KR20180028513A - 비디오 코딩 시스템에서 인터 예측 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 디코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 디코딩 방법은 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출하는 단계, 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득하는 단계, 상기 획득된 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 단계, 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 도출하는 단계, 및 상기 예측 샘플을 기반으로 복원 샘플을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 현재 블록의 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)이고, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (0, 0)인 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면 현재 블록 내의 이미지가 평면이동된 경우뿐 아니라, 다양한 영상의 변형이 있는 경우에 대하여도 샘플 단위 움직임 벡터들을 통하여 효과적으로 인터 예측을 수행할 수 있고, 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 이미 디코딩된 주변 블록들을 기반으로 도출할 수 있어, 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들에 대한 정보 및 현재 블록에 대한 레지듀얼 신호를 위한 데이터량을 없애거나 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

비디오 코딩 시스템에서 인터 예측 방법 및 장치
본 발명은 비디오 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 비디오 코딩 시스템에서 인터 예측 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 발명의 기술적 과제는 비디오 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 아핀 움직임 모델 기반 인터 예측 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 샘플 단위 움직임 벡터 기반 인터 예측을 수행하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 현재 블록의 컨트롤 포인트들에 대한 움직임 벡터를 기반으로 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 주변 블록을 기반으로 현재 블록의 컨트롤 포인트에 대한 움직임 벡터를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 주변 블록의 샘플을 기반으로 컨트롤 포인트에 대한 움직임 벡터를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 디코딩 방법을 제공한다. 상기 디코딩 방법은 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출하는 단계, 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득하는 단계, 상기 획득된 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 단계, 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 도출하는 단계, 및 상기 예측 샘플을 기반으로 복원 샘플을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 현재 블록의 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)이고, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (0, 0)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 비디오 디코딩을 수행하는 디코딩 장치를 제공한다. 상기 디코딩 장치는 현재 블록에 대한 예측 모드 정보를 비트스트림으로부터 획득하는 디코딩부, 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출하고, 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득하고, 상기 획득된 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하고, 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 도출하되, 상기 현재 블록의 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)이고, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (0, 0)인 것으로 하는 예측부, 및 상기 예측 샘플을 기반으로 복원 샘플을 생성하는 가산기를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 인코딩 방법을 제공한다. 상기 인코딩 방법은 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출하는 단계, 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득하는 단계, 상기 획득된 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 단계, 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계, 및 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보를 인코딩하여 출력하는 단계를 포함하되, 상기 현재 블록의 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)이고, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (0, 0)인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 비디오 인코딩을 수행하는 인코딩 장치를 제공한다. 상기 인코딩 장치는 현재 블록에 대한 예측 모드를 결정하고, 상기 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출하고, 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득하고, 상기 획득된 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하고, 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하되, 상기 현재 블록의 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)이고, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (0, 0)인 것으로 하는 예측부, 및 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보를 인코딩하여 출력하는 인코딩부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 현재 블록에 대한 보다 정확한 샘플 단위 움직임 벡터들을 도출할 수 있고, 인터 예측 효율을 상당히 높일 수 있다.
본 발명에 따르면 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 기반으로 현재 블록의 샘플들에 대한 움직임 벡터를 효율적으로 도출할 수 있다.
본 발명에 따르면 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들에 대한 정보를 추가적으로 전송하지 않고 가용한 주변 블록의 움직임 벡터들을 기반으로 도출할 수 있다. 이를 통하여 상기 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 위한 데이터량을 없애거나 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 현재 블록 내의 이미지가 평면이동된 경우뿐 아니라, 회전, 줌인, 줌아웃 또는 평현사변형 변형된 경우에 대하여도 샘플 단위 움직임 벡터들을 통하여 효과적으로 인터 예측을 수행할 수 있다. 이를 통하여 현재 블록에 대한 레지듀얼 신호를 위한 데이터량을 없애거나 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 이미 디코딩된 주변 블록들을 기반으로 도출할 수 있어, 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들에 대한 정보의 데이터량을 상당히 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 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 발명에 따른 아핀 움직임 모델을 예시적으로 나타낸다.
도 4는 아핀 움직임 모델에 따른 예측 방향 및 참조 영역을 예시적으로 나타낸다.
도 5는 블록에 대한 CP들의 위치를 예시적으로 나타낸다.
도 6은 블록 내 우하단 샘플을 기준으로 한 CP들의 위치와 각 CP의 움직임 벡터 및 상기 움직임 벡터의 도출을 위한 후보 블록들의 모습을 예시적으로 나타낸다.
도 7은 v1 및 v2의 상기 주변 후보 블록들의 가용 여부에 따른 결정 과정을 예시적으로 나타낸다.
도 8은 본 발명에 따른 인코딩 장치에 의한 비디오 인코딩 방법을 개략적으로 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 디코딩 장치에 의한 비디오 디코딩 방법을 개략적으로 나타낸다.
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 픽처 분할부(105), 예측부(110), 변환부(115), 양자화부(120), 재정렬부(125), 엔트로피 인코딩부(130), 역양자화부(135), 역변환부(140), 필터부(145) 및 메모리(150)를 구비한다.
픽처 분할부(105)는 입력된 픽처를 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. CTU는 CTB(coding tree block)에 대응될 수 있고, CU는 CB(coding block)에 대응될 수 있고, PU는 PB(prediction block)에 대응될 수 있고, TU는 TB(transform block)에 대응될 수 있다.
예측부(110)는 후술하는 바와 같이, 인터 예측을 수행하는 인터 예측부와 인트라 예측을 수행하는 인트라 예측부를 포함한다. 예측부(110)는, 픽처 분할부(105)에서 픽처의 처리 단위에 대하여 예측을 수행하여 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)을 포함하는 예측 블록을 생성한다. 예측부(110)에서 픽처의 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 픽처의 이전 픽처 및/또는 이후 픽처 중 적어도 하나의 픽처의 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 또한, 인트라 예측을 통해서는 현재 픽처 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 픽처를 선택하고 PU에 대응하는 참조 블록을 선택할 수 있다. 참조 블록은 정수 픽셀(또는 샘플) 또는 분수 픽셀(또는 샘플) 단위로 선택될 수 있다. 이어서, PU와의 레지듀얼(residual) 신호가 최소화되며 움직임 벡터 크기 역시 최소가 되는 예측 블록이 생성된다. 본 명세서에서 픽셀(pixel), 펠(pel) 및 샘플(sample)은 서로 혼용될 수 있다.
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 픽처의 인덱스, 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD), 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP), 레지듀얼 신호 등의 정보는 엔트로피 인코딩되어 디코딩 장치에 전달될 수 있다. 스킵 모드가 적용되는 경우에는 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. 비방향성 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 배열(array)이라면, 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(bitstream)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), 레지듀얼 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 있고, 샘플 단위에서는 잔여 샘플이라고 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(130)는 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 픽처에 적용할 수 있다.
디블록킹 필터는 복원된 픽처에서 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), 엣지 오프셋(Edge Offset) 등의 형태로 적용된다.
메모리(150)는 필터부(145)를 통해 산출된 복원 블록 또는 픽처를 저장할 수 있다. 메모리(150)에 저장된 복원 블록 또는 픽처는 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(context) 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) 배열(array)을 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 픽처 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 픽처 내의 픽셀 정보를 기초로 예측 블록을 생성하는 인트라 예측을 수행할 수 있다.
현재 PU에 대한 예측 모드가 인터 예측(inter prediction) 모드인 경우에, 현재 픽처의 이전 픽처 또는 이후 픽처 중 적어도 하나의 픽처에 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 픽처 인덱스 등에 관한 정보는 인코딩 장치로부터 수신한 스킵 플래그, 머지 플래그 등을 확인하고 이에 대응하여 유도될 수 있다.
현재 픽처에 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 픽처를 지시하는 참조 픽처 인덱스 등을 디코딩 장치에 전송할 수 있다.
디코딩 장치의 예측부(230)는 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 픽처 인덱스 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)을 생성할 수 있다.
디코딩 장치는 예측 샘플(또는 예측 샘플 어레이)과 인코딩 장치로부터 전송되는 변환 계수들로부터 획득한 레지듀얼 샘플(레지듀얼 샘플 어레이)을 더하여 복원 샘플(또는 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 이를 기반으로 복원 블록 및 복원 픽처가 생성될 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.
