KR102626260B1

KR102626260B1 - 잔차 및 계수 코딩 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102626260B1
Application number: KR1020227014747A
Authority: KR
Inventors: 이-원 천; 샤오위 슈; 중-촨 마; 훙-정 주; 샹린 왕; 빙 위
Original assignee: 베이징 다지아 인터넷 인포메이션 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2020-09-29
Publication date: 2024-01-17
Also published as: MX2022004026A; JP2022541679A; JP2024012602A; EP4042702A4; EP4042702A1; KR20220065883A; US20220353538A1; CN115361561A; WO2021067278A1; CN114731445A; JP7389898B2; CN115361561B; KR20240010554A

Abstract

전자 장치는 비디오 데이터를 디코딩하는 방법을 수행한다. 상기 방법은 비트스트림으로부터 코딩 유닛에 대응하는 비디오 데이터 및 하나 이상의 신택스 요소를 수신하는 단계; 하나 이상의 신택스 요소에 따라 라이스(Rice) 파라미터를 결정하는 단계; 비디오 데이터로부터 코딩 유닛 내의 픽셀에 대한 제1 코드워드와 제2 코드워드를 디코딩하는 단계; 결정된 라이스 파라미터를 사용하여 생성된 미리 정의된 매핑 관계에 따라 제1 코드워드를 픽셀의 파라미터로 변환하는 단계; 제2 코드워드를 파라미터의 부호(sign) 값으로 변환하는 단계; 및 파라미터 및 부호 값에 기초하여 픽셀의 정량화된(quantified) 픽셀 값을 결정하는 단계를 포함한다.

Description

잔차 및 계수 코딩 방법 및 장치

관련 출원

본 출원은 2019년 10월 1일에 출원된 "비디오 코딩을 위한 잔차 및 계수 코딩"이라는 제목의 미국 가특허출원 번호 62/909,079, 2019년 10월 5일에 출원된 "비디오 코딩을 위한 잔차 및 계수 코딩"이라는 제목의 미국 가특허출원 번호 62/911,260 및 2019년 10월 7일에 출원된 "비디오 코딩을 위한 잔차 및 계수 코딩"이라는 제목의 62/911,930에 대한 우선권을 주장하고, 이들 모두는 그 전체가 참조로 포함된다.

본 출원은 일반적으로 비디오 데이터 코딩 및 압축, 특히 비디오 코딩을 위한 잔차 및 계수 코딩의 개선 방법 및 시스템에 관한 것이다.

디지털 비디오는 디지털 텔레비전, 랩톱 또는 데스크탑 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 디지털 카메라, 디지털 기록 장치, 디지털 미디어 플레이어, 비디오 게임 콘솔, 스마트폰, 화상 원격 회의 장치, 비디오 스트리밍 장치 등과 같은 다양한 전자 장치에 의해 지원된다. 전자 장치는 MPEG-4, ITU-T H.263, ITU-T H.264/MPEG-4, 파트 10, AVC(Advanced Video Coding), HEVC(High Efficiency Video Coding) 및 VVC(Versatile Video Coding) 표준에 의해 정의한 비디오 압축/압축 해제 표준을 구현하여 디지털 비디오 데이터를 전송, 수신, 인코딩, 디코딩 및/또는 저장한다. 블록 기반 비디오 코딩의 경우, 비디오 프레임은 하나 이상의 슬라이스로 분할되고, 각 슬라이스는 코딩 트리 유닛(CTU)으로도 불릴 수 있는 다수의 비디오 블록을 포함한다. 각 CTU는 하나의 코딩 유닛(CU)을 포함하거나 미리 정의된 최소 CU 크기에 도달할 때까지 더 작은 CU로 재귀적으로 분할할 수 있다. 각 CU(리프 CU로도 명명됨)에는 하나 이상의 변환 유닛(TU)이 포함되고 각 CU에는 하나 이상의 예측 유닛(PU)도 포함된다. 각 CU는 인트라, 인터 또는 IBC 모드로 코딩할 수 있다. 비디오 프레임의 인트라 코딩된(I) 슬라이스의 비디오 블록은 동일한 비디오 프레임 내의 이웃 블록의 참조 샘플에 대한 공간 예측을 사용하여 인코딩된다. 비디오 프레임의 인터 코딩된(P 또는 B) 슬라이스의 비디오 블록은 동일한 비디오 프레임 내의 이웃 블록의 참조 샘플에 대한 공간적 예측 또는 다른 이전 및/또는 미래 참조 비디오 프레임의 참조 샘플에 대한 시간적 예측을 사용할 수 있다.

이전에 인코딩된 참조 블록, 예컨대 이웃 블록에 기초한 공간적 또는 시간적 예측은 코딩될 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 참조 블록을 찾는 프로세스는 블록 매칭 알고리즘에 의해 수행될 수 있다. 코딩될 현재 블록과 예측 블록 사이의 픽셀 차이를 나타내는 잔차 데이터는 잔차 블록 또는 예측 오차로 불린다. 인터 코딩된 블록은 잔차 블록 및 예측 블록을 형성하는 참조 프레임에서 참조 블록을 가리키는 모션 벡터에 따라 인코딩된다. 모션 벡터를 결정하는 프로세스는 일반적으로 모션 추정이라고 불린다. 인트라 코딩된 블록은 인트라 예측 모드 및 잔차 블록에 따라 인코딩된다. 추가 압축을 위해, 잔차 블록은 픽셀 도메인에서 변환 도메인, 예컨대 주파수 도메인으로 변환되어, 그 다음에 양자화될 수 있는 잔차 변환 계수를 생성한다. 처음에 2차원 어레이로 배열된 양자화된 변환 계수는 변환 계수의 1차원 벡터를 생성하기 위해 스캔될 수 있고, 그 다음 훨씬 더 압축을 달성하기 위해 비디오 비트스트림으로 엔트로피 인코딩될 수 있다.

그 다음, 인코딩된 비디오 비트스트림은 디지털 비디오 기능을 가진 다른 전자 장치에 의해 액세스되거나 유선 또는 무선으로 전자 장치에 직접 전송되도록 컴퓨터 판독 가능 저장 매체(예: 플래시 메모리)에 저장된다. 그 다음, 전자 장치는 예컨대, 비트스트림으로부터 신택스 요소를 획득하기 위해 인코딩된 비디오 비트스트림을 파싱(pasing)하고 비트스트림으로부터 획득된 신택스 요소에 적어도 부분적으로 기초하여 인코딩된 비디오로부터 디지털 비디오 데이터를 원래 포맷으로 재구성함으로써 비디오 압축해제(상기 설명된 비디오 압축의 반대 프로세스임)를 수행하고, 전자 장치의 디스플레이 상에 재구성된 디지털 비디오 데이터를 렌더링한다.

고화질에서 4Kx2K 또는 8Kx4K까지 디지털 비디오 품질이 향상됨에 따라 인코딩/디코딩될 비디오 데이터의 양이 기하급수적으로 증가한다. 이는 디코딩된 비디오 데이터의 이미지 품질을 유지하면서 비디오 데이터를 보다 효율적으로 인코딩/디코딩할 수 있는 방법의 관점에서 끊임없는 도전이다.

본 출원은 비디오 데이터 인코딩 및 디코딩, 특히 비디오 코딩을 위한 잔차 및 계수 코딩의 개선 방법 및 시스템에 관한 구현을 설명한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 비디오 데이터를 디코딩하는 방법은 비트스트림으로부터 코딩 유닛에 대응하는 비디오 데이터 및 하나 이상의 신택스 요소를 수신하는 단계; 하나 이상의 신택스 요소에 따라 라이스(Rice) 파라미터를 결정하는 단계; 비디오 데이터로부터 코딩 유닛 내의 픽셀에 대한 제1 코드워드와 제2 코드워드를 디코딩하는 단계; 결정된 라이스 파라미터를 사용하여 생성된 미리 정의된 매핑 관계에 따라 제1 코드워드를 픽셀의 파라미터로 변환하는 단계; 제2 코드워드를 파라미터의 부호(sign) 값으로 변환하는 단계; 및 파라미터 및 부호 값에 기초하여 픽셀의 정량화된(quantified) 픽셀 값을 결정하는 단계를 포함한다.

본 출원의 제2 양태에 따르면, 전자 장치는 하나 이상의 처리 유닛, 메모리 및 메모리에 저장된 복수의 프로그램을 포함한다. 프로그램은, 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 전자 장치로 하여금 전술한 비디오 데이터를 디코딩하는 방법을 수행하게 한다.

본 출원의 제3 양태에 따르면, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 하나 이상의 처리 유닛을 갖는 전자 장치에 의해 실행되기 위한 복수의 프로그램을 저장한다. 프로그램은, 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 전자 장치로 하여금 전술한 비디오 데이터를 디코딩하는 방법을 수행하게 한다.

구현에 대한 추가 이해를 제공하기 위해 포함되고 본 명세서에 병합되고 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 설명된 구현을 예시하고 설명과 함께 기본 원리를 설명하는 역할을 한다. 동일한 참조 번호는 대응하는 부분을 나타낸다.
도 1은 본 개시의 일부 구현에 따른 예시적인 비디오 인코딩 및 디코딩 시스템을 예시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일부 구현에 따른 예시적인 비디오 인코더를 예시하는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일부 구현에 따른 예시적인 비디오 디코더를 예시하는 블록도이다.
도 4a 내지 도 4e는 본 개시의 일부 구현에 따라 프레임이 상이한 크기 및 형상의 다수의 비디오 블록로 어떻게 재귀적으로 분할되는지를 예시하는 블록도이다.
도 5a 내지 5b는 본 개시의 일부 구현에 따른 컨텍스트 코딩 및 바이패스 코딩을 사용한 변환 효율 코딩의 예를 예시하는 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일부 구현에 따른 종속 스칼라 양자화의 예시적인 프로세스를 예시하는 블록도이다.
도 7은 본 개시의 일부 구현에 따른 2개의 상이한 스칼라 양자화기 사이에서 스위칭하기 위한 예시적인 상태 머신을 예시하는 블록도이다.
도 8은 본 개시의 일부 구현에 따른 비디오 디코더가 코딩 블록에 대한 잔차 및 계수 코딩을 수행하는 예시적인 프로세스를 예시하는 흐름도이다.
도 9는 본 개시의 일부 구현에 따른 예시적인 CABAC(Context-adaptive binary arithmetic coding) 엔진을 예시하는 블록도이다.

이제 특정 구현에 대해 상세하게 참조할 것이며, 그 예는 첨부 도면에 예시되어 있다. 다음의 상세한 설명에서, 본 명세서에서 제시된 주제를 이해하는 것을 돕기 위해 다수의 비제한적인 특정 세부 사항이 설명된다. 그러나 청구범위의 범위를 벗어나지 않고 다양한 대안이 사용될 수 있고 주제는 이러한 특정 세부사항 없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 본 명세서에서 제시된 주제는 디지털 비디오 기능을 가진 많은 유형의 전자 장치에서 구현될 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다.

도 1은 본 개시의 일부 구현에 따라 병렬로 비디오 블록을 인코딩 및 디코딩하기 위한 예시적인 시스템(10)을 예시하는 블록도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(10)은 데스티네이션 장치(14)에 의해 나중에 디코딩될 비디오 데이터를 생성 및 인코딩하는 소스 장치(12)를 포함한다. 소스 장치(12) 및 데스티네이션 장치(14)는 데스크탑 또는 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱 박스, 디지털 텔레비전, 카메라, 디스플레이 장치, 디지털 미디어 플레이어, 비디오 게임 콘솔, 비디오 스트리밍 장치 등을 포함하는 매우 다양한 전자 장치 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 일부 구현에서, 소스 장치(12) 및 데스티네이션 장치(14)는 무선 통신 기능을 갖추고 있다.

일부 구현에서, 데스티네이션 장치(14)는 링크(16)를 통해 디코딩될 인코딩된 비디오 데이터를 수신할 수 있다. 링크(16)는 인코딩된 비디오 데이터를 소스 장치(12)로부터 데스티네이션 장치(14)로 이동할 수 있는 임의의 유형의 통신 매체 또는 장치를 포함할 수 있다. 일 예에서, 링크(16)는 소스 장치(12)가 인코딩된 비디오 데이터를 실시간으로 데스티네이션 장치(14)에 직접 전송할 수 있게 하는 통신 매체를 포함할 수 있다. 인코딩된 비디오 데이터는 무선 통신 프로토콜과 같은 통신 표준에 따라 변조되어 데스티네이션 장치(14)로 전송될 수 있다. 통신 매체는 무선 주파수(RF) 스펙트럼 또는 하나 이상의 물리적 전송 라인과 같은 임의의 무선 또는 유선 통신 매체를 포함할 수 있다. 통신 매체는 근거리 네트워크, 광역 네트워크 또는 인터넷과 같은 글로벌 네트워크와 같은 패킷 기반 네트워크의 일부를 형성할 수 있다. 통신 매체는 라우터, 스위치, 기지국, 또는 소스 장치(12)에서 데스티네이션 장치(14)로의 통신을 용이하게 하는 데 유용할 수 있는 임의의 다른 장비를 포함할 수 있다.

