KR20240017106A - 축소된 2차 변환을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

축소된 2차 변환을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 축소된 2차 변환에 기초하여 비디오 신호를 복원하는 방법에 있어서, 상기 비디오 신호로부터 2차 변환 인덱스를 획득하는 단계; 상기 2차 변환 인덱스에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도하는 단계, 여기서 상기 2차 변환은 축소된 2차 변환을 의미하고, 상기 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 나타냄; 현재 블록(NxN)에 대해 엔트로피 디코딩 및 역양자화를 수행하여 변환 계수 블록을 획득하는 단계; 상기 축소된 2차 변환을 이용하여 상기 변환 계수 블록에 대해 역방향 2차 변환을 수행하는 단계; 상기 역방향 2차 변환이 수행된 블록에 대해 역방향 1차 변환을 수행하는 단계; 및 상기 역방향 1차 변환이 수행된 블록을 이용하여 상기 현재 블록을 복원하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법을 제공한다.

Description

축소된 2차 변환을 이용하여 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PROCESSING VIDEO SIGNAL BY USING REDUCED SECONDARY TRANSFORM}
본 발명은 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 4x4 블록에 적용될 수 있는 Reduced Secondary Transform(RST)의 설계, 4x4 RST 적용 후 생성되는 변환 계수들의 배치와 스캔 순서 및 적용될 4x4 RST를 지정하기 위한 변환 인덱스 코딩 방법에 관한 것이다.
차세대 비디오 컨텐츠는 고해상도(high spatial resolution), 고프레임율(high frame rate) 및 영상 표현의 고차원화(high dimensionality of scene representation)라는 특징을 갖게 될 것이다. 그러한 컨텐츠를 처리하기 위해서는 메모리 저장(memory storage), 메모리 액세스율(memory access rate) 및 처리 전력(processing power) 측면에서 엄청난 증가를 가져올 것이다.
따라서, 차세대 비디오 컨텐츠를 보다 효율적으로 처리하기 위한 새로운 코딩 툴을 디자인할 필요가 있다. 특히, 변환(transform)을 적용할 때 부호화 효율과 복잡도 측면에서 훨씬 효율적인 변환을 설계할 필요가 있다.
본 발명은 새로운 변환 디자인을 반영하기 위한 인코더/디코더 구조를 제안하고자 한다.
본 발명은 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST의 설계, 4x4 RST 적용 후 생성되는 변환 계수들의 배치와 스캔 순서 및 적용될 4x4 RST를 지정하기 위한 변환 인덱스 코딩 방법 및 구조를 제안하고자 한다.
본 발명은, 새로운 변환 디자인을 통해 복잡도를 감소시키고 코딩 효율을 향상시키는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST의 설계 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 적용할 영역의 구성, 4x4 RST 적용 후 생성된 변환 계수들의 배치 방법, 배치된 변환 계수들의 스캔 순서, 블록 별로 생성된 변환 계수들을 정렬하여 합치는 방법 등을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 지정하는 변환 인덱스를 코딩하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 적용하였을 때 허용되지 않은 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 확인하여 대응되는 변환 인덱스를 조건적으로 코딩하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치를 코딩한 이후에 해당 변환 인덱스를 조건적으로 코딩한 후, 허용되지 않는 위치에 대해서는 관련 레지듀얼 코딩을 생략하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST 적용 시 루마 블록과 크로마 블록에 각기 다른 변환 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩을 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은 정지 영상 또는 동영상을 부호화할 때 4x4 RST를 적용하여 다른 NSST(non-separable secondary transform)를 적용했을 때에 비해 계산량을 대폭 줄일 수 있다.
또한, 4x4 RST를 적용했을 때 특정 영역에 유효한 변환 계수가 존재하지 않는다는 사실에 착안하여, 4x4 RST를 지정하는 변환 인덱스를 조건적으로 코딩하고 관련한 레지듀얼 코딩의 최적화를 적용하여 성능을 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 새로운 저복잡도 연산 알고리즘을 통해 연산 복잡도를 감소시키고 코딩 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예들로서, 도 3A는 QT(QuadTree, 이하 'QT'라 함), 도 3B는 BT(Binary Tree, 이하 'BT'라 함), 도 3C는 TT(Ternary Tree, 이하 'TT'라 함) 도 3D는 AT(Asymmetric Tree, 이하 'AT'라 함)에 의한 블록 분할 구조들을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 인코더 내의 변환 및 양자화부 (120/130), 역양자화 및 역변환부 (140/150)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 5는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 변환 설정 그룹(transform configuration group)을 나타내는 표이다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 인코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 디코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스를 인코딩하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환 또는 수직 변환을 행 또는 열에 적용하는 디코딩 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 관련 파라미터에 기초하여 역변환을 수행하는 흐름도를 나타낸다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, NSST에서 인트라 예측 모드마다 변환 세트(transform set)를 할당하는 것을 보여주는 테이블이다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전(Givens rotation)에 대한 계산 플로우 다이어그램을 나타낸다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)와 치환(permutation)들로 구성된 4x4 NSST에서의 한 라운드 구성을 보여준다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소 변환(forward reduced transform) 및 역방향 축소 변환(forward reduced transform)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 스캔 순서에 따라 64번째부터 17번째까지 역방향 스캔을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 계수 블록(변환 블록)에 대한 3가지 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 유효한 변환 계수들의 위치와 4x4 블록 별 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 두 4x4 블록의 유효한 변환 계수들을 하나의 4x4 블록으로 합치는 경우를 나타낸다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환에 기초하여 비디오 신호를 인코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환에 기초하여 비디오 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 하나의 실시예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어를 사용하여 설명한다. 그러한 경우에는 해당 부분의 상세 설명에서 그 의미를 명확히 기재하므로, 본 발명의 설명에서 사용된 용어의 명칭만으로 단순 해석되어서는 안 될 것이며 그 해당 용어의 의미까지 파악하여 해석되어야 함을 밝혀두고자 한다.
또한, 본 발명에서 사용되는 용어들은 발명을 설명하기 위해 선택된 일반적인 용어들이나, 유사한 의미를 갖는 다른 용어가 있는 경우 보다 적절한 해석을 위해 대체 가능할 것이다. 예를 들어, 신호, 데이터, 샘플, 픽쳐, 프레임, 블록 등의 경우 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다. 또한, 파티셔닝(partitioning), 분해(decomposition), 스플리팅 (splitting) 및 분할(division) 등의 경우에도 각 코딩 과정에서 적절하게 대체되어 해석될 수 있을 것이다.
본 문서에서 MTS(Multiple Transform Selection, 이하 'MTS'라 함)라 함은 적어도 2개 이상의 변환 타입을 이용하여 변환을 수행하는 방법을 의미할 수 있다. 이는 AMT(Adaptive Multiple Transform) 또는 EMT (Explicit Multiple Transform)로도 표현될 수 있으며, 마찬가지로, mts_idx 도 AMT_idx, EMT_idx, tu_mts_idx, AMT_TU_idx, EMT_TU_idx, 변환 인덱스 또는 변환 조합 인덱스 등과 같이 표현될 수 있으며, 본 발명은 이러한 표현에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 인코딩이 수행되는 인코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 인코더(100)는 영상 분할부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 필터링부(160), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer)(170), 인터 예측부(180), 인트라 예측부(185) 및 엔트로피 인코딩부(190)를 포함하여 구성될 수 있다.
영상 분할부(110)는 인코더(100)에 입력된 입력 영상(Input image)(또는, 픽쳐, 프레임)를 하나 이상의 처리 유닛으로 분할할 수 있다. 예를 들어, 상기 처리 유닛은 코딩 트리 유닛(CTU: Coding Tree Unit), 코딩 유닛(CU: Coding Unit), 예측 유닛(PU: Prediction Unit) 또는 변환 유닛(TU: Transform Unit)일 수 있다.
다만, 상기 용어들은 본 발명에 대한 설명의 편의를 위해 사용할 뿐이며, 본 발명은 해당 용어의 정의에 한정되지 않는다. 또한, 본 명세서에서는 설명의 편의를 위해, 비디오 신호를 인코딩 또는 디코딩하는 과정에서 이용되는 단위로써 코딩 유닛이라는 용어를 사용하지만, 본 발명은 그에 한정되지 않으며 발명 내용에 따라 적절하게 해석 가능할 것이다.
인코더(100)는 입력 영상 신호에서 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)를 감산하여 잔여 신호(residual signal)를 생성할 수 있고, 생성된 잔여 신호는 변환부(120)로 전송된다.
변환부(120)는 잔여 신호에 변환 기법을 적용하여 변환 계수(transform coefficient)를 생성할 수 있다. 변환 과정은 쿼드트리(quadtree) 구조의 정사각형 블록, 바이너리트리(binarytree) 구조, 삼진트리(ternary) 구조 또는 비대칭트리(asymmertic) 구조에 의해 분할된 블록(정사각형 또는 직사각형)에 적용될 수 있다.
상기 변환부(120)는 복수개의 변환(또는 변환 조합들)에 기초하여 변환을 수행할 수 있으며, 이러한 변환 방식을 MTS(Multiple Transform Selection) 라 부를 수 있다. 상기 MTS는 AMT(Adaptive Multiple Transform) 또는 EMT(Enhanced Multiple Transform)로 부를 수도 있다.
상기 MTS(또는 AMT, EMT)는 복수개의 변환(또는 변환 조합들)로부터 적응적으로 선택되는 변환(또는 변환 조합들)에 기초하여 수행되는 변환 방식을 의미할 수 있다.
상기 복수개의 변환(또는 변환 조합들)은 본 명세서의 도 6 에서 설명하는 변환(또는 변환 조합들)을 포함할 수 있다. 본 명세서에서, 상기 변환 또는 변환 타입은, 예를 들어 DCT-Type 2, DCT-II, DCT2, DCT-2 와 같이 표기할 수 있다.
상기 변환부(120)는 다음의 실시예들을 수행할 수 있다.
본 발명은, 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST의 설계 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 적용할 영역의 구성, 4x4 RST 적용 후 생성된 변환 계수들의 배치 방법, 배치된 변환 계수들의 스캔 순서, 블록 별로 생성된 변환 계수들을 정렬하여 합치는 방법 등을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 지정하는 변환 인덱스를 코딩하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST를 적용하였을 때 허용되지 않은 영역에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 확인하여 대응되는 변환 인덱스를 조건적으로 코딩하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치를 코딩한 이후에 해당 변환 인덱스를 조건적으로 코딩한 후, 허용되지 않는 위치에 대해서는 관련 레지듀얼 코딩을 생략하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 RST 적용 시 루마 블록과 크로마 블록에 각기 다른 변환 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩을 적용하는 방법을 제공한다.
이에 대한 구체적인 실시예들은 본 명세서에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
양자화부(130)는 변환 계수를 양자화하여 엔트로피 인코딩부(190)로 전송하고, 엔트로피 인코딩부(190)는 양자화된 신호(quantized signal)를 엔트로피 코딩하여 비트스트림으로 출력할 수 있다.
상기 변환부(120)와 상기 양자화부(130)는 별개의 기능 유닛으로 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다. 상기 역양자화부(140)와 상기 역변환부(150)의 경우에도, 마찬가지로 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다.
양자화부(130)로부터 출력된 양자화된 신호(quantized signal)는 예측 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 양자화된 신호(quantized signal)는 루프 내의 역양자화부(140) 및 역변환부(150)를 통해 역양자화 및 역변환을 적용함으로써 잔여 신호를 복원할 수 있다. 복원된 잔여 신호를 인터 예측부(180) 또는 인트라 예측부(185)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성될 수 있다.
한편, 위와 같은 압축 과정에서 발생한 양자화 에러에 의해 블록 경계가 보이는 열화가 발생될 수 있다. 이러한 현상을 블록킹 열화(blocking artifacts)라고 하며, 이는 화질을 평가하는 중요한 요소 중의 하나이다. 이러한 열화를 줄이기 위해 필터링 과정을 수행할 수 있다. 이러한 필터링 과정을 통해 블록킹 열화를 제거함과 동시에 현재 픽쳐에 대한 오차를 줄임으로써 화질을 향상시킬 수 있게 된다.
필터링부(160)는 복원 신호에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼(170)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(180)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다. 이처럼, 필터링된 픽쳐를 화면간 예측 모드에서 참조 픽쳐로 이용함으로써 화질 뿐만 아니라 부호화 효율도 향상시킬 수 있다.
