KR20230017238A - 인터 레이어 예측 여부에 기반하여 움직임 정보를 결정하는 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 - Google Patents

인터 레이어 예측 여부에 기반하여 움직임 정보를 결정하는 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 Download PDF

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Abstract

영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공된다. 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수행되는 영상 복호화 방법은 움직임 벡터를 결정하는 단계; 및 상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 복호화 하는 단계를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.

Description

인터 레이어 예측 여부에 기반하여 움직임 정보를 결정하는 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법
본 개시는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 참조 픽쳐가 인터 레이어 참조 픽쳐인지 여부에 기반하여 움직임 정보를 결정하는 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 본 개시의 영상 부호화 방법/장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법에 관한 것이다.
최근 HD(High Definition) 영상 및 UHD(Ultra High Definition) 영상과 같은 고해상도, 고품질의 영상에 대한 수요가 다양한 분야에서 증가하고 있다. 영상 데이터가 고해상도, 고품질이 될수록 기존의 영상 데이터에 비해 상대적으로 전송되는 정보량 또는 비트량이 증가하게 된다. 전송되는 정보량 또는 비트량의 증가는 전송 비용과 저장 비용의 증가를 초래한다.
이에 따라, 고해상도, 고품질 영상의 정보를 효과적으로 전송하거나 저장하고, 재생하기 위한 고효율의 영상 압축 기술이 요구된다.
본 개시는 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 참조 픽쳐 타입이 인터레이어 예측 타입인지 여부에 기반하여 움직임 예측 정보를 결정함으로써 부/복호화 효율 향상을 도모하는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 개시는 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장한 기록 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 예를들어, 상기 기록 매체에는 본 개시에 따른 복호화 장치가 본 개시에 따른 영상 복호화 방법을 수행하도록 야기하는 비트스트림이 저장될 수 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수행되는 영상 복호화 방법은, 움직임 벡터를 결정하는 단계; 및 상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 복호화 하는 단계를 포함한다. 상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 제1 참조 픽쳐는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 동일한 레이어에 속하도록 제한되고, 상기 제2 참조 픽쳐는 상기 레이어간 대응 블록이 속한 픽쳐와 동일한 레이어에 속하도록 제한될 수 있다.
상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내고, 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나가 인터 레이어 픽쳐 참조 픽쳐 타입임에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정될 수 있다.
상기 제1 참조 픽쳐는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 다른 레이어에 속하도록 제한되고, 상기 제2 참조 픽쳐는 상기 레이어간 대응 블록이 속한 픽쳐와 다른 레이어에 속하도록 제한될 수 있다.
상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내고, 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입이 서로 다른 값을 가짐에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정될 수 있다.
상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 상기 시간적 움직임 벡터는 상기 제2 참조 픽쳐 타입이 동일 레이어의 장기 참조 픽쳐를 참조하는 참조 픽쳐 타입인지 여부에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 상기 제1 참조 픽쳐 타입과 상기 제2 참조 픽쳐 타입 모두 동일 레이어의 장기 참조 픽쳐를 참조하는 참조 픽쳐 타입이 아님에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보가 유도되되, 상기 레이어간 대응 블록과 상기 제2 참조 픽쳐가 동일 레이어에 속함에 기반하여 스케일링을 적용하여 상기 시간적 움직임 후보가 유도될 수 있다.
상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내고, 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입이 서로 다른 값을 가지며 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입 모두 인터 레이어 픽쳐 참조 픽쳐가 아님에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정될 수 있다.
상기 움직임 벡터는 움직임 벡터 오프셋에 기반하여 결정되고, 상기 움직임 벡터 오프셋은 상기 제1 참조 픽쳐 타입이 인터 레이어 참조 픽쳐 타입인지 여부에 기반하여 결정될 수 있다.
상기 제1 참조 픽쳐 타입이 인터 레이어 참조 픽쳐 타입인지 여부는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC(picture order count)의 차이가 0임에 기반하여 식별될 수 있다.
상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC의 차이가 0임에 기반하여, 상기 제1 참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터 오프셋의 값은 양의 값으로 결정될 수 있다.
상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC의 차이가 0임에 기반하여, 상기 제1 참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터 오프셋의 값은 0으로 결정될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 양상에 따른 영상 복호화 장치는 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 복호화 장치로서, 상기 적어도 하나의 프로세서는 움직임 벡터를 결정하고, 상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 복호화하되, 상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 양상에 따른 영상 부호화 장치에 의하여 수행되는 영상 부호화 방법은 움직임 벡터를 결정하는 단계; 및 상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 부호화 하는 단계를 포함하고, 상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
또한, 본 개시의 또 다른 양상에 따른 전송 방법은, 본 개시의 영상 부호화 장치 또는 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 전송할 수 있다.
또한, 본 개시의 또 다른 양상에 따른 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는, 본 개시의 영상 부호화 방법 또는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장할 수 있다.
또한, 본 개시의 또 다른 양상에 따른 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체는 복호화 장치가 본 개시의 영상 복호화 방법을 수행하도록 야기하는 비트스트림을 저장할 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 부호화/복호화 효율이 향상된 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 참조 픽쳐 타입이 인터레이어 예측 타입인지 여부에 기반하여 움직임 예측 정보를 결정함으로써 부/복호화 효율 향상을 도모할 수 있는 영상 부호화/복호화 방법 및 장치가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 전송하는 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 부호화 방법 또는 장치에 의해 생성된 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
또한, 본 개시에 따르면, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치에 의해 수신되고 복호화되어 영상의 복원에 이용되는 비트스트림을 저장한 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 비디오 코딩 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4 및 도 5는 일 실시 예에 따른 픽처 디코딩 및 인코딩 절차의 예를 도시하는 도면이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 코딩된 영상에 대한 계층 구조를 도시한 도면이다.
도 7 내지 도 8은 멀티 레이어 기반 부호화 및 복호화를 설명하는 도면이다.
도 9 내지 도 15는 일 실시 예에 따른 움직임 정보 도출 방법을 설명하는 도면이다.
도 16 내지 도 32는 TMVP를 유도하는 실시 예들을 설명하는 도면이다.
도 33 내지 도 42는 MMVD 오프셋을 유도하는 실시 예들을 설명하는 도면이다.
도 43 내지 도 44는 일 실시 예에 따른 복호화 방법과 부호화 방법을 설명하는 도면이다.
도 45는 본 개시의 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시한 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결관계뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시예에서의 제1 구성요소는 다른 실시예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시예에서의 제2 구성요소를 다른 실시예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들을 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시는 영상의 부호화 및 복호화에 관한 것으로서, 본 개시에서 사용되는 용어는, 본 개시에서 새롭게 정의되지 않는 한 본 개시가 속한 기술 분야에서 통용되는 통상의 의미를 가질 수 있다.
본 개시에서 개시된 방법/실시예는 VVC (versatile video coding) 표준에 개시되는 방법에 적용될 수 있다. 또한, 본 개시에서 개시된 방법/실시예는 EVC (essential video coding) 표준, AV1 (AOMedia Video 1) 표준, AVS2 (2nd generation of audio video coding standard) 또는 차세대 비디오/영상 코딩 표준(ex. H.267 or H.268 등)에 개시되는 방법에 적용될 수 있다.
본 개시에서는 비디오/영상 코딩에 관한 다양한 실시예들을 제시하며, 다른 언급이 없는 본 개시에서의 실시예들은 서로 조합되어 수행될 수도 있다.
본 개시에서 "비디오(video)"는 시간의 흐름에 따른 일련의 영상(image)들의 집합을 의미할 수 있다. "픽처(picture)"는 일반적으로 특정 시간대의 하나의 영상을 나타내는 단위를 의미하며, 슬라이스(slice)/타일(tile)은 부호화에 있어서 픽처의 일부를 구성하는 부호화 단위이다. 슬라이스/타일은 하나 이상의 CTU(coding tree unit)를 포함할 수 있다. 상기 CTU는 하나 이상의 CU로 분할될 수 있다.
하나의 픽처는 하나 이상의 슬라이스/타일로 구성될 수 있다. 타일은 픽처 내의 특정 타일 행(Tile Row) 및 특정 타일 열(Tile Column) 내에 존재하는 사각 영역으로, 복수의 CTU로 구성될 수 있다. 타일 열은 CTU들의 사각 영역으로 정의될 수 있으며, 픽쳐의 높이와 동일한 높이를 가지고, 픽쳐 파라미터 셋과 같은 비트스트림 부분으로부터 시그널링 되는 신택스 요소에 의하여 명세되는 너비를 가질 수 있다. 타일 행은 CTU들의 사각 영역으로 정의될 수 있으며, 픽쳐의 너비와 동일한 너비를 가지고, 픽쳐 파라미터 셋과 같은 비트스트림 부분으로부터 시그널링 되는 신택스 요소에 의하여 명세되는 높이를 가질 수 있다.
타일 스캔은 픽쳐를 분할하는 CTU들의 소정의 연속된 순서 지정 방법이다. 여기서, CTU들은 타일 내에서 CTU 래스터 스캔(raster scan)에 따라 연속적으로 순서를 부여받을 수 있고, 픽쳐내의 타일들은 픽쳐의 타일들의 래스터 스캔 순서에 따라 연속적으로 순서를 부여받을 수 있다. 슬라이스는 정수개의 완전한 타일들을 포함하거나, 하나의 픽쳐의 하나의 타일 내의 연속하는 정수개의 완전한 CTU 행을 포함할 수 있다. 슬라이스는 하나의 싱글 NAL 유닛에 독점적으로 포함될 수 있다.
하나의 픽처는 둘 이상의 서브픽처로 구분될 수 있다. 서브픽처는 픽처 내 하나 이상의 슬라이스들의 사각 영역일 수 있다.
하나의 픽처는 하나 이상의 타일 그룹으로 구성될 수 있다. 하나의 타일 그룹은 하나 이상의 타일들을 포함할 수 있다. 브릭은 픽처 내 타일 이내의 CTU행들의 사각 영역을 나타낼 수 있다. 하나의 타일은 하나 이상의 브릭(Brick)을 포함할 수 있다. 브릭은 타일 내 CTU 행들의 사각 영역을 나타낼 수 있다. 하나의 타일은 복수의 브릭으로 분할될 수 있으며, 각각의 브릭은 타일에 속한 하나 이상의 CTU행을 포함할 수 있다. 복수의 브릭으로 분할되지 않는 타일 또한 브릭으로 취급될 수 있다.
본 개시에서 "픽셀(pixel)" 또는 "펠(pel)"은 하나의 픽처(또는 영상)를 구성하는 최소의 단위를 의미할 수 있다. 또한, 픽셀에 대응하는 용어로서 "샘플(sample)"이 사용될 수 있다. 샘플은 일반적으로 픽셀 또는 픽셀의 값을 나타낼 수 있으며, 루마(luma) 성분의 픽셀/픽셀값만을 나타낼 수도 있고, 크로마(chroma) 성분의 픽셀/픽셀 값만을 나타낼 수도 있다.
본 개시에서 "유닛(unit)"은 영상 처리의 기본 단위를 나타낼 수 있다. 유닛은 픽처의 특정 영역 및 해당 영역에 관련된 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 하나의 유닛은 하나의 루마 블록 및 두개의 크로마(e.g. Cb, Cr) 블록을 포함할 수 있다. 유닛은 경우에 따라서 "샘플 어레이", "블록(block)" 또는 "영역(area)" 등의 용어와 혼용하여 사용될 수 있다. 일반적인 경우, MxN 블록은 M개의 열과 N개의 행으로 이루어진 샘플들(또는 샘플 어레이) 또는 변환 계수(transform coefficient)들의 집합(또는 어레이)을 포함할 수 있다.
본 개시에서 "현재 블록"은 "현재 코딩 블록", "현재 코딩 유닛", "부호화 대상 블록", "복호화 대상 블록" 또는 "처리 대상 블록" 중 하나를 의미할 수 있다. 예측이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 예측 블록" 또는 "예측 대상 블록"을 의미할 수 있다. 변환(역변환)/양자화(역양자화)가 수행되는 경우, "현재 블록"은 "현재 변환 블록" 또는 "변환 대상 블록"을 의미할 수 있다. 필터링이 수행되는 경우, "현재 블록"은 "필터링 대상 블록"을 의미할 수 있다.
또한, 본 개시에서 "현재 블록"은 크로마 블록이라는 명시적인 기재가 없는 한 "현재 블록의 루마 블록"을 의미할 수 있다. "현재 블록의 크로마 블록"은 명시적으로 "크로마 블록" 또는 "현재 크로마 블록"과 같이 크로마 블록이라는 명시적인 기재를 포함하여 표현될 수 있다.
본 개시에서 "/"와 ","는 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A/B"와 "A, B"는 "A 및/또는 B"로 해석될 수 있다. 또한, "A/B/C"와 "A, B, C"는 "A, B 및/또는 C 중 적어도 하나"를 의미할 수 있다.
본 개시에서 "또는"은 "및/또는"으로 해석될 수 있다. 예를 들어, "A 또는 B"는, 1) "A" 만을 의미하거나 2) "B" 만을 의미하거나, 3) "A 및 B"를 의미할 수 있다. 또는, 본 개시에서 "또는"은 "추가적으로 또는 대체적으로(additionally or alternatively)"를 의미할 수 있다.
본 개시에서 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”는, “오직 A”, “오직 B” 또는 “A와 B 모두”를 의미할 수 있다. 또한, 본 개시에서 “적어도 하나의 A 또는 B(at least one of A or B)”나 “적어도 하나의 A 및/또는 B(at least one of A and/or B)”라는 표현은 “적어도 하나의 A 및 B(at least one of A and B)”와 동일하게 해석될 수 있다.
또한, 본 개시에서 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”는, “오직 A”, “오직 B”, “오직 C”, 또는 “A, B 및 C의 임의의 모든 조합(any combination of A, B and C)”를 의미할 수 있다. 또한, “적어도 하나의 A, B 또는 C(at least one of A, B or C)”나 “적어도 하나의 A, B 및/또는 C(at least one of A, B and/or C)”는 “적어도 하나의 A, B 및 C(at least one of A, B and C)”를 의미할 수 있다.
또한, 본 개시에서 사용되는 괄호는 “예를 들어(for example)”를 의미할 수 있다. 구체적으로, “예측(인트라 예측)”로 표시된 경우, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다. 달리 표현하면 본 개시에서의 “예측”은 “인트라 예측”으로 제한(limit)되지 않고, “인트라 예측”이 “예측”의 일례로 제안될 것일 수 있다. 또한, “예측(즉, 인트라 예측)”으로 표시된 경우에도, “예측”의 일례로 “인트라 예측”이 제안된 것일 수 있다.
본 개시에서 하나의 도면 내에서 개별적으로 설명되는 기술적 특징은, 개별적으로 구현될 수도 있고, 동시에 구현될 수도 있다.
비디오 코딩 시스템 개요
도 1은 본 개시에 따른 비디오 코딩 시스템을 도시한다.
일 실시예에 따른 비디오 코딩 시스템은 소스 디바이스(10) 및 수신 디바이스(20)를 포함할 수 있다. 소스 디바이스(10)는 부호화된 비디오(video) 및/또는 영상(image) 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스(20)로 전달할 수 있다.
일 실시예예 따른 소스 디바이스(10)는 비디오 소스 생성부(11), 부호화 장치(12), 전송부(13)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 따른 수신 디바이스(20)는 수신부(21), 복호화 장치(22) 및 렌더링부(23)를 포함할 수 있다. 상기 부호화 장치(12)는 비디오/영상 부호화 장치라고 불릴 수 있고, 상기 복호화 장치(22)는 비디오/영상 복호화 장치라고 불릴 수 있다. 전송부(13)는 부호화 장치(12)에 포함될 수 있다. 수신부(21)는 복호화 장치(22)에 포함될 수 있다. 렌더링부(23)는 디스플레이부를 포함할 수도 있고, 디스플레이부는 별개의 디바이스 또는 외부 컴포넌트로 구성될 수도 있다.
비디오 소스 생성부(11)는 비디오/영상의 캡쳐, 합성 또는 생성 과정 등을 통하여 비디오/영상을 획득할 수 있다. 비디오 소스 생성부(11)는 비디오/영상 캡쳐 디바이스 및/또는 비디오/영상 생성 디바이스를 포함할 수 있다. 비디오/영상 캡쳐 디바이스는 예를 들어, 하나 이상의 카메라, 이전에 캡쳐된 비디오/영상을 포함하는 비디오/영상 아카이브 등을 포함할 수 있다. 비디오/영상 생성 디바이스는 예를 들어 컴퓨터, 타블렛 및 스마트폰 등을 포함할 수 있으며 (전자적으로) 비디오/영상을 생성할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터 등을 통하여 가상의 비디오/영상이 생성될 수 있으며, 이 경우 관련 데이터가 생성되는 과정으로 비디오/영상 캡쳐 과정이 갈음될 수 있다.
부호화 장치(12)는 입력 비디오/영상을 부호화할 수 있다. 부호화 장치(12)는 압축 및 부호화 효율을 위하여 예측, 변환, 양자화 등 일련의 절차를 수행할 수 있다. 부호화 장치(12)는 부호화된 데이터(부호화된 비디오/영상 정보)를 비트스트림(bitstream) 형태로 출력할 수 있다.
