KR20220017373A - 비디오 데이터의 패치북 기반 부호화 및 복호화를 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

비디오 데이터의 패치북 기반 부호화 및 복호화를 위한 방법 및 장치를 개시한다. 비디오 데이터의 복호화 방법은 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계, 및 상기 블록에 대한 하나 이상의 인덱스 값들을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 인덱스 값들 각각은 상기 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 지시한다. 상기 복호화 방법은 상기 블록에 대한 상기 패치북 리스트 및 상기 인덱스 값들에 기초하여 상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계를 더 포함한다.

Description

비디오 데이터의 패치북 기반 부호화 및 복호화를 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR PATCHBOOK-BASED ENCODING AND DECODING OF VIDEO DATA}

본 발명은 비디오 데이터의 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 비디오 데이터의 패치북 기반 부호화 및 복호화를 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

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.

따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다.

영상의 크기 및 해상도, 프레임율이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다. 특히, 애니메이션, 컴퓨터 그래픽스와 같은 스크린 콘텐츠 비디오에 대한 보다 효율적인 부호화 및 복호화 기술들이 필요하다.

본 개시는 비디오 데이터에서 텍스처 유사성을 이용하여 부호화 효율을 개선할 수 있는 새로운 코딩 툴을 제시한다.

본 개시의 일 측면에 따르면, 비디오 데이터를 부호화 방법은 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계, 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 하나 이상의 인덱스 값들을 결정하는 단계, 및 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 상기 인덱스 값들을 부호화하는 단계를 포함한다. 상기 인덱스 값들 각각은 상기 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 비디오 데이터의 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 지시한다. 패치북은 비디오 데이터의 프레임(들)에 빈번하게 등장하는 텍스처를 가진 블록이다.

상기 방법은 상기 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들을 생성하는 단계, 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하는 단계, 및 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 부호화하는 단계를 더 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 픽셀들의 서브세트들은, 잔차 값들의 도움없이, 상기 패치북 리스트 및 상기 인덱스 값들에 기초하여 비디오 복호화기에 의해 재구성될 수 있으며, 따라서 잔차 값들을 부호화하는 것을 포함한 전술한 단계들은 생략될 수 있다.

본 개시의 다른 측면에 따르면, 비디오 데이터를 복호화하는 방법은 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계; 및 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 하나 이상의 인덱스 값들을 결정하는 단계를 포함한다. 상기 인덱스 값들 각각은 상기 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 비디오 데이터의 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 지시한다. 상기 방법은 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 상기 패치북 리스트 및 상기 인덱스 값들에 기초하여 상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계를 더 포함한다.

상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계는, 상기 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들을 생성하는 단계; 비트스트림으로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하는 단계; 및 상기 예측 값들에 상기 잔차 값들을 가산하는 단계를 포함할 수 있다. 대안적으로, 상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계는, 비트스트림으로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하는 것 없이, 상기 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 복원된 샘플 값들을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 부호화 방법 및 복호화 방법은 각각 비디오 부호화 장치 및 비디오 복호화 장치에 의해 수행되거나 구현될 수 있다. 그러한 장치는 메모리 및 하나 이상의 프로세서를 포함하며, 하나 이상의 프로세서는 전술한 부호화 방법의 단계들 또는 전술한 복호화 방법의 단계들을 수행하도록 구성될 수 있다.

도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 비디오 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 복수의 인트라 예측 모드들을 나타낸 도면이다.
도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측 모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 비디오 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 5는 본 개시의 일 측면에 따른, 비디오 데이터를 코딩하기 위한 패치북 리스트를 예시하는 개념도이다.
도 6은 본 개시의 일 측면에 따른, 1-CTU 지연 WPP가 활성화된 경우에 패치북 예측 리스트의 초기화를 설명하기 위한 개념도이다.
도 7은 본 개시의 일 측면에 따른, 비디오 데이터의 블록(들)을 코딩하기 위한 패치북 리스트를 구성하는 일 예를 예시하는 개념도이다.
도 8은 인트라 예측 코딩된 현재 블록과 주변 블록들의 움직임 벡터들을 예시한다.
도 9는 8×4 사이즈의 복원 블록과 관련된 잔차 블록을 예시한다.
도 10은 본 개시의 일 측면에 따른, 비디오 데이터의 블록의 각 서브세트에 패치북 리스트의 인덱스가 할당되는 것을 예시한다.
도 11은 패치북들의 사이즈가 모두 동일한 경우에, 패치북 인덱스 맵을 코딩을 위한 스캐닝 순서들을 예시한다.
도 12은 다양한 사이즈의 패치북들이 이용 가능한 경우에, 패치북 인덱스 맵을 코딩을 위한 스캐닝 순서들을 예시하는 도면이다.
도 13은 본 개시의 일 측면에 따른, 패치북 기반 코딩 기술을 이용한 비디오 데이터의 부호화 방법을 예시한 흐름도이다.
도 14는 본 개시의 일 측면에 따른, 패치북 기반 코딩 기술을 이용한 비디오 데이터의 복호화 방법을 예시한 흐름도이다.

이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성 요소들에 식별 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

본 개시는 비디오 프레임 내에서 텍스처의 원거리 유사성을 이용할 수 있는 새로운 코딩 툴인 패치북 예측 모드(patch-book prediction mode)를 개시한다.

패치북 예측 모드에서, 부호화기와 복호화기는 빈번하게 등장하는 텍스처를 가진 블록인 패치북들을 인덱스들에 매핑한 패치북 리스트를 이용하여, 코딩 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 패치북 리스트를 구성한 후, 부호화기는 패치북 리스트로부터 현재의 코딩 블록에 대해 적합한 하나 혹은 그 이상의 패치북을 결정하여 해당 패치북의 인덱스를 시그널링하고, 복호화기는 비트스트림으로부터 파싱되는 패치북의 인덱스에 의해 식별되는 패치북의 값들을 이용하여 코딩 블록의 픽셀 값들을 예측한다. 패치북 예측 모드에서 블록을 코딩하는 것의 일부로서, 비디오 부호화기 및 복호화기는 블록에 대하여 이용되어야 할 패치북 리스트를 먼저 결정할 수 있다. 그 다음으로, 패치북 리스트의 어느 엔트리들이 블록의 픽셀들(샘플들)을 예측하거나 복원하기 위하여 이용되어야 하는지를 표시하기 위해, 블록에 대한 패치북 인덱스들이 코딩될 수 있다.

도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 비디오 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1을 참조하여 비디오 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.

비디오 부호화 장치는 픽쳐 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.

비디오 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.

하나의 영상(비디오)는 복수의 픽쳐들로 구성된다. 각 픽쳐들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽쳐는 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, 하나의 픽쳐들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽쳐 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽쳐 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽쳐가 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.

픽쳐 분할부(110)는 CTU(Coding Tree Unit)의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 비디오 복호화 장치로 전달된다.

픽쳐 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽쳐(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU(Coding Tree Unit)들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다.

트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 지칭될 수 있다.

도 2는 QTBTTT 분할 트리 구조를 보인다. 도 2에서 보는 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 비디오 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 비디오 복호화 장치로 시그널링된다. 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, 비디오 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.

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 비디오 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.

CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다. QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.

예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다.

일반적으로, 픽쳐 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 일반적으로 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽쳐로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽쳐 이전에 코딩된 픽쳐로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.

인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽쳐 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.

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 높이가 너비보다 큰 직사각형 형태일 때 이용 가능하다.

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.

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 비디오 복호화 장치로 전달된다.

인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 통해 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽쳐보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽쳐 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽쳐 내의 현재블록과 참조픽쳐 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(motion vector)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 모션 벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽쳐에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 비디오 복호화 장치로 전달된다.

