KR20190119459A - 변환 계수 부호 정보 Hiding을 이용한 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비디오 신호를 인코딩하거나 디코딩하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

변환 계수 부호 정보 Hiding을 이용한 비디오 신호 처리 방법 및 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR PROCESSING A VIDEO SIGNAL USING SIGN DATA HIDING FOR TRANSFORM COEFFICIENTS}

본 발명은 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비디오 신호를 인코딩하거나 디코딩하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.

압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 압축 부호화의 대상에는 음성, 영상, 문자 등의 대상이 존재하며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다. 비디오 신호에 대한 압축 부호화는 공간적인 상관관계, 시간적인 상관관계, 확률적인 상관관계 등을 고려하여 잉여 정보를 제거함으로써 이루어진다. 그러나 최근의 다양한 미디어 및 데이터 전송 매체의 발전으로 인해, 더욱 고효율의 비디오 신호 처리 방법 및 장치가 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 비디오 신호의 코딩 효율을 높이고자 함에 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 화면간 예측 시 단방향 모드 혹은 양방향 모드를 사용하는 과정에서 가중 예측 방법 적용 유무 결정 및 관련 설정 값들을 적응적으로 결정하고 참조 블록에 적용하여 현재 예측할 블록에 대한 예측블록을 생성하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 비디오 신호의 코딩 효율이 높아질 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비디오 신호 인코더 장치의 개략적인 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비디오 신호 디코더 장치의 개략적인 블록도.
도 3은 코딩 유닛을 분할하는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 도면.
도 4는 도 3의 분할 구조를 계층적으로 나타내는 방법의 일 실시예를 도시한 도면.
도 5는 코딩 유닛을 분할하는 본 발명의 추가적인 실시예를 나타낸 도면.
도 6은 화면내 예측을 위한 참조 픽셀 획득 방법을 나타낸 도면.
도 7은 화면내 예측에 사용되는 예측 모드들의 일 실시예를 도시한 도면.
도 8은 16x16의 크기를 갖은 변환 블록과 4x4의 서브변환블록의 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 Transform sub-block coefficients 부호화의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 10은 변환 계수 그룹내에서 1개의 변환 계수에 대해 부호 hiding의 예를 나타낸 도면이다.
도 11은 변환 계수 그룹내에서 2개의 변환 계수에 대해 부호 hiding의 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 주변 복원된 블록의 일부 상측과 좌측 샘플들과 현재 코딩 블록의 상단 및 좌측 샘플 값의 불연속성을 측정하는 방법을 나타낸 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

본 발명에서 다음 용어는 다음과 같은 기준으로 해석될 수 있고, 기재되지 않은 용어라도 하기 취지에 따라 해석될 수 있다. 코딩은 경우에 따라 인코딩 또는 디코딩으로 해석될 수 있고, 정보(information)는 값(values), 파라미터(parameter), 계수(coefficients), 성분(elements) 등을 모두 포함하는 용어로서, 경우에 따라 의미는 달리 해석될 수 있으므로 본 발명은 이에 한정되지 아니한다. '유닛'은 영상(픽쳐) 처리의 기본 단위 또는 픽쳐의 특정 위치를 지칭하는 의미로 사용되었으며, 경우에 따라서는 '블록', '파티션' 또는 '영역' 등의 용어와 서로 혼용하여 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 유닛은 코딩 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛을 모두 포함하는 개념으로 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 신호 인코딩 장치의 개략적인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 인코딩 장치(100)는 크게 변환부(110), 양자화부(115), 역양자화부(120), 역변환부(125), 필터링부(130), 예측부(150) 및 엔트로피 코딩부(160)를 포함한다.

변환부(110)는 입력 받은 비디오 신호에 대한 화소값을 변환하여 변환 계수 값을 획득한다. 예를 들어, 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT) 또는 웨이블릿 변환(Wavelet Transform) 등이 사용될 수 있다. 특히 이산 코사인 변환은 입력된 픽쳐 신호를 일정 크기의 블록 형태로 나누어 변환을 수행하게 된다. 변환에 있어서 변환 영역 내의 값들의 분포와 특성에 따라서 코딩 효율이 달라질 수 있다.

