KR102611845B1

KR102611845B1 - 옵티컬 플로 기반 비디오 인터 예측

Info

Publication number: KR102611845B1
Application number: KR1020217033363A
Authority: KR
Inventors: 스리람 세투라만; 지바 라즈 에이; 사가 코테차
Original assignee: 후아웨이 테크놀러지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2023-12-07
Also published as: EP3942825A4; CN113597769A; KR20210129736A; US11889109B2; BR112021018447A2; AU2020242490A1; WO2020187284A8; WO2020187284A1; MX2021011367A; EP3942825A1; JP2022525943A; IL286530A; JP2023071762A; EP3942825B1; US20220007051A1; JP7231759B2; CA3133984A1

Abstract

일부 실시예에서, 비디오 인코더 또는 비디오 디코더는 2개의 참조 프레임에 대한 비디오 신호의 현재 코딩 블록에 대한 한 쌍의 모션 벡터를 획득한다. 현재 블록의 예측은 각각의 참조 프레임의 모션 벡터 쌍을 이용하여 생성된다. 비디오 인코더 또는 비디오 디코더는 추가로, 예측에서의 샘플 값에 기반하여 현재 코딩 블록에 대한 옵티컬 플로를 결정한다. 옵티컬 플로의 한 컴포넌트는 옵티컬 플로의 다른 컴포넌트를 기반으로 결정된다. 결정된 옵티컬 플로를 이용하여 현재 코딩 블록에 대해 이중 예측 옵티컬 플로(BPOF)가 수행될 수 있다.

Description

옵티컬 플로 기반 비디오 인터 예측

본 출원은, 2019년 3월 19일에 출원되고 발명의 명칭이 "옵티컬 플로에 기반한 인터 예측을 위한 인코더, 디코더 및 대응하는 방법"인 인도 가출원 번호 제IN201931010751호에 대한 우선권을 주장하는 바이며, 상기 문헌의 내용은 그 전체로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

본 개시는 비디오 인코딩 및 디코딩에 관한 것이며, 보다 구체적으로 옵티컬 플로(optical flow)를 사용한 이중 예측(bi-predictive inter prediction)의 인터 예측을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

비디오 코딩(비디오 인코딩 및 디코딩)은 예를 들어, 방송 디지털 TV, 인터넷 및 모바일 네트워크를 통한 비디오 전송, 비디오 채팅과 같은 실시간 대화 애플리케이션, 비디오 회의, DVD 및 블루레이(Blu-ray) 디스크, 비디오 콘텐츠 수집 및 편집 시스템, 보안 애플리케이션의 캠코더와 같은 광범위한 디지털 비디오 애플리케이션에서 사용된다.

상대적으로 짧은 비디오라도 묘사하는 데 필요한 비디오 데이터의 양은 상당할 수 있으며, 이는 데이터가 스트리밍되거나 제한된 대역폭 용량을 가진 통신 네트워크를 통해 통신될 때 어려움을 초래할 수 있다. 따라서, 비디오 데이터는 일반적으로 현대의 통신 네트워크를 통해 통신되기 전에 압축된다. 메모리 리소스가 제한될 수 있기 때문에 비디오가 저장 디바이스에 저장될 때 비디오의 크기도 문제가 될 수 있다. 비디오 압축 디바이스는 전송 또는 저장 전에 비디오 데이터를 코딩하기 위해 소스에서 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 사용하여, 디지털 비디오 이미지를 나타내는 데 필요한 데이터의 양을 줄이는 경우가 많다. 압축된 데이터는 비디오 데이터를 디코딩하는 비디오 압축 해제 디바이스에 의해 목적지에서 수신된다. 제한된 네트워크 리소스와 더 높은 비디오 품질에 대한 요구가 계속 증가함에 따라 화질을 거의 또는 전혀 희생하지 않으면서 압축 비율을 개선하는 향상된 압축 및 압축 해제 기술이 바람직하다.

비디오 압축에서, 인터 예측은 현재 블록에 대한 모션 벡터를 지정하여 이전에 디코딩된 참조 화상의 재구성된 샘플을 사용하는 프로세스이다. 이러한 모션 벡터는 공간적 또는 시간적 모션 벡터 예측자를 사용하여 예측 잔차로 코딩될 수 있다. 모션 벡터는 서브 픽셀 정확도(sub-pixel accuracy)일 수 있다. 재구성된 정수 위치 값으로부터 참조 프레임의 서브 픽셀 정확한 픽셀 값을 도출하기 위해, 보간 필터가 적용된다.

이중 예측(Bi-prediction)은 현재 블록에 대한 예측이 2개의 참조 화상 영역으로부터 2개의 모션 벡터를 사용하여 도출된 2개의 예측 블록의 가중 결합으로 도출되는 프로세스를 의미한다. 이 경우, 모션 벡터 외에 2개의 예측 블록이 도출되는 참조 화상에 대한 참조 인덱스도 인코딩되어야 한다. 현재 블록에 대한 모션 벡터는 공간적 이웃의 모션 벡터와 참조 인덱스가 모션 벡터 잔차를 코딩하지 않고 상속되는 병합 프로세스를 통해서도 도출될 수 있다. 공간적 이웃에 더하여, 현재 블록에 대한 참조 프레임까지의 거리를 기준으로 참조 프레임까지의 거리를 처리하기 위해 이전에 코딩된 참조 프레임의 모션 벡터가 또한 모션 벡터의 적절한 스케일링과 함께 저장되고 시간 병합 옵션으로 사용된다.

이중 예측 옵티컬 플로(Bi-predictive Optical flow, BPOF)는 이중 예측을 위한 블록 단위 모션 보상의 상단에 대해 수행되는 샘플 단위 모션 리파인먼트(sample-wise motion refinement)이다. 기존의 옵티컬 플로 추정은 복잡도 문제나 압축 효율 격차가 있어, 옵티컬 플로 기반의 인터 예측을 위한 개선된 디바이스 및 방법이 필요하다.

본 개시의 실시예는 비디오 신호의 코딩 효율을 향상시킬 수 있는 옵티컬 플로를 이용한 이중 예측 인터 예측(bi-predictive inter prediction)을 통해 이미지를 인코딩 및 디코딩하는 인터 예측 장치 및 방법을 제공한다. 본 개시는 이 파일에 포함된 예와 청구 범위에서 자세히 설명한다.

제1 측면에 따르면, 본 개시는 비디오 신호의 현재 블록에 대한 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 기반 인터 예측을 위한 방법에 관한 것이며, 상기 방법은, 상기 현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하는 단계 - 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정되며, 상기 제5 변수 는 복수의 항(term)의 합을 지시하고, 상기 복수의 항 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호(sign)와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되며, 상기 제1 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 상기 제1 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트(gradient)와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합(sum)으로부터 획득되며, 상기 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 그리고 상기 제2 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응함 -; 및

상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 수평 모션 오프셋 및 상기 수직 모션 오프셋을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하는 단계를 포함한다.

현재 블록은 4×4 블록과 같은 임의의 크기의 블록일 수 있음을 유의한다. 현재 블록은 비디오 신호 프레임의 서브 블록일 수 있다. 현재 블록의 픽셀은 프레임의 왼쪽 상단 모서리(upper left corner)(예: 왼쪽 상단 픽셀)에 대한 픽셀의 절대 위치, 예를 들어 (x, y) 또는 블록의 왼쪽 상단 모서리(예: 왼쪽 상단 픽셀)에 대한 픽셀의 상대 위치, 예를 들어, (xBlock + i, yBlock + j)를 사용하여 참조될 수 있다. 여기서, (xBlock, yBlock)은 프레임의 왼쪽 상단 모서리(예: 왼쪽 상단 픽셀)에 대한 블록의 왼쪽 상단 모서리(예: 왼쪽 상단 픽셀)의 좌표이다.

본 개시에서 용어 "예측 픽셀 값/예측 샘플 값", 용어 "샘플/픽셀" 및 "샘플 위치/픽셀 위치"는 서로 교환될 수 있음을 이해할 수 있다.

제1 행렬과 제2 행렬은 행과 열을 포함하는 임의의 2차원 어레이일 수 있으며, 어레이의 엘리먼트는 (i, j)를 사용하여 참조할 수 있으며, 여기서 x는 수평(horizontal)/행 인덱스이고 y는 수직(vertical)/열 인덱스이다. i 및 j의 범위는 예를 들어 i = xBlock -1, ..., xBlock + 4 및 j = yBlock -1, ..., yBlock + 4일 수 있다. 제1 행렬 및 제2 행렬은 현재 블록에 대응하거나 현재 블록에 대해 결정된다. 일부 예에서, 제1 행렬의 크기는 현재 블록의 크기보다 클 수 있는 제2 행렬의 크기와 동일하다. 예를 들어, 제1 행렬과 제2 행렬의 크기는 6×6일 수 있지만 현재 블록의 크기는 4×4이다.

제1 행렬의 엘리먼트(제1 엘리먼트)는 제1 행렬의 제1 엘리먼트 위치(x, y)가 제2 행렬의 제2 엘리먼트 위치(p, q)와 동일하면 즉 (x, y)=(p, q)이면, 제2 행렬의 엘리먼트(제2 엘리먼트)에 대응한다. 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트(horizontal predicted sample gradient)가 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제1 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제2 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬에서 엘리먼트의 위치(x, y)에 대해 생성됨을 의미한다. 유사하게, 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬에서 엘리먼트의 위치(x, y)에 대해 생성됨을 의미한다.

제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트(vertical predicted sample gradient)가 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제1 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제2 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬에서 엘리먼트의 위치(p, q)에 대해 생성됨을 의미한다. 유사하게, 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬에서 엘리먼트의 위치(p, q)에 대해 생성됨을 의미한다.

행렬의 각 엘리먼트가 두 항(term)의 합으로 획득된다는 것은, 엘리먼트가 두 항 자체의 합으로 결정되거나 두 항의 합을 처리한 후의 값으로 결정될 수 있음을 의미한다. 처리(processing)는 왼쪽 시프팅(shifting), 오른쪽 시프팅, 클리핑(clipping) 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 유사하게, 항이 제2 행렬의 엘리먼트의 부호(sign) 및 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되는다는 것은, 항이 제1 행렬의 엘리먼트 자체 또는 제1 행렬의 엘리먼트가 처리된 후의 값을 취하고, 제2 행렬 엘리먼트의 부호를 적용할 수 있음을 의미한다. 제1 행렬의 엘리먼트의 처리는 왼쪽 시프팅, 오른쪽 시프팅, 클리핑 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 엘리먼트 x의 부호는 다음:

과 같이 결정될 수 있다.

여기에 제시된 기술은 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋을 기반으로 현재 블록의 이중 예측된 샘플 값을 조정한다. 수직 모션 오프셋은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득된 항의 합계(summation)만을 포함하는 제5 변수 를 기반으로 계산된다. 하나의 엘리먼트의 부호를 다른 엘리먼트에 적용하는 것은 곱셈 연산을 포함하지 않는다. 유사하게, 합계는 임의의 곱셈도 포함하지 않는다. 결과적으로, 여기에 제시된 BDOF 기반 인터 예측 기술은 곱셈 연산을 제거한다. 기존 접근 방식과 비교하여, 곱셈 연산이 부호 결정(sign determination)으로 대체되기 때문에 제5 변수 의 비트 심도(bit-depth)가 감소한다. 이는 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 의 비트 심도를 감소시키고 예측의 계산 복잡성과 승수 크기를 크게 감소시킨다.

제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋, 제2 변수 , 제4 변수 및 상기 제5 변수 에 기반하여 도출되며; 상기 제2 변수 는 상기 제2 행렬 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고 상기 제4 변수 는 복수의 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 항 각각은 상기 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하며, 상기 제3 행렬의 각 엘리먼트는 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제1 참조 프레임의 제1 예측된 샘플과 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제2 참조 프레임의 제2 예측된 샘플로부터 획득된 차이(difference)이다.

제3 행렬의 엘리먼트(제1 엘리먼트)는 제3 행렬에서 제1 엘리먼트의 위치(k ,l)가 제2 행렬에서 제2 엘리먼트의 위치(p, q)와 동일하면 즉 (k ,l)=(p, q)이면, 제2 행렬의 엘리먼트(제2 엘리먼트)에 대응함을 유의한다. 제1 예측된 샘플이 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응한다는 것은 제1 예측된 샘플이 현재 블록의 제1 참조 프레임에 있음을 의미한다. 제2 예측된 샘플이 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응한다는 것은 제2 예측된 샘플이 현재 블록의 제2 참조 프레임에 있음을 의미한다. 제1 예측된 샘플이 제3 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은 제1 예측된 샘플이 제3 행렬에서 엘리먼트의 위치(k ,l)에 있음을 의미한다. 유사하게, 제2 예측된 샘플이 제3 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은 제2 예측된 샘플이 제3 행렬에서 엘리먼트의 위치(k ,l)에 있음을 의미한다.

현재 블록의 수직 모션 오프셋 계산에 관련된 추가 값, 제2 변수 와 제4 변수 도 곱셈 연산을 포함하지 않는다. 제5 변수 와 유사하게, 제4 변수 의 계산은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제3 행렬의 엘리먼트에서 획득된 항의 합만 포함한다. 하나의 엘리먼트의 부호를 다른 엘리먼트에 적용하는 것은 곱셈 연산을 포함하지 않는다. 또한, 합계는 또한 임의의 곱셈을 포함하지 않는다. 기존 접근 방식과 비교하여, 곱셈 연산이 부호 결정으로 대체되기 때문에 제4 변수 의 비트 심도가 감소한다. 유사하게, 제2 변수 의 계산은 제2 행렬 엘리먼트의 절대값을 취하는 것을 포함하며 곱셈은 포함되지 않는다. 이와 같이, 의 비트 심도도 감소한다. 결과적으로, 수직 모션 오프셋을 계산할 때, 결과의 비트 심도도 감소하고 계산 복잡도가 크게 감소한다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 수평 모션 오프셋은 제1 변수 과 제3 변수 를 기반으로 도출되며; 상기 제1 변수 은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고 상기 제3 변수 는 복수의 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 항 각각은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 부호와 상기 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다.

제3 행렬의 엘리먼트(제3 엘리먼트)가 제1 행렬의 엘리먼트(제1 엘리먼트)에 대응한다는 것은, 제1 행렬의 제1 엘리먼트 위치(x, y)가 제3 행렬의 제3 엘리먼트 위치(k, l)와 동일한, 즉,(x, y)=(k ,l)임을 의미한다.

제1 변수 과 제3 변수 을 기반으로 수평 모션 오프셋을 도출함으로써 추가적인 계산 복잡도 감소가 달성될 수 있다. 제1 변수 과 제3 변수 의 계산은 곱셈을 포함하지 않는다. 오히려, 절대값만 취하는 것, 부호 연산을 취하는 것, 합산하는 연산이 수반된다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 수평 모션 오프셋은 다음:

에 따라 결정되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타낸다.

이것은 자기상관(autocorrelation) 및 상호상관(cross correlation) 항 및 을 기반으로 를 결정하는 가능한 방법을 보여주며, 및 는 곱셈 연산 없이 결정되므로, 를 결정하는 프로세스의 계산 복잡성이 크게 감소된다. 이와 같이 수평 모션 오프셋을 계산함으로써 수평 모션 오프셋을 효율적으로 결정할 수 있다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 수직 모션 오프셋 은 다음:

에 따라 결정되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타내고, 는 상기 수직 모션 오프셋을 나타낸다.

이것은 자기상관 및 상호상관 항 , 및 를 기반으로 를 결정하는 가능한 방법을 보여주며, , 및 는 곱셈 연산 없이 결정되므로 를 결정하는 프로세스의 계산 복잡성이 크게 감소된다. 이와 같이 수직 모션 오프셋을 계산함으로써 수직 모션 오프셋을 효율적으로 결정할 수 있다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, , , , 및 는 다음:

과 같이 결정되며, 는 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 상기 예측된 샘플 값으로부터 획득되고, 는 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 예측된 샘플 값으로부터 획득되며; 및 은 각각 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 세트를 지시하고; 및 은 각각 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 세트를 지시하며; 그리고 i 및 j는 정수이며, i의 값은 -1에서 4까지 변하고, j의 값은 -1에서 4까지 변한다.

일부 예에서, 은 현재 블록에 대응하는 서브블록 주변에 있는 제1 참조 프레임의 예측 샘플을 포함하는 블록이다. 예를 들어, 현재 블록이 4×4 블록이라면, 은 4×4 현재 블록에 대응하는 4×4 블록을 둘러싸는 제1 참조 프레임에서 6×6 블록일 수 있다. 유사하게, 은 현재 블록에 대응하는 서브블록 주변의 제2 참조 프레임에서 예측 샘플을 포함하는 블록이다. 예를 들어, 현재 블록이 4×4 블록이면, 은 4×4 현재 블록에 대응하는 4×4 블록을 둘러싸는 제2 참조 프레임에서 6×6 블록일 수 있다.

현재 블록이 4×4 블록이고 및 모두 6×6 블록이면, 및 은 각각 6×6 블록이다.

자기상관 및 상호상관 항 , , , 및 를 계산할 때, 시프팅이 , , , 및 의 정밀도 및/또는 비트 심도를 조정하기 위해 적용될 수 있음을 유의한다.

, , , 및 는 곱셈 연산 없이 결정되며, 이는 및 를 결정하기 위한 프로세스의 계산 복잡성을 상당히 감소시킴을 추가로 유의한다. 및 는 , , , 및 와 관련하여 위에 도시된 바와 같이 자기상관 및 상호상관 항을 기반으로 도출된다. 및 는 항 이 로 변경되면 및 로 결정될 수 있다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 는 수평 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정된다.

일부 예에서, 수평 방향을 따라 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플들은 동일한 수직 좌표 및 상이한 수평 좌표를 갖는다. 수직 방향을 따라 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측 샘플은 동일한 수평 좌표와 상이한 수직 좌표를 갖는다. 2개의 예측된 샘플은 각각 오른쪽 시프트, 왼쪽 시프트 또는 클리핑과 같이, 차이가 계산되기 전에 처리될 수 있다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 은 수평 방향에 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정된다.

일부 예에서, 수평 방향을 따라 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플들은 동일한 수직 좌표 및 상이한 수평 좌표를 갖는다. 수직 방향을 따라 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측 샘플은 동일한 수평 좌표와 상이한 수직 좌표를 갖는다. 2개의 예측된 샘플은 각각 오른쪽 시프트, 왼쪽 시프트 또는 클리핑과 같이, 차이가 계산되기 전에 처리될 수 있다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값은, 상기 제1 참조 프레임과 상기 제2 참조 프레임에 대해 상기 현재 블록에 대한 모션 벡터의 쌍을 이용하여, 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임으로부터 각각 획득된다.

이와 같은 제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플 값은 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 예측에 기반한 이중 예측된(bi-predicted) 샘플 값이다.

제2 측면에 따르면, 본 개시는 비디오 데이터를 인코딩하기 위한 디바이스에 관한 것이며, 상기 디바이스는 비디오 데이터 메모리; 및 비디오 인코더를 포함하고, 상기 비디오 인코더는,

상기 현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하고 - 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정되며, 상기 제5 변수 는 복수의 항의 합을 지시하고, 상기 복수의 항 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되며, 상기 제1 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 상기 제1 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 그리고 상기 제2 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응함 -; 그리고

상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 수평 모션 오프셋 및 상기 수직 모션 오프셋을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하도록 구성된다.

현재 블록은 4×4 블록과 같은 임의의 크기의 블록일 수 있음을 유의한다. 현재 블록은 비디오 신호 프레임의 서브 블록일 수 있다. 현재 블록의 픽셀은 프레임의 왼쪽 상단 모서리에 대한 픽셀의 절대 위치, 예를 들어 (x, y) 또는 블록의 왼쪽 상단 모서리에 대한 픽셀의 상대 위치, 예를 들어, (xBlock + i, yBlock + j)를 사용하여 참조될 수 있다. 여기서, (xBlock, yBlock)은 프레임의 왼쪽 상단 모서리에 대한 블록의 왼쪽 상단 모서리의 좌표이다.

제1 행렬과 제2 행렬은 행과 열을 포함하는 임의의 2차원 어레이일 수 있으며, 어레이의 엘리먼트는 (i, j)를 사용하여 참조할 수 있으며, 여기서 x는 수평/행 인덱스이고 y는 수직/열 인덱스이다. i 및 j의 범위는 예를 들어 i = xBlock -1, ..., xBlock + 4 및 j = yBlock -1, ..., yBlock + 4일 수 있다. 제1 행렬 및 제2 행렬은 현재 블록에 대응하거나 현재 블록에 대해 결정된다. 일부 예에서, 제1 행렬의 크기는 현재 블록의 크기보다 클 수 있는 제2 행렬의 크기와 동일하다. 예를 들어, 제1 행렬과 제2 행렬의 크기는 6×6일 수 있지만 현재 블록의 크기는 4×4이다.

제1 행렬의 엘리먼트(제1 엘리먼트)는 제1 행렬의 제1 엘리먼트 위치(x, y)가 제2 행렬의 제2 엘리먼트 위치(p, q)와 동일하면 즉 (x, y)=(p, q)이면, 제2 행렬의 엘리먼트(제2 엘리먼트)에 대응한다. 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제1 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제2 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬에서 엘리먼트의 위치(x, y)에 대해 생성됨을 의미한다. 유사하게, 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트가 제1 행렬에서 엘리먼트의 위치(x, y)에 대해 생성됨을 의미한다.

제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제1 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응한다는 것은, 현재 블록의 제2 참조 프레임의 샘플을 기반으로 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 생성됨을 의미한다. 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬에서 엘리먼트의 위치(p, q)에 대해 생성됨을 의미한다. 유사하게, 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬의 엘리먼트에 대응한다는 것은, 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트가 제2 행렬에서 엘리먼트의 위치(p, q)에 대해 생성됨을 의미한다.

행렬의 각 엘리먼트가 두 항의 합으로 획득된다는 것은, 엘리먼트가 두 항 자체의 합으로 결정되거나 두 항의 합을 처리한 후의 값으로 결정될 수 있음을 의미한다. 처리는 왼쪽 시프팅, 오른쪽 시프팅, 클리핑 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 유사하게, 항이 제2 행렬의 엘리먼트의 부호 및 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되는다는 것은, 항이 제1 행렬의 엘리먼트 자체 또는 제1 행렬의 엘리먼트가 처리된 후의 값을 취하고, 제2 행렬 엘리먼트의 부호를 적용할 수 있음을 의미한다. 제1 행렬의 엘리먼트의 처리는 왼쪽 시프팅, 오른쪽 시프팅, 클리핑 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 엘리먼트 x의 부호는 다음:

과 같이 결정될 수 있다.

여기에 제시된 기술은 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋을 기반으로 현재 블록의 이중 예측된 샘플 값을 조정한다. 수직 모션 오프셋은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득된 항의 합계만을 포함하는 제5 변수 를 기반으로 계산된다. 하나의 엘리먼트의 부호를 다른 엘리먼트에 적용하는 것은 곱셈 연산을 포함하지 않는다. 유사하게, 합계는 임의의 곱셈도 포함하지 않는다. 결과적으로, 여기에 제시된 BDOF 기반 인터 예측 기술은 곱셈 연산을 제거한다. 기존 접근 방식과 비교하여, 곱셈 연산이 부호 결정으로 대체되기 때문에 제5 변수 의 비트 심도가 감소한다. 이는 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 의 비트 심도를 감소시키고 예측의 계산 복잡성과 승수 크기를 크게 감소시킨다.

제3 측면에 따르면, 본 개시는 비디오 데이터를 다코딩하기 위한 디바이스에 관한 것이며, 상기 디바이스는 비디오 데이터 메모리; 및 비디오 디코더를 포함하고, 상기 비디오 디코더는,

과 같이 결정될 수 있다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋, 제2 변수 , 제4 변수 및 상기 제5 변수 에 기반하여 도출도출되며; 상기 제2 변수 는 상기 제2 행렬 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고 상기 제4 변수 는 복수의 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 항 각각은 상기 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하며, 상기 제3 행렬의 각 엘리먼트는 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제1 참조 프레임의 제1 예측된 샘플과 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제2 참조 프레임의 제2 예측된 샘플로부터 획득된 차이이다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 수평 모션 오프셋은 제1 변수 과 제3 변수 를 기반으로 도출되며; 상기 제1 변수 은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고 상기 제3 변수 는 복수의 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 항 각각은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 부호와 상기 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서,

상기 수평 모션 오프셋은 다음:

에 따라 결정되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타낸다.

