KR20240056654A - 이중 예측 옵티컬 플로 계산 및 이중 예측 보정에서 블록 레벨 경계 샘플 그레이디언트 계산을 위한 정수 그리드 참조 샘플의 위치를 계산하는 방법 - Google Patents

이중 예측 옵티컬 플로 계산 및 이중 예측 보정에서 블록 레벨 경계 샘플 그레이디언트 계산을 위한 정수 그리드 참조 샘플의 위치를 계산하는 방법 Download PDF

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Abstract

현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치로부터의 참조 샘플 값에 기반하는 양방향 옵티컬 플로 예측을 위한 방법이 제공되며, 여기서 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 위치는 반올림되어 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하며, 참조 픽처에서 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서의 참조 샘플 값은, 참조 픽처에서 예측된 블록의 경계에 대응하는 경계 샘플 그레이디언트의 계산에 사용된다.

Description

이중 예측 옵티컬 플로 계산 및 이중 예측 보정에서 블록 레벨 경계 샘플 그레이디언트 계산을 위한 정수 그리드 참조 샘플의 위치를 계산하는 방법{METHOD FOR COMPUTING POSITION OF INTEGER GRID REFERENCE SAMPLE FOR BLOCK LEVEL BOUNDARY SAMPLE GRADIENT COMPUTATION IN BI-PREDICTIVE OPTICAL FLOW COMPUTATION AND BI-PREDICTIVE CORRECTION}
본 출원은, 2019년 6월 24일에 인도 특허청에 출원된 인도 특허 출원 번호 제IN201931025013호에 대한 우선권을 주장하는 바이며, 상기 문헌의 내용은 그 전체로서 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
본 출원의 실시예는 일반적으로 픽처 처리 분야, 보다 구체적으로 옵티컬 플로 개선(optical flow refinement)에 관한 것이다.
비디오 코딩(비디오 인코딩 및 디코딩)은 예를 들어, 방송 디지털 TV, 인터넷 및 모바일 네트워크를 통한 비디오 전송, 비디오 채팅과 같은 실시간 대화 애플리케이션, 비디오 회의, DVD 및 블루레이(Blu-ray) 디스크, 비디오 콘텐츠 수집 및 편집 시스템, 보안 애플리케이션의 캠코더와 같은 광범위한 디지털 비디오 애플리케이션에서 사용된다.
상대적으로 짧은 비디오라도 묘사하는 데 필요한 비디오 데이터의 양은 상당할 수 있으며, 이는 데이터가 스트리밍되거나 제한된 대역폭 용량을 가진 통신 네트워크를 통해 통신될 때 어려움을 초래할 수 있다. 따라서, 비디오 데이터는 일반적으로 현대의 통신 네트워크를 통해 통신되기 전에 압축된다. 메모리 리소스가 제한될 수 있기 때문에 비디오가 저장 디바이스에 저장될 때 비디오의 크기도 문제가 될 수 있다. 비디오 압축 디바이스는 전송 또는 저장 전에 비디오 데이터를 코딩하기 위해 소스에서 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 사용하여, 디지털 비디오 이미지를 나타내는 데 필요한 데이터의 양을 줄이는 경우가 많다. 압축된 데이터는 비디오 데이터를 디코딩하는 비디오 압축 해제 디바이스에 의해 목적지에서 수신된다. 제한된 네트워크 리소스와 더 높은 비디오 품질에 대한 요구가 계속 증가함에 따라 화질을 거의 또는 전혀 희생하지 않으면서 압축 비율을 향상시키는(improve) 향상된 압축 및 압축 해제 기술이 바람직하다.
본 출원의 실시예는 독립항에 따른 인코딩 및 디코딩을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
상기 및 기타 목적은 독립항의 주제에 의해 달성된다. 추가 구현 형태는 종속항, 설명 및 도면으로부터 명백하다.
본 개시의 제1 측면은, 인코딩 디바이스 또는 디코딩 디바이스에 의해 구현되며, 현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측(bi-directional optical flow)에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치로부터의 샘플 값에 기반하는 상기 양방향 옵티컬 플로 예측을 위한 방법을 제공하며, 상기 방법은, 상기 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)를 획득하는 단계; 상기 MV에 기반하여 참조 픽처에서 상기 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하는 단계; 상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 단계; 및 상기 참조 픽처에서 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하는 단계를 포함한다.
참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하면, 양방향 옵티컬 플로(bi-directional optical flow, BDOF) 예측을 위한 메모리 풋프린트(footprint)를 줄일 수 있고, 확장된 샘플 값(즉, 서브 블록에 대응하는 M×N 샘플 위치 외부에 있는 샘플 위치)이 각각의 참조 샘플의 모션 보상된 보간을 통해 획득되지 않으므로, 하드웨어 설계에서 서브 블록 레벨 파이프라인이 구축될 수 있도록 한다.
참조 픽처에서 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서의 참조 샘플 값은 양방향 옵티컬 플로 예측에서 서브 픽셀 샘플 위치로부터의 샘플 값으로 지칭될 수 있다.
상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 단계는, 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는(rounding) 단계를 포함할 수 있다.
수평 방향 및 수직 방향으로 서브 픽셀 위치를 반올림함으로써, 경계 그레이디언트(boundary gradient)가 더 정확할 수 있다. 이것은 이러한 샘플 그레이디언트에 기반하여 계산된 옵티컬 플로 및 또한 계산된 옵티컬 플로를 사용하여 적용된 보정(correction)을 향상시킬 수 있다. 이것은 확장된 샘플 위치에 대한 정수 샘플 값을 선택할 때 수평 방향 및 수직 방향의 소수 오프셋(fractional offset)을 무시하는 이전 방법과 비교할 때 일관된 코딩 이득을 제공할 수 있다. 동시에 수평 및 수직 반올림 오프셋의 추가가 복잡성의 유일한 증가이므로, 복잡성이 크게 증가하지 않을 수 있다.
상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 단계는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로, 각각의 방향에서 각각의 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 반올림하고, 상기 수평 방향과 상기 수직 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치에 기반하여 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하는 단계 이전에, 상기 참조 픽처에서의 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 상기 참조 샘플 값을 상기 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용될 예측 샘플 값으로서 페치하는(fetch) 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하는 단계는, 상기 예측 샘플 값을 이용하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하는 단계를 포함한다.
일 구현에 따르면, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은, 상기 각각의 방향에서 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분(fractional part)을 임계값과 비교하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 소수 부분이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득되고, 그리고 상기 소수 부분이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 서브 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득된다.
상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린(truncated) 정수 픽셀 샘플 위치에 1의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득되며, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 서브 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 0의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득된다.
상기 임계값은 1/P 펠(pel) 서브 픽셀 정확도(accuracy)에 대해 P/2로 주어진다. 상기 임계값은 1/16 펠 서브 픽셀 정확도에 대해 8일 수 있다.
일 구현에 따르면, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은, 시프팅 연산 및 역 시프팅(inverse shifting) 연산을 상기 각각의 방향에서의 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 컴포넌트에 적용하는 것을 포함할 수 있다.
상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치(x_pos, y_pos)는 다음 수식:
x_pos = (x_spel_pos + (1 << (shift_val - 1))) >> shift_val
y_pos = (y_spel_pos + (1 << (shift_val - 1))) >> shift_val
에 따라 획득되며, (x_spel_pos, y_spel_pos)는 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치이고, shift_val은 사용된 서브 픽셀 샘플 정확도에 따라 선택된다. 하프 펠(half-pel), 쿼터 펠(Quarter-pel), 펠의 1/8(1/8th of a pel), 또는 펠의 1/16의 서브 펠 샘플 정확도에 대해 1의 shift_val, 2의 shift_val, 3의 shift_val 또는 4의 shift_val이 각각 사용될 수 있다.
일 구현에 따르면, 상기 현재 블록의 MV는 초기 MV에 기반하여 모션 벡터 개선(Motion Vector Refinement, MVR)에 의해 획득된, 개선된 MV일 수 있다.
상기 MVR은 상기 초기 MV에 대한 정수 거리 개선 스테이지(integer-distance refinement stag)를 포함할 수 있으며, 상기 MVR의 정수 거리 개선 스테이지가 상기 초기 MV에 대한 개선된 MV의 0이 아닌 변위(non-zero displacement)를 초래하는 경우, 상기 참조 픽처에서의 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는 것에 의해 획득될 수 있다.
상기 MVR의 정수 거리 개선 스테이지가 상기 초기 MV에 대해 개선된 MV의 0 변위(zero displacement)를 초래하는 경우, 상기 참조 픽처에서의 정수 픽셀 샘플 위치는 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득될 수 있다.
일 구현에 따르면, 상기 MVR의 정수 거리 개선 스테이지가 상기 초기 MV에 대한 개선된 MV의 0 변위를 초래하는 경우, 상기 참조 픽처에서의 정수 픽셀 샘플 위치 (x_pos, y_pos)가 다음 수식:
x_pos = x_spel_pos >> shift_val
y_pos = y_spel_pos >> shift_val
에 따라 획득될 수 있으며, (x_spel_pos, y_spel_pos)는 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치이고, shift_val은 사용된 서브 픽셀 샘플 정확도에 따라 선택된다. 하프 펠, 쿼터 펠, 펠의 1/8, 또는 펠의 1/16의 서브 펠 샘플 정확도에 대해, 1의 shift_val, 2의 shift_val, 3의 shift_val 또는 4의 shift_val이 각각 사용될 수 있다.
상기 현재 블록은 현재 코딩 블록 또는 현재 코딩 서브 블록 또는 현재 예측 블록일 수 있다.
상기 참조 픽처에서 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서의 참조 샘플 값은, 상기 참조 픽처에서 상기 예측된 블록의 경계에 대응하는 경계 샘플 그레이디언트(gradient)의 계산에 사용될 수 있다.
제1 실시예의 측면에 따르면, 제1 실시예에 따른 방법들 중 임의의 하나를 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 인코더가 제공된다.
제1 실시예의 추가 측면에 따르면, 제1 실시예에 따른 방법들 중 어느 하나를 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 디코더가 제공된다.
제1 실시예의 추가 측면에 따르면, 프로그램이 컴퓨터에 의해 실행될 때 상기 컴퓨터로 하여금 제1 실시예에 따른 방법들 중 임의의 하나를 수행하게 하는 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
제1 실시예의 추가 측면에 따르면, 인코더가 제공되며, 상기 인코더는 하나 이상의 프로세서, 및 상기 하나 이상의 프로세서에 결합되고 하나 이상의 프로세서에 의한 실행을 위한 명령을 저장하는 컴퓨터가 판독가능한 비일시적 저장 매체를 포함하며, 상기 명령은 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 제1 실시예에 따른 방법 중 어느 하나를 수행하도록 상기 인코더를 구성한다.
제1 실시예의 추가 측면에 따르면, 디코더가 제공되며, 상기 디코더는 하나 이상의 프로세서, 및 상기 하나 이상의 프로세서에 결합되고 하나 이상의 프로세서에 의한 실행을 위한 명령을 저장하는 컴퓨터가 판독가능한 비일시적 저장 매체를 포함하며, 상기 명령은 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 제1 실시예에 따른 방법 중 어느 하나를 수행하도록 상기 디코더를 구성한다.
제1 실시예의 추가 측면에 따르면, 인코더가 제공되며, 상기 인코더는 현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된 예측 유닛; 상기 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)를 획득하도록 구성된 제1 획득 유닛; 상기 MV에 기반하여 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하도록 구성된 제2 획득 유닛; 및 상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하도록 구성된 처리 유닛을 포함하고, 상기 예측 유닛은 상기 참조 픽처에서 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 상기 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된다.
일 구현에 따르면, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은, 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는 것을 포함할 수 있다.
일 구현에 따르면, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로, 각각의 방향에서 각각의 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 반올림하고, 상기 수평 방향과 상기 수직 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치에 기반하여 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하는 것을 포함할 수 있다.
상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은, 상기 각각의 방향에서 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 임계값과 비교하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 소수 부분이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득될 수 있고, 그리고 상기 소수 부분이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 서브 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득될 수 있다.
상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 1의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득될 수 있으며, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 서브 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 0의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득될 수 있다.
제1 실시예의 추가 측면에 따르면, 디코더가 제공되며, 상기 디코더는, 현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된 예측 유닛; 인코딩된 비디오의 비트스트림으로부터 상기 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)를 획득하도록 구성된 제1 획득 유닛; 상기 MV에 기반하여 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하도록 구성된 제2 획득 유닛; 및 상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하도록 구성된 처리 유닛을 포함하고, 상기 예측 유닛은 상기 참조 픽처에서 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된다.
일 구현에 따르면, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은, 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는 것을 포함할 수 있다.
일 구현에 따르면, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로, 각각의 방향에서 각각의 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 반올림하고, 상기 수평 방향과 상기 수직 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치에 기반하여 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하는 것을 포함할 수 있다.
상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은, 상기 각각의 방향에서 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 임계값과 비교하는 것을 포함할 수 있으며, 상기 소수 부분이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득될 수 있고, 그리고 상기 소수 부분이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 서브 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득될 수 있다.
상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 1의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득될 수 있으며, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 서브 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 0의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득될 수 있다.
제1 실시예의 추가 측면에 따르면, 제1 실시예의 방법 중 임의의 하나를 사용하여 획득되는 비트스트림을 저장하는 저장 매체가 제공된다.
본 개시의 제2 실시예는 현재 코딩 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치에 대한 예측된 샘플 값을 획득하는데 사용하는 방법을 제공하며, 상기 방법은, 상기 코딩 블록의 상기 확장된 영역 내에서 상기 예측된 샘플에 대응하는 제1 MV를 획득하는 단계, 상기 제1 MV의 소수 부분을 폐기하여 제2 MV를 획득하는 단계, 상기 제2 MV에 기반하여 참조 픽처에서 상기 확장된 영역의 제1 정수 픽셀 위치를 획득하는 단계, 상기 제1 MV에 기반하여 소수 오프셋 벡터를 결정하는 단계, 상기 제1 정수 픽셀 위치 및 상기 소수 오프셋 벡터에 기반하여 상기 참조 픽처에서 제2 정수 픽셀 위치를 획득하는 단계 - 상기 제2 정수 픽셀 위치는 상기 제1 정수 픽셀 위치에 위치 오프셋을 더한 값으로 설정되며, 상기 위치 오프셋은 상기 소수 오프셋 벡터의 각 컴포넌트와 임계값 간의 비교에 의해 결정됨 -, 그리고 추가로, 상기 참조 픽처에서 상기 제2 정수 픽셀 위치의 픽셀 값을 사용하여 상기 예측된 샘플을 패딩하는 단계를 포함한다.
상기 위치 오프셋의 컴포넌트가 1 또는 0인지 여부는 상기 소수 오프셋 벡터의 대응하는 컴포넌트와 상기 임계값 간의 비교 결과에 따라 달라질 수 있으며, 여기서 상기 컴포넌트는 X 컴포넌트 및 Y 컴포넌트를 포함한다.
상기 임계값은 K일 수 있으며, 상기 위치 오프셋의 컴포넌트는 상기 소수 오프셋의 대응하는 컴포넌트가 K보다 크거나 같을 때 1로 설정될 수 있으며, 그렇지 않으면 0으로 설정될 수 있다. K는 7과 같을 수 있다.
제2 실시예의 측면에 따르면, 제2 실시예 따른 방법 중 어느 하나를 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 인코더 또는 디코더가 제공된다.
제2 실시예의 추가 측면에 따르면, 제2 실시예 따른 방법 중 어느 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
제2 실시예의 추가 측면에 따르면, 하나 이상의 프로세서, 및 상기 프로세서에 결합되고 상기 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체를 포함하는 디코더 또는 인코더가 제공되며, 여기서 상기 프로그래밍은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 제2 실시예 따른 방법 중 어느 하나를 수행하도록 상기 디코더 또는 상기 인코더를 구성한다.
하나 이상의 실시예의 세부사항은 첨부 도면 및 아래의 설명에 설명되어 있다. 다른 특징, 목적 및 이점은 설명, 도면 및 청구범위에서 명백할 것이다.
본 개시의 하기 실시예는 첨부된 도면 및 그림을 참조하여 보다 상세하게 설명되며, 여기서:
도 1a는 본 개시의 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 코딩 시스템의 예를 도시하는 블록도이다.
도 1b는 본 개시의 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 코딩 시스템의 다른 예를 도시하는 블록도이다.
도 2는 본 개시의 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 인코더의 예를 도시하는 블록도이다.
도 3은 본 개시의 실시예를 구현하도록 구성된 비디오 디코더의 예시적인 구조를 나타내는 블록도이다.
도 4는 인코딩 장치 또는 디코딩 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 인코딩 장치 또는 디코딩 장치의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 BDOF의 그레이디언트 계산을 위한 정수 샘플 페칭 프로세스에서 사용되는 참조 픽처의 방향 중 하나에서의 서브 픽셀 위치 반올림 프로세스를 예시하는 도면이다.
도 7은 BDOF의 그레이디언트 계산을 위한 정수 샘플 페칭 프로세스에서 참조 픽처의 서브 픽셀 위치 반올림 프로세스를 이용한 정수 위치를 예시하는 도면이다.
도 8은 본 개시의 실시예에 따른 비디오 인코딩/디코딩 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 인코딩/디코딩 장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
다음에서 동일한 참조 부호는 달리 명시적으로 지정되지 않는 한 동일하거나 최소한 기능적으로 동등한 기능을 나타낸다.
다음 설명에서, 본 개시의 일부를 형성하고, 본 개시의 실시예의 특정 측면 또는 본 개시의 실시예가 사용될 수 있는 특정 측면을 예시로서 보여주는 첨부 도면을 참조한다. 본 개시의 실시예는 다른 측면에서 사용될 수 있고, 도면에서 표시되지 않은 구조적 또는 로직적 변경을 포함함이 이해된다. 따라서, 다음의 상세한 설명은 제한적인 의미로 취해져서는 안 되며, 본 개시의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 정의된다.
예를 들어, 설명된 방법과 관련된 개시는 또한 방법을 수행하도록 구성된 대응하는 디바이스 또는 시스템에 대해 참일 수 있고 그 반대의 경우도 마찬가지인 것으로 이해된다. 예를 들어, 하나 또는 복수의 특정 방법 단계가 설명되면, 그러한 하나 이상의 유닛이 도면에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않아도, 대응하는 디바이스는 설명된 하나 또는 복수의 방법 단계를 수행하기 위해 하나 또는 복수의 유닛, 예를 들어 기능 유닛(예: 하나 또는 복수의 단계를 수행하는 하나의 유닛 또는 복수의 단계 중 하나 이상을 각각 수행하는 복수의 유닛)을 포함할 수 있다. 반면에, 예를 들어, 하나 또는 복수의 유닛, 예를 들어, 기능 유닛에 기반하여 특정 장치가 설명되면, 그러한 하나 또는 복수의 단계가 도면에 명시적으로 설명되거나 도시되지 않더라도, 대응하는 방법은 하나 또는 복수의 유닛의 기능을 수행하는 하나의 단계(예: 하나 또는 복수의 유닛의 기능을 수행하는 하나의 단계, 또는 복수의 유닛 중 하나 이상의 기능을 각각 수행하는 복수의 단계)를 포함할 수 있다. 또한, 여기에서 설명된 다양한 예시적인 실시예들 및/또는 측면들의 특징들은 특별히 달리 언급되지 않는 한 서로 조합될(combine) 수 있다는 것이 이해된다.
비디오 코딩은 일반적으로 비디오 또는 비디오 시퀀스를 형성하는 일련의 픽처를 처리하는 것을 말한다. "픽처"이라는 용어 대신 "프레임" 또는 "이미지"라는 용어가 비디오 코딩 분야의 동의어로 사용될 수 있다. 비디오 코딩(또는 일반적으로 코딩)은 비디오 인코딩과 비디오 디코딩의 두 부분을 포함한다. 비디오 인코딩은 소스(source) 측에서 수행되며, 일반적으로 (보다 효율적인 저장 및/또는 전송을 위해) 비디오 픽처를 나타내는 데 필요한 데이터의 양을 줄이기 위해 원본 비디오 픽처를 (예: 압축에 의해) 처리하는 것을 포함한다. 비디오 디코딩은 목적지(destination) 측에서 수행되고 일반적으로 비디오 픽처를 재구성하기 위해 인코더에 비해 역 처리를 포함한다. 비디오 픽처(또는 일반적으로 픽처)의 "코딩"을 참조하는 실시예는 비디오 픽처 또는 각각의 비디오 시퀀스의 "인코딩" 또는 "디코딩"과 관련되는 것으로 이해되어야 한다. 인코딩 부분과 디코딩 부분의 조합을CODEC(Coding and Decoding)이라고도 한다.