인터 예측에 이용되는 다른 모드 중 하나인 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.
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 픽처는 필터부(235)로 제공될 수 있다. 필터부(235)는 복원된 블록 및/또는 픽처에 디블록킹 필터링, SAO(Sample Adaptive Offset) 및/또는 ALF 등을 적용할 수 있다.
메모리(240)는 복원된 픽처 또는 블록을 저장하여 참조 픽처 또는 참조 블록으로 사용할 수 있도록 할 수 있고 또한 복원된 픽처를 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.
픽처들 간 대상 객체 또는 이미지의 움직임을 고려하여 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 그러나, 기존의 인터 예측 방법은 병진적인 움직임 (translational motion)을 보상해 주는 방법(병진 움직임 모델)을 기반으로 수행되었다. 상기 병진 움직임 모델은 하나의 움직임 벡터를 기반으로 현재 블록과 매칭되는 참조 블록을 도출하여 인터 예측을 수행하는바 블록 매칭 방법으로 불릴 수 있다. 상기 병진 움직임 모델에 따른 경우 예측 블록(predition block, PB) 단위로 하나의 움직임 벡터에 대한 움직임 변수(motion parameter)인 x축 방향의 움직임 벡터 vx, y축 방향의 움직임 벡터 vy 를 사용하여 참조 픽처 내에 존재하는 예측 블록과 같은 모양과 크기의 영역을 예측 참조 블록으로 지정하고, 상기 참조 블록 내의 샘플들이 상기 예측 블록에 대한 예측 샘플들로 사용되었다. 예를 들어 상기 병진 움직임 모델에 따른 인터 예측은 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00001
여기서, x, y는 각각 상기 현재 블록 내의 각 샘플들의 x좌표, y좌표, a, b는 상기 현재 블록의 움직임을 보상하기 위한 파라미터(parameter)들을 나타낸다. x', y'는 각각 상기 x, y에 대응하는 상기 참조 픽처 내의 대응 샘플의 x좌표, y좌표를 나타낸다. 이 경우 상기 vx 및 상기 vy는 식 vx=-a, vy=-b 로 나타내어질 수 있다.
한편 실제 화면 내의 물체는 시간의 흐름에 따라 평면 이동(즉, 병진적인 움직임)뿐만 아니라 특정 축을 중심으로 회전, 물체 형태의 변형, 카메라(camera)의 주밍(zooming)으로 인한 크기의 변형 등 다양한 변형이 있을 수 있고, 상기 다양한 영상의 변형을 상술된 병진 움직임 모델 방법으로 표현하는 것에는 한계가 있었다. 이하 영상의 변형(deformation)이라 함은 상기와 같은 영상의 회전 변형, 형태 변형, 주밍에 의한 크기 변형 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서는 이러한 영상의 변형을 고려하여 인터 예측 방법을 제공한다. 상기 본 발명에 따르면 현재 블록의 샘플들에 대한 움직임 벡터를 효율적으로 도출하고, 영상의 회전 변형, 형태 변형, 줌인 또는 줌아웃 등의 크기 변형에도 불구하고 인터 예측의 정확도를 높일 수 있다. 상기 본 발명에 따른 예측 모델을 2D 아핀 변형(2-dimension affine transform) 방법 또는 아핀 움직임 모델(affine motion model)이라고 불릴 수도 있다. 본 발명에 따른 움직임 예측 방법에서는 현재 블록의 컨트롤 포인트(control point, CP)들에서의 움직임 벡터들을 기반으로 상기 영상의 변형 형태를 예측할 수 있고, 인터 예측의 정확도를 높임으로서 영상의 압축 성능을 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 주변 블록의 움직임 벡터를 이용하여 현재 블록의 적어도 하나의 CP에 대한 움직임 벡터를 유도할 수 있는바, 추가되는 부가 정보에 대한 데이터량 부담을 줄이고, 인터 예측 효율을 상당히 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따른 예측 방법은 일 예로, 3개의 CP, 즉 3개의 기준점에서의 움직임 정보를 필요로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 아핀 움직임 모델을 예시적으로 나타낸다. 도 3에서는 현재 블록(300)의 높이 및 너비가 S로 동일한 경우를 가정하여 도시하였으나, 이는 예시로서 높이 및 너비가 다르게 설정될 수도 있다. 여기서 현재 블록(300)은 예측 블록을 포함할 수 있다. 상기 예측 블록은 코딩 블록으로부터 파티셔닝 절차를 통하여 도출된 블록일 수 있고, 상기 예측 블록 단위로 아핀 움직임 모델 적용 여부 등 구체적인 인터 예측 모드가 결정될 수도 있다. 예를 들어, 인터 예측이 적용될지 또는 인트라 예측이 적용될지 여부는 상기 코딩 블록 단위로 결정되고, 상기 예측 블록을 포함하는 상기 코딩 블록에 인터 예측이 적용되는 경우에, 상기 예측 블록에 구체적인 인터 예측 모드가 적용될 지 여부가 결정될 수도 있다.
도 3을 참조하면, x, y는 각각 현재 블록(300) 내의 각 샘플들의 x좌표, y좌표를 나타낸다. x', y'는 각각 상기 x, y에 대응하는 참조 픽처 내의 대응 샘플의 x좌표, y좌표를 나타낸다. 이 경우 (x', y')가 가리키는 샘플 위치의 샘플들을 포함하는 영역은 참조 블록(350) 또는 참조 영역(350)으로 불릴 수 있다. 이 경우 상기 참조 블록(350)은 상기 현재 블록(300) 내 영상에 대한 상술한 회전 변형, 형태 변형, 줌인 또는 줌아웃 등의 크기 변형에 따라 변형된 영상을 포함하는 영역에 대응할 수 있다. 따라서 상기 참조 블록(350)의 의 크기 및 형태는 상기 현재 블록(300)의 크기 및 형태와 다를 수 있다.
현재 블록(300) 내의 좌상단(top-left) 샘플 위치(position)를 (0, 0)이라고 할 경우, 상기 x, y는 상기 좌상단 샘플 위치 (0, 0)을 기준으로 결정될 수 있다. 또한, 상기 x', y'는 상기 참조 픽처 내에서 상기 현재 블록(300)의 상기 좌상단 샘플 위치와 동일 또는 대응 위치의 좌표를 기준으로 결정될 수 있다.
상기 도 3에서 도시된 바와 같이 상기 x', y'는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00002
여기서, a, b, c, d, e, f는 상기 현재 블록의 움직임을 보상하기 위한 파라미터(parameter)들을 나타낸다. 이 경우 vx 및 vy는 vx=x-x', vy=y-y' 식으로 나타내어질 수 있다. 상기 식들을 정리하면 아핀 움직임 모델의 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00003
여기서 vx는 현재 블록(300) 내 (x,y)좌표 샘플의 움직임 벡터의 x성분, vy는 현재 블록(300)내 상기 (x,y)좌표 샘플의 상기 움직임 벡터의 y성분을 나타낸다. 즉, (vx, vy)는 상기 (x, y)좌표 샘플에 대한 상기 움직임 벡터가 된다. 따라서 아핀 움직임 모델에 따르면 현재 블록 내 각 샘플 좌표에 따라 다른 또는 독자적인 움직임 벡터를 가질 수 있다.
도 4는 아핀 움직임 모델에 따른 예측 방향 및 참조 영역을 예시적으로 나타낸다.
도 4를 참조하면, 현재 픽처 내의 현재 블록(400)에 대하여 아핀 움직임 모델에 따른 예측을 수행하는 경우, 참조 영역(450 또는 460)은 도시된 바와 같이 위치할 수 있다.
