KR20200023481A - 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치가 개시된다. 구체적으로, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 단계, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법 및 이를 위한 장치
본 발명은 정지 영상 또는 동영상 처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게 인터 예측 모드(inter prediction mode) 기반으로 정지 영상 또는 동영상을 인코딩/디코딩하는 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 정지 영상 또는 동영상의 압축 기술에서는 화면 간 예측 시 움직임 예측(motion prediction)은 예측 블록 단위로 수행된다. 다만, 현재 블록을 위한 최적의 예측 블록을 찾기 위해 다양한 크기의 예측 블록을 지원하더라도 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법만이 적용됨으로써 예측 정확도가 떨어지는 문제가 발생한다.
따라서, 본 발명은 화면 간 예측(즉, 인터 예측)의 성능을 높이기 위해 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법뿐만 아니라, 영상의 다양한 움직임을 반영한 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 블록 내 서브 블록이나 화소 단위의 움직임 정보를 반영할 수 있는 인터 예측 기반 영상을 처리하는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 서브 블록 또는 화소 단위의 움직임 정보를 반영하도록 하여 예측의 정확도를 높이고 압축 성능을 높이는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 사용하여 부호화/복호화를 수행하는 어파인 움직임 예측 방법에 대해 제안한다.
또한, 본 발명의 목적은 어파인 모드(affine mode)로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 제안한다.
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(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서, 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 단계, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 예측값(motion vector predictor)를 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 어파인 부호화 블록이 존재하는지 여부를 확인하는 단계는, 상기 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 유도하는 단계는, 상기 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값은 상기 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치를 이용하여 계산될 수 있다.
바람직하게, 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 예측값을 생성하는 단계; 및 상기 조합 움직임 벡터 예측값들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 예측값을 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출하는 단계; 및 상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 예측값을 지시하는 인덱스를 추출하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 예측값을 생성하는 단계; 및 상기 조합 움직임 벡터 예측값들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 예측값 및 두번째의 제3 움직임 벡터 예측값을 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 상기 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 후보 리스트의 제3 움직임 벡터 예측값을 상기 제1 움직임 벡터 예측값으로 대체하고, 상기 후보 리스트 내에서 상기 제1 움직임 벡터 예측값에 상기 제2 움직임 벡터 예측값보다 높은 우선 순위를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값를 유도하는 단계는, 주변 블록간 미리 설정된 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 예측값을 유도하는 단계; 및 상기 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 제4 움직임 벡터 예측값을 유도하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게, 상기 제1 움직임 벡터 예측값를 유도하는 단계는, 상기 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 양상은, 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서, 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 주변 블록 확인부, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및 상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 예측값(motion vector predictor)를 유도하는 제어점 움직임 벡터 후보 결정부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 어파인(Affine) 변환을 이용하여 인터 예측 기반 영상을 처리함으로써 영상 왜곡을 반영하여 예측의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 예측 블록을 생성하는 데 있어서 서브 블록 단위로 예측 블록을 생성함으로써 예측의 정확도를 높이면서 추가적인 연산량이나 메모리 접근을 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 사용함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 중에서 특정 후보를 지시하기 위한 인덱스 시그널링 비트를 절약할 수 있고 부호화 효율이 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 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12 및 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 부호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 복호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 16 및 도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 24은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 25는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 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 '처리 유닛'은 예측, 변환 및/또는 양자화 등과 같은 인코딩/디코딩의 처리 과정이 수행되는 단위를 의미한다. 이하, 설명의 편의를 위해 처리 유닛은 '처리 블록' 또는 '블록'으로 지칭될 수도 있다.
처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)에 해당될 수 있다.
또한, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위 또는 색차(chroma) 성분에 대한 단위로 해석될 수 있다. 예를 들어, 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB: Coding Tree Block), 코딩 블록(CB: Coding Block), 예측 블록(PU: Prediction Block) 또는 변환 블록(TB: Transform Block)에 해당될 수 있다. 또는, 색차(chroma) 성분에 대한 코딩 트리 블록(CTB), 코딩 블록(CB), 예측 블록(PU) 또는 변환 블록(TB)에 해당될 수 있다. 또한, 이에 한정되는 것은 아니며 처리 유닛은 휘도(luma) 성분에 대한 단위와 색차(chroma) 성분에 대한 단위를 포함하는 의미로 해석될 수도 있다.
또한, 처리 유닛은 반드시 정사각형의 블록으로 한정되는 것은 아니며, 3개 이상의 꼭지점을 가지는 다각형 형태로 구성될 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)을 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상 신호(Input video signal)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할한다.
감산기(115)는 입력 영상 신호에서 예측부(180)로부터(즉, 인터 예측부(181) 또는 인트라 예측부(182))로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 블록)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)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 화질 뿐만 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 예측 블록(prediction block)으로 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 예측 신호를 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 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 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 예측 신호(prediction signal)(또는 예측 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.
처리 유닛 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 퀴드 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 퀴드 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 화면내 예측만을 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.
이하, 인터 예측에 대하여 보다 상세히 살펴본다.