양자화부(115)는 변환부(110)에서 출력된 변환 계수 값을 양자화한다. 역양자화부(120)에서는 변환 계수 값을 역양자화하고, 역변환부(125)에서는 역양자화된 변환 계수값을 이용하여 원래의 화소값을 복원한다.

필터링부(130)는 복원된 픽쳐의 품질 개선을 위한 필터링 연산을 수행한다. 예를 들어, 디블록킹 필터 및 적응적 루프 필터 등이 포함될 수 있다. 필터링을 거친 픽쳐는 출력되거나 참조 픽쳐로 이용하기 위하여 복호 픽쳐 버퍼(Decoded Picture Buffer, 156)에 저장된다.

코딩 효율을 높이기 위하여 픽쳐 신호를 그대로 코딩하는 것이 아니라, 예측부(150)를 통해 이미 코딩된 영역을 이용하여 픽쳐를 예측하고, 예측된 픽쳐에 원 픽쳐와 예측 픽쳐 간의 레지듀얼 값을 더하여 복원 픽쳐를 획득하는 방법이 사용된다. 인트라 예측부(152)에서는 현재 픽쳐 내에서 화면내 예측을 수행하며, 인터 예측부(154)에서는 복호 픽쳐 버퍼(156)에 저장된 참조 픽쳐를 이용하여 현재 픽쳐를 예측한다. 인트라 예측부(152)는 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들로부터 화면내 예측을 수행하여, 화면내 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(160)에 전달한다. 인터 예측부(154)는 다시 모션 추정부(154a) 및 모션 보상부(154b)를 포함하여 구성될 수 있다. 모션 추정부(154a)에서는 복원된 특정 영역을 참조하여 현재 영역의 모션 벡터값을 획득한다. 모션 추정부(154a)에서는 참조 영역의 위치 정보(참조 프레임, 모션 벡터 등) 등을 엔트로피 코딩부(160)로 전달하여 비트스트림에 포함될 수 있도록 한다. 모션 추정부(154a)에서 전달된 모션 벡터값을 이용하여 모션 보상부(154b)에서는 화면간 모션 보상을 수행한다.

엔트로피 코딩부(160)는 양자화된 변환 계수, 화면간 부호화 정보, 화면내 부호화 정보 및 인터 예측부(154)로부터 입력된 참조 영역 정보 등을 엔트로피 코딩하여 비디오 신호 비트스트림을 생성한다. 여기서 엔트로피 코딩부(160)에서는 가변 길이 코딩(Variable Length Coding, VLC) 방식과 산술 코딩(arithmetic coding) 등이 사용될 수 있다. 가변 길이 코딩(VLC) 방식은 입력되는 심볼들을 연속적인 코드워드로 변환하는데, 코드워드의 길이는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 자주 발생하는 심볼들을 짧은 코드워드로, 자주 발생하지 않은 심볼들은 긴 코드워드로 표현하는 것이다. 가변 길이 코딩 방식으로서 컨텍스트 기반 적응형 가변 길이 코딩(Context-based Adaptive Variable Length Coding, CAVLC) 방식이 사용될 수 있다. 산술 코딩은 연속적인 데이터 심볼들을 하나의 소수로 변환하는데, 산술 코딩은 각 심볼을 표현하기 위하여 필요한 최적의 소수 비트를 얻을 수 있다. 산술 코딩으로서 컨텍스트 기반 적응형 산술 부호화(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code, CABAC)가 이용될 수 있다.

상기 생성된 비트스트림은 NAL(Network Abstraction Layer) 유닛을 기본 단위로 캡슐화 되어 있다. NAL 유닛은 부호화된 슬라이스 세그먼트를 포함하는데, 상기 슬라이스 세그먼트는 정수 개의 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit)으로 이루어진다. 비디오 디코더에서 비트스트림을 디코딩하기 위해서는 먼저 비트스트림을 NAL 유닛 단위로 분리한 후, 분리 된 각각의 NAL 유닛을 디코딩해야 한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비디오 신호 디코딩 장치(200)의 개략적인 블록도이다. 도 2를 참조하면 본 발명의 디코딩 장치(200)는 크게 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(225), 필터링부(230), 예측부(250)를 포함한다.

