KR20130027400A - Ｄｃ 모드에서의 인트라 예측 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 인트라 예측 방법은 현재 블록에 대한 복수의 참조 픽셀을 결정하는 단계 및 결정된 복수의 참조 픽셀을 이용하여, 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 영상 부호화/복호화 성능이 향상될 수 있다.

Description

ＤＣ 모드에서의 인트라 예측 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR INTRA PREDICTION IN DC MODE}
본 발명은 영상 처리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인트라 예측 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 다양한 분야에서 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 증가하고 있다.
고해상도, 고품질의 영상을 제공하기 위해서는 영상 데이터의 데이터량이 증가한다, 따라서, 기존의 영상 데이터 처리 방식과 비교할 때 고해상도, 고품질의 영상을 제공하기 위한 영상 데이터의 전송 비용과 저장 비용은 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 데이터를 압축하는 기술로서 현재 픽처에 포함된 픽셀값을 다른 픽처로부터 예측하는 화면 간 예측(Inter Prediction, 이하 ‘인터 예측’이라 함) 방법, 현재 픽처의 픽셀값을 현재 픽처의 다른 픽셀의 정보를 이용해서 예측하는 화면 내 예측(Intra Prediction, 이하 ‘인트라 예측’이라 함) 방법, 발생 빈도 혹은 출현 빈도가 높은 신호일수록 짧은 부호를 할당해서 부호화를 수행하는 엔트로피 부호화 방법 등 다양한 기술이 이용되고 있다.
본 발명의 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 성능을 높일 수 있는 영상 부호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 성능을 높일 수 있는 영상 복호화 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상 부호화/복호화 성능을 높일 수 있는 인트라 예측 방법 및 장치를 제공함에 있다.
(1) 본 발명의 일 실시 형태는 인트라 예측 방법이다. 상기 방법은 현재 블록에 대한 복수의 참조 픽셀을 결정하는 단계 및 상기 결정된 복수의 참조 픽셀을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함하고, 상기 참조 픽셀 결정 단계에서는, 상기 현재 블록에 인접한 픽셀로서, 상기 현재 블록에 인접한 복수의 블록 중 가용한 블록 내의 픽셀만을 참조 픽셀로 결정하고, 상기 현재 블록에 인접한 복수의 블록은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 상단 블록 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 좌측 블록을 포함한다.
(2) (1)에 있어서, 상기 참조 픽셀 결정 단계에서는, 상기 상단 블록이 모두 가용하지 않은 경우 상기 좌측 블록 내의 픽셀만을 참조 픽셀로 결정할 수 있고, 상기 좌측 블록이 모두 가용하지 않은 경우 상기 상단 블록 내의 픽셀만을 참조 픽셀로 결정할 수 있다.
(3) (1)에 있어서, 상기 현재 블록에 인접한 복수의 블록 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, 상기 DC 값 도출 단계는, 상기 복수의 참조 픽셀을 복수의 픽셀 그룹으로 분할하는 단계, 상기 복수의 픽셀 그룹 별로 픽셀 평균값들을 도출하는 단계 및 상기 도출된 픽셀 평균값들을 평균하여 상기 DC 값을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
(4) (3)에 있어서, 상기 복수의 픽셀 그룹 각각에 포함된 참조 픽셀의 개수는 2의 n제곱(n은 임의의 자연수)개일 수 있다.
(5) (4)에 있어서, 상기 복수의 픽셀 그룹의 개수는 2의 m제곱(m은 임의의 자연수)개일 수 있다.
(6) (3)에 있어서, 상기 픽셀 평균값 도출 단계는, 상기 복수의 픽셀 그룹 중에서 선택된 픽셀 그룹에 대해 서브 샘플링을 수행하는 단계 및 상기 서브 샘플링된 픽셀 그룹에 대한 픽셀 평균값을 도출하는 단계를 포함할 수 있다.
(7) (3)에 있어서, 상기 복수의 픽셀 그룹은, 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀들 중 가용한 픽셀들로 구성된 제1 픽셀 그룹 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀들 중 가용한 픽셀들로 구성된 제2 픽셀 그룹을 포함할 수 있다.
(8) (7)에 있어서, 상기 픽셀 평균값 도출 단계에서는, 상기 제1 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들 중 2의 n제곱 개(n은 임의의 자연수)의 픽셀들만을 이용하여, 상기 제1 픽셀 그룹에 대한 픽셀 평균값을 도출하고, 상기 제2 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들 중 2의 m제곱 개(m은 임의의 자연수)의 픽셀들만을 이용하여, 상기 제2 픽셀 그룹에 대한 픽셀 평균값을 도출할 수 있다.
(9) 본 발명의 다른 실시 형태는 인트라 예측 방법이다. 상기 방법은 현재 블록의 상단에 인접한 상단 주변 픽셀들 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 좌측 주변 픽셀들에 대해 서브 샘플링을 수행하는 단계 및 상기 서브 샘플링된 상단 주변 픽셀들 및 상기 서브 샘플링된 좌측 주변 픽셀들을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함한다.
(10) (9)에 있어서, 상기 서브 샘플링 수행 단계에서는, 2:1, 4:1 또는 8:1의 비율로 서브 샘플링을 수행할 수 있다.
(11) 본 발명의 또 다른 실시 형태는 인트라 예측 방법이다. 상기 방법은 현재 블록에 대한 참조 픽셀을 도출하는 단계 및 상기 도출된 참조 픽셀을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함하고, 상기 참조 픽셀 도출 단계에서는, 상기 현재 블록의 상단에 인접한 상단 주변 픽셀들 중 가용하지 않은 상단 주변 픽셀이 존재하는 경우, 가용한 상단 주변 픽셀들의 픽셀 평균값으로 상기 가용하지 않은 상단 주변 픽셀을 패딩(padding)하고, 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 좌측 주변 픽셀들 중 가용하지 않은 좌측 주변 픽셀이 존재하는 경우, 가용한 좌측 주변 픽셀들의 픽셀 평균값으로 상기 가용하지 않은 좌측 주변 픽셀을 패딩(padding)한다.
(12) 본 발명의 또 다른 실시 형태는 인트라 예측 방법이다. 상기 방법은 현재 블록에 대한 복수의 참조 픽셀을 결정하는 단계 및 상기 결정된 복수의 참조 픽셀을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함하고, 상기 참조 픽셀 결정 단계에서, 상기 복수의 참조 픽셀은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀들 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀들 중에서 결정되고, 상기 복수의 참조 픽셀의 개수는 소정의 고정된 개수이다.
본 발명에 따른 영상 부호화 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 성능이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 영상 복호화 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 성능이 향상될 수 있다.
본 발명에 따른 인트라 예측 방법에 의하면, 영상 부호화/복호화 성능이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 부호화기의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 비디오 복호화기의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 4는 상단 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우 또는 좌측 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 5는 상단 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우 또는 좌측 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 6은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 7은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 8은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 9는 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 10은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 11은 DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 12는 DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드에서의 부호화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 14는 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드의 예측 방향 및 각 예측 방향에 할당된 모드값의 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드에서의 복호화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 영상 부호화/복호화기에서 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 비디오 부호화기의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 상기 비디오 부호화기는 픽쳐 분할부(110), 인터 예측부(120), 인트라 예측부(125), 변환부(130), 양자화부(135), 역양자화부(140), 역변환부(145), 필터부(150), 메모리(155), 재정렬부(160) 및 엔트로피 부호화부(165)를 포함한다.