인터 예측(Inter prediction)(또는 화면 간 예측)
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.
인터 예측(또는 픽처간 예측)은 픽처들 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 픽처로 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 예측값(MVP: motion vector prediction) 또는 움직임 벡터 차분값(MVD: motion vector difference)을 포함할 수 있다. 움직임 벡터 차분값은 상기 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측값 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 처리 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 처리 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 예측값(mvp)을 획득하고, 이에 대한 차분값(mvd)만을 전송하는 방법을 이용할 수 있다. 즉, 디코더에서는 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보들을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 구하고, 인코더로부터 전송된 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 움직임 벡터 예측값을 획득함에 있어서, 디코더는 이미 디코딩된 다른 블록들의 움직임 정보을 이용하여 다양한 움직임 벡터 후보 값들을 획득하고 그 중 하나를 움직임 벡터 예측값으로 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 처리 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)를 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 처리 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 처리 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 처리 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 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 추정(Motion Estimation)을 수행함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 선택된 움직임 참조 플래그(즉, 후보 블록 정보)(예를 들어, mvp_lX_flag[x0][y0]')를 디코더에게 시그널링한다. 디코더에서는 인코더와 동일하게 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 구성하고, 움직임 벡터 예측값 후보 리스트에서 인코더로부터 수신한 움직임 참조 플래그에서 지시된 후보 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터 예측값을 도출한다. 그리고, 디코더는 도출된 움직임 벡터 예측값과 인코더로부터 전송된 움직임 벡터 차분값을 이용하여 현재 처리 블록에 대한 움직임 벡터값을 획득하게 된다. 그리고, 디코더는 도출한 움직임 정보를 기반으로 현재 처리 블록에 대한 예측 블록을 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 유닛)에 대한 움직임 파라미터를 복호화한다(S801).
예를 들어, 처리 블록이 머지 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 머지 인덱스를 복호화할 수 있다. 그리고, 머지 인덱스에서 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 현재 처리 블록의 움직임 파라미터를 도출할 수 있다.
또한, 처리 블록이 AMVP 모드가 적용된 경우, 디코더는 인코더로부터 시그널링된 수평 및 수직 움직임 벡터 차분 값(MVD: motion vector difference), 참조 인덱스 및 인터 예측 모드를 복호화할 수 있다. 그리고, 움직임 참조 플래그로부터 지시된 후보 블록의 움직임 파라미터로부터 움직임 벡터 예측값을 도출하고, 움직임 벡터 예측값과 수신한 움직임 벡터 차분 값을 이용하여 현재 처리 블록의 움직임 벡터값을 도출할 수 있다.
디코더는 복호화된 움직임 파라미터(또는 정보)를 이용하여 예측 유닛에 대한 움직임 보상을 수행한다(S802).
즉, 인코더/디코더에서는 복호화된 움직임 파라미터를 이용하여, 이전에 디코딩된 픽쳐로부터 현재 유닛의 영상을 예측하는 움직임 보상(motion compensation)을 수행한다.
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 두번 째 픽쳐(picture), 움직임 벡터 (-a, b) 인 경우를 예시한다.
이 경우, 도 9와 같이 현재 블록은 LIST0의 두번째 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 블록 값을 예측한다.
실시예 1
HEVC를 포함한 일반적인 영상 부호화 기술은 부호화 블록의 움직임을 표현하기 위하여 병진 움직임 모델(translation motion model)을 사용한다. 여기서, 번역 움직임 모델은 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법을 나타낸다. 즉, 부호화 블록의 움직임 정보는 하나의 움직임 벡터를 이용하여 표현된다. 그러나, 실제 부호화 블록 내에서 각 화소별 최적의 움직임 벡터는 서로 다를 수 있다. 만약, 적은 정보만으로 화소별 또는 서브 블록 단위별 최적의 움직임 벡터를 결정할 수 있다면 부호화 효율을 높일 수 있다.
따라서, 본 발명은 화면간 예측(즉, 인터 예측)의 성능을 높이기 위해 평행 이동된 블록 기반의 예측 방법뿐만 아니라, 영상의 다양한 움직임을 반영한 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 서브 블록 또는 화소 단위의 움직임 정보를 반영하도록 하여 예측의 정확도를 높이고 압축 성능을 높이는 방법을 제안한다.
또한, 본 발명은 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 사용하여 부호화/복호화를 수행하는 어파인 움직임 예측 방법에 대해 제안한다. 어파인 움직임 모델은 제어점의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 예측 방법을 나타낸다. 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 어파인 움직임 모델(affine motion model)을 설명하기 위한 도면이다.
도 10을 참조하면, 영상의 왜곡을 움직임 정보로서 표현하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있으며, 특히 어파인 움직임 모델은 도 10에 도시된 4가지 움직임을 표현할 수 있다.
즉, 어파인 움직임 모델은 영상의 확대/축소, 영상의 회전, 영상의 비뚤림(shear)를 비롯하여 유발되는 임의의 영상 왜곡을 모델링하는 방법이다.
