KR20130091800A - 인트라 예측 복호화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 인트라 예측 복호화 방법은 인트라 예측 정보 및 잔차신호를 역다중화하고, 상기 인트라 예측 정보 및 현재 예측 유닛에 인접한 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 이용하여, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복호하고, 상기 현재 예측 유닛의 이용 가능하지 않는 참조 화소들이 존재하는 경우, 하나 이상의 이용 가능한 참조 화소를 이용하여 참조 화소들을 생성하고, 상기 복호된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 참조 화소를 필터링하고, 상기 복호된 인트라 예측 모드 및 상기 참조 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 역다중화된 잔차 신호를 복호화하여 잔차블록을 생성하고, 상기 예측 블록 및 잔차 블록을 이용하여 복원블록을 생성한다. 따라서, 인트라 예측 모드의 수가 증가함에 따라 발생하는 추가의 부호화량을 효과적으로 줄일 수 있을 수 있는 예측 모드 부호화 방식에 대응하는 예측 모드 복호화 방식을 제공할 뿐 아니라, 원본 영상에 가까운 예측 블록을 생성함으로써 부호화량을 줄이는 부호화방식에 대응하는 복호화 방식을 제공하여, 동영상 부호화/복호화시의 고성능 압축 및 재생효율을 발휘하도록 하는 효과가 있다.

Description

인트라 예측 복호화 방법{METHOD FOR DECODING INTRA-PREDICTIONS}
본 발명은 인트라 예측 복호화 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 인트라 예측 모드를 복원하여 원신호에 가까운 예측 블록을 생성하고, 잔차신호를 복호하여 잔차 블록을 생성하고, 상기 생성된 예측 블록 및 잔차 블록을 이용하여 복원블록을 생성하는 인트라 예측 복호화 방법에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video coding)와 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해서 하나의 픽처를 매크로 블록으로 나눈다. 그리고, 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)을 이용해 각각의 매크로 블록을 부호화한다.
이 중에서 인트라 예측은 현재 픽처(picture)의 블록을 부호화하기 위해서 참조 픽처를 참조하는 것이 아니라, 부호화하려는 현재 블록과 공간적으로 인접한 화소값을 이용하여 부호화를 수행한다. 우선, 인접한 화소값을 이용하여 원본 매크로 블록과 비교하여 왜곡이 적은 인트라 예측 모드를 선택한다. 다음으로, 선택된 인트라 예측 모드 및 인접한 화소값을 이용하여 부호화하려는 현재 블록에 대한 예측값을 계산하고, 예측값과 원본 현재 블록의 화소값의 차이를 구한 후 이를 변환부호화, 양자화, 엔트로피 부호화를 통해 부호화한다. 그리고, 예측 모드도 부호화된다.
종래 기술에 따른 4×4 인트라 예측 모드에는 수직(vertical) 모드, 수평(horizontal) 모드, DC(direct current) 모드, 대각선 왼쪽(diagonal down-left) 모드, 대각선 오른쪽(diagonal down-right) 모드, 수직 오른쪽(vertical right) 모드, 수직 왼쪽(vertical left) 모드, 수평 위쪽(horizontal-up) 모드 및 수평 아래쪽(horizontal-down) 모드의 총 9개의 모드가 존재한다.
H.264 표준안에 따르면 영상을 4x4 영상을 부호화함에 있어 9가지 모드 중 어느 하나로 현재 블록의 예측블록을 생성하여 부호화한다. 또한, 최근에 표준화가 진행중인 HEVC에서는 블록의 크기에 따라 17가지 또는 34가지의 인트라 예측 모드가 존재한다.
그러나, 현재 블록에 포함된 화소들에 인접한 화소값들 중 일부 또는 전부가 존재하지 않거나, 부호화되지 않은 경우에는 인트라 예측 모드 중 일부 또는 전부를 적용할 수 없는 문제점이 발생한다. 적용 가능한 인트라 모드 중 선택하여 인트라 예측을 수행하면, 현재 블록과 예측블록 사이의 잔차신호(residue)가 크게 되므로 영상 압축의 효율이 떨어진다.
또한, 인트라 예측 모드의 수가 증가함에 따라, 기존의 인트라 예측 모드를 부호화하는 방법보다 효과적인 인트라 예측 모드를 부호화하는 방식이 필요하고, 이에 대응하여 효과적으로 인트라 예측 모드를 복호화하여 복원블록을 생성하는 방식이 필요하다.
본 발명이 이루고자 하는 목적은 인트라 예측 모드 따라 원본 영상과 유사한 예측 블록을 생성하고, 잔차신호를 복호화하여 잔차 블록을 생성하고, 상기 생성된 잔차 블록과 예측 블록을 이용하여 복원블록을 생성하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따른 인트라 예측 복호화 방법은 인트라 예측 정보 및 잔차신호를 역다중화하고, 상기 인트라 예측 정보 및 현재 예측 유닛에 인접한 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 이용하여, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복호하고, 상기 현재 예측 유닛의 이용 가능하지 않는 참조 화소들이 존재하는 경우, 하나 이상의 이용 가능한 참조 화소를 이용하여 참조 화소들을 생성하고, 상기 복호된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 참조 화소를 필터링하고, 상기 복호된 인트라 예측 모드 및 상기 참조 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 역다중화된 잔차 신호를 복호화하여 잔차블록을 생성하고, 상기 예측 블록 및 잔차 블록을 이용하여 복원블록을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 인트라 예측 복호화 방법은 원본 영상에 유사한 예측 블록을 생성하기 위해, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복호하고, 상기 복호된 인트라 예측 모드에 따라 참조 화소들을 적응적으로 필터링하여 예측 블록을 생성한다. 또한, 잔차신호를 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 복호화함으로써 잔차 블록을 생성한다. 따라서, 원본 영상에 가까운 상기 예측 블록과 상기 잔차블록을 결합함으로서 복원블록을 생성한다. 따라서, 인트라 예측 모드의 수가 증가함에 따라 발생하는 추가의 부호화량을 효과적으로 줄일 수 있을 수 있는 예측 모드 부호화 방식에 대응하는 예측 모드 복호화 방식을 제공할 뿐 아니라, 원본 영상에 가까운 예측 블록을 생성함으로써 부호화량을 줄이는 부호화방식에 대응하는 복호화 방식을 제공하여, 동영상 부호화/복호화시의 고성능 압축 및 재생효율을 발휘하도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치의 인트라 예측부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 인트라 예측에 사용되는 참조 화소들의 위치를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 방향성 인트라 예측 모드를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 동영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 동영상 복호화 장치의 인트라 예측부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명에 따른 인트라 예측 모드의 복호화 과정을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 예측 모드의 수가 가변일 경우의 본 발명에 따른 인트라 예측 모드를 복원하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 예측 모드의 수가 고정일 경우의 본 발명에 따른 인트라 예측 모드를 복원하는 과정을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 여러가지 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
도 1은 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 동영상 부호화 장치(100)는 픽쳐 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 스캐닝부(131), 엔트로피 부호화부(140), 인트라 예측부(150), 인터 예측부(160), 역양자화부(135), 역변환부(125), 후처리부(170), 픽쳐 저장부(180), 감산부(190) 및 가산부(195)를 포함한다.
픽쳐 분할부(110)는 입력되는 비디오 신호를 분석하여 픽쳐를 가장 큰 코딩 유닛마다 소정 크기의 코딩 유닛으로 분할하여 예측 모드를 결정하고, 상기 코딩 유닛별로 예측 유닛의 크기를 결정한다. 그리고, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 예측 모드에 따라 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로 보낸다. 또한, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 감산부(190)로 보낸다.
변환부(120)는 입력된 예측 유닛의 원본 블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)에서 생성된 예측 블록의 잔차신호인 잔차 블록을 변환한다. 상기 잔차 블록은 코딩 유닛으로 구성된다. 코딩 유닛으로 구성된 잔차 블록은 최적의 변환 단위로 분할되어 변환된다. 예측 모드(intra or inter)에 따라 서로 다른 변환 매트릭스가 결정될 수 있다. 또한, 인트라 예측의 잔차 신호는 인트라 예측 모드에 따라 방향성을 가지므로 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 변환 매트릭스가 결정될 수 있다. 변환 단위는 2개(수평, 수직)의 1차원 변환 매트릭스에 의해 변환될 수 있다. 예를 들어, 인터 예측의 경우에는 미리 결정된 1개의 변환 매트릭스가 결정된다. 반면에, 인트라 예측의 경우, 인트라 예측 모드가 수평인 경우에는 잔차 블록이 수직방향으로의 방향성을 가질 확률이 높아지므로, 수직방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용하고, 수평방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를 적용한다. 인트라 예측 모드가 수직인 경우에는 수직방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를, 수평 방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용한다. DC 모드의 경우에는 양방향 모두 DCT 기반 정수 매트릭스를 적용한다. 또한, 인트라 예측의 경우, 변환 단위의 크기에 의존하여 변환 매트릭스가 적응적으로 결정될 수도 있다.
양자화부(130)는 상기 변환 매트릭스에 의해 변환된 잔차 블록의 계수들을 양자화하기 위한 양자화 스텝 사이즈를 코딩 유닛별로 결정한다. 양자화 스텝 사이즈는 미리 정해진 크기 이상의 부호화 단위별로 결정된다. 상기 미리 정해진 크기는 8x8 또는 16x16일 수 있다. 그리고, 결정된 양자화 스텝 사이즈 및 예측 모드에 따라 결정되는 양자화 매트릭스를 이용하여 상기 변환 블록의 계수들을 양자화한다. 양자화부(130)는 현재 부호화 단위의 양자화 스텝 사이즈 예측자로서 현재 부호화 단위에 인접한 부호화 단위의 양자화 스텝 사이즈를 이용한다.