픽쳐 분할부(110)는 입력된 현재 픽쳐를 하나 이상의 부호화 단위로 분할할 수 있다. 부호화 유닛(Coding Unit: CU, 이하 ‘CU’라 함)은 비디오 부호화기에서 부호화가 수행되는 하나의 단위로서, 쿼드 트리 구조(Quad Tree Structure)를 기초로 깊이(depth) 정보를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. CU는 8×8, 16×16, 32×32, 64×64 등 다양한 크기를 가질 수 있다. 가장 큰 크기의 CU를 LCU(Largest Coding Unit), 가장 작은 크기의 CU를 SCU(Smallest Coding Unit)라 한다.
또한 픽쳐 분할부(110)는 CU를 분할하여 예측 유닛(Prediction Unit: PU, 이하 ‘PU’라 함)과 변환 유닛(Transdorm Unit: TU, 이하 ‘TU’라 함)을 생성할 수 있다. PU는 CU보다 작거나 같은 블록이고, 반드시 정방형일 필요는 없으며, 직사각형 형태의 블록일 수도 있다. 통상 인트라 예측은 2N*2N 또는 N*N 크기의 블록 단위로 수행될 수 있다. 여기서 N은 자연수로서 픽셀의 수를 나타내며, 2N*2N 및 N*N은 PU의 크기를 나타낸다.
인터 예측(Inter Prediction) 모드에 있는 경우, 인터 예측부(120)는 움직임 추정(ME: Motion Estimation) 및 움직임 보상(MC: Motion Compensation)을 수행할 수 있다. 인터 예측부(120)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성한다.
인터 예측부(120)는 분할된 예측 대상 블록 및 메모리부(155)에 저장된 적어도 하나의 참조 블록을 기반으로 움직임 추정을 수행한다. 인터 예측부(120)는 움직임 추정의 결과로서 움직임 벡터(MV: Motion Vector), 참조 블록 인덱스 및 예측 모드 등을 포함한 움직임 정보(motion information)를 생성한다.
또한 인터 예측부(120)는 상기 움직임 정보 및 참조 블록을 이용하여 움직임 보상을 수행한다. 이 때, 인터 예측부(120)는 상기 참조 블록으로부터 입력 블록에 대응하는 예측 블록을 생성하여 출력한다.
인트라 예측(Intra Prediction) 모드의 경우, 인트라 예측부(125)는 현재 픽쳐 내의 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 인트라 예측 모드의 경우, 인트라 예측부(125)는 예측 대상 블록과 이전에 변환 및 양자화된 후 복원된 복원 블록을 기반으로 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다. 상기 복원 블록은 디블록킹 필터부를 거치기 전의 복원된 영상일 수 있다.
예측 대상 블록 및 인터 또는 인트라 예측 모드에서 생성된 예측 블록의 차분에 의해 잔차 블록이 생성된다.
변환부(130)는 TU 별로 잔차 블록에 대해 변환을 수행하여 변환 계수를 생성한다.
TU는 최대 크기와 최소 크기의 범위 내에서 트리 구조(tree structure)를 가질 수 있다. TU 별로 현재 블록이 하위 블록(sub-block)으로 나누어지는지가 지시자(flag)를 통해 지시될 수 있다. 변환부(130)는 DCT(Discrete Cosine Transform) 및/또는 DST(Discrete Sine Transform) 등을 사용하여 변환을 수행할 수 있다.
양자화부(135)는 변환부(130)에서 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화된 변환 계수 값은 재정렬부(160) 및 역양자화부(140)에 제공될 수 있다.
재정렬부(160)는, 엔트로피 부호화의 효율을 높이기 위해, 스캔(scan)을 통하여 상기 양자화된 2차원 블록 형태의 변환 계수를 1차원 벡터 형태의 변환 계수로 정렬할 수 있다. 이때, 재정렬부(160)는 확률적 통계를 기초로 스캔 순서를 달리 하여 엔트로피 부호화 효율을 높일 수 있다.
엔트로피 부호화부(165)는 재정렬부(160)에서 얻어진 값들을 엔트로피 부호화할 수 있다. 부호화된 정보들은 압축된 비트 스트림을 형성하여 네트워크 추상 계층(NAL: Network Abstraction Layer)을 통해 전송되거나 저장될 수 있다.
역양자화부(140)는 양자화부(135)에서 양자화된 변환 계수를 역양자화하며, 역변환부(145)는 역양자화된 변환 계수를 역변환해서 복원된 잔차 블록을 생성한다. 복원된 잔차 블록은 인터 예측부(120) 또는 인트라 예측부(125)에서 생성된 예측 블록과 합쳐져 복원 블록이 생성될 수 있다. 복원 블록은 인트라 예측부(125) 및 필터부(150)에 제공될 수 있다.
필터부(150)는 복원된 잔차 블록에 디블록킹 필터(Deblocking Filter), ALF(Adaptive Loop Filter), SAO(Sample Adaptive Offset) 등을 적용할 수 있다. 디블록킹 필터는 부호화 및 복호화 과정에서 발생하는 블록 경계 사이의 왜곡을 제거하기 위해, 복원 블록을 필터링한다. ALF는 예측 대상 블록과 최종 복원 블록 사이의 에러를 최소화하기 위해 필터링을 수행한다. ALF는 디블록킹 필터를 통해 필터링된 복원 블록과 현재의 예측 대상 블록을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행하며, ALF의 필터 계수 정보는 슬라이스 헤더(slice header)에 실려 부호화기로부터 복호화기로 전송될 수 있다. SAO는 디블록킹 필터가 적용된 잔차 블록에 대하여, 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋 차이를 복원해주는 루프 필터 처리 과정이다. SAO를 통해서 적용되는 오프셋으로는 밴드 오프셋(Band Offset), 에지 오프셋(Edge Offset) 등이 있다. 밴드 오프셋은 픽셀을 세기(intensity)에 따른 32개의 밴드로 구분하고, 32 개 밴드를 가장 자리의 16개 밴드와 중심부 16개 밴드의 두 밴드 그룹으로 나누어 오프셋을 적용한다. 에지 오프셋은 각 픽셀 별로 에지의 방향과 주변 픽셀과의 세기를 분류하여 오프셋을 적용한다.
메모리(155)는 필터부(150)를 거친 최종 복원 블록을 저장할 수 있고, 저장된 최종 복원 블록은 화면 간 예측을 수행하는 인터 예측부(120)에 제공될 수 있다.
도 2는 비디오 복호화기의 일 실시예에 따른 구성을 나타내는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 비디오 복호화기는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 인터 예측부(230), 인트라 예측부(235), 필터부(240) 및 메모리(245)를 포함한다.