예측부(120)는 인트라 블록 카피(intra block copy; IBC) 모드를 더 사용할 수도 있다. IBC 모드에서, 예측부(120)는 인트라 예측 모드에서와 같이 코딩되고 있는 블록과 동일한 프레임 또는 픽쳐에서 예측 블록을 검색하지만, 예측부(120)는 보통 픽셀들의 이웃하는 행들 및 열들 뿐만 아니라 더 넓은 검색 영역을 검색할 수 있다. IBC 모드에서, 예측부(120)는 예측되고 있는 블록과 동일한 프레임 또는 픽쳐 내의 예측 블록을 식별하기 위해, (모션 벡터로도 지칭되는) 블록 벡터를 결정할 수도 있다. 블록 벡터는 x-컴포넌트 및 y-컴포넌트를 포함하고, 여기서 x-컴포넌트는 예측되고 있는 비디오 블록과 예측 블록 간의 수평 변위를 식별하며, y-컴포넌트는 예측되고 있는 비디오 블록과 예측 블록 간의 수직 변위를 식별한다. 비디오 복호화 장치가 비디오 부호화 장치에 의해 선택된 동일한 예측 블록을 식별할 수 있도록, 결정된 블록 벡터는 비트스트림에서 시그널링된다.

감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.

변환부(140)는 잔차블록을 하나 이상의 변환블록들로 나누고, 변환을 하나 이상의 변환 블록들에 적용하여, 변환블록들의 잔차 값들을 픽셀 도메인에서 주파수 도메인으로 변환한다. 주파수 도메인에서, 변환된 블록들은 하나 이상의 변환 계수 값들을 포함하는 계수 블록들이라고 지칭된다. 변환에는 2차원 변환 커널이 사용될 수 있으며, 수평 방향 변환과 수직 방향 방향에 각각 1차원 변환 커널이 사용될 수도 있다. 변환 커널은 이산 코사인 변환(DCT), 이산 사인 변환(DST) 등에 기반할 수 있다.

변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차 신호들을 변환할 수 있다. 또한, 변환부(140)는 잔차블록을 수평 혹은 수직 방향으로 2개의 서브블록으로 분할하고, 변환을 2개의 서브블록 중 하나에만 수행할 수 있다. 따라서, 변환 블록의 사이즈는 잔차 블록의 사이즈(따라서 예측블록의 사이즈)와 상이할 수도 있다. 변환이 수행되지 않는 서브블록에는 논-제로 잔차 샘플 값들이 존재하지 않거나 매우 희소할 수 있다. 변환이 수행되지 않는 서브블록의 잔차 샘플들은 시그널링되지 않으며, 비디오 복호화 장치에 의해 모두 "0"으로 간주될 수 있다. 분할 방향과 분할 비율에 따라 여러 파티션 타입들이 존재할 수 있다. 변환부(140)는 잔차블록의 코딩 모드(혹은 변환 모드)에 관한 정보(예컨대, 잔차 블록을 변환하였는지 아니면 잔차 서브블록을 변환하였는지를 나타내는 정보, 잔차블록을 서브블록들로 분할하기 위해 선택된 파티션 타입을 나타내는 정보, 변환이 수행되는 서브블록을 식별하는 정보 등을 포함하는 정보)를 엔트로피 부호화부(155)에 제공할 수 있다. 엔트로피 부호화부(155)는 잔차블록의 코딩 모드(혹은 변환 모드)에 관한 정보를 부호화할 수 있다.

양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 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.

재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다. 재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 통해 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.

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.

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, 비디오 복호화 장치가 비디오 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(참조픽쳐 및 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다.

역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.

가산부(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀로서 사용된다.

필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 필터부(180)는 디블록킹 필터(182)와 SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184)를 포함할 수 있다.

디블록킹 필터(180)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다.

디블록킹 필터(182) 및 SAO 필터(184)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽쳐 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽쳐는 이후에 부호화하고자 하는 픽쳐 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.

도 4는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 비디오 복호화 장치의 예시적인 기능 블록도이다. 이하에서는 도 4를 참조하여 비디오 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.

비디오 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(410), 재정렬부(415), 역양자화부(420), 역변환부(430), 예측부(440), 가산기(450), 필터부(460) 및 메모리(470)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1의 비디오 부호화 장치와 마찬가지로, 비디오 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.

엔트로피 복호화부(410)는 비디오 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.

엔트로피 복호화부(410)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽쳐를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.

예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(MTT_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이를 통해 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.

또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, 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.

다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.

한편, 엔트로피 복호화부(410)는 트리 구조의 분할을 통해 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(410)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 엘리먼트를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(410)는 인터 예측정보에 대한 신택스 엘리먼트, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽쳐를 나타내는 정보를 추출한다.

한편, 엔트로피 복호화부(410)는 잔차블록의 코딩 모드에 관한 정보(예컨대, 잔차블록이 부호화되었는지 잔차블록의 서브블록만이 부호화되었는지 여부에 관한 정보, 잔차블록을 서브블록들로 분할하기 위해 선택된 파티션 타입을 나타내는 정보, 부호화된 잔차 서브블록을 식별하는 정보, 양자화 파라미터 등)를 비트스트림으로부터 추출한다. 또한, 엔트로피 복호화부(410)는 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.

재정렬부(415)는, 비디오 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(410)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.

역양자화부(420)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 역변환부(430)는, 잔차블록의 코딩 모드에 관한 정보를 기초로, 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 복원된 잔차블록을 생성한다.

역변환부(430)는, 잔차블록의 코딩 모드에 관한 정보가 비디오 부호화 장치에서 현재블록의 잔차블록이 부호화되었다고 지시하는 경우에, 역양자화된 변환계수들에 대해 현재블록의 사이즈(따라서, 복원될 잔차블록의 사이즈)를 변환 단위로 사용하여 역변환을 수행하여 현재블록에 대한 복원된 잔차블록을 생성한다.

또한, 역변환부(430)는, 잔차블록의 코딩 모드에 관한 정보가 비디오 부호화 장치에서 잔차블록의 하나의 서브블록만이 부호화되었다고 지시하는 경우에, 역양자화된 변환계수들에 대해, 변환된 서브블록의 사이즈를 변환 단위로 사용하여, 역변환을 수행하여 변환된 서브블록에 대한 잔차신호들을 복원하고, 비변환된 서브블록에 대한 잔차신호들을 "0" 값으로 채움으로써, 현재블록에 대한 복원된 잔차블록을 생성한다.

예측부(440)는 인트라 예측부(442) 및 인터 예측부(444)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(442)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(444)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.

인트라 예측부(442)는 엔트로피 복호화부(410)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 엘리먼트로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.

인터 예측부(444)는 엔트로피 복호화부(410)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 엘리먼트를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽쳐를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽쳐를 이용하여 현재블록을 예측한다.

예측부(440)는 인트라 블록 카피(intra block copy; IBC) 모드를 더 사용할 수도 있다. IBC 모드에서, 예측부(440)는 인트라 예측 모드에서와 같이 코딩되고 있는 블록과 동일한 프레임 또는 픽쳐에서 예측 블록을 검색하지만, 예측부(4400)는 보통 픽셀들의 이웃하는 행들 및 열들 뿐만 아니라 더 넓은 검색 영역을 검색할 수 있다. IBC 모드에서, 예측부(440)는 예측되고 있는 블록과 동일한 프레임 또는 픽쳐 내의 예측 블록을 식별하기 위해, (모션 벡터로도 지칭되는) 블록 벡터를 결정할 수도 있다. 예측부(440)는 비디오 부호화 장치에 의해 선택된 동일한 예측 블록을 식별하기 위해, 엔트로피 복호화부(410)가 비트스트림으로부터 복호화한 블록 벡터를 이용할 수도 있다.

가산기(450)는 역변환부로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.

필터부(460)는 디블록킹 필터(462) 및 SAO 필터(464)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(462)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)를 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(464)는 손실 부호화(lossy coding)으로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. 디블록킹 필터(462) 및 SAO 필터(464)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(470)에 저장된다. 한 픽쳐 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽쳐는 이후에 부호화하고자 하는 픽쳐 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조 픽쳐로 사용된다.

