KR20220066854A - 크로마 인트라 방향성 예측모드를 적응적으로 결정하는 영상 부호화 및 복호화 방법 - Google Patents

Abstract

본 실시예는, 크로마 신호의 인트라 예측에서 DM 모드를 적용 시, 크로마 블록의 위치와 크기, 참소샘플의 존재 여부, 루마 블록의 크기 등을 고려하여, 크로마 블록의 특징에 부합하도록 루마 블록의 방향성 모드(directional mode)를 적응적으로 재설정한 후, 재설정된 방향성 모드를 크로마 신호의 인트라 예측에 이용하는 영상 부호화 방법 및 영상 복호화 방법을 제공한다.

Description

크로마 인트라 방향성 예측모드를 적응적으로 결정하는 영상 부호화 및 복호화 방법{Video Encoding and Decoding Method for Adaptively Determining Chroma Intra Directional Prediction Mode}

본 개시는 크로마 인트라 방향성 예측모드를 적응적으로 결정하는 영상 부호화 및 복호화 방법에 관한 것이다.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 발명과 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다.

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. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 비롯하여, HEVC에 비해 약 30% 이상의 부호화 효율을 향상시킨 VVC(Versatile Video Coding)가 존재한다.

그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다.

영상(비디오) 부호화/복호화에서, 크로마 블록의 부호화 시 사용빈도가 높거나 화질 유지를 위하여 가장 기본적으로 사용하는 인트라 예측모드는 Planar, DC, 수직, 수평, 및 DM 모드이다. 여기서, DM 모드는 크로마 블록에 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드를 현재 크로마 블록의 인트라 예측모드로 이용하는 기술로서, 수직 및 수평 방향을 제외한 다양한 각도의 예측을 크로마 블록이 이용할 수 있는 유일한 방법이다. 따라서, 영상 부호화/복호화에 있어서, 크로마 블록의 부호화 효율을 향상시키기 위해, DM 모드에서의 동작 개선이 고려될 필요가 있다.

본 개시는, 크로마 신호의 인트라 예측에서 DM 모드를 적용 시, 크로마 블록의 위치와 크기, 참소샘플의 존재 여부, 루마 블록의 크기 등을 고려하여, 크로마 블록의 특징에 부합하도록 루마 블록의 방향성 모드(directional mode)를 적응적으로 재설정한 후, 재설정된 방향성 모드를 크로마 신호의 인트라 예측에 이용하는 영상 부호화 방법 및 영상 복호화 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는 인트라 예측방법에 있어서, 비트스트림으로부터 크로마 인트라 예측모드 지시자를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자는 크로마 블록의 예측모드가 DM 모드인지를 나타냄; 상기 비트스트림으로부터 루마 인트라 예측모드를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 루마 인트라 예측모드는 상기 크로마 블록과 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드를 나타냄; 및 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자가 상기 DM 모드인 경우, 상기 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 크로마 블록의 인트라 예측모드인 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계는, 상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 종횡비, 및 상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법을 제공한다.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 비트스트림으로부터 크로마 인트라 예측모드 지시자 및 루마 인트라 예측모드를 복호화하는 엔트로피 복호화부, 여기서, 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자는 크로마 블록의 예측모드가 DM 모드인지를 나타내고, 상기 루마 인트라 예측모드는 상기 크로마 블록과 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드를 나타냄; 및 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자가 상기 DM 모드인 경우, 상기 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 크로마 블록의 인트라 예측모드인 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 인트라 예측부를 포함하되, 상기 인트라 예측부는, 상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 종횡비, 및 상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치를 제공한다.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는 인트라 예측방법에 있어서, 크로마 인트라 예측모드 지시자를 획득하는 단계, 여기서, 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자는 크로마 블록의 예측모드가 DM 모드인지를 나타냄; 루마 인트라 예측모드를 획득하는 단계, 여기서, 상기 루마 인트라 예측모드는 상기 크로마 블록과 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드를 나타냄; 및 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자가 상기 DM 모드인 경우, 상기 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 크로마 블록의 인트라 예측모드인 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계는, 상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 종횡비, 및 상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 크로마 신호의 인트라 예측에서 DM 모드를 적용 시, 크로마 블록의 위치와 크기, 참소샘플의 존재 여부, 루마 블록의 크기 등을 고려하여, 크로마 블록의 특징에 부합하도록 루마 블록의 방향성 모드를 적응적으로 재설정한 후, 재설정된 방향성 모드를 크로마 신호의 인트라 예측에 이용하는 영상 부호화 방법 및 영상 복호화 방법을 제공함으로써, 부호화 효율을 향상시키고, 영상의 주관적 화질도 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.

도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 크로마 블록의 인트라 예측모드를 설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 광각 인트라 예측을 개념적으로 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시의 일 실시예에 따른 getWideAngleChroma() 함수의 동작을 나타내는 예시도이다.
도 11a 내지 도 11c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드의 재설정을 나타내는 예시도이다.
도 12는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

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

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

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

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

하나의 영상(비디오)은 복수의 픽처들을 포함하는 하나 이상의 시퀀스로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 또는/및 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처가 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 그리고, 하나 이상의 SPS가 공통으로 참조하는 정보들은 비디오 파라미터 셋(VPS, Video Parameter Set)에 부호화된다. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다. SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 또는 타일 그룹 헤더에 포함되는 신택스들은 상위수준(high level) 신택스로 칭할 수 있다.

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

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

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 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

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

대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.

트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.

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

인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 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 너비가 높이보다 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 비트율 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 비트율 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 비트율 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 영상 복호화 장치로 전달된다.

인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(Motion Vector: MV)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 움직임벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.

인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 샘플 사이의 서브 샘플들은 그 두 정수 샘플을 포함한 연속된 복수의 정수 샘플들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조픽처에 대해서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임벡터는 정수 샘플 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)는 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다. 이와 같은 적응적 움직임벡터 해상도(Adaptive Motion Vector Resolution: AMVR)가 적용되는 경우 각 대상 영역에 적용할 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 대상 영역마다 시그널링되어야 한다. 예컨대, 대상 영역이 CU인 경우, 각 CU마다 적용된 움직임벡터 해상도에 대한 정보가 시그널링된다. 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 후술할 차분 움직임벡터의 정밀도를 나타내는 정보일 수 있다.