엔트로피 복호화부(210)는 NAL로부터 압축된 비트 스트림을 수신한다. 엔트로피 복호화부(210)는 수신된 비트 스트림을 엔트로피 복호화하며, 예측 모드, 움직임 벡터 정보 등이 비트 스트림에 포함되는 경우 이를 함께 엔트로피 복호화할 수 있다.
엔트로피 복호화된 변환 계수 또는 잔차 신호는 재정렬부(215)에 제공된다. 재정렬부(215)는 복호화된 변환 계수 또는 잔차 신호를 역스캔(inverse scan)하여 2차원 블록 형태의 변환 계수를 생성할 수 있다.
역양자화부(220)는 재정렬된 변환 계수를 역양자화할 수 있다. 역변환부(225)는 역양자화된 변환 계수를 역변환하여 잔차 블록을 생성할 수 있다.
잔차 블록은 인터 예측부(230) 또는 인트라 예측부(235)에서 생성된 예측 블록과 합쳐져 복원 블록이 생성될 수 있다. 복원 블록은 인트라 예측부(235) 및 필터부(240)에 제공될 수 있다. 인터 예측부(230) 및 인트라 예측부(235)의 동작은 각각 비디오 부호화기에서의 인터 예측부(120) 및 인트라 예측부(125)의 동작과 동일할 수 있다.
필터부(240)는 복원 블록에 디블록킹 필터, ALF, SAO 등을 적용할 수 있다. 디블록킹 필터는 부호화 및 복호화 과정에서 발생하는 블록 경계 사이의 왜곡을 제거하기 위해, 복원 블록을 필터링할 수 있다. ALF는 예측 대상 블록과 최종 복원 블록 사이의 에러를 최소화하기 위해 디블록킹 필터링 된 복원 블록에 필터링을 수행할 수 있다. 또한, SAO는 디블록킹 필터링된 복원 블록에 픽셀 단위로 적용되어 원본 영상과의 차이를 줄일 수 있다.
메모리(245)는 필터부(240)를 통해 얻어진 최종 복원 블록을 저장할 수 있고, 저장된 최종 복원 블록은 화면 간 예측을 수행하는 인터 예측부(230)에 제공될 수 있다.
이하, 블록은 영상 부호화 및 복호화의 단위를 의미하며, 경우에 따라 부호화 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit), 변환 유닛(TU: Transform Unit) 등을 의미할 수 있다.
도 1 및 도 2의 실시예에서 상술한 바와 같이, 부호화기 및 복호화기는 현재 픽쳐 내의 픽셀 정보를 기초로 인트라 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 인트라 예측은 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 수행될 수 있으며, 현재 블록이 가질 수 있는 인트라 예측 모드에는 DC 모드, 플래너(planar) 모드, 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, 앵귤러(angular) 모드 등이 있을 수 있다. 여기서, 앵귤러 모드는 수직 모드 및 수평 모드를 제외한 방향성(directional) 예측 모드를 의미할 수 있다.
도 3은 DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
이하, 현재 블록에 인접한 블록은 주변 블록이라 하고, 주변 블록 내의 픽셀들 중 현재 블록의 경계에 인접하여 위치한 픽셀들은 주변 픽셀이라 한다. 예를 들어, 상기 주변 픽셀은 상단 주변 블록 내의 픽셀들 중 최하단 수평 라인상의 픽셀일 수 있고, 좌측 주변 블록 내의 픽셀들 중 최우측 수직 라인상의 픽셀일 수 있다. 또한 이하, 현재 블록의 예측에 사용되는 픽셀은 참조 픽셀이라 하고, 현재 블록에 대한 예측 수행 결과 생성된 블록은 예측 블록이라 한다.
도 3을 참조하면, DC 모드에서 인트라 예측이 수행되는 경우, 부호화기 및 복호화기는 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들의 평균값을 계산하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 현재 블록에 인접한 주변 블록들이 모두 가용(available)한 경우, DC 모드에서 예측 블록의 픽셀값은 상단 주변 픽셀들 및 좌측 주변 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 계산될 수 있다. 이는 다음 수학식 1에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001

여기서, DCVal은 현재 블록에 대한 예측 블록의 픽셀값을 나타낸다. 이하, DC 모드에서의 인트라 예측에 의해 생성된 예측 블록의 픽셀값은 DC 값이라 한다. p는 주변 픽셀의 픽셀값을 나타내고, nS는 현재 블록의 크기를 나타낸다. [x, y]는 픽셀의 좌표를 나타낸다.
현재 블록 내의 가장 좌측 상단의 픽셀의 좌표는 (0,0)일 수 있다. 좌표축 상에서 아래쪽으로 갈수록 y 값이 커질 수 있고, 오른쪽으로 갈수록 x 값이 커질 수 있다. 이하, 후술되는 실시예들에서 픽셀의 좌표들은 도 3의 실시예에서 사용되는 좌표축과 동일한 좌표축에 의해 나타내어질 수 있다.
상술한 실시예에서는 주변 블록들이 모두 가용한 경우의 인트라 예측 방법이 서술되고 있으나, 주변 블록들 중 일부 블록 또는 주변 블록들 전부가 가용하지 않은 경우가 발생할 수 있다.
예를 들어, 현재 블록이 현재 픽쳐의 경계에 존재하는 경우, 주변 블록이 존재하지 않거나, 현재 픽쳐의 외부에 존재할 수 있다. 이 때, 상기 주변 블록은 가용하지 않을 수 있다. 현재 블록이 현재 슬라이스의 경계에 존재하는 경우에도, 주변 블록이 존재하지 않거나, 현재 슬라이스의 외부에 존재할 수 있다. 이 때, 상기 주변 블록은 가용하지 않을 수 있다.
다른 예로서, 현재 블록에 대해 CIP(Constrained Intra Prediction)가 적용되는 경우, 현재 블록에 인접한 주변 블록들 중 인터 모드에서 예측이 수행된 블록은 가용하지 않을 수 있다. 이하, 인터 모드에서 예측이 수행되는 블록은 인터 블록, 인트라 모드에서 예측이 수행되는 블록은 인트라 블록이라 한다. 현재 블록에 대해 CIP가 적용되는 경우, 현재 블록에 인접한 주변 블록들 중 인트라 블록에 포함된 주변 픽셀들만이 참조 픽쳐로 이용되므로, 인터 블록 및 이에 포함된 주변 픽셀은 가용하지 않은 것으로 취급될 수 있다.
가용하지 않은 주변 픽셀들은, 가용한 주변 픽셀(들)을 이용하여 채워질 수 있다. 이와 같이, 가용하지 않은 주변 픽셀을 채우는 과정은 패딩(padding)으로 불릴 수도 있다. DC 모드에서 부호화기 및 복호화기는 상기 패딩 과정에 의해 채워진 주변 픽셀들 및/또는 가용한 주변 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 예측 블록의 픽셀값을 생성할 수 있다. 이러한 경우, 패딩에 사용된 가용한 주변 픽셀의 픽셀값이 가중(weighted)되는 효과가 발생할 수 있으며, 예측 성능이 낮아질 수 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 일 실시예로 현재 블록에 인접한 주변 블록들이 모두 가용한 경우에만 DC 모드를 적용하는 인트라 예측 방법이 사용될 수 있다. 그러나 상기 방법은, 가용한 주변 블록 내의 주변 픽셀들이 전혀 사용되지 않는다는 문제점을 가질 수 있다.
