KR20210137222A - 매트릭스 기반 인트라 예측 장치 및 방법 - Google Patents

매트릭스 기반 인트라 예측 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 문서에 따른 영상 디코딩 방법은, 현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 사용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보를 수신하는 단계와; 상기 플래그 정보에 기초하여 상기 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP) 모드 정보를 수신하는 단계와; 상기 MIP 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 샘플을 생성하는 단계와; 상기 인트라 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링은 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화되는 것을 특징으로 할 수 있다.

Description

매트릭스 기반 인트라 예측 장치 및 방법
본 문서는 영상 코딩 기술에 관한 것이며, 매트릭스 기반 인트라 예측 장치 및 방법에 대한 영상 코딩 기술에 관한 것이다.
최근 4K 또는 8K 이상의 UHD(Ultra High Definition) 영상/비디오와 같은 고해상도, 고품질의 영상/비디오에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상/비디오 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상/비디오 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하기 때문에 기존의 유무선 광대역 회선과 같은 매체를 이용하여 영상 데이터를 전송하거나 기존의 저장 매체를 이용해 영상/비디오 데이터를 저장하는 경우, 전송 비용과 저장 비용이 증가된다.
또한, 최근 VR(Virtual Reality), AR(Artificial Realtiy) 컨텐츠나 홀로그램 등의 실감 미디어(Immersive Media)에 대한 관심 및 수요가 증가하고 있으며, 게임 영상과 같이 현실 영상과 다른 영상 특성을 갖는 영상/비디오에 대한 방송이 증가하고 있다.
이에 따라, 상기와 같은 다양한 특성을 갖는 고해상도 고품질의 영상/비디오의 정보를 효과적으로 압축하여 전송하거나 저장하고, 재생하기 위해 고효율의 영상/비디오 압축 기술이 요구된다.
본 문서의 기술적 과제는 영상 코딩 효율을 높이는 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 다른 기술적 과제는 효율적인 인트라 예측 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 매트릭스 기반 인트라 예측에 대한 영상 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 또 다른 기술적 과제는 매트릭스 기반 인트라 예측에 대한 모드 정보를 코딩하는 영상 코딩 방법 및 장치를 제공함에 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법이 제공된다. 상기 방법은 현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 사용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보를 수신하는 단계와; 상기 플래그 정보에 기초하여 상기 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP) 모드 정보를 수신하는 단계와; 상기 MIP 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계와; 상기 인트라 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함하되, 상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링은 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화될 수 있다.
상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링의 최대 길이는 상기 현재 블록의 크기에 따라 상이한 값으로 설정될 수 있다.
상기 최대 길이는 상기 현재 블록의 크기에 따라 3가지 값으로 설정되며, 상기 현재 블록의 폭 및 높이가 4인 경우 상기 최대 길이가 가장 클 수 있다.
이러한 상기 MIP 모드 정보는 바이 패스 방식으로 디코딩될 수 있다.
상기 MIP 모드 정보는 상기 현재 블록에 적용되는 MIP 모드를 지시하는 인덱스 정보 일 수 있다.
상기 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계는, 상기 현재 블록에 인접한 참조 샘플들을 다운 샘플링하여 축소된 경계 샘플들을 도출하는 단계와; 상기 축소된 경계 샘플들과 MIP 매트릭스의 곱셈 연산에 기초하여 축소된 예측 샘플을 도출하는 단계와; 상기 축소된 예측 샘플들을 업 샘플링하여 상기 현재 블록에 대한 상기 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 축소된 경계 샘플들은 상기 참조 샘플들의 평균화에 의하여 다운 샘플링되고, 상기 인트라 예측 샘플들은 상기 축소된 예측 샘플들의 선형 보간에 의하여 업 샘플링될 수 있다.
상기 MIP 매트릭스는 상기 현재 블록의 크기와 상기 인덱스 정보에 기초하여 도출될 수 있다.
상기 MIP 매트릭스는 상기 현재 블록의 크기에 따라 분류되는 세 개의 매트릭스 세트 중 어느 하나로부터 선택될 수 있고, 상기 세 개의 매트릭스 세트 각각은 복수의 MIP 매트릭스를 포함할 수 있다.
본 문서의 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법을 제공한다. 상기 방법은 현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 적용되는지 여부를 도출하는 단계와; 상기 현재 블록에 상기 MIP가 적용되면, 상기 MIP를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 샘플을 도출하는 단계와; 상기 인트라 예측 샘플에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계; 상기 레지듀얼 샘플에 대한 정보 및 상기 MIP에 대한 정보를 인코딩하는 단계를 포함하되, 상기 MIP에 대한 정보는 상기 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP) 모드 정보를 포함하고, 상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링은 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화될 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 인코딩 장치에 의하여 수행된 영상 인코딩 방법에 따라 생성된 인코딩된 영상 정보 및 비트스트림이 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서의 또 다른 일 실시예에 따르면, 디코딩 장치에 의하여 상기 영상 디코딩 방법을 수행하도록 야기하는 인코딩된 영상 정보 및 비트스트림이 포함된 영상 데이터가 저장된 디지털 저장 매체가 제공될 수 있다.
본 문서는 다양한 효과를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 문서의 일 실시예에 따르면 전반적인 영상/비디오 압축 효율을 높일 수 있다. 또는, 본 문서의 일 실시예에 따르면 효율적인 인트라 예측을 통하여 구현 복잡도를 줄이고 예측 성능을 향상시킴으로써 전반적인 코딩 효율을 향상시킬 수 있다. 또는, 본 문서의 일 실시예에 따르면 매트릭스 기반 인트라 예측 시 이를 지시하는 인덱스 정보를 효율적으로 코딩하여 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
본 문서의 구체적인 일례를 통해 얻을 수 있는 효과는 이상에서 나열된 효과로 제한되지 않는다. 예를 들어, 관련된 기술분야의 통상의 지식을 자긴 자(a person having ordinary skill in the related art)가 본 문서로부터 이해하거나 유도할 수 있는 다양한 기술적 효과가 존재할 수 있다. 이에 따라 본 문서의 구체적인 효과는 본 문서에 명시적으로 기재된 것에 제한되지 않고, 본 문서의 기술적 특징으로부터 이해되거나 유도될 수 있는 다양한 효과를 포함할 수 있다.
도 1은 본 문서의 실시예들에 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2는 본 문서의 실시예들에 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 3은 신택스 엘리먼트(syntax element)를 인코딩하기 위한 CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding)을 예시적으로 나타낸다.
도 4는 본 문서의 실시예들이 적용 가능한 개략적인 인트라 예측에 기반한 영상 인코딩 방법의 일 예를 나타낸다.
도 5는 인코딩 장치 내 인트라 예측부를 개략적으로 나타낸다.
도 6은 본 문서의 실시예들이 적용 가능한 개략적인 인트라 예측에 기반한 영상 디코딩 방법의 일 예를 나타낸다.
도 7은 디코딩 장치 내 인트라 예측부를 개략적으로 나타낸다.
도 8은 본 문서의 실시예들이 적용 가능한 인트라 예측 모드들의 일 예를 나타낸다.
도 9는 일 예에 따른 MIP 기반의 예측 샘플 생성 절차를 설명하는 도면이다.
도 10은 4X4 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이다.
도 11은 8X8 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이다.
도 12는 8X4 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이다.
도 13은 16X16 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이다.
도 14는 MIP 절차 중 경계의 평균화 절차를 설명하기 위한 도면이다.
도 15는 MIP 절차 중 선형 보간을 설명하기 위한 도면이다.
도 16은 본 문서의 일 예에 따른 MIP 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 본 문서의 일 실시예에 따른 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있는 디코딩 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 18은 본 문서의 일 실시예에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있는 인코딩 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 19는 본 문서의 실시예들에 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 20은 본 문서에서 개시된 실시예들이 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템의 예를 나타낸다.
본 문서는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 문서를 특정 실시예에 한정하려고 하는 것이 아니다. 본 문서에서 상용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 문서의 기술적 사상을 한정하려는 의도로 사용되는 것은 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 문서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 문서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 도는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 본 문서에서 설명되는 도면상의 각 구성들은 서로 다른 특징적인 기능들에 관한 설명의 편의를 위해 독립적으로 도시된 것으로서, 각 구성들이 서로 별개의 하드웨어나 별개의 소프트웨어로 구현된다는 것을 의미하지는 않는다. 예컨대, 각 구성 중 두 개 이상의 구성이 합쳐져 하나의 구성을 이룰 수도 있고, 하나의 구성이 복수의 구성으로 나뉘어질 수도 있다. 각 구성이 통합 및/또는 분리된 실시예도 본 문서의 본질에서 벗어나지 않는 한 본 문서의 권리범위에 포함된다.
본 문서에서 “A 또는 B(A or B)”는 “오직 A”, “오직 B” 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 달리 표현하면, 본 문서에서 “A 또는 B(A or B)”는 “A 및/또는 B(A and/or B)”으로 해석될 수 있다. 예를 들어, 본 문서에서 “A, B 또는 C(A, B or C)”는 “오직 A”, “오직 B”, “오직 C”, 또는 “A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)”를 의미할 수 있다.
본 문서에서 사용되는 슬래쉬(/)나 쉼표(comma)는 “및/또는(and/or)”을 의미할 수 있다. 예를 들어, “A/B”는 “A 및/또는 B”를 의미할 수 있다. 이에 따라 “A/B”는 “오직 A”, “오직 B”, 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 예를 들어, “A, B, C”는 “A, B 또는 C”를 의미할 수 있다.
본 문서에서 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”는, “오직 A”, “오직 B” 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 또한, 본 문서에서 “적어도 하나의 A 또는 B(at least one of A or B)”나 “적어도 하나의 A 및/또는 B(at least one of A and/or B)”라는 표현은 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”와 동일하게 해석될 수 있다.
또한, 본 문서에서 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”는, “오직 A”, “오직 B”, “오직 C”, 또는 “A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)”를 의미할 수 있다. 또한, “적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)”나 “적어도 하나의 A, B 및/또는 C(at least one of A, B and/or C)”는 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”를 의미할 수 있다.
또한, 본 문서에서 사용되는 괄호는 “예를 들어(for example)”를 의미할 수 있다. 구체적으로, “예측(인트라 예측)”로 표시된 경우, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다. 달리 표현하면 본 문서의 “예측”은 “인트라 예측”으로 제한(limit)되지 않고, “인트라 예측”이 “예측”의 일례로 제안될 것일 수 있다. 또한, “예측(즉, 인트라 예측)”으로 표시된 경우에도, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다.
본 문서에서 하나의 도면 내에서 개별적으로 설명되는 기술적 특징은, 개별적으로 구현될 수도 있고, 동시에 구현될 수도 있다.
이 문서는 비디오/영상 코딩에 관한 것이다. 예를 들어 이 문서에서 개시된 방법/실시예는 VVC (versatile video coding) 표준, EVC (essential video coding) 표준, AV1 (AOMedia Video 1) 표준, AVS2 (2nd generation of audio video coding standard) 또는 차세대 비디오/영상 코딩 표준(ex. H.267 or H.268 등)에 개시되는 방법에 적용될 수 있다.
이 문서에서는 비디오/영상 코딩에 관한 다양한 실시예들을 제시하며, 다른 언급이 없는 한 상기 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다.
이 문서에서 비디오(video)는 시간의 흐름에 따른 일련의 영상(image)들의 집합을 의미할 수 있다. 픽처(picture)는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)는 코딩에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 단위이다. 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)을 포함할 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 하나의 픽처는 하나 이상의 타일 그룹으로 구성될 수 있다. 하나의 타일 그룹은 하나 이상의 타일들을 포함할 수 있다. 브릭은 픽처 내 타일 이내의 CTU 행들의 사각 영역을 나타낼 수 있다(a brick may represent a rectangular region of CTU rows within a tile in a picture). 타일은 다수의 브릭들로 파티셔닝될 수 있고, 각 브릭은 상기 타일 내 하나 이상의 CTU 행들로 구성될 수 있다(A tile may be partitioned into multiple bricks, each of which consisting of one or more CTU rows within the tile). 다수의 브릭들로 파티셔닝되지 않은 타일은 또한 브릭으로 불릴 수 있다(A tile that is not partitioned into multiple bricks may be also referred to as a brick). 브릭 스캔은 픽처를 파티셔닝하는 CTU들의 특정한 순차적 오더링을 나타낼 수 있으며, 상기 CTU들은 브릭 내에서 CTU 래스터 스캔으로 정렬될 수 있고, 타일 내 브릭들은 상기 타일의 상기 브릭들의 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있고, 그리고 픽처 내 타일들은 상기 픽처의 상기 타일들의 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있다(A brick scan is a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture in which the CTUs are ordered consecutively in CTU raster scan in a brick, bricks within a tile are ordered consecutively in a raster scan of the bricks of the tile, and tiles in a picture are ordered consecutively in a raster scan of the tiles of the picture). 타일은 특정 타일 열 및 특정 타일 열 이내의 CTU들의 사각 영역이다(A tile is a rectangular region of CTUs within a particular tile column and a particular tile row in a picture). 상기 타일 열은 CTU들의 사각 영역이고, 상기 사각 영역은 상기 픽처의 높이와 동일한 높이를 갖고, 너비는 픽처 파라미터 세트 내의 신택스 요소들에 의하여 명시될 수 있다(The tile column is a rectangular region of CTUs having a height equal to the height of the picture and a width specified by syntax elements in the picture parameter set). 상기 타일 행은 CTU들의 사각 영역이고, 상기 사각 영역은 픽처 파라미터 세트 내의 신택스 요소들에 의하여 명시되는 너비를 갖고, 높이는 상기 픽처의 높이와 동일할 수 있다(The tile row is a rectangular region of CTUs having a height specified by syntax elements in the picture parameter set and a width equal to the width of the picture). 타일 스캔은 픽처를 파티셔닝하는 CTU들의 특정 순차적 오더링을 나타낼 수 있고, 상기 CTU들은 타일 내 CTU 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있고, 픽처 내 타일들은 상기 픽처의 상기 타일들의 래스터 스캔으로 연속적으로 정렬될 수 있다(A tile scan is a specific sequential ordering of CTUs partitioning a picture in which the CTUs are ordered consecutively in CTU raster scan in a tile whereas tiles in a picture are ordered consecutively in a raster scan of the tiles of the picture). 슬라이스는 픽처의 정수개의 브릭들을 포함할 수 있고, 상기 정수개의 브릭들은 하나의 NAL 유닛에 포함될 수 있다(A slice includes an integer number of bricks of a picture that may be exclusively contained in a single NAL unit). 슬라이스는 다수의 완전한 타일들로 구성될 수 있고, 또는 하나의 타일의 완전한 브릭들의 연속적인 시퀀스일 수도 있다(A slice may consists of either a number of complete tiles or only a consecutive sequence of complete bricks of one tile). 이 문서에서 타일 그룹과 슬라이스는 혼용될 수 있다. 예를 들어 본 문서에서 tile group/tile group header는 slice/slice header로 불리 수 있다.
픽셀(pixel) 또는 펠(pel)은 하나의 픽처(또는 영상)을 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 '샘플(sample)'이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 또는 샘플은 공간 도메인에서의 픽셀값을 의미할 수도 있고, 이러한 픽셀값이 주파수 도메인으로 변환되면 주파수 도메인에서의 변환 계수를 의미할 수도 있다.
