KR20170125153A - 가상 블록의 인-루프 필터 방법 및 장치 - Google Patents

가상 블록의 인-루프 필터 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비디오 복호화기에서 코딩 유닛 블록 및 가상 블록의 경계에서 인-루프 필터링을 수행하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

가상 블록의 인-루프 필터 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR IN-LOOP FILTER OF VIRTUAL BLOCK}
본 발명은 비디오 부호화 기술에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 기존의 예측 블록 단위 혹은 변환 블록 단위가 아닌 복호화기에서 가상의 블록 단위로 움직임 예측 혹은 보정을 수행하는 경우 인-루프 필터를 수행하고 이를 이용하여 효과적으로 비디오를 부/복호화하기 위한 방법에 관한 것이다.
최근 FHD (Full High Definition) 및 UHD (Ultra High Definition) 와 같은 고해상도의 영상 서비스 수요와 고품질의 영상 서비스 수요가 증가하였다.
본 발명은 FHD (Full High Definition) 및 UHD (Ultra High Definition)오 같은 고해상도의 영상을 위한 비디오 부/복호화기에서 효율적인 비디오/부복호화의 수행을 위해 가상의 블록 단위로 부/복호화가 수행하고 해당 블록에 대해 적응적으로 인-루프 필터를 수행하는 방법을 통해 효과적으로 비디오 부/복호화가 가능한 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에서 비디오 복호화 장치 및 방법은 가상의 블록을 규정하고 가상의 블록 단위로 움직임 예측을 수행하는 방법을 통해 부/복호화 효율을 높이게 된다. 이때 가상의 블록은 해당 방법의 수행을 위해 움직임 백터가 달라질 수 있기 때문에 이에 대한 인-루프 필터에 대한 고려가 요구된다. 본 발명은 이렇게 가상의 블록 단위로 움직임 백터가 달라지는 경우 적응적으로 인-루프 필터링을 수행하는 방법을 적용하여 본 발명의 비디오 복호화가 수행된다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단에 의하면, 복호화기에서 전송 받은 코딩 유닛 안에 별도의 가상의 블록이 존재할 수 있으며, 그 가상의 블록은 주변의 블록들과 다른 움직임 백터를 가질 수 있다. 이렇게 서로 다른 움직임 백터를 가지는 가상의 블록에 대해 인-루프 필터링을 수행함으로서 주관적 혹은 객관적인 화질의 향상을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치의 블록도로 복호화기에서 선택적으로 움직임 백터를 도출하는 방법을 적용하여 비디오를 복호화 하는 방법에 대한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치의 블록도로 부호화기로부터 전송받은 움직임 백터 정보를 선택적으로 복호화기에서 보정하여 부/복호화 효율을 높이는 방법에 대한 블록도이다.
도 3은 가상블록의 다양한 분할에 대한 실시예이다.
도 4는 코딩 유닛의 경계 혹은 가상의 블록단위로 인-루프 필터가 적용되는 경우 적용되는 필터의 범위에 대한 실시 예이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 경계에 대한 인-루프 필터를 적용하는 범위를 정하는 방법에 대한 순서도이다.
도 6은 사각이 아닌 형태로 코딩 유닛 블록 혹은 가상 블록이 분할 되는 경우에서 경계 인-루프 필터가 적용되는 영역에 대한 도면이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에서 특정 구성을 "포함" 한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 본 발명의 실시 예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 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 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 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 권리범위에 포함된다.
