의 경우, 인터 예측부(344)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소를 이용하여 참조픽처 리스트 0 및 참조픽처 리스트 1로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처를 참조하는 제1 움직임벡터와 제2 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 제1 참조픽처를 참조하는 제1 움직임벡터에 의해 제1 참조블록을 생성하고, 제2 참조픽처를 참조하는 제2 움직임벡터에 의해 제2 참조블록을 생성한다. 현재블록에 대한 예측블록은 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 생성한다. Meanwhile, in the case of bi-prediction, the inter prediction unit 344 selects the first reference picture and the second reference picture from reference picture list 0 and reference picture list 1, respectively, using syntax elements for inter prediction information, and each reference A first motion vector and a second motion vector referring to the picture are determined. Then, a first reference block is generated using a first motion vector referring to the first reference picture, and a second reference block is generated using a second motion vector referring to the second reference picture. The prediction block for the current block is generated by averaging or weighted averaging the first reference block and the second reference block.

또한, 인터 예측부(344)는 양방향 예측을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성하기 위해 본 개시의 양방향 옵티컬 플로우(bi-directional optical flow; BIO) 프로세스를 수행할 수도 있다. 다시 말해, 인터 예측부(344)는 현재블록에 대한 양방향의 움직임 벡터들을 결정한 후에, 픽셀 단위 혹은 서브 블록 단위로 BIO 프로세스에 따른 움직인 보상을 사용하여 현재블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다. Additionally, the inter prediction unit 344 may perform the bi-directional optical flow (BIO) process of the present disclosure to generate a prediction block of the current block using bi-directional prediction. In other words, after determining bidirectional motion vectors for the current block, the inter prediction unit 344 can generate a prediction block for the current block using motion compensation according to the BIO process on a pixel-by-pixel or sub-block basis. .

양방향 예측을 이용한 움직임 보상시에 BIO 프로세스를 적용할지 여부는 다양한 방법으로 결정될 수 있다. BIO 프로세스에 대한 상세 및 움직임 보상 과정에서 BIO 프로세스를 적용할지 여부에 대한 상세는 도 4 이하의 도면들을 참조하여 후술한다.Whether to apply the BIO process when compensating for motion using bidirectional prediction can be determined in various ways. Details on the BIO process and whether to apply the BIO process in the motion compensation process will be described later with reference to the drawings in FIG. 4 and below.

가산기(350)는 역변환부로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.The adder 350 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit and the prediction block output from the inter prediction unit or intra prediction unit. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting a block to be decoded later.

필터부(360)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)를 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링하고 메모리(370)에 저장한다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 복호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.The filter unit 360 deblocks and filters the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts caused by block-level decoding and stores them in the memory 370. When all blocks in one picture are reconstructed, the reconstructed picture is later used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be decoded.

본 개시는 움직임 보상에서의 양방향 옵티컬 플로우(bi-directional optical flow, BIO)의 적용과 관련된다. 부호화 장치는 인터 예측 과정에서 코딩 블록(CU: coding unit) 단위의 움직임 추정 및 보상을 수행한 후, 그 결과물인 움직임 벡터(MV) 값을 복호화 장치 측에 전송하게 되고, 부호화 장치 및 복호화 장치는 CU 단위의 MV 값을 기반으로 BIO를 이용하여 픽셀 단위로 혹은 CU 보다 작은 서브 블록(즉, sub-CU) 단위로 MV 값을 추가적으로 보정할 수 있다. 즉, BIO는 n×n 크기의 블록에서부터 1×1 크기의 블록(즉, 픽셀) 단위로 코딩 블록(CU)의 움직임을 각 블록의 크기를 기준으로 정밀하게 움직임을 보상할 수 있다. 또한, BIO 프로세스는 부호화 장치와 복호화 장치가 서로 공유하는 기 복호화된 정보를 이용한 명시적인 방정식을 적용하여 수행되므로, 부호화 장치로부터 복호화 장치로 BIO 프로세스를 위한 추가적인 정보의 시그널링은 요구되지 않는다. This disclosure relates to the application of bi-directional optical flow (BIO) in motion compensation. The encoding device performs motion estimation and compensation in units of coding blocks (CU: coding units) during the inter-prediction process and then transmits the resulting motion vector (MV) value to the decoding device, and the encoding device and the decoding device Based on the MV value in CU units, the MV value can be additionally corrected on a pixel basis or on a sub-block (i.e., sub-CU) basis that is smaller than the CU using BIO. In other words, BIO can precisely compensate for the movement of coding blocks (CUs) from n×n-sized blocks to 1×1-sized blocks (i.e., pixels) based on the size of each block. Additionally, since the BIO process is performed by applying an explicit equation using previously decoded information shared between the encoding device and the decoding device, signaling of additional information for the BIO process from the encoding device to the decoding device is not required.

도 4는 BIO의 기본적인 개념을 설명하기 위한 참조도이다.Figure 4 is a reference diagram for explaining the basic concept of BIO.

영상 부호화 및 복호화 시 이용하는 BIO는 움직임 벡터 정보가 양방향 (bi-prediction) 정보여야 하고, 영상을 구성하는 픽셀이 일정한 속도로 이동하고 픽셀 값의 변화가 거의 없다는 가정을 기반으로 한다.BIO, which is used when encoding and decoding images, is based on the assumption that motion vector information must be bi-prediction information, that the pixels that make up the image move at a constant speed, and that there is little change in pixel values.

우선, 현재블록에 대한 (통상의) 양방향 움직임 예측에 의하여 참조픽처들(Ref0과 Ref1)에서 현재 픽처의 부호화되는 현재블록과 가장 유사한 대응 영역들(즉, 참조 블록들)을 가리키는 양방향 움직임 벡터들(MV0,MV1)이 결정되었다고 가정하자. 해당 두 개의 양방향 움직임 벡터들은 현재블록의 움직임을 나타내는 값이다. 즉, 양방향 움직임 벡터들은 현재블록을 하나의 단위로 설정하고, 해당 단위에 대한 움직임을 전체적으로 추정한 값이다.First, by (normal) bidirectional motion prediction for the current block, bidirectional motion indicates corresponding regions (i.e., reference blocks) that are most similar to the current block to be encoded in the current picture in the reference pictures (Ref 0 and Ref 1 ). Assume that the vectors (MV 0 and MV 1 ) have been determined. The two bidirectional motion vectors represent the movement of the current block. In other words, bidirectional motion vectors set the current block as one unit and are an overall estimate of the movement for that unit.

도 4의 예시에서, 현재블록 내 픽셀 P와 대응되는 것으로 양방향 움직임 벡터(MV0)가 가리키는 참조픽처(Ref0)내 픽셀은 P0이며, 현재블록 내 픽셀 P와 대응되는 것으로 양방향 움직임 벡터(MV1)가 가리키는 참조픽처(Ref1)내 픽셀은 P1이다. 그리고, 도 4에서 픽셀 P에 대한 움직임은 현재블록의 전체적인 움직임과는 조금 상이하다라고 가정하자. 예컨대, 도 4의 Ref0내 픽셀 A에 위치하는 물체가 현재 픽처의 현재블록 내 픽셀 P를 지나 Ref1 내 픽셀 B로 움직였다면, 픽셀 A 및 픽셀 B는 상당히 유사한 값을 가지게 된다. 또한, 이 경우, 현재블록 내 픽셀 P와 가장 유사한 Ref0 내 지점은 양방향 움직임 벡터(MV0)가 가리키는 P0이 아니라, P0를 소정의 변위 벡터(vxτ 0 , vyτ 0)만큼 이동시킨 A이며, 현재블록 내 픽셀 P와 가장 유사한 Ref1 내 지점은 양방향 움직임 벡터(MV1)가 가리키는 P1이 아니라, P1를 소정의 변위 벡터(-vxτ 1 , -vyτ 1)만큼 이동시킨 B이다. τ 0τ 1은 현재 픽처를 기준으로 각각 Ref0와 Ref1에 대한 시간축 거리를 의미하며, POC (Picture Order Count)를 기반으로 계산된다. 이하에서는, 편의상, (vx,vy )를 “옵티컬 플로우(optical flow)” 또는 “BIO 움직임벡터”라고 지칭한다. In the example of Figure 4, the pixel in the reference picture (Ref 0) indicated by the bidirectional motion vector (MV 0 ) corresponding to the pixel P in the current block is P 0, and the pixel in the reference picture (Ref 0 ) indicated by the bidirectional motion vector (MV 0) is P 0 , and the bidirectional motion vector (MV 0) corresponding to the pixel P in the current block is The pixel in the reference picture (Ref 1 ) pointed to by MV 1 ) is P 1 . And, let us assume that the movement of pixel P in FIG. 4 is slightly different from the overall movement of the current block. For example, if the object located at pixel A in Ref 0 in FIG. 4 moves through pixel P in the current block of the current picture and moves to pixel B in Ref1, pixel A and pixel B have quite similar values. Also, in this case, the point in Ref0 that is most similar to pixel P in the current block is not P0 pointed to by the bidirectional motion vector (MV0), but A that moves P0 by a predetermined displacement vector ( v x τ 0 , v y τ 0 ). , and the point in Ref1 that is most similar to pixel P in the current block is not P1 indicated by the bidirectional motion vector (MV1), but B, where P1 is moved by a predetermined displacement vector (- v x τ 1 , -v y τ 1 ). . τ 0 and τ 1 refer to the time axis distance to Ref0 and Ref1, respectively, based on the current picture, and are calculated based on POC (Picture Order Count). Hereinafter, for convenience, ( v x , v y ) is referred to as “optical flow” or “BIO motion vector.”

그러므로, 현재 픽처 내 현재블록의 픽셀(P)값을 예측함에 있어서, 두 참조 픽셀(A, B)의 값을 이용하면, 양방향 움직임 벡터(MV0, MV1)가 가리키는 참조 픽셀(P0, P1)을 이용하는 것보다 좀 더 정확한 예측이 가능하다. 위와 같이, 옵티컬 플로우 (v x ,v y )에 의해 특정되는 현재블록 내 픽셀 단위의 움직임을 고려하여 현재블록의 한 픽셀을 예측하는 데 사용되는 참조 픽셀을 변경하는 개념은 현재블록 내 서브블록들 단위의 움직임을 고려하는 것으로 확장될 수 있다. Therefore, when predicting the pixel (P) value of the current block in the current picture, using the values of the two reference pixels (A, B), the reference pixels (P0, P1) indicated by the bidirectional motion vectors (MV0, MV1) More accurate predictions are possible than using As above, the concept of changing the reference pixel used to predict one pixel of the current block by considering the movement of pixels within the current block specified by the optical flow ( v It can be expanded to consider the movement of units.

이하에서는, BIO 기법에 따라, 현재블록 내 픽셀에 대한 예측값을 생성하는 이론적인 방법을 설명하기로 한다. 설명의 편의를 위해, BIO 기반의 양방향 움직임 보상을 픽셀 단위로 수행하는 것을 전제로 한다.Below, we will describe a theoretical method for generating predicted values for pixels in the current block according to the BIO technique. For convenience of explanation, it is assumed that BIO-based bidirectional motion compensation is performed on a pixel basis.

