KR20180019547A - 영상 코딩 시스템에서 필터 뱅크를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법은 복원 픽처의 대상 영역에 대한 제1 필터 정보를 도출하는 단계, 상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 필터 정보를 기반으로 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 단게를 포함하며, 제1 필터 정보가 선택된 경우 필터 뱅크를 업데이트하고, 제2 필터 정보가 선택된 경우 필터 인덱스를 디코더로 전송할 수 있다. 본 발명에 따르면, 필터 뱅크에 기반한 효율적인 복원 픽처 필터링을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 필터 정보의 송수신에 할당되는 데이터량이 줄어들어, 결과적으로 압축 및 코딩 효율을 높일 수 있다.

Description

영상 코딩 시스템에서 필터 뱅크를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치

본 발명은 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 필터 뱅크를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 고해상도, 고품질의 영상에 대한 요구가 다양한 응용 분야에서 증가하고 있다. 영상이 고해상도를 가지고 고품질이 될수록 해당 영상에 관한 정보량도 함께 증가하고 있다.

정보량의 증가로 인해 다양한 성능의 장치와 다양한 환경의 네트워크가 등장하고 있다. 다양한 성능의 장치와 다양한 환경의 네트워크가 등장함에 따라서, 동일한 콘텐츠를 다양한 품질로 이용할 수 있게 되었다.

구체적으로, 단말 장치가 지원할 수 있는 품질의 영상이 다양해지고, 구축된 네트워크 환경이 다양해짐으로써, 어떤 환경에서는 일반적인 품질의 영상을 이용하지만, 또 다른 환경에서는 더 높은 품질의 영상을 이용할 수 있게 된다.

예를 들어, 휴대 단말에서 비디오 콘텐츠를 구매한 소비자가 가정 내 대화면의 디스플레이를 통해 동일한 비디오 콘텐츠를 더 큰 화면과 더 높은 해상도로 감상할 수 있게 되는 것이다.

최근에는 HD(High Definition) 해상도를 가지는 방송이 서비스되면서 많은 사용자들은 이미 고해상도, 고화질의 영상에 익숙해지고 있고, 서비스 제공자와 사용자들은 HDTV와 더불어 HDTV의 4배 이상의 해상도를 갖는 UHD(Ultra High Definition) 이상의 서비스에도 관심을 기울이고 있다.

이에 따라 주관적/객관적 화질을 향상시키기 위한 복원 픽처 필터링 방법이 요구되고 있다.

본 발명의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 복원 픽처의 주관적/객관적 화질을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 필터 뱅크를 이용한 복원 픽처 필터링 방법 및 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상의 특성을 고려하여 필터 뱅크를 구성함에 있다.

본 발명의 또 다른 기술적 과제는 영상의 특성을 고려하여 필터를 적응적으로 적용함에 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법에 제공한다. 상기 방법은 복원 픽처의 대상 영역에 대한 제1 필터 정보를 도출하는 단계, 상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 필터 정보를 기반으로 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.

여기서, 상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계는, 상기 도출된 제1 필터 정보에 포함되는 상기 대상 영역에 대한 영상 특성과 동일한 영상 특성을 갖는 상기 제2 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 존재하는지 판단하는 단계 및 상기 제2 필터 정보가 존재하는 경우, RD(rate-distortion) 코스트를 기반으로 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 각각은 활동성, 방향성, 필터 모양, 프레임 번호, 필터 계수 중 적어도 하나의 정보를 포함하고, 제1 필터 정보의 영상 특성 및 상기 제2 필터 정보의 영상 특성 각각은 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보에 각각 포함되는 상기 활동성 및 상기 방향성을 기반으로 결정될 수 있다.

여기서, 상기 방법은 상기 제2 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크 내에서 상기 제2 필터 정보의 인덱스를 나타내는 필터 인덱스를 디코더로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 방법은 필터 뱅크 가용 플래그를 디코더로 전송하는 단계, 및 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 필터 타입 플래그를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 필터 인덱스는 상기 필터 타입 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에 전송될 수 있다.

여기서, 상기 방법은 상기 제2 필터 정보가 존재하지 않거나 상기 제1 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법을 제공한다. 상기 방법은 복원 픽처의 대상 영역에 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되는지 여부를 나타내는 필터 타입 플래그를 수신하는 단계, 상기 필터 타입 플래그를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택하는 단계, 및 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행함을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 복원 픽처 필터링을 수행하는 디코딩 장치를 제공한다. 상기 디코딩 장치는 복원 픽처의 대상 영역에 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되는지 여부를 나타내는 필터 타입 플래그를 수신하는 수신부, 상기 필터 타입 플래그를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택하고, 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 필터부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 필터 뱅크에 기반한 효율적인 복원 픽처 필터링을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 필터 정보의 송수신에 할당되는 데이터량이 줄어들어, 결과적으로 압축 및 코딩 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상의 활동성 및 방향성을 도출하는 방법을 예시적으로 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 개략적으로 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALF 유닛과 필터 뱅크의 동작의 예이다.
도 6은 인코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 7은 디코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니다. 본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

한편, 본 발명에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 비디오 인코딩 장치/디코딩 장치에서 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 발명에 포함된다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩 장치를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하면, 인코딩 장치(100)는 픽쳐 분할부(105), 예측부(110), 변환부(115), 양자화부(120), 재정렬부(125), 엔트로피 인코딩부(130), 역양자화부(135), 역변환부(140), 필터부(145) 및 메모리(150)를 구비한다.

픽쳐 분할부(105)는 입력된 픽쳐를 적어도 하나의 처리 단위 블록으로 분할할 수 있다. 이때, 처리 단위로서의 블록은 예측 유닛(Prediction Unit, PU)일 수도 있고, 변환 유닛(Transform Unit, TU)일 수도 있으며, 코딩 유닛(Coding Unit, CU)일 수도 있다. 픽처는 복수의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit, CTU)들로 구성될 수 있으며, 각각의 CTU는 쿼드 트리(quad-tree) 구조로 CU들로 분할(split)될 수 있다. CU는 보다 하위(deeper) 뎁스의 CU들로 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다. PU 및 TU는 CU로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, PU는 CU로부터 대칭 또는 비대칭 사각형 구조로 파티셔닝(partitioning)될 수 있다. 또한 TU는 CU로부터 쿼드 트리 구조로 분할될 수도 있다.

예측부(110)는 후술하는 바와 같이, 인터 예측을 수행하는 인터 예측부와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부를 포함한다. 예측부(110)는, 픽쳐 분할부(105)에서 픽쳐의 처리 단위에 대하여 예측을 수행하여 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)을 포함하는 예측 블록을 생성한다. 예측부(110)에서 픽쳐의 처리 단위는 CU일 수도 있고, TU일 수도 있고, PU일 수도 있다. 또한, 예측부(110)는 해당 처리 단위에 대하여 실시되는 예측이 인터 예측인지 인트라 예측인지를 결정하고, 각 예측 방법의 구체적인 내용(예컨대, 예측 모드 등)을 정할 수 있다. 이때, 예측이 수행되는 처리 단위와 예측 방법 및 예측 방법의 구체적인 내용이 정해지는 처리 단위는 다를 수 있다. 예컨대, 예측의 방법과 예측 모드 등은 PU 단위로 결정되고, 예측의 수행은 TU 단위로 수행될 수도 있다.

