KR20200014913A

KR20200014913A - 인터 예측 기반의 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치

Info

Publication number: KR20200014913A
Application number: KR1020207000633A
Authority: KR
Inventors: 이재호; 임재현; 서정동
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2017-07-04
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2020-02-11
Also published as: US20200154124A1; WO2019009546A1

Abstract

인터 예측 기반의 영상 복호화 방법을 개시한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 방법은, 현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 상기 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도하는 단계, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계; 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된 경우, 상기 제1 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계; 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 상기 현재 블록의 서브 블록에 상기 템플릿 매칭을 수행하여 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도하는 단계; 및 상기 유도된 제1 움직임 정보 및 상기 제2 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함한다. 상기 템플릿 매칭은 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 참조 픽쳐 내 참조 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보를 유도하는 모드를 나타낸다.

Description

인터 예측 기반의 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치

본 발명은 정지 영상 또는 동영상의 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인터 예측 모드(inter prediction mode)를 기반으로 움직임 벡터를 유도함으로써 정지 영상 또는 동영상을 부호화/복호화하는 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 영상, 이미지, 음성 등의 미디어가 압축 부호화의 대상이 될 수 있으며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다.

차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.

따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다.

기존의 템플릿 매칭(template matching) 방식은 인코더/디코더에서 코딩 블록(coding block) 단위로 템플릿 매칭이 수행되고 이후 서브 블록(sub-block) 단위로 템플릿 매칭이 수행된다. 다만, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 항상 수행하는 경우, 특정 조건(예를 들어, 모션이 크지 않은 경우)에서는 오히려 압축 성능이 떨어질 수 있다. 또한, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 항상 수행하는 경우, 인코더/디코더의 복잡도가 증가한다. 즉, 경우에 따라, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략(skip)하고 코딩 블록 단위의 템플릿 매칭만을 수행함으로써 압축 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 인코더/디코더가 템플릿 매칭을 이용하여 움직임 벡터를 유도(derive)하는 과정에서, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 방법 및 장치를 제공함에 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 양상은, 인터 예측 기반의 영상 복호화 방법에 있어서, 현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 상기 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도하는 단계, 여기서 상기 템플릿 매칭은 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 참조 픽쳐 내 참조 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보를 유도하는 모드를 나타냄; 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계; 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된 경우, 상기 제1 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계; 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 상기 현재 블록의 서브 블록에 상기 템플릿 매칭을 수행하여 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도하는 단계; 및 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 상기 제1 움직임 정보 및 상기 제2 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함한다.

바람직하게, 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역은, 상기 현재 블록의 상단 이웃 샘플들 및/또는 상기 현재 블록의 좌측 이웃 샘플들을 포함하고, 상기 참조 블록의 주변 템플릿 영역은, 상기 참조 블록의 상단 이웃 샘플들 및/또는 상기 참조 블록의 좌측 이웃 샘플들을 포함한다.

바람직하게, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서, 참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제2 예측자가 모두 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성되거나, 또는, 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성된 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된다.

바람직하게, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서, 참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제2 예측자가, 각각 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐 및 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 이용하여 생성된 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된다.

바람직하게, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 현재 블록의 참조 픽쳐 리스트가 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐들 만을 포함하는 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된다.

바람직하게, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서, 참조 픽쳐 리스트에 포함된 상기 현재 블록의 참조 픽쳐가 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 포함하거나, 또는, 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐와 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 모두 포함하는 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된다.

바람직하게, 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서, 상기 현재 블록의 참조 픽쳐 리스트가 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐들 만을 포함하는 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정하되, 상기 현재 블록의 참조 픽쳐 리스트가 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 포함하거나, 상기 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐와 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 모두 포함하는 경우, 참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제2 예측자가, 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐 및 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 이용하여 생성된 경우 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정되며, 상기 제1 예측자와 상기 제2 예측자가 모두 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성되거나, 또는, 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성된 경우 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된다.

바람직하게, 상기 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도하는 단계는, 상기 현재 블록을 동일한 크기를 갖는 복수의 서브 블록들로 분할하는 단계; 상기 제1 움직임 정보를 상기 복수의 서브 블록들의 임시 움직임 정보로써 획득하는 단계; 및 상기 제1 움직임 정보를 기반으로 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 적용하여 상기 제2 움직임 정보를 유도하는 단계를 더 포함하되, 상기 복수의 서브 블록들 중 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 이웃하는 좌측 서브 블록들 및/또는 상측 서브 블록들 각각에 대해 상기 템플릿 매칭이 적용된다.

바람직하게, 상기 제1 움직임 정보를 기반으로 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 적용하여 상기 제2 움직임 정보를 유도하는 단계에 있어서, 상기 좌측 서브 블록들의 주변 템플릿 영역 및/또는 상기 상측 서브 블록의 주변 템플릿 영역과, 상기 제1 움직임 정보에 의해 식별되는 참조 블록의 인접 영역의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보가 상기 서브 블록의 최종 움직임 정보로써 유도된다.

바람직하게, 현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 상기 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도하는 단계는, 상기 현재 블록의 복호화된 이웃 블록의 움직임 정보를 기반으로 움직임 벡터 후보 리스트를 구성하는 단계; 상기 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터에 각각에 대해 상기 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터가 지시하는 참조 블록의 주변 템플릿 영역과 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 획득하는 단계; 상기 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중 최소 차분값을 갖는 움직임 벡터를 임시 움직임 벡터로써 결정하는 단계; 및 상기 임시 움직임 벡터에 의해 식별되는 참조 블록의 인접 영역의 주변 템플릿 영역과, 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 벡터를 상기 제1 움직임 정보로써 결정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게, 상기 현재 블록의 인터 예측 모드가, 상기 현재 블록의 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록을 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 모드인 머지 모드인지 여부를 확인하는 단계; 상기 현재 블록의 인터 예측 모드가 상기 머지 모드이면, 상기 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용되었는지 여부를 확인하는 단계, 여기서 상기 DSMVD 모드는 움직임 관련 정보가 전송되지 않고 디코더가 움직임 정보를 유도하는 모드를 지시함; 및 상기 현재 블록에 상기 DSMVD 모드가 적용된 경우, 상기 현재 블록에 상기 템플릿 매칭이 적용되었는지 여부를 확인하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 일 양상은, 인터 예측 기반의 영상 복호화 장치에 있어서, 현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 상기 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도하는 제1 움직임 정보 유도부, 여기서 상기 템플릿 매칭은 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 참조 픽쳐 내 참조 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보를 유도하는 모드를 나타냄; 상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 결정부; 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 상기 현재 블록의 서브 블록에 상기 템플릿 매칭을 수행하여 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도하는 제2 움직임 정보 유도부; 및 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된 경우 상기 제1 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하고, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우 상기 제1 움직임 정보 및 상기 제2 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 경우에 따라 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략(skip)함으로써 예측의 정확도와 압축 성능을 향상시킬 수 있고, 인코더/디코더의 복잡도(complexity)를 낮출 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 현재 블록이 True bi-prediction인 경우 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략함으로써 예측의 정확도와 압축 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 현재 블록이 LD case(low delay case)가 아닌 경우, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략함으로써 예측의 정확도와 압축 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 현재 블록이 True bi-prediction인지 여부와 LD case가 아닌지 여부를 함께 고려함으로써, 복잡도를 낮추고 압축 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.
도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.
도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 템플릿 매칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 코딩 블록에 템플릿 매칭이 수행된 후 서브 블록들에 템플릿 매칭이 수행되는 것을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 템플릿 및 템플릿 매칭이 수행되는 서브 블록들을 나타낸다.
도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 바이래터럴 매칭을 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인코딩 절차의 순서도를 나타낸다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디코딩 절차의 순서도를 나타낸다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 코딩 블록과 서브 블록에 템플릿 매칭이 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭이 선택적으로 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭이 선택적으로 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 코딩 블록에 템플릿 매칭이 수행된 이후, 서브 블록에 선택적으로 템플릿 매칭이 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터 예측부의 블록도를 나타낸다.
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터 예측 기반의 영상 복호화 방법의 순서도를 나타낸다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 당업자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.

이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.

이하 본 명세서에서 '블록' 또는 '유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 과정이 수행되는 단위를 의미하며, 샘플(또는 화소, 픽셀)의 다차원 배열로 구성될 수 있다.

'블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있으며, 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 의미할 수도 있다. 또한, 휘도(luma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열과 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 다차원 배열을 모두 포함하여 통칭할 수도 있다.

예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 인코딩/디코딩의 수행 대상이 되는 샘플의 배열을 의미하는 코딩 블록(CB: Conding Block), 복수의 코딩 블록으로 구성되는 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 동일한 예측이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 예측 블록(PB: Prediction Block)(또는 예측 유닛(PU: Prediction Unit)), 동일한 변환이 적용되는 샘플의 배열을 의미하는 변환 블록(TB: Transform Block)(또는 변환 유닛(TU: Transform Unit))을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.

또한, 본 명세서 별도의 언급이 없는 한, '블록' 또는 '유닛'은 휘도(luma) 성분 및/또는 색차(chroma) 성분에 대한 샘플의 배열을 인코딩/디코딩하는 과정에서 이용되는 신택스 구조(syntax sturcture)를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 여기서, 신택스 구조는 특정한 순서로 비트스트림 내 존재하는 0 또는 그 이상의 신택스 요소(syntax element)를 의미하며, 신택스 요소는 비트스트림 내에서 표현되는 데이터의 요소를 의미한다.

예를 들어, '블록' 또는 '유닛'은 코딩 블록(CB)과 해당 코딩 블록(CB)의 인코딩을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 복수의 코딩 유닛으로 구성되는 코딩 트리 유닛(CU: Coding Tree Unit), 예측 블록(PB)과 해당 예측 블록(PB)의 예측을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 예측 유닛(PU: Prediction Unit), 변환 블록(TB)과 해당 변환 블록(TB)의 변환을 위해 이용되는 신택스 구조를 포함하는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 모두 포함하는 의미로 해석될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 '블록' 또는 '유닛'은 반드시 정사각형 또는 직사각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태의 샘플(또는 화소, 픽셀)의 배열을 의미할 수도 있다. 이 경우, 폴리곤(Polygon) 블록 또는 폴리곤 유닛으로 지칭될 수도 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.

도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 감산기(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 예측부(180) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(180)는 인터 예측부(181), 인트라 예측부(182)를 포함하여 구성될 수 있다.

영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 블록으로 분할한다.

감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측된 신호(predicted signal)(또는 예측된 블록(predicted block))를 감산하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 생성한다. 생성된 차분 신호(또는 차분 블록)는 변환부(120)로 전송된다.

변환부(120)는 차분 신호(또는 차분 블록)에 변환 기법(예를 들어, DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), GBT(Graph-Based Transform), KLT(Karhunen-Loeve transform) 등)을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성한다. 이때, 변환부(120)는 차분 블록에 적용된 예측 모드와 차분 블록의 크기에 따라서 결정된 변환 기법을 이용하여 변환을 수행함으로써 변환 계수들을 생성할 수 있다.

양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트 스트림으로 출력한다.

한편, 양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 차분 신호를 복원할 수 있다. 복원된 차분 신호를 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성될 수 있다.

한편, 위와 같은 압축 과정에서 인접한 블록들이 서로 다른 양자화 파라미터에 의해 양자화됨으로써 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.

필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(181)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.

복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(181)에서의 참조 픽쳐으로 사용하기 위해 저장할 수 있다.

인터 예측부(181)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.

따라서, 인터 예측부(181)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.

보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(181)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 사용하여 예측을 수행할 수 있다.

인트라 예측부(182)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측한다. 인트라 예측부(182)는, 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측된 신호(예측된 블록)를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.

인터 예측부(181) 또는 상기 인트라 예측부(182)를 통해 생성된 예측된 신호(predicted signal)(또는 예측된 블록)는 복원 신호(또는 복원 블록)를 생성하기 위해 이용되거나 차분 신호(또는 차분 블록)를 생성하기 위해 이용될 수 있다.

도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 정지 영상 또는 동영상 신호의 인코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.

도 2를 참조하면, 디코더(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산기(235), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 예측부(260)를 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 예측부(260)는 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)를 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.

디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호(즉, 비트 스트림)을 수신하고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩된다.

역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.

