KR20190088338A - 변환 처리를 제공하는 영상 복호화 및 부호화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 영상 복호화 방법은, 영상 복호화 방법에 있어서, 영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되고, 상기 픽쳐 또는 상기 분할된 코딩 유닛을 쿼드 트리(quad tree) 및 이진 트리(binary tree) 구조로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 역변환 대상 블록을 결정하는 단계; 상기 역변환 대상 블록에 대한 제2 역변환 수행 정보에 따라, 제2 역변환을 적응적으로 수행하는 단계; 및 상기 제2 역변환된 블록에 대한 제1 역변환을 수행하여, 복원된 차분 신호를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

변환 처리를 제공하는 영상 복호화 및 부호화 방법{A METHOD FOR ENCODING AND DECODING VIDEO USING A PROCESSING OF AN EFFFICENT TRANSFORM}
본 발명은 영상 부호화 및 복호화에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 동영상 픽쳐(picture)를 복수의 블록(block)들로 분할하여 예측 및 변환을 수행하는 방법에 관한 것이다.
영상 압축 방법에서는 하나의 픽처(picture)를 소정 크기를 가지는 복수의 블록(block)으로 구분하여 부호화를 수행한다. 또한, 압축 효율을 높이기 위해 픽쳐들 사이의 중복도를 제거하는 인터 예측(inter prediction) 및 인트라 예측(intra prediction) 기술을 이용한다.
이 경우, 인트라 예측과 인터 예측을 이용하여 잔차 신호(residual signal)를 만들며, 잔차 신호를 구하는 이유는 잔차 신호를 가지고 코딩을 했을 때 데이터의 양이 작아서 데이터 압축률이 높아지고, 예측이 좋을수록 잔차 신호의 값이 작게 되기 때문이다.
인트라 예측 방법은 현재 블록의 주변의 픽셀을 이용하여 현재 블록의 데이터를 예측한다. 실제 값과 예측 값의 차이를 잔차 신호 블록이라고 한다. HEVC의 경우는 인트라 예측 방법이 기존 H.264/AVC에서 사용되던 9개의 예측모드에서 35개의 예측모드로 증가하여 더욱 세분화하여 예측을 한다.
인터 예측 방법의 경우는 현재 블록을 주변의 픽쳐들 내의 블록들과 비교하여 가장 비슷한 블록을 찾는다. 이때 찾은 블록에 대한 위치정보(Vx, Vy)를 모션 벡터라고 한다. 현재블록과 모션 벡터에 의하여 예측된 예측블록간의 블록내 화소 값들의 차이를 잔차 신호(residual signal) 블록이라고 한다 (motion-compensated residual block).
이와 같이 인트라 예측과 인터 예측이 더 세분화 되어 잔차 신호의 데이터 양이 줄어들고 있으나, 동영상의 처리를 위한 연산량은 크게 증가하였다.
특히, 영상 부호화 및 복호화를 위한 픽쳐 내 분할 구조를 결정하는 과정에서의 복잡도 증가량으로 인해 파이프라인 구현 등에 있어서의 어려움이 존재하며, 기존의 블록 분할 방법 및 그에 따라 분할된 블록의 크기가 고해상도 영상의 부호화에는 적합하지 않을 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 것으로, 고해상도 영상의 부호화 및 복호화에 적합하며, 효율적인 변환을 제공하는 영상 처리 방법, 그를 이용한 영상 복호화 및 부호화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 영상 복호화 방법은, 영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되고, 상기 픽쳐 또는 상기 분할된 코딩 유닛을 쿼드 트리(quad tree) 및 이진 트리(binary tree) 구조로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 역변환 대상 블록을 결정하는 단계; 상기 역변환 대상 블록에 대한 제2 역변환 수행 정보에 따라, 제2 역변환을 적응적으로 수행하는 단계; 및 상기 제2 역변환된 블록에 대한 제1 역변환을 수행하여, 복원된 차분 신호를 획득하는 단계를 포함한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 영상 복호화 장치는, 영상의 픽쳐를 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할하고, 상기 픽쳐 또는 상기 분할된 코딩 유닛을 쿼드 트리(quad tree) 및 이진 트리(binary tree) 구조로 분할하는 픽쳐 분할부; 및 상기 코딩 유닛에 대응하는 상기 역변환 대상 블록에 대한 제2 역변환 수행 정보에 따라, 제2 역변환을 적응적으로 수행하고, 상기 제2 역변환된 블록에 대한 제1 역변환을 수행하여, 복원된 차분 신호를 획득하는 역변환부를 포함한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 방법은, 영상 부호화 방법에 있어서, 영상의 픽쳐를 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할하고, 상기 픽쳐 또는 상기 분할된 코딩 유닛을 쿼드 트리(quad tree) 및 이진 트리(binary tree) 구조로 분할하는 단계; 분할된 코딩 유닛에 대한 변환 대상 블록을 결정하는 단계; 및 상기 코딩 유닛에 대응하는 상기 변환 대상 블록에 대한 제2 변환 수행 정보에 따라, 제1 변환된 블록에 대한 제2 변환을 수행하여, 부호화된 차분 신호를 획득하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인터 예측 또는 인트라 예측이 수행되는 기본 단위인 코딩 유닛을 쿼드 트리 및 이진 트리 구조로 분할할 수 있으며, 분할된 코딩 유닛에 대한 변환 블록의 변환 함수 결정에 있어서, 블록 정보에 따라 적응적으로 선택되는 변환 집합을 이용함으로써, 비트 세이빙 및 변환 효율을 향상시킬 수 있고, 고해상도 영상에 대한 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따르면, 각 대상 블록에 대해 변환 계수의 구성 및 스캐닝 오더의 결정과, 제2 역변환을 위한 그 치환방법을 블록 적응적이며, 선택적으로 결정할 수 있도록 함으로써, 각 대상 블록에 대한 효율적인 2차 변환 여부의 결정과, 이에 따른 스캐닝 및 변환 처리가 이루어질 수 있는 효율적인 부호화 및 복호화 방법을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2 내지 도 5는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 영상 부호화 장치에서 인터 예측을 수행하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 8은 영상 복호화 장치에서 인터 예측을 수행하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 9는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하기 위해 사용되는 신택스(syntax) 구조에 대한 일실시예를 나타내는 도면이다.
도 11은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제3 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 코딩 유닛을 이진 트리 구조로 분할하여 변환 유닛을 구성하는 방법에 대한 일실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제4 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 14 내지 도 16은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 또 다른 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 17 및 도 18은 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여 변환 유닛의 분할 구조를 결정하는 방법에 대한 실시예들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 19는 본 발명에 따른 블록 기반 적응적 루프 필터링 방법에 대한 제1 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명에 따른 블록 기반 적응적 루프 필터링 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 블록 분할의 예측 모드를 도시한 것이며, 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록 기반 적응적 역변환을 수행하는 복호화 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 집합 결정부를 개념적으로 도시한 도면이다.
도 24는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복호화 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 역변환부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다.
도 26 및 도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 역변환부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 28은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 역변환부를 도시한 도면이며, 도 29는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 역변환부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 30 내지 도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 노드 여부에 따른 블록 적응적 변환 및 역변환을 설명하기 위한 개념도이다.
도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 블록 적응적 역변환을 지원하기 위한 신택스의 일 예를 나타낸다.
도 34 및 도 35는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 부호화 및 복호화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 36은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복호화 장치(20)의 역양자화/역변환부(220)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 계수 구성 기반 역변환 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 38은 사전 결정된 조건을 이용한 역 양자화/역변환부(220)의 제2 역 변환 수행 여부 결정 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 39 및 도 40은 본 발명의 실시 예에 따라, 변환 계수 구성부(305)에서 획득된 변환 계수를 이용한 스캐닝 오더 결정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 41 내지 도 42는 변환 계수 치환부(315)의 변환 계수 치환 처리를 설명하기 위한 도면들이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 명세서의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 명세서의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있으나, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 아울러, 본 발명에서 특정 구성을 "포함"한다고 기술하는 내용은 해당 구성 이외의 구성을 배제하는 것이 아니며, 추가적인 구성이 본 발명의 실시 또는 본 발명의 기술적 사상의 범위에 포함될 수 있음을 의미한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 나타나는 구성부들은 서로 다른 특징적인 기능들을 나타내기 위해 독립적으로 도시되는 것으로, 각 구성부들이 분리된 하드웨어나 하나의 소프트웨어 구성단위로 이루어짐을 의미하지 않는다. 즉, 각 구성부는 설명의 편의상 각각의 구성부로 나열하여 포함한 것으로 각 구성부 중 적어도 두 개의 구성부가 합쳐져 하나의 구성부로 이루어지거나, 하나의 구성부가 복수 개의 구성부로 나뉘어져 기능을 수행할 수 있고 이러한 각 구성부의 통합된 실시예 및 분리된 실시예도 본 발명의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 발명의 권리범위에 포함된다.
또한, 일부의 구성 요소는 본 발명에서 본질적인 기능을 수행하는 필수적인 구성 요소는 아니고 단지 성능을 향상시키기 위한 선택적 구성 요소일 수 있다. 본 발명은 단지 성능 향상을 위해 사용되는 구성 요소를 제외한 본 발명의 본질을 구현하는데 필수적인 구성부만을 포함하여 구현될 수 있고, 단지 성능 향상을 위해 사용되는 선택적 구성 요소를 제외한 필수 구성 요소만을 포함한 구조도 본 발명의 권리범위에 포함된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 부호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 영상 부호화 장치(10)는 픽쳐 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 스캐닝부(131), 엔트로피 부호화부(140), 인트라 예측부(150), 인터 예측부(160), 역양자화부(135), 역변환부(125), 후처리부(170), 픽쳐 저장부(180), 감산부(190) 및 가산부(195)를 포함한다.
도 1을 참조하면, 픽쳐 분할부(110)는 입력되는 비디오 신호를 분석하여 픽쳐를 코딩 유닛으로 분할하여 예측 모드를 결정하고, 상기 코딩 유닛별로 예측 유닛의 크기를 결정한다.
또한, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 예측 모드(또는 예측 방법)에 따라 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로 보낸다. 또한, 픽쳐 분할부(110)는 부호화할 예측 유닛을 감산부(190)로 보낸다.
여기서, 영상의 픽쳐(picture)는 복수의 슬라이스로 구성되고, 슬라이스는 픽쳐를 분할하는 기본 단위인 복수의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit: CTU)들로 분할될 수 있다.
상기 코딩 트리 유닛은 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 2 이상의 코딩 유닛(Coding Unit: CU)들로 분할될 수 있다.
코딩 유닛(CU)은 예측이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 그 이상의 예측 유닛(Prediction unit: PU)들로 분할될 수 있다.
이 경우, 부호화 장치(10)는 상기 분할된 코딩 유닛(CU)들 각각에 대해 인터 예측과 인트라 예측 중 어느 하나를 예측 방법으로 결정하나, 각각의 예측 유닛(PU)에 대해 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다.
한편, 코딩 유닛(CU)은 잔차 블록(residual block)에 대한 변환이 수행되는 기본 단위인 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(Transform Unit: TU)들로 분할될 수 있다.
이 경우, 픽쳐 분할부(110)는 상기와 같이 분할된 블록 단위(예를 들어, 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU))로 영상 데이터를 감산부(190)에 전달할 수 있다.
도 2를 참조하면, 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)는 쿼드 트리(quad tree) 구조로 분할되어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
상기 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들은 각각 쿼드 트리 구조로 재 분할될 수 있으며, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 코딩 유닛(CU)의 깊이(Depth)는 0부터 3 중 어느 하나의 정수 값을 가질 수 있다.
코딩 유닛(CU)은 예측 모드에 따라 하나 또는 2 이상의 예측 유닛(PU)들로 분할될 수 있다.
인트라 예측 모드의 경우, 코딩 유닛(CU)의 크기가 2Nx2N 일 때, 예측 유닛(PU)은 도 3의 (a)에 도시된 2Nx2N 또는 도 3의 (b)에 도시된 NxN의 크기를 가질 수 있다.
한편, 인터 예측 모드의 경우, 코딩 유닛(CU)의 크기가 2Nx2N 일 때, 예측 유닛(PU)은 도 4의 (a)에 도시된 2Nx2N, 도 4의 (b)에 도시된 2NxN, 도 4의 (c)에 도시된 Nx2N, 도 4의 (d)에 도시된 NxN, 도 4의 (e)에 도시된 2NxnU, 도 4의 (f)에 도시된 2NxnD, 도 4의 (g)에 도시된 nLx2N 및 도 4의 (h)에 도시된 nRx2N 중 어느 하나의 크기를 가질 수 있다.
도 5를 참조하면, 코딩 유닛(CU)는 쿼드 트리(quad tree) 구조로 분할되어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있다.
상기 정사각형의 형태를 가지는 4개의 변환 유닛(TU)들은 각각 쿼드 트리 구조로 재 분할될 수 있으며, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 변환 유닛(TU)의 깊이(Depth)는 0부터 3 중 어느 하나의 정수 값을 가질 수 있다.
여기서, 코딩 유닛(CU)이 인터 예측 모드인 경우, 해당 코딩 유닛(CU)으로부터 분할된 예측 유닛(PU)와 변환 유닛(TU)은 서로 독립적인 분할 구조를 가질 수 있다.
코딩 유닛(CU)이 인트라 예측 모드인 경우, 해당 코딩 유닛(CU)으로부터 분할된 변환 유닛(TU)은 예측 유닛(PU)의 크기보다 클 수 없다.
또한, 상기와 같이 분할되는 변환 유닛(TU)은 최대 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다.
변환부(120)는 입력된 예측 유닛(PU)의 원본 블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)에서 생성된 예측 블록 사이의 잔차 신호인 잔차 블록을 변환하며, 상기 변환은 변환 유닛(TU)을 기본 단위로 하여 수행될 수 있다.
상기 변환 과정에서 예측 모드(intra or inter)에 따라 서로 다른 변환 매트릭스가 결정될 수 있으며, 인트라 예측의 잔차 신호는 인트라 예측 모드에 따라 방향성을 가지므로 인트라 예측 모드에 따라 적응적으로 변환 매트릭스가 결정될 수 있다.
변환 단위는 2개(수평, 수직)의 1차원 변환 매트릭스에 의해 변환될 수 있으며, 예를 들어 인터 예측의 경우에는 미리 결정된 1개의 변환 매트릭스가 결정될 수 있다.
한편, 인트라 예측의 경우, 인트라 예측 모드가 수평인 경우에는 잔차 블록이 수직방향으로의 방향성을 가질 확률이 높아지므로, 수직방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용하고, 수평방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를 적용한다. 인트라 예측 모드가 수직인 경우에는 수직방향으로는 DST 기반 또는 KLT 기반의 정수 매트릭스를, 수평 방향으로는 DCT 기반의 정수 매트릭스를 적용할 수 있다.
또한, DC 모드의 경우에는 양방향 모두 DCT 기반 정수 매트릭스를 적용할 수 있다.
그리고, 인트라 예측의 경우, 변환 유닛(TU)의 크기에 기초하여 변환 매트릭스가 적응적으로 결정될 수도 있다.
양자화부(130)는 상기 변환 매트릭스에 의해 변환된 잔차 블록의 계수들을 양자화하기 위한 양자화 스텝 사이즈를 결정하며, 양자화 스텝 사이즈는 미리 정해진 크기 이상의 양자화 유닛별로 결정될 수 있다.
양자화 유닛의 크기는 8x8 또는 16x16일 수 있으며, 양자화부(130)는 양자화 스텝 사이즈 및 예측 모드에 따라 결정되는 양자화 매트릭스를 이용하여 변환 블록의 계수들을 양자화한다.
또한, 양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자로서 현재 양자화 유닛에 인접한 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈를 이용할 수 있다.
양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 좌측 양자화 유닛, 상측 양자화 유닛, 좌상측 양자화 유닛 순서로 검색하여 1개 또는 2개의 유효한 양자화 스텝 사이즈를 이용하여 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈 예측자를 생성할 수 있다.
예를 들어, 양자화부(130)는 상기 순서로 검색된 유효한 첫번째 양자화 스텝 사이즈를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정하거나, 상기 순서로 검색된 유효한 2개의 양자화 스텝 사이즈의 평균값을 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정하거나, 또는 1개의 양자화 스텝 사이즈만이 유효한 경우에는 이를 양자화 스텝 사이즈 예측자로 결정할 수 있다.
상기 양자화 스텝 사이즈 예측자가 결정되면, 양자화부(130)는 현재 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈와 양자화 스텝 사이즈 예측자 사이의 차분값을 엔트로피 부호화부(140)로 전송한다.
한편, 현재 코딩 유닛의 좌측 코딩 유닛, 상측 코딩 유닛, 좌상측 코딩 유닛 모두가 존재하지 않거나. 또는 최대 코딩 유닛 내의 부호화 순서 상으로 이전에 존재하는 코딩 유닛이 존재할 수 있다.
따라서, 현재 코딩 유닛에 인접한 양자화 유닛들과 상기 최대 코딩 유닛 내에서는 부호화 순서상 바로 이전의 양자화 유닛의 양자화 스텝 사이즈가 후보자가 될 수 있다.
이 경우, 1) 현재 코딩 유닛의 좌측 양자화 유닛, 2) 현재 코딩 유닛의 상측 양자화 유닛, 3) 현재 코딩 유닛의 좌상측 양자화 유닛, 4) 부호화 순서상 바로 이전의 양자화 유닛 순서로 우선순위가 설정될 수 있다. 상기 순서는 바뀔 수 있고, 상기 좌상측 양자화 유닛은 생략될 수도 있다.