본 출원은 비디오 프레임 내에서 텍스처 유사성을 이용하는 새로운 코딩 툴을 개시한다. 이미지 내의 텍스처 유사성은, 단순한 형태나 텍스처 반복이 자주 발생하는 스크린 콘텐츠 비디오뿐만 아니라, 반복적인 텍스처나 패턴을 가진 많은 실제 픽쳐들(예컨대, 배경으로 벽지가 있는 픽쳐)에서도 발견될 수 있다.

인트라 예측 기법은 주변 블록들로부터의 블록 예측에 의해 실현되며, 인접하지 않은 블록들의 원거리 유사성은 고려되지 않는다. 인트라 블록 카피(IBC)는 동일 프레임 내 또는 슬라이스 단위 내의 영역에서, 이미 복원된 샘플들 중 부호화 중인 블록과 가장 유사한 블록을 예측 블록으로 사용하는 기술이다. IBC는 텍스처 반복 등이 자주 일어나는 픽쳐들에 대하여 예측 성능을 높일 수 있다. 메모리 소비 및 복호화기의 복잡도를 낮추기 위해 VVC 표준에 구현된 IBC 기술은 현재 CTU 영역과 왼쪽 CTU의 일부 영역만이 포함될 수 있는, 가상 버퍼(virtual Buffer)라고 불리는 미리 정의된 영역내에서만 IBC 참조블록을 검색하도록 규정하고 있다. 따라서, 인트라 블록 카피(IBC)는, 원거리 유사성을 고려하지 않는 인트라 예측 기법의 단점을 어느정도 해소할 수 있으나, 참조블록의 탐색 범위의 제약으로 인해 여전히 원거리 유사성의 활용에 제약이 있다. 유사하게, 인터 예측 기법에서도, 부호화기의 복잡도를 낮추고 큰 움직임벡터의 시그널링을 피하기 위해, 참조 블록의 탐색 범위에 제약을 둔다.

이제 비디오 프레임 내에서 텍스처의 원거리 유사성을 이용할 수 있는 새로운 코딩 툴인 패치북 예측 모드(patch-book prediction mode)이 제시된다.

패치북 예측 모드에서, 부호화기와 복호화기는 비디오 데이터의 프레임(들)에 빈번하게 등장하는 텍스처를 가진 블록인 패치북들을 인덱스들에 매핑한 패치북 리스트를 이용하여, 코딩 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 패치북 리스트를 구성한 후, 부호화기는 패치북 리스트로부터 현재의 코딩 블록에 대해 적합한 하나 혹은 그 이상의 패치북을 결정하여 해당 패치북의 인덱스를 시그널링하고, 복호화기는 비트스트림으로부터 파싱되는 인덱스로부터 패치북을 식별하고, 식별된 패치북 내에 정의된 컬러 값들을 이용하여 코딩 블록의 픽셀 값들을 예측한다.

패치북 예측 모드로 예측되는 코딩 블록의 픽셀들에 대해 패치북의 인덱스들에 후속하여 잔차 값들이 시그널링될 수 있다. 따라서 인덱스에 의해 식별되는 패치북에 정의된 컬러 값들을 이용하여 얻어진 예측 값들에 잔차 값들이 가산되어 코딩 블록의 픽셀들이 복원될 수 있다. 대안적으로, 패치북 예측 모드로 예측되는 코딩 블록의 픽셀들에 대해서는 잔차 값들이 시그널링되지 않을 수 있고, 따라서 패치북의 인덱스에 의해 식별되는 패치북의 값들에 의해 코딩 블록의 픽셀들이 직접 복원될 수 있다. 일부 실시예에서, 1-bit 플래그를 이용하여, 잔차 값들의 시그널링 여부가 제어될 수 있다.

도 5는 본 개시의 일 측면에 따른, 비디오 데이터를 코딩하기 위한 패치북 리스트를 예시하는 개념도이다.

패치북 리스트는 인덱스들에 매칭된 복수의 패치북을 가진다. 패치북의 각 엘리먼트는, <R, G, B>, <Y, Cb, Cr> 혹은 <Y, Co, Cg>과 같이, 주어진 색공간의 각 컬러 성분들의 값들을 가질 수 있다. 따라서, 하나의 인덱스 값에 의해 식별되는 하나의 N×M 사이즈의 패치북은 N×M개의 픽셀들 각각에 대한 3개의 컬러 성분 값들을 가진 N×M개의 엘리먼트를 포함할 수 있다. 대안적으로, 각 컬러 성분별로 패치북 리스트가 사용되거나 루마 성분과 크로마 성분에 대해 각각의 패치북 리스트가 구성될 수도 있다. 따라서, 각 컬러 성분별로 혹은 루마 성분과 크로마 성분에 대해 개별적으로 인덱스가 시그널링될 수 있다.

일 예로, 루마와 크로마 성분 간에 CU 파티셔닝이 상이한 듀얼 트리(Dual Tree)를 사용하는 슬라이스의 경우, 각 컬러 성분별 패치북 리스트(예컨대, Y 패치북 리스트, Cb 패치북 리스트, Cr 패치북 리스트)가 사용되거나 두 개의 패치북 리스트(예컨대, Y 패치북 리스트, Cb/Cr 패치북 리스트)가 사용될 수 있다. 단일 트리(Single Tree)의 경우, 각 패치북에 모든 컬러 성분(Y, Cb, Cr) 값들이 포함된 하나의 패치북 리스트가 사용될 수 있다. 모노크롬(monochrome)의 경우, 하나의 패치북 리스트가 사용될 수 있다.

패치북들은 미리 정의된 하나의 사이즈(예를 들어, 4×4)를 가질 수 있다. 패치북의 사이즈는 주어진 픽쳐에 대해 허용되는 최소 CU의 사이즈와 동일하거나 그보다 작을 수 있다. 대안적으로, 다양한 사이즈(예를 들어, 4×4, 8×8, 16×16 등)의 패치북들이 사용될 수 있다. 또한, 패치북은 너비와 높이가 상이한 비정방형일 수도 있다. 가장 큰 패치북은 CTU와 동일한 사이즈일 수 있으며, 가장 작은 패치북은 주어진 픽쳐에 대해 허용되는 최소 CU의 사이즈와 동일하거나 그보다 작을 수 있다. 심지어, 1×1 사이즈의 패치북이 픽셀 레벨의 값을 예측하는 데에 사용될 수도 있다. 따라서 패치북 예측 모드로 예측되는 CU에 대해, 하나의 패치북을 지시하는 하나의 인덱스가 시그널링되거나 복수의 패치북들을 지시하는 복수의 인덱스들이 시그널링될 수 있다. 따라서, CU 내 샘플들의 서브세트들 각각의 예측 값들은 상이한 패치북에 정의된 칼라 값들에 기초하여 결정될 수도 있다. 또한, 크로마 서브샘플링 포맷에 따라 컬러 성분별 패치북 리스트의 사이즈가 상이할 수 있다. 일 예로, 4:2:0 포맷의 경우에, 크로마 성분들에 대한 패치북들의 사이즈는 루마 성분에 대한 패치북의 사이즈의 절반일 수 있다. 도 5의 (b)에 보인 루마 성분과 크로마 성분들의 패치북들의 사이즈는 각각 N×M 및 L×K이며, L=M/2, K=N/2 이다.

패치북 예측 모드에서 블록을 코딩하는 것의 일부로서, 비디오 부호화기 및 복호화기는 블록에 대하여 이용되어야 할 패치북 리스트를 먼저 결정할 수 있다. 그 다음으로, 패치북 리스트의 어느 엔트리들이 블록의 픽셀들(샘플들)을 예측하거나 복원하기 위하여 이용되어야 하는지를 표시하기 위해, 블록에 대한 패치북 인덱스들이 코딩될 수 있다. 또한, 블록에 대해 결정된 인덱스들의 개수를 나타내는 데이터가 코딩될 수도 있다.

