KR20210018140A - Entropy-coding for Video Encoding and Decoding - Google Patents
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Abstract
Description
본 개시는 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 엔트로피 부호화 및 복호화를 효과적으로 실행하기 위해, 빈(bin) 버퍼를 효율적으로 운영하고, 다양한 부호화/복호화 방법을 적응적으로 이용하는 방법에 대한 것이다. The present disclosure relates to encoding and decoding of an image (video). More specifically, the present invention relates to a method of efficiently operating a bin buffer and adaptively using various encoding/decoding methods in order to effectively perform entropy encoding and decoding.
이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다. The content described below merely provides background information related to the present invention and does not constitute the prior art.
비디오 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. Since video data has a large amount of data compared to audio data or still image data, it requires a lot of hardware resources including memory to store or transmit itself without processing for compression.
따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC를 비롯하여, H.264/AVC에 비해 약 40% 정도의 부호화 효율을 향상시킨 HEVC(High Efficiency Video Coding)가 존재한다. Therefore, in general, when video data is stored or transmitted, the video data is compressed and stored or transmitted using an encoder, and the decoder receives the compressed video data, decompresses and reproduces the compressed video data. Such video compression techniques include H.264/AVC and HEVC (High Efficiency Video Coding), which improves coding efficiency by about 40% compared to H.264/AVC.
그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 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.However, since the size, resolution, and frame rate of an image are gradually increasing, and the amount of data to be encoded is increasing accordingly, a new compression technique with higher encoding efficiency and higher quality improvement effect than the existing compression technique is required.
영상(비디오) 부호화에서는, 양자화된 변환 계수, 양자화 파라미터에 대한 정보, 예측 타입에 따른 인트라 예측 또는 인터 예측 정보, 블록 분한과 관련 정보 등이 압축된 비트스트림을 형성하기 위해 엔트로피 부호화가 이용된다. 또한 영상 복호화에서는 전술한 바와 같은 정보를 비트스트림으로부터 파싱하기 위해 엔트로피 복호화가 이용된다.In image (video) encoding, entropy encoding is used to form a bitstream in which quantized transform coefficients, information on quantization parameters, intra prediction or inter prediction information according to a prediction type, block division and related information, and the like are compressed. Also, in image decoding, entropy decoding is used to parse the above-described information from a bitstream.
본 개시에서는 효율적인 엔트로피 부호화/복호화 방법을 제안한다.In this disclosure, an efficient entropy encoding/decoding method is proposed.
본 개시는, 비트스트림의 생성 및 파싱과 관련된 엔트로피 부호화 및 복호화에 있어서, 빈 대 비트 간 비율(bin-to-bit ratio)을 제약하여 빈(bin) 버퍼를 효율적으로 운용하는 방법을 제공한다. 또한, 다양한 엔트로피 부호화/복호화 방법을 포함하는 리스트를 구성하고 엔트로피 부호화/복호화 기본 단위 별로 엔트로피 부호화/복호화 방법을 적응적으로 이용하는 방법을 제공하는 데 주된 목적이 있다.The present disclosure provides a method of efficiently operating a bin buffer by limiting a bin-to-bit ratio in entropy encoding and decoding related to generation and parsing of a bitstream. Also, a main object is to provide a method of constructing a list including various entropy encoding/decoding methods and adaptively using the entropy encoding/decoding method for each basic unit of entropy encoding/decoding.
본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 실행하는 엔트로피(entropy) 복호화를 위한 방법에 있어서, 픽처를 부호화한 비트스트림(bitstream)을 수신하는 단계; 상기 비트스트림을 복호화함으로써 각각이 적어도 하나의 빈(bin)들로 구성되는 적어도 하나의 빈 스트링(bin string)을 생성하기 위해, 산술 복호화 프로세스(arithmetic decoding process)를 수행하는 단계; 및 상기 빈 스트링을 역이진화하여 신택스 요소(syntax element)를 생성하는 단계를 포함하고, 상기 비트스트림을 복호화함으로써 생성되는 빈들의 개수는 임계치를 초과하지 않는 제약을 충족하며, 상기 임계치는 영상의 티어(tier) 또는 레벨(level)에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 방법을 제공한다. According to an embodiment of the present disclosure, there is provided a method for entropy decoding executed by an image decoding apparatus, the method comprising: receiving a bitstream encoded by a picture; Performing an arithmetic decoding process to generate at least one bin string each consisting of at least one bin by decoding the bitstream; And generating a syntax element by inverse binarizing the bin string, wherein the number of bins generated by decoding the bitstream satisfies a restriction not exceeding a threshold, and the threshold is a tier of the image It provides a method for entropy decoding, characterized in that it is variably set according to (tier) or level (level).
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 픽처를 구성하는 각 블록들에 대한 예측 부호화에 따라 생성된 신택스 요소들(syntax elements)을 엔트로피(entropy) 부호화 방법에 있어서, 상기 신택스 요소들 각각을 이진화함으로써, 각각이 적어도 하나의 빈(bin)으로 구성된 적어도 하나의 빈 스트링(bin string)을 생성하는 단계; 상기 빈 스트링으로부터 부호화 데이터를 생성하기 위해, 산술 부호화 프로세스(arithmetic encoding process)를 수행하는 단계; 및 상기 부호화 데이터로부터 하나 이상의 NAL(Network Abstraction Layer) 단위들(units)로 구성된 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 하나 이상의 NAL 단위들의 길이 대비 빈들의 개수가 임계치를 초과하지 않도록 제약되며, 상기 임계치는 영상의 티어(tier) 또는 레벨(level)에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법을 제공한다.According to another embodiment of the present disclosure, in an entropy encoding method for syntax elements generated according to predictive encoding for each block constituting a picture, by binarizing each of the syntax elements, Generating at least one bin string each consisting of at least one bin; Performing an arithmetic encoding process to generate encoded data from the empty string; And generating a bitstream composed of one or more Network Abstraction Layer (NAL) units from the encoded data, wherein the number of bins compared to the length of the one or more NAL units is constrained not to exceed a threshold, The threshold value provides an entropy encoding method, characterized in that the threshold value is variably set according to a tier or level of an image.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 픽처를 부호화한 비트스트림(bit stream)을 수신하고, 상기 비트스트림을 복호화함으로써 각각이 적어도 하나의 빈(bin)들로 구성되는 적어도 하나의 빈 스트링(bin string)을 생성하기 위해 산술 복호화 프로세스(arithmetic decoding process)를 수행하는 산술 복호화부; 및 상기 빈 스트링을 역이진화하여 신택스 요소(syntax element)를 생성하는 역이진화부를 포함하고, 상기 비트스트림을 복호화함으로써 생성되는 빈들의 개수는 임계치를 초과하지 않는 제약을 충족하며, 상기 임계치는 영상의 티어(tier) 또는 레벨(level)에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 엔트로피(entropy) 복호화를 위한 장치를 제공한다.According to another embodiment of the present disclosure, by receiving a bit stream encoding a picture and decoding the bit stream, each bin string is composed of at least one bin. ), an arithmetic decoding unit that performs an arithmetic decoding process; And an inverse binarization unit configured to inverse binarize the bin string to generate a syntax element, wherein the number of bins generated by decoding the bitstream satisfies a restriction not exceeding a threshold, and the threshold is An apparatus for entropy decoding, characterized in that it is variably set according to a tier or level, is provided.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 비트스트림의 생성 및 파싱과 관련된 엔트로피 부호화 및 복호화에 있어서, 빈(bin) 버퍼를 효율적으로 운용하는 방법을 제공함으로써, 빈 대 비트 간 비율(bin-to-bit ratio)을 제약하는 것이 가능해지는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, by providing a method of efficiently operating a bin buffer in entropy encoding and decoding related to bitstream generation and parsing, the bin-to-bit ratio (bin-to-bit ratio) is provided. -bit ratio) can be restricted.
또한, 본 실시예에 따르면, 비트스트림의 생성 및 파싱과 관련된 엔트로피 부호화 및 복호화에 있어서, 다양한 엔트로피 부호화/복호화 방법을 포함하는 리스트를 구성하고 엔트로피 부호화/복호화 기본 단위 별로 엔트로피 부호화/복호화 방법을 적응적으로 이용하는 방법을 제공함으로써, 응용 및 신호의 특성에 따라 엔트로피 부호화/복호화가 가능해지는 효과가 있다.In addition, according to the present embodiment, in entropy encoding and decoding related to bitstream generation and parsing, a list including various entropy encoding/decoding methods is constructed, and entropy encoding/decoding methods are adapted for each basic unit of entropy encoding/decoding. By providing a method that is commonly used, there is an effect that entropy encoding/decoding is possible depending on the application and characteristics of the signal.
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 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화를 위한 방법의 순서도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 적응적 이진산술 복호화 과정의 순서도이다.
도 8은 부호화 블록이 포함된 엔트로피 부호화 기본 단위의 예시도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 엔트로피 복호화를 위한 방법의 순서도이다.
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 이진산술 복호화 과정의 순서도이다.1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using a QTBTTT structure.
3 is a diagram illustrating a plurality of intra prediction modes including wide-angle intra prediction modes.
4 is an exemplary diagram of neighboring blocks of a current block.
5 is an exemplary block diagram of an image decoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure.
6 is a flowchart of a method for entropy decoding according to an embodiment of the present disclosure.
7 is a flowchart of an adaptive binary arithmetic decoding process according to an embodiment of the present disclosure.
8 is an exemplary diagram of an entropy coding basic unit including a coding block.
9 is a flowchart of a method for entropy decoding according to another embodiment of the present disclosure.
10 is a flowchart of a binary arithmetic decoding process according to another embodiment of the present disclosure.
이하, 본 발명의 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In adding reference numerals to elements of each drawing, it should be noted that the same elements are assigned the same numerals as possible even if they are indicated on different drawings. In addition, in describing the embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the subject matter of the embodiments, the detailed description thereof will be omitted.
도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1의 도시를 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.1 is an exemplary block diagram of an image encoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure. Hereinafter, an image encoding apparatus and sub-components of the apparatus will be described with reference to the illustration of FIG. 1.
영상 부호화 장치는 픽처 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.The image encoding apparatus includes a
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.Each component of the image encoding apparatus may be implemented by hardware or software, or by a combination of hardware and software. In addition, functions of each component may be implemented as software, and a microprocessor may be implemented to execute a function of software corresponding to each component.
하나의 영상(비디오)은 복수의 픽처들을 포함하는 하나 이상의 시퀀스로 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 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 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. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다. SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 또는 타일 그룹 헤더에 포함되는 신택스들은 상위수준(high level) 신택스로 칭할 수 있다. One image (video) is composed of one or more sequences including a plurality of pictures. Each picture is divided into a plurality of regions, and encoding is performed for each region. For example, one picture is divided into one or more tiles or/and slices. Here, one or more tiles may be defined as a tile group. Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs). And each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure. Information applied to each CU is encoded as the syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as the syntax of the CTU. In addition, information commonly applied to all blocks in one slice is encoded as the syntax of the slice header, and information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture. It is coded in the header. Further, information commonly referred to by a plurality of pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS). In addition, information commonly referred to by one or more SPSs is encoded in a video parameter set (VPS). Also, information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as syntax of a tile or tile group header. Syntaxes included in the SPS, PPS, slice header, tile, or tile group header may be referred to as high level syntax.
픽처 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. The
픽처 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. After dividing each picture constituting an image into a plurality of CTUs (Coding Tree Units) having a predetermined size, the
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 지칭될 수 있다. As a tree structure, a quad tree (QuadTree, QT) in which an upper node (or parent node) is divided into four lower nodes (or child nodes) of the same size, or a binary tree (BinaryTree) in which an upper node is divided into two lower nodes. , BT), or a ternary tree (TT) in which an upper node is divided into three lower nodes in a 1:2:1 ratio, or a structure in which two or more of these QT structures, BT structures, and TT structures are mixed. have. For example, a QTBT (QuadTree plus BinaryTree) structure may be used, or a QTBTTT (QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) structure may be used. Here, by combining BTTT, it may be referred to as MTT (Multiple-Type Tree).
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using a QTBTTT structure.
도 2에 도시된 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 엔트로피 부호화부(155)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 2의 도시와 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 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.As shown in FIG. 2, the CTU may be first divided into a QT structure. The quadtree division may be repeated until the size of a splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of a leaf node allowed in QT. A first flag (QT_split_flag) indicating whether each node of the QT structure is divided into four nodes of a lower layer is encoded by the
대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. 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 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.Alternatively, before encoding the first flag (QT_split_flag) indicating whether each node is divided into four nodes of a lower layer, a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is divided is encoded. It could be. When it is indicated that the value of the CU split flag (split_cu_flag) is not split, the block of the corresponding node becomes a leaf node in the split tree structure and becomes a coding unit (CU), which is a basic unit of encoding. When indicating that the value of the CU split flag (split_cu_flag) is to be split, the video encoding apparatus starts encoding from the first flag in the above-described manner.
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 엔트로피 부호화부(155)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.When QTBT is used as another example of the tree structure, two types of horizontally splitting a block of the corresponding node into two blocks of the same size (i.e., symmetric horizontal splitting) and a type splitting vertically (i.e., symmetric vertical splitting) Branches can exist. A split flag indicating whether each node of the BT structure is divided into blocks of a lower layer and split type information indicating a type to be divided are encoded by the
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. QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.The CU can have various sizes according to the QTBT or QTBTTT split from the CTU. Hereinafter, a block corresponding to a CU to be encoded or decoded (ie, a leaf node of QTBTTT) is referred to as a'current block'. According to the adoption of the QTBTTT division, the shape of the current block may be not only square but also rectangular.