엔트로피 디코딩부(210)는 비디오 신호 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여, 각 영역에 대한 변환 계수, 모션 정보 등을 추출한다. 역양자화부(220)는 엔트로피 디코딩된 변환 계수를 역양자화하고, 역변환부(225)는 역양자화된 변환 계수를 이용하여 원래의 화소값을 복원한다.

한편, 필터링부(230)는 픽쳐에 대한 필터링을 수행하여 화질을 향상시킨다. 여기에는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 디블록킹 필터 및/또는 픽쳐 전체의 왜곡 제거를 위한 적응적 루프 필터 등이 포함될 수 있다. 필터링을 거친 픽쳐는 출력되거나 다음 프레임에 대한 참조 픽쳐로 이용하기 위하여 복호 픽쳐 버퍼(Decoded Picture Buffer, 256)에 저장된다.

또한, 본 발명의 예측부(250)는 인트라 예측부(252) 및 인터 예측부(254)를 포함하고, 전술한 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩된 부호화 타입, 각 영역에 대한 변환 계수, 모션 정보 등을 활용하여 예측 픽쳐를 복원하게 된다.

이와 관련하여, 상기 인트라 예측부(252)에서는 현재 픽쳐 내의 디코딩된 샘플로부터 화면내 예측을 수행하게 된다. 인터 예측부(254)는 복호 픽쳐 버퍼(256)에 저장된 참조 픽쳐 및 모션 정보를 이용하여 예측 픽쳐를 생성한다. 인터 예측부(254)는 다시 모션 추정부(254a) 및 모션 보상부(254b)를 포함하여 구성될 수 있다. 모션 추정부(254a)에서는 현재 블록과 코딩에 사용하는 참조 픽쳐의 참조 블록간의 위치 관계를 나타내는 모션 벡터를 획득하여 모션 보상부(254b)로 전달한다.

상기 인트라 예측부(252) 또는 인터 예측부(254)로부터 출력된 예측값, 및 역변환부(225)로부터 출력된 화소값이 더해져서 복원된 비디오 프레임이 생성된다.

이하에서는, 상기 인코딩 장치(100)와 디코딩 장치(200)의 동작에 있어서, 도 3 내지 도 5를 참조하여 코딩 유닛 및 예측 유닛 등을 분할하는 방법을 설명하기로 한다.

코딩 유닛이란 상기에서 설명한 비디오 신호의 처리 과정에서, 예를 들어 화면내(intra)/화면간(inter) 예측, 변환(transform), 양자화(quantization) 및/또는 엔트로피 코딩(entropy coding) 등의 과정에서 픽쳐를 처리하기 위한 기본 단위를 의미한다. 하나의 픽쳐를 코딩하는 데 있어서 사용되는 코딩 유닛의 크기는 일정하지 않을 수 있다. 코딩 유닛은 사각형 형태를 가질 수 있고, 하나의 코딩 유닛은 다시 여러 개의 코딩 유닛으로 분할 가능하다.

도 3은 코딩 유닛을 분할하는 본 발명의 일 실시예를 나타낸다. 예를 들어, 2N X 2N 크기를 가지는 하나의 코딩 유닛은 다시 N X N 크기를 가지는 네 개의 코딩 유닛으로 분할될 수 있다. 이러한 코딩 유닛의 분할은 재귀적으로 이루어질 수 있으며, 모든 코딩 유닛들이 동일한 형태로 분할될 필요는 없다. 다만, 코딩 및 처리과정에서의 편의를 위하여 최대 코딩 유닛의 크기 및/또는 최소 코딩 유닛의 크기에 대한 제한이 있을 수 있다.