일부 다른 구현에서, 인코딩된 비디오 데이터는 출력 인터페이스(22)로부터 저장 장치(32)로 전송될 수 있다. 이어서, 저장 장치(32)의 인코딩된 비디오 데이터는 입력 인터페이스(28)를 통해 데스티네이션 장치(14)에 의해 액세스될 수 있다. 저장 장치(32)는 하드 드라이브, 블루레이 디스크, DVD, CD-ROM, 플래시 메모리, 휘발성 또는 비휘발성 메모리, 또는 인코딩된 비디오 데이터를 저장하기 위한 임의의 다른 적절한 디지털 저장 매체와 같은 다양한 분산 또는 로컬 액세스 데이터 저장 매체 중 임의의 것을 포함할 수 있다. 추가 예에서, 저장 장치(32)는 소스 장치(12)에 의해 생성된 인코딩된 비디오 데이터를 보유할 수 있는 파일 서버 또는 다른 중간 저장 장치에 대응할 수 있다. 데스티네이션 장치(14)는 스트리밍 또는 다운로드를 통해 저장 장치(32)로부터 저장된 비디오 데이터에 액세스할 수 있다. 파일 서버는 인코딩된 비디오 데이터를 저장하고 인코딩된 비디오 데이터를 데스티네이션 장치(14)로 전송할 수 있는 임의의 유형의 컴퓨터일 수 있다. 예시적인 파일 서버는 웹 서버(예: 웹사이트용), FTP 서버, NAS(network attached storage) 장치, 또는 로컬 디스크 드라이브를 포함한다. 데스티네이션 장치(14)는 무선 채널(예: Wi-Fi 연결), 유선 연결(예: DSL, 케이블 모뎀 등), 또는 파일 서버에 저장된 인코딩된 비디오 데이터에 액세스하는데 적합한 이들 둘의 조합을 포함하는 임의의 표준 데이터 연결을 통해 인코딩된 비디오 데이터에 액세스할 수 있다. 저장 장치(32)로부터의 인코딩된 비디오 데이터의 전송은 스트리밍 전송, 다운로드 전송, 또는 이 둘의 조합일 수 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 소스 장치(12)는 비디오 소스(18), 비디오 인코더(20) 및 출력 인터페이스(22)를 포함한다. 비디오 소스(18)는 비디오 캡처 장치, 예컨대 비디오 카메라, 이전에 캡처된 비디오를 포함하는 비디오 아카이브, 비디오 콘텐츠 제공자로부터 비디오를 수신하기 위한 비디오 피드 인터페이스 및/또는 컴퓨터 그래픽 데이터를 소스 비디오 또는 이러한 소스의 조합으로 생성하기 위한 컴퓨터 그래픽 시스템과 같은 소스를 포함할 수 있다. 일례로, 비디오 소스(18)가 보안 감시 시스템의 비디오 카메라인 경우, 소스 장치(12) 및 데스티네이션 장치(14)는 카메라 폰 또는 비디오 폰을 형성할 수 있다. 그러나, 본 출원에서 설명된 구현은 일반적으로 비디오 코딩에 적용될 수 있고, 무선 및/또는 유선 애플리케이션에 적용될 수 있다.

캡처된, 미리 캡처된 또는 컴퓨터 생성 비디오는 비디오 인코더(20)에 의해 인코딩될 수 있다. 인코딩된 비디오 데이터는 소스 장치(12)의 출력 인터페이스(22)를 통해 데스티네이션 장치(14)로 직접 전송될 수 있다. 인코딩된 비디오 데이터는 또한(또는 대안적으로) 디코딩 및/또는 재생을 위해 데스티네이션 장치(14) 또는 다른 장치에 의한 추후 액세스를 위해 저장 장치(32)에 저장될 수 있다. 출력 인터페이스(22)는 모뎀 및/또는 송신기를 더 포함할 수 있다.

데스티네이션 장치(14)는 입력 인터페이스(28), 비디오 디코더(30), 및 디스플레이 장치(34)를 포함한다. 입력 인터페이스(28)는 수신기 및/또는 모뎀을 포함할 수 있고 링크(16)를 통해 인코딩된 비디오 데이터를 수신할 수 있다. 링크(16)를 통해 통신되거나 저장 장치(32)에 제공된 인코딩된 비디오 데이터는 비디오 데이터를 디코딩할 때 비디오 디코더(30)에 의해 사용하기 위해 비디오 인코더(20)에 의해 생성된 다양한 신택스 요소를 포함할 수 있다. 이러한 신택스 요소는 통신 매체를 통해 전송되거나, 저장 매체에 저장되거나, 또는 파일 서버에 저장된 인코딩된 비디오 데이터 내에 포함될 수 있다.

일부 구현에서, 데스티네이션 장치(14)는 통합 디스플레이 장치일 수 있는 디스플레이 장치(34) 및 데스티네이션 장치(14)와 통신하도록 구성된 외부 디스플레이 장치를 포함할 수 있다. 디스플레이 장치(34)는 디코딩된 비디오 데이터를 사용자에게 디스플레이하고, LCD(liquid crystal display), 플라즈마 디스플레이, OLED(organic light emitting diode) 디스플레이 또는 다른 유형의 디스플레이 장치와 같은 다양한 디스플레이 장치 중 임의의 것을 포함할 수 있다.

비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30)는 VVC, HEVC, MPEG-4, 파트 10, AVC(Advanced Video Coding), 또는 이러한 표준의 확장과 같은 독점 또는 산업 표준에 따라 동작할 수 있다. 본 출원은 특정 비디오 코딩/디코딩 표준에 제한되지 않고 다른 비디오 코딩/디코딩 표준에 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 소스 장치(12)의 비디오 인코더(20)는 이러한 현재 또는 미래의 표준 중 임의의 것에 따라 비디오 데이터를 인코딩하도록 구성될 수 있다는 것이 일반적으로 고려된다. 유사하게, 데스티네이션 장치(14)의 비디오 디코더(30)가 이들 현재 또는 미래의 표준 중 임의의 것에 따라 비디오 데이터를 디코딩하도록 구성될 수도 있다는 것이 또한 일반적으로 고려된다.

비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 각각은 하나 이상의 마이크로프로세서, DSP(digital signal processors), ASIC(application specific integrated circuits), FPGA(field programmable gate arrays), 이산 로직, 소프트웨어, 하드웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합과 같은 다양한 적합한 인코더 회로 중 임의의 것으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 부분적으로 구현되는 경우, 전자 장치는 소프트웨어에 대한 명령어를 적절한 비일시적 컴퓨터 판독 가능 매체에 저장하고 하나 이상의 프로세서를 사용하여 하드웨어에서 명령어를 실행하여 본 개시에 개시된 비디오 코딩/디코딩 동작을 수행할 수 있다. 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 각각은 하나 이상의 인코더 또는 디코더에 포함될 수도 있고, 이들 중 어느 하나는 각각의 장치에서 결합된 인코더/디코더(CODEC)의 일부로서 통합될 수 있다.

도 2는 본 출원에서 설명된 일부 구현에 따른 예시적인 비디오 인코더(20)를 예시하는 블록도이다. 비디오 인코더(20)는 비디오 프레임 내의 비디오 블록의 인트라 및 인터 예측 코딩을 수행할 수 있다. 인트라 예측 코딩은 주어진 비디오 프레임 또는 픽처 내에서 비디오 데이터의 공간적 중복성을 줄이거나 제거하는 공간적 예측에 의존한다. 인터 예측 코딩은 비디오 시퀀스의 인접한 비디오 프레임 또는 픽처 내에서 비디오 데이터의 시간적 중복성을 줄이거나 제거하는 시간적 예측에 의존한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 비디오 인코더(20)는 비디오 데이터 메모리(40), 예측 처리 유닛(41), 디코딩된 픽처 버퍼(DPB, 64), 합산기(50), 변환 처리 유닛(52), 양자화 유닛(54), 및 엔트로피 인코딩 유닛(56)을 포함한다. 예측 처리 유닛(41)은 모션 추정 유닛(42), 모션 보상 유닛(44), 분할 유닛(45), 인트라 예측 처리 유닛(46) 및 인트라 블록 복사(BC) 유닛(48)을 더 포함한다. 일부 구현에서, 비디오 인코더(20)는 또한 비디오 블록 재구성을 위한 역양자화 유닛(58), 역변환 처리 유닛(60) 및 합산기(62)를 포함한다. 재구성된 비디오로부터 블록성 아티팩트를 제거하기 위해 블록 경계를 필터링하기 위해 디블록킹 필터(미도시)가 합산기(62)와 DPB(64) 사이에 위치할 수 있다. 인 루프 필터(미도시)는 또한 합산기(62)의 출력을 필터링하기 위해 디블로킹 필터에 추가로 사용될 수도 있다. 비디오 인코더(20)는 고정된 또는 프로그램가능한 하드웨어 유닛의 형태를 취할 수 있거나 도시된 고정 또는 프로그램가능한 하드웨어 유닛 중 하나 이상으로 분할될 수 있다.

비디오 데이터 메모리(40)는 비디오 인코더(20)의 컴포넌트에 의해 인코딩될 비디오 데이터를 저장할 수 있다. 비디오 데이터 메모리(40)의 비디오 데이터는 예컨대 비디오 소스(18)로부터 획득될 수 있다. DPB(64)는 (예: 인트라 또는 인터 예측 코딩 모드에서) 비디오 인코더(20)에 의해 비디오 데이터를 인코딩하는 데 사용하기 위한 참조 비디오 데이터를 저장하는 버퍼이다. 비디오 데이터 메모리(40) 및 DPB(64)는 다양한 메모리 장치 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다. 다양한 예에서, 비디오 데이터 메모리(40)는 비디오 인코더(20)의 다른 컴포넌트와 함께 온칩(on-chip)일 수도 있고, 또는 이러한 컴포넌트에 관하여 오프칩(off-chip)일 수도 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 비디오 데이터를 수신한 후, 예측 처리 유닛(41) 내의 분할 유닛(45)은 비디오 데이터를 비디오 블록으로 분할한다. 이러한 분할은 또한 비디오 데이터와 연관된 쿼드 트리 구조와 같은 미리 정의된 분할 구조에 따라 비디오 프레임을 슬라이스, 타일 또는 다른 더 큰 코딩 유닛(CU)으로 분할하는 것을 포함할 수 있다. 비디오 프레임은 다수의 비디오 블록(또는 타일이라고 불리는 비디오 블록 세트)으로 분할될 수 있다. 예측 처리 유닛(41)은 에러 결과(예: 코딩 레이트 및 및 왜곡 수준)에 기초하여 현재 비디오 블록에 대해 복수의 인트라 예측 코딩 모드 중 하나 또는 복수의 인터 예측 코딩 모드 중 하나와 같은 복수의 가능한 예측 코딩 모드 중 하나를 선택할 수 있다. 예측 처리 유닛(41)은 결과적인 인트라 또는 인터 예측 코딩된 블록을 합산기(50)에 제공하여 잔차 블록을 생성하고 합산기(62)에 제공하여 이후에 참조 프레임의 일부로서 사용하기 위해 인코딩된 블록을 재구성할 수도 있다. 예측 처리 유닛(41)은 또한 모션 벡터, 인트라 모드 표시자, 분할 정보 및 기타 이러한 신택스 정보와 같은 신택스 요소를 엔트로피 인코딩 유닛(56)에 제공한다.

현재 비디오 블록에 대한 적절한 인트라 예측 코딩 모드를 선택하기 위해, 예측 처리 유닛(41) 내의 인트라 예측 처리 유닛(46)은 공간적 예측을 제공하기 위해 코딩될 현재 블록과 동일한 프레임의 하나 이상의 이웃 블록에 관하여 현재 비디오 블록의 인트라 예측 코딩을 수행할 수 있다. 예측 처리 유닛(41) 내의 모션 추정 유닛(42) 및 모션 보상 유닛(44)은 시간적 예측을 제공하기 위해 하나 이상의 참조 프레임에서 하나 이상의 예측 블록에 관하여 현재 비디오 블록의 인터 예측 코딩을 수행한다. 비디오 인코더(20)는 예컨대 비디오 데이터의 각각의 블록에 대한 적절한 코딩 모드를 선택하기 위해 다수의 코딩 패스를 수행할 수 있다.

일부 구현에서, 모션 추정 유닛(42)은 모션 벡터를 생성함으로써 현재 비디오 프레임에 대한 인터 예측 모드를 결정하는데, 이는 비디오 프레임의 시퀀스 내의 미리 결정된 패턴에 따라 참조 비디오 프레임 내의 예측 블록에 관하여 현재 비디오 프레임 내에서 비디오 블록의 예측 유닛(PU)의 변위를 표시한다. 모션 추정 유닛(42)에 의해 수행되는 모션 추정은 비디오 블록에 대한 모션을 추정하는 모션 벡터를 생성하는 프로세스이다. 예를 들어, 모션 벡터는 현재 프레임(또는 다른 코딩된 유닛) 내에서 코딩되는 현재 블록에 관하여 참조 프레임(또는 다른 코딩된 유닛) 내 예측 블록에 관하여 현재 비디오 프레임 또는 픽처 내 비디오 블록의 PU의 변위를 나타낼 수 있다. 미리 결정된 패턴은 시퀀스의 비디오 프레임을 P 프레임 또는 B 프레임으로 지정할 수 있다. 인트라 BC 유닛(48)은 인터 예측을 위한 모션 추정 유닛(42)에 의한 모션 벡터의 결정과 유사한 방식으로 인트라 BC 코딩을 위한 벡터, 예컨대 블록 벡터를 결정할 수 있거나, 블록 벡터를 결정하기 위해 모션 추정 유닛(42)을 이용할 수 있다.

예측 블록은 SAD(sum of absolute difference), SSD(sum of square difference) 또는 기타 차이 메트릭에 의해 결정될 수 있는 픽셀 차이 측면에서 코딩될 비디오 블록의 PU와 밀접하게 일치하는 것으로 간주되는 참조 프레임의 블록이다. 일부 구현에서, 비디오 인코더(20)는 DPB(64)에 저장된 참조 프레임의 정수 이하 픽셀 위치들에 대한 값을 계산할 수도 있다. 예를 들어, 비디오 인코더(20)는 참조 프레임의 1/4 픽셀 위치, 1/8 픽셀 위치, 또는 다른 소수 픽셀 위치의 값을 보간할 수도 있다. 따라서, 모션 추정 유닛(42)은 전체 픽셀 위치 및 분수 픽셀 위치에 대한 모션 검색을 수행하고 분수 픽셀 정밀도를 갖는 모션 벡터를 출력할 수도 있다.

모션 추정 유닛(42)은 PU의 위치를 각각이 DPB(64)에 저장된 하나 이상의 참조 프레임을 식별하는 제1 참조 프레임 리스트(목록 0) 또는 제2 참조 프레임 목록(목록 1)으로부터 선택된 참조 프레임의 예측 블록의 위치와 비교함으로써 인터 예측 코딩된 프레임에서 비디오 블록의 PU에 대한 모션 벡터를 계산한다. 모션 추정 유닛(42)은 계산된 모션 벡터를 모션 보상 유닛(44)으로 전송한 다음 엔트로피 인코딩 유닛(56)으로 전송한다.