예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다. The
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.In general, each of the current blocks in a picture can be predictively coded. In general, prediction of the current block is performed using an intra prediction technique (using data from a picture containing the current block) or an inter prediction technique (using data from a picture coded before a picture containing the current block). Can be done. Inter prediction includes both one-way prediction and two-way prediction.
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 3a에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 planar 모드와 DC 모드를 포함하는 2개의 비방향성 모드와 65개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.The
직사각형 모양의 현재블록에 대한 효율적인 방향성 예측을 위해, 도 3b에 점선 화살표로 도시된 방향성 모드들(67 ~ 80번, -1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)이 추가로 사용될 수 있다. 이들은 "광각 인트라 예측모드들(wide angle intra-prediction modes)"로 지칭될 수 있다. 도 3b에서 화살표들은 예측에 사용되는 대응하는 참조샘플들을 가리키는 것이며, 예측 방향을 나타내는 것이 아니다. 예측 방향은 화살표가 가리키는 방향과 반대이다. 광각 인트라 예측모드들은 현재블록이 직사각형일 때 추가적인 비트 전송 없이 특정 방향성 모드를 반대방향으로 예측을 수행하는 모드이다. 이때 광각 인트라 예측모드들 중에서, 직사각형의 현재블록의 너비와 높이의 비율에 의해, 현재블록에 이용 가능한 일부 광각 인트라 예측모드들이 결정될 수 있다. 예컨대, 45도보다 작은 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(67 ~ 80번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 높이가 너비보다 작은 직사각형 형태일 때 이용 가능하고, -135도보다 큰 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(-1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 너비가 높이보다 큰 직사각형 형태일 때 이용 가능하다.For efficient directional prediction for the rectangular-shaped current block, directional modes (67 to 80, intra prediction modes -1 to -14) shown by dotted arrows in FIG. 3B may be additionally used. These may be referred to as "wide angle intra-prediction modes". Arrows in FIG. 3B indicate corresponding reference samples used for prediction, and do not indicate a prediction direction. The prediction direction is opposite to the direction indicated by the arrow. In the wide-angle intra prediction modes, when the current block is a rectangle, a specific directional mode is predicted in the opposite direction without additional bit transmission. In this case, among the wide-angle intra prediction modes, some wide-angle intra prediction modes available for the current block may be determined based on a ratio of the width and height of the rectangular current block. For example, wide-angle intra prediction modes with an angle less than 45 degrees (intra prediction modes 67 to 80) can be used when the current block has a rectangular shape with a height smaller than the width, and wide-angle with an angle greater than -135 degrees. The intra prediction modes (intra prediction modes -1 to -14) can be used when the current block has a rectangular shape with a width greater than the height.
인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측모드들에 대한 레이트 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 레이트 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 레이트 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다.The
인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측모드 중에서 하나의 인트라 예측모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측모드에 대한 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.The
인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 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: MV)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 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.The
인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조 픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 샘플 사이의 서브 샘플들은 그 두 정수 샘플을 포함한 연속된 복수의 정수 샘플들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조 픽처에 대해서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임벡터는 정수 샘플 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)는 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다. 이와 같은 적응적 움직임벡터 해상도(Adaptive Motion Vector Resolution: AMVR)가 적용되는 경우 각 대상 영역에 적용할 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 대상 영역마다 시그널링되어야 한다. 예컨대, 대상 영역이 CU인 경우, 각 CU마다 적용된 움직임벡터 해상도에 대한 정보가 시그널링된다. 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 후술할 차분 움직임벡터의 정밀도를 나타내는 정보일 수 있다.The
한편, 인터 예측부(124)는 양방향 예측(bi-prediction)을 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 양방향 예측의 경우, 두 개의 참조 픽처와 각 참조 픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록 위치를 나타내는 두 개의 움직임벡터가 이용된다. 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 부호화부(150)로 전달한다. 여기서, 참조픽처 리스트 0은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이전의 픽처들로 구성되고, 참조픽처 리스트 1은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이후의 픽처들로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 순서 상으로 현재 픽처 이후의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 0에 추가로 더 포함될 수 있고, 역으로 현재 픽처 이전의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 1에 추가로 더 포함될 수도 있다.Meanwhile, the
움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. Various methods can be used to minimize the amount of bits required to encode motion information.
예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드(merge mode)'라 한다.For example, when the reference picture and the motion vector of the current block are the same as the reference picture and the motion vector of the neighboring block, information for identifying the neighboring block is encoded, so that the motion information of the current block can be transmitted to the image decoding apparatus. This method is called'merge mode'.
머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다. In the merge mode, the
머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(L), 상단블록(A), 우상단블록(AR), 좌하단블록(BL), 좌상단블록(AL) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. As the neighboring blocks for inducing the merge candidate, as shown in FIG. 4, the left block L, the upper block A, the upper right block AR, and the lower left block BL adjacent to the current block in the current picture, as shown in FIG. ), all or part of the upper left block AL may be used. Also, a block located within a reference picture (which may be the same as or different from the reference picture used to predict the current block) other than the current picture in which the current block is located may be used as a merge candidate. For example, a block co-located with the current block in the reference picture or blocks adjacent to the block at the same position may be further used as merge candidates.
인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기 결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.The
움직임 정보를 부호화하기 위한 또 다른 방법은 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드이다.Another method for encoding motion information is the Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) mode.
AMVP 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 4에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(L), 상단블록(A), 우상단블록(AR), 좌하단블록(BL), 좌상단블록(AL) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(collocated block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다.In the AMVP mode, the
인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다. The
예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기 정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기 정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.The predicted motion vector can be obtained by applying a predefined function (eg, median value, average value operation, etc.) to predicted motion vector candidates. In this case, the video decoding apparatus also knows a predefined function. In addition, since the neighboring blocks used to derive the predicted motion vector candidates have already been encoded and decoded, the video decoding apparatus also knows the motion vectors of the neighboring blocks. Therefore, the video encoding apparatus does not need to encode information for identifying a predicted motion vector candidate. Accordingly, in this case, information on the differential motion vector and information on the reference picture used to predict the current block are encoded.
한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.Meanwhile, the predicted motion vector may be determined in a manner of selecting any one of the predicted motion vector candidates. In this case, information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded together with information on the differential motion vector and the reference picture used to predict the current block.
감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.The
변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차신호를 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 그 서브블록을 변환 단위로 사용하여 변환을 할 수도 있다. 또는, 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차신호들을 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 엔트로피 부호화부(155)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 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. The
한편, 변환부(140)는 잔차블록에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 함수 또는 변환 행렬이 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 함수의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 함수 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 함수 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. Meanwhile, the
양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다. The
재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.The
재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 이용하여 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.The
엔트로피 부호화부(155)는, CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code), 지수 골롬(Exponential Golomb) 등의 다양한 부호화 방식을 사용하여, 재정렬부(150)로부터 출력된 1차원의 양자화된 변환 계수들의 시퀀스를 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다. The
또한, 엔트로피 부호화부(155)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 타입, MTT 분할 방향 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)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 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(머지 모드의 경우 머지 인덱스, AMVP 모드의 경우 참조픽처 인덱스 및 차분 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.In addition, the
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.The
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.The
루프(loop) 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. 루프 필터부(180)는 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186) 중 하나 이상을 포함할 수 있다.The
디블록킹 필터(182)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 샘플과 원본 샘플 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터로서, 각 복원된 샘플들에 그에 대응하는 오프셋에 가산되는 방식으로 수행된다. ALF(186)는 필터링을 수행할 대상 샘플 및 그 대상 샘플의 주변샘플들에 필터 계수들을 적용하여 대상 샘플에 대한 필터링을 수행한다. ALF(186)는 영상에 포함된 샘플을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.The
루프 필터부(180)에 의하여 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 사용될 수 있다.The reconstructed block filtered by the
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 5의 도시를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.5 is an exemplary block diagram of an image decoding apparatus capable of implementing the techniques of the present disclosure. Hereinafter, an image decoding apparatus and sub-elements of the apparatus will be described with reference to FIG. 5.
영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510), 재정렬부(515), 역양자화부(520), 역변환부(530), 예측부(540), 가산기(550), 루프 필터부(560) 및 메모리(570)를 포함하여 구성될 수 있다. The image decoding apparatus includes an
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.Like the image encoding apparatus of FIG. 1, each component of the image decoding apparatus may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. In addition, functions of each component may be implemented as software, and a microprocessor may be implemented to execute a function of software corresponding to each component.
엔트로피 복호화부(510)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보와 잔차신호에 대한 정보 등을 추출한다.The
엔트로피 복호화부(510)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. The
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. 이에 따라 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.For example, in the case of splitting the CTU using the QTBTTT structure, first, a first flag (QT_split_flag) related to the splitting of the QT is extracted and each node is split into four nodes of a lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, the second flag (MTT_split_flag) related to the splitting of the MTT and the splitting direction (vertical / horizontal) and/or split type (binary / ternary) information are extracted, and the corresponding leaf node is MTT. Divide into structure. Accordingly, each node below the leaf node of the QT is recursively divided into a BT or TT structure.
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, 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출할 수도 있다. 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. As another example, when splitting the CTU using the QTBTTT structure, first extract the CU split flag (split_cu_flag) indicating whether to split the CU, and if the corresponding block is split, the first flag (QT_split_flag) is extracted. May be. In the segmentation process, each node may have 0 or more repetitive MTT segmentation after 0 or more repetitive QT segmentation. For example, in the CTU, MTT division may occur immediately, or, conversely, only multiple QT divisions may occur.
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.As another example, when the CTU is divided using the QTBT structure, each node is divided into four nodes of a lower layer by extracting the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT. In addition, a split flag indicating whether or not the node corresponding to the leaf node of the QT is further split into BT and split direction information are extracted.
한편, 엔트로피 복호화부(510)는 트리 구조의 분할을 이용하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.Meanwhile, when the
또한, 엔트로피 복호화부(510)는 양자화 관련된 정보, 및 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.Also, the
재정렬부(515)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(510)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.The
역양자화부(520)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(520)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(520)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다. The
역변환부(530)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.The
또한, 역변환부(530)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.In addition, when the
또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(530)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 함수 또는 변환 행렬을 결정하고, 결정된 변환 함수를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.In addition, when MTS is applied, the
예측부(540)는 인트라 예측부(542) 및 인터 예측부(544)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(542)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(544)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.The
인트라 예측부(542)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.The
인터 예측부(544)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인터 예측모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.The
가산기(550)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.The
루프 필터부(560)는 디블록킹 필터(562) 및 SAO 필터(564)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564)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. ALF(566)는 필터링을 수행할 대상 샘플 및 그 대상 샘플의 주변샘플들에 필터 계수들을 적용하여 대상 샘플에 대한 필터링을 수행한다. ALF(566)는 영상에 포함된 샘플을 소정의 그룹으로 나눈 후 해당 그룹에 적용될 하나의 필터를 결정하여 그룹마다 차별적으로 필터링을 수행할 수 있다. ALF의 필터 계수는 비스트림으로부터 복호화한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다.The
루프 필터부(560)에 의하여 필터링된 복원블록은 메모리(570)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조 픽처로 사용된다.The reconstructed block filtered by the
본 실시예는 이상에서 설명한 바와 같은 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 비트스트림의 생성 및 파싱(parsing)과 관련된 엔트로피 부호화 및 복호화에 있어서, 빈 대 비트 간 비율(bin-to-bit ratio)을 제약하여 빈(bin) 버퍼(bin buffer, 이하 ‘bin 버퍼’)를 효율적으로 운용하는 방법을 제공한다. 또한, 다양한 엔트로피 복호화 방법을 포함하는 리스트를 구성하고 엔트로피 부호화/복호화 기본 단위 별로 엔트로피 부호화/복호화 방법을 적응적으로 이용하는 방법을 제공한다. This embodiment relates to encoding and decoding of an image (video) as described above. More specifically, in entropy encoding and decoding related to bitstream generation and parsing, a bin buffer (hereinafter referred to as'bin buffer', hereinafter referred to as'bin-to-bit ratio') is restricted by limiting the bin-to-bit ratio. Bin buffer') provides a method of efficiently operating. In addition, it provides a method of constructing a list including various entropy decoding methods and adaptively using the entropy encoding/decoding method for each basic unit of entropy encoding/decoding.
영상 부호화 장치는 전술한 부호화 프로세스를 이용하여 하나 또는 다수 개의 연속된 NAL(Network Abstraction Layer) 단위(unit)들로 구성된 비트스트림을 생성한다. 여기서, NAL 단위는 NAL 단위 헤더(header)와 RBSP(Raw Byte Sequence Payload)를 포함하고, RBSP는 SODB(String Of Data Bits)을 포함하는데, SODB는 부호화된 비디오 데이터 또는 비디오 파라미터에 해당한다. The video encoding apparatus generates a bitstream composed of one or a plurality of consecutive Network Abstraction Layer (NAL) units by using the above-described encoding process. Here, the NAL unit includes a NAL unit header and RBSP (Raw Byte Sequence Payload), and the RBSP includes SODB (String Of Data Bits), and SODB corresponds to encoded video data or video parameter.