유닛(unit)은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 유닛은 하나의 루마 블록 및 두개의 크로마(ex. cb, cr) 블록을 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 문서의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 이하, 도면상의 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성 요소에 대해서 중복된 설명은 생략될 수 있다.
도 1은 본 문서의 실시예들에 적용될 수 있는 비디오/영상 인코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다. 이하 비디오 인코딩 장치라 함은 영상 인코딩 장치를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 인코딩 장치(100)는 영상 분할부(image partitioner, 110), 예측부(predictor, 120), 레지듀얼 처리부(residual processor, 130), 엔트로피 인코딩부(entropy encoder, 140), 가산부(adder, 150), 필터링부(filter, 160) 및 메모리(memory, 170)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(120)는 인터 예측부(121) 및 인트라 예측부(122)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(130)는 변환부(transformer, 132), 양자화부(quantizer 133), 역양자화부(dequantizer 134), 역변환부(inverse transformer, 135)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(130)는 감산부(subtractor, 131)를 더 포함할 수 있다. 가산부(150)는 복원부(reconstructor) 또는 복원 블록 생성부(recontructged block generator)로 불릴 수 있다. 상술한 영상 분할부(110), 예측부(120), 레지듀얼 처리부(130), 엔트로피 인코딩부(140), 가산부(150) 및 필터링부(160)는 실시예에 따라 하나 이상의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 인코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(170)를 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
영상 분할부(110)는 인코딩 장치(100)에 입력된 입력 영상(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 이 경우 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)으로부터 QTBTTT (Quad-tree binary-tree ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조, 및/또는 터너리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 이 경우 예를 들어 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 또는 바이너리 트리 구조가 먼저 적용될 수도 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 문서에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 이 경우 영상 특성에 따른 코딩 효율 등을 기반으로, 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 또는 필요에 따라 코딩 유닛은 재귀적으로(recursively) 보다 하위 뎁스의 코딩 유닛들로 분할되어 최적의 사이즈의 코딩 유닛이 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환, 및 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)을 더 포함할 수 있다. 이 경우 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상술한 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
유닛은 경우에 따라서 블록(block) 또는 영역(area) 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합을 나타낼 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 휘도(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 채도(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다. 샘플은 하나의 픽처(또는 영상)을 픽셀(pixel) 또는 펠(pel)에 대응하는 용어로서 사용될 수 있다.
인코딩 장치(100)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 인터 예측부(121) 또는 인트라 예측부(122)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있고, 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(132)로 전송된다. 이 경우 도시된 바와 같이 인코딩 장치(100) 내에서 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)에서 예측 신호(예측 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하는 유닛은 감산부(131)라고 불릴 수 있다. 예측부는 처리 대상 블록(이하, 현재 블록이라 함)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 각 예측모드에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 예측 모드 정보 등 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(140)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(140)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(122)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(122)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(121)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있으며, 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수도 있다. 예를 들어, 인터 예측부(121)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(121)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference)을 시그널링함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 지시할 수 있다.
예측부(120)는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC) 예측 모드에 기반할 수도 있고 또는 팔레트 모드(palette mode)에 기반할 수도 있다. 상기 IBC 예측 모드 또는 팔레트 모드는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 팔레트 모드는 인트라 코딩 또는 인트라 예측의 일 예로 볼 수 있다. 팔레트 모드가 적용되는 경우 팔레트 테이블 및 팔레트 인덱스에 관한 정보를 기반으로 픽처 내 샘플 값을 시그널링할 수 있다.
상기 예측부 (인터 예측부(121) 및/또는 상기 인트라 예측부(122) 포함)를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 변환부(132)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)를 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)를 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기초하여 획득되는 변환을 의미한다. 또한, 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(133)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(140)로 전송되고, 엔트로피 인코딩부(140)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(133)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다. 엔트로피 인코딩부(140)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(140)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 본 문서에서 인코딩 장치에서 디코딩 장치로 전달/시그널링되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 비디오/영상 정보에 포함될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 상술한 인코딩 절차를 통하여 인코딩되어 상기 비트스트림에 포함될 수 있다. 상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(140)로부터 출력된 신호는 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 인코딩 장치(100)의 내/외부 엘리먼트로서 구성될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(140)에 포함될 수도 있다.
양자화부(133)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(134) 및 역변환부(135)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다. 가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(121) 또는 인트라 예측부(122)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)가 생성될 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(150)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편 픽처 인코딩 및/또는 복원 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(160)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(170), 구체적으로 메모리(170)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(160)는 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(140)로 전달할 수 있다. 필터링 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(140)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(170)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(121)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 인코딩 장치는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 인코딩 장치(100)와 디코딩 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(170) DPB는 수정된 복원 픽처를 인터 예측부(121)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 저장할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(121)에 전달할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(122)에 전달할 수 있다.
도 2는 본 문서의 실시예들에 적용될 수 있는 비디오/영상 디코딩 장치의 구성을 개략적으로 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(entropy decoder, 210), 레지듀얼 처리부(residual processor, 220), 예측부(predictor, 230), 가산부(adder, 240), 필터링부(filter, 250) 및 메모리(memoery, 260)를 포함하여 구성될 수 있다. 예측부(230)는 인터 예측부(231) 및 인트라 예측부(232)를 포함할 수 있다. 레지듀얼 처리부(220)는 역양자화부(dequantizer, 221) 및 역변환부(inverse transformer, 221)를 포함할 수 있다. 상술한 엔트로피 디코딩부(210), 레지듀얼 처리부(220), 예측부(230), 가산부(240) 및 필터링부(250)는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 칩셋 또는 프로세서)에 의하여 구성될 수 있다. 또한 메모리(260)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구성될 수도 있다. 상기 하드웨어 컴포넌트는 메모리(260)를 내/외부 컴포넌트로 더 포함할 수도 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림이 입력되면, 디코딩 장치(200)는 도 1의 인코딩 장치에서 비디오/영상 정보가 처리된 프로세스에 대응하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치(200)는 상기 비트스트림으로부터 획득한 블록 분할 관련 정보를 기반으로 유닛들/블록들을 도출할 수 있다. 디코딩 장치(200)는 인코딩 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있고, 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛 또는 최대 코딩 유닛으로부터 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 따라서 분할될 수 있다. 코딩 유닛으로부터 하나 이상의 변환 유닛이 도출될 수 있다. 그리고, 디코딩 장치(200)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코딩 장치(200)는 도 1의 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(ex. 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)을 더 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 더 기반으로 픽처를 디코딩할 수 있다. 본 문서에서 후술되는 시그널링/수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩되어 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 구문 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 구문 요소 정보와 주변 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 각 구문 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(232) 및 인트라 예측부(231))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 레지듀얼 처리부(220)로 입력될 수 있다. 레지듀얼 처리부(220)는 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플들, 레지듀얼 샘플 어레이)를 도출할 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(250)으로 제공될 수 있다. 한편, 인코딩 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 디코딩 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 더 구성될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(210)의 구성요소일 수도 있다. 한편, 본 문서에 따른 디코딩 장치는 비디오/영상/픽처 디코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)로 구분할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 상기 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 상기 역양자화부(221), 역변환부(222), 가산부(240), 필터링부(250), 메모리(260), 인터 예측부(232) 및 인트라 예측부(231) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(221)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(221)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 인코딩 장치에서 수행된 계수 스캔 순서를 기반하여 재정렬을 수행할 수 있다. 역양자화부(221)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)를 획득할 수 있다.
역변환부(222)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득하게 된다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드를 결정할 수 있다.
예측부(220)는 후술하는 다양한 예측 방법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 하나의 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 이는 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 블록에 대한 예측을 위하여 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC) 예측 모드에 기반할 수도 있고 또는 팔레트 모드(palette mode)에 기반할 수도 있다. 상기 IBC 예측 모드 또는 팔레트 모드는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉, IBC는 본 문서에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다. 팔레트 모드는 인트라 코딩 또는 인트라 예측의 일 예로 볼 수 있다. 팔레트 모드가 적용되는 경우 팔레트 테이블 및 팔레트 인덱스에 관한 정보가 상기 비디오/영상 정보에 포함되어 시그널링될 수 있다.
인트라 예측부(231)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 예측 모드에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측에서 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(231)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(232)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기초하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(232)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(240)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(인터 예측부(232) 및/또는 인트라 예측부(231) 포함)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다.
가산부(240)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 출력될 수도 있고 또는 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
한편, 픽처 디코딩 과정에서 LMCS (luma mapping with chroma scaling)가 적용될 수도 있다.
필터링부(250)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(250)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(260), 구체적으로 메모리(260)의 DPB에 전송할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(260)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(232)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(260)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(232)에 전달할 수 있다. 메모리(260)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(231)에 전달할 수 있다.
본 문서에서, 인코딩 장치(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(121) 및 인트라 예측부(122)에서 설명된 실시예들은 각각 디코딩 장치(200)의 필터링부(250), 인터 예측부(232) 및 인트라 예측부(231)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
상술한 바와 같이 비디오 코딩을 수행함에 있어 압축 효율을 높이기 위하여 예측을 수행한다. 이를 통하여 코딩 대상 블록인 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록을 생성할 수 있다. 여기서 예측된 블록은 공간 도메인(또는 픽셀 도메인)에서의 예측 샘플들을 포함한다. 예측된 블록은 인코딩 장치 및 디코딩 장치에서 동일하게 도출되며, 인코딩 장치는 원본 블록의 원본 샘플 값 자체가 아닌 원본 블록과 예측된 블록 간의 레지듀얼에 대한 정보(레지듀얼 정보)를 디코딩 장치로 시그널링함으로써 영상 코딩 효율을 높일 수 있다. 디코딩 장치는 레지듀얼 정보를 기반으로 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 블록을 도출하고, 레지듀얼 블록과 예측된 블록을 합하여 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있고, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처를 생성할 수 있다.
상기 레지듀얼 정보는 변환 및 양자화 절차를 통하여 생성될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치는 원본 블록과 예측된 블록 간의 레지듀얼 블록을 도출하고, 레지듀얼 블록에 포함된 레지듀얼 샘플들(레지듀얼 샘플 어레이)에 변환 절차를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 변환 계수들에 양자화 절차를 수행하여 양자화된 변환 계수들을 도출하여 관련된 레지듀얼 정보를 (비트스트림을 통하여) 디코딩 장치로 시그널링할 수 있다. 여기서 레지듀얼 정보는 양자화된 변환 계수들의 값 정보, 위치 정보, 변환 기법, 변환 커널, 양자화 파라미터 등의 정보를 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 레지듀얼 정보를 기반으로 역양자화/역변환 절차를 수행하고 레지듀얼 샘플들(또는 레지듀얼 블록)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 예측된 블록과 레지듀얼 블록을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 인코딩 장치는 또한 이후 픽처의 인터 예측을 위한 참조를 위하여 양자화된 변환 계수들을 역양자화/역변환하여 레지듀얼 블록을 도출하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다.
한편, 상술한 내용과 같이 인코딩 장치는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 또한, 디코딩 장치는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값 들을 출력할 수 있다.
예를 들어, 상술한 코딩 방법들은 후술하는 내용과 같이 수행될 수 있다.
도 3은 신텍스 엘리먼트(syntax element)를 인코딩하기 위한 CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding)을 예시적으로 나타낸다. 예를 들어, CABAC의 부호화 과정은 인코딩 장치는 입력 신호가 이진값이 아닌 신텍스 엘리먼트인 경우에는 상기 입력 신호의 값을 이진화(binarization)하여 입력 신호를 이진값로 변환할 수 있다. 또한, 상기 입력 신호가 이미 이진값인 경우(즉, 상기 입력 신호의 값이 이진값인 경우)에는 이진화가 수행되지 않고 바이패스(bypass)될 수 있다. 여기서, 이진값을 구성하는 각각의 이진수 0 또는 1을 빈(bin)이라고 할 수 있다. 예를 들어, 이진화된 후의 이진 스트링이 110인 경우, 1, 1, 0 각각을 하나의 빈이라고 한다. 하나의 신텍스 엘리먼트에 대한 상기 빈(들)은 상기 신텍스 엘리먼트의 값을 나타낼 수 있다. 이러한 이진화는 Truncated Rice binarization process, Fixed-length binarization process 등 다양한 이진화 방법에 기반할 수 있으며, 대상 신텍스 엘리먼트에 대한 이진화 방법은 미리 정의될 수 있다. 상기 이진화 절차는 엔트로피 인코딩부 내의 이진화부에 의하여 수행될 수 있다.
이후, 상기 신텍스 엘리먼트의 이진화된 빈들은 정규(regular) 부호화 엔진 또는 바이패스 부호화 엔진으로 입력될 수 있다. 인코딩 장치의 정규 부호화 엔진은 해당 빈에 대해 확률값을 반영하는 컨텍스트 모델(context model)을 할당할 수 있고, 할당된 컨텍스트 모델을 기반으로 해당 빈을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치의 상기 정규 부호화 엔진은 각 빈에 대한 인코딩을 수행한 뒤에 해당 빈에 대한 컨텍스트 모델을 갱신할 수 있다. 상술한 내용과 같이 인코딩되는 빈은 문맥 부호화 빈(context-coded bin)이라고 나타낼 수 있다.
한편, 상기 신텍스 엘리먼트의 이진화된 빈들이 상기 바이패스 부호화 엔진에 입력되는 경우에는 다음과 같이 코딩될 수 있다. 예를 들어, 인코딩 장치의 바이패스 부호화 엔진은 입력된 빈에 대해 확률을 추정하는 절차와 부호화 후에 상기 빈에 적용한 확률 모델을 갱신하는 절차를 생략한다. 바이패스 인코딩이 적용되는 경우, 인코딩 장치는 콘텍스트 모델을 할당하는 대신 균일한 확률 분포를 적용해 입력되는 빈을 인코딩할 수 있고, 이를 통하여 인코딩 속도를 향상시킬 수 있다. 상술한 내용과 같이 인코딩되는 빈은 바이패스 빈(bypass bin)이라고 나타낼 수 있다.
엔트로피 디코딩은 상술한 엔트로피 인코딩과 동일한 과정을 역순으로 수행하는 과정을 나타낼 수 있다.
디코딩 장치(엔트로피 디코딩부)는 인코딩된 영상/비디오 정보를 디코딩할 수 있다. 상기 영상/비디오 정보는 파티셔닝 관련 정보, 예측 관련 정보(ex. 인터/인트라 예측 구분 정보, 인트라 예측 모드 정보, 인터 예측 모드 정보 등), 레지듀얼 정보, 인루프 필터링 관련 정보 등을 포함할 수 있고, 또는 그에 관한 다양한 신택스 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 상기 엔트로피 코딩은 신텍스 요소 단위로 수행될 수 있다.
디코딩 장치는 대상 신텍스 엘리먼트들에 대한 이진화를 수행할 수 있다. 여기서 상기 이진화는 Truncated Rice binarization process, Fixed-length binarization process 등 다양한 이진화 방법에 기반할 수 있으며, 대상 신텍스 엘리먼트에 대한 이진화 방법은 미리 정의될 수 있다. 디코딩 장치는 상기 이진화 절차를 통하여 대상 신텍스 엘리먼트들의 가용 값들에 대한 가용 빈 스트링들(빈 스트링 후보들)을 도출할 수 있다. 상기 이진화 절차는 엔트로피 디코딩부 내의 이진화부에 의하여 수행될 수 있다.
