KR20230159254A - Method for Inter-predicting Chroma Components Using Bi-prediction - Google Patents

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KR20230159254A
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이정경
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현대자동차주식회사
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Abstract

양방향 예측을 이용하는 크로마 성분의 인터 예측방법을 개시한다. 본 실시예에서, 영상 복호화 장치는 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성한다. 영상 복호화 장치는 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 제1 루마 예측블록, 제2 루마 예측블록 및 최종 루마 복원블록을 이용하여, 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도한다. 영상 복호화 장치는 가중치들을 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성한다. A method for inter prediction of chroma components using bidirectional prediction is disclosed. In this embodiment, the image decoding device generates bidirectional chroma prediction blocks for the current chroma block. The image decoding apparatus derives weights of the current chroma block using the first luma prediction block, the second luma prediction block, and the final luma reconstruction block of the luma block corresponding to the current chroma block. The image decoding device applies weights to the bidirectional chroma prediction blocks to generate the final chroma prediction block of the current chroma block.

Description

양방향 예측을 이용하는 크로마 성분의 인터 예측방법{Method for Inter-predicting Chroma Components Using Bi-prediction}Inter prediction method for chroma components using bi-prediction {Method for Inter-predicting Chroma Components Using Bi-prediction}

본 개시는 양방향 예측을 이용하는 크로마 성분의 인터 예측방법에 관한 것이다. The present disclosure relates to an inter prediction method of chroma components using bidirectional prediction.

이하에 기술되는 내용은 단순히 본 실시예와 관련되는 배경 정보만을 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것이 아니다. The content described below simply provides background information related to this embodiment and does not constitute prior art.

비디오 데이터는 음성 데이터나 정지 영상 데이터 등에 비하여 많은 데이터량을 가지기 때문에, 압축을 위한 처리 없이 그 자체를 저장하거나 전송하기 위해서는 메모리를 포함하여 많은 하드웨어 자원을 필요로 한다. Since video data has a larger amount of data than audio data or still image data, it requires a lot of hardware resources, including memory, to store or transmit it without processing for compression.

따라서, 통상적으로 비디오 데이터를 저장하거나 전송할 때에는 부호화기를 사용하여 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기에서는 압축된 비디오 데이터를 수신하여 압축을 해제하고 재생한다. 이러한 비디오 압축 기술로는 H.264/AVC, HEVC(High Efficiency Video Coding) 등을 비롯하여, HEVC에 비해 약 30% 이상의 부호화 효율을 향상시킨 VVC(Versatile Video Coding)가 존재한다. Therefore, typically, when storing or transmitting video data, an encoder is used to compress the video data and store or transmit it, and a decoder receives the compressed video data, decompresses it, and plays it. These video compression technologies include H.264/AVC, HEVC (High Efficiency Video Coding), and VVC (Versatile Video Coding), which improves coding efficiency by about 30% or more compared to HEVC.

그러나, 영상의 크기 및 해상도, 프레임률이 점차 증가하고 있고, 이에 따라 부호화해야 하는 데이터량도 증가하고 있으므로 기존의 압축 기술보다 더 부호화 효율이 좋고 화질 개선 효과도 높은 새로운 압축 기술이 요구된다. However, the size, resolution, and frame rate of the image are gradually increasing, and the amount of data that needs to be encoded is also increasing accordingly, so a new compression technology with better coding efficiency and higher picture quality improvement effect than the existing compression technology is required.

VVC 기술에서, 인터 예측의 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드는 양방향 예측 시, 두 개의 움직임벡터에 의해 유도된 두 예측신호들에 대해 CU(Coding Unit) 레벨에서 가중치를 부여한다. 이러한 방법을 CU 레벨 가중치에 따른 양방향 예측(Bi-prediction with CU-level Weight, BCW)이라 한다. BCW의 경우, 복호화기는 가중치에 기초하여 두 예측신호들을 평균함으로써, 최종 예측신호를 생성한다. 따라서, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 화질을 개선하기 위해, 특히 크로마 성분에 대해 이러한 가중치의 효율적인 설정이 고려될 필요가 있다. In VVC technology, the Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) mode of inter prediction assigns weights at the CU (Coding Unit) level to the two prediction signals derived by two motion vectors during bidirectional prediction. This method is called bi-prediction with CU-level weight (BCW). In the case of BCW, the decoder generates the final prediction signal by averaging the two prediction signals based on the weight. Therefore, in order to improve video coding efficiency and improve picture quality, efficient setting of these weights needs to be considered, especially for chroma components.

본 개시는, 크로마 성분의 인터 예측에 있어서, 기복원된 루마 예측블록들 또는 템플릿 매칭을 이용하여 디코더 측에서 가중치를 산정하고, 산정된 가중치를 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 최종 예측블록을 생성하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다. In the present disclosure, in inter prediction of chroma components, weights are calculated on the decoder side using up and down luma prediction blocks or template matching, and the calculated weights are applied to the bidirectional chroma prediction blocks to generate the final prediction block. The purpose is to provide a video coding method and device.

본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재 크로마 블록을 예측하는 방법에 있어서, 상기 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성하는 단계, 여기서, 상기 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함함; 상기 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 제1 루마 예측블록, 제2 루마 예측블록 및 최종 루마 복원블록을 이용하여, 상기 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도하는 단계, 여기서, 상기 가중치들은 제1 크로마 가중치 및 제2 크로마 가중치를 포함함; 및 상기 가중치들을 상기 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 상기 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다. According to an embodiment of the present disclosure, in a method of predicting a current chroma block performed by an image decoding apparatus, generating bidirectional chroma prediction blocks for the current chroma block, wherein the bidirectional chroma prediction blocks are first Includes a chroma prediction block and a second chroma prediction block; Deriving weights of the current chroma block using a first luma prediction block, a second luma prediction block, and a final luma restoration block of the luma block corresponding to the current chroma block, wherein the weights are the first chroma weight. and a second chroma weight; and applying the weights to the bidirectional chroma prediction blocks to generate a final chroma prediction block of the current chroma block.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재 크로마 블록을 예측하는 방법에 있어서, 상기 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성하는 단계, 여기서, 상기 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함함; 상기 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 제1 루마 예측블록, 제2 루마 예측블록 및 최종 루마 복원블록을 이용하여, 상기 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도하는 단계, 여기서, 상기 가중치들은 제1 크로마 가중치 및 제2 크로마 가중치를 포함함; 및 상기 가중치들을 상기 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 상기 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다. According to another embodiment of the present disclosure, in a method of predicting a current chroma block performed by an image encoding device, generating bidirectional chroma prediction blocks for the current chroma block, wherein the bidirectional chroma prediction blocks are Includes a first chroma prediction block and a second chroma prediction block; Deriving weights of the current chroma block using a first luma prediction block, a second luma prediction block, and a final luma restoration block of the luma block corresponding to the current chroma block, wherein the weights are the first chroma weight. and a second chroma weight; and applying the weights to the bidirectional chroma prediction blocks to generate a final chroma prediction block of the current chroma block.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성하는 단계, 여기서, 상기 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함함; 상기 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 제1 루마 예측블록, 제2 루마 예측블록 및 최종 루마 복원블록을 이용하여, 상기 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도하는 단계, 여기서, 상기 가중치들은 제1 크로마 가중치 및 제2 크로마 가중치를 포함함; 및 상기 가중치들을 상기 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 상기 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.According to another embodiment of the present disclosure, a computer-readable recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method, the image encoding method comprising: generating bidirectional chroma prediction blocks for a current chroma block, where: The bidirectional chroma prediction blocks include a first chroma prediction block and a second chroma prediction block; Deriving weights of the current chroma block using a first luma prediction block, a second luma prediction block, and a final luma restoration block of the luma block corresponding to the current chroma block, wherein the weights are the first chroma weight. and a second chroma weight; and applying the weights to the bidirectional chroma prediction blocks to generate a final chroma prediction block of the current chroma block.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 크로마 성분의 인터 예측에 있어서, 기복원된 루마 예측블록들 또는 템플릿 매칭을 이용하여 디코더 측에서 가중치를 산정하고, 산정된 가중치를 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 최종 예측블록을 생성하는 비디오 코딩 방법 및 장치를 제공함으로써, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.As described above, according to this embodiment, in inter prediction of chroma components, the decoder calculates the weight using the up-and-down luma prediction blocks or template matching, and applies the calculated weight to the bi-directional chroma prediction blocks. By providing a video coding method and device for generating a final prediction block, it is possible to improve video coding efficiency and video quality.

도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다.
도 2는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 광각 인트라 예측모드들을 포함한 복수의 인트라 예측모드들을 나타낸 도면이다.
도 4는 현재블록의 주변블록에 대한 예시도이다.
도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다.
도 6은 가중 크로마 예측(weighted chroma prediction)을 나타내는 예시도이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 크로마 블록의 예측 시 루마 블록의 사용을 나타내는 예시도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른, 루마 블록들과 주변 루마 샘플들 간 차분의 산정을 나타내는 예시도이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따른, 템플릿 매칭을 나타내는 예시도이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 수행하는 현재 크로마 블록을 예측하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 수행하는 현재 크로마 블록을 예측하는 방법을 나타내는 순서도이다.
1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
Figure 2 is a diagram for explaining a method of dividing a block using the QTBTTT (QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) structure.
3A and 3B are diagrams showing a plurality of intra prediction modes including wide-angle intra prediction modes.
Figure 4 is an example diagram of neighboring blocks of the current block.
Figure 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure.
Figure 6 is an example diagram showing weighted chroma prediction.
Figure 7 is an example diagram showing the use of a luma block when predicting a chroma block, according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 8 is an example diagram illustrating calculation of the difference between luma blocks and surrounding luma samples, according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 9 is an example diagram illustrating template matching according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for predicting a current chroma block performed by an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for predicting a current chroma block performed by an image decoding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.

이하, 본 개시의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 실시예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 실시예들의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, some embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to illustrative drawings. When adding reference numerals to components in each drawing, it should be noted that identical components are given the same reference numerals as much as possible even if they are shown in different drawings. Additionally, in describing the present embodiments, if it is determined that a detailed description of a related known configuration or function may obscure the gist of the present embodiments, the detailed description will be omitted.

도 1은 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 부호화 장치에 대한 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 1의 도시를 참조하여 영상 부호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.1 is an example block diagram of a video encoding device that can implement the techniques of the present disclosure. Hereinafter, the video encoding device and its sub-configurations will be described with reference to the illustration in FIG. 1.

영상 부호화 장치는 픽처 분할부(110), 예측부(120), 감산기(130), 변환부(140), 양자화부(145), 재정렬부(150), 엔트로피 부호화부(155), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함하여 구성될 수 있다.The image encoding device includes a picture division unit 110, a prediction unit 120, a subtractor 130, a transform unit 140, a quantization unit 145, a rearrangement unit 150, an entropy encoding unit 155, and an inverse quantization unit. It may be configured to include (160), an inverse transform unit (165), an adder (170), a loop filter unit (180), and a memory (190).

영상 부호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.Each component of the video encoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.

하나의 영상(비디오)은 복수의 픽처들을 포함하는 하나 이상의 시퀀스로 구성된다. 각 픽처들은 복수의 영역으로 분할되고 각 영역마다 부호화가 수행된다. 예를 들어, 하나의 픽처는 하나 이상의 타일(Tile) 및/또는 슬라이스(Slice)로 분할된다. 여기서, 하나 이상의 타일을 타일 그룹(Tile Group)으로 정의할 수 있다. 각 타일 또는/슬라이스는 하나 이상의 CTU(Coding Tree Unit)로 분할된다. 그리고 각 CTU는 트리 구조에 의해 하나 이상의 CU(Coding Unit)들로 분할된다. 각 CU에 적용되는 정보들은 CU의 신택스로서 부호화되고, 하나의 CTU에 포함된 CU들에 공통적으로 적용되는 정보는 CTU의 신택스로서 부호화된다. 또한, 하나의 슬라이스 내의 모든 블록들에 공통적으로 적용되는 정보는 슬라이스 헤더의 신택스로서 부호화되며, 하나 이상의 픽처들을 구성하는 모든 블록들에 적용되는 정보는 픽처 파라미터 셋(PPS, Picture Parameter Set) 혹은 픽처 헤더에 부호화된다. 나아가, 복수의 픽처가 공통으로 참조하는 정보들은 시퀀스 파라미터 셋(SPS, Sequence Parameter Set)에 부호화된다. 그리고, 하나 이상의 SPS가 공통으로 참조하는 정보들은 비디오 파라미터 셋(VPS, Video Parameter Set)에 부호화된다. 또한, 하나의 타일 또는 타일 그룹에 공통으로 적용되는 정보는 타일 또는 타일 그룹 헤더의 신택스로서 부호화될 수도 있다. SPS, PPS, 슬라이스 헤더, 타일 또는 타일 그룹 헤더에 포함되는 신택스들은 상위수준(high level) 신택스로 칭할 수 있다. One image (video) consists of one or more sequences including a plurality of pictures. Each picture is divided into a plurality of regions and encoding is performed for each region. For example, one picture is divided into one or more tiles and/or slices. Here, one or more tiles can be defined as a tile group. Each tile or/slice is divided into one or more Coding Tree Units (CTUs). And each CTU is divided into one or more CUs (Coding Units) by a tree structure. Information applied to each CU is encoded as the syntax of the CU, and information commonly applied to CUs included in one CTU is encoded as the syntax of the CTU. Additionally, information commonly applied to all blocks within one slice is encoded as the syntax of the slice header, and information applied to all blocks constituting one or more pictures is a picture parameter set (PPS) or picture parameter set. Encoded in the header. Furthermore, information commonly referenced by multiple pictures is encoded in a sequence parameter set (SPS). And, information commonly referenced by one or more SPSs is encoded in a video parameter set (VPS). Additionally, information commonly applied to one tile or tile group may be encoded as the syntax of a tile or tile group header. Syntax included in the SPS, PPS, slice header, tile, or tile group header may be referred to as high level syntax.

픽처 분할부(110)는 CTU(Coding Tree Unit)의 크기를 결정한다. CTU의 크기에 대한 정보(CTU size)는 SPS 또는 PPS의 신택스로서 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. The picture division unit 110 determines the size of the CTU (Coding Tree Unit). Information about the size of the CTU (CTU size) is encoded as SPS or PPS syntax and transmitted to the video decoding device.

픽처 분할부(110)는 영상을 구성하는 각 픽처(picture)를 미리 결정된 크기를 가지는 복수의 CTU(Coding Tree Unit)들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. The picture division unit 110 divides each picture constituting the image into a plurality of CTUs (Coding Tree Units) with a predetermined size, and then repeatedly divides the CTUs using a tree structure. (recursively) Divide. A leaf node in the tree structure becomes a coding unit (CU), the basic unit of encoding.

트리 구조로는 상위 노드(혹은 부모 노드)가 동일한 크기의 네 개의 하위 노드(혹은 자식 노드)로 분할되는 쿼드트리(QuadTree, QT), 또는 상위 노드가 두 개의 하위 노드로 분할되는 바이너리트리(BinaryTree, BT), 또는 상위 노드가 1:2:1 비율로 세 개의 하위 노드로 분할되는 터너리트리(TernaryTree, TT), 또는 이러한 QT 구조, BT 구조 및 TT 구조 중 둘 이상을 혼용한 구조일 수 있다. 예컨대, QTBT(QuadTree plus BinaryTree) 구조가 사용될 수 있고, 또는 QTBTTT(QuadTree plus BinaryTree TernaryTree) 구조가 사용될 수 있다. 여기서, BTTT를 합쳐서 MTT(Multiple-Type Tree)라 지칭될 수 있다. The tree structure is QuadTree (QT), in which the parent node is divided into four child nodes (or child nodes) of the same size, or BinaryTree, in which the parent node is divided into two child nodes. , BT), or a TernaryTree (TT) in which the parent node is divided into three child nodes in a 1:2:1 ratio, or a structure that mixes two or more of these QT structures, BT structures, and TT structures. there is. For example, a QuadTree plus BinaryTree (QTBT) structure may be used, or a QuadTree plus BinaryTree TernaryTree (QTBTTT) structure may be used. Here, BTTT may be combined and referred to as MTT (Multiple-Type Tree).

도 2는 QTBTTT 구조를 이용하여 블록을 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.Figure 2 is a diagram to explain a method of dividing a block using the QTBTTT structure.

