KR20240040133A - 분할된 블록에 2차 변환을 적용하여 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 - Google Patents

분할된 블록에 2차 변환을 적용하여 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 비디오 신호를 복원하는 방법에 있어서, 현재 블록에 대해 엔트로피 디코딩 및 역양자화를 수행하여 변환 계수 블록을 획득하는 단계; 상기 변환 계수 블록 내 특정 영역에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도하는 단계, 여기서 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 좌상측 블록을 포함하는 영역을 나타냄; 상기 2차 변환을 이용하여, 상기 특정 영역 내 서브 블록들 각각에 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

분할된 블록에 2차 변환을 적용하여 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR PROCESSING VIDEO SIGNAL BY APPLYING SECONDARY TRANSFORM TO PARTITIONED BLOCK}
본 발명은 비디오 신호를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 변환 계수 블록의 특정 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 분할된 블록마다 개별적인 2차 변환(secondary transform)을 적용하는 방법 및 분할된 블록들에 대해 2차 변환을 할당하거나 공유하는 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 변환 계수 블록의 특정 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 분할된 블록마다 개별적인 2차 변환(secondary transform)을 적용하는 방법, 분할된 블록들에 대해 2차 변환을 할당하거나 공유하는 방법 및 구조를 제안하고자 한다.
본 발명은, 새로운 변환 디자인을 통해 복잡도를 감소시키고 코딩 효율을 향상시키는 방법을 제공한다.
본 발명은, 변환 계수 블록의 특정 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 분할된 블록마다 개별적으로 2차 변환을 적용하거나 일부 분할된 블록들 간에 2차 변환을 공유하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 다양한 크기와 모양을 가진 블록들 간에 동일한 위치에 존재하는 4x4 블록에 대해서는 2차 변환을 공유하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 분할된 블록 각각에 대해 0이 아닌 변환 계수의 개수와 임계값 비교를 통해 조건적으로 2차 변환을 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 4x4 분할된 블록 모두에 대해 개별적으로 2차 변환을 적용하는 방법을 제공한다.
본 발명은, 2차 변환이 적용되는 영역을 임의의 크기 또는 형태로 분할하였을 때 분할된 영역들에 대해 2차 변환을 구성하는 방법을 제공한다.
본 발명은 정지 영상 또는 동영상을 부호화할 때 2차 변환이 적용되는 영역을 보다 작은 영역들로 분할한 후 2차 변환들을 적용함으로써 2차 변환 수행에 필요한 복잡도를 줄일 수 있다.
또한, 분할된 블록들 간에 2차 변환을 공유하거나 분할된 블록마다 보다 적합한 2차 변환을 선택할 수 있도록 함으로써, 코딩 성능과 복잡도의 트레이드 오프(trade-off)를 조절할 수 있다.
이와 같이, 새로운 변환 디자인을 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 보여 주는 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, 2차 변환을 적용할 8x8 좌상측 분할 영역을 나타낸다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 4x4 2차 변환이 적용되는 최대 8x8 좌상측 영역에 대한 파티션들을 나타낸다.
도 19는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 2차 변환이 적용되는 영역을 M개의 영역들로 분할하고 각 위치에 대해 인덱스를 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 20은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 2차 변환이 적용되는 영역을 분할하였을 때 분할된 영역에 변환을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 분할된 블록에 2차 변환을 적용하여 비디오 신호를 인코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 분할된 블록에 2차 변환을 적용하여 비디오 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
도 23 내지 도 25는 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 23 및 도 25는 2차 변환이 적용되는 영역을 M개의 영역들로 분할하고 각 위치에 대해 인덱스를 할당하는 다른 예들이고, 도 24는 그룹핑 기반으로 영역을 구분하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 26은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 스캔 순서에 기초하여 2차 변환이 적용되는 영역을 M개의 영역들로 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 27은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 컨텐츠 스트리밍 시스템 구조도를 나타낸다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본 발명은, 비디오 신호를 복원하는 방법에 있어서, 현재 블록에 대해 엔트로피 디코딩 및 역양자화를 수행하여 변환 계수 블록을 획득하는 단계; 상기 변환 계수 블록 내 특정 영역에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도하는 단계, 여기서 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 좌상측 블록을 포함하는 영역을 나타냄; 상기 2차 변환을 이용하여, 상기 특정 영역 내 서브 블록들 각각에 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.
본 발명에서, 상기 특정 영역은 4x4 서브 블록들로 분할되고, 상기 역방향 2차 변환은 상기 4x4 서브 블록들 각각에 대해 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 서브 블록들의 위치 또는 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 4x4 서브 블록들은 동일한 4x4 2차 변환이 적용되거나, 또는 서로 다른 4x4 2차 변환이 적용되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 크기에 기초하여 4x4 서브 블록들로 분할되는지 여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 방법은, 4x4 서브 블록 내에 0이 아닌 변환 계수의 개수가 특정 임계값 이상인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하되, 상기 확인 결과에 따라 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되는지 여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서, 상기 4x4 서브 블록 내에 0이 아닌 변환 계수의 개수가 상기 특정 임계값 이상이면, 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되고, 그렇지 않은 경우 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되지 않는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 비디오 신호를 복원하는 장치에 있어서, 현재 블록에 대해 엔트로피 디코딩을 수행하는 엔트로피 디코딩부; 상기 엔트로피 디코딩이 수행된 현재 블록에 대해 역양자화를 수행하여 변환 계수 블록을 획득하는 역양자화부; 상기 변환 계수 블록 내 특정 영역에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도하고, 상기 2차 변환을 이용하여 상기 특정 영역 내 서브 블록들 각각에 대해 역방향 2차 변환을 수행하고, 상기 역방향 2차 변환이 수행된 블록에 대해 역방향 1차 변환을 수행하는 변환부; 및 상기 역방향 1차 변환이 수행된 블록을 이용하여 상기 현재 블록을 복원하는 복원부를 포함하되, 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 좌상측 블록을 포함하는 영역을 나타내는 것을 특징으로 하는 장치를 제공한다.