모션 보상 유닛(44)에 의해 수행되는 모션 보상은 모션 추정 유닛(42)에 의해 결정된 모션 벡터에 기초하여 예측 블록을 페치하거나 생성하는 것을 수반할 수 있다. 현재 비디오 블록의 PU에 대한 모션 벡터를 수신하면, 모션 보상 유닛(44)은 모션 벡터가 참조 프레임 리스트 중 하나에서 가리키는 예측 블록의 위치를 찾고, DPB(64)로부터 예측 블록을 검색하고, 예측 블록을 합산기(50)로 포워딩할 수 있다. 합산기(50)는 그 다음 코딩되고 있는 현재 비디오 블록의 픽셀 값들로부터 모션 보상 유닛(44)에 의해 제공되는 예측 블록의 픽셀 값들을 감산함으로써 픽셀 차이 값들의 잔차 비디오 블록을 형성한다. 잔차 비디오 블록을 형성하는 픽셀 차이 값은 루마 또는 크로마 차이 성분 또는 둘 다를 포함할 수 있다. 모션 보상 유닛(44)은 또한 비디오 프레임의 비디오 블록들을 디코딩할 때 비디오 디코더(30)에 의해 사용하기 위해 비디오 프레임의 비디오 블록들과 연관된 신택스 요소를 생성할 수도 있다. 신택스 요소는 예를 들어 예측 블록을 식별하는 데 사용되는 모션 벡터를 정의하는 신택스 요소, 예측 모드를 나타내는 임의의 플래그, 또는 여기에 설명된 임의의 다른 신택스 정보를 포함할 수 있다. 모션 추정 유닛(42) 및 모션 보상 유닛(44)은 고도로 통합될 수 있지만 개념적 목적을 위해 별도로 예시된다.

일부 구현에서, 인트라 BC 유닛(48)은 모션 추정 유닛(42) 및 모션 보상 유닛(44)과 관련하여 위에서 설명된 것과 유사한 방식으로 벡터들을 생성하고 예측 블록들을 페치할 수 있지만, 예측 블록들은 코딩되는 현재 블록과 동일한 프레임에 있고, 벡터는 모션 벡터와 대조적으로 블록 벡터로 불린다. 특히, 인트라 BC 유닛(48)은 현재 블록을 인코딩하기 위해 사용할 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 일부 예에서, 인트라 BC 유닛(48)은 예컨대 별도의 인코딩 패스 동안 다양한 인트라 예측 모드를 사용하여 현재 블록을 인코딩하고, 레이트 왜곡 분석을 통해 그들의 성능을 테스트할 수도 있다. 다음으로, 인트라 BC 유닛(48)은 다양한 테스트된 인트라 예측 모드 중에서 사용하기에 적절한 인트라 예측 모드를 선택하고 그에 따라 인트라 모드 표시자를 생성할 수 있다. 예를 들어, 인트라 BC 유닛(48)은 다양한 테스트된 인트라 예측 모드에 대한 레이트-왜곡 분석을 사용하여 레이트-왜곡 값을 계산할 수 있고, 테스트된 모드들 중에서 가장 좋은 레이트-왜곡 특성을 갖는 인트라 예측 모드를 적절한 인트라 예측 모드로 선택하여 사용한다. 비율 왜곡 분석은 일반적으로 인코딩된 블록과 인코딩된 블록을 생성하기 위해 인코딩된 원래의 인코딩되지 않은 블록 사이이 왜곡(또는 오류)의 양과 인코딩된 블록을 생성하는 데 사용되는 비트 전송률(즉, 비트 수)을 결정한다. 인트라 BC 유닛(48)은 블록에 대한 최상의 레이트 왜곡 값을 나타내는 인트라 예측 모드를 결정하기 위해 다양한 인코딩된 블록에 대한 왜곡 및 레이트로부터 비율을 계산할 수 있다.

다른 예들에서, 인트라 BC 유닛(48)은 모션 추정 유닛(42) 및 모션 보상 유닛(44)을 전체적으로 또는 부분적으로 사용하여 여기에 설명된 구현에 따른 인트라 BC 예측을 위해 이러한 기능들을 수행할 수도 있다. 두 경우 모두 인트라 블록 복사의 경우 예측 블록은 SAD(Sum of Absolute Difference), 차이(SSD), 또는 다른 차이 메트릭 및 예측 블록의 식별은 정수 미만 픽셀 위치에 대한 값의 계산을 포함할 수 있다.

예측 블록이 인트라 예측에 따라 동일한 프레임으로부터 또는 인터 예측에 따라 다른 프레임에 속하는지 여부에 상관없이, 비디오 인코더(20)는 코딩되고 있는 현재 비디오 블록의 픽셀 값들로부터 예측 블록의 픽셀 값들을 빼서, 픽셀 차이 값들을 형성함으로써 잔차 비디오 블록을 형성할 수도 있다. 잔차 비디오 블록을 형성하는 픽셀 차이 값은 루마 및 크로마 성분 차이를 모두 포함할 수 있다.

위에서 설명한 대로, 인트라 예측 처리 유닛(46)은 모션 추정 유닛(42) 및 모션 보상 유닛(44)에 의해 수행되는 인터 예측, 또는 인트라 BC 유닛(48)에 의해 수행되는 인트라 블록 카피 예측에 대한 대안으로서 현재 비디오 블록을 인트라 예측할 수도 있다. 특히, 인트라 예측 처리 유닛(46)은 현재 블록을 인코딩하는데 사용할 인트라 예측 모드를 결정할 수도 있다. 그렇게 하기 위해, 인트라 예측 처리 유닛(46)은 예를 들어 별도의 인코딩 패스 동안 다양한 인트라 예측 모드를 사용하여 현재 블록을 인코딩할 수도 있고, 인트라 예측 처리 유닛(46)(또는 일부 예들에서 모드 선택 유닛)은 테스트된 인트라 예측 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측 모드를 선택할 수 있다. 인트라 예측 처리 유닛(46)은 블록에 대해 선택된 인트라 예측 모드를 나타내는 정보를 엔트로피 인코딩 유닛(56)에 제공할 수도 있다. 엔트로피 인코딩 유닛(56)은 비트스트림에서 선택된 인트라 예측 모드를 나타내는 정보를 인코딩할 수도 있다.

예측 처리 유닛(41)이 인터 예측 또는 인트라 예측을 통해 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 결정한 후, 합산기(50)는 현재 비디오 블록에서 예측 블록을 감산함으로써 잔차 비디오 블록을 형성한다. 잔차 블록의 잔차 비디오 데이터는 하나 이상의 변환 유닛(TU)에 포함될 수 있고 변환 처리 유닛(52)에 제공된다. 변환 처리 유닛(52)은 이산 코사인 변환(DCT) 또는 개념적으로 유사한 변환과 같은 변환을 사용하여 잔차 비디오 데이터를 잔차 변환 계수로 변환한다.

변환 처리 유닛(52)은 결과적인 변환 계수들을 양자화 유닛(54)에 보낼 수 있다. 양자화 유닛(54)은 비트 레이트를 더 감소시키기 위해 변환 계수들을 양자화한다. 양자화 프로세스는 또한 일부 또는 모든 계수와 관련된 비트 깊이를 감소시킬 수 있다. 양자화의 정도는 양자화 파라미터를 조정함으로써 수정될 수 있다. 일부 예들에서, 양자화 유닛(54)은 그 다음 양자화된 변환 계수들을 포함하는 행렬의 스캔을 수행할 수도 있다. 대안적으로, 엔트로피 인코딩 유닛(56)은 스캔을 수행할 수 있다.

양자화에 이어, 엔트로피 인코딩 유닛(56)은 예를 들어, 컨텍스트 적응 가변 길이 코딩(CAVLC), 컨텍스트 적응 이진 산술 코딩(CABAC), 구문 기반 컨텍스트 적응 이진 산술 코딩(SBAC), 확률 간격 분할 엔트로피(PIPE) 코딩 또는 다른 엔트로피 인코딩 방법론 또는 기술을 사용하여 양자화된 변환 계수를 비디오 비트스트림으로 엔트로피 인코딩한다. 그 다음 인코딩된 비트스트림은 비디오 디코더(30)로 전송되거나 비디오 디코더(30)로의 나중 전송 또는 비디오 디코더(30)에 의한 검색을 위해 저장 장치(32)에 보관될 수 있다. 엔트로피 인코딩 유닛(56)은 또한 코딩되고 있는 현재 비디오 프레임에 대한 모션 벡터 및 다른 신택스 요소를 엔트로피 인코딩할 수도 있다.

역양자화 유닛(58) 및 역변환 처리 유닛(60)은 각각 역양자화 및 역변환을 적용하여 다른 비디오 블록의 예측을 위한 참조 블록을 생성하기 위해 픽셀 도메인에서 잔차 비디오 블록을 재구성한다. 위에서 언급된 바와 같이, 모션 보상 유닛(44)은 DPB(64)에 저장된 프레임의 하나 이상의 참조 블록으로부터 모션 보상된 예측 블록을 생성할 수도 있다. 모션 보상 유닛(44)은 또한 모션 추정에 사용하기 위한 정수 이하 픽셀 값을 계산하기 위해 예측 블록에 하나 이상의 보간 필터를 적용할 수도 있다.

합산기(62)는 DPB(64)에 저장하기 위한 참조 블록을 생성하기 위해 움직임 보상 유닛(44)에 의해 생성된 움직임 보상된 예측 블록에 재구성된 잔차 블록을 추가한다. 그 다음, 참조 블록은 후속 비디오 프레임에서 다른 비디오 블록을 인터 예측하기 위한 예측 블록으로서 인트라 BC 유닛(48), 모션 추정 유닛(42) 및 모션 보상 유닛(44)에 의해 사용될 수 있다.

도 3은 본 출원의 일부 구현에 따른 예시적인 비디오 디코더(30)를 예시하는 블록도이다. 비디오 디코더(30)는 비디오 데이터 메모리(79), 엔트로피 디코딩 유닛(80), 예측 처리 유닛(81), 역양자화 유닛(86), 역변환 처리 유닛(88), 합산기(90), 및 DPB(92)를 포함한다. 예측 처리 유닛(81)은 모션 보상 유닛(82), 인트라 예측 처리 유닛(84) 및 인트라 BC 유닛(85)을 더 포함한다. 비디오 디코더(30)는 도 2와 관련하여 비디오 인코더(20)에 대해 위에서 설명된 인코딩 프로세스와 일반적으로 상반되는 디코딩 프로세스를 수행할 수도 있다. 예를 들어, 모션 보상 유닛(82)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 모션 벡터들에 기초하여 예측 데이터를 생성할 수 있는 한편, 인트라 예측 유닛(84)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 인트라 예측 모드 표시자들에 기초하여 예측 데이터를 생성할 수 있다.

일부 예들에서, 비디오 디코더(30)의 유닛은 본 출원의 구현을 수행하도록 임무를 받을 수도 있다. 또한, 일부 예들에서, 본 개시의 구현은 비디오 디코더(30)의 유닛들 중 하나 이상으로 분할될 수도 있다. 예를 들어, 인트라 BC 유닛(85)은 단독으로, 또는 모션 보상 유닛(82), 인트라 예측 처리 유닛(84), 및 엔트로피 디코딩 유닛(80)과 같은 비디오 디코더(30)의 다른 유닛들과 조합하여 본 출원의 구현을 수행할 수 있다. 일부 예들에서, 비디오 디코더(30)는 인트라 BC 유닛(85)을 포함하지 않을 수도 있고 인트라 BC 유닛(85)의 기능은 모션 보상 유닛(82)과 같은 예측 처리 유닛(81)의 다른 컴포넌트들에 의해 수행될 수도 있다.

비디오 데이터 메모리(79)는 비디오 디코더(30)의 다른 컴포넌트들에 의해 디코딩될 인코딩된 비디오 비트스트림과 같은 비디오 데이터를 저장할 수도 있다. 비디오 데이터 메모리(79)에 저장된 비디오 데이터는 예를 들어 저장 장치(32)로부터, 카메라와 같은 로컬 비디오 소스로부터, 비디오 데이터의 유선 또는 무선 네트워크 통신을 통해, 또는 물리적 데이터 저장 매체(예: 플래시 드라이브 또는 하드 디스크)에 액세스함으로써 획득될 수 있다. 비디오 데이터 메모리(79)는 인코딩된 비디오 비트스트림으로부터 인코딩된 비디오 데이터를 저장하는 코딩된 픽처 버퍼(CPB)를 포함할 수 있다. 비디오 디코더(30)의 디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(92)는 (예를 들어, 인트라 또는 인터 예측 코딩 모드에서) 비디오 디코더(30)에 의해 비디오 데이터를 디코딩하는데 사용하기 위한 참조 비디오 데이터를 저장한다. 비디오 데이터 메모리(79) 및 DPB(92)는 동기 DRAM(SDRAM), 자기 저항 RAM(MRAM), 저항성 RAM(RRAM) 또는 기타 유형의 메모리 장치를 포함하는 동적 랜덤 액세스 메모리(DRAM)와 같은 다양한 메모리 장치 중 임의의 것에 의해 형성될 수 있다. 예시를 위해, 비디오 데이터 메모리(79) 및 DPB(92)는 도 3에서 비디오 디코더(30)의 2개의 별개의 구성요소로서 도시된다. 그러나 비디오 데이터 메모리(79) 및 DPB(92)가 동일한 메모리 장치 또는 별도의 메모리 장치에 의해 제공될 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 일부 예들에서, 비디오 데이터 메모리(79)는 비디오 디코더(30)의 다른 컴포넌트들과 함께 온-칩일 수도 있고, 또는 그러한 컴포넌트들에 대해 오프-칩일 수도 있다.

디코딩 프로세스 동안, 비디오 디코더(30)는 인코딩된 비디오 프레임 및 연관된 신택스 요소의 비디오 블록을 나타내는 인코딩된 비디오 비트스트림을 수신한다. 비디오 디코더(30)는 비디오 프레임 레벨 및/또는 비디오 블록 레벨에서 신택스 요소를 수신할 수도 있다. 비디오 디코더(30)의 엔트로피 디코딩 유닛(80)은 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 양자화된 계수, 모션 벡터 또는 인트라 예측 모드 표시자, 및 다른 신택스 요소를 생성한다. 그 다음, 엔트로피 디코딩 유닛(80)은 모션 벡터 및 다른 신택스 요소를 예측 처리 유닛(81)으로 전달한다.