전송부(13)는 비트스트림 형태로 출력된 부호화된 비디오/영상 정보 또는 데이터를 파일 또는 스트리밍 형태로 디지털 저장매체 또는 네트워크를 통하여 수신 디바이스(20)의 수신부(21)로 전달할 수 있다. 디지털 저장 매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장 매체를 포함할 수 있다. 전송부(13)는 미리 정해진 파일 포멧을 통하여 미디어 파일을 생성하기 위한 엘리먼트를 포함할 수 있고, 방송/통신 네트워크를 통한 전송을 위한 엘리먼트를 포함할 수 있다. 수신부(21)는 상기 저장매체 또는 네트워크로부터 상기 비트스트림을 추출/수신하여 복호화 장치(22)로 전달할 수 있다.
복호화 장치(22)는 부호화 장치(12)의 동작에 대응하는 역양자화, 역변환, 예측 등 일련의 절차를 수행하여 비디오/영상을 복호화할 수 있다.
렌더링부(23)는 복호화된 비디오/영상을 렌더링할 수 있다. 렌더링된 비디오/영상은 디스플레이부를 통하여 디스플레이될 수 있다.
영상 부호화 장치 개요
도 2는 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 부호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 영상 부호화 장치(100)는 영상 분할부(110), 감산부(115), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 가산부(155), 필터링부(160), 메모리(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함할 수 있다. 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)는 합쳐서 "예측부"라고 지칭될 수 있다. 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150)는 레지듀얼(residual) 처리부에 포함될 수 있다. 레지듀얼 처리부는 감산부(115)를 더 포함할 수도 있다.
영상 부호화 장치(100)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어, 인코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB(decoded picture buffer)를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
영상 분할부(110)는 영상 부호화 장치(100)에 입력된 입력 영상(또는, 픽쳐, 프레임)을 하나 이상의 처리 유닛(processing unit)으로 분할할 수 있다. 일 예로, 상기 처리 유닛은 코딩 유닛(coding unit, CU)이라고 불릴 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU) 또는 최대 코딩 유닛(largest coding unit, LCU)을 QT/BT/TT (Quad-tree/binary-tree/ternary-tree) 구조에 따라 재귀적으로(recursively) 분할함으로써 획득될 수 있다. 예를 들어, 하나의 코딩 유닛은 쿼드 트리 구조, 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조를 기반으로 하위(deeper) 뎁스의 복수의 코딩 유닛들로 분할될 수 있다. 코딩 유닛의 분할을 위해, 쿼드 트리 구조가 먼저 적용되고 바이너리 트리 구조 및/또는 터너리 트리 구조가 나중에 적용될 수 있다. 더 이상 분할되지 않는 최종 코딩 유닛을 기반으로 본 개시에 따른 코딩 절차가 수행될 수 있다. 최대 코딩 유닛이 바로 최종 코딩 유닛으로 사용될 수 있고, 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득한 하위 뎁스의 코딩 유닛이 최종 코닛 유닛으로 사용될 수도 있다. 여기서 코딩 절차라 함은 후술하는 예측, 변환 및/또는 복원 등의 절차를 포함할 수 있다. 다른 예로, 상기 코딩 절차의 처리 유닛은 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)일 수 있다. 상기 예측 유닛 및 상기 변환 유닛은 각각 상기 최종 코딩 유닛으로부터 분할 또는 파티셔닝될 수 있다. 상기 예측 유닛은 샘플 예측의 단위일 수 있고, 상기 변환 유닛은 변환 계수를 유도하는 단위 및/또는 변환 계수로부터 레지듀얼 신호(residual signal)를 유도하는 단위일 수 있다.
예측부(인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185))는 처리 대상 블록(현재 블록)에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 현재 블록 또는 CU 단위로 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있다. 예측부는 현재 블록의 예측에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 예측에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
인트라 예측부(185)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 참조되는 샘플들은 인트라 예측 모드 및/또는 인트라 예측 기법에 따라 상기 현재 블록의 주변(neighbor)에 위치할 수 있고, 또는 떨어져서 위치할 수도 있다. 인트라 예측 모드들은 복수의 비방향성 모드와 복수의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 비방향성 모드는 예를 들어 DC 모드 및 플래너 모드(Planar 모드)를 포함할 수 있다. 방향성 모드는 예측 방향의 세밀한 정도에 따라, 예를 들어 33개의 방향성 예측 모드 또는 65개의 방향성 예측 모드를 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 설정에 따라 그 이상 또는 그 이하의 개수의 방향성 예측 모드들이 사용될 수 있다. 인트라 예측부(185)는 주변 블록에 적용된 예측 모드를 이용하여, 현재 블록에 적용되는 예측 모드를 결정할 수도 있다.
인터 예측부(180)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기반하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 상기 참조 블록을 포함하는 참조 픽처와 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일할 수도 있고, 서로 다를 수도 있다. 상기 시간적 주변 블록은 동일 위치 참조 블록(collocated reference block), 동일 위치 CU(colCU) 등의 이름으로 불릴 수 있다. 상기 시간적 주변 블록을 포함하는 참조 픽처는 동일 위치 픽처(collocated picture, colPic)라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출하기 위하여 어떤 후보가 사용되는지를 지시하는 정보를 생성할 수 있다. 다양한 예측 모드를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 예를 들어 스킵 모드와 머지 모드의 경우에, 인터 예측부(180)는 주변 블록의 움직임 정보를 현재 블록의 움직임 정보로 이용할 수 있다. 스킵 모드의 경우, 머지 모드와 달리 레지듀얼 신호가 전송되지 않을 수 있다. 움직임 정보 예측(motion vector prediction, MVP) 모드의 경우, 주변 블록의 움직임 벡터를 움직임 벡터 예측자(motion vector predictor)로 이용하고, 움직임 벡터 차분(motion vector difference) 및 움직임 벡터 예측자에 대한 지시자(indicator)를 부호화함으로써 현재 블록의 움직임 벡터를 시그널링할 수 있다. 움직임 벡터 차분은 현재 블록의 움직임 벡터와 움직임 벡터 예측자 간의 차이를 의미할 수 있다.
예측부는 후술하는 다양한 예측 방법 및/또는 예측 기법을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측 또는 인터 예측을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용할 수 있다. 현재 블록의 예측을 위해 인트라 예측과 인터 예측을 동시에 적용하는 예측 방법은 combined inter and intra prediction (CIIP)라고 불릴 수 있다. 또한, 예측부는 현재 블록의 예측을 위해 인트라 블록 카피(intra block copy, IBC)를 수행할 수도 있다. 인트라 블록 카피는 예를 들어 SCC(screen content coding) 등과 같이 게임 등의 컨텐츠 영상/동영상 코딩을 위하여 사용될 수 있다. IBC는 현재 블록으로부터 소정의 거리만큼 떨어진 위치의 현재 픽처 내 기복원된 참조 블록을 이용하여 현재 블록을 예측하는 방법이다. IBC가 적용되는 경우, 현재 픽처 내 참조 블록의 위치는 상기 소정의 거리에 해당하는 벡터(블록 벡터)로서 부호화될 수 있다. IBC는 기본적으로 현재 픽처 내에서 예측을 수행하나, 현재 픽처 내에서 참조 블록을 도출하는 점에서, 인터 예측과 유사하게 수행될 수 있다. 즉 IBC는 본 개시에서 설명되는 인터 예측 기법들 중 적어도 하나를 이용할 수 있다.
예측부를 통해 생성된 예측 신호는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 감산부(115)는 입력 영상 신호(원본 블록, 원본 샘플 어레이)로부터 예측부에서 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)를 감산하여 레지듀얼 신호(residual signal, 잔여 블록, 잔여 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 생성된 레지듀얼 신호는 변환부(120)로 전송될 수 있다.
변환부(120)는 레지듀얼 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수들(transform coefficients)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 변환 기법은 DCT(Discrete Cosine Transform), DST(Discrete Sine Transform), KLT(Karhunen-Loeve Transform), GBT(Graph-Based Transform), 또는 CNT(Conditionally Non-linear Transform) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 여기서, GBT는 픽셀 간의 관계 정보를 그래프로 표현한다고 할 때 이 그래프로부터 얻어진 변환을 의미한다. CNT는 이전에 복원된 모든 픽셀(all previously reconstructed pixel)을 이용하여 예측 신호를 생성하고 그에 기반하여 획득되는 변환을 의미한다. 변환 과정은 정사각형의 동일한 크기를 갖는 픽셀 블록에 적용될 수도 있고, 정사각형이 아닌 가변 크기의 블록에도 적용될 수 있다.
양자화부(130)는 변환 계수들을 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(양자화된 변환 계수들에 관한 정보)를 인코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다. 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보는 레지듀얼 정보라고 불릴 수 있다. 양자화부(130)는 계수 스캔 순서(scan order)를 기반으로 블록 형태의 양자화된 변환 계수들을 1차원 벡터 형태로 재정렬할 수 있고, 상기 1차원 벡터 형태의 양자화된 변환 계수들을 기반으로 상기 양자화된 변환 계수들에 관한 정보를 생성할 수도 있다.
엔트로피 인코딩부(190)는 예를 들어 지수 골롬(exponential Golomb), CAVLC(context-adaptive variable length coding), CABAC(context-adaptive binary arithmetic coding) 등과 같은 다양한 인코딩 방법을 수행할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 변환 계수들 외 비디오/이미지 복원에 필요한 정보들(예컨대 신택스 요소들(syntax elements)의 값 등)을 함께 또는 별도로 인코딩할 수도 있다. 인코딩된 정보(ex. 인코딩된 비디오/영상 정보)는 비트스트림 형태로 NAL(network abstraction layer) 유닛 단위로 전송 또는 저장될 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)를 더 포함할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 전송되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상술한 인코딩 절차를 통하여 인코딩되어 상기 비트스트림에 포함될 수 있다.
상기 비트스트림은 네트워크를 통하여 전송될 수 있고, 또는 디지털 저장매체에 저장될 수 있다. 여기서 네트워크는 방송망 및/또는 통신망 등을 포함할 수 있고, 디지털 저장매체는 USB, SD, CD, DVD, 블루레이, HDD, SSD 등 다양한 저장매체를 포함할 수 있다. 엔트로피 인코딩부(190)로부터 출력된 신호를 전송하는 전송부(미도시) 및/또는 저장하는 저장부(미도시)가 영상 부호화 장치(100)의 내/외부 엘리먼트로서 구비될 수 있고, 또는 전송부는 엔트로피 인코딩부(190)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 변환 계수들은 레지듀얼 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 변환 계수들에 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록 or 레지듀얼 샘플들)를 복원할 수 있다.
가산부(155)는 복원된 레지듀얼 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호에 더함으로써 복원(reconstructed) 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(160)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(170), 구체적으로 메모리(170)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다. 필터링부(160)는 각 필터링 방법에 대한 설명에서 후술하는 바와 같이 필터링에 관한 다양한 정보를 생성하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전달할 수 있다. 필터링에 관한 정보는 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있다.
메모리(170)에 전송된 수정된 복원 픽처는 인터 예측부(180)에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 영상 부호화 장치(100)는 이를 통하여 인터 예측이 적용되는 경우, 영상 부호화 장치(100)와 영상 복호화 장치에서의 예측 미스매치를 피할 수 있고, 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
메모리(170) 내 DPB는 인터 예측부(180)에서의 참조 픽처로 사용하기 위해 수정된 복원 픽처를 저장할 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 인코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(180)에 전달될 수 있다. 메모리(170)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(185)에 전달할 수 있다.
영상 복호화 장치 개요
도 3은 본 개시에 따른 실시예가 적용될 수 있는 영상 복호화 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 영상 복호화 장치(200)는 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다. 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 합쳐서 "예측부"라고 지칭될 수 있다. 역양자화부(220), 역변환부(230)는 레지듀얼 처리부에 포함될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)를 구성하는 복수의 구성부들의 전부 또는 적어도 일부는 실시예에 따라 하나의 하드웨어 컴포넌트(예를 들어 디코더 또는 프로세서)로 구현될 수 있다. 또한 메모리(170)는 DPB를 포함할 수 있고, 디지털 저장 매체에 의하여 구현될 수 있다.
비디오/영상 정보를 포함하는 비트스트림을 수신한 영상 복호화 장치(200)는 도 2의 영상 부호화 장치(100)에서 수행된 프로세스에 대응하는 프로세스를 수행하여 영상을 복원할 수 있다. 예를 들어, 영상 복호화 장치(200)는 영상 부호화 장치에서 적용된 처리 유닛을 이용하여 디코딩을 수행할 수 있다. 따라서 디코딩의 처리 유닛은 예를 들어 코딩 유닛일 수 있다. 코딩 유닛은 코딩 트리 유닛이거나 또는 최대 코딩 유닛을 분할하여 획득될 수 있다. 그리고, 영상 복호화 장치(200)를 통해 디코딩 및 출력된 복원 영상 신호는 재생 장치(미도시)를 통해 재생될 수 있다.
영상 복호화 장치(200)는 도 2의 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 비트스트림 형태로 수신할 수 있다. 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 디코딩될 수 있다. 예를 들어, 엔트로피 디코딩부(210)는 상기 비트스트림을 파싱하여 영상 복원(또는 픽처 복원)에 필요한 정보(예컨대, 비디오/영상 정보)를 도출할 수 있다. 상기 비디오/영상 정보는 어댑테이션 파라미터 세트(APS), 픽처 파라미터 세트(PPS), 시퀀스 파라미터 세트(SPS) 또는 비디오 파라미터 세트(VPS) 등 다양한 파라미터 세트에 관한 정보를 더 포함할 수 있다. 또한 상기 비디오/영상 정보는 일반 제한 정보(general constraint information)를 더 포함할 수 있다. 영상 복호화 장치는 영상을 디코딩하기 위해 상기 파라미터 세트에 관한 정보 및/또는 상기 일반 제한 정보를 추가적으로 이용할 수 있다. 본 개시에서 언급된 시그널링 정보, 수신되는 정보 및/또는 신택스 요소들은 상기 디코딩 절차를 통하여 디코딩됨으로써 상기 비트스트림으로부터 획득될 수 있다. 예컨대, 엔트로피 디코딩부(210)는 지수 골롬 부호화, CAVLC 또는 CABAC 등의 코딩 방법을 기초로 비트스트림 내 정보를 디코딩하고, 영상 복원에 필요한 신택스 엘리먼트의 값, 레지듀얼에 관한 변환 계수의 양자화된 값들을 출력할 수 있다. 보다 상세하게, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은, 비트스트림에서 각 신택스 요소에 해당하는 빈을 수신하고, 디코딩 대상 신택스 요소 정보와 주변 블록 및 디코딩 대상 블록의 디코딩 정보 혹은 이전 단계에서 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥(context) 모델을 결정하고, 결정된 문맥 모델에 따라 빈(bin)의 발생 확률을 예측하여 빈의 산술 디코딩(arithmetic decoding)을 수행하여 각 신택스 요소의 값에 해당하는 심볼을 생성할 수 있다. 이때, CABAC 엔트로피 디코딩 방법은 문맥 모델 결정 후 다음 심볼/빈의 문맥 모델을 위해 디코딩된 심볼/빈의 정보를 이용하여 문맥 모델을 업데이트할 수 있다. 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 예측에 관한 정보는 예측부(인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265))로 제공되고, 엔트로피 디코딩부(210)에서 엔트로피 디코딩이 수행된 레지듀얼 값, 즉 양자화된 변환 계수들 및 관련 파라미터 정보는 역양자화부(220)로 입력될 수 있다. 또한, 엔트로피 디코딩부(210)에서 디코딩된 정보 중 필터링에 관한 정보는 필터링부(240)로 제공될 수 있다. 한편, 영상 부호화 장치로부터 출력된 신호를 수신하는 수신부(미도시)가 영상 복호화 장치(200)의 내/외부 엘리먼트로서 추가적으로 구비될 수 있고, 또는 수신부는 엔트로피 디코딩부(210)의 구성요소로서 구비될 수도 있다.
한편, 본 개시에 따른 영상 복호화 장치는 비디오/영상/픽처 복호화 장치라고 불릴 수 있다. 상기 영상 복호화 장치는 정보 디코더(비디오/영상/픽처 정보 디코더) 및/또는 샘플 디코더(비디오/영상/픽처 샘플 디코더)를 포함할 수도 있다. 상기 정보 디코더는 엔트로피 디코딩부(210)를 포함할 수 있고, 상기 샘플 디코더는 역양자화부(220), 역변환부(230), 가산부(235), 필터링부(240), 메모리(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 출력할 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화된 변환 계수들을 2차원의 블록 형태로 재정렬할 수 있다. 이 경우 상기 재정렬은 영상 부호화 장치에서 수행된 계수 스캔 순서에 기반하여 수행될 수 있다. 역양자화부(220)는 양자화 파라미터(예를 들어 양자화 스텝 사이즈 정보)를 이용하여 양자화된 변환 계수들에 대한 역양자화를 수행하고, 변환 계수들(transform coefficient)을 획득할 수 있다.
역변환부(230)에서는 변환 계수들를 역변환하여 레지듀얼 신호(레지듀얼 블록, 레지듀얼 샘플 어레이)를 획득할 수 있다.