현재블록에 대한 (통상의) 블록 단위 양방향 움직임 예측에 의하여 참조픽처(Ref0과 Ref1)에서 현재 픽처의 부호화되는 현재블록과 가장 유사한 대응 영역들(즉, 참조 블록들)을 가리키는 양방향 움직임 벡터들(MV0,MV1)이 결정되었다고 가정한다. 복호화 장치는 비트스트림에 포함된 움직임 벡터 정보로부터 양방향 움직임 벡터들(MV0,MV1)를 결정할 수 있다. 또한, 현재블록 내 픽셀 (i,j)와 대응되는 것으로 움직임 벡터들(MV0)가 가리키는 참조픽처(Ref0)내 픽셀의 밝기 값(luminance value)을 I (0) (i,j)라고 정의하고, 현재블록 내 픽셀 (i,j)와 대응되는 것으로 움직임 벡터들(MV1)가 가리키는 참조픽처(Ref1)내 픽셀의 밝기값을 I (1) (i,j)라고 정의한다. A bidirectional motion vector that points to corresponding regions (i.e., reference blocks) most similar to the current block to be coded in the reference picture (Ref 0 and Ref 1 ) by (normal) block-wise bidirectional motion prediction for the current block. Assume that (MV 0 ,MV 1 ) has been determined. The decoding device can determine bidirectional motion vectors (MV 0 and MV 1 ) from motion vector information included in the bitstream. In addition, the luminance value of the pixel in the reference picture (Ref 0 ) indicated by the motion vectors (MV 0 ) corresponding to the pixel ( i,j ) in the current block is called I (0) ( i,j ). Define the brightness value of the pixel in the reference picture (Ref 1 ) pointed to by the motion vectors (MV 1 ), which corresponds to the pixel ( i,j ) in the current block, as I (1) ( i,j ).

BIO 움직임 벡터 (vx,vy )가 현재블록 내 픽셀에 대응되는 것으로 가리키는 참조픽처 Ref0내의 픽셀 A의 밝기값은 I (0)(i + vxτ 0, j + vyτ 0)로 정의될 수 있으며, 참조픽처 Ref1내의 픽셀 B의 밝기값은 I (1)(i - vxτ 1, j - vyτ 1)로 정의될 수 있다. 여기서, 테일러 급수의 1차 항만을 사용하여 선형 근사(linear approximation)를 수행하면, A와 B를 수학식 1과 같이 표현할 수 있다.The brightness value of pixel A in the reference picture Ref 0 , which the BIO motion vector ( v x , v y ) indicates corresponds to the pixel in the current block, is I ( 0 ) ( i + v It can be defined as, and the brightness value of pixel B in the reference picture Ref 1 can be defined as I (1) ( i - v x τ 1 , j - v y τ 1 ). Here, if linear approximation is performed using only the first order term of the Taylor series, A and B can be expressed as Equation 1.

여기서, Ix ( k )Iy ( k ) (k = 0, 1)는 Ref0 및 Ref1의 (i, j) 위치에서의 수평 및 수직 방향의 그래디언트 값을 나타낸다. τ 0τ 1은 현재 픽처를 기준으로 각각 Ref0와 Ref1에 대한 시간축 거리를 의미하며, POC (Picture Order Count)를 기반으로 계산된다. 수식으로 τ 0 = POC(current) - POC(Ref0), τ 1 = POC(Ref1) - POC(current) 이다.Here, I x ( k ) and I y ( k ) ( k = 0, 1) represent the gradient values in the horizontal and vertical directions at the ( i , j ) positions of Ref0 and Ref1. τ 0 and τ 1 refer to the time axis distance to Ref0 and Ref1, respectively, based on the current picture, and are calculated based on POC (Picture Order Count). The formula is τ 0 = POC(current) - POC(Ref0), τ 1 = POC(Ref1) - POC(current).

블록 내 각 픽셀의 양방향 옵티컬 플로우 (v x , v y )는 픽셀 A와 픽셀 B의 차이값으로 정의되는 Δ를 최소화하는 해로 결정한다. 수학식 1에서 유도된 A와 B의 선형 근사를 이용하여 Δ를 수학식 2로 정의할 수 있다.The bidirectional optical flow ( v x , v y ) of each pixel in the block is determined as a solution that minimizes Δ, which is defined as the difference between pixel A and pixel B. Using the linear approximation of A and B derived in Equation 1, Δ can be defined as Equation 2.

간략하게 표기하기 위해, 위 수학식 2의 각 항에서 픽셀의 위치 (i, j)는 생략되었다. For brevity, the pixel location ( i , j ) is omitted in each term of Equation 2 above.

보다 강건한(robust) 옵티컬 플로우 추정을 위해 움직임이 지역적으로 주변 픽셀들과 일관성이 있다는 가정을 도입한다. 현재 예측하고자 하는 픽셀 (i, j)에 대한 BIO 움직임 벡터는 현재 예측하고자 하는 픽셀 (i, j)를 중심으로 하는 (2M+1)x(2M+1) 크기의 마스크 Ω 내 존재하는 모든 픽셀 (i', j')에 대한 수학식 2의 차이값 Δ들을 고려한다. 즉, 현재 픽셀 (i, j)에 대한 옵티컬 플로우는 다음의 수학식 3과 같이, 마스크 Ω 내의 각 픽셀에 대하여 획득된 차이값 Δ[i',j']의 제곱합인 목적함수 Φ(v x , v y )를 최소로 하는 벡터로 결정될 수 있다.For more robust optical flow estimation, we introduce the assumption that motion is locally consistent with surrounding pixels. The BIO motion vector for the pixel ( i , j ) to be currently predicted is all pixels present in the mask Ω of size (2M+1)x(2M+1) centered on the pixel ( i , j ) to be currently predicted. Consider the difference values Δ in Equation 2 for ( i' , j' ). In other words, the optical flow for the current pixel ( i , j ) is the objective function Φ( v , v y ) can be determined as the vector that minimizes it.

여기서, (i', j')은 마스크 Ω 내 픽셀들의 위치를 의미한다. 예컨대, M = 2인 경우, 마스크의 형태는 도 5와 같다. 마스크의 중심에 위치한 빗 금친 픽셀은 현재 픽셀 (i, j)이며, 마스크 Ω 내 픽셀들은 (i', j') 으로 표현된다.Here, ( i' , j' ) means the positions of pixels within the mask Ω. For example, when M = 2, the shape of the mask is as shown in FIG. 5. The hatched pixel located in the center of the mask is the current pixel ( i , j ), and the pixels within the mask Ω are expressed as ( i' , j' ).

블록 내 각 픽셀 (i, j)의 옵티컬 플로우 (v x , v y )를 구하기 위해 목적함수 Φ(v x , v y )를 최소화하는 해를 해석적 방법(analytic method)으로 계산한다. 목적함수 Φ(v x , v y )를 각각 v x v y 로 편미분하여 ∂Φ(v x , v y )/∂v x = 0 과 ∂Φ(v x , v y )/∂v y = 0을 유도하고 두 방정식을 연립하면 수학식 4를 얻을 수 있다.To obtain the optical flow ( v x , v y ) of each pixel ( i , j ) in the block, the solution that minimizes the objective function Φ( v x , v y ) is calculated using an analytic method. Partially differentiate the objective function Φ ( v x , v y ) with v x and v y , respectively , to get ∂Φ ( v By deriving 0 and combining the two equations, Equation 4 can be obtained.

수학식 4의 s 1, s 2,s 3,s 4,s 5,s 6는 수학식 5와 같다. s 1 , s 2 , s 3 , s 4 , s 5 , and s 6 in Equation 4 are the same as Equation 5.

여기서, s 2=s 4이므로, s 4s 2로 대체하여 사용한다. Here, since s 2 = s 4 , s 4 is replaced with s 2 .

수학식 4의 연립방정식을 풀어서 v x v y 를 구할 수 있다. 일례로, Cramer's rule을 사용하여 v x v y 를 유도하면 수학식 6과 같다.You can find v x and v y by solving the simultaneous equations in Equation 4. For example, deriving v x and v y using Cramer's rule is as shown in Equation 6.

또 다른 일례로, 수학식 4의 첫 번째 방정식에 v y = 0을 대입하여 v x 의 근사값을 계산하고, 두 번째 방정식에 먼저 계산된 v x 를 대입하여 v y 의 근사값을 계산하는 단순화된 방법을 사용할 수도 있으며, 이 경우 v x v y 는 수학식 7과 같이 표현된다.As another example, a simplified method of calculating the approximate value of v x by substituting v y = 0 into the first equation of Equation 4, and calculating the approximate value of v y by substituting v x calculated first into the second equation. can also be used, in which case v x and v y are expressed as Equation 7.

여기서, rm은 0 또는 매우 낮은 값으로 나눗셈이 수행되는 것을 피하기 위해 도입한 정규화 파라미터이다. 수식(7)에서 s 1 +r > m이 만족되지 않을 경우 v x (i, j) = 0으로 설정하며, s 5+r > m이 만족되지 않을 경우 v y (i, j) = 0으로 설정한다.Here, r and m are regularization parameters introduced to avoid division being performed by 0 or very low values. In equation (7), if s 1 + r > m is not satisfied, v x ( i , j ) = 0 is set, and if s 5 + r > m is not satisfied, Set v y ( i , j ) = 0.

또 다른 일례로, 수학식 4의 첫 번째 방정식에 v y = 0을 대입하여 v x 의 근사값을 계산하고, 두 번째 방정식에 v x = 0을 대입하여 v y 의 근사값을 계산하는 방법을 사용할 수 있다. 이 방법을 사용하면 v x v y 를 각각 독립적으로 계산할 수 있으며, v x v y 는 수학식 8과 같이 표현된다. As another example, you can use the method of calculating the approximate value of v x by substituting v y = 0 into the first equation of Equation 4, and calculating the approximate value of v y by substituting v x = 0 into the second equation. there is. Using this method, v x and v y can be calculated independently, and v x and v y are expressed as Equation 8.

또 다른 일례로, 수학식 4의 첫 번째 방정식에 v y = 0을 대입하여 v x 의 근사값을 계산하고, 두 번째 방정식에 v x 의 근사값을 대입하여 구한 v y 의 첫 번째 근사값과 v x = 0을 대입하여 구한 v y 의 두 번째 근사값의 평균값으로 v y 를 계산하는 방법을 사용할 수 있다. 해당 방법을 사용하여 v x v y 를 구하면 수학식 9와 같다. As another example , calculate the approximate value of v You can use the method of calculating v y as the average value of the second approximation of v y obtained by substituting 0. If v x and v y are obtained using this method, it is equivalent to Equation 9.

수학식 7 내지 9에서 사용된 정규화 파라미터 r과 m은 수학식 10과 같이 정의될 수 있다.The normalization parameters r and m used in Equations 7 to 9 can be defined as Equation 10.

여기서 d는 영상의 픽셀들의 비트 뎁스(bit depth)를 의미한다.Here, d means the bit depth of the pixels of the image.

블록 내 각 픽셀에 대해 수학식 6 내지 수학식 9 등의 방법을 사용하여 계산함으로써 블록 내 각 픽셀들의 옵티컬 플로우 v x v y 를 획득한다.The optical flow v x and v y of each pixel in the block is obtained by calculating for each pixel in the block using methods such as Equation 6 to Equation 9.

현재 픽셀의 옵티컬 플로우 (v x ,v y )가 결정되면, BIO에 따른 현재 픽셀 (i, j)에 대한 양방향 예측값(pred BIO )은 수학식 11에 의해 계산될 수 있다. When the optical flow ( v _ _

수학식 11에서, (I (0) +I (1) )/2는 통상적인 블록 단위 양방향 움직임 보상이므로, 나머지 항들은 BIO 오프셋(offset)으로 지칭될 수 있다.In Equation 11, ( I (0) + I (1) )/2 is a typical block-wise bidirectional motion compensation, so the remaining terms can be referred to as BIO offset.

