KR20200084767A - 인트라 예측 방법 및 영상 복호화 장치 - Google Patents

인트라 예측 방법 및 영상 복호화 장치 Download PDF

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Abstract

인트라 예측 방법 및 영상 복호화 장치를 개시한다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 현재블록을 인트라(intra) 예측하는 방법으로서, 상기 현재블록의 위치를 기준으로 인트라 예측에 이용되는 참조샘플들을 설정하는 단계; 상기 참조샘플들 중에서 상기 현재블록에 포함된 대상샘플의 우상향 대각선에 위치하는 제1참조샘플들 값을 이용하여 제1예측 값을 유도하고, 상기 대상샘플의 우하향 대각선에 위치하는 하나 이상의 제2참조샘플 값을 이용하여 제2예측 값을 유도하는 단계; 및 상기 제1예측 값과 상기 제2예측 값을 기반으로, 상기 대상샘플에 대한 예측 값을 도출하는 단계를 포함하는, 인트라 예측 방법을 제공한다.

Description

인트라 예측 방법 및 영상 복호화 장치{INTRA PREDICTION METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 새로운 인트라 예측 모드를 통해 부호화 및 복호화의 효율을 향상시킨 인트라 예측 방법 및 영상 부호화/복호화 장치에 관한 것이다.
동영상 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다.
따라서, 통상적으로 동영상 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 동영상 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 동영상 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 동영상 압축 기술로는 H.264/AVC를 비롯하여, H.264/AVC에 비해 약 40% 정도의 부호화 효율을 향상시킨 HEVC(High Efficiency Video Coding)가 존재한다.
그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임율이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.
이러한 요구에 부응하기 위해 본 발명은 개선된 영상 부호화 및 복호화 기술을 제공하는 것을 목적으로 하며, 특히, 본 발명의 일 측면은 비방향성 예측 모드에 해당하는 새로운 예측 모드들을 이용하여 부호화 및 복호화의 효율을 향상시키는 기술과 관련된다.
본 발명의 일 측면은, 현재블록을 인트라(intra) 예측하는 방법으로서, 상기 현재블록의 위치를 기준으로 인트라 예측에 이용되는 참조샘플들을 설정하는 단계; 상기 참조샘플들 중에서 상기 현재블록에 포함된 대상샘플의 우상향 대각선에 위치하는 제1참조샘플들 값을 이용하여 제1예측 값을 유도하고, 상기 대상샘플의 우하향 대각선에 위치하는 하나 이상의 제2참조샘플 값을 이용하여 제2예측 값을 유도하는 단계; 및 상기 제1예측 값과 상기 제2예측 값을 기반으로, 상기 대상샘플에 대한 예측 값을 도출하는 단계를 포함하는, 인트라 예측 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 일 측면은, 영상 복호화 장치로서, 현재블록의 위치를 기준으로 인트라 예측에 이용되는 참조샘플들을 설정하는 설정부; 상기 참조샘플들 중에서 상기 현재블록에 포함된 대상샘플의 우상향 대각선에 위치하는 제1참조샘플들 값을 이용하여 제1예측 값을 유도하고, 상기 대상샘플의 우하향 대각선에 위치하는 하나 이상의 제2참조샘플 값을 이용하여 제2예측 값을 유도하는 유도부; 및 상기 제1예측 값과 상기 제2예측 값을 기반으로, 상기 대상샘플에 대한 예측 값을 도출하는 도출부를 포함하는, 영상 복호화 장치를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 의하면, 블록에 포함된 샘플들의 패턴이 대각선 방향을 기준으로 불규칙하게 반복되는 블록에 대해, 더욱 적합하고 정교한 예측 모드들이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 일 실시예에 의하면, 정교한 예측 모드들을 통해 화질 향상과 압축 성능 개선이 달성될 수 있다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 복수의 인트라 예측 모드들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 5는 종래 인트라 예측 모드들을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 종래 planar 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 인트라 예측부의 예시적인 블록도이다.
도 8은 본 개시의 기술들에 대한 일 예를 설명하기 위한 순서도이다.
도 9 내지 도 12는 참조샘플들을 설정하는 본 발명의 다양한 실시예들을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 내지 도 15는 diagonal planar 모드를 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 H/V planar 모드를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 식별 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 부호화 장치는 블록 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 부호화부(150), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
하나의 영상(비디오)는 복수의 픽처들로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 또는/및 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 타일 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 타일의 신택스로서 부호화되거나 다수 개의 타일을 모아 놓은 타일 그룹의 신택스로서 부호화되며, 하나의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처가 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 그리고, 하나 이상의 SPS가 공통으로 참조하는 정보들은 비디오 파라미터 셋(VPS, Video Parameter Set)에 부호화된다.
블록 분할부(110)는 CTU(Coding Tree Unit)의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
블록 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU(Coding Tree Unit)들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다.
트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 칭할 수 있다.
도 2는 QTBTTT 분할 트리 구조를 보인다. 도 2에서 보는 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
트리 구조의 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 블록을 분할하는 경우, 먼저 분할 되었음을 나타내는 CU 분할 플래그(split_cu_flag) 및 분할 타입이 QT 분할인지를 지시하는 QT 분할 플래그(split_qt_flag) 정보가 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되었음을 지시하는 경우, QT 분할 플래그(split_qt_flag) 값을 통해 분할 타입이 QT 혹은 MTT인지를 구분한다. 분할 타입이 QT인 경우에는 더 이상의 추가 정보가 없으며, 분할 타입이 MTT인 경우에는 추가적으로 MTT 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그(mtt_split_cu_vertical_flag) 및/또는 MTT 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그(mtt_split_cu_binary_flag)가 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.
CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다.
예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다.
일반적으로, 픽처 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 일반적으로 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽처 이전에 코딩된 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.
인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 3에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 planar 모드와 DC 모드를 포함하는 비방향성 모드와 65개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.
인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측 모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측 모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측 모드들에 대한 레이트 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 레이트 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 레이트 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측 모드를 선택할 수도 있다.
인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측 모드 중에서 하나의 인트라 예측 모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측 모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측 모드에 대한 정보가 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 통해 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(motion vector)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 모션 벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.