예측부는 현재 블록에 대한 예측을 수행하고, 상기 현재 블록에 대한 예측 샘플들을 포함하는 예측된 블록(predicted block)을 생성할 수 있다. 예측부는 엔트로피 디코딩부(210)로부터 출력된 상기 예측에 관한 정보를 기반으로 상기 현재 블록에 인트라 예측이 적용되는지 또는 인터 예측이 적용되는지 결정할 수 있고, 구체적인 인트라/인터 예측 모드(예측 기법)를 결정할 수 있다.
예측부가 후술하는 다양한 예측 방법(기법)을 기반으로 예측 신호를 생성할 수 있음은 영상 부호화 장치(100)의 예측부에 대한 설명에서 언급된 바와 동일하다.
인트라 예측부(265)는 현재 픽처 내의 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 인트라 예측부(185)에 대한 설명은 인트라 예측부(265)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다.
인터 예측부(260)는 참조 픽처 상에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 참조 블록(참조 샘플 어레이)을 기반으로, 현재 블록에 대한 예측된 블록을 유도할 수 있다. 이때, 인터 예측 모드에서 전송되는 움직임 정보의 양을 줄이기 위해 주변 블록과 현재 블록 간의 움직임 정보의 상관성에 기반하여 움직임 정보를 블록, 서브블록 또는 샘플 단위로 예측할 수 있다. 상기 움직임 정보는 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 움직임 정보는 인터 예측 방향(L0 예측, L1 예측, Bi 예측 등) 정보를 더 포함할 수 있다. 인터 예측의 경우에, 주변 블록은 현재 픽처 내에 존재하는 공간적 주변 블록(spatial neighboring block)과 참조 픽처에 존재하는 시간적 주변 블록(temporal neighboring block)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(260)는 주변 블록들을 기반으로 움직임 정보 후보 리스트를 구성하고, 수신한 후보 선택 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 움직임 벡터 및/또는 참조 픽처 인덱스를 도출할 수 있다. 다양한 예측 모드(기법)를 기반으로 인터 예측이 수행될 수 있으며, 상기 예측에 관한 정보는 상기 현재 블록에 대한 인터 예측의 모드(기법)를 지시하는 정보를 포함할 수 있다.
가산부(235)는 획득된 레지듀얼 신호를 예측부(인터 예측부(260) 및/또는 인트라 예측부(265) 포함)로부터 출력된 예측 신호(예측된 블록, 예측 샘플 어레이)에 더함으로써 복원 신호(복원 픽처, 복원 블록, 복원 샘플 어레이)를 생성할 수 있다. 스킵 모드가 적용된 경우와 같이 처리 대상 블록에 대한 레지듀얼이 없는 경우, 예측된 블록이 복원 블록으로 사용될 수 있다. 가산부(155)에 대한 설명은 가산부(235)에 대해서도 동일하게 적용될 수 있다. 가산부(235)는 복원부 또는 복원 블록 생성부라고 불릴 수 있다. 생성된 복원 신호는 현재 픽처 내 다음 처리 대상 블록의 인트라 예측을 위하여 사용될 수 있고, 후술하는 바와 같이 필터링을 거쳐서 다음 픽처의 인터 예측을 위하여 사용될 수도 있다.
필터링부(240)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 주관적/객관적 화질을 향상시킬 수 있다. 예를 들어 필터링부(240)는 복원 픽처에 다양한 필터링 방법을 적용하여 수정된(modified) 복원 픽처를 생성할 수 있고, 상기 수정된 복원 픽처를 메모리(250), 구체적으로 메모리(250)의 DPB에 저장할 수 있다. 상기 다양한 필터링 방법은 예를 들어, 디블록킹 필터링, 샘플 적응적 오프셋(sample adaptive offset), 적응적 루프 필터(adaptive loop filter), 양방향 필터(bilateral filter) 등을 포함할 수 있다.
메모리(250)의 DPB에 저장된 (수정된) 복원 픽처는 인터 예측부(260)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 움직임 정보가 도출된(또는 디코딩된) 블록의 움직임 정보 및/또는 이미 복원된 픽처 내 블록들의 움직임 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장된 움직임 정보는 공간적 주변 블록의 움직임 정보 또는 시간적 주변 블록의 움직임 정보로 활용하기 위하여 인터 예측부(260)에 전달할 수 있다. 메모리(250)는 현재 픽처 내 복원된 블록들의 복원 샘플들을 저장할 수 있고, 인트라 예측부(265)에 전달할 수 있다.
본 명세서에서, 영상 부호화 장치(100)의 필터링부(160), 인터 예측부(180) 및 인트라 예측부(185)에서 설명된 실시예들은 각각 영상 복호화 장치(200)의 필터링부(240), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)에도 동일 또는 대응되도록 적용될 수 있다.
영상/비디오 코딩 절차 일반
영상/비디오 코딩에 있어서, 영상/비디오를 구성하는 픽처는 일련의 디코딩 순서(decoding order)에 따라 인코딩/디코딩될 수 있다. 디코딩된 픽처의 출력 순서(output order)에 해당하는 픽처 순서(picture order)는 상기 디코딩 순서와 다르게 설정될 수 있으며, 이를 기반으로 인터 예측시 순방향 예측뿐 아니라 역방향 예측 또한 수행할 수 있다.
도 4는 본 개시의 실시예(들)이 적용 가능한 개략적인 픽처 디코딩 절차의 예를 나타낸다. 도 4에서 S410은 도 3에서 상술한 복호화 장치의 엔트로피 디코딩부(210)에서 수행될 수 있고, S420은 인트라 예측부(265) 및 인터 예측부(260)를 포함하는 예측부에서 수행될 수 있고, S430은 역양자화부(220) 및 역변환부(230)을 포함하는 레지듀얼 처리부에서 수행될 수 있고, S440은 가산부(235)에서 수행될 수 있고, S450은 필터링부(240)에서 수행될 수 있다. S410은 본 개시에서 설명된 정보 디코딩 절차를 포함할 수 있고, S420은 본 개시에서 설명된 인터/인트라 예측 절차를 포함할 수 있고, S430은 본 개시에서 설명된 레지듀얼 처리 절차를 포함할 수 있고, S440은 본 개시에서 설명된 블록/픽처 복원 절차를 포함할 수 있고, S450은 본 개시에서 설명된 인루프 필터링 절차를 포함할 수 있다.
도 4를 참조하면, 픽처 디코딩 절차는 도 3에 대한 설명에서 나타난 바와 같이 개략적으로 비트스트림으로부터 (디코딩을 통한) 영상/비디오 정보 획득 절차(S410), 픽처 복원 절차(S420~S440) 및 복원된 픽처에 대한 인루프 필터링 절차(S450)를 포함할 수 있다. 상기 픽처 복원 절차는 본 개시에서 설명된 인터/인트라 예측(S420) 및 레지듀얼 처리(S430, 양자화된 변환 계수에 대한 역양자화, 역변환) 과정을 거쳐서 획득한 예측 샘플들 및 레지듀얼 샘플들을 기반으로 수행될 수 있다. 상기 픽처 복원 절차를 통하여 생성된 복원 픽처에 대한 인루프 필터링 절차를 통하여 수정된(modified) 복원 픽처가 생성될 수 있으며, 상기 수정된 복원 픽처가 디코딩된 픽처로서 출력될 수 있고, 또한 복호화 장치의 복호 픽처 버퍼 또는 메모리(250)에 저장되어 이후 픽처의 디코딩시 인터 예측 절차에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 경우에 따라서 상기 인루프 필터링 절차는 생략될 수 있으며, 이 경우 상기 복원 픽처가 디코딩된 픽처로서 출력될 수 있고, 또한 복호화 장치의 복호 픽처 버퍼 또는 메모리(250)에 저장되어 이후 픽처의 디코딩시 인터 예측 절차에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 상기 인루프 필터링 절차(S450)는 상술한 바와 같이 디블록킹 필터링 절차, SAO(sample adaptive offset) 절차, ALF(adaptive loop filter) 절차 및/또는 바이래터럴 필터(bi-lateral filter) 절차 등을 포함할 수 있고, 그 일부 또는 전부가 생략될 수 있다. 또한, 상기 디블록킹 필터링 절차, SAO(sample adaptive offset) 절차, ALF(adaptive loop filter) 절차 및 바이래터럴 필터(bi-lateral filter) 절차들 중 하나 또는 일부가 순차적으로 적용될 수 있고, 또는 모두가 순차적으로 적용될 수도 있다. 예를 들어, 복원 픽처에 대하여 디블록킹 필터링 절차가 적용된 후 SAO 절차가 수행될 수 있다. 또는 예를 들어 복원 픽처에 대하여 디블록킹 필터링 절차가 적용된 후 ALF 절차가 수행될 수 있다. 이는 부호화 장치에서도 마찬가지로 수행될 수 있다.
도 5는 본 개시의 실시예(들)이 적용 가능한 개략적인 픽처 인코딩 절차의 예를 나타낸다. 도 5에서 S510은 도 2에서 상술한 부호화 장치의 인트라 예측부(185) 또는 인터 예측부(180)를 포함하는 예측부에서 수행될 수 있고, S520은 변환부(120) 및/또는 양자화부(130)를 포함하는 레지듀얼 처리부에서 수행될 수 있고, S530은 엔트로피 인코딩부(190)에서 수행될 수 있다. S510은 본 개시에서 설명된 인터/인트라 예측 절차를 포함할 수 있고, S520은 본 개시에서 설명된 레지듀얼 처리 절차를 포함할 수 있고, S530은 본 개시에서 설명된 정보 인코딩 절차를 포함할 수 있다.
도 5를 참조하면, 픽처 인코딩 절차는 도 2에 대한 설명에서 나타난 바와 같이 개략적으로 픽처 복원을 위한 정보(ex. 예측 정보, 레지듀얼 정보, 파티셔닝 정보 등)을 인코딩하여 비트스트림 형태로 출력하는 절차뿐 아니라, 현재 픽처에 대한 복원 픽처를 생성하는 절차 및 복원 픽처에 인루프 필터링을 적용하는 절차(optional)를 포함할 수 있다. 부호화 장치는 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통하여 양자화된 변환 계수로부터 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있으며, S510의 출력인 예측 샘플들과 상기 (수정된) 레지듀얼 샘플들을 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 복원 픽처는 상술한 복호화 장치에서 생성한 복원 픽처와 동일할 수 있다. 상기 복원 픽처에 대한 인루프 필터링 절차를 통하여 수정된 복원 픽처가 생성될 수 있으며, 이는 복호 픽처 버퍼 또는 메모리(170)에 저장될 수 있으며, 복호화 장치에서의 경우와 마찬가지로, 이후 픽처의 인코딩시 인터 예측 절차에서 참조 픽처로 사용될 수 있다. 상술한 바와 같이 경우에 따라서 상기 인루프 필터링 절차의 일부 또는 전부는 생략될 수 있다. 상기 인루프 필터링 절차가 수행되는 경우, (인루프) 필터링 관련 정보(파라미터)가 엔트로피 인코딩부(190)에서 인코딩되어 비트스트림 형태로 출력될 수 있고, 복호화 장치는 상기 필터링 관련 정보를 기반으로 부호화 장치와 동일한 방법으로 인루프 필터링 절차를 수행할 수 있다.
이러한 인루프 필터링 절차를 통하여 블록킹 아티팩트(artifact) 및 링잉(ringing) 아티팩트 등 영상/동영상 코딩시 발생하는 노이즈를 줄일 수 있으며, 주관적/객관적 비주얼 퀄리티를 높일 수 있다. 또한, 부호화 장치와 복호화 장치에서 둘 다 인루프 필터링 절차를 수행함으로서, 부호화 장치와 복호화 장치는 동일한 예측 결과를 도출할 수 있으며, 픽처 코딩의 신뢰성을 높이고, 픽처 코딩을 위하여 전송되어야 하는 데이터량을 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이 복호화 장치뿐 아니라 부호화 장치에서도 픽처 복원 절차가 수행될 수 있다. 각 블록 단위로 인트라 예측/인터 예측에 기반하여 복원 블록이 생성될 수 있으며, 복원 블록들을 포함하는 복원 픽처가 생성될 수 있다. 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹이 I 픽처/슬라이스/타일 그룹인 경우 상기 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹에 포함되는 블록들은 인트라 예측만을 기반으로 복원될 수 있다. 한편, 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹이 P 또는 B 픽처/슬라이스/타일 그룹인 경우 상기 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹에 포함되는 블록들은 인트라 예측 또는 인터 예측을 기반으로 복원될 수 있다. 이 경우 현재 픽처/슬라이스/타일 그룹 내 일부 블록들에 대하여는 인터 예측이 적용되고, 나머지 일부 블록들에 대하여는 인트라 예측이 적용될 수도 있다. 픽처의 컬러 성분은 루마 성분 및 크로마 성분을 포함할 수 있으며, 본 개시에서 명시적으로 제한하지 않으면 본 개시에서 제안되는 방법들 및 실시예들은 루마 성분 및 크로마 성분에 적용될 수 있다.
코딩 계층 및 구조의 예
본 개시에 따른 코딩된 비디오/영상은 예를 들어 후술하는 코딩 계층 및 구조에 따라 처리될 수 있다.
도 6은 코딩된 영상에 대한 계층 구조를 도시한 도면이다. 코딩된 영상은 영상의 디코딩 처리 및 그 자체를 다루는 VCL(video coding layer, 비디오 코딩 계층), 부호화된 정보를 전송하고 저장하는 하위 시스템, 그리고 VCL과 하위 시스템 사이에 존재하며 네트워크 적응 기능을 담당하는 NAL(network abstraction layer, 네트워크 추상 계층)로 구분될 수 있다.
VCL에서는 압축된 영상 데이터(슬라이스 데이터)를 포함하는 VCL 데이터를 생성하거나, 혹은 픽처 파라미터 세트(Picture Parameter Set: PPS), 시퀀스 파라미터 세트(Sequence Parameter Set: SPS), 비디오 파라미터 세트(Video Parameter Set: VPS) 등의 정보를 포함하는 파라미터 세트 또는 영상의 디코딩 과정에 부가적으로 필요한 SEI(Supplemental Enhancement Information) 메시지를 생성할 수 있다.
NAL에서는 VCL에서 생성된 RBSP(Raw Byte Sequence Payload)에 헤더 정보(NAL 유닛 헤더)를 부가하여 NAL 유닛을 생성할 수 있다. 이때, RBSP는 VCL에서 생성된 슬라이스 데이터, 파라미터 세트, SEI 메시지 등을 말한다. NAL 유닛 헤더에는 해당 NAL 유닛에 포함되는 RBSP 데이터에 따라 특정되는 NAL 유닛 타입 정보를 포함할 수 있다.
상기 도면에서 도시된 바와 같이, NAL 유닛은 VCL에서 생성된 RBSP의 따라 VCL NAL 유닛과 Non-VCL NAL 유닛으로 구분될 수 있다. VCL NAL 유닛은 영상에 대한 정보(슬라이스 데이터)를 포함하고 있는 NAL 유닛을 의미할 수 있고, Non-VCL NAL 유닛은 영상을 디코딩하기 위하여 필요한 정보(파라미터 세트 또는 SEI 메시지)를 포함하고 있는 NAL 유닛을 의미할 수 있다.
상술한 VCL NAL 유닛, Non-VCL NAL 유닛은 하위 시스템의 데이터 규격에 따라 헤더 정보를 붙여서 네트워크를 통해 전송될 수 있다. 예컨대, NAL 유닛은 H.266/VVC 파일 포맷, RTP(Real-time Transport Protocol), TS(Transport Stream) 등과 같은 소정 규격의 데이터 형태로 변형되어 다양한 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
상술한 바와 같이, NAL 유닛은 해당 NAL 유닛에 포함되는 RBSP 데이터 구조(structure)에 따라 NAL 유닛 타입이 특정될 수 있으며, 이러한 NAL 유닛 타입에 대한 정보는 NAL 유닛 헤더에 저장되어 시그널링될 수 있다.
예를 들어, NAL 유닛이 영상에 대한 정보(슬라이스 데이터)를 포함하는지 여부에 따라 크게 VCL NAL 유닛 타입과 Non-VCL NAL 유닛 타입으로 분류될 수 있다. VCL NAL 유닛 타입은 VCL NAL 유닛이 포함하는 픽처의 성질 및 종류 등에 따라 분류될 수 있으며, Non-VCL NAL 유닛 타입은 파라미터 세트의 종류 등에 따라 분류될 수 있다.
아래는 Non-VCL NAL 유닛 타입이 포함하는 파라미터 세트/정보의 종류 등에 따라 특정된 NAL 유닛 타입의 일예를 나열한다.
- DCI (Decoding capability information) NAL unit : DCI를 포함하는 NAL 유닛에 대한 타입
- VPS(Video Parameter Set) NAL unit : VPS를 포함하는 NAL 유닛에 대한 타입
- SPS(Sequence Parameter Set) NAL unit: SPS를 포함하는 NAL 유닛에 대한 타입
- PPS(Picture Parameter Set) NAL unit : PPS를 포함하는 NAL 유닛에 대한 타입
- APS (Adaptation Parameter Set) NAL unit : APS를 포함하는 NAL 유닛에 대한 타입
- PH (Picture header) NAL unit : Type for NAL unit including PH
상술한 NAL 유닛 타입들은 NAL 유닛 타입을 위한 신택스 정보를 가지며, 상기 신택스 정보는 NAL 유닛 헤더에 저장되어 시그널링될 수 있다. 예컨대, 상기 신택스 정보는 nal_unit_type일 수 있으며, NAL 유닛 타입들은 nal_unit_type 값으로 특정될 수 있다.