인터 예측을 통해서는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 및/또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 인트라 예측을 통해서는 현재 픽쳐 내의 픽셀 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.

인터 예측의 방법으로서, 스킵(skip) 모드, 머지(merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 등을 이용할 수 있다. 인터 예측에서는 PU에 대하여, 참조 픽쳐를 선택하고 PU에 대응하는 참조 블록을 선택할 수 있다. 참조 블록은 정수 픽셀(또는 샘플) 또는 분수 픽셀(또는 샘플) 단위로 선택될 수 있다. 이어서, 현재 PU와의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되는 예측 블록이 생성된다.

예측 블록은 정수 픽셀 단위로 생성될 수도 있고, 1/2 픽셀 단위 또는 1/4 픽셀 단위와 같이 정수 이하 픽셀 단위로 생성될 수도 있다. 이때, 움직임 벡터 역시 정수 픽셀 이하의 단위로 표현될 수 있다.

인터 예측을 통해 선택된 참조 픽쳐의 인덱스, 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MDV), 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP), 레지듀얼 신호 등의 정보는 엔트로피 인코딩되어 디코딩 장치에 전달될 수 있다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는 레지듀얼을 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있으므로, 레지듀얼을 생성, 변환, 양자화, 전송하지 않을 수 있다.

인트라 예측을 수행하는 경우에는, PU 단위로 예측 모드가 정해져서 PU 단위로 예측이 수행될 수 있다. 또한, PU 단위로 예측 모드가 정해지고 TU 단위로 인트라 예측이 수행될 수도 있다.

인트라 예측에서 예측 모드는 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드와 적어도 2개 이상의 비방향성 모드를 가질 수 있다. 비향성성 모드는 DC 예측 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)을 포함할 수 있다.

인트라 예측에서는 참조 샘플에 필터를 적용한 후 예측 블록을 생성할 수 있다. 이때, 참조 샘플에 필터를 적용할 것인지는 현재 블록의 인트라 예측 모드 및/또는 사이즈에 따라 결정될 수 있다.

생성된 예측 블록과 원본 블록 사이의 레지듀얼 값(레지듀얼 블록 또는 레지듀얼 신호)은 변환부(115)로 입력된다. 또한, 예측을 위해 사용한 예측 모드 정보, 움직임 벡터 정보 등은 레지듀얼 값과 함께 엔트로피 인코딩부(130)에서 인코딩되어 디코딩 장치에 전달된다.

변환부(115)는 변환 블록 단위로 레지듀얼 블록에 대한 변환을 수행하고 변환 계수를 생성한다.

변환 블록은 샘플들의 직사각형 블록으로서 동일한 변환이 적용되는 블록이다. 변환 블록은 변환 유닛(TU)일 수 있으며, 쿼드 트리(quad tree) 구조를 가질 수 있다.

변환부(115)는 레지듀얼 블록에 적용된 예측 모드와 블록의 크기에 따라서 변환을 수행할 수 있다.

예컨대, 레지듀얼 블록에 인트라 예측이 적용되었고 블록이 4x4의 레지듀얼 배열이라면, 레지듀얼 블록을 DST(Discrete Sine Transform)를 이용하여 변환하고, 그 외의 경우라면 레지듀얼 블록을 DCT(Discrete Cosine Transform)를 이용하여 변환할 수 있다.

변환부(115)는 변환에 의해 변환 계수들의 변환 블록을 생성할 수 있다.

양자화부(120)는 변환부(115)에서 변환된 레지듀얼 값들, 즉 변환 계수들을 양자화하여 양자화된 변환 계수를 생성할 수 있다. 양자화부(120)에서 산출된 값은 역양자화부(135)와 재정렬부(125)에 제공된다.

재정렬부(125)는 양자화부(120)로부터 제공된 양자화된 변환 계수를 재정렬한다. 양자화된 변환 계수를 재정렬함으로써 엔트로피 인코딩부(130)에서의 인코딩 효율을 높일 수 있다.

재정렬부(125)는 계수 스캐닝(Coefficient Scanning) 방법을 통해 2차원 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원의 벡터 형태로 재정렬할 수 있다.

엔트로피 인코딩부(130)는 재정렬부(125)에 의해 재정렬된 양자화된 변환 값들 또는 코딩 과정에서 산출된 인코딩 파라미터 값 등을 기초로 심볼(symbol)을 확률 분포에 따라 엔트로피 코딩하여 비트스트림(bit stream)을 출력할 수 있다. 엔트로피 인코딩 방법은 다양한 값을 갖는 심볼을 입력 받아, 통계적 중복성을 제거하면서, 디코딩 가능한 2진수의 열로 표현하는 방법이다.

여기서, 심볼이란 인코딩/디코딩 대상 구문 요소(syntax element) 및 코딩 파라미터(coding parameter), 잔여 신호(residual signal)의 값 등을 의미한다. 인코딩 파라미터는 인코딩 및 디코딩에 필요한 매개변수로서, 구문 요소와 같이 인코딩 장치에서 인코딩되어 디코딩 장치로 전달되는 정보뿐만 아니라, 인코딩 혹은 디코딩 과정에서 유추될 수 있는 정보를 포함할 수 있으며 영상을 인코딩하거나 디코딩할 때 필요한 정보를 의미한다. 인코딩 파라미터는 예를 들어 인트라/인터 예측모드, 이동/움직임 벡터, 참조 영상 색인, 코딩 블록 패턴, 잔여 신호 유무, 변환 계수, 양자화된 변환 계수, 양자화 파라미터, 블록 크기, 블록 분할 정보 등의 값 또는 통계를 포함할 수 있다. 또한 잔여 신호는 원신호와 예측 신호의 차이를 의미할 수 있고, 또한 원신호와 예측 신호의 차이가 변환(transform)된 형태의 신호 또는 원신호와 예측 신호의 차이가 변환되고 양자화된 형태의 신호를 의미할 수도 있다. 잔여 신호는 블록 단위에서는 잔여 블록이라 할 수 있다.

엔트로피 인코딩이 적용되는 경우, 높은 발생 확률을 갖는 심볼에 적은 수의 비트가 할당되고 낮은 발생 확률을 갖는 심볼에 많은 수의 비트가 할당되어 심볼이 표현됨으로써, 인코딩 대상 심볼들에 대한 비트열의 크기가 감소될 수 있다. 따라서 엔트로피 인코딩을 통해서 영상 인코딩의 압축 성능이 높아질 수 있다.

엔트로피 인코딩을 위해 지수 골룸(exponential golomb), CAVLC(Context-Adaptive Variable Length Coding), CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)과 같은 인코딩 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 인코딩부(130)에는 가변 길이 코딩(VLC: Variable Length Coding/Code) 테이블과 같은 엔트로피 인코딩을 수행하기 위한 테이블이 저장될 수 있고, 엔트로피 인코딩부(130는 저장된 가변 길이 코딩(VLC) 테이블을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수 있다. 또한 엔트로피 인코딩부(130)는 대상 심볼의 이진화(binarization) 방법 및 대상 심볼/빈(bin)의 확률 모델(probability model)을 도출(derive)한 후, 도출된 이진화 방법 또는 확률 모델을 사용하여 엔트로피 인코딩을 수행할 수도 있다.