이것은 자기상관 및 상호상관 항 및 을 기반으로 를 결정하는 가능한 방법을 보여주며, 및 는 곱셈 연산 없이 결정되므로, 를 결정하는 프로세스의 계산 복잡성이 크게 감소된다. 이와 같이 수평 모션 오프셋을 계산함으로써 수평 모션 오프셋을 효율적으로 결정할 수 있다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 수직 모션 오프셋 은 다음:

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, , , , 및 는 다음:

자기상관 및 상호상관 항 ,,,, , 및 를 계산할 때, 시프팅이 , , , 및 의 정밀도 및/또는 비트 심도를 조정하기 위해 적용될 수 있음을 유의한다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 는 수평 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정된다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 은 수평 방향에 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정된다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값은, 상기 제1 참조 프레임과 상기 제2 참조 프레임에 대해 상기 현재 블록에 대한 모션 벡터의 쌍을 이용하여, 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임으로부터 각각 획득된다.

이와 같은 제2 측면 및 제3 측면 또는 제2 측면 및 제3 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플 값은 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 예측에 기반한 이중 예측된 샘플 값이다.

제4 측면에 따르면, 본 개시는 비디오 신호의 현재 블록에 대한 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 기반 인터 예측을 위한 장치에 관한 것이며, 상기 장치는,

상기 현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하도록 - 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정되며, 상기 제5 변수 는 복수의 항의 합을 지시하고, 상기 복수의 항 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되며, 상기 제1 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 상기 제1 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 그리고 상기 제2 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응함 - 구성된 결정 유닛; 및

상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 수평 모션 오프셋 및 상기 수직 모션 오프셋을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하도록 구성된 예측 처리 유닛을 포함한다.

과 같이 결정될 수 있다.

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 결정 유닛은 상기 수평 모션 오프셋, 제2 변수 , 제4 변수 및 상기 제5 변수 에 기반하여 상기 수직 모션 오프셋을 결정하도록 구성되고; 상기 제2 변수 는 상기 제2 행렬 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고 상기 제4 변수 는 복수의 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 항 각각은 상기 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하며, 상기 제3 행렬의 각 엘리먼트는 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제1 참조 프레임의 제1 예측된 샘플과 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제2 참조 프레임의 제2 예측된 샘플로부터 획득된 차이이다.

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 결정 유닛은 제1 변수 과 제3 변수 를 기반으로 수평 모션 오프셋을 결정하도록 구성되고; 상기 제1 변수 은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고 상기 제3 변수 는 복수의 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 항 각각은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 부호와 상기 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다.

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 결정 유닛은 다음:

에 따라 상기 수평 모션 오프셋을 결정하도록 구성되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타낸다.

에 따라 상기 수직 모션 오프셋 을 결정하도록 구성되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타내고, 는 상기 수직 모션 오프셋을 나타낸다.

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, , , , 및 는 다음:

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 는 수평 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정된다.

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 은 수평 방향에 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정된다.

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 디바이스의 가능한 구현 형태에서, 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값은, 상기 제1 참조 프레임과 상기 제2 참조 프레임에 대해 상기 현재 블록에 대한 모션 벡터의 쌍을 이용하여, 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임으로부터 각각 획득된다.

이와 같은 제4 측면 또는 제4 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플 값은 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 예측에 기반한 이중 예측된 샘플 값이다.

본 발명의 일부 측면에 따른 방법은 본 발명의 일부 측면에 따른 장치에 의해 수행될 수 있다. 본 발명의 일부 측면에 따른 방법의 추가 특징 및 구현 형태는 본 발명의 일부 측면에 따른 장치의 기능 및 그의 상이한 구현 형태로부터 직접적으로 기인한다.

코딩 디바이스는 인코딩 디바이스 또는 디코딩 디바이스일 수 있음을 유의한다.

다른 측면에 따르면, 본 발명은 프로세서 및 메모리를 포함하는 비디오 스트림을 디코딩하는 장치에 관한 것이다. 상기 메모리는 상기 프로세서가 이전에 도시된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장한다.

다른 측면에 따르면, 본 발명은 프로세서 및 메모리를 포함하는 비디오 스트림을 인코딩하는 장치에 관한 것이다. 상기 메모리는 상기 프로세서가 이전에 도시된 방법을 수행하게 하는 명령을 저장한다.

다른 측면에 따르면, 실행될 때 하나 이상의 프로세서가 비디오 데이터를 코딩하도록 구성되게 하는 명령이 저장된 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체가 제안된다. 상기 명령은 상기 하나 이상의 프로세서가 이전에 표시된 방법을 수행하게 한다.

다른 측면에 따르면, 컴퓨터 프로그램이 컴퓨터 상에서 실행될 때 이전에 도시된 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 갖는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.

하나 이상의 실시예의 세부사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에 설명되어 있다. 다른 특징, 목적 및 이점은 설명, 도면 및 청구범위에서 명백할 것이다.

명료함을 위해, 전술한 실시예 중 임의의 하나는 본 개시의 범위 내에서 새로운 실시예를 생성하기 위해 임의의 하나 이상의 다른 전술한 실시예와 결합될 수 있다.

이들 및 기타 특징은 첨부된 도면 및 청구범위와 관련하여 취해진 다음의 상세한 설명으로부터 보다 명확하게 이해될 것이다.

본 발명의 추가 실시예는 다음 도면과 관련하여 설명될 것이며, 여기서:
도 1a는 여기에 제시된 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 코딩 시스템의 예를 보여주는 블록도를 도시한다.
도 1b는 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 코딩 시스템의 다른 예를 보여주는 블록도를 도시한다.
도 2는 여기에 제시된 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 인코더의 예를 보여주는 블록도를 도시한다.
도 3은 여기에 제시된 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 디코더의 예시적인 구조를 나타내는 블록도이다.
도 4는 인코딩 장치 또는 디코딩 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 인코딩 장치 또는 디코딩 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 그레이디언트의 자기 상관 및 상호 상관을 계산하기 위한 6×6 윈도우와 4×4 서브 블록 사이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 7은 이중 예측 옵티컬 플로(Bi-predictive Optical Flow)의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 옵티컬 플로에 기반한 인터 예측 프로세스의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 9는 비디오 신호의 현재 블록에 대한 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 기반 인터 예측 방법의 일 예를 나타내는 흐름도이다.
도 10은 비디오 신호의 현재 블록에 대한 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 기반 인터 예측 장치의 예시적인 구조를 나타내는 블록도이다.
도 11은 콘텐츠 전송 서비스를 제공하는 콘텐츠 공급 시스템의 예시적인 구조를 나타내는 블록도이다.
도 12는 단말 디바이스의 일 예의 구조를 나타내는 블록도이다.
다양한 도면에서, 동일하거나 기능적으로 동등한 특징에 대해 동일한 참조 부호가 사용될 것이다.

다음 설명에서, 본 개시의 일부를 형성하고, 본 발명의 실시예의 특정 측면 또는 본 발명의 실시예가 사용될 수 있는 특정 측면을 예시로서 보여주는 첨부 도면을 참조한다. 본 발명의 실시예는 다른 측면이 사용될 수 있고 구조적 또는 로직적 변경이 본 발명이 범위를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 이해된다. 따라서, 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 되며, 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.

예를 들어, 설명된 방법과 관련된 개시는 또한 방법을 수행하도록 구성된 대응하는 디바이스 또는 시스템에 대해 참일 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지인 것으로 이해된다. 예를 들어, 하나 또는 복수의 특정 방법 단계가 설명되면, 그러한 하나 이상의 유닛이 도면에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않아도, 대응하는 디바이스는 설명된 하나 또는 복수의 방법 단계를 수행하기 위해 하나 또는 복수의 유닛, 예를 들어 기능 유닛(예: 하나 또는 복수의 단계를 수행하는 하나의 유닛 또는 복수의 단계 중 하나 이상을 각각 수행하는 복수의 유닛)을 포함할 수 있다. 반면에, 예를 들어, 하나 또는 복수의 유닛, 예를 들어, 기능 유닛에 기반하여 특정 장치가 설명되면, 그러한 하나 또는 복수의 단계가 도면에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않더라도, 대응하는 방법은 하나 또는 복수의 유닛의 기능을 수행하는 하나의 단계(예: 하나 또는 복수의 유닛의 기능을 수행하는 하나의 단계, 또는 복수의 유닛 중 하나 이상의 기능을 각각 수행하는 복수의 단계)를 포함할 수 있다. 또한, 여기에서 설명된 다양한 예시적인 실시 예들 및/또는 측면들의 특징들은 특별히 달리 언급되지 않는 한 서로 결합될(combine) 수 있다는 것이 이해된다.

본 개시는 옵티컬 플로의 계산된 제1 컴포넌트에 기반하고 임의의 값비싼 곱셈을 요구하지 않고 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트를 계산하는 기술을 제공한다. 이 기술은 BPOF가 활성화될 때 인코딩 및 디코딩 끝에서 모두 사용될 수 있다. 옵티컬 플로에 기반한 인터 예측을 위한 개선된 디바이스 및 방법을 제공하므로, BPOF의 계산 복잡도를 증가시키지 않으면서 기존 BPOF에 비해 압축 효율을 향상시킨다.

본 발명을 자세히 설명하기 위해 다음 용어, 약어 및 표기법이 사용된다.

POC Picture Order Count in display order

MV Motion Vector

MCP Motion Compensated Prediction

HEVC High Efficient Video Coding

BPOF BI-predictive Optical-flow based decoder side correction for MCP

BDOF Bi-Directional Optical Flow

여기에서 사용되는 바와 같이, 비디오 신호 또는 비디오 시퀀스는 동영상을 나타내는 일련의 후속 프레임이다. 다시 말해서, 비디오 신호 또는 비디오 시퀀스는 복수의 프레임(화상 또는 이미지라고도 함)으로 구성된다.

여기에서 사용되는 바와 같이, 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU)은 프레임의 일부(예를 들어, 64×64 픽셀)를 포함하는 미리 정의된 크기의 비디오 시퀀스의 코딩 구조의 루트를 나타낸다. CTU는 여러 CU로 파티셔닝될 수 있다.

여기에서 사용되는 바와 같이, 코딩 유닛(Coding Unit, CU)은 CTU에 속하는 프레임의 일부를 포함하는 미리 정의된 크기의 비디오 시퀀스의 기본 코딩 구조를 나타낸다. CU는 추가로 CU로 파티셔닝될 수 있다.

여기에서 예측 유닛(Prediction Unit, PU)은 CU를 파티셔닝한 결과인 코딩 구조를 의미한다.

여기에서 사용된 바와 같이, 본 문서에서 코로케이티드(co-located)라는 용어는 제1 프레임, 즉 현재 프레임 내의 실제 블록 또는 영역에 대응하는 제2 프레임, 즉 참조 프레임 내의 블록 또는 영역을 나타낸다.

비디오 코딩은 일반적으로 비디오 또는 비디오 시퀀스를 형성하는 일련의 화상을 처리하는 것을 말한다. "화상"이라는 용어 대신 "프레임" 또는 "이미지"라는 용어가 비디오 코딩 분야의 동의어로 사용될 수 있다. 비디오 코딩(또는 일반적으로 코딩)은 비디오 인코딩과 비디오 디코딩의 두 부분을 포함한다. 비디오 인코딩은 소스(source) 측에서 수행되며, 일반적으로 (보다 효율적인 저장 및/또는 전송을 위해) 비디오 화상을 나타내는 데 필요한 데이터의 양을 줄이기 위해 원본 비디오 화상을 (예: 압축에 의해) 처리하는 것을 포함한다. 비디오 디코딩은 목적지(destination) 측에서 수행되고 일반적으로 비디오 화상을 재구성하기 위해 인코더에 비해 역 처리를 포함한다. 비디오 화상(또는 일반적으로 화상)의 "코딩"을 참조하는 실시 예는 비디오 화상 또는 각각의 비디오 시퀀스의 "인코딩" 또는 "디코딩"과 관련되는 것으로 이해되어야 한다. 인코딩 부분과 디코딩 부분의 결합을 CODEC(Coding and Decoding)이라고도 한다.

무손실 비디오 코딩의 경우, 원본 비디오 화상이 재구성될 수 있으며, 즉, 재구성된 비디오 화상은 원본 비디오 화상과 같은 품질을 갖는다(저장 또는 전송 중 전송 손실 또는 기타 데이터 손실이 없다고 가정). 손실 비디오 코딩의 경우, 예를 들어, 양자화에 의해 추가 압축이 수행되어, 비디오 화상을 나타내는 데이터의 양을 감소시키며, 이는 디코더에서 완전히 재구성될 수 없으며, 즉, 재구성된 비디오 화상의 품질이 원본 비디오 화상의 품질에 비해 낮거나 더 나쁘다.

여러 비디오 코딩 표준은 "손실 하이브리드 비디오 코덱" 그룹(즉, 샘플 도메인에서의 공간적 및 시간적 예측과 변환 도메인에서 양자화를 적용하기 위해 2차원 변환 코딩을 결합)에 속한다. 비디오 시퀀스의 각 화상은 일반적으로 중첩되지 않는 블록의 세트로 파티셔닝되고(partitioned), 코딩은 일반적으로 블록 레벨에서 수행된다. 다시 말해서, 인코더에서 비디오는 일반적으로 블록(비디오 블록) 레벨에서 처리 즉, 인코딩되며, 예를 들어, 공간적(인트라 화상) 예측 및/또는 시간적(인터 화상) 예측을 사용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록(현재 처리/처리될 블록)에서 예측 블록을 감산하여 잔차 블록을 획득하고, 잔차 블록을 변환하고 잔차 블록을 변환 도메인에서 양자화하여 전송될 데이터의 양을 감소시킨다. 디코더에서, 인코더와 비해 역 처리가 인코딩되거나 압축된 블록에 적용되어 표현을 위해 현재 블록을 재구성한다. 또한, 인코더는 디코더 처리 루프(loop)를 복제하여 둘 다 동일한 예측(예: 인트라 예측 및 인터 예측) 및/또는 후속 블록을 처리, 즉 코딩하기 위한 재구성을 생성한다.

비디오 코딩 시스템(10), 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30)의 실시 예는 도 1a 내지 도 3과 관련하여 설명된다.

도 1a는 예시적인 코딩 시스템(10), 예를 들어, 여기에 제시된 기술을 활용할 수 있는 비디오 코딩 시스템(10)(또는 간략히, 코딩 시스템(10))의 개략도이다. 비디오 코딩 시스템(10)의 비디오 인코더(20)(또는 간략히, 인코더(20)) 및 비디오 디코더(30)(또는 간략히, 디코더(30))는 여기에서 설명된 다양한 예들에 따른 기술들을 수행하도록 구성될 수 있는 디바이스들의 예들을 나타낸다.

도 1a에 도시된 바와 같이, 코딩 시스템(10)은 인코딩된 화상 데이터(21)를 예를 들어, 인코딩된 화상 데이터(21)를 디코딩하기 위해 목적지 디바이스(14)로 제공하도록 구성된 소스 디바이스(12)를 포함한다. 소스 디바이스(12)는 인코더(20)를 포함하고, 화상 소스(16), 화상 전처리기(18)와 같은 전처리기(pre-processor)(또는 전처리 유닛)(18), 및 통신 인터페이스 또는 통신 유닛(22)을 추가로 포함할 수 있다.

화상 소스(16)는 실제 화상을 캡처하기 위한 카메라와 같은 모든 종류의 화상 캡처 장치, 컴퓨터 애니메이션 화상을 생성하기 위한 컴퓨터 그래픽 프로세서와 같은 모든 종류의 화상 생성 장치를 포함할 수 있다. 화상 소스(16)는 또한 실제 세계 화상, 컴퓨터 생성 화상(예: 화면 콘텐츠, 가상 현실(virtual reality, VR) 화상) 및/또는 이들의 결합(예: 증강 현실(augmented reality, AR) 화상)을 획득하거나 및/또는 제공하는 임의의 종류의 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 화상 소스는 전술한 화상들 중 임의의 것을 저장하는 임의의 종류의 메모리 또는 스토리지(storage)일 수 있다.

전처리기(18) 및 전처리 유닛(18)에 의해 수행되는 처리와 구별하여, 화상 또는 화상 데이터(17)는 또한 원시(raw) 화상 또는 원시 화상 데이터(17)로 지칭될 수 있다. 전처리기(18)는 (원시) 화상 데이터(17)를 수신하고 화상 데이터(17)에 대한 전처리를 수행하여 전처리된 화상(19) 또는 전처리된 화상 데이터(19)를 획득하도록 구성된다. 전처리기(18)에 의해 수행되는 전처리는 예를 들어 트리밍(trimming), 색상 형식 변환(예: RGB에서 YCbCr로), 색상 보정, 또는 노이즈 제거(de-noising)를 포함할 수 있다.

비디오 인코더(20)는 전처리된 화상 데이터(19)를 수신하고 인코딩된 화상 데이터(21)를 제공하도록 구성된다(더 자세한 사항은 예를 들어, 도 2와 관련하여 아래에서 설명될 것이다). 소스 디바이스(12)의 통신 인터페이스(22)는 인코딩된 화상 데이터(21)를 수신하고, 인코딩된 화상 데이터(21)(또는 그의 임의의 추가 처리된 버전)를 통신 채널(13)을 통해 다른 디바이스, 예를 들어 저장 또는 직접 재구성을 위해 목적지 디바이스(14) 또는 임의의 다른 디바이스로 전송하도록 구성될 수 있다. 목적지 디바이스(14)는 디코더(30)(예: 비디오 디코더(30))를 포함하고, 추가적으로, 즉 선택적으로, 통신 인터페이스 또는 통신 유닛(28), 후처리기(post-processor)(32)(또는 후처리 유닛(32)) 및 디스플레이 디바이스(34)를 포함할 수 있다. 목적지 디바이스(14)의 통신 인터페이스(28)는 예를 들어 소스 디바이스(12)로부터 직접 또는 임의의 다른 소스, 예를 들어, 저장 디바이스, 예를 들어, 인코딩된 화상 데이터 저장 디바이스로부터, 인코딩된 화상 데이터(21)(또는 그것의 추가 처리된 버전)를 수신하고, 인코딩된 화상 데이터(21)를 디코더(30)에 제공하도록 구성된다.

통신 인터페이스(22) 및 통신 인터페이스(28)는 소스 디바이스(12)와 목적지 디바이스(14) 사이의 직접 통신 링크, 예를 들어 직접 유선 또는 무선 연결을 통해, 또는 임의의 종류의 네트워크, 예를 들어 유선 또는 무선 네트워크 또는 이들의 임의의 결합, 또는 임의의 종류의 사설 및 공용 네트워크, 또는 이들의 임의의 종류의 결합을 통해, 인코딩된 화상 데이터(21) 또는 인코딩된 데이터(21)를 전송 또는 수신하도록 구성될 수 있다.

통신 인터페이스(22)는 예를 들어, 인코딩된 화상 데이터(21)를 적절한 포맷, 예를 들어 패킷으로 패키징하거나, 및/또는 임의의 종류의 전송 인코딩 또는 통신 링크 또는 통신 네트워크를 통한 전송을 위한 처리를 사용하여, 인코딩된 화상 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다. 통신 인터페이스(22)의 대응물을 형성하는 통신 인터페이스(28)는 예를 들어, 전송된 데이터를 수신하고, 임의의 종류의 대응하는 전송 디코딩 또는 처리 및/또는 디패키징(de-packaging)을 사용하여 전송 데이터를 처리하여 인코딩된 화상 데이터(21)를 획득하도록 구성될 수 있다.

통신 인터페이스(22) 및 통신 인터페이스(28) 모두는 도 1a에서 소스 디바이스(12)에서 목적지 디바이스(14)를 가리키는 통신 채널(13)에 대한 화살표에 의해 지시된 바와 같은 단방향 통신 인터페이스 또는 양방향 통신 인터페이스로서 구성될 수 있으며, 예를 들어, 메시지를 송신 및 수신하여, 예를 들어, 연결을 설정하여, 통신 링크 및/또는 데이터 전송, 예를 들어 인코딩된 화상 데이터 전송에 관련된 기타 정보를 확인 및 교환하도록 구성될 수 있다.

목적지 디바이스(14)의 디코더(30)는 인코딩된 화상 데이터(21)를 수신하고 디코딩된 화상 데이터(31) 또는 디코딩된 화상(31)을 제공하도록 구성된다(더 자세한 사항은 예를 들어, 도 3 또는 도 5와 관련하여 아래에서 설명될 것이다). 목적지 디바이스(14)의 후처리기(32)는 디코딩된 화상 데이터(31)(또한 재구성된 화상 데이터라고도 함), 예를 들어, 디코딩된 화상 데이터(33)를 후처리하여, 후처리된 화상 데이터(33), 예를 들어, 후처리된 화상(33)을 획득하도록 구성된다. 후처리 유닛(32)에 의해 수행되는 후처리는 예를 들어, 색상 포맷 변환(예: YCbCr에서 RGB로), 색상 보정, 트리밍 또는 재샘플링(re-sampling), 또는 임의의 다른 처리, 예를 들어 디스플레이 디바이스(34)에 의한 디스플레이를 위해 디코딩된 화상 데이터(31)를 준비하는 것을 포함할 수 있다.

목적지 디바이스(14)의 디스플레이 디바이스(34)는 예를 들어 사용자 또는 뷰어(viewer)에게 화상을 디스플레이하기 위해 후처리된 화상 데이터(33)를 수신하도록 구성된다. 디스플레이 디바이스(34)는 재구성된 화상을 표현하기 위한 임의의 종류의 디스플레이, 예를 들어 통합 또는 외부 디스플레이 또는 모니터이거나 이를 포함할 수 있다. 디스플레이는 예를 들어 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 프로젝터, 마이크로 LED 디스플레이, 액정 온 실리콘(liquid crystal on silicon, LCoS), 디지털 광 프로세서(digital light processor, DLP) 또는 모든 종류의 다른 디스플레이를 포함할 수 있다.

비록 도 1a가 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)를 별개의 디바이스로서 도시하여도, 디바이스의 실시 예는 또한 둘 또는 둘 모두의 기능, 소스 디바이스(12) 또는 대응하는 기능 및 목적지 디바이스(14) 또는 대응하는 기능을 포함할 수 있다. 이러한 실시 예에서, 소스 디바이스(12) 또는 대응하는 기능 및 목적지 디바이스(14) 또는 대응하는 기능은, 동일한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 사용하거나 별개의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 또는 이들의 임의의 결합에 의해 구현될 수 있다.

설명에 기반하여 당업자에게 명백한 바와 같이, 도 1a에 도시된 바와 같이 소스 디바이스(12) 및/또는 목적지 디바이스(14) 내의 상이한 유닛의 기능 또는 기능의 존재 및 (정확한) 분할(split)은 실제 디바이스 및 애플리케이션에 따라 다를 수 있다.

인코더(20)(예: 비디오 인코더(20)) 또는 디코더(30)(예: 비디오 디코더(30)) 또는 인코더(20)와 디코더(30) 모두는, 하나 이상의 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(field-programmable gate array, FPGA), 이산 로직, 하드웨어, 비디오 코딩 전용 또는 이들의 결합과 같은, 도 1b에 도시된 바와 같이 처리 회로를 통해 구현될 수 있다. 인코더(20)는 도 2의 인코더(20) 및/또는 여기에 설명된 임의의 다른 인코더 시스템 또는 서브 시스템과 관련하여 논의된 바와 같이 다양한 모듈을 구현하기 위해 처리 회로(46)를 통해 구현될 수 있다. 디코더(30)는 도 3의 디코더(30) 및/또는 여기에 설명된 임의의 다른 디코더 시스템 또는 서브 시스템과 관련하여 논의된 바와 같은 다양한 모듈을 구현하기 위해 처리 회로(46)를 통해 구현될 수 있다. 처리 회로는 나중에 논의되는 바와 같이 다양한 작동을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기술이 소프트웨어에서 부분적으로 구현되면, 디바이스는 소프트웨어에 대한 명령을, 적절한 컴퓨터가 판독 가능한 비 일시적 저장 매체에 저장할 수 있으며, 하나 이상의 프로세서를 사용하여 하드웨어에서 명령을 실행하여 본 개시의 기술을 수행할 수 있다 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 중 하나는 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단일 디바이스에서 결합된 인코더/디코더(CODEC)의 일부로서 통합될 수 있다.

