KR20220077908A - 스케일링 프로세스를 사용하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치 - Google Patents

스케일링 프로세스를 사용하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치 Download PDF

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KR20220077908A
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손주형
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고건중
곽진삼
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주식회사 윌러스표준기술연구소
(주)휴맥스
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Abstract

본 개시는 비디오 신호의 처리 방법에 관한 것으로, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 단계, 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하는 단계, 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 스케일링된 변환 계수에 비-분리 변환의 역변환 및 1차 변환의 역변환을 적용하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하고, 1차 변환은 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환인 단계, 및 레지듀얼 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스케일링 프로세스를 사용하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치
본 개시는 비디오 신호의 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 비디오 신호를 인코딩하거나 디코딩하는 비디오 신호 처리 방법 및 장치에 관한 것이다.
압축 부호화란 디지털화한 정보를 통신 회선을 통해 전송하거나, 저장 매체에 적합한 형태로 저장하기 위한 일련의 신호 처리 기술을 의미한다. 압축 부호화의 대상에는 음성, 영상, 문자 등의 대상이 존재하며, 특히 영상을 대상으로 압축 부호화를 수행하는 기술을 비디오 영상 압축이라고 일컫는다. 비디오 신호에 대한 압축 부호화는 공간적인 상관관계, 시간적인 상관관계, 확률적인 상관관계 등을 고려하여 잉여 정보를 제거함으로써 이루어진다. 그러나 최근의 다양한 미디어 및 데이터 전송 매체의 발전으로 인해, 더욱 고효율의 비디오 신호 처리 방법 및 장치가 요구되고 있다.
본 개시는 비디오 신호의 코딩 효율을 높이기 위한 목적을 가지고 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 현재 블록을 스케일링 하기 위한 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 획득하기 위한 방법으로써, 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 단계, 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하는 단계, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 스케일링된 변환 계수에 저대역 비-분리 변환의 역변환 및 1차 변환의 역변환을 적용하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하고, 1차 변환은 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환인 단계, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 스케일링된 변환 계수에 1차 변환의 역변환을 적용하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하는 단계 및 레지듀얼 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 예측자는 인트라 예측에 의하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 저대역 비-분리 변환 인덱스에 기초하여 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계를 더 포함하고, 저대역 비-분리 변환 인덱스는 저대역 비-분리 변환의 적용 여부 및 저대역 비-분리 변환에 사용될 커널을 지시하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대하여 스케일링 행렬이 사용됨을 나타내는 경우, 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하지 못한 경우, 중간 스케일링 요소 어레이를 비트스트림으로부터 획득된 값에 기초하여 도출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법의 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그는 SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set), 픽쳐 헤더, 또는 슬라이스 헤더 중 적어도 하나의 비트스트림으로부터 획득되는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보에 더 기초하여 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법의 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계는, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인지 여부를 결정하는 단계, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인 경우, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인지 여부를 결정하는 단계, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하는 단계 및 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 포함하고, SINGLE_TREE는 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 단일 트리(single tree)가 사용됨을 나타내고, DUAL_TREE_LUMA는 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 현재 블록과 관련된 성분이 루마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법은 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE인 경우, 현재 블록은 루마 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법의 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계는, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이고, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하는 단계 및 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이 아니거나, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 포함하고, DUAL_TREE_CHROMA는 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 현재 블록과 관련된 성분이 크로마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법의 하나의 미리 정해진 값은 2^N이고, N은 자연수인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 복호화 방법의 하나의 미리 정해진 값은 16인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치는 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 획득하기 위한 비디오 신호 처리 장치로써, 프로세서 및 메모리를 포함하고, 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하고, 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하고, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 스케일링된 변환 계수에 비-분리 변환의 역변환 및 1차 변환의 역변환을 적용하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하고, 1차 변환은 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환이고, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 스케일링된 변환 계수에 1차 변환의 역변환을 적용하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하고, 레지듀얼 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록을 복원하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치는 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 현재 블록의 예측자는 인트라 예측에 의하여 획득되는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 저대역 비-분리 변환 인덱스에 기초하여 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하고, 저대역 비-분리 변환 인덱스는 저대역 비-분리 변환의 적용 여부 및 저대역 비-분리 변환에 사용될 커널을 지시하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대하여 스케일링 행렬이 사용됨을 나타내는 경우, 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하지 못한 경우, 중간 스케일링 요소 어레이를 비트스트림으로부터 획득된 값에 기초하여 도출하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그는 SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set), 픽쳐 헤더, 또는 슬라이스 헤더 중 적어도 하나의 비트스트림으로부터 획득되는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보에 더 기초하여 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인지 여부를 결정하고, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인 경우, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인지 여부를 결정하고, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하고, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하고, SINGLE_TREE는 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 단일 트리(single tree)가 사용됨을 나타내고, DUAL_TREE_LUMA는 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 현재 블록과 관련된 성분이 루마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치는 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE인 경우, 현재 블록은 루마 성분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이고, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하고, 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이 아니거나, 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하고, DUAL_TREE_CHROMA는 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 현재 블록과 관련된 성분이 크로마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 하나의 미리 정해진 값은 2^N이고, N은 자연수인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 영상 신호 처리 장치의 하나의 미리 정해진 값은 16인 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 비디오 신호를 인코딩하는 방법은, 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 단계, 현재 블록의 원본 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 생성하는 단계, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 레지듀얼에 1차 변환 및 저대역 비-분리 변환을 적용하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 1차 변환은 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환인 단계, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 타나내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 레지듀얼에 1차 변환을 적용하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하는 단계, 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 변환 계수를 스케일링 하는 단계, 및 스케일링된 변환 계수에 기초하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 비디오 신호 처리 장치는 프로세서 및 메모리를 포함하고, 프로세서는 메모리에 저장된 명령어에 기초하여, 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하고, 현재 블록의 원본 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 생성하고, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 레지듀얼에 1차 변환 및 저대역 비-분리 변환을 적용하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 1차 변환은 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환이고, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 타나내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 레지듀얼에 1차 변환을 적용하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 변환 계수를 스케일링 하고, 스케일링된 변환 계수에 기초하여 비트스트림을 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 일 실시예를 따른 현재 블록을 복원하기 위한 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체는, 비트스트림은 저대역 비-분리 변환 인덱스, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그, 및 스케일링된 변환 계수를 포함하고, 스케일링된 변환 계수는, 저대역 비-분리 변환 인덱스에 기초한 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하고, 현재 블록의 원본 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 생성하고, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 레지듀얼에 1차 변환 및 저대역 비-분리 변환을 적용하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 1차 변환은 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환이고, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 타나내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 레지듀얼에 1차 변환을 적용하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 변환 계수를 스케일링하여, 생성되는 것을 특징으로 한다.
본 개시의 실시예에 따르면 비디오 신호의 코딩 효율이 높아질 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 비디오 신호 인코딩 장치의 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 비디오 신호 디코딩 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 픽쳐 내에서 코딩 트리 유닛이 코딩 유닛들로 분할되는 실시예를 도시한다.
도 4는 쿼드 트리 및 멀티-타입 트리의 분할을 시그널링하는 방법의 일 실시예를 도시한다.
도 5 및 도 6은 본 개시의 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 더욱 구체적으로 도시한다.
도 7은 인코더가 레지듀얼 신호를 변환하는 방법을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 8은 인코더 및 디코더가 변환 계수를 역변환하여 레지듀얼 신호를 획득하는 방법을 구체적으로 나타내는 도면이다.
도 9는 변환 타입 각각에 대응하는 기저 함수를 나타내는 도면이다.
도 10은 변환 타입 DCT-II, DCT-V, DCT-VIII, DST-I, DST-VII 각각의 인덱스 별 신호의 크기를 나타내는 도면이다.
도 11은 변환 타입 DST-IV, DCT-IV, DST-VII 및 DCT-VIII 각각에 대한 인덱스 별 신호의 크기를 나타내는 도면이다.
도 12는 현재 블록의 예측 모드에 따라 변환 후보 세트가 구성되는 방법을 나타내는 도면이다.
도 13은 세트 인덱스에 따라 결정된 수평 변환 커널 및 수직 변환 커널을 나타낸다.
도 14는 2차 변환을 수행하는 복호화기에서 잔차 신호를 복원하는 과정을 블록 레벨에서 도시한다.
도 15는 감소된 샘플 수를 이용하는 2차 변환을 적용하는 방법을 나타낸다.
도 16은 up-right diagonal 스캔 순서 결정 방법을 나타낸다.
도 17은 도 16에서 정의한 up-right diagonal 스캔 순서를 블록 사이즈에 따라 나타낸 도면이다.
도 18은 Adaptation Parameter Set (APS) 신택스 구조를 도시한다.
도 19는 슬라이스 헤더 신택스 구조를 도시한다.
도 20은 스케일링 리스트 데이터 신택스 구조에서 사용되는 파라미터를 도시한다.
도 21은 스케일링 리스트 데이터 신택스 구조를 도시한다.
도 22는 루마 변환 블록의 최대 사이즈를 고려하는 스케일링 리스트 데이터 신택스 구조를 도시한다.
도 23은 변환 계수에 적용되는 스케일링 프로세스를 도시한다.
도 24는 본 개시의 다른 실시예에 따른 변환 계수에 적용되는 스케일링 프로세스를 도시한다.
도 25는 본 개시의 다른 실시예에 따른 변환 계수에 적용되는 스케일링 프로세스를 도시한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 개시에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한 특정 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는, 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
본 명세서에서 일부 용어들은 다음과 같이 해석될 수 있다. 코딩은 경우에 따라 인코딩 또는 디코딩으로 해석될 수 있다. 본 명세서에서 비디오 신호의 인코딩(부호화)을 수행하여 비디오 신호 비트스트림을 생성하는 장치는 인코딩 장치 혹은 인코더로 지칭되며, 비디오 신호 비트스트림의 디코딩(복호화)을 수행하여 비디오 신호를 복원하는 장치는 디코딩 장치 혹은 디코더로 지칭된다. 또한, 본 명세서에서 비디오 신호 처리 장치는 인코더 및 디코더를 모두 포함하는 개념의 용어로 사용된다. 정보(information)는 값(values), 파라미터(parameter), 계수(coefficients), 성분(elements) 등을 모두 포함하는 용어로서, 경우에 따라 의미는 달리 해석될 수 있으므로 본 개시는 이에 한정되지 아니한다. '유닛'은 영상 처리의 기본 단위 또는 픽쳐의 특정 위치를 지칭하는 의미로 사용되며, 루마(luma) 성분 및 크로마(chroma) 성분 중 적어도 하나를 포함하는 이미지 영역을 가리킨다. 또한, ‘블록’은 루마 성분 및 크로마 성분들(즉, Cb 및 Cr) 중 특정 성분을 포함하는 이미지 영역을 가리킨다. 다만, 실시예에 따라서 ‘유닛’, '블록', '파티션' 및 '영역' 등의 용어는 서로 혼용하여 사용될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 유닛은 코딩 유닛, 예측 유닛, 변환 유닛을 모두 포함하는 개념으로 사용될 수 있다. 픽쳐는 필드 혹은 프레임을 가리키며, 실시예에 따라 상기 용어들은 서로 혼용하여 사용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 비디오 신호 인코딩 장치(100)의 개략적인 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 개시의 인코딩 장치(100)는 변환부(110), 양자화부(115), 역양자화부(120), 역변환부(125), 필터링부(130), 예측부(150) 및 엔트로피 코딩부(160)를 포함한다.
변환부(110)는 입력 받은 비디오 신호와 예측부(150)에서 생성된 예측 신호의 차이인 레지듀얼 신호를 변환하여 변환 계수 값을 획득한다. 예를 들어, 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform, DCT), 이산 사인 변환(Discrete Sine Transform, DST) 또는 웨이블릿 변환(Wavelet Transform) 등이 사용될 수 있다. 이산 코사인 변환 및 이산 사인 변환은 입력된 픽쳐 신호를 블록 형태로 나누어 변환을 수행하게 된다. 변환에 있어서 변환 영역 내의 값들의 분포와 특성에 따라서 코딩 효율이 달라질 수 있다. 양자화부(115)는 변환부(110)에서 출력된 변환 계수 값을 양자화한다.
코딩 효율을 높이기 위하여 픽쳐 신호를 그대로 코딩하는 것이 아니라, 예측부(150)를 통해 이미 코딩된 영역을 이용하여 픽쳐를 예측하고, 예측된 픽쳐에 원본 픽쳐와 예측 픽쳐 간의 레지듀얼 값을 더하여 복원 픽쳐를 획득하는 방법이 사용된다. 인코더와 디코더에서 미스매치가 발생되지 않도록 하기 위해, 인코더에서 예측을 수행할 때에는 디코더에서도 사용 가능한 정보를 사용해야 한다. 이를 위해, 인코더에서는 부호화한 현재 블록을 다시 복원하는 과정을 수행한다. 역양자화부(120)에서는 변환 계수 값을 역양자화(스케일링)하고, 역변환부(125)에서는 역양자화된(스케일링) 변환 계수값을 이용하여 레지듀얼 값을 복원한다. 한편, 필터링부(130)는 복원된 픽쳐의 품질 개선 및 부호화 효율 향상을 위한 필터링 연산을 수행한다. 예를 들어, 디블록킹 필터, 샘플 적응적 오프셋(Sample Adaptive Offset, SAO) 및 적응적 루프 필터 등이 포함될 수 있다. 필터링을 거친 픽쳐는 출력되거나 참조 픽쳐로 이용하기 위하여 복호 픽쳐 버퍼(Decoded Picture Buffer, DPB, 156)에 저장된다.
코딩 효율을 높이기 위하여 픽쳐 신호를 그대로 코딩하는 것이 아니라, 예측부(150)를 통해 이미 코딩된 영역을 이용하여 픽쳐를 예측하고, 예측된 픽쳐에 원 픽쳐와 예측 픽쳐 간의 레지듀얼 값을 더하여 복원 픽쳐를 획득하는 방법이 사용된다. 인트라 예측부(152)에서는 현재 픽쳐 내에서 화면내 예측을 수행하며, 인터 예측부(154)에서는 복호 픽쳐 버퍼(156)에 저장된 참조 픽쳐를 이용하여 현재 픽쳐를 예측한다. 인트라 예측부(152)는 현재 픽쳐 내의 복원된 영역들로부터 화면내 예측을 수행하여, 화면내 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(160)에 전달한다. 인터 예측부(154)는 다시 모션 추정부(154a) 및 모션 보상부(154b)를 포함하여 구성될 수 있다. 모션 추정부(154a)에서는 복원된 특정 영역을 참조하여 현재 영역의 모션 벡터값을 획득한다. 모션 추정부(154a)에서는 참조 영역의 위치 정보(참조 프레임, 모션 벡터 등) 등을 엔트로피 코딩부(160)로 전달하여 비트스트림에 포함될 수 있도록 한다. 모션 추정부(154a)에서 전달된 모션 벡터값을 이용하여 모션 보상부(154b)에서는 화면간 모션 보상을 수행한다.
예측부(150)는 인트라 예측부(152)와 인터 예측부(154)를 포함한다. 인트라 예측부(152)는 현재 픽쳐 내에서 인트라(intra) 예측을 수행하며, 인터 예측부(154)는 복호 픽쳐 버퍼(156)에 저장된 참조 픽쳐를 이용하여 현재 픽쳐를 예측하는 인터(inter) 예측을 수행한다. 인트라 예측부(152)는 현재 픽쳐 내의 복원된 샘플들로부터 인트라 예측을 수행하여, 인트라 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(160)에 전달한다. 인트라 부호화 정보는 인트라 예측 모드, MPM(Most Probable Mode) 플래그, MPM 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 인트라 부호화 정보는 참조 샘플에 관한 정보를 포함할 수 있다. 인터 예측부(154)는 모션 추정부(154a) 및 모션 보상부(154b)를 포함하여 구성될 수 있다. 모션 추정부(154a)는 복원된 참조 픽쳐의 특정 영역을 참조하여 현재 영역의 모션 벡터값을 획득한다. 모션 추정부(154a)는 참조 영역에 대한 모션 정보 세트(참조 픽쳐 인덱스, 모션 벡터 정보 등)를 엔트로피 코딩부(160)로 전달한다. 모션 보상부(154b)는 모션 추정부(154a)에서 전달된 모션 벡터값을 이용하여 모션 보상을 수행한다. 인터 예측부(154)는 참조 영역에 대한 모션 정보를 포함하는 인터 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(160)에 전달한다.
추가적인 실시예에 따라, 예측부(150)는 인트라 블록 카피(block copy, BC) 예측부(미도시)를 포함할 수 있다. 인트라 BC 예측부는 현재 픽쳐 내의 복원된 샘플들로부터 인트라 BC 예측을 수행하여, 인트라 BC 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(160)에 전달한다. 인트라 BC 예측부는 현재 픽쳐 내의 특정 영역을 참조하여 현재 영역의 예측에 이용되는 참조 영역을 나타내는 블록 벡터값을 획득한다. 인트라 BC 예측부는 획득된 블록 벡터값을 이용하여 인트라 BC 예측을 수행할 수 있다. 인트라 BC 예측부는 인트라 BC 부호화 정보를 엔트로피 코딩부(160)로 전달한다. 인트라 BC 부호화 정보는 블록 벡터 정보를 포함할 수 있다.
위와 같은 픽쳐 예측이 수행될 경우, 변환부(110)는 원본 픽쳐와 예측 픽쳐 간의 레지듀얼 값을 변환하여 변환 계수 값을 획득한다. 이때, 변환은 픽쳐 내에서 특정 블록 단위로 수행될 수 있으며, 특정 블록의 크기는 기 설정된 범위 내에서 가변할 수 있다. 양자화부(115)는 변환부(110)에서 생성된 변환 계수 값을 양자화하여 엔트로피 코딩부(160)로 전달한다.
엔트로피 코딩부(160)는 양자화된 변환 계수를 나타내는 정보, 인트라 부호화 정보, 및 인터 부호화 정보 등을 엔트로피 코딩하여 비디오 신호 비트스트림을 생성한다. 엔트로피 코딩부(160)에서는 가변 길이 코딩(Variable Length Coding, VLC) 방식과 산술 코딩(arithmetic coding) 방식 등이 사용될 수 있다. 가변 길이 코딩(VLC) 방식은 입력되는 심볼들을 연속적인 코드워드로 변환하는데, 코드워드의 길이는 가변적일 수 있다. 예를 들어, 자주 발생하는 심볼들을 짧은 코드워드로, 자주 발생하지 않은 심볼들은 긴 코드워드로 표현하는 것이다. 가변 길이 코딩 방식으로서 컨텍스트 기반 적응형 가변 길이 코딩(Context-based Adaptive Variable Length Coding, CAVLC) 방식이 사용될 수 있다. 산술 코딩은 연속적인 데이터 심볼들을 하나의 소수로 변환하는데, 산술 코딩은 각 심볼을 표현하기 위하여 필요한 최적의 소수 비트를 얻을 수 있다. 산술 코딩으로서 컨텍스트 기반 적응형 산술 부호화(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code, CABAC)가 이용될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 코딩부(160)는 양자화된 변환 계수를 나타내는 정보를 이진화할 수 있다. 또한, 엔트로피 코딩부(160)는 이진화된 정보를 산술 코딩하여 비트스트림을 생성할 수 있다.
상기 생성된 비트스트림은 NAL(Network Abstraction Layer) 유닛을 기본 단위로 캡슐화 된다. NAL 유닛은 부호화된 정수 개의 코딩 트리 유닛(coding tree unit)을 포함한다. 비디오 디코더에서 비트스트림을 복호화하기 위해서는 먼저 비트스트림을 NAL 유닛 단위로 분리한 후, 분리된 각각의 NAL 유닛을 복호화해야 한다. 한편, 비디오 신호 비트스트림의 복호화를 위해 필요한 정보들은 픽쳐 파라미터 세트(Picture Parameter Set, PPS), 시퀀스 파라미터 세트(Sequence Parameter Set, SPS), 비디오 파라미터 세트(Video Parameter Set, VPS) 등과 같은 상위 레벨 세트의 RBSP(Raw Byte Sequence Payload)를 통해 전송될 수 있다.
한편, 도 1의 블록도는 본 개시의 일 실시예에 따른 인코딩 장치(100)를 나타낸 것으로서, 분리하여 표시된 블록들은 인코딩 장치(100)의 엘리먼트들을 논리적으로 구별하여 도시한 것이다. 따라서 전술한 인코딩 장치(100)의 엘리먼트들은 디바이스의 설계에 따라 하나의 칩으로 또는 복수의 칩으로 장착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전술한 인코딩 장치(100)의 각 엘리먼트의 동작은 프로세서(미도시)에 의해 수행될 수 있다.
인코딩 장치(100)는 생성된 비트스트림을 디코딩 장치(200)로 송신할 수 있다. 또한, 디코딩 장치(200)는 비트스트림을 수신할 수 있다. 이와 같이 인코딩 장치(100)에서 생성된 비트스트림이 디코딩 장치(200)로 송신되는 것을 '시그널링'된다고 한다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 비디오 신호 디코딩 장치(200)의 개략적인 블록도이다. 도 2를 참조하면 본 개시의 디코딩 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(225), 필터링부(230) 및 예측부(250)를 포함한다.
엔트로피 디코딩부(210)는 비디오 신호 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여, 각 영역에 대한 변환 계수 정보, 인트라 부호화 정보, 인터 부호화 정보 등을 추출한다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 비디오 신호 비트스트림으로부터 특정 영역의 변환 계수 정보에 대한 이진화 코드를 획득할 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)는 이진화 코드를 역 이진화하여 양자화된 변환 계수를 획득한다. 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수를 역양자화할 수 있다. 역양자화는 스케일링에 대응될 수 있다. 역변환부(225)는 역양자화된 변환 계수를 이용하여 레지듀얼 값을 복원한다. 역변환부(225)는 역양자화된 변환 계수를 역변환하여 레지듀얼을 획득할 수 있다. 비디오 신호 처리 장치(200)는 역변환부(225)에서 획득된 레지듀얼 값을 예측부(250)에서 획득된 예측값과 합산하여 원래의 화소값을 복원한다. 여기서 예측부(250)에서 획득된 예측값은 예측자(predictor)일 수 있다.
한편, 필터링부(230)는 픽쳐에 대한 필터링을 수행하여 화질을 향상시킨다. 여기에는 블록 왜곡 현상을 감소시키기 위한 디블록킹 필터 및/또는 픽쳐 전체의 왜곡 제거를 위한 적응적 루프 필터 등이 포함될 수 있다. 필터링을 거친 픽쳐는 출력되거나 다음 픽쳐에 대한 참조 픽쳐로 이용하기 위하여 복호 픽쳐 버퍼(DPB, 256)에 저장된다.
예측부(250)는 인트라 예측부(252) 및 인터 예측부(254)를 포함한다. 예측부(250)는 전술한 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 복호화된 부호화 타입, 각 영역에 대한 변환 계수, 인트라/인터 부호화 정보 등을 활용하여 예측 픽쳐를 생성한다. 복호화가 수행되는 현재 블록을 복원하기 위해서, 현재 블록이 포함된 현재 픽쳐 또는 다른 픽쳐들의 복호화된 영역이 이용될 수 있다. 복원에 현재 픽쳐만을 이용하는, 즉 인트라 예측 또는 인트라 BC 예측을 수행하는 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)를 인트라 픽쳐 또는 I 픽쳐(또는, 타일/슬라이스), 인트라 예측, 인터 예측 및 인트라 BC 예측을 모두 수행할 수 있는 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)를 인터 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)라고 한다. 인터 픽쳐(또는, 타일/슬라이스) 중 각 블록의 샘플값들을 예측하기 위하여 최대 하나의 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스를 이용하는 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)를 예측 픽쳐(predictive picture) 또는 P 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)라고 하며, 최대 두 개의 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스를 이용하는 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)를 쌍예측 픽쳐(Bi-predictive picture) 또는 B 픽쳐(또는, 타일/슬라이스) 라고 한다. 다시 말해서, P 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)는 각 블록을 예측하기 위해 최대 하나의 모션 정보 세트를 이용하고, B 픽쳐(또는, 타일/슬라이스)는 각 블록을 예측하기 위해 최대 두 개의 모션 정보 세트를 이용한다. 여기서, 모션 정보 세트는 하나 이상의 모션 벡터와 하나의 참조 픽쳐 인덱스를 포함한다.