발명에 사용되는 블록은 복호화의 기본 블록 단위, 예측 블록 단위, 변환 블록 단위가 될 수 있다. 또한 블록 경계는 복호화 블록의 경계, 예측 블록의 경계, 변환 블록의 경계가 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치의 블록도로 복호화기에서 선택적으로 움직임 백터를 도출하는 방법을 적용하여 비디오를 복호화 하는 방법에 대한 블록도이다. 부호화기로부터 비트스트림을 전송받은 복호화기는 크게 화면간 예측(137) 및 화면내 예측(136)을 통해 복호화를 수행하게 된다. 복호화 시 화면 간 예측을 수행할 때 본 발명의 실시 예에 따라 부호화기로부터 전송 받은 움직임 정보를 통해 화면 간 예측을 수행할 수도 있고, 복호화기에서 도출한 움직임 정보를 통해 화면 간 예측을 수행할 수도 있다. 부호화기로부터 전송받은 움직임 정보를 이용하여 화면간 예측 복호화를 하는 경우 움직임 예측부(136)에서 예측움직임백터(PMV)와 전송 받은 움직임 백터 차분값을 이용하여 실제 해당 블록의 움직임 백터를 계산하고 이를 이용하여 움직임 보상을 수행한다. 복호화기에서 움직임 백터를 도출하여 도출된 움직임 정보를 이용하 화면간 예측 복호화를 수행하는 경우 실제 움직임 백터는 움직임 도출부에서 구해지고 이를 이용하여 움직임 보상을 수행한다. 움직임 백터를 부호화기로부터 전송받거나 혹은 복호화기에서 도출하는 방법은 화면간 예측 복호화에서 선택적으로 적용할 수 있으며, 선택 정보 및 관련 정보는 부호화기에서 구문 정보(syntax)를 통해 전송 받을 수 있다. 구문 정보를 통해 전송 받을 경우 그 적용 on/off 정보는 다양한 레벨에서 파싱이 가능하다. 즉 영상전체, 영상그룹, 프레임그룹, 프레임, 슬라이스 그룹, 슬라이스, 코딩유닛 그룹, 코딩유닛, 서브 코딩 유닛 등 다양한 레벨에서 on/off가 가능하며 상위 레벨에서 on이 되었어도 하위 레벨에서 on/off 플래그 구문정보의 파싱을 통해 선택적 적용이 가능하다.즉 영상 그룹의 구문정보 파싱 단계에서 on/off 플래그를 통해 움직임 백터 도출 방법을 영상 그룹에서 선택적으로 적용하는 것이 선택되었다는 것을 복호화기가 수신하였다 하더라도 특정 프레임에서는 모두 사용하지 않는 것으로 off 되었다면 해당 프레임 내에서는 움직임 백터 도출 이후에 움직임 보상을 수행하는 방법은 프레임 안에서 사용되지 않기 때문에 관련 정보의 파싱, 복호화 및 복호화 프로세스 모두가 이루어지지 않게 된다. 혹은 슬라이스 단위, 코딩 유닛 그룹 단위 등 하위 레벨에서 그 적용 여부의 선택이 가능하다. 이러한 플래그 정보는 영상 전체, 영상그룹, 프레임, 슬라이스. 코딩유닛 그룹, 코딩 유닛, 하위 코딩 유닛 등의 구문정보 내에 포함이 될 수도 있고, 하이 레벨 신텍스(High level syntax)로 비주기적으로 복호화기가 수신 받을 수 있다. 상위레벨과 하위레벨에서의 on/off 플래그를 통해 발명의 적용 여부가 선택되는 것은 다양한 조합에 의해 실시 예가 파생될 수 있으며, 이는 해당 영역에 대한 일반적인 지식으로 유추가 가능할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치의 블록도로 부호화기로부터 전송받은 움직임 백터 정보를 선택적으로 복호화기에서 보정하여 부/복호화 효율을 높이는 방법에 대한 블록도이다. 부호화기로부터 비트스트림을 전송 받은 복호화기는 크게 화면 간 예측(215) 및 화면내 예측(214)을 통해 복호화를 수행하게 된다. 복호화 시 화면 간 예측을 수행할 때 본 발명의 실시 예에 따라 부호화기로부터 전송 받은 움직임 정보와 예측 움직임 백터 정보만을 이용(215-1)하여 화면 간 예측을 수행할 수도 있고, 전송 받은 움직임 백터 및 예측 움직임 백터를 이용하여 움직임 백터를 구하고(215-2), 추가적인 보정을 한 후(231)에 보정된 움직임 백터를 이용하여 화면 간 예측을 수행할 수도 있다. 