KR20240013045A - Video In-loop Filter Adaptive to Various Noise and Characteristics - Google Patents

Video In-loop Filter Adaptive to Various Noise and Characteristics Download PDF

Info

Publication number
KR20240013045A
KR20240013045A KR1020230079502A KR20230079502A KR20240013045A KR 20240013045 A KR20240013045 A KR 20240013045A KR 1020230079502 A KR1020230079502 A KR 1020230079502A KR 20230079502 A KR20230079502 A KR 20230079502A KR 20240013045 A KR20240013045 A KR 20240013045A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
block
loop filter
retraining
flag
output
Prior art date
Application number
KR1020230079502A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
강제원
허진
박승욱
Original Assignee
현대자동차주식회사
기아 주식회사
이화여자대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 현대자동차주식회사, 기아 주식회사, 이화여자대학교 산학협력단 filed Critical 현대자동차주식회사
Priority to PCT/KR2023/008669 priority Critical patent/WO2024019343A1/en
Publication of KR20240013045A publication Critical patent/KR20240013045A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/80Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation
    • H04N19/82Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation involving filtering within a prediction loop
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/04Architecture, e.g. interconnection topology
    • G06N3/045Combinations of networks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/04Architecture, e.g. interconnection topology
    • G06N3/0464Convolutional networks [CNN, ConvNet]
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06NCOMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
    • G06N3/00Computing arrangements based on biological models
    • G06N3/02Neural networks
    • G06N3/04Architecture, e.g. interconnection topology
    • G06N3/048Activation functions
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40Scaling the whole image or part thereof
    • G06T3/4046Scaling the whole image or part thereof using neural networks
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T3/00Geometric image transformation in the plane of the image
    • G06T3/40Scaling the whole image or part thereof
    • G06T3/4053Super resolution, i.e. output image resolution higher than sensor resolution
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/002Image coding using neural networks
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/105Selection of the reference unit for prediction within a chosen coding or prediction mode, e.g. adaptive choice of position and number of pixels used for prediction
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/132Sampling, masking or truncation of coding units, e.g. adaptive resampling, frame skipping, frame interpolation or high-frequency transform coefficient masking
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/17Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
    • H04N19/176Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/70Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/20Special algorithmic details
    • G06T2207/20084Artificial neural networks [ANN]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Artificial Intelligence (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

본 실시예는 다양한 비디오 잡음 및 특성에 적응적인 인루프 필터를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치를 개시한다. 본 실시예에서, 영상 복호화 장치는 현재블록에 대한 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 출력블록을 생성한다. 영상 복호화 장치는 복원블록으로부터 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택한 후, 선택된 복원블록 및 대응하는 출력블록을 이용하여 인루프 필터를 리트레이닝한다. This embodiment discloses a video coding method and apparatus using an in-loop filter that is adaptive to various video noises and characteristics. In this embodiment, the image decoding device generates an output block by inputting a restored block for the current block into a deep learning-based in-loop filter. The video decoding device selects a block for retraining the in-loop filter from the restoration block and then retrains the in-loop filter using the selected restoration block and the corresponding output block.

Description

다양한 잡음 및 특성에 적응적인 비디오 인루프 필터{Video In-loop Filter Adaptive to Various Noise and Characteristics}Video In-loop Filter Adaptive to Various Noise and Characteristics}

본 개시는 다양한 비디오 잡음 및 특성에 적응적인 인루프 필터를 이용하는 비디오 코딩방법 및 장치에 관한 것이다. This disclosure relates to a video coding method and apparatus using an in-loop filter that is adaptive to various video noises and characteristics.

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 때 부호화기는 비디오 데이터를 압축하여 저장하거나 전송하며, 복호화기는 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, the encoder compresses the video data and stores or transmits it, and the 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.

최근, 딥러닝 기반 영상처리 기술이 기존의 부호화 요소 기술에 적용되고 있다. 기존 부호화 기술 중 인터 예측, 인트라 예측, 인루프 필터, 변환 등과 같은 압축 기술에 딥러닝 기반 영상처리 기술을 적용함으로써, 부호화 효율을 향상시킬 수 있다. 대표적인 응용 예로는, 딥러닝 기반으로 생성된 가상 참조 프레임 기반 인터 예측, 잡음제거 모델 기반의 인루프 필터 등이 있다. Recently, deep learning-based image processing technology is being applied to existing coding element technology. Among existing encoding technologies, coding efficiency can be improved by applying deep learning-based image processing technology to compression technologies such as inter prediction, intra prediction, in-loop filter, and transformation. Representative application examples include inter prediction based on a virtual reference frame generated based on deep learning and in-loop filter based on a noise removal model.

한편, 잡음제거 모델 기반 인루프 필터는, 학습 및 실제 환경에서 입력되는 영상의 화질이 서로 유사하다는 가정 하에 트레이닝되므로, 우수한 압축 잡음 제거 성능을 제공할 수 있다. 하지만, 일반적인 지도 학습(supervised learning)을 잡음제거 모델에 적용하는 경우, 트레이닝용 화질과 검증용 화질 간 차이가 커질수록 인루프 필터의 성능이 감소할 수 있다. 따라서, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하기 위해, 상이한 화질 및 특성을 갖는 비디오에 대해 디코더 측에서 적응적으로 압축 잡음을 제거하는 방안이 고려될 필요가 있다. Meanwhile, the noise removal model-based in-loop filter can provide excellent compression noise removal performance because it is trained under the assumption that the image quality of input images in learning and real environments is similar. However, when general supervised learning is applied to a noise removal model, the performance of the in-loop filter may decrease as the difference between training image quality and verification image quality increases. Therefore, in order to improve video coding efficiency and video quality, it is necessary to consider a method of adaptively removing compression noise on the decoder side for videos with different picture quality and characteristics.

본 개시는, 사전에 트레이닝된 딥러닝 기반 인루프 필터를 이용하여 비디오를 복호화하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공하는 데 목적이 있다. 이때, 비디오 코딩방법 및 장치는 비디오 복호화 과정에서 선별된 비디오 샘플들을 이용하여 디코더 측에서 인루프 필터를 리트레이닝한 후, 리트레이닝된 인루프 필터를 이용하여 비디오를 복원한다. The purpose of the present disclosure is to provide a video coding method and device for decoding video using a pre-trained deep learning-based in-loop filter. At this time, the video coding method and device retrains the in-loop filter on the decoder side using video samples selected during the video decoding process, and then restores the video using the retrained in-loop filter.

본 개시의 실시예에 따르면, 영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복원하는 방법에 있어서, 비트스트림으로부터 상기 현재블록에 대한 복원블록을 생성하는 단계; 상기 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 출력블록을 생성하는 단계, 여기서, 상기 인루프 필터는 상기 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝됨; 상기 복원블록으로부터 상기 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 복원블록 및 타겟 블록을 이용하여 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다. According to an embodiment of the present disclosure, a method of restoring a current block performed by a video decoding apparatus includes: generating a restored block for the current block from a bitstream; Inputting the restored block into a deep learning-based in-loop filter to generate an output block, wherein the in-loop filter is pre-trained to generate an output close to the original block from the restored block; selecting a block for retraining the in-loop filter from the restoration block; and retraining the in-loop filter using the selected restoration block and the target block.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서, 상기 현재블록에 대한 복원블록을 생성하는 단계; 상기 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 제1 출력블록을 생성하는 단계, 여기서, 상기 인루프 필터는 상기 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝됨; 상기 복원블록으로부터 상기 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계; 상기 선택된 복원블록 및 타겟 블록을 이용하여 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계; 및 상기 선택된 복원블록을 상기 리트레이닝된 인루프 필터에 입력하여 제2 출력블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법을 제공한다. According to another embodiment of the present disclosure, a method of encoding a current block performed by an image encoding device includes: generating a reconstructed block for the current block; Generating a first output block by inputting the restored block into a deep learning-based in-loop filter, wherein the in-loop filter is trained in advance to generate an output close to the original block from the restored block; selecting a block for retraining the in-loop filter from the restoration block; Retraining the in-loop filter using the selected restoration block and target block; and generating a second output block by inputting the selected restored block into the retrained in-loop filter.

본 개시의 다른 실시예에 따르면, 영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은, 현재블록에 대한 복원블록을 생성하는 단계; 상기 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 제1 출력블록을 생성하는 단계, 여기서, 상기 인루프 필터는 상기 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝됨; 상기 복원블록으로부터 상기 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계; 상기 선택된 복원블록 및 타겟 블록을 이용하여 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계; 및 상기 선택된 복원블록을 상기 리트레이닝된 인루프 필터에 입력하여 제2 출력블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 기록매체를 제공한다.According to another embodiment of the present disclosure, a computer-readable recording medium stores a bitstream generated by an image encoding method, the image encoding method comprising: generating a restored block for a current block; Generating a first output block by inputting the restored block into a deep learning-based in-loop filter, wherein the in-loop filter is trained in advance to generate an output close to the original block from the restored block; selecting a block for retraining the in-loop filter from the restoration block; retraining the in-loop filter using the selected restoration block and target block; and inputting the selected restored block to the retrained in-loop filter to generate a second output block.

이상에서 설명한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 비디오 복호화 과정에서 선별된 비디오 샘플들을 이용하여 디코더 측에서 딥러닝 기반 인루프 필터를 리트레이닝한 후, 리트레이닝된 인루프 필터를 이용하여 비디오를 복원하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공함으로써, 비디오 부호화 효율을 향상시키고 비디오 화질을 개선하는 것이 가능해지는 효과가 있다.As described above, according to this embodiment, a deep learning-based in-loop filter is retrained on the decoder side using video samples selected during the video decoding process, and then the video is restored using the retrained in-loop filter. By providing a video coding method and device, 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 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 콘볼루션 레이어의 연산을 나타내는 예시도이다.
도 7은 SISR(Single Image Super Resolution) 네트워크를 나타내는 예시도이다.
도 8은 SISR에 이용되는 잔차 블록을 나타내는 예시도이다.
도 9는 CNN(Convolutional Neural Network) 기반 고정 계수 인루프 필터를 나타내는 예시도이다.
도 10은 ALF(Adaptive Loop Filter)의 형태를 나타내는 예시도이다.
도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 개시의 일 실시예에 따른, 딥러닝 기반 인루프 필터의 동작을 나타내는 예시도이다.
도 13은 본 개시의 일 실시예에 따른, 딥러닝 모듈의 리트레이닝을 나타내는 예시도이다.
도 14은 본 개시의 다른 실시예에 따른, 딥러닝 모듈의 리트레이닝을 나타내는 예시도이다.
도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 수행하는 현재블록을 부호화하는 방법을 나타내는 순서도이다.
도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 수행하는 현재블록을 복원하는 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 to explain a method of dividing a block using the QTBTTT 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 the operation of a convolutional layer.
Figure 7 is an example diagram showing a Single Image Super Resolution (SISR) network.
Figure 8 is an example diagram showing a residual block used in SISR.
Figure 9 is an example diagram showing a CNN (Convolutional Neural Network) based fixed coefficient in-loop filter.
Figure 10 is an example diagram showing the form of an Adaptive Loop Filter (ALF).
Figure 11 is a block diagram showing a video decoding device according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 12 is an example diagram showing the operation of a deep learning-based in-loop filter according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 13 is an exemplary diagram showing retraining of a deep learning module according to an embodiment of the present disclosure.
Figure 14 is an example diagram showing retraining of a deep learning module according to another embodiment of the present disclosure.
FIG. 15 is a flowchart showing a method of encoding a current block performed by a video encoding device according to an embodiment of the present disclosure.
FIG. 16 is a flowchart showing a method for restoring a current block performed by an image decoding device 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 CTU의 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. 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 CTU들로 분할한 이후에, 트리 구조(tree structure)를 이용하여 CTU를 반복적으로(recursively) 분할한다. 트리 구조에서의 리프 노드(leaf node)가 부호화의 기본 단위인 CU가 된다. The picture division unit 110 divides each picture constituting the image into a plurality of CTUs with a predetermined size and then recursively divides the CTUs using a tree structure. . The leaf node in the tree structure becomes the 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 4 개의 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 image 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 4 개의 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 2 개의 비방향성 모드와 65 개의 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)으로부터 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 기결정된 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 기정의된 함수(예컨대, 중앙값, 평균값 연산 등)를 적용하여 구할 수 있다. 이 경우, 영상 복호화 장치도 기정의된 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 잔차신호들을 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 signals 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 픽셀들로서 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. 루프 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 loop 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. there is.