디코딩 장치는 비트스트림 내 입력 비트(들)로부터 상기 대상 신텍스 엘리먼트들에 대한 각 빈들을 순차적으로 디코딩 및 파싱하면서, 도출된 빈 스트링을 해당 신텍스 엘리먼트들에 대한 가용 빈 스트링들과 비교한다. 만약 도출된 빈 스트링이 상기 가용 빈 스트링들 중 하나와 같으면, 해당 빈 스트링에 대응하는 값이 해당 신텍스 요소의 값으로 도출된다. 만약, 그렇지 않으면, 상기 비트스트림 내 다음 비트를 더 파싱 후 상술한 절차를 다시 수행한다. 이러한 과정을 통하여 비트스트림 내에 특정 정보(특정 신텍스 엘리먼트)에 대한 시작 비트나 끝 비트를 사용하지 않고도 가변 길이 비트를 이용하여 해당 정보를 시그널링할 수 있다. 이를 통하여 낮은 값에 대하여는 상대적으로 더 적은 비트를 할당할 수 있으며, 전반적인 코딩 효율을 높일 수 있다.
디코딩 장치는 CABAC 또는 CAVLC 등의 엔트로피 코딩 기법을 기반으로 비트스트림으로부터 상기 빈 스트링 내 각 빈들을 컨텍스트 모델 기반 또는 바이패스 기반 디코딩할 수 있다
신텍스 엘리먼트가 컨텍스트 모델을 기반으로 디코딩되는 경우, 디코딩 장치는 비트스트림을 통하여 상기 신텍스 엘리먼트에 해당하는 빈을 수신할 수 있고, 상기 신텍스 엘리먼트와 디코딩 대상 블록 또는 주변 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 컨텍스트 모델(context model)을 결정할 수 있고, 결정된 컨텍스트 모델에 따라 상기 수신된 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)를 수행하여 상기 신텍스 엘리먼트의 값을 도출할 수 있다. 이후, 상기 결정된 컨텍스트 모델로 다음으로 디코딩되는 빈의 컨텍스트 모델이 업데이트될 수 있다.
컨텍스트 모델은 컨텍스트 코딩(정규 코딩)되는 빈 별로 할당 및 업데이트될 수 있으며, 컨텍스트 모델은 ctxIdx 또는 ctxInc를 기반으로 지시될 수 있다. ctxIdx는 ctxInc를 기반으로 도출될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 정규 코딩되는 빈들 각각에 대한 컨텍스트 모델을 가리키는 컨텍스트 인덱스(ctxIdx)는 context index increment (ctxInc) 및 context index offset (ctxIdxOffset)의 합으로 도출될 수 있다. 여기서 상기 ctxInc는 각 빈별로 다르게 도출될 수 있다. 상기 ctxIdxOffset는 상기 ctxIdx의 최소값(the lowest value)로 나타내어질 수 있다. 상기 ctxIdxOffset은 일반적으로 다른 신택스 요소에 대한 문맥 모델들과의 구분을 위하여 이용되는 값으로, 하나의 신택스 요소에 대한 문맥 모델은 ctxInc를 기반으로 구분/도출될 수 있다.
엔트로피 인코딩 절차에서 정규 코딩 엔진을 통해 인코딩을 수행할 것인지, 바이패스 코딩 엔진을 통해 인코딩을 수행할 것인지를 결정하고, 코딩 경로를 스위칭할 수 있다. 엔트로피 디코딩은 엔트로피 인코딩과 동일한 과정을 역순으로 수행한다.
한편, 예를 들어, 신텍스 엘리먼트가 바이패스 디코딩되는 경우, 디코딩 장치는 비트스트림을 통하여 상기 신텍스 엘리먼트에 해당하는 빈을 수신할 수 있고, 균일한 확률 분포를 적용해 입력되는 빈을 디코딩할 수 있다. 이 경우, 디코딩 장치는 신텍스 엘리먼트의 컨텍스트 모델을 도출하는 절차와 디코딩 이후에 상기 빈에 적용한 컨텍스트 모델을 갱신하는 절차는 생략될 수 있다.
상술한 바와 같이 레지듀얼 샘플들은 변환, 양자화 과정을 거쳐서 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있다. 양자화된 변환 계수들은 변환 계수들이라고도 불릴 수 있다. 이 경우 블록 내 변환 계수들은 레지듀얼 정보의 형태로 시그널링될 수 있다. 상기 레지듀얼 정보는 레지듀얼 코딩 신텍스를 포함할 수 있다. 즉, 인코딩 장치는 레지듀얼 정보로 레지듀얼 코딩 신텍스를 구성하고 이를 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력할 수 있고, 디코딩 장치는 비트스트림으로부터 레지듀얼 코딩 신텍스를 디코딩하여 레지듀얼 (양자화된) 변환 계수들을 도출할 수 있다. 상기 레지듀얼 코딩 신텍스는 후술하는 바와 같이 해당 블록에 대하여 변환이 적용되었는지, 블록 내 마지막 유효 변환 계수의 위치가 어디인지, 서브블록 내 유효 변환 계수가 존재하는지, 유효 변환 계수의 크기/부호가 어떠한지 등을 나타내는 신텍스 엘리먼트들(syntax elements)을 포함할 수 있다.
한편, 인트라 예측이 수행되는 경우, 샘플 간의 상관 관계가 이용될 수 있고 원본 블록과 예측 블록 간의 차이, 즉, 레지듀얼(residual)이 획득될 수 있다. 상기 레지듀얼에는 상술한 변환 및 양자화가 적용될 수 있는바, 이를 통하여 공간적 리던던시(spatial redundancy)가 제거될 수 있다. 이하에서는 인트라 예측이 사용되는 인코딩 방법 및 디코딩 방법에 관하여 구체적으로 설명한다.
인트라 예측은 현재 블록을 포함하는 픽처(이하, 현재 픽처) 내의 현재 블록 외부의 참조 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 예측을 말한다. 여기서, 현재 블록 외부의 참조 샘플들은 현재 블록의 주변에 위치하는 샘플들을 말할 수 있다. 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는 경우, 현재 블록의 인트라 예측에 사용할 주변(neighboring) 참조 샘플들이 도출될 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 크기(너비x높이)가 nWxnH 크기일 때, 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 현재 블록의 좌측(left) 경계에 인접한 샘플 및 좌하측(bottom-left)에 이웃하는 총 2xnH 개의 샘플들, 현재 블록의 상측(top) 경계에 인접한 샘플 및 우상측(top-right)에 이웃하는 총 2xnW 개의 샘플들, 현재 블록의 좌상측(top-left)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수 있다. 또는, 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 복수열의 상측 주변 샘플들 및 복수행의 좌측 주변 샘플들을 포함할 수도 있다. 또한, 현재 블록의 주변 참조 샘플들은 nWxnH 크기의 현재 블록의 우측(right) 경계에 인접한 총 nH 개의 샘플들, 현재 블록의 하측(bottom) 경계에 인접한 총 nW 개의 샘플들, 현재 블록의 우하측(bottom-right)에 이웃하는 1개의 샘플을 포함할 수도 있다.
다만, 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 일부는 아직 디코딩되지 않았거나, 이용 가능하지 않을 수 있다. 이 경우, 디코딩 장치는 이용 가능하지 않은 샘플들을 이용 가능한 샘플들로 대체(substitution)하여, 예측에 사용할 주변 참조 샘플들을 구성할 수 있다. 또는, 이용 가능한 샘플들의 보간(interpolation)을 통하여 예측에 사용할 주변 참조 샘플들을 구성할 수 있다.
주변 참조 샘플들이 도출된 경우, (i) 현재 블록의 주변 참조 샘플들의 평균(average) 혹은 인터폴레이션(interpolation)을 기반으로 예측 샘플을 유도할 수 있고, (ii) 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 예측 샘플에 대하여 특정 (예측) 방향에 존재하는 참조 샘플을 기반으로 예측 샘플을 유도할 수도 있다. (i)의 경우는 인트라 예측 모드가 비방향성 모드 또는 비각도 모드일 때에 적용될 수 있고, (ii)의 경우는 인트라 예측 모드가 방향성(directional) 모드 또는 각도(angular) 모드일 때에 적용될 수 있다.
또한, 주변 참조 샘플들 중 현재 블록의 예측 샘플을 기준으로 현재 블록의 인트라 예측 모드의 예측 방향에 위치하는 제1 주변 샘플과 상기 예측 방향의 반대 방향에 위치하는 제2 주변 샘플과의 보간을 통하여 예측 샘플이 생성될 수도 있다. 상술한 경우는 선형 보간 인트라 예측(Linear interpolation intra prediction, LIP) 이라고 불릴 수 있다. 또한, 선형 모델(linear model)을 이용하여 루마 샘플들을 기반으로 크로마 예측 샘플들이 생성될 수도 있다. 이 경우는 LM 모드라고 불릴 수 있다.
또한, 필터링된 주변 참조 샘플들을 기반으로 현재 블록의 임시 예측 샘플을 도출하고, 기존의 주변 참조 샘플들, 즉, 필터링되지 않은 주변 참조 샘플들 중 인트라 예측 모드에 따라 도출된 적어도 하나의 참조 샘플과 상기 임시 예측 샘플을 가중합(weighted sum)하여 현재 블록의 예측 샘플을 도출할 수도 있다. 상술한 경우는 PDPC(Position dependent intra prediction) 라고 불릴 수 있다.
또한, 현재 블록의 주변 다중 참조 샘플 라인 중 가장 예측 정확도가 높은 참조 샘플 라인을 선택하여 해당 라인에서 예측 방향에 위치하는 참조 샘플을 이용하여 예측 샘플을 도출하고 이 때, 사용된 참조 샘플 라인을 디코딩 장치에 지시(시그널링)하는 방법으로 인트라 예측 부호화를 수행할 수 있다. 상술한 경우는 multi-reference line (MRL) intra prediction 또는 MRL 기반 인트라 예측이라고 불릴 수 있다.
또한, 현재 블록을 수직 또는 수평의 서브파티션들로 나누어 동일한 인트라 예측 모드를 기반으로 인트라 예측을 수행하되, 서브파티션 단위로 주변 참조 샘플들을 도출하여 이용할 수 있다. 즉, 이 경우 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 서브파티션들에 동일하게 적용되되, 서브파티션 단위로 주변 참조 샘플을 도출하여 이용함으로써 경우에 따라 인트라 예측 성능을 높일 수 있다. 이러한 예측 방법은 intra sub-partitions (ISP) 또는 ISP 기반 인트라 예측이라고 불릴 수 있다.
상술한 인트라 예측 방법들은 인트라 예측 모드와 구분하여 인트라 예측 타입이라고 불릴 수 있다. 인트라 예측 타입은 인트라 예측 기법 또는 부가 인트라 예측 모드 등 다양한 용어로 불릴 수 있다. 예를 들어 인트라 예측 타입(또는 부가 인트라 예측 모드 등)은 상술한 LIP, PDPC, MRL, ISP 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 LIP, PDPC, MRL, ISP 등의 특정 인트라 예측 타입을 제외한 일반 인트라 예측 방법은 노멀 인트라 예측 타입이라고 불릴 수 있다. 노멀 인트라 예측 타입은 상기와 같은 특정 인트라 예측 타입이 적용되지 않는 경우 일반적으로 적용될 수 있으며, 상술한 인트라 예측 모드를 기반으로 예측이 수행될 수 있다. 한편, 필요에 따라서 도출된 예측 샘플에 대한 후처리 필터링이 수행될 수도 있다.
한편, 상술한 인트라 예측 타입들 외에도 인트라 예측에 대한 하나의 방법으로 매트릭스 기반 인트라 예측(Matrix based intra prediction, 이하, MIP)이 사용될 수 있다. MIP는 어파인 선형 가중 인트라 예측 (Affine linear weighted intra predictio, ALWIP) 또는 매트릭스 가중 인트라 예측 (Matrix weighted intra prediction, MWIP)으로 지칭 될 수있다.
MIP가 현재 블록에 대하여 적용되는 경우, i) 에버러징(averaging) 절차가 수행된 주변 참조 샘플들을 이용하여 ii) 메트릭스 벡터 멀티플리케이션(matrix-vector-multiplication) 절차를 수행하고, iii) 필요에 따라 수평/수직 보간(interpolation) 절차를 더 수행하여 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 상기 MIP를 위하여 사용되는 인트라 예측 모드들은 상술한 LIP, PDPC, MRL, ISP 인트라 예측 이나, 노멀 인트라 예측에서 사용되는 인트라 예측 모드들과 다르게 구성될 수 있다.
MIP를 위한 인트라 예측 모드는 “affine linear weighted intra prediction mode” 또는 매트릭스 기반 인트라 예측 모드라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 상기 MIP를 위한 인트라 예측 모드에 따라 메트릭스 벡터 멀티플리케이션에서 사용되는 메트릭스 및 오프셋이 다르게 설정될 수 있다. 여기서 메트릭스는 (어파인) 가중치 메트릭스라고 불릴 수 있고, 오프셋은 (어파인) 오프셋 벡터 또는 (어파인) 바이어스(bias) 벡터라고 불릴 수 있다. 본 문서에서 MIP를 위한 인트라 예측 모드는 MIP 인트라 예측 모드, linear weighted intra prediction mode 또는 matrix weighted intra prediction mode 또는 matrix based intra prediction mode라고 불릴 수 있다. 구체적인 MIP 방법에 대하여는 후술한다.
이하의 도면은 본 문서의 구체적인 일례를 설명하기 위해 작성되었다. 도면에 기재된 구체적인 장치의 명칭이나 구체적인 용어나 명칭(예컨대, 신택스의 명칭 등)은 예시적으로 제시된 것이므로, 본 문서의 기술적 특징이 이하의 도면에 사용된 구체적인 명칭에 제한되지 않는다.
도 4는 본 문서의 실시예들이 적용 가능한 개략적인 인트라 예측에 기반한 영상 인코딩 방법의 일 예를 나타내고, 도 5는 인코딩 장치 내 인트라 예측부를 개략적으로 나타낸다. 도 5의 인코딩 장치 내 인트라 예측부는 상술한 도 1의 인코딩 장치(100)의 인트라 예측부(122)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
도 4 및 도 5를 참조하면, S400은 인코딩 장치의 인트라 예측부(122)에 의하여 수행될 수 있고, S410은 인코딩 장치의 레지듀얼 처리부(130)에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로 S410은 인코딩 장치의 감산부(131)에 의하여 수행될 수 있다. S420에서 예측 정보는 인트라 예측부(122)에 의하여 도출되고, 엔트로피 인코딩부(140)에 의하여 인코딩될 수 있다. S420에서 레지듀얼 정보는 레지듀얼 처리부(130)에 의하여 도출되고, 엔트로피 인코딩부(140)에 의하여 인코딩될 수 있다. 레지듀얼 정보는 레지듀얼 샘플들에 관한 정보이다. 레지듀얼 정보는 레지듀얼 샘플들에 대한 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이 레지듀얼 샘플들은 인코딩 장치의 변환부(132)를 통하여 변환 계수들로 도출되고, 변환 계수들은 양자화부(133)를 통하여 양자화된 변환 계수들로 도출될 수 있다. 양자화된 변환 계수들에 관한 정보가 레지듀얼 코딩 절차를 통하여 엔트로피 인코딩부(140)에서 인코딩될 수 있다.