한편, 상기와 같이 양자화된 변환 블록은 역양자화부(135)와 스캐닝부(131)로 전달된다.
스캐닝부(131)는 양자화된 변환 블록의 계수들을 스캐닝하여 1차원의 양자화 계수들로 변환하며, 이 경우 양자화 후의 변환 블록의 계수 분포가 인트라 예측 모드에 의존적일 수 있으므로 스캐닝 방식은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.
또한, 계수 스캐닝 방식은 변환 단위의 크기에 따라 달리 결정될 수도 있고, 상기 스캔 패턴은 방향성 인트라 예측 모드에 따라 달라질 수 있으며, 이 경우 양자화 계수들의 스캔 순서는 역방향으로 스캔될 수 있다.
상기 양자화된 계수들이 복수의 서브셋(sub-set)들로 분할된 경우, 각각의 서브셋 내의 양자화 계수들에 동일한 스캔 패턴이 적용될 수 있으며, 서브셋 간의 스캔 패턴은 지그재그 스캔 또는 대각선 스캔이 적용될 수 있다.
한편, 상기 스캔 패턴은 DC를 포함하는 메인 서브셋으로부터 순방향으로 잔여 서브셋들로 스캔하는 것이 바람직하나, 그 역방향도 가능하다.
또한, 서브셋 내의 양자화된 계수들의 스캔 패턴과 동일하게 서브셋 간의 스캔 패턴을 설정할 수도 있으며, 서브셋 간의 스캔 패턴은 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.
한편, 부호화 장치(10)는 상기 변환 유닛(PU) 내에서 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치 및 각 서브셋 내의 0이 아닌 마지막 양자화 계수의 위치를 나타낼 수 있는 정보를 비트스트림에 포함시켜 복호화 장치(20)로 전송할 수 있다.
역양자화부(135)는 상기와 같이 양자화된 양자화 계수를 역양자화하며, 역변환부(125)는 변환 유닛(TU) 단위로 역변환을 수행하여 상기 역양자화된 변환 계수를 공간 영역의 잔차 블록으로 복원할 수 있다.
가산기(195)는 상기 역변환부(125)에 의해 복원된 잔차 블록과 인트라 예측부(150) 또는 인터 예측부(160)로부터의 수신된 예측 블록을 합하여 복원 블록을 생성할 수 있다.
또한, 후처리부(170)는 복원된 픽쳐에 발생하는 블록킹 효과를 제거하기 위한 디블록킹(deblocking) 필터링 과정, 화소 단위로 원본 영상과의 차이 값을 보완하기 위한 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset : SAO) 적용 과정 및 코딩 유닛으로 원본 영상과의 차이 값을 보완하기 위한 적응적 루프 필터링(Adaptive Loof Filtering : ALF) 과정을 수행할 수 있다.
디블록킹 필터링 과정은 미리 정해진 크기 이상의 크기를 갖는 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU)의 경계에 적용될 수 있다.
예를 들어, 디블록킹 필터링 과정은, 필터링할 경계(boundary)를 결정하는 단계, 상기 경계에 적용할 경계 필터링 강도(bounary filtering strength)를 결정하는 단계, 디블록킹 필터의 적용 여부를 결정하는 단계, 상기 디블록킹 필터를 적용할 것으로 결정된 경우, 상기 경계에 적용할 필터를 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 상기 디블록킹 필터의 적용 여부는 i) 상기 경계 필터링 강도가 0보다 큰지 여부 및 ii) 상기 필터링할 경계에 인접한 2개의 블록(P 블록, Q블록) 경계 부분에서의 화소값들이 변화 정도를 나타내는 값이 양자화 파라미터에 의해 결정되는 제1 기준값보다 작은지 여부에 의해 결정될 수 있다.
상기 필터는 적어도 2개 이상인 것이 바람직하다. 블록 경계에 위치한 2개의 화소들간의 차이값의 절대값이 제2 기준값보다 크거나 같은 경우에는 상대적으로 약한 필터링을 수행하는 필터를 선택한다.
상기 제2 기준값은 상기 양자화 파라미터 및 상기 경계 필터링 강도에 의해 결정된다.
또한, 샘플 적응적 오프셋(SAO) 적용 과정은 디블록킹 필터가 적용된 영상 내의 화소와 원본 화소 간의 차이값(distortion)을 감소시키기 위한 것으로, 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 샘플 적응적 오프셋(SAO) 적용 과정을 수행할지 여부가 결정될 수 있다.
픽쳐 또는 슬라이스는 복수의 오프셋 영역들로 분할될 수 있고, 각 오프셋 영역별로 오프셋 타입이 결정될 수 있으며, 상기 오프셋 타입은 미리 정해진 개수(예를 들어, 4개)의 에지 오프셋 타입과 2개의 밴드 오프셋 타입을 포함할 수 있다.
예를 들어, 오프셋 타입이 에지 오프셋 타입일 경우, 각 화소가 속하는 에지 타입을 결정하여 이에 대응하는 오프셋을 적용하며, 상기 에지 타입은 현재 화소와 인접하는 2개의 화소값의 분포를 기준으로 결정될 수 있다.
적응적 루프 필터링(ALF) 과정은 디블록킹 필터링 과정 또는 적응적 오프셋 적용 과정을 거친 복원된 영상과 원본 영상을 비교한 값을 기초로 필터링을 수행할 수 있다.
픽쳐 저장부(180)는 후처리된 영상 데이터를 후처리부(170)로부터 입력받아 픽쳐(picture) 단위로 영상을 복원하여 저장하며, 픽쳐는 프레임 단위의 영상이거나 필드 단위의 영상일 수 있다.
인터 예측부(160)는 픽쳐 저장부(180)에 저장된 적어도 하나 이상의 참조 픽쳐를 이용하여 움직임 추정을 수행하고, 참조 픽쳐를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
이 경우, 결정된 참조 픽쳐 인덱스 및 움직임 벡터에 따라, 픽쳐 저장부(180)에 저장된 다수의 참조 픽쳐들 중 움직임 추정에 이용된 참조 픽쳐로부터, 부호화하고자 하는 예측 유닛에 대응하는 예측 블록이 추출될 수 있다.
인트라 예측부(150)는 현재 예측 유닛이 포함되는 픽처 내부의 재구성된 화소값을 이용하여 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다.
인트라 예측부(150)는 예측 부호화할 현재 예측 유닛을 입력받아 현재 블록의 크기에 따라 미리 설정된 개수의 인트라 예측 모드 중에 하나를 선택하여 인트라 예측을 수행할 수 있다.
인트라 예측부(150)는 인트라 예측 블록을 생성하기 위해 참조 화소를 적응적으로 필터링하며, 참조 화소가 이용 가능하지 않은 경우 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 참조 화소들을 생성할 수 있다.
엔트로피 부호화부(140)는 양자화부(130)에 의해 양자화된 양자화 계수, 인트라 예측부(150)로부터 수신된 인트라 예측 정보, 인터 예측부(160)로부터 수신된 움직임 정보 등을 엔트로피 부호화할 수 있다.
도 6은 부호화 장치(10)에서 인터 예측을 수행하는 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 도시된 인터 예측 부호화기는 움직임 정보 결정부(161), 움직임 정보 부호화 모드 결정부(162), 움직임 정보 부호화부(163), 예측 블록 생성부(164), 잔차 블록 생성부(165), 잔차 블록 부호화부(166) 및 멀티플렉서(167)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 6을 참조하면, 움직임 정보 결정부(161)는 현재 블록의 움직임 정보를 결정하며, 움직임 정보는 참조 픽쳐 인덱스와 움직임 벡터를 포함하고, 참조 픽쳐 인덱스는 이전에 부호화되어 복원된 픽쳐 중 어느 하나를 나타낼 수 있다.
현재 블록이 단방향 인터 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0(L0)에 속하는 참조 픽쳐들 중의 어느 하나를 나타내며, 현재 블록이 양방향 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0(L0)의 참조 픽쳐들 중 하나를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스와 리스트 1(L1)의 참조 픽쳐들 중의 하나를 나타내는 참조 픽쳐 인덱스를 포함할 수 있다.
또한, 현재 블록이 양방향 예측 부호화되는 경우에는 리스트 0과 리스트 1을 결합하여 생성된 복합 리스트(LC)의 참조 픽쳐들 중의 1개 또는 2개의 픽쳐를 나타내는 인덱스를 포함할 수 있다.
움직임 벡터는 각각의 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 예측 블록의 위치를 나타내며, 상기 움직임 벡터는 화소 단위(정수 단위) 또는 서브 화소 단위일 수 있다.
예를 들어, 상기 움직임 벡터는 1/2, 1/4, 1/8 또는 1/16 화소의 정밀도를 가질 수 있으며, 움직임 벡터가 정수단위가 아닐 경우 예측 블록은 정수 단위의 화소들로부터 생성될 수 있다.
움직임 정보 부호화 모드 결정부(162)는 현재 블록의 움직임 정보에 대한 부호화 모드를 스킵 모드, 머지 모드 및 AMVP 모드 중 어느 하나로 결정할 수 있다.
스킵 모드는 현재 블록의 움직임 정보와 동일한 움직임 정보를 갖는 스킵 후보자가 존재하고, 잔차 신호가 0인 경우에 적용되며, 상기 스킵 모드는 예측 유닛(PU)인 현재 블록이 코딩 유닛(CU)과 크기가 같을 때 적용될 수 있다.
머지 모드는 현재 블록의 움직임 정보와 동일한 움직임 정보를 갖는 머지 후보자가 존재할 때 적용되며, 상기 머지 모드는 현재 블록이 코딩 유닛(CU)과 크기가 다르거나, 크기가 같을 경우에는 잔차 신호가 존재하는 경우에 적용된다. 한편, 머지 후보자와 스킵 후보자는 동일할 수 있다.
AMVP 모드는 스킵 모드 및 머지 모드가 적용되지 않을 때 적용되며, 현재 블록의 움직임 벡터와 가장 유사한 움직임 벡터를 갖는 AMVP 후보자를 AMVP 예측자로 선택할 수 있다.
움직임 정보 부호화부(163)는 움직임 정보 부호화 모드 결정부(162)에 의해 결정된 방식에 따라 움직임 정보를 부호화할 수 있다.
예를 들어, 움직임 정보 부호화부(163)는 움직임 정보 부호화 모드가 스킵 모드 또는 머지 모드일 경우에는 머지 움직임 벡터 부호화 과정을 수행하며, AMVP 모드일 경우에는 AMVP 부호화 과정을 수행할 수 있다.
예측 블록 생성부(164)는 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성하며, 움직임 벡터가 정수 단위일 경우 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 움직임 벡터가 나타내는 위치에 대응하는 블록을 복사하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
한편, 움직임 벡터가 정수 단위가 아닌 경우, 예측 블록 생성부(164)는 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 정수 단위 화소들로부터 예측 블록의 화소들을 생성할 수 있다.
이 경우, 휘도 화소에 대해 8탭의 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성되며, 색차 화소에 대해서는 4탭 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성될 수 있다.
잔차 블록 생성부(165)는 현재 블록과 현재 블록의 예측 블록을 이용하여 잔차 블록을 생성하며, 현재 블록의 크기가 2Nx2N인 경우 현재 블록과 현재 블록에 대응하는 2Nx2N 크기의 예측 블록을 이용하여 잔차 블록을 생성할 수 있다.
한편, 예측에 이용되는 현재 블록의 크기가 2NxN 또는 Nx2N인 경우, 2Nx2N을 구성하는 2개의 2NxN 블록 각각에 대한 예측 블록을 구한 후, 상기 2개의 2NxN 예측 블록을 이용하여 2Nx2N 크기의 최종 예측 블록이 생성될 수 있다.
또한, 상기 2Nx2N 크기의 예측 블록을 이용하여 2Nx2N 크기의 잔차 블록이 생성될 수도 있으며, 2NxN 크기를 가지는 2개의 예측 블록들의 경계 부분의 불연속성을 해소하기 위해 경계 부분의 픽셀들에 대해 오버랩 스무딩이 적용될 수 있다.
잔차 블록 부호화부(166)는 상기 잔차 블록을 하나 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할하여, 각각의 변환 유닛(TU)이 변환 부호화, 양자화 및 엔트로피 부호화될 수 있다.
잔차 블록 부호화부(166)는 인터 예측 방법에 의해 생성된 잔차 블록을 정수기반 변환 매트릭스를 이용하여 변환할 수 있으며, 상기 변환 매트릭스는 정수기반 DCT 매트릭스일 수 있다.
한편, 잔차 블록 부호화부(166)는 변환 매트릭스에 의해 변환된 잔차 블록의 계수들을 양자화하기 위해 양자화 매트릭스를 이용하며, 상기 양자화 매트릭스는 양자화 파라미터에 의해 결정될 수 있다.
상기 양자화 파라미터는 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛(CU) 별로 결정되며, 현재 코딩 유닛(CU)이 상기 미리 정해진 크기보다 작은 경우 상기 미리 정해진 크기 내의 코딩 유닛(CU)들 중 부호화 순서상 첫번째 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터만을 부호화하고 나머지 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터는 상기 파라미터와 동일하므로 부호화하지 않을 수 있다.
또한, 상기 양자화 파라미터 및 예측 모드에 따라 결정되는 양자화 매트릭스를 이용하여 상기 변환 블록의 계수들이 양자화될 수 있다.
상기 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛(CU) 별로 결정되는 양자화 파라미터는 현재 코딩 유닛(CU)에 인접한 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터를 이용하여 예측 부호화될 수 있다.
현재 코딩 유닛(CU)의 좌측 코딩 유닛(CU), 상측 코딩 유닛(CU) 순서로 검색하여 유효한 1개 또는 2개의 유효한 양자화 파라미터를 이용하여 현재 코딩 유닛(CU)의 양자화 파라미터 예측자를 생성할 수 있다.
예를 들어, 상기 순서로 검색된 유효한 첫번째 양자화 파라미터를 양자화 파라미터 예측자로 결정할 수 있으며, 또한 좌측 코딩 유닛(CU), 부호화 순서상 바로 이전의 코딩 유닛(CU) 순으로 검색하여 유효한 첫번째 양자화 파라미터를 양자화 파라미터 예측자로 결정할 수 있다.
양자화된 변환 블록의 계수들은 스캐닝되어 1차원의 양자화 계수들로 변환되며, 스캐닝 방식은 엔트로피 부호화 모드에 따라 다르게 설정될 수 있다.
예를 들어, CABAC으로 부호화될 경우 인터 예측 부호화된 양자화 계수들은 미리 정해진 하나의 방식(지그재그, 또는 대각선 방향으로의 래스터 스캔)으로 스캐닝될 수 있으며, CAVLC으로 부호화될 경우 상기 방식과 다른 방식으로 스캐닝될 수 있다.
예를 들어, 스캐닝 방식이 인터의 경우에는 지그재그, 인트라의 경우에는 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있으며, 계수 스캐닝 방식은 변환 단위의 크기에 따라 상이하게 결정될 수도 있다.
한편, 상기 스캔 패턴은 방향성 인트라 예측 모드에 따라 달라질 수 있으며, 양자화 계수들의 스캔 순서는 역방향으로 스캔 될 수 있다.
멀티플렉서(167)는 상기 움직임 정보 부호화부(163)에 의해 부호화된 움직임 정보들과 상기 잔차 블록 부호화부(166)에 의해 부호화된 잔차 신호들을 다중한다.
상기 움직임 정보는 부호화 모드에 따라 달라질 수 있으며, 예를 들어 스킵 또는 머지일 경우에는 예측자를 나타내는 인덱스만을 포함하고, AMVP일 경우 현재 블록의 참조 픽쳐 인덱스, 차분 움직임 벡터 및 AMVP 인덱스를 포함할 수 있다.
이하, 도 1에 도시된 인트라 예측부(150)의 동작에 대한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 인트라 예측부(150)는 픽쳐 분할부(110)로부터 예측 모드 정보 및 예측 유닛(PU)의 크기를 수신하며, 예측 유닛(PU)의 인트라 예측 모드를 결정하기 위해 참조 화소를 픽쳐 저장부(180)로부터 읽어들일 수 있다.
인트라 예측부(150)는 이용 가능하지 않은 참조 화소가 존재하는지 여부를 검토하여 참조 화소 생성 여부를 판단하며, 상기 참조 화소들은 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하는데 사용될 수 있다.
현재 블록이 현재 픽쳐의 상측 경계에 위치하는 경우에는 현재 블록의 상측에 인접한 화소들이 정의되지 않고, 현재 블록이 현재 픽쳐의 좌측 경계에 위치하는 경우에는 현재 블록의 좌측에 인접한 화소들이 정의되지 않으며, 상기 화소들은 이용 가능한 화소들이 아닌 것으로 판단될 수 있다.
또한, 현재 블록이 슬라이스 경계에 위치하여 슬라이스의 상측 또는 좌측에 인접하는 화소들이 먼저 부호화되어 복원되는 화소들이 아닌 경우에도 이용 가능한 화소들이 아닌 것으로 판단될 수 있다.
상기와 같이 현재 블록의 좌측 또는 상측에 인접한 화소들이 존재하지 않거나, 미리 부호화되어 복원된 화소들이 존재하지 않는 경우, 이용 가능한 화소들만을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드가 결정될 수도 있다.
한편, 현재 블록의 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소가 생성될 수도 있으며, 예를 들어 상측 블록의 화소들이 이용 가능하지 않은 경우 좌측 화소들의 일부 또는 전부를 이용하여 상측 화소들을 생성할 수 있고, 그 역으로도 가능하다.