NAL 단위는 VCL(Video Coding Layer) NAL 유형 또는 non-VCL 유형으로 분류될 수 있다. non-VCL 유형의 NAL 단위에는 비디오 복호화를 위한 파라미터들이 부호화된 채로 포함되어 있을 수 있다. 또한, VCL 유형의 NAL 단위에는 비디오 신호와 관련된 데이터들이 부호화된 채로 포함되어 있을 수 있다.The NAL unit may be classified as a VCL (Video Coding Layer) NAL type or a non-VCL type. In the NAL unit of the non-VCL type, parameters for video decoding may be included while being encoded. In addition, data related to a video signal may be included while being encoded in the NAL unit of the VCL type.
NAL 단위는 영상 부호화 장치에서 엔트로피 부호화부(155)에 의하여 생성된다. 특히, VCL 유형의 NAL 단위에 포함된, 부호화된 비디오 신호의 생성에는 산술 디코딩 프로세스(arithmetic decoding process)로서 CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding, 문맥기반 적응적 이진산술 부호화) 알고리즘이 이용된다. CABAC 알고리즘은 이전에 부호화/복호화된 통계적 정보를 이용하여 심볼을 이진산술 부호화(binary arithmetic coding)하는 방법이다. 여기서, 심볼은 0 또는 1의 값을 갖는 이진수로 표현된 값이다. 0 또는 그 이상의 큰 수가 이진화(binarization)되어 형성된 빈 스트링(bin string) 중 하나의 빈이 심볼일 수 있으며, 심볼 자체가 하나의 비디오 복호화에 필요한 신택스 요소(syntax element)를 의미할 수도 있다. CABAC 알고리즘의 문맥(context)은 이전에 부호화/복호화된 심볼들의 통계 정보를 의미하는데, 이후 심볼에 대한 예측 성능을 향상시키기 위해 이용된다. CABAC 알고리즘의 부호화 성능인 압축률은 문맥 모델링 방법에 의존하며, 문맥 모델의 MPS(Most Probable Symbol)의 확률이 높아질수록 압축률이 향상될 수 있다.The NAL unit is generated by the
한편, non-VCL 유형의 NAL 단위 또는 VCL 유형의 NAL 단위에 포함된, 부호화된 파라미터의 생성에는 다른 엔트로피 부호화 방식이 이용되나, 본 개시의 범위와는 관련이 없으므로 더 이상의 자세한 설명은 생략한다. Meanwhile, other entropy coding schemes are used to generate the encoded parameters included in the non-VCL type NAL unit or the VCL type NAL unit, but since they are not related to the scope of the present disclosure, further detailed description will be omitted.
이하에서는, bin 버퍼를 효율적으로 관리하기 위해, bin-to-bit 비율에 대한 제약을 유지하기 위한 다양한 방법들을 제안한다. In the following, in order to efficiently manage the bin buffer, various methods for maintaining the constraint on the bin-to-bit ratio are proposed.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 엔트로피 복호화를 위한 방법의 순서도이다. 도 6의 도시에는 bin-to-bit 비율에 대한 제약을 유지하기 위한 다양한 방법들(S602, S604, S606)이 순서적으로 도시되어 있으나, 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 어느 하나 이상의 방법이 bin-to-bit 비율에 대한 제약을 유지하기 위해 사용될 수 있다.6 is a flowchart of a method for entropy decoding according to an embodiment of the present disclosure. In the illustration of FIG. 6, various methods (S602, S604, S606) for maintaining the constraint on the bin-to-bit ratio are sequentially shown, but the present invention is not necessarily limited thereto, and one or more methods This can be used to keep constraints on the bin-to-bit ratio.
본 개시에 따른 영상 복호화 장치의 엔트로피 복호화부(510)는 산술 디코딩 프로세스를 기반으로 VCL 유형의 NAL 단위에 대한 복호화를 실행할 수 있다. The
엔트로피 복호화부(510)는 비트스트림으로부터 NAL 단위의 유형을 확인한다(S600). NAL 단위 헤더를 파싱함으로써 NAL 단위의 유형이 확인될 수 있으며, VCL 유형의 NAL 단위에 대하여 이하의 과정을 지속한다.The
엔트로피 복호화부(510)는 zero_word의 개수를 확인한다(S602).The
엔트로피 복호화부(510)는 bin 버퍼를 효율적으로 관리하기 위하여 VCL 유형의 NAL 단위에 포함된 zero_word의 개수를 확인한다. 여기서, bin 버퍼는 빈 스트링을 저장하기 위한 버퍼 및 엔트로피 복호화부(510)에서 복호화 단계에서 이용하는 버퍼를 포함할 수 있다. The
엔트로피 복호화부(510)가 버퍼 오버런/언더런(overrun/underrun)에 대처하여 효율적으로 bin 버퍼를 운용할 수 있도록, 영상 부호화 장치의 엔트로피 부호화부(155)는 zero_word의 개수를 결정하고 VCL 유형의 NAL 단위를 생성할 때 기정의된 길이의 zero_word를 하나 이상 추가할 수 있다. 여기서, zero_word의 개수는 NAL 단위의 길이, 빈 스트링의 길이, 영상의 가로세로 크기 정보, 비트 깊이(bit-depth), 색공간 샘플링 정보, TID(Temporal Identifier), QP(Quantization Parameter) 등의 정보 중 적어도 하나 정보에 따라 적응적으로 결정될 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 빈(bin) 대 비트(bit) 비율(bin-to-bit ratio)에 대한 제약을 유지하기 위해, 생성되는 비트들의 개수(또는 길이) 대비 빈의 개수(또는 길이)가 임계치를 초과하는 경우, 기정의된 길이 zero word를 하나 이상 삽입하여 NAL 단위를 생성한다. 여기서, 임계치는 NAL 단위의 길이(비트들의 개수), 픽처의 가로세로 크기 정보, 비트 깊이, 색공간 샘플링 정보(루마 성분과 크로마 성분 간의 샘플링 비율), TID, QP 등의 정보 중 적어도 하나 정보에 따라 결정될 수 있다. 또는, 아래에서 설명하는 바와 같이, 임계치는 영상의 티어(tier) 또는 레벨(level)에 따라 가변적으로 결정될 수도 있다.In order for the
부호화/복호화 과정에서의 효율 향상을 위해 엔트로피 부호화부(155)는 zero_word를 생략하는 방법, 적응적으로 zero_word의 길이를 결정하는 방법 중 적어도 하나의 방법을 이용하여 비디오 부호화를 수행할 수 있다. 엔트로피 복호화부(510)는 NAL 단위에서 zero_word의 생략 여부 및 zero_word의 개수를 확인하고, NAL 단위에서 zero_word를 제거함으로써 엔트로피 복호화를 실행하기 위한 비트스트림을 생성한다. 또한 zero-word의 개수를 참고하여 비트스트림에 대하여 산술 디코딩 프로세스를 적용하기 위한 bin 버퍼의 크기가 설정될 수 있다. 엔트로피 복호화부(510)는 설정된 bin 버퍼의 크기에 따라 적응적으로 버퍼를 유지 및 관리할 수 있다. 엔트로피 복호화부(510)는 비트스트림에 대하여 산술 디코딩 프로세스를 적용하여 빈 스트링을 생성한 후 bin 버퍼에 저장한다. 영상 복호화 장치에서 실행되는 산술 디코딩 프로세스는 문맥기반 적응적 이진산술 복호화(context-based adaptive binary arithmetic decoding, 이하 ‘적응적 이진산술 복호화’) 과정 및/또는 바이패스(bypass) 모드로서 균등 확률 기반의 이진산술 복호화(binary arithmetic decoding) 과정을 포함할 수 있다. In order to improve efficiency in the encoding/decoding process, the
일부 실시예에서, bin-to-bit 비율에 대한 제약은 산술 디코딩 프로세스를 선택적으로 스킵하는 방법을 이용하여 성취될 수도 있다. In some embodiments, constraints on the bin-to-bit ratio may be achieved using a method of selectively skipping the arithmetic decoding process.
엔트로피 복호화부(510)는 skip_flag를 이용하여 산술 디코딩 프로세스의 생략 여부를 결정한다(S604).The
엔트로피 복호화부(510)는 비트스트림에 대하여 기 설정된 순서에 따라 적응적 이진산술 복호화 또는 이진산술 복호화를 수행할지 여부를 결정할 수 있다. 이러한 결정을 하기 위해 상위 수준(higher level)에서 산술 디코딩 프로세스의 생략 여부를 나타내는 skip_flag이 시그널링될 수 있다. 여기서, 상위 수준은 현재 단위의 복호화 시점보다 선행하는 SPS, PPS, CTU, VPDU, 공유 단위(sharing unit) 등일 수 있다. 또는, 현재 단위와 공간적, 시간적, 또는 계층적으로 인접한 하나 또는 하나 이상의 단위들의 skip_flag을 기반으로 결정될 수 있다. 또는, 현재 단위와 동일한 위치의 다른 색공간을 가지는 단위들의 skip_flag을 기반으로 결정될 수 있다. 또는 산술 디코딩 프로세스의 적용이 생략되는 신택스 요소들은 사전에 획득한 통계를 기반으로 결정될 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 일부 신택스 요소들에 대하여 산술 디코딩 프로세스의 적용이 생략될 수 있다. 참고로, skip_flag이 시그널링된 경우, 영상 복호화 장치는 비트스트림에 대하여 산술 디코딩 프로세스를 적용하지 않고, 비트스트림으로부터 바로 빈 스트링을 생성할 수 있다. The
또 다른 일부 실시예에서, bin-to-bit 비율에 대한 제약은 적응적 이진 산술 복호화와 균등 확률 기반의 이진 산술 복호화를 적응적으로 스위칭하는 방법을 통해 성취될 수 있다. In another embodiment, the constraint on the bin-to-bit ratio may be achieved through a method of adaptively switching between adaptive binary arithmetic decoding and uniform probability based binary arithmetic decoding.
엔트로피 복호화부(510)는 이전에 복호화된 빈 스트링의 길이와 임계치 간의 비교를 이용하여 적응적 이진산술 복호화의 생략 여부를 결정한다(S606). The
엔트로피 복호화부(510)는 복호화된 빈 스트링의 길이가 기 설정된 임계치(threshold)를 넘는 경우, 적응적 이진산술 복호화를 생략하고 이진산술 복호화를 실행한다. When the length of the decoded empty string exceeds a preset threshold, the
대안적으로, 적응적 이진 산술 복호화와 균등 확률 기반의 이진 산술 복호화 간의 적응적 스위칭은 카운터를 이용하여 구현될 수도 있다. 예컨대, bin-to-bit 비율을 N/M으로 유지하는 경우, 1 비트를 읽으면 카운터의 값을 N(N은 자연수)만큼 증가시키고 1 개의 빈이 복호화되면 M(M은 자연수)만큼 감소시킨다. 예를 들어, 카운터의 값이 N보다 커지는 경우, 적응적 이진산술 복호화가 실행되고 반대의 경우는 바이패스 모드인 이진산술 복호화가 실행될 수 있다. 여기서, 카운터는 영상/슬라이스/타일/브릭/CTU의 크기, 비트 깊이, 색공간 샘플링 등 적어도 하나 또는 다수 개의 정보를 기반으로 계산되어 초기화될 수 있다. Alternatively, adaptive switching between adaptive binary arithmetic decoding and uniform probability based binary arithmetic decoding may be implemented using a counter. For example, if the bin-to-bit ratio is maintained at N/M, reading one bit increases the counter value by N (N is a natural number) and decreases by M (M is a natural number) when one bin is decoded. For example, when the value of the counter becomes larger than N, adaptive binary arithmetic decoding may be performed, and in the opposite case, binary arithmetic decoding, which is a bypass mode, may be performed. Here, the counter may be calculated and initialized based on at least one or a plurality of pieces of information such as image/slice/tile/brick/CTU size, bit depth, and color space sampling.
임계치(또는 N과 M)는 SPS/PPS/SLICE/CTU/VPDU/CU 단위 중 하나를 이용하여 영상 부호화 장치로부터 전송될 수 있다. 또는, 각 계층 단위마다 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 설정될 수 있다. 또는, 영상 복호화 장치에서 픽처/슬라이스/브릭/타일/CTU 등의 크기, 비트 깊이, 색공간 샘플링, 예측 모드, 변환 모드, 인트라 예측 모드, 인터 예측 모드 등에 기초하여 결정될 수 있다. 더 나아가, 영상의 티어(tier) 및/또는 레벨(level)을 고려하여 결정될 수도 있다. 즉, 영상의 티어(tier) 및/또는 레벨(level)에 따라 임계치(또는. M과 N)는 가변적으로 설정될 수 있다. 또는, 현재 단위 주변의 하나 또는 하나 이상의 단위들의 N과 M 또는 그 비율을 기반으로 현재 단위에서의 N과 M 간의 비율이 산출될 수 있다. 또는 이전 단위들 하나 또는 다수 개의 N과 M을 FIFO(First-in First-out) 형태의 룩업테이블(look-up table)로 저장 및 관리하고, 영상 부호화 장치로부터 전송받은 인덱스에 해당되는 N과 M이 영상 복호화 장치에서 사용될 수 있다. The thresholds (or N and M) may be transmitted from the video encoding apparatus using one of SPS/PPS/SLICE/CTU/VPDU/CU units. Alternatively, it may be set according to an appointment between an image encoding device and an image decoding device for each layer unit. Alternatively, it may be determined based on a picture/slice/brick/tile/CTU size, bit depth, color space sampling, prediction mode, transformation mode, intra prediction mode, inter prediction mode, and the like in the image decoding apparatus. Furthermore, it may be determined in consideration of a tier and/or level of an image. That is, the threshold values (or M and N) may be variably set according to the tier and/or level of the image. Alternatively, a ratio between N and M in the current unit may be calculated based on N and M of one or more units around the current unit or a ratio thereof. Alternatively, one or more of the previous units N and M are stored and managed as a first-in first-out (FIFO) type look-up table, and N and M corresponding to the index transmitted from the image encoding apparatus. It can be used in the video decoding device.