하나의 코딩 유닛에 대하여, 해당 코딩 유닛이 분할되는지 여부를 나타내는 정보를 저장할 수 있다. 도 4는 도 3에서 도시하는 코딩 유닛의 분할 구조를 플래그 값을 이용하여 계층적으로 나타내는 방법에 대한 일 실시예를 도시한 것이다. 코딩 유닛의 분할 여부를 나타내는 정보는 해당 유닛이 분할 된 경우 '1', 분할되지 않은 경우 '0'의 값으로 할당할 수 있다. 도 4에서 도시하듯이, 분할 여부를 나타내는 플래그 값이 1이면 해당 노드에 대응하는 코딩 유닛은 다시 4개의 코딩 유닛으로 나누어지고, 0이면 더 이상 나누어지지 않고 해당 코딩 유닛에 대한 처리 프로세스가 수행될 수 있다.

상기에서 설명한 코딩 유닛의 구조는 재귀적인 트리 구조를 이용하여 나타낼 수 있다. 즉, 하나의 픽쳐 또는 최대 크기 코딩 유닛을 루트(root)로 하여, 다른 코딩 유닛으로 분할되는 코딩 유닛은 분할된 코딩 유닛의 개수만큼의 자식(child) 노드를 가지게 된다. 따라서, 더 이상 분할되지 않는 코딩 유닛이 리프(leaf) 노드가 된다. 하나의 코딩 유닛에 대하여 정방형 분할만이 가능하다고 가정할 때, 하나의 코딩 유닛은 최대 4개의 다른 코딩 유닛으로 분할될 수 있으므로 코딩 유닛을 나타내는 트리는 쿼드 트리(Quad tree) 형태가 될 수 있다.

인코더에서는 비디오 픽쳐의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 코딩의 효율을 고려하여 최적의 코딩 유닛의 크기가 선택되고 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 예를 들면, 최대 코딩 유닛의 크기 및 트리의 최대 깊이가 정의될 수 있다. 정방형 분할을 할 경우, 코딩 유닛의 높이 및 너비는 부모 노드의 코딩 유닛의 높이 및 너비의 반이 되므로, 상기와 같은 정보를 이용하면 최소 코딩 유닛 크기를 구할 수 있다. 혹은 역으로, 최소 코딩 유닛 크기 및 트리의 최대 깊이를 미리 정의하여 이용하고, 이를 이용하여 최대 코딩 유닛의 크기를 유도하여 이용할 수 있다. 정방형 분할에서 유닛의 크기는 2의 배수 형태로 변화하기 때문에, 실제 코딩 유닛의 크기는 2를 밑으로 하는 로그값으로 나타내어 전송 효율을 높일 수 있다.

디코더에서는 현재 코딩 유닛이 분할되었는지 여부를 나타내는 정보를 획득할 수 있다. 이러한 정보는 특정 조건 하에만 획득하게(전송되게) 하면 효율을 높일 수 있다. 예를 들어 현재 코딩 유닛이 분할 가능한 조건은 현재 위치에서 현재 코딩 유닛 크기를 더한 것이 픽쳐의 크기보다 작고, 현재 유닛 크기가 기 설정된 최소 코딩 유닛 크기보다 큰 경우이므로, 이러한 경우에만 현재 코딩 유닛이 분할되었는지를 나타내는 정보를 획득할 수 있다.

만약 상기 정보가 코딩 유닛이 분할되었음을 나타내는 경우, 분할될 코딩 유닛의 크기는 현재 코딩 유닛의 반이 되고, 현재 처리 위치를 기준으로 하여 4개의 정방형 코딩 유닛들로 분할된다. 각 분할된 코딩 유닛들에 대해서 상기와 같은 처리를 반복할 수 있다.

도 5는 코딩 유닛을 분할하는 본 발명의 추가적인 실시예를 나타낸다. 본 발명의 추가적인 실시예에 따르면, 전술한 쿼드 트리 형태의 코딩 유닛은 수평 분할 또는 수직 분할의 바이너리 트리(binary tree) 구조로 더욱 분할될 수 있다. 즉, 루트 코딩 유닛에 대하여 정사각형의 쿼드 트리 분할이 먼저 적용되며, 쿼드 트리의 리프 노드에서 직사각형의 바이너리 트리 분할이 추가적으로 적용될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 바이너리 트리 분할은 대칭적인 수평 분할 또는 대칭적인 수직 분할일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

바이너리 트리의 각 분할 노드에서, 분할 형태(즉, 수평 분할 또는 수직 분할)를 지시하는 플래그가 추가적으로 시그널링 될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 플래그의 값이 '0'인 경우 수평 분할이 지시되고, 상기 플래그의 값이 '1'인 경우 수직 분할이 지시될 수 있다.