역변환부(230)에서는 역변환 기법을 적용하여 변환 계수를 역변환하여 차분 신호(residual signal)(또는 차분 블록)를 획득하게 된다.

가산기(235)는 획득된 차분 신호(또는 차분 블록)를 예측부(260)(즉, 인터 예측부(261) 또는 인트라 예측부(262))로부터 출력된 예측된 신호(predicted signal)(또는 예측된 블록)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)가 생성된다.

필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)(또는 복원 블록)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(261)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.

본 명세서에서, 인코더(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(181) 및 인트라 예측부(182)에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 필터링부(240), 인터 예측부(261) 및 인트라 예측부(262)에도 동일하게 적용될 수 있다.

블록 분할 구조

일반적으로 정지 영상 또는 동영상 압축 기술(예를 들어, HEVC)에서는 블록 기반의 영상 압축 방법을 이용한다. 블록 기반의 영상 압축 방법은 영상을 특정 블록 단위로 나누어서 처리하는 방법으로서, 메모리 사용과 연산량을 감소시킬 수 있다.

도 3은 본 발명에 적용될 수 있는 코딩 유닛의 분할 구조를 설명하기 위한 도면이다.

인코더는 하나의 영상(또는 픽쳐)을 사각형 형태의 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit) 단위로 분할한다. 그리고, 래스터 스캔 순서(raster scan order)에 따라 하나의 CTU 씩 순차적으로 인코딩한다.

HEVC에서 CTU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16 중 어느 하나로 정해질 수 있다. 인코더는 입력된 영상의 해상도 또는 입력된 영상의 특성 등에 따라 CTU의 크기를 선택하여 사용할 수 있다. CTU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CTB를 포함한다.

하나의 CTU은 쿼드-트리(Quad-tree) 구조로 분할될 수 있다. 즉, 하나의 CTU은 정사각형 형태를 가지면서 절반의 수평 크기(half horizontal size) 및 절반의 수직 크기(half vertical size)를 가지는 4개의 유닛으로 분할되어 코딩 유닛(CU: Coding Unit)이 생성될 수 있다. 이러한 쿼드-트리 구조의 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다. 즉, CU은 하나의 CTU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.

CU은 입력 영상의 처리 과정, 예컨대 인트라(intra)/인터(inter) 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위를 의미한다. CU은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 블록(CB: Coding Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 CB를 포함한다. HEVC에서 CU의 크기는 64×64, 32×32, 16×16, 8×8 중 어느 하나로 정해질 수 있다.

도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CTU와 관련된다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 CU에 해당한다.

보다 구체적으로 살펴보면, CTU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CTU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CTU은 CU에 해당한다.

CTU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 CU(a), CU(b), CU(j)는 CTU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.

1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 CU(c), CU(h), CU(i)는 CTU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.

또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 CU(d), CU(e), CU(f), CU(g)는 CTU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.

인코더에서는 비디오 영상의 특성(예를 들어, 해상도)에 따라서 혹은 부호화의 효율을 고려하여 CU의 최대 크기 또는 최소 크기를 결정할 수 있다. 그리고, 이에 대한 정보 또는 이를 유도할 수 있는 정보가 비트스트림에 포함될 수 있다. 최대 크기를 가지는 CU를 최대 코딩 유닛(LCU: Largest Coding Unit)이라고 지칭하며, 최소 크기를 가지는 CU를 최소 코딩 유닛(SCU: Smallest Coding Unit)이라고 지칭할 수 있다.

또한, 트리 구조를 갖는 CU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 CU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 CU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, CU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.

LCU가 쿼드 트리 형태로 분할되므로, LCU의 크기 및 최대 깊이 정보를 이용하면 SCU의 크기를 구할 수 있다. 또는 역으로, SCU의 크기 및 트리의 최대 깊이 정보를 이용하면, LCU의 크기를 구할 수 있다.

하나의 CU에 대하여, 해당 CU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 CU 플래그(split_cu_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 모드는 SCU을 제외한 모든 CU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 CU은 다시 4개의 CU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 CU은 더 이상 나누어지지 않고 해당 CU에 대한 처리 과정이 수행될 수 있다.

상술한 바와 같이, CU는 인트라 예측 또는 인터 예측이 수행되는 코딩의 기본 단위이다. HEVC는 입력 영상을 보다 효과적으로 코딩하기 위하여 CU를 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 단위로 분할한다.

PU는 예측 블록을 생성하는 기본 단위로서, 하나의 CU 내에서도 PU 단위로 서로 다르게 예측 블록을 생성할 수 있다. 다만, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 인트라 예측과 인터 예측이 혼합되어 사용되지 않으며, 하나의 CU 내에 속한 PU들은 동일한 예측 방법(즉, 인트라 예측 혹은 인터 예측)으로 코딩된다.

PU는 쿼드-트리 구조로 분할되지 않으며, 하나의 CU에서 미리 정해진 형태로 한번 분할된다. 이에 대하여 아래 도면을 참조하여 설명한다.

도 4는 본 발명에 적용될 수 있는 예측 유닛을 설명하기 위한 도면이다.

PU는 PU가 속하는 CU의 코딩 모드로 인트라 예측 모드가 사용되는지 인터 예측 모드가 사용되는지에 따라 상이하게 분할된다.

도 4(a)는 인트라 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시하고, 도 4(b)는 인터 예측 모드가 사용되는 경우의 PU를 예시한다.

도 4(a)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 2가지 타입(즉, 2N×2N 또는 N×N)으로 분할될 수 있다.

여기서, 2N×2N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU 내에 하나의 PU만이 존재하는 것을 의미한다.

반면, N×N 형태의 PU로 분할되는 경우, 하나의 CU는 4개의 PU로 분할되고, 각 PU 단위 별로 서로 다른 예측 블록이 생성된다. 다만, 이러한 PU의 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.

도 4(b)를 참조하면, 하나의 CU의 크기가 2N×2N(N=4,8,16,32)인 경우를 가정하면, 하나의 CU는 8가지의 PU 타입(즉, 2N×2N, N×N, 2N×N, N×2N, nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD)으로 분할될 수 있다.

인트라 예측과 유사하게, N×N 형태의 PU 분할은 CU의 휘도 성분에 대한 CB의 크기가 최소 크기인 경우(즉, CU가 SCU인 경우)에만 수행될 수 있다.

인터 예측에서는 가로 방향으로 분할되는 2N×N 형태 및 세로 방향으로 분할되는 N×2N 형태의 PU 분할을 지원한다.

또한, 비대칭 움직임 분할(AMP: Asymmetric Motion Partition) 형태인 nL×2N, nR×2N, 2N×nU, 2N×nD 형태의 PU 분할을 지원한다. 여기서, 'n'은 2N의 1/4 값을 의미한다. 다만, AMP는 PU가 속한 CU가 최소 크기의 CU인 경우 사용될 수 없다.

하나의 CTU 내의 입력 영상을 효율적으로 부호화하기 위해 코딩 유닛(CU), 예측 유닛(PU), 변환 유닛(TU)의 최적의 분할 구조는 아래와 같은 수행 과정을 거쳐 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 결정될 수 있다. 예를 들어, 64×64 CTU 내 최적의 CU 분할 과정을 살펴보면, 64×64 크기의 CU에서 8×8 크기의 CU까지의 분할 과정을 거치면서 율-왜곡 비용을 계산할 수 있다. 구체적인 과정은 다음과 같다.

1) 64×64 크기의 CU에 대해 인터/인트라 예측, 변환/양자화, 역양자화/역변환 및 엔트로피 인코딩 수행을 통해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.

2) 64×64 CU를 32×32 크기의 CU 4개로 분할하고 각 32×32 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.

3) 32×32 CU를 16×16 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 16×16 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.

4) 16×16 CU를 8×8 크기의 CU 4개로 다시 분할하고, 각 8×8 CU에 대해 최소의 율-왜곡 값을 발생시키는 최적의 PU와 TU의 분할 구조를 결정한다.

5) 위의 3)의 과정에서 산출한 16×16 CU의 율-왜곡 값과 위의 4)의 과정에서 산출한 4개 8×8 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 16×16 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 16×16 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.

6) 위의 2)의 과정에서 계산된 32×32 CU의 율-왜곡 값과 위의 5)의 과정에서 획득한 4개 16×16 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 32×32 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다. 이 과정을 나머지 3개의 32×32 CU들에 대해서도 동일하게 수행한다.

7) 마지막으로, 위의 1)의 과정에서 계산된 64×64 CU의 율-왜곡 값과 위의 6)의 과정에서 획득한 4개 32×32 CU의 율-왜곡 값의 합을 비교하여 64×64 블록 내에서 최적의 CU의 분할 구조를 결정한다.

인트라 예측 모드에서, PU 단위로 예측 모드가 선택되고, 선택된 예측 모드에 대해 실제 TU 단위로 예측과 재구성이 수행된다.

TU는 실제 예측과 재구성이 수행되는 기본 단위를 의미한다. TU는 휘도(luma) 성분에 대한 변환 블록(TB: Transform Block)과 이에 대응하는 두 개의 색차(chroma) 성분에 대한 TB를 포함한다.

앞서 도 3의 예시에서 하나의 CTU가 쿼드-트리 구조로 분할되어 CU가 생성되는 것과 같이, TU는 코딩하려는 하나의 CU로부터 쿼드-트리 구조로 계층적으로 분할된다.

TU는 쿼드-트리 구조로 분할되므로 CU로부터 분할된 TU는 다시 더 작은 하위 TU로 분할될 수 있다. HEVC에서는 TU의 크기는 32×32, 16×16, 8×8, 4×4 중 어느 하나로 정해질 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 쿼드-트리의 루트 노드(root node)는 CU와 관련된다고 가정한다. 쿼드-트리는 리프 노드(leaf node)에 도달할 때까지 분할되고, 리프 노드는 TU에 해당한다.

보다 구체적으로 살펴보면, CU는 루트 노드(root node)에 해당되고, 가장 작은 깊이(depth)(즉, depth=0) 값을 가진다. 입력 영상의 특성에 따라 CU가 분할되지 않을 수도 있으며, 이 경우 CU은 TU에 해당한다.

CU은 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(depth=1)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 1의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 a, b 및 j에 대응하는 TU(a), TU(b), TU(j)는 CU에서 한 번 분할되었으며, 1의 깊이를 가진다.

1의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 1(즉, depth=2)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 2의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 TU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 c, h 및 i에 대응하는 TU(c), TU(h), TU(i)는 CU에서 두 번 분할되었으며, 2의 깊이를 가진다.

또한, 2의 깊이를 가지는 노드 중 적어도 어느 하나는 다시 쿼드 트리 형태로 분할될 수 있으며, 그 결과 깊이 3(즉, depth=3)인 하위 노드들이 생성된다. 그리고, 3의 깊이를 가지는 하위 노드에서 더 이상 분할되지 않은 노드(즉, 리프 노드)는 CU에 해당한다. 예를 들어, 도 3(b)에서 노드 d, e, f, g에 대응하는 TU(d), TU(e), TU(f), TU(g)는 CU에서 3번 분할되었으며, 3의 깊이를 가진다.

트리 구조를 갖는 TU은 미리 정해진 최대 깊이 정보(또는, 최대 레벨 정보)를 가지고 계층적으로 분할될 수 있다. 그리고, 각각의 분할된 TU은 깊이 정보를 가질 수 있다. 깊이 정보는 TU의 분할된 횟수 및/또는 정도를 나타내므로, TU의 크기에 관한 정보를 포함할 수도 있다.

하나의 TU에 대하여, 해당 TU이 분할 되는지 여부를 나타내는 정보(예를 들어, 분할 TU 플래그(split_transform_flag))가 디코더에 전달될 수 있다. 이 분할 정보는 최소 크기의 TU을 제외한 모든 TU에 포함되어 있다. 예를 들어, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '1'이면 해당 TU은 다시 4개의 TU으로 나누어지고, 분할 여부를 나타내는 플래그의 값이 '0'이면 해당 TU은 더 이상 나누어지지 않는다.

예측(prediction)

디코딩이 수행되는 현재 처리 유닛을 복원하기 위해서 현재 처리 유닛이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 디코딩된 부분을 이용할 수 있다.