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 픽셀들과 원본 픽셀들 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 the ALF 186 are filters used to compensate for differences between restored pixels and original pixels 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.

영상 부호화 장치는 부호화된 비디오 데이터의 비트스트림을 비일시적인 기록매체에 저장하거나 통신 네트워크를 이용하여 영상 복호화 장치에게 전송할 수 있다.The video encoding device can store the bitstream of the encoded video data in a non-transitory recording medium or transmit it to the video decoding device using a communication network.

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 예측정보, 잔차신호들에 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 about

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 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 splitting process, each node may undergo zero or more repetitive MTT splits after zero or more repetitive QT splits. 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 잔차신호들에 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 residual signals.

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 잔차신호들로 “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, the residual signals are set to “0”. By filling in the values, 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 역변환부(530)로부터 출력되는 잔차블록과 인터 예측부(544) 또는 인트라 예측부(542)로부터 출력되는 예측블록을 가산하여 현재블록을 복원한다. 복원된 현재블록 내의 픽셀들은 이후에 복호화할 블록을 인트라 예측할 때의 참조픽셀들로서 활용된다.The adder 550 restores the current block by adding the residual block output from the inverse transform unit 530 and the prediction block output from the inter prediction unit 544 or intra prediction unit 542. Pixels in the restored current block are used as reference pixels when intra-predicting a block to be decoded later.

루프 필터부(560)는 인루프 필터로서 디블록킹 필터(562), SAO 필터(564) 및 ALF(566)를 포함할 수 있다. 디블록킹 필터(562)는 블록 단위의 복호화로 인해 발생하는 블록킹 현상(blocking artifact)을 제거하기 위해, 복원된 블록 간의 경계를 디블록킹 필터링한다. SAO 필터(564) 및 ALF(566)는 손실 부호화(lossy coding)로 인해 발생하는 복원된 픽셀들과 원본 픽셀들 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 pixels and the original pixels caused by lossy coding. do. 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 restored 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, 사전에 트레이닝된 딥러닝 기반 인루프 필터를 이용하여 비디오를 복호화하는 비디오 코딩방법 및 장치를 제공한다. 이때, 비디오 코딩방법 및 장치는 비디오 복호화 과정에서 선별된 비디오 샘플들을 이용하여 디코더 측에서 인루프 필터를 리트레이닝한 후, 리트레이닝된 인루프 필터를 이용하여 비디오를 복호화한다. This embodiment relates to encoding and decoding of images (videos) as described above. More specifically, a video coding method and device for decoding video using a pre-trained deep learning-based in-loop filter are provided. At this time, the video coding method and device retrains the in-loop filter on the decoder side using video samples selected during the video decoding process, and then decodes the video using the retrained in-loop filter.

이하의 실시예들은 영상 부호화 장치(video encoding device) 내 여러 구성요소들에 의해 수행될 수 있다. 또한, 영상 복호화 장치(video decoding device) 내 여러 구성요소들에 의해 수행될 수 있다. The following embodiments may be performed by various components within a video encoding device. Additionally, it can be performed by several components within a video decoding device.

영상 부호화 장치는, 현재블록의 부호화에 있어서, 비트율 왜곡 최적화 측면에서 본 실시예와 관련된 시그널링 정보를 생성할 수 있다. 영상 부호화 장치는 엔트로피 부호화부(155)를 이용하여 이를 부호화한 후, 영상 복호화 장치로 전송할 수 있다. 영상 복호화 장치는 엔트로피 복호화부(510)를 이용하여 비트스트림으로부터 현재블록의 복호화와 관련된 시그널링 정보를 복호화할 수 있다. The video encoding device may generate signaling information related to this embodiment in terms of bit rate distortion optimization when encoding the current block. The video encoding device can encode the video using the entropy encoding unit 155 and then transmit it to the video decoding device. The video decoding device can decode signaling information related to decoding the current block 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.

I. CNN(Convolutional Neural Network)I. CNN(Convolutional Neural Network)

CNN은 복수의 콘볼루션 레이어(convolution layer)와 풀링 레이어(pooling layer)로 구성된 신경망을 지칭하고, 영상 처리에 가장 적합한 것으로 알려진 딥러닝 기술이다. 콘볼루션 레이어는 다수의 커널(kernel) 또는 필터(filter)를 이용하여 특징맵(feature map, 또는 '특성'과 호환적으로 이용)을 추출한다. 이때 필터를 구성하는 커널 계수(kernel coefficient)가 학습 과정에서 결정되는 파라미터이다. CNN refers to a neural network consisting of multiple convolution layers and pooling layers, and is a deep learning technology known to be most suitable for image processing. The convolution layer extracts a feature map (used interchangeably with 'feature') using multiple kernels or filters. At this time, the kernel coefficient that makes up the filter is a parameter determined during the learning process.

CNN의 콘볼루션 레이어 중에서 입력에 가까운 전단 레이어는 선, 점, 또는 면과 같은 단순하고 낮은(lower) 수준의 영상 특징에 반응하는 특징맵을 추출하고, 출력에 가까운 후단 계층은 텍스처(texture), 사물 일부(object parts) 등 높은(higher) 수준에 반응하는 특징맵을 추출한다. Among CNN's convolutional layers, the front layer close to the input extracts a feature map that responds to simple, low-level image features such as lines, points, or faces, and the back layer close to the output extracts texture, Extract feature maps that respond to higher levels, such as object parts.

도 6은 본 개시의 일 실시예에 따른 콘볼루션 레이어의 연산을 나타내는 예시도이다. Figure 6 is an example diagram showing the operation of a convolutional layer according to an embodiment of the present disclosure.

콘볼루션 레이어는 콘볼루션 연산을 이용하여 입력 영상으로부터 특징맵을 생성한다. 도 6의 예시에는, 커널 크기가 3×3인 커널(또는 필터)이 표현되어 있다. 커널 크기는 커널 사이즈(kernel size) 또는 필터 사이즈(filter size)로도 지칭된다. 커널은 가중치(weight)로도 불리우는 커널 파라미터(kernel parameter 또는 filter parameter)를 갖는다. 도 6에 예시된 커널은 총 9 개의 커널 파라미터를 갖는다. 커널 파라미터는 초기에 임의의 값으로 설정되고, 트레이닝(learning)을 기반으로 그 값이 업데이트될 수 있다. The convolution layer creates a feature map from the input image using a convolution operation. In the example of Figure 6, a kernel (or filter) with a kernel size of 3×3 is represented. Kernel size is also referred to as kernel size or filter size. The kernel has kernel parameters (kernel parameters or filter parameters), also called weights. The kernel illustrated in Figure 6 has a total of 9 kernel parameters. Kernel parameters are initially set to random values, and the values can be updated based on learning.

콘볼루션 레이어는 입력 영상에서 커널 사이즈만큼의 블록을 이용하여 콘볼루션 연산을 수행한다. 이때, 입력 영상 내의 커널 사이즈만큼의 블록을 윈도우(window)로 지칭한다. The convolution layer performs a convolution operation using blocks equal to the kernel size in the input image. At this time, a block as large as the kernel size in the input image is referred to as a window.

입력 영상에 대한 필터링을 래스터 스캔 순서(raster-scan order)로 수행할 때, 윈도우의 이동 크기를 스트라이드(stride)라고 한다. 도 6의 예시에서, 스트라이드는 1이다. 만약 스트라이드를 2로 설정하면, 윈도우를 2 샘플씩 띄어서 콘볼루션 연산을 수행하고, 결과적으로 특징맵의 가로와 세로의 크기는 입력 영상의 가로와 세로의 크기의 반이 된다. When filtering an input image is performed in raster-scan order, the window movement size is called stride. In the example of Figure 6, the stride is 1. If the stride is set to 2, the convolution operation is performed by spacing the window by 2 samples, and as a result, the horizontal and vertical sizes of the feature map become half of the horizontal and vertical sizes of the input image.

전술한 바와 같이, 하나의 콘볼루션 레이어는 다수의 필터를 포함할 수 있다. 필터의 개수(number of filter/filters) 또는 커널의 개수(number of kernel/kernels)를 채널(channel)이라고 한다. 즉, 채널의 개수는 필터의 개수와 동일하다. 또한 필터의 개수는 특징맵의 차원(dimension)의 크기를 결정한다.As described above, one convolutional layer may include multiple filters. The number of filters (number of filters/filters) or the number of kernels (number of kernels/kernels) is called a channel. That is, the number of channels is equal to the number of filters. Additionally, the number of filters determines the size of the dimension of the feature map.

패딩(padding)은 콘볼루션 연산을 수행하기 전, 입력 데이터 주변을 특정값으로 채워서 입력 데이터를 확장하는 방법을 나타낸다. 패딩은 주로 출력 데이터의 공간적(spatial) 크기를 조절하기 위해 사용된다. 패딩 시 이용되는 값은 하이퍼파라미터에 의해 결정될 수 있으나, 주로 제로패딩(zero-padding)이 이용된다. 패딩을 사용하지 않을 경우, 콘볼루션 레이어를 거칠 때마다 출력 데이터의 공간적 크기가 감소하여, 경계의 정보들이 사라지는 문제가 발생할 수 있다. 따라서, 이러한 문제를 방지하기 위해, 패딩이 사용된다. 즉, 콘볼루션 레이어의 출력 데이터와 입력 데이터의 공간적 크기를 동일하게 맞추기 위해 패딩이 사용될 수 있다. Padding refers to a method of expanding input data by filling the area around the input data with a specific value before performing a convolution operation. Padding is mainly used to control the spatial size of output data. The value used for padding can be determined by hyperparameters, but zero-padding is mainly used. If padding is not used, the spatial size of the output data decreases every time it passes through a convolutional layer, which may cause the problem of boundary information disappearing. Therefore, to prevent this problem, padding is used. In other words, padding can be used to make the spatial sizes of the output data and input data of the convolutional layer the same.

디콘볼루션 레이어는 콘볼루션 레이어와 반대되는 연산을 수행한다. 디콘볼루션 레이어는 입력인 특징맵으로부터 원하는 데이터 영상을 출력으로 생성한다. The deconvolution layer performs the opposite operation to the convolution layer. The deconvolution layer generates the desired data image as output from the input feature map.

풀링 레이어는 콘볼루션 레이어에 의해 생성된 특징맵을 서브샘플링(sub sampling)하는 과정인 풀링을 수행한다. 풀링 레이어는 2×2 크기의 윈도우를 이용하여 출력 결과가 입력의 가로와 세로 각각의 절반이 되도록 샘플을 선택한다. 즉, 풀링 레이어는 2×2 영역을 샘플 하나로 집약하여 입력 영상 또는 입력 특징맵의 크기를 축소하기 위해 이용된다.The pooling layer performs pooling, a process of sub-sampling the feature map generated by the convolution layer. The pooling layer uses a 2×2 window to select samples so that the output result is half the width and height of the input. In other words, the pooling layer is used to reduce the size of the input image or input feature map by consolidating the 2×2 area into one sample.

풀링 레이어의 반대 개념은 언풀링(unpooling) 레이어로 정의한다. 언풀링 레이어는 풀링 레이어와 반대로 차원을 확대하는 역할을 하고, 주로 디콘볼루션 레이어 이후에 사용된다.The opposite concept of a pooling layer is defined as an unpooling layer. The unpooling layer, as opposed to the pooling layer, plays the role of enlarging the dimension and is mainly used after the deconvolution layer.