복호화기는 어떠한 방법을 통해 화면 간 예측을 수행할 것인지에 대한 선택 정보를 전송 받고 선택 정보에 따라 움직임 백터 보정(231)을 선택적으로 적용할 수 있다. 현재 복호화 하는 코딩 유닛이 추가적인 보정을 한 후(231)에 화면 간 예측을 수행하는 경우, 복호화기에서는 보정된 움직임 백터를 저장하기 위한 별도의 움직임 백터 저장(230)이 필요하다. 화면 간 예측에서 본 발명이 선택적으로 적용되는 경우, 복호화기는 부호화기로부터 전송받은 비트스트림에서 현재 코딩 유닛에 대한 정보를 추출한다. 현재 코딩 유닛에 대한 정보에서 움직임 백터 보정을 수행하는 단위 및 선택 여부, 수행하는 횟수 등의 움직임 백터 보정과 관련된 정보를 추출하고, 움직임 백터 보정이 선택된 경우 움직임 백터 보정을 수행한다. 해당 발명의 적용 단위는 부/복호화기 간의 약속에 의해 적용될 수도 있지만, 부호화기에서 그 적용 여부를 플래그를 통해 복호화기로 송신하고 복호화기가 해당 정보를 파싱하여 알아내는 방법을 통해 적용될 수도 있다. 일반적으로 해당 내용은 비트스트림 내 구문 정보(syntax) 통해 전송 받게 되는데, 본 발명에서 그 적용 on/off 정보는 다양한 레벨에서 파싱이 가능하다. 즉 영상 전체, 영상그룹, 프레임그룹, 프레임, 슬라이스 그룹, 슬라이스, 코딩유닛 그룹, 코딩유닛, 서브 코딩 유닛 등 다양한 레벨에서 on/off가 가능하며 상위 레벨에서 on이 되었어도 하위 레벨에서 on/off 플래그 구문 정보의 파싱을 통해 선택적인 적용이 가능하다. 즉 on/off 플래그를 통해 움직임 백터 보정 방법을 영상 그룹에서 선택적으로 적용하는 것이 선택되었다는 것을 복호화기가 수신하였다 하더라도 특정 프레임에서는 모두 사용하지 않는 것으로 off 되었다면 해당 프레임 내에서는 움직임 백터 도출 이후에 움직임 보상을 수행하는 방법은 프레임 안에서 사용되지 않기 때문에 관련 정보의 파싱, 복호화 및 복호화 프로세스 모두가 이루어지지 않게 된다. 혹은 슬라이스, 코딩유닛그룹, 코딩 유닛 등 더 하위 레벨에서 상위레벨에서 적용한 발명의 내용을 선택하여 적용할 수 있는 것이다. 이러한 플래그 정보는 영상 전체, 영상그룹, 프레임, 슬라이스. 코딩유닛 그룹, 코딩 유닛, 하위 코딩 유닛 등의 구문정보 내에 포함이 될 수도 있고, 하이 레벨 신텍스(High level syntax)로 비주기적으로 복호화기가 수신 받을 수 있다. 상위레벨과 하위레벨에서의 on/off 플래그를 통해 발명의 적용 여부가 선택되는 것은 다양한 조합에 의해 실시 예가 파생될 수 있으며, 이는 해당 영역에 대한 일반적인 지식으로 유추가 가능할 것이다.
도 1과 도 2의 방법에서 움직임의 보정 혹은 움직임 백터의 도출 방법은 블록 안에서 반복적으로 실시될 수 있으며, 반복적 수행에 대한 정보는 부/복호화기간의 약속에 의해 정해진 단계 혹은 횟수로 시행되거나, 복호화기에서 특정의 조건을 통해 계산되거나 혹은 부호화기로부터 전송 받은 정보를 통해 복호화기에서 알아낼 수 있다. 반복적으로 움직임 백터의 보정 혹은 도출이 수행되는 경우 그 실시 예에 따라 블록의 크기가 단계별로 달라질 수 있으며 결국 도 3과 같이 내부적으로 다양한 형태로 분할된 블록을 가질 수 있게 된다. 이렇게 분할된 블록은 서로 다른 움직임 백터를 가질 수 있다. 도 3에서 점선은 본 발명에서 제안하는 가상의 블록으로서 서로 간에 다른 움직임 백터를 갖는 것이 가능하며 그 분할의 최소 단위는 픽셀 단위까지 될 수 있다. 이때, 움직임 각 블록이 서로 다른 움직임 백터를 가질 수 있기 때문에 생길 수 있는 아티팩트를 제거하기 위해 인-루프 필터링을 하게 되는데 인-루프 필터의 수행 정보 필터의 계수 등은 부/복호화기 간의 약속에 의해 수행되거나, 해당 정보를 부호화기로부터 전송 받아 복호화기에서 수행될 수 있다.