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행한다(S400). 인코딩 장치는 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 도출하고, 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있고, 인트라 예측 모드/타입 및 주변 참조 샘플들을 기반으로 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성한다. 여기서 인트라 예측 모드/타입 결정, 주변 참조 샘플들 도출 및 예측 샘플들 생성 절차는 동시에 수행될 수도 있고, 어느 한 절차가 다른 절차보다 먼저 수행될 수도 있다.
예를 들어, 인코딩 장치의 인트라 예측부(122)는 인트라 예측 모드/타입 결정부(122-1), 참조 샘플 도출부(122-2), 예측 샘플 도출부(122-3)를 포함할 수 있으며, 인트라 예측 모드/타입 결정부(122-1)에서 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 결정하고, 참조 샘플 도출부(122-2)에서 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출하고, 예측 샘플 도출부(122-3)에서 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 예측 샘플 필터링 절차가 수행되는 경우, 인트라 예측부(122)는 예측 샘플 필터부(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 인코딩 장치는 복수의 인트라 예측 모드/타입들 중 현재 블록에 대하여 적용되는 모드/타입을 결정할 수 있다. 인코딩 장치는 인트라 예측 모드/타입들에 대한 RD cost를 비교하고 현재 블록에 대한 최적의 인트라 예측 모드/타입을 결정할 수 있다.
상술한 바와 같이, 인코딩 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수도 있다. 예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 예측 샘플 필터링 절차는 생략될 수 있다.
인코딩 장치는 (필터링된) 예측 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성한다(S410). 인코딩 장치는 현재 블록의 원본 샘플들에서 예측 샘플들을 위상 기반으로 비교하고, 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다.
인코딩 장치는 인트라 예측에 관한 정보 (예측 정보) 및 레지듀얼 샘플들에 관한 레지듀얼 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩할 수 있다(S420). 예측 정보는 인트라 예측 모드 정보, 인트라 예측 타입 정보를 포함할 수 있다. 레지듀얼 정보는 레지듀얼 코딩 신텍스를 포함할 수 있다. 인코딩 장치는 레지듀얼 샘플들을 변환/양자화하여 양자화된 변환 계수들을 도출할 수 있다. 레지듀얼 정보는 상기 양자화된 변환 계수들에 대한 정보를 포함할 수 있다.
인코딩 장치는 인코딩된 영상 정보를 비트스트림 형태로 출력될 수 있다. 출력된 비트스트림은 저장매체 또는 네트워크를 통하여 디코딩 장치로 전달될 수 있다.
상술한 바와 같이, 인코딩 장치는 복원 픽처(복원 샘플들 및 복원 블록 포함)를 생성할 수 있다. 이를 위하여 인코딩 장치는 양자화된 변환 계수들을 다시 역양자화/역변환 처리하여 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. 이와 같이 레지듀얼 샘플들을 변환/양자화 후 다시 역양자화/역변환을 수행하는 이유는 상술한 바와 같이 디코딩 장치에서 도출되는 레지듀얼 샘플들과 동일한 레지듀얼 샘플들을 도출하기 위함이다. 인코딩 장치는 예측 샘플들과 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 생성할 수 있다. 상기 복원 블록을 기반으로 현재 픽처에 대한 복원 픽처가 생성될 수 있다. 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 6은 본 문서의 실시예들이 적용 가능한 개략적인 인트라 예측에 기반한 영상 디코딩 방법의 일 예를 나타내고, 도 7은 디코딩 장치 내 인트라 예측부를 개략적으로 나타낸다. 도 7의 디코딩 장치 내 인트라 예측부는 상술한 도 2의 디코딩 장치(200)의 인트라 예측부(231)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 디코딩 장치는 상술한 인코딩 장치에서 수행된 동작과 대응되는 동작을 수행할 수 있다. S600 내지 S620은 디코딩 장치의 인트라 예측부(231)에 의하여 수행될 수 있고, S600의 예측 정보 및 S630의 레지듀얼 정보는 디코딩 장치의 엔트로피 디코딩부(210)에 의하여 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 디코딩 장치의 레지듀얼 처리부(220)는 레지듀얼 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. 구체적으로 레지듀얼 처리부(220)의 역양자화부(221)는 레지듀얼 정보를 기반으로 도출된 양자화된 변환 계수들을 기반으로, 역양자화를 수행하여 변환 계수들을 도출하고, 레지듀얼 처리부의 역변환부(222)는 변환 계수들에 대한 역변환을 수행하여 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다. S640은 디코딩 장치의 가산부(240) 또는 복원부에 의하여 수행될 수 있다.
디코딩 장치는 수신된 예측 정보 (인트라 예측 모드/타입 정보)를 기반으로 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 도출할 수 있다(S600). 디코딩 장치는 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출할 수 있다(S610). 디코딩 장치는 인트라 예측 모드/타입 및 주변 참조 샘플들을 기반으로 현재 블록 내 예측 샘플들을 생성한다(S620). 이 경우 디코딩 장치는 예측 샘플 필터링 절차를 수행할 수 있다. 예측 샘플 필터링은 포스트 필터링이라 불릴 수 있다. 예측 샘플 필터링 절차에 의하여 예측 샘플들 중 일부 또는 전부가 필터링될 수 있다. 경우에 따라 예측 샘플 필터링 절차는 생략될 수 있다.
디코딩 장치는 수신된 레지듀얼 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 생성한다(S630). 디코딩 장치는 예측 샘플들 및 레지듀얼 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하고, 복원 샘플들을 포함하는 복원 블록을 도출할 수 있다(S640). 상기 복원 블록을 기반으로 현재 픽처에 대한 복원 픽처가 생성될 수 있다. 상기 복원 픽처에 인루프 필터링 절차 등이 더 적용될 수 있음은 상술한 바와 같다.
여기서, 디코딩 장치의 인트라 예측부(231)는 인트라 예측 모드/타입 결정부(231-1), 참조 샘플 도출부(231-2), 예측 샘플 도출부(231-3)를 포함할 수 있으며, 인트라 예측 모드/타입 결정부(231-1)는 엔트로피 디코딩부(210)에서 획득된 인트라 예측 모드/타입 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드/타입을 결정하고, 참조 샘플 도출부(231-2)는 현재 블록의 주변 참조 샘플들을 도출하고, 예측 샘플 도출부(231-3)는 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있다. 한편, 비록 도시되지는 않았지만, 상술한 예측 샘플 필터링 절차가 수행되는 경우, 인트라 예측부(231)는 예측 샘플 필터부(미도시)를 더 포함할 수도 있다.
상기 인트라 예측 모드 정보는 예를 들어 MPM(most probable mode)가 현재 블록에 적용되는지 아니면 리메이닝 모드(remaining mode)가 적용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보(ex. intra_luma_mpm_flag)를 포함할 수 있다. 이때 MPM이 현재 블록에 적용되는 경우, 예측 모드 정보는 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들) 중 하나를 가리키는 인덱스 정보(ex. intra_luma_mpm_idx)를 더 포함할 수 있다. 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들)은 MPM 후보 리스트 또는 MPM 리스트로 구성될 수 있다. 또한, MPM이 현재 블록에 적용되지 않는 경우, 인트라 예측 모드 정보는 인트라 예측 모드 후보들(MPM 후보들)을 제외한 나머지 인트라 예측 모드들 중 하나를 가리키는 리메이닝 모드 정보(ex. intra_luma_mpm_remainder)를 더 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다.
또한, 인트라 예측 타입 정보는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 일 예로, 인트라 예측 타입 정보는 인트라 예측 타입들 중 하나를 지시하는 인트라 예측 타입 인덱스 정보를 포함할 수 있다. 다른 예로, 인트라 예측 타입 정보는 MRL이 현재 블록에 적용되는지와 MRL이 적용되는 경우에는 몇번째 참조 샘플 라인이 이용되는지 여부를 나타내는 참조 샘플 라인 정보(ex. intra_luma_ref_idx), ISP가 현재 블록에 적용되는지를 나타내는 ISP 플래그 정보(ex. intra_subpartitions_mode_flag), ISP가 적용되는 경우에 서브파티션들의 분할 타입을 지시하는 ISP 타입 정보 (ex. intra_subpartitions_split_flag), PDCP의 적용 여부를 나타내는 플래그 정보 또는 LIP의 적용 여부를 나타내는 플래그 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 인트라 예측 타입 정보는 현재 블록에 MIP가 적용되는지 여부를 나타내는 MIP 플래그를 포함할 수 있다.
상술한 인트라 예측 모드 정보 및/또는 인트라 예측 타입 정보는 본 문서에서 설명한 코딩 방법을 통하여 인코딩/디코딩될 수 있다. 예를 들어, 상술한 인트라 예측 모드 정보 및/또는 인트라 예측 타입 정보는 truncated (rice) binary code를 기반으로 엔트로피 코딩(ex. CABAC, CAVLC) 코딩을 통하여 인코딩/디코딩될 수 있다.
한편, 인트라 예측이 적용되는 경우, 주변 블록의 인트라 예측 모드를 이용하여 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드가 결정될 수 있다. 예를 들어, 디코딩 장치는 현재 블록의 주변 블록(ex. 좌측 및/또는 상측 주변 블록)의 인트라 예측 모드 및 추가적인 후보 모드들을 기반으로 도출된 mpm(most probable mode) 리스트 내 mpm 후보들 중 하나를 수신된 mpm 인덱스를 기반으로 선택할 수 있으며, 또는 상기 mpm 후보들(및 플래너 모드)에 포함되지 않은 나머지 인트라 예측 모드들 중 하나를 리메이닝 인트라 예측 모드 정보를 기반으로 선택할 수 있다. mpm 리스트는 플래너 모드를 후보로 포함하거나 포함하지 않도록 구성될 수 있다. 예를 들어, mpm 리스트가 플래너 모드를 후보로 포함하는 경우 mpm 리스트는 6개의 후보를 가질 수 있고, mpm 리스트가 플래너 모드를 후보로 포함하지 않는 경우 mpm 리스트는 5개의 후보를 가질 수 있다. mpm 리스트가 플래너 모드를 후보로 포함하지 않는 경우 현재 블록의 인트라 예측 모드가 플래너 모드가 아닌지 나타내는 not 플래너 플래그(ex. intra_luma_not_planar_flag)가 시그널링될 수 있다. 예를 들어, mpm 플래그가 먼저 시그널링되고, mpm 인덱스 및 not 플래너 플래그는 mpm 플래그의 값이 1인 경우 시그널링될 수 있다. 또한, mpm 인덱스는 not 플래너 플래그의 값이 1인 경우 시그널링될 수 있다. 여기서, mpm 리스트가 플래너 모드를 후보로 포함하지 않도록 구성되는 것은, 플래너 모드가 mpm이 아니라는 것이라기보다는, mpm으로 항상 플래너 모드가 고려되기에 먼저 플래그(not planar flag)를 시그널링하여 플래너 모드인지 여부를 먼저 확인하기 위함이다.
예를 들어, 현재 블록에 적용되는 인트라 예측 모드가 mpm 후보들(및 플래너 모드) 중에 있는지, 아니면 리메이닝 모드 중에 있는지는 mpm flag (ex. intra_luma_mpm_flag)를 기반으로 지시될 수 있다. mpm flag의 값 1은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 mpm 후보들(및 플래너 모드) 내에 있음을 나타낼 수 있으며, mpm flag의 값 0은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 mpm 후보들(및 플래너 모드) 내에 없음을 나타낼 수 있다. not planar flag (ex. intra_luma_not_planar_flag) 값 0은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 플래너 모드임을 나타낼 수 있고, not planar flag 값 1은 현재 블록에 대한 인트라 예측 모드가 플래너 모드가 아님을 나타낼 수 있다. mpm 인덱스는 mpm_idx 또는 intra_luma_mpm_idx 신택스 요소의 형태로 시그널링될 수 있고, 리메이닝 인트라 예측 모드 정보는 rem_intra_luma_pred_mode 또는 intra_luma_mpm_remainder 신택스 요소의 형태로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 리메이닝 인트라 예측 모드 정보는 전체 인트라 예측 모드들 중 mpm 후보들(및 플래너 모드)에 포함되지 않는 나머지 인트라 예측 모드들을 예측 모드 번호 순으로 인덱싱하여 그 중 하나를 가리킬 수 있다. 인트라 예측 모드는 루마 성분(샘플)에 대한 인트라 예측 모드일 수 있다. 이하, 인트라 예측 모드 정보는 mpm flag (ex. intra_luma_mpm_flag), not planar flag (ex. intra_luma_not_planar_flag), mpm 인덱스 (ex. mpm_idx 또는 intra_luma_mpm_idx), 리메이닝 인트라 예측 모드 정보 (rem_intra_luma_pred_mode 또는 intra_luma_mpm_remainder) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 본 문서에서 mpm 리스트는 mpm 후보 리스트, 후보 모드 리스트(candModeList), 후보 인트라 예측 모드 리스트 등 다양한 용어로 불릴 수 있다.
일반적으로 영상에 대한 블록 분할이 되면, 코딩하려는 현재 블록과 주변 블록은 비슷한 영상 특성을 갖게 된다. 따라서, 현재 블록과 주변 블록은 서로 동일하거나 비슷한 인트라 예측 모드를 가질 확률이 높다. 따라서, 인코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드를 인코딩하기 위해 주변 블록의 인트라 예측 모드를 이용할 수 있다. 예를 들어, 인코더/디코더는 현재 블록에 대한 MPM(most probable modes) 리스트를 구성할 수 있다. MPM 리스트는 MPM 후보 리스트라고 나타낼 수도 있다. 여기서, MPM이라 함은 인트라 예측 모드 코딩시 현재 블록과 주변 블록의 유사성을 고려하여 코딩 효율을 향상시키기 위해 이용되는 모드를 의미할 수 있다.
도 8은 본 문서의 실시예들이 적용 가능한 인트라 예측 모드들의 일 예를 나타낸다.
도 8을 참조하면, 좌상향 대각 예측 방향을 갖는 34번 인트라 예측 모드를 중심으로 수평 방향성(horizontal directionality)을 갖는 인트라 예측 모드와 수직 방향성(vertical directionality)을 갖는 인트라 예측 모드를 구분할 수 있다. 도 8의 H와 V는 각각 수평 방향성과 수직 방향성을 의미하며, -32 ~ 32의 숫자는 샘플 그리드 포지션(sample grid position) 상에서 1/32 단위의 변위를 나타낸다. 2번 내지 33번 인트라 예측 모드는 수평 방향성, 34번 내지 66번 인트라 예측 모드는 수직 방향성을 갖는다. 18번 인트라 예측 모드와 50번 인트라 예측 모드는 각각 수평 인트라 예측 모드(horizontal intra prediction mode), 수직 인트라 예측 모드(vertical intra prediction mode)를 나타내며, 2번 인트라 예측 모드는 좌하향 대각 인트라 예측 모드, 34번 인트라 예측 모드는 좌상향 대각 인트라 예측 모드, 66번 인트라 예측 모드는 우상향 대각 인트라 예측 모드라고 불릴 수 있다.