양자화부(130)는 현재 부호화 단위의 좌측 부호화 단위, 상측 부호화 단위, 좌상측 부호화 단위 순서로 검색하여 1개 또는 2개의 유효한 양자화 스텝 사이즈를 이용하여 현재 부호화 단위의 양자화 스텝 사이즈 예측자를 생성한다. 예를 들어, 상기 순서로 검색된 유효한 첫번째 양자화 스텝 사이즈를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정할 수 있다. 또한, 상기 순서로 검색된 유효한 2개의 양자화 스텝 사이즈의 평균값을 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정할 수도 있고, 1개만이 유효한 경우에는 이를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정할 수 있다. 상기 양자화 스텝 사이즈 예측자가 결정되면, 현재 부호화 단위의 양자화 스텝 사이즈와 상기 양자화 스텝 사이즈 예측자 사이의 차분값을 엔트로피 부호화부(140)로 전송한다.
한편, 현재 코딩 유닛의 좌측 코딩 유닛, 상측 코딩 유닛, 좌상측 코딩 유닛 모두가 존재하지 않을 가능성이 있다. 반면에 최대 코딩 유닛 내의 부호화 순서 상으로 이전에 존재하는 코딩 유닛이 존재할 수 있다. 따라서, 현재 코딩 유닛에 인접한 코딩 유닛들과 상기 최대 코딩 유닛 내에서는 부호화 순서상 바로 이전의 코딩 유닛이 후보자가 될 수 있다. 이 경우, 1) 현재 코딩 유닛의 좌측 코딩 유닛, 2) 현재 코딩 유닛의 상측 코딩 유닛, 3) 현재 코딩 유닛의 좌상측 코딩 유닛, 4) 부호화 순서상 바로 이전의 코딩 유닛 순서로 우선순위를 둘 수 있다. 상기 순서는 바뀔 수 있고, 상기 좌상측 코딩 유닛은 생략될 수도 있다.
상기 양자화된 변환 블록은 역양자화부(135)와 스캐닝부(131)로 제공된다.
스캐닝부(131)는 양자화된 변환 블록의 계수들을 스캐닝하여 1차원의 양자화 계수들로 변환한다. 양자화 후의 변환 블록의 계수 분포가 인트라 예측 모드에 의존적일 수 있으므로, 스캐닝 방식은 인트라 예측 모드에 따라 결정된다. 또한, 계수 스캐닝 방식은 변환 단위의 크기에 따라 달리 결정될 수도 있다. 상기 스캔 패턴은 방향성 인트라 예측 모드에 따라 달라질 수 있다. 양자화 계수들의 스캔순서는 역방향으로 스캔한다.
상기 양자화된 계수들이 복수개의 서브셋으로 분할된 경우에는 각각의 서브셋 내의 양자화 계수들에 동일한 스캔패턴을 적용한다. 상기 복수개의 서브셋은 하나의 메인 서브셋과 적어도 하나 이상의 잔여 서브셋으로 구성된다. 메인 서브셋은 DC 계수를 포함하는 좌상측에 위치하고, 상기 잔여 서브셋은 메인 서브셋 이외의 영역을 커버한다.
서브셋 간의 스캔패턴은 지그재그 스캔을 적용한다. 스캔 패턴은 메인 서브셋으로부터 순방향으로 잔여 서브셋들로 스캔하는 것이 바람직하나, 그 역방향도 가능하다. 또한, 서브셋 내의 양자화된 계수들의 스캔패턴과 동일하게 서브셋 간의 스캔패턴을 설정할 수도 있다. 이 경우, 서브셋 간의 스캔패턴이 인트라 예측 모드에 따라 결정된다. 한편, 부호기는 상기 변환 유닛내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타낼 수 있는 정보를 복호기로 전송한다. 각 서브셋 내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타낼 수 있는 정보도 복호기로 전송한다. 상기 정보는 각각의 서브셋 내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타내는 정보일 수 있다.
역양자화(135)는 상기 양자화된 양자화 계수를 역양자화한다. 역변환부(125)는 역양자화된 변환 계수를 공간 영역의 잔차 블록으로 복원한다. 가산기는 상기 역변환부에 의해 복원된 잔차블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로부터의 예측 블록을 합쳐서 복원 블록을 생성한다.
후처리부(170)는 복원된 픽쳐에 발생하는 블록킹 효과의 제거하기 위한 디블록킹 필터링 과정, 화소 단위로 원본 영상과의 차이값을 보완하기 위한 적응적 오프셋 적용 과정 및 코딩 유닛으로 원본 영상과의 차이값을 보완하기 위한 적응적 루프 필터링 과정을 수행한다.
디블록킹 필터링 과정은 미리 정해진 크기 이상의 크기를 갖는 예측 유닛 및 변환 단위의 경계에 적용하는 것이 바람직하다. 상기 크기는 8x8일 수 있다. 상기 디블록킹 필터링 과정은 필터링할 경계(boundary)를 결정하는 단계, 상기 경계에 적용할 경계 필터링 강도(bounary filtering strength)를 결정하는 단계, 디블록킹 필터의 적용 여부를 결정하는 단계, 상기 디블록킹 필터를 적용할 것으로 결정된 경우, 상기 경계에 적용할 필터를 선택하는 단계를 포함한다.
상기 디블록킹 필터의 적용 여부는 i) 상기 경계 필터링 강도가 0보다 큰지 여부 및 ii) 상기 필터링할 경계에 인접한 2개의 블록(P 블록, Q블록) 경계 부분에서의 화소값들이 변화 정도를 나타내는 값이 양자화 파라미터에 의해 결정되는 제1 기준값보다 작은지 여부에 의해 결정된다.
상기 필터는 적어도 2개 이상인 것이 바람직하다. 블록 경계에 위치한 2개의 화소들간의 차이값의 절대값이 제2 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상대적으로 약한 필터링을 수행하는 필터를 선택한다. 상기 제2 기준값은 상기 양자화 파라미터 및 상기 경계 필터링 강도에 의해 결정된다.
적응적 오프셋 적용 과정은 디블록킹 필터가 적용된 영상내의 화소와 원본 화소간의 차이값(distortion)을 감소시키기 위한 것이다. 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 상기 적응적 오프셋 적용 과정을 수행할지 여부를 결정할 수 있다. 픽쳐 또는 슬라이스는 복수개의 오프셋 영역들로 분할될 수 있고, 각 오프셋 영역별로 오프셋 타입이 결정될 수 있다. 오프셋 타입은 미리 정해진 개수(예를 들어, 4개)의 에지 오프셋 타입과 2개의 밴드 오프셋 타입을 포함할 수 있다. 오프셋 타입이 에지 오프셋 타입일 경우에는 각 화소가 속하는 에지 타입을 결정하여, 이에 대응하는 오프셋을 적용한다. 상기 에지 타입은 현재 화소와 인접하는 2개의 화소값의 분포를 기준으로 결정한다.
적응적 루프 필터링 과정은 디블록킹 필터링 과정 또는 적응적 오프셋 적용 과정을 거친 복원된 영상과 원본 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. 적응적 루프 필터링은 상기 결정된 ALF는 4x4 크기 또는 8x8 크기의 블록에 포함된 화소 전체에 적용될 수 있다. 적응적 루프 필터의 적용 여부는 코딩 유닛별로 결정될 수 있다. 각 코딩 유닛에 따라 적용될 루프 필터의 크기 및 계수는 달라질 수 있다. 코딩 유닛별 상기 적응적 루프 필터의 적용 여부를 나타내는 정보는 각 슬라이스 헤더에 포함될 수 있다. 색차 신호의 경우에는, 픽쳐 단위로 적응적 루프 필터의 적용 여부를 결정할 수 있다. 루프 필터의 형태도 휘도와 달리 직사각형 형태를 가질 수 있다.
적응적 루프 필터링은 슬라이스별로 적용 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 현재 슬라이스에 적응적 루프 필터링이 적용되는지 여부를 나타내는 정보는 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더에 포함된다. 현재 슬라이스에 적응적 루프 필터링이 적용됨을 나타내면, 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 추가적으로 적응적 루프 필터링 과정에 사용되는 휘도 성분의 수평 및/또는 수직 방향의 필터 길이를 나타내는 정보를 포함한다.
슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 필터 세트의 수를 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 이때 필터 세트의 수가 2 이상이면, 필터 계수들이 예측 방법을 사용하여 부호화될 수 있다. 따라서, 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 필터 계수들이 예측 방법으로 부호화되는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있으며, 예측 방법이 사용되는 경우에는 예측된 필터 계수를 포함한다.
한편, 휘도 뿐만 아니라, 색차 성분들도 적응적으로 필터링될 수 있다. 따라서, 색차 성분 각각이 필터링되는지 여부를 나타내는 정보를 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더가 포함할 수 있다. 이 경우, 비트수를 줄이기 위해 Cr과 Cb에 대한 필터링 여부를 나타내는 정보를 조인트 코딩(즉, 다중화 코딩)할 수 있다. 이때, 색차 성분들의 경우에는 복잡도 감소를 위해 Cr과 Cb를 모두 필터링하지 않는 경우가 가장 빈번할 가능성이 높으므로, Cr과 Cb를 모두 필터링하지 않는 경우에 가장 작은 인덱스를 할당하여 엔트로피 부호화를 수행한다. 그리고, Cr 및 Cb를 모두 필터링하는 경우에 가장 큰 인덱스를 할당하여 엔트로피 부호화를 수행한다.