어파인 움직임 모델은 다양한 방법으로 표현될 수 있으나, 그 중에서 본 발명에서는 블록의 특정 기준점(또는 기준 화소/샘플)에서의 움직임 정보를 활용하여 왜곡을 표시(또는 식별)하고, 이를 이용하여 화면 간 예측(즉, 인터 예측)을 수행하는 방법을 제안한다. 여기서, 기준점은 제어점(CP: Control Point)(또는 제어 화소/샘플)이라고 지칭될 수 있으며, 이러한 기준점에서의 움직임 벡터는 제어점 움직임 벡터(CPMV: Control Point Motion Vector)라고 지칭될 수 있다. 이러한 제어점의 개수에 따라 표현할 수 있는 왜곡의 정도가 달라질 수 있다.
어파인 움직임 모델은 다음의 수학식 1과 같이 6개의 파라미터(a, b, c, d, e, f)를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure pct00001
수학식 1에서 (x,y)는 부호화 블록의 좌상단 위치를 기준으로 하는 화소의 위치를 나타낸다. 그리고, vx 및 vy는 (x,y)에서의 움직임 벡터를 나타낸다. 본 발명에서, 상기 수학식 1과 같이 6개의 파라미터를 이용하는 어파인 움직임 모델은 AF6로 지칭될 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11을 참조하면, 현재 블록(1101)의 좌상단 제어점(1102)(이하, 제1 제어점이라 지칭될 수 있음), 우상단 제어점(1103)(이하, 제2 제어점이라 지칭될 수 있음) 및 좌하단 제어점(1104)(이하, 제3 제어점이라 지칭될 수 있음)은 각각 독립적인 움직임 정보를 가질 수 있다. 예를 들어, 좌상단 제어점(1102)은 현재 블록에 포함된 화소에 해당되고, 좌상단 제어점(1102), 우상단 제어점(1103) 및 좌하단 제어점(1104)은 현재 블록에 포함되지 않으나 현재 블록에 인접한 화소에 해당될 수 있다.
상기 제어점들 중 하나 이상의 제어점의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록(1101)의 화소 별 또는 서브 블록 별 움직임 정보가 유도될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록(1101)의 좌상단 제어점(1102), 우상단 제어점(1103) 및 좌하단 제어점(1104)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 모델은 다음의 수학식 2와 같이 정의될 수 있다.
Figure pct00002
V0를 좌상단 제어점(1102)의 움직임 벡터, V1를 우상단 제어점(1103)의 움직임 벡터, V2를 좌하단 제어점(1104)의 움직임 벡터라고 할 때, V0={v0x,v0y}, V1={v1x,v1y}, V2={v2x,v2y}로 정의될 수 있다. 그리고, 수학식 2에서 w는 현재 블록(1101)의 너비(width), h는 현재 블록(1101)의 높이(height)를 나타낸다. 그리고, V={vx,vy}는 {x,y} 위치의 움직임 벡터를 나타낸다.
또한, 연산 복잡도를 줄이고 시그널링 비트를 최적화하기 위한 유사(또는 간소화) 어파인 움직임 모델(similarity(or simplified) affine motion model)이 정의될 수 있다. 상기 유사 어파인 움직임 모델은 앞서 도 10에서 설명한 움직임 중에서 병진, 스케일, 회전(translation, scale, rotate)의 3가지 움직임을 표현할 수 있다.
상기 유사 어파인 움직임 모델은 다음의 수학식 3과 같이 4개의 파라미터(a, b, c, d)를 이용하여 표현될 수 있다.
Figure pct00003
상기 수학식 3과 같이 4개의 파라미터를 이용하는 어파인 움직임 모델은 AF4로 지칭될 수 있다. 이하, 본 발명에서 설명의 편의를 위해 AF4를 기준으로 설명하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 AF6의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 AF4의 어파인 움직임 모델을 설명한다.
도 12 및 도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용한 어파인 움직임 예측 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12를 참조하면, V0를 현재 블록(1201)의 좌상단 제어점(1202)의 움직임 벡터, V1를 우상단 제어점(1203)의 움직임 벡터라고 할 때, V0={v0x,v0y}, V1={v1x,v1y}로 정의될 수 있다. 이때, AF4의 어파인 움직임 모델을 다음의 수학식 4와 같이 정의될 수 있다.
Figure pct00004
수학식 4에서 w는 현재 블록(1201)의 너비(width), h는 현재 블록(1201)의 높이(height)를 나타낸다. 그리고, V={vx,vy}는 {x,y} 위치의 움직임 벡터를 나타낸다.
인코더/디코더는 CPMV(즉, 좌상단 제어점(1202) 및 우상단 제어점(1203)의 움직임 벡터)를 이용하여 각 화소 위치의 움직임 벡터를 결정(또는 유도)할 수 있다. 이하, 본 발명에서 어파인 움직임 벡터 필드를 어파인 움직임 예측을 통해 결정되는 움직임 벡터들의 집합으로 정의한다. 이러한 어파인 움직임 벡터 필드는 앞서 설명한 수학식 1 내지 4를 이용하여 결정될 수 있다.