또한, 엔트로피 인코딩부(130)는 필요한 경우에, 전송하는 파라미터 셋(parameter set) 또는 신택스에 일정한 변경을 가할 수도 있다.

역양자화부(135)는 양자화부(120)에서 양자화된 값(양자화된 변환 계수)들을 역양자화하고, 역변환부(140)는 역양자화부(135)에서 역양자화된 값들을 역변환한다.

역양자화부(135) 및 역변환부(140)에서 생성된 레지듀얼 값(또는 레지듀얼 샘플 또는 레지듀얼 샘플 어레이)과 예측부(110)에서 예측된 예측 블록이 합쳐져 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하는 복원 블록(Reconstructed Block)이 생성될 수 있다.

도 1에서는 가산기를 통해서, 레지듀얼 블록과 예측 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수도 있다.

필터부(145)는 디블록킹 필터, ALF(Adaptive Loop Filter), SAO(Sample Adaptive Offset)를 복원된 픽쳐에 적용할 수 있다.

디블록킹 필터는 복원된 픽쳐에서 블록 간의 경계에 생긴 왜곡을 제거할 수 있다. ALF(Adaptive Loop Filter)는 디블록킹 필터를 통해 블록이 필터링된 후 복원된 영상과 원래의 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. ALF는 고효율을 적용하는 경우에만 수행될 수도 있다. SAO는 디블록킹 필터가 적용된 레지듀얼 블록에 대하여, 픽셀 단위로 원본 영상과의 오프셋 차이를 복원하며, 밴드 오프셋(Band Offset), 에지 오프셋(Edge Offset) 등의 형태로 적용된다.

한편, 인터 예측에 사용되는 복원 블록에 대해서 필터부(145)는 필터링을 적용하지 않을 수도 있다.

메모리(150)는 필터부(145)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽쳐를 저장할 수 있다. 메모리(150)에 저장된 복원 블록 또는 픽쳐는 인터 예측을 수행하는 예측부(110)에 제공될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 디코딩 장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다. 도 2를 참조하면, 비디오 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 메모리(240)를 포함할 수 있다.

비디오 인코딩 장치에서 영상 비트스트림이 입력된 경우, 입력된 비트스트림은 비디오 인코딩 장치에서 영상 정보가 처리된 절차에 따라서 디코딩될 수 있다.

엔트로피 디코딩부(210)는, 입력된 비트스트림을 확률 분포에 따라 엔트로피 디코딩하여, 양자화된 계수(quantized coefficient) 형태의 심볼을 포함한 심볼들을 생성할 수 있다. 엔트로피 디코딩 방법은 2진수의 열을 입력 받아 각 심볼들을 생성하는 방법이다. 엔트로피 디코딩 방법은 상술한 엔트로피 인코딩 방법과 유사하다.

예컨대, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CAVLC 등의 가변 길이 코딩(Variable Length Coding: VLC, 이하 'VLC' 라 함)가 사용된 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)도 인코딩 장치에서 사용한 VLC 테이블과 동일한 VLC 테이블로 구현하여 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다. 또한, 비디오 인코딩 장치에서 엔트로피 인코딩을 수행하기 위해 CABAC을 이용한 경우에, 엔트로피 디코딩부(210)는 이에 대응하여 CABAC을 이용한 엔트로피 디코딩을 수행할 수 있다.

보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다.

엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측 블록을 생성하기 위한 정보는 예측부(230)로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수는 재정렬부(215)로 입력될 수 있다.

재정렬부(215)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩된 비트스트림의 정보, 즉 양자화된 변환 계수를 인코딩 장치에서 재정렬한 방법을 기초로 재정렬할 수 있다.

재정렬부(215)는 1차원 벡터 형태로 표현된 계수들을 다시 2차원의 블록 형태의 계수로 복원하여 재정렬할 수 있다. 재정렬부(215)는 현재 블록(변환 블록)에 적용된 예측 모드와 변환 블록의 크기를 기반으로 계수에 대한 스캐닝을 수행하여 2 차원 블록 형태의 계수(양자화된 변환 계수) 배열을 생성할 수 있다.

역양자화부(220)는 인코딩 장치에서 제공된 양자화 파라미터와 재정렬된 블록의 계수값을 기초로 역양자화를 수행할 수 있다.

역변환부(225)는 비디오 인코딩 장치에서 수행된 양자화 결과에 대해, 인코딩 장치의 변환부가 수행한 DCT 및 DST에 대해 역DCT 및/또는 역DST를 수행할 수 있다.

역변환은 인코딩 장치에서 결정된 전송 단위 또는 영상의 분할 단위를 기초로 수행될 수 있다. 인코딩 장치의 변환부에서 DCT 및/또는 DST는 예측 방법, 현재 블록의 크기 및 예측 방향 등 복수의 정보에 따라 선택적으로 수행될 수 있고, 디코딩 장치의 역변환부(225)는 인코딩 장치의 변환부에서 수행된 변환 정보를 기초로 역변환을 수행할 수 있다.

예측부(230)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 제공된 예측 블록 생성 관련 정보와 메모리(240)에서 제공된 이전에 디코딩된 블록 및/또는 픽쳐 정보를 기초로 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하는 예측 블록을 생성할 수 있다.

현재 PU에 대한 예측 모드가 인트라 예측(intra prediction) 모드인 경우에, 현재 픽쳐 내의 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성하는 인트라 예측을 수행할 수 있다.

현재 PU에 대한 예측 모드가 인터 예측(inter prediction) 모드인 경우에, 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 PU에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 이때, 비디오 인코딩 장치에서 제공된 현재 PU의 인터 예측에 필요한 움직임 정보, 예컨대 움직임 벡터, 참조 픽쳐 인덱스 등에 관한 정보는 인코딩 장치로부터 수신한 스킵 플래그, 머지 플래그 등을 확인하고 이에 대응하여 유도될 수 있다.

현재 픽쳐에 대한 인터 예측 시, 현재 블록과의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되도록 예측 블록을 생성할 수 있다.

한편, 움직임 정보 도출 방식은 현재 블록의 예측 모드에 따라 달라질 수 있다. 인터 예측을 위해 적용되는 예측 모드에는 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드, 머지(merge) 모드 등이 있을 수 있다.

일 예로, 머지 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 머지 모드에서는 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록의 움직임 벡터가 현재 블록의 움직임 벡터로 사용된다. 인코딩 장치는 상기 머지 후보 리스트에 포함된 후보 블록들 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 갖는 후보 블록을 지시하는 머지 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 머지 인덱스를 이용하여, 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.