복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 인트라 예측(또는 화면 내 예측)만을 수행하는 픽쳐(슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(슬라이스), 각 유닛을 예측하기 위하여 최대 하나의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(슬라이스), 최대 두 개의 움직임 벡터 및 레퍼런스 인덱스를 이용하는 픽쳐(슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(슬라이스)라고 지칭할 수 있다.

인트라 예측은 동일한 디코딩된 픽쳐(또는 슬라이스)의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 등)으로부터 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.

인터 예측은 현재 픽쳐 이외의 픽쳐의 데이터 요소(예를 들어, 샘플 값 또는 움직임 벡터 등)의 기반하여 현재 처리 블록을 도출하는 예측 방법을 의미한다. 즉, 현재 픽쳐 이외의 복원된 다른 픽쳐 내의 복원된 영역들을 참조하여 현재 처리 블록의 픽셀값을 예측하는 방법을 의미한다.

이하, 인터 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.

인터 예측(Inter prediction)(또는 화면 간 예측)

인터 예측(또는 픽쳐간 예측)은 픽쳐들 사이에 존재하는 중복성을 제거하는 기술로 대부분 움직임 추정(motion estimation) 및 움직임 보상(motion compensation)을 통해 이루어진다.

도 5는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 인터 예측의 방향을 예시하는 도면이다.

도 5를 참조하면, 인터 예측은 하나의 블록에 대해 시간축 상에서 과거의 픽쳐 혹은 미래의 픽쳐 하나만을 참조 픽쳐로 사용하는 단방향 예측(Uni-directional prediction)과 과거와 미래 픽쳐들을 동시에 참조하는 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 나눌 수 있다.

또한, 단방향 예측(Uni-directional prediction)은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 순방향 예측(forward direction prediction)과 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 표시(또는 출력)되는 1개의 참조 픽쳐를 이용하는 역방향 예측(backward direction prediction)으로 구분될 수 있다.

인터 예측 과정(즉, 단방향 또는 양방향 예측)에서 현재 블록을 예측하는데 어떤 참조 영역(또는 참조 블록)이 이용되는지 특정하기 위하여 사용되는 움직임 파라미터(또는 정보)는 인터 예측 모드(inter prediction mode)(여기서, 인터 예측 모드는 참조 방향(즉, 단방향 또는 양방향)과 참조 리스트(즉, L0, L1 또는 양방향)을 지시할 수 있음), 참조 인덱스(reference index)(또는 참조 픽쳐 인덱스 또는 참조 리스트 인덱스), 움직임 벡터(motion vector) 정보를 포함한다. 상기 움직임 벡터 정보는 움직임 벡터, 움직임 벡터 예측자(MVP: motion vector predictor) 또는 움직임 벡터 차분값(MVD: motion vector difference)을 포함할 수 있다. 움직임 벡터 차분값은 상기 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 차분값을 의미한다.

단방향 예측은 한 쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 즉, 참조 영역(또는 참조 블록)을 특정하기 위하여 1개의 움직임 파라미터가 필요할 수 있다.

양방향 예측은 양쪽 방향에 대한 움직임 파라미터가 사용된다. 양방향 예측 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, 양방향 예측 방식에서는 최대 2개의 움직임 파라미터가 이용될 수 있는데, 2개의 움직임 벡터가 동일한 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있고 서로 다른 참조 픽쳐 인덱스를 가질 수도 있다. 이때, 참조 픽쳐들은 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 모두 표시(또는 출력)되거나 이후에 모두 표시(또는 출력)될 수 있다.

인코더는 인터 예측 과정에서 현재 블록과 가장 유사한 참조 영역을 참조 픽쳐들로부터 찾는 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행한다. 그리고, 인코더는 참조 영역에 대한 움직임 파라미터를 디코더에게 제공할 수 있다.

인코더/디코더는 움직임 파라미터를 이용하여 현재 블록의 참조 영역을 획득할 수 있다. 상기 참조 영역은 상기 참조 인덱스를 가진 참조 픽쳐 내에 존재한다. 또한, 상기 움직임 벡터에 의해서 특정된 참조 영역의 픽셀값 또는 보간(interpolation)된 값이 상기 현재 처리 블록의 예측값(predictor)으로 이용될 수 있다. 즉, 움직임 정보를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 처리 블록의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)이 수행된다.

움직임 벡터 정보와 관련한 전송량을 줄이기 위하여, 이전에 코딩된 블록들의 움직임 정보를 이용하여 움직임 벡터 예측자(mvp)를 획득하고, 이에 대한 차분값(mvd)만을 전송하는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 디코더에서는 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보들을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터 예측자를 구하고, 인코더로부터 전송된 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 움직임 벡터 예측자를 획득함에 있어서, 디코더는 이미 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보을 이용하여 다양한 움직임 벡터 후보 값들을 획득하고 그 중 하나를 움직임 벡터 예측자로 획득할 수 있다.

- 참조 픽쳐 세트 및 참조 픽쳐 리스트

다중의 참조 픽쳐를 관리하기 위하여, 이전에 디코딩된 픽쳐의 세트가 남은 픽쳐의 디코딩을 위해 복호 픽쳐 버퍼(DPB)내 저장된다.

DPB에 저장된 복원된 픽쳐 중 인터 예측에 이용되는 복원된 픽쳐를 참조 픽쳐(referece picture)로 지칭한다. 다시 말해, 참조 픽쳐(reference picture)는 디코딩 순서 상 다음의 픽쳐의 디코딩 프로세스에서 인터 예측을 위해 사용될 수 있는 샘플을 포함하는 픽쳐를 의미한다.

참조 픽쳐 세트(RPS: reference picture set)는 픽쳐와 연관된 참조 픽쳐의 세트를 의미하고, 디코딩 순서 상 이전에 연관된 모든 픽쳐로 구성된다. 참조 픽쳐 세트는 연관된 픽쳐 또는 디코딩 순서 상 연관된 픽쳐에 뒤따르는 픽쳐의 인터 예측에 이용될 수 있다. 즉, 복호 픽쳐 버퍼(DPB)에 유지되는 참조 픽쳐들은 참조 픽쳐 세트로 지칭될 수 있다. 인코더는 시퀀스 파라미터 세트(SPS: sequence parameter set)(즉, 신택스 요소로 구성되는 신택스 구조) 또는 각 슬라이스 헤더에서 참조 픽쳐 세트 정보를 디코더에게 제공할 수 있다.

참조 픽쳐 리스트(reference picture list)는 P 픽쳐(또는 슬라이스) 또는 B 픽쳐(또는 슬라이스)의 인터 예측을 위해 이용되는 참조 픽쳐의 리스트를 의미한다. 여기서, 참조 픽쳐 리스트는 2개의 참조 픽쳐 리스트로 구분될 수 있으며, 각각 참조 픽쳐 리스트 0(또는 L0) 및 참조 픽쳐 리스트 1(또는 L1)로 지칭할 수 있다. 또한, 참조 픽쳐 리스트 0에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 0(또는 L0 참조 픽쳐)로 지칭하고, 참조 픽쳐 리스트 1에 속한 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 1(또는 L1 참조 픽쳐)로 지칭할 수 있다.

P 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 하나의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0)가 이용되고, B 픽쳐(또는 슬라이스)의 디코딩 프로세스에 있어서, 2개의 참조 픽쳐 리스트(즉, 참조 픽쳐 리스트 0 및 참조 픽쳐 리스트 1)가 이용될 수 있다. 이러한, 각 참조 픽쳐 별로 참조 픽쳐 리스트를 구분하기 위한 정보는 참조 픽쳐 세트 정보를 통해 디코더에게 제공될 수 있다. 디코더는 참조 픽쳐 세트(reference picture set) 정보를 기반으로 참조 픽쳐를 참조 픽쳐 리스트 0 또는 참조 픽쳐 리스트 1에 추가한다.

참조 픽쳐 리스트 내 어느 하나의 특정 참조 픽쳐를 식별하기 위하여 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)(또는 참조 인덱스)가 이용된다.

- 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)

인터 예측된 현재 블록에 대한 예측 블록의 샘플은 참조 픽쳐 인덱스(reference picture index)에 의해 식별되는 참조 픽쳐 내 해당 참조 영역의 샘플 값으로부터 획득된다. 여기서, 참조 픽쳐 내 해당 참조 영역은 움직임 벡터의 수평 요소(horizontal component) 및 수직 요소(vertical component)에 의해 지시되는 위치의 영역을 나타낸다. 움직임 벡터가 정수 값을 가지는 경우를 제외하고, 비정수(noninteger) 샘플 좌표를 위한 예측 샘플을 생성하기 위하여 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)이 사용된다. 예를 들어, 샘플 간의 거리의 1/4 단위의 움직임 벡터가 지원될 수 있다.

HEVC의 경우, 휘도 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 8탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다. 그리고, 색차 성분의 분수 샘플 보간(fractional sample interpolation)은 4탭 필터를 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 적용한다.

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 1/4 샘플 보간을 위한 정수 및 분수 샘플 위치를 예시한다.

도 6을 참조하면, 대문자(upper-case letter)(A_i,j)가 기재된 음영 블록은 정수 샘플 위치를 나타내고, 소문자(lower-case letter)(x_i,j)가 기재된 음영 없는 블록은 분수 샘플 위치를 나타낸다.

분수 샘플은 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 정수 샘플 값에 보간 필터가 적용되어 생성된다. 예를 들어, 수평 방향의 경우, 생성하려는 분수 샘플을 기준으로 좌측의 4개의 정수 샘플 값과 우측의 4개의 정수 샘플 값에 8탭 필터가 적용될 수 있다.

- 인터 예측 모드

HEVC에서는 움직임 정보의 양을 줄이기 위하여 머지(Merge) 모드, AMVP(Advanced Motion Vector Prediction)가 이용될 수 있다.

1) 머지(Merge) 모드

머지(Merge) 모드는 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록으로부터 움직임 파라미터(또는 정보)를 도출하는 방법을 의미한다.

머지 모드에서 이용 가능한 후보의 세트는 공간적으로 이웃하는 후보(spatial neighbor candidates), 시간적 후보(temporal candidates) 및 생성된 후보(generated candidates)로 구성된다.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 공간적 후보의 위치를 예시한다.

도 7(a)를 참조하면, {A1, B1, B0, A0, B2}의 순서에 따라 각 공간적 후보 블록이 이용 가능한지 여부가 판단된다. 이때, 후보 블록이 인트라 예측 모드로 인코딩되어 움직임 정보가 존재하지 않는 경우 또는 후보 블록이 현재 픽쳐(또는 슬라이스)의 밖에 위치하는 경우에는 해당 후보 블록은 이용할 수 없다.

공간적 후보의 유효성의 판단 후, 현재 블록의 후보 블록에서 불필요한 후보 블록을 제외함으로써 공간적 머지 후보가 구성될 수 있다. 예를 들어, 현재 예측 블록의 후보 블록이 동일 코딩 블록 내 첫 번째 예측 블록인 경우 해당 후보 블록을 제외하고 또한 동일한 움직임 정보를 가지는 후보 블록들을 제외할 수 있다.

공간적 머지 후보 구성이 완료되면, {T0, T1}의 순서에 따라 시간적 머지 후보 구성 과정이 진행된다.

시간적 후보 구성에 있어서, 참조 픽쳐의 동일 위치(collocated) 블록의 우하단(right bottom) 블록(T0)이 이용 가능한 경우, 해당 블록을 시간적 머지 후보로 구성한다. 동일 위치(collocated) 블록은 선택된 참조 픽쳐에서 현재 블록에 대응되는 위치에 존재하는 블록을 의미한다. 반면, 그렇지 않은 경우, 동일 위치(collocated) 블록의 중앙(center)에 위치하는 블록(T1)을 시간적 머지 후보로 구성한다.

머지 후보의 최대 개수는 슬라이스 헤더에서 특정될 수 있다. 머지 후보의 개수가 최대 개수보다 큰 경우, 최대 개수 보다 작은 개수의 공간적 후보와 시간적 후보가 유지된다. 그렇지 않은 경우, 머지 후보의 개수는 후보 개수가 최대 개수가 될 때까지 현재까지 추가된 후보들을 조합하여 추가적인 머지 후보(즉, 조합된 쌍예측 머지 후보(combined bi-predictive merging candidates))가 생성된다.