부호화/복호화 과정에서 어파인 움직임 예측을 통한 움직임 벡터는 화소 단위 또는 미리 정의된(또는 미리 설정된) 블록(또는 서브 블록) 단위로 결정될 수 있다. 화소 단위로 결정되는 경우 처리 블록 내 각 화소를 기준으로 움직임 벡터가 유도되고, 서브 블록 단위로 결정되는 경우 현재 처리 블록 내 각 서브 블록 단위를 기준으로 움직임 벡터가 유도될 수 있다. 또한, 서브 블록 단위로 결정되는 경우, 움직임 벡터는 좌상측 화소 또는 중앙 화소를 기준으로 해당 서브 블록의 움직임 벡터가 유도될 수 있다.
이하, 본 발명의 설명에 있어 설명의 편의를 위해, 어파인 움직임 예측을 통한 움직임 벡터가 4x4 크기의 블록 단위로 결정되는 경우를 위주로 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명은 화소 단위 또는 다른 크기의 서브 블록 단위로 적용될 수도 있다.
도 13을 참조하면, 현재 블록(1301)의 크기가 16x16 인 경우를 가정한다. 인코더/디코더는 현재 블록(1301)의 좌상단 제어점(1302) 및 우상단 제어점(1303)의 움직임 벡터를 이용하여 이용하여 4x4 크기의 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 결정할 수 있다. 그리고, 각 서브 블록의 중앙 화소 값을 기준으로 해당 서브 블록의 움직임 벡터가 결정될 수 있다.
어파인 움직임 예측은 어파인 머지 모드(이하, ‘AF 머지’로 지칭될 수 있음)와 어파인 인터 모드(이하, ‘AF 인터’로 지칭될 수 있음)로 구분될 수 있다. 어파인 머지 모드는 일반적으로 기존의 영상 부호화 기술에서 사용되는 스킵 모드 또는 머지 모드와 유사하게 움직임 벡터 차분값을 부호화하지 않고, 2개의 제어점 움직임 벡터를 유도하여 부호화/복호화하는 방법이다. 어파인 인터 모드는 제어점 움직임 벡터 예측값과 제어점 움직임 벡터를 결정한 후, 차분값에 해당하는 제어점 움직임 벡터 차분값을 인코더에서 디코더로 시그널링하는 부호화/복호화 방법이다. 이 경우, AF4의 경우에는 2개의 제어점의 움직임 벡터 차분값의 전송이 요구되고, AF6의 경우에는 3개의 제어점의 움직임 벡터 차분값의 전송이 요구된다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 부호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 14를 참조하면, 인코더는 현재 처리 블록에 대하여 스킵 모드, 머지 모드, 인터 모드를 수행(또는 적용)한다(S1401). 그리고, 인코더는 현재 처리 블록에 대하여 AF 머지 모드를 수행하고(S1402), AF 인터 모드를 수행한다(S1403). 이때, 상기 S1401 내지 S1403 단계의 수행 순서 변경될 수 있다.
인코더는 상기 S1401 내지 S1403 단계에서 수행된 모드들 중에서 현재 처리 블록에 적용되는 최적의 모드를 선택한다(S1404). 이 경우, 인코더는 최소 율-왜곡(Rate-Distortion) 값을 기반으로 최적의 모드를 결정할 수 있다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인터 예측 모드에 기반하여 영상을 복호화하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
디코더는 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되는지 여부를 판단한다(S1501). S1501 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되는 경우, AF 머지 모드에 기초하여 복호화를 수행한다(S1502). AF 머지 모드가 적용되는 경우, 디코더는 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 생성하고 인코더로부터 수신된 인덱스(또는 플래그) 값에 기초하여 결정되는 후보를 제어점 움직임 벡터로 결정할 수 있다.
S1501 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되지 않는 경우, 디코더는 AF 인터 모드가 적용되는지 여부를 판단한다(S1503). S1503 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는 경우, 디코더는 AF 인터 모드에 기초하여 복호화를 수행한다(S1504). AF 인터 모드가 적용되는 경우, 디코더는 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 생성하고, 인코더로부터 수신된 인덱스(또는 플래그) 값을 이용하여 후보를 결정한 후, 인코더로부터 수신된 움직임 벡터 예측값의 차분값을 합산하여 제어점 움직임 벡터를 결정할 수 있다.
S1503 단계에서 판단한 결과, 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되지 않는 경우, 디코더는 AF 머지/AF 인터 모드 이외의 모드에 기초하여 복호화를 수행한다(S1505).