콘볼루션 인코더(convolutional encoder)-디코더(decoder) 구조는 콘볼루션 레이어들와 디콘볼루션 레이어들의 짝(pair)으로 구성되는 네트워크 구조이다. 콘볼루션 인코더는 콘볼루션 레이어와 풀링 레이어로 구성되어, 입력 영상으로부터 특징맵(또는 특징 벡터)을 출력한다. 콘볼루션 인코더의 최종 출력 벡터를 잠재 벡터(latent vector)로도 지칭한다. 콘볼루션 디코더(convolutional decoder)는 디콘볼루션 레이어와 언풀링 레이어로 구성되어, 특징맵 또는 잠재 벡터로부터 출력 영상을 생성한다. The convolutional encoder-decoder structure is a network structure consisting of a pair of convolutional layers and deconvolution layers. The convolutional encoder consists of a convolutional layer and a pooling layer and outputs a feature map (or feature vector) from the input image. The final output vector of the convolutional encoder is also referred to as a latent vector. The convolutional decoder consists of a deconvolution layer and an unpooling layer and generates an output image from a feature map or latent vector.

콘볼루션 인코더-디코더의 입력과 출력은 애플리케이션과 네트워크의 목적에 따라 다양하게 설정될 수 있다. 예컨대, 입력과 출력은 옵티컬 플로우 맵(optical flow map), 돌출 맵(saliency map), 영상 프레임(image frame) 등일 수 있다.The input and output of the convolutional encoder-decoder can be set in various ways depending on the purpose of the application and network. For example, the input and output may be an optical flow map, saliency map, image frame, etc.

도 7은 SISR 네트워크를 나타내는 예시도이다.Figure 7 is an example diagram showing a SISR network.

CNN이 적용되는 일 예로서 SISR(Single Image Super Resolution)이 있다. SISR 네트워크는 저해상도 입력 영상으로부터 고해상도 이미지를 출력으로 생성한다. SISR 네트워크는 도 7에 예시된 바와 같이, 다수의 콘볼루션 레이어들을 포함할 수 있다. 각 콘볼루션 레이어는 ReLU(Rectified Linear Unit)과 같은 활성화 함수(activation function)를 포함한다. SISR 네트워크의 파라미터들은 생성되는 SR(Super Resolution) 영상이 GT(Ground Truth)에 근접하도록 트레이닝될 수 있다.An example of CNN application is SISR (Single Image Super Resolution). SISR networks generate high-resolution images as output from low-resolution input images. A SISR network may include multiple convolutional layers, as illustrated in FIG. 7. Each convolutional layer includes an activation function such as ReLU (Rectified Linear Unit). The parameters of the SISR network can be trained so that the generated Super Resolution (SR) image is close to the Ground Truth (GT).

CNN을 이용한 SR 방식들은 깊이를 증가시켜(예컨대, 콘볼루션 레이어의 개수를 증가시키는 것을 의미함) SR 성능을 향상시킬 수 있다. 깊이의 증가에 따라 발생할 수 있는 학습에서의 과적합(overfitting) 문제를 극복하기 위해, 스킵 연결(skip connection) 및 잔차 학습(residual learning)을 수행할 수 있는 잔차 블록(residual block)이 SISR 네트워크에 이용될 수 있다. 잔차 블록은, 도 8에 예시된 바와 같이, 입력 특징 xl에 콘볼루션 연산을 적용하는 경로 외에 스킵 경로를 포함한다. 또한, 잔차 블록은 출력 xl+1을 생성 시, 학습 효율에 기초하여 콘볼루션 연산을 적용하는 경로 또는 스킵 경로를 선택할 수도 있다. 도 8의 예시에서, 잔차 블록은 BN(Batch Normalization) 레이어를 포함한다. SR methods using CNN can improve SR performance by increasing depth (for example, this means increasing the number of convolutional layers). To overcome the overfitting problem in learning that may occur as the depth increases, a residual block that can perform skip connection and residual learning is installed in the SISR network. It can be used. The residual block includes a skip path in addition to the path that applies the convolution operation to the input feature x l , as illustrated in FIG. 8. Additionally, when generating output x l+1 , the residual block may select a path to which a convolution operation is applied or a skip path based on learning efficiency. In the example of Figure 8, the residual block includes a BN (Batch Normalization) layer.

일 예로서, EDSR(Enhanced Deep residual networks for SISR)은 잔차 블록들을 연속적으로 연결하여 깊이를 증가시킴으로써, 네트워크의 성능을 증가시킨다. 다른 예로서, VDSR(Accurate Image Super-Resolution Using Very Deep Convolutional Networks)은 VGG(Visual Geometry Group) 네트워크 기반의 CNN 모델로서, 잔차 프레임을 최종 출력에 더해 주는 방식인 잔차신호 기반 학습(residual learning)을 사용한다. VDSR은 네트워크의 맨 마지막에 잔차 신호를 추가하여, 입력 신호에 잔차 신호를 더한다. As an example, EDSR (Enhanced Deep residual networks for SISR) increases the performance of the network by sequentially connecting residual blocks to increase depth. As another example, VDSR (Accurate Image Super-Resolution Using Very Deep Convolutional Networks) is a CNN model based on the VGG (Visual Geometry Group) network and uses residual learning, a method of adding residual frames to the final output. use. VDSR adds a residual signal to the end of the network, adding the residual signal to the input signal.

다른 예로서, CNN은 영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치에서 인루프 필터로 이용될 수 있다. 이때, 딥러닝 기반 인루프 필터는, 디블로킹 필터, SAO 필터, 및 ALF로 구성된 기존 루프 필터부(180, 560) 내 어느 위치에든 적용이 될 수 있다. As another example, CNN can be used as an in-loop filter in a video encoding device or video decoding device. At this time, the deep learning-based in-loop filter can be applied to any position in the existing loop filter units 180 and 560 consisting of a deblocking filter, SAO filter, and ALF.

딥러닝 기반 인루프 필터로서 고정 계수 인루프 필터가 있다. 고정 계수 딥러닝 인루프 필터는, 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치 측에 저장된 동일한 CNN 커널 파라미터들을 사용한다. As a deep learning-based in-loop filter, there is a fixed coefficient in-loop filter. The fixed coefficient deep learning in-loop filter uses the same CNN kernel parameters stored on the video encoding device and the video decoding device.

도 9는 CNN 기반 고정 계수 인루프 필터를 나타내는 예시도이다. Figure 9 is an example diagram showing a CNN-based fixed coefficient in-loop filter.

입력 블록(또는 입력 프레임)은 정규화 QP 맵(normalized QP map)을 거친 후, 이후의 단계에 전달된다. 정규화 QP 맵은 학습과 추론 과정에서 서로 다른 강도의 양자화 잡음이 섞인 경우, 추론 오차를 감소시키기 위하여 사용된다. DRU(Dense Residual Unit) 및 콘볼루션 레이어를 구성하는 커널 파리미터들은, 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치에 동일하게 저장된 채로 사용될 수 있다. 도 9의 예시에서, 각 DRU는 콘볼루션 레이어, ReLU 레이어, 및 DSC(depth-wise separable convolutional) 레이어들의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. The input block (or input frame) goes through a normalized QP map and is then passed on to the next step. The normalized QP map is used to reduce inference errors when quantization noise of different intensities is mixed during the learning and inference process. The kernel parameters constituting the DRU (Dense Residual Unit) and the convolution layer can be stored and used in the same way in the video encoding device and the video decoding device. In the example of FIG. 9, each DRU may include all or part of a convolutional layer, a ReLU layer, and a depth-wise separable convolutional (DSC) layer.

고정 계수 딥러닝 인루프 필터는 다양한 비디오 프레임에 대해 일반적인 성능을 제공해야 함으로, CNN의 레이어의 개수가 깊어지고 그에 따라 연산 시간이 길어진다는 단점을 갖는다. The fixed-coefficient deep learning in-loop filter must provide general performance for various video frames, so it has the disadvantage that the number of CNN layers becomes deeper and the computation time becomes longer.

II. 지도 학습 및 자가 학습 II. Supervised and self-learning

딥러닝 네트워크의 트레이닝에 있어서, 지도 학습(supervised learning)은 레이블 정보를 사용하는 학습 방식이다. 이때, 트레이닝용 데이터 및 레이블들에 기초하여 가중치들을 산정하는 과정을 트레이닝(training)이라 한다. 트레이닝은 보통 역전파(back propagation) 알고리즘에 의한 SGD(stochastic gradient descent) 알고리즘을 이용하여 수행될 수 있다. 트레이닝에 따라 산정된 파라미터들인 가중치들을 이용하여 순방향(feed-forward)으로 출력을 계산하는 과정을 추론 또는 검증(test)이라 한다. In training deep learning networks, supervised learning is a learning method that uses label information. At this time, the process of calculating weights based on training data and labels is called training. Training can be performed using the stochastic gradient descent (SGD) algorithm, usually followed by a back propagation algorithm. The process of calculating the output in a feed-forward manner using weights, which are parameters calculated according to training, is called inference or testing.

자가 학습(self-supervised learning)은 데이터의 레이블 정보를 사용하지 않고 영상 정보만을 활용하는 학습 방식으로서, 값비싼 어노테이션(annotation) 과정 없이 트레이닝용 데이터만을 이용하여 딥러닝 네트워크의 트레이닝을 진행한다. 대규모의 영상 데이터를 활용하여 특징 표현을 학습(representation learning)한 딥러닝 네트워크에 대해, 자가 학습은 특정 태스크 또는 도메인에 아주 간단한 튜닝을 적용함으로써 딥러닝 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다. Self-supervised learning is a learning method that uses only image information without using data label information, and trains a deep learning network using only training data without an expensive annotation process. For deep learning networks that learn feature representations (representation learning) using large-scale image data, self-learning can improve the performance of deep learning networks by applying very simple tuning to specific tasks or domains.

대조 학습(contrastive learning)은 자가 학습 기법 중 하나이다. 대조 학습에서는, 2 개의 샘플을 하나의 쌍(pair)으로 구성한 후, 구성된 쌍이 딥러닝 네트워크의 입력으로 사용된다. 대조 학습에서는, 짝을 구성하는 두 샘플들의 유사 여부에 기초하여 트레이닝이 수행된다. 즉, 두 샘플들이 상이한 쌍이면 음의(negative) 쌍으로 구성하고, 유사한 쌍이면 양의(positive) 쌍으로 구성한 후, 구성된 쌍들이 트레이닝에 이용된다. 모든 음의 쌍들을 고려하는 것은 트레이닝의 복잡도를 지나치게 증가시키므로, 트레이닝에 도움이 되는 쌍들을 적절하게 선택하는 것이 대조 학습의 목표가 된다. Contrastive learning is one of the self-learning techniques. In contrast learning, two samples are formed into a pair, and then the formed pair is used as input to a deep learning network. In contrastive learning, training is performed based on whether the two samples that make up the pair are similar. That is, if the two samples are different pairs, they are configured as negative pairs, and if the two samples are similar pairs, they are configured as positive pairs, and then the constructed pairs are used for training. Considering all negative pairs excessively increases the complexity of training, so the goal of contrastive learning is to appropriately select pairs that are helpful for training.