인코더에서는 위와 같은 방법으로 머지 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 머지 후보 리스트에서 선택된 후보 블록 정보를 머지 인덱스(merge index)(예를 들어, merge_idx[x0][y0]')로써 디코더에게 시그널링한다. 도 7(b)에서는 머지 후보 리스트에서 B1 블록이 선택된 경우를 예시하고 있으며, 이 경우, 머지 인덱스(merge index)로 "인덱스 1(Index 1)"이 디코더로 시그널링될 수 있다.

디코더에서는 인코더와 동일하게 머지 후보 리스트를 구성하고, 머지 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 머지 인덱스(merge index)에 해당하는 후보 블록의 움직임 정보로부터 현재 블록에 대한 움직임 정보를 도출한다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측 블록을 생성한다(즉, 움직임 보상).

2) AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드

AMVP 모드는 주변 블록으로부터 움직임 벡터 예측 값을 유도하는 방법을 의미한다. 따라서, 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드가 디코더로 시그널링된다. 수평 및 수직 움직임 벡터 값은 유도된 움직임 벡터 예측 값과 인코더로부터 제공된 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference)를 이용하여 계산된다.

즉, 인코더에서는 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 움직임 벡터 예측자 후보 리스트에서 선택된 움직임 벡터 예측자 플래그(즉, 후보 블록 정보)(예를 들어, mvp_1X_flag[x0][y0]')를 디코더에게 시그널링한다. 디코더에서는 인코더와 동일하게 움직임 벡터 예측자 후보 리스트를 구성하고, 움직임 벡터 예측자 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 움직임 벡터 예측자 플래그에서 지시된 후보 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측자를 도출한다. 그리고, 디코더는 도출된 움직임 벡터 예측자와 인코더로부터 전송된 움직임 벡터 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 예측된 블록(즉, 예측된 샘플들의 배열)을 생성한다(즉, 움직임 보상).

AMVP 모드의 경우, 앞서 도 7에서 5개의 이용 가능한 후보들 중에서 2개의 공간적 움직임 후보가 선택된다. 첫 번째 공간적 움직임 후보는 좌측에 위치한 {A0, A1} 세트로부터 선택되고, 두 번째 공간적 움직임 후보는 상위에 위치한 {B0, B1, B2} 세트로부터 선택된다. 이때, 이웃한 후보 블록의 참조 인덱스가 현재 예측 블록과 동일하지 않은 경우, 움직임 벡터가 스케일링된다.

공간적 움직임 후보의 탐색 결과 선택된 후보 개수가 2개라면 후보 구성을 종료하나, 2개 미만인 경우 시간적 움직임 후보가 추가된다.

도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 방법을 예시하는 도면이다.

도 8을 참조하면, 디코더(특히, 도 2에서 디코더의 인터 예측부(261))는 처리 블록(예를 들어, 예측 블록)에 대한 움직임 파라미터를 복호화한다(S801).

예를 들어, 현재 블록에 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 디코더는 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다.

또한, 현재 블록에 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링 된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 벡터 예측자 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측자를 도출하고, 움직임 벡터 예측자와 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다.

디코더는 복호화된 움직임 파라미터(또는 정보)를 이용하여 현재 블록에 대한 움직임 보상을 수행한다(S802).

즉, 인코더/디코더에서는 복호화된 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 블록의 영상을 예측(즉, 현재 단위에 대한 예측 블록 생성)하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다. 인코더/디코더에서는 다시 말해, 이전에 디코딩된 참조 픽쳐 내 현재 블록과 대응되는 영역의 샘플로부터 현재 블록의 예측된 블록(즉, 예측된 샘플들의 배열)을 도출할 수 있다.

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 움직임 보상 과정을 예시하는 도면이다.

도 9에서는 현재 픽쳐(current picture)에서 부호화 하고자 하는 현재 블록(current block)을 위한 움직임 파라미터는 단방향 예측, LIST0, LIST0 내 두번째 픽쳐(picture), 움직임 벡터 (-a, b)인 경우를 예시한다.

이 경우, 도 9와 같이 현재 블록은 LIST0의 두 번째 픽쳐에서 현재 블록과 (-a, b) 만큼 떨어져 있는 위치의 값(즉, 참조 블록(reference block)의 샘플값)들을 사용하여 예측된다.

양방향 예측의 경우는, 또다른 참조 리스트(예를 들어, LIST1)와 참조 인덱스, 움직임 벡터 차분값이 전송되어, 디코더는 두 개의 참조 블록을 도출하고, 이를 기반으로 현재 블록을 예측(즉, 현재 블록의 예측된 샘플을 생성)한다.

디코더 측 움직임 벡터 유도(Decoder side motion vector derivation)

움직임 정보와 관련된 데이터 전송량(시그널링 오버헤드(signaling overhead))을 줄이기 위해, 디코더가 움직임 정보를 유도(derive)하여 사용할 수 있다. 즉, 이 경우 움직임 관련 정보는 인코더에서 디코더로 시그널링되지 않는다.

이와 같이, 현재 블록(일 예로, 코딩 유닛)의 움직임 관련 정보가 시그널링되지 않고, 디코더가 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 방법은 움직임 정보 유도 방법, PMMVD(pattern matched motion vector derivation), FRUC(frame rate up conversion), 또는 DSMVD(decoder side motion vector derivation) 등의 다양한 명칭으로 지칭될 수 있다. 이하에서는 이 방법을 DSMVD 방식 또는 DSMVD 모드로 지칭한다. DSMVD 모드가 적용되면, 현재 블록의 움직임 정보는 인코더에서 디코더로 전송되지 않으며, 디코더가 직접 움직임 정보를 유도한다.

DSMVD 모드는 특별한(special) 머지 모드(merge mode)로써 현재 블록에 머지 모드가 적용된 경우에 적용될 수 있다. 즉, DSMVD 모드가 적용되지 않은 경우 일반적인 머지 모드가 사용된다.

DSMVD 모드가 적용된 경우, 인코더/디코더는 현재 블록과 가장 유사한 참조 영역을 찾기 위한 움직임 추정(motion estimation)을 수행하는 과정에서 템플릿 매칭(Template matching) 또는 바이래터럴 매칭(Bilateral matching)을 사용할 수 있다. 템플릿 매칭과 바이래터럴 매칭에 관한 자세한 설명은 후술한다.

DSMVD 모드가 적용된 블록의 움직임 정보는 인코더로부터 디코더로 전송되지 않는다. 다만, 인코더는 DSMVD 적용 여부를 나타내는 정보(또는 플래그)를 디코더로 전송할 수 있고, 인코더는 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용된 경우 템플릿 매칭 또는 바이래터럴 매칭을 지시하는 정보(즉, 인코더에서 사용된 움직임 추정 방식을 나타내는 정보)를 추가적으로 디코더로 전송할 수 있다.

구체적으로, 인코더는 템플릿 매칭과 바이래터럴 매칭을 각각 적용하여 율-왜곡 비용(RD cost)을 계산하고, 계산된 율-왜곡 비용에 기초하여 하나의 최적의 방식을 선택한다. 인코더는 선택된 최적의 움직임 추정 방식을 지시하는 정보(또는 플래그)를 디코더로 전송할 수 있다.

디코더는 현재 블록에 DSMVD가 적용되었는지 여부를 나타내는 정보(또는 플래그)를 획득(또는 파싱)한다. 디코더는 현재 블록에 DSMVD가 적용된 경우, 현재 블록에 적용된 움직임 추정 방식을 지시하는 정보(또는 플래그)를 추가적으로 획득(또는 파싱)한다. 디코더는 획득된 움직임 추정 방식 정보가 지시하는 방식을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 유도한다. 이후, 디코더는 유도된 움직임 정보를 이용하여 예측 블록을 생성할 수 있다.

이하에서는, DSMVD 모드에서 사용되는 움직임 추정 방식 중 템플릿 매칭(template matching)에 대해 먼저 설명한다. 도 10 내지 도 12에 관한 설명이 템플릿 매칭과 관련된다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른, 템플릿 매칭을 설명하기 위한 도면이다.

도 10을 참조하면, 인코더/디코더는 복호화된 현재 블록의 주변 영역을 템플릿으로 이용함으로써 현재 블록의 움직임 정보를 유도(derive)할 수 있다.

디코더는 현재 블록에 DSVMD 모드가 적용되었고 움직임 추정 방식을 나타내는 정보가 템플릿 매칭을 지시하는 경우, 템플릿 매칭을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 유도한다.

템플릿 매칭은 이미 복호화된(즉, causal) 현재 블록의 주변 영역의 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 방식(모드)이다. 템플릿 매칭은 현재 블록이 아닌 템플릿의 유사성을 이용한다.

템플릿(또는 템플릿 영역)이란, 현재 블록 주변의 이미 복호화된 이웃 샘플들로 구성되는 영역 나타낸다. 또한, 참조 픽쳐 리스트 내의 참조 블록의 이웃 샘플들로 구성되는 영역은 참조 블록의 템플릿으로 지칭될 수 있다. 도 10에서, 회색 영역이 템플릿 영역을 나타낸다. 이하에서는 별도의 언급이 없는 경우, 템플릿은 현재 블록의 템플릿을 의미할 수 있다.

일 예로, 템플릿은 현재 블록 주변의 복호화된 영역 중 현재 블록의 좌측 이웃 블록들 및/또는 상측 이웃 블록들(또는 샘플, 화소)로 구성될 수 있다. 현재 블록의 크기가 N×N일 때, 템플릿은 현재 블록에 이웃하는 상단의 N개의 샘플들 및/또는 좌측의 N개의 샘플들을 포함할 수 있다. 이하에서, 도 10을 참조하여 설명한다.

인코더/디코더는 현재 블록의 주변 영역을 템플릿으로 정의하고, 템플릿과 가장 유사한 영역(또는 closest match)를 참조 픽쳐에서 찾음으로써 움직임 정보를 유도할 수 있다. 즉, 템플릿 매칭에서는 템플릿 영역을 기준으로 움직임 추정(motion estimation)이 수행될 수 있다.

도 10은 템플릿 매칭이 수행되는 방식의 일 예를 나타낸다. 도 10에서, 가운데 위치한 그림은 현재 픽쳐, 현재 픽쳐 내의 현재 블록(점선 영역) 및 현재 블록의 템플릿(음영 영역)을 나타낸다. 양쪽의 그림은 참조 픽쳐 리스트 L0과 L1에서 각각 선택된 현재 블록의 템플릿과 가장 유사한 영역들(또는 위치)을 나타낸다. 두 점선 화살표는 선택된 영역들을 지시하는 움직임 벡터(mv(L0) 및 mv(L1))를 나타낸다.

템플릿 매칭은 단방향 예측(Uni-directional prediction) 또는 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 수행될 수 있다. 템플릿 매칭이 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 수행되는 경우, 각 리스트에서 선택된 두 개의 참조 픽쳐들은 각각 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 과거 픽쳐와 현재 픽쳐 이후에 출력되는 미래 픽쳐일 수 있다. 또는 두 참조 픽쳐들이 모두 과거 또는 미래의 픽쳐일 수도 있다. 템플릿 매칭이 수행되는 구체적인 과정은 후술한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른, 코딩 블록에 템플릿 매칭이 수행된 후 서브 블록들에 템플릿 매칭이 수행되는 것을 나타낸다.

템플릿 매칭은 코딩 블록(또는 코딩 유닛) 단위(레벨)와 서브 블록 단위로 수행될 수 있다. 인코더/디코더는 먼저 코딩 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한 후, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한다.

서브 블록은 코딩 블록이 동일한 크기로 분할된 블록이다. 하나의 코딩 블록 내의 서브 블록들은 모두 동일한 크기와 모양 갖는다. 일 예로, 코딩 블록의 크기가 MxN일 때, 서브 블록의 최소 크기는 (M/8)x(N/8) 일 수 있다. 또한, 서브 블록의 최대 크기는 4x4일 수 있다.

서브 블록 단위의 템플릿 매칭은 서브 블록들 중 일부에 해당하는 좌측 및 상측 경계 서브 블록들(또는 템플릿과 이웃한 서브 블록들)에 수행된다.