발명의 실시를 위한 형태
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 비대칭 트리(asymmetric) 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 변환 계수 블록의 특정 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 분할된 블록마다 개별적인 2차 변환(secondary transform)을 적용하는 방법, 분할된 블록들에 대해 2차 변환을 할당하거나 공유하는 방법 및 구조를 제안한다.
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 변환 계수 블록의 특정 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 분할된 블록마다 개별적인 2차 변환(secondary transform)을 적용하는 방법, 분할된 블록들에 대해 2차 변환을 할당하거나 공유하는 방법 및 구조를 제안한다.
상기 역변환부(230)는 변환 계수 블록 내 특정 영역에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도하고, 상기 2차 변환을 이용하여 서브 블록들 각각에 대해 역방향 2차 변환을 수행하고, 상기 역방향 2차 변환이 수행된 블록에 대해 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다. 여기서 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 좌상측 블록을 포함하는 영역을 나타낸다.
일실시예로, 상기 특정 영역은 4x4 서브 블록들로 분할되고, 상기 역방향 2차 변환은 상기 4x4 서브 블록들 각각에 대해 수행되는 것을 특징으로 한다.
일실시예로, 상기 서브 블록들의 위치 또는 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 4x4 서브 블록들은 동일한 4x4 2차 변환이 적용되거나, 또는 서로 다른 4x4 2차 변환이 적용되는 것을 특징으로 한다.
일실시예로, 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 크기에 기초하여 4x4 서브 블록들로 분할되는지 여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.
일실시예로, 상기 역변환부(230)는 4x4 서브 블록 내에 0이 아닌 변환 계수의 개수가 특정 임계값 이상인지 여부를 확인하는 단계를 더 포함하되, 상기 확인 결과에 따라 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되는지 여부가 결정되는 것을 특징으로 한다.
일실시예로, 상기 4x4 서브 블록 내에 0이 아닌 변환 계수의 개수가 상기 특정 임계값 이상이면, 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되고, 그렇지 않은 경우 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되지 않는 것을 특징으로 한다.
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 transfom 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 같아 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, 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 각각 4x4 NSST가 적용된다.
다른 실시예로, 4xN/Nx4(N >= 16)인 경우에도 4x4 NSST가 적용될 수 있다.
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 각각 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 적용하고난 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 레지 듀얼 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).
상기 실시예는 각각 이용될 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 위 실시예 및 본 명세서의 다른 실시예와 결합하여 이용될 수 있다.
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).
도 12는 본 발명이 적용되는 실시예로서, NSST에서 인트라 예측 모드마다 변환 세트(transform set)를 할당하는 것을 보여 주는 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 각각 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.
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 각각 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 NSST 의 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 각각 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 2차 변환이 적용될 수 있는 특정 영역을 보다 작은 크기의 블록들로 분할한 후 각 블록에 대해 대응되는 2차 변환을 적용하는 방법을 제안한다. 예를 들어, 상기 특정 영역은 최대 8x8 크기의 좌상측 영역일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 상기 2차 변환은 분할된 블록마다 같거나 다를 수 있다.
본 발명은 축소된 변환(reduced transform)을 적용하므로 복잡도 감소를 기대할 수 있고, 분할된 블록들 간 변환들을 공유함으로써 이용되는 변환의 개수도 감소시킬 수 있다. 나아가, 블록을 분할하는 방법과 할당되는 변환 종류들도 임의로 구성할 수 있도록 함으로써, 코딩 성능과 복잡도의 트레이드 오프(trade-off)를 조절할 수 있다.
도 17은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 2차 변환을 적용할 8x8 좌상측 분할 영역을 나타낸다.
실시예 1 : 변환 계수 블록의 특정 영역을 4x4 블록들로 분할한 후 분할된 블록마다 개별적인 2차 변환을 적용
8x8 이상의 변환 블록에 대해서는 8x8 좌상측 영역에 대해 8x8 NSST 또는 8x8 RST를 적용하고 8x8 미만의 변환 블록에 대해서는 4x4 블록들로 분할한 후 각각 4x4 NSST 또는 다른 2차 변환(e.g. 4x4 LGT, etc)을 적용할 수 있다.
따라서, 8x8 블록에 대한 2차 변환들과 4x4 블록에 대한 2차 변환들이 별도로 필요하게 된다. 예를 들어, 상기 도 12의 변환 세트를 이용하는 경우 총 103개의 8x8 2차 변환들 및 총 103개의 4x4 2차 변환들이 필요하다.
비분리(non-separable) 2차 변환을 적용한다면 8x8 블록의 2차 변환의 복잡도가 4x4 블록의 2차 변환보다 매우 커질 수 있다. 예를 들어, 정방 행렬 형태의 변환이라면 8x8 2차 변환은 64x64 행렬이고 4x4 2차 변환은 16x16 행렬이므로 16배의 계산량과 메모리 요구량 차이가 생길 수 있다.