한편, 상술한 바와 같이 하나의 픽처는 복수의 슬라이스를 포함할 수 있으며, 하나의 슬라이스는 슬라이스 헤더 및 슬라이스 데이터를 포함할 수 있다. 이 경우, 하나의 픽처 내 복수의 슬라이스(슬라이스 헤더 및 슬라이스 데이터 집합)에 대하여 하나의 픽처 헤더가 더 부가될 수 있다. 상기 픽처 헤더(픽처 헤더 신택스)는 상기 픽처에 공통적으로 적용할 수 있는 정보/파라미터를 포함할 수 있다.
상기 슬라이스 헤더(슬라이스 헤더 신택스)는 상기 슬라이스에 공통적으로 적용할 수 있는 정보/파라미터를 포함할 수 있다. 상기 APS(APS 신택스) 또는 PPS(PPS 신택스)는 하나 이상의 슬라이스 또는 픽처에 공통적으로 적용할 수 있는 정보/파라미터를 포함할 수 있다. 상기 SPS(SPS 신택스)는 하나 이상의 시퀀스에 공통적으로 적용할 수 있는 정보/파라미터를 포함할 수 있다. 상기 VPS(VPS 신택스)는 다중 레이어에 공통적으로 적용할 수 있는 정보/파라미터를 포함할 수 있다. 상기 DCI(DCI 신택스)는 비디오 전반에 공통적으로 적용할 수 있는 정보/파라미터를 포함할 수 있다. 상기 DCI는 디코딩 능력(decoding capability)에 관련된 정보/파라미터를 포함할 수 있다. 본 개시에서 상위 레벨 신택스(High level syntax, HLS)라 함은 상기 APS 신택스, PPS 신택스, SPS 신택스, VPS 신택스, DCI 신택스, 픽쳐 헤더 신택스, 슬라이스 헤더 신택스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 한편, 본 개시에서 하위 레벨 신택스(low level syntax, LLS)는 예를 들어, 슬라이스 데이터 신택스, CTU 신택스, 부호화 단위 신택스, 변환 단위 신택스 등을 포함할 수 있다.
본 개시에서 부호화 장치에서 복호화 장치로 인코딩되어 비트스트림 형태로 시그널링되는 영상/비디오 정보는 픽처 내 파티셔닝 관련 정보, 인트라/인터 예측 정보, 레지듀얼 정보, 인루프 필터링 정보 등을 포함할 뿐 아니라, 상기 슬라이스 헤더의 정보, 상기 픽쳐 헤더의 정보, 상기 APS의 정보, 상기 PPS의 정보, SPS의 정보, VPS의 정보 및/또는 DCI의 정보를 포함할 수 있다. 또한 상기 영상/비디오 정보는 일반 제한 정보(general constraint information) 및/또는 NAL unit header의 정보를 더 포함할 수 있다.
멀티 레이어 기반 부호화
본 개시에 따른 영상/비디오 코딩은 멀티 레이어 기반 영상/비디오 코딩을 포함할 수 있다. 상기 멀티 레이어 기반 영상/비디오 코딩은 스케일러블 코딩을 포함할 수 있다. 다중 레이어 기반 코딩 또는 스케일러블 코딩에서는 입력 신호들을 레이어 별로 처리할 수 있다. 레이어에 따라서 입력 신호(입력 영상/픽처)들은 해상도(resolution), 프레임 레이트(frame rate), 비트 뎁스(bit-depth), 컬러 포맷(color format), 애스팩트 율(aspect ratio), 뷰(view) 중 적어도 하나에 대하여 서로 다른 값을 가질 수 있다. 이 경우, 레이어 간의 차이점을 이용하여(e.g. 스케일러빌러티에 기반하여), 레이어 간의 예측을 수행함으로써 정보의 중복 전송/처리를 줄이고 압축 효율을 높일 수 있다.
도 7은 본 개시의 실시예(들)이 적용될 수 있고, 멀티 레이어 기반 비디오/영상 신호의 부호화가 수행되는 멀티 레이어 부호화 장치(700)의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 7의 멀티 레이어 부호화 장치(700)는 상기 도 2의 부호화 장치를 포함할 수 있다. 도 2 대비, 도 7의 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서는 영상 분할부(110) 및 가산부(155)의 도시가 생략되어 있으나, 상기 멀티 레이어 부호화 장치(700)는 영상 분할부(110) 및 가산부(155)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 영상 분할부(110) 및 가산부(155)는 레이어 단위로 포함될 수 있다. 이하, 도 7에 대한 설명에서는 멀티 레이어 기반 예측에 관하여 중점적으로 설명한다. 예를들어, 이하 설명되는 내용 외에도, 도 7의 멀티 레이어 부호화 장치(700)는 앞서 도 2를 참조하여 설명한 바와 같은 부호화 장치에 대한 기술적 사상을 포함할 수 있다.
설명의 편의를 위해, 두 개의 레이어로 구성된 멀티 레이어 구조가 도 7에 도시되어 있다. 하지만, 본 개시의 실시예들은 두개의 레이어에 한정되지 않으며, 본 개시의 실시예가 적용되는 멀티 레이어 구조는 둘 이상의 레이어를 포함할 수 있다.
도 7을 참조하면, 부호화 장치(700)는 레이어 1에 대한 부호화부(700-1)와 레이어 0에 대한 부호화부(700-0)를 포함한다. 레이어 0은 베이스 레이어, 참조 레이어 혹은 하위 레이어일 수 있으며, 레이어 1은 인핸스먼트 레이어, 현재 레이어 혹은 상위 레이어일 수 있다.
레이어 1의 부호화부(700-1)는 예측부(720-1), 레지듀얼 처리부(730-1), 필터링부(760-1), 메모리(710-1), 엔트로피 인코딩부(740-1), 및 MUX(Multiplexer, 770)를 포함할 수 있다. 일 실시 예에서, 상기 MUX는 외부 컴포넌트로 포함될 수도 있다.
레이어 0의 부호화부(700-0)는 예측부(720-0), 레지듀얼 처리부(730-0), 필터링부(760-0), 메모리(710-0) 및 엔트로피 인코딩부(740-0)를 포함할 수 있다.
예측부(720-0, 720-1)는 입력된 영상에 대하여 상술한 바와 같이 다양한 예측 기법을 기반으로 예측을 수행할 수 있다. 예를 들어 예측부(720-0, 720-1)는 인터 예측과 인트라 예측을 수행할 수 있다. 예측부(720-0, 720-1)는 소정의 처리 단위로 예측을 수행할 수 있다. 예측의 수행 단위는 코딩 유닛(Coding Unit: CU)일 수도 있고, 변환 유닛(Transform Unit: TU)일 수도 있다. 예측의 결과에 따라 예측된 블록(예측 샘플들 포함)이 생성될 수 있고, 이를 기반으로 레지듀얼 처리부는 레지듀얼 블록(레지듀얼 샘플들 포함)을 도출할 수 있다.
인터 예측을 통해서는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 및/또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐의 정보를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다. 인트라 예측을 통해서는 현재 픽쳐 내의 주변 샘플들를 기초로 예측을 수행하여 예측 블록을 생성할 수 있다.
인터 예측의 모드 또는 방법으로서, 상술한 다양한 예측 모드 방법 등이 사용될 수 있다. 인터 예측에서는 예측 대상인 현재 블록에 대하여 참조 픽쳐를 선택하고, 참조 픽쳐 내에서 현재 블록에 대응하는 참조 블록을 선택할 수 있다. 예측부(720-0, 720-1)는 참조 블록을 기반으로 예측된 블록을 생성할 수 있다.
또한, 예측부(720-1)는 레이어 0의 정보를 이용하여 레이어 1에 대한 예측을 수행할 수 있다. 본 개시에서는 다른 레이어의 정보를 이용하여 현재 레이어의 정보를 예측하는 방법을, 설명의 편의를 위해, 인터 레이어 예측이라고 칭한다.
다른 레이어의 정보를 이용하여 예측되는 (e.g. 인터 레이어 예측에 의해 예측되는) 현재 레이어의 정보는 텍스처, 움직임 정보, 유닛 정보, 소정의 파라미터(e.g. 필터링 파라미터 등) 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 현재 레이어에 대한 예측에 이용되는 (e.g. 인터 레이어 예측에 이용되는) 다른 레이어의 정보는 텍스처, 움직임 정보, 유닛 정보, 소정의 파라미터(e.g. 필터링 파라미터 등) 중 적어도 하나일 수 있다.
인터 레이어 예측에 있어서, 현재 블록은 현재 레이어(e.g. 레이어 1) 내 현재 픽처 내의 블록으로서, 부호화 대상 블록일 수 있다. 참조 블록은 현재 블록의 예측에 참조되는 레이어(참조 레이어, e.g. 레이어 0)에서 현재 블록이 속하는 픽처(현재 픽처)와 동일한 액세스 유닛(AU: access Unit)에 속하는 픽처(참조 픽처) 내의 블록으로서, 현재 블록에 대응하는 블록일 수 있다.
인터 레이어 예측의 일 예로서, 참조 레이어의 움직임 정보를 이용하여 현재 레이어의 움직임 정보를 예측하는 인터 레이어 움직임 예측이 있다. 인터 레이어 움직임 예측에 의하면, 참조 블록의 움직임 정보를 이용하여 현재 블록의 움직임 정보를 예측할 수 있다. 즉, 후술하는 인터 예측 모드에 따라 움직임 정보를 도출함에 있어서, 시간적 주변 블록 대신 인터 레이어 참조 블록의 움직임 정보를 기반으로 움직임 정보 후보를 도출할 수 있다.
인터 레이어 움직임 예측을 적용하는 경우에, 예측부(720-1)는 참조 레이어의 참조 블록(즉, 인터 레이어 참조 블록) 움직임 정보를 스케일링하여 이용할 수도 있다.
인터 레이어 예측의 또 다른 예로서 인터 레이어 텍스쳐 예측은 복원된 참조 블록의 텍스처를 현재 블록에 대한 예측 값으로 사용할 수 있다. 이때, 예측부(720-1)는 참조 블록의 텍스처를 업샘플링에 의해 스케일링될 수 있다. 인터 레이어 텍스쳐 예측은 인터 레이어 (복원) 샘플 예측 또는 단순히 인터 레이어 예측이라고 불릴 수 있다.
인터 레이어 예측의 또 다른 예인 인터 레이어 파라미터 예측에서는 참조 레이어의 유도된 파라미터를 현재 레이어에서 재사용하거나 참조 레이어에서 사용한 파라미터를 기반으로 현재 레이어에 대한 파라미터를 유도할 수 있다.
인터 레이어 예측의 또 다른 예인 인터 레이어 레지듀얼 예측에서는 다른 레이어의 레지듀얼 정보를 이용하여 현재 레이어의 레지듀얼을 예측하고 이를 기반으로 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다.
인터 레이어 예측의 또 다른 예인 인터 레이어 차분 예측에서는, 현재 레이어의 복원 픽쳐와 참조 레이어의 복원 픽쳐를 업샘플링 혹은 다운샘플링한 영상들 간의 차분을 이용하여 현재 블록에 대한 예측을 수행할 수 있다.
인터 레이어 예측의 또 다른 예인 인터 레이어 신택스 예측에서는 참조 레이어의 신택스 정보를 이용하여 현재 블록의 텍스처를 예측하거나 생성할 수 있다. 이때, 참조되는 참조 레이어의 신택스 정보는 인트라 예측 모드에 관한 정보, 움직임 정보를 포함할 수 있다.
상술된 인터 레이어를 이용한 여러 예측 방법은 특정 블록에 대한 예측 시 복수개가 이용될 수도 있다.
여기서는 인터 레이어 예측의 예로서, 인터 레이어 텍스처 예측, 인터 레이어 움직임 예측, 인터 레이어 유닛 정보 예측, 인터 레이어 파라미터 예측, 인터 레이어 레지듀얼 예측, 인터 레이어 차분 예측, 인터 레이어 신택스 예측 등을 설명하였으나, 본 발명에서 적용할 수 있는 인터 레이어 예측은 이에 한정되지 않는다.
예컨대, 인터 레이어 예측을 현재 레이어에 대한 인터 예측의 확장으로서 적용할 수도 있다. 즉, 참조 레이어로부터 유도된 참조 픽처를 현재 블록의 인터 예측에 참조 가능한 참조 픽처들에 포함시켜서, 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수도 있다.
이 경우, 인터 레이어 참조 픽처는 현재 블록에 대한 참조 픽처 리스트에 포함될 수 있다. 예측부(720-1)는 인터 레이어 참조 픽처를 이용하여 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다.
여기서, 인터 레이어 참조 픽처는 참조 레이어의 복원된 픽처를 현재 레이어에 대응하도록 샘플링하여 구성된 참조 픽처일 수 있다. 따라서, 참조 레이어의 복원된 픽처가 현재 레이어의 픽처에 대응하는 경우에는, 샘플링 없이 참조 레이어의 복원된 픽처를 인터 레이어 참조 픽처로 이용할 수 있다. 예컨대, 참조 레이어의 복원된 픽처와 현재 레이어의 복원된 픽처에서 샘플들의 폭과 높이가 동일하고, 참조 레이어의 픽처에서 좌상단, 우상단, 좌하단, 우하단과 현재 레이어의 픽처에서 좌상단, 우상단, 좌하단, 우하단 사이의 오프셋이 0이라면, 참조 레이어의 복원된 픽처를 다시 샘플링하지 않고, 현재 레이어의 인터 레이어 참조 픽처로 사용할 수도 있다.
또한, 인터 레이어 참조 픽처가 유도되는 참조 레이어의 복원 픽처는 부호화 대상인 현재 픽처와 동일한 AU에 속하는 픽처일 수 있다.
인터 레이어 참조 픽처를 참조 픽처 리스트에 포함하여, 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행하는 경우에, 인터 레이어 참조 픽처의 참조 픽처 리스트 내 위치는 참조 픽처 리스트 L0와 L1에서 상이할 수 있다. 예컨대, 참조 픽처 리스트 L0에서는 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처들 다음에 인터 레이어 참조 픽처가 위치할 수 있고, 참조 픽처 리스트 L1에서는 참조 픽처 리스트의 마지막에 인터 레이어 참조 픽처가 위치할 수도 있다.
여기서, 참조 픽처 리스트 L0는 P 슬라이스의 인터 예측에 사용되는 참조 픽처 리스트 또는 B 슬라이스의 인터 예측에서 첫 번째 참조 픽처 리스트로 사용되는 참조 픽처 리스트이다. 참조 픽처 리스트 L1은 B 슬라이스의 인터 예측에 사용되는 두 번째 참조 픽처 리스트이다.
따라서, 참조 픽처 리스트 L0는 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처(들), 인터 레이어 참조 픽처, 현재 픽처 이후의 단기 참조 픽처(들), 장기 참조 픽처의 순서로 구성될 수 있다. 참조 픽처 리스트 L1은 현재 픽처 이후의 단기 참조 픽처(들), 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처(들), 장기 참조 픽처, 인터 레이어 참조 픽처의 순서로 구성될 수 있다.
이때, P 슬라이스(predictive slice)는 인트라 예측이 수행되거나 예측 블록 당 최대 1개의 움직임 벡터 및 참조 픽처 인덱스를 이용하여 인터 예측이 수행되는 슬라이스이다. B 슬라이스(bi-predictive slice)는 인트라 예측이 수행되거나 예측 블록 당 최대 두 개의 움직임 벡터와 참조 픽처 인덱스를 이용하여 예측이 수행되는 슬라이스이다. 이와 관련하여, I 슬라이스(intra slice)는 인트라 예측만이 적용된 슬라이스이다.
또한, 인터 레이어 참조 픽처를 포함하는 참조 픽처 리스트를 기반으로 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행하는 경우에, 참조 픽처 리스트는 복수의 레이어에서 유도된 복수의 인터 레이어 참조 픽처를 포함할 수 있다.
복수의 인터 레이어 참조 픽처를 포함하는 경우에, 인터 레이어 참조 픽처들은 참조 픽처 리스트 L0과 L1에서 교차 배치될 수도 있다. 예컨대, 두 개의 인터 레이어 참조 픽처(Inter-layer reference picture), 인터 레이어 참조 픽처 ILRPi와 인터 레이어 참조 픽처 ILRPj가 현재 블록의 인터 예측에 사용되는 참조 픽처 리스트에 포함되는 경우를 가정하자. 이 경우, 참조 픽처 리스트 L0에서 ILRPi는 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처들 다음에 위치하고, ILRPj는 리스트의 마지막에 위치할 수 있다. 또한, 참조 픽처 리스트 L1에서 ILRPi는 리스트의 마지막에 위치하고, ILRPj는 현재 픽처 이후의 단기 참조 픽처들 다음에 위치할 수 있다.
이 경우, 참조 픽처 리스트 L0은 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처(들), 인터 레이어 참조 픽처 ILRPi, 현재 픽처 이후의 단기 참조 픽처(들), 장기 참조 픽처, 인터 레이어 참조 픽처 ILRPj의 순서로 구성될 수 있다. 참조 픽처 리스트 L1은 현재 픽처 이후의 단기 참조 픽처(들), 인터 레이어 참조 픽처 ILRPj, 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처(들), 장기 참조 픽처, 인터 레이어 참조 픽처 ILRPi의 순서로 구성될 수 있다.