픽쳐 저장부(180)는 후처리된 영상 데이터를 후처리부(160)로부터 입력 받아 픽쳐(picture) 단위로 영상을 복원하여 저장한다. 픽쳐는 프레임 단위의 영상이거나 필드 단위의 영상일 수 있다. 픽쳐 저장부(180)는 다수의 픽쳐를 저장할 수 있는 버퍼(도시되지 않음)를 구비한다.
인터 예측부(160)는 상기 픽쳐 저장부(180)에 저장된 적어도 하나 이상의 참조 픽쳐를 이용하여 움직임 추정을 수행하고, 참조 픽쳐를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터를 결정한다. 그리고, 결정된 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터에 따라, 픽쳐 저장부(180)에 저장된 다수의 참조 픽쳐들 중 움직임 추정에 이용된 참조 픽쳐로부터, 부호화하고자 하는 예측 유닛에 대응하는 예측 블록을 추출하여 출력한다.
인트라 예측부(150)는 현재 예측 유닛이 포함되는 픽처 내부의 재구성된 화소값을 이용하여 인트라 예측 부호화를 수행한다. 인트라 예측부(150)는 예측 부호화할 현재 예측 유닛을 입력 받아 현재 블록의 크기에 따라 미리 설정된 개수의 인트라 예측 모드 중에 하나를 선택하여 인트라 예측을 수행한다. 인트라 예측부는 인트라 예측 블록을 생성하기 위해 참조 화소를 적응적으로 필터링한다. 참조 화소가 이용 가능하지 않은 경우에는 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 참조 화소들을 생성할 수 있다.
엔트로피 부호화부(140)는 양자화부(130)에 의해 양자화된 양자화 계수, 인트라 예측부(140)로부터 수신된 인트라 예측 정보, 인터 예측부(150)로부터 수신된 움직임 정보 등를 엔트로피 부호화한다.
도 2는 본 발명에 따른 부호화 장치(100)의 인트라 예측부(150)를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 인트라 예측부(150)는 참조화소 생성부(151), 참조화소 필터링부(152), 예측블록 생성부(153), 예측모드 결정부(154) 및 예측모드 부호화부(155)를 포함한다.
참조화소 생성부(151)는 인트라 예측을 위한 참조 화소들의 생성 여부를 판단하고, 생성될 필요성이 있을 경우 참조 화소를 생성한다.
도 3은 현재 예측 유닛의 인트라 예측에 사용되는 참조 화소들의 위치를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 현재 예측 유닛의 상측 참조 화소들은 상측 참조 화소들, 좌측 참조 화소들 및 코너 참조화소로 구성된다. 현재 예측 유닛의 상측 참조 화소들은 현재 예측 유닛의 가로 길이의 2배에 걸쳐 존재하는 화소들(영역 C, D)이고, 현재 예측 유닛의 좌측 화소들은 좌측 참조 화소들은 현재 예측 유닛의 세로길이의 2배에 걸쳐 존재하는 화소들(영역 A, B)이다. 현재 예측 유닛의 코너 참조화소는 (x=-1, y=-1)에 위치한다.
참조 화소 생성부(151)는 참조화소들이 이용 가능(available)한지를 판단한다. 참조 화소의 일부가 이용 가능하지 않을 경우에는 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소들을 생성한다.
현재 예측 유닛이 픽쳐 또는 슬라이스의 상측 경계에 위치하는 경우에는 현재 예측 유닛의 상측 참조화소들(영역 C, D)과 코너 참조화소가 존재하지 않는다. 마찬가지로, 현재 예측 유닛이 픽쳐 또는 슬라이스의 좌측 경계에 위치하는 경우에는 좌측 참조 화소들(영역 A, B)과 코너 참조화소가 존재하지 않는다. 이와 같이 어느 한쪽의 참조화소들 및 코너 참조화소가 이용 가능하지 않을 경우, 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소를 생성할 수 있다. 전자의 경우, 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소는 좌측 가장 위쪽의 참조화소(즉, 영역 A의 가장 위쪽 참조화소)이다. 후자의 경우, 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소는 상측 가장 왼쪽의 참조화소(즉, 영역 C의 가장 왼쪽의 참조화소)이다.
다음으로, 부호화할 현재 예측 유닛의 상측 또는 좌측의 참조 화소들 중 일부분이 이용 가능하지 않은 경우에 대해 설명한다. 이용 가능하지 않은 참조화소를 기준으로 1) 한쪽 방향으로만 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우와, 2) 양쪽 모두 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우의 2가지가 존재한다.
먼저, 이용 가능하지 않은 참조화소를 기준으로 한쪽 방향으로만 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우에 대해 설명한다.
현재 예측 유닛의 상측에 인접하는 참조 화소들(영역 C)은 유효하나 우상측 참조 화소들(영역 D)이 유효하지 않을 수 있다. 현재 예측 유닛이 픽쳐 또는 슬라이스의 우측 경계 또는 최대 코딩 유닛의 우측 경계에 위치하는 경우에는 영역 D의 참조화소들이 이용 가능하지 않다. 이 경우에는 하나 이상의 상측 참조화소들을 이용하여 우상측 참조 화소들(영역 D)을 생성한다. 바람직하게는 상측 최우측 참조 화소를 복사할 수 있다. 또한, 2개 이상의 상측 참조 화소를 이용하여 우상측 참조 화소들을 생성할 수도 있다.
현재 예측 블록의 좌측에 인접하는 참조 화소들(영역 A)은 유효하나 좌하측 참조 화소들(영역 B)이 유효하지 않을 수 있다. 현재 예측 유닛이 픽쳐 또는 슬라이스의 아래측 경계 또는 최대 코딩 유닛의 아래측 경계에 위치하는 경우에는 영역 B의 참조화소들이 이용 가능하지 않다. 이 경우에는 하나 이상의 좌측 참조 화소들을 이용하여 좌하측 참조 화소들(영역 B)을 생성한다. 바람직하게는 좌측 최하측 참조 화소를 복사할 수 있다. 또한, 2개 이상의 좌측 참조 화소를 이용하여 좌하측 참조 화소들을 생성할 수도 있다.
상기 경우와 같이, 이용 가능하지 않은 참조화소를 기준으로 한쪽 방향으로만 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우에는 가장 가까운 위치에 존재하는 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소들을 생성할 수 있다. 또 다른 방법으로 가장 가까운 위치에 존재하는 복수개의 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 참조 화소들을 생성할 수도 있다.
다음으로, 이용 가능하지 않은 참조화소를 기준으로 양쪽 방향 모두 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우에 대해 설명한다.
예를 들어, 현재 예측 유닛이 슬라이스의 상측 경계에 위치하고, 상기 현재 예측 유닛의 우상측 예측 유닛이 이용 가능한 경우, 현재 예측 유닛의 영역 C에 대응하는 참조 화소들은 이용 가능하지 않지만, 영역 A 및 영역 D에 위치하는 참조화소들은 이용 가능하다. 이와 같이 양쪽 모두 이용 가능한 참조화소가 존재하는 경우에는, 각 방향으로 가장 가까운 위치에 존재하는 이용 가능한 참조화소 1개씩을 선택하여, 이들(즉, 영역 A의 가장 위쪽 참조화소와 영역 D의 가장 왼쪽 참조화소)을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조화소들을 생성한다.
상기 2개 참조 화소(각 방향으로 가장 가까운 위치에 존재하는 화소)의 반올림한 평균값을 참조화소값으로 생성할 수도 있다. 그러나, 상기 2개의 참조 화소값의 차이가 클 경우가 발생할 가능성이 있으므로, 선형 보간 방법을 사용하여 참조 화소를 생성할 수도 있다. 구체적으로 이용 가능한 2개의 참조 화소들과의 위치를 고려하여 현재 위치의 이용 가능하지 않은 참조 화소를 생성할 수 있다.
참조화소 필터링부(152)는 현재 예측 유닛의 참조화소들을 적응적으로 필터링한다.
도 4를 참조하여, 참조화소 필터링부(152)의 동작을 설명한다. 도 4는 본 발명에 따른 방향성 인트라 예측 모드를 나타내는 도면이다.
참조화소 필터링부(152)는 인트라 예측 모드 및 참조 화소의 위치에 따라 적응적으로 필터링한다.
예측모드가 수직(모드 0), 수평(모드 1), DC(모드 2)인 경우에는 참조 화소들에 필터를 적용하지 않는다. 그 이외의 방향성 모드들에 대해서는 적응적으로 참조 화소를 필터링한다. 또한, 현재 예측 유닛의 상측의 참조화소들 중 가장 오른쪽의 참조 화소(즉 (x=2N-1, y=-1)에 위치하는 참조 화소)와 현재 예측 유닛의 좌측의 참조 화소들 중 가장 아래쪽에 위치하는 참조 화소(즉 (x=-1, y=2N-1)에 위치하는 참조 화소) 필터링 하지 않고, 나머지 화소들은 이웃하는 2개의 화소들을 이용하여 필터링한다.
상기 필터링은 참조화소들 사이의 화소값의 변화량을 스무딩(smoothing)하기 위한 것으로, low-pass filter를 적용한다. Low-pass filter는 3-tap 필터인 [1, 2, 1] 또는 5-tap 필터인 [1, 2, 4, 2, 1]일 수 있다.
상기 low-pass filter는 현재 예측 유닛의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 적용된다.
인트라 예측 방향이 수평 또는 수직 방향에 대해 45° 기울어진 모드들(모드 3, 6, 9)에 대해서는 예측 유닛의 크기에 따라 적응적으로 필터를 적용한다. 이 경우, 미리 정해진 크기보다 작은 예측 유닛에 대해서는 제1 필터를, 미리 정해진 크기 이상의 예측 유닛에 대해서는 스무딩 효과가 더 큰 제2 필터를 사용할 수 있다. 상기 미리 정해진 크기는 16x16일 수 있다.