무손실 비디오 코딩의 경우, 원본 비디오 픽처가 재구성될 수 있으며, 즉, 재구성된 비디오 픽처는 원본 비디오 픽처와 같은 품질을 갖는다(저장 또는 전송 중 전송 손실 또는 기타 데이터 손실이 발행하지 않는다고 가정). 손실 비디오 코딩의 경우, 예를 들어, 양자화에 의해 추가 압축이 수행되어, 비디오 픽처를 나타내는 데이터의 양을 감소시키며, 이는 디코더에서 완전히 재구성될 수 없으며, 즉, 재구성된 비디오 픽처의 품질이 원본 비디오 픽처의 품질에 비해 낮거나 더 나쁘다.
여러 비디오 코딩 표준은 "손실 하이브리드 비디오 코덱" 그룹(즉, 샘플 도메인에서의 공간적 및 시간적 예측과 변환 도메인에서 양자화를 적용하기 위해 2D변환 코딩을 결합)에 속한다. 비디오 시퀀스의 각 픽처는 일반적으로 중첩되지 않는 블록의 세트로 파티셔닝되고(partitioned), 코딩은 일반적으로 블록 레벨에서 수행된다. 다시 말해서, 인코더에서 비디오는 일반적으로 블록(비디오 블록) 레벨에서 처리 즉, 인코딩되며, 예를 들어, 공간적(인트라 픽처) 예측 및/또는 시간적(인터 픽처) 예측을 사용하여 예측 블록을 생성하고, 현재 블록(현재 처리/처리될 블록)에서 예측 블록을 감산하여 잔차 블록을 획득하고, 잔차 블록을 변환하고 잔차 블록을 변환 도메인에서 양자화하여 전송될 데이터의 양을 감소(압축)시키는 반면에, 디코더에서, 인코더와 비해 역 처리가 인코딩되거나 압축된 블록에 적용되어 표현을 위해 현재 블록을 재구성한다. 또한, 인코더는 디코더 처리 루프(loop)를 복제하여 둘 다 동일한 예측(예: 인트라 예측 및 인터 예측) 및/또는 후속 블록을 처리, 즉 코딩하기 위한 재구성을 생성한다.
다음 실시예에서 비디오 코딩 시스템(10), 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30)이 도 1a 내지 도 3에 기반하여 설명된다.
도 1a는 예시적인 코딩 시스템(10), 예를 들어, 본 출원의 기술을 활용할 수 있는 비디오 코딩 시스템(10)(또는 간략히, 코딩 시스템(10))의 개략도이다. 비디오 코딩 시스템(10)의 비디오 인코더(20)(또는 간략히, 인코더(20)) 및 비디오 디코더(30)(또는 간략히, 디코더(30))는 본 출원에서 설명된 다양한 예에 따른 기술들을 수행하도록 구성될 수 있는 디바이스들의 예들을 나타낸다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 코딩 시스템(10)은 인코딩된 픽처 데이터(21)를 예를 들어, 인코딩된 픽처 데이터(13)를 디코딩하기 위해 목적지 디바이스(14)로 제공하도록 구성된 소스 디바이스(12)를 포함한다.
소스 디바이스(12)는 인코더(20)를 포함하고, 추가적으로 즉, 선택적으로, 픽처 소스(16), 전처리기(pre-processor)(또는 전처리 유닛)(18) 예를 들어 픽처 전처리기(18), 및 통신 인터페이스 또는 통신 유닛(22)을 추가로 포함할 수 있다.
픽처 소스(16)는 임의의 종류의 픽처 캡처 디바이스 예를 들어, 실제 픽처를 캡처하기 위한 카메라, 및/또는 임의의 종류의 픽처 생성 디바이스 예를 들어, 컴퓨터 애니메이션 픽처를 생성하기 위한 컴퓨터 그래픽 프로세서, 또한 실제 세계 픽처, 컴퓨터 생성 픽처(예: 화면 콘텐츠, 가상 현실(virtual reality, VR) 픽처) 및/또는 이들의 결합(예: 증강 현실(augmented reality, AR) 픽처)을 획득하거나 및/또는 제공하는 임의의 종류의 다른 디바이스를 포함할 수 있다. 픽처 소스는 전술한 픽처들 중 임의의 것을 저장하는 임의의 종류의 메모리 또는 스토리지(storage)일 수 있다.
전처리기(18) 및 전처리 유닛(18)에 의해 수행되는 처리와 구별하여, 픽처 또는 픽처 데이터(17)는 또한 원시(raw) 픽처 또는 원시 픽처 데이터(17)로 지칭될 수 있다.
전처리기(18)는 (원시) 픽처 데이터(17)를 수신하고 픽처 데이터(17)에 대한 전처리를 수행하여 전처리된 픽처(19) 또는 전처리된 픽처 데이터(19)를 획득하도록 구성될 수 있다. 전처리기(18)에 의해 수행되는 전처리는 예를 들어 트리밍(trimming), 색상 포맷 변환(예: RGB에서 YCbCr로), 색상 보정, 또는 노이즈 제거(de-noising)를 포함할 수 있다. 전처리 유닛(18)은 선택적 구성 요소일 수 있음을 이해할 수 있다.
비디오 인코더(20)는 전처리된 픽처 데이터(19)를 수신하고 인코딩된 픽처 데이터(21)를 제공하도록 구성될 수 있다(더 자세한 사항은 예를 들어, 도 2에 기반하여 아래에서 설명될 것이다).
소스 디바이스(12)의 통신 인터페이스(22)는 인코딩된 픽처 데이터(21)를 수신하고, 인코딩된 픽처 데이터(21)(또는 그의 임의의 추가 처리된 버전)를 통신 채널(13)을 통해 다른 디바이스, 예를 들어 저장 또는 직접 재구성을 위해 목적지 디바이스(14) 또는 임의의 다른 디바이스로 전송하도록 구성될 수 있다.
목적지 디바이스(14)는 디코더(30)(예: 비디오 디코더(30))를 포함하고, 추가적으로, 즉 선택적으로, 통신 인터페이스 또는 통신 유닛(28), 후처리기(post-processor)(32)(또는 후처리 유닛(32)) 및 디스플레이 디바이스(34)를 포함할 수 있다.
목적지 디바이스(14)의 통신 인터페이스(28)는 예를 들어 소스 디바이스(12)로부터 직접 또는 임의의 다른 소스, 예를 들어, 저장 디바이스, 예를 들어, 인코딩된 픽처 데이터 저장 디바이스로부터, 인코딩된 픽처 데이터(21)(또는 그것의 추가 처리된 버전)를 수신하고, 인코딩된 픽처 데이터(21)를 디코더(30)에 제공하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(22) 및 통신 인터페이스(28)는 소스 디바이스(12)와 목적지 디바이스(14) 사이의 직접 통신 링크, 예를 들어 직접 유선 또는 무선 연결을 통해, 또는 임의의 종류의 네트워크, 예를 들어 유선 또는 무선 네트워크 또는 이들의 임의의 결합, 또는 임의의 종류의 사설 및 공용 네트워크, 또는 이들의 임의의 종류의 결합을 통해, 인코딩된 픽처 데이터(21) 또는 인코딩된 데이터(13)를 전송 또는 수신하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(22)는 인코딩된 픽처 데이터(21)를 적절한 포맷, 예를 들어 패킷으로 패키징하거나, 및/또는 임의의 종류의 전송 인코딩 또는 통신 링크 또는 통신 네트워크를 통한 전송을 위한 처리를 사용하여, 인코딩된 픽처 데이터를 처리하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(22)의 대응물을 형성하는 통신 인터페이스(28)는 전송된 데이터를 수신하고, 임의의 종류의 대응하는 전송 디코딩 또는 처리 및/또는 디패키징(de-packaging)을 사용하여 전송 데이터를 처리하여 인코딩된 픽처 데이터(21)를 획득하도록 구성될 수 있다.
통신 인터페이스(22) 및 통신 인터페이스(28) 모두는 도 1a에서 소스 디바이스(12)에서 목적지 디바이스(14)를 가리키는 통신 채널(13)에 대한 화살표에 의해 지시된 바와 같은 단방향 통신 인터페이스 또는 양방향 통신 인터페이스로서 구성될 수 있으며, 메시지를 송신 및 수신하여, 예를 들어, 연결을 설정하여, 인코딩된 픽처 데이터 전송과 같은 통신 링크 및/또는 데이터 전송에 관련된 기타 정보를 확인 및 교환하도록 구성될 수 있다.
디코더(30)는 인코딩된 픽처 데이터(21)를 수신하고 디코딩된 픽처 데이터(31) 또는 디코딩된 픽처(31)를 제공하도록 구성될 수 있다(더 자세한 사항은 예를 들어, 도 3 또는 도 5에 기반하여 아래에서 설명될 것이다).
목적지 디바이스(14)의 후처리기(32)는 디코딩된 픽처 데이터(31)(또한 재구성된 픽처 데이터라고도 함), 예를 들어, 디코딩된 픽처 데이터(33)를 후처리하여, 후처리된 픽처(33)와 같은 후처리된 픽처 데이터(33)를 획득하도록 구성될 수 있다. 후처리 유닛(32)에 의해 수행되는 후처리는 색상 포맷 변환(예: YCbCr에서 RGB로), 색상 보정, 트리밍 또는 재샘플링(re-sampling), 또는 임의의 다른 처리, 예를 들어 디스플레이 디바이스(34)에 의한 디스플레이를 위해 디코딩된 픽처 데이터(31)를 준비하는 것 중 임의의 하나 이상을 포함할 수 있다.
목적지 디바이스(14)의 디스플레이 디바이스(34)는 예를 들어 사용자 또는 뷰어(viewer)에게 픽처를 디스플레이하기 위해 후처리된 픽처 데이터(33)를 수신하도록 구성될 수 있다. 디스플레이 디바이스(34)는 통합 또는 외부 디스플레이 또는 모니터와 같은, 재구성된 픽처를 표현하기 위한 임의의 종류의 디스플레이일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 디스플레이는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode, OLED) 디스플레이, 플라즈마 디스플레이, 프로젝터, 마이크로 LED 디스플레이, 액정 온 실리콘(liquid crystal on silicon, LCoS), 디지털 광 프로세서(digital light processor, DLP) 또는 모든 종류의 다른 디스플레이일 수 있다.
비록 도 1a가 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)를 별개의 디바이스로서 도시하여도, 디바이스의 실시예는 또한 둘 디바이스 모두 또는 둘 모두의 기능 즉, 소스 디바이스(12) 또는 대응하는 기능 및 목적지 디바이스(14) 또는 대응하는 기능을 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 소스 디바이스(12) 또는 대응하는 기능 및 목적지 디바이스(14) 또는 대응하는 기능은, 동일한 하드웨어 및/또는 소프트웨어를 사용하거나 별개의 하드웨어 및/또는 소프트웨어 또는 이들의 임의의 결합에 의해 구현될 수 있다.
설명에 기반하여 당업자에게 명백한 바와 같이, 도 1a에 도시된 바와 같이 소스 디바이스(12) 및/또는 목적지 디바이스(14) 내의 상이한 유닛의 기능 또는 기능의 존재 및 (정확한) 분할(split)은 실제 디바이스 및 애플리케이션에 따라 다를 수 있다.
인코더(20)(예: 비디오 인코더(20)) 또는 디코더(30)(예: 비디오 디코더(30)) 또는 인코더(20)와 디코더(30) 모두는, 하나 이상의 마이크로 프로세서, 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(field-programmable gate array, FPGA), 이산 로직, 하드웨어, 비디오 코딩 전용 또는 이들의 결합과 같은, 도 1b에 도시된 바와 같이 처리 회로를 통해 구현될 수 있다. 인코더(20)는 도 2의 인코더(20) 및/또는 여기에 설명된 임의의 다른 인코더 시스템 또는 서브 시스템과 관련하여 논의된 바와 같이 다양한 모듈을 구현하기 위해 처리 회로(46)를 통해 구현될 수 있다. 디코더(30)는 도 3의 디코더(30) 및/또는 여기에 설명된 임의의 다른 디코더 시스템 또는 서브 시스템과 관련하여 논의된 바와 같은 다양한 모듈을 구현하기 위해 처리 회로(46)를 통해 구현될 수 있다. 처리 회로는 나중에 논의되는 바와 같이 다양한 작동을 수행하도록 구성될 수 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 기술이 소프트웨어에서 부분적으로 구현되면, 디바이스는 소프트웨어에 대한 명령을, 적절한 컴퓨터가 판독 가능한 비 일시적 저장 매체에 저장할 수 있으며, 하나 이상의 프로세서를 사용하여 하드웨어에서 명령을 실행하여 본 개시의 기술을 수행할 수 있다. 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 중 하나는 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 단일 디바이스에서 결합된 인코더/디코더(CODEC)의 일부로서 통합될 수 있다.
도 1b에 도시된 비디오 코딩 시스템(40)은 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30) 모두를 구현하는 처리 회로를 포함한다. 또한, 실제 픽처를 캡처하기 위한 카메라와 같은 하나 이상의 이미징(imaging) 디바이스(41), 안테나(42), 하나 이상의 메모리 저장소(44), 하나 이상의 프로세서(43) 및/또는 위에 기술된 디스플레이 디바이스(34)와 같은 디스플레이 디바이스(45)는 비디오 코딩 시스템(40)의 일부로서 제공될 수 있다.
소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)는 임의의 종류의 핸드헬드 또는 고정 디바이스, 예를 들어 노트북 또는 랩톱 컴퓨터, 휴대폰, 스마트 폰, 태블릿 또는 태블릿 컴퓨터, 카메라, 데스크톱 컴퓨터, 셋톱 박스, 텔레비전, 디스플레이 디바이스, 디지털 미디어 플레이어, 비디오 게임 콘솔, 비디오 스트리밍 디바이스(예: 콘텐츠 서비스 서버 또는 콘텐츠 전달 서버), 방송 수신기 디바이스, 방송 송신기 디바이스 등을 포함하는, 광범위한 디바이스를 포함할 수 있으며, 임의의 운영 체제를 사용하지 않거나 또는 사용할 수 있다. 일부 경우에, 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)는 무선 통신을 위해 장착될 수 있다. 따라서, 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14)는 무선 통신 디바이스일 수 있다.
일부 경우에, 도 1a에 도시된 비디오 코딩 시스템(10)은 단지 예일 뿐이고, 본 출원의 기술은 인코딩 디바이스와 디코딩 디바이스 사이의 임의의 데이터 통신을 반드시 포함하지 않는 비디오 코딩 시스템(예: 비디오 인코딩 또는 비디오 디코딩)에 적용될 수 있다. 다른 예에서, 데이터는 로컬 메모리로부터 탐색되거나, 네트워크를 통해 스트리밍된다. 비디오 인코딩 디바이스는 데이터를 인코딩하여 메모리에 저장할 수 있거나 및/또는 비디오 디코딩 디바이스는 메모리로부터 데이터를 탐색 및 디코딩할 수 있다. 일부 예에서, 인코딩 및 디코딩은 서로 통신하지 않고 단순히 데이터를 메모리로 인코딩하고 및/또는 메모리로부터 데이터를 탐색 및 디코딩하는 디바이스에 의해 수행된다.
설명의 편의를 위해, 본 개시의 실시예는, HEVC(High-Efficiency Video Coding) 또는 ITU-T VCEG(Video Coding Experts Group) 및 ISO/IEC MPEG(Motion Picture Experts Group)의 JCT-VC(Joint Collaboration Team on Video Coding)에 의해 개발된 차세대 비디오 코딩 표준인, VVC(Versatile Video Coding)의 참조 소프트웨어를 참조하여 여기에 설명된다. 당업자는 본 개시의 실시예가 HEVC 또는 VVC로 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
인코더 및 인코딩 방법
도 2는 본 출원의 기술을 구현하도록 구성된 예시적인 비디오 인코더(20)의 개략적인 블록도를 도시한다. 도 2의 예에서, 비디오 인코더(20)는 입력(201)(또는 입력 인터페이스(201)), 잔차(residual) 계산 유닛(204), 변환 처리 유닛(206), 양자화 유닛(208), 역 양자화(inverse quantization) 유닛(210) 및 역 변환(inverse transform) 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 루프 필터(loop filter) 유닛(220), 디코딩된 픽처 버퍼(decoded picture buffer, DPB)(230), 모드 선택 유닛(260), 엔트로피 인코딩 유닛(270) 및 출력(272)(또는 출력 인터페이스(272))을 포함한다. 모드 선택 유닛(260)은 인터 예측 유닛(244), 인트라 예측 유닛(254) 및 파티셔닝 유닛(262)을 포함할 수 있다. 인터 예측 유닛(244)는 모션 추정 유닛 및 모션 보상 유닛(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 비디오 인코더(20)는 하이브리드 비디오 인코더 또는 하이브리드 비디오 코덱에 따른 비디오 인코더로 지칭될 수도 있다.
잔차 계산 유닛(204), 변환 처리 유닛(206), 양자화 유닛(208), 및 모드 선택 유닛(260)은 인코더(20)의 순방향 신호 경로를 형성하는 것으로 지칭될 수 있는 반면, 역 양자화 유닛(210), 역 변환 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 루프 필터(220), 디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(230), 인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)은 비디오 인코더(20)의 역방향 신호 경로를 형성하는 것으로 지칭될 수 있으며, 여기서 비디오 인코더(20)의 역방향 신호 경로는 디코더의 신호 경로에 대응한다(도 3의 비디오 디코더(30) 참조). 역 양자화 유닛(210), 역 변환 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 루프 필터(220), 디코딩 픽처 버퍼(DPB)(230), 인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)도 비디오 인코더(20)의 "내장 디코더(built-in decoder)"를 형성하는 것으로 지칭될 수 있다.
픽처 & 픽처 파티셔닝(픽처 & 블록)
인코더(20)는 예를 들어 입력(201)을 통해, 픽처(17)(또는 픽처 데이터(17)), 예를 들어 비디오 또는 비디오 시퀀스를 형성하는 픽처 시퀀스의 픽처를 수신하도록 구성될 수 있다. 수신된 픽처 또는 픽처 데이터는 또한 전처리된 픽처(19)(또는 전처리된 픽처 데이터(19))일 수 있다. 단순화를 위해 다음 설명은 픽처(17)를 참조한다. 픽처(17)는 또한 (특히, 현재 픽처를 다른 픽처, 예를 들어, 동일한 비디오 시퀀스, 즉 현재 픽처도 포함하는 비디오 시퀀스의 이전에 인코딩 및/또는 디코딩된 픽처와 구별하기 위한 비디오 코딩에서) 현재 픽처 또는 코딩될 픽처로 지칭될 수 있다.
(디지털) 픽처는 강도(intensity) 값이 있는 샘플들의 2차원 어레이 또는 행렬이거나 이들로 간주될 수 있다. 어레이의 샘플은 픽셀(pixel)(픽처 엘리먼트의 짧은 포맷) 또는 펠(pel)이라고도 한다. 어레이 또는 픽처의 수평 및 수직 방향(또는 축)의 샘플 수는 픽처의 크기 및/또는 해상도를 정의한다. 색상 표현을 위해, 일반적으로 세 가지 색상 컴포넌트(color component)가 사용되며, 즉, 픽처가 세개의 샘플 어레이로 표현되거나 이를 포함할 수 있다. RBG 포맷 또는 색 공간에서 픽처는 대응하는 빨강, 녹색 및 파랑 샘플 어레이로 구성된다. 그러나 비디오 코딩에서 각 픽셀은 일반적으로 휘도(luminance) 및 색차(chrominance) 포맷 또는 색 공간, 예를 들어 Y로 지시되는 휘도 컴포넌트(때로는 L이 대신 사용됨)와 Cb 및 Cr로 지시되는 2개의 색차 컴포넌트를 포함하는 YCbCr로 표현된다. 휘도(또는 짧게, 루마(luma)) 컴포넌트 Y는 밝기 또는 그레이 레벨 강도(예: 그레이 스케일 픽처에서와 같이)를 나타내는 반면, 2개의 색차(또는 짧게 크로마(chroma)) 컴포넌트 Cb 및 Cr은 색차 또는 색상 정보 컴포넌트를 나타낸다. 따라서, YCbCr 포맷의 픽처는 휘도 샘플 값(Y)의 휘도 샘플 어레이와 색차 값(Cb 및 Cr)의 두 색차 샘플 어레이로 구성된다. RGB 포맷의 픽처는 YCbCr 포맷으로 컨버전(conversion) 또는 변환될 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 이 프로세스는 색상 변환 또는 색상 컨버전이라고도 한다. 픽처가 단색이면, 픽처는 휘도 샘플 어레이만 포함할 수 있다. 따라서, 픽처는 예를 들어 단색 포맷의 루마 샘플 어레이 또는 4: 2: 0, 4: 2: 2 및 4: 4: 4 색상 포맷에서의 루마 샘플 어레이와 2개의 대응하는 크로마 샘플 어레이일 수 있다.