도 4는 코딩 유닛의 경계 혹은 가상의 블록단위로 인-루프 필터가 적용되는 경우 적용되는 필터의 범위에 대한 실시 예이다. 도 4에서 점선은 가상 블록의 경계를 나타내고, 굵은 실선은 코딩 유닛의 경계를 나타내며, 가는 실선은 픽셀 간의 경계를 나타낸다. 경계에 적용되는 인-루프 필터의 경우 가상 블록 혹은 코딩 유닛 블록 경계를 중심으로 대칭적 혹은 비대칭적으로 수행될 수 있으며, 모든 블록에 대해 동일한 범위로 적용될 수도 있고, 적응적인 범위로도 적용될 수 있다. 적용되는 모양 역시 1D의 형태로 라인 단위로 적용될 수 있고 2D의 형태가 될 수도 있다. 이러한 필터의 정보는 부/복호화기 간의 약속에 따라 정해질 수 있으며, 혹은 부호화기로부터 전송 받아 복호화기에서 수행될 수 있다. 본 실시예에서는 필터의 모양은 1D이고 적용되는 범위는 경계를 기준으로 좌우 2 픽셀로 고정하였다. 이러한 실시 예에서 (a)의 가상블록경계(401)에서는 회색 음영의 픽셀이 경계에 대한 인-루프 필터의 적용을 받게 된다. 만약 가상 블록의 크기가 실시 예에서 보다 작아지게 되어서 도 4의 (b)와 같이 되면 가상블록경계(411)의 적용범위와 가상블록경계(412)의 적용범위가 겹쳐지게 된다. 반면 도 4의 (c)와 같이 가상 블록의 크기가 도 4의 (c)와 같이 커지게 되면 가상블록경계(421)의 적용범위와 가상블록경계(422)의 적용범위에 해당되지 않는 즉 필터가 적용 받지 않는 영역이 생길 수 있다. 이러한 실시 예는 필터의 적용범위와 가상 블록의 크기 관계에 따라 다양한 형태로 발생하게 된다. 예를 들어 필터의 적용범위가 경계를 중심으로 3이 되면 도 4의 (a), (b) 모두 두 경계에 대해서 중복적으로 필터링이 적용되는 영역이 발생하고 되고, 적용범위가 경계를 중심으로 1인 경우에는 세 그림 모두 중복 적용 픽셀은 발생하지 않게 된다. (e), (f), (g)는 코딩 유닛 경계와 가상유닛 경계를 함께 도식화한 것으로, 짙은 회색 음영 영역은 코딩유닛 경계에 대한 인-루프 필터를 나타내고, 옅은 회색 음영은 가상 블록 경계영역에서의 인-루프 필터가 적용되는 영역을 나타낸다. 두 회색 음영의 필터의 모양은 (e)와 같이 그 영역이 동일할 수도 있고 (f)와 같이 코딩유닛경계에서만 필터링을 수행할 수도 있으며, (g)와 같이 코딩 유닛 경계의 인-루프 필터의 적용범위와 가상 블록 경계에서의 인-루프 필터의 적용 범위가 달라질 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에서 경계에 대한 인-루프 필터를 적용하는 범위를 정하는 방법에 대한 순서도이다. 본 실시예에서는 모든 코딩 유닛 경계 및 가상 블록 경계에서 가상블록 경계에 대한 인-루프 필터를 적용하는 것이 아니라 선택적으로 코딩 유닛 경계 및 가상 블록 경계 인-루프 필터링을 수행한다. 인-루프 필터에 대한 정보 추출/획득부(510)에서 현재 코딩 유닛 경계 및 가상 블록 경계에서 취할 필터 정보가 정해지게 되는데, 이러한 정보는 복호화기가 부호화기부터 직접 전송을 받거나 혹은 부/복호화기 간의 약속에 의해 결정될 수 있으며, 약속이라 함은 부호화기로부터의 전송 없이 복호화기에서 특정 단계를 수행하여 계산하는 실시 예를 포함한다. 이 단계를 거쳐 정보를 추출한 후에 해당 가상 블록 경계가 인-루프 필터링을 적용하는 경계인지 아닌지를 판단하고 적용하지 않는 경계에 해당이 되면 필터링 단계를 생략할 수 있다. 그리고 적용이 되는 경계로 판단이 되면 해당 영역에 적합한 필터의 모양(530)으로 필터링을 수행(540)한다. 해당 영역에 적합한 필터의 모양은 다양한 정보에 의해 결정될 수 있다. 일반적으로 양자화 파라미터, 픽셀 값, 참조 영상의 인덱스 정보, 색차 성분의 종류 등이 있을 수 있다. 코딩유닛 경계 혹은 가상블록의 경계에서 인-루프 필터를 적용할 때, 부호화기로부터 수신받은 정보를 복호화기가 파싱하여 추출 한 경우, 본 발명에서 그 적용 on/off 정보는 다양한 레벨에서 파싱이 가능하다. 