한편, 본 개시의 다른 실시예에 있어서, 임계치 또는 카운터의 이용이 가능하지 않은 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 각 계층 단위, 신택스 요소, 또는 신택스 요소를 구성하는 빈에 대하여 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 적응적 이진산술 복호화의 생략 여부를 결정할 수 있다. 이때, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속은 룩업테이블 형태로 표현될 수 있다.Meanwhile, in another embodiment of the present disclosure, when the use of a threshold value or a counter is not possible, the
엔트로피 복호화부(510)는 적응적 이진산술 복호화를 실행한다(S608). The
엔트로피 복호화부(510)는 적응적 이진산술 복호화가 적용되기로 한 빈에 대한 복호화를 실행할 수 있다. 적응적 이진산술 복호화 과정에 대한 자세한 사항은 도 7의 도시를 이용하여 추후에 설명하기로 한다. The
엔트로피 복호화부(510)는 역이진화를 실행한다(S610).The
역이진화를 실행함으로써, 엔트로피 복호화부(510)는 빈 스트링으로부터 비디오 신호를 나타내는 신택스 요소의 값들을 생성할 수 있다.By performing inverse binarization, the
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 적응적 이진산술 복호화 과정의 순서도이다. 7 is a flowchart of an adaptive binary arithmetic decoding process according to an embodiment of the present disclosure.
도 7의 도시는 영상 복호화 장치의 엔트로피 복호화부(510)가 실행하는 적응적 이진산술 복호화 과정(S608 단계)에 대한 상세한 순서도이다. 7 is a detailed flowchart of an adaptive binary arithmetic decoding process (step S608) executed by the
엔트로피 복호화부(510)는 적응적 이진산술 복호화를 위한 초기화 여부를 결정하고, 필요시 초기화를 실행한다(S700).The
먼저, 복호화하려는 신택스 요소가 슬라이스/타일의 첫 번째 신택스 요소인 경우, 적응적 이진산술 복호화를 위한 초기화 과정이 실행될 수 있다. 이 경우, 문맥 모델을 나타내는 변수 pStateIdx0 및 pStateIdx1를 초기화하는 과정 및 복호화 상태를 나타내는 변수 ivlCurrRange 및 ivlOffset을 초기화하는 과정이 모두 실행될 수 있다. First, when the syntax element to be decoded is the first syntax element of a slice/tile, an initialization process for adaptive binary arithmetic decoding may be performed. In this case, a process of initializing the variables pStateIdx0 and pStateIdx1 representing the context model and the process of initializing the variables ivlCurrRange and ivlOffset representing the decryption state may be both performed.
또한, 현재 CTU가 tile에 포함된 행의 첫 번째 CTU이고, 문맥 모델을 나타내는 변수 값을 참조할 수 있는 공간적인 주변 블록의 존재하는 경우, 복호화 상태를 나타내는 변수에 대한 초기화 과정만이 실행된다. 반면, 공간적인 주변 블록의 존재하지 않는 경우, 문맥 모델 및 복호화 상태를 나타내는 변수 모두를 초기화하는 과정이 실행될 수 있다. In addition, when the current CTU is the first CTU of the row included in the tile, and there is a spatial neighboring block that can refer to the variable value representing the context model, only the initialization process for the variable representing the decoding state is executed. On the other hand, when there is no spatial neighboring block, a process of initializing both a context model and a variable indicating a decoding state may be executed.
여기서, 신택스 요소 별 문맥 모델 pStateIdx0 및 pStateIdx1는 MPS(Most Probable Symbol)에 대한 확률 모델로서, 상이한 정확도 및 학습률을 가질 수 있다. 신택스 요소 별 문맥 모델은, MPS에 대한 확률의 초기치 및 현재 단위의 QP를 기반으로 초기화될 수 있다. MPS에 대한 확률의 초기치는 현재 단위의 예측 모드에 따른 ctxIdx를 이용하여 신택스 요소 별 룩업테이블인 ctxTable로부터 획득될 수 있다. 여기서, 신택스 요소 별 ctxTable은 ctxIdx에 따른 MPS에 대한 확률 초기치, 및 문맥 모델의 업데이트 과정에서 사용하는 shiftIdx를 제공하는데, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 설정된 룩업테이블이다. ctxIdx는 ctxInc와 ctxIdxOffset의 합으로 주어지는데, ctxIdxOffset은 예측 모드에 의존하는 값이고, ctxInc는 주변 블록의 신택스, CU의 깊이, 변환의 크기 등 다양한 정보를 이용하여 산정될 수 있다. Here, the context models pStateIdx0 and pStateIdx1 for each syntax element are probability models for Most Probable Symbol (MPS), and may have different accuracy and learning rates. The context model for each syntax element may be initialized based on the initial value of the probability for the MPS and the QP of the current unit. The initial value of the probability for the MPS may be obtained from ctxTable, which is a lookup table for each syntax element, using ctxIdx according to the prediction mode of the current unit. Here, the ctxTable for each syntax element provides an initial probability for the MPS according to ctxIdx and shiftIdx used in the update process of the context model, which is a lookup table set according to an appointment between the image encoding device and the image decoding device. ctxIdx is given as the sum of ctxInc and ctxIdxOffset, where ctxIdxOffset is a value dependent on the prediction mode, and ctxInc can be calculated using various information such as syntax of neighboring blocks, depth of CU, and size of transformation.
적응적 이진산술 복호화의 상태를 나타내는 변수 ivlCurrRange는 복호화를 위한 현재 구간을 나타내고, ivlOffset은 압축된 비트스트림으로부터 획득된 기 설정된 길이의 오프셋으로서 ivlCurrRange 내에서의 위치를 나타낸다. 복호화의 상태를 나타내는 변수에 대한 초기화 과정에서, ivlCurrRange는 기 설정된 값(예를 들면, 510)으로 초기화될 수 있다. 또는 확률을 표현하는 동적 범위(dynamic range)에 대한 비트 깊이를 기반으로 ivlCurrRange가 계산될 수 있다. ivlOffset은 비트스트림으로부터 n(n은 자연수) 개의 비트를 획득하여 그 값으로 초기화될 수 있다. 여기서, n은 ivlCurrRange의 길이를 기반으로 결정되거나 영상 부호화 장치로부터 시그널링될 수 있다. The variable ivlCurrRange representing the state of adaptive binary arithmetic decoding represents the current section for decoding, and ivlOffset represents the position within ivlCurrRange as an offset of a preset length obtained from the compressed bitstream. In an initialization process for a variable indicating a state of decoding, ivlCurrRange may be initialized to a preset value (eg, 510). Alternatively, ivlCurrRange may be calculated based on a bit depth for a dynamic range representing a probability. ivlOffset can be initialized to a value by obtaining n (n is a natural number) bits from a bitstream. Here, n may be determined based on the length of ivlCurrRange or may be signaled from an image encoding apparatus.
한편, 이진산술 복호화는 ivlCurrRange 길이에 해당하는 구간을 두 개의 구간으로 분할하는 과정을 반복함으로써, 복호화를 실행할 수 있다. 두 개의 확률치 p0 와 p1 (p1 = 1 - p0)에 대하여, ivlCurrRange의 구간은 p0×ivlCurrRange와 (1 - p0)×ivlCurrRange 길이를 갖는 두 개의 구간으로 분할될 수 있다. 이진산술 복호화로 인하여 발생된 빈 값에 따라 두 구간 중 하나가 선택될 수 있다. Meanwhile, in binary arithmetic decoding, decoding may be performed by repeating a process of dividing a section corresponding to the length of ivlCurrRange into two sections. For two probability values p0 and p1 (p1 = 1-p0), the interval of ivlCurrRange can be divided into two intervals having a length p0×ivlCurrRange and (1-p0)×ivlCurrRange. One of the two intervals may be selected according to the bin value generated by binary arithmetic decoding.
엔트로피 복호화부(510)는 이진산술 복호화를 실행하여 빈 스트링을 생성한다(S702).The
엔트로피 복호화부(510)는 적응적 이진산술 복호화 과정의 일부로서 이진산술 복호화 과정을 실행할 수 있다. 엔트로피 복호화부(510)는 신택스 요소 별 문맥 모델 pStateIdx0 및 pStateIdx1를 이용하여 ivlCurrRange 및 ivlOffset을 업데이트하고 빈을 생성할 수 있다. 먼저, ivlCurrRange는 수학식 1 내지 수학식 3에 나타낸 바와 같이 업데이트된다. The
여기서, a, b, c, d는 모두 자연수이고, c는 a보다 큰 자연수이다. qRangeIdx는 현재 구간인 ivlCurrRange를 (1<<a)로 나눈 값으로서 세부 구간에 대한 인덱스를 의미할 수 있다. 전술한 바와 같이, 두 개의 문맥 모델 pStateIdx0, pStateIdx1는 MPS에 대한 확률 모델로서, 각각 (c-b) 비트, c 비트의 정확도를 갖는다. 두 확률 모델의 확률치를 이용하여 수학식 1에 나타낸 바와 같이 현재 상태의 확률치인 pState가 계산되고, 현재 상태에 대한 확률치로부터 MPS 값이 결정될 수 있다. 또한, 수학식 2에 나타낸 바와 같이 LPS(Least Probable Symbol)의 구간 길이, ivlLpsRange가 계산된 후, 수학식 3을 이용하여 현재 구간의 길이 ivlCurrRange가 업데이트될 수 있다. Here, a, b, c, and d are all natural numbers, and c is a natural number greater than a. qRangeIdx is a value obtained by dividing ivlCurrRange, which is the current section, by (1<<a), and may mean an index for a detailed section. As described above, the two context models pStateIdx0 and pStateIdx1 are probabilistic models for MPS, each having an accuracy of (c-b) bits and c bits. As shown in
업데이트된 ivlCurrRange과 ivlOffset을 이용하여 빈 값이 결정될 수 있다. 만약 ivlOffset이 ivlCurrRange 이상인 경우, 빈 값은 LPS 값(!(MPS 값))으로 결정되고 ivlOffset과 ivlCurrRange는 수학식 4에 나타낸 바와 같이 업데이트된다. An empty value may be determined using the updated ivlCurrRange and ivlOffset. If ivlOffset is greater than or equal to ivlCurrRange, an empty value is determined as an LPS value (!(MPS value)), and ivlOffset and ivlCurrRange are updated as shown in
반면 ivlOffset이 ivlCurrRange보다 작은 경우, 빈 값은 MPS 값으로 결정되고 ivlOffset과 ivlCurrRange은 업데이트되지 않는다. 결정된 빈 값들은 빈 스트링을 형성할 수 있다.On the other hand, when ivlOffset is smaller than ivlCurrRange, an empty value is determined as the MPS value, and ivlOffset and ivlCurrRange are not updated. The determined bin values may form an empty string.
엔트로피 복호화부(510)는 빈 스트링을 bin 버퍼에 저장한다(S704). 전술한 바와 같이 엔트로피 복호화부(510)는 역이진화 과정(S610)을 이용하여 bin 버퍼에 저장된 빈 값들로부터 비디오 신호를 나타내는 신택스 요소의 값을 복호할 수 있다.The
엔트로피 복호화부(510)는 문맥 변수를 업데이트한다(S706).The
문맥 변수를 업데이트하기 위해, 엔트로피 복호화부(510)는 shiftIdx를 이용하여 수학식 5에 나타낸 바와 같이 두 개의 확률 모델에 대한 학습률, shift0와 shift1를 산정할 수 있다. In order to update the context variable, the
여기서, e, f, g, h는 모두 자연수이다.Here, e, f, g, and h are all natural numbers.
엔트로피 복호화부(510)는 학습률을 이용하여 수학식 6 및 수학식 7에 나타낸 바와 같이 두 개의 확률 모델 pStateIdx0 와 pStateIdx1를 업데이트할 수 있다. The
여기서, min(x,y) 함수는 x와 y중 작은 값을 출력하는 함수인데, pMax0와 pMax1는 각 확률 모델이 가질 수 있는 확률의 최대값이다. 따라서, min(x,y) 함수를 이용하여 각 확률 모델의 확률치가 최대값에 클립핑(clipping)될 수 있도록 함으로써, 본 실시예에 따른 적응적 이진산술 부호화/복호화 과정은 바이패스 모드와 비교하여 효율적으로 빈의 발생 개수를 제한하고, bin 버퍼를 운용할 수 있다. Here, the min(x,y) function is a function that outputs the smaller value of x and y, and pMax0 and pMax1 are the maximum values of the probability that each probability model can have. Therefore, by using the min(x,y) function to enable the probability value of each probability model to be clipped to the maximum value, the adaptive binary arithmetic encoding/decoding process according to this embodiment is compared with the bypass mode. It is possible to efficiently limit the number of bins and operate the bin buffer.