또한, 두 인터 레이어 참조 픽처들 중 하나는 해상도에 관한 스케일러블 레이어로부터 유도한 인터 레이어 참조 픽처이고, 다른 하나는 다른 뷰를 제공하는 레이어로부터 유도한 인터 레이어 참조 픽처일 수도 있다. 이 경우, 예컨대, ILRPi가 다른 해상도를 제공하는 레이어로부터 유도한 인터 레이어 참조 픽처이고, ILRPj가 다른 뷰를 제공하는 레이어로부터 유도한 인터 레이어 참조 픽처라면, 뷰(view)를 제외한 스케일러빌러티만을 지원하는 스케일러블 비디오 코딩의 경우 참조 픽처 리스트 L0은 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처(들), 인터 레이어 참조 픽처 ILRPi, 현재 픽처 이후의 단기 참조 픽처(들), 장기 참조 픽처의 순서로 구성될 수 있고, 참조 픽처 리스트 L1은 현재 픽처 이후의 단기 참조 픽처(들), 현재 픽처 이전의 단기 참조 픽처(들), 장기 참조 픽처, 인터 레이어 참조 픽처 ILRPi의 순서로 구성될 수 있다.
한편, 인터 레이어 예측에서 인터 레이어 참조 픽처의 정보는 샘플 값만 이용될 수도 있고, 움직임 정보(움직임 벡터)만 이용될 수도 있으며, 샘플 값과 움직임 정보가 모두 이용될 수도 있다. 예측부(720-1)는 참조 픽처 인덱스가 인터 레이어 참조 픽처를 지시하는 경우에, 부호화 장치로부터 수신한 정보에 따라서 인터 레이어 참조 픽처의 샘플 값만 이용하거나, 인터 레이어 참조 픽처의 움직임 정보(움직임 벡터)만 이용하거나, 인터 레이어 참조 픽처의 샘플 값과 움직임 정보를 모두 이용할 수 있다.
인터 레이어 참조 픽처의 샘플 값만을 이용하는 경우에, 예측부(720-1)는 인터 레이어 참조 픽처에서 움직임 벡터가 특정하는 블록의 샘플들을 현재 블록의 예측 샘플로서 유도할 수 있다. 뷰(view)를 고려하지 않는 스케일러블 비디오 코딩의 경우에, 인터 레이어 참조 픽처를 이용하는 인터 예측(인터 레이어 예측)에서의 움직임 벡터는 고정된 값(예컨대, 0)으로 설정될 수 있다.
인터 레이어 참조 픽처의 움직임 정보만을 이용하는 경우에, 예측부(720-1)는 인터 레이어 참조 픽처에서 특정되는 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터를 유도하기 위한 움직임 벡터 예측자로 사용할 수 있다. 또한, 예측부(720-1)는 인터 레이어 참조 픽처에서 특정되는 움직임 벡터를 현재 블록의 움직임 벡터로 이용할 수도 있다.
인터 레이어 참조 픽처의 샘플과 움직임 정보를 모두 이용하는 경우에, 예측부(720-1)는 인터 레이어 참조 픽처에서 현재 블록에 대응하는 영역의 샘플과 인터 레이어 참조 픽처에서 특정되는 움직임 정보(움직임 벡터)를 현재 블록의 예측에 이용할 수 있다.
부호화 장치는 인터 레이어 예측이 적용되는 경우에, 참조 픽처 리스트에서 인터 레이어 참조 픽처를 지시하는 참조 인덱스를 복호화 장치로 전송할 수 있으며, 인터 레이어 참조 픽처로부터 어떤 정보(샘플 정보, 움직임 정보 또는 샘플 정보와 움직임 정보)를 이용할 것인지를 특정하는 정보, 즉 두 레이어 사이에서 인터 레이어 예측에 관한 디펜던시(의존성, dependency)의 타입(dependency type)을 특정하는 정보도 복호화 장치로 전송할 수 있다.
도 8은 본 개시의 실시예(들)이 적용될 수 있고, 멀티 레이어 기반 비디오/영상 신호의 복호화가 수행되는 복호화 장치의 개략적인 블록도를 나타낸다. 도 8의 복호화 장치는 상기 도 3의 복호화 장치를 포함할 수 있다. 도 8에서 도시된 재정렬부는 생략되거나 역양자화부에 포함될 수 있다. 본 도면에 대한 설명에서는 멀티 레이어 기반 예측에 관하여 중점적으로 설명한다. 그 외는 상기 도 3에서 설명된 복호화 장치에 대한 설명된 내용이 포함할 수 있다.
도 8의 예에서는, 설명의 편의를 위해 두 개의 레이어로 구성된 멀티 레이어 구조를 예로서 설명한다. 하지만, 본 개시의 실시예들은 이에 한정되지 않으며, 본 개시의 실시예가 적용되는 멀티 레이어 구조는 둘 이상의 레이어를 포함할 수 있음에 유의한다.
도 8을 참조하면, 복호화 장치(800)는 레이어 1에 대한 복호화부(800-1)와 레이어 0에 대한 복호화부(800-0)를 포함할 수 있다. 레이어 1의 복호화부(800-1)는 엔트로피 디코딩부(810-1), 레지듀얼 처리부(820-1), 예측부(830-1), 가산기(840-1), 필터링부(850-1), 메모리(860-1)를 포함할 수 있다. 레이어 0의 복호화부(800-0)는 엔트로피 디코딩부(810-0), 레지듀얼 처리부(820-0), 예측부(830-0), 가산기(840-0), 필터링부(850-0), 메모리(860-0)를 포함할 수 있다.
부호화 장치로부터 영상 정보를 포함하는 비트스트림이 전송되면, DEMUX(805)는 레이어별로 정보를 디멀티플렉싱하여 각 레이어별 복호화 장치로 전달할 수 있다.
엔트로피 디코딩부(810-1, 810-0)는 부호화 장치에서 사용한 코딩 방식에 대응하여 복호화를 수행할 수 있다. 예컨대, 부호화 장치에서 CABAC이 사용된 경우에, 엔트로피 복호화부(810-1, 810-0)도 CABAC을 이용하여 엔트로피 복호화를 수행할 수 있다.
현재 블록에 대한 예측 모드가 인트라 예측(intra prediction) 모드인 경우에, 예측부(830-1, 830-0)는 현재 픽쳐 내의 주변 복원 샘플들을 기초로 현재 블록에 대한 인트라 예측을 수행할 수 있다.
현재 블록에 대한 예측 모드가 인터 예측(inter prediction) 모드인 경우에, 예측부(830-1, 830-0)는 현재 픽쳐의 이전 픽쳐 또는 이후 픽쳐 중 적어도 하나의 픽쳐에 포함된 정보를 기초로 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다. 인터 예측에 필요한 움직임 정보의 일부 또는 전부는 부호화 장치로부터 수신한 정보를 확인하고, 이에 대응하여 유도될 수 있다.
인터 예측의 모드로서 스킵 모드가 적용되는 경우에는 부호화 장치로부터 레지듀얼이 전송되지 않으며 예측 블록을 복원 블록으로 할 수 있다.
한편, 레이어 1의 예측부(830-1)는 레이어 1 내의 정보만을 이용하여 인터 예측 또는 인트라 예측을 수행할 수도 있고, 다른 레이어(레이어 0)의 정보를 이용하여 인터 레이어 예측을 수행할 수도 있다.
다른 레이어의 정보를 이용하여 예측되는 (e.g. 인터 레이어 예측에 의해 예측되는) 현재 레이어의 정보로는 텍스처, 움직임 정보, 유닛 정보, 소정의 파라미터(e.g. 필터링 파라미터 등) 중 적어도 하나일 수 있다.
또한, 현재 레이어에 대한 예측에 이용되는 (e.g. 인터 레이어 예측에 이용되는) 다른 레이어의 정보로는 텍스처, 움직임 정보, 유닛 정보, 소정의 파라미터(e.g. 필터링 파라미터 등) 중 적어도 하나일 수 있다.
인터 레이어 예측에 있어서, 현재 블록은 현재 레이어(e.g. 레이어 1) 내 현재 픽처 내의 블록으로서, 복호화 대상 블록일 수 있다. 참조 블록은 현재 블록의 예측에 참조되는 레이어(참조 레이어, e.g. 레이어 0)에서 현재 블록이 속하는 픽처(현재 픽처)와 동일한 액세스 유닛(AU: access Unit)에 속하는 픽처(참조 픽처) 내의 블록으로서, 현재 블록에 대응하는 블록일 수 있다.
멀티 레이어 복호화 장치(800)는 앞서 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서 설명한 바와 같이 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. 예를들어, 멀티 레이어 복호화 장치(800)는 앞서 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서 설명한 바와 같이 인터 레이어 텍스처 예측, 인터 레이어 움직임 예측, 인터 레이어 유닛 정보 예측, 인터 레이어 파라미터 예측, 인터 레이어 레지듀얼 예측, 인터 레이어 차분 예측, 인터 레이어 신택스 예측 등을 수행할 수 있으며, 본 개시에서 적용할 수 있는 인터 레이어 예측은 이에 한정되지 않는다.
예측부(830-1)는 부호화 장치로부터 수신한 참조 픽처 인덱스 혹은 주변 블록으로부터 유도한 참조 픽처 인덱스가 참조 픽처 리스트 내에서 인터 레이어 참조 픽처를 지시하는 경우에, 인터 레이어 참조 픽처를 이용한 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. 예컨대, 예측부(830-1)는 참조 픽처 인덱스가 인터 레이어 참조 픽처를 지시하는 경우에, 인터 레이어 참조 픽처에서 움직임 벡터에 의해 특정되는 영역의 샘플 값을 현재 블록에 대한 예측 블록으로 유도할 수 있다.
이 경우, 인터 레이어 참조 픽처는 현재 블록에 대한 참조 픽처 리스트에 포함될 수 있다. 예측부(830-1)는 인터 레이어 참조 픽처를 이용하여 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행할 수 있다.
여기서, 앞서 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서 설명한 바와 같이, 멀티 레이어 복호화 장치(800)의 동작에 있어서 인터 레이어 참조 픽처는 참조 레이어의 복원된 픽처를 현재 레이어에 대응하도록 샘플링하여 구성된 참조 픽처일 수 있다. 참조 레이어의 복원된 픽처가 현재 레이어의 픽처에 대응하는 경우에 대한 처리도 부호화 과정에서와 동일하게 처리될 수 있다.
또한, 앞서 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서 설명한 바와 같이, 멀티 레이어 복호화 장치(800)의 동작에 있어서, 인터 레이어 참조 픽처가 유도되는 참조 레이어의 복원 픽처는 부호화 대상인 현재 픽처와 동일한 AU에 속하는 픽처일 수 있다.
또한, 앞서 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서 설명한 바와 같이, 멀티 레이어 복호화 장치(800)의 동작에 있어서, 인터 레이어 참조 픽처를 참조 픽처 리스트에 포함하여, 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행하는 경우에, 인터 레이어 참조 픽처의 참조 픽처 리스트 내 위치는 참조 픽처 리스트 L0과 L1에서 상이할 수 있다.
또한, 앞서 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서 설명한 바와 같이, 멀티 레이어 복호화 장치(800)의 동작에 있어서, 인터 레이어 참조 픽처를 포함하는 참조 픽처 리스트를 기반으로 현재 블록에 대한 인터 예측을 수행하는 경우에, 참조 픽처 리스트는 복수의 레이어에서 유도된 복수의 인터 레이어 참조 픽처를 포함할 수 있으며, 인터 레이어 참조 픽처들의 배치 또한 앞서 부호화 과정에서 설명한 바와 대응되도록 수행될 수 있다.
또한, 앞서 멀티 레이어 부호화 장치(700)에서 설명한 바와 같이, 멀티 레이어 복호화 장치(800)의 동작에 있어서, 인터 레이어 참조 픽처의 정보는 샘플 값만 이용될 수도 있고, 움직임 정보(움직임 벡터)만 이용될 수도 있으며, 샘플 값과 움직임 정보가 모두 이용될 수도 있다.
멀티 레이어 복호화 장치(800)는 참조 픽처 리스트에서 인터 레이어 참조 픽처를 지시하는 참조 인덱스를 멀티 레이어 부호화 장치(700)로부터 수신하고, 이를 기반으로 인터 레이어 예측을 수행할 수 있다. 또한, 멀티 레이어 복호화 장치(800)는 인터 레이어 참조 픽처로부터 어떤 정보(샘플 정보, 움직임 정보, 샘플 정보와 움직임 정보)를 이용할 것인지를 지시하는 정보, 즉 두 레이어 사이에서 인터 레이어 예측에 관한 디펜던시(의존성, dependency)의 타입(dependency type)을 특정하는 정보도 멀티 레이어 부호화 장치(700)로부터 수신할 수 있다.
움직임 정보 도출
일 실시 예에 따른 부호화 장치와 복호화 장치는 현재 블록의 움직임 정보를 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 부호화 장치는 움직임 추정(motion estimation) 절차를 통하여 현재 블록에 대한 최적의 움직임 정보를 도출할 수 있다. 예를 들어, 부호화 장치는 현재 블록에 대한 원본 픽처 내 원본 블록을 이용하여 상관성이 높은 유사한 참조 블록을 참조 픽처 내의 정해진 탐색 범위 내에서 분수 픽셀 단위로 탐색할 수 있고, 이를 통하여 움직임 정보를 도출할 수 있다.
일 실시 예에서, 블록의 유사성은 위상(phase) 기반 샘플 값들의 차를 기반으로 도출할 수 있다. 예를 들어, 블록의 유사성은 현재 블록(or 현재 블록의 템플릿)과 참조 블록(or 참조 블록의 템플릿) 간 SAD(Sum of Absolute Difference)를 기반으로 계산될 수 있다. 이 경우 탐색 영역 내 SAD가 가장 작은 참조 블록을 기반으로 움직임 정보를 도출할 수 있다. 도출된 움직임 정보는 인터 예측 모드 기반으로 여러 방법에 따라 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.
일 실시 예에서, 머지 모드(merge mode)가 적용되는 경우, 현재 예측 블록의 움직임 정보가 직접적으로 전송되지 않고, 주변 예측 블록의 움직임 정보를 이용하여 상기 현재 예측 블록의 움직임 정보를 유도하게 된다. 따라서, 머지 모드를 이용하였음을 알려주는 플래그 정보 및 주변의 어떤 예측 블록을 이용하였는지를 알려주는 머지 인덱스를 전송함으로써 현재 예측 블록의 움직임 정보를 지시할 수 있다. 상기 머지 모드는 정규 머지 모드(regular merge mode)라고 불릴 수 있다. 예를 들어, 상기 머지 모드는 신택스 요소 regular_merge_flag의 값이 1인 경우에 적용될 수 있다.
부호화 장치는 머지 모드를 수행하기 위해서 현재 예측 블록의 움직임 정보를 유도하기 위해 이용되는 머지 후보 블록(merge candidate block)을 서치하여야 한다. 예를 들어, 상기 머지 후보 블록은 최대 5개까지 이용될 수 있으나, 본 개시의 실시예(들)은 이에 한정되지 않는다. 그리고, 상기 머지 후보 블록의 최대 개수는 슬라이스 헤더 또는 타일 그룹 헤더에서 전송될 수 있으며, 본 개시의 실시예(들)은 이에 한정되지 않는다. 상기 머지 후보 블록들을 찾은 후, 부호화 장치는 머지 후보 리스트를 생성할 수 있고, 이들 중 가장 작은 비용을 갖는 머지 후보 블록을 최종 머지 후보 블록으로 선택할 수 있다.
본 개시는 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 머지 후보 블록에 대한 다양한 실시예를 제공한다. 상기 머지 후보 리스트는 예를 들어 5개의 머지 후보 블록을 이용할 수 있다. 예를 들어, 4개의 공간적 머지 후보(spatial merge candidate)와 1개의 시간적 머지 후보(temporal merge candidate)를 이용할 수 있다. 구체적 예로, 공간적 머지 후보의 경우 도 9에 도시된 블록들을 공간적 머지 후보로 이용할 수 있다. 이하, 공간적 머지 후보 또는 공간적 MVP(motion vector predictor) 후보는 SMVP(spatial motion vector predictor)로 불릴 수 있고, 시간적 머지 후보 또는 시간적 MVP 후보는 TMVP(temporal motion vector predictor)로 불릴 수 있다.
일 실시 예에서 현재 블록에 대한 머지 후보 리스트는 도 10에 도시된 머지 후보 리스트 구성 절차를 기반으로 구성될 수 있다.
코딩 장치(부호화 장치/복호화 장치)는 현재 블록의 공간적 주변 블록들을 탐색하여 도출된 공간적 머지 후보들을 머지 후보 리스트에 삽입할 수 있다(S1010). 예를 들어, 상기 공간적 주변 블록들은 상기 현재 블록(910)의 좌하측 코너 주변 블록(920), 좌측 주변 블록(930), 우상측 코너 주변 블록(940), 상측 주변 블록(950), 좌상측 코너 주변 블록(960)들을 포함할 수 있다. 다만, 이는 예시로서 상술한 공간적 주변 블록들 이외에도 우측 주변 블록, 하측 주변 블록, 우하측 주변 블록 등 추가적인 주변 블록들이 더 상기 공간적 주변 블록들로 사용될 수 있다.