즉, 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소로부터 미리 정해진 방향으로 가장 가까운 위치의 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소가 생성되거나, 미리 정해진 방향에 이용 가능한 참조 화소가 존재하지 않는 경우 반대 방향의 가장 가까운 위치의 이용 가능한 참조 화소를 복사하여 참조 화소가 생성될 수 있다.
한편, 현재 블록의 상측 또는 좌측 화소들이 존재하는 경우에도 상기 화소들이 속하는 블록의 부호화 모드에 따라 이용 가능하지 않은 참조 화소로 결정될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 상측에 인접한 참조 화소가 속하는 블록이 인터 부호화되어 복원된 블록일 경우, 상기 화소들을 이용 가능하지 않은 화소들로 판단할 수 있다.
이 경우, 현재 블록에 인접한 블록이 인트라 부호화되어 복원된 블록에 속하는 화소들을 이용하여 이용 가능한 참조 화소들이 생성될 수 있으며, 부호화 장치(10)가 부호화 모드에 따라 이용 가능한 참조 화소를 판단한다는 정보를 복호화 장치(20)로 전송한다.
인트라 예측부(150)는 상기 참조 화소들을 이용하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정하며, 현재 블록에 허용 가능한 인트라 예측 모드의 수는 블록의 크기에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기가 8x8, 16x16, 32x32인 경우에는 34개의 인트라 예측 모드가 존재할 수 있고, 현재 블록의 크기가 4x4인 경우에는 17개의 인트라 예측 모드가 존재할 수 있다.
상기 34개 또는 17개의 인트라 예측 모드는 적어도 하나 이상의 비방향성 모드(비 directional 모드)와 복수개의 방향성 모드들(directional 모드s)로 구성될 수 있다.
하나 이상의 비방향성 모드는 DC 모드 및/또는 플래너(planar) 모드일수 있다. DC 모드 및 플래너모드가 비방향성 모드로 포함되는 경우에는, 현재 블록의 크기에 관계없이 35개의 인트라 예측 모드가 존재할 수도 있다.
이 경우, 2개의 비방향성 모드(DC 모드 및 플래너 모드)와 33개의 방향성 모드가 포함될 수 있다.
플래너 모드의 경우, 현재 블록의 우하측(bottom-right)에 위치하는 적어도 하나의 화소값(또는 상기 화소값의 예측값, 이하 제1 참조값이라 함)과 참조 화소들을 이용하여 현재 블록의 예측 블록이 생성된다.
본 발명의 일실시예에 따른 영상 복호화 장치의 구성은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 영상 부호화 장치(10)의 구성으로부터 도출될 수 있으며, 예를 들어 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 바와 같은 영상 부호화 방법의 과정들을 역으로 수행함으로써 영상을 복호화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 동영상 복호화 장치의 구성을 블록도로 도시한 것으로, 복호화 장치(20)는 엔트로피 복호화부(210), 역양자화/역변환부(220), 가산기(270), 디블록킹 필터(250), 픽쳐 저장부(260), 인트라 예측부(230), 움직임 보상 예측부(240) 및 인트라/인터전환 스위치(280)를 구비한다.
엔트로피 복호화부(210)는, 영상 부호화 장치(10)에서 부호화된 비트 스트림을 입력받아 복호화하여 인트라 예측 모드 인덱스, 움직임 정보, 양자화 계수 시퀀스 등으로 분리하며, 복호화된 움직임 정보를 움직임 보상 예측부(240)로 전달한다.
엔트로피 복호화부(210)는 인트라 예측 모드 인덱스를 인트라 예측부(230)와 역양자화/역변환부(220)로 전달하여, 역양자화 계수 시퀀스를 역양자화/역변환부(220)로 전달한다.
역양자화/역변환부(220)는 상기 양자화 계수 시퀀스를 2차원 배열의 역양자화 계수로 변환하며, 상기 변환을 위해 복수의 스캐닝 패턴들 중 하나를 선택할 수 있으며 예를 들어 현재 블록의 예측 모드(즉, 인트라 예측 또는 인터 예측)와 인트라 예측 모드에 기초하여 스캐닝 패턴을 선택할 수 있다.
역양자화/역변환부(220)는 2차원 배열의 역양자화 계수에 대해 복수의 양자화 매트릭스들 중에서 선택된 양자화 매트릭스를 적용하여 양자화 계수를 복원한다.
한편, 복원하고자 하는 현재 블록의 크기에 따라 서로 다른 양자화 매트릭스가 적용되며, 동일 크기의 블록에 대해서도 상기 현재 블록의 예측 모드 및 인트라 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 양자화 매트릭스가 선택될 수 있다.
역양자화/역변환부(220)는 상기 복원된 양자화 계수를 역변환하여 잔차 블록을 복원하며, 상기 역변환 과정은 변환 유닛(TU)을 기본 단위로 하여 수행될 수 있다.
가산기(270)는 역양자화/역변환부(220)에 의해 복원된 잔차 블록과 인트라 예측부(230) 또는 움직임 보상 예측부(240)에 의해 생성되는 예측 블록을 합하여 영상 블록을 복원한다.
디블록킹 필터(250)는 가산기(270)에 의해 생성된 복원 영상에 디블록킹 필터 처리를 수행하여, 양자화 과정에 따른 영상 손실에 기인하는 디블록킹 아티펙트를 감소시킬 수 있다.
픽쳐 저장부(260)는 디블록킹 필터(250)에 의해 디블록킹 필터 처리가 수행된 로컬 복호 영상을 저장하기 위한 프레임 메모리이다.
인트라 예측부(230)는 엔트로피 복호화부(210)로부터 수신된 인트라 예측 모드 인덱스에 기초하여 현재 블록의 인트라 예측 모드를 복원하고, 복원된 인트라 예측 모드에 따라 예측 블록을 생성한다.
움직임 보상 예측부(240)는 움직임 벡터 정보에 기초하여 픽쳐 저장부(260)에 저장된 픽쳐로부터 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성하며, 소수 정밀도의 움직임 보상이 적용될 경우 선택된 보간 필터를 적용하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인트라/인터 전환 스위치(280)는 부호화 모드에 기초하여 인트라 예측부(230)와 움직임 보상 예측부(240)의 어느 하나에서 생성된 예측 블록을 가산기(270)에 제공할 수 있다.
도 8는 영상 복호화 장치(20)에서 인터 예측을 수행하는 구성에 대한 일실시예를 블록도로 도시한 것으로, 인터 예측 복호화기는 디멀티플렉서(241), 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242), 머지 모드 움직임 정보 복호화부(243), AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244), 예측블록 생성부(245), 잔차 블록 복호화부(246) 및 복원블록 생성부(247)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 디-멀티플렉서(241)는 수신된 비트스트림으로부터 현재 부호화된 움직임 정보와 부호화된 잔차 신호들을 역다중화하여, 역다중화된 움직임 정보를 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)로 전송하고, 역다중화된 잔차신호를 잔차블록 복호화부(246)로 전송할 수 있다.
움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 판단하며, 수신된 비트스트림의 skip_flag가 1의 값을 갖는 경우 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 스킵 부호화 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.
움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 수신된 비트스트림의 skip_flag가 0의 값을 갖고, 디-멀티블렉서(241)로부터 수신된 움직임 정보가 머지 인덱스만을 갖는 경우, 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 머지 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.
또한, 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)는 수신된 비트스트림의 skip_flag가 0의 값을 갖고, 디멀티블렉서(241)로부터 수신된 움직임 정보가 참조 픽쳐 인덱스와 차분 움직임 벡터와 AMVP인덱스를 갖는 경우, 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드가 AMVP 모드로 부호화된 것으로 판단할 수 있다.
머지 모드 움직임 정보 복호화부(243)는 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)가 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 스킵 또는 머지 모드로 판단한 경우에 활성화되며, AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244)는 움직임 정보 부호화 모드 판단부(242)가 현재 블록의 움직임 정보 부호화 모드를 AMVP 모드로 판단한 경우에 활성화될 수 있다.
예측블록 생성부(245)는 머지 모드 움직임 정보 복호화부(243) 또는 AMVP 모드 움직임 정보 복호화부(244)에 의해 복원된 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.
움직임 벡터가 정수 단위일 경우, 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 움직임 벡터가 나타내는 위치에 대응하는 블록을 복사하여 현재 블록의 예측 블록이 생성될 수 있다.
한편, 움직임 벡터가 정수 단위가 아닐 경우, 참조 픽쳐 인덱스가 나타내는 픽쳐 내의 정수 단위 화소들로부터 예측 블록의 화소들이 생성되며, 이 경우 휘도 화소의 경우에는 8탭의 보간 필터를 사용하고 색차 화소의 경우 4탭 보간 필터를 사용하여 예측 화소가 생성될 수 있다.
잔차 블록 복호화부(246)는 잔차 신호를 엔트로피 복호화하고, 엔트로피 복호화된 계수들을 역스캐닝하여 2차원의 양자화된 계수 블록을 생성하며, 역스캐닝 방식은 엔트로피 복호화 방식에 따라 달라질 수 있다.
예를 들어, CABAC 기반으로 복호화된 경우 대각선 방향의 래스터 역스캔 방식으로, CAVLC 기반으로 복호화된 경우에는 지그재그 역스캔 방식으로 상기 역스캐닝 방식이 적용될 수 있다. 또한, 예측 블록의 크기에 따라 상기 역스캐닝 방식이 상이하게 결정될 수도 있다.
잔차블록 복호화부(246)는 상기와 같이 생성된 계수블록을 역양자화 매트릭스를 이용하여 역양자화하며, 상기 양자화 매트릭스를 유도하기 위해 양자화 파리미터를 복원할 수 있다. 여기서, 양자화 스텝 사이즈는 미리 정해진 크기 이상의 코딩 유닛별로 복원될 수 있다.
잔차블록 복호화부(260)는 상기 역양자화된 계수 블록을 역변환하여 잔차블록을 복원한다.
복원블록 생성부(270)는 상기 예측블록 생성부(250)에 의해 생성된 예측 블록과 상기 잔차블록 복호화부(260)에 의하여 생성된 잔차 블록을 더하여 복원 블록을 생성한다.
이하, 현재 블록을 인트라 예측을 통해 복원하는 과정에 대한 일실시예를 도 7을 다시 참조하여 설명한다.
먼저, 수신된 비트스트림으로부터 현재 블록의 인트라 예측 모드가 복호화되며, 그를 위해 엔트로피 복호화부(210)는 복수의 인트라 예측 모드 테이블들 중 하나를 참조하여 현재 블록의 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수 있다.
상기 복수의 인트라 예측 모드 테이블들 부호화 장치(10)와 복호화 장치(20)가 공유하는 테이블로서, 현재 블록에 인접한 복수 블록들에 대한 인트라 예측 모드의 분포에 따라 선택된 어느 하나의 테이블이 적용될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 좌측 블록의 인트라 예측 모드와 현재 블록의 상측 블록의 인트라 예측 모드가 동일하면 제1 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원하고, 동일하지 않으면 제2 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수 있다.
또 다른 예로써, 현재 블록의 상측 블록과 좌측 블록의 인트라 예측 모드가 모두 방향성 예측 모드(directional intra prediction 모드)일 경우, 상기 상측 블록의 인트라 예측 모드의 방향과 상기 좌측 블록의 인트라 예측 모드의 방향이 소정 각도 이내이면 제 1 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원하고, 소정 각도를 벗어나면 제2 인트라 예측 모드 테이블을 적용하여 현재 블록의 제 1 인트라 예측 모드 인덱스를 복원할 수도 있다.
엔트로피 복호화부(210)는 복원된 현재 블록의 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 인트라 예측부(230)로 전송한다.
제1 인트라 예측 모드를 인덱스를 수신한 인트라 예측부(230)는, 상기 인덱스가 최소값을 가질 경우(즉, 0일 경우), 현재 블록의 최대 가능 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.
한편, 인트라 예측부(230)는, 상기 인덱스가 0 이외의 값을 가질 경우, 현재 블록의 최대 가능 모드가 나타내는 인덱스와 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스를 비교하고, 비교 결과 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스가 상기 현재 블록의 최대 가능 모드가 나타내는 인덱스보다 작지 않으면 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스에 1을 더한 제2 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정하고, 그렇지 않으면 상기 제1 인트라 예측 모드 인덱스에 대응하는 인트라 예측 모드를 현재 블록의 인트라 예측 모드로 결정할 수 있다.
현재 블록에 허용 가능한 인트라 예측 모드는 적어도 하나 이상의 비방향성 모드(비 directional 모드)와 복수 개의 방향성 모드들(directional 모드s)로 구성될 수 있다.
하나 이상의 비방향성 모드는 DC 모드 및/또는 플래너(planar) 모드일수 있다. 또한, DC 모드와 플래너 모드 중 어느 하나가 적응적으로 상기 허용 가능한 인트라 예측 모드 셋에 포함될 수 있다.
이를 위해, 픽쳐 헤더 또는 슬라이스 헤더에 상기 허용 가능한 인트라 예측 모드 셋에 포함되는 비방향성 모드를 특정하는 정보가 포함될 수 있다.
다음으로, 인트라 예측부(230)는 인트라 예측 블록을 생성하기 위해, 참조 화소들을 픽쳐 저장부(260)로터 읽어들이고, 이용 가능하지 않은 참조 화소가 존재하는지 여부를 판단한다.
상기 판단은 현재 블록의 복호된 인트라 예측 모드를 적용하여 인트라 예측 블록을 생성하는데 이용되는 참조 화소들의 존재 여부에 따라 행해질 수도 있다.
다음으로, 인트라 예측부(230)는 참조 화소를 생성할 필요가 있을 경우에는 미리 복원된 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 이용 가능하지 않은 위치의 참조 화소들을 생성할 수 있다.
이용 가능하지 않은 참조 화소에 대한 정의 및 참조 화소의 생성 방법은 도 1에 따른 인트라 예측부(150)에서의 동작과 동일할 수 있으나, 현재 블록의 복호화된 인트라 예측 모드에 따라 인트라 예측 블록을 생성하는데 이용되는 참조 화소들이 선택적으로 복원될 수도 있다.
또한, 인트라 예측부(230)는 예측 블록을 생성하기 위해 참조 화소들에 필터를 적용할지 여부를 판단하며, 즉 현재 블록의 인트라 예측 블록을 생성하기 위하여 참조 화소들에 대해 필터링을 적용할지 여부를 상기 복호된 인트라 예측 모드 및 현재 예측 블록의 크기에 기초하여 결정할 수 있다.
블록킹 아티펙트의 문제는 블록의 크기가 커질수록 커지므로, 블록의 크기가 커질수록 참조 화소를 필터링하는 예측모드의 수를 증가시킬 수 있으나, 블록이 소정 크기보다 커지는 경우 평탄한 영역으로 볼 수 있으므로 복잡도 감소를 위해 참조 화소를 필터링하지 않을 수도 있다.
상기 참조 화소에 필터 적용이 필요하다고 판단된 경우, 인트라 예측부(230)는 필터를 이용하여 상기 참조 화소들을 필터링한다.
상기한 참조 화소들 간의 단차의 차이 정도에 따라 적어도 2개 이상의 필터를 적응적으로 적용할 수도 있다. 상기 필터의 필터계수는 대칭적인 것이 바람직하다.
또한, 상기한 2개 이상의 필터가 현재 블록의 크기에 따라 적응적으로 적용될 수도 있으며, 필터를 적용할 경우 크기가 작은 블록에 대해서는 대역폭이 좁은 필터가, 크기가 큰 블록들에 대해서는 대역폭이 넓은 필터가 적용될 수도 있다.
DC 모드의 경우에는 참조 화소들의 평균값으로 예측 블록이 생성되므로 필터를 적용할 필요가 없으며, 상이 수직 방향으로 연관성(correlation)이 있는 수직 모드에서는 참조 화소에 필터를 적용할 필요가 없고, 영상이 수평 방향으로 연관성이 있는 수평 모드에서도 참조 화소에 필터를 적용할 필요가 없을 수 있다.
이와 같이, 필터링의 적용 여부는 현재 블록의 인트라 예측 모드와도 연관성이 있으므로, 현재 블록의 인트라 예측 모드 및 예측 블록의 크기에 기초하여 참조 화소를 적응적으로 필터링할 수 있다.
다음으로, 인트라 예측부(230)는 상기 복원된 인트라 예측 모드에 따라 참조 화소 또는 필터링된 참조 화소들을 이용하여 예측 블록을 생성하며, 상기 예측 블록의 생성은 부호화 장치(10)에서의 동작과 동일할 수 있으므로, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
인트라 예측부(230)는 상기 생성된 예측 블록을 필터링할지 여부를 판단하며, 상기 필터링 여부는 슬라이스 헤더 또는 부호화 유닛 헤더에 포함된 정보를 이용하거나 또는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 따라 결정될 수 있다.
상기 생성된 예측 블록을 필터링할 것으로 판단할 경우, 인트라 예측부(230)는 현재 블록에 인접한 이용 가능한 참조 화소들을 이용하여 생성된 예측 블록의 특정 위치의 화소를 필터링하여 새로운 화소를 생성할 수 있다.
예를 들어, DC 모드에서는 예측 화소들 중 참조 화소들과 접하는 예측 화소는 상기 예측 화소와 접하는 참조 화소를 이용하여 필터링 될 수 있다.
따라서, 예측 화소의 위치에 따라 1개 또는 2개의 참조 화소를 이용하여 예측 화소가 필터링되며, DC 모드에서의 예측 화소의 필터링은 모든 크기의 예측 블록에 적용할 수 있다.