도 2에 도시된 바와 같이, CTU는 먼저 QT 구조로 분할될 수 있다. 쿼드트리 분할은 분할 블록(splitting block)의 크기가 QT에서 허용되는 리프 노드의 최소 블록 크기(MinQTSize)에 도달할 때까지 반복될 수 있다. QT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. QT의 리프 노드가 BT에서 허용되는 루트 노드의 최대 블록 크기(MaxBTSize)보다 크지 않은 경우, BT 구조 또는 TT 구조 중 어느 하나 이상으로 더 분할될 수 있다. BT 구조 및/또는 TT 구조에서는 복수의 분할 방향이 존재할 수 있다. 예컨대, 해당 노드의 블록이 가로로 분할되는 방향과 세로로 분할되는 방향 두 가지가 존재할 수 있다. 도 2의 도시와 같이, MTT 분할이 시작되면, 노드들이 분할되었는지 여부를 지시하는 제2 플래그(mtt_split_flag)와, 분할이 되었다면 추가적으로 분할 방향(vertical 혹은 horizontal)을 나타내는 플래그 및/또는 분할 타입(Binary 혹은 Ternary)을 나타내는 플래그가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다.As shown in Figure 2, the CTU can first be divided into a QT structure. Quadtree splitting can be repeated until the size of the splitting block reaches the minimum block size (MinQTSize) of the leaf node allowed in QT. The first flag (QT_split_flag) indicating whether each node of the QT structure is split into four nodes of the lower layer is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the video decoding device. If the leaf node of QT is not larger than the maximum block size (MaxBTSize) of the root node allowed in BT, it may be further divided into either the BT structure or the TT structure. In the BT structure and/or TT structure, there may be multiple division directions. For example, there may be two directions in which the block of the node is divided: horizontally and vertically. As shown in Figure 2, when MTT splitting begins, a second flag (mtt_split_flag) indicates whether the nodes have been split, and if split, an additional flag indicating the splitting direction (vertical or horizontal) and/or the splitting type (Binary). Or, a flag indicating Ternary) is encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device.

대안적으로, 각 노드가 하위 레이어의 4개의 노드들로 분할되는지 여부를 지시하는 제1 플래그(QT_split_flag)를 부호화하기에 앞서, 그 노드가 분할되는지 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)가 부호화될 수도 있다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할되지 않았음을 지시하는 경우, 해당 노드의 블록이 분할 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 되어 부호화의 기본 단위인 CU(coding unit)가 된다. CU 분할 플래그(split_cu_flag) 값이 분할됨을 지시하는 경우, 영상 부호화 장치는 전술한 방식으로 제1 플래그부터 부호화를 시작한다.Alternatively, prior to encoding the first flag (QT_split_flag) indicating whether each node is split into four nodes of the lower layer, a CU split flag (split_cu_flag) indicating whether the node is split is encoded. It could be. If the CU split flag (split_cu_flag) value indicates that it is not split, the block of the corresponding node becomes a leaf node in the split tree structure and becomes a CU (coding unit), which is the basic unit of coding. When the CU split flag (split_cu_flag) value indicates splitting, the video encoding device starts encoding from the first flag in the above-described manner.

트리 구조의 다른 예시로서 QTBT가 사용되는 경우, 해당 노드의 블록을 동일 크기의 두 개 블록으로 가로로 분할하는 타입(즉, symmetric horizontal splitting)과 세로로 분할하는 타입(즉, symmetric vertical splitting) 두 가지가 존재할 수 있다. BT 구조의 각 노드가 하위 레이어의 블록으로 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할되는 타입을 지시하는 분할 타입 정보가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다. 한편, 해당 노드의 블록을 서로 비대칭 형태의 두 개의 블록으로 분할하는 타입이 추가로 더 존재할 수도 있다. 비대칭 형태에는 해당 노드의 블록을 1:3의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록으로 분할하는 형태가 포함될 수 있고, 혹은 해당 노드의 블록을 대각선 방향으로 분할하는 형태가 포함될 수도 있다.When QTBT is used as another example of a tree structure, there are two types: a type that horizontally splits the block of the node into two blocks of the same size (i.e., symmetric horizontal splitting) and a type that splits it vertically (i.e., symmetric vertical splitting). Branches may exist. A split flag (split_flag) indicating whether each node of the BT structure is divided into blocks of a lower layer and split type information indicating the type of division are encoded by the entropy encoder 155 and transmitted to the video decoding device. Meanwhile, there may be an additional type that divides the block of the corresponding node into two asymmetric blocks. The asymmetric form may include dividing the block of the corresponding node into two rectangular blocks with a size ratio of 1:3, or may include dividing the block of the corresponding node diagonally.

CU는 CTU로부터의 QTBT 또는 QTBTTT 분할에 따라 다양한 크기를 가질 수 있다. 이하에서는, 부호화 또는 복호화하고자 하는 CU(즉, QTBTTT의 리프 노드)에 해당하는 블록을 '현재블록'이라 칭한다. QTBTTT 분할의 채용에 따라, 현재블록의 모양은 정사각형뿐만 아니라 직사각형일 수도 있다.A CU can have various sizes depending on the QTBT or QTBTTT division from the CTU. Hereinafter, the block corresponding to the CU (i.e., leaf node of QTBTTT) to be encoded or decoded is referred to as the 'current block'. Depending on the adoption of QTBTTT partitioning, the shape of the current block may be rectangular as well as square.

예측부(120)는 현재블록을 예측하여 예측블록을 생성한다. 예측부(120)는 인트라 예측부(122)와 인터 예측부(124)를 포함한다. The prediction unit 120 predicts the current block and generates a prediction block. The prediction unit 120 includes an intra prediction unit 122 and an inter prediction unit 124.

일반적으로, 픽처 내 현재블록들은 각각 예측적으로 코딩될 수 있다. 일반적으로 현재블록의 예측은 (현재블록을 포함하는 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인트라 예측 기술 또는 (현재블록을 포함하는 픽처 이전에 코딩된 픽처로부터의 데이터를 사용하는) 인터 예측 기술을 사용하여 수행될 수 있다. 인터 예측은 단방향 예측과 양방향 예측 모두를 포함한다.In general, each current block in a picture can be coded predictively. Typically, prediction of the current block is done using intra prediction techniques (using data from the picture containing the current block) or inter prediction techniques (using data from pictures coded before the picture containing the current block). It can be done. Inter prediction includes both one-way prediction and two-way prediction.

인트라 예측부(122)는 현재블록이 포함된 현재 픽처 내에서 현재블록의 주변에 위치한 픽셀(참조 픽셀)들을 이용하여 현재블록 내의 픽셀들을 예측한다. 예측 방향에 따라 복수의 인트라 예측모드가 존재한다. 예컨대, 도 3a에서 보는 바와 같이, 복수의 인트라 예측모드는 planar 모드와 DC 모드를 포함하는 2개의 비방향성 모드와 65개의 방향성 모드를 포함할 수 있다. 각 예측모드에 따라 사용할 주변 픽셀과 연산식이 다르게 정의된다.The intra prediction unit 122 predicts pixels within the current block using pixels (reference pixels) located around the current block within the current picture including the current block. There are multiple intra prediction modes depending on the prediction direction. For example, as shown in FIG. 3A, the plurality of intra prediction modes may include two non-directional modes including a planar mode and a DC mode and 65 directional modes. The surrounding pixels and calculation formulas to be used are defined differently for each prediction mode.

직사각형 모양의 현재블록에 대한 효율적인 방향성 예측을 위해, 도 3b에 점선 화살표로 도시된 방향성 모드들(67 ~ 80번, -1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)이 추가로 사용될 수 있다. 이들은 "광각 인트라 예측모드들(wide angle intra-prediction modes)"로 지칭될 수 있다. 도 3b에서 화살표들은 예측에 사용되는 대응하는 참조샘플들을 가리키는 것이며, 예측 방향을 나타내는 것이 아니다. 예측 방향은 화살표가 가리키는 방향과 반대이다. 광각 인트라 예측모드들은 현재블록이 직사각형일 때 추가적인 비트 전송 없이 특정 방향성 모드를 반대방향으로 예측을 수행하는 모드이다. 이때 광각 인트라 예측모드들 중에서, 직사각형의 현재블록의 너비와 높이의 비율에 의해, 현재블록에 이용 가능한 일부 광각 인트라 예측모드들이 결정될 수 있다. 예컨대, 45도보다 작은 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(67 ~ 80번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 높이가 너비보다 작은 직사각형 형태일 때 이용 가능하고, -135도보다 큰 각도를 갖는 광각 인트라 예측모드들(-1 ~ -14 번 인트라 예측모드들)은 현재블록이 너비가 높이보다 큰 직사각형 형태일 때 이용 가능하다.For efficient directional prediction of the rectangular-shaped current block, the directional modes (67 to 80, -1 to -14 intra prediction modes) shown by dotted arrows in FIG. 3B can be additionally used. These may be referred to as “wide angle intra-prediction modes”. In Figure 3b, the arrows point to corresponding reference samples used for prediction and do not indicate the direction of prediction. The predicted direction is opposite to the direction indicated by the arrow. Wide-angle intra prediction modes are modes that perform prediction in the opposite direction of a specific directional mode without transmitting additional bits when the current block is rectangular. At this time, among the wide-angle intra prediction modes, some wide-angle intra prediction modes available for the current block may be determined according to the ratio of the width and height of the rectangular current block. For example, wide-angle intra prediction modes with angles smaller than 45 degrees (intra prediction modes 67 to 80) are available when the current block is in the form of a rectangle whose height is smaller than its width, and wide-angle intra prediction modes with angles larger than -135 degrees are available. Intra prediction modes (-1 to -14 intra prediction modes) are available when the current block has a rectangular shape with a width greater than the height.

인트라 예측부(122)는 현재블록을 부호화하는데 사용할 인트라 예측모드를 결정할 수 있다. 일부 예들에서, 인트라 예측부(122)는 여러 인트라 예측모드들을 사용하여 현재블록을 인코딩하고, 테스트된 모드들로부터 사용할 적절한 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측부(122)는 여러 테스트된 인트라 예측모드들에 대한 비트율 왜곡(rate-distortion) 분석을 사용하여 비트율 왜곡 값들을 계산하고, 테스트된 모드들 중 최선의 비트율 왜곡 특징들을 갖는 인트라 예측모드를 선택할 수도 있다.The intra prediction unit 122 can determine the intra prediction mode to be used to encode the current block. In some examples, intra prediction unit 122 may encode the current block using multiple intra prediction modes and select an appropriate intra prediction mode to use from the tested modes. For example, the intra prediction unit 122 calculates rate-distortion values using rate-distortion analysis for several tested intra-prediction modes and has the best rate-distortion characteristics among the tested modes. You can also select intra prediction mode.

인트라 예측부(122)는 복수의 인트라 예측모드 중에서 하나의 인트라 예측모드를 선택하고, 선택된 인트라 예측모드에 따라 결정되는 주변 픽셀(참조 픽셀)과 연산식을 사용하여 현재블록을 예측한다. 선택된 인트라 예측모드에 대한 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.The intra prediction unit 122 selects one intra prediction mode from a plurality of intra prediction modes and predicts the current block using surrounding pixels (reference pixels) and an operation formula determined according to the selected intra prediction mode. Information about the selected intra prediction mode is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.

인터 예측부(124)는 움직임 보상 과정을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 인터 예측부(124)는 현재 픽처보다 먼저 부호화 및 복호화된 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하고, 그 탐색된 블록을 이용하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고, 현재 픽처 내의 현재블록과 참조픽처 내의 예측블록 간의 변위(displacement)에 해당하는 움직임벡터(Motion Vector: MV)를 생성한다. 일반적으로, 움직임 추정은 루마(luma) 성분에 대해 수행되고, 루마 성분에 기초하여 계산된 움직임벡터는 루마 성분 및 크로마 성분 모두에 대해 사용된다. 현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처에 대한 정보 및 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.The inter prediction unit 124 generates a prediction block for the current block using a motion compensation process. The inter prediction unit 124 searches for a block most similar to the current block in a reference picture that has been encoded and decoded before the current picture, and generates a prediction block for the current block using the searched block. Then, a motion vector (MV) corresponding to the displacement between the current block in the current picture and the prediction block in the reference picture is generated. Typically, motion estimation is performed on the luma component, and a motion vector calculated based on the luma component is used for both the luma component and the chroma component. Motion information including information about the reference picture and information about the motion vector used to predict the current block is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.

인터 예측부(124)는, 예측의 정확성을 높이기 위해, 참조픽처 또는 참조 블록에 대한 보간을 수행할 수도 있다. 즉, 연속한 두 정수 샘플 사이의 서브 샘플들은 그 두 정수 샘플을 포함한 연속된 복수의 정수 샘플들에 필터 계수들을 적용하여 보간된다. 보간된 참조픽처에 대해서 현재블록과 가장 유사한 블록을 탐색하는 과정을 수행하면, 움직임벡터는 정수 샘플 단위의 정밀도(precision)가 아닌 소수 단위의 정밀도까지 표현될 수 있다. 움직임벡터의 정밀도 또는 해상도(resolution)는 부호화하고자 하는 대상 영역, 예컨대, 슬라이스, 타일, CTU, CU 등의 단위마다 다르게 설정될 수 있다. 이와 같은 적응적 움직임벡터 해상도(Adaptive Motion Vector Resolution: AMVR)가 적용되는 경우 각 대상 영역에 적용할 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 대상 영역마다 시그널링되어야 한다. 예컨대, 대상 영역이 CU인 경우, 각 CU마다 적용된 움직임벡터 해상도에 대한 정보가 시그널링된다. 움직임벡터 해상도에 대한 정보는 후술할 차분 움직임벡터의 정밀도를 나타내는 정보일 수 있다.The inter prediction unit 124 may perform interpolation on a reference picture or reference block to increase prediction accuracy. That is, subsamples between two consecutive integer samples are interpolated by applying filter coefficients to a plurality of consecutive integer samples including the two integer samples. If the process of searching for the block most similar to the current block is performed for the interpolated reference picture, the motion vector can be expressed with precision in decimal units rather than precision in integer samples. The precision or resolution of the motion vector may be set differently for each target area to be encoded, for example, slice, tile, CTU, CU, etc. When such adaptive motion vector resolution (AMVR) is applied, information about the motion vector resolution to be applied to each target area must be signaled for each target area. For example, if the target area is a CU, information about the motion vector resolution applied to each CU is signaled. Information about motion vector resolution may be information indicating the precision of a differential motion vector, which will be described later.

한편, 인터 예측부(124)는 양방향 예측(bi-prediction)을 이용하여 인터 예측을 수행할 수 있다. 양방향 예측의 경우, 두 개의 참조픽처와 각 참조픽처 내에서 현재블록과 가장 유사한 블록 위치를 나타내는 두 개의 움직임벡터가 이용된다. 인터 예측부(124)는 참조픽처 리스트 0(RefPicList0) 및 참조픽처 리스트 1(RefPicList1)로부터 각각 제1 참조픽처 및 제2 참조픽처를 선택하고, 각 참조픽처 내에서 현재블록과 유사한 블록을 탐색하여 제1 참조블록과 제2 참조블록을 생성한다. 그리고, 제1 참조블록과 제2 참조블록을 평균 또는 가중 평균하여 현재블록에 대한 예측블록을 생성한다. 그리고 현재블록을 예측하기 위해 사용한 두 개의 참조픽처에 대한 정보 및 두 개의 움직임벡터에 대한 정보를 포함하는 움직임 정보를 엔트로피 부호화부(155)로 전달한다. 여기서, 참조픽처 리스트 0은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이전의 픽처들로 구성되고, 참조픽처 리스트 1은 기복원된 픽처들 중 디스플레이 순서에서 현재 픽처 이후의 픽처들로 구성될 수 있다. 그러나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 디스플레이 순서 상으로 현재 픽처 이후의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 0에 추가로 더 포함될 수 있고, 역으로 현재 픽처 이전의 기복원 픽처들이 참조픽처 리스트 1에 추가로 더 포함될 수도 있다.Meanwhile, the inter prediction unit 124 may perform inter prediction using bi-prediction. In the case of bidirectional prediction, two reference pictures and two motion vectors indicating the positions of blocks most similar to the current block within each reference picture are used. The inter prediction unit 124 selects the first reference picture and the second reference picture from reference picture list 0 (RefPicList0) and reference picture list 1 (RefPicList1), respectively, and searches for a block similar to the current block within each reference picture. Create a first reference block and a second reference block. Then, the first reference block and the second reference block are averaged or weighted to generate a prediction block for the current block. Then, motion information including information about the two reference pictures used to predict the current block and information about the two motion vectors is transmitted to the entropy encoding unit 155. Here, reference picture list 0 may be composed of pictures before the current picture in display order among the restored pictures, and reference picture list 1 may be composed of pictures after the current picture in display order among the restored pictures. there is. However, it is not necessarily limited to this, and in terms of display order, relief pictures after the current picture may be additionally included in reference picture list 0, and conversely, relief pictures before the current picture may be additionally included in reference picture list 1. may be included.