본 발명의 일 실시예에서는, AF 인터 모드에서 제어점 움직임 벡터 예측값을 유도하는 방법을 제안한다. 제어점 움직임 벡터 예측 값은 제1 제어점 및 제2 제어점의 2개의 움직임 벡터 쌍으로 구성될 수 있고, 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보가 구성될 수 있다. 그리고, 인코더는 디코더로 2개의 후보 중 최적의 제어점 움직임 벡터 예측값 인덱스를 시그널링할 수 있다. 아래의 도면을 참조하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 16 및 도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 16을 참조하면, 인코더/디코더는 제1 제어점, 제2 제어점 및 제3 제어점의 움직임 벡터 예측값들은 조합한 조합 움직임 벡터 예측값을 생성한다(S1601). 예를 들어, 인코더/디코더는 제어점들에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 최대 12개의 조합 움직임 벡터 예측값을 생성할 수 있다.
도 17을 참조하면, 인코더/디코더는 제1 제어점(1701)의 좌상측 이웃 블록 A, 상측 이웃 블록 B, 좌측 이웃 블록 C의 움직임 벡터를 제1 제어점(1701)의 움직임 벡터 조합 후보로 이용할 수 있다. 그리고, 인코더/디코더는 제2 제어점(1702)의 상측 이웃 블록 D, 우상측 이웃 블록 E를 제2 제어점(1702)의 움직임 벡터 조합 후보로 이용할 수 있다. 그리고, 인코더/디코더는 제3 제어점(1703)의 좌측 이웃 블록 F, 좌하측 이웃 블록 G를 제3 제어점(1703)의 움직임 벡터 조합 후보로 이용할 수 있다. 여기서, 각 제어점의 이웃 블록들은 4x4 크기의 블록일 수 있다. 제어점들에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터 조합은 아래의 수학식 5와 같이 표현할 수 있다.
Figure pct00005
다시, 도 16을 참조하면, 인코더/디코더는 S1601 단계에서 생성된 조합 움직임 벡터 예측값들을 제어점의 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 나열(또는 배치)한다(S1602). 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 값을 가질수록 제어점들의 움직임 벡터가 동일 또는 유사한 방향을 가리킬 수 있다. 이때, 움직임 벡터들의 발산 정도는 다음의 수학식 6을 이용하여 결정될 수 있다.
Figure pct00006
인코더/디코더는 S1602 단계에서 나열된 조합 움직임 벡터 예측값 중에서 상위 2개를 움직임 벡터 예측값 후보 리스트(이하, ‘후보 리스트’로 지칭될 수 있음)로 결정(또는 추가)한다(S1603).
만약, 후보 리스트에 추가된 후보가 2개보다 작은 경우, 인코더/디코더는 AMVP 후보 리스트의 후보를 후보 리스트에 추가한다(S1604). 구체적으로, S1603 단계에서 추가된 후보가 0개인 경우, 인코더/디코더는 AMVP 후보 리스트의 상위 2개의 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. S1603 단계에서 추가된 후보가 1개인 경우, 인코더/디코더는 AMVP 후보 리스트의 첫번째 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 그리고 상기 AMVP 후보 리스트는 앞서 도 7 내지 도 9에서 설명한 방법을 적용하여 생성할 수 있다.
다음의 표 1은 본 실시예에서 제안하는 방법에 따른 신택스(syntax)를 예시한다.
Figure pct00007
표 1에서, merge_flag는 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 그리고, affine_flag는 현재 처리 블록에 어파인 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 만약, 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되는 경우, 인코더/디코더는 affine_flag를 파싱하여 현재 처리 블록에 AF 머지 모드가 적용되는지 여부를 확인한다.
만약, 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되지 않는 경우, 인코더/디코더는 affine_flag를 파싱하여 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는지 여부를 확인한다. 그리고, 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는 경우, 2개의 후보 중에서 어떠한 후보를 제어점 움직임 벡터 예측값으로 사용할지 여부를 나타내는 aamvp_idx를 파싱한다.
실시예 2
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 어파인 모드로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행할 수 있다. 즉, 인코더/디코더는 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 있는지 확인하고, 확인 결과에 따라 어파인 모드로 부호화된 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 제어점의 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 18을 참조하면, 인코더/디코더는 좌측 하단 블록(A), 상측 우단 블록(b), 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록(C), 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록(D) 및 좌상단 블록(E) 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용할 수 있다.
반면에, 이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 인코더/디코더는 좌측 하단 블록(A), 상측 우단 블록(B), 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록(C), 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록(D) 및 좌상단 블록(E) 순서상 첫번째의 이웃하는 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델에 따라 현재 블록의 제어점 움직임 벡터 예측값을 결정할 수 있다.
전술한 바와 같이, 이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 구성할 수 있다. 이 경우, 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보 중에서 특정 후보를 지시하는 인덱스 전송이 요구된다. 반면에, 이웃하는 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 이웃하는 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델에 의해 하나의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보만을 결정하기 때문에 인덱스 전송이 요구되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 사용함으로써 움직임 벡터 예측값 후보 중에서 특정 후보를 지시하기 위한 인덱스 시그널링 비트를 절약할 수 있고 부호화 효율이 향상시킬 수 있다.
이웃하는 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델에 기초하여 움직임 벡터 예측값을 유도하는 방법을 아래의 도면을 참조하여 설명한다.