한편, 인터 예측부(124)는 양방향 예측(bi-prediction)을 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 양방향 예측의 경우, 두 개의 참조픽처와 각 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록 위치를 나타내는 두 개의 움직임벡터가 이용된다. 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 부호화부(150)로 전달한다. 여기서, 참조픽처 리스트 0은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이전의 픽처들로 구성되고, 참조픽처 리스트 1은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이후의 픽처들로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 순서 상으로 현재 픽처 이후의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 0에 추가로 더 포함될 수 있고, 역으로 현재 픽처 이전의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 1에 추가로 더 포함될 수도 있다.

움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다.

예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드(merge mode)'라 한다.

머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다.

머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(A2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 선정된 머지 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 머지 후보에 추가한다.

인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기 결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 부호화부(150)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.

머지 스킵(merge skip) 모드는 머지 모드의 특별한 경우로서, 양자화를 수행한 후, 엔트로피 부호화를 위한 변환 계수가 모두 영(zero)에 가까울 때, 잔차신호의 전송 없이 주변블록 선택 정보만을 전송한다. 머지 스킵 모드를 이용함으로써, 움직임이 적은 영상, 정지 영상, 스크린 콘텐츠 영상 등에서 상대적으로 높은 부호화 효율을 달성할 수 있다.

이하, 머지 모드와 머지 스킵 모드를 통칭하여, 머지/스킵 모드로 나타낸다.

움직임 정보를 부호화하기 위한 또 다른 방법은 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드이다.

AMVP 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 4에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(A2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(collocated block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 움직임벡터 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 움직임벡터 후보에 추가한다.

인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다.

예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기 정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기 정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.

한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.

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

변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차신호를 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 그 서브블록을 변환 단위로 사용하여 변환을 할 수도 있다. 또는, 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차신호들을 변환할 수 있다. 여기서, 변환 영역 서브블록은 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:1의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록 중 하나일 수 있다. 이런 경우, 서브블록 만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 또한, 변환 영역 서브블록의 크기는 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:3의 크기 비율을 가질 수 있으며, 이런 경우 해당 분할을 구분하는 플래그(cu_sbt_quad_flag)가 추가적으로 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.

한편, 변환부(140)는 잔차블록에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 함수 또는 변환 행렬이 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 함수의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 함수 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 함수 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.

양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.

재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.

재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 이용하여 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.

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, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(움직임 정보의 부호화 모드(머지 모드 또는 AMVP 모드), 머지 모드의 경우 머지 인덱스, AMVP 모드의 경우 참조픽처 인덱스 및 차분 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.

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.

루프(loop) 필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 필터부(180)는 인루프(in-loop) 필터로서 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.

디블록킹 필터(182)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184) 및 alf(186)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184) 및 alf(186)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다. SAO 필터(184)는 CTU 단위로 오프셋을 적용함으로써 주관적 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킨다. 이에 비하여 ALF(186)는 블록 단위의 필터링을 수행하는데, 해당 블록의 에지 및 변화량의 정도를 구분하여 상이한 필터를 적용하여 왜곡을 보상한다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.

디블록킹 필터(182), SAO 필터(184) 및 ALF(186)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용될 수 있다.

도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.

영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510), 재정렬부(515), 역양자화부(520), 역변환부(530), 예측부(540), 가산기(550), 루프 필터부(560) 및 메모리(570)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.

엔트로피 복호화부(510)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보와 잔차신호에 대한 정보 등을 추출한다.

엔트로피 복호화부(510)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다.

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

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(510)는 트리 구조의 분할을 이용하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.

또한, 엔트로피 복호화부(510)는 양자화 관련된 정보, 및 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.

재정렬부(515)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(510)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.

역양자화부(520)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(520)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(520)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다.

역변환부(530)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.

또한, 역변환부(530)는 변환블록의 일부 영역(서브블록)만 역변환하는 경우, 변환블록의 서브블록만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 서브블록의 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 서브블록의 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)를 추출하여, 해당 서브블록의 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하고, 역변환되지 않은 영역에 대해서는 잔차신호로 “0”값을 채움으로써 현재블록에 대한 최종 잔차블록을 생성한다.

또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(530)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 함수 또는 변환 행렬을 결정하고, 결정된 변환 함수를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.

예측부(540)는 인트라 예측부(542) 및 인터 예측부(544)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(542)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(544)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.

인트라 예측부(542)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.

인터 예측부(544)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인터 예측모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.

가산기(550)는 역변환부로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.

루프 필터부(560)는 인루프 필터로서 디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564) 및 ALF(566)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. ALF의 필터 계수는 비스트림으로부터 복호한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다.

디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(570)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.

본 실시예는 이상에서 설명한 바와 같은 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 크로마 신호의 인트라 예측에서 DM 모드를 적용 시, 크로마 블록의 위치와 크기, 참소샘플의 존재 여부, 루마 블록의 크기 등을 고려하여, 크로마 블록의 특징에 부합하도록 루마 블록의 방향성 모드를 적응적으로 재설정한 후, 재설정된 방향성 모드를 크로마 신호의 인트라 예측에 이용하는 영상 부호화 방법 및 영상 복호화 방법을 제공한다.

이하의 실시예는 영상 부호화 장치의 인트라 예측부(122) 및 영상 복호화 장치의 인트라 예측부(542)에서 수행될 수 있다. 이하, 중복을 피하기 위해, 본 실시예는 영상 복호화 장치 내 인트라 예측부(542)의 관점에서 기술된다.

이하의 설명에서, 현재블록은 현재 루마 블록 및 현재 크로마 블록을 포함한다.

또한, 루마 블록 또는 크로마 블록의 종횡비(aspect ratio)는 블록의 가로의 길이를 세로의 길이로 나눈 값으로 정의한다.

