KR20130118240A - 블록 정보에 따른 변환 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치 - Google Patents

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KR20130118240A
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Abstract

블록 정보에 따른 변환 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치가 개시되어 있다. 영상 복호화 방법은 블록에 대한 정보를 입력 받는 단계와 상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드이고, 상기 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하고, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인지 여부에 따라 상기 블록의 역변환 방법을 결정하는 변환 방법 결정 단계를 포함할 수 있다. 따라서, 예측 블록의 정보 및 화면 내 예측 모드에 따라 적절한 변환 방법을 사용함으로써 부호화 효율을 높일 수 있다.

Description

블록 정보에 따른 변환 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치{METHODS OF TRANSFORMATION BASED ON BLOCK INFORMATION AND APPRATUSES USING THE SAME}
본 발명은 영상 부호화 및 복호화 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 변환 방법에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 데이터량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가하게 된다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질화 됨에 따라 발생하는 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 고효율의 영상 압축 기술들이 활용될 수 있다.
영상 압축 기술로 현재 픽쳐의 이전 또는 이후 픽쳐로부터 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 간 예측 기술, 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 이용하여 현재 픽쳐에 포함된 화소값을 예측하는 화면 내 예측 기술, 출현 빈도가 높은 값에 짧은 부호를 할당하고 출현 빈도가 낮은 값에 긴 부호를 할당하는 엔트로피 부호화 기술 등 다양한 기술이 존재하고 이러한 영상 압축 기술을 이용해 영상 데이터를 효과적으로 압축하여 전송 또는 저장할 수 있다.
본 발명의 목적은 영상 부호화 효율을 증가시키기 위한 예측 블록 정보에 기초한 변환 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 영상 부호화 효율을 증가시키기 위한 예측 블록 정보에 기초한 변환 방법을 수행하는 장치를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 영상 복호화 방법은 예측 블록 정보를 판단하는 단계와 예측 블록에 대한 수직 방향 역변환 방법 및 수평 방향 역변환 방법을 결정하기 위해 상기 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이고, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 일정한 조건을 만족하고 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인지 여부를 판단하는 변환 방법 판단 단계를 포함할 수 있다. 상기 영상 복호화 방법은 상기 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이고, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 일정한 조건을 만족하고 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, DC 모드를 제외한 화면 내 예측 모드를 사용하여 화면 내 예측을 수행한 예측 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Tranform)로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 영상 복호화 방법은 상기 예측 블록이 DC 모드에 기초한 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이거나, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 상기 일정한 조건을 만족하지 않거나, 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록이 아닌 경우 상기 예측 블록의 역변환 방법을 역 DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 영상 복호화 방법은 상기 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이고, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 상기 일정한 조건을 만족하고 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, 상기 예측 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Transform)로 판단하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 예측 블록은 화면 내 예측 모드가 DC 모드인 경우, DC 모드를 기초로 산출된 예측 블록은 참조 픽셀과 예측 픽셀값을 필터링하여 생성된 블록일 수 있다. 상기 일정한 조건은 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 16을 만족하는 경우를 나타낼 수 있다. 상기 영상 복호화 방법은 상기 예측 블록의 화면 내 예측 모드 정보에 따라 수평 방향 역변환 방법을 판단하는 단계와 상기 예측 블록의 화면 내 예측 모드 정보에 따라 수직 방향 역변환 방법을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 화면 내 예측 모드에 따라 수평 방향 역변환 방법을 판단하는 단계는 상기 화면 내 예측 모드 번호가 22 이상 30 이하인 경우, 수평 방향 역변환 방법을 역 DCT, 상기 화면 내 예측 모드 번호가 22 이상 30 이하가 아닌 경우 수평 방향 역변환 방법을 역 DST로 판단하는 단계일 수 있다. 상기 화면 내 예측 모드에 따라 수직 방향 역변환 방법을 판단하는 단계는 상기 화면 내 예측 모드 번호가 6 이상 14 이하인 경우, 수직 방향 역 변환 방법을 역 DCT, 상기 화면 내 예측 모드 번호가 6 이상 14 이하가 아닌 경우 수직 방향 역변환 방법을 역 DST로 판단하는 단계일 수 있다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 영상 복호화 장치는 예측 블록 정보를 입력받는 예측 블록 정보 입력부와 상기 예측 블록 정보 입력부에서 입력된 정보를 기초로 상기 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이고, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 일정한 조건을 만족하고 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인지 여부를 판단하는 역변환 방법 결정부를 포함할 수 있다. 상기 역변환 방법 결정부는 상기 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이고, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 일정한 조건을 만족하고 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, DC 모드를 제외한 화면 내 예측 모드를 사용하여 화면 내 예측을 수행한 예측 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Tranform)로 결정하는 역변환 방법 결정부일 수 있다. 상기 역변환 방법 결정부는 상기 예측 블록이 DC 모드에 기초한 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이거나, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 상기 일정한 조건을 만족하지 않거나 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록이 아닌 경우 상기 예측 블록의 역변환 방법을 역 DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)로 판단하는 역변환 방법 결정부일 수 있다. 상기 역변환 방법 결정부는상기 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용한 블록이고, 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 상기 일정한 조건을 만족하고 상기 예측 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, 상기 예측 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Transform)로 결정하는 역변환 방법 결정부일 수 있다. 상기 예측 블록은 화면 내 예측 모드가 DC 모드인 경우, DC 모드를 기초로 산출된 예측 블록은 참조 픽셀과 예측 픽셀값을 필터링하여 생성된 블록일 수 있다. 상기 일정한 조건은 상기 예측 블록의 너비와 높이를 곱한 값이 16을 만족하는 경우일 수 있다. 상기 역변환 방법 결정부는 상기 화면 내 예측 모드 번호가 22 이상 30 이하인 경우, 수평 방향 역변환 방법을 DCT, 상기 화면 내 예측 모드 번호가 22 이상 30 이하가 아닌 경우 수평 방향 역변환 방법을 DST로 판단하는 역변환 방법 결정부일 수 있다. 상기 역변환 방법 결정부는 상기 화면 내 예측 모드 번호가 6 이상 14 이하인 경우, 수직 방향 역변환 방법을 역 DCT, 상기 화면 내 예측 모드 번호가 6 이상 14 이하가 아닌 경우 수직 방향 역변환 방법을 역 DST로 판단하는 역변환 방법 결정부일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 블록 정보에 따른 변환 방법 및 이러한 방법을 사용하는 장치에 따르면 예측 블록 정보를 기초로 화면 내 예측 모드에 따른 적절한 변환 방법을 적용시킬 수 있다. 따라서 예측 블록의 정보 및 화면 내 예측 모드에 따라 적절한 변환 방법을 사용함으로서 부호화 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복호화기를 나타낸 블록도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 화면 내 예측 모드를 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 예측 블록의 크기가 일정한 크기보다작은 경우의 변환 방법 중 하나를 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화면 내 예측 모드에 따른 변환 방법을 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 예측 블록의 크기가 일정한 크기 이하인 경우의 변환 방법 중 하나를 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 변환 방법 유도 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 복호화 과정에서 변환 방법을 나타낸 순서도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복호화기의 일부를 나타낸 개념도이다.
본 발명의 실시예 및 도면에 개시된 각 구성부들은 영상 부호화 장치의 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적인 구성으로 개시한 것이다. 각 구성부들이 반드시 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성 단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벋어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 본 발명에서 개시된 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 부호화 장치를 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 부호화 장치는 분할부(100), 예측부(110), 화면 내 예측부(103), 화면 간 예측부(106), 변환부(115), 양자화부(120), 재정렬부(125), 엔트로피 부호화부(130), 역양자화부(135), 역변환부(140), 필터부(145) 및 메모리(150)를 포함할 수 있다.
