KR20180059443A - 영상 코딩 시스템에서 움직임 벡터 정제 기반 인터 예측 방법 및 장치 - Google Patents

영상 코딩 시스템에서 움직임 벡터 정제 기반 인터 예측 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 디코딩 장치에 의하여 수행되는 인터 예측 방법은 정수 샘플 단위의 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)에 관한 정보를 수신하는 단계, 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)를 도출하는 단계, 상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출하는 단계, 상기 제2 MVP 및 상기 MVD를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 정수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터(motion vector, MV)를 결정하는 단계, 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정하는 단계, 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, MVD에 할당되는 데이터량을 줄이면서 MV의 정확도를 높일 수 있다.

Description

영상 코딩 시스템에서 움직임 벡터 정제 기반 인터 예측 방법 및 장치
본 발명은 영상 코딩 기술에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상 코딩 시스템에서 움직임 벡터 정제 기반 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 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 기술적 과제는 인터 예측(inter prediction)의 효율을 향상시키기 위한 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 AMVR(adaptive motion vector resolution)에 기반한 효율적인 움직임 벡터(motion vector, MV) 도출(derive) 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 기술적 과제는 부가 정보를 줄이면서 보다 정확한 MV를 도출하는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 인터 예측 방법이 제공된다. 상기 방법은 정수 샘플 단위의 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)에 관한 정보를 수신하는 단계, 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)를 도출하는 단계, 상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출하는 단계, 상기 제2 MVP 및 상기 MVD를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 정수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터(motion vector, MV)를 결정하는 단계, 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정하는 단계, 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 인터 예측을 수행하는 디코딩 장치가 제공된다. 상기 장치는 정수 샘플 단위의 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)에 관한 정보를 수신하는 디코딩부, 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)를 도출하고, 상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출하고, 상기 제2 MVP 및 상기 MVD를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 정수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터(motion vector, MV)를 결정하고, 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정하고, 및 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 예측부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 인코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 움직임 추정을 기반으로 정수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터(motion vector, MV)를 결정하는 단계, 상기 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)를 도출하는 단계, 상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출하는 단계, 상기 제1 MV 및 상기 제2 MVP를 기반으로 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)를 계산하는 단계, 상기 MVD를 인코딩하여 전송하는 단계, 상기 제1 MV 및 상기 제1 MVP를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정하는 단계, 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계, 상기 예측 샘플 및 상기 현재 블록에 레지듀얼 샘플을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 단계, 및 상기 복원 픽처를 메모리에 저장하는 단계를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에 따르면, 비디오 인코딩 장치를 제공한다. 상기 인코딩 장치는 움직임 추정을 기반으로 정수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터(motion vector, MV)를 결정하고, 상기 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)를 도출하고, 상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출하고, 상기 제1 MV 및 상기 제2 MVP를 기반으로 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)를 계산하고, 상기 제1 MV 및 상기 제1 MVP를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정하고, 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 예측부, 상기 MVD를 인코딩하여 출력하는 인코딩부, 상기 예측 샘플 및 상기 현재 블록에 레지듀얼 샘플을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 가산기, 및 상기 복원 픽처를 저장하는 메모리를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)에 할당되는 데이터량을 줄이면서 움직임 벡터(motion vector, MV)의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 인터 예측의 효율이 향상되고, 전반적인 코딩 효율이 증가될 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 현재 블록에 대해 인터 예측이 수행되는 경우에 이용될 수 있는 후보 블록의 일 실시예를 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 4는 인터 예측에 있어서, 1/4 분수 단위 샘플 보간에 대한 정수 샘플과 분수 샘플의 위치를 개략적으로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 움직임 벡터 도출 방법을 예시적으로 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 비디오 인코딩 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다.
도 7은 본 발명에 따른 인터 예측 방법의 일 예를 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.
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.
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, 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. 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.
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 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 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 픽처 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 블록에 대응하는 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 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.
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 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.
도 3은 현재 블록에 대해 인터 예측이 수행되는 경우에 이용될 수 있는 후보 블록의 일 실시예를 개략적으로 설명하는 도면이다. 여기서 현재 블록은 예측 블록일 수 있다.