예컨대, 단일 영상에 두 가지의 데이터 증강(data augmentation)을 적용하여 두 개의 유사한 영상을 구현한 후, 구현된 두 영상의 쌍이 양의 쌍으로 생성될 수 있다. 또한, 상이한 영상들을 조합하여 구현된 쌍은 음의 쌍으로 생성될 수 있다. 대조 학습은 InfoNCE 손실 함수를 활용하여 딥러닝 네트워크를 트레이닝함으로써, 어떠한 지도 학습도 없이 자가 학습을 수행한다. 여기서, NCE는 잡음 대조 추정(noise contrastive estimation)을 나타낸다. InfoNCE 손실 함수 LN은 양의 쌍의 유사도와 음의 쌍들의 유사도의 합에 대한 양의 쌍의 유사도의 비율을 기반으로 수학식 1과 같이 정의된다. For example, by applying two data augmentations to a single image, two similar After implementing an image, a pair of two implemented images can be created as a positive pair. Additionally, a pair implemented by combining different images may be created as a negative pair. Contrast learning performs self-learning without any supervised learning by training a deep learning network using the InfoNCE loss function. Here, NCE stands for noise contrastive estimation. The InfoNCE loss function L N is defined as Equation 1 based on the ratio of the similarity of positive pairs to the sum of the similarities of positive and negative pairs.

여기서, exp(f(x)Tf(x+))는 양의 쌍의 유사도이고, exp(f(x)Tf(x-))는 음의 쌍의 유사도이다. f(x)는 양의 쌍 또는 음의 쌍에 포함된 각 영상의 표현(representation), 즉, 사용된 딥러닝 네트워크의 출력을 나타낸다. 대조 학습은 양의 쌍의 유사도를 증가시켜, InfoNCE 손실 함수를 감소시키는 방향으로 딥러닝 네트워크에 대해 트레이닝을 수행한다. Here, exp(f(x) T f(x + )) is the similarity of the positive pair, and exp(f(x) T f(x - )) is the similarity of the negative pair. f(x) represents the representation of each image included in the positive or negative pair, that is, the output of the deep learning network used. Contrast learning trains a deep learning network to reduce the InfoNCE loss function by increasing the similarity of positive pairs.

III. ALF(Adaptive Loop Filter)III. Adaptive Loop Filter (ALF)

VVC의 ALF(186, 566)는 Wiener-Hopf 방정식 기반의 적응적 선형 필터를 이용하여 복원된 비디오 프레임을 원본에 가깝게 근사시킨다. 영상 부호화 장치는 SAO(184)의 출력 샘플들을 이용하여 비트율-왜곡 최적화에 따라 ALF(186)의 필터 계수를 산정한 후, 영상 복호화 장치로 전송한다. ALF(186, 566)는 도 10의 예시와 같이 7×7 다이아몬드 모양 및 5×5 다이아몬드 모양으로 구성되어 각각 루마 및 크로마 샘플들에 사용된다. 필터 모양과 크기는 코딩 효율성과 계산 복잡성 사이의 균형을 고려하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 대칭 FIR 필터를 사용하여 ALF(186, 566)의 계산 복잡성이 감소될 수 있다.VVC's ALF (186, 566) uses an adaptive linear filter based on the Wiener-Hopf equation to approximate the restored video frame closely to the original. The video encoding device uses the output samples of the SAO 184 to calculate the filter coefficients of the ALF 186 according to bit rate-distortion optimization and then transmits them to the video decoding device. ALF (186, 566) is composed of a 7×7 diamond shape and a 5×5 diamond shape as shown in the example of FIG. 10 and is used for luma and chroma samples, respectively. Filter shape and size can be determined considering the balance between coding efficiency and computational complexity. For example, the computational complexity of ALF 186, 566 can be reduced using symmetric FIR filters.

도 10에 예시된 필터 계수 ci를 유도하기 위해, 해당 위치에서 샘플이 이용된다. 현재 위치 (x,y)에서 필터링된 샘플 If(x,y)는 7 비트의 정밀도 연산에 따라 수학식 2와 같이 산정될 수 있다. To derive the filter coefficient c i illustrated in Figure 10, a sample is used at that location. The filtered sample I f (x,y) at the current position (x,y) can be calculated as shown in Equation 2 according to a 7-bit precision operation.

여기서, N은 필터 계수의 개수를 나타낸다. ri는 현재 샘플과 인접 샘플 간의 차분값으로 수학식 3에 따라 산정된다. Here, N represents the number of filter coefficients. r i is the difference value between the current sample and adjacent samples and is calculated according to Equation 3.

여기서, bi 는 클리핑 파라미터이다.Here, b i is a clipping parameter.

ALF(186, 566)는 루마 성분에 대해 최대 25 개의 필터 계수 세트를 이용하고, 이들을 4×4 서브 블록에 적용한다. 라플라시안(Laplacian) 필터를 이용하여 산정된 로컬 블록의 기울기 정보에 따라, 4×4 서브 블록은 25 개의 클래스 중 하나로 분류된다. 구체적으로, 클래스에 대한 분류 인덱스는, 텍스처(texture) 성분의 세기 및 방향을 표현하는 5 가지 방향 속성과 서브 블록의 5 가지 활동 속성의 조합으로부터 도출된다. 또한, 90도 회전, 대각선 전환, 수직 전환 등의 기하학적 변환이 필터링 전에 필터 계수에 적용될 수 있다. 기하학적 변환을 사용하여 다양한 방향성을 고려함으로써, 더 적은 수의 필터 계수 세트를 이용하여 더 다양한 블록 특성이 처리될 수 있다. ALF (186, 566) uses up to 25 sets of filter coefficients for the luma component and applies them to 4×4 sub-blocks. According to the gradient information of the local block calculated using a Laplacian filter, the 4×4 sub-block is classified into one of 25 classes. Specifically, the classification index for a class is derived from a combination of five orientation attributes expressing the intensity and direction of texture components and five activity attributes of subblocks. Additionally, geometric transformations such as 90-degree rotations, diagonal transitions, and vertical transitions can be applied to the filter coefficients before filtering. By taking into account various orientations using geometric transformations, a wider variety of block characteristics can be processed using a smaller set of filter coefficients.

서브 블록 단위 이외에도 CTU 단위에서 적용 여부가 결정될 수 있다. 크로마 성분의 경우 최대 8 개의 필터가 CTU 레벨에서 사용된다. 크로마 ALF는 해당 레벨에서 루마 ALF가 활성화된 경우에 한정하여 활성화될 수 있다.In addition to sub-block units, application may be determined on a CTU unit. For chroma components, up to 8 filters are used at the CTU level. Chroma ALF can be activated only when luma ALF is activated at the corresponding level.

한편, 필터 계수 세트를 포함하는 ALF 필터 매개변수를 전달하기 위해 APS(Adaptation Parameter Set)가 사용된다. 전술한 바와 같이, 루마 성분에 대해 최대 25 개, 및 크로마 성분에 대해 최대 8 개의 필터 계수 세트가 산정될 수 있다. 다른 슬라이스에 동일한 ALF 계수를 사용하는 경우, 중복적으로 다시 전송하는 대신 참조 APS의 인덱스가 시그널링될 수 있다. Meanwhile, an Adaptation Parameter Set (APS) is used to convey ALF filter parameters including a set of filter coefficients. As described above, up to 25 sets of filter coefficients can be estimated for the luma component and up to 8 sets of filter coefficients for the chroma component. When using the same ALF coefficient for different slices, the index of the reference APS can be signaled instead of redundantly retransmitting.

HDR(High-Dynamic Range) 및 WCG(Wide Color Gamut)와 같은 비디오 애플리케이션에서는 비디오 컬러의 복원이 매우 중요하다. CC-ALF(Cross-Component ALF)는 현재 크로마 샘플과 해당 위치의 루마 샘플 간의 상관 관계를 사용하여 ALF와 병렬로 크로마 샘플을 수정한다. In video applications such as High-Dynamic Range (HDR) and Wide Color Gamut (WCG), restoration of video color is very important. Cross-Component ALF (CC-ALF) uses the correlation between the current chroma sample and the luma sample at that location to modify chroma samples in parallel with ALF.

이하의 실시예들은 영상 복호화 장치를 중심으로 기술되나, 영상 부호화 장치에 의해서도 수행될 수 있다.The following embodiments are described focusing on a video decoding device, but can also be performed by a video encoding device.

IV. 본 발명에 따른 실시예들IV. Embodiments according to the present invention

전술한 바와 같이, 영상 복호화 장치에 포함된 딥러닝 기반 인루프 필터는 대용량의 학습용 데이터를 기반으로 사전에 트레이닝된다. 트레이닝이 완료된 후, 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치의 인루프 필터에 동일한 딥러닝 모듈이 장착된다. 딥러닝 모듈은 일반적인 영상에 대해 양자화 잡음을 충분하게 제거하여 비디오의 압축을 수행한다. 이때, 딥러닝 모듈은 전술한 바와 같이, 압축 후 양자화 잡음이 섞인 비디오 샘플로부터 원본 샘플이 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝될 수 있다. 딥러닝 모듈은 파라미터들이 고정된 채로, 영상 부호화 장치 및 영상 복호화 장치에서 사용될 수 있다. As described above, the deep learning-based in-loop filter included in the video decoding device is trained in advance based on a large amount of learning data. After training is completed, the same deep learning module is installed in the in-loop filter of the video encoding device and the video decoding device. The deep learning module performs video compression by sufficiently removing quantization noise from general images. At this time, as described above, the deep learning module can be trained in advance to generate an output that is close to the original sample from the video sample mixed with quantization noise after compression. The deep learning module can be used in an image encoding device and an image decoding device with fixed parameters.

이하, 딥러닝 기반 인루프 필터와 딥러닝 모듈은 호환적으로 사용된다. 비디오 샘플은 선택 또는 샘플링된 비디오 블록은 나타내고 비디오 블록과 호환적으로 사용될 수 있다.Hereinafter, deep learning-based in-loop filters and deep learning modules are used interchangeably. Video samples represent selected or sampled video blocks and can be used interchangeably with video blocks.

하지만, 트레이닝에 사용된 비디오 샘플들의 특성에 따라 딥러닝 모듈의 필터 성능이 좌우될 수 있다. 예컨대, 트레이닝 과정에서 사용되지 않은 특성을 갖는 비디오 샘플이 입력되는 경우, 필터 성능이 저하될 수 있다. 비디오 압축 과정에서 입력으로 들어오는 비디오 샘플은 양자화 잡음의 세기, 및 비디오 제작/생성에 사용된 센서의 특성에 따라 다양한 통계적 특성을 가질 수 있다. 본 실시예는, 전술한 성능 저하 문제를 해결하기 위해, 비디오 복호화 과정에서 생성되는 비디오 샘플을 이용하여 디코더 측에서 자가 학습을 이용한다. However, the filter performance of the deep learning module may depend on the characteristics of the video samples used for training. For example, if video samples with characteristics not used in the training process are input, filter performance may deteriorate. Video samples that are input during the video compression process may have various statistical characteristics depending on the strength of quantization noise and the characteristics of the sensor used to produce/generate the video. In this embodiment, in order to solve the above-described performance degradation problem, self-learning is used on the decoder side using video samples generated during the video decoding process.

도 11은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치를 나타내는 블록도이다. Figure 11 is a block diagram showing a video decoding device according to an embodiment of the present disclosure.

본 실시예에 따른 영상 복호화 장치는, 도 5에 예시된 구성요소들 외에, 비디오블록 복호화부(1110), 비디오블록 샘플링부(1120), 및 리트레이닝부(1130)의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. The video decoding device according to this embodiment may include all or part of a video block decoding unit 1110, a video block sampling unit 1120, and a retraining unit 1130, in addition to the components illustrated in FIG. 5. You can.

비디오블록 복호화부(1110)는 비트스트림으로부터 비디오 블록을 복원한다. 비디오 블록을 복원하기 위해, 비디오블록 복호화부(1110)는 도 5에 예시된 구성요소들의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. 비디오블록 복호화부(1110)는 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력으로 제공되기 위한 비디오 블록을 생성한다. The video block decoder 1110 restores video blocks from the bitstream. To restore a video block, the video block decoder 1110 may include all or part of the components illustrated in FIG. 5. The video block decoder 1110 generates a video block to be provided as an input to a deep learning-based in-loop filter.