부호화 장치는 이하의 본 발명의 실시예에서 설명하는 영상 부호화 방법에 의해 구현될 수 있으나, 일부의 구성부에서의 동작은 부호화기의 복잡도를 낮추기 위해 또는 빠른 실시간 부호화를 위해 수행되지 않을 수 있다. 예를 들어, 예측부에서 화면 내 예측을 수행함에 있어서, 실시간으로 부호화를 수행하기 위해 모든 화면 내 예측 모드 방법을 사용하여 최적의 화면 내 부호화 방법을 선택하는 방법을 사용하지 않고 일부의 제한적인 개수의 화면 내 예측 모드를 사용하여 그 중에서 하나의 화면 내 예측 모드를 최종 화면 내 예측 모드로 선택하는 방법이 사용될 수 있다. 또 다른 예로 화면 내 예측 또는 화면 간 예측을 수행함에 있어 사용되는 예측 단위의 형태를 제한적으로 사용하도록 하는 것도 가능하다.
부호화 장치에서 처리되는 블록의 단위는 부호화를 수행하는 부호화 단위, 예측을 수행하는 예측 단위, 변환을 수행하는 변환 단위가 될 수 있다. 부호화 단위는 CU(Coding Unit), 예측 단위는 PU(Prediction Unit), 변환 단위는 TU(Transform Unit)라는 용어로 표현될 수 있다.
분할부(100)에서는 하나의 픽쳐를 복수의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위의 조합으로 분할하고 소정의 기준(예를 들어, 비용 함수)으로 그 중 하나의 부호화 단위, 예측 단위 및 변환 단위 조합을 선택하여 픽쳐를 분할할 수 있다. 예를 들어, 픽쳐에서 부호화 단위를 분할하기 위해서는 쿼드 트리 구조(QuadTree Structure)와 같은 재귀적인 트리 구조를 사용할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 부호화 단위의 의미를 부호화를 하는 단위라는 의미뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위라는 의미로도 사용할 수 있다.
*예측 단위는 화면 내 예측 또는 화면 간 예측을 수행하는 단위가 될 수 있다. 화면 내 예측을 수행하는 단위로는 2Nx2N, NxN과 같은 정사각형의 단위나 SDIP(Short Distance Intra Prediction)를 사용하는 직사각형의 형태의 예측 단위 형태를 가질 수 있다. 화면 간 예측을 수행하는 단위로는 2Nx2N, NxN과 같은 정사각형의 단위 또는 정사각형 형태의 예측 단위를 동일한 형태로 이분할한 형태인 2NxN, Nx2N 또는 비대칭 형태인 AMP (Asymetric Motion Partitioning)를 사용한 예측 단위 분할 방법이 있다. 예측 단위의 형태에 따라 변환부(115)에서는 변환을 수행하는 방법이 달라질 수 있다.
예측부(110)는 화면 내 예측을 수행하는 화면 내 예측부(103)와 화면 간 예측을 수행하는 화면 간 예측부(106)를 포함할 수 있다. 예측 단위에 대해 화면 간 예측을 사용할 것인지 또는 화면 내 예측을 수행할 것인지를 결정할 수 있다. 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예를 들어, 화면 내 예측을 수행함에 있어서 예측 모드는 예측 단위로 결정되고, 예측을 수행하는 과정은 변환 단위를 기초로 수행될 수도 있다. 생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 잔차값(잔차 블록)은 변환부(115)로 입력될 수 있다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 정보 등은 잔차값과 함께 엔트로피 부호화부(130)에서 부호화되어 복호화기에 전달될 수 있다.
PCM(Pulse Coded Modulation) 부호화 모드를 사용할 경우, 예측부(110)를 통해 예측을 수행하지 않고, 원본 블록을 그대로 부호화하여 복호화부에 전송하는 것도 가능하다.
화면 내 예측부(103)에서는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 참조 픽셀을 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위에 대한 최적의 화면 내 예측 모드를 산출하기 위해서 화면 내 예측부(103)는 현재 예측 단위를 복수의 화면 내 예측 모드로 생성하고 그 중 하나를 선택적으로 사용할 수 있다. 화면 내 예측에서 예측 모드는 참조 픽셀 정보를 예측 방향에 따라 사용하는 방향성 예측 모드와 예측을 수행 시 방향성 정보를 사용하지 않는 비방향성 모드를 가질 수 있다. 휘도 정보를 예측하기 위한 모드와 색차 정보를 예측하기 위한 모드는 종류가 상이할 수 있고, 색차 정보를 예측하기 위해 휘도 정보에 대한 화면 내 예측 모드 정보 또는 예측된 휘도 신호 정보를 활용할 수 있다.
현재 예측 단위와 인접한 주변 블록의 화면 내 예측 모드 정보로부터 현재 예측 단위의 화면 내 예측 모드를 유도하는 방법을 사용하여 현재 예측 단위의 화면 내 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다. 즉, 현재 예측 단위의 화면 내 예측 모드는 현재 예측 단위의 주변에 존재하는 예측 단위의 화면 내 예측 모드로부터 유도할 수 있다. 주변 예측 단위의 예측 모드 정보를 이용하여 현재 예측 단위의 예측 모드를 유도하는 경우, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 화면 내 예측 모드가 동일할 경우, 플래그 정보를 이용하여 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 동일하다는 정보를 전송할 수 있고, 만약, 현재 예측 단위와 주변 예측 단위의 예측 모드가 상이할 경우, 엔트로피 부호화를 수행하여 현재 블록의 예측 모드 정보를 부호화할 수 있다. 주변의 예측 모드가 가용하지 않은 경우, 미리 설정된 화면 내 예측 모드값을 후보 화면 내 예측 모드값으로 설정할 수 있다.
화면 내 예측부(103)는 현재 픽쳐 내의 화소 정보인 현재 블록 주변의 참조 픽셀 정보를 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 주변 블록이 화면 간 예측을 수행한 블록이어서, 참조 픽셀이 화면 간 예측을 수행한 픽셀일 경우, 화면 간 예측을 수행한 블록에 포함되는 참조 픽셀을 주변의 화면 내 예측을 수행한 블록의 참조 픽셀 정보로 대체하여 사용할 수 있다. 즉, 참조 픽셀이 가용하지 않는 경우, 가용하지 않은 참조 픽셀 정보를 가용한 참조 픽셀 중 적어도 하나의 참조 픽셀로 대체하여 사용할 수 있다.
화면 내 예측을 수행 시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면 내 예측을 수행하지만, 화면 내 예측을 수행 시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 화면 내 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 화면 내 예측을 사용할 수 있다.
*화면 내 예측 방법은 예측 모드에 따라 참조 화소에 MDIS(Mode Dependent Intra Smoothing) 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 참조 화소에 적용되는 MDIS 필터의 종류는 상이할 수 있다. 화면 내 예측 방법을 수행하기 위해 또한, 화면 내 예측이 수행된 이후에 추가의 필터를 사용하여 참조 픽셀과 예측을 수행 후 예측 단위에 존재하는 일부 열에 대한 추가적인 필터링을 수행할 수 있다. 참조 픽셀과 예측을 수행 후 예측 단위에 존재하는 일부 열에 대한 필터링은 예측 모드의 방향성에 따라 다른 필터링을 사용할 수 있다.
화면 간 예측부(106)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측 단위를 생성할 수 있다. 화면 간 예측부(106)는 참조 픽쳐 보간부, 움직임 추정부, 움직임 보상부가 포함할 수 있다.
참조 픽쳐 보간부에서는 메모리(150)로부터 참조 픽쳐 정보를 제공받고 참조 픽쳐에서 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성할 수 있다. 휘도 화소의 경우, 1/4 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 8탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다. 색차 신호의 경우 1/8 화소 단위로 정수 화소 이하의 화소 정보를 생성하기 위해 필터 계수를 달리하는 DCT 기반의 4탭 보간 필터(DCT-based Interpolation Filter)가 사용될 수 있다.