현재 블록에 대한 예측을 위하여 하나 또는 두개의 참조 픽처 리스트가 사용될 수 있다. 즉, 현재 블록에 대한 예측을 위하여 참조 픽처 리스트0 또는 참조 픽처 리스트 1이 사용될 수 있고, 또는 참조 픽처 리스트 0 및 1 둘 다가 구성될 수 있다. 예를 들어 현재 블록이 포함된 슬라이스의 슬라이스 타입이 B(B slice)인 경우 상기 두개의 참조 픽처 리스트 중 적어도 하나가 사용될 수 있고, 상기 현재 블록이 포함된 상기 슬라이스의 슬라이스 타입이 P(P slice)인 경우 상기 참조 픽처 리스트 0만 사용될 수도 있다. 상기 참조 픽처 리스트 0은 L0라고 불릴 수 있고, 상기 참조 픽처 리스트 1은 L1이라고 불릴 수 있다. 현재 블록에 대한 예측을 수행함에 있어, 상기 L0을 기반으로 인터 예측을 수행하는 경우 LO 예측이라고 불릴 수 있고, 상기 L1을 기반으로 인터 예측을 수행하는 경우 L1 예측이라고 불릴 수 있으며, 상기 L0 및 L1 둘 다를 기반으로 인터 예측을 수행하는 경우(즉, LO 예측 및 L1 예측을 합하여) BI-예측(BI-prediction)이라고 불릴 수 있다. 이 경우, L0 예측 및 L1 예측 각각에 대하여 별도의 움직임 벡터가 사용될 수 있다. 즉, 상기 아핀 움직임 모델에 따라서 샘플 단위 움직임 벡터가 도출되는 경우, 상기 L0 예측 및/또는 L1 예측 적용 여부에 따라서 상기 샘플 단위로 별도의 움직임 벡터가 도출될 수 있다. 예를 들어 현재 블록 내의 제1 샘플에 대한 L0 예측을 위한 움직임 벡터 MVL0와 L1 예측을 위한 움직임 벡터 MVL1이 별도로 도출될 수 있다.
예를 들어, 도 4에서 제1 참조 픽처가 LO에 포함된 디코딩된 픽처이고, 현재 블록(400)이 포함된 슬라이스의 슬라이스 타입이 P이거나, 또는 B이면서 LO가 사용되는 경우, 본 발명에 따른 현재 블록(400)의 예측을 위하여 상기 제1 참조 픽처가 사용될 수 있다. 이 경우 상술한 아핀 움직임 모델에 따라 도출된 현재 블록(400)에 대한 움직임 벡터들을 기반으로 상기 제1 참조 픽처 내의 참조 영역(450)을 도출할 수 있으며, 상기 참조 영역(450) 내의 복원된 샘플들을 기반으로 현재 블록(400)의 예측 샘플들을 도출할 수 있다.
한편, 도 4에서 제1 참조 픽처가 L0에 포함된 디코딩된 픽처이고 제2 참조 픽처가 L1에 포함된 디코딩된 픽처이며, 현재 블록(400)이 포함된 슬라이스의 슬라이스 타입이 B이면서 LO 및 L1 둘 다 (즉, BI)가 사용되는 경우, 본 발명에 따른 현재 블록(400)의 예측을 위하여 상기 제1 참조 픽처 및 상기 제2 참조 픽처가 사용될 수 있다. 이 경우 상술한 아핀 움직임 모델에 따라 도출된 현재 블록(400)에 대한 L0 예측을 위한 움직임 벡터들을 기반으로 상기 제1 참조 픽처 내의 참조 영역(450)을 도출할 수 있으며, L1 예측을 위한 움직임 벡터들을 기반으로 상기 제2 참조 픽처 내의 참조 영역(460)을 도출할 수 있다. 이 경우 참조 영역(450) 내의 복원된 샘플들 및 참조 영역(460) 내의 복원된 샘플들을 기반으로 현재 블록(400)의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 이 경우 예를 들어, 참조 영역(450) 내의 복원된 샘플들 및 참조 영역(460) 내의 복원된 샘플들의 가중 합(weighted sum)을 통하여 현재 블록(400)의 상기 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 여기서 상기 가중 합은 상기 현재 픽처와 상기 제1 참조 픽처 간의 제1 시간 거리 및 상기 현재 픽처와 상기 제2 참조 픽처 간의 제2 시간 거리를 기반으로 수행될 수 있다. 여기서 시간 거리라 함은 POC(Picture order count) 차이를 나타낼 수 있다. 즉, 상기 현재 픽처의 POC 값과 상기 제1 참조 픽처의 POC 값의 차이가 상기 제1 시간 거리가 될 수 있고, 상기 현재 픽처의 POC 값과 상기 제2 참조 픽처의 POC 값의 차이가 상기 제2 시간 거리가 될 수 있다.
이하, 설명의 중복을 피하기 위하여 L0 예측 또는 L1 예측 중 하나가 적용되는 것을 기반으로 설명하며, 이를 기반으로 L0 예측을 위한 움직임 벡터들과 L1 예측을 위한 움직임 벡터들을 개별적으로 도출할 수도 있고, 또한 이를 기반으로 BI 예측을 수행할 수도 있음은 상술한 바와 같다.
상기 아핀 움직임 모델에 따르면 샘플 단위(즉, 화소 단위)의 움직임 벡터를 도출할 수 있으며, 인터 예측의 정확도를 상당히 향상시킬 수 있다. 다만, 상기 아핀 움직임 모델에 따르면 움직임 보상(motion compensation) 과정에서의 복잡도가 증가될 수 있다. 예를 들어, 상기 병진 움직임 모델의 움직임 벡터 식은 vx=-a, vy=-b와 같이 나타내어질 수 있는바, 상기 병진 움직임 모델을 사용하려면 상기 현재 블록의 움직임을 보상하기 위해 2개의 파라미터 a, b에 대한 정보를 수신하면 되지만, 아핀 움직임 모델을 사용하려면 상기 수학식 3에서 나타나는 6개의 파라미터 a, b, c, d, e, f에 대한 정보를 수신 및/또는 도출할 필요가 있다.
일반적으로 예측 블록 당 하나의 움직임 정보를 갖는 기존의 병진 움직임 모델(또는 블록 매칭 방법)과 비교하여 상기 아핀 움직임 모델을 사용한 방법은 부호화할 데이터가 상대적으로 증가할 수 있다. 즉, 디코더로 전송해 주어야 할 부가 정보(side information)에 대한 데이터량이 더 늘어날 수 있기 때문에 코딩 효율을 증가하기 위해서는 상기 부가 정보에 대한 데이터량을 줄이는 것이 필요하다. 따라서 본 발명에서는 다음과 같은 방법을 통하여 상기 부가 정보에 대한 데이터량을 줄여 코딩 효율을 증가시킬 수 있다.
도 5는 블록에 대한 CP들의 위치를 예시적으로 나타낸다.
아핀 움직임 모델을 적용하기 위하여 컨트롤 포인트들이 정의되어야 하고, 컨트롤 포인트들에서의 움직임 벡터를 기반으로 현재 블록 내부의 샘플들에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
상기 도 5의 (a)를 참조하면 높이와 너비의 길이가 S인 블록 X를 볼 수 있다. 이 경우 예를 들어, 상기 블록 X의 좌상단에 위치한 꼭지점 좌표는 (0, 0), 우상단 꼭지점 좌표는 (S, 0), 좌하단 꼭지점 좌표는 (0, S), 마지막으로 우하단 꼭지점 좌표는 (S, S)로 표현될 수 있다. 한편, (b) 또는 (c)와 같이 샘플 포지션을 기반으로 좌표를 나타내는 경우, 상기 블록 X 내 좌상단 샘플의 좌표는 (0, 0), 상기 좌상단 샘플에서 우측으로 너비 S만큼 이동한 샘플의 좌표는 (0, S), 상기 좌상단 샘플에서 하측으로 높이 S만큼 이동한 샘플의 좌표는 (0, S), 상기 좌상단 샘플에서 가로 및 세로로 S만큼 이동한 샘플의 좌표는 (S, S)로 표현될 수 있다. 도 5의 (b)를 참조하면 내부에 십자 모양이 되어있는 원으로 표시된 (0, 0), (S, 0), (0, S), (S, S) 좌표의 샘플들을 볼 수 있고, (S, 0), (0, S), (S, S) 좌표의 샘플들은 상기 블록 X의 주변 블록들에 포함되는 것을 볼 수 있다.