비디오 인코더(20)의 실시예는 픽처(17)를 복수의 (일반적으로 비 중첩) 픽처 블록(203)으로 파티셔닝하도록 구성된 픽처 파티셔닝 유닛(도 2에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 블록은 루트(root) 블록, 매크로 블록(H.264/AVC) 또는 코딩 트리 블록(coding tree block, CTB) 또는 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU)(H.265/HEVC 및 VVC에 따름)이라고도 한다. 픽처 파티셔닝 유닛은 비디오 시퀀스의 모든 픽처에 대해 동일한 블록 크기 및 블록 크기를 정의하는 대응하는 그리드(grid)를 사용하거나, 또는 픽처 또는 서브 세트 또는 픽처 그룹 사이의 블록 크기를 변경하고, 각 픽처를 대응하는 블록으로 파티셔닝하도록 구성될 수 있다.
추가 실시예에서, 비디오 인코더는 픽처(17)의 블록(203), 예를 들어 픽처(17)를 형성하는 하나, 여러 또는 모든 블록을 직접 수신하도록 구성될 수 있다. 픽처 블록(203)은 또한 현재 픽처 블록 또는 코딩될 픽처 블록으로 지칭될 수 있다.
픽처(17)와 같이, 픽처 블록(203)은 픽처(17)보다 작은 차원이지만, 강도 값(샘플 값)을 갖는 샘플의 2차원 어레이 또는 행렬이거나 이들로 간주될 수 있다. 다시 말해서, 블록(203)은 예를 들어, 하나의 샘플 어레이(예: 단색 픽처(17)의 경우 루마 어레이, 또는 컬러 픽처의 경우 루마 어레이 또는 크로마 어레이) 또는 3개의 샘플 어레이(예: 컬러 픽처(17)의 경우 루마 어레이 및 2개의 크로마 어레이) 또는 적용된 색상 포맷에 따라 다른 수 및/또는 다른 종류의 어레이를 포함할 수 있다. 블록(203)의 수평 및 수직 방향(또는 축)의 샘플 수는 블록(203)의 크기를 정의한다. 따라서, 블록은 예를 들어 샘플의 M×N(M-열 × N-행) 어레이, 또는 변환 계수의 M×N 어레이를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 비디오 인코더(20)의 실시예는 픽처(17)를 블록별로 인코딩하도록 구성될 수 있으며, 예를 들어, 인코딩 및 예측은 블록(203)마다 수행된다.
도 2에 도시된 바와 같이 비디오 인코더(20)의 실시예는 추가로, 슬라이스(slice)(비디오 슬라이스라고도 함)를 사용하여 픽처를 파티셔닝 및/또는 인코딩하도록 구성될 수 있으며, 여기서 픽처는 하나 이상의 슬라이스(전형적으로 비중첩)를 사용하여 파티셔닝되거나 인코딩될 수 있으며, 각각의 슬라이스는 하나 이상의 블록(예: CTU)을 포함할 수 있다. 슬라이스는 직사각형 타일의 모음(collection)을 포함하거나, 타일 내의 래스터 순서(raster order) CTU 행의 모음일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 비디오 인코더(20)의 실시예는 추가로, 타일 그룹(또는 비디오 타일 그룹이라고도 함) 및/또는 타일(또는 비디오 타일이라고도 함)을 사용하여 픽처를 파티셔닝 및/또는 인코딩하도록 구성되며, 여기서, 픽처는 하나 이상의 타일 그룹(일반적으로 비충첩)을 사용하여 파티셔닝되거나 인코딩될 수 있으며, 각각의 타일 그룹은 하나 이상의 블록(예: CTU) 또는 하나 이상의 타일을 포함할 수 있으며, 각 타일은 직사각형 형상일 수 있으며, 하나 이상의 블록(예: CTU), 예를 들어, 완전 또는 부분 블록을 포함할 수 있다.
잔차 계산
잔차 계산 유닛(204)은 예를 들어, 샘플별로(픽셀별로) 픽처 블록(203)의 샘플 값으로부터 예측 블록(265)의 샘플 값을 감산하여 샘플 도메인에서 잔차 블록(205)을 획득하는 것에 의해, 픽처 블록(203) 및 예측 블록(265)(예측 블록(265)에 대한 자세한 내용은 나중에 제공됨)에 기반하여 잔차 블록(205)(잔차(205)라고도 함)을 계산하도록 구성될 수 있다.
변환
변환 처리 유닛(206)은 잔차 블록(205)의 샘플 값에 이산 코사인 변환(discrete cosine transform, DCT) 또는 이산 사인 변환(discrete sine transform, DST)과 같은 변환을 적용하여, 변환 도메인에서 변환 계수(207)를 획득하도록 구성될 수 있다. 변환 계수(207)는 또한 변환 잔차 계수로 지칭될 수 있고, 변환 도메인에서 잔차 블록(205)을 나타낼 수 있다.
변환 처리 유닛(206)은 H.265/HEVC에 대해 지정된 변환과 같은 DCT/DST의 정수 근사(integer approximation)를 적용하도록 구성될 수 있다. 직교 DCT 변환과 비교할 때, 이러한 정수 근사는 일반적으로 특정 팩터(factor)에 의해 조정된다. 순방향 및 역변환에 의해 처리되는 잔차 블록의 표준(norm)을 보존하기 위해, 추가 스케일링 팩터(scaling factor)가 변환 프로세스의 일부로 적용된다. 스케일링 팩터는 일반적으로 시프트 연산에 대해 2의 거듭 제곱인 스케일링 팩터, 변환 계수의 비트 깊이, 정확도와 구현 비용 간의 균형 등 특정 제약 조건을 기반으로 선택된다. 특정 스케일링 팩터는, 예를 들어, 역 변환 처리 유닛(212)에 의한 역 변환(및 예를 들어 비디오 디코더(30)의 역 변환 처리 유닛(312)에 의한 대응하는 역 변환)에 대해 지정되고, 예를 들어, 인코더(20)에서의 변환 처리 유닛(206)에 의한, 순방향 변환에 대응하는 스케일링 팩터가 지정될 수 있다.
비디오 인코더(20)(각각, 변환 처리 유닛(206))의 실시예는, 예를 들어, 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩 또는 압축된, 예를 들어, 변환 또는 변환들의 유형과 같은 변환 파라미터를 출력하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 디코딩을 위해 변환 파라미터를 수신하고 사용할 수 있다.
양자화
양자화 유닛(208)은 예를 들어, 스칼라 양자화 또는 벡터 양자화를 적용하는 것에 의해, 변환 계수(207)를 양자화하여 양자화된 계수(209)를 획득하도록 구성될 수 있다. 양자화된 계수(209)는 또한 양자화된 변환 계수(209) 또는 양자화된 잔차 계수(209)로 지칭될 수 있다.
양자화 프로세스는 변환 계수(207)의 일부 또는 전부와 관련된 비트 깊이를 감소시킬 수 있다. 예를 들어, n-비트 변환 계수는 양자화 동안 m-비트 변환 계수로 반올림될 수 있으며, 여기서 n은 m보다 크다. 양자화의 정도(degree)는 양자화 파라미터(quantization parameter, QP)를 조정하는 것에 의해 수정될 수 있다. 예를 들어, 스칼라 양자화의 경우, 더 미세하거나(finer) 거친(coarser) 양자화를 달성하기 위해 상이한 스케일링이 적용될 수 있다. 더 작은 양자화 단계 크기는 더 미세한 양자화에 대응하는 반면 더 큰 양자화 단계 크기는 더 거친 양자화에 대응한다. 적용 가능한 양자화 단계 크기는 양자화 파라미터(quantization parameter, QP)에 의해 지시될 수 있다. 양자화 파라미터는 예를 들어 적용 가능한 양자화 단계 크기의 미리 정의된 세트의 인덱스일 수 있다. 예를 들어, 작은 양자화 파라미터는 미세 양자화(작은 양자화 단계 크기)에 대응할 수 있고, 큰 양자화 파라미터는 거친 양자화(큰 양자화 단계 크기)에 대응하거나 그 반대일 수 있다.
양자화는 양자화 단계 크기에 의한 나눗셈(division)을 포함할 수 있고, 예를 들어 역 양자화 유닛(210)에 의한, 대응하는 및/또는 역 역양자화(inverse dequantization)는 양자화 단계 크기에 의한 곱셈(multiplication)을 포함할 수 있다. 예를 들어, HEVC와 같은 일부 표준에 따른 실시예는 양자화 단계 크기를 결정하기 위해 양자화 파라미터를 사용하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 양자화 단계 크기는 나눗셈을 포함하는 수식의 고정 소수점 근사(fixed point approximation)를 사용하여 양자화 파라미터를 기반으로 계산될 수 있다. 잔차 블록의 표준(norm)을 복원하기 위해 추가 스케일링 팩터가 양자화 및 역 양자화에 도입될 수 있으며, 이는 양자화 단계 크기 및 양자화 파라미터에 대한 수식의 고정 소수점 근사에 사용되는 스케일링으로 인해 수정될 수 있다. 하나의 예시적인 구현에서, 역 변환 및 역 양자화의 스케일링이 결합될 수 있다. 다르게는, 맞춤형 양자화 테이블이 사용되어 인코더로부터 디코더로, 예를 들어 비트스트림으로 시그널링될 수 있다. 양자화는 손실 연산이며, 양자화 단계 크기가 증가함에 따라 손실이 증가한다.
비디오 인코더(20)(각각 양자화 유닛(208))의 실시예는, 예를 들어 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩된 양자화 파라미터(QP)를 출력하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 디코딩을 위한 양자화 파라미터를 수신하고 적용할 수 있다.
역 양자화
역 양자화 유닛(210)은, 예를 들어, 양자화 유닛(208)과 같이 양자화 단계 크기에 기반하거나 이를 사용하여 양자화 유닛(208)에 의해 적용된 양자화 방식의 역을 적용하는 것에 의해, 양자화된 계수에 양자화 유닛(208)의 역 양자화를 적용하여 역양자화된 계수(dequantized coefficient)(211)를 획득하도록 구성된다. 역양자화된 계수(211)는 또한 역양자화된 잔차 계수(211)로 지칭될 수 있고, 일반적으로 양자화에 의한 손실로 인한 변환 계수와 동일하지는 않지만 변환 계수(207)에 대응한다.
역 변환
역 변환 처리 유닛(212)은 변환 처리 유닛(206)에 의해 적용된 변환의 역 변환, 예를 들어 역 이산 코사인 변환(inverse discrete cosine transform, DCT) 또는 역 이산 사인 변환(inverse discrete sine transform, DST) 또는 다른 역 변환을 적용하여, 샘플 도메인에서 재구성된 잔차 블록(213)(또는 대응하는 역양자화된 계수(213))를 획득하도록 구성된다. 재구성된 잔차 블록(213)은 또한 변환 블록(213)으로 지칭될 수 있다.
재구성
재구성 유닛(214)(예: 가산기(adder) 또는 합산기(summer)(214))은 예측 블록(265)에 변환 블록(213)(즉, 재구성된 잔차 블록(213))을 추가하여, 예를 들어 샘플별로 재구성된 잔차 블록(213)의 샘플 값 및 예측 블록(265)의 샘플 값을 추가하는 것에 의해, 샘플 도메인에서 재구성된 블록(215)을 획득하도록 구성된다.
필터링
루프 필터 유닛(220)(또는 짧게 "루프 필터"(220))은 재구성된 블록(215)을 필터링하여 필터링된 블록(221)을 획득하거나, 일반적으로 재구성된 샘플을 필터링하여 필터링된 샘플을 획득하도록 구성된다. 루프 필터 유닛은 픽셀 전환(pixel transition)을 평활화하거나(smooth) 또는 그렇지 않으면 비디오 품질을 향상시키도록 구성될 수 있다. 루프 필터 유닛(220)은 디블로킹(de-blocking) 필터, 샘플 적응 오프셋(sample-adaptive offset, SAO) 필터 또는, 양방향 필터(bilateral filter), 적응 루프 필터(adaptive loop filter, ALF), 샤프닝(sharpening), 평활화(smoothing) 필터 또는 협업(collaborative) 필터 또는 이들의 임의 결합과 같은 하나 이상의 루프 필터를 포함할 수 있다. 루프 필터 유닛(220)이 도 2에 인루프 필터(in loop filter)로서 도시되어 있지만, 다른 구성에서 루프 필터 유닛(220)은 포스트(post) 루프 필터로 구현될 수 있다. 필터링된 블록(221)은 또한 필터링된 재구성된 블록(221)으로 지칭될 수 있다.
비디오 인코더(20)(각각 루프 필터 유닛(220))의 실시예는 예를 들어 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩된, 루프 필터 파라미터(예: 샘플 적응 오프셋 정보)를 출력하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 직접 또는 엔트로피 인코딩 유닛(270)을 통해 인코딩되므로, 예를 들어, 디코더(30)는 디코딩을 위해 동일한 루프 필터 파라미터 또는 각각의 루프 필터를 수신하고 적용할 수 있다.
디코딩된 픽처 버퍼
디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(230)는 비디오 인코더(20)에 의해 비디오 데이터를 인코딩하기 위해 참조 픽처 또는 일반적으로 참조 픽처 데이터를 저장하는 메모리일 수 있다. DPB(230)는 동기식 DRAM(synchronous DRAM, SDRAM), 자기 저항성 RAM(magnetoresistive RAM, MRAM), 저항성 RAM(resistive RAM, RRAM) 또는 기타 유형의 메모리 디바이스를 포함하는 동적 랜덤 액세스 메모리(dynamic random access memory, DRAM)와 같은 다양한 메모리 디바이스로 형성될 수 있다. 디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(230)는 하나 이상의 필터링된 블록(221)을 저장하도록 구성될 수 있다. 디코딩된 픽처 버퍼(230)는 추가로, 동일한 현재 픽처 또는 상이한 픽처, 예를 들어, 이전에 재구성된 픽처의 다른 이전에 필터링된 블록, 예를 들어 이전에 재구성되고 필터링된 블록(221)을 저장하도록 구성될 수 있고, 예를 들어 인터 예측을 위해, 완전한 이전에 재구성된, 즉 디코딩된 픽처(및 대응하는 참조 블록 및 샘플) 및/또는 부분적으로 재구성된 현재 픽처(및 대응하는 참조 블록 및 샘플)를 제공할 수 있다. 디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(230)는 또한 하나 이상의 필터링되지 않은 재구성된 블록(215), 또는 예를 들어, 재구성된 블록(215)이 루프 필터 유닛(220)에 의해 필터링되지 않으면, 일반적으로 필터링되지 않은 재구성된 샘플, 또는 임의의 다른 추가 처리 재구성된 블록 또는 샘플의 버전을 저장하도록 구성될 수 있다.
모드 선택(파티셔닝 & 예측)
모드 선택 유닛(260)은 파티셔닝 유닛(262), 인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)을 포함하고, 원본 블록(203)(현재 픽처(17)의 현재 블록(203))과 같은 원본 픽처 데이터, 그리고 예를 들어 디코딩된 픽처 버퍼(230) 또는 다른 버퍼(예: 라인 버퍼, 도시되지 않음)로부터, 동일한(현재) 픽처 및/또는 하나 또는 복수의 이전에 디코딩된 픽처로부터의 필터링 및/또는 필터링되지 않은 재구성된 샘플과 같은 재구성된 픽처 데이터를 수신하거나 획득하도록 구성된다. 재구성된 픽처 데이터는 예측 블록(265) 또는 예측자(predictor)(265)를 획득하기 위해 예측, 예를 들어 인터 예측 또는 인트라 예측을 위한 참조 픽처 데이터로서 사용된다.
모드 선택 유닛(260)은 현재 블록 예측 모드(파티셔닝 없음을 포함) 및 예측 모드(예: 인트라 또는 인터 예측 모드)에 대한 파티셔닝을 결정 또는 선택하며, 대응하는 예측 블록(265)을 생성하도록 구성될 수 있으며, 예측 블록(265)은 잔차 블록(265)의 계산 및 재구성된 블록(215)의 재구성을 위해 사용된다.
모드 선택 유닛(260)의 실시예는 파티셔닝 및 예측 모드(예: 모드 선택 유닛(260)에 의해 지원되거나 사용 가능한 것들로부터)를 선택하도록 구성될 수 있으며, 이는 최상(best)의 매칭을 제공하거나, 다시 말해서, 최소 잔차(최소 잔차는 전송 또는 저장을 위한 더 나은 압축을 의미함) 또는 최소 시그널링 오버헤드(최소 시그널링 오버 헤드는 전송 또는 저장을 위한 더 나은 압축을 의미함)를 제공하거나, 또는 둘 다 고려하거나 균형을 잡는다. 모드 선택 유닛(260)은 레이트 왜곡 최적화(rate distortion optimization, RDO)에 기반하여 파티셔닝 및 예측 모드를 결정하도록, 즉, 최소 레이트 왜곡을 제공하는 예측 모드를 선택하도록 구성된다. 이 문맥에서 "최상", "최소", "최적(optimum)" 등과 같은 용어는 반드시 전체적인 "최상", "최소", "최적" 등을 의미하는 것은 아니지만, 임계 값을 초과하거나 아래로 떨어지는 값 또는 잠재적으로 "서브 최적 선택(sub-optimum selection)"으로 이어지지만 복잡도(complexity)와 처리 시간을 감소시키는 기타 제약 조건과 같은 종료 또는 선택 기준의 충족을 의미한다.
다시 말해서, 파티셔닝 유닛(262)은 예를 들어, 쿼드트리 파티셔닝(quad-tree-partitioning, QT), 이진 트리 파티셔닝(binary-tree partitioning, BT) 또는 트리플 트리 파티셔닝(triple-tree-partitioning, TT) 또는 이들의 임의의 결합을 반복적으로 사용하여, 블록(203)을 더 작은 블록 분할 또는 서브 블록(이는 다시 블록을 형성함)으로 파티셔닝하고, 블록 분할 또는 서브 블록 각각에 대한 예측을 수행하도록 구성될 수 있으며, 여기서 모드 선택은 파티셔닝된 블록(203)의 트리 구조의 선택을 포함하고, 예측 모드는 각 블록 파티션 또는 서브 블록에 적용된다.
다음에, 예시적인 비디오 인코더(20)에 의해 수행되는 파티셔닝(예: 파티셔닝 유닛(262)에 의한) 및 예측 처리(인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)에 의한)가 더 상세히 설명될 것이다.
파티셔닝
파티셔닝 유닛(262)은 현재 블록(203)을 더 작은 파티션 예를 들어, 정사각형 또는 직사각형 크기의 더 작은 블록으로 파티셔닝(또는 분할)할 수 있다. 이러한 더 작은 블록(서브 블록이라고도 함)은 추가로 더 작은 파티션으로 파티셔닝될 수 있다. 이것은 또한 트리 파티셔닝 또는 계층적 트리 파티셔닝(hierarchical tree-partitioning)이라고도 하며, 여기서 예를 들어 루트 트리 레벨 0(계층 레벨(hierarchy-level) 0, 깊이 0)에서의 루트 블록은 재귀적으로 파티셔닝될 수 있으며, 예를 들어 다음 하위 트리(lower tree) 레벨, 예를 들어, 트리 레벨 1(계층 레벨 1, 깊이 1)의 노드의 2개 이상의 블록으로 파티셔닝될 수 있으며, 여기서 이들 블록은 파티셔닝이 종료될 때까지, 예를 들어, 종료 기준이 충족되었기 때문에, 예를 들어 최대 트리 깊이 또는 최소 블록 크기에 도달할 때까지, 다시 다음 하위 레벨, 예를 들어, 트리 레벨 2(계층 레벨 2, 깊이 2)의 2개 이상의 블록으로 파티셔닝될 수 있다. 더 이상 파티셔닝되지 않는 블록은 트리의 리프(leaf) 블록 또는 리프 노드라고도 한다. 2개의 파티션으로 파티셔닝하는 것을 이용하는 트리를 이진 트리(binary-tree, BT)로 지칭하고, 3개의 파티션으로 파티셔닝하는 것을 이용하는 트리를 TT(ternary-tree)라고 지칭하며, 4개의 파티션으로 파티셔닝하는 것을 이용하는 트리를 쿼드-트리(quad-tree, QT)라고 지칭한다.
전에 언급한 바와 같이, 용어 "블록"은 여기서 일부분(portion) 특히, 픽처의 정사각형 또는 직사각형 일부분일 수 있다. HEVC 및 VVC를 참조하면, 예를 들어, 블록은 코딩 트리 유닛(coding tree unit, CTU), 코딩 유닛(coding unit, CU), 예측 유닛(prediction unit, PU), 또는 변환 유닛(transform unit, TU) 및/또는 대응하는 블록, 예를 들어, 코딩 트리 블록(coding tree block, CTB), 코딩 블록(coding block, CB), 변환 블록(transform block, TB) 또는 예측 블록(prediction block, PB)에 대응할 수 있다.