한편, 수직 모드에서는 예측 블록의 예측 화소들 중 좌측 참조 화소와 접하는 예측 화소들은 상기 예측블록을 생성하는데 이용되는 상측 화소 이외의 참조 화소들을 이용하여 변경될 수 있다.
마찬가지로, 수평 모드에서는 생성된 예측 화소들 중 상측 참조 화소와 접하는 예측 화소들은 상기 예측블록을 생성하는데 이용되는 좌측 화소 이외의 참조 화소들을 이용하여 변경될 수 있다.
이와 같은 방식으로 복원된 현재 블록의 예측 블록과 복호화한 현재 블록의 잔차 블록을 이용하여 현재 블록이 복원될 수 있다.
도 9는 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하는 방법에 대한 제2 실시예를 설명하기 위한 도시한 것이다.
도 9를 참조하면, 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)은 먼저 쿼드 트리(quad tree) 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
여기서, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리(binary tree) 구조로 나뉘어, 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수 있다.
한편, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수도 있다.
그리고 상기 이진 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
한편, 상기 쿼드 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조 또는 이진 크리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수도 있다.
상기와 같이 이진 트리 구조로 분할되어 구성된 CU들은 들은, 더 이상 분할되지 않고, 예측 및 변환에 이용될 수 있다. 이때, 이진 분할된 CU는 실제 부/복호화를 수행하는 블록 단위인 코딩 블록(Coding block: CB)과 해당 코딩 블록에 해당되는 신택스를 포함할 수 있다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같은 코딩 블록(CB)에 속하는 예측 유닛(PU)과 변환 유닛(TU)의 크기는, 해당 코딩 블록(CB)의 크기와 동일할 수 있다.
상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛은 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한 바와 같은 방법을 이용하여 하나 또는 2 이상의 예측 유닛(PU)들로 분할될 수 있다.
또한, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛은 도 5를 참조하여 설명한 바와 같은 방법을 이용하여 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있으며, 상기 분할된 변환 유닛(TU)은 최대 64x64 픽셀 크기를 가질 수 있다.
도 10은 영상을 블록 단위로 분할하여 처리하기 위해 사용되는 신택스(syntax) 구조에 대한 일실시예를 나타내는 것이다.
도 10 및 도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 블록 구조(block structure)는 쿼드 트리 분할 여부를 나타내는 split_cu_flag와 이진 트리 분할 여부를 나타내는 binary_split_flag를 통해 결정될 수 있다.
예를 들어, 앞서 설명한 바와 같은 코딩 유닛(CU)의 분할 여부는 split_cu_flag를 이용하여 나타낼 수 있다. 그리고, 쿼드 트리 분할 이후 이진 분할된 CU에 대응하여, 이진 분할 여부를 나타내는 binary_split_flag 및 분할된 방향을 나타내는 신택스가 결정될 수 있다. 이 때, 이진 분할의 방향성을 나타내는 방법으로서, binary_split_hor과 binary_split_ver과 같이 복수개의 신택스를 복호화하여 이에 기초한 분할 방향을 결정하는 방법 또는 binary_split_mode와 같이 하나의 신택스와 이에 따른 신호 값을 복호화하여 Horizontal(0) 또는 Vertical(1) 방향으로의 분할을 처리하는 방법이 예시될 수 있다.
본 발명에 따른 또 다른 실시예로써, 이진 트리를 이용하여 분할되는 코딩 유닛(CU)의 깊이는 binary_depth를 이용하여 나타내어질 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하여 설명한 바와 같은 방법에 의해 분할된 블록들(예를 들어, 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU))에 대해 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 방법들이 적용됨으로써, 영상에 대한 부호화 및 복호화가 수행될 수 있다.
이하에서는, 도 11 내지 도 16을 참조하여, 코딩 유닛(CU)을 하나 또는 2 이상의 변환 유닛(TU)들로 분할하는 방법에 대한 또 다른 실시예들을 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 코딩 유닛(CU)은 이진 트리 구조로 나뉘어 잔차 블록에 대한 변환이 수행되는 기본 단위인 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있다.
예를 들어, 도 11을 참조하면, 이진 트리 구조로 분할되어 Nx2N 또는 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 블록들(CU0, Cu1) 중 적어도 하나는, 다시 이진 트리 구조로 나뉘어, NxN의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU0, TU1)로 분할될 수 있다.
상기한 바와 같이, 블록 기반의 영상 부호화 방법은, 예측, 변환, 양자화 및 엔트로피 부호화 단계들을 수행할 수 있다.
상기 예측 단계에서는, 현재 부호화를 수행하는 블록과 기존의 부호화된 영상 또는 주변 영상을 참조하여 예측 신호를 생성하며, 이를 통해 현재 블록과의 차분 신호를 계산할 수 있다.
한편, 변환 단계에서는, 상기 차분 신호를 입력으로 하여 다양한 변환 함수를 이용하여 변환을 수행하며, 상기 변환된 신호는 DC 계수와 AC 계수들로 분류되 에너지 집중(Energy compaction)되어 부호화 효율이 향상될 수 있다.
또한, 양자화 단계에서는 변환 계수(Transform coefficient)들을 입력으로 양자화가 수행하며, 이후 양자화된 신호에 대해 엔트로피 부호화가 수행됨으로써 영상이 부호화될 수 있다.
한편, 영상 복호화 방법은 상기와 같은 부호화 과정의 역순으로 진행되며, 영상의 화질 왜곡 현상이 양자화 단계에서 발생할 수 있다.
부호화 효율을 향상시키면서 화질 왜곡 현상을 줄이기 위한 방법으로서, 변환 단계에서 입력으로 들어오는 차분 신호의 분포 및 영상의 특징에 따라 변환 유닛(TU)의 크기 또는 모양과 적용되는 변환 함수 종류를 다양하게 할 수 있다.
예를 들어, 예측 단계에서 블록 기반 움직임 추정 과정을 통해 현재 블록과 유사한 블록을 찾는 경우, SAD(Sum of Absolute Difference) 또는 MSE(Mean Square error) 등과 같은 코스트(cost) 측정 방법을 이용하여, 차분 신호의 분포는 영상의 특성에 따라 다양한 형태로 생길 수 있다.
그에 따라, 다양한 차분 신호의 분포에 기초해 선택적으로 변환 유닛(CU)의 크기 또는 모양을 결정하여 변환을 수행함으로써, 효과적인 부호화가 수행될 수 있다.
도 12를 참조하면, 임의의 코딩 유닛(CUx) 에서 (a)에 도시된 바와 같이 차분 신호가 발생하는 경우, (b)에 도시된 바와 같이 해당 코딩 유닛(CUx)을 이진 트리 구조로 나누어 2개의 변환 유닛(TU)들로 분할함으로써 효과적인 변환이 수행되도록 할 수 있다.
예를 들어, DC 값은 일반적으로 입력 신호의 평균값을 나타낸다고 말할 수 있으므로, 도 12의 (a)에 도시된 바와 같은 차분 신호가 변환 과정의 입력으로 수신되는 경우, 코딩 유닛(CUx)을 2개의 변환 유닛(TU)들로 분할함으로써 효과적으로 DC 값을 나타낼 수 있다.
도 13을 참조하면, 2Nx2N의 크기를 가지는 정사각형의 코딩 유닛(CU0)이 이진 트리 구조로 나뉘어, Nx2N 또는 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 변환 유닛들(TU0, TU1)로 분할될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 코딩 유닛(CU)을 이진 트리 구조로 분할하는 단계를 2회 이상 반복해 수행하여, 복수의 변환 유닛(TU)들로 분할할 수 있다.
도 14를 참조하면, Nx2N의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 블록(CB1)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN 또는 NxN/2의 크기를 가지는 직사각형의 블록을 구성한 후, 상기 N/2xN 또는 NxN/2의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN/2의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2, TU4, TU5)로 분할할 수 있다.
도 15를 참조하면, 2Nx2N의 크기를 가지는 정사각형의 코딩 유닛(CU0)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 Nx2N의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 NxN의 크기를 가지는 정사각형의 블록을 구성한 후, 상기 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 이진 트리 구조로 분할하여 N/2xN의 크기를 가지는 직사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2)로 분할할 수 있다.
도 16을 참조하면, 2NxN의 크기를 가지는 직사각형의 코딩 유닛(CU0)을 이진 트리 구조로 분할하고, 상기 분할된 NxN의 크기를 가지는 블록을 다시 쿼드 트리 구조로 분할하여 N/2xN/2의 크기를 가지는 정사각형의 변환 유닛들(TU1, TU2, TU3, TU4)로 분할할 수 있다.
도 11 내지 도 16을 참조하여 설명한 바와 같은 방법에 의해 분할된 블록들(예를 들어, 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU))에 대해 도 1 내지 도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 방법들이 적용됨으로써, 영상에 대한 부호화 및 복호화가 수행될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 부호화 장치(10)가 블록 분할 구조를 결정하는 방법에 대한 실시예들에 대해 설명한다.
영상 부호화 장치(10)에 구비된 픽쳐 분할부(110)는 미리 설정된 순서에 따라 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여, 상기한 바와 같이 분할 가능한 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 및 변환 유닛(TU)의 분할 구조를 결정할 수 있다.
예를 들어, 블록 분할 구조를 결정하기 위해, 픽쳐 분할부(110)는 RDO-Q(Rate distortion Optimization- Quantization)를 수행하면서 비트율(bitrate)와 왜곡(distortion) 측면에서 최적의 블록 분할 구조를 결정할 수 있다.
도 17을 참조하면, 코딩 유닛(CU)이 2Nx2N 픽셀 크기의 형태를 가지는 경우, (a)에 도시된 2Nx2N 픽셀 크기, (b)에 도시된 NxN 픽셀 크기, (c)에 도시된 Nx2N 픽셀 크기, (d)에 도시된 2NxN 픽셀 크기의 변환 유닛(PU) 분할 구조 순서로 RDO를 수행하여 변환 유닛(PU)의 최적 분할 구조를 결정할 수 있다.
도 18을 참조하면, 코딩 유닛(CU)이 Nx2N 또는 2NxN 픽셀 크기의 형태를 가지는 경우, (a)에 도시된 Nx2N(또는, 2NxN)의 픽셀 크기, (b)에 도시된 NxN의 픽셀 크기, (c)에 도시된 N/2xN(또는, NxN/2)와 NxN의 픽셀 크기, (d)에 도시된 N/2xN/2, N/2xN 및 NxN의 픽셀 크기, (e)에 도시된 N/2xN의 픽셀 크기의 변환 유닛(PU) 분할 구조 순서로 RDO를 수행하여 변환 유닛(PU)의 최적 분할 구조를 결정할 수 있다.
상기에서는 RDO(Rate distortion Optimization)를 수행하여 블록 분할 구조가 결정되는 것을 예로 들어 본 발명의 블록 분할 방법을 설명하였으나, 픽쳐 분할부(110)는 SAD(Sum of Absolute difference) 또는 MSE(Mean Square Error)를 이용하여 블록 분할 구조를 결정함으로써 복잡도를 감소시키면서도 적절한 효율을 유지할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 상기한 바와 같이 분할된 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU) 또는 변환 유닛(TU) 단위로 적응적 루프 필터링(Adaptive Loof Filtering: ALF)의 적용 여부가 결정될 수 있다.
예를 들어, 적응적 루프 필터(ALF)의 적용 여부는 코딩 유닛(CU) 단위로 결정될 수 있으며, 코딩 유닛(CU)에 따라 적용될 루프 필터의 크기 또는 계수는 달라질 수 있다.
이 경우, 코딩 유닛(CU) 별 상기 적응적 루프 필터(ALF)의 적용 여부를 나타내는 정보가 각 슬라이스 헤더에 포함될 수 있다.
색차 신호의 경우, 픽쳐 단위로 적응적 루프 필터(ALF)의 적용 여부를 결정할 수도 있으며, 루프 필터의 형태도 휘도와 달리 직사각형 형태를 가질 수 있다.
또한, 상기 적응적 루프 필터링(ALF)은 슬라이스별로 적용 여부를 결정할 수 있다. 따라서, 현재 슬라이스에 적응적 루프 필터링(ALF)이 적용되는지 여부를 나타내는 정보는 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더에 포함될 수 있다.
현재 슬라이스에 적응적 루프 필터링이 적용됨을 나타내면, 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 추가적으로 적응적 루프 필터링 과정에 사용되는 휘도 성분의 수평 및/또는 수직 방향의 필터 길이를 나타내는 정보를 포함할 수 있다.
슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 필터 세트의 수를 나타내는 정보를 포함할 수 있으며, 필터 세트의 수가 2 이상인 경우 필터 계수들이 예측 방법을 사용하여 부호화 될 수 있다.
따라서, 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더는 필터 계수들이 예측 방법으로 부호화 되는지 여부를 나타내는 정보를 포함할 수 있으며, 예측 방법이 사용되는 경우에는 예측된 필터 계수를 포함할 수 있다.
한편, 휘도 뿐만 아니라, 색차 성분들도 적응적으로 필터링 될 수 있으며, 이 경우 색차 성분 각각이 필터링 되는지 여부를 나타내는 정보가 슬라이스 헤더 또는 픽쳐 헤더에 포함될 수 있으며 비트 수를 줄이기 위해 Cr과 Cb에 대한 필터링 여부를 나타내는 정보와 함께 조인트 코딩(즉, 다중화 코딩)될 수 있다.
이 때, 색차 성분들의 경우에는 복잡도 감소를 위해 Cr과 Cb를 모두 필터링하지 않는 경우가 가장 빈번할 가능성이 높으므로, Cr과 Cb를 모두 필터링하지 않는 경우에 가장 작은 인덱스를 할당하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
그리고, Cr 및 Cb를 모두 필터링하는 경우에 가장 큰 인덱스를 할당하여 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다.
도 19를 참조하면, (a)에 도시된 바와 같이 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)는 쿼드 트리(quad tree) 구조로 분할되어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
또한, 상기 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들은 각각 쿼드 트리 구조로 재 분할될 수 있으며, 상기와 같이 쿼드 트리 구조로 분할되는 코딩 유닛(CU)의 깊이(Depth)는 0부터 3 중 어느 하나의 정수 값을 가질 수 있다.
한편, 도 19의 (a)에 도시된 바와 같이 분할된 코드 유닛(CU)들 각각에 대해 적응적 루프 필터링(ALF)의 적용 여부가 결정될 수 있으며, 적응적 루프 필터링(ALF)의 적용 여부를 포함하는 코딩 유닛(CU)의 분할 구조는 (b)에 도시된 바와 같이 표현될 수 있다.
여기서, split_cu_flag는 해당 노드(node)의 분할 여부를 나타내는 것으로, split_cu_flag가 0인 경우 해당 노드의 코딩 유닛(CU)은 더 작은 크기의 블록들로 분할되지 아니하며, split_cu_flag가 1인 경우 해당 노드의 코딩 유닛(CU) 더 작은 크기의 코딩 유닛(CU)들로 분할된다.
또한, ALF_on/off_flag는 해당 노드의 적응적 루프 필터(ALF) 적용 여부를 나타내는 것으로, ALF_on/off_flag가 0인 경우 해당 노드의 코딩 유닛(CU)에 적응적 루프 필터(ALF)가 적용되지 아니하며, ALF_on/off_flag가 1인 경우 해당 노드의 코딩 유닛(CU)에 적응적 루프 필터(ALF)가 적용된다.
도 20을 참조하면, (a)에 도시된 바와 같이 최대 256x256 픽셀 크기를 가지는 코딩 트리 유닛(CTU)은 먼저 쿼드 트리(quad tree) 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
여기서, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리(bunary tree) 구조로 나뉘어, 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수 있다.
한편, 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조로 나뉘어, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할될 수도 있다.
그리고 상기 이진 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 이진 트리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있다.
한편, 상기 쿼드 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나는 쿼드 트리 구조 또는 이진 크리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수도 있다.
한편, 도 20의 (a)에 도시된 바와 같이 분할된 코드 유닛(CU)들 각각에 대해 적응적 루프 필터링(ALF)의 적용 여부가 결정될 수 있으며, 적응적 루프 필터링(ALF)의 적용 여부를 포함하는 코딩 유닛(CU)의 분할 구조는 (b)에 도시된 바와 같이 표현될 수 있다.
도 20의 (b)에 있어서, 노드들을 연결하는 실선은 상측의 노드가 쿼드 트리 구조로 분할되어 하측의 노드들을 형성하는 것을 의미하며, 노드들을 연결하는 점선은 상측의 노드가 이진 트리 구조로 분할되어 하측의 노드들을 형성하는 것을 의미한다.
한편, 이하에서는 본 발명의 실시 예에 따른 변환 유닛(Transform Unit: TU)에 대한 처리를 설명하도록 한다.
전술한 바와 같이, 코딩 유닛을 이진 트리(binary tree) 구조로 분할함에 있어서, 예측 유닛 뿐만 아니라 변환 유닛 또한 이진 트리(binary tree) 구조로 분할될 수 있다. 다만, 기존의 쿼드 트리 변환에서 이용되는 변환 트리 플래그(transform_tree_flag)만을 포함하는 신택스를 이용하는 경우, 각각의 분할된 TU들에 대해 순차적으로 쿼드 트리를 구성하기 위한 함수들이 호출되므로 비효율적인 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10)의 변환부(120)는 변환 유닛을 생성하고, 이에 대한 정보를 시그널링함에 있어서, 변환 트리 플래그(transform_tree_flag)뿐만 아니라, 이진 트리(binary tree) 구조의 분할 정보를 추가적으로 이용할 수 있다.