인코딩 장치 및 디코딩 장치의 예측부는 현재 블록(300) 주변 소정 위치의 복원된 주변 블록을 후보 블록으로 이용할 수 있다. 예컨대, 도 3의 예에서는 현재 블록 좌측에 위치하는 두 개의 블록 A0(310)와 A1(320) 그리고 현재 블록 상측의 세 블록 B0(330), B1(340), B2(350)이 공간적인(spatial) 후보 블록들로 선택될 수 있다. 여기서 A0(310)는 좌하측 주변 블록(lower left neighboring block)으로 불릴 수 있고, A1(320)은 좌측 주변 블록(left neighboring block)으로 불릴 수 있다. 그리고 B0(330)는 우상측 주변 블록(upper right neighboring block)으로, B1(340)은 상측 주변 블록(upper neighboring block)으로, B2(350)은 좌상측 주변 블록(upper left neighboring block)으로 불릴 수 있다.
또한, 공간적으로 인접하는 블록 외에 시간적인(temporal) 후보 블록으로서, 상술한 Col 블록(360)이 후보 블록으로 이용될 수 있다. Col 블록(360)은 ColPb(Col prediction block)라고 불릴 수 있으며, 복원된 참조 픽처들 중의 하나인 콜 픽쳐(collocated picture) 내에서 현재 블록에 대응되는 블록이거나 소정의 상대적인 위치(Col 픽처 내에서 상기 현재 블록과 동일 위치에 존재하는 블록의 우하측 주변 샘플 위치 또는 센터 우하측 샘플 위치(sample position)으로부터 일정 기준에 따라 산술 쉬프트(arithmetic shift)한 위치)에 존재하는 블록일 수 있다.
구체적으로 AMVP 모드에서는, 후보 블록들로부터 도출된 움직임 벡터 예측자(MVP) 후보들(candidates)을 포함하는 MVP 후보 리스트(MVP candidate list)에서 현재 블록을 위한 최적의 MVP가 선택된다. 이 경우 인코딩 장치에서는 움직임 추정을 수행하여 도출된 현재 블록의 MV를 기반으로 MVP 후보 리스트에서 최적의 MVP를 도출(derive)하고, 상기 MV에서 MVP를 뺀 MVD를 계산한다. 인코딩 장치는 상기 MVP 후보 리스트에 포함되는 MVP 후보들 중에서 어떤 MVP 후보가 현재 블록에 대한 MVP인지를 가리키는 MVP 인덱스 정보, 그리고 상기 구한 MVD의 x축 값 및 y축 값을 나타내는 MVD 정보를 인코딩하여 비트스트림을 통하여 디코딩 장치로 전송한다.
디코딩 장치는 인코딩 장치로부터 전송된 MVP 인덱스 정보 및 MVD 정보를 기반으로 MVP 후보 리스트에서 현재 블록에 대한 MVP를 도출할 수 있고, 도출된 MVP에 MVD를 더하여 현재 블록의 MV를 도출할 수 있다. 그리고 현재 블록의 MV를 기반으로 참조 픽처 상의 참조 블록을 도출하고, 상기 참조 블록을 현재 블록에 대한 예측 블록으로 이용할 수 있다. 즉, 상기 참조 블록 내의 샘플들을 현재 블록에 대한 예측 샘플들로 이용할 수 있다.
움직임 벡터(현재 블록과 참조 블록 사이의 차이값)는 정수 단위 이하의 샘플 해상도(resolution)을 가질 수 있다. 예컨대 루마 성분에 대해서 1/4 샘플 해상도를 가질 수 있다. 따라서, 참조 픽처 상에서 보간(interpolation)을 통하여 정수 샘플(integer sample or full sample)로부터 1/4 단위 분수 샘플(fractional sample)을 생성하고, 분수 샘플을 포함하는 영역에서 참조 블록을 선택함으로써, 현재 블록에 더 유사한 참조 블록을 가리킬 수 있다.