예를 들어, 코딩 트리 유닛(CTU)은 루마 샘플의 CTB, 및 3개의 샘플 어레이를 갖는 픽처의 크로마 샘플의 2개의 대응하는 CTB, 또는 단색 픽처 또는 샘플을 코딩하는 데 사용되는 세개의 개별 색상 평면과 신택스 구조를 사용하여 코딩된 픽처의 샘플의 CTB이거나 이들을 포함할 수 있다. 이에 상응하여, 코딩 트리 블록(CTB)은 컴포넌트를 CTB로 나누는 것(division)이 파티셔닝이 되도록 N의 일부 값에 대한 샘플의 N×N 블록일 수 있다. 코딩 유닛(CU)은 루마 샘플의 코딩 블록, 및 3개의 샘플 어레이를 갖는 픽처의 크로마 샘플의 2개의 대응하는 코딩 블록, 또는 단색 픽처 또는 샘플을 코딩하는 데 사용되는 세개의 개별 색상 평면과 신택스 구조를 사용하여 코딩된 픽처의 샘플의 코딩 블록이거나 이들을 포함할 수 있다. 이에 상응하여, 코딩 블록(CB)은 CTB를 코딩 블록으로 나누는 것이 파티셔닝이 되도록 M 및 N의 일부 값에 대한 샘플의 M×N 블록일 수 있다.
일부 실시예에서, 예를 들어, HEVC에 따르면, 코딩 트리 유닛(CTU)은 코딩 트리로 표시된(denote) 쿼드트리 구조를 사용하여 CU로 분할될 수 있다. 인터 픽처(시간) 또는 인트라 픽처(공간) 예측을 사용하여 픽처 에어리어(area)를 코딩할지의 판정은 CU 레벨에서 결정된다. 각 CU는 PU 분할 유형(splitting type)에 따라 1개, 2개 또는 4개의 PU로 추가로 분할될 수 있다. 하나의 PU 내부에서, 동일한 예측 프로세스가 적용되고 관련 정보가 PU 기반으로 디코더로 전송된다. PU 분할 유형을 기반으로 한 예측 프로세스를 적용하여 잔차 블록을 획득한 후, CU는 CU에 대한 코딩 트리와 유사한 다른 쿼드트리(quard-tree) 구조에 따라 변환 유닛(TU)으로 파티셔닝될 수 있다.
실시예에서, 예를 들어 VVC(Versatile Video Coding)라고 하는 현재 개발중인 최신 비디오 코딩 표준에 따르면, 결합된 쿼드트리 및 이진 트리(combined quad-tree and binary tree, QTBT) 파티셔닝이 예를 들어 코딩 블록을 파티셔닝하는 데 사용된다. QTBT 블록 구조에서, CU는 정사각형 또는 직사각형 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 코딩 트리 유닛(CTU)은 쿼드트리(quad-tree) 구조에 의해 먼저 파티셔닝된다. 쿼드트리 리프(leaf) 노드는 추가로 이진 트리(binary-tree) 또는 삼진(ternary)(또는 트리플) 트리 구조에 의해 파티셔닝된다. 파티셔닝 트리 리프 노드는 코딩 유닛(CU)이라고도 하며, 대응하는 파티션이 임의의 추가적인 파티셔닝없이 예측 및 변환 처리를 위해 사용된다. 이는 CU, PU, TU가 QTBT 코딩 블록 구조에서 동일한 블록 크기를 가지는 것을 의미한다. 병행하여, 다중 파티션, 예를 들어, 트리플 트리 파티션이 QTBT 블록 구조와 함께 사용될 수 있다.
일 예에서, 비디오 인코더(20)의 모드 선택 유닛(260)은 여기에서 설명된 파티셔닝 기술의 임의의 조합을 수행하도록 구성될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이, 비디오 인코더(20)는 (예를 들어, 미리 결정된) 예측 모드들의 세트로부터 최상의 또는 최적의 예측 모드를 결정하거나 선택하도록 구성된다. 예측 모드의 세트는 인트라 예측 모드 및/또는 인터 예측 모드를 포함할 수 있다.
인트라 예측
예측 인트라 예측 모드의 세트는 DC(또는 평균) 모드 및 평면(planar) 모드와 같은 비 지향성(non-directional) 모드, 또는 예를 들어 HEVC에 정의된 바와 같은 지향성(directional) 모드와 같은, 35개의 상이한 인트라 예측 모드를 포함할 수 있거나, 또는 DC(또는 평균) 모드 및 평면 모드와 같은 비 지향성 모드, 또는 예를 들어 VVC에 대해 정의된 바와 같은 지향성 모드와 같은, 67개의 상이한 인트라 예측 모드를 포함할 수 있다.
인트라 예측 유닛(254)은 동일한 현재 픽처의 이웃 블록의 재구성된 샘플을 사용하여, 인트라 예측 모드 세트로부터의 인트라 예측 모드에 따라 인트라 예측 블록(265)을 생성하도록 구성된다.
인트라 예측 유닛(254)(또는 일반적으로 모드 선택 유닛(260))은 추가로, 인코딩된 픽처 데이터(21)에 포함시키기 위해, 인트라 예측 파라미터(또는 블록에 대해 선택된 인트라 예측 모드를 나타내는 일반적인 정보)를 신택스 엘리먼트(266)의 형태로 엔트로피 인코딩 유닛(270)에 출력하도록 구성될 수 있으므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)가 디코딩을 위해 예측 파라미터를 수신하고 사용할 수 있다.
인터 예측
(또는 가능한) 인터 예측 모드의 세트는 사용 가능한 참조 픽처(즉, 예를 들어, DBP(230)에 저장된 이전의 적어도 부분적으로 디코딩된 픽처) 및 기타 인터 예측 파라미터, 예를 들어 전체 참조 픽처 또는 참조 픽처의 일부, 예를 들어, 현재 블록의 에어리어 주변의 탐색 창 에어리어가, 최상의 매칭하는 참조 블록을 탐색하는 데 사용되는지 여부, 및/또는 예를 들어 픽셀 보간, 예를 들어 하프/세미-펠(half/semi-pel) 및/또는 1/4 펠(quarter-pel) 보간이 적용되는지 여부에 따라 달라진다.
위의 예측 모드 이외에, 스킵(skip) 모드 및/또는 직접(direct) 모드가 적용될 수 있다.
인터 예측 유닛(244)은 모션 추정(motion estimation, ME) 유닛 및 모션 보상(motion compensation, MC) 유닛(둘 다 도 2에 도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 모션 추정 유닛은 모션 추정을 위해, 픽처 블록(203)(현재 픽처(17)의 현재 픽처 블록(203)) 및 디코딩된 픽처(231), 또는 하나 또는 복수의 이전에 디코딩된 픽처(231)의 재구성된 블록과 같은, 적어도 하나 또는 복수의 이전에 재구성된 블록을 수신하거나 획득하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 비디오 시퀀스는 현재 픽처 및 이전에 디코딩된 픽처(231)를 포함할 수 있거나, 다시 말해서, 현재 픽처 및 이전에 디코딩된 픽처(231)는 비디오 시퀀스를 형성하는 픽처의 시퀀스의 일부이거나 이를 형성할 수 있다.
인코더(20)는 복수의 이전에 디코딩된 픽처의 동일하거나 상이한 픽처의 복수의 참조 블록으로부터 참조 블록을 선택하고, 참조 픽처(또는 참조 픽처 인덱스) 및/또는 참조 블록의 위치(x, y 좌표)와 현재 블록의 위치 사이의 오프셋(공간적 오프셋)을 인터 예측 파라미터로서 모션 추정 유닛에 제공하도록 구성될 수 있다. 이 오프셋은 모션 벡터(motion vector, MV)라고도 한다. 임의 구현들에서, 예측 정확도(accuracy)를 향상시키고 궁극적으로 압축 성능을 향상시키기 위해 인코딩 측 및 디코딩 측 모두에서 MV가 추가로 개선될(refined) 수 있다. 또한, MV 또는 개선된 MV에 의해 획득된 예측은 추가로, 미세 모션(fine motion)이 픽셀 레벨에 존재하는 경우에 예측이 보상될 수 있는 이중 예측 옵티컬 플로(Bi-predictive optical flow refinement, BPOF)를 사용하여 수정 또는 조정될 수 있다. DMVR(decoding side motion vector refinement) 및 BPOF 기술은 후술한다.
모션 보상 유닛은 인터 예측 파라미터를 획득, 예를 들어 수신하고, 인터 예측 파라미터에 기반하여 또는 인터 예측 파라미터를 사용하여 인터 예측을 수행하여 (인터) 예측 블록(265)을 획득하도록 구성될 수 있다. 모션 보상 유닛에 의해 수행되는 모션 보상은 모션 추정에 의해 결정된 모션/블록 벡터에 기반하여 예측 블록을 페치(fetch)하거나 생성하는 것을 포함할 수 있으며, 가능하게는 서브 픽셀 정밀도(sub-pixel precision)에 대한 보간을 수행할 수 있다. 보간 필터링은 알려진 픽셀 샘플로부터 추가 픽셀 샘플을 생성할 수 있으며, 이에 따라 픽처 블록을 코딩하는 데 사용될 수 있는 후보 예측 블록의 수를 잠재적으로 증가시킬 수 있다. 모션 보상 유닛은 현재 픽처 블록의 PU에 대한 모션 벡터를 수신하면, 참조 픽처 리스트 중 하나에서 모션 벡터가 가리키는 예측 블록을 찾을 수 있다.
모션 보상 유닛은 또한 비디오 슬라이스의 픽처 블록의 디코딩시에 비디오 디코더(30)에 의해 사용하기 위해 블록 및 비디오 슬라이스와 연관된 신택스 엘리먼트를 생성할 수 있다. 슬라이스 및 각각의 신택스 엘리먼트에 추가로 또는 대안으로서, 타일 그룹 및/또는 타일 및 각각의 신택스 엘리먼트가 생성되거나 사용될 수 있다. 슬라이스 및 각각의 신택스 엘리먼트에 추가로 또는 대안으로서, 타일 그룹 및/또는 타일 그리고 각각의 신택스 엘리먼트가 생성되거나 사용될 수 있다.
엔트로피 코딩
엔트로피 인코딩 유닛(270)은 예를 들어, 엔트로피 인코딩 알고리즘 또는 방식(예: 가변 길이 코딩(variable length coding, VLC) 방식, 콘텍스트 적응형 VLC 방식(context adaptive VLC scheme, CAVLC), 산술 코딩 방식, 이진화, 콘텍스트 적응형 이진 산술 코딩(context adaptive binary arithmetic coding, CABAC), 신택스 기반 콘텍스트 적응 이진 산술 코딩(syntax-based context-adaptive binary arithmetic coding, SBAC), 확률 간격 파티셔닝 엔트로피(probability interval partitioning entropy, PIPE) 코딩 또는 다른 엔트로피 인코딩 방법론 또는 기술) 또는 우회(비 압축)를, 양자화된 계수, 인터 예측 파라미터, 인트라 예측 파라미터, 루프 필터 파라미터 및/또는 기타 신택스 엘리먼트에 적용하여, 예를 들어, 인코딩된 비트스트림(21)의 형태로 출력(272)을 통해 출력될 수 있는 인코딩된 픽처 데이터(21)를 획득하도록 구성되므로, 예를 들어, 비디오 디코더(30)는 디코딩을 위해 파라미터를 수신하고 사용할 수 있다. 인코딩된 비트스트림(21)은 비디오 디코더(30)로 전송되거나, 나중에 비디오 디코더(30)에 의한 전송 또는 탐색을 위해 메모리에 저장될 수 있다.
비디오 인코더(20)의 다른 구조적 변형이 비디오 스트림을 인코딩하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 비 변환(non-transform) 기반 인코더(20)는 특정 블록 또는 프레임에 대해 변환 처리 유닛(206) 없이 직접 잔차 신호를 양자화할 수 있다. 다른 구현에서, 인코더(20)는 단일 유닛으로 결합된 양자화 유닛(208) 및 역 양자화 유닛(210)을 가질 수 있다.
디코더 및 디코딩 방법
도 3은 본 출원의 기술을 구현하도록 구성된 비디오 디코더(30)의 예를 도시한다. 비디오 디코더(30)는 예를 들어 인코더(20)에 의해 인코딩된, 인코딩된 픽처 데이터(21)(예: 인코딩된 비트스트림(21))를 수신하여 디코딩된 픽처(331)를 획득하도록 구성된다. 인코딩된 픽처 데이터 또는 비트스트림은 인코딩된 픽처 데이터를 디코딩하기 위한 정보, 예를 들어 인코딩된 비디오 슬라이스(및/또는 타일 그룹 또는 타일)의 픽처 블록 및 연관 신택스 엘리먼트를 나타내는 데이터를 포함한다.
도 3의 예에서, 디코더(30)는 엔트로피 디코딩 유닛(304), 역 양자화 유닛(310), 역 변환 처리 유닛(312), 재구성 유닛(314)(예: 합산기(314)), 루프 필터(320), 디코딩된 픽처 버퍼(decoded picture buffer, DBP)(330), 모드 적용(mode application) 유닛(360), 인터 예측 유닛(344) 및 인트라 예측 유닛(354)을 포함한다. 인터 예측 유닛(344)은 모션 보상 유닛이거나 이를 포함할 수 있다. 비디오 디코더(30)는, 일부 예에서, 도 2의 비디오 인코더(20)에 대해 설명된 인코딩 패스에 일반적으로 역인 디코딩 패스를 수행할 수 있다.
인코더(20)에 대해 설명한 바와 같이, 역 양자화 유닛(210), 역 변환 처리 유닛(212), 재구성 유닛(214), 루프 필터(220), 디코딩된 픽처 버퍼(DPB)(230), 인터 예측 유닛(244) 및 인트라 예측 유닛(254)은 또한 비디오 인코더(20)의 "내장 디코더"를 형성하는 것으로도 지칭된다. 따라서, 역 양자화 유닛(310)은 역 양자화 유닛(210)과 기능면에서 동일할 수 있고, 역 변환 처리 유닛(312)은 역 변환 처리 유닛(212)과 기능면에서 동일할 수 있으며, 재구성 유닛(314)은 재구성 유닛(214)과 기능면에서 동일할 수 있고, 루프 필터(320)는 루프 필터(220)와 기능면에서 동일할 수 있으며, 디코딩된 픽처 버퍼(330)는 디코딩된 픽처 버퍼(230)와 기능면에서 동일할 수 있다. 따라서, 비디오(20) 인코더의 각 유닛 및 기능에 대해 제공된 설명은 비디오 디코더(30)의 각 유닛 및 기능에 대응하여 적용된다.
엔트로피 디코딩
엔트로피 디코딩 유닛(304)은 비트스트림(21)(또는 일반적으로 인코딩된 픽처 데이터(21))을 파싱하고(parse), 인코딩된 픽처 데이터(21)에 대해 예를 들어, 엔트로피 디코딩을 수행하여, 예를 들어, 양자화된 계수(309) 및/또는 인터 예측 파라미터(예: 참조 픽처 인덱스 및 모션 벡터), 인트라 예측 파라미터(예: 인트라 예측 모드 또는 인덱스), 변환 파라미터, 양자화 파라미터, 루프 필터 파라미터 및/또는 기타 신택스 엘리먼트 중 어느 하나 또는 전부와 같은 디코딩된 코딩 파라미터(366)를 획득하도록 구성된다. 엔트로피 디코딩 유닛(304)은 인코더(20)의 엔트로피 인코딩 유닛(270)과 관련하여 설명된 인코딩 방식에 대응하는 디코딩 알고리즘 또는 방식을 적용하도록 구성될 수 있다. 엔트로피 디코딩 유닛(304)은 추가로, 인터 예측 파라미터, 인트라 예측 파라미터 및/또는 기타 신택스 엘리먼트를 모드 적용 유닛(360)에 제공하고, 디코더(30)의 다른 유닛에 다른 파라미터를 제공하도록 구성될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 비디오 슬라이스 레벨 및/또는 비디오 블록 레벨에서의 신택스 엘리먼트를 수신할 수 있다. 슬라이스 및 각각의 신택스 엘리먼트에 추가로 또는 대안으로서, 타일 그룹 및/또는 타일 및 각각의 신택스 엘리먼트가 수신 및/또는 사용될 수 있다.
역 양자화
역 양자화 유닛(310)은 (예: 엔트로피 디코딩에 의한 파싱 및/또는 디코딩에 의해) 인코딩된 픽처 데이터(21)로부터 양자화 파라미터(QP)(또는 일반적으로 역 양자화와 관련된 정보) 및 양자화된 계수를 수신하고, 양자화 파라미터에 기반하여 디코딩된 양자화된 계수(309)에 역 양자화를 적용하여, 변환 계수(311)로도 지칭될 수 있는 역양자화된 계수(311)를 획득하도록 구성될 수 있다. 역 양자화 프로세스는 양자화의 정도 및 마찬가지로 적용되어야 하는 역 양자화의 정도를 결정하기 위해, 비디오 슬라이스의 각 비디오 블록에 대해 비디오 인코더(20)에 의해 결정된 양자화 파라미터를 사용하는 것을 포함할 수 있다.
역 변환
역 변환 처리 유닛(312)은 변환 계수(311)라고도 하는, 역양자화된 계수(311)를 수신하고, 샘플 도메인에서 재구성된 잔차 블록(313)을 획득하기 위해 역양자화된 계수(311)에 변환을 적용하도록 구성될 수 있다. 재구성된 잔차 블록(313)은 또한 변환 블록(313)으로 지칭될 수 있다. 변환은 역 변환, 예를 들어 역 DCT, 역 DST, 역 정수 변환, 또는 개념적으로 유사한 역 변환 프로세스일 수 있다. 역 변환 처리 유닛(312)은 추가로, 인코딩된 픽처 데이터(21)로부터(예: 예를 들어 엔트로피 디코딩 유닛(304)에 의한 파싱 및/또는 디코딩하는 것에 의해) 변환 파라미터 또는 대응하는 정보를 수신하여, 역양자화된 계수(311)에 적용될 변환을 결정하도록 구성될 수 있다.
재구성
재구성 유닛(314)(예: 가산기 또는 합산기(314))은 재구성된 잔차 블록(313)을 예측 블록(365)에 추가하여, 예를 들어 재구성된 잔차 블록(313)의 샘플 값 및 예측 블록(365)의 샘플 값을 더하는 것에 의해, 샘플 도메인에서 재구성된 블록(315)을 획득하도록 구성될 수 있다.
필터링
루프 필터 유닛(320)(코딩 루프 내에서 또는 코딩 루프 이후)은 재구성된 블록(315)을 필터링하여 필터링된 블록(321)을 획득하며, 예를 들어, 픽셀 전환을 평활화하거나 그렇지 않으면, 비디오 품질을 향상시키도록 구성된다. 루프 필터 유닛(320)은 디블로킹 필터, 샘플 적응 오프셋(sample-adaptive offset, SAO) 필터 또는 하나 이상의 다른 필터, 예를 들어 양방향 필터(bilateral filter), 적응 루프 필터(adaptive loop filter, ALF), 샤프닝(sharpening), 평활화(smoothing) 필터 또는 협업(collaborative) 필터 또는 이들의 임의 결합과 같은 하나 이상의 루프 필터를 포함할 수 있다. 루프 필터 유닛(320)이 도 3에 인루프 필터로서 도시되어 있지만, 다른 구성에서 루프 필터 유닛(320)은 포스트 루프 필터로 구현될 수 있다.
디코딩된 픽처 버퍼
픽처의 디코딩된 비디오 블록(321)은 디코딩된 픽처 버퍼(330)에 저장되고, 디코딩된 픽처(331)는 다른 픽처에 대한 후속 모션 보상 및/또는 출력 또는 각각의 디스플레이를 위한 참조 픽처로서 저장된다.
디코더(30)는 사용자에 대한 프리젠테이션 또는 보기(viewing)를 위해, 예를 들어 출력(312)을 통해 디코딩된 픽처(311)를 출력하도록 구성된다.
예측
인터 예측 유닛(344)은 인터 예측 유닛(244)(특히 모션 보상 유닛에 대해)과 동일할 수 있고, 인트라 예측 유닛(354)은 기능면에서 인트라 예측 유닛(254)과 동일할 수 있으며, (예: 엔트로피 디코딩 유닛(304)에 의한 예를 들어 파싱 및/또는 디코딩하는 것에 의해) 인코딩된 픽처 데이터(21)로부터 수신된 파티셔닝 및/또는 예측 파라미터 또는 각각의 정보에 기반하여, 분할 또는 파티셔닝 판정 및 예측을 수행할 수 있다. 모드 적용 유닛(360)은 재구성된 픽처, 블록 또는 각각의 샘플(필터링되거나 필터링되지 않은)에 기반하여 블록 당 예측(인트라 예측 또는 인터 예측)을 수행하여, 예측 블록(365)을 획득하도록 구성될 수 있다.