한편, 상술된 MIP에 사용되는 인트라 예측 모드는 기존의 방향성 모드가 아닌 인트라 예측에 사용되는 매트릭스 및 오프셋을 지시할 수 있다. 즉, MIP를 위한 인트라 모드를 통하여 인트라 예측을 위한 매트릭스 및 오프셋을 도출할 수 있다. 이 경우, 상술된 통상적인 인트라 예측 또는 MPM 리스트를 생성하기 위한 인트라 모드 도출 시, MIP로 예측된 블록의 인트라 예측 모드는 기설정된 모드, 예컨대 플래너 모드 또는 DC 모드로 설정될 수 있다. 또는 다른 예에 따라 블록 사이즈에 기반하여 MIP를 위한 인트라 모드를 플래너 모드, DC 모드 또는 방향성 인트라 모드에 매핑할 수도 있다.
이하에서는 인트라 예측의 한 방법인 MIP(Matrix based intra prediction)에 대하여 살펴본다.
상술된 바와 같이, 매트릭스 기반 인트라 예측(Matrix based intra prediction, 이하, MIP)은 어파인 선형 가중 인트라 예측 (Affine linear weighted intra predictio, ALWIP) 또는 매트릭스 가중 인트라 예측 (Matrix weighted intra prediction, MWIP)으로 지칭 될 수있다. 폭(W) 및 높이(H)를 갖는 직사각형 블록의 샘플을 예측하기 위해, MIP는 블록의 복원된 주변 좌측 경계 샘플들 중 하나의 H 라인과, 블록의 복원된 주변 상측 경계 샘플들 중 하나의 W 라인을 입력값으로 사용한다. 만약, 복원된 샘플이 이용 가능하지 않은 경우, 통상적인 인트라 예측에서 적용되었던 보간 방법으로 참조 샘플들이 생성될 수 있다.
도 9는 일 예에 따른 MIP 기반의 예측 샘플 생성 절차를 설명하는 도면으로, 도 9를 참조하여 MIP 절차를 설명하면 다음과 같다.
1. 평균화 절차(Averaging process)
경계 샘플들 중에서, W = H = 4 인 경우 4 개의 샘플들, 다른 모든 경우 8 개의 샘플들이 평균화 절차에 의해 추출된다.
2. 매트릭스 벡터 곱셈 절차(Matix vector multiplication process)
평균화된 샘플을 입력으로하여 행렬 벡터 곱셈이 수행되고, 후속적으로 오프셋이 더해진다. 이러한 연산을 통해 원래 블록 내에 서브 샘플링된 샘플 세트에 대한 축소된 예측 샘플이 도출될 수 있다.
3. 보간 절차((linear) Interpolation process)
나머지 위치에서의 예측 샘플은 각 방향에서의 싱글 스텝(single step) 선형 보간인 선형 보간에 의해 서브 샘플링된 샘플 세트의 예측 샘플들로부터 생성된다.
예측 블록 또는 예측 샘플을 생성하는 데 필요한 행렬 및 오프셋 벡터는 매트릭스에 대한 세 개의 세트 S0, S1, S2로부터 선택될 수 있다.
세트 S0은 16 개의 매트릭스 A0i, i∈{0,…, 15}로 구성될 수 있으며, 각 매트릭스는 16 개의 행과 4 개의 열과 16 개의 오프셋 벡터 b0 i, i∈ {0,…, 15}로 구성될 수 있다. 세트 S0의 매트릭스와 오프셋 벡터는 크기가 4 × 4 인 블록에 사용될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 세트 S0은 18개의 매트릭스를 포함할 수도 있다.
세트 S1은 8 개의 매트릭스 A1 i, i∈{0,…, 7}로 구성되며, 각 매트릭스는 16 개의 행과 8 개의 열과 8 개의 오프셋 벡터 b1 i, i∈{0,…, 7}로 구성될 수 있다. 또 다른 예에 따르면, 세트 S1은 6개의 매트릭스를 포함할 수도 있다. 세트 S1의 매트릭스와 오프셋 벡터는 크기가 4 × 8, 8 × 4 및 8 × 8인 블록에 사용될 수 있다. 또는, 세트 S1의 매트릭스와 오프셋 벡터는 크기가 4 × H 또는 W × 4 인 블록에 사용될 수 있다.
마지막으로, 세트 S2는 6 개의 매트릭스 A2 i, i∈{0,…, 5}로 구성되며, 각 매트릭스는는 64 개의 행과 8 개의 열과 6 개의 오프셋 벡터 b2 i, i∈{0,…, 5} 로 구성될 수 있다. 세트 S2의 매트릭스와 오프셋 벡터 또는 그의 일부는 세트 S0 및 세트 S1가 적용되지 않는 다른 모든 크기의 블록 형태에 사용될 수 있다. 예를 들어, 세트 S2의 매트릭스와 오프셋 벡터는 높이 및 폭이 8 이상인 블록의 연산에 사용될 수 있다.
매트릭스 벡터 곱의 계산에 필요한 총 곱셈 수는 항상 4 X W X H보다 작거나 같다. 즉, MIP 모드에는 샘플 당 최대 4 개의 곱셈이 요구된다.
이하에서는, 전반적인 MIP 절차에 대하여 개략적으로 설명된다. 아래 설명되지 않은 나머지 블록은 기술된 4가지 경우 중 어느 하나로 처리될 수 있다.
도 10 내지 도 13은 블록의 크기에 따른 MIP 절차를 도시한 도면으로, 도 10은 4X4 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이고, 도 11은 8X8 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이고, 도 12는 8X4 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이고, 도 13은 16X16 블록에 대한 MIP 절차를 도시한 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 4 × 4 블록이 주어지면 MIP는 경계의 각 축을 따라 두 개의 샘플에 대한 평균을 취한다. 결과적으로 4개의 입력 샘플이 매트릭스 벡터 곱셈의 입력값이 되고, 매트릭스는 세트 S0에서 가져온다. 오프셋이 더해지면 16 개의 최종 예측 샘플이 생성된다. 4 × 4 블록의 경우, 예측 샘플을 생성하기 위한 선형 보간이 필요하지 않는다. 따라서, 샘플 당 모두 (4X16) / (4X4) = 4 곱셈이 수행될 수 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 8 × 8 블록이 주어지면 MIP는 경계의 각 축을 따라 네 개의 샘플에 대한 평균을 취한다. 결과적으로 8개의 입력 샘플이 매트릭스 벡터 곱셈의 입력값이 되고, 매트릭스는 세트 S1에서 가져온다. 매트릭스 벡터 곱샘에 의하여 홀수 위치(odd positions)에 16 개의 샘플이 생성된다.
8 × 8 블록의 경우, 예측 샘플을 생성하기 위하여 샘플 당 모두 (8X16) / (8X8) = 2 곱셈이 수행된다. 오프셋을 더한 후 축소된 상측 경계 샘플을 사용하여 샘플들을 수직 방향으로 보간하고, 원래 좌측 경계 샘플을 이용하여 수평 방향으로 보간한다. 이 경우, 보간 절차에서 곱셈 연산이 필요하지 않기 때문에 MIP을 위하여 샘플 당 총 2 개의 곱셈 연산이 필요하다.
도 12에 도시된 바와 같이, 8 × 4 블록이 주어지면 MIP는 경계의 가로 축을 따라 네 개의 샘플에 대한 평균을 취하고, 세로 축에 대해선 왼쪽 경계의 4개 샘플값을 사용한다. 결과적으로 8개의 입력 샘플이 매트릭스 벡터 곱셈의 입력값이 되고, 매트릭스는 세트 S1에서 가져온다. 매트릭스 벡터 곱샘에 의하여 홀수 수평 위치 및 홀수 수평 위치 및 해당 수직 위치에 16 개의 샘플이 생성된다.
8 × 4 블록의 경우, 예측 샘플을 생성하기 위하여 샘플 당 모두 (8X16) / (8X4) = 4 곱셈이 수행된다. 오프셋을 더한 후 원래 좌측 경계 샘플을 이용하여 수평 방향으로 보간한다. 이 경우, 보간 절차에서 곱셈 연산을 필요하지 않기 때문에 MIP을 위하여 샘플 당 총 4 개의 곱셈 연산이 필요하다.
도 13에 도시된 바와 같이, 16 × 16 블록이 주어지면 MIP는 각 축을 따라 네 개의 샘플에 대한 평균을 취하고, 결과적으로 8개의 입력 샘플이 매트릭스 벡터 곱셈의 입력값이 되고, 매트릭스는 세트 S2에서 가져온다. 매트릭스 벡터 곱샘에 의하여 홀수 위치에 64 개의 샘플이 생성된다. 16 × 16 블록의 경우, 예측 샘플을 생성하기 위하여 샘플 당 모두 (8X64) / (16X16) = 2 곱셈이 수행된다. 오프셋을 더한 후 축소된 상측 경계 샘플 8개를 사용하여 샘플들을 수직 방향으로 보간하고, 원래 좌측 경계 샘플을 이용하여 수평 방향으로 보간한다. 이 경우, 보간 절차에서 곱셈 연산이 필요하지 않기 때문에 MIP을 위하여 샘플 당 총 2 개의 곱셈 연산이 필요하다.
더 큰 블록의 경우 MIP 절차는 상술될 절차와 본질적으로 동일하며, 샘플 당 곱셈 수가 4 미만인 것을 쉽게 확인할 수 있다.
너비가 8보다 큰(W> 8) W × 8 블록의 경우, 샘플이 홀수 수평 및 각 수직 위치에 생성되므로 수평 보간만 필요하다. 이 경우, 축소된 샘플의 예측 연산을 위해 샘플 당 (8X64) / (WX8) = 64/W 곱셈이 수행된다. W = 16의 경우 선형 보간을 위한 추가 곱셈이 필요하지 않고, W> 16의 경우 선형 보간에 필요한 샘플 당 추가 곱셈의 수가 2보다 작다. 즉, 샘플 당 총 곱셈 수는 4보다 작거나 같다.
또한, 너비가 4보다 큰(W> 4) W × 4 블록의 경우, 다운 샘플링된 블록의 수평축을 따라 홀수 엔트리에 대응하는 모든 행을 생략함으로써 발생하는 행렬을 Ak로 하자. 따라서 출력 크기는 32이고 수평 보간만 수행된다. 축소된 샘플의 예측 연산을 위해, 샘플 당 (8 X 32) / (W X 4) = 64/W 곱셈이 수행된다. W = 16의 경우 추가 곱셈이 필요하지 않고 W> 16의 경우 선형 보간에 필요한 샘플 당 추가 곱셈의 수가 2보다 작다. 즉, 샘플 당 총 곱셈 수는 4보다 작거나 같다.
매트릭스가 전치된 경우, 그에 따라 처리될 수 있다.
도 14는 MIP 절차 중 경계의 평균화 절차를 설명하기 위한 도면이다. 도 14를 참조하여 평균화 절차를 구체적으로 설명한다.
평균화 절차에 따르면 평균화는 각 경계, 즉 좌측 경계 또는 상측 경계에 적용된다. 여기서 경계는 도 16과 같이 현재 블록의 경계에 인접한 주변 참조 샘플을 나타낸다. 예를 들어, 왼쪽 경계 (bdryleft)은 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 좌측 주변 참조 샘플을 나타내고 상측 경계 (bdrytop)은 상측에 인접한 상측 주변 참조 샘플을 나타낸다.
현재 블록이 4x4 블록이면, 각 경계의 크기는 평균화 절차를 통해 2 개의 샘플로 축소될 수 있다. 현재 블록이 4x4 블록이 아니면, 각 경계 크기는 평균화 절차를 통해 4 개의 샘플로 축소될 수 있다.
평균화 절차의 첫 단계는 입력 경계(bdryleft 및 bdrytop)를 보다 작은 경계로 축소하는 것이다(
Figure pct00001
및
Figure pct00002
).
Figure pct00003
및
Figure pct00004
는 4x4 블록의 경우에는 2개의 샘플로 구성되고, 나머지 모든 다른 경우에 4개 심플로 구성된다.
4x4 블록의 경우, 0≤i<2에 대한
Figure pct00005
를 수식으로 나타내면 다음과 같고,
Figure pct00006
역시 유사하게 정의될 수 있다.
Figure pct00007
한편, 0≤i<4에 대하여 블록의 폭이 W=4X2k으로 주어지면,
Figure pct00008
는 다음 수식으로 나타낼 수 있고,
Figure pct00009
역시 유사하게 정의될 수 있다.
Figure pct00010
두 개의 축소된 경계
Figure pct00011
및
Figure pct00012
는 축소된 경계 벡터 bdryred에 연결되므로, bdryred는 4x4 형태 블록의 경우 크기가 4이고 다른 모든 블록의 경우 크기는 8이다.
“mode”를 MIP 모드로 지칭하는 경우, 축소된 경계 벡터bdryred와 MIP 모드값 (mode)의 범위는 아래 수식과 같이 블록의 크기와 intra_mip_transposed_flag 값에 기반하여 정의할 수 있다.
Figure pct00013
위 수식에서 intra_mip_transposed_flag는 MIP transpose로 지칭될 수 있으며, 이러한 플래그 정보는 축소된 예측 샘플들이 트랜스포스(transpose)가 되었는지 여부를 나타낼 수 있다. 이러한 신택스 요소에 대한 시멘틱스는 “intra_mip_transposed_flag[ x0 ][ y0 ] specifies whether the input vector for matrix-based intra prediction mode for luma samples is transposed or not.”로 나타낼 수 있다.
최종적으로, 서브 샘플링 된 예측 샘플의 보간을 위해, 큰 블록들에서는 평균화된 경계의 제 2 버전이 필요하다. 즉, 만약 폭 및 높이 중 작은 값이 8보다 크고(
Figure pct00014
), 폭이 높이보다 같거나 크면(W≥H), W=8*2l로 하고, 0≤i<8에 대하여
Figure pct00015
은 하기 수식과 같이 정의될 수 있다. 또한, 폭 및 높이 중 작은 값이 8보다 크고(
Figure pct00016
), 높이가 폭이보다 크면(H>W)
Figure pct00017
역시 유사하게 정의될 수 있다.
Figure pct00018
다음으로, 매트릭스 벡터 곱셈에 의한 축소된 예측 샘플들의 생성 절차를 살펴본다.
축소된 입력 벡터 bdryred 중 하나가 축소된 예측 샘플
Figure pct00019
을 생성한다. 예측 샘플은 폭 Wred 및 높이 Hred의 다운 샘플링된 블록에 대한 신호이다. 여기서 Wred와 Hred는 다음과 같이 정의된다.
Figure pct00020
축소된 예측 샘플
Figure pct00021
는 매트릭스 벡터 곱셈 연산 후 오프셋을 추가함으로써 계산될 수 있고, 아래와 같은 수식을 통하여 도출될 수 있다.
Figure pct00022
여기서, A는 Wred X hred행과, W와 H이 4일 때(W=H=4) 4열과 다른 모든 경우일 때 8열을 갖는 매트릭스이고, b는 Wred X hred 크기의 벡터이다.