그리고, 상기 수직 또는 수평 모드와, 상기 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드들 사이에 존재하는 모드들에 대해서는 예측 유닛의 크기에 따라 적응적으로 필터를 적용한다. 이 경우, 상기 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드에 인접하는 미리 정해진 개수의 모드들에서만 필터를 적용할 수 있다. 방향성 인트라 예측 모드의 수가 동일한 예측 유닛들에 대해서는, 상기 미리 정해진 개수는 예측 유닛의 크기가 클수록 증가한다. 즉, 8x8 예측 유닛에 대해서는 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드와 이에 인접하는 제1 개수의 모드에서 필터링을 수행하고, 16x16 예측 유닛에 대해서는 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드와 이에 인접하는 제2 개수의 모드에서 필터링을 수행하고, 32x32 예측 유닛에 대해서는 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드와 이에 인접하는 제3 개수의 모드에서 필터링을 수행한다. 여기서, 제1개수는 제2개수보다 작거나 같고, 제2개수는 제3개수보다 작거나 같다.
예측블록 생성부(153)는 인트라 예측 모드에 대응하는 예측 블록을 생성한다. 상기 예측 블록은 인트라 예측 모드에 기초하여 참조 화소들을 이용한다.
DC 모드의 경우에는, 예측 블록이 참조화소들의 평균값으로 이루어지기 때문에 참조화소들과 인접하는 예측 블록 내의 화소 사이에는 단차가 발생할 수 있다. 따라서, 참조화소들과 인접하는 예측 블록 내의 상측 라인의 화소들 및 좌측 라인의 화소들은 참조화소들을 이용하여 필터링한다. 구체적으로, 예측 블록 내의 좌상측 코너에 위치하는 화소는 인접하는 참조화소가 2개(상측 참조화소와 좌측 참조화소)이므로, 3-tap 필터를 이용하여 상기 좌상측 코너의 화소를 필터링(또는 스무딩)한다. 그리고, 그 이외의 화소들(즉, 예측 블록 내의 상측 라인의 화소들 및 좌측 라인의 화소들)은 인접하는 참조화소가 1개이므로 2-tap 필터를 이용하여 필터링한다.
Planar 모드에서는 코너 참조 화소, 좌측 참조 화소 및 상측 참조 화소를 이용하여 예측 블록의 참조 화소를 생성한다. 생성하고자 하는 참조 화소의 위치가 (a, b)인 경우 생성되는 참조 화소 X(a, b)는 코너 참조 화소 C(x=-1, y=-1), 상측 참조 화소 T(x=a, y=-1) 및 좌측 참조 화소 L(x=-1, y=b)를 이용할 수 있다. 플래너 모드에서는 예측 블록을 필터링하지 않는다.
수직 모드(모드 번호 0)에서는 상측 참조 화소를 그대로 복사할 경우, 예측 블록 내의 좌측 화소들과 이에 인접하는 좌측 참조화소들 사이에 correlation이 떨어지게 된다. 상측으로부터 멀어질수록 correlation이 감소하게 된다. 마찬가지로, 수평 모드(모드 번호 1)에서는 예측 블록 내의 상측 화소들과 상측 참조픽셀 사이의 관계도 우측으로 갈수록 correlation이 떨어지게 된다. 이로 인해 수직 모드에서는 예측 블록의 아래쪽으로 갈수록 원본 예측 유닛과의 차이값이 커지게 된다.
따라서, 상기 차이값을 줄이기 위해 수직 모드인 경우에는 예측 블록의 좌측 부분의 픽셀들을 예측 블록 생성에 이용되지 않은 좌측 참조픽셀들을 이용하여 필터링할 수 있다. 마찬가지로, 수평 모드인 경우에는 예측 블록의 상측 부분의 픽셀들을 예측 블록 생성에 이용되지 않은 상측 참조픽셀들을 이용하여 필터링할 수 있다.
모드번호 0과 6 사이의 방향성을 갖는 인트라 예측 모드들(모드번호 22, 12, 23, 5, 24, 13, 25) 및 모드번호 6을 갖는 인트라 예측 모드의 경우, 현재 예측 유닛의 상측 참조픽셀들만을 이용하여 예측 블록이 생성되면, 참조픽셀과 인접하는 생성된 예측블록의 좌측 라인의 픽셀들과 상기 참조픽셀 사이의 단차는 아래쪽으로 갈수록 커질 수 있다.
마찬가지로, 모드번호 1과 9 사이의 방향성을 갖는 인트라 예측 모드(모드번호 30, 16, 31, 8, 32, 17, 33)들 및 모드번호 9를 갖는 인트라 예측 모드의 경우, 현재 예측 유닛의 좌측 참조픽셀들만을 이용하여 예측 블록이 생성되면, 참조픽셀과 인접하는 생성된 예측블록의 상측 라인의 픽셀들과 상기 참조픽셀 사이의 단차는 오른쪽으로 갈수록 단차가 커질 수 있다.
따라서, 상기 단차를 보완하기 위해 DC 이외의 방향성 모드에 대해서도 적응적으로 예측 블록의 일부 화소들을 필터링할 수 있다. 또는 상기 단차를 보완하기 위해 예측 블록 생성을 위해 상측 및 좌측 참조픽셀들을 모두 이용할 수도 있다.
먼저, 예측 블록의 일부 화소들을 필터링하는 방법에 대해 설명한다.
모드번호가 6일 경우에는 상측 참조화소들을 이용하여 예측 블록을 생성하고, 상기 좌측 참조화소와 인접하는 생성된 예측 블록내의 좌측 화소들을 필터링한다. 현재 예측 유닛의 크기에 따라 생성된 예측 블록내의 필터링하는 예측블록에 화소의 영역이 달라질 수 있다. 즉, 예측 유닛의 크기에 따라 필터링 되는 라인의 수와 라인 내에서의 필터링되는 픽셀들의 비율이 달라질 수 있다. 예측 유닛의 크기가 커질수록 필터링 되는 라인의 수가 같거나 증가할 수 있다. 도한, 라인 내에서의 필터링되는 픽셀들의 비율이 감소할 수 있다. 또한, 참조픽셀로부터 멀어질수록 필터링 강도를 낮출 수 있다.
예를 들어, 4x4 예측 유닛에 대해서는 생성된 예측 블록내의 좌측 첫번째 라인에 위치하는 픽셀들, 즉, (x=0, y=0~3)에 위치하는 픽셀들만을 필터링할 수 있다. 8x8 예측 유닛에 대해서는 좌측 첫번째 라인에 위치하는 모든 픽셀들 및 두번째 라인에 위치하는 일부 픽셀들을 필터링할 수 있다. 상기 일부 픽셀들은, 예를 들어, (x=1, y=4~7)에 위치하는 픽셀들일 수 있다. 16x16 예측 유닛에 대해서는 좌측 첫번째 라인에 위치하는 모든 픽셀들, 두번째 라인에 위치하는 제1 개수의 픽셀들, 세번째 라인에 위치하는 제2개수의 픽셀들을 필터링할 수 있다. 상기 제1 개수의 픽셀들은, 예를 들어, (x=1, y=4~7)에 위치하는 픽셀들일 수 있다. 상기 제2 개수의 픽셀들은, 예를 들어, (x=2, y=8~15)에 위치하는 픽셀들일 수 있다. 또한, 32x32 예측 유닛에 대해서는 좌측 첫번째 라인에 위치하는 모든 픽셀들, 두번째 라인에 위치하는 제1 개수의 픽셀들, 세번째 라인에 위치하는 제2개수의 픽셀들 및 네번째 라인의 제3 개수의 픽셀들을 필터링할 수 있다. 제3 개수의 픽셀들은 (x=3, y=16~31)에 위치하는 픽셀들일 수 있다.
모드번호 0, 6 사이의 방향성을 갖는 모드들 중 모드 번호 6에 가까운 방향성을 갖는 소정 개수의 모드들에 대해서도 모드번호 6와 동일한 방법으로 필터링을 수행할 수 있다. 이 경우 모드 번호 6으로부터 먼 모드일수록 멀어질수록 필터링 해야 할 화소의 수가 같거나 작아질 수 있다. 모드번호 0, 6 사이의 방향성을 갖는 모드들 중 모드 번호 0에 가까운 방향성을 갖는 소정 개수의 모드들에 대해서는 수직 모드와 동일한 방법으로 필터링이 수행될 수도 있다.
모드번호가 9인 경우에도 모드번호 6과 동일한 방법을 적용한다. 그리고, 상기 모드번호 1, 9 사이의 방향성을 갖는 모드들에 대해서는 모드번호 0과 6 사이의 방향성을 갖는 모드들과 동일한 방법 적용한다.
한편, 모드번호 6 및 이에 인접한 소정 개수의 모드들에 대해서는 상기한 예측 블록의 일부 화소들을 필터링하는 방법을 적용하지 않고, 상측 및 좌측 참조픽셀들을 모두 이용하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 마찬가지로 모드번호 9와 이에 인접한 소정 개수의 모드들에 대해서도 동일한다.
상기한 예측 블록의 일부 화소들을 필터링하는 방법은, 예측 블록의 생성시에 필터링 효과와 동일한 효과를 갖도록 예측 블록의 화소의 위치(즉, 필터링할 화소의 위치)에 따라 서로 다른 방식으로 예측 픽셀을 생성할 수 있다.
예측모드 결정부(154)는 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 결정한다. 예측모드 결정부(154)는 각 인트라 예측 모드에 대한 잔차블록의 부호화량이 최소가 되는 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.