감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.
변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차 신호를 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차 신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차 신호들을 변환할 수 있다. 여기서, 변환 영역 서브블록은 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:1의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록 중 하나일 수 있다. 이런 경우, 서브블록 만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)가 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 또한, 변환 영역 서브블록의 크기는 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:3의 크기 비율을 가질 수 있으며, 이런 경우 해당 분할을 구분하는 플래그(cu_sbt_quad_flag)가 추가적으로 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.
양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 부호화부(150)로 출력한다.
부호화부(150)는 양자화된 변환 계수들을 CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code) 등의 부호화 방식을 사용하여 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다. 부호화부(150)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 방향, MTT 분할 타입 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다.
또한, 부호화부(150)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측 모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(참조픽처 및 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다.
역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.
가산부(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀로서 사용된다.
필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 필터부(180)는 디블록킹 필터(182)와 SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184)를 포함할 수 있다.
디블록킹 필터(180)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다.
디블록킹 필터(182) 및 SAO 필터(184)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조 픽처로 사용된다.
도 4는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 4를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.
영상 복호화 장치는 복호화부(410), 역양자화부(420), 역변환부(430), 예측부(440), 가산기(450), 필터부(460) 및 메모리(470)를 포함하여 구성될 수 있다.
도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.
복호화부(410)는 영상 부호화 장치로부터 수신한 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보와 잔차신호에 대한 정보 등을 추출한다.
복호화부(410)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.
예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(MTT_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이를 통해 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.
또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, QT 분할 플래그(split_qt_flag)를 추출한다. 분할 타입이 QT가 아니고 MTT인 경우, MTT 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그(mtt_split_cu_vertical_flag) 및/또는 MTT 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그(mtt_split_cu_binary_flag)를 추가적으로 추출한다. 분할 과정에서 각 노드는 0번 이상의 반복적인 QT 분할 후에 0번 이상의 반복적인 MTT 분할이 발생할 수 있다. 예컨대, CTU는 바로 MTT 분할이 발생하거나, 반대로 다수 번의 QT 분할만 발생할 수도 있다.
다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.
한편, 복호화부(410)는 트리 구조의 분할을 통해 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 복호화부(410)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측 모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 복호화부(410)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.
한편, 복호화부(410)는 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.
역양자화부(420)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 역변환부(430)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.
또한, 역변환부(430)는 변환블록의 일부 영역(서브블록)만 역변환하는 경우, 변환블록의 서브블록만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 서브블록의 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 서브블록의 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)를 추출하여, 해당 서브블록의 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하고, 역변환되지 않은 영역에 대해서는 잔차신호로 "0"값을 채움으로써 현재블록에 대한 최종 잔차블록을 생성한다.
예측부(440)는 인트라 예측부(442) 및 인터 예측부(444)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(442)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(444)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.
인트라 예측부(442)는 복호화부(410)로부터 추출된 인트라 예측 모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측 모드 중 현재블록의 인트라 예측 모드를 결정하고, 인트라 예측 모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.
인터 예측부(444)는 복호화부(410)로부터 추출된 인트라 예측 모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.
가산기(450)는 역변환부로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.
필터부(460)는 디블록킹 필터(462) 및 SAO 필터(464)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(462)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)를 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(464)는 손실 부호화(lossy coding)으로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. 디블록킹 필터(462) 및 SAO 필터(464)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(470)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조 픽처로 사용된다.
본 발명에 대해 설명하기에 앞서, 종래(HEVC, high efficiency video coding) 인트라 예측 방법에 대해 설명하도록 한다.
종래 인트라 예측 방법은 총 35개의 인트라 예측 모드를 이용하여 현재블록에 대한 인트라 예측을 수행한다. 35개의 인트라 예측 모드에는 비방향성 모드인 planar 모드 및 DC 모드와, 33개의 방향성 모드가 포함된다. 종래 35개의 인트라 예측 모드가 도 5에 표현되어 있다. 도 5 에서, 0번 모드는 planar 모드를 나타내며, 1번 모드는 DC 모드를 나타낸다. 또한, 2번 모드부터 34번 모드는 33개의 방향성 모드를 나타낸다.
planar 모드에서는 현재블록의 주변에 위치하는 참조샘플들 값을 미리 설정된 수학식에 적용하여 예측샘플 값을 도출하며, DC 모드에서는 참조샘플들 값을 평균한 값으로 예측샘플 값을 도출한다. 방향성 모드에서는 참조샘플들과 방향성을 고려하여 예측샘플 값을 도출한다. 예측샘플 값을 도출하는데 이용되는 참조샘플들로는 현재블록의 위쪽(상측) 행(row)과 왼쪽(좌측) 열(column)에 자리하는(배열된) 샘플들(복원된 샘플들)이 일반적으로 이용된다.
이러한 종래 인트라 예측 모드들 중에서, planar 모드를 통해 예측샘플 값을 도출하는 방법이 도 6에 설명되어 있다. planar 모드에서는, 현재블록(CU, 또는 예측블록)의 우측 열에 배열되는 참조샘플들 값이 현재블록의 상단 우측에 인접하는(이웃하는) 샘플(TR) 값과 동일하게 설정되고(도 6 (a)), 현재블록의 하단 행에 배열되는 참조샘플들 값이 현재블록의 하단 좌측에 인접하는 샘플(BL) 값과 동일하게 설정된다(도 6 (b)).
그리고, 현재블록의 우측 열에 배열되는 참조샘플들 값과 현재블록의 좌측 열에 배열되는 참조샘플들 값 사이의 보간(interpolation)을 통해 수평 방향의 예측 값(PH)이 생성되며, 현재블록의 하단 행에 배열되는 참조샘플들 값과 현재블록의 상측 열에 배열되는 참조샘플들 값 사이의 보간을 통해 수직 방향의 예측 값(PV)이 생성된다. 이 후, 두 예측 값(PH 및 PV)의 평균 값을 현재블록에 대한 최종 예측 값(P)으로 설정한다.
planar 모드를 통해 예측샘플 값을 도출하는 과정을 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
수학식 1에서, x 및 y는 현재블록(예측블록) 내 위치를 나타내며, nTbS는 현재블록의 크기를 나타내고, r[x][y]는 (x, y) 위치의 참조샘플 값을 나타낸다.