소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)는 임의의 종류의 핸드헬드 또는 고정 디바이스, 예를 들어 노트북 또는 랩톱 컴퓨터, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 또는 태블릿 컴퓨터, 카메라, 데스크톱 컴퓨터, 셋톱 박스, 텔레비전, 디스플레이 디바이스, 디지털 미디어 플레이어, 비디오 게임 콘솔, 비디오 스트리밍 디바이스(예: 콘텐츠 서비스 서버 또는 콘텐츠 전달 서버), 방송 수신기 디바이스, 방송 송신기 디바이스 등을 포함하는, 광범위한 디바이스를 포함할 수 있으며, 임의의 운영 체제를 사용하지 않거나 또는 사용할 수 있다. 일부 경우에, 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)는 무선 통신을 위해 장착될 수 있다. 따라서, 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)는 무선 통신 디바이스일 수 있다.

도 1a에 도시된 비디오 코딩 시스템(10)은 단지 예일 뿐이고, 여기에 제시된 기술은 인코딩 디바이스와 디코딩 디바이스 사이의 임의의 데이터 통신을 반드시 포함하지 않는 비디오 코딩 설정(예: 비디오 인코딩 또는 비디오 디코딩)에 적용될 수 있다. 다른 예들에서, 데이터는 로컬 메모리로부터 검색되거나, 네트워크를 통해 스트리밍된다. 비디오 인코딩 디바이스는 데이터를 인코딩하여 메모리에 저장할 수 있거나 및/또는 비디오 디코딩 디바이스는 메모리로부터 데이터를 검색 및 디코딩할 수 있다. 일부 예에서, 인코딩 및 디코딩은 서로 통신하지 않고 단순히 데이터를 메모리로 인코딩하고 및/또는 메모리로부터 데이터를 검색 및 디코딩하는 디바이스에 의해 수행된다.

설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시 예는, HEVC(High-Efficiency Video Coding) 또는 ITU-T VCEG(Video Coding Experts Group) 및 ISO/IEC MPEG(Motion Picture Experts Group)의 JCT-VC(Joint Collaboration Team on Video Coding)에 의해 개발된 차세대 비디오 코딩 표준인, VVC(Versatile Video Coding)의 참조 소프트웨어를 참조하여 여기에 설명된다. 당업자는 본 발명의 실시예가 HEVC 또는 VVC로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.

인코더 및 인코딩 방법

도 2는 여기에 제시된 기술을 구현하도록 구성된 예시적인 비디오 인코더(20)의 개략적인 블록도를 도시한다. 도 2의 예에서, 비디오 인코더(20)는 입력(201)(또는 입력 인터페이스(201)), 잔차(residual) 계산 유닛(204), 변환 처리 유닛(206), 양자화 유닛(208), 역 양자화(inverse quantization) 유닛(210) 및 역 변환(inverse transform) 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 루프 필터(loop filter) 유닛(220), 디코딩된 화상 버퍼(decoded picture buffer, DPB)(230), 모드 선택 유닛(260), 엔트로피 인코딩 유닛(270) 및 출력(272)(또는 출력 인터페이스(272))을 포함한다. 모드 선택 유닛(260)은 인터 예측 유닛(244), 인트라 예측 유닛(254) 및 파티셔닝 유닛(262)을 포함할 수 있다. 인터 예측 유닛(244)는 모션 추정 유닛 및 모션 보상 유닛(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 비디오 인코더(20)는 하이브리드 비디오 인코더 또는 하이브리드 비디오 코덱에 따른 비디오 인코더로 지칭될 수도 있다.

잔차 계산 유닛(204), 변환 처리 유닛(206), 양자화 유닛(208), 모드 선택 유닛(260)은 인코더(20)의 순방향 신호 경로를 형성하는 것으로 지칭될 수 있는 반면, 역 양자화 유닛(210), 역 변환 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 버퍼(216), 루프 필터(220), 디코딩된 화상 버퍼(DPB)(230), 인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)은 비디오 인코더(20)의 역방향 신호 경로를 형성하는 것으로 지칭될 수 있으며, 여기서 비디오 인코더(20)의 역방향 신호 경로는 디코더의 신호 경로에 대응한다(도 3의 비디오 디코더(30) 참조). 역 양자화 유닛(210), 역 변환 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 루프 필터(220), 디코딩 화상 버퍼(DPB)(230), 인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)도 비디오 인코더(20)의 "내장 디코더(built-in decoder)"를 형성하는 것으로 지칭될 수 있다.

화상 & 화상 파티셔닝(화상 & 블록)

인코더(20)는 예를 들어 입력(201)을 통해, 화상(17)(또는 화상 데이터(17)), 예를 들어 비디오 또는 비디오 시퀀스를 형성하는 화상 시퀀스의 화상을 수신하도록 구성될 수 있다. 수신된 화상 또는 화상 데이터는 또한 전처리된 화상(19)(또는 전처리된 화상 데이터(19))일 수 있다. 단순화를 위해 다음 설명은 화상(17)을 참조한다. 화상(17)은 또한 (특히, 현재 화상을 다른 화상, 예를 들어, 동일한 비디오 시퀀스, 즉 현재 화상도 포함하는 비디오 시퀀스의 이전에 인코딩 및/또는 디코딩된 화상과 구별하기 위한 비디오 코딩에서) 현재 화상 또는 코딩될 화상으로 지칭될 수 있다.

(디지털) 화상은 강도(intensity) 값이 있는 샘플들의 2차원 어레이 또는 행렬이거나 이들로 간주될 수 있다. 어레이의 샘플은 픽셀(pixel)(화상 엘리먼트의 짧은 형식) 또는 펠(pel)이라고도 한다. 어레이 또는 화상의 수평 및 수직 방향(또는 축)의 샘플 수는 화상의 크기 및/또는 해상도를 정의한다. 색상 표현을 위해, 일반적으로 세 가지 색상 컴포넌트(color component)가 사용되며, 즉, 화상이 세개의 샘플 어레이로 표현되거나 이를 포함할 수 있다. RGB 형식 또는 색 공간에서 화상은 대응하는 빨강, 녹색 및 파랑 샘플 어레이로 구성된다. 그러나 비디오 코딩에서 각 픽셀은 일반적으로 휘도(luminance) 및 색차(chrominance) 형식 또는 색 공간, 예를 들어 Y로 지시되는 휘도 컴포넌트(때로는 L이 대신 사용됨)와 Cb 및 Cr로 지시되는 2개의 색차 컴포넌트를 포함하는 YCbCr로 표현된다. 휘도(또는 짧게, 루마(luma)) 컴포넌트 Y는 밝기 또는 그레이 레벨 강도(예: 그레이 스케일 화상에서와 같이)를 나타내는 반면, 2개의 색차(또는 짧게 크로마(chroma)) 컴포넌트 Cb 및 Cr은 색차 또는 색상 정보 컴포넌트를 나타낸다. 따라서, YCbCr 형식의 화상은 휘도 샘플 값(Y)의 휘도 샘플 어레이와 색차 값(Cb 및 Cr)의 두 색차 샘플 어레이로 구성된다. RGB 형식의 화상은 YCbCr 형식으로 컨버전(conversion) 또는 변환될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이며, 이 프로세스는 색상 변환 또는 색상 컨버전이라고도 한다. 화상이 단색이면, 화상은 휘도 샘플 어레이만 포함할 수 있다. 따라서, 화상은 예를 들어 단색 형식의 루마 샘플 어레이 또는 4: 2: 0, 4: 2: 2 및 4: 4: 4 색상 형식에서의 루마 샘플 어레이와 2개의 대응하는 크로마 샘플 어레이일 수 있다.

비디오 인코더(20)의 실시 예는 화상(17)을 복수의 (일반적으로 비 중첩) 화상 블록(203)으로 파티셔닝하도록 구성된 화상 파티셔닝 유닛(도 2에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 블록은 루트(root) 블록, 매크로 블록(H.264/AVC) 또는 코딩 트리 블록(coding tree block, CTB) 또는 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU)(H.265/HEVC 및 VVC)이라고도 한다. 화상 파티셔닝 유닛은 비디오 시퀀스의 모든 화상에 대해 동일한 블록 크기 및 블록 크기를 정의하는 대응하는 그리드(grid)를 사용하거나, 또는 화상 또는 서브 세트 또는 화상 그룹 사이의 블록 크기를 변경하고, 각 화상을 대응하는 블록으로 파티셔닝하도록 구성될 수 있다.

추가 실시 예에서, 비디오 인코더는 화상(17)의 블록(203), 예를 들어 화상(17)을 형성하는 하나, 여러 또는 모든 블록을 직접 수신하도록 구성될 수 있다. 화상 블록(203)은 또한 현재 화상 블록 또는 코딩될 화상 블록으로 지칭될 수 있다.

화상(17)과 같이, 화상 블록(203)은 화상(17)보다 작은 차원이지만, 강도 값(샘플 값)을 갖는 샘플의 2차원 어레이 또는 행렬로서 간주될 수 있다. 다시 말해서, 블록(203)은 예를 들어, 하나의 샘플 어레이(예: 단색 화상(17)의 경우 루마 어레이, 또는 컬러 화상의 경우 루마 어레이 또는 크로마 어레이) 또는 3개의 샘플 어레이(예: 컬러 화상(17)의 경우 루마 어레이 및 2개의 크로마 어레이) 또는 적용된 색상 형식에 따라 다른 수 및/또는 다른 종류의 어레이를 포함할 수 있다. 블록(203)의 수평 및 수직 방향(또는 축)의 샘플 수는 블록(203)의 크기를 정의한다. 따라서, 블록은 예를 들어 샘플의 M×N(M-열 × N-행) 어레이, 또는 변환 계수의 M×N 어레이일 수 있다.

도 2에 도시된 비디오 인코더(20)의 실시 예는 화상(17)을 블록별로 인코딩하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 인코딩 및 예측은 블록(203)마다 수행된다. 도 2에 도시된 바와 같이 비디오 인코더(20)의 실시예는 추가로, 슬라이스(slice)(비디오 슬라이스라고도 함)를 사용하여 화상을 파티셔닝 및/또는 인코딩하도록 구성될 수 있으며, 여기서 화상은 하나 이상의 슬라이스(전형적으로 비중첩)를 사용하여 파티셔닝되거나 인코딩될 수 있으며, 각각의 슬라이스는 하나 이상의 블록(예: CTU)을 포함할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이 비디오 인코더(20)의 실시예는 추가로, 타일 그룹(또는 비디오 타일 그룹이라고도 함) 및/또는 타일(또는 비디오 타일이라고도 함)을 사용하여 화상을 파티셔닝 및/또는 인코딩하도록 구성되며, 여기서, 화상은 하나 이상의 타일 그룹(일반적으로 비충첩)을 사용하여 파티셔닝되거나 인코딩될 수 있으며, 각각의 타일 그룹은 예를 들어, 하나 이상의 블록(예: CTU) 또는 하나 이상의 타일을 포함할 수 있으며, 각 타일은 예를 들어, 직사각형 형상일 수 있으며, 하나 이상의 블록(예: CTU), 예를 들어, 완전 또는 부분 블록을 포함할 수 있다.

잔차 계산

잔차 계산 유닛(204)은 예를 들어, 샘플별로(픽셀별로) 화상 블록(203)의 샘플 값으로부터 예측 블록(265)의 샘플 값을 감산하여 샘플 도메인에서 잔차 블록(205)을 획득하는 것에 의해, 화상 블록(203) 및 예측 블록(265)(예측 블록(265)에 대한 자세한 내용은 나중에 제공됨)에 기반하여 잔차 블록(205)(잔차(205)라고도 함)을 계산하도록 구성될 수 있다.

변환

변환 처리 유닛(206)은 잔차 블록(205)의 샘플 값에 변환, 예를 들어 이산 코사인 변환(discrete cosine transform, DCT) 또는 이산 사인 변환(discrete sine transform, DST)을 적용하여, 변환 도메인에서 변환 계수(207)를 획득하도록 구성될 수 있다. 변환 계수(207)는 또한 변환 잔차 계수로 지칭될 수 있고, 변환 도메인에서 잔차 블록(205)을 나타낼 수 있다.

변환 처리 유닛(206)은 H.265/HEVC에 대해 지정된 변환과 같은 DCT/DST의 정수 근사(integer approximation)를 적용하도록 구성될 수 있다. 직교 DCT 변환과 비교할 때, 이러한 정수 근사는 일반적으로 특정 팩터(factor)에 의해 조정된다. 순방향 및 역변환에 의해 처리되는 잔차 블록의 표준(norm)을 보존하기 위해, 추가 스케일링 팩터(scaling factor)가 변환 프로세스의 일부로 적용된다. 스케일링 팩터는 일반적으로 시프트 연산에 대해 2의 거듭 제곱인 스케일링 팩터, 변환 계수의 비트 깊이, 정확도와 구현 비용 간의 균형 등 특정 제약 조건을 기반으로 선택된다. 특정 스케일링 팩터는, 예를 들어, 역 변환 처리 유닛(212)에 의한 역 변환(및 예를 들어 비디오 디코더(30)의 역 변환 처리 유닛(312)에 의한 대응하는 역 변환)에 대해 지정되고, 예를 들어, 인코더(20)에서의 변환 처리 유닛(206)에 의한, 순방향 변환에 대응하는 스케일링 팩터가 지정될 수 있다.

비디오 인코더(20)(각각 변환 처리 유닛(206))의 실시 예는, 예를 들어, 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩 또는 압축된, 예를 들어, 변환 또는 변환들의 유형과 같은 변환 파라미터를 출력하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 디코딩을 위해 변환 파라미터를 수신하고 사용할 수 있다.

양자화

양자화 유닛(208)은 예를 들어, 스칼라 양자화 또는 벡터 양자화를 적용하는 것에 의해, 변환 계수(207)를 양자화하여 양자화된 계수(209)를 획득하도록 구성될 수 있다. 양자화된 계수(209)는 또한 양자화된 변환 계수(209) 또는 양자화된 잔차 계수(209)로 지칭될 수 있다.

양자화 프로세스는 변환 계수(207)의 일부 또는 전부와 관련된 비트 깊이를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, n-비트 변환 계수는 양자화 동안 m-비트 변환 계수로 반올림될 수 있으며, 여기서 n은 m보다 크다. 양자화의 정도(degree)는 양자화 파라미터(quantization parameter, QP)를 조정하는 것에 의해 수정될 수 있다. 예를 들어, 스칼라 양자화의 경우, 더 미세하거나(finer) 거친(coarser) 양자화를 달성하기 위해 상이한 스케일링이 적용될 수 있다. 더 작은 양자화 단계 크기는 더 미세한 양자화에 대응하는 반면 더 큰 양자화 단계 크기는 더 거친 양자화에 대응한다. 적용 가능한 양자화 단계 크기는 양자화 파라미터(quantization parameter, QP)에 의해 지시될 수 있다. 양자화 파라미터는 예를 들어 적용 가능한 양자화 단계 크기의 미리 정의된 세트에 대한 인덱스일 수 있다. 예를 들어, 작은 양자화 파라미터는 미세 양자화(작은 양자화 단계 크기)에 대응할 수 있고, 큰 양자화 파라미터는 거친 양자화(큰 양자화 단계 크기)에 대응하거나 그 반대일 수 있다.

양자화는 양자화 단계 크기에 의한 나눗셈(division)을 포함할 수 있고, 예를 들어 역 양자화 유닛(210)에 의한, 대응하는 역양자화(dequantization) 및/또는 역 양자화(inverse quantization)는 양자화 단계 크기에 의한 곱셈(multiplication)을 포함할 수 있다. 예를 들어, HEVC와 같은 일부 표준에 따른 실시 예는 양자화 단계 크기를 결정하기 위해 양자화 파라미터를 사용하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 양자화 단계 크기는 나눗셈을 포함하는 수식의 고정 소수점 근사(fixed point approximation)를 사용하여 양자화 파라미터를 기반으로 계산될 수 있다. 잔차 블록의 표준(norm)을 복원하기 위해 추가 스케일링 팩터가 양자화 및 역 양자화에 도입될 수 있으며, 이는 양자화 단계 크기 및 양자화 파라미터에 대한 수식의 고정 소수점 근사에 사용되는 스케일링으로 인해 수정될 수 있다. 하나의 예시적인 구현에서, 역 변환 및 역 양자화의 스케일링이 결합될 수 있다. 다르게는, 맞춤형 양자화 테이블이 사용되어 인코더로부터 디코더로, 예를 들어 비트스트림으로 시그널링될 수 있다. 양자화는 손실 연산이며, 양자화 단계 크기가 증가함에 따라 손실이 증가한다.

비디오 인코더(20)(각각 양자화 유닛(208))의 실시 예는, 예를 들어 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩된 양자화 파라미터(QP)를 출력하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 디코딩을 위한 양자화 파라미터를 수신하고 적용할 수 있다.

역 양자화

역 양자화 유닛(210)은, 예를 들어, 양자화 유닛(208)과 같이 양자화 단계 크기에 기반하거나 이를 사용하여 양자화 유닛(208)에 의해 적용된 양자화 방식의 역을 적용하는 것에 의해, 양자화된 계수에 양자화 유닛(208)의 역 양자화를 적용하여 역양자화된 계수(dequantized coefficient)(211)를 획득하도록 구성된다. 역양자화된 계수(211)는 또한 역양자화된 잔차 계수(211)로 지칭될 수 있고, 일반적으로 양자화에 의한 손실로 인한 변환 계수와 동일하지는 않지만 변환 계수(207)에 대응한다.

역 변환

역 변환 처리 유닛(212)은 변환 처리 유닛(206)에 의해 적용된 변환의 역 변환, 예를 들어 역 이산 코사인 변환(inverse discrete cosine transform, DCT) 또는 역 이산 사인 변환(inverse discrete sine transform, DST) 또는 다른 역 변환을 적용하여, 샘플 도메인에서 재구성된 잔차 블록(213)(또는 대응하는 역양자화된 계수(213))를 획득하도록 구성된다. 재구성된 잔차 블록(213)은 또한 변환 블록(213)으로 지칭될 수 있다.

재구성

재구성 유닛(214)(예: 가산기(adder) 또는 합산기(summer)(214))은 예측 블록(265)에 변환 블록(213)(즉, 재구성된 잔차 블록(213))을 추가하여, 예를 들어 샘플별로 재구성된 잔차 블록(213)의 샘플 값 및 예측 블록(265)의 샘플 값을 추가하는 것에 의해, 샘플 도메인에서 재구성된 블록(215)을 획득하도록 구성된다.

필터링

루프 필터 유닛(220)(또는 짧게 "루프 필터"(220))은 재구성된 블록(215)을 필터링하여 필터링된 블록(221)을 획득하거나, 일반적으로 재구성된 샘플을 필터링하여 필터링된 샘플을 획득하도록 구성된다. 루프 필터 유닛은 예를 들어 픽셀 전환(pixel transition)을 평활화하거나(smooth) 또는 그렇지 않으면 비디오 품질을 향상시키도록 구성된다. 루프 필터 유닛(220)은 디블로킹(de-blocking) 필터, 샘플 적응 오프셋(sample-adaptive offset, SAO) 필터 또는 하나 이상의 다른 필터, 예를 들어 양방향 필터(bilateral filter), 적응 루프 필터(adaptive loop filter, ALF), 샤프닝(sharpening), 평활화(smoothing) 필터 또는 협업(collaborative) 필터 또는 이들의 임의 결합과 같은 하나 이상의 루프 필터를 포함할 수 있다. 루프 필터 유닛(220)이 도 2에 인루프 필터(in loop filter)로서 도시되어 있지만, 다른 구성에서 루프 필터 유닛(220)은 포스트(post) 루프 필터로 구현될 수 있다. 필터링된 블록(221)은 또한 필터링된 재구성된 블록(221)으로 지칭될 수 있다.

비디오 인코더(20)(각각 루프 필터 유닛(220))의 실시 예는 예를 들어 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩된, 루프 필터 파라미터(예: 샘플 적응 오프셋 정보)를 출력하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩되므로, 예를 들어, 디코더(30)는 디코딩을 위해 동일한 루프 필터 파라미터 또는 각각의 루프 필터를 수신하고 적용할 수 있다.

디코딩된 화상 버퍼

디코딩된 화상 버퍼(DPB)(230)는 비디오 인코더(20)에 의해 비디오 데이터를 인코딩하기 위해 참조 화상 또는 일반적으로 참조 화상 데이터를 저장하는 메모리일 수 있다. DPB(230)는 동기식 DRAM(synchronous DRAM, SDRAM), 자기 저항성 RAM(magnetoresistive RAM, MRAM), 저항성 RAM(resistive RAM, RRAM) 또는 기타 유형의 메모리 디바이스를 포함하는 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory, DRAM)와 같은 다양한 메모리 디바이스로 형성될 수 있다. 디코딩된 화상 버퍼(DPB)(230)는 하나 이상의 필터링된 블록(221)을 저장하도록 구성될 수 있다. 디코딩된 화상 버퍼(230)는 추가로, 동일한 현재 화상 또는 상이한 화상, 예를 들어, 이전에 재구성된 화상의 다른 이전에 필터링된 블록, 예를 들어 이전에 재구성되고 필터링된 블록(221)을 저장하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 인터 예측을 위해, 완전한 이전에 재구성된, 즉 디코딩된 화상(및 대응하는 참조 블록 및 샘플) 및/또는 부분적으로 재구성된 현재 화상(및 대응하는 참조 블록 및 샘플)을 제공할 수 있다. 디코딩된 화상 버퍼(DPB)(230)는 또한 하나 이상의 필터링되지 않은 재구성된 블록(215), 또는 예를 들어, 재구성된 블록(215)이 루프 필터 유닛(220)에 의해 필터링되지 않으면, 일반적으로 필터링되지 않은 재구성된 샘플, 또는 임의의 다른 추가 처리 재구성된 블록 또는 샘플의 버전을 저장하도록 구성될 수 있다.

모드 선택(파티셔닝 & 예측)

모드 선택 유닛(260)은 파티셔닝 유닛(262), 인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)을 포함하고, 예를 들어 디코딩된 화상 버퍼(230) 또는 다른 버퍼(예: 라인 버퍼, 도시되지 않음)로부터, 원본 화상 데이터, 예를 들어, 원본 블록(203)(현재 화상(17)의 현재 블록(203)), 및 재구성된 화상 데이터, 예를 들어, 동일한(현재) 화상 및/또는 하나 또는 복수의 이전에 디코딩된 화상으로부터의 필터링 및/또는 필터링되지 않은 재구성된 샘플을 수신하거나 획득하도록 구성된다. 재구성된 화상 데이터는 예측 블록(265) 또는 예측자(predictor)(265)를 획득하기 위해 예측, 예를 들어 인터 예측 또는 인트라 예측을 위한 참조 화상 데이터로서 사용된다.

모드 선택 유닛(260)은 현재 블록 예측 모드(파티셔닝 없음을 포함) 및 예측 모드(예: 인트라 또는 인터 예측 모드)에 대한 파티셔닝을 결정 또는 선택하며, 대응하는 예측 블록(265)을 생성하도록 구성될 수 있으며, 예측 블록(265)은 잔차 블록(265)의 계산 및 재구성된 블록(215)의 재구성을 위해 사용된다.