도 4는 상단 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우 또는 좌측 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
현재 블록이 현재 픽쳐 및/또는 현재 슬라이스의 경계에 존재하는 경우, 상단 주변 블록 전부 및/또는 좌측 주변 블록 전부가 가용하지 않을 수 있다. 도 4의 410은 상단 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우의 실시예를 나타내고, 도 4의 440은 좌측 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우의 실시예를 나타낸다.
도 4의 410을 참조하면, 가용하지 않은 상단 주변 픽셀들은, 가용한 좌측 주변 픽셀들 중 가장 상단에 위치한 픽셀(420)의 픽셀값으로 채워질 수 있다. 즉, 부호화기 및 복호화기는 가용한 좌측 주변 픽셀들 중 가장 상단 픽셀을 카피(copy)하여 가용하지 않은 상단 주변 픽셀을 채울 수 있다.
부호화기 및 복호화기는 좌측 주변 픽셀들 및 카피된 픽셀들(430)을 이용하여, 현재 블록에 대한 예측 블록의 픽셀값, 즉 DC 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, DC 값은 좌측 주변 픽셀들 및 카피된 픽셀들(430)의 평균에 의해 구해질 수 있다.
도 4의 440을 참조하면, 가용하지 않은 좌측 주변 픽셀들은, 가용한 상단 주변 픽셀들 중 가장 좌측에 위치한 픽셀(450)의 픽셀값으로 채워질 수 있다. 즉, 부호화기 및 복호화기는 가용한 상단 주변 픽셀들 중 가장 좌측 픽셀을 카피하여 가용하지 않은 좌측 주변 픽셀을 채울 수 있다.
부호화기 및 복호화기는 상단 주변 픽셀들 및 카피된 픽셀들(460)을 이용하여, 현재 블록에 대한 예측 블록의 픽셀값, 즉 DC 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, DC 값은 상단 주변 픽셀들 및 카피된 픽셀들(460)의 픽셀값 평균에 의해 구해질 수 있다.
도 5는 상단 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우 또는 좌측 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
상술한 바와 같이, 현재 블록이 현재 픽쳐 및/또는 현재 슬라이스의 경계에 존재하는 경우, 상단 주변 블록 전부 및/또는 좌측 주변 블록 전부가 가용하지 않을 수 있다. 도 5의 510은 상단 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우의 실시예를 나타내고, 도 5의 520은 좌측 주변 블록이 모두 가용하지 않은 경우의 실시예를 나타낸다.
도 5의 510을 참조하면, 부호화기 및 복호화기는 가용한 좌측 주변 픽셀들만을 이용하여 DC 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 DC 값은 가용한 좌측 주변 픽셀들의 픽셀값의 평균에 의해 계산될 수 있다. 이는 다음 수학식 2에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002

도 5의 520을 참조하면, 부호화기 및 복호화기는 가용한 상단 주변 픽셀들만을 이용하여 DC 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 DC 값은 가용한 상단 주변 픽셀들의 픽셀값의 평균에 의해 계산될 수 있다. 이는 다음 수학식 3에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00003

상술한 방법에서는 도 4의 방법에서와 달리, 가용하지 않은 주변 픽셀들을 채우는 패딩 과정이 수행되지 않을 수 있다. 이 때, 부호화기 및 복호화기는 가용한 주변 픽셀들만을 이용하여 DC 값을 도출할 수 있다.
도 6은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
예를 들어, 현재 블록에 대해 CIP가 적용되고 주변 블록 중 일부 블록이 인터 블록인 경우, 인터 블록은 가용하지 않은 블록일 수 있다. 또한, 현재 블록이 현재 슬라이스의 경계에 존재하는 경우, 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 블록일 수 있다.
도 6의 610을 참조하면, 현재 블록에 대해 CIP가 적용되는 경우, 현재 블록에 인접한 주변 블록들 중 일부 블록이 인터 블록(615)일 수 있다. 현재 블록에 대해 CIP가 적용되는 경우, 현재 블록에 인접한 주변 블록들 중 인트라 블록에 포함된 주변 픽셀들만이 참조 픽쳐로 이용되므로, 인터 블록 및 이에 포함된 주변 픽셀들은 가용하지 않은 것으로 취급될 수 있다.
도 6의 620을 참조하면, 가용하지 않은 상단 주변 픽셀들은, 가용한 상단 주변 픽셀들 중 가용하지 않은 인터 블록에 인접한 픽셀을 이용하여 채워질 수 있다. 예를 들어, 가용하지 않은 상단 주변 픽셀들은, 인터 블록 좌측에 인접한 현재 블록의 주변 픽셀(622)의 픽셀값 및 인터 블록 우측에 인접한 현재 블록의 주변 픽셀(624)의 픽셀값의 평균값으로 채워질 수 있다. 이는 다음 수학식 4에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 4]
패딩(padding)된 픽셀의 픽셀값 = (x+y+1) >> 2
여기서, x는 인터 블록 좌측에 인접한 현재 블록의 주변 픽셀(622)의 픽셀값을 나타내고, y는 인터 블록 우측에 인접한 현재 블록의 주변 픽셀(624)의 픽셀값을 나타낸다.
부호화기 및 복호화기는 가용한 주변 픽셀들 및 패딩된 픽셀들을 이용하여, 현재 블록에 대한 예측 블록의 픽셀값, 즉 DC 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, DC 값은 가용한 주변 픽셀들 및 패딩된 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 구해질 수 있다.
도 6의 실시예에 따른 인트라 예측 방법은, 좌측 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우에도 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도 7은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 7을 참조하면, 가용하지 않은 상단 주변 픽셀들은, 가용한 상단 주변 블록 내의 주변 픽셀들의 픽셀 평균값으로 채워질 수 있다. 예를 들어, 가용하지 않은 상단 주변 픽셀들은, 가용하지 않은 블록의 좌측에 인접한 가용 블록(710) 내 픽셀들(a1, a2, a3, a4) 및 가용하지 않은 블록의 우측에 인접한 가용 블록(720) 내 픽셀들(b1, b2, b3, b4)의 픽셀 평균값으로 채워질 수 있다. 이는 다음 수학식 5에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 5]
Ma = (a1+a2+a3+a4+2) >> 2
Mb = (b1+b2+b3+b4+2) >> 2
패딩(padding)된 픽셀의 픽셀값 = (Ma + Mb + 1) >> 2
부호화기 및 복호화기는 가용한 주변 픽셀들 및 패딩된 픽셀들을 이용하여, 현재 블록에 대한 예측 블록의 픽셀값, 즉 DC 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, DC 값은 가용한 주변 픽셀들 및 패딩된 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 구해질 수 있다.
도 7의 실시예에 따른 인트라 예측 방법은, 좌측 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우에도 유사한 방식으로 적용될 수 있다.
도 8은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 8을 참조하면, 부호화기 및 복호화기는 가용한 주변 픽셀들만을 이용하여 DC 값을 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 DC 값은 가용한 주변 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 계산될 수 있다.