한편, 통상적인 양방향 움직임 보상에서는 참조블록 내의 픽셀들을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 반면, 마스크의 사용은 참조블록 내의 픽셀들 이외의 다른 픽셀들에 대한 접근을 허용해야 한다. 예컨대, 도 6(a)에서와 같은 참조블록의 최좌측상단 위치((0,0) 위치)의 픽셀에 대한 마스크는 참조블록 외부의 위치에 위치하는 픽셀들을 포함한다. 통상적인 양방향 움직임 보상에서와 동일한 메모리 접근을 유지하기 위해 그리고 BIO의 연산 복잡도를 줄이기 위해, 마스크 내에서 참조블록을 벗어나는 픽셀의 I (k) ,I x (k) ,I y (k) 는 참조블록 내에서 가장 가까운 픽셀의 해당 값들로 패딩하여 사용할 수 있다. 예컨대, 도 6(b)에 도시된 바와 같이, 마스크의 크기가 5x5인 경우, 참조블록 상단에 위치한 외부 픽셀들에 대한 I (k) ,I x (k) ,I y (k) 은 참조블록 내의 최상단 행(row)의 픽셀들의 I (k) ,I x (k) ,I y (k) 로 패딩할 수 있고, 참조블록 좌측에 위치한 외부 픽셀들에 대한 I (k) ,I x (k) ,I y (k) 은 최좌측 열(column)의 I (k) ,I x (k) ,I y (k) 로 패딩할 수도 있다. Meanwhile, in typical two-way motion compensation, a prediction block of the current block is generated using pixels in the reference block. On the other hand, the use of a mask must allow access to pixels other than those in the reference block. For example, the mask for the pixel at the upper leftmost position ((0,0) position) of the reference block as shown in FIG. 6(a) includes pixels located at positions outside the reference block. To maintain the same memory access as in conventional bidirectional motion compensation and to reduce the computational complexity of BIO, the I (k) , I x (k) , I y (k) of pixels outside the reference block within the mask are referenced. It can be used by padding with the corresponding values of the nearest pixel within the block. For example, as shown in Figure 6(b), when the size of the mask is 5x5, I (k) , I x (k) , and I y (k) for external pixels located at the top of the reference block are The pixels of the top row within can be padded with I ( k ) , I ) ,I y (k) can also be padded with I (k) ,I x (k) ,I y (k) in the leftmost column.

이상에서는 현재블록 내의 각 픽셀 단위로 수행되는 BIO 프로세스를 설명하였다. 그러나, 연산의 복잡도를 줄이기 위해 BIO 프로세스는 블록 기반, 예컨대, 4x4 단위로 수행될 수도 있다. 현재블록 내의 서브블록 단위로 수행되는 BIO는 수식(6) 내지 수식(9) 등의 방법을 사용하여 현재블록 내 각 서브블록들의 단위로 옵티컬 플로우 v x v y 를 획득할 수 있다. 서브블록 기반의 BIO는 픽셀 단위의 BIO와 그 원리가 동일하며 단지 마스크의 범위만 다르다.In the above, the BIO process performed for each pixel in the current block has been described. However, to reduce computational complexity, the BIO process may be performed on a block basis, for example, in 4x4 units. BIO performed in units of subblocks within the current block can obtain optical flows v x and v y in units of each subblock within the current block using methods such as equations (6) to (9). Subblock-based BIO has the same principle as pixel-level BIO, only the mask range is different.

일례로서, 마스크 Ω의 범위가 서브블록의 범위를 포함하도록 확장될 수 있다. 서브블록의 크기가 N×N일 때, 마스크 Ω는 (2M+N)×(2M+N) 크기를 갖는다. 예를 들어 M = 2이고 서브블록의 크기가 4×4인 경우, 도 7과 같은 마스크 형태를 가진다. 서브블록을 포함하는 마스크 Ω 내의 모든 픽셀에 대해 수학식 2의 Δ들을 연산하여 서브블록에 대한 수학식 3의 목적함수를 구하고 수학식 4의 내지 9를 적용하여 서브블록 단위의 옵티컬 플로우 (v x ,v y )를 계산할 수 있다.As an example, the range of the mask Ω may be expanded to include the range of subblocks. When the size of the subblock is N×N, the mask Ω has a size of (2M+N)×(2M+N). For example, when M = 2 and the size of the subblock is 4 × 4, the mask has the shape shown in FIG. 7. Calculate Δ in Equation 2 for all pixels in the mask Ω including the subblock to obtain the objective function in Equation 3 for the subblock , and apply Equations 4 to 9 to calculate the optical flow ( v ,v y ) can be calculated.

다른 일례로서, 서브블록 내의 모든 픽셀에 대해 각 픽셀 단위로 마스크를 적용하여 수학식 2의 Δ들을 연산하고 연산된 Δ들을 제곱합하여 서브블록에 대한 수학식 3의 목적함수를 구할 수 있다. 그리고, 그 목적함수를 최소화하는 방식으로 그 서브블록에 대한 옵티컬 플로우 (v x ,v y )를 계산할 수 있다. 예컨대, 도 8을 참조하면, 현재블록 내 4x4 서브블록(820)의 (0,0) 위치의 픽셀에 대해 5x5 크기의 마스크(810a)를 적용하여 마스크(810a) 내의 모든 픽셀에 대해 수학식 2의 Δ들을 연산한다. 그리고, (0,1) 위치의 픽셀에 대해 5x5 크기의 마스크(810b)를 적용하여 마스크(810b) 내의 모든 픽셀에 대해 수학식 2의 Δ들을 연산한다. 이러한 과정을 통해 서브블록 내의 모든 픽셀들에 대해 계산된 Δ들을 제곱합하여 수학식 3의 목적함수를 구할 수 있다. 그리고 그 목적함수를 최소로 하는 옵티컬 플로우 (v x ,v y )를 계산할 수 있다. 본 예시에서의 목적함수는 수학식 12와 같이 표현된다.As another example, the objective function of Equation 3 for the subblock can be obtained by calculating the Δs in Equation 2 by applying a mask to all pixels in the subblock on a per-pixel basis and by summing the squares of the calculated Δs. Then, the optical flow ( v x , v y ) for the subblock can be calculated by minimizing the objective function. For example, referring to FIG. 8, a 5x5 sized mask 810a is applied to the pixel at the (0,0) position of the 4x4 subblock 820 in the current block, and Equation 2 is applied to all pixels in the mask 810a. Calculate the Δ values of . Then, a 5x5 sized mask 810b is applied to the pixel at the (0,1) position, and Δ values in Equation 2 are calculated for all pixels within the mask 810b. Through this process, the objective function of Equation 3 can be obtained by summing the squares of Δ calculated for all pixels in the subblock. And we can calculate the optical flow ( v x , v y ) that minimizes the objective function. The objective function in this example is expressed as Equation 12.

여기서, bk는 현재블록 내의 k 번째 서브블록을 나타내고, Ω(x,y)는 k 번째 서브블록 내의 (x, y) 좌표를 가지는 픽셀에 대한 마스크를 나타낸다. 그리고, 옵티컬 플로우 (v x ,v y ) 연산을 위해 사용되는 s 1 내지 s 6 는수학식 13과 같이 수정된다.Here, b k represents the k-th subblock in the current block, and Ω(x,y) represents a mask for a pixel with (x, y) coordinates in the k-th subblock. And, s 1 to s 6 used for optical flow ( v x , v y ) calculation are modified as shown in Equation 13.

위 수학식에서 는 각각 I x (k) ,I y (k) , 즉, 수평방향 그래디언트 및 수직방향 그래디언트를 나타낸다.In the above equation and represents I x (k) and I y (k) , that is, the horizontal gradient and the vertical gradient, respectively.

또 다른 일례로서, 도 7과 같이 서브블록 단위의 마스크를 사용하되 마스크의 각 위치마다 가중치를 적용하는 방법을 사용할 수도 있다. 가중치는 서브블록의 중심으로 갈수록 더 높은 가중치가 적용된다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 서브블록 내의 각 픽셀 단위로 마스크를 적용하는 경우 동일한 위치에 대한 Δ들이 중복 계산될 수 있다. 서브 블록(820)의 (0,0) 위치의 픽셀에 중심을 둔 마스크 (810a) 내에 위치하는 픽셀들 대부분은, 서브 블록(820)의 (1,0) 위치의 픽셀에 중심을 둔 마스크 (810b) 내에도 위치한다. 따라서, Δ들이 중복하여 계산될 수 있다. 중복되는 Δ를 반복적으로 계산하는 대신 마스크 내의 각 위치에 대해 중복되는 횟수에 따른 가중치를 부여할 수 있다. 예컨대, M = 2이고 서브블록의 크기가 4×4인 경우, 도 9와 같이 가중치가 부여된 마스크 형태를 가질 수 있다. 이와 같이 방식을 취하면, 수학식 12 및 13의 연산을 단순화하여 연산 복잡도를 줄일 수 있다.As another example, a method of using a mask in subblock units as shown in FIG. 7 and applying weights to each position of the mask may be used. Higher weights are applied toward the center of the subblock. For example, referring to FIG. 8, when a mask is applied to each pixel within a subblock, Δ's for the same position may be calculated twice. Most of the pixels located in the mask 810a centered on the pixel at the (0,0) position of the subblock 820 are masked ( It is also located within 810b). Therefore, Δs may be calculated redundantly. Instead of repeatedly calculating overlapping Δ, each position in the mask can be given a weight based on the number of overlapping times. For example, if M = 2 and the size of the subblock is 4 × 4, it may have a weighted mask form as shown in FIG. 9. By taking this approach, the computation complexity of Equations 12 and 13 can be simplified and computational complexity can be reduced.

이상에서 설명한 픽셀 기반 또는 서브블록 기반의 BIO는 많은 연산량을 필요로 한다. 따라서, 영상 부호화 또는 복호화에서 BIO에 따른 연산량을 줄이기 위한 방법이 요구되며 본 개시에서는 연산량을 줄이기 위해 일정한 조건을 만족하는 경우 움직임 보상에서 BIO 프로세스를 스킵하는 것을 제안한다.The pixel-based or subblock-based BIO described above requires a large amount of computation. Therefore, a method for reducing the amount of computation due to BIO in video encoding or decoding is required, and this disclosure proposes skipping the BIO process in motion compensation when certain conditions are met to reduce the amount of computation.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 BIO 프로세스를 선택적으로 적용하여 움직임 보상을 수행하는 장치의 구성을 도시한 블록도이다.Figure 10 is a block diagram showing the configuration of a device that performs motion compensation by selectively applying a BIO process according to an embodiment of the present invention.

본 실시예에서 설명하는 움직임 보상 장치(1000)는 영상 부호화 장치의 인터 예측부(124) 및/또는 영상 복호화 장치의 인터 예측부(344)에 구현될 수 있으며, 참조블록 생성부(1010), 스킵 결정부(1020) 및 예측블록 생성부(1030)를 포함할 수 있다. 이들 각 구성요소는 하드웨어 칩으로 구현될 수 있으며, 또는 소프트웨어로 구현되고 하나 이상의 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.The motion compensation device 1000 described in this embodiment may be implemented in the inter prediction unit 124 of an image encoding device and/or the inter prediction unit 344 of an image decoding device, and may include a reference block generator 1010, It may include a skip decision unit 1020 and a prediction block generator 1030. Each of these components may be implemented as a hardware chip, or may be implemented as software and one or more microprocessors may be implemented to execute the functions of the software corresponding to each component.

참조블록 생성부(1010)는, 참조픽처 리스트 0 내의 제1 참조픽처를 참조하는 제1 움직임벡터를 이용하여 제1 참조블록을 생성하고, 참조픽처 리스트 1 내의 제2 참조픽처를 참조하는 제2 움직임벡터를 이용하여 제2 참조블록을 생성한다.The reference block generator 1010 generates a first reference block using a first motion vector referring to the first reference picture in reference picture list 0, and a second reference block referring to the second reference picture in reference picture list 1. A second reference block is created using the motion vector.

스킵 결정부(1020)는 움직임 보상 과정에서 BIO 프로세스를 적용할지 여부를 결정한다. The skip decision unit 1020 determines whether to apply the BIO process in the motion compensation process.