인트라 예측부(252)는 인트라 부호화 정보 및 현재 픽쳐 내의 복원된 샘플들을 이용하여 예측 블록을 생성한다. 전술한 바와 같이, 인트라 부호화 정보는 인트라 예측 모드, MPM(Most Probable Mode) 플래그, MPM 인덱스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(252)는 현재 블록의 좌측 및/또는 상측에 위치한 복원된 샘플들을 참조 샘플들로 이용하여 현재 블록의 샘플 값들을 예측한다. 본 개시에서, 복원된 샘플들, 참조 샘플들 및 현재 블록의 샘플들은 픽셀들을 나타낼 수 있다. 또한, 샘플 값(sample value)들은 픽셀 값들을 나타낼 수 있다.
일 실시예에 따르면, 참조 샘플들은 현재 블록의 주변 블록에 포함된 샘플들일 수 있다. 예를 들어, 참조 샘플들은 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 샘플들 및/또는 상측 경계에 인접한 샘플들일 수 있다. 또한, 참조 샘플들은 현재 블록의 주변 블록의 샘플들 중 현재 블록의 좌측 경계로부터 기 설정된 거리 이내의 라인 상에 위치하는 샘플들 및/또는 현재 블록의 상측 경계로부터 기 설정된 거리 이내의 라인 상에 위치하는 샘플들일 수 있다. 이때, 현재 블록의 주변 블록은 현재 블록에 인접한 좌측(L) 블록, 상측(A) 블록, 하좌측(Below Left, BL) 블록, 상우측(Above Right, AR) 블록 또는 상좌측(Above Left, AL) 블록 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
인터 예측부(254)는 복호 픽쳐 버퍼(256)에 저장된 참조 픽쳐 및 인터 부호화 정보를 이용하여 예측 블록을 생성한다. 인터 부호화 정보는 참조 블록에 대한 현재 블록의 모션 정보 세트(참조 픽쳐 인덱스, 모션 벡터 정보 등)를 포함할 수 있다. 인터 예측에는 L0 예측, L1 예측 및 쌍예측(Bi-prediction)이 있을 수 있다. L0 예측은 L0 픽쳐 리스트에 포함된 1개의 참조 픽쳐를 이용한 예측이고, L1 예측은 L1 픽쳐 리스트에 포함된 1개의 참조 픽쳐를 이용한 예측을 의미한다. 이를 위해서는 1세트의 모션 정보(예를 들어, 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스)가 필요할 수 있다. 쌍예측 방식에서는 최대 2개의 참조 영역을 이용할 수 있는데, 이 2개의 참조 영역은 동일한 참조 픽쳐에 존재할 수도 있고, 서로 다른 픽쳐에 각각 존재할 수도 있다. 즉, 쌍예측 방식에서는 최대 2세트의 모션 정보(예를 들어, 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스)가 이용될 수 있는데, 2개의 모션 벡터가 동일한 참조 픽쳐 인덱스에 대응될 수도 있고 서로 다른 참조 픽쳐 인덱스에 대응될 수도 있다. 이때, 참조 픽쳐들은 시간적으로 현재 픽쳐 이전이나 이후 모두에 표시(또는 출력)될 수 있다. 일 실시예에 따라, 쌍예측 방식에서는 사용되는 2개의 참조 영역은 L0 픽쳐 리스트 및 L1 픽쳐 리스트 각각에서 선택된 영역일 수 있다.
인터 예측부(254)는 모션 벡터 및 참조 픽쳐 인덱스를 이용하여 현재 블록의 참조 블록을 획득할 수 있다. 상기 참조 블록은 참조 픽쳐 인덱스에 대응하는 참조 픽쳐 내에 존재한다. 또한, 모션 벡터에 의해서 특정된 블록의 샘플 값 또는 이의 보간(interpolation)된 값이 현재 블록의 예측자(predictor)로 이용될 수 있다. 서브펠(sub-pel) 단위의 픽셀 정확도를 갖는 모션 예측을 위하여 이를 테면, 루마 신호에 대하여 8-탭 보간 필터가, 크로마 신호에 대하여 4-탭 보간 필터가 사용될 수 있다. 다만, 서브펠 단위의 모션 예측을 위한 보간 필터는 이에 한정되지 않는다. 이와 같이 인터 예측부(254)는 이전에 복원된 픽쳐로부터 현재 유닛의 텍스쳐를 예측하는 모션 보상(motion compensation)을 수행한다. 이때, 인터 예측부는 모션 정보 세트를 이용할 수 있다.
추가적인 실시예에 따라, 예측부(250)는 인트라 BC 예측부(미도시)를 포함할 수 있다. 인트라 BC 예측부는 현재 픽쳐 내의 복원된 샘플들을 포함하는 특정 영역을 참조하여 현재 영역을 복원할 수 있다. 인트라 BC 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 현재 영역에 대한 인트라 BC 부호화 정보를 획득한다. 인트라 BC 예측부는 현재 픽쳐 내의 특정 영역을 지시하는 현재 영역의 블록 벡터값을 획득한다. 인트라 BC 예측부는 획득된 블록 벡터값을 이용하여 인트라 BC 예측을 수행할 수 있다. 인트라 BC 부호화 정보는 블록 벡터 정보를 포함할 수 있다.
상기 인트라 예측부(252) 또는 인터 예측부(254)로부터 출력된 예측값(예측자), 및 역변환부(225)로부터 출력된 레지듀얼 값이 더해져서 복원된 비디오 픽쳐가 생성된다. 즉, 비디오 신호 디코딩 장치(200)는 예측부(250)에서 생성된 예측 블록과 역변환부(225)로부터 획득된 레지듀얼을 이용하여 현재 블록을 복원한다.
한편, 도 2의 블록도는 본 개시의 일 실시예에 따른 디코딩 장치(200)를 나타낸 것으로서, 분리하여 표시된 블록들은 디코딩 장치(200)의 엘리먼트들을 논리적으로 구별하여 도시한 것이다. 따라서 전술한 디코딩 장치(200)의 엘리먼트들은 디바이스의 설계에 따라 하나의 칩으로 또는 복수의 칩으로 장착될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 전술한 디코딩 장치(200)의 각 엘리먼트의 동작은 프로세서(미도시)에 의해 수행될 수 있다.
도 3은 픽쳐 내에서 코딩 트리 유닛(Coding Tree Unit, CTU)이 코딩 유닛들(Coding Units, CUs)로 분할되는 실시예를 도시한다. 비디오 신호의 코딩 과정에서, 픽쳐는 코딩 트리 유닛(CTU)들의 시퀀스로 분할될 수 있다. 코딩 트리 유닛은 루마(luma) 샘플들의 NXN 블록과, 이에 대응하는 크로마(chroma) 샘플들의 2개의 블록들로 구성된다. 코딩 트리 유닛은 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 코딩 트리 유닛은 분할되지 않고 리프 노드가 될 수도 있다. 이 경우, 코딩 트리 유닛 자체가 코딩 유닛이 될 수 있다. 코딩 유닛은 상기에서 설명한 비디오 신호의 처리 과정, 즉 인트라/인터 예측, 변환, 양자화 및/또는 엔트로피 코딩 등의 과정에서 픽쳐를 처리하기 위한 기본 단위를 가리킨다. 하나의 픽쳐 내에서 코딩 유닛의 크기 및 모양은 일정하지 않을 수 있다. 코딩 유닛은 정사각형 혹은 직사각형의 모양을 가질 수 있다. 직사각형 코딩 유닛(혹은, 직사각형 블록)은 수직 코딩 유닛(혹은, 수직 블록)과 수평 코딩 유닛(혹은, 수평 블록)을 포함한다. 본 명세서에서, 수직 블록은 높이가 너비보다 큰 블록이며, 수평 블록은 너비가 높이보다 큰 블록이다. 또한, 본 명세서에서 정사각형이 아닌(non-square) 블록은 직사각형 블록을 가리킬 수 있지만, 본 개시는 이에 한정되지 않는다.
도 3을 참조하면, 코딩 트리 유닛은 먼저 쿼드 트리(Quad Tree, QT) 구조로 분할된다. 즉, 쿼드 트리 구조에서 2NX2N 크기를 가지는 하나의 노드는 NXN 크기를 가지는 네 개의 노드들로 분할될 수 있다. 본 명세서에서 쿼드 트리는 4진(quaternary) 트리로도 지칭될 수 있다. 쿼드 트리 분할은 재귀적으로 수행될 수 있으며, 모든 노드들이 동일한 깊이로 분할될 필요는 없다.
한편, 전술한 쿼드 트리의 리프 노드(leaf node)는 멀티-타입 트리(Multi-Type Tree, MTT) 구조로 더욱 분할될 수 있다. 본 개시의 실시예에 따르면, 멀티 타입 트리 구조에서는 하나의 노드가 수평 혹은 수직 분할의 2진(binary, 바이너리) 혹은 3진(ternary, 터너리) 트리 구조로 분할될 수 있다. 즉, 멀티-타입 트리 구조에는 수직 바이너리 분할, 수평 바이너리 분할, 수직 터너리 분할 및 수평 터너리 분할의 4가지 분할 구조가 존재한다. 본 개시의 실시예에 따르면, 상기 각 트리 구조에서 노드의 너비 및 높이는 모두 2의 거듭제곱 값을 가질 수 있다. 예를 들어, 바이너리 트리(Binary Tree, BT) 구조에서, 2NX2N 크기의 노드는 수직 바이너리 분할에 의해 2개의 NX2N 노드들로 분할되고, 수평 바이너리 분할에 의해 2개의 2NXN 노드들로 분할될 수 있다. 또한, 터너리 트리(Ternary Tree, TT) 구조에서, 2NX2N 크기의 노드는 수직 터너리 분할에 의해 (N/2)X2N, NX2N 및 (N/2)X2N의 노드들로 분할되고, 수평 터너리 분할에 의해 2NX(N/2), 2NXN 및 2NX(N/2)의 노드들로 분할될 수 있다. 이러한 멀티-타입 트리 분할은 재귀적으로 수행될 수 있다.
멀티-타입 트리의 리프 노드는 코딩 유닛이 될 수 있다. 코딩 유닛에 대한 분할이 지시되지 않거나 코딩 유닛이 최대 변환 길이에 비해 크지 않은 경우, 해당 코딩 유닛은 더 이상의 분할 없이 예측 및 변환의 단위로 사용된다. 한편, 전술한 쿼드 트리 및 멀티-타입 트리에서 다음의 파라메터들 중 적어도 하나가 사전에 정의되거나 PPS, SPS, VPS 등과 같은 상위 레벨 세트의 RBSP를 통해 전송될 수 있다. 1) CTU 크기: 쿼드 트리의 루트 노드(root node) 크기, 2) 최소 QT 크기(MinQtSize): 허용된 최소 QT 리프 노드 크기, 3) 최대 BT 크기(MaxBtSize): 허용된 최대 BT 루트 노드 크기, 4) 최대 TT 크기(MaxTtSize): 허용된 최대 TT 루트 노드 크기, 5) 최대 MTT 깊이(MaxMttDepth): QT의 리프 노드로부터의 MTT 분할의 최대 허용 깊이, 6) 최소 BT 크기(MinBtSize): 허용된 최소 BT 리프 노드 크기, 7) 최소 TT 크기(MinTtSize): 허용된 최소 TT 리프 노드 크기.
도 4는 쿼드 트리 및 멀티-타입 트리의 분할을 시그널링하는 방법의 일 실시예를 도시한다. 전술한 쿼드 트리 및 멀티-타입 트리의 분할을 시그널링하기 위해 기 설정된 플래그들이 사용될 수 있다. 도 4를 참조하면, 노드의 분할 여부를 지시하는 플래그 'split_cu_flag', 쿼드 트리 노드의 분할 여부를 지시하는 플래그 'split_qt_flag', 멀티-타입 트리 노드의 분할 방향을 지시하는 플래그 'mtt_split_cu_vertical_flag' 또는 멀티-타입 트리 노드의 분할 모양을 지시하는 플래그 'mtt_split_cu_binary_flag' 중 적어도 하나가 사용될 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 현재 노드의 분할 여부를 지시하는 플래그인 'split_cu_flag'가 먼저 시그널링될 수 있다. 'split_cu_flag'의 값이 0인 경우, 현재 노드가 분할되지 않는 것을 나타내며, 현재 노드는 코딩 유닛이 된다. 현재 노드가 코딩 트리 유닛인 경우, 코딩 트리 유닛은 분할되지 않은 하나의 코딩 유닛을 포함한다. 현재 노드가 쿼드 트리 노드 'QT node'인 경우, 현재 노드는 쿼드 트리의 리프 노드 'QT leaf node'이며 코딩 유닛이 된다. 현재 노드가 멀티-타입-트리 노드 'MTT node'인 경우, 현재 노드는 멀티-타입 트리의 리프 노드 'MTT leaf node'이며 코딩 유닛이 된다.
'split_cu_flag'의 값이 1인 경우, 현재 노드는 'split_qt_flag'의 값에 따라 쿼드 트리 또는 멀티 타입 트리의 노드들로 분할될 수 있다. 코딩 트리 유닛은 쿼드 트리의 루트 노드이며, 쿼드 트리 구조로 우선 분할될 수 있다. 쿼드 트리 구조에서는 각각의 노드 'QT node' 별로 'split_qt_flag'가 시그널링된다. 'split_qt_flag'의 값이 1일 경우 해당 노드는 4개의 정사각형 노드들로 분할되며, 'split_qt_flag'의 값이 0일 경우 해당 노드는 쿼드 트리의 리프 노드 'QT leaf node'가 되며, 해당 노드는 멀티-타입 트리 노드들로 분할된다. 본 개시의 실시예에 따르면, 현재 노드의 종류에 따라서 쿼드 트리 분할은 제한될 수 있다. 현재 노드가 코딩 트리 유닛(쿼드 트리의 루트 노드) 또는 쿼드 트리 노드인 경우에 쿼드 트리 분할이 허용될 수 있으며, 현재 노드가 멀티-타입 트리 노드인 경우 쿼드 트리 분할은 허용되지 않을 수 있다.
각각의 쿼드 트리 리프 노드 'QT leaf node'는 멀티-타입 트리 구조로 더 분할될 수 있다. 전술한 바와 같이, 'split_qt_flag'가 0인 경우 현재 노드는 멀티-타입 트리 노드들로 분할될 수 있다. 분할 방향 및 분할 모양을 지시하기 위하여, 'mtt_split_cu_vertical_flag' 및 'mtt_split_cu_binary_flag'가 시그널링될 수 있다. 'mtt_split_cu_vertical_flag'의 값이 1일 경우 노드 'MTT node'의 수직 분할이 지시되며, 'mtt_split_cu_vertical_flag'의 값이 0일 경우 노드 'MTT node'의 수평 분할이 지시된다. 또한, 'mtt_split_cu_binary_flag'의 값이 1일 경우 노드 'MTT_node'는 2개의 직사각형 노드들로 분할되며, 'mtt_split_cu_binary_flag'의 값이 0일 경우 노드 'MTT node'는 3개의 직사각형 노드들로 분할된다.
코딩을 위한 픽쳐 예측(모션 보상)은 더 이상 나누어지지 않는 코딩 유닛(즉 코딩 유닛 트리의 리프 노드)을 대상으로 이루어진다. 이러한 예측을 수행하는 기본 단위를 이하에서는 예측 유닛(prediction unit) 또는 예측 블록(prediction block)이라고 한다.
이하, 본 명세서에서 사용되는 유닛이라는 용어는 예측을 수행하는 기본 단위인 상기 예측 유닛을 대체하는 용어로 사용될 수 있다. 다만, 본 개시가 이에 한정되는 것은 아니며, 더욱 광의적으로는 상기 코딩 유닛을 포함하는 개념으로 이해될 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 개시의 실시예에 따른 인트라 예측 방법을 더욱 구체적으로 도시한다. 전술한 바와 같이, 인트라 예측부는 현재 블록의 좌측 및/또는 상측에 위치한 복원된 샘플들을 참조 샘플들로 이용하여 현재 블록의 샘플 값들을 예측한다.
먼저, 도 5는 인트라 예측 모드에서 현재 블록의 예측을 위해 사용되는 참조 샘플들의 일 실시예를 도시한다. 일 실시예에 따르면, 참조 샘플들은 현재 블록의 좌측 경계에 인접한 샘플들 및/또는 상측 경계에 인접한 샘플들일 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 현재 블록의 크기가 WXH이고 현재 블록에 인접한 단일 참조 라인(line)의 샘플들이 인트라 예측에 사용될 경우, 현재 블록의 좌측 및/또는 상측에 위치한 최대 2W+2H+1개의 주변 샘플들을 사용하여 참조 샘플들이 설정될 수 있다.
또한, 참조 샘플로 사용될 적어도 일부의 샘플이 아직 복원되지 않은 경우, 인트라 예측부는 참조 샘플 패딩 과정을 수행하여 참조 샘플을 획득할 수 있다. 또한, 인트라 예측부는 인트라 예측의 오차를 줄이기 위해 참조 샘플 필터링 과정을 수행할 수 있다. 즉, 주변 샘플들 및/또는 참조 샘플 패딩 과정에 의해 획득된 참조 샘플들에 필터링을 수행하여 필터링된 참조 샘플들을 획득할 수 있다. 인트라 예측부는 이와 같이 획득된 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 샘플들을 예측한다. 인트라 예측부는 필터링되지 않은 참조 샘플들 또는 필터링된 참조 샘플들을 이용하여 현재 블록의 샘플들을 예측한다. 본 개시에서, 주변 샘플들은 적어도 하나의 참조 라인 상의 샘플들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 주변 샘플들은 현재 블록의 경계에 인접한 라인 상의 인접 샘플들을 포함할 수 있다.
다음으로, 도 6은 인트라 예측에 사용되는 예측 모드들의 일 실시예를 도시한다. 인트라 예측을 위해, 인트라 예측 방향을 지시하는 인트라 예측 모드 정보가 시그널링될 수 있다. 인트라 예측 모드 정보는 인트라 예측 모드 세트를 구성하는 복수의 인트라 예측 모드들 중 어느 하나를 지시한다. 현재 블록이 인트라 예측 블록일 경우, 디코더는 비트스트림으로부터 현재 블록의 인트라 예측 모드 정보를 수신한다. 디코더의 인트라 예측부는 추출된 인트라 예측 모드 정보에 기초하여 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행한다.
본 개시의 실시예에 따르면, 인트라 예측 모드 세트는 인트라 예측에 사용되는 모든 인트라 예측 모드들(예, 총 67개의 인트라 예측 모드들)을 포함할 수 있다. 더욱 구체적으로, 인트라 예측 모드 세트는 평면 모드, DC 모드 및 복수의(예, 65개의) 각도 모드들(즉, 방향 모드들)을 포함할 수 있다. 각각의 인트라 예측 모드는 기 설정된 인덱스(즉, 인트라 예측 모드 인덱스)를 통해 지시될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 인트라 예측 모드 인덱스 0은 평면 모드를 지시하고, 인트라 예측 모드 인덱스 1은 DC 모드를 지시한다. 또한, 인트라 예측 모드 인덱스 2 내지 66은 서로 다른 각도 모드들을 각각 지시할 수 있다. 각도 모드들은 기 설정된 각도 범위 이내의 서로 다른 각도들을 각각 지시한다. 예를 들어, 각도 모드는 시계 방향으로 45도에서 -135도 사이의 각도 범위(즉, 제1 각도 범위) 이내의 각도를 지시할 수 있다. 상기 각도 모드는 12시 방향을 기준으로 정의될 수 있다. 이때, 인트라 예측 모드 인덱스 2는 수평 대각(Horizontal Diagonal, HDIA) 모드를 지시하고, 인트라 예측 모드 인덱스 18은 수평(Horizontal, HOR) 모드를 지시하고, 인트라 예측 모드 인덱스 34는 대각(Diagonal, DIA) 모드를 지시하고, 인트라 예측 모드 인덱스 50은 수직(Vertical, VER) 모드를 지시하며, 인트라 예측 모드 인덱스 66은 수직 대각(Vertical Diagonal, VDIA) 모드를 지시한다.
한편, 코딩 효율을 높이기 위하여 전술한 레지듀얼 신호를 그대로 코딩하는 것이 아니라, 레지듀얼 신호를 변환하여 획득된 변환 계수 값을 양자화하고, 양자화된 변환 계수를 코딩하는 방법이 사용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 변환부는 레지듀얼 신호를 변환하여 변환 계수 값을 획득할 수 있다. 이때, 특정 블록의 레지듀얼 신호는 현재 블록의 전 영역에 분산되어 있을 수 있다. 이에 따라, 레지듀얼 신호에 대한 주파수 영역 변환을 통해 저주파 영역에 에너지를 집중시켜 코딩 효율을 향상시킬 수 있다. 이하에서는, 레지듀얼 신호가 변환 또는 역변환되는 방법에 대해 구체적으로 설명하도록 한다.
도 7은 인코더가 레지듀얼 신호를 변환하는 방법을 구체적으로 나타내는 도면이다. 전술한 바와 같이, 공간 영역의 레지듀얼 신호는 주파수 영역으로 변환될 수 있다. 인코더는 획득된 레지듀얼 신호를 변환하여 변환 계수를 획득할 수 있다. 먼저, 인코더는 현재 블록에 대한 레지듀얼 신호를 포함하는 적어도 하나의 레지듀얼 블록을 획득할 수 있다. 레지듀얼 블록은 현재 블록 또는 현재 블록으로부터 분할된 블록들 중 어느 하나일 수 있다. 본 개시에서, 레지듀얼 블록은 현재 블록의 레지듀얼 샘플들을 포함하는 레지듀얼 어레이(array) 또는 레지듀얼 매트릭스(matrix)로 지칭될 수 있다. 또한, 본 개시에서 레지듀얼 블록은 변환 유닛 또는 변환 블록의 크기와 동일한 크기의 블록을 나타낼 수 있다.
다음으로, 인코더는 변환 커널을 사용하여 레지듀얼 블록을 변환할 수 있다. 레지듀얼 블록에 대한 변환에 사용되는 변환 커널은 수직 변환 및 수평 변환의 분리 가능한 특성을 가지는 변환 커널일 수 있다. 이 경우, 레지듀얼 블록에 대한 변환은 수직 변환 및 수평 변환으로 분리되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 인코더는 레지듀얼 블록의 수직 방향으로 변환 커널을 적용하여 수직 변환을 수행할 수 있다. 또한, 인코더는 레지듀얼 블록의 수평 방향으로 변환 커널을 적용하여 수평 변환을 수행할 수 있다. 본 개시에서, 변환 커널은 변환 매트릭스, 변환 어레이, 변환 함수, 변환과 같이 레지듀얼 신호의 변환에 사용되는 파라미터 세트를 지칭하는 용어로 사용될 수 있다. 일 실시예에 따라, 변환 커널은 복수의 사용 가능한 커널들 중 어느 하나일 수 있다. 또한, 수직 변환 및 수평 변환 각각에 대해 서로 다른 변환 타입에 기반한 변환 커널이 사용될 수도 있다. 복수의 사용 가능한 변환 커널들 중 어느 하나가 선택되는 방법에 대해서는 도 12 내지 도 13을 통해 후술하도록 한다.
인코더는 레지듀얼 블록으로부터 변환된 변환 블록을 양자화부로 전달하여 양자화할 수 있다. 이때, 변환 블록은 복수의 변환 계수들을 포함할 수 있다. 구체적으로, 변환 블록은 2차원 배열된 복수의 변환 계수들로 구성될 수 있다. 변환 블록의 크기는 레지듀얼 블록과 마찬가지로 현재 블록 또는 현재 블록으로부터 분할된 블록 중 어느 하나와 동일할 수 있다. 양자화부로 전달된 변환 계수들은 양자화된 값으로 표현될 수 있다.