화면 간 예측부(106)는 참조 픽쳐 보간부에 의해 보간된 참조 픽쳐를 기초로 움직임 예측을 수행할 수 있다. 움직임 벡터를 산출하기 위한 방법으로 FBMA(Full search-based Block Matching Algorithm), TSS(Three Step Search), NTS(New Three-Step Search Algorithm) 등 다양한 방법이 사용될 수 있다. 움직임 벡터는 보간된 화소를 기초로 1/2 또는 1/4 화소 단위의 움직임 벡터값을 가질 수 있다. 화면 간 예측부(106)에서는 움직임 예측 방법을 다르게 하여 현재 예측 단위를 예측할 수 있다. 움직임 예측 방법으로 스킵(Skip) 방법, 머지(Merge) 방법, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 방법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.
예측부(110)에서 생성된 예측 단위와 예측 단위의 복원 블록과 차이값인 잔차값(Residual) 정보를 포함하는 잔차 블록이 생성될 수 있다. 생성된 잔차 블록은 변환부(115)로 입력될 수 있다. 변환부(115)에서는 부호화 대상 즉, 잔차 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform) 또는 DST(Discrete Sine Transform)와 같은 변환 방법을 사용하여 변환시킬 수 있다. 잔차 블록을 변환하기 위해 DCT를 적용할지 DST를 적용할지는 잔차 블록을 생성하기 위해 사용된 예측 단위의 화면 내 예측 모드 정보 및/또는 예측 단위의 크기 정보를 기초로 결정할 수 있다. 변환부(115)에서는 예측 블록의 크기 정보에 기초하여 변환 방법을 다르게 적용할 수 있다.
양자화부(120)는 변환부(115)에서 주파수 영역으로 변환된 값들을 양자화할 수 있다. 블록에 따라 또는 영상의 중요도에 따라 양자화 계수는 변할 수 있다. 양자화부(120)에서 산출된 값은 역양자화부(135)와 재정렬부(125)에 제공될 수 있다.
재정렬부(125)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.재정렬부(125)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원의 블록 형태 계수를 1차원의 벡터 형태로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(125)에서는 다이아고널 스캔(Diagonal Scan)방법을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원 벡터 형태로 변경시킬 수 있다. 변환 단위의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 다이아고널 스캔 방법이 아닌 2차원의 블록 형태 계수를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔 방법, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔 방법이 사용될 수 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 화면 내 예측 모드에 따라 다이어고널 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중 어떠한 스캔 방법이 사용될지 여부를 결정할 수 있다.
엔트로피 부호화부(130)는 재정렬부(125)에 의해 산출된 값들을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 부호화는 예를 들어, 지수 골롬(Exponential Golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 다양한 부호화 방법을 사용할 수 있다.
엔트로피 부호화부(130)는 재정렬부(125) 및 예측부(110)로부터 부호화 단위의 잔차값 계수 정보 및 블록 타입 정보, 예측 모드 정보, 분할 단위 정보, 예측 단위 정보 및 전송 단위 정보, 움직임 벡터 정보, 참조 프레임 정보, 블록의 보간 정보, 필터링 정보 등 다양한 정보를 제공받아 소정의 부호화 방법을 기초로 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 또한, 엔트로피 부호화부(130)에서는 재정렬부(125)에서 입력된 부호화 단위의 계수값을 엔트로피 부호화할 수 있다.
엔트로피 부호화부(130)에서는 CABAC을 이용한 HEB(High Efficiency Binarization) 방법 또는 CABAC의 bypass 코딩을 CAVLC 계수 이진화 방법을 활용하는 HTB(High Throughput Binarization) 방법을 통해 엔트로피 코딩을 수행할 수 있다.
역양자화부(135) 및 역변환부(140)에서는 양자화부(120)에서 양자화된 값들을 역양자화하고 변환부(115)에서 변환된 값들을 역변환한다. 역양자화부(135) 및 역변환부(140)에서 생성된 잔차값(Residual)은 예측부(110)에 포함된 움직임 추정부, 움직임 보상부 및 인트라 예측부를 통해서 예측된 예측 단위와 합쳐져 복원 블록(Reconstructed Block)으로 생성될 수 있다.
필터부(145)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF(Adaptive Loop Filter)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록간의 경계로 인해 생긴 블록 왜곡을 제거할 수 있다. 디블록킹을 수행할지 여부를 판단하기 위해 블록에 포함된 몇 개의 열 또는 행에 포함된 픽셀을 기초로 현재 블록에 디블록킹 필터 적용할지 여부를 판단할 수 있다. 블록에 디블록킹 필터를 적용하는 경우 필요한 디블록킹 필터링 강도에 따라 강한 필터(Strong Filter) 또는 약한 필터(Weak Filter)를 적용할 수 있다. 또한 디블록킹 필터를 적용함에 있어 수직 필터링 및 수평 필터링을 수행시 수평 방향 필터링 및 수직 방향 필터링이 병행처리가 되도록 할 수 있다.
오프셋 보정부는 디블록킹을 수행한 영상에 대해 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋을 보정할 수 있다. 특정 픽쳐에 대한 오프셋 보정을 수행하기 위해 영상에 포함된 픽셀을 일정한 수의 영역으로 구분한 후 오프셋을 수행할 영역을 결정하고 해당 영역에 오프셋을 적용하는 방법 또는 각 픽셀의 에지 정보를 고려하여 오프셋을 적용하는 방법을 사용할 수 있다.
ALF (Adaptive Loop Filter)는 필터링한 복원 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. 영상에 포함된 픽셀을 적어도 하나 이상의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF를 적용할지 여부에 관련된 정보 중 휘도 신호는 부호화 단위 별로 전송될 수 있고, ALF의 크기 및 계수는 각각의 블록에 따라 달라질 수 있다. ALF는 다양한 형태를 가질 수 있으며, 필터에 그에 따라 포함되는 계수의 개수도 달라질 수 있다. 이러한 ALF의 필터링 관련 정보(필터 계수 정보, ALF On/Off 정보, 필터 형태 정보)는 비트스트림 형태로 파라메터 셋에 포함되어 전송될 수 있다.
메모리(150)는 필터부(145)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있고, 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 화면 간 예측을 수행 시 예측부(110)에 제공될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 복호화기를 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 복호화기는 엔트로피 복호화부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235), 메모리(240)가 포함될 수 있다.
부호화기에서 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 부호화기와 반대의 절차로 복호화될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 부호화기의 엔트로피 부호화부에서 엔트로피 부호화를 수행한 것과 반대의 절차로 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 복호화부(210)에서 복호화된 정보 중 예측 블록을 생성하기 위한 정보는 예측부(230)로 제공되고 엔트로피 복호화부에서 엔트로피 복호화를 수행한 잔차값은 재정렬부(215)로 입력될 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서도 엔트로피 부호화부와 마찬가지로 CABAC을 이용한 HEB 또는 CAVLC의 계수 코딩 방법을 활용하는 HTB 방법 중 적어도 하나의 방법을 사용하여 역 변환을 수행할 수 있다.
엔트로피 복호화부(210)에서는 부호화기에서 수행된 화면 내 예측 및 화면 간 예측에 관련된 정보를 복호화할 수 있다. 전술한 바와 같이 부호화기에서 화면 내 예측 및 화면 간 예측을 수행시 예를 들어 주변의 예측 모드가 가용하지 않은 경우 등의 제약이 있는 경우, 이러한 제약을 기초로 한 엔트로피 복호화를 수행해 현재 블록에 대한 화면 내 예측 및 화면 간 예측에 관련된 정보를 제공받을 수 있다.