예측블록 생성부(1030)는, 스킵 결정부(1020)에 의해 BIO 프로세스가 스킵되는 것으로 결정되는 경우, 통상적인 움직임 보상에 의해 현재블록의 예측블록을 생성한다. 즉, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중평균하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 반면, 스킵 결정부(1020)에 의해 BIO 프로세스가 적용되는 것으로 결정되면, 예측블록 생성부(1030)는 BIO 프로세스에 따라 제1 참조블록 및 제2 참조블록을 이용하여 현재블록의 예측블록을 생성한다. 즉, 수학식 11을 적용하여 현재블록의 예측블록을 생성할 수 있다.When the skip decision unit 1020 determines that the BIO process is skipped, the prediction block generator 1030 generates a prediction block of the current block using typical motion compensation. That is, the prediction block of the current block is generated by averaging or weighting the first reference block and the second reference block. On the other hand, if it is determined by the skip decision unit 1020 that the BIO process is applied, the prediction block generator 1030 generates a prediction block of the current block using the first reference block and the second reference block according to the BIO process. do. In other words, a prediction block of the current block can be generated by applying Equation 11.

스킵 결정부(1020)는 다음 중 하나 이상 조건에 근거하여 BIO 프로세스를 적용할지 여부를 결정할 수 있다.The skip decision unit 1020 may determine whether to apply the BIO process based on one or more of the following conditions.

- 현재블록의 텍스처(texture) 복잡도- Texture complexity of the current block

- 현재블록의 크기, 및/또는 움직임 정보 부호화 모드를 지시하는 모드 정보- Mode information indicating the size of the current block and/or motion information encoding mode

- 양방향 움직임벡터(제1 움직임벡터 및 제2 움직임벡터)가 등속도 운동 조건(constant velocity constraint, CVC) 및/또는 밝기 항상성 조건(brightness constancy constraint, BCC)을 충족하는지 여부- Whether the bidirectional motion vector (first motion vector and second motion vector) satisfies the constant velocity constraint (CVC) and/or brightness constancy constraint (BCC)

- 주변 블록들의 움직임 벡터들의 변동의 정도- Degree of variation in motion vectors of surrounding blocks

이하에서는, 각 조건을 이용하여 BIO 프로세스를 적용할지 여부를 결정하는 구체적인 방법을 설명한다. Below, a specific method for determining whether to apply the BIO process using each condition will be described.

실시예 1: 텍스처 복잡도에 따른 BIO 스킵Example 1: BIO skip according to texture complexity

옵티컬 플로우는 에지나 코너와 같이 지역적 특징(local feature)이 거의 없는 평탄한 영역에서는 강건하지 못한 결과를 보이는 경향이 있다. 또한 이러한 평탄한 텍스처를 가지고 있는 영역은 이미 종래의 블록 단위 움직임 추정을 통해서 충분히 잘 예측되었을 가능성이 높다. 따라서, 본 실시예에서는 현재블록의 텍스처 복잡도를 연산하여 텍스처 복잡도에 따라 BIO 프로세스를 스킵한다. Optical flow tends to show unreliable results in flat areas with few local features, such as edges or corners. In addition, it is highly likely that areas with such a flat texture have already been sufficiently well predicted through conventional block-level motion estimation. Therefore, in this embodiment, the texture complexity of the current block is calculated and the BIO process is skipped according to the texture complexity.

추가적인 시그널링 없이 부호화 장치와 복호화 장치가 스스로 텍스처 복잡도를 연산할 수 있도록 하기 위해, 현재블록의 텍스처 복잡도는 부호화 장치와 복호화 장치가 서로 공유하는 제1 참조블록과 제2 참조블록을 이용하여 연산될 수 있다. 즉, 부호화 장치와 복호화 장치에 각각 구현된 스킵 결정부는 스스로 현재블록의 텍스처 복잡도를 연산하여 BIO 스킵 여부를 판단한다.In order to allow the encoding device and the decoding device to calculate the texture complexity on their own without additional signaling, the texture complexity of the current block can be calculated using the first and second reference blocks shared by the encoding device and the decoding device. there is. In other words, the skip decision unit implemented in each of the encoding device and the decoding device calculates the texture complexity of the current block and determines whether to skip the BIO.

한편, 텍스처 복잡도는 주변 픽셀과의 차이값, 그래디언트, 모라벡(Moravec) 등의 연산량이 적은 지역 특징 검출자(local feature detector)를 사용할 수 있다. 본 실시예는 그래디언트를 이용하여 텍스처 복잡도를 연산한다. 참조블록들에 대한 그래디언트는 BIO 프로세스에서 사용되는 값이므로, 그래디언트를 이용하면 텍스처 복잡도에서 연산된 그래디언트의 값들을 BIO 프로세스를 수행할 때 그대로 적용할 수 있다는 장점이 있다.Meanwhile, for texture complexity, local feature detectors with a small amount of calculation, such as difference values from surrounding pixels, gradients, and Moravec, can be used. In this embodiment, texture complexity is calculated using gradient. Since the gradient for reference blocks is a value used in the BIO process, using the gradient has the advantage of being able to apply the gradient values calculated from the texture complexity as is when performing the BIO process.

본 실시예의 움직임 보상 장치(1000)는 제1 참조블록과 제2 참조블록 내의 각 픽셀의 수평방향 그래디언트와 수직방향 그래디언트를 이용하여 텍스처 복잡도를 연산한다. 하나의 예시로서, 움직임 보상 장치(1000)는 제1 참조블록 및 상기 제2 참조블록 내의 각 픽셀의 수평방향 그래디언트를 이용하여 수평방향의 복잡도를 계산하고, 제1 참조블록 및 상기 제2 참조블록 내의 각 픽셀의 수직방향 그래디언트를 이용하여 수직방향의 복잡도를 계산한다. 예를 들어, 수평방향 복잡도와 수직방향 복잡도는 수학식 14에 의해 연산될 수 있다.The motion compensation device 1000 of this embodiment calculates texture complexity using the horizontal gradient and vertical gradient of each pixel in the first and second reference blocks. As an example, the motion compensation device 1000 calculates the horizontal complexity using the horizontal gradient of each pixel in the first reference block and the second reference block, and calculates the horizontal complexity of the first reference block and the second reference block. The vertical complexity is calculated using the vertical gradient of each pixel in the pixel. For example, horizontal complexity and vertical complexity can be calculated by Equation 14.

여기서, D1과 D5는 각각 수평방향 복잡도와 수직방향 복잡도를 나타내고, CU는 현재블록의 각 픽셀의 위치에 대응하는 제1 참조블록과 제2 참조블록 내의 픽셀 위치들의 집합을, [i, j]는 제1 참조블록과 제2 참조블록에서 현재블록 내의 각 픽셀에 대응하는 위치를 나타낸다. 그리고, d1(i,j)과 d5(i,j)는 수학식 15에 의해 계산될 수 있다.Here, D1 and D5 represent the horizontal complexity and vertical complexity, respectively, and CU is a set of pixel positions in the first reference block and the second reference block corresponding to the position of each pixel in the current block, [i, j]. represents the position corresponding to each pixel in the current block in the first and second reference blocks. And, d 1 (i,j) and d 5 (i,j) can be calculated by Equation 15.

수학식 15의 d1과 d5를 이용하여 수학식 14의 수평방향 복잡도 및 수직방향 복잡도를 연산할 수 있다. 즉, 제1 참조블록 및 제2 참조블록 내에서 서로 대응하는 위치의 픽셀에 대한 시간축 거리(τ 0,τ 1)가 고려된 수평방향 그래디언트들 (τ 0 I x (0) (i,j) 1 I x (1) (i,j))의 합을 모든 픽셀 위치에 대해 계산하고 이들을 제곱합하여 수평방향 복잡도 D1을 연산할 수 있다. 그리고, 제1 참조블록 및 제2 참조블록 내에서 서로 대응하는 위치의 픽셀에 대한 시간축 거리가 고려된 수직방향 그래디언트들(τ 0 I y (0) (i,j),τ 1 I y (1) (i,j))의 합을 모든 픽셀 위치에 대해 계산하고 이들을 제곱합하여 수직방향 복잡도 D5을 연산할 수 있다. The horizontal complexity and vertical complexity of Equation 14 can be calculated using d 1 and d 5 in Equation 15. That is , the horizontal gradients ( τ 0 I The horizontal complexity D 1 can be calculated by calculating the sum of 1 I And, vertical gradients ( τ 0 I y (0) (i,j), τ 1 I y (1 ) You can calculate the vertical complexity D 5 by calculating the sum of (i,j) ) for all pixel positions and summing their squares.

수학식 15에 d4가 누락되어 있는데, d4는 d2와 동일한 값을 가진다. 수학식 15의 d1내지 d6은 수학식 5의 s1내지 s6과 연관됨을 알 수 있다. d1내지 d6는 한 픽셀 위치에서의 값을 의미하고, s1내지 s6는 한 픽셀을 중심으로 하는 마스크 내의 모든 픽셀 위치에서 계산한 d1들 내지 d6들 각각의 합을 의미한다. 즉, 수학식 15를 이용하면 수학식 5는 다음의 수학식 16과 같이 표현될 수 있다. 수학식 16에서 s4는 s2와 동일한 값을 가지므로 기재를 생략한다.d 4 is missing in Equation 15, but d 4 has the same value as d 2 . It can be seen that d 1 to d 6 in Equation 15 are related to s 1 to s 6 in Equation 5. d 1 to d 6 mean values at one pixel position, and s 1 to s 6 mean the sum of d 1 to d 6 calculated at all pixel positions in a mask centered on one pixel. In other words, using Equation 15, Equation 5 can be expressed as the following Equation 16. In Equation 16, s 4 has the same value as s 2 , so its description is omitted.

현재블록에 대한 텍스처 복잡도는 수평방향 복잡도와 수직방향 복잡도 간의 최소값(Min(D 1,D 5)),최대값(Max(D 1,D 5))또는 평균값(Ave(D 1,D 5))중 어느 하나로 설정될 수 있다. 움직임 보상 장치(1000)는 텍스처 복잡도가 임계값 T보다 작으면 BIO 프로세스를 스킵하고 임계값 T보다 크거나 또는 같으면 BIO 프로세스를 적용한다. BIO 프로세스를 적용하는 경우, 수학식 14에서 연산된 d1내지 d6가 s1내지 s6의 계산을 위해 그대로 사용될 수 있다. 즉, 본 실시예는 BIO 과정 중에 연산되어야 하는 값을 이용하여 현재블록의 텍스처 복잡도를 구하고 이를 이용하여 BIO 스킵 여부를 결정하므로, BIO 스킵 여부를 판단하기 위한 추가적인 연산량을 줄일 수 있다는 장점이 있다.The texture complexity for the current block is the minimum value (Min( D 1 , D 5 )), maximum value (Max( D 1 , D 5 )), or average value (Ave( D 1 , D 5 )) between the horizontal and vertical complexity. ) can be set to any one of the following. The motion compensation device 1000 skips the BIO process if the texture complexity is less than the threshold T, and applies the BIO process if the texture complexity is greater than or equal to the threshold T. When applying the BIO process, d 1 to d 6 calculated in Equation 14 can be used as is for the calculation of s 1 to s 6 . In other words, this embodiment obtains the texture complexity of the current block using the value that must be calculated during the BIO process and uses this to determine whether to skip BIO, so it has the advantage of reducing the amount of additional calculation to determine whether to skip BIO.

한편, 임계값 T는 수학식 7 내지 수학식 9에서 사용된 정규화 파라미터를 스케일링하는 방법을 사용할 수 있다. 정규화 파라미터 rms 1 > m - rs 5 > m - r인 관계식을 가지고 있으며, s 1<=m - r인 경우 BIO를 수행하더라도 v x 는 0이 되며, s 5<=m - r인 경우 BIO를 수행하더라도 v y 는 0이 된다. Meanwhile, the threshold T can be determined by scaling the normalization parameters used in Equations 7 to 9. The normalization parameters r and m have the relationships s 1 > m - r and s 5 > m - r , and if s 1 <= m - r , v x becomes 0 even if BIO is performed, and s 5 <= m - In case of r , v y becomes 0 even if BIO is performed.