I. 크로마 블록의 인트라 예측모드

루마 블록의 인트라 예측모드는, 도 3a 및 도 3b에 예시된 바와 같이, 비방향성 모드 외에 추가적으로 세분화된 방향성 모드를 갖는다. 한편, 루마 블록이 이용하는 예측 방향에 따라 크로마 블록도 이러한 세분화된 방향성 모드의 인트라 예측을 제한적으로 이용할 수 있다. 다만, 크로마 블록의 인트라 예측에서는, 수평 및 수직 방향 이외에 루마 블록이 이용할 수 있는 다양한 방향성 모드가 항상 이용될 수는 없다. 이러한 다양한 방향성 모드를 이용할 수 있으려면, 현재 크로마 블록의 예측모드가 DM 모드로 설정되어야 한다. 이렇게 DM 모드로 설정함으로써, 현재 크로마 블록이 루마 블록의 수평 및 수직이 아닌 다른 방향성 모드를 이용할 수 있다.

크로마 블록의 부호화 시, 사용빈도가 높거나 화질 유지를 위하여 가장 기본적으로 이용하는 인트라 예측모드는 Planar, DC, 수직(Vertical), 수평(Horizontal), 및 DM 모드를 포함한다. 이때, DM 모드에서는, 현재 크로마 블록과 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드가 크로마 블록의 인트라 예측모드로 이용된다.

영상 부호화 장치는 영상 복호화 장치에게 크로마 블록의 인트라 예측모드가 DM 모드인지 여부를 시그널링할 수 있다. 이때, 영상 복호화 장치로 DM 모드를 전달하는 방법은 여러 가지가 있을 수 있다. 예컨대, 영상 부호화 장치는 크로마 블록의 인트라 예측모드를 지시(indication)하기 위한 정보인 intra_chroma_pred_mode를 특정값으로 설정한 후, 영상 복호화 장치로 전송함으로 DM 모드인지 여부를 지시할 수 있다.

크로마 블록이 인트라 예측모드로 부호화된 경우, 영상 복호화 장치의 인트라 예측부(542)는, 표 1에 따라 크로마 블록의 인트라 예측모드 IntraPredModeC를 설정(set)할 수 있다.

이하, 크로마 블록의 인트라 예측모드와 관련된 정보인 intra_chroma_pred_mode와 IntraPredModeC를 구별하기 위해, 각각 크로마 인트라 예측모드 지시자 및 크로마 인트라 예측모드로 표현한다.

여기서, lumaIntraPredMode는 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드(이하, '루마 인트라 예측모드')이다. lumaIntraPredMode는 도 3a에 예시된 예측 모드들 중의 하나를 나타낸다. 예를 들어, 표 1에서, lumaIntraPredMode = 0은 Planar 예측모드를, lumaIntraPredMode = 1은 DC 예측모드를 가리킨다. lumaIntraPredMode가 18, 50 및 66의 경우는 각각 수평, 수직 및 VDIA로 지칭되는 방향성 모드를 나타낸다. 한편, intra_chroma_pred_mode = 0, 1, 2 및 3인 경우는 각각 Planar, 수직, 수평 및 DC 예측모드를 지시한다. intra_chroma_pred_mode = 4인 경우가 DM 모드로서, 크로마 인트라 예측모드인 IntraPredModeC 값은 lumaIntraPredMode 값과 동일하게 설정된다.

이하, 표 1에 따라, intra_chroma_pred_mode 값을 이용하여 크로마 인트라 예측모드 IntraPredModeC를 설정하는 과정을 추가로 예시한다. 먼저, 루마 인트라 예측모드 lumaIntraPredMode가 수직 방향에 해당하는 50번 모드인 경우를 가정한다. 다음, 비트스트림을 이용하여 전송된 intra_chroma_pred_mode가 1로서, 수직 방향을 지시하는 경우를 고려한다. lumaIntraPredMode가 수직 방향 모드이나, intra_chroma_pred_mode가 DM 모드가 지시되지 않은 채로, 수직 방향을 지시하므로, 인트라 예측부(542)는, 표 1에 따라 별도의 특정 모드 66번을 IntraPredModeC로 설정할 수 있다. 반면, intra_chroma_pred_mode가 2로서, 수평 방향을 지시하는 경우, 인트라 예측부(542)는 크로마 블록의 인트라 예측모드를 지시된 대로 수평 방향에 해당하는 18번 모드로 설정할 수 있다.

표 1에 따른 설정을 이용함으로써, 영상 부호화 장치는 DM 모드인지 여부를 효과적으로 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 또한, DM 모드가 아닌 경우, Planar, 수직, 수평 및 DC 모드를 사용하면서도, 추가적 비트 배정 없이 별도의 모드(즉, 예측 모드 66)까지 사용함으로써, 압축률이 향상될 수 있다.

이하, 인트라 예측부(542)가, 표 1에 나타낸 바와 같은 intra_chroma_pred_mode 값과 lumaIntraPredMode 값을 참조하여, 현재 크로마 블록의 인트라 예측모드인 IntraPredModeC를 설정하는 방법을 기술한다.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 크로마 블록의 인트라 예측모드를 설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

영상 복호화 장치 내 엔트로피 복호화부(510)는, 비트스트림으로부터 intra_chroma_pred_mode를 복호화한다(S600).

엔트로피 복호화부(510)는 비트스트림으로부터 lumaIntraPredMode를 획득한다(S602).

영상 복호화 장치 내 인트라 예측부(542)는 크로마 인트라 예측모드 지시자가 DM 모드인지를 확인한다(S604). 예컨대, 표 1에 따라, 인트라 예측부(542)는, intra_chroma_pred_mode = 4이면, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 DM 모드로 결정하고, 그 외의 값인 경우, DM 모드가 아니라고 결정한다.