정수 단위 이하의 분수 샘플은 정수 샘플을 기반으로 보간 필터를 통해 생성될 수 있다. 상술한 바와 같이 루마 성분 샘플(이하 루마 샘플)의 경우, 움직임 벡터의 해상도는 1/4 분수 샘플이며, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 보간을 통해 1/4 샘플 단위로 정수 이하 단위의 샘플 정보를 생성할 수 있다. 루마 샘플에 대한 보간을 수행하기 위해, 필터 계수를 달리하는 8탭 보간 필터가 사용될 수 있다.
도 4는 인터 예측에 있어서, 1/4 분수 단위 샘플 보간에 대한 정수 샘플과 분수 샘플의 위치를 개략적으로 나타낸 것이다. 도 4에 도시된 샘플들의 위치 중에, 음영으로 표시(또는 대문자로 표시)된 위치는 정수 샘플에 대응하며, 음영 없이 표시(또는 소문자로 표시)된 위치는 분수 샘플에 대응한다.
아래의 표 1은 샘플 위치에 따른 필터 계수(filter coefficients)의 예를 나타낸 표이다. 예를 들어, 상기 필터 계수들은 루마 성분의 샘플에 적용될 수 있다.
샘플 위치 필터 계수
1/4 {-1, 4, -10, 58, 17, -5, 1, 0}
2/4 {-1, 4, -11, 40, 40, -11, 4, -1}
3/4 {0, 1, -5, 17, 58, -10, 4, -1}
예를 들어, 도 4의 분수 샘플들은 상기 필터 계수를 기반으로 8탭 필터를 적용하여 도출될 수 있다.
이와 같이 분수 샘플 단위로 MV를 도출하는 경우, 인터 예측 성능이 증가하고 레지듀얼 신호에 할당되는 데이터량이 줄어드는 효과가 있다. 다만 이 경우 MVD 또한 분수 샘플 단위로 지시되어야 하며, MVD에 할당되는 데이터량이 증가하게 된다.
한편, 적응적으로 움직임 벡터의 해상도를 조절함으로써 코딩 효율을 높일 수도 있다. 이는 AMVR(adaptive motion vector resolution)이라고 불릴 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 움직임 벡터 도출 방법을 예시적으로 나타낸다.
도 5를 참조하면, 인코딩 장치 및 디코딩 장치는 최적의 코딩 모드 결정을 위해 분수 샘플 단위의 MV와 정수 샘플 단위의 MV를 고려할 수 있다. (a)는 분수 샘플 단위로 MV를 도출하는 경우, (b)는 정수 샘플 단위로 MV를 도출하는 경우의 예이다. 분수 샘플 단위로 MV를 결정하는 경우 MV의 정확도를 높이고 레지듀얼 신호에 할당되는 데이터량을 줄일 수 있다. 반면 정수 샘플 단위로 MV를 결정하는 경우 분수 샘플 단위로 MV를 결정하는 경우와 비교하여, MV의 정확도는 떨어질 수 있으나, MVD에 대한 부가 정보(side information)의 양을 줄일 수 있기 때문에, 경우에 따라서 보다 효율적일 수 있다. 즉, AMVR에 따르면 MV를 정수 샘플 단위로 표현하여, 코딩되어 전송되는 정보인 MVD의 비트량 또는 데이터량을 줄일 수 있다.
(a)와 같이 분수 샘플 단위로 MV를 도출하는 경우, 다음 표와 같이 분수 샘플 단위로 얻어진 mv, mvp, mvd를 실제 코딩을 위한 mvcoding, mvpcoding, mvdcoding으로 사용한다.
Figure pct00001
분수 샘플 단위로 MV를 도출하는 경우, 좀 더 정확한 MV를 획득하는 장점이 있으나, 그만큼 MVD의 표현에 필요한 비트들의 양(부가 정보량)가 증가하기 때문에 상기 MV 정확도와 상기 부가 정보량 두 요소는 트레이드오프(trade-off) 관계에 있다.
한편, (b)와 같이 정수 샘플 단위로 MV를 도출하는 경우, 다음 표와 같이 라운딩(rounding)된 정수 샘플 값에 대응하는 r(MV)와 r(MVP)가 실제 코딩을 위한 MVcoding 및 MVPcoding으로 사용된다. 여기서 라운딩이라 함은 반올림, 올림, 내림을 포함할 수 있다.