가용한 주변 픽셀들의 개수가 2의 n제곱(n은 임의의 자연수)이 아닌 경우, 평균값의 계산이 쉬프트(shift) 연산에 의해 간단하게 수행될 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 부호화기 및 복호화기는 가용한 주변 픽셀들을 복수의 그룹으로 나누어, 각각의 그룹에 대한 픽셀 평균값을 구한 후, 도출된 복수의 평균값들을 다시 평균하여 최종 평균값을 구할 수 있다. 이 때, 나누기 연산이 쉬프트 연산으로 대체될 수 있도록 하기 위해, 부호화기 및 복호화기는 각각의 그룹에 2의 n제곱 개의 픽셀들이 포함되도록 할 수 있다. 이 때, 각각의 그룹에 포함된 픽셀의 개수는 서로 다를 수 있다.
일 실시예로, 하나의 그룹은 하나의 가용한 주변 블록에 포함된 픽셀들로 구성될 수 있다. 즉, 상기 복수의 그룹 각각은 주변 블록 단위로 구성될 수 있다. 이 경우, 부호화기 및 복호화기는 각각의 가용한 주변 블록에 대한 픽셀 평균값을 구한 후, 도출된 복수의 평균값들을 다시 평균하여 최종 평균값을 구할 수 있다.
이 때, 가용한 주변 블록의 개수가 2의 m제곱(m은 임의의 자연수) 개 존재하는 경우, 최종 평균값을 구하기 위한 나누기 연산은 쉬프트 연산으로 대체될 수 있다. 그러나, 도 8의 실시예에서와 같이 좌측 주변 블록 1개 및 상단 주변 블록 2개가 가용한 경우, 최종 평균값을 구하기 위해 부호화기 및 복호화기는 각각의 그룹에 대해 도출된 픽셀 평균값들을 모두 더하여 3으로 나누어야 한다. 이 때, 상기 나누기 연산은 쉬프트 연산으로 대체될 수 없다.
상술한 문제점을 해결하기 위해, 부호화기 및 복호화기는 가용한 주변 픽셀들을 복수의 그룹으로 나눌 때, 그룹의 개수가 2의 m제곱 개가 되도록 할 수 있다. 예를 들어, 도 8의 실시예에서 부호화기 및 복호화기는 좌측 주변 블록에 포함된 주변 픽셀들을 2개의 그룹으로 나눌 수 있다. 이 때, 그룹의 전체 개수는 4개가 되므로, 최종 평균값을 구하기 위한 나누기 연산이 쉬프트 연산으로 대체될 수 있다.
상술한 최종 평균값 도출 방법은 일 실시예로 다음 수학식 6에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 6]
Figure pat00004

여기서, M1은 좌측 주변 픽셀들 중 상단에 위치한 픽셀들로 구성된 그룹(810)에 대한 픽셀 평균값을 나타내고, M2는 좌측 주변 픽셀들 중 하단에 위치한 픽셀들로 구성된 그룹(820)에 대한 픽셀 평균값을 나타낼 수 있다. 또한, M3는 상단 주변 블록들 중 좌측에 위치한 블록 내의 주변 픽셀들(830)에 대한 픽셀 평균값을 나타내고, M4는 상단 주변 블록들 중 우측에 위치한 블록 내의 주변 픽셀들(840)에 대한 픽셀 평균값을 나타낼 수 있다.
도 9는 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 9는 도 8의 실시예에 서브 샘플링 과정이 추가된 인트라 예측 방법을 도시한다.
도 9의 실시예에서 부호화기 및 복호화기는, 도 8의 실시예에서와 같이, 현재 블록에 인접한 주변 픽셀들을 복수의 그룹으로 나눌 수 있다. 이 때, 부호화기 및 복호화기는 상기 복수의 그룹 중 일부 그룹 또는 전체 그룹에 대해, 서브 샘플링을 수행한 후 서브 샘플링된 픽셀들을 이용하여 평균값을 구할 수 있다.
도 9를 참조하면, 부호화기 및 복호화기는, 좌측 주변 픽셀들 중 상단에 위치한 픽셀들로 구성된 그룹(910) 및 좌측 주변 픽셀들 중 하단에 위치한 픽셀들로 구성된 그룹(920)에 대해, 서브 샘플링을 수행할 수 있다. 서브 샘플링은 2:1, 4:1 또는 8:1 등 다양한 형태로 수행될 수 있으며, 도 9는 2:1 서브 샘플링이 수행되는 경우의 실시예를 도시한다. 서브 샘플링이 수행된 그룹(910, 920)에 대해서는, 서브 샘플링된 픽셀을 이용하여 평균값(M1, M2)이 도출되고, 서브 샘플링이 수행되지 않은 그룹(930, 940)에 대해서는, 도 8의 실시예에서와 동일한 방법으로 평균값(M3, M4)이 도출될 수 있다. 이 때, 최종 평균값은 일 실시예로 다음 수학식 7에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 7]
최종 평균값 = (M1+M2+M3+M4)/4
도 10은 상단 주변 블록들 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우, DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
도 10을 참조하면, 부호화기 및 복호화기는 가용한 주변 픽셀들을, 가용한 상단 주변 픽셀들로 구성된 그룹(1020) 및 가용한 좌측 주변 픽셀들로 구성된 그룹(1010)으로 나누어, 각각의 그룹에 대한 픽셀 평균값을 구할 수 있다. 이하, 가용한 상단 주변 픽셀들로 구성된 그룹(1020)은 상단 그룹, 가용한 좌측 주변 픽셀들로 구성된 그룹(1010)은 좌측 그룹이라 한다.
부호화기 및 복호화기는 상단 그룹(1020)에 포함된 픽셀들의 평균값(M2)을 구할 수 있고, 좌측 그룹(1010)에 포함된 픽셀들의 평균값(M1)을 구할 수 있다. 부호화기 및 복호화기는 상기 도출된 평균값들을 더한 후 2로 나누어 최종 평균값을 구할 수 있다. 이는 다음 수학식 8에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 8]
최종 평균값 = (M1+M2)/2
상술한 실시예에서, 좌측 그룹(1010)에 포함된 주변 픽셀들의 개수 및/또는 상단 그룹(1020)에 포함된 주변 픽셀들의 개수가 2의 n제곱(n은 임의의 자연수)이 아닌 경우, 각 그룹에 대한 평균값의 계산이 쉬프트 연산에 의해 간단하게 수행될 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 부호화기 및 복호화기는 좌측 그룹(1010)에서 2의 x제곱 개(x는 임의의 자연수)의 픽셀만을 평균값 계산에 이용하고, 상단 그룹(1020)에서도 2의 y제곱 개(y는 임의의 자연수)의 픽셀만을 평균값 계산에 이용할 수 있다.