재정렬부(215)는 엔트로피 복호화부(210)에서 엔트로피 복호화된 비트스트림을 부호화부에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬을 수행할 수 있다. 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부에서는 부호화부에서 수행된 계수 스캐닝에 관련된 정보를 제공받고 해당 부호화부에서 수행된 스캐닝 순서에 기초하여 역으로 스캐닝하는 방법을 통해 재정렬을 수행할 수 있다.
역양자화부(220)는 부호화기에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.
역변환부(225)는 부호화기에서 수행한 양자화 결과에 대해 변환부에서 수행한 DCT 및 DST에 대해 역 DCT 및 역 DST를 수행할 수 있다. 역변환은 부호화기에서 결정된 전송 단위를 기초로 수행될 수 있다. 부호화기의 변환부에서는 DCT와 DST는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 선택적으로 수행될 수 있고, 복호화기의 역변환부(225)에서는 부호화기의 변환부에서 수행된 변환 정보를 기초로 역변환을 수행할 수 있다.
변환을 수행 시 변환 단위가 아닌 부호화 단위를 기준으로 변환을 수행할 수 있다.
예측부(230)는 엔트로피 복호화부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(240)에서 제공된 이전에 복호화된 블록 또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다.
전술한 바와 같이 부호화기에서의 동작과 동일하게 화면 내 예측을 수행 시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 동일할 경우, 예측부(230)는 예측 단위의 좌측에 존재하는 픽셀, 좌측 상단에 존재하는 픽셀, 상단에 존재하는 픽셀을 기초로 예측 단위에 대한 화면 내 예측을 수행하지만, 화면 내 예측을 수행 시 예측 단위의 크기와 변환 단위의 크기가 상이할 경우, 변환 단위를 기초로 한 참조 픽셀을 이용하여 화면 내 예측을 수행할 수 있다. 또한, 최소 부호화 단위에 대해서만 NxN 분할을 사용하는 화면 내 예측을 사용할 수 있다.
예측부(230)는 예측 단위 판별부, 화면 간 예측부 및 화면 내 예측부를 포함할 수 있다. 예측 단위 판별부는 엔트로피 복호화부에서 입력되는 예측 단위 정보, 화면 내 예측 방법의 예측 모드 정보, 화면 간 예측 방법의 움직임 예측 관련 정보 등 다양한 정보를 입력 받고 현재 부호화 단위에서 예측 단위를 구분하고, 예측 단위가 화면 간 예측을 수행하는지 아니면 화면 내 예측을 수행하는지 여부를 판별할 수 있다. 화면 간 예측부는 부호화기에서 제공된 현재 예측 단위의 화면 간 예측에 필요한 정보를 이용해 현재 예측 단위가 포함된 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 예측 단위에 대한 화면 간 예측을 수행할 수 있다. 화면 간 예측을 수행하기 위해 부호화 단위를 기준으로 해당 부호화 단위에 포함된 예측 단위의 움직임 예측 방법이 스킵 모드(Skip Mode), 머지 모드(Merge 모드), AMVP 모드(AMVP Mode) 중 어떠한 방법인지 여부를 판단할 수 있다.
화면 내 예측부는 현재 픽쳐 내의 화소 정보를 기초로 예측 블록을 생성할 수 있다. 예측 단위가 화면 내 예측을 수행한 예측 단위인 경우, 부호화기에서 제공된 예측 단위의 화면 내 예측 모드 정보를 기초로 화면 내 예측을 수행할 수 있다. 화면 내 예측부에는 MDIS 필터, 참조 화소 보간부, DC 필터를 포함할 수 있다. MDIS 필터는 현재 블록의 참조 화소에 필터링을 수행하는 부분으로써 현재 예측 단위의 예측 모드에 따라 필터의 적용 여부를 결정하여 적용할 수 있다. 부호화기에서 제공된 예측 단위의 예측 모드 및 MDIS 필터 정보를 이용하여 현재 블록의 참조 화소에 MDIS 필터링을 수행할 수 있다. 현재 블록의 예측 모드가 MDIS 필터링을 수행하지 않는 모드일 경우, MDIS 필터는 적용되지 않을 수 있다. 또한, 부호화기에서 마찬가지로 예측 블록을 생성 후 참조 픽셀과 함께 추가적으로 필터링을 수행할 수 있다.
참조 화소 보간부는 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간한 화소값을 기초로 화면 내 예측을 수행하는 예측 단위일 경우, 참조 화소를 보간하여 정수값 이하의 화소 단위의 참조 화소를 생성할 수 있다. 현재 예측 단위의 예측 모드가 참조 화소를 보간하지 않고 예측 블록을 생성하는 예측 모드일 경우 참조 화소는 보간되지 않을 수 있다. DC 필터는 현재 블록의 예측 모드가 DC 모드일 경우 필터링을 통해서 예측 블록을 생성할 수 있다.
복원된 블록 또는 픽쳐는 필터부(235)로 제공될 수 있다. 필터부(235)는 디블록킹 필터, 오프셋 보정부, ALF를 포함할 수 있다.
부호화기로부터 해당 블록 또는 픽쳐에 디블록킹 필터를 적용하였는지 여부에 대한 정보 및 디블록킹 필터를 적용하였을 경우, 강한 필터를 적용하였는지 또는 약한 필터를 적용하였는지에 대한 정보를 제공받을 수 있다. 복호화기의 디블록킹 필터에서는 부호화기에서 제공된 디블록킹 필터 관련 정보를 제공받고 복호화기에서 해당 블록에 대한 디블록킹 필터링을 수행할 수 있다. 부호화기에서와 마찬가지로 우선 수직 디블록킹 필터링 및 수평 디블록킹 필터링을 수행하되, 겹치는 부분에 있어서는 수직 디블록킹 및 수평 디블록킹 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 수직 디블록킹 필터링 및 수평 디블록킹 필터링이 겹치는 부분에서 이전에 수행되지 못한 수직 디블록킹 필터링 또는 수평 디블록킹 필터링이 수행될 수 있다. 이러한 디블록킹 필터링 과정을 통해서 디블록킹 필터링의 병행 처리(Parallel Processing)이 가능하다.
오프셋 보정부는 부호화시 영상에 적용된 오프셋 보정의 종류 및 오프셋 값정보 등을 기초로 복원된 영상에 오프셋 보정을 수행할 수 있다.
ALF는 필터링을 수행 후 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. 부호화기로부터 제공된 ALF 적용 여부 정보, ALF 계수 정보 등을 기초로 부호화 단위에 ALF를 적용할 수 있다. 이러한 ALF 정보는 특정한 파라메터 셋에 포함되어 제공될 수 있다.
메모리(240)는 복원된 픽쳐 또는 블록을 저장하여 참조 픽쳐 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽쳐를 출력부로 제공할 수 있다.
전술한 바와 같이 이하, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의상 코딩 유닛(Coding Unit)을 부호화 단위라는 용어로 사용하지만, 부호화 뿐만 아니라 복호화를 수행하는 단위가 될 수도 있다.
이하, 본 발명의 실시예에서는 예측의 대상이 되는 블록을 원본 블록이라고 하며, 원본 블록에 대하여 화면 내 예측 또는 화면 간 예측을 수행하여 예측을 수행하여 생성된 블록을 예측 블록이라고 한다. 예측 블록은 예측 단위 또는 변환 단위가 될 수 있다. 예측 블록에 대하여 화면 내 예측 또는 화면 간 예측을 수행하여 생성된 예측값을 픽셀 예측값이라고 할 수 있다. 잔차 블록은 원본 블록과 예측 블록의 차이값으로 생성될 수 있다.