비디오 프레임이 인트라 예측 코딩된(I) 프레임으로 코딩되거나 다른 유형의 프레임에서 인트라 코딩된 예측 블록에 대해 코딩되는 경우, 예측 처리 유닛(81)의 인트라 예측 처리 유닛(84)은 시그널링된 인트라 예측 모드 및 현재 프레임의 이전에 디코딩된 블록들로부터의 참조 데이터에 기초하여 현재 비디오 프레임의 비디오 블록에 대한 예측 데이터를 생성할 수도 있다.

비디오 프레임이 인터 예측 코딩된(즉, B 또는 P) 프레임으로 코딩되는 경우, 예측 처리 유닛(81)의 모션 보상 유닛(82)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 모션 벡터들 및 다른 신택스 요소들에 기초하여 현재 비디오 프레임의 비디오 블록에 대한 하나 이상의 예측 블록들을 생성한다. 예측 블록들 각각은 참조 프레임 리스트들 중 하나 내의 참조 프레임으로부터 생성될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 DPB(92)에 저장된 참조 프레임들에 기초하여 디폴트 구성 기술들을 사용하여 참조 프레임 목록들, 목록 0 및 목록 1을 구성할 수도 있다.

일부 예들에서, 비디오 블록이 여기에 설명된 인트라 BC 모드에 따라 코딩될 때, 예측 처리 유닛(81)의 인트라 BC 유닛(85)은 엔트로피 디코딩 유닛(80)으로부터 수신된 블록 벡터들 및 다른 신택스 요소들에 기초하여 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록들을 생성한다. 예측 블록은 비디오 인코더(20)에 의해 정의된 현재 비디오 블록과 동일한 화상의 재구성된 영역 내에 있을 수도 있다.

모션 보상 유닛(82) 및/또는 인트라 BC 유닛(85)은 모션 벡터 및 다른 신택스 요소를 파싱함으로써 현재 비디오 프레임의 비디오 블록에 대한 예측 정보를 결정하고, 그런 다음 디코딩되는 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성하기 위해 예측 정보를 사용한다. 예를 들어, 모션 보상 유닛(82)은 비디오 프레임의 비디오 블록을 코딩하는 데 사용되는 예측 모드(예: 인트라 또는 인터 예측), 인터 예측 프레임 유형(예: B 또는 P), 프레임에 대한 참조 프레임 목록 중 하나 이상에 대한 구성 정보, 모션 프레임의 각 인터 예측 인코딩된 비디오 블록에 대한 벡터, 프레임의 각 인터 예측 코딩된 비디오 블록에 대한 인터 예측 상태, 및 현재 비디오 프레임의 비디오 블록을 디코딩하기 위한 기타 정보를 결정하기 위해 수신된 신택스 요소들 중 일부를 사용한다.

유사하게, 인트라 BC 유닛(85)은 현재 비디오 블록이 인트라 BC 모드, 프레임의 비디오 블록이 재구성된 영역 내에 있고, DPB(92), 프레임의 각 인트라 BC 예측 비디오 블록에 대한 블록 벡터, 프레임의 각 인트라 BC 예측 비디오 블록에 대한 인트라 BC 예측 상태, 및 현재 비디오 프레임의 비디오 블록을 디코딩하기 위한 기타 정보에 저장되어야 한다.

모션 보상 유닛(82)은 또한 참조 블록의 정수 이하 픽셀에 대한 보간된 값을 계산하기 위해 비디오 블록의 인코딩 동안 비디오 인코더(20)에 의해 사용되는 보간 필터를 사용하여 보간을 수행할 수도 있다. 이 경우에, 모션 보상 유닛(82)은 수신된 신택스 엘리먼트들로부터 비디오 인코더(20)에 의해 사용되는 보간 필터들을 결정할 수도 있고 예측 블록들을 생성하기 위해 보간 필터들을 사용할 수도 있다.

역양자화 유닛(86)은 양자화 정도를 결정하기 위해 비디오 프레임의 각 비디오 블록에 대해 비디오 인코더(20)에 의해 계산된 동일한 양자화 파라미터를 사용하여 엔트로피 디코딩 유닛(80)에 의해 디코딩된 비트스트림 및 엔트로피에 제공된 양자화된 변환 계수를 역양자화한다. 역 변환 처리 유닛(88)은 픽셀 도메인에서 잔차 블록을 재구성하기 위해 역 변환, 예를 들어, 역 DCT, 역 정수 변환, 또는 개념적으로 유사한 역 변환 프로세스를 변환 계수에 적용한다.

모션 보상 유닛(82) 또는 인트라 BC 유닛(85)이 벡터 및 다른 신택스 요소에 기초하여 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성한 후, 합산기(90)는 역변환 처리 유닛(88)으로부터의 잔차 블록과 움직임 보상 유닛(82) 및 인트라 BC 유닛(85)에 의해 생성된 대응하는 예측 블록을 합산함으로써 현재 비디오 블록에 대한 디코딩된 비디오 블록을 재구성한다. 복호화된 비디오 블록을 추가로 처리하기 위해 인루프 필터(도시되지 않음)가 합산기(90)와 DPB(92) 사이에 위치될 수 있다. 주어진 프레임의 디코딩된 비디오 블록은 DPB(92)에 저장되고, DPB(92)는 다음 비디오 블록의 후속 모션 보상에 사용되는 참조 프레임을 저장한다. DPB(92), 또는 DPB(92)와 분리된 메모리 장치는 또한 도 1의 디스플레이 장치(34)와 같은 디스플레이 장치 상의 추후 프리젠테이션을 위해 디코딩된 비디오를 저장할 수 있다.

전형적인 비디오 코딩 프로세스에서, 비디오 시퀀스는 일반적으로 프레임 또는 픽처의 정렬된 세트를 포함한다. 각 프레임은 SL, SCb 및 SCr로 표시된 3개의 샘플 어레이를 포함할 수 있다. SL은 루마 샘플의 2차원 배열이다. SCb는 Cb 크로마 샘플의 2차원 배열이다. SCr은 Cr 크로마 샘플의 2차원 배열이다. 다른 경우에 프레임은 단색일 수 있으므로 루마 샘플의 2차원 어레이 하나만 포함한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 비디오 인코더(20)(또는 더 구체적으로 분할 유닛(45))는 먼저 프레임을 코딩 트리 유닛(CTU)의 세트로 파티셔닝함으로써 프레임의 인코딩된 표현을 생성한다. 비디오 프레임은 왼쪽에서 오른쪽으로, 위에서 아래로 래스터 스캔 순서로 연속적으로 정렬된 정수 CTU를 포함할 수 있다. 각 CTU는 가장 큰 논리 코딩 유닛이고 CTU의 너비와 높이는 시퀀스 파라미터 세트에서 비디오 인코더(20)에 의해 시그널링되어 비디오 시퀀스의 모든 CTU가 128×128, 64×64, 32×32, 16×16 중 하나인 동일한 크기를 갖는다. 그러나 본 출원이 반드시 특정한 크기로 제한되는 것은 아니라는 점에 유의해야 한다. 도 4b에 도시된 바와 같이, 각각의 CTU는 루마 샘플의 하나의 코딩 트리 블록(CTB), 크로마 샘플의 2개의 대응하는 코딩 트리 블록, 및 코딩 트리 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 신택스 요소는 코딩된 픽셀 블록의 상이한 유형의 유닛의 속성 및 비디오 디코더(30)에서 비디오 시퀀스가 인터 또는 인트라 예측, 인트라 예측 모드, 모션 벡터 및 기타 파라미터를 포함하여 재구성될 수 있는 방법을 설명한다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 컬러 평면을 갖는 픽처에서, CTU는 코딩 트리 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 단일 코딩 트리 블록 및 신택스 요소를 포함할 수 있다. 코딩 트리 블록은 샘플의 NxN 블록일 수 있다.

더 나은 성능을 달성하기 위해, 비디오 인코더 (20) 는 CTU의 코딩 트리 블록들에 대해 이진-트리 파티셔닝, 삼진-트리 파티셔닝, 쿼드-트리 파티셔닝 또는 양자의 조합과 같은 트리 파티셔닝을 재귀적으로 수행하고 CTU를 더 작은 코딩 단위(CU)로 분할할 수도 있다. 도 4c에 도시된 바와 같이, 64x64 CTU(400)는 먼저 각각 32x32의 블록 크기를 갖는 4개의 더 작은 CU로 분할된다. 4개의 더 작은 CU 중 CU(410)와 CU(420)는 각각 블록 크기에 따라 16x16의 4개의 CU로 나뉜다. 2개의 16x16 CU(430 및 440)는 각각 블록 크기에 따라 8x8의 4개의 CU로 분할된다. 도 4d는 도 4c에 도시된 바와 같은 CTU(400)의 분할 프로세스의 최종 결과를 예시하는 쿼드-트리 데이터 구조를 도시하며, 쿼드-트리의 각 리프 노드는 32x32 내지 8x8 범위의 각각의 크기의 하나의 CU에 대응한다. 도 4b에 도시된 CTU와 같이, 각각의 CU는 루마 샘플의 코딩 블록(CB) 및 동일한 크기의 프레임의 크로마 샘플의 2개의 대응하는 코딩 블록, 및 코딩 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 컬러 평면을 갖는 픽처에서, CU는 코딩 블록의 샘플을 코딩하는 데 사용되는 단일 코딩 블록 및 신택스 구조를 포함할 수 있다. 도 4c 및 도 4d에 도시된 쿼드 트리 분할은 단지 예시를 위한 것이며 하나의 CTU는 쿼드/삼진/이진 트리 분할에 기반한 다양한 로컬 특성에 적응하기 위해 CU로 분할될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 다중 유형 트리 구조에서 하나의 CTU는 쿼드 트리 구조로 분할되고 각 쿼드 트리 리프 CU는 이진 및 삼진 트리 구조로 더 분할될 수 있다. 도 4e에 도시된 바와 같이, 4차 분할, 수평 2진 분할, 수직 2진 분할, 수평 3원 분할 및 수직 3원 분할의 5가지 분할 유형이 있다. 도 4에 도시된 바와 같이. 도 4e에 도시된 바와 같이, 4차 분할, 수평 2진 분할, 수직 2진 분할, 수평 3원 분할 및 수직 3진 분할의 5가지 분할 유형이 있다.

일부 구현에서, 비디오 인코더 (20)는 CU 의 코딩 블록을 하나 이상의 MxN 예측 블록들 (PB)로 더 분할할 수도 있다. 예측 블록은 동일한 예측(인터 또는 인트라)이 적용되는 샘플의 직사각형(정사각형 또는 비정사각형) 블록이다. CU의 예측 유닛(PU)은 루마 샘플의 예측 블록, 크로마 샘플의 2개의 대응하는 예측 블록, 및 예측 블록을 예측하는데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 컬러 평면을 갖는 픽처에서, PU는 예측 블록을 예측하기 위해 사용되는 단일 예측 블록 및 신택스 구조를 포함할 수 있다. 비디오 인코더 (20)는 CU의 각각의 PU의 루마, Cb, 및 Cr 예측 블록에 대한 예측 루마, Cb, 및 Cr 블록을 생성할 수도 있다.

비디오 인코더 (20)는 PU 에 대한 예측 블록들을 생성하기 위해 인트라 예측 또는 인터 예측을 사용할 수도 있다. 비디오 인코더 (20)가 PU의 예측 블록들을 생성하기 위해 인트라 예측을 사용하는 경우, 비디오 인코더 (20)는 PU와 연관된 프레임의 디코딩된 샘플들에 기초하여 PU의 예측 블록들을 생성할 수도 있다. 비디오 인코더 (20)가 PU 의 예측 블록들을 생성하기 위해 인터 예측을 사용하는 경우, 비디오 인코더 (20)는 PU 와 연관된 프레임 이외의 하나 이상의 프레임들의 디코딩된 샘플들에 기초하여 PU 의 예측 블록들을 생성할 수도 있다.

비디오 인코더 (20)가 CU의 하나 이상의 PU들에 대한 예측 루마, Cb, 및 Cr 블록들을 생성한 후, 비디오 인코더 (20)는 그것의 원래 루마 코딩 블록으로부터 CU의 예측 루마 블록들을 감산함으로써 CU에 대한 루마 잔차 블록을 생성할 수도 있다. 유사하게, 비디오 인코더 (20)는 CU 의 Cb 잔차 블록의 각각의 샘플이 CU 의 예측 Cb 블록들 중 하나의 Cb 샘플과 대응하는 Cb 샘플 간의 차이를 나타내도록 CU 에 대한 Cb 잔차 블록 및 Cr 잔차 블록을 각각 생성할 수도 있다. CU의 원래 Cb 코딩 블록의 샘플 및 CU의 Cr 잔차 블록의 각 샘플은 CU의 예측 Cr 블록 중 하나의 Cr 샘플과 CU의 원래 Cr 코딩 블록의 대응하는 샘플 간의 차이를 나타낼 수 있다.

도 4c에 도시된 바와 같이, 비디오 인코더 (20)는 CU 의 루마, Cb, 및 Cr 잔차 블록을 하나 이상의 루마, Cb, 및 Cr 변환 블록으로 분해하기 위해 쿼드-트리 파티셔닝을 사용할 수도 있다. 변환 블록은 동일한 변환이 적용되는 샘플의 직사각형(정사각형 또는 비정사각형)블록이다. CU의 변환 단위(TU)는 루마 샘플의 변환 블록, 크로마 샘플의 2개의 대응하는 변환 블록, 및 변환 블록 샘플을 변환하는 데 사용되는 신택스 요소를 포함할 수 있다. 따라서, CU의 각각의 TU는 루마 변환 블록, Cb 변환 블록, 및 Cr 변환 블록과 연관될 수 있다. 일부 예들에서, TU와 연관된 루마 변환 블록은 CU의 루마 잔차 블록의 서브-블록일 수도 있다. Cb 변환 블록은 CU의 Cb 잔차 블록의 서브블록일 수 있다. Cr 변환 블록은 CU의 Cr 잔차 블록의 서브 블록일 수 있다. 모노크롬 픽처 또는 3개의 개별 컬러 평면을 갖는 픽처에서, TU는 단일 변환 블록 및 변환 블록의 샘플을 변환하는 데 사용되는 신택스 구조를 포함할 수 있다.