다른 예로, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터를 이용하여, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 복원된 공간적 주변 블록의 움직임 벡터 및/또는 시간적 주변 블록인 Col 블록에 대응하는 움직임 벡터는 움직임 벡터 후보로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 상기 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서 선택된 최적의 움직임 벡터를 지시하는 예측 움직임 벡터 인덱스를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 상기 움직임 벡터 인덱스를 이용하여, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 후보 중에서, 현재 블록의 예측 움직임 벡터를 선택할 수 있다.

인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 벡터(MV)와 움직임 벡터 예측자(MVP) 간의 움직임 벡터 차분(MVD)을 구할 수 있고, 이를 인코딩하여 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 즉, MVD는 현재 블록의 MV에서 MVP를 뺀 값으로 구해질 수 있다. 이 때, 디코딩 장치는 수신된 움직임 벡터 차분을 디코딩할 수 있고, 디코딩된 움직임 벡터 차분과 움직임 벡터 예측자의 가산을 통해 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.

인코딩 장치는 또한 참조 픽쳐를 지시하는 참조 픽쳐 인덱스 등을 디코딩 장치에 전송할 수 있다.

디코딩 장치는 주변 블록의 움직임 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터를 예측하고, 인코딩 장치로부터 수신한 레지듀얼을 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 디코딩 장치는 유도한 움직임 벡터와 인코딩 장치로부터 수신한 참조 픽쳐 인덱스 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성할 수 있다.

다른 예로, 머지(merge) 모드가 적용되는 경우, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보를 이용하여, 머지 후보 리스트를 생성할 수 있다. 즉, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 존재하는 경우, 이를 현재 블록에 대한 머지 후보로 사용할 수 있다.

인코딩 장치는 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 최적의 인코딩 효율을 제공할 수 있는 머지 후보를 현재 블록에 대한 움직임 정보로 선택할 수 있다. 이 때, 상기 선택된 머지 후보를 지시하는 머지 인덱스가 비트스트림에 포함되어 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 디코딩 장치는 상기 전송된 머지 인덱스를 이용하여, 머지 후보 리스트에 포함된 머지 후보 중에서 하나를 선택할 수 있으며, 상기 선택된 머지 후보를 현재 블록의 움직임 정보로 결정할 수 있다. 따라서, 머지 모드가 적용되는 경우, 복원된 주변 블록 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 현재 블록의 움직임 정보로 그대로 사용될 수 있다. 디코딩 장치는 예측 블록과 인코딩 장치로부터 전송되는 레지듀얼을 더하여 현재 블록을 복원할 수 있다.

상술한 AMVP 및 머지 모드에서는, 현재 블록의 움직임 정보를 도출하기 위해, 복원된 주변 블록의 움직임 정보 및/또는 콜 블록의 움직임 정보가 사용될 수 있다.

화면 간 예측에 이용되는 다른 모드 중 하나 인 스킵 모드의 경우에, 주변 블록의 정보를 그대로 현재 블록에 이용할 수 있다. 따라서 스킵 모드의 경우에, 인코딩 장치는 현재 블록의 움직임 정보로서 어떤 블록의 움직임 정보를 이용할 것인지를 지시하는 정보 외에 레지듀얼 등과 같은 신택스 정보를 디코딩 장치에 전송하지 않는다.

인코딩 장치 및 디코딩 장치는 상기 도출된 움직임 정보에 기반하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행함으로써, 현재 블록의 예측 블록을 생성할 수 있다. 여기서, 예측 블록은 현재 블록에 대한 움직임 보상 수행 결과 생성된, 움직임 보상된 블록을 의미할 수 있다. 또한, 복수의 움직임 보상된 블록은 하나의 움직임 보상된 영상을 구성할 수 있다.

복원 블록은 예측부(230)에서 생성된 예측 블록과 역변환부(225)에서 제공된 레지듀얼 블록을 이용해 생성될 수 있다. 도 2에서는 가산기에서 예측 블록과 레지듀얼 블록이 합쳐져 복원 블록이 생성되는 것으로 설명하고 있다. 이때, 가산기를 복원 블록을 생성하는 별도의 유닛(복원 블록 생성부)로 볼 수 있다. 여기서 상기 복원 블록은 상술한 바와 같이 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 예측 블록은 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)를 포함하고, 상기 레지듀얼 블록은 레지듀얼 샘플(또는 레지듀얼 샘플 어레이)를 포함할 수 있다. 따라서, 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)은 대응하는 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)과 레지듀얼 샘플(레지듀얼 샘플 어레이)이 합쳐서 생성된다고 표현될 수도 있다.

스킵 모드가 적용되는 블록에 대하여는 레지듀얼이 전송되지 않으며 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있다.

복원된 블록 및/또는 픽쳐는 필터부(235)로 제공될 수 있다. 필터부(235)는 복원된 블록 및/또는 픽쳐에 디블록킹 필터링, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 ALF 등을 적용할 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.

디코딩 장치(200)에 포함되어 있는 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 및 메모리(240) 중 영상의 디코딩에 직접적으로 관련된 구성요소들, 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210), 재정렬부(215), 역양자화부(220), 역변환부(225), 예측부(230), 필터부(235) 등을 다른 구성요소와 구분하여 디코더 또는 디코딩부로 표현할 수 있다.

또한, 디코딩 장치(200)는 비트스트림에 포함되어 있는 인코딩된 영상에 관련된 정보를 파싱(parsing)하는 도시되지 않은 파싱부를 더 포함할 수 있다. 파싱부는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수도 있고, 엔트로피 디코딩부(210)에 포함될 수도 있다. 이러한 파싱부는 또한 디코딩부의 하나의 구성요소로 구현될 수도 있다.

양자화 등 압축 코딩 과정에서 발생하는 에러에 의한 원본(original) 픽처과 복원 픽처의 차이를 보상하기 위해, 복원 픽처에는 인루프 필터가 적용될 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 인 루프 필터링은 인코더 및 디코더의 필터부에서 수행될 수 있으며, 필터부는 디블록킹 필터, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 적응적 루프 필터(ALF) 등을 복원 영상에 적용할 수 있다. 여기서, ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 수행된 후 복원된 픽처과 원래의 픽처를 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다. ALF는 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 수행된 후 복원된 픽처에 대해 적응적으로 위너 필터(Wiener filter)를 적용할 수 있다. 즉, ALF는 위너 필터를 이용하여 부호화 에러를 보상할 수 있다.

복원된 픽처의 샘플에 적용되는 필터(예를 들어 ALF)는 일 예로, 필터 모양 및 필터 계수를 기반으로 결정될 수 있다. 즉, 인코더 및 디코더는 필터 모양(filter shape) 및 필터 계수(filter coefficient)를 기반으로 필터링을 수행할 수 있다.

인코더는 소정의 프로세스를 통해 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다. 압축 부호화 과정에서 발생하는 에러를 최소화하기 위해 필터링이 적용될 수 있으며, 인코더는 상기 에러를 최소화할 수 있도록 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다. 결정된 필터에 관한 정보는 디코더로 전송될 수 있고, 디코더는 상기 전송된 정보를 기반으로 필터 모양 및/또는 필터 계수를 결정할 수 있다.