비디오 슬라이스 또는 픽처가 인트라 코딩(I) 슬라이스로서 코딩될 때, 모드 적용 유닛(360)의 인트라 예측 유닛(354)은 시그널링된 인트라 예측 모드 및 현재 픽처의 이전에 디코딩된 블록으로부터의 데이터를 기반으로 현재 비디오 슬라이스의 픽처 블록에 대한 예측 블록(365)을 생성하도록 구성된다. 비디오 슬라이스 또는 픽처가 인터 코딩된(즉, B 또는 P) 슬라이스로서 코딩될 때, 모드 적용 유닛(360)의 인터 예측 유닛(344)(예: 모션 보상 유닛)은, 엔트로피 디코딩 유닛(304)으로부터 수신된 모션 벡터 및 기타 신택스 엘리먼트에 기반하여, 현재 비디오 슬라이스의 비디오 블록에 대해 예측 블록(365)을 생성하도록 구성된다. 인터 예측을 위해, 예측 블록은 참조 픽처 리스트 중 하나 내의 참조 픽처 중 하나로부터 생성될 수 있다. 비디오 디코더(30)는 DPB(330)에 저장된 참조 픽처에 기반한 디폴트 구성 기술을 사용하여 참조 픽처 리스트인, 리스트 0 및 리스트 1을 구성할 수 있다. 슬라이스(예: 비디오 슬라이스)에 추가로 또는 다르게는 타일 그룹(예: 비디오 타일 그룹) 및/또는 타일(예: 비디오 타일)을 사용하는 실시예에 대해 또는 실시예에 의해 동일하거나 유사한 접근법이 적용될 수 있으며, 비디오는 I, P 또는 B 타일 그룹 및/또는 타일을 사용하여 코딩될 수 있다.
모드 적용 유닛(360)은 모션 벡터 또는 관련 정보 그리고 기타 신택스 엘리먼트를 파싱하는 것에 의해 현재 비디오 슬라이스의 비디오/픽처 블록에 대한 예측 정보를 결정하도록 구성되고, 예측 정보를 사용하여 디코딩되는 현재 비디오 블록에 대한 예측 블록을 생성한다. 예를 들어, 모드 적용 유닛(360)은 수신된 신택스 엘리먼트의 일부를 사용하여, 비디오 슬라이스의 비디오 블록을 코딩하는데 사용되는 예측 모드(예: 인트라 예측 또는 인터 예측), 인터 예측 슬라이스 유형(예: B 슬라이스, P 슬라이스 또는 GPB 슬라이스), 슬라이스에 대한 참조 픽처 리스트 중 하나 이상에 대한 구성 정보, 슬라이스의 각 인터 코딩된 비디오 블록에 대한 모션 벡터, 슬라이스의 각 인터 코딩된 비디오 블록에 대한 인터 예측 상태 및 현재 비디오 슬라이스의 비디오 블록을 디코딩하기 위한 다른 정보를 결정한다. 슬라이스(예: 비디오 슬라이스)에 추가로 또는 다르게는 타일 그룹(예: 비디오 타일 그룹) 및/또는 타일(예: 비디오 타일)을 사용하는 실시예에 대해 또는 실시예에 의해 동일하거나 유사한 접근법이 적용될 수 있으며, 예를 들어, 비디오는 I, P 또는 B 타일 그룹 및/또는 타일을 사용하여 코딩될 수 있다.
도 3에 도시된 비디오 디코더(30)의 실시예는 슬라이스(비디오 슬라이스라고도 함)를 사용하여 픽처를 파티셔닝 및/또는 디코딩하도록 구성될 수 있으며, 여기서, 픽처는 하나 이상의 슬라이스(일반적으로 비충첩)을 사용하여 파티셔닝되거나 디코딩될 수 있으며, 각각의 슬라이스는 하나 이상의 블록(예: CTU)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이 비디오 디코더(30)의 실시예는 타일 그룹(또는 비디오 타일 그룹이라고도 함) 및/또는 타일(또는 비디오 타일이라고도 함)을 사용하여 픽처를 파티셔닝 및/또는 디코딩하도록 구성되며, 여기서, 픽처는 하나 이상의 타일 그룹(일반적으로 비충첩)을 사용하여 파티셔닝되거나 디코딩될 수 있으며, 각각의 타일 그룹은 하나 이상의 블록(예: CTU) 또는 하나 이상의 타일을 포함할 수 있으며, 각 타일은 직사각형 형상일 수 있으며, 하나 이상의 블록(예: CTU), 예를 들어, 완전 또는 부분 블록을 포함할 수 있다.
비디오 디코더(30)의 다른 변형들은 인코딩된 픽처 데이터(21)를 디코딩하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 디코더(30)는 루프 필터링 유닛(320) 없이 출력 비디오 스트림을 생성할 수 있다. 예를 들어, 비 변환 기반 디코더(30)는 특정 블록 또는 프레임에 대해 역 변환 처리 유닛(312) 없이 직접 잔차 신호를 역 양자화할 수 있다. 다른 구현에서, 비디오 디코더(30)는 단일 유닛으로 결합된 역 양자화 유닛(310) 및 역 변환 처리 유닛(312)을 가질 수 있다.
인코더(20) 및 디코더(30)에서 현재 단계의 처리 결과가 추가로 처리되어 다음 단계로 출력될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 보간 필터링, 모션 벡터 도출 또는 루프 필터링 후에, 클립(Clip) 또는 시프트(shift)와 같은 추가 연산이 보간 필터링, 모션 벡터 도출 또는 루프 필터링의 처리 결과에 대해 수행될 수 있다.
추가 연산이 현재 블록의 도출된 모션 벡터(아핀(affine) 모드의 제어 포인트 모션 벡터, 아핀 모드와 평면 모드와 ATMVP 모드에서의 서브 블록 모션 벡터, 시간적 모션 벡터 및 등)에 적용될 수 있음을 유의해야 한다. 예를 들어, 모션 벡터의 값은 대표 비트 번호(representing bit number)에 따라 미리 정의된 범위로 제한된다. 모션 벡터의 대표 비트 번호가 bitDepth이면, 범위는 -2^(bitDepth-1)~2^(bitDepth-1)-1이며, 여기서, "^"는 지수(exponentiation)를 의미한다. 예를 들어, bitDepth가 16과 같게 설정되면, 범위는 -32768 ~ 32767이며; bitDepth가 18과 같게 설정되면, 범위는 -131072 ~ 131071이다. 예를 들어, 도출된 모션 벡터의 값(예: 하나의 8×8 블록 내 4개의 4×4 서브 블록의 MV)은 4개의 4×4 서브 블록 MV의 정수 부분 간의 최대 차이가 N 픽셀 이하가 되도록 제한되어, 예를 들어 1픽셀 이하이다. 다음 설명은 bitDepth에 따라 모션 벡터를 제한하는 두 가지 방법을 제공한다.
다음은 bitDepth에 따라 모션 벡터를 제한하는 두 가지 방법을 제공한다. 다음은 bitDepth에 따라 모션 벡터를 제한하는 두 가지 방법을 제공한다.
방법 1: 다음 연산에 의해 오버플로 MSB(most significant bit)를 제거
여기서 mvx는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수평 컴포넌트(horizontal component)이고, mvy는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수직 컴포넌트(vertical component)이며, ux와 uy는 각각 중간값을 지시한다.
예를 들어, mvx의 값이 -32769이면, 수식(1)과 수식(2)를 적용한 후, 결과 값은 32767이 된다. 컴퓨터 시스템에서 십진수는 2의 보수로 저장된다. -32769의 2의 보수는 1,0111,1111,1111,1111(17비트)이다. 그런 다음 MSB가 폐기되므로, 결과적으로 2의 보수는 0111,1111,1111,1111(십진수는 32767)이며, 이는 수식(1)과 수식(2)를 적용하는 것에 의한 출력과 동일하다.
연산은 수식(5) 내지 수식(8)과 같이 모션 벡터 예측자 mvp와 모션 벡터 차이 mvd의 합 동안 적용될 수 있다.
방법 2: 값을 클리핑(clipping)하여 오버플로 MSB를 제거
vx　=　Clip3(-2bitDepth-1, 2bitDepth-1 -1, vx)
vy　=　Clip3(-2bitDepth-1, 2bitDepth-1 -1, vy)
여기서 vx는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수평 컴포넌트이고, vy는 이미지 블록 또는 서브 블록의 모션 벡터의 수직 컴포넌트이며; x, y, z는 각각 MV 클리핑 프로세스의 3가지 입력값에 해당하며, Clip3 함수의 정의는 다음과 같다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 비디오 코딩 디바이스(400)의 개략도이다. 비디오 코딩 디바이스(400)는 아래에서 설명된 바와 같이 개시된 실시예들을 구현하기에 적합하다. 일 실시예에서, 비디오 코딩 디바이스(400)는 도 1a의 비디오 디코더(30)와 같은 디코더 또는 도 1a의 비디오 인코더(20)와 같은 인코더일 수 있다.
비디오 코딩 디바이스(400)는 데이터를 수신하기 위한 진입(ingress) 포트(410)(또는 입력 포트(410)) 및 하나 이상의 수신기 유닛(Rx)(420); 데이터를 처리하는 프로세서, 로직 유닛 또는 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)(430); 데이터를 전송하기 위한 하나 이상의 송신기 유닛(Tx)(440) 및 출구(egress) 포트(450)(또는 출력 포트(450); 및 데이터를 저장하기 위한 메모리(460)를 포함할 수 있다. 비디오 코딩 디바이스(400)는 또한 광학적 또는 전기적 신호의 유출 또는 유입을 위해 진입 포트(410), 수신기 유닛(420), 송신기 유닛(440) 및 출구 포트(450)에 결합된, 광-전기(optical-to-electrical, OE) 구성 요소 및 전기-광(electrical-to-optical, EO) 구성 요소를 포함할 수 있다.
프로세서(430)는 하드웨어 및 소프트웨어로 구현될 수 있다. 프로세서(430)는 하나 이상의 CPU 칩, 코어(예: 멀티 코어 프로세서), FPGA, ASIC 및 DSP로 구현될 수 있다. 프로세서(430)는 진입 포트(410), 수신기 유닛(420), 송신기 유닛(440), 출구 포트(450) 및 메모리(460)와 통신할 수 있다. 프로세서(430)는 코딩 모듈(470)을 포함할 수 있다. 코딩 모듈(470)은 위와 아래에서 설명된 개시된 실시예들을 구현한다. 예를 들어, 코딩 모듈(470)은 다양한 코딩 작동을 구현, 처리, 준비 또는 제공할 수 있다. 따라서, 코딩 모듈(470)의 포함은 비디오 코딩 디바이스(400)의 기능에 실질적인 향상을 제공하고, 비디오 코딩 디바이스(400)의 상이한 상태로의 변환에 영향을 미친다. 다르게는, 코딩 모듈(470)은 메모리(460)에 저장되고 프로세서(430)에 의해 실행되는 명령으로서 구현될 수 있다.
메모리(460)는 하나 이상의 디스크(disk), 테이프 드라이브 및 솔리드 스테이트 드라이브를 포함할 수 있으며, 오버 플로우 데이터 저장 디바이스로 사용되어 이러한 프로그램 실행을 위해 선택될 때 프로그램을 저장하고 프로그램 실행 중에 판독되는 명령 및 데이터를 저장한다. 메모리(460)는 예를 들어, 휘발성 및/또는 비 휘발성일 수 있으며, 판독 전용 메모리(read-only memory, ROM), 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM), 터너리 콘텐츠 주소 지정 가능 메모리(ternary content-addressable memory, TCAM) 및/또는 정적 랜덤 액세스 메모리(static random-access memory, SRAM)일 수 있다
도 5는 예시적인 실시예에 따라 도 1a로부터의 소스 디바이스(12) 및 목적지 디바이스(14) 중 하나 또는 둘 모두로서 사용될 수 있는 장치(500)의 단순화된 블록도이다. 장치(500)의 프로세서(502)는 중앙 처리 유닛일 수 있다. 다르게는, 프로세서(502)는 현재 존재하거나 향후 개발될 정보를 조작하거나 처리할 수 있는 임의의 다른 유형의 디바이스 또는 다중 디바이스일 수 있다. 개시된 구현은 도시된 바와 같이 단일 프로세서, 예를 들어 프로세서(502)로 실행될 수 있지만, 속도 및 효율성의 이점은 하나 이상의 프로세서를 사용하여 달성될 수 있다.
장치(500)의 메모리(504)는 구현에서 판독 전용 메모리(read only memory, ROM) 디바이스 또는 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 디바이스일 수 있다. 임의의 다른 적절한 유형의 저장 디바이스가 메모리(504)로 사용될 수 있다, 메모리(504)는 버스(512)를 사용하여 프로세서(502)에 의해 액세스되는 코드 및 데이터(506)를 포함할 수 있다. 메모리(504)는 운영 체제(508) 및 애플리케이션 프로그램(510)을 더 포함할 수 있으며, 애플리케이션 프로그램(510)은 프로세서(502)가 여기에 설명된 방법을 수행하도록 허용하는 적어도 하나의 프로그램을 포함한다. 예를 들어, 애플리케이션 프로그램(510)은 여기에 설명된 방법을 수행하는 비디오 코딩 애플리케이션을 더 포함하는 애플리케이션 1 내지 애플리케이션 N을 포함할 수 있다. 장치(500)는 또한 디스플레이(518)와 같은 하나 이상의 출력 디바이스를 포함할 수 있다. 디스플레이(518)는, 일 예에서, 터치 입력을 감지하도록 작동 가능한 터치 감지 엘리먼트와 디스플레이를 결합하는 터치 감지 디스플레이일 수 있다. 디스플레이(518)는 버스(512)를 통해 프로세서(502)에 결합될 수 있다.
여기서는 단일 버스로 도시되어 있지만, 장치(500)의 버스(512)는 다중 버스로 구성될 수 있다. 또한, 보조 스토리지(도시되지 않음)는 장치(500)의 다른 구성 요소에 직접 결합될 수 있거나 네트워크를 통해 액세스될 수 있으며, 메모리 카드와 같은 단일 통합 유닛 또는 다중 메모리 카드와 같은 다중 유닛을 포함할 수 있다. 따라서, 장치(500)는 매우 다양한 구성으로 구현될 수 있다.
모션 벡터 개선(Motion vector refinement, MVR)
모션 벡터는 일반적으로 인코더 측에서 적어도 부분적으로 결정되고 코딩된 비트스트림 내에서 디코더에 시그널링된다. 그러나, 모션 벡터는 비트스트림에 지시된 초기 모션 벡터로부터 시작하여 디코더(및 인코더에서도)에서 개선될 수도 있다. 이러한 경우, 예를 들어 초기 모션 벡터가 가리키는 이미 디코딩된 픽셀의 패치 또는 블록 사이의 유사도는 초기 모션 벡터의 정확도를 향상시키는 데 사용될 수 있다. 이러한 모션 벡터 개선은 시그널링 오버헤드를 감소시키는 이점을 제공하며: 초기 모션 벡터의 정확도는 인코더와 디코더 모두에서 동일한 방식으로 향상되므로 개선을 위한 추가 시그널링이 필요하지 않다.
개선 전의 초기 모션 벡터는 최상의 예측을 초래하는 최상의 모션 벡터가 아닐 수도 있다는 점에 유의한다. 초기 모션 벡터는 비트스트림에서 시그널링되기 때문에, 초기 모션 벡터를 매우 높은 정확도로 표현하는 것이 불가능할 수 있다(비트 전송률이 증가함). 따라서 초기 모션 벡터를 향상시키기 위해 모션 벡터 개선 프로세스가 활용된다. 초기 모션 벡터는 예를 들어 현재 블록의 이웃 블록 예측에 사용되는 모션 벡터일 수 있다. 이 경우, 현재 블록에 의해 사용되는 이웃 블록의 모션 벡터를 지시하는 지시를 비트스트림에서 시그널링하기에 충분하다. 이러한 예측 메커니즘은 초기 모션 벡터를 나타내는 비트 수를 줄이는 데 매우 효율적이다. 그러나, 일반적으로 2개의 이웃 블록의 모션 벡터가 동일할 것으로 예상되지 않기 때문에 초기 모션 벡터의 정확도는 낮을 수 있다.
시그널링 오버헤드의 추가 증가 없이 모션 벡터의 정확도를 추가로 향상시키기 위해, 인코더 측에서 유도되고 비트스트림에서 제공(시그널링)되는 모션 벡터를 추가로 개선하는 것이 유리할 수 있다. 모션 벡터 개선은 인코더의 도움 없이 디코더에서 수행될 수 있다. 디코더 루프 내의 인코더는 디코더에서 이용 가능한 것과 동일한 개선을 사용하여 대응하는 개선된 모션 벡터를 획득할 수 있다. 현재 픽처에서 재구성되는 현재 블록에 대한 개선은, 재구성된 샘플의 템플릿을 결정하고, 현재 블록에 대한 초기 모션 정보 주변의 탐색 공간을 결정하며, 탐색 공간에서 템플릿과 일치하는 최상의 참조 픽처 부분을 찾는 것에 의해 수행된다. 최상의 매칭 부분은 현재 블록, 즉 재구성되는 현재 블록에 대한 인터 예측된 샘플을 획득하는 데 사용되는 현재 블록에 대한 개선된 모션 벡터를 결정한다.
모션 벡터 개선은 인터 예측 유닛(도 2의 244 및 도 3의 344)의 일부이다.
모션 벡터 개선은 다음 단계에 따라 수행될 수 있다.
전형적으로, 초기 모션 벡터는 비트스트림의 지시에 기반하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 인덱스는 후보 모션 벡터의 리스트에서 위치를 지시하는 비트스트림에서 시그널링될 수 있다. 다른 예에서, 모션 벡터 예측자 인덱스 및 모션 벡터 차이 값은 비트스트림에서 시그널링될 수 있다. 비트스트림의 지시에 기반하여 결정되는 모션 벡터는 초기 모션 벡터로 정의된다. 현재 블록에 대한 인터 예측이 2개의 모션 벡터에 따라 결정된 샘플의 예측된 블록의 가중 조합으로 얻어지는 이중 예측의 경우, 제1 참조 픽처 리스트 L0에서 제1 참조 픽처의 초기 모션 벡터를 MV0으로 표시하고, 제2 참조 픽처 리스트 L1에서 제2 참조 픽처의 초기 모션 벡터는 MV1로 표시한다.
초기 모션 벡터를 사용하여, 개선 후보 모션 벡터(motion vector, MV) 쌍이 결정된다. 적어도 2개의 개선 후보 쌍이 결정될 수 있다. 일반적으로, 개선 후보 모션 벡터 쌍은 초기 모션 벡터 쌍(MV0, MV1)을 기반으로 결정된다. 또한, 후보 MV 쌍은 MV0 및 MV1에 작은 모션 벡터 차이를 추가하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 후보 MV 쌍은 다음을 포함할 수 있다.
·(MV0, MV1)
·(MV0 + (0,1), MV1 + (0,-1))
·(MV0 + (1,0), MV1 + (-1,0))
·(MV0 + (0,-1), MV1 + (0,1))
·(MV0 + (-1,0), MV1 + (1,0))
·…
여기서 (1,-1)은 수평(또는 x) 방향으로 1 정수 픽셀의 변위와 수직(또는 y) 방향으로 -1 정수 픽셀의 변위를 갖는 벡터를 나타낸다.
위의 후보 MV 쌍의 리스트는 예시를 위한 예일 뿐이며, 본 개시는 후보의 특정 리스트로 제한되지 않는다는 점에 유의한다.
개선 후보 모션 벡터(MV) 쌍은 모션 벡터 개선 프로세스의 탐색 공간을 형성한다.
현재 블록의 이중 예측에서, 리스트 L0의 각각의 제1 모션 벡터와 리스트 L1의 제2 모션 벡터를 사용하여 획득된 2개의 예측 블록은, 단일 예측(uni-prediction)보다 원래의 신호에 더 나은 적응을 제공할 수 있는 단일 예측 신호 또는 블록으로 조합되며, 이에 따라 잔차 정보가 적고 압축이 더 효율적일 수 있다.
모션 벡터 개선에서, 후보 MV 쌍의 각각의 제1 모션 벡터 및 제2 모션 벡터를 사용하여 획득된 2개의 예측 블록은, 개선 후보 MV 쌍 각각에 대한 유사도 메트릭(similarity metric)에 기반하여 서로 비교된다. 가장 높은 유사도를 초래하는 후보 MV 쌍은 일반적으로 MV0' 및 MV1'로 표시되는 개선된 모션 벡터 즉, 리스트 L0의 제1 참조 픽처의 개선된 모션 벡터 및 리스트 L1의 제2 참조 픽처의 개선된 모션 벡터로서 선택된다. 달리 말하면, 후보 모션 벡터 쌍의 리스트 L0 모션 벡터와 리스트 L1 모션 벡터에 대응하는 예측이 획득되며, 이는 유사도 메트릭에 기반하여 서로 비교된다. 가장 높은 연관 유사도를 갖는 후보 모션 벡터 쌍이 개선된 MV 쌍으로 선택된다.
일반적으로, 개선 프로세스의 출력은 개선된 MV이다. 개선된 MV는 초기 MV와 동일하거나 초기 MV와 상이할 수 있다. 어떤 후보 MV 쌍이 가장 높은 유사도를 달성하느냐에 따라, 초기 MV에 의해 형성된 후보 MV 쌍도 후보 MV 쌍에 포함된다. 달리 말하면, 가장 높은 유사도를 달성하는 후보 MV 쌍이 초기 MV로 구성된다면, 개선된 MV와 초기 MV는 서로 같다.