따라서, 8x8 2차 변환들을 4x4 2차 변환들로 대체할 수 있다면 복잡도를 감소시킬 수 있다. 8x8 2차 변환이 적용되었던 좌상측 8x8 블록은 도 17과 같이 4개의 4x4 블록들로 분할될 수 있다.
이 경우, 상기 도 17의 A, B, C, D 영역에 대해 각각 다른 4x4 2차 변환을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 12의 변환 세트가 이용되고, 모든 8x8 2차 변환마다 A, B, C, D에 대한 4x4 2차 변환을 할당한다면 (즉, 각각 해당 영역에 적용되는 변환을 다르게 한다면), 좌상측 8x8 영역에 적용되는 4x4 2차 변환들의 총 수는 103 x 4 = 412개가 된다.
만약 상기 도 17의 블록들 중 일부 블록들 간에는 2차 변환을 공유하도록 구성한다면, 필요한 총 변환 개수를 감소시킬 수 있다.
영역 X에 적용되는 변환을 Gx라고 할 때 상기 도 17에 대해서는 GA, GB, GC, GD로 해당 변환들을 표시할 수 있다. 변환을 공유하는 예들은 다음과 같다.
실시예 1-1) GA = GB = GC = GD
본 발명은, 좌상측 8x8 영역을 구성하는 모든 4x4 블록들에 대해 동일한 4x4 2차 변환을 적용할 수 있다.
실시예 1-2) GA, GB = GC = GD
본 발명은, 좌상측 4x4 블록에 대해서는 별도의 4x4 2차 변환을 할당하고, 그 밖의 나머지 4x4 블록들에 대해서는 다른 4x4 2차 변환으로 동일하게 적용할 수 있다. 구체적 예로, 4x4 RST가 적용되는 경우 좌상단 4x4 영역에만 4x4 RST가 적용되고 나머지 영역에는 RST가 적용되지 않거나(i.e. 항등 변환 적용) 0 값으로 할당(i.e. 영행렬을 적용)될 수 있다. 이는 다른 실시예들에도 적용가능하다.
실시예 1-3) GA = GB = GC, GD
본 발명은, 좌상측 8x8 내부의 우하단 4x4 블록에 대해서만 별도의 4x4 2차 변환을 적용하고 나머지 4x4 블록들에 대해서는 다른 4x4 2차 변환으로 동일하게 적용할 수 있다.
실시예 1-4) GA, GB = GC, GD
본 발명은, 좌상측 4x4 블록과 좌상측 8x8 내부의 우하단 4x4 블록에 대해서는 개별적인 4x4 2차 변환을 적용하고, 나머지 두 4x4 블록(B, C)에 대해서는 별도의 4x4 2차 변환으로 동일하게 적용할 수 있다.
상기 도 17의 4개 블록에 대해 최소 1개의 변환에서부터 최대 4개의 변환을 적용할 수 있으므로, 변환 할당시 더 많은 실시예들이 적용될 수 있다.
예를 들어, 모든 경우에 대해서 실시예 1-2와 같이 동일한 변환을 적용할 수도 있고, 또는 인트라 예측 모드에 따라 서로 다른 변환을 적용할 수도 있다. 구체적 예로, 상기 도 12의 변환 세트에서 16번 변환 세트에 대해서는 상기 실시예 1-1)번을 적용하고, 30번 변환 세트에 대해서 는 상기 실시예 1-3)번을 적용할 수 있다.
변환 개수를 줄이기 위해 일부 그룹들은 동일한 GA, GB, GC, GD를 사용하도록 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예 1-2)번이 적용될 때, 인접한 두 예측 모드 그룹끼리 동일한 변환 세트를 사용한다면, 총 2 x 2 x 2 + 17 x 3 x 2 = 110개의 4x4 2차 변환이 필요하게 된다. 예를 들어, 0, 1, (2, 3), (4, 5), (6, 7), (8, 9), ... , (32, 33), 34과 같이 인접한 예측 모드들을 그룹핑하여 동일한 변환 세트를 적용할 수 있다. 단, 0, 1, 34 예측 모드에 대해서는 그룹핑하지 않을 수 있다.
도 18은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 4x4 2차 변환이 적용되는 최대 8x8 좌상측 영역에 대한 파티션들을 나타낸다.
실시예 2: 다양한 크기와 모양을 가진 블록들 간에 4x4 2차 변환 공유
2차 변환이 적용되는 영역을 변환 블록의 최대 8x8 크기의 좌상측 영역으로 제한하고 4x4 블록 단위로 2차 변환을 적용된다고 했을 때, 최대 8x8 크기의 좌상측 영역에 대한 파티션은 도 18의 (a), (b), (c), (d)와 같이 표현될 수 있다(4x4, 8x4, 4x8, 8x8).
상기 도 18을 살펴보면, 8x8 영역을 A, B, C, D의 네 4x4 영역들로 분할하면, 8x8 보다 작은 영역들에 대해서도 8x8 크기의 영역에서 동일 위치를 차지하는 4x4 블록들에 대한 라벨링(labeling)을 그대로 적용하여 A, B, C로 표시할 수 있다.