크로마 인트라 예측모드 지시자가 DM 모드가 아닌 경우, 인트라 예측부(542)는 getMode() 함수를 이용하여 IntraPredModeC를 설정한다(S606). getMode() 함수에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이 intra_chroma_pred_mode 값과 lumaIntraPredMode 값을 참조하여, IntraPredModeC가 설정될 수 있다.

크로마 인트라 예측모드 지시자가 DM 모드인 경우, 예측모드가 광각 인트라 예측모드에 해당하는지를 확인하기 위해, 인트라 예측부(542)는 현재 크로마 블록의 가로의 길이 CW와 세로의 길이 CH가 동일한지를 확인한다(S608).

CW == CH인 경우, 즉, 크로마 블록이 정사각형인 경우, 인트라 예측부(542)는 루마 인트라 예측모드 lumaIntraPredMode의 값을 크로마 인트라 예측모드 IntraPredModeC의 값으로 설정한다(S610).

반면, CW != CH, 즉, 크로마 블록이 직사각형인 경우, 인트라 예측부(542)는 getWideAngle() 함수를 이용하여 lumaIntraPredMode를 변경시킨 값을 크로마 블록의 IntraPredModeC의 값으로 설정한다(S612).

이하, getWideAngle() 함수의 동작을 설명한다.

CST(Chroma Separate Tree) 기술은, 루마 블록과 크로마 블록이 상이한 분할 구조를 갖도록 하는 기술을 나타낸다. 또한, 전술한 바와 같이, 블록 분할 방법이 QT 및 MTT 기반 분할 방법까지 확장됨에 따라, 현재블록은 직사각형 형태를 가질 수 있다. 도 7에 예시된 바와 같은, 광각 인트라 예측(Wide-angle Intra Prediction: WAIP)은, 이러한 CST 기술, 및 분할 방법의 확대를 반영한 기술로서, 블록의 종횡비를 고려하여 예측 방향을 결정한다.

인트라 예측부(542)는 광각 인트라 예측을 이용하여, 현재블록의 형태에 따라서 인트라 예측모드를 재설정(modify)할 수 있는데, 이러한 재설정 과정은 getWideAngle() 함수에 의해 수행될 수 있다.

한편, getWideAngle() 함수는 루마 블록 및 크로마 블록에 모두 적용될 수 있다.

getWideAngle() 함수는 세 개의 입력 인자를 이용한다. 첫 번째 입력 인자는 인트라 예측모드인데, 편의상 pred_mode_intra로 나타낸다. 나머지 두 입력 인자는 해당 블록의 가로 길이(nW)와 세로 길이(nH)이다. 도 6의 예시에서, CW 및 CH는 크로마 블록의 가로의 길이 및 세로의 길이를 나타낸다. 따라서, getWideAngle() 함수가 호출될 경우, nW 및 nH는 CW 및 CH 값을 각각 전달받는 변수들이다.

getWideAngle() 함수는, nW != nH의 조건에 해당하는 직사각형 블록에 대하여, 다음과 같이 입력된 pred_mode_intra를 변경된 값으로 출력한다.

먼저, 수학식 1에 나타낸 3 가지 조건이 모두 참이면, getWideAngle() 함수는 'pred_mode_intra+65'를 출력으로 제공한다.

여기서, 종횡비를 나타내는 whRatio = abs(Log2(　nW　/　nH　))이고, Log2()는 밑을 2로 하는 로그(logarithm) 함수를 나타낸다.

한편, 수학식 2에 나타낸 3 가지 조건이 모두 참이면, getWideAngle() 함수는 'pred_mode_intra-67'을 출력으로 제공한다.

예를 들어, 16×4 크기의 크로마 블록(즉, nW=16, nH =4)의 인트라 예측모드(lumaIntraPredMode)가 4인 경우, getWideAngle(lumaIntraPredMode, CW, CH)와 같이 getWideAngle() 함수가 호출되는 경우를 기술한다. getWideAngle() 함수 내에서 pred_mode_intra는 4로 설정되고, whRatio가 2가 된다. 또한, 가로의 길이가 세로 길이보다 크고(즉, nW > nH), 수학식 1의 조건 iii)을 만족하므로, getWideAngle() 함수는 4와 65의 합에 해당하는 69를 출력한다. 이에 따라, 인트라 예측부(542)는 IntraPredModeC를 69번 모드로 재설정한 후(도 6의 S612 단계), 크로마 블록의 인트라 예측에 이용할 수 있다. 따라서, 영상 부호화 장치에 의해 인덱스 4로 전달된 lumaIntraPredMode 값을, 영상 복호화 장치는 69번 모드로 재설정한 후, 인트라 예측에 이용한다. 즉, 영상 부호화 장치는 lumaIntraPredMode=4라고 신호하지만, 영상 복호화 장치는 현재블록의 종횡비를 고려하여 69번 모드로 재설정한 후, 인트라 예측에 이용한다.

결론적으로, 도 6에 예시에서, DM 모드인 경우, getWideAngle() 함수는 크로마 블록의 가로의 길이가 세로의 길이보다 긴지 여부에 따라 lumaIntraPredMode의 값을 재설정하고, 인트라 예측부(542)는 재설정된 값을 크로마 블록의 인트라 예측모드로 이용할 수 있다.

한편, CST 기술의 사용에 따라, 크로마 블록 종횡비와 이에 대응하는 루마 블록의 종횡비 간에는 관련성이 현저히 떨어질 수 있다. 즉, 크로마 블록이 가로로 더 길더라도, 루마 블록은 가로로 길 수도, 세로로 길 수도, 또는 정사각형일 수 있다. 따라서, 크로마 블록 또는 루마 블록의 종횡비에 기초하여, 루마 블록의 lumaIntraPredMode의 값을 그대로 사용하는 인트라 예측모드, 및 lumaIntraPredMode의 값을 재설정하여 사용하는 예측모드가 존재할 수 있다. 도 6에 예시된 크로마 블록의 인트라 예측에서는, 이러한 크로마 블록과 루마 블록의 종횡비 간에 관련성이 현저히 떨어진다는 점이 고려되지 않고, 전송된 lumaIntraPredMode, 및 크로마 블록의 종횡비만을 이용하므로 부호화 효율이 저하될 수 있다.