또한, 인코더는 변환 계수가 양자화되기 전에 추가적인 변환을 수행할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 전술한 변환 방법은 1차 변환(primary transform)으로 지칭되고, 추가적인 변환은 2차 변환(secondary transform)으로 지칭될 수 있다. 2차 변환은 레지듀얼 블록 별로 선택적일 수 있다. 일 실시예에 따라, 인코더는 1차 변환만으로 저주파 영역에 에너지를 집중시키기 어려운 영역에 대해 2차 변환을 수행하여 코딩 효율을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 레지듀얼 값들이 레지듀얼 블록의 수평 또는 수직 방향 이외의 방향에서 크게 나타나는 블록에 대해 2차 변환이 추가될 수 있다. 인트라 예측된 블록의 레지듀얼 값들은 인터 예측된 블록의 레지듀얼 값들에 비해 수평 또는 수직 방향 이외의 방향으로 변화할 확률이 높을 수 있다. 이에 따라, 인코더는 인트라 예측된 블록의 레지듀얼 신호에 대해 2차 변환을 추가적으로 수행할 수 있다. 또한, 인코더는 인터 예측된 블록의 레지듀얼 신호에 대해 2차 변환을 생략할 수 있다.
다른 예로, 현재 블록 또는 레지듀얼 블록의 크기에 따라, 2차 변환 수행 여부가 결정될 수 있다. 또한, 현재 블록 또는 레지듀얼 블록의 크기에 따라 크기가 서로 다른 변환 커널이 사용될 수 있다. 예를 들어, 너비 또는 높이 중 짧은 변의 길이가 제1 기 설정된 길이 보다 크거나 같은 블록에 대해서는 8X8 2차 변환이 적용될 수 있다. 또한, 너비 또는 높이 중 짧은 변의 길이가 제2 기 설정된 길이 보다 크거나 같고, 제1 기 설정된 길이 보다 작은 블록에 대해서는 4X4 2차 변환이 적용될 수 있다. 이때, 제1 기 설정된 길이는 제2 기 설정된 길이 보다 큰 값일 수 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 2차 변환은 1차 변환과 달리 수직 변환 및 수평 변환으로 분리되어 수행되지 않을 수 있다. 이러한 2차 변환은 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)으로 지칭될 수 있다.
또한, 특정 영역의 비디오 신호의 경우, 급격한 밝기 변화로 인해 주파수 변환을 수행하여도 고주파 대역 에너지가 줄어들지 않을 수 있다. 이에 따라, 양자화에 의한 압축 성능이 저하될 수 있다. 또한, 레지듀얼 값이 드물게 존재하는 영역에 대해 변환을 수행하는 경우, 인코딩 시간 및 디코딩 시간이 불필요하게 증가할 수 있다. 이에 따라, 특정 영역의 레지듀얼 신호에 대한 변환은 생략될 수 있다. 특정 영역의 레지듀얼 신호에 대한 변환 수행 여부는 특정 영역의 변환과 관련된 신택스 요소에 의해 결정될 수 있다. 예를 들어, 상기 신택스 요소는 변환 스킵 정보(transform skip information)를 포함할 수 있다. 변환 스킵 정보는 변환 스킵 플래그(transform skip flag)일 수 있다. 레지듀얼 블록에 대한 변환 스킵 정보가 변환 스킵을 나타내는 경우, 해당 레지듀얼 블록에 대한 변환이 수행되지 않는다. 이 경우, 인코더는 해당 영역의 변환이 수행되지 않은 레지듀얼 신호를 곧바로 양자화할 수 있다. 도 7을 참조하여 설명된 인코더의 동작들은 도 1의 변환부를 통해 수행될 수 있다.
전술한 변환 관련 신택스 요소들은 비디오 신호 비트스트림으로부터 파싱된 정보일 수 있다. 디코더는 비디오 신호 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 변환 관련 신택스 요소들을 획득할 수 있다. 또한, 인코더는 변환 관련 신택스 요소들을 엔트로피 코딩하여 비디오 신호 비트스트림을 생성할 수 있다.
도 8은 인코더 및 디코더가 변환 계수를 역변환하여 레지듀얼 신호를 획득하는 방법을 구체적으로 나타내는 도면이다. 이하 설명의 편의를 위해, 인코더 및 디코더 각각의 역변환부를 통해 역변환 동작이 수행되는 것으로 설명한다. 역변환부는 역양자화된 변환 계수를 역변환하여 레지듀얼 신호를 획득할 수 있다. 먼저, 역변환부는 특정 영역의 변환 관련 신택스 요소로부터 해당 영역에 대한 역변환이 수행되는지 검출할 수 있다. 일 실시예에 따라, 특정 변환 블록에 대한 변환 관련 신택스 요소가 변환 스킵을 나타내는 경우, 해당 변환 블록에 대한 변환이 생략될 수 있다. 이 경우, 변환 블록에 대해 전술한 1차 역변환 및 2차 역변환이 모두 생략될 수 있다. 또한, 역양자화된 변환 계수는 레지듀얼 신호로 사용될 수 있다. 예를 들어, 디코더는 역양자화된 변환 계수를 레지듀얼 신호로 사용하여 현재 블록을 복원할 수 있다. 전술한 1차 역변환은 1차 변환에 대한 역변환을 나타내며, 역 1차 변환(inverse primary transform)으로 지칭될 수 있다. 2차 역변환은 2차 변환에 대한 역변환을 나타내며, 역 2차 변환(inverse secondary transform) 또는 inverse LFNST로 지칭될 수 있다.
다른 일 실시예에 따라, 특정 변환 블록에 대한 변환 관련 신택스 요소가 변환 스킵을 나타내지 않을 수 있다. 이 경우, 역변환부는 2차 변환에 대한 2차 역변환 수행 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 변환 블록이 인트라 예측된 블록의 변환 블록인 경우, 변환 블록에 대한 2차 역변환이 수행될 수 있다. 또한, 변환 블록에 대응하는 인트라 예측 모드에 기초하여 해당 변환 블록에 사용되는 2차 변환 커널이 결정될 수 있다. 다른 예로, 변환 블록의 크기에 기초하여 2차 역변환 수행 여부가 결정될 수도 있다. 또 다른 예로, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 스케일링된 변환 계수를 2차 역변환하여 하나 이상의 2차 역변환된 계수를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 2차 역변환은 역양자화 과정 이후 1차 역변환이 수행되기 전에 수행될 수 있다.
역변환부는 역양자화된 변환 계수 또는 2차 역변환된 변환 계수에 대한 1차 역변환을 수행할 수 있다. 여기서 역양자화된 변환 계수는 스케일링된 변환 계수를 의미할 수 있다. 1차 역변환의 경우, 1차 변환과 마찬가지로 수직 변환 및 수평 변환으로 분리되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 역변환부는 변환 블록에 대한 수직 역변환 및 수평 역변환을 수행하여 레지듀얼 블록을 획득할 수 있다. 역변환부는 변환 블록의 변환에 사용된 변환 커널에 기초하여 변환 블록을 역변환할 수 있다. 예를 들어, 인코더는 복수의 사용 가능한 변환 커널들 중 현재 변환 블록에 적용된 변환 커널을 지시하는 정보를 명시적 또는 묵시적으로 시그널링할 수 있다. 디코더는 시그널링된 변환 커널을 나타내는 정보를 이용하여 복수의 사용 가능한 변환 커널들 중 변환 블록의 역변환에 사용될 변환 커널을 선택할 수 있다. 역변환부는 변환 계수에 대한 역변환을 통해 획득된 레지듀얼 신호를 이용하여 현재 블록을 복원할 수 있다.
한편, 픽쳐의 레지듀얼 신호의 분포는 영역 별로 다를 수 있다. 예를 들어, 특정 영역 내의 레지듀얼 신호는 예측 방법에 따라 값의 분포가 달라질 수 있다. 복수의 서로 다른 변환 영역들에 대해 동일한 변환 커널을 사용하여 변환을 수행하는 경우, 변환 영역 내의 값들의 분포와 특성에 따라 변환 영역 별로 코딩 효율이 달라질 수 있다. 이에 따라, 복수의 사용 가능한 변환 커널 중 특정 변환 블록의 변환에 사용되는 변환 커널을 적응적으로 선택하는 경우 코딩 효율이 추가적으로 향상될 수 있다. 즉, 인코더 및 디코더는 비디오 신호의 변환에 있어서, 기본 변환 커널 이외의 변환 커널을 추가적으로 사용 가능하도록 설정할 수 있다. 변환 커널을 적응적으로 선택하는 방법은 적응적 다중 코어 변환(adaptive multiple core transform, AMT) 또는 다중 변환 선택(multiple transform selection, MTS)으로 지칭될 수 있다. 변환 커널을 적응적으로 선택하는 방법에 대해서는 관련 도면을 참조하여 후술하도록 한다. 본 개시에서는 설명의 편의를 위해 변환 및 역변환을 통틀어 변환이라 지칭될 수 있다. 디코딩 과정 중 인코더 및 디코더의 역변환부에 의해 수행되는 변환은 역변환이라 해석되며, 인코딩 과정 중 인코더의 변환부에 의해 수행되는 변환은 변환이라고 해석될 수 있다. 또한, 변환 커널 및 역변환 커널을 통틀어 변환 커널이라 지칭한다.
이하에서는, 도 9를 참조하여 비디오 신호의 변환에 사용될 수 있는 복수의 변환 커널들에 대해 설명하도록 한다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 변환 커널은 특정 기저 함수를 기반으로 도출된 커널일 수 있다. 복수의 서로 다른 변환 커널들 각각은 서로 다른 기저 함수에 기반하여 획득될 수 있다. 복수의 변환 커널들은 서로 다른 변환 타입 각각에 대응하는 기저 함수에 기초하여 획득될 수 있다.
도 9는 변환 타입 각각에 대응하는 기저 함수(basis function)를 나타내는 도면이다. 일 실시예에 따라, 비디오 레지듀얼 신호의 변환에 사용 가능한 변환 커널은 이산 코사인 변환 타입 2(discrete cosine transform type-II, DCT-II)에 기반한 변환 커널, 이산 코사인 변환 타입 5(discrete cosine transform type-V, DCT-V)에 기반한 변환 커널, 이산 코사인 변환 타입 8(discrete cosine transform type-VIII, DCT-VIII)에 기반한 변환 커널, 이산 사인 변환 타입 1(discrete sine transform type-I, DST-I)에 기반한 변환 커널, 및 이산 사인 변환 타입 7(discrete sine transform type-II, DST-VII)에 기반한 변환 커널 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 전술한 변환 타입 DCT-II, DCT-V, DCT-VIII, DST-I, DST-VII 각각에 대응하는 기저 함수들은 코사인 또는 사인의 함수로 표현될 수 있다. 예를 들어, DCT-II, DCT-V, DCT-VIII 각각에 대응하는 기저 함수들은 코사인 형태의 함수이고, DST-I, DST-VII 각각에 대응하는 기저 함수들은 사인 형태의 함수일 수 있다. 또한, 특정 변환 타입에 대응하는 기저 함수는 주파수 빈 별 기저 함수 형태로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 기저 함수 Ti(j)는 i번째 주파수 빈에 대응하는 기저 함수일 수 있다. 즉, i가 나타내는 값이 작을 수록 낮은 주파수에 대응하는 기저 함수를 나타낸다. 또한, i가 나타내는 값이 클 수록 높은 주파수에 대응하는 기저 함수를 나타낸다. 도 9에서, j는 0 부터 N-1 사이의 정수를 나타낼 수 있다.
기저 함수 Ti(j)는 i 번째 행의 j 번째 열의 요소를 나타내는 2차원 행렬로 표현될 수 있다. 이 경우, 도 9의 변환 타입에 기초한 변환 커널들을 이용하는 변환은 변환을 수행하는데 있어 분리 가능한 특성을 가진다. 즉, 레지듀얼 신호에 대하여 수평 방향과 수직 방향 각각에 대한 변환이 분리되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 레지듀얼 블록 X에 대한 변환 매트릭스 T를 이용하는 변환은 매트릭스 연산 TXT'로 나타낼 수 있다. 이때, T'는 변환 매트릭스 T의 전치(transpose) 매트릭스를 의미한다. 또한, 변환 블록 Y에 대한 변환 매트릭스 T를 이용하는 역변환은 T'YT로 나타낼 수 있다.
도 9에 도시된 기저 함수에 의해 정의되는 변환 매트릭스의 값들은 정수 형태가 아닌 소수 형태일 수 있다. 비디오 인코딩 장치 및 디코딩 장치에 하드웨어적으로 소수 형태의 값들을 구현하기 어려울 수 있다. 따라서 소수 형태의 값들을 포함하는 원형(original) 변환 커널로부터 정수 근사화된 변환 커널이 비디오 신호의 인코딩 및 디코딩에 사용될 수 있다. 정수 형태의 값들을 포함하는 근사화된 변환 커널은 원형 변형 커널에 대한 스케일링 및 라운딩을 통해 생성될 수 있다. 근사화된 변환 커널이 포함하는 정수 값은 기 설정된 개수의 비트로 표현 가능한 범위 내의 값일 수 있다. 기 설정된 개수의 비트는 8-bit 또는 10-bit일 수 있다. 근사화에 따라 DCT와 DST의 정규 직교 (orthonormal) 성질은 유지되지 않을 수 있다. 그러나, 이에 따른 부호화 효율 손실이 크지 않으므로, 변환 커널을 정수 형태로 근사화 시키는 것이 하드웨어적 구현 측면에서 유리할 수 있다.
도 10은 변환 타입 DCT-II, DCT-V, DCT-VIII, DST-I, DST-VII 각각의 인덱스 별 신호의 크기를 나타내는 도면이다. 도 10은 주파수 빈 별 기저 함수들 중에서 가장 낮은 주파수 빈에 대응하는 기저 함수의 형태를 도시한다. 도 10은 주파수 빈 별 기저 함수들 중에서 0번째 주파수 빈에 대응하는 기저 함수를 나타낸다. 도 10에서, 가로축은 기저 함수 내의 인덱스 j (j=0, 1, …, N-1)를 나타내며, 세로축은 신호의 크기 값을 나타낸다. N은 변환의 대상이 되는 특정 영역 내의 샘플 수를 나타낸다.
도 10에 도시된 바와 같이, DST-VII은 인덱스 j가 증가할수록 신호의 크기가 증가하는 경향을 보인다. 따라서, DST-VII은 인트라 예측된 블록의 레지듀얼 블록과 같이, 레지듀얼 블록의 좌상단을 기준으로 수평, 수직 방향으로의 거리가 멀어질수록 레지듀얼 신호의 크기가 증가하는 레지듀얼 블록에 대한 변환에 효율적일 수 있다.
반면, DCT-VIII은 인덱스 j가 증가할수록 신호의 크기가 감소하는 경향을 보인다. 즉, DCT-VIII은 DST-VII와 듀얼리티 특성을 만족한다. 따라서, DCT-VIII은 레지듀얼 블록의 좌상단을 기준으로 수평, 수직 방향으로의 거리가 멀어질수록 레지듀얼 신호의 크기가 감소하는 레지듀얼 블록에 대한 변환에 효율적일 수 있다.
DST-I는 기저 함수 내의 인덱스 j가 증가할수록 신호의 크기가 증가하다가 특정 인덱스를 기점으로 신호의 크기가 감소하는 경향을 보인다. 따라서 레지듀얼 블록의 중심 부분의 레지듀얼 신호의 크기가 큰 레지듀얼 블록에 대한 변환에 효율적일 수 있다.
DCT-II의 0 번째 기저 함수는 DC를 나타낸다. 따라서, 레지듀얼 블록 내의 신호 크기 분포가 균일한 레지듀얼 블록에 대한 변환에 효율적일 수 있다.
DCT-V은 DCT-II와 유사하지만 인덱스 j가 0일 때의 신호의 크기가 인덱스 j가 0이 아닐 때의 신호의 크기보다 작은 값을 가진다. 즉, 인덱스 j가 1일 때 직선이 꺾이는 형태의 신호 모형을 가진다.
한편, 전술한 바와 같이 분리 가능한 특성을 가지는 변환 커널을 사용하는 경우, 레지듀얼 블록의 수평 방향과 수직 방향 각각에 대한 변환이 수행될 수 있다. 구체적으로, 두 차례의 2차원 매트릭스 곱하기 연산을 통해 레지듀얼 블록에 대한 변환이 수행될 수 있다. 매트릭스 곱하기 연산에는 기 설정된 수준 이상의 연산량이 수반될 수 있다. 이에 따라, DCT-II에 기반한 변환 커널을 사용하여 레지듀얼 블록을 변환하는 경우, 버터플라이 구조(butterfly structure)를 사용하여 연산량을 감소시킬 수 있다. 그러나 DST-VII 및 DCT-VIII은 구현 복잡도는 상대적으로 높아 연산량 측면에 있어 구현이 어려울 수 있다. 이에 따라, DST-VII 및 DCT-VIII 각각과 유사한 특성을 가지면서 상대적으로 구현 복잡도가 낮은 변환 타입이 사용될 수 있다.
일 실시예에 따라, 이산 사인 변환 타입 IV(discrete sine transform type-IV, DST-IV) 및 이산 코사인 변환 타입-IV(discrete cosine transform type-IV, DCT-IV)은 각각 DST-VII 및 DCT-VIII을 대체할 수 있다. 도 11은 변환 타입 DST-IV, DCT-IV, DST-VII 및 DCT-VIII 각각에 대한 인덱스 별 신호의 크기를 나타내는 도면이다. 도 11(a)는 DST-IV에 대응하는 기저 함수 및 DCT-IV에 대응하는 기저 함수를 나타낸다. 샘플 수 N에 대한 DST-IV 및 DCT-IV는 샘플 수 2N에 대한 DCT-II로부터 도출될 수 있다. 즉, 샘플 수 2N에 대한 DCT-II 부분 버터플라이 구조(partial butterfly structure)는 샘플 수 N에 대한 DCT-IV를 포함한다. 또한, 샘플 수 N에 대한 DST-IV은 샘플 수 N에 대한 DCT-IV로부터 부호 반전 연산 및 해당 기저 함수를 역순으로 정렬함으로써 구현될 수 있다.
도 11(b)에 도시된 바와 같이, DST-IV는 DST-VII과 유사한 신호 모형을 나타낸다. 이에 따라, DST-IV는 인트라 예측된 블록의 레지듀얼 블록과 같이, 레지듀얼 블록의 좌상단을 기준으로 수평, 수직 방향으로의 거리가 클수록 레지듀얼 신호의 크기가 증가하는 레지듀얼 블록의 변환에 효율적일 수 있다. 또한, DCT-IV는 DCT-VIII과 유사한 신호 모형을 나타낸다. 이에 따라, DCT-IV는 특정 경계에서 레지듀얼 신호의 크기가 크고, 해당 경계로부터 다른 경계로 갈수록 레지듀얼 신호의 크기가 감소하는 레지듀얼 블록의 변환에 효율적일 수 있다.
전술한 변환 타입들 중 어느 하나에 기반한 변환 커널만이 비디오 신호의 변환을 위해 사용되는 경우, 원본 신호 자체의 특성 및 예측 모드에 따라 달라지는 레지듀얼 신호의 패턴에 따라 적응적인 변환이 수행되기 어렵다. 따라서, 본 개시의 일 실시예에 따른 인코더 및 디코더는 레지듀얼 신호의 변환에 있어 복수의 사용 가능한 변환 커널들 중에서 영역 별로 선택된 변환 커널을 사용하여 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
기존 HEVC(High Efficiency Video Coding) 표준에서는 전술한 복수의 변환 타입들 중 DCT-II에 기반한 변환 커널을 사용하여 레지듀얼 신호를 변환하고, 인트라 예측된 4X4 크기의 블록에 대해서만 DST-VII에 기반한 변환 커널을 한정적으로 사용하여 레지듀얼 신호를 변환하였다. 전술한 바와 같이, DCT-II는 인터 예측된 블록의 레지듀얼 신호에 대한 변환에 적합할 수 있으나, 인트라 예측된 블록의 레지듀얼 신호에 대한 변환에는 적합하지 않을 수 있다. 즉, 현재 블록이 예측된 방법에 따라, 레지듀얼 블록 내에서 레지듀얼 신호의 패턴이 달라질 수 있다.
이에 따라, 복수의 사용 가능한 변환 커널들 중 선택된 적어도 하나가 특정 변환 블록의 변환에 사용될 수 있다. 일 실시예에 따라, 인코더 및 디코더는 현재 블록이 예측된 방법에 기초하여 현재 블록의 적어도 하나의 변환 영역을 위한 변환 커널을 선택할 수 있다. 이러한 방법은 전술한 적응적 다중 코어 변환(AMT)으로 지칭될 수 있다. 특정 영역의 예측 방법에 따라 결정된 변환 커널이 해당 영역의 변환에 사용되는 경우, 모든 영역에 대해 DCT-II에 기반한 변환 커널을 사용하여 변환이 수행되는 경우 보다 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
도 12는 현재 블록의 예측 모드에 따라 변환 후보 세트가 구성되는 방법을 나타내는 도면이다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 인코더 및 디코더는 현재 블록에 대응하는 변환 후보 세트에 기초하여 현재 블록의 적어도 하나의 변환 영역에 사용되는 변환 커널을 선택할 수 있다. 변환 후보 세트는 복수의 후보 변환 커널들을 포함할 수 있다. 또한, 변환 후보 세트는 현재 블록의 예측 모드에 따라 서로 다른 후보 변환 커널을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 현재 블록은 복수의 인트라 예측 모드들 중 어느 하나에 기초하여 예측된 블록일 수 있다. 이 경우, 현재 블록의 예측에 사용된 인트라 예측 모드에 따라, 현재 블록의 레지듀얼 신호의 패턴이 달라질 수 있다. 전술한 바와 같이, 인트라 예측 모드 정보는 인트라 예측 방향을 지시할 수 있다. 이에 따라, 현재 블록의 인트라 예측 모드 정보가 지시하는 예측 방향에 따라, 현재 블록의 레지듀얼 신호의 패턴이 달라질 수 있다. 인코더 및 디코더는 예측 방향에 따라 서로 다른 복수의 변환 후보 세트를 사용하여 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
이에 따라, 인코더 및 디코더는 현재 블록의 인트라 예측 모드에 대응하는 변환 후보 세트로부터 현재 블록의 변환 영역에 사용될 변환 커널을 결정할 수 있다. 예를 들어, 변환 영역에 사용될 변환 커널은 변환 후보 세트가 포함하는 복수의 후보 변환 커널 중 어느 하나를 나타내는 후보 인덱스를 통해 시그널링될 수 있다. 현재 블록의 인트라 예측 모드에 대응하는 변환 후보 세트가 2개의 후보 변환 커널로 구성된 경우, 변환 영역에 사용된 변환 커널을 나타내는 후보 인덱스는 1-bit로 표현될 수 있다.
또한, 변환 영역의 수직 방향 및 수평 방향 각각에 대해서 서로 다른 변환 후보 세트가 사용될 수도 있다. 방향성에 기초하여 예측되는 인트라 예측 방법의 특성으로 인해, 예측된 영역의 레지듀얼 신호의 수직 방향 패턴과 수평 방향 패턴이 서로 다를 수 있다. 따라서 특정 인트라 예측 모드를 사용하여 예측된 블록에 대한 수직 변환 커널과 수평 변환 커널은 개별적인 변환 후보 세트로부터 획득될 수 있다. 본 개시에서, 특정 변환 영역의 수직 변환에 사용되는 변환 커널은 수직 변환 커널로 지칭될 수 있다. 또한, 특정 변환 영역의 수평 변환에 사용되는 변환 커널은 수평 변환 커널로 지칭될 수 있다. 도 12(a)는 67개의 인트라 예측 모드 인덱스 각각에 대응하는 변환 후보 세트를 나타낸다. 도 12(a)에서, V (vertical)는 수직 변환 커널을 위한 변환 후보 세트를 나타낸다. 또한, H (horizontal)는 수평 변환 커널을 위한 변환 후보 세트를 나타낸다.
도 12(b)는 변환 후보 세트에 따라 정의되는 후보 변환 커널을 나타낸다. 일 실시예에 따라, 제1 변환 후보 세트(예를 들어, 도 12(b)의 Transform Set 0)는 DST-VII에 기반한 후보 변환 커널 및 DCT-VIII에 기반한 후보 변환 커널을 포함할 수 있다. 또한, 제2 변환 후보 세트(예를 들어, 도 12(b)의 Transform Set 1)는 DST-VII에 기반한 후보 변환 커널 및 DST-I에 기반한 후보 변환 커널을 포함할 수 있다. 제3 변환 후보 세트(예를 들어, 도 12(b)의 Transform Set 2)는 DST-VII에 기반한 후보 변환 커널 및 DCT-V에 기반한 후보 변환 커널을 포함할 수 있다. 도 12에서는 변환 후보 세트가 2개의 후보 변환 커널을 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 본 개시가 이에 제한되는 것은 아니다.