상기 아핀 움직임 모델을 적용하기 위해 (0,0) (S, 0), (0, S) 좌표의 샘플들을 컨트롤 포인트들로 정할 수 있다. 이 때 (0,0) (S, 0), (0, S) 좌표의 샘플들을 각각 컨트롤 포인트 (xi,yi),i=0,1,2 로 정의하고 각 컨트롤 포인트에서의 움직임 벡터를 (vi) =(vxi,vyi),i=0,1,2와 같이 나타내어질 수 있다. 이하 (0,0) 좌표의 컨트롤 포인트는 CP0, (S, 0) 좌표의 컨트롤 포인트는 CP1, (0, S) 좌표의 컨트롤 포인트는 CP2라 불릴 수 있다. 상기 CP0의 움직임 벡터는 v0, 상기 CP1의 움직임 벡터는 v1, 상기 CP2의 움직임 벡터는 v2로 나타내어질 수 있다. 본 예에서는 블록 X의 높이 및 너비가 S로 동일한 경우를 가정하였으나, 만약 블록 X 의 높이가 H이고, 너비가 W인 경우, 상기 컨트롤 포인트들은 (0, 0), (W, 0), (0, H)와 같은 좌표를 가질 수 있으며, 후술하는 식들 또한 이를 기반으로 S 대신 W 또는 H가 삽입될 수 있다.
상술한 각 컨트롤 포인트와 해당 컨트롤 포인트의 움직임 벡터를 이용하여 상기 아핀 움직임 모델의 식을 풀 수 있다. 여기서 상기 아핀 움직임 모델의 식의 파라미터 a, b, c, d, e, f는 다음 식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00004
여기서, vx0, vy0는 각각 CP0의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx1, vy1은 각각 CP1의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx2, vy2는 각각 CP2의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타낸다. 상기 W 및 상기 H가 S와 같다면 상기 파라미터 a, b, c, d, e, f는 다음 식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00005
여기서, vx0, vy0는 각각 CP0의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx1, vy1은 각각 CP1의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx2, vy2는 각각 CP2의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타낸다.
상기 수학식 1의 파라미터들을 기반으로 상기 블록 X 내 (x,y)좌표 샘플의 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
상기 W 및 상기 H가 S와 같다면 상기 블록 X 내 (x,y)좌표 샘플의 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00007
여기서, 상기 CP0의 움직임 벡터, 상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터를 알면 상기 수학식에 따라, 현재 블록 내 샘플 위치에 따른 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 즉, 아핀 움직임 모델에 따르면 대상 샘플의 좌표 (x, y)와 3개의 컨트롤 포인트들과의 거리비를 기반으로, 상기 컨트롤 포인트들에서의 움직임 벡터들 v0(vx0, vy0), v1(vx1, vy1), v2(vx2, vy2)을 이용하여 상기 샘플 위치의 움직임 벡터가 도출될 수 있다. 이 경우, 도 5의 (b)에서 볼 수 있듯이 상기 좌상단 샘플을 제외한 (S, 0), (0, S), (S, S) 좌표의 샘플들은 상기 블록 X와 서로 이웃한 주변 블록들에 포함되도록 할 수 있고, 서로 이웃한 블록들의 메쉬 그리드(mesh grid)가 중첩되어 아핀 움직임 모델을 적용한 예측이 직관적으로 수행되도록 할 수 있다.
도 5의 (c)는 상기 CP들과 상기 CP들의 움직임 벡터를 도출하기 위한 주변 샘플들을 나타낸다. 내부에 십자 모양이 되어있지 않은 원 A, B, C, D, E, F는 상기 주변 샘플들을 나타낸다. 주변 샘플 A, B, C의 움직임 벡터들은 상기 v0, 주변 샘플 D, E의 움직임 벡터들은 상기 v1, 주변 샘플 F, G의 움직임 벡터들은 상기 v2를 도출하는데 사용될 수 있다. 즉, 상기 주변 샘플 A, B, C의 움직임 벡터들은 상기 v0의 예측 후보군, 상기 주변 샘플 D, E의 움직임 벡터들은 상기 v1의 예측 후보군, 상기 주변 샘플 F, G의 움직임 벡터들은 상기 v2의 예측 후보군으로 사용될 수 있다. 모든 주변 샘플들의 움직임 벡터들이 예측 후보군으로 사용될 수 있고 서로 중복되는 움직임 벡터가 없는 경우, 총 12개의 예측 후보를 포함하는 후보군 세트가 상기 각 CP의 움직임 벡터를 도출하는데 사용될 수 있다.
한편, 상술한 실시예에서 기술한 것처럼 상기 각 CP의 움직임 벡터를 도출하는 경우, 움직임 정보를 계산하기 위한 복잡도가 증가하게 될 수 있다. 인코딩 장치는 최대 12개의 예측 후보들에 대한 RD(rate-distortion) 코스트 계산하여 비교하게 될 수 있고, 각 CP의 MVD 값을 결정하기 위해 반복(iteration) 연산을 수행하게 될 수 있다. 디코딩 장치는 수신한 MV (예측) 인덱스의 단항 코드(unary code)를 디코딩하기 위하여, 각 MV (예측) 후보들에 대한 디포메이션 측정(deformation measure) 값을 구하여 상기 각 MV (예측) 후보들의 디포메이션 측정 값을 기준으로 상기 MV (예측) 후보들을 오름차순으로 정렬할 수 있다. 상기 디포메이션 측정 값은 다음과 같은 수학식을 기반으로 구할 수 있다.
Figure pct00008
여기서, D(V)는 디포메이션 측정 값, v0는 상기 CP0의 MV (예측) 후보, v1은 상기 CP1의 MV (예측) 후보, v2는 상기 CP2의 MV (예측) 후보를 나타낸다.
디코딩 장치는 인덱스 정보를 수신하여 상기 CP들에 대한 최적의 MV (예측) 후보들을 도출한다. 현재 블록의 인터 예측 모드가 머지 모드 또는 스킵 모드가 아닌 경우에는 디코딩 장치는 각 CP들에 대한 MVD를 더 수신할 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 CP0을 현재 블록 내 좌상단 샘플로 하여, 상기 CP1 및 상기 CP2를 우상단 및 좌하단 주변 블록 내 샘플로 사용하여 상기 아핀 움직임 모델을 적용하는 경우, 영상의 변형이 다양한 때에도 예측을 보다 정확히 수행할 수 있다는 장점이 있지만, 부가 정보의 전송 데이터량이 많아질 수 있다. 블록 단위로 3개의 CP들을 만들고 상기 각 CP에 대한 움직임 벡터 정보를 전송하여야 하기 때문에 기존 블록 단위의 움직임 벡터를 도출하는 방법에 비해 최대 10비트 이상의 추가 비트들이 필요할 수 있다.
따라서, 부가 정보를 줄이고, 보다 효율적인 아핀 움직임 모델을 적용한 인터 예측을 위하여 현재 블록의 CP들의 위치를 변경하여 이미 디코딩된 주변 블록들을 기반으로 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 도출할 수 있다.
도 6은 블록 내 우하단 샘플을 기준으로 한 CP들의 위치와 각 CP의 움직임 벡터 및 상기 움직임 벡터의 도출을 위한 후보 블록들의 모습을 예시적으로 나타낸다. 상기 블록 X는 현재 블록에 대응할 수 있으며, 예를 들어 상기 블록 X는 예측 블록(PB)일 수 있다.
도 6의 (a)를 참조하면 상기 너비와 높이의 크기 S인 블록 X 내 우하단 샘플을 원점, 즉 (0, 0)으로 설정하여 샘플들의 좌표를 나타낸 것을 볼 수 있다. 이 경우 예를 들어, 샘플 포지션을 기반으로 좌표를 나타내는 경우, 상기 블록 X 내 우하단 샘플의 좌표는 (0, 0), 상기 우하단 샘플에서 상측으로 S만큼 이동한 샘플의 좌표는 (0, -S), 상기 우하단 샘플에서 좌측으로 S만큼 이동한 샘플의 좌표는 (-S, 0), 상기 우하단 샘플에서 상측 및 좌측으로 S만큼 이동한 샘플의 좌표는 (-S, -S)로 표현될 수 있다.