비디오블록 샘플링부(1120)는, 딥러닝 모듈에 디코더 측 리트레이닝을 적용하기 위해, 비디오블록 복호화부(1110)로부터 제공된 비디오 블록들 중 리트레이닝용 비디오 블록을 선택한다. The video block sampling unit 1120 selects a video block for retraining from among the video blocks provided from the video block decoding unit 1110 in order to apply decoder-side retraining to the deep learning module.

리트레이닝부(1130)는 선택된 비디오 블록을 이용하여 딥러닝 모듈의 파라미터들을 디코더 측에서 업데이트한다. 영상 복호화 장치는 리트레이닝된 딥러닝 모듈을 다음 블록의 인루프 필터링에 적용할 수 있다. The retraining unit 1130 updates the parameters of the deep learning module on the decoder side using the selected video block. The video decoding device can apply the retrained deep learning module to in-loop filtering of the next block.

영상 부호화 장치가 원본 비디오 샘플을 가지고 있음에도, 본 실시예는 영상 부호화 장치의 디코더 측에도 적용될 수 있다. 영상 복호화 장치의 디코더 측과 동일한 동작을 수행하도록, 영상 부호화 장치는 디코더 측에서 도 11의 예시와 동일한 동작을 수행할 수 있다. 여기서, 영상 부호화 장치의 디코더 측은 도 1의 구성요소들 중 예측부(120), 역양자화부(160), 역변환부(165), 가산기(170), 루프 필터부(180) 및 메모리(190)를 포함할 수 있다. Although the video encoding device has original video samples, this embodiment can also be applied to the decoder side of the video encoding device. To perform the same operation as the decoder side of the video decoding device, the video encoding device may perform the same operation as the example of FIG. 11 on the decoder side. Here, the decoder side of the video encoding device includes a prediction unit 120, an inverse quantization unit 160, an inverse transform unit 165, an adder 170, a loop filter unit 180, and a memory 190 among the components of FIG. 1. may include.

이하, 비디오블록 샘플링부(1120)가 딥러닝 기반 인루프 필터의 리트레이닝용 비디오 블록을 샘플링하는 방식을 기술한다. Hereinafter, a method by which the video block sampling unit 1120 samples video blocks for retraining of a deep learning-based in-loop filter will be described.

영상 부호화 장치는 비트율-왜곡 최적화 측면에서, 인루프 필터를 사용하는 블록을 선택할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같은 종래의 딥러닝 기반 인루프 필터는 비디오 블록 또는 슬라이스 단위로 적용된다. 딥러닝 기반 인루프 필터를 사용하는 경우, 영상 부호화 장치는 인루프 필터의 사용 여부를 지시하는 플래그(이하, '인루프필터 플래그')를 1로 설정한 후, 영상 복호화 장치로 인루프필터 플래그를 전송한다. 복호화된 인루프필터 플래그가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 해당 블록의 화질을 향상시키기 위해 딥러닝 기반 인루프 필터를 적용한다. 반면, 복호화된 인루프필터 플래그가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 해당 블록에 대해 딥러닝 기반 인루프 필터를 적용하지 않는다. The video encoding device can select a block using an in-loop filter in terms of bit rate-distortion optimization. For example, the conventional deep learning-based in-loop filter as described above is applied on a video block or slice basis. When using a deep learning-based in-loop filter, the video encoding device sets the flag indicating whether to use the in-loop filter (hereinafter referred to as 'in-loop filter flag') to 1, and then sends the in-loop filter flag to the video decoding device. transmit. If the decoded in-loop filter flag is 1, the video decoding device applies a deep learning-based in-loop filter to improve the image quality of the corresponding block. On the other hand, if the decoded in-loop filter flag is 0, the video decoding device does not apply the deep learning-based in-loop filter to the corresponding block.

VVC의 ALF 기술도 블록 단위 또는 슬라이스 단위 플래그(이하, 'ALF 플래그')를 이용하여 ALF(566)의 적용 여부를 제어한다. 즉, 영상 복호화 장치는 수신받은 플래그에 따라 해당 블록에 대해 ALF(566)의 적용 여부를 결정할 수 있다. VVC's ALF technology also controls whether to apply ALF (566) using a block-level or slice-level flag (hereinafter referred to as 'ALF flag'). That is, the video decoding device can determine whether to apply ALF 566 to the corresponding block according to the received flag.

일 예로서, 인루프필터 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치 내 딥러닝 기반 인루프 필터는, 도 12의 예시와 같이, 복호화된 샘플 xrec로부터 개선된 출력 xrec_f를 생성한다. 이때, 비디오블록 샘플링부(1120)는 다음에 입력되는 비디오 신호들에 대해 현재 샘플 xrec를 리트레이닝에 사용함으로써 인루프 필터의 파라미터들을 업데이트할 수 있다. 또는, 현재 샘플에 대해서도 개선된 인루프 필터가 사용될 수 있다. As an example, when the in-loop filter flag is true, the deep learning-based in-loop filter in the video decoding device generates an improved output x rec_f from the decoded sample x rec , as shown in the example of FIG. 12. At this time, the video block sampling unit 1120 can update the parameters of the in-loop filter by using the current sample x rec for retraining for the next input video signals. Alternatively, an improved in-loop filter may be used for the current sample as well.

다른 예로서, 비디오블록 샘플링부(1120)는 비디오 블록의 압축 시 사용된 파라미터에 따라 해당 블록의 샘플링 여부를 결정할 수 있다. 예를 들어, 블록의 높이 및 너비의 크기가 일정 임계값보다 작은 경우, 해당 블록이 리트레이닝에 사용될 수 있다. 또는, 블록의 양자화 파라미터가 일정 임계값보다 크거나 작은 경우, 해당 블록이 리트레이닝에 사용될 수 있다. As another example, the video block sampling unit 1120 may determine whether to sample the corresponding block according to parameters used when compressing the video block. For example, if the height and width of a block are smaller than a certain threshold, the block can be used for retraining. Alternatively, if the quantization parameter of a block is greater or less than a certain threshold, the block may be used for retraining.

다른 예로서, 영상 부호화 장치는, 리트레이닝이 적용되는 샘플 또는 비디오 신호 영역을 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다.As another example, the video encoding device may signal a sample or video signal area to which retraining is applied to the video decoding device.

다른 예로서, 별도의 트레이닝된 식별자(discriminator)가 사용될 수 있다. 비디오블록 샘플링부(1120)는 복호화한 블록을 식별자에 입력하고, 식별자의 출력에 기초하여 해당 블록을 리트레이닝에 사용할지 여부를 결정할 수 있다. As another example, a separate trained discriminator may be used. The video block sampling unit 1120 may input the decoded block into an identifier and determine whether to use the block for retraining based on the output of the identifier.

한편, 영상 부호화 장치는 리트레이닝 여부를 지시하는 플래그(이하, '리트레이닝 플래그')를 이용하여 영상 복호화 장치에서의 리트레이닝을 제어할 수 있다. 디코더 측에서 사용할 수 있는 비디오 샘플을 이용하여 딥러닝 모듈을 업데이트함으로써 부호화 효율을 개선할 수 있는지 여부에 따라, 영상 부호화 장치는 리트레이닝 플래그의 값을 설정할 수 있다. 이때, 슬라이스 단위 또는 블록 단위로 리트레이닝 플래그가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 딥러닝 모듈의 리트레이닝을 수행하지 않고, 인루프필터 플래그에 기초하여 딥러닝 모듈의 적용 여부를 결정한다. 반면, 리트레이닝 플래그가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 딥러닝 모듈의 리트레이닝을 수행할 수 있다. 이때, 인루프필터 플래그도 1이어야 한다. 즉, 인루프필터 플래그가 참이고, 리트레이닝 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치는 딥러닝 모듈의 리트레이닝을 수행할 수 있다. Meanwhile, the video encoding device can control retraining in the video decoding device using a flag indicating whether to retrain (hereinafter referred to as 'retraining flag'). Depending on whether coding efficiency can be improved by updating the deep learning module using video samples available on the decoder side, the video encoding device can set the value of the retraining flag. At this time, when the retraining flag is 0 on a slice or block basis, the video decoding device does not perform retraining of the deep learning module and determines whether to apply the deep learning module based on the in-loop filter flag. On the other hand, when the retraining flag is 1, the video decoding device can perform retraining of the deep learning module. At this time, the in-loop filter flag must also be 1. That is, when the in-loop filter flag is true and the retraining flag is true, the video decoding device can perform retraining of the deep learning module.

전술한 바와 같이, 원본 영상을 이용하여 딥러닝 모듈의 파라미터들을 업데이트한 후, 해당 파라미터들을 전송하는 방식을 대체하여, 영상 부호화 장치는 디코더 측에서 업데이트한 파라미터들을 이용할지 여부를 판단한다. 또한, 영상 부호화 장치는 판단 결과에 따라 리트레이닝 플래그의 값을 설정한 후, 리트레이닝 플래그를 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다.As described above, after updating the parameters of the deep learning module using the original video, instead of transmitting the parameters, the video encoding device determines whether to use the updated parameters on the decoder side. Additionally, the video encoding device may set the value of the retraining flag according to the determination result and then signal the retraining flag to the video decoding device.

이하, 리트레이닝부(1130)가 딥러닝 기반 인루프 필터를 리트레이닝하는 방식을 기술한다.Hereinafter, a method by which the retraining unit 1130 retrains a deep learning-based in-loop filter will be described.

전술한 바와 같이, 인루프필터 플래그와 리트레이닝 플래그가 모두 참인 경우, 리트레이닝부(1130)는 딥러닝 기반 인루프 필터를 리트레이닝할 수 있다.As described above, when both the in-loop filter flag and the retraining flag are true, the retraining unit 1130 may retrain the deep learning-based in-loop filter.

일 예로서, 리트레이닝부(1130)는 전술한 지도 학습 방식을 이용하여 딥러닝 모듈 내 파라미터들을 업데이트할 수 있다. 도 12의 예시에서, 현재 샘플 xrec와 해당 출력 xrec_f 간의 차이에 기초하여 수학식 4와 같이 손실함수 L이 정의된다. As an example, the retraining unit 1130 may update parameters within the deep learning module using the supervised learning method described above. In the example of FIG. 12, the loss function L is defined as shown in Equation 4 based on the difference between the current sample x rec and the corresponding output x rec_f .

리트레이닝부(1130)는 손실 함수를 감소시키는 방향으로 그래디언트(gradient) 값을 계산한 후, 전술한 SGD 알고리즘을 이용하여 딥러닝 모듈 내 파라미터들을 업데이트할 수 있다. The retraining unit 1130 may calculate a gradient value in the direction of reducing the loss function and then update the parameters within the deep learning module using the above-described SGD algorithm.

다른 예로서, 리트레이닝부(1130)는 수학식 4에서 해당 출력 xrec_f를 대체하여, 기복호화된 블록을 타겟 블록으로 사용할 수 있다. 예컨대, 현재 샘플의 참조 프레임에서 현재 샘플에 대응되는 위치의(colocated) 블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 인터 예측인 경우, 참조 프레임에서 현재 샘플의 움직임벡터가 지시하는 참조블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 인트라 예측인 경우, 현재 샘플의 템플릿을 기반으로 현재 프레임에서 템플릿 매칭에 따라 탐색된 예측블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 또는, 전술한 출력 xrec_f, 대응되는 위치의(collocated) 블록, 및 움직임벡터가 지시하는 참조블록의 전부 또는 일부를 가중합하여 생성된 블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 또는, 전술한 출력 xrec_f, 및 템플릿 매칭에 따라 탐색된 예측블록을 가중합하여 생성된 블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. As another example, the retraining unit 1130 may replace the corresponding output x rec_f in Equation 4 and use the decoded block as the target block. For example, a block located (colocated) corresponding to the current sample in the reference frame of the current sample may be used as the target block. In the case of inter prediction, the reference block indicated by the motion vector of the current sample in the reference frame can be used as the target block. In the case of intra prediction, a prediction block searched according to template matching in the current frame based on the template of the current sample can be used as a target block. Alternatively, a block generated by a weighted sum of all or part of the above-mentioned output x rec_f , the corresponding collocated block, and the reference block indicated by the motion vector may be used as the target block. Alternatively, a block generated by weighting the above-described output x rec_f and the prediction block searched according to template matching may be used as the target block.