Figure pct00002
이 경우 상기 r(mv)와 r(mvp)의 차이값인 mvdAMVR이 인코딩되어 전송된다. 따라서 인코딩되어 전송되는 mvdAMVR은 정수 샘플 단위이기 때문에 적은 비트들을 이용하여 인코딩이 가능하다. 그러나 이 경우 mv가 아닌 r(mv)가 실제 코딩을 위한 mvcoding으로 사용되기 때문에 정확도가 떨어지는 문제점이 존재한다.
만약, AMVR이 적용되는 경우 정수 샘플 단위로 MV를 결정한 경우 정도로 부가 정보의 양을 유지하면서 분수 샘플 단위로 MV를 결정한 경우의 정확도를 얻을 수 있다면 코딩 효율을 보다 향상시킬 수 있을 것이다. 이를 위해 본 발명의 일 실시예에 따르면 주변 MVP 정보를 활용하여 움직임 벡터 정제(motion vector refinement, MVR)를 수행하여 묵시적으로(implicitly) MV의 정확도를 높일 수 있다.
본 발명에 따라 AMVR 수행시 실제 부호화에 사용되는 MV(즉, mvcoding)는 다음 표 4와 같이 mvMVR로 정의될 수 있으며, mvMVR은 다음 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
즉, mvMVR은 CF(complexity factor) 값과 α와의 비교를 기반으로 결정될 수 있다. 여기서 α는 MVR을 위한 임계값이고, β는 mvMVR이 분수 샘플 단위를 나타나도록 하기 위하여 사용되는 오프셋 값으로 예를 들어 1/4 내지 3/4의 값 중 어느 하나의 값을 나타낼 수 있다. 이 경우, 움직임 벡터의 x성분, y성분 각각에 대하여 상기 수학식이 적용될 수 있다.
일 예로, 여기서 α, β 중 적어도 하나는 미리 정해진 값이 사용될 수 있다. 이 경우, 상기 α 및 상기 β는 다음 수학식과 같이 양자화 파라미터(QP), 코딩 모드, 블록 사이즈 등을 기반으로 결정될 수 있다. 여기서 블록 사이즈는 현재 블록을 예측 블록으로 보는 경우, 상기 예측 블록의 사이즈 또는 상기 예측 블록이 포함된 코딩 블록의 사이즈를 나타낼 수 있다.
Figure pct00005
여기서 g(), h() 함수는 실험적으로 구해진 최적값을 근사화하여 도출될 수 있다.
다른 예로, α, β 중 적어도 하나는 인코딩 장치에 의하여 결정되어 슬라이스, 픽처 또는 시퀀스 단위로 전송될 수도 있다. 예를 들어 β값에 대한 인덱스는 다음과 같이 나타내어질 수 있다.
Index β
0 0
1 1/4
2 2/4
3 3/4
한편, CF는 MVR을 위한 복잡성 인자(complexity factor)로, 다음 수학식을 기반으로 구해질 수 있다.
Figure pct00006
즉, CF는 현재 블록을 위한 정수 샘플 단위의 r(mv)에서 분수 샘플 단위의 mvp를 뺀 값으로 설정될 수 있다. 정성적으로 MV는 공간적 상관도가 매우 높기 때문에 일반적으로 현재 블록의 MV와 주변 블록의 MV는 유사한 경향이 있다. 분수 샘플 단위의 mvp는 주변 블록으로부터 얻을 수 있고, 따라서 AMVR이 적용되는 경우 실제 디코딩 장치가 얻을 수 잇는 정수 샘플 단위의 r(mv) 및 상기 분수 샘플 단위의 mvp를 기반으로 현재 블록의 MV의 분수 샘플 단위를 유추할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면 AMVR을 통하여 정수 샘플 단위로 적은 데이터량을 사용하여 MVD를 전송할 수 있으며, 디코딩 장치는 상기 수신한 정수 샘플 단위의 MVD를 기반으로 MVR을 통하여 분수 샘플 단위의 보다 정확한 MV를 얻을 수 있고, 이를 통하여 코딩 효율을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 비디오 인코딩 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 6에서 개시된 방법은 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 인코딩 장치는 움직임 추정(motion estimation)을 기반으로 현재 블록에 대한 정수 샘플 단위의 제1 MV를 결정한다(S600).