수학식 1에 표현된 바와 같이, '현재블록의 우측 열에 배열되는 참조샘플들 값이 현재블록의 상단 우측에 인접하는 샘플(TR) 값과 동일하게 설정'되는 과정은 '현재블록의 상단 우측에 인접하는 샘플(TR) 값을 이용'하는 것으로 이해될 수 있다. 또한, '현재블록의 하단 행에 배열되는 참조샘플들 값이 현재블록의 하단 좌측에 인접하는 샘플(BL) 값과 동일하게 설정'되는 과정은 '현재블록의 하단 좌측에 인접하는 샘플(BL) 값을 이용'하는 것으로 이해될 수 있다.
이하에서는 본 발명에서 제안하는 새로운 비방향성 예측 모드들에 대해 설명하도록 한다.
본 발명은 두 가지 형태의 새로운 비방향성 예측 모드들을 제안한다. 본 발명에서 제안하는 비방향성 예측 모드는 H/V planar 모드와 diagonal planar 모드이다.
H/V planar 모드는 현재블록의 하단 우측(우하측)에 배열된 샘플을 이용하여 현재블록의 우측 열에 배열되는 참조샘플들 값과 현재블록의 하측 열에 배열되는 참조샘플들 값을 설정함으로써, 인트라 예측을 수행하는 모드이다. diagonal planar 모드는 우상향 대각선과 우하향 대각선에 위치하는 참조샘플들을 이용하여 인트라 예측을 수행하는 모드이다. 여기서, '현재블록'은 자신과 동일한 위치에 자리하는 '예측블록'을 의미할 수 있으며, 이러한 정의는 본 명세서에서 동일하게 적용될 수 있다.
인트라 예측 모드의 구성
새롭게 제안되는 비방향성 모드들(H/V planar 모드 및 diagonal planar 모드)은 33개의 방향성 모드들 또는 65개의 방향성 모드들과 결합되어 총 35개 또는 총 67개의 인트라 예측 모드를 구성할 수 있다. 65개의 방향성 모드는 도 3을 통해 설명된 바와 동일할 수 있다. 또한, 새롭게 제안되는 비방향성 모드들은 종래 비방향성 모드들(planar 모드 및 DC 모드) 중에서 하나 이상과 결합되고 33개의 방향성 모드들 또는 65개의 방향성 모드들과 결합되어 총 36개 또는 총 68개의 인트라 예측 모드를 구성할 수 있다.
H/V planar 모드 및 diagonal planar 모드가 65개의 방향성 모드들과 결합되어 총 67개의 인트라 예측 모드를 구성하는 예가 아래 표 1에 표현되어 있다.
Figure pat00002
영상 부호화 장치(인트라 예측부)는 복수의 인트라 예측 모드들을 사용하여 현재블록에 대한 인트라 예측을 테스트하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측 모드를 선택할 수 있다. 적절한 인트라 예측 모드로서, H/V planar 모드 또는 diagonal planar 모드가 선택되면, 후술되는 실시예들을 통해 현재블록이 예측될 수 있다. 복수의 인트라 예측 모드들 중에서, 선택된 인트라 예측 모드에 대한 정보(인트라 예측 모드에 대한 신택스 요소)가 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
영상 복호화 장치(인트라 예측부)는 인트라 예측 모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 복수의 인트라 예측 모드들 중에서 현재블록의 인트라 예측에 사용될 인트라 예측 모드를 결정하고, 결정된 인트라 예측 모드에 기초하여 현재블록을 예측할 수 있다. H/V planar 모드 또는 diagonal planar 모드가 현재블록의 인트라 예측에 사용될 인트라 예측 모드로 결정되면, 후술되는 실시예들을 통해 현재블록이 예측될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 인트라 예측부(122, 442)는 설정부(710), 유도부(720) 및 도출부(730)를 포함하여 구성될 수 있다.
설정부(710)는 현재블록의 위치를 기준으로 하여 인트라 예측에 이용될 참조샘플들을 설정할 수 있다(S810). 인트라 예측에 이용될 참조샘플들에는 현재블록을 기준으로, 상측에 배열된 참조샘플들, 좌측에 배열된 참조샘플들, 우측에 배열된 참조샘플들, 하측에 배열된 참조샘플들이 포함될 수 있다. 참조샘플들의 구분과 이 참조샘플들을 설정하는 방법에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
유도부(720)는 설정된 참조샘플들을 이용하여 제1예측 값과 제2예측 값을 유도할 수 있다(S820). 제1예측 값과 제2예측 값은 현재블록에 포함된 샘플(인트라 예측의 대상인 샘플, 대상샘플)에 대한 예측 값일 수 있다. 제1예측 값과 제2예측 값은 참조샘플들 값 자체로 설정되거나, 참조샘플들 값을 평균한 값으로 설정되거나, 참조샘플들 값을 가중 평균한 값으로 설정되는 등, 다양한 방법을 통해 유도될 수 있다. 제1예측 값과 제2예측 값을 유도하는 방법에 대한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
도출부(730)는 제1예측 값과 제2예측 값을 기반으로 현재블록(대상샘플)에 대한 (최종) 예측 값을 도출할 수 있다(S830). 예측 값을 도출하는 과정은 현재블록에 대한 예측블록을 생성하는 것을 의미할 수 있다.
참조샘플들의 구분
인트라 예측에 이용될 참조샘플들은 현재블록의 위치를 기준으로 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 현재블록의 상측에 배열된 참조샘플들, 현재블록의 좌측에 배열된 참조샘플들, 현재블록의 우측에 배열된 참조샘플들 및, 현재블록의 하측에 배열된 참조샘플들이 설정부(710)에 의해 설정될 수 있다.
참조샘플들에 대한 예들이 도 9에 도시되어 있다. 도 9 (a)는 현재블록의 상측 행에 배열된 상측 참조샘플들(T)과 현재블록의 좌측 열에 배열된 좌측 참조샘플들(L)을 나타내며, 도 9 (b)는 현재블록의 우측 열에 배열된 우측 참조샘플들(R)과 현재블록의 하측 행에 배열된 하측 참조샘플들(B)을 나타낸다.