다른 예로서, 리트레이닝부(1130)는 전술한 대조 학습을 이용하여 딥러닝 모듈 내 파라미터들을 업데이트할 수 있다. 비디오블록 샘플링부(1120)에 의해 선별된 블록이 양의 샘플로 사용된다. 또한, 비디오블록 샘플링부(1120)에 의해 선별되지 않은 블록은 음의 샘플로 사용될 수 있다. 이후, 2 개의 양의 샘플들을 결합하여 양의 쌍이 생성될 수 있다. 또한, 하나의 양의 샘플과 하나의 음의 샘플을 결합하여 음의 쌍이 생성될 수 있다. 리트레이닝부(1130)는 생성된 양의 쌍들 및 음의 쌍들을 기반으로, 수학식 1의 손실 함수를 이용하여 딥러닝 모듈 내 파라미터들을 업데이트할 수 있다. 수학식 1에서, 예컨대, f()는 딥러닝 기반 인루프 필터일 수 있다. 따라서, 양의 쌍의 유사도는, 양의 쌍을 구성하는 양의 샘플들을 인루프 필터에 입력하여 생성된 출력들 간의 유사도로 정의될 수 있다. 또한, 음의 쌍의 유사도는, 음의 쌍을 구성하는 샘플들을 인루프 필터에 입력하여 생성된 출력들 간의 유사도로 정의될 수 있다. As another example, the retraining unit 1130 may update parameters within the deep learning module using the aforementioned contrast learning. The block selected by the video block sampling unit 1120 is used as a positive sample. Additionally, blocks not selected by the video block sampling unit 1120 may be used as negative samples. A positive pair can then be created by combining the two positive samples. Additionally, a negative pair can be created by combining one positive sample and one negative sample. The retraining unit 1130 may update parameters in the deep learning module using the loss function of Equation 1 based on the generated positive and negative pairs. In Equation 1, for example, f() may be a deep learning-based in-loop filter. Therefore, the similarity of a positive pair can be defined as the similarity between outputs generated by inputting positive samples constituting the positive pair into an in-loop filter. Additionally, the similarity of a negative pair can be defined as the similarity between outputs generated by inputting samples constituting the negative pair into an in-loop filter.

한편, 인루프 필터의 리트레이닝 시 하나의 딥러닝 모듈이 이용될 수 있다. 리트레이닝부(1130)는, 도 13의 예시와 같이, 현재 샘플 xrec을 기존의 딥러닝 모듈에 입력하여 xrec_f를 생성한다. 이후, 리트레이닝부(1130)는, 학습 방식에 기초하여 딥러닝 모듈의 입력 및/또는 출력을 리트레이닝에 사용할 수 있다. 리트레이닝부(1130)는 리트레이닝 과정에서 업데이트된 파라미터들을 기존의 딥러닝 모듈에 적용한다. 도 13의 예시에서, 출력 xrec_s는 업데이트된 딥러닝 모듈의 출력을 나타낸다. Meanwhile, one deep learning module can be used when retraining an in-loop filter. As shown in the example of FIG. 13, the retraining unit 1130 generates x rec_f by inputting the current sample x rec into an existing deep learning module. Thereafter, the retraining unit 1130 may use the input and/or output of the deep learning module for retraining based on the learning method. The retraining unit 1130 applies the parameters updated during the retraining process to the existing deep learning module. In the example of Figure 13, output x rec_s represents the output of the updated deep learning module.

다른 예로서, 인루프 필터의 리트레이닝 시 두 개의 딥러닝 모듈이 이용될 수 있다. 이하, 두 개의 딥러닝 모듈을 제1 딥러닝 모듈 및 제2 딥러닝 모듈로 나타낸다. 제1 딥러닝 모듈은 기존의 딥러닝 모듈을 나타낸다. 초기 상태에서 제1 딥러닝 모듈 및 제2 딥러닝 모듈은 동일한 파라미터들을 포함한다. As another example, two deep learning modules can be used when retraining an in-loop filter. Hereinafter, the two deep learning modules are referred to as a first deep learning module and a second deep learning module. The first deep learning module represents an existing deep learning module. In the initial state, the first deep learning module and the second deep learning module include the same parameters.

리트레이닝부(1130)는, 도 14의 예시와 같이, 현재 샘플 xrec을 제1 딥러닝 모듈에 입력하여 xrec_f를 생성한다. 이후, 리트레이닝부(1130)는, 학습 방식에 기초하여 딥러닝 모듈의 입력 및/또는 출력을 리트레이닝에 사용할 수 있다. 리트레이닝부(1130)는 리트레이닝 과정에서 업데이트된 파라미터들을 제2 딥러닝 모듈에 적용한다. 도 14의 예시에서, 출력 xrec_s는 업데이트된 제2 딥러닝 모듈의 출력을 나타낸다. 도 14의 예시에서는, 리트레이닝된 파라미터들 외에 기존에 사용하던 딥러닝 모듈의 파라미터들이 보존될 수 있다. 도 13의 예시에서는 현재 딥러닝 모듈이 업데이트된 후 사용되고, 도 14의 예시에서는 제1 딥러닝 모듈 및 제2 딥러닝 모듈이 모두 사용될 수 있다. As shown in the example of FIG. 14, the retraining unit 1130 generates x rec_f by inputting the current sample x rec to the first deep learning module. Thereafter, the retraining unit 1130 may use the input and/or output of the deep learning module for retraining based on the learning method. The retraining unit 1130 applies the parameters updated during the retraining process to the second deep learning module. In the example of Figure 14, output x rec_s represents the updated output of the second deep learning module. In the example of FIG. 14, in addition to the retrained parameters, the parameters of the previously used deep learning module may be preserved. In the example of FIG. 13, the current deep learning module is used after being updated, and in the example of FIG. 14, both the first deep learning module and the second deep learning module can be used.

리트레이닝부(1130)는 업데이트된 파라미터들을 그대로 사용할 수 있다. 또는, 리트레이닝부(1130)는 기존의 파라미터들과 업데이트된 파라미터들을 가중 평균한 후, 가중 평균된 파라미터들을 사용할 수 있다. The retraining unit 1130 can use the updated parameters as is. Alternatively, the retraining unit 1130 may perform a weighted average of the existing parameters and the updated parameters and then use the weighted average parameters.

딥러닝 모듈의 리트레이닝에 사용되는 샘플들은 비디오 시퀀스 단위로 저장된 후 리트레이닝에 이용될 수 있다. 또는, 리트레이닝에 사용되는 샘플들은 픽처, 슬라이스, 또는 블록 단위로 저장된 후 리트레이닝에 이용될 수 있다. Samples used for retraining of the deep learning module can be stored in video sequence units and then used for retraining. Alternatively, samples used for retraining may be stored in picture, slice, or block units and then used for retraining.

전술한 바와 같이, VVC에서는 ALF(566), SAO(564) 등과 같은 모델 기반 인루프 필터가 사용된다. 이때, 영상 부호화 장치는 원본 영상을 이용하여 모델 파라미터들을 유도한 후, 유도된 파라미터들을 영상 복호화 장치로 전송한다. 이하, ALF(566)를 예로 이용하여, 복원 영상을 이용하여 영상 복호화 장치가 모델 파라미터들을 유도하는 방식을 기술한다. As described above, model-based in-loop filters such as ALF (566), SAO (564), etc. are used in VVC. At this time, the video encoding device derives model parameters using the original video and then transmits the derived parameters to the video decoding device. Hereinafter, using the ALF 566 as an example, a method for an image decoding device to derive model parameters using a restored image will be described.

전술한 ALF에 대해, 영상 부호화 장치는 수학식 5에 따라 i 번째 필터 계수 ci를 유도할 수 있다. For the above-described ALF, the video encoding device can derive the ith filter coefficient c i according to Equation 5.

여기서, N은 필터 계수의 개수를 나타낸다. x는 원본 영상의 화소값이고 yi는 필터 계수 ci에 대응하는 ALF에 입력되기 전의 복원 영상의 화소값이다. Here, N represents the number of filter coefficients. x is the pixel value of the original image and y i is the pixel value of the reconstructed image before being input to the ALF corresponding to the filter coefficient c i .

영상 복호화 장치는 수학식 5에서 x를 대신하여 기존의 ALF의 출력에 해당하는 화소값 xj를 사용하여, 업데이트된 필터 계수 ci를 생성할 수 있다. The video decoding device can generate updated filter coefficients c i by using the pixel value x j corresponding to the output of the existing ALF instead of x in Equation 5.

예컨대, 전술한 ALF 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치 내 ALF는 복원 영상의 화소값들로부터 개선된 출력을 생성한다. 이때, 영상 복호화 장치는 다음에 입력되는 비디오 신호들에 대해 기존의 ALF의 출력에 해당하는 화소값 xj를 사용함으로써 ALF 필터 계수들을 업데이트할 수 있다. 또는, 현재 샘플에 대해서도 개선된 ALF가 사용될 수 있다. For example, when the aforementioned ALF flag is true, the ALF in the video decoding device generates improved output from the pixel values of the reconstructed video. At this time, the video decoding device can update the ALF filter coefficients by using the pixel value x j corresponding to the output of the existing ALF for the next input video signals. Alternatively, the improved ALF can be used even for the current sample.

한편, 영상 부호화 장치는 ALF 업데이트 여부를 지시하는 플래그(이하, 'ALF 업데이트 플래그')를 이용하여 영상 복호화 장치에서의 필터 계수들의 업데이트를 제어할 수 있다. 디코더 측에서 사용할 수 있는 ALF 출력을 이용하여 필터 계수들을 업데이트함으로써 부호화 효율을 개선할 수 있는지 여부에 따라, 영상 부호화 장치는 ALF 업데이트 플래그의 값을 설정할 수 있다. 이때, 슬라이스 단위 또는 블록 단위로 ALF 업데이트 플래그가 0인 경우, 영상 복호화 장치는 필터 계수들의 업데이트를 수행하지 않고, ALF 적용 여부를 지시하는 플래그에 기초하여 ALF의 적용 여부를 결정한다. 반면, ALF 업데이트 플래그가 1인 경우, 영상 복호화 장치는 필터 계수들의 업데이트를 수행할 수 있다. 이때, ALF 적용 여부를 지시하는 플래그도 1이어야 한다. 즉, ALF 적용 여부를 지시하는 플래그가 참이고, ALF 업데이트 플래그가 참인 경우, 영상 복호화 장치는 필터 계수의 업데이트를 수행할 수 있다. Meanwhile, the video encoding device can control the update of filter coefficients in the video decoding device using a flag indicating whether to update the ALF (hereinafter referred to as 'ALF update flag'). Depending on whether coding efficiency can be improved by updating filter coefficients using the ALF output available on the decoder side, the video encoding device can set the value of the ALF update flag. At this time, when the ALF update flag is 0 on a slice or block basis, the video decoding device does not update filter coefficients and determines whether to apply ALF based on the flag indicating whether to apply ALF. On the other hand, when the ALF update flag is 1, the video decoding device can update filter coefficients. At this time, the flag indicating whether to apply ALF must also be 1. That is, when the flag indicating whether to apply ALF is true and the ALF update flag is true, the video decoding device can update the filter coefficient.