따라서, 정규화 파라미터의 관계식을 기반으로 임계값 T를 설정하면 BIO를 수행하더라도 0이 되는 영역을 CU 단위로 미리 판별하여 BIO를 스킵할 수 있다. D 1 은 CU 내 모든 필셀 위치에 대한 d1의 총합이고, s 1은 마스크 Ω 내 모든 d 1의총합이므로, CU의 크기가 W×H이고, 마스크 Ω의 크기가 (2M+1)×(2M+1)일 때, 임계값 T를 수학식 17과 같이 설정할 수 있다.Therefore, if you set the threshold T based on the relational expression of the normalization parameter, even if BIO is performed, the area that becomes 0 can be determined in advance on a CU basis and the BIO can be skipped. D 1 is the sum of d 1 for all pixel positions in the CU, and s 1 is the sum of all d 1 in the mask Ω, so the size of the CU is W×H and the size of the mask Ω is (2M+1)×( When 2M+1), the threshold T can be set as in Equation 17.

도 11은 본 실시예에 따른 현재블록의 텍스처 복잡도에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정에 대한 하나의 예시도이다.Figure 11 is an example diagram of a process for performing motion compensation by selectively applying a BIO process according to the texture complexity of the current block according to this embodiment.

움직임 보상 장치(1000)는 제1 참조블록과 제2 참조블록 내의 각 픽셀에 대해, 수평방향 그래디언트(Ix (k))와 수직방향 그래디언트(Iy (k))를 연산한다(S1102). 그리고, 수학식 15를 이용하여 d1내지 d6을 계산하고, 이 중 d1과 d5를 이용하여 수학식 14에 따라 수평방향 복잡도(D1)및 수직방향 복잡도(D5)를 계산한다(S1104). 수평방향 복잡도(D1)및 수직방향 복잡도(D5)중의 최소값인 현재블록의 텍스처 복잡도가 임계값(T)보다 작은지 여부를 판단한다(S1106). 본 예시에서는 현재블록의 텍스처 복잡도가 수평방향 복잡도(D1)및 수직방향 복잡도(D5)중의 최소값인 것으로 설명하나, 전술한 바와 같이 텍스처 복잡도는 최대값 또는 평균값으로 설정될 수도 있다.The motion compensation device 1000 calculates the horizontal gradient (I x (k) ) and the vertical gradient (I y (k) ) for each pixel in the first and second reference blocks (S1102). Then, d 1 to d 6 are calculated using Equation 15, and among them, d 1 and d 5 are used to calculate the horizontal complexity (D 1 ) and vertical complexity (D 5 ) according to Equation 14. (S1104). It is determined whether the texture complexity of the current block, which is the minimum of the horizontal complexity (D 1 ) and the vertical complexity (D 5 ), is less than the threshold (T) (S1106). In this example, the texture complexity of the current block is explained as being the minimum of the horizontal complexity (D 1 ) and the vertical complexity (D 5 ), but as described above, the texture complexity may be set to the maximum or average value.

만약, 현재블록의 텍스처 복잡도가 임계값(T)보다 작으면 BIO 프로세스를 스킵하고 통상적인 움직임 보상에 의해 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1108). 즉, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중평균하여 현재블록의 예측블록을 생성한다.If the texture complexity of the current block is less than the threshold (T), the BIO process is skipped and a prediction block of the current block is generated by normal motion compensation (S1108). That is, the prediction block of the current block is generated by averaging or weighting the first reference block and the second reference block.

반면, 현재블록의 텍스처 복잡도가 임계값(T)보다 크거나 또는 같으면 BIO 프로세스에 따라 제1 참조블록과 제2 참조블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 먼저, s1내지 s6을 연산한다. 이 때, 이미 참조블록들 내의 픽셀들에 대한 수평방향 및 수직방향 그래디언트들은 이미 S1102에서 연산되었으므로, s1내지 s6를 구하기 위해 마스크 내에 존재하는 참조블록 외부의 픽셀들에 대해서만 수평방향 및 수직방향 그래디언트들을 연산하면 된다. 또는, 전술한 바와 같이 참조블록 외부의 픽셀들에 대한 수평방향 그래디언트와 수직방향 그래디언트를 참조블록 내부의 가까운 픽셀들의 해당값들로 패딩하는 경우에는, 이미 계산된 참조블록들 내의 픽셀들에 대한 수평방향 및 수직방향 그래디언트들만을 이용하여 s1내지 s6를 구할 수도 있다. On the other hand, if the texture complexity of the current block is greater than or equal to the threshold (T), a prediction block for the current block is generated using the first and second reference blocks according to the BIO process. First, calculate s 1 to s 6 . At this time, since the horizontal and vertical gradients for pixels in the reference blocks have already been calculated in S1102, in order to obtain s 1 to s 6 , the horizontal and vertical gradients are calculated only for pixels outside the reference block present in the mask. Just calculate the gradients. Or, as described above, when the horizontal gradient and vertical gradient for pixels outside the reference block are padded with the corresponding values of nearby pixels inside the reference block, the horizontal gradient for pixels within the already calculated reference blocks s 1 to s 6 can also be obtained using only the direction and vertical gradients.

또는, d1내지 d6은 s1내지 s6과 서로 연관되므로(수학식 16 참조), 이미 계산된 d1내지 d6을 s1내지 s6을 계산하는 데에 이용할 수도 있다.Alternatively, since d 1 to d 6 are related to s 1 to s 6 (see Equation 16), the already calculated d 1 to d 6 may be used to calculate s 1 to s 6 .

s1내지 s6가 연산되면, 수학식 6 내지 9 중 어느 하나를 이용하여 픽셀 또는 서브블록 단위의 옵티컬 플로우 (v x ,v y )를 결정한다(S1112). 그리고 현재블록 내의 해당 픽셀 또는 해당 서브블록에 옵티컬 플로우 (v x ,v y )를 적용하여, 수학식 11에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1114).When s 1 to s 6 are calculated, the optical flow ( v x , v y ) in pixel or subblock units is determined using any one of Equations 6 to 9 (S1112). Then , optical flow ( v

도 12는 본 실시예에 따른 현재블록의 텍스처 복잡도에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정을 나타내는 다른 예시도이다.Figure 12 is another example diagram showing the process of performing motion compensation by selectively applying the BIO process according to the texture complexity of the current block according to this embodiment.

도 12에 개시된 예시는 d1내지 d6을 계산하는 순서만 도 11과 다르다. 즉, 현재블록의 텍스처 복잡도를 계산하기 위해서는 d1내지 d6중 d1과 d5만 필요하다. 따라서, S1204에서와 같이 d1과 d5를 먼저 구하여 텍스처 복잡도를 계산하고, 나머지 d2, d3, d4(d2와 동일), d5는 텍스처 복잡도가 임계값보다 커 BIO 프로세스를 수행하는 경우에 계산한다(S1210). 그 이외의 과정은 도 11과 실질적으로 동일하다.The example disclosed in FIG. 12 is different from FIG. 11 only in the order of calculating d 1 to d 6 . In other words, in order to calculate the texture complexity of the current block, only d 1 and d 5 among d 1 to d 6 are needed. Therefore, as in S1204, d 1 and d 5 are first obtained to calculate texture complexity, and the remaining d2, d3, d4 (same as d2), and d5 are calculated when the texture complexity is greater than the threshold and the BIO process is performed. (S1210). Other processes are substantially the same as in FIG. 11.

아래 표는 BIO 프로세스에 따른 움직임 보상과, 본 실시예에 따른 텍스처 복잡도에 근거하여 선택적으로 BIO 프로세스를 적용한 움직임 보상을 비교한 실험 결과를 나타낸다.The table below shows the results of an experiment comparing motion compensation based on the BIO process and motion compensation using the BIO process selectively based on texture complexity according to this embodiment.

실험에 사용된 시퀀스는 Class A1 (4K) 4개, Class B (FHD) 5개, Class C (832×480) 4개, Class D(416×240) 4개이며, 각 영상들의 전체 프레임을 실험했다. 실험환경은 Random Access (RA) configuration이며, QP값은 22, 27, 32, 37로 세팅하여 실험을 하여 BD rate를 비교하였다. The sequences used in the experiment were 4 Class A1 (4K), 5 Class B (FHD), 4 Class C (832×480), and 4 Class D (416×240), and the entire frame of each video was tested. did. The experimental environment was Random Access (RA) configuration, and the QP values were set to 22, 27, 32, and 37 to compare BD rates.

본 실시예에 따르면 평균적으로 19% 정도 BIO가 skip되었으며, 연산량의 부담이 가장 큰 Class A1 (4K)에서는 32% BIO가 skip되었다. 영상의 해상도가 높아질수록 스킵되는 비율이 증가하는 경향을 확인할 수 있으며, 실질적으로 해상도가 높을수록 연산량의 부담이 크므로 의미있는 결과라고 볼 수 있다.According to this example, on average, about 19% of BIO was skipped, and in Class A1 (4K), which has the largest computation burden, 32% of BIO was skipped. It can be seen that the skipping rate tends to increase as the resolution of the image increases, and in reality, the higher the resolution, the greater the burden of computation, so this can be considered a meaningful result.

또한 평균적으로 0.02%의 Y BD rate 증가가 있었으나, 일반적으로 0.1% 이하의 BD rate 차이는 무시할 수 있는 정도의 차이로 받아들여지고 있다. 따라서 본 예시에 따라 BIO를 선택적으로 스킵하더라도 압축효율이 거의 동일함을 알 수 있다.Additionally, there was an average increase in the Y BD rate of 0.02%, but a BD rate difference of less than 0.1% is generally accepted as a negligible difference. Therefore, according to this example, it can be seen that even if BIO is selectively skipped, the compression efficiency is almost the same.

한편, 이상에서 설명한 예시들은 BIO 프로세스 전체를 스킵할 지 여부를 결정하는 것에 관련된다. 그러나, BIO 프로세스 전체를 스킵하는 대신 수평방향의 옵티컬 플로우(v x )와 수직방향의 옵티컬 플로우(v y )를 각각 독립적으로 스킵하는 것도 가능하다. 즉, 수평방향의 복잡도(D1)가 임계값(T)보다 작으면 v x =0으로 하여 수평방향에 대한 BIO 프로세스를 스킵하고, 수직방향의 복잡도(D5)가 임계값(T)보다 작으면 v y =0으로 하여 수직방향에 대한 BIO 프로세스를 스킵한다. Meanwhile, the examples described above are related to deciding whether to skip the entire BIO process. However, instead of skipping the entire BIO process, it is also possible to independently skip the horizontal optical flow ( v x ) and vertical optical flow ( v y ). In other words, if the complexity (D 1 ) in the horizontal direction is less than the threshold (T), v x = 0 and the BIO process for the horizontal direction is skipped, and the complexity (D 5 ) in the vertical direction is less than the threshold (T). If it is small, set v y = 0 and skip the BIO process for the vertical direction.

도 13는 본 실시예에 따른 현재블록의 텍스처 복잡도에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정에 대한 또 다른 예시도이다.Figure 13 is another example of the process of performing motion compensation by selectively applying the BIO process according to the texture complexity of the current block according to this embodiment.