현재블록의 좌측 상단에 인접하게 배열된 좌상측 참조샘플(TL)은 상측 참조샘플들(T)과 좌측 참조샘플들(L) 중 어느 하나에 포함될 수 있다. 현재블록의 우측 상단에 인접하게 배열된 우상측 참조샘플(TR)은 상측 참조샘플들(T)과 우측 참조샘플들(R) 중 어느 하나에 포함될 수 있다. 현재블록의 좌측 하단에 인접하게 배열된 좌하측 참조샘플(BL)은 좌측 참조샘플들(L)과 하측 참조샘플들(B) 중 어느 하나에 포함될 수 있다. 현재블록의 우측 하단에 인접하게 배열된 우하측 참조샘플(BR)은 우측 참조샘플들(R)과 하측 참조샘플들(B) 중 어느 하나에 포함될 수 있다.
도 9 (a) 및 (b)를 비교할 때, 상측 참조샘플들(T)의 개수와 좌측 참조샘플들(L)의 개수는 현재블록의 너비 또는 높이에 따라 변경될 수 있으며, 우측 참조샘플들(R)이 설정되는지 여부와 하측 참조샘플들(B)이 설정되는지 여부에 따라서도 변경될 수 있다.
참조샘플들의 설정
R 참조샘플들 값과 B 참조샘플들 값은 다양한 방법을 통해 설정될 수 있다. R 및 B 참조샘플들 값을 설정하는 방법에 대한 실시예들이 도 10 내지 도 12에 도시되어 있다.
1) 도 10에 도시된 바와 같이, R 및 B 참조샘플들 값은 현재블록의 상측 행 및 좌측 열에 배열된 샘플들 중에서 전부 또는 일부를 이용하여 설정될 수 있다.
예를 들어, R 참조샘플들 값은 현재블록의 상측 행에 배열된 샘플들(Tr) 중에서 현재블록의 우측에 배열된 샘플들(Tra) 값을 이용하여 설정될 수 있다. 구체적으로, Tra 샘플들 중에서 일부(TR 제외)가 R 참조샘플들 값의 설정에 이용되거나(도 10 (a)), 전부(TR 포함)가 R 참조샘플들 값의 설정에 이용될 수도 있다(도 10 (b)). 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, Tra 샘플들 중 어느 하나를 이용하여 R 참조샘플들 중 어느 하나의 값이 설정되거나(1 대 1의 관계), Tra 샘플들 중 어느 하나를 이용하여 둘 이상의 R 참조샘플 값이 설정될 수도 있다(1 대 다수의 관계).
또 다른 예로, B 참조샘플들 값은 현재블록의 좌측 열에 배열된 샘플들(Lc) 중에서 현재블록의 하측에 배열된 샘플들(Lca)을 이용하여 설정될 수 있다. 구체적으로, Lca 샘플들 중에서 일부(BL 제외)가 B 참조샘플들 값의 설정에 이용되거나(도 10 (a)), 전부(BL 포함)가 B 참조샘플들 값의 설정에 이용될 수도 있다(도 10 (b)). 또한, 도 10에 도시된 바와 같이, Lca 샘플들 중 어느 하나를 이용하여 B 참조샘플들 중 어느 하나의 값이 설정되거나(1 대 1의 관계), Lca 샘플들 중 어느 하나를 이용하여 B 참조샘플들 중 둘 이상의 값이 설정될 수도 있다(1 대 다수의 관계).
또 다른 예로, 현재블록의 우하측에 인접하게 배열된 참조샘플(BR)은 R 참조샘플들 또는 B 참조샘플들 중 하나 이상에 포함될 수 있다. 따라서, BR 참조샘플 값은 Tra 샘플들 또는 Lca 샘플들 중 어느 하나를 이용하여 설정되거나, Tra 샘플들 및 Lca 샘플들을 모두 이용하여 설정될 수 있다. Tra 샘플들 및 Lca 샘플들을 모두 이용하여 BR 참조샘플 값을 설정하는 예로서, MR(most right) 샘플 값과 MB(most bottom) 샘플 값을 평균하거나 BR 참조샘플과의 거리를 기준으로 가중 평균하여 BR 참조샘플 값이 설정될 수 있다.
2) 도 11에 도시된 바와 같이, Tra 샘플들 중 일부만을 이용하여 R 참조샘플들 값이 설정되거나, Lca 샘플들 중 일부만을 이용하여 B 참조샘플들 값이 설정될 수 있다.
예를 들어, Tra 샘플들 중에서 a0, a1 및 a3 샘플들만을 이용하여 R 참조샘플들 중 어느 하나의 값이 설정될 수 있으며, Lca 샘플들 중에서 b0, b1 및 b2 샘플들만을 이용하여 B 참조샘플들 중 어느 하나의 값이 설정될 수도 있다. 또한, a0, a1 및 a3 샘플들 값에 (1:2:1) 3-tap 필터를 적용한 값이 R 참조샘플들 중 어느 하나의 값으로 설정될 수 있으며, b0, b1 및 b2 샘플들 값에 (1:2:1) 3-tap 필터를 적용한 값이 B 참조샘플들 중 어느 하나의 값으로 설정될 수도 있다.
3) TR 샘플의 값이 R 참조샘플들의 값으로 설정하거나, BL 샘플의 값이 B 참조샘플들의 값으로 설정할 수 있다. 이 실시예를 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 2와 같다.
Figure pat00003
위 수학식 2에서, Pb(x, H)는 B 참조샘플들 값을 나타내며, Pr(W, y)는 R 참조샘플들 값을 나타내고, x는 0에서부터 (width-1)까지의 범위를 가지며, y는 0에서부터 (height-1)까지의 범위를 가질 수 있다.