예측 모드 부호화부(155)는 예측모드 결정부(154)에 의해 결정된 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 부호화한다. 예측 모드 부호화부(155)는 인트라 예측부(150)에 포함되어 수행될 수도 있고, 엔트로피 부호화부(140)에서 행해질 수도 있다.
예측 모드 부호화부(155)는 현재 예측 유닛에 인접하는 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 부호화한다. 현재 예측 유닛에 허용되는 인트라 예측 모드들(예를 들어, 35개의 모드들)을 복수개의 인트라 예측 모드 그룹으로 분류한다. 그리고, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 속하는 그룹 및 그룹 내에서의 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드에 대응하는 인덱스를 부호화한다. 상기 각각의 그룹은 적어도 하나 이상의 인트라 예측 모드를 포함한다. 상기 인트라 예측 모드 그룹의 수는 2개 또는 3개인 것이 바람직하다.
이하, 인트라 예측 모드 그룹이 2개인 경우에 대해 설명한다.
먼저, 현재 예측 유닛에 인접하는 예측 유닛들의 인트라 예측 모드들을 유도한다. 상기 모드들은 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들일 수 있다. 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에는 미리 정해진 방향(예를 들어, 좌에서 우로)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 상측 인트라 예측 모드로 설정한다. 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에도 미리 정해진 방향(예를 들어, 위에서 아래로)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 좌측 인트라 예측 모드로 설정할 수 있다. 또는 복수개의 유효한 예측 유닛들의 모드번호들 중 가장 작은 모드번호를 상측 인트라 예측 모드로 설정할 수도 있다.
다음으로, 유도된 인트라 예측 모드들의 모드 번호가 현재 예측 유닛에 허용되는 인트라 예측 모드의 수보다 크거나 같으면, 상기 유도된 인트라 예측 모드들을 현재 예측 유닛에서 허용하는 인트라 예측 모드 중 하나로 맵핑한다.
다음으로, 상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드들을 이용하여 제1 인트라 예측 모드 그룹을 형성한다.
상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드 및 상기 인트라 예측 모드에 따라 미리 정해진 순서의 후보자 인트라 예측 모드들을 이용하여 제1 인트라 예측 모드 그룹을 형성할 수 있다. 상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우에는, 상기 미리 정해진 후보자 인트라 예측 모드는 상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드의 방향성에 가장 인접하는 적어도 하나 이상의 인트라 예측 모드일 수 있다.
다음으로, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 포함되는지를 판단한다.
현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 포함되면, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹을 나타내는 정보와 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 대응하는 인덱스를 부호화한다.
그러나, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 포함되지 않으면, 제2 인트라 예측 모드 그룹을 나타내는 정보와 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹 내의 대응하는 인덱스를 부호화한다. 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 인트라 예측 모드들은 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 인트라 예측 모드들을 제외한 인트라 예측 모드들이다.
상기 현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 모두 유효(available)하지 않은 경우에는 적어도 하나 이상의 인트라 예측 모드가 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 추가될 수 있다. 예를 들어, 하나의 모드가 추가될 경우에는 DC 모드 또는 planar 모드가 추가될 수 있다. 두 개의 모드가 추가될 경우에는 DC 모드와, planar 모드 또는 수직 모드가 추가될 수 있다. 세 개의 모드가 추가될 경우에는 DC 모드와, planar 모드, 수직 모드 및 수평 모드 중 2개가 추가될 수 있다.
상기 좌측 및 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드 중 하나만이 유효하거나, 동일한 경우에는 적어도 하나 또는 2개의 인트라 예측 모드가 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 추가될 수 있다.
1개가 추가될 경우에는 DC 모드와 planar 모드 중 하나가 추가될 수 있다.
2개가 추가될 경우에는 상기 유효한 인트라 예측 모드가 방향성 모드인지 여부에 따라 달라진다. 상기 유효한 인트라 예측 모드가 비방향성 예측 모드(DC 모드 또는 planar 모드)인 경우에는 수직 모드와 수평모드 또는 다른 하나의 비방향성 모드(planar 모드 또는 DC 모드)와 수직 모드가 추가될 수 있다. 상기 유효한 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우에는 상기 유효한 인트라 예측 모드와 가장 인접한 양쪽의 인트라 예측 모드가 추가될 수 있다. 그러나, 상기 유효한 인트라 예측 모드의 한쪽에만 방향성 모드가 존재하는 모드(모드 6 또는 모드 9)의 경우에는 인접하는 하나의 모드(모드 25 또는 모드 33)와 DC 또는 planar가 추가될 수 있다.
현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 경우에는 상기 마지막 예측 모드 그룹에 포함된 인트라 예측 모드를 재정렬한 모드번호에 대응하는 인덱스를 부호화한다. 이 경우 하나의 VLC 테이블을 사용할 수 있다.
이상에서는 인트라 예측 모드 그룹이 2개인 경우를 예시로 들었지만, 인트라 예측 모드 그룹이 3개인 경우도 가능하다. 이 경우에는 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하지 않으면, 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하는지 여부를 판단한다. 그리고, 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하면 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹을 나타내는 정보와, 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹 내의 대응하는 인덱스를 부호화한다. 그러나, 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하지 않으면, 제3 인트라 예측 모드 그룹을 나타내는 정보와 상기 제3 인트라 예측 모드 그룹 내의 대응하는 인덱스를 부호화한다. 이 경우, 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹은 현재 예측 유닛의 좌측 및 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드에 기초하여 생성된다.
또한, 예측 모드 부호화부(155)는 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 다음과 같이 부호화할 수도 있다. 먼저, 현재 예측 유닛의 인트라 예측모드가 인접하는 이전 블록의 인트라 예측 모드 중 어느 하나와 동일한지를 결정한다. 현재 예측 유닛의 인트라 예측모드가 인접하는 이전 블록의 인트라 예측 모드 중 어느 하나와 동일하면, 이를 나타내는 플래그(pred_flag)의 값을 1로 설정하고, 상기 인접하는 좌측 또는 상측의 available한 모드를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 부호화한다. 그러나, 현재 예측 유닛의 인트라 예측모드가 인접하는 이전 블록의 인트라 예측 모드 중 어느 하나와 동일하지 않으면, 상기 플래그(pred_flag)의 값을 0으로 설정하고, 상기 좌측 및 상측의 인트라 예측 모드를 제외한 나머지 인트라 예측 모드들 중에 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 몇번째에 대응하는지를 나타내는 값을 부호화한다.
한편, chroma의 인트라 예측 모드는 luma의 인트라 예측 모드를 이용하는 모드(luma 모드)를 적응적으로 포함할 수 있다. 따라서, 상기 luma 모드를 포함할 경우 SPS, PPS 또는 슬라이스 헤더에 상기 정보를 포함할 수 있다. Chroma의 인트라 예측 모드의 수는 예측 유닛의 사이즈에 따라 달라질 수 있다. Chroma의 인트라 예측 모드 부호화는 luma와 마찬가지로 인접 블록의 인트라 예측 모드를 이용할 수 있다. 구체적 방법은 위에 예시한 방식과 동일할 수 있다. 또한, chroma의 인트라 예측 모드는 인접 블록의 인트라 예측 모드 정보를 이용하지 않고 그대로 부호화될 수도 있다. 이 경우, VLC 테이블이 사용될 수 있다.
예측블록 송신부(156)는 상기 예측모드 결정부(154)에 의해 결정된 인트라 예측 모드에 대응하여 생성된 예측 블록을 감산부(190)로 송신한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 동영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 동영상 복호화 장치는, 엔트로피 복호부(210), 역스캐닝부(220), 역양자화부(230), 역변환부(240), 인트라 예측부(250), 인터 예측부(260), 후처리부(270), 픽쳐 저장부(280), 가산부(290), 및 인트라/인터전환 스위치(295)를 구비한다.
엔트로피 복호부(210)는, 수신된 부호화 비트 스트림을 복호하여, 인트라 예측 정보, 인터 예측 정보, 양자화 계수 정보 등으로 분리한다. 엔트로피 복호부(210)는 복호된 인터 예측 정보를 인터 예측부(260)에 공급한다. 엔트로피 복호부(210)는 인트라 예측 정보를 복호하여 인트라 예측부(250)로 공급한다. 또한, 상기 엔트로피 복호화(210)는 상기 역양자화 계수 정보를 역스캔부(220)로 공급한다.
역스캐닝부(220)는 상기 양자화 계수 정보를 2차원 배열의 역양자화 블록으로 변환한다. 상기 변환을 위해 복수개의 역스캐닝 패턴 중에 하나를 선택한다. 계수 역스캐닝 패턴은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다. 현재 변환 유닛의 크기가 미리 정해진 크기보다 큰 경우에는 미리 정해진 크기의 서브셋 단위로 역스캔하여 양자화된 변환 유닛을 구성한다. 그리고, 현재 변환 유닛의 크기가 미리 정해진 크기인 경우와 동일한 경우에는 변환 유닛 단위로 역스캔하여 양자화된 변환 유닛을 구성한다. 상기 양자화된 계수들이 복수개의 서브셋 단위로 역스캔될 경우에는 각각의 서브셋 내의 양자화 계수들에 동일한 역스캔패턴을 적용한다. 상기 복수개의 서브셋은 하나의 메인 서브셋과 적어도 하나 이상의 잔여 서브셋으로 구성된다. 메인 서브셋은 DC 계수를 포함하는 좌상측에 위치하고, 상기 잔여 서브셋은 메인 서브셋 이외의 영역을 커버한다.