본 발명의 일실시예로, 블록의 크기와 모양에 관계 없이 동일한 위치에 있는 4x4 블록에 대해서는 동일한 2차 변환을 적용할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 18에서 A 위치의 블록에 대해서는 공통적으로 GA를 적용하고, B는 GB, C는 GC, D는 GD를 적용할 수 있다. 이러한 구성을 적용하게 되면, 8x8 미만 크기의 변환 계수 블록에 대한 변환 세트들과, 8x8 이상 크기의 변환 계수 블록에 대한 변환 세트들을, 별도로 설정하지 않고 하나로 통일할 수 있다.
만약 A, B, C, D 영역에 대해 각각 다른 4x4 2차 변환을 적용하고 상기 도 12의 변환 세트 구성을 적용한다면, 모든 크기의 변환 계수 블록들에 대해 필요한 4x4 2차 변환의 개수는 103 x 4 = 412개가 된다.
그러나, 실시예 1과 같이 일부 블록들끼리 변환을 공유한다면 총 변환 개수는 더욱 줄어들 수 있다. 예를 들어, 상기 실시예 1-2)번의 경우 총 4x4 2차 변환 수는 103 x 2 = 206개가 되어 필요한 변환 개수가 절반으로 줄어들게 된다.
실시예 3 : 4x4 분할된 블록 각각에 대해 조건부 2차 변환 적용
한 변환 블록에 대해 최대 8x8 크기의 좌상측 영역이 정해지고 실시예 1에서의 구성을 적용하게 되면, 모든 4x4 분할된 블록에 대해 각각 4x4 2차 변환을 적용할 수 있다. 상기 실시예 1에서와 같이 4x4 블록들 간에는 동일한 4x4 2차 변환이 적용되거나, 또는 서로 다른 4x4 2차 변환이 적용될 수 있다.
본 발명의 일실시예는, NSST 인덱스 (또는 변환 인덱스라 명명할 수 있다)에 의해 적용할 변환을 결정할 수 있다.
NSST 인덱스가 0이 아니라면 상기 도 17에서의 4개의 4x4 블록에 대해서는 모두 대응되는 4x4 2차 변환이 적용된다. 반면, NSST 인덱스가 0이면 모든 4x4 블록들에 대해 어떠한 변환도 적용하지 않는다.
여기서, 각 4x4 블록마다 특정 조건을 만족시키는 경우에만 대응되는 4x4 2차 변환을 적용하도록 구성할 수도 있다. 예를 들어, 각 4x4 블록 내부에 0의 아닌 계수의 개수가 특정 임계값 이상일 경우 대응되는 4x4 2차 변환을 적용하도록 구성할 수 있다.
상기와 같이, 조건의 만족 여부에 따라 변환 적용 여부를 결정한다면, 상기 도 17에서의 네 영역 (또는 상기 도 18에서는 (a)는 1개, (b), (c)는 2개, (d)는 4개 영역)에 대해 조건 만족 여부에 따라 어떤 영역에 대해서는 해당 변환이 적용되고 다른 영역에 대해서는 그렇지 않을 수 있다.
만약 임계값을 2이고, 각 4x4 블록에 대해 0이 아닌 변환 계수의 개수가 1 이하라면 4x4 2차 변환은 적용되지 않는다.
임계값에 따른 조건부 변환이 이용가능하려면, 인코더에서 2차 변환이 적용되고 난 후 0이 아닌 변환 계수의 개수가 임계값 미만이 되는 경우를 배제하여야 한다.
실시예 4 : 적용될 수 있는 4x4 2차 변환 종류의 다양화
앞선 실시예들(실시예1, 2, 3)에서는 최대 8x8 크기의 좌상측 영역을 4x4 블록들로 나누고 각 4x4 블록마다 대응되는 2차 변환을 적용하는 예시들을 다루고 있다. 여기서, 어떤 종류의 2차 변환을 적용할지에 대해서는 어떠한 가정도 하지 않고 있다. 기본적으로는 어떠한 종류의 2차 변환도 허용될 수 있으며, 분리 불가능한(non-separable) 형태를 가질 수도 있고 분리 가능한 형태를 가질 수도 있다. 또한, 알려진 많은 종류의 변환들(e.g. SOT, RST, LGT, NSST)도 적용될 수 있다.
이용 가능한 2차 변환의 종류에 대해 제약이 없다면, 다양한 경우에서 각각 다른 변환이 적용될 수 있다. 이하, 가능한 실시예들 중 일부를 설명하도록 한다.
실시예 4-1) 본 발명은, 8x8 크기 이상의 변환 블록에 대해서는 P라는 종류의 변환을 적용하고, 8x8 크기 미만에 대해서는 Q라는 종류의 변환을 적용할 수 있다.
실시예 4-2) 본 발명은, 상기 도 17의 영역 A에 대해 적용되는 변환과 나머지 영역 B, C, D에 적용되는 변환의 종류를 다르게 설정할 수 있다. 즉, 영역별로 다르게 변환을 설정할 수 있다. 예를 들어, 좌상측 4x4 영역(A)에 0이 아닌 변환 계수들이 보다 많이 밀집해 있기 때문에 보다 복잡하고 정교한 변환을 적용하는 것이 성능 면에서 유리할 수 있다.
실시예 4-3) 본 발명은, 예측 모드 그룹마다 다른 변환을 적용할 수 있다. 예를 들어, Planar 모드와 DC 모드에 대해서는 P라는 종류의 변환을 적용하고, 나머지 방향성 모드에 대해서는 Q라는 종류의 변환을 적용할 수 있다.