도 11(a)는 현재 블록(일 예로, 코딩 유닛), 현재 블록의 움직임 벡터(블록 중앙의 화살표) 및 현재 블록의 템플릿(음영 영역)을 나타낸다. 도 11(b)는 서브 블록 단위의 템플릿 매칭이 수행되기 전, 현재 블록이 16개의 서브 블록들로 분할되고 각 서브 블록들이 현재 블록의 움직임 벡터와 동일한 움직임 벡터를 갖는 것을 나타낸다.

도 11(c)는 서브 블록들 중 일부(템플릿과 이웃한 서브 블록들)에 템플릿 매칭이 수행됨으로써 움직임 벡터가 변경된 것을 나타낸다. 도 11(c)에서, 점선 화살표는 템플릿 매칭으로 인해 최종적으로 획득된 서브 블록의 최적 움직임 벡터를 나타낸다. 도 11(c) 와 관련하여 아래의 도 12에 관한 설명을 참조한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른, 템플릿 및 템플릿 매칭이 수행되는 서브 블록들을 나타낸다.

도 12는 도 11 (c)의 이해를 돕기 위한 도면이다. 도 12는 현재 블록(12010), 현재 블록에 포함된 템플릿 인접 서브 블록들(12020) 및 템플릿(12030)을 도시한다.

템플릿(12030)은 A' 내지 G', 및 A"블록을 서브 템플릿 블록으로써 포함한다. 템플릿을 구성하는 각 서브 템플릿 블록들(A' 내지 G', 및 A")은 현재 블록의 서브 블록과 같은 크기와 모양을 가질 수 있다.

템플릿 인접 서브 블록들(12020)은 현재 블록(12010)의 서브 블록들 중 템플릿 영역에 이웃한 블록들이다. 템플릿 인접 서브 블록들(12020)은 A 내지 G 서브 블록들을 포함한다. 템플릿 인접 서브 블록들(12020)은 상측 서브 블록들(B, C, D), 좌측 서브 블록들(E, F, G) 및 좌상측 서브 블록(A)를 포함한다. 좌상측 서브 블록(A)은 상측 서브 블록들(B, C, D) 또는 좌측 서브 블록들(E, F, G)에 포함될 수도 있다.

도 11에 관한 설명에서 상술한 바와 같이, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭은 서브 블록들 중 일부인 템플릿 인접 서브 블록들(12020)에만 수행된다. 즉, 인코더/디코더는 템플릿 영역과 경계가 인접한 서브 블록들에만 추가적인 템플릿 매칭을 수행한다. 일 예로, 도 12를 참조하면, A 내지 G 블록에 템플릿 매칭이 수행될 수 있다. 템플릿과 인접한 서브 블록들에 템플릿 매칭이 수행되는 과정에서, 각 서브 블록과 가장 가까운 곳에 위치하며 인접하는 서브 템플릿 블록이 이용될 수 있다.

이하에서는, 도 10 내지 도 12를 참조하여, 인코더/디코더가 템플릿 매칭을 통해 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정의 일 예에 대해 구체적으로 설명한다. 이하의 과정은 인코더와 디코더에서 동일하게 수행될 수 있다.

템플릿 매칭 방식(template matching method)

이하의 1) 내지 8) 과정의 수행 순서는 경우에 따라 변경될 수 있다. 또한, 이하의 설명은 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 수행되는 템플릿 매칭에 관한 일 예이다.

1) 먼저, 인코더/디코더는 이웃 블록의 움직임 정보를 이용하여 움직임 벡터 후보 리스트(MV candidate list)(또는 머지 후보 리스트)를 구성한다. 인코더/디코더는 움직임 벡터 후보 리스트를 구성하는 과정에서 일반적인 머지 모드 방식을 이용한다. 머지 모드에 관한 내용은 상술한 도 7에 관한 설명을 참조한다.

이후, 인코더/디코더는 이하의 2) 내지 5) 과정을 참조 픽쳐 리스트 0(L0)에 대해 수행한다.

2) 인코더/디코더는 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 각 움직임 벡터가 지시하는 참조 블록의 템플릿과 현재 블록의 템플릿 간의 차분값을 연산하고, 최소 차분값을 갖는 움직임 벡터를 선택한다.

일 예로, 인코더/디코더는 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터들 각각에 대해 SAD(T(L0,

) - T(Cur))를 연산하고, 그 중 최소 SAD를 갖는 움직임 벡터를 선택한다. 여기서, T(Cur)는 현재 블록의 템플릿을 나타내고, T(L0,

)는 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터(mv)가 지시하는 참조 블록의 템플릿을 나타낸다. 참조 블록의 템플릿은 현재 블록의 템플릿과 동일한 모양을 갖고, 참조 블록의 이웃 샘플들로 구성된다, SAD(*)는 *영역의 SAD(sum of absolute difference) 값을 나타낸다.

예를 들어, 도 10을 참조하면, T(Cur)는 도 10의 현재(current) 픽쳐의 음영 부분을 나타내고, T(L0,

) 는 참조 픽쳐 리스트 0(L0) 내의 움직임 벡터(mv(L0))가 지시하는 참조 블록의 템플릿의 음영 부분을 나타낸다.

즉, 인코더/디코더는 템플릿 영역간의 차분값에 기초하여 현재 블록의 템플릿과 가장 유사한 참조 템플릿 영역을 참조 픽쳐 리스트 0(L0)에서 결정한다.

L0에서 선택된 최소 SAD 값을 갖는 움직임 벡터는 임시 움직임 벡터(

)로 지칭될 수 있다. 인코더/디코더는 최종 움직임 벡터 연산을 위해 임시 움직임 벡터(

)를 저장할 수 있다.

3) 이후, 인코더/디코더는 임시 움직임 벡터(

)에 의해 식별되는 참조 블록(또는 식별되는 위치)을 중심으로 최적의 움직임 벡터를 결정하기 위한 지엽적인 탐색을 수행한다. 즉, 인코더/디코더는 임시 움직임 벡터(

)를 기준으로 움직임 추정(motion estimation)을 수행한다. 인코더/디코더는 임시 움직임 벡터가 지시하는 위치의 주변 위치의 템플릿과 현재 블록의 템플릿 간의 차분값을 연산하고, 최소 차분 값을 갖는 움직임 벡터를 최종 움직임 벡터로써 결정한다.

일 예로, 인코더/디코더는 SAD(T(L0,

+

) - T(Cur))를 연산하고, 최소 SAD 값을 갖는 움직임 벡터를 현재 블록의 최종 움직임 벡터(

)로써 결정한다(

=

+

).

도 11(a)에 도시된 화살표는, 상술한 1) 내지 3)의 과정을 통해 결정된 현재 블록의 최종 움직임 벡터(

)의 일 예를 나타낸다.

상술한 2) 내지 3) 과정이 코딩 블록(코딩 유닛) 단위로 템플릿 매칭이 수행되는 과정에 해당한다.

4) 이후, 인코더/디코더는 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하기 위해, 현재 블록을 임의의 규칙 또는 미리 정해진 방식에 따라 서브 블록으로 분할한다. 서브 블록에 대한 자세한 내용은 상술한 도 11 및 도 12에 관한 설명을 참조한다.

도 11(b)는, 현재 블록이 분할된 서브 블록의 일 예를 나타낸다. 기본적으로 각 서브 블록은 현재 블록의 움직임 벡터와 동일한 움직임 벡터(즉,

)를 갖는다. 각 서브 블록들의 움직임 벡터는 유지되거나 이후에 변경될 수 있다.

5) 이후, 인코더/디코더는 서브 블록들 중 템플릿과 이웃하는 일부 서브 블록들(좌측 서브 블록들 및/또는 상측 서브 블록들) 각각에 대해 템플릿 매칭을 수행한다. 상술한 3) 과정이 각 서브 블록들에 수행된다. 인코더/디코더는 최종 움직임 벡터(

)에 의해 식별되는 참조 블록을 중심으로 현재 서브 블록의 최적의 움직임 벡터를 결정하기 위한 지엽적인 탐색을 수행한다.

일 예로, 인코더/디코더는 템플릿과 이웃한 서브 블록들에 각각에 대해 최종 움직임 벡터(

)를 기준으로 SAD(T_sub(L0,

+

) - T_sub(Cur))를 연산한다. 여기서, T_sub(Cur) 는 서브 블록의 템플릿 매칭 연산에 사용되는 영역으로써, 현재 서브 블록과 가장 가까운 곳에 이웃하고 현재 블록의 템플릿(T(Cur))에 포함되는 영역(또는 블록)을 나타낸다. T_sub(Cur)는 서브 블록의 템플릿 또는 서브 템플릿 영역 등으로 지칭될 수 있으며, 서브 블록과 동일한 크기를 갖는다. 일 예로, 도 12를 참조하면 서브 블록 A'의 T_sub(Cur)는 A' 및/또는 A" 에 해당한다. 또한, 서브 블록 B' 의 T_sub(Cur)는 B"에 해당한다.

이후, 인코더/디코더는 최소 SAD 값을 갖는 움직임 벡터를 현재 서브 블록의 최종 움직임 벡터(

)로 결정한다. 인코더/디코더는 템플릿 매칭이 수행될 수 있는 서브 블록들 각각의 최종 움직임 벡터를 결정한다.

각 서브 블록에 대해 SAD를 연산하는 과정에서, 서브 블록과 이웃하면서 템플릿을 구성하는 블록이 서브 블록의 템플릿(T_sub(Cur))으로써 이용될 수 있다. 구체적으로, 현재 서브 블록이 현재 블록의 상측에 위치한 경우, 해당 서브 블록의 상단에 이웃한 블록이 템플릿으로 사용될 수 있다. 현재 서브 블록이 현재 블록의 좌측에 위치한 경우, 해당 서브 블록의 좌측에 이웃한 블록이 현재 서브 블록의 템플릿으로 사용될 수 있다. 현재 서브 블록이 현재 블록의 좌상측에 위치한 경우, 해당 서브 블록의 좌측 또는 상측에 이웃한 블록이 현재 서브 블록의 템플릿으로 이용될 수 있다.

일 예로, 도 12를 참조하여 설명하면, 서브 블록 A의 템플릿(T_sub(Cur)) 은 A' 및/또는 A" 일 수 있다. 서브 블록 B, C 및 D의 템플릿은 각각 B', C'및 D' 일 수 있다. 서브블록 E, F 및 G의 템플릿은 각각 E', F'및 G' 일 수 있다.

각 서브 블록들은 최종적으로 서로 다른 움직임 벡터를 가질 수 있다. 템플릿 매칭이 수행된 서브 블록들은 최종적으로 변경된 움직임 벡터를 획득할 수 있다. 템플릿 매칭이 수행되지 않은 서브 블록들은 상술한 1)내지 3)에서 결정된 현재 블록의 최종 움직임 벡터(

)를 그대로 갖는다.

도 11(c)에서, 점선 화살표는 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 통해 획득된 서브 블록의 최종 움직임 벡터를 나타낸다. 도 11(c)에서, 점선 화살표가 표시되지 않은 서브 블록들은 서브 블록 단위의 템플릿 매칭이 수행되지 않은 블록들에 해당하며, 이들은 도 11(b)와 동일한 움직임 벡터를 갖는다.

인코더/디코더는 각 서브 블록의 최종 움직임 벡터(

)를 기반으로 L0에서의 예측자(predictor)를 획득한다. L0에서 결정된 예측자는 L0 예측자,

또는 제1 예측자 등으로 지칭될 수 있다.

상술한 4) 내지 5) 과정이 서브 블록 단위로 템플릿 매칭이 수행되는 과정에 해당한다.

인코더/디코더는 상술한 2) 내지 5) 과정을 통해 L0 예측자를 획득한다.

6) 이후, 인코더/디코더는 상술한 2) 내지 5) 과정을 참조 픽쳐 리스트 1(L1)에 동일하게 수행함으로써, L1에서의 예측자을 획득한다. L1에서 결정된 예측자은 L1 예측자,

, 또는 제2 예측자 등으로 지칭될 수 있다.

7) 이후, 인코더/디코더는 L0 예측자와 L1 예측자의 평균을 획득한다. 두 예측자의 평균은 평균 예측자 또는 P_BI 등으로 지칭될 수 있다(P_BI = (

+ P_L1)/2).

8) 이후, 인코더/디코더는 율-왜곡 비용(RD cost)에 기초하여 L0 예측자(

), L1 예측자(

), 및 두 예측자의 평균값(P_BI) 중 최소 RD cost를 갖는 예측자를 현재 블록의 최적의 예측자로 결정한다.