코딩 장치는 상기 공간적 주변 블록들을 우선순위를 기반으로 탐색하여 가용한 블록들을 검출하고, 검출된 블록들의 움직임 정보를 상기 공간적 머지 후보들로 도출할 수 있다. 예를 들어, 인코더 및 디코더는 도 9에 도시된 5개의 블록들을 A1, B1, B0, A0, B2의 순서대로 탐색하여, 가용한 후보들을 순차적으로 인덱싱하여 머지 후보 리스트로 구성할 수 있다.
코딩 장치는 상기 현재 블록의 시간적 주변 블록을 탐색하여 도출된 시간적 머지 후보를 상기 머지 후보 리스트에 삽입할 수 있다(S1020). 상기 시간적 주변 블록은 상기 현재 블록이 위치하는 현재 픽처와 다른 픽처인 참조 픽처 상에 위치할 수 있다. 상기 시간적 주변 블록이 위치하는 참조 픽처는 콜로케이티드(co-located) 픽처 또는 콜 픽쳐(col picture)라고 불릴 수 있다. 상기 시간적 주변 블록은 상기 콜 픽처 상에서의 상기 현재 블록에 대한 콜로케이티드 블록(co-located block)의 우하측 코너 주변 블록 및 우하측 센터 블록의 순서로 탐색될 수 있다. 한편, 움직임 데이터 압축(motion data compression)이 적용되는 경우, 상기 콜 픽처에 일정 저장 단위마다 특정 움직임 정보를 대표 움직임 정보로 저장할 수 있다. 이 경우 상기 일정 저장 단위 내의 모든 블록에 대한 움직임 정보를 저장할 필요가 없으며 이를 통하여 움직임 데이터 압축 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 일정 저장 단위는 예를 들어 16x16 샘플 단위, 또는 8x8 샘플 단위 등으로 미리 정해질 수도 있고, 또는 인코더에서 디코더로 상기 일정 저장 단위에 대한 사이즈 정보가 시그널링될 수도 있다. 상기 움직임 데이터 압축이 적용되는 경우 상기 시간적 주변 블록의 움직임 정보는 상기 시간적 주변 블록이 위치하는 상기 일정 저장 단위의 대표 움직임 정보로 대체될 수 있다. 즉, 이 경우 구현 측면에서 보면, 상기 시간적 주변 블록의 좌표에 위치하는 예측 블록이 아닌, 상기 시간적 주변 블록의 좌표(좌상단 샘플 포지션)를 기반으로 일정 값만큼 산술적 오른쪽 쉬프트 후 산술적 왼쪽 쉬프트 한 위치를 커버하는 예측 블록의 움직임 정보를 기반으로 상기 시간적 머지 후보가 도출될 수 있다. 예를 들어, 상기 일정 저장 단위가 2nx2n 샘플 단위인 경우, 상기 시간적 주변 블록의 좌표가 (xTnb, yTnb)라 하면, 수정된 위치인 ((xTnb>>n)<<n), (yTnb>>n)<<n))에 위치하는 예측 블록의 움직임 정보가 상기 시간적 머지 후보를 위하여 사용될 수 있다. 구체적으로 예를 들어, 상기 일정 저장 단위가 16x16 샘플 단위인 경우, 상기 시간적 주변 블록의 좌표가 (xTnb, yTnb)라 하면, 수정된 위치인 ((xTnb>>4)<<4), (yTnb>>4)<<4))에 위치하는 예측 블록의 움직임 정보가 상기 시간적 머지 후보를 위하여 사용될 수 있다. 또는 예를 들어, 상기 일정 저장 단위가 8x8 샘플 단위인 경우, 상기 시간적 주변 블록의 좌표가 (xTnb, yTnb)라 하면, 수정된 위치인 ((xTnb>>3)<<3), (yTnb>>3)<<3))에 위치하는 예측 블록의 움직임 정보가 상기 시간적 머지 후보를 위하여 사용될 수 있다.
코딩 장치는 현재 머지 후보들의 개수가 최대 머지 후보들의 개수보다 작은지 여부를 확인할 수 있다(S1030). 상기 최대 머지 후보들의 개수는 미리 정의되거나 인코더에서 디코더로 시그널링될 수 있다. 예를 들어, 부호화 장치는 상기 최대 머지 후보들의 개수에 관한 정보를 생성하고, 인코딩하여 비트스트림 형태로 상기 복호화 장치로 전달할 수 있다. 상기 최대 머지 후보들의 개수가 다 채워지면 이후의 후보 추가 과정은 진행하지 않을 수 있다.
상기 확인 결과 상기 현재 머지 후보들의 개수가 상기 최대 머지 후보들의 개수보다 작은 경우, 코딩 장치는 추가 머지 후보를 상기 머지 후보 리스트에 삽입할 수 있다(S1040). 상기 추가 머지 후보는 HMVP(history based merge candidate(s)), 쌍방향 평균 머지 후보(pair-wise average merge candidate(s)), ATMVP, 연합 양 예측(combined bi-predictive) 머지 후보 (현재 슬라이스/타일 그룹의 슬라이스/타일 그룹 타입이 B 타입인 경우) 및/또는 영벡터 머지 후보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 확인 결과 상기 현재 머지 후보들의 개수가 상기 최대 머지 후보들의 개수보다 작지 않은 경우, 코딩 장치는 상기 머지 후보 리스트의 구성을 종료할 수 있다. 이 경우 부호화 장치는 RD(rate-distortion) 코스트 기반으로 상기 머지 후보 리스트를 구성하는 머지 후보들 중 최적의 머지 후보를 선택할 수 있으며, 상기 선택된 머지 후보를 가리키는 선택 정보(ex. merge index)를 복호화 장치로 시그널링할 수 있다. 복호화 장치는 상기 머지 후보 리스트 및 상기 선택 정보를 기반으로 상기 최적의 머지 후보를 선택할 수 있다.
상기 선택된 머지 후보의 움직임 정보가 상기 현재 블록의 움직임 정보로 사용될 수 있으며, 상기 현재 블록의 움직임 정보를 기반으로 상기 현재 블록의 예측 샘플들을 도출할 수 있음은 상술한 바와 같다. 부호화 장치는 상기 예측 샘플들을 기반으로 상기 현재 블록의 레지듀얼 샘플들을 도출할 수 있으며, 상기 레지듀얼 샘플들에 관한 레지듀얼 정보를 복호화 장치로 시그널링할 수 있다. 복호화 장치는 상기 레지듀얼 정보를 기반으로 도출된 레지듀얼 샘플들 및 상기 예측 샘플들을 기반으로 복원 샘플들을 생성하고, 이를 기반으로 복원 픽처를 생성할 수 있음은 상술한 바와 같다.
스킵 모드(skip mode)가 적용되는 경우, 앞에서 머지 모드가 적용되는 경우와 동일한 방법으로 상기 현재 블록의 움직임 정보를 도출할 수 있다. 다만, 스킵 모드가 적용되는 경우 해당 블록에 대한 레지듀얼 신호가 생략되며 따라서 예측 샘플들이 바로 복원 샘플들로 이용될 수 있다. 상기 스킵 모드는 예를 들어 cu_skip_flag의 값이 1인 경우에 적용될 수 있다.
TMVP(temporal motion vector predictor)의 유도
시간적 후보자의 유도 방법에 대하여 보다 상세히 설명한다. 여기서 시간적 후보자(temporal candidate)는 상술한 시간적 머지 후보(temporal merge candidate)를 나타낼 수 있다. 또한, 시간적 후보자에 포함되는 움직임 벡터는 시간적 움직임 벡터 예측 후보자(temporal MVP candidator)에 대응될 수도 있다.
시간적 후보자의 유도 단계에서, 오직 하나의 시간적 후보자만이 후보자 리스트에 포함될 수 있다. 특히, 본 시간적 머지 후보자의 유도에 있어서, 스케일된 움직임 벡터가 colPic으로 참조 가능한 콜로케이티드 참조 픽쳐에 속한 콜로케이티드 CU에 기반하여 유도될 수 있다. 콜로케이티드 CU를 유도하기 위하여 사용되는 참조 픽쳐 리스트는 슬라이스 헤더를 통해 명시적으로 시그널링될 수도 있다.
시간적 머지 후보를 위한 스케일된 움직임 벡터가 도 11에서 점선으로 표현되어 있다. 스케일된 움직임 벡터는 콜로케이티드 CU의 움직임 벡터를 POC 차분인 tb와 td를 이용하여 스케일 될 수 있다. 여기서 tb는 현재 픽쳐의 참조 픽쳐와 현재 픽쳐간의 POC 차분으로 정의될 수 있다. 그리고 td는 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐와 콜로케이티드 픽쳐간의 POC 차분으로 정의될 수 있다. 시간적 머지 후보의 참조 픽쳐 인덱스는 0으로 설정될 수 있다. 시간적 후보자의 위치는 도 12에 도시된 바와 같이 후보자 C0 및 C1 중 어느 하나로 선택될 수 있다. C0위치의 CU가 가용하지 않거나, 인트라 부호화 되어 있거나, 현재 CTU행의 외부에 위치한 경우, C1위치가 사용될 수 있다. 그렇지 않으면, C0 위치가 시간적 머지 후보를 유도하기 위하여 사용될 수 있다.
MMVD(Merge mode with MVD)
현재 CU의 예측 샘플 생성을 위하여 내재적으로 유도되는 움직임 정보가 직접적으로 사용되는 머지 모드외에도, MMVD(merge mode with motion vector differences)가 활용될 수 있다. 유사한 움직임 정보 유도 방법들이 스킵 모드와 머지 모드에 사용될 수 있기에, 스킵 모드에도 MMVD가 적용될 수 있다. 해당 CU에 MMVD 모드가 사용되는지 여부를 나타내기 위하여, 스킵 플래그와 머지 플래그의 시그널링 직후에 MMVD 플래그(e.g. mmvd_flag)가 시그널링될 수 있다.
MMVD에서, 머지 후보가 선택된 이후에, 시그널링된 MVD 정보를 이용하여 이하의 처리가 수행될 수 있다. 예를들어, MMVD가 현재 블록에 적용되는 경우(e.g., mmvd_flag의 값이 1인 경우), MMVD에 대한 추가 정보가 시그널될 수 있다. 추가 정보는 머지 후보 리스트에서의 첫번째 후보(e.g. 0) 또는 두번째 후보(e.g. 1)가 MVD에 대하여 사용되는지를 나타내는 머지 후보 플래그(e.g., mmvd_cand_flag), 움직임 규모를 나타내는 디스턴스 인덱스(e.g. mmvd_distance_idx), 및 움직임 방향을 나타내는 디렉션 인덱스(e.g. mmvd_direction_idx)를 포함할 수 있다.
MMVD 모드에서, 머지 리스트에서의 후보자들 중에서 처음으로 나타나는 두 후보자들 중 하나가 움직임 벡터의 기저값으로 사용되도록 선택될 수 있다. 그중 어느 하나가 사용되는지를 나타내기 위하여 mmvd_cand_flag가 시그널링될 수 있다.
mmvd_distance_idx는 움직임 규모 정보를 명세하며, 시작 지점으로부터의 미리 정의된 오프셋을 나타낼 수 있다. 도 13에 도시된 바와 같이, 오프셋은 시작 움직임 벡터의 수평 성분 또는 수직 성분에 가산될 수 있다.
일 실시 예에서, mmvd_distance_idx와 미리 정의된 오프셋과의 관계는 도 14의 표와 같이 정의될 수 있다. 여기서, slice_fpel_mmvd_enabled_flag의 값 1은 현재 슬라이스에서의 MMVD는 정수 샘플 정밀도를 사용함을 나타내고, 값 0은 분수 샘플 정밀도를 사용함을 나타낼 수 있다.
mmvd_direction_idx는 시작 지점에 관련하여 MVD의 방향을 나타낼 수 있다. mmvd_direction_idx는 도 15에 도시된 바와 같이 네가지 방향성을 나타낼 수 있다. MVD의 부호가 나타내는 바는 시작 움직임 벡터의 정보에 따라 달라질 수 있다.
시작 움직임 벡터가 예측되지 않은 움직임 벡터이거나, 두개의 리스트가 현재 픽쳐의 동일 측면을 지시하는 양 예측 움직임 벡터인 경우(e.g. 현재 픽쳐의 POC 보다 두개 픽쳐의 POC들이 모두 크거나, 모두 작은 경우), 도 15의 표에서 부호는 시작 움직임 벡터에 더해지는 MV 오프셋의 부호일 수 있다. 시작 움직임 벡터가 현재 픽쳐의 서로 다른 측면을 나타내는 두개의 움직임 벡터들을 가진 양 예측 움직임 벡터인 경우(하나의 참조 픽쳐의 POC는 현재 픽쳐의 POC 보다 크고, 다른 하나의 참조 픽쳐의 POC는 현재 픽쳐의 POC 보다 작음), 도 15의 표에서의 부호는 시작 MV의 리스트 0 MV 성분에 가산되는 MV 오프셋의 부호와, 리스트 1 MV를 위한 반대 값을 가지는 부호를 나타낼 수 있다.
일 실시 예에서, 머지 MV에 가산되는 MVD 오프셋 MmvdOffset[ x0 ][ y0 ]는 아래의 수학식과 같이 유도될 수 있다.
[수학식 1]
MmvdOffset[ x0 ][ y0 ][ 0 ] = ( MmvdDistance[ x0 ][ y0 ] << 2 ) * MmvdSign[ x0 ][ y0 ][0]
MmvdOffset[ x0 ][ y0 ][ 1 ] = ( MmvdDistance[ x0 ][ y0 ] << 2 ) * MmvdSign[ x0 ][ y0 ][1]
인터레이어 참조 픽쳐에서의 TMVP 예측 문제
이하 인터 레이어 예측이 수행되는 실시예에서의 TMVP와 MMVD의 수행 방법에 대하여 설명한다. 이하의 실시 예에서, 시간적 후보는 앞서 설명된 머지 모드를 위한 TMVP 뿐만 아니라, 인터 모드(MVP) 및 서브 블록 기반 움직임 벡터 예측에서의 TMVP를 포괄하며, 콜로케이티드 픽쳐 및 colMV의 유도 과정에 있어 인터 레이어 예측의 특성을 고려하여 결정될 수 있다. 그 후, 인터 레이어 예측의 특성을 고려하여 MMVD의 오프셋을 유도하는 방법을 설명한다.
본 개시에서 시간적 움직임 정보 후보(e.g., 시간적 후보, 시간적 머지 후보, 시간적 mvp 후보 등)는 TMVP(temporal motion vector predictor)로 불릴 수 있다. 상기 TMVP는 colMV (collocated MV)라고 불릴 수 있다.
일 예로, 상기 TMVP는 동일 레이어 내 현재 픽처의 POC와 다른 POC를 갖는 참조 픽처(e.g. 콜로케이티드 픽쳐, Colpic)의 콜 블록(colCb)로부터 도출될 수 있다. 다른 예로, 인터 레이어 예측이 적용되는 경우 상기 TMVP는 인터 레이어 참조 픽처 내의 콜 블록으로부터 도출될 수 있다. 이 경우 상기 인터 레이어 참조 픽처는 상기 현재 블록이 위치하는 현재 레이어가 아닌 다른 레이어(참조 레이어)에 위치할 수 있다. 상기 인터 레이어 참조 픽처는 상기 현재 픽처의 POC와 동일한 POC를 가질 수 있다.
본 개시에서 인터 레이어 예측에서 사용되는 TMVP/colMV는 인터 레이어 (움직임 정보) 후보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 TMVP/colMV는 인터 레이어 참조 픽처로부터 도출될 수 있으며, 상술한 머지, MMVD, MVP, 서브블록 머지 등에 관한 움직임 정보 후보 리스트의 후보로 포함될 수 있다. 예를 들어, 상기 인터 레이어 예측이 적용되는 경우, 상기 인터 레이어 후보는 상기 움직임 정보 후보 리스트에 추가적으로 삽입될 수 있고, 또는 다른 예로 상기 동일 레이어 내 내 현재 픽처의 POC와 다른 POC를 갖는 참조 픽처로부터 도출되는 TMVP 대신 상기 인터 레이어 후보가 상기 움직임 정보 후보 리스트에 포함될 수 있다.
도 16은 TMVP의 colMV유도과정의 일부를 나타낸다. 도 16은 LongTermRefPic() 함수를 이용하여, colMV의 유도가 가용한지 여부를 결정하는 알고리즘을 도시한다.
도 16의 예에서, LongTermRefPic(aPic, aPb, refIdx, LX)은, aPic이 현재 픽쳐인 시점에서, 픽쳐 aPic 내의 예측 블록 aPb를 포함하는 슬라이스의 참조 픽쳐 리스트 LX에서 인덱스 refIdx를 가지는 픽쳐가 “장기 참조를 위하여 사용됨(used for long-term reference)”으로 마크되어 있다면 값으로 1을 반환하고, 그렇지 않으면 0을 반환한다(1610).