서브셋 간의 역스캔패턴은 역지그재그 스캔을 적용한다. 스캔 패턴은 잔여 서브셋들로부터 메인 서브셋으로 역스캔하는 것이 바람직하나, 그 역방향도 가능하다. 또한, 서브셋 내의 양자화된 계수들의 역스캔패턴과 동일하게 서브셋 간의 역스캔패턴을 설정할 수도 있다. 역스캐닝부(220)는 현재 변환 유닛 내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타내는 정보를 이용하여 역스캐닝을 수행한다.
역양자화부(230)는 현재 코딩 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자를 결정한다. 상기 예측자의 결정과정은 도 1의 양자화부(130)의 예측자 결정 과정과 동일하므로 생략한다. 역양자화부(230)는 결정된 양자화 스텝 사이즈 예측자와 수신한 잔차 양자화 스텝 사이즈를 더하여 현재 역양자화 블록에 적용된 양자화 스텝 사이즈를 얻는다. 역양자화부(230)는 양자화 스텝 사이즈가 적용된 양자화 매트릭스를 이용하여 역양자화 계수를 복원한다. 복원하고자 하는 현재 블록의 크기에 따라 서로 다른 양자화 매트릭스가 적용되며, 동일 크기의 블록에 대해서도 상기 현재 블록의 예측 모드 및 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 양자화 매트릭스가 선택된다.
역변환부(240)는 역양자화 블록을 역변환하여 잔차 블록을 복원한다. 그리고, 상기 복원된 양자화 계수를 역변환하여 잔차 블록을 복원한다. 상기 역양자화 블록에 적용할 역변환 매트릭스는 예측 모드(인트라 또는 인터) 및 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 결정될 수 있다. 도 1의 변환부(120)에 적용된 변환 매트릭스의 역변환 매트릭스가 결정되므로 구체적인 기재는 생략한다.
가산부(290)는 역변환부(240)에 의해 복원된 잔차 블록과 인트라 예측부(250) 또는 인터 예측부(260)에 의해 생성되는 예측 블록을 가산함으로써, 영상 블록을 복원한다.
인트라 예측부(250)는 엔트로피 복호화부(210)로부터 수신된 인트라 예측 정보에 기초하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 복원한다. 그리고, 복원된 인트라 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다.
인터 예측부(260)는 엔트로피 복호화부(210)로부터 수신된 인터 예측 정보에 기초하여 참조 픽쳐 인덱스와 움직임 벡터를 복원한다. 그리고, 상기 참조 픽쳐 인덱스와 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 소수 정밀도의 움직임 보상이 적용될 경우에는 선택된 보간 필터를 적용하여 예측 블록을 생성한다.
후처리부(270)의 동작은 도 3의 후처리부(160)의 동작과 동일하므로 생략한다.
픽쳐 저장부(280)는 후처리부(270)에 의해 후처리된 복호 영상을 픽쳐 단위로 저장한다.
도 6은 본 발명에 따른 복호화 장치(200)의 인트라 예측부(250)를 나타내는 블록도이다.
본 발명에 따른 인트라 예측부(250)는 예측모드 복호화부(251), 참조화소 생성부(252), 참조화소 필터링부(253), 예측블록 생성부(254) 및 예측 블록 송신부(255)를 포함한다.
예측모드 복호화부(251)는 엔트로피 복호부(210)부로부터 인트라 예측 정보를 수신하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복원한다. 상기 인트라 예측 정보는 복호화할 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 속하는 인트라 예측 모드 그룹을 나타내는 정보와 인트라 예측 모드 인덱스를 포함한다.
예측모드 복호화부(251)는 현재 예측 유닛에 인접하는 예측 유닛들의 인트라 예측 모드들을 유도한다. 상기 모드들은 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들일 수 있다. 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에는 미리 정해진 방향(예를 들어, 좌에서 우로)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 상측 인트라 예측 모드로 설정한다. 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에도 미리 정해진 방향(예를 들어, 위에서 아래로)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 좌측 인트라 예측 모드로 설정할 수 있다. 또는 복수개의 유효한 예측 유닛들의 모드번호들 중 가장 작은 모드번호를 상측 인트라 예측 모드로 설정할 수도 있다.
유도된 인트라 예측 모드들의 모드 번호가 현재 예측 유닛에 허용되는 인트라 예측 모드의 수보다 크거나 같으면, 상기 유도된 인트라 예측 모드들을 현재 예측 유닛에서 허용하는 인트라 예측 모드 중 하나로 맵핑한다.
상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드들을 이용하여 제1 인트라 예측 모드 그룹을 형성한다. 상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드 및 상기 인트라 예측 모드에 따라 미리 정해진 순서의 후보자 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 포함될 수 있다. 상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우에는, 상기 미리 정해진 후보자 인트라 예측 모드는 상기 유도된 또는 맵핑된 인트라 예측 모드의 방향성에 가장 인접하는 적어도 하나 이상의 인트라 예측 모드일 수 있다.
상기 엔트로피 복호화부(210)로부터 수신된 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 나타내는 정보가 제1 인트라 예측 모드 그룹을 나타내는지를 판단한다.
상기 수신된 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 나타내는 정보가 제1 인트라 예측 모드 그룹을 나타내면, 수신된 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 상기 형성된 제1 인트라 예측 모드 그룹내에서 선택한다. 그리고, 선택된 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 설정한다.
그러나, 상기 수신된 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 나타내는 정보가 제2 인트라 예측 모드 그룹을 나타내면, 수신된 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 제2 인트라 예측 모드 그룹내에서 선택한다. 그리고, 선택된 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 설정한다. 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹은 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹 내에 속하는 인트라 예측 모드들 이외의 인트라 예측 모드들로 구성된다. 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹내의 인트라 예측 모드는 인덱스를 기준으로 재정렬될 수 있다. 또한, 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹 내의 인트라 예측 모드는 인덱스 및 현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측유닛의 인트라 예측 모드에 기초하여 재정렬될 수도 있다.
상기 현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 모두 유효(available)하지 않은 경우에는 적어도 하나 이상의 인트라 예측 모드가 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 추가될 수 있다. 예를 들어, 하나의 모드가 추가될 경우에는 DC 모드 또는 planar 모드가 추가될 수 있다. 두 개의 모드가 추가될 경우에는 DC 모드와, planar 모드 또는 수직 모드가 추가될 수 있다. 세 개의 모드가 추가될 경우에는 DC 모드와, planar 모드, 수직 모드 및 수평 모드 중 2개가 추가될 수 있다.
상기 좌측 및 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드 중 하나만이 유효하거나, 동일한 경우에는 적어도 하나 또는 2개의 인트라 예측 모드가 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 추가될 수 있다. 1개가 추가될 경우에는 DC 모드와 planar 모드 중 하나가 추가될 수 있다. 2개가 추가될 경우에는 상기 유효한 인트라 예측 모드가 방향성 모드인지 여부에 따라 달라진다. 상기 유효한 인트라 예측 모드가 비방향성 예측 모드(DC 모드 또는 planar 모드)인 경우에는 수직 모드와 수평모드 또는 다른 하나의 비방향성 모드(planar 모드 또는 DC 모드)와 수직 모드가 추가될 수 있다. 상기 유효한 인트라 예측 모드가 방향성 모드인 경우에는 상기 유효한 인트라 예측 모드와 가장 인접한 양쪽의 인트라 예측 모드가 추가될 수 있다. 그러나, 상기 유효한 인트라 예측 모드의 한쪽에만 방향성 모드가 존재하는 모드(모드 6 또는 모드 9)의 경우에는 인접하는 하나의 모드(모드 25 또는 모드 33)와 DC 또는 planar가 추가될 수 있다.
또한, 예측 모드 복호화부(251)는 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 다음과 같이 복호화할 수도 있다. 먼저, 현재 예측 유닛의 인트라 예측모드가 인접하는 이전 예측 유닛(예를 들어, 상측 및 좌측 예측 유닛) 인트라 예측 모드 중 어느 하나와 동일한지 여부를 나타내는 플래그(pred_flag)를 파싱한다. 상기 플래그(pred_flag)의 값이 1이면 이용 가능한 좌측 및 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 구한다. 상기 플래그(pred_flag)의 값이 0이면, 잔여 인트라 예측 모드 정보(rem_pred_mode)를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 구한다. 이 경우, 상기 잔여 인트라 예측 모드 정보(rem_pred_mode)는 상기 이용 가능한 좌측 및 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들을 제외한 인트라 예측 모드 중 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드의 순서를 나타낸다.
참조화소 생성부(252)는 부호화 장치(100)의 참조화소 생성부(151)와 동일한 방법으로 참조화소를 생성한다. 다만, 참조화소 생성부(252)는 예측모드 복호화부(251)에 의해 복원된 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 참조화소를 생성한다. 즉, 참조화소 생성부(252)는 복원된 인트라 예측 모드를 이용하여 예측 블록을 생성하는데 사용될 참조 화소들이 유효하지 않은 경우에만 참조화소를 생성한다.
참조화소 필터링부(253)는 예측모드 복호화부(251)에 의해 복원된 인트라 예측 모드에 및 현재 예측 유닛의 크기 정보에 기초하여 참조화소들을 적응적으로 필터링한다. 필터링 조건 및 필터는 부호화 장치(100)의 참조화소 필터링부(152)의 필터링 조건 및 필터와 동일하다.
예측블록 생성부(254)는 예측모드 복호화부(251)에 의해 복원된 인트라 예측 모드에 따라, 참조화소들을 이용하여 예측 블록을 생성한다. 예측 블록의 생성 방법은 부호화 장치(100)의 예측블록 생성부(154)와 동일하다.
예측 블록 송신부(255)는 상기 예측모드 생성부(254)로부터 수신된 예측 블록을 가산기(290)로 전송한다.
도 7은 본 발명에 따른 인트라 예측 복호화 과정을 나타내는 순서도이다.