한편, 영상의 특성을 기반으로 필터 뱅크를 구성하고, 상기 필터 뱅크를 기반으로 대상 영역에 적응적으로 최적의 필터를 적용할 수 있다. 이 경우 인코더는 디코더로 상기 필터 뱅크 상의 인덱스 정보를 전송하고, 디코더는 상기 인덱스 정보를 기반으로 상기 대상 영역에 적용되는 필터에 관한 정보를 획득할 수 있게 되는바, 필터 정보를 코딩하는데 필요한 비트량을 감소시킬 수 있고, 이를 통하여 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.

다음 표 1은 본 발명에 따른 필터 뱅크에 포함될 수 있는 필터 정보의 예를 나타낸다.

구분	설명
Activity	텍스처/에러의 정도를 나타냄
Direction	텍스처/에러의 방향성을 나타냄
Filter Shape (Length)	필터의 모양/크기을 나타냄
Frame Num.	필터가 적용된 프레임 번호
Filter Coefficient	사용된 필터 계수 정보

본 발명에 따른 필터 정보는 활동성(activity), 방향성(direction), 필터 모양(filter shape), 프레임 번호(frame number) 및 필터 계수(filter coefficient) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 즉, 필터 정보는 일련의 정보들을 포함할 수 있으며, 따라서 필터 정보 세트라고 불릴 수 있다.

활동성은 픽처의 대상 영역 내의 텍스처 혹은 에러의 특성을 나타낸다. 예를 들어 평활한 배경 부분에서는 상기 활동성 값이 낮게 나타난다. 반대로 복잡한 부분에서는 상기 활동성 값이 높게 나타난다. 상기 활동성 값은 정규화(normalizing)을 통하여 특정 범위안의 값으로 설정될 수 있고, 또는 원래 값 자체로 사용될 수도 있다. 예를 들어, 상기 상기 활동성 값의 최대값이 100이라고 했을 때, 값 0~10은 0, 11~20은 1로 나타내는 등 상기 활동성 값을 0~9로 정규화하여 사용할 수도 있고, 또는 원래 값인 0~100의 값이 그대로 사용할 수도 있다. 한편, 정규화를 수행하는 경우, 정규화를 위하여 매핑되는 범위 또한 중요도에 따라 균등/비균등하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 높은 활동성을 가지는 경우에 보다 세세한 필터링을 적용하고자 하는 경우, 상대적으로 낮은 활동성을 나타내는 값들은 상대적으로 넓은 범위(예를 들어 20 단위)에 대하여 하나의 값으로 정규화되고, 상대적으로 높은 활동성을 나타내는 값들은 상대적으로 좁은 범위(예를 들어 5 단위)에 대하여 하나의 값으로 정규화될 수도 있다. 본 발명에서 활동성 값이라 함은 원래 값 및 정규화한 값을 포함할 수 있다.

방향성은 상기 대상 영역 내의 텍스처 혹은 에러의 방향적 특성을 나타낸다. 예를 들어, 상기 방향성은 수평, 수직, 대각선(우상향/좌상향 등) 등이 있다.

상기 활동성 및 방향성은 대상 영역 내 샘플 포인트들을 기반으로 도출할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 영상의 활동성 및 방향성을 도출하는 방법을 예시적으로 나타낸다.

도 3을 참조하면, 샘플 포인트 E는 현재 샘플 포인트를 나타내고, 샘플 포인트 A, B, C, D, F, G, H 및 I는 그 주변의 샘플 포인트들을 나타낸다. 샘플 포인트 E와 B, H의 차이를 기반으로 E의 수직 방향의 변화도를 알 수 있고, E와 D, F의 차이를 이용하여 E의 수평 방향의 변화도를 알 수 있다. E와 A, I의 차이를 이용하여 좌상향 대각선 방향의 변화도를 알 수 있고, E와 C, G의 차이를 이용하여 우상향 대각선 방향의 변화도를 알 수 있다. 수평 방향의 변화도, 수직 방향의 변화도, 대각선 방향의 변화도 등을 기반으로 상기 샘플 포인트E에 대한 영상 특성을 할 수 있으며 이는 영상의 복잡도를 대변할 수 있으며 이를 기반으로 대상 영역에서의 영상의 활동성을 도출할 수 있다.

또한, 상기 수직 방향의 변화도, 상기 수평 방향의 변화도 및 대각선 방향의 변화도 등의 비교를 통하여 해당 영역에 대한 영상의 방향성을 획득할 수 있다.

한편, 도 3에서는 9개의 샘플 포인트를 이용하여 영상의 특성을 계산하였으나, 더 많은 혹은 더 적은 샘플 포인트를 이용하여 영상의 특성을 계산할 수도 있다. 예를 들어 5개의 샘플 포인트를 이용하는 경우, 샘플 포인트 E, B, H, D, F가 사용될 수도 있고, 또는 샘플 포인트 E, A, C, G, I가 사용될 수도 있다.

필터 모양은 사용되는 필터의 모양/크기를 나타낸다. 즉, 소정의 복수의 필터 모양 중에서 대상 블록 별로 하나의 필터 모양을 선택할 수 있다. 예를 들어, ALF의 경우 상기 필터 모양은 n×n 스타 모양, m×n 크로스 모양, m×n 다이아몬드 모양 등 여러 필터 모양 및 크기가 사용될 수 있다. 여기서 n, m은 양의 정수이고, n과 m은 같을 수도 있고 다를 수도 있다.

프레임 번호는 해당 선택된 필터가 적용된 픽처의 프레임 번호를 나타낸다. 이는 필터 뱅크를 관리하기 위한 정보로 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 프레임 번호는 현재 픽처의 프레임 번호와 비교하여 시간적 거리가 일정 이상인 경우, 관련 필터 정보를 제거하기 위한 용도로 사용될 수 있다.

필터 계수는 필터에 사용되는 필터 계수 정보를 나타낸다. 상기 필터 계수는 복수의 계수들을 포함할 수 있으며 해당 필터의 필터 탭에 정해진 기준에 따라 할당될 수 있다.

본 발명에 따른 필터 뱅크는 필터 정보들의 집합을 나타낸다. 즉, 필터 뱅크에는 다수의 서로 다른 필터 정보들이 있을 수 있다. 예를 들어, 3가지 필터 모양이 존재하고, 5개의 활동성, 3개의 방향성이 존재하는 경우 최소 45개의 필터 정보 들이 있을 수 있다. 인코더와 디코더는 동일하게 필터 뱅크를 관리하며, 상기 필터 뱅크 내의 하나의 필터 정보를 활용하여 효율적으로 복원 픽처에 대한 필터링을 수행할 수 있다.

다음 표 2는 필터 뱅크의 예를 나타낸다.

Filter Index	Activity	Direction	Filter Shape(or Length)	CU type	Filter Coefficient	Frame Num.
0	1	0	5	Intra		0
1	1	1	7	Intra		0
2	1	2	9	Intra		0
...	...	...	...	...	...	...
44	5	2	11	Intra		3

여기서 필터 인덱스(Filter Index)는 필터 뱅크 내의 각 필터 정보를 구분하기 위한 인덱스를 나타낸다. 상기 필터 인덱스를 기반으로 인코더는 특정 특정 필터 정보를 디코더에 알려줄 수 있다.