아래의 표 1은 화면 내 예측 모드 번호와 화면 내 예측 모드 사이의 매핑 관계를 나타낸 것이다.
Figure pat00001
표 1을 참조하면, 예측 대상 블록에 대한 화면 내 예측을 수행하기 위해서 휘도 블록은 35 가지의 화면의 화면 내 예측 모드를 사용할 수 있고 이 중 2 번 화면 내 예측 모드 내지 34 번 화면 내 예측 모드는 방향성 화면 내 예측 모드로서 서로 다른 방향의 참조 픽셀을 기준으로 화면 내 예측이 수행될 수 있다. 0번과 1번은 비방향성 화면 내 예측 모드로서 참조 픽셀을 이용하여 예측 블록의 예측 픽셀값 값을 생성하여, 화면 내 예측을 수행 할 수 있다. 여기서, 화면 내 모드에 대한 예측 모드 번호는 지사자일 뿐, 각 예측 모드는 특정 번호에 한정 되지 않는다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방향성 화면 내 예측 모드를 나타낸 개념도이다.
도 3을 참조하면 방향성 화면 내 예측 모드는 좌측 하단 방향의 2번 화면 내 예측 모드를 시작으로 시계 방향으로 34번 화면 내 예측 모드까지의 화면 내 예측 모드값이 할당될 수 있다.
도 4는 도 3에서의 2번 내지 34번 화면 내 예측 모드를 각도에 따라 분류한 것을 나타낸다.
아래의 표 2는 도 4에서 나타난 화면 내 예측 모드(intraPredMode)와 화면 내 예측 각도 관련 파라메터 정보(intraPredAngle)를 매핑시킨 표로서 아래와 같은 매핑 관계를 가질 수 있다.
Figure pat00002
도 3 및 도 4를 참조하면 화면 내 예측 모드에서 예측 방향은 화면 내 예측 모드 번호에 따라 달라질 수 있고 화면 내 예측 모드의 예측 방향에 따라 예측 블록과 원본 블록 사이의 픽셀값 차이인 잔차값의 크기 분포가 달라질 수 있다.
예를 들어, 임의의 예측 블록에 대하여 수직 방향성 예측 모드(26번 화면 내 예측 모드)를 이용하여 화면 내 예측을 수행한 경우, 예측 블록의 상단 경계에 위치한 예측 픽셀값은 참조 픽셀과 거리상 가까우므로 참조 픽셀값과 유사할 가능성이 커 원본 블록과의 차이값인 잔차값이 작을 가능성이 크기만, 예측 블록의 하단에 위치한 예측 픽셀값의 경우 원본 픽셀과 유사할 가능성이 떨어져 예측의 정확도가 떨어지고 잔차값이 커질 가능성이 있다. 따라서 화면 내 예측 모드의 방향성에 따라 잔차값의 크기가 예측 대상 블록의 상단행에서 하단행으로 갈수록 커질 수 있다.
또 다른 예로서, 임의의 예측 블록에 대하여 수평 방향성 예측 모드(10번 화면 내 예측 모드)를 이용하여 화면 내 예측을 수행한 경우, 예측 블록의 좌측 경계에 위치한 예측 픽셀값은 참조 픽셀과 거리상 가까우므로 원본 블록의 픽셀값과 유사한 값을 가질 가능성이 크지만, 예측 블록의 우측 경계에 위치한 예측 픽셀값의 경우 참조 픽셀과의 거리가 멀어지므로 원본 블록의 픽셀값과 유사할 가능성이 떨어지므로 예측의 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서 잔차값이 예측 블록의 좌측에서 우측으로 갈수록 커질 수 있다.
잔차값은 변환을 통해서 주파수 영역으로 변환될 수 있는데 잔차값을 포함한 잔차 블록에 대하여 변환을 수행시 잔차값의 크기와 분포에 따라 적절한 변환 방법으로 변환을 수행하여야만 추후 엔트로피 부호화 단계에서 주파수 영역으로 변환된 블록은 더 적은 비트수를 사용하여 부호화될 수 있다. 이때 적절한 변환 방법을 결정하기 위해서는 전술한 잔차 정보값 크기의 경향성뿐만 아니라 예측 블록의 크기 정보를 추가로 고려할 수 있다. 예측 블록의 크기가 커질수록 예측 블록의 크기가 작을 때보다 참조 픽셀로부터 멀어지는 픽셀들이 상대적으로 많아지게 된다. 따라서, 예측 모드에 따른 잔차 정보의 경향성뿐만 아니라 예측 블록의 크기를 추가적으로 고려하여 잔차 블록에 대한 변환 방법을 다르게 할 수 있다.
DST(Discrete Sine Transform)를 이용한 변환 방법은 sine wave의 특성에 따라, 언급한 수직 혹은 수평 방향성 예측 모드처럼 참조 픽셀의 위치로부터 멀어질수록 잔차값의 크기가 커지는 잔차 블록의 변환 방법으로 사용되는 경우 부호화 효율을 높일 수 있는 변환 방법이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 부호화 효율을 높이기 위해 화면 내 예측 모드및 예측 블록의 크기에 따라서 서로 다른 변환 방법을 사용하여 화면 내 예측을 수행할 수 있다. 예를 들어, 일정한 크기를 기준으로 조건을 만족하는 예측 블록의 잔차값과 조건을 만족하지 못하는 블록의 잔차값에 대하여 적용하는 변환 방법이 상이할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 예측 블록의 크기가 일정한 크기보다 작은 경우의 변환 방법 중 하나를 나타낸 개념도이다.
도 5를 참조하면, 방향성 화면 내 예측 모드인 2번 화면 내 예측 모드부터 34번 화면 내 예측 모드까지 수직 방향 변환 방법 및 수평 방향 변환 방법에 모두 DST를 사용하여 변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 일정한 크기의 블록은 4x4 크기의 예측 블록이 될 수 있다. 4x4 크기의 블록은 가장 작은 단위의 예측 블록의 크기로서 참조 픽셀의 위치와 예측 픽셀의 위치 관계에 따른 잔차값 분포의 경향성이 다른 크기의 블록보다 명확하게 나타날 수 있다. 즉, 예측에 사용되는 참조 픽셀의 위치와 예측 픽셀의 위치가 가까울수록 원본 픽셀과 예측 픽셀간의 유사성이 크므로 잔차값이 작지만, 참조 픽셀의 위치와 예측 픽셀의 위치가 멀어질수록 원본 픽셀과 예측 픽셀 간의 유사성이 작아져 잔차값이 커질 수 있다. 이러한 경향성이 존재하는 경우, 전술한 바와 같이 DST와 같은 사인 곡선을 기초로 한 변환 방법을 사용하는 것이 더욱 압축 효율을 높일 수 있다. 따라서, 예측 블록의 크기가 일정한 크기보다 작은 경우 또는 일정한 크기인 경우 모든 화면 내 예측 모드 방향에서 DST를 변환 방법으로 사용할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면 예측 블록의 크기 정보를 표현하기 위해 예측 대상 블록의 너비 정보(nW) 및 높이 정보(nH)를 기준으로 nW과 nH의 값이 일정한 값 이하이거나 일정한 값인 경우를 만족할 때 변환 방법을 다르게 적용할 수 있다.
비방향성 화면 내 예측 모드 중 Planar 모드의 경우, 참조 픽셀과 예측 픽셀 사이의 거리에 따른 유사한 경향성이 존재 할 수 있으므로, 방향성 화면 내 예측 모드와 동일하게 수평 방향으로 DST, 수직 방향으로 DST를 사용한 변환 방법을 사용할 수 있고 DC 모드의 경우, 모든 참조 픽셀의 평균값을 이용하여 예측 픽셀을 예측하기 때문에 방향성이 존재하지 않으므로, 수평 방향 및 수직 방향 모두 DCT를 사용하여 변환을 수행할 수 있다.