매트릭스 A와 벡터 b는 아래와 같이 세트 S0, S1, S2 중에서 선택되고, 인덱스 idx=idx(W,H)는 수학식 7 또는 수학식 8과 같이 정의될 수 있다.
Figure pct00023
Figure pct00024
idx가 1 이하(idx≤1) 이거나 idx가 2이고, W 및 H 중 작은 값이 4보다 크면(
Figure pct00025
), A는
Figure pct00026
로(A=
Figure pct00027
),b는
Figure pct00028
(b=
Figure pct00029
)로 설정된다. idx가 2이고, W 및 H 중 작은 값이 4이고(
Figure pct00030
), W가 4인 경우, A는 다운샘플링된 블록 내 홀수 x 좌표에 대응하는
Figure pct00031
의 각 행을 제거한 매트릭스가 된다. 또는 H가 4이면, A는 다운 샘플링된 블록 내 홀수 y 좌표에 대응하는
Figure pct00032
의 각 열을 제거한 매트릭스가 된다
최종적으로, 축소된 예측 샘플은 수학식 9에서 자신의 트랜스포스에 의하여 대체될 수 있다.
Figure pct00033
Figure pct00034
의 계산에 필요한 곱셈의 수는 W = H = 4 인 경우 A가 4 개의 열과 16 개의 행으로 구성되므로 4이다. 다른 모든 경우 A가 8 개의 열과 Wred X hred개의 행으로 구성되므로
Figure pct00035
의 계산하기 위하여 샘플 당 최대 4 개의 곱셈이 필요한 것을 확인할 수 있다.
도 15는 MIP 절차 중 선형 보간을 설명하기 위한 도면이다. 도 15를 참조하여 선형 보간 절차를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
보간 절차는 선형 보간 또는 이중 선형 보간 절차로 지칭될 수 있다. 보간 절차는 도시된 바와 같이 1) 수직 보간 및 2) 수평 보간의 두 가지 단계를 포함할 수있다.
W> = H이면, 수직 선형 보간이 먼저 적용될 수 있고, 이어서 수평 선형 보간이 적용될 수있다. W < H이면, 수평 선형 보간이 먼저 적용될 수 있고, 이어서 수직 선형 보간이 적용될 수있다. 4x4 블록의 경우 보간 절차가 생략될 수 있다.
Figure pct00036
인 W×H 블록에서, 예측 샘플은 Wred × Hred 상의 축소된 예측 샘플
Figure pct00037
로부터 도출된다. 블록 형태에 따라 선형 보간은 수직, 수평 또는 양방향으로 수행된다. 선형 보간이 양방향으로 적용되는 경우, W < H이면 수평 방향으로 먼저 적용되고, 그렇지 않으면 수직 방향으로 먼저 적용된다.
Figure pct00038
이고, W> = H인 WxH 블록의 경우 일반성(generality) 손실이 없다고 간주될 수 있다. 그러면, 1 차원 선형 보간은 다음과 같이 수행된다. 일반성 손실이 없다면 수직 방향에 대한 선형 보간이 충분히 설명된다.
우선, 축소된 예측 샘플은 경계 신호에 의해 상단으로 확장된다. 수직 업 샘플링 계수
Figure pct00039
를 정의하고
Figure pct00040
를 설정하면, 확장된 축소 예측 샘플을 아래 수학식과 같이 설정할 수 있다.
Figure pct00041
그런 후, 이러한 확장된 축소 예측 샘플로부터 수직의 선형 보간 예측 샘플이 하기 수학식에 의하여 생성될 수 있다.
Figure pct00042
여기서, x는 0≤x<Wred, y는 0≤y<Hred, k는 0≤k<Uver일 수 있다.
이하에서는 MIP 기법에 대한 복잡도를 낮추면서 성능을 최대화하는 방법에 대하여 살펴본다. 후술되는 실시예들은 독립적으로 수행될 수도 있고 조합되어 수행될 수도 있다.
한편, 현재 블록에 MIP가 적용되는 경우, 상기 MIP가 적용되는 현재 블록을 위한 MPM 리스트가 별도로 구성될 수 있다. 상기 MPM 리스트는 현재 블록에 ALWIP가 적용되지 않는 경우의 MPM 리스트와 구분하기 위하여 MIP MPM 리스트 (또는 LWIP MPM 리스트, candLwipModeList) 등 다양한 이름으로 불릴 수 있다. 이하, 구분을 위하여 MIP MPM 리스트라고 표현하나, 이는 MPM 리스트라고 불릴 수 있다.
상기 MIP MPM 리스트는 n개의 후보들을 포함할 수 있으며, 예를 들어 n은 3일 수 있다. 상기 MIP MPM 리스트는 상기 현재 블록의 좌측 주변 블록 및 상측 주변 블록을 기반으로 구성될 수 있다. 여기서 상기 좌측 주변 블록은 상기 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 주변 블록들 중 가장 상측에 위치한 블록을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 상측 주변 블록은 상기 현재 블록의 상측 경계에 인접한 주변 블록들 중 가장 좌측에 위치한 블록을 나타낼 수 있다.
예를 들어, 상기 좌측 주변 블록에 MIP가 적용된 경우, 제1 후보 인트라 예측 모드(또는 candLwipModeA)는 상기 좌측 주변 블록의 MIP 모드와 같게 설정될 수 있다. 또한, 예를 들어, 상기 상측 주변 블록에 MIP가 적용된 경우, 제2 후보 인트라 예측 모드(또는 candLwipModeB)는 상기 상측 주변 블록의 MIP 모드 예측 모드와 같게 설정될 수 있다.
한편, 상기 좌측 주변 블록이나 상기 상측 주변 블록은 MIP가 아닌 인트라 예측을 기반으로 코딩될 수 있다. 즉, 상기 좌측 주변 블록 또는 상기 상측 주변 블록 코딩 시 MIP가 아닌 다른 인트라 예측 타입이 적용될 수 있다. 이 경우 MIP가 적용되지 않은 주변 블록(좌측 주변 블록/상측 주변 블록)의 일반 인트라 예측 모드 번호를 그대로 MIP가 적용된 현재 블록을 위한 후보 인트라 모드로 사용하는 것은 적합하지 않다. 따라서, 이 경우 일 예로, MIP가 적용되지 않은 주변 블록(좌측 주변 블록/상측 주변 블록)의 MIP 모드는 특정 값(예컨대, 0, 1 또는 2 등)의 MIP 모드 예측 모드인 것으로 간주할 수 있다. 또는 다른 예로, MIP가 적용되지 않은 주변 블록(좌측 주변 블록/상측 주변 블록)의 일반 인트라 예측 모드를 소정의 매핑 테이블을 기반으로 MIP 모드에 매핑시켜서 MIP MPM 리스트 구성에 이용할 수 있다. 이 경우 현재 블록의 상기 블록 사이즈 타입을 기반으로 상기 매핑을 수행할 수 있다.
또한, 상기 주변 블록(예를 들어, 좌측 주변 블록/상측 주변 블록)이 가용하지 않거나(예를 들어, 현재 픽처 외부에 위치, 현재 타일/타일 그룹 외부에 위치 등), MIP가 적용되었더라도 블록 사이즈 타입에 따라 현재 블록에 가용하지 않은 MIP 모드가 사용될 수도 있다. 이 경우에는 제1 후보 및/또는 제2 후보를 위하여 미리 정의된 특정 MIP 모드가 상기 제1 후보 인트라 예측 모드 또는 제2 후보 인트라 예측 모드로 사용될 수 있다. 또한, 제3 후보를 위하여 미리 정의된 특정 MIP 예측 모드가 제3 후보 인트라 예측 모드로 사용될 수도 있다.
한편, 기존의 MIP모드는 기존의 인트라 예측 모드 도출 방법과 유사하게 non-MPM 모드와 MPM 모드로 구분하여, MPM 플래그를 보내고, MPM 모드 또는 non-MPM 모드를 기반으로 현재 블록의 MIP 모드가 코딩되었다.
일 예에 따라, MIP 기법이 적용된 블록에 대해서, MPM 모드와 non-MPM 모드로 구별하지 않고, 직접 MIP 모드를 코딩하는 구조가 제안될 수 있다. 이러한 영상 코딩 구조에서는 복잡한 신택스 구조를 단순화 시킬 수 있다. 또한, MIP 모드에 대한 실제 발생 빈도수가 각 모드 별로 비교적 균일하게 분포되어, 기존의 인트라 모드에서 나타났던 발생 빈도수와 확연히 다르기 때문에 제안하는 코딩 구조를 통하여 MIP 모드 정보 부호화 및 복호화 효율을 최대화할 수 있다.
본 실시예예 따른 MIP을 위하여 송수신된 영상 정보는 다음과 같다. 후술되는 신택스는 상술한 인코딩 장치에서 디코딩 장치로 전달되는 비디오/영상 정보에 포함될 수 있으며, 인코딩 장치에서 구성/인코딩되어 비트스트림 형태로 디코딩 장치로 시그널링될 수 있고, 디코딩 장치는 신택스에 개시된 조건/순서에 따라 포함된 정보(신택스 요소들)을 파싱/디코딩할 수 있다.
Figure pct00043
표 1과 같이 현재 블록에 MIP 모드를 위한 신택스 intra_mip_flag 및 intra_mip_mode_idx는 코딩 유닛에 대한 신택스 정보에 포함되어 시그널링 될 수 있다.
intra_mip_flag가 1이면 루마 샘플을 위한 인트라 예측 타입이 매트릭스 기반 인트라 예측인 것을 나타내고, 그 값이 0이면 루마 샘플을 위한 인트라 예측 타입이 매트릭스 기반 인트라 예측이 아닌 것을 나타낸다.
intra_mip_mode_idx는 intra_mip_flag가 1이면 시그널링 되면, 루마 샘플에 대한 매트릭스 기반 인트라 예측 모드를 지시한다. 이러한 매트릭스 기반 인트라 예측 모드는 상술된 바와 같이, MIP를 위한 매트릭스 및 오프셋 또는 매트릭스를 지시할 수 있다.
또한, 일 예에 따라 코딩 유닛 신택스를 통해 매트릭스 기반 인트라 예측을 위한 입력 벡터가 트랜스포즈되는지 여부를 지시하는 플래그 정보, 예컨대, intra_mip_transposed_flag가 더 시그널링 될 수 있다. intra_mip_transposed_flag가 1이면 매트릭스 기반 인트라 예측을 위한 입력 벡터가 트랜스포즈 되는 것으로, 이러한 플래그 정보에 의하여 매트릭스 기반 인트라 예측을 위한 매트릭스의 수를 줄일 수 있다.
한편, intra_mip_mode_idx는 아래 표와 같이 트런케이티드 이진화(Truncated Binarization) 방식으로 부호화 및 복호화 될 수 있다.
Figure pct00044
표 2와 같이, intra_mip_flag는 고정 길이 코드(Fixed Length Code)로 이진화 되지만, intra_mip_mode_idx는 트런케이티드 이진화 방식으로 이진화 되고, 이진화 최대 길이(cMax)는 코딩 블록의 크기에 따라 설정될 수 있다. 이진화 최대 길이는 코딩 블록의 폭 및 높이가 4(cbWidth = = 4 && cbHeight = = 4)이면 34로 설정되고, 그렇지 않은 경우, 코딩 블록의 폭 및 높이가 8이하인지 여부에 따라((cbWidth <= 8 && cbHeight <= 8) ?) 18 또는 10으로 설정될 수 있다.
한편, intra_mip_mode_idx는 컨텍스트 모델 기반이 아닌 바이 패스 방식으로 코딩될 수 있다. 바이 패스 방식으로 코딩 됨으로써 코딩 속도 및 효율을 높일 수 있다.
다른 예에 따라, intra_mip_mode_idx가 트런케이티드 이진화 방식으로 이진화 될 때 이진화 최대 길이는 다음 표와 같을 수 있다.
Figure pct00045
표 3과 같이, intra_mip_mode_idx를 위한 이진화 최대 길이는 코딩 블록의 폭 및 높이가 4이면((cbWidth = = 4 && cbHeight = = 4)) 15로 설정되고, 그렇지 않은 경우, 코딩 블록의 폭 또는 높이가 4이거나((cbWith = = 4 | | cbHeight = = 4)) 코딩 블록의 폭 및 높이가 8(cbWith = = 8 && cbHeight = = 8)인 경우 7로 설정되고, 코딩 블록의 폭 또는 높이가 4이거나((cbWith = = 4 | | cbHeight = = 4)) 코딩 블록의 폭 및 높이가 8(cbWith = = 8 && cbHeight = = 8)이 아닌 경우 5로 설정될 수 있다.
또 다른 예예 따라 intra_mip_mode_idx는 고정 길이 코드(Fixed Length Code)로 부호화 될 수 있다. 이 때 부호화 효율을 높이기위해 이용 가능한 MIP 모드의 수는 블록 사이즈 별로 2의 지수 개로 한정될 수(예를 들어, A = 2K1 -1, B=2K2 -1, 2K3 -1, 여기서 K1, K2, K3는 양의 정수)도 있다.
이를 표로 나타내면 다음과 같다.
Figure pct00046
표 4에서, K1 = 5, K2 =4, K3 =3인 경우 intra_mip_mode는 다음과 같이 이진화 될 수 있다.
Figure pct00047
또는 일 예에 따라 K1가 4로 설정되어 코딩 블록의 폭 및 높이가 4인 블록의 intra_mip_mode에 대한 이진화 최대 길이는 15로 설정될 수 있다. 또한, K2가 3으로 설정되어, 코딩 블록의 폭 또는 높이가 4이거나 코딩 블록의 폭 및 높이가 8인 경우 이진화 최대 길이는 7로 설정될 수 있다.
한편, 일 예에 따라, MIP 기법이 효율적으로 적용될 수 있는 특정 블록들에만 MIP를 사용하는 방법이 제안될 수 있다. 본 실시예에 따른 방법을 적용하면 MIP을 위하여 필요한 매트릭스 벡터(Matrix Vector)의 수가 감소되고, 매트릭스 벡터들을 저장하기 위해 요구되는 메모리가 크게 감소될 수 있다(50%). 이러한 효과가 수반되면서도 부호화 효율은 거의 일정하게 유지된다(less than 0.1%).
본 실시예에 따라 MIP 기법이 적용되는 특정 조건을 포함하는 신택스는 다음 표와 같다.
Figure pct00048
표 6에 나타난 바와 같이, MIP는 큰 블록에만 적용되도록 하는 조건(cbWidth > K1 || cbHeight > K2)이 부가되었으며, 블록의 크기는 미리 설정된 값(K1과 K2)들에 의해 결정될 수 있다. MIP를 큰 블록에만 적용하는 이유는 MIP의 부호화 효율이 비교적 큰 블록에서 나타나기 때문이다.
아래 표는 표 6에서 K1과 K2가 8로 미리 정의된 예를 나타내고 있다.
Figure pct00049
표 6 및 표 7의 intra_mip_flag 및 intra_mip_mode_idx 에 대한 시멘틱스 는 표 1과 동일하다.
한편, intra_mip_mode_idx가 11개의 가능한 모드를 가지는 경우 다음과 같이 트런케이티드 이진화(cMax =10) 방식으로 부호화될 수 있다.
Figure pct00050
또는, 이용 가능한 MIP 모드가 8개로 한정되는 경우, intra_mip_mode_idx[ x0 ][ y0 ]는 다음과 같이 고정 길이 코드로 부호화될 수 있다.