일 실시예로, 좌측 그룹(1010)에서는, 최상단 픽셀부터 시작하여 아래쪽 방향으로, 2의 x제곱 개의 픽셀이 선택될 수 있다. 또한 상단 그룹(1020)에서는 최좌측 픽셀부터 시작하여 오른쪽 방향으로, 2의 y제곱 개의 픽셀이 선택될 수 있다. 여기서, 좌측 그룹(1010)에서 선택되는 픽셀의 개수와 상단 그룹(1020)에서 선택되는 픽셀의 개수는 동일하지 않을 수 있다. 또한, 픽셀의 선택 방법은 상기 실시예에 한하지 않으며, 다양한 방법으로 2의 n제곱 개의 픽셀(n은 임의의 자연수)이 선택될 수 있다.
도 11은 DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 11은 현재 블록의 크기가 16x16 인 경우의 실시예를 도시한다. 한편, 도 3의 실시예에서 상술한 바와 같이, 현재 블록 내의 가장 좌측 상단 픽셀의 좌표는 (0,0)이라 한다.
현재 블록의 크기가 16x16 이상이고 상단 주변 픽셀 및 좌측 주변 픽셀이 모두 DC 모드에서의 인트라 예측에 사용된다고 가정하면, DC 값을 도출하는데 사용되는 픽셀의 개수는 32개일 수 있다. 부호화기 및 복호화기는, DC 값 도출에 사용되는 픽셀의 개수가 많을수록, 많은 연산 시간 및/또는 큰 용량의 메모리를 필요로 할 수 있다. 따라서, DC 값 도출에 사용되는 픽셀의 개수가 감소되면, 연산에 필요한 시간 및/또는 메모리 용량이 감소될 수 있다.
DC 값 계산에 사용되는 픽셀의 개수를 감소시키기 위해, 부호화기 및 복호화기는 상단 주변 픽셀 및 좌측 주변 픽셀에 대해 서브 샘플링을 수행한 후 서브 샘플링된 픽셀들을 이용하여 평균값을 구할 수 있다. 이 때, 서브 샘플링은 2:1, 4:1 또는 8:1 등 다양한 형태로 수행될 수 있으며, 도 11은 4:1 서브 샘플링이 수행되는 경우의 실시예를 도시한다.
도 11의 1110을 참조하면, 부호화기 및 복호화기는 현재 블록의 상단 주변 픽셀들 및 현재 블록의 좌측 주변 픽셀들에 대해 서브 샘플링을 수행할 수 있다.
서브 샘플링이 수행된 후, 상단 주변 픽셀에서는 (4(n-1), -1)의 좌표의 픽셀들만이 DC 값 계산에 사용될 수 있고, 좌측 주변 픽셀에서는 (-1, 4(n-1))의 좌표의 픽셀들만이 DC 값 계산에 사용될 수 있다. 여기서, n은 자연수이고, 1부터 4까지의 값을 가질 수 있다. 부호화기 및 복호화기는 서브 샘플링된 픽셀들을 이용하여 DC 값을 계산할 수 있으며, 예를 들어, 서브 샘플링된 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 DC 값을 도출할 수 있다.
도 11의 1120을 참조하면, 부호화기 및 복호화기는 현재 블록의 상단 주변 픽셀들 및 현재 블록의 좌측 주변 픽셀들에 대해 서브 샘플링을 수행할 수 있다.
서브 샘플링이 수행된 후, 상단 주변 픽셀에서는 (4n-1, -1)의 좌표의 픽셀들만이 DC 값 계산에 사용될 수 있고, 좌측 주변 픽셀에서는 (-1, 4n-1)의 좌표의 픽셀들만이 DC 값 계산에 사용될 수 있다. 여기서, n은 자연수이고, 1부터 4까지의 값을 가질 수 있다. 부호화기 및 복호화기는 서브 샘플링된 픽셀들을 이용하여 DC 값을 계산할 수 있으며, 예를 들어, 서브 샘플링된 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 DC 값을 도출할 수 있다.
도 12는 DC 모드에서의 인트라 예측 방법의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다.
부호화기 및 복호화기는, DC 값 도출에 사용되는 픽셀의 개수가 많을수록, 많은 연산 시간 및/또는 큰 용량의 메모리를 필요로 할 수 있다. 이 때, DC 값 도출에 사용되는 픽셀의 개수가 감소되면, 연산에 필요한 시간 및/또는 메모리 용량이 감소될 수 있다. 따라서, 부호화기 및 복호화기는, 현재 블록의 크기에 관계 없이, 소정의 고정된 개수의 픽셀을 사용하여 DC 값을 도출할 수 있다. 상기 소정의 고정된 개수는 구현 및/또는 필요에 따라 다양한 값으로 설정될 수 있으며, 도 12는 상기 소정의 고정된 개수가 8인 경우의 실시예를 도시한다.
도 12의 1210을 참조하면, 현재 블록의 크기는 8x8일 수 있다. 이 때, 부호화기 및 복호화기는, 상단 주변 픽셀들 중 4개의 픽셀 및 좌측 주변 픽셀들 중 4개의 픽셀을 선택하여, 총 8개의 픽셀을 DC 값 도출에 이용할 수 있다. 예를 들어, DC 값은 상기 8개의 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 도출될 수 있다.
도 12의 1220을 참조하면, 현재 블록의 크기는 16x16일 수 있다. 이 때, 부호화기 및 복호화기는, 상단 주변 픽셀들 중 4개의 픽셀 및 좌측 주변 픽셀들 중 4개의 픽셀을 선택하여, 총 8개의 픽셀을 DC 값 도출에 이용할 수 있다. 예를 들어, DC 값은 상기 8개의 픽셀들의 픽셀값 평균에 의해 도출될 수 있다.
부호화기 및 복호화기는 현재 블록 내의 루마(luma) 성분뿐만 아니라, 크로마(chroma) 성분에 대해서도 인트라 예측을 수행할 수 있다. 크로마 성분에 대한 인트라 예측이 수행되는 경우에도 DC 모드가 사용될 수 있다. 부호화기 및 복호화기는, 크로마 성분에 대해 DC 모드 인트라 예측을 수행하는 경우에도, 상술한 도3 내지 도 12의 실시예에서와 동일한 방법을 사용하여 DC 값을 도출할 수 있다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드에서의 부호화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 부호화기는 인트라 예측에 필요한 참조 픽셀을 생성한다(S1310). 이 때, 부호화기는 현재 블록에 인접한 좌측 블록의 맨 오른쪽 수직 라인상의 픽셀들과 현재 블록에 인접한 상단 블록의 맨 아래쪽 수평 라인상의 픽셀들을 참조 픽셀 생성에 사용할 수 있다.
참조 픽셀은 그대로 사용될 수도 있고 AIS(Adaptive Intra Smoothing filter)를 통해 필터링된 후 사용될 수도 있다. 참조 픽셀이 AIS 필터링되는 경우에 사용되는 필터 계수는 [1,2,1], [1,1,4,1,1] 중 하나일 수 있으며, 후자의 필터 계수를 사용하는 필터가 더 급격한(sharp) 경계면을 제공할 수 있다. 부호화기는 AIS 필터가 사용되는지 여부에 대한 정보 및/또는 어떤 필터가 사용되는지에 대한 정보를 복호화기로 전송 또는 시그널링할 수 있다.