한편, pMax0와 pMax1는 영상 부호화 장치로부터 전송될 수 있다. 또는, shiftIdx를 기초로 룩업테이블을 이용하여 결정되거나 계산 또는 유도될 수 있다. 또는, pMax0와 pMax1중 하나만 시그널링되고, pMax0를 기반으로 pMax1를 계산되거나 pMax1를 기반으로 pMax0를 계산될 수 있다. 또는, pMax0와 pMax1는 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 사전에 결정된 값일 수 있다. 또는, 부호화 및 복호화 순서에 있어서 이전 단위들의 pMax0와 pMax1를 이용하여 현재 단위의 pMax0와 pMax1가 계산될 수 있다. 또는, 하나 또는 다수 개의 색공간에서의 현재 단위와 동일한 위치에 있는 단위들의 pMax0와 pMax1를 이용하여 현재 단위의 pMax0와 pMax1가 계산될 수 있다.Meanwhile, pMax0 and pMax1 may be transmitted from the image encoding apparatus. Alternatively, it may be determined, calculated, or derived using a lookup table based on shiftIdx. Alternatively, only one of pMax0 and pMax1 may be signaled, and pMax1 may be calculated based on pMax0 or pMax0 may be calculated based on pMax1. Alternatively, pMax0 and pMax1 may be values previously determined according to an appointment between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus. Alternatively, pMax0 and pMax1 of the current unit may be calculated using pMax0 and pMax1 of previous units in the encoding and decoding order. Alternatively, pMax0 and pMax1 of the current unit may be calculated using pMax0 and pMax1 of units at the same position as the current unit in one or more color spaces.
엔트로피 복호화부(510)는 재정규화 여부를 결정 및 실행한다(S708).The
엔트로피 복호화부(510)는 업데이트된 ivlCurrRange의 길이가 기 설정된 임계치 T보다 작다면, 재정규화를 실행할 수 있다. 여기서, 임계치 T는 영상 부호화 장치로부터 전송될 수 있다. 또는 상위 수준의 정보를 이용하여 임계치 T가 유도될 수 있다. 또는 하나 또는 다수 개의 주변 단위들로부터 임계치 T가 유도될 수 있다. 재정규화 과정을 실행함에 있어서, 엔트로피 복호화부(510)는 ivlCurrRange의 길이를 두 배로 확장시키고, 비트스트림으로부터 획득한 1 비트를 ivlOffset의 LSB(Least Significant Bit) 측에 덧붙인다. The
한편, 적응적 이진산술 복호화가 생략된 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 바이패스 모드로서 이진산술 복호화를 실행할 수 있다. 이진산술 복호화 과정에서는 MPS에 대한 확률 값이 0.5로 설정되므로, ivlOffset의 MSB(Most Significant Bit)가 빈 값으로 결정될 수 있다.On the other hand, when adaptive binary arithmetic decoding is omitted, the
한편, 이상에서는 엔트로피 복호화를 위주로 설명하였으나 엔트로피 부호화는 엔트로피 복호화의 역 프로세스에 대응하므로, 엔트로피 부호화에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, bin 버퍼를 효율적으로 운용하기 위해 빈 대 비트 간 비율(bin-to-bit ratio)에 대한 제약을 유지하는 전술한 방법들은 엔트로피 부호화에도 그대로 적용될 수 있을 것이다.Meanwhile, in the above description, entropy decoding has been mainly described, but since entropy encoding corresponds to an inverse process of entropy decoding, a detailed description of entropy encoding will be omitted. In addition, in order to efficiently operate the bin buffer, the above-described methods of maintaining a constraint on a bin-to-bit ratio may be applied to entropy encoding as it is.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 비트스트림의 생성 및 파싱과 관련된 엔트로피 부호화 및 복호화에 있어서, 빈(bin) 버퍼를 효율적으로 운용하는 방법을 제공함으로써, 빈 대 비트 간 비율을 제약하는 것이 가능해지는 효과가 있다. As described above, according to the present embodiment, by providing a method of efficiently operating a bin buffer in entropy encoding and decoding related to generation and parsing of a bitstream, it is possible to restrict the ratio between bins and bits. There is an effect that becomes possible.
본 개시의 일 측면으로서, 영상 부호화/복호화 장치는 다양한 엔트로피 부호화/복호화 방법을 포함하는 리스트를 구성하고 엔트로피 부호화/복호화 기본 단위 별로 엔트로피 부호화/복호화 방법을 적응적으로 이용할 수 있다.As an aspect of the present disclosure, an image encoding/decoding apparatus includes various entropy encoding/decoding methods. A list can be configured and an entropy encoding/decoding method can be adaptively used for each basic unit of entropy encoding/decoding.
엔트로피 부호화를 위한 방법(이하 ‘엔트로피 부호화 방법’)은 비디오 신호를 나타내기 위한 신택스 요소를 이진화하여 빈 스트링의 형태로 변환한 후, 빈 스트링의 각 빈에 대하여 적응적 이진산술 부호화(이하 ‘이진산술 부호화’)를 실행하여 비트스트림을 생성한다. 여기서, 신택스 요소는 현재 블록의 블록 분할과 예측 관련 정보, 현재 블록에 대한 차분 신호(residual signal)을 변환/양자화하여 생성한 신호, 차분 신호, 양자화된 신호와 관련된 정보 등을 포함할 수 있다. The method for entropy encoding (hereinafter referred to as'entropy encoding method') is to binarize a syntax element for representing a video signal and convert it into an empty string, and then adaptive binary arithmetic encoding for each bin of the empty string (hereinafter referred to as'binary Arithmetic coding') is executed to generate a bitstream. Here, the syntax element may include information related to block division and prediction of the current block, a signal generated by transforming/quantizing a residual signal for the current block, a difference signal, information related to a quantized signal, and the like.
이진산술 부호화는 입력된 빈 스트링의 각 빈에 대한 부호화 실행을 위해 해당 부호화 신호의 비트 깊이, 비트 깊이에 따른 확률구간 분할 정보, 분할 확률구간에서 현재 이진산술 부호화 과정의 상태 정보, 신택스 요소, 빈 스트링의 각 빈의 LPS(MPS), 각 빈의 LPS(MPS)의 확률 정보 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 실행될 수 있다. 이진화 이후의 이진산술 부호화 과정에서, 전술한 바와 같은 정보를 기반으로 부호화하는 빈의 LPS(MPS) 및 LPS(MPS)의 확률 정보를 이용하여 현재 확률 구간에서 부호화하는 빈이 포함되는 확률 구간이 결정될 수 있다. 부호화하는 빈의 확률 구간이 결정되면, 해당 빈의 문맥 정보를 이용하여 분할 확률 구간에서 이진산술 부호화 과정에 대한 상태 정보를 업데이트할 수 있다. 즉, 이진산술 부호화 방법에 따라 부호화하는 빈의 LPS(MPS)의 확률 정보 등의 문맥 정보를 업데이트할 수 있다. 부호화하는 빈의 문맥 정보 업데이트는, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 추가적인 정보 없이 이진산술 부호화하는 신택스 요소, 신택스 요소를 이진화한 빈 스트링에서의 각 빈에 대한 인덱스 정보 중 하나 이상을 이용하여 실행될 수 있다. Binary arithmetic coding is the bit depth of the coded signal, information on splitting probability intervals according to the bit depth, and status information of the current binary arithmetic coding process in the split probability section, syntax elements, and bins to perform coding on each bin of the input bin string. It may be executed by using at least one of the LPS (MPS) of each bin of the string and probability information of the LPS (MPS) of each bin. In the process of binary arithmetic encoding after binarization, a probability interval including a bin encoded in the current probability interval may be determined using probability information of the LPS (MPS) and LPS (MPS) of the encoding bin based on the above-described information. have. When a probability interval of a bin to be encoded is determined, state information for a binary arithmetic encoding process may be updated in a split probability interval using context information of the corresponding bin. That is, context information such as probability information of the LPS (MPS) of a bin to be encoded according to the binary arithmetic encoding method can be updated. The context information update of the encoding bin uses at least one of a syntax element for binary arithmetic encoding without additional information according to an agreement between the image encoding device and the image decoding device, and index information for each bin in the bin string obtained by binarizing the syntax element. Can be executed by
본 개시의 다른 실시예에 있어서, 문맥 정보를 업데이트하지 않는 빈들에 대하여, LPS(MPS) 및 LPS(MPS)의 확률로서 고정된 값이 적용될 수 있다. 예를 들어, 빈 스트링 중 문맥 정보를 업데이트하지 않는 모든 빈의 LPS가 1로 고정되고, LPS에 대한 확률치가 1/2로 고정될 수 있다. 여기서 LPS의 고정 확률치는 1/2, 1/4, 3/8 등으로 설정될 수도 있으며, 분모가 2의 지수승으로 표현 가능한 다양한 확률치가 이용될 수 있다. 또는, 인덱스를 가진 테이블을 이용하여 LPS(MPS) 및 LPS(MPS)의 확률이 부호화하고, 해당 테이블이 영상 복호화 장치 측으로 전송되어, 전송된 정보를 이용하여 이진산술 복호화가 실행될 수 있다.In another embodiment of the present disclosure, a fixed value may be applied as a probability of LPS (MPS) and LPS (MPS) to bins that do not update context information. For example, the LPS of all bins that do not update context information among the bin strings may be fixed to 1, and a probability value for the LPS may be fixed to 1/2. Here, the fixed probability value of the LPS may be set to 1/2, 1/4, 3/8, etc., and various probability values that can be expressed as a power of 2 with a denominator may be used. Alternatively, the probability of LPS (MPS) and LPS (MPS) is encoded using a table having an index, and the corresponding table is transmitted to an image decoding apparatus, and binary arithmetic decoding may be performed using the transmitted information.
이진화 및 이진산술 부호화의 과정을 실행함에 있어서, 부호화 블록이 포함된 엔트로피 부호화 기본 단위(도 8의 도시 참조)에서 제한하는 엔트로피 부호화 방법을 이용하여 영상 부호화 장치의 엔트로피 부호화부(155)는 엔트로피 부호화를 실행할 수 있다. 엔트로피 부호화부(155)는 상위 수준의 정보를 이용하여 엔트로피 부호화 방법에 대한 리스트를 전송하고, 엔트로피 부호화 기본 단위에서 해당 리스트의 인덱스를 전송한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 엔트로피 부호화 기본 단위 내의 부호화 블록에서 해당 인덱스에 지정하는 엔트로피 부호화 방법으로 엔트로피 부호화를 실행한다. 이때, 엔트로피 부호화 기본 단위는 1 개 이상의 부호화 블록을 포함할 수 있다. 엔트로피 부호화 방법은 1 개 이상, K(K는 자연수) 개일 수 있으며, K가 2일 경우, 엔트로피 부호화 방법은 1 비트의 플래그일 수 있다. 또한 K가 1일 경우, 엔트로피 부호화 방법이 단일하므로 리스트 인덱스에 대한 정보는 생략될 수 있으며, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 고정된 방법이 엔트로피 부호화 방법으로 이용될 수 있다.In performing the process of binarization and binary arithmetic encoding, the
본 개시의 일 측면에서, 엔트로피 부호화 방법 중 이진산술 부호화는 생략될 수 있다. 엔트로피 부호화 방법을 실행함에 있어서, 엔트로피 부호화부(155)는 이진화 결과에 대해 이진산술 부호화를 수행하지 않고 해당 정보를 비트스트림으로 출력할 수 있다. 또한, 이진산술 부호화를 수행하지 않는 방법이 전술한 바와 같은 엔트로피 부호화 방법에 대한 리스트에 포함될 수 있다. 엔트로피 부호화를 위한 첫 번째 방법으로서 이진산술 부호화의 생략, 두 번째 방법으로서 제1 이진산술 부호화, 세 번째 방법으로서 제2 이진산술 부호화 등을 포함하는 리스트가 형성될 수 있다. 이진산술 부호화 방법은 1 개 이상, J(J는 자연수) 개가 될 수 있고, J 개의 이진산술 부호화 방법에 따라 엔트로피 부호화 방법은 K 개가 될 수 있다. K는 J보다 크거나 같을 수 있다. 또한, K가 2일 경우 엔트로피 부호화 방법에서 이진산술 부호화 방법이 1 비트 플래그를 이용하여 온/오프(on/off)될 수 있다. 또한, K가 1일 경우, 엔트로피 부호화 방법이 단일하므로 리스트 인덱스에 대한 정보는 생략될 수 있으며, 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 고정된 방법이 엔트로피 부호화 방법으로 이용될 수 있다.In one aspect of the present disclosure, binary arithmetic encoding may be omitted among entropy encoding methods. In executing the entropy encoding method, the
본 개시에 있어서, 하나의 엔트로피 부호화 방법은 다양한 이진화 방법과 이진산술 부호화 방법의 조합으로 구성될 수 있다. 이때 엔트로피 부호화 방법의 리스트에 포함되는 부호화 방법의 개수 K는 이진화 방법과 이진산술 부호화 방법 간 조합의 최대 개수일 수 있다. 또한 특정 이진화 방법은 특정 이진산술 부호화 방법과 결합될 수 있다. 리스트의 구성이 결정된 후 영상 부호화 장치에서 영상 복호화 장치 측으로 리스트가 전송되거나 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 리스트의 구성이 결정될 수 있다. 또한, 이진산술 부호화를 수행하지 않는 경우와 수행하는 경우의 이진화 방법이 상호 다를 수 있다. In the present disclosure, one entropy encoding method may be configured with a combination of various binarization methods and binary arithmetic encoding methods. In this case, the number K of encoding methods included in the list of entropy encoding methods may be the maximum number of combinations between the binarization method and the binary arithmetic encoding method. Also, a specific binarization method can be combined with a specific binary arithmetic coding method. After the configuration of the list is determined, the list may be transmitted from the image encoding device to the image decoding device, or the list configuration may be determined according to an appointment between the image encoding device and the image decoding device. In addition, the binarization method may be different from each other when binary arithmetic coding is not performed and when binary arithmetic coding is performed.