복호 픽쳐 버퍼(170)는 필터링된 픽쳐를 인터 예측부(180)에서의 참조 픽쳐로 사용하기 위해 저장할 수 있다.
인터 예측부(180)는 복원 픽쳐(reconstructed picture)를 참조하여 시간적 중복성 및/또는 공간적 중복성을 제거하기 위해 시간적 예측 및/또는 공간적 예측을 수행한다. 여기서, 예측을 수행하기 위해 이용되는 참조 픽쳐는 이전 시간에 부호화/복호화 시 블록 단위로 양자화와 역양자화를 거친 변환된 신호이기 때문에, 블로킹 아티팩트(blocking artifact)나 링잉 아티팩트(ringing artifact)가 존재할 수 있다.
따라서, 인터 예측부(180)는 이러한 신호의 불연속이나 양자화로 인한 성능 저하를 해결하기 위해, 로우패스 필터(lowpass filter)를 적용함으로써 픽셀들 사이의 신호를 서브 픽셀 단위로 보간할 수 있다. 여기서, 서브 픽셀은 보간 필터를 적용하여 생성된 가상의 화소를 의미하고, 정수 픽셀은 복원된 픽쳐에 존재하는 실제 화소를 의미한다. 보간 방법으로는 선형 보간, 양선형 보간(bi-linear interpolation), 위너 필터(wiener filter) 등이 적용될 수 있다.
보간 필터는 복원 픽쳐(reconstructed picture)에 적용되어 예측의 정밀도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 인터 예측부(180)는 정수 픽셀에 보간 필터를 적용하여 보간 픽셀을 생성하고, 보간 픽셀들(interpolated pixels)로 구성된 보간 블록(interpolated block)을 예측 블록(prediction block)으로 사용하여 예측을 수행할 수 있다.
한편, 인트라 예측부(185)는 현재 부호화를 진행하려고 하는 블록의 주변에 있는 샘플들을 참조하여 현재 블록을 예측할 수 있다. 상기 인트라 예측부(185)는 인트라 예측을 수행하기 위해 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다. 먼저, 예측 신호를 생성하기 위해 필요한 참조 샘플을 준비할 수 있다. 그리고, 준비된 참조 샘플을 이용하여 예측 신호를 생성할 수 있다. 이후, 예측 모드를 부호화하게 된다. 이때, 참조 샘플은 참조 샘플 패딩 및/또는 참조 샘플 필터링을 통해 준비될 수 있다. 참조 샘플은 예측 및 복원 과정을 거쳤기 때문에 양자화 에러가 존재할 수 있다. 따라서, 이러한 에러를 줄이기 위해 인트라 예측에 이용되는 각 예측 모드에 대해 참조 샘플 필터링 과정이 수행될 수 있다.
상기 인터 예측부(180) 또는 상기 인트라 예측부(185)를 통해 생성된 예측 신호(prediction signal)는 복원 신호를 생성하기 위해 이용되거나 잔여 신호를 생성하기 위해 이용될 수 있다.
도 2는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 비디오 신호의 디코딩이 수행되는 디코더의 개략적인 블록도를 나타낸다.
도 2를 참조하면, 디코더(200)는 파싱부(미도시), 엔트로피 디코딩부(210), 역양자화부(220), 역변환부(230), 필터링부(240), 복호 픽쳐 버퍼(DPB: Decoded Picture Buffer Unit)(250), 인터 예측부(260) 및 인트라 예측부(265)를 포함하여 구성될 수 있다.
그리고, 디코더(200)를 통해 출력된 복원 영상 신호(reconstructed video signal)는 재생 장치를 통해 재생될 수 있다.
디코더(200)는 도 1의 인코더(100)로부터 출력된 신호을 수신할 수 있고, 수신된 신호는 엔트로피 디코딩부(210)를 통해 엔트로피 디코딩될 수 있다.
역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
역변환부(230)에서는 변환 계수를 역변환하여 잔여 신호(residual signal)를 획득하게 된다.
여기서, 본 발명은 예측 모드, 블록 크기 또는 블록 모양(block shape) 중 적어도 하나에 의해 구분되는 변환 설정 그룹(transform configuration group) 별로 변환 조합(transform combination)을 구성하는 방법을 제공하며, 상기 역변환부(230)는 본 발명에 의해 구성된 변환 조합에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명한 실시예들이 적용될 수 있다.
상기 역변환부(230)는 다음의 실시예들을 수행할 수 있다.
본 발명은, 축소된 2차 변환에 기초하여 비디오 신호를 복원하는 방법을 제공한다.
상기 역변환부(230)는 2차 변환 인덱스에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도하고, 상기 2차 변환을 이용하여 변환 계수 블록에 대해 역방향 2차 변환을 수행하고, 상기 역방향 2차 변환이 수행된 블록에 대해 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 2차 변환은 축소된 2차 변환을 의미하고, 상기 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 나타낸다.
본 발명에서, 상기 축소된 2차 변환은 상기 현재 블록의 특정 영역에 적용되고, 상기 특정 영역은 상기 현재 블록 내 좌상측 MxM (M≤N) 영역인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 역방향 2차 변환이 수행될 때, 상기 현재 블록 내 분할된 4x4 블록들 각각에 대해 4x4 축소된 2차 변환이 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 2차 변환 인덱스의 획득 여부는 상기 변환 계수 블록 내 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 마지막 0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우에 상기 2차 변환 인덱스는 획득되며, 상기 특정 영역은 상기 축소된 2차 변환이 적용되는 경우 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타내는 것을 특징으로 한다.
상기 역변환부(230)는 1차 변환 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도하고, 상기 변환 조합을 이용하여 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다. 여기서 상기 1차 변환 인덱스는 DST7 및/또는 DCT8 의 조합으로 구성된 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나에 대응되고, 상기 변환 조합은 수평 변환 및 수직 변환으로 구성된다. 이때, 상기 수평 변환 및 상기 수직 변환은 상기 DST7 또는 상기 DCT8 중 어느 하나에 대응된다.
상기 역양자화부(220)와 상기 역변환부(230)는 별개의 기능 유닛으로 설명되지만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 기능 유닛으로 결합될 수 있다.
획득된 잔여 신호를 인터 예측부(260) 또는 인트라 예측부(265)로부터 출력된 예측 신호(prediction signal)에 더함으로써 복원 신호(reconstructed signal)가 생성된다.
필터링부(240)는 복원 신호(reconstructed signal)에 필터링을 적용하여 이를 재생 장치로 출력하거나 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송한다. 복호 픽쳐 버퍼부(250)에 전송된 필터링된 신호는 인터 예측부(260)에서 참조 픽쳐로 사용될 수 있다.
본 명세서에서, 인코더(100)의 변환부(120) 및 각 기능 유닛들에서 설명된 실시예들은 각각 디코더의 역변환부(230) 및 대응되는 기능 유닛들에도 동일하게 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명이 적용될 수 있는 실시예들로서, 도 3A는 QT(QuadTree, 이하 'QT'라 함), 도 3B는 BT(Binary Tree, 이하 'BT'라 함), 도 3C는 TT(Ternary Tree, 이하 'TT'라 함) 도 3D는 AT(Asymmetric Tree, 이하 'AT'라 함)에 의한 블록 분할 구조들을 설명하기 위한 도면이다.
비디오 코딩에서 하나의 블록은 QT(QuadTree) 기반으로 분할될 수 있다. 또한, QT에 의해서 분할된 하나의 서브 블록 (sub block)은 QT를 사용하여 재귀적으로 더 분할될 수 있다. 더 이상 QT 분할되지 않는 리프 블록 (leaf block)은 BT(Binary Tree), TT(Ternary Tree) 또는 AT(Asymmetric Tree) 중 적어도 하나의 방식에 의해서 분할될 수 있다. BT는 horizontal BT (2NxN, 2NxN)과 vertical BT (Nx2N, Nx2N)의 두 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. TT는 horizontal TT (2Nx1/2N, 2NxN, 2Nx1/2N)와 vertical TT (1/2Nx2N, Nx2N, 1/2Nx2N)의 두 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. AT는 horizontal-up AT (2Nx1/2N, 2Nx3/2N), horizontal-down AT (2Nx3/2N, 2Nx1/2N), vertical-left AT (1/2Nx2N, 3/2Nx2N), vertical-right AT (3/2Nx2N, 1/2Nx2N) 의 네 가지 형태의 분할을 가질 수 있다. 각각의 BT, TT, AT는 BT, TT, AT를 사용하여 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
상기 도 3A는 QT 분할의 예를 보여준다. 블록 A는 QT에 의해서 4개의 서브 블록 (A0, A1, A2, A3)으로 분할될 수 있다. 서브 블록 A1은 다시 QT에 의해서 4개의 서브 블록 (B0, B1, B2, B3)로 분할될 수 있다.
상기 도 3B는 BT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical BT (C0, C1) 또는 horizontal BT (D0, D1)으로 분할될 수 있다. 블록 C0와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal BT (E0, E1) 또는 vertical BT (F0, F1)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
상기 3C는 TT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical TT (C0, C1, C2) 또는 horizontal TT (D0, D1, D2)으로 분할될 수 있다. 블록 C1와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal TT (E0, E1, E2) 또는 vertical TT(F0, F1, F2)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할될 수 있다.
상기 3D는 AT 분할의 예를 보여준다. QT에 의해서 더 이상 분할되지 않는 블록 B3은 vertical AT (C0, C1) 또는 horizontal AT (D0, D1)으로 분할 될 수 있다. 블록 C1와 같이 각각의 서브 블록은 horizontal AT (E0, E1) 또는 vertical TT (F0, F1)의 형태와 같이 재귀적으로 더 분할 될 수 있다.
한편, BT, TT, AT 분할은 함께 사용하여 분할이 가능하다. 예를 들어, BT에 의해 분할된 서브 블록은 TT 또는 AT에 의한 분할이 가능하다. 또한, TT에 의해 분할된 서브 블록은 BT 또는 AT에 의한 분할이 가능하다. AT에 의해 분할된 서브 블록은 BT 또는 TT에 의한 분할이 가능하다. 예를 들어, horizontal BT 분할 이후, 각각의 서브 블록이 vertical BT로 분할될 수 있고, 또는 vertical BT 분할 이후, 각각의 서브 블록이 horizontal BT로 분할될 수도 있다. 상기 두 종류의 분할 방법은 분할 순서는 다르지만 최종적으로 분할되는 모양은 동일하다.
또한, 블록이 분할되면 블록을 탐색하는 순서를 다양하게 정의할 수 있다. 일반적으로, 좌측에서 우측으로, 상단에서 하단으로 탐색을 수행하며, 블록을 탐색한다는 것은 각 분할된 서브 블록의 추가적인 블록 분할 여부를 결정하는 순서를 의미하거나, 블록이 더 이상 분할되지 않을 경우 각 서브 블록의 부호화 순서를 의미하거나, 또는 서브 블록에서 다른 이웃 블록의 정보를 참조할 때의 탐색 순서를 의미할 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 4는 인코더 내의 변환 및 양자화부 (120/130), 역양자화 및 역변환부 (140/150)의 개략적인 블록도를 나타내고, 도 5는 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
상기 도 4를 살펴보면, 변환 및 양자화부 (120/130)는 1차 변환부(primary transform unit)(121), 2차 변환부(secondary transform unit)(122) 및 양자화부(130)을 포함할 수 있다. 역양자화 및 역변환부 (140/150)는 역양자화부(140), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(151) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(152)를 포함할 수 있다.
상기 도 5를 살펴보면, 역양자화 및 역변환부 (220/230)는 역양자화부(220), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)를 포함할 수 있다.
본 발명에서, 변환을 수행할 때 복수의 단계를 통해 변환을 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 4에서와 같이 1차 변환(primary transform), 2차 변환(secondary transform)의 2단계를 적용할 수 있고, 또는 알고리즘에 따라 그 이상의 변환 단계가 이용될 수도 있다. 여기서, 상기 1차 변환(primary transform)은 주요 변환(core transform)이라고 부를 수도 있다.
상기 1차 변환부(primary transform unit)(121)는 잔여 신호에 대해 1차 변환(primary transform)을 적용할 수 있으며, 여기서 상기 1차 변환(primary transform)은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
상기 1차 변환(primary transform)의 경우, Discrete Cosine Transform type 2(이하, 'DCT2'라 함)가 적용될 수 있다.