상술한 6) 내지 8)의 과정은 템플릿 매칭이 양방향 예측으로 수행되는 경우에 수행된다.

이하에서는, 도 13 및 도 14를 참조하여 DSMVD에서 사용되는 움직임 추정 방식 중 하나인 바이래터럴 매칭(template matching)에 대해 설명한다.

도 13 및 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른, 바이래터럴 매칭을 설명하기 위한 도면이다.

도 13과 도 14를 참조하면, 인코더/디코더는 서로 대칭되는 두 벡터가 지시하는 블록 간의 유사성에 기초하여 현재 블록의 움직임 정보를 유도(derive)할 수 있다.

바이래터럴 매칭 방식(bi-lateral matching method)은 대칭되는 두 움직임 벡터를 이용하여 생성된 두 예측 블록의 차분값이 최소가 되는 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터로써 결정하는 방식이다. 구체적으로, 바이래터럴 방식은 현재 블록의 움직임 궤적(trajectory) 따라 두 개의 서로 다른 참조 픽쳐들에 각각 포함된 두 참조 블록 간 정합 오차(matching error)가 최소가 되는 블록을 찾는 방식이다. 연속적인 움직임 궤적을 가정하였을 때, 제1 움직임 벡터와 제2 움직임 벡터는 현재 픽쳐와 참조 픽쳐 간의 프레임간 거리에 비례해서 결정될 수 있다. 바이래터럴 매칭은 양방향 예측(Bi-directional prediction)으로 수행될 수 있다.

도 13을 참조하면, 인코더/디코더는 제1 움직임 벡터( mv(x^L0,y^LO) )가 지시하는 참조 블록 및 제2 움직임 벡터( mv(-x^L0,-y^LO) )가 지시하는 참조 블록의 차분값을 계산한다. 제1 움직임 벡터는 제2 움직임 벡터와 대칭된다. 인코더/디코더는 최소 차분값을 갖는 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터로써 결정한다.

이하에서는, 도 13 및 14를 참조하여, 인코더/디코더가 바이래터럴 매칭을 통해 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 과정의 일 예에 대해 구체적으로 설명한다. 이하의 과정은 인코더와 디코더에서 동일하게 수행될 수 있다.

바이래터럴 매칭 방식(Bilateral matching method)

이하의 1) 내지 5) 과정의 수행 순서는 경우에 따라 변경될 수 있다.

1) 먼저, 인코더/디코더는 이웃 블록의 움직임 정보(움직임 벡터)를 이용하여 움직임 벡터 후보 리스트(MV candidate List)(또는 머지 후보 리스트)를 구성한다. 인코더/디코더는 움직임 벡터 후보 리스트를 구성하는 과정에서 일반적인 머지 모드를 이용한다. 머지 모드에 관한 내용은 상술한 도 7에 관한 설명을 참조한다.

2) 이후, 인코더/디코더는 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터 각각에 대해, 리스트에 포함된 제1 움직임 벡터에 기반한 제1 예측 블록과 제1 움직임 벡터와 대칭되는 제2 움직임 벡터에 기반한 예측 블록간의 차분값을 리스트에 포함된 움직임 벡터에 각각에 대해 연산한다. 인코더/디코더는 최소 차분값을 갖는 움직임 벡터를 선택한다.

일 예로, 인코더/디코더는 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터들 각각에 대해 SAD(P(L0,

) - P(L1,-

))를 연산하고, 최소 SAD 값을 갖는 움직임 벡터(MV)를 선택한다. 여기서, P(L0,

)는 움직임 벡터 mv가 지시하는 리스트 L0의 예측자(predictor)를 나타낸다. P(L1,-

)는 움직임 벡터 -mv가 지시하는 리스트 L1의 예측자를 나타낸다. SAD(*)는 * 영역의 SAD(sum of absolute difference)를 나타낸다.

최소 SAD 값을 갖는 움직임 벡터는 임시 움직임 벡터(

)를 저장할 수 있다.

3) 인코더/디코더는 임시 움직임 벡터(

)에 의해 식별되는 참조 블록(또는 위치)을 중심으로 현재 블록의 최적의 움직임 벡터를 결정하기 위한 지엽적인 탐색을 수행한다. 즉, 인코더/디코더는 임시 움직임 벡터(

) 기준으로 움직임 추정(motion estimation)을 수행한다.

일 예로, 인코더/디코더는 SAD(P(L0,

+

) - P(L1,-

-

))를 연산하고, 최소 SAD 값을 갖는 움직임 벡터를 현재 블록의 최종 움직임 벡터(

)로써 결정한다(

=

+

). 도 14(a)에 도시된 화살표는, 상술한 1) 내지 3)의 과정을 통해 결정된 현재 블록의 최종 움직임 벡터(

)의 예를 나타낸다.

4) 이후, 디코더는 임의의 규칙 또는 미리 정해진 방식에 따라 현재 블록을 서브 블록으로 분할한다. 서브 블록에 대한 자세한 내용은 상술한 도 11 및 도 12에 관한 설명을 참조한다.

일 예로, 도 14(b)는 현재 블록(도 14 (a))이 16개의 서브 블록들로 분할된 것을 나타낸다. 기본적으로 각 서브 블록은 현재 블록의 움직임 벡터와 동일한 움직임 벡터(즉,

5) 인코더/디코더는 현재 블록의 최종 움직임 벡터(

)를 기준으로 각 서브 블록의 최종 움직임 벡터를 결정하기 위한 지엽적인 탐색을 수행한다. 즉, 인코더/디코더는 각 서브 블록에 상술한 3)의 과정을 수행한다. 템플릿 매칭과 달리, 바이래터럴 매칭은 모든 서브 블록에 대해 과정 3) 이 수행된다.

일 예로, 디코더는 서브 블록들 각각에 대해 최종 움직임 벡터(

)를 기준으로 SAD(P_sub(L0,

+

) - P_sub(L1, -

-

) 를 연산한다. 인코더/디코더는 최소 SAD를 갖는 움직임 벡터를 서브 블록의 최종 움직임 벡터(

)로써 결정한다. 도 14(c)에 도시된 점선 화살표는 각 서브 블록의 최종 움직임 벡터(

)의 예를 나타낸다. 즉, 각 서브 블록들은 최종적으로 서로 다른 움직임 벡터를 획득할 수 있다.

인코더/디코더는 각 서브 블록의 최종 움직임 벡터(

)를 기반으로 획득한 예측자(predictor)를 현재 블록의 최적 예측자로 결정한다.

도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인코딩 절차의 순서도를 나타낸다.

도 15를 참조하면, 인코더는 머지 모드, 비-머지 모드, 템플릿 매칭 및 바이래터럴 매칭 중 하나의 최적 모드를 결정할 수 있다.

인코더는 현재 블록에 머지 모드(merge mode)를 적용한다(S15010). 머지 모드에 관한 자세한 내용은 상술한 도 7에 관한 설명을 참조한다.

이후, 인코더는 바이래터럴 매칭(bi-lateral matching)을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 도출(derive)한다(S15020). 바이래터럴 모드에 관한 자세한 내용은 상술한 도 13 및 14에 관한 설명을 참조한다.

이후, 인코더는 템플릿 매칭(template matching)을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 도출한다(S15030). 템플릿 매칭에 관한 자세한 내용은 상술한 도 10 내지 12에 관한 설명을 참조한다.

이후, 인코더는 현재 블록에 비-머지 모드(non-merge mode)를 적용한다(S15040). 비-머지 모드는 AMVP 모드일 수 있다. AMVP 모드에 관한 자세한 내용은 상술한 도 7에 관한 설명을 참조한다.

인코더는 상술한 네 가지 모드를 모두 수행하고, 율-왜곡 비용(RD cost)에 기초하여 최적의 모드(best mode)를 선택한다(S15050). 인코더는 선택된 모드를 지시하는 정보를 디코더로 전송한다.

상술한 S15010 내지 S15050 절차의 수행 순서는 바낄 수 있다. 인코더는 도 14에 개시된 순서와 다른 순서로 각 모드를 수행하고, 최소 RD cost를 갖는 하나의 모드를 선택할 수 있다.

도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른, 디코딩 절차의 순서도를 나타낸다.

도 16를 참조하면, 디코더는 머지 모드, 비-머지 모드, 템플릿 매칭 및 바이래터럴 매칭 중 하나를 이용하여 움직임 정보를 획득하고 영상을 복호화할 수 있다. 이하의 절차는 코딩 유닛 단위로 수행될 수 있다.

디코더는 현재 블록(또는 현재 코딩 유닛)의 인터 예측에 적용된 모드가 머지 모드인지 여부를 확인(또는 결정)한다(S16010). 디코더는 인코더로부터 전송된 현재 블록에 적용된 모드가 머지 모드인지 또는 비-머지 모드인지 여부를 나타내는 정보(플래그)를 획득(파싱)한다. 일 예로, 상기 정보는 머지 플래그('merge_flag')로 지칭될 수 있다. 머지 모드인 경우, 디코더는 인코더로부터 전송된 머지 후보, 머지 인덱스(merge index), 참조 픽쳐 인덱스(inter_pred_idc) 등을 기반으로 예측 블록을 생성한다.

현재 블록의 인터 예측 모드가 머지 모드가 아닌 경우, 디코더는 비-머지 모드를 기반으로 디코딩을 수행한다(S16020). 즉, S15010 단계에서 파싱된 플래그가 머지 모드를 지시하지 않는 경우, 디코더는 비-머지 모드 절차를 이용하여 디코딩을 수행한다. 비-머지 모드는 AMVP 모드일 수 있다.

현재 블록의 인터 예측 모드가 머지 모드인 경우, 디코더는 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용되었는지 여부를 확인한다(S16030). 즉, S16010 단계에서 파싱된 플래그가 머지 모드를 지시하는 경우, 디코더는 예측에 사용된 모드가 DSMVD 모드인지 여부를 추가적으로 확인한다. 이를 위해, 디코더는 DSMVD 모드의 적용 여부를 나타내는 정보(플래그)를 추가로 파싱(획득)한다. 일 예로, 상기 플래그는 'fruc_merge_flag' 또는 'dsmvd_merge_flag'로 지칭될 수 있다.'fruc_merge_flag'가 1이면 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용되었음을 나타내고, 0이면 DSMVD 모드가 적용되지 않았음을 나타낼 수 있다.

S16030 단계에서 파싱된 플래그가 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용되지 않았음을 지시하는 경우, 디코더는 기존의 머지 모드 절차를 기반으로 디코딩을 수행한다(S16040). AMVP 모드와 머지 모드에 관한 자세한 내용은 상술한 도 7에 관한 설명을 참조한다.

S16030 단계에서 파싱된 플래그가 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용되었음을 지시하는 경우, 디코더는 현재 블록에 적용된 모드가 바이래터럴 매칭 모드인지 또는 템플릿 매칭인지 여부를 확인(결정)한다(S16050). 디코더는 현재 블록에 적용된 모드가 바이래터럴 매칭인지 또는 템플릿 매칭인지 여부를 지시하는 플래그를 파싱한다. 일 예로, 상기 플래그는 'fruc_merge_mode'또는 'dsmvd_merge_mode'로 지칭될 수 있다. 'fruc_merge_mode'가 1이면 현재 블록에 바이래터럴 매칭이 적용되었음을 나타내고, 0이면 템플릿 매칭이 적용되었음을 나타낼 수 있다.

S16050 단계에서 파싱된 플래그가 바이래터럴 매칭을 지시하는 경우, 디코더는 바이래터럴 매칭을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 유도한다(S16060). 바이래터럴 매칭에 대한 구체적인 내용은 상술한 도 13에 대한 설명을 참조한다.

S16050 단계에서 파싱된 플래그가 템플릿 매칭을 지시하는 경우, 디코더는 템플릿 매칭을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 유도한다(S16070). 템플릿 매칭에 대한 구체적인 내용은 상술한 도 10 내지 도 12에 관한 설명을 참조한다.

아래의 표 1은, 본 명세서에서 제안하는 DSMVD 모드를 위한 코딩 유닛(coding unit) 레벨의 신택스 일부의 예를 나타낸다. 이하의 신택스는 인코더와 디코더의 부호화/복호화 과정에서 각각 동일하게 수행될 수 있다. 이하에서는 디코더를 기준으로 설명한다.