한편, 이진화 방법에 대한 세부 정보는, 별도의 정보를 전송하지 않은 채로 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 영상 복호화 장치 측에서 유도될 수 있으며, 인덱스 정보의 일부가 영상 복호화 장치 측으로 전송되어 이진화 방법에 대한 전체 정보가 유도될 수 있다.On the other hand, detailed information about the binarization method may be derived from the video decoding device side according to an appointment between the video encoding device and the video decoding device without transmitting separate information, and part of the index information is transmitted to the video decoding device. Full information about the binarization method can be derived.
본 개시에 따른 엔트로피 부호화 방법에 있어서, 상위 수준에서 전송하는 이진산술 부호화 방법에 대한 정보는, 부호화하기 위한 각 신택스 요소의 이진화 이후 빈에 대한 문맥 정보, 및 해당 빈의 MPS 및 MPS의 확률 정보, 확률 구간을 업데이트하기 위한 확률 업데이트 윈도우의 크기, 빈의 LPS(MPS)의 확률 등의 문맥 정보 업데이트 여부 중 적어도 하나의 정보를 포함하여 구성될 수 있다. 이진산술 부호화 방법은, 각 신택스 요소에 대한 이진화 이후 빈에 대한 문맥 정보, 및 해당 빈의 MPS 및 MPS의 확률 정보, 확률을 업데이트하기 위한 확률 업데이트 윈도우의 크기, 빈의 LPS(MPS)의 확률 등의 문맥 정보에 대한 업데이트가 어떻게 구성되는 지에 따라 특징지어지며, 이러한 다수 개의 이진산술 부호화 방법이 리스트를 구성하게 된다. In the entropy encoding method according to the present disclosure, information on a binary arithmetic encoding method transmitted from a higher level includes context information about a bin after binarization of each syntax element for encoding, and probability information of MPS and MPS of the corresponding bin, It may be configured to include at least one of whether to update context information such as a size of a probability update window for updating a probability interval and a probability of an LPS (MPS) of a bin. The binary arithmetic coding method includes context information about a bin after binarization for each syntax element, MPS and MPS probability information of the corresponding bin, the size of a probability update window for updating the probability, the probability of the LPS (MPS) of the bin, etc. It is characterized according to how the update of the context information is structured, and a number of these binary arithmetic coding methods constitute a list.
따라서, 부호화하는 빈이 이용하는 이진산술 부호화 방법에 의존하여 확률 업데이트 윈도우 크기, MPS 및 MPS의 초기 확률 정보, 빈의 LPS(MPS)의 확률 정보 등의 문맥 업데이트 여부가 차별될 수 있다. 예를 들어, ‘0’으로 표기되는 빈의 MPS가 1이고 MPS의 확률이 3/4이면서 빈의 LPS(MPS)의 확률 정보 등의 문맥 업데이트를 실행하지 않는 경우, 해당 빈이 0으로 MPS가 아니나, MPS에 대한 확률은 빈의 LPS(MPS)의 확률 정보 등의 문맥 업데이트 없이 3/4을 유지하고 이후 부호화가 실행될 수 있다. Accordingly, depending on the binary arithmetic encoding method used by the bin to be encoded, whether or not the context is updated such as the probability update window size, initial probability information of the MPS and MPS, and probability information of the LPS (MPS) of the bin may be discriminated. For example, if the MPS of the bin indicated as '0' is 1 and the probability of MPS is 3/4, and the context update such as probability information of the LPS (MPS) of the bin is not executed, the corresponding bin is 0 and is not MPS. , The probability for the MPS is maintained at 3/4 without context update such as probability information of the LPS (MPS) of the bin, and then encoding may be performed.
또한, 해당 빈 또는 빈들에 대한 문맥 업데이트 여부는 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간의 약속에 따라 결정될 수 있다. 따라서, 특정 신택스 요소, 또는 특정 신택스 요소의 특정 빈에 대해서는 문맥을 업데이트하지 않는 것으로 영상 부호화 장치와 영상 복호화 장치 간에 약속을 한 경우, 나머지 빈에 대해서는 무조건 문맥이 업데이트될 수 있다. Also, whether to update the context of the corresponding bin or bins may be determined according to an appointment between the image encoding device and the image decoding device. Accordingly, when an appointment is made between the image encoding apparatus and the image decoding apparatus by not updating the context for a specific syntax element or a specific bin of a specific syntax element, the context may be unconditionally updated for the remaining bins.
한편, 부호화 효율을 위해 MPS에 대한 확률 정보는 LPS에 대한 확률 정보로 표시되어 전송되고, 영상 복호화 장치 측에서 ‘1-LPS의 확률 정보’로 유도될 수 있다. Meanwhile, for encoding efficiency, probability information on MPS may be displayed and transmitted as probability information on LPS, and may be derived as “probability information of 1-LPS” from the image decoding apparatus side.
본 개시에 따른 엔트로피 부호화 방법에 있어서, 문맥 업데이트 없이 이진화 이후 빈에 대한 이진산술 부호화를 실행하는 방법을 별도의 이진산술 부호화 방법으로 설정할 수 있다. 이러한 방법에서는 이진화 이후 빈에 대한 MPS와 MPS의 확률 정보만을 이용하여 이진산술 부호화가 실행되되 문맥 업데이트가 되지 않고 반복적으로 이진산술 부호화가 실행될 수 있다. 따라서 이러한 이진산술 부호화 방법은 신택스 요소 별 각 빈의 MPS와 MPS의 확률 정보로 정의될 수 있다. 즉 신택스 요소 별 각 빈은 독립된 MPS 및 MPS의 확률 정보를 가지거나, 모두 동일한 MPS 및 MPS의 확률 정보를 가질 수 있다. 또는, MPS와 MPS의 확률 정보 중 하나만 동일할 수 있다. In the entropy encoding method according to the present disclosure, a method of performing binary arithmetic encoding on bins after binarization without context update may be set as a separate binary arithmetic encoding method. In this method, after binarization, binary arithmetic encoding is performed using only the probability information of the MPS and MPS for the bin, but the context is not updated and the binary arithmetic encoding may be repeatedly performed. Therefore, such a binary arithmetic encoding method can be defined as MPS and MPS probability information of each bin for each syntax element. That is, each bin for each syntax element may have independent MPS and MPS probability information, or both may have the same MPS and MPS probability information. Alternatively, only one of the MPS and the probability information of the MPS may be the same.
한편, 신택스 요소 별 각 빈의 MPS와 MPS의 확률 정보가 모두 동일한 경우, 영상 부호화 장치는 하나의 MPS, MPS 확률 정보 조합을 영상 복호화 장치 측으로 직접 전송하거나, 영상 복호화 장치에서 유도할 수 있도록 유도 가능한 정보를 전송할 수 있다. 또한, 각 신택스 요소의 빈들이 독립된 조합을 갖는 경우, 영상 부호화 장치는 각각의 조합을 영상 복호화 장치 측으로 직접 전송하거나, 영상 복호화 장치에서 유도될 수 있도록 유도 가능한 정보를 전송할 수 있다. 또한, MPS가 모두 같고 MPS의 확률 정보가 다른 경우, 영상 부호화 장치는 하나의 MPS와 각 신택스 요소의 빈 별 확률 정보를 영상 복호화 장치 측으로 직접 전송하거나, 영상 복호화 장치에서 유도될 수 있도록 유도 가능한 정보를 전송할 수 있다. On the other hand, if the probability information of the MPS and the MPS of each bin for each syntax element are the same, the video encoding apparatus directly transmits one MPS and MPS probability information combination to the video decoding apparatus or can be derived so that the video decoding apparatus can induce it. Information can be transmitted. In addition, when bins of each syntax element have an independent combination, the image encoding apparatus may directly transmit each combination to the image decoding apparatus, or may transmit information that can be derived so that it can be derived from the image decoding apparatus. In addition, when the MPSs are all the same and the probability information of the MPSs are different, the video encoding apparatus transmits the probability information for each bin of one MPS and each syntax element directly to the video decoding apparatus, or information that can be derived from the video decoding apparatus. Can be transmitted.
본 개시에 따른 엔트로피 부호화 방법에 있어서, 이진산술 부호화 방법의 리스트 구성요소에 대한 정보는 상위 수준의 신택스 요소를 이용하여 영상 부호화 장치에서 영상 복호화 장치 측으로 전송될 수 있다. 비디오 부호화/복호화 구조에 있어서, 상위 수준의 신택스 요소는 엔트로피 부호화 단위보다 상위의 분할 개념을 가지는 수준에서 전송되는 정보, 및 VPS, SPS, PPS, APS, SEI 메시지 등 적어도 하나의 수준에서 전송될 수 있다. 여기서, 상위의 분할 개념은 하나의 픽처가 분할되는 단위를 의미할 수 있으며, 서브픽처, 타일 그룹, 타일, 슬라이스, 브릭 등과 같은 블록의 집합, 및 그리드와 같은 픽셀의 집합일 수 있다. In the entropy encoding method according to the present disclosure, information on a list component of the binary arithmetic encoding method may be transmitted from an image encoding apparatus to an image decoding apparatus using a higher-level syntax element. In the video encoding/decoding structure, the syntax element of the higher level may be transmitted at a level having a split concept higher than the entropy coding unit, and at least one level such as VPS, SPS, PPS, APS, SEI message, etc. have. Here, the upper division concept may mean a unit in which one picture is divided, and may be a set of blocks such as subpictures, tile groups, tiles, slices, bricks, and so on, and a set of pixels such as a grid.
본 개시에 따른 엔트로피 부호화 방법에 있어서, 초기 MPS의 확률 값, 확률 구간 업데이트 윈도우의 사이즈 및 0 에서 0.5 사이의 정규화된 값을 확률 구간으로 분할하는 구간 분할 깊이는 k의 지수 형태로 나타낼 수 있다. 여기서 k는 2 이상의 양의 정수이며 지수 p, q, r은 0이 아닌 정수가 될 수 있다. 지수 p, q, r 중 적어도 하나는 영상 부호화 장치에서 영상 복호화 장치 측으로 시그널링될 수 있다. 영상 부호화/복호화 장치는 지수 p, q, r과 k를 이용하여 초기 MPS의 시작 확률과 업데이트 윈도우의 값을 유도할 수 있다. 예를 들어, k가 2이고 MPS의 확률 지수 p가 3, 윈도우 사이즈 지수 q가 1, 구간 깊이 r이 7인 경우, 0과 0.5 사이의 확률 구간은 27에 해당하는 (0~127)로 분할되고, MPS의 초기 확률 위치는 이중 23 위치인 8이 되며, 확률 구간의 업데이트는 21 단위로 이루어진다. 이를 0~0.5 사이로 정규화한 값으로 나타내면 MPS의 초기 확률은 1/16이 되며, 확률 업데이트는 1/128 단위로 수행될 수 있다. In the entropy encoding method according to the present disclosure, the probability value of the initial MPS, the size of the probability interval update window, and the interval division depth for dividing a normalized value between 0 and 0.5 into probability intervals may be expressed in an exponential form of k. Here, k is a positive integer greater than or equal to 2, and the indices p, q, and r may be non-zero integers. At least one of the indices p, q, and r may be signaled from the image encoding apparatus to the image decoding apparatus. The image encoding/decoding apparatus may derive an initial MPS start probability and an update window value using the indices p, q, r, and k. For example, if k is 2, the probability index p of the MPS is 3, the window size index q is 1, and the section depth r is 7, the probability interval between 0 and 0.5 is (0~127) corresponding to 2 7 It is divided, and the initial probability position of the MPS becomes 8, which is 2 3 of them, and the probability interval is updated in units of 2 1 . If this is expressed as a value normalized between 0 and 0.5, the initial probability of the MPS becomes 1/16, and the probability update may be performed in units of 1/128.
또한, 분할구간의 깊이, 업데이트 윈도우의 크기, 및 MPS와 MPS의 확률 정보는 인덱스를 가진 테이블 형태로 전송될 수 있으며, 각 신택스 요소의 빈 스트링 중 각 빈에 대응하는 인덱스를 전송함으로써 본 개시에 따른 이진산술 부호화 방법의 정보가 표기될 수 있다. In addition, the depth of the partition section, the size of the update window, and the probability information of the MPS and MPS may be transmitted in the form of a table having an index, and by transmitting an index corresponding to each bin among the bin strings of each syntax element, according to the present disclosure. Information on the corresponding binary arithmetic encoding method may be displayed.