또는, 특정한 경우에 한정하여 Discrete Sine Transform-type 7(이하, 'DST7'이라 함)이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 인트라 예측 모드에서 4x4 블록에 대해 DST7이 적용될 수 있다.
또한, 상기 1차 변환(primary transform)의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
상기 2차 변환부(secondary transform unit)(122)는 1차 변환된 신호에 대해 2차 변환(secondary transform)을 적용할 수 있으며, 여기서 상기 2차 변환(secondary transform)은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
일실시예로, 상기 2차 변환(secondary transform)은 Non-Separable Secondary Transform(이하, 'NSST'라 함)이 조건적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 NSST는 인트라 예측 블록일 경우에만 적용되며, 예측 모드 그룹마다 적용 가능한 변환 셋을 가질 수 있다.
여기서, 상기 예측 모드 그룹은 예측 방향에 대한 대칭성에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 예측 모드 52와 예측 모드 16은 예측 모드 34 (대각 방향)를 기준으로 대칭이므로, 하나의 그룹을 형성하여 동일한 변환 셋(transform set)이 적용될 수 있다. 이때, 상기 예측 모드 52에 대한 변환을 적용할 때 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)한 후 적용하며, 이는 예측 모드 16과 변환 셋이 동일하기 때문이다.
한편, 플래너 모드(Planar mode)와 DC 모드(DC mode)의 경우 방향에 대한 대칭성이 존재하지 않으므로 각자의 변환 셋을 가지며, 해당 변환 셋은 2개의 변환들로 구성될 수 있다. 나머지 방향성 모드에 대해서는 변환 셋마다 3개의 변환들로 구성될 수 있다.
다른 실시예로, 상기 2차 변환(secondary transform)의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
다른 실시예로, DST7 이 2차 변환(secondary transform)으로 적용될 수도 있다.
다른 실시예로, 상기 NSST는 1차 변환된 블록 전체에 대해 적용되는 것이 아니라 좌상측(top-left) 8x8 영역에 대해서만 적용될 수 있다. 예를 들어, 블록의 크기가 8x8 이상인 경우는 8x8 NSST가 적용되며, 8x8 미만인 경우는 4x4 NSST가 적용되는데, 이 때 4x4 블록들로 나눈 후 각기 4x4 NSST가 적용된다.
다른 실시예로, 4xN/Nx4(N>=16)인 경우에도 4x4 NSST가 적용될 수 있다.
상기 NSST, 4x4 NSST 및 8x8 NSST 에 대해서는 이하 도 12 내지 15 및 명세서 내 다른 실시예를 통해 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 양자화부(130)는 2차 변환된 신호에 대해 양자화를 수행할 수 있다.
상기 역양자화 및 역변환부 (140/150)는 앞서 설명된 과정을 역으로 수행하며, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
도 5는 디코더 내의 역양자화 및 역변환부 (220/230)의 개략적인 블록도를 나타낸다.
상기 도 5를 살펴보면, 역양자화 및 역변환부 (220/230)는 역양자화부(220), 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231) 및 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)를 포함할 수 있다.
상기 역양자화부(220)에서는 양자화 스텝 사이즈 정보를 이용하여 엔트로피 디코딩된 신호로부터 변환 계수(transform coefficient)를 획득한다.
상기 역 2차 변환부(inverse secondary transform unit)(231)에서는 상기 변환 계수에 대해 역 2차 변환을 수행한다. 여기서, 상기 역 2차 변환은 상기 도 4에서 설명한 상기 2차 변환(secondary transform)의 역변환을 나타낸다.
다른 실시예로, 상기 2차 변환의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
상기 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)는 역 2차 변환된 신호(또는 블록)에 대해 역 1차 변환을 수행하고, 잔여 신호(residual signal)를 획득하게 된다. 여기서, 상기 역 1차 변환은 상기 도 4에서 설명한 상기 1차 변환(primary transform)의 역변환을 나타낸다.
일실시예로, 상기 1차 변환(primary transform)의 경우, MTS(Multiple Transform Selection)의 여러 변환들(DST 7, DCT 8, DST 1, DCT 5) 의 조합들이 적용될 수도 있다. 예를 들어, 도 6이 적용될 수 있다.
본 발명의 일실시예로, DST7 이 1차 변환(primary transform)으로 적용될 수도 있다.
본 발명의 일실시예로, DCT8 이 1차 변환(primary transform)으로 적용될 수도 있다.
본 발명은 예측 모드, 블록 크기 또는 블록 모양(block shape) 중 적어도 하나에 의해 구분되는 변환 설정 그룹(transform configuration group) 별로 변환 조합(transform combination)을 구성하는 방법을 제공하며, 상기 역 1차 변환부(inverse primary transform unit)(232)는 본 발명에 의해 구성된 변환 조합에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명한 실시예들이 적용될 수 있다.
도 6은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 변환 설정 그룹(transform configuration group)을 나타내는 표이다.
MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 변환 설정 그룹
본 명세서에서는, 변환 설정 그룹 Gi에 대한 j번째 변환 조합 후보를 다음 수학식 1과 같은 쌍으로 표시한다.
[수학식 1]
여기서, H(Gi, j)는 j번째 후보에 대한 수평 변환(horizontal transform)을 가리키며, V(Gi, j)는 j번째 후보에 대한 수직 변환(vertical transform)을 가리킨다. 예를 들어, 도 6에서 H(G3, 2) = DST7, V(G3, 2) = DCT8 과 같이 표기할 수 있다. 문맥에 따라 H(Gi, j) 또는 V(Gi, j)에 할당되는 값은 상기 예시에서와 같이 변환을 구분하기 위한 표시상의 값(nominal value)일 수도 있고 해당 변환을 가리키는 인덱스 값일 수도 있으며 해당 변환에 대한 2D 행렬(2 Dimensional matrix)일 수도 있다.
또한, 본 명세서에서, DCT와 DST에 대한 2D 행렬 값을 다음 수학식 2 내지 3과 같이 표기할 수 있다.
[수학식 2]
**
[수학식 3]
여기서, DST 또는 DCT인지 여부는 S 또는 C로 나타내고, type 숫자는 로마숫자의 형태로 위첨자로 표기하며, 하부첨자의 N는 NxN 변환임을 가리킨다. 또한, 상기 와 와 같은 2D 행렬은 열 벡터(column vector)들이 변환 기저(transform basis)를 이루는 것을 가정한다.
상기 도 6을 살펴보면, 변환 설정 그룹(transform configuration group)들은 예측 모드에 기초하여 결정되고 그룹의 개수는 총 6개(G0 ∼ G5)일 수 있다. 그리고, G0 ∼ G4는 인트라 예측이 적용되는 경우에 해당되고 G5는 인터 예측에 의해 생성된 잔차(residual) 블록에 적용되는 변환 조합들(또는 변환 셋, 변환 조합 셋)을 나타낸다.
하나의 변환 조합은 해당 2D 블록의 행(row)들에 적용되는 수평 변환(horizontal transform)(또는 행 변환(row transform)) 과 열(column)들에 적용되는 수직 변환(vertical transform) (또는 열 변환(column transform)) 으로 이루어질 수 있다.
여기서, 모든 변환 설정 그룹들은 각 4개의 변환 조합 후보들을 가질 수 있다. 상기 4개의 변환 조합 후보들은 0∼3의 변환 조합 인덱스를 통해 선택 또는 결정될 수 있으며, 인코더에서 디코더로 상기 변환 조합 인덱스를 인코딩하여 전송할 수 있다.
일실시예로, 인트라 예측을 통해 획득된 잔차 데이터(또는 잔차 신호)는 인트라 예측 모드에 따라 그 통계적 특성이 각기 다를 수 있다. 따라서, 상기 도 6에서와 같이 인트라 예측 모드 별로 일반적인 코사인 변환이 아닌 다른 변환들을 적용할 수 있다.
상기 도 6을 살펴보면, 35개의 인트라 예측 모드를 사용하는 경우와 67개의 인트라 예측 모드를 사용하는 경우를 나타낸다. 각 인트라 예측 모드 열에서 구분된 변환 설정 그룹 별로 복수개의 변환 조합들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 복수개의 변환 조합들은 4개의 (행 방향 변환, 열 방향 변환) 조합으로 구성될 수 있다. 구체적 예로, 그룹 0에서는 행(수평) 방향과 열(수직) 방향 모두 DST-7과 DCT-5가 적용될 수 있어 총 4개의 조합이 가능하다.
각 인트라 예측 모드에 대해 총 4개의 변환 커널 조합이 적용될 수 있으므로, 그 중 하나를 선택하기 위한 변환 조합 인덱스가 변환 단위(transform unit)마다 전송될 수 있다. 본 명세서에서, 상기 변환 조합 인덱스는 MTS 인덱스(MTS index)라 부를 수 있으며, mts_idx로 표현될 수 있다.
또한, 상기 도 6에서 제시한 변환 커널들 이외에도, 잔차 신호(residual signal)의 특성상 행 방향과 열 방향 모두에 대해 DCT2가 최적인 경우가 발생할 수 있다. 따라서, 코딩 유닛(Coding Unit)마다 MTS 플래그를 정의함으로써 적응적으로 변환을 수행할 수 있다. 여기서, MTS 플래그가 0이면 행 방향과 열 방향 모두에 대해 DCT2를 적용하고, MTS 플래그가 1이면 MTS 인덱스를 통해 4개의 조합 중 하나를 선택 또는 결정할 수 있다.
일실시예로, MTS 플래그가 1인 경우 하나의 변환 단위에 대해 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않으면 상기 도 6의 변환 커널들을 적용하지 않고 행 방향과 열 방향에 대해 모두 DST-7을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 임계값은 2로 설정될 수 있으며, 이는 블록 크기 또는 변환 유닛의 크기에 기초하여 다르게 설정될 수 있다. 이는 명세서 다른 실시예에서도 적용 가능하다.
일실시예로, 변환 계수 값들을 먼저 파싱하여 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않으면, MTS 인덱스를 파싱하지 않고 DST-7을 적용함으로써 부가 정보 전송량을 줄일 수 있다.
일실시예로, MTS 플래그가 1인 경우 하나의 변환 단위에 대해 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크면 MTS 인덱스를 파싱하고, MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환과 수직 변환을 결정할 수 있다.
일실시예로, MTS는 변환 단위의 너비와 높이가 모두 32 이하일 경우에만 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 도 6은 오프라인 트레이닝(off-line training)을 통해 기설정될 수 있다.
일실시예로, 상기 MTS 인덱스는 수평 변환과 수직 변환의 조합을 동시에 가리킬 수 있는 하나의 인덱스로 정의될 수 있다. 또는, 상기 MTS 인덱스는 수평 변환 인덱스와 수직 변환 인덱스를 별도로 정의할 수도 있다.
일실시예로, 상기 MTS 플래그 또는 상기 MTS 인덱스는 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, 블록, 코딩 유닛, 변환 유닛, 또는 예측 유닛 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다. 예를 들어, 상기 MTS 플래그 또는 상기 MTS 인덱스는 SPS(Sequence Parameter Set) 또는 변환 유닛 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다.
다른 실시예로, 변환 인덱스에 대응되는 변환 조합 (수평 변환, 수직 변환)은 MTS 플래그, 예측 모드 및/또는 블록 모양과의 의존성없이 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 변환 조합은 DCT2, DST7 및/또는 DCT8 중 적어도 하나로 구성될 수 있다. 구체적 예로, 변환 인덱스가 0, 1, 2, 3, 4이면, 각각 상기 변환 조합은 (DCT2,DCT2), (DST7, DST7), (DCT8, DST7), (DST7, DCT8), (DCT8, DCT8)일 수 있다.
도 7은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 인코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
본 명세서에서는 기본적으로 수평 방향과 수직 방향에 대해 분리해서 변환을 적용하는 실시예를 설명하고 있으나, 변환 조합은 비분리 변환(non-separable transform)들로도 구성이 가능하다.
또는, 분리가능한 변환(separable transform)들과 비분리 변환(non-separable transform)들의 혼합으로도 구성될 수 있다. 이 경우, 비분리 변환(non-separable transform)이 이용되면 행/열(row/column)별 변환 선택이나 수평/수직(horizontal/vertical) 방향별 선택은 불필요해지며, 분리가능한 변환(separable transform)이 선택되는 경우에만 상기 도 6의 변환 조합들이 이용될 수 있다.