비디오 인코더 (20)는 TU에 대한 루마 계수 블록을 생성하기 위해 TU의 루마 변환 블록에 하나 이상의 변환을 적용할 수도 있다. 계수 블록은 변환 계수의 2차원 배열일 수 있다. 변환 계수는 스칼라 양일 수 있다. 비디오 인코더 (20)는 TU에 대한 Cb 계수 블록을 생성하기 위해 TU의 Cb 변환 블록에 하나 이상의 변환들을 적용할 수도 있다. 비디오 인코더 (20)는 TU에 대한 Cr 계수 블록을 생성하기 위해 TU의 Cr 변환 블록에 하나 이상의 변환들을 적용할 수도 있다.

계수 블록(예를 들어, 루마 계수 블록, Cb 계수 블록 또는 Cr 계수 블록)을 생성한 후, 비디오 인코더 (20)는 계수 블록을 양자화할 수도 있다. 양자화는 일반적으로 변환 계수를 양자화하여 변환 계수를 나타내는 데 사용되는 데이터의 양을 가능한 감소시켜 추가 압축을 제공하는 프로세스를 나타낸다. 비디오 인코더 (20)가 계수 블록을 양자화한 후, 비디오 인코더 (20)는 양자화된 변환 계수들을 표시하는 신택스 요소들을 엔트로피 인코딩할 수도 있다. 예를 들어, 비디오 인코더 (20)는 양자화된 변환 계수들을 표시하는 신택스 엘리먼트들에 대해 컨텍스트 적응형 이진 산술 코딩(CABAC)을 수행할 수도 있다. 마지막으로, 비디오 인코더 (20)는 코딩된 프레임 및 관련 데이터의 표현을 형성하는 비트 시퀀스를 포함하는 비트스트림을 출력할 수 있으며, 이는 저장 장치(32) 에 저장되거나 목적지 장치 (14)로 전송된다.

비디오 인코더 (20)에 의해 생성된 비트스트림을 수신한 후, 비디오 디코더(30)는 비트스트림을 파싱하여 비트스트림으로부터 신택스 요소들을 얻을 수도 있다. 비디오 디코더(30)는 비트스트림으로부터 획득된 신택스 엘리먼트들에 적어도 부분적으로 기초하여 비디오 데이터의 프레임들을 재구성할 수도 있다. 비디오 데이터를 재구성하는 프로세스는 일반적으로 비디오 인코더 (20)에 의해 수행되는 인코딩 프로세스와 역가적이다. 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 현재 CU의 TU들과 연관된 잔여 블록들을 재구성하기 위해 현재 CU의 TU들과 연관된 계수 블록들에 대해 역 변환들을 수행할 수도 있다. 비디오 디코더(30)는 또한 현재 CU 의 PU 에 대한 예측 블록의 샘플을 현재 CU 의 TU 의 변환 블록의 대응하는 샘플에 추가함으로써 현재 CU 의 코딩 블록을 재구성한다. 프레임의 각각의 CU에 대한 코딩 블록을 재구성한 후, 비디오 디코더(30)는 프레임을 재구성할 수도 있다.

위에서 언급한 바와 같이, 비디오 코딩은 주로 2개의 모드, 즉, 인트라 프레임 예측(또는 인트라 예측)및 프레임간 예측(또는 인터 예측)을 사용하여 비디오 압축을 달성한다. 팔레트 기반 코딩은 많은 비디오 코딩 표준에서 채택한 또 다른 코딩 방식이다. 스크린 생성 콘텐츠 코딩에 특히 적합할 수 있는 팔레트 기반 코딩에서, 비디오 코더(예를 들어, 비디오 인코더 (20)또는 비디오 디코더(30))는 주어진 블록의 비디오 데이터를 나타내는 색상의 팔레트 테이블을 형성한다. 팔레트 테이블에는 주어진 블록에서 가장 지배적인(예: 자주 사용되는)픽셀 값이 포함된다. 주어진 블록의 비디오 데이터에서 자주 표현되지 않는 픽셀 값은 팔레트 테이블에 포함되지 않거나 팔레트 테이블에 이스케이프 색상으로 포함된다.

팔레트 테이블의 각 엔트리는 팔레트 테이블에 있는 대응하는 픽셀 값에 대한 인덱스를 포함한다. 블록의 샘플들에 대한 팔레트 인덱스는 팔레트 테이블로부터의 어떤 엔트리가 어떤 샘플을 예측하거나 재구성하는데 사용될 것인지를 나타내기 위해 코딩될 수 있다. 이 팔레트 모드는 그림, 슬라이스, 타일 또는 기타 비디오 블록 그룹화의 첫 번째 블록에 대한 팔레트 예측기를 생성하는 프로세스로 시작한다. 아래에서 설명되는 바와 같이, 후속 비디오 블록에 대한 팔레트 예측기는 일반적으로 이전에 사용된 팔레트 예측기를 업데이트함으로써 생성된다. 설명을 위해 팔레트 예측자가 픽처 레벨에서 정의된다고 가정한다. 다시 말해서, 픽처는 각각 자신의 팔레트 테이블을 갖는 다중 코딩 블록을 포함할 수 있지만, 전체 픽처에 대해 하나의 팔레트 예측자가 있다.

비디오 비트스트림에서 팔레트 엔트리를 시그널링하는데 필요한 비트를 줄이기 위해, 비디오 디코더는 비디오 블록을 재구성하는데 사용되는 팔레트 테이블에서 새로운 팔레트 엔트리를 결정하기 위해 팔레트 예측기를 이용할 수도 있다. 예를 들어, 팔레트 예측자는 이전에 사용된 팔레트 테이블로부터의 팔레트 엔트리를 포함할 수 있거나 심지어 가장 최근에 사용된 팔레트 테이블의 모든 엔트리를 포함함으로써 가장 최근에 사용된 팔레트 테이블로 초기화될 수 있다. 일부 구현에서, 팔레트 예측자는 가장 최근에 사용된 팔레트 테이블로부터의 모든 항목보다 적은 수의 항목을 포함할 수 있고 그 다음 이전에 사용된 다른 팔레트 테이블로부터의 일부 항목을 통합할 수 있다. 팔레트 예측자는 상이한 블록을 코딩하는데 사용되는 팔레트 테이블과 동일한 크기를 가질 수 있거나 상이한 블록을 코딩하는 데 사용되는 팔레트 테이블보다 크거나 작을 수 있다. 일례에서, 팔레트 예측기는 64개의 팔레트 엔트리를 포함하는 FIFO(선입선출)테이블로서 구현된다.

팔레트 예측기로부터 비디오 데이터의 블록에 대한 팔레트 테이블을 생성하기 위해, 비디오 디코더는 인코딩된 비디오 비트스트림으로부터, 팔레트 예측기의 각각의 엔트리에 대한 1비트 플래그를 수신할 수도 있다. 1비트 플래그는 팔레트 예측자의 연관된 엔트리가 팔레트 테이블에 포함될 것임을 나타내는 제1 값(예를 들어, 이진 값)또는 연관된 엔트리가 팔레트 테이블에 포함될 것임을 나타내는 제2 값(예를 들어, 이진 0)을 가질 수 있다. 팔레트 예측자의 는 팔레트 테이블에 포함되지 않다. 팔레트 예측자의 크기가 비디오 데이터 블록에 사용되는 팔레트 테이블보다 큰 경우, 비디오 디코더는 팔레트 테이블에 대한 최대 크기에 도달하면 더 많은 플래그 수신을 중단할 수도 있다.

일부 구현에서, 팔레트 테이블의 일부 엔트리는 팔레트 예측자를 사용하여 결정되는 대신 인코딩된 비디오 비트스트림에서 직접 시그널링될 수 있다. 그러한 엔트리에 대해, 비디오 디코더는 인코딩된 비디오 비트스트림으로부터 루마에 대한 픽셀 값 및 엔트리와 연관된 2개의 크로마 성분을 나타내는 3개의 개별 m-비트 값을 수신할 수도 있으며, 여기서 m은 비디오 데이터의 비트 깊이를 나타낸다. 직접 신호된 팔레트 항목에 필요한 여러 m비트 값과 비교하여 팔레트 예측자에서 파생된 팔레트 항목에는 1비트 플래그만 필요한다. 따라서, 팔레트 예측기를 사용하여 일부 또는 모든 팔레트 항목을 시그널링하는 것은 새로운 팔레트 테이블의 항목을 시그널링하는 데 필요한 비트 수를 상당히 감소시킬 수 있고, 이에 의해 팔레트 모드 코딩의 전체 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.

많은 경우에, 하나의 블록에 대한 팔레트 예측자는 하나 이상의 이전에 코딩된 블록을 코딩하는데 사용되는 팔레트 테이블에 기초하여 결정된다. 그러나, 픽처, 슬라이스 또는 타일의 첫 번째 코딩 트리 단위를 코딩하는 경우, 이전에 코딩된 블록의 팔레트 테이블을 사용하지 못할 수 있다. 따라서 이전에 사용된 팔레트 테이블의 항목을 사용하여 팔레트 예측자를 생성할 수 없다. 그러한 경우에, 팔레트 예측자 이니셜라이저의 시퀀스는 이전에 사용된 팔레트 테이블을 사용할 수 없을 때 팔레트 예측자를 생성하는 데 사용되는 값인 시퀀스 파라미터 집합(SPS)및/또는 그림 파라미터 집합(PPS)에서 시그널링될 수 있다. SPS는 일반적으로 에서 발견되는 신택스 요소에 의해 참조되는 PPS에서 발견되는 신택스 요소의 콘텐츠에 의해 결정되는 바와 같이 코딩된 비디오 시퀀스(CVS)라고 하는 일련의 코딩된 비디오 픽처에 적용되는 신택스 요소의 신택스 구조를 나타낸다. PPS는 일반적으로 각 슬라이스 세그먼트 헤더에서 발견되는 신택스 요소에 의해 결정되는 CVS 내의 하나 이상의 개별 픽처에 적용되는 신택스 요소의 신택스 구조를 지칭한다. 따라서, SPS는 일반적으로 PPS보다 높은 수준의 신택스 구조로 간주되며, 이는 SPS에 포함된 신택스 요소가 일반적으로 PPS에 포함된 신택스 요소에 비해 덜 자주 변경되고 비디오 데이터의 더 많은 부분에 적용됨을 의미한다.

도 5a 내지 5b는 본 개시물의 일부 구현들에 따른 컨텍스트 코딩 및 바이패스 코딩을 사용한 변환 효율적인 코딩의 예들을 예시하는 블록도들이다.

VVC에서의 변환 계수 코딩은 둘 다 비중첩 계수 그룹(CG 또는 서브블록으로도 불림)을 사용하기 때문에 HEVC에서의 변환 계수 코딩과 유사하다. 그러나 두 제도 간에도 몇 가지 차이점이 있다. HEVC에서 계수의 각 CG는 4x4의 고정 크기를 갖는다. VVC Draft 6에서 CG 크기는 TB 크기에 따라 달라진다. 결과적으로 다양한 CG 크기 (1x16, 2x8, 8x2, 2x4, 4x2 및 16x1) 를 VVC에서 사용할 수 있다. 코딩 블록 내의 CG 및 CG 내의 변환 계수는 미리 정의된 스캔 순서에 따라 코딩된다.

픽셀당 컨텍스트 코딩된 빈(CCB)의 최대 수를 제한하기 위해, TB의 면적 및 비디오 성분의 유형(즉, 루마 성분 대 크로마 성분)을 사용하여 TB에 대한 컨텍스트 코딩된 빈(CCB). 일부 실시예에서, 컨텍스트 코딩된 빈의 최대 수는 TB_zosize*1.75와 동일하다. 여기서 TB_zosize는 계수 제로 아웃 후 TB 내의 샘플 수를 나타낸다. CG가 0이 아닌 계수를 포함하는지 여부를 나타내는 플래그인 coded_sub_block_flag는 CCB 카운트에 대해 고려되지 않음에 유의한다.

계수 제로 아웃은 변환 블록의 특정 영역에 위치한 계수를 강제로 0으로 설정하기 위해 변환 블록에 수행되는 연산이다. 예를 들어, 현재 VVC에서 64x64TB에는 연관된 제로 아웃 작업이 있다. 결과적으로 64x64TB의 왼쪽 상단 32x32 영역 외부에 있는 변환 계수는 모두 강제로 0이 된다. 사실, 현재 VVC에서 특정 차원을 따라 32보다 큰 크기를 가진 변환 블록에 대해 계수 제로 아웃 작업은 해당 차원을 따라 수행되어 왼쪽 상단 32x32 영역 너머에 위치한 계수를 0으로 만든다.

VVC에서의 변환 계수 코딩에서, 변수 remBinsPass1은 먼저 허용된 컨텍스트 코딩된 빈(MCCB)의 최대 수로 설정된다. 코딩 프로세스 동안, 컨텍스트 코딩된 빈이 시그널링될 때마다 변수가 1씩 감소한다. remBinsPass1이 4보다 크거나 같은 동안 계수는 sig_coeff_flag, abs_level_gt1_flag, par_level_flag 및 abs_level_gt3_flag를 포함한 구문 요소로 시그널링되며, 모두 첫 번째 패스에서 컨텍스트 코딩된 빈을 사용한다. 계수의 레벨 정보의 나머지 부분은 두 번째 패스에서 Golomb-Rice 코드 및 바이패스 코딩된 빈을 사용하여 abs_remainder의 구문 요소로 코딩된다. 첫 번째 패스를 코딩하는 동안 remBinsPass1이 4보다 작아지면 현재 계수는 첫 번째 패스에서 코딩되지 않고 두 번째 패스에서 Golomb-Rice 코드와 바이패스 코딩된 빈을 사용하여 dec_abs_level의 구문 요소로 직접 코딩된다. 위에서 언급한 모든 레벨 코딩 후에, sig_coeff_flag가 1인 모든 스캔 위치에 대한 부호(sign_flag)가 최종적으로 바이패스 빈으로 코딩된다. 이러한 과정은 도 1에 도시되어 있다. remBinsPass1은 TB마다 재설정된다. sig_coeff_flag, abs_level_gt1_flag, par_level_flag 및 abs_level_gt3_flag에 대해 컨텍스트 코딩된 빈을 사용하여 나머지 계수에 대해 바이패스 코딩된 빈을 사용하는 전환은 TB당 최대 한 번 발생한다. 계수 서브블록의 경우 remBinsPass1이 첫 번째 계수를 코딩하기 전에 4보다 작은 경우 전체 계수 서브블록은 바이패스 코딩된 빈을 사용하여 코딩된다.