도 19는 본 발명이 적용될 수 있는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 19를 참조하면, 이웃하는 어파인 부호화 블록은 제1 제어점(1901), 제2 제어점(1902), 제3 제어점(1903)의 움직임 벡터가 결정되어 있고, 앞서 설명한 수학식 2 또는 수학식 4에 의한 어파인 움직임 모델이 결정되어 있을 수 있다.
해당 수학식에서 이웃하는 어파인 부호화 블록의 제1 제어점(1901)의 좌표가 (0, 0)이기 ?문에, 상기 제1 제어점(1901)을 기준으로 하는 현재 처리 블록의 제1 제어점(1904) 및 제2 제어점(1905) 좌표값을 적용하여 현재 처리 블록의 제1 제어점(1904) 및 제2 제어점(1905)의 움직임 벡터 예측값을 유도(또는 획득)할 수 있다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 20을 참조하면, 인코더/디코더는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인 부호화 블록이 존재하는지 확인한다(S2001). 여기서, 어파인 모드는 제어점의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타낸다.
S2001 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 인코더/디코더는 미리 정해진 스캔 순서상 첫번째 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 제어점 움직임 벡터 예측값을 유도한다(S2002). 예를 들어, 상기 미리 정해진 순서는 앞서 설명한 도 18의 좌측 하단 블록 A, 상측 우단 블록 B, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록 C, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 D, 좌상단 블록 E 위치의 블록 순서일 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 앞서 설명한 수학식 2 또는 4를 이용하여 현재 처리 블록의 제어점의 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
S2001 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용하여 움직임 벡터 예측값 후보 리스트를 생성할 수 있다. 구체적으로 S2003 내지 S2006 단계는 앞서 도 16의 S1601 내지 S1604 단계와 동일하게 수행될 수 있다.
다음의 표 2는 본 실시예에서 제안하는 방법에 따른 신택스(syntax)를 예시한다.
Figure pct00008
표 2에서, merge_flag는 현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 그리고, affine_flag는 현재 처리 블록에 어파인 모드가 적용되는지 여부를 나타낸다. 그리고, aamvp_flag는 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보 리스트 중에서 어떠한 후보를 이용하는지 여부를 나타낸다.
현재 처리 블록에 머지 모드가 적용되지 않는 경우, 인코더/디코더는 affine_flag를 파싱하여 현재 처리 블록에 AF 인터 모드가 적용되는지 여부를 확인한다. 그리고, 인코더/디코더는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는지 확인하여, 존재하는 경우 상기 aamvp_flag를 파싱하지 않고 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 현재 처리 블록의 제어점의 움직임 벡터 예측값을 결정하고, 존재하지 않는 경우 상기 aamvp_flag를 파싱하여 생성된 후보 리스트 내에서 현재 처리 블록에 적용되는 후보를 결정할 수 있다.
실시예 3
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 어파인 모드로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다. 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우 앞서 설명한 실시예 2의 경우 하나의 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 제어점의 움직임 벡터 예측값을 생성한 반면에, 본 실시예에서는 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우에도 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 포함하는 후보 리스트를 생성할 수 있다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 21을 참조하면, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정한다(S2101).
인코더/디코더는 현재 처리 블록의 주변 블록들 중에서 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하는지 확인한다(S2102).
S2101 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 인코더/디코더는 미리 정해진 스캔 순서상 첫번째 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 제어점 움직임 벡터 예측값을 결정(또는 유도)하고, 결정된 제어점 움직임 벡터 예측값을 후보 리스트의 첫번째 후보로 결정한다(S2103). 예를 들어, 상기 미리 정해진 순서는 앞서 설명한 도 18의 좌측 하단 블록 A, 상측 우단 블록 B, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록 C, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 D, 좌상단 블록 E 위치의 블록 순서일 수 있다. 그리고, 전술한 바와 같이, 앞서 설명한 수학식 2 또는 4를 이용하여 현재 처리 블록의 제어점의 움직임 벡터 예측값을 유도할 수 있다.
인코더/디코더는 S2101 단계에서 결정된 첫번째 후보를 후보 리스트의 두번째 후보로 결정한다(S2104).
S2102 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 인코더/디코더는 S2101 단계에서 결정된 2개의 움직임 벡터 예측값 후보를 후보 리스트에 추가하여 후보 리스트를 생성한다(S2105). 이때, 앞서 도 16의 S1601 내지 S1604 단계가 적용될 수 있다.
본 실시예에서는, 이웃하는 어파인 모드 부호화 블록의 존재 여부에 관계 없이 2개의 움직임 벡터 예측값 후보를 이용하여 후보 리스트가 생성될 수 있다. 따라서, 이웃하는 어파인 모드 부호화 블록의 존재하는 경우에도 후보 리스트 내에서 현재 처리 블록에 적용되는 후보를 지시하는 인덱스가 인코더에서 디코더로 시그널링될 수 있다. 따라서, 본 실시예에서 제안하는 방법에 따른 신택스는 앞서 설명한 표 1과 동일하게 결정될 수 있다.