모드 선택 유닛(260)의 실시 예는 파티셔닝 및 예측 모드(예: 모드 선택 유닛(260)에 의해 지원되거나 사용 가능한 것들로부터)를 선택하도록 구성될 수 있으며, 이는 최상(best)의 매칭을 제공하거나, 다시 말해서, 최소 잔차(최소 잔차는 전송 또는 저장을 위한 더 나은 압축을 의미함) 또는 최소 시그널링 오버헤드(최소 시그널링 오버 헤드는 전송 또는 저장을 위한 더 나은 압축을 의미함)를 제공하거나, 또는 둘 다 고려하거나 균형을 잡는다. 모드 선택 유닛(260)은 레이트 왜곡 최적화(rate distortion optimization, RDO)에 기반하여 파티셔닝 및 예측 모드를 결정하도록, 즉, 최소 레이트 왜곡을 제공하는 예측 모드를 선택하도록 구성된다. 이 문맥에서 "최상", "최소", "최적(optimum)" 등과 같은 용어는 반드시 전체적인 "최상", "최소", "최적" 등을 의미하는 것은 아니지만, 임계 값을 초과하거나 아래로 떨어지는 값 또는 잠재적으로 "서브 최적 선택(sub-optimum selection)"으로 이어지지만 복잡도(complexity)와 처리 시간을 감소시키는 기타 제약 조건과 같은 종료 또는 선택 기준의 충족을 의미한다.

다시 말해서, 파티셔닝 유닛(262)은 예를 들어, 쿼드트리 파티셔닝(quad-tree-partitioning, QT), 이진 파티셔닝(binary partitioning, BT) 또는 트리플 트리 파티셔닝(triple-tree-partitioning, TT) 또는 이들의 임의의 결합을 반복적으로 사용하여, 블록(203)을 더 작은 블록 분할 또는 서브 블록(이는 다시 블록을 형성함)으로 파티셔닝하고, 예를 들어 블록 분할 또는 서브블록 각각에 대한 예측을 수행하도록 구성될 수 있으며, 여기서 모드 선택은 파티셔닝된 블록(203)의 트리 구조의 선택을 포함하고, 예측 모드는 각 블록 파티션 또는 서브 블록에 적용된다.

다음에, 예시적인 비디오 인코더(20)에 의해 수행되는 파티셔닝(예: 파티셔닝 유닛(260)에 의한) 및 예측 처리(인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)에 의한)가 더 상세히 설명될 것이다.

파티셔닝

파티셔닝 유닛(262)은 현재 블록(203)을 더 작은 파티션 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형 크기의 더 작은 블록으로 파티셔닝(또는 분할)할 수 있다. 이러한 더 작은 블록(서브 블록이라고도 함)은 추가로 더 작은 파티션으로 파티셔닝될 수 있다. 이것은 또한 트리 파티셔닝 또는 계층적 트리 파티셔닝(hierarchical tree-partitioning)이라고도 하며, 여기서 예를 들어 루트 트리 레벨 0(계층 레벨(hierarchy-level) 0, 깊이 0)에서의 루트 블록은 재귀적으로 파티셔닝될 수 있으며, 예를 들어 다음 하위 트리(lower tree) 레벨, 예를 들어, 트리 레벨 1(계층 레벨 1, 깊이 1)의 노드의 2개 이상의 블록으로 파티셔닝될 수 있으며, 여기서 이들 블록은 파티셔닝이 종료될 때까지, 예를 들어, 종료 기준이 충족되었기 때문에, 예를 들어 최대 트리 깊이 또는 최소 블록 크기에 도달할 때까지, 다시 다음 하위 레벨, 예를 들어, 트리 레벨 2(계층 레벨 2, 깊이 2)의 2개 이상의 블록으로 파티셔닝될 수 있다. 더 이상 파티셔닝되지 않는 블록은 트리의 리프(leaf) 블록 또는 리프 노드라고도 한다. 2개의 파티션으로 파티셔닝하는 것을 이용하는 트리를 이진 트리(binary-tree, BT)로 지칭하고, 3개의 파티션으로 파티셔닝하는 것을 이용하는 트리를 TT(ternary-tree)라고 지칭하며, 4개의 파티션으로 파티셔닝하는 것을 이용하는 트리를 쿼드-트리(quad-tree, QT)라고 지칭한다.

전에 언급한 바와 같이, 용어 "블록"은 여기서 일부분(portion) 특히, 화상의 정사각형 또는 직사각형 일부분일 수 있다. HEVC 및 VVC를 참조하면, 예를 들어, 블록은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU), 코딩 유닛(coding unit, CU), 예측 유닛(prediction unit, PU), 및 변환 유닛(transform unit, TU) 및/또는 대응하는 블록, 예를 들어, 코딩 트리 블록(coding tree block, CTB), 코딩 블록(coding block, CB), 변환 블록(transform block, TB) 또는 예측 블록(prediction block, PB)에 대응할 수 있다.

예를 들어, 코딩 트리 유닛(CTU)은 루마 샘플의 CTB, 3개의 샘플 어레이를 갖는 화상의 크로마 샘플의 2개의 대응하는 CTB, 또는 단색 화상 또는 샘플을 코딩하는 데 사용되는 세개의 개별 색상 평면과 신택스 구조를 사용하여 코딩된 화상의 샘플의 CTB이거나 이들을 포함할 수 있다. 이에 상응하여, 코딩 트리 블록(CTB)은 컴포넌트를 CTB로 나누는 것(division)이 파티셔닝이 되도록 N의 일부 값에 대한 샘플의 N×N 블록일 수 있다. 코딩 유닛(CU)은 루마 샘플의 코딩 블록, 3개의 샘플 어레이를 갖는 화상의 크로마 샘플의 2개의 대응하는 코딩 블록, 또는 단색 화상 또는 샘플을 코딩하는 데 사용되는 세개의 개별 색상 평면과 신택스 구조를 사용하여 코딩된 화상의 샘플의 코딩 블록이거나 이들을 포함할 수 있다. 이에 상응하여, 코딩 블록(CB)은 CTB를 코딩 블록으로 나누는 것이 파티셔닝이 되도록 M 및 N의 일부 값에 대한 샘플의 M×N 블록일 수 있다.

실시 예에서, 예를 들어, HEVC에 따르면, 코딩 트리 유닛(CTU)은 코딩 트리로 표시된(denote) 쿼드트리 구조를 사용하여 CU로 분할될 수 있다. 인터 화상(시간) 또는 인트라 화상(공간) 예측을 사용하여 화상 영역을 코딩할지는 CU 레벨에서 결정된다. 각 CU는 PU 분할 유형(splitting type)에 따라 1개, 2개 또는 4개의 PU로 추가로 분할될 수 있다. 하나의 PU 내부에서, 동일한 예측 프로세스가 적용되고 관련 정보가 PU 기반으로 디코더로 전송된다. PU 분할 유형을 기반으로 한 예측 프로세스를 적용하여 잔차 블록을 획득한 후, CU는 CU에 대한 코딩 트리와 유사한 다른 쿼드트리 구조에 따라 변환 유닛(TU)으로 파티셔닝될 수 있다.

실시 예에서, 예를 들어 VVC(Versatile Video Coding)라고 하는 현재 개발중인 최신 비디오 코딩 표준에 따르면, 결합된 쿼드트리 및 이진 트리(combined Quad-tree and binary tree, QTBT) 파티셔닝이 예를 들어 코딩 블록을 파티셔닝하는 데 사용된다. QTBT 블록 구조에서, CU는 정사각형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 코딩 트리 유닛(CTU)은 쿼드트리 구조에 의해 먼저 파티셔닝된다. 쿼드트리 리프(leaf) 노드는 추가로 이진 트리 또는 삼진(ternary)(또는 트리플) 트리 구조에 의해 파티셔닝된다. 파티셔닝 트리 리프 노드는 코딩 유닛(CU)이라고도 하며, 대응하는 세그멘테이션이 임의의 추가적인 파티셔닝없이 예측 및 변환 처리를 위해 사용된다. 이는 CU, PU, TU가 QTBT 코딩 블록 구조에서 동일한 블록 크기를 가지는 것을 의미한다. 병행하여, 다중 파티션, 예를 들어, 트리플 트리 파티션이 QTBT 블록 구조와 함께 사용될 수 있다.

VVC 표준 초안과 같은 일부 실시예에서, CTU에 비해 제한된 내부 메모리를 갖는 하드웨어에서 처리 파이프라인을 용이하게 하기 위해, 가상 파이프라인 데이터 유닛(virtual pipeline data unit, VPDU)이 정의된다. VPDU는 주어진 VPDU의 처리가 처리 순서에서 다른 미래 VPDU의 처리에 의존하지 않는 방식으로 CTU 내의 파티션 전체에 걸쳐 특정 처리 순서를 가진 휘도 샘플 및 해당 색차 샘플의 균일한 서브 블록으로 CTU를 가상 파티셔닝(virtual partitioning)하는 것이다. 그러나, 특정 신택스 엘리먼트는 여전히 CTU 레벨의 비트스트림에서 시그널링될 수 있으며 대응하는 CTU의 모든 VPDU에 적용된다. 코딩 유닛이 하나 이상의 VPDU에 완전히 걸쳐 있지만 VPDU를 부분적으로 커버할 수 없도록 파티셔닝에 대한 특정 제약이 부과될 수 있다. 일 예에서, 비디오 인코더(20)의 모드 선택 유닛(260)은 여기에 설명된 파티셔닝 기법들의 임의의 결합을 수행하도록 구성될 수도 있다.

위에서 설명된 바와 같이, 비디오 인코더(20)는 (예를 들어, 미리 결정된) 예측 모드들의 세트로부터 최상의 또는 최적의 예측 모드를 결정하거나 선택하도록 구성된다. 예측 모드의 세트는 예를 들어 인트라 예측 모드 및/또는 인터 예측 모드를 포함할 수 있다.

인트라 예측

예측 인트라 예측 모드의 세트는 35개의 상이한 인트라 예측 모드, 예를 들어 DC(또는 평균) 모드 및 평면(planar) 모드와 같은 비 지향성(non-directional) 모드, 또는 예를 들어 HEVC에 정의된 바와 같은 지향성(directional) 모드를 포함할 수 있거나, 또는 67개의 상이한 인트라 예측 모드, 예를 들어 DC(또는 평균) 모드 및 평면 모드와 같은 비 지향성 모드, 또는 예를 들어 VVC에 대해 정의된 바와 같은 지향성 모드를 포함할 수 있다.

인트라 예측 유닛(254)은 동일한 현재 화상의 이웃 블록의 재구성된 샘플을 사용하여, 인트라 예측 모드 세트의 인트라 예측 모드에 따라 인트라 예측 블록(265)을 생성하도록 구성된다.

인트라 예측 유닛(254)(또는 일반적으로 모드 선택 유닛(260))은 추가로, 인코딩된 화상 데이터(21)에 포함시키기 위해, 인트라 예측 파라미터(또는 블록에 대해 선택된 인트라 예측 모드를 나타내는 일반적인 정보)를 신택스 엘리먼트(266)의 형태로 엔트로피 인코딩 유닛(270)에 출력하도록 구성되므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)가 디코딩을 위해 예측 파라미터를 수신하고 사용할 수 있다.

인터 예측

(또는 가능한) 인터 예측 모드의 세트는 사용 가능한 참조 화상(즉, 예를 들어, DPB(230)에 저장된 이전의 적어도 부분적으로 디코딩된 화상) 및 기타 인터 예측 파라미터, 예를 들어 전체 참조 화상 또는 참조 화상의 일부, 예를 들어, 현재 블록의 영역 주변의 검색 창 영역이, 최상의 매칭하는 참조 블록을 검색하는 데 사용되는지 여부, 및/또는 예를 들어 픽셀 보간, 예를 들어 하프/세미-펠(half/semi-pel) 및/또는 1/4 펠(quarter-pel) 보간이 적용되는지 여부에 따라 달라진다. 상기 예측 모드 외에 스킵(skip) 모드 및/또는 다이렉트(direct) 모드가 적용될 수 있다.

인터 예측 유닛(244)은 모션 추정(motion estimation, ME) 유닛 및 모션 보상(motion compensation, MC) 유닛(둘 다 도 2에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 모션 추정 유닛은 모션 추정을 위해, 화상 블록(203)(현재 화상(17)의 현재 화상 블록(203)) 및 디코딩된 화상(231), 또는 적어도 하나 또는 복수의 이전에 재구성된 블록, 예를 들어, 하나 또는 복수의 다른/상이한 이전에 디코딩된 화상(231)의 재구성된 블록을 수신하거나 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 비디오 시퀀스는 현재 화상 및 이전에 디코딩된 화상(231)을 포함할 수 있거나, 다시 말해서, 현재 화상 및 이전에 디코딩된 화상(231)은 비디오 시퀀스를 형성하는 화상의 시퀀스의 일부이거나 이를 형성할 수 있다.

인코더(20)는, 예를 들어, 복수의 다른 화상의 동일하거나 상이한 화상의 복수의 참조 블록으로부터 참조 블록을 선택하고, 참조 화상(또는 참조 화상 인덱스) 및/또는 참조 블록의 위치(x, y 좌표)와 현재 블록의 위치 사이의 오프셋(공간적 오프셋)을 인터 예측 파라미터로서 모션 추정 유닛에 제공하도록 구성될 수 있다. 이 오프셋은 모션 벡터(motion vector, MV)라고도 한다.

모션 보상 유닛은 인터 예측 파라미터를 획득, 예를 들어 수신하고, 인터 예측 파라미터에 기반하여 또는 인터 예측 파라미터를 사용하여 인터 예측을 수행하여 인터 예측 블록(265)을 획득하도록 구성된다. 모션 보상 유닛에 의해 수행되는 모션 보상은 모션 추정에 의해 결정된 모션/블록 벡터에 기반하여 예측 블록을 페치(fetch)하거나 생성하는 것을 포함할 수 있으며, 가능하게는 서브 픽셀 정밀도(sub-pixel precision)에 대한 보간을 수행할 수 있다. 보간 필터링은 알려진 픽셀 샘플로부터 추가 픽셀 샘플을 생성할 수 있으며, 이에 따라 화상 블록을 코딩하는 데 사용될 수 있는 후보 예측 블록의 수를 잠재적으로 증가시킬 수 있다. 모션 보상 유닛은 현재 화상 블록의 PU에 대한 모션 벡터를 수신하면, 참조 화상 리스트 중 하나에서 모션 벡터가 가리키는 예측 블록을 찾을 수 있다.

모션 보상 유닛은 또한 비디오 슬라이스의 화상 블록의 디코딩시에 비디오 디코더(30)에 의해 사용하기 위해 블록 및 비디오 슬라이스와 연관된 신택스 엘리먼트를 생성할 수 있다. 슬라이스 및 각각의 신택스 엘리먼트에 추가로 또는 대안으로서, 타일 그룹 및/또는 타일 및 각각의 신택스 엘리먼트가 생성되거나 사용될 수 있다.

아래에서 상세하게 논의되는 바와 같이, 여기에 제시된 실시예는 인터 예측, 예를 들어 양방향 예측 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 기반 인터 예측을 수행할 때, 인터 예측 유닛에 의해 사용되는 보다 정확한 모션 벡터 예측을 제공함으로써 인터 예측 유닛(244)에 대한 개선을 제공한다.

엔트로피 코딩

엔트로피 인코딩 유닛(270)은 예를 들어, 엔트로피 인코딩 알고리즘 또는 방식(예: 가변 길이 코딩(variable length coding, VLC) 방식, 콘텍스트 적응형 VLC 방식(context adaptive VLC scheme, CAVLC), 산술 코딩 방식, 이진화, 콘텍스트 적응형 이진 산술 코딩(context adaptive binary arithmetic coding, CABAC), 신택스 기반 콘텍스트 적응 이진 산술 코딩(syntax-based context-adaptive binary arithmetic coding, SBAC), 확률 간격 파티셔닝 엔트로피(probability interval partitioning entropy, PIPE) 코딩 또는 다른 엔트로피 인코딩 방법론 또는 기술) 또는 우회(비 압축)를, 양자화된 계수, 인터 예측 파라미터, 인트라 예측 파라미터, 루프 필터 파라미터 및/또는 기타 신택스 엘리먼트에 적용하여, 예를 들어, 인코딩된 비트스트림(21)의 형태로 출력(272)을 통해 출력될 수 있는 인코딩된 화상 데이터(21)를 획득하도록 구성되므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 디코딩을 위해 파라미터를 수신하고 사용할 수 있다. 인코딩된 비트스트림(21)은 비디오 디코더(30)로 전송되거나, 나중에 비디오 디코더(30)에 의한 전송 또는 검색을 위해 메모리에 저장될 수 있다.

비디오 인코더(20)의 다른 구조적 변형이 비디오 스트림을 인코딩하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 비 변환(non-transform) 기반 인코더(20)는 특정 블록 또는 프레임에 대해 변환 처리 유닛(206) 없이 직접 잔차 신호를 양자화할 수 있다. 다른 구현에서, 인코더(20)는 단일 유닛으로 결합된 양자화 유닛(208) 및 역 양자화 유닛(210)을 가질 수 있다.

디코더 및 디코딩 방법

도 3은 본 출원의 기술을 구현하도록 구성된 비디오 디코더(30)의 예를 도시한다. 비디오 디코더(30)는 예를 들어 인코더(20)에 의해 인코딩된, 인코딩된 화상 데이터(21)(예: 인코딩된 비트스트림(21))를 수신하여 디코딩된 화상(331)을 획득하도록 구성된다. 인코딩된 화상 데이터 또는 비트스트림은 인코딩된 화상 데이터를 디코딩하기 위한 정보, 예를 들어 인코딩된 비디오 슬라이스(및/또는 타일 그룹 또는 타일)의 화상 블록 및 연관 신택스 엘리먼트를 나타내는 데이터를 포함한다.

도 3의 예에서, 디코더(30)는 엔트로피 디코딩 유닛(304), 역 양자화 유닛(310), 역 변환 처리 유닛(312), 재구성 유닛(314)(예: 합산기(314)), 루프 필터(320), 디코딩된 화상 버퍼(decoded picture buffer, DPB)(330), 모드 적용(mode application) 유닛(360), 인터 예측 유닛(344) 및 인트라 예측 유닛(354)을 포함한다. 인터 예측 유닛(344)은 모션 보상 유닛이거나 이를 포함할 수 있다. 비디오 디코더(30)는, 일부 예에서, 도 2의 비디오 인코더(100)에 대해 설명된 인코딩 패스에 일반적으로 역인 디코딩 패스를 수행할 수 있다.

인코더(20)에 대해 설명한 바와 같이, 역 양자화 유닛(210), 역 변환 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 루프 필터(220), 디코딩된 화상 버퍼(DPB)(230), 인터 예측 유닛(344) 및 인트라 예측 유닛(354)은 또한 비디오 인코더(20)의 "내장 디코더"를 형성하는 것으로도 지칭된다. 따라서, 역 양자화 유닛(310)은 역 양자화 유닛(110)과 기능면에서 동일할 수 있고, 역 변환 처리 유닛(312)은 역 변환 처리 유닛(212)과 기능면에서 동일할 수 있으며, 재구성 유닛(314)은 재구성 유닛(214)과 기능면에서 동일할 수 있고, 루프 필터(320)는 루프 필터(220)와 기능면에서 동일할 수 있으며, 디코딩된 화상 버퍼(330)는 디코딩된 화상 버퍼(230)와 기능면에서 동일할 수 있다. 따라서, 비디오(20) 인코더의 각 유닛 및 기능에 대해 제공된 설명은 비디오 디코더(30)의 각 유닛 및 기능에 대응하여 적용된다.

엔트로피 디코딩

엔트로피 디코딩 유닛(304)은 비트스트림(21)(또는 일반적으로 인코딩된 화상 데이터(21))을 파싱하고(parse), 인코딩된 화상 데이터(21)에 대해 예를 들어, 엔트로피 디코딩을 수행하여, 예를 들어, 양자화된 계수(309) 및/또는 디코딩된 코딩 파라미터(도 3에 도시되지 않음), 예를 들어, 인터 예측 파라미터(예: 참조 화상 인덱스 및 모션 벡터), 인트라 예측 파라미터(예: 인트라 예측 모드 또는 인덱스), 변환 파라미터, 양자화 파라미터, 루프 필터 파라미터 및/또는 기타 신택스 엘리먼트 중 어느 하나 또는 전부를 획득하도록 구성된다. 엔트로피 디코딩 유닛(304)은 인코더(20)의 엔트로피 인코딩 유닛(270)과 관련하여 설명된 인코딩 방식에 대응하는 디코딩 알고리즘 또는 방식을 적용하도록 구성될 수 있다. 엔트로피 디코딩 유닛(304)은 추가로, 인터 예측 파라미터, 인트라 예측 파라미터 및/또는 기타 신택스 엘리먼트를 모드 적용 유닛(360)에 제공하고, 디코더(30)의 다른 유닛에 다른 파라미터를 제공하도록 구성될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 비디오 슬라이스 레벨 및/또는 비디오 블록 레벨에서의 신택스 엘리먼트를 수신할 수 있다. 슬라이스 및 각각의 신택스 엘리먼트에 추가로 또는 대안으로서, 타일 그룹 및/또는 타일 및 각각의 신택스 엘리먼트가 수신 및/또는 사용될 수 있다.

역 양자화

역 양자화 유닛(310)은 (예: 엔트로피 디코딩에 의한 파싱 및/또는 디코딩에 의해) 인코딩된 화상 데이터(21)로부터 양자화 파라미터(QP)(또는 일반적으로 역 양자화와 관련된 정보) 및 양자화된 계수를 수신하고, 양자화 파라미터에 기반하여 디코딩된 양자화된 계수(309)에 역 양자화를 적용하여, 변환 계수(311)로도 지칭될 수 있는 역양자화된 계수(311)를 획득하도록 구성될 수 있다. 역 양자화 프로세스는 양자화의 정도 및 마찬가지로 적용되어야 하는 역 양자화의 정도를 결정하기 위해, 비디오 슬라이스의 각 비디오 블록에 대해 비디오 인코더(20)에 의해 결정된 양자화 파라미터를 사용하는 것을 포함할 수 있다.

역 변환

역 변환 처리 유닛(312)은 변환 계수(311)라고도 하는, 역양자화된 계수(311)를 수신하고, 샘플 도메인에서 재구성된 잔차 블록(213)을 획득하기 위해 역양자화된 계수(311)에 변환을 적용하도록 구성될 수 있다. 재구성된 잔차 블록(213)은 또한 변환 블록(313)으로 지칭될 수 있다. 변환은 역 변환, 예를 들어 역 DCT, 역 DST, 역 정수 변환, 또는 개념적으로 유사한 역 변환 프로세스일 수 있다. 역 변환 처리 유닛(312)은 추가로, 인코딩된 화상 데이터(21)로부터(예: 예를 들어 엔트로피 디코딩 유닛(304)에 의한 파싱 및/또는 디코딩하는 것에 의해) 변환 파라미터 또는 대응하는 정보를 수신하여, 역양자화된 계수(311)에 적용될 변환을 결정하도록 구성될 수 있다.

재구성

재구성 유닛(314)(예: 가산기 또는 합산기(314))은 재구성된 잔차 블록(313)을 예측 블록(365)에 추가하여, 예를 들어 재구성된 잔차 블록(313)의 샘플 값 및 예측 블록(365)의 샘플 값을 더하는 것에 의해, 샘플 도메인에서 재구성된 블록(315)을 획득하도록 구성될 수 있다.

필터링

루프 필터 유닛(320)(코딩 루프 내에서 또는 코딩 루프 이후)은 재구성된 블록(315)을 필터링하여 필터링된 블록(321)을 획득하며, 예를 들어, 픽셀 전환을 평활화하거나 그렇지 않으면, 비디오 품질을 개선하도록 구성된다. 루프 필터 유닛(320)은 디블로킹 필터, 샘플 적응 오프셋(sample-adaptive offset, SAO) 필터 또는 하나 이상의 다른 필터, 예를 들어 양방향 필터(bilateral filter), 적응 루프 필터(adaptive loop filter, ALF), 샤프닝(sharpening), 평활화(smoothing) 필터 또는 협업(collaborative) 필터 또는 이들의 임의 결합과 같은 하나 이상의 루프 필터를 포함할 수 있다. 루프 필터 유닛(320)이 도 3에 인루프 필터로서 도시되어 있지만, 다른 구성에서 루프 필터 유닛(320)은 포스트 루프 필터로 구현될 수 있다.

디코딩된 화상 버퍼

화상의 디코딩된 비디오 블록(321)은 디코딩된 화상 버퍼(330)에 저장되고, 디코딩된 화상(331)은 다른 화상에 대한 후속 모션 보상 및/또는 각각의 디스플레이 출력을 위한 참조 화상으로서 저장된다.