CU 타입(type)은 필터링 대상 영역을 포함하는 CU(예를 들어 CU가 대상 영역이 될 수 있고, CU 내에서 세분화된 블록 단위가 필터링 대상 영역이 될 수도 있다)가 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드로 부호화되었는지를 나타낸다.

필터 계수는 상술한 바와 같이 압축 부호화 과정에서 발생하는 에러를 최소화하기 위해 다양한 값이 사용될 수 있으며, 여기서는 표현이 생략되었다.

인코더/디코더는 필터 뱅크를 기반으로 적응적으로 대상 영역에 적용될 필터를 선택할 수 있다. 또한, 인코더/디코더는 보다 효율적인 필터링을 위하여 필터 뱅크를 업데이트할 수 있다. 필터 뱅크 업데이트를 위하여 다음과 같은 관리들 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.

1) 필터 뱅크 내의 필터 정보들의 개수가 최대값에 도달한 경우, 오래된 필터를 삭제한다. 이 경우, 필터 뱅크 내 필터 정보들의 개수가 최대값에 도달하면 기존 필터 정보들 중 가장 오래된 필터 정보(예를 들어, 해당 필터 정보의 프레임 번호가 현재 픽처의 프레임 번호와 가장 차이가 큰)가 삭제될 수 있다. 또는 필터 뱅크 내 필터 정보들의 개수가 최대값에 도달한 후 추가적인 필터 정보가 생성될 때 기존 필터 정보들 중 가장 오래된 필터 정보가 삭제될 수도 있다.

2) 기존에 필터 뱅크에 저장된 필터 정보와 동일한 특성을 갖는 새로운 필터 정보가 생성된 경우, 상기 기존에 저장된 필터 정보는 상기 새로운 필터 정보로 대체될 수 있다. 여기서 동일한 특성을 갖는다 함은 활동성, 방향성이 서로 동일한 경우를 의미할 수 있고, 활동성, 방향성, 필터 모양(또는 크기)이 서로 동일한 경우를 의미할 수도 있다.

3) 기존에 필터 뱅크에 저장된 필터 정보와 동일한 특성을 갖는 새로운 필터 정보가 생성된 경우, 기존에 저장된 필터 정보 내의 필터 계수와 새로운 필터 정보 내의 필터 계수가 합성될 수 있다.

4) 필터 뱅크의 크기, 즉, 필터 뱅크 내의 필터 정보들의 개수의 최대값은 제한될 수 있고, 또는 제한되지 않을 수도 있다. 예를 들어, 필터 뱅크의 크기가 제한되는 경우, 상기 필터 뱅크의 크기는 인코더/디코더 간 미리 정의될 수도 있고, 또는 인코더에 의하여 결정되어 디코더로 시그널링될 수도 있다. 한편, 기존에 저장된 필터 정보가 동일한 특성을 가지는 새로운 필터 정보로 대체되는 경우, 필터 뱅크의 크기 제한을 두지 않더라도 상기 필터 뱅크의 크기는 상기 특성의 개수만큼 묵시적으로 제한될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 필터부를 개략적으로 나타낸 개념도이다. 상기 필터부는 도 1에서 상술한 인코딩 장치에 포함될 수 있고, 도 2에서 상술한 디코딩 장치에 포함될 수도 있다. 도 4에서는 본 발명에 따른 필터링을 수행하는 유닛이 ALF 유닛인 경우를 가정하여 설명한다.

도 4를 참조하면, 필터부(400)는 본 발명에 따른 ALF 유닛(420) 및 필터 뱅크(430)를 포함한다. 또한, 상기 필터부(400)는 디블록킹 필터링 유닛(410)을 더 포함할 수 있다. 또한, 비록 도시되지는 않았지만 상기 필터부(400)는 SAO 유닛을 더 포함할 수도 있다. 필터부(400)는 원본 픽처와 복원 픽처 간의 차이를 고려하여 복원 픽처에 필터링을 수행할 수 있다. 이 경우 ALF 유닛(420)은 디블록킹 필터링 유닛(410) 및/또는 SAO 유닛에 의하여 필터링 절차가 완료된 복원 픽처(또는 수정된(modified) 복원 픽처)에 부가적인 필터링을 수행할 수 있다.

디블록킹 필터링 유닛(410)은 블록 경계 주변의 샘플들을 디블록킹 필터링할 수 있다. 상기 블록 경계는 TU 경계 및/또는 PU 경계일 수 있다. 즉, 디블록킹 필터링을 통하여 예측 및/또는 변환 절차에서 블록들 사이에서 발생하는 에러를 수정할 수 있다. 이 경우 상기 블록 경계의 bS(boundary Strength)를 검출하고, 상기 bS를 기반하여 디블록킹 필터링을 수행할지 여부 및 수행하는 경우 루마 성분 뿐 아니라 크로마 성분에도 수행할지 여부 등을 결정할 수 있다.

ALF 유닛(420)은 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 과정이 완료된 후 (수정된) 복원 픽처에 대해 적응적으로 ALF를 적용할 수 있다. 이 경우 ALF 유닛(420)은 상기 (수정된) 복원 픽처의 대상 영역 단위로 상기 ALF를 수행할 수 있다.

ALF 유닛(420)은 본 발명에 따른 필터 정보를 생성하고, 필터 뱅크(430)에 업데이트할 수 있다. 여기서 업데이트라 함은 필터 정보의 저장과, 삭제, 수정 들을 포함할 수 있다. 또한, ALF 유닛(420)은 필터 뱅크(430)로부터 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택(또는 추출)할 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 ALF 유닛과 필터 뱅크의 동작의 예이다.

도 5를 참조하면, ALF 유닛(520)은 새로운 필터 정보를 업데이트를 위하여 필터 뱅크(530)로 삽입할 수 있고, ALF 유닛(520)은 필터 뱅크(530)에 저장된 필터 정보를 선택하여 추출할 수도 있다.

예를 들어, 인코더 단의 ALF 유닛(520)은 대상 영역에 대하여 RD(rate-distortion) 코스트 등을 기반으로 도출한 새로운 필터 정보를 필터 뱅크(530)에 업데이트할 수 있다. 디코더 단의 ALF 유닛(520)은 인코더로부터 새로운 필터 정보를 수신하여 필터 뱅크에 업데이트할 수도 있다.

또한 예를 들어, 인코더 단위 ALF 유닛(520)은 대상 영역에 대하여 도출한 필터 정보가 필터 뱅크(530) 내에 있는지 확인하고, 해당 필터 정보가 필터 뱅크(530) 내에 있는 경우, 해당 필터 정보를 선택하고, 필터 뱅크(530) 내에서 해당 필터 정보의 필터 인덱스를 인코딩하여 디코더로 전송할 수 있다. 디코더는 상기 필터 인덱스를 기반으로 인코더 내의 필터 뱅크(530) 내에서 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택 또는 추출하고, ALF 유닛(520)에서 상기 필터 정보를 기반으로 ALF를 수행할 수 있다.