또한, 본 명세서에서 제안하는 방식들은 1차 변환(primary transform)이나 2차 변환(secondary transform)에 관계 없이 적용할 수 있다. 즉, 둘 중 어느 한쪽에만 적용되어야 한다는 제약이 없으며, 둘다 적용될 수 있다. 여기서, 상기 1차 변환(primary transform)은 잔차(residual) 블록을 맨 처음에 변환하기 위한 변환을 의미할 수 있고, 상기 2차 변환(secondary transform)은 상기 1차 변환의 결과로 생성된 블록에 대해 변환을 적용하기 위한 변환을 의미할 수 있다.
먼저, 인코더는 현재 블록에 대응되는 변환 설정 그룹을 결정할 수 있다(S710). 여기서, 상기 변환 설정 그룹은 상기 도 6의 변환 설정 그룹을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 다른 변환 조합들로 구성될 수도 있다.
상기 인코더는 상기 변환 설정 그룹 내 이용가능한 후보 변환 조합들에 대해 변환을 수행할 수 있다(S720).
상기 변환 수행 결과, 상기 인코더는 RD(Rate Distortion) 비용이 가장 작은 변환 조합을 결정 또는 선택할 수 있다(S730).
상기 인코더는 상기 선택된 변환 조합에 대응되는 변환 조합 인덱스를 인코딩할 수 있다(S740).
도 8은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS(Multiple Transform Selection)가 수행되는 디코딩 과정을 나타내는 흐름도이다.
먼저, 디코더는 현재 블록을 위한 변환 설정 그룹을 결정할 수 있다(S810).
상기 디코더는 비디오 신호로부터 변환 조합 인덱스를 파싱(또는 획득)할 수 있으며, 여기서 상기 변환 조합 인덱스는 상기 변환 설정 그룹 내 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나에 대응될 수 있다(S820). 예를 들어, 상기 변환 설정 그룹은 DST7(Discrete Sine Transform type 7) 및 DCT8(Discrete Cosine Transform type 8)을 포함할 수 있다. 상기 변환 조합 인덱스는 MTS 인덱스로 부를 수 있다.
일실시예로, 상기 변환 설정 그룹은 현재 블록의 예측 모드, 블록 크기 또는 블록 모양 중 적어도 하나에 기초하여 설정될 수 있다.
상기 디코더는 상기 변환 조합 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도할 수 있다(S830). 여기서, 상기 변환 조합은 수평 변환 및 수직 변환으로 구성되고, 상기 DST-7 또는 DCT-8 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 변환 조합은 상기 도 6에서 설명한 변환 조합을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 본 명세서 내 다른 실시예에 따른 다른 변환 조합에 의한 구성도 가능하다.
상기 디코더는 상기 변환 조합에 기초하여 상기 현재 블록에 대해 역변환을 수행할 수 있다(S840). 상기 변환 조합이 행(수평) 변환과 열(수직) 변환으로 구성된 경우, 행(수평) 변환을 먼저 적용한 후 열(수직) 변환을 적용할 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 반대로 적용되거나, 또는 비분리 변환들로 구성된 경우에는 바로 비분리 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 수직 변환 또는 상기 수평 변환이 상기 DST-7 또는 DCT-8인 경우, 상기 DST-7의 역변환 또는 DCT-8의 역변환을 열마다 적용하고 난 이후 행마다 적용할 수 있다.
일실시예로, 상기 수직 변환 또는 상기 수평 변환은, 각 행마다 및/또는 각 열마다 다른 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 변환 조합 인덱스는 MTS가 수행되는지 여부를 나타내는 MTS 플래그에 기초하여 획득될 수 있다. 즉, 상기 변환 조합 인덱스는 상기 MTS 플래그에 따라 MTS가 수행되는 경우에 획득될 수 있다.
일실시예로, 상기 디코더는 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰지 여부를 확인할 수 있다. 이때, 상기 변환 조합 인덱스는 상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰 경우에 획득될 수 있다.
일실시예로, 상기 MTS 플래그 또는 상기 MTS 인덱스는 시퀀스, 픽쳐, 슬라이스, 블록, 코딩 유닛, 변환 유닛, 또는 예측 유닛 중 적어도 하나의 레벨에서 정의될 수 있다.
일실시예로, 상기 역변환은 변환 단위의 너비와 높이가 모두 32 이하일 경우에만 적용될 수 있다.
한편, 다른 일실시예로, 변환 설정 그룹을 결정하는 과정과 변환 조합 인덱스를 파싱하는 과정은 동시에 수행될 수 있다. 또는 상기 S810 단계는 인코더 및/또는 디코더에서 기설정되어 생략될 수 있다.
도 9는 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스를 인코딩하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
인코더는 현재 블록에 대해 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는지 여부를 결정할 수 있다(S910).
만약, MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는 경우, 상기 인코더는 MTS 플래그 = 1 로 인코딩할 수 있다(S920).
그리고, 상기 인코더는 상기 현재 블록의 예측 모드, 수평 변환, 수직 변환 중 적어도 하나에 기초하여 MTS 인덱스를 결정할 수 있다(S930). 여기서, MTS 인덱스는 각 인트라 예측 모드에 대해 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나를 가리키는 인덱스를 의미하며, 상기 MTS 인덱스는 변환 단위(transform unit)마다 전송될 수 있다.
상기 MTS 인덱스가 결정되면, 상기 인코더는 상기 MTS 인덱스를 인코딩할 수 있다(S940).
한편, 상기 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되지 않는 경우, 상기 인코더는 MTS 플래그 = 0 으로 인코딩할 수 있다(S950).
도 10은 본 발명이 적용되는 실시예로서, MTS 플래그 및 MTS 인덱스에 기초하여 수평 변환 또는 수직 변환을 행 또는 열에 적용하는 디코딩 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
디코더는 비트스트림으로부터 MTS 플래그를 파싱할 수 있다(S1010). 여기서, MTS 플래그는 현재 블록에 대해 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는지 여부를 나타낼 수 있다.
상기 디코더는 상기 MTS 플래그에 기초하여 현재 블록에 대해 MTS(Multiple Transform Selection)가 적용되는지 여부를 확인할 수 있다(S1020). 예를 들어, 상기 MTS 플래그가 1인지 여부를 확인할 수 있다.
만약, 상기 MTS 플래그가 1인 경우, 상기 디코더는 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰지(또는 이상인지) 여부를 확인할 수 있다(S1030). 예를 들어, 상기 임계값은 2 로 설정될 수 있으며, 이는 블록 크기 또는 변환 유닛의 크기에 기초하여 다르게 설정될 수 있다.
상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 큰 경우, 상기 디코더는 MTS 인덱스를 파싱할 수 있다(S1040). 여기서, 상기 MTS 인덱스는 각 인트라 예측 모드 또는 인터 예측 모드에 대해 복수개의 변환 조합들 중 어느 하나를 가리키는 인덱스를 의미하며, 상기 MTS 인덱스는 변환 단위(transform unit)마다 전송될 수 있다. 또는, 상기 MTS 인덱스는 기설정된 변환 조합 테이블에 정의된 어느 하나의 변환 조합을 가리키는 인덱스를 의미할 수 있으며, 여기서 상기 기설정된 변환 조합 테이블은 상기 도 6을 의미할 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 디코더는 상기 MTS 인덱스 또는 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 수평 변환 및 수직 변환을 유도 또는 결정할 수 있다(S1050).
또는, 상기 디코더는 상기 MTS 인덱스에 대응되는 변환 조합을 유도할 수 있다. 예를 들어, 상기 디코더는 상기 MTS 인덱스에 대응되는 수평 변환 및 수직 변환을 유도 또는 결정할 수 있다.
한편, 상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않은 경우, 상기 디코더는 기설정된 수직 역변환을 열마다 적용할 수 있다(S1060). 예를 들어, 상기 수직 역변환은 DST7의 역변환일 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 기설정된 수평 역변환을 행마다 적용할 수 있다(S1070). 예를 들어, 상기 수평 역변환은 DST7의 역변환일 수 있다. 즉, 상기 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값보다 크지 않은 경우에는 인코더 또는 디코더에서 기설정된 변환 커널이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 6과 같은 변환 조합 테이블에서 정의된 것이 아니라, 많이 이용되는 변환 커널이 이용될 수 있다.
한편, 상기 MTS 플래그가 0인 경우, 상기 디코더는 기설정된 수직 역변환을 열마다 적용할 수 있다(S1080). 예를 들어, 상기 수직 역변환은 DCT2의 역변환일 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 기설정된 수평 역변환을 행마다 적용할 수 있다(S1090). 예를 들어, 상기 수평 역변환은 DCT2의 역변환일 수 있다. 즉, MTS 플래그가 0인 경우에는 인코더 또는 디코더에서 기설정된 변환 커널이 이용될 수 있다. 예를 들어, 상기 도 6과 같은 변환 조합 테이블에서 정의된 것이 아니라, 많이 이용되는 변환 커널이 이용될 수 있다.
도 11은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 관련 파라미터에 기초하여 역변환을 수행하는 흐름도를 나타낸다.
본 발명이 적용되는 디코더는, sps_mts_intra_enabled_flag 또는 sps_mts_inter_enabled_flag 를 획득할 수 있다(S1110). 여기서, sps_mts_intra_enabled_flag 는 tu_mts_flag 가 인트라 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, sps_mts_intra_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인트라 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하지 않고, sps_mts_intra_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인트라 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재한다. 그리고, sps_mts_inter_enabled_flag 는 tu_mts_flag 가 인터 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, sps_mts_inter_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인터 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재하지 않고, sps_mts_inter_enabled_flag = 0 이면, tu_mts_flag 가 인터 코딩 유닛의 레지듀얼 코딩 신택스에 존재한다.
상기 디코더는 sps_mts_intra_enabled_flag 또는 sps_mts_inter_enabled_flag에 기초하여 tu_mts_flag 를 획득할 수 있다(S1120). 예를 들어, sps_mts_intra_enabled_flag = 1 또는 sps_mts_inter_enabled_flag = 1 일때, 상기 디코더는 tu_mts_flag 를 획득할 수 있다. 여기서, tu_mts_flag 는 다변환 선택(multiple transform selection, 이하 'MTS'라 함)이 루마 변환 블록의 레지듀얼 샘플에 적용되는지 여부를 나타낸다. 예를 들어, tu_mts_flag = 0 이면 MTS가 루마 변환 블록의 레지듀얼 샘플에 적용되지 않고, tu_mts_flag = 1 이면 MTS가 루마 변환 블록의 레지듀얼 샘플에 적용된다.
다른 예로, 상기 tu_mts_flag 에 대해 본 문서의 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
상기 디코더는 tu_mts_flag 에 기초하여 mts_idx 를 획득할 수 있다(S1130). 예를 들어, tu_mts_flag= 1 일때, 상기 디코더는 mts_idx 를 획득할 수 있다. 여기서, mts_idx 는 어떤 변환 커널이 현재 변환 블록의 수평 및/또는 수직 방향에 따른 루마 레지듀얼 샘플들에 적용되는지를 나타낸다.
예를 들어, mts_idx 에 대해, 본 문서 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다. 구체적 예로, 상기 도 6의 실시예들 중 적어도 하나가 적용될 수 있다.
상기 디코더는 mts_idx 에 대응되는 변환 커널을 유도할 수 있다(S1140). 예를 들어, 상기 mts_idx에 대응되는 변환 커널은 수평 변환 및 수직 변환으로 구분되어 정의될 수 있다.
다른 예로, 상기 수평 변환 및 수직 변환은 서로 다른 변환 커널이 적용될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 상기 수평 변환 및 수직 변환은 동일한 변환 커널이 적용될 수도 있다.
일실시예로, mts_idx 는 아래 표 1과 같이 정의될 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 상기 변환 커널에 기초하여 역변환을 수행할 수 있다(S1150).
본 발명의 다른 실시예로, 변환 과정을 수행하는 디코딩 과정을 설명한다.
디코더는, 변환 크기(nTbS)를 확인할 수 있다(S10). 여기서, 상기 변환 크기(nTbS)는 스케일된 변환 계수들의 수평 샘플 크기를 나타내는 변수일 수 있다.
상기 디코더는, 변환 커널 타입(trType)을 확인할 수 있다(S20). 여기서, 상기 변환 커널 타입(trType)은 변환 커널의 타입을 나타내는 변수일 수 있으며, 본 문서의 다양한 실시예들이 적용될 수 있다. 상기 변환 커널 타입(trType)은 수평 변환 커널 타입(trTypeHor)과 수직 변환 커널 타입(trTypeVer)을 포함할 수 있다.