변환 계수 및 변환 스킵 계수 둘 다를 코딩하기 위해 단일 잔차 코딩 방식이 설계된 HEVC에서와 달리, VVC에서는 변환 계수 및 변환 스킵 계수(즉, 잔차)에 대해 2개의 개별 잔차 코딩 방식이 각각 사용된다.

예를 들어, 변환 스킵 모드에서 잔차의 통계적 특성이 변환 계수의 통계적 특성과 다르고 저주파 성분 주위에 에너지 압축이 없다는 것이 관찰된다. 잔차 코딩은 다음을 포함하는(공간)변환 건너뛰기 잔차의 다른 신호 특성을 설명하도록 수정된다.

(1) 마지막 x/y 위치의 시그널링 없음;

(2) 모든 이전 플래그가 0일 때 DC 서브블록을 제외한 모든 서브블록에 대해 코딩된 coded_sub_block_flag;

(3)2개의 인접 계수를 사용한 sig_coeff_flag 컨텍스트 모델링;

(4)하나의 컨텍스트 모델만을 사용하는 par_level_flag;

(5)5, 7, 9보다 큰 추가적인 플래그;

(6)나머지 이진화를 위한 수정된 라이스 파라미터 유도;

(7)부호 플래그에 대한 컨텍스트 모델링은 왼쪽 및 위의 이웃 계수 값에 기초하여 결정되고 부호 플래그는 모든 컨텍스트 코딩된 빈을 함께 유지하기 위해 sig_coeff_flag 이후에 구문 분석된다.

도 5b에서, 신택스 요소 sig_coeff_flag, coeff_sign_flag, abs_level_gt1_flag, par_level_flag는 첫 번째 패스에서 하나의 잔여 샘플에서 다른 것으로 인터리브 방식으로 코딩되고, 두 번째 패스에서 abs_level_gtX_flag 비트플레인이 뒤따르고, 세 번째 패스에서 abs_remainder 코딩이 뒤따른다.

패스 1: sig_coeff_flag, coeff_sign_flag, abs_level_gt1_flag, par_level_flag

패스 2: abs_level_gt3_flag, abs_level_gt5_flag, abs_level_gt7_flag, abs_level_gt9_flag

패스 3: abs_remainder

도 6은 본 개시의 일부 구현들에 따른 종속 스칼라 양자화의 예시적인 프로세스를 예시하는 블록도이다.

현재 VVC에서는 최대 QP 값이 51에서 63으로 확장되고 이에 따라 초기 QP의 시그널링이 변경된다. SliceQpY의 초기값은 slice_qp_delta의 0이 아닌 값이 코딩될 때 슬라이스 세그먼트 계층에서 수정될 수 있다. 변환 건너뛰기 블록의 경우 QP가 1일 때 양자화 단계 크기가 1이 되기 때문에 최소 허용 QP는 4로 정의된다.

또한, HEVC에서 사용되는 스칼라 양자화는 "종속 스칼라 양자화"라는 새로운 개념으로 적응된다. 종속 스칼라 양자화는 변환 계수에 대한 허용 가능한 재구성 값 세트가 재구성 순서에서 현재 변환 계수 레벨에 선행하는 변환 계수 레벨 값에 의존하는 접근 방식을 나타낸다. HEVC에서 사용되는 기존의 독립 스칼라 양자화와 비교할 때, 허용 가능한 재구성 벡터는 N차원 벡터 공간에서 더 조밀하게 패킹된다(N은 변환 블록의 변환 계수의 수를 나타냄). 즉, N차원 단위 볼륨당 허용 가능한 재구성 벡터의 주어진 평균 수에 대해 입력 벡터와 가장 가까운 재구성 벡터 사이의 평균 왜곡이 감소된다. 종속 스칼라 양자화의 접근 방식은(a)다른 재구성 레벨을 갖는 두 개의 스칼라 양자화기를 정의하고(b)두 개의 스칼라 양자화기 사이를 전환하는 프로세스를 정의함으로써 실현된다.

사용된 2개의 스칼라 양자화기(Q0 및 Q1로 표시됨)가 도 3에 도시되어 있다. 사용 가능한 재구성 레벨의 위치는 양자화 단계 크기 Δ에 의해 고유하게 지정된다. 사용된 스칼라 양자화기(Q0 또는 Q1) 는 비트스트림에서 명시적으로 신호되지 않는다. 대신, 현재 변환 계수에 사용되는 양자화기는 코딩 또는 재구성 순서에서 현재 변환 계수에 선행하는 변환 계수 레벨의 패리티에 의해 결정된다.

도 7은 본 개시의 일부 구현들에 따른 2개의 상이한 스칼라 양자화기들 사이에서 스위칭하기 위한 예시적인 상태 머신을 예시하는 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이. 도 7에 도시된 바와 같이, 2개의 스칼라 양자화기(Q0 및 Q1) 사이의 스위칭은 4개의 양자화기 상태(QState)를 갖는 상태 머신을 통해 실현된다. QState는 0, 1, 2, 3의 네 가지 값을 가질 수 있다. 코딩/복구 순서에서 현재 변환 계수에 선행하는 변환 계수 레벨의 패리티에 의해 고유하게 결정된다. 변환 블록에 대한 역 양자화 시작 시 상태는 0으로 설정된다. 변환 계수는 스캐닝 순서로 재구성된다(즉, 엔트로피 디코딩된 것과 동일한 순서로). 현재 변환 계수가 복원된 후, 상태는 도 4에 도시된 바와 같이 업데이트된다. 여기서 k는 변환 계수 레벨의 값을 나타낸다.

디폴트 및 사용자 정의 스케일링 매트릭스를 시그널링하는 것도 지원된다.

DEFAULT 모드 스케일링 매트릭스는 모든 TB 크기에 대해 요소가 16과 같은 모든 평면이다.

IBC 및 인트라 코딩 모드는 현재 동일한 스케일링 매트릭스를 공유하다.

따라서 USER_DEFINED 행렬의 경우 MatrixType 및 MatrixType_DC의 수가 다음과 같이 업데이트된다.

MatrixType: 30 = 2 (2 for intra&IBC/inter)× 3(Y/Cb/Cr components)× 5(square TB size: from 4×4 to 64×64 for luma, from 2×2 to 32×32 for chroma)

MatrixType_DC: 14 = 2 (2 for intra&IBC/inter × 1 for Y component)× 3(TB size: 16×16, 32×32, 64×64)+ 4 (2 for intra&IBC/inter × 2 for Cb/Cr components)× 2(TB size: 16×16, 32×32)

DC 값은 다음 스케일링 매트릭스에 대해 별도로 코딩된다: 16x16, 32x32, 및 64x64. 8×8보다 작은 크기의 TB의 경우 하나의 스케일링 행렬의 모든 요소가 시그널링된다. TB의 크기가 8×8 이상이면 하나의 8×8 스케일링 행렬에서 64개 요소만 기본 스케일링 행렬로 시그널링된다. 8x8보다 큰 크기의 정방 행렬을 얻기 위해 8x8 기본 스케일링 행렬은 해당 정방형 크기(즉, 16x16, 32x32, 64x64)로(요소 복제에 의해)업샘플링된다. 64-포인트 변환을 위한 고주파수 계수의 제로 아웃이 적용될 때 스케일링 매트릭스의 대응하는 고주파도 제로 아웃된다. 즉, TB의 너비 또는 높이가 32보다 크거나 같으면 계수의 왼쪽 또는 위쪽 절반만 유지하고 나머지 계수는 0으로 할당하다. 또한, 64×64 스케일링 행렬에 대해 시그널링되는 요소의 수도 오른쪽 하단 4×4 요소가 사용되지 않기 때문에 8×8에서 3개의 4×4 부분행렬로 감소하다.

변환 계수 레벨의 절대값과 관련된 신택스 요소에 대한 확률 모델의 선택은 절대 레벨 또는 로컬 이웃에서 부분적으로 재구성된 절대 레벨의 값에 의존하다.

선택된 확률 모델은 로컬 이웃의 절대 레벨(또는 부분적으로 재구성된 절대 레벨)과 로컬 이웃의 0보다 큰 절대 레벨의 수 (1과 동일한 sig_coeff_flags의 수로 주어짐)에 의존하다. 컨텍스트 모델링 및 이진화는 지역 이웃에 대한 다음 측정값에 따라 다르다.

numSig: 지역 이웃의 0이 아닌 수준의 수.

sumAbs1: 지역 이웃에서 첫 번째 통과 후 부분적으로 재구성된 절대 수준(absLevel1) 의 합.

sumAbs: 지역 이웃에서 재구성된 절대 수준의 합

대각선 위치(d): 변환 블록 내부의 현재 스캔 위치의 수평 및 수직 좌표의 합

numSig, sumAbs1, 및 d의 값에 기초하여, sig_coeff_flag, abs_level_gt1_flag, par_level_flag, 및 abs_level_gt3_flag를 코딩하기 위한 확률 모델이 선택된다.

abs_remainder 및 dec_abs_level을 이진화하기 위한 라이스 파라미터는 sumAbs 및 numSig 값을 기반으로 선택된다.

현재 VVC에서, 감소된 32-포인트 MTS(RMTS32라고도 함)는 고주파수 계수를 건너뛰는 것에 기초하고 32-포인트 DST-7/DCT-8의 계산 복잡성을 줄이는 데 사용된다. 또한 모든 유형의 제로 아웃(예: RMTS32 및 DCT2의 고주파수 구성 요소에 대한 기존 제로 아웃)을 포함한 계수 코딩 변경을 수반하다. 구체적으로, 마지막 넌-제로 계수 위치 코딩의 이진화는 감소된 TU 크기에 기초하여 코딩되고, 마지막 넌-제로 계수 위치 코딩에 대한 컨텍스트 모델 선택은 원래 TU 크기에 의해 결정된다. 또한 60개의 컨텍스트 모델을 사용하여 변환 계수의 sig_coeff_flag를 코딩하다. 컨텍스트 모델 인덱스의 선택은 다음과 같이 locSumAbsPass1이라고 하는 이전에 부분적으로 재구성된 최대 5개의 절대 레벨과 종속 양자화 QState의 상태를 기반으로 하다.

cIdx가 0과 같으면, ctxInc는 다음과 같이 유도된다:

ctxInc = 12 * Max(0, QState - 1) + Min((locSumAbsPass1 + 1) >> 1, 3 )+(d < 2 ? 8:( d < 5 ? 4 : 0))

그렇지 않으면(cIdx가 0보다 큼), ctxInc는 다음과 같이 유도된다:

ctxInc = 36 + 8 * Max(0, QState - 1) + Min((locSumAbsPass1 + 1 )>> 1, 3)+( d < 2 ? 4 : 0)

도 8은 본 개시물의 일부 구현들에 따른, 비디오 디코더가 코딩 블록에 대한 잔차 및 계수 코딩을 수행하는 예시적인 프로세스들을 예시하는 흐름도(800)이다.

VVC에서, 계수(예를 들어, 변환-스킵 모드 코딩 블록의 경우)또는 잔차(예를 들어, 변환 모드 코딩 블록의 경우)를 코딩할 때, 통합 라이스 파라미터(RicePara)유도는 abs_remainder 및 dec_abs_level의 신택스를 시그널링하기 위해 사용된다. 유일한 차이점은 기본 수준인 baseLevel이 abs_remainder 및 dec_abs_level 코딩에 대해 각각 4 및 0으로 설정된다는 것이다. 라이스 파라미터는 로컬 템플릿에서 이웃하는 5개의 변환 계수의 절대 레벨의 합뿐만 아니라 다음과 같이 해당 기본 레벨을 기반으로 결정된다.

RicePara = RiceParTable[ max(min( 31, sumAbs - 5 * baseLevel), 0)]

다시 말해서, 신택스 요소 abs_remainder 및 dec_abs_level에 대한 이진 코드워드는 이웃 계수의 레벨 정보에 따라 적응적으로 결정된다. 이 코드워드 결정은 각 샘플에 대해 수행되기 때문에 계수 또는 잔여 코딩에 대한 이 코드워드 적응을 처리하기 위한 추가 논리가 필요하다.

유사하게, 변환 스킵 모드에서 잔차 블록을 코딩할 때, 신택스 요소 abs_remainder에 대한 이진 코드워드는 이웃하는 잔차 샘플의 레벨 정보에 따라 적응적으로 결정된다.

더욱이, 잔여 코딩 또는 변환 계수 코딩과 관련된 신택스 요소를 코딩할 때, 확률 모델의 선택은 추가 로직 및 추가 컨텍스트 모델을 필요로 하는 이웃 레벨의 레벨 정보에 의존한다.

본 개시에서, 다중 잔차 및 계수 디코딩 프로세스는 위에서 언급된 문제를 해결하고 코딩 효율을 개선하기 위해 제시된다.

일부 실시예에서, 비디오 코더는 잔차 또는 변환 계수 코딩에서 특정 신택스 요소, 예를 들어 abs_remainder를 코딩하기 위해 이진 코드워드의 가변 세트를 사용하다.

비디오 코더는 현재 블록의 특정 다른 코딩된 정보, 예를 들어 변환 블록/코딩 블록의 양자화 파라미터(QP), 슬라이스, 시퀀스, CTU, CU 등에 따라 이진 코드워드의 특정 세트를 선택하다. CU의 모드(예: IBC 모드 또는 인트라 또는 인터)또는 슬라이스 유형(예: I 슬라이스, P 슬라이스 또는 B 슬라이스).