여기서, currPic은 현재 픽쳐, currCb는 현재 코딩 블록, refIdxLX는 참조 픽쳐 리스트 LX에 대한 참조 인덱스, LX는 참조 픽쳐 리스트를 나타낼 수 있다. 그리고, ColPic은 콜로케이티드 픽쳐, colCb는 콜블록, refIdxCol는 콜로케이티드 블록에 대한 참조 픽쳐 리스트 listCol에 대한 참조 인덱스, listCol는 콜로케이티드 블록에 대한 참조 픽쳐 리스트를 나타낼 수 있다. 예를들어, LongTermRefPic(currPic, currCb, refIdxLX, LX)는 현재 픽쳐(currPic)내에 존재하는 현재 블록(currCb)의 참조 인덱스(refIdxLX)가 가리키는 참조 픽쳐의 타입이 LTRP(Long-term reference picture, 장기 참조 픽쳐)일 때는 1을, STRP(Short-term reference picture, 단기 참조 픽쳐)일 때는 0을 반환한다.
도 16의 예에서, LongTermRefPic( currPic, currCb, refIdxLX, LX )이 LongTermRefPic( ColPic, colCb, refIdxCol, listCol )과 동일하지 않으면, colMV(mvLXCol)의 값은 0으로 설정된다. 그리고, availableFlagLXCol의 값은 0으로 설정된다(1620). 여기서 mvLXCol는 LX(X는 0 또는 1) 콜로케이티드 움직임 벡터를 나타낼 수 있다. 그리고 availableFlagLXCol는 LX(X는 0 또는 1) 콜로케이티드 움직임 벡터가 가용한지를 나타내는 플래그일 수 있다.
한편, LongTermRefPic( currPic, currCb, refIdxLX, LX )이 LongTermRefPic( ColPic, colCb, refIdxCol, listCol )과 동일하면, 이후의 단계에 따라 mvLXCol의 값이 유도되게 된다. 예를들어, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐 타입과 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐 타입이 모두 LTRP일 때는 스케일링 없이 유도된 colMV를 그대로 사용하게 된다(1630). 현재 픽쳐의 참조 픽쳐 타입과 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐 타입이 모두 STRP일 때는 참조 픽쳐와의 거리를 기반으로 스케일링하여 colMV가 유도되게 된다(1640).
한편, 도 16의 실시 예에서, 현재 픽쳐에 대해 인터 레이어 예측이 적용될 때, 하위 레이어의 동일 POC를 갖는 픽쳐가 콜로케이티드 픽쳐로 유도될 수 있다. 그리고 도 16의 예에서 TMVP는 참조 픽쳐 타입이 동일한 경우에 적용가능하므로, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐(RefPic)와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)의 참조 픽쳐 타입이 도 17의 (A)와 같이 모두 STRP이거나, 도 17의 (B)와 같이 모두 LTRP일 때 TMVP가 유도될 수 있다.
한편, 일 실시 예에서, 인터 레이어 예측이 적용되는 경우, 인터 레이어 참조 픽쳐는 실제 LTRP가 아닌 경우에도, 현제 레이어와의 구분을 위하여 LTRP로 마킹될 수 있다. 예를들어, 현재 픽쳐와 다른 레이어에 존재하는 픽쳐는 항상 LTRP로 마킹될 수 있다. 이러한 경우, 도 19와 같이 RefPic이 colPic과 동일하면, 다른 레이어에 존재하는 참조 픽쳐는 항상 LTRP로 마킹되는 점에서 RefPic(=colPic)은 항상 LTRP로 마킹되게 된다. 이때, 도 18의 (A)와 같이 colRefPic이 STRP일 때에는 RefPic과 colRefPic간의 참조 픽쳐 타입이 상이하게 결정되게 된다. 따라서, 도 18의 (A)의 예에서는 TMVP가 적용될 수 없게 된다. 그러나, 도 18의 (B)와 같이 colRefPic이 LTRP인 경우에는 TMVP가 적용 가능하게 된다.
마찬가지로, 현재 픽쳐와 다른 레이어에 존재하는 픽쳐가 항상 LTRP로 마킹되는 경우, 도 19 내지 도 21의 (A)와 같이 RefPic이 STRP로 마킹되면 항상 TMVP가 유도되지 않게 되며, 도 19 내지 도 21의 (B)와 같이 RefPic이 LTRP로 마킹되면 항상 TMVP가 유도되게 된다. 이와 같이, 현재 픽쳐와 다른 레이어에 존재하는 픽쳐가 항상 LTRP로 마킹됨에 따라 RefPic과 colPic의 참조 픽쳐 타입이 동일한지 여부와 무관히 RefPic의 값에 의하여만 TMVP가 유도되게 된다.
실시예 1
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일 실시 예에서는 현재 픽쳐(currPic)와 참조 픽쳐(RefPic)의 레이어가 상이하거나, 콜로케이티드 픽쳐(colPic)와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)의 레이어가 상이한 경우에도 TMVP가 적용되지 않도록 처리할 수 있다. 이와 같은 처리를 위하여 도 22와 같이 현재 픽쳐(currPic)와 참조 픽쳐(RefPic)의 레이어가 동일하고, 콜로케이티드 픽쳐(colPic)와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)의 레이어가 동일하도록 제한될 수 있다(2210). 이때, 양 픽쳐의 레이어가 동일한지 여부는 레이어 식별자를 NAL(network abstraction layer) 유닛의 헤더에서 식별되는 레이어 식별자인 nuh_layer_id 또는 VPS에서 식별되는 레이어 아이디인 vps_layer_id를 참고함으로써 결정할 수 있다.
또는, 다른 일 실시 예에서, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐(RefPic)와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)의 참조 픽쳐 타입을 비교할 때, 현재 픽쳐(currPic)와 그의 참조 픽쳐(RefPic)의 레이어가 다르거나 콜로케이티드 픽쳐(colPic)와 그의 참조 픽쳐(colRefPic)의 레이어가 다른 경우에 TMVP를 적용하지 않도록 변경할 수 있다. 이를 위하여 도 23과 같이, LongTermRefPic()함수의 정의를 변경할 수 있다.
도 16에서의 함수 정의에서 LongTermRefPic()은 레이어를 고려하지 않고 LTRP 마킹 여부를 기준으로 1 혹은 0의 값을 리턴하지만, 도 23의 LongTermRefPic()함수 정의에서 LongTermRefPic()은 참조 픽쳐와 현재 픽쳐가 동일 레이어에 속하는지 여부를 판단하도록 수정되었다. 도 23의 LongTermRefPic()은 참조 픽쳐와 현재 픽쳐의 레이어 동일 여부를 판단하여, 다를 때 2의 값을, layer가 같으면서 LTRP일 때 1의 값을, layer가 같으면서 STRP일 때 0의 값을 리턴한다(2310).
이와 같이, 변경된 함수 정의를 이용함으로써, 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽쳐에 대해 LongTermRefPic()이 2의 값을 리턴하므로 TMVP를 적용하지 않을 수 있다. 이를 위하여, 도 23에 도시된 바와 같이, LongTermRefPic()의 정의 변경과 함께 refPic와 colRefPic이 모두 2로 리턴된 경우 TMVP를 제한하기 위해, refPic에 대한 LongTermRefPic( currPic, currCb, refIdxLX, LX )와 colRefPic에 대한 LongTermRefPic( ColPic, colCb, refIdxCol, listCol )의 값이 모두 2인지 여부를 경우를 체크할 수 있고, 그러한 경우 TMVP의 적용은 제한되며, mvLXCol와 availableFlagLXCol의 값은 0으로 결정될 수 있다(2320).
실시예 2
한편, 일 실시 예에서는 인터 레이어 예측과 인터 예측이 혼용되는 경우 TMVP를 제한할 수 있다. 이를 위하여, 도 24와 같이 영상의 부호화와 복호화가 수행되는 과정에서 현재 픽쳐의 참조 픽쳐(RefPic)와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)는 모두 인터 레이어 참조 픽쳐거나, 모두 인터 레이어 참조 픽쳐가 아닌 픽쳐가 되도록 제한될 수 있다(2410).
예를들어, 도 25에 도시된 바와 같이, 영상의 부호화와 복호화가 수행되는 과정에서 현재 픽쳐(currPic)는 현재 픽쳐의 참조 픽쳐와 동일한 레이어 식별자(e.g. nuh_layer_id)를 가지고, 콜로케이티드 픽쳐(colPic)는 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)와 동일한 레이어 식별자(e.g. nuh_layer_id)를 가지도록 제한될 수 있다. 또는, 현재 픽쳐(currPic)는 현재 픽쳐의 참조 픽쳐와 동일하지 않은 레이어 식별자(e.g. nuh_layer_id)를 가지고, 콜로케이티드 픽쳐(colPic)는 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)와 동일하지 않은 레이어 식별자(e.g. nuh_layer_id)를 가지도록 제한될 수 있다. 그러나, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐(RefPic)와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic) 중 어느 하나 만이 인터 레이어 참조 픽쳐가 되지 않도록 제한될 수 있다(2510).
또는, 다른 일 실시 예에서, 도 26에 도시된 바와 같이, LongTermRefPic()함수의 정의를 변경할 수 있다. 예를 들어, LongTermRefPic()은 참조 픽쳐가 현재 픽쳐와 동일 레이어인지 여부를 판단하여 값을 반환할 수 있다. 예를들어, 참조 픽쳐와 현재 픽쳐의 레이어가 서로 다를 때에는 2의 값을 반환하고, 참조 픽쳐와 현재 픽쳐의 레이어가 같으면서 LTRP일 때 1의 값을 반환하고, 참조 픽쳐와 현재 픽쳐의 레이어가 같으면서 STRP일 때 0의 값을 반환하도록 LongTermRefPic()의 함수 정의가 변경될 수 있다(2610). 도 26과 같이 LongTermRefPic()의 함수 정의를 변경함으로써 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽쳐에 대해 2의 값을 리턴하므로, TMVP는 인터 레이어 예측이 수행된 경우를 더 고려하여 결정될 수 있다.
실시예 3
한편, 다른 일 실시 예에서는 TMVP 과정에서 인터 레이어 예측이 적용되는 경우 인터 레이어 참조 픽쳐를 STRP인 것으로 다룸으로써 현재 픽쳐의 참조 픽쳐(RefPic)와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐(colRefPic)가 STRP일 때 TMVP가 적용되게 할 수 있다. 이에 따라 도 18 내지 도 20의 사례와 달리, 도 27 내지 도 29의 (A)에 도시된 바와 같이 RefPic의 참조 픽쳐 타입이 STRP인 경우 TMVP가 유도되도록 처리할 수 있다.
이와 같은 처리를 위하여, 도 30과 같이 LongTermRefPic() 함수의 정의를 변경할 수 있다. 예를들어, 대상 픽쳐와 동일한 레이어에 참조 픽쳐가 존재하고, 참조 픽쳐의 타입이 LTRP인 경우에만 값으로 1을 반환하도록 LongTermRefPic() 함수의 정의를 변경할 수 있다(3010). 이에따라, 대상 픽쳐와 다른 레이어에 참조 픽쳐가 존재하거나, 참조 픽쳐의 타입이 LTRP가 아닌 경우, 값으로 0을 반환할 수 있다.
도 30의 실시 예에서, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐의 참조 픽쳐 타입과, 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐의 참조 픽쳐 타입이 동일하지 않으면 앞서와 같이 mvLXCol과 availableFlagLXCol의 값은 0으로 유도될 수 있다(3020).
한편, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐의 참조 픽쳐 타입과, 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐의 참조 픽쳐 타입이 동일하면, mvLXCol과 availableFlagLXCol의 값은 도 30과 같이 유도될 수 있다. 예를들어, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐가 LTRP이거나, colPocDiff의 값이 0이거나, 또는 colPocDiff이 currPocDiff와 동일한 경우, 스케일링 적용 없이 mvLXCol의 값이 결정될 수 있다(3030). 그러나 그렇지 않은 경우, 스케일링이 적용되어 mvLXCol의 값이 결정될 수 있다(3040). 여기서, colPocDiff은 콜로케이티드 픽쳐의 POC와 콜로케이티드 블록의 참조 픽쳐의 POC의 차분을 나타낼 수 있다. 그리고, currPocDiff은 현재 픽쳐의 POC와 현재 블록의 참조 픽쳐의 POC의 차분을 나타낼 수 있다.
이와 같이 변경함으로써, 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽쳐에 대해 LongTermRefPic() 함수의 반환값을 0으로 결정함으로써, 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽쳐의 참조 픽쳐 타입을 STRP인 ColRefPic과 동일한 참조 픽쳐 타입이 되도록 할 수 있다. 이와 같이, LongTermRefPic() 함수의 반환값에 대한 정의를 변경하여, 인터 레이어 참조 픽쳐에 대한 LongTermRefPic() 함수의 반환값을 STRP와 동일하게 처리하는 것은 인터레이어 참조 픽쳐에 대한 LongTermRefPic() 함수의 반환값만을 수정하는 것이며, 부호화 및 복호화 과정에서 인터 레이어 참조 픽쳐는 여전히 장기 참조 픽쳐로 마킹될 수 있다.
실시예 4
한편, 다른 일 실시 예에서는 TMVP 과정에서 인터 레이어 예측이 적용되는 경우 항상 TMVP가 적용되도록 처리할 수 있다.
일 실시 예에서는 도 31과 같이 LongTermRefPic() 함수의 정의를 변경함으로써 인터 레이어 예측을 위한 참조 픽쳐에 대해 새로 정의한 2의 값으로 LongTermRefPic() 함수의 결과값이 리턴될 수 있다. 그리고, RefPic과 colRefPic에 대한 LongTermRefPic() 함수의 리턴값이 다르고, RefPic과 colRefPic 중 어느 하나에 대한 LongTermRefPic() 함수의 리턴값이 2가 아닐 때 colMV를 유도하지 않도록 처리할 수 있다. 그리고, RefPic과 colRefPic에 대한 LongTermRefPic() 함수의 리턴값이 같거나, RefPic과 colRefPic 모두에 대한 LongTermRefPic() 함수의 리턴값이 2일 때 colMV를 유도할 수 있도록 처리할 수 있다.
예를들어, 도 31에서와 같이, 대상 픽쳐의 참조 픽쳐의 nuh_layer_id가 대상 픽쳐의 nuh_layer_id와 동일하지 않은 경우, LongTermRefPic()는 값으로 2를 반환할 수 있다. 그렇지 않고, 대상 픽쳐의 참조 픽쳐가 LTRP인 경우, LongTermRefPic()는 값으로 1을 반환할 수 있다. 그렇지 않은 경우 LongTermRefPic()는 값으로 0을 반환할 수 있다. 예를들어, 대상 픽쳐의 참조 픽쳐가 STRP이며 대상 픽쳐와 동일 레이어에 속하는 경우 LongTermRefPic()는 값으로 0을 반환할 수 있다(3110).
한편, 도 31의 예에서는, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐가 서로 동일한 참조 픽쳐 타입을 가지지 않고, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐 및 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐 중 적어도 어느 하나가 인터 레이어 참조 픽쳐가 아닌 경우 mvLXCol와 availableFlagLXCol의 값이 0으로 유도될 수 있다(3120). 그렇지 않은 경우, mvLXCol의 값은 이후의 절차에 따라 유도될 수 있다. 예를들어, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐 및 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐 중 적어도 어느 하나가 인터 레이어 참조 픽쳐인 경우 mvLXCol의 값은 도 31에 기재된 바와 같이 유도될 수 있다.
한편, 다른 일 실시 예에서는 도 32와 같이 처리될 수도 있다. LongTermRefPic()는 도 16에서 설명된 바와 같이 참조 픽쳐가 LTRP인지 여부에 대하여 값을 1 또는 0을 반환할 수 있다. 그러나, colMV를 유도하는 과정에서, 현재 픽쳐와 콜로케이티드 픽쳐의 nuh_layer_id가 그의 참조 픽쳐의 nuh_layer_id와 동일한지 여부에 기반하여 colMV가 유도될 수 있다(3210). 예를들어, 현재 픽쳐와 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐들이 서로 다른 참조 픽쳐 타입을 가지고, 현재 픽쳐와 콜로케이티드 픽쳐의 nuh_layer_id가 그의 참조 픽쳐의 nuh_layer_id와 각각 동일하면 mvLXCol과 availableFlagLXCol의 값은 0으로 설정될 수 있다.
한편, 그렇지 않은 경우, mvLXCol과 availableFlagLXCol의 값이 유도될 수 있다. 예를들어, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐가 LTRP이거나, colPocDiff의 값이 0이거나, 또는, colPocDiff이 currPocDiff와 동일하면 mvLXCol은 스케일링의 적용없이 유도될 수 있다(3220). 그렇지 않고, 현재 픽쳐의 참조 픽쳐가 LTRP이 아니고, colPocDiff의 값이 0이아니고, colPocDiff이 currPocDiff와 동일하지 않으면, mvLXCol은 스케일링의 적용되어 유도될 수 있다.
실시예 5
인터 레이어 예측은 MMVD에도 적용될 수 있다. 도 33과 도 34는 연속된 알고리즘을 나타내며, MMVD 오프셋 유도 과정을 나타낸다. 도 33에 기재된 사항에 이어서 도 34에 기재된 사항이 MMVD 오프셋 유도 과정을 나타낸다.