도 6의 (c)는 블록 X의 CP들과 각 CP의 움직임 벡터를 나타낸다. 상기 아핀 움직임 모델을 적용하기 위해 (0,0) (0, -S), (-S, 0) 좌표의 샘플들을 CP들로 정할 수 있다. 이하 (0,0) 좌표의 CP는 CP0, (0, -S) 좌표의 CP는 CP1, (-S, 0) 좌표의 CP는 CP2라 불릴 수 있다. 상기 CP0의 움직임 벡터는 v0, 상기 CP1의 움직임 벡터는 v1, 상기 CP2의 움직임 벡터는 v2로 정해질 수 있다. 본 예에서는 블록 X의 높이 및 너비가 S로 동일한 경우를 가정하였으나, 만약 블록 X의 높이가 H이고, 너비가 W인 경우, 상기 CP들은 (0, 0), (-W, 0), (0, -H)와 같은 좌표를 가질 수 있으며, 후술하는 식들 또한 이를 기반으로 S 대신 W 또는 H가 삽입될 수 있다. 이 경우, 상기 CP1 및 CP2가 속하는 주변 블록들은 이미 복원되었으므로, v1 및 v2 도출을 위하여 별도의 예측 과정 없이도 복원된 주변 블록들의 디코딩된 정보를 이용할 수 있다.
한편, 상기 v0는 블록 매칭 방법을 사용하여 라그랑지안 코스트(larangian cost)가 가장 낮은 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 v0는 상기 블록 X의 주변 블록들의 움직임 정보를 반영한 아핀 움직임 모델을 적용하여 RD 코스트가 가장 낮은 움직임 벡터로 도출될 수도 있다. 인코딩 장치는 AMVP 또는 머지 모드에서 전송하는 방식으로 상기 v0에 대한 움직임 정보를 전송할 수 있다.
상술한 각 컨트롤 포인트와 해당 컨트롤 포인트의 움직임 벡터를 이용하여 상기 아핀 움직임 모델의 식을 풀 수 있다. 여기서 상기 아핀 움직임 모델의 식의 파라미터 a, b, c, d, e, f는 다음 식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00009
여기서, vx0, vy0는 각각 CP0의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx1, vy1은 각각 CP1의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx2, vy2는 각각 CP2의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타낸다. 상기 W 및 상기 H가 S와 같다면 상기 파라미터 a, b, c, d, e, f는 다음 식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00010
여기서, vx0, vy0는 각각 CP0의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx1, vy1은 각각 CP1의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx2, vy2는 각각 CP2의 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타낸다.
상기 수학식 9의 파라미터들을 기반으로 상기 블록 X의 샘플 단위의 움직임 벡터들의 집합인 움직임 필드(motion field)는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다. 즉, 상기 블록 X 내 (x,y)좌표 샘플의 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00011
상기 W 및 상기 H가 S와 같다면 상기 블록 X 내 (x,y)좌표 샘플의 움직임 벡터는 다음과 같은 수학식을 기반으로 도출될 수 있다.
Figure pct00012
여기서, 상기 CP0의 움직임 벡터, 상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터를 알면 상기 수학식에 따라, 현재 블록 내 샘플 위치에 따른 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 즉, 아핀 움직임 모델에 따르면 대상 샘플의 좌표 (x, y)와 3개의 컨트롤 포인트들과의 거리비를 기반으로, 상기 컨트롤 포인트들에서의 움직임 벡터들 v0(vx0, vy0), v1(vx1, vy1), v2(vx2, vy2)가 도출되어 상기 샘플 위치의 움직임 벡터가 도출될 수 있다. 이 경우 상기 움직임 벡터들을 기반으로 상기 샘플 위치의 움직임 벡터가 도출될 수 있다.
한편, 인코딩 장치는 예측 유닛(prediction unit) 단위로 아핀 움직임 플래그(affine motion flag)를 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 인코딩 장치는 RD 코스트 계산 결과에 따라 플래그의 값을 결정할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치는 수신한 상기 아핀 움직임 플래그의 값이 1이면 아핀 움직임 모델을 적용할 수 있고, 예를 들어 상기 아핀 움직임 플래그의 값이 0이면 기존의 병진 움직임 모델을 적용할 수 있다. 상기 병진 움직임 모델을 적용한 인터 예측을 수행할 때와 비교하여 1비트의 시그널링 오버헤드(signaling overhead)만으로 영상의 회전(rotation), 주밍(zooming), 변형(deformation) 등에 있어도 보다 정확한 움직임 보상을 할 수 있다. 또한 이미 도출된 주변 블록의 움직임 벡터를 사용할 수 있어, 도 5의 상술한 방법에 나타난 추가로 MV (예측) 후보군을 구성하거나 CP들의 움직임 정보를 계산하는 과정을 포함하지 않아도 되므로 구현 복잡도를 낮출 수 있다. 한편, 예를 들어 상기 아핀 움직임 플래그는 다음 표 1 및 표 2와 같은 신텍스(syntax)를 통하여 전송될 수 있다. 상기 신텍스는 예를 들어 표 1과 같이 CU 신텍스로 스킵 플래그 다음에 상기 아핀 움직임 플래그를 포함할 수 있고, 예를 들어 상기 신텍스는 표 2와 같이 PU 신텍스일 수 있으며, 상기 신텍스는 비트스트림에 포함되어 전송될 수 있다.
Figure pct00013
Figure pct00014
표1 및 표 2를 참조하면, affine_motion_flag 신텍스 요소는 상기 아핀 움직임 플래그에 대응한다.
다시 도 6을 참조하면, 도 6의 (b)는 AMVP 모드가 적용되는 경우 사용되는 공간적 후보 리스트(spatial candidate list)를 나타낸다. 상기 블록 X의 아핀 움직임 모델을 적용하기 위해 필요한 상기 v1 및 상기 v2는 상기 공간적 후보(주변 후보 블록)들의 가용(available) 여부를 기반으로 도출될 수 있다. 이 경우 상기 주변 후보 블록들의 가용 여부에 따라 어떤 주변 후보 블록의 샘플 단위 또는 블록 단위 움직임 벡터가 상기 v1 및 상기 v2로 사용될 것인지 결정될 수 있다.
도 7은 상기 v1 및 상기 v2의 상기 주변 후보 블록들의 가용 여부에 따른 결정 과정을 예시적으로 나타낸다. 한편 상기 주변 후보 블록들의 가용 여부는 다음과 같은 조건을 기반으로 수행될 수 있다.
주변 후보 블록이 존재할 경우 적용한다. 예를 들어, 주변 후보 블록의 위치가 픽처 내 및/또는 슬라이스 내에 존재하고, 해당 주변 후보 블록은 코딩 순서 상 참조 가능한 블록이어야 한다. 예를 들어, 주변 후보 블록이 가용하지 않은 경우로는 해당 주변 블록의 위치가 현재 픽처의 외곽에 위치하는 경우(예를 들어 현재 블록이 현재 픽처의 좌측 경계에 인접하여 위치하는 경우에 현재 블록의 좌상측 주변 블록 또는 좌하측 주변 블록은 가용하지 않다고 판단될 수 있다), 또는 해당 주변 블록이 현재 블록과 다른 슬라이스 또는 타일에 위치하는 경우 등이 있을 수 있다. 여기서 슬라이스라 함은 정수개의 CTU들의 시퀀스일 수 있다. 슬라이스는 내의 상기 CTU들은 하나의 독립(independent) 슬라이스 세그먼트와 순차적인(subsequent) 종속(dependent) 슬라이스 세그먼트들에 포함될 수 있다. 타일은 CTU(CTB)들을 포함하는 사각 영역(rectangular region)이다. 상기 사각 영역은 픽처 내의 특정 타일 열 및 특정 타일 행을 기반으로 구분될 수 있다.
도 7의 (a)는 v1 및 v2를 결정하기 위한 주변 후보 블록의 가용 여부 판단에 대한 실시예의 순서도 및 상기 주변 후보 블록들을 예시적으로 나타낸다.
예를 들어, 주변 후보 블록 B1이 가용한 경우, 상기 v1은 상기 주변 후보 블록 B1의 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 B1이 가용하지 않은 경우, 주변 후보 블록 B0의 가용 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 B1이 가용하지 않고 상기 주변 후보 블록 B0가 가용한 경우, 상기 v1은 상기 주변 후보 블록 B0의 좌하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 B0와 상기 주변 후보 블록 B1이 모두 가용하지 않은 경우, 상기 v1은 상기 v0와 동일한 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 B1에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 B1의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 마찬가지로 상기 주변 후보 블록 B0에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 B0의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 좌하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다.