움직임 보상 장치(1000)는 제1 참조블록과 제2 참조블록 내의 각 픽셀에 대해, 수평방향 그래디언트(Ix (k))와 수직방향 그래디언트(Iy (k))를 연산한다(S1310). 그리고, 수학식 15를 이용하여 d1및 d5를 계산하고, d1을 이용하여 수평방향 복잡도(D1)그리고 d5를 이용하여 수직방향 복잡도(D5)를 계산한다(S1320).The motion compensation device 1000 calculates the horizontal gradient (I x (k) ) and the vertical gradient (I y (k) ) for each pixel in the first and second reference blocks (S1310). Then, calculate d 1 and d 5 using Equation 15, calculate the horizontal complexity (D 1 ) using d 1 , and calculate the vertical complexity (D 5 ) using d 5 (S1320).

S1320에서 수평방향 복잡도(D1)과 수직방향 복잡도(D5)가 계산되면, 수평방향의 옵티컬 플로우를 스킵할 것인지 여부를 결정하는 과정(S1330)과 수직방향의 옵티컬 플로우를 스킵할 것인지 여부를 결정하는 과정(S1340)을 수행한다. 도 13에서는 수평방향의 옵티컬 플로우 스킵을 먼저 결정하는 것으로 설명하나, 수직방향 옵티컬 플로우 스킵을 먼저 결정하는 것도 당연히 가능하다.When the horizontal complexity (D 1 ) and the vertical complexity (D 5 ) are calculated in S1320, a process of determining whether to skip the horizontal optical flow (S1330) and whether to skip the vertical optical flow are performed. Perform the decision process (S1340). In Figure 13, it is explained that the horizontal optical flow skip is determined first, but it is of course also possible to determine the vertical optical flow skip first.

먼저 S1330에서, 움직임 보상 장치(1000)는 수평방향 복잡도(D1)가 임계값(T)보다 작은지 여부를 판단한다(S1331). 수평방향 복잡도(D1)가 임계값(T)보다 작다면 수평방향 옵티컬 플로우(v x )를 0으로 설정한다(S1332). 이는 수평방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않음을 의미한다. 만약, 수평방향 복잡도(D1)가 임계값(T)보다 크거나 같으면 d3를 계산하고(S1333), d1과 d3를 이용하여 s1과 s3를 연산한다(S1334). 수학식 7 내지 9를 참조하면, 수평방향 옵티컬 플로우(v x )를 계산하는 경우 s1과 s3만이 요구된다. d1은 S1320에서 이미 계산되었으므로, S1333에서 d3를 계산하고 S1334에서 d1과 d3를 이용하여 s1과 s3를 계산한다. 그리고, 수학식 7 내지 9 중 어느 하나에 따라 s1과 s3를 이용하여 수평방향 옵티컬 플로우(v x )를 계산한다(S1335).First, in S1330, the motion compensation device 1000 determines whether the horizontal complexity (D 1 ) is less than the threshold (T) (S1331). If the horizontal complexity (D 1 ) is less than the threshold (T), the horizontal optical flow ( v x ) is set to 0 (S1332). This means that horizontal optical flow is not applied. If the horizontal complexity (D 1 ) is greater than or equal to the threshold (T), d 3 is calculated (S1333), and s 1 and s 3 are calculated using d 1 and d 3 (S1334). Referring to Equations 7 to 9, when calculating the horizontal optical flow ( v x ), only s 1 and s 3 are required. Since d 1 has already been calculated in S1320, d 3 is calculated in S1333, and s 1 and s 3 are calculated using d 1 and d 3 in S1334. Then, the horizontal optical flow ( v x ) is calculated using s 1 and s 3 according to any one of Equations 7 to 9 (S1335).

이후, 수직방향의 옵티컬 플로우를 스킵할 것인지 여부를 결정하는 S1340으로 진행한다. 수직방향 복잡도(D5)가 임계값(T)보다 작은지 여부를 판단한다(S1341). 수직방향 복잡도(D5)가 임계값(T)보다 작다면 수직방향 옵티컬 플로우(v y )를 0으로 설정한다(S1342). 이는 수직방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않음을 의미한다. 만약, 수직방향 복잡도(D5)가 임계값(T)보다 크거나 같으면 d2와 d6을 계산하고(S1343), d2,d5,d6을 이용하여 s2,s5,s6을 연산한다(S1344). 수학식 7 또는 9를 이용하여 수직방향 옵티컬 플로우(v y )를 계산하는 경우, s2,s5,s6만이 요구된다. d5은 S1320에서 이미 계산되었으므로, S1343에서 d2와 d6을 계산하고 S1344에서 d2,d5,d6을 이용하여 s2,s5,s6를 계산한다. 그리고, 수학식 7 또는 9 중 어느 하나에 따라 s2,s5,s6를 이용하여 수직방향 옵티컬 플로우(v y )를 계산한다(S1345). Afterwards, the process proceeds to S1340, which determines whether to skip the vertical optical flow. Determine whether the vertical complexity (D 5 ) is less than the threshold (T) (S1341). If the vertical complexity (D 5 ) is less than the threshold (T), the vertical optical flow ( v y ) is set to 0 (S1342). This means that vertical optical flow is not applied. If the vertical complexity (D 5 ) is greater than or equal to the threshold (T), calculate d 2 and d 6 (S1343), and use d 2 , d 5 , and d 6 to calculate s 2 , s 5 , and s 6 Calculate (S1344). When calculating the vertical optical flow ( v y ) using Equation 7 or 9, only s 2 , s 5 , and s 6 are required. Since d 5 has already been calculated in S1320, d 2 and d 6 are calculated in S1343, and s 2 , s 5 , and s 6 are calculated using d 2 , d 5 , and d 6 in S1344. Then, calculate the vertical optical flow ( v y ) using s 2 , s 5 , and s 6 according to either Equation 7 or 9 (S1345).

한편, 만약 수학식 8을 이용하여 수직방향 옵티컬 플로우(v y )를 계산하는 경우에는, s5,s6만이 요구된다. 따라서, 이 경우에는 S1343과 S1344에서 d2및 s2의 계산을 생략해도 무방하다.Meanwhile, if calculating the vertical optical flow ( v y ) using Equation 8, only s 5 and s 6 are required. Therefore, in this case, the calculation of d 2 and s 2 may be omitted in S1343 and S1344.

이렇게 연산된 수평방향 옵티컬 플로우(v x )와 수직방향 옵티컬 플로우(v y )를 수학식 11에 대입하면, 현재블록의 예측블록이 생성된다. 수학식 11에서 수평방향 옵티컬 플로우가 스킵되는 경우에는 v x =0 이므로, 수평방향 옵티컬 플로우(v x )는 예측블록 생성에 기여하지 않는다. 마찬가지로 수직방향 옵티컬 플로우가 스킵되는 경우에는 v y =0 이므로, 수직방향 옵티컬 플로우(v x )는 예측블록 생성에 기여하지 않는다. 만약, 수평방향과 수직방향 옵티컬 플로우가 모드 스킵되는 경우에는 v x =0 이고 v y =0이므로, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균하여 예측블록을 생성한다. 즉, 통상적인 움직임 보상을 통해 예측블록을 생성하게 된다.By substituting the horizontal optical flow ( v x ) and vertical optical flow ( v y ) calculated in this way into Equation 11, a prediction block of the current block is generated. In Equation 11, when the horizontal optical flow is skipped, v x = 0, so the horizontal optical flow ( v x ) does not contribute to prediction block generation. Similarly, when the vertical optical flow is skipped, v y = 0, so the vertical optical flow ( v x ) does not contribute to prediction block generation. If the horizontal and vertical optical flows are mode-skipped, v x = 0 and v y = 0, the prediction block is generated by averaging the first and second reference blocks. In other words, a prediction block is generated through normal motion compensation.

이상에서 설명한 실시예 1에서는 참조블록 내의 픽셀을 이용하여 현재블록의 텍스처 복잡도를 추정하는 것으로 설명하였다. 그러나 현재블록의 텍스처 복잡도는 현재블록 내의 실제 픽셀들을 이용하여 연산될 수도 있다. 예컨대, 부호화 장치는 현재블록 내의 픽셀들의 수평 및 수직방향 그래디언트를 이용하여 수평방향 복잡도 및 수직방향 복잡도를 계산할 수도 있다. 즉, 현재블록 내의 각 픽셀들의 수평방향 그래디언트들의 제곱합을 이용하여 수평방향 복잡도를 연산하고 수직방향 그래디언트들의 제곱합을 이용하여 수직방향 복잡도를 연산한다. 그리고 수평방향 및 수직방향 복잡도들을 이용하여 BIO 프로세스의 스킵 여부를 결정한다. 이 경우, 부호화 장치와는 달리 복호화 장치는 현재블록 내의 픽셀들을 알 수 없으므로 부호화 장치와 동일한 방식으로 텍스처 복잡도를 연산할 수 없다. 따라서, 부호화 장치는 복호화 장치로 BIO 스킵 여부를 지시하는 정보를 추가적인 시그널링해야 한다. 즉, 복호화 장치에 구현되는 스킵 결정부는 부호화 장치로부터 수신한 BIO 스킵 여부를 지시하는 정보를 복호화하여 그 정보가 지시하는 바에 따라 BIO 프로세스를 선택적으로 스킵한다.In Example 1 described above, the texture complexity of the current block is estimated using pixels in the reference block. However, the texture complexity of the current block can also be calculated using actual pixels within the current block. For example, the encoding device may calculate the horizontal complexity and vertical complexity using the horizontal and vertical gradients of pixels in the current block. That is, the horizontal complexity is calculated using the sum of squares of the horizontal gradients of each pixel in the current block, and the vertical complexity is calculated using the sum of squares of the vertical gradients. Then, the horizontal and vertical complexities are used to decide whether to skip the BIO process. In this case, unlike the encoding device, the decoding device does not know the pixels in the current block, so it cannot calculate texture complexity in the same way as the encoding device. Therefore, the encoding device must additionally signal information indicating whether to skip BIO to the decoding device. That is, the skip decision unit implemented in the decoding device decodes the information indicating whether to skip the BIO received from the encoding device and selectively skips the BIO process according to what the information indicates.

실시예 2: 현재블록의 크기, 및/또는 움직임 정보 부호화 모드에 따른 BIO 스킵Example 2: BIO skip according to the size of the current block and/or motion information encoding mode

전술한 바와 같이, CTU로부터의 트리 구조 분할에 따라 트리 구조의 리프 노드에 해당하는 CU, 즉, 현재블록은 다양한 크기를 가질 수 있다.As described above, depending on the division of the tree structure from the CTU, the CU corresponding to the leaf node of the tree structure, that is, the current block, may have various sizes.

현재블록의 크기가 충분히 작을 경우, 현재블록의 움직임벡터는 픽셀 또는 서브블록 단위의 BIO와 상당히 유사한 값을 가질 가능성이 있으므로, BIO를 수행하여 얻는 보정 효과가 적을 수 있다. 이러한 경우, BIO를 skip하여 얻는 복잡도 감소가 BIO skip으로 인한 정밀도 손실보다 더 큰 이득이 될 가능성이 높다.If the size of the current block is sufficiently small, the motion vector of the current block is likely to have a value quite similar to the BIO in pixel or subblock units, so the correction effect obtained by performing BIO may be small. In this case, the reduction in complexity achieved by skipping BIO is likely to be a greater benefit than the loss of precision due to skipping BIO.

한편, 현재블록의 움직임벡터는 전술한 바와 같이 머지 모드로 부호화될 수도 있고 차분 움직임벡터를 부호화하는 모드로 부호화될 수도 있다. 현재블록의 움직임벡터가 머지 모드(merge mode)로 부호화된 경우라면, 현재블록의 움직임벡터는 주변블록의 움직임벡터와 병합된다. 즉, 현재블록의 움직임벡터는 주변블록의 움직임벡터와 동일하게 설정된다. 이 경우에는, BIO를 통해 추가적인 보정 효과를 얻을 수 있다.Meanwhile, the motion vector of the current block may be encoded in a merge mode or a mode that encodes a differential motion vector, as described above. If the motion vector of the current block is encoded in merge mode, the motion vector of the current block is merged with the motion vectors of the surrounding blocks. In other words, the motion vector of the current block is set to be the same as the motion vector of the surrounding blocks. In this case, additional correction effects can be obtained through BIO.