본 개시에 따른 엔트로피 부호화 방법에 있어서, 엔트로피 부호화부(155)는 이진산술 부호화의 상태 정보를 저장하는 리스트 메모리를 가질 수 있다. 부호화 블록(도 8의 도시 참조)이 포함된 엔트로피 부호화 기본 단위에서 적용되는 이진산술 부호화 방법에 따라 엔트로피 부호화부(155)는 부호화 블록에 대한 이진화 이후 이진산술 부호화를 실행한다. 부호화하는 블록의 엔트로피 부호화 기본 단위의 이진산술 부호화 방법이 이진화 이후 이진산술 부호화를 실행하는 경우, 실행 결과인 확률 정보가 저장될 수 있다. 이진산술 부호화 방법이 N 개의 리스트를 구성하므로 저장 메모리 또한 이진산술 부호화 방법 리스트의 인덱스에 따라 저장 및 관리된다. 이렇게 저장된 확률 정보는 이후 동일 이진산술 부호화 방법이 적용될 때 사용되고 업데이트될 수 있다. 동일 이진산술 부호화 방법의 적용은 동일 엔트로피 부호화 기본 단위를 포함하며, 동일 엔트로피 부호화 기본 단위가 아닌 경우도 포함할 수 있다. 따라서, 저장된 확률 정보는 하나의 엔트로피 부호화 기본 단위의 부호화가 끝난 이후에도 저장되었다가 사용될 수 있다. In the entropy encoding method according to the present disclosure, the
또한, 엔트로피 부호화 단위 별로 이진산술 부호화를 위한 초기화가 수행될 수 있으며, 이때 하나의 엔트로피 부호화 수행 단위 내에서 확률 정보가 저장 및 관리된 후, 하나의 엔트로피 부호화 수행이 종료되면 저장 정보는 초기화될 수 있다. 또한, 모든 엔트로피 부호화 단위 별로 이진산술 부호화를 위한 초기화가 수행되는 경우, 확률 정보는 엔트로피 부호화 기본 단위 내에서 하나의 메모리를 이용하여 저장 및 관리될 수 있다.In addition, initialization for binary arithmetic encoding may be performed for each entropy coding unit. In this case, after probability information is stored and managed in one entropy coding unit, the stored information may be initialized when one entropy coding is finished. have. In addition, when initialization for binary arithmetic coding is performed for each entropy coding unit, probability information may be stored and managed using one memory in the basic entropy coding unit.
이하, 이상에서 설명한 바와 같이 영상 부호화 장치가 엔트로피 부호화 방법에 따라 생성한 비트스트림에 대하여, 영상 부호화 장치가 실행하는 엔트로피 복호화를 위한 방법(이하 ‘엔트로피 복호화 방법’)을 설명한다.Hereinafter, a method for entropy decoding performed by the video encoding apparatus (hereinafter, “entropy decoding method”) executed by the video encoding apparatus with respect to the bitstream generated by the video encoding apparatus according to the entropy encoding method as described above will be described.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른 엔트로피 복호화를 위한 방법의 순서도이다.9 is a flowchart of a method for entropy decoding according to another embodiment of the present disclosure.
엔트로피 복호화부(510)는 비트스트림으로부터 엔트로피 복호화 방법에 관련된 정보를 상위 수준에서 파싱한다(S900). 파싱된 정보는 관련된 메모리에 저장될 수 있다. The
엔트로피 복호화부(510)는 엔트로피 복호화 기본 단위에 대한 엔트로피 복호화 정보를 유도한다(S902)The
파싱된 상위 수준의 정보를 이용하여, 엔트로피 복호화부(510)는 이진산술 부호화 방법에 대한 정보, 엔트로피 복호화 기본 단위(도 8의 도시 참조)의 크기, 엔트로피 복호화 기본 단위의 이진산술 부호화 방법, 인덱스에 따른 현재 복호화 블록의 이진산술 복호화 방법 등을 유도할 수 있다. 또한, 엔트로피 복호화 기본 단위로 전술한 바와 같은 정보가 유도된 후, 복호화 블록 단위로 추가적인 정보가 유도될 수 있다. Using the parsed high-level information, the
엔트로피 복호화부(510)는 이진산술 복호화에 대한 정보를 획득한다(S904). 이진산술 복호화에 관련된 저장 메모리로부터 해당 인덱스의 이진산술 복호화 방법에 대한 정보가 획득될 수 있다.The
엔트로피 복호화부(510)는 이진산술 복호화의 실행 여부에 따라 이진산술 복호화를 실행하고(S906), 역이진화를 실행한다(S908). The
현재 엔트로피 복호화 기본 단위의 복호화 방법이 이진산술 복호화를 수행하지 않는 방법일 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 비트스트림의 값을 역이진화함으로써 엔트로피 복호화를 실행할 수 있다.If the current decoding method of the basic unit of entropy decoding is a method that does not perform binary arithmetic decoding, the
역이진화가 포함된 엔트로피 복호화의 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 빈 스트링을 역이진화하여 엔트로피 복호화 결과를 생성하며, 역이진화가 포함되지 않은 엔트로피 복호화의 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 빈 스트링을 엔트로피 복호화 결과로 출력할 수 있다. In the case of entropy decoding including inverse binarization, the
이하, 도 10의 도시를 이용하여, 현재 엔트로피 복호화 기본 단위의 복호화 방법이 이진산술 복호화를 실행하는 방법일 경우에 실행되는, 비트스트림의 각 빈에 대한 이진산술 복호화(S906 단계)를 상세히 설명한다. Hereinafter, binary arithmetic decoding for each bin of a bitstream (step S906), which is executed when the current decoding method of the basic unit of entropy decoding is a method of performing binary arithmetic decoding, will be described in detail using the illustration of FIG. 10. .
도 10은 본 개시의 다른 실시예에 따른 이진산술 복호화 과정의 순서도이다.10 is a flowchart of a binary arithmetic decoding process according to another embodiment of the present disclosure.
엔트로피 복호화부(510)는 확률 구간 범위 정보와 오프셋 정보를 이용하여 빈을 결정한다(S1000). 확률 구간 범위 정보와 오프셋 정보를 이용하여 엔트로피 복호화부(510)는 복호화 빈이 LPS와 MPS의 확률 구간 중 어느 구간에 포함되는지를 판단하여 해당 구간에 적합한 빈을 결정할 수 있다. The
엔트로피 복호화부(510)는 해당 빈이 문맥 업데이트를 실행하는 이진산술 복호화인지 또는 업데이트를 실행하지 않는 이진산술 복호화인지를 판단하여(S1002), 문맥 업데이트를 실행한다(S1004).The
계산의 편의를 위해 문맥 업데이트는, 테이블에 대한 인덱스를 변경하여 변경된 테이블의 인덱스 매핑을 이용하는 방법, 업데이트되는 확률을 수식을 이용하여 직접 업데이트하는 방법, 시프트 연산 등을 이용하여 업데이트하는 방법, 가중치를 승산하고 시프트 연산을 수행하는 방법 중 하나 이상의 방법을 이용하여 실행될 수 있다. For the convenience of calculation, the context update is a method of using index mapping of the changed table by changing an index on the table, a method of directly updating the probability of being updated using an equation, a method of updating using a shift operation, etc. It can be implemented using one or more of the methods of multiplying and performing shift operations.
또한, 문맥 업데이트는, 영상 부호화/복호화 장치 간의 약속 또는 상위 수준에서 전송된 이진산술 복호화 정보에 따라 모든 빈에서 동일하게 적용하는 방법, 영상 부호화/복호화 장치 간의 약속에 따라 일부 빈에 대하여 선택적으로 적용하는 방법, 상위 수준에서 전송된 이진산술 복호화 정보에 따라 각 빈에 대해 선택적으로 적용하는 방법 중 하나 이상의 방법을 이용하여 실행될 수 있다. In addition, the context update is a method of applying the same to all bins according to an appointment between image encoding/decoding devices or binary arithmetic decoding information transmitted from a higher level, and selectively applied to some bins according to an appointment between image encoding/decoding devices. It may be performed using one or more of a method of performing a method and a method of selectively applying to each bin according to binary arithmetic decoding information transmitted from a higher level.
한편, 문맥 업데이트에 있어서, LPS와 MPS의 확률 정보는, 영상 부호화/복호화 장치 간의 약속에 따라 테이블의 인덱스를 변경하는 방법, 영상 부호화/복호화 장치 간의 약속에 따라 기 설정된 확률 값을 더하거나 기 설정된 값을 승산하거나 시프트하는 방법, 상위 수준에서 전송된 문맥 정보에 따라 각 빈에 적응적으로 확률 값을 가산하거나 기 설정된 값을 승산하거나 시프트하는 방법 중 하나 이상의 방법을 이용하여 변경될 수 있다. Meanwhile, in context update, the probability information of LPS and MPS is a method of changing the index of a table according to an appointment between an image encoding/decoding device, adding a preset probability value according to an appointment between an image encoding/decoding device, or a preset value It may be changed by using one or more of a method of multiplying or shifting by, a method of adaptively adding a probability value to each bin, or multiplying or shifting a preset value according to context information transmitted from a higher level.
엔트로피 복호화부(510)는 이진산술 복호화의 상태를 저장하고(S1006), 결정된 빈을 출력한다(S1008). The
한편, 이상에서 설명되지 않은 엔트로피 복호화 방법에 대한 세부 실행 과정은, 전술한 바와 같은 엔트로피 부호화 방법에 대응하는 방법으로 실행될 수 있다. Meanwhile, a detailed execution process for the entropy decoding method not described above may be performed in a method corresponding to the entropy encoding method described above.
본 실시예에서, 이진산술 부호화/복호화가 생략된 부호화/복호화 방법이 선택된 경우, 엔트로피 부호화/복호화는 현재 부호화/복호화 블록의 정보에 따라 적응적으로 수행될 수 있다. 여기서, 적응적 수행은, 부호화/복호화 블록을 포함하는 엔트로피 부호화/복호화 기본 단위에서 지정한 정보와 독립적으로 해당 블록 및 해당 블록의 주변 블록의 부호화/복호화 정보를 이용하여 이진산술 부호화/복호화 방법을 유도할 수 있음을 의미한다. 만약 엔트로피 부호화 리스트의 개수 K가 1이고, 엔트로피 부호화/복호화 기본 단위에서 적용하는 엔트로피 부화와/복호화 방법이 생략된 이진산술 부호화/복호화 방법인 경우, 엔트로피 부호화 기본 단위의 엔트로피 부호화/복호화 방법은 모두 동일할 수 있다. In this embodiment, when an encoding/decoding method in which binary arithmetic encoding/decoding is omitted is selected, entropy encoding/decoding may be adaptively performed according to information of a current encoding/decoding block. Here, the adaptive execution derives a binary arithmetic encoding/decoding method by using encoding/decoding information of the block and neighboring blocks of the block independently from information specified in the basic unit of entropy encoding/decoding including the encoding/decoding block. It means you can. If the number K of the entropy encoding list is 1, and the entropy encoding/decoding method applied in the basic unit of entropy encoding/decoding is omitted, the entropy encoding/decoding method of the basic unit of entropy encoding is all It can be the same.
또한, 현재 복호화하는 블록의 크기, 해당 블록의 예측 모드, 해당 블록의 MV 정확도, 해당 블록의 신호 특성(휘도/색차), 해당 블록의 분할 여부, 해당 블록의 변환 커널 종류, 해당 블록의 2차 변환 여부, 해당 블록의 양자화 계수 값, 양자화 행렬 값, 해당 블록의 변환 여부 등에 따라 특정의 조건을 만족하는 경우, 엔트로피 부호화/복호화 방법이 이진산술 부호화/복호화가 생략된 방법으로 결정될 수 있다. 이때, 특정의 생략된 방법은 엔트로피 부호화/복호화 방법의 전송 리스트에 포함되지 않은 방법일 수 있으며, 이는 영상 부호화/복호화 장치 간의 약속에 따른 방법으로서 전송된 정보 없이 영상 부호화/복호화 장치가 해당하는 엔트로피 부호화/복호화 방법을 인지할 수 있다. In addition, the size of the block currently being decoded, the prediction mode of the block, the MV accuracy of the block, the signal characteristics (luminance/color difference) of the block, whether the block is divided, the type of the transform kernel of the block, the second order of the block. When a specific condition is satisfied depending on whether to transform, a quantization coefficient value of a corresponding block, a quantization matrix value, or whether a corresponding block is transformed, the entropy encoding/decoding method may be determined by omitting the binary arithmetic encoding/decoding method. In this case, a specific omitted method may be a method that is not included in the transmission list of the entropy encoding/decoding method, and this is a method according to an agreement between the image encoding/decoding apparatus and the image encoding/decoding apparatus corresponds to the entropy without transmitted information. Recognize encoding/decoding methods.
예컨대, 현재 복호화 블록이 분할 없이 부호화/복호화될 수 있는 최대 사이즈일 경우, 해당 블록의 엔트로피 부호화/복호화 방법의 이진산술 부호화/복호화는 생략된 방법일 수 있다. 또한, 현재 복호화 블록이 최소 사이즈의 블록으로 분할된 경우, 해당 블록의 엔트로피 부호화/복호화 방법의 이진산술 부호화/복호화는 생략된 방법일 수 있다. 전술한 바는 특정의 조건에 대한 예시이며, 이러한 특정의 조건을 유도될 수 있는 상황에 따라 다양한 실시예가 가능할 수 있다. For example, when the current decoding block has a maximum size that can be encoded/decoded without division, binary arithmetic encoding/decoding of the entropy encoding/decoding method of the corresponding block may be omitted. In addition, when the current decoding block is divided into blocks of the minimum size, binary arithmetic encoding/decoding of the entropy encoding/decoding method of the corresponding block may be omitted. The foregoing is an example of a specific condition, and various embodiments may be possible according to a situation in which such a specific condition can be derived.