유사도 메트릭을 최대화하는 위치를 선택하는 대신에, 다른 방법은 비유사도 메트릭(dis-similarity metric)을 최소화하는 위치를 선택하는 것이다. 비유사도 비교 측정은 SAD(Sum of absolute differences), MRSAD(mean removed sum of absolute differences), SSE(Sum of Squared Error) 등일 수 있다. 2개의 예측 블록 간의 SAD는 후보 MV 쌍(CMV0, CMV1)을 사용하여 획득될 수 있으며, 여기서 SAD는 다음과 같이 계산될 수 있다.
여기서 nCbH 및 nCbW는 예측 블록의 높이와 너비이고, 함수 abs(a)는 인수 a의 절대값을 지정하며, predSamplesL0 및 predSamplesL1은 (CMV0, CMV1)로 표시되는 후보 MV쌍에 따라 획득된 예측 블록 샘플이다.
다르게는, 비유사도 비교 측정은 계산의 수를 줄이기 위해, 예측 블록에서 샘플의 서브 세트만을 평가함으로써 획득될 수 있다. 샘플 행이 다르게는 SAD 계산에 포함되는 예가 아래에 나와 있다(모든 제2 행이 평가됨).
모션 벡터 개선의 한 예시는 JVET-M1001-v3 문서, JVET(ITU-T SG 16 WP 3 및 ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11)의 "Versatile Video Coding (Draft 4)"에 설명되어 있으며, http://phenix.it-sudparis.eu/jvet/에서 공개적으로 사용할 수 있다. 문서의 "8.4.3 디코더 측 모션 벡터 개선 프로세스" 섹션은 모션 벡터 개선을 예시한다.
개선을 위한 내부 메모리 요건을 줄이기 위해, 일부 실시예에서 모션 벡터 개선 프로세스는, 루마 샘플에서 소정의 미리 결정된 너비 및/또는 미리 결정된 높이를 초과하는 샘플의 코딩 블록을, 루마에서 미리 결정된 너비 및 미리 결정된 높이보다 작거나 같은 샘플의 서브 블록으로 파티셔닝하는 것에 의해 획득된 루마 샘플의 블록에 대해 독립적으로 수행될 수 있다. 파티셔닝된 코딩 블록 내의 각 서브 블록에 대한 개선된 MV 쌍은 상이할 수 있다. 루마와 크로마 모두에 대한 인터 예측은 그다음 서브 블록의 개선된 MV 쌍을 사용하여 각 서브 블록에 대해 수행된다.
초기 MV 쌍의 각 MV는 소수 픽셀 정밀도(fractional pixel precision)를 가질 수 있다. 달리 말하면, MV는 샘플의 현재 블록과 재샘플링된 참조 영역(region) 사이의 변위를 나타내며, 이 변위는 재구성된 참조 샘플의 정수 그리드(grid)로부터 수평 방향 및 수직 방향의 소수 위치(fractional position)를 가리킬 수 있다. 일반적으로, 재구성된 참조 샘플의 정수 그리드의 2차원 보간은 소수 샘플 오프셋 위치에서 샘플 값을 획득하기 위해 수행된다. 후보 MV 쌍을 사용하여, 재구성된 참조 픽처로부터 예측 샘플을 획득하는 프로세스는 다음 중 하나의 방법을 통해 수행될 수 있다.
·초기 MV 쌍의 소수 부분(fractional part)을 가장 가까운 정수 위치로 반올림하고, 재구성된 참조 픽처의 정수 그리드 값을 획득한다.
·2-탭(예: 쌍선형) 분리 가능한 쌍선형 보간을 수행하여 초기 MV 쌍으로 지시된 소수 픽셀 정확도에서 예측된 샘플 값을 획득한다.
·더 높은 탭(예: 8-탭 또는 6-탭) 분리 가능한 보간을 수행하여 초기 MV 쌍에 의해 지시된 소수 픽셀 정확도에서 예측된 샘플 값을 획득한다.
후보 MV 쌍은 초기 MV 쌍에 대해 임의의 서브 픽셀 오프셋을 가질 수 있지만, 일부 실시예에서 탐색의 단순성을 위해 후보 MV 쌍이 초기 MV 쌍에 대해 정수 픽셀 거리 또는 정수 변위로 선택된다. 초기 MV 쌍에 대한 정수 픽셀 거리를 갖는 이러한 후보 MV 쌍은 또한 모션 벡터 개선(motion vector refinement, MVR) 프로세스의 제1 스테이지(stage), 즉 MVR의 정수 거리 개선 스테이지에서 사용될 수 있다. 이러한 경우에, 초기 MV 쌍 주변의 모든 개선 위치를 커버하기 위해 초기 MV 쌍 주변의 샘플 블록에 대한 예측을 수행함으로써 모든 후보 MV 쌍에 걸쳐 예측된 샘플이 획득될 수 있다.
일부 실시예에서, 초기 MV 쌍으로부터 정수 거리(정수 변위)에 있는 모든 후보 MV 쌍에서 비유사도 비용 값이 평가되면, 최상의 비용 값 위치로부터 서브 픽셀 거리 오프셋에 있는 추가 후보 MV 쌍이 추가될 수 있다. 이 제2 스테이지는 MVR 프로세스의 소수 거리 개선 스테이지로서 수행될 수 있다. 위에서 설명된 방법 중 하나를 사용하여 이러한 위치 각각에 대해 예측된 샘플을 획득될 수 있으며, 비유사도 비용을 평가하고 서로 비교하여 가장 낮은 비유사도 비용을 가진 위치를 획득할 수 있다. 소정의 다른 실시예에서, 가장 낮은 비용의 정수 거리 위치 주변의 각각의 서브 픽셀 거리 위치에 대한 이러한 계산적으로 고가의 예측 프로세스를 피하기 위해, 평가된 정수 거리 비용 값이 저장되고, 파라미터 에러 표면(parametric error surface)이 최상의 위치 부근에 피팅된다. 그런 다음 이 에러 표면의 최소가 분석적으로 계산되어 최소 비유사도를 갖는 위치로 사용된다. 이러한 경우에, 비유사도 비용 값은 계산된 정수 거리 비용 값에서 유도된다고 한다.
샘플의 주어진 코딩 블록에 대한 모션 벡터 개선의 적용은 샘플의 코딩 블록의 특정 코딩 속성에 따라 달라질 수 있다. 이러한 코딩 속성의 몇 가지 예는 다음과 같다.
·픽처 수에서의 거리(균일한 프레임 레이트로 샘플링된 경우) 또는 현재 픽처로부터 샘플의 코딩 블록의 이중 예측에 사용되는 2개의 참조 픽처까지의 POC(picture order count)에서의 차이가 같으며, 그리고 현재 픽처의 반대편에 떨어진다.
·초기 MV 쌍을 사용하여 획득된 2개의 예측된 블록 간의 초기 비유사도는 미리 결정된 샘플당 임계값보다 작다.
이중 예측 옵티컬 플로 개선(Bi-predictive Optical flow refinement, BPOF)
BPOF(Bi-Predictive Optical Flow) 또는 BDOF(Bi-Directional Optical Flow) 개선은 이중 예측을 위한 시그널링 외에 비트스트림에서 명시적인 추가 시그널링 없이, 블록의 이중 예측의 정확도를 향상시키는 프로세스이다. 인터 예측 유닛(도 2의 244 및 도 3의 344)의 부분이다.
이중 예측에서, 2개의 모션 벡터에 따라 2 인터 예측(2 inter-prediction)이 획득되며, 그런 다음 가중 평균을 적용하여 예측을 조합한다. 조합된 예측은 2개의 참조 패치 또는 블록의 양자화 노이즈가 제거됨에 따라 감소된 잔차 에너지를 초래할 수 있으며, 이에 따라 단일 예측보다 높은 코딩 효율을 제공한다. 이중 예측의 가중 조합은 다음 수식:
이중 예측 = 예측1 * W1 + 예측2 * W2 + K,
에 따라 수행될 수 있으며, 여기서 W1 및 W2는 비트스트림에서 시그널링될 수 있거나, 또는 인코더 측 및/또는 디코더 측에서 미리 정의될 수 있는 가중 팩터이다. K는 또한 비트스트림에서 시그널링될 수 있거나, 또는 인코더 측 및/또는 디코더 측에서 미리 정의될 수 있는 가산 팩터(additive factor)이다. 예를 들어, 다음:
이중 예측 = (예측1 + 예측2)/2,
을 사용하여 이중 예측을 획득할 수 있으며, 여기서 W1 및 W2는 ½로 설정되고 K는 0으로 설정된다.
옵티컬 플로 개선의 목표는 이중 예측의 정확도를 향상시키는 것이다. 옵티컬 플로는 2개의 연속 프레임 사이에서 이미지 객체의 겉보기 모션(apparent motion)의 패턴이고, 옵티컬 플로는 객체 및/또는 카메라의 움직임(movement)으로 인해 발생한다. 옵티컬 플로 프로세스는 옵티컬 플로 수식을 적용하여(옵티컬 플로 수식 풀기) 이중 예측의 정확도를 향상시킨다.
일 예에서, 픽셀 I(x,y,t)는 제1 프레임에 위치된다(x 및 y는 공간 좌표에 대응하고 t는 시간 차원에 대응함). 픽셀이 나타내는 객체는 dt 시간 이후에 찍은 다음 프레임에서 거리(dx,dy)만큼 이동한다. 이러한 픽셀이 동일하고 강도가 변경되지 않는다는 가정 하에, 옵티컬 플로 수식은 다음:
I(x,y,t) = I(x+ dx ,y+ dy ,t+dt)
과 같이 주어지며, 여기서 I(x,y,t)는 (x,y,t) 좌표에서 픽셀의 강도(intensity)(샘플 값)를 지정한다.
다른 예에서 테일러(Taylor) 급수 전개에서 더 높은 차수의 항이 무시되는 작은 변위의 경우, 옵티컬 플로 수식은 다음:
= 0
과 같이 쓸 수 있으며, 여기서 및 는 위치 (x,y)에서의 수평 공간 샘플 그레이디언트 및 수직 공간 샘플 그레이디언트이고, 는 위치 (x,y)에서의 편시간 도함수(partial temporal derivative)이며, vx=dx/dt 및 vy=dy/dt는 변위의 속도를 나타낸다.
옵티컬 플로우 개선은 이중 예측의 품질을 향상시키기 위해 위의 원리를 활용한다.
옵티컬 플로 개선의 구현에는 일반적으로 다음 단계가 포함된다.
1. 샘플 그레이디언트를 계산하는 단계;
2. 제1 예측과 제2 예측 간의 차이를 계산하는 단계;
3. 옵티컬 플로 수식을 사용하여 두 참조 패치 또는 블록 사이의 에러 를 최소화하는 픽셀 또는 픽셀 그룹의 변위(dx, dy)를 계산하는 단계.
여기서 I(0)은 제1 예측의 샘플 값이고, I(1)은 제2 예측의 샘플 값이며, vx 및 vy는 x 방향으로 계산된 변위 속도 및 y 방향으로 계산된 변위 속도이고, 및 는 각각 제1 예측 및 제2 예측에서 x 방향 및 y 방향의 그레이디언트이다. 및 는 디스플레이 순서에서 현재 픽처로부터 각각의 참조 픽처까지의 시간적 거리를 표시하며, 여기서 제1 예측 및 제2 예측이 획득된다. 일부 접근법은 제곱 에러의 합을 최소화하는 반면 일부 접근법은 절대 에러의 합을 최소화한다.
4. 아래와 같은 옵티컬 플로 수식의 구현을 사용하는 단계
여기서 predBIO는 옵티컬 플로 개선 프로세스의 출력인 수정된 예측을 지정한다.
샘플 그레이디언트는 다음 수식에 따라 획득될 수 있다.
일부 실시예에서, 각 픽셀에 대한 변위를 추정하는 복잡성을 단순화하기 위해, 픽셀 그룹에 대해 변위가 추정된다. 일부 예들에서, 4×4 루마 샘플의 블록에 대한 향상된 이중 예측을 계산하기 위해, 중심에 샘플의 4×4 블록을 갖는 8×8 루마 샘플들의 블록의 샘플 값들을 사용하여 변위들이 추정된다.
옵티컬 플로 개선 프로세스의 입력은 2개의 참조 픽처로부터의 예측 샘플이고, 옵티컬 플로 개선의 출력은 옵티컬 플로 수식에 따라 계산되는 결합 예측(predBIO)이다.
옵티컬 플로 개선의 한 예는 문서 JVET-N1001, Versatile Video Coding(Draft 5)의 섹션 8.5.6.4 "양방향 옵티컬 플로 예측 프로세스"에 설명되어 있으며, http://phenix.it-sudparis.eu/jvet/에서 공개적으로 사용 가능하며, 참조를 위해 여기에서 아래에 참조된다.
이 프로세스에 대한 입력은 다음과 같다.
- 현재 코딩 블록의 너비와 높이를 지정하는 2개의 변수 nCbW 및 nCbH,
- 2개의 (nCbW + 2)×(nCbH + 2) 루마 예측 샘플 어레이 predSamplesL0 및 predSamplesL1,
- 예측 리스트 활용 플래그 predFlagL0 및 predFlagL1,
- 참조 인덱스 refIdxL0 및 refIdxL1,
- 양방향 옵티컬 플로 활용 플래그 bdofUtilizationFlag[xIdx][yIdx], xIdx = 0..( nCbW >> 2 ) - 1, yIdx = 0..( nCbH >> 2 ) - 1임.
이 프로세스의 출력은 루마 예측 샘플 값의 (nCbW)×(nCbH) 어레이 pbSamples이다.
변수 bitDepth, shift1, shift2, shift3, shift4, offset4 및 mvRefineThres는 다음과 같이 유도된다.
- 변수 bitDepth는 BitDepthY, 즉 루마 컴포넌트의 비트 깊이와 같게 설정된다.
- 변수 shift1은 Max( 6, bitDepth - 6 )와 같게 설정된다.
- 변수 shift2는 Max( 4, bitDepth - 8 )와 같게 설정된다.
- 변수 shift3은 Max( 1, bitDepth - 11 )와 같게 설정된다.
- 변수 shift4는 Max( 3, 15 - bitDepth )와 같게 설정되고, 변수 offset4는 1 << (shift4 - 1 )와 같게 설정된다.
- 변수 mvRefineThres는 1 << Max( 5, bitDepth - 7 )와 같게 설정된다.
xIdx = 0..( nCbW >> 2 ) - 1 및 yIdx = 0..( nCbH >> 2 ) - 1의 경우, 다음이 적용된다.
- 변수 xSb는 ( xIdx << 2) + 1과 같게 설정되고, ySb는 ( yIdx << 2 ) + 1과 같게 설정된다.
- bdofUtilizationFlag[xIdx][yIdx]가 FALSE와 같으면, x = xSb - 1..xSb + 2, y = ySb - 1.. ySb + 2의 경우, 현재 서브 블록의 예측 샘플 값은 다음과 같이 유도된다.
- 그렇지 않으면 (bdofUtilizationFlag[ xIdx ][ yIdx ]는 TRUE와 같음), 현재 서브 블록의 예측 샘플 값은 다음과 같이 유도된다.
- x =xSb - 1..xSb + 4, y = ySb - 1..ySb + 4의 경우 다음 순서화된 단계가 적용된다.
1. 예측 샘플 어레이 내부의 대응하는 샘플 위치( x, y ) 각각에 대한 위치 ( hx, vy )는 다음과 같이 유도된다.
hx = Clip3( 1, nCbW, x )
vy = Clip3( 1, nCbH, y )
2. 변수 gradientHL0[x][y], gradientVL0[x][y], gradientHL1[x][y] 및 gradientVL1[x][y]는 다음과 같이 유도된다.
3. 변수 diff[x][y], tempH[x][y] 및 tempV[x][y]는 다음과 같이 유도된다.
- 변수 sGx2, sGy2, sGxGy, sGxdI 및 sGydI는 다음과 같이 유도된다.
- 현재 서브 블록의 수평 및 수직 모션 오프셋은 다음과 같이 유도된다.
x = xSb - 1..xSb 2, y = ySb - 1..ySb 2의 경우, 현재 서브 블록의 예측 샘플 값은 다음과 같이 유도된다.
[Round() 연산은 float 입력에 대해 정의된다. 여기서 Round() 연산은 생략할 수 있다.]
옵티컬 플로 개선, 이중 예측 옵티컬 플로 개선 및 양방향 옵티컬 플로 개선이라는 용어는 본질적으로 동등하기 때문에 본 개시에서 상호교환가능하게 사용된다.
본 개시가 해결하는 기술적 문제
현재 채택된 BPOF 버전에서, 코딩 유닛은 BPOF에 대한 메모리 공간을 줄이고 하드웨어 설계에서 서브 블록 수준 파이프라인을 구축될 수 있도록 하기 위해, 서브 블록으로 파티셔닝된다. 너비가 16보다 큰 코딩 유닛은 서브 블록 너비가 16인 수평으로 파티셔닝된다. 높이가 16보다 큰 코딩 유닛은 서브 블록 높이가 16인 수직으로 파티셔닝된다.
옵티컬 플로를 계산하고 계산된 옵티컬 플로를 기반으로 보정을 적용하기 위해, (BPOF의 배경 섹션에 설명된 바와 같이) 4×4 블록 내의 모든 샘플 위치에 대한 샘플 그레이디언트가 요구된다. 4×4 샘플 그레이디언트를 얻으려면 4×4 샘플 값 이상의 참조 두 가지 모두에서 확장된 샘플 값이 필요하다. 그레이디언트를 계산하기 위해 [-1 0 1] 필터를 사용할 때, 각 참조에서 4×4 블록 모든 주위에 하나의 확장 샘플 값이 필요하다. 달리 말하면, 4×4 샘플 그레이디언트에는 6×6 샘플 에어리어가 필요하다(6×6 에어리어의 4개 모서리 샘플 제외).
서브 블록 수준에서 M×N 크기의 서브 블록은 M × N 샘플 위치에 대한 샘플 그레이디언트를 계산하기 위해 (M + 2)×(N + 2) 샘플 값이 필요하다. 복잡성을 낮게 유지하기 위해 현재 채택된 BPOF 버전에서, 확장된 샘플 값(즉, 서브 블록에 대응하는 M×N 샘플 위치 외부에 있는 샘플 위치)은 각각의 참조 샘플의 모션 보상된 보간을 통해 획득되지 않는다. 대신, 각 참조 픽처에서 서브 픽셀 정확도로 확장된 샘플 위치를 획득하고, 수평 방향 및 수직 방향의 소수 부분은 무시하여 각 참조에서 대응하는 정수 그리드 재구성 참조 샘플 위치의 샘플 값을 획득한다.
이러한 확장된 샘플 값은 각 참조에서 경계 샘플 그레이디언트의 계산에 사용된다. 4×4의 옵티컬 플로 계산은 샘플 그레이디언트 값과 4×4를 중심으로 하는 6×6 샘플 위치의 샘플 값을 사용하므로, 확장된 위치의 샘플 그레이디언트 값은 가장 가까운 서브 블록 경계 샘플의 샘플 그레이디언트 값으로 설정된다. 정수 그리드 재구성된 참조 샘플 위치 값으로부터 획득된 확장 샘플 값이 경계 그레이디언트 계산에 사용되면, 확장된 샘플의 샘플 값은 가장 가까운 서브 블록 경계 샘플의 샘플 값으로 설정된다.
확장된 샘플에 대한 정수 그리드 재구성된 참조 샘플 값을 획득하기 위해 샘플 위치의 수평 방향 및 수직 방향에서 소수 부분을 제거하는 이러한 측면은, JVET-M0487에서 예시된 바와 같이 가장 가까운 경계 샘플 값을 취하는 패딩된 샘플로 2차원 분리 가능한 K-탭 보간을 수행하는 것과 비교할 때, 작은 압축 손실을 도입한다.
제안된 방법
본 개시에서, 확장된 샘플 값을 획득하는 낮은 복잡성 측면을 유지하면서 소수의 수평 및 수직 부분의 제거에 의해 도입된 코딩 손실을 거의 제거하는 방법이 제안된다.
특히, 각각의 재구성된 참조 샘플 그리드에서 확장된 샘플 위치의 소수 수평 및 수직 오프셋을 무시하는 대신에, 소수 오프셋을 사용하여 수평 방향 및 수직 방향 모두에서 반올림 연산을 수행하여, 대응하는 재구성된 참조 프레임의 정수 샘플 그리드에서 가장 가까운 정수 샘플 위치를 식별한다. 그런 다음 식별된 위치의 샘플 값이 확장된 샘플에 할당된다.
일반적으로 현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치로부터의 샘플 값에 기반하는 양방향 옵티컬 플로 예측을 위한 제안된 방법은, 도 8에 도시된 바와 같이 다음의 단계에 의해 구현될 수 있다.