표 1을 참조하여, 코딩 유닛(또는 코딩 블록)에 대한 복호화 프로세스를 살펴본다.

- if(slice_type!=I): 코딩 유닛(또는 코딩 블록)에 대한 복호화 프로세스 'coding_unit'이 호출되면, 디코더는 현재 코딩 유닛의 슬라이스 타입이 I 슬라이스 타입인지 여부를 판단한다.

- cu_skip_flag: 만약 현재 코딩 유닛의 슬라이스 타입이 I 슬라이스가 아닌 경우(즉, P 또는 B 슬라이스인 경우), 디코더는 'cu_skip_flag'를 파싱한다. 여기서 'cu_skip_flag'는 현재 코딩 유닛이 스킵 모드(skip mode)인지 여부를 나타낼 수 있다. 'cu_skip_flag'가 1이면 현재 코딩 유닛이 스킵 모드임을 나타낼 수 있다.

- if(cu_skip_flag): 디코더는 현재 코딩 유닛이 스킵 모드인지 여부를 결정한다.

- fruc_merge_flag: 현재 코딩 유닛이 스킵 모드인 경우, 디코더는 'fruc_merge_flag'를 파싱한다. 'fruc_merge_flag'는 현재 코딩 유닛에 DSMVD 모드가 적용되었는지 여부를 나타낼 수 있다. 'fruc_merge_flag'는 'dsmvd_merge_flag'로도 표현될 수 있다.

- if(fruc_merge_flag): 디코더는 현재 코딩 유닛에 DSMVD 모드가 적용되었는지 여부를 결정한다. 'fruc_merge_flag'가 1이면 현재 코딩 유닛에 DSMVD 모드가 적용되었음을 나타낼 수 있다.

- fruc_merge_mode: 현재 코딩 유닛에 DSMVD 모드가 적용된 경우, 디코더는 'fruc_merge_mode'를 파싱한다. 'fruc_merge_mode'는 현재 코딩 유닛이 템플릿 매칭 모드(template matching mode)인지 또는 바이래터럴 매칭 모드(bi-lateral matching mode)인지를 나타낼 수 있다. 일 예로, 'fruc_merge_mode'가 1이면 템플릿 매칭 모드를 나타내고, 0이면 바이래터럴 매칭 모드를 나타낼 수 있다.

- merge_idx: 디코더는 현재 코딩 유닛에 DSMVD 모드가 적용되지 않은 경우, 'merge_idx'를 파싱한다. 'merge_idx'는 머지 인텍스를 나타낼 수 있다.

- merge_flag: 반면, 현재 코딩 유닛이 스킵 모드가 아닌 경우('cu_skip_flag'가 0인 경우), 디코더는 'merge_flag'를 파싱한다. 'merge_flag' 는 현재 코딩 유닛이 머지 모드인지 여부를 나타낼 수 있다. 'merge_flag'가 1이면 현재 코딩 유닛에 머지 모드가 적용되었음을 나타낼 수 있다.

- if(merge_flag): 이후, 디코더는 현재 코딩 유닛이 머지 모드인 경우, fruc_merge_flag를 파싱한다.

- fruc_merge_mode: 디코더는 fruc_merge_flag가 현재 코딩 유닛에 DSMVD 모드가 적용되었음을 지시하는 경우, fruc_merge_mode를 파싱한다. 'fruc_merge_mode'는 현재 코딩 유닛이 템플릿 매칭 모드(template matching mode)인지 또는 바이래터럴 매칭 모드(bi-lateral matching mode)인지를 나타낼 수 있다.

- merge_idx: 디코더는 fruc_merge_flag가 현재 코딩 유닛에 DSMVD 모드가 적용되지 않았음을 나타내는 경우는 merge_idx를 파싱한다.

템플릿 매칭은 경우에 따라 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행하는 것이 오히려 코딩 효율을 낮출 수 있고 또는 인코더/디코더의 복잡도를 높일 수 있다. 이하에서는, 서브 블록 레벨의 템플릿 매칭 절차를 생략함으로써 인코딩/디코딩의 복잡도(complexity)를 줄이고 압축 효율과 코딩 성능(coding performance)을 향상시키는 방법을 제안한다.

도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른, 코딩 블록과 서브 블록에 템플릿 매칭이 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.

도 17은 서브 블록 단위의 템플릿 매칭이 항상 수행되는 경우의 순서도를 나타낸다.

먼저, 인코더/디코더는 코딩 블록(또는 코딩 유닛)에 템플릿 매칭을 수행한다(S17010). 이후, 인코더/디코더는 서브 블록(또는 서브 코딩 유닛)에 템플릿 매칭을 수행한다(S17020). 즉, 템플릿 매칭은 코딩 블록 단위로 먼저 수행되고, 이후 서브 블록 단위로 수행된다. 코딩 블록과 서브 블록에 템플릿 매칭이 수행되는 방법에 대한 자세한 내용은 상술한 도 10 내지 도 12에 관한 설명을 참조한다.

인코더/디코더는 특정한 경우 코딩 성능 향상을 위해 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행하지 않을 수 있다. 이하에서는, 인코더/디코더가 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략하는 경우에 대해 설명한다.

도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭이 선택적으로 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.

실시예 1(embodiment 1)

본 실시예에 따르면, 인코더/디코더는 현재 블록(또는 현재 코딩 블록)이 True bi-prediction인지 여부에 따라 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략할지 여부를 결정할 수 있다.

먼저, 디코더는 현재 코딩 블록에 템플릿 매칭을 수행한다(S18010). 이 단계는 상술한 도 17의 S17010 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

이후, 디코더는 현재 코딩 블록이 True bi-prediction인지 여부를 결정(또는 판단)한다(S18020). S18020 단계에서, 디코더는 현재 코딩 블록이 True bi-prediction인지 여부를 확인(check)하고, 이를 위한 연산을 수행한다. 현재 코딩 블록이 True bi-prediction인 경우, 디코더는 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행하지 않고, 템플릿 매칭 절차를 종료한다.

디코더는, 현재 코딩 블록이 True bi-prediction이 아닌 경우, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한다(S18030). 이 단계는 상술한 도 17의 S17020 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

True bi-prediction이란 양방향 예측에서 참조 픽쳐 리스트 0을 기반으로 생성된 L0 예측자(mv(L0))와 참조 픽쳐 리스트 1을 기반으로 생성된 L1 예측자(mv(L1))의 방향이 현재 블록을 기준으로 반대 방향인 경우를 나타낸다. 여기서, 반대 방향이란 반드시 대칭을 의미하는 것은 아니다. 다르게 표현하자면, True bi-prediction은 양방향 예측으로 선택된 두 개의 참조 픽쳐들이 각각 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 픽쳐(과거 픽쳐)와 이후에 출력되는 픽쳐(미래 픽쳐)인 경우로도 이해될 수 있다.

예를 들어, 현재 픽쳐가 POC 3을 갖는 픽쳐이고 L0의 참조 픽쳐는 POC 2를 갖는 픽쳐이고 L1의 참조 픽쳐는 POC 5를 갖는 픽쳐인 경우, 이는 현재 코딩 블록이 True bi-prediction에 해당한다.

구체적으로, L0에서 결정된 움직임 벡터 예측값과 L1에서 결정된 움직임 벡터 예측값이 각각 과거 픽쳐와 미래 픽쳐를 이용하여 결정된 경우, 디코더는 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행하지 않는다. 다르게 표현하자면, L0에서 결정된 움직임 벡터 예측값과 L1에서 결정된 움직임 벡터 예측값이 모두 과거의 픽쳐만을 이용하여 결정되거나 미래의 픽쳐만을 이용하여 결정된 경우, 디코더는 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한다.

True bi-prediction인지 여부는 블록 단위로 결정될 수 있다. 인코더/디코더는 True bi-prediction인지 여부를 확인하기 위한 연산을 블록 단위로 수행할 수 있다.

도 18에 개시된 순서와 달리, S18020 단계는 S18010 단계 이전에 수행될 수도 있다. 즉, 코딩 블록에 템플릿 매칭이 수행되기 전에 현재 블록이 조건을 만족하는지 여부가 먼저 결정될 수 있다.

인코더는 디코더와 마찬가지로 상술한 S18010 내지 S18030 절차를 이용하여 템플릿 매칭을 수행할 수 있다.

True bi-predition인 경우, 일반적으로 블록의 움직임(motion)이 크지 않은 경우가 많다. 따라서 이 경우 인코더/디코더는 코딩 블록 단위의 템플릿 매칭만으로도 충분한 인코딩/디코딩 성능을 얻을 수 있다. 또한, 대부분의 경우 바이래터럴 매칭이 고려되기 때문에, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭은 인코딩/디코딩 절차의 복잡도를 오히려 증가시킬 수 있다.

따라서, 본 실시예를 통해 인코더/디코더는 현재 코딩 블록이 true bi-predition의 경우 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략(skip)함으로써 코딩 성능을 향상시킬 수 있다.

도 19는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭이 선택적으로 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.

실시예 2(embodiment 2)

본 실시예에 따르면, 인코더/디코더는 현재 코딩 블록이 low delay case인지 여부에 따라 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략할지 여부를 결정할 수 있다.

도 19을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 코딩 블록(또는 현재 블록)이 low delaycase(LD case)가 아닌 경우, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략할 수 있다.

먼저, 디코더는 현재 코딩 블록에 템플릿 매칭을 수행한다(S19010). 이 단계는 상술한 도 17의 S17010 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

이후, 디코더는 현재 코딩 블록이 LD case인지 여부를 확인한다(S19020). 이 과정은 low delay check(LDC)로 지칭될 수 있다. S19020 단계에서, 현재 코딩 블록이 LD case가 아닌 경우, 디코더는 코딩 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한 이후 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행하지 않고 템플릿 매칭 절차를 종료한다.

디코더는 현재 코딩 블록이 LD case인 경우, 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한다(S19030). 이 단계는 상술한 도 17의 S17020 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

LD case란 현재 블록의 참조 픽쳐가 모두 현재 블록의 시간 축을 기준으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 과거의 픽쳐인 것을 의미한다. 예를 들어, 현재 픽쳐가 POC 3을 갖는 픽쳐이고, 참조 픽쳐가 POC 2를 갖는 픽쳐와 POC 1을 갖는 픽쳐인 경우, 이는 현재 블록이 LD case인 경우에 해당한다.

참조 픽쳐에 관한 정보는 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 전송될 수 있기 때문에, 인코더/디코더는 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 LD case인지 여부를 결정할 수 있다. LD case인지 여부를 나타내는 정보는 픽쳐 또는 슬라이스 단위로 전송될 수 있다. 다만, 코딩 블록이 LD case인지 여부를 확인하는 LDC 과정(S19020 단계)은 블록 단위로 수행될 수 있다.

인코더는 상술한 S19010 내지 S19030 절차와 동일한 절차를 이용하여 템플릿 매칭을 수행할 수 있다.

LD case인지 여부는 슬라이스 또는 픽쳐 단위로 결정될 수 있다. 따라서 본 실시예를 통해 인코더/디코더는 현재 코딩 블록이 LD case가 아닌 경우 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략함으로써 인코딩/디코딩의 연산 복잡도(complexity)를 줄일(reduce) 수 있다.

도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른, 코딩 블록에 템플릿 매칭이 수행된 이후, 서브 블록에 선택적으로 템플릿 매칭이 수행되는 과정의 순서도를 나타낸다.

실시예 3(embodiment 3)

본 실시예에 따르면, 인코더/디코더는 현재 코딩 블록이 LD case인지 여부 및 True bi-prediction인지 여부를 함께 고려하여 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 생략할지 여부를 결정할 수 있다.

먼저, 디코더는 현재 코딩 블록에 템플릿 매칭을 수행한다(S20010). 이 단계는 상술한 도 17의 S17010 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

이후, 디코더는 현재 코딩 블록이 LD case 인지 여부를 확인한다(S20020). 이 단계는 상술한 도 19의 S19020 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

현재 코딩 블록이 LD case인 경우, 디코더는 현재 코딩 블록이 True bi-prediction인지 여부를 판단하지 않고 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한다.