일 예로, 인코딩 장치는 움직임 추정을 통하여 참조 픽처 상에서 제1 참조 블록을 검출하고, 상기 제1 참조 블록 및 현재 블록의 위치 관계를 기반으로 분수 샘플 단위의 임시 MV를 도출한 후, 상기 임시 MV를 라운딩하여 정수 샘플 단위의 상기 제1 MV를 도출할 수 있다.
다른 예로, 인코딩 장치는 움직임 추정을 수행함에 있어, 정수 샘플 단위로 상기 움직임 추정을 수행하여 제2 참조 블록을 검출하고, 상기 제2 참조 블록 및 상기 현재 블록의 위치 관계를 기반으로 정수 샘플 단위의 상기 제1 MV를 도출할 수도 있다.
인코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 분수 샘플 단위의 제1 MVP를 도출한다(S610). 인코딩 장치는 상기 주변 블록의 MV를 상기 현재 블록의 상기 제1 MVP로 이용할 수 있다. 인코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 MVP 후보 리스트를 구성할 수 있으며, 상기 MVP 후보 리스트 중 하나를 선택하여 상기 제1 MVP를 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출한다(S620). 인코딩 장치는 상기 제1 MVP에 라운딩을 적용하여 정수 샘플 단위의 상기 제2 MVP를 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 제1 MV 및 상기 제2 MVP를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 MVD를 계산한다(S630). 인코딩 장치는 상기 정수 샘플 단위의 제1 MV와 상기 정수 샘플 단위의 제2 MVP 간의 차분을 기반으로 정수 샘플 단위의 상기 MVD를 계산할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 MVD를 인코딩하여 전송한다(S640). 즉, 인코딩 장치는 상기 MVD를 인코딩하여 상기 MVD에 관한 정보를 전송한다. 상기 MVD에 관한 정보는 비트스림을 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 이 경우 인코딩 장치는 상기 MVD를 x축 성분, y축 성분을 나누어, 각각 인코딩하여 전송할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 제1 MV 및 상기 제1 MVP를 기반으로 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정한다(S650). 상기 분수 샘플 단위의 제2 MV를 생성하는 방법은 상술한 바와 같다. 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 CF를 계산하고, 상기 CF와 임계값과의 비교를 기반으로 오프셋을 상기 제1 MV에 적용하여 상기 제2 MV를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 CF는 상기 제1 MV 및 상기 제1 MVP 간 차분값으로 계산될 수 있다. 상기 임계값 및 상기 오프셋은 미리 정해질 수도 있고, 또는 상기 임계값 및 상기 오프셋은 중 적어도 하나에 관한 정보는 인코딩 장치에 의하여 결정되어 디코딩 장치로 전송될 수도 있다.
구체적으로 예를 들어, 상기 제2 MV는 상기 수학식 1을 기반으로 결정될 수 있다. 이 경우, mvMVR은 상기 제2 MV, r(mv)는 상기 제1 MV, α는 상기 임계값, β는 상기 오프셋을 나타낼 수 있다.
인코딩 장치는 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성한다(S660). 인코딩 장치는 상기 제2 MV를 기반으로 상기 참조 픽처 상에서 예측 샘플 값을 획득하고, 상기 예측 샘플을 생성할 수 있다.
인코딩 장치는 상기 예측 샘플 및 레지듀얼 샘플을 기반으로 복원 픽처를 생성하고, 생성된 복원 픽처를 메모리에 저장한다(S670). 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플에 관한 정보는 인코딩되어 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 상기 저장된 복원 픽처는 다른 픽처의 인터 예측을 위한 참조 픽처로 활용될 수 있다.