다른 일 실시예에 따라, 현재 블록은 인터 예측된 블록일 수 있다. 이 경우, 현재 블록의 변환 영역에 사용되는 변환 커널은 기 설정된 변환 후보 세트로부터 획득될 수 있다. 예를 들어, 기 설정된 변환 후보 세트는 전술한 복수의 변환 후보 세트들 중 어느 하나일 수 있다. 도 12(c)는 현재 블록이 인터 예측 블록인 경우, 현재 블록에 대응하는 변환 후보 세트를 나타낸다. 예를 들어, 인터 예측 블록에 대응하는 기 설정된 변환 후보 세트는 DCT-VIII에 기반한 후보 변환 커널 및 DST-VII에 기반한 후보 변환 커널을 포함할 수 있다. 즉, 인터 예측 블록의 변환 영역에 사용되는 변환 커널은 DCT-VIII에 기반한 후보 변환 커널 및 DST-VII에 기반한 후보 변환 커널들 중 어느 하나일 수 있다.
추가적인 실시예에 따라, 전술한 실시예들은 루마 성분의 변환 블록에 대해서만 제한적으로 적용될 수도 있다. 이 경우, 크로마 성분의 변환 블록에 대해서는 기 설정된 기본 변환 커널이 사용될 수 있다. 예를 들어, 기본 변환 커널은 DCT-II에 기반한 변환 커널일 수 있다.
추가적인 실시예에 따라, 인코더는 변환 영역의 논-제로(non-zero) 변환 계수의 개수에 따라 후보 인덱스를 시그널링하지 않을 수도 있다. 이 경우, 디코더는 변환 영역의 논-제로 변환 계수의 개수를 기 설정된 개수와 비교하여 변환 커널을 결정할 수 있다. 예를 들어, 논-제로 변환 계수의 개수가 하나 또는 둘인 경우 후보 인덱스는 시그널링되지 않을 수 있다. 이 경우, 역변환부는 해당 영역에 대해 기 설정된 변환 커널을 사용하여 변환을 수행할 수 있다. 기 설정된 변환 커널은 DST-VII에 기반한 변환 커널일 수 있다.
도 13은 세트 인덱스에 따라 결정된 수평 변환 커널 및 수직 변환 커널을 나타낸다. 본 개시의 일 실시예에 따라, 복수의 사용 가능한 변환 커널들 중에서 특정 영역의 레지듀얼 신호를 위한 변환 커널을 나타내는 정보가 시그널링될 수 있다. 이 경우, 해당 영역에 대응하는 예측 모드와 관계 없이 복수의 사용 가능한 변환 커널들 중에서 어느 하나를 지시하는 정보가 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 인코더는 특정 영역의 레지듀얼 신호를 위한 변환 커널을 나타내는 변환 커널 정보를 시그널링할 수 있다. 디코더는 시그널링된 변환 커널 정보를 사용하여 해당 영역을 위한 변환 커널을 획득할 수 있다. 이때, 변환 커널 정보는 해당 영역의 수평 변환 커널을 나타내는 정보 또는 해당 영역의 수직 변환 커널을 나타내는 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이러한 방법은 전술한 다중 변환 선택(MTS)으로 지칭될 수 있다.
변환 커널은 복수의 사용 가능한 변환 커널들 각각을 나타내는 커널 인덱스 중 어느 하나에 의해 지시될 수 있다. 일 실시예에 따라, 커널 인덱스 '0'에 대응하는 변환 커널은 DCT-II에 기반한 변환 커널이고, 커널 인덱스 '1'에 대응하는 변환 커널은 DST-VII에 기반한 변환 커널이고, 커널 인덱스 '2'에 대응하는 변환 커널은 DCT-VIII에 기반한 변환 커널일 수 있다.
일 실시예에 따라, 변환 커널 정보는 변환 커널 세트를 나타내는 세트 인덱스일 수 있다. 변환 커널 세트는 수직 변환 커널로 사용될 변환 커널 및 수평 변환 커널로 사용될 변환 커널의 조합을 나타낼 수 있다. 또한, 세트 인덱스는 수평 변환 커널을 지시하는 커널 인덱스와 수직 변환 커널을 지시하는 커널 인덱스의 조합을 지시할 수 있다. 도 13(a)를 참조하면, 특정 영역의 변환 커널 정보가 제1 변환 커널 세트(예를 들어, 도 13(a)의 tu_mts_idx[x0][y0]가 0인 경우)를 나타내는 세트 인덱스를 지시하는 경우, 해당 영역의 수직 변환 커널은 커널 인덱스 '0'에 대응하는 변환 커널일 수 있다. 또한, 해당 영역의 수평 변환 커널은 커널 인덱스 '0'에 대응하는 변환 커널일 수 있다.
또한, 도 13(b)는 커널 인덱스에 대응하는 변환 커널을 나타낸다. 도 13(b)를 참조하면, 제1 커널 인덱스 '0'에 대응하는 변환 커널은 DCT-II에 기반한 변환 커널을 나타낼 수 있다. 또한, 제2 커널 인덱스 '1'에 대응하는 변환 커널은 DST-VII에 기반한 변환 커널을 나타낼 수 있다. 또한, 제3 커널 인덱스 '2'에 대응하는 변환 커널은 DCT-VIII에 기반한 변환 커널을 나타낼 수 있다.
추가적인 실시예에 따라, 전술한 실시예들은 루마 블록에 대해서만 제한적으로 적용될 수도 있다. 이 경우, 크로마 성분에 대해서는 기 설정된 기본 변환 커널이 사용될 수 있다. 예를 들어, 기본 변환 커널은 DCT-II에 기반한 변환 커널일 수 있다. 또한, 전술한 세트 인덱스는 변환 블록 단위로 시그널링될 수 있다.
또한, 세트 인덱스의 시그널링 여부를 나타내는 정보는 현재 블록을 포함하는 상위 레벨의 헤더를 통해 시그널링될 수 있다. 여기에서, 상위 레벨은 현재 블록을 포함하는 슬라이스/타일, 픽쳐 또는 시퀀스를 나타낼 수 있다. 또한, 세트 인덱스에 대한 시그널링 여부를 나타내는 정보는 예측 방법 별로 개별적인 플래그를 통해 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 블록의 변환 커널을 결정하는데 있어서, 세트 인덱스가 사용되는지 여부를 나타내는 플래그는 인트라 예측된 블록과 인터 예측된 블록 각각에 대해 독립적으로 설정될 수 있다.
일 실시예에 따라, 변환 블록을 포함하는 상위 레벨의 세트 인덱스의 시그널링 여부를 나타내는 정보가 세트 인덱스가 명시적으로 시그널링되지 않음을 나타내는 경우, 해당 변환 블록에 대해서는 다른 방식으로 변환 커널이 결정될 수 있다. 예를 들어, 현재 변환 블록의 역변환에 적용될 변환 커널은 세트 인덱스가 아닌 다른 정보로부터 유도된 정보에 기초하여 결정될 수 있다. 구체적으로, 디코더는 현재 변환 블록과 관련하여 시그널링된 정보로부터 현재 변환 블록을 위한 변환 커널을 지시하는 정보를 유도할 수 있다. 즉, 변환 블록에 사용될 수직 변환 커널을 나타내는 정보 및 수평 변환 커널을 나타내는 정보는 묵시적으로 시그널링될 수도 있다. 다른 일 실시예에 따라, 변환 블록을 포함하는 상위 레벨의 세트 인덱스의 시그널링 여부를 나타내는 정보가 세트 인덱스가 명시적으로 시그널링됨을 나타내는 경우, 디코더는 시그널링된 세트 인덱스에 기초하여 변환 블록을 위한 변환 커널을 획득할 수 있다.
추가적인 실시예에 따라, 인코더는 세트 인덱스의 시그널링 여부는 변환 영역의 논-제로 변환 계수의 개수에 따라 결정될 수도 있다. 이 경우, 디코더는 변환 영역의 논-제로 변환 계수의 개수를 기 설정된 개수와 비교하여 변환 커널을 결정할 수 있다. 예를 들어, 논-제로 변환 계수의 개수가 두개 이하인 경우, 세트 인덱스는 시그널링되지 않을 수 있다. 이 경우, 역변환부는 해당 영역에 대해 기 설정된 변환 커널을 사용하여 변환을 수행할 수 있다. 기 설정된 변환 커널은 DST-VII에 기반한 변환 커널일 수 있다.
원본 신호와 예측 신호(예측자)의 차이인 잔차(레지듀얼; residual) 신호는 예측 방법에 따라 신호의 에너지 분포가 변하는 특성을 보이므로, MTS와 같이 예측 방법에 따라 변환 커널을 적응적으로 선택할 경우 부호화 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, MTS 또는 DCT-II 커널만을 사용하는 변환을 1차 변환이라고 하였을 때, 1차 변환된 계수 블록에 추가적으로 2차 변환 (Secondary Transform)을 수행하여 부호화 효율을 향상시킬 수도 있다. 이러한 2차 변환은 특히 잔차 신호 블록의 수평 또는 수직 방향이 아닌 방향으로 강한 에너지가 존재할 가능성이 높은 화면내 예측된 잔차 신호 블록에 대하여 energy compaction을 향상시킬 수 있다.
도 14는 2차 변환을 수행하는 복호화기에서 잔차(레지듀얼; residual) 신호를 복원하는 과정을 블록 레벨에서 도시한 도면이다. 잔차 신호의 복원은 변환 유닛 (Transform Unit, TU) 또는 TU 내의 서브-블록 단위로 수행될 수 있다. 도 14는 2차 변환이 적용되는 잔차 신호 블록의 복원 과정을 도시한 것으로, 역 양자화된 변환 계수 블록에 대하여 역 2차 변환이 먼저 수행될 수 있다. TU 내의 WxH (W: 가로 샘플 수, H: 세로 샘플 수)개의 모든 샘플들에 대하여 역 2차 변환을 수행할 수도 있지만, 복잡도를 고려하여 저주파 영역인 좌-상단 W'xH' 크기의 서브-블록에 대해서만 역 2차 변환을 수행할 수도 있다. 이때, W'은 W보다 작거나 같고, H'은 H보다 작거나 같다. 좌 상단 서브-블록 사이즈인 W'xH'은 TU 크기에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, min(W, H)=4인 경우, W'와 H'는 모두 4로 설정될 수 있고, min(W, H)=8인 경우, W'와 H'는 모두 8로 설정될 수 있다. 역 2차 변환을 수행한 후, TU 내의 좌-상단 W'xH' 크기의 서브-블록 변환 계수를 획득할 수 있고, 전체 WxH 크기의 변환 계수 블록에 대하여 역 1차 변환을 수행하여 잔차 신호 블록을 복원할 수 있다.
2차 변환을 수행하는지의 여부는 SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 그룹 헤더 등의 상위 레벨 신택스 (High Level Syntax, HLS) 중의 적어도 어느 하나에 1-bit flag 형태로 포함되어 지시될 수 있다.
HLS에서 2차 변환을 수행하는 것이 지시되는 경우, 부호화 유닛 (Coding Unit, CU) 레벨에서 2차 변환의 적용 여부가 1-bit flag로 지시될 수 있다. 또한 현재 블록에 2차 변환이 적용되는 경우, 2차 변환에 사용되는 변환 커널을 나타내는 인덱스가 지시될 수 있으며, 예측 모드에 따라 기 설정된 변환 커널 세트 내에서 해당 인덱스가 지시하는 변환 커널을 사용하여 2차 변환을 수행할 수 있다. 변환 커널을 나타내는 인덱스는 truncated unary 또는 고정 길이 이진화 방법을 사용하여 이진화될 수 있다. CU 레벨에서 2차 변환의 적용 여부를 나타내는 1-bit flag와 변환 커널을 지시하는 인덱스는 하나의 신택스 요소를 사용하여 지시될 수도 있으며, 본 개시에서는 이를 2차 변환 인덱스(lfnst_idx) 또는 저대역 비-분리 변환 인덱스(lfnst_idx)로 명칭한다. 즉, lfnst_idx는 2차 변환이 적용되는지와 2차 변환이 적용될 때 사용되는 변환 커널을 지시할 수 있다. 예를 들어, lfnst_idx가 0인 경우, 2차 변환이 사용되지 않는 것을 나타낼 수 있다. 반면, lfnst_idx가 0보다 큰 경우, 2차 변환이 적용되는 것을 나타낼 수 있으며, lfnst_idx에 기초하여 2차 변환에 사용되는 변환 커널이 선택될 수 있다. 이러한 lfnst_idx는 context에 따라 적응적으로 부호화하는 CABAC (Context Adaptive Binary Arithmetic Coding), CAVLC (Context Adaptive Variable Length Coding) 등의 엔트로피 코더를 사용하여 부호화될 수 있다. 현재 CU에 대하여 CU 크기보다 작은 다수의 TU로 분할되는 경우, 2차 변환은 적용되지 않을 수 있고, 2차 변환과 관련된 신택스 요소인 lfnst_idx는 명시적인 시그널링 없이 디코더에서 0으로 설정될 수 있다.
한편, 1차 변환에서 사용하는 DCT-II, DST-VII, DCT-VIII 커널은 separable한 특성을 가지므로, NxN 크기의 잔차 블록 내 샘플들에 대하여 수평/수직 방향으로의 두 번의 변환이 수행될 수 있으며, 변환 커널의 사이즈는 NxN일 수 있다. 반면, 2차 변환의 경우, 변환 커널이 non-separable한 특성을 가지므로 2차 변환에서 고려되는 샘플 수가 nxn인 경우, 한번의 변환이 수행될 수 있으며, 변환 커널의 사이즈는 (n^2)x(n^2)일 수 있다. 예를 들어, 좌-상단 4x4 계수 블록에 2차 변환을 수행하는 경우, 16x16 크기의 변환 커널이 적용될 수 있으며, 좌-상단 8x8 계수 블록에 2차 변환을 수행하는 경우, 64x64 크기의 변환 커널이 적용될 수 있다. 64x64 크기의 변환 커널은 많은 양의 곱셈 연산을 수반하므로, 인코더와 디코더에 큰 부담이 될 수 있다. 따라서, 2차 변환에서 고려되는 샘플 수를 줄일 경우, 연산량과 변환 커널 저장에 필요한 메모리를 줄일 수 있다.
도 15는 감소된 샘플 수를 이용하는 2차 변환을 적용하는 방법을 도시한 도면이다. 2차 변환은 2차 변환 커널 행렬과 1차 변환된 계수 벡터의 곱으로 표현될 수 있으며, 1차 변환된 계수를 또 다른 공간으로 매핑하는 것으로 해석할 수 있다. 이때, 2차 변환되는 계수의 개수를 줄일 경우, 즉, 2차 변환 커널을 구성하는 기저 벡터의 수를 줄일 경우, 2차 변환에서 필요한 연산량과 변환 커널 저장에 필요한 메모리 용량을 줄일 수 있다. 예를 들어, 좌-상단 8x8 계수 블록에 2차 변환을 수행할 때, 2차 변환되는 계수의 개수를 16개로 줄이는 경우, 16x64 크기의 2차 변환 커널이 적용될 수 있으며, 64x16 크기의 역 2차 변환 커널이 적용될 수 있다.
도 15에서 인코더는 먼저 잔차 신호 블록에 대하여 1차 변환 (Forward Primary Transform)을 수행하여 1차 변환된 계수 블록을 얻을 수 있다. 1차 변환된 계수 블록의 사이즈를 MxN이라 하였을 때, min(M,N)의 값이 4인 인트라 예측된 블록에 대하여, 1차 변환된 계수 블록의 좌-상단 4x4 샘플들에 4x4 2차 변환 (Forward Secondary Transform)이 수행될 수 있다. 4x4 2차 변환의 변환 커널 사이즈는 16x16일 수 있다. min(M,N)의 값이 8 이상인 인트라 예측된 블록에 대해서는, 1차 변환된 계수 블록의 좌-상단 8x8 샘플들에 8x8 2차 변환이 수행될 수 있다. 8x8 2차 변환의 경우, 많은 연산량과 메모리를 수반하므로, 8x8 샘플들 중의 일부만이 활용될 수도 있다. 구체적으로, 1차 변환된 계수 블록의 좌-상단 8x8 블록의 i번째 행, j번째 열의 원소를 x(i, j)라고 표현할 경우, { 0<=i<=3, 0<=j<=7 }, { 4<=i<=7, 0<=i<=3 } 두 영역에 존재하는 48개의 1차 변환된 계수만이 2차 변환의 입력이 될 수 있다. 이 경우, 8x8 2차 변환의 변환 커널 사이즈는 16x48일 수 있다. 2차 변환에 필요한 연산량을 줄이기 위한 또 다른 실시예로, 2차 변환에서 고려되는 좌-상단 서브 블록 영역에 포함되는 1차 변환 계수만 연산하고, 나머지 영역은 연산 없이 0으로 설정할 수 있다. 이를 통해, 변환, 양자화에서 필요한 연산량을 줄일 수 있으며, 비트스트림에 포함되는 0이 아닌 변환 계수의 수는 기 설정된 값 이하일 수 있다. 기 설정된 값은 인코더와 디코더가 모두 동일한 값을 사용할 수 있으며, 이 값은 변환 블록의 사이즈에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 변환 블록의 사이즈가 4x4 또는 8x8인 경우, 8일 수 있으며, 그렇지 않은 경우 (변환 블록의 사이즈가 4x4, 8x8이 아닌 경우), 16일 수 있다.
2차 변환은 2차 변환 커널 행렬과 입력 벡터의 곱으로 계산이 될 수 있으므로, 먼저 1차 변환된 계수 블록의 좌-상단 서브 블록 내의 계수들 (2차원 배열의 형태)을 1차원 벡터 형태로 구성할 수 있다. 벡터로 구성하는 방법은 인트라 예측 모드에 의존적일 수 있다. 현재 블록의 예측자가 인터 예측에 의하여 획득된 경우, 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])가 0일 수 있다. 즉, 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])가 0이 아닌 경우, 현재 블록의 예측자는 인트라 예측에 의하여 획득될 수 있다. 또한, 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])가 0인 경우, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)는 저대역 비-분리 변환의 미적용을 나타낼 수 있다. 즉, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 저대역 비-분리 변환의 적용을 경우, 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])는 0이 아닐 수 있다. 또한, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 저대역 비-분리 변환의 적용을 나타내는 경우, 현재 블록의 예측자는 인트라 예측에 의하여 획득될 수 있다. 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)는 2차 변환 인덱스에 기초하여 획득될 수 있다. 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 2차 변환 인덱스에 기초하여 획득되는 과정에 대해서는 도 25와 함께 설명한다.
예를 들어, 인트라 예측 모드가 도 6에서 도시한 인트라 예측 모드 중에서, 34번 각도 모드 이하이거나, 루마와 크로마의 선형 관계를 이용하여 크로마 샘플을 예측하는 INTRA_LT_CCLM, INTRA_T_CCLM, INTRA_L_CCLM 모드일 경우, 1차 변환된 계수 블록의 좌-상단 서브 블록을 가로 방향으로 스캔하여 계수들을 벡터로 구성할 수 있다. 1차 변환된 계수 블록의 좌-상단 nxn 블록의 i번째 행, j번째 열의 원소를 x(i, j)라고 표현할 경우, 벡터화된 계수는 [x(0, 0), x(0, 1), ..., x(0, n-1), x(1, 0), x(1, 1), …, x(1, n-1), ..., x(n-1, 0), x(n-1, 1), ..., x(n-1, n-1)]로 표현할 수 있다. 반면, 인트라 예측 모드가 34번 각도 모드보다 큰 경우, 1차 변환된 계수 블록의 좌-상단 서브 블록을 세로 방향으로 스캔하여 계수들을 벡터로 구성할 수 있다. 벡터화된 계수는 [x(0, 0), x(1, 0), ..., x(n-1, 0), x(0, 1), x(1, 1), ..., x(n-1, 1), ..., x(0, n-1), x(1, n-1), ..., x(n-1, n-1)]로 표현될 수 있다. 8x8 2차 변환에서 8x8 샘플들 중의 일부만을 활용하는 경우, 상기 기술한 벡터 구성 방법에서 i>3이고 j>3인 계수 x(i, j)는 포함되지 않을 수도 있으며, 변환 커널의 사이즈는 16x48일 수 있다.
벡터화된 1차 변환 계수 블록의 좌-상단 서브 블록 샘플들은 2차 변환 커널 매트릭스와의 곱을 통해 2차 변환된 계수들을 획득할 수 있으며, 2차 변환 커널은 변환 유닛의 사이즈, 인트라 모드, 변환 커널을 지시하는 신택스 요소에 따라 결정될 수 있다.
2차 변환된 계수들은 벡터 형태이므로, 이를 다시 2차원 형태의 데이터로 표현할 수 있으며, 기 설정된 스캔 순서에 따라 2차 변환된 계수들을 좌-상단 계수 서브-블록으로 구성할 수 있다. 기설정된 스캔 순서는 up-right diagonal 스캔 순서일 수 있으며, 본 개시는 이에 국한되지 않으며, up-right diagonal 스캔 순서는 후술하는 도 16, 도 17에서 기술하는 방법일 수 있다.
2차 변환된 계수들을 포함하는 전체 변환 유닛 크기의 변환 계수들은 양자화 (Quantization) 이후, 비트스트림에 포함되어 전송될 수 있다. 비트스트림은 2차 변환과 관련된 신택스 요소를 포함할 수 있다. 구체적으로, 비트스트림은 현재 블록에 2차 변환이 적용되는지의 여부와 변환 커널을 지시하는 정보를 포함할 수 있다. 비트스트림은 양자화된 변환 계수를 포함할 수 있으며, 0이 아닌 변환 계수의 개수는 기 설정된 값 이하일 수 있다. 기 설정된 값은 인코더와 디코더가 동일한 값을 사용할 수 있으며, 이 값은 변환 블록의 사이즈에 따라 다를 수 있다. 예를 들어, 변환 블록의 사이즈가 4x4 또는 8x8인 경우 8일 수 있으며, 그렇지 않은 경우 (변환 블록의 사이즈가 4x4, 8x8이 아닌 경우) 16일 수 있다.
디코더는 먼저, 비트스트림으로부터 양자화된 변환 계수들을 파싱할 수 있으며, 비트스트림에 포함되는 0이 아닌 변환 계수는 변환 블록의 사이즈에 따라 다를 수 있다. 디코더는 역-양자화 (De-quantization)를 통해 변환 계수들을 획득할 수 있다. 디코더는 2차 변환과 관련된 신택스 요소에 기반하여 현재 블록에 역 2차 변환 (Inverse Secondary Transform)이 수행될지를 결정할 수 있다. 현재 변환 유닛에 역 2차 변환이 적용되는 경우, 변환 유닛의 사이즈에 따라 16개 또는 8개의 변환 계수가 역 2차 변환의 입력이 될 수 있으며, 이는 인코더의 2차 변환에서 출력되는 계수의 개수와 일치할 수 있다. 예를 들어, 변환 유닛의 사이즈가 4x4 또는 8x8인 경우, 8개의 변환 계수가 역 2차 변환의 입력이 될 수 있으며, 그렇지 않은 경우, 16개의 변환 계수가 역 2차 변환의 입력이 될 수 있다. 변환 유닛의 크기가 MxN일 때, min(M,N)의 값이 4인 인트라 예측된 블록에 대하여 변환 계수 블록의 좌-상단 4x4 서브 블록의 16개 또는 8개의 계수에 4x4 역 2차 변환이 수행될 수 있다. 4x4 역 2차 변환의 변환 커널 사이즈는 16x16일 수 있으며, 역 2차 변환 커널 행렬은 2차 변환 커널 행렬의 전치 행렬 (transpose)일 수 있다. min(M,N)이 8 이상인 인트라 예측된 블록에 대해서는 변환 계수 블록의 좌-상단 4x4 서브 블록의 16개 또는 8개의 계수에 8x8 역 2차 변환이 수행될 수 있다. 8x8 역 2차 변환의 변환 커널 사이즈는 48x16일 수 있으며, 역 2차 변환 커널 행렬은 2차 변환 커널 행렬의 전치 행렬일 수 있다.