단계 1310, 현재 블록의 모션 벡터(MV)를 획득하고;
단계 1320, MV에 기반하여 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하며;
참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역은 MV에 기반한다. 특히, MV를 사용하여 현재 블록에 대응하는 결집된(collocated) 블록을 참조로 MV가 지시하는 오프셋을 갖는 예측된 블록을 찾을 수 있다. 확장된 영역은 예측 블록에 인접하고 예측 블록을 둘러싸고/감싸는 픽셀의 적어도 하나의 행/열을 포함하는 영역이다. 확장된 영역은 참조 픽처에서 예측 블록을 둘러싸는 패딩(padding) 영역으로 생각할 수 있으며, 예를 들어 블록 경계에서 K-탭 보간 필터의 적용 및/또는 3-탭 샘플 그레이디언트 계산에 사용된다.
단계 1330, 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하여 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하며; 그리고
단계 1340, 참조 픽처에서 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행한다.
다음 실시예는 이 방법이 구현될 수 있는 방법을 예시한다.
실시예 1
BPOF/BDOF를 사용한 이중 예측이 수행되는 차원 M×N 샘플의 현재 서브 블록의 좌측 상단 샘플이 (sb_start_x, sb_start_y)에 위치하도록 한다. (mvx0, mvy0)을 제1 참조 프레임 L0에 대한 현재 서브 블록에 대한 픽셀 정확한(pixel accurate) MV의 1/16(1/16th)이라고 하고, (mvx1, mvxy1)을 제2 참조 프레임 L1에 대한 현재 서브 블록에 대한 픽셀 정확한 MV의 1/16이라고 하자.
L0의 현재 서브 블록의 좌측 상단 위치에 대응하는 L0의 픽셀 정확한 위치의 1/16은 ((sb_start_x << 4) + mvx0, (sb_start_y << 4) + mvy0)로 주어진다. L0의 현재 서브 블록의 좌측 상단 위치에 대응하는 L1의 픽셀 정확한 위치의 1/16은 ((sb_start_x << 4) + mvx1, (sb_start_y << 4) + mvy1)로 주어진다. 하프 펠(half-pel), 쿼터 펠(quarter-pel) 또는 펠의 1/8(1/8th)과 같은 상이한 서브 픽셀 정확도가 사용될 수 있으며, 여기서 현재 서브 블록의 좌측 상단 위치는 대응하는 좌측 시프트를 1, 2 또는 3 만큼 적용하는 것에 의해 결정된다.
서브 블록에 대응하는 L0 참조 프레임 및 L1 참조 프레임의 M×N 위치에 대해, 예를 들어 1/16의 서브 픽셀 정확한 대응하는 샘플 위치에 기반하여 각 참조 프레임에서 2차원 분리 가능한 K-탭 모션 보상 보간이 수행되며, 샘플 그레이디언트를 계산하기 위해 BDOF 프로세스에서 사용되는 예측된 샘플 값으로 사용된다.
M×N 서브 블록 경계 그레이디언트 계산의 목적을 위해 샘플 위치의 (M + 2)×(N + 2) 블록에서 중앙 M×N 샘플 위치 외부에 있는 나머지 확장된 대응하는 샘플 위치에 대한 예측된 샘플 값을 획득하기 위해, 다음 절차(일반적인 서브 픽셀 샘플 정확도를 위해)를 따른다.
x_spel_pos는 확장된 샘플 위치의 수평 서브 펠(pel) 샘플 정확한 위치이고 y_spel_pos는 확장된 샘플 위치의 수직 서브 펠 샘플 정확한 위치라고 하자. 이 확장된 샘플 위치에 대한 샘플 값은 다음:
x_pos = (x_spel_pos + (1 << (shift_val - 1))) >> shift_val
y_pos = (y_spel_pos + (1 << (shift_val - 1))) >> shift_val
과 같이 계산된 위치(x_pos, y_pos)에서 재구성된 참조 샘플 값으로 획득되며, shift_val은 사용된 서브 펠 샘플 정확도에 따라 선택된다. 하프 펠(half-pel), 쿼터 펠(Quarter-pel), 펠의 1/8, 또는 펠의 1/16의 서브 펠 샘플 정확도에 대해, 1의 shift_val, 2의 shift_val, 3의 shift_val 또는 4의 shift_val이 각각 사용된다.
수평 방향 및 수직 방향으로 서브 픽셀 위치를 반올림하는 이러한 프로세스에 의해, 경계 그레이디언트는 도 6 및 도 7에서 볼 수 있는 것처럼 더 정확하다.
도 6에서, 참조 픽처의 어느 위치에서 픽셀 값이 페치되는지가 도시되어 있다. 최신 기술을 보여주는 다이어그램(A)에서, 참조 픽처의 소수 위치를 가리키는 MV로서, 소수 부분은 폐기되고 정수 부분만 픽셀 값을 가져오는 데 사용된다. 예를 들어, Q4 포맷의 MV(4, 0), MV(9, 0)의 경우, 참조 픽처의 (0, 0) 위치가 픽셀 값(참조 샘플)을 페치하기 위해 사용된다. 이에 반해, 본 개시에 따른 다이어그램 (B)에서, 소수 부분은 픽셀 값을 페치하기 위해 궁극적으로 사용되는 가장 가까운 정수 위치로 반올림하기 위해 고려된다. 예를 들어, Q4 포맷의 MV(4, 0), MV(9, 0)의 경우, 참조 픽처의 위치(0, 0) 및 위치(16, 0)가 각각의 참조 샘플을 페치하기 위해 각각 사용되어, 참조 샘플을 페치하는 정확도를 크게 향상시킬 수 있다.
도 7의 (B)에서, 서브 픽셀 정확한 (즉, 픽셀의 1/16) 샘플 위치에 기반하여 정수 그리드 참조 샘플 위치를 결정하는 설명된 방법이 예시되어 있다. 수평 방향 및 수직 방향에서 가장 가까운 정수 샘플 위치는 위치의 수평 컴포넌트 및 수직 컴포넌트를 (하프(half)) 반올림하는 것을 기반으로 선택됨을 알 수 있다. 따라서, 수평 방향으로 (i - 8/16)에서 (i 7/16)까지의 그리고 수직 방향으로 (j - 8/16)에서 (j + 7/16)까지의 서브 픽셀 정확한 오프셋(sub-pixel accurate offsets)은, 가장 가까운 정수 샘플 위치로 (i, j)를 사용한다. 이에 비해, 도 7의 (A)는 절단(truncation)을 통해 정수 샘플 위치를 선택하는 이슈(issue)를 보여주며, 수평 방향으로 i에서 (i + 15/16)까지의 그리고 수직 방향으로 j에서 (j + 15/16)까지의 서브 픽셀 정확한 오프셋은, 정수 샘플 위치로 (i, j)를 사용한다.
M×N 블록의 좌측 경계 샘플 위치에서, 수평 경계 샘플 그레이디언트는 우측 위치의 샘플 값(2-D 분리 가능한 K-탭 보간을 사용하여 계산됨)과 왼쪽 확장된 샘플 위치의 샘플 값(위에 설명된 바와 같이 반올림된 가장 가까운 재구성된 참조 샘플 값이 할당됨) 사이의 차이를 취하는 것에 의해 계산된다. 유사하게, M×N 블록의 우측 경계 샘플 위치에서, 수평 경계 샘플 그레이디언트는 우측 위치의 샘플 값(위에서 설명한 바와 같이 반올림된 가장 가까운 재구성된 참조 샘플 값이 할당됨)과 좌측 위치의 샘플 값(2-D 분리 가능한 K-탭 보간을 사용하여 계산됨)의 차이를 취하는 것에 의해 계산된다.
M×N 블록의 상단 경계 샘플 위치에서, 수직 경계 샘플 그레이디언트는 아래 위치의 샘플 값(2-D 분리 가능한 K-탭 보간을 사용하여 계산됨)과 위의 확장된 샘플 위치의 샘플 값(위에 설명된 바와 같이 반올림된 가장 가까운 재구성된 참조 샘플 값이 할당됨)의 차이를 취하는 것에 의해 계산된다. 유사하게, M×N 블록의 하단 경계 샘플 위치에서, 수직 경계 샘플 그레이디언트는 아래 위치의 샘플 값(위에 설명된 바와 같이 반올림된 가장 가까운 재구성된 참조 샘플 값이 할당됨)과 그 위 위치의 샘플 값(2-D 분리 가능한 K-탭 보간을 사용하여 계산됨)의 차이를 취하는 것에 의해 계산된다.
실시예 2
이 실시예에서, BPOF/BDOF가 적용될 때마다 그리고 현재 서브 블록이 속하는 주어진 코딩 유닛에 대해 모션 벡터 개선(MVR)이 적용되지 않을 때 또는 MVR 및 BDOF가 현재 서브 블록이 속하는 주어진 코딩 유닛에 대해 둘 다 적용되지만 MVR은 초기 MV 쌍에 대한 MVR의 정수 거리 개선 스테이지 동안 정수 변위를 초래하지 않을 때, 확장된 샘플 위치 값은 실시예 1에서 설명된 절차를 사용하여 유도된다, 달리 말하면, MVR과 BDOF가 모두 적용될 때, MVR의 정수 거리 개선 스테이지가 초기 MV 쌍, 즉 변위가 0인 결과를 가져오며, 확장된 샘플 위치 값은 실시예 1에 설명된 절차를 사용하여 유도된다.
MVR과 BDOF가 모두 현재 서브 블록이 속하는 주어진 코딩 유닛에 적용되지만 MVR이 초기 MV 쌍에 대하여 MVR의 정수 거리 개선 스테이지 동안 정수 변위를 초래하고, 즉 정수 거리 개선 스테이지 후 개선된 MV 쌍이 초기 MV 쌍과 상이한 경우, 확장된 샘플 위치(x_spel_pos, y_spel_pos)에 대한 샘플 값은 다음:
x_pos = x_spel_pos >> shift_val
y_pos = y_spel_pos >> shift_val
과 같이 계산된 위치(x_pos, y_pos)에서 재구성된 참조 샘플 값으로 획득되며, 여기서 shift_val은 사용된 서브 픽셀 샘플 정확도에 따라 선택된다. 하프 펠, 쿼터 펠, 펠의 1/8, 또는 펠의 1/16의 서브 펠 샘플 정확도에 대해, 1의 shift_val, 2의 shift_val, 3의 shift_val 또는 4의 shift_val이 각각 사용된다. 달리 말하면, 이 경우 샘플 위치를 획득하는 동안 수평 방향 및 수직 방향 위치의 소수 부분은 무시된다.
제안된 방법의 이점:
수평 방향 및 수직 방향으로 서브 픽셀 위치를 반올림하는 설명된 방법을 사용하면 경계 그레이디언트가 더 정확하다. 이렇게 하면 이러한 샘플 그레이디언트를 기반으로 계산된 옵티컬 플로와 계산된 옵티컬 플로를 사용하여 적용된 보정이 향상된다. 이것은 확장된 샘플 위치에 대한 정수 샘플 값을 선택할 때 수평 방향 및 수직 방향의 소수 오프셋을 무시하는 이전 방법과 비교할 때 일관된 코딩 이득(consistent coding gain)을 제공한다. 동시에 수평 및 수직 반올림 오프셋의 추가가 복잡성의 유일한 증가이기 때문에 복잡성은 크게 변경되지 않는다.
솔루션을 기반으로, 표준 VVC 드래프트 5를 조합하는 가능한 실시예는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
루마 정수 샘플 페칭 프로세스
이 프로세스에 대한 입력은 다음과 같다.
- 전체 샘플 유닛의 루마 위치( xIntL, yIntL ),
- 소수 샘플 유닛의 루마 위치( xFracL, yFracL ),
- 루마 참조 샘플 어레이 refPicLXL,
이 프로세스의 출력은 예측된 루마 샘플 값 predSampleLXL이다.
변수 shift는 Max( 2, 14 - BitDepthY )와 같게 설정된다.
변수 picW는 pic_width_in_luma_samples와 같게 설정되고, 변수 picH는 pic_height_in_luma_samples와 같게 설정된다.
전체 샘플 유닛( xInt, yInt )의 루마 위치는 다음과 같이 유도된다.
예측된 루마 샘플 값 predSampleLXL이 다음과 같이 유도된다.
predSampleLXL = refPicLXL[ xInt ][ yInt ] << shift3
VVC 드래프트에서 이러한 예시적인 변경은 루마 컴포넌트에 대해서만 이루어지지만, 크로마 컴포넌트의 특성을 채택하기 위해 동일한 방식으로 또는 일부 변경과 함께 크로마 컴포넌트에 대해 사용될 수 있다는 점에 유의해야 한다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 비디오 인코딩/디코딩 방법에 대한 흐름도를 도시한다. 예시된 방법은 현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치로부터의 샘플 값에 기반하여 다음과 같이 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행한다: 단계(1310)에서, 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)가 획득된다. 단계(1320)에서, 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서의 서브 픽셀 샘플 위치가 MV에 기반하여 획득된다. 단계(1330)에서, 획득된 서브 픽셀 샘플 위치는 처리되고, 특히 반올림되어 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득한다. 단계(1340)에서, 마지막으로, 참조 픽처에서 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행한다.
도 9는 본 개시의 실시예에 따른 인코딩/디코딩 장치의 예를 예시하는 블록도를 도시한다. 인코딩/디코딩 장치(20/30)는 현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된 예측 유닛(1440), 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)를 획득하도록 구성된 제1 획득 유닛(1410), MV에 기반하여 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하도록 구성된 제2 획득 유닛(1420), 그리고 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하도록 특히 반올림하도록 구성된 처리 유닛(1430)을 포함하며, 여기서 예측 유닛(1440)은 참조 픽처에서 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된다.
획득 유닛(1410, 1420), 처리 유닛(1430) 및 예측 유닛(1440)은 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어 또는 이들의 조합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 저장되거나, 하나 이상의 명령 또는 코드로서 통신 매체를 통해 전송되고 하드웨어 기반 처리 유닛에 의해 실행될 수 있다. 명령은 하나 이상의 DSP(digital signal processor), 범용 마이크로프로세서, ASIC(application specific integrated circuit), FPGA(field programmable logic array) 또는 기타 동등한 집적 또는 이산 논리 회로와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 여기서 사용되는 용어 "프로세서"는 전술한 구조 또는 여기서 설명된 기술의 구현에 적합한 임의의 다른 구조를 지칭할 수 있다. 또한, 일부 측면들에서, 여기에 설명된 기능은 인코딩 및 디코딩을 위해 구성된 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈 내에 제공되거나 결합된 코덱에 통합될 수 있다. 또한, 기술은 하나 이상의 회로 또는 로직 엘리먼트에서 완전히 구현될 수 있다.
일부 특정 실시예는 본 개시의 다음 측면에서 개략적으로 설명된다.
제1 측면에 따르면, 현재 코딩 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치에 대한 예측된 샘플 값을 획득하는 데 사용되는 방법이 제공되며, 이 방법은, 현재 코딩 블록의 MV를 획득하는 단계, MV에 기반하여 참조 픽처에서 서브 픽셀 위치 및 현재 코딩 블록의 샘플 위치를 둘러싸는 현재 픽처에서의 확장된 샘플 위치를 획득하는 단계, 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 가장 가까운 정수 픽셀 로컬로 반올림/재배치하는 것에 의해 참조 픽처에서 정수 픽셀 위치를 획득하는 단계, 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치에 대한 예측된 샘플 값을 획득된 정수 픽셀 위치의 참조 샘플 값으로 설정하는 단계를 포함한다.
획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 가장 가까운 정수 픽셀 로컬로 향해 반올림/재배치하는 것은, 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로, 그 방향에서 가장 가까운 정수 샘플 위치로 반올림하는 것을 포함하며, 두 정수 샘플 위치 사이의 하프-샘플 위치는 그 방향에서 더 높은 정수 샘플 위치로 반올림된다.
획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 가장 가까운 정수 픽셀 로컬로 반올림/재배치하는 것은, 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 임계값과 비교하는 것을 포함할 수 있으며, 서브 픽셀 샘플 위치가 임계값보다 크거나 같은 경우에 가장 가까운 더 높은 정수 샘플 위치가 정수 픽셀 위치로 획득될 수 있고, 서브 픽셀 샘플 위치가 임계값보다 작은 경우에 가장 가까운 더 낮은 정수 샘플 위치가 정수 픽셀 위치로 획득될 수 있다.
제2 측면에 따르면, 현재 코딩 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치에 대한 예측된 샘플 값을 획득하는 데 사용되는 방법이 제공되며, 이 방법은 코딩 블록의 확장된 영역 내의 예측된 샘플에 대응하는 제1 MV를 획득하는 단계, 제1 MV의 소수 부분을 폐기하여 제2 MV를 획득하는 단계, 제2 MV에 기반하여 참조 픽처에서 확장된 영역의 제1 정수 픽셀 위치를 획득하는 단계, 제1 MV에 기반하여 소수 오프셋 벡터를 결정하는 단계, 제1 정수 픽셀 위치 및 소수 오프셋 벡터에 기반하여 참조 픽처에서 제2 정수 픽셀 위치를 획득하는 단계 - 제2 정수 픽셀 위치는 제1 정수 픽셀 위치에 위치 오프셋을 더한 값으로 설정되며, 위치 오프셋은 소수 오프셋 벡터의 각 컴포넌트와 임계값 간의 비교에 의해 결정됨 -, 추가로, 참조 픽처에서 제2 정수 픽셀 위치의 픽셀 값을 사용하여 예측된 샘플을 패딩하는 단계를 포함한다.
위치 오프셋의 컴포넌트가 1 또는 0인지 여부는 소수 오프셋 벡터의 대응하는 컴포넌트와 임계값 간의 비교 결과에 따라 달라질 수 있으며, 여기서 컴포넌트는 X 컴포넌트 및 Y 컴포넌트를 포함한다.
임계값은 K일 수 있으며, 위치 오프셋의 컴포넌트는 소수 오프셋의 대응하는 컴포넌트가 K보다 크거나 같을 때 1로 설정되고, 그렇지 않으면 0으로 설정된다. K는 8과 같을 수 있다.
추가 측면에 따르면, 전술한 제1 측면 및 제2 측면에 따른 방법 중 어느 하나를 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 인코더 또는 디코더가 제공된다.
추가 측면에 따르면, 전술한 제1 측면 및 제2 측면에 따른 방법 중 어느 하나를 수행하기 위한 프로그램 코드를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품이 제공된다.
추가 측면에 따르면, 하나 이상의 프로세서, 및 프로세서에 결합되고 프로세서에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체를 포함하는 디코더 또는 인코더가 제공되며, 여기서 프로그래밍은, 프로세서에 의해 실행될 때, 전술한 제1 측면 및 제2 측면에 따른 방법 중 어느 하나를 수행하도록 디코더를 구성한다.
수학 연산자
본 출원에서 사용되는 수학 연산자는 C 프로그래밍 언어에서 사용되는 것과 유사하다. 그러나 정수 나눗셈과 산술 시프트 연산의 결과가 보다 정확하게 정의되고, 지수 및 실수값 나눗셈(exponentiation and real-valued division)과 같은 추가 연산이 정의된다. 번호 매기기(numbering) 및 카운팅 규약(counting convention)은 일반적으로 0부터 시작하며, 예를 들어 "첫 번째"는 0번째와 동등하고(equivalent) "두 번째"는 1번째와 동등하다.
산술 연산자(Arithmetic operator)
다음 산술 연산자는 다음과 같이 정의된다.
로직 연산자(Logical operator)
다음 로직 연산자는 다음과 같이 정의된다.
x && y x 및 y의 "and" 블리언 논리(Boolean logical)
x || y x 및 y의 "or" 블리언 논리
! 블리언 논리 "not"
x?y:z x가 TRUE이거나 0과 같지 않으면, y의 값으로 평가하고; 그렇지 않으면 z의 값으로 평가함.
관계 연산자(Relational operator)
다음 관계 연산자는 다음과 같이 정의된다.
> 보다 큼(Greater than)
>= 크거나 같음(Greater than or equal to)
< 보다 작음(Less than)
<= 보다 작거나 같음(Less than or equal to)
= = 같음(Equal to)
!= 같지 않음(Not equal to)
관계 연산자가 값 "na"(해당 없음)이 할당된 신택스 엘리먼트 또는 변수에 적용될 때, 값 "na"는 신택스 엘리먼트 또는 변수에 대한 고유한 값으로 처리된다. 값 "na"는 다른 값과 같지 않은 것으로 간주된다.
비트의 연산자(Bit-wise operator)
다음 비트의 연산자는 다음과 같이 정의된다.
& 비트의(Bit-wise) "and". 정수 인수에 대해 연산할 때, 정수 값의 2의 보수 표현에 대해 연산한다. 다른 인수보다 적은 수의 비트를 포함하는 이진 인수에 대해 연산할 때 0과 같은 더 중요한 비트를 추가하여 더 짧은 인수를 확장한다.
| 비트의 "or". 정수 인수에 대해 연산할 때 정수 값의 2의 보수 표현에 대해 연산한다. 다른 인수보다 적은 수의 비트를 포함하는 이진 인수에 대해 연산할 때 0과 같은 더 중요한 비트를 추가하여 더 짧은 인수를 확장한다.