부호화기는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드를 결정한다(S1320). 인트라 예측 모드 결정은 예측 유닛별로 수행될 수 있다. 예측 모드 결정의 일 실시예로서, 소요 비트율과 왜곡량의 관계를 고려하여 최적의 예측 모드가 결정될 수 있다.
현재 블록에 대한 인트라 예측 모드는 각각에 대해 서로 다른 모드값이 할당된 복수의 인트라 예측 모드 중에서 결정될 수 있다. 일 실시예로, PU 크기에 따른 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드의 개수는, 다음 표 1과 같을 수 있다. 다만, 인트라 예측 모드의 개수는 표 1의 실시예에 한정되지 않으며, 구현 및/또는 필요에 따라 달라질 수 있다.
[표 1]
Figure pat00005

도 14는 루마 성분에 대한 인트라 예측 모드의 예측 방향 및 각 예측 방향에 할당된 모드값의 실시예를 개략적으로 나타내는 개념도이다. 도 14는 복수의 인트라 예측 모드를 도시하며, 각각의 인트라 예측 모드는 서로 다른 예측 방향을 가진다. 또한 각각의 인트라 예측 모드에 할당된 번호는 모드값이라 한다.
도 14를 참조하면, 모드값이 0인 경우 인접 블록의 픽셀값을 사용하여 수직 방향으로 예측이 수행될 수 있고, 모드값이 1인 경우 수평 방향으로 예측이 수행될 수 있다. 모드값이 2인 경우는 DC 모드로 불릴 수 있으며, 현재 블록 내의 픽셀값의 평균에 의해 예측 블록이 생성될 수 있다. 또한 나머지 모드의 경우, 해당 각도에 따라 인접 블록 픽셀값들을 이용하여 예측이 수행될 수 있다.
부호화기는 루마 성분의 예측 모드뿐만 아니라, 크로마 성분의 예측 모드도 결정할 수 있다.
부호화기는 현재 블록에 대한 예측 모드 정보를 부호화하여 복호화기로 전송할 수 있다. 부호화기는 인트라 예측 모드 정보를 복호화기로 전송하기 위해 소정의 구문 요소를 정의할 수 있으며, 정의된 구문 요소 값들은 매핑 테이블에 의해 엔트로피 부호화되어 복호화기로 전송될 수 있다.
현재 블록의 예측 모드는 현재 블록에 인접한 주변 블록의 예측 모드와 상관성이 클 수 있다. 따라서 부호화기는 주변 블록의 예측 모드를 이용하여 현재 블록의 예측 모드를 부호화함으로써 복호화기로 전송되는 비트량을 감소시킬 수 있다. 부호화기는 현재 블록의 MPM(Most Probable Mode)을 결정하고, MPM을 이용하여 현재 블록의 예측 모드를 부호화할 수 있다.
다시 도 13을 참조하면, 부호화기는 참조 픽셀 및 현재 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행한다(S1330). 부호화기는 인트라 예측을 수행함으로써, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 DC 모드인 경우, 부호화기는 상술한 도 3 내지 도 12의 인트라 예측 방법과 동일한 방법을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. DC 모드에서 예측 블록이 생성된 경우, 부호화기는 예측 효율을 높이기 위해 예측 블록 내에서 맨 위쪽 라인의 픽셀들과 맨 왼쪽 라인의 픽셀들을 필터링할 수 있다. 이 때, 부호화기는 예측 블록 내의 나머지 픽셀들은 필터링하지 않을 수 있다.
부호화기는 복호화기로 전송되는 비트 스트림을 생성한다(S1340).
부호화기는 현재 블록의 픽셀값과 필터링된 최종 예측 블록의 픽셀값을 픽셀 단위로 차분하여 잔차(residual) 신호, 즉 잔차 블록을 생성할 수 있다. 부호화기는 변환 커널(kernel)을 적용하여 잔차 신호를 변환 부호화할 수 있으며, 변환 부호화 커널의 크기는 2*2, 4*4, 8*8, 16*16, 32*32 또는 64*64일 수 있다. 일 실시예로 n*n 블록에 대한 변환 계수 C는 다음 수학식 9에 의해 계산될 수 있다.
[수학식 9]
C(n,n)=T(n,n) x B(n,n) x T(n,n)T
여기서, C(n,n)은 n*n 크기의 변환 계수에 대한 행렬이고, T(n,n)은 n*n 크기의 변환 커널 행렬이고, B(n,n)은 n*n 크기의 잔차 블록에 대한 행렬이다.
부호화기는 생성된 변환 계수를 양자화할 수 있다.
잔차 블록과 변환 계수 중 어떤 것이 전송되는 지는 RDO를 통해 결정될 수 있다. 예측이 잘 된 경우에는 변환 부호화 없이 잔차 블록, 즉 잔차 신호가 그대로 전송될 수 있다. 부호화기는 변환 부호화 전/후의 비용 함수(cost function)를 비교할 수 있으며, 비용이 최소화되는 방법을 선택할 수 있다. 이 때, 부호화기는 현재 블록에 대해 전송하는 신호의 타입(잔차 신호 또는 변환 계수)에 대한 정보를 복호화 장치로 전송할 수 있다.
부호화기는 변환 계수를 스캔할 수 있고, 스캔된 변환 계수와 현재 블록의 인트라 예측 모드를 엔트로피 부호화할 수 있다. 부호화된 정보들은 압축된 비트 스트림을 형성하여 네트워크 추상 계층(NAL: Network Abstraction Layer)을 통해 전송되거나 저장될 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 인트라 예측 모드에서의 복호화 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 15를 참조하면, 복호화기는 수신된 비트 스트림으로부터 잔차 블록 및 인트라 예측 모드를 도출한다(S1510).
복호화기는 수신된 비트 스트림을 엔트로피 복호화할 수 있다. 복호화기는 VLC(variable length coding) 테이블로부터 현재 블록의 인트라 예측 모드를 도출할 수 있다. 또한 복호화기는 VLC 테이블로부터 블록 타입 정보를 도출할 수도 있다. 복호화기는 현재 블록에 대해 수신한 신호가 잔차 신호인지 아니면 변환 계수인지에 관한 정보를 얻을 수 있고, 현재 블록에 대해 잔차 신호나 1차원 벡터 형태의 변환 계수를 얻을 수 있다. 수신된 비트 스트림에 복호화에 필요한 보조 정보(side information)가 포함되는 경우, 이들이 함께 엔트로피 복호화될 수도 있다.
복호화기는 엔트로피 복호화된 잔차 신호나 변환 계수를 역스캔하여 2차원 블록을 생성할 수 있다. 이 때, 잔차 신호의 경우 잔차 블록이 생성되고, 변환 계수의 경우 2차원 블록 형태의 변환 계수가 생성될 수 있다. 변환 계수가 생성된 경우 복호화기는 역양자화를 수행할 수 있다. 복호화기는 역양자화된 변환 계수를 역변환하여 잔차 블록을 생성할 수 있다. 역변환 과정은 다음 수학식 10에 의해 나타내어질 수 있다.
[수학식 10]
B(n,n)=T(n,n) x C(n,n) x T(n,n)T
또는
B(m,n)=T(m,m) x C(m,n) x T(n,n)T
다시 도 15를 참조하면, 복호화기는 인트라 예측에 필요한 참조 픽셀을 생성한다(S1520).