예를 들어, 주변 후보 블록 A1이 가용한 경우, 상기 v2는 상기 주변 후보 블록 A1의 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 A1이 가용하지 않은 경우, 주변 후보 블록 A0의 가용 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 A1이 가용하지 않고 상기 주변 후보 블록 A0가 가용한 경우, 상기 v2는 상기 주변 후보 블록 A0의 우상단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 A0와 상기 주변 후보 블록 A1이 모두 가용하지 않은 경우, 상기 v2는 상기 v0와 동일한 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 A1에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 A1의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 마찬가지로 상기 주변 후보 블록 A0에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 A0의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 우상단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다.
한편, 상술한 가용 여부 판단에 따른 상기 v1 및 상기 v2를 결정하는 방법과 동일하게 상기 주변 후보 블록의 인터 모드 적용 여부 판단에 따라 상기 v1 및 상기 v2를 결정할 수 있다. 이는 주변 후보 블록에 인트라 예측 모드로 코딩된 경우 현재 블록에 대한 영상의 움직임 경향성을 판단하기 어렵기 때문이다.
예를 들어, 주변 후보 블록 B1에 인터 모드가 적용된 경우, 상기 v1은 상기 주변 후보 블록 B1의 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 B1에 인터 모드가 적용되지 않은 경우, 주변 후보 블록 B0의 인터 모드 적용 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 B1에 인터 모드가 적용되지 않고 상기 주변 후보 블록 B0에 인터 모드가 적용된 경우, 상기 v1은 상기 주변 후보 블록 B0의 좌하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 B0와 상기 주변 후보 블록 B1에 모두 인터 모드가 적용되지 않은 경우, 상기 v1은 상기 v0와 동일한 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 B1에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 B1의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 마찬가지로 상기 주변 후보 블록 B0에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 B0의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 좌하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다.
예를 들어, 주변 후보 블록 A1에 인터 모드가 적용된 경우, 상기 v2는 상기 주변 후보 블록 A1의 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 A1에 인터 모드가 적용되지 않은 경우, 주변 후보 블록 A0의 인터 모드 적용 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 A1에 인터 모드가 적용되지 않고 상기 주변 후보 블록 A0에 인터 모드가 적용된 경우, 상기 v2는 상기 주변 후보 블록 A0의 우상단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 후보 블록 A0와 상기 주변 후보 블록 A1이 모두 인터 모드가 적용되지 않은 경우, 상기 v2는 상기 v0와 동일한 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 상기 주변 후보 블록 A1에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 A1의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 우하단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 마찬가지로 상기 주변 후보 블록 A0에 상기 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 상기 주변 후보 블록 A0의 블록 단위의 움직임 벡터가 상기 우상단 샘플의 움직임 벡터로 도출될 수 있다.
상기 도 6의 (a)에서 표현된 것처럼 블록 X 내 우하단 샘플 포지션을 좌표 (0, 0)으로 가정하고, 상기 블록 X의 상기 우하단 샘플을 제외한 나머지 샘플들의 움직임 벡터는 상술한 수학식 11을 기반으로 도출될 수 있다. (0, 0)의 좌표를 갖는 상기 우하단 샘플의 움직임 벡터는 v0로 나타나고, 상기 v0는 블록 X의 블록 단위의 움직임 벡터를 도출하는 것과 동일한 방법을 통해 도출될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 인코딩 장치에 의한 비디오 인코딩 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 8에서 개시된 방법은 도 1에서 개시된 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 8의 S800 내지 S830은 상기 인코딩 장치의 예측부에 의하여 수행될 수 있고, 상기 S840은 상기 인코딩 장치의 엔트로피 인코딩부에 의하여 수행될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출한다(S800). 인코딩 장치는 RD 코스트를 기반으로 상기 현재 블록의 아핀 움직임 모델의 적용 여부를 결정할 수 있다. 상기 현재 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되는 경우, 상기 인코딩 장치는 상기 아핀 움직임 모델을 적용하기 위하여 상기 CP들을 도출할 수 있다. 상기 CP들은 3개일 수 있다.
예를 들어, 상기 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 H 및 W이고, 상기 현재 블록의 우하단 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)으로 설정된 경우, 인코딩 장치는 CP0의 좌표는 (0, 0), CP1의 좌표는 (0, -H), CP2의 좌표는 (-W, 0)인 것으로 3개의 CP들을 도출할 수 있다. 즉, 상기 인코딩 장치는 CP0은 샘플 포지션 (0, 0)을 갖는 샘플, CP1은 샘플 포지션 (0, -H)을 갖는 샘플, CP2는 샘플 포지션 (-W, 0)을 갖는 샘플로 도출할 수 있다. 한편, 상기 현재 블록의 높이 및 너비가 S인 경우, 상기 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 우하단 샘플 포지션의 좌표 (0, 0)을 기준으로, CP0의 좌표는 (0, 0), CP1의 좌표는 (0, -S), CP2의 좌표는 (-S, 0)인 것으로 3개의 CP들을 도출할 수 있다. 즉, 상기 인코딩 장치는 CP0은 샘플 포지션 (0, 0)을 갖는 샘플, CP1은 샘플 포지션 (0, -S)을 갖는 샘플, CP2는 샘플 포지션 (-S, 0)을 갖는 샘플로 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득한다(S810).
상기 현재 블록의 우하단 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)인 경우, 인코딩 장치는 상기 CP들의 움직임 벡터를 상기 현재 블록에 대한 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 도출할 수 있다.
예를 들어, 상기 CP0의 움직임 벡터는 블록 매칭 알고리즘(block matching algorithm)만을 사용하여 라그랑지안 코스트(larangian cost)가 가장 낮은 움직임 벡터로 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 CP0의 움직임 벡터는 상기 주변 블록들의 움직임 정보를 반영한 아핀 움직임 모델을 적용하여 RD 코스트가 가장 낮은 움직임 벡터로 도출될 수도 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 RD 코스트를 기반으로 현재 블록의 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터를 상기 CP0의 움직임 벡터로 도출할 수 있다.
상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터는 주변 블록들을 기반으로 도출될 수 있다. 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 우상측 주변 블록 및 상기 현재 블록의 상측 경계(top boundary)에 인접한 상측 주변 블록들 중 가장 우측에 위치한 블록(상측 주변 블록)을 주변 블록 그룹1로 도출할 수 있고, 상기 현재 블록의 좌하측 주변 블록 및 상기 현재 블록의 좌측 경계(left boundary)에 인접한 좌측 주변 블록들 중 가장 하측에 위치한 블록(좌측 주변 블록)을 주변 블록 그룹2로 도출할 수 있다. 상기 CP1의 움직임 벡터는 상기 주변 블록 그룹1을 기반으로 도출될 수 있고, 상기 CP2의 움직임 벡터는 상기 주변 블록 그룹2를 기반으로 도출될 수 있다.