II. 인트라 예측모드 중 DM 모드의 개선

이하, CST 기술 사용 시, 크로마 블록이 루마 블록의 인트라 예측모드를 공유하는 DM 모드에 대해, 크로마 블록의 인트라 예측에 이용하는 방향성 모드를 더욱 정확히 재설정하기 위한 실시예를 기술한다.

도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

본 실시예에 있어서, 크로마 인트라 예측 지시자가 DM 모드이고, 크로마 블록이 직사각형일 경우, 인트라 예측부(542)는 도 6에 예시된 getWideAngle() 함수를 대체하여, 도 8에 예시된 바와 같은 getWideAngleChroma() 함수를 이용한다(S812). 즉, 인트라 예측부(542)는 getWideAngleChroma() 함수를 이용하여 재설정된 lumaIntraPredMode 값을 크로마 블록의 인트라 예측모드로 설정한다. 이때, getWideAngleChroma() 함수는, 크로마 블록의 가로(nCW) 및 세로(nCH) 길이뿐만 아니라, 해당하는 루마 블록의 가로(nYW) 및 세로(nYH) 길이까지 이용하여 인트라 예측모드를 재설정할 수 있다.

도 8의 도시에서, getWideAngleChroma() 함수를 이용하는 단계를 제외한 나머지 단계들(S800 내지 S810)은, 도 6의 도시에서 대응되는 단계와 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 이러한 나머지 단계에 대한 기술을 생략한다.

이하의 설명에서, 영상 부호화 장치가 전송한 lumaIntraPredMode의 값을 '인트라 예측모드의 index(또는, 간단히 index)'로 나타낸다. 또한, 루마 블록의 형태에 따라 원래의 예측모드 값을 변환함으로써, 재설정된 lumaIntraPredMode 값을 '인트라 예측모드의 direction(또는, 간단히 direction)'으로 나타낸다. 블록이 정사각형이면, index와 direction은 동일하다. 하지만, getWideAngle() 함수에 기반하는 WAIP의 기술이 적용되는 경우, index와 direction은 상이할 수 있다.

한편, index 값을 direction 값으로 재설정하는 것은, 구체적으로 예측 방향을 회전하거나 특정 값으로 변경시키는 것을 의미할 수 있다. 따라서, 인트라 예측부(542)는 블록의 종횡비 특징에 맞도록, 블록의 예측 방향을 나타내는, 전송된 index 값을 적응적으로 회전하거나 변경시킴으로써, direction 값으로 예측모드를 재설정할 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 개시의 일 예에 있어서, 인트라 예측부(542)는 index로 지시되는 방향을 회전시킴으로써 예측모드를 재설정할 수 있다. 이때, 이러한 회전 각도를 S라고 나타낸다. 이하의 설명에서, 편의상 S가 하나의 값으로 특정되는 것을 예시하나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 상한과 하한 범위 규정, 및 특정 방향에 따라 다른 S 값이 사용될 수도 있다. 즉, 회전하는 각도 S에 따라 실제 회전되는 방향은 수평, 수직, 대각선 등 여러 방향이 될 수 있다. 예를 들어, 각도 S는 45도, 180도, 135도, 225도, 90도, -45도, -180도, -90도, -45도 등을 포함하는 다양한 각도의 회전이 될 수 있다. 또한, 현재블록 내 특정 화소의 값, 위치 또는 조건에 따라 다른 S 값이 사용될 수 있다.

본 개시의 일 예에 있어서, 인트라 예측부(542)는 회전이 아니라, 예측모드를 특정한 값으로 변경시킴으로써 예측모드를 재설정할 수 있다.

전술한 바와 같이, DM 모드는 루마 블록의 인트라 예측모드를 크로마 블록이 공유하는 방법이다. CST 기술을 사용하는 경우, 루마 블록과 크로마 블록 간의 분할 구조가 상이할 수 있다. 따라서, DM 모드를 유도 시, 이러한 크로마 블록의 특징을 고려하여, 크로마 블록의 예측 방향을 더욱 정확하게 설정하여야 한다. 전술한 바와 같이 인트라 예측에서 방향성 모드의 인덱스는 2부터 66까지 총 65 개가 존재하고, 이들을 이용하여 더 세밀한 방향으로 인트라 예측을 수행함으로써, 부호화 효율이 크게 향상될 수 있다. 즉, 미묘하지만 약간만이라도 예측 방향이 최적 방향과 틀어지는 경우, 그 정도의 세밀한 차이로도 부호화 효율이 크게 떨어질 수 있다. 따라서, 크로마 블록이 DM 모드를 사용 시, 인트라 예측 방향을 더 정확하게 설정하는 것은 부호화 효율 향상 측면에서 매우 중요하다. 또한, DM 모드는, 크로마 블록이 수직 및 수평 방향을 제외한 다양한 방향성 예측을 이용할 수 있는 유일한 방법이고, 부호화에 있어 매우 빈번하게 선택되는 모드이므로, DM 모드에서 인트라 예측 방향을 정확하게 설정하는 것은 매우 중요하다.

도 8의 예시에서, 인트라 예측부(542)는 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 정확한 인트라 예측모드를 파악한 후, 이를 크로마 블록의 특징에 맞게 적응적으로 재설정함으로써 크로마 블록의 인트라 예측을 위한 예측모드를 설정한다.

이하, 도 9의 예시를 이용하여, 전술한 바와 같은 루마 블록의 인트라 예측모드의 index로부터 direction을 재설정하는 방법을 설명한다.

도 9는 본 개시의 다른 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

인트라 예측부(542)는 intra_chroma_pred_mode가 DM 모드인 경우, 루마 블록의 direction의 재설정이 필요한지를 판단한다. direction의 재설정이 필요한 경우. 인트라 예측부(542)는 direction을 재설정하여 크로마 블록의 인트라 예측모드로 설정한다.