이를 위해, 변환부(120)는 각각은 더이상 분할되지 않는 블록의 크기와 모양을 갖는 4가지 경우의 쿼드 트리 또는 이진 트리 구조의 분할 모드들로 구분할 수 있다. 변환부(120)는 각각의 4가지 경우에 대응되는 처리를 수행하기 위해, 변환 트리 플래그(transform_tree_flag)와 바이너리 분할 변환 플래그(split_binary_transform_flag)를 이용한 분할여부를 결정할 수 있으며, 각각의 4가지 경우까지 분할된 변환 블록들에 대한 최종 변환을 수행할 수 있다.
또한, 복호화 장치(20)에서는 이와 같이 변환된 영상 스트림이 수신되면, 역양자화/역변환부(220)를 통해, 전술한 변환 트리 플래그 및 바이너리 분할 변환 플래그를 식별하고 이에 대응되는 쿼드 트리 또는 이진 트리(binary tree) 구조로의 분할 및 최종 분할된 변환 유닛에 대한 역변환을 처리할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 복호화 장치(20)는 쿼드 트리 분할에 따른 변환 트리 플래그에 기반한 처리 및 바이너리 분할 변환 플래그에 기반한 처리동작을 전체 변환 트리 함수(transform_tree()) 내에 위치시킴으로써, 쿼드 트리와 이진 트리가 복합된 변환 유닛에 대한 복호화를 효율적으로 처리할 수 있다.
이와 같은 복호화 장치(20)의 프로세스는 각각의 분할 된 변환 유닛들에 대해 다시 호출되는 재귀적 구조로 처리될 수 있다. 따라서, 도 30에서는 본 발명의 실시 예가 순차적으로 처리되는 것을 예시하고 있으나, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)의 동작은 각각의 변환 유닛들 별로 재귀적으로 수행될 수 있으며, 따라서, 동시 또는 순차적으로 처리되거나 병렬 프로세스에 의해 병행 처리될 수도 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따르면, 복호화 장치(20)는 별도 시그널링 없이 기존 파싱 된 정보를 이용하여, 선택적 또는 적응적으로 변환 유닛의 분할 여부 및 파티션 방향(수직 또는 수평 등)을 결정하는 것이 더 효율적일 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)는 분할 변환 플래그(Split_transform_flag)를 이용하여, 특정 조건에 따른 이진 파티션(binary partition) 또는 쿼드라틱 파티션(quadratic partition)을 결정하고, 이에 따른 역변환을 처리할 수 있다.
이에 따라, 기존의 쿼드 트리 분할만을 적용하는 분할 변환 플래그(split_tranform_flag)의 기능이 확장될 필요성이 있다.
보다 구체적으로, 기존의 변환 트리 신택스 상의 분할 변환 플래그(split_tranform_flag)는 2N x 2N 형태의 쿼드 트리에 대한 분할여부를 시그널링하는데 이용되고 있다.
그러나, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)는 분할 변환 플래그(split_tranform_flag)의 기능을 확장시킬 수 있다. 이에 따라, 분할 변환 플래그는 이진 파티션(binary partition) 2개의 블록에 대한 수평 / 수직 크기로의 분할을 나타내거나, 또는 쿼드라틱(Quadratic)한 4개의 블록으로 분할하는 것을 나타낼 수 있도록 확장될 수 있다. (예를 들어, split_transform_flag[ x0 ][ y0 ][ trafoDepth ] specifies whether a block is split into four blocks(quadratic) or two blocks(binary) with half horizontal and half vertical size for the purpose of transform coding. 과 같이 추가적인 기능이 정의될 수 있다)
이에 따라, 복호화 장치(20)는 본 발명의 실시 예에 따라 확장된 분할 변환 플래그를 파싱하고, CU의 블록 크기, CU 분할 Depth, CU 분할 패턴, PU의 예측 모드, TU의 크기, TU Depth(상위 TU 블록에서의 재귀 호출 여부) 중 적어도 하나를 조건 정보로 이용함으로써, 변환 블록의 바이너리 파티션(binary partition) 구조를 별도 시그널링 없이도 판단할 수 있게 된다.
한편, 도 21은 본 발명의 실시 예에 따른 블록 분할의 예측 모드를 도시한 것이며, 도 22는 본 발명의 일 실시 예에 따른 블록 기반 적응적 역변환을 수행하는 복호화 장치의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 영상 부호화 장치(10)는 각각의 분할된 코딩 유닛에 대응하여, 예측 모드를 결정할 수 있으며, 예측 모드는 화면 간 예측에 대응하는 인터 예측과, 화면 내 예측에 대응하는 인트라 예측으로 구분될 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따라 영상 부호화 장치(10)는 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나가 이진 트리(binary tree) 구조로 나뉘어, 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할되거나, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 코딩 유닛(CU)들로 재 분할되거나, 상기 이진 트리 구조로 재 분할된 코딩 유닛들 중 적어도 하나가 이진 트리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 2개의 코딩 유닛(CU)들로 분할될 수 있는 다양한 분할 구조를 고려하여, 부호화/복호화 방식에 따라 각 코딩 유닛의 인터/인트라 예측방법 또는 예측 모드를 효율적으로 결정할 수 있다.
또한, 영상 부호화 장치(10)는 상기 쿼드 트리 구조로 분할된 변환 유닛도 마찬가지 방식으로 분할 할 수 있다. 이에 따라, 영상 부호화 장치(10)는 쿼드 트리 구조로 변환된 변환 유닛들 중 적어도 하나가 이진 트리(binary tree) 구조로 나뉘어, 직사각형의 형태를 가지는 2개의 변환 유닛(TU)들로 재 분할되거나, 정사각형의 형태를 가지는 4개의 변환 유닛(TU)들로 재 분할되거나, 상기 이진 트리 구조로 재 분할된 변환 유닛들 중 적어도 하나가 이진 트리 구조로 다시 나뉘어, 정사각형 또는 직사각형의 형태를 가지는 2개의 변환 유닛(TU)들로 분할될 수 있는 다양한 분할 구조를 고려하여, 부호화/복호화 방식에 따라 각 변환 유닛의 변환 타입이 효율적으로 결정될 수 있다.
이와 같이, 각 인터/인트라 예측에 있어서 코딩 유닛의 쿼드트리 이하의 바이너리 분할 구조도 함께 고려됨에 따라, 기존의 변환 유닛의 경우에도 코딩 유닛에 의해 미리 정해진 타입의 DCT 변환이 수행되는 등의 변환 처리 방식으로는 그 변환 효율이 떨어질 수 있다. 이를 해결하기 위해, 복수 타입의 변환을 수행해볼 수는 있으나, 이에 대한 연산량의 증가와 복잡성 증가로 인해 실용성이 낮아지는 문제점이 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 영상 부호화 장치(10)는 변환부(120) 및 양자화부(130)의 변환 방식을 결정함에 있어서도 전송되는 비트량을 감소시키고 부호화 효율을 높이기 위해, 복호화 대상 블록의 코딩 유닛 및 변환 유닛의 분할 구조 및 예측 모드를 고려하여, 효율적인 변환/역변환 타입을 결정하는 방법을 제공할 수 있다.
이를 위해, 영상 부호화 장치(10)는 각 블록 별 변환 타입 결정에 있어서, 대상 블록에 대응되는 코딩 유닛 및 변환 유닛의 분할 구조 및 예측 모드를 이용한 변환 타입 결정 처리를 수행할 수 있으며, 이와 같은 처리에 따라 복호화 장치(20)에서는 역양자화/역변환부(220)를 통해 각 역변환 블록에 대응하는 정보(예를 들어, 변환 유닛의 분할 구조, 변환 유닛 또는 코딩 유닛의 블록 크기 또는 코딩 유닛의 예측 모드 등)에 기초하여 상기 변환 타입을 결정하고, 결정된 변환 타입에 따른 역변환을 순차적으로 수행할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 실시 예에서, 상기 결정된 변환 타입은 미리 설정된 2 이상의 변환 함수 집합에 대응될 수 있으며, 각 변환 함수 집합에서 현재 블록에 대해 최적의 변환 효율을 갖는 변환 함수가 선택될 수 있다. 이하에서는 이에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
보다 구체적으로, 복호화 장치(20)는 수신된 입력 신호로부터 엔트로피 복호화가 처리되면, 본 발명의 실시 예에 따른 블록 별 적응적 역변환을 처리하고, 이후 역변환된 잔차 신호를 이용한 예측 모드 복호화 및 필터링에 따라 복호화를 처리할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)는 현재 복호화할 블록에 대응하여, 미리 복호화된 블록 정보를 식별할 수 있다. 블록 정보는 예를 들어, 대상 블록에 대응하는 변환 유닛 또는 코딩 유닛의 블록 분할 정보, 블록 크기 정보 및 예측 모드 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이 경우, 복호화 장치(20)는 상기 블록 분할 정보, 블록 크기 정보 및 예측 모드 정보 중 적어도 하나에 기초하여 역변환할 블록에 대응하는 역변환을 수행하기 위한 변환 집합을 결정할 수 있다. 변환 집합은 변환 타입에 대응하는 하나 이상의 변환 함수와 연관될 수 있으며, 각 변환 함수에 대응되는 처리 프로세스 정보가 복호화 장치(20)에 미리 저장될 수 있다.
이는 본 발명의 실시 예에 따른 역양자화/역변환부(220)에서 처리될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 역양자화/역변환부(220)는 전술한 변환 집합 결정 및 변환 타입 결정 프로세스를 수행할 수 있으며, 이에 따라 역양자화/역변환부(220)는 미리 복호화된 신택스 정보 등을 이용하여 전술한 프로세스를 수행할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 본 발명의 실시 예에서 상기 프로세스를 수행하는 역양자화/역변환부(220)가 예시되고 있으며, 역양자화와 역변환을 모두 처리하는 것으로 예시되고 있으나, 역양자화/역변환부(220)의 기능은 그 명칭에 제한되는 것은 아니며, 각각의 기능에 따라 역양자화부 및 적응적 변환 집합을 결정하여 처리하는 역변환부로 모듈화되어 별도 분리되어 동작할 수 있다. 이에 따라, 역양자화/역변환부(220)는 그 기능에 따라 역양자화부(220) 또는 역변환부(220)로 표현될 수 있다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)는 영상 스트림으로부터 현재 복호화할 대상 블록에 대한 블록 분할 정보를 획득하고(S1001), 상기 블록 분할 정보에 따른 블록 크기 정보를 획득하며(S1003), 상기 블록에 대응되는 예측 모드를 획득한다(S1005).
여기서, 상기 블록 분할 정보, 블록 크기 정보 또는 예측 모드 정보는 블록 정보에 포함될 수 있으며, 변환 유닛 또는 코딩 유닛에 대응될 수 있고, 다양한 방식으로 획득될 수 있다. 예를 들어, 복호화 장치(20)는 미리 처리된 픽쳐 헤더 또는 슬라이스 헤더의 신택스 정보로부터 블록 정보를 획득할 수 있다. 또한, 역양자화/역변환부(220)에서 역변환을 위한 변환 타입 결정을 위해, 상기 블록 분할 정보, 블록 크기 정보 또는 예측 모드 정보 중 적어도 하나를 서로 다른 모듈로부터 미리 수집할 수도 있다.
그리고, 상기 블록 정보에 있어서, 블록 분할 정보는 정방향 분할(Square) 또는 비-정방향 분할(Non-Square) 중 어느 하나로 예시될 수 있으며, 블록 크기 정보는 가로 크기(W) 또는 세로 크기(H) 등으로 예시될 수 있고, 예측 모드 정보는 화면 간 예측(Inter) 또는 화면 내 예측(Intra) 등으로 예시될 수 있다. 또한, 화면 내 예측 정보는 예측 방향 정보를 더 포함할 수 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 수집된 블록 정보에 기초하여, 블록별 변환 집합을 결정한다(S1007).
여기서, 블록별 변환 함수는 표 1에 도시된 바와 같이, 미리 설정된 변환 집합 인덱스(0, 1, 2, 3, ... N-1)에 대응하여 하나 이상 대응되는 DCT 변환 함수 정보를 포함할 수 있으며, DCT 변환 함수는 각 변환 함수 인덱스(I, II, III, ...)에 대응할 수 있고, 표 2에 도시된 바와 같은 알려진 함수들의 적용을 나타낼 수 있다.
Figure pat00001
Figure pat00002
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)는 역양자화/역변환부(220)를 통해 상기 함수 중 하나 이상의 변환 함수 인덱스를 포함하는 변환 집합을 결정할 수 있다. 이를 위해, 블록 정보가 이용될 수 있으며, 블록 정보는 전술한 블록 분할 정보, 블록 크기 정보 및 예측 모드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 전술한 블록 분할 정보, 블록 크기 정보는 블록 구조 정보라고 할 수도 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 역양자화/역변환부(220)를 통해 선택된 블록 변환 집합에 포함된 하나 이상의 변환 함수 중 어느 하나를 이용하여 현재 블록의 적응적 역변환 및 역양자화를 수행할 수 있으며, 이후 단계의 영상 복호화 처리를 순차적으로 수행하여 효율적인 복호화를 수행할 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10)와 복호화 장치(20)는 변환 효율을 증가시키면서도 처리할 연산량은 감소시킬 수 있는 적응적 변환 및 역변환을 제공할 수 있다.
도 23은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 집합 결정부를 개념적으로 도시한 도면이다.
특히, 변환 효율을 위해 변환 집합 선택을 위한 블록 정보는 블록 크기 정보, 분할 형태(또는 분할 구조) 정보, 단말 노드 여부 정보 등 여러가지가 예시될 수 있으며, 각각에 대한 효율 및 연산량이 상이할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따르면, 변환 집합 결정부(221)가 별도 모듈로 구비될 수 있다.
도 23에 도시된 바와 같이, 변환 집합 결정부(221)는, 복호화 블록의 예측 정보, 복호화 블록 크기 정보 및 블록 분할 정보와 같은 블록 정보를 이용하여, 미리 설정된 변환 집합들(1, 2, 3, ... N) 중에서 어느 하나의 변환 집합을 결정할 수 있다.
변환 집합 결정부(221)는 예를 들어, 하기와 같은 변환 집합을 인덱스로 설정하고, 변환 집합의 결정에 이용되는 변수로서, 현재 블록 사이즈, 분할 정보 및 인트라 예측 여부 모드 정보를 이용할 수 있다.
TR_Sub_set = Decision_TR_Sub_Set (Current_block_size, Partition_Info, Intra_Pred_Mode);
TR_Sub_set {0, 1, 2, …, N};
또한, 상기 변수 및 Decision_TR_Sub_Set 함수는 다양한 조건 및 변수에 따른 변환 집합 결정부(221)의 동작이 정의될 수 있다. 그리고, 상기 변수 또한 변경될 수 있으며, 추가적으로 블록의 크기 정보, 블록의 분할 정보 및 복호화 블록의 단말 노드 여부 정보에 따라 복수개의 변환 집합들 중 하나를 선택할 수도 있다. 이에 대한 실시 예에 대하여는 후술하도록 한다.
변환 집합 결정부(221)는 하기와 같은 다양한 실시 예에 따라, 하나의 복호화 블록에 대응하여, 임의의 변환 집합을 선택할 수 있다.
1) 역변환 대상 블록에 대응하는 코딩 유닛이 화면 내 예측을 통한 부호화 된 블록일 경우, 블록 크기가 8xH, Wx8 이내의 크기를 갖는 블록들에 대하여, 정방향 분할(W, H == 8) 된 블록일 경우, 변환 집합 결정부(221)는 변환 집합 1을 결정할 수 있으며, 역양자화/역변환부(220)는 변환 함수 A 또는 B를 이용한 역 변환을 수행할 수 있다.
2) 역변환 대상 블록에 대응하는 코딩 유닛이 화면 간 예측 블록으로 부호화 되었고, 1)과 동일한 조건의 블록 크기 및 분할 조건을 가질 경우, 변환 집합 결정부(221)는 변환 집합 2를 결정할 수 있으며, 역양자화/역변환부(220)는 변환 함수 C 또는 D를 이용한 역 변환을 수행할 수 있다.
3) 역변환 대상 블록에 대응하는 코딩 유닛이 화면 내 예측 블록으로 부호화 되었고, 블록 크기가 4xH, Wx4인 블록들이며, 정방향 분할(W, H == 4)된 블록일 경우, 변환 집합 결정부(221)는 변환 집합 3을 결정할 수 있으며, 역양자화/역변환부(220)는 변환 함수 E 또는 F를 이용한 역 변환을 수행할 수 있다.
4) 역변환 대상 블록에 대응하는 코딩 유닛이 해당 블록이 화면 내 예측 블록으로 부호화 되었고, 블록 크기가 4xH, Wx4인 블록들에 대하여, 정방향 분할(W =/ H)되지 않은 경우, 변환 집합 결정부(221)는 변환 집합 4를 결정할 수 있으며, 역양자화/역변환부(220)는 변환 함수 G 또는 H를 이용한 역 변환을 수행할 수 있다.
변환 집합 결정부(221)는 이 외에도 다양한 예측 모드, 블록의 크기 조건, 블록의 분할 형태 및 단말 노드 여부 등의 조합에 따라 기 정의된 복수 개의 기 정의된 변환 집합들 중 하나를 선택할 수 있으며, 변환 집합에 의해 미리 정의된 하나 이상의 변환 함수를 통한 역 변환을 수행할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복호화 장치(20)의 동작이 도 24에 개시되어 있다.