한편, 비록 도 6에서 도시되지는 않았으나, 인코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 AMVR 가용(enable) 여부를 나타내는 제1 플래그를 생성하여 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 또한, 인코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 MVR 가용 여부를 나타내는 제2 플래그를 생성하여 디코딩 장치로 전송할 수 있다. 상기 제2 플래그는 상기 제1 플래그의 값이 1인 경우에 전송할 수 있다. 상기 제2 플래그의 값이 1인 경우에, 인코딩 장치는 상기 MVR 절차를 기반으로 도출된 분수 샘플 단위의 상기 제2 MV를 기반으로 상기 예측 샘플을 생성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 인터 예측 방법의 일 예를 개략적으로 나타낸다. 도 7에서 개시된 방법은 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있다.
도 7을 참조하면, 디코딩 장치는 정수 샘플 단위의 MVD에 관한 정보를 수신한다(S700). 상기 MVD에 관한 정보는 비트스림을 통하여 수신될 수 있다. 디코딩 장치는 엔트로피 디코딩을 통하여 상기 MVD에 관한 정보를 수신할 수 있다. 이 경우 디코딩 장치는 상기 MVD의 x축 성분에 관한 정보 및 y축 성분에 관한 정보가 다른(different) 신텍스 요소를 통하여 수신할 수 있다.
디코딩 장치는 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 MVP를 도출한다(S710). 디코딩 장치는 상기 주변 블록의 MV를 상기 현재 블록의 상기 제1 MVP로 이용할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 현재 블록의 주변 블록들을 기반으로 MVP 후보 리스트를 구성할 수 있으며, 상기 MVP 후보 리스트 중 하나를 선택하여 상기 제1 MVP를 도출할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출한다(S720). 디코딩 장치는 상기 제1 MVP에 라운딩을 적용하여 정수 샘플 단위의 상기 제2 MVP를 도출할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 제2 MVP 및 상기 MVD를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 정수 샘플 단위의 제1 MV를 결정한다(S730). 디코딩 장치는 상기 정수 샘플 단위의 제2 MVP와 상기 정수 샘플 단위의 MVD를 더하여 상기 정수 샘플 단위의 제1 MV를 생성할 수 있다.
디코딩 장치는 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정한다(S740). 상기 분수 샘플 단위의 제2 MV를 생성하는 방법은 상술한 바와 같다. 상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 CF를 계산하고, 상기 CF와 임계값과의 비교를 기반으로 오프셋을 상기 제1 MV에 적용하여 상기 제2 MV를 결정할 수 있다. 이 경우, 상기 CF는 상기 제1 MV 및 상기 제1 MVP 간 차분값으로 계산될 수 있다. 상기 임계값 및 상기 오프셋은 미리 정해질 수도 있고, 또는 상기 임계값 및 상기 오프셋은 중 적어도 하나에 관한 정보는 인코딩 장치로부터 수신될 수도 있다.
구체적으로 예를 들어, 상기 제2 MV는 상기 수학식 1을 기반으로 결정될 수 있다. 이 경우, mvMVR은 상기 제2 MV, r(mv)는 상기 제1 MV, α는 상기 임계값, β는 상기 오프셋을 나타낼 수 있다.
디코딩 장치는 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성한다(S750). 디코딩 장치는 상기 제2 MV를 기반으로 상기 참조 픽처 상에서 참조 블록을 도출하고, 상기 참조 블록을 기반으로, 상기 예측 샘플을 생성할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 현재 블록에 관한 레지듀얼 신호를 더 수신할 수 있으며, 상기 예측 샘플 및 상기 레지듀얼 신호를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
한편, 비록 도 7에서 도시되지는 않았으나, 디코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 AMVR 가용(enable) 여부를 나타내는 제1 플래그를 더 수신할 수 있다. 또한, 디코딩 장치는 상기 현재 블록에 대한 MVR 가용 여부를 나타내는 제2 플래그를 더 수신할 수 있다. 상기 제2 플래그는 상기 제1 플래그의 값이 1인 경우에 수신 및 획득될 수 있다. 상기 제2 플래그의 값이 1인 경우에, 디코딩 장치는 상기 MVR 절차를 기반으로 도출된 분수 샘플 단위의 상기 제2 MV를 기반으로 상기 예측 샘플을 생성할 수 있다.