움직임 정보를 부호화하는 데에 소요되는 비트량을 최소화하기 위해 다양한 방법이 사용될 수 있다. Various methods can be used to minimize the amount of bits required to encode motion information.

예컨대, 현재블록의 참조픽처와 움직임벡터가 주변블록의 참조픽처 및 움직임벡터와 동일한 경우에는 그 주변블록을 식별할 수 있는 정보를 부호화함으로써, 현재블록의 움직임 정보를 영상 복호화 장치로 전달할 수 있다. 이러한 방법을 '머지 모드(merge mode)'라 한다.For example, if the reference picture and motion vector of the current block are the same as the reference picture and motion vector of the neighboring block, the motion information of the current block can be transmitted to the video decoding device by encoding information that can identify the neighboring block. This method is called ‘merge mode’.

머지 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들로부터 기 결정된 개수의 머지 후보블록(이하, '머지 후보'라 함)들을 선택한다. In the merge mode, the inter prediction unit 124 selects a predetermined number of merge candidate blocks (hereinafter referred to as 'merge candidates') from neighboring blocks of the current block.

머지 후보를 유도하기 위한 주변블록으로는, 도 4에 도시된 바와 같이, 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 머지 후보로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(co-located block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 머지 후보로서 추가로 더 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 선정된 머지 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 머지 후보에 추가한다. As shown in FIG. 4, the surrounding blocks for deriving merge candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block (B1) adjacent to the current block in the current picture. ), and all or part of the upper left block (B2) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located may be used as a merge candidate. For example, a block co-located with the current block within the reference picture or blocks adjacent to the co-located block may be additionally used as merge candidates. If the number of merge candidates selected by the method described above is less than the preset number, the 0 vector is added to the merge candidates.

인터 예측부(124)는 이러한 주변블록들을 이용하여 기 결정된 개수의 머지 후보를 포함하는 머지 리스트를 구성한다. 머지 리스트에 포함된 머지 후보들 중에서 현재블록의 움직임정보로서 사용할 머지 후보를 선택하고 선택된 후보를 식별하기 위한 머지 인덱스 정보를 생성한다. 생성된 머지 인덱스 정보는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 전달된다.The inter prediction unit 124 uses these neighboring blocks to construct a merge list including a predetermined number of merge candidates. A merge candidate to be used as motion information of the current block is selected from among the merge candidates included in the merge list, and merge index information is generated to identify the selected candidate. The generated merge index information is encoded by the entropy encoding unit 155 and transmitted to the video decoding device.

머지 스킵(merge skip) 모드는 머지 모드의 특별한 경우로서, 양자화를 수행한 후, 엔트로피 부호화를 위한 변환 계수가 모두 영(zero)에 가까울 때, 잔차신호들의 전송 없이 주변블록 선택 정보만을 전송한다. 머지 스킵 모드를 이용함으로써, 움직임이 적은 영상, 정지 영상, 스크린 콘텐츠 영상 등에서 상대적으로 높은 부호화 효율을 달성할 수 있다. Merge skip mode is a special case of merge mode. After performing quantization, when all transformation coefficients for entropy encoding are close to zero, only peripheral block selection information is transmitted without transmitting residual signals. By using merge skip mode, relatively high coding efficiency can be achieved in low-motion images, still images, screen content images, etc.

이하, 머지 모드와 머지 스킵 모드를 통칭하여, 머지/스킵 모드로 나타낸다. Hereinafter, merge mode and merge skip mode are collectively referred to as merge/skip mode.

움직임 정보를 부호화하기 위한 또 다른 방법은 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드이다.Another method for encoding motion information is AMVP (Advanced Motion Vector Prediction) mode.

AMVP 모드에서, 인터 예측부(124)는 현재블록의 주변블록들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터 후보들을 유도한다. 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로는, 도 4에 도시된 현재 픽처 내에서 현재블록에 인접한 좌측블록(A0), 좌하단블록(A1), 상단블록(B0), 우상단블록(B1), 및 좌상단블록(B2) 중에서 전부 또는 일부가 사용될 수 있다. 또한, 현재블록이 위치한 현재 픽처가 아닌 참조픽처(현재블록을 예측하기 위해 사용된 참조픽처와 동일할 수도 있고 다를 수도 있음) 내에 위치한 블록이 예측 움직임벡터 후보들을 유도하기 위해 사용되는 주변블록으로서 사용될 수도 있다. 예컨대, 참조픽처 내에서 현재블록과 동일 위치에 있는 블록(collocated block) 또는 그 동일 위치의 블록에 인접한 블록들이 사용될 수 있다. 이상에서 기술된 방법에 의해 움직임벡터 후보의 개수가 기설정된 개수보다 작으면, 0 벡터를 움직임벡터 후보에 추가한다. In AMVP mode, the inter prediction unit 124 uses neighboring blocks of the current block to derive predicted motion vector candidates for the motion vector of the current block. The surrounding blocks used to derive predicted motion vector candidates include the left block (A0), bottom left block (A1), top block (B0), and top right block adjacent to the current block in the current picture shown in FIG. All or part of B1), and the upper left block (B2) can be used. Additionally, a block located within a reference picture (which may be the same or different from the reference picture used to predict the current block) rather than the current picture where the current block is located will be used as a surrounding block used to derive prediction motion vector candidates. It may be possible. For example, a collocated block located at the same location as the current block within the reference picture or blocks adjacent to the block at the same location may be used. If the number of motion vector candidates is less than the preset number by the method described above, the 0 vector is added to the motion vector candidates.

인터 예측부(124)는 이 주변블록들의 움직임벡터를 이용하여 예측 움직임벡터 후보들을 유도하고, 예측 움직임벡터 후보들을 이용하여 현재블록의 움직임벡터에 대한 예측 움직임벡터를 결정한다. 그리고, 현재블록의 움직임벡터로부터 예측 움직임벡터를 감산하여 차분 움직임벡터를 산출한다. The inter prediction unit 124 derives predicted motion vector candidates using the motion vectors of the neighboring blocks, and determines a predicted motion vector for the motion vector of the current block using the predicted motion vector candidates. Then, the predicted motion vector is subtracted from the motion vector of the current block to calculate the differential motion vector.

예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들에 기 정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기 정의된 함수를 알고 있다. 또한, 예측 움직임벡터 후보를 유도하기 위해 사용하는 주변블록은 이미 부호화 및 복호화가 완료된 블록이므로 영상 복호화 장치도 그 주변블록의 움직임벡터도 이미 알고 있다. 그러므로 영상 부호화 장치는 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보를 부호화할 필요가 없다. 따라서, 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보와 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보가 부호화된다.The predicted motion vector can be obtained by applying a predefined function (eg, median, average value calculation, etc.) to the predicted motion vector candidates. In this case, the video decoding device also knows the predefined function. In addition, since the neighboring blocks used to derive predicted motion vector candidates are blocks for which encoding and decoding have already been completed, the video decoding device also already knows the motion vectors of the neighboring blocks. Therefore, the video encoding device does not need to encode information to identify the predicted motion vector candidate. Therefore, in this case, information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block are encoded.

한편, 예측 움직임벡터는 예측 움직임벡터 후보들 중 어느 하나를 선택하는 방식으로 결정될 수도 있다. 이 경우에는 차분 움직임벡터에 대한 정보 및 현재블록을 예측하기 위해 사용한 참조픽처에 대한 정보와 함께, 선택된 예측 움직임벡터 후보를 식별하기 위한 정보가 추가로 부호화된다.Meanwhile, the predicted motion vector may be determined by selecting one of the predicted motion vector candidates. In this case, information for identifying the selected prediction motion vector candidate is additionally encoded, along with information about the differential motion vector and information about the reference picture used to predict the current block.

감산기(130)는 현재블록으로부터 인트라 예측부(122) 또는 인터 예측부(124)에 의해 생성된 예측블록을 감산하여 잔차블록을 생성한다.The subtractor 130 generates a residual block by subtracting the prediction block generated by the intra prediction unit 122 or the inter prediction unit 124 from the current block.

변환부(140)는 공간 영역의 픽셀 값들을 가지는 잔차블록 내의 잔차신호를 주파수 도메인의 변환 계수로 변환한다. 변환부(140)는 잔차블록의 전체 크기를 변환 단위로 사용하여 잔차블록 내의 잔차신호들을 변환할 수 있으며, 또는 잔차블록을 복수 개의 서브블록으로 분할하고 그 서브블록을 변환 단위로 사용하여 변환을 할 수도 있다. 또는, 변환 영역 및 비변환 영역인 두 개의 서브블록으로 구분하여, 변환 영역 서브블록만 변환 단위로 사용하여 잔차신호들을 변환할 수 있다. 여기서, 변환 영역 서브블록은 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:1의 크기 비율을 가지는 두 개의 직사각형 블록 중 하나일 수 있다. 이런 경우, 서브블록 만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)가 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. 또한, 변환 영역 서브블록의 크기는 가로축 (혹은 세로축) 기준 1:3의 크기 비율을 가질 수 있으며, 이런 경우 해당 분할을 구분하는 플래그(cu_sbt_quad_flag)가 추가적으로 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. The transform unit 140 converts the residual signal in the residual block having pixel values in the spatial domain into transform coefficients in the frequency domain. The conversion unit 140 may convert the residual signals in the residual block by using the entire size of the residual block as a conversion unit, or divide the residual block into a plurality of subblocks and perform conversion by using the subblocks as a conversion unit. You may. Alternatively, the residual signals can be converted by dividing them into two subblocks, a transform area and a non-transformation region, and using only the transform region subblock as a transform unit. Here, the transformation area subblock may be one of two rectangular blocks with a size ratio of 1:1 based on the horizontal axis (or vertical axis). In this case, a flag indicating that only the subblock has been converted (cu_sbt_flag), directional (vertical/horizontal) information (cu_sbt_horizontal_flag), and/or position information (cu_sbt_pos_flag) are encoded by the entropy encoding unit 155 and signaled to the video decoding device. do. In addition, the size of the transform area subblock may have a size ratio of 1:3 based on the horizontal axis (or vertical axis), and in this case, a flag (cu_sbt_quad_flag) that distinguishes the corresponding division is additionally encoded by the entropy encoding unit 155 to encode the image. Signaled to the decryption device.

한편, 변환부(140)는 잔차블록에 대해 가로 방향과 세로 방향으로 개별적으로 변환을 수행할 수 있다. 변환을 위해, 다양한 타입의 변환 함수 또는 변환 행렬이 사용될 수 있다. 예컨대, 가로 방향 변환과 세로 방향 변환을 위한 변환 함수의 쌍을 MTS(Multiple Transform Set)로 정의할 수 있다. 변환부(140)는 MTS 중 변환 효율이 가장 좋은 하나의 변환 함수 쌍을 선택하고 가로 및 세로 방향으로 각각 잔차블록을 변환할 수 있다. MTS 중에서 선택된 변환 함수 쌍에 대한 정보(mts_idx)는 엔트로피 부호화부(155)에 의해 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링된다. Meanwhile, the transformation unit 140 can separately perform transformation on the residual block in the horizontal and vertical directions. For transformation, various types of transformation functions or transformation matrices can be used. For example, a pair of transformation functions for horizontal transformation and vertical transformation can be defined as MTS (Multiple Transform Set). The conversion unit 140 may select a conversion function pair with the best conversion efficiency among MTSs and convert the residual blocks in the horizontal and vertical directions, respectively. Information (mts_idx) about the transformation function pair selected from the MTS is encoded by the entropy encoder 155 and signaled to the video decoding device.

양자화부(145)는 변환부(140)로부터 출력되는 변환 계수들을 양자화 파라미터를 이용하여 양자화하고, 양자화된 변환 계수들을 엔트로피 부호화부(155)로 출력한다. 양자화부(145)는, 어떤 블록 혹은 프레임에 대해, 변환 없이, 관련된 잔차 블록을 곧바로 양자화할 수도 있다. 양자화부(145)는 변환블록 내의 변환 계수들의 위치에 따라 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 2차원으로 배열된 양자화된 변환 계수들에 적용되는 양자화 행렬은 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다. The quantization unit 145 quantizes the transform coefficients output from the transform unit 140 using a quantization parameter, and outputs the quantized transform coefficients to the entropy encoding unit 155. The quantization unit 145 may directly quantize a residual block related to a certain block or frame without conversion. The quantization unit 145 may apply different quantization coefficients (scaling values) depending on the positions of the transform coefficients within the transform block. The quantization matrix applied to the quantized transform coefficients arranged in two dimensions may be encoded and signaled to the video decoding device.

재정렬부(150)는 양자화된 잔차값에 대해 계수값의 재정렬을 수행할 수 있다.The rearrangement unit 150 may rearrange coefficient values for the quantized residual values.

재정렬부(150)는 계수 스캐닝(coefficient scanning)을 이용하여 2차원의 계수 어레이를 1차원의 계수 시퀀스로 변경할 수 있다. 예를 들어, 재정렬부(150)에서는 지그-재그 스캔(zig-zag scan) 또는 대각선 스캔(diagonal scan)을 이용하여 DC 계수부터 고주파수 영역의 계수까지 스캔하여 1차원의 계수 시퀀스를 출력할 수 있다. 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔 대신 2차원의 계수 어레이를 열 방향으로 스캔하는 수직 스캔, 2차원의 블록 형태 계수를 행 방향으로 스캔하는 수평 스캔이 사용될 수도 있다. 즉, 변환 단위의 크기 및 인트라 예측모드에 따라 지그-재그 스캔, 대각선 스캔, 수직 방향 스캔 및 수평 방향 스캔 중에서 사용될 스캔 방법이 결정될 수도 있다.The rearrangement unit 150 can change a two-dimensional coefficient array into a one-dimensional coefficient sequence using coefficient scanning. For example, the realignment unit 150 can scan from DC coefficients to coefficients in the high frequency region using zig-zag scan or diagonal scan to output a one-dimensional coefficient sequence. . Depending on the size of the transformation unit and the intra prediction mode, a vertical scan that scans a two-dimensional coefficient array in the column direction or a horizontal scan that scans the two-dimensional block-type coefficients in the row direction may be used instead of the zig-zag scan. That is, the scan method to be used among zig-zag scan, diagonal scan, vertical scan, and horizontal scan may be determined depending on the size of the transformation unit and the intra prediction mode.

엔트로피 부호화부(155)는, CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code), 지수 골롬(Exponential Golomb) 등의 다양한 부호화 방식을 사용하여, 재정렬부(150)로부터 출력된 1차원의 양자화된 변환 계수들의 시퀀스를 부호화함으로써 비트스트림을 생성한다. The entropy encoding unit 155 uses various encoding methods such as CABAC (Context-based Adaptive Binary Arithmetic Code) and Exponential Golomb to encode the one-dimensional quantized transform coefficients output from the reordering unit 150. A bitstream is created by encoding the sequence.