도 5의 실시예는 아래와 같은 표현 방법으로도 표현될 수 있다.
PredMode는 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용하는지 아니면 화면 간 예측 모드를 사용하는지를 나타내는 변수, IntraPredMode는 화면 내 예측 모드를 나타내는 변수, cIdx는 컬러 구성을 의미하는 변수이고 이 변수 값이 0일 경우 luma(휘도) 블록을 나타낸다. nW은 예측 블록의 너비값, nH는 예측 블록의 높이값을 나타내는 변수, verTrType을 수직 방향 변환 타입 정보, horizTrType을 수평 방향 변환 타입 정보를 나타내는 변수이고 이 변수값이 0일 경우 DCT를 이용한 변환 방법, 1일 경우 DST를 이용한 변환 방법이라고 가정한다면, 예측 블록의 크기가 특정한 조건을 만족하는 경우 사용되는 변환 방법은 아래와 같이 표현될 수 있다.
첫번째 표현 방법으로,
Depending on PredMode and IntraPredMode, the following applies:
? If PredMode is equal to MODE_INTRA, Log2(nW*nH) is equal to 4, and cIdx is equal to 0, the variables horizTrType and vertTrType are specified as follows.
If IntraPredMode is equal to Intra_DC, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 0.
Otherwise, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 1.
? Otherwise, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 0.
또는 두번째 표현 방법으로,
Depending on PredMode and IntraPredMode, the following applies:
? If PredMode is equal to MODE_INTRA, IntraPredMode is not equal to Intra_DC, Log2(nW*nH) is equal to 4, and cIdx is equal to 0, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 1.
? Otherwise, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 0.
첫번째 표현과 두번째 표현에서 Log2(nW*nH) is equal to 4는 본 발명이 적용되는 예측 블록의 일정한 크기를 제한한 것으로 본 발명이 적용되는 예측 블록의 크기는 다른 크기 예를 들어 8x8 크기의 예측 블록이나 16x16 크기의 예측 블록에 대해서도 위와 같은 변환 방법이 적용될 수 있고 이 또한, 본 발명의 권리 범위에 포함된다. 즉, 위와 같이 예측 블록의 크기가 4x4 크기의 예측 블록인지 여부를 판단하는 것은 하나의 실시예로서 예측 블록의 크기에 대해 특정한 조건을 만족하는지 여부를 판단하여 특정한 조건을 만족하는 다른 크기의 예측 블록에 대해서도 위와 같은 변환 방법이 수행될 수 있고 이 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
위와 같은 변환 방법이 수행되는 특정한 조건은 예측 블록의 크기가 일정한 크기 이하인 경우나 일정한 크기에 해당하는 경우에 적용될 수 있고 아래의 표 3은 예측 블록의 크기가 일정한 크기 또는 특정한 크기 조건을 만족하는 경우 변환 방법을 정리한 표이다.
Figure pat00003
표 3을 참조하면, DC 모드를 제외한 모든 화면 내 예측 모드에 따라 서로 다른 변환 방법이 사용될 수 있다.
예측 블록의 크기가 특정한 조건을 만족하지 못하는 경우는 화면 내 예측 모드의 방향성에 상관없이 수직 방향 및 수평 방향에 대한 변환 방법으로 모두 DCT를 사용할 수 있다.
예측 블록의 크기가 특정한 크기 조건을 만족하는 경우 표 3과 같은 화면 내 예측 모드와 변환 방법을 매핑시켜놓은 표에 의해 화면 내 예측 모드에 따른 변환 방법을 설정할 수도 있지만, 일정한 판단 알고리즘에 의해 표가 없이도 현재 화면 내 예측 모드에 따른 변환 방법을 결정할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화면 내 예측 모드에 따른 변환 방법을 결정하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 6을 참조하면, 예측 대상 블록의 정보가 화면 내 예측 방법을 통해 예측을 수행하고 예측 블록의 크기가 특정한 조건을 만족하고, 휘도 샘플에 대한 블록이고 현재 화면 내 예측 모드가 DC 모드가 아닌지 여부를 판단한다(단계 S600).
예를 들어, 도 5에서와 같이 화면 내 예측 모드를 수행한 휘도 샘플 블록 중 4x4 크기 인 블록에 대해 해당 블록이 DC 모드가 아닌 경우에 대하여 수평 방향 및 수직 방향에 대하여 DST를 사용한 변환이 수행될 수 있으므로, 단계 S600을 통해 현재 예측 블록의 정보를 판단하고 수직 방향 및 수평 방향으로 DST를 사용한 변환을 수행할지 여부를 결정한다. 도면의 단계 S600에서 개시한 예측 블록의 크기가 4x4 크기를 만족하는지 여부를 판단하는 것은 예측 블록의 크기가 특정한 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 것의 하나의 실시예이다.
수평 방향 및 수직 방향으로 DST를 사용한 변환을 수행한다(단계 S610).
단계 S600의 조건을 만족하는 경우 수평 방향 및 수직 방향으로 DST를 사용한 변환을 수행할 수 있다.
수평 방향 및 수직 방향으로 DCT를 사용한 변환을 수행한다(단계 S620).
단계 S600의 조건을 만족하지 않는 경우 수평 방향 및 수직 방향으로 DCT를 사용한 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 예측 블록의 크기가 4x4보다 크거나 예측 블록을 예측하기 위해 사용된 화면 내 예측 모드가 DC 모드를 사용한 경우 수평 방향 및 수직 방향 변환 방법으로 DCT를 사용한 변환 방법을 사용할 수 있다.
도 6과 같은 프로세스를 사용하는 경우 표 3과 같은 매핑관계를 나타낸 표를사용하지 않기 때문에 메모리 상에 로드되는 정보를 줄여 메모리 대역폭을 줄이고 불필요한 테이블의 엑세스를 생략하여 부호화기 및 복호화기의 복잡도를 줄이는 효과를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 변환 방법은 아래와 같이 정의된 변환 방법을 사용할 수도 있다.
Depending on PredMode and IntraPredMode, the following applies:
? If PredMode is equal to MODE_INTRA, Log2(nW*nH) is equal to 4, and cIdx is equal to 0, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 1.
? Otherwise, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 0.
예측 블록의 정보가 화면 내 예측 방법을 통해 예측을 수행하고 변환 블록의 크기가 4x4이고, 휘도 샘플에 대한 블록이면, 방향성 및 비방향성 화면 내 예측 모드들에 수평 방향으로 DST, 수직 방향으로 DST를 사용한 변환 방법을 사용할 수 있다. 즉, 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 방법을 통하여 예측된 화면 내 예측 모드이고, 그 크기가 4x4이고, 휘도 샘플에 대한 블록이면 DST를 사용한 변환 방법을 사용할 수 있다.
이때 비방향성 모드 중 DC 모드의 경우, 모든 참조 픽셀의 평균값을 사용하여 예측 블록을 만들고, 예측 블록 내 상단 및 좌측에 위치한 참조 픽셀값과 필터링을 할 수 있다. DC 모드에 대하여 필터링을 수행하게 되는 경우, 참조 픽셀과 예측 픽셀 사이의 거리가 가까울수록 유사성이 높고, 거리가 멀수록 유사성이 낮아진다. 즉, 참조 픽셀과 예측 픽셀간의 거리가 멀어지면, 원본 블록과 예측 블록간의 유사할 가능성이 떨어져 예측의 정확도가 떨어지므로 잔차값의 크기가 예측 블록의 상단행에서 하단행으로 혹은 좌측에서 우측으로 갈수록 커질 수 있다. 이런 경우, 수직 및 수평 변환 방법으로 DST를 사용하면, 부호화 효율이 증가 할 수 있다. 결과적으로 모든 화면 내 예측 모드에 대해서 수직 변환 방법 및 수평 변환 방법으로 DST를 사용하면 부호화 효율이 좋아 질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면 DC 모드를 사용하여 화면 내 예측을 수행한 예측블록에 대하여 필터링을 수행할 수 있으며, DC 모드를 기초로 화면 내 예측을 수행한 예측 블록에 대하여 수직 방향 및 수평 방향 변환 방법으로 DST를 이용한 화면 내 예측을 수행할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 예측 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하는 경우 변환 방법 중 하나를 나타낸 개념도이다.