전술한 바와 같이, 원본 영상을 이용하여 ALF의 필터 계수들을 유도한 후, 해당 계수들을 전송하는 방식을 대체하여, 영상 부호화 장치는 디코더 측에서 업데이트한 필터 계수들을 이용할지 여부를 판단한다. 또한, 영상 부호화 장치는 판단 결과에 따라 ALF 업데이트 플래그의 값을 설정한 후, ALF 업데이트 플래그를 영상 복호화 장치로 시그널링할 수 있다.As described above, instead of deriving the filter coefficients of the ALF using the original video and then transmitting the corresponding coefficients, the video encoding device determines whether to use the filter coefficients updated by the decoder. Additionally, the video encoding device may set the value of the ALF update flag according to the determination result and then signal the ALF update flag to the video decoding device.

이하, 도 15 및 도 16의 도시를 이용하여,영상 부호화 장치 또는 영상 복호화 장치가 디코더 측에서 딥러닝 기반 인루프 필터를 리트레이닝하는 방법을 기술한다.Hereinafter, using the illustrations of FIGS. 15 and 16, a method of retraining a deep learning-based in-loop filter on the decoder side by a video encoding device or a video decoding device will be described.

도 15는 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 부호화 장치가 수행하는 현재블록을 부호화하는 방법을 나타내는 순서도이다. FIG. 15 is a flowchart showing a method of encoding a current block performed by a video encoding device according to an embodiment of the present disclosure.

영상 부호화 장치는 현재블록에 대한 복원블록을 생성한다(S1500).The video encoding device generates a restored block for the current block (S1500).

영상 부호화 장치는 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 제1 출력블록을 생성한다(S1502). 여기서, 인루프 필터는 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝된다. The image encoding device generates a first output block by inputting the restored block into a deep learning-based in-loop filter (S1502). Here, the in-loop filter is trained in advance to generate an output that is close to the original block from the restored block.

영상 부호화 장치는 복원블록 및 제1 출력블록에 기초하여 인루프필터 플래그를 결정한다(S1504). The video encoding device determines the in-loop filter flag based on the reconstruction block and the first output block (S1504).

영상 부호화 장치는 비트율 왜곡 최적화 측면에서 인루프필터 플래그의 값을 결정할 수 있다. 예컨대, 복원블록이 최적인 경우, 영상 부호화 장치는 인루프필터 플래그를 거짓으로 설정한다. 반면, 제1 출력블록이 최적인 경우, 영상 부호화 장치는 인루프필터 플래그를 참으로 설정할 수 있다. The video encoding device can determine the value of the in-loop filter flag in terms of bit rate distortion optimization. For example, when the reconstruction block is optimal, the video encoding device sets the in-loop filter flag to false. On the other hand, when the first output block is optimal, the video encoding device can set the in-loop filter flag to true.

영상 부호화 장치는 인루프필터 플래그를 부호화한다(S1506).The video encoding device encodes the in-loop filter flag (S1506).

영상 부호화 장치는 인루프필터 플래그를 확인한다(S1508).The video encoding device checks the in-loop filter flag (S1508).

인루프필터 플래그가 참인 경우(S1508의 Yes), 영상 부호화 장치는 다음의 단계들(S1510 내지 S1518)을 수행한다. 반면, 인루프필터 플래그가 거짓인 경우(S1508의 No), 영상 부호화 장치는 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계들을 생략할 수 있다. If the in-loop filter flag is true (Yes in S1508), the video encoding device performs the following steps (S1510 to S1518). On the other hand, if the in-loop filter flag is false (No in S1508), the video encoding device can omit the steps of retraining the in-loop filter.

영상 부호화 장치는 복원블록으로부터 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택한다(S1510).The video encoding device selects a block for retraining the in-loop filter from the restoration block (S1510).

영상 부호화 장치는 선택된 복원블록 및 대응하는 제1 출력블록을 이용하여 인루프 필터를 리트레이닝한다(S1512).The video encoding device retrains the in-loop filter using the selected reconstruction block and the corresponding first output block (S1512).

수학식 4에 나타낸 손실함수에 기반하는 리트레이닝을 수행하는 경우, 영상 부호화 장치는 대응하는 출력블록을 대체하여, 기복호화된 블록을 타겟 블록으로 사용할 수 있다. 예컨대, 현재 샘플의 참조 프레임에서 현재 샘플에 대응되는 위치의 블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 인터 예측인 경우, 참조 프레임에서 현재 샘플의 움직임벡터가 지시하는 참조블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 또는, 인트라 예측인 경우, 현재 샘플의 템플릿을 기반으로 현재 프레임에서 템플릿 매칭에 따라 탐색된 예측블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. When performing retraining based on the loss function shown in Equation 4, the video encoding device can replace the corresponding output block and use the decoded block as the target block. For example, a block at a position corresponding to the current sample in the reference frame of the current sample may be used as the target block. In the case of inter prediction, the reference block indicated by the motion vector of the current sample in the reference frame can be used as the target block. Alternatively, in the case of intra prediction, a prediction block searched according to template matching in the current frame based on the template of the current sample may be used as the target block.

영상 부호화 장치는 선택된 복원블록을 리트레이닝된 인루프 필터에 입력하여 제2 출력블록을 생성한다(S1514).The video encoding device generates a second output block by inputting the selected restored block into the retrained in-loop filter (S1514).

또는, 영상 부호화 장치는 현재블록 이후에 선택된 복원블록에 대해 리트레이닝된 인루프 필터를 적용할 수 있다. 즉, 영상 부호화 장치는 현재블록 이후에 선택된 복원블록에 대해 제1 출력블록 및 제2 출력블록을 생성할 수 있다.Alternatively, the video encoding device may apply the retrained in-loop filter to the reconstructed block selected after the current block. That is, the image encoding device can generate a first output block and a second output block for the restored block selected after the current block.

영상 부호화 장치는 선택된 복원블록에 대응하는 제1 출력블록, 및 제2 출력블록에 기초하여 리트레이닝 플래그를 결정한다(S1516).The video encoding device determines a retraining flag based on the first output block and the second output block corresponding to the selected reconstruction block (S1516).

영상 부호화 장치는 비트율 왜곡 최적화 측면에서 리트레이닝 플래그의 값을 결정할 수 있다. 예컨대, 제1 출력블록이 최적인 경우, 영상 부호화 장치는 리트레이닝 플래그를 거짓으로 설정한다. 반면, 제2 출력블록이 최적인 경우, 영상 부호화 장치는 리트레이닝 플래그를 참으로 설정할 수 있다. The video encoding device can determine the value of the retraining flag in terms of bit rate distortion optimization. For example, if the first output block is optimal, the video encoding device sets the retraining flag to false. On the other hand, if the second output block is optimal, the video encoding device can set the retraining flag to true.

영상 부호화 장치는 리트레이닝 플래그를 부호화한다(S1518).The video encoding device encodes the retraining flag (S1518).

도 16은 본 개시의 일 실시예에 따른, 영상 복호화 장치가 수행하는 현재블록을 복원하는 방법을 나타내는 순서도이다. FIG. 16 is a flowchart showing a method for restoring a current block performed by an image decoding device according to an embodiment of the present disclosure.

영상 복호화 장치는 현재블록에 대한 복원블록을 생성한다(S1600).The video decoding device generates a restored block for the current block (S1600).

영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 인루프필터 플래그를 복호화한다(S1602).The video decoding device decodes the in-loop filter flag from the bitstream (S1602).

영상 복호화 장치는 인루프필터 플래그를 확인한다(S1604).The video decoding device checks the in-loop filter flag (S1604).

인루프필터 플래그가 참인 경우(S1604의 Yes), 영상 복호화 장치는 딥러닝 기반 인루프 필터를 사용할 수 있다. 반면, 인루프필터 플래그가 거짓인 경우(S1604의 No), 영상 복호화 장치는 인루프 필터의 사용을 생략할 수 있다. If the in-loop filter flag is true (Yes in S1604), the video decoding device can use a deep learning-based in-loop filter. On the other hand, if the in-loop filter flag is false (No in S1604), the video decoding device can omit the use of the in-loop filter.

영상 복호화 장치는 현재블록에 대한 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 출력블록을 생성한다(S1606). 여기서, 인루프 필터는 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝된다.The video decoding device generates an output block by inputting the restoration block for the current block into a deep learning-based in-loop filter (S1606). Here, the in-loop filter is trained in advance to generate an output that is close to the original block from the restored block.

영상 복호화 장치는 비트스트림으로부터 리트레이닝 플래그를 복호화한다(S1608). The video decoding device decodes the retraining flag from the bitstream (S1608).

영상 복호화 장치는 리트레이닝 플래그를 확인한다(S1610). The video decoding device checks the retraining flag (S1610).

리트레이닝 플래그가 참인 경우(S1610의 Yes), 영상 복호화 장치는 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계들(S1612 내지 S1616)을 수행할 수 있다. 반면(S1610의 No), 리트레이닝 플래그가 거짓인 경우, 영상 복호화 장치는 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계들을 생략할 수 있다. If the retraining flag is true (Yes in S1610), the video decoding device may perform steps (S1612 to S1616) of retraining the in-loop filter. On the other hand, if the retraining flag is false (No in S1610), the video decoding device can omit the steps of retraining the in-loop filter.

영상 복호화 장치는 복원블록으로부터 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택한다(S1612). The video decoding device selects a block for retraining the in-loop filter from the restoration block (S1612).

영상 복호화 장치는 선택된 복원블록 및 대응하는 출력블록을 이용하여 인루프 필터를 리트레이닝한다(S1614). The video decoding device retrains the in-loop filter using the selected restoration block and the corresponding output block (S1614).

수학식 4에 나타낸 손실함수에 기반하는 리트레이닝을 수행하는 경우, 영상 복호화 장치는 대응하는 출력블록을 대체하여, 기복호화된 블록을 타겟 블록으로 사용할 수 있다. 예컨대, 현재 샘플의 참조 프레임에서 현재 샘플에 대응되는 위치의 블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 인터 예측인 경우, 참조 프레임에서 현재 샘플의 움직임벡터가 지시하는 참조블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. 또는, 인트라 예측인 경우, 현재 샘플의 템플릿을 기반으로 현재 프레임에서 템플릿 매칭에 따라 탐색된 예측블록이 타겟 블록으로 사용될 수 있다. When performing retraining based on the loss function shown in Equation 4, the video decoding device can replace the corresponding output block and use the decoded block as the target block. For example, a block at a position corresponding to the current sample in the reference frame of the current sample may be used as the target block. In the case of inter prediction, the reference block indicated by the motion vector of the current sample in the reference frame can be used as the target block. Alternatively, in the case of intra prediction, a prediction block searched according to template matching in the current frame based on the template of the current sample may be used as the target block.

영상 복호화 장치는 선택된 복원블록을 리트레이닝된 인루프 필터에 입력하여 개선된 출력블록을 생성한다(S1616). The video decoding device generates an improved output block by inputting the selected restored block into the retrained in-loop filter (S1616).

또는, 영상 복호화 장치는 현재블록 이후에 선택된 복원블록에 대해 리트레이닝된 인루프 필터를 적용할 수 있다. 즉, 영상 복호화 장치는 현재블록 이후에 선택된 복원블록에 대해 개선된 출력블록을 생성할 수 있다.Alternatively, the video decoding device may apply the retrained in-loop filter to the restored block selected after the current block. That is, the image decoding device can generate an improved output block for the restored block selected after the current block.

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 modified and modified in various ways 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.