다만, 본 발명의 실시예에서 코딩 유닛의 분할 방법은 전술한 방법들로 한정되지 않으며, 비대칭적인 수평/수직 분할, 3개의 직사각형 코딩 유닛으로 분할되는 트리플 트리(triple tree) 등이 적용될 수도 있다.

코딩을 위한 픽쳐 예측(모션 보상)은 더 이상 나누어지지 않는 코딩 유닛(즉 코딩 유닛 트리의 리프 노드)을 대상으로 이루어진다. 이러한 예측을 수행하는 기본 단위를 이하에서는 예측 유닛(prediction unit) 또는 예측 블록(prediction block)이라고 한다.

이하, 본 명세서에서 사용되는 유닛 이라는 용어는 예측을 수행하는 기본 단위인 상기 예측 유닛을 대체하는 용어로 사용될 수 있다. 다만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 더욱 광의적으로는 상기 코딩 유닛을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.

디코딩이 수행되는 현재 유닛을 복원하기 위해서 현재 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분이 이용될 수 있다. 복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 화면내 예측만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 화면내 예측과 화면간 예측을 모두 수행할 수 있는 픽쳐(슬라이스)를 인터 픽쳐(슬라이스)라고 한다. 인터 픽쳐(슬라이스) 중 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 모션 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스)라고 하며, 최대 두 개의 모션 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스) 라고 한다.

인트라 예측부에서는 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들로부터 대상 유닛의 픽셀값을 예측하는 화면내 예측(Intra prediction)을 수행한다. 예를 들어, 현재 유닛을 중심으로, 좌측 및/또는 상단에 위치한 유닛들의 복원된 픽셀로부터 현재 유닛의 픽셀값을 예측할 수 있다. 이때, 현재 유닛의 좌측에 위치한 유닛들은 현재 유닛에 인접한 좌측 유닛, 좌측 상단 유닛 및 좌측 하단 유닛을 포함할 수 있다. 또한, 현재 유닛의 상단에 위치한 유닛들은 현재 유닛에 인접한 상단 유닛, 좌측 상단 유닛 및 우측 상단 유닛을 포함할 수 있다.

한편, 인터 예측부에서는 현재 픽쳐가 아닌 복원된 다른 픽쳐들의 정보를 이용하여 대상 유닛의 픽셀값을 예측하는 화면간 예측(Inter prediction)을 수행한다. 이때, 예측에 이용되는 픽쳐를 참조 픽쳐(reference picture)라고 한다. 화면간 예측 과정에서 현재 유닛을 예측하는데 어떤 참조 영역을 이용하는지는, 해당 참조 영역이 포함된 참조 픽쳐를 나타내는 인덱스 및 모션 벡터(motion vector) 정보 등을 이용하여 나타낼 수 있다.

화면간 예측에는 L0 예측, L1 예측 및 쌍예측(Bi-prediction)이 있을 수 있다. L0 예측은 L0 픽쳐 리스트에 포함된 1개의 참조 픽쳐를 이용한 예측이고, L1 예측은 L1 필쳐 리스트에 포함된 1개의 참조 픽쳐를 이용한 예측을 의미한다. 이를 위해서는 1세트의 모션 정보(예를 들어, 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스)가 필요할 수 있다. 쌍예측 방식에서는 최대 2개의 참조 영역을 이용할 수 있는데, 이 2개의 참조 영역은 동일한 참조 픽쳐에 존재할 수도 있고, 서로 다른 픽쳐에 각각 존재할 수도 있다. 즉, 쌍예측 방식에서는 최대 2세트의 모션 정보(예를 들어, 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스)가 이용될 수 있는데, 2개의 모션 벡터가 동일한 참조 픽쳐 인덱스에 대응될 수도 있고 서로 다른 참조 픽쳐 인덱스에 대응될 수도 있다. 이때, 참조 픽쳐들은 시간적으로 현재 픽쳐 이전이나 이후 모두에 표시(또는 출력)될 수 있다.