도 7에서는 화면 내 예측 모드에 따라서 변환 방법을 서로 다르게 적용하여 변환을 수행할 수 있다.
화면 내 예측 모드에 따라서, 화면 내 예측 모드 번호가 2번 내지 5번인 경우 변환 방법으로 수평 방향 및 수직 방향 모두 DST를 사용한 변환 방법, 화면 내 예측 모드 번호가 6번 내지 14번인 경우 변환 방법으로 수평 방향으로는 DST를 사용한 예측 방법, 수직 방향으로는 DCT를 사용한 변환 방법, 화면 내 예측 모드가 15번 내지 21번인 경우 수평 방향 및 수직 방향 모두에 대하여 DST를 사용한 변환 방법, 화면 내 예측 모드가 22번 내지 30번인 경우 수직 방향으로는 DST를 사용한 변환 방법, 수평 방향으로는 DCT를 사용한 변환 방법, 화면 내 예측 모드가 31번 내지 34번인 경우 수직 방향 및 수평 방향 모두 DST를 사용한 변환 방법을 사용하여 변환을 수행할 수 있다. 위와 같은 변환 방법은 도 5와 같이 기본적으로 DST를 사용하되, 6번 화면 내 예측 모드 내지 14번 화면 내 예측 모드 또는 22번 화면 내 예측 모드에서 30번 화면 내 예측 모드까지의 화면 내 예측 모드와 같이 수평 방향 및 수직 방향으로 예측을 수행하는 예측 방향의 경향성이 강한 화면 내 예측 모드의 경우, 경향성이 강한 방향의 반대 방향에 대한 변환 방법은 DST가 아닌 DCT와 같은 변환 방법을 사용하여 변환을 수행할 수 있다.
위와 같은 변환 방법을 수행한 후 변환 계수를 양자화한 다음 행해지는 스캔 방법(재배열 방법)도 변환 방법에 따라 서로 다른 스캐닝 방법을 사용할 수 있다. 예를 들어, 화면 내 예측 모드가 2~5번, 15~21번, 31~34번과 같이 수평 및 수직 모두 DST를 사용하는 경우 모두 diagonal 스캔 방법을 통한 재배열을 수행하고, 6번 내지 14번과 같이 수평 방향으로 화면 내 예측을 수행하는 경우는 수직 방향 스캔 방법(Vertical Scan), 22번 내지 30번과 같이 수직 방향으로 화면 내 예측을 수행하는 경우는 수평 방향 스캔 방법(Horizontal Scan)을 사용할 수 있다.
도 7과 같은 변환 방법은 아래와 같은 표로 표현될 수 있다.
Depending on PredMode and IntraPredMode, the following applies:
? If PredMode is equal to MODE_INTRA, Log2(nW*nH) is equal to 4, and cIdx is equal to 0, the variables horizTrType and vertTrType are specified as 표 4 with IntraPredMode as input.
? Otherwise, the variables horizTrType and vertTrType are set equal to 0.
Log2(nW*nH) is equal to 4는 전술한 바와 동일하게 예측 블록이 소정의 크기 조건을 만족하는 경우를 예시적으로 표현한 것으로 예측 블록의 크기를 비교하기 위한 조건으로 다른 조건이 사용되는 것도 가능하고 이러한 실시예 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
Figure pat00004
본 발명의 실시예에 따르면 표 4는 같은 화면 내 예측 모드에 따른 변환 방법을 정리한 표로서 표 4를 저장하여 매핑 테이블에 따라 화면 내 예측 모드에 따른 변환 방법을 유도할 수도 있으나 위의 표를 사용하지 않고 소정의 판단 프로세스를 통해 화면 내 예측 모드에 따른 변환 방법을 유도할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 변환 방법 유도 방법을 나타낸 순서도이다.
도 8을 참조하면, 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용하여 예측을 수행하였고, 현재 예측 블록의 크기가 특정한 조건을 만족하고 휘도 블록인지 여부를 판단한다(단계 S800).
예를 들어, 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용하여 예측을 수행하였고, 현재 예측 블록의 크기가 4x4 크기를 만족하고 휘도 블록인지 여부를 판단한다. 도 8에서 단계 S800 및 단계 S810에서 개시한 예측 블록의 크기가 4x4 크기를 만족하는지 여부를 판단하는 것은 예측 블록의 크기가 특정한 조건을 만족하는지 여부를 판단하는 것의 하나의 실시예이다.
예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용하여 예측을 수행하지 않았거나, 현재 예측 블록의 크기가 소정의 조건을 만족하지 못하거나 휘도 블록이 아닌 경우 수평 방향 변환 방법으로 DCT, 수직 방향 변환 방법으로 DCT를 사용하여 변환을 수행할 수 있다(단계 S810).
예를 들어, 예측 블록이 화면 내 예측 모드를 사용하여 예측을 수행하였고, 현재 예측 블록의 크기가 4x4이고 휘도 블록인 경우 화면 내 예측 모드 번호에 따라 수평 방향 변환 방법 및 수직 방향 변환 방법을 다르게 수행할 수 있다. 이하, 본 발명의 실시예에서는 화면 내 예측 모드에 따라 변환 방법을 결정하는 프로세스에 대해 개시하나, 화면 내 예측 모드에 따라 변환 방법을 결정하는 프로세스는 순서가 변할 수 있고 이러한 실시예 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
수평 방향 변환 방법을 결정하기 위해 화면 내 예측 모드가 DC 모드 또는 화면 내 예측 모드가 22 이상 30 이하인지 여부를 판단한다(단계 S820).
화면 내 예측 모드가 DC 모드 또는 화면 내 예측 모드가 22 이상 30 이하인 경우 수평 방향 변환 방법으로 DCT를 선택할 수 있고(단계 S830) 화면 내 예측 모드가 DC 모드가 아니고 화면 내 예측 모드가 22 이상 30 이하가 아닌 경우 수평 방향 변환 방법으로 DST를 사용한 변환 방법을 선택할 수 있다(단계 S840).
수직 방향 변환 방법을 결정하기 위해 화면 내 예측 모드가 DC인지 또는 화면 내 예측 모드가 6 이상 14 이하인지 여부를 판단한다(단계 S850).
단계 S850을 통한 판단 결과 화면 내 예측 모드가 DC인지 또는 화면 내 예측 모드가 6 이상 14 이하인 경우 수직 방향 변환 방법으로 DCT를 사용한 변환 방법을 선택한다(단계 S860).
단계 S850을 통한 판단 결과 화면 내 예측 모드가 DC가 아니고 화면 내 예측 모드가 6 이상 14 이하가 아닌 경우, 수직 방향 변환 방법으로 DST를 사용한 변환 방법을 선택한다(단계 S870).
도 6과 마찬가지로 도 8과 같은 프로세스를 통해서 표를 제거함으로서 메모리 상에 로드되는 정보를 줄여 메모리 대역폭을 줄이고 불필요한 테이블의 엑세스를 생략하여 부호화기 및 복호화기의 복잡도를 줄이는 효과를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 복호화 과정에서 변환 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9를 참조하면, 복호화 과정에서는 역양자화된 변환 계수에 대해 역 변환을 수행할 수 있다.