실시예 4-4) 본 발명은, RST와 같이 변환 계수의 일부만을 남기는 구성을 LGT나 NSST와 같은 변환에도 적용할 수 있다. 즉, LGT나 NSST를 적용하여 생성된 N개의 변환 계수들 중 일부인 L개만 (L < N) 남기도록 구성할 수 있다. 이러한 구성을 LGT에 적용했을 때는 Reduced LGT(RLGT)라고 하고 NSST에 적용했을 때는 Reduced NSST(RNSST)라고 명명한다면, 상기 도 17의 A 영역에 대해서는 일반 SOT or 일반 LGT or 일반 NSST를 적용하고 B, C, D 영역에 대해서는 RST or RLGT or RNSST를 적용하도록 구성할 수 있다.
상기 실시예 4-2)에서 언급한 것처럼, 좌상측 4x4 영역(A)에 0이 아닌 변환 계수들이 보다 많이 밀집해 있기 때문에 보다 많은 수의 변환 계수들(2차 변환을 적용한 후 생성된 변환 계수들)을 남기도록 하여, 역변환 후에 복원되는 신호에 대한 에러를 최소화할 수 있다.
도 19 및 도 20은 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 19는 2차 변환이 적용되는 영역을 M개의 영역들로 분할하고 각 위치에 대해 인덱스를 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 20은 2차 변환이 적용되는 영역을 분할하였을 때 분할된 영역에 변환을 할당하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
실시예 5 : 2차 변환 적용 영역을 임의의 형태로 분할했을 때의 변환 구성
전체 N개의 위치로 구성된 2차 변환 적용 영역을 M개의 영역들로 (P0, P1, .... , PM-1) 파티션하고 각 Pi는 (i = 0, 1, ... , M-1) N개 위치에 대한 인덱스 집합이라고 하면, 각 Pi들에 대응하는 2차 변환을 할당할 수 있고 상기 2차 변환을 로 표기할 수 있다. 예를 들어, 도 19와 같이 8x8 영역을 구성하는 각 위치를 래스터 스캔(raster-scan) 순서로 0부터 63까지 인덱스를 할당하면, 각 Pi는 전체 인덱스 집합 {0, 1, 2, ... , 62, 63}의 부분 집합이 되며 Pi∩Pj=Φ (i,j=0, 1, ... , M-1, i≠j)를 만족한다.
또한, Pi의 크기, 즉 내부 원소의 개수를 로 나타낸다면 을 만족하게 된다.
상기 notation을 활용한 실시예들은 다음과 같다.
실시예 5-1)
도 20(a)에서 P0와 P1을 각각 0과 1로 표시하였다. 두 영역에 대해서 각각 32개의 입력 데이터를 갖는 2차 변환을 적용할 수 있다. 이때, RST, RLGT, RNSST가 아닌 경우에는 출력 변환 계수의 수도 32개가 된다. 여기서, 입력 데이터는 1차 변환을 적용한 변환 계수 블록의 좌상측 8x8 영역에 대한 서브셋(subset)일 수 있다.
실시예 5-2)
도 20(b)에서 P0, P1, P2를 각각 0, 1, 2로 표시하였다. P0에 대해서 32개의 입력 데이터를 갖는 2차 변환을 적용하고, P1과 P2에 대해서는 16개의 입력 데이터를 갖는 2차 변환을 적용할 수 있다. 여기서 입력 데이터는 1차 변환을 적용한 변환 계수 블록의 좌상측 8x8 영역에 대한 서브셋일 수 있다.
다른 실시예로, 모든 가능한 실시예들에 대해서 각 파티션마다 다른 변환 조합이 적용될 수 있다. 또한, 가능한 파티션의 수는 많으므로 그만큼의 다양한 구성도 가능하다.
앞선 실시예들(실시예1~4)에서 가정했던 파티션도 가능한 파티션 중에 하나이며, 4x4 분할 블록들에 대해 부분적으로 같거나 다른 변환을 적용할 있다.
다른 실시예로, 상기 실시예 5-1)과 실시예 5-2)와 같은 파티션 구성은 예측 모드 또는 예측 모드 그룹마다 다르게 설정될 수 있다. 또는 변환 계수 블록의 크기에 따라 파티션은 다르게 설정될 수도 있다. 예를 들어, 8x8 이상과 8x8 미만의 경우 파티션은 각각 다르게 설정될 수 있다. 구체적 예로, 8x8 이상 크기에 대해서는 상기 실시예 5-1)번 파티션(도 20(a))이 적용될 수 있고, 8x8 미만에 대해서는 상기 도 18과 같은 파티션이 적용될 수 있다.
도 21은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 분할된 블록에 2차 변환을 적용하여 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(S2110). 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(S2120). 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.
한편, 상기 인코더는 현재 블록(레지듀얼 블록)에 대해 순방향 1차 변환을 수행할 수 있다(S2130). 여기서, 상기 순방향 1차 변환은 상기 S2110 단계 및/또는 S2120 단계가 유사하게 적용될 수 있다.
상기 인코더는 상기 순방향 1차 변환이 적용된 변환 계수 블록의 특정 영역을 서브 블록들로 분할할 수 있다(S2130). 예를 들어, 상기 변환 계수 블록이 NxN 일때, 상기 특정 영역은 좌상측 MxM 영역(M≤N)을 의미할 수 있다.