L0 참조 픽쳐(RefPicList[0][refIdxL0])와 현재 픽쳐(currPic)간의 POC 차분(currPOCDiffL0) 및 L1 참조 픽쳐(RefPicList[1][refIdxL1]) 현재 픽쳐(currPic)간의 POC 차분(currPOCDiffL1)을 기반으로, POC 차분이 동일하면(currPOCDiffL0 == currPOCDiffL1) 유도된 MmvdOffset을 L0, L1의 MVD로 할당하며(3310), POC 차분이 다른 경우 차분이 큰 방향에 유도된 MmvdOffset을(3320, 3350), 차분이 작은 쪽에 스케일된 MmvdOffset(3330, 3360) 혹은 반전된 부호를 가지는(mirrored) MmvdOffset을 할당한다(3340, 3370).
그러나, 도 35와 같이 L0 혹은 L1 참조 픽쳐가 ILRP일 때, 해당 픽쳐는 현재 픽쳐와 POC 차분이 항상 0이고, LTRP로 취급되므로 항상 -MmvdOffset의 MVD를 갖게 된다.
즉, 아래의 표와 같이 L0가 인터 예측 참조 픽쳐이고, L1이 인터 레이어 예측 참조 픽쳐일 때 MmvdOffset은 다음의 관계를 가질 수 있다.
L0 : STRP
(inter prediction)		 L1 : LTRP(ILRP)
(inter-layer prediction)
MmvdOffset -MmvdOffset
또한, 아래의 표와 같이 L0가 인터 레이어 예측 참조 픽쳐이고, L1이 인터 예측 참조 픽쳐일 때 MmvdOffset은 다음의 관계를 가질 수 있다.
L0 : LTRP(ILRP)
(inter-layer prediction)		 L1 : STRP
(inter prediction)
-MmvdOffset MmvdOffset
ILRP는 인터 예측하는 참조 픽쳐와 POC 관점에서 대칭되는 특징을 갖지 않으므로, -MmvdOffset을 갖는 것은 의미가 없다. 따라서, ILRP가 적용된 경우, +MmvdOffset을 갖도록 조절할 수 있다. 일 실시 예에서, +MmvdOffset을 갖도록 조절하기 위하여, 도 36 내지 도 37과 같이 복호화 프로세스를 변경할 수 있다. 도 36 내지 도 37은 연속된 알고리즘을 나타낸다. Sign(target) 함수는 target의 값이 양수일때 1을, target의 값이 0일때 0을, target의 값이 음수일때 -1을 반환한다. 이에, currPocDiffL0이나 currPocDiffL1의 값이 0일 때(e.g., 인터 레이어 예측이 수행되는 때)에는 -부호가 아닌 +부호의 MmvdOffset을 mMvdL0와 mMvdL1에 할당할 수 있다(3610, 3620).
다른 일 실시 예에서, +MmvdOffset을 갖도록 조절하기 위하여, 도 38과 같이 복호화 프로세스를 변경할 수 있다. 예를들어, L0 또는 L1의 POC 차분이 0이면(e.g., 인터 레이어 예측이 수행되는 경우), L0와 L1을 위한 mmvd 오프셋은 모두 부호의 변경이나 스케일링의 적용 없이 유도된 값으로 할당될 수 있다(3810). 여기서, L0 또는 L1의 POC 차분이 0인지 여부는 Sign(currPocDiffL0)와 Sign(currPocDiffL1)의 값이 0인지 여부로 판단될 수 있다.
실시예 6
한편, ILRP가 적용된 경우, MMVD 오프셋 유도 과정에서 +MmvdOffset 또는 -MmvdOffset이 유도되도록 설정될 수 있다. 도 39 내지 도 40는 연속된 알고리즘을 도시하며, L0가 ILRP일 때 mMvdL0에 +MmvdOffset을 유도하고(3910), L0이 ILRP가 아닐때 mMvdL0에 -MmvdOffset을 유도(3920)하기 위한 복호화 프로세스가 기재되어 있다.
즉, 도 39 내지 도 40의 복호화 프로세스에 따를 경우, 아래의 표와 같이 L0가 인터 예측 참조 픽쳐이고, L1이 인터 레이어 예측 참조 픽쳐일 때 MmvdOffset은 다음의 관계를 가질 수 있다.
L0 : STRP
(inter prediction)		 L1 : LTRP(ILRP)
(inter-layer prediction)
MmvdOffset -MmvdOffset
그리고, 아래의 표와 같이 L0가 인터 레이어 예측 참조 픽쳐이고, L1이 인터 예측 참조 픽쳐일 때 MmvdOffset은 다음의 관계를 가질 수 있다.
L0 : LTRP(ILRP)
(inter-layer prediction)		 L1 : STRP
(inter prediction)
MmvdOffset -MmvdOffset
실시예 7
또한, ILRP가 적용된 경우, MMVD 오프셋 유도 과정에서 MmvdOffset이 적용되지 않도록 설정될 수 있다. 도 41 내지 도 42는 연속된 알고리즘을 도시하며, L0 또는 L1이 ILRP일때 mMvdL0와 mMvdL1의 값을 0으로 설정(4120, 4110)하는 복호화 프로세스가 기재되어 있다.
즉, 도 41 내지 도 42의 복호화 프로세스에 따를 경우, 아래의 표와 같이 L0/L1이 ILRP일때 0을 할당할 수 있기 때문에 MMVD의 대칭 특성에 해당하는 참조 픽쳐에만 오프셋 값을 적용할 수 있다.
L0 : STRP
(inter prediction)		 L1 : LTRP(ILRP)
(inter-layer prediction)
MmvdOffset 0
L0 : LTRP(ILRP)
(inter-layer prediction)		 L1 : STRP
(inter prediction)
0 MmvdOffset
부호화 및 복호화 방법
이하 일 실시 예에 따른 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치에 의하여 수행되는 영상 부호화 방법 및 복호화 방법을 설명한다. 도 43은 일 실시 예에 따른 영상 부호화 장치가 영상을 부호화 하기 위하여 및/또는 영상 복호화 장치가 영상을 복호화 하기 위하여 인터 레이어 예측 수행 여부에 기반하여 움직임 벡터를 결정하는 방법을 설명하는 순서도이다.
일 실시 예에 따른 영상 복호화 장치는 메모리와 프로세서를 포함하며, 복호화 장치는 프로세서의 동작에 의하여 이하에서 설명하는 실시예에 따라 복호화를 수행할 수 있다. 일 실시 예에 따른 영상 부호화 장치는 메모리와 프로세서를 포함하며, 부호화 장치는 프로세서의 동작에 의하여 이하에서 설명하는 실시 예에 따라 복호화 장치의 복호화에 대응되는 방식으로 부호화를 수행할 수 있다. 이하 설명의 편의를 위하여 복호화 장치의 동작을 설명하나, 이하의 설명은 부호화 장치에 대하여도 적용될 수 있다.
일 실시 예에 따른 복호화 방법은 움직임 벡터를 결정하는 단계(S4310) 및 상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 복호화 하는 단계(S4320)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
여기서, 전술한 실시예 1에서의 복호화 수행 방법과 같이, 복호화에 TMVP가 적용되는 경우 현재 픽쳐와 콜로케이티드 픽쳐는 각각 해당 픽쳐가 속한 레이어에서의 픽쳐 만을 참조하도록 제한될 수 있다. 예를들어, 상기 제1 참조 픽쳐는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 동일한 레이어에 속하도록 제한되고, 상기 제2 참조 픽쳐는 상기 레이어간 대응 블록이 속한 콜로케이티드 픽쳐와 동일한 레이어에 속하도록 제한될 수 있다.
또한, 전술한 실시예 1에서의 복호화 수행 방법과 같이, 현재 픽쳐 또는 콜로케이티드 픽쳐가 다른 레이어에 속한 픽쳐를 참조하는 경우 TMVP가 적용되지 않도록 제한될 수 있다. 예를들어, longTermRefPic() 함수는 인터 레이어 예측 타입에 대하여 독립적인 결과값을 반환할 수 있다.
구체적으로, 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타낼 수 있으며, 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나가 인터 레이어 픽쳐 참조 픽쳐 타입임에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정될 수 있다. 예를들어, mvLXCol과 availableFlagLXCol의 값은 0으로 설정될 수 있다.
또한, 전술한 실시예 2에서의 복호화 수행 방법과 같이, 현재 픽쳐와 콜로케이티드 픽쳐가 모두 ILRP이거나, 모두 ILRP가 아닌 경우에만 TMVP가 적용되고, 어느 하나만이 ILRP인 경우에는 TMVP가 적용되지 않도록 제한될 수 있다.
예를들어, 상기 제1 참조 픽쳐는 상기 현재 픽쳐와 다른 레이어에 속하도록 제한되고, 상기 제2 참조 픽쳐는 상기 레이어간 대응 블록이 속한 픽쳐와 다른 레이어에 속하도록 제한될 수 있다.
또는, longTermRefPic() 함수를 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내는 값을 반환하도록 변경하고, 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입이 서로 다른 longTermRefPic() 반환값을 가짐에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정될 수 있다. 예를들어, mvLXCol과 availableFlagLXCol의 값은 0으로 설정될 수 있다.
또한, 전술한 실시예 3에서의 복호화 수행 방법과 같이, 콜로케이티드 픽쳐의 참조 픽쳐가 ILRP인 경우, longTermRefPic() 함수가 STRP에 대응 되는 값을 반환 하도록 longTermRefPic() 함수를 수정할 수도 있다. 예를들어, 상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 상기 시간적 움직임 벡터는 상기 제2 참조 픽쳐 타입이 동일 레이어의 장기 참조 픽쳐를 참조하는 참조 픽쳐 타입인지 여부에 기반하여 결정될 수 있으며, 상기 제1 참조 픽쳐 타입과 상기 제2 참조 픽쳐 타입 모두 동일 레이어의 장기 참조 픽쳐를 참조하는 참조 픽쳐 타입이 아님에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보가 유도되되, 상기 레이어간 대응 블록과 상기 제2 참조 픽쳐가 동일 레이어에 속함에 기반하여 스케일링을 적용하여 상기 시간적 움직임 후보가 유도되고, 상기 레이어간 대응 블록과 상기 제2 참조 픽쳐가 서로 다른 레이어에 속함에 기반하여 스케일링이 적용되지 않고 상기 시간적 움직임 후보가 유도될 수 있다.
또한, 전술한 실시예 4에서의 복호화 수행 방법과 같이, 현재 픽쳐 또는 콜로케이티드 픽쳐 중 어느 하나만이 그와 다른 레이어에 속한 픽쳐를 참조하는 경우 TMVP의 적용을 제한할 수 있다. 예를들어, 상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고, 참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내고, 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입이 서로 다른 값을 가지며 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입 모두 인터 레이어 픽쳐 참조 픽쳐가 아님에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정될 수 있다.
또한, 전술한 실시예 5 내지 7에서의 MMVD의 적용과 같이, 상기 움직임 벡터는 움직임 벡터 오프셋에 기반하여 결정되고, 상기 움직임 벡터 오프셋은 상기 제1 참조 픽쳐 타입이 인터 레이어 참조 픽쳐 타입인지 여부에 기반하여 결정될 수 있다. 예를들어, 상기 제1 참조 픽쳐 타입이 인터 레이어 참조 픽쳐 타입인지 여부는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC(picture order count)의 차이가 0임에 기반하여 식별될 수 있다.
여기서, 전술한 실시예 5 내지 6과 같이, 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC의 차이가 0임에 기반하여, 상기 제1 참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터 오프셋의 값은 양의 값으로 결정될 수 있다. 또는 전술한 실시예 7과 같이, 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC의 차이가 0임에 기반하여, 상기 제1 참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터 오프셋의 값은 0으로 결정될 수도 있다.
도 44는 일 실시 예에 따른 프로세서와 메모리를 포함하는 부호화 장치가 프로세서의 동작에 의하여 부호화를 수행하는 방법을 설명하는 도면이다. 일 실시 예에서, 영상 부호화 방법은 움직임 벡터를 결정하는 단계(S4410) 및 상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 부호화 하는 단계(S4420)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 움직임 벡터는 앞서 복호화 방법에서 설명한 바와 같이 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정될 수 있다.
응용 실시예
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 소정의 동작(단계)을 수행하는 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 해당 동작(단계)의 수행 조건이나 상황을 확인하는 동작(단계)을 수행할 수 있다. 예컨대, 소정의 조건이 만족되는 경우 소정의 동작을 수행한다고 기재된 경우, 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치는 상기 소정의 조건이 만족되는지 여부를 확인하는 동작을 수행한 후, 상기 소정의 동작을 수행할 수 있다.
본 개시의 다양한 실시예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 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), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
또한, 본 개시의 실시예가 적용된 영상 복호화 장치 및 영상 부호화 장치는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
도 45는 본 개시의 실시예가 적용될 수 있는 컨텐츠 스트리밍 시스템을 예시한 도면이다.
도 45에 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예가 적용된 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 개시의 실시예가 적용된 영상 부호화 방법 및/또는 영상 부호화 장치에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기반하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 할 수 있다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송할 수 있다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
본 개시의 범위는 다양한 실시예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.
본 개시에 따른 실시예는 영상을 부호화/복호화하는데 이용될 수 있다.

Claims (15)

  1. 영상 복호화 장치에 의하여 수행되는 영상 복호화 방법에 있어서,
    움직임 벡터를 결정하는 단계; 및
    상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 복호화 하는 단계를 포함하고,
    상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 영상 복호화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 참조 픽쳐는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 동일한 레이어에 속하도록 제한되고,
    상기 제2 참조 픽쳐는 상기 레이어간 대응 블록이 속한 픽쳐와 동일한 레이어에 속하도록 제한되는 영상 복호화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고,
    참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내고,
    상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나가 인터 레이어 픽쳐 참조 픽쳐 타입임에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정되는 영상 복호화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 참조 픽쳐는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 다른 레이어에 속하도록 제한되고,
    상기 제2 참조 픽쳐는 상기 레이어간 대응 블록이 속한 픽쳐와 다른 레이어에 속하도록 제한되는 영상 복호화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고,
    참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내고,
    상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입이 서로 다른 값을 가짐에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정되는 영상 복호화 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고,
    상기 시간적 움직임 벡터는 상기 제2 참조 픽쳐 타입이 동일 레이어의 장기 참조 픽쳐를 참조하는 참조 픽쳐 타입인지 여부에 기반하여 결정되는 영상 복호화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고,
    상기 제1 참조 픽쳐 타입과 상기 제2 참조 픽쳐 타입 모두 동일 레이어의 장기 참조 픽쳐를 참조하는 참조 픽쳐 타입이 아님에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보가 유도되되,
    상기 레이어간 대응 블록과 상기 제2 참조 픽쳐가 동일 레이어에 속함에 기반하여 스케일링을 적용하여 상기 시간적 움직임 후보가 유도되는 영상 복호화 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터는 시간적 움직임 후보에 기반하여 결정되고,
    참조 픽쳐 타입은 단기 참조 픽쳐 타입, 장기 참조 픽쳐 타입 및 인터 레이어 참조 픽쳐 타입 중 어느 하나의 타입을 나타내고,
    상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입이 서로 다른 값을 가지며 상기 제1 참조 픽쳐 타입 및 제2 참조 픽쳐 타입 모두 인터 레이어 픽쳐 참조 픽쳐가 아님에 기반하여 상기 시간적 움직임 후보는 시간적 움직임 후보가 이용되지 않음을 나타내는 값으로 설정되는 영상 복호화 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 움직임 벡터는 움직임 벡터 오프셋에 기반하여 결정되고,
    상기 움직임 벡터 오프셋은 상기 제1 참조 픽쳐 타입이 인터 레이어 참조 픽쳐 타입인지 여부에 기반하여 결정되는 영상 복호화 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 참조 픽쳐 타입이 인터 레이어 참조 픽쳐 타입인지 여부는 상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC(picture order count)의 차이가 0임에 기반하여 식별되는 영상 복호화 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC의 차이가 0임에 기반하여, 상기 제1 참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터 오프셋의 값은 양의 값으로 결정되는 영상 복호화 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 현재 블록이 속한 현재 픽쳐와 상기 제1 참조 픽쳐간의 POC의 차이가 0임에 기반하여, 상기 제1 참조 픽쳐에 대한 움직임 벡터 오프셋의 값은 0으로 결정되는 영상 복호화 방법.
  13. 메모리 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하는 영상 복호화 장치로서,
    상기 적어도 하나의 프로세서는,
    움직임 벡터를 결정하고,
    상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 복호화하되,
    상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 영상 복호화 장치.
  14. 영상 부호화 장치에 의해 수행되는 영상 부호화 방법에 있어서,
    움직임 벡터를 결정하는 단계; 및
    상기 움직임 벡터에 기반하여 상기 현재 블록을 부호화 하는 단계를 포함하고,
    상기 움직임 벡터는 상기 현재 블록에 대응되는 제1 참조 픽쳐의 제1 참조 픽쳐 타입 및 레이어간 대응 블록에 대응되는 제2 참조 픽쳐의 제2 참조 픽쳐 타입 중 적어도 하나에 기반하여 결정되는 영상 부호화 방법.
  15. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 있어서, 상기 기록 매체에는 복호화 장치가 제1항의 영상 복호화 방법을 수행하도록 야기하는 비트스트림이 저장된 기록 매체.
KR1020227044673A 2020-05-21 2021-05-21 인터 레이어 예측 여부에 기반하여 움직임 정보를 결정하는 영상 부호화/복호화 방법, 장치 및 비트스트림을 전송하는 방법 KR20230017238A (ko)

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