도 9의 도시에서, intra_chroma_pred_mode 값을 복호화하는 단계 내지 getMode() 함수를 이용하여 IntraPredModeC를 설정하는 단계(즉, S900 내지 S906 단계)는 도 6의 도시에서 대응되는 단계와 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 이러한 단계들에 대한 기술을 생략한다.

intra_chroma_pred_mode가 DM 모드인 경우 루마 블록의 direction의 재설정이 필요한지를 판단하기 위해, 인트라 예측부(542)는 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지를 확인한다(S908). 크로마 블록이 재설정 셋에 포함되는 경우, 인트라 예측부(542)는 루마 블록의 direction을 재설정할 수 있다.

이때, 재설정 셋에 포함되는지를 판단하기 위한 하나의 조건으로 크로마 블록의 종횡비가 고려될 수 있다. 종횡비에 따라 크로마 블록들은 표 2에서와 같이 분류될 수 있다.

본 실시예에 있어서, 재설정 셋은, 다음 조건 중 어느 하나를 만족하는 크로마 블록들의 셋으로 설정될 수 있다.

(1) CW/CH의 값이 1이 아닌 경우

(2) CW/CH > N1 또는 CW/CH < 1/N1의 경우

(3) CW >= N2 또는 CH >= N3의 경우

(4) 표 2에 예시된 모든 경우

(5) 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치에 의해 특정되는 종횡비를 갖는 경우

이때, (2)와 (3)에서, N1, N2 및 N3은 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128 등 응용에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 또한, CW와 CH는 루마 블록의 너비와 높이를 나타내는 YW와 YH로 각각 대체될 수 있다.

크로마 블록이 재설정 셋에 포함되지 않는 경우, 인트라 예측부(542)는 루마 블록의 인트라 예측모드인 lumaIntraPredMode의 값을 크로마 블록의 인트라 예측모드 IntraPredModeC의 값으로 설정한다(S910).

반면, 크로마 블록이 재설정 셋에 포함되는 경우, 인트라 예측부(542)는 getWideAngleChroma() 함수를 이용하여 lumaIntraPredMode를 변경시킨 값을 크로마 블록의 IntraPredModeC의 값으로 이용한다(S912).

이하, getWideAngleChroma() 함수의 동작을 설명한다.

getWideAngleChroma() 함수는 다섯 개의 입력 인자를 갖는다. 첫 번째 입력 인자는 인트라 예측모드 lumaIntraPredMode이다. 나머지 네 개의 입력 인자는 루마 블록의 가로 길이(nYW)와 세로 길이(nYH), 및 크로마 블록의 가로 길이(nCW)와 세로 길이(nCH)이다.

getWideAngleChroma() 함수는, 아래 값 중 하나를 선택하여, direction을 나타내는 변수인 lumaIntraDirection으로 설정할 수 있다.

(1) getWideAngle(lumaIntraPredMode, nYW, nYH) 함수가 출력한 값

(2) lumaIntraPredMode

(3) 그 외의 다른 방법에 따라 산정된 값으로서, 실제 인트라 예측이 수행되는 방향

여기서, lumaIntraDirection은 lumaIntraPredMode에 의해 지시되는 예측 방향이다. 특히, WAIP가 적용되는 경우, lumaIntraDirection은 위와 같은 기술에 따라 실제 부호화에 이용되는, 최종적인 인트라 예측 방향을 나타낼 수 있다.

크로마 블록의 형태 때문에, lumaIntraDirection이 지시하는 방향에 크로마 참조샘플이 존재하지 않는 경우, getWideAngleChroma() 함수는, 다음의 값 중 하나를 선택하여 출력할 수 있다.

(1) lumaIntraDirection을 소정의 방향으로 회전한 lumaIntraDirection ± S

(2) -14, -12, -10, -6, 2, 8, 12, 14, 16, 52, 54, 56, 60, 66, 72, 76, 78, 80 등 lumaIntraDirection과 가까운 크로마 블록의 대각선 방향

반면, lumaIntraDirection이 지시하는 방향에 참조샘플이 존재하는 경우, getWideAngleChroma() 함수는 lumaIntraDirection를 출력할 수 있다.

여기서, 대각선 방향은 크로마 블록의 형태에 따라 결정될 수 있다. 예컨대, 크로마 블록의 종횡비가 1/2인 경우, 대각선 방향은 -6 또는 60번 모드이다.

예를 들어, 루마 블록의 인트라 예측을 위한 예측 방향(direction)이 2번 방향이고, 루마 블록은 정사각형이며, 현재 크로마 블록이 종횡비가 2인 옆으로 긴 모양의 블록인 경우, getWideAngleChroma() 함수의 동작을 설명한다. 이때, 인트라 예측부(542)는 참조샘플과 더 긴 면적을 공유하고 있는 66번 방향, 즉, 원래 방향을 180도 회전하여 생성한 방향을 크로마 블록의 예측 방향으로 사용할 수 있다. 따라서, lumaIntraDirection = 2가 되고, S는 180도가 되며, IntraPredModeC = (lumaIntraDirection+　64　)가 된다. 인트라 예측부(542)는, 도 10a에 예시된 바와 같이, lumaIntraPredMode의 값인 2에 64를 가산한 66번 모드를 크로마 블록의 인트라 예측 방향으로 설정할 수 있다.

다른 예로서, 루마 블록의 인트라 예측을 위한 예측 방향이 65번 방향이고, 루마 블록은 정사각형이며, 현재 크로마 블록이 종횡비가 1/2인 아래로 긴 모양의 블록이라고 경우, getWideAngleChroma() 함수의 동작을 설명한다. 이때, 크로마 블록의 대각선 방향은 -6 또는 60이고, lumaIntraDirection은 65이다. 따라서, 인트라 예측부(542)는, 65와 가까운 60번 모드를 IntraPredModeC로 설정할 수 있다. 즉, 인트라 예측부(542)는, 도 10b에 예시된 바와 같이, 크로마 블록의 대각선 방향인 60번 모드를 크로마 블록의 인트라 예측 방향으로 설정할 수 있다.