상술한 본 발명에 따르면, MVD에 할당되는 데이터량을 줄이면서 MV의 정확도를 높일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면 인터 예측의 효율이 향상되고, 전반적인 코딩 효율이 증가될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 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. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 인터 예측 방법에 있어서,
    정수 샘플 단위의 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)에 관한 정보를 수신하는 단계;
    현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)를 도출하는 단계;
    상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출하는 단계;
    상기 제2 MVP 및 상기 MVD를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 정수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터(motion vector, MV)를 결정하는 단계;
    상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 MV를 결정하는 단계는:
    상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 CF(complexity factor)를 계산하는 단계; 및
    상기 CF와 임계값과의 비교를 기반으로 오프셋을 상기 제1 MV에 적용하여 상기 제2 MV를 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제2 MV는 다음 수식을 기반으로 결정되며,
    Figure pct00007

    여기서, mvMVR은 상기 제2 MV, r(mv)는 상기 제1 MV, α는 상기 임계값, β는 상기 오프셋을 나타냄을 특징으로 하는 인터 예측 방법.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 CF는 상기 제1 MV 및 상기 제1 MVP 간 차분값으로 계산됨을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  5. 제 2항에 있어서,
    상기 임계값 및 상기 오프셋은 미리 정해진 것을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 임계값 및 상기 오프셋은 중 적어도 하나에 관한 정보는 인코딩 장치로부터 수신됨을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 오프셋은 다음 표를 기반으로 결정되며,
    Figure pct00008

    여기서, 상기 Index는 상기 오프셋에 관한 정보의 값을 나타내고, 상기 β는 상기 오프셋을 나타냄을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 MVP는 상기 제1 MVP에 라운딩(rounding)을 적용하여 도출됨을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대하여 AMVR(adaptive motion vector resolution) 가용 여부를 나타내는 제1 플래그를 수신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대하여 MVR(motion vector refinement) 가용 여부를 나타내는 제2 플래그를 수신하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제2 플래그는 상기 제1 플래그의 값이 1인 경우에 수신됨을 특지으로 하는, 인터 예측 방법.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제2 플래그의 값이 1인 경우에, 상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 상기 예측 샘플을 생성함을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 현재 블록에 관한 레지듀얼 신호를 수신하는 단계; 및
    상기 예측 샘플 및 상기 레지듀얼 신호를 기반으로 복원 픽처를 생성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는, 인터 예측 방법.
  13. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 비디오 인코딩 방법에 있어서,
    움직임 추정을 기반으로 정수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터(motion vector, MV)를 결정하는 단계;
    상기 현재 블록의 주변 블록을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제1 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor, MVP)를 도출하는 단계;
    상기 제1 MVP를 기반으로 정수 샘플 단위의 제2 MVP를 도출하는 단계;
    상기 제1 MV 및 상기 제2 MVP를 기반으로 움직임 벡터 차분(motion vector difference, MVD)를 계산하는 단계;
    상기 MVD를 인코딩하여 전송하는 단계;
    상기 제1 MV 및 상기 제1 MVP를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 분수 샘플 단위의 제2 MV를 결정하는 단계;
    상기 제2 MV를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플을 생성하는 단계;
    상기 예측 샘플 및 상기 현재 블록에 레지듀얼 샘플을 기반으로 복원 픽처를 생성하는 단계; 및
    상기 복원 픽처를 메모리에 저장하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 인코딩 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제2 MV를 결정하는 단계는:
    상기 제1 MVP 및 상기 제1 MV를 기반으로 CF(complexity factor)를 계산하는 단계; 및
    상기 CF와 임계값과의 비교를 기반으로 오프셋을 상기 제1 MV에 적용하여 상기 제2 MV를 결정하는 단계를 포함함을 특징으로 하는, 인코딩 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 제2 MV는 다음 수식을 기반으로 결정되며,
    Figure pct00009

    여기서, mvMVR은 상기 제2 MV, r(mv)는 상기 제1 MV, α는 상기 임계값, β는 상기 오프셋을 나타냄을 특징으로 하는, 인코딩 방법.
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