510: 엔트로피 복호화부
540: 예측부
560: 루프 필터부
566: ALF
1110: 비디오블록 복호화부
1120: 비디오블록 샘플링부
1130: 리트레이닝부
510: Entropy decoding unit
540: prediction unit
560: Loop filter unit
566:ALF
1110: Video block decoding unit
1120: Video block sampling unit
1130: Retraining department

Claims (16)

영상 복호화 장치가 수행하는, 현재블록을 복원하는 방법에 있어서,
비트스트림으로부터 상기 현재블록에 대한 복원블록을 생성하는 단계;
상기 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 출력블록을 생성하는 단계, 여기서, 상기 인루프 필터는 상기 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝됨;
상기 복원블록으로부터 상기 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계; 및
상기 선택된 복원블록 및 타겟 블록을 이용하여 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
In the method of restoring the current block performed by the video decoding device,
generating a restored block for the current block from a bitstream;
Inputting the restored block into a deep learning-based in-loop filter to generate an output block, wherein the in-loop filter is pre-trained to generate an output close to the original block from the restored block;
selecting a block for retraining the in-loop filter from the restoration block; and
Retraining the in-loop filter using the selected restoration block and target block.
A method comprising:
제1항에 있어서,
상기 비트스트림으로부터 인루프필터 플래그를 복호화하는 단계; 및
상기 인루프필터 플래그를 확인하는 단계
를 더 포함하되,
상기 인루프필터 플래그가 참인 경우, 상기 출력블록을 생성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
decoding an in-loop filter flag from the bitstream; and
Checking the in-loop filter flag
Including more,
When the in-loop filter flag is true, the step of generating the output block is performed.
제1항에 있어서,
상기 비트스트림으로부터 리트레이닝 플래그를 복호화하는 단계; 및
상기 리트레이닝 플래그를 확인하는 단계
를 더 포함하되,
상기 리트레이닝 플래그가 참인 경우, 상기 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계 및 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
decoding a retraining flag from the bitstream; and
Checking the retraining flag
Including more,
When the retraining flag is true, selecting a block for retraining and retraining the in-loop filter.
제3항에 있어서,
상기 리트레이닝 플래그가 참인 경우, 상기 선택된 복원블록을 상기 업데이트된 인루프 필터에 입력하여 개선된 출력블록을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 3,
When the retraining flag is true, the method further comprises inputting the selected restoration block into the updated in-loop filter to generate an improved output block.
제1항에 있어서,
상기 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계는,
상기 복원블록의 압축 시 사용된 파라미터에 기초하여 상기 리트레이닝을 위한 블록으로서 상기 복원블록의 선택 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The step of selecting a block for retraining is:
A method characterized in that it determines whether to select the restored block as a block for the retraining based on parameters used when compressing the restored block.
제1항에 있어서,
상기 비트스트림으로부터 상기 리트레이닝이 적용되는 영역 정보를 복호화하는 단계를 더 포함하고,
상기 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계는,
상기 복원블록이 상기 영역 정보에 포함되는 경우, 상기 복원블록을 상기 리트레이닝을 위한 블록으로 선택하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
Further comprising decoding region information to which the retraining is applied from the bitstream,
The step of selecting a block for retraining is:
When the restored block is included in the area information, the method is characterized in that the restored block is selected as a block for the retraining.
제1항에 있어서,
상기 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계는,
상기 복원블록을 기트레이닝된 식별자(discriminator)에 입력하여 출력을 생성한 후, 상기 식별자의 출력에 기초하여 상기 리트레이닝을 위한 블록으로서 상기 복원블록의 선택 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The step of selecting a block for retraining is:
A method characterized by inputting the restored block into a pre-trained identifier (discriminator) to generate an output, and then determining whether to select the restored block as a block for retraining based on the output of the identifier.
제1항에 있어서,
상기 타겟 블록은,
상기 선택된 복원블록에 대응하는 출력블록, 상기 현재블록의 참조 프레임에서 상기 현재블록에 대응되는 위치의(collocated) 블록, 상기 현재블록의 움직임벡터가 지시하는 참조블록, 또는 상기 현재블록의 템플릿을 기반으로 현재 프레임에서 템플릿 매칭에 따라 탐색된 예측블록인 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The target block is,
Based on an output block corresponding to the selected restored block, a block collocated to a position corresponding to the current block in the reference frame of the current block, a reference block indicated by the motion vector of the current block, or a template of the current block. A method characterized in that the prediction block is searched according to template matching in the current frame.
제1항에 있어서,
상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계는,
상기 선택된 복원블록 및 상기 타겟 블록 간의 차이에 기초하여 손실 함수를 정의하고, 상기 손실 함수를 감소시키는 방향으로, 상기 인루프 필터의 파라미터들을 업데이트하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The step of retraining the in-loop filter is,
A method characterized by defining a loss function based on the difference between the selected restoration block and the target block, and updating parameters of the in-loop filter in a direction to reduce the loss function.
제1항에 있어서,
상기 인루프 필터는,
초기 상태에서 동일한 파라미터들을 포함하는 제1 딥러닝 모듈 및 제2 딥러닝 모듈을 포함하고,
상기 출력블록을 생성하는 단계는,
상기 제1 딥러닝 모듈을 이용하여 상기 복원블록으로부터 상기 출력블록을 생성하고,
상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계는,
상기 선택된 복원블록 및 상기 타겟 블록을 이용하여 상기 제2 딥러닝 모듈의 파라미터들을 업데이트하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to paragraph 1,
The in-loop filter is,
Comprising a first deep learning module and a second deep learning module including the same parameters in an initial state,
The step of generating the output block is,
Generating the output block from the restoration block using the first deep learning module,
The step of retraining the in-loop filter is,
Characterized in that updating parameters of the second deep learning module using the selected restoration block and the target block.
영상 부호화 장치가 수행하는, 현재블록을 부호화하는 방법에 있어서,
상기 현재블록에 대한 복원블록을 생성하는 단계;
상기 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 제1 출력블록을 생성하는 단계, 여기서, 상기 인루프 필터는 상기 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝됨;
상기 복원블록으로부터 상기 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계;
상기 선택된 복원블록 및 타겟 블록을 이용하여 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계; 및
상기 선택된 복원블록을 상기 리트레이닝된 인루프 필터에 입력하여 제2 출력블록을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
In the method of encoding the current block performed by the video encoding device,
generating a restoration block for the current block;
Generating a first output block by inputting the restored block into a deep learning-based in-loop filter, wherein the in-loop filter is trained in advance to generate an output close to the original block from the restored block;
selecting a block for retraining the in-loop filter from the restoration block;
retraining the in-loop filter using the selected restoration block and target block; and
Generating a second output block by inputting the selected restored block into the retrained in-loop filter.
A method comprising:
제11항에 있어서,
상기 복원블록 및 상기 제1 출력블록에 기초하여 인루프필터 플래그를 결정하는 단계; 및
상기 인루프필터 플래그를 부호화하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 11,
determining an in-loop filter flag based on the restoration block and the first output block; and
Encoding the in-loop filter flag
A method further comprising:
제12항에 있어서,
상기 인루프필터 플래그를 확인하는 단계를 더 포함하고,
상기 인루프필터 플래그가 참인 경우, 상기 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계, 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계, 상기 제2 출력블록을 생성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 12,
Further comprising checking the in-loop filter flag,
When the in-loop filter flag is true, the method includes selecting a block for retraining, retraining the in-loop filter, and generating the second output block.
제12항에 있어서,
상기 선택된 복원블록에 대응하는 제1 출력블록, 및 상기 제2 출력블록에 기초하여 리트레이닝 플래그를 결정하는 단계; 및
상기 리트레이닝 플래그를 부호화하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 12,
determining a retraining flag based on a first output block corresponding to the selected restoration block and the second output block; and
Encoding the retraining flag
A method further comprising:
제11항에 있어서,
상기 타겟 블록은,
상기 선택된 복원블록에 대응하는 제1 출력블록, 상기 현재블록의 참조 프레임에서 상기 현재블록에 대응되는 위치의(collocated) 블록, 상기 현재블록의 움직임벡터가 지시하는 참조블록, 또는 상기 현재블록의 템플릿을 기반으로 현재 프레임에서 템플릿 매칭에 따라 탐색된 예측블록인 것을 특징으로 하는, 방법.
According to clause 11,
The target block is,
A first output block corresponding to the selected restored block, a block located (collocated) corresponding to the current block in the reference frame of the current block, a reference block indicated by the motion vector of the current block, or a template of the current block. A method characterized in that the prediction block is searched according to template matching in the current frame based on .
영상 부호화 방법에 의해 생성된 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체로서, 상기 영상 부호화 방법은,
현재블록에 대한 복원블록을 생성하는 단계;
상기 복원블록을 딥러닝 기반 인루프 필터에 입력하여 제1 출력블록을 생성하는 단계, 여기서, 상기 인루프 필터는 상기 복원블록으로부터 원본 블록에 근접하는 출력을 생성하도록 사전에 트레이닝됨;
상기 복원블록으로부터 상기 인루프 필터의 리트레이닝을 위한 블록을 선택하는 단계;
상기 선택된 복원블록 및 타겟 블록을 이용하여 상기 인루프 필터를 리트레이닝하는 단계; 및
상기 선택된 복원블록을 상기 리트레이닝된 인루프 필터에 입력하여 제2 출력블록을 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 a restoration block for the current block;
Generating a first output block by inputting the restored block into a deep learning-based in-loop filter, wherein the in-loop filter is trained in advance to generate an output close to the original block from the restored block;
selecting a block for retraining the in-loop filter from the restoration block;
retraining the in-loop filter using the selected restoration block and target block; and
Generating a second output block by inputting the selected restored block into the retrained in-loop filter.
A recording medium comprising:
KR1020230079502A 2022-07-20 2023-06-21 Video In-loop Filter Adaptive to Various Noise and Characteristics KR20240013045A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/KR2023/008669 WO2024019343A1 (en) 2022-07-20 2023-06-22 Video in-loop filter adaptive to various types of noise and characteristics

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020220089497 2022-07-20
KR20220089497 2022-07-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20240013045A true KR20240013045A (en) 2024-01-30

Family

ID=89715215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020230079502A KR20240013045A (en) 2022-07-20 2023-06-21 Video In-loop Filter Adaptive to Various Noise and Characteristics

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20240013045A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20210018137A (en) Method and apparatus for intra prediction coding of video data
KR20220018447A (en) Video Encoding and Decoding Using Deep Learning Based Inter Prediction
US20230239462A1 (en) Inter prediction method based on variable coefficient deep learning
KR20230011225A (en) Video Coding Method And Apparatus Refining Predicted Signals of Intra Prediction Based on Deep-Learning
KR20220071939A (en) Method and Apparatus For Video Encoding and Decoding
KR20240013045A (en) Video In-loop Filter Adaptive to Various Noise and Characteristics
US20230421752A1 (en) Method and apparatus for video coding using matrix based cross-component prediction
EP4258667A1 (en) Video codec using block-based deep learning model
US20230308662A1 (en) Method and apparatus for video coding using block merging
US20230300347A1 (en) Video codec using deep learning model based on block
KR20230159254A (en) Method for Inter-predicting Chroma Components Using Bi-prediction
KR20230125733A (en) Method And Apparatus for Video Coding Using Inloop Filter Based on Transformer
KR20220077096A (en) Method and Apparatus for Video Coding Using Block Merging
KR20230148742A (en) Method and Apparatus for Video Coding Using Improved Inloop Filter for Chroma Component
KR20240021106A (en) Method and Apparatus for Video Coding Using Template-based Prediction
KR20230175110A (en) Method and Apparatus for Video Coding Using Meta information
KR20220125171A (en) Video Codec for Refining Prediction Signals of Intra Prediction
KR20240021104A (en) Method and Apparatus for Video Coding Using Chroma Component Prediction Based on Luma Component
KR20240025456A (en) Method and Apparatus for Video Coding Using CC-ALF Based on Non-linear Cross-component Relation
KR20240047298A (en) Method and Apparatus for Video Coding Using Intra Template Matching Prediction Based on Multiple Blocks
KR20230161344A (en) Method for Selecting Reference Samples for Deriving Cross-component Relation Model in Intra Prediction
KR20230159260A (en) Method And Apparatus for Storing Motion Vector for Intra Block
KR20230137232A (en) Method And Apparatus for Video Coding Using Context Model Initialization
KR20240043043A (en) Method And Apparatus for Video Coding Using Improved Cross-Component Linear Model Prediction
JP2024511636A (en) Video coding method and device using deep learning-based in-loop filter for inter prediction