상기 표 1을 참고하면, 상기 변환 커널 타입(trType)이 0이면 DCT2를 나타내고, 1이면 DST7 을 나타내고, 2이면 DCT8을 나타낼 수 있다.
상기 디코더는, 변환 크기(nTbS) 또는 변환 커널 타입 중 적어도 하나에 기초하여 변환 행렬 곱셈을 수행할 수 있다(S30).
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 4이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(1)이 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 8이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(2)가 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 16이면, 변환 행렬 곱셈 수행시 기결정된 변환 행렬(3)이 적용될 수 있다.
다른 예로, 변환 커널 타입이 1이고 변환 크기가 32이면, 기정의된 변환 행렬(4)가 적용될 수 있다.
마찬가지로, 변환 커널 타입이 2이고 변환 크기가 4, 8, 16, 또는 32이면, 각각 기정의된 변환 행렬(5), (6), (7), (8)이 적용될 수 있다.
여기서, 상기 기정의된 변환 행렬들 (1)~(8)은 각각 다양한 타입의 변환 행렬들 중 어느 하나에 대응될 수 있다. 일예로, 상기 도 6에서 예시된 타입의 변환 행렬이 적용될 수 있다.
상기 디코더는, 변환 행렬 곱셈에 기초하여 변환 샘플을 유도할 수 있다(S40).
상기 실시예는 각각 이용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 위 실시예 및 본 명세서의 다른 실시예와 결합하여 이용될 수 있다.
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, NSST에서 인트라 예측 모드마다 변환 세트(transform set)를 할당하는 것을 보여주는 테이블이다.
Non-Separable Secondary Transform (NSST)
2차 변환부(secondary transform unit는 1차 변환된 신호에 대해 2차 변환(secondary transform)을 적용할 수 있으며, 여기서 상기 2차 변환(secondary transform)은 인코더 및/또는 디코더에서 테이블로 기정의될 수 있다.
일실시예로, 상기 2차 변환(secondary transform)은 Non-Separable Secondary Transform(이하, 'NSST'라 함)이 조건적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 NSST는 인트라 예측 블록일 경우에만 적용되며, 예측 모드 그룹마다 적용 가능한 변환 셋을 가질 수 있다.
여기서, 상기 예측 모드 그룹은 예측 방향에 대한 대칭성에 기초하여 설정될 수 있다. 예를 들어, 예측 모드 52와 예측 모드 16은 예측 모드 34 (대각 방향)를 기준으로 대칭이므로, 하나의 그룹을 형성하여 동일한 변환 셋(transform set)이 적용될 수 있다. 이때, 상기 예측 모드 52에 대한 변환을 적용할 때 입력 데이터를 트랜스포즈(transpose)한 후 적용하며, 이는 예측 모드 16과 변환 셋이 동일하기 때문이다.
한편, 플래너 모드(Planar mode)와 DC 모드(DC mode)의 경우 방향에 대한 대칭성이 존재하지 않으므로 각자의 변환 셋을 가지며, 해당 변환 셋은 2개의 변환들로 구성될 수 있다. 나머지 방향성 모드에 대해서는 변환 셋마다 3개의 변환들로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 각 변환 셋은 복수개의 변환들로 구성될 수 있다.
도 13은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전(Givens rotation)에 대한 계산 플로우 다이어그램을 나타낸다.
다른 실시예로, 상기 NSST는 1차 변환된 블록 전체에 대해 적용되는 것이 아니라 좌상측(top-left) 8x8 영역에 대해서만 적용될 수 있다. 예를 들어, 블록의 크기가 8x8 이상인 경우는 8x8 NSST가 적용되며, 8x8 미만인 경우는 4x4 NSST가 적용되는데, 이때 4x4 블록들로 나눈 후 각기 4x4 NSST가 적용된다.
다른 실시예로, 4xN/Nx4(N>= 16)인 경우에도 4x4 NSST가 적용될 수 있다.
8x8 NSST와 4x4 NSST 모두 본 문서에서 설명하는 변환 조합 구성을 따르며, 비분리 변환(non-separable transform)이므로 8x8 NSST는 64개의 데이터를 입력 받아 64개의 데이터를 출력하며 4x4 NSST는 16개의 입력과 16개의 출력을 갖는다.
8x8 NSST와 4x4 NSST 모두 기븐스 회전(Givens rotation)들의 계층적 조합으로 구성된다. 하나의 기븐스 회전(Givens rotation)에 해당하는 행렬은 다음 수학식 4와 같으며, 행렬 곱은 다음 수학식 5와 같다.
[수학식 4]
[수학식 5]
상기 도 13과 같이, 하나의 기븐스 회전(Givens rotation)은 2개의 데이터를 회전시키는 것이기 때문에 64개 (8x8 NSST의 경우) 또는 16개의 (4x4 NSST의 경우) 데이터를 처리하기 위해서는 각기 총 32개 또는 8개의 기븐스 회전(Givens rotation)이 필요하다.
따라서, 32개 또는 8개를 묶음으로 하여 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)를 이룬다. 한 기븐스 회전 레이어에 대한 출력 데이터가 정해진 치환(permutation)을 다음 기븐스 회전 레이어에 대한 입력 데이터로 전달된다.
도 14는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 기븐스 회전 레이어(Givens rotation layer)와 치환(permutation)들로 구성된 4x4 NSST에서의 한 라운드 구성을 보여준다.
상기 도 14를 살펴보면, 4x4 NSST의 경우에 대해 4개의 기븐스 회전 레이어가 순차적으로 처리되는 모습을 보이고 있다. 상기 도 14에서와 같이 한 기븐스 회전 레이어에 대한 출력 데이터가 정해진 치환(i.e. shuffling)을 거쳐 다음 기븐스 회전 레이어에 대한 입력 데이터로 전달된다.
상기 도 14에서와 같이 치환되는 패턴은 규칙적으로 정해져 있으며 4x4 NSST의 경우는 4개의 기븐스 회전 레이어와 해당 치환들을 합쳐 하나의 라운드(round)를 이룬다.
8x8 NSST의 경우는 6개의 기븐스 회전 레이어와 해당 치환들이 하나의 라운드를 형성한다. 4x4 NSST는 2번의 라운드를 거치게 되며, 8x8 NSST는 4번의 라운드를 거치게 된다. 서로 다른 라운드들끼리는 동일한 치환 패턴을 사용하지만 적용되는 기븐스 회전 각도들은 각기 다르다. 따라서, 각 변환을 구성하는 모든 기븐스 회전에 대한 각도 데이터를 저장하여야 한다.
맨 마지막 단계로 기븐스 회전 레이어들을 거쳐 출력된 데이터에 대해 최종적으로 한 번의 치환을 더 수행하게 되며, 해당 치환 정보는 변환마다 별도로 저장되어 있다. 순방향 NSST에서는 맨 마지막에 해당 치환이 수행되며, 역방향 NSST에서는 반대로 맨 처음에 해당 역 치환이 적용된다.
역방향 NSST의 경우는 순방향 NSST에서 적용되었던 기븐스 회전 레이어들과 치환들을 역순으로 수행하면 되며, 각 기븐스 회전의 각도에 대해서도 (-) 값을 취해 회전시킨다.
도 15는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 순방향 축소 변환(forward reduced transform) 및 역방향 축소 변환(forward reduced transform)의 동작을 설명하기 위한 블록도이다.
Reduced Secondary Transform (RST)
한 변환을 나타내는 직교 행렬이 NxN 형태를 갖는다고 했을 때, 축소 변환(Reduced Transform, 이하 'RT'라 함)는 N개의 변환 기저 벡터들 중에 R개만을 남기는 것이다 (R < N). 변환 계수를 생성하는 순방향 RT에 대한 행렬은 다음 수학식 6과 같이 주어진다.
[수학식 6]
역방향 RT에 대한 행렬은 순방향 RT 행렬의 전치 행렬(transpose matrix)이 되므로, 순방향 RT와 역방향 RT의 적용을 도식화하면 상기 도 15와 같다.
1차 변환을 거친 변환 블록의 좌상단 8x8 블록에 대해 RT를 적용하는 경우를 가정하면, 상기 RT를 8x8 축소 2차 변환 (8x8 RST)이라 명명할 수 있다.
상기 수학식 6에서의 R 값을 16이라 할 때, 순방향 8x8 RST는 16x64 행렬 형태를 가지며 역방향 8x8 RST는 64x16 행렬 형태를 가진다.
또한, 8x8 RST에 대해서도, 상기 도 12에서와 동일한 변환 세트 구성을 적용할 수 있다. 즉, 상기 도 12에서의 변환 세트에 따라 대응되는 8x8 RST가 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 도 12에서 하나의 변환 세트가 인트라 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환들로 구성되어 있을 때, 2차 변환을 적용하지 않는 경우를 포함하여 최대 4개의 변환들 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 여기서, 하나의 변환은 항등 행렬이라고 볼 수 있다.
상기 4개의 변환에 대해 각각 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여할 때, NSST 인덱스라는 신택스 요소(syntax element)를 변환 블록마다 시그널링하여 대응되는 변환을 지정할 수 있다. 즉, NSST 인덱스를 통해 8x8 좌상단 블록에 대해, NSST의 경우는 8x8 NSST를 지정할 수 있고, RST 구성에서는 8x8 RST를 지정할 수 있다. 또한, 이때, 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있다.
상기 수학식 6과 같은 순방향 8x8 RST를 적용하게 되면 16개의 유효한 변환 계수가 생성되므로, 8x8 영역을 구성하는 64개의 입력 데이터가 16개의 출력 데이터로 축소된다고 볼 수 있다. 2차원 영역 관점에서 보면 1/4만큼의 영역에만 유효한 변환 계수가 채워지게 된다. 따라서, 순방향 8x8 RST를 적용하여 얻은 16개의 출력 데이터를 도 16에서의 4x4 좌상단 영역에 채울 수 있다.
도 16은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 역방향 스캔 순서에 따라 64번째부터 17번째까지 역방향 스캔을 수행하는 과정을 나타내는 도면이다.
상기 도 16은 순방향 스캔 순서가 1부터 시작된다고 할 때 (순방향 스캔 순서 상) 17번째 계수에서 64번째 계수에 대한 스캐닝을 수행하는 것을 나타낸다. 다만, 상기 도 16에서는 역방향 스캔을 보여주고 있는 바, 이는 64번째부터 17번째까지 역방향 스캐닝을 수행하는 것을 나타낸다.
상기 도 16을 살펴보면, 좌상단 4x4 영역이 유효한 변환 계수가 할당되는 관심 영역 (Region Of Interest, ROI)이고, 나머지 영역은 비워지게 된다. 즉, 상기 나머지 영역에는 0 값이 디폴트로 할당될 수 있다.
만약, 상기 도 16의 ROI 영역 이외에 0이 아닌 유효한 변환 계수가 존재한다면 8x8 RST가 적용되지 않는 것을 의미하므로, 이 경우 그에 대응되는 NSST 인덱스 코딩을 생략할 수 있다.
반대로, 상기 도 16의 ROI 영역 이외에서 0이 아닌 변환 계수가 존재하지 않는다면 (8x8 RST가 적용되는 경우, ROI 이외의 영역에 대해서는 0으로 할당될 때) 8x8 RST가 적용되었을 가능성이 있으므로 NSST 인덱스를 코딩할 수 있다.
이와 같이, 조건적 NSST 인덱스 코딩은 0이 아닌 변환 계수의 존재 유무를 확인하여야 하므로 레지듀얼 코딩 과정 이후에 수행될 수 있다.
본 발명은 RST 구조로부터 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST의 설계 및 연관 최적화 방법들을 다루고 있다. 본 명세서에 기재된 실시예들은, 4x4 RST 뿐만 아니라 8x8 RST 또는 다른 형태의 변환에도 적용될 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 변환 계수 블록(변환 블록)에 대한 3가지 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
실시예 1: 4x4 블록에 적용될 수 있는 RST
하나의 4x4 블록에 적용될 수 있는 비분리 변환(non-separable transform)은 16x16 변환이다. 즉, 4x4 블록을 구성하는 데이터 요소들을 행 우선(row-first) 또는 열 우선(column-first) 순서로 일렬로 늘어 놓게 되면 16x1 벡터가 되어 비분리 변환을 적용할 수 있다.