실시예 4
본 발명의 일 실시예에서, 인코더/디코더는 어파인 모드로 부호화된 주변 블록의 어파인 움직임 모델(또는 움직임 정보)를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다. 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 스캔 순서상 첫번째 어파인 부호화 블록을 이용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정하는 실시예 2 및 실시예 3과 다르게, 본 실시예에서는 모든 주변 어파인 부호화 블록을 고려하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 주변 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 어파인 움직임 예측을 수행하는 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 22를 참조하면, 인코더/디코더는 현재 처리 블록의 주변 블록들 중에서 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하는지 확인한다(S2201). 이때, 인코더/디코더는 주변 어파인 부호화 블록의 개수 N을 결정할 수 있다.
인코더/디코더는 N개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정한다(S2202). 예를 들어, 인코더/디코더는 앞서 설명한 도 18의 좌측 하단 블록 A, 상측 우단 블록 B, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록 C, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 D, 좌상단 블록 E 위치의 스캔 순서상 i 번째 주변 어파인 부호화 블록을 이용하여 i번째 후보를 결정할 수 있다. 이 경우, 인코더/디코더는 프루닝 체크(pruning check)를 통해 중복되는 움직임 벡터(또는 후보)를 제거할 수 있다(S2203).
인코더/디코더는 존재하는 후보의 개수가 2개 이상인지 여부를 판단한다(S2204).
만약, 2개 이상인 경우, 인코더/디코더는 스캔 순서상 상위 2개의 후보를 최종 제어점 움직임 벡터 예측값 후보로 결정한다(S2205). 2개 미만인 경우, 인코더/디코더는 앞서 실시예 1에서 설명한 방법을 적용하여 2개의 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정한다(S2206).
도 23은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측 기반 영상 처리 방법을 예시하는 도면이다.
도 23을 참조하면, 디코더는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인한다(S2301). 여기서 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타낸다.
앞서 설명한 바와 같이, 디코더는 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인할 수 있다.
디코더는 상기 S2301 단계에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도한다(S2302).
전술한 바와 같이, 디코더는 스캔 순서상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도할 수 있다. 여기서, 제1 움직임 벡터 후보는 제어점들의 움직임 벡터 예측값을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 움직임 벡터 후보는 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 제1 움직임 벡터 후보는 앞서 설명한 수학식 2 또는 수학식 4를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, 제1 움직임 벡터 후보를 계산함에 있어서, 주변 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치가 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 디코더는 상기 확인 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우 디코더는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 디코더는 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출할 수 있다. 그리고, 상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 디코더는 2개 이상의 후보들을 포함하는 후보 리스트를 생성할 수 있다. 디코더는 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 후보를 지시하는 인덱스를 추출할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 3에서 설명한 바와 같이, 디코더는 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 디코더는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 후보 및 두번째의 제3 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이후, 디코더는 주변 어파인 부호화 블록의 움직임 모델을 이용하여 생성된 제1 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이 경우, 후보 리스트상 첫번째 후보로서 제1 움직임 벡터 후보가 결정되고, 두번째 후보로서 제2 움직임 벡터 후보가 결정될 수 있다. 그리고, 제3 움직임 벡터 후보는 후보 리스트에서 제거될 수 있다. 다시 말해, 디코더는 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제1 움직임 벡터 후보 및 제2 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
한편, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 디코더는 제2 움직임 벡터 후보 및 3 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 4에서 설명한 바와 같이, 디코더는 하나 이상의 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값 후보를 구성할 수 있다. 만약, 주변 블록들 중에서 2개 이상의 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 디코더는 스캔 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제1 움직임 벡터 후보를 결정하고, 스캔 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제4 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다. 그리고 디코더는 후보 리스트에서 제1 움직임 벡터 후보를 첫번째 후보로 결정하고, 제4 움직임 벡터 후보를 두번째 후보로 최종 결정할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 디코더는 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거할 수 있다.
도 24은 본 발명의 일 실시예에 따른 인터 예측부를 예시하는 도면이다.
도 24에서는 설명의 편의를 위해 인터 예측부(181, 도 1 참조; 261, 도 2 참조)를 하나의 블록으로 도시하였으나, 인터 예측부(181, 261)는 인코더 및/또는 디코더에 포함되는 구성으로 구현될 수 있다.
도 24를 참조하면, 인터 예측부(181, 261)는 앞서 도 5 내지 도 20에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 구체적으로, 인터 예측부(181, 261)는 주변 블록 확인부(2401), 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)를 포함하여 구성될 수 있다.
주변 블록 확인부(2401)는 현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인한다. 여기서 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타낸다.
앞서 설명한 바와 같이, 주변 블록 확인부(2401)는 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인할 수 있다.
주변 블록 확인부(2401)에서 확인한 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도한다.