상기 인코더는 상기 최적의 순방향 2차 변환을 이용하여 상기 서브 블록들에 대해 순방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S2140). 예를 들어, 상기 최적의 순방향 2차 변환은 상기 서브 블록들에 대응될 수 있다. 즉, 각 서브 블록마다 개별적으로 최적의 순방향 2차 변환이 적용될 수 있고, 또는 모든 서브 블록들에 동일한 최적의 순방향 2차 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 서브 블록은 그 위치, 크기 또는 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여 그룹핑될 수 있고, 그룹핑된 서브 블록들에 대해 동일한 최적의 순방향 2차 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 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 나타낸다.
일실시예로, 상기 축소된 2차 변환은 상기 변환 계수 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(S2150).
상기 인코더는, 상기 변환 계수 블록에 대해 엔트로피 인코딩을 수행하여, 비트스트림을 생성할 수 있다.
도 22는 본 발명이 적용되는 실시예로서, 분할된 블록에 2차 변환을 적용하여 비디오 신호를 디코딩하는 흐름도를 나타낸다.
디코더는 비트스트림으로부터 2차 변환 인덱스를 획득할 수 있다(S2210). 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.
상기 디코더는 상기 2차 변환 인덱스에 대응되는 2차 변환을 유도할 수 있다(S2220). 이때, 상기 2차 변환의 후보는 상기 도 6 및/또는 도 12의 실시예들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일실시예로, 상기 2차 변환은 현재 블록 내 서브 블록들에 대응될 수 있다. 즉, 각 서브 블록마다 개별적으로 2차 변환이 유도될 수 있고, 또는 모든 서브 블록들에 동일한 2차 변환이 유도될 수 있다.
다만, 상기 S2210 및 S2220 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(S2230).
상기 디코더는 상기 역양자화된 변환 계수 블록의 서브 블록들에 대해 역방향 2차 변환을 수행할 수 있다(S2240). 이때, 각 서브 블록마다 개별적으로 역방향 2차 변환이 적용될 수 있고, 또는 모든 서브 블록들에 동일한 역방향 2차 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 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 나타낸다.
일실시예로, 상기 축소된 2차 변환은 변환 계수 블록의 특정 영역에 적용될 수 있다. 예를 들어, 상기 변환 계수 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 변환 계수 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(S2250).
상기 디코더는 S2250 단계를 통해 레지듀얼 블록을 생성하고, 상기 레지듀얼 블록과 예측 블록이 더해져서 복원 블록이 생성된다.
본 발명의 다른 실시예로, 디코더는 현재 블록에 대해 엔트로피 디코딩 및 역양자화를 수행하여 변환 계수 블록을 획득할 수 있다.
상기 디코더는, 상기 변환 계수 블록 내 특정 영역에 대응되는 2차 변환(secondary transform)을 유도할 수 있다. 여기서, 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 좌상측 블록을 포함하는 영역을 나타낸다.
상기 디코더는, 상기 2차 변환을 이용하여, 상기 특정 영역 내 서브 블록들 각각에 대해 역방향 2차 변환을 수행할 수 있다.
상기 디코더는, 상기 역방향 2차 변환이 수행된 블록에 대해 역방향 1차 변환을 수행할 수 있다.
상기 디코더는, 상기 역방향 1차 변환이 수행된 블록을 이용하여 상기 현재 블록을 복원할 수 있다.
일실시예로, 상기 특정 영역은 4x4 서브 블록들로 분할되고, 상기 역방향 2차 변환은 상기 4x4 서브 블록들 각각에 대해 수행될 수 있다.
일실시예로, 상기 서브 블록들의 위치 또는 예측 모드 중 적어도 하나에 기초하여, 상기 4x4 서브 블록들은 동일한 4x4 2차 변환이 적용되거나, 또는 서로 다른 4x4 2차 변환이 적용될 수 있다.
일실시예로, 상기 특정 영역은 상기 변환 계수 블록의 크기에 기초하여 4x4 서브 블록들로 분할되는지 여부가 결정될 수 있다.
일실시예로, 본 발명은, 4x4 서브 블록 내에 0이 아닌 변환 계수의 개수가 특정 임계값 이상인지 여부를 확인할 수 있고, 상기 확인 결과에 따라 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되는지 여부를 결정할 수 있다.
일실시예로, 상기 4x4 서브 블록 내에 0이 아닌 변환 계수의 개수가 상기 특정 임계값 이상이면, 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되고, 그렇지 않은 경우 상기 4x4 서브 블록에 대해 4x4 2차 변환이 적용되지 않을 수 있다.
도 23 내지 도 25는 본 발명이 적용되는 실시예들로서, 도 23 및 도 25는 2차 변환이 적용되는 영역을 M개의 영역들로 분할하고 각 위치에 대해 인덱스를 할당하는 다른 예들이고, 도 24는 그룹핑 기반으로 영역을 구분하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일실시예는, X 방향 좌표와 Y 방향 좌표의 합을 기준으로 2차 변환이 적용될 임의의 영역을 결정할 수 있다.
상기 도 23에서와 같이 8x8 블록이 2차 변환의 입력이라고 했을 때 같은 대각선에 위치한 입력 데이터는 X 방향 좌표와 Y 방향 좌표의 합이 같다. 즉, 1번 입력 데이터의 좌표를 (0, 0)으로 두었을 때 X 좌표는 오른쪽 방향으로 증가하고 Y 좌표는 아래쪽 방향으로 증가한다. 여기서, 블록 내 각 위치에 표시된 번호는 실제 입력 데이터 값이 아니라 위치 구분으로 위한 일련 번호이다.