상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터는 상기 주변 블록 그룹들의 가용(available) 여부 및/또는 인터 예측 모드로 코딩되었는지 여부에 따라 어떤 주변 블록의 샘플 단위 또는 블록 단위 움직임 벡터가 상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터로 사용될 것인지 결정될 수 있다. 이하 블록이 가용하지 않다 함은 해당 블록이 인터 예측 모드로 코딩되지 않은 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 예를 들어 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용한 경우, 인코딩 장치는 상기 상측 주변 블록을 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하지 않고 우상측 주변 블록은 가용한 경우, 인코딩 장치는 상기 우상측 주변 블록을 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 블록 그룹1이 전부 가용하지 않은 경우, 인코딩 장치는 상기 CP0의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 한편, 예를 들어, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용한 경우, 인코딩 장치는 상기 좌측 주변 블록을 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 좌하측 주변 블록은 가용한 경우, 인코딩 장치는 상기 좌하측 주변 블록을 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 블록 그룹2가 전부 가용하지 않은 경우, 인코딩 장치는 상기 CP0의 움직임 벡터를 기반으로 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
한편, 예를 들어 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하고 상기 상측 주변 블록에 아핀(Affine) 움직임 모델이 적용된 경우, 인코딩 장치는 상기 상측 주변 블록의 우하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하고 상기 상측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 인코딩 장치는 상기 상측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 우상측 주변 블록이 가용하고 상기 우상측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용된 경우, 인코딩 장치는 상기 우상측 주변 블록의 좌하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 우상측 주변 블록이 가용하고 상기 우상측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 인코딩 장치는 상기 우상측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
예를 들어 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하고 상기 좌측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용된 경우, 인코딩 장치는 상기 좌측 주변 블록의 우하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하고 상기 좌측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 인코딩 장치는 상기 좌측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 좌하측 주변 블록이 가용하고 상기 좌하측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용된 경우, 인코딩 장치는 상기 좌하측 주변 블록의 우상단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 좌하측 주변 블록이 가용하고 상기 좌하측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 인코딩 장치는 상기 좌하측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출한다(S820). (vx, vy)는 상기 현재 블록 내 (x, y)좌표 샘플에 대한 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 나타낸다. 아핀 움직임 모델에 따르면 현재 블록 내 각 샘플 좌표에 따라 다른 움직임 벡터를 가질 수 있다. 상기 CP0의 움직임 벡터, 상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터를 알면 현재 블록 내 샘플 위치에 따른 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 즉, 아핀 움직임 모델에 따르면 대상 샘플의 좌표 (x, y)와 3개의 컨트롤 포인트들과의 거리비를 기반으로, 상기 CP들에서의 움직임 벡터들, CP0의 움직임 벡터 (vx0, vy0), CP1의 움직임 벡터 (vx1, vy1), CP2의 움직임 벡터 (vx2, vy2)가 이용되어 상기 샘플 위치의 샘플 단위 움직임 벡터가 도출될 수 있다. 이 경우 인코딩 장치는 상술한 수학식 11 및 12를 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 위치의 샘플 단위 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성한다(S830). 인코딩 장치는 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 참조 픽처 내의 참조 영역을 도출할 수 있으며, 상기 참조 영역 내의 복원된 샘플을 기반으로 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성할 수 있다. 만약 상기 현재 블록에 대한 예측 모드가 스킵 모드가 아닌 경우, 인코딩 장치는 원본 픽처의 원본 샘플과 상기 예측 샘플을 기반으로 레지듀얼 샘플(또는 레지듀얼 신호)을 생성할 수 있다. 한편, 인코딩 장치는 상기 현재 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되는 경우, 아핀 움직임 플래그의 값을 1로 설정할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보를 인코딩하여 출력한다(S840). 인코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 예측 모드 및 상기 도출된 움직임 벡터에 관한 정보를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 인코딩 장치는 상기 아핀 움직임 플래그를 생성하고, 인코딩하여 상기 비트스트림 형태로 출력할 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크 또는 저장매체를 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다.
비록 도시되지는 않았으나 인코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플에 관한 정보를 인코딩하여 출력할 수도 있다. 상기 레지듀얼 샘플에 관한 정보는 상기 레지듀얼 샘플에 관한 변환 계수들을 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 디코딩 장치에 의한 비디오 디코딩 방법을 개략적으로 나타낸다. 도 9에서 개시된 방법은 도 2에서 개시된 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 도 9의 S900 내지 S930은 상기 디코딩 장치의 예측부에 의하여 수행될 수 있고, 상기 S940은 디코딩 장치의 가산기에 의하여 수행될 수 있다.
디코딩 장치는 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출한다(S900). 디코딩 장치는 비트스트림을 통해 아핀 움직임 플래그를 수신할 수 있다. 상기 아핀 움직임 플래그의 값이 1인 경우, 상기 현재 블록은 아핀 움직임 모델이 적용될 수 있다. 상기 현재 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되는 경우, 상기 디코딩 장치는 상기 아핀 움직임 모델을 적용하기 위하여 상기 CP들을 도출할 수 있다. 상기 CP들은 3개일 수 있다.
예를 들어, 상기 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 H 및 W이고, 상기 현재 블록의 우하단 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)으로 설정된 경우, 디코딩 장치는 CP0의 좌표는 (0, 0), CP1의 좌표는 (0, -H), CP2의 좌표는 (-W, 0)인 것으로 3개의 CP들을 도출할 수 있다. 즉, 상기 디코딩 장치는 CP0은 샘플 포지션 (0, 0)을 갖는 샘플, CP1은 샘플 포지션 (0, -H)을 갖는 샘플, CP2는 샘플 포지션 (-W, 0)을 갖는 샘플로 도출할 수 있다. 한편, 상기 현재 블록의 높이 및 너비가 S인 경우, 상기 디코딩 장치는 상기 현재 블록의 우하단 샘플 포지션의 좌표 (0, 0)을 기준으로, CP0의 좌표는 (0, 0), CP1의 좌표는 (0, -S), CP2의 좌표는 (-S, 0)인 것으로 3개의 CP들을 도출할 수 있다. 즉, 상기 디코딩 장치는 CP0은 샘플 포지션 (0, 0)을 갖는 샘플, CP1은 샘플 포지션 (0, -S)을 갖는 샘플, CP2는 샘플 포지션 (-S, 0)을 갖는 샘플로 도출할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 도출한다(S910).
디코딩 장치는 상기 CP들의 움직임 벡터를 상기 현재 블록에 대한 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 도출할 수 있다.
예를 들어 상기 CP0의 움직임 벡터에 대하여, 디코딩 장치는 상기 현재 블록의 공간적(spatial) 및/또는 시간적(temporal) 주변 블록들을 기반으로 머지 후보 리스트 또는 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 생성하고, 상기 머지 후보 리스트 또는 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 기반으로 상기 CP0의 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
구체적으로 디코딩 장치는 상기 비트스트림으로부터 획득한 머지 인덱스를 기반으로 상기 머지 후보 리스트 중 하나의 움직임 벡터를 상기 CP0의 움직임 벡터로 도출할 수 있고(스킵 모드 또는 머지 모드의 경우), 또는 상기 비트스트림으로부터 획득한 MVP 플래그를 기반으로 움직임 벡터 예측자 후보 리스트 중 하나의 움직임 벡터를 상기 CP0에 대한 움직임 벡터 예측자로 하고, 상기 움직임 벡터 예측자에 상기 비트스트림으로부터 더 획득한 MVD를 더하여 상기 CP0의 움직임 벡터를 도출할 수도 있다(AMVP 모드의 경우). 상기 인터 예측 모드에 관한 정보는 상기 비트스트림을 통하여 획득할 수 있다.
상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터는 주변 블록들을 기반으로 도출될 수 있다. 디코딩 장치는 상기 현재 블록의 우상측 주변 블록 및 상기 현재 블록의 상측 경계(top boundary)에 인접한 상측 주변 블록들 중 가장 우측에 위치한 블록(상측 주변 블록)을 주변 블록 그룹1로 도출할 수 있고, 상기 현재 블록의 좌하측 주변 블록 및 상기 현재 블록의 좌측 경계(left boundary)에 인접한 좌측 주변 블록들 중 가장 하측에 위치한 블록(좌측 주변 블록)을 주변 블록 그룹2로 도출할 수 있다. 상기 CP1의 움직임 벡터는 상기 주변 블록 그룹1을 기반으로 도출될 수 있고, 상기 CP2의 움직임 벡터는 상기 주변 블록 그룹2를 기반으로 도출될 수 있다.