따라서 본 실시예는 현재블록의 크기 또는 움직임벡터의 부호화 모드를 지시하는 모드 정보 중 적어도 하나 이상을 이용하여 BIO 프로세스를 스킵한다. Therefore, this embodiment skips the BIO process using at least one of mode information indicating the size of the current block or the encoding mode of the motion vector.

도 14는 본 실시예에 따른 현재블록의 크기 및 움직임벡터의 부호화 모드에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정을 도시한 예시도이다. 도 14는 현재블록의 크기와 움직임벡터의 부호화 모드를 모두 이용하여 BIO 스킵 여부를 결정하고 있지만, 어느 하나를 이용하는 것도 본 발명의 범위에 포함된다.Figure 14 is an example diagram illustrating a process of performing motion compensation by selectively applying a BIO process according to the size of the current block and the encoding mode of the motion vector according to this embodiment. In Figure 14, whether to skip BIO is determined using both the size of the current block and the encoding mode of the motion vector, but using either one is also within the scope of the present invention.

움직임 보상 장치(1000)는 먼저 부호화 대상 블록인 현재블록(CU)의 크기가 임계 크기 이하인지 여부를 판단한다(S1402). 현재블록(CU)의 크기가 임계 크기보다 크면 BIO 프로세스에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1408). The motion compensation device 1000 first determines whether the size of the current block (CU), which is the encoding target block, is less than or equal to the threshold size (S1402). If the size of the current block (CU) is larger than the threshold size, a prediction block of the current block is generated according to the BIO process (S1408).

반면, 현재블록(CU)의 크기가 임계 크기 이하이면, 현재블록(CU)의 움직임벡터(MV)가 머지 모드에 의해 부호화되었는지 여부를 판단한다(S1404). 머지 모드에 의해 부호화되지 않은 경우 BIO 프로세스를 스킵하고 통상적인 움직임 보상을 통해 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1406). 머지 모드에 의해 부호화된 경우에는, BIO 프로세스에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1408).On the other hand, if the size of the current block (CU) is less than the threshold size, it is determined whether the motion vector (MV) of the current block (CU) has been encoded by merge mode (S1404). If it is not encoded by merge mode, the BIO process is skipped and a prediction block of the current block is generated through normal motion compensation (S1406). If encoded by merge mode, a prediction block of the current block is generated according to the BIO process (S1408).

예를 들어 wt×ht가 8×8로 정의될 때, 이보다 작거나 같은 8×8, 8×4, 4×8, 4×4 등의 크기를 갖는 현재블록의 움직임 벡터가 머지 모드로 부호화되지 않은 경우, BIO 프로세스가 스킵된다.For example, when w t If not encoded, the BIO process is skipped.

한편, S1308에서 BIO 프로세스에 따라 예측블록을 생성하는 과정에서, 실시예 1에 따라, 즉, 현재블록의 텍스처 복잡도에 따라 BIO 스킵 여부를 추가로 더 판단하는 것도 가능하다.Meanwhile, in the process of generating a prediction block according to the BIO process in S1308, it is possible to further determine whether to skip BIO according to Example 1, that is, according to the texture complexity of the current block.

실시예Example 3: 3: CVCCVC 및/또는 and/or BCC에to BCC 따른 BIO BIO according to 스킵skip

BIO는 영상 내의 객체가 일정한 속도로 이동하고 픽셀 값의 변화가 거의 없다는 가정을 기반으로 한다. 이를 각각 등속도 운동 조건(constant velocity constraint, CVC)과 밝기 항상성 조건(brightness constancy constraint, BCC)으로 정의한다.BIO is based on the assumption that objects in an image move at a constant speed and that pixel values rarely change. These are defined as constant velocity constraint (CVC) and brightness constancy constraint (BCC), respectively.

현재블록 단위로 추정된 양방향 움직임벡터 (MVx 0,MVy 0)와 (MVx 1,MVy 1)가 이미 CVC와 BCC 두 조건을 잘 만족하고 있다면, 동일한 가정을 기반으로 동작하는 BIO 또한 현재블록의 양방향 움직임 벡터와 유사한 값을 가질 가능성이 높다. If the bidirectional motion vectors ( MV _ It is likely to have a value similar to the bidirectional motion vector of the current block.

현재블록의 양방향 움직임벡터 (MVx 0,MVy 0)와 (MVx 1,MVy 1)가 CVC 조건을 만족한다는 것은 두 움직임벡터가 부호는 서로 반대이고 시간당 움직임의 변위가 같다는 것을 의미한다. The fact that the current block 's bidirectional motion vectors ( MV .

현재블록의 양방향 움직임벡터가 BCC 조건을 만족한다는 것은 (MVx 0,MVy 0)가 가리키는 제1 참조픽처(Ref0)에 위치한 제1 참조블록과 (MVx 1,MVy 1)가 가리키는 제2 참조픽처(Ref1)에 위치한 참조 블록의 차이가 0이 됨을 의미한다. 두 참조 블록의 차이는 SAD(Sum of Absolute Difference), SSE(Sum of Squared Errors) 등에 의해 계산될 수 있다. That the bidirectional motion vector of the current block satisfies the BCC condition means that the first reference block located in the first reference picture ( Ref0 ) indicated by ( MV 2 This means that the difference between the reference blocks located in the reference picture (Ref1) is 0. The difference between two reference blocks can be calculated by Sum of Absolute Difference (SAD), Sum of Squared Errors (SSE), etc.

일례로서, CVC 조건과 BCC 조건은 다음과 같이 표현될 수 있다.As an example, the CVC condition and BCC condition can be expressed as follows.

여기서 TCVC와 TBCC는 각각 CVC 조건과 BCC 조건의 임계값이다. Here, T CVC and T BCC are the threshold values of the CVC condition and BCC condition, respectively.

도 4를 참조하면, BIO는 제1 참조픽처(Ref0)에 대한 옵티컬 플로우 (+vx , +vy )와 제2 참조픽처(Ref1)에 대한 옵티컬 플로우 (-vx , -vy )가 크기는 서로 다른 부호를 가진다는 가정에서 출발한다. 따라서, 양방향 움직임벡터 (MVx 0,MVy 0)와 (MVx 1,MVy 1)가 BIO의 가정을 충족시킨다는 것은 양방향 움직임벡터의 x 성분들(MVx 0와 MVx 1)은 서로 다른 부호를 가져야 하고, y 성분들(MVy 0와 MVy 1)도 서로 다른 부호를 가져야 함을 의미한다. 또한, 등속도를 조건을 만족하기 위해서 MVx 0를 현재픽처와 제1 참조픽처 간의 시간축 거리인 τ 0로 나눈 값의 절대 크기(absolute value)와 MVx 1을 현재픽처와 제2 참조픽처 간의 시간축 거리인 τ 1로 나눈 값의 절대 크기가 동일해야 한다. 마찬가지로, MVy 0τ 0로 나눈 값과 MVy 1τ 1로 나눈 값의 절대 크기가 동일해야 한다. 따라서, 임계값의 개념을 도입하면 위 CVC 조건과 같이 표현될 수 있다.Referring to FIG. 4, BIO has optical flow (+ v x , + v y ) for the first reference picture (Ref0) and optical flow (- v x , - v y ) for the second reference picture (Ref1). We start from the assumption that sizes have different signs. Therefore , bidirectional motion vectors (MV x 0 , MV y 0 ) and (MV x 1 ,MV y 1 ) satisfy the assumption of BIO, which means that the This means that they must have different signs, and the y components (MV y 0 and MV y 1 ) must also have different signs. In addition, in order to satisfy the constant velocity condition , the absolute value of MV The absolute magnitude of the value divided by τ 1 , the time axis distance, must be the same. Likewise, the absolute magnitude of MV y 0 divided by τ 0 and MV y 1 divided by τ 1 must be the same. Therefore, if the concept of threshold is introduced, it can be expressed as the CVC condition above.

한편, BCC 조건은 양방향 움직임벡터 (MVx 0,MVy 0)와 (MVx 1,MVy 1)가 각각 참조하는 참조블록들 간의 SAD가 임계값(TBCC)이하인 경우에 충족된다. 물론 SAD 대신 SSE 등과 같이 두 참조블록 간의 차이를 대표할 수 있는 다른 지표가 사용되어도 무방하다.Meanwhile, the BCC condition is satisfied when the SAD between reference blocks referenced by the bidirectional motion vectors (MV x 0 , MV y 0 ) and (MV x 1 , MV y 1 ) is less than or equal to the threshold (T BCC ). Of course, other indicators that can represent the difference between two reference blocks, such as SSE, may be used instead of SAD.

도 15는 본 실시예에 따른 CVC 조건 및 BCC 조건에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정을 도시한 예시도이다.Figure 15 is an example diagram showing a process of performing motion compensation by selectively applying a BIO process according to the CVC condition and BCC condition according to this embodiment.

움직임 보상 장치(1000)는 현재블록의 양방향 움직임벡터 (MVx 0,MVy 0)와 (MVx 1,MVy 1)가 CVC 조건 및 BCC 조건을 충족하는지 여부를 판단한다(S1502), 두 조건 모두를 충족하면 BIO 프로세스를 스킵하고 통상적인 움직임 보상에 따라 예측블록을 생성한다(S1504). The motion compensation device 1000 determines whether the bidirectional motion vectors (MV x 0 , MV y 0 ) and (MV x 1 , MV y 1 ) of the current block satisfy the CVC condition and BCC condition (S1502). If all conditions are met, the BIO process is skipped and a prediction block is generated according to normal motion compensation (S1504).

반면, 두 조건 중 어느 하나라도 충족되지 않으면, BIO 프로세스에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1506).On the other hand, if either of the two conditions is not met, a prediction block of the current block is generated according to the BIO process (S1506).

도 15에서는 CVC 조건 및 BCC 조건을 모두 충족하는 경우에 BIO 프로세스를 스킵하는 것으로 설명하였으나, 이는 하나의 예시에 지나지 않으며 CVC 조건과 BCC 조건 중 어느 하나의 조건을 이용하여 BIO 스킵 여부를 결정해도 무방하다.In Figure 15, it is explained that the BIO process is skipped when both the CVC condition and the BCC condition are met, but this is only an example and it is okay to decide whether to skip the BIO using either the CVC condition or the BCC condition. do.

실시예 4: 주변 블록들의 움직임 벡터들의 변동의 정도에 따른 BIO 스킵Example 4: BIO skip according to the degree of variation of motion vectors of neighboring blocks

현재 블록의 주변 블록들에서 블록 단위로 추정된 양방향 움직임벡터들이 비슷한 값을 가진다면, 현재블록 내에서 픽셀 또는 서브블록 단위로 추정된 옵티컬 플로우 또한 비슷한 값을 가질 가능성이 높다. If the bidirectional motion vectors estimated on a block basis in neighboring blocks of the current block have similar values, the optical flow estimated on a pixel or subblock basis within the current block is also likely to have similar values.

따라서, 주변 블록들의 움직임 벡터들의 변동의 정도, 예컨대, 분산 또는 표준편차를 기반으로 현재블록의 BIO 스킵 여부를 판단하는 것이 가능하다. 극단적인 예로 주변 블록들의 움직임 벡터 분산이 0이라면, 현재블록 내의 픽셀 또는 서브블록 단위의 옵티컬 플로우 또한 현재블록의 움직임 벡터와 동일한 값을 가지게 될 가능성이 높으므로 BIO를 스킵한다. Therefore, it is possible to determine whether to skip the BIO of the current block based on the degree of variation of the motion vectors of neighboring blocks, for example, variance or standard deviation. As an extreme example, if the motion vector variance of neighboring blocks is 0, the optical flow in units of pixels or subblocks within the current block is also likely to have the same value as the motion vector of the current block, so BIO is skipped.