한편, 부호화 장치(10)는 전술한 적응적 변환 집합 선택여부를 별도 시그널링 할 수 있다. 예를 들어, 부호화 장치(10)는 적응적 변환 집합 플래그(AMT flag, Adaptive multi transform)의 전송하여, 복호화 장치(20)로 적응적 변환 집합 선택에 따른 역변환 수행을 시그널링 할 수 있다.
예를 들어, 복호화 장치(20)는 적응적 변환 집합 선택에 기반한 수행여부를 결정함에 있어서, 픽쳐 또는 슬라이스 헤더 정보로부터 적응적 변환 집합 플래그(AMT flag)를 식별할 수 있으며, 플래그에 따른 적응적 역변환을 수행할 수 있다.
그리고, 적응적 역변환이 수행되는 경우, 복호화 장치(20)는 변환 집합을 선택함에 있어서, 역변환 대상 블록에 대응되는 하나 이상의 블록 정보에 기초하여 적절한 변환 집합을 선택하고, 변환 집합에 포함되는 하나 이상의 변환 함수들 중 어느 하나를 선택하여 역변환을 처리할 수 있다. 변환 함수의 선택은 변환 효율에 따라서 선택되거나, 별도 정보로 시그널링 될 수도 있다.
이에 따라, 도 24를 참조하면, 먼저 복호화 장치(20)는 헤더 정보 등으로부터 적응적 변환 집합 플래그(AMT Flag)를 파싱하여 참인지 여부를 판단한다(S1101).
적응적 변환 집합 플래그(AMT Flag)는 복호화 블록의 크기, 분할된 형태 (Square / Non-Square), 단말 노드 여부 등에 따라 별도로 정의된 복수개의 변환 집합 중 선택된 변환 집합을 이용하여 역변환을 수행할지 여부를 나타낼 수 있다.
만약, 복호화 장치(20)는 참이 아닌 경우, 역양자화/역변환부(220)를 통해, 기 정의된 조건에 따라 미리 설정된 특정 변환 함수를 선택하고, 이에 기초한 역변환을 수행한다(S1103).
예를 들어, 복호화 장치(20)는 AMT Flag가 거짓일 경우, 역양자화/역변환부(220)를 통해 DCTII의 2차원 역 변환을 수행할 수 있으며, 만약, 4X4 Intra block 블록일 경우, DST-VII 2차원 역 변환을 수행할 수 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 적응적 변환 집합 플래그(AMT Flag)가 참인 경우, 복호화 대상 블록이 화면 내 예측 모드로 부호화 되었는지 여부를 판단한다(S1105).
예를 들어, 복호화 장치(20)는 역변환 대상 블록에 대응되는 코딩 유닛의 예측 모드 정보를 획득하고, 예측 모드 정보를 이용하여 화면 내(인트라) 예측 모드인지 또는 화면 간(인터) 예측 모드인지를 식별할 수 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 복호화 블록이 화면 내 예측 모드로 부호화된 것으로 판단된 경우, 복호화 블록에 대응되는 크기 정보, 분할 형태 정보, 단말 노드 여부 정보 중 적어도 하나를 이용하여, 화면 내 예측 모드에 대응되는 복수개의 변환 집합들 중 어느 하나를 선택할 수 있다(S1107).
이 때, 상기 변환 집합들은 별도의 시그널링을 통해 부호화 장치(10)로부터 전송 받거나, 복호화 장치(20)와 연동된 다른 단말로부터 수신 할 수 있다.
또한, 복호화 장치(20)는 복호화 블록이 화면 간 예측 모드로 부호화된 것으로 판단된 경우, 복호화 블록에 대응되는 크기 정보, 분할 형태 정보, 단말 노드 여부 정보 중 적어도 하나를 이용하여, 화면 간 예측 모드에 대응되는 복수개의 변환 집합들 중 어느 하나를 선택할 수 있다(S1109).
그리고, 복호화 장치(20)는 역양자화/역변환부(220)를 통해 상기 선택된 변환 집합에 의해 지정된 변환 함수를 이용하여 상기 복호화 블록에 대한 역변환을 수행한다(S1111).
이에 따라, 예를 들어 변환 집합을 복호화 블록의 화면 내 예측 모드와 화면 간 예측 모드 여부에 따라 복수개의 변환 집합들을 제1 그룹 및 제2 그룹으로 분류할 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)는 화면 내 예측 모드인지 여부에 따라 제1 그룹의 변환 집합들 또는 제2 그룹의 변환 집합들을 우선 식별할 수 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 제1 그룹의 변환 집합 또는 제2 그룹의 변환 집합 중 결정된 그룹의 복수의 변환 집합들로부터, 복호화 블록의 크기 정보, 분할 형태 정보, 단말 노드 여부 정보 중 적어도 하나를 이용하여 결정되는 특정 변환 집합을 선택할 수 있다.
여기서, 상기 제1 그룹 및 제2 그룹의 변환 집합들을 결정하기 위한 구분 정보와, 상기 변환 집합들에 대응하여 미리 정의되는 함수 프로세싱 정보 등은 별도의 시그널링을 통해 부호화 장치(10)로부터 복호화 장치(20)로 전달되거나, 복호화 장치(20)에 미리 저장될 수 있고, 별도 장치에 의해 업데이트 될 수도 있다.
도 25는 본 발명의 실시 예에 따른 역변환부를 보다 구체적으로 도시한 도면이다. 그리고, 도 26 및 도 27은 본 발명의 실시 예에 따른 역변환부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 25를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 역양자화/역변환부(220)는 역양자화된 잔차 신호에 대한 제1 역변환 및 제2 역변환을 처리할 수 있으며, 각 역변환에 대응하는 변환 집합이 결정되면, 결정된 변환 집합으로부터 변환 함수를 선택하여 역변환을 수행할 수 있다. 이를 위해, 역양자화/역변환부(220)는 제1 역변환 결정부(222), 제1 역변환 수행부(223), 제2 역변환 결정부(224) 및 제2 역변환 수행부(225)를 포함할 수 있다.
여기서, 제1 역변환, 제2 역변환은 제1 방향으로의 역변환 및 제2 방향으로의 역변환에 대응될 수 있으며, 제1 방향은 수직 방향(Vertical), 제2 방향을 수평 방향(Horizontal)에 대응될 수 있다.
이에 따라, 제1 역변환 결정부(222)는 미리 설정된 조건에 따라 수직 방향에 대응되는 제1 변환 집합을 결정할 수 있으며, 제1 역변환 수행부(223)는 결정된 변환 집합에 대응하여, 대상 블록에 대한 제1 방향으로의 역변환을 처리할 수 있다.
또한, 제2 역변환 결정부(224)는 미리 설정된 조건에 따라 수평 방향에 대응되는 제2 변환 집합을 결정할 수 있으며, 제2 역변환 수행부(225)는 결정된 변환 집합에 대응하여, 대상 블록에 대한 제2 방향으로의 역변환을 처리할 수 있다.
이와 같은 역양자화/역변환부(220)의 제1 역변환 및 제2 역변환 처리는 특히, 화면 내 예측 모드인 경우 그 예측 모드의 방향성을 나타내는 2 내지 67 방향(Angular) 모드에 대응하여 효과적으로 이용될 수 있다.
표 3은 본 발명의 실시 예에 따라, 화면 내 예측의 방향 모드에 대응하여, 잔차 신호가 분포할 확률적 특성을 고려한 N개의 변환 함수 집합 분류를 선택하기 위한 인트라 모드 변환 집합 참조 테이블을 도시한 것이다.
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표 3에서, V는 제1 역변환(Vertical) 인덱스, H는 제2 역변환(Horizontal) 인덱스를 나타낼 수 있으며, 각 인덱스는 표 1에 도시된 변환 집합에 대응될 수 있다. 그리고, 각 변환 집합은 표 2에 도시된 변환 함수 중 2 이상의 변환 함수를 포함할 수 있다.
이와 같이, 화면 내 예측 부호화가 수행 된 경우, 복호화 장치(20)는 인트라 모드 변환 집합 참조 테이블을 이용하여, 제1 역변환을 위한 제1 변환 집합과 제2 역변환을 위한 제2 변환 집합을 결정할 수 있으며, 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)를 통해 방향별 역변환을 처리할 수 있다.
도 26은 도 25의 역양자화/역변환부(220)를 포함하는 본 발명의 일 실시 예에 따른 복호화 장치(20)의 동작을 도시한 것으로, 먼저 복호화 장치(20)는 역양자화된 복호화 대상 블록의 분할 정보를 식별하고(S1201), 상기 복호화 대상 블록의 크기를 판단한다(S1203).
그리고, 복호화 장치(20)는 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 변환 집합을 사용한 역변환 수행여부를 결정한다(S1205).
수행여부 결정을 위해, 복호화 장치(20)는 미리 판단된 상기 조건을 이용할 수 있다. 예를 들어, 복호화 장치(20)는 분할 정보가 정방향인지 여부(Square, Non-square), 블록 크기가 특정 N x N (4x4, or 8x8) 사이즈 이내인지 여부 또는 적응적 변환 집합 사용 여부 플래그 중 적어도 하나를 이용하여, 변환 집합 사용 여부를 결정할 수 있다.
이에 따라, 변환 집합에 기초한 적응적 역변환 수행이 결정되면, 복호화 장치(20)는 화면 내 예측 방향 모드를 결정한다. 화면 내 예측 방향 모드 정보는 복호화 처리 과정에서 도출될 수 있으며, 이를 위해, 역양자화/역변환부(220)는 헤더 정보로부터 인트라 예측 방향 모드 정보를 파싱하거나, 인트라 예측부(230)로부터 화면 내 예측 방향 모드 정보를 획득할 수 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 1차 및 2차 변환 집합을 결정한다(S1211).
변환 집합 결정부(221)는 표 3의 참조 테이블을 이용하여, 각 방향별 변환 집합을 각각 결정할 수 있다.
그리고, 방향별 변환 집합이 결정되면, 복호화 장치(20)는 제1 역변환 수행부(223)를 통해 1차 변환 집합에 기초한 1차 역변환을 수행하고(S1213), 제2 역변환 수행부를 통해 2차 변환 집합에 기초한 2차 역변환을 수행한다(S1215).
그리고, 복호화 장치(20)는 역변환이 완료되면, 이후 필요한 영상 처리를 통해 영상 신호의 복원을 수행한다.
이와 같이, 복호화 장치(20)는 화면 내 예측인 경우, 예측 방향 모드(Angular mode)에 따라 현재 복호화 블록에 적용할 변환 집합을 선택하여 역 변환을 수행할 수 있다. 특히, 변환 집합은 사전에 정의된 임의의 복수개의 변환 함수에 대응되는 집합으로 구성될 수 있어 변환 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같은 변환 집합을 구성하기 위해, 복호화 장치(20)는 하이 레벨 신택스(High Level Syntax) 단위, 예를 들어 부호화 장치(10)로부터 수신되는 슬라이스 레벨의 SPS 또는 픽쳐 레벨의 PPS 로부터 변환 집합의 구성 정보를 획득할 수 있다.
또한, 변환 집합 구성에 있어, 복호화 장치(20)는 GOP 단위로 해당 변환 집합의 구성을 부호화 장치(10)로부터 수신하여 갱신할 수 있다.
또한, 복호화 장치(20)는 변환 집합을 업데이트함에 있어서, 임의의 DCT/DST 함수가 특정 인덱스로 정의되면, 현재 인덱스에 대응되는 차분 신호를 부호화 장치(10)로부터 수신하여 변환 집합의 구성 및 변환 함수 업데이트를 수행할 수 있다.
도 27은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 역변환부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 27을 참조하면, 먼저 복호화 장치(20)는 역변환 대상 블록을 화면 내 예측 블록으로 판단한다(S1301).
그리고, 복호화 장치(20)는 역변환 대상 블록이 정방향으로 분할된 블록인지 여부를 판단한다(S1303).
여기서, 상기 정방향은 대상 블록이 정사각형(Square)으로 구성되는 쿼드 트리 방식으로 분할된 상태를 의미할 수 있다. 이에 따라 정방향이 아닌 경우(Non-Square)에는, 대상 블록이 가로 또는 세로형태의 직사각형이 포함된 이진 트리 방식으로 분할된 상태를 의미할 수 있다.
이후, 정방향으로 분할된 블록인 경우, 복호화 장치(20)는 블록 크기 정보를 판단하고(S1305), 판단된 블록 크기 정보에 대응되는 정방향 블록에 대한 제1 역변환 집합을 선택한다(S1307).
여기서, 상기 제1 역변환 집합에는 각 정방향으로 분할된 블록에 대하여 변환 효율이 높은 변환 함수들이 포함될 수 있다. 또한, 제1 역변환 집합은 각 블록의 크기(예를 들어, 4X4, 8X8 등)에 대응하여 결정될 수 있다.
그리고, 정방향 분할이 아닌 경우, 복호화 장치(20)는 블록 크기 정보를 판단하고(S1309), 판단된 블록 크기 정보에 대응되는 비-정방향 블록에 대한 제2 역변환 함수를 선택한다(S1311).
마찬가지로, 상기 제2 역변환 집합에는 각 비-정방향으로 분할된 블록에 대하여 변환 효율이 높은 변환 함수들이 포함될 집합일 수 있다. 또한, 제1 역변환 집합은 각 블록의 크기(예를 들어, 4XH 또는 WX4, 8XH 또는 WX8 등)에 대응하여 결정될 수 있다.
이에 따라, 복호화 장치(20)는 제1 역변환 수행부(223)를 통해, 상기 결정된 제1 역변환 집합으로부터 선택된 제1 역변환 함수를 이용한 제1 역변환을 수행하거나, 제2 역변환 수행부(223)를 통해, 상기 결정된 제2 역변환 집합으로부터 선택된 제2 역변환 함수를 이용한 제2 역변환을 수행할 수 있다(S1313).
그리고, 역양자화/역변환부(220)는 이후 영상 복호화에 필요한 나머지 처리를 수행할 수 있다.
도 28은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 역변환부를 도시한 도면이며, 도 29는 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 역변환부의 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 28을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)의 역양자화/역변환부(220)는 예측 모드 정보 복호화부(226)와, 이와 연결되는 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 부호화 장치(10)는 화면 간 예측 모드의 경우에 있어서도, 화면 간 예측 모드 기반의 최적의 변환 집합(Transform set)을 연산 효율(예를 들어 RDO 연산)에 따라 결정할 수 있으며, 변환 집합이 결정되면 복호화 장치(20)로 상기 변환 집합에 대한 정보를 시그널링 할 수 있다.
시그널링을 위해, 부호화 장치(10)는 하이 레벨 신택스를 이용할 수 있으며, 예를 들어 Inter_transform_set_ID 와 같은 변환 집합 식별 정보가 복호화 장치(20)로 전달 될 수 있다. 이에 따라, 복호화 장치(20)는 예측 모드 정보 복호화부(226)를 통해 상기 변환 집합 식별 정보를 복호화할 수 있으며, 상기 복호화된 변환 집합 식별 정보를 이용하여, 변환 집합을 선택할 수 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)는 상기 선택된 변환 집합 기초한 화면 간 예측 모드에 의존되는 각 방향별 역변환을 수행할 수 있게 된다.
도 29는 상기와 같이 시그널링되는 화면 간 예측 모드 정보에 기반한 적응적 역변환 복호화를 처리하기 위한 복호화 장치(20)의 동작을 흐름도로 도시한 것으로, 먼저 복호화 장치(20)는 예측 모드 정보 복호화부(226)를 통해, 대상 블록의 화면 간 예측 모드 정보를 복호화한다(S1401).
그리고, 복호화 장치(20)는 화면 간 예측 모드 정보로부터, 화면 간 예측에 따른 변환 집합 플래그가 존재하는지 판단한다(S1403).
만약 존재하지 않는 경우, 복호화 장치(20)는 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)를 이용하여, 디폴트 변환으로 지정된 DCT 2 X DCT 2 변환 함수들에 기초한 제1 방향 및 제2 방향 역변환을 2차원적으로 처리할 수 있다(S1405).
그리고, 복호화 장치(20)는 변환 집합 플래그가 존재하는 경우, 화면 간 예측 모드 정보에 함께 시그널링된 변환 집합 인덱스가 1인지 판단한다(S1407).
그리고, 인덱스가 1인 경우, 복호화 장치(20)는 제1 블록 크기 및 분할 여부 조건에 대응되는지 판단하며(S1409), 대응되는 경우 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)를 이용하여, 상기 조건에 최적화된 DCT 7 X DCT 7 변환 함수들에 기초한 기초한 제1 방향 및 제2 방향 역변환을 2차원적으로 처리할 수 있다(S1413).
또한 조건에 대응되지 않는 경우 복호화 장치(20)는 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)를 이용하여, 이 경우에 최적화된 DCT 8 X DCT 8 변환 함수들에 기초한 기초한 제1 방향 및 제2 방향 역변환을 2차원적으로 처리할 수 있다(S1411).
한편, 인덱스가 1이 아닌 경우, 복호화 장치(20)는 변환 집합 플래그가 존재하는 경우, 화면 간 예측 모드 정보에 함께 시그널링된 변환 집합 인덱스가 2인지 판단한다(S1415).