역 2차 변환은 역 2차 변환 커널 행렬과 입력 벡터의 곱으로 계산이 될 수 있으므로, 먼저 입력이 되는 역-양자화된 변환 계수 블록을 기설정된 스캔 순서에 따라 벡터 형태로 구성할 수 있다. 기 설정된 스캔 순서는 up-right diagonal 스캔 순서일 수 있으며, 본 개시는 이에 국한되지 않으며, up-right diagonal 스캔 순서는 후술하는 도 16, 도 17에서 기술하는 방법일 수 있다.
벡터화된 변환 계수와 역 2차 변환 커널 매트릭스의 곱을 통해 1차 변환된 계수를 획득할 수 있으며, 역 2차 변환 커널은 변환 유닛의 사이즈, 인트라 모드, 변환 커널을 지시하는 신택스 요소에 따라 결정될 수 있다. 역 2차 변환 커널 행렬은 2차 변환 커널 행렬의 전치 행렬일 수 있으며, 구현의 복잡도를 고려하여 커널 행렬의 원소는 10-bit 또는 8-bit 정확도로 표현되는 정수일 수 있다.
역 2차 변환을 통해 획득한 1차 변환 계수는 벡터 형태이므로, 이를 다시 2차원 형태의 데이터로 표현할 수 있으며, 이는 인트라 모드에 의존적일 수 있다. 인코더에서 적용한 인트라 모드에 기반하는 매핑 관계를 동일하게 적용할 수 있다.
역 2차 변환을 수행하여 획득한 변환 계수를 포함하는 전체 변환 유닛 사이즈의 변환 계수 블록에 대하여 역 1차 변환 (Inverse Primary Transform)을 수행하여 잔차 신호를 획득할 수 있다.
도 15에서는 도시하지 않았으나, 연산의 결과 값을 기 설정된 비트 수로 표현하기 위하여, 각각의 과정 사이에 비트 쉬프트 연산과 클리핑 연산이 수행될 수 있다. 기 설정된 비트는 16비트일 수 있다.
도 16은 인코더와 디코더에서 사용하는 up-right diagonal 스캔 순서 결정 방법을 도시한 도면이다. 인코딩 또는 디코딩 시에 스캔 순서를 초기화하는 과정이 수행될 수 있으며, 블록 사이즈에 따라 스캔 순서 정보를 포함하는 배열의 초기화가 수행될 수 있다. 구체적으로, 변수 log2BlockWidth와 log2BlockHeight 변수는 [0, 4] 범위의 값일 수 있으며, 가능한 모든 log2BlockWidth, log2BlockHeight 조합에 대하여 1<< log2BlockWidth, 1<< log2BlockHeight을 입력으로 한 도 16의 6.5.2 Up-right diagonal scan order array initialization process가 수행될 수 있으며, 출력은 DiagScanOrder[log2BlockWidth][log2BlockHeight]에 할당될 수 있다. 6.5.2 Up-right diagonal scan order array initialization process에서는 입력 받은 블록의 너비인 blkWidth, 블록의 높이인 blkHeight에 대하여 배열 diagScan[sPos][sComp]를 출력할 수 있다. 배열의 인덱스인 sPos는 스캔 포지션을 나타낼 수 있으며, [0, blkWidth*blkHeight-1] 범위의 값일 수 있다. 배열의 인덱스인 sComp가 0인 경우, 수평 컴포넌트 (x)를 나타낼 수 있으며, sComp가 1인 경우, 수직 컴포넌트 (y)를 나타낼 수 있다. 도 16에 도시한 알고리즘은 up-right diagonal 스캔 순서에 의하여 스캔 포지션 sPos일 때의 2차원 좌표 상의 x 좌표 값, y좌표 값이 각각 diagScan[sPos][0], diagScan[sPos][1]에 할당되는 것으로 해석할 수 있다. 즉, DiagScanOrder[log2BlockWidth][log2BlockHeight][sPos][sComp] 배열에 저장된 값은 블록의 너비와 높이가 각각 1<< log2BlockWidth, 1<< log2BlockHeight인 블록의 up-right diagonal 스캔 오더에서 sPos 스캔 위치일 때의 sComp에 해당하는 좌표 값을 의미할 수 있다.
도 17은 도 16에서 정의한 up-right diagonal 스캔 순서를 블록 사이즈에 따라 나타낸 도면이다. log2BlockWidth와 log2BlockHeight가 모두 2인 경우, 4x4 크기의 블록을 의미할 수 있고, 도 17의 회색 음영 영역에 표시된 숫자는 스캔 위치 sPos를 나타낸다. sPos 위치에서의 x 좌표 값, y 좌표 값이 각각 DiagScanOrder[log2BlockWidth][log2BlockHeight][sPos][0], DiagScanOrder[log2BlockWidth][log2BlockHeight][sPos][1]에 할당될 수 있다.
상기 기술한 스캔 순서에 기반하여 변환 계수 정보를 코딩할 수 있으며, 본 개시에서는 up-right diagonal 스캔 방법이 사용되는 경우에 기반하는 실시예를 기술하나, 본 개시는 다른 스캔 방법에 대해서도 적용할 수 있다. 예를 들어, 다른 스캔 방법은 수평 방향, 수직 방향 스캔 방법일 수 있다.
한편, 인간 시각 시스템 (Human Visual System, HVS)은 고주파 대역에 비해 저주파 대역에서 민감한 특성을 가진다. 즉, 고주파 대역에 존재하는 왜곡은 사람이 잘 인지하지 못하는 경향을 보이므로, 이러한 인간 시각 시스템의 특성을 이용하여 변환 계수를 양자화할 경우, 변환 계수 정보를 효율적으로 코딩할 수 있다. 구체적으로, 변환 계수의 주파수 위치 (인덱스)에 따라 양자화의 정도를 컨트롤할 수 있다. 예를 들어, 고주파 대역의 왜곡은 사람이 잘 인지하지 못하므로, 변환 계수가 고주파일수록 (주파수 인덱스가 커질수록) 큰 스케일링 값을 곱해줄 수 있다. 이는 고주파일수록 양자화로 인한 오차가 커짐을 의미하지만, 사람이 잘 인지할 수 없을 가능성이 높다. 따라서, 주파수 위치에 따라 동일한 양자화 정도를 적용했을 때와 비교해서, 주관적 화질은 비슷하게 유지하면서 더 적은 비트 레이트로 영상을 코딩할 수 있다. 또는 동일한 비트 레이트에서 더 좋은 주관적 화질을 유지할 수 있다. 이는 주파수 위치에 따라 가변적인 스케일링 값을 사용함에 따라 사람이 잘 인지할 수 있는 블록 왜곡 (blocking artifact)이나 DC flickering과 같은 왜곡을 줄일 수 있기 때문이다.
인코더와 디코더는 변환 계수의 주파수 위치 (인덱스)에 따라 다른 스케일링 값을 사용하기 위하여 변환 블록의 사이즈와 동일한 사이즈의 스케일링 행렬을 정의할 수 있다. 이러한 스케일링 행렬은 명시적인 시그널링 없이, 기 설정된 행렬일 수도 있고, 비트스트림에 포함되어 전송될 수도 있다. 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 기 설정된 값 또는 스케일링 행렬에 기초하여 획득될 수 있다.
본 개시의 이하에서는 스케일링 행렬을 전송하고 유도하는 방법과 이를 적용하는 방법에 대하여 기술한다.
도 18은 Adaptation Parameter Set (APS) 신택스 구조를 도시한다. APS는 픽쳐 또는 슬라이스 레벨에서 필요한 파라미터를 포함하는 세트로, SPS, PPS 다음에 전송될 수 있다. 인코더는 SPS, PPS, APS에 포함된 파라미터를 비트스트림으로써 전송할 수 있으며, 디코더는 SPS, PPS, APS에 포함된 파라미터를 비트스트림으로써 수신할 수 있다. 또한 슬라이스 헤더 이전에 전송되어, 슬라이스 헤더에서 APS를 참조할 수 있다. APS 신택스 구조에서는 먼저 adaptation_parameter_set_id가 지시될 수 있다. APS는 고유한 ID 값을 가질 수 있으며, 이러한 ID는 다른 신택스 구조에서 APS 데이터를 참조할 때 사용될 수 있다. 예를 들어, 슬라이스 헤더는 해당 슬라이스 데이터가 참조할 APS의 ID를 포함할 수 있다.
APS 파라미터의 종류를 나타내는 aps_params_type이 지시될 수 있으며, aps_params_type에 따라 adaptation_parameter_set_id 값의 범위가 결정될 수 있다. aps_params_type이 0일 경우, 적응적 루프 필터 (Adaptive Loop Filter, ALF) 파라미터인 ALF_APS, aps_params_type이 1일 경우, luma mapping with chroma scaling (LMCS) 파라미터인 LMCS_APS, aps_params_type이 2일 경우, 스케일링 매트릭스 유도에 필요한 스케일링 리스트 파라미터인 SCALING_APS일 수 있다. aps_params_type에 따라, alf_data(), lmcs_data() 또는 scaling_list_data()의 처리가 수행될 수 있다.
도 19는 슬라이스 헤더 신택스 구조를 도시한다. sps_scaling_list_enabled_flag는 SPS에 포함되어 지시되는 요소로, sps_scaling_list_enabled_flag가 1일 경우, 스케일링 리스트가 변환 계수의 스케일링 과정에 사용되는 것을 나타낼 수 있으며, sps_scaling_list_enabled_flag가 0일 경우, 스케일링 리스트가 변환 계수 스케일링 과정에 사용되지 않는 것을 나타낼 수 있다. 스케일링 리스트가 변환 계수 스케일링 과정에 사용되는 경우 (sps_scaling_list_enabled_flag가 1인 경우), 스케일링 매트릭스를 유도하는 방법을 나타내는 slice_scaling_list_present_flag가 지시될 수 있다. slice_scaling_list_present_flag가 1인 경우, 스케일링 리스트 데이터를 포함하는 APS (aps_params_type이 SCALING_APS인 APS)를 참조하여 현재 슬라이스에 사용되는 스케일링 리스트가 유도될 수 있다. slice_scaling_list_present_flag가 1인 경우, 참조하는 스케일링 리스트 APS를 지시하기 위하여, slice_scaling_list_aps_id가 시그널링될 수 있다. slice_scaling_list_aps_id는 참조되는 스케일링 리스트 APS의 adaptation_parameter_set_id를 나타낼 수 있다. slice_scaling_list_present_flag가 0인 경우, APS를 통해 전송되는 스케일링 리스트를 사용하지 않고, 기 설정된 값들로부터 스케일링 리스트를 유도하는 것을 나타낼 수 있다. 디코더는 이를 위해 스케일링 리스트를 위한 기 설정된 값들을 저장하고 있을 수 있다. slice_scaling_list_present_flag가 존재하지 않을 경우 (명시적으로 시그널링되지 않은 경우), 0으로 설정될 수 있다.
도 20은 스케일링 리스트 데이터 신택스 구조에서 사용되는 파라미터를 도시한다. 도 20 (a)에서 sizeId는 0에서 6까지 정의될 수 있으며, sizeId의 값에 따라, 스케일링 행렬 (양자화 행렬)의 사이즈가 다음과 같이 정의될 수 있다.
sizeId가 0인 경우: 1x1 스케일링 행렬
sizeId가 1인 경우: 2x2 스케일링 행렬
sizeId가 2인 경우: 4x4 스케일링 행렬
sizeId가 3인 경우: 8x8 스케일링 행렬
sizeId가 4인 경우: 16x16 스케일링 행렬
sizeId가 5인 경우: 32x32 스케일링 행렬
sizeId가 6인 경우: 64x64 스케일링 행렬
도 20 (b)에서 matrixId는 sizeId, CuPredMode (예측 모드를 나타내는 변수), cIdx (컬러 성분을 나타내는 변수)에 따라 정의될 수 있다. CuPredMode는 예측 모드를 나타내는 변수로, MODE_INTRA일 경우 인트라 예측을 나타내며, MODE_INTER일 경우 인터 예측을 나타내며, MODE_IBC일 경우 인트라 블록 복사 (Intra Block Copy, IBC) 예측을 나타낼 수 있다. cIdx는 컬러 성분을 나타내는 변수로, cIdx가 0일 경우 루마 Y 성분, 1일 경우 크로마 Cb 성분, 2일 경우 크로마 Cr 성분을 나타낼 수 있다. sizeId, CuPredMode, cIdx에 따라 matrixId는 다음과 같이 정의될 수 있다.
sizeId={2, 3, 4, 5, 6}, CuPredMode=MODE_INTRA, cIdx=0: matrixId=0
sizeId={1, 2, 3, 4, 5, 6}, CuPredMode=MODE_INTRA, cIdx=1: matrixId=1
sizeId={1, 2, 3, 4, 5, 6}, CuPredMode=MODE_INTRA, cIdx=2: matrixId=2
sizeId={2, 3, 4, 5, 6}, CuPredMode={MODE_INTER, MODE_IBC}, cIdx=0: matrixId=3
sizeId={1, 2, 3, 4, 5, 6}, CuPredMode={MODE_INTER, MODE_IBC}, cIdx=1: matrixId=4
sizeId={1, 2, 3, 4, 5, 6}, CuPredMode={MODE_INTER, MODE_IBC} cIdx=2: matrixId=5
도 21은 스케일링 리스트 데이터 신택스 구조를 도시한다. 도 18에서 aps_params_type이 SCALING_APS인 경우, scaling_list_data()가 처리될 수 있다. scaling_list_data()에서는 전송되거나 기 설정된 스케일링 리스트인 ScalingList[sizeId][matrixId][i]로부터 스케일링 행렬 (양자화 행렬)인 ScalingFactor[sizeId][sizeId][matrixId][x][y]를 유도할 수 있다. 이때, i는 [0, min(63, (1<<(sizeId<<1))-1)]범위의 값일 수 있으며, x와 y는 [0, (1<<sizeId)-1] 범위의 값일 수 있다. sizeId가 1부터 6까지, matrixId가 0부터 5까지 ScalingList와 관련된 신택스 요소의 파싱과 ScalingList를 설정하는 과정이 수행될 수 있다. 단, 루마와 관련된 matrixId이고 (matrixId가 0 또는 3인 경우로, 이는 matrixId%3 연산의 결과가 0임을 나타낼 수 있다.), sizeId가 1일 경우, ScalingList[sizeId][matrixId][i]는 정의되지 않으므로 ScalingList와 관련된 신택스 요소의 파싱과 ScalingList를 설정하는 과정이 수행되지 않을 수 있다. 또한, 크로마와 관련된 matrixId이고 (matrixId가 1, 2, 4, 5인 경우로, 이는 matrixId%3 연산의 결과가 0이 아님을 나타낼 수 있다.), sizeId가 6일 경우, ScalingList[sizeId][matrixId][i]는 신택스 요소를 파싱하지않고, 기 설정된 방법에 따라 유도되므로, ScalingList와 관련된 신택스 요소의 파싱과 ScalingList를 설정하는 과정이 수행되지 않을 수 있다.
한편, ScalingList는 matrixId와 sizeId에 따라 정의되어야 하므로, 모든 ScalingList[sizeId][matrixId][i]를 명시적으로 시그널링할 경우, 시그널링 오버헤드가 상당히 클 수 있다. 따라서, 기 설정된 값들로부터 ScalingList를 유도하거나, 다른 참조 ScalingList로부터 복사할 경우, ScalingList 시그널링에 필요한 비트량을 줄일 수 있다. 이를 위해 scaling_list_pred_mode_flag[sizeId][matrixId]가 시그널링될 수 있다. scaling_list_pred_mode_flag[sizeId][matrixId]가 0일 경우, 스케일링 리스트의 값이 참조 스케일링 리스트의 값과 같음 (즉, 참조 스케일링 리스트로부터 현재 스케일링 리스트를 유도함을 의미)을 나타낼 수 있고, 참조되는 스케일링 리스트를 지시하기 위하여, scaling_list_pred_matrix_id_delta[sizeId][matrixId]가 시그널링될 수 있다. scaling_list_pred_matrix_id_delta[sizeId][matrixId]가 0일 경우, ScalingList[sizeId][matrixId]]i]는 기 설정된 값들로부터 유도될 수 있다. 이를 위해 디코더는 sizeId, matrixId, i에 따른 스케일링 값들을 저장하고 있을 수 있다. scaling_list_pred_matrix_id_delta[sizeId][matrixId]가 0이 아닌 경우, scaling_list_pred_matrix_id_delta[sizeId][matrixId], matrixId, sizeId에 기초하여 참조 matrixId인 refMatrixId를 설정할 수 있으며, ScalingList[sizeId][matrixId][i]는 ScalingList[sizeId][refMatrixId][i]과 같은 값으로 설정될 수 있다.
scaling_list_pred_mode_flag[sizeId][matrixId]가 1일 경우, 스케일링 리스트의 값이 명시적으로 시그널링됨을 나타낼 수 있으며, 추가적인 신택스 요소의 시그널링을 통해 스케일링 리스트를 유도할 수 있다. 스케일링 리스트와 관련된 신택스는 DC 계수에 적용되는 스케일링 값과 스케일링 리스트 요소의 현재 값 (인덱스 i일 때의 값)과 이전 값 (인덱스 i-1일 때의 값)의 차이 요소를 포함할 수 있다. scaling_list_dc_coeff_minus8[sizeId-4][matrixId]에 8을 더한 값은 DC 계수에 적용되는 스케일링 값을 나타낼 수 있다. 구체적으로, sizeId가 4일 때, scaling_list_dc_coeff_minus8[0][matrixId]+8은 ScalingFactor[4][4][matrixId][0][0]에 할당될 수 있다. sizeId가 5일 때, scaling_list_dc_coeff_minus8[1][matrixId]+8은 ScalingFactor[5][5][matrixId][0][0]에 할당될 수 있다. sizeId가 6일 때, scaling_list_dc_coeff_minus8[2][matrixId]+8은 ScalingFactor[6][6][matrixId][0][0]에 할당될 수 있다. scaling_list_pred_matrix_id_delta[sizeId][matrixId]가 0이 아니고, sizeId가 3보다 큰 경우, scaling_list_dc_coeff_minus8[sizeId-4][matrixId]의 값은 scaling_list_dc_coeff_minus8[sizeId-4][refMatrixId]의 값과 동일하게 설정될 수 있다.
scaling_list_delta_coeff는 scaling_list_pred_mode_flag[sizeId][matrixId]가 1일 때, ScalingList[sizeId][matrixId][i]와 ScalingList[sizeId][matrixId][i-1] 간의 차이 값을 나타내며, [-128, 127] 범위의 값일 수 있다. ScalingList[sizeId][matrixId]는 0보다 큰 값이며, scaling_list_pred_mode_flag[sizeId][matrixId]가 1일 때 scaling_list_delta_coeff가 존재하지 않은 경우 (명시적으로 시그널링되지 않은 경우), 0으로 설정될 수 있다.
nextCoeff의 초기값은 8로 설정될 수 있으며, ScalingList의 요소 수를 나타내는 coefNum은 Min(64, (1<<(sizeId<<1)))로 설정될 수 있다. sizeId가 3보다 큰 경우에만 scaling_list_dc_coeff_minus[sizeId-4][matrixId]가 시그널링될 수 있으며, 이때 nextCoeff의 초기값은 scaling_list_dc_coeff_minus[sizeId-4][matrixId]+8로 설정될 수 있다.
For 루프 문에서는 ScalingList[sizeId][matrixId][i]를 결정하기 위하여, 이전 값에 차이 값을 더해주는 과정을 수행할 수 있다. DiagScanOrder[3][3][i][0], DiagScanOrder[3][3][i][1]은 각각 8x8 사이즈에 정의되는 up-right diagonal scan order에서 스캔 인덱스 i에 해당하는 x 좌표, y 좌표를 나타낼 수 있다. sizeId가 6이고, x, y 좌표가 모두 4 이상인 경우, scaling_list_delta_coef는 명시적으로 시그널링되지 않고, ScalingList[sizeId][matrixId][i]는 0으로 설정될 수 있다. 그렇지 않은 경우에는 scaling_list_delta_coef를 시그널링할 수 있으며, 이전 값인 nextCoeff에 scaling_list_delta_coef를 더하여 nextCoef를 결정할 수 있다. nextCoef가 기 설정된 비트 수로 표현하기 위하여, 오프셋만큼 더하고 모듈로 연산을 수행할 수 있다. 업데이트된 nextCoef는 ScalingList[sizeId][matrixId][i]에 할당될 수 있다.
ScalingList[sizeId][matrixId][i]와 scaling_list_dc_coef_minus8[sizeId-4][matrixId]에 기초하여 스케일링 행렬 (양자화 행렬)인 ScalingFactor[sizeId][sizeId][matrixId][x][y]를 유도할 수 있다. x와 y는 모두 [0, (1<<sizeId)-1] 범위의 값일 수 있으며, x는 수평 방향 주파수 인덱스, y는 수직 주파수 인덱스에 상응할 수 있다. 즉, x가 증가할수록 수평방향에서 고주파 대역임을 의미하며, y가 증가할수록 수직방향에서 고주파 대역임을 의미할 수 있다. x와 y가 모두 0인 경우, DC를 의미할 수 있다.
2x2 스케일링 행렬, ScalingFactor[1][1][matrixId][x][y] (i는 [0, 3] 범위, matrixId는 1, 2, 4, 5)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
x = DiagScanOrder[1][1][i][0]
y = DiagScanOrder[1][1][i][1]
ScalingFactor[1][1][matrixId][x][y] = ScalingList[1][matrixId][i]
4x4 스케일링 행렬, ScalingFactor[2][2][matrixId][x][y] (i는 [0, 15] 범위, matrixId는 0, 1, 2, 3, 4, 5)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
x = DiagScanOrder[2][2][i][0]
y = DiagScanOrder[2][2][i][1]
ScalingFactor[2][2][matrixId][x][y] = ScalingList[2][matrixId][i]
8x8 스케일링 행렬, ScalingFactor[3][3][matrixId][x][y] (i는 [0, 63] 범위, matrixId는 0, 1, 2, 3, 4, 5)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
x = DiagScanOrder[3][3][i][0]
y = DiagScanOrder[3][3][i][1]
ScalingFactor[3][3][matrixId][x][y] = ScalingList[3][matrixId][i]
16x16 스케일링 행렬, ScalingFactor[4][4][matrixId][x][y] (i는 [0, 63] 범위, j는 [0, 1] 범위, k는 [0, 1] 범위, matrixId는 0, 1, 2, 3, 4, 5)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
x = DiagScanOrder[3][3][i][0]
y = DiagScanOrder[3][3][i][1]
ScalingFactor[4][4][matrixId][x*2+k ][ y * 2+ j ] = ScalingList[4][matrixId][i]
ScalingFactor[4][4][matrixId][0][0] = scaling_list_dc_coef_minus8[0][matrixId] + 8
32x32 스케일링 행렬, ScalingFactor[5][5][matrixId][x][y] (i는 [0, 63] 범위, j는 [0, 3] 범위, k는 [0, 3] 범위, matrixId는 0, 1, 2, 3, 4, 5)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
x = DiagScanOrder[3][3][i][0]
y = DiagScanOrder[3][3][i][1]
ScalingFactor[5][5][matrixId][x*4+k ][ y * 4+ j ] = ScalingList[5][matrixId][i]
ScalingFactor[5][5][matrixId][0][0] = scaling_list_dc_coef_minus8[1][matrixId] + 8
64x64 스케일링 행렬, ScalingFactor[6][6][matrixId][x][y] (i는 [0, 63] 범위, j는 [0, 7] 범위, k는 [0, 7] 범위, matrixId는 0, 3)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
x = DiagScanOrder[3][3][i][0]
y = DiagScanOrder[3][3][i][1]
ScalingFactor[6][6][matrixId][x*8+k ][ y * 8+ j ] = ScalingList[6][matrixId][i]
ScalingFactor[6][6][matrixId][0][0] = scaling_list_dc_coef_minus8[2][matrixId] + 8
컬러 포맷이 4:4:4인 경우, 64x64 스케일링 행렬, ScalingFactor[6][6][matrixId][x][y] (i는 [0, 63] 범위, j는 [0, 7] 범위, k는 [0, 7] 범위, matrixId는 1, 2, 4, 5)는 다음과 같이 유도될 수 있다.
x = DiagScanOrder[3][3][i][0]
y = DiagScanOrder[3][3][i][1]
ScalingFactor[6][6][matrixId][x*8+k ][ y * 8+ j ] = ScalingList[5][matrixId][i]
ScalingFactor[6][6][matrixId][0][0] = scaling_list_dc_coef_minus8[1][matrixId] + 8
상기 기술한 ScalingFactor[sizeId][sizeId][matrixId][x][y]는 변환 블록의 너비가 (1<<sizeId)이고 높이가 (1<<sizeId)인 정사각형 변환 블록에 적용될 수 있다. 한편, 변환 블록은 정사각형이 아닐 수도 있으므로, 변환 블록의 너비와 높이가 다른 경우에도 ScalingFactor를 적용할 수 있어야한다. 이를 위해 정사각형이 아닌 경우, 현재 블록의 면적보다 큰 정사각형의 스케일링 리스트에 기초하여 ScalingFactor를 유도할 수 있다.