전술한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 스캔 순서상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도할 수 있다. 여기서, 제1 움직임 벡터 후보는 제어점들의 움직임 벡터 예측값을 포함할 수 있다. 그리고, 제1 움직임 벡터 후보는 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 계산될 수 있다. 예를 들어, 제1 움직임 벡터 후보는 앞서 설명한 수학식 2 또는 수학식 4를 이용하여 계산될 수 있다. 즉, 제1 움직임 벡터 예측값을 계산함에 있어서, 주변 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치가 이용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 상기 확인 결과, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 2에서 설명한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출할 수 있다. 그리고, 상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 2개 이상의 후보들을 포함하는 후보 리스트를 생성할 수 있다. 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 후보를 지시하는 인덱스를 추출할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 3에서 설명한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 앞서 설명한 실시예 1의 방법을 적용하여 제어점 움직임 벡터 예측값 후보를 결정할 수 있다. 즉, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하고, 생성된 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 후보 및 두번째의 제3 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이후, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 주변 어파인 부호화 블록의 움직임 모델을 이용하여 생성된 제1 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가할 수 있다. 이 경우, 후보 리스트상 첫번째 후보로서 제1 움직임 벡터 후보가 결정되고, 두번째 후보로서 제2 움직임 벡터 후보가 결정될 수 있다. 그리고, 제3 움직임 벡터 후보는 후보 리스트에서 제거될 수 있다. 다시 말해, 디코더는 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제1 움직임 벡터 후보 및 제2 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
한편, 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 디코더는 제2 움직임 벡터 후보 및 3 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 구성할 수 있다.
또한, 앞서 실시예 4에서 설명한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 하나 이상의 주변 어파인 부호화 블록의 어파인 움직임 모델을 이용하여 움직임 벡터 예측값 후보를 구성할 수 있다. 만약, 주변 블록들 중에서 2개 이상의 주변 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 스캔 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제1 움직임 벡터 후보를 결정하고, 스캔 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보(또는 움직임 모델)를 이용하여 제4 움직임 벡터 후보를 결정할 수 있다. 그리고 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 후보 리스트에서 제1 움직임 벡터 후보를 첫번째 후보로 결정하고, 제4 움직임 벡터 후보를 두번째 후보로 최종 결정할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 제어점 움직임 벡터 후보 결정부(2402)는 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거할 수 있다.
도 25는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
도 25를 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.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
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 (12)

  1. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 방법에 있어서,
    현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 단계, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도하는 단계를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 어파인 부호화 블록이 존재하는지 여부를 확인하는 단계는,
    상기 현재 블록의 좌측 하단 블록, 상측 우단 블록, 상기 상측 우단 블록의 우측에 인접한 블록, 상기 좌측 하단 블록의 하측에 인접한 블록 및 좌상단 블록 순서로 어파인 부호화 블록인지 확인하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계는,
    상기 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 모델(motion model)를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보는 상기 어파인 부호화 블록의 너비(width), 높이(height), 상기 어파인 부호화 블록의 제어점의 움직임 벡터 및 상기 현재 블록의 제어점의 위치를 이용하여 계산되는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하는 단계; 및
    상기 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서대로 미리 정해진 개수의 조합 움직임 벡터 후보를 후보 리스트에 추가하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 현재 블록에 대하여 어파인 모드가 적용되는지 여부를 지시하는 어파인 플래그를 추출하는 단계; 및
    상기 현재 블록에 상기 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 후보 리스트 중에서 특정 움직임 벡터 후보를 지시하는 인덱스를 추출하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 현재 블록의 제어점에 각각 인접한 주변 블록의 움직임 벡터들을 조합하여 조합 움직임 벡터 후보를 생성하는 단계; 및
    상기 조합 움직임 벡터 후보들 중에서 움직임 벡터들의 발산 정도가 작은 순서 상 첫번째의 제2 움직임 벡터 후보 및 두번째의 제3 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 제1 움직임 벡터 후보 및 상기 제2 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하지 않는 경우, 상기 제2 움직임 벡터 후보 및 상기 제3 움직임 벡터 후보를 이용하여 후보 리스트를 생성하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계는,
    주변 블록간 미리 설정된 순서 상 첫번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계; 및
    상기 순서 상 두번째의 어파인 부호화 블록의 움직임 정보를 이용하여 제4 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 움직임 벡터 후보를 유도하는 단계는,
    상기 주변 블록들 중에서 어파인 부호화 블록들간 중복되는 움직임 정보를 제거하는 단계를 더 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 방법.
  12. 인터 예측(inter prediction)을 기반으로 영상을 처리하는 장치에 있어서,
    현재 블록의 주변 블록들 중 어파인 모드로 부호화된 어파인(affine) 부호화 블록이 존재하는지 확인하는 주변 블록 확인부, 여기서 상기 어파인 모드는 제어점(control point)의 움직임 벡터를 이용하여 화소 단위 또는 서브 블록 단위로 움직임 벡터를 유도하는 모드를 나타냄; 및
    상기 확인 결과, 상기 주변 블록들 중 어파인 부호화 블록이 존재하는 경우, 상기 어파인 부호화 블록의 움직임 정보에 기초하여 상기 현재 블록의 제어점의 제1 움직임 벡터 후보(motion vector candidate)를 유도하는 제어점 움직임 벡터 후보 결정부를 포함하는 인터 예측 모드 기반 영상 처리 장치.
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