일례로서, 주변 블록들의 움직임 벡터 분산을 수학식 18과 같이 표현할 수 있다.As an example, the motion vector distribution of neighboring blocks can be expressed as Equation 18.

여기서, L은 주변 블록들의 집합이며 l은 주변 블록의 총 개수이다. (m, n)은 주변 블록의 인덱스를 나타내며 t ∈ (0, 1)이다. Here, L is the set of neighboring blocks and l is the total number of neighboring blocks. ( m , n ) represents the index of the surrounding block and t ∈ (0, 1).

도 16은 본 실시예에 따른 주변 블록들의 움직임 벡터 분산값에 따라 선택적으로 BIO 프로세스를 적용하여 움직임 보상을 수행하는 과정을 도시한 예시도이다.Figure 16 is an example diagram illustrating a process of performing motion compensation by selectively applying a BIO process according to the motion vector variance values of neighboring blocks according to this embodiment.

움직임 보상 장치(1000)는 주변 블록들의 움직임 벡터들의 분산과 미리 정해진 임계값을 비교한다 (S1602). 주변 블록의 움직임 벡터 분산값이 임계값보다 낮다면 BIO 프로세스를 스킵하고 통상적인 움직임 보상에 따라 예측블록을 생성한다(S1604). 반면, 주변 블록의 움직임 벡터 분산값이 임계값보다 높다면, BIO 프로세스에 따라 현재블록의 예측블록을 생성한다(S1606).The motion compensation device 1000 compares the variance of motion vectors of neighboring blocks with a predetermined threshold (S1602). If the motion vector variance of the neighboring block is lower than the threshold, the BIO process is skipped and a prediction block is generated according to normal motion compensation (S1604). On the other hand, if the motion vector variance of the neighboring block is higher than the threshold, a prediction block of the current block is generated according to the BIO process (S1606).

이상에서는 실시예 1 내지 4를 통해 각 조건들을 개별적으로 사용하여 BIO 스킵 여부를 결정하는 것을 설명하였다. 그러나 본 발명이 어느 하나의 조건을 이용하여 BIO 스킵 여부를 결정하는 것에 국한되는 것은 아니며, 본 개시에 기술된 복수 개의 조건을 선택적으로 조합하여 BIO 스킵 여부를 결정하는 것도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 예컨대, 현재블록의 크기 조건과 현재블록의 텍스처 복잡도를 이용하여 BIO 스킵 여부를 결정하는 방법, 현재블록의 크기 조건과 CVC 조건 및/또는 BCC 조건을 이용하여 BIO 스킵 여부를 결정하는 방법, CVC 조건 및 BCC 조건 중 하나 이상과 현재블록의 텍스처 복잡도를 이용하여 BIO 스킵 여부를 결정하는 방법 등과 같이 본 개시에 기술하는 다양한 방식들을 선택적으로 조합하는 것은 모두 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 이해되어야 한다.In the above, it was explained through Examples 1 to 4 that each condition was used individually to determine whether to skip BIO. However, the present invention is not limited to determining whether to skip BIO using any one condition, and determining whether to skip BIO by selectively combining a plurality of conditions described in the present disclosure is also included in the scope of the present invention. It should be interpreted as For example, a method of determining whether to skip BIO using the size condition of the current block and the texture complexity of the current block, a method of determining whether to skip BIO using the size condition of the current block and the CVC condition and/or BCC condition, and the CVC condition. and a method of determining whether to skip BIO using one or more of the BCC conditions and the texture complexity of the current block, etc., should be understood as being included in the scope of the present invention.

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.

Claims (12)

영상 부호화에서 양방향 옵티컬 플로우(Bi-directional Optical flow)를 이용하여 현재블록을 예측하는 인터 예측 장치에 있어서,
제1 참조픽처에 대한 제1 움직임벡터 및 제2 참조픽처에 대한 제2 움직임벡터를 생성하는 수단;
상기 제1 움직임벡터에 기반하여 결정된 상기 제1 참조픽처 내의 샘플들 및 상기 제2 움직임벡터에 기반하여 결정된 상기 제2 참조픽처 내의 샘플들 간의 차이 값들로부터 상기 양방향 옵티컬 플로우의 적용 여부를 결정하기 위해 사용되는 변수(variable)를 유도하는 수단; 및
상기 변수에 따라 선택적으로, 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하여 상기 제1 참조픽처 및 상기 제2 참조픽처로부터 상기 현재블록에 대한 예측샘플들을 생성하거나, 또는 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않고 상기 제1 참조픽처 및 상기 제2 참조픽처로부터 상기 현재블록에 대한 예측샘플들을 생성하는 수단
을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 예측 장치.
In the inter prediction device that predicts the current block using bi-directional optical flow in video encoding,
means for generating a first motion vector for a first reference picture and a second motion vector for a second reference picture;
To determine whether to apply the bidirectional optical flow from difference values between samples in the first reference picture determined based on the first motion vector and samples in the second reference picture determined based on the second motion vector. A means of deriving the variables used; and
Depending on the variable, prediction samples for the current block are selectively generated from the first reference picture and the second reference picture by applying the bidirectional optical flow, or the first reference is generated without applying the bidirectional optical flow. Means for generating prediction samples for the current block from a picture and the second reference picture
Inter prediction device comprising:
◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 2 was abandoned upon payment of the setup registration fee.◈ 제1항에 있어서,
상기 차이 값들로부터 유도되는 상기 변수는 SAD (Sum of Absolute Difference) 또는 SSE(Sum of Squared Errors)인 것을 특징으로 하는 인터 예측 장치.
According to paragraph 1,
The variable derived from the difference values is SAD (Sum of Absolute Difference) or SSE (Sum of Squared Errors).
제1항에 있어서,
상기 변수가 기결정된 임계값보다 작으면 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않고,
싱기 변수가 상기 임계값보다 크면 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하는 것을 특징으로 하는 인터 예측 장치.
According to paragraph 1,
If the variable is less than a predetermined threshold, the bidirectional optical flow is not applied,
Inter prediction device, characterized in that applying the bidirectional optical flow when the singi variable is greater than the threshold.
제1항에 있어서,
상기 현재블록의 폭(width)와 높이(Height) 중 어느 하나가 기정의된 길이보다 작으면, 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않는 것을 특징으로 하는 인터 예측 장치.
According to paragraph 1,
If either the width or height of the current block is smaller than a predefined length, the bidirectional optical flow is not applied.
제4항에 있어서,
상기 기정의된 길이는 8인 것을 특징으로 하는 인터 예측 장치.
According to paragraph 4,
Inter prediction device, characterized in that the predefined length is 8.
영상 복호화에서 양방향 옵티컬 플로우(Bi-directional Optical flow)를 이용하여 현재블록을 예측하는 인터 예측 방법에 있어서,
제1 참조픽처에 대한 제1 움직임벡터 및 제2 참조픽처에 대한 제2 움직임벡터를 생성하는 단계;
상기 제1 움직임벡터에 기반하여 결정된 상기 제1 참조픽처 내의 샘플들 및 상기 제2 움직임벡터에 기반하여 결정된 상기 제2 참조픽처 내의 샘플들 간의 차이 값들로부터 상기 양방향 옵티컬 플로우의 적용 여부를 결정하기 위해 사용되는 변수(variable)를 유도하는 단계; 및
상기 현재블록에 대한 예측샘플들을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 예측샘플들은, 상기 변수에 따라 선택적으로, 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하여 상기 제1 참조픽처 및 상기 제2 참조픽처로부터 생성되거나, 또는 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않고 상기 제1 참조픽처 및 상기 제2 참조픽처로부터 생성되는 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
In the inter prediction method of predicting the current block using bi-directional optical flow in video decoding,
Generating a first motion vector for a first reference picture and a second motion vector for a second reference picture;
To determine whether to apply the bidirectional optical flow from difference values between samples in the first reference picture determined based on the first motion vector and samples in the second reference picture determined based on the second motion vector. Deriving variables to be used; and
Including generating prediction samples for the current block,
The prediction samples are selectively generated from the first reference picture and the second reference picture by applying the bidirectional optical flow, or are generated from the first reference picture and the second reference picture without applying the bidirectional optical flow, depending on the variable. An inter prediction method characterized by being generated from a second reference picture.
◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈◈Claim 7 was abandoned upon payment of the setup registration fee.◈ 제6항에 있어서,
상기 차이 값들로부터 유도되는 상기 변수는 SAD (Sum of Absolute Difference) 또는 SSE(Sum of Squared Errors)인 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
According to clause 6,
The inter prediction method, characterized in that the variable derived from the difference values is SAD (Sum of Absolute Difference) or SSE (Sum of Squared Errors).
제6항에 있어서,
상기 예측샘플들을 생성하는 단계는,
상기 변수가 기결정된 임계값보다 작으면 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않고 상기 예측샘플들을 생성하는 단계; 및
싱기 변수가 상기 임계값보다 크면 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하여 상기 예측샘플들을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
According to clause 6,
The step of generating the prediction samples is,
generating the prediction samples without applying the bidirectional optical flow if the variable is smaller than a predetermined threshold; and
If the singi variable is greater than the threshold, generating the prediction samples by applying the bidirectional optical flow.
An inter prediction method comprising:
제6항에 있어서,
상기 현재블록의 폭(width)와 높이(Height) 중 어느 하나가 기정의된 길이보다 작으면, 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않는 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
According to clause 6,
An inter prediction method characterized in that if either the width or height of the current block is smaller than a predefined length, the bidirectional optical flow is not applied.
제9항에 있어서,
상기 기정의된 길이는 8인 것을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
According to clause 9,
Inter prediction method, characterized in that the predefined length is 8.
양방향 옵티컬 플로우(Bi-directional Optical flow)를 이용하여 현재블록을 예측하는 인터 예측 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는, 디코더에 의해 판독 가능한, 기록 매체에 있어서,
상기 인터 예측 방법은,
제1 참조픽처에 대한 제1 움직임벡터 및 제2 참조픽처에 대한 제2 움직임벡터를 생성하는 단계;
상기 제1 움직임벡터에 기반하여 결정된 상기 제1 참조픽처 내의 샘플들 및 상기 제2 움직임벡터에 기반하여 결정된 상기 제2 참조픽처 내의 샘플들 간의 차이 값들로부터 상기 양방향 옵티컬 플로우의 적용 여부를 결정하기 위해 사용되는 변수(variable)를 유도하는 단계; 및
상기 현재블록에 대한 예측샘플들을 생성하는 단계를 포함하되,
상기 예측샘플들은, 상기 변수에 따라 선택적으로, 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하여 상기 제1 참조픽처 및 상기 제2 참조픽처로부터 생성되거나, 또는 상기 양방향 옵티컬 플로우를 적용하지 않고 상기 제1 참조픽처 및 상기 제2 참조픽처로부터 생성되는 것을 특징으로 하는, 기록 매체.
A recording medium readable by a decoder that stores a bitstream generated by an inter prediction method that predicts the current block using bi-directional optical flow,
The inter prediction method is,
Generating a first motion vector for a first reference picture and a second motion vector for a second reference picture;
To determine whether to apply the bidirectional optical flow from difference values between samples in the first reference picture determined based on the first motion vector and samples in the second reference picture determined based on the second motion vector. Deriving variables to be used; and
Including generating prediction samples for the current block,
The prediction samples are selectively generated from the first reference picture and the second reference picture by applying the bidirectional optical flow, or are generated from the first reference picture and the second reference picture without applying the bidirectional optical flow, depending on the variable. A recording medium, characterized in that it is generated from a second reference picture.
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