디코더(30)는 사용자에 대한 프리젠테이션 또는 보기(viewing)를 위해, 예를 들어 출력(312)을 통해 디코딩된 화상(311)을 출력하도록 구성된다.

예측

인터 예측 유닛(344)은 인터 예측 유닛(244)(특히 모션 보상 유닛에 대해)과 동일할 수 있고, 인트라 예측 유닛(354)은 기능면에서 인트라 예측 유닛(254)과 동일할 수 있으며, (예: 엔트로피 디코딩 유닛(304)에 의한 예를 들어 파싱 및/또는 디코딩하는 것에 의해) 인코딩된 화상 데이터(21)로부터 수신된 파티셔닝 및/또는 예측 파라미터 또는 각각의 정보에 기반하여, 분할 또는 파티셔닝 결정 및 예측을 수행할 수 있다. 모드 적용 유닛(360)은 재구성된 화상, 블록 또는 각각의 샘플(필터링되거나 필터링되지 않은)에 기반하여 블록 당 예측(인트라 예측 또는 인터 예측)을 수행하여, 예측 블록(365)을 획득하도록 구성될 수 있다.

비디오 슬라이스가 인트라 코딩(I) 슬라이스로서 코딩될 때, 모드 적용 유닛(360)의 인트라 예측 유닛(354)은 시그널링된 인트라 예측 모드 및 현재 화상의 이전에 디코딩된 블록으로부터의 데이터를 기반으로 현재 비디오 슬라이스의 화상 블록에 대한 예측 블록(365)을 생성하도록 구성된다. 비디오 화상이 인터 코딩된(즉, B 또는 P) 슬라이스로서 코딩될 때, 모드 적용 유닛(360)의 인터 예측 유닛(344)(예: 모션 보상 유닛)은, 엔트로피 디코딩 유닛(304)으로부터 수신된 모션 벡터 및 기타 신택스 엘리먼트에 기반하여, 현재 비디오 슬라이스의 비디오 블록에 대해 예측 블록(365)을 생성하도록 구성된다. 인터 예측을 위해, 예측 블록은 참조 화상 리스트 중 하나 내의 참조 화상 중 하나로부터 생성될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 DPB(330)에 저장된 참조 화상에 기반한 디폴트 구성 기술을 사용하여 참조 프레임 리스트인, 리스트 0 및 리스트 1을 구성할 수 있다. 슬라이스(예: 비디오 슬라이스)에 추가로 또는 다르게는 타일 그룹(예: 비디오 타일 그룹) 및/또는 타일(예: 비디오 타일)을 사용하는 실시예에 대해 또는 실시예에 의해 동일하거나 유사한 것이 적용될 수 있으며, 비디오는 I, P 또는 B 타일 그룹 및/또는 타일을 사용하여 코딩될 수 있다.

아래에서 상세하게 논의될 바와 같이, 여기에 제시된 실시예는 인터 예측, 예를 들어 양방향 예측 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 기반 인터 예측을 수행할 때 인터 예측 유닛에 의해 사용되는 보다 정확한 모션 벡터 예측을 제공함으로써 인터 예측 유닛(344)에 대한 개선을 제공한다.

모드 적용 유닛(360)은 모션 벡터 또는 관련 정보 그리고 기타 신택스 엘리먼트를 파싱하는 것에 의해 현재 비디오 슬라이스의 비디오 블록에 대한 예측 정보를 결정하도록 구성되고, 예측 정보를 사용하여 디코딩되는 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 예를 들어, 모드 적용 유닛(360)은 수신된 신택스 엘리먼트의 일부를 사용하여, 비디오 슬라이스의 비디오 블록을 코딩하는데 사용되는 예측 모드(예: 인트라 예측 또는 인터 예측), 인터 예측 슬라이스 유형(예: B 슬라이스, P 슬라이스 또는 GPB 슬라이스), 슬라이스에 대한 참조 화상 리스트 중 하나 이상에 대한 구성 정보, 슬라이스의 각 인터 인코딩된 비디오 블록에 대한 모션 벡터, 슬라이스의 각 인터 코딩된 비디오 블록에 대한 인터 예측 상태 및 현재 비디오 슬라이스의 비디오 블록을 디코딩하기 위한 다른 정보를 결정한다. 슬라이스(예: 비디오 슬라이스)에 추가로 또는 다르게는 타일 그룹(예: 비디오 타일 그룹) 및/또는 타일(예: 비디오 타일)을 사용하는 실시예에 대해 또는 실시예에 의해 동일하거나 유사한 것이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 비디오는 I, P 또는 B 타일 그룹 및/또는 타일을 사용하여 코딩될 수 있다.

도 3에 도시된 비디오 디코더(30)의 실시예는 슬라이스(비디오 슬라이스라고도 함)를 사용하여 화상을 파티셔닝 및/또는 디코딩하도록 구성될 수 있으며, 여기서, 화상은 하나 이상의 슬라이스(일반적으로 비충첩)을 사용하여 파티셔닝되거나 디코딩될 수 있으며, 각각의 슬라이스는 하나 이상의 블록(예: CTU)를 포함할 수 있다.

도 3에 도시된 바와 같이 비디오 디코더(30)의 실시예는 추가로, 타일 그룹(또는 비디오 타일 그룹이라고도 함) 및/또는 타일(또는 비디오 타일이라고도 함)을 사용하여 화상을 파티셔닝 및/또는 디코딩하도록 구성되며, 여기서, 화상은 하나 이상의 타일 그룹(일반적으로 비충첩)을 사용하여 파티셔닝되거나 디코딩될 수 있으며, 각각의 타일 그룹은 예를 들어, 하나 이상의 블록(예: CTU) 또는 하나 이상의 타일을 포함할 수 있으며, 각 타일은 예를 들어, 직사각형 형상일 수 있으며, 하나 이상의 블록(예: CTU), 예를 들어, 완전 또는 부분 블록을 포함할 수 있다.

비디오 디코더(30)의 다른 변형들은 인코딩된 화상 데이터(21)를 디코딩하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디코더(30)는 루프 필터링 유닛(320) 없이 출력 비디오 스트림을 생성할 수 있다. 예를 들어, 비 변환 기반 디코더(30)는 특정 블록 또는 프레임에 대해 역 변환 처리 유닛(312) 없이 직접 잔차 신호를 역 양자화할 수 있다. 다른 구현에서, 비디오 디코더(30)는 단일 유닛으로 결합된 역 양자화 유닛(310) 및 역 변환 처리 유닛(312)을 가질 수 있다.

인코더(20) 및 디코더(30)에서 현재 단계의 처리 결과가 추가로 처리되어 다음 단계로 출력될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 보간 필터링, 모션 벡터 도출 또는 루프 필터링 후에, 클립(Clip) 또는 시프트(shift)와 같은 추가 연산이 보간 필터링, 모션 벡터 도출 또는 루프 필터링의 처리 결과에 대해 수행될 수 있다.

추가 연산이 현재 블록의 도출된 모션 벡터(아핀 모드의 제어 포인트 모션 벡터, 아핀 모드와 평면 모드와 ATMVP 모드에서의 서브 블록 모션 벡터, 시간적 모션 벡터 및 등)에 적용될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 모션 벡터의 값은 대표 비트(representing bit)에 따라 미리 정의된 범위로 제한된다. 모션 벡터의 대표 비트가 bitDepth이면, 범위는 -2^(bitDepth-1)~2^(bitDepth-1)-1이며, 여기서, "^"는 지수(exponentiation)를 의미한다. 예를 들어, bitDepth가 16과 같게 설정되면, 범위는 -32768 ~ 32767이며; bitDepth가 18과 같게 설정되면, 범위는 -131072 ~ 131071이다. 예를 들어, 도출된 모션 벡터의 값(예: 하나의 8×8 블록 내 4개의 4×4 서브 블록의 MV)은 4개의 4×4 서브블록 MV의 정수 부분 간의 최대 차이가 N 픽셀 이하가 되도록 제한되어, 예를 들어 1픽셀 이하이다. 다음은 bitDepth에 따라 모션 벡터를 제한하는 두 가지 방법을 제공한다.

다음은 bitDepth에 따라 모션 벡터를 제한하는 두 가지 방법을 제공한다. 다음은 bitDepth에 따라 모션 벡터를 제한하는 두 가지 방법을 제공한다.

방법 1: 플로잉 연산(flowing operation)에 의해 오버플로 MSB(most significant bit)를 제거

여기서 mvx는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수평 컴포넌트(horizontal component)이고, mvy는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수직 컴포넌트(vertical component)이며, ux와 uy는 중간값을 지시한다.

예를 들어, mvx의 값이 -32769이면, 수식(1)과 수식(2)를 적용한 후, 결과 값은 32767이 된다. 컴퓨터 시스템에서 십진수는 2의 보수로 저장된다. -32769의 2의 보수는 1,0111,1111,1111,1111(17비트)이고, 그다음 MSB가 폐기되므로, 결과 2의 보수는 0111,1111,1111,1111(십진수는 32767)이며, 이는 수식(1)과 수식(2)를 적용하는 것에 의해 출력과 동일하다.

연산은 수식(5) 내지 수식(8)과 같이 mvp와 mvd의 합 동안 적용될 수 있다.

방법 2: 값을 클리핑(clipping)하여 오버플로 MSB를 제거

여기서 vx는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수평 컴포넌트이고, vy는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수직 컴포넌트이며; x, y, z는 각각 MV 클리핑 프로세스의 3가지 입력값에 해당하며, Clip3 함수의 정의는 다음과 같다.

도 4는 실시예에 따른 비디오 코딩 디바이스(400)의 개략도이다. 비디오 코딩 디바이스(400)는 여기에 설명된 바와 같이 개시된 실시예들을 구현하기에 적합하다. 일 실시 예에서, 비디오 코딩 디바이스(400)는 도 1a의 비디오 디코더(30)와 같은 디코더 또는 도 1a의 비디오 인코더(20)와 같은 인코더일 수 있다.

비디오 코딩 디바이스(400)는 데이터를 수신하기 위한 진입(ingress) 포트(410)(또는 입력 포트(410)) 및 수신기 유닛(Rx)(420); 데이터를 처리하는 프로세서, 로직 유닛 또는 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)(430); 데이터를 전송하기 위한 송신기 유닛(Tx)(440) 및 출구(egress) 포트(450)(또는 출력 포트(450); 및 데이터를 저장하기 위한 메모리(460)를 포함한다. 비디오 코딩 디바이스(400)는 또한 광학적 또는 전기적 신호의 유출 또는 유입을 위해 진입 포트(410), 수신기 유닛(420), 송신기 유닛(440) 및 출구 포트(450)에 결합된, 광-전기(optical-to-electrical, OE) 구성 요소 및 전기-광(electrical-to-optical, EO) 구성 요소를 포함할 수 있다.

프로세서(430)는 하드웨어 및 소프트웨어로 구현된다. 프로세서(430)는 하나 이상의 CPU 칩, 코어(예: 멀티 코어 프로세서), FPGA, ASIC 및 DSP로 구현될 수 있다. 프로세서(430)는 진입 포트(410), 수신기 유닛(420), 송신기 유닛(440), 출구 포트(450) 및 메모리(460)와 통신한다. 프로세서(430)는 코딩 모듈(470)을 포함한다. 코딩 모듈(470)은 위에서 설명된 개시된 실시예들을 구현한다. 예를 들어, 코딩 모듈(470)은 다양한 코딩 동작을 구현, 처리, 준비 또는 제공한다. 따라서, 코딩 모듈(470)의 포함은 비디오 코딩 디바이스(400)의 기능에 실질적인 개선을 제공하고, 비디오 코딩 디바이스(400)의 상이한 상태로의 변환에 영향을 미친다. 다르게는, 코딩 모듈(470)은 메모리(460)에 저장되고 프로세서(430)에 의해 실행되는 명령으로서 구현된다.

메모리(460)는 하나 이상의 디스크(disk), 테이프 드라이브 및 솔리드 스테이트 드라이브를 포함할 수 있으며, 오버 플로우 데이터 저장 디바이스로 사용되어 이러한 프로그램 실행을 위해 선택될 때 프로그램을 저장하고 프로그램 실행 중에 판독되는 명령 및 데이터를 저장한다. 메모리(460)는 예를 들어, 휘발성 및/또는 비 휘발성일 수 있으며, 판독 전용 메모리(read-only memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM), 터너리 콘텐츠 주소 지정 가능 메모리(ternary content-addressable memory, TCAM) 및/또는 정적 랜덤 액세스 메모리(static random-access memory, SRAM)일 수 있다

도 5는 예시적인 실시 예에 따라 도 1로부터의 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14) 중 하나 또는 둘 모두로서 사용될 수 있는 장치(500)의 단순화된 블록도이다. 장치(500)의 프로세서(502)는 중앙 처리 유닛일 수 있다. 다르게는, 프로세서(502)는 현재 존재하거나 향후 개발될 정보를 조작하거나 처리할 수 있는 임의의 다른 유형의 디바이스 또는 다중 디바이스일 수 있다. 개시된 구현은 도시된 바와 같이 단일 프로세서, 예를 들어 프로세서(502)로 실행될 수 있지만, 속도 및 효율성의 이점은 하나 이상의 프로세서를 사용하여 달성될 수 있다.

장치(500)의 메모리(504)는 구현에서 판독 전용 메모리(read only memory, ROM) 디바이스 또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 디바이스일 수 있다. 임의의 다른 적절한 유형의 저장 디바이스가 메모리(504)로 사용될 수 있다, 메모리(504)는 버스(512)를 사용하여 프로세서(502)에 의해 액세스되는 코드 및 데이터(506)를 포함할 수 있다. 메모리(504)는 운영 체제(508) 및 애플리케이션 프로그램(510)을 더 포함할 수 있으며, 애플리케이션 프로그램(510)은 프로세서(502)가 여기에 설명된 방법을 수행하도록 허용하는 적어도 하나의 프로그램을 포함한다. 예를 들어, 애플리케이션 프로그램(510)은 여기에 설명된 방법을 수행하는 비디오 코딩 애플리케이션을 더 포함하는 애플리케이션 1 내지 애플리케이션 N을 포함할 수 있다.

장치(500)는 또한 디스플레이(518)와 같은 하나 이상의 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 디스플레이(518)는, 일 예에서, 터치 입력을 감지하도록 작동 가능한 터치 감지 엘리먼트와 디스플레이를 결합하는 터치 감지 디스플레이일 수 있다. 디스플레이(518)는 버스(512)를 통해 프로세서(502)에 결합될 수 있다.

여기서는 단일 버스로 도시되어 있지만, 장치(500)의 버스(512)는 다중 버스로 구성될 수 있다. 또한, 보조 스토리지(514)는 장치(500)의 다른 구성 요소에 직접 결합될 수 있거나 네트워크를 통해 액세스될 수 있으며, 메모리 카드와 같은 단일 통합 유닛 또는 다중 메모리 카드와 같은 다중 유닛을 포함할 수 있다. 따라서, 장치(500)는 매우 다양한 구성으로 구현될 수 있다.

모션 벡터 리파인먼트(Motion vector refinement, MVR)

모션 벡터는 일반적으로 인코더 측에서 적어도 부분적으로 결정되고 코딩된 비트스트림 내에서 디코더에 시그널링된다. 그러나, 모션 벡터는 비트스트림에 지시된 초기 모션 벡터로부터 시작하여 디코더에서(또한, 인코더에서도) 리파인될(refinded) 수 있다. 이러한 경우에, 예를 들어 초기 모션 벡터가 가리키는 이미 디코딩된 픽셀의 패치(patch) 간의 유사도(similarity)는 초기 모션 벡터의 정확도를 개선하는 데 사용될 수 있다. 이러한 모션 리파인먼트는 시그널링 오버헤드를 감소시키는 이점을 제공한다: 초기 모션 벡터의 정확도는 인코더와 디코더 모두에서 동일한 방식으로 개선되므로 리파인먼트를 위한 추가 시그널링이 필요하지 않다.

리파인먼트 전의 초기 모션 벡터가 최상의 예측을 초래하는 최상의 모션 벡터가 아닐 수도 있다는 점에 유의한다. 초기 모션 벡터는 비트스트림에서 시그널링되기 때문에 초기 모션 벡터를 매우 높은 정확도로 표현하는 것이 불가능할 수 있으며(비트 전송률이 증가함), 따라서, 모션 벡터 리파인먼트 프로세스는 초기 모션 벡터의 정확도를 개선하는 데 활용된다. 초기 모션 벡터는 예를 들어 현재 블록의 이웃 블록 예측에 사용되는 모션 벡터일 수 있다. 이 경우, 현재 블록이 어떤 이웃 블록을 사용하는지를 나타내는 지시를 비트스트림에 시그널링하는 것으로 충분하다. 이러한 예측 메커니즘은 초기 모션 벡터를 나타내는 비트 수를 줄이는 데 매우 효율적이다. 그러나, 일반적으로 2개의 이웃 블록의 모션 벡터가 동일할 것으로 예상되지 않기 때문에 초기 모션 벡터의 정확도는 낮을 수 있다.

시그널링 오버헤드의 추가 증가 없이 모션 벡터의 정확도를 추가로 개선하기 위해, 인코더 측에서 도출되고 비트스트림에서 제공(시그널링)되는 모션 벡터를 추가로 리파인(refine)하는 것이 유리할 수 있다. 모션 벡터 리파인먼트는 인코더의 도움 없이 디코더에서 수행될 수 있다. 디코더 루프에서 인코더는 동일한 리파인먼트를 사용하여, 디코더에서 이용 가능한 대응하는 리파인된 모션 벡터를 획득할 수 있다. 현재 화상에서 재구성되는 현재 블록에 대한 리파인먼트는 재구성된 샘플의 템플릿(template)을 결정하고, 현재 블록에 대한 초기 모션 정보 주변의 검색 공간(search space)을 결정하며, 검색 공간에서 템플릿과 가장 매칭하는 참조 화상 부분을 찾는 방식으로 수행된다. 최상의 매칭 부분은 현재 블록, 즉 재구성되는 현재 블록에 대한 인터 예측된 샘플을 획득하는 데 사용되는 현재 블록에 대한 리파인된 모션 벡터를 결정한다. 모션 벡터 리파인먼트는 도 2의 인터 예측 유닛(244) 및 도 3의 344의 일부이다.

모션 벡터 리파인먼트는 다음 단계에 따라 수행될 수 있다. 일반적으로, 초기 모션 벡터는 비트스트림의 지시에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 인덱스는 후보 모션 벡터의 리스트에서 위치를 지시하는 비트스트림에서 시그널링될 수 있다. 다른 예에서, 모션 벡터 예측자 인덱스 및 모션 벡터 차이 값은 비트스트림에서 시그널링될 수 있다. 비트스트림의 지시에 기반하여 결정되는 모션 벡터는 초기 모션 벡터로 정의된다. 이중 예측의 경우에, 현재 블록에 대한 인터 예측은 2개의 모션 벡터 MV0 및 MV1에 따라 결정된 샘플의 예측 블록의 가중 결합(weighted combination)으로 획득된다. 여기서, MV0은 리스트 L0의 제1 참조 화상에서의 초기 모션 벡터이고, MV1은 리스트 L1의 제2 참조 화상에서의 초기 모션 벡터이다.

초기 모션 벡터를 사용하여 리파인먼트 후보 모션 벡터(motion vector, MV) 쌍이 결정된다. 적어도 2개의 리파인먼트 후보 쌍이 결정되어야 한다. 일반적으로, 리파인먼트 후보 모션 벡터 쌍은 초기 모션 벡터 쌍(MV0, MV1)을 기반으로 결정된다. 또한, MV0 및 MV1에 작은 모션 벡터 차이를 추가하는 것에 의해, 후보 MV 쌍을 결정한다. 예를 들어, 후보 MV 쌍은 다음:

(MV0, MV1)

(MV0 + (0,1), MV1 + (0,-1))

(MV0 + (1,0), MV1 + (-1,0))

(MV0 + (0,-1), MV1 + (0,1))

(MV0 + (-1,0), MV1 + (1,0))

…

을 포함할 수 있다. 여기서, (1,-1)은 수평(또는 x) 방향으로 1의 변위(displacement) 그리고 수직(또는 y) 방향으로 -1 변위를 갖는 벡터를 나타낸다. 위의 후보 쌍 리스트은 설명을 위한 예시일 뿐이며 본 발명은 특정 후보 리스트로 제한되지 않음을 유의한다. 일부 예에서, 모션 벡터 리파인먼트 프로세스의 검색 공간은 리파인먼트 후보 모션 벡터(MV) 쌍을 포함한다.

현재 블록의 이중 예측에서, 리스트 L0에 대한 각각의 제1 모션 벡터와 리스트 L1에 대한 제2 모션 벡터를 사용하여 획득된 2개의 예측 블록은 단일 예측 신호로 결합되며, 이는 단일 예측보다 원래 신호에 보다 나은 적응을 제공할 수 있으며, 이에 따라 잔차 정보가 줄어들고 압축이 더 효율적일 수 있다.

모션 벡터 리파인먼트에서, 후보 MV 쌍의 각각의 제1 모션 벡터 및 제2 모션 벡터를 사용하여 획득된 2개의 예측 블록은, 리파인먼트 후보 MV 쌍 각각에 대한 유사도 메트릭(similarity metric)에 기반하여 비교된다. 가장 높은 유사도 메트릭을 생성하는 후보 MV 쌍이 리파인된 모션 벡터로 선택된다. 리스트 L0의 제1 참조 화상에 대한 리파인된 모션 벡터 및 리스트 L1의 제2 참조 화상에 대한 리파인된 모션 벡터는 각각 MV0' 및 MV1'로 표시된다. 다시 말해서, 후보 모션 벡터 쌍의 리스트 L0 모션 벡터와 리스트 L1 모션 벡터에 대응하는 예측들이 획득되며, 이는 유사도 메트릭을 기반으로 비교된다. 가장 높은 연관 유사도를 갖는 후보 모션 벡터 쌍을 리파인된 MV 쌍으로 선택한다.

일반적으로, 리파인먼트 프로세스의 출력은 리파인된 MV이다. 리파인된 MV는 어떤 후보 MV 쌍이 가장 높은 유사도를 달성하느냐에 따라, 초기 MV와 동일할 수도 있고 초기 MV와 상이할 수도 있으며, 초기 MV에 의해 형성된 후보 MV 쌍도 MV 쌍 후보에 포함된다. 다시 말해서, 가장 높은 유사도를 달성한 가장 높은 후보 MV 쌍이 초기 MV로 구성된다면, 리파인된 MV와 초기 MV는 서로 같다.

유사도 메트릭을 최대화하는 위치를 선택하는 대신에, 다른 방법은 비유사도(dis-similarity) 메트릭을 최소화하는 위치를 선택하는 것이다. 비유사도 비교 측정은 SAD(Sum of absolute differences), MRSAD(mean removed sum of absolute differences), SSE(Sum of Squared Error) 등일 수 있다. 두 예측 블록 사이의 SAD는 후보 MV 쌍(CMV0, CMV1)을 사용하여 획득될 수 있으며, SAD는 다음:

과 같이 계산될 수 있으며, 여기서 nCbH 및 nCbW는 예측 블록의 높이와 너비이며; 함수 abs(a)는 인수 a의 절대값을 지정하고; predSAmplesL0 및 predSAmplesL1은 (CMV0, CMV1)로 표시되는 후보 MV 쌍에 따라 획득된 예측 블록 샘플이다.

다르게는, 계산의 수를 줄이기 위해 예측 블록에서 샘플의 서브 세트만을 평가함으로써 비유사도 비교 측정이 획득될 수 있다. 샘플의 행이 다르게는 SAD 계산에 포함되는 예가 아래에 있다(매 제2 행이 평가됨).

모션 벡터 리파인먼트의 한 예는 http://phenix.it-sudparis.eu/jvet/에서 공개적으로 사용할 수 있는, JVET(ITU-T SG 16 WP 3 및 ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11)의 JVET-M1001-v3, "Versatile Video Coding(Draft 4)" 문서에 설명되어 있다. 문서의 "8.4.3 디코더 측 모션 벡터 리파인먼트 프로세스" 섹션은 모션 벡터 리파인먼트를 예시한다.