모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스를 이용하여 현재 유닛의 참조 유닛을 획득할 수 있다. 상기 참조 유닛은 상기 참조 픽쳐 인덱스를 가진 참조 픽쳐 내에 존재한다. 또한, 상기 모션 벡터에 의해서 특정된 유닛의 픽셀값 또는 보간(interpolation)된 값이 상기 현재 유닛의 예측값(predictor)으로 이용될 수 있다. 서브펠(sub-pel) 단위의 픽셀 정확도를 갖는 모션 예측을 위하여 이를 테면, 휘도 신호에 대하여 8-탭 보간 필터가, 색차 신호에 대하여 4-탭 보간 필터가 사용될 수 있다. 다만, 서브펠 단위의 모션 예측을 위한 보간 필터는 이에 한정되지 않는다. 이와 같이 모션 정보를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 유닛의 텍스쳐를 예측하는 모션 보상(motion compensation)이 수행된다.

이하, 도 6 및 도 7을 참고로 본 발명의 실시예에 따른 화면내 예측 방법을 더욱 구체적으로 설명하도록 한다. 전술한 바와 같이, 인트라 예측부에서는 현재 유닛의 좌측 및/또는 상단에 위치한 인접 픽셀들을 참조 픽셀로 이용하여 현재 유닛의 픽셀값을 예측한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 현재 유닛의 크기가 NXN일 경우, 현재 유닛의 좌측 및/또는 상단에 위치한 최대 4N+1개의 인접 픽셀들을 사용하여 참조 픽셀들이 설정될 수 있다. 참조 픽셀로 사용될 적어도 일부의 인접 픽셀이 아직 복원되지 않은 경우, 인트라 예측부는 기 설정된 규칙에 따른 참조 샘플 패딩 과정을 수행하여 참조 픽셀을 획득할 수 있다. 또한, 인트라 예측부는 화면내 예측의 오차를 줄이기 위해 참조 샘플 필터링 과정을 수행할 수 있다. 즉, 인접 픽셀들 및/또는 참조 샘플 패딩 과정에 의해 획득된 픽셀들에 필터링을 수행하여 참조 픽셀들이 획득할 수 있다. 인트라 예측부는 이와 같이 획득된 참조 픽셀들을 이용하여 현재 유닛의 픽셀들을 예측한다.

도 7은 화면내 예측에 사용되는 예측 모드들의 일 실시예를 도시한다. 화면내 예측을 위해, 화면내 예측 방향을 지시하는 화면내 예측 모드 정보가 시그널링될 수 있다. 현재 유닛이 화면내 예측 유닛일 경우, 비디오 신호 디코딩 장치는 비트스트림으로부터 현재 유닛의 화면내 예측 모드 정보를 추출한다. 비디오 신호 디코딩 장치의 인트라 예측부는 추출된 화면내 예측 모드 정보에 기초하여 현재 유닛에 대한 화면내 예측을 수행한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 화면내 예측 모드는 총 67개의 모드를 포함할 수 있다. 각각의 화면내 예측 모드는 기 설정된 인덱스(즉, 인트라 모드 인덱스)를 통해 지시될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 인트라 모드 인덱스 0은 평면(planar) 모드를 지시하고, 인트라 모드 인덱스 1은 DC 모드를 지시하며, 인트라 모드 인덱스 2~66은 서로 다른 방향 모드들(즉, 각도 모드들)을 각각 지시할 수 있다. 화면내 예측부는 현재 유닛의 화면내 예측 모드 정보에 기초하여, 현재 유닛의 화면내 예측에 사용될 참조 픽셀들 및/또는 보간된 참조 픽셀들을 결정한다. 인트라 모드 인덱스가 특정 방향 모드를 지시할 경우, 현재 유닛의 현재 픽셀로부터 상기 특정 방향에 대응하는 참조 픽셀 또는 보간된 참조 픽셀이 현재 픽셀의 예측에 사용된다. 따라서, 화면내 예측 모드에 따라 서로 다른 세트의 참조 픽셀들 및/또는 보간된 참조 픽셀들이 화면내 예측에 사용될 수 있다.