상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터는 상기 주변 블록 그룹들의 가용(available) 여부 및/또는 인터 예측 모드로 코딩되었는지 여부에 따라 어떤 주변 블록의 샘플 단위 또는 블록 단위 움직임 벡터가 상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터로 사용될 것인지 결정될 수 있다. 이하 블록이 가용하지 않다 함은 해당 블록이 인터 예측 모드로 코딩되지 않은 것을 포함할 수 있다. 구체적으로, 예를 들어 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용한 경우, 디코딩 장치는 상기 상측 주변 블록을 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하지 않고 우상측 주변 블록은 가용한 경우, 디코딩 장치는 상기 우상측 주변 블록을 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 블록 그룹1이 전부 가용하지 않은 경우, 디코딩 장치는 상기 CP0의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 한편, 예를 들어, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용한 경우, 디코딩 장치는 상기 좌측 주변 블록을 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 좌하측 주변 블록은 가용한 경우, 디코딩 장치는 상기 좌하측 주변 블록을 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 예를 들어, 상기 주변 블록 그룹2가 전부 가용하지 않은 경우, 디코딩 장치는 상기 CP0의 움직임 벡터를 기반으로 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
한편, 예를 들어 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하고 상기 상측 주변 블록에 아핀(Affine) 움직임 모델이 적용된 경우, 디코딩 장치는 상기 상측 주변 블록의 우하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하고 상기 상측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 디코딩 장치는 상기 상측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 우상측 주변 블록이 가용하고 상기 우상측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용된 경우, 디코딩 장치는 상기 우상측 주변 블록의 좌하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 우상측 주변 블록이 가용하고 상기 우상측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 디코딩 장치는 상기 우상측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
예를 들어 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하고 상기 좌측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용된 경우, 디코딩 장치는 상기 좌측 주변 블록의 우하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하고 상기 좌측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 디코딩 장치는 상기 좌측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다. 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 좌하측 주변 블록이 가용하고 상기 좌하측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용된 경우, 디코딩 장치는 상기 좌하측 주변 블록의 우상단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있고, 상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 좌하측 주변 블록이 가용하고 상기 좌하측 주변 블록에 아핀 움직임 모델이 적용되지 않은 경우, 디코딩 장치는 상기 좌하측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 획득한 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출한다(S920). 상기 CP0의 움직임 벡터, 상기 CP1의 움직임 벡터 및 상기 CP2의 움직임 벡터를 기반으로 디코딩 장치는 현재 블록 내 샘플 위치에 따른 샘플 단위 움직임 벡터를 유도할 수 있다. 이 경우 디코딩 장치는 상술한 수학식 11 및 수학식 12를 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 위치의 샘플 단위 움직임 벡터를 도출할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성한다(S930). 디코딩 장치는 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 참조 픽처 내의 참조 영역을 도출할 수 있으며, 상기 참조 영역 내의 복원된 샘플을 기반으로 상기 현재 블록의 예측 샘플을 생성할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 아핀 움직임 플래그의 값이 1인 경우에 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 상기 예측 샘플을 생성할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 예측 샘플을 기반으로 복원 샘플을 생성한다(S940). 디코딩 장치는 상기 예측 샘플을 기반으로 복원 샘플을 생성할 수 있다. 만약 상기 현재 블록에 대한 예측 모드가 스킵 모드가 아닌 경우, 디코딩 장치는 인코딩 장치로부터 레지듀얼 신호를 수신하고, 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플을 생성할 수 있다. 이 경우 디코딩 장치는 상기 예측 샘플 및 상기 레지듀얼 샘플을 기반으로 상기 복원 샘플을 생성할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 복원 샘플을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, 아핀 움직임 모델을 통하여 현재 블록에 대한 보다 정확한 움직임 벡터들을 도출할 수 있고, 인터 예측 효율을 상당히 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 기반으로 현재 블록의 샘플들에 대한 움직임 벡터를 효율적으로 도출할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 현재 블록에 대한 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들에 대한 정보를 추가적으로 전송하지 않고 가용한 주변 블록의 움직임 벡터들을 기반으로 도출할 수 있다. 이를 통하여 상기 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 위한 데이터량을 없애거나 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 현재 블록 내의 이미지가 평면 이동한 경우뿐 아니라, 회전, 줌인, 줌아웃 또는 변형된 경우에 대하여도 아핀 움직임 모델이 적용된 샘플 단위 움직임 벡터들을 통하여 효과적으로 인터 예측을 수행할 수 있다. 이를 통하여 현재 블록에 대한 레지듀얼 신호를 위한 데이터량을 없애거나 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들을 이미 디코딩된 주변 블록들을 기반으로 도출할 수 있어, 컨트롤 포인트들의 움직임 벡터들에 대한 정보의 데이터량을 상당히 줄일 수 있고, 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 발명은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타내어진 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 발명의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 본 발명에 따른 인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 예를 들어 TV, 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱박스, 디스플레이 장치 등의 영상 처리를 수행하는 장치에 포함될 수 있다.
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. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 디코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출하는 단계;
    상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득하는 단계;
    상기 획득된 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 단계;
    상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 도출하는 단계; 및
    상기 예측 샘플을 기반으로 복원 샘플을 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록의 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)이고, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (0, 0)인 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 CP들의 개수는 3개이고,
    상기 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 H 및 W인 경우, 상기 CP들 중 CP1의 좌표는 (0, -H)이고, CP2의 좌표는 (-W, 0)인 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 샘플 단위 움직임 벡터는 다음의 수학식을 기반으로 도출되고,
    Figure pct00015

    여기서, vx, vy는 각각 상기 현재 블록 내 (x, y)좌표의 샘플에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx0, vy0는 각각 상기 CP0에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx1, vy1은 각각 상기 CP1에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내고, vx2, vy2는 각각 상기 CP2에 대한 움직임 벡터의 x성분, y성분을 나타내는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 현재 블록의 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP0에 대한 움직임 벡터를 획득하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    비트스트림을 통해 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)에 관한 정보를 수신하는 단계를 더 포함하되, 상기 CP0에 대한 움직임 벡터는 상기 주변 블록의 움직임 벡터 및 상기 MVD를 기반으로 도출되는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대한 주변 블록 그룹1 및 주변 블록 그룹2를 도출하는 단계를 더 포함하되,
    상기 주변 블록 그룹1을 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 획득하고, 상기 주변 블록 그룹2를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 획득하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 주변 블록 그룹1은 우상측 주변 블록 및 상측 주변 블록을 포함하고. 상기 주변 블록 그룹2는 좌하측 주변 블록 및 좌측 주변 블록을 포함하되,
    상기 상측 주변 블록은 상기 현재 블록의 상측 경계에 인접한 상측 주변 블록들 중 가장 우측에 위치한 블록이고, 상기 좌측 주변 블록은 현재 블록의 좌측 경계(left boundary)에 인접한 좌측 주변 블록들 중 가장 하측에 위치한 블록인 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용한 경우, 상기 상측 주변 블록을 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출하고,
    상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하지 않고 우상측 주변 블록은 가용한 경우, 상기 우상측 주변 블록을 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하고 상기 상측 주변 블록에 아핀(Affine) 움직임 모드가 적용된 경우, 상기 상측 주변 블록의 우하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출하고,
    상기 주변 블록 그룹1 중 상기 상측 주변 블록이 가용하고 상기 상측 주변 블록에 아핀 움직임 모드가 적용되지 않은 경우, 상기 상측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 주변 블록 그룹1이 전부 가용하지 않은 경우, 상기 CP0의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP1에 대한 움직임 벡터를 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용한 경우, 상기 좌측 주변 블록을 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출하고,
    상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하지 않고 상기 좌하측 주변 블록은 가용한 경우, 상기 좌하측 주변 블록을 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하고 상기 좌측 주변 블록에 아핀(Affine) 움직임 모드가 적용된 경우, 상기 좌측 주변 블록의 우하단 샘플의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출하고,
    상기 주변 블록 그룹2 중 상기 좌측 주변 블록이 가용하고 상기 좌측 주변 블록에 아핀 움직임 모드가 적용되지 않은 경우, 상기 좌측 주변 블록의 움직임 벡터를 기반으로 상기 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 주변 블록 그룹2가 전부 가용하지 않은 경우, 상기 CP0의 움직임 벡터를 기반으로 CP2에 대한 움직임 벡터를 도출하는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  14. 제2항에 있어서,
    비트스트림을 통해 아핀(Affine) 움직임 플래그를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 아핀 움직임 플래그의 값이 1인 경우, 상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 상기 예측 샘플이 도출되는 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
  15. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 인코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대한 컨트롤 포인트(control point, CP)들을 도출하는 단계;
    상기 CP들에 대한 움직임 벡터들을 획득하는 단계;
    상기 획득된 움직임 벡터들을 기반으로 상기 현재 블록 내 샘플 단위 움직임 벡터를 도출하는 단계;
    상기 샘플 단위 움직임 벡터를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 대한 예측 모드 정보를 인코딩하여 출력하는 단계를 포함하되,
    상기 현재 블록의 우하단(bottom-right) 샘플 포지션의 좌표가 (0, 0)이고, 상기 CP들 중 CP0의 좌표는 (0, 0)인 것을 특징으로 하는, 디코딩 방법.
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