1. 패치북의 예측 부호화

이전에 패치북 기반으로 코딩된 블록으로부터 현재의 블록을 위한 패치북 리스트를 예측하기 위해, 패치북 예측 리스트("패치북 예측자"로도 지칭됨)가 도입될 수 있다.

패치북 예측 리스트는 비디오 데이터의 블록(예컨대, CU, PU 등) 또는 블록들의 그룹(예컨대, 픽쳐, 슬라이스, CTU 등) 마다 업데이트될 수 있다. 후속 블록 또는 블록들의 그룹에 대한 패치북 예측 리스트는 이전에 이용된 패치북 예측 리스트를 업데이트함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 비디오 부호화기와 복호화기는 현재의 블록 또는 블록들의 그룹을 패치북 모드로 코딩한 후, 현재의 패치북 리스트를 사용하여 패치북 예측 리스트를 업데이트할 수 있다. 현재의 패치북 리스트에서 사용된 패치북 엔트리들이 새로운 패치북 예측 리스트에 삽입되며, 현재의 패치북 리스트에서 사용되지 않는 이전 패치북 예측 리스트의 엔트리들은 패치북 예측 리스트의 허용된 최대 크기에 도달할 때까지 새로운 패치북 예측 리스트의 새로운 엔트리들 다음 위치에 추가될 수 있다.

패치북 예측 리스트를 초기화하는 것은 비디오 블록들의 그룹(예컨대, 픽쳐, 서브픽쳐, 슬라이스 혹은 타일 등)의 첫 번째 블록에 대한 패치북 예측 리스트를 생성하는 프로세스를 지칭한다. 첫 번째 블록의 경우, 이전에 이용된 패치북 예측 리스트는 이용가능하지 않으므로, 첫 번째 블록을 위한 패치북 예측 리스트는 0으로 초기화될 수 있다. 따라서, 첫 번째 블록을 위한 패치북 리스트의 엔트리들은 부호화기에 의해 명시적으로 시그널링되는 새로운 엔트리들일 수 있다.

또한, WPP(Wavefront Parallel Processing)이 활성화된 경우에, CTU 행들의 병렬 처리를 위해 각 CTU 행(row)의 첫 CTU(또는 VPDU)에서 패치북 예측 리스트가 초기화되어야 할 수 있다. 이때, 패치북 예측 리스트를 0으로 초기화하는 대신에, 현재 CTU 행의 상단에 위치한 이미 복호화가 완료된 CTU 또는 VPDU의 패치북 데이터를 사용하여 현재 CTU 행의 첫 CTU(또는 VPDU)을 위한 패치북 예측 리스트가 초기화될 수도 있다. 즉, 상단 CTU 행의 이미 복호화된 CTU의 패치북 예측 리스트가 그대로 현재 CTU 행의 첫 번째 CTU의 패치북 예측 리스트로 사용될 수도 있다. 일 예로, 도 6과 같이, 1-CTU 지연 WPP(즉, 4-VPDU 지연 WPP )가 사용된 경우에, 이전 CTU 행에서 이미 복호화가 완료된 마지막 VPDU(즉, 현재 CTU의 상단 CTU)의 패치북 예측 리스트를 사용하여 현재 CTU행의 첫 번째 CTU의 패치북 리스트를 구성하기 위한 패치북 예측 리스트를 초기화 할 수 있다.

현재의 블록 또는 블록들의 그룹을 위한 패치북 리스트의 엔트리들은 패치북 예측 리스트에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 패치북 예측 리스트 내 엔트리들 중 어느 엔트리들이 현재의 패치북 리스트에 사용되어야 하는지를 표시하기 위하여, 비디오 부호화기는 엔트리마다 2진 플래그("재사용 플래그"로도 지칭될 수 있음)를 시그널링할 수 있다. "1" 값의 2진 플래그는 관련된 엔트리가 현재의 패치북 리스트에 사용됨을 표시하며, "0" 값의 2진 플래그는 관련된 엔트리가 현재의 패치북 리스트에 사용되지 않음을 표시할 수 있다. 2진 플래그들의 스트링은 인덱스 벡터(index vector)로 지칭될 수도 있다. 인덱스 벡터는 (0 또는 1의 빈들의) 연속-길이 부호화(run-length coding)를 이용하여 비트스트림에서 전송될 수 있다.

비디오 복호화기는 비트스트림으로부터 인덱스 벡터를 파싱하여, 패치북 예측 리스트 내 패치북들 중 인덱스 벡터에 의해 특정되는 패치북들(즉, 재사용되는 패치북들)을 현재의 패치북 리스트에 삽입할 수 있다.

현재의 블록 또는 블록들의 그룹을 코딩하기 위한 패치북 리스트는 또한 (예컨대, 인덱스 벡터와는 별개로) 명시적으로 코딩되거나 암시적으로 결정되는 하나 이상의 새로운 패치북 엔트리들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 새로운 패치북들은 재사용되는 패치북들에 후속하여 현재의 패치북 리스트에 추가될 수 있다.

도 7은 본 개시의 일 측면에 따른, 비디오 데이터의 블록(들)을 코딩하기 위한 패치북 리스트를 구성하는 일 예를 예시하는 개념도이다. 도 7의 예에서, 패치북 예측 리스트는 8개의 엔트리를 가진다. 인덱스 벡터는, 패치북 예측 리스트의 첫 번째 엔트리 및 다섯 번째 엔트리(즉, 인덱스 0와 인덱스 4를 가지는 엔트리들)가 현재의 패치북 리스트에 포함되며 나머지 엔트리들(즉, 인덱스 1-3, 5-6을 가지는 엔트리들)이 현재의 패치북 리스트에 포함되는 않는다는 것을 표시한다.

패치북 예측 리스트로부터 재사용되는 엔트리 개수가 인덱스 벡터와 별도로 시그널링될 수도 있다. 또한, 현재의 패치북 리스트의 크기(즉, 엔트리들의 최대 개수) 혹은 현재의 패치북 리스트에서 사용할 새로운 패치북들의 개수가 시그널링될 수도 있다. 일부의 경우에, 새로운 패치북들의 존부를 표시하는 플래그가 코딩될 수도 있다.

도 7에 예시된 패치북 리스트에서, 인덱스 2과 인덱스 3에 대응되는 패치북들은 패치북 예측 리스트상의 엔트리가 아닌, 부호화기에 의해 명시적으로 시그널링되거나 복호화기에 의해 암시적으로 결정되는 새로운 엔트리들이다. 인덱스 벡터에 의해 패치북 리스트의 모든 엔트리들이 채워지는 경우에는 새로운 패치북 엔트리를 표시하는 신택스 엘리먼트들의 코딩은 스킵될 수 있다.

대안적으로, 블록의 패치북 기반 코딩을 위한 패치북 리스트의 엔트리들은 상위 레벨에서 시그널링되는 디폴트 패치북 리스트에 기초하여 결정될 수도 있다. 예를 들어, 비디오 부호화기는 복수의 패치북을 갖는 디폴트 패치북 리스트를 상위 레벨(예를 들어, PPS(Picture Parameter Set), SPS(Sequence Parameter Set), APS(Adaptation Parameter Set) 또는 슬라이스 헤더 등)에서 시그널링할 수 있다. 비디오 부호화기는, 인덱스 벡터를 이용하는 도 7에 예시된 방식과 유사한 방식으로, 디폴트 패치북 리스트 내 패치북들 중에서 상위 레벨에 속하는 블록 혹은 블록들의 그룹을 위한 패치북 리스트를 구성할 패치북들을 지시할 수 있다. 비디오 복호화기는 상위 레벨의 신택스 엘리먼트들을 복호화하여 디폴트 패치북 리스트를 결정하고, 도 7에 예시된 방식과 유사한 방식으로, 그 상위 레벨에 속하는 블록 또는 블록들의 그룹의 패치북 예측 기반 디코딩을 위한 패치북 리스트를 구성할 수 있다.