4) 현재블록의 우측 하단에 인접하게 배열된 우하측 샘플(BR) 값이 먼저 설정된 후에, 이 BR 샘플 값과 TR 샘플 값 또는 BL 샘플 값을 이용하여 R 참조샘플 값 또는 B 참조샘플 값이 설정될 수 있다. 구체적으로, BR 샘플 값은 TR 샘플 값 및 BL 샘플 값을 평균 값으로 설정되거나, TR 샘플과의 거리 및 BL 샘플과의 거리를 기준으로 TR 샘플 값 및 BL 샘플 값을 가중 평균한 값으로 설정될 수 있다. 또한, BR 샘플 값은 블록의 형태에 따라 TR 샘플과 BL 샘플 중 어느 하나의 값으로 설정될 수 있다.
4-1) TR 샘플 값 및 BL 샘플 값을 평균한 값으로 BR 샘플 값을 설정하는 방법을 수학식을 표현하면, 아래 수학식 3과 같다.
Figure pat00004
위 수학식 3에서, Pbr(W, H)는 BR 샘플 값을 나타내고, R(-1, H)는 BL 샘플 값을 나타내며, R(W, -1)은 TR 샘플 값을 나타낸다.
4-2) TR 샘플 값 및 BL 샘플 값을 가중 평균한 값으로 BR 샘플 값을 설정하는 방법을 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 4와 같다.
Figure pat00005
위 수학식 4에서, Pbr(W, H)는 BR 샘플 값을 나타낸다. 수학식 4에서는 BL 샘플 값에 현재블록의 너비가 가중치로 적용되고 TR 샘플 값에 현재블록의 높이가 가중치로 적용되는 예가 표현되어 있으나, BL 샘플 값에 현재블록의 높이가 적용되고 TR 샘플 값에 현재블록의 너비가 적용되는 예도 구현될 수 있다.
4-3) 블록의 형태에 따라 TR 샘플과 BL 샘플 중 어느 하나의 값이 BR 샘플 값으로 설정되는 예가 도 12에 표현되어 있다. 도 12에 표현된 바와 같이, 현재블록의 너비가 높이보다 큰 경우에(예: 32x4 CU), TR 샘플 값이 BR 샘플 값으로 설정될 수 있다. 만약, 현재블록의 높이가 너비보다 큰 경우에(예: 4x32 CU)는 BL 샘플 값이 BR 샘플 값으로 설정될 수 있다. 즉, TR 샘플 및 BL 샘플 중에서 BR 샘플과 거리 상 가까운 위치의 값이 BR 샘플 값으로 설정될 수 있다. 블록의 형태에 따라 BR 샘플 값을 설정하는 방법을 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 5와 같다.
Figure pat00006
4-4) 실시형태에 따라, 현재블록의 너비와 높이의 비율이 임계 값 이하인 경우에는 TR 샘플 값과 BL 샘플 값의 평균 또는 가중 평균이 BR 샘플 값으로 설정되고, 현재블록의 너비와 높이의 비율이 임계 값 초과인 경우에는 TR 샘플 및 BL 샘플 중 어느 하나의 값이 BR 샘플 값으로 설정될 수 있다.
이와 같이 BR 샘플을 더 이용하는 경우에, R 참조샘플 값과 B 참조샘플 값은 보간 방식, 현재블록의 형태를 이용하는 방식 등으로 설정될 수 있다.
4-5) 예를 들어, R 참조샘플 값은 TR 샘플 값과 BR 샘플 값을 보간(interpolation)하여 생성된 값으로 설정될 수 있다. 이 예를 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 6과 같다.
Figure pat00007
4-6) 다른 예로, 현재블록의 너비가 높이보다 큰 경우에 TR 샘플 값을 R 참조샘플들 값으로 설정하고, BL 샘플 값과 BR 샘플 값을 보간하여 생성된 값을 B 참조샘플들 값으로 설정할 수 있다. 현재블록의 높이가 너비보다 큰 경우에는 BL 샘플 값을 B 참조샘플들 값으로 설정하고, TR 샘플 값과 BR 샘플 값을 보간하여 생성된 값을 R 참조샘플들 값으로 설정할 수도 있다. 즉, 현재블록의 높이와 너비를 비교하여, 높이가 작은 경우에는 TR 샘플 값을 R 참조샘플들 값으로 설정하고, 너비가 작은 경우에는 BL 샘플 값을 B 참조샘플들 값으로 설정할 수 있다. 또한, 너비와 높이의 크기 비율이 임계 값을 초과하는 경우에 본 실시예가 적용될 수도 있다. 본 실시예를 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 7과 같다.
Figure pat00008
위에서 설명된 다양한 방법들을 통해 참조샘플들이 설정되면, 영상 부호화/복호화 장치는 설정된 참조샘플들을 이용하여 현재블록에 대한 예측을 수행할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에서 제안하는 인트라 예측 모드들(diagonal planar 모드 및 H/V planar 모드)에 대해 실시예를 구분하여 설명하도록 한다.
실시예 1 - diagonal planar 모드
diagonal planar 모드는 대각선 연산을 통해 예측블록을 생성하는 방법에 해당한다.
diagonal planar 모드에서 예측블록을 생성하는 방법은 '우상향 대각선에 위치하는 참조샘플들 값을 이용하여 대상샘플에 대한 예측 값(제1예측 값, diagonal predictor 1)을 생성하는 과정', '우하향 대각선에 위치하는 하나 이상의 참조샘플들 값을 이용하여 대상샘플에 대한 예측 값(제2예측 값, diagonal predictor 2)을 생성하는 과정', '제1예측 값과 제2예측 값을 기반으로 대상샘플에 대한 (최종) 예측 값(final predictor)을 생성하는 과정' 등으로 이루어질 수 있다.
제1예측 값 및 제2예측 값을 생성 또는 유도하는 과정에서, '우상향 또는 우하향 대각선에 위치하는 참조샘플들'은 '우상향 또는 우하향 대각선과 맞닿은 참조샘플들'과 동일한 의미를 가질 수 있다.
한편, diagonal planar 모드는 현재블록의 예측에 이용되는 참조샘플들의 위치 또는 구성에 따라 두 가지의 하위 실시예들로 구분될 수 있다. 첫 번째 실시예(실시예 1-1)는 상측 참조샘플들(T)과 좌측 참조샘플들(L)을 이용하는 실시예이며, 두 번째 실시예(실시예 1-2)는 T 참조샘플들, L 참조샘플들, R 참조샘플들 및, B 참조샘플들을 모두 이용하는 실시예이다.