또한, 필터 뱅크(530)는 IDR(instantaneous decoding refresh)의 특성을 갖는 픽처(또는 프레임)가 있는 경우, 필터 뱅크(530) 내의 필터 정보들을 초기화할 수도 있다. 즉, 현재 픽처가 IDR 특성을 갖는 픽처일 경우 필터 뱅크(530) 내의 필터 정보들이 초기화될 수 있다.

초기화된 필터 뱅크(즉, 초기 필터 뱅크)는 비어 있을 수도 있고, 또는 미리 정의된 필터 정보들이 디폴드로 들어 있을 수도 있다.

도 6은 인코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 6을 참조하면, 인코더는 필터 정보를 도출한다(S600). 인코더는 본 발명에 따른 필터링이 적용되는 대상 영역에 대한 필터 정보를 도출한다. 상기 필터 정보는 상기 대상 영역에 대한 영상 특성 및 필터 계수를 포함한다. 상기 영상 특성은 상기 대상 영역에 대한 활동성 및 방향성 등을 포함할 수 있다. 상기 활동성 및 상기 방향성 등은 예를 들어 도 3에서 상술한 바와 같은 방법을 기반으로 구할 수 있다.

인코더는 상기 영상 특성을 기반으로 필터 뱅크를 검색하고(S610), 상기 대상 영역에 대하여 도출된 영상 특성과 상기 필터 뱅크 내에 포함된 필터 정보의 영상 특성을 비교하고, 동일한 영상 특성을 가진 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있는지 확인한다(S620). 즉, 인코더는 상기 도출된 필터 정상기 도출된 필터 정보 내의 상기 활동성 및 상기 방향성과 동일한 활동성 및 방향성을 가지는 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있는지 확인한다.

만약 S620에서 상기 도출된 필터 정보의 영상 특성과 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있는 경우, 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)에 기반한 제1 RD 코스트를 계산하고, 상기 필터 뱅크 내 상기 필터 정보(제2 필터 정보)에 기반한 제2 RD 코스트를 계산한다(S630). 즉, 인코더는 상기 제1 필터 정보에 기반하여 필터링을 수행하였을 때의 제1 RD 코스트와 상기 제2 필터 정보에 기반하여 필터링을 수행하였을 때의 제2 RD 코스트를 계산한다.

인코더는 상기 제2 필터 정보에 기반한 상기 제2 RD 코스트가 상대적으로 더 작은지 판단한다(S640). 즉, 상기 제1 RD 코스트와 상기 제2 RD 코스트를 비교하고, 상기 제2 RD 코스트가 상기 제1 RD 코스트보다 더 작은지 판단한다.

만약 S640에서 상기 제2 RD 코스트가 상기 제1 RD 코스트보다 더 작은 경우, 인코더는 상기 필터 뱅크 내의 상기 필터 정보(제2 필터 정보)를 선택하여 사용하고, 상기 필터 뱅크 내 어떤 필터 정보가 선택되었는지를 나타내는 필터 인덱스(filter index) 정보를 생성하고, 상기 필터 인덱스 정보를 디코더로 전송한다(S650). 이 경우 상기 제2 필터 정보 내의 프레임 번호 정보는 현재 픽처의 프레임 번호로 갱신될 수 있다.

한편, 만약 S620에서 상기 상기 도출된 필터 정보의 영상 특성과 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 있지 않은 경우, 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 선택하고, 상기 필터 뱅크를 업데이트한다(S630). 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 디코더로 전송한다(S640).

또한, 만약 S640에서 상기 제2 RD 코스트가 상기 제1 RD 코스트보다 큰 경우, 인코더는 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 선택하고, 상기 필터 뱅크를 업데이트한다(S630). 인코더는 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)를 디코더로 전송한다(S640).

여기서, 필터 뱅크를 업데이트함에 있어, 상기 필터 뱅크에 저장되었던 상기 필터 정보(제2 필터 정보) 대신하여 상기 도출된 필터 정보(제1 필터 정보)가 삽입될 수 있다.

인코더는 상기 제1 필터 정보 또는 상기 제2 필터 정보를 기반으로 복원 픽처에 필터링을 수행하고, 필터링된 복원 픽처를 생성할 수 있다. 여기서 복원 픽처라 함은 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 절차가 완료된 후의 복원 픽처를 나타낼 수도 있다. 상기 필터링된 복원 픽처는 메모리(예를 들어, DPB(decoded picture buffer))에 저장되고, 추후 인터 예측 등에 있어서 참조 픽처로 활용될 수 있다.

한편, 비록, 도 6에서, S630이 S640보다 먼저 수행되는 것으로 도시되었으나, 이는 예시이고, S640이 S630보다 먼저 수행되거나 동시에 수행될 수도 있다.

비록 도 6의 실시예에서는 필터 뱅크 내에서, 도출된 필터 정보와 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보에 대하여만 RD 코스트 비교를 수행하였으나, 이는 예일 뿐이며, 계산의 복잡도를 감안하더라도 코딩 효율 향상을 위하여 상기 필터 뱅크 내에 저장된 모든 필터 정보들에 기반한 RD 코스트들을 비교하고, 가장 좋은(즉, 가장 RD 코스트가 낮은) 필터 정보를 선택하여 사용할 수도 있다.

한편, 비록 도시되지는 않았으나, 본 발명에 따른 필터링 절차 수행을 위하여 필터 뱅크 가용 플래그(filter_bank_enabled_flag) 및/또는 필터 타입 플래그(filter_type_flag)가 인코더에서 디코더로 전송될 수 있다.

여기서, 필터 뱅크 가용 플래그는 필터 뱅크의 가용 여부를 나타낸다. 상기 필터 뱅크 가용 플래그는 시퀀스(Sequence), 픽처(또는 프레임) 또는 슬라이스 단위로 본 발명에 따른 필터 뱅크에 기반한 필터링 방법이 적용될 수 있는지 여부를 나타내는 플래그 정보이다. 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1이면 필터 뱅크가 가용함을 나타내고, 0이면 가용하지 않음을 나타낸다. 상기 필터 뱅크 가용 플래그는 시퀀스 레벨, 픽처(또는 프레임) 레벨 또는 슬라이스 레벨에서 시그널링 될 수 있다.

필터 타입 플래그는 대상 영역에 본 발명에 따른 필터 뱅크에 기반한 필터링 방법이 사용되는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, 상기 필터 타입 플래그는 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1인 경우에만 시그널링될 수 있다. 상기 필터 타입 플래그의 값이 1이면 상기 대상 영역에 상기 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용됨을 나타내고, 0인 경우 대상 영역에 상기 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되지 않음을 나타낸다. 혹은 상기 필터 타입 플래그의 값이 1이면, 필터 뱅크 내의 필터 정보를 기반으로 필터링이 수행됨을 나타내고, 0이면 수신된 필터 정보를 기반으로 필터링이 수행됨을 나타낼 수도 있다.

여기서 대상 영역은 특정 크기를 가지는 영역이 될 수 있으며, 타일(tile), CTU, CU 등과 같은 코딩 구조에 따른 영역이 될 수도 있다. 여기서 타일이라 함은 CTU들로 구성된 사각 영역(rectangular region)을 나타낼 수 있으며, 멀티 코어 구조를 가지는 인코더/디코더에 대하여 병렬 처리의 기본 단위가 될 수 있다. 상기 필터 타입 플래그는 각 대상 영역 단위로 전송될 수 있다.