현재 코딩 블록이 LD case가 아닌 경우, 디코더는 현재 코딩 블록이 True bi-predicton인지 여부를 확인한다(S20030). 이 단계는 상술한 도 18의 S18020 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

현재 코딩 블록이 LD case가 아니면서 True bi-predicton도 아닌 경우, 디코더는 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한다.

현재 코딩 블록이 LD case는 아니고 True bi-prediction인 경우, 디코더는 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행하지 않고 템플릿 매칭을 종료한다.

즉, 디코더는 현재 코딩 블록이 LD case인 경우, 또는, LD case가 아니면서 True bi-prediction인 경우 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행한다(S20040). 이 단계는 상술한 도 17의 S17020 단계와 동일 또는 유사하게 수행될 수 있다.

인코더는 상술한 S20010 내지 S20040 절차를 이용하여 템플릿 매칭을 수행할 수 있다.

도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터 예측부의 블록도를 나타낸다.

인코더/디코더는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행하는 인터 예측부를 포함한다.

인터 예측부는 제1 움직임 정보 유도부(21010), 결정부(21020), 제2 움직임 정보 유도부(21030) 및 예측 블록 생성부(21040)를 포함한다. 제1 움직임 정보 유도부(21010)와 제2 움직임 정보 유도부(21030)는 하나의 움직임 정보 유도부로 구현될 수도 있다. 인터 예측부는 도 1의 인코더 및/또는 도 2의 디코더에 구현될 수 있다.

제1 움직임 정보 유도부(21010)는, 현재 블록(현재 코딩 블록)에 템플릿 매칭을 적용하여 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도한다. 제1 움직임 정보는 코딩 블록 단위의 움직임 정보이다.

결정부(21020)는 현재 블록의 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정한다.

제2 움직임 정보 유도부(21030)는 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 현재 블록의 서브 블록에 템플릿 매칭을 수행하여 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도한다.

예측 블록 생성부(21040)는 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된 경우 제1 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다. 또한, 예측 블록 생성부(21040)는 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우 제1 움직임 정보 및 제2 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다.

현재 블록의 주변 템플릿 영역은, 현재 블록의 상단 이웃 샘플들 및/또는 현재 블록의 좌측 이웃 샘플들을 포함한다. 참조 블록의 주변 템플릿 영역은, 참조 블록의 상단 이웃 샘플들 및/또는 참조 블록의 좌측 이웃 샘플들을 포함한다.

일 실시예에 의하면, 결정부(21020)는, 참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성 제2 예측자가 모두 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성된 경우, 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정할 수 있다. 또한. 결정부(21020)는 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성된 경우, 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정할 수 있다. 즉, 결정부(21020)는 True bi-prediction이 아닌 경우 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 결정부(21020)는, 참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제2 예측자가, 각각 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐 및 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 이용하여 생성된 경우, 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정할 수 있다. 즉, 결정부(21020)는 True bi-prediction인 경우 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 스킵하는 것으로 결정할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 결정부(21020)는, 현재 블록의 참조 픽쳐 리스트가 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐들 만을 포함하는 경우(즉, LD case인 경우), 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 결정부(21020)는, 참조 픽쳐 리스트에 포함된 현재 블록의 참조 픽쳐가 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 포함하거나, 또는, 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐와 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 모두 포함하는 경우(즉, LD case가 아닌 경우) 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 스킵하는 것으로 결정할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 결정부(21020)는, 현재 블록이 LD case인 경우, 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정할 수 있다. 다만, 결정부(21020)는, 현재 블록이 LD case가 아니면서 동시에 현재 블록이 True bi-prediction이면 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 스킵하고, true-bi prediction이 아니면 서브 블록 단위의 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 제2 움직임 정보 유도부(21030)는, 현재 블록을 동일한 크기를 갖는 복수의 서브 블록들로 분할하고, 현재 블록 단위의 제1 움직임 정보를 복수의 서브 블록들의 임시 움직임 정보로써 획득한다. 이후, 제2 움직임 정보 유도부(21030)는 제1 움직임 정보를 기반으로 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 적용하여 제2 움직임 정보를 유도할 수 있다. 제2 움직임 정보는 서브 블록단위의 움직임 정보에 해당한다.

또한, 일 실시예에 의하면, 제2 움직임 정보 유도부(21030)는, 좌측 서브 블록들의 주변 템플릿 영역 및/또는 상측 서브 블록의 주변 템플릿 영역과, 제1 움직임 정보에 의해 식별되는 참조 블록의 인접 영역의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보를 서브 블록의 최종 움직임 정보로써 유도할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 제1 움직임 정보 유도부(21010)는, 현재 블록의 복호화된 이웃 블록의 움직임 정보를 기반으로 움직임 벡터 후보 리스트를 구성하고, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터에 각각에 대해 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터가 지시하는 참조 블록의 주변 템플릿 영역과 현재 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 획득할 수 있다. 이후, 제1 움직임 정보 유도부(21010)는, 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중 최소 차분값을 갖는 움직임 벡터를 임시 움직임 벡터로써 결정하고, 임시 움직임 벡터에 의해 식별되는 참조 블록의 인접 영역의 주변 템플릿 영역과 현재 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 벡터를 제1 움직임 정보로써 결정할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 디코더는 현재 블록의 인터 예측 모드가, 현재 블록의 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록을 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 모드인 머지 모드인지 여부를 확인하고, 현재 블록의 인터 예측 모드가 머지 모드이면, 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용되었는지 여부를 확인할 수 있다. 디코더는 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용된 경우, 현재 블록에 템플릿 매칭이 적용되었는지 여부를 확인할 수 있다.

도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른, 인터 예측 기반의 영상 복호화 방법의 순서도를 나타낸다.

디코더는 현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도한다(S22010). 템플릿 매칭은 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 참조 픽쳐 내 참조 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보를 유도하는 모드를 나타낸다.

이후, 디코더는 현재 블록의 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정한다(S22020).

이후, 디코더는 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된 경우, 제1 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S22030).

이후, 디코더는 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 현재 블록의 서브 블록에 템플릿 매칭을 수행하여 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도한다(S22040).

이후, 디코더는 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 제1 움직임 정보 및 제2 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 예측 블록을 생성한다(S22050).

현재 블록과 서브 블록 단위로 템플릿 매칭을 수행하는 구체적인 방법은 상술한 도 10 내지 12에 관한 설명을 참조한다.

도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.

상기 도 23을 살펴보면, 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.

상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.

상기 비트스트림은 본 발명이 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.

상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.

상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.

상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.

상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.

상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.

또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.

이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims

인터 예측 기반의 영상 복호화 방법에 있어서,
현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 상기 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도하는 단계, 여기서 상기 템플릿 매칭은 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 참조 픽쳐 내 참조 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보를 유도하는 모드를 나타냄;
상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계;
상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된 경우, 상기 제1 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계;
상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 상기 현재 블록의 서브 블록에 상기 템플릿 매칭을 수행하여 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도하는 단계; 및
상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 상기 제1 움직임 정보 및 상기 제2 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 단계를 포함하는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역은, 상기 현재 블록의 상단 이웃 샘플들 및/또는 상기 현재 블록의 좌측 이웃 샘플들을 포함하고,
상기 참조 블록의 주변 템플릿 영역은, 상기 참조 블록의 상단 이웃 샘플들 및/또는 상기 참조 블록의 좌측 이웃 샘플들을 포함하는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서,
참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제2 예측자가 모두 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성되거나, 또는, 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성된 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정되는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서,
참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제2 예측자가, 각각 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐 및 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 이용하여 생성된 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정되는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서,
상기 현재 블록의 참조 픽쳐 리스트가 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐들 만을 포함하는 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정되는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서,
참조 픽쳐 리스트에 포함된 상기 현재 블록의 참조 픽쳐가 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 포함하거나, 또는, 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐와 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 모두 포함하는 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정되는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 단계에 있어서,
상기 현재 블록의 참조 픽쳐 리스트가 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐들 만을 포함하는 경우, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정하되,
상기 현재 블록의 참조 픽쳐 리스트가 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 포함하거나, 상기 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐와 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 모두 포함하는 경우,
참조 픽쳐 리스트 0에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제1 예측자와 참조 픽쳐 리스트 1에 포함된 참조 픽쳐를 기반으로 인터 예측 수행하여 생성된 제2 예측자가, 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐 및 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐를 이용하여 생성된 경우 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정되며,
상기 제1 예측자와 상기 제2 예측자가 모두 시간적으로 현재 픽쳐 이전에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성되거나, 또는, 시간적으로 현재 픽쳐 이후에 출력되는 참조 픽쳐만을 이용하여 생성된 경우 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정되는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도하는 단계는,
상기 현재 블록을 동일한 크기를 갖는 복수의 서브 블록들로 분할하는 단계;
상기 제1 움직임 정보를 상기 복수의 서브 블록들의 임시 움직임 정보로써 획득하는 단계; 및
상기 제1 움직임 정보를 기반으로 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 적용하여 상기 제2 움직임 정보를 유도하는 단계를 더 포함하되,
상기 복수의 서브 블록들 중 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 이웃하는 좌측 서브 블록들 및/또는 상측 서브 블록들 각각에 대해 상기 템플릿 매칭이 적용되는, 영상 복호화 방법.
제8항에 있어서,
상기 제1 움직임 정보를 기반으로 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 적용하여 상기 제2 움직임 정보를 유도하는 단계에 있어서,
상기 좌측 서브 블록들의 주변 템플릿 영역 및/또는 상기 상측 서브 블록의 주변 템플릿 영역과, 상기 제1 움직임 정보에 의해 식별되는 참조 블록의 인접 영역의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보가 상기 서브 블록의 최종 움직임 정보로써 유도되는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 상기 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도하는 단계는,
상기 현재 블록의 복호화된 이웃 블록의 움직임 정보를 기반으로 움직임 벡터 후보 리스트를 구성하는 단계;
상기 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터에 각각에 대해 상기 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터가 지시하는 참조 블록의 주변 템플릿 영역과 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 획득하는 단계;
상기 움직임 벡터 후보 리스트에 포함된 움직임 벡터들 중 최소 차분값을 갖는 움직임 벡터를 임시 움직임 벡터로써 결정하는 단계; 및
상기 임시 움직임 벡터에 의해 식별되는 참조 블록의 인접 영역의 주변 템플릿 영역과, 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 벡터를 상기 제1 움직임 정보로써 결정하는 단계를 더 포함하는, 영상 복호화 방법.
제1항에 있어서,
상기 현재 블록의 인터 예측 모드가, 상기 현재 블록의 공간적(spatially) 또는 시간적(temporally)으로 이웃하는 블록을 이용하여 상기 현재 블록의 움직임 정보를 유도하는 모드인 머지 모드인지 여부를 확인하는 단계;
상기 현재 블록의 인터 예측 모드가 상기 머지 모드이면, 상기 현재 블록에 DSMVD 모드가 적용되었는지 여부를 확인하는 단계, 여기서 상기 DSMVD 모드는 움직임 관련 정보가 전송되지 않고 디코더가 움직임 정보를 유도하는 모드를 지시함; 및
상기 현재 블록에 상기 DSMVD 모드가 적용된 경우, 상기 현재 블록에 상기 템플릿 매칭이 적용되었는지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하는, 영상 복호화 방법.
인터 예측 기반의 영상 복호화 장치에 있어서,
현재 블록에 템플릿 매칭을 적용하여 상기 현재 블록의 제1 움직임 정보를 유도하는 제1 움직임 정보 유도부, 여기서 상기 템플릿 매칭은 상기 현재 블록의 주변 템플릿 영역과 참조 픽쳐 내 참조 블록의 주변 템플릿 영역 간의 차분값을 최소화하는 움직임 정보를 유도하는 모드를 나타냄;
상기 현재 블록의 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행할지 여부를 결정하는 결정부;
상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우, 상기 현재 블록의 서브 블록에 상기 템플릿 매칭을 수행하여 서브 블록 단위의 제2 움직임 정보를 유도하는 제2 움직임 정보 유도부; 및
상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하지 않는 것으로 결정된 경우 상기 제1 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하고, 상기 서브 블록 단위로 상기 템플릿 매칭을 수행하는 것으로 결정된 경우 상기 제1 움직임 정보 및 상기 제2 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 블록의 예측 블록을 생성하는 예측 블록 생성부를 포함하는, 영상 복호화 장치.