참조 픽셀들 및 화면내 예측 모드 정보를 이용하여 현재 유닛의 화면내 예측이 수행되고 나면, 비디오 신호 디코딩 장치는 역변환부로부터 획득된 현재 유닛의 잔차 신호를 현재 유닛의 화면내 예측값과 더하여 현재 유닛의 픽셀 값들을 복원한다.

도8은 16x16의 크기를 갖은 변환 블록과 4x4의 서브변환블록의 예를 나타낸 도면이다. 서브변환 블록 단위로 변환 후 계수(이하 변환계수)를 여러 방법으로 스캔하여 여러 종류의 신택스 요소로 나타낸 다음 확률모델 혹은 bypass로 CABAC(Context-Based Adaptive Binary Arithmetic Coding)의 입력 값이 된다.

도 9는 Transform sub-block coefficients 부호화의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도9-1은 변환 블록내 4x4단위로 구성된 coefficient group(CG)의 변환 계수를 나타낸 실시예이다. 도9-2는 상기 도9-1을 부호화 하기위해 Significance flag, coefficient level greater than 1, coefficient level greater than2, Sign flag, remaining level(remaining absolute level) 플래그 들을 사용한다. Significance flag는 변환계수의 위치를 알려주는 지시자이다. coefficient level greater than 1는 절대값이 0보다 큰 변환계수 중 1보다 큰지 작은지에 대한 지시자이며 스캔순서에 의해 첫번째부터 8번째 계수들에 대해서만 표시하며 9번째 이상은 표시하지 않는다. coefficient level greater than2는 coefficient level greater than1로 지시된 변화 계수 중에서 스캔 순서에 의해 절대값이 2보다 큰 첫번째에 대해서만 지시자로 사용된다. Sign flag는 변환계수의 부호 정보를 알려주는 지시자이다. remaining level(remaining absolute level)은 상기 지시자들을 빼고 남은 절대값의 크기를 정수로 지시한다. 상기 CG크기는 일실시예로 8x8, 8x4,4x8, 16x16등 다양한 크기로 확장 가능하다. 변환 블록 또한 확장 가능하다.

도 10은 변환 계수 그룹내에서 1개의 변환 계수에 대해 부호 hiding의 예를 나타낸 도면이다. 하나의 변환 계수 -3에 대한 부호 hiding에 관한 일 실시예이다. 도10-1은 도10-2처럼 분리하여 고려할 수 있고 실제 부호 (-)에 대해 인코더는 hiding하고자 하는 변환계수의 부호를 부호조합 2가지 각각에 대해서 변환/양자화/역양자화/역변환으로 변환계수 그룹 전체 혹은 일부에 대해(그룹 전체 혹은 일부는 역변환에만 한정할 수 있다.) 샘플값(잔차 값) 재 복원하여 도12에 기술된 discontinuity를 판단하는 방법으로 각각의 부호조합에 대해 cost값을 계산한다. 역변환의 횟수를 최소화 하는 방법도 고려할 수 있다. 절대값이 1인 non-zero coefficient 각각에 대해서만 한번씩 역변환을 하고 reconstructed elemental residual or 템플릿 형태로 lookup table에 미리 계산되고 저장 할 수 있다. 최소 cost값으로 정렬하여 그중 가장 작은 것에 대해서 1비트로 cost의 부호조합이 원래 변환계수의 실제 부호와 맞으면 1이고 맞지 않으면 0이 되며, 0일 때는 2번째를 정답으로 판단하고 역변환하고 다음 순서를 진행한다. 상기 1비트는 최소 cost를 갖는 부호 조합이 맞냐/맞지 않느냐로 context model를 만들어 사용 할 수 있다.