실시예 1-1
실시예 1-1에 대한 일 예가 도 13에 도시되어 있다. 도 13 (a) 및 (b)는 정사각 형태의 현재블록(CU, 또는 예측블록)에 대한 예시이며, 도 13 (c) 및 (d)는 직사각 형태의 현재블록에 대한 예시이다. 패턴으로 표시된 사각형은 현재블록에 포함된 대상샘플을 나타낸다.
영상 부호화/복호화 장치는 T 참조샘플들과 L 참조샘플들 중에서 우상향 대각선(우상향으로 배열된 점선 화살표)에 위치하는 참조샘플들(제1참조샘플) 값을 이용하여 대상샘플(또는, 현재블록)에 대한 제1예측 값(PD1)을 유도할 수 있다. 예를 들어, 도 13 (a) 및 (c)에 도시된 바와 같이, T 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플과 L 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플이 우상향 대각선에 위치하므로, a 위치에 배열된 두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1a가 유도될 수 있다. 또한, T 참조샘플들 중에서 b 위치에 배열된 참조샘플과 L 참조샘플들 중에서 b 위치에 배열된 참조샘플이 우상향 대각선에 위치하므로, b 위치에 배열된 두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1b가 유도될 수 있다.
두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1을 유도하는 방법의 일 예로, 두 개의 제1참조샘플들 각각과 대상샘플 사이의 거리를 기준으로 제1참조샘플들 값을 가중 평균하는 방법을 들 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면 아래 수학식 8과 같다.
Figure pat00009
영상 부호화/복호화 장치는 T 참조샘플들과 L 참조샘플들 중에서 우하향 대각선(우하향으로 배열된 점선 화살표)에 위치하는 참조샘플(제2참조샘플) 값을 이용하여 대상샘플에 대한 제2예측 값(PD2)을 유도할 수 있다.
예를 들어, 도 13 (b)에 도시된 바와 같이, TL 위치(b)에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 제2참조샘플 값을 이용하여 PD2b가 유도될 수 있다. 여기서, TL 참조샘플은 T 참조샘플들 또는 L 참조샘플들에 포함될 수 있다. 또한, T 참조샘플들 또는 L 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 제2참조샘플 값을 이용하여 PD2a가 유도될 수 있다. 다른 예로, 도 13 (d)에 도시된 바와 같이, TL(a)에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 제2참조샘플 값을 이용하여 PD2a가 유도될 수 있다. 또한, T 참조샘플들 또는 L 참조샘플들 중에서, b 위치에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 제2참조샘플 값을 이용하여 PD2b가 유도될 수 있다.
한 개의 제2참조샘플 값을 이용하여 PD2를 유도하는 방법의 일 예로, 제2참조샘플 값을 PD2로 유도하는 방법을 들 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면 아래 수학식 9와 같다.
Figure pat00010
실시예 1-2
실시예 1-2에 대한 일 예가 도 14에 도시되어 있다. 도 14 (a) 및 (b)는 정사각 형태의 현재블록에 대한 예시이며, 도 14 (c) 및 (d)는 직사각 형태의 현재블록에 대한 예시이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 실시예 1-2는 T 참조샘플들, L 참조샘플들, R 참조샘플들 및, B 참조샘플들을 모두 이용하여 현재블록을 예측하는 방법에 해당한다. R 참조샘플들과 B 참조샘플들을 설정 또는 구성하는 방법은 앞서 설명된 다양한 실시예들을 통해 구현될 수 있다.
영상 부호화/복호화 장치는 참조샘플들 중에서 우상향 대각선에 위치하는 제1참조샘플들 값을 이용하여 대상샘플에 대한 PD1을 유도할 수 있다.
예를 들어, 도 14 (a)에 도시된 바와 같이, R 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플과 B 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플이 우상향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1a가 유도될 수 있다. 또한, R 참조샘플들 중에서 b 위치에 배열된 참조샘플과 B 참조샘플들 중에서 b 위치에 배열된 참조샘플이 우상향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1b가 유도될 수 있다.
다른 예로, 도 14 (c)에 도시된 바와 같이, T 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플과 B 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플이 우상향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1a가 유도될 수 있다. 또한, R 참조샘플들 중에서 b 위치에 배열된 참조샘플과 B 참조샘플들 중에서 b 위치에 배열된 참조샘플이 우상향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1b가 유도될 수 있다.
두 개의 제1참조샘플들 값을 이용하여 PD1을 유도하는 방법의 일 예로, 두 개의 제1참조샘플들 각각과 대상샘플 사이의 거리를 기준으로 제1참조샘플들 값을 가중 평균하는 방법을 들 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면 전술된 수학식 8과 같다.
영상 부호화/복호화 장치는 참조샘플들 중에서 우하향 대각선에 위치하는 제2참조샘플들 값을 이용하여 대상샘플에 대한 PD2를 유도할 수 있다.
예를 들어, 도 14 (b)에 도시된 바와 같이, TL 위치(b)에 배열된 참조샘플과 BR 위치(b)에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제2참조샘플들 값을 이용하여 PD2b가 유도될 수 있다. 또한, L 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플과 B 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제2참조샘플들 값을 이용하여 PD2a가 유도될 수 있다.
다른 예로, 도 14 (d)에 도시된 바와 같이, TL 위치(a)에 배열된 참조샘플과 B 참조샘플들 중에서 a 위치에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제2참조샘플들 값을 이용하여 PD2a가 유도될 수 있다. 또한, T 참조샘플들 중에서 b 위치에 배열된 참조샘플과 BR 위치(b)에 배열된 참조샘플이 우하향 대각선에 위치하므로, 이 두 개의 제2참조샘플들 값을 이용하여 PD2b가 유도될 수 있다.
두 개의 제2참조샘플들 값을 이용하여 PD2를 유도하는 방법의 일 예로, 두 개의 제2참조샘플들 각각과 대상샘플 사이의 거리를 기준으로 제2참조샘플들 값을 가중 평균하는 방법을 들 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면 전술된 수학식 8과 같다.