상기 필터 타입 플래그는 상기 대상 영역 단위로 시그널링될 수도 있고, 상기 대상 영역이 포함되는 CU와 같은 코딩 단위로도 시그널링될 수도 있다.

상기 필터 뱅크 가용 플래그, 상기 필터 타입 플래그 및 상기 필터 인덱스는 비트스트림을 통하여 상기 디코더로 전송될 수 있다.

도 7은 디코더에 의하여 수행되는, 필터 뱅크 관리 및 복원 픽처 필터링 방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 디코더는 비트스트림을 통하여 필터 뱅크 가용 플래그를 수신하고, 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는지 판단한다(S700).

S700에서 만약 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 디코더는 상기 비트스트림을 통하여 필터 타입 플래그를 수신하고, 상기 필터 타입 플래그의 값이 0이 아닌지 판단한다(S710).

S710에서 만약 상기 필터 타입 플래그가 0이 아닌 경우, 디코더는 상기 비트스트림을 통하여 필터 인덱스를 수신(또는 파싱)한다(S720). 상기 필터 인덱스는 필터 뱅크에 포함된 필터 정보들 중에서 대상 영역에 대하여 적용되어야 하는 특정 필터 정보의 인덱스를 나타낸다.

디코더는 상기 필터 인덱스를 이용하여 상기 필터 뱅크에서 특정 필터 뱅크를 선택한다(S730). 디코더는 상기 선택된 필터 정보를 기반으로 복원 픽처에 대한 필터링을 수행할 수 있다. 여기서 복원 픽처라 함은 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 절차가 완료된 후의 복원 픽처를 나타낼 수도 있다. 상기 필터링된 복원 픽처는 메모리(예를 들어, DPB(decoded picture buffer))에 저장되고, 출력 순서에 맞추어 출력 장치를 통하여 출력될 수 있고, 인터 예측을 위한 참조 픽처로 활용될 수도 있다.

한편, S710에서 만약 필터 타입 플래그가 0인 경우, 디코더는 상기 필터 뱅크에 저장된 필터 정보를 사용하지 않는다. 이 경우 디코더는 대상 영역에 대하여 필터링을 수행하지 않을 수 있고, 또는 고정된 필터 정보를 기반으로 필터링을 수행할 수도 있다. 또는 디코더는 인코더로부터 비트스트림을 통하여 필터 정보를 수신하여, 수신된 필터 정보를 기반으로 필터링을 수행할 수도 있다. 이 경우 디코더는 수신한 필터 정보를 기반으로 상기 필터 뱅크를 업데이트할 수 있다. 이 경우 디코더는 필터 뱅크 내에, 상기 수신한 필터 정보의 영상 특성(즉, 활동성 및 방향성 등)과 동일한 영상 특성을 가지는 필터 정보가 저장되어 있는 경우, 상기 저장된 필터 정보 대신 상기 수신된 필터 정보로 대체할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따르면, 필터 뱅크에 기반한 효율적인 복원 픽처 필터링을 수행할 수 있으며, 이를 통하여 필터 정보의 송수신에 할당되는 데이터량이 줄어들어, 결과적으로 압축 및 코딩 효율을 높일 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다.

본 발명에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다.

Claims (15)

1. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법에 있어서,
   복원 픽처의 대상 영역에 대한 제1 필터 정보를 도출하는 단계;
   상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계; 및
   상기 선택된 필터 정보를 기반으로 상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도출된 제1 필터 정보와 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계는,
   상기 도출된 제1 필터 정보에 포함되는 상기 대상 영역에 대한 영상 특성과 동일한 영상 특성을 갖는 상기 제2 필터 정보가 상기 필터 뱅크 내에 존재하는지 판단하는 단계; 및
   상기 제2 필터 정보가 존재하는 경우, RD(rate-distortion) 코스트를 기반으로 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 중 하나를 선택하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보 각각은 활동성, 방향성, 필터 모양, 프레임 번호, 필터 계수 중 적어도 하나의 정보를 포함하고,
   제1 필터 정보의 영상 특성 및 상기 제2 필터 정보의 영상 특성 각각은 상기 제1 필터 정보 및 상기 제2 필터 정보에 각각 포함되는 상기 활동성 및 상기 방향성을 기반으로 결정됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크 내에서 상기 제2 필터 정보의 인덱스를 나타내는 필터 인덱스를 디코더로 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
5. 제 4항에 있어서,
   필터 뱅크 가용 플래그를 디코더로 전송하는 단계; 및
   상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 필터 타입 플래그를 전송하는 단계를 더 포함하되,
   상기 필터 인덱스는 상기 필터 타입 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에 전송됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 제2 필터 정보가 존재하지 않는 경우, 상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
7. 제 6항에 있어서,
   상기 제2 필터 정보를 디코더로 전송하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
8. 제 1항에 있어서,
   상기 제1 필터 정보가 선택된 경우, 상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
9. 제 8항에 있어서,
   상기 제1 필터 정보를 업데이트함에 있어, 상기 제1 필터 정보가 상기 제2 필터 정보를 대체함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
10. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 복원 픽처 필터링 방법에 있어서,
    복원 픽처의 대상 영역에 필터 뱅크에 기반한 필터링이 적용되는지 여부를 나타내는 필터 타입 플래그를 수신하는 단계;
    상기 필터 타입 플래그를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 필터 정보를 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 필터 정보 기반으로 상기 복원 픽처 내의 상기 대상 영역에 대한 필터링을 수행함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
11. 제 10항에 있어서,
    상기 필터 뱅크의 가용 여부를 나타내는 필터 뱅크 가용 플래그를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 필터 타입 플래그는 상기 필터 뱅크 가용 플래그의 값이 1을 나타내는 경우에 수신됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
12. 제 10항에 있어서,
    상기 필터 타입 플래그의 값이 1을 나타내는 경우, 상기 필터 뱅크 내의 필터 정보들 중에서 하나의 필터 정보의 인덱스를 나타내는 필터 인덱스를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 필터 인덱스를 기반으로 상기 대상 영역에 대한 상기 필터 정보를 선택함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
13. 제 10항에 있어서,
    제1 필터 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 필터 뱅크에 상기 제1 필터 정보를 업데이트하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제1 필터 정보가 상기 대상 영역에 대한 상기 필터 정보로 선택됨을 특징으로 하는, 필터링 방법.
14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 필터 정보는 상기 필터 타입 플래그의 값이 0을 나타내는 경우에 수신되고,
    상기 제1 필터 정보를 업데이트함에 있어, 상기 제1 필터 정보가 상기 필터 뱅크에 포함된 제2 필터 정보를 대체함을 특징으로 하는, 필터링 방법.
15. 제 13항에 있어서,
    상기 복원 픽처는 디블록킹 필터링 또는 SAO(sample adaptive offset) 절차가 완료된 후의 복원 픽처임을 특징으로 하는, 필터링 방법.

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