^ 비트의 "exclusive or". 정수 인수에 대해 연산할 때 정수 값의 2의 보수 표현에 대해 연산한다. 다른 인수보다 적은 수의 비트를 포함하는 이진 인수에 대해 연산할 때 0과 같은 더 중요한 비트를 추가하여 더 짧은 인수를 확장한다.
x>>y y 이진수만큼 x에 대한 2의 보수 정수 표현을 산술 우측 시프트. 이 함수는 y의 음이 아닌 정수 값에 대해서만 정의된다. 우측 시프트의 결과로 최상위 비트(most significant bit, MSB)로 시프트된 비트는 시프트 연산 이전의 x의 MSB와 동일한 값을 갖는다.
x<<y y 이진수만큼 x의 2의 보수 정수 표현을 산술 좌측 시프트. 이 함수는 y의 음이 아닌 정수 값에 대해서만 정의된다. 좌측 시프트의 결과로 최하위 비트(least significant bit, LSB)로 시프트된 비트는 0과 같은 값을 갖는다.
할당 연산자(Assignment operator)
다음 산술 연산자는 다음과 같이 정의된다.
= 할당 연산자
+ + 증분(increment), 즉 x++은 x = x + 1과 동등하며; 어레이 인덱스에서 사용될 때 증분 연산 이전의 변수 값으로 평가된다.
- - 감소(decrement), 즉 x- -는 x = x - 1과 동등하며; 어레이 인덱스에서 사용될 때 감소 연산 이전의 변수 값으로 평가된다.
+= 지정된 양만큼 증분, 즉 x += 3은 x = x + 3과 동등하고, x += (-3)은 x = x + (-3)과 동등하다.
-= 지정된 양만큼 감소, 즉 x -= 3은 x = x - 3과 동등하고, x -= (-3)은 x = x - (-3)와 동등하다.
범위 표기법(Range notation)
다음 표기법은 값 범위를 지정하는 데 사용된다.
x = y..z는, x는 y부터 z까지의 정수 값을 취하며, x, y, z는 정수이고 z는 y보다 크다.
수학적 함수(Mathematical function)
다음 수학적 함수가 정의된다.
Asin(x) -1.0에서 1.0까지의 범위에 있는 인수 x에 대해 작동하는 삼각 역사인 함수(trigonometric inverse sine function)이며, 라디안(radian) 단위로 -π÷2에서 π÷2까지의 범위에서 출력 값을 가진다.
Atan(x) 인수 x에 대해 작동하는 삼각 역탄젠트 함수이며, 라디안 단위로 -π÷2에서 π÷2까지의 범위에서 출력 값을 가진다.
Ceil(x) x보다 크거나 같은 가장 작은 정수.
Cos(x) 라디안 단위로 인수 x에서 작동하는 삼각 코사인 함수.
Floor(x) x보다 작거나 같은 가장 큰 정수.
Ln(x) x의 자연 로그(logarithm)(base-e 로그, 여기서 e는 자연 로그 기본 상수 2.718 281 828...).
Log2(x) x의 밑(base)이 2인 로그.
Log10(x) x의 밑이 10인 로그.
Sin(x) 라디안 단위로 인수 x에 대해 작동하는 삼각 사인 함수.
Tan(x) 라디안 단위로 인수 x에서 작동하는 삼각 탄젠트 함수.
연산 우선 순위(Order of operation precedence)
표현식의 우선 순위(order of precedence)가 괄호를 사용하여 명시적으로 지시되지 않을 때, 다음 규칙이 적용된다.
- 더 높은 우선 순위의 연산은 더 낮은 우선 순위의 연산보다 먼저 평가된다.
- 우선 순위가 같은 연산은 좌측에서 우측으로 순차적으로 평가된다.
아래 표는 가장 높은 것에서 가장 낮은 순서로 연산의 우선 순위를 지정하며; 표에서 더 높은 위치는 더 높은 우선 순위를 나타낸다.
C 프로그래밍 언어에서도 사용되는 연산자의 경우, 이 사양에서 사용되는 우선 순위는 C 프로그래밍 언어에서 사용되는 순서와 동일하다.
표: 가장 높은 것(표 상단)에서 가장 낮은 것(표 하단)까지의 연산 우선 순위
로직 연산에 대한 텍스트 설명
텍스트에서, 로직 연산의 스테이트먼트는 다음 포맷으로 수학적으로 설명된다.
텍스트에서의 각각의 "If ... Otherwise, if ... Otherwise, ..." 스테이트먼트는 바로 뒤에 "If ... "가 오는 "... as follows" 또는 "... the following applies"로 도입된다. "If ... Otherwise, if ... Otherwise, ..."의 마지막 조건은 항상 "Otherwise, ..."일 수 있다. 인터리브된(interleaved) "If ... Otherwise, if ... Otherwise, ..." 스테이트먼트는 종료 "Otherwise, ..."와 "... as follows" 또는 "... the following applies"를 매칭하는 것에 의해 식별될 수 있다.
텍스트에서, 로직 연산의 스테이트먼트는 다음 포맷으로 수학적으로 설명된다.
텍스트에서, 로직 연산의 스테이트먼트는 다음 포맷으로 수학적으로 설명된다.
본 개시의 실시예가 주로 비디오 코딩에 기반하여 설명되었지만, 코딩 시스템(10), 인코더(20) 및 디코더(30)(및 이에 대응하여 시스템(10))의 실시예 및 여기에 설명된 다른 실시예는 또한 여전히 픽처 처리 또는 코딩 즉 비디오 코딩에서와 같이 임의의 선행 또는 연속 픽처와 독립적인 개별 픽처의 처리 또는 코딩을 위해 구성될 수 있다는 점에 유의해야 한다. 일반적으로 픽처 처리 코딩이 단일 픽처(17)로 제한되는 경우, 인터 예측 유닛(244)(인코더) 및 344(디코더)만이 이용가능하지 않을 수 있다. 비디오 인코더(20) 및 비디오 디코더(30)의 모든 다른 기능들(또한 도구 또는 기술로도 지칭됨)은 예를 들어, 잔차 계산(204/304), 변환(206), 양자화(208), 역 양자화(210/310), (역) 변환(212/312), 파티셔닝(262), 인트라 예측(254/354), 및/또는 루프 필터링(220, 320), 및 엔트로피 코딩(270) 및 엔트로피 디코딩(304)이, 정지 픽처 처리를 위해 동일하게 사용될 수 있다.
실시예, 예를 들어, 인코더(20) 및 디코더(30) 및 여기서 설명된 기능은, 예를 들어 인코더(20) 및 디코더(30)를 참조하여, 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 이들의 임의의 결합으로 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되면, 기능은 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 저장되거나 통신 매체를 통해 하나 이상의 명령 또는 코드로 전송되고, 하드웨어 기반 처리 유닛에 의해 실행될 수 있다. 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 데이터 저장 매체와 같은 유형의 매체에 대응하는 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체 또는 예를 들어 통신 프로토콜에 따라 컴퓨터 프로그램을 한 장소에서 다른 장소로 전송하는 것을 용이하게 하는 임의의 매체를 포함하는 통신 매체를 포함할 수 있다. 이러한 방식으로, 컴퓨터가 판독 가능한 매체는 일반적으로 (1) 비 일시적인 유형의 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체 또는 (2) 신호 또는 반송파와 같은 통신 매체에 대응할 수 있다. 데이터 저장 매체는 본 개시에 설명된 기술의 구현을 위한 명령, 코드 및/또는 데이터 구조를 탐색하기 위해 하나 이상의 컴퓨터 또는 하나 이상의 프로세서에 의해 액세스될 수 있는 임의의 사용 가능한 매체일 수 있다. 컴퓨터 프로그램 제품은 컴퓨터가 판독 가능한 매체를 포함할 수 있다.
제한이 아닌 예로서, 이러한 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체는 RAM, ROM, EEPROM, CD-ROM 또는 기타 광학 디스크 스토리지, 자기 디스크 스토리지 또는 기타 자기 저장 디바이스, 플래시 메모리, 또는 명령 또는 데이터 구조의 형태로 원하는 프로그램 코드를 저장하는 데 사용할 수 있으면서 또한 컴퓨터에서 액세스할 수 있는 임의의 다른 매체를 포함할 수 있다. 또한, 모든 연결을 컴퓨터가 판독 가능한 매체라고 한다. 예를 들어, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 트위스트 페어, 디지털 가입자 회선(digital subscriber line, DSL) 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술을 사용하여 웹 사이트, 서버 또는 기타 원격 소스로부터 명령이 전송되면, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 연선, DSL 또는 적외선, 라디오 및 마이크로파와 같은 무선 기술이 매체 정의에 포함된다. 그러나 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체 및 데이터 저장 매체는 연결, 반송파, 신호 또는 기타 임시 매체를 포함하지 않고 대신 비일시적 유형의 저장 매체에 관한 것임을 이해해야 한다. 여기에 사용된 디스크(disk) 및 디스크(disc)는 CD(compact disc), 레이저 디스크(disc), 광 디스크(disc), DVD(Digital Versatile Disc), 플로피 디스크(disk) 및 블루레이 디스크(disc)를 포함하며, 디스크(disk)는 일반적으로 데이터를 자기적으로 재생하는 반면 디스크(disc)는 레이저로 데이터를 광학적으로 재생한다. 위의 결합도 컴퓨터가 판독 가능한 매체의 범위에 포함되어야 한다.
명령은 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(digital signal processor, DSP), 범용 마이크로프로세서, 주문형 집적 회로(application specific integrated circuit, ASIC), 필드 프로그램 가능 로직 어레이(field programmable logic array, FPGA) 또는 기타 동등한 집적 또는 이산 로직 회로와 같은 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 수 있다. 따라서, 여기에서 사용되는 용어 "프로세서"는 전술한 구조 또는 여기에 설명된 기술의 구현에 적합한 임의의 다른 구조를 지칭할 수 있다. 또한, 일부 측면들에서, 여기에서 설명된 기능은 인코딩 및 디코딩을 위해 구성된 전용 하드웨어 및/또는 소프트웨어 모듈 내에 제공되거나 결합된 코덱에 통합될 수 있다. 또한, 기술은 하나 이상의 회로 또는 로직 엘리먼트에서 완전히 구현될 수 있다.
본 개시의 기술은 무선 핸드셋, 집적 회로(integrated circuit, IC) 또는 IC 세트(예: 칩 세트)를 포함하는 매우 다양한 디바이스 또는 장치에서 구현될 수 있다. 다양한 구성 요소, 모듈, 또는 유닛은 개시된 기술을 수행하도록 구성된 디바이스의 기능적 측면을 강조하기 위해 본 개시에서 설명되지만, 반드시 상이한 하드웨어 유닛에 의한 실현을 필요로 하지는 않는다. 오히려, 위에서 설명된 바와 같이, 다양한 유닛이 코덱 하드웨어 유닛에서 결합되거나, 적절한 소프트웨어 및/또는 펌웨어와 함께 위에서 설명된 바와 같은 하나 이상의 프로세서를 포함하는 상호 운용되는 하드웨어 유닛의 컬렉션(collection)에 의해 제공될 수 있다.

Claims (33)

  1. 현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용되는 예측된 블록의 확장된 영역에 속하는 샘플 위치로부터의 샘플 값에 기반하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 적용하는 인코딩 디바이스에 의해 구현되는 방법으로서,
    상기 방법은,
    상기 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)를 획득하는 단계;
    상기 MV에 기반하여 참조 픽처에서 상기 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하는 단계 - 상기 서브 픽셀 샘플 위치는 소수 부분(fractional part)을 포함함 -;
    상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 단계;
    상기 참조 픽처에서 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하여 예측 블록의 예측 값을 획득하는 단계; 및
    상기 예측 블록에 기초하여 잔차 블록을 획득하는 단계
    를 포함하고,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 단계는,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로, 각각의 방향에서 각각의 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 반올림하고, 상기 수평 방향과 상기 수직 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치에 기반하여 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 참조 픽처에서 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서의 참조 샘플 값은, 상기 양방향 옵티컬 플로 예측에서 상기 서브 픽셀 샘플 위치로부터의 샘플 값으로 지칭되는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 단계는,
    상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는(rounding) 단계
    를 포함하는 방법.
  4. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하는 단계 이전에,
    상기 참조 픽처에서의 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 상기 참조 샘플 값을 상기 양방향 옵티컬 플로 예측에 사용될 예측 샘플 값으로서 페치하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 참조 샘플 값을 참조하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하는 단계는,
    상기 예측 샘플 값을 이용하여 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은,
    상기 각각의 방향에서 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분(fractional part)을 임계값과 비교하는 것
    을 포함하고,
    상기 소수 부분이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득되고, 그리고
    상기 소수 부분이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득되는, 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린(truncated) 정수 픽셀 샘플 위치에 1의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득되며,
    상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 0의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득되는, 방법.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 임계값은 1/P 펠(pel) 서브 픽셀 정확도(accuracy)에 대해 P/2로 주어지는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 임계값은 1/16 펠 서브 픽셀 정확도에 대해 8인, 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은,
    시프팅(shifting) 연산을 상기 각각의 방향에서의 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 컴포넌트에 적용하는 것
    을 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치(x_pos, y_pos)는 다음 수식:
    x_pos = (x_spel_pos + (1 << (shift_val - 1))) >> shift_val
    y_pos = (y_spel_pos + (1 << (shift_val - 1))) >> shift_val
    에 따라 획득되며,
    (x_spel_pos, y_spel_pos)는 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치이고, shift_val은 사용된 서브 픽셀 샘플 정확도에 따라 선택되는, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    하프 펠(half-pel), 쿼터 펠(Quarter-pel), 펠의 1/8(1/8th of a pel), 또는 펠의 1/16의 서브 펠 샘플 정확도에 대해 1의 shift_val, 2의 shift_val, 3의 shift_val 또는 4의 shift_val이 각각 사용되는, 방법.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 현재 블록의 MV는 초기 MV에 기반하여 모션 벡터 개선(Motion Vector Refinement, MVR)에 의해 획득된, 개선된 MV인, 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 MVR은 상기 초기 MV에 대한 정수 거리 개선 스테이지(integer-distance refinement stag)를 포함하고;
    상기 MVR의 정수 거리 개선 스테이지가 상기 초기 MV에 대한 개선된 MV의 0이 아닌 변위(non-zero displacement)를 초래하는 경우, 상기 참조 픽처에서의 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는 것에 의해 획득되는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 MVR의 정수 거리 개선 스테이지가 상기 초기 MV에 대해 개선된 MV의 0 변위(zero displacement)를 초래하는 경우, 상기 참조 픽처에서의 정수 픽셀 샘플 위치는 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득되는, 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 MVR의 정수 거리 개선 스테이지가 상기 초기 MV에 대한 개선된 MV의 0 변위를 초래하는 경우, 상기 참조 픽처에서의 정수 픽셀 샘플 위치 (x_pos, y_pos)가 다음 수식:
    x_pos = x_spel_pos >> shift_val
    y_pos = y_spel_pos >> shift_val
    에 따라 획득되며,
    (x_spel_pos, y_spel_pos)는 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치이고, shift_val은 사용된 서브 픽셀 샘플 정확도에 따라 선택되는, 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    하프 펠, 쿼터 펠, 펠의 1/8, 또는 펠의 1/16의 서브 펠 샘플 정확도에 대해, 1의 shift_val, 2의 shift_val, 3의 shift_val 또는 4의 shift_val이 각각 사용되는, 방법.
  17. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 현재 블록은 현재 코딩 블록 또는 현재 코딩 서브 블록 또는 현재 예측 블록인, 방법.
  18. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 참조 픽처에서 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서의 참조 샘플 값은 상기 참조 픽처에서 상기 예측된 블록의 경계에 대응하는 경계 샘플 그레이디언트(gradient)의 계산에 사용되는, 방법.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 인코더(20).
  20. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 처리 회로를 포함하는 디코더(30).
  21. 명령을 포함하는 컴퓨터 프로그램으로서,
    상기 명령은, 컴퓨터에 의해 실행될 때, 상기 컴퓨터가 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하게 하는, 컴퓨터 프로그램.
  22. 인코더(20)로서,
    하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 결합되고 상기 하나 이상의 프로세서에 의한 실행을 위한 명령을 저장하는, 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체
    를 포함하고,
    상기 명령은 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 상기 인코더를 구성하는, 인코더(20).
  23. 디코더(30)로서,
    하나 이상의 프로세서; 및
    상기 하나 이상의 프로세서에 결합되고 상기 하나 이상의 프로세서에 의한 실행을 위한 명령을 저장하는, 컴퓨터가 판독 가능한 비일시적 저장 매체
    를 포함하고,
    상기 명령은 상기 하나 이상의 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하도록 상기 디코더를 구성하는, 디코더(30).
  24. 인코더(20)로서,
    현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된 예측 유닛;
    상기 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)를 획득하도록 구성된 제1 획득 유닛;
    상기 MV에 기반하여 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하도록 구성된 제2 획득 유닛 - 상기 서브 픽셀 샘플 위치는 소수 부분(fractional part)을 포함함 -; 및
    상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하도록 구성된 처리 유닛
    을 포함하고,
    상기 예측 유닛은 상기 참조 픽처에서 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 상기 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하여 예측 블록의 예측 값을 획득하도록 구성되고,
    상기 인코더는 상기 예측 블록에 기초하여 잔차 블록을 획득하도록 구성된 잔차 계산 유닛을 더 포함하고,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로, 각각의 방향에서 각각의 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 반올림하고, 상기 수평 방향과 상기 수직 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치에 기반하여 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하는 것을 포함하는, 인코더(20).
  25. 제24항에 있어서,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은, 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는 것을 포함하는, 인코더(20).
  26. 제24항에 있어서,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은,
    상기 각각의 방향에서 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 임계값과 비교하는 것
    을 포함하고,
    상기 소수 부분이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득되고, 그리고
    상기 소수 부분이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득되는, 인코더(20).
  27. 제26항에 있어서,
    상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 1의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득되며,
    상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 0의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득되는, 인코더(20).
  28. 디코더(30)로서,
    현재 블록의 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하도록 구성된 예측 유닛;
    인코딩된 비디오의 비트스트림으로부터 상기 현재 블록의 모션 벡터(motion vector, MV)를 획득하도록 구성된 제1 획득 유닛;
    상기 MV에 기반하여 참조 픽처에서 예측된 블록의 확장된 영역에서 서브 픽셀 샘플 위치를 획득하도록 구성된 제2 획득 유닛 - 상기 서브 픽셀 샘플 위치는 소수 부분(fractional part)을 포함함 -; 및
    상기 참조 픽처에서 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하도록 구성된 처리 유닛
    을 포함하고,
    상기 예측 유닛은 상기 참조 픽처에서 상기 획득된 정수 픽셀 샘플 위치에서 참조 샘플 값을 참조하여 상기 양방향 옵티컬 플로 예측을 수행하여 예측 블록의 예측 값을 획득하도록 구성되고,
    상기 디코더는 상기 예측 블록 및 재구성된 잔차 블록에 기초하여 재구성된 블록을 획득하도록 구성된 재구성 유닛을 더 포함하고,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로, 각각의 방향에서 각각의 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 반올림하고, 상기 수평 방향과 상기 수직 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치에 기반하여 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하는 것을 포함하는, 디코더(30).
  29. 제28항에 있어서,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 처리하는 것은, 상기 참조 픽처에서 상기 정수 픽셀 샘플 위치를 획득하기 위해 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 반올림하는 것을 포함하는, 디코더(30).
  30. 제28항에 있어서,
    상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치를 수평 방향 및 수직 방향으로 개별적으로 반올림하는 것은,
    상기 각각의 방향에서 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 임계값과 비교하는 것
    을 포함하고,
    상기 소수 부분이 상기 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득되고, 그리고
    상기 소수 부분이 상기 임계값보다 작은 경우, 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 정수 픽셀 샘플 위치가 상기 각각의 방향에서 가장 가까운 정수 픽셀 샘플 위치로 획득되는, 디코더(30).
  31. 제30항에 있어서,
    상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 높은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 1의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득되며,
    상기 각각의 방향에서 가장 가까운 더 낮은 정수 픽셀 샘플 위치는, 상기 획득된 서브 픽셀 샘플 위치의 소수 부분을 폐기하는 것에 의해 획득된 각 방향에서의 잘린 정수 픽셀 샘플 위치에 0의 오프셋을 추가하는 것에 의해 획득되는, 디코더(30).
  32. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항의 방법을 이용한 디코딩/인코딩 방법을 이용하여 획득된 비트스트림을 저장하는 저장 매체.
  33. 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체로서,
    상기 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체는 프로세서의 의해 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램을 저장하며, 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서는 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는, 컴퓨터가 판독 가능한 저장 매체.
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