또한, 엔트로피 부호화부(155)는 블록 분할과 관련된 CTU size, CU 분할 플래그, QT 분할 플래그, MTT 분할 타입, MTT 분할 방향 등의 정보를 부호화하여, 영상 복호화 장치가 영상 부호화 장치와 동일하게 블록을 분할할 수 있도록 한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 현재블록이 인트라 예측에 의해 부호화되었는지 아니면 인터 예측에 의해 부호화되었는지 여부를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 부호화하고, 예측 타입에 따라 인트라 예측정보(즉, 인트라 예측모드에 대한 정보) 또는 인터 예측정보(움직임 정보의 부호화 모드(머지 모드 또는 AMVP 모드), 머지 모드의 경우 머지 인덱스, AMVP 모드의 경우 참조픽처 인덱스 및 차분 움직임벡터에 대한 정보)를 부호화한다. 또한, 엔트로피 부호화부(155)는 양자화와 관련된 정보, 즉, 양자화 파라미터에 대한 정보 및 양자화 행렬에 대한 정보를 부호화한다.In addition, the entropy encoder 155 encodes information such as CTU size, CU split flag, QT split flag, MTT split type, and MTT split direction related to block splitting, so that the video decoding device can encode blocks in the same way as the video coding device. Allow it to be divided. In addition, the entropy encoding unit 155 encodes information about the prediction type indicating whether the current block is encoded by intra prediction or inter prediction, and generates intra prediction information (i.e., intra prediction) according to the prediction type. Information about the mode) or inter prediction information (coding mode of motion information (merge mode or AMVP mode), merge index in case of merge mode, information on reference picture index and differential motion vector in case of AMVP mode) is encoded. Additionally, the entropy encoding unit 155 encodes information related to quantization, that is, information about quantization parameters and information about the quantization matrix.

역양자화부(160)는 양자화부(145)로부터 출력되는 양자화된 변환 계수들을 역양자화하여 변환 계수들을 생성한다. 역변환부(165)는 역양자화부(160)로부터 출력되는 변환 계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 변환하여 잔차블록을 복원한다.The inverse quantization unit 160 inversely quantizes the quantized transform coefficients output from the quantization unit 145 to generate transform coefficients. The inverse transform unit 165 restores the residual block by converting the transform coefficients output from the inverse quantization unit 160 from the frequency domain to the spatial domain.

가산기(170)는 복원된 잔차블록과 예측부(120)에 의해 생성된 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 다음 순서의 블록을 인트라 예측할 때 참조 픽셀로서 사용된다.The adder 170 restores the current block by adding the restored residual block and the prediction block generated by the prediction unit 120. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting the next block.

루프(loop) 필터부(180)는 블록 기반의 예측 및 변환/양자화로 인해 발생하는 블록킹 아티팩트(blocking artifacts), 링잉 아티팩트(ringing artifacts), 블러링 아티팩트(blurring artifacts) 등을 줄이기 위해 복원된 픽셀들에 대한 필터링을 수행한다. 필터부(180)는 인루프(in-loop) 필터로서 디블록킹 필터(182), SAO(Sample Adaptive Offset) 필터(184) 및 ALF(Adaptive Loop Filter, 186)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다.The loop filter unit 180 restores pixels to reduce blocking artifacts, ringing artifacts, blurring artifacts, etc. that occur due to block-based prediction and transformation/quantization. Perform filtering on them. The filter unit 180 is an in-loop filter and may include all or part of a deblocking filter 182, a Sample Adaptive Offset (SAO) filter 184, and an Adaptive Loop Filter (ALF) 186. .

디블록킹 필터(182)는 블록 단위의 부호화/복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해 복원된 블록 간의 경계를 필터링하고, SAO 필터(184) 및 alf(186)는 디블록킹 필터링된 영상에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. SAO 필터(184) 및 alf(186)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해 사용되는 필터이다. SAO 필터(184)는 CTU 단위로 오프셋을 적용함으로써 주관적 화질뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킨다. 이에 비하여 ALF(186)는 블록 단위의 필터링을 수행하는데, 해당 블록의 에지 및 변화량의 정도를 구분하여 상이한 필터를 적용하여 왜곡을 보상한다. ALF에 사용될 필터 계수들에 대한 정보는 부호화되어 영상 복호화 장치로 시그널링될 수 있다.The deblocking filter 182 filters the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts caused by block-level encoding/decoding, and the SAO filter 184 and alf(186) perform deblocking filtering. Additional filtering is performed on the image. The SAO filter 184 and alf 186 are filters used to compensate for the difference between the restored pixel and the original pixel caused by lossy coding. The SAO filter 184 improves not only subjective image quality but also coding efficiency by applying an offset in units of CTU. In comparison, the ALF 186 performs filtering on a block basis, distinguishing the edge and degree of change of the block and applying different filters to compensate for distortion. Information about filter coefficients to be used in ALF may be encoded and signaled to a video decoding device.

디블록킹 필터(182), SAO 필터(184) 및 ALF(186)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(190)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용될 수 있다.The restored block filtered through the deblocking filter 182, SAO filter 184, and ALF 186 is stored in the memory 190. When all blocks in one picture are reconstructed, the reconstructed picture can be used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded later.

도 5는 본 개시의 기술들을 구현할 수 있는 영상 복호화 장치의 예시적인 블록도이다. 이하에서는 도 5를 참조하여 영상 복호화 장치와 이 장치의 하위 구성들에 대하여 설명하도록 한다.Figure 5 is an example block diagram of a video decoding device that can implement the techniques of the present disclosure. Hereinafter, the video decoding device and its sub-configurations will be described with reference to FIG. 5.

영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510), 재정렬부(515), 역양자화부(520), 역변환부(530), 예측부(540), 가산기(550), 루프 필터부(560) 및 메모리(570)를 포함하여 구성될 수 있다. The image decoding device includes an entropy decoding unit 510, a rearrangement unit 515, an inverse quantization unit 520, an inverse transform unit 530, a prediction unit 540, an adder 550, a loop filter unit 560, and a memory ( 570).

도 1의 영상 부호화 장치와 마찬가지로, 영상 복호화 장치의 각 구성요소는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, 각 구성요소의 기능이 소프트웨어로 구현되고 마이크로프로세서가 각 구성요소에 대응하는 소프트웨어의 기능을 실행하도록 구현될 수도 있다.Like the video encoding device of FIG. 1, each component of the video decoding device may be implemented as hardware or software, or may be implemented as a combination of hardware and software. Additionally, the function of each component may be implemented as software and a microprocessor may be implemented to execute the function of the software corresponding to each component.

엔트로피 복호화부(510)는 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비트스트림을 복호화하여 블록 분할과 관련된 정보를 추출함으로써 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하고, 현재블록을 복원하기 위해 필요한 예측정보와 잔차신호에 대한 정보 등을 추출한다.The entropy decoder 510 decodes the bitstream generated by the video encoding device, extracts information related to block division, determines the current block to be decoded, and provides prediction information and residual signals needed to restore the current block. Extract information, etc.

엔트로피 복호화부(510)는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 PPS(Picture Parameter Set)로부터 CTU size에 대한 정보를 추출하여 CTU의 크기를 결정하고, 픽처를 결정된 크기의 CTU로 분할한다. 그리고, CTU를 트리 구조의 최상위 레이어, 즉, 루트 노드로 결정하고, CTU에 대한 분할정보를 추출함으로써 트리 구조를 이용하여 CTU를 분할한다. The entropy decoder 510 extracts information about the CTU size from a Sequence Parameter Set (SPS) or Picture Parameter Set (PPS), determines the size of the CTU, and divides the picture into CTUs of the determined size. Then, the CTU is determined as the highest layer of the tree structure, that is, the root node, and the CTU is divided using the tree structure by extracting the division information for the CTU.

예컨대, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 MTT의 분할과 관련된 제2 플래그(MTT_split_flag) 및 분할 방향(vertical / horizontal) 및/또는 분할 타입(binary / ternary) 정보를 추출하여 해당 리프 노드를 MTT 구조로 분할한다. 이에 따라 QT의 리프 노드 이하의 각 노드들을 BT 또는 TT 구조로 반복적으로(recursively) 분할한다.For example, when dividing a CTU using the QTBTTT structure, first extract the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT and split each node into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, the second flag (MTT_split_flag) and split direction (vertical / horizontal) and/or split type (binary / ternary) information related to the split of MTT are extracted and the corresponding leaf node is divided into MTT. Divide by structure. Accordingly, each node below the leaf node of QT is recursively divided into a BT or TT structure.

또 다른 예로서, QTBTTT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, 먼저 CU의 분할 여부를 지시하는 CU 분할 플래그(split_cu_flag)를 추출하고, 해당 블록이 분할된 경우, 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출할 수도 있다. 분할 과정에서 각 노드는 0번 이상의 반복적인 QT 분할 후에 0번 이상의 반복적인 MTT 분할이 발생할 수 있다. 예컨대, CTU는 바로 MTT 분할이 발생하거나, 반대로 다수 번의 QT 분할만 발생할 수도 있다. As another example, when splitting a CTU using the QTBTTT structure, first extract the CU split flag (split_cu_flag) indicating whether to split the CU, and if the corresponding block is split, extract the first flag (QT_split_flag). It may be possible. During the division process, each node may undergo 0 or more repetitive MTT divisions after 0 or more repetitive QT divisions. For example, MTT division may occur immediately in the CTU, or conversely, only multiple QT divisions may occur.

다른 예로서, QTBT 구조를 사용하여 CTU를 분할하는 경우, QT의 분할과 관련된 제1 플래그(QT_split_flag)를 추출하여 각 노드를 하위 레이어의 네 개의 노드로 분할한다. 그리고, QT의 리프 노드에 해당하는 노드에 대해서는 BT로 더 분할되는지 여부를 지시하는 분할 플래그(split_flag) 및 분할 방향 정보를 추출한다.As another example, when dividing a CTU using the QTBT structure, the first flag (QT_split_flag) related to the division of the QT is extracted and each node is divided into four nodes of the lower layer. And, for the node corresponding to the leaf node of QT, a split flag (split_flag) indicating whether to further split into BT and split direction information are extracted.

한편, 엔트로피 복호화부(510)는 트리 구조의 분할을 이용하여 복호화하고자 하는 현재블록을 결정하게 되면, 현재블록이 인트라 예측되었는지 아니면 인터 예측되었는지를 지시하는 예측 타입에 대한 정보를 추출한다. 예측 타입 정보가 인트라 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 현재블록의 인트라 예측정보(인트라 예측모드)에 대한 신택스 요소를 추출한다. 예측 타입 정보가 인터 예측을 지시하는 경우, 엔트로피 복호화부(510)는 인터 예측정보에 대한 신택스 요소, 즉, 움직임벡터 및 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 나타내는 정보를 추출한다.Meanwhile, when the entropy decoding unit 510 determines the current block to be decoded using division of the tree structure, it extracts information about the prediction type indicating whether the current block is intra-predicted or inter-predicted. When prediction type information indicates intra prediction, the entropy decoder 510 extracts syntax elements for intra prediction information (intra prediction mode) of the current block. When prediction type information indicates inter prediction, the entropy decoder 510 extracts syntax elements for inter prediction information, that is, information indicating a motion vector and a reference picture to which the motion vector refers.

또한, 엔트로피 복호화부(510)는 양자화 관련된 정보, 및 잔차신호에 대한 정보로서 현재블록의 양자화된 변환계수들에 대한 정보를 추출한다.Additionally, the entropy decoding unit 510 extracts information about quantized transform coefficients of the current block as quantization-related information and information about the residual signal.

재정렬부(515)는, 영상 부호화 장치에 의해 수행된 계수 스캐닝 순서의 역순으로, 엔트로피 복호화부(510)에서 엔트로피 복호화된 1차원의 양자화된 변환계수들의 시퀀스를 다시 2차원의 계수 어레이(즉, 블록)로 변경할 수 있다.The reordering unit 515 re-organizes the sequence of one-dimensional quantized transform coefficients entropy decoded in the entropy decoding unit 510 into a two-dimensional coefficient array (i.e., in reverse order of the coefficient scanning order performed by the image encoding device). block).

역양자화부(520)는 양자화된 변환계수들을 역양자화하고, 양자화 파라미터를 이용하여 양자화된 변환계수들을 역양자화한다. 역양자화부(520)는 2차원으로 배열된 양자화된 변환계수들에 대해 서로 다른 양자화 계수(스케일링 값)을 적용할 수도 있다. 역양자화부(520)는 영상 부호화 장치로부터 양자화 계수(스케일링 값)들의 행렬을 양자화된 변환계수들의 2차원 어레이에 적용하여 역양자화를 수행할 수 있다. The inverse quantization unit 520 inversely quantizes the quantized transform coefficients and inversely quantizes the quantized transform coefficients using a quantization parameter. The inverse quantization unit 520 may apply different quantization coefficients (scaling values) to quantized transform coefficients arranged in two dimensions. The inverse quantization unit 520 may perform inverse quantization by applying a matrix of quantization coefficients (scaling values) from an image encoding device to a two-dimensional array of quantized transform coefficients.

역변환부(530)는 역양자화된 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환하여 잔차신호들을 복원함으로써 현재블록에 대한 잔차블록을 생성한다.The inverse transform unit 530 inversely transforms the inverse quantized transform coefficients from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, thereby generating a residual block for the current block.

또한, 역변환부(530)는 변환블록의 일부 영역(서브블록)만 역변환하는 경우, 변환블록의 서브블록만을 변환하였음을 지시하는 플래그(cu_sbt_flag), 서브블록의 방향성(vertical/horizontal) 정보(cu_sbt_horizontal_flag) 및/또는 서브블록의 위치 정보(cu_sbt_pos_flag)를 추출하여, 해당 서브블록의 변환계수들을 주파수 도메인으로부터 공간 도메인으로 역변환함으로써 잔차신호들을 복원하고, 역변환되지 않은 영역에 대해서는 잔차신호로 “0”값을 채움으로써 현재블록에 대한 최종 잔차블록을 생성한다.In addition, when the inverse transformation unit 530 inversely transforms only a partial area (subblock) of the transformation block, a flag (cu_sbt_flag) indicating that only the subblock of the transformation block has been transformed, and directionality (vertical/horizontal) information of the subblock (cu_sbt_horizontal_flag) ) and/or extracting the position information (cu_sbt_pos_flag) of the subblock, and inversely transforming the transformation coefficients of the corresponding subblock from the frequency domain to the spatial domain to restore the residual signals, and for the area that has not been inversely transformed, a “0” value is used as the residual signal. By filling , the final residual block for the current block is created.

또한, MTS가 적용된 경우, 역변환부(530)는 영상 부호화 장치로부터 시그널링된 MTS 정보(mts_idx)를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 각각 적용할 변환 함수 또는 변환 행렬을 결정하고, 결정된 변환 함수를 이용하여 가로 및 세로 방향으로 변환블록 내의 변환계수들에 대해 역변환을 수행한다.In addition, when MTS is applied, the inverse transform unit 530 determines a transformation function or transformation matrix to be applied in the horizontal and vertical directions, respectively, using the MTS information (mts_idx) signaled from the video encoding device, and uses the determined transformation function. Inverse transformation is performed on the transformation coefficients in the transformation block in the horizontal and vertical directions.

예측부(540)는 인트라 예측부(542) 및 인터 예측부(544)를 포함할 수 있다. 인트라 예측부(542)는 현재블록의 예측 타입이 인트라 예측일 때 활성화되고, 인터 예측부(544)는 현재블록의 예측 타입이 인터 예측일 때 활성화된다.The prediction unit 540 may include an intra prediction unit 542 and an inter prediction unit 544. The intra prediction unit 542 is activated when the prediction type of the current block is intra prediction, and the inter prediction unit 544 is activated when the prediction type of the current block is inter prediction.

인트라 예측부(542)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인트라 예측모드에 대한 신택스 요소로부터 복수의 인트라 예측모드 중 현재블록의 인트라 예측모드를 결정하고, 인트라 예측모드에 따라 현재블록 주변의 참조 픽셀들을 이용하여 현재블록을 예측한다.The intra prediction unit 542 determines the intra prediction mode of the current block among a plurality of intra prediction modes from the syntax elements for the intra prediction mode extracted from the entropy decoder 510, and provides a reference around the current block according to the intra prediction mode. Predict the current block using pixels.

인터 예측부(544)는 엔트로피 복호화부(510)로부터 추출된 인터 예측모드에 대한 신택스 요소를 이용하여 현재블록의 움직임벡터와 그 움직임벡터가 참조하는 참조픽처를 결정하고, 움직임벡터와 참조픽처를 이용하여 현재블록을 예측한다.The inter prediction unit 544 uses the syntax elements for the inter prediction mode extracted from the entropy decoder 510 to determine the motion vector of the current block and the reference picture to which the motion vector refers, and uses the motion vector and the reference picture to determine the motion vector of the current block. Use it to predict the current block.

가산기(550)는 역변환부로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부 또는 인트라 예측부로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀로서 활용된다.The adder 550 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit and the prediction block output from the inter prediction unit or intra prediction unit. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting a block to be decoded later.