비디오 코더는 아래 나열된 예시적인 방법 중 하나를 사용하여 이진 코드워드의 변수 세트를 유도할 수 있다.

1. 현재 VVC에서 사용되는 abs_remainder에 대한 코드워드를 결정하기 위해 동일한 절차가 사용되지만 라이스 파라미터는 다르다.

2. k차 Exp-Golomb 이진화 과정(EGk)

3. 제한된 k차 Exp-Golomb 이진화

위에서 언급된 이러한 예시적인 방법에서, 비디오 코더는 잔차 또는 변환 계수 코딩을 위한 이진 코드워드의 상이한 세트를 유도하기 위해 라이스 파라미터에 대해 상이한 값을 사용할 수도 있다. 일부 실시예에서, 잔여 샘플의 주어진 블록에 대해 라이스 파라미터 값은 이웃 레벨 정보 대신 QPCU로 표시되는 CU QP에 따라 결정된다. 하나의 특정 예가 아래 표 1에 도시된 바와 같이 예시되며, 여기서 TH1 내지 TH4는(TH1 u003c TH2 u003c TH3 u003c Th4)를 충족시키는 미리 정의된 임계치고이고, 여기서 K0 내지 K4는 미리 정의된 라이스 파라미터 값이다. 동일한 논리가 실제로 다르게 구현될 수 있다는 점은 주목할 가치가 있다. 예를 들어, 특정 방정식 또는 조회 테이블을 사용하여 현재 CU의 QP 값에서 표 1에 표시된 것과 같은 동일한 라이스 파라미터를 도출할 수도 있다. 즉, 여기서 QP 값은 양자화 수준을 정의하고 라이스 파라미터를 결정하는 이중 목적을 제공한다.

[표 1] QP 값에 따른 라이스 파라미터 결정

if(QP_CU <TH1)
{
rice parameter = K0
}
else if(QP_CU <TH2)
{
rice parameter = K1
}
else if(QP_CU<TH3)
{
rice parameter = K2
}
else if(QP_CU<TH4)
{
rice parameter = K3
}
else
{
rice parameter = K4
}

라이스 파라미터 및 대응하는 임계치의 세트는 신택스 요소에 대한 코드워드 결정과 연관된 전체 세트 또는 모든 라이스 파라미터 및 대응하는 임계치의 서브세트일 수 있다. 라이스 파라미터의 집합과 대응하는 임계치는은 비디오 비트스트림의 다른 레벨에서 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 시퀀스 레벨(예: 시퀀스 파라미터 세트), 화상 레벨(예: 화상 파라미터 세트), 슬라이스 레벨(예: 슬라이스 헤더), 코딩 트리 단위(CTU)레벨 또는 코딩 유닛(CU)에서 시그널링될 수 있다.

일 예에서, 변환 스킵 잔차 코딩에서 abs_remainder 신택스 요소를 코딩하기 위한 코드워드를 결정하기 위해 사용되는 라이스 파라미터 자체는 슬라이스 헤더, PPS 헤더, 및/또는 SPS 헤더에서 시그널링된다. 시그널링된 라이스 파라미터는 CU가 변환 스킵 모드로 코딩되고 CU가 위에서 언급한 슬라이스 헤더/PPS/SPS와 연관될 때 구문 abs_remainder를 코딩하기 위한 코드워드를 결정하는 데 사용된다. 일부 실시예에서, 라이스 파라미터 값이 클수록 코드워드 길이가 더 균일하게 분포될 것이다.

일부 실시예에서, 비디오 코더는 변환 계수 코딩 및/또는 변환 스킵 잔차 코딩의 신택스 요소에 대한 코드워드 결정과 연관된 파라미터 및 대응하는 임계치의 세트를 사용한다. 그리고 비디오 코더는 현재 블록이 루마 레지듀얼/계수 또는 크로마 레지듀얼/계수를 포함하는지 여부에 따라 다른 세트를 사용할 수 있다. 결정된 코드워드는 엔트로피 코더(예: 산술 코딩)를 통해 신택스 요소를 코딩할 때 이진화 코드워드로 사용된다.

예를 들어, 현재 VVC에서 사용되는 변환 잔차 코딩과 연관된 abs_remainder에 대한 코드워드는 루마 및 크로마 블록 모두에 사용된다. 코딩 프로세스를 개선하기 위해 비디오 코더는 각각 루마 블록 및 크로마 블록에 대해 서로 다른 고정 라이스 파라미터를 사용할 수 있다(예: 루마 블록에 대해 K1, 크로마 블록에 대해 K2, 여기서 K1 및 K2는 정수임).

일부 실시예에서, 변환 계수 코딩 및/또는 변환 스킵 잔차의 신택스 요소에 대한 코드워드 결정과 연관된 파라미터 값(예를 들어, K1 - K4)및/또는 임계치(예를 들어, TH1 - TH4)의 세트는 코딩은 비트스트림으로 시그널링되고, 상이한 세트의 파라미터 값(예를 들어, K1 - K4)및/또는 임계치(예를 들어, TH1 - TH4)이 루마 및 크로마 블록에 대해 시그널링될 수 있다. 결정된 코드워드는 엔트로피 코더(예: 산술 코딩)를 통해 신택스 요소를 코딩할 때 이진화 코드워드로 사용된다.

잔차/계수 디코딩을 위한 전술한 개선된 프로세스를 구현하기 위해, 비디오 디코더(30)는 먼저 비트스트림으로부터 코딩 유닛에 대응하는 비디오 데이터 및 하나 이상의 신택스 엘리먼트를 수신한다(810). 다음으로, 비디오 코더(30)는 하나 이상의 신택스 요소에 따라 라이스 파라미터 값을 결정한다(820).

일부 실시예에서, 비디오 디코더(30)는 코딩 블록에 포함된 정보(예를 들어, 하나 이상의 신택스 요소)에 기초하여 라이스 파라미터 값을 결정한다. 예를 들어, 하나 이상의 신택스 요소는 양자화 파라미터(QP)를 포함하고 비디오 코더는 QP(예: QPcu)를 임계치 세트(예: TH1 - TH4)와 비교하고, 각 임계치는은 후보 라이스 파라미터 값을 가진다.(예: K0 - K4). 비디오 코더는 양자화 파라미터를 포함하는 임계치 쌍을 결정하고(예: QPcu는 TH1과 TH2 사이임) 라이스 파라미터 값을 위에서 설명한 임계치 쌍에 해당하는 두 후보 라이스 파라미터 중 하나로 결정하다. 일부 실시예에서, 양의 무한대 및 음의 무한대는 또한 암시적 임계치로으로 간주된다.

일부 실시예에서, 임계치 세트 및 연관된 후보 라이스 파라미터 값은 비디오 디코더(30)의 메모리에 저장된 일정한(예를 들어, 미리 결정된)값이다. 다시 말해서, 비트스트림으로부터 이들 값을 수신하는 것보다, 비디오 디코더(30)는 인코딩/디코딩 사양에 기초하여 이러한 값을 결정한다. 그 다음, 비디오 디코더(30)는 표 1에 기술된 로직에 기초하여 라이스 파라미터 값을 결정한다.

일부 실시예에서, 임계치 세트 및 연관된 후보 라이스 파라미터 값은 비트스트림의 하나 이상의 신택스 요소에서 운반되는 변수이다. 그 다음, 비디오 디코더(30)는 비트스트림의 정보로부터 이들 값을 결정한다. 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 비트스트림으로부터 K1-K4에 대한 값 및 TH1-TH4에 대한 값을 수신하다. 그 다음, 비디오 디코더(30)는 표 1에 기술된 로직에 기초하여 Rice 파라미터 값을 결정한다.

일부 실시예에서, 하나 이상의 신택스 요소는 라이스 파라미터 값 자체를 포함하다. 그 결과, 비디오 디코더(30)는 비트스트림으로부터 라이스 파라미터에 대한 값을 직접 수신한다. 라이스 파라미터 값은 1, 2, 3, 또는 예를 들어 레이트-왜곡 분석에 기초하여 비디오 인코더 (20)에 의해 선택된 다른 상수 값일 수 있다. 결과적으로, 비디오 디코더(30)는 라이스 파라미터에 대한 값이 비트스트림에서 직접 시그널링되기 때문에 표 1에 설명된 프로세스를 생략하다.

그 다음, 비디오 디코더(30)는 비디오 데이터로부터 코딩 유닛 내의 픽셀에 대한 제1 코드워드 및 제2 코드워드를 디코딩한다(830). 예를 들어, 비디오 디코더(30)는(840)이전에 결정된 라이스 파라미터 값을 사용하여 생성된 미리 정의된 매핑 관계에 따라 첫 번째 코드워드를 픽셀의 파라미터(예를 들어, abs_remainder)로 변환하다. 비디오 디코더(30)는 제2 코드워드를 파라미터의 부호 값으로 변환한다(850). 비디오 디코더(30)는 파라미터 및 부호 값에 기초하여 픽셀의 정량화된 픽셀 값을 결정한다(860).

일부 실시예에서, 비디오 디코더(30)는 코딩 유닛의 루마 성분 및 크로마 성분을 디코딩하기 위해 상이한 신택스 요소(예를 들어, 라이스 파라미터)를 사용한다. 예를 들어, 하나 이상의 신택스 요소는 코딩 유닛의 제1 성분(예를 들어, 루마)과 연관된 신택스 요소의 제1 서브세트 및 코딩 유닛의 제2 성분(예를 들어, 크로마)과 연관된 신택스 요소의 제2 서브세트를 더 포함한다. 결과적으로, 비디오 코더는 휘도 및 채도 성분에 대해 서로 다른 라이스 파라미터 값과 서로 다른 임계치를을 사용하다(예: 휘도 구성 요소에 대해 K1-K4 및 TH1-TH4 세트, 첫 번째에 대해 다른 K1-K4 및 TH1-TH4 세트). 크로마 성분, 및 두 번째 크로마 성분에 대한 K1 - K4 및 TH1 - TH4의 다른 세트). 이들 상이한 라이스 파라미터 값 및 임계치는은 위에서 언급된 처리에 기초하여 결정될 수 있다(예를 들어, 사전 결정되거나 QP 값을 통해 직접 또는 간접적으로 비트스트림에서 시그널링될 수 있음).

일부 실시예에서, 코딩 유닛의 제1 컴포넌트(예를 들어, 루마)와 연관된 신택스 요소의 제1 서브세트와 제2 컴포넌트(예를 들어, 크로마)와 연관된 신택스 요소의 제2 서브세트 사이에는 적어도 하나의 차이가 있다.

일부 실시예에서, 하나 이상의 신택스 요소는 시퀀스, 픽처, 슬라이스, 타일, CTU, CU, 변환 단위(TU), 및 변환 블록(TB)으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나의 레벨에서 시그널링된다. 예를 들어, 비디오 디코더(30)가 특정 레벨에서 라이스 파라미터 값 및/또는 임계치를을 결정하면, 그 레벨에서 또는 그 이하의 모든 코딩 유닛은 디코딩을 위해 동일한 결정된 라이스 파라미터 값 및/또는 임계치를을 공유하다.

일부 실시예에서, 제1 코드워드는(예를 들어, 코딩 유닛이 변환 모드를 사용하여 인코딩될 때)코딩 유닛 내의 픽셀의 변환 계수의 코딩과 연관된다.

일부 실시예에서, 코딩 유닛이 변환-스킵 모드 코딩 유닛일 때, 비디오 디코더(30)는 비디오 데이터로부터 변환-스킵 모드 코딩 유닛 내의 픽셀에 대한 코드워드의 제1 그룹을 디코딩한다. 다음으로, 비디오 코더는 코드워드의 첫 번째 그룹에서 초기 레벨 값을 도출하다. 파라미터, 부호 값 및 초기 레벨 값으로부터 픽셀의 정량화된 잔차를 유도하다.

일부 대안적인 실시예에서, 제1 코드워드는(예를 들어, 코딩 유닛이가 변환-스킵 모드를 사용하여 인코딩될 때)코딩 유닛에서 픽셀의 잔차의 코딩과 연관된다.

일부 실시예들에서, 미리 정의된 매핑 관계는(예를 들어, 표 1에 예시된 바와 같은)룩업 테이블의 형태이다.

일부 실시예에서, 비디오 디코더(30)는 결정된 라이스 파라미터를 사용하여 이진화 파라미터를 계산하는 단계; 이진화 파라미터를 사용하여 후보 나머지 값의 세트 중 하나에 대한 코드워드의 프리픽스 값 및 해당 코드워드의 선택적 서픽스 값을 결정하는 단계; 및 후보 나머지 값들의 세트의 마지막 하나가 결정될 때까지 후보 나머지 값들의 세트 중 다른 하나에 대해 상기 코드워드의 결정 단계를 반복하는 단계를 포함한다.

일부 실시예에서, 코드워드의 프리픽스 값은 절단된 라이스 이진화 프로세스를 사용하여 결정된다.

일부 실시예에서, 코드워드의 서픽스 값은 프리픽스 값이 모든 비트가 1인 길이 6의 비트 스트링과 같을 때 결정된다.

도 9는 본 개시의 일부 구현들에 따른 예시적인 컨텍스트 적응 이진 산술 코딩(CABAC)엔진을 예시하는 블록도이다.

컨텍스트 적응 이진 산술 코딩(CABAC)은 많은 비디오 코딩 표준, 예를 들어 H.264/MPEG-4 AVC, 고효율 비디오 코딩(HEVC)및 VVC에서 사용되는 엔트로피 코딩의 한 형태이다. CABAC는 산술 코딩을 기반으로 하며 비디오 코딩 표준의 요구 사항에 맞게 몇 가지 변경 사항을 적용했다. 예를 들어 CABAC는 이진 기호를 코딩하여 복잡성을 낮게 유지하고 모든 기호에서 더 자주 사용되는 비트에 대한 확률 모델링을 허용하다. 확률 모델은 로컬 컨텍스트를 기반으로 적응적으로 선택되며, 코딩 모드는 일반적으로 로컬에서 잘 상관되기 때문에 확률을 더 잘 모델링할 수 있다. 마지막으로 CABAC는 양자화된 확률 범위와 확률 상태를 사용하여 곱셈 없는 범위 나누기를 사용하다.