순방향 16x16 변환은 16개의 행(row) 방향 변환 기저 벡터들로 구성되며, 상기 16x1 벡터와 각 변환 기저 벡터에 대해 내적(inner product)을 적용하면 변환 기저 벡터에 대한 변환 계수를 얻게 된다. 16개의 변환 기저 벡터들에 대해 모두 대응되는 변환 계수를 얻는 과정은, 16x16 비분리 변환 행렬과 상기 입력 16x1 벡터를 곱하는 것과 같다.
행렬 곱으로 얻어지는 변환 계수들은 16x1 벡터 형태를 가지는데, 변환 계수 별로 통계적 특성이 다를 수 있다. 예를 들어, 16x1 변환 계수 벡터가 0번째 요소부터 15번째 요소로 이루어졌다고 했을 때, 0번째 요소의 분산은 15번째 요소의 분산보다 클 수 있다. 즉, 앞에 위치한 요소일수록 해당 분산 값이 커서 큰 에너지 값을 가질 수 있다.
16x1 변환 계수로부터 역방향 16x16 비분리 변환을 적용하게 되면 원래의 4x4 블록 신호를 복원할 수 있다. 순방향 16x16 비분리 변환이 정규직교 변환(orthonormal transform)이라면 해당 역방향 16x16 변환은 순방향 16x16 변환에 대한 전치 행렬을 통해 획득할 수 있다.
역방향 16x16 비분리 변환 행렬을 16x1 변환 계수 벡터에 곱하면, 16x1 벡터 형태의 데이터를 획득하고, 처음 적용했었던 행 우선(row-first) 또는 열 우선(column-first) 순서로 배열해 주면 4x4 블록 신호를 복원할 수 있다.
상술한 바와 같이, 16x1 변환 계수 벡터를 이루는 요소들은 각기 통계적 특성이 다를 수 있다.
앞쪽에 배치된 (0번째 요소와 가까운) 변환 계수들이 보다 큰 에너지를 가진다면, 모든 변환 계수들을 사용하지 않고 먼저 등장하는 일부의 변환 계수들에 역방향 변환을 적용하여도 원래의 신호와 상당히 가까운 신호를 복원할 수 있다. 예를 들어, 역방향 16x16 비분리 변환이 16개의 열 기저 벡터(column basis vector)들로 구성된다고 했을 때, L개의 열 기저 벡터만 남겨 16xL 행렬을 구성할 수 있다. 그리고, 변환 계수들 중 중요한 L개의 변환 계수들만을 남긴 후 (Lx1 벡터), 16xL 행렬과 Lx1 벡터를 곱하게 되면 원래의 입력 16x1 벡터 데이터와 오차가 크지 않은 16x1 벡터를 복원할 수 있다.
결과적으로 L개의 계수들만이 데이터 복원에 이용되기 때문에, 변환 계수를 얻을 때도 16x1 변환 계수 벡터가 아니라 Lx1 변환 계수 벡터를 구하면 된다. 즉, 순방향 16x16 비분리 변환 행렬에서 L개의 해당 행(row) 방향 변환 벡터들을 골라서 Lx16 변환을 구성한 후 16x1 입력 벡터와 곱하게 되면 중요한 L개의 변환 계수들을 얻을 수 있다.
L 값은 1≤L<16의 범위를 갖게 되며 일반적으로는 16개의 변환 기저 벡터들 중에 임의의 방법으로 L개를 선택할 수 있으나, 부호화와 복호화 관점에서는 신호의 에너지 측면에서 중요도가 높은 변환 기저 벡터들을 선택하는 것이 부호화 효율 관점에서 유리할 수 있다.
실시예 2: 4x4 RST의 적용 영역 설정과 변환 계수의 배치
4x4 RST는 2차 변환으로 적용될 수 있으며, 이때 DCT-type 2 등의 1차 변환(primary transform)이 적용된 블록에 대해 2차적으로 적용될 수 있다. 1차 변환이 적용된 블록의 크기를 NxN이라 할때, 일반적으로 1차 변환이 적용된 블록의 크기는 4x4보다 크다. 따라서, 4x4 RST를 상기 NxN 블록에 적용할 때는 다음과 같은 두 가지 방법이 있을 수 있다.
실시예 2-1) NxN 영역에 대해 모두 4x4 RST를 적용하는 것이 아니라 일부 영역에만 적용할 수 있다. 예를 들어, 좌상측 MxM 영역에 대해서만 적용할 수 있다 (M≤N).
실시예 2-2) 2차 변환이 적용될 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 각 분할된 블록에 대해 4x4 RST를 적용할 수 있다.
일실시예로, 상기 실시예 2-1)과 2-2)를 혼합하여 적용할 수도 있다. 예를 들어, 좌상측 MxM 영역에 대해만 4x4 블록들로 분할한 후 4x4 RST를 적용할 수 있다.
일실시예로, 좌상측 8x8 영역에 대해서만 2차 변환을 적용하고, NxN 블록이 8x8보다 같거나 큰 경우에는 8x8 RST를 적용하며, NxN 블록이 8x8보다 작은 경우(4x4, 8x4, 4x8)에는 상기 실시예 2-2)번과 같이 4x4 블록들로 나눈 후 각각 4x4 RST를 적용할 수 있다. 또한, 4xN/Nx4 (N >= 16)인 경우에도 4x4 RST가 적용될 수 있다.
4x4 RST를 적용한 후 L개(1≤L<16)의 변환 계수가 생성되었을 때, 상기 L개의 변환 계수를 어떻게 배치할지에 대한 자유도가 생긴다. 그러나, 레지듀얼 코딩(residual coding) 단계에서 변환 계수를 처리할 때 정해진 순서가 존재할 것이므로, 상기 L개의 변환 계수를 2-차원 블록에 어떻게 배치하는가에 따라 코딩 성능이 달라질 수 있다.
예를 들어, HEVC의 레지듀얼 코딩의 경우 DC 위치에서 가장 멀리 떨어진 위치에서부터 코딩을 시작한다. 이는 DC 위치에서 멀리 떨어질수록 양자화를 거친 계수 값이 0이거나 0에 가깝다는 사실을 이용하여 코딩 성능을 높이기 위함이다.
따라서, 상기 L개의 변환 계수들에 대해서도 높은 에너지를 가진 보다 중요한 계수를 레지듀얼 코딩의 순서상 나중에 코딩되도록 배치하는 것이 코딩 성능 면에서 유리할 수 있다.
도 17은 HEVC에서 적용되고 있는 4x4 변환 블록(Coefficient Group (CG)) 단위의 3가지 순방향 스캔 순서를 나타낸다. 레지듀얼 코딩에서는 상기 도 17의 스캔 순서의 역순을 따른다 (즉, 16부터 1의 순서로 코딩함).
상기 도 17에서 제시하는 3가지 스캔 순서는 인트라 예측 모드에 따라 선택되므로, 본 발명은 상기 L개의 변환 계수들에 대해서도 동일하게 인트라 예측 모드에 따라 스캔 순서를 결정하도록 구성할 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 유효한 변환 계수들의 위치와 4x4 블록 별 순방향 스캔 순서를 나타낸다.
상기 도 17에서의 대각 스캔(diagonal scan) 순서를 따르고 좌상측 4x8 블록을 4x4 블록들로 분할하여 각기 4x4 RST를 적용할 때, L 값이 8이라면 (즉, 16개 중에 8개의 변환 계수만을 남긴다면) 상기 도 18과 같이 변환 계수들이 위치할 수 있다.
각 4x4 블록의 절반만이 변환 계수를 가질 수 있으며, X가 표시된 위치들에 대해서는 디폴트로 0 값이 할당될 수 있다.
따라서, 상기 도 17에서 제시한 스캔 순서에 따라 L개의 변환 계수를 각 4x4 블록에 대해 배치시키고, 각 4x4 블록의 남은 (16-L)개의 위치들에 대해서는 0으로 채워진다는 것을 가정하고 레지듀얼 코딩을 적용할 수 있다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 좌상측 4x8 블록에서 대각 스캔(diagonal scan)이 적용되고 4x4 RST 가 적용되었을 때 두 4x4 블록의 유효한 변환 계수들을 하나의 4x4 블록으로 합치는 경우를 나타낸다.
상기 도 19를 살펴보면, 2개의 4x4 블록에 배치시켰던 L개의 변환 계수들을 하나로 합칠 수 있다. 특히 L 값이 8인 경우 두 4x4 블록의 변환 계수들이 하나의 4x4 블록을 완전히 채우면서 합쳐지므로, 다른 하나의 4x4 블록에는 어떠한 변환 계수도 남아 있지 않게 된다.
따라서, 이렇게 비워진 4x4 블록에 대해서는 대부분의 레지듀얼 코딩이 불필요하므로, 대응되는 coded_sub_block_flag를 0으로 코딩할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예로, 2개의 4x4 블록의 변환 계수들을 어떻게 섞을지에 대해서도 다양한 방식이 적용될 수 있다. 임의의 순서를 따라 합칠 수도 있지만, 본 발명은 다음과 같은 방법들을 제공할 수 있다.
1) 2개의 4x4 블록의 변환 계수를 스캔 순서대로 번갈아 가면서 섞는다. 즉, 상기 도 18에서 상측 블록에 대한 변환 계수를 이라고 하고 하측 블록의 변환 계수를 이라고 할 때, 와 같이 하나씩 번갈아 가며 섞을 수 있다. 또는, 와 의 순서를 바꿀 수도 있다. 즉, 이 먼저 나오도록 설정할 수 있다.
2) 첫 번째 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 먼저 배치시키고 뒤이어 두 번째 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 배치시킬 수 있다. 즉, 과 같이 연결하여 배치할 수 있다. 또는, 와 같이 순서를 바꿀 수도 있다.
실시예 3: 4x4 RST에 대한 NSST 인덱스를 코딩하는 방법
상기 도 18에서와 같이 4x4 RST가 적용되면 각 4x4 블록에 대해 변환 계수 스캔 순서에 따라 L+1번째부터 16번째까지는 0 값이 채워질 수 있다.
따라서, 만약 두 4x4 블록 중 하나라도 L+1번째부터 16번째 위치 중에 0이 아닌 값이 발생한다면, 4x4 RST가 적용되지 않는 경우라고 알 수 있게 된다.
4x4 RST도 NSST와 같이 준비된 변환 세트 중에서 하나를 선택해서 적용하는 구조를 갖는다면, 어떤 변환을 적용할지에 대한 변환 인덱스(본 실시예에서는 NSST 인덱스라고 명명할 수 있음)를 시그널링할 수 있다.
만약, 어떤 디코더에서 NSST 인덱스를 비트스트림 파싱을 통해 알 수 있다고 하고 이러한 파싱을 레지듀얼 디코딩 이후에 수행한다고 하자.
만약, 레지듀얼 디코딩이 수행되어 L+1번째부터 16번째 사이에 0이 아닌 변환 계수가 하나라도 존재하는 것이 확인된다면, 4x4 RST는 적용되지 않으므로 NSST 인덱스를 파싱하지 않도록 설정할 수 있다.
따라서, 필요한 경우에 대해서만 NSST 인덱스를 선택적으로 파싱하게 되어 시그널링 비용을 줄일 수 있다.
상기 도 18에서와 같이 특정 영역 내에서 복수개의 4x4 블록에 대해 4x4 RST가 적용된다고 한다면(예를 들어, 모두 동일한 4x4 RST가 적용될 수도 있고 각기 다른 4x4 RST가 적용될 수도 있다), 하나의 NSST 인덱스를 통해 상기 모든 4x4 블록들에 적용되는 4x4 RST가 지정될 수 있다. 이 경우, 동일한 4x4 RST 가 지정될 수도 있고, 또는 모든 4x4 블록들 각각에 적용되는 4x4 RST가 지정될 수 있다.
하나의 NSST 인덱스에 의해 상기 모든 4x4 블록들에 대한 4x4 RST 및 적용 여부가 결정되므로, 상기 모든 4x4 블록들에 대해 L+1번째부터 16번째까지의 위치에서 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 레지듀얼 디코딩 과정 중에 확인할 수 있다. 확인 결과, 하나의 4x4 블록에서라도 허용되지 않는 위치에 (L+1번째부터 16번째까지의 위치) 0이 아닌 변환 계수가 존재하게 되면 NSST 인덱스를 코딩하지 않도록 구성할 수 있다.