루프 필터부(560)는 인루프필터로서 디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564) 및 ALF(566)는 손실 부호화(lossy coding)으로 인해 발생하는 복원된 픽셀과 원본 픽셀 간의 차이를 보상하기 위해, 디블록킹 필터링 이후의 복원된 블록에 대해 추가적인 필터링을 수행한다. ALF의 필터 계수는 비스트림으로부터 복호한 필터 계수에 대한 정보를 이용하여 결정된다. The loop filter unit 560 may include a deblocking filter 562, a SAO filter 564, and an ALF 566 as an in-loop filter. The deblocking filter 562 performs deblocking filtering on the boundaries between restored blocks to remove blocking artifacts that occur due to block-level decoding. The SAO filter 564 and the ALF 566 perform additional filtering on the reconstructed block after deblocking filtering to compensate for the difference between the reconstructed pixel and the original pixel caused by lossy coding. The filter coefficient of ALF is determined using information about the filter coefficient decoded from the non-stream.

디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 통해 필터링된 복원블록은 메모리(570)에 저장된다. 한 픽처 내의 모든 블록들이 복원되면, 복원된 픽처는 이후에 부호화하고자 하는 픽처 내의 블록을 인터 예측하기 위한 참조픽처로 사용된다.The restoration block filtered through the deblocking filter 562, SAO filter 564, and ALF 566 is stored in the memory 570. When all blocks in one picture are reconstructed, the reconstructed picture is later used as a reference picture for inter prediction of blocks in the picture to be encoded.

본 실시예는 이상에서 설명한 바와 같은 영상(비디오)의 부호화 및 복호화에 관한 것이다. 보다 자세하게는, 크로마 성분의 인터 예측에 있어서, 기복원된 루마 예측블록들 또는 템플릿 매칭을 이용하여 디코더 측에서 가중치를 산정하고, 산정된 가중치를 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 최종 예측블록을 생성하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다.This embodiment relates to encoding and decoding of images (videos) as described above. More specifically, in inter prediction of chroma components, weights are calculated on the decoder side using up and down luma prediction blocks or template matching, and the calculated weights are applied to the bidirectional chroma prediction blocks to generate the final prediction block. Provides a video coding method and device.

이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding device) 내 인터 예측부(124)에 의해 수행될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치(video decoding device) 내 인터 예측부(544)에 의해 수행될 수 있다. The following embodiments may be performed by the inter prediction unit 124 in a video encoding device. Additionally, it may be performed by the inter prediction unit 544 in a video decoding device.

영상 부호화 장치는, 크로마 성분의 인터 예측에 있어서, 비트율 왜곡 최적화 측면에서 본 실시예와 관련된 시그널링 정보를 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 엔트로피 부호화부(155)를 이용하여 시그널링 정보를 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510)를 이용하여 비트스트림으로부터 크로마 성분의 인터 예측과 관련된 시그널링 정보를 복호화할 수 있다. The video encoding device can generate signaling information related to this embodiment in terms of bit rate distortion optimization in inter prediction of chroma components. The video encoding device can encode signaling information using the entropy encoding unit 155 and then transmit it to the video decoding device. The image decoding device can decode signaling information related to inter prediction of chroma components from the bitstream using the entropy decoding unit 510.

이하의 설명에서, '대상 블록'이라는 용어는 현재블록 또는 코딩유닛(CU, Coding Unit)과 동일한 의미로 사용될 수 있고, 또는 코딩유닛의 일부 영역을 의미할 수도 있다.In the following description, the term 'target block' may be used with the same meaning as a current block or a coding unit (CU), or may mean a partial area of a coding unit.

또한, 하나의 플래그의 값이 참이라는 것은 플래그가 1로 설정되는 경우를 나타낸다. 또한, 하나의 플래그의 값이 거짓이라는 것은 플래그가 0으로 설정되는 경우를 나타낸다. Additionally, the fact that the value of one flag is true indicates that the flag is set to 1. Additionally, the value of one flag being false indicates a case where the flag is set to 0.

이하, 본 발명에 따른 실시예들은 영상 복호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 부호화 장치에도 유사하게 적용될 수 있다. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described focusing on a video decoding device, but can be similarly applied to a video encoding device.

I. 인트라 예측 기술들I. Intra prediction techniques

이하, 본 실시예에서 참조하기 위한 인트라 예측 기술들을 설명한다. 인트라 예측을 사용하여 부호화 효율을 향상시키기 위해 여러 기술들이 도입된다. Hereinafter, intra prediction techniques for reference in this embodiment will be described. Several techniques are introduced to improve coding efficiency using intra prediction.

VVC 기술에 있어서, 루마 블록의 인트라 예측모드는, 도 3a에 예시된 바와 같이, 비방향성 모드(즉, Planar 및 DC) 외에, 세분화된 65 개의 방향성 모드들(즉, 2 내지 66)을 갖는다. 65 개의 방향성 모드들, Planar 및 DC를 통칭하여 67 IPMs라고 한다.In the VVC technology, the intra prediction mode of the luma block has 65 subdivided directional modes (i.e., 2 to 66) in addition to the non-directional mode (i.e., Planar and DC), as illustrated in FIG. 3A. The 65 directional modes, Planar and DC, are collectively referred to as 67 IPMs.

VVC 기술에 있어서, CCLM(Cross-component Linear Model prediction)와 MMLM(Multi-model Linear Model prediction)는 루마 성분과 크로마 성분 간의 상관관계를 파악하여 크로마 샘플을 예측하는 기술이다. In VVC technology, CCLM (Cross-component Linear Model prediction) and MMLM (Multi-model Linear Model prediction) are technologies that predict chroma samples by identifying the correlation between luma components and chroma components.

현재 크로마 블록의 인트라 예측을 위해 CCLM 모드가 적용된 경우, 영상 복호화 장치는 현재 크로마 블록에 대응하는(corresponding) 루마 영상 내의 영역(이하, '대응 루마 영역')을 확정한다. 선형 모델의 예측을 위해 대응 루마 영역의 좌측 참조 화소들과 상단 참조 화소들, 및 대상 크로마 블록의 좌측 참조 화소들과 상단 참조 화소들이 이용될 수 있다. 이하, 좌측 참조 화소들과 상단 참조 화소들을 통합하여 참조 화소들, 주변 화소들. 또는 인접 화소들로 표현한다. 또한, 크로마 채널의 참조 화소들을 크로마 참조 화소들로 나타내고, 루마 채널의 참조 화소들을 루마 참조 화소들로 나타낸다. When the CCLM mode is applied for intra prediction of the current chroma block, the image decoding device determines an area (hereinafter, 'corresponding luma area') in the luma image corresponding to the current chroma block. For prediction of a linear model, left reference pixels and top reference pixels of the corresponding luma area, and left reference pixels and top reference pixels of the target chroma block may be used. Hereinafter, the left reference pixels and the top reference pixels are integrated into reference pixels and surrounding pixels. Or expressed as adjacent pixels. Additionally, reference pixels of the chroma channel are indicated as chroma reference pixels, and reference pixels of the luma channel are indicated as luma reference pixels.

CCLM 예측에서는, 대응 루마 영역의 참조 화소들과 크로마 블록의 참조 화소들 간의 선형 모델을 유도한 후, 대응 루마 영역의 복원 화소들에 해당 선형 모델을 적용함으로써, 대상 크로마 블록의 예측자(predictor)인 예측블록이 생성된다. 예컨대, 현재 크로마 블록의 주변 화소 라인에 있는 화소들과 그에 대응하는 루마 영역에 있는 화소들이 결합된 네 쌍 화소들이 선형 모델의 유도에 이용될 수 있다. 영상 복호화 장치는, 네 쌍의 화소들에 대해 수학식 1에 나타낸 바와 같이, 선형 모델을 표현하는 α, β를 유도할 수도 있다.In CCLM prediction, a linear model is derived between the reference pixels of the corresponding luma area and the reference pixels of the chroma block, and then the linear model is applied to the restored pixels of the corresponding luma area to create a predictor of the target chroma block. A prediction block is created. For example, four pairs of pixels, which are a combination of pixels in the surrounding pixel lines of the current chroma block and pixels in the corresponding luma area, can be used to derive a linear model. The image decoding device may derive α and β representing a linear model for four pairs of pixels, as shown in Equation 1.

여기서, 네 쌍의 화소들 중 대응 루마 화소들에 대해 Xa, Xb 각각은 2 개 최솟값의 평균값, 및 2 개 최댓값의 평균값을 나타낸다. 또한, 크로마 화소들에 대해 Ya, Yb 각각은 2 개 최솟값의 평균값, 및 2 개 최댓값의 평균값을 나타낸다. 이후, 영상 복호화 장치는, 수학식 2에 나타낸 바와 같이, 선형 모델을 이용하여 대응 루마 영역의 화소값 rec'L[x][y]로부터 현재 크로마 블록의 예측자 PredC[x][y]를 생성할 수 있다. Here, for the corresponding luma pixels among the four pairs of pixels, X a and X b each represent the average value of the two minimum values and the average value of the two maximum values. Additionally, for chroma pixels, Y a and Y b each represent the average value of two minimum values and the average value of two maximum values. Afterwards, the image decoding device uses a linear model to determine the predictor of the current chroma block Pred C [x][y] from the pixel value rec' L [x][y] of the corresponding luma area, as shown in Equation 2. can be created.

한편, 전술한 바와 같이, CCLM 모드는 선형 모델의 유도 과정에 사용하는 주변 화소들의 위치에 따라 CCLM_LT, CCLM_L, 및 CCLM_T의 세 가지 모드로 구분된다. CCLM_LT 모드는, 현재 크로마 블록의 좌측과 상단에 인접한 주변 화소들 중 각 방향에서 2 개의 화소들을 이용한다. CCLM_L 모드는, 현재 크로마 블록의 좌측에 인접한 주변 화소들 중에서 4 개의 화소들을 이용한다. 마지막으로, CCLM_T 모드는, 현재 크로마 블록의 상단에 인접한 주변 화소들 중에서 4 개의 화소들을 이용한다.Meanwhile, as described above, the CCLM mode is divided into three modes: CCLM_LT, CCLM_L, and CCLM_T, depending on the positions of surrounding pixels used in the derivation process of the linear model. CCLM_LT mode uses two pixels in each direction among the surrounding pixels adjacent to the left and top of the current chroma block. CCLM_L mode uses 4 pixels from surrounding pixels adjacent to the left of the current chroma block. Lastly, CCLM_T mode uses four pixels from among the surrounding pixels adjacent to the top of the current chroma block.

VVC 기술에 있어서, 가중 크로마 예측(Weighted Chroma Prediction, WCP)은 루마 샘플과 주변 루마 샘플들 간의 차분 벡터를 이용하여 주변 크로마 샘플들을 가중합하기 위한 가중치들을 산정한다. 이후, 산정된 가중치들을 이용하여 주변 크로마 샘플들을 가중합함으로써, 도 6에 예시된 바와 같이, 크로마 샘플의 예측자가 생성된다. In VVC technology, Weighted Chroma Prediction (WCP) calculates weights for weighting the surrounding chroma samples using a difference vector between a luma sample and surrounding luma samples. Thereafter, a predictor of the chroma sample is generated by weighting the surrounding chroma samples using the calculated weights, as illustrated in FIG. 6 .

먼저, W는 크로마 블록의 너비로 정의하고, H는 크로마 블록의 높이로 정의한다. 크로마 포맷에 따라 필요시, 복원 루마 블록과 주변 루마 샘플들은 다운샘플링될 수 있다. 영상 복호화 장치는 x=0, …, W-1, y=0, …, H-1에 대해, 복원 루마 블록 내 루마 샘플 rec'L[x][y]와 K 길이의 주변 루마 벡터 RefL[k] 간의 차분(difference)의 절대값인 DeltaL[k]를 수학식 3과 같이 산정한다. First, W is defined as the width of the chroma block, and H is defined as the height of the chroma block. If necessary depending on the chroma format, the restored luma block and surrounding luma samples may be downsampled. The video decoding device uses x=0, … , W-1, y=0, … , for H-1, DeltaL[k], which is the absolute value of the difference between the luma sample rec' L [x][y] in the restored luma block and the surrounding luma vector Ref L [k] of length K, is expressed in equation Calculate as in 3.

여기서, k는 주변 루마 벡터의 요소(element)를 지시하는 인덱스이다. Here, k is an index indicating an element of the surrounding luma vector.

이후, 영상 복호화 장치는 수학식 4와 같이 정규화 과정을 이용하여 가중치 벡터 Weight[k]를 산정한다. Afterwards, the video decoding device calculates the weight vector Weight[k] using a normalization process as shown in Equation 4.

크로마 블록의 주변 샘플 벡터 RefC[k]와 가중치 벡터 Weight[k]를 이용하여, 영상 복호화 장치는 x=0, …, W-1, y=0, …, H-1에 대해 크로마 샘플의 예측자 PredC[x][y]를 수학식 5와 같이 산정할 수 있다. Using the surrounding sample vector Ref C [k] of the chroma block and the weight vector Weight[k], the image decoding device sets x=0,... , W-1, y=0, … , the predictor Pred C [x][y] of the chroma sample for H-1 can be calculated as in Equation 5.

II. BCW(Bi-prediction with CU-level Weight)II. BCW(Bi-prediction with CU-level Weight)

VVC 기술에서, 인터 예측의 AMVP(Advanced Motion Vector Prediction) 모드는 양방향 예측 시, 두 개의 움직임벡터에 의해 유도된 두 예측신호들에 대해 CU(Coding Unit) 레벨에서 가중치를 부여한다. 이러한 방법을 CU 레벨 가중치에 따른 양방향 예측(Bi-prediction with CU-level Weight, BCW)이라 한다. BCW의 경우, 영상 복호화 장치는 수학식 6과 같이 가중치에 기초하여 두 예측신호들을 평균함으로써, 최종 예측신호를 생성한다. In VVC technology, the Advanced Motion Vector Prediction (AMVP) mode of inter prediction assigns weights at the CU (Coding Unit) level to the two prediction signals derived by two motion vectors during bidirectional prediction. This method is called bi-prediction with CU-level weight (BCW). In the case of BCW, the video decoding device generates the final prediction signal by averaging the two prediction signals based on the weight as shown in Equation 6.

여기서, P0 및 P1은 양방향의 두 예측신호들을 나타낸다.Here, P 0 and P 1 represent two bidirectional prediction signals.

저지연(low delay) 부호화인 경우, 가중치 w는 5 개의 가중치들 {-2, 3, 4, 5, 10} 중 하나일 수 있다. 반면, 저지연 부호화가 아닌 경우, 가중치 w는 3 개의 가중치들 {3, 4, 5} 중 하나일 수 있다. 이러한 CU 레벨의 가중치는, AMVP 모드의 경우 CU별로 전송되는 가중치 인덱스에 의해 결정된다. 또한, 머지 모드의 경우 머지 후보 인덱스에 기반하여 CU 레벨의 가중치가 결정될 수 있다. In the case of low delay encoding, the weight w may be one of five weights {-2, 3, 4, 5, 10}. On the other hand, if low-latency encoding is not used, the weight w may be one of three weights {3, 4, 5}. The weight of this CU level is determined by the weight index transmitted for each CU in AMVP mode. Additionally, in the case of merge mode, the CU level weight may be determined based on the merge candidate index.

전술한 바와 같이, 기존 양방향 인터 예측에서는, 루마 성분과 크로마 성분에 대해 기고정된 가중치가 사용된다. 이하, 크로마 성분의 양방향 예측 시, 크로마 성분 외에 기복원된 루마 성분도 이용하여 디코더 측에서 크로마 성분의 가중치를 산정하는 방법을 기술한다. As described above, in existing two-way inter prediction, fixed weights are used for the luma component and chroma component. Hereinafter, when bidirectionally predicting a chroma component, a method of calculating the weight of the chroma component at the decoder using the restored luma component in addition to the chroma component will be described.

III. 본 개시에 따른 실현예들III. Realization examples according to the present disclosure

루마 신호와 유사하게, 크로마 신호의 양방향 예측에서도 CU 레벨에서 가중치가 부여될 수 있다. 수학식 7과 같이, 두 개의 움직임벡터에 의해 유도된 두 예측신호들을 가중합하여 최종 예측신호들이 생성되는 BCW가 구현될 수 있다. Similar to the luma signal, weighting may be assigned at the CU level in bidirectional prediction of the chroma signal. As shown in Equation 7, BCW can be implemented in which the final prediction signals are generated by weighting the two prediction signals derived by two motion vectors.