2. 새로운 패치북 생성 및 시그널링

전술한 바와 같이, 패치북 리스트 혹은 패치북 예측 리스트에는 비디오 부호화기에 의해 생성되고 시그널링되는 하나 이상의 새로운 패치북들이 추가될 수 있다. 이하에서는 새로운 패치북을 효율적으로 생성하고 시그널링하기 위한 몇몇 방식들이 설명된다.

먼저, 부호화기가 N×M 크기의 새로운 패치북을 시그널링하는 경우를 가정하자. 첫 번째 방식에서, 부호화기는 패치북 내의 엔트리들(샘플들)에 대한 하나의 대표 값을 시그널링하고, 각 샘플들과 대표 값 간의 차분 값들을 추가로 시그널링할 수 있다. 대표 값은 패치북 내의 샘플들의 평균 값 혹은 중간 값일 수 있으며, 패치북 내 특정 위치(예컨대, [0][0] 위치)의 샘플 값일 수도 있다. 컬러 성분별로 패치북들이 각각 정의되는 경우에, 대표 값은 각 컬러 성분별로 정의될 수 있으며, 각 컬러 성분별로 N×M 크기의 패치북은 다음과 같이 도출될 수 있다.

[수학식 1]

LumaBook[i][j] = LumaRval + LumaRes[i][j]

CbBook[i][j] = CbRval + LumaRes[i][j]

CrBook[i][j] = CrRval + CrRes[i][j]

여기서, LumaRval, CbRval 및 CrRval은 각각 Y, Cb, Cr 컬러 성분별 대표값이며, LumaRes, LumaRes 및 CrRes은 각각 Y, Cb, Cr 컬러 성분별 차분 값이다. 또한, YCbCr 4:4:4 포맷의 경우에 0≤i<N, 0≤j<M이다. YCbCr 4:2:0 포맷 혹은 YCbCr 4:2:2 포맷의 경우에, CbBook 과 CrBook에 대해 0≤i<N/2,0≤j<M/2이다.

패치북의 각 엔트리가 모든 컬러 성분들의 값들을 정의하는 경우(즉, 각 샘플 위치에 대해 3채널의 픽셀 값들을 정의하는 3채널 패치북의 경우), 대표 값은 3 채널의 값들일 수 있으며, N×M 크기의 패치북은 다음과 같이 도출될 수 있다.

[수학식 2]

Book[i][j]= Rval + Resi[i][j], 0≤i<N,0≤j<M

수학식 2에서, Rval은 3채널의 대표 값이며, Resi는 3채널의 차분 값이다.

또한, 부호화기는 각 샘플들과 대표 값 간의 차분 값들을, 비디오 블록의 잔차 블록에 대해 일반적으로 수행되는 것과 유사한 방식으로, 부호화할 수 있다. 즉, 부호화기는 그 차분 값들에 대해 변환 및/또는 양자화 프로세스는 물론 엔트로피 부호화를 수행할 수 있다. 따라서, 복호화기는 비트스트림으로부터 차분 값들 LumaRes, LumaRes, CrRes 또는 Resi을 얻기 위해, 엔트로피 복호화, 역변환 및/또는 역양자화 프로세스를 수행할 수 있다.

두 번째 방식에서, 부호화기는 패치북의 샘플들에 대한 하나의 대표 값을 시그널링하고, 그 패치북의 사이즈를 나타내는 인덱스를 시그널링할 수 있다. 복호화기는 미리 정의된 매핑 테이블을 참조하여 인덱스에 의해 지시되는 패치북의 사이즈를 확인하고, 모든 샘플 위치의 픽셀 값이 하나의 대표 값(즉, 동일한 값)을 갖는, 인덱스에 의해 지시되는 사이즈의 패치북을 생성할 수 있다. 표 1은 패치북 사이즈를 나타내는 인덱스를 매핑한 매핑 테이블을 예시한다.

세 번째 방식에서, 부호화기는, 현재 패치북 예측 리스트에 존재하는, 현재 생성하고자 하는 새로운 패치북보다 작은 사이즈의 패치북들을 조합하여 새로운 패치북을 생성할 수 있다. 예를 들어, 부호화기는 4×4 사이즈의 4개의 패치북들을 병합 혹은 스티치하여 16×16 사이즈의 새로운 패치북을 생성할 수 있다. 부호화기는 새로운 패치북 생성에 사용된 패치북들을 지시하기 위해 현재 패치북 예측 리스트 상의 패치북 인덱스들을 시그널링할 수 있다. 복호화기는 비트스트림으로부터 패치북 인덱스들을 파싱하고, 패치북 인덱스에 매핑된 현재의 패치북들을 병합 혹은 스티치하여 새로운 패치북을 생성할 수 있다.

네 번째 방식에서, 부호화기는 현재 프레임 내의 또는 이미 부호화되고 복호화된 이전 프레임 내의 복원된 영역으로부터 새로운 패치북을 생성할 수 있다. 예컨대, 부호화기와 복호화기는 인트라 예측 코딩된 블록의 복원 블록 또는 인터 예측 코딩된 블록의 복원 블록을 새로운 패치북으로서 패치북 예측 리스트에 추가할 수 있다. 복원 블록을 패치북 예측 리스트에 추가할지 여부는 1-bit 플래그를 이용하여 부호화기에 의해 제어될 수 있다. 또한, 부호화기는 IBC 모드로 코딩된 블록의 복원 블록으로부터 새로운 패치북을 생성할 수도 있다. 이 경우, 복원 블록을 패치북 예측 리스트에 추가할지 여부는 IBC 모드에 사용된 블록 벡터에 의존하여 암시적으로 결정될 수도 있다. 일 예로, 블록 벡터가 기설정된 임계값 이상인 경우에, 관련된 복원 블록이 새로운 패치북으로서 패치북 예측 리스트에 추가될 수 있다.

이와 유사하게, 인터 예측 코딩된 블록의 복원 블록을 패치북 예측 리스트에 추가할지 여부는 인터 예측에 사용된 움직임 벡터에 의존하여 암시적으로 결정될 수도 있다. 일 예로, 움직임 벡터가 기설정된 임계값 이상인 경우에, 관련된 복원 블록이 새로운 패치북으로서 패치북 예측 리스트에 추가될 수 있다. 다른 예로, 움직임 벡터가 기설정된 임계값 이상인 인터 예측 코딩된 블록의 복원 블록에 대해, 부호화기는 1-bit 플래그를 이용하여 복원 블록을 패치북 예측 리스트에 추가할지 여부를 제어할 수도 있다.

주변 블록들과 매우 상이한 움직임을 가지는 복원 블록이 새로운 패치북으로서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 도 8를 참조하면, 현재 블록(800)의 움직임 벡터(MV_cur)과 주변 블록들(811, 812)의 움직임 벡터들(MV_0, MV_1, MV_2, MV_3) 중 적어도 하나와의 차이값이 기설정된 임계값 이상일 때, 현재 블록(800)의 복원 블록을 새로운 패치북으로서 패치북 예측 리스트에 추가할 수도 있다. 따라서, 부호화기와 복호화기는 주변 블록들(811, 812)의 움직임 벡터들(MV_0, MV_1, MV_2, MV_3)과 현재 블록(800)의 움직임 벡터(MV_cur) 간의 비교에 기초하여, 현재 블록(800)의 복원 블록을 새로운 패치북으로서 패치북 예측 리스트에 추가할지 여부를 결정할 수도 있다.

인트라 예측 코딩된 혹은 인터 예측 코딩된 혹은 IBC 모드로 코딩된 블록의 복원 블록의 일부로부터 새로운 패치북이 생성될 수도 있다.

일 예로, 비디오 부호화기와 복호화기는 복원 블록 내 미리 정의된 N×M 영역으로부터 N×M 사이즈의 새로운 패치북을 생성할 수 있다. 따라서 새로운 패치북의 사이즈는 복원 블록보다 작을 수 있다. 미리 정의된 N×M 영역은 복원 블록 내 좌상, 우상, 좌하, 우하 또는 중앙을 기준으로 정의될 수 있다.