CABAC는 다른 컨텍스트에 대한 다중 확률 모델을 가지고 있다. 먼저 모든 비 바이너리 기호를 바이너리로 변환하다. 그런 다음 각 빈("비트"라고도 함)에 대해 코더는 사용할 확률 모델을 선택한 다음 가까운 요소의 정보를 사용하여 확률 추정치를 최적화하다. 데이터를 압축하기 위해 최종적으로 산술 코딩이 적용된다.

컨텍스트 모델링은 코딩 심볼의 조건부 확률의 추정치를 제공하다. 적절한 컨텍스트 모델을 활용하여, 인코딩할 현재 심볼의 이웃에서 이미 코딩된 심볼에 따라 서로 다른 확률 모델 사이를 전환함으로써 주어진 심볼 간 중복성을 활용할 수 있다. 데이터 기호 코딩에는 다음 단계가 포함된다.

이진화: CABAC는 이진 결정 (1 또는 0)만 인코딩됨을 의미하는 이진 산술 코딩을 사용하다. 이진 값이 아닌 기호(예: 변환 계수 또는 움직임 벡터)는 "이진화"되거나 산술 코딩 전에 이진 코드로 변환된다. 이 프로세스는 데이터 심볼을 가변 길이 코드로 변환하는 프로세스와 유사하지만 이진 코드는 전송 전에 추가로 인코딩된다(산술 코더에 의해). 이진화된 기호의 각 빈(또는 "비트")에 대해 단계가 반복된다.

컨텍스트 모델 선택: "컨텍스트 모델"은 이진화된 심볼의 하나 이상의 빈에 대한 확률 모델이다. 이 모델은 최근에 코딩된 데이터 기호의 통계에 따라 사용 가능한 모델 선택에서 선택할 수 있다. 컨텍스트 모델은 각 빈이 "1" 또는 "0"일 확률을 저장하다.

산술 인코딩: 산술 코더는 선택된 확률 모델에 따라 각 빈을 인코딩하다. 각 빈에는 두 개의 하위 범위("0" 및 "1"에 해당)만 있다.

확률 업데이트: 선택된 컨텍스트 모델은 실제 코딩된 값에 기초하여 업데이트된다(예를 들어, 빈 값이 "1"인 경우, "1"의 빈도 카운트가 증가됨).

각각의 비이진 신택스 요소 값을 빈들의 시퀀스로 분해함으로써, CABAC에서 각 빈 값의 추가 처리는 정규 또는 우회 모드로서 선택될 수 있는 연관된 코딩 모드 결정에 의존한다. 후자는 균일하게 분포된 것으로 가정되고 결과적으로 전체 정규 이진 산술 인코딩(및 디코딩)프로세스가 단순히 우회되는 빈에 대해 선택된다. 일반 코딩 모드에서 각 빈 값은 일반 이진 산술 코딩 엔진을 사용하여 인코딩된다. 여기서 관련 확률 모델은 구문 요소 유형과 빈 위치 또는 빈 인덱스(binIdx)를 기반으로 고정 선택에 의해 결정된다. 신택스 요소의 이진화된 표현에서, 또는 관련된 부가 정보(예를 들어, 공간적 이웃, 컴포넌트, CU/PU/TU의 깊이 또는 크기, 또는 TU 내의 위치)에 따라 둘 이상의 확률 모델로부터 적응적으로 선택된다. 확률 모델의 선택을 컨텍스트 모델링이라고 하다. 중요한 설계 결정으로서 후자의 경우는 일반적으로 가장 자주 관찰되는 빈에만 적용되는 반면, 일반적으로 덜 자주 관찰되는 다른 빈은 일반적으로 0차 확률 모델인 결합을 사용하여 처리된다. 이러한 방식으로 CABAC는 하위 기호 수준에서 선택적 적응 확률 모델링을 가능하게 하므로 전체 모델링 또는 학습 비용을 크게 줄이면서 기호 간 중복을 활용하기 위한 효율적인 도구를 제공하다. 고정 및 적응 사례 모두에 대해 원칙적으로 한 확률 모델에서 다른 확률 모델로의 전환은 두 개의 연속적인 정규 코딩된 빈 사이에서 발생할 수 있다. 일반적으로 CABAC에서 컨텍스트 모델의 설계는 불필요한 모델링 비용 오버헤드를 피하고 통계적 종속성을 크게 활용하는 상충되는 목표 사이에서 적절한 절충안을 찾는 목표를 반영하다.

CABAC에서 확률 모델의 파라미터는 적응적이며, 이는 빈 소스의 통계적 변동에 대한 모델 확률의 적응이 역방향 적응 및 동기화된 방식으로 빈 단위로 수행됨을 의미하다. 인코더 및 디코더에서; 이 프로세스를 확률 추정이라고 하다. 이를 위해 CABAC의 각 확률 모델은 구간 [0:01875;0:98125] 범위의 관련 모델 확률 값 p와 함께 126개의 다른 상태 중 하나를 취할 수 있다. 각 확률 모델의 두 파라미터는 컨텍스트 메모리에 7비트 항목으로 저장된다. LPS(최소 확률 기호)의 모델 확률 pLPS를 나타내는 63개 확률 상태 각각에 대해 6비트 및 nMPS에 대해 1비트, 값 가장 가능성이 높은 기호(MPS).

하나 이상의 예에서, 설명된 기능은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우, 기능은 컴퓨터 판독가능 매체에 하나 이상의 명령 또는 코드로서 저장되거나 이를 통해 전송될 수 있고 하드웨어 기반 처리 장치에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체는 데이터 저장 매체와 같은 유형의 매체에 대응하는 컴퓨터 판독가능 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, 컴퓨터 판독가능 매체는 일반적으로 (1) 비일시적인 유형의 컴퓨터 판독가능 저장 매체 또는 (2) 신호 또는 반송파와 같은 통신 매체에 대응할 수 있다. 데이터 저장 매체는 본 출원에 설명된 구현의 구현을 위한 명령, 코드 및/또는 데이터 구조를 검색하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.

여기에서 구현의 설명에 사용된 용어는 특정 구현을 설명하기 위한 목적으로만 사용되며 청구 범위를 제한하도록 의도되지 않다. 구현 및 첨부된 청구범위의 설명에서 사용된 바와 같이, 단수 형태 "a", "an" 및 "the"는 문맥이 명백하게 달리 나타내지 않는 한 복수 형태도 포함하도록 의도된다. 본 명세서에 사용된 용어 "및/또는"은 관련된 나열된 항목 중 하나 이상의 모든 가능한 조합을 지칭하고 포함하는 것으로 또한 이해될 것이다. 본 명세서에서 사용될 때 용어 "포함하다" 및/또는 "포함하는"은 언급된 특징, 요소 및/또는 구성요소의 존재를 명시하지만 하나 이상의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 것을 이해할 것이다.

제1, 제2 등의 용어가 다양한 요소를 설명하기 위해 본 명세서에서 사용될 수 있지만, 이러한 요소는 이러한 용어에 의해 제한되어서는 안 된다는 것이 또한 이해될 것이다. 이러한 용어는 한 요소를 다른 요소와 구별하는 데만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 전극은 제2 전극으로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 전극도 제1 전극으로 명명될 수 있다. 제1 전극과 제2 전극은 모두 전극이지만 동일한 전극은 아이다.

본 출원의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 제시되었으며, 개시된 형태의 본 발명을 완전하게 하거나 제한하도록 의도되지 않다. 많은 수정, 변형 및 대안적인 구현이 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 당업자에게 명백할 것이다. 본 실시예는 본 발명의 원리, 실제 적용을 가장 잘 설명하고 당업자가 다양한 구현을 위해 본 발명을 이해하고 다음과 같이 다양한 수정을 가한 기본 원리 및 다양한 구현을 가장 잘 활용할 수 있도록 선택되고 설명되었다. 특정 용도에 적합하다. 따라서, 청구항의 범위는 개시된 구현의 특정 예에 제한되지 않고 수정 및 다른 구현이 첨부된 청구항의 범위 내에 포함되도록 의도된다는 것을 이해해야 한다.

Claims

비디오 디코딩 방법으로서,
비트스트림으로부터, 코딩 유닛에 대응하는 비디오 데이터 및 하나 이상의 신택스 요소를 수신하는 단계;
상기 하나 이상의 신택스 요소에 따라 라이스(Rice) 파라미터를 결정하는 단계;
상기 비디오 데이터로부터 상기 코딩 유닛 내의 샘플에 대한 제1 코드워드와 제2 코드워드를 디코딩하는 단계;
상기 결정된 라이스 파라미터를 사용하여 생성된 미리 정의된 매핑 관계에 따라 상기 제1 코드워드를 상기 샘플의 파라미터로 변환하는 단계;
상기 제2 코드워드를 상기 파라미터에 대한 부호(sign) 값으로 변환하는 단계; 및
상기 파라미터 및 상기 부호 값에 기초하여 상기 샘플의 잔차(residual) 샘플 값을 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 하나 이상의 신택스 요소에 따라 라이스 파라미터를 결정하는 단계는,
상기 코딩 유닛의 잔차가 변환 스킵 모드에 있는지 여부에 기초하여 상기 라이스 파라미터를 결정하는 단계
를 포함하고,
상기 코딩 유닛의 잔차가 변환 스킵 모드에 있는지 여부에 기초하여 상기 라이스 파라미터를 결정하는 단계는,
상기 코딩 유닛의 잔차가 상기 변환 스킵 모드에 있다고 결정하는 것에 기초하여 상기 라이스 파라미터를 변환 유닛에 대한 상수 값으로 설정하는 단계
를 포함하는, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 신택스 요소는 파라미터 값을 결정하고,
상기 하나 이상의 신택스 요소에 따라 라이스 파라미터를 결정하는 단계는,
상기 파라미터 값을 임계치 세트와 비교하는 단계 - 상기 임계치 세트의 각 임계치는 후보 라이스 파라미터를 가짐 -;
상기 임계치 세트로부터, 상기 파라미터 값을 커버하는 임계치 쌍을 결정하는 단계; 및
상기 라이스 파라미터를 상기 임계치 쌍에 대응하는 2개의 후보 라이스 파라미터 중 하나로 결정하는 단계
를 포함하는, 비디오 디코딩 방법.
제2항에 있어서,
상기 임계치 세트 및 상기 임계치 세트에 연관된 후보 라이스 파라미터는 상수 값인, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 신택스 요소는 상기 코딩 유닛의 제1 컴포넌트와 연관된 제1 서브세트의 신택스 요소 및 상기 코딩 유닛의 제2 컴포넌트와 연관된 제2 서브세트의 신택스 요소를 포함하는, 비디오 디코딩 방법.
제4항에 있어서,
상기 제1 서브세트의 신택스 요소와 상기 제2 서브세트의 신택스 요소 사이에 적어도 하나의 차이가 있는, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 신택스 요소는 시퀀스, 픽처, 슬라이스, 타일, 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU), 코딩 유닛(coding unit, CU), 변환 유닛(transform unit, TU) 및 변환 블록(transform block, TB)으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나의 레벨에서 시그널링되는, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 코드워드는 상기 코딩 유닛의 상기 샘플의 변환 계수의 코딩과 연관되는, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 코드워드는 상기 코딩 유닛의 상기 샘플의 변환 스킵 잔차의 코딩과 연관되는, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 신택스 요소에 따라 상기 라이스 파라미터를 결정하는 단계는,
룩업 테이블(lookup table)에서 상기 라이스 파라미터를 찾는 단계
를 포함하는, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 결정된 라이스 파라미터를 사용하여 이진화 파라미터를 계산하고;
상기 이진화 파라미터를 사용하여 후보 나머지 값 세트 중 하나에 대해 코드워드의 프리픽스(prefix) 값 및 대응하는 코드워드의 선택적인 서픽스(suffix) 값을 결정하며;
상기 후보 나머지 값 세트의 마지막 하나가 결정될 때까지 상기 후보 나머지 값 세트의 다른 하나에 대해 상기 코드워드의 상기 결정 단계를 반복함으로써
상기 미리 정의된 매핑 관계를 생성하는 단계
를 더 포함하는 비디오 디코딩 방법.
제10항에 있어서,
상기 코드워드의 프리픽스 값은 절단된(truncated) 라이스 이진화 프로세스를 사용하여 결정되는, 비디오 디코딩 방법.
제10항에 있어서,
상기 코드워드의 서픽스 값은 상기 프리픽스 값이 모든 비트가 1인 길이 6의 비트열과 같을 때 결정되는, 비디오 디코딩 방법.
제1항에 있어서,
상기 코딩 유닛은 변환-스킵 모드 코딩 유닛이고,
상기 비디오 디코딩 방법은,
상기 비디오 데이터로부터 상기 변환-스킵 모드 코딩 유닛 내의 샘플에 대한 제1 그룹의 코드워드를 디코딩하는 단계;
상기 제1 그룹의 코드워드로부터 초기 레벨 값을 유도하는 단계; 및
상기 파라미터, 상기 부호 값 및 상기 초기 레벨 값으로부터 상기 샘플의 양자화된 변환 계수를 유도하는 단계
를 더 포함하는, 비디오 디코딩 방법.
전자 장치로서,
하나 이상의 처리 유닛;
상기 하나 이상의 처리 유닛에 결합된(coupled) 메모리; 및
상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 비디오 디코딩 방법을 수행하게 하는 상기 메모리에 저장된 복수의 프로그램
을 포함하는, 전자 장치.
하나 이상의 처리 유닛을 갖는 전자 장치에 의해 실행하기 위한 복수의 프로그램을 저장하는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체로서,
상기 복수의 프로그램은, 상기 하나 이상의 처리 유닛에 의해 실행될 때, 상기 전자 장치로 하여금 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 비디오 디코딩 방법을 수행하게 하는, 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 매체.
컴퓨터 판독 가능 저장 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램으로서,
상기 컴퓨터 프로그램은 명령어를 포함하고,
상기 명령어는, 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터로 하여금 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 비디오 디코딩 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터 프로그램.
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