이하, w0와 w1을 제1 크로마 가중치와 제2 크로마 가중치로 명칭한다. Hereinafter, w0 and w1 are referred to as the first chroma weight and the second chroma weight.

본 실시예에서, 영상 복호화 장치는 크로마 성분에 대해 전술한 바와 같은 기고정된 가중치를 사용하는 대신, 크로마 성분의 가중치를 적응적으로 산정한다. 이때, 기고정된 가중치를 사용하는 기존 BCW와 유사하게, CU 레벨의 온오프(on/off) 플래그(이하, '크로마 가중치 유도 플래그'로 명칭)에 기초하여 가중치의 적응적 유도방법이 제어될 수 있다. 예컨대, 크로마 가중치 유도 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치는 본 실현예에 따라 크로마 예측블록들의 가중치들을 유도한다. 반면, 크로마 가중치 유도 플래그가 거짓인 경우, 영상 복호화 장치는 기존 방법에 따라 크로마 예측블록들의 가중치들을 유도한다. 여기서, 기존 방법은 전술한 바와 같이 기고정된 가중치를 이용할 수 있다. In this embodiment, the image decoding device adaptively calculates the weight of the chroma component instead of using the fixed weight as described above for the chroma component. At this time, similar to the existing BCW using fixed weights, the adaptive weight derivation method will be controlled based on the CU level on/off flag (hereinafter referred to as 'chroma weight derivation flag'). You can. For example, when the chroma weight derivation flag is true, the image decoding device derives the weights of chroma prediction blocks according to this implementation example. On the other hand, if the chroma weight derivation flag is false, the image decoding device derives the weights of the chroma prediction blocks according to the existing method. Here, the existing method can use fixed weights as described above.

<실현예 1> 가중 크로마 예측을 이용하는 크로마 BCW<Implementation Example 1> Chroma BCW using weighted chroma prediction

본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 가중 크로마 예측(Weighted Chroma Prediction, WCP)을 이용하여 크로마 성분에 대해 CU 레벨 가중치에 따른 양방향 예측(Bi-prediction with CU-level Weight, BCW)을 수행한다. 여기서, WCP는 루마 샘플과 주변 루마 샘플들 간의 차분 벡터를 이용하여 가중치를 산정한다. 이후, 산정된 가중치는 해당되는 크로마 샘플의 가중 예측에 이용된다. In this implementation, the video decoding device performs bi-prediction with CU-level weight (BCW) on chroma components using weighted chroma prediction (WCP). Here, the WCP calculates the weight using the difference vector between the luma sample and surrounding luma samples. Afterwards, the calculated weight is used for weighted prediction of the corresponding chroma sample.

본 실현예에서, 크로마 성분의 BCW를 수행하기 위해 WCP는 실현예 1-1 또는 실현예 1-2와 같이 적용될 수 있다.In this implementation, WCP can be applied as in Realization Example 1-1 or Realization Example 1-2 to perform BCW of the chroma component.

<실현예 1-1> 양방향 루마 예측블록들과 최종 루마 복원블록 간 차분을 이용<Realization Example 1-1> Using the difference between bidirectional luma prediction blocks and the final luma restoration block

루마 성분에 대해 BCW가 수행되면, 양방향 예측블록들인 pred0L과 pred1L, 및 최종 루마 복원블록인 predL rec가 생성된다. 여기서, pred0L과 pred1L는 각각 루마 블록의 순방향(forward) 예측블록 및 역방향(backward) 예측블록을 나타낸다. 또한, predL rec는 가산기(550)의 출력에 해당한다. 영상 복호화 장치는 pred0L, pred1L 및 predL rec를 이용하여 크로마 성분의 양방향 예측에서 두 예측 신호들의 가중치를 결정할 수 있다. When BCW is performed on the luma component, bidirectional prediction blocks pred0 L and pred1 L and the final luma restoration block pred L rec are generated. Here, pred0 L and pred1 L represent the forward and backward prediction blocks of the luma block, respectively. Additionally, pred L rec corresponds to the output of the adder 550. The image decoding device can determine the weights of the two prediction signals in bidirectional prediction of the chroma component using pred0 L , pred1 L, and pred L rec .

도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른, 크로마 블록의 예측 시 루마 블록의 사용을 나타내는 예시도이다. Figure 7 is an example diagram showing the use of a luma block when predicting a chroma block, according to an embodiment of the present disclosure.

영상 복호화 장치는, 양방향 루마 예측블록들과 최종 루마 복원블록 간 차분(difference)의 절대값인 Deltap0와 Deltap1을 수학식 8과 같이 산정한다.The video decoding device calculates Delta p0 and Delta p1 , which are absolute values of the difference between the bidirectional luma prediction blocks and the final luma restoration block, as shown in Equation 8.

일 예로서, 크로마 블록의 크기가 W×H이고, 대응하는 루마 블록의 크기가 크로마 블록보다 큰 경우, 영상 복호화 장치는, Deltap0와 Deltap1을 W×H의 크기로 다운샘플링할 수 있다. 또는, 루마 블록을 먼저 W×H의 크기로 다운샘플링한 후, 수학식 8의 과정이 적용될 수도 있다. 여기서, W는 크로마 블록의 너비를 나타내고, H는 크로마 블록의 높이를 나타낸다. 이하, Deltap0와 Deltap1를 각각 제1 차분 블록 및 제2 차분 블록으로 명칭한다. As an example, if the size of the chroma block is W×H and the size of the corresponding luma block is larger than the chroma block, the video decoding device may downsample Delta p0 and Delta p1 to the size of W×H. Alternatively, the luma block may first be downsampled to a size of W×H, and then the process of Equation 8 may be applied. Here, W represents the width of the chroma block, and H represents the height of the chroma block. Hereinafter, Delta p0 and Delta p1 are referred to as the first differential block and the second differential block, respectively.

크로마 성분의 양방향 예측블록들인 pred0C과 pred1C를 이용하여 최종 크로마 예측블록 PredC를 생성될 수 있다. 여기서, pred0C과 pred1C는 각각 크로마 블록의 순방향 예측블록 및 역방향 예측블록을 나타낸다. 이때, Deltap0와 Deltap1를 이용하여 크로마 성분에 대해 수학식 7의 가중치 w0 및 w1이 산정될 수 있다. 이 경우, 크로마 샘플 PredC[x][y]별로 w0 및 w1이 상이하게 결정될 수 있다. The final chroma prediction block Pred C can be generated using pred0 C and pred1 C , which are bidirectional prediction blocks of chroma components. Here, pred0 C and pred1 C represent the forward prediction block and backward prediction block of the chroma block, respectively. At this time, the weights w0 and w1 of Equation 7 can be calculated for the chroma component using Delta p0 and Delta p1 . In this case, w0 and w1 may be determined differently for each chroma sample Pred C [x][y].

먼저, 영상 복호화 장치는 수학식 9와 같이 sum[x][y]를 산정한다. First, the video decoding device calculates sum[x][y] as shown in Equation 9.

이후, w0[x][y]와 w1[x][y]의 합이 1이 되도록 Deltap0[x][y]와 Deltap1[x][y]을 sum[x][y]로 나눔으로써, 정규화된 w0[x][y]와 w1[x][y]를 생성한다. 이하, w0[x][y]와 w1[x][y]를 제1 가중치 블록과 제2 가중치 블록으로 명칭한다. 각각 영상 복호화 장치는, x=0, …, W-1, y=0, …, H-1에 대해 정규화된 가중치를 이용하여 수학식 10과 같이 크로마 성분에 대해 양방향 예측을 수행한다.Afterwards, Delta p0 [x][y] and Delta p1 [x][y] are divided by sum[x][y] so that the sum of w0[x][y] and w1 [x][y] is 1. As a result, normalized w0[x][y] and w1[x][y] are generated. Hereinafter, w0[x][y] and w1[x][y] are referred to as the first weight block and the second weight block. Each video decoding device has x=0,... , W-1, y=0, … , bidirectional prediction is performed on the chroma component as shown in Equation 10 using the normalized weight for H-1.

여기서, PredC[x][y]는 크로마 성분의 최종 예측 샘플을 나타낸다. Here, Pred C [x][y] represents the final predicted sample of the chroma component.

한편, 수학식 10에서는, 루마 블록들에 기초하는 크로마 샘플별 가중치가 이용된다. 다른 예로서, 예측블록별로 하나의 가중치를 이용하여 크로마 성분의 최종 예측 샘플들이 생성될 수 있다. 예컨대, 영상 복호화 장치는 Deltap0의 평균 μp0와 Deltap1의 평균 μp1을 산정한 후, w0=μp0/(μp0p1), w1=μp1/(μp0p1)를 산정한다. 이하 μp0와 μp1를 각각 제1 평균 및 제2 평균으로 명칭한다. 영상 복호화 장치는, x=0, …, W-1, y=0, …, H-1에 대해 정규화된 가중치들을 이용하여 수학식 11과 같이 크로마 성분의 양방향 예측을 수행한다.Meanwhile, in Equation 10, weights for each chroma sample based on luma blocks are used. As another example, final prediction samples of chroma components may be generated using one weight for each prediction block. For example, the video decoding device calculates the average μ p0 of Delta p0 and the average μ p1 of Delta p1 , then calculates w0=μ p0 /(μ p0p1 ), w1=μ p1 /(μ p0p1 ). Calculate. Hereinafter, μ p0 and μ p1 are referred to as the first average and the second average, respectively. The video decoding device is, x=0,... , W-1, y=0, … , bidirectional prediction of the chroma component is performed as shown in Equation 11 using normalized weights for H-1.

<실현예 1-2> 루마 블록들과 주변 루마 샘플들 간 차분을 이용<Realization Example 1-2> Using the difference between luma blocks and surrounding luma samples

전술한 바와 같이, 루마 성분에 대해 BCW가 수행되면, 양방향 예측블록들인 pred0L과 pred1L, 및 최종 루마 복원블록인 predL rec가 생성된다. 이때, 각 블록 주변의 픽셀 벡터를 Ref0, Ref1 및 RefL로 정의한다. 영상 복호화 장치는 각 루마 블록과 주변 픽셀들 간의 차분 벡터들인 Deltap0, Deltap1 및 DeltaL을 수학식 12와 같이 산정한다. 이하, Deltap0, Deltap1 및 DeltaL를 각각 제1 차분 벡터, 제2 차분 벡터 및 루마 차분 벡터로 명칭한다.As described above, when BCW is performed on the luma component, bidirectional prediction blocks pred0 L and pred1 L , and pred L rec , the final luma restoration block, are generated. At this time, pixel vectors around each block are defined as Ref 0 , Ref 1 , and Ref L. The image decoding device calculates Delta p0 , Delta p1 , and Delta L , which are difference vectors between each luma block and surrounding pixels, as shown in Equation 12. Hereinafter, Delta p0 , Delta p1 , and Delta L are respectively referred to as the first difference vector, second difference vector, and luma difference vector.

이후, 영상 복호화 장치는 Deltap0, Deltap1 및 DeltaL을 이용하여 크로마 성분의 가중치를 산정한다. 먼저, Diff0 = DeltaL - Deltap0, Diff1 = DeltaL - Deltap1로 정의한다. 이하, Diff0와 Diff1를 제1 차차분(bi-difference) 벡터와 제2 차차분 벡터로 명칭한다. 예측블록 주변의 픽셀의 개수가 K 개인 경우, Diff0 및 Diff1는 각각 1×K 크기의 벡터이다. 도 8의 예시는, 루마 블록들과 주변 루마 샘플들 간 차분들로부터 Diff0와 Diff1이 산정되는 과정을 개략적으로 나타낸다. Afterwards, the video decoding device calculates the weight of the chroma component using Delta p0 , Delta p1 , and Delta L. First, define Diff 0 = Delta L - Delta p0 and Diff 1 = Delta L - Delta p1 . Hereinafter, Diff 0 and Diff 1 are referred to as the first bi-difference vector and the second bi-difference vector. When the number of pixels around the prediction block is K, Diff 0 and Diff 1 are each vectors of size 1×K. The example of FIG. 8 schematically shows the process of calculating Diff 0 and Diff 1 from differences between luma blocks and surrounding luma samples.

예컨대, 영상 복호화 장치는 Diff0와 Diff1를 이용하여 다음과 같이 크로마 성분의 가중치를 산정할 수 있다. 영상 복호화 장치는 1×K 크기의 Diff0와 Diff1를 결합(concatenation)하여 수학식 13과 같이 1×2K 크기의 Diffp를 생성한다. 이하, Diffp를 결합 차차분 벡터로 명칭한다. For example, the image decoding device can use Diff 0 and Diff 1 to calculate the weight of the chroma component as follows. The video decoding device concatenates Diff 0 and Diff 1 of size 1×K to generate Diff p of size 1×2K as shown in Equation 13. Hereinafter, Diff p is called the combined difference-difference vector.

이후, 영상 복호화 장치는 Diffp의 각 요소들을 정규화함으로써, 수학식 14와 같이 가중치 벡터 Weight[k]를 산정한다. Afterwards, the image decoding device normalizes each element of Diff p to calculate the weight vector Weight[k] as shown in Equation 14.

여기서, concat은 두 벡터들을 결합시키는 연산을 나타낸다. Here, concat represents an operation that combines two vectors.

정규화된 가중치 벡터 Weight에 대해, Weight0은 Weight[k]에서 k=0 내지 K-1 요소(element)들로 정의되고, Weight1은 Weight[k]에서 k=K 내지 2K-1 요소들로 정의될 수 있다. 이후, 영상 복호화 장치는 Weight0와 Weight1의 벡터 요소들의 합을 산정함으로써, 크로마 성분에 대해 수학식 7의 가중치 w0 및 w1을 산정할 수 있다. For the normalized weight vector Weight, Weight0 will be defined as k=0 to K-1 elements in Weight[k], and Weight1 will be defined as k=K to 2K-1 elements in Weight[k]. You can. Afterwards, the image decoding device can calculate the weights w0 and w1 of Equation 7 for the chroma component by calculating the sum of the vector elements of Weight0 and Weight1.

영상 복호화 장치는 산정된 가중치들을 이용하여 크로마 성분의 양방향 예측을 수행한다. x=0, …, W-1, y=0, …, H-1에 대해 수학식 15과 같이 크로마 성분의 최종 예측 샘플 PredC[x][y]가 산정될 수 있다. The image decoding device performs bidirectional prediction of the chroma component using the calculated weights. x=0, … , W-1, y=0, … , the final predicted sample Pred C [x][y] of the chroma component can be calculated for H-1 as shown in Equation 15.

여기서, pred0C과 pred1C는 각각 크로마 블록의 순방향 예측블록 및 역방향 예측블록을 나타낸다. Here, pred0 C and pred1 C represent the forward prediction block and backward prediction block of the chroma block, respectively.

<실현예 2> 템플릿 매칭을 이용하는 크로마 BCW<Realization Example 2> Chroma BCW using template matching

본 실현예에서, 영상 복호화 장치는 템플릿 매칭을 이용하여 수학식 7의 가중치 w0 및 w1을 산정한다. 즉, 영상 복호화 장치는 도 9의 예시와 같이, 각 예측 방향의 예측블록 주위 블록을 이용하여 템플릿 매칭 비용을 산정한 후, 산정된 템플릿 매칭 비용을 정규화하여 가중치를 산정할 수 있다. In this implementation, the video decoding device calculates the weights w0 and w1 of Equation 7 using template matching. That is, as shown in the example of FIG. 9, the video decoding device can calculate the template matching cost using blocks surrounding the prediction block in each prediction direction and then normalize the calculated template matching cost to calculate the weight.

예컨대, 영상 복호화 장치는, N×N 크로마 블록을 예측하기 위해, 블록 상단의 (N+2)×2 샘플들과 블록 좌측의 2×N 샘플들이 템플릿으로 정의할 수 있다. 템플릿 매칭 비용이 SSD(Sum of Squared Differences)로 정의된 경우, 영상 복호화 장치는 수학식 16과 같이 템플릿 매칭 비용을 산정할 수 있다. For example, in order to predict an N×N chroma block, an image decoding device may define (N+2)×2 samples at the top of the block and 2×N samples on the left side of the block as templates. If the template matching cost is defined as SSD (Sum of Squared Differences), the video decoding device can calculate the template matching cost as shown in Equation 16.