즉 영상 전체, 영상그룹, 프레임그룹, 프레임, 슬라이스 그룹, 슬라이스, 코딩유닛 그룹, 코딩유닛, 서브 코딩 유닛 등 다양한 레벨에서 on/off가 가능하며 상위 레벨에서 on이 되었어도 하위 레벨에서 on/off 플래그 구문 정보에서 파싱 후에 선택적 적용이 가능하다. 즉 영상 전체에서 코딩유닛 및 가상 블록의 경계에서 모두 인-루프 필터링을 수행하는 것으로 해당 플래그 정보를 on하여 부호화기가 송신하였고, 해당 정보를 복호화기가 파싱하여 추출한 연후에 하위 레벨 예를 들어 특정 프레임에서 코딩유닛 및 가상 블록의 경계에서 모두 인-루프 필터링을 수행하지 않는 것으로 하는 off 플래그의 파싱이 가능하다. 이는 이러한 구문정보가 존재하여야 하며, 복호화기가 그 정보를 추출하였다면 이러한 정보를 반영하여 복호화를 수행할 수 있다. 또한 프레임에서 on이 되었더라고 특정 코딩 유닛 그룹 전체가 off가 될 수도 있고 이러한 정보가 해당 구문정보(sytax)로 파싱되면 해당 프레임 내에서 적용하지 않는 방법으로 복호화가 수행될 수 있다. 이러한 정보는 하이 레벨 신택스(high level syntax)를 통해 복호화기로 수신될 수도 있다. 상위레벨과 하위레벨에서의 on/off 플래그를 통해 발명의 적용 여부가 선택되는 것은 다양한 조합에 의해 실시 예가 파생될 수 있으며, 이는 해당 영역에 대한 일반적인 지식으로 유추가 가능할 것이다.
인-루프 필터를 적용하는 코딩 유닛 블록 및 가상 블록의 경계를 판단하는 방법은 실시 예에 따라 부호화기로부터 전송된 정보를 바탕으로 계산/획득되거나 복호화기에서 특정 정보를 바탕으로 결정될 수 있다. 실시 예에 따라 가상 블록의 크기가 하나의 픽셀 크기일 경우 각각의 픽셀이 서로 다른 움직임 백터를 가지게 되는데 이 경우 가상 블록 경계에 대한 인-루프 필터링은 생략가능하다. 또한 도 4의 (b)의 경우처럼 필터의 적용범위가 두 경계에서 중복되는 경우 하나의 경계 영역에 대해서는 인-루프 필터링을 생략할 수 있다. 그리고 도 4의 (f)처럼 코딩 유닛 경계에 대해서만 인-루프 필터링을 수행하고 가상블록경계에서는 인-루프 필터링을 선택적으로 생략할 수도 있다.
일반적인 경계 영역에 대한 인-루프 필터는 정사각 혹은 직사각형으로 블록의 경계가 형성된 경우에 대해 수행되어 왔는데, 본 발명의 실시예에서는 도 3 (f), (g)와 같이 삼각형의 형태를 가질 수도 있고, 코딩 유닛 블록의 모양이나 가상 블록의 모양이 비정규 임의의 모양으로 분할 될 수도 있다. 사각의 형태가 아닌 블록에서 경계에 대한 필터링 적용은 도 6과 같이 경계를 기준으로 적용범위에 따라 적용가능하다. (a)와 (b)는 각각의 블록 혹은 가상 블록의 경계에 대한 그림이고, (c)와 (d)는 각각을 확대하여 나타낸 그림이다. 그림 (c)와 (d)에서 정사각블록은 픽셀을 나타내며 경계 인-루프 필터가 경계를 중심으로 2 픽셀씩 적용되는 실시 예에서 필터가 적용되는 영역을 회색음영으로 도식화 하였다. 실시 예에 따라 경계의 모양, 필터의 적용 범위가 달라질 수 있으며, 실시 예는 추측 가능한 방법으로 확대 적용 가능하다.

Claims (1)

  1. 비디오 복호화 방법에 있어서,
    현재 복호화하는 유닛에 대해서 코딩 유닛 블록 혹은 가상 블록 경계의 필터링 정보를 획득/추출하는 단계;
    코딩 유닛 블록 혹은 가상 블록 경계에 대한 인루프 필터의 적용여부를 결정하는 단계;
    상기 코딩 유닛 블록 혹은 가상 블록 경계에 대한 필터의 정보를 생성하는 단계;
    필터링은 선택적으로 적용하는 단계를 포함하는 것은 특징으로 하는 비디오 복호화 방법.
KR1020160054607A 2016-03-24 2016-05-03 가상 블록의 인-루프 필터 방법 및 장치 KR20170125153A (ko)

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