예측 블록(역변환 대상 블록) 관련 정보를 제공 받는다(단계 S900).
본 발명의 실시예에 따르면 예측 블록의 사이즈 정보 및 예측 대상 블록의 화면 내 예측 모드 정보 등에 기초하여 역변환 방법을 결정할 수 있다.
예측 블록 관련 정보는 예측 블록의 너비 정보(nW), 예측 대상 블록의 높이 정보(nH), 역양자화를 수행한 변환 계수 정보, 샘플 정보(cIdx) 등이 될 수 있다.
예측 블록 관련 정보를 기초로 수평 방향 및 수직 방향 역변환 방법을 유도한다 (단계 S910).
전술한 도 5 내지 도 8의 내용을 기초로 수평 방향 및 수직 방향 역변환 방법을 결정할 수 있다.
예를 들어, 예측 블록이 화면 내 예측 모드이고 변환 블록 사이즈가 4x4이고 휘도 샘플에 관련된 블록이고, 예측을 수행한 화면 내 예측 모드가 DC 모드가 아닌 경우, 수직 방향 및 수평 방향 역변환 방법을 DST에 기초한 역변환 방법으로 결정할 수 있다. 나머지 위와 같은 조건을 만족하지 않는 경우, DCT에 기초한 수직 및 수평 방향 역변환 방법을 사용하여 역변환을 수행할 수 있다.
또 다른 예에 따르면 복호화 과정에서, 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 방법을 통하여 예측된 화면 내 예측 모드이고, 그 크기가 4x4이고, 휘도 샘플에 대한 블록이면 역 DST를 변환 방법으로 결정할 수 있다. 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 예측 블록이 화면 내 예측 모드이고 변환 블록 사이즈가 4x4이고 휘도 샘플에 관련된 블록인 경우, 표4와 같은 화면 내 예측 모드와 변환 방법 사이에 매핑 관계를 설정한 매핑표 또는 도 8과 같은 순서도에 의해 결정된 변환 방법에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다.
예측 블록이 화면 내 예측 모드가 아니거나 변환 블록 사이즈가 4x4이아니거나 휘도 샘플에 관련된 블록이 아닌 경우, 역변환 방법으로 수직 방향 및 수평 방향으로 DCT에 기초한 역변환 방법을 사용할 수 있다.
수평 방향에 대한 역변환을 수행한다(단계 S920).
단계 S910에 의해 결정된 수평 방향 역변환 방법을 기초로 역변환을 수행한다. 역양자화를 수행한 후 생성된 제1 어레이(nWxnH)에 대하여 단계 S910에 의해 결정된 수평 방향 역변환을 수행하여 제2 어레이를 산출할 수 있다. 수평 방향에 대한 변환을 수행한 제2 어레이를 기초로 소정의 클리핑 함수를 사용하여 제3 어레이값을 산출할 수 있다.
수직 방향에 대한 역변환을 수행한다(단계 S930).
단계 S910에 의해 결정된 수직 방향 역변환 방법을 기초로 역변환을 수행한다. 단계 S920을 통해 산출된 제3 어레이값을 기초로 수직 방향 역변환을 수행할 수 있다. 위의 단계 S920 및 S930은 설명의 편의상 순차적으로 도시하였으나, 두 개의 단계가 반드시 순차적으로 이루어짐을 의미하는 것은 아니며 또한, 단계 S920 및 S930의 단계가 두 개의 단계가 아닌 하나의 단계로 수행되는 것도 가능하고 이러한 실시예 또한 본 발명의 권리 범위에 포함된다.
잔여 샘플값을 포함한 제4 어레이를 산출한다(단계 S940).
단계 S930을 통해 산출된 제3 어레이값과 색차 샘플인지 휘도 샘플인지 여부에 따라 산출된 시프트(shift) 변수값에 의해 잔여 샘플값을 포함한 제4 어레이를 산출한다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 복호화기의 일부를 나타낸 개념도이다.
도 10을 참조하면, 예측 블록 정보 입력부(1000), 역변환 방법 결정부(1020), 역변환부(1040)를 포함할 수 있다.
예측 블록 정보 입력부(1000)는 예측 블록의 너비 정보(nW), 예측 블록의 높이 정보(nH), 역양자화를 수행한 변환 계수 정보, 샘플 정보(cIdx)와 같은 예측 블록 관련 정보를 입력받을 수 있다.
역변환 방법 결정부(1020)는 예측 블록 정보 입력부(1000)로부터 입력된 예측 블록 관련 정보를 기초로 예측 대상 블록에 적용될 역변환 방법을 결정할 수 있다. 역변환 방법은 소정의 저장된 표 또는 알고리즘에 의해 결정될 수 있다.
역변환 방법 결정부(1020)에는 수직 방향 역변환 방법을 결정하는 수직 방향 역변환 방법 결정부와 수평 방향 역변환 방법을 결정하는 수평 방향 역변환 방법 결정부가 구분되어 구현될 수 있다.
역변환부(1040)는 역변환 방법 결정부(1020)에 의해 결정된 역변환 방법을 기초로 역변환을 수행할 수 있다.
역변환부(1040)에는 추가적으로 수평 방향으로 역변환을 수행하는 수평 방향 역변환부 및 수직 방향으로 역변환을 수행하는 수직 방향 역변환부를 포함할 수 있다.
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.
110 : 예측부 103 : 화면 내 예측부
115 : 변환부 120 : 양자화부
130 : 엔트로피 부호화부 140 : 역변환부
150 : 메모리

Claims (10)

  1. 블록에 대한 정보를 입력 받는 단계; 및
    상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드이고, 상기 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하고, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인지 여부에 따라 상기 블록의 역변환 방법을 결정하는 변환 방법 결정 단계를 포함하는 영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드이고, 상기 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하고, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, 상기 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Transform)로 결정하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드가 아니거나, 상기 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하지 않거나, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록이 아닌 경우, 상기 블록의 역변환 방법을 역 DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)로 결정하는 단계를 더 포함하는 영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드이고, 상기 블록의 크기가 4x4이고, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, 상기 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Transform)로 결정하는 영상 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 블록은,
    화면 내 예측 모드가 DC 모드인 경우, DC 모드를 기초로 산출된 블록은 참조 픽셀과 예측 픽셀값을 기초로 예측 픽셀값을 필터링하는 것을 특징으로 하는 영상 복호화 방법.
  6. 블록 정보를 입력 받는 블록 정보 입력부; 및
    상기 블록 정보 입력부에서 입력된 정보를 기초로 상기 블록의 예측모드가 화면 내 예측 모드이고, 상기 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하고, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인지 여부를 판단하는 역변환 방법 결정부를 포함하는 영상 복호화 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 역변환 방법 결정부는,
    상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드이고, 상기 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하고, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, 상기 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Transform)로 결정하는 역변환 방법 결정부인 영상 복호화 장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 역변환 방법 결정부는,
    상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드가 아니거나, 상기 블록의 크기가 일정한 조건을 만족하지 않거나, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록이 아닌 경우 상기 블록의 역변환 방법을 역 DCT(Inverse Discrete Cosine Transform)로 결정하는 영상 복호화 장치.
  9. 제6항에 있어서, 상기 역변환 방법 결정부는,
    상기 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드이고, 상기 블록의 크기가 4x4가 이고, 상기 블록이 휘도 샘플에 대한 블록인 경우, 상기 블록의 역변환 방법을 역 DST(Inverse Discrete Sine Transform)로 결정하는 영상 복호화 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 블록은,
    화면 내 예측 모드가 DC 모드인 경우, DC 모드를 기초로 산출된 예측 블록은 참조 픽셀과 예측 픽셀값을 기초로 예측 픽셀값을 필터링하는 것을 특징으로 하는여 생성된 블록인 영상 복호화 장치.
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