리파인먼트를 위한 내부 메모리 요건을 줄이기 위해, 일부 실시예에서 모션 벡터 리파인먼트 프로세스는 루마 샘플의 블록에 대해 독립적으로 수행될 수 있다. 루마 샘플의 블록은 루마 샘플에서 미리 결정된 너비 또는 미리 결정된 높이를 초과하는 샘플의 코딩된 블록을, 루마 샘플에서 미리 결정된 너비 및 미리 결정된 높이보다 작거나 같은 샘플의 서브 블록으로 파티셔닝하는 것에 의해 획득될 수 있다. 파티셔닝된 코딩된 블록 내의 각 서브블록에 대한 리파인된 MV 쌍은 상이할 수 있다. 루마 및 크로마 모두에 대한 인터 예측은 대응하는 서브 블록의 리파인된 MV 쌍을 사용하여 각 서브 블록에 대해 수행된다.

최대 허용(maximum allowed) 서브블록 너비와 높이를 각각 max_sb_width 및 max_sb_height로 표시한다. MVR을 적용할 수 있는 cbWidth × cbHeight 크기의 현재 코딩 유닛은 일반적으로 다음과 같이 sbWidth × sbHeight 크기의 여러 서브 블록 numSbs로 파티셔닝된다.

여기서, 표현 (x>y)? a: b는 x>y가 참이면 값 a를 반환하고 x>y가 거짓이면 b를 반환한다. 초기 MV 쌍의 각 MV는 분수 픽셀 정밀도(fractional pixel precision)를 가질 수 있다. 다시 말해서, MV는 현재 샘플 블록과 재샘플링된 참조 영역 사이의 변위를 지시할 수 있다. 이 변위는 재구성된 참조 샘플의 정수 그리드(integer grid)에서 수평 및 수직 방향의 분수 위치(fractional position)를 가리킬 수 있다.

일반적으로, 재구성된 참조 정수 샘플 그리드 값의 2차원 보간(2-dimensional interpolation)은 분수 샘플 오프셋 위치에서 샘플 값을 획득하기 위해 수행된다. 후보 MV 쌍을 이용하여 재구성된 참조 화상으로부터 예측된 샘플을 획득하는 프로세스는 다음 중 하나의 방법을 통해 수행될 수 있다.

· 초기 MV 쌍의 분수 부분을 가장 가까운 정수 위치로 반올림하고 재구성된 참조 화상의 정수 그리드 값을 획득한다.

· 초기 MV 쌍으로 지시된 분수 픽셀 정확도에서 예측 샘플 값을 획득하기 위해 2탭(2-tap)(예: 쌍선형) 분리 가능한 쌍선형 보간(bilinear interpolation)을 수행한다.

· 초기 MV 쌍으로 지시된 분수 픽셀 정확도에서 예측 샘플 값을 획득하기 위해 더 높은 탭(예: 8-탭 또는 6-탭)의 분리 가능한 보간을 수행한다.

후보 MV 쌍은 초기 MV 쌍에 대해 임의의 서브픽셀 오프셋을 가질 수 있지만, 일부 실시예에서 검색의 단순성을 위해 후보 MV 쌍은 초기 MV 쌍에 대해 정수 픽셀 거리로 선택된다. 이러한 경우에, 후보 MV 쌍에 걸쳐 예측된 샘플은 초기 MV 쌍 주위의 모든 리파인먼트 위치를 커버하기 위해 초기 MV 쌍 주위의 샘플 블록에 대한 예측을 수행하는 것에 의해 획득될 수 있다.

일부 실시예에서, 초기 MV 쌍으로부터 정수 거리에 있는 후보 MV 쌍에 대한 비유사도 비용 값이 평가된 후, 최상의 비용 값 위치로부터의 서브 픽셀 오프셋에서 추가 후보 MV 쌍이 추가되고 평가될 수 있다. 앞서 설명한 방법 중 하나를 사용하여 이러한 위치 각각에 대해 예측된 샘플을 획득하고 비유사도 비용을 평가하고 비교하여 가장 낮은 비유사도 위치를 획득한다. 다른 실시예에서, 최상의 비용 정수 거리 위치 주변의 각 서브 픽셀 거리 위치에 대해 계산적으로 비용이 많이 드는 예측 프로세스를 피하기 위해, 평가된 정수 거리 비용 값이 기억되고 파라미터 오차 표면(parametric error surface)이 최적 정수 위치의 부근에서 피팅된다(fitted). 그런 다음 이 오차 표면의 최소값이 분석적으로 계산되어 최소 비유사도를 갖는 위치로 사용된다. 이러한 경우, 비유사도 비용 값은 계산된 정수 거리 비용 값으로부터 도출된다.

주어진 코딩된 샘플 블록에 대한 모션 벡터 리파인먼트의 적용은 코딩된 샘플 블록의 특정 코딩 속성에 따라 조절될 수 있다. 이러한 코딩 속성의 일부 예에는 현재 화상에서 샘플의 코딩된 블록의 이중 예측에 사용되는 2개의 참조 화상까지의 화상 수의 거리(균일한 프레임 레이트로 샘플링된 경우)가 동일하고, 현재 화상의 반대 측면에 있는 것을 포함한다. 코딩 속성은 또한, 초기 MV 쌍을 사용하여 획득된 2개의 예측된 블록 사이의 초기 비유사도가 미리 결정된 샘플당 임계값보다 작은 것을 포함할 수 있다.

일부 구현에서, 2개의 예측이 상이한 참조 화상으로부터 오는 경우 BPOF가 이중 예측된 블록들에 적용된다. BPOF는 아핀(affine), 가중된 이중 예측 모션 보상된, 서브블록 기반 일시적 병합 모드 케이스(sub-block based advanced temporal merge mode case)에는 적용되지 않는다.

이중 예측 옵티컬 플로 리파인먼트

이중 예측 옵티컬 플로 리파인먼트(Bi-predictive optical flow refinement)는 이중 예측을 위한 신호 이외의 추가 신호를 비트스트림에 명시적으로 제공하지 않고 블록의 이중 예측 정확도를 향상시키는 프로세스이다. 이중 예측 옵티컬 플로 리파인먼트는 도 2의 인터 예측 유닛(244) 및 도 3의 인터 예측 유닛(344)에서 구현될 수 있다. 옵티컬 플로 리파인먼트 프로세스의 입력은 2개의 참조 화상으로부터의 예측 샘플이고, 옵티컬 플로 리파인먼트의 출력은 옵티컬 플로 수식에 따라 계산되는 결합된 예측(predBIO)이다.

이중 예측에서, 2개의 모션 벡터 쌍 MV0 및 MV1 또는 위에서 논의된 리파인된 모션 벡터 쌍과 같은 2개의 모션 벡터에 따라 2개의 참조 프레임으로부터 2개의 인터 예측이 획득된다. 가중 평균화(weighted averaging)를 통하는 것과 같이 두 예측을 결합할 수 있다. 결합된 예측은 2개의 예측에서 양자화 노이즈가 제거되기 때문에 감소된 잔차 에너지를 초래할 수 있으며, 이에 따라 단일 예측(즉, 하나의 모션 벡터를 사용한 예측)에 비해 코딩 효율이 더 높아진다. 일 예에서, 이중 예측의 가중 결합은 다음:

Bi-prediction = Prediction1 * W1 + Prediction2 * W2 + K, (19)

과 같이 수행될 수 있으며, W1 및 W2는 비트스트림에서 시그널링되거나 사전 정의될 수 있는 가중 인자(weighting factor)이다. K는 또한, 시그널링되거나 미리 정의될 수 있는 가산 인자(additive factor)이다. 예를 들어, 이중 예측은 다음:

Bi-prediction =(Prediction1 + Prediction2)/2, (20)

을 통해 획득될 수 있으며, 여기서, W1 및 W2는 ½ 로 설정되고, K는 0으로 설정된다.

이중 예측의 정확도는 옵티컬 플로 리파인먼트를 통해 향상될 수 있다. 옵티컬 플로는 객체(object)나 카메라의 모션으로 인해 두 프레임 사이의 이미지 객체의 겉보기 모션 패턴(pattern of apparent motion)이다. 옵티컬 플로 리파인먼트 프로세스는 두 참조 프레임 간의 옵티컬 플로를 결정하고 결정된 옵티컬 플로를 기반으로 이중 예측을 조정하여 이중 예측의 정확도를 향상시킨다.

x와 y가 공간 좌표에 대응하고 t가 시간 차원에 대응하는 제1 프레임의 픽셀 I(x,y,t)를 고려한다. dt 시간 이후에 촬영된 다음 프레임에서 거리(dx, dy)만큼 이동한다. 두 프레임의 픽셀이 동일하고 강도(intensity)가 dt 시간 내에 변경되지 않는다고 가정하면, 옵티컬 플로 수식은 다음:

(21)

과 같이 공식화될 수 있다. I(x,y,t)는 (x,y,t) 좌표에서 픽셀의 강도(즉, 샘플 값)를 지정한다. 픽셀의 이동 또는 변위가 작고 테일러 급수 전개(Taylor series expansion)의 고차 항과 같은 다른 가정을 무시할 수 있다는 가정에 기반하여, 옵티컬 플로 수식은 다음:

(22)

과 같이 쓸 수 있으며, 여기서 및 는 위치(x, y)에서의 수평 및 수직 공간 샘플 그레이디언트이고, 는 (x, y)에서의 편시간 도함수(partial temporal derivative)이다. 일부 예에서 샘플 그레이디언트는 다음을 통해 획득될 수 있다.

이중 예측의 품질을 개선하기 위해 옵티컬 플로 리파인먼트는 수식 (22)에 나타낸 원리를 사용한다. 일부 구현에서, 옵티컬 플로 리파인먼트는 샘플 그레이디언트 및 를 계산하고, 제1 예측과 제2 예측 사이의 차이를 계산하며, 픽셀 또는 픽셀 그룹의 변위(, )를 계산하는 것에 의해 수행된다. 옵티컬 플로 수식을 사용하여 획득된 두 참조 프레임에서의 샘플간의 오차(error) △가 최소화되도록 변위가 계산된다. 오차 △가 다음:

(23)

과 같이 정의되며, 여기서 I⁽⁰⁾은 제1 예측의 샘플 값(예: L0의 제1 참조 프레임의 예측 샘플)을 나타내고, I⁽¹⁾는 I⁽⁰⁾에 대응하는 제2 예측의 샘플 값(예: L1 프레임에서의 예측 샘플)이다. 및 는 각각 -x와 -y 방향으로 계산된 변위이다. 및 는 각각 -x 및 -y 방향의 제1 참조 프레임의 샘플 그레이디언트이다. 및 는 각각 -x 및 -y 방향에서 제2 참조 프레임의 샘플 그레이디언트이다. 및 은 각각 현재 프레임에서 제1 참조 프레임 및 제2 참조 프레임까지의 거리를 표시한다. 도 7은 수식 (23)에 포함된 다양한 변수 간의 관계를 예시한다.

수식 (23)에서 변위(, )를 결정하기 위해, 주어진 위치(x, y) 주변의 샘플 패치는 위에서 언급한 최소화 문제를 해결하는 데 사용된다. 일부 접근 방식은 참조 프레임의 패치에서 서로 다른 픽셀에 대한 제곱 오차의 합을 최소화한다. 다른 접근 방식은 절대 오차의 합을 최소화한다. 변위(, )가 결정된 후 주어진 위치(x, y)에서의 결합 예측은 다음:

(24)

과 같이 결정될 수 있으며, 여기서 predBIO는 옵티컬 플로 리파인먼트 프로세스의 출력인 위치(x, y)에서 수정된 예측이다.

이 수식으로부터 및 이 1과 같다고 가정할 때 BDOF를 기반으로 결정된 오프셋은 다음과 같다는 것을 알 수 있다.

일부 실시예에서, 각 픽셀에 대한 변위를 추정하는 복잡성을 단순화하기 위해, 변위는 픽셀 그룹에 대해 추정된다. 예를 들어, 개별 픽셀 대신 4×4 루마 샘플과 같은 4×4 픽셀 블록에 대해 변위를 추정할 수 있다. 이 예에서, 4×4 루마 샘플 블록에 대한 향상된 이중 예측을 계산하기 위해, 변위는 그 중심에서 4×4 샘플 블록을 가지는 8×8 루마 샘플의 블록과 같은, 4×4 루마 샘플의 블록 근처의 샘플 값을 사용하여 추정된다. 코딩 유닛의 너비 또는 높이가 16을 초과할 때 코딩 유닛이 서브 블록으로 파티셔닝된다. 서브 블록의 경계에서 샘플 그레이디언트는 2-D 분리 가능한 모션 보상 보간 없이 정수 그리드 참조 샘플 값을 사용하여 계산된다. 그 후, 서브 블록의 경계로부터 가장 가까운 샘플 및 샘플 그레이디언트 값을 확장하는 것에 의해, 서브 블록 위치 외부의 확장 샘플 및 샘플 그레이디언트를 획득한다.

옵티컬 플로 리파인먼트 프로세스의 입력은 2개의 참조 화상으로부터의 예측 샘플이고, 옵티컬 플로 리파인먼트의 출력은 옵티컬 플로 수식에 따라 계산되는 결합 예측(predBIO)이다.

현재 채택된 BDOF 버전에서, 다음 수식은 현재 4×4 샘플 블록을 중심으로 하는 6×6 샘플 블록의 수평 및 수직 샘플 그레이디언트를 기반으로 옵티컬 플로(, )를 계산하는 데 사용된다.

옵티컬 플로 변위(, )는 여기에서 "옵티컬 플로(, )"로도 지칭된다. 및 을 계산하는 데 필요한 나눗셈 연산은 분모에서 가장 중요한 비트의 위치만 사용하여 분자를 오른쪽으로 시프트하는 것에 의해 정밀도를 희생하여 단순화된다. 특정 다른 종래 기술에서, 나눗셈은 정밀도를 개선하기 위해 최상위 비트의 위치를 나타내는 가변 시프트를 갖는 역수 값을 포함하는 N 비트 룩업 테이블로 대체된다. 그러나, 룩업 테이블은 온칩 메모리를 증가시킨다. 역수에 대해 M 비트 정밀도를 갖는 N비트 조회 테이블은 N*M비트의 SRAM이 필요하다.

모션 벡터 리파인먼트의 한 예는 문서 JVET-M1001, Versatile Video Coding(Draft 4)의 8.4.7.4 "양방향 옵티컬 플로 예측 프로세스" 섹션에 설명되어 있다.

위에서 논의한 바와 같이, 옵티컬 플로는 수평 방향의 컴포넌트 및 수직 방향의 컴포넌트를 포함한다. 수식 (25)-(31)에 나타낸 방법과 비교하여, 2개의 컴포넌트인 수평 방향의 컴포넌트 및 수직 방향의 컴포넌트에 대해 여기에 제시된 계산은 곱셈 연산을 제거하고 항의 비트 심도를 감소시킨다.

특히, 옵티컬 플로는 다음과 같이 추정할 수 있다.

여기서 및 은 각각 제1 참조 프레임 및 제2 참조 프레임의 픽셀 에서 수평 예측된 샘플 그레이디언트이며, 및 는 각각 제1 참조 프레임 및 제2 참조 프레임의 픽셀 에서 수직 예측된 샘플 그레이디언트이다. 여기서 i와 j는 정수이며 현재 샘플 위치 블록을 중심으로 한 샘플 위치 세트에 걸쳐 있다. 일 실시예에서, 4×4 블록의 경우, 4×4 블록을 중심으로 하는 샘플 위치의 6×6 블록이 사용된다. 일 예에서, i의 값은 -1에서 4까지 변하고 j의 값은 -1에서 4까지 변한다.

위에 지시된 상호상관 및 자기상관 항 를 계산하는 동안 값의 정밀도와 비트 심도를 조정하기 위해 하나 이상의 항이 시프트될 수 있음을 이해해야 한다.

위에 나열된 수식 (32)-(38)은 예시를 위한 것이며 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 이 수식의 다양한 항은 이 수식의 다른 항과 결합되기 전에 사전 처리될 수 있다. 예를 들어, 또는 은 시트프되거나, 부호를 바꾸는 것에 의해 뒤집히거나, 또는 그렇지 않으면 를 계산하기 위해 위의 수식에 나타낸 바와 같이 사용되기 전에 처리될 수 있다. 유사하게, 항도 위의 수식에서 다른 항과 결합되기 전에 전처리될 수 있다. 유사하게, 위의 수식에서 결정된 다양한 값은 및 에 대한 값을 계산하는 데 사용되기 전에 후처리될 수도 있다. 예를 들어, 위에서 결정된 (k=1 내지 5)는 의 최종 버전을 결정하기 위해 대응하는 값의 서브 비트를 대응하는 값의 상위 비트에 추가하여 사후 처리될 수 있다. 이 최종 버전은 위와 같이 및 을 결정하는 데 사용할 수 있다.

이 구현에서 볼 수 있듯이, 이 예에서 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트인 의 계산을 용이하게 하기 위해 신규 수량 가 결정된다. 는 두 참조 프레임에 걸친 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합의 부호와 두 참조 프레임에 걸친 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합의 곱의 합을 기반으로 결정된다. 의 계산은 곱셈 연산 없이 실현될 수 있다. 예를 들어, 계산은 대응하는 샘플 위치에서 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합의 부호에 기반하여 주어진 샘플 위치에서 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합을 조건부로 더하거나 빼는 것에 의해 수행될 수 있다. 그런 다음 옵티컬 플로의 수직 컴포넌트인 는 , , 및 를 기반으로 수정된다. 일부 구현에서, 수식 (37)-(38)에서 또는 에 의한 나눗셈은 각각 및 에서의 최상위 비트 위치와 동일한 오른쪽 시프트를 적용하는 것에 의해 단순화될 수 있다. 결과적으로, 수식 (32)-(44)에 지정된 바와 같이 옵티컬 플로에 대한 컴포넌트 , 특히 의 계산은 상기 계산이 부호 연산을 기반으로 하기 때문에 비트 심도를 감소시킨다. 특히, 의 비트 심도가 계산이 절대 연산과 부호 연산만 포함하기 때문에 감소하므로, 의 계산에서 × 에 대한 승수의 비트 심도를 줄일 수 있다. 따라서, 및 에 대한 계산의 계산 복잡성이 크게 감소한다.

위에서 볼 수 있듯이 BDOF는 특히 곱셈의 수와 승수의 크기 측면에서 훨씬 적은 계산을 필요로 한다. 일부 예에서, BDOF는 4×4 서브블록 레벨에서 CU의 이중 예측 신호를 리파인하기 위해 사용되며 루마 컴포넌트에만 적용된다. BDOF 모드는 객체의 모션이 부드럽다고(smooth) 가정하는 옵티컬 플로 개념을 기반으로 한다. 각 4×4 서브블록에 대해 L0 예측 샘플과 L1 예측 샘플 간의 차이를 최소화하여 모션 리파인먼트 또는 모션 오프셋 (, )을 계산한다. 그런 다음 4×4 서브 블록에서 이중 예측된 샘플 값을 조정하는 데 모션 리파인먼트가 사용된다.

위에서 논의한 바와 같이 수평 그레이던트 및 수직 그레이디언트 및 , 은 두 이웃 샘플 간의 대응하는 참조 프레임의 차이를 계산하는 것에 의해 계산될 수 있다. 샘플은 차이를 계산하기 전에 루마 비트 심도에 기반하여 시프트될 수 있다. 그레이디언트의 자기 상관 및 상호 상관 , , , 및 이 4×4 서브 블록 주변의 6×6 윈도우에 대해 계산된다. 도 6은 6×6 윈도우와 4×4 서브블록 사이의 관계를 보여준다. 보시다시피, , , , 및 에서 사용된 그래디언트 값을 도출하기 위해, 현재 경계 CU의 외부(그레이 위치(gray position)의 리스트 ()에서 일부 예측 샘플 이 생성되어야 한다. 도 6에 도시된 예에서, BDOF는 CU의 경계 주위에 하나의 확장된 행/열을 사용한다. 이러한 확장된 샘플 값은 그레이디언트 계산에만 사용된다. BDOF 프로세스의 나머지 단계에서, CU 경계 외부의 샘플 및 그레이디언트 값이 필요한 경우 가장 가까운 이웃에서 패딩(padded)(즉, 반복)된다.

모션 리파인먼트(, )는 다음:

을 사용하는 상호 상관 및 자기 상관 항을 사용하여 도출된다. 여기서, , , 이다. 는 플로어 함수(floor function)이며, 이다. 모션 리파인먼트 및 그레이디언트를 기반으로 4×4 서브 블록의 각 샘플에 대해 다음 조정이 계산된다.

마지막으로, CU의 BDOF 샘플은 다음:

과 같이 이중 예측 샘플을 조정하는 것에 의해 계산된다.

도 8은 여기에 제시된 옵티컬 플로 계산에 기반하여 이중 예측 옵티컬 플로 리파인먼트를 수행하기 위한 프로세스(800)의 예를 도시한다. 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스(예를 들어, 인코딩 장치(200) 또는 디코딩 장치(300))는 적절한 프로그램 코드를 실행함으로써 도 8에 도시된 작동을 구현한다.

블록(810)은 위에서 설명된 제1 단계에 대응한다. 이 블록에서는 2개의 모션 벡터를 입력으로 획득한다. 초기 모션 벡터는 비트스트림의 지시 정보에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 인덱스는 비트스트림에서 시그널링될 수 있고, 인덱스는 후보 모션 벡터 리스트에서의 위치를 지시한다. 다른 예에서, 모션 벡터 예측자 인덱스 및 모션 벡터 차이 값은 비트스트림에서 시그널링될 수 있다. 다른 예에서, 이들 모션 벡터는 비트스트림에 지시된 모션 벡터의 초기 쌍으로부터 시작하는 모션 벡터 리파인먼트를 사용하여 리파인먼트 모션 벡터로서 도출될 수 있다. 다른 예에서, 참조 프레임 지시는 획득된 모션 벡터 쌍에서 주어진 모션 벡터가 연관되는 참조 프레임을 지시하기 위해 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 지시는 제1 참조 프레임 리스트 L0의 프레임이 모션 벡터 쌍의 모션 벡터 MV0과 연관되고 제2 참조 프레임 리스트 L1의 프레임이 모션 벡터 쌍의 모션 벡터 MV1과 연관됨을 지정할 수 있다.

블록(820)은 전술한 제2 단계에 대응한다. 이 블록에서, 획득된 모션 벡터 쌍 및 K-탭 보간 필터에 따라 2개의 참조 프레임(즉, 재구성된 루마 샘플) 각각에서 단방향 예측이 획득될 수 있다. 예를 들어, 예측은 모션 벡터가 정수 샘플 위치에 대응할 때 재구성된 참조 샘플 값을 획득한다. 모션 벡터가 0이 아닌 수평 컴포넌트를 갖지만 수직 컴포넌트가 0이면, 예측된 샘플 값을 획득하기 위해 수평 K-탭 보간을 수행한다. 모션 벡터가 0이 아닌 수직 컴포넌트를 갖지만 수평 컴포넌트가 0이면, 예측된 샘플 값을 획득하기 위해 수직 K-탭 보간을 수행한다. 모션 벡터가 수평 컴포넌트 및 수직 컴포넌트 모두에 대해 0이 아닌 값을 가지면, 예측된 샘플 값을 획득하기 위해 수평 보간이 먼저 수행된 후 수직 보간이 수행되는 2차원 분리 가능한 K-탭 보간이 수행된다. 이러한 방식으로, 제1 참조 프레임 리스트 L0로부터의 참조 프레임에서 MV0을 사용하여 제1 예측이 생성되고, 제2 참조 프레임 리스트 L1으로부터 참조 프레임에서 MV1을 사용하여 제2 예측이 생성된다.