NSST 인덱스는 루마 블록과 크로마 블록에 대해 각기 따로 시그널링할 수도 있고, 크로마 블록의 경우 Cb와 Cr에 대해 각기 별도의 NSST 인덱스를 시그널링할 수도 있으며, 하나의 NSST 인덱스를 공유할 수도 있다.
Cb와 Cr에 대해 하나의 NSST 인덱스를 공유하는 경우 동일한 NSST 인덱스가 지정하는 4x4 RST가 적용될 수 있다. 이 경우, Cb와 Cr에 대한 4x4 RST 자체가 동일할 수도 있고, NSST 인덱스는 같으나 개별적인 4x4 RST를 가질 수도 있다.
공유 NSST 인덱스에 대해 상술한 조건적 시그널링을 적용하려면 Cb와 Cr에 대한 모든 4x4 블록들에 대해 L+1번째부터 16번째까지 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 확인하여, 만약 0이 아닌 변환 계수가 존재하면 NSST 인덱스에 대한 시그널링하지 않도록 구성할 수 있다.
상기 도 19에서와 같이 2개의 4x4 블록에 대한 변환 계수들을 합치는 경우에 대해서도, 4x4 RST가 적용되었을 때 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 위치에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지를 확인한 후 NSST 인덱스에 대한 시그널링 여부를 결정할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 19(b)에서와 같이 L 값이 8이어서 4x4 RST 적용 시 하나의 4x4 블록에 대해서는 유효한 변환 계수들이 존재하지 않는 경우(X로 표시된 블록), 유효한 변환 계수들이 존재하지 않는 블록의 coded_sub_block_flag를 확인할 수 있다. 이때, coded_sub_block_flag 가 1이면 NSST 인덱스를 시그널링하지 않도록 설정할 수 있다.
실시예 4 : NSST 인덱스에 대한 코딩을 레지듀얼 코딩 이전에 수행하는 경우에 대한 최적화 방법
NSST 인덱스에 대한 코딩을 레지듀얼 코딩 이전에 수행하는 경우, 4x4 RST의 적용 여부가 미리 결정되므로 변환 계수가 0으로 할당되는 위치들에 대해서는 레지듀얼 코딩을 생략할 수 있게 된다.
여기서, 4x4 RST 적용 여부는 NSST 인덱스를 통해 알 수 있도록 구성할 수 있다. 예를 들어, NSST 인덱스가 0이면 4x4 RST 적용하지 않는다.
또는 별도의 신택스 요소(e.g. NSST flag)를 통해 시그널링할 수도 있다. 예를 들어, 별도의 신택스 요소가 NSST flag라고 하면 NSST flag를 먼저 파싱하여 4x4 RST 적용 여부를 파악한 후, 만약 NSST flag 값이 1이면 유효한 변환 계수가 존재할 수 없는 위치들에 대해서는 레지듀얼 코딩을 생략할 수 있다.
일실시예로, 레지듀얼 코딩 수행 시 TU 상에서의 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치를 가장 첫 번째로 코딩하게 된다. 만약, NSST 인덱스에 대한 코딩을 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치(last non-zero transform coefficient) 코딩 이후에 수행하고 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치가 4x4 RST의 적용을 가정했을 때, 0이 아닌 변환 계수(non-zero transform coefficient)가 발생할 수 없는 위치로 판명되었다면, NSST 인덱스를 코딩하지 않고 4x4 RST를 적용하지 않도록 구성할 수 있다.
예를 들어, 상기 도 18에서 X로 표시된 위치들의 경우 4x4 RST가 적용되었을 때 유효한 변환 계수들이 위치하지 않으므로 (e.g. 0 값 등이 채워질 수 있다), X로 표시된 영역에 마지막 0이 아닌 변환 계수가 위치하게 되면 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 만약 X로 표시된 영역에 마지막 0이 아닌 변환 계수가 위치하지 않는다면, NSST 인덱스에 대한 코딩을 수행할 수 있다.
일실시예로, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치에 대한 코딩 이후에 조건적으로 NSST 인덱스를 코딩하여 4x4 RST의 적용 여부를 확인하는 경우, 남은 레지듀얼 코딩 부분은 다음과 같은 두 가지 방식을 이용하여 처리될 수 있다.
1) 4x4 RST를 적용하지 않는 경우에 대해서는 일반적인 레지듀얼 코딩을 그대로 유지한다. 즉, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치부터 DC까지 어떤 위치도 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있다는 가정 하에서 코딩을 수행한다.
2) 4x4 RST를 적용하는 경우 특정 위치 또는 특정 4x4 블록에 대해서는 변환 계수가 존재하지 않으므로 (e.g. 상기 도 18의 X 위치, 디폴트로 0으로 채워질 수 있음), 대응되는 위치 또는 블록에 대해서는 레지듀얼 코딩을 하지 않을 수 있다.
예를 들어, 상기 도 18에서 X로 표시된 위치에 도달하는 경우는 sig_coeff_flag에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 여기서, sig_coeff_flag는 대응되는 위치에 0이 아닌 변환 계수가 존재하는지 여부에 대한 플래그를 의미한다.
상기 도 19에서와 같이 2개 블록의 변환 계수를 합치는 경우 0으로 할당된 4x4 블록에 대해서는 coded_sub_block_flag에 대한 코딩을 생략하고 대응되는 값을 0으로 유도할 수 있으며, 대응되는 4x4 블록에 대해서는 별도 코딩 없이 모두 0 값으로 유도할 수 있다.
마지막 0이 아닌 변환 계수 위치에 대한 코딩 이후에 NSST 인덱스를 코딩하는 경우, 마지막 0이 아닌 변환 계수의 x 위치(Px)와 y 위치(Py)가 각기 Tx, Ty보다 작을 때 NSST 인덱스 코딩을 생략하고 4x4 RST를 적용하지 않도록 구성할 수 있다.
예를 들어, Tx = 1, Ty = 1인 경우는 마지막 0이 아닌 변환 계수가 DC 위치에 존재하는 경우에 대해서는 NSST 인덱스 코딩을 생략한다는 것을 의미한다.
이와 같은 임계값과의 비교를 통해 NSST 인덱스 코딩 여부를 결정하는 방식은 루마와 크로마에 각기 달리 적용될 수 있다. 예를 들어, 루마와 크로마에 대해 각기 다른 Tx, Ty를 적용할 수도 있고, 루마에는 임계값을 적용하고 크로마에는 적용하지 않을 수도 있다. 또는 그 반대의 경우도 가능하다.
상술한 2가지 방법, 즉 첫째 마지막 0이 아닌 변환 계수가 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 영역에 위치하는 경우 NSST 인덱스 코딩 생략하는 방법, 둘째 마지막 0이 아닌 변환 계수에 대한 X 좌표와 Y 좌표가 각기 어떤 임계값보다 작을 때 NSST 인덱스 코딩을 생략하는 방법을 함께 적용할 수도 있다.
예를 들어, 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 좌표에 대한 임계값을 먼저 확인한 후, 마지막 0이 아닌 변환 계수가 유효한 변환 계수가 존재하지 않는 영역에 위치하는지 여부를 확인할 수 있다. 또는 순서를 바꿀 수도 있다.
본 실시예 4에서 제시하는 방법들은 8x8 RST에 대해서도 적용될 수 있다. 즉, 마지막 0이 아닌 변환 계수가 좌상측 8x8 영역 내에서 좌상측 4x4가 아닌 영역에 위치하게 된다면 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있고, 그렇지 않다면 NSST 인덱스 코딩을 수행할 수 있다.
또한, 마지막 0이 아닌 변환 계수 위치에 대한 X, Y 좌표 값이 모두 임계값 미만일 경우 NSST 인덱스에 대한 코딩을 생략할 수 있다. 또는, 2가지 방법을 함께 적용할 수도 있다.
실시예 5 : RST 적용 시 루마와 크로마에 대해 각기 다른 NSST 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩 방식 적용
상기 실시예 3와 상기 실시예 4에 기술된 방식들을 루마와 크로마에 각기 다르게 적용할 수 있다. 즉, 루마와 크로마에 대한 NSST 인덱스 코딩 및 레지듀얼 코딩 방식을 다르게 적용할 수 있다.
예를 들어, 루마는 상기 실시예 4의 방식을 적용하고, 크로마는 상기 실시예 3의 방식을 적용할 수 있다. 또는 루마는 상기 실시예 3 또는 상기 실시예 4에 제시된 조건적 NSST 인덱스 코딩을 적용하고, 크로마는 조건적 NSST 인덱스 코딩을 적용하지 않을 수 있다. 또는 그 반대도 가능하다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환(Reduced Secondary Transform, RST)에 기초하여 비디오 신호를 인코딩하는 흐름도를 나타낸다.
인코더는 현재 블록의 예측 모드, 블록 모양 및/또는 블록 크기 중 적어도 하나에 기초하여 순방향 2차 변환을 결정(또는 선택)할 수 있다(S2010). 이때, 상기 순방향 2차 변환의 후보는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 인코더는 RD 최적화(Rate Distortion optimization)를 통해 최적의 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다. 상기 최적의 순방향 2차 변환은 복수개의 변환 조합 중 하나에 대응될 수 있고, 상기 복수개의 변환 조합은 변환 인덱스에 의해 정의될 수 있다. 예를 들어, RD 최적화를 위해, 각 후보들에 대해 순방향 2차 변환, 양자화, 레지듀얼 코딩 등을 모두 수행한 결과를 비교할 수 있다. 이때, cost = rate + λ·distortion 또는 cost = distortion + λ·rate 등의 수식이 이용될 수 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 인코더는 상기 최적의 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 시그널링할 수 있다(S2020). 여기서, 상기 2차 변환 인덱스는 본 명세서에서 설명한 다른 실시예들이 적용될 수 있다.
예를 들어, 상기 2차 변환 인덱스는 상기 도 12의 변환 세트 구성을 적용할 수 있다. 하나의 변환 세트는 인트라 예측 모드에 따라 2개 또는 3개의 변환들로 구성되어 있으므로 2차 변환을 적용하지 않는 경우까지 포함하여 최대 4개의 변환들 중 하나를 선택하도록 구성될 수 있다. 4개의 변환들에 대해 각각 0, 1, 2, 3의 인덱스를 부여한다고 했을 때 상기 2차 변환 인덱스를 변환 계수 블록마다 시그널링하여 적용되는 변환을 지정할 수 있다. 이때, 0번 인덱스를 항등 행렬, 즉 2차 변환을 적용하지 않는 경우로 할당할 수 있다.
다른 일실시예로, 상기 2차 변환 인덱스의 시그널링은, 1) 레지듀얼 코딩 이전, 2) 레지듀얼 코딩 중간 (마지막 0이 아닌 변환 계수 위치 코딩 이후), 또는 3) 레지듀얼 코딩 이후 중 어느 하나의 단계에서 수행될 수 있다. 상기 실시예들을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
1) 레지듀얼 코딩 이전에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
상기 인코더는 상기 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다.
2) 레지듀얼 코딩 중간에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
상기 마지막 0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우에 상기 인코더는 상기 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다. 여기서, 상기 특정 영역은 축소된 2차 변환이 적용되는 경우 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타낸다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 인코더는 상기 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다.
3) 레지듀얼 코딩 이후에 2차 변환 인덱스를 시그널링하는 방법
인코더는 순방향 2차 변환을 결정할 수 있다.
상기 인코더는 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치를 코딩할 수 있다.
상기 마지막 0이 아닌 변환 계수가 특정 영역에 위치하지 않는 경우에 상기 인코더는 상기 마지막 0이 아닌 변환 계수의 위치 이외의 신택스 요소들에 대한 레지듀얼 코딩을 수행할 수 있다. 여기서, 상기 특정 영역은 축소된 2차 변환이 적용되는 경우 스캔 순서에 따라 변환 계수들을 배치하였을 때 0이 아닌 변환 계수가 존재할 수 있는 위치를 제외한 나머지 영역을 나타낸다. 다만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
상기 인코더는 상기 순방향 2차 변환에 대응되는 2차 변환 인덱스를 코딩할 수 있다.
한편, 상기 인코더는 현재 블록(레지듀얼 블록)에 대해 순방향 1차 변환을 수행할 수 있다(S2030). 여기서, 상기 순방향 1차 변환은 상기 S2010 단계 및/또는 S2020 단계가 유사하게 적용될 수 있다.