먼저, 수신된 비트스트림으로부터 인트라 예측 정보와 잔차신호 정보를 역다중화한다(S100). 상기 단계는 코딩 유닛 단위로 수행된다. 상기 인트라 예측 정보는 코딩 유닛 내의 예측 유닛 신택스로부터 얻고, 잔차신호 정보는 코딩 유닛 내의 변환 유닛 신택스로부터 얻는다.
예측 유닛 신택스로부터 얻은 인트라 예측 정보를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복호한다(S110). 상기 인트라 예측 정보는 인트라 예측 모드 그룹 지시자(pred_mode) 및 예측 모드 인덱스를 포함한다. 상기 인트라 예측 정보가 예측 모드 인덱스를 포함하지 않을 경우, 상기 예측 모드 인덱스는 0으로 간주한다. 상기 인트라 예측 모드 그룹 지시자는 현재 예측 유닛이 속하는 인트라 예측 모드 그룹을 나타낸다. 인트라 예측 모드 그룹이 2개 존재하는 경우, 상기 인트라 예측 그룹 지시자(pred_mode)는 1 비트의 flag일 수 있다. 인트라 예측 모드 그룹의 수는 2개 또는 3개일 수 있다.
도 8은 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 예측 모드의 수가 가변일 경우의 본 발명에 따른 인트라 예측 모드를 복원하는 단계(S110)를 구체적으로 설명하는 도면이다. 여기서는 인트라 예측 모드 그룹의 수가 2개인 경우에 대하여 설명한다.
먼저, 현재 예측 유닛에 인접한 예측 유닛의 이용 가능한 인트라 예측 모드들을 이용하여 제1 인트라 예측 모드 그룹을 생성한다(S111).
상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 유효한 인트라 예측 모드들을 이용하여 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들이 모두 유효하지 않은 경우에는 DC 또는 Planar 모드가 추가될 수 있다. 또한, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 현재 예측 유닛의 우상측, 좌하측, 좌상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들 중 유효한 적어도 하나의 모드를 더 포함할 수 있다. 상기 모드는 미리 정해진 순서에 따라 검색된 첫번재 유효한 인트라 예측 모드이다.
현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에는 미리 정해진 방향(예를 들어, 왼쪽에서 오른쪽 방향)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 상측 인트라 예측 모드로 설정한다. 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에도 미리 정해진 방향(예를 들어, 위에서 아래쪽 방향)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 좌측 인트라 예측 모드로 설정할 수 있다.
상기 유효한 인트라 예측 모드가 현재 예측 유닛의 허용 가능한 인트라 예측 모드 내에 속하지 않는 경우에는 상기 유효한 인트라 예측 모드는 현재 예측 유닛의 허용 가능한 인트라 예측 모드들 중 하나로 매핑된다.
상기 인트라 예측 모드 그룹 지시자를 이용하여, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는지를 판단한다(S112).
단계 S112에서 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 경우, 예측 모드 인덱스가 존재하는지를 판단한다(S113).
단계 S113에서 예측 모드 인덱스가 존재하면, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 인트라 예측 모드들 중에서 상기 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정한다(S114).
단계 S113에서 예측 모드 인덱스가 존재하지 않으면, 예측 모드 인덱스가 0인 것으로 간주한다. 그리고, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹 내에 존재하는 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정한다(S115). 즉, 예측 모드 인덱스가 존재하지 않으면, 제1 인트라 예측 모드 그룹은 하나의 인트라 예측 모드를 포함한다.
단계 S112에서, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하지 않는 경우에는 제2 인트라 예측 모드 그룹내의 인트라 예측 모드들 중에서, 상기 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 선택하여, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정한다(S116). 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹은 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 인트라 예측 모드를 제외한 인트라 예측 모드들로 구성된다. 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹내의 인트라 예측 모드 후보자는 인트라 예측 모드 번호가 작은 것에 낮은 인덱스를 부여할 수 있다.
도 9는 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 예측 모드 후보자 수가 고정된 값일 경우의 본 발명에 따른 인트라 예측 모드 복원 단계(S110)를 구체적으로 설명하는 도면이다.
먼저, 현재 예측 유닛에 인접한 예측 유닛의 인트라 예측 모드들을 이용하여 제1 인트라 예측 모드 그룹을 생성한다(S211).
상기 제1 인트라 예측 모드 그룹이 2개의 인트라 예측 모드를 포함하는 경우에 대해 설명한다.
현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 유효한지를 판단한다. 그리고, 상기 유효한 인트라 예측 모드가 현재 예측 유닛의 허용 가능한 인트라 예측 모드 내에 속하지 않는 경우에는, 상기 유효한 인트라 예측 모드는 현재 예측 유닛의 허용 가능한 인트라 예측 모드들 중 하나로 변환(매핑)된다. 현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 모두 유효하고 동일하지 않은 경우에는, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 상기 현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들로 구성된다. 현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들 중 하나만이 유효하거나, 2개가 동일한 인트라 예측 모드를 갖는 경우에는, 하나의 인트라 예측 모드가 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 추가된다. 상기 유효한 하나의 인트라 예측 모드가 DC 모드가 아닌 경우에는 DC 모드를 추가할 수 있다. 상기 유효한 하나의 인트라 예측 모드가 DC 모드인 경우에는 Planar 모드 또는 수직 모드가 추가될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹이 3개의 인트라 예측 모드를 포함하는 경우에 대해 설명한다.
현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 유효한지를 판단한다. 그리고, 상기 유효한 인트라 예측 모드가 현재 예측 유닛의 허용 가능한 인트라 예측 모드 내에 속하지 않는 경우에는, 상기 유효한 인트라 예측 모드는 현재 예측 유닛의 허용 가능한 인트라 예측 모드들 중 하나로 변환(매핑)된다.
현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 모두 유효하고 동일하지 않은 경우에는, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 상기 유효한 2개의 인트라 예측 모드들과 1개의 추가 인트라 예측 모드로 구성된다. 상기 추가 인트라 예측 모드는 상기 2개의 인트라 예측 모드와는 다른 모드로서, 수직 모드, 수평 모드 및 DC 모드 중 하나이다. 이 경우, DC 모드, 수직 모드, 수평 모드의 순서로 추가 가능한 하나의 모드가 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 포함된다.
현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측의 인트라 예측 모드 중 하나만이 유효하거나 상기 2개의 인트라 예측 모드가 동일한 경우에는, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 상기 유효한 인트라 예측 모드와 2개의 추가 인트라 예측 모드들로 구성된다. 상기 2개의 추가 인트라 예측 모드들은 상기 유효한 인트라 예측 모드 및 예측 유닛의 크기에 따라 적응적으로 결정된다. 예측 유닛의 크기가 미리 정해진 크기보다 작거나 같으면, 상기 유효한 인트라 예측 모드가 방향성 예측 모드이면, 상기 유효한 인트라 예측 모드의 방향에 가장 인접한 방향을 갖는 인트라 예측 모드들이 상기 추가 인트라 예측 모드들로 설정된다. 다만, 모드 6 또는 9의 경우에는 각각 모드 9 또는 6을 가장 인접한 방향을 갖는 방향성 예측 모드 중 하나로 간주한다. 상기 유효한 인트라 예측 모드가 비방향성 예측 모드이면, 수직 모드 및 수평 모드가 추가 인트라 예측 모드들로 설정되거나, 나머지 하나의 비방향성 예측 모드와 수직 모드가 추가 인트라 예측 모드들로 설정될 수 있다.
현재 예측 유닛의 상측 및 좌측 예측의 인트라 예측 모드들이 모두 유효하지 않은 경우에는, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 3개의 추가 인트라 예측 모드로 구성된다. 상기 3개의 추가 인트라 예측 모드들은 DC 모드, 수직 모드 및 수평 모드일 수 있다. 또한, DC 모드, planar 모드 및 수직 모드일 수 있다.
현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에는 미리 정해진 방향(예를 들어, 왼쪽에서 오른쪽 방향)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 상측 인트라 예측 모드로 설정한다. 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛이 복수개 존재하는 경우에도 미리 정해진 방향(예를 들어, 위에서 아래쪽 방향)으로 스캔하면서 유효한 첫번째 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 좌측 인트라 예측 모드로 설정할 수 있다.
다음으로, 상기 인트라 예측 모드 그룹 지시자를 이용하여, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는지를 판단한다(S212).
단계 S212에서 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 경우, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 인트라 예측 모드들 중에서 상기 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정한다(S213).
단계 S212에서, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하지 않는 경우에는 제2 인트라 예측 모드 그룹내의 인트라 예측 모드들 중에서, 상기 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 선택하여, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정한다(S214). 상기 제2 인트라 예측 모드 그룹은 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 인트라 예측 모드를 제외한 인트라 예측 모드들로 구성된다.
상기 제2 인트라 예측 모드 그룹내의 인트라 예측 모드 후보자는 인트라 예측 모드 번호가 작은 것에 낮은 인덱스를 부여할 수 있다.
다음으로, 상기 복호된 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드에 기초하여 참조 화소를 적응적으로 생성한다(S120).
이용 가능하지 않은 참조화소를 기준으로 한쪽 방향으로만 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우에는 가장 가까운 위치에 존재하는 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소들을 생성할 수 있다. 또 다른 방법으로 가장 가까운 위치에 존재하는 복수개의 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 참조 화소들을 생성할 수도 있다. 이용 가능하지 않은 참조화소를 기준으로 양쪽 방향 모두 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우에는 각 방향의 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소를 이용하여 참조 화소들을 생성한다. 상기 생성되는 참조 화소는 상기 2개 참조 화소(각 방향으로 가장 가까운 위치에 존재하는 화소)의 반올림한 평균값을 참조화소값으로 생성할 수도 있다. 그러나, 상기 2개의 참조 화소값의 차이가 클 경우가 발생할 가능성이 있으므로, 선형 보간 방법을 사용하여 참조 화소를 생성할 수도 있다.