한편, 루마 변환 블록의 최대 사이즈 정보는 SPS, PPS 중의 어느 하나에 포함되어 지시될 수 있다. 예를 들어, sps_max_luma_transform_size_64_flag가 SPS에 포함되어 시그널링될 수 있다. sps_max_luma_transform_size_64_flag가 1일 경우, 루마 샘플의 최대 변환 사이즈가 64임을 나타내고, 0일 경우, 루마 샘플의 최대 변환 사이즈가 32임을 나타낼 수 있다. sps_max_luma_transform_size_64_flag에 기초하여 변수 MaxTbLog2SizeY와 MaxTbSizeY는 다음과 같이 설정될 수 있다.
MaxTbLog2SizeY = sps_max_luma_transform_size_64_flag?6:5
MaxTbSizeY = 1<<MaxTbLog2SizeY
변수 MaxTbSizeY는 루마 변환 블록의 최대 사이즈를 나타내며, MaxTbLog2SizeY는 MaxTbSizeY에 밑이 2인 로그를 취한 것과 같다. 상기 실시예에서는 루마 변환 블록의 최대 사이즈 정보가 SPS 레벨에서 플래그 형태로 시그널링되어, 루마 변환 블록의 최대 사이즈가 64 또는 32 중의 어느 하나로 결정되는 것을 기술하였으나, 본 개시는 이에 국한되지 않는다. 예를 들어, 루마 변환 블록의 최대 사이즈에 밑이 2인 로그를 취한 값을 직접 시그널링할 수도 있다.
상기 실시예에서 MaxTbLog2SizeY, MaxTbSizeY는 SPS 레벨에서 결정될 수 있으며, 상기 파라미터는 SPS 하위 레벨인 픽쳐, 타일, 슬라이스 레벨에도 적용될 수 있다.
스케일링 행렬의 경우, 픽쳐, 슬라이스에서 사용 가능한 모든 변환 블록의 사이즈 조합에 대하여 정의가 되어야하며, 변환 블록의 사이즈 조합은 루마 변환 블록의 최대 사이즈에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, MaxTbLog2SizeY가 5이고 MaxTbSizeY가 32인 경우, 이는 루마 변환 블록의 최대 사이즈가 32임을 의미하며, 현재 시퀀스 하위의 모든 픽쳐, 타일, 슬라이스에 대하여 루마 변환 블록의 최대 사이즈가 32임을 나타낼 수 있다. 즉, 현재 시퀀스에서는 64x64 사이즈의 변환 커널을 사용할 수 없고, 변환 블록의 너비 또는 높이가 32보다 클 수 없다. 따라서, ScalingFactor[wId][hId][matrixId][x]][y] (wId가 6 또는 hId가 6)은 현재 시퀀스에서 사용되는 경우가 없으므로, ScalingFactor[wId][hId] 유도에 필요한 신택스 요소를 명시적으로 시그널링하지 않음으로써, 스케일링 리스트 시그널링에 필요한 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.
도 22는 루마 변환 블록의 최대 사이즈를 고려하는 스케일링 리스트 데이터 신택스 구조를 도시한다. 도 22에서 기술되지 않은 내용은 도 21을 참고하여 해석될 수 있다. 도 21의 신택스 구조와는 달리, sizeId에 대한 for 루프 문에서 sizeId가 증가할 수 있는 최대값을 고정된 값이 아니라, SPS 레벨에서 결정되는 루마 변환 블록의 최대 사이즈 정보에 기반하여 설정할 수 있다. 예를 들어, sizeId가 증가할 수 있는 최대값을 sps_max_luma_transform_size_64_flag에 기초하여 설정되는 MaxTbLog2SizeY로 설정할 수 있다. 따라서, 현재 시퀀스에서 참조되지 않는 64x64 스케일링 행렬 유도에 필요한 신택스 요소를 명시적으로 시그널링하지 않을 수 있고, 스케일링 리스트 시그널링에 필요한 비트량을 줄일 수 있다. 구체적으로, scaling_list_pred_mode_flag[6][matrixId], scaling_list_pred_matrix_id_delta[6][matrixId], scaling_list_dc_coef_minus8[2][matrixId], scaling_list_delta_coef가 시그널링되지 않을 수 있다. 또한, 도 21에서 기술한 ScalingFactor[6][6][matrixId][x][y] 유도 과정을 수행하지 않을 수 있고, ScalingFactor[6][6][matrixId][x][y]로부터 ScalingFactor[wId][hId][matrixId][x][y] (wId=6, hId<6 이거나 wId<6, hId=6일 때) 유도하는 과정을 수행하지 않을 수 있다. 따라서, 픽쳐, 슬라이스 디코딩 이전에 디코딩에 필요한 파라미터를 준비하는 과정의 복잡도를 줄일 수 있다.
한편, 인코딩 및 디코딩 과정에서 작은 사이즈의 블록이 많을 수록 처리율 (throughput)이 저하되는 특성을 보이므로, 인코더 및 디코더에서 허용되는 블록의 최소 사이즈를 제한할 수 있다. 예를 들어, 크로마 블록에 대하여 2x2, 2x4, 4x2 사이즈의 블록이 생성되지 않도록 제한할 수 있다. 이 경우, ScalingFactor[1][1][matrixId][x][y], ScalingFactor[1][2][matrixId][x][y], ScalingFactor[2][1][matrixId][x][y]은 사용되지 않으므로, 관련된 신택스 요소를 명시적으로 시그널링하지 않을 수 있다. 이를 위해 도 21 및 22의 sizeId에 대한 for 루프 문에서 sizeId의 초기값을 2로 설정할 수 있다. scaling_list_pred_mode_flag[1][matrixId], scaling_list_pred_matrix_id_delta[1][matrixId], scaling_list_delta_coef 요소를 시그널링하지 않을 수 있으며, ScalingFactor[1][1][matrixId][x][y], ScalingFactor[1][2][matrixId][x][y], ScalingFactor[2][1][matrixId][x][y]를 유도하는 과정이 수행되지 않을 수 있다.
본 개시의 이하에서는 스케일링 (양자화) 행렬을 이용하여 변환 계수에 스케일링을 적용하는 방법을 기술한다.
도 23은 변환 계수에 적용되는 스케일링 프로세스를 도시한다. 스케일링 프로세스는 (xTbY, yTbY), nTbW, nTbH, cIdx, bitDepth를 입력 받을 수 있으며, 각각의 변수에 대한 설명은 다음과 같다.
(xTbY, yTbY): 루마 위치로, 현재 루마 변환 블록의 좌-상단 좌표를 나타낼 수 있으며, 현재 픽쳐의 좌-상단 루마 샘플을 기준으로 한 좌표일 수 있다.
nTbW: 변환 블록의 너비
nTbH: 변환 블록의 높이
cIdx: 현재 변환 블록의 컬러 성분을 나타내는 변수로, cIdx가 0일 경우 루마 Y 성분, 1일 경우 크로마 Cb 성분, 2일 경우 크로마 Cr 성분일 수 있다.
bitDepth: 현재 컬러 성분의 비트 심도
스케일링 프로세스는 변환 계수 (양자화된 변환 계수)에 대하여 스케일링을 수행하여 스케일링된 변환 계수 (역양자화된 변환 계수)를 획득할 수 있고, 스케일링된 변환 계수에 역 변환을 수행하여 잔차 신호를 복원할 수 있다. 스케일링 프로세스의 출력이 되는 스케일링된 변환 계수 d[x][y]는 (nTbW)x(nTbH) 사이즈의 데이터 어레이일 수 있다.
스케일링 프로세스에서는 먼저, 스케일링에 필요한 양자화 파라미터 (Quantization Parameter, QP, qP 변수)를 유도할 수 있다. 양자화 파라미터 값에 따라 양자화 스텝 사이즈가 결정될 수 있으며, qP 값이 6 증가할 때 양자화 스텝 사이즈는 2배 증가하는 특성을 가질 수 있다.
변수 rectNonTsFlag는 다음과 같이 유도될 수 있다.
rectNonTsFlag=(((Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1)==1 && transform_skip_flag[xTbY][yTbY]==0)
현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그인 transform_skip_flag[xTbY][yTbY]는 현재 루마 변환 블록에 변환이 적용되는지를 나타낼 수 있다. transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 1일 경우, 현재 루마 변환 블록에 변환이 적용되지 않음을 나타내며, transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 0일 경우, 현재 루마 변환 블록에 변환이 적용되는지는 다른 신택스 요소에 의해 결정됨을 나타낼 수 있다.
사인, 코사인에 기반하는 변환 커널 자체는 정수 형태가 아닐 수 있으며, 변환 커널을 정수 형태로 표현하기 위하여 2의 지수승 (지수는 정수가 아닐 수 있음)을 변환 커널에 곱하고 라운딩하여, 근사화된 정수 변환 커널을 획득할 수 있다. 근사화 오차에 따라, 변환 커널의 정규 직교 성질이 약해질 수 있으나, 이로 인한 코딩 효율 저하가 작고, 하드웨어 인코더 및 디코더에서 정수 변환 커널에 기반하는 변환 부호화의 구현 복잡도가 현저히 낮으므로, 변환 커널을 정수 형태로 근사화할 수 있다.
정수화된 변환 커널 자체는 2의 지수승만큼 스케일이 커진 상태이므로, 변환을 수행한 후에는 다시 스케일을 낮춰주는 과정이 필요하며, 이러한 다운 스케일링은 스케일링 프로세스와 변환 프로세스에서 수행될 수 있다. rectNonTsFlag와 후술하는 bdShift 변수는 스케일링 프로세스에서 수행되는 다운 스케일링을 위한 파라미터로 해석할 수 있다. rectNonTsFlag에서 (Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1 연산의 결과가 1인 경우, 수평 방향 변환과 수직 방향 변환을 수행한 후의 변환 계수는 2^(N+0.5)만큼 스케일이 증가할 수 있다. (Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1 연산의 결과가 0인 경우, 수평 방향 변환과 수직 방향 변환을 수행한 후의 변환 계수는 2^(M)만큼 스케일이 증가할 수 있으며, N과 M은 자연수이다. 즉, rectNonTsFlag은 변환이 수행되었을 때, 변환 블록의 너비 및 높이에 따라 sqrt(2) 스케일링 팩터를 고려하기 위하여, 현재 변환 블록에 변환이 수행될 때 (transform_skip_flag[xTbY][yTbY]==0), (Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1 연산의 결과가 1일 경우, 1로 설정될 수 있다.
bdShift, bdOffset 변수는 다음과 같이 설정될 수 있다.
bdShift=bitDepth+((rectNonTsFlag?1:0)+(Log2(nTbW)+Log2(nTbH))/2)-5+dep_quant_enabled_flag
bdOffset=(1<<bdShift)>>1
dep_quant_enabled_flag는 슬라이스 헤더에서 지시될 수 있으며, dep_quant_enabled_flag가 0일 경우, 해당 슬라이스에서 dependent quantization이 disable된 것을 나타낼 수 있다. dep_quant_enabled_flag가 1일 경우, 해당 슬라이스에서 dependent quantization이 enable된 것을 나타낼 수 있다.
levelScale[j][k] 리스트는 스케일링된 양자화 스텝 사이즈를 나타낼 수 있다. 양자화 스텝 사이즈는 기본 적으로 실수 형태이며, 이를 정수 형태로 근사화할 수 있다. 또한 qP가 6만큼 증가할수록 양자화 스텝 사이즈는 2배 증가하므로, qP가 0에서 5까지의 양자화 스텝 사이즈를 정의하고, 그 이외의 qP 구간에 대해서는 qP%6 연산과, qP/6 연산을 통해 양자화 스텝 사이즈를 유도할 수 있다.
(nTbW)x(nTbH) 사이즈의 어레이 dz는 (nTbW)x(nTbH) 사이즈의 어레이인 TransCoeffLevel[xTbY][yTbY][cIdx]와 동일하게 설정될 수 있으며, TransCoeffLevel[xTbT][yTbY][cIdx]는 residual coding에서 획득하는 양자화된 변환 계수를 나타낸다.
스케일링된 변환 계수 d[x][y] (x=0,…,nTbW-1, y=0,…nTbH-1)는 다음의 과정을 통해 획득할 수 있다.
먼저, 중간 스케일링 요소 어레이 m[x][y]는 다음과 같이 설정될 수 있다.
sps_scaling_list_enabled_flag가 0이거나, transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 1인 경우, m[x][y]은 16으로 설정될 수 있다. 비디오 신호 처리 장치는 중간 스케일링 요소 어레이 m[x][y]에 기초하여 현재 블록을 스케일링 할 수 있다. 이는 모든 주파수 인덱스 x, y에 대하여 동일한 스케일링 값이 사용됨을 나타낸다. 현재 변환 블록에 변환이 적용되지 않는 경우, dz 어레이는 주파수 도메인 신호가 아니므로 주파수 인덱스에 따라 스케일링 값을 적용하는 방법을 적용할 수 없다.
반면, sps_scaling_list_enabled_flag가 1이고, transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 0인 경우, m[x][y]는 스케일링 (양자화) 행렬인 ScalingFactor[Log2(nTbW)][Log2(nTbH)][matrixId][x][y]로 설정될 수 있다.
최종적인 스케일링 요소 어레이인 ls[x][y]는 m[x][y]와 levelScale[j[k]에 기초하여 설정될 수 있다. 구체적으로, dep_quant_enabled_flag가 1인 경우 ls[x][y]는 (m[x][y]*levelScale[rectNonTsFlag][(qP+1)%6])<<((qP+1)/6)으로 설정될 수 있다. rectNonTsFlag가 1일 경우, rectNonTsFlag가 0일 때에 비해 sqrt(2)만큼 스케일이 증가된 levelScale이 적용될 수 있다. dep_quant_enabled_flag가 1인 경우, (qP+1)%6 연산을 통해 levelScale[rectNonTsFlag][(qP+1)%6]를 결정하고, ((qP+1)/6)만큼 비트 레프트 쉬프트 연산을 통해 양자화 스텝 사이즈를 결정할 수 있다. dep_quant_enabled_flag가 0인 경우 ls[x][y]는 (m[x][y]*levelScale[rectNonTsFlag][qP%6])<<(qP/6)으로 설정될 수 있다.
한편, Block-based Delta Pulse Code Modulation (BDPCM) 예측의 경우, 인트라 예측을 기 설정된 모드로 예측하고, 양자화된 변환 계수를 기 설정된 모드에 따라 이전 위치의 샘플과 현재 위치의 샘플의 합으로 표현할 수 있다. 즉, BDPCM 모드에서는 양자화된 변환 계수를 기 설정된 모드에 따라 현재 위치의 샘플과 이전 위치의 샘플 간의 차이를 전송한다. 기 설정된 모드는 수평 방향 모드, 수직 방향 모드일 수 있다. 현재 코딩 블록에 BDPCM이 적용되는 경우, BdpcmFlag[xTbY][yTbY]가 1일 수 있으며, BdpcmDir[xTbY][yTbY]는 기 설정된 모드를 나타낼 수 있다.
BdpcmFlag[xTbY][yTbY]가 1이고 BdpcmDir[xTbY][yTbY]가 0인 경우, 수평 방향 모드의 BDPCM이 적용되는 것을 나타낼 수 있고, dz[x][y]는 Clip3(CoeffMin, CoeffMax, dz[x-1][y]+dz[x][y])로 설정될 수 있다. Clip3(x, y, z) 연산자는 x와 y 사이의 값으로 z 값을 클리핑하는 연산자로, z<x일 때는 Clip3(x, y, z)=x이고, z>y일 때는 Clip3(x, y, z)=y이고, 그렇지 않은 경우에는 (x<=z<=y) Clip3(x, y, z)=z로 표현될 수 있다. 변환 계수는 기 설정된 비트 정확도로 표현될 수 있으며, 이는 16비트일 수 있다. 이 경우, CoeffMin은 -2^(16), CoeffMax는 2^(16)-1로 설정될 수 있다. BdpcmFlag[xTbY][yTbY]가 1이고 BdpcmDir[xTbY][yTbY]가 1인 경우, 수직 방향 모드의 BDPCM이 적용되는 것을 나타낼 수 있고, dz[x][y]는 Clip3(CoeffMin, CoeffMax, dz[x][y-1]+dz[x][y])로 설정될 수 있다.
dnc[x][y]는 (dz[x][y]*ls[x][y]+bdOffset)>>bdShift로 계산될 수 있으며, 스케일링된 변환 계수 d[x][y]는 Clip3(CoeffMin, CoeffMax, dnc[x][y])를 통해 획득할 수 있다.
도 24는 본 개시의 다른 실시예에 따른 변환 계수에 적용되는 스케일링 프로세스를 도시한다. 도 24에서 기술되지 않은 내용은 도 23에서 기술한 내용을 따를 수 있다.
도 23에서 기술하였듯이, rectNonTsFlag는 변환 커널로 인해 스케일이 증가되는 것을 고려하기위한 변수로, 변환 블록의 너비, 높이와 transform_skip_flag[xTbY][yTbY]에 기초하여 결정될 수 있다. transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 1인 경우, 루마 변환 블록에 변환이 적용되지 않는 것을 나타낼 수 있고, 크로마 변환 블록에는 변환이 적용될 수 있다. 따라서 도 23에서 기술한 rectNonTsFlag 설정 방법은 transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 1일 때, 크로마 변환 블록 (cIdx가 1 또는 2인 경우)에 변환이 적용되어 변환 커널로 인한 스케일이 증가되었음에도 불구하고 rectNonTsFlag는 0으로 설정된다. 따라서, bdShift, levelScale에서 변환 커널로 인해 증가되는 스케일을 정확히 고려할 수 없고, 이는 양자화 오차를 증가시킬 수 있다.
도 24의 스케일링 프로세스에서 recNonTsFlag는 다음과 같이 설정될 수 있다.
rectNonTsFlag=(((Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1)==1 && !(transform_skip_flag[xTbY][yTbY]&&cIdx==0))
상기 기술한 rectNonTsFlag 결정식에서, 루마 변환 블록 (cIdx가 0인 경우)은 transform_skip_flag[xTbY][yTbY]와 변환 블록의 너비 nTbW, 변환 블록의 높이 nTbH에 기초하여 rectNonTsFlag가 결정될 수 있다. 크로마 변환 블록 (cIdx가 1 또는 2인 경우), transform_skip_flag[xTbY][yTbY]와 무관하게 변환 블록의 너비 nTbW, 변환 블록의 높이 nTbH에 기초하여 rectNonTsFlag가 결정될 수 있다. 즉, rectNonTsFlag는 cIdx, nTbW, nTbH, transform_skip_flag[xTbY][yTbY]에 기초하여 결정될 수 있다.
도 23의 중간 스케일링 요소 어레이 m[x][y] 설정 방법은 sps_scaling_list_enabled_flag, transform_skip_flag[xTbY][yTbY]에 기초하여 설정될 수 있다. 즉, sps_scaling_list_enabled_flag가 0이거나, transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 1일 경우, m[x][y]는 모든 주파수 위치 x, y에서 동일한 값인 16으로 설정될 수 있으며, 이는 주파수 위치 (인덱스)에 따라 다른 스케일링 요소를 적용하지 않음을 나타낼 수 있다. 상기 rectNonTsFlag 변수 설정 방법에서 기술하였듯이, transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 1이더라도, cIdx가 1 또는 2인 크로마 변환 블록에는 변환이 적용될 수 있고, 주파수 위치 (인덱스)에 따라 다른 스케일링 요소를 적용하여 효율적으로 변환 계수를 스케일링할 수 있다. 이를 위해, cIdx가 1 또는 2인 경우, m[x][y]는 transform_skip_flag[xTbY][yTbY]와 무관하게 다른 신택스 요소에 따라 결정될 수 있다.
스케일링 (양자화) 행렬 (어레이)은 1차 변환된 주파수 영역에서 공간 주파수의 인덱스에 따라 다른 스케일링 요소 (다른 스케일링 값)를 적용하도록 설계된 것이다. HVS는 고주파 영역에 둔감하고, 저주파 영역에 민감한 특성을 보이므로 고주파 영역에 큰 스케일링 값을 사용하고, 저주파 영역에 작은 스케일링 값을 사용할 경우 효율적으로 양자화를 수행할 수 있다. 고주파 영역에 큰 스케일링 값을 사용함으로써 발생하는 양자화 오차는 사람이 잘 인지하지 못할 가능성이 높기 때문이다.
한편, 2차 변환은 1차 변환된 변환 계수를 또 다른 공간으로 매핑하는 것으로 해석할 수 있고, 2차 변환된 계수의 특성은 1차 변환된 계수와는 완전히 다른 특성을 보인다. 예를 들어, 2차 변환이 적용되지 않고, DCT-II 커널에 기반하는 1차 변환만이 수행되었을 때, d[0][0]는 DC 계수를 나타낼 수 있다. 반면, DCT-II 커널에 기반하는 1차 변환된 계수에 2차 변환이 수행된 경우, d[0][0]는 DC 계수를 의미하지 않는다. 1차 변환된 계수의 DC 계수를 획득하기 위해서는 2차 변환된 계수 벡터와 역 2차 변환 커널의 첫 번째 기저 벡터의 내적을 수행해야하며, 이는 2차 변환된 모든 계수가 1차 변환된 계수의 저주파 영역에 영향을 주는 것을 의미한다. 따라서 2차 변환된 계수에 대하여 인덱스 x, y에 따라 다른 스케일링 요소를 고려하는 것은 양자화기의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 주관적 화질 또한 저하시킬 수 있다. 이는 2차 변환된 계수에 스케일링 행렬을 곱함으로써, 1차 변환된 계수의 저주파 영역에 해당하는 계수에 양자화 오차가 커지기 때문이다. HVS는 저주파 대역의 왜곡에 민감하므로, 주관적 화질을 저하시킬 수 있다. 따라서, 현재 변환 블록에 2차 변환이 적용되는 경우, m[x][y]는 모든 인덱스 x, y에서 동일한 값을 사용할 수 있다. 이 값은 16일 수 있으며, m[x][y]는 플랫한 신호 특성을 가진다. 2차 변환이 현재 블록에 적용되는지는 lfnst_idx[xTbY][yTbY] 신택스 요소를 통해 알 수 있으므로, lfnst_idx[xTbY][yTbY], 변환 블록의 너비 nTbW, 변환 블록의 높이 nTbH에 기초하여 m[x][y]를 설정할 수 있다.
상기 기술한 내용에 따라 도 24의 중간 스케일링 요소 어레이인 m[x][y]는 sps_scaling_list_enabled_flag, transform_skip_flag[xTbY][yTbY], cIdx, lfnst_idx[xTbY][yTbY], nTbW, nTbH에 기초하여 설정될 수 있다. 다음의 조건 1, 2, 3 중 적어도 하나 이상이 참인 경우 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 모든 인덱스 x, y에서 동일한 값으로 설정될 수 있다. 동일한 값은 미리 정해진 값일 수 있으며, 16일 수 있다. 이는 모든 x, y 위치에서 동일한 스케일링 요소 (스케일링 값)을 적용함을 의미한다.