이러한 과정들을 거쳐 PD1과 PD2가 유도되면, 영상 부호화/복호화 장치는 PD1과 PD2를 기반으로, 대상샘플에 대한 (최종) 예측 값(P)을 도출할 수 있다. PD1과 PD2를 이용하여 P를 생성 또는 도출하는 방법의 일 예로, PD1과 PD2를 평균하여 P를 도출하는 방법을 들 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면 아래 수학식 10과 같다.
Figure pat00011
이상에서 설명된 실시예들에서는, PD1을 유도하는 과정이 수행된 후에 PD2를 유도하는 과정이 수행되는 것으로 기재되었으나, 실시형태에 따라 PD2를 유도하는 과정이 먼저 수행된 후에 PD1을 유도하는 과정이 수행될 수도 있다. 또한, 도 15에 도시된 바와 같이, PD1을 유도하는 과정과 PD2를 유도하는 과정이 동시에 수행되어 P가 도출될 수도 있다.
실시예 2 - H/V planar
H/V planar 모드는 가로축(수평 방향, horizontal)/세로축(수직 방향, vertical) 연산을 통해 예측블록을 생성하는 방법에 해당한다.
H/V planar 모드에서 예측블록을 생성하는 방법은 'BR 위치의 샘플 값을 설정하는 과정', 'B 참조샘플들 값 및 R 참조샘플들 값을 설정하는 과정', '수평 방향의 예측 값 및 수직 방향의 예측 값을 유도하는 과정', '최종 예측 값을 도출하는 과정' 등으로 이루어질 수 있다.
'BR 위치의 샘플 값을 설정하는 과정'과 'B 참조샘플들 값 및 R 참조샘플들 값을 설정하는 과정'은 BR 샘플 값을 먼저 설정한 후에, 이 BR 샘플 값과 TR 샘플 값 또는 BL 샘플 값을 이용하여 R 참조샘플 값 또는 B 참조샘플 값을 설정하는 방법을 통해 구현될 수 있다. 'BR 샘플 값을 설정하는 과정'과 'B 참조샘플들 값 및 R 참조샘플들 값을 설정하는 과정'은 앞의 '참조샘플들의 구성' 부분에서 설명된 다양한 실시예들을 통해 이루어질 수 있다.
BR 샘플 값, B 참조샘플들 값 및 R 참조샘플들 값이 설정되면, 영상 부호화/복호화 장치는 B 참조샘플들 값 및 R 참조샘플들 값을 이용하여 현재블록에 대한 예측을 수행할 수 있다.
현재블록을 H/V planar 모드로 예측하는 일 예가 도 16에 도시되어 있다. 도 16 (a)는 R 참조샘플들 값과 L 참조샘플들 값을 이용하여 제1예측 값 또는 가로축 예측 값(PH)을 유도하는 방법을 나타내며, 도 16 (b)는 T 참조샘플들 값과 B 참조샘플들 값을 이용하여 제2예측 값 또는 세로축 예측 값(PV)을 유도하는 방법을 나타낸다.
도 16 (a)에 도시된 바와 같이, PH는 R 참조샘플들 값과 L 참조샘플들 값으로부터 유도될 수 있다. R 참조샘플들 값과 L 참조샘플들 값을 보간하여 PH를 생성하는 방법이 PH를 유도하는 일 예에 해당할 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 11과 같다.
Figure pat00012
도 16 (b)에 도시된 바와 같이, PV는 L 참조샘플들 값과 B 참조샘플들 값으로부터 유도될 수 있다. L 참조샘플들 값과 B 참조샘플들 값을 보간하여 PV를 생성하는 방법이 PV를 유도하는 일 예에 해당할 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 12와 같다.
Figure pat00013
PH 및 PV가 유도되면, 영상 부호화/복호화 장치는 PH 및 PV를 기반으로 대상샘플에 대한 (최종) 예측 값(P)을 도출할 수 있다. P를 도출하는 방법에 대한 일 예로, PH와 PV 각각에 가중치를 적용하여 P를 도출하는 방법을 들 수 있다. PH에 적용되는 가중치는 현재블록의 너비일 수 있으며, PV에 적용되는 가중치는 현재블록의 높이일 수 있다. 이 방법을 수학식으로 표현하면, 아래 수학식 13과 같다.