이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 비트스트림의 생성 및 파싱과 관련된 엔트로피 부호화 및 복호화에 있어서, 다양한 엔트로피 부호화/복호화 방법을 포함하는 리스트를 구성하고 엔트로피 부호화/복호화 기본 단위 별로 엔트로피 부호화/복호화 방법을 적응적으로 이용하는 방법을 제공함으로써, 응용 및 신호의 특성에 따라 엔트로피 부호화/복호화가 가능해지는 효과가 있다.As described above, according to the present embodiment, in entropy encoding and decoding related to generation and parsing of a bitstream, a list including various entropy encoding/decoding methods is constructed, and entropy encoding/decoding for each basic unit of entropy encoding/decoding By providing a method of adaptively using the method, there is an effect that entropy encoding/decoding is possible depending on the application and characteristics of a signal.
본 실시예에 따른 각 순서도에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 순서도에 기재된 과정을 변경하여 실행하거나 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것이 적용 가능할 것이므로, 순서도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.Each flow chart according to the present embodiment describes that each process is sequentially executed, but is not limited thereto. In other words, since it is possible to change and execute the processes described in the flow chart or execute one or more processes in parallel, the flow chart is not limited to a time series order.
한편, 본 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, various functions or methods described in this embodiment may be implemented as instructions stored in a non-transitory recording medium that can be read and executed by one or more processors. The non-transitory recording medium includes, for example, all kinds of recording devices in which data is stored in a form readable by a computer system. For example, the non-transitory recording medium includes a storage medium such as an erasable programmable read only memory (EPROM), a flash drive, an optical drive, a magnetic hard drive, and a solid state drive (SSD).
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.The above description is merely illustrative of the technical idea of the present embodiment, and those of ordinary skill in the technical field to which the present embodiment belongs will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present exemplary embodiments are not intended to limit the technical idea of the present exemplary embodiment, but are illustrative, and the scope of the technical idea of the present exemplary embodiment is not limited by these exemplary embodiments. The scope of protection of this embodiment should be interpreted by the following claims, and all technical ideas within the scope equivalent thereto should be construed as being included in the scope of the present embodiment.
155: 엔트로피 부호화부
510: 엔트로피 복호화부
155: entropy encoding unit
510: entropy decoding unit
Claims (12)
픽처를 부호화한 비트스트림(bitstream)을 수신하는 단계;
상기 비트스트림을 복호화함으로써 각각이 적어도 하나의 빈(bin)들로 구성되는 적어도 하나의 빈 스트링(bin string)을 생성하기 위해, 산술 복호화 프로세스(arithmetic decoding process)를 수행하는 단계; 및
상기 빈 스트링을 역이진화하여 신택스 요소(syntax element)를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 비트스트림을 복호화함으로써 생성되는 빈들의 개수는 임계치를 초과하지 않는 제약을 충족하며, 상기 임계치는 영상의 티어(tier) 또는 레벨(level)에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 방법.In the method for entropy decoding executed by an image decoding apparatus,
Receiving a bitstream obtained by encoding a picture;
Performing an arithmetic decoding process to generate at least one bin string each consisting of at least one bin by decoding the bitstream; And
Inverse binarization of the empty string to generate a syntax element,
For entropy decoding, characterized in that the number of bins generated by decoding the bitstream satisfies a constraint that does not exceed a threshold, and the threshold is variably set according to a tier or level of an image. Way.
상기 임계치는,
상기 픽처의 크기, 루마 성분과 크로마 성분 간의 샘플링 비율, 및 비트 뎁스에 기초하여 연산된 값인 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 방법.The method of claim 1,
The threshold is,
And a value calculated based on a size of the picture, a sampling ratio between a luma component and a chroma component, and a bit depth.
상기 빈들의 개수가 상기 임계치를 초과하지 않는 제약을 충족하도록 하기 위해, 상기 산술 복호화 프로세스를 수행하는 단계는,
1 비트 리드(read) 당 N 만큼 카운터를 증가시키고 1 개의 빈의 발생에 따라 M만큼 상기 카운터를 감소시키는 단계, 상기 M과 N은 자연수로서 상기 임계치에 기초하여 결정됨; 및
상기 카운터가 N보다 큰지 여부에 따라, 문맥 기반의 적응적 이진산술 복호화 또는 균등 확률을 기반으로 하는 이진산술 복호화를 선택적으로 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 방법.The method of claim 1,
In order to satisfy the constraint that the number of bins does not exceed the threshold, performing the arithmetic decoding process,
Increasing the counter by N per one bit read and decrementing the counter by M according to occurrence of one bin, wherein M and N are natural numbers and are determined based on the threshold; And
Depending on whether the counter is greater than N, selectively performing context-based adaptive binary arithmetic decoding or binary arithmetic decoding based on uniform probability
Entropy decoding method comprising a.
상기 적응적 이진산술 복호화는,
복호화를 위한 현재 구간으로부터 세부 구간을 생성하는 단계;
상기 신택스 요소 별 제1 문맥 모델 및 제2 문맥 모델을 이용하여 MPS(Most Probable Symbol)에 대한 현재 확률치를 구하고, MPS 값을 생성하는 단계;
상기 세부 구간 및 상기 MPS 값을 이용하여 LPS(Least Probable Symbol)의 구간 길이를 산정하고, 상기 LPS의 구간 길이를 이용하여 상기 현재 구간을 업데이트하는 단계;
상기 비트스트림으로부터 획득된 기 설정된 길이의 오프셋 및 업데이트된 현재 구간을 이용하여 1 개의 빈을 생성하되, LPS 값이 상기 1 개의 빈으로 결정된 경우, 상기 오프셋 및 현재 구간을 재조정하는 단계, 여기서 상기 LPS 값은 상기 MPS 값으로부터 생성함;
상기 제1 문맥 모델 및 제2 문맥 모델을 업데이트하는 단계; 및
상기 재조정된 현재 구간이 기 설정된 임계치보다 작은 경우, 상기 현재 구간 및 상기 오프셋을 재정규화하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 방법.The method of claim 3,
The adaptive binary arithmetic decoding,
Generating a detailed section from the current section for decoding;
Obtaining a current probability value for a Most Probable Symbol (MPS) using a first context model and a second context model for each syntax element, and generating an MPS value;
Calculating a section length of a least probable symbol (LPS) using the detailed section and the MPS value, and updating the current section using the section length of the LPS;
One bin is generated using an offset of a preset length obtained from the bitstream and an updated current section, but when the LPS value is determined to be the one bin, re-adjusting the offset and the current section, wherein the LPS The value is generated from the MPS value;
Updating the first context model and the second context model; And
Renormalizing the current section and the offset when the readjusted current section is less than a preset threshold
Entropy decoding method comprising a.
상기 제1 문맥 모델 및 제2 문맥 모델을 업데이트하는 단계는,
상기 신택스 요소 별 제1 학습률 및 제2 학습률을 산정하고, 상기 제1 학습률을 이용하여 상기 제1 문맥 모델을 업데이트하고 상기 제2 학습률을 이용하여 상기 제2 문맥 모델을 업데이트하되, 상기 제1 문맥 모델이 가질 수 있는 확률의 최대값으로 상기 제1 문맥 모델을 클리핑(clipping)하고, 상기 제2 문맥 모델이 가질 수 있는 확률의 최대값으로 상기 제2 문맥 모델을 클리핑하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 방법.The method of claim 4,
Updating the first context model and the second context model,
The first learning rate and the second learning rate are calculated for each syntax element, the first context model is updated using the first learning rate, and the second context model is updated using the second learning rate, wherein the first context Entropy decoding, characterized in that clipping the first context model with a maximum value of the probability that the model can have, and clipping the second context model with the maximum value of the probability that the second context model can have Way for.
상기 신택스 요소들 각각을 이진화함으로써, 각각이 적어도 하나의 빈(bin)으로 구성된 적어도 하나의 빈 스트링(bin string)을 생성하는 단계;
상기 빈 스트링으로부터 부호화 데이터를 생성하기 위해, 산술 부호화 프로세스(arithmetic encoding process)를 수행하는 단계; 및
상기 부호화 데이터로부터 하나 이상의 NAL(Network Abstraction Layer) 단위들(units)로 구성된 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 하나 이상의 NAL 단위들의 길이 대비 빈들의 개수가 임계치를 초과하지 않도록 제약되며, 상기 임계치는 영상의 티어(tier) 또는 레벨(level)에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.In an entropy encoding method for syntax elements generated according to predictive encoding for each block constituting a picture,
Generating at least one bin string each consisting of at least one bin by binarizing each of the syntax elements;
Performing an arithmetic encoding process to generate encoded data from the empty string; And
Including the step of generating a bitstream consisting of one or more NAL (Network Abstraction Layer) units (units) from the encoded data,
The entropy encoding method, characterized in that the number of bins relative to the length of the one or more NAL units is constrained not to exceed a threshold, and the threshold is variably set according to a tier or level of an image.
상기 하나 이상의 NAL 단위들의 길이 대비 빈들의 개수가 임계치를 초과하는 경우, 기정의된 길이의 제로 워드(zero word)를 하나 이상 삽입함으로써 상기 하나 이상의 NAL 단위들 각각을 구성하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.The method of claim 6,
Entropy encoding, characterized in that when the number of bins compared to the length of the one or more NAL units exceeds a threshold, each of the one or more NAL units is configured by inserting one or more zero words of a predefined length. Way.
상기 임계치는,
상기 픽처의 크기, 루마 성분과 크로마 성분 간의 샘플링 비율, 및 비트 뎁스에 기초하여 연산된 값인 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.The method of claim 6,
The threshold is,
And a value calculated based on a size of the picture, a sampling ratio between a luma component and a chroma component, and a bit depth.
상기 빈들의 개수가 상기 임계치를 초과하지 않는 제약을 충족하도록 하기 위해, 상기 산술 부호화 프로세스를 수행하는 단계는,
1 비트 당 N 만큼 카운터를 증가시키고 1 개의 빈 당 M만큼 상기 카운터를 감소시키는 단계, 상기 M과 N은 자연수로서 상기 임계치에 기초하여 결정됨; 및
상기 카운터가 N보다 큰지 여부에 따라, 문맥 기반의 적응적 이진산술 부호화 또는 균등 확률을 기반으로 하는 이진산술 부호화를 선택적으로 수행하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔트로피 부호화 방법.The method of claim 6,
In order to satisfy the constraint that the number of bins does not exceed the threshold, performing the arithmetic coding process,
Increasing the counter by N per bit and decrementing the counter by M per bin, wherein M and N are natural numbers and are determined based on the threshold; And
Depending on whether the counter is greater than N, selectively performing context-based adaptive binary arithmetic coding or equal probability based binary arithmetic coding
Entropy encoding method comprising a.
상기 빈 스트링을 역이진화하여 신택스 요소(syntax element)를 생성하는 역이진화부를 포함하고,
상기 비트스트림을 복호화함으로써 생성되는 빈들의 개수는 임계치를 초과하지 않는 제약을 충족하며, 상기 임계치는 영상의 티어(tier) 또는 레벨(level)에 따라 가변적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 엔트로피(entropy) 복호화를 위한 장치.An arithmetic decoding process to generate at least one bin string each consisting of at least one bin by receiving a bit stream encoding a picture and decoding the bit stream ( arithmetic decoding process); And
And an inverse binarization unit for generating a syntax element by inverse binarization of the empty string,
Entropy, characterized in that the number of bins generated by decoding the bitstream satisfies a constraint that does not exceed a threshold, and the threshold is variably set according to a tier or level of an image. Device for decryption.
상기 임계치는,
상기 픽처의 크기, 루마 성분과 크로마 성분 간의 샘플링 비율, 및 비트 뎁스에 기초하여 연산된 값인 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 장치.The method of claim 10,
The threshold is,
And a value calculated based on a size of the picture, a sampling ratio between a luma component and a chroma component, and a bit depth.
상기 빈들의 개수가 상기 임계치를 초과하지 않는 제약을 충족하도록 하기 위해, 상기 산술 복호화부는,
1 비트 리드(read) 당 N 만큼 카운터를 증가시키고 1 개의 빈의 발생에 따라 M만큼 상기 카운터를 감소시키고,
상기 카운터가 N보다 큰지 여부에 따라, 문맥 기반의 적응적 이진산술 복호화 또는 균등 확률을 기반으로 하는 이진산술 복호화를 선택적으로 수행하되,
상기 M과 N은 자연수로서 상기 임계치에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는 엔트로피 복호화를 위한 장치.The method of claim 10,
In order to satisfy the constraint that the number of bins does not exceed the threshold, the arithmetic decoding unit,
Increment the counter by N per 1 bit read and decrease the counter by M according to the occurrence of 1 bin,
Depending on whether the counter is greater than N, context-based adaptive binary arithmetic decoding or binary arithmetic decoding based on uniform probability is selectively performed,
The M and N are natural numbers and are determined based on the threshold.
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