도 11a 내지 도 11c는 본 개시의 일 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드의 재설정을 나타내는 예시도이다.

또다른 구체적인 예로서, S = 180도인 경우, 도 11a 내지 도 11c의 예시에 따라 getWideAngleChroma() 함수의 동작이 표현될 수 있다. 도 11a 내지 도 11c의 예시에서, ①은 lumaIntraPredMode를 나타내는데, 이는 영상 부호화 장치가 비트스트림 상에 포함시킨 해당 루마 블록의 인트라 예측모드이다. ②는 lumaIntraDirection을 나타내는데, 이는 해당 블록의 인트라 예측 시 실제 사용하는 인트라 예측 방향을 나타낸다. 예컨대, WAIP가 이용되지 않는 경우, lumaIntraPredMode와 lumaIntraDirection은 상호 동일하다. 반면, WAIP가 적용되는 경우, 이 두 값은 상이할 수 있다. 또한, ③은, S = 180도를 이용하여, lumaIntraDirection ②를 회전시킨 방향을 나타낸다.

따라서, 도 9에 예시된 바와 같은 getWideAngleChroma()는, 도 11a 내지 도 11c의 예시에 따라, 루마 블록과 크로마 블록의 크기 정보를 이용하여 lumaIntraPredMode를 재설정하여 출력할 수 있다.

이하, 도 12의 예시를 이용하여, 전술한 바와 같은 루마 블록의 인트라 예측모드의 direction으로부터 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 또다른 방법을 설명한다.

도 12는 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

영상 복호화 장치 내 엔트로피 복호화부(510)는, intra_chroma_pred_mode를 복호화한다(S1200).

엔트로피 복호화부(510)는 lumaIntraDirection를 획득한다(S1202). 여기서, lumaIntraDirection은, 전술한 바와 같은 루마 블록의 인트라 예측모드의 direction을 나타낸다.

영상 복호화 장치 내 인트라 예측부(542)는 크로마 인트라 예측모드 지시자가 DM 모드인지를 확인한다(S1204). 예컨대, 표 1에 따라, 인트라 예측부(542)는, intra_chroma_pred_mode = 4이면, 크로마 블록의 인트라 예측모드를 DM 모드로 결정하고, 그 외의 값인 경우, DM 모드가 아니라고 결정한다.

크로마 인트라 예측모드 지시자가 DM 모드가 아닌 경우, 인트라 예측부(542)는 getMode() 함수를 이용하여 IntraPredModeC를 설정한다(S1206). 이때, getMode() 함수는 lumaIntraPredMode 대체하여 lumaIntraDirection을 입력으로 이용한다. 따라서, 표 1에 따라 intra_chroma_pred_mode 값과 대체된 lumaIntraPredMode 값을 참조하여, IntraPredModeC가 설정될 수 있다.

크로마 인트라 예측모드 지시자가 DM 모드인 경우, 크로마 블록의 인트라 예측모드의 재설정이 필요한지를 판단하기 위해, 인트라 예측부(542)는 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지를 확인한다(S1208). 이때, 재설정 셋에 포함되는지를 판단하기 위한 하나의 조건으로서, 표 2에 나타낸 바와 같은 크로마 블록의 종횡비가 고려될 수 있다. 재설정 셋을 설정하는 방법은 도 9의 도시에서 이용되는 방법과 동일하다.

크로마 블록이 재설정 셋에 포함되지 않는 경우, 인트라 예측부(542)는 루마 블록의 인트라 예측모드의 direction인 lumaIntraDirection 값을 그대로 크로마 블록의 인트라 예측모드 IntraPredModeC 값으로 설정한다(S1210).

반면, 크로마 블록이 재설정 셋에 포함되는 경우, 인트라 예측부(542)는 getWideAngleChroma2() 함수를 이용하여 lumaIntraDirection을 변경시킨 값을 크로마 블록의 IntraPredModeC 값으로 설정한다(S1212).

이하, getWideAngleChroma2() 함수의 동작을 설명한다.

getWideAngleChroma2() 함수는 세 개의 입력 인자를 갖는다. 첫 번째 입력 인자는 루마 블록의 인트라 예측모드의 direction인 lumaIntraDirection이다. 나머지 두 개의 입력 인자는 크로마 블록의 가로 길이(nCW)와 세로 길이(nCH)이다.

도 12의 예시에서는, 인트라 예측모드의 재설정을 위해, 입력되는 인트라 예측모드가 index가 아니라 direction인 경우이므로, 다음과 같이 getWideAngleChroma2() 함수의 동작이 단순화될 수 있다.

크로마 블록의 형태 때문에, lumaIntraDirection이 지시하는 방향에 참조 샘플이 없는 경우, getWideAngleChroma2() 함수는, 다음의 값 중 하나를 선택하여 출력할 수 있다.

(1) lumaIntraDirection을 소정의 방향으로 회전한 lumaIntraDirection ± S

(2) -14, -12, -10, -6, 2, 8, 12, 14, 16, 52, 54, 56, 60, 66, 72, 76, 78, 80 등 lumaIntraDirection과 가까운 크로마 블록의 대각선 방향

반면, lumaIntraDirection이 지시하는 방향에 참조샘플이 존재하는 경우, getWideAngleChroma2() 함수는 lumaIntraDirection를 출력할 수 있다.

lumaIntraDirection을 산정하는 과정이 없는 것을 제외하면, 도 12의 도시에 따른 getWideAngleChroma2() 함수의 동작은 getWideAngleChroma() 함수의 동작과 동일하다.

도 13은 본 개시의 또다른 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 크로마 블록의 인트라 예측모드를 재설정하는 방법을 나타내는 순서도이다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 크로마 블록의 인트라 예측모드를 설정하는 방법은, 비트율 왜곡 분석을 위해 영상 부호화 장치의 인트라 예측부(122)에 의해서도 수행될 수 있다. 이때, 비트율 왜곡 분석 과정에서, 영상 부호화 장치는 최적의 intra_chroma_pred_mode와 lumaIntraPredMode를 탐색한다. 이러한 탐색 과정에서, 인트라 예측부(122)는 intra_chroma_pred_mode와 lumaIntraPredMode를 획득한다(S1300 및 S1302).