Figure pct00051
표 8 및 표 9 모두, intra_mip_mode_idx는 바이 패스 방식으로 코딩될 수있다.
한편, 일 예에 따라, MIP 기법이 메모리 절약 관점에서 효율적으로 적용될 수 있도록 큰 블록에 사용되었던 가중치 매트릭스(Ak)와 오프셋 벡터 (bk)를 작은 블록들에도 적용할 수 있는 MIP 기법이 제안될 수 있다. 본 실시예에 따른 방법을 적용하면 MIP을 위하여 필요한 매트릭스 벡터(Matrix Vector)의 수가 감소되고, 매트릭스 벡터들을 저장하기 위해 요구되는 메모리가 크게 감소될 수 있다(50%). 이러한 효과가 수반되면서도 부호화 효율은 거의 일정하게 유지된다(less than 0.05%).
도 16은 본 문서의 일 예에 따른 MIP 기법을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 바와 같이, 도 16의 (a)는 큰 블록 인덱스 i에 대한 매트릭스 및 오프셋 벡터의 연산을 나타내고 있고, 도 16의 (b)는 작은 블록에 적용되는 샘플링된 매트릭스와 오프셋 벡터 연산을 나타내고 있다.
도 16과 같이, 큰 블록에 사용되었던 가중치 매트릭스를 서브 샘플링하여 얻은 서브 샘플링된 가중치 매트릭스 (Sub(Ak))와 큰 블록에 사용되었던 오프셋 벡터를 서브 샘플링하여 얻은 오프셋 벡터 (Sub(bk))를 각각 작은 블록에 대한 가중치 매메트릭스와 오프셋 벡터로 간주하여 기존의 MIP 절차를 적용할 수 있다.
여기서 서브 샘플링은 수평 방향(horizontal)과 수직 방향(vertical) 어느 한 쪽에만 적용될 수도 있고, 양쪽 방향 모두에 적용될 수 있다. 특히 서브 샘플링 팩터(sub-sampling factor)(예컨대, 2 중의 1 또는 4 중의 1)와 수직 또는 수평에 대한 샘플링 방향은 해당 블록의 너비(Width) 와 높이(Height)를 기반으로 설정될 수 있다.
또한, 본 실시예가 적용되는 MIP를 위한 인트라 예측 모드들의 수는 현재 블록의 사이즈를 기반으로 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, i) 현재 블록(코딩 블록 또는 변환 블록)의 높이이 및 너비가 각각 4인 경우, 35개의 인트라 예측 모드들(즉, 인트라 예측 모드 0 내지 34)이 가용할 수 있고, ii) 현재 블록의 높이 및 너비 둘 다 8 이하인 경우, 19개의 인트라 예측 모드들(즉, 인트라 예측 모드 0 내지 18)이 가용할 수 있고, iii) 그 외의 경우에는, 11개의 인트라 예측 모드들(즉, 인트라 예측 모드 0 내지 10)이 가용할 수 있다.
예를 들어, 현재 블록의 높이 및 너비가 각각 4인 경우를 블록 사이즈 타입 0이라고 하고, 현재 블록의 높이 및 너비 둘 다 8 이하인 경우를 블록 사이즈 타입 1이라고 하고, 그 외의 경우를 블록 사이즈 타입 2라고 할 때, MIP를 위한 인트라 예측 모드들의 수는 다음 표와 같이 정리될 수 있다.
Figure pct00052
큰 블록(예를 들어, block size type = 2)에 사용된 가중치 매트릭스와 오프셋 벡터를 작은 블록(예를 들어, block size = 0 또는 block size =1)에 적용하기 위해서는 다음 표와 같이 각 블록 사이즈 별로 가용한 인트라 예측 모드 수를 동일하게 적용할 수 있다.
Figure pct00053
또는, 아래 표 12와 같이 block size type 1과 2에만 MIP를 적용하고, block size type 1에서는 block size type2에서 정의된 가중치 매트릭스와 오프셋 벡터들 서브 샘플링하여 사용할 수 있다. 이를 통해 메모리를 효율적으로 절감 할 수 있다(50%).
Figure pct00054
이하의 도면은 본 명세서의 구체적인 일례를 설명하기 위해 작성되었다. 도면에 기재된 구체적인 장치의 명칭이나 구체적인 신호/메시지/필드의 명칭은 예시적으로 제시된 것이므로, 본 명세서의 기술적 특징이 이하의 도면에 사용된 구체적인 명칭에 제한되지 않는다.
이하, 표들은 상술된 실시예와 같이 현재 블록에 MIP를 적용할 때 MPM 도출을 생략하고, MPM과 관련된 신호 역시 시그널링 하지 않는 경우의 실험 결과를 나타낸다.
실험들은 JVET-N1010 에서 정의된 통상적인 테스트 조건에 따라 VTM 5.0 참조 소프트웨어에 기초하여 수행되었다.
Figure pct00055
Figure pct00056
Figure pct00057
도 17는 본 문서의 일 실시예에 따른 디코딩 장치에 의하여 수행될 수 있는 디코딩 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 17에 개시된 방법은 도 2에서 개시된 디코딩 장치(200)에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 17의 단계 S1700 ~ S1750은 도 2에 개시된 엔트로피 디코딩부(210) 및/또는 예측부(230)(구체적으로 인트라 예측부(231))에 의하여 수행될 수 있고, 도 17의 단계 S1760은 도 2에 개시된 가산부(240)에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 도 17에서 개시된 방법은 본 문서에서 상술한 실시예들을 포함할 수 있다. 따라서, 도 17에서는 상술한 실시예들과 중복되는 내용에 관해서 구체적인 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
도 17를 참조하면, 디코딩 장치는 비트스트림으로부터 현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 사용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보를 수신, 즉 비스트스림으로부터 획득할 수 있다(S1700).
이러한 플래그 정보는 intra_mip_flag와 같은 신택스로 코딩 유닛 신택스 정보에 포함되어 시그널링 될 수 있다.
디코딩 장치는 수신된 플래그 정보에 기초하여 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP) 모드 정보를 수신할 수 있다(S1710).
MIP 모드 정보는 intra_mip_mode_idx로 표현될 수 있고, intra_mip_flag가 1이면 시그널링될 수 있다. intra_mip_mode_idx는 현재 블록에 적용되는 MIP 모드를 지시하는 인덱스 정보일 수 있고, 이러한 인덱스 정보는 예측 샘플 생성 시 매트릭스를 도출하는데 사용될 수 있다.
또한, 일 예에 따라 코딩 유닛 신택스를 통해 매트릭스 기반 인트라 예측을 위한 입력 벡터가 트랜스포즈되는지 여부를 지시하는 플래그 정보, 예컨대, intra_mip_transposed_flag가 더 시그널링 될 수 있다.
디코딩 장치는 MIP 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 인트라 예측 샘플을 생성할 수 있다. 디코딩 장치는 인트라 예측 샘플을 생성하기 위하여 현재 블록의 주변 참조 샘플들 중 적어도 하나의 주변 참조 샘플을 도출할 수 있고, 주변 참조 샘플을 기반으로 예측 샘플들을 생성할 수 있다.
디코딩 장치는 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링을 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화하고, 바이 패스 방식으로 디코딩할 수 있다(S1720).
상술된 바와 같이, MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링의 최대 길이는 현재 블록의 크기에 따라 상이한 값으로 설정될 수 있다. 이러한 최대 길이는 표 2 또는 표 3과 같이 현재 블록의 크기에 따라 3가지 값으로 설정될 수 있고, 현재 블록의 폭 및 높이가 4인 경우 최대 길이가 가장 클 수 있다.
예를 들어, 표 2에서는 코딩 블록의 폭 및 높이가 4이면 이진화 최대 길이는 34로 설정되고, 표 3에서는 15로 설정될 수 있다.
또한, 이러한 MIP 모드 정보는 컨택스트 모델링 방식이 아닌 바이 패스 방식으로 디코딩될 수 있다.
한편, intra_mip_flag는 고정 길이 코드(Fixed Length Code)로 이진화될 수 있다.
MIP가 적용되면, 디코딩 장치는 현재 블록에 인접한 참조 샘플들을 다운 샘플링하여 축소된 경계 샘플들을 도출할 수 있다(S1730).
축소된 경계 샘플들은 참조 샘플들의 평균화에 의하여 다운 샘플링됨으로써 도출될 수 있다.
축소된 경계 샘플들은 현재 블록의 폭 및 높이가 4이면 4개가 도출되고, 나머지 다른 경우에는 8개의 샘플들이 도출될 수 있다.
다운 샘플링을 위한 평균화 절차는 현재 블록의 각 경계, 좌측 경계 또는 상측 경계에 적용될 수 있고, 이는 현재 블록의 경계에 인접한 주변 참조 샘플에 적용될 수 있다.
일 예에 따라, 현재 블록이 4x4 블록이면, 각 경계의 크기는 평균화 절차를 통해 2 개의 샘플로 축소될 수 있고, 현재 블록이 4x4 블록이 아니면, 각 경계 크기는 평균화 절차를 통해 4 개의 샘플로 축소될 수 있다.
그런 후, 디코딩 장치는 현재 블록의 크기와 인덱스 정보에 기초하여 도출된 MIP 매트릭스와 축소된 경계 샘플들과의 곱셈 연산에 기초하여 축소된 예측 샘플들을 도출할 수 있다(S1740).
MIP 매트릭스는 현재 블록의 크기와 수신된 인덱스 정보에 기초하여 도출될 수 있다.
MIP 매트릭스는 현재 블록의 크기에 따라 분류되는 세 개의 매트릭스 세트 중 어느 하나로부터 선택될 수 있고, 세 개의 매트릭스 세트 각각은 복수의 MIP 매트릭스를 포함할 수 있다.
즉, MIP를 위한 세 개의 매트릭스 세트가 설정될 수 있고, 각 매트릭스 세트는 복수의 매트릭스와 오프셋 벡터로 구성될 수 있다. 이러한 매트릭스 세트는 현재 블록의 크기에 따라 구분되어 적용될 수 있다.
예컨대, 4 × 4 인 블록에는 16 개의 행과 4 개의 열로 구성된 18개 또는 16개의 매트릭스 및 18개 또는 16개의 오프셋 벡터를 포함하는 매트릭스 세트가 적용될 수 있다. 인덱스 정보는 하나의 매트릭스 세트에 포함되어 있는 복수의 매트릭스 중 어느 하나를 지시하는 정보일 수 있다.
4 × 8, 8 × 4 및 8 × 8인 블록, 또는, 4 × H 또는 W × 4 인 블록에는 16 개의 행과 8 개의 열로 구성된 10 개 또는 8개의 매트릭스 및 10개 또는 8개의 오프셋 벡터를 포함하는 매트릭스 세트가 적용될 수 있다.
또는, 상술된 블록 이외의 블록 또는 높이 및 폭이 8 이상인 블록에는 64 개의 행과 8 개의 열로 구성된 6개의 매트릭스 및 6개의 오프셋 벡터를 포함하는 매트릭스 세트가 적용될 수 있다.
MIP 매트릭스와 축소된 경계 샘플들과의 곱셈 연산 후 오프셋을 더하는 연산에 기초하여 축소된 예측 샘플들, 즉 MIP 매트릭스가 적용된 예측 샘플들이 도출된다.
디코딩 장치는 축소된 예측 샘플들을 업 샘플링하여 현재 블록에 대한 인트라 예측 샘플들을 생성할 수 있다(S1750).
인트라 예측 샘플들은 축소된 예측 샘플들의 선형 보간에 의하여 업 샘플링될 수 있다.
보간 절차는 선형 보간 또는 이중 선형 보간 절차로 지칭될 수 있으며, 1) 수직 보간 및 2) 수평 보간의 두 가지 단계를 포함할 수있다.
W> = H이면, 수직 선형 보간이 먼저 적용될 수 있고, 이어서 수평 선형 보간이 적용될 수있다. W < H이면, 수평 선형 보간이 먼저 적용될 수 있고, 이어서 수직 선형 보간이 적용될 수있다. 4x4 블록의 경우 보간 절차가 생략될 수 있다.
디코딩 장치는 예측 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성할 수 있다(S1760).
일 실시예로, 디코딩 장치는 예측 모드에 따라 예측 샘플들을 바로 복원 샘플들로 이용할 수도 있고, 또는 상기 예측 샘플들에 레지듀얼 샘플들을 더하여 복원 샘플들을 생성할 수도 있다.
디코딩 장치는 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플이 존재하는 경우, 현재 블록에 대한 레지듀얼에 관한 정보를 수신할 수 있다. 레지듀얼에 관한 정보는 레지듀얼 샘플들에 관한 변환 계수를 포함할 수 있다. 디코딩 장치는 레지듀얼 정보를 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들(또는 레지듀얼 샘플 어레이)을 도출할 수 있다. 디코딩 장치는 예측 샘플들과 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성할 수 있고, 상기 복원 샘플들을 기반으로 복원 블록 또는 복원 픽처를 도출할 수 있다. 이후 디코딩 장치는 필요에 따라 주관적/객관적 화질을 향상시키기 위하여 디블록킹 필터링 및/또는 SAO 절차와 같은 인루프 필터링 절차를 상기 복원 픽처에 적용할 수 있음은 상술한 바와 같다.
도 18은 본 문서의 일 실시예에 따른 인코딩 장치에 의하여 수행될 수 있는 인코딩 방법을 개략적으로 나타내는 흐름도이다.
도 18에 개시된 방법은 도 1에서 개시된 인코딩 장치(100)에 의하여 수행될 수 있다. 구체적으로, 도 18의 단계 S1800 ~ S1830은 도 1에 개시된 예측부(120)(구체적으로 인트라 예측부(122))에 의하여 수행될 수 있고, 도 18의 단계 S1840은 도 1에 개시된 감산부(131)에 의하여 수행될 수 있고, 도 18의 단계 S1850 및 S1860은 도 1에 개시된 엔트로피 인코딩부(140)에 의하여 수행될 수 있다. 또한, 도 18에서 개시된 방법은 본 문서에서 상술한 실시예들을 포함할 수 있다. 따라서, 도 18에서는 상술한 실시예들과 중복되는 내용에 관해서 구체적인 설명을 생략하거나 간단히 하기로 한다.
도 18을 참조하면, 인코딩 장치는 현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 적용되는지 여부를 도출할 수 있다(S1800).
인코딩 장치는 현재 블록에 대한 최적의 예측 모드를 찾기 위하여 다양한 예측 기법을 적용해볼 수 있고, RDO (rate-distortion optimization)을 기반으로 최적의 인트라 예측 모드를 결정할 수 있다.
현재 블록에 MIP가 적용되는 것으로 결정되면, 인코딩 장치는 현재 블록에 인접한 참조 샘플들을 다운 샘플링하여 축소된 경계 샘플들을 도출할 수 있다(S1810).
축소된 경계 샘플들은 참조 샘플들의 평균화에 의하여 다운 샘플링됨으로써 도출될 수 있다.
축소된 경계 샘플들은 현재 블록의 폭 및 높이가 4이면 4개가 도출되고, 나머지 다른 경우에는 8개의 샘플들이 도출될 수 있다.