다른 일 예로, 부호화기와 복호화기는 복원 블록 내 가능한 N×M 영역들 중에서 잔차 값들의 절대값의 합이 가장 작은 N×M 영역으로부터 새로운 패치북을 생성할 수 있다. 도 9는 8×4 사이즈의 복원 블록과 관련된 잔차 블록(900)을 예시한다. 8×4 복원 블록으로부터 4×4 패치북이 생성될 때, 복원 블록(그리고 그에 대응하는 잔차 블록(900))에서이스케이프 샘플들(서브세트)”로 지칭될 는 5개의 상이한 4×4 영역들(즉, 5개의 후보 영역들)이 고려될 수 있다. 도 9에 예시된 잔차 블록(900)에서, 굵은 박스로 표시된 4×4 영역(910)은 잔차 블록 내 가능한 4×4 영역들 중에서 잔차 값들의 절대값의 합이 가장 작은 영역이다. 즉, 부호화기와 복호화기는 그 4×4 영역(910)에 대응하는 복원 블록의 영역을 새로운 패치북으로 결정할 수 있다. 부호화기와 복호화기는 가장 작은 절대값의 합이 기설정된 임계값보다 큰 경우에 그 복원 블록으로부터 새로운 패치북을 생성하지 않을 수도 있다.

3. 이스케이프 모드(Escape mode)

코딩 블록 내 샘플들의 어떤 서브세트(들)은 패치북 리스트에 포함된 어떠한 패치북의 텍스처와도 동일하거나 유사하지 않을 수 있다. 그러한 샘플들의 서브세트는 패치북 기반 예측 모드로 코딩되는 것이 적합하지 않을 수 있다. 따라서, 패치북 기반 예측 모드로 코딩되는 코딩 블록에 대해 샘플들의 일부 서브세트에 대해서는 상이한 모드로 코딩되는 것을 허용하는 것이 효율적일 수 있다. 이러한 상이한 모드는 "이스케이프 모드"로 지칭될 수 있으며, 이스케이프 모드로 코딩되는 샘플들(서브세트)은 "이스케이프 샘플들(서브세트)"로 지칭될 수 있다.

비디오 부호화기 및 복호화기는 블록의 임의의 샘플들이 이스케이프 모드에서 코딩되는지 여부를 표시하는 (블록-레벨 이스케이프 플래그로서 지칭될 수도 있는) 플래그를 코딩하거나 및/또는 결정하도록 구성될 수도 있다. 예를 들어, 0 의 플래그 값은 블록의 어떤 샘플들도 이스케이프 모드를 이용하여 코딩되지 않는다는 것을 표시할 수도 있다. 즉, 블록의 모든 샘플들의 값이 블록을 코딩하기 위한 패치북 리스트에 포함된 패치북에 기초하여 결정될 수도 있다. 1 의 플래그 값은 블록의 일부 샘플들이 이스케이프 모드를 이용하여 코딩된다는 것을 표시할 수도 있다. 즉, 블록의 일부 샘플들의 값들이 이스케이프 샘플로서 코딩된다.

블록에서의 이스케이프 샘플들의 존재는 블록에 대한 패치북 리스트에서의 인덱스들의 개수에 영향을 미칠 수도 있다. 예를 들어, 패치북 예측 리스트로부터 생성된 블록의 패치북 리스트는 샘플들의 서브세트에 대한 인덱스가 {0, 1, ..., N-1} 중에서 선택될 수 있도록, N개의 인덱스들을 가질 수도 있다. 현재의 블록에 이스케이프 픽셀들이 있다는 것을 블록-레벨 이스케이프 플래그가 표시하면, 부호화기 및 복호화기는 현재의 블록에서의 가능한 인덱스 값들이 {0, 1, ..., N-1, N} 일 수 있도록, (패치북과 연관되지 않은) 1개의 인덱스를 현재의 블록에 대한 패치북 리스트에 추가할 수 있다. 여기서, (이스케이프 인덱스로도 지칭되는) N과 동일한 인덱스는 관련된 샘플들의 서브세트가 이스케이프 샘플들이라는 것을 표시한다. N 미만의 인덱스들 각각은 관련된 샘플들의 서브세트가 그 인덱스와 연관된 패치북로부터의 칼라 값들(즉, 텍스쳐)로 예측되거나 표현된다는 것을 표시할 수도 있다.

따라서, 부호화기는 블록의 샘플들의 특정 서브세트에 대해, 이스케이프 모드로 코딩된다는 것을 표시하기 위해, 인덱스가 "1"만큼 증가된 패치북 리스트의 마지막 인덱스(즉, 이스케이프 인덱스)를 나타내는 데이터를 부호화할 수 있다. 비디오 복호화기는 블록의 특정 서브세트에 대한 인덱스가 이스케이프 인덱스와 동일하면, 그 특정 서브세트가 이스케이프 모드로 복호화된다고 추론할 수 있다.

도 10은 비디오 데이터의 블록(1010)의 각 서브세트에 패치북 리스트(1020)의 인덱스가 할당되는 것을 예시하고 있다. 예시된 패치북 리스트(1020)는 각각 패치북에 연관된 5개의 인덱스를 가지며, 마지막 인덱스는 이스케이프 모드를 지시한다. 예시된 블록(1010)은 이스케이프 인덱스가 할당된 6개의 서브세트들을 포함한다.

4. 이스케이프 샘플들의 코딩

그 샘플 값들이 패치북 리스트에 패치북 엔트리로서 포함되지 않는 이스케이프 샘플들에 대해, 양자화된 샘플 값이 부호화기에 의해 모든 칼라 성분들에 대해 명시적으로 비트스트림에서 시그널링될 수 있다.

대안적으로, 코딩 블록 내 이스케이프 샘플들의 세트는, 인트라 예측되는 샘플들과 유사하게, 무방향성 모드(DC, Planar) 또는 방향성 모드로 이미 복호화된 주변샘플들로부터 예측될 수도 있다. 따라서, 이스케이프 샘플들의 세트에 대해, 원래의 샘플 값들에서 인트라 예측된 값들을 뺀 잔차 값들이 양자화되어 부호화기에 의해 비트스트림에서 시그널링될 수 있다. 부호화기는 이스케이프 샘플들의 세트에 대해 선택된 인트라 예측 모드를 지시하는 신택스 엘리먼트를 시그널링할 수 있다. 부호화기와 복호화기가 이스케이프 샘플들에 대해 미리 설정된 하나의 인트라 예측 모드를 항상 사용하도록 구성될 수도 있으며, 이 경우 인트라 예측 모드의 모드 번호를 나타내는 신택스 엘리먼트의 시그널링은 요구되지 않는다.

이스케이프 샘플들의 세트에 대해, 부호화기는 양자화된 샘플값들을 명시적으로 시그널링하는 것과 주변샘플들로부터 예측하는 것에 대해 RD-cost를 계산하여, 양자화된 샘플값들을 명시적으로 시그널링할 지를 결정할 수도 있다. 그리고 부호화기는 이스케이프 샘플들의 세트에 대해 양자화된 샘플값들이 명시적으로 시그널링되는지 여부를 나타내는 1-비트 플래그를 비트스트림에서 시그널링할 수도 있다. 복호화기는 상기 1-비트 플래그를 파싱하여, 이스케이프 샘플들의 세트에 대해 비트스트림으로부터 양자화된 샘플값들을 복호화할지, 아니면 이미 복호화된 주변블록으로부터 이스케이프 샘플들의 샘플값들을 예측할지를 결정할 수 있다.