그리고, 변환 집합 인덱스가 최대치인 예시로서 2인 경우(S1415), 복호화 장치(20)는 제2 블록 크기 및 분할 여부 조건에 대응되는지 판단하며(S1417), 대응되는 경우 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)를 이용하여, 상기 조건에 최적화된 DCT 2 X DCT 7 변환 함수들에 기초한 기초한 제1 방향 및 제2 방향 역변환을 2차원적으로 처리할 수 있다
또한 조건에 대응되지 않는 경우 복호화 장치(20)는 제1 역변환 수행부(223) 및 제2 역변환 수행부(225)를 이용하여, 이 경우에 최적화된 DCT 7 X DCT 8 변환 함수들에 기초한 기초한 제1 방향 및 제2 방향 역변환을 2차원적으로 처리할 수 있다
도 30 내지 도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 노드 여부에 따른 블록 적응적 변환 및 역변환을 설명하기 위한 개념도이다.
전술한 바와 같이, 복호화 장치(20)는 역변환 대상 블록이 단말 노드인지 여부에 따라서, 역변환을 위한 변환 집합을 결정할 수 있다. 이를 위해, 변환 집합 결정부(221)는 변환 집합 결정을 위한 변수로서 단말 노드인지 여부 정보를 더 포함시킬 수 있다.
도 30을 참조하면, 비 단말 노드는 예측 또는 변환 등을 더 작은 크기에서 수행하는 코딩 블록 형태일 수 있으며, 도 30의 Depth 3~4 에 위치한 좌측 표시 영역의 노드 위치로 예시될 수 있다. 이 때, 예측 또는 변환 유닛의 효율에 따라 비 단말 노드인 대상 블록에 대해 이진(Binary) 분할 또는 쿼드 트리(Quadratic) 분할 등이 더 수행될 수 있다. 따라서, 비 단말 노드인지 여부는 대상 블록이 (CU != PU, PU != TU, CU != TU)에 해당하는지 여부로 결정될 수 있다. 이에 따라, 대상 블록에 비 단말 노드에 대응하는 경우에 대응하는 적절한 변환 집합이 구성될 수 있다.
그리고, 단말 노드는 예측 또는 변환 등을 수행하기 위해 더 작은 크기로 분할 되지 않는 최 하단 노드를 의미할 수 있으며, 도 30의 우측 표시 영역의 Depth 3에 위치한 2개의 노드와 같은 형태로 분할된 노드로 예시될 수 있다. 이 때, 부호화 효율에 따라 대상 블록은 2개 또는 4개의 단말 노드로 분할되어 예측 또는 변환이 수행될 수 있다. 따라서, 단말 노드인지 여부는 대상 블록이 (CU = PU = TU)에 해당하는지 여부로 결정될 수 있다. 이에 따라, 대상 블록에 단말 노드에 대응하는 경우에 대응하는 적절한 변환 집합이 구성될 수 있다.
한편, 도 31은 비 단말 노드인 경우의 단계적 분할 형태를 예시하고 있으며, 이에 따라 각 분할 단계에 대응되는 변환 집합이 서로 다르거나 동일하게 결정될 수 있음을 나타내고 있다.
예를 들어, 도 31을 참조하면, TU 2단 분할의 경우, CU로부터 예측 또는 분할을 수행하는 블록 단위로서 하나의 코딩 유닛 CU 에 대해, TU0, TU1이 각각 분할된 블록 단위로 구성될 수 있다. 이때, TU는 예측을 수행하는 단위인 PU와 동일한 크기를 가질 수 있으며, PU는 서로 다른 예측 모드를 통해 부/복호화 될 수 있다.
그리고, TU0과 TU1은 코딩 효율에 따라 수직 방향 또는 수평 방향으로 분할될 수 있으며, PU의 예측 모드와 CU, TU의 크기에 따라, 변환 효율이 상이할 수 있으므로, 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)는 이에 따라 서로 동일한 역 변환 집합 또는 서로 다른 역 변환 집합을 선택적으로 결정할 수 있다.
또한, TU 3단 분할의 경우, TU0, TU1 및 TU2는 각각 역 변환을 수행하는 분할된 블록 단위로 구성될 수 있다. 이 때, TU0, TU1, TU2는 코딩 효율에 따라, 코딩 유닛을 1차적으로 수직 방향 또는 수평 방향으로 분할하고, 분할된 블록 중 어느 하나를 더 분할한 구조를 가질 수 있다. 이 때, 각 TU는 예측을 수행하는 단위인 PU와 동일한 크기를 가질 수 있으며, PU는 서로 다른 예측 모드를 통해 부/복호화 될 수 있다. 이러한 하나의 비 대칭(Non-square), 2개의 정 방향(Square) 분할 구조가 형성됨에 따라, TU0, TU1, TU2는 각각 변환 효율이 상이할 수 있으므로, 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)는 이에 따라 서로 동일한 역 변환 집합 또는 서로 다른 역 변환 집합을 선택적으로 결정할 수 있다.
한편, TU 4단 분할의 경우, TU0, TU1, TU2, TU3 은 전체 TU에 대한 4개의 정 방향 분할된 블록을 나타낼 수 있다. 이 때, 4개의 TU는 예측을 수행하는 단위인 PU와 동일한 크기를 가질 수 있으며, 각각 서로 다른 예측 모드를 통해 부/복호화 될 수 있으므로, 복호화 장치(20)는 예측 모드와 CU 및 TU의 블록 크기 등에 따라 선택적으로 기 정의된 역 변환 함수들 중 하나를 선택하여 역 변환을 수행할 수 있다.
한편 도 32는 본 발명의 실시 예에 따른 단말 분할 및 조합분할을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, CU/TU 단말 분할의 경우는 CU와 TU가 동일한 크기를 갖는 분할 구조를 나타낼 수 있다. 이 때 CU는 수직 방향 또는 수평 방향으로 분할을 통해 CU0, CU1 등과 같이 2개의 이진 분할된 CU로 분할 될 수 있다.
또한, TU는 분할된 CU와 동일한 크기를 가질 수 있으며, 복호화 장치(20)는 현재 TU와 이웃한 TU간 서로 독립적인 역 변환을 수행할 수 있다. 이를 위해, 각각의 CU0, CU1 에 대한 적응적 변환 집합 이용여부를 결정하는 플래그(AMT flag)가 복호화 장치(20)로 전송될 수 있다. 복호화 장치(20)는 플래그에 따라 TU0과 TU1에 대응되는 서로 다른 변환 함수 집합을 결정할 수 있고, 이에 기초한 각 독립적인 역 변환을 수행할 수 있다.
CU/TU 조합 분할의 경우는 서로 다른 CU로부터 하위 CU로 분할되었으나, 한 CU는 TU와 동일한 크기를 갖고, 인접한 CU는 2개의 TU로 분할된 경우를 의미할 수 있다. 이 때, AMT Flag는 각각 상위 CU0과 CU1의 상위 Depth의 블록에 대응하여 복호화 장치(20)로 전송될 수 있다. 복호화 장치(20)는 CB0과 CB1에 대응하여, 각각의 블록 크기, 예측 모드, 분할 형태 등에 따라 선택적으로 역 변환 집합을 결정하고, 이에 포함된 역변환 함수를 선택하여 역 변환을 수행할 수 있다.
예를 들어, 표 1을 참조하면, 복호화 장치(20)는 CU0에 속한 TU0은 AMT Flag가 True일 경우, 특정 조건(예측 모드, CU 크기, 분할 방향, TU 크기 등)에 따라, Index 0에 해당하는 DCT-VIII, DST-VII 함수를 통해 역 변환을 수행할 수 있으며, CU1에 속한 TU1은 특정 조건에 따라 Index 1에 해당하는 DST-I, DST-VIII으로 역 변환을 수행할 수 있다.
다만, 여기서 표 1 내지 표 2 에 기초한 참조 테이블은 비디오 압축 표준에 따라 정의될 수 있으며, 상기 테이블의 함수로 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 변환 함수의 종류와 개수는 영상의 특성에 따라 추가적으로 부호화기로부터 전달 받은 신호에 의해 변경될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따르면, 복호화 장치(20)는 복호화 과정에서 AMT_Flag 등과 같은 시그널링 신호를 복호화함으로써, 먼저 Default 역 변환 함수 이외의 기 정의된 혹은 별도로 전송 받은 역 변환 함수를 적용할 지를 결정할 수 있다. 이 때, 예측을 수행하는 단위인 PU는 TU와는 독립적으로 예측되므로, 한 CU 내 서로 다른 예측 모드로 복호화된 블록들이 포함 될 수도 있다.
이에 따라, 복호화 장치(20)는 코딩 유닛(CU)으로부터의 역 변환 블록이 2단, 3단, 4단, 단말 또는 조합 분할인지 여부, 예측 모드, CU 및 TU의 블록 크기, 분할 방향 중 적어도 하나에 따라 역변환을 수행하기 위한 역 변환 집합 및 상기 변환 집합에 포함된 역변환 함수를 선택할 수 있다.
그리고, 분할된 TU의 구성에 따라서 각 블록별로 서로 다른 변환 함수 집합이 적용될 수 있으며, 복호화 장치(20)는 코딩 블록의 크기, TU로의 분할 여부, 분할 방향, TU의 크기, 단말 노드 여부 중 적어도 하나를 이용하여 효율에 따라 선택하거나, 부호화 장치(10)로부터 별도의 인덱스를 전달 받아 선택할 수 있다.
도 33은 본 발명의 실시 예에 따른 블록 적응적 역변환을 지원하기 위한 신택스의 일 예를 나타낸다.
도 33을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 적응적 변환 집합 플래그(AMT Flag)는 도 33에 도시된 바와 같이 코딩 유닛에 대응되는 하이 레벨 신택스에 포함되어 복호화 장치(20)에서 복호화될 수 있다.
다만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 예측 모드가 화면 내 예측 모드인 경우에는, 기존의 각 예측 방향 모드별 미리 할당되는 제1 방향 및 제2 방향으로의 특정 변환 함수가 적용될 수 있고, 기존의 변환 함수가 그대로 이용될 수 있다.
이와 같은 상태에서, 상기 신택스의 적응적 변환 집합 플래그는 인터 예측 모드에서만 이용될 수도 있다.
이에 따라, 신택스 상에는 화면 간 예측 시 변환 효율에 따라 결정된 제1 역변환 집합 및 제2 역변환 집합의 인덱스 정보가 더 포함될 수 있다. 도 33에 도시된 바와 같이, 현재 역변환 대상 블록에 대응되는 코딩 유닛이 화면 간 예측된 경우, 제1 역변환으로서 Vertical(Inter_AMT_second_sub_set_index) 역 변환과 제2 역변환으로서 Horizontal(Inter_AMT_First_sub_set_index) 역변환에 적용될 각 변환 집합 인덱스가 신택스상에 포함되어 복호화 장치(20)로 전송될 수 있다.
도 34 및 도 35는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 부호화 및 복호화 시스템을 설명하기 위한 블록도이다.
도 34 및 도 35를 참조하면, 부호화 장치(10)의 변환부(120)는 제 1 변환부(121A), 제2 변환부(122A) 및 양자화부(130A)를 포함할 수 있으며, 역양자화/역변환부(220)는 제1 역변환부(223A), 제2 역변환부(225A) 및 역양자화부(229A)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1 변환부(121A) 및 제1 역변환부(223A)는 일반적인 수직/수평 방향으로의 2차원 변환 및 역변환을 처리할 수 있다.
그리고, 제2 변환부(122A)는 본 발명의 실시 예에 따라, 양자화부(130A)의 처리가 수행되기 이전에 선택적으로 동작할 수 있으며, 상기 제1 변환 처리된 잔차 신호의 제2 변환을 추가적으로 처리할 수 있다.
여기서, 상기 제2 변환부(122A)의 동작여부는 부호화 블록의 예측 모드가 화면 내 예측 모드인지 여부와, 제2 변환의 변환을 적용했을 때와 적용하지 않았을 때의 각각의 부호화 효율을 비교하여 선택적으로 결정될 수 있다.
이 때, 제2 변환이 수행될 경우, 부호화 장치(10)는 별도의 Flag (예를 들어, 모드 의존적 비분리 제2 변환 플래그, MDNSST_Flag, Mode dependent Non-separable secondary transform)를 복호화 장치(20)로 전송할 수 있다. 이에 따라, 복호화 장치(20)에서는 MDNSST_Flag를 파싱하여 해당 Flag의 신호 값에 따라 제2 역변환의 수행 여부를 결정할 수 있다.
이에 따라, 제2 역변환부(225A) 또한 상기 플래그 수신시에만 선택적으로 동작하여 역양자화부(229A)에서 역양자화된 비트스트림의 제2 역변환을 처리할 수 있으며, 이후 제1 역변환부(223A)의 기존과 같은 2차원 제1 역변환이 수행되어 잔차 신호가 복호화 될 수 있다.
일 실시 예에서, 제2 변환부(122A)는 코딩 블록 단위로 제2 변환을 수행할 수 있다. 제2 변환은 잔차 신호(Residual signal)을 입력 받아 블록 단위로 변환을 수행하는 제1 변환부(121A)과는 달리, 임의의 사이즈를 갖는 한 블록의 변환 계수(Transform coefficient)들을 일정한 수의 하위 그룹으로 그룹화 하여, 그룹화된 변환 계수에 대한 제2 변환을 수행하는 변환을 포함할 수 있으며, 이때 하위 그룹의 크기는 최소 4x4 이상을 가질 수 있다.
이에 대한 변환과정이 도 35에 개시된다. 만약, 64x64의 임의의 크기를 갖는 블록은 16개의 4x4 크기의 변환 계수를 갖는 하위 그룹으로 분류될 수 있다. 이후, 제2 변환부(122A)는 각각의 하위 그룹의 화면 내 예측의 방향에 따라, 미리 정해진 변환 매트릭스(Transform matrix)를 적용하여, 각 그룹에 속한 계수들의 대표적인 특성을 나타낼 수 있는 하나의 벡터(Vector) 등으로 변환할 수 있다. 이에 따라, 양자화부(130A)는 상기 임의의 크기를 갖는 블록을 양자화 할 때, 총 16개의 백터를 입력으로 하는 양자화를 수행할 수 있게 된다.
이와 같은 변환이 처리되면, 복호화 장치(20)는 복호화 블록이 Intra mode로 부호화 되었을 경우, 복호화 블록 단위로 MDNSST Flag를 파싱할 수 있다.
그리고, 복호화 장치(20)는 MDNSST Flag 에 기초하여 제2 역변환부(225A)의 동작 여부를 판단할 수 있다.
만약 현재 복호화를 수행하는 블록이 제2 변환으로 부호화 된 경우, 제2 역변환부(225A)는 역양자화부(229A)의 출력으로부터 방향성 모드 및 비 방향 모드를 포함한 예측 모드에 따라, 미리 정해진 하기 표 4와 같은 테이블을 참조하여, 하위 그룹의 벡터들에 대한 제2 역변환을 먼저 수행할 수 있다. 표 4는 Intra mode에 대응되는 변환 집합의 종류를 예시한다.
Figure pat00004
이에 따라, 부호화 장치(10)는 제1 변환부(121A)를 통해 예측 부호화에 따른 잔차 신호를 입력으로 하는 블록 단위(NxN)의 제1 변환을 수행하고, 제2 변환부(122A)를 통해 제1 변환된 블록의 변환 계수들을 N개의 하위 그룹으로 그룹화하며, 화면 내 예측 모드의 방향성(DC, Planar 포함)에 따른 제2 변환을 수행하여, N개의 하위 그룹을 N개의 Vector로 변환할 수 있다. 이후, 양자화부(130A)는 N개의 Vector값에 대한 양자화를 수행할 수 있다.
이는 특히, NxN 사이즈의 블록에서, NxN개의 변환 계수(Transform coefficient)를 각각 양자화 하지 않고, 제2 변환 수행 여부를 나타내는 MDNSST_Flag와 이에 대응되는 N개의 Vector만을 양자화 하기 때문에, Bit saving 에 따른 전송 효율 향상 및 부호화 효율 증가의 효과를 가져 올 수 있다.
도 36은 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 복호화 장치(20)의 역양자화/역변환부(220)를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 36을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 역양자화/역변환부(220)는, 복호화 대상 현재 블록에 대응하는 제 2차 변환(Secondary Transform)의 수행 정보를 이용하여, 변환 계수를 적응적(Adaptive)으로 결정함으로써, 부호화 효율을 향상킬 수 있다.
예를 들어, 현재 블록에 대응하는 적응적 결정 변수로서, 현재 블록의 화면 내 예측 모드, 블록의 크기(4x4, 8x8, …), 분할 Depth, 블록의 분할 방향 정보 중 적어도 하나가 예시될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 제 2차 변환의 수행 정보는 제 2차 변환의 수행 여부 정보, 제 2차 변환 모드 정보 등이 예시될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에 따른 복호화 장치(20)의 역양자화/역변환부(220)는, 역 양자화부(310), 변환 계수 치환부(315), 제2 역변환부(320) 및 제1 역변환부(330)를 포함할 수 있다. 또한, 변환 계수 구성부(305)는 변환 계수 치환부(315)와 연결되도록 선택적으로 더 포함될 수 있으며, 이에 대하여는 후술하도록 한다.
또한, 부호화 장치(10)에서는 변환부(120) 및 양자화부(130)에서 후술할 복호화 장치(20)의 역 양자화/역변환부(220)의 동작을 가능하게 하는, 변환 처리 및 시그널링 처리를 수행할 수 있다.
이에 따라, 도 36을 참조하면, 먼저, 역 양자화/역변환부(220)는 역 양자화된 신호에 대응하여, 제2 역 변환 수행 여부를 판단할 수 있다.