여기서, Tcurr, Tref는 현재블록과 참조블록의 템플릿 영역을 나타낸다. SSD 외에도 |Tcurr(i,j) - Tref(i,j)|에 기초하는 SAD(Sum of Absolute Differences)가 템플릿 매칭 비용으로 정의될 수 있다. Here, T curr and T ref represent the template areas of the current block and reference block. In addition to SSD, SAD (Sum of Absolute Differences) based on |T curr (i,j) - T ref (i,j)| can be defined as the template matching cost.

블록 상단의 (N+2)×2 샘플들과 좌측 2×N 샘플들이 템플릿으로 정의되나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니며, 현재블록 주변의 기복원된 영역이 템플릿으로 정의될 수도 있다. 예컨대, 블록 상단의 2N 개의 샘플들과 좌측 2N 개의 샘플들이 템플릿으로 정의될 수도 있다.(N+2) For example, 2N samples at the top of the block and 2N samples on the left may be defined as a template.

이하, pred0, pred1 예측블록들의 템플릿 매칭 비용을 각각 TCpred0, TCpred1으로 정의한다. 이하, TCpred0와 TCpred1를 각각 제1 템플릿 매칭 비용과 제2 템플릿 매칭 비용으로 명칭한다. 영상 복호화 장치는 두 매칭 비용을 정규화한 후, 매칭 비용이 작은 블록의 가중치를 더 크게 설정하기 위해 가중치 w0와 w1을 수학식 17과 같이 산정할 수 있다. Hereinafter, the template matching costs of pred0 and pred1 prediction blocks are defined as TC pred0 and TC pred1 , respectively. Hereinafter, TC pred0 and TC pred1 are referred to as the first template matching cost and the second template matching cost, respectively. After normalizing the two matching costs, the video decoding device can calculate the weights w0 and w1 as shown in Equation 17 to set the weight of the block with a small matching cost to be larger.

이후, 영상 복호화 장치는 정규화된 w0를 pred0의 가중치로 사용하고, 정규화된 w1을 pred1의 가중치로 사용할 수 있다. Afterwards, the video decoding device can use the normalized w0 as the weight of pred0 and the normalized w1 as the weight of pred1.

전술한 예시에서, 템플릿 매칭 비용을 계산 시에 크로마 블록의 주변 샘플들이 사용되나, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 예컨대, 크로마 블록의 주변 샘플들을 이용하는 대신, 루마 블록의 주변 샘플들이 사용될 수 있다. 이 경우, 수학식 10에 나타낸 바와 같은 비용 함수를 이용하는 대신, 1차 선형 함수를 포함하는 비용 함수를 이용하여 템플릿 매칭 비용이 산정될 수 있다. 여기서 1차 선형 함수는, 전술한 CCLM의 예시에서와 같이, 루마 샘플값을 크로마 샘플값으로 변환하기 위해 사용될 수 있다.In the above-described example, neighboring samples of the chroma block are used when calculating the template matching cost, but the method is not necessarily limited to this. For example, instead of using neighboring samples of a chroma block, neighboring samples of a luma block may be used. In this case, instead of using the cost function as shown in Equation 10, the template matching cost can be calculated using a cost function including a first-order linear function. Here, a linear linear function can be used to convert luma sample values into chroma sample values, as in the CCLM example described above.

이하, 도 10 및 도 11의 도시를 이용하여, 양방향 인터 예측에 있어서, 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도하고, 유도된 가중치를 이용하여 현재 크로마 블록의 예측블록을 생성하는 방법을 기술한다.Hereinafter, using the illustrations of FIGS. 10 and 11, a method of deriving weights of the current chroma block and generating a prediction block of the current chroma block using the derived weights will be described in bidirectional inter prediction.

도 10은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 수행하는 현재 크로마 블록을 예측하는 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a method for predicting a current chroma block performed by an image encoding device according to an embodiment of the present disclosure.

영상 부호화 장치는 루마 블록에 대해 양방향 루마 예측블록들, 및 최종 루마 복원블록을 생성한다(S1000). The image encoding device generates bidirectional luma prediction blocks and a final luma reconstruction block for the luma block (S1000).

여기서, 양방향 루마 예측블록들은 제1 루마 예측블록과 제2 루마 예측블록을 포함한다. 예컨대, 제1 루마 예측블록은 순방향 루마 예측블록이고, 제2 루마 예측블록은 역방향 루마 예측블록일 수 있다. Here, the bidirectional luma prediction blocks include a first luma prediction block and a second luma prediction block. For example, the first luma prediction block may be a forward luma prediction block, and the second luma prediction block may be a backward luma prediction block.

영상 부호화 장치는 루마 블록에 대응하는 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성한다(S1002). The image encoding device generates bidirectional chroma prediction blocks for the current chroma block corresponding to the luma block (S1002).

여기서, 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함한다. 예컨대, 제1 크로마 예측블록은 순방향의 크로마 예측블록이고, 제2 크로마 예측블록은 역방향의 크로마 예측블록일 수 있다. Here, the bidirectional chroma prediction blocks include a first chroma prediction block and a second chroma prediction block. For example, the first chroma prediction block may be a forward chroma prediction block, and the second chroma prediction block may be a backward chroma prediction block.

영상 부호화 장치는 최종 루마 복원블록, 및 양방향 루마 예측블록들을 이용하여, 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도한다(S1004). 여기서, 현재 크로마 블록의 가중치들은 제1 크로마 가중치 w0 및 제2 크로마 가중치 w1를 포함한다.The video encoding device derives the weights of the current chroma block using the final luma restoration block and the bidirectional luma prediction blocks (S1004). Here, the weights of the current chroma block include the first chroma weight w0 and the second chroma weight w1.

일 예로서, 가중치들을 유도하기 위해, 영상 부호화 장치는 양방향 루마 예측블록들과 최종 루마 복원블록 간 차분을 이용할 수 있다. As an example, to derive weights, an image encoding device may use the difference between bidirectional luma prediction blocks and the final luma reconstruction block.

영상 부호화 장치는 최종 루마 복원블록 predL rec과 제1 루마 예측블록 pred0L 간 차분(difference)의 절대값을 산정하여 제1 차분블록 Deltap0을 생성한다. 또한, 영상 부호화 장치는 최종 루마 복원블록과 제2 루마 예측블록 pred1L 간 차분의 절대값을 산정하여 제2 차분블록 Deltap1을 생성한다. The image encoding device generates a first differential block Delta p0 by calculating the absolute value of the difference between the final luma restoration block pred L rec and the first luma prediction block pred0 L. Additionally, the image encoding device calculates the absolute value of the difference between the final luma restoration block and the second luma prediction block pred1 L and generates the second difference block Delta p1 .

이때, 루마 블록이 현재 크로마 블록보다 큰 경우, 영상 부호화 장치는 양방향 루마 예측블록들 및 최종 루마 복원블록을 다운샘플링한 후, 제1 차분블록 및 제2 차분블록을 생성할 수 있다. 또는, 영상 부호화 장치는 제1 차분블록 및 제2 차분블록을 먼저 생성한 후, 제1 차분블록 및 제2 차분블록을 다운샘플링할 수 있다. At this time, if the luma block is larger than the current chroma block, the image encoding device may downsample the bidirectional luma prediction blocks and the final luma restoration block and then generate a first differential block and a second differential block. Alternatively, the image encoding device may first generate the first differential block and the second differential block, and then downsample the first differential block and the second differential block.

영상 부호화 장치는 제1 차분블록과 제2 차분블록의 합을 기반으로 제1 차분블록과 제2 차분블록을 정규화하여, 제1 가중치 블록 w0[x][y]과 제2 가중치 블록 w1[x][y]을 생성한다. The image encoding device normalizes the first differential block and the second differential block based on the sum of the first differential block and the second differential block, so that the first weight block w0[x][y] and the second weight block w1[x ][y] is created.

전술한 바와 같이, 픽셀별 가중치가 이용될 수 있으나, 예측블록별로 하나의 가중치가 이용될 수도 있다. 영상 부호화 장치는 제1 차분블록의 요소들의 평균인 제1 평균, 및 제2 차분블록의 요소들의 평균인 제2 평균을 산정한다. 이후, 영상 부호화 장치는 제1 평균과 제2 평균을 정규화하여, 제1 크로마 가중치 w0와 제2 크로마 가중치 w1를 생성할 수 있다. As described above, weights for each pixel may be used, but one weight may be used for each prediction block. The image encoding device calculates a first average, which is the average of the elements of the first differential block, and a second average, which is the average of the elements of the second differential block. Thereafter, the image encoding device may normalize the first average and the second average to generate a first chroma weight w0 and a second chroma weight w1.

다른 예로서, 영상 부호화 장치는 루마 블록들과 주변 루마 샘플들 간 차분을 이용할 수 있다. As another example, an image encoding device may use the difference between luma blocks and surrounding luma samples.

영상 부호화 장치는 제1 루마 예측블록 내 픽셀과 제1 루마 예측블록의 주변 픽셀들 Ref0 간 차분의 절대값을 산정하여 제1 차분 벡터 Deltap0를 생성한다. 영상 부호화 장치는 최종 루마 복원블록 내 픽셀과 최종 루마 복원블록의 주변 픽셀들 RefL 간 차분의 절대값을 산정하여 루마 차분 벡터 DeltaL를 생성한다. 또한, 영상 부호화 장치는 제2 루마 예측블록 내 픽셀과 제2 루마 예측블록의 주변 픽셀들 Ref1 간 차분의 절대값을 산정하여 제2 차분 벡터 Deltap1를 생성한다. The image encoding device generates a first difference vector Delta p0 by calculating the absolute value of the difference between the pixels in the first luma prediction block and the surrounding pixels Ref 0 of the first luma prediction block. The image encoding device generates a luma difference vector Delta L by calculating the absolute value of the difference between the pixels in the final luma restoration block and the surrounding pixels Ref L of the final luma restoration block. Additionally, the image encoding device generates a second difference vector Delta p1 by calculating the absolute value of the difference between a pixel in the second luma prediction block and surrounding pixels Ref 1 of the second luma prediction block.

영상 부호화 장치는 제1 차분 벡터와 루마 차분 벡터 간 차분의 절대값을 산정하여 제1 차차분(bi-difference) 벡터 Diff0를 생성한다. 또한, 영상 부호화 장치는 제2 차분 벡터와 루마 차분 벡터 간 차분의 절대값을 산정하여 제2 차차분 벡터 Diff1를 생성한다. The video encoding device generates a first bi-difference vector Diff 0 by calculating the absolute value of the difference between the first difference vector and the luma difference vector. Additionally, the video encoding device generates a second difference vector Diff 1 by calculating the absolute value of the difference between the second difference vector and the luma difference vector.

영상 부호화 장치는 제1 차차분 벡터와 제2 차차분 벡터를 결합하여 결합 차차분 벡터 Diffp를 생성한다. 영상 부호화 장치는 결합 차차분 벡터의 각 요소들을 정규화하고, 정규화된 요소들을 이용하여 제1 크로마 가중치 w0와 제2 크로마 가중치 w1를 생성할 수 있다. The image encoding device combines the first difference vector and the second difference vector to generate a combined difference vector Diff p . The image encoding device may normalize each element of the combined difference-in-difference vector and generate a first chroma weight w0 and a second chroma weight w1 using the normalized elements.

또다른 예로서, 가중치들을 유도하기 위해, 영상 부호화 장치는 각 예측 방향의 예측블록 주위 블록을 이용하여 제1 템플릿 매칭 비용 TCpred0과 제2 템플릿 매칭 비용 TCpred0을 산정한다. 영상 부호화 장치는 산정된 템플릿 매칭 비용들을 정규화한 후, 매칭 비용이 작은 블록의 가중치를 더 크게 설정하기 위해 수학식 17에 따라 제1 크로마 가중치 w0와 제2 크로마 가중치 w1를 산정할 수 있다. As another example, to derive weights, the image encoding apparatus calculates the first template matching cost TC pred0 and the second template matching cost TC pred0 using blocks surrounding the prediction block in each prediction direction. After normalizing the calculated template matching costs, the video encoding device may calculate the first chroma weight w0 and the second chroma weight w1 according to Equation 17 to set the weight of the block with a small matching cost to be larger.

영상 부호화 장치는 가중치들을 양방향 크로마 예측블록에 적용하여 현재 크로마 블록의 제1 최종 크로마 예측블록을 생성한다(S1006).The image encoding device applies weights to the bidirectional chroma prediction block to generate the first final chroma prediction block of the current chroma block (S1006).

픽셀별 가중치를 이용하는 경우, 수학식 10과 같이, 영상 부호화 장치는 제1 가중치 블록과 제2 가중치 블록을 픽셀별로 제1 크로마 예측블록 pred0C과 제2 크로마 예측블록 pred0C에 적용하여 제1 최종 크로마 예측블록을 생성할 수 있다. When using pixel-specific weights, as shown in Equation 10, the image encoding device applies the first weight block and the second weight block to the first chroma prediction block pred0 C and the second chroma prediction block pred0 C for each pixel to produce the first final You can create a chroma prediction block.

예측블록별 가중치를 이용하는 경우, 수학식 11과 같이, 영상 부호화 장치는 제1 크로마 가중치와 제2 크로마 가중치를 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록에 적용하여 제1 최종 크로마 예측블록을 생성할 수 있다. When using weights for each prediction block, as shown in Equation 11, the image encoding device applies the first chroma weight and the second chroma weight to the first chroma prediction block and the second chroma prediction block to generate the first final chroma prediction block. can do.

영상 부호화 장치는 기고정된 가중치들을 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 현재 크로마 블록의 제2 최종 크로마 예측블록을 생성한다(S1008). 예컨대, 영상 부호화 장치는 BCW에 따른 기고정된 가중치들을 이용하여 현재 크로마 블록의 제2 최종 크로마 예측블록을 생성할 수 있다.The image encoding device generates a second final chroma prediction block of the current chroma block by applying fixed weights to the bidirectional chroma prediction blocks (S1008). For example, the video encoding device may generate the second final chroma prediction block of the current chroma block using pre-fixed weights according to BCW.

영상 부호화 장치는 제1 최종 크로마 예측블록과 제2 최종 크로마 예측블록 중 최적 크로마 예측블록을 선택한다(S1010). 예컨대, 영상 부호화 장치는 원본 크로마 블록과의 왜곡(distortion) 최적화 측면에서 최적 크로마 예측블록을 선택할 수 있다. The image encoding device selects the optimal chroma prediction block among the first final chroma prediction block and the second final chroma prediction block (S1010). For example, an image encoding device can select an optimal chroma prediction block in terms of optimizing distortion with respect to the original chroma block.

전술한 바와 같이, 크로마 가중치들의 유도 여부를 지시하는 플래그를 크로마 가중치 유도 플래그로 명칭한다. As described above, the flag indicating whether to derive chroma weights is called the chroma weight derivation flag.

영상 부호화 장치는 최적 크로마 예측블록이 제1 최종 크로마 예측블록 또는 제2 최종 크로마 예측블록인지 여부에 따라 크로마 가중치 유도 플래그를 결정한다(S1012).The image encoding device determines a chroma weight derivation flag depending on whether the optimal chroma prediction block is the first final chroma prediction block or the second final chroma prediction block (S1012).

영상 부호화 장치는 크로마 가중치 유도 플래그를 부호화한다(S1014).The video encoding device encodes the chroma weight derivation flag (S1014).

도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 수행하는 현재 크로마 블록을 예측하는 방법을 나타내는 순서도이다.FIG. 11 is a flowchart illustrating a method for predicting a current chroma block performed by an image decoding apparatus according to an embodiment of the present disclosure.

영상 복호화 장치는 루마 블록에 대해 루마 블록의 양방향 루마 예측블록들, 및 최종 루마 복원블록을 생성한다(S1100). The image decoding apparatus generates bidirectional luma prediction blocks of the luma block and a final luma reconstruction block (S1100).