복호화기는 AIS 필터가 사용되는지 여부에 대한 정보 및/또는 어떤 필터가 사용되는지에 대한 정보를 부호화기로부터 수신할 수 있고, 상기 정보를 참조하여 현재 블록에 대한 참조 픽셀을 생성할 수 있다. 이 때, 부호화 단계에서와 마찬가지로, 복호화기는 현재 블록에 인접한, 이미 복호화되어 복원된 좌측 블록의 맨 오른쪽 수직 라인상의 픽셀들과 현재 블록에 인접한 상단 블록의 맨 아래쪽 수평 라인상의 픽셀들을 참조 픽셀 생성에 사용할 수 있다. 참조 픽셀 생성시, 부호화기 측에서 AIS 필터링이 적용된 경우에는 복호화기 측에서도 AIS(Adaptive Intra Smoothing) 필터링이 수행될 수 있다. 또한 복호화기는 필터 타입 정보를 이용하여 [1,2,1]과 [1,1,4,1,1] 중 하나의 필터 계수를 선택할 수 있다.
복호화기는 참조 픽셀 및 현재 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 인트라 예측을 수행한다(S1530). 복호화기는 인트라 예측을 수행함으로써, 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.
현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 DC 모드인 경우, 복호화기는 상술한 도 3 내지 도 12의 인트라 예측 방법과 동일한 방법을 사용하여 인트라 예측을 수행할 수 있다. DC 모드에서 예측 블록이 생성된 경우, 복호화기는 예측 효율을 높이기 위해 예측 블록 내에서 맨 위쪽 라인의 픽셀들과 맨 왼쪽 라인의 픽셀들을 필터링할 수 있다. 이 때, 복호화기는 예측 블록 내의 나머지 픽셀들은 필터링하지 않을 수 있다. 상기 필터링의 강도는 현재 블록의 크기가 작을수록 클 수 있다.
복호화기는 필터링된 최종 예측 블록의 픽셀값과 잔차 블록의 픽셀값을 픽셀 단위로 더하여 복원 블록을 생성한다(S1540).
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 흐름도 또는 순서도를 기초로 설명되고 있으나, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 병렬적으로 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타낸 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도 또는 흐름도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 본 발명은 실시예를 참조하여 설명되었으나, 상술한 실시예는 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합이 기술될 수는 없지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자는 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명에 대한 다양한 변경 또는 수정이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 현재 블록에 대한 복수의 참조 픽셀을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 복수의 참조 픽셀을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함하고,
    상기 참조 픽셀 결정 단계에서는, 상기 현재 블록에 인접한 픽셀로서, 상기 현재 블록에 인접한 복수의 블록 중 가용한 블록 내의 픽셀만을 참조 픽셀로 결정하고,
    상기 현재 블록에 인접한 복수의 블록은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 상단 블록 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 좌측 블록을 포함하는 인트라 예측 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 참조 픽셀 결정 단계에서는,
    상기 상단 블록이 모두 가용하지 않은 경우 상기 좌측 블록 내의 픽셀만을 참조 픽셀로 결정하고,
    상기 좌측 블록이 모두 가용하지 않은 경우 상기 상단 블록 내의 픽셀만을 참조 픽셀로 결정하는 인트라 예측 방법.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 현재 블록에 인접한 복수의 블록 중 일부 블록이 가용하지 않은 경우,
    상기 DC 값 도출 단계는,
    상기 복수의 참조 픽셀을 복수의 픽셀 그룹으로 분할하는 단계;
    상기 복수의 픽셀 그룹 별로 픽셀 평균값들을 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 픽셀 평균값들을 평균하여 상기 DC 값을 도출하는 단계를 포함하는 인트라 예측 방법.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 복수의 픽셀 그룹 각각에 포함된 참조 픽셀의 개수는 2의 n제곱(n은 임의의 자연수)개인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 복수의 픽셀 그룹의 개수는 2의 m제곱(m은 임의의 자연수)개인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 방법.
  6. 청구항 3에 있어서, 상기 픽셀 평균값 도출 단계는,
    상기 복수의 픽셀 그룹 중에서 선택된 픽셀 그룹에 대해 서브 샘플링을 수행하는 단계; 및
    상기 서브 샘플링된 픽셀 그룹에 대한 픽셀 평균값을 도출하는 단계를 포함하는 인트라 예측 방법.
  7. 청구항 3에 있어서, 상기 복수의 픽셀 그룹은,
    상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀들 중 가용한 픽셀들로 구성된 제1 픽셀 그룹 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀들 중 가용한 픽셀들로 구성된 제2 픽셀 그룹을 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 픽셀 평균값 도출 단계에서는,
    상기 제1 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들 중 2의 n제곱 개(n은 임의의 자연수)의 픽셀들만을 이용하여, 상기 제1 픽셀 그룹에 대한 픽셀 평균값을 도출하고,
    상기 제2 픽셀 그룹에 포함된 픽셀들 중 2의 m제곱 개(m은 임의의 자연수)의 픽셀들만을 이용하여, 상기 제2 픽셀 그룹에 대한 픽셀 평균값을 도출하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 방법.
  9. 현재 블록의 상단에 인접한 상단 주변 픽셀들 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 좌측 주변 픽셀들에 대해 서브 샘플링을 수행하는 단계; 및
    상기 서브 샘플링된 상단 주변 픽셀들 및 상기 서브 샘플링된 좌측 주변 픽셀들을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함하는 인트라 예측 방법.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 서브 샘플링 수행 단계에서는,
    2:1, 4:1 또는 8:1의 비율로 서브 샘플링을 수행하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 방법.
  11. 현재 블록에 대한 참조 픽셀을 도출하는 단계; 및
    상기 도출된 참조 픽셀을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함하고,
    상기 참조 픽셀 도출 단계에서는,
    상기 현재 블록의 상단에 인접한 상단 주변 픽셀들 중 가용하지 않은 상단 주변 픽셀이 존재하는 경우, 가용한 상단 주변 픽셀들의 픽셀 평균값으로 상기 가용하지 않은 상단 주변 픽셀을 패딩(padding)하고,
    상기 현재 블록의 좌측에 인접한 좌측 주변 픽셀들 중 가용하지 않은 좌측 주변 픽셀이 존재하는 경우, 가용한 좌측 주변 픽셀들의 픽셀 평균값으로 상기 가용하지 않은 좌측 주변 픽셀을 패딩(padding)하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 방법.
  12. 현재 블록에 대한 복수의 참조 픽셀을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 복수의 참조 픽셀을 이용하여, 상기 현재 블록에 대한 DC 값을 도출하는 단계를 포함하고,
    상기 참조 픽셀 결정 단계에서, 상기 복수의 참조 픽셀은 상기 현재 블록의 상단에 인접한 픽셀들 및 상기 현재 블록의 좌측에 인접한 픽셀들 중에서 결정되고,
    상기 복수의 참조 픽셀의 개수는 소정의 고정된 개수인 것을 특징으로 하는 인트라 예측 방법.
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