5. 패치북 인덱스의 스캐닝 순서

CU 내 픽셀들의 서브세트들에 대한 패치북 인덱스들의 할당 정보는 패치북 인덱스 맵이라고 지칭될 수 있다. 비디오 부호화기는 스캐닝 순서를 이용하여 패치북 인덱스들을 스캐닝함으로써 패치북 인덱스들의 1차원 어레이를 도출할 수도 있다. 이와 유사하게, 비디오 복호화기는 스캐닝 순서를 이용하여 CU 내 픽셀들의 서브세트들에 대한 패치북 인덱스들의 할당 정보를 복원할 수도 있다.

패치북 모드에서 이용 가능한 패치북들의 사이즈가 모두 동일한 경우에, 주어진 CU의 패치북 인덱스를 스캔하기 위해, 도 11의 (a)에 예시된 수평 횡단(horizontal traverse) 스캔닝 순서와 도 11의 (b)에 예시된 수직 횡단(vertical traverse) 스캐닝 순서가 선택적으로 사용될 수 있다. 다른 실시예에서, 스캐닝 순서는 수평 스캐닝(horizontal scanning) 순서와 수직 스캐닝(vertical scanning) 순서가 선택적으로 사용일 수도 있다. 부호화기는 주어진 CU에 대해 사용되는 스캐닝 순서를 나타내는 플래그를 시그널링할 수도 있다.

패치북 모드에서 다양한 사이즈의 패치북들이 이용 가능한 경우에, 도 12에 예시된 Z-스캔 스캐닝 순서가 주어진 CU의 패치북 인덱스들을 스캔하기 위해 사용될 수도 있다. 도 12의 (a)에 예시된 CU의 코딩에 사용된 패치북들은 3개의 상이한 사이즈들을 가지며, 도 12의 (b)에 예시된 CU의 코딩에 사용된 패치북들은 2개의 상이한 사이즈들을 가진다. 예시된 바와 같이, 가장 작은 패치북의 사이즈가 n×m일 때 2n×2m 단위로 Z-스캐닝이 수행될 수 있다. 가장 작은 패치북의 사이즈는 CU에 대해 결정된 패치북 리스트에서 가장 작은 패치북의 사이즈이거나 부호화기와 복호화기에 미리 정의된 사이즈일 수 있다.

이하에서는, 도 13 및 도 14를 참조하여, 전술한 패치북 기반 코딩 기술을 사용한 부호화 방법과 복호화 방법을 설명한다. 예시된 부호화 방법과 복호화 방법은 예를 들어 도 1 및 도 4에 예시된 부호화 장치 및 복호화 장치에 의해 각각 수행될 수도 있다.

도 13은 본 개시의 일 측면에 따른, 패치북 기반 코딩 기술을 이용한 비디오 데이터의 부호화 방법을 예시한 흐름도이다.

패치북 예측 모드에서 비디오 데이터의 블록을 부호화하는 것의 일부로서, 비디오 부호화기는 비디오 데이터의 블록에 대하여 이용되어야 할 패치북 리스트를 결정할 수 있다(S1310).

비디오 부호화기는 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트 내의 하나 이상의 인덱스 값들을 결정할 수 있다(S1320). 인덱스 값들 각각은 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 나타낸다.

그 다음으로, 비디오 부호화기는 패치북 리스트의 어느 엔트리들이 블록의 픽셀들(샘플들)을 예측하거나 복원하기 위하여 이용되어야 하는지를 표시하기 위해, 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 인덱스들을 코딩될 수 있다(S1330).

비디오 부호화기는 하나 이상의 후보 패치북들을 포함하는 패치북 예측 리스트를 결정할 수 있다. 비디오 부호화기는 패치북 예측 리스트의 엔트리들 중에서 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트에 사용된 적어도 하나의 엔트리를 결정할 수 있다. 패치북 예측 리스트 내 엔트리들 중 어느 엔트리들이 현재의 패치북 리스트에 사용되어야 하는지를 표시하기 위하여, 비디오 부호화기는 엔트리마다 2진 플래그를 시그널링할 수 있다. 비디오 데이터의 이미 복원된 다른 블록에 사용된 패치북 리스트의 엔트리들이 패치북 예측 리스트에 포함될 수 있다. 또한, 상기 비디오 데이터의 이미 부호화된 블록들 중에서, (ⅰ) 인트라 예측 부호화된 블록의 복원 블록, (ⅱ) 인터 예측 부호화된 블록의 복원 블록 또는 (ⅲ) IBC 모드로 부호화된 블록의 복원 블록으로부터 새로운 엔트리들이 패치북 예측 리스트에 포함될 수 있다. 또한, 패치북 예측 리스트에는 비디오 데이터의 이미 부호화된 다른 블록에 대해 결정된 패치북 예측 리스트에 존재하는 엔트리들을 스티치하여 생성된 새로운 엔트리가 포함될 수 있다.

비디오 부호화기는 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 블록의 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들을 생성할 수 있다(S1340). 또한, 비디오 부호화기는 블록의 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들로부터 블록의 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정할 수 있다(S1350). 그리고 비디오 부호화기는 블록의 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 부호화할 수 있다(S1360).

비디오 부호화기는 비디오 데이터의 블록이 패치북 리스트의 엔트리들 중 어느 엔트리와도 연관되지 않는 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 포함하는 지를 결정할 수 있다. 비디오 부호화기는 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대해 변환 및 양자화를 포함한 부호화 프로세스를 수행하여 이스케이프 픽셀들에 대한 샘플 값들을 비트스트림에 부호화할 수 있다. 대안적으로, 비디오 부호화기는 비디오 데이터의 블록의 복원된 주변 블록으로부터 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 예측 값들을 생성할 수도 있다. 그리고, 비디오 부호화기는 예측 값들에 기초하여 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 잔차 값들을 생성하고, 잔차 값들을 비트스트림에 부호화할 수 있다.

도 14는 본 개시의 일 측면에 따른, 패치북 기반 코딩 기술을 이용한 비디오 데이터의 복호화 방법을 예시한 흐름도이다.

패치북 예측 모드에서 비디오 데이터의 블록을 복호화하는 것의 일부로서, 비디오 복호화기는 비디오 데이터의 블록에 대하여 이용되어야 할 패치북 리스트를 결정할 수 있다(S1410). 패치북 리스트를 결정하기 위해, 비디오 복호화기는 하나 이상의 후보 패치북들을 포함하는 패치북 예측 리스트를 결정하고, 상기 패치북 예측 리스트의 엔트리들 중에서 상기 블록에 대한 패치북 리스트에 사용된 적어도 하나의 엔트리를 결정할 수도 있다. 대안적으로, 비디오 데이터의 블록에 대하여 이용되어야 할 패치북 리스트는 상위 레벨의 신택스 엘리먼트들에 의해 특정되는 디폴트 패치북 리스트에 기초하여 결정될 수도 있다. 비디오 복호화기는 디폴트 패치북 리스트의 엔트리들 중에서 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트에 사용된 적어도 하나의 엔트리를 결정할 수도 있다.

비디오 복호화기는 비트스트림으로부터 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트 내의 하나 이상의 인덱스 값들을 결정할 수 있다(S1420). 인덱스 값들 각각은 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 지시한다. 즉, 인덱스 값들은 패치북 리스트의 어느 엔트리들이 블록의 픽셀들(샘플들)을 예측하거나 복원하기 위하여 이용되어야 하는지를 표시한다.

그 다음으로, 비디오 복호화기는 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트 및 상기 인덱스 값들에 기초하여 상기 픽셀들의 서브세트들을 재구성할 수 있다. 비디오 복호화기는 상기 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들을 생성하고(S1440), 비트스트림으로부터 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하고(S1450), 예측 값들에 잔차 값들을 가산할 수 있다(S1460). 대안적으로, 비디오 복호화기는, 비트스트림으로부터 상기 블록의 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하는 것 없이, 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 픽셀들의 서브세트들에 복원된 샘플 값들을 생성할 수 있다.