다음으로, 복호된 인트라 예측 모드에 기초하여 참조 화소들을 적응적으로 필터링한다(S130). 복호된 인트라 예측모드가 수직(모드 0), 수평(모드 1), DC(모드 2)인 경우에는 참조 화소들에 필터를 적용하지 않는다. 그 이외의 방향성 모드들에 대해서는 적응적으로 참조 화소를 필터링한다. 또한, 현재 예측 유닛의 상측의 참조화소들 중 가장 오른쪽의 참조 화소(즉 (x=2N-1, y=-1)에 위치하는 참조 화소)와 현재 예측 유닛의 좌측의 참조 화소들 중 가장 아래쪽에 위치하는 참조 화소(즉 (x=-1, y=2N-1)에 위치하는 참조 화소) 필터링 하지 않고, 나머지 화소들은 이웃하는 2개의 화소들을 이용하여 필터링한다.
상기 필터링은 참조화소들 사이의 화소값의 변화량을 스무딩(smoothing)하기 위한 것으로, low-pass filter를 적용한다. Low-pass filter는 3-tap 필터인 [1, 2, 1] 또는 5-tap 필터인 [1, 2, 4, 2, 1]일 수 있다. 상기 low-pass filter는 현재 예측 유닛의 크기 및 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 적용된다.
수직 또는 수평 모드와, 상기 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드들 사이에 존재하는 모드들에 대해서는 예측 유닛의 크기에 따라 적응적으로 필터를 적용한다. 이 경우, 인트라 예측 유닛의 크기에 따라 상기 수평 또는 수직 모드 및 이에 인접하는 미리 정해진 개수의 모드들에서만 필터를 적용할 수 있다. 방향성 인트라 예측 모드의 수가 동일한 예측 유닛들에 대해서는, 상기 미리 정해진 개수는 예측 유닛의 크기가 클수록 단조 증가한다. 즉, 8x8 예측 유닛에 대해서는 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드와 이에 인접하는 제1 개수의 모드에서 필터링을 수행하고, 16x16 예측 유닛에 대해서는 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드와 이에 인접하는 제2 개수의 모드에서 필터링을 수행하고, 32x32 예측 유닛에 대해서는 수평 또는 수직 모드에 대해 45° 각도를 갖는 모드와 이에 인접하는 제3 개수의 모드에서 필터링을 수행한다. 여기서, 제1개수는 제2개수보다 작거나 같고, 제2개수는 제3개수보다 작거나 같다.
다음으로, 복호된 인트라 예측 모드에 따라 참조 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성한다(S140). 상기 예측 블록의 생성 방법은 도 6의 예측 블록 생성부의 예측 블록 생성 방법과 동일하므로 생략한다.
역다중화된 잔차신호를 엔트로피 복호화한다(S150).
엔트로피 복호화된 잔차신호를 역스캔한다(S160). 즉, 복호화된 잔차신호를 2차원 배열의 역양자화 블록으로 변환한다. 상기 변환을 위해 복수개의 역스캐닝 패턴 중에 하나를 선택한다. 계수 역스캐닝 패턴은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다. 현재 변환 유닛의 크기가 미리 정해진 크기보다 큰 경우에는 미리 정해진 크기의 서브셋 단위로 역스캔하여 양자화된 변환 유닛을 구성한다. 그리고, 현재 변환 유닛의 크기가 미리 정해진 크기인 경우와 동일한 경우에는 변환 유닛 단위로 역스캔하여 양자화된 변환 유닛을 구성한다.
2차원 배열의 역양자화 블록을 역양자화한다(S170). 이를 위해 현재 코딩 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자를 결정한다. 상기 예측자의 결정과정은 도 5의 역양자화부(230)의 예측자 결정 과정과 동일하므로 생략한다. 결정된 양자화 스텝 사이즈 예측자와 수신한 잔차 양자화 스텝 사이즈를 더하여 현재 역양자화 블록에 적용된 양자화 스텝 사이즈를 얻는다. 그리고, 양자화 스텝 사이즈가 적용된 양자화 매트릭스를 이용하여 역양자화 계수를 복원한다.
다음으로, 역양자화된 블록을 역변환한다(S180). 복호된 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 역변환 매트릭스가 결정될 수 있다. 변환 단위는 2개(수평, 수직)의 1차원 변환 매트릭스에 의해 변환될 수 있다. 인트라 예측 모드가 수평인 경우에는 잔차 블록이 수직방향으로의 방향성을 가질 확률이 높아지므로, 수직방향으로는 역 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용하고, 수평방향으로는 역 DST 기반 또는 역 KLT 기반의 정수 매트릭스를 적용한다. 인트라 예측 모드가 수직인 경우에는 수직방향으로는 역 DST 기반 또는 역 KLT 기반의 정수 매트릭스를, 수평 방향으로는 역 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용한다. DC 모드의 경우에는 양방향 모두 역 DCT 기반 정수 매트릭스를 적용한다.
다음으로, 단계 S140에서 생성된 예측 블록과 역변환된 블록을 더하여 복원영상을 생성한다(S190). 복원된 잔차신호와 예측블록은 CU 단위로 합해져서 복원된다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (12)

  1. 인트라 예측 복호화 방법에 있어서,
    인트라 예측 정보 및 잔차신호를 역다중화하는 단계;
    상기 인트라 예측 정보 및 현재 예측 유닛에 인접한 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 이용하여, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복호하는 단계;
    현재 예측 유닛의 이용 가능하지 않는 참조 화소들이 존재하는 경우, 하나 이상의 이용 가능한 참조 화소를 이용하여 참조 화소들을 생성하는 단계;
    상기 복호된 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 참조 화소들을 필터링하는 단계;
    상기 복호된 인트라 예측 모드 및 상기 참조 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성하는 단계;
    상기 역다중화된 잔차 신호를 복호화하여 잔차블록을 생성하는 단계; 및
    상기 예측 블록 및 잔차 블록을 이용하여 복원블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서, 참조 화소들을 생성하는 단계는
    상기 현재 예측 유닛의 이용 가능하지 않은 참조화소들의 일방에만 이용 가능한 참조 화소가 존재하면, 상기 일방의 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소를 이용하여 참조 화소들을 생성하는 단계; 및
    상기 현재 예측 유닛의 이용 가능하지 않은 참조화소들의 양방향에 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우, 일방의 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소 및 타방의 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소를 이용하여 참조 화소들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 현재 예측 유닛의 이용 가능하지 않은 참조화소들의 양방향에 이용 가능한 참조 화소들이 존재하는 경우, 일방의 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소 및 타방의 가장 인접한 이용 가능한 참조 화소의 반올림한 평균값 또는 선형결합에 의해 생성된 값을 이용하여 참조 화소들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복호화하는 단계는
    현재 예측 유닛에 인접한 인트라 예측 유닛의 이용 가능한 인트라 예측 모드를 이용하여 제1 인트라 예측 모드 그룹을 생성하는 단계;
    상기 인트라 예측 정보 내의 인트라 예측 모드 그룹 지시자를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는지, 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하는지를 판단하는 단계;
    현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는 경우, 상기 인트라 예측 정보 내의 예측 모드 인덱스가 존재하면 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹 내의 인트라 예측 모드들 중에서 상기 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정하고, 상기 인트라 예측 정보 내의 예측 모드 인덱스가 존재하지 않으면, 상기 제1 인트라 예측 모드 내에 존재하는 1개의 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정하는 단계; 및
    현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하면, 상기 인트라 예측 정보 내의 예측 모드 인덱스를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛의 이용 가능한 인트라 예측 모드 및 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛의 이용 가능한 인트라 예측 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드 및 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 모두 이용 가능하지 않은 경우, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 DC 모드 또는 planar 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  7. 제5항에 있어서, 현재 예측 유닛의 좌측에 복수개의 인트라 예측 유닛이 존재하는 경우, 이용 가능한 인트라 예측 모드를 갖는 가장 상측의 인트라 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 인트라 예측 정보는 인트라 예측 모드 그룹 지시자와 예측 모드 인덱스를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  9. 제8항에 있어서, 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드를 복호화하는 단계는
    현재 예측 유닛에 인접한 인트라 예측 유닛의 이용 가능한 인트라 예측 모드를 이용하여 제1 인트라 예측 모드 그룹을 생성하는 단계;
    상기 인트라 예측 모드 그룹 지시자를 이용하여 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 제1 인트라 예측 모드 그룹에 속하는지, 제2 인트라 예측 모드 그룹에 속하는지 여부를 판단하는 단계;
    상기 예측 모드 인덱스를 이용하여 상기 판단된 인트라 예측 모드 그룹 내의 인트라 예측 모드들 중에서 상기 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 예측 유닛의 인트라 예측 모드로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  10. 제9항에 있어서, 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드 및 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들 중 이용 가능한 모드 수에 따라 상기 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹을 생성하는 방법을 달리하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 복호화 방법.
  11. 제9항에 있어서, 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드 및 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드가 모두 이용 가능하고, 서로 다른 값을 갖는 경우, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은 상기 2개의 인트라 예측 모드들을 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 복호화 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 제1 인트라 예측 모드 그룹은, 현재 예측 유닛의 좌측 예측 유닛의 인트라 예측 모드 및 현재 예측 유닛의 상측 예측 유닛의 인트라 예측 모드들 중 이용 가능한 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 추가 인트라 예측 모드를 포함하는 것을 특징으로 하는 인트라 예측 모드 복호화 방법.
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