블록(830)은 위에서 설명된 제3 단계에 대응한다. 이 블록에서, 참조 프레임의 제2 단계에서 획득된 예측을 사용하여 주어진 현재 코딩 유닛의 각 서브블록에 대해 옵티컬 플로가 추정된다. 위에서 논의된 표기법과 일관되게, 제1 참조 프레임에서 획득된 예측의 예측 샘플은 으로 표시되고, 제2 참조 프레임에서 획득된 예측의 예측 샘플은 로 표시된다. 위치 에서의 수평 샘플 그레이디언트는 이 위치의 오른쪽에 있는 예측된 샘플 값과 이 위치의 왼쪽에 있는 샘플 값 간의 차이를 취하여 계산될 수 있으며, 즉,

이다. 위치 에서의 수직 샘플 그레이디언트는 이 위치 아래의 예측된 샘플 값과 이 위치 위의 샘플 값 간의 차이를 취하여 계산될 수 있으며, 즉, 이다. 이미지나 프레임의 경우, 수평 방향은 왼쪽에서 오른쪽을 가리키고 수직 방향은 위에서 아래를 가리키는 것을 유의한다. 일부 예에서, , 및 , 는 현재 코딩 서브 블록 내의 위치 세트에 대해 계산된다. 결정된 샘플 그레이디언트에 기반하여, 옵티컬 플로는 각각의 수식 (31)-(40)과 함께 위에서 설명한 방법 또는 각각의 수식 (38)-(46) 또는 (47)-(52)과 함께 위에서 설명한 반복적인 옵티컬 플로 추정 방법을 사용하여 결정될 수 있다.

블록(840)은 위에서 설명된 제4 단계에 대응한다. 이 블록에서, 현재 코딩 블록에 대한 최종 인터 이중 예측된 샘플은 예측된 샘플 값, 결정된 샘플 그레이디언트 및 추정된 옵티컬 플로를 고려하는 수식 (24)에 따라 계산될 수 있다.

도 9는 비디오 신호의 현재 블록에 대한 양방향 옵티컬 플로(BDOF) 기반 인터 예측을 위한 예시적인 방법(900)의 흐름도이다.

단계(910)에서, 방법(900)은 현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하는 것을 포함하고, 수직 모션 오프셋은 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정된다. 제5 변수 는 복수의 항의 합을 나타낸다. 복수의 항들 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득된다. 제1 행렬의 엘리먼트는 제2 행렬의 엘리먼트에 대응한다.

제1 행렬의 각 엘리먼트는 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트와 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득된다. 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다. 제2 행렬의 각 엘리먼트는 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득된다. 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 제2 행렬의 엘리먼트에 대응한다.

단계(920)에서, 프로세스(900)는 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 및 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋을 사용하여 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하는 것을 포함한다.

현재 블록은 4×4 블록과 같은 임의의 크기의 블록일 수 있음을 유의한다. 현재 블록은 비디오 신호 프레임의 서브 블록일 수 있다. 현재 블록의 픽셀은 프레임의 왼쪽 상단 모서리(upper left corner)(예: 왼쪽 상단 픽셀)에 대한 픽셀의 절대 위치, 예를 들어 (x, y) 또는 블록의 왼쪽 상단 모서리(예: 왼쪽 상단 픽셀)에 대한 픽셀의 상대 위치, 예를 들어, (xBlock + i, yBlock+j)를 사용하여 참조될 수 있다. 여기서(xBlock, yBlock)은 프레임의 왼쪽 상단 모서리에 대한 블록의 왼쪽 상단 모서리 좌표이다.

제1 행렬과 제2 행렬은 행과 열을 포함하는 임의의 2차원 어레이일 수 있으며, 어레이의 엘리먼트는 (i, j)를 사용하여 참조할 수 있으며, 여기서 x는 수평/행 인덱스이고 y는 수직/열 인덱스이다. i 및 j의 범위는 예를 들어 i = xBlock -1, ..., xBlock + 4 and j = yBlock -1, ..., yBlock + 4일 수 있다. 제1 행렬 및 제2 행렬은 현재 블록에 대응하거나 현재 블록에 대해 결정된다. 일부 예에서, 제1 행렬의 크기는 현재 블록의 크기보다 클 수 있는 제2 행렬의 크기와 동일하다. 예를 들어, 제1 행렬과 제2 행렬의 크기는 6×6일 수 있지만 현재 블록의 크기는 4×4이다.

행렬의 각 엘리먼트가 두 항의 합으로 획득된다는 것은 엘리먼트가 두 항 자체의 합으로 결정되거나 두 항의 합을 처리한 후의 값으로 결정될 수 있음을 의미한다. 처리는 왼쪽 시프팅, 오른쪽 시프팅, 클리핑 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 유사하게, 항이 제2 행렬의 엘리먼트의 부호 및 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되는다는 것은, 항이 제1 행렬의 엘리먼트 자체 또는 제1 행렬의 엘리먼트가 처리된 후의 값을 취하고, 제2 행렬 엘리먼트의 부호를 적용할 수 있음을 의미한다. 제1 행렬의 엘리먼트의 처리는 왼쪽 시프팅, 오른쪽 시프팅, 클리핑 또는 이들의 결합을 포함할 수 있다. 엘리먼트 x의 부호는 다음:

과 같이 결정될 수 있다.

여기에 제시된 기술은 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋을 기반으로 현재 블록의 이중 예측된 샘플 값을 조정한다. 수직 모션 오프셋은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득된 항의 합계(summation)만을 포함하는 제5 변수 를 기반으로 계산된다. 하나의 엘리먼트의 부호를 다른 엘리먼트에 적용하는 것은 곱셈 연산을 포함하지 않는다. 유사하게, 합계는 임의의 곱셈도 포함하지 않는다. 결과적으로, 여기에 제시된 BDOF 기반 인터 예측 기술은 곱셈 연산을 제거한다. 기존 접근 방식과 비교하여, 곱셈 연산이 부호 결정으로 대체되기 때문에 제5 변수 의 비트 심도가 감소한다. 이는 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 의 비트 심도를 감소시키고, 예측의 계산 복잡성과 승수 크기를 크게 감소시킨다.

도 10은 비디오 신호의 현재 블록에 대한 양방향 옵티컬 플로(BDOF) 기반 인터 예측을 위한 장치(1000)를 도시한다. 장치(1000)는,

현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하도록 - 수직 모션 오프셋은 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정되며, 제5 변수 는 복수의 항의 합을 지시하고, 복수의 항 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되며, 제1 행렬의 엘리먼트는 제2 행렬의 엘리먼트에 대응함 - 구성된 결정 유닛(1001); 및

제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋을 이용하여 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하도록 구성된 예측 처리 유닛(1003)을 포함한다.

결정 유닛(1001)은 추가로, 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트와 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 제1 행렬의 각 엘리먼트를 획득하도록 구성된다. 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 제1 행렬의 엘리먼트에 대응한다.

결정 유닛(1001)은 추가로, 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 제2 행렬의 각 엘리먼트를 획득하도록 구성된다. 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 제2 행렬의 엘리먼트에 대응한다.

대응하여, 일 예에서, 디바이스(1000)의 예시적인 구조는 도 2의 인코더(200)에 대응할 수 있다. 다른 예에서, 디바이스(1000)의 예시적인 구조는 도 3의 디코더(300)에 대응할 수 있다. 다른 예에서, 디바이스(1000)의 예시적인 구조는 도 2의 인터 예측 유닛(244)에 대응할 수 있다. 다른 예에서, 디바이스(1000)의 예시적인 구조는 도 3의 인터 예측 유닛(344)에 대응할 수 있다.

옵티컬 플로 및 이중 예측된 샘플을 계산하기 위해 여기에서제시된 기술은 옵티컬 플로의 독립적으로 계산된 제1 컴포넌트에 기반하여 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트를 계산함으로써 코딩 효율을 향상시킨다. 종속 계산(dependent computation)도 곱셈 연산을 필요로 하지 않기 때문에 계산 복잡도가 낮게 유지된다. 제2 방향의 그레이디언트의 합의 부호와 제1 방향의 그레이디언트의 합을 곱한 부호의 합은 제2 방향의 그레이디언트의 합의 부호에 기반하여 제1 방향의 그레이디언트의 합을 조건부로 더하거나 빼는 것에 의해 임의의 곱셈 없이 실현될 수 있다. 여기에 제시된 기술은 또한, 곱셈 연산을 사용하는 방법과 유사한 압축 효율성을 달성한다.

본 개시는 하기 추가 측면을 제공한다.

제1 측면에 따르면, 옵티컬 플로에 기반한 인터 예측을 위한 방법은,

- 현재 코딩 블록에 대한 옵티컬 플로를 결정하는 단계 - 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트는 제1 공식화(formulation)에 의해 옵티컬 플로의 제1 컴포넌트에 기반하여 결정되거나 도출됨(예를 들어, 이중 예측 옵티컬 플로 기반 인터 예측에서 vy는 vx에 기반하거나 vx는 vy에 기반함); 및

- 현재 코딩 블록에 대해 결정된 옵티컬 플로를 사용하여 현재 서브 블록에 대한 예측 샘플 값(예를 들어, 이중 예측된 샘플 값)을 획득하거나 도출하는 단계를 포함한다.

제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 현재 코딩 블록에 대한 옵티컬 플로를 결정하는 단계는:

현재 코딩 블록에 대한 옵티컬 플로를 계산하는 단계를 포함하며, 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트는

- 옵티컬 플로의 계산된 제1 컴포넌트,

- 제2 컴포넌트에 대응하는 방향으로 2개의 참조 프레임에 걸쳐 대응하는 예측된 샘플 그레이디언트(예를 들어, 2개의 예측된 블록에서 대응하는 샘플 위치)의 합의 부호 및 절대값, 및

- 제1 컴포넌트에 대응하는 방향으로 2개의 참조 프레임에 걸쳐 대응하는 예측된 샘플 그레이디언트의 합

을 사용하여 계산된다.

제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 현재 코딩 블록에 대해 결정된 옵티컬 플로를 사용하여 현재 서브 블록에 대한 예측 샘플 값(예를 들어, 이중 예측된 샘플 값)을 획득하거나 도출하는 단계는:

예측된 샘플 값의 세트, 계산된 옵티컬 플로, 2개의 참조 프레임에서의 수평 샘플 그레이디언트 및 수직 샘플 그레이디언트를 사용하여, 현재 코딩 블록에 대한 이중 예측된 샘플 값을 획득하는 단계 - 예측된 샘플 값의 세트는 2개의 참조 프레임에 대해 현재 코딩 블록에 대한 한 쌍의 모션 벡터를 사용하여, 2개의 참조 프레임 각각에서 획득됨 - 를 포함한다.

제1 측면 또는 제1 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은

- 현재 코딩 블록에 대한 옵티컬 플로를 계산하는 단계 - 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트는 옵티컬 플로의 계산된 제1 컴포넌트, 제2 컴포넌트에 대응하는 방향으로 2개의 참조 프레임에 걸쳐 대응하는 예측된 샘플 그레이디언트의 합의 부호 및 절대값, 및 제1 컴포넌트에 대응하는 방향으로 2개의 참조 프레임에 걸쳐 대응하는 예측된 샘플 그레이디언트의 합을 사용하여 계산됨 -; 및

- 예측된 샘플 값의 세트, 계산된 옵티컬 플로, 2개의 참조 프레임에서의 수평 샘플 그레이디언트 및 수직 샘플 그레이디언트를 사용하여 현재 코딩 블록에 대한 이중 예측된 샘플 값을 획득하는 단계 - 예측된 샘플 값의 세트는 2개의 참조 프레임에 대해 현재 코딩 블록에 대한 한 쌍의 모션 벡터를 사용하여 2개의 참조 프레임 각각에서 획득됨 - 를 더 포함한다.

제2 측면에 따르면, 옵티컬 플로에 기반한 인터 예측을 위한 방법은:

- 2개의 참조 프레임에 대해 현재 코딩 블록에 대한 한 쌍의 모션 벡터를 획득하는 단계;

- 획득된 모션 벡터 쌍 및 2개의 참조 프레임의 재구성된 루마 샘플 값을 사용하여 각각의 참조 프레임에서 예측된 샘플 세트를 획득하는 단계;

- 2개의 참조 프레임에서 대응하는 샘플 사이의 제1 예측된 샘플 차이, 및 2개의 참조 프레임에서 대응하는 수평 샘플 그레이디언트(sGx) 및 수직 샘플 그레이디언트(sGy)의 합을 사용하여 현재 코딩 블록에 대한 옵티컬 플로를 계산하는 단계 - 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트는, 옵티컬 플로의 계산된 제1 컴포넌트, 제2 컴포넌트에 대응하는 방향으로 2개의 참조 프레임에 걸쳐 대응하는 예측된 샘플 그레이디언트의 합의 부호 및 절대값, 제1 컴포넌트에 대응하는 방향으로 2개의 참조 프레임에 걸쳐 대응하는 예측된 샘플 그레이디언트의 합을 사용하여 계산됨 -; 및

- BDOF(Bi-Directional Optical Flow)에 대한 예측 수식을 기반으로 제1 예측된 샘플 값, 계산된 옵티컬 플로, 2개의 참조 프레임에서의 수평 샘플 그레이디언트 및 수직 샘플 그레이디언트를 사용하여 현재 코딩 블록에 대한 이중 예측 샘플 값을 획득하는 단계를 포함한다.

제2 측면 또는 제2 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 2개의 참조 프레임의 재구성된 참조 루마 샘플 값은 2개의 참조 프레임의 재구성된 이웃 루마 샘플 값을 포함한다.

제2 측면 또는 제2 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 옵티컬 플로는 다음:

과 같이 옵티컬 플로 수식에 따라 계산되며, 여기서 I⁽⁰⁾은 제1 예측의 샘플 값을 나타내고, I⁽¹⁾는 제2 예측의 샘플 값이며, 및 는 각각 -x와 -y 방향으로 계산된 변위이며, 및 는 각각 -x 및 -y 방향의 그레이디언트이고, 및 은 각각 제1 예측 및 제2 예측이 획득되는 참조 화상까지의 거리를 표시한다.

제2 측면 또는 제2 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 상기 방법은 양방향 예측에 사용되며;

대응하여, 모션 벡터의 쌍은 제1 참조 프레임 리스트에 대응하는 제1 모션 벡터 및 제2 참조 프레임 리스트에 대응하는 제2 모션 벡터를 포함하고;

획득된 예측 샘플 세트는 제1 모션 벡터에 따라 획득된 제1 예측 샘플 세트 및 제2 모션 벡터에 따라 획득된 제2 예측 샘플 세트를 포함하며;

수평 및 수직 샘플 그레이디언트는 제1 예측된 샘플 세트를 사용하여 계산된 제1 수평 및 수직 샘플 그레이디언트 세트, 및 제2 예측된 샘플 세트를 사용하여 계산된 제2 수평 및 수직 샘플 그레이디언트 세트를 포함하고;

모션 오프셋은 제1 수평 및 수직 그레이디언트 세트 및 제2 수평 및 수직 그레이디언트 세트, 그리고 제1 예측된 샘플 세트 및 제2 예측된 샘플 세트에 기반하여 획득되고; 현재 서브 블록에 대한 예측 샘플 값은 모션 오프셋을 사용하여 획득된다.

제2 측면 또는 제2 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트(예: vy)는 옵티컬 플로의 제1 컴포넌트(예: vx) 그리고 제1 값, 제2 값, 제3 값, 제4 값 및 제5 값 중 하나 이상에 기반하여 결정되거나 도출되며;

옵티컬 플로의 제1 컴포넌트(예: vx)는 제1 값, 제2 값, 제3 값, 제4 값 및 제5 값 중 하나 이상에 기반하여 결정되거나 도출된다.

제2 측면 또는 제2 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, vy는 다음:

과 같이 이중 예측 옵티컬 플로 기반 인터 이중 예측에서의 vx에 기반한다.

제2 측면 또는 제2 측면의 임의의 선행 구현에 따른 방법의 가능한 구현 형태에서, 다음과 같다.

제4 측면에 따르면, 인코더(20)는 제1 측면 및 제2 측면 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하기 위한 처리 회로를 포함한다.

제5 측면에 따르면, 디코더(30)는 제1 측면 및 제2 측면 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하기 위한 처리 회로를 포함한다.

제6 측면에 따르면, 컴퓨터 프로그램 제품은 제1 측면 및 제2 측면 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함한다.

제7 측면에 따르면, 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 매체는, 컴퓨터 디바이스에 의해 실행될 때 컴퓨터 디바이스로 하여금 제1 측면 및 제2 측면 중 어느 하나의 방법을 수행하게 하는 프로그램 코드를 운반한다.

제8 측면에 따르면, 디코더는:

하나 이상의 프로세서; 및

프로세서에 연결되면서 또한 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체 - 프로그래밍은 프로세서에 의해 실행될 때 제1 및 제2 측면 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하도록 디코더를 구성함 - 를 포함한다.

제9 측면에 따르면, 인코더는:

하나 이상의 프로세서; 및

프로세서에 연결되면서 또한 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체 - 프로그래밍은 프로세서에 의해 실행될 때 제1 및 제2 측면 중 어느 하나에 따른 방법을 수행하도록 인코더를 구성함 - 를 포함한다.

제10 측면에 따르면, 옵티컬 플로에 기반한 인터 예측을 위한 장치는,

- 현재 코딩 블록에 대한 옵티컬 플로를 결정하도록 구성된 결정 유닛 - 옵티컬 플로의 제2 컴포넌트는 옵티컬 플로의 제1 컴포넌트에 기반하여 결정되거나 도출됨(예를 들어, 이중 예측 옵티컬 플로 기반 인터 이중 예측) -; 및

- 현재 코딩 블록에 대해 결정된 옵티컬 플로를 사용하여 현재 서브블록에 대한 예측 샘플 값(예를 들어, 이중 예측된 샘플 값)을 획득하거나 도출하도록 구성된 획득 유닛을 포함한다.

다음은 상술한 실시예에 도시된 바와 같은 인코딩 방법 및 디코딩 방법의 적용 및 이를 사용하는 시스템에 대한 설명이다.

도 11은 콘텐츠 배급 서비스를 실현하기 위한 콘텐츠 공급(content supply) 시스템(3100)을 나타내는 블록도이다. 이 콘텐츠 공급 시스템(3100)은 캡처 디바이스(3102), 단말 디바이스(3106)를 포함하고, 선택적으로 디스플레이(3126)를 포함한다. 캡처 디바이스(3102)는 통신 링크(3104)를 통해 단말 디바이스(3106)와 통신한다. 통신 링크는 전술한 통신 채널(13)을 포함할 수 있다. 통신 링크(3104)는 WIFI, 이더넷, 케이블, 무선(3G/4G/5G), USB, 또는 이들의 임의의 종류의 결합 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

캡처 디바이스(3102)는 데이터를 생성하고, 위의 실시예에서와 같은 인코딩 방법으로 데이터를 인코딩할 수 있다. 다르게는, 캡처 디바이스(3102)는 스트리밍 서버(도면에 도시되지 않음)에 데이터를 배포할 수 있고, 서버는 데이터를 인코딩하고 인코딩된 데이터를 단말 디바이스(3106)에 전송한다. 캡처 디바이스(3102)는 카메라, 스마트폰 또는 패드, 컴퓨터 또는 랩톱, 비디오 회의 시스템, PDA, 차량 탑재 디바이스, 또는 이들 중 임의의 것의 결합 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 예를 들어, 캡처 디바이스(3102)는 전술한 바와 같이 소스 디바이스(12)를 포함할 수 있다. 데이터가 비디오를 포함할 때, 캡처 디바이스(3102)에 포함된 비디오 인코더(20)는 실제로 비디오 인코딩 처리를 수행할 수 있다. 데이터가 오디오(즉, 음성)를 포함할 때, 캡처 디바이스(3102)에 포함된 오디오 인코더는 실제로 오디오 인코딩 처리를 수행할 수 있다. 일부 실제 시나리오의 경우, 캡처 디바이스(3102)는 인코딩된 비디오 및 오디오 데이터를 함께 다중화하여 배포한다. 다른 실제 시나리오의 경우, 예를 들어 비디오 회의 시스템에서 인코딩된 오디오 데이터 및 인코딩된 비디오 데이터는 다중화되지 않는다. 캡처 디바이스(3102)는 인코딩된 오디오 데이터 및 인코딩된 비디오 데이터를 단말 디바이스(3106)에 개별적으로 배포한다.

콘텐츠 공급 시스템(3100)에서, 단말 디바이스(310)는 인코딩된 데이터를 수신하고 재생한다. 단말 디바이스(3106)는 스마트폰 또는 패드(3108), 컴퓨터 또는 랩톱(3110), 네트워크 비디오 레코더(network video recorder, NVR)/디지털 비디오 레코더(digital video recorder, DVR)(3112), TV(3114), 셋톱 박스(STB)(3116), 비디오 회의 시스템(3118), 비디오 감시 시스템(3120), 개인 휴대 정보 단말기(personal digital assistant, PDA)(3122), 차량 탑재 디바이스(3124), 또는 이들 중 임의의 결합, 또는 전술한 인코딩된 데이터를 디코딩할 수 있는 유사물과 같은 데이터 수신 및 복구 기능을 가진 디바이스일 수 있다. 예를 들어, 단말 디바이스(3106)는 전술한 바와 같이 목적지 디바이스(14)를 포함할 수 있다. 인코딩된 데이터가 비디오를 포함할 때, 단말 디바이스에 포함된 비디오 디코더(30)는 비디오 디코딩을 수행하도록 우선 순위가 정해진다. 인코딩된 데이터가 오디오를 포함할 때, 단말 디바이스에 포함된 오디오 디코더는 오디오 디코딩 처리를 수행하도록 우선 순위가 지정된다.

디스플레이가 있는 단말 디바이스의 경우, 예를 들어 스마트폰 또는 패드(3108), 컴퓨터 또는 랩톱(3110), 네트워크 비디오 레코더(NVR)/디지털 비디오 레코더(DVR)(3112), TV(3114), 개인 휴대 정보 단말기(PDA)(3122) 또는 차량 탑재 디바이스(3124)에서, 단말 디바이스는 디코딩된 데이터를 자신의 디스플레이에 공급할 수 있다. 디스플레이가 없는 단말 디바이스, 예를 들어 STB(3116), 비디오 회의 시스템(3118) 또는 비디오 감시 시스템(3120)의 경우, 외부 디스플레이(3126)가 내부에 접속되어 디코딩된 데이터를 수신하고 보여준다.

이 시스템의 각 디바이스가 인코딩 또는 디코딩을 수행할 때, 전술한 실시예에 도시된 바와 같이 화상 인코딩 디바이스 또는 화상 디코딩 디바이스가 사용될 수 있다.

도 12는 단말 디바이스(3106)의 구조 예를 도시하는 도면이다. 단말 디바이스(3106)가 캡처 디바이스(3102)로부터 스트림을 수신한 후, 프로토콜 처리 유닛(3202)은 스트림의 전송 프로토콜을 분석한다. 프로토콜은 실시간 스트리밍 프로토콜(Real Time Streaming Protocol, RTSP), 하이퍼 텍스트 전송 프로토콜(Hyper Text Transfer Protocol, HTTP), HTTP 라이브 스트리밍 프로토콜(HTTP Live streaming protocol, HLS), MPEG-DASH, 실시간 전송 프로토콜(Real-time Transport protocol, RTP), 실시간 메시징 프로토콜(Real Time Messaging Protocol, RTMP), 또는 이들의 임의의 종류의 결합 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

프로토콜 진행(proceeding) 유닛(3202)은 스트림을 처리한 후 스트림 파일을 생성한다. 파일은 역다중화 유닛(3204)로 출력된다. 역다중화 유닛(3204)은 다중화된 데이터를 인코딩된 오디오 데이터와 인코딩된 비디오 데이터로 분리할 수 있다. 전술한 바와 같이, 일부 실제 시나리오, 예를 들어 비디오 회의 시스템에서, 인코딩된 오디오 데이터 및 인코딩된 비디오 데이터는 다중화되지 않는다. 이러한 상황에서 인코딩된 데이터는 역다중화 유닛(3204)을 거치지 않고 비디오 디코더(3206) 및 오디오 디코더(3208)로 전송된다.

역다중화 처리를 통해 비디오 기본 스트림(elementary stream, ES), 오디오 ES 및 선택적으로 서브 타이틀(subtitle)이 생성된다. 전술한 실시예에서 설명한 바와 같은 비디오 디코더(30)를 포함하는 비디오 디코더(3206)는 전술한 실시예에서 도시된 바와 같은 디코딩 방법에 의해 비디오 ES를 디코딩하여 비디오 프레임을 생성하고, 이 데이터를 동기 유닛(3212)에 공급한다. 오디오 디코더(3208)는 오디오 ES를 디코딩하여 오디오 프레임을 생성하고 이 데이터를 동기 유닛(3212)에 공급한다. 다르게는, 비디오 프레임은 동기 유닛(3212)에 공급하기 전에 버퍼(도 Y에 도시되지 않음)에 저장될 수 있다. 유사하게, 오디오 프레임은 동기 유닛(3212)에 공급하기 전에 버퍼(도 Y에 도시되지 않음)에 저장될 수 있다.