상기 인코더는 상기 최적의 순방향 2차 변환을 이용하여 상기 현재 블록에 대해 순방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S2040). 예를 들어, 상기 최적의 순방향 2차 변환은 축소된 2차 변환일 수 있다. 상기 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 의미한다.
일실시예로, 상기 축소된 2차 변환은 상기 현재 블록의 특정 영역에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 N/2xN/2 영역을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예측 모드, 블록 모양, 또는 블록 크기 중 적어도 하나에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 MxM 영역(M≤N)을 의미할 수 있다.
한편, 상기 인코더는, 상기 현재 블록에 대해 양자화를 수행함으로써, 변환 계수 블록을 생성할 수 있다(S2050).
상기 인코더는, 상기 변환 계수 블록에 대해 엔트로피 인코딩을 수행하여, 비트스트림을 생성할 수 있다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 축소된 2차 변환(Reduced Secondary Transform, RST)에 기초하여 비디오 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
디코더는 비트스트림으로부터 2차 변환 인덱스를 획득할 수 있다(S2110). 여기서, 상기 2차 변환 인덱스는 본 명세서에서 설명한 다른 실시예들이 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 2차 변환 인덱스는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다른 일실시예로, 상기 2차 변환 인덱스의 획득 단계는, 1) 레지듀얼 디코딩 이전, 2) 레지듀얼 디코딩 중간 (마지막 0이 아닌 변환 계수 위치 디코딩 이후), 또는 3) 레지듀얼 디코딩 이후 중 어느 하나의 단계에서 수행될 수 있다.
상기 디코더는 상기 2차 변환 인덱스에 대응되는 2차 변환을 유도할 수 있다(S2120). 이때, 상기 2차 변환의 후보는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
다만, 상기 S2110 및 S2120 단계는 일실시예이며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 상기 디코더는 상기 2차 변환 인덱스를 획득하지 않고, 현재 블록의 예측 모드, 블록 모양 및/또는 블록 크기 중 적어도 하나에 기초하여 2차 변환을 유도할 수 있다.
한편, 상기 디코더는 상기 비트스트림을 엔트로피 디코딩하여 변환 계수 블록을 획득하고, 상기 변환 계수 블록에 대해 역양자화를 수행할 수 있다(S2130).
상기 디코더는 상기 역양자화된 변환 계수 블록에 대해 역방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S2140). 예를 들어, 상기 역방향 2차 변환은 축소된 2차 변환일 수 있다. 상기 축소된 2차 변환은 N개의 레지듀얼 데이터(Nx1 레지듀얼 벡터)가 입력되어 L개(L<N)의 변환 계수 데이터(Lx1 변환 계수 벡터)가 출력되는 변환을 의미한다.
일실시예로, 상기 축소된 2차 변환은 현재 블록의 특정 영역에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 N/2xN/2 영역을 의미할 수 있다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 예측 모드, 블록 모양, 또는 블록 크기 중 적어도 하나에 따라 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 상기 현재 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 MxM 영역(M≤N) 또는 MxL(M≤N, L≤N)을 의미할 수 있다.
그리고, 상기 디코더는 상기 역방향 2차 변환된 결과에 대해 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다(S2150).
상기 디코더는 S2150 단계를 통해 레지듀얼 블록을 생성하고, 상기 레지듀얼 블록과 예측 블록이 더해져서 복원 블록이 생성된다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
상기 도 22를 살펴보면, 본 발명이 적용되는 컨텐츠 스트리밍 시스템은 크게 인코딩 서버, 스트리밍 서버, 웹 서버, 미디어 저장소, 사용자 장치 및 멀티미디어 입력 장치를 포함할 수 있다.
상기 인코딩 서버는 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들로부터 입력된 컨텐츠를 디지털 데이터로 압축하여 비트스트림을 생성하고 이를 상기 스트리밍 서버로 전송하는 역할을 한다. 다른 예로, 스마트폰, 카메라, 캠코더 등과 같은 멀티미디어 입력 장치들이 비트스트림을 직접 생성하는 경우, 상기 인코딩 서버는 생략될 수 있다.
상기 비트스트림은 본 발명이 적용되는 인코딩 방법 또는 비트스트림 생성 방법에 의해 생성될 수 있고, 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 전송 또는 수신하는 과정에서 일시적으로 상기 비트스트림을 저장할 수 있다.
상기 스트리밍 서버는 웹 서버를 통한 사용자 요청에 기초하여 멀티미디어 데이터를 사용자 장치에 전송하고, 상기 웹 서버는 사용자에게 어떠한 서비스가 있는지를 알려주는 매개체 역할을 한다. 사용자가 상기 웹 서버에 원하는 서비스를 요청하면, 상기 웹 서버는 이를 스트리밍 서버에 전달하고, 상기 스트리밍 서버는 사용자에게 멀티미디어 데이터를 전송한다. 이때, 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템은 별도의 제어 서버를 포함할 수 있고, 이 경우 상기 제어 서버는 상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 장치 간 명령/응답을 제어하는 역할을 한다.
상기 스트리밍 서버는 미디어 저장소 및/또는 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신할 수 있다. 예를 들어, 상기 인코딩 서버로부터 컨텐츠를 수신하게 되는 경우, 상기 컨텐츠를 실시간으로 수신할 수 있다. 이 경우, 원활한 스트리밍 서비스를 제공하기 위하여 상기 스트리밍 서버는 상기 비트스트림을 일정 시간동안 저장할 수 있다.
상기 사용자 장치의 예로는, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 네비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook), 웨어러블 디바이스(wearable device, 예를 들어, 워치형 단말기 (smartwatch), 글래스형 단말기 (smart glass), HMD(head mounted display)), 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터, 디지털 사이니지 등이 있을 수 있다.
상기 컨텐츠 스트리밍 시스템 내 각 서버들은 분산 서버로 운영될 수 있으며, 이 경우 각 서버에서 수신하는 데이터는 분산 처리될 수 있다.
상기 기술된 것과 같이, 본 발명에서 설명한 실시예들은 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다. 예를 들어, 각 도면에서 도시한 기능 유닛들은 컴퓨터, 프로세서, 마이크로 프로세서, 컨트롤러 또는 칩 상에서 구현되어 수행될 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 디코더 및 인코더는 멀티미디어 방송 송수신 장치, 모바일 통신 단말, 홈 시네마 비디오 장치, 디지털 시네마 비디오 장치, 감시용 카메라, 비디오 대화 장치, 비디오 통신과 같은 실시간 통신 장치, 모바일 스트리밍 장치, 저장 매체, 캠코더, 주문형 비디오(VoD) 서비스 제공 장치, OTT 비디오(Over the top video) 장치, 인터넷 스트리밍 서비스 제공 장치, 3차원(3D) 비디오 장치, 화상 전화 비디오 장치, 및 의료용 비디오 장치 등에 포함될 수 있으며, 비디오 신호 또는 데이터 신호를 처리하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, OTT 비디오(Over the top video) 장치로는 게임 콘솔, 블루레이 플레이어, 인터넷 접속 TV, 홈시어터 시스템, 스마트폰, 태블릿 PC, DVR(Digital Video Recoder) 등을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명이 적용되는 처리 방법은 컴퓨터로 실행되는 프로그램의 형태로 생산될 수 있으며, 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 본 발명에 따른 데이터 구조를 가지는 멀티미디어 데이터도 또한 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장될 수 있다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 컴퓨터로 읽을 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 저장 장치 및 분산 저장 장치를 포함한다. 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는, 예를 들어, 블루레이 디스크(BD), 범용 직렬 버스(USB), ROM, PROM, EPROM, EEPROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크 및 광학적 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체는 반송파(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현된 미디어를 포함한다. 또한, 인코딩 방법으로 생성된 비트스트림이 컴퓨터가 판독할 수 있는 기록 매체에 저장되거나 유무선 통신 네트워크를 통해 전송될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예는 프로그램 코드에 의한 컴퓨터 프로그램 제품으로 구현될 수 있고, 상기 프로그램 코드는 본 발명의 실시예에 의해 컴퓨터에서 수행될 수 있다. 상기 프로그램 코드는 컴퓨터에 의해 판독가능한 캐리어 상에 저장될 수 있다.

Claims (4)

  1. 디코딩 장치에 의해 수행되는 영상 디코딩 방법에 있어서, 상기 방법은:
    특정 변환 계수 위치들에 있는 0인 변환 계수들에 기반하여, 비트스트림으로부터 2차 변환 인덱스를 획득하는 단계;
    상기 2차 변환 인덱스에 대응하는 역 2차 변환 행렬을 도출하되, 상기 역 2차 변환 행렬은 입력된 L(L < N)개의 계수들(L x 1 벡터)을 기반으로 N개의 계수들(N x 1 벡터)을 출력하는 역 2차 변환에 사용되는 단계;
    상기 비트스트림으로부터 현재 블록에 대한 양자화된 변환 계수들을 도출하는 단계;
    상기 양자화된 변환 계수들에 대해 역양자화를 수행하여 0이 아닌 변환 계수들을 획득하는 단계;
    상기 역 2차 변환 행렬에 기반하여 상기 0이 아닌 변환 계수들에 대해 상기 역 2차 변환을 수행하는 단계;
    상기 역 2차 변환이 적용된 블록에 대해 역 1차 변환을 수행하는 단계; 및
    상기 역 1차 변환이 적용된 블록을 기반으로 현재 블록을 재구성하는 단계를 포함하고,
    상기 특정 변환 계수 위치들은 4Х4 블록의 변환 계수들 중 L+1번째 위치부터 16번째 위치까지 대각 스캔 순서로 배열되고, 상기 N은 16이고, 상기 L은 8인, 방법.
  2. 인코딩 장치에 의해 수행되는 영상 인코딩 방법에 있어서, 상기 방법은:
    변환 블록에 대해 1차 변환을 수행하는 단계;
    상기 변환 블록에 적용될 2차 변환 행렬을 도출하되, 상기 2차 변환 행렬은 입력된 N개의 계수들(N x 1 벡터)을 기반으로 L(L < N)개의 계수들(L x 1 벡터)을 출력하는 2차 변환에 사용되는 단계;
    상기 2차 변환 행렬에 기반하여 상기 변환 블록에 대해 상기 2차 변환을 수행하는 단계;
    상기 2차 변환에 기반여 변환 계수들을 획득하는 단계;
    상기 변환 계수들을 양자화하여 양자화된 변환 계수들을 도출하고, 상기 양자화된 변환 계수들과 관련된 정보를 인코딩하는 단계; 및
    상기 2차 변환 행렬에 대응하는 2차 변환 인덱스를 생성하는 단계를 포함하고,
    0인 변환 계수들을 특정 변환 계수 위치들에 위치하고,
    상기 특정 변환 계수 위치들은 4Х4 블록의 변환 계수들 중 L+1번째 위치부터 16번째 위치까지 대각 스캔 순서로 배열되고, 상기 N은 16이고, 상기 L은 8인, 방법.
  3. 제2항의 상기 인코딩 방법에 의해 생성된 상기 비트스트림을 저장하는 컴퓨터 판독 가능한 디지털 저장 매체.
  4. 영상에 대한 데이터를 전송하는 방법에 있어서, 상기 방법은:
    상기 영상에 대한 비트스트림을 획득하되, 상기 비트스트림은 변환 블록에 대해 1차 변환을 수행하고, 상기 변환 블록에 적용될 2차 변환 행렬을 도출하되, 상기 2차 변환 행렬은 입력된 N개의 계수들(N x 1 벡터)을 기반으로 L(L < N)개의 계수들(L x 1 벡터)을 출력하는 2차 변환에 사용되고, 상기 2차 변환 행렬에 기반하여 상기 변환 블록에 대해 상기 2차 변환을 수행하고, 상기 2차 변환에 기반여 변환 계수들을 획득하고, 상기 변환 계수들을 양자화하여 양자화된 변환 계수들을 도출하고, 상기 양자화된 변환 계수들과 관련된 정보를 인코딩하고 및 상기 2차 변환 행렬에 대응하는 2차 변환 인덱스를 생성하도록 설정되는 것에 기반하여 생성되는 단계; 및
    상기 비트스트림을 포함하는 상기 데이터를 전송하는 단계를 포함하고,
    0인 변환 계수들을 특정 변환 계수 위치들에 위치하고,
    상기 특정 변환 계수 위치들은 4Х4 블록의 변환 계수들 중 L+1번째 위치부터 16번째 위치까지 대각 스캔 순서로 배열되고, 상기 N은 16이고, 상기 L은 8인, 방법.
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