여기서, 제2 역 변환 수행 여부는 미리 설정된 특정 조건에 따라 선택적으로 결정될 수 있으며, 제2 역변환 수행 여부에 따라, 역 양자화부(310)는 입력 신호를 역 양자화 처리하여 획득된 역 양자화된 신호를 제2 역변환부(320) 또는 제1 역변환부(330)중 어느 하나로 전달할 수 있다.
또한, 변환 계수 구성부(305)는 제2 역 변환 수행에 대응하는 변환 계수 정보의 구성을 처리할 수 있으며, 구성된 계수 정보 또는 미리 설정된 계수 정보에 따라, 변환 계수 치환부(315)는 제2 역변환을 위한 변환 계수의 치환을 처리할 수 있다. 이에 따라, 제2 역 변환의 수행여부 정보가 역 양자화부(310)로 전달될 수 있고, 역 양자화부(310)는 제2 역변환 수행여부에 따라 제2 역변환부(320) 또는 제1 역변환부(330)로 역 양자화된 신호를 전달할 수 있다.
보다 구체적으로, 예를 들어, 역 양자화/역변환부(220)는 부호화 장치(10)로부터 시그널링된 제2 역변환 수행 정보에 따라 제2 역 변환 수행을 결정하고, 역 양자화부(310)는 제2 역변환 수행이 결정된 경우, 변환 계수 치환부(315) 및 변환 계수 구성부(305)를 통해 결정된 변환 계수를 제2 역변환부(320)로 전달할 수 있다. 그리고, 역 양자화부(310)는 역 양자화된 신호를 제2 역변환부(320)로 전달하여, 제2 역변환이 처리되도록 한다.
그리고, 제2 역변환부(320)는 변환 계수에 따라 제2 역변환된 신호를 제1 역변환부(330)로 전달하며, 제1 역변환부(330)는 이에 대응하는 제1 역변환을 처리함으로써, 복원된 차분 신호가 출력되도록 한다.
또한, 예를 들어, 역 양자화/역변환부(220)는 현재 블록에 대응하는 조건 정보와 비교하여, 제2 역변환 수행을 결정하고, 제2 역변환 수행이 결정된 경우, 변환 계수 치환부(315) 또는 변환 계수 구성부(305)는 결정된 제2 역변환을 위한 변환 계수 정보를 제2 역변환부(320)로 전달할 수 있다. 여기서, 조건 정보는 블록의 크기 정보 또는 역 변환 함수 정보 등이 예시될 수 있으며, 제2 역 변환에 이용되는 역 변환 함수는 HyGT(Hypercube-Givens Transform) 등이 예시될 수 있다. 또한, 계수의 변환 / 스케일 / 로테이션(Rotation) / 치환, 및 최적화 정보 등에 따라 변환 계수가 사전 결정될 수 있다.
한편, 역 양자화부(310)는 제2 역 변환 수행이 아닌, 제1 역변환 수행이 결정된 경우, 제1 역변환부(330)로 바로 역 양자화된 신호를 전달하여, 제1 역변환부(330)에서 차분 신호를 복원 및 출력하도록 할 수 있다.
도 37은 본 발명의 실시 예에 따른 변환 계수 구성 기반 역변환 처리를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 37은 역 양자화/역변환부(220)가 변환 계수 치환부(315)를 대체하는 변환 계수 구성부(305)를 포함하는 경우의 역변환 처리 동작을 나타내고 있다.
도 37을 참조하면, 먼저 변환 계수 구성부(305)는 입력된 비트스트림 신호로부터 변환 계수를 구성한다(S2001).
이를 위해, 먼저 변환 계수 구성부(305)는 비트스트림으로부터 획득된 변환 계수 구성 정보를 이용하여, 제2 역 변환 수행 여부 및 변환 계수를 결정할 수 있다.
예를 들어, 변환 계수 구성부(305)는 비트스트림의 헤더 정보로부터 식별되는 현재 블록의 역변환 플래그(Flag), 현재 블록의 크기, 예측 모드 종류(화면 간 또는 화면 내), 블록의 분할 깊이(Depth) 중 적어도 하나를 이용하여, 상기 제2 역 변환 수행 여부와, 상기 역변환을 위한 변환 계수 정보를 구성할 수 있다.
또한, 변환 계수 구성부(305)는 부호화 장치(10)로부터 별도 시그널링된 제2 변환 수행 정보를 획득함으로써, 변환 계수 정보를 구성할 수도 있다.
이와 같이 구성된 변환 계수 정보는 전술한 변환 집합에 따라, 변환 계수 치환부(315)에서 블록 적응적으로 치환되는데 이용됨으로써, 제2 역변환부(320)가 현재 블록의 제2 역변환 계수를 결정하는 데 이용될 수 있다.
또한, 구성된 변환 계수 정보에 따라, 제2 역변환부(320)는 변환 계수를 구성할 때 해당 계수들의 스캐닝 순서(Scanning order)를 선택 적응적으로 결정할 수 있으며, 이는 보다 효율적인 부호화 및 복호화 처리를 가능하게 한다. 이에 대하여는 보다 구체적으로 후술하도록 한다.
이에 따라, 변환 계수 구성부(305)는 현재 블록에 대응하여, 변환 계수 정보를 결정하기 위한 조건에 대응하는 변환 계수를 구성할 수 있으며, 구성된 변환 계수 정보는 변환 계수 치환부(315)를 통해 제2 역변환부(320)로 전달될 수 있다.
이후, 역 양자화부(310)에서 역 양자화가 수행되면(S2003), 역 양자화/역변환부(220)는 전술한 변환 계수 구성여부에 따라, 제2 역변환 수행여부를 판단하고(S2005), 제2 역변환이 수행되는 경우, 변환 계수 정보에 기초한 변환 계수 치환부(315)의 변환 계수 치환 수행이 처리되며(S2007), 이후 치환된 변환 계수에 기초한 제2 역변환부(320)의 제2 역변환이 처리된다(S2009).
S2005 단계에서, 제2 역변환이 수행되지 않는 것으로 판단되거나, S2009 단계 이후에는, 역 양자화부(310)의 출력 또는 제2 역변환부(320)의 출력 및 변환 계수 정보에 대응하는 제1 역변환이 수행될 수 있다(S2011).
도 38은 사전 결정된 조건을 이용한 역 양자화/역변환부(220)의 제2 역 변환 수행 여부 결정 동작을 나타내는 흐름도이다.
도 38을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 역 양자화/역변환부(220)는 현재 블록의 속성 정보 및 제2 역변환 시그널링 정보 중 적어도 하나를 이용하여, 제2 역변환 수행여부를 결정할 수 있다. 이를 위해, 역 양자화/역변환부(220)는 제2 역변환 수행 판단부(미도시)를 더 구비할 수도 있다.
도 38은 상기 제2 역변환 수행 판단부를 이용한 역 양자화/역변환부(220) 동작의 예시적 흐름도로서, 역 양자화/역변환부(220)는 먼저 제2 역변환 수행 인덱스를 이용하여, 제2 역변환 적용 대상인지를 우선 판단한다(S2040).
그리고, 제2 역변환 적용 대상인 경우, 역 양자화/역변환부(220)는 현재 블록의 크기가 4x4 인지를 판단하고(S2041) , 아닌 경우 좌상단 8x8 블록인지를 판단한다(S2042). 이는 블록 크기 및 위치에 따라 제2 역변환 적용여부를 적응적으로 결정함으로써 부호화/복호화 효율을 향상시키기 위한 예시이다.
이에 따라, 현재 블록이 4x4 블록이거나, 좌상단 8x8 블록인 경우, 역 양자화/역변환부(220)는 현재 블록 내 논제로 계수(Non-Zero Coefficient)의 개수 정보기 임계값(thr) 이상인지를 판단한다(S2043).
임계값 이상인 경우, 역 양자화/역변환부(220)는 제2 역변환 수행 플래그(b2ndTrFlag)를 수행함(TRUE)으로 결정하여, 결정된 값을 리턴 출력할 수 있다(S2044).
한편, 제2 역변환 수행 인덱스가 0 이하이거나, 해당 블록 크기에 대응하지 않거나, 임계값 이하인 경우, 역 양자화/역변환부(220)는 제2 역변환 수행 플래그(b2ndTrFlag)를 수행안함(FALSE)으로 결정하여, 결정된 값을 리턴 출력할 수 있다.
이와 같이, 제2 역변환 수행여부는 역 변환 계수 및 블록 정보에 따라 선택적, 적응적으로 결정될 수 있는 바, 이에 따른 스캐닝 순서 또한 상이하게 결정됨으로써 부호화 및 복호화 효율이 향상될 수 있다. 이에 대하여 도 39 내지 도 43을 참조하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 39 및 도 40은 본 발명의 실시 예에 따라, 변환 계수 구성부(305)에서 획득된 변환 계수를 이용한 스캐닝 오더 결정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 39 및 도 40을 참조하면, 변환 계수 구성부(305)는 비트스트림으로부터 획득되는 화면 내 예측 모드 정보, 블록 크기 정보 및 제2 역 변환 수행 정보 중 적어도 하나로부터 결정된 변환 계수 정보를 획득할 수 있으며, 변환 계수 정보에 대응하여 적어도 하나 이상의 스캐닝 오더(Scanning order) 정보를 결정할 수 있다. 그리고, 변환 계수 구성부(305)는 결정된 스캐닝 오더에 따라 변환 계수를 구성하여 역 양자화부(310)로 전달할 수 있다.
예를 들어, 변환 계수 구성부(305)는 사전 결정된 조건에 따라 다수의 스캐닝 오더 중 하나의 변환 계수 스캐닝 오더를 결정할 수 있으며, 결정된 스캐닝 오더에 대응하는 변환 계수가 구성되도록 처리할 수 있다. 도 40에서는 3 종류의 스캐닝 오더를 예시하고 있으며, 지그재그 스캔(Zig-Zag scan), 수평 스캔(Horizontal scan), 수직 스캔(Vertical scan) 등이 예시될 수 있고, 변환 계수 구성부(305)는 전술한 화면 내 예측 모드 정보, 블록 크기 정보 및 제2 역 변환 수행 정보 중 적어도 하나로부터 이 중 어느 하나가 선택되도록 처리할 수 있다.
그리고, 역 양자화/역변환부(220)는 제2 역변환이 결정됨에 따라 제2 변환 인덱스를 생성하여, 변환 계수 치환부(315)로 제공할 수 있다. 이는 변환 계수 구성부(305)에서 제공되거나, 제2 역변환 여부 판단부(비도시)에서 제공될 수도 있다.
한편, 도 41 내지 도 42는 전술한 도 39에서 구성된 변환 계수 정보에 대응하는, 변환 계수 치환부(315)의 변환 계수 치환 처리를 설명하기 위한 도면들이다.
도 41을 참조하면, 변환 계수 치환부(315)는 변환 계수 구성부(305)로부터 결정된 스캐닝 오더에 따라, 역 양자화부(310)로부터 역 양자화된 변환 계수를 획득할 수 있다.
그리고, 변환 계수 치환부(315)는 제2 변환 인덱스 및 사전 결정된 조건에 따른 제2 역변환이 결정된 경우, 변환 계수의 치환 처리를 수행하여 제2 역변환부(320)로 전달함으로써, 치환된 변환 계수에 대응하는 제2 역변환이 처리되도록 한다.
상기 제2 역변환의 결정은 전술한 바와 같이, 제2 변환 인덱스 또는 플래그, 현재 블록의 크기, 현재 블록의 위치, 주변 블록의 정보, 현재 블록의 Non-zero Coefficeint계수 중 적어도 하나를 포함하는 조건 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
그리고, 치환 처리는 제2 역변환을 위한 변환 계수의 위치를 조정하기 위한 것으로, 도 42를 참조하면, 변환 계수 치환부(315)는 기 역 양자화된 변환 계수를 하나 이상의 치환 방식 중 선택된 하나의 방식을 이용하여 변환 계수의 위치를 조정하기 위한 변환 계수 치환을 처리할 수 있다.
보다 구체적으로, 도 42를 참조하면, 변환 계수 치환부(315)는 변환 계수 벡터를 이용한 치환 처리를 수행할 수 있다.
도 42에 도시된 바와 같이, 스캐닝된 변환 계수는 1D 벡터로 구성될 수 있으며, 변환 계수 치환부(315)는 제2 역변환의 계수 위치 변경을 처리하기 위하여 2D 벡터로의 치환(PERMUTATION)을 적용함으로써, 치환된 결과 벡터가 2D 블록에 대응하여 구성될 수 있도록 한다.
예를 들어, 16x1의 1D 변환 계수 F를 이용하는 경우, 변환 계수 치환부(315)는 제2 역 변환 수행 정보(예를 들어, 화면 내 예측 모드, 제 2역 변환 인덱스, 블록 크기, 블록 위치 등)를 이용하여, 미리 설정된 치환 벡터 중 선택된 하나의 변환 벡터를 이용한 변환 계수의 치환 처리를 수행함으로써, 2D 변환 계수 F'를 획득할 수 있으며, 이에 따른 제2 역변환 처리가 가능하게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)는 쿼드 트리 구조 및 이진 트리 구조의 코딩 유닛, 변환 유닛 및 예측 유닛이 존재함으로 인한 변환 효율을 고려하여, 각 대상 블록에 대해 효율적인 변환 함수로 구성되는 변환 집합을 선택적이고 적응적으로 적용할 수 있는 부호화 및 복호화 방법을 제공할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 부호화 장치(10) 및 복호화 장치(20)는 각 대상 블록에 대해 변환 계수의 구성 및 스캐닝 오더의 결정과, 제2 역변환을 위한 그 치환방법을 블록 적응적이며, 선택적으로 결정할 수 있도록 함으로써, 각 대상 블록에 대한 효율적인 2차 변환 여부의 결정과, 이에 따른 스캐닝 및 변환 처리가 이루어질 수 있는 부호화 및 복호화 방법을 제공할 수 있게 된다.
상술한 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터에서 실행되기 위한 프로그램으로 제작되어 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있으며, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고, 상기 방법을 구현하기 위한 기능적인(function) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해 되어서는 안될 것이다.

Claims (8)

  1. 영상 복호화 방법에 있어서,
    영상의 픽쳐가 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할되고, 상기 픽쳐 또는 상기 분할된 코딩 유닛을 쿼드 트리(quad tree) 및 이진 트리(binary tree) 구조로 분할한 코딩 유닛을 복호화하기 위한 역변환 대상 블록을 결정하는 단계;
    상기 역변환 대상 블록에 대한 제2 역변환 수행 정보에 따라, 제2 방향에 대응하는 제2 역변환을 적응적으로 수행하는 단계; 및
    상기 제2 역변환된 블록에 대한 제1 방향에 대응하는 제1 역변환을 수행하여, 복원된 차분 신호를 획득하는 단계를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 적응적으로 수행하는 단계는,
    상기 대상 블록의 예측 모드 정보, 크기 정보, 분할 정보 중 적어도 하나에 따라, 제2 역변환 수행 여부를 결정하는 단계를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 적응적으로 수행하는 단계는,
    상기 대상 블록에 대응하여 시그널링된 제2 역변환 수행 플래그를 획득하여, 상기 제2 역변환 수행여부를 결정하는 단계를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적응적으로 수행하는 단계는,
    상기 대상 블록에 대응하는 변환 계수 정보를 획득하는 단계; 및
    상기 변환 계수 정보를 이용하여, 상기 제2 역변환을 수행하는 단계를 포함하는
    영상 복호화 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 적응적으로 수행하는 단계는,
    상기 대상 블록에 대응하는 상기 변환 계수 정보를 이용하여, 상기 대상 블록의 역 양자화 스캐닝 오더를 결정하는 단계;
    상기 스캐닝 오더에 따른 역 양자화를 처리하는 단계; 및
    상기 변환 계수 정보를 이용하여, 상기 역 양자화된 대상 블록의 제2 역변환을 처리하는 단계를 더 포함하는
    영상 복호화 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 적응적으로 수행하는 단계는,
    상기 변환 계수 정보를 이용하여, 상기 제2 역변환을 위한 변환 계수 치환을 처리하는 단계를 더 포함하는
    영상 복호화 방법.
  7. 영상 복호화 장치에 있어서,
    영상의 픽쳐를 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할하고, 상기 픽쳐 또는 상기 분할된 코딩 유닛을 쿼드 트리(quad tree) 및 이진 트리(binary tree) 구조로 분할하는 픽쳐 분할부; 및
    상기 코딩 유닛에 대응하는 상기 역변환 대상 블록에 대한 제2 역변환 수행 정보에 따라, 제2 방향에 대응하는 제2 역변환을 적응적으로 수행하고, 상기 제2 역변환된 블록에 대한 제1 방향에 대응하는 제1 역변환을 수행하여, 복원된 차분 신호를 획득하는 역변환부를 포함하는
    영상 복호화 장치.
  8. 영상 부호화 방법에 있어서,
    영상의 픽쳐를 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)이 수행되는 기본 단위인 복수의 코딩 유닛(Coding Unit)들로 분할하고, 상기 픽쳐 또는 상기 분할된 코딩 유닛을 쿼드 트리(quad tree) 및 이진 트리(binary tree) 구조로 분할하는 단계;
    분할된 코딩 유닛에 대한 변환 대상 블록을 결정하는 단계; 및
    상기 코딩 유닛에 대응하는 상기 변환 대상 블록에 대한 제2 변환 수행 정보에 따라, 제1 변환된 블록에 대한 제2 변환을 수행하여, 부호화된 차분 신호를 획득하는 단계를 포함하는
    영상 부호화 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2023197179A1 (zh) * 2022-04-12 2023-10-19 Oppo广东移动通信有限公司 解码方法、编码方法、解码器以及编码器

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