상기 도 24를 살펴보면, 보다 구체적으로 다음과 같은 그룹들이 형성될 수 있음을 확인할 수 있다. 여기서, 데이터 집합은 상기 도 23에서 표시된 일련 번호를 기준으로 구분하였다.
본 발명의 일실시예는, 그룹핑을 기반으로 다음과 같이 영역을 구분할 수 있다.
1) 몇 개의 그룹을 묶어서 영역을 형성할 수 있다. 예를 들어, 그룹 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8을 하나의 영역으로 묶고, 남은 그룹들을 (9, 10, 11, 12, 13, 14, 15) 나머지 영역으로 묶어서 총 2개의 영역을 형성할 수 있다. 상기 도 24에서 Group No. 값이 작을수록 더 중요도가 높다고 보았을 때, 총 N 개의 영역을 형성한다면 Group No. 값의 총 범위인 [1, 15]를 N 개의 구간으로 분할할 수 있다. 예를 들어, [1, G1], [G1+1, G2], ..., [GN-1+1, 15]와 같이 구간을 분할할 수 있다 (1 ≤ G1 < G2 < GN-1 <15).
2) 반드시 그룹 단위로만 묶는 것이 아니라 그룹 내부에서 두 영역의 경계가 발생할 수도 있다. 예를 들어, 두 영역을 모두 32개의 위치들로 구성하는 경우, 첫 번째 영역은 그룹 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7과 그룹 8 내부에 29 ~ 32번 위치까지를 포함하도록 구성하고, 두 번째 영역은 그룹 8 내부의 33~36번 위치와 그룹 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15를 포함하도록 구성할 수 있다.
여기서, 두 개 이상의 영역들로 분할되는 경우 영역들의 경계가 반드시 그룹 단위일 필요는 없고, 그룹 내부에서의 위치일 수 있다. 그룹 내부에서 영역의 경계가 발생하는 경우, 위치들의 일련 번호 구성에 따라 영역 분할이 달라질 수 있다. 예를 들어, 위치들의 번호 할당이 상기 도 25와 같은 경우일 수 있다.
만약 두 영역을 위치 1 ~ 32와 위치 33 ~ 64로 나누는 경우, 상기 도 23과 상기 도 25에서의 영역 분할이 달라질 수 있다.
도 26은 본 발명이 적용되는 실시예로서, 스캔 순서에 기초하여 2차 변환이 적용되는 영역을 M개의 영역들로 분할하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 스캔 순서에 따라 영역들을 분할할 수 있다. 상기 도 26은 8x8 영역에 대해 스캔 순서에 따라 영역들이 분할된 경우를 나타낸다.
예를 들어, 위치 1번부터 48번까지를 하나의 영역으로 잡고, 49번부터 64번까지를 다른 하나의 영역으로 할당할 수 있다. 다른 예로 1번부터 32번까지를 하나의 영역으로 잡고, 33번부터 64번까지를 다른 하나의 영역으로 할당할 수 있다. 보다 일반화하여 N개의 위치들로 구성된 전체 영역을 [1, N]과 같은 구간으로 표시하게 되면 [1, S1], [S1+1, S2], [SM-1+1, N]과 같이 M개의 영역으로 분할할 수 있다 (1 ≤S1<S2< ... <SM-1<N).
앞선 실시예들에서는 영역들을 분할하는 방법 및 기준들에 대해 설명하였다. 모든 영역들에 대해 2차 변환을 적용할 필요는 없다. 예를 들어, 두 개의 영역으로 구분된 경우, DC를 포함하는 보다 중요한 첫 번째 영역에 대해서는 2차 변환을 적용하고, 나머지 영역에 대해서는 2차 변환을 적용하지 않을 수 있다. 구체적 예로, 4x4 RST가 적용되는 경우 좌상단 4x4 영역에만 4x4 RST가 적용되고 나머지 영역에는 RST가 적용되지 않거나(i.e. 항등 변환 적용) 0 값으로 할당(i.e. 영행렬을 적용)될 수 있다.
또 다른 구체적인 예로, 8x8 영역에 대해 도 26에 명시된 스캔 순서에 따라 영역들이 분할되어 1번부터 48번까지를 하나의 영역으로 할당하고 49번부터 64번까지를 다른 하나의 영역으로 할당한 경우, 1번부터 48번까지는 RST가 적용되고 49번부터 64번까지는 RST가 적용되지 않거나(i.e. 항등 변환 적용) 0 값으로 할당(i.e. 영행렬을 적용)될 수 있다.
도 27은 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 둥에 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.
이상, 전술한 본 발명의 바람직한 실시예는, 예시의 목적을 위해 개시된 것으로, 당업자라면 이하 첨부된 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상과 그 기술적 범위 내에서, 다양한 다른 실시예들을 개량, 변경, 대체 또는 부가 등이 가능할 것이다.