비디오 복호화기는 비디오 데이터의 블록이 패치북 리스트의 엔트리들 중 어느 엔트리와도 연관되지 않는 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 포함하는 지를 결정할 수 있다. 비디오 복호화기는 비트스트림으로부터 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 부호화된 샘플 값들을 획득하고, 부호화된 샘플 값들에 대해 역변환 및 역양자화를 수행하여 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 복원할 수 있다. 대안적으로, 비디오 복호화기는 비디오 데이터의 블록의 복원된 주변 블록으로부터 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 예측 데이터를 생성할 수도 있다. 그리고, 비디오 복호화기는 비트스트림으로부터 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 잔차 데이터를 획득하고, 예측 데이터에 잔차 데이트를 가산하여 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 복원할 수 있다.

이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들 혹은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다.

한편, 본 개시에서 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.

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.

Claims (20)

1. 비디오 데이터를 복호화하는 방법으로서,
   비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계;
   상기 비디오 데이터의 블록에 대한 하나 이상의 인덱스 값들을 결정하는 단계, 상기 인덱스 값들 각각은 상기 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 비디오 데이터의 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 지시함; 및
   상기 비디오 데이터의 블록에 대한 상기 패치북 리스트 및 상기 인덱스 값들에 기초하여 상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계
   를 포함하는, 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계는,
   상기 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들을 생성하는 단계;
   비트스트림으로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하는 단계; 및
   상기 예측 값들에 상기 잔차 값들을 가산하는 단계
   를 포함하는, 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계는,
   비트스트림으로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하는 것 없이, 상기 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 복원된 샘플 값들을 생성하는 단계를 포함하는, 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 블록이 상기 패치북 리스트의 엔트리들 중 어느 엔트리와도 연관되지 않는 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 포함하는 지를 결정하는 단계;
   비트스트림으로부터 상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 부호화된 샘플 값들을 획득하는 단계; 및
   상기 부호화된 샘플 값들에 대해 역변환 및 역양자화를 수행하여 상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 복원하는 단계
   를 더 포함하는, 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 블록이 상기 패치북 리스트의 엔트리들 중 어느 엔트리와도 연관되지 않는 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 포함하는 지를 결정하는 단계;
   상기 블록의 복원된 주변 블록으로부터 상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 예측 값들을 생성하는 단계;
   비트스트림으로부터 상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 잔차 값들을 획득하는 단계; 및
   상기 예측 값들에 상기 잔차 값들을 가산하여 상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 복원하는 단계
   를 더 포함하는, 방법.
6. 제1항에 있어서,
   상기 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계는,
   하나 이상의 후보 패치북들을 포함하는 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계; 및
   상기 패치북 예측 리스트의 엔트리들 중에서 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트에 사용된 적어도 하나의 엔트리를 결정하는 단계
   를 포함하는, 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계는,
   상기 비디오 데이터의 이미 복원된 다른 블록에 사용된 패치북 리스트의 엔트리들을 상기 패치북 예측 리스트의 엔트리로서 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계는,
   상기 비디오 데이터의 이미 복원된 블록들 중에서, (ⅰ) 인트라 예측 부호화된 블록의 복원 블록, (ⅱ) 인터 예측 부호화된 블록의 복원 블록 또는 (ⅲ) IBC 모드로 부호화된 블록의 복원 블록으로부터 상기 패치북 예측 리스트의 새로운 엔트리를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
9. 제1항에 있어서,
   상기 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계는,
   상기 비디오 데이터의 이미 복원된 다른 블록에 대해 결정된 패치북 예측 리스트에 존재하는 엔트리들을 스티치하여 상기 패치북 예측 리스트의 새로운 엔트리를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계는,
    비트스트림에서 시그널링된 상위 레벨의 신택스 엘리먼트들에 의해 특정되는 디폴트 패치북 리스트를 식별하는 단계; 및
    상기 디폴트 패치북 리스트의 엔트리들 중에서 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트에 사용된 적어도 하나의 엔트리를 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
11. 비디오 데이터를 부호화하는 방법으로서,
    비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계;
    상기 비디오 데이터의 블록에 대한 하나 이상의 인덱스 값들을 결정하는 단계, 상기 인덱스 값들 각각은 상기 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 비디오 데이터의 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 지시함; 및
    상기 비디오 데이터의 블록에 대한 상기 인덱스 값들을 부호화하는 단계
    를 포함하는, 방법.
12. 제10항에 있어서,
    상기 인덱스 값들에 의해 지시되는 패치북 엔트리들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들을 생성하는 단계;
    상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 예측 값들로부터 상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 결정하는 단계; 및
    상기 픽셀들의 서브세트들에 대한 잔차 값들을 부호화하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
13. 제10항에 있어서,
    상기 비디오 데이터의 블록이 상기 패치북 리스트의 엔트리들 중 어느 엔트리와도 연관되지 않는 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 포함하는 지를 결정하는 단계; 및
    상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 샘플 값들에 대해, 역변환 및 역양자화를 포함한 부호화를 수행하는 단계;
    를 더 포함하는, 방법.
14. 제11항에 있어서,
    상기 비디오 데이터의 블록이 상기 패치북 리스트의 엔트리들 중 어느 엔트리와도 연관되지 않는 이스케이프 픽셀들의 서브세트를 포함하는 지를 결정하는 단계;
    상기 비디오 데이터의 블록의 복원된 주변 블록으로부터 상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 예측 값들을 생성하는 단계;
    상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 예측 값들에 기초하여 상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 잔차 값들을 생성하는 단계; 및
    상기 이스케이프 픽셀들의 서브세트에 대한 잔차 값들을 부호화하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
15. 제11항에 있어서,
    하나 이상의 후보 패치북들을 포함하는 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계; 및
    상기 패치북 예측 리스트의 엔트리들 중에서 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트에 사용된 적어도 하나의 엔트리를 표시하는 2진 플래그들의 시퀀스를 부호화하는 단계
    를 더 포함하는, 방법.
16. 제15항에 있어서,
    상기 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계는,
    상기 비디오 데이터의 이미 복원된 다른 블록에 사용된 패치북 리스트의 엔트리들을 상기 패치북 예측 리스트의 엔트리로서 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
17. 제15항에 있어서,
    상기 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계는,
    상기 비디오 데이터의 이미 부호화된 블록들 중에서, (ⅰ) 인트라 예측 부호화된 블록의 복원 블록, (ⅱ) 인터 예측 부호화된 블록의 복원 블록 또는 (ⅲ) IBC 모드로 부호화된 블록의 복원 블록으로부터 새로운 엔트리를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
18. 제11항에 있어서,
    상기 패치북 예측 리스트를 결정하는 단계는,
    상기 비디오 데이터의 이미 부호화된 다른 블록에 대해 결정된 패치북 예측 리스트에 존재하는 엔트리들을 스티치하여 새로운 엔트리를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
19. 제11항에 있어서,
    상기 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계는,
    비트스트림에서 시그널링된 상위 레벨의 신택스 엘리먼트들에 의해 특정되는 디폴트 패치북 리스트를 식별하는 단계; 및
    상기 디폴트 패치북 리스트의 엔트리들 중에서 상기 비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트에 사용된 적어도 하나의 엔트리를 결정하는 단계
    를 포함하는, 방법.
20. 비디오 데이터를 복호화하기 위한 장치로서,
    메모리; 및
    하나 이상의 프로세서를 포함하며,
    상기 하나 이상의 프로세서는,
    비디오 데이터의 블록에 대한 패치북 리스트를 결정하는 단계;
    상기 비디오 데이터의 블록에 대한 하나 이상의 인덱스 값들을 결정하는 단계, 상기 인덱스 값들 각각은 상기 패치북 리스트의 패치북 엔트리들 중 상기 비디오 데이터의 블록 내 픽셀들의 서브세트에 대응되는 컬러 값들을 가진 패치북 엔트리를 지시함; 및
    상기 비디오 데이터의 블록에 대한 상기 패치북 리스트 및 상기 인덱스 값들에 기초하여 상기 픽셀들의 서브세트들을 복원하는 단계
    를 수행하도록 구성된, 장치.

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