다운 샘플링을 위한 평균화 절차는 현재 블록의 각 경계, 좌측 경계 또는 상측 경계에 적용될 수 있고, 이는 현재 블록의 경계에 인접한 주변 참조 샘플에 적용될 수 있다.
일 예에 따라, 현재 블록이 4x4 블록이면, 각 경계의 크기는 평균화 절차를 통해 2 개의 샘플로 축소될 수 있고, 현재 블록이 4x4 블록이 아니면, 각 경계 크기는 평균화 절차를 통해 4 개의 샘플로 축소될 수 있다.
축소된 경계 샘플들이 도출되면, 인코딩 장치는 현재 블록의 크기에 기반하여 선택된 MIP 매트릭스와 축소된 경계 샘플들과의 곱셈 연산에 기초하여 축소된 예측 샘플들을 도출할 수 있다(S1820).
MIP 매트릭스는 현재 블록의 크기에 따라 분류되는 세 개의 매트릭스 세트 중 어느 하나로부터 선택될 수 있고, 세 개의 매트릭스 세트 각각은 복수의 MIP 매트릭스를 포함할 수 있다.
즉, MIP를 위한 세 개의 매트릭스 세트가 설정될 수 있고, 각 매트릭스 세트는 복수의 매트릭스와 오프셋 벡터로 구성될 수 있다. 이러한 매트릭스 세트는 현재 블록의 크기에 따라 구분되어 적용될 수 있다.
예컨대, 4 × 4 인 블록에는 16 개의 행과 4 개의 열로 구성된 18개 또는 16개의 매트릭스 및 18개 또는 16개의 오프셋 벡터를 포함하는 매트릭스 세트가 적용될 수 있다. 인덱스 정보는 하나의 매트릭스 세트에 포함되어 있는 복수의 매트릭스 중 어느 하나를 지시하는 정보일 수 있다.
4 × 8, 8 × 4 및 8 × 8인 블록, 또는, 4 × H 또는 W × 4 인 블록에는 16 개의 행과 8 개의 열로 구성된 10 개 또는 8개의 매트릭스 및 10개 또는 8개의 오프셋 벡터를 포함하는 매트릭스 세트가 적용될 수 있다.
또는, 상술된 블록 이외의 블록 또는 높이 및 폭이 8 이상인 블록에는 64 개의 행과 8 개의 열로 구성된 6개의 매트릭스 및 6개의 오프셋 벡터를 포함하는 매트릭스 세트가 적용될 수 있다.
MIP 매트릭스와 축소된 경계 샘플들과의 곱셈 연산 후 오프셋을 더하는 연산에 기초하여 축소된 예측 샘플들, 즉 MIP 매트릭스가 적용된 예측 샘플들이 도출될 수 있다.
그런 후, 인코딩 장치는 축소된 예측 샘플들을 업 샘플링하여 현재 블록에 대한 인트라 예측 샘플들을 생성할 수 있다(S1830).
인트라 예측 샘플들은 축소된 예측 샘플들의 선형 보간에 의하여 업 샘플링될 수 있다.
보간 절차는 선형 보간 또는 이중 선형 보간 절차로 지칭될 수 있으며, 1) 수직 보간 및 2) 수평 보간의 두 가지 단계를 포함할 수있다.
W> = H이면, 수직 선형 보간이 먼저 적용될 수 있고, 이어서 수평 선형 보간이 적용될 수있다. W < H이면, 수평 선형 보간이 먼저 적용될 수 있고, 이어서 수직 선형 보간이 적용될 수있다. 4x4 블록의 경우 보간 절차가 생략될 수 있다.
또한, 인코딩 장치는 현재 블록의 예측 샘플들과 현재 블록의 원본 샘플들을 기반으로, 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있다(S1840).
그리고, 인코딩 장치는 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링을 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화하고, 바이 패스 방식으로 인코딩할 수 있다(S1850).
상술된 바와 같이, MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링의 최대 길이는 현재 블록의 크기에 따라 상이한 값으로 설정될 수 있다. 이러한 최대 길이는 표 2 또는 표 3과 같이 현재 블록의 크기에 따라 3가지 값으로 설정될 수 있고, 현재 블록의 폭 및 높이가 4인 경우 최대 길이가 가장 클 수 있다.
예를 들어, 표 2에서는 코딩 블록의 폭 및 높이가 4이면 이진화 최대 길이는 34로 설정되고, 표 3에서는 15로 설정될 수 있다.
또한, 이러한 MIP 모드 정보는 컨택스트 모델링 방식이 아닌 바이 패스 방식으로 인코딩될 수 있다.
한편, intra_mip_flag는 고정 길이 코드(Fixed Length Code)로 이진화될 수 있다.
인코딩 장치는 레지듀얼 샘플들을 기반으로 현재 블록에 대한 레지듀얼 정보를 생성하고, 생성된 레지듀얼 정보 및 MIP가 적용되는지 여부를 지시하는 플래그 정보와 MIP 모드 정보를 포함하는 영상 정보를 비트스트림 형태로 출력할 수 있다(S1860).
여기서, 레지듀얼 정보는 레지듀얼 샘플들에 변환 및 양자화를 수행하여 도출된 양자화된 변환 계수들의 값 정보, 위치 정보, 변환 기법, 변환 커널, 양자화 파라미터 등의 정보를 포함할 수 있다.
MIP가 적용되는지 여부를 지시하는 플래그 정보는 intra_mip_flag와 같은 신택스로 코딩 유닛 신택스 정보에 포함되어 인코딩될 수 있다.
또한, MIP 모드 정보는 intra_mip_mode_idx로 표현될 수 있고, intra_mip_flag가 1일 때 인코딩될 수 있다. intra_mip_mode_idx는 현재 블록에 적용되는 MIP 모드를 지시하는 인덱스 정보일 수 있고, 이러한 인덱스 정보는 예측 샘플 생성 시 매트릭스를 도출하는데 사용될 수 있다. 인덱스 정보는 하나의 매트릭스 세트에 포함되어 있는 상기 복수의 MIP 매트릭스 중 어느 하나는 지시할 수 있다.
또한, 일 예에 따라 코딩 유닛 신택스를 통해 매트릭스 기반 인트라 예측을 위한 입력 벡터가 트랜스포즈되는지 여부를 지시하는 플래그 정보, 예컨대, intra_mip_transposed_flag가 더 시그널링 될 수 있다.
즉, 인코딩 장치는 상술한 현재 블록의 MIP 모드 정보 및/또는 레지듀얼 정보를 포함하는 영상 정보를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다.
비트스트림은 네트워크 또는 (디지털) 저장매체를 통하여 디코딩 장치로 전송될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다.
상술한 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 생성하는 과정은 도 1에서 개시된 인코딩 장치(100)의 인트라 예측부(122)에 의하여 수행될 수 있고, 레지듀얼 샘플들을 도출하는 과정은 도 1에서 개시된 인코딩 장치(100)의 감산부(131)에 의하여 수행될 수 있고, 레지듀얼 정보를 생성하고 인코딩하는 과정은 도 1에서 개시된 인코딩 장치(100)의 레지듀얼 처리부(130) 및 엔트로피 인코딩부(140)에 의하여 수행될 수 있다.
상술한 실시예에서, 방법들은 일련의 단계 또는 블록으로써 순서도를 기초로 설명되고 있지만, 본 문서의 실시예들은 단계들의 순서에 한정되는 것은 아니며, 어떤 단계는 상술한 바와 다른 단계와 다른 순서로 또는 동시에 발생할 수 있다. 또한, 당업자라면 순서도에 나타내어진 단계들이 배타적이지 않고, 다른 단계가 포함되거나 순서도의 하나 또는 그 이상의 단계가 본 문서의 범위에 영향을 미치지 않고 삭제될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 문서에 따른 방법은 소프트웨어 형태로 구현될 수 있으며, 본 문서에 따른 인코딩 장치 및/또는 디코딩 장치는 예를 들어 TV, 컴퓨터, 스마트폰, 셋톱박스, 디스플레이 장치 등의 영상 처리를 수행하는 장치에 포함될 수 있다.
본 문서에서 실시예들이 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리에 저장되고, 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 프로세서는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 즉, 본 문서에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 이 경우 구현을 위한 정보(ex. information on instructions) 또는 알고리즘이 디지털 저장 매체에 저장될 수 있다.
또한, 본 문서가 적용되는 디코딩 장치 및 인코딩 장치는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, VR(virtual reality) 장치, AR(argumente reality) 장치, 화상 전화 비디오 장치, 운송 수단 단말 (ex. 차량(자율주행차량 포함) 단말, 비행기 단말, 선박 단말 등) 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 문서가 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 문서에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 문서의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 문서의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.
도 19는 본 문서의 실시예들에 적용될 수 있는 비디오/영상 코딩 시스템의 예를 개략적으로 나타낸다.
도 19를 참조하면, 비디오/영상 코딩 시스템은 제1 장치(소스 디바이스) 및 제2 장치(수신 디바이스)를 포함할 수 있다. 소스 디바이스는 인코딩된 비디오(video)/영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스로 전달할 수 있다.
상기 소스 디바이스는 비디오 소스, 인코딩 장치, 전송부를 포함할 수 있다. 상기 수신 디바이스는 수신부, 디코딩 장치 및 렌더러를 포함할 수 있다. 상기 인코딩 장치는 비디오/영상 인코딩 장치라고 불릴 수 있고, 상기 디코딩 장치는 비디오/영상 디코딩 장치라고 불릴 수 있다. 송신기는 인코딩 장치에 포함될 수 있다. 수신기는 디코딩 장치에 포함될 수 있다. 렌더러는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
인코딩 장치는 입력 비디오/영상을 인코딩할 수 있다. 인코딩 장치는 압축 및 코딩 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 인코딩된 데이터(인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림(bitstream) 형태로 출력될 수 있다.
전송부는 비트스트림 형태로 출력된 인코딩된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스의 수신부로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부는 상기 비트스트림을 수신/추출하여 디코딩 장치로 전달할 수 있다.
디코딩 장치는 인코딩 장치의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 디코딩할 수 있다.
렌더러는 디코딩된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
도 20은 본 문서에서 개시된 실시예들이 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템의 예를 나타낸다.
도 20을 참조하면, 본 문서의 실시예들에 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 문서의 실시예들에 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
본 문서에 기재된 청구항들은 다양한 방식으로 조합될 수 있다. 예를 들어, 본 문서의 방법 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 문서의 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다. 또한, 본 문서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 장치로 구현될 수 있고, 본 문서의 방법 청구항의 기술적 특징과 장치 청구항의 기술적 특징이 조합되어 방법으로 구현될 수 있다. (Claims in the present description can be combined in a various way. For instance, technical features in method claims of the present description can be combined to be implemented or performed in an apparatus, and technical features in apparatus claims can be combined to be implemented or performed in a method. Further, technical features in method claim(s) and apparatus claim(s) can be combined to be implemented or performed in an apparatus. Further, technical features in method claim(s) and apparatus claim(s) can be combined to be implemented or performed in a method.)

Claims (15)

  1. 디코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 디코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 사용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보를 수신하는 단계와;
    상기 플래그 정보에 기초하여 상기 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP) 모드 정보를 수신하는 단계와;
    상기 MIP 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계와;
    상기 인트라 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링은 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링의 최대 길이는 상기 현재 블록의 크기에 따라 상이한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 최대 길이는 상기 현재 블록의 크기에 따라 3가지 값으로 설정되며,
    상기 현재 블록의 폭 및 높이가 4인 경우 상기 최대 길이가 가장 큰 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 MIP 모드 정보는 바이 패스 방식으로 디코딩되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 MIP 모드 정보는 상기 현재 블록에 적용되는 MIP 모드를 지시하는 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록에 인접한 참조 샘플들을 다운 샘플링하여 축소된 경계 샘플들을 도출하는 단계와;
    상기 축소된 경계 샘플들과 MIP 매트릭스의 곱셈 연산에 기초하여 축소된 예측 샘플을 도출하는 단계와;
    상기 축소된 예측 샘플들을 업 샘플링하여 상기 현재 블록에 대한 상기 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 MIP 매트릭스는 상기 현재 블록의 크기와 상기 인덱스 정보에 기초하여 도출되는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 MIP 매트릭스는 상기 현재 블록의 크기에 따라 분류되는 세 개의 매트릭스 세트 중 어느 하나로부터 선택되고,
    상기 세 개의 매트릭스 세트 각각은 복수의 MIP 매트릭스를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 디코딩 방법.
  9. 인코딩 장치에 의하여 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서,
    현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 적용되는지 여부를 도출하는 단계와;
    상기 현재 블록에 상기 MIP가 적용되면, 상기 MIP를 기반으로 현재 블록의 인트라 예측 샘플들을 도출하는 단계와;
    상기 인트라 예측 샘플들에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼 샘플들을 도출하는 단계;
    상기 레지듀얼 샘플에 대한 정보 및 상기 MIP에 대한 정보를 인코딩하는 단계를 포함하되,
    상기 MIP에 대한 정보는 상기 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP) 모드 정보를 포함하고,
    상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링은 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링의 최대 길이는 상기 현재 블록의 크기에 따라 상이한 값으로 설정되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 최대 길이는 상기 현재 블록의 크기에 따라 3가지 값으로 설정되며,
    상기 현재 블록의 폭 및 높이가 4인 경우 상기 최대 길이가 가장 큰 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 MIP 모드 정보는 바이 패스 방식으로 인코딩되는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 MIP 매트릭스는 상기 현재 블록의 크기에 따라 분류되는 세 개의 매트릭스 세트 중 어느 하나로부터 선택되고,
    상기 세 개의 매트릭스 세트 각각은 복수의 MIP 매트릭스를 포함하고,
    상기 MIP 모드 정보는 하나의 매트릭스 세트에 포함되어 있는 상기 복수의 MIP 매트릭스 중 어느 하나를 지시하는 인덱스 정보인 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계는,
    상기 현재 블록에 인접한 참조 샘플들을 다운 샘플링하여 축소된 경계 샘플들을 도출하는 단계와;
    상기 축소된 경계 샘플들과 MIP 매트릭스의 곱셈 연산에 기초하여 축소된 예측 샘플을 도출하는 단계와;
    상기 축소된 예측 샘플들을 업 샘플링하여 상기 현재 블록에 대한 상기 인트라 예측 샘플들을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 인코딩 방법.
  15. 컴퓨터 판독 가능한 디지털 저장 매체로서, 디코딩 장치에 의하여 영상 디코딩 방법을 수행하도록 야기하는 인코딩된 영상 정보가 저장된 디지털 저장 매체에 있어서,
    상기 영상 디코딩 방법은,
    현재 블록에 대해 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP)이 사용되는지 여부를 나타내는 플래그 정보를 수신하는 단계와;
    상기 플래그 정보에 기초하여 상기 매트릭스 기반 인트라 예측(MIP) 모드 정보를 수신하는 단계와;
    상기 MIP 모드 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 대한 인트라 예측 샘플을 생성하는 단계와;
    상기 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록에 대한 복원 샘플들을 생성하는 단계를 포함하되,
    상기 MIP 모드 정보에 대한 신택스 요소 빈 스트링은 트런케이티드 이진화 방식에 의하여 이진화되는 것을 특징으로 하는 디지털 저장 매체.
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