동기 유닛(3212)은 비디오 프레임과 오디오 프레임을 동기화하고 비디오/오디오를 비디오/오디오 디스플레이(3214)에 공급한다. 예를 들어, 동기 유닛(3212)은 비디오 및 오디오 정보의 프레젠테이션(presentation)을 동기화한다. 정보는 코딩된 오디오 및 시각(visual) 데이터의 프레젠테이션에 관한 타임 스탬프와 데이터 스트림 자체의 전달에 관한 타임 스탬프를 사용하여 신택스로 코딩될 수 있다.

스트림에 서브 타이틀이 포함되면, 서브 타이틀 디코더(3210)는 서브 타이틀을 디코딩하여 비디오 프레임 및 오디오 프레임과 동기화하고, 비디오/오디오/서브 타이틀을 비디오/오디오/서브 타이틀 디스플레이(3216)에 제공한다.

본 발명은 전술한 시스템에 한정되지 않고, 전술한 실시예의 화상 인코딩 디바이스 또는 화상 디코딩 디바이스 중 어느 하나가 다른 시스템, 예를 들어 자동차 시스템에 통합될 수 있다.

수학 연산자

본 출원에서 사용되는 수학 연산자는 C 프로그래밍 언어에서 사용되는 것과 유사하다. 그러나 정수 나눗셈과 산술 시프트 연산의 결과가 보다 정확하게 정의되고, 지수 및 실수값 나눗셈(exponentiation and real-valued division)과 같은 추가 연산이 정의된다. 번호 매기기(numbering) 및 카운팅 규약(counting convention)은 일반적으로 0부터 시작하며, 예를 들어 "첫 번째"는 0번째와 동등하고(equivalent) "두 번째"는 1번째와 동등하다.

산술 연산자(Arithmetic operator)

다음 산술 연산자는 다음과 같이 정의된다.

+ 덧셈(addition).

- 뺄셈(subtraction) (두-인수(argument) 연산자로서) 또는 부정(negation) (단항 접두사(unary prefix) 연산자로서).

* 행렬 곱셈을 포함하는 곱셈.

x^y지수화(Exponentiation). X를 y의 거듭제곱으로 지정함. 다른 맥락에서, 이러한 표기법은 지수화로서 해석할 의도가 아닌 위첨자(superscripting)를 위해 사용됨.

/ 결과가 0으로 잘리는 정수 나눗셈. 예를 들어, 7/4 및 -7/-4는 1로 잘리고, -7/4 및 7/-4는 -1로 잘림.

÷ 잘림(truncation)이나 반올림(rounding)이 의도되지 않은 수학 수식에서의 나눗셈을 표시하는 데 사용됨.

잘림이나 반올림이 의도되지 않은 수학 수식에서의 나눗셈을 나타내는 데 사용됨.

x에서 y까지의 모든 정수 값을 취하는 i를 가지는 f(i)의 합.

모듈러스(Modulus). X를 y로 나눈 나머지, x >= 0 및 y > 0인 정수 x 및 y에 대해서만 정의됨.

로직 연산자(Logical operator)

다음 로직 연산자는 다음과 같이 정의된다.

x && y x 및 y의 "and" 블리언 논리(Boolean logical)

x || y x 및 y의 "or" 블리언 논리

! 블리언 논리 "not"

x?y:z x가 TRUE이거나 0과 같지 않으면, y의 값으로 평가하고; 그렇지 않으면 z의 값으로 평가함.

관계 연산자(Relational operator)

다음 관계 연산자는 다음과 같이 정의된다.

> 보다 큼(Greater than)

>= 크거나 같음(Greater than or equal to)

< 보다 작음(Less than)

<= 보다 작거나 같음(Less than or equal to)

= = 같음(Equal to)

!= 같지 않음(Not equal to)

관계 연산자가 값 "na"(해당 없음)이 할당된 신택스 엘리먼트 또는 변수에 적용될 때, 값 "na"는 신택스 엘리먼트 또는 변수에 대한 고유한 값으로 처리된다. 값 "na"는 다른 값과 같지 않은 것으로 간주된다.

비트의 연산자(Bit-wise operator)

다음 비트의 연산자는 다음과 같이 정의된다.

& 비트의(Bit-wise) "and". 정수 인수에 대해 연산할 때, 정수 값의 2의 보수 표현에 대해 연산한다. 다른 인수보다 적은 수의 비트를 포함하는 이진 인수에 대해 연산할 때 0과 같은 더 중요한 비트를 추가하여 더 짧은 인수를 확장한다.

| 비트의 "or". 정수 인수에 대해 연산할 때 정수 값의 2의 보수 표현에 대해 연산한다. 다른 인수보다 적은 수의 비트를 포함하는 이진 인수에 대해 연산할 때 0과 같은 더 중요한 비트를 추가하여 더 짧은 인수를 확장한다.

^ 비트의 "exclusive or". 정수 인수에 대해 연산할 때 정수 값의 2의 보수 표현에 대해 연산한다. 다른 인수보다 적은 수의 비트를 포함하는 이진 인수에 대해 연산할 때 0과 같은 더 중요한 비트를 추가하여 더 짧은 인수를 확장한다.

x>>y y 이진수만큼 x에 대한 2의 보수 정수 표현을 산술 우측 시프트. 이 함수는 y의 음이 아닌 정수 값에 대해서만 정의된다. 우측 시프트의 결과로 최상위 비트(most significant bit, MSB)로 시프트된 비트는 시프트 연산 이전의 x의 MSB와 동일한 값을 갖는다.

x<<y y 이진수만큼 x의 2의 보수 정수 표현을 산술 좌측 시프트. 이 함수는 y의 음이 아닌 정수 값에 대해서만 정의된다. 좌측 시프트의 결과로 최하위 비트(least significant bit, LSB)로 시프트된 비트는 0과 같은 값을 갖는다.

할당 연산자(Assignment operator)

다음 산술 연산자는 다음과 같이 정의된다.

= 할당 연산자

+ + 증분(increment), 즉 x++은 x = x + 1과 동등하며; 어레이 인덱스에서 사용될 때 증분 연산 이전의 변수 값으로 평가된다.

- - 감소(decrement), 즉 x- -는 x = x - 1과 동등하며; 어레이 인덱스에서 사용될 때 감소 연산 이전의 변수 값으로 평가된다.

+= 지정된 양만큼 증분, 즉 x += 3은 x = x + 3과 동등하고, x += (-3)은 x = x + (-3)과 동등하다.

-= 지정된 양만큼 감소, 즉 x -= 3은 x = x - 3과 동등하고, x -= (-3)은 x = x - (-3)와 동등하다.

범위 표기법(Range notation)

다음 표기법은 값 범위를 지정하는 데 사용된다.

x = y..z는, x는 y부터 z까지의 정수 값을 취하며, x, y, z는 정수이고 z는 y보다 크다.

수학적 함수(Mathematical function)

다음 수학적 함수가 정의된다.

Asin(x) -1.0에서 1.0까지의 범위에 있는 인수 x에 대해 작동하는 삼각 역사인 함수(trigonometric inverse sine function)이며, 라디안(radian) 단위로 -π÷2에서 π÷2까지의 범위에서 출력 값을 가진다.

Atan(x) 인수 x에 대해 작동하는 삼각 역탄젠트 함수이며, 라디안 단위로 -π÷2에서 π÷2까지의 범위에서 출력 값을 가진다.

Ceil(x) x보다 크거나 같은 가장 작은 정수.

Cos(x) 라디안 단위로 인수 x에서 작동하는 삼각 코사인 함수.

Floor(x) x보다 작거나 같은 가장 큰 정수.

Ln(x) x의 자연 로그(logarithm)(base-e 로그, 여기서 e는 자연 로그 기본 상수 2.718 281 828...).

Log2(x) x의 밑(base)이 2인 로그.

Log10(x) x의 밑이 10인 로그.

Sin(x) 라디안 단위로 인수 x에 대해 작동하는 삼각 사인 함수.

Tan(x) 라디안 단위로 인수 x에서 작동하는 삼각 탄젠트 함수.

본 발명은 여기에서 다양한 실시예와 관련하여 설명되었다. 그러나, 개시된 실시예에 대한 다른 변형은 도면, 개시 및 첨부된 청구범위의 연구로부터 청구된 발명을 실시함에 있어 당업자에 의해 이해되고 영향을 받을 수 있다. 청구범위에서 "포함하는"이라는 단어는 다른 엘리먼트나 단계를 배제하지 않으며 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 단일 프로세서 또는 기타 유닛은 청구범위에 인용된 여러 항목의 기능을 수행할 수 있다. 특정 조치가 일반적으로 다른 종속항에 인용된다는 단순한 사실이 이러한 조치의 결합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 컴퓨터 프로그램은 다른 하드웨어와 함께 제공되거나 다른 하드웨어의 일부로 제공되는 광학 저장 매체 또는 고체 상태 매체와 같은 적절한 매체에 저장/배포될 수 있지만, 인터넷 또는 기타 유선 또는 무선 통신 시스템과 같은 다른 형태로 배포될 수 있다.

당업자는 다양한 도면(방법 및 장치)의 "블록"("유닛")이 (하드웨어 또는 소프트웨어에서 반드시 개별적인 "유닛"이라기보다는) 본 발명의 실시예의 기능을 나타내거나 설명하며, 따라서, 장치 실시예 및 방법 실시예의 기능 또는 특징을 동등하게 설명함을(유닛 = 단계) 이해할 것이다.

"유닛"의 용어는 인코더/디코더의 실시예의 기능을 설명하기 위한 목적으로만 사용되며 본 개시를 제한하려는 의도가 아니다.

본 출원에서 제공되는 여러 실시예에서, 개시된 시스템, 장치 및 방법은 다른 방식으로 구현될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 설명된 장치 실시예는 단지 예시일 뿐이다. 예를 들어, 유닛 분할은 단순히 논리적 기능 분할이며 실제 구현에서는 다른 분할이 될 수 있다. 예를 들어, 복수의 유닛 또는 컴포넌트가 다른 시스템으로 결합 또는 통합될 수 있거나, 일부 기능이 무시되거나 수행되지 않을 수 있다. 또한, 디스플레이되거나 논의된 상호 커플링(coupling) 또는 직접 커플링 또는 통신 연결은 일부 인터페이스를 사용하여 구현될 수 있다. 장치 또는 유닛 간의 간접 커플링 또는 통신 연결은 전자, 기계 또는 기타 형태로 구현될 수 있다.

별도의 부분으로 설명된 유닛은 물리적으로 분리되거나 분리되지 않을 수 있으며, 유닛으로 표시된 부분은 물리적 유닛일 수도 있고 아닐 수도 있고, 한 위치에 있을 수도 있고, 복수의 네트워크 유닛에 분산될 수도 있다. 유닛의 일부 또는 전부는 실시예의 솔루션의 목적을 달성하기 위한 실제 필요에 따라 선택될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에서 기능 유닛은 하나의 처리 유닛으로 통합될 수 있거나, 각각의 유닛이 물리적으로 단독으로 존재할 수 있거나, 둘 이상의 유닛이 하나의 유닛으로 통합될 수 있다.

본 발명의 실시예는 장치, 예를 들면, 여기에서 설명된 방법 및/또는 프로세스 중 임의의 것을 수행하도록 구성된 처리 회로를 포함하는, 인코더 및/또는 디코더를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예가 주로 비디오 코딩에 기반하여 설명되었지만, 코딩 시스템(10), 인코더(20) 및 디코더(30)(및 이에 대응하여 시스템(10))의 실시예 및 여기에 설명된 다른 실시예는 또한 여전히 화상 처리 또는 코딩 즉 비디오 코딩에서와 같이 임의의 선행 또는 연속 화상과 독립적인 개별 화상의 처리 또는 코딩을 위해 구성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 일반적으로 화상 처리 코딩이 단일 화상(17)으로 제한되는 경우, 인터 예측 유닛(244)(인코더) 및 344(디코더)만이 이용가능하지 않을 수 있다. 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30)의 모든 다른 기능들(또한 도구 또는 기술로도 지칭됨)은 예를 들어, 잔차 계산(204/304), 변환(206), 양자화(208), 역 양자화(210/310), (역) 변환(212/312), 파티셔닝(262/362), 인트라 예측(254/354), 및/또는 루프 필터링(220, 320), 및 엔트로피 코딩(270) 및 엔트로피 디코딩(304)이, 정지 화상 처리를 위해 동일하게 사용될 수 있다.

실시 예, 예를 들어, 인코더(20) 및 디코더(30) 및 여기서 설명된 기능은, 예를 들어 인코더(20) 및 디코더(30)를 참조하여, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 저장되거나 통신 매체를 통해 하나 이상의 명령 또는 코드로 전송되고, 하드웨어 기반 처리 유닛에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 데이터 저장 매체와 같은 유형의 매체에 대응하는 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체 또는 예를 들어 통신 프로토콜에 따라 컴퓨터 프로그램을 한 장소에서 다른 장소로 전송하는 것을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 일반적으로 (1) 비 일시적인 유형의 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체 또는 (2) 신호 또는 반송파와 같은 통신 매체에 대응할 수 있다. 데이터 저장 매체는 본 개시에 설명된 기술의 구현을 위한 명령, 코드 및/또는 데이터 구조를 검색하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 사용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터가 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다.

제한이 아닌 예로서, 이러한 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 기타 자기 저장 디바이스, 플래시 메모리, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는 데 사용할 수 있으면서 또한 컴퓨터에서 액세스할 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 모든 연결을 컴퓨터가 판독 가능한 매체라고 한다. 예를 들어, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어, 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL) 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 사용하여 웹 사이트, 서버 또는 기타 원격 소스로부터 명령이 전송되면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술이 매체 정의에 포함된다. 그러나 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체 및 데이터 저장 매체는 연결, 반송파, 신호 또는 기타 임시 매체를 포함하지 않고 대신 비일시적 유형의 저장 매체에 관한 것임을 이해해야 한다. 여기에 사용된 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 CD(compact disc), 레이저 디스크(disc), 광 디스크(disc), DVD(Digital Versatile Disc), 플로피 디스크(disk) 및 블루레이 디스크(disc)를 포함하며, 디스크(disk)는 일반적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 반면 디스크(disc)는 레이저로 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 결합도 컴퓨터가 판독 가능한 매체의 범위에 포함되어야 한다.

명령은 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 범용 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그램 가능 로직 어레이(field programmable logic array, FPGA) 또는 기타 동등한 집적 또는 이산 로직 회로와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 여기에서 사용되는 용어 "프로세서"는 전술한 구조 또는 여기에 설명된 기술의 구현에 적합한 임의의 다른 구조를 지칭할 수 있다. 또한, 일부 측면들에서, 여기에서 설명된 기능은 인코딩 및 디코딩을 위해 구성된 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈 내에 제공되거나 결합된 코덱에 통합될 수 있다. 또한, 기술은 하나 이상의 회로 또는 로직 엘리먼트에서 완전히 구현될 수 있다.

본 개시의 기술은 무선 핸드셋, 집적 회로(integrated circuit, IC) 또는 IC 세트(예: 칩 세트)를 포함하는 매우 다양한 디바이스 또는 장치에서 구현될 수 있다. 다양한 구성 요소, 모듈, 또는 유닛은 개시된 기술을 수행하도록 구성된 디바이스의 기능적 측면을 강조하기 위해 본 개시에서 설명되지만, 반드시 상이한 하드웨어 유닛에 의한 실현을 필요로 하지는 않는다. 오히려, 위에서 설명된 바와 같이, 다양한 유닛이 코덱 하드웨어 유닛에서 결합되거나, 적절한 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 함께 위에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 상호 운용되는 하드웨어 유닛의 컬렉션(collection)에 의해 제공될 수 있다.

Claims

비디오 신호의 현재 블록에 대한 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 기반 인터 예측을 위한 방법으로서,
상기 현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하는 단계 - 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정되며, 상기 제5 변수 는 복수의 제1 항(term)의 합을 지시하고, 상기 복수의 제1 항 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호(sign)와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되며, 상기 제1 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 상기 제1 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트(gradient)와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합(sum)으로부터 획득되며, 상기 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 그리고 상기 제2 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응함 -; 및
상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 수평 모션 오프셋 및 상기 수직 모션 오프셋을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋, 제2 변수 , 제4 변수 및 상기 제5 변수 에 기반하여 도출되며;
상기 제2 변수 는 상기 제2 행렬 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고
상기 제4 변수 는 복수의 제2 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 제2 항 각각은 상기 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하며, 상기 제3 행렬의 각 엘리먼트는 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제1 참조 프레임의 제1 예측된 샘플과 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제2 참조 프레임의 제2 예측된 샘플로부터 획득된 차이이며,
상기 수평 모션 오프셋은 제1 변수 과 제3 변수 를 기반으로 도출되며;
상기 제1 변수 은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고
상기 제3 변수 는 복수의 제3 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 제3 항 각각은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 부호와 상기 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 수평 모션 오프셋은 다음:

에 따라 결정되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타내는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 수직 모션 오프셋 은 다음:

에 따라 결정되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타내고, 는 상기 수직 모션 오프셋을 나타내는, 방법.
제2항에 있어서,
, , , 및 는 다음:

과 같이 결정되며, 는 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 상기 예측된 샘플 값으로부터 획득되고, 는 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 예측된 샘플 값으로부터 획득되며;
및 은 각각 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 세트를 지시하고;
및 은 각각 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 세트를 지시하며; 그리고
i 및 j는 정수이며, i의 값은 -1에서 4까지 변하고, j의 값은 -1에서 4까지 변하는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 는 수평 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정되는, 방법.
제4항에 있어서,
상기 은 수평 방향에 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값은, 상기 제1 참조 프레임과 상기 제2 참조 프레임에 대해 상기 현재 블록에 대한 모션 벡터의 쌍을 이용하여, 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임으로부터 각각 획득되는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록에 대한 예측 샘플 값은 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 예측에 기반한 이중 예측된(bi-predicted) 샘플 값인, 방법.
비디오 데이터를 인코딩하기 위한 디바이스로서,
비디오 데이터 메모리; 및
비디오 인코더
를 포함하고,
상기 비디오 인코더는,
현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하고 - 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정되며, 상기 제5 변수 는 복수의 제1 항의 합을 지시하고, 상기 복수의 제1 항 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되며, 상기 제1 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 상기 제1 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 그리고 상기 제2 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응함 -; 그리고
상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 수평 모션 오프셋 및 상기 수직 모션 오프셋을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하도록 구성되며,
상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋, 제2 변수 , 제4 변수 및 상기 제5 변수 에 기반하여 도출되며;
상기 제2 변수 는 상기 제2 행렬 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고
상기 제4 변수 는 복수의 제2 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 제2 항 각각은 상기 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하며, 상기 제3 행렬의 각 엘리먼트는 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제1 참조 프레임의 제1 예측된 샘플과 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제2 참조 프레임의 제2 예측된 샘플로부터 획득된 차이이며,
상기 수평 모션 오프셋은 제1 변수 과 제3 변수 를 기반으로 도출되며;
상기 제1 변수 은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고
상기 제3 변수 는 복수의 제3 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 제3 항 각각은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 부호와 상기 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하는, 디바이스.
비디오 데이터를 디코딩하기 위한 디바이스로서,
비디오 데이터 메모리; 및
비디오 디코더
를 포함하고,
상기 비디오 디코더는,
현재 블록의 수평 모션 오프셋 및 수직 모션 오프셋 을 결정하고 - 상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋 및 제5 변수 에 기반하여 결정되며, 상기 제5 변수 는 복수의 제1 항의 합을 지시하고, 상기 복수의 제1 항 각각은 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제1 행렬의 엘리먼트로부터 획득되며, 상기 제1 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 상기 제1 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수평 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수평 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하고, 그리고 상기 제2 행렬의 각 엘리먼트는 상기 현재 블록의 제1 참조 프레임에 대응하는 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트와 상기 현재 블록의 제2 참조 프레임에 대응하는 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 합으로부터 획득되며, 상기 제1 수직 예측된 샘플 그레이디언트 및 상기 제2 수직 예측된 샘플 그레이디언트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응함 -; 그리고
상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값, 상기 수평 모션 오프셋 및 상기 수직 모션 오프셋을 이용하여 상기 현재 블록의 예측 샘플 값을 결정하도록 구성되며,
상기 수직 모션 오프셋은 상기 수평 모션 오프셋, 제2 변수 , 제4 변수 및 상기 제5 변수 에 기반하여 도출되며;
상기 제2 변수 는 상기 제2 행렬 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고
상기 제4 변수 는 복수의 제2 항의 합을 지시하며, 상기 복수의 제2 항 각각은 상기 제2 행렬의 엘리먼트의 부호와 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제2 행렬의 엘리먼트에 대응하며, 상기 제3 행렬의 각 엘리먼트는 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제1 참조 프레임의 제1 예측된 샘플과 상기 제3 행렬의 엘리먼트에 대응하는 상기 제2 참조 프레임의 제2 예측된 샘플로부터 획득된 차이이며,
상기 수평 모션 오프셋은 제1 변수 과 제3 변수 를 기반으로 도출되며;
상기 제1 변수 은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 절대값의 합을 지시하고; 그리고
상기 제3 변수 는 복수의 항의 제3 합을 지시하며, 상기 복수의 제3 항 각각은 상기 제1 행렬의 엘리먼트의 부호와 상기 제3 행렬의 엘리먼트로부터 획득되고, 상기 제3 행렬의 엘리먼트는 상기 제1 행렬의 엘리먼트에 대응하는, 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 수평 모션 오프셋은 다음:

에 따라 결정되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타내는, 디바이스.
제10항에 있어서,
상기 수직 모션 오프셋 은 다음:

에 따라 결정되며, 는 상기 수평 모션 오프셋을 나타내고, 는 상기 수직 모션 오프셋을 나타내는, 디바이스.
제11항에 있어서,
, , , 및 는 다음:

과 같이 결정되며, 는 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 상기 예측된 샘플 값으로부터 획득되고, 는 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 예측된 샘플 값으로부터 획득되며;
및 은 각각 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 수평 예측된 샘플 그레이디언트의 세트를 지시하고;
및 은 각각 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 상기 수직 예측된 샘플 그레이디언트의 세트를 지시하며; 그리고
i 및 j는 정수이며, i의 값은 -1에서 4까지 변하고, j의 값은 -1에서 4까지 변하는, 디바이스.
제13항에 있어서,
상기 는 수평 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제1 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로서 결정되는, 디바이스.
제13항에 있어서,
상기 은 수평 방향에 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정되고, 상기 은 수직 방향을 따라 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 2개의 예측된 샘플로부터 획득되는 차이로 결정되는, 디바이스.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값 및 상기 제2 참조 프레임에 대응하는 예측 샘플 값은, 상기 제1 참조 프레임과 상기 제2 참조 프레임에 대해 상기 현재 블록에 대한 모션 벡터의 쌍을 이용하여, 상기 제1 참조 프레임 및 상기 제2 참조 프레임으로부터 각각 획득되는, 디바이스.
제10항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 현재 블록에 대한 예측 샘플 값은 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 예측에 기반한 이중 예측된(bi-predicted) 샘플 값인, 디바이스.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 인코더(20).
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 디코더(30).
컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체에 저장되어 있는 컴퓨터 프로그램으로서, 상기 컴퓨터 프로그램은 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램.
프로그램 코드를 운반하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 매체로서,
상기 프로그램 코드는 컴퓨터 디바이스에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터 디바이스가 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 매체.
디코더로서,
하나 이상의 프로세서; 및
상기 프로세서에 결합되고 상기 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체
를 포함하고,
상기 프로그래밍은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 상기 디코더를 구성하는, 디코더.
인코더로서,
하나 이상의 프로세서; 및
상기 프로세서에 결합되고 상기 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체
를 포함하고,
상기 프로그래밍은 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 상기 인코더를 구성하는, 인코더.
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