도 11은 변환 계수 그룹내에서 2개의 변환 계수에 대해 부호 hiding의 예를 나타낸 도면이다. 2개의 부호 비트를 hiding하는 방법으로 부호의 조합은 2^2개가 가능하다. 예를 들면 부호조합1:(+ +), 부호조합2: (+ -), 부호조합3:(- +), 부호조합4: (- -)이 될 수 있다. 인코더는 부호 hiding하고자 하는 변환계수의 부호를 부호조합4가지 각각에 대해서 변환/양자화/역양자화/역변환으로 변환계수 그룹을 재 복원하여 도12에 기술된 discontinuity를 판단하는 방법으로 각각의 부호조합에 대해 cost값을 계산한다. 역변환의 횟수를 최소화 하는 방법도 고려할 수 있다. 절대값이 1인 non-zero coefficient 각각에 대해서만 한번씩 역변환을 하고 reconstructed elemental residual or 템플릿 형태로 lookup table에 미리 계산되고 저장 할 수 있다. 최소 cost값으로 정렬하여 그중 작은 것 2개에 대해서 1비트로 가장 작은 cost의 부호조합이 원래 변환계수의 부호가 맞으면 1이고 맞지 않으면 0이 되며 이때 2번째를 정답으로 판단하고 역 변환하고 다음 순서를 진행한다. 상기 1비트는 최소 cost를 갖는 부호 조합이 맞냐/맞지 않느냐로 context model를 만들어 사용 할 수 있다.

혹은 다른 방법으로 상기 부호조합예 1~4번에 대해 Truncated unary로 이진화를 하면 0, 01, 001, 011로 cost가 작은 값에서 큰 값으로 이진화를 할 수 있다. 이때의 context model은 첫번째 빈과 두번째 빈까지에 대해서 (+)이면 context index 0, (-)이면 context index 1로 정하고 각각의 확률 초기값을 기 설정된 값으로 사용하거나 입력 값 등의 여러 방법들 중 하나로 정해 질 수 있다. 혹은 첫번째 빈에 대해서만 context model를 (+)이면 context index 0, (-)이면 context index 1로 정하고 각각의 확률 초기값을 기 설정된 값으로 사용하거나 입력 값 등의 여러 방법들 중 하나로 정해 질 수 있다.

같은 개념으로 부호 hiding 하려는 변환계수의 수를 확장 할 수 있다. 6비트에 대해서 cost 상위 2개에 대해서 1비트 context modeling, 혹은 상위 4개에 대해서 앞서 언급한 4개의 경우에 대한 context modeling, 혹은 상위 6개에 대해서 truncated unary이진화 방법으로 0, 01, 001, 0001, 00001, 00011로 하고 처음과 2번째 빈에 대해서 (+)이면 context index 0, (-)이면 context index 1을 적용하여 모델링 할 수 있다. 혹은 첫번째 빈에 대해서만 (+)이면 context index 0, (-)이면 context index 1을 적용하여 모델링 할 수 있다.

상기와 같은 개념을 적용하여 보다 많은 변환계수에 대해 부호 hiding을 확장 적용할 수 있다.

도 12는 주변 복원된 블록의 일부 상측과 좌측 샘플들과 현재 코딩 블록의 상단 및 좌측 샘플값의 불연속성을 측정하는 방법을 나타낸 도면이다.

아래 수학식1과 같이 정의 하여 cost값을 계산 할 수 있다. Cost를 계산하는 방법은 보다 다양한 방법으로 정의하여 사용할 수 있고 수학식1은 그중 일 실시예일 뿐이다.

where R is reconstructed neighbors, P is prediction of the current block, and r is the residual hypothesis. The term (-R_-1+2R₀-P₁) can be calculated only once per block and only residual hypothesis is subtracted.

이상에서는 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 수정, 변경을 할 수 있다. 따라서 본 발명의 상세한 설명 및 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에 속한 사람이 용이하게 유추할 수 있는 것은 본 발명의 권리범위에 속하는 것으로 해석된다.

100 : 인코딩 장치 200 : 디코딩 장치

Claims (1)

1. 비디오 신호 처리 장치 및 방법.
   

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