여기서, 양방향 루마 예측블록들은 제1 루마 예측블록과 제2 루마 예측블록을 포함한다. 예컨대, 제1 루마 예측블록은 순방향 루마 예측블록이고, 제2 루마 예측블록은 역방향 루마 예측블록일 수 있다. Here, the bidirectional luma prediction blocks include a first luma prediction block and a second luma prediction block. For example, the first luma prediction block may be a forward luma prediction block, and the second luma prediction block may be a backward luma prediction block.

영상 복호화 장치는 루마 블록에 대응하는 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성한다(S1102). The image decoding device generates bidirectional chroma prediction blocks for the current chroma block corresponding to the luma block (S1102).

여기서, 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함한다. 예컨대, 제1 크로마 예측블록은 순방향의 크로마 예측블록이고, 제2 크로마 예측블록은 역방향의 크로마 예측블록일 수 있다. Here, the bidirectional chroma prediction blocks include a first chroma prediction block and a second chroma prediction block. For example, the first chroma prediction block may be a forward chroma prediction block, and the second chroma prediction block may be a backward chroma prediction block.

영상 복호화 장치는 크로마 가중치 유도 플래그를 복호화한다(S1104).The video decoding device decodes the chroma weight derivation flag (S1104).

영상 복호화 장치는 크로마 가중치 유도 플래그를 확인한다(S1106).The video decoding device checks the chroma weight derivation flag (S1106).

크로마 가중치 유도 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치는 다음의 단계들(S1108 및 S1110)을 수행한다. If the chroma weight derivation flag is true, the video decoding device performs the following steps (S1108 and S1110).

영상 복호화 장치는 최종 루마 복원블록, 양방향 루마 예측블록들을 이용하여, 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도한다(S1108). 여기서, 현재 크로마 블록의 가중치들은 제1 크로마 가중치 및 제2 크로마 가중치를 포함한다. The image decoding device uses the final luma restoration block and the bidirectional luma prediction blocks to derive the weights of the current chroma block (S1108). Here, the weights of the current chroma block include a first chroma weight and a second chroma weight.

영상 복호화 장치가 가중치들을 유도하는 방법은, 영상 부호화 장치와 동일한 방법을 이용할 수 있으므로, 더 이상의 설명을 생략한다. Since the method by which the video decoding device derives the weights can use the same method as that of the video encoding device, further description is omitted.

영상 복호화 장치는 가중치들을 양방향 크로마 예측블록에 적용하여 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성한다(S1110).The image decoding device applies weights to the bidirectional chroma prediction block to generate the final chroma prediction block of the current chroma block (S1110).

반면, 크로마 가중치 유도 플래그가 거짓인 경우, 영상 복호화 장치는 기고정된 가중치들을 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 최종 크로마 예측블록을 생성한다(S1120). 예컨대, 영상 복호화 장치는 BCW에 따른 기고정된 가중치들을 이용하여 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성할 수 있다.On the other hand, if the chroma weight induction flag is false, the image decoding device generates a final chroma prediction block by applying pre-fixed weights to the bidirectional chroma prediction blocks (S1120). For example, an image decoding device may generate the final chroma prediction block of the current chroma block using pre-fixed weights according to BCW.

본 명세서의 흐름도/타이밍도에서는 각 과정들을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 개시의 일 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것이다. 다시 말해, 본 개시의 일 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 개시의 일 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 흐름도/타이밍도에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 각 과정들 중 하나 이상의 과정을 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 흐름도/타이밍도는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.In the flowchart/timing diagram of this specification, each process is described as being executed sequentially, but this is merely an illustrative explanation of the technical idea of an embodiment of the present disclosure. In other words, a person skilled in the art to which an embodiment of the present disclosure pertains may change the order described in the flowchart/timing diagram and execute one of the processes without departing from the essential characteristics of the embodiment of the present disclosure. Since the above processes can be applied in various modifications and variations by executing them in parallel, the flowchart/timing diagram is not limited to a time series order.

이상의 설명에서 예시적인 실시예들은 많은 다른 방식으로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 하나 이상의 예시들에서 설명된 기능들 혹은 방법들은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 임의의 조합으로 구현될 수 있다. 본 명세서에서 설명된 기능적 컴포넌트들은 그들의 구현 독립성을 특히 더 강조하기 위해 "...부(unit)" 로 라벨링되었음을 이해해야 한다. It should be understood from the above description that the example embodiments may be implemented in many different ways. The functions or methods described in one or more examples may be implemented in hardware, software, firmware, or any combination thereof. It should be understood that the functional components described herein are labeled as "...units" to particularly emphasize their implementation independence.

한편, 본 실시예에서 설명된 다양한 기능들 혹은 방법들은 하나 이상의 프로세서에 의해 판독되고 실행될 수 있는 비일시적 기록매체에 저장된 명령어들로 구현될 수도 있다. 비일시적 기록매체는, 예를 들어, 컴퓨터 시스템에 의하여 판독가능한 형태로 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 예를 들어, 비일시적 기록매체는 EPROM(erasable programmable read only memory), 플래시 드라이브, 광학 드라이브, 자기 하드 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브(SSD)와 같은 저장매체를 포함한다.Meanwhile, various functions or methods described in this embodiment may be implemented with instructions stored in a non-transitory recording medium that can be read and executed by one or more processors. Non-transitory recording media include, for example, all types of recording devices that store data in a form readable by a computer system. For example, non-transitory recording media include storage media such as erasable programmable read only memory (EPROM), flash drives, optical drives, magnetic hard drives, and solid state drives (SSD).

이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The above description is merely an illustrative explanation of the technical idea of the present embodiment, and those skilled in the art will be able to make various modifications and variations without departing from the essential characteristics of the present embodiment. Accordingly, the present embodiments are not intended to limit the technical idea of the present embodiment, but rather to explain it, and the scope of the technical idea of the present embodiment is not limited by these examples. The scope of protection of this embodiment should be interpreted in accordance with the claims below, and all technical ideas within the equivalent scope should be interpreted as being included in the scope of rights of this embodiment.

124: 인터 예측부
155: 엔트로피 부호화부
510: 엔트로피 복호화부
544: 인터 예측부
124: Inter prediction unit
155: Entropy encoding unit
510: Entropy decoding unit
544: Inter prediction unit

Claims (16)

영상 복호화 장치가 수행하는, 현재 크로마 블록을 예측하는 방법에 있어서,
상기 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성하는 단계, 여기서, 상기 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함함;
상기 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 제1 루마 예측블록, 제2 루마 예측블록 및 최종 루마 복원블록을 이용하여, 상기 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도하는 단계, 여기서, 상기 가중치들은 제1 크로마 가중치 및 제2 크로마 가중치를 포함함; 및
상기 가중치들을 상기 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 상기 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
In the method of predicting the current chroma block performed by the video decoding device,
generating bidirectional chroma prediction blocks for the current chroma block, wherein the bidirectional chroma prediction blocks include a first chroma prediction block and a second chroma prediction block;
Deriving weights of the current chroma block using a first luma prediction block, a second luma prediction block, and a final luma restoration block of the luma block corresponding to the current chroma block, wherein the weights are the first chroma weight. and a second chroma weight; and
Applying the weights to the bidirectional chroma prediction blocks to generate a final chroma prediction block of the current chroma block.
A method comprising:
제1항에 있어서,
상기 현재 크로마 블록의 가중치들의 유도 여부를 지시하는 플래그를 복호화하는 단계; 및
상기 플래그를 확인하는 단계
를 더 포함하고,
상기 플래그의 값이 참인 경우, 상기 가중치들을 유도하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
Decoding a flag indicating whether to derive weights of the current chroma block; and
Steps to check the flag
It further includes,
If the value of the flag is true, deriving the weights is performed.
제1항에 있어서,
상기 루마 블록에 대해 상기 제1 루마 예측블록, 상기 제2 루마 예측블록 및 상기 최종 루마 복원블록을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The method further comprising generating the first luma prediction block, the second luma prediction block, and the final luma restoration block for the luma block.
제1항에 있어서,
상기 가중치들을 유도하는 단계는,
상기 최종 루마 복원블록과 상기 제1 루마 예측블록 간 차분(difference)의 절대값을 산정하여 제1 차분블록을 생성하는 단계; 및
상기 최종 루마 복원블록과 상기 제2 루마 예측블록 간 차분의 절대값을 산정하여 제2 차분블록을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The step of deriving the weights is,
generating a first differential block by calculating an absolute value of a difference between the final luma restoration block and the first luma prediction block; and
Generating a second difference block by calculating an absolute value of the difference between the final luma restoration block and the second luma prediction block.
A method comprising:
제4항에 있어서,
상기 가중치들을 유도하는 단계는,
상기 제1 차분블록과 상기 제2 차분블록의 합을 기반으로 상기 제1 차분블록과 상기 제2 차분블록을 정규화하여, 제1 가중치 블록과 제2 가중치 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 4,
The step of deriving the weights is,
A method characterized in that normalizing the first differential block and the second differential block based on the sum of the first differential block and the second differential block to generate a first weight block and a second weight block.
제5항에 있어서,
상기 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계는,
상기 제1 가중치 블록과 제2 가중치 블록을 픽셀별로 상기 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록에 적용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 5,
The step of generating the final chroma prediction block is,
A method, characterized in that applying the first weight block and the second weight block to the first chroma prediction block and the second chroma prediction block for each pixel.
제4항에 있어서,
상기 루마 블록이 상기 현재 크로마 블록보다 큰 경우, 상기 제1 루마 예측블록, 상기 제2 루마 예측블록 및 상기 최종 루마 복원블록을 다운샘플링한 후, 상기 제1 차분블록을 생성하는 단계 및 상기 제2 차분블록을 생성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 4,
If the luma block is larger than the current chroma block, downsampling the first luma prediction block, the second luma prediction block, and the final luma restoration block, then generating the first differential block, and the second A method, characterized in that performing the step of generating a differential block.
제4항에 있어서,
상기 가중치들을 유도하는 단계는,
상기 제1 차분블록의 요소들의 평균인 제1 평균, 및 상기 제2 차분블록의 요소들의 평균인 제2 평균을 산정하고, 상기 제1 평균과 제2 평균을 정규화하여, 상기 제1 크로마 가중치와 상기 제2 크로마 가중치를 생성하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 4,
The step of deriving the weights is,
A first average, which is the average of the elements of the first differential block, and a second average, which is the average of the elements of the second differential block, are calculated, the first average and the second average are normalized, and the first chroma weight and Method, characterized in that generating the second chroma weight.
제1항에 있어서,
상기 가중치들을 유도하는 단계는,
상기 제1 루마 예측블록 내 픽셀과 상기 제1 루마 예측블록의 주변 픽셀들 간 차분의 절대값을 산정하여 제1 차분 벡터를 생성하는 단계;
상기 최종 루마 복원블록 내 픽셀과 상기 최종 루마 복원블록의 주변 픽셀들 간 차분의 절대값을 산정하여 루마 차분 벡터를 생성하는 단계; 및
상기 제2 루마 예측블록 내 픽셀과 상기 제2 루마 예측블록의 주변 픽셀들 간 차분의 절대값을 산정하여 제2 차분 벡터를 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The step of deriving the weights is,
generating a first difference vector by calculating an absolute value of a difference between a pixel in the first luma prediction block and neighboring pixels of the first luma prediction block;
generating a luma difference vector by calculating an absolute value of a difference between a pixel in the final luma restoration block and surrounding pixels of the final luma restoration block; and
Generating a second difference vector by calculating the absolute value of the difference between pixels in the second luma prediction block and surrounding pixels of the second luma prediction block.
A method comprising:
제9항에 있어서,
상기 가중치들을 유도하는 단계는,
상기 제1 차분 벡터와 상기 루마 차분 벡터 간 차분의 절대값을 산정하여 제1 차차분(bi-difference) 벡터를 생성하는 단계; 및
상기 제2 차분 벡터와 상기 루마 차분 벡터 간 차분의 절대값을 산정하여 제2 차차분 벡터를 생성하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 9,
The step of deriving the weights is,
generating a first bi-difference vector by calculating an absolute value of a difference between the first difference vector and the luma difference vector; and
Generating a second difference vector by calculating an absolute value of the difference between the second difference vector and the luma difference vector.
A method further comprising:
제10항에 있어서,
상기 가중치들을 유도하는 단계는,
상기 제1 차차분 벡터와 상기 제2 차차분 벡터를 결합하여 결합 차차분 벡터를 생성하는 단계; 및
상기 결합 차차분 벡터의 각 요소들을 정규화하고, 상기 정규화된 요소들을 이용하여 상기 제1 크로마 가중치와 상기 제2 크로마 가중치를 생성하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 10,
The step of deriving the weights is,
combining the first difference vector and the second difference vector to generate a combined difference vector; and
Normalizing each element of the combined difference-in-difference vector and generating the first chroma weight and the second chroma weight using the normalized elements.
A method further comprising:
영상 부호화 장치가 수행하는, 현재 크로마 블록을 예측하는 방법에 있어서,
상기 현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성하는 단계, 여기서, 상기 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함함;
상기 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 제1 루마 예측블록, 제2 루마 예측블록 및 최종 루마 복원블록을 이용하여, 상기 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도하는 단계, 여기서, 상기 가중치들은 제1 크로마 가중치 및 제2 크로마 가중치를 포함함; 및
상기 가중치들을 상기 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 상기 현재 크로마 블록의 제1 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
In the method of predicting the current chroma block performed by an image encoding device,
generating bidirectional chroma prediction blocks for the current chroma block, wherein the bidirectional chroma prediction blocks include a first chroma prediction block and a second chroma prediction block;
Deriving weights of the current chroma block using a first luma prediction block, a second luma prediction block, and a final luma restoration block of the luma block corresponding to the current chroma block, wherein the weights are the first chroma weight. and a second chroma weight; and
Applying the weights to the bidirectional chroma prediction blocks to generate a first final chroma prediction block of the current chroma block.
A method comprising:
제12항에 있어서,
기고정된 가중치들을 상기 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 상기 현재 크로마 블록의 제2 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계; 및
상기 제1 최종 크로마 예측블록과 제2 최종 크로마 예측블록 중 최적 크로마 예측블록을 선택하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 12,
generating a second final chroma prediction block of the current chroma block by applying fixed weights to the bidirectional chroma prediction blocks; and
Selecting an optimal chroma prediction block among the first final chroma prediction block and the second final chroma prediction block.
A method further comprising:
제13항에 있어서,
상기 최적 크로마 예측블록이 상기 제1 최종 크로마 예측블록 또는 상기 제2 최종 크로마 예측블록인지 여부에 따라 상기 가중치들의 유도 여부를 지시하는 플래그를 결정하는 단계; 및
상기 플래그를 부호화하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 13,
determining a flag indicating whether to derive the weights depending on whether the optimal chroma prediction block is the first final chroma prediction block or the second final chroma prediction block; and
Encoding the flag
A method further comprising:
제12항에 있어서,
상기 루마 블록에 대해 상기 제1 루마 예측블록, 상기 제2 루마 예측블록 및 상기 최종 루마 복원블록을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 12,
The method further comprising generating the first luma prediction block, the second luma prediction block, and the final luma restoration block for the luma block.
영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은,
현재 크로마 블록에 대해 양방향 크로마 예측블록들을 생성하는 단계, 여기서, 상기 양방향 크로마 예측블록들은 제1 크로마 예측블록과 제2 크로마 예측블록을 포함함;
상기 현재 크로마 블록에 대응하는 루마 블록의 제1 루마 예측블록, 제2 루마 예측블록 및 최종 루마 복원블록을 이용하여, 상기 현재 크로마 블록의 가중치들을 유도하는 단계, 여기서, 상기 가중치들은 제1 크로마 가중치 및 제2 크로마 가중치를 포함함; 및
상기 가중치들을 상기 양방향 크로마 예측블록들에 적용하여 상기 현재 크로마 블록의 최종 크로마 예측블록을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체.
A computer-readable recording medium storing a bitstream generated by an image encoding method, the image encoding method comprising:
generating bidirectional chroma prediction blocks for a current chroma block, wherein the bidirectional chroma prediction blocks include a first chroma prediction block and a second chroma prediction block;
Deriving weights of the current chroma block using a first luma prediction block, a second luma prediction block, and a final luma restoration block of the luma block corresponding to the current chroma block, wherein the weights are the first chroma weight. and a second chroma weight; and
Applying the weights to the bidirectional chroma prediction blocks to generate a final chroma prediction block of the current chroma block.
A recording medium comprising:
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