조건 1(2410): sps_scaling_list_enabled_flag가 0인 경우
조건 2(2420): transform_skip_flag[xTbY][yTbY]가 1이고 루마 변환 블록 (cIdx가 0인 경우)
조건 3(2430): lfnst_idx[xTbY][yTbY]가 0이 아니고, nTbW와 nTbH가 모두 4 이상인 경우
조건 3(2430)에서 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])가 0이 아니더라도, 변환 블록에 2차 변환이 적용되지 않을 수 있다. 2차 변환을 현재 변환 블록에 적용할 수 있는 조건은 lfnst_idx[xTbY][yTbY]가 0이 아니고, 변환 블록의 너비와 높이가 모두 4이상인 경우일 수 있다. 예를 들어, lfnst_idx[xTbY][yTbY]가 0이 아니고, 루마의 변환 블록의 사이즈가 16x4인 경우, 4:2:0 컬러 포맷에 따라 상응하는 크로마 변환 블록의 사이즈는 8x2일 수 있다. 이 경우, 루마 변환 블록에는 2차 변환이 적용되지만, 크로마 변환 블록은 lfnst_idx[xTbY][yTbY])가 0이 아니더라도 2차 변환이 적용되지 않을 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 조건 3에서 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])에 기초하여 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 획득될 수 있다. 저대역 비-분리 변환은 2차 변환 또는 2차 역변환을 의미할 수 있다. 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 1 인 경우, 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타낼 수 있다. 변환부는 1차 변환된 계수에 기초하여 저대역 비-분리 변환(2차 변환)을 수행할 수 있다. 역변환부는 스케일링된(역양자화된) 변환 계수에 기초하여 저대역 비-분리 변환에 대한 역변환(2차 역변환)을 수행할 수 있다.
저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 0인 경우, 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타낼 수 있다. 디코더는 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY]) 대신, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 이용하여 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 획득할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, nTbW와 nTbH가 모두 4 이상인 지 여부에 기초하여, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 비트스트림으로부터 획득할지 여부가 결정될 수 있다. 예를 들어, 저대역 비-분리 변환을 사용할 때, 현재 블록의 한 변의 길이(nTbW 및 nTbH)가 모두 4 이상인 경우 스케일링 요소를 비트스트림으로부터 획득하는 것은 비효율적일 수 있다. 따라서 nTbW와 nTbH 중 어느 하나가 4 미만인 경우, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 비트스트림으로부터 획득됨을 나타낼 수 있다. 또한, nTbW와 nTbH 모두가 4 이상인 경우, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 비트스트림으로부터 획득되지 않음을 나타낼 수 있다. 즉, nTbW와 nTbH 모두가 4 이상인 경우, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 미리 정해진 값으로 설정될 수 있다. 미리 정해진 값은 2^n일 수 있다. 여기서 n은 자연수 일 수 있다. 미리 정해진 값은 예를 들어 16일 수 있다.
정리하자면, 조건3에서 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])가 비트스트림으로부터 획득되지 않음을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이는 미리 정해진 값으로 설정될 수 있다. 즉, 비디오 신호 처리 장치는 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])에 포함된 모든 요소를 미리 정해진 값인 16으로 설정할 수 있다. 이는 모든 주파수 인덱스 x, y에 대한 변환 계수를 동일한 정도로 스케일링하는 것을 의미한다. 이로써, 저대역 비-분리 변환이 적용된 블록의 저주파 대역에 발생할 수 있는 왜곡을 최소화할 수 있다.
조건 3이 만족되지 않더라도, 조건 2가 만족되는 경우 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 미리 정해진 값으로 설정될 수 있다. 즉, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 0인 경우라도, 비디오 신호 처리 장치는 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그(transform_skip_flag)가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 미리 정해진 값으로 설정하는 단계를 수행할 수 있다. 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 0이라는 것은 저대역 비-분리 변환이 적용된 블록에 대하여 스케일링 행렬이 사용됨을 나타낼 수 있다. 즉, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 현재 블록에 대하여 스케일링 행렬이 사용됨을 나타내는 경우라도, 비디오 신호 처리 장치는 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그(transform_skip_flag)가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 미리 정해진 값으로 설정하는 단계를 수행할 수 있다.
디코더는 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하는 단계를 수행할 수 있다. 디코더는 스케일링된 변환 계수를 역변환하여 레지듀얼을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 또한 디코더는 레지듀얼 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록을 복원하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 조건 1, 2, 3이 모두 거짓인 경우, m[x][y]는 ScalingFactor[Log2(nTbW)][Log2(nTbH)][matrixId][x][y]로 설정될 수 있다. ScalingFactor는 비트스트림에 기초하여 획득될 수 있다. 예를 들어, 상기 조건 1, 2, 3이 모두 거짓이어서, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])에 포함된 모든 요소를 미리 정해진 값으로 설정하지 못한 경우, 디코더는 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 비트스트림으로부터 획득된 값(ScalingFactor)에 기초하여 도출하는 단계를 수행할 수 있다. ScalingFactor를 획득하는 과정에 대해서는 도 21 및 도 22와 함께 설명하였으므로 중복되는 설명은 생략한다.
도 25는 본 개시의 다른 실시예에 따른 변환 계수에 적용되는 스케일링 프로세스를 도시한다.
디코더는 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])에 기초하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하는 단계를 수행할 수 있다. 또한, 디코더는 스케일링된 변환 계수를 역변환하여 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 또한, 디코더는 현재 블록에 대한 레지듀얼 및 현재 블록의 예측자에 기초하여 현재 블록을 복원하는 단계를 수행할 수 있다. 이하에서는 이러한 단계에 대하여 구체적으로 설명한다.
스케일링 프로세스는 (xTbY, yTbY), treeType, nTbW, nTbH, predMode, cIdx를 입력 받을 수 있으며, 각각의 변수에 대한 설명은 다음과 같다.
- (xTbY, yTbY): 루마 위치로, 현재 루마 변환 블록의 좌-상단 샘플을 나타낼 수 있으며, 현재 픽쳐의 좌-상단 루마 샘플을 기준으로 한 위치일 수 있다.
- treeType: 루마 성분과 크로마 성분 간에는 상관도가 높으므로, 루마와 크로마를 동일한 코딩 트리 구조로 부호화할 경우, 영상을 효율적으로 부호화할 수 있는 장점이 있다. 다른 방법으로, 루마와 크로마 성분을 서로 다른 코딩 트리 구조로 부호화할 경우, 코딩 효율을 향상시킬 수 있다. treeType 변수는 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 변수(정보)일 수 있다. treeType이 SINGLE_TREE일 경우, 루마와 크로마 성분이 동일한 하나의 코딩 트리(single tree)로 부호화되는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우, 코딩 유닛은 루마 블록을 포함할 수 있으며, 추가적으로 컬러 포맷에 따라서 크로마 블록을 포함할 수 있다. treeType이 DUAL_TREE_LUMA인 경우, 루마와 크로마 성분이 서로 다른 코딩 트리(dual tree)로 부호화되는 것을 나타낼 수 있으며, 현재 처리되는 성분이 루마 성분 트리임을 나타낼 수 있다. 이 경우, 코딩 유닛은 루마 블록만을 포함할 수 있다. treeType이 DUAL_TREE_CHROMA인 경우, 루마와 크로마 성분이 서로 다른 코딩 트리로 부호화되는 것을 나타낼 수 있으며, 현재 처리되는 성분이 크로마 성분 트리임을 나타낼 수 있다. 이 경우, 코딩 유닛은 크로마 블록만을 포함할 수 있다.
- nTbW: 변환 블록의 너비
- nTbH: 변환 블록의 높이
- predMode: 현재 코딩 유닛의 예측 모드를 나타내는 변수로, MODE_INTRA일 경우 인트라 예측, MODE_INTER일 경우 인터 예측, MODE_IBC일 경우 IBC 예측(현재 픽쳐 내에서 블록 벡터가 지시하는 참조 블록으로부터 예측 블록을 생성하는 예측 방법)을 나타낼 수 있다.
- cIdx: 현재 변환 블록의 컬러 성분을 나타내는 변수로, cIdx가 0일 경우 루마 Y 성분, 1일 경우 크로마 Cb 성분, 2일 경우 크로마 Cr 성분일 수 있다.
스케일링 프로세스는 변환 계수(양자화된 변환 계수)에 대하여 스케일링을 수행하여 스케일링된 변환 계수(역양자화된 변환 계수)를 획득할 수 있다. 스케일링 프로세스의 출력이 되는 스케일링된 변환 계수 d[x][y]는 (nTbW)x(nTbH) 사이즈의 어레이일 수 있다.
스케일링 프로세스에서는 먼저, 스케일링에 필요한 양자화 파라미터(Quantization Parameter, QP, qP 변수)를 유도할 수 있다. 양자화 파라미터 값에 따라 양자화 스텝 사이즈가 결정될 수 있으며, qP 값이 6 증가할 때, 양자화 스텝 사이즈는 2배 증가하는 특성을 가질 수 있다.
변수 rectNonTsFlag와 bdShift는 변환 스킵이 적용되는지에 따라 다음과 같이 유도될 수 있다.
- 변환 스킵이 적용되지 않는 경우(transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 0인 경우): transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx] 신택스 요소는 현재 변환 블록에 변환 스킵이 적용되는지를 지시할 수 있으며, transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 0인 경우, 현재 변환 블록에 변환 스킵이 적용되지 않는 것을 나타낼 수 있다. 이는 스케일링된(역양자화된) 변환 계수에 역변환을 수행하여 레지듀얼(잔차) 샘플이 획득됨을 의미할 수 있다.
- rectNonTsFlag=(((Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1)==1)?1:0; 사인, 코사인 함수에 기반하는 변환 커널 자체는 도 9에서 기술한 바와 같이 정수 형태가 아닐 수 있으며, 구현 복잡도를 줄이기 위하여 변환 커널을 정수 형태로 근사화할 수 있다. 변환 커널을 정수 형태로 표현하기 위하여, 2의 지수승(지수는 정수가 아닐 수 있음)을 변환 커널에 곱하고 라운딩하여, 근사화된 정수 변환 커널을 획득할 수 있다. 근사화 오차에 따라, 변환 커널의 정규 직교 성질이 약해질 수 있으나, 이로 인한 코딩 효율 저하가 작고, 하드웨어 인코더 및 디코더에서 정수 변환 커널에 기반하는 변환 부호화의 구현 복잡도가 현저히 낮으므로, 근사화 오차를 포함하는 정수 변환 커널을 사용할 수 있다. 정수화된 변환 커널 자체는 2의 지수승만큼 스케일이 커진 상태이므로, 변환을 수행한 후에는 다시 스케일을 낮춰주는 과정이 필요하며, 이러한 다운 스케일링은 스케일링 프로세스와 변환 프로세스에서 수행될 수 있다. rectNonTsFlag와 후술하는 bdShift 변수는 스케일링 프로세스에서 수행되는 다운 스케일링을 위한 파라미터로 해석할 수 있다. rectNonTsFlag에서 (Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1 연산의 결과가 1인 경우, 수평 방향 역변환과 수직 방향 역변환을 수행한 후의 변환 계수는 2^(N+0.5)만큼 스케일이 증가할 수 있다. (Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1 연산의 결과가 0인 경우, 수평 방향 역변환과 수직 방향 역변환을 수행한 후의 변환 계수는 2^(M)만큼 스케일이 증가할 수 있으며, N과 M은 양의 정수이다. 즉, rectNonTsFlag 변수는 역변환이 수행되었을 때, 변환 블록의 너비 및 높이에 따라 sqrt(2) 스케일링 팩터를 고려하기 위하여, 현재 변환 블록에 역변환이 수행될 때(transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 0인 경우), (Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1 연산의 결과가 1일 경우, 1로 설정될 수 있다. 반면, (Log2(nTbW)+Log2(nTbH))&1 연산의 결과가 0일 경우, 0으로 설정될 수 있다.
- bdShift=BitDepth+rectNonTsFlag+((Log2(nTbW)+Log2(nTbH))/2)-5+pic_dep_quant_enabled_flag: BitDepth 변수는 루마와 크로마 어레이 샘플의 비트 심도를 나타낸다. 예를 들어, BitDepth가 N(자연수)인 경우 루마와 크로마 어레이 샘플은 [0, 2^N-1] 범위의 값을 가질 수 있다. BitDepth 변수는 SPS, PPS, 픽쳐 헤더, 슬라이스 헤더 등에 포함된 신택스 요소에 기반하여 설정될 수 있다. 예를 들어, SPS에서 비트 심도 정보를 시그널링하기 위하여 bit_depth_minus8 신택스 요소를 시그널링할 수 있다. 디코더는 파싱한 bit_depth_minus8 신택스 요소에 기반하여 BitDepth 변수를 8+bit_depth_minus8로 설정할 수 있다. pic_dep_quant_enabled_flag는 현재 슬라이스에서 dependent quantization의 enable/disable 여부를 나타내는 신택스 요소로, pic_dep_quant_enabled_flag가 1인 경우, 현재 슬라이스에서 dependent quantization이 enable된 것을 나타낼 수 있다. bdShift 변수는 다운 스케일링을 위한 파라미터로, 비트 심도, sqrt(2) 스케일링 팩터의 고려 여부, 변환 블록의 사이즈, dependent quantization의 enable/disable 여부에 따라 결정될 수 있다.
- 변환 스킵이 적용되는 경우(transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 1인 경우): transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 1인 경우, 현재 변환 블록에 변환 스킵이 적용되는 것을 나타내며, 이는 스케일링(역양자화된) 변환 계수가 레지듀얼로 사용됨을 의미할 수 있다.
- rectNonTsFlag=0: rectNonTsFlag는 변환 커널로 인해 증가하는 스케일 팩터를 고려하는 변수이므로, 변환이 적용되지 않는 변환 스킵 모드에서는 rectNonTsFlag 변수를 0으로 설정할 수 있다.
- bdShift=10: 변환과 dependent quantization이 적용되지 않는 변환 스킵 모드에서는 bdShift 변수를 고정된 값인 10으로 설정할 수 있다.
상기 기술한 바와 같이, 변환 스킵이 적용되지 않을 때와, 변환 스킵이 적용되었을 때, rectNonTsFlag와 bdShift는 서로 다른 방법으로 유도될 수 있으며, bdShift 변수에 기초하여 bdOffset 변수는 다음과 같이 유도될 수 있다.
- bdOffset=(1<<bdShift)>>1: 후술하는 스케일링 프로세스에서, bdShift 파라미터에 기초하여 비트 시프트(shift) 연산이 수행될 수 있으며, bdOffset 변수는 비트 시프트 연산의 라운딩 오프셋을 나타낼 수 있다.
후술하는 스케일링 프로세스에서 사용되는 levelScale[j][k] 리스트는 스케일링된 양자화 스텝 사이즈를 나타낼 수 있다. 양자화 스텝 사이즈는 기본적으로 실수 형태이며, 이를 정수 형태로 근사화할 수 있다. 또한 qP가 6만큼 증가할수록 양자화 스텝 사이즈는 2배 증가하므로, qP가 0에서 5까지의 양자화 스텝 사이즈를 정의하고, 그 이외의 qP 구간에 대해서는 qP%6 연산과 qP/6 연산을 통해 양자화 스텝 사이즈를 유도할 수 있다. 구체적으로, levelScale 리스트의 요소 값은 다음과 같을 수 있다.
levelScale[j][k]={{40, 45, 51, 57, 64, 72}, {57, 64, 72, 80, 90, 102}}, j=0, 1, k=0, 1, 2, 3, 4, 5
(nTbW)x(nTbH) 사이즈의 어레이 dz는 (nTbW)x(nTbH) 사이즈의 어레이인 TransCoeffLevel[xTbY][yTbY][cIdx]와 동일하게 설정될 수 있으며, TransCoeffLevel[xTbY][yTbY][cIdx]는 변환 계수 코딩(residual coding)에서 획득하는 양자화된 변환 계수를 나타낸다.
또한, 디코더는 스케일링된 변환 계수를 역변환하여 레지듀얼을 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 여기서 역변환은 1차 역변환 및 2차 역변환을 포함할 수 있다. 이미 설명한 바와 같이 역변환은 인코더 및 디코더의 역변환부에서 수행되며, 변환은 인코더의 변환부에서 수행될 수 있다. 역변환은 변환의 역이므로, 본 개시에서 설명의 편의를 위하여 변환을 기준으로 설명하였으며 역변환에 대한 중복되는 설명은 생략하였다. 도 24에서 전술한 바와 같이, 2차 변환은 1차 변환된 계수를 또 다른 공간으로 매핑할 수 있으며, 2차 변환된 계수는 1차 변환된 계수와는 완전히 다른 특성을 보일 수 있다. 특히, 2차 변환된 모든 계수가 1차 변환된 계수의 저주파 영역에 영향을 줄 수 있으므로, 2차 변환된 계수에 대하여 인덱스 x, y에 따라 다른 스케일링 값을 적용하는 것은 양자화기의 성능을 저하시킬 뿐만 아니라, 주관적 화질 또한 저하시킬 수 있다. 이는 2차 변환된 계수에 스케일링 행렬을 곱함으로써, 1차 변환된 계수의 저주파 영역에 해당하는 계수에 양자화 오차가 커지기 때문이다. HVS는 저주파 대역의 왜곡에 민감하므로, 주관적 화질을 저하시킬 수 있다. 또한, 도 15에서 전술한 바와 같이, 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용되는 경우, 좌-상단 서브 블록을 제외한 고주파 영역의 1차 변환 계수는 모두 0으로 설정될 수 있다. 이러한 변환 계수의 분포에 대하여 주파수 인덱스에 기초한 가변적인 스케일링 값을 적용하는 것은 비효율적일 수 있다. 따라서, 현재 변환 블록에 2차 변환이 적용되는 경우, m[x][y]는 모든 인덱스 x, y에서 동일한 값을 사용할 수 있다. 이 값은 16일 수 있으며, m[x][y]는 플랫한 신호 특성을 가진다.
따라서, 스케일링 프로세스에서는 현재 블록에 2차 변환이 적용되는지를 결정하기 위하여, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag) 변수를 설정할 수 있다. lfnstEnabledFlag가 1일 경우, 현재 블록에 2차 변환이 적용되는 것을 나타낼 수 있으며, lfnstEnabledFlag가 0일 경우 2차 변환이 적용되지 않는 것을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 디코더는 스케일링된 변환 계수를 2차 역변환하여 하나 이상의 2차 역변환된 계수를 획득하는 단계를 수행할 수 있다. 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)는 2차 변환 인덱스(lfnst_idx)에 기초하여 설정될 수 있다.
보다 구체적으로 비디오 신호 처리 장치는 2차 변환 인덱스 및 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보에 기초하여 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그인 lfnstEnabledFlag는 다음의 조건 라인(2550), 라인(2560) 및 라인(2570)이 모두 참인 경우, 1로 설정될 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 0으로 설정될 수 있다. 하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그인 lfnstEnabledFlag는 라인(2550), 라인(2560) 및 라인(2570) 중 적어도 하나가 참인 경우, 1로 설정될 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 0으로 설정될 수 있다.
라인(2550)에서 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])가 0이 아닌 경우: 2차 변환이 적용되는지의 여부는 코딩 유닛 레벨에서 지시될 수 있으며, 구체적으로 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])가 시그널링될 수 있다. lfnst_idx[xTbY][yTbY]는 LFNST(2차 변환)이 적용되는지, 그리고 복수의 LFNST 변환 커널들 중 어떤 변환 커널이 사용되는지를 나타낼 수 있다. lfnst_idx[xTbY][yTbY]가 0인 경우, 현재 코딩 유닛에 LFNST가 사용되지 않는 것을 나타낼 수 있으며, lfnst_idx[xTbY][yTbY]가 0이 아닌 경우, 현재 코딩 유닛에 LFNST가 사용되는 것을 나타낼 수 있다. 구체적으로, lfnst_idx[xTbY][yTbY]가 i일 경우(i는 자연수), 복수의 변환 커널들로 구성되는 변환 커널 세트에서 i번째 변환 커널이 사용되는 것을 나타낼 수 있다. i는 1 또는 2일 수 있다.
라인(2560)에서 변환 블록의 너비(nTbW)와 높이(nTbH)가 모두 4 이상인 경우: 2차 변환은 블록의 사이즈가 기 설정된 크기 이상일 때 적용될 수 있다. 구체적으로, lfnst_idx[xTbY][yTbY]가 0이 아닐 때, 블록의 너비와 높이가 모두 4 이상인 경우에 적용될 수 있다. 여기서 변환 블록은 현재 블록에 포함될 수 있다.
라인(2570)에서 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보 (treeType)가 SINGLE_TREE가 아니거나(DUAL_TREE_LUMA 또는 DUAL_TREE_CHROMA인 경우), 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보(treeType)가 SINGLE_TREE이고 루마 성분인 경우(cIdx가 0인 경우): LFNST가 적용되는 경우, 디코더에서는 2차 역변환 및 1차 역변환이 수행된 이후에 레지듀얼 샘플이 획득될 수 있으므로, 1차 역변환만이 적용될 때에 비해 지연 시간이 증가할 수 있다. 특히, 2차 변환을 수행함으로써 발생하는 지연 시간은 루마와 크로마 성분이 모두 존재할 수 있는 single tree(treeType이 SINGLE_TREE인 경우)에서 가장 크므로, single tree일 때에는 특정 성분에 대하여 상기 조건인 라인(2550) 및 라인(2560)이 모두 참이더라도 2차 변환은 적용되지 않을 수 있다. 구체적으로, treeType이 DUAL_TREE_LUMA이거나, treeType이 DUAL_TREE_CHROMA인 경우에 상기 조건인 라인(2550) 및 라인(2560)이 모두 참인 경우 2차 변환이 적용될 수 있다. treeType이 SINGLE_TREE인 경우에는 상기 조건인 라인(2550) 및 라인(2560)이 모두 참일 때 루마 블록(cIdx가 0인 경우)에만 2차 변환이 적용될 수 있다. 상기 조건 라인(2550) 및 라인(2560)이 모두 참이더라도, single tree의 크로마 블록(cIdx가 1또는 2인 경우)에는 2차 변환이 적용되지 않을 수 있다.
라인(2550) 및 라인(2560)은 실질적으로 동일한 조건일 수 있다. 따라서 비디오 신호 처리 장치는 라인(2550) 및 라인(2560) 중 하나만 이용할 수 있다. 예를 들어 인코더는 현재 블록의 너비(nTbW)와 높이(nTbH)가 모두 4 이상인 경우에만 2차 변환 인덱스(lfnst_idx)를 비트스트림으로 송신할 수 있다. 디코더는 현재 블록의 너비(nTbW)와 높이(nTbH)가 모두 4 이상인 경우에만 2차 변환 인덱스(lfnst_idx)를 비트스트림으로부터 수신할 수 있다. 따라서 비디오 신호 처리 장치는 라인(2550) 또는 라인(2560)의 조건 중 어느 하나만 이용할 수 있다. 즉, 비디오 신호 처리 장치는 라인(2550) 및 라인(2570)이 모두 참인 경우, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 1로 설정할 수 있다. 비디오 신호 처리 장치는 라인(2550) 및 라인(2570) 중 적어도 하나가 거짓인 경우, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 0으로 설정할 수 있다. 또는 비디오 신호 처리 장치는 라인(2560) 및 라인(2570)이 모두 참인 경우, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 1로 설정할 수 있다. 또한, 비디오 신호 처리 장치는 라인(2560) 또는 라인(2570) 중 적어도 하나가 거짓인 경우, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 0으로 설정할 수 있다.
저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 설정하기 위한 조건인 라인(2550) 내지 라인(2570)을 참조하면, 루마 성분의 현재 블록에 대하여 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 아래와 같이 설정될 수 있다. 비디오 신호 처리 장치는 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보(treeType)가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인지 여부를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 또한 비디오 신호 처리 장치는 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보(treeType)가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인 경우, 2차 변환 인덱스가 0인지 여부를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 또한, 비디오 신호 처리 장치는 2차 변환 인덱스(lfnst_idx)가 0이 아닌 경우, 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 수행할 수 있다. 비디오 신호 처리 장치는 2차 변환 인덱스(lfnst_idx)가 0인 경우, 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 수행할 수 있다.