Claims (4)

  1. 비디오 신호를 복원하기 위한 영상 복호화 장치로서, 상기 장치는,
    메모리; 및
    상기 메모리에 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 변환 세트를 결정하고, 여기서 상기 변환 세트는 복수의 2차 변환 행렬들을 포함함;
    상기 현재 블록에 대한 2차 변환 인덱스를 획득하고;
    상기 변환 세트 및 상기 2차 변환 인덱스에 기초하여 변환 블록 내 특정 영역에 대한 2차 변환 행렬을 유도하고, 여기서 상기 특정 영역은 상기 변환 블록의 좌상측 영역을 포함하는 영역을 나타내고, 상기 2차 변환 행렬은 2차 변환의 입력 길이와 출력 길이로 표현됨;
    상기 2차 변환 행렬에 기초하여 상기 특정 영역에 대해 역방향 2차 변환을 수행하고;
    상기 역방향 2차 변환이 적용된 블록에 대해 역방향 1차 변환을 수행하고;
    상기 역방향 1차 변환이 적용된 블록에 기초하여 잔차 샘플들을 획득하고; 및
    상기 잔차 샘플들에 기초하여 상기 현재 블록을 복원하되,
    상기 변환 블록의 너비 및 높이가 각각 16인 것에 기초하여, 상기 역방향 2차 변환의 입력 길이는 16으로 결정되고, 상기 역방향 2차 변환의 출력 길이는 48로 결정되는
    영상 복호화 장치.
  2. 비디오 신호를 인코딩하기 위한 영상 부호화 장치로서, 상기 장치는,
    메모리; 및
    상기 메모리에 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    현재 블록에 대한 예측 데이터를 생성하고,
    상기 예측 데이터에 기초하여 잔차 데이터를 생성하고;
    상기 잔차 데이터에 관한 변환 블록에 대해 1차 변환을 수행하고;
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 변환 세트를 결정하고, 여기서 상기 변환 세트는 복수의 2차 변환 행렬들을 포함함;
    상기 변환 세트에 기초하여 상기 변환 블록 내 특정 영역에 대한 2차 변환 행렬을 유도하고, 여기서 상기 특정 영역은 상기 변환 블록의 좌상측 영역을 포함하는 영역을 나타내고, 상기 2차 변환 행렬은 2차 변환의 입력 길이와 출력 길이로 표현됨;
    상기 2차 변환 행렬에 기초하여 상기 특정 영역에 대해 2차 변환을 수행하고; 및
    상기 2차 변환에 관한 2차 변환 인덱스를 생성하되,
    상기 변환 블록의 너비 및 높이가 각각 16인 것에 기초하여, 상기 2차 변환의 입력 길이는 48로 결정되고, 상기 2차 변환의 출력 길이는 16으로 결정되는
    영상 부호화 장치.
  3. 영상에 대한 비트스트림을 포함하는 데이터를 전송하기 위한 장치로서,
    영상 부호화 방법에 의해 생성된 상기 비트스트림을 획득하는 적어도 하나의 프로세서; 및
    상기 비트스트림을 포함하는 상기 데이터를 전송하는 송신기를 포함하되,
    상기 비트스트림은, 현재 블록에 대한 예측 데이터를 생성하고, 상기 예측 데이터에 기초하여 잔차 데이터를 생성하고, 상기 잔차 데이터에 관한 변환 블록에 대해 1차 변환을 수행하고, 상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 변환 세트를 결정하고, 여기서 상기 변환 세트는 복수의 2차 변환 행렬들을 포함함, 상기 변환 세트에 기초하여 상기 변환 블록 내 특정 영역에 대한 2차 변환 행렬을 유도하고, 여기서 상기 특정 영역은 상기 변환 블록의 좌상측 영역을 포함하는 영역을 나타내고, 상기 2차 변환 행렬은 2차 변환의 입력 길이와 출력 길이로 표현됨, 상기 2차 변환 행렬에 기초하여 상기 특정 영역에 대해 2차 변환을 수행하고, 및 상기 2차 변환에 관한 2차 변환 인덱스를 생성함으로써 생성되되,
    상기 변환 블록의 너비 및 높이가 각각 16인 것에 기초하여, 상기 2차 변환의 입력 길이는 48로 결정되고, 상기 2차 변환의 출력 길이는 16으로 결정되는
    전송 장치.
  4. 영상 부호화 장치에 의해 생성된 비디오 정보를 저장하는 컴퓨터 판독가능한 매체에 있어서, 상기 영상 부호화 장치는,
    메모리; 및
    상기 메모리에 연결된 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는,
    현재 블록에 대한 예측 데이터를 생성하고,
    상기 예측 데이터에 기초하여 잔차 데이터를 생성하고;
    상기 잔차 데이터에 관한 변환 블록에 대해 1차 변환을 수행하고;
    상기 현재 블록의 인트라 예측 모드에 기초하여 상기 현재 블록에 대한 변환 세트를 결정하고, 여기서 상기 변환 세트는 복수의 2차 변환 행렬들을 포함함;
    상기 변환 세트에 기초하여 상기 변환 블록 내 특정 영역에 대한 2차 변환 행렬을 유도하고, 여기서 상기 특정 영역은 상기 변환 블록의 좌상측 영역을 포함하는 영역을 나타내고, 상기 2차 변환 행렬은 2차 변환의 입력 길이와 출력 길이로 표현됨;
    상기 2차 변환 행렬에 기초하여 상기 특정 영역에 대해 2차 변환을 수행하고; 및
    상기 2차 변환에 관한 2차 변환 인덱스를 생성하되,
    상기 변환 블록의 너비 및 높이가 각각 16인 것에 기초하여, 상기 2차 변환의 입력 길이는 48로 결정되고, 상기 2차 변환의 출력 길이는 16으로 결정되는
    컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
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