도 13의 도시에서, DM 모드인지를 판단하는 단계 내지 IntraPredModeC를 설정하는 단계(즉, S1304 내지 S1312 단계)는 도 9의 도시에서 대응되는 단계와 동일한 동작을 수행한다. 따라서, 이러한 단계들에 대한 기술을 생략한다.

영상 부호화 장치는 비트율 왜곡 분석에 따른 최적의 intra_chroma_pred_mode 값과 lumaIntraPredMode 값을 비트스트림으로 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송한다.

본 실시예에 따른 각 순서도에서는 각각의 과정을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 순서도에 기재된 과정을 변경하여 실행하거나 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것이 적용 가능할 것이므로, 순서도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

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 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.

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.

122: 인트라 예측부
510: 엔트로피 복호화부
542: 인트라 예측부

Claims (15)

1. 영상 복호화 장치가 수행하는 인트라 예측방법에 있어서,
   비트스트림으로부터 크로마 인트라 예측모드 지시자를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자는 크로마 블록의 예측모드가 DM 모드인지를 나타냄;
   상기 비트스트림으로부터 루마 인트라 예측모드를 복호화하는 단계, 여기서, 상기 루마 인트라 예측모드는 상기 크로마 블록과 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드를 나타냄; 및
   상기 크로마 인트라 예측모드 지시자가 상기 DM 모드인 경우, 상기 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 크로마 블록의 인트라 예측모드인 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계
   를 포함하되,
   상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계는,
   상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 종횡비(aspect ratio), 및 상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계는
   상기 크로마 블록이 재설정 셋에 포함되지 않는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드를 상기 크로마 인트라 예측모드로 설정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계는,
   상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계는,
   상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우,
   상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 가로의 길이, 및 상기 루마 블록의 세로의 길이에 기초하여 예측 방향을 산정하는 단계; 및
   상기 예측 방향에 크로마 참조샘플이 존재하는지 여부에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 설정하는 단계
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
5. 제4항에 있어서,
   상기 예측 방향을 산정하는 단계는,
   상기 루마 블록의 가로의 길이가 상기 루마 블록의 세로의 길이보다 길고, 상기 루마 인트라 예측모드가 기설정된 제1 범위에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드에 제1 기설정 값을 가산하여 상기 예측 방향을 생성하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
6. 제5항에 있어서,
   상기 예측 방향을 산정하는 단계는,
   상기 루마 블록의 가로의 길이가 상기 루마 블록의 세로의 길이보다 짧고, 상기 루마 인트라 예측모드가 기설정된 제2 범위에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드로부터 제2 기설정 값을 감산하여 상기 예측 방향을 생성하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
7. 제4항에 있어서,
   상기 예측 방향을 산정하는 단계는,
   상기 루마 인트라 예측모드를 상기 예측 방향으로 설정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
8. 제4항에 있어서,
   상기 크로마 인트라 예측모드를 설정하는 단계는,
   상기 예측 방향에 상기 크로마 참조샘플이 존재하지 않는 경우, 상기 예측 방향을 기설정된 각도만큼 회전하여 상기 크로마 인트라 예측모드로 설정하거나, 상기 예측 방향과 가까운 상기 크로마 블록의 대각선 방향을 선택하여 상기 크로마 인트라 예측모드로 설정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
9. 제4항에 있어서,
   상기 크로마 인트라 예측모드를 설정하는 단계는,
   상기 예측 방향에 상기 크로마 참조샘플이 존재하지 않는 경우, 상기 예측 방향을 상기 크로마 인트라 예측모드로 설정하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
10. 비트스트림으로부터 크로마 인트라 예측모드 지시자 및 루마 인트라 예측모드를 복호화하는 엔트로피 복호화부, 여기서, 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자는 크로마 블록의 예측모드가 DM 모드인지를 나타내고, 상기 루마 인트라 예측모드는 상기 크로마 블록과 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드를 나타냄; 및
    상기 크로마 인트라 예측모드 지시자가 상기 DM 모드인 경우, 상기 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 크로마 블록의 인트라 예측모드인 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 인트라 예측부
    를 포함하되,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 종횡비(aspect ratio), 및 상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 크로마 블록이 재설정 셋에 포함되지 않는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드를 상기 크로마 인트라 예측모드로 설정하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
13. 제10항에 있어서,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 가로의 길이, 및 상기 루마 블록의 세로의 길이에 기초하여 예측 방향을 산정하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
14. 제13항에 있어서,
    상기 인트라 예측부는,
    상기 예측 방향에 크로마 참조샘플이 존재하는지 여부에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 설정하는 것을 특징으로 하는, 영상 복호화 장치.
15. 영상 부호화 장치가 수행하는 인트라 예측방법에 있어서,
    크로마 인트라 예측모드 지시자를 획득하는 단계, 여기서, 상기 크로마 인트라 예측모드 지시자는 크로마 블록의 예측모드가 DM 모드인지를 나타냄;
    루마 인트라 예측모드를 획득하는 단계, 여기서, 상기 루마 인트라 예측모드는 상기 크로마 블록과 공간적으로 대응하는 루마 블록의 인트라 예측모드를 나타냄; 및
    상기 크로마 인트라 예측모드 지시자가 상기 DM 모드인 경우, 상기 크로마 블록이 재설정 셋(modification set)에 포함되는지 여부에 기초하여 상기 크로마 블록의 인트라 예측모드인 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계
    를 포함하되,
    상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 단계는,
    상기 크로마 블록이 상기 재설정 셋에 포함되는 경우, 상기 루마 인트라 예측모드, 상기 루마 블록의 종횡비(aspect ratio), 및 상기 크로마 블록의 종횡비에 기초하여 상기 크로마 인트라 예측모드를 생성하는 것을 특징으로 하는, 인트라 예측방법.
    

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