저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 설정하기 위한 조건인 라인(2550) 내지 라인(2570)을 참조하면, 크로마 성분의 현재 블록에 대하여 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 아래와 같이 설정될 수 있다. 비디오 신호 처리 장치는 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보(treeType)가 DUAL_TREE_CHROMA이고, 2차 변환 인덱스(lfnst_idx)가 0이 아닌 경우, 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 수행할 수 있다. 또한, 비디오 신호 처리 장치는 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보(treeType)가 DUAL_TREE_CHROMA이 아니거나, 2차 변환 인덱스(lfnst_idx)가 0인 경우, 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 수행할 수 있다.
전술한 조건 라인(2550), 라인(2560), 및 라인(2570)이 모두 참인 경우, lfnstEnabledFlag가 1로 설정될 수 있으며, 이는 현재 블록에 2차 변환이 적용되는 것을 나타낼 수 있다. 또한 이미 설명한 바와 같이 라인(2550) 및 라인(2570)이 모두 참인 경우, lfnstEnabledFlag가 1로 설정될 수 있으며, 이는 현재 블록에 2차 변환이 적용되는 것을 나타낼 수 있다. 또한 위와 같은 조건을 만족하지 못하는 경우, lfnstEnabledFlag가 0으로 설정될 수 있으며, 이는 현재 블록에 2차 변환이 적용되지 않는 것을 나타낼 수 있다
디코더는 스케일링된 변환 계수를 역변환하여 레지듀얼을 획득하는 단계를 수행할 수 있다 역변환은 1 차 역변환 및 2차 역변환을 포함할 수 있다.
스케일링된 변환 계수 d[x][y] (x는 0에서 nTbW-1까지, y는 0에서 nTbH-1까지의 범위)는 다음의 과정을 통해 획득할 수 있다.
먼저, 중간 스케일링 요소 어레이인 m[x][y]가 유도되는 과정이 수행될 수 있다. 비디오 신호 처리 장치는 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)에 기초하여, 중간 스케일링 요소 어레이를 결정하는 단계를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 기술한 내용에 따라 도 25의 중간 스케일링 요소 어레이인 m[x][y]는 sps_scaling_list_enabled_flag, pic_scaling_list_present_flag, transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx], 및 scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag, lfnstEnabledFlag 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다. 다음의 조건 라인(2510), 라인(2520), 라인(2530) 또는 라인(2540)중 하나 이상이 참인 경우 m[x][y]는 모든 인덱스 x, y에서 하나의 미리 정해진 값으로 설정될 수 있다. 하나의 미리 정해진 값은 2^n일 수 있다. 여기서 n은 자연수 일 수 있다. 하나의 미리 정해진 값은 예를 들어 16일 수 있다. 이는 모든 x, y 위치에서 동일한 스케일링 요소 (스케일링 값)을 적용함을 의미한다.
라인(2510)에서 sps_scaling_list_enabled_flag가 0인 경우: SPS, PPS, 픽쳐 헤더, 슬라이스 헤더 등의 상위 레벨 신택스 중 적어도 하나에 스케일링 리스트가 스케일링 프로세스에서 사용되는지를 지시하는 정보가 포함될 수 있다. 예를 들어 SPS에서 sps_scaling_list_enabled_flag가 시그널링될 수 있다. sps_scaling_list_enabled_flag가 1인 경우 스케일링 프로세스에서 스케일링 리스트가 변환 계수에 대한 스케일링에 사용되는 것을 나타낼 수 있으며, sps_scaling_list_enabled_flag가 0인 경우 스케일링 프로세스에서 스케일링 리스트가 변환 계수에 대한 스케일링에 사용되지 않는 것을 나타낼 수 있다.
라인(2520)에서 pic_scaling_list_present_flag가 0인 경우: sps_scaling_list_enabled_flag가 1인 경우, 추가적으로 스케일링 리스트 데이터 참조를 위한 정보가 SPS, PPS, 픽쳐 헤더, 슬라이스 헤더 등의 상위 레벨 신택스 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 예를 들어, 픽쳐 헤더에서 pic_scaling_list_present_flag가 시그널링될 수 있다. pic_scaling_list_present_flag가 1인 경우, 스케일링 리스트 APS를 참조하여 획득되는 스케일링 리스트 데이터가 해당 슬라이스에서 사용되는 것을 나타낼 수 있다. 이 경우, 스케일링 리스트 APS 참조를 위한 식별자가 추가적으로 시그널링될 수 있다. pic_scaling_list_present_flag가 0인 경우, 해당 슬라이스에서 사용되는 스케일링 리스트 m[x][y]가 모든 인덱스 x, y에서 동일한 값으로 설정되는 것을 나타낼 수 있으며, 이 값은 16일 수 있다.
라인(2530)에서 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그(transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx])가 1인 경우: 현재 변환 블록에 변환이 적용되지 않는 경우(변환 스킵이 적용되는 경우), dz 어레이는 주파수 도메인 신호가 아니므로 주파수 인덱스에 따라 스케일링 값을 적용하는 방법을 적용할 수 없다.
라인(2540)에서 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 1이고 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 1인 경우: 전술한 바와 같이, 현재 블록에 2차 변환이 적용되는지를 나타내는 변수인 lfnstEnabledFlag를 설정할 수 있다. 여기서 lfnstEnabledFlag는 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그일 수 있다. 저대역 비-분리 변환은 2차 변환 또는 2차 역변환을 의미할 수 있다. 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 1 인 경우, 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타낼 수 있다. 변환부는 1차 변환된 계수에 기초하여 저대역 비-분리 변환(2차 변환)을 수행할 수 있다. 역변환부는 스케일링된(역양자화된) 변환 계수에 기초하여 저대역 비-분리 변환에 대한 역변환(2차 역변환)을 수행할 수 있다.
저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 0인 경우, 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타낼 수 있다.
2차 변환이 적용되는 경우 m[x][y]를 모든 인덱스 x, y에 대하여 하나의 미리 정해진 값으로 설정할 수 있다. 여기서 하나의 미리 정해진 값은 2^n일 수 있다. 여기서 n은 자연수 일 수 있다. 하나의 미리 정해진 값은 예를 들어 16일 수 있다.
한편, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)는 2차 변환 인덱스(lfnst_idx[xTbY][yTbY])에 기초하여 설정될 수 있고, lfnst_idx[xTbY][yTbY]는 루마와 크로마 성분에 대한 변환 계수 코딩(residual coding) 이후에 획득될 수 있다. 이는 하드웨어 디코더에서 또 다른 지연 시간을 초래할 수 있다. 중간 스케일링 요소 어레이 m[x][y]를 유도할 때 lfnst_idx[xTbY][yTbY]에 의존하지 않을 경우, 루마 변환 계수 코딩 이후에 디코더는 바로 루마 블록에 대한 스케일링 프로세스(역양자화)를 수행할 수 있으므로 높은 처리율(throughput)을 보장할 수 있다. 반면, lfnst_idx[xTbY][yTbY]에 기초하여 중간 스케일링 요소 어레이를 유도할 경우, 루마 블록에 대하여 계수 코딩이 완료되었음에도, 크로마 블록에 대한 계수 코딩이 모두 수행될 때까지 기다려야하므로 그만큼의 지연 시간을 초래할 수 있다. 이러한 지연 시간은 특정 응용 분야에서는 치명적일 수 있다. 이를 위해 컨트롤 정보가 SPS, PPS, 픽쳐 헤더, 슬라이스 헤더, 스케일링 리스트 데이터 신택스(scaling_list_data) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 예를 들어, scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag가 scaling_list_data() 신택스 구조에 포함되어 시그널링될 수 있다. 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)는 SPS, PPS, 픽쳐 헤더, 또는 슬라이스 헤더 중 적어도 하나의 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 보다 구체적으로 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)는 SPS의 비트스트림으로부터 획득될 수 있다.
scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag는 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그일 수 있다. scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag가 1일 경우, LFNST가 적용되는 블록에 대하여 m[x][y]가 모든 인덱스 x, y에서 동일한 값으로 설정되는 것을 나타낼 수 있다. 즉, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 1일 경우, 저대역 비-분리 변환이 적용된 블록에 대하여 스케일링 행렬(ScalingFactor)이 불사용됨을 나타낼 수 있다. 또한, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 1일 경우, m[x][y]는 하나의 미리 정해진 값으로 설정될 수 있다. 하나의 미리 정해진 값은 2^n일 수 있다. 여기서 n은 자연수 일 수 있다. 하나의 미리 정해진 값은 예를 들어 16일 수 있다. 반면, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 0인 경우, LFNST가 적용되는 블록에 대해서도 인덱스 x, y에 따라 가변적으로 설정될 수 있는 스케일링 리스트 m[x][y]가 적용될 수도 있음을 나타낼 수 있다. 즉, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 0일 경우, 저대역 비-분리 변환이 적용된 블록에 대하여 스케일링 행렬(ScalingFactor)이 사용됨을 나타낼 수 있으며, m[x][y]는 스케일링 행렬(ScalingFactor)에 기초하여 설정될 수 있다. 이 경우, 디코더는 lfnst_idx[xTbY][yTbY]에 기초하지 않고 스케일링 리스트를 유도할 수 있으므로, 스케일링 프로세스에서 발생하는 지연 시간을 줄일 수 있다.
정리하자면 라인(2540)에서 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 1인 경우, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정될 수 있다. 하나의 미리 정해진 값은 2^n일 수 있다. 여기서 n은 자연수 일 수 있다. 하나의 미리 정해진 값은 예를 들어 16일 수 있다. 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 0인 경우, 비디오 신호 처리 장치는 다른 조건인 라인(2510) 내지 라인(2530)을 더 판단하여 스케일링 요소 어레이(m[x][y])에 포함된 모든 요소를 미리 정해진 값으로 설정할지 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 위 라인(2540)이 만족되지 않더라도, 라인(2530)이 만족되는 경우 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 미리 정해진 값으로 설정할 수 있다. 즉, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 0인 경우라도, 비디오 신호 처리 장치는 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그(transform_skip_flag)가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 미리 정해진 값으로 설정하는 단계를 수행할 수 있다. 또한, 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그(lfnstEnabledFlag)가 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그(scaling_matrix_for_lfnst_disabled_flag)가 저대역 비-분리 변환이 적용된 블록에 대하여 스케일링 행렬이 사용됨을 나타내는 경우라도, 비디오 신호 처리 장치는 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그(transform_skip_flag)가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 미리 정해진 값으로 설정하는 단계를 수행할 수 있다.
상기 기술한 조건인 라인(2510), 라인(2520), 라인(2530) 또는 라인(2540) 중 하나 이상이 참인 경우, m[x][y]는 모든 인덱스 x, y에서 동일한 값으로 설정될 수 있으며, 이 값은 16일 수 있다. 이는 모든 x, y 위치에서 동일한 스케일링 요소 (스케일링 값)을 적용함을 의미한다.
반면, 조건인 라인(2510), 라인(2520), 라인(2530) 및 라인(2540)이 모두 거짓인 경우, 스케일링 리스트 APS를 참조하여 scaling_list_data()로부터 획득한 정보에 기반하여 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 유도할 수 있다. scaling_list_data()로부터 획득한 정보는 예를 들어 ScalingFactor일 수 있다. scaling_list_data()로부터 획득한 정보는 비트스트림으로부터 획득한 정보를 의미할 수 있다. ScalingFactor는 비트스트림에 기초하여 획득될 수 있다. 예를 들어, 조건인 라인(2510), 라인(2520), 라인(2530) 또는 라인(2540)이 모두 거짓이어서, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하지 못한 경우, 디코더는 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 비트스트림으로부터 획득된 값에 기초하여 도출하는 단계를 수행할 수 있다. 이 경우, 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])는 주파수 인덱스 x, y에 따라 변하는 값을 가질 수 있고, 주파수 성분에 따른 효율적인 스케일링을 수행할 수 있다.
디코더는 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])에 기초하여 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하는 단계를 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 최종적인 스케일링 요소 어레이인 ls[x][y]는 m[x][y]와 levelScale[j][k]에 기초하여 설정될 수 있다. dependent quantization이 적용되는 경우(pic_dep_quant_enabled_flag가 1이고 transform_skip_flag[xTbY[yTbY][cIdx]가 0인 경우], ls[x][y]는 (m[x][y]*levelScale[rectNonTsFlag][(qP+1)%6])<<((qP+1)/6)으로 설정될 수 있다. rectNonTsFlag가 1일 경우, rectNonTsFlag가 0일 때에 비해 sqrt(2)만큼 스케일이 증가된 levelScale이 적용될 수 있다. (qP+1)%6을 인덱스로 사용하여 베이스 양자화 스텝 사이즈(levelScale[rectNonTsFlag][(qP+1)%6])에 (qP+1)/6만큼 비트 레프트 시프트를 수행하면 최종적인 양자화 스텝 사이즈를 결정할 수 있다. 이는 dependent quantization이 적용될 때, (qP+1)이 6증가할 때 양자화 스텝 사이즈가 2배로 증가되는 특성을 반영한다. 반면, dependent quantization이 적용되지 않는 경우(pic_dep_quant_enabled_flag가 0이거나 transform_skip_flag[xTbY][yTbY][cIdx]가 1인 경우), ls[x][y]는 (m[x][y]*levelScale[rectNonTsFlag][qP%6])<<(qP/6)으로 설정될 수 있다. qP%6을 인덱스로 사용하여 베이스 양자화 스텝 사이즈(levelScale[rectNonTsFlag][qP%6])에 qP/6만큼 비트 레프트 시프트를 수행하면 최종적인 양자화 스텝 사이즈를 결정할 수 있다. 이는 dependent quantization이 적용되지 않을 때, qP가 6증가할 때 양자화 스텝 사이즈가 2배로 증가되는 특성을 반영한다.
한편, Block-based Delta Pulse Code Modulation (BDPCM) 예측의 경우, 인트라 예측을 기 설정된 모드로 예측하고, 양자화된 변환 계수를 기 설정된 모드에 따라 이전 위치의 샘플과 현재 위치의 샘플의 합으로 표현할 수 있다. 즉, BDPCM 모드에서는 양자화된 변환 계수를 기 설정된 모드에 따라 현재 위치의 샘플과 이전 위치의 샘플 간의 차이를 전송한다. 기 설정된 모드는 수평 방향 모드, 수직 방향 모드일 수 있다. 현재 코딩 블록에 BDPCM이 적용되는 경우, BdpcmFlag[xTbY][yTbY]가 1일 수 있으며, BdpcmDir[xTbY][yTbY]는 기 설정된 모드를 나타낼 수 있다.
BdpcmFlag[xTbY][yTbY]가 1이고 BdpcmDir[xTbY][yTbY]가 0인 경우, 수평 방향 모드의 BDPCM이 적용되는 것을 나타낼 수 있고, dz[x][y]는 Clip3(CoeffMin, CoeffMax, dz[x-1][y]+dz[x][y])로 설정될 수 있다. Clip3(x, y, z) 연산자는 x와 y 사이의 값으로 z 값을 클리핑하는 연산자로, z<x일 때는 Clip3(x, y, z)=x이고, z>y일 때는 Clip3(x, y, z)=y이고, 그렇지 않은 경우에는 (x<=z<=y) Clip3(x, y, z)=z로 표현될 수 있다. 변환 계수는 기 설정된 비트 정확도로 표현될 수 있으며, 이는 16비트일 수 있다. 이 경우, CoeffMin은 -2^(16), CoeffMax는 2^(16)-1로 설정될 수 있다. BdpcmFlag[xTbY][yTbY]가 1이고 BdpcmDir[xTbY][yTbY]가 1인 경우, 수직 방향 모드의 BDPCM이 적용되는 것을 나타낼 수 있고, dz[x][y]는 Clip3(CoeffMin, CoeffMax, dz[x][y-1]+dz[x][y])로 설정될 수 있다.
dnc[x][y]는 (dz[x][y]*ls[x][y]+bdOffset)>>bdShift로 계산될 수 있으며, 스케일링된 변환 계수 d[x][y]는 Clip3(CoeffMin, CoeffMax, dnc[x][y])를 통해 획득될 수 있다.
상술한 본 개시의 실시예들은 다양한 수단을 통해 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 실시예들은 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다.
하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 개시의 실시예들에 따른 방법은 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 개시의 실시예들에 따른 방법은 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차 또는 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 프로세서의 내부 또는 외부에 위치할 수 있으며, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 프로세서와 데이터를 주고받을 수 있다.
일부 실시예는 컴퓨터에 의해 실행되는 프로그램 모듈과 같은 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조 또는 프로그램 모듈과 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
전술한 본 개시의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 개시가 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 개시의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아는 것으로 해석해야 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 개시의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 개시의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (27)

  1. 현재 블록을 스케일링 하기 위한 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 획득하기 위한 방법에 있어서,
    저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 상기 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 단계;
    상기 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하는 단계;
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 상기 스케일링된 변환 계수에 상기 저대역 비-분리 변환의 역변환 및 1차 변환의 역변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하고, 상기 1차 변환은 상기 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환인 단계;
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 상기 스케일링된 변환 계수에 상기 1차 변환의 역변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하는 단계; 및
    상기 레지듀얼 및 상기 현재 블록의 예측자에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 상기 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 상기 현재 블록의 예측자는 인트라 예측에 의하여 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    저대역 비-분리 변환 인덱스에 기초하여 상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 저대역 비-분리 변환 인덱스는 저대역 비-분리 변환의 적용 여부 및 저대역 비-분리 변환에 사용될 커널을 지시하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 상기 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 상기 현재 블록에 대하여 스케일링 행렬이 사용됨을 나타내는 경우,
    상기 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 상기 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 상기 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 상기 하나의 미리 정해진 값으로 설정하지 못한 경우,
    상기 중간 스케일링 요소 어레이를 비트스트림으로부터 획득된 값에 기초하여 도출하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그는 SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set), 픽쳐 헤더, 또는 슬라이스 헤더 중 적어도 하나의 비트스트림으로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  7. 제 3 항에 있어서,
    현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보에 더 기초하여 상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계는,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인 경우, 상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인지 여부를 결정하는 단계;
    상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 상기 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하는 단계; 및
    상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 상기 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 SINGLE_TREE는 상기 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 단일 트리(single tree)가 사용됨을 나타내고, 상기 DUAL_TREE_LUMA는 상기 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 상기 현재 블록과 관련된 성분이 루마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE인 경우, 상기 현재 블록은 루마 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 단계는,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이고, 상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 상기 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하는 단계; 및
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이 아니거나, 상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 상기 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하는 단계를 포함하고,
    상기 DUAL_TREE_CHROMA는 상기 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 상기 현재 블록과 관련된 성분이 크로마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 미리 정해진 값은 2^N이고, N은 자연수인 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나의 미리 정해진 값은 16인 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 디코딩하는 방법.
  13. 중간 스케일링 요소 어레이(m[x][y])를 획득하기 위한 비디오 신호 처리 장치는 프로세서 및 메모리를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 상기 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하고,
    상기 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 스케일링 하고,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 상기 스케일링된 변환 계수에 상기 저대역 비-분리 변환의 역변환 및 1차 변환의 역변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하고, 상기 1차 변환은 상기 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환이고,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 상기 스케일링된 변환 계수에 상기 1차 변환의 역변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼을 획득하고,
    상기 레지듀얼 및 상기 현재 블록의 예측자에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 상기 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 상기 현재 블록의 예측자는 인트라 예측에 의하여 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    저대역 비-분리 변환 인덱스에 기초하여 상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하고,
    상기 저대역 비-분리 변환 인덱스는 저대역 비-분리 변환의 적용 여부 및 저대역 비-분리 변환에 사용될 커널을 지시하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 상기 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내거나, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 상기 현재 블록에 대하여 스케일링 행렬이 사용됨을 나타내는 경우,
    상기 현재 블록에 변환이 적용되는지를 여부를 나타내는 플래그가 변환이 적용되지 않음을 나타내는 경우, 상기 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 상기 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    상기 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 상기 하나의 미리 정해진 값으로 설정하지 못한 경우,
    상기 중간 스케일링 요소 어레이를 비트스트림으로부터 획득된 값에 기초하여 도출하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    상기 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그는 SPS(Sequence Parameter Set), PPS(Picture Parameter Set), 픽쳐 헤더, 또는 슬라이스 헤더 중 적어도 하나의 비트스트림으로부터 획득되는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보에 더 기초하여 상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 결정하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인지 여부를 결정하고,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE이거나 DUAL_TREE_LUMA인 경우, 상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인지 여부를 결정하고,
    상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 상기 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하고,
    상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 상기 현재 블록의 루마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하고,
    상기 SINGLE_TREE는 상기 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 단일 트리(single tree)가 사용됨을 나타내고, 상기 DUAL_TREE_LUMA는 상기 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 상기 현재 블록과 관련된 성분이 루마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 SINGLE_TREE인 경우, 상기 현재 블록은 루마 성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  22. 제 19 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이고, 상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0이 아닌 경우, 상기 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내도록 설정하고,
    상기 현재 처리되는 트리의 종류를 나타내는 정보가 DUAL_TREE_CHROMA이 아니거나, 상기 저대역 비-분리 변환 인덱스가 0인 경우, 상기 현재 블록의 크로마 성분에 대한 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그를 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내도록 설정하고,
    상기 DUAL_TREE_CHROMA는 상기 현재 블록을 포함하는 상위 영역을 분할함에 있어서 이중 트리(dual tree)가 사용됨을 나타내며 상기 현재 블록과 관련된 성분이 크로마 성분임을 나타내는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 하나의 미리 정해진 값은 2^N이고, N은 자연수인 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 하나의 미리 정해진 값은 16인 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  25. 비디오 신호를 인코딩하는 방법에 있어서,
    저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 상기 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하는 단계;
    상기 현재 블록의 원본 및 상기 현재 블록의 예측자에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼을 생성하는 단계;
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 상기 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 상기 레지듀얼에 1차 변환 및 상기 저대역 비-분리 변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 상기 1차 변환은 상기 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환인 단계;
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 타나내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 상기 레지듀얼에 상기 1차 변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하는 단계;
    상기 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 상기 변환 계수를 스케일링 하는 단계; 및
    상기 스케일링된 변환 계수에 기초하여 비트스트림을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호를 인코딩하는 방법.
  26. 비디오 신호 처리 장치는 프로세서 및 메모리를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 메모리에 저장된 명령어에 기초하여,
    저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 상기 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하고,
    상기 현재 블록의 원본 및 상기 현재 블록의 예측자에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼을 생성하고,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 상기 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 상기 레지듀얼에 1차 변환 및 상기 저대역 비-분리 변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 상기 1차 변환은 상기 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환이고,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 타나내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 상기 레지듀얼에 상기 1차 변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고,
    상기 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 상기 변환 계수를 스케일링 하고,
    상기 스케일링된 변환 계수에 기초하여 비트스트림을 생성하는 것을 특징으로 하는 비디오 신호 처리 장치.
  27. 현재 블록을 복원하기 위한 비트스트림을 저장하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체로써,
    상기 비트스트림은 저대역 비-분리 변환 인덱스,
    스케일링 요소 어레이 불사용 플래그, 및
    스케일링된 변환 계수를 포함하고,
    상기 스케일링된 변환 계수는,
    상기 저대역 비-분리 변환 인덱스에 기초한 저대역 비-분리 변환(Low Frequency Non-Separable Transform, LFNST)의 적용 여부를 나타내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내고, 상기 스케일링 요소 어레이 불사용 플래그가 상기 현재 블록에 대한 스케일링 행렬의 불사용을 나타내는 경우, 중간 스케일링 요소 어레이에 포함된 모든 요소를 하나의 미리 정해진 값으로 설정하고,
    상기 현재 블록의 원본 및 상기 현재 블록의 예측자에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 레지듀얼을 생성하고,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 나타내는 플래그가 상기 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 적용됨을 나타내는 경우, 상기 레지듀얼에 1차 변환 및 상기 저대역 비-분리 변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고, 상기 1차 변환은 상기 저대역 비-분리 변환 전에 공간 영역의 레지듀얼 신호에 적용되는 변환이고,
    상기 저대역 비-분리 변환의 적용 여부를 타나내는 플래그가 현재 블록에 저대역 비-분리 변환이 비적용됨을 나타내는 경우, 상기 레지듀얼에 상기 1차 변환을 적용하여 상기 현재 블록에 대한 변환 계수를 획득하고,
    상기 중간 스케일링 요소 어레이에 기초하여 상기 변환 계수를 스케일링하여,
    생성되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.
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