Figure pat00014
위 수학식 13에서, P(x, y)는 대상샘플의 위치를 나타내며, Ph(x, y)는 PH를 나타내고, Pv(x, y)는 PV를 나타내며, H는 현재블록의 높이를 나타내고, W는 현재블록의 너비를 나타낸다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
120, 440: 예측부 130: 감산기
170, 450: 가산기 180, 460: 필터부

Claims (16)

  1. 현재블록을 인트라(intra) 예측하는 방법으로서,
    상기 현재블록의 위치를 기준으로 인트라 예측에 이용되는 참조샘플들을 설정하는 단계;
    상기 참조샘플들 중에서 상기 현재블록에 포함된 대상샘플의 우상향 대각선에 위치하는 제1참조샘플들 값을 이용하여 제1예측 값을 유도하고, 상기 대상샘플의 우하향 대각선에 위치하는 하나 이상의 제2참조샘플 값을 이용하여 제2예측 값을 유도하는 단계; 및
    상기 제1예측 값과 상기 제2예측 값을 기반으로, 상기 대상샘플에 대한 예측 값을 도출하는 단계를 포함하는, 인트라 예측 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유도하는 단계는,
    상기 제1참조샘플들 각각과 상기 대상샘플 사이의 거리를 기준으로, 상기 제1참조샘플들 값을 가중 평균하여 상기 제1예측 값을 유도하는, 인트라 예측 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 현재블록을 기준으로, 상측 행(row)에 배열된 상측 참조샘플들 및 좌측 열(column)에 배열된 좌측 참조샘플들을 설정하고,
    상기 유도하는 단계는,
    상기 제2참조샘플 값을 상기 제2예측 값으로 유도하는, 인트라 예측 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 현재블록을 기준으로, 상측 행에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 상측 참조샘플들, 좌측 열에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 좌측 참조샘플들, 우측 열에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 우측 참조샘플들 및, 하측 행에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 하측 참조샘플들을 설정하고,
    상기 유도하는 단계는,
    상기 제2참조샘플들 각각과 상기 대상샘플 사이의 거리를 기준으로, 상기 제2참조샘플들 값을 가중 평균하여 상기 제2예측 값을 유도하는, 인트라 예측 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 상측 행에서 상기 현재블록의 우측에 배열된 샘플들 값의 전부 또는 일부를 이용하여 상기 우측 참조샘플들 값을 설정하며, 상기 좌측 열에서 상기 현재블록의 하측에 배열된 샘플들 값의 전부 또는 일부를 이용하여 상기 하측 참조샘플들 값을 설정하는, 인트라 예측 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 설정하는 단계는,
    상기 현재블록을 기준으로, 우상측에 인접하는 우상측 샘플 값과 좌하측에 인접하는 좌하측 샘플 값을 이용하여 우하측에 인접하는 우하측 샘플 값을 설정하는 단계; 및
    상기 우상측 샘플 값과 상기 우하측 샘플 값 중 하나 이상을 이용하여 상기 우측 참조샘플들 값을 설정하고, 상기 좌하측 샘플 값과 상기 우하측 샘플 값 중 하나 이상을 이용하여 상기 하측 참조샘플들 값을 설정하는 단계를 포함하는, 인트라 예측 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 우측 참조샘플들 값은,
    상기 현재블록의 너비(width)가 상기 현재블록의 높이(height)보다 큰 경우, 상기 우상측 샘플 값으로 설정되고,
    상기 하측 참조샘플들 값은,
    상기 현재블록의 높이가 상기 현재블록의 너비보다 큰 경우, 상기 좌하측 샘플 값으로 설정되는, 인트라 예측 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 우하측 샘플 값은,
    상기 현재블록의 너비가 상기 현재블록의 높이보다 큰 경우에 상기 우상측 샘플 값으로 설정되고, 상기 현재블록의 높이가 상기 현재블록의 너비보다 큰 경우에 상기 우하측 샘플 값으로 설정되는, 인트라 예측 방법.
  9. 영상 복호화 장치로서,
    현재블록의 위치를 기준으로 인트라 예측에 이용되는 참조샘플들을 설정하는 설정부;
    상기 참조샘플들 중에서 상기 현재블록에 포함된 대상샘플의 우상향 대각선에 위치하는 제1참조샘플들 값을 이용하여 제1예측 값을 유도하고, 상기 대상샘플의 우하향 대각선에 위치하는 하나 이상의 제2참조샘플 값을 이용하여 제2예측 값을 유도하는 유도부; 및
    상기 제1예측 값과 상기 제2예측 값을 기반으로, 상기 대상샘플에 대한 예측 값을 도출하는 도출부를 포함하는, 영상 복호화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 유도부는,
    상기 제1참조샘플들 각각과 상기 대상샘플 사이의 거리를 기준으로, 상기 제1참조샘플들 값을 가중 평균하여 상기 제1예측 값을 유도하는, 영상 복호화 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 설정부는,
    상기 현재블록을 기준으로, 상측 행(row)에 배열된 상측 참조샘플들 및 좌측 열(column)에 배열된 좌측 참조샘플들을 설정하고,
    상기 유도부는,
    상기 제2참조샘플 값을 상기 제2예측 값으로 유도하는, 영상 복호화 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 설정부는,
    상기 현재블록을 기준으로, 상측 행에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 상측 참조샘플들, 좌측 열에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 좌측 참조샘플들, 우측 열에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 우측 참조샘플들 및, 하측 행에서 상기 현재블록과 인접하게 배열된 하측 참조샘플들을 설정하고,
    상기 유도부는,
    상기 제2참조샘플들 각각과 상기 대상샘플 사이의 거리를 기준으로, 상기 제2참조샘플들 값을 가중 평균하여 상기 제2예측 값을 유도하는, 영상 복호화 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 설정부는,
    상기 상측 행에서 상기 현재블록의 우측에 배열된 샘플들 값의 전부 또는 일부를 이용하여 상기 우측 참조샘플들 값을 설정하며, 상기 좌측 열에서 상기 현재블록의 하측에 배열된 샘플들 값의 전부 또는 일부를 이용하여 상기 하측 참조샘플들 값을 설정하는, 영상 복호화 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 설정부는,
    상기 현재블록을 기준으로, 우상측에 인접하는 우상측 샘플 값과 좌하측에 인접하는 좌하측 샘플 값을 이용하여 우하측에 인접하는 우하측 샘플 값을 설정하고, 상기 우상측 샘플 값과 상기 우하측 샘플 값 중 하나 이상을 이용하여 상기 우측 참조샘플들 값을 설정하며, 상기 좌하측 샘플 값과 상기 우하측 샘플 값 중 하나 이상을 이용하여 상기 하측 참조샘플들 값을 설정하는, 영상 복호화 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 우측 참조샘플들 값은,
    상기 현재블록의 너비(width)가 상기 현재블록의 높이(height)보다 큰 경우, 상기 우상측 샘플 값으로 설정되고,
    상기 하측 참조샘플들 값은,
    상기 현재블록의 높이가 상기 현재블록의 너비보다 큰 경우, 상기 좌하측 샘플 값으로 설정되는, 영상 복호화 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 우하측 샘플 값은,
    상기 현재블록의 너비가 상기 현재블록의 높이보다 큰 경우에 상기 우상측 샘플 값으로 설정되고, 상기 현재블록의 높이가 상기 현재블록의 너비보다 큰 경우에 상기 우하측 샘플 값으로 설정되는, 영상 복호화 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024039132A1 (ko) * 2022-08-18 2024-02-22 삼성전자 주식회사 영상 복호화 장치 및 방법, 및 영상 부호화 장치 및 방법

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WO2024039132A1 (ko) * 2022-08-18 2024-02-22 삼성전자 주식회사 영상 복호화 장